如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以0.

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更新 2022-09-04
科目物理
题型解答题
难度较难
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如图所示是打捞物体的模拟装置。现电动机带动钢丝绳自由端以 $0.5 m / s$ 的速度匀速拉动滑轮组，经过 $5 \min$ 将体积为 $0.1 m^{3}$ 的物体由海底提升到海面，物体离开海面后钢丝绳自由端的速度变为 $0.49 m / s$ ，此时电动机的输出功率比物体在海水中时增大了 $12 %$ （不计物体的高度、绳重和摩擦， $ρ_{物} = 7.6 \times 10^{3} kg / m^{3}$ ， $g$ 取 $10 N / kg$ ， $ρ_{海水}$ 取 $1.0 \times 10^{3} kg / m^{3})$ 。求：

（1）物体浸没在海水中受到的浮力；

（2）物体在海底时的深度；

（3）物体在海底时受到海水的压强；

（4）物体在海面下匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率（不计动滑轮体积）

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（1）“向阳红09”搭载“蛟龙”号在航行时受到海水的浮力；

（2）在 $0 ~ 200 s$ 内“向阳红09”搭载“蛟龙”号行驶的平均速度；

（3）在 $0 ~ 200 s$ 内“向阳红09”搭载“蛟龙”号航行时牵引力所做的功。

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猜想 $A$ ：铝棒发声的频率可能和铝棒的横截面积有关

猜想 $B$ ：铝棒发声的频率可能和铝棒的长度有关

猜想 $C$ ：铝棒发声的频率可能和手捏铝棒的部位有关

为了验证猜想 $A$ ，同学们选择4根铝棒，每次均捏住铝棒的中间部位，由手捏部位向外端摩擦，实验所得的数据记录于下面的表格中，在 $2 %$ 的误差允许范围内（频率相差在 $70 Hz$ 以内）的测量值可以认为是相等的。

实心铝棒	铝棒长度 $L / \times 10^{- 2} m$	横截面积 $S / \times 10^{- 5} m^{2}$	频率 $f / Hz$
1	71	2.9	3500
2	78	2.9	3146
3	71	5.2	3530
4	78	11.7	3134

（1）分析表格中数据，可知铝棒的发声频率与横截面积是　　的。（选填“有关”或“无关” $)$

（2）为了验证猜想 $B$ ，同学们选择横截面积均为 $2.9 \times 10^{- 5} m^{2}$ 的铝棒，实验所得的数据记录于下面的表格中，同学们从表中前两列数据很难得出频率 $f$ 与长度 $L$ 之间的关系，他们利用图象法处理数据，画出了频率 $f$ 与长度的倒数 $\frac{1}{L}$ 的关系如图所示，分析可知发生频率 $f$ 与铝棒的长度 $L$ 的关系是　　。

实心铝棒	铝棒长度 $L / \times 10^{- 2} m$	频率 $f / Hz$	铝棒长度倒数 $1 / L (m^{- 1})$
1	50	5000	2
2	71	3500	1.4
3	78	3146	1.28
4	91	2700	1.1
5	105	2375	0.95