图甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程

江小菊
江小菊 2021-11-28 09:50

图甲是使用汽车打捞水下重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度V0.4m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t变化的图象。设t0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,g10N/kg。求:

image.png

1)圆柱形重物的质量;

2)圆柱形重物的密度;

3)打捞前,圆柱形重物上表面所受的水的压力。画出重物上升时的受力示意图。

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1条回答
  •  李晓军
    李晓军 (最佳回答者)
    2021-11-9 10:59

    解析:

    1)由图可知:汽车在AB段的功率为P1700W.速度为0.4m/s汽车在AB段对物体的拉力为:

    image.png

    同理,汽车在CD段对物体的拉力为:

    image.png

    整个物体打捞过程分为三个阶段。

    第一阶段,将重物从水底拉上表面刚好接触水面这一过程,G不变,F不变,F1不变。且有GF+F1

    第二阶段,将重物拉出水面过程,这一过程,F变小直到为0,拉力F越来越大,对应图BC段。

    第三阶段,重物刚好全部拉出水面,以后继续向上拉的过程,这一过程G不变,拉力F3与重力G相等,对应图CD段。GF3

    因为GF32000N,所以

    image.png

    2

    FGF1F3F12000N1750N250N

    FρgVρgV

    image.png

    3)由图BC段可知,打捞的重物从上表面接触到水面到刚好整个物体露出水面,所需时间

    t60s50s10s

    上升的速度为0.4m/s,所以物体升高

    hvt0.4m/s×10s4m

    所以物体上下表面积

    image.png

    原来物体上表面距离水面的高度

    h1vt′=0.4m/s×50s20m

    压强:

    pρgh11×103×10×202×105Pa

    压力:

    FpS2×105Pa×6.25×103m21250N

    重物上升时受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力作用,作用点在物体重心,如图所示:

    image.png

    1)圆柱形重物的质量为200kg

    2)圆柱形重物的密度为8×103kg/m3

    3)打捞前,圆柱形重物上表面所受的水的压力为1250N.重物上升时的受力示意图见


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