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专题五:综合计算小雨用轻质绳子将水中物体匀速提升到空中.他所用的拉力F和物体上升距离s的关系如图乙所示,不计水的阻力.求:(1)物体在空中上升1m,小雨做的功是多少?(2)小
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专题五:综合计算
小雨用轻质绳子将水中物体匀速提升到空中.他所用的拉力F和物体上升距离s的关系如图乙所示,不计水的阻力.求:
![作业搜](https://www.zaojiaoba.cn/2018-08/15/1534295251-1553.jpg)
(1)物体在空中上升1m,小雨做的功是多少?
(2)小雨的质量是60kg,每只脚的着地面积为2dm2,物体在空中上升时,小雨地面的压强是多少?
(3)物体的密度是多少?
小雨用轻质绳子将水中物体匀速提升到空中.他所用的拉力F和物体上升距离s的关系如图乙所示,不计水的阻力.求:
![作业搜](https://www.zaojiaoba.cn/2018-08/15/1534295251-1553.jpg)
(1)物体在空中上升1m,小雨做的功是多少?
(2)小雨的质量是60kg,每只脚的着地面积为2dm2,物体在空中上升时,小雨地面的压强是多少?
(3)物体的密度是多少?
▼优质解答
答案和解析
(1)由图乙可知,绳子自由端移动的距离为0-4m时,拉力为100N不变,此时物体没有露出水面;
4-6m时,物体开始逐渐露出水面,拉力不断增大;6-8m时拉力为200N不变,此时物体完全离开水面,
故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力F=200N,
则小雨做的功:W=Fs=200N×1m=200J.
(2)由图乙可知,小雨对绳子的拉力F=200N,
根据作用力与反作用力大小相等可知,绳子对小雨的拉力F′=F=200N,
小雨的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N,
则小雨地面的压力:F压=G+F′=600N+200N=800N,
受力面积:S=2S1=2×2dm2=4dm2=0.04m2,
则小雨地面的压强:
p=
=
=2×104Pa.
(3)物体在空中匀速上升时,根据二力平衡条件可知,
绳子对物体的拉力和物体的重力是一对平衡力,大小相等,
即:G物=F=200N,
由G=mg得,物体的质量:
m物=
=
=20kg,
由图乙可知,物体浸没在水中时受到的拉力F1=100N,
所以物体完全浸没时受到的浮力F浮=G-F1=200N-100N=100N,
由F浮=ρ水gV排得,物体的体积:
V物=V排=
=
=0.01m3,
则物体的密度ρ=
=
=2×103kg/m3.
答:(1)物体在空中上升1m,小雨做的功是200J;
(2)物体在空中上升时,小雨地面的压强是2×104Pa;
(3)物体的密度是2×103kg/m3.
4-6m时,物体开始逐渐露出水面,拉力不断增大;6-8m时拉力为200N不变,此时物体完全离开水面,
故物体在空中匀速上升过程中受到的拉力F=200N,
则小雨做的功:W=Fs=200N×1m=200J.
(2)由图乙可知,小雨对绳子的拉力F=200N,
根据作用力与反作用力大小相等可知,绳子对小雨的拉力F′=F=200N,
小雨的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N,
则小雨地面的压力:F压=G+F′=600N+200N=800N,
受力面积:S=2S1=2×2dm2=4dm2=0.04m2,
则小雨地面的压强:
p=
F压 |
S |
800N |
0.04m2 |
(3)物体在空中匀速上升时,根据二力平衡条件可知,
绳子对物体的拉力和物体的重力是一对平衡力,大小相等,
即:G物=F=200N,
由G=mg得,物体的质量:
m物=
G物 |
g |
200N |
10N/kg |
由图乙可知,物体浸没在水中时受到的拉力F1=100N,
所以物体完全浸没时受到的浮力F浮=G-F1=200N-100N=100N,
由F浮=ρ水gV排得,物体的体积:
V物=V排=
F浮 |
ρ水g |
100N |
1.0×103kg/m3×10N/kg |
则物体的密度ρ=
m物 |
V物 |
20kg |
0.01m3 |
答:(1)物体在空中上升1m,小雨做的功是200J;
(2)物体在空中上升时,小雨地面的压强是2×104Pa;
(3)物体的密度是2×103kg/m3.
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