Question

如圖所示，用滑輪組將一個浸在水中，質量為10kg，體積為5dm³的實心物體吊起的過程．物體完全出水后，5S內被勻速吊起1m，已知此時繩子拉力為F=40N求：
（1）水對容器底部的壓強；（g=10N/kg）
（2）物體受到的浮力；
（3）拉力的功率及滑輪組的機械效率．

Answer 1

解：（1）水對容器底部的壓強p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5m=5×10⁴Pa；
（2）受到的浮力F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-3m³=50N；
（3）W=Fs=F×3h=40N×3m=120J，
拉力的功率P===24W；
物體的重力G=mg=10kg×10N/kg=100N，
W_有用=Gh=100N×1m=100J，
當物體完全出水后勻速上升時，滑輪組的機械效率η=×100%=×100%≈83.3%．
答：（1）水對容器底部的壓強為5×10⁴Pa；
（2）物體受到的浮力為50N；
（3）拉力的功率為24W；滑輪組的機械效率為83.3%．
分析：（1）已知水深，直接代入液體壓強的計算公式進行解答即可．
（2）已知物體的體積，而且物體全部浸沒，V_排=V_物，利用F_浮=ρgV_排可求得受到的浮力．
（3）已知物體完全出水后，5S內被勻速吊起1m，已知此時繩子拉力為F=40N，利用P=可求得拉力的功率，利用η=可求得滑輪組的機械效率．
點評：本題考查知識點比較多，有壓強的計算、重力的計算、浮力的計算、有用功和總功的計算、機械效率的計算，涉及到動滑輪的使用，屬于難題．