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如图是某科技小组设计的滑轮组模型装置．滑轮组由电动机提供动力，在实验室中小明和他的同学进行了如下实验：在底面积为300cm²的圆柱形玻璃筒中倒入一定量的液体，铝块A完全浸没在液体中匀速竖直上升的过程中，滑轮组的机械效率为η₁；铝块A全部露出液面后匀速竖直上升的过程中，滑轮组的机械效率为η₂．已知铝块A的质量为2.7kg，铝块A离开液面前后，液体对容器底部的压强变化了400Pa，η₁与η₂之比为5：6，细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计，铝的密度为2.7×10³kg/m³，g取10N/kg．求：
（1）铝块露出液面前电动机所提供的拉力F₁；
（2）离开液面后如果铝块A以0.1m/s的速度匀速上升时，电动机所提供的拉力F₂的功率．

解：（1）V_铝= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ =1×10^-3m³，
G_铝=m_铝g=2.7kg×10N/kg=27N，
由题知铝块在液体中受到的浮力：
F_浮=△F=△ps=400Pa×3×10^-2m²=12N，
η₁= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，
η₂= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，
∵ $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$
∴G_动=9N，
F₁= $\text{[math]}$ （G_铝+G_轮-F_浮）= $\text{[math]}$ （27N+9N-12N）=8N；
（2）F₂= $\text{[math]}$ （G_铝+G_轮）= $\text{[math]}$ （27N+9N）=12N，
拉力F₂移动速度：
v=3×0.1m/s=0.3m/s，
拉力F₂做功功率：
P=F₂v=12N×0.3m/s=3.6W．
答：（1）铝块露出液面前电动机所提供的拉力为8N；
（2）离开液面后如果铝块A以0.1m/s的速度匀速上升时，电动机所提供的拉力F₂的功率为3.6W．
分析：（1）知道铝块的质量和铝的密度，利用密度公式求铝块的体积，利用重力公式求铝块重，
铝块A完全浸没在液体中和铝块A全部露出液面后，液体对容器底部的压力变化量就是铝块受到的浮力，则F_浮=△F=△ps，铝块在液体中滑轮组的机械效率η₁= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，铝块离开液体面η₂= $\text{[math]}$ = $\text{[math]}$ ，由于η₁：η₂=5：6，可求动滑轮重，细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计，根据
F= $\text{[math]}$ （G_铝+G_轮-F_浮）求F₁大小；
（2）铝块离开液体面，利用F= $\text{[math]}$ （G_铝+G_轮）求拉力大小，再求出拉力F₂移动速度，利用P=Fv求F₂做功功率．
点评：本题考查了学生对重力公式、密度公式、压强公式、效率公式的掌握和运用，本题关键：一是知道铝块在液体中、离开液体面时使用滑轮组的有用功、总功；二是利用P=Fv；三是利用好“细绳的质量、滑轮与轴的摩擦、液体对铝块A的阻力均忽略不计时，F= $\text{[math]}$ （G_铝+G_轮-F_浮）”．

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（1）金属块露出液面前电动机所提供的拉力F₁；
（2）金属块A从上表面接触液面到下表面离开一共用时2秒，离开液面前后，液体对容器底部的压强变化量．

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（1）铝块露出液面前电动机所提供的拉力F₁；
（2）离开液面后如果铝块A以0.1m/s的速度匀速上升时，电动机所提供的拉力F₂的功率．

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（1）提升电动机通过滑轮组，将物体A从一定深度的水中沿竖直方向匀速地吊离水面一定高度．下面四个图中，表示此过程中系在物体A上方钢绳的拉力F随时间t变化的图象是

．（水对物体的阻力忽略不计，物体A是一长方体、t₁和t₂分别是物体A上表面露出和下表面离开水面的时刻．）

（2）DB是以O点为转轴的水平杠杆，水平甲板上的配重E通过钢绳竖直拉着杠杆D端．若配重E的质量为M、行走装置（动滑轮X、提升电动机、滑轮组KM）的质量为m₀，OD的长度为L₁、行走装置在OB段可离开O点的最大距离为L₂．杠杆的质量、滑轮与轴的摩擦不计，理论上此打捞装置的最大起吊重量是

-m0)g

．
（3）起吊系统沿竖直方向匀速缓慢地吊起物体A．测得物体A在水中吊升时，提升发动机消耗的功率为P₁；物体A离开水面吊升时，提升发动机消耗的功率为P₂．物体A的质量为m、体积为V，水对物体A的阻力不计．则起吊系统水中吊升物体A时的机械效率η₁与离开水面后吊升物体A时的机械效率η₂之比

η1

η2

m-ρV

．

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（1）拉力F₁的大小；

（2）滑轮组的机械效率η₁；

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