Question

13．如圖是某渤海打撈船從海底打撈貨物的示意圖，貨物的重力為40000N．貨物在水中勻速豎直上升過程，繞滑輪的鋼絲繩上的拉力是7500N；當(dāng)貨物離開水面后，以O(shè).1m/s的速度勻速豎直上升．g取10N/kg，不計(jì)摩擦和滑輪與繩的重力．試求：
（1）貨物在水中勻速豎直上升過程，受到的浮力是多少？
（2）貨物離開水面后勻速豎直上升過程，貨物所受拉力的功率是多少？
（3）貨物離開水面后勻速豎直上升15s，帶動(dòng)鋼絲繩的電動(dòng)機(jī)至少消耗了多少電能？

Answer 1

分析 （1）貨物在水中時(shí)受到拉力、重力和浮力的作用，由圖可知有4段繩子吊著物體，又知道纏繞滑輪的鋼絲繩上的拉力，從而可以計(jì)算出貨物在水中所受到的拉力，而貨物勻速豎直上升，則可根據(jù)F_水拉+F_浮=G計(jì)算出貨物受到的浮力；
（2）貨物在空氣中受到重力和拉力的作用，而貨物勻速豎直上升，則此時(shí)拉力和重力相等，又知道貨物上升的速度，可利用公式P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv計(jì)算貨物所受拉力的功率；
（3）不計(jì)摩擦和滑輪與繩的重力，知道貨物所受拉力的功率和時(shí)間，可利用公式W=Pt計(jì)算消耗的電能．

解答 解：（1）由圖可知，n=4，F(xiàn)₀=7500N，
則貨物所受的拉力：
F_水=4F₀=4×7500N=3×10⁴N，
因貨物在水中受到拉力、重力和浮力的作用，且勻速上升時(shí)F_水拉+F_浮=G，
所以，貨物所受的浮力為：
F_浮=G-F_水=4×10⁴N-3×10⁴N=1×10⁴N；
（2）貨物在空氣中受到重力和拉力的作用，
因貨物勻速豎直上升，
所以，此時(shí)拉力和重力相等，即F_拉=G=4×10⁴N，
貨物所受拉力的功率：
P=F_拉v=4×10⁴N×0.1m/s=4000W；
（3）不計(jì)摩擦和滑輪與繩的重力，電動(dòng)機(jī)消耗的電能：
E=W=Pt=4000W×15s=6×10⁴J．
答：（1）貨物在水中，貨物受到的浮力是1×10⁴N．
（2）貨物在空氣中，貨物所受拉力的功率是4000W．
（3）帶動(dòng)鋼絲繩的電動(dòng)機(jī)至少消耗了6×10⁴J的電能．

點(diǎn)評 本題涉及到的知識(shí)點(diǎn)較多，如浮力、拉力、功率、電能的計(jì)算，關(guān)鍵是公式公式變形的理解和應(yīng)用，綜合性較強(qiáng)，有一定的難度；要特別注意第一問中物體不僅受重力和拉力，還要受水給它的浮力．