
(2008?门头沟区一模)如图所示,金属块的质量为60kg,某人用滑轮组将金属块从水中匀速提起,金属块在水
(2008?门头沟区一模)如图所示,金属块的质量为60kg,某人用滑轮组将金属块从水中匀速提起,金属块在水面下10s内上升了5m,此时某人作用在绳自由端的拉力F是120N...
(2008?门头沟区一模)如图所示,金属块的质量为60kg,某人用滑轮组将金属块从水中匀速提起,金属块在水面下10s内上升了5m,此时某人作用在绳自由端的拉力F是120N,金属的密度为3×103kg/m3不计绳重和滑轮组机械内部的摩擦及金属块在水中受到的阻力.(g取10N/kg).求:(1)金属块没有露出液面之前,拉力F的功率;(2)金属块出水前后滑轮组的机械效率之比.
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(1)金属块在水中的上升速度为
v物=
=
=0.5m/s
由图知,承担物重的绳子有4段
拉力的功率为
P=FnV物=120N×4×0.5m/s=240W
(2)金属块受到的重力为
G=mg=60kg×10N/kg=600N
金属块的体积为
V=
=
=0.02m3
金属块浸没时受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N
作用在绳子末端的拉力为
F=
动滑轮的重力为
G动=nF-G+F浮=4×120N-600N+200N=80N
金属块浸没在水中时,滑轮组的机械效率为
η1=
=
=
=
=
金属块离开水后,滑轮组的机械效率为
η2=
=
=
=
=
两种情况下机械效率之比为
=
v物=
h |
t |
5m |
10s |
由图知,承担物重的绳子有4段
拉力的功率为
P=FnV物=120N×4×0.5m/s=240W
(2)金属块受到的重力为
G=mg=60kg×10N/kg=600N
金属块的体积为
V=
m |
ρ |
60kg |
3×103kg/m3 |
金属块浸没时受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N
作用在绳子末端的拉力为
F=
G ?F浮+G动 |
n |
动滑轮的重力为
G动=nF-G+F浮=4×120N-600N+200N=80N
金属块浸没在水中时,滑轮组的机械效率为
η1=
W有用 |
W总 |
(G ?F浮)h |
Fnh |
G ?F浮 |
nF |
600N?200N |
4×120N |
5 |
6 |
金属块离开水后,滑轮组的机械效率为
η2=
W有用 |
W总 |
G h2 |
(G +G动)h2 |
G |
G +G动 |
600N |
600N+80N |
15 |
17 |
两种情况下机械效率之比为
η1 |
η2 |
| ||
|