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(dòng)滑輪重為20N（不計(jì)繩重及滑輪軸之間的摩擦及水對(duì)物體的阻力，可近似認(rèn)為物體離開水面潛浮力大小是不變）（g取10N/kg）求：
（1）當(dāng)物體浸沒在水中5m深時(shí)，它受到的水的壓強(qiáng)是多少？
（2）當(dāng)物體浸沒在水中時(shí)，它受到的浮力是多少？
（3）物體上升5m用時(shí)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(qiáng)公式，將h=5m代入p=ρgh即可．
（2）因?yàn)槲矬w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(dòng)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(dòng)），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(qiáng)是p=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×5m=5×10⁴Pa，
（2）因?yàn)槲矬w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(duì)動(dòng)滑輪和物體受力分析有：3F+F_浮=G_物+G_動(dòng)
所以有：F=$\frac{1}{3}$（G_物+G_動(dòng)-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(dāng)物體浸沒在水中5m深時(shí)，它受到的水的壓強(qiáng)是5×10⁴Pa；
（2）當(dāng)物體浸沒在水中時(shí)，它受到的浮力是100N；
（3）此過程拉力的功率是35W．

點(diǎn)評(píng) 本題考查壓強(qiáng)、浮力和功率的計(jì)算，注意物體上升5m時(shí)物體還是處于浸沒狀態(tài)，此時(shí)拉力F=$\frac{1}{3}$（G_物-F_浮+G_動(dòng)）．