如图所示的滑轮组提升水中物体A,若物体的质量为140kg,体积60dm3,滑轮组的机械效率为80%(本题g取10N/kg)求:物体A在水中被匀速提升时,拉力F是多大?如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连,而滑轮组绳索能承受到最大拉力为350N,当物体露出水面体积多大时,绳子会断?(设物体出水的过程中,滑轮组的机械效率不变)

问题描述:

如图所示的滑轮组提升水中物体A,若物体的质量为140kg,体积60dm3,滑轮组的机械效率为80%(本题g取10N/kg)求:物体A在水中被匀速提升时,拉力F是多大?如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连,而滑轮组绳索能承受到最大拉力为350N,当物体露出水面体积多大时,绳子会断?(设物体出水的过程中,滑轮组的机械效率不变)

由题意可知绳子股数是4,物体重力G物=mg=140kg×10N/kg=1400N,物体体积V物=60dm3=0.06m3(1)物体A浸没在水中,受到了水对他施加的竖直向上的浮力:F浮=ρ水V物g=1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=600N.此时机械效率...
答案解析:(1)首先我们先来判断承担重物的绳子股数,很明显绳子股数是4,接着我们要思考,这4段绳子承担的是物重吗?物体A浸没在水中,必然要受到水对它的浮力,所以这4段绳子承担的是重力(包括动滑轮重、绳重及摩擦)和浮力的差值.这是解答本题的关键.然后根据滑轮组机械效率的计算公式η=

(G−F) h
FS
G−F
nF
,推导得出得:F=
G−F
,而FVg.
(2)“滑轮组绳索能承受到最大拉力为350N”也就告诉了我们绳子的拉力按350N进行计算.同样,根据上面的公式即可求出F,继而求出V,再用V减去V即为露出水面的体积.
考试点:滑轮(组)的机械效率;浮力大小的计算.

知识点:这道题是浮力和机械效率综合在一起的计算题,是我们初中力学中比较难的题目.