Question

5．如圖是用滑輪組打撈水中物體的示意圖，已知物體A的質(zhì)量為60kg，體積為2×10^-2m³．當(dāng)卷揚(yáng)機(jī)加在繩子自由端豎直向下的拉力F為250N時(shí)，物體A在水中以0.1m/s的速度勻速豎直上升（物體A始終未露出水面．不計(jì)繩重和摩擦）．求：
（1）物體A在水中（未露出水面）時(shí)受到的浮力F_浮；
（2）物體A在水中勻速豎直上升時(shí)，拉力F的功率P；
（3）動(dòng)滑輪所受的重力G_動(dòng)．

Answer 1

分析 （1）物體A在水中排開水的體積等于物體的體積，利用阿基米德原理求物體所受浮力；
（2）由圖知，n=2，拉力端移動(dòng)的速度v=2v_A，利用P=Fv求拉力F的功率；
（3）不計(jì)繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{2}$（G-F_浮+G_動(dòng)），據(jù)此求動(dòng)滑輪重力．

解答 解：
（1）物體A在水中（未露出水面）時(shí)受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=ρ_水gV=1×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-2m³=200N；
（2）由圖知，n=2，則拉力端移動(dòng)的速度v=2v_A=2×0.1m/s=0.2m/s，
拉力F的功率：
P=Fv=250N×0.2m/s=50W；
（3）不計(jì)繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{2}$（G-F_浮+G_動(dòng)），
動(dòng)滑輪重力：
G_動(dòng)=2F+F_浮-G=2×250N+200N-60kg×10N/kg=100N．
答：（1）物體A在水中（未露出水面）時(shí)受到的浮力為200N；
（2）物體A在水中勻速豎直上升時(shí)，拉力F的功率為50W；
（3）動(dòng)滑輪所受的重力為100N．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了浮力的計(jì)算、功率、使用滑輪組拉力的計(jì)算，計(jì)算時(shí)注意：不計(jì)繩重和摩擦，拉力F=$\frac{1}{2}$（G-F_浮+G_輪）．