600字范文,内容丰富有趣,生活中的好帮手!
600字范文 > 如图甲 轻质杠杆AB能绕固定点O在竖直平面内转动 水平地面上的配重N通过细绳竖直拉着

如图甲 轻质杠杆AB能绕固定点O在竖直平面内转动 水平地面上的配重N通过细绳竖直拉着

时间:2020-10-02 09:25:24

相关推荐

如图甲 轻质杠杆AB能绕固定点O在竖直平面内转动 水平地面上的配重N通过细绳竖直拉着

问题补充:

如图甲,轻质杠杆AB能绕固定点O在竖直平面内转动,水平地面上的配重N通过细绳竖直拉着杠杆B端,使用过程中杠杆始终在水平位置平衡.已知AO:OB=2:5.当圆柱形物体M浸没在水面以下匀速上升时,作用在绳子自由端的拉力为F1,配重N对地面的压强为P1,滑轮组的机械效率为η1;当物体M的上表面露出水面20cm时,作用在绳子自由端的拉力为F2,配重N地面的压强为P2,滑轮组的机械效率为η2;当物体M全部露出水面后匀速上升时,作用在绳子自由端的拉力为F3,配重N对地面的压强为P3,滑轮组的机械效率为η3;已知滑轮组中大小两种滑轮的质量之比为9:2,配重N的质量为64.8kg,物体M的底面积为600cm2,物体M的质量与体积的关系的图象如图乙所示,若F1:F2=5:6,P1:P3=6:5,(不计水的阻力、绳重和摩擦,g取10N/kg).

求:

(1)当滑轮组的机械效率为88%时,物体M受到的浮力;

(2)出水后如果物体M以0.1m/s的速度匀速上升,小明作用在绳子自由端拉力F3的功率.

答案:

解:

(1)①当物体M浸没在水面以下匀速上升时,对大动滑轮和物体M、杠杆及配重N平衡状态下的受力分析如图甲所示.

当物体M的上表面露出水面20cm时,对大动滑轮和物体M、杠杆及配重N平衡状态下的受力分析如图乙所示.

当物体M全部露出水面以后匀速上升时,对大动滑轮和物体M、杠杆及配重N平衡状态下的受力分析如图丙所示.

②GN=mNg=64.8kg×10N/kg=648N

ρM=2.7×103kg/m3,G动小=G动大,

物体的上表面露出20cm后,物体露出水面的体积是:

V露=0.06m2×0.2m=0.012m3

物体减小的浮力是:

△F浮=ρ水gV露=1.0×103kg/m3×0.012m3×10N/kg=120N,

F浮2=F浮1-△F浮,即:F浮2=F浮1-120N,

=

=

=

=

===;---------①

③在图甲和丙中根据题意可知:

FA1×OA=FB1×OB

FA1×2=FB1×5

FB1′=FB1=FA1×=(2F1+G动小)×=(2F1+G动大)×,

FB3′=FB3=FA3×=(2F3+G动小)×=(2F3+G动大)×,

=======,

将F1=(GM+G动大-F浮1)和F3=(GM+G动大)代入上式:

===,---------------------②

解①②得:

V=0.03m3,G动大=90N,

η4===88%,

把G动大=90N、GM=810N代入解得:F浮3=150N;

(2)∵物体移动的速度是0.1m/s,

∴绳子自由端移动的速度:

v=3×0.1m/s=0.3m/s,

F3=(GM+G动大)=(810N+90N)=300N,

P=F3v=300N×0.3m/s=90W.

答:(1)当滑轮组的机械效率为88%时,物体M受到的浮力为150N;

(2)出水后如果物体M以0.1m/s的速度匀速上升,小明作用在绳子自由端拉力F3的功率为90W.

解析分析:(1)①对三种情况进行受力分析:当物体M浸没在水面以下匀速上升时,当物体M的上表面露出水面20cm时,当物体M全部露出水面以后匀速上升时;

②求出配重N的重力和M的密度,以及物体的上表面露出20cm后,物体露出水面的体积;进而求出物体减小的浮力,=得出关于G动大和物体M的体积V的方程;

③在图甲和丙中根据杠杆平衡条件可得FA1×OA=FB1×OB,而FB1′=FB1=FA1×=(2F1+G动小)×=(2F1+G动大)×,FB3′=FB3=FA3×=(2F3+G动小)×=(2F3+G动大)×,根据====,得出关于G动大和物体M的体积V的方程;联立方程组解得V和G动大的大小;

④利用效率公式η4==求物体M受到的浮力;

(2)知道物体移动的速度,求出绳子自由端移动的速度,再求出此时拉力大小,利用P=Fv求作用在绳子自由端拉力的功率.

点评:本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理、杠杆平衡条件、效率公式的掌握和运用,知识点多、综合性强,要求灵活运用所学知识求解.

如图甲 轻质杠杆AB能绕固定点O在竖直平面内转动 水平地面上的配重N通过细绳竖直拉着杠杆B端 使用过程中杠杆始终在水平位置平衡.已知AO:OB=2:5.当圆柱形物体M

本内容不代表本网观点和政治立场,如有侵犯你的权益请联系我们处理。
网友评论
网友评论仅供其表达个人看法,并不表明网站立场。