题目:

(2013·北京一模)如图甲所示,通过滑轮组打捞河水里一个圆柱形重物A,打捞前重物A下表面受到水的压强是5×10
4Pa.在整个打捞过程中,重物A始终以0.02m/s的速度上升.滑轮组绳端的拉力F的功率随时间变化的图象如图21乙所示,t
2-t
1=50S;重物在水面下被提升的过程机械效率为η
1,当重物完全被打捞出水后机械效率为η
2,η
1:η
2=15:16;第二次打捞重物B时,重物B在水面下被提升的过程中滑轮组的绳端所受拉力为140N,机械效率为η
3.已知A的密度为ρ
A,体积为V
A,B的密度为ρ
B,体积为V
B,ρ
A:ρ
B=4:3,V
A:V
B=5:8.忽略水的阻力、绳重,g取10N/kg.求:
(1)物体A的密度
(2)t
1 (3)η
1:η
3.
答案
解:(1)设A物体在水下时A所受绳的拉力为T
1,滑轮绳端拉力为F
1,打捞出水面后A所受绳的拉力为T
2,滑轮绳端拉力为F
2,
由图象知,物体出水前的拉力功率为P
1=24W,出水后的功率P
2=30W,绳子的移动速度v
绳=3v
物=3×0.02m/s=0.06m/s,
∵P=Fv
∴出水前的拉力:F
1=
=
=400N,
出水后的拉力:F
2=
=
=500N,
出水前的机械效率:η
1=
=
=
,
出水后的机械效率:η
2=
=
=
,
∵η
1:η
2=15:16
∴
=
=
=
,
解得:ρ
A=4×10
3kg/m
3;
(2)设物体A的高度为h,打捞前A的下表面到水面的距离为H,
∵p=ρgH
∴打捞前A的下表面到水面的距离:
H=
=
=5m,
物体的高度:h=v
物(t
2-t
1)=0.02m/s×50s=1m,
物体到水面的距离:s=H-h=5m-1m=4m,
物体上升的时间:t
1=
=
=200s;
(3)重物B在水面下被提升的过程中滑轮组的机械效率:
η
3=
=
=
,
又因为:ρ
A:ρ
B=4:3,V
A:V
B=5:8,
所以:
=
=
×
=
=
.
答:(1)物体A的密度为4×10
3kg/m
3;
(2)时间t
1为200s;
(3)η
1:η
3=21:64.
解:(1)设A物体在水下时A所受绳的拉力为T
1,滑轮绳端拉力为F
1,打捞出水面后A所受绳的拉力为T
2,滑轮绳端拉力为F
2,
由图象知,物体出水前的拉力功率为P
1=24W,出水后的功率P
2=30W,绳子的移动速度v
绳=3v
物=3×0.02m/s=0.06m/s,
∵P=Fv
∴出水前的拉力:F
1=
=
=400N,
出水后的拉力:F
2=
=
=500N,
出水前的机械效率:η
1=
=
=
,
出水后的机械效率:η
2=
=
=
,
∵η
1:η
2=15:16
∴
=
=
=
,
解得:ρ
A=4×10
3kg/m
3;
(2)设物体A的高度为h,打捞前A的下表面到水面的距离为H,
∵p=ρgH
∴打捞前A的下表面到水面的距离:
H=
=
=5m,
物体的高度:h=v
物(t
2-t
1)=0.02m/s×50s=1m,
物体到水面的距离:s=H-h=5m-1m=4m,
物体上升的时间:t
1=
=
=200s;
(3)重物B在水面下被提升的过程中滑轮组的机械效率:
η
3=
=
=
,
又因为:ρ
A:ρ
B=4:3,V
A:V
B=5:8,
所以:
=
=
×
=
=
.
答:(1)物体A的密度为4×10
3kg/m
3;
(2)时间t
1为200s;
(3)η
1:η
3=21:64.