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如图所示,物体A重120N,物体B的体积是1dm3,此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动;若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升,需要对A施加100N水平向左的拉力,(不计摩擦
题目详情
如图所示,物体A重120N,物体B的体积是1dm3,此时A恰能沿着水平桌面以0.2米/秒向右做匀速直线运动;若将B始终浸没在水中并以原速度匀速上升,需要对A施加100N水平向左的拉力,(不计摩擦、绳重及滑轮重)求:
(1)物体B匀速下降的速度;
(2)物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力;
(3)物体B在水中匀速上升时,绳的拉力功率;
(4)物体B密度.
(1)物体B匀速下降的速度;
(2)物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力;
(3)物体B在水中匀速上升时,绳的拉力功率;
(4)物体B密度.
▼优质解答
答案和解析
(1)B物体下滑的速度为vB=2vA=2×0.2m/s=0.4m/s.
(2)当物体A水平向右匀速运动时,分别对A、B物体受力分析如下图所示:
则根据力的平衡条件可得:f=2F1,F1=GB,
∵G=mg,m=ρV,∴f=2GB=2mBg=2ρVg----------------①
当A向左匀速直线运动时,分别对A、B物体受力分析如下图所示:
∵A物体对水平桌面的压力不变,接触面粗糙程度不变,∴f的大小不变,
则根据力的平衡条件可得:F=f+F2,F2=2(GB-F浮),∴F=f+2(GB-F浮)------------②
∵B物体始终浸没在水中,∴V排=V,∴F浮=ρ水gV------------③
由①②③式可得:
∴F=4ρVg-2ρ水gV,
即:ρ=
代入相关数据得:ρ=3×103kg/m3.
物体A受到的摩擦力为f=2GB=2ρgV=2×3×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=60N.
物体B在水中匀速上升时,绳的拉力为F2=F-f=100N-60N=40N,
拉力的功率为P2=F2vB=40N×0.4m/s=16W.
答:(1)物体B匀速下降的速度是0.4m/s;
(2)物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力是60N;
(3)物体B在水中匀速上升时,绳的拉力功率是16W;
(4)物体B密度为3×103kg/m3.
(2)当物体A水平向右匀速运动时,分别对A、B物体受力分析如下图所示:
则根据力的平衡条件可得:f=2F1,F1=GB,
∵G=mg,m=ρV,∴f=2GB=2mBg=2ρVg----------------①
当A向左匀速直线运动时,分别对A、B物体受力分析如下图所示:
∵A物体对水平桌面的压力不变,接触面粗糙程度不变,∴f的大小不变,
则根据力的平衡条件可得:F=f+F2,F2=2(GB-F浮),∴F=f+2(GB-F浮)------------②
∵B物体始终浸没在水中,∴V排=V,∴F浮=ρ水gV------------③
由①②③式可得:
∴F=4ρVg-2ρ水gV,
即:ρ=
F+2ρ水gV |
4Vg |
代入相关数据得:ρ=3×103kg/m3.
物体A受到的摩擦力为f=2GB=2ρgV=2×3×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=60N.
物体B在水中匀速上升时,绳的拉力为F2=F-f=100N-60N=40N,
拉力的功率为P2=F2vB=40N×0.4m/s=16W.
答:(1)物体B匀速下降的速度是0.4m/s;
(2)物体A向左做匀速直线运动与桌面之间的摩擦力是60N;
(3)物体B在水中匀速上升时,绳的拉力功率是16W;
(4)物体B密度为3×103kg/m3.
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