Question

最近，中央電視臺(tái)科教頻道播出了在我市拍攝的“汽車落水后如何水下逃生”的紀(jì)錄片．紀(jì)錄片中，實(shí)驗(yàn)人員開(kāi)著小車從高處落入滾滾的岷江，并在門(mén)窗緊閉的車中，嘗試用不同的方法砸碎車窗玻璃逃生，驚心動(dòng)魄．為了確保實(shí)驗(yàn)人員的安全，攝制組精心設(shè)計(jì)了緊急救援裝置，用于當(dāng)實(shí)驗(yàn)人員無(wú)法從車中逃生時(shí)迅速吊起汽車．現(xiàn)某課外活動(dòng)小組，照此設(shè)計(jì)了如圖所示的簡(jiǎn)單機(jī)械，模擬緊急救援落水汽車．實(shí)驗(yàn)中用實(shí)心圓柱體A代替小車，已知A的體積為0.12m3，質(zhì)量為210kg．（g取10N/kg，設(shè)整個(gè)過(guò)程A均為勻速運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，忽略鋼纜繩重及滑輪摩擦，不考慮風(fēng)浪、水流等因素的影響．）

（1）求A完全浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力是多大？（ρ_水=1.0×10³kg/m³）

（2）若A完全浸沒(méi)在水中時(shí)，滑輪組的機(jī)械效率為 60%．那么A完全打撈出水面后，岸上鋼繩的拉力F為多大？

（3）若A完全打撈出水面后，以0.5m/s的速度被勻速提升，求岸上鋼繩拉力F的功率．

（4）從A上表面剛出水面到A完全離開(kāi)水面的過(guò)程中，滑輪組機(jī)械效率如何變化？請(qǐng)簡(jiǎn)述理由．

 

Answer 1

【答案】

（1）1200N    （2）540N  （3）1350W  （4）4.05W

【解析】（1）A完全浸沒(méi)在水中時(shí)排開(kāi)液體的體積就是A的體積，根據(jù)阿基米德原理，

（2）A完全浸沒(méi)在水中，提升A勻速上升高度h，則做的有用功，總功為，物體A的重力

機(jī)械效率

帶入計(jì)算

出水后滑輪組有5段繩子，假設(shè)拉力等于F，則根據(jù)滑輪組省力原則

(3) A以0.5m/s的速度被勻速提升,根據(jù)滑輪組省力費(fèi)距離，繩子自由端移動(dòng)的速度，拉力F做功的功率

（4）從A上表面剛出水面到A完全離開(kāi)水面的過(guò)程中，浮力逐漸減小，上升相同的高度，有用功隨浮力減小而變大。額外功不變，所以效率變大。