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16.如圖是工程上用液壓汽車起重機提起重物的示意圖.C是卷揚機,E為上下可伸縮的支撐桿.工作時,卷揚機轉動使鋼絲繩帶動A上升.(滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計)
(1)重物G的體積為400分米3,重為1.2×104N,若起初是浸沒在水中,則重物在水中受到的浮力有多大?(g=10N/kg)
(2)重物被起重機提出水面后,放置在水平地面上,其與地面的接觸面積為0.4m2,求它對地面的壓強有多大?
(3)使用時,A是定滑輪.勻速提起重物時,鋼絲繩上的拉力為多大?
(4)如果以0.4m/s的速度將重物勻速提高2m,則拉力的功率有多大?
(5)勻速提起該重物時,支撐桿E對吊臂F處有一向上的力,該力為多大?(已知OE=1.5m,EA=6m)

分析 (1)浸沒在水中,排開水的體積與物體的體積相等,根據(jù)浮力公式F=ρgV可求出重物受到的浮力;
(2)重物放置在水平地面上,對地面的壓力與重物的重力相等;利用p=$\frac{F}{S}$求出對地面的壓強;
(3)使用滑輪時,軸的位置固定不動的滑輪稱為定滑輪,軸隨物體一起移動滑輪稱為動滑輪;
定滑輪繩子的股數(shù)為3股,勻速提起重物時,則根據(jù)F=$\frac{1}{3}$G即可求出拉力;
(4)已知重物勻速提高的速度,求出鋼絲繩的移動速度,根據(jù)P=Fv即可求出功率;
(5)由圖可知吊臂OFB是杠桿,求出B處的拉力,利用杠桿平衡條件即可求出支撐桿E對吊臂F的力.

解答 解:(1)浸沒在水中,則排開水的體積V=V=400dm3=0.4m3
則重物受到的浮力大小:
F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m3=4×103N;
(2)重物放置在水平地面上,對地面的壓力F=G=1.2×104N;
則對地面的壓強:
p=$\frac{{F}_{壓}}{S}$=$\frac{1.2×1{0}^{4}N}{0.4{m}^{2}}$=3×104Pa;
(3)由圖可知使用時,由圖可知使用時,A滑輪的軸隨物體一起移動,則A為動滑輪;
繩子的股數(shù)為3股,則滑輪、鋼絲繩的重以及輪與繩的摩擦不計時拉力F=$\frac{1}{3}$G=$\frac{1}{3}$×1.2×104N=4×103N;
(4)重物勻速提高的速度,則鋼絲繩的移動速度v=3v=3×0.4m/s=1.2m/s,
則功率P=Fv=4×103N×1.2m/s=4.8×103W;    
(5)由圖可知吊臂OFB是杠桿,B處受到的拉力FB=3F=3×4×103N=1.2×104N,
根據(jù)杠桿平衡條件可得:FFOE=FBOA,
則FF=$\frac{{F}_{B}OA}{OE}$=$\frac{{F}_{B}(OE+EA)}{OE}$=$\frac{1.2×1{0}^{4}N×(1.5m+6m)}{1.5m}$=6×104N,
答:(1)重物在水中受到的浮力為4×103N;)
(2)重物被起重機提出水面后,放置在水平地面上,它對地面的壓強為3×104pa;   
(3)使用時,A是動滑輪,勻速提起重物時,鋼絲繩上的拉力為0.4×104N;
(4)拉力的功率有4.8×103W;
(5)勻速提起該重物時,支撐桿E對吊臂F處有一向上的力,該力為6×104N.

點評 本題綜合了受力分析、物體浮沉條件、密度、壓強的計算和杠桿平衡條件的掌握和運用,計算量較大,對學生要求較高.

練習冊系列答案
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