Question

【題目】小華用如圖所示的滑輪組從水面以下豎直緩慢勻速提升（不計水的阻力）一個重200N，體積為8×10-3 m3的正方體物塊A。（水的密度ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）

（1）求物塊A在水面以下所受浮力的大小；

（2）小華利用此滑輪組從水面以下豎直緩慢勻速提升正方體物塊A的過程中，物塊A的下表面所受水的壓強為1.2×104Pa時，求物塊A下表面距水面的豎直高度；

（3）若小華利用此滑輪組從水面以下豎直緩慢勻速提起正方體物塊A的過程中，（物塊A始終在水面以下）他對繩自由端的拉力為75N，求該滑輪組的機械效率。

Answer 1

【答案】(1) 80N；(2) 1.2m；(3) 80%

【解析】

(1)物體浸沒在水中時排開水的體積V排=V=8×10-3 m3，物塊A在水面以下所受浮力的大小

F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3 ×10N/kg×8×10-3 m3 =80N

(2)由知道，物塊A的下表面所受水的壓強為1.2×104Pa時，物塊A下表面距水面的豎直高度

(3)設物體在水下上升h，此過程做的有用功

W有=（G-F浮）h

由圖知道，滑輪組繩子的有效段數是n=2，所以拉力做的總功

W總=2Fh

由知道，該滑輪組的機械效率

答：(1)物塊A在水面以下所受浮力的大小80N；

(2)物塊A的下表面所受水的壓強為1.2×104Pa時，物塊A下表面距水面的豎直高度是1.2m；

(3)該滑輪組的機械效率80%。