(2014?海港区一模)小李用如图所示滑轮组匀速提升水中的重物.已知重物为质量是81kg、边长是0.3m的立方

2020-06-26 汽车 81阅读
(1)重物浸没在水中时,重物排开水的体积:V排=V物=(0.3m)³=0.027m³,
重物受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×10³kg×10N/kg×0.027m³=270N;
(2)重物的重力:G=mg=81kg×10N/kg=810N,
∵不计绳重和摩擦时,滑轮组的机械效率:
η=W有用 /W总=Gh /(G+G动)h =G /( G+G动 )
∴机械效率η=G/(G+G动 )×100%=810N/(810N+90N )×100%=90%;
不计绳重与摩擦,人对绳子的拉力:F=1/2(G+G动)=1/2 x(810N+90N)=450N,
人拉绳子的速度:v=0.2m/s×2=0.4 m/s,
人拉绳子的功率:P=Fv=450N×0.4 m/s=180W.
(3)当人的拉力为180N时,由于不计绳重与摩擦,动滑轮受力情况如图:
F拉=2F人-G动=180N×2-90N=270N,
浸没在水中的重物受力情况如图:
∵F拉′=F拉=270N
∴F支=G-F浮-F拉′=810N-270N-270N=270N,
又∵F压=F支,S=(0.3m)²=0.09m²,
∴重物对底面的压强为:p=F压/S =270N /0.09m² =3×10³Pa.
答:(1)重物浸没在水中时受到的浮力为270N;
(2)重物露出水面后,滑轮组的机械效率为90%,人拉绳子的功率为180W;
(3)当人的拉力为180N时,重物对池底面的压强为3×10³Pa.
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