Question

2011年3月10日12時(shí)58分 云南盈江縣發(fā)生5.8級(jí)地震，如圖所示為某救援現(xiàn)場(chǎng)塔吊簡(jiǎn)易圖，利用該裝置，把質(zhì)量為4kg、體積為10-³m³的薄石塊從水面下5m處拉出水面后，再提升了8m，共用時(shí)間10s．動(dòng)滑輪重為20N（不計(jì)繩重及滑輪與軸間的摩擦及水對(duì)石塊的阻力，設(shè)石塊的兩個(gè)上升過(guò)程都為勻速）．
（1）當(dāng)薄石塊浸沒(méi)在水中5m深處時(shí)，它受到的水的壓強(qiáng)是多少？
（2）當(dāng)薄石塊浸沒(méi)在水中時(shí)，它受到的浮力是多少？
（3）在整個(gè)過(guò)程中拉力F做功的功率是多少？（可近似認(rèn)為石塊離開水面前浮力大小不變）

Answer 1

解：（1）它受到的水的壓強(qiáng)是P=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×5m=5×10⁴Pa，
（2）因?yàn)槭瘔K完全浸沒(méi)，所以V_排=V=1×10^-3m³，
它受到的浮力是F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N；
（3）G=mg=4kg×10N/kg=40N，
W₁=F₁s₁=（G-F_浮+G_動(dòng)）×5h₁=（40N-10N+20N）×5×5m=250J，
W₂=F₂s₂=（G+G_動(dòng)）5h₂=（40N+20N）×5×8m=480J，
W=W₁+W₂=250J+480J=730J，
P===73W．
答：（1）當(dāng)薄石塊浸沒(méi)在水中5m深處時(shí)，它受到的水的壓強(qiáng)是5×10⁴Pa，
（2）當(dāng)薄石塊浸沒(méi)在水中時(shí)，它受到的浮力是10N；
（3）在整個(gè)過(guò)程中拉力F做功的功率是73W．
分析：（1）根據(jù)液體壓強(qiáng)公式，將h=5m代入P=ρgh即可．
（2）因?yàn)楸∈瘔K完全浸沒(méi)在水中，所以V_排=V，再利用F_浮=ρ_水gV_排即可求出它受到的浮力．
（3）先根據(jù)石塊的質(zhì)量求出其重力，再根據(jù)圖示可知，串繞再動(dòng)滑輪上的繩子有5股，則離開水面之前F₁=（G-F_浮+G_動(dòng)），
先利用W₁=F₁S₁求出離開水面之前拉力做的功，再利用W₂=F₂S₂=（G+G_動(dòng)）5h₂，求出離開水面以后拉力所做的功，二者之和即為整個(gè)過(guò)程中拉力F做功，再利用P=即可．
點(diǎn)評(píng)：此題涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，且有一定的拔高難度，特別是（3）整個(gè)過(guò)程中拉力F做功，步驟繁瑣，是整個(gè)題的難點(diǎn)，此題屬于難題．