Question

【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。ρ＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）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；

（5）物体出水后绳端拉力的功率。

Answer 1

【答案】（1）10000Pa（2）1200N（3）300N（4）66.7%（5）1200W

【解析】

（1）由液体内部压强公式 解题；

（2）物体浸没时，其排开水的体积等于自身的体积，由阿基米德原理解题；

（3）根据乙图获取一定时间内所做的做的多少，由和 解题；

（4）分析物体浸没在水中匀速上升时的受的拉力大小，由解题；

（5）物体出水后，绳对物体的拉力即为物体的重力，由求解。

（1）根据可得，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： ；

（2）物体浸没在水中时： ，

受到的浮力：；

（3）由乙图可知，物体在10s内F所做的做W＝6000J，

绳端所移动的距离：，

拉力；

（4）物体浸没在水中匀速上升时，滑轮组对物体的拉力：，；

由题可知，不计绳重及摩擦，则克服动滑轮所做的功即为额外功，可得：

；

（5）物体出水后，绳对物体的拉力等于物体的重力，即 ，

绳端的拉力：

绳端拉力的功率：。

答：（1）10000Pa（2）1200N（3）300N（4）66.7%（5）1200W。