精英家教网 > 初中物理 > 题目详情
19.用如图所示的滑轮组从15m深的水池中(水池面积很大,达几百平方米)提起底面积为200cm2,高2m的圆柱形实心物体,已知该物体的密度为2.5×103kg/m3,物体以0.2m/s的速度被匀速提起,力F作用的绳子所能承受的最大拉力为350N,(不计摩擦及滑轮重)问:
(1)物体浸没水中时受到的浮力是多大?
(2)在物体未露出水面的过程中,绳子自由端的拉力的功率是多大?
(3)物体匀速提起时,经多长时间绳子被拉断?

分析 (1)(2)利用圆柱体的横截面积和高度可以求出其体积,据图示装置是一个n=2的滑轮组,由于不计摩擦及滑轮重,所以这是理想情况,根据滑轮组的省力公式,可以确定绳子自由端的拉力等于物体对动力拉力的一半.物体对动滑轮的拉力等于物体的重力减去其受到的浮力.由此入手即可解决此题.
(3)绳子被拉断时,即绳子自由端的拉力等于350N时,由此入手,利用滑轮组的省力公式结合物体的重力,可以求出此时物体受到的浮力.进而求出物体浸入水中的深度,通过物体底面移动的距离和运动的速度,即可求出运动的时间.

解答 解:(1)圆柱体的底面积S=200cm2=2×10-2m2,高度h=2m,所以圆柱体的体积:V=Sh=2×10-2m2×2m=4×10-2m3.物体浸没在水中时,V=V=4×10-2m3,此时受到的浮力:FgV=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-2m3=400N;
(2)由于是n=2的滑轮组吊着圆柱体,所以绳子自由端的力F=0.5T,其中T为圆柱体对动滑轮的拉力.
由图可知,T=G-F=1000N-400N=600N,所以绳子自由端的拉力F=0.5T=0.5×600N=300N.绳子自由端的速度为物体上升速度的二倍为0.4m/s,所以绳子自由端的拉力的功率是P=Fv=300N×0.4m/s=120W;
(3)当绳子被拉断时,绳子受到的拉力F′=350N,动滑轮对圆柱体的拉力T′=2F′=700N,
此时的浮力为:F′=G-T′=1000N-700N=300N,V′=F′/ρg=300N/1×103kg/m3×10N/kg=0.03m3,
物体浸入水中的长度h′为:h′=V′/S=0.03m3/0.02m2=1.5m,物体上升的高度为:L=H-h′=15m-1.5m=13.5m,圆柱体运动的时间:t=L/v=13.5m/0.2m/s=67.5s.
答:(1)物体浸没水中时受到的浮力是400N;(2)在物体未露出水面的过程中,绳子自由端的拉力的功率是120W;(3)物体匀速提起时,经67.5s绳子被拉断.

点评 解决此题首先要明确此时滑轮组中涉及的力有三个:圆柱体的重力、拉力和水对圆柱体的浮力,要把握三者之间的关系.

练习册系列答案
相关习题

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

9.三个完全相同的量杯中盛有水,将质量相等的实心铜块、铁块和铝块(ρ>ρ>ρ)放入其中后,水面的高度恰巧相等,则原来杯盛水量最多的是放铜块的杯子.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:计算题

10.右表是晋江火车站JJ88CI次列车的时刻表,晋江至厦门所经历时间由表可知,求晋江至漳州、厦门到漳州的平均速度分别是多少?
停靠站到达时刻开车时刻里程(km)
晋江8:000
厦门9:309:40100
漳州10:3010:40160

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

7.在做“凸透镜成像规律”的实验中.当烛焰、透镜及光屏处在图所示位置时,恰能在光屏上得到一个清晰的像.下列说法正确的是(  )
A.要想在光屏上的像大一点,光屏要靠近凸透镜
B.蜡烛在16cm时,成倒立等大的实像
C.此成像规律的应用是照相机
D.凸透镜的焦距一定在10cm到16cm之间

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:选择题

14.如图所示,水平面上叠放着A,B两个物体,在水平方向力F1和F2的作用下,以共同的速度v一起向右匀速运动,已知F1=5N,F2=3N,那么物体B上下表面所受摩擦力大小分别为(  )
A.5N,2NB.3N,0NC.0N,2ND.5N,8N

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:计算题

4.如图是公厕里间歇式自动冲水箱的原理图,进水管口以Q1=200cm3/s的流量24h不间断地向底面积为1800cm2的长方体水箱注水,当水位上升至h2=45cm时,水箱中的水开始以Q2=2000cm3/s的平均流量从出水管口流出冲洗厕所,当水位下降至h1=5cm处时停止冲水.(不计中水箱中水管的体积)求:
(1)水位在h2时水箱底部受到水的压强.
(2)冲洗一次厕所所用的时间.
(3)为节约用水,在图示进水管A处安装一个由微电脑控制的电磁阀.当有人进入洗手间时,门内侧红外探头通过微电脑开启电磁阀,向水箱注水,当水位升至h2时,电磁阀自动关闭停止注水,同时开始冲洗厕所.假设电磁阀平均每天开启100次,则安装电磁阀后一天可节约多少千克水?

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:计算题

11.如图所示,体积为500cm3的长方体木块浸没在装有水的柱形容器中,细线对木块的拉力为2N,此时水的深度为20cm.(取g=10N/kg),
求:(1)水对容器底的压强; 
(2)木块受到水的浮力. 
(3)木块的密度. 
(4)若剪断细线待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,要使剩余木块刚好浸没在水中,在木块上应加多大的力?

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

8.如图所示为用筷子提米实验,杯中装满米,再加少许水,压紧.过一会儿提起筷子,米和杯子也被提起是摩擦力作用的结果.筷子受到米的摩擦力的方向是竖直向下.实验中“加少许水,压紧”目的是米吸水后发涨发涩,既增大了米对筷子和米对玻璃杯的压力,又增大了接触面的粗糙程度,从而增大了摩擦力.

查看答案和解析>>

科目:初中物理 来源: 题型:填空题

9.若甲、乙两球的质量之比为2:3,甲球所受的重力为60N,则乙球的质量为9kg.(g取10N/kg)

查看答案和解析>>

同步练习册答案