分析 (1)知道铝块重和铝的密度,利用密度公式和重力公式求铝块的体积(浸没时排开水的体积);利用阿基米德原理求铝块受到的浮力F浮;再根据F=G-F浮求滑轮组对物体的拉力;那么,利用滑轮组做的有用功为W有用=Fh,不计绳重和各种摩擦,额外功为提升动滑轮做的功,总功等于有用功加上额外功,有用功与总功的比值就是滑轮组的机械效率;
(2)上面求出了使用滑轮组做的总功,又知道总功功率,利用P=$\frac{W}{t}$求做功时间(运动时间),又知道上升高度,利用速度公式求铝块上升的速度.
解答 解:(1)铝块重G铝=m铝g=ρ铝V铝g,
铝块的体积:
V铝=$\frac{{G}_{铝}}{{ρ}_{铝}g}$=$\frac{810N}{2.7×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=0.03m3,
铝块未露出水面,排开水的体积:V排=V铝=0.03m3,
在水中铝块受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×0.03m3×10N/kg=300N,
滑轮组对铝块的拉力:
F=G1-F浮=810N-300N=510N,
使用滑轮组做的有用功:
W有用=Fh=510N×2m=1020J,
不计绳重和各种摩擦,使用滑轮组做的额外功:
W额=G轮h=90N×2m=180J,
W总=W有用+W额=Fh+G轮h=1020J+180J=1200J,
滑轮组的机械效率:
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{1020J}{1200J}$×100%=85%;
(2)由题知P总=54W,
由P=$\frac{W}{t}$得,做功时间:
t=$\frac{{W}_{总}}{{P}_{总}}$=$\frac{1200J}{54W}$=$\frac{1200}{54}$s,
铝块上升的速度:
v=$\frac{s}{t}$=$\frac{2m}{\frac{1200}{54}s}$=0.09m/s.
答:(1)滑轮组的机械效率85%;
(2)铝块上升的速度为0.09m/s.
点评 本题综合了考查了重力、速度、有用功、额外功、总功、功率、机械效率的计算,本题关键有二:一是滑轮组对物体拉力F=G-F浮的求法,二是有用功和总功的计算,特别是W有用=Fh,而不是W有用=Gh.
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A. | 爱因斯坦 | B. | 伽利略 | C. | 阿基米德 | D. | 牛顿 |
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A. | 物体的温度越高,具有的热量就越多 | |
B. | 物体的内能越多,具有的功就越多 | |
C. | 飞船在加速升空的过程中,机械能的总量保持不变 | |
D. | 水结冰时温度不变,内能减少 |
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