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为了营救落入井中的叶子姐姐,小雨通过如图滑轮组将一只底面积为0.2m2的圆柱形空...

为了营救落入井中的叶子姐姐,小雨通过如图滑轮组将一只底面积为0.2m2的圆柱形空木桶匀速缓慢地放入井中,在这一过程中他施加在绳子上的拉力为65N(不计绳重和摩擦,g=10N/kg).
(1)请在方框中画出此时小雨的受力示意图.
(2)空木桶放入水中漂浮时,桶底所受水的压强为500Pa.则木桶浸入水中的深度多大?
(3)动滑轮多重?
(4)叶子姐姐爬进木桶中,为了安全起见,小雨用75N的力拉着绳子使木桶保持静止,此时木桶浸入水中的深度为0.25m.小雨用力将木桶拉出水面,又经过65s使木桶在空中匀速上升10m到达井口,将叶子姐姐救上来.在这65s中,小雨做功的功率多大?

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(1)小雨受到重力、拉力、支持力的作用,作用点在中心,利用力的示意图的画法画出小雨的受力; (2)知道桶底所受水的压强,利用p=ρgh求出木桶浸入水中的深度; (3)由于桶漂浮,利用物体的漂浮条件和阿基米德原理求桶重;使用滑轮组,知道拉力,由于F=(G动+G桶),据此求出动滑轮重; (4)利用阿基米德原理求出木桶浸入水中的深度为0.25m时受到的浮力,知道拉力,而G总=G桶+G人+G动=nF′+F浮′; 在空中,F″=,而s=nh,又知道h=10m,根据P总==求小雨做功的功率. 【解析】 (1)小雨受到重力G、拉力F、支持力FN的作用,如图所示: (2)∵p=ρgh, ∴h===0.05m; (3)G桶=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m2×0.05m=100N; ∵F=(G动+G桶) ∴G动=nF-G桶=2×65N-100N=30N (4)木桶浸入水中的深度为0.25m时: F浮′=ρ水gV排′=ρ水gSh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m2×0.25m=500N, G总=G桶+G人+G动=nF′+F浮′=2×75N+500N+30N=680N F″===340N P总====≈105W. 答:(1)小雨的受力示意图如图所示; (2)木桶浸入水中的深度为0.05m; (3)动滑轮重为30N; (4)在这65s中,小雨做功的功率为105W.
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考点分析:
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例1:    物理科学知识或原理:   
例2:    物理科学知识或原理:   
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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