Question

10．如圖所示，用滑輪組將一個浸在水中，質(zhì)量為10kg，體積為5dm³的實心物體吊起的過程．物體沒有露出水面前，5s內(nèi)被勻速吊起1m，已知此時繩子拉力為F=20N．求：
（1）水對容器底部的壓強；（g=10N/kg）
（2）物體受到的浮力；
（3）拉力的功率及滑輪組的機械效率．（保留3位有效數(shù)字）

Answer 1

分析 （1）已知水深，直接代入液體壓強的計算公式進行解答即可．
（2）已知物體的體積，而且物體全部浸沒，V_排=V_物，利用F_浮=ρgV_排可求得受到的浮力．
（3）已知物體沒有露出水面前，W_有用=（G-F_浮）h，根據(jù)F=$\frac{1}{3}$（G+G_動）計算拉力的大小，拉力的功率P=$\frac{{W}_{總}}{t}$，利用η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$可求得滑輪組的機械效率．

解答 解：（1）水對容器底部的壓強p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5m=5×10⁴Pa；
（2）受到的浮力F_浮=ρgV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×5×10^-3m³=50N；
（3）W_總=Fs=F×3h=20N×3m=60J，
拉力的功率P=$\frac{W}{t}$=$\frac{60J}{5s}$=12W；
物體的重力G=mg=10kg×10N/kg=100N，
W_有用=（G-F_浮）h=50N×1m=50J，當物體勻速上升時，滑輪組的機械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$×100%=$\frac{50J}{60J}$×100%≈83.3%．
答：（1）水對容器底部的壓強為5×10⁴Pa；
（2）物體受到的浮力為50N；
（3）拉力的功率為12W；滑輪組的機械效率為83.3%．

點評 本題考查知識點比較多，有壓強的計算、重力的計算、浮力的計算、有用功和總功的計算、機械效率的計算，涉及到動滑輪的使用，屬于難題．