(2013?海淀区一模)图甲是某中学科技小组设计的打捞水池中物体出水面的装置示意图.BOE为一轻质杆...
(1)物体排开水的体积V排=V=Sh=0.1m2×0.2m=0.02m3,物体K完全浸没时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N;(2)物体K浸没在水中匀速上升时,以物体K和动滑轮的整体为研究对象,受力分析图如答图甲所示;电动机M的受力分析图如答图乙所示;杠杆两端的受力分析图如答图丙所示.由图甲得:F浮+3F1=Gk+G动,由图乙得:N1+T1=p1S+T1=mg,由图丙得:F1′×OB=T1′×OE,F1=F1′,T1=T1′,物体K全部露出水面匀速上升时,以物体K和动滑轮的整体为研究对象,受力分析图如答图1甲所示;电动机M的受力分析图如答图1乙所示;杠杆两端的受力分析图如答图1丙所示.由图1甲得:3F2=Gk+G动,由图1乙得:N2+T2=p2S+T2=mg,由图1丙得:F2×OB=T2×OE,F2=F2′,T2=T2′,分析题目中图乙可知,在0-5s的时间里,p1=2.1×104Pa;在15-20s的时间里p2=1.8×104Pa.p1:p2=2.1×104Pa:1.8×104Pa=7:6=N1:N2=(mg-T1):(mg-T2)=(mg-3F14):(mg-3F24)=(525N-Gk+G动?F浮4):(525N-Gk+G动4),又η1:η2=27:28=Gk?F浮Gk+G动?F浮:GkGk+G动=GK?200NGk+G动?200N:GkGk+G动,解得:动滑轮重G动=100N,所以动滑轮的质量m=G动g=100N10N/kg=10kg;(3)分析题目中图乙可知,在5-15s的时间里,物体K从上表面开始接触水面到下表面离开水面.由于K出水前后水面高度的变化忽略不计:物体上升速度vk=ht=0.2m10s=0.02m/s,vk=vk′,K’全部露出水面后,电动机M的拉力:T=F×OBOE=OBOE×G′k+G动3=34×1200N+100N3=325N,v绳G=3vk′=3×0.02m/s=0.06m/s,由几何关系,v绳H=OEOB×v绳G=43×0.06m/s=0.08m/s,∴电动机M拉动绳H的功率PM=Tv绳H=325N×0.08m/s=26W.答:(1)物体K完全浸没时受到的浮力为200N;(2)动滑轮的质量为10kg;(3)K′全部露出水面后,电动机M拉动绳H的功率为26W.