如图*所示,正方体A的质量是315kg,作为配重使用.杠杆OD:OE=2:3,某同学用这个装置从水中提取物体B...
问题详情:
如图*所示,正方体A的质量是315kg,作为配重使用.杠杆OD:OE=2:3,某同学用这个装置从水中提取物体B,然后将B放在浮体C上再运走.已知C的体积为0.5 m3,一个质量为60kg的同学站在浮体C上,若不用力拉绳子时,浮体C总体积的浸入水中;当该同学用力拉动滑轮组绕绳的自由端,手拉绳的功率P和被拉物体匀速提升的距离关系如图乙所示.物体B上升的速度为0.1m/s且不变,物体被提出水面后,再将B放在C上,同时松开绳子,此时浮子C露出水面的体积相对于B未出水时减小0.1 m3;已知两个定滑轮总重为100N.(绳的重力,滑轮与轴的摩擦及水的阻力不计.g=10N/kg)求:
(1)人站在C上没有用力拉绳子时,C所受浮力为多大?_____
(2)当物体B未出水时,人用的拉力F1为多大?_____
(3)物体B的重力多大? _____
(4)已知水底部有很多物体需要清理,若用该装置将水中物体吊起并放在C上运走,为了使整个过程都安全,则该机械装置能够达到的最大效率是多少?_____(百分号前面保留整数)
【回答】
3000N 200N 800N 80
【分析】
(1)由F浮=水gV排=水gV求出人站在C上没有用力拉绳子时,C所受浮力;
(2)由图可知,当物体B未出水时,手拉绳的功率P=60W,由F=可求出物体B未出水时,人用的拉力F1;
(3)将B放在C上,同时松开绳子,此时浮子C露出水面的体积相对于B未出水时减小0.1 m3,据此求出浮体C的浮力前后变化量,即为B的重力;
(4)由杠杆平衡条件可求得装置所能提起的最大重力,由于滑轮组机械效率随物重增加而增大,故当重物离开水面时,效率最大,根据η=即可求出该机械装置能够达到的最大效率.
【详解】
(1)不用力拉绳子时,浮体C总体积的3/5浸入水中,因此C所受浮力为F浮=水gV排=水gV=1.0103kg/m310N/kg0.5m3=3000N;
(2)由图可知,当物体B未出水时,手拉绳的功率P=60W,绳子移动的速度为v=30.1m/s=0.3m/s,则人用的拉力F1==200N;
(3) 物体B未出水时,C受到的浮力=F浮 F1=3000N200N=3200N,此时C排开水的体积=0.32m3, 再将B放在C上,同时松开绳子,此时浮子C露出水面的体积相对于B未出水时减小0.1 m3,即此时=0.32m30.1m3=0.22m3,此时C受到的浮力水g=1.0103kg/m310N/kg0.22m=2200, 人站在C上没有用力拉绳子时,C所受浮力为3000N,因此B的重力为GB=F浮=3000N2200N=800N;
(4)根据杠杆平衡条件,GAOD=F总OE, F总= GA=mAg=315kg10N/kg=2100N,分析可知,F总-G定=2100N,此时拉力F= F总=500N,又由乙图知,B离开水面时,功率P2=120W,此时拉力F2==400N,故G动=3F2GB=3400N800N=400N,则G物=1600N,由题意可知,重物最大1600N,当重物离开水面时,效率最大,η=80.
知识点:杠杆
题型:计算题
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