問題詳情:
用如圖所示滑輪組從水中提起一個體積為5000cm3的石塊A。繩子自由端的拉力F=60N,石塊在20s時間內勻速上升了4m,此時石塊仍浸沒在水中。(ρ石=2.8×103kg/m³,g=10N/kg)求:
(1)石塊的重力;
(2)拉力F的功率;
(3)石塊受到的浮力;
(4)滑輪組的機械效率。
【回答】
(1)140N;(2)24W;(3)50N;(4)75%
【分析】
(1)知道金屬塊的體積和密度,利用m=ρV求金屬塊的質量,再利用G=mg求其重力;
(2)由圖知,n=2,拉力端移動距離s=2h,知道金屬球出水後拉力,利用W=Fs求拉力做功,又知道做功時間,利用求做功的功率;
(3)由於金屬塊浸沒在水中,排開水的體積等於金屬塊的體積,再利用阿基米德原理求金屬塊受到的浮力;
(4)使用滑輪組所做的有用功W有=(G-F浮)h,利用效率公式求滑輪組的機械效率。
【詳解】
解:(1)由可得,金屬塊的質量
m=ρV=2.8×103kg/m3×5000×10-6m3=14kg
金屬塊的重力
G=mg=14kg×10N/kg=140N
(2)由圖知,n=2,拉力端移動的距離
s=2h=2×4m=8m
拉力做功
W總=Fs=60N×8m=480J
拉力F的功率
(3)因為金屬塊浸沒在水中,所以排開水的體積
V排=V=5000×10-6m3
金屬塊受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5000×10-6m3=50N
(4)使用滑輪組所做的有用功
W有=(G-F浮)h=(140N-50N)×4m=360J
此時該滑輪組的機械效率
答:(1)金屬塊的重力為140N;
(2)拉力F的功率為24W;
(3)金屬塊受到的浮力為50N;
(4)這個滑輪組的機械效率為75%。
知識點:重力
題型:計算題