Question

【題目】如圖所示，工人將一底面積為0.06m2，高為2m，密度為2.0×l03kg/m3的圓柱形實心物體，在5s內從水下勻速提升1m，當物體未露出水面時（g取l0N/kg）。

（1）求此時物體受到的浮力；

（2）若不計繩重及繩與滑輪間摩擦，人拉繩子的功率為400W，求工人對繩子的拉力大小；

（3）當物體完全被拉出水面后，繼續勻速上升，求此時滑輪組的機械效率。

Answer 1

【答案】 物體受到的浮力為1.2×103N 工人對繩子的拉力大小為500N 此時滑輪組的機械效率為75%

【解析】（1）圓柱形物體完全浸沒在水中排開水的體積：

，

則所受的浮力：

（2）實心物體完全浸沒在水中的上升速度，

由圖可知，，則所以繩子自由端移動的速度：；

由得：

工人對繩子的拉力：。

（3）實心物體完全浸沒在水中時，由于不計繩重及繩與滑輪間摩擦，

則繩端的拉力，

變形可得動滑輪的重力：，

物體的重力：

不計繩重及繩與滑輪間摩擦，則物體完全被拉出水面后滑輪組的機械效率：