2.如圖所示,不計繩重和摩擦,動滑輪重3N,所吊起的重物B的重為12N,物體A重為80N,此時物體B恰好以0.1m/s的速度勻速下降,要使物體B以0.2m/s的速度勻速上升,至少對A施加一個10N的向左的水平外力?外力的功率為6W;若B全部浸沒在水中時此外力為8N,則B物體的密度為2.0×103kg/m3

分析 (1)根據(jù)滑輪組省力的特點求得對物體A的拉力FA,物體B勻速下降,根據(jù)物體受力平衡計算出A受到向左的水平大小,根據(jù)P=Fv求出功率大;
(2)B全部浸沒在水中,根據(jù)F′=FA′+f,由FA′=$\frac{1}{3}$(GB-F+G),計算出B受到的浮力,利用FgV求出B的體積,利用密度公式求出B的密度.

解答 解:
(1)由圖通過動滑輪繩子段數(shù)n=3,不計繩重及摩擦?xí)r,
則B拉A的力FA=$\frac{1}{3}$(GB+G)=$\frac{1}{3}$×(12N+3N)=5N,
B勻速下降,物體A勻速向右運動時,受向右的拉力FA和向左的摩擦力作用,
則f=FA=5N,
當(dāng)使物體B以0.2m/s的速度上升時,物體A勻速向左運動,受向右的拉力FA、摩擦力和向左的拉力F作用,
由于物體A的壓力和接觸面沒有改變,則摩擦力大小不變,
所以,F(xiàn)=FA+f=5N+5N=10N;
則繩子自由端移動的速度為:vA=3vB=3×0.2m/s=0.6m/s,
所以外力的功率P=FvA=10N×0.6m/s=6W;
(2)B全部浸沒時,F(xiàn)′=FA′+f,
所以FA′=F′-f=8N-5N=3N,
此時FA′=$\frac{1}{3}$(GB-F+G),
F=GB+G-3FA′=12N+3N-3×3N=6N,
由FgV,VB=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{6N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=6×10-4m3,
所以B的密度為:ρB=$\frac{{m}_{B}}{{V}_{B}}$=$\frac{{G}_{B}}{{V}_{B}g}$=$\frac{12N}{6×1{0}^{-4}{m}^{3}×10N/kg}$=2.0×103kg/m3
故答案為:10N;6W;2.0×103kg/m3

點評 本題考查了滑輪組的特點、平衡力、功率和浮力的計算,知識點多,綜合性強(qiáng),屬于一道難題.關(guān)鍵是根據(jù)FA′=$\frac{1}{3}$(GB-F+G)求出B物體受到的浮力大小.

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