解:(1)由图象可知正方体的边长: L=vt=0.1m/s×(110s﹣100s)=1m; (2)物体浸没在水中时受到的浮力为: F浮=ρ
水
gV排=ρ
水
gV=1.0×10kg/m×10N/m×(1m)=10N;
3334
(3)滑轮组的机械效率:
=
代入数据得:
解得:G=10N。
答:(1)正方形边长L=1m;(2)F浮=10N;(3)G=10N。
11.(2019巴中,32)利用如图所示的滑轮组,将一边长为0.2m,密度为2.5×10kg/m的正方体石块,匀速从水中提起,已知动滑轮重力为40N,(不计纯重、摩擦和水的阻力)。求: (1)物体浸没在水中时所受到的浮力大小;
(2)物体浸没在水中匀速上升时,动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小; (3)物体完全离开水面后,继续匀速向上提升,此时滑轮组的机械效率大小。(计算结果保留一位小数)
5
3
3
4
5
5
解:(1)正方体物体的体积:V=0.2m×0.2m×0.2m=0.008m3, 物体浸没在水中时所受到的浮力:F浮=ρ=80N;
(2)物体重力:G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N, 物体静止在水中时,受到竖直向下的重力,竖直向上的拉力和浮力的作用, 所以,G=F浮+F0,
则动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力:F0=G﹣F浮=200N﹣80N=120N。
(3)物体完全离开水面后,设物体升高h,滑轮组的有用功为:W有=Gh=200N×h, 由图中,n=3,
不计绳重、摩擦,则绳子自由端的拉力:F=(G+G动)=(200N+40N)=80N, 拉力F做得总功:W总=Fs=80N×3h,
水
gV排=ρ
水
gV=1.0×10kg/m×10N/kg×0.008m
333
所以滑轮组的机械效率:η===83.3%。
答:(1)物体浸没在水中时所受到的浮力大小80N;
(2)物体浸没在水中匀速上升时,动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小是 120N; (3)物体完全离开水面后,继续匀速向上提升,此时滑轮组的机械效率是83.3%。 12.(2019自贡,29)如图所示,在容器底部固定乙轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块A的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(ρ水=1.0×10kg/m,g取10N/kg).求:
6
3
3
(1)物块A受到的浮力; (2)物块A的密度;
(3)往容器缓慢加水,至物块A刚好浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,此时弹簧对木块A的作用力F。
解:(1)物块A体积为V=(0.1m)=0.001m, 则V排=V﹣V露=V﹣V=V=×0.001m=4×10m, 受到的浮力:F浮=ρ
gV排=1×10kg/m×10N/kg×4×10m=4N;
3
3
﹣43
3
﹣43
3
3
水
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变 F浮=G,ρρ物=
水
gV排=ρ
物
gV,
3
3
3
3
ρ水=×1×10kg/m=0.4×10kg/m;
(3)物块A刚好完全浸没水中,弹簧的弹力: F=F浮﹣G=ρ=6N;
答:(1)物块A受到的浮力为4N; (2)物块A的密度为0.4×10kg/m; (3)弹簧对木块A的作用力F为6N。
13..(2019遂宁,17)如图甲,将一重为8N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸人水中的体积占总体积的,此时水面到杯底的距离为20cm。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,静止时A上表面与水面刚好相平,
7
3
3
水
gV﹣ρ
物
gV=1×10kg/m×10N/kg×10m﹣0.4×10kg/m×10N/kg×10m
33﹣3333﹣33
如图乙。已知ρ=1.8×103g/m3
,g=10N/kg。求:
(1)在甲图中杯壁上距杯底8cm处O点受到水的压强。 (2)甲图中物体A受到的浮力。 (3)物体A的密度。 (4)小球B的体积。
解:(1)O点的深度h=20cm-8cm=12cm=0.12m, 则p3O=ρ
水
gh=1.0×103kg/m×10N/kg×0.12m=1200Pa。
(2)因为A漂浮在水中,所以F浮=GA=8N; (3)根据F浮=ρ水
gV排得:
V排=
=
=8×10-4m3;
已知浸人水中的体积占总体积的,则物体A的体积V-43
-33
A=V排=×8×10m=1×10m;根据G=mg=ρVg可得A的密度: ρA=
=
=0.8×103kg/m3;
(4)图乙中A、B共同悬浮:则F浮A+F浮B=GA+GB 根据F浮=ρ水
gV排和G=mg=ρVg可得:
ρ
水
g(VA+VB)=GA+ρBgVB,
所以,VB===2.5×10-4m3。
答:(1)在甲图中杯壁上距杯底8cm处O点受到水的压强为1200Pa。
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