丰富丰富纷纷(3)已知m铁<m木,由G=mg可知,G铁<G木。铁块下沉,则F浮铁<G铁;木块漂浮,则F浮木=G木。故F浮铁<F浮木,即铁块在水中受到的浮力较小。 23.解:(1)绳端移动的速度:
v绳=2v岩=2×0.5 m/s=1 m/s,
花岗岩浸没在水中匀速上升时,拉力的功率:
P=Fv3绳=8×10 N×1 m/s=8×103 W。
(2)花岗岩完全露出水面后,匀速上升过程中滑轮组的机械效率:
η=W4
有W=G岩hG=G岩=2×10 N2×104 N+4×103 N
×100%≈83.3%。
总(G岩+动)hG岩+G动(3)花岗岩的质量:
mG岩2×104 N3
岩=g=10 N/kg
=2×10 kg,
花岗岩浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G岩-(2F-G动)=2×104 N-(2×8×103 N-4×103 N)=8×103 N,
花岗岩的体积:
V=VF8×103
浮
N3
岩排=ρg=1.0×103 kg/m3
=0.8 m, 水×10 N/kg花岗岩的密度:
ρm岩2×103 kg33
岩=V=3=2.5×10 kg/m。
岩0.8 m
答:(1)花岗岩浸没在水中匀速上升时,拉力的功率为8×103
W; (2)花岗岩完全露出水面后,匀速上升过程中滑轮组的机械效率为83.3%; (3)花岗岩的密度为2.5×103
kg/m3
。
24.解:(1)当潜航器下潜到最大深度时所受的海水压强:
p=ρ
海水
gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×5 000 m=5×107 Pa。 (2)由v=st可得,潜航器以最大下潜速度匀速竖直下潜至最大深度所用的时间:
t=sv=5 km10 km/h
=0.5 h。 (3)潜航器任务完成后,静止漂浮在海面上,所以潜航器受到的浮力:
F浮=G=mg=1 500 kg×10 N/kg=1.5×104 N,
由F浮=ρ
液
gV排可得,排开海水的体积:
VF浮
1.5×104
N3
排=ρg=1.0×103 kg/m3
×10 N/kg=1.5 m, 海水潜航器露出海面的体积:
9
丰富丰富纷纷V露=V-V排=2 m3-1.5 m3=0.5 m3。
(4)由图像可知,在t3时刻潜航器离开水面,由于潜航器匀速运动,所以此时起重装置对潜航器的拉力等于潜航器的重力,即F3=G=1.5×10 N,由于起重装置将潜航器匀速竖直吊离海面,所以速度v保持不4
变,
由P=Fv可得,两次拉力的功率:
P1=F1v,P3=F3v,
又P3=3P1,即F3v=3F1v,所以F3=3F1,则
F111=3F3=3
×1.5×104 N=5×103 N。
答:(1)当潜航器下潜到最大深度时所受的海水压强为5×107
Pa。 (2)潜航器以最大下潜速度匀速竖直下潜至最大深度所用的时间为0.5 h。
(3)潜航器任务完成后,变为自重时静止漂浮在海面上,此时露出海面的体积为0.5 m3
。 (4)t3
1 时刻起重装置对潜航器的拉力为5×10 N。
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