圖*是海上打撈平台裝置示意圖,使用電動機和滑輪組將實心物體A從海底豎直向上始終以0.05m/s的速度勻速吊起,...
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問題詳情:
圖*是海上打撈平台裝置示意圖,使用電動機和滑輪組將實心物體A從海底豎直向上始終以0.05m/s的速度勻速吊起,圖乙是物體A所受拉力F隨時間t變化的圖象(不計摩擦、水的阻力及繩重,ρ水=1.0×103kg/m3.g=10N/kg).請解答下列問題:
(1)物體A的體積是多少?
(2)物體A完全浸沒在水中時滑輪組的機械效率為80%,當物體A完全離開水面後,滑輪組的機械效率是多少?
(3)當物體A完全離開水面後,電動機兩端電壓為380V,通過的電流為5A,電動機線圈的電阻為多少?(不計電動機內部摩擦)
【回答】
(1)1m3;(2)85.7%;(3)6Ω.
【解析】
(1)根據圖乙知,前30s時,拉力為;40s以後拉力為;30s到40s時,拉力逐漸增大.
根據題中情境可以判斷:前30s時,物體浸沒在水面下,浮力最大,所以拉力最小;30s到40s時物體逐漸拉出水面,浮力變小,所以拉力變大;40s以後拉力最大且不變,説明物體已離開水面,此時拉力即為物體的重.
根據稱重法測量浮力的原理,得到物體浸沒時的浮力為:
,
根據阿基米德原理得,物體的體積為:
.
(2)不計摩擦、水的阻力及繩重時,水面下時的效率為80%,即:
解得:
離開水面後,機械效率為:
.
(3)由圖知,兩段繩子承擔物重,所以電動機的拉力為:
,
根據得,電動機的輸出功率為:
,
電動機的輸入功率為:
,
電動機的發熱功率為:
,
根據得,線圈的電阻為:
.
點睛:在涉及機械效率的相關計算,在不計摩擦和繩重時,牢記效率的兩個思路:一是,二是.
知識點:阿基米德原理
題型:計算題