Question

8．物體A重為100N，把物體A掛在滑輪組下并將物體A完全浸入水中，已知物體A排開水的質量為2Kg，在拉力F=40N的作用下，物體A在水面下勻速上升了18m，花時1min．請完成下列問題：（g=10N/kg）
（1）物體A全部浸在水中時受到的浮力．
（2）拉力F的功率為多大？
（3）該滑輪組的機械效率．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)F_浮=G_排=m_排g即可求出物體A受到的浮力；
（2）由圖滑輪組的繞線情況可知動滑輪由幾段繩子承擔物重，根據(jù)s=nh求出繩子自由端移動的距離，利用W_總=FS求出總功，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$即可求出拉力的功率；
（3）根據(jù)η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F•nh}$=$\frac{G}{nF}$即可求出滑輪組的機械效率．

解答 解：（1）物體A受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=2kg×10N/kg=20N；
（2）由圖滑輪組的繞線情況可知：三股繩子吊著動滑輪；
則繩子自由端移動的距離s=nh=3×18m=54m，
總功：W_總=Fs=40N×54m=2160J；
拉力F的功率：P=$\frac{{W}_{總}}{t}$=$\frac{2160J}{60m}$=36W；
（3）物體A對滑輪組的拉力為G′=G-F_浮=100N-20N=80N，
由η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{F•nh}$=$\frac{G}{nF}$可知：
滑輪組機械效率η=$\frac{G′}{nF}$×100%=$\frac{80N}{3×40N}$×100%≈66.7%．
答：（1）物體A全部浸在水中時受到的浮力為20N．
（2）拉力F的功率為36W；
（3）該滑輪組的機械效率66.7%．

點評 本題考查浮力、機械效率、功率等的計算，關鍵是公式及其變形的靈活運用，難點是一定注意由于物體在水中受浮力作用，水中物體A對動滑輪的拉力不等于物體的重力．