解:
(1)G
人=m
人g=75kg×10N/kg=750N,
G
宇航總=G
人+G
設備=750N+1250N=2000N
∵宇航員完全浸入水中處于懸浮狀態(tài),
F
浮=G
宇航總=2000N;
(2)AD是杠桿,以A為支點,杠桿處于水平平衡狀態(tài),兩次受力如圖
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/upload/201303/51d6c20713fe4.png)
由杠桿平衡條件F
1l
1=F
2l
2可得:
F
B×AB=F
D1×AD,
F
C×AC=F
D2×AD,
杠桿對D點的壓力與D點對杠桿的支持力是相互作用力,大小相等,
F
B和F
C都是宇航員、裝備及設備對杠桿的拉力,保持不變,等于宇航員、裝備及設備的總重G
總,
G
總×AB=F
D1×AD,G
總×AC=F
D2×AD,兩式相減得:
G
總(AC-AB)=( F
D2-F
D1)×AD,
G
總(5m-1m)=960N×10m
∴G
總=2400N,
動滑輪重:
G
動=G
總-G
宇航總-G
設備=2400N-2000N-360N=40N,
未入水前,不計摩擦和繩重,
動滑輪處于平衡狀態(tài),豎直方向受力如圖
F=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/8.png)
(G
宇航總+G
動)=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/8.png)
(2000N+40N)=680N,
η=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/26908.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/510456.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/510457.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/510458.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/510459.png)
≈98%.
答:(1)宇航員完全浸入水中受到的浮力為2000N;
(2)拉力為680N,滑輪組的機械效率為98%.
分析:(1)知道航天員的質量,利用重力公式求其重,可求宇航員及設備總重,由于宇航員處于懸浮狀態(tài),根據(jù)懸浮條件求受到水的浮力;
(2)AD是杠桿,兩次受力如圖,以A為支點,由杠桿平衡條件F
1l
1=F
2l
2可得F
B×AB=F
D1×AD,F(xiàn)
C×AC=F
D2×AD,杠桿對D點的壓力與D點對杠桿的支持力是相互作用力,大小相等,F(xiàn)
B和F
C是宇航員、裝備及設備對杠桿的拉力,保持不變,等于宇航員、裝備、動滑輪及設備的總重G
總,據(jù)此求G
總,而G
總=G
宇航總+G
設備+G
動,可此求動滑輪重;
未入水前,不計摩擦和繩重,F(xiàn)=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/8.png)
(G
宇航總+G
動),據(jù)此求拉力大小,再根據(jù)η=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/26908.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/510456.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/510457.png)
=
![](http://thumb.zyjl.cn/pic5/latex/510458.png)
求滑輪組的機械效率.
點評:本題為力學綜合題,考查了學生對重力公式、阿基米德原理、杠桿的平衡條件、物體的懸浮條件、效率公式的掌握和運用,知識點多、綜合性強,要求靈活運用所學知識.