Question

【题目】如图所示，是某救援队利用滑轮组打捞水中物体的示意图。在湖底有一个体积为0.02m3的物体，其所受重力为1000N。用滑轮组将其缓慢匀速打捞，该物体露出水面前，在50s的时间内匀速竖直上升了 5m，在这个过程中，拉力F做的功为5500J。物体完全露出水面后，继续匀速提升。（不计绳重，摩擦及阻力，水的密度为1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：

（1）物体露出水面前，拉力F为多大？

（2）物体露出水面前拉力F的功率为多大？

（3）动滑轮的重力为多大？

（4）物体完全露出水面后，继续匀速上升的过程，滑轮组的机械效率为多大？

Answer 1

【答案】（1）550N；（2）110W；（3）300N；（4）76.9%

【解析】

滑轮组的动滑轮绕2段绳；

（1）．绳子自由端通过的距离

s=2h=2×5m=10m，

物体露出水面前，拉力

F==550N；

（2）．物体露出水面前拉力F的功率

P==110W；

（3）．物体受到的浮力

F浮＝ρ水g V排＝1.0×103kg/m3× 10N/kg×0.02m3=200N，

因为不计绳重、摩擦，所以，2F=（G物-F浮）+G动，

动滑轮的重力

G动=2F-（G物-F浮）=2×550N-（1000N-200N）=300N；

（4）．因为不计绳重、摩擦，所以，滑轮组的机械效率

η=≈76.9%。

答：（1）．物体露出水面前，拉力F为550N；

（2）．物体露出水面前拉力F的功率为110W；

（3）．动滑轮的重力为300N；

（4）．物体完全露出水面后，继续匀速上升的过程，滑轮组的机械效率为76.9%。