题目

如图为科学考察船打捞海中一封闭仪器箱的装置，已知仪器箱体积为0.6m3 ， 重7200N，动滑轮总重800N，声音在海水中的传播速度为1500m/s。在海上用超声波测位仪向海底垂直发射声波，经过0.04s后收到声波。（不计绳重、摩擦和水流，海水密度取1.0×103kg/m3 ， g＝10Nkg，不计仪器箱的高度）求： ①仪器箱在水下的深度为多少m？海水对仪器箱产生的压强是多少Pa？ ②要将仪器箱从海底处匀速吊到上表面刚露出水面的过程中，拉力F做功多少J？ ③仪器箱离开水面匀速上升过程中，滑轮组的机械效率是多少？ 答案：①声波从海面到海底用的时间t＝ 12 ×0.04s＝0.02s， 由v＝ st 可得，仪器箱在水下的深度：h＝s＝vt＝1500m/s×0.02s＝30m。 海水对仪器箱产生的压强p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10Nkg×30m＝3×105Pa； ②仪器箱在水中受到水的浮力：F浮＝ρ水V排g＝ρ水Vg＝1×103kg/m3×0.6m3×10N/kg＝6000N， F＝ 14 （G滑轮+G货﹣F浮）＝ 14 （7200N+800N﹣6000N）＝500N， 拉力移动的距离：s′＝2h＝4×30m＝120m， 拉力做功：W＝Fs′＝500N×120m＝6×104J； ③货箱出水后滑轮组的机械效率：η＝ W有用W总 ×100%＝ GhFs ×100%＝ GG+G0 ×100%＝ 7200N7200N+800N ×100%＝90%； 答：①仪器箱在水下的深度为30m。海水对仪器箱产生的压强是3×105Pa；②拉力F做功6×104J；③仪器箱离开水面匀速上升过程中，滑轮组的机械效率是90%。

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