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(2013•达州)如图,物体重100N,圆柱形容器底面积为400cm2,内盛有65cm深的水,当用图中滑轮组将物体浸没在水中后,容器中水面上升到70cm,物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%(

题目详情
(2013•达州)如图,物体重100N,圆柱形容器底面积为400cm2,内盛有65cm深的水,当用图中滑轮组将物体浸没在水中后,容器中水面上升到70cm,物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%(不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力).ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg.求:
(1)物体浸没在水中后,水对容器底增加的压强.
(2)物体浸没在水中时受到的浮力.
(3)若把物体完全拉出水面后,滑轮组的机械效率.
▼优质解答
答案和解析
(1)物体浸没在水中后,增加的深度:
h=70cm-65cm=5cm=0.05m;
增加的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa.
(2)物体体积:
V=sh=400cm2×5cm=2000cm3=2×10-3m3
∵浸没时V=V=2×10-3m3
∴FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N.
(3)浸没时,由于不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力,
∴η=
W有用
W
×100%=
(G物−F浮)h
(G物−F浮+G动)h
×100%=
G物−F
G物−F浮+G
×100%
代入相关数据解得:G=20N
完全拉出水面后,与动滑轮相连的绳子段数是3,
∴拉力F′=
G物+G
3
=
100N+20N
3
=40N,
此时滑轮组的机械效率:
η′=
W有用
W
×100%=
G物h
F′s
×100%=
G
F′×3
×100%=
100N
40N×3
×100%=83.3%.
答:(1)物体浸没在水中后,水对容器底增加的压强是500Pa.
(2)物体浸没在水中时受到的浮力是20N.
(3)若把物体完全拉出水面后,滑轮组的机械效率是83.3%.
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