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如图所示 用滑轮组将重为G=1200N的金属块打捞出水面 不计绳重 摩擦和水对金属块的

时间:2024-06-04 10:39:56

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如图所示 用滑轮组将重为G=1200N的金属块打捞出水面 不计绳重 摩擦和水对金属块的

问题补充:

如图所示,用滑轮组将重为G=1200N的金属块打捞出水面,不计绳重、摩擦和水对金属块的阻力,作用在绳自由端拉力的功率始终保持1500W,金属块浸没在水中时匀速提起的速度为v1=1m/s,金属块的密度为ρ=6×103kg/m3,取g=10N/kg.

求:(1)金属块未露出水面以前的机械效率η多大.

(2)金属块被全部拉出水面后匀速提起金属块的速度v2.

(计算结果保留到小数点后两位)

答案:

解:(1)从图可知,有2股绳子吊着金属块,v1=1m/s,

则绳子自由端移动的速度为:v=nv1=2×1m/s=2m/s,

而P=Fv=1500W,

∴绳子自由端的拉力为:F===750N,

又∵金属块排开水的体积等于金属块的体积,金属块的重力为G=1200N

则F浮=ρ液gV排=ρ液gV金=ρ水g=G,

而金属块对绳子的拉力等于金属块的重力减去金属块所受的浮力,

∴η===≈66.7%.

(2)∵不计绳重和摩擦

∴F=(G-F浮+G动),

则G动=nF-(G-F浮)=2×750N-1200N(1-)=500N,

当金属块被拉出水面后,设绳子自由端移动的速度为v′,作用于绳子自由端的拉力为F′,

则F=(G+G动)=(1200N+500N)=850N,

∵作用在绳自由端拉力的功率始终保持1500W,

∴此时绳子自由端移动的速度为:v==≈1.76m/s,

∴v2=v=×1.76m/s=0.88m/s.

答:(1)金属块未露出水面以前的机械效率η为66.7%;

(2)金属块被全部拉出水面后匀速提起金属块的速度为0.88m/s.解析分析:(1)从图可知,有三段绳子吊着金属块,知道金属块浸没在水中的速度,则可以计算出绳子自由端拉力移动的距离,知道绳子自由端拉力的功率,则可利用公式F=计算绳子自由端拉力的大小,金属块浸没在水中,此时金属块排开水的体积等与金属块的体积,结合物体的重力和阿基米德原理计算出金属块所受的浮力,当工件浸没在水中时,金属块受到重力、浮力和拉力的作用,金属块对绳子的拉力等于金属块的重力减去金属块所受的浮力,再利用公式η====.(2)在(1)已经求出了绳子自由端拉力的大小,则可利用公式F=(G-F浮+G动)计算出动滑轮的重力,当金属块被拉出水面后,金属块受到重力和拉力的作用,设绳子自由端移动的速度为v′,作用于绳子自由端的拉力为F′,则可利用公式F=(G+G动)计算此时绳子自由端的拉力,而绳自由端拉力的功率始终保持1680W,则可利用公式v=计算绳子自由端移动的速度,从而可以计算出金属块被提出水面后匀速提起的速度.点评:本题的综合性很强,难度很大,所涉及的知识面比较广:拉力,浮力,体积,平衡力及其应用,滑轮组及其机械效率,功率的计算.解答本题的关键是要理清题意,要学会对物体进行受力分析.像解答这类题时,一定要沉着应对,切不可急于求成.

如图所示 用滑轮组将重为G=1200N的金属块打捞出水面 不计绳重 摩擦和水对金属块的阻力 作用在绳自由端拉力的功率始终保持1500W 金属块浸没在水中时匀速提起的速

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