分析 (1)選求出物體的體積,根據(jù)公式m=ρV求出物體的質(zhì)量,進(jìn)一步求出物體的重力,繩子被拉斷時(shí)物體所受浮力等于重力減去繩子的最大拉力,根據(jù)浮力公式進(jìn)一步求出繩子被拉斷時(shí)物體排開水的體積,已知物體的底面積,再求出物體浸入水中的長度,從而求出物體上升的高度,進(jìn)一步求出繩子被拉斷所用的時(shí)間;
(2)當(dāng)物體完全浸沒時(shí),拉力等于物體的重力減浮力大小;
當(dāng)物體從完全浸沒到露出水面的過程中,拉力發(fā)生變化,可求出平均拉力的大小,求出該過程人所做的功;
從而可計(jì)算出人做的總功.
解答 解:
(1)由題意知,不計(jì)摩擦及滑輪和繩的質(zhì)量,
則滑輪組對(duì)圓柱體的拉力F拉=2F,
當(dāng)繩中拉力達(dá)到400N時(shí),繩子恰好被拉斷,設(shè)此時(shí)圓柱體上表面露出水面高度為h,則
F浮+F拉=G,
即:ρ水gS(h0-h)+2F=ρ圓柱體gSh0,
1×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×(2m-h)+2×400N=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×2m,
解得:h=1m;
所以物體被提升高度為h′=5m+1m-2m=4m
所在提起物體的時(shí)間t=$\frac{h′}{v}$=$\frac{4m}{0.2m/s}$=20s;
(2)物體未露出水中被提起時(shí)被提高度h1=5m-2m=3m,
F拉=G-F浮浸沒=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×2m-1×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×2m=600N,
此過程對(duì)物體做功W1=F拉h1=600N×3m=1800J,
物體露出水面后被提起高度h=1m,
物體露出1m時(shí),拉物體的力F拉′=2F=800N
所以從物體上表面剛好與水相平到被拉露出1m過程中的平均拉力:
F′=$\frac{{F}_{拉}+{F}_{拉}′}{2}$=$\frac{600N+800N}{2}$=700N,
此過程對(duì)物體做功W2=F′h=700N×1m=700J,
因?yàn)椴挥?jì)摩擦及滑輪和繩的質(zhì)量,所以人對(duì)功W=W1+W2=1800J+700J=2500J.
答:(1)經(jīng)過20s繩子會(huì)被拉斷;(2)此過程人做功2500J.
點(diǎn)評(píng) 本題是有關(guān)力學(xué)的綜合計(jì)算題,考查了阿基米德原理的應(yīng)用,滑輪組的省力特點(diǎn),拉力、重力及浮力的關(guān)系等,要正確對(duì)物體進(jìn)行受力分析,并掌握相關(guān)的基礎(chǔ)知識(shí),做到靈活運(yùn)用.
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科目:初中物理 來源: 題型:計(jì)算題
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實(shí)驗(yàn)次數(shù) | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
電阻R/Ω | 5 | 10 | 15 | 20 | 25 | 30 |
電流I/A | 0.6 | 0.3 | 0.2 | 0.15 | 0.12 | 0.1 |
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題
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科目:初中物理 來源: 題型:解答題
熱水壺容量 | 2.0L |
額定電壓 | 220V |
加熱時(shí)功率 | 800W |
頻率 | 50Hz |
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科目:初中物理 來源: 題型:填空題
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科目:初中物理 來源: 題型:解答題
自行車凈重 | 200N |
行駛過程中輪胎與地南接觸的總面積 | 1×10-3㎡ |
勻速行駛過程中的總阻力 | 30N |
車輪直徑 | 0.61m |
輪胎承受的最大氣壓 | 2.0×105Pa |
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