Question

如圖所示裝置，物體B重為100N，它在水中勻速下沉?xí)r，通過滑輪組拉著重200N的物體A在水平面上勻速運(yùn)動．當(dāng)用一個(gè)水平向左的力F₁拉物體A，使物體B在水中勻速上升（物體B未露出水面）時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為η₁；當(dāng)物體B完全露出水面后，用另一個(gè)水平向左的力F₂拉物體A，在4s內(nèi)使物體B勻速上升0.4m，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率為η₂．已知：物體B的密度ρ_B=5ρ_水，兩次拉力F₁：F₂=9：10．若不計(jì)繩重、滑輪組裝置的摩擦及水中的阻力，g取10N/kg．則水平面對物體A的摩擦力f為______，在物體B完全露出水面后，拉力F₂的功率為______，η₁與η₂的比值為______．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知物體排開水的體積，根據(jù)浮力公式可求物體B在水中受到的浮力；
對物體A進(jìn)行受力分析，分別分析出當(dāng)B在水中下沉和物體B在水中勻速上升時(shí)A的受力情況，再分析出當(dāng)物體B浸沒在水中時(shí)，動滑輪與物體B的受力情況和當(dāng)物體B露出水面后，動滑輪與物體B的受力情況，根據(jù)以上分析進(jìn)一步求出水平面對物體A的摩擦力f．
（2）已知物體上升的高度和時(shí)間，可求物體的速度；還知道動滑輪上繩子的段數(shù)，可求出拉力F移動的速度，根據(jù)公式P=FV求出拉力F的功率P．
（3）根據(jù)公式η===可求兩次滑輪組的機(jī)械效率之比．
解答：解：（1）∵B浸沒在水中
∴F_浮=ρ_水gV_B=ρ_水g==20N；
∵B勻速下沉
∴B給A的拉力為（G+G_動）=（G_B-F_浮+G_動）=（80N+G_動）
∵A勻速運(yùn)動
∴f=（80N+G_動）
∵F₁拉A使B勻速上升
∴F₁=（G-F_浮+G_動）+f=（80N+G_動）=N+G_動；
∵B完全露出水面
∴B給A的拉力為（G+G_動）=（G_B+G_動）=（100N+G_動）；
∵F₂拉A使B勻速上升；
∴F₂=（G_B+G_動）+f=（100N+G_動）+（80N+G_動）=60N+G_動；
∵F₁：F₂=9：10；
∴G_動=10N；
∴f=（80N+G_動）=（80N+10N）=30N．
（2）∴F₂=（G_B+G_動）+f=N；
∴P₂====20W．
（3）===．
故答案為：30N；20W；44：45．
點(diǎn)評：本題考查摩擦力、浮力、動滑輪重力、功率等的計(jì)算，關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用，難點(diǎn)是對物體進(jìn)行受力分析．