(2012?防城港)如圖為打撈沉船中一封閉貨箱的模擬裝置,已知貨箱重6500N,動(dòng)滑輪總重500N,聲音在海水中的傳播速度1500m/s.在海上用超聲波測(cè)位儀向海底垂直發(fā)射聲波,經(jīng)過0.04s后收到聲波.(不計(jì)繩重和摩擦,g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3
求:(1)沉船在水下的深度為多少?
(2)海水對(duì)沉船產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少?(不計(jì)沉船的高)
(3)貨箱離開水面勻速上升過程中,定滑輪的機(jī)械效率是多少?
(4)當(dāng)貨箱在水面下勻速時(shí),如果繩子自由端的拉力為1000N,那么貨箱的體積是多少?(不計(jì)動(dòng)滑輪體積)
分析:(1)已知超聲波在海水中傳播的速度以及傳播的時(shí)間,利用S=vt可以得到沉船所在的深度;
(2)已知海水的密度和沉船所在的深度,利用P=ρgh計(jì)算受到的壓強(qiáng);
(3)貨箱出水后,克服重力做的功是有用功,克服動(dòng)滑輪重是額外功,已知貨箱和動(dòng)滑輪重,利用η=
G
G+G0
可以得到滑輪組的機(jī)械效率;
(4)已知作用在動(dòng)滑輪上的繩子股數(shù)和自由端的拉力以及動(dòng)滑輪的重力,可以得到滑輪組對(duì)水下貨箱的拉力;已知貨箱重力和滑輪組對(duì)它的拉力,可以得到貨箱受到的浮力;已知浮力和海水的密度,利用公式V=V=
F
ρg
得到貨箱的體積.
解答:解:
(1)沉船所在的深度為S=v×
1
2
×t=1500m/s×
1
2
×0.04s=30m;
(2)海水受到的壓強(qiáng)為P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa;
(3)貨箱出水后滑輪組的機(jī)械效率為η=
G
G+G0
=
6500N
6500N+500N
≈92.9%;
(4)滑輪組對(duì)水下貨箱的拉力為F=5F-G0=5×1000N-500N=4500N
貨箱在水下受到的浮力為F=G-F=6500N-4500N=2000N
貨箱的體積為V=V=
F
ρg
=
2000N
1.0×103kg/m3×10N/kg
=0.2m3
答:
(1)沉船所在的深度為30m;
(2)海水受到的壓強(qiáng)為3×105Pa;
(3)貨箱出水后滑輪組的機(jī)械效率約為92.9%;
(4)貨箱的體積為0.2m3
點(diǎn)評(píng):利用機(jī)械打撈或從水中提升重物時(shí)應(yīng)該清楚,機(jī)械的效率是變化的:出水前較低,出水過程中逐漸增大,出水后最大.
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科目:初中物理 來源: 題型:

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