Question

【題目】如圖是小明用滑輪組提升水中物體A的示意圖．當物體A完全在水面下被勻速提升的過程中，小明對繩子豎直向下的拉力為F，物體A在10s內勻速移動了1m．已知：物體A的體積為0.02m3 ， ：物體A的質量為100kg，拉力F的大小為450N．不計繩重、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力，g取10N/kg．求：
（1）物體A在水面下拉力F的功率；
（2）物體A在水面下滑輪組的機械效率．

Answer 1

【答案】
（1）解：由圖可知，滑輪組繩子段數：n=2，

繩子自由端移動距離：s=2h=2×1m=2m，

拉力做功：W總=Fs=450N×2m=900J，

拉力功率：P= = =90W

（2）解：物體所受重力：G=mg=100kg×10N/kg=1000N，

物體A完全在水面下，排開水的體積和自身的體積相等，

受到的浮力：F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N；

有用功：W有=（G﹣F浮）h=（1000N﹣200N）×1m=800J，

滑輪組的機械效率：

η= ×100%= ×100%≈88.9%

【解析】（1）已知拉力，利用W=Fs計算出總功后．利用P= 計算功率；（2）物體A完全在水面下時，排開水的體積和自身的體積相等，根據阿基米德原理求出受到的浮力；有用功：W有=（G﹣F浮）h，根據η= 求出滑輪組的機械效率．
【考點精析】解答此題的關鍵在于理解功率的計算與測量的相關知識，掌握功率的計算： P = W/tW 表示功，單位是焦（J）. t表示時間 ，單位是秒（s） P表示功率，單位是瓦特（W）1 W= 1 J/s．