Question

如图所示，重物A是体积为10dm³，密度为7.9×10³kg/m³的实心金属块，将它完全浸没在水中，始终未提出水面．若不计摩擦和动滑轮重，要保持平衡，求：
（1）作用于绳端的拉力F是多少？
（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是多少？
（3）若实际所用拉力为400N，此时该滑轮的效率是多少？（g=10N/kg）

Answer

（1）知道重物的体积和密度，利用密度公式和重力公式求金属块受到的重力；知道重物的体积（排开水的体积）和水的密度，利用阿基米德原理求金属块受到的浮力；再利用动滑轮的特点求出拉力大小．
（2）知道重物提升的高度求出拉力移动的距离，又知道拉力大小，利用功的公式求拉力做的功；
（3）求出滑轮对重物的拉力，知道重物提升的高度可求有用功，知道拉力和拉力移动的距离求出总功，最后利用机械效率的公式求滑轮的机械效率．
【解析】
（1）物体A受到的重力：
G=ρvg=7.9×103kg/m3×10×10-3m3×10N/kg=790N，
物体A受到的浮力：
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10×10-3m3×10N/kg=100N；
∵不计摩擦和动滑轮重，
∴物体A受到的拉力：
．
（2）s=2h=2×2m=4m，
拉力做的功：
W=Fs=345N×4m=1380J．
（3）使用动滑轮的有用功：
W有=（G-F浮）h=（790N-100N）×2m=1380J，
W总=F′s=400N×4m=1600J；
此时该滑轮的效率：
η=．
答：（1）作用于绳端的拉力F是345N；
（2）若缓慢将重物A提升2m，拉力做的功是1380J；
（3）若实际所用拉力为400N，此时该滑轮的效率是86.25%．