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浮力压强相关的机械效率

发布时间:2014-01-31 09:44:48  

a.如图所示,重物A是体积为10dm3,密度为7.9 ×103 kg/m3的实心金属块,将它完全浸没

在水中,始终未提出水面。若不计摩擦和动滑轮重,要保持平衡,求:

(1)作用于绳端的拉力F是多少?

(2)若缓慢将重物A提升2m,拉力做的功是多少?

(3)若实际所用拉力为400N,此时该滑轮的效率是多少?

(g=10N/kg)

b.如图21所示装置,物体B重为50N,体积VB=1.0×10-3m3,B在水中匀速下沉时,通过滑轮组拉着物体A在水平面上向左匀速运动,此时滑轮组的机械效率为80%。若将物体B换成与物体B体积相同的物体C后,用水平向右的力F拉物体A,使物体C在水中4s内匀速上升0.4m(物体C未露出水面),此时滑轮组的机械效率为60%。不计绳重、滑轮轴处摩擦及水的阻力,g取10N/kg,计算结果保留1位小数。求:

(1)物体B在水中受到的浮力F浮。

(2)水平面对物体A的摩擦力fA 。

(3)物体C所受重力GC与拉力F的比值。

(4)拉力F的功率P 。

c.图27是小明用滑轮组从水池中用密闭容器A提取水的装置示意图,当容器A 到达水面前,在空气中匀速下降过程中,小明对绳子竖直向下的拉力为F1,水平地面对小明的支持力为N1;当容器A完全浸没在水中(容器A未与水池底接触),且整个装置处于静止状态时, 容器A在水中受到浮力为40N,小明对绳子竖直向下的拉力为为F2, 水平地面对小明的支持力为N2;浸没后容器A仍能继续下沉,当容器A下沉到一定深度时,容器侧壁的阀门会自动打开,水会注入容器,注满水后,阀门自动关闭。提升注满水的容器A匀速上升的过程中(容器未露出水面), 小明对绳子竖直向下的拉力为F3, 水平地面对小明的支持力为N3.已知小明所受重力为500N, N1: N2=46:47, N2: N3=47:41。(不计绳重、滑轮与轴的摩擦及水的阻力,g取10N/kg)

求:容器A盛满水后,所盛水的质量。

d.2009年秋季以来,我国西南部分地区遭遇严重旱灾,不少地方不得不靠打深井取水。如

图11所示,小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水,若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4Kg,水桶容积为20L。当盛满水的桶从水中慢慢提升(桶始终未出水面)时,小明对绳的拉力为F=25N。不计绳子重量和摩擦,水的密度是1.0×103 Kg/m3,g取10N/Kg.试求:

(1)动滑轮有多重?

(2)水桶露出水面前,滑轮组的机械效率有多大?

(3)水桶被提离井中水面后,以0.2m/s的速度匀速竖直上升,

小明对绳子自由端拉力的功率多大?

e.如图所示,小型牵引车通过滑轮组匀速打捞起深井中的物体,已知物体重1.2×103N,密度为1.6×103kg/m3。测得物体在出水面前、后牵引车作用在绳子上的拉力之比为1:2。若不计摩擦、绳重及水的阻力,g取10N/kg,问:

(1)物体出水面前,滑轮组的机械效率是多少?

(2)物体出水面后上升的速度是1m/s。牵引车拉力的功率多大?

f.小文的体重为600 N,当他使用如图24所示的滑轮组匀速提升水中的体积为0.01m3的重物A时(重物始终未出水面),他对地面的压强为8.75×103 Pa。已知小文与地面的接触面积为400cm2。当他用此滑轮组在空气中匀速提升重物B时,滑轮组的机械效率是80%。已知重物A重物B所受重力之比GA︰GB=5︰12,若不计绳重和摩擦,g=10N/kg。 求:(1)提升重物A时小文对地面的压力。

(2)物体A的密度。

g.如图11所示,质量为65kg的小华,利用滑轮组竖直向上匀速提升水中的物体。已知该物体质量为90kg体积为20dm3。在物体未出水面前,小华对地面的压力为F;当物体被提出水面后,滑轮组的机械效率为75%,不计绳重和滑轮与轴的摩擦,g取10N/kg。则F。

图11

h.如图23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。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。绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计,石材的密度ρ石=2.5×103kg/m3,取g=10N/kg,求:

(1)与打捞前相比,当人用120N的力拉绳端时,水池底部对石材的支持力变化了多少;

(2)η1与η2的比值;

(3)当石材完全露出水面以后,人拉绳子的功率。

i.用滑轮组将密度为 2.8×103kg/m3,质量为56kg金属块完全在水中匀速提升0.5m,加在绳

子自由端的拉力是F,动滑轮中120N,如图所示。不计绳重及摩擦,g取10N/kg,则下列说法正确的是

A.金属块受到的重力与浮力是平衡力

B.拉力F的有用功是280J

C.金属块受到的浮力是200N

D.滑轮组的机械效率是75%

23

j.如图24所示,质量为60kg的工人在水平地面上,用滑轮组把货物运到高处。第一次运送货

物时,货物质量为130kg,工人用力F1匀速拉绳,地面对工人的支持力为N1,滑轮组的机械效率为η1;第二次运送货物时,货物质量为90 kg,工人用力F2匀速拉绳的功率为P2,货箱以0.1m/s的速度匀速上升,地面对人的支持力为N2, N1与 N2之比为2:3。(不计绳重及滑轮摩擦, g取10N/kg)

求:(1)动滑轮重和力F1的大小;

(2)机械效率η1;

(3) 功率P2。

24

k.如图25所示,某工地用固定在水平地面上的卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组匀速提升货物,已知卷扬机的总质量为120kg,工作时拉动绳子的功率恒为400W。第一次提升质量为320kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F1,对地面的压力为N1;第二次提升质量为240kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F2,对地面的压力为N2。已知N1与N2之比为5:7,取g=10N/kg,绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计。求:

(1)卷扬机对绳子的拉力F1的大小;

(2)第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率;

(3)前后两次提升货物过程中货物竖直向上运动的速度之比。

图25

l.如图21所示,某工地用固定在水平工作台上的卷扬机(其内部有电动机提供动力)通过滑轮组匀速提升货物,已知卷扬机的总质量为120kg,工作时拉动绳子的功率恒为400W。第一次提升质量为320kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F1,对工作台的压力为N1;第二次提升质量为240kg的货物时,卷扬机对绳子的拉力为F2,对工作台的压力为N2。已知N1与N2之比为25:23,取g=10N/kg,绳重及滑轮的摩擦均可忽略不计。(6分) 求: (1)卷扬机对绳子的拉力F1的大小;

(2)第一次提升货物过程中滑轮组的机械效率;

(3)前后两次提升货物过程中货物竖直向上运动的速度之比。

m.如图25所示,是一个上肢力量健身器示意图。配重A受到的重力为350N,其底面积为5×10-2m2。B、C都是定滑轮,D是动滑轮;杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE=3OH。小明受到的重力为500N,当他通过细绳在H点分别施加竖直向下的拉力T1、T2时,杠杆两次都在水平位置平衡,小明对地面的压力分别为F1、F2,配重A受到的拉力分别为FA1、FA2,配重A对地面的压强分别为p1、p2,且两次A对地面的压强相差2×103Pa。已知F1∶F2 =4∶3,p1∶p2=3∶2 。杠杆EH和细绳的质量及滑轮组装置的摩擦力均忽略不计。求:

(1) 拉力FA2与FA1之差;

(2) 小明对地面的压力F1 ;

(3)当小明通过细绳在H点施加竖直向下的拉力T 3时,

配重A匀速上升2cm,此时滑轮组的机械效率η 。

(请画出相关受力分析图) .......

21 图25

n.如图24所示为一种蓄水箱的放水装置,AOB是以O点为转轴的轻质杠杆,AB呈水平状态,AO = 40cm,BO= 10cm。Q是一个重为5N、横截面积为100cm2的盖板,它通过细绳与杠杆的A端相连。在水箱右侧的水平地面上,有一质量为50kg的人通过滑轮组拉动系在B点呈竖直状态的绳子,可以控制出水口上的盖板。若水箱中水深为50cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为F1,水平地面对人的支持力为N1,滑轮组机械效率为η1;若水箱中水深为100cm,当盖板恰好要被拉起时,人对绳子的拉力为F2,水平地面对人的支持力为N2,滑轮组机械效率为η2。已知η1与η2之比为44∶49,盖板的厚度、绳重及绳与滑轮间的摩擦均可忽略不计,人对绳的拉力与人所受重力在同一直线上,g取10N/kg。求: (1)当水箱中水深为100cm

(2)动滑轮的总重。 (3)N1和N2之比。

o.图22是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。起重机总重G=8×104N,A是动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,D是油缸,E是柱塞。通过卷扬机转动使钢丝绳带动A上升,打捞体积V=0.5m3、重为G物的重物。若在打捞前起重机对地面的压强p1=2×107Pa,当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强为p2,重物完全出水后匀速上升时起重机对地面的压强p3=2.5×107Pa。假设起重时E沿竖直方向,重物出水前、后E对吊臂的支撑力分别为N1和N2,重物出水前滑轮组的机械效率为80%,重物出水后卷扬机牵引力的功率为11875W,吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计。(g取10N/kg)求: (1)重物在水中匀速上升时起重机对地面的压强p2; (2)支撑力N1和N2之比;

(3)重物出水后匀速上升的速度。

p.图21甲是海洋中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。DB是以O点为转轴的水平杠杆,OD的长度为1.6m。水平甲板上的配重E通过细绳竖直拉着杠杆D端,配重E的质量mE为225kg。安装在杠杆DB上的行走装置由支架、动滑轮X、提升电动机、定滑轮K构成,行走装置的质量m为25kg。电动机Q可以通过定滑轮S和动滑轮X拉动行走装置沿BO水平滑动。固定在提升电动机下的定滑轮K和动滑轮M组成滑轮组Y,当行走装置处于杠杆DB上C点的位置时,提升电动机拉动绳子H端,通过滑轮组Y竖直提升水中的物体A。物体A完全在水中匀速上升的过程中,滑轮组Y的机械效率为η1,甲板对配重E的支持力为N1;物体A全部露出水面匀速竖直上升的过程中,滑轮组Y的机械效率为η2,甲板对配重E的支持力为N2。滑轮组Y提升物体A的过程中,行走装置受到的水平拉力始终为零,杠杆DB在水平位置保持平衡。已知物体A的质量mA为50kg,体积V为20dm3,N1与N2之比为3:2, η1与η2之比为9:10 物体A被打捞出水面后,停留在一定高度,电动机Q开始拉动行走装置。在行走装置以0.05m/s的速度水平匀速移动的过程中,拉力T所做的功随时间变化的图像如图21乙所示,行走装置受到的水平拉力为F。细绳和杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦、水对物体的阻力均忽略不计,g取10N/kg。

求:(1)OC的长度;(2)拉力F。

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