分析 (1)根据V=Sh求出圆柱体的体积即为排开水的体积,根据阿基米德原理求出受到的浮力;
(2)知道圆柱体的密度和体积,根据密度公式求出质量,滑轮组做的有用功等于克服圆柱体重力减去浮力做的功,根据W=Fs求出其大小,根据滑轮组的机械效率求出绳子自由端拉力F所做的功;
(3)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据滑轮组机械效率公式求出物体受到的拉力,根据力的平衡条件求出物体受到的浮力,进一步求出物体露出水面的高度.
解答 解:(1)圆柱体排开水的体积:
V排=V=Sh=0.02m2×2m=0.04m3,
圆柱体在水中受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N;
(2)由ρ=$\frac{m}{V}$和G=mg可得,圆柱体受到的重力:
G=mg=ρ圆柱体Vg=2.0×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=800N,
滑轮组做的有用功:
W有=(G-F浮)(H-h)=(800N-400N)×(16m-2m)=5600J,
由η=$\frac{{W}_{有}}{{W}_{总}}$×100%可得,绳子自由端拉力F所做的功:
W总=$\frac{{W}_{有}}{η}$=$\frac{5600J}{70%}$=8000J;
(3)由图可知,n=2,
设绳刚被拉断时,物体受到的拉力为T,此时绳子的拉力F=400N,
则T=nηF=2×70%×400N=560N,
由力的平衡条件可得:
T+F浮′=G,
所以,F浮′=ρ水gV排′=ρ水g(S•h′),
h′=$\frac{{F}_{浮}′}{{ρ}_{水}gS}$=$\frac{{G}_{物}-T}{{ρ}_{水}gS}$=$\frac{800N-560N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N×0.02{m}^{2}}$=1.2m
所以物体露出水面的高度为△h,
△h=h-h′=2m-1.2m=0.8m
答:(1)圆柱体在水中受到的浮力为400N;
(2)绳子自由端拉力F所做的功为8000J;
(3)物体被提到露出水面0.8m高时,绳子恰好被拉断.
点评 本题考查了阿基米德原理和做功公式、滑轮组机械效率公式、力平衡条件的应用,用滑轮组打捞物体时,动滑轮对物体做的有用功应变为W有=Th=(G物-F浮)h,同时要注意物体在出水前、后相应物理量的变化.
科目:初中物理 来源: 题型:选择题
A. | 闻其声,知其人--发声体不同,音色不同 | |
B. | 用超声波清洗眼镜--声波可以传递能量 | |
C. | 隔墙有耳--固体也可以传声 | |
D. | 震耳欲聋--音调很高 |
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