Question

【題目】如圖是某科技小組設計的在岸邊打撈水中金屬塊的裝置示意圖，每個滑輪重為 100N， 均勻實心金屬塊的密度為 8×10 3kg/m3，金屬塊的質量為 80kg。繩重和摩擦、滑輪與軸及杠桿支點處的摩擦、水對金屬塊的阻力均忽略不計， 金屬塊一直勻速上升。（水的密度 ρ 水=1.0×10 3kg/m3，g 取 10N/kg）

（1） 在金屬塊還未露出水面時，求此時金屬塊所受到的浮力；

（2） 在金屬塊未露出水面時，求人的拉力 F；

（3） 金屬塊在水中勻速上升 2m，且金屬塊未露出水面時，求人的拉力所做的功。

Answer 1

【答案】（1）100N；（2）400N；（3）1600J。

【解析】

（1）因為金屬塊浸沒水中，所以金屬塊排開水的體積：；金屬塊所受的浮力：=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N；

（2）由圖知，使用的滑輪組n=2，金屬塊未露出水面時，繩重和摩擦、滑輪與軸及杠桿支點處的摩擦、水對金屬塊的阻力均忽略不計，人的拉力：；

（3）拉力端移動距離s=2h=2×2m=4m，人的拉力所做的功：=400N×4m=1600J。