初二物理
创始人
2025-02-03 17:33:53
初二物理2010年5月18日国际博物馆日，广东南澳海域的“南澳I号”水下考古发掘现场，成为了本处度由国家文物局主办的“文化遗产博览月“开幕地点，如图为打捞沉船里一货箱的模拟图片，问：用声呐探测到沉船的回声时间是0.04s，沉船在水下的深度为多少？（声音在海水中的传播速度1450m/s）海水对沉船的压强为多少？（不计沉船的高，海水的密度约为）己知动滑轮及附属部件的总重为3000N，将一重为4000N的货箱匀速打捞出水面时，每根钢绳的拉力F为多大？若每只货箱重力相同且不可分割，钢绳的最大拉力为5000N，则在货箱离开水面被匀速拉起的过程中，该滑轮组的机械效率最大可达多少？（不计摩擦和钢绳重）
解：（1）沉船在水下的深度：h= vt= ×1450m/s×0.04s=29m； （2）海水对沉船的压强：P=ρgh=1.03×103kg/m3×9.8N/kg×29m=2.92726×105Pa； （3）由图可知，承担物重的是四根绳子，所以绳子的拉力：F= （G货+G动）= （4000N+3000N）=1750N； （4）讨论：若钢绳的最大拉力F1为5000N时，此装置的机械效率可达最高． 设此时提起货箱的个数为n个，对动滑轮及附属部件和货箱进行受力分析可得： 4F1=nG货+G动，即4×5000N=4000n+3000N， 解得n=4.25，因货箱不可分割，所以应取n=4， 即当一次提起4个货箱时，此装置的机械效率可达最高， 此时滑轮组提起货箱的总重力：G=4G货=4×4000N=1.6×104N， 有用功：W有=Gh=1.6×104×h=1.6×104h， 货箱和动滑轮的总重：G总=1.6×104N+3000N=1.9×104N， 总功：W总=G总h=1.9×104×h=1.9×104h， η=≈84.2%
解：（1）沉船在水下的深度：h= vt= ×1450m/s×0.04s=29m； （2）海水对沉船的压强：P=ρgh=1.03×103kg/m3×9.8N/kg×29m=2.92726×105Pa； （3）由图可知，承担物重的是四根绳子，所以绳子的拉力：F= （G货+G动）= （4000N+3000N）=1750N； （4）讨论：若钢绳的最大拉力F1为5000N时，此装置的机械效率可达最高． 设此时提起货箱的个数为n个，对动滑轮及附属部件和货箱进行受力分析可得： 4F1=nG货+G动，即4×5000N=4000n+3000N， 解得n=4.25，因货箱不可分割，所以应取n=4， 即当一次提起4个货箱时，此装置的机械效率可达最高， 此时滑轮组提起货箱的总重力：G=4G货=4×4000N=1.6×104N， 有用功：W有=Gh=1.6×104×h=1.6×104h， 货箱和动滑轮的总重：G总=1.6×104N+3000N=1.9×104N， 总功：W总=G总h=1.9×104×h=1.9×104h， η=≈84.2%
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