(2010•崇文区一模)如图所示装置,物体B重为50N,体积VB=1.0×10-3m3,B在水中匀速下沉时,通过滑轮组拉

(2010•崇文区一模)如图所示装置,物体B重为50N,体积VB=1.0×10-3m3,B在水中匀速下沉时,通过滑轮组拉着物体A在水平面上向左匀速运动,此时滑轮组的机械效率为80%.若将物体B换成与物体B体积相同的物体C后,用水平向右的力F拉物体A,使物体C在水中4s内匀速上升0.4m(物体C未露出水面),此时滑轮组的机械效率为60%.不计绳重、滑轮轴处摩擦及水的阻力,g取10N/kg,计算结果保留1位小数.求:
(1)物体B在水中受到的浮力F
(2)水平面对物体A的摩擦力fA
(3)物体C所受重力GC与拉力F的比值.
(4)拉力F的功率P.
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十分历害 幼苗

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解题思路:(1)已知物体排开水的体积,根据浮力公式可求物体B在水中受到的浮力.
(2)对物体A进行受力分析,分别分析出当B在水中下沉和物体C在水中匀速上升时A的受力情况,再分析出当物体B浸没在水中时,动滑轮与物体B的受力情况和当物体C浸没在水中时,动滑轮与物体C的受力情况,根据以上分析进一步求出水平面对物体A的摩擦力fA
(3)根据上面分析出的B、C的受力,还知道两种情况下的机械效率,根据关系式可求动滑轮的重力和C的重力;进一步求出作用在绳子上的拉力,从而求出物体C所受重力GC与拉力F的比值.
(4)已知物体上升的高度和时间,可求物体的速度;还知道动滑轮上绳子的段数,可求出拉力F移动的速度,根据公式P=FV求出拉力F的功率P.

(1)B在水中受到的浮力
FgVB=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N.
答:物体B在水中受到的浮力为10N.

(2)当B在水中下沉,物体A在水平面上匀速运动,A水平方向受力情况如图(甲)所示.
当用力F拉物体A,物体C在水中匀速上升时,A水平方向受力情况如图(乙)所示.

当物体B浸没在水中时,动滑轮与物体B的受力情况如图(A)所示.

当物体C浸没在水中时,动滑轮与物体C的受力情况如图(B)所示.
由甲图:f=F
∵η1=
(GB-F浮)h
F拉nh=[50N-10N
3F拉=80%;
∴f=F=16.7N.
答:水平面对物体A的摩擦力为16.7N.

(3)η1=
(GB-F浮)h
(GB-F浮+G轮)h=80%;
G=10N;
η2=
(GC-F浮)h
(GC-F浮+G轮)h=60%;
GC=25N;
由乙图:F=f+F′
η2=
(Gc-F浮)h
F拉′nh=60%;
F′=
25/3]N;

GC
F=
GC
f+F拉′=[25N

50/3N+
25
3N]=1.
答:物体C所受重力GC与拉力F的比值为1:1.

(4)拉力F的功率P=FV=(f+F′)[3h/t]=([50/3]N+[25/3]N)×[3×0.4m/4s]=7.5W.
答:拉力F的功率为7.5W.

点评:
本题考点: 浮力大小的计算;二力平衡条件的应用;滑轮组绳子拉力的计算;功率的计算.

考点点评: 本题考查浮力、拉力、摩擦力、重力、功率等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对物体进行受力分析,这也是本题的重点,本题考查知识点较多,解题时一定要认真.

1年前

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