Question

如图是某打捞船从海底打捞货物的示意图，货物的重力为 35 000N．货物在水中匀速竖直上升过程，绕滑轮的钢丝绳上的拉力是 7 500N；货物离开水面后，以O.2m/s的速度匀速竖直上升．g取10N/kg，不计摩擦和滑轮与绳的重力．试求：
（1）货物在水中匀速竖直上升过程，受到的浮力是多少？
（2）货物离开水面后匀速竖直上升过程，货物所受拉力的功率是多少？
（3）货物离开水面后匀速竖直上升15s，带动钢丝绳的电动机至少消耗了多少电能？

Answer

（1）此时货物在水中受到拉力、重力和浮力的作用，从图可知，有4段绳子吊着物体，又知道缠绕滑轮的钢丝绳上的拉力，从而可以计算出货物在水中所受到的拉力，而货物匀速竖直上升，则可以根据F水拉+F浮=G计算出货物受到的浮力．
（2）此时货物在空气中受到重力和拉力的作用，而货物匀速竖直上升，则此时拉力和重力相等，又知道货物上升的速度，可利用公式P===FV计算货物所受拉力的功率．
（3）不计摩擦和滑轮与绳的重力，知道货物所受拉力的功率和时间，可利用公式W=Pt计算消耗的电能．
【解析】
（1）从图可知，有4段绳子吊着物体，F=7500N，
∴货物在水中所受到的拉力为：F水拉=4F=7500N×4=30000N，
∵货物在水中受到拉力、重力和浮力的作用，
∴货物所受的浮力为：F浮=G-F水=35000N-30000N=5000N． 
（2）货物在空气中受到重力和拉力的作用，
而货物匀速竖直上升，则此时拉力和重力相等，即F拉气=G=35000N，
而V=0.2m/s，
∴货物所受拉力的功率为：P=F拉气V=35000N×0.2m/s=7000W．
（3）∵P=7000W，t=15s，
∴消耗的电能为：W=Pt=7000W×15s=1.05×105J．
答：（1）货物在水中，货物受到的浮力是5000N．
（2）货物在空气中，货物所受拉力的功率是7000W．
（3）带动钢丝绳的电动机至少消耗了1.05×105J的电能．