作业帮浮力的利用 机械效率
来源：学生作业帮 编辑：拍题作业网作业帮 分类：物理作业 时间：2024/04/28 13:47:34
如图所示滑轮组从H=15米深的水中匀速提起面积为0.02米2，高2米的圆柱体，该物体的密度是2.5×103千克/米3，如果动滑轮用钢丝绳与物体相连，绕在滑轮上的绳子能承受的最大拉力为400N，滑轮组的机械效率为80%，g=10N/kg。 求：（1）圆柱体上表面刚好与水面相平时，拉力F做的功； （2）当物体以0.2米/秒的速度被匀速提起时，经多长时间绳子被拉断？
解题思路： 先求动滑轮重，物体的浮力，得拉力，第二问要通过400N算出浮力，得物体上升距离，得上升时间
解题过程：
解：（1）本题目中额外功完全来自于动滑轮重，则有
（2×400N-G动）/（2×400N）=80%，得G动=160N
物体体积V=0.02m2×2m=0.04m3
物体重力G=mg=ρVg=2.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=1000N
物体受到浮力F=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=400N
物体对滑轮的拉力F=100N-400N=600N
绳端拉力F=（600N+160N）/2=380N
物体上升距离S=15m-2m=13m
绳端拉力F移动距离S=2×13m=26m
绳端拉力F做的功W=FS=380N×26m=9880J
物体上升的高度H=15m-1.8m=13.2m
（2）当绳端拉力F=400N时，物体对动滑轮的拉力F=2×400N-160N=640N
物体受到的浮力F=1000N-640N=360N
V排=F/（ρg）=360N÷（1.0×103kg/m3×10N/kg）=0.036m3
此时物体浸没在水中的深度H=0.036m3÷0.02m2=1.8m
物体上升的距离S=15m-1.8m=13.2m
物体上升时间t=13.2m÷0.2m/s=66s
所以经过66S时间，绳子被拉断.
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最终答案：略
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解：（1）本题目中额外功完全来自于动滑轮重，则有
（2×400N-G动）/（2×400N）=80%，得G动=160N
物体体积V=0.02m2×2m=0.04m3
物体重力G=mg=ρVg=2.5×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=1000N
物体受到浮力F=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×0.04m3×10N/kg=400N
物体对滑轮的拉力F=100N-400N=600N
绳端拉力F=（600N+160N）/2=380N
物体上升距离S=15m-2m=13m
绳端拉力F移动距离S=2×13m=26m
绳端拉力F做的功W=FS=380N×26m=9880J
物体上升的高度H=15m-1.8m=13.2m
（2）当绳端拉力F=400N时，物体对动滑轮的拉力F=2×400N-160N=640N
物体受到的浮力F=1000N-640N=360N
V排=F/（ρg）=360N÷（1.0×103kg/m3×10N/kg）=0.036m3
此时物体浸没在水中的深度H=0.036m3÷0.02m2=1.8m
物体上升的距离S=15m-1.8m=13.2m
物体上升时间t=13.2m÷0.2m/s=66s
所以经过66S时间，绳子被拉断.
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最终答案：略