Question

工人用滑轮组提升水中的物体A，如图所示，当物体A完全在水面下被匀速提升的过程中，工人对绳子竖直向下的拉力为F1=220N

Answer 1

解题思路：（1）物体A完全在水面下时排开水的体积和自身的体积相等，根据阿基米德原理求出受到的浮力；

（2）物体A完全在水面下时被匀速提升，受到绳子的拉力和物体的重力、浮力构成平衡力，据此求出物体A完全在水面下时受到绳子的拉力；

（3）当物体A完全在水面上下被匀速提升的过程中，以动滑轮为研究对象，物体A的拉力和绳子对它的拉力、动滑轮的重力构成平衡力，据此求出动滑轮的重力；由图可知绳子的有效股数n=2，根据F=[1/n]（G+G_动）求出物体A完全打捞出水面后被匀速提升的过程中工人对绳子向下的拉力；

（4）根据η=

W

有

W

总

×100%=[Gh/Fs]×100%=[G/nF]×100%求出滑轮组的机械效率．

（1）∵物体A完全在水面下，排开水的体积和自身的体积相等，

∴受到的浮力：

F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×8.0×10^-2m³=800N；

（2）∵物体A完全在水面下被匀速提升，

∴受到绳子的拉力和物体的重力、浮力构成平衡力，即F_拉+F_浮=G_A，

则绳子的拉力：

F_拉=G-F_浮=1000N-800N=200N；

（3）当物体A完全在水面上下被匀速提升的过程中，以动滑轮为研究对象，

物体A的拉力和绳子对它的拉力、动滑轮的重力构成平衡力，

则动滑轮的重力：

G_动=nF₁-F_拉=2×220N-200N=240N，

物体A完全打捞出水面后被匀速提升的过程中，

工人对绳子向下的拉力：

F₂=[1/n]（G_A+G_动）=[1/2]（1000N+240N）=620N；

（4）滑轮组的机械效率：

η=

W有

W总×100%=[Gh/Fs]×100%=[G/nF]×100%=[1000N/2×620N]×100%≈80.6%．

答：（1）物体A完全在水面下时受到的浮力为800N；

（2）物体A完全在水面下时受到绳子的拉力为200N；

（3）工人对绳子竖直向下的拉力F为620N；

（4）滑轮组的机械效率η为80.6%．

点评：

本题考点： 阿基米德原理；浮力大小的计算；滑轮（组）的机械效率．

考点点评： 本题涉及到的知识点较多，如阿基米德原理的应用、绳子的拉力、滑轮组的特点、机械效率的计算等，综合性较强，有一定的难度；分析好物体受到的力是解题的关键．