Question

（2010?河西区二模） 我国某颗返回卫星约是一体积8m³的封闭式正方体，其总质量为1.0×10⁴kg．回收时，落回预定的水域．假设用如图所示的打捞船上的装置将卫星匀速吊起，不计钢绳重和绳在水中受到的浮力，以及绳与滑轮间的摩擦和卫星所受水的阻力．（g取10N/kg，ρ_水=1.0×10³kg/m³）则：
（1）定滑轮的作用是什么？
（2）卫星全部浸没在水中时所受的浮力？
（3）将卫星匀速吊起后在上表面未露出水面之前，作用在钢绳上A点的水平拉力是多大？

Answer 1

分析：（1）由定滑轮的特点分析；
（2）根据阿基米德原理即可求浮力；
（3）作用在钢绳上A点的水平拉力F′=G-F_浮，计算出物重和浮力后可算出．

解答：解：（1）使用定滑轮可以改变用力的方向．
（2）∵卫星全部浸没在水中，V_排=V=8m³，
∴根据阿基米德原理得：浮力F_浮=ρ_水gV_排=1000kg/m³×10N/kg×8m³=8×10⁴N，
（3）卫星的重力G=mg=1.0×10⁴kg×10N/kg=10⁵N，
作用在钢绳上A点的水平拉力F′=G-F_浮=10⁵N-8×10⁴N=2×10⁴N．
答：（1）动滑轮的作用是改变用力的方向．
（2）卫星全部浸没在水中时所受的浮力为8×10⁴N．
（3）将卫星匀速吊起后在上表面未露出水面之前，作用在钢绳上A点的水平拉力是2×10⁴N．

点评：本题考查了定滑轮的作用、浮力和合力的计算．注意卫星在水中受重力、浮力和拉力的作用．