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物理必考随着沉船“南澳一号 的发掘.海上丝绸之路逐渐引起了越来越多人

更新时间:2024-01-16 文章作者: 信息来源: 阅读次数:

随着沉船“南澳一号”的发掘,海上丝绸之路逐渐引起了越来越多人的重视,这一条从汉朝就开始连通中国和世界的海上之路,在沉寂了几百年之后,再一次出现在世人面前.下图是水上打捞船起吊装置结构示意简图.某次打捞作业中,潜水员潜入水下9米深度将沉没于水下深处的货物固定,利用起吊装置打捞出水面,假设该货箱密封且体积为5m3,质量是20t.CwS物理好资源网(原物理ok网)

(1)货箱完全浸没在水中时受到的压强和浮力是多少?CwS物理好资源网(原物理ok网)

(2)货箱完全出水后,又被匀速吊起1m,已知此时钢缆拉力F为1×105N,则在此过程中拉力F所做的功是多少?起吊装置的滑轮组机械效率是多少?CwS物理好资源网(原物理ok网)

(3)若货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的,请分析在此过程中,货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况.(水的密度为1.0×103 kg/m3

试题答案

解:(1)货箱完全浸没在水中时受到的压强为P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×9m=9×104PaCwS物理好资源网(原物理ok网)

货箱完全浸没时受到的浮力为FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m3=5×104NCwS物理好资源网(原物理ok网)

(2)由图知,承担物重的绳子有4段CwS物理好资源网(原物理ok网)

所以钢缆拉起的距离为S=4h=4×1m=4mCwS物理好资源网(原物理ok网)

拉力做的功为W=Fs=1×105N×4m=4×105JCwS物理好资源网(原物理ok网)

货箱重力为G=mg=20×103kg×10N/kg=2×105NCwS物理好资源网(原物理ok网)

克服重力做的功为W有用=Gh=2×105N×1m=2×105JCwS物理好资源网(原物理ok网)

滑轮组的机械效率为η===50%CwS物理好资源网(原物理ok网)

(3)货箱刚露出水到完全出水的过程中,排开水的体积逐渐减小,由公式FgV知,水的密度ρ一定,货箱排开水的体积V减小,所以物体所受浮力逐渐减小;货箱刚露出水到完全出水的过程中,浮力减小,相当于物重增加,在机械重一定时,有用功在增大,机械效率在增大.CwS物理好资源网(原物理ok网)

答:(1)货箱完全浸没在水中时受到的压强为9×104Pa,浮力是5×104N;CwS物理好资源网(原物理ok网)

(2)滑轮组机械效率是50%;CwS物理好资源网(原物理ok网)

(3)浮力减小,机械效率增大.CwS物理好资源网(原物理ok网)

试题解析

(1)货箱浸没在水中受到的压强,用公式P=ρgh计算;货箱受到的浮力用公式FgV计算,液体密度ρ已知,需要确定排开液体的体积V;CwS物理好资源网(原物理ok网)

(2)拉力做的功用公式W=Fs计算,已知拉力F,需要知道钢缆拉起的距离S,物体上升1m,钢缆拉起的距离由承担货箱重的绳子段数决定;CwS物理好资源网(原物理ok网)

已知货箱质量m可以得到物重G,利用公式W有用=Gh,计算出有用功;拉力做的功已经求出,用公式η=就能计算机械效率;CwS物理好资源网(原物理ok网)

(3)物体在液体中受到的浮力,与液体的密度和物体排开液体的体积有关,判断物体所受浮力的变化,需要分析液体密度和排开液体体积是否变化;滑轮组机械效率的大小与机械重和提起的物重有关,在机械重一定时,机械效率的大小决定于物重的大小.CwS物理好资源网(原物理ok网)

点评:滑轮组问题,确定承担物重的绳子的段数是得出正确答案的第一步.CwS物理好资源网(原物理ok网)

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