如圖是利用滑輪組勻速提升水中圓柱體M的示意圖,滑輪組固定在鋼架上,滑輪組中的兩個滑輪質(zhì)量相等,繞在滑輪組上的繩子能承受的最大拉力為900N,連接圓柱體M與動滑輪掛鉤的繩子能承受的最大拉力為3000N.圓柱體M高為3m,底面積為0.02m2,密度為4.5×103kg/m.在繩端拉力F作用下,圓柱體M從其下表面距水面15m處勻速上升到其上表面與水面相平的過程中用了3min,在這個過程中,拉力F的功率為160W,滑輪組的機(jī)械效率為η,鋼架對定滑輪的拉力為T.在圓柱體M被緩慢拉出水的過程中,圓柱體M的下表面受到水的壓強(qiáng)為p.不計繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力,g取10N/kg.下列選項中正確的是


  1. A.
    壓強(qiáng)p的最小值為15000Pa
  2. B.
    拉力T的大小為2700N
  3. C.
    拉力F的大小為640N
  4. D.
    滑輪組的機(jī)械效率為90%
A
分析:(1)解答此題首先對滑輪和物體做整體受力分析,如解答中的圖1,對定滑輪做受力分析如解答中的圖2,根據(jù)FgV求得M所受的浮力,再根據(jù)重力和浮力之比可求得M的重力,從而可求得拉力F大小;
(2)因M有三段繩子承擔(dān),根據(jù)平衡條件F+3F=G+GM,可求得拉力T的大;再根據(jù)η=可求得滑輪組的機(jī)械效率.
(3)由繞在滑輪組上的繩子能承受的最大拉力為900N和連接圓柱體M與動滑輪掛鉤的繩子能承受的最大拉力為3000N,可知圓柱體M的下表面受到水的壓力,再利用p=可求得壓強(qiáng)p的最小值.
解答:(1)對滑輪和物體做整體受力分析,如圖1,對定滑輪做受力分析如圖2所示,
∵h(yuǎn)=3m,S=0.02m2,
∴V=0.06m3
∴FgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N,
∵M(jìn)全部浸沒,則V=V,
===
解得GM=2700N,
由已知可知:v==m/s,
∵P=F?3v=3000N×m/s=160W,
∴F===800N,故C錯誤;
(2)由平衡條件:G-F=2700N-600N=2100N,故B錯誤;
(3)η=×100%=×100%=×100%=87.5%,故選項D錯誤;
(4)∵繞在滑輪組上的繩子能承受的最大拉力為900N,連接圓柱體M與動滑輪掛鉤的繩子能承受的最大拉力為3000N,
∴圓柱體M的下表面受到水的壓力F1=300N,
∴p===1.5×104Pa,故選項A正確.
故選A.
點評:本題為力學(xué)綜合題,考查了學(xué)生對重力公式、密度公式、阿基米德原理、滑輪組拉力的計算方法、力的合成的掌握和運(yùn)用,是我們初中力學(xué)中比較難的題目.
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(1)被打撈的重物浸沒在水中時受到的浮力F的大;
(2)滑輪組的機(jī)械效率η1與η2之比;
(3)被打撈的重物完全提出水面后,卷揚(yáng)機(jī)牽引力的功率.

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(2)滑輪組的機(jī)械效率η1與η2之比;
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