問題詳情:
如圖所示,某施工隊利用滑輪組從水中提取物體,上升過程中物體始終不接觸水底.已知物體質量為4t,體積為1m3.
(1)物體完全浸沒在水中時,求物體所受浮力的大小;
(2)物體下表面與水面距離為3m時,求物體下表面所受水的壓強;
(3)若不計動滑輪的自重、繩重和摩擦,當浸沒在水中的物體被勻速提升時,求電動機對繩子的拉力;
(4)物體離開水面後,在電動機作用下勻速上升,若電動機功率為9kW、對繩子的拉力為1.5×104N,求物體上升的速度和滑輪組的機械效率(機械效率精確到0.1%).
【回答】
(1)1×104N;(2)3×104Pa;(3)1×104N;(4)88.9%.
【詳解】
(1)物體完全浸沒在水中,V排=V物,物體受到的浮力:F浮=G排=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1m3×10N/kg=1×104N;(2)物體下表面所受的壓強:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;(3)物體的質量:m=4t=4×103kg,物體的重力:G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N;物體被勻速提升時,受力平衡,動滑輪對物體的拉力:F1=G﹣F浮=4×104N﹣1×104N=3×104N,由圖可知n=3,則電動機對繩子的拉力:F2==1×104N;(4)由P==Fv得,電動機拉動繩子的速度為:vM==0.6m/s,物體上升的速度為:v=vM=×0.6m/s=0.2m/s,滑輪組的機械效率為:η=×100%88.9%.
【點睛】
(1)V排=V物,物體受到的浮力:F浮=G排=ρ水V排g;(2)物體下表面所受的壓強:p=ρ水gh;(3)物體被勻速提升時,受力平衡,動滑輪對物體的拉力:F1=G﹣F浮,電動機對繩子的拉力:F2=;(4)由P=Fv求電動機拉動繩子的速度,物體上升的速度為:v=vM,據η=求滑輪組的機械效率.
知識點:液體壓強
題型:計算題