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不变
B
解:(1)桶装水的质量$m = \rho_{水}V = 1.0\times10^{3}\text{ kg/m}^3\times12\times10^{-3}\text{ m}^3 = 12\text{ kg},$
桶装水的重力$G = mg = 12\text{ kg}\times10\text{ N/kg} = 120\text{ N},$
从车库走楼梯直接搬到地面层,克服桶装水的重力做的功$W_{G}=Gh = 120\text{ N}\times4\text{ m} = 480\text{ J}。$
(2)用平板推车推至地面时,小亮的推力$F$做的有用功$W_{有用}=W_{G}=480\text{ J},$
推力做的总功$W_{总}=Fs = 90\text{ N}\times20\text{ m} = 1800\text{ J},$
则小亮做的额外功$W_{额外}=W_{总}-W_{有用}=1800\text{ J}-480\text{ J}=1320\text{ J},$
所以坡道的机械效率$\eta=\frac{W_{有用}}{W_{总}}\times100\%=\frac{480\text{ J}}{1800\text{ J}}\times100\%\approx26.7\%。$
解:(1)由图甲可知,动滑轮上绳子的段数$n = 4,$所以物体在空中上升$1\text{ m},$绳子自由端移动的距离$s = nh = 4\times1\text{ m} = 4\text{ m},$
小梦做的功$W_{总}=Fs = 200\text{ N}\times4\text{ m} = 800\text{ J}。$
(2)由题意知,物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为$85\%,$则物体在空中上升$1\text{ m}$时,拉力做的有用功$W_{有用}=\eta W_{总}=85\%\times800\text{ J}=680\text{ J},$
由$W = Gh$可得,物体的重力$G=\frac{W_{有用}}{h}=\frac{680\text{ J}}{1\text{ m}} = 680\text{ N};$
不计绳重、摩擦和水的阻力,由$W_{额外}=G_{动}h$可得,动滑轮的总重力$G_{动}=\frac{W_{额外}}{h}=\frac{W_{总}-W_{有用}}{h}=\frac{800\text{ J}-680\text{ J}}{1\text{ m}} = 120\text{ N};$
由图乙可知,物体浸没在水中时,拉力$F_{1}=100\text{ N},$以物体和动滑轮的整体为研究对象,由力的平衡条件可得$4F_{1}+F_{浮}=G + G_{动},$则物体浸没在水中时受到的浮力$F_{浮}=G + G_{动}-4F_{1}=680\text{ N}+120\text{ N}-4\times100\text{ N}=400\text{ N}。$
(3)物体在水中匀速上升过程中对滑轮组的拉力$F_{拉}=nF_{1}-G_{动}=4\times100\text{ N}-120\text{ N}=280\text{ N},$
力的作用是相互的,所以滑轮组对物体的拉力等于$F_{拉},$故物体在水中匀速上升过程中滑轮组的机械效率$\eta'=\frac{W_{有用}'}{W_{总}'}\times100\%=\frac{F_{拉}h}{F_{1}s}\times100\%=\frac{F_{拉}h}{F_{1}nh}\times100\%=\frac{F_{拉}}{nF_{1}}\times100\%=\frac{280\text{ N}}{4\times100\text{ N}}\times100\%=70\%。$