小群利用如图*所示的滑轮组将水底的物体匀速提升到空气中.他所用的拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙...
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问题详情:
小群利用如图*所示的滑轮组将水底的物体匀速提升到空气中.他所用的拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示.物体在空气中匀速上升过程中,滑轮组的机械效率为85%.每个滑轮等重,不计绳重、摩擦和水的阻力,g取10 N/kg.求:
(1)物体的重力及单个动滑轮的重力;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力;
(3)水底的深度及水对水底的压强;
(4)物体的密度.
【回答】
(1)680N;60N;(2)400 N;(3)1.5m;1.5×104 Pa;(4)1.7×103 kg/m3
【详解】
(1)物体在空气中时,滑轮组的机械效率,滑轮组有4段绳子承担总重,即n=4,由图乙可知,物体在空气中时绳端的拉力:F2=200N,物体的重力:G=4F2η=4×200N×85%=680N;
由力的平衡关系可知4F2=G+2G动,单个动滑轮重力为;
(2)由图乙可知,物体浸没在水中匀速上升时绳端的拉力F1=100 N,
由力的平衡关系可知4F1+F浮=G+2G动,
则物体浸没在水中受到的浮力:F浮=G+2G动-4F1=680 N+2×60 N-4×100 N=400 N;
(3)由图乙可知,物体刚离开水面时,绳子自由端移动的距离s=6 m,
由s=nh可得,水底的深度:,
水对水底的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.5 m=1.5×104 Pa.
(4)由F浮=ρ液gV排可得,物体的体积:,
由G=mg=ρVg可得,物体的密度:.
答:(1)物体的重力是680 N,单个动滑轮的重力是60 N;
(2)物体浸没在水中时受到的浮力是400 N;
(3)水底的深度为1.5 m,水对水底的压强为1.5×104 Pa;
(4)物体的密度是1.7×103 kg/m3.
知识点:二力平衡
题型:计算题