如图所示,质量为70kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材,该滑轮组中动滑轮质量为5kg.当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时,石材仍沉在水

如图所示,质量为70kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材,该滑轮组中动滑轮质量为5kg.当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时,石材仍沉在水

题型:不详难度:来源:
如图所示,质量为70kg的工人站在岸边通过一滑轮组打捞一块沉没在水池底部的石材,该滑轮组中动滑轮质量为5kg.当工人用120N的力拉滑轮组的绳端时,石材仍沉在水底不动.工人继续增大拉力将石材拉起,在整个提升过程中,石材始终以0.2m/s的速度匀速上升.在石材还没有露出水面之前滑轮组的机械效率为η1,当石材完全露出水面之后滑轮组的机械效率为η2,且η1:η2=63:65.绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,石材的密度
ρ=2.5×103kg/m3,取g=10N/kg,求:
(1)当人用120N的力拉绳端时,岸边地面对人的支持力为多大;
(2)在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中,地面对人的支持力的最大值与最小值之比;
(3)当石材露出水面之前,人拉绳子的功率;
(4)此人用这个滑轮组提升重物的最大机械效率.魔方格
答案

工人的重力:
G=mg=70kg×10N/kg=700N,
动滑轮的重力:
G=mg=5kg×10N/kg=50N,
未露出水面滑轮组的机械效率:
η=
W
W
=
(G-F)h 
(G-F+G)h
=
G-F
G-F+G

露出水面后滑轮组的机械效率:
η=
W
W
=
G
(G+G)h
=
G
G+G

∵η1:η2=63:65,
ρVg-ρVg
ρVg-ρVg+50N
ρVg 
ρVg+50N
=63:65,
将石块的密度和水的密度代入求得:
V=0.04m3
石块的重力:
G=mg=ρVg=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=1000N,
(1)地面对人的支持力:
F=G-F=700N-120N=580N;
(2)石材在水中,受到水的浮力,此时人的拉力最小,地面对人的支持力最大,
石材受到的浮力:
FVg=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N,
F拉1=
1
3
(G+G-F)=
1
3
(1000N+50N-400N)=
650
3
N,
地面的支持力:
F支1=G-F拉1=700N-
650
3
N=
1450
3
N;
石材离开水面,此时人的拉力最大,地面对人的支持力最小,
F拉2=
1
3
(G+G)=
1
3
(1000N+50N)=350N,
地面的支持力:
F支2=G-F拉2=700N-350N=350N;
F支1:F支2=
1450
3
N:350N=29:21;
(3)当石材露出水面之前,F拉1=
1
3
(G+G-F)=
1
3
(1000N+50N-400N)=
650
3
N,
v=3×0.2m/s=0.6m/s
人拉绳子的功率:
P=F拉1v=
650
3
N×0.6m/s=130W;
(4)重物露出水面后,滑轮组受到的向下的拉力最大,为F=G=700N,
∵绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,
∴F=
1
3
(G+G),
∴G=3F-G=3×700N-50N=2050N,
η=
W
W
=
Gh
Fs
=
Gh
F•3h
=
G
3F
=
2050
3×700
≈97.6%.
答:(1)当人用120N的力拉绳端时,岸边地面对人的支持力为580N;
(2)在石材脱离水池底部至完全露出水面的过程中,地面对人的支持力的最大值与最小值之比为29:21;
(3)当石材露出水面之前,人拉绳子的功率为130W;
(4)此人用这个滑轮组提升重物的最大机械效率为97.6%.
举一反三
如图所示,质量为M、长为L 的木板静止在光滑的水平面上,一个大小不计、质量为m的滑块在水平恒力F作用下从木板的左端滑到右端,此过程中木板运动的距离为s,滑块与木板间的动摩擦因数为μ,重力加速度为g,以下说法中正确的是(  )
A.滑块滑到木板右端时的动能是F(s+L)
B.滑动摩擦力对M做的功为μMgs
C.滑动摩擦力对m、M做功的绝对值相等
D.此过程中产生的热量是μmgL
魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
在平直、足够长的水平路面上,一辆汽车保持额定功率P从静止开始起动,从起动到最后做匀速直线运动汽车运动时间为t,设汽车所受的阻力恒为f,汽车的质量为m,则下列说法中正确的是(  )
A.汽车先作匀加速运动,再作变加速运动,最后作匀速运动
B.汽车的最大速度为vm=
P
f
C.汽车速度为v(v<vm)时的加速度a=
P
mv
D.在时间t内汽车牵引力做的功W=Pt
题型:不详难度:| 查看答案
美国通用汽车公司推出的“氢气Ⅰ型”汽车是一种使用燃料电池驱动的电动汽车,它用氢气和氧气直接反应,其生成物只有水,因此对环境没有污染.若该车质量为1.5×103kg,额定功率为60kW,汽车水平行驶中所受阻力大小等于车重的0.1倍,g取l0m/s2.求:
(1)当它以额定功率沿水平道路行驶时的最大速度;
(2)当它以额定功率从静止开始沿水平道路行驶,速度增加到20m/s时汽车的加速度.
题型:不详难度:| 查看答案
质量为2t的汽车,发动机的额定功率为30kw,在水平公路上行驶所能达到的最大速度为15m/s.若汽车以额定功率运动,当汽车速度为10m/s时,加速度大小为______m/s2;若汽车以4×103N的牵引力使汽车从静止开始匀加速运动,则汽车维持做匀加速运动的时间为______s.
题型:不详难度:| 查看答案
为了测量小木板和斜面间的动摩擦因数,某同学设计了如下的实验.在小木板上固定一个弹簧秤(弹簧秤的质量可不计),弹簧秤下吊一个光滑小球.将木板连同小球一起放在斜面上.如图所示,木板固定时,弹簧秤的示数为F1,放手后木板沿斜面下滑,稳定时弹簧秤的示数是F2,测得斜面的倾角为θ.由测量的数据可以计算出小木板跟斜面间动摩擦因数为______.魔方格
题型:不详难度:| 查看答案
最新试题
热门考点

超级试练试题库

© 2017-2019 超级试练试题库,All Rights Reserved.