如图所示，小雨利用滑轮组匀速提升沉在水底的圆柱体A，已知圆柱体A高为h＝2m，底面积为S＝1.5

刘玉平 2021-11-8 18:45

• 

  大粽子的妈 (最佳回答者)

  2021-11-10 11:32

  解析：

  （1）A在水底时上表面所处的深度：

  h_上＝H﹣h＝5m﹣2m＝3m，

  圆柱体A上表面受到水的压强：

  p＝ρ_水gh_上＝1.0×10³kg/m³×10N/kg×3m＝3×10⁴Pa，

  A在水底时上表面受到水的压力：

  F_上＝pS＝3×10⁴Pa×1.5×10^﹣2m²＝450N；

  （2）在A上表面未露出水面之前，A排开水的体积：

  V_排＝V_A＝Sh＝1.5×10^﹣2m²×2m＝3×10^﹣2m³，

  则A受到的浮力：

  F_浮＝ρ_水gV_排＝1.0×10³kg/m³×10N/kg×3×10^﹣2m³＝300N，

  物体A的重力：

  G_A＝m_Ag＝135kg×10N/kg＝1350N，

  由图可知，n＝3，则绳端移动的速度：

  v_绳＝nv＝3×0.2m/s＝0.6m/s，

  绳端的拉力：

  

  则滑轮组的机械效率：

  

  （3）不计绳重轮与轴的摩擦及水的阻力，

  由F（G_A﹣F_浮+G_动）可得，动滑轮的重力：

  G_动＝nF﹣G_A+F_浮

  ＝3×400N﹣1350N+300N

  ＝150N，

  当小雨的拉力为450N时，物体A受到的浮力：

  F_浮′＝G_A+G_动﹣nF_大

  ＝1350N+150N﹣3×450N

  ＝150N，

  此时物体A排开水的体积：

  

  =1.5×10^﹣2m³，

  此时物体A下表面的深度：

  

  则A下表面受到水的最小压强：

  p_下＝ρ_水gh_下

  ＝1.0×10³kg/m³×10N/kg×1m

  ＝1×10⁴Pa。

  故

  （1）水深为H＝5m时，A在水底时上表面受到水的压力是450N；

  （2）A上表面未露出水面之前，滑轮组的机械效率是87.5%；

  （3）若小雨能施加的最大拉力为450N，则A在速上升过程中，它的下表面受到水的最小压强是1×10⁴Pa。

  
  
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