如图所示,某施工队利用滑轮组从水中提取物体,上升过程中物体始终不接触水底.已知物体质量为4t,体积为1m3.
(1)物体完全浸没在水中时,求物体所受浮力的大小;
(2)物体下表面与水面距离为3m时,求物体下表面所受水的压强;
(3)若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦,当浸没在水中的物体被匀速提升时,求电动机对绳子的拉力;
(4)物体离开水面后,在电动机作用下匀速上升,若电动机功率为9kW、对绳子的拉力为1.5×104N,求物体上升的速度和滑轮组的机械效率(机械效率精确到0.1%).
(1)1×104N;(2)3×104Pa;(3)1×104N;(4)88.9%.
【详解】
(1)物体完全浸没在水中,V排=V物,物体受到的浮力:F浮=G排=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1m3×10N/kg=1×104N;(2)物体下表面所受的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;(3)物体的质量:m=4t=4×103kg,物体的重力:G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N;物体被匀速提升时,受力平衡,动滑轮对物体的拉力:F1=G﹣F浮=4×104N﹣1×104N=3×104N,由图可知n=3,则电动机对绳子的拉力:F2==1×104N;(4)由P==Fv得,电动机拉动绳子的速度为:vM==0.6m/s,物体上升的速度为:v=vM=×0.6m/s=0.2m/s,滑轮组的机械效率为:η=×100%88.9%.
【点睛】
(1)V排=V物,物体受到的浮力:F浮=G排=ρ水V排g;(2)物体下表面所受的压强:p=ρ水gh;(3)物体被匀速提升时,受力平衡,动滑轮对物体的拉力:F1=G﹣F浮,电动机对绳子的拉力:F2=;(4)由P=Fv求电动机拉动绳子的速度,物体上升的速度为:v=vM,据η=求滑轮组的机械效率.