(2014•栾城县三模)如图所示,甲是使用电动机打捞水下一圆柱形重物的示意图.在整个打捞过程中,电动机以恒定的速度v=0

(2014•栾城县三模)如图所示,甲是使用电动机打捞水下一圆柱形重物的示意图.在整个打捞过程中,电动机以恒定的速度v=0.2m/s提升重物.乙是此过程中电动机拉力F随时间t变化的图象.当t=0时电动机开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,g取10N/kg.求:
(1)圆柱形重物所受的重力和浮力.
(2)物体露出水面前拉力所做的功.
(3)打捞前,圆柱形重物上表面所受的水的压力.
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fishgao 幼苗

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解题思路:(1)物体出水后受到拉力和重力二力平衡,所以G=F,由图象可知出水后的拉力;物体出水前受到拉力、浮力和重力三力平衡,根据F=G-F算出浮力.
(2)由图象看出物体露出水面之前拉力作用时间t根据s=vt算出拉力做功距离,再根据公式W=Fs算出拉力做的功.
(3)①根据阿基米德导出式FgV,物体露出水面前V=V=
F
ρg
;②根据S=
V
h
算出柱体底面积;③根据P=ρgh算出上底面受的压强;④最后根据F=pS算出上底面受的压力.

(1)由图象可知,物体露出水面之后拉力为4000N,
此时重力与拉力二力平衡,所以物重G=4000N;
由图象可知,物体露出水面之前拉力为3500N,
所以F=G-F=4000N-3500N=500N.
(2)物体露出水面之前上升的距离为sAB=vtAB=0.2m/s×50s=10m,
这一过程中拉力所做的功为W=FsAB=3500N×10m=35000J;
(3)根据阿基米德原理F=GgV可推导出V=V=
F浮
ρ水g=[500N
1×103kg/m3×10N/kg=0.05m3
重物的底面积为S=
V物/h]=[V
vtAB=
0.05m3/0.2m/s×10s]=0.025m2
重物上表面受到水的压强为p=ρgh=ρgsBC=1×103kg/m3×10N/kg×10m=105Pa.
压力为F=pS=105Pa×0.025m2=2500N.
答:(1)圆柱形重物所受的重力为4000N,浮力为500N;
(2)物体露出水面前拉力所做的功35000J;
(3)打捞前,圆柱形重物上表面所受的水的压力为2500N.

点评:
本题考点: 重力的计算;液体的压强的计算;浮力大小的计算;功的计算.

考点点评: 解题的关键:一是看懂图象的含义,二是分析清楚物体受力情况.

1年前

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