Question

【题目】一质量为6kg的石块，沉在装水的容器底部，某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m，但石块没有露出水面，如图所示，已知绳的自由端拉力为25N．求石块在上升过程中：（ρ石=3×103kg/m3、g=10N/kg）

（1）石块受到的浮力为多少？

（2）绳的自由端拉力做功为多少？

（3）动滑轮的机械效率为多少？

（4）石块底面的压强变化多少？

Answer 1

【答案】（1）石块受到的浮力为20N；

（2）绳的自由端拉力做功为50J；

（3）动滑轮的机械效率为80%；

（4）石块底面的压强变化了1×104pa．

【解析】

试题分析：（1）根据ρ=可得，石块的体积：

V===2×10﹣3m3，

石块浸没水中，则V排=V=2×10﹣3m3，

石块受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3=20N；

（2）由图知，绳子自由端移动的距离：s=2h=2×1m=2m，

绳的自由端拉力做功：W总=Fs=25N×2m=50J；

（3）石块重：G=mg=6kg×10N/kg=60N，

石块受向下的重力、向上的拉力和浮力而匀速运动，所以G=F拉+F浮，

则动滑轮对石块的拉力：F拉=G﹣F浮=60N﹣20N=40N，

利用动滑轮做的有用功：W有=F拉h=40N×1m=40J，

动滑轮的机械效率：

η=×100%=×100%=80%．

（4）石块底面受到水的压强变化量：

△p=p1﹣p2=ρ水gh1﹣ρ水gh2=ρ水g（h1﹣h2）=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104pa．

答：（1）石块受到的浮力为20N；

（2）绳的自由端拉力做功为50J；

（3）动滑轮的机械效率为80%；

（4）石块底面的压强变化了1×104pa．