Question

用滑轮组将密度为 2.8×10³kg/m³，质量为56kg金属块完全在水中匀速提升0.5m，加在绳子自由端的拉力是F，动滑轮中120N，如图所示．不计绳重及摩擦，g取10N/kg，则下列说法正确的是（ ）

A．金属块受到的重力与浮力是平衡力
B．拉力F的有用功是280J
C．金属块受到的浮力是200N
D．滑轮组的机械效率是75%

Answer

（1）因金属块完全浸没，所以排开液体的体积和本身的体积相等，根据V=求出金属块的体积，利用F浮=ρgV排求出金属块受到的浮力；
（2）因金属块匀速上升再对金属块受力分析求出绳子对金属块的拉力，然后根据二力平衡条件判断金属块受到的重力与浮力是不是平衡力；
（3）根据平衡力的条件求出滑轮组对金属块的拉力，利用W=Fh求出拉力F的有用功；
（4）由滑轮组可知绳子的有效股数，根据F=（F拉+G动）求出滑轮组绳子的拉力，根据W=Fs求出总功，利用η=×100%求出滑轮组的机械效率．
【解析】
（1）金属块的体积：
V===0.02m3，
∵金属块完全浸没，
∴金属块受到的浮力：
F浮=ρgV排=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N，故C正确；
（2）对金属块受力分析可知：受到竖直向上的拉力F拉和浮力F浮、竖直向下的重力G，
∴金属块受到的重力与浮力不是平衡力，故A不正确；
（3）∵物体匀速上升，
∴F拉=G-F浮=mg-F浮=56kg×10N/kg-200N=360N；
拉力F的有用功：
W有=F拉h=360N×0.5m=180J，故B不正确；
（4）由滑轮组可知绳子的有效股数n=2，
∴滑轮组绳子的拉力：
F=（F拉+G动）=（360N+120N）=240N，
拉力做的总功：
W总=Fs=Fnh=240N×2×0.5m=240J，
∴滑轮组的机械效率：
η=×100%=×100%=75%，故D正确．
故选CD．