解题思路:(1)知道物体A受到的重力和物体A的密度,根据G=mg=ρVg求物体的体积,因为物体在水面下排开水的体积就等于物体的体积,利用阿基米德原理即可求受到的浮力F浮;
(2)由图可知使用的滑轮组的绳子股数为4,则物体完全在水面下被匀速拉起,以人为研究对象,进行受力分析,得出关系式N1=G人-F1;以物体和动滑轮为研究对象,进行受力分析,得出关系式F1=[1/4](GA+G动-F浮),
当物体A完全离开水面匀速竖直拉动绳子时,以人为研究对象,进行受力分析,得出关系式N2=G人-F2;以物体和动滑轮为研究对象,进行受力分析,得出关系式F2=[1/4](GA+G动),
由N1:N2=7:5即可求动滑轮的重力;
(3)物体在水中匀速上升过程中,滑轮组的机械效率η1=
W
有用1
W
总1
=
(G
A
−
F
浮
)h
(
G
A
−
F
浮
+
G
动
)h
,物体离开水面后的滑轮组的机械效率η2=
W
有用2
W
总2
=
G
A
h
(G
A
+
G
动
)h
,可求
η
1
η
2
.
(1)∵G=1200N,ρA=3×103kg/m3,
∴VA=
GA
ρAg=[1200N
3×103kg/m3×10N/kg=4×10-2m3,
∴物体在水面下受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-2m3=400N,
(2)物体完全在水面下被匀速拉起,以物体和动滑轮为研究对象,它们受重力GA和G动、浮力F浮和绳子拉力4F1的作用,受力如图甲,
F1=
1/4](GA+G动-F浮)=[1/4](1200N+G动-400N),
物体完全在水面下被匀速拉起,以人为研究对象,人受重力G人、支持力N1和绳子拉力F1的作用,受力如图乙,则有:
N1=G人-F1=600N-F1=600N-[1/4](1200N+G动-400N)=400N-[1/4]G动
当物体A完全离开水面,以物体和动滑轮为研究对象,它们受重力GA、G动和绳子拉力4F2的作用,受力如图丙,
F2=[1/4](GA+G动)=[1/4](1200N+G动),
物体A匀速竖直上升时,以人为研究对象,人受重力G人、支持力N2和绳子拉力F2的作用,受力如图丁,
N2=G人-F2=600N-F2=600N-[1/4](1200N+G动)=300N-[1/4]G动,
∴
N1
N2=
400N −
1
4G动
300N −
1
4G动=[7/5],
解得:G动=200N,
(3)物体在水中匀速上升过程中,滑轮组的机械效率:
η1=
W有用1
W总1=
(GA −F浮)h
(GA −F浮 +G动)h=
GA−F浮
GA −F浮 +G动=[1200N−400N/1200N−400N+200N]=[800N/1000N],
物体离开水面后的滑轮组的机械效率:
η2=
W有用2
W总2=
GAh
(GA+G动)h=
GA
GA +G动=[1200N/1200N+200N]=[1200N/1400N],
则:
η1
η2=
800N
1000N
1200N
1400N=[14/15].
答:(1)物体在水面下受到的浮力为400N;
(2)动滑轮受到的重力为200N;
(3)η1与η2的比值14:15.
点评:
本题考点: 浮力大小的计算;滑轮(组)的机械效率.
考点点评: 本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、效率公式的掌握和运用,涉及到对物体的受力分析,知识点多、综合性强,属于难题!