题目内容
5．
如图所示，某工人重720N，站在水平地面上，用100N的拉力向下匀速拉动绳子，提起一浸没在水中体积为1.3×10-2m3，重400N的物体（物体始终浸没在水中，且忽略水对物体的阻力，已知水的密度为1.0×103kg/m3g=10N/kg）求：（1）已知工人一只脚与地面的接触面积为1.5×10-2m3，工人没有拉绳子时对地面的压强；
（2）物体浸没水中排开水的体积V排=V=1.3×10-2m3，物体浸没在水中时所受到的浮力；
（3）提起物体时滑轮组的机械效率．
分析 （1）工人对地面的压力等于其重力，知道总接触面积，利用压强定义式求对地面的压强；
（2）知道物体的体积（浸没水中排开水的体积），利用阿基米德原理求物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）提起物体时，滑轮组受到的拉力F拉等于物体重力减去受到的浮力，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{{F}_{拉}h}{Fs}$×100%=$\frac{{F}_{拉}h}{F3h}$×100%=$\frac{{F}_{拉}}{3F}$×100%求提起物体时滑轮组的机械效率．
解答 解：
（1）工人对地面的压力：
F压=G=720N，
S=2×1.5×10-2m3=3×10-2m2，
对地面的压强：
p=$\frac{{F}_{压}}{S}$=$\frac{720N}{3×1{0}^{-2}{m}^{2}}$=2.4×104Pa；
（2）物体浸没水中排开水的体积：
V排=V=1.2×10-2m3，
物体浸没在水中时受到的浮力：
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×1.3×10-2m3×10N/kg=130N；
（3）提起物体时，滑轮组受到的拉力：
F拉=G物-F浮=400N-130N=270N，
提起物体时滑轮组的机械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$×100%=$\frac{{F}_{拉}h}{Fs}$×100%=$\frac{{F}_{拉}h}{F3h}$×100%=$\frac{{F}_{拉}}{3F}$×100%=$\frac{270N}{3×100N}$×100%=90%．
答：（1）工人没有拉绳子时对地面的压强为2.4×104Pa；
（2）物体浸没在水中时所受到的浮力为130N；
（3）提起物体时滑轮组的机械效率为90%．
点评 本题为力学综合题，考查了压强、浮力、机械效率的计算，本题易错点在第三问，关键是求出对滑轮组的拉力F拉=G物-F浮．
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