Question

4．如圖所示，物體浸沒在水中，工人用200N的拉力F在10s內(nèi)將重為400N的物體勻速提升2m，物體沒有露出水面，此時(shí)滑輪組的機(jī)械效率是80%，不計(jì)繩重和摩擦，g=10N/kg，則下列說法中正確的是（　　）

• A． 物體露出水面前，工人勻速提升重物時(shí)拉力的功率為40W
• B． 物體在水中受到的浮力為320N
• C． 物體的體積為8×10^-3m³
• D． 物體露出水面后，此滑輪組提升該物體的機(jī)械效率將小于80%

Answer 1

分析 （1）由圖知，使用滑輪組承擔(dān)物重的繩子股數(shù)n=2，拉力端移動(dòng)距離s=2h，知道時(shí)間利用速度公式求拉力端移動(dòng)的速度，再利用P=Fv求拉力的功率；
（2）滑輪組的機(jī)械效率η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{（G-{F}_{浮}）h}{Fs}$=$\frac{（G-{F}_{浮}）h}{F×2h}$=$\frac{G-{F}_{浮}}{2F}$，據(jù)此求浮力大��；
（3）知道浮力，利用阿基米德原理的推導(dǎo)公式F_浮=ρ_水V_排g求排開水的體積，物體浸沒，物體的體積等于排開水的體積；
（4）增大滑輪組機(jī)械效率的方法：增大提升物重，減小摩擦、減小動(dòng)滑輪重．

解答 解：
A、由圖知，n=2，拉力端移動(dòng)的距離：s=2h=2×2m=4m，
拉力端移動(dòng)的速度：v=$\frac{s}{t}$=$\frac{4m}{10s}$=0.4m/s，
拉力的功率：P=Fv=200N×0.4m/s=80W，故A錯(cuò)；
B、滑輪組的機(jī)械效率：
η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{（G-{F}_{浮}）h}{Fs}$=$\frac{（G-{F}_{浮}）h}{F×2h}$=$\frac{G-{F}_{浮}}{2F}$=$\frac{400N-{F}_{浮}}{2×200N}$=80%，
解得：F_浮=80N，故B錯(cuò)；
C、由F_浮=ρ_水V_排g得物體的體積：
V=V_排=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{80N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=8×10^-3m³，故C正確；
D、物體露出水面后，沒有了浮力，相當(dāng)于增加了提升物體的重，增大了有用功，不計(jì)繩重和摩擦，額外功不變，有用功和總功的比值變大，此滑輪組提升該物體的機(jī)械效率將大于80%，故D錯(cuò)．
故選C．

點(diǎn)評(píng) 本題為力學(xué)綜合題，考查了速度公式、功率公式、阿基米德原理、機(jī)械效率公式的應(yīng)用，計(jì)算滑輪組機(jī)械效率時(shí)注意W_有用=（G-F_浮）h，易錯(cuò)點(diǎn)！