Question

【题目】如图所示，某施工队利用滑轮组从水中提取物体，上升过程中物体始终不接触水底。已知物体质量为4t，体积为1m3．

（1）物体完全浸没在水中时，求物体所受浮力的大小；

（2）物体下表面与水面距离为3m时，求物体下表面所受水的压强；

（3）若不计动滑轮的自重、绳重和摩擦，当浸没在水中的物体被匀速提升时，求电动机对绳子的拉力；

（4）物体离开水面后，在电动机作用下匀速上升，若电动机功率为9kW、对绳子的拉力为1.5×104N，求物体上升的速度和滑轮组的机械效率（机械效率精确到0.1%）。

Answer 1

【答案】（1）1×104N；（2）3×104Pa；（3）1×104N；（4）88.9%。

【解析】

（1）物体完全浸没在水中，V排＝V物，物体受到的浮力：F浮＝G排＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×1m3×10N/kg＝1×104N；（2）物体下表面所受的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3m＝3×104Pa；（3）物体的质量：m＝4t＝4×103kg，物体的重力：G＝mg＝4×103kg×10N/kg＝4×104N；物体被匀速提升时，受力平衡，动滑轮对物体的拉力：F1＝G﹣F浮＝4×104N﹣1×104N＝3×104N，由图可知n＝3，则电动机对绳子的拉力：F2＝＝1×104N；（4）由P＝＝Fv得，电动机拉动绳子的速度为：vM＝＝0.6m/s，物体上升的速度为：v＝vM＝×0.6m/s＝0.2m/s，滑轮组的机械效率为：η＝×100%88.9%。