某人用繩子將一物體從水面下2m深處的地方勻速提到水面下0.5m處的過程中,所用時間為6s,拉力F1做功的功率為9W,當物體拉到有l(wèi)/5的體積露出水面時,讓其靜止,此時繩子對物體的拉力為40N,不計繩子的質量,忽略水的阻力.
求:(1)拉力F1的大小;(2)物體浸沒時所受的浮力;(3)物體的密度.
【答案】
分析:(1)求出物體在水面下上升的距離,知道所用時間,利用速度公式求物體的上升速度;知道拉力做功功率,再利用P=
=
=Fv求拉力F
1的大小;
(2)當物體全浸沒時,物體受到的浮力F
浮=ρ
水v
排g=ρ
水v
物g,而F
浮+F
1=G;
當物體
露出水面(
浸沒水中)時,物體受到的浮力F
浮′=ρ
水v
物g,而F
浮′+F
2=G;聯(lián)立方程組求解;
(3)求出了物體完全浸沒時受到的浮力,利用阿基米德原理F
浮=ρ
水v
排g求物體的體積;利用F
浮+F
1=G求物體重,利用重力公式G=mg求物體的質量,再用密度公式ρ=
求物體的密度.
解答:解:(1)物體在水下上升的距離:
s=2m-0.5m=1.5m,
上升速度:
v=
=
=0.25m/s,
∵P=
=
=Fv,P=9W,
∴拉力F
1的大。
F
1=
=
=36N;
(2)當物體浸沒時,F(xiàn)
1=G-F
浮=G-ρ
水v
排g=G-ρ
水v
物g=,----------①
當物體有
體積露出水面時:F
2=G-F
浮′=G-
ρ
水v
物g=G-
F
浮---------②
由①②式得到:
F
浮=F
2-F
1,
F
浮=5(F
2-F
1)=5×(40N-36N)=20N;
(3)當物體浸沒時,F(xiàn)
浮=20N,G=F
1+F
浮=36N+20N=56N,
∵F
浮=ρ
水v
排g=ρ
水v
物g,
∴v
物=
=
=2×10
-3m
3,
物體的質量:
m=
=
=5.6kg,
物體的密度:
ρ
物=
=
=2.8×10
3kg/m
3.
答:(1)拉力F
1的大小為36N;
(2)物體浸沒時所受的浮力20N;
(3)物體的密度為2.8×10
3kg/m
3.
點評:本題考查了重力的公式、密度的公式、阿基米德原理及推導公式、功率公式、速度公式,知識點多、綜合性強,屬于難題!