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(2011•禅城区模拟)如图是某科技小组设计的打捞船打捞装置示意图.它由水平杠杆DB、竖直起吊系统(提升电动机、定滑轮K动滑轮M滑轮组)、水平行走装置(动滑轮X、提升电动机、定滑
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(2011•禅城区模拟)如图是某科技小组设计的打捞船打捞装置示意图.它由水平杠杆DB、竖直起吊系统(提升电动机、定滑轮K动滑轮M滑轮组)、水平行走装置(动滑轮X、提升电动机、定滑轮K、电动机Q)组成.打捞时,提升电动机通过滑轮组将物体竖直吊离水面一定高度后,水平行走装置启动,将物体水平移至甲板上放下.
(1)提升电动机通过滑轮组,将物体A从一定深度的水中沿竖直方向匀速地吊离水面一定高度.下面四个图中,表示此过程中系在物体A上方钢绳的拉力F随时间t变化的图象是______.(水对物体的阻力忽略不计,物体A是一长方体、t1和t2分别是物体A上表面露出和下表面离开水面的时刻.)
(2)DB是以O点为转轴的水平杠杆,水平甲板上的配重E通过钢绳竖直拉着杠杆D端.若配重E的质量为M、行走装置(动滑轮X、提升电动机、滑轮组KM)的质量为m0,OD的长度为L1、行走装置在OB段可离开O点的最大距离为L2.杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦不计,理论上此打捞装置的最大起吊重量是
(3)起吊系统沿竖直方向匀速缓慢地吊起物体A.测得物体A在水中吊升时,提升发动机消耗的功率为P1;物体A离开水面吊升时,提升发动机消耗的功率为P2.物体A的质量为m、体积为V,水对物体A的阻力不计.则起吊系统水中吊升物体A时的机械效率η1与离开水面后吊升物体A时的机械效率η2之比
=
•
•
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(1)提升电动机通过滑轮组,将物体A从一定深度的水中沿竖直方向匀速地吊离水面一定高度.下面四个图中,表示此过程中系在物体A上方钢绳的拉力F随时间t变化的图象是______.(水对物体的阻力忽略不计,物体A是一长方体、t1和t2分别是物体A上表面露出和下表面离开水面的时刻.)
(2)DB是以O点为转轴的水平杠杆,水平甲板上的配重E通过钢绳竖直拉着杠杆D端.若配重E的质量为M、行走装置(动滑轮X、提升电动机、滑轮组KM)的质量为m0,OD的长度为L1、行走装置在OB段可离开O点的最大距离为L2.杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦不计,理论上此打捞装置的最大起吊重量是
(M
−m0)g
L1 |
L2 |
(M
−m0)g
.L1 |
L2 |
(3)起吊系统沿竖直方向匀速缓慢地吊起物体A.测得物体A在水中吊升时,提升发动机消耗的功率为P1;物体A离开水面吊升时,提升发动机消耗的功率为P2.物体A的质量为m、体积为V,水对物体A的阻力不计.则起吊系统水中吊升物体A时的机械效率η1与离开水面后吊升物体A时的机械效率η2之比
η1 |
η2 |
m−ρV |
m |
P2 |
P1 |
m−ρV |
m |
P2 |
P1 |
▼优质解答
答案和解析
(1)因为t1和t2分别是物体A上表面露出和下表面离开水面的时刻.
当物体A未离开水面时,此时F浮不变,所以F拉=G-F浮不变,当物体A上表面露出水面时,浮力减小,所以F拉增大,当下表面离开水面时,浮力为0,F拉不变,所以符合此规律的图象是D.
故选D.
(2)设此打捞装置的最大起吊重量是G,根据杠杆平衡条件:Mg×OD=(m0g+G)OB,即MgL1=(m0g+G)L2,解得G=(M
−m0)g.
故答案为:(M
−m0)g.
(3)测得物体A在水中吊升时,提升发动机消耗的功率为P1;此时,滑轮组的机械效率η1=
=
,
物体A离开水面后匀速上升h2的过程中,滑轮组机械效率η2=
=
,
则η1:η2=
•
.
故答案为:
•
.
当物体A未离开水面时,此时F浮不变,所以F拉=G-F浮不变,当物体A上表面露出水面时,浮力减小,所以F拉增大,当下表面离开水面时,浮力为0,F拉不变,所以符合此规律的图象是D.
故选D.
(2)设此打捞装置的最大起吊重量是G,根据杠杆平衡条件:Mg×OD=(m0g+G)OB,即MgL1=(m0g+G)L2,解得G=(M
L1 |
L2 |
故答案为:(M
L1 |
L2 |
(3)测得物体A在水中吊升时,提升发动机消耗的功率为P1;此时,滑轮组的机械效率η1=
W有用 |
W总 |
(mg−ρgV)h1 | ||
|
物体A离开水面后匀速上升h2的过程中,滑轮组机械效率η2=
W有用′ |
W总′ |
mgh2 | ||
|
则η1:η2=
m−ρV |
m |
P2 |
P1 |
故答案为:
m−ρV |
m |
P2 |
P1 |
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