Question

1．在一次河道清理中用一滑輪組把沉入河道多年的一物體從水中勻速拉起，裝置如圖．被拉物體質(zhì)量50kg，體積10dm³，從水面下5m拉出水面，動滑輪重為20N（不計繩重及滑輪軸之間的摩擦及水對物體的阻力，可近似認為物體離開水面潛浮力大小是不變）（g取10N/kg）求：
（1）當物體浸沒在水中5m深時，它受到的水的壓強是多少？
（2）當物體浸沒在水中時，它受到的浮力是多少？
（3）物體上升5m用時1min，求此過程拉力的功率是多少？

Answer 1

分析 （1）根據(jù)液體壓強公式，將h=5m代入p=ρgh即可．
（2）因為物體完全浸沒在水中，所以V_排=V，再利用F_浮=ρ_水gV_排即可求出它受到的浮力．
（3）先根據(jù)物體的質(zhì)量求出其重力，再根據(jù)圖示可知，串繞再動滑輪上的繩子有3股，則離開水面之前F=$\frac{1}{3}$（G-F_浮+G_動），然后利用W₁=F₁S₁求出離開水面之前拉力做的功，利用P=$\frac{W}{t}$即可．

解答 解：（1）它受到的水的壓強是p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×5m=5×10⁴Pa，
（2）因為物體完全浸沒，所以V_排=V=10dm³=10^-2m³，
所以它受到的浮力是：
F_浮=ρ_水g V_排=1×10³kg/m³×10N/kg×10^-2m³=100N；
（3）G_物=mg=50kg×10N/kg=500N，
對動滑輪和物體受力分析有：3F+F_浮=G_物+G_動
所以有：F=$\frac{1}{3}$（G_物+G_動-F_浮）=$\frac{1}{3}$×（500N+20N-100N）=140N，
拉力做功為：W=Fs=F×3h=140N×3×5m=2100J，
拉力的功率為：P=$\frac{W}{t}$=$\frac{2100J}{60s}$=35W．
答：（1）當物體浸沒在水中5m深時，它受到的水的壓強是5×10⁴Pa；
（2）當物體浸沒在水中時，它受到的浮力是100N；
（3）此過程拉力的功率是35W．

點評 本題考查壓強、浮力和功率的計算，注意物體上升5m時物體還是處于浸沒狀態(tài)，此時拉力F=$\frac{1}{3}$（G_物-F_浮+G_動）．