Question

用如图26所示的滑轮组提升水中的物体M，A为动滑轮B、C为定滑轮。物体M高为3m，底面积为0.02m²，密度为4.5×10³kg/m³。物体M完全在水面下以0.2m/s速度匀速竖直上升的过程中，电动机加在绳子自由端的拉力为F，拉力F做功的功率为P，滑轮组的机械效率为η。已知电动机的输出功率为480W恒定不变，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求：

（1）物体M完全在水面下时的浮力；

（2）滑轮组的机械效率η。

Answer 1

解：

以物体M为研究对象，受力分析如图甲所示；

以动滑轮A为研究对象，受力分析如图乙所示。

F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.02m²×3m=600N

G_M=ρ_MGV_M=4.5×10³kg/m³×10N/kg×0.02m²×3m=2700N

由图甲可知：T=2100N

由电动机的输出功率为480W恒定不变可知：

η =W_有/W_总=T/3F=2100N/3×800N=87.5%（其他解法正确均得分）