Question

如圖所示，利用滑輪組將一木塊在水中勻速向下拉動0.1m，此時(shí)拉力F所做的功是1.2J．當(dāng)在水中把A點(diǎn)處的細(xì)線剪斷后，木塊漂浮在水面上．不計(jì)滑輪重、摩擦和滑輪受到的浮力，g=10N/kg，水的密度ρ=1.0×10³kg/m³．
求：
（1）拉力F的大�。�
（2）木塊漂浮在水面上時(shí)露出水面的體積有多大？

Answer 1

已知：n=4 W=1.2J h₀=0.1m
求：（1）F=？
解：
（1）拉力F的作用點(diǎn)上升的距離是S=4h₀=4×0.1m=0.4m，
∵W=FS
∴拉力做的功為F===3N；
（2）A點(diǎn)繩子對木塊的拉力為F_A=4F=4×3N=12N，
物體漂浮時(shí)，所受浮力比浸沒時(shí)減小了△F_浮=F_A=12N
∵F_浮=ρ_液gV_排，
∴物體露出水面的體積為V_露===1.2×10^-3_m3．
答：（1）拉力F為3N；
（2）木塊漂浮在水面上時(shí)露出水面的體積為1.2×10^-3_m3．
分析：（1）木塊浸沒在水中受到三個(gè)力的作用：重力、浮力和滑輪組對木塊的拉力；已知木塊在水中勻速向下拉動0.1m，由圖知，分擔(dān)對木塊拉力的繩子股數(shù)有4段，所以可以得到F作用點(diǎn)上升的距離；已知拉力做的功和上升的距離，利用公式F=得到拉力的大�。�
（2）已知拉力F的大小和分擔(dān)木塊所受拉力的繩子段數(shù)，可以得到作用在A點(diǎn)的拉力；物體浸沒時(shí)受到的浮力與漂浮時(shí)受到的浮力之差，就是A點(diǎn)繩子對木塊的拉力；已知減小的浮力和水的密度，利用公式V_排=計(jì)算木塊露出水面的體積．
點(diǎn)評：此題考查了滑輪組的使用和阿基米德原理的應(yīng)用，會判斷分擔(dān)拉力的繩子是段數(shù)，理解浮力減小的程度與木塊露出水面體積的關(guān)系，是解決此題的關(guān)鍵．