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如图1所示,某工程队在一次施工作业中,以恒定速度沿竖直方向将质量为5×103kg...

如图1所示,某工程队在一次施工作业中,以恒定速度沿竖直方向将质量为5×103kg的圆柱形实心工件从深水中吊起至距水面某一高度.绳子作用在工件上端的拉力F的功率P随工件上升高度h变化的图象如图2所示,不计水的阻力(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求:
(1)工件上升的速度大小?
(2)当工件露出水面的1/2时所受的浮力大小?
(3)工件的横截面积S是多大?
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(1)由P-h图象求出工件离开水面后拉力的功率,对工件进行受力分析,由平衡条件求出拉力大小,最后由功率的变形公式v=求出工件的速度; (2)由P-h图象求出工件完全浸没在水中时拉力的功率,由功率的变形公式F=求出拉力,然后对工件进行受力分析,由平衡条件求出工件受到的浮力,最后求出工件露出水面的时所受的浮力大小; (3)由图象求出工件的高度,由浮力公式的变形公式求出工件的体积,最后求出工件的横截面积. 【解析】 (1)由P-h图象可知:工件离开水面后拉力F1的功率, 工件离开水面后,受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F1用而做匀速运动,处于平衡状态, 由平衡条件得:, 工件匀速上升的速度, 答:工件上升的速度是0.4m/s. (2)由P-h图象可知:工件全部在水中时拉力F2的功率, 此时拉力大小为, 工件完全浸没在水中时,受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F2、竖直向上的浮力F浮作用, 工件做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件得:F2+F浮=G, 则, 工件有露出水面时所受浮力, 答:工件露出水面的时所受的浮力为5000N. (3)由P-h图象可知工件高h=12m-10m=2m; 工件的体积, 工件的横截面积, 答:工件的横截面积S是0.5m2.
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考点分析:
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实验步骤
 
实验装置
甲同学乙同学
(1)把天平放在水平台面上,游码归零,调节平衡螺母使天平横梁平衡,如图a.

(2)测烧杯和盐水的总质量m1时,加减砝码并移动游码后,指针位置如图b.
(3)向左调节平衡螺母使天平横梁平衡,如图c,m1等于右盘中砝码的总质量.
 
 (1)把天平放在水平台面上,指针位置如图a′.
(2)在天平左右两盘分别放置砝码和盛盐水的烧杯,加减砝码并移动游码至横梁平衡,如图b′.
(3)杯和盐水的总质量等于盘中砝码的总质量加上游码所对的刻度值.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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