如图甲所示,正方体A边长0.2m,作为配重使用,杠杆OE:OF=2:3,某同学用这个装置和一个密闭容器D提取水中的圆柱体B,圆柱体B的体积是密闭容器D的13;旁边浮体C的体积是0.1m3,该同学站在
如图甲所示,正方体A边长0.2m,作为配重使用,杠杆OE:OF=2:3,某同学用这个装置和一个密闭容器D提取水中的圆柱体B,圆柱体B的体积是密闭容器D的;旁边浮体C的体积是0.1m3,该同学站在浮体C上,C总体积的浸入水中;该同学用力拉动滑轮组绕绳自由端,手拉绳的功率P和密闭容器D匀速被提升的距离关系如图乙所示;密闭容器D上升速度0.05m/s保持不变,密闭容器D被提出水后,将圆柱体B从密闭容器D中取出放在浮体C的上面,同时手松开绳子时,浮体C露出水面的体积减少总体积的;在提升全过程中,配重A始终没有离开地面.两个定滑轮总重10N.(绳的重力,滑轮与轴的摩擦及水的阻力不计.g=10N/kg),求:
(1)D完全露出水面时人拉绳的力的大小.
(2)圆柱体B的重力;
(3)密闭容器D离开水面时,滑轮组提升重物B的机械效率;(百分号前面保留整数);
(4)圆柱体B的密度;
答案和解析
(1)由图象可知D完全露出水面时F
1的功率P
1=12W,P
1=F
1υ,
解之
F1===80N,
答:D完全露出水面时人拉绳的力为80N.
(2)B放在C上,且放开手后,GB+F1=ρ水gVC,
GB=ρ水gVC−F1=1.0×103kg/m3×10N/kg××0.1m3−80N=200N,
答:圆柱体B的重力为200N.
(3)η=====83%,
答:滑轮组提升重物B的机械效率为83%.
(4)∵F1=(GB+GD+G轮),
∴GD+G动=3F1-GB=3×80N-200N=40N;
D未出水面时的功率为P2=6W,拉力:F2===40N;
又∵F1=(GB+GD+G轮-F浮),
∴D受浮力F浮=GB+GD+G动-3F2=200N+40N-3×40N=120N,
又∵F浮=ρ水gVD,
∴VD===0.012m3,
∴VB=VD=×0.012m3=0.004m3,
∵G=mg=ρvg,
∴ρB==200N |
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