如图所示,利用滑轮组将一木块在水中匀速向下拉动0.1m,此时拉力F所做的功是1.2J.当在水中把A点处的细线剪断后,木块漂浮在水面上.不计滑轮重、摩擦和滑轮受到的浮力,g=10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3.
求:
(1)拉力F的大小;
(2)木块漂浮在水面上时露出水面的体积有多大?
已知:n=4 W=1.2J h0=0.1m
求:(1)F=?
解:
(1)拉力F的作用点上升的距离是S=4h0=4×0.1m=0.4m,
∵W=FS
∴拉力做的功为F===3N;
(2)A点绳子对木块的拉力为FA=4F=4×3N=12N,
物体漂浮时,所受浮力比浸没时减小了△F浮=FA=12N
∵F浮=ρ液gV排,
∴物体露出水面的体积为V露===1.2×10-3m3.
答:(1)拉力F为3N;
(2)木块漂浮在水面上时露出水面的体积为1.2×10-3m3.
(1)木块浸没在水中受到三个力的作用:重力、浮力和滑轮组对木块的拉力;已知木块在水中匀速向下拉动0.1m,由图知,分担对木块拉力的绳子股数有4段,所以可以得到F作用点上升的距离;已知拉力做的功和上升的距离,利用公式F=得到拉力的大小.
(2)已知拉力F的大小和分担木块所受拉力的绳子段数,可以得到作用在A点的拉力;物体浸没时受到的浮力与漂浮时受到的浮力之差,就是A点绳子对木块的拉力;已知减小的浮力和水的密度,利用公式V排=计算木块露出水面的体积.
点评:此题考查了滑轮组的使用和阿基米德原理的应用,会判断分担拉力的绳子是段数,理解浮力减小的程度与木块露出水面体积的关系,是解决此题的关键.
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