Question

(2008·芜湖)下图是某水上打捞船起吊装置结构示意简图．某次打捞作业中，该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面，已知该货箱体积为50，质量是200t．

(1)货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少?

(2)货箱完全出水后，又被匀速吊起1m，已知此时钢缆拉力F为，则在此过程中拉力F所做的功是多少?起吊装置的滑轮组机械效率是多少?

(3)若货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的，请分析在此过程中，货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况．(水的密度为，g取10N/kg，不考虑风浪、水流等的影响．)

Answer 1

答案：略
解析：

答案：(1)货箱浸没在水中时受到的浮力： (2)由图可知，拉力F使钢缆自由端移动的距离是货箱被提起高度的4倍，即s=4h=4m，故拉力F所做的功： 有用功： 滑轮组机械效率： (3)货箱从刚露出水面到完全出水的过程中，排开水的体积逐渐减小，由公式可知，货箱所受的浮力逐渐变小，在此过程中，滑轮组对货箱的拉力逐渐变大，机械效率变大． 解析：因货箱浸没在水中，故排开的水的体积与货箱的体积相等，由阿基米德原理可求此时的浮力大小；滑轮组装置中有四股绳与动滑轮相连，则拉力端移动的距离是货箱上升距离的4倍，拉力F做的功即总功，可根据W=Fs求得；而对货箱所做的功为有用功，由有用功与总功的比值可求出此滑轮组的机械效率；货箱从出水到完全出水的过程中，货箱排开的水的体积在逐渐减小，浮力在变小，因此货箱对动滑轮的拉力逐渐增大，在相同条件下，有用功也在增大，即机械效率在变大． 命题立意：本题结合浮力的知识考查了滑轮组的机械效率，在求解机械效率的题时，注意搞清有用功与总功的计算，同时注意自由端移动的距离与重物移动距离的关系，一般来说一个装置不变的滑轮组，其机械效率随所吊起的物体的重力大小有关，重物越重，机械效率越高．