如图*所示,是某打捞船所用起重装置的示意图.在某次打捞作业中,物体在不可伸长的轻绳作用下,从水底以0.5m/s...
问题详情:
如图*所示,是某打捞船所用起重装置的示意图.在某次打捞作业中,物体在不可伸长的轻绳作用下,从水底以0.5m/s的速度竖直向上匀速运动至离开水面高度3m的位置,此打捞过程中物体受到轻绳的拉力F随时间变化的图象如图乙所示,物体离开水面后匀速上升3m的过程中,与电动机连接的绳子所受的拉力为2×103N.已知水的密度为1.0×103kg/m2,取g=10N/kg.不计水和空气的阻力.求
(1)物体的体积及浸没在水中所受的浮力.
(2)物体的质量和密度.
(3)水底的深度及水对水底的压强.
(4)物体离开水面后匀速上升3m的过程中,滑轮组的机械效率(结果保留一位小数).
【回答】
(1)2×103N(2)0.2 m2(3)500 kg(4)2.5×103kg/m3(5)6.5m(6)6.5×104Pa(7)83.3%.
【分析】
根据第13s时物体全部露出水面和前10s内物体浸没水中拉力的差值计算出物体浸没在水中所受的浮力,利用阿基米德原理可计算出物体的体积;利用重力和密度公式可以计算出物体的质量和密度;利用速度公式和液体压强公式可以计算水底的深度和对水底的压强;根据已知条件求出有用功和总功,利用
算出滑轮组的机械效率.
【详解】
(1)由图乙可知,第13s时物体全部露出水面,此时拉力: ,前10s内物体浸没水中,此时拉力: ,
因此物体浸没在水中所受的浮力:,
由阿基米德原理可知,物体的体积: ;
(2)物体的质量: ,
物体的密度: ;
(3)物体从水底至完全露出水面的时间t=13s,由速度公式 变形可得,
水底的深度: ;
由液体压强公式可得,水对水底的压强: ;
(4)由图*可知,承担动滑轮绳子的段数n=3,绳子自由端移动的距离s是物体上升高度h的3倍,即 ,
故拉力做的功: ,
有用功:,
因此滑轮组的机械效率: .
知识点:液体压强
题型:计算题
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