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如图所示装置,物体B重为100N,它在水中匀速下沉时,通过滑轮组拉着重200N的物体A在水平面上匀速运动.当用一个水平向左的力F1拉物体A,使物体B在水中匀速上升(物体B未露出水面)时,

题目详情
如图所示装置,物体B重为100N,它在水中匀速下沉时,通过滑轮组拉着重200N的物体A在水平面上匀速运动.当用一个水平向左的力F1拉物体A,使物体B在水中匀速上升(物体B未露出水面)时,滑轮组的机械效率为η1;当物体B完全露出水面后,用另一个水平向左的力F2拉物体A,在4s内使物体B匀速上升0.4m,此时滑轮组的机械效率为η2.已知:物体B的密度ρB=5ρ,两次拉力F1:F2=9:10.若不计绳重、滑轮组装置的摩擦及水中的阻力,g取10N/kg.求:
(1)水平面对物体A的摩擦力Ff
(2)η1与η2的比值;
(3)在物体B完全露出水面后,拉力F2的功率P2.(请画出相关受力分析图)
▼优质解答
答案和解析
当B在水中下沉,物体A在水平面上匀速运动,A水平方向受力情况如图甲所示.
当用力F1拉物体A,物体B在水中匀速上升时,A水平方向受力情况如图乙所示.
当物体B完全露出水面后,用力F2拉物体A,A水平方向受力情况如图丙所示.
当物体B浸没在水中时,动滑轮与物体B的受力情况如图丁所示.
当物体B完全露出水面时,动滑轮与物体B的受力情况如图戊所示.
=
FgVBg===20N;
==
将GB=100N,F=20N代入上式得:G=10N,
∴水平面对物体A的摩擦力Ff=F===30N;
(2)η1==
η2==
∴η1与η2的比值:
===
(3)拉力F2的功率:
P2===F2vA=(F1+F′)3vB=(30N+)×3×=(90N+100N)×0.1m/s=20W.
答:(1)水平面对物体A的摩擦力为30N;
(2)η1与η2的比值为44:45;
(3)拉力F2的功率为20W.
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