题目

如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N，此时滑轮组的机械效率η1为75%（绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g=10N/kg）。 （1） 请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是下列中的图。 （2） 工人的质量为60kg，双脚与地面接触面积为2.5×10﹣3m2 ， 物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了4×104Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。 （3） 若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为180W，求物体上升的速度。 答案： 【1】A 解：由题知，绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，当物体完全露出水面时，F= 13 （G物+G动）G动=3F﹣G物=3×400N﹣90kg×10N/kg=300N，此时人对地面压力：F压=G人﹣F=60kg×10N/kg﹣400N=200N，物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力：F拉'=G物﹣F浮，完全露出后物体对滑轮组拉力F拉=G物，所以物体被打捞出水面后对滑轮组拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面压力变小，压强变小，由p= FS 可得物体完全露出水面后，人对地面压力增大量：△F=△pS=4×104Pa×2.5×10﹣3m2=100N，所以物体完全浸没在水中时人对地面压力F压'=F压+△F=200N+100N=300N，此时人对绳子自由端拉力：F'=G人﹣F压'=60kg×10N/kg﹣300N=300N，且F'= 13 （F拉'+G动）= 13 （G物﹣F浮+G动）所以：F浮=G物+G动﹣3F'=90kg×10N/kg+300N﹣3×300N=300N答：物体浸没在水中时受到的浮力为300N 解：由P= Wt = Fst =Fv可得，物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度：v= PF′ = 180W300N =0.6m/s，由v=nv物可得，物体的上升速度：v物= vn = 0.6m/s3 =0.2m/s答：物体上升的速度为0.2/s

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