Question

我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家，图甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况．为分析打捞工作，我们可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物．已知正方体实心金属物的体积V = 1×10^－2m³，密度ρ_金=7.9×10³kg/m³， ρ_水=1×10³kg/m³．请问：
 
(1) 将正方体实心金属物从水面下20m深处沿竖直方向匀速提升到离水面5m深处的过程中所用时间为50s，求物体在这段时间内匀速运动的速度v；
(2) 若物体在水面下方匀速上升过程中拉力F做功的功率为234W，求此时绳子的拉力F；
(3) 物体在水面下方匀速上升过程中，滑轮组的机械效率为多少．（g=10N/Kg）

Answer 1

（1）0.3m/s  （2）260N   （3）88.5%

解析试题分析：（1）金属物从水下20m深处匀速上升到距离水面5m深处，则金属物运动的路程s_物=20m-5m=15m，根据速度的公式可计算出金属物上升的速度
（2）因为承担物体重量的绳子的段数n=3，所以v_绳=3V_物=3×0.3m/s=0.9m/s
因为，所以绳子自由端拉力
（3）因为正方体实心金属物的体积V = 1×10^－2m³，密度ρ_金=7.9×10³kg/m³
所以金属物的重量G=mg=ρ_金Vg=7.9×10³kg/m³×1×10^－2m³×10N/kg=790N；
又因为金属物一直浸没在水中，所以V_排=" V" = 1×10^－2m³
所以金属物受到的浮力F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-2m³=100N
所以如下图所示，由受力分析可知，整个滑轮组最下端绳子对物体的拉力F^/=G-F_浮=790N-100N=690N；

又因为承担物体重量的绳子的段数n=3，所以s_绳=3s_物
所以滑轮组的机械效率
考点：速度的计算；滑轮（组）的机械效率；功率计算公式的应用