为治理渠江广安,疏通河道恢复通航.在某次作业过程中,工程船以钢丝绳,将水平的石质河底上一段棱柱形废桥墩系住,通过动滑轮和

为治理渠江广安,疏通河道恢复通航.在某次作业过程中,工程船以钢丝绳,将水平的石质河底上一段棱柱形废桥墩系住,通过动滑轮和吊臂将桥墩匀速竖直提出水面.如图甲所示.钢绳自由端用一电动机提供拉力,桥墩始终以0.2m/s的速度匀速上升.画出电动机的机械输出功率随时间变化的图象.如图乙所示(不计动滑轮和绳的重量,不计动滑轮和绳的体积以及各部件之间摩擦,ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg).求:

(1)桥墩所在位置河水对河底的压强为多少?
(2)桥墩浸没在河水中时所受的浮力;
(3)桥墩的密度是多少?
magicgang 1年前 已收到1个回答 举报

グ济也行 幼苗

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解题思路:(1)由图象可知,30秒才将桥墩吊出水面,根据s=vt求出河水的深度,再根据p=ρgh求出桥墩所在位置河水对河底的压强;
(2)根据图象读出桥墩浸没水中和全部离开水面时的电动机的输出功率,根据v=nv求出绳子移动的速度,再根据P=Fv求出桥墩在水中和空气中绳子的拉力,进一步求出桥墩在水中受到的拉力和桥墩的重力,根据称重法求出桥墩浸没在河水中时所受的浮力;
(3)根据G=mg求出桥墩的质量,根据阿基米德原理求出浸没时物体排开水的体积即为桥墩的体积,根据密度公式求出桥墩的密度.

(1)从图象可知,30秒才将桥墩吊出水面;
∵桥墩所在位置距离水面的深度为h=0.2m/s×30s=6m;
∴p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×6m=6×104Pa;
(2)从图象可知,桥墩全部浸没在水中时,电动机的功率为6kW,
由甲图可知,绳子的有效股数为2,则
绳端移动的速度v=nv=2×0.2m/s=0.4m/s,
∴这时的拉力F=
P
v绳=
6000W
0.4m/s=1.5×104N,
绳子对物体的拉力F=2F=2×1.5×104N=3×104N;
又从图象可知,桥墩全部离开水面时,机械的功率为10kW;
∴此时绳子的拉力F′=
P′
v=
10000W
0.4m/s=2.5×104N;
桥墩的重力G=2F′=2×2.5×104N=5×104N,
∴F=G-F=5×104N-3×104N=2×104N.
(3)桥墩的质量:
m=[G/g],
因为桥墩完全浸没在水中,由F=ρgV可得,桥墩的体积:
V=V=
F浮
ρ水g,
桥墩的密度:
ρ=[m/V]=

G
g

F浮
ρ水g=[G
F浮ρ=
50000N/20000N]×1.0×103kg/m3=2.5×103kg/m3
答:(1)桥墩所在位置河水对河底的压强为6×104Pa;
(2)桥墩浸没在河水中时所受的浮力为2×104N;
(3)桥墩的密度为2.5×103kg/m3

点评:
本题考点: 液体的压强的计算;密度的计算;浮力大小的计算.

考点点评: 本题考查了速度公式和液体压强、称重法测浮力、密度公式、功率公式的灵活应用,关键是会分析电动机拉力随时间变化的图象得出相关的信息.

1年前

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