题目

用如图甲所示的滑轮组提升浸没在水中的实心圆柱形物体，已知物体的高度为1m，底面积为0.12m2 ， 质量为200kg，物体始终以0.5m/s的速度匀速上升，物体浸没在水中匀速上升时，作用在绳端的拉力F所做的功随时间的变化关系如图乙所示。（不计绳重、摩擦及水的阻力， ， ）求： （1） 当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强； （2） 物体浸没在水中时受到的浮力； （3） 物体浸没在水中匀速上升时绳端受到的拉力 ； （4） 物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率。（精确到 答案： 解：底部受到水的压强为 p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa 底部受到水的压强为 1×104Pa 。 答：当物体的上表面刚好与水面相平时，其底部受到水的压强为 1×104Pa 解：物体浸没在水中时 V排=V物=0.12m2×1m=0.12m3 受到的浮力 F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=1.0×103kg/m3×0.12m3×10N/kg=1200N 物体浸没在水中时受到的浮力是 1200N 。 答：物体浸没在水中时受到的浮力为 1200N ； 解：物体在10s内F所做的功 W=6000J ，绳端所移动的距离 s=4h=4vt=4×0.5m/s×10s=20m 根据 W=Fs 可得拉力 F拉=Ws=6000J20m=300N 物体浸没在水中匀速上升时绳端受到的拉力是300N。 答：物体浸没在水中匀速上升时绳端受到的拉力是 300N ； 解：物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组对物体的拉力 F拉'=G-F浮=mg-F浮=200kg×10N/kg-1200N=800N 根据 η=W有用功W总功=GhFs=GhFnh=GnF 可得： η=F拉'nF×100%=800N4×300N×100%≈66.7% 滑轮组的机械效率约是 66.7% 。 答：物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组的机械效率约是 66.7% 。

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