Question

利用圖所示裝置，把質量為4kg、密度為4×10³kg/m³的薄石塊從水面下5m處拉出水面后，再提升了8m，共用時間10s。動滑輪重為20N（不計繩重及滑輪與軸間的摩擦及水對石塊的阻力，設石塊的兩個上升過程都為勻速）。

（1）當薄石塊浸沒在水中5m深處時，它受到的水的壓強是多少？
（2）當薄石塊浸沒在水中時，它受到的浮力是多少？
（3）在整個過程中拉力F做功的功率是多少？（可近似認為石塊離開水面前浮力大小不變）

Answer 1

（1）5×10⁴Pa（2）10N（3）73W

試題分析：（1）P=ρgh=（1×10³×10×5）Pa=5×10⁴Pa
（2）V=m/ρ_石=（4/4×10³）m³=1×10^-3m³
因為石塊浸沒，V_排= V=1×10^-3m³，
F_浮=ρ_水gV_排=1×10³×10×1×10^-3=10N
（3）W₁=F₁S₁=（G-F_浮+G_動）/5×5h₁=(40-10+20)×5=250J
W₂=F₂S₂=1/5（G+G_動）5h₂=(40+20)×8=480J
W=W₁+W₂=250J+480J=730J
P=W/t=730/10=73W
點評：此題涉及到的知識點較多，且有一定的拔高難度，特別是（3）整個過程中拉力F做功，步驟繁瑣，是整個題的難點，此題屬于難題．