Question

【题目】利用如图所示的滑轮组，将一边长为0.2 m，密度为2.5×103kg/m3的正方体石块，匀速从水中提起，已知动滑轮重力为40N, (不计纯重、摩擦和水的阻力)。求：

(1)物体浸没在水中时所受到的浮力大小；

(2)物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小；

(3)物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率大小。(计算结果保留一位小数)

Answer 1

【答案】(1)80N(2)120N(3)83.3%

【解析】

（1）．正方体物体的体积：

V=0.2m×0.2m×0.2m=0.008m3，

物体浸没在水中时所受到的浮力：

F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N；

（2）．物体重力：

G=mg=ρgV=2.5×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=200N，

物体浸没在水中匀速上升时，受力平衡，所以，G=F浮+F0，

动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力：

F0=G﹣F浮=200N﹣80N=120N；

（3）．由图知，n=3，

物体完全离开水面后，滑轮组的有用功为：

W有=Gh=200N×h，

绳子自由端的拉力：

F=（G+G动）=（200N+40N）=80N，

拉力F做得总功：

W总=Fs=80N×3h，

滑轮组的机械效率：

。

答：（1）．物体浸没在水中时所受到的浮力大小80N；

（2）．物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小是 120N；

（3）．物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率是83.3%。