如图所示的滑轮组提升水中物体A,若物体的质量为140kg,体积60dm3,滑轮组的机械效率为80%(本题g取10N/kg
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解题思路:(1)首先我们先来判断承担重物的绳子股数,很明显绳子股数是4,接着我们要思考,这4段绳子承担的是物重吗?物体A浸没在水中,必然要受到水对它的浮力,所以这4段绳子承担的是重力(包括动滑轮重、绳重及摩擦)和浮力的差值.这是解答本题的关键.然后根据滑轮组机械效率的计算公式η=

(G−

F

) h

FS

G−

F

nF

,推导得出得:

F=

G−

F

,而FVg.

(2)“滑轮组绳索能承受到最大拉力为350N”也就告诉了我们绳子的拉力按350N进行计算.同样,根据上面的公式即可求出F,继而求出V,再用V减去V即为露出水面的体积.

由题意可知绳子股数是4,物体重力G=mg=140kg×10N/kg=1400N,物体体积V=60dm3=0.06m3

(1)物体A浸没在水中,受到了水对他施加的竖直向上的浮力:FVg=1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg=600N.

此时机械效率:η=

(G−F浮) h

FS=

G−F浮

nF,由此公式可得:F=

G−F浮

nη=[1400N−600N/4×80%]=250N

(2)“滑轮组绳索能承受到最大拉力为350N”即此时拉力F′=350N

设物体露出水面部分体积为V,则有η=

G−ρ水(V物−V露)g

nF′,滑轮组的机械效率不变,代入数字:

80%=

1400N−1.0×103kg/m3×(0.06m3−V露) ×10 N/kg

4×350N

V=3.2×10-2m3

答:物体A在水中被匀速提升时,拉力F是250N; 如果动滑轮挂钩用钢丝绳与物体相连,而滑轮组绳索能承受到最大拉力为350N,当物体露出水面体积为3.2×10-2m3

点评:

本题考点: 滑轮(组)的机械效率;浮力大小的计算.

考点点评: 这道题是浮力和机械效率综合在一起的计算题,是我们初中力学中比较难的题目.