
(2013?石景山区二模)工作人员用如图所示装置打捞水中的物体.第一次提体积VA=6×10-3m3的物体A在水中匀
(2013?石景山区二模)工作人员用如图所示装置打捞水中的物体.第一次提体积VA=6×10-3m3的物体A在水中匀速上升的过程中(A未露出水面),人对绳子竖直向下的拉力为...
(2013?石景山区二模)工作人员用如图所示装置打捞水中的物体.第一次提体积VA=6×10-3m3的物体A在水中匀速上升的过程中(A未露出水面),人对绳子竖直向下的拉力为F1,人拉力的功率为P1,绳端的速度为v1,机械效率为η1;第二次提重为GB=150N的物体B在水中匀速上升的过程中(B未露出水面),人对绳子竖直向下的拉力为F2,人拉力的功率为P2,绳端的速度为v2,机械效率为η2.已知:功率P1:P2=2:1,η1:η2=3:2,物体A、B的体积VA:VB=1:2,重力GA:GB=4:5,四个滑轮质量相等,忽略绳重、绳与滑轮间摩擦及液体对物体的阻力(g取10N/kg).求:(1)物体B所受的浮力F浮;(2)动滑轮的重G动;(3)速度v1、v2的比值.
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(1)已知:VA=6×10-3m3,VA:VB=1:2,
则VB=2×6×10-3m3=0.012m3,
根据阿基米德原理可知:
物体B在水中所受的浮力F浮B=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×0.012m3=120N;
(2)已知:GB=150N,GA:GB=4:5,
则GA=
GB=
×150N=120N;
物体A在水中所受的浮力F浮A=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60N;
分析滑轮组的装置可知:因动滑轮M是3股绳子承担,所以动滑轮M和提升物体升高h时,动滑轮E上升的高度为3h,
∵忽略绳重、绳与滑轮间摩擦及液体对物体的阻力时,
滑轮组的额外功就是因提升动滑轮M和E而产生的;
即W额=G动h+G动3h=4G动h
∴根据η=
=
=
=
得:
η1=
,η2=
∵η1:η2=3:2
∴
:
=3:2,
即:
:
=3:2,
解得:G动=15N.
(3)提升物体时,动滑轮E受力分析:
重力、滑轮组CM对动滑轮E的向下拉力F′=
则VB=2×6×10-3m3=0.012m3,
根据阿基米德原理可知:
物体B在水中所受的浮力F浮B=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×0.012m3=120N;
(2)已知:GB=150N,GA:GB=4:5,
则GA=
4 |
5 |
4 |
5 |
物体A在水中所受的浮力F浮A=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60N;
分析滑轮组的装置可知:因动滑轮M是3股绳子承担,所以动滑轮M和提升物体升高h时,动滑轮E上升的高度为3h,
∵忽略绳重、绳与滑轮间摩擦及液体对物体的阻力时,
滑轮组的额外功就是因提升动滑轮M和E而产生的;
即W额=G动h+G动3h=4G动h
∴根据η=
W有 |
W总 |
W有 |
W有+W额 |
(G?F浮)h |
(G?F浮)h+4G动h |
G?F浮 |
G?F浮+4G动 |
η1=
GA?F浮A |
GA?F浮A+4G动 |
GB?F浮B |
GB?F浮B+4G动 |
∵η1:η2=3:2
∴
GA?F浮A |
GA?F浮A+4G动 |
GB?F浮B |
GB?F浮B+4G动 |
即:
120N?60N |
120N?60N+4G动 |
150N?120N |
150N?120N+4G动 |
解得:G动=15N.
(3)提升物体时,动滑轮E受力分析:
重力、滑轮组CM对动滑轮E的向下拉力F′=