如圖所示,利用滑輪組將一木塊在水中勻速向下拉動0.1m,此時拉力F所做的功是1.2J.當在水中把A點處的細線剪斷后,木塊漂浮在水面上.不計滑輪重、摩擦和滑輪受到的浮力,g=10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3.
求:
(1)拉力F的大小;
(2)木塊漂浮在水面上時露出水面的體積有多大?
已知:n=4 W=1.2J h0=0.1m
求:(1)F=?
解:
(1)拉力F的作用點上升的距離是S=4h0=4×0.1m=0.4m,
∵W=FS
∴拉力做的功為F===3N;
(2)A點繩子對木塊的拉力為FA=4F=4×3N=12N,
物體漂浮時,所受浮力比浸沒時減小了△F浮=FA=12N
∵F浮=ρ液gV排,
∴物體露出水面的體積為V露===1.2×10-3m3.
答:(1)拉力F為3N;
(2)木塊漂浮在水面上時露出水面的體積為1.2×10-3m3.
(1)木塊浸沒在水中受到三個力的作用:重力、浮力和滑輪組對木塊的拉力;已知木塊在水中勻速向下拉動0.1m,由圖知,分擔對木塊拉力的繩子股數有4段,所以可以得到F作用點上升的距離;已知拉力做的功和上升的距離,利用公式F=得到拉力的大小.
(2)已知拉力F的大小和分擔木塊所受拉力的繩子段數,可以得到作用在A點的拉力;物體浸沒時受到的浮力與漂浮時受到的浮力之差,就是A點繩子對木塊的拉力;已知減小的浮力和水的密度,利用公式V排=計算木塊露出水面的體積.
點評:此題考查了滑輪組的使用和阿基米德原理的應用,會判斷分擔拉力的繩子是段數,理解浮力減小的程度與木塊露出水面體積的關系,是解決此題的關鍵.
物理解題技巧分享:串聯電路:串聯電流路一條,電流大小處處等。總阻總壓各部和,正比關系歸電阻。