Question

16．體重為600N的小剛用如圖所示的滑輪組勻速提升水中的體積為0.01m³的重物A時(shí)（重物始終未出水面），他豎直向下拉繩子的拉力為55N，不計(jì)動滑輪的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦（取g=10N/Kg計(jì)算）
求（1）物體A的密度？
（2）物體拉出水面后小剛對地面的壓力為多少？
（3）物體拉出水而勻速上升3m的過程中，小剛對繩子的拉力做了多少功？

Answer 1

分析 （1）已知A的體積，利用F_浮=ρgV_排可求得物體A在水中受到的浮力，已知他豎直向下拉繩子的拉力為55N，可求得物體A的重力，然后可求其質(zhì)量，再利用密度公式即可求解．
（2）物體拉出水面后小剛對地面的壓力等于自身的重力減去豎直向下拉繩子的拉力．
（3）根據(jù)（2）求得的拉出水面后小剛對繩子的拉力，利用W=Fs可求得小剛對繩子的拉力做了多少功．

解答 解：（1）因重物始終未出水面，故V_排=V=0.01m³，
F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.01m³=100N，
物體A的重力G=F_浮+2F=100N+2×55N=210N，
質(zhì)量m=$\frac{G}{g}$=$\frac{210N}{10N/kg}$=21kg，
則物體A的密度ρ=$\frac{m}{V}$=$\frac{21kg}{0.01{m}^{3}}$=2.1×10³kg/m³，
（2）不計(jì)動滑輪的質(zhì)量和繩與滑輪間的摩擦，則物體拉出水面后小剛對繩子的拉力F′=$\frac{1}{2}$G=$\frac{1}{2}$×210N=105N，
則出水面后小剛對地面的壓力F_壓=G_人-F′=600N-105N=495N，
（3）出水面后，小剛對繩子的拉力做功W=F′s=105N×2×3m=630J，
答：（1）物體A的密度為2.1×10³kg/m³，
（2）物體拉出水面后小剛對地面的壓力485N；
（3）物體拉出水而勻速上升3m的過程中，小剛對繩子的拉力做了630J的功．

點(diǎn)評 本題綜合了受力分析、力的合成及密度、拉力、功的計(jì)算，計(jì)算量較大，對學(xué)生要求較高，解答此題的關(guān)鍵是物體重力的計(jì)算．