Question

【题目】如图所示，一个质量600kg、体积0.2m3的箱子沉入5m深的水底，水面距离地面2m，若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械，以0.5m/s的速度将箱子从水里匀速提到地面，每个滑轮重100N。（不计绳重、摩擦和水的阻力，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

求：(1)箱子在水底时，箱子下表面受到水的压强；

(2)箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力；

(3)物体完全露出水面后继续上升到地面时，滑轮组的机械效率。

Answer 1

【答案】(1)5×104Pa；(2)2×103N；(3)98.4%

【解析】

(1)箱子下表面受到水的压强为

p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×5m＝5×104Pa

(2)箱子浸没时，受到的浮力为

F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV箱=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m3＝2×103N

(3)有用功为

W有用＝Gh′＝m箱gh′＝600kg×10N/kg×2m＝1.2×104J

总功为

W总＝Fs＝(G箱＋G动)×2h′＝×(6×103N＋100N) ×2×2m＝1.22×104J

机械效率为

答：(1)箱子在水底时，箱子下表面受到水的压强为5×104Pa；

(2)箱子全部浸没在水中时，箱子受到的浮力为2×103N；

(3)物体完全露出水面后继续上升到地面时，滑轮组的机械效率为98.4%。