分析 (1)未露出液面,此时金属块排开水的体积与金属块的体积相等,由阿基米德原理可求出金属块的浮力;
(2)当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动,根据第一阶段和第二阶段升高所用的时间求出重物在第一阶段运动中金属块升高烦的高度,利用W=Fs求出绳对重物做的功.
(3)由于第一阶段重物对滑轮组的拉力F1=G-F浮,据此求出重力,根据η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{\frac{1}{n}(G+{G}_{动})nh}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$求第一阶段和第三阶段的机械效率.
解答 解:(1)金属块排开水的体积与金属块的体积相等,即V排=V金=Sh=0.05m2×0.2m=0.01m3,
则F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N;
(2)由于第二阶段,从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面,用时t2=4s;上升高度为物体的高h,
则上升速度v=$\frac{h}{{t}_{2}}$=$\frac{0.2m}{4s}$=0.05m/s;
所由v=$\frac{s}{t}$得:第一阶段上升高度s=vt1=0.05m/s×40s=2m,
绳对重物做的功W=F1s=140N×2m=280J.
(3)由于不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力,则绳子的拉力F=$\frac{1}{n}$(G+G动),s=nh
则η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{\frac{1}{n}(G+{G}_{动})nh}$=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$,
所以,第一阶段运动中的机械效率η1=$\frac{{F}_{1}}{{F}_{1}+{G}_{动}}$×100%=$\frac{140N}{140N+60N}$×100%≈70%;
由于第一阶段重物对滑轮组的拉力F1=G-F浮,则G=F1+F浮=140N+100N=240N,
所以第三阶段运动中的机械效率η2=$\frac{G}{G+{G}_{动}}$×100%=$\frac{240N}{240N+60N}$×100%≈80%.
答:①在第一阶段运动中,水对重物的浮力F浮为100N;
②在第一阶段运动中,绳对重物做功W1为280J.
③滑轮在第一阶段运动中的机械效率η1和在第三阶段运动中的机械效率η2分别为70%、80%.
点评 本题考查了阿基米德原理、速度和机械效率公式和公式变形的应用,难点是第二阶段,从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面所用的时间求出上升的速度,会用称重法计算出金属块的重力.
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整车装备质量 | 950kg |
最大承重量 | 1000kg |
最大行驶速度 | 40km/h |
充电电压 | 220V |
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