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  • 某施工地的工人用滑輪組勻速打撈沉在水中的工件.已知工件的質(zhì)量為100KG,工人的質(zhì)量為70KG,工件打撈出水面前與工件完全被打撈出水后工人對地面的壓力之比為15:2,工件在水中是,滑輪組的機械效率為60%

    某施工地的工人用滑輪組勻速打撈沉在水中的工件.已知工件的質(zhì)量為100KG,工人的質(zhì)量為70KG,工件打撈出水面前與工件完全被打撈出水后工人對地面的壓力之比為15:2,工件在水中是,滑輪組的機械效率為60%
    求浮力
    可以不用思路
    物理人氣:518 ℃時間:2020-01-19 21:25:34
    優(yōu)質(zhì)解答
    (1)工人的重力:G人=m人g=70kg×10N/kg=700N,
    工件的重力:G工件=m工件g=100kg×10N/kg=1000N,
    以工人為研究對象,工人共受到三個力的作用:重力,支持力,繩子的拉力,
    因為G人=F支+F拉,所以F支=G人-F拉,
    因為工人對地面的壓力與地面對工人的支持力是一對相互作用力,
    所以F壓=F支=G人-F拉,
    當工件完全完全浸沒在水中時,工件對繩子的拉力等于工件的重力減去工件所受的浮力,所以此時工人對繩子的拉力即繩子對工人的拉力F拉=12[(G工件-F浮)+G動],
    則此時工人對地面的壓力F壓=G人-12[(G工件-F?。?G動];
    當工件被拉出水面以后,工件對繩子的拉力等于工件的重力,
    所以此時工人對繩子的拉力即繩子對工人的拉力F拉′=12(G工件+G動),
    則此時工人對地面的壓力F壓′=G人-12(G工件+G動),
    因為F壓F壓′=152,
    所以G人-
    12[(G工件-F浮)+G動] G人-
    12(G工件+G動) =152 ①,
    利用滑輪組提升物體,當摩擦、繩重及水的阻力忽略不計時,
    機械效率η=W有用W總=W有用W有用+W額=GhGh+G動h=GG+G動,
    所以η1=G工件-F浮(G工件-F浮) +G動=60% ②,
    將G工件=1000N代入②式可解得:F浮=2000-3G動2 ③,
    將G人=700N和③式代入①式可解得:G動=320N ④,
    將④式代入③式可解得:F浮=520N.
    (2)工件完全打撈出水后,滑輪組的機械效率:η2=G工件G工件+G動=1000N1000N+320N≈76%.
    (3)工件完全打撈出水面后,工人對繩子的拉力:F拉′=12(G工件+G動)=12(1000N+320N)=660N,
    工人拉繩子的速度:v繩=2v物=2×0.2m/s=0.4m/s,
    所以工人拉繩子的功率:P2=F拉′v繩=660N×0.4m/s=264W.
    答:(1)工件浸沒在水中時所受的浮力是520N.
    (2)工件完全打撈出水面后,滑輪組的機械效率是76%.
    (3)工件完全打撈出水面后,以0.2m/s的速度被勻速提升,工人拉繩的功率是264W.點評:本題的綜合性很強,難度很大,所涉及的知識面比較廣:有重力、壓力、拉力、浮力,平衡力及其應(yīng)用,相互作用力,滑輪組及其機械效率,功率的計算.解答本題的關(guān)鍵是要理清題意,要學(xué)會對物體進行受力分析.像解答這類題時,一定要沉著應(yīng)對,切不可急于求成.
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