Question

8．如圖所示，使用輪半軸是軸半徑4倍的輪軸勻速吊起浸沒(méi)在水中的鐵塊，鐵塊的體積是5dm³，問(wèn)：當(dāng)鐵塊未露出水面時(shí)，作用在輪上的力F至少為多大？（鐵的密度為7.8×10³kg/m³）

Answer 1

分析 首先根據(jù)F_浮=ρ_水gV_排求得浸沒(méi)在水中的鐵塊受到的浮力，根據(jù)G=mg求得鐵塊的重力，然后根據(jù)F_浮=G-F_拉求得作用在軸上的拉力，由于使用的是輪軸，且使用輪半軸是軸半徑4倍，根據(jù)F_拉×r=F×R可求得作用在輪上的力F．

解答 解：浸沒(méi)在水中的鐵塊受到的浮力F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×9.8N/kg×5×10^-3m³=49N，
由ρ=$\frac{m}{V}$可得，鐵塊的質(zhì)量m=ρ_鐵V=7.8×10³kg/m³×9.8N/kg×5×10^-3m³=382.2N，
作用在軸上的拉力F_拉=G-F_浮=382.2N-49N=333.2N，
由于使用輪半軸是軸半徑4倍的輪軸，設(shè)軸半徑為r，則R=4r，
所以F_拉×r=F×R，即382.2N×r=F×4r，解得F=83.3N．
答：作用在輪上的力F至少為83.3N．

點(diǎn)評(píng) 此題考查密度公式及其變形的應(yīng)用、重力的計(jì)算、浮力的計(jì)算、杠桿平衡條件的應(yīng)用等多個(gè)知識(shí)點(diǎn)，是一道綜合性較強(qiáng)的題目．