题目内容
16．
如图所示，物体重100N，圆柱形容器底面积为400cm2（厚度不计），内盛有65cm深的水，用滑轮组将物体浸没在水中后，容器中水面上升到70cm．现用滑轮组提升物体，物体完全浸没在水中时的机械效率为80%（不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力）．ρ水=1.0×103kg/m3．求：（1）物体浸没在水中时受到的浮力；
（2）物体浸没在水中后，容器底部对水平桌面增加的压强；
（3）动滑轮的重力．
分析 （1）物体浸没在水中时V排=V物，首先求出物体的体积，再根据阿基米德原理计算出物体受到的浮力；
（2）由△P=$\frac{△F}{S}$求容器底部对水平桌面增加的压强．
（3）当物体完全浸没在水中时，根据滑轮组机械效率的计算公式求出动滑轮的重力．
解答 解：（1）物体体积：
V物=Sh=400cm2×5cm=2000cm3=2×10-3m3
由于浸没时V排=V物=2×10-3m3，
则F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N．
（2）放入前，容器对桌面的压力等于容器的重力与水的重力之和，放入物体后，容器对桌面的压力为容器的重力、水的重力与物体对水的压力之和，因此，增加的压力等于物体对水的压力，由于物体对水的压力等于水对物体的浮力，故△F=F浮=20N，
增加的压强：△p=$\frac{△F}{S}$=$\frac{20N}{400×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=500Pa．
（3）浸没时，由于不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{总}}$=$\frac{（{G}_{物}-{F}_{浮}）h}{（{G}_{物}-{F}_{浮}+{G}_{动}）h}$，
G动=（G-F浮）（$\frac{1}{η}$-1）=（100N-20N）（$\frac{1}{80%}$-1）=20N；
答：（1）物体浸没在水中后，水对容器底增加的压强是500Pa；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力是20N；
（3）动滑轮的重是20N．
点评 本题为力学综合题，考查了压强公式的应用、浮力的计算、同一直线上力的合成、使用滑轮组拉力、机械效率的计算，本题关键是明确物体出水前后拉力的计算，属于难题．
练习册系列答案
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