Question

利用图所示装置，把质量为4kg、密度为4×10³kg/m³的薄石块从水面下5m处拉出水面后，再提升了8m，共用时间10s．动滑轮重为20N（不计绳重及滑轮与轴间的摩擦及水对石块的阻力，设石块的两个上升过程都为匀速）．
（1）当薄石块浸没在水中5m深处时，它受到的水的压强是多少？
（2）当薄石块浸没在水中时，它受到的浮力是多少？
（3）在整个过程中拉力F做功的功率是多少？（可近似认为石块离开水面前浮力大小不变）

Answer

（1）根据液体压强公式，将h=5m代入P=ρgh即可．
（2）先根据石块的质量和密度求出石块的体积V，因为薄石块完全浸没在水中，所以V排=V，再利用F浮=ρ水gV排即可求出它受到的浮力．
（3）先根据石块的质量求出其重力，再根据图示可知，串绕再动滑轮上的绳子有5股，则离开水面之前F1=（G-F浮+G动），
先利用W1=F1S1求出离开水面之前拉力做的功，再利用W2=F2S2=（G+G动）5h2，求出离开水面以后拉力所做的功，二者之和即为整个过程中拉力F做功，再利用P=即可．
【解析】
（1）P=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa，
（2）V===1×10-3m3，
因为石块完全浸没，所以
V排=V=1×10-3m3，
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N；

（3）G=mg=4kg×10N/kg=40N，
W1=F1s1=（G-F浮+G动）×5h1=（40N-10N+20N）×5×5m=250J，
W2=F2s2=（G+G动）5h2=（40N+20N）×5×8m=480J，
W=W1+W2=250J+480J=730J，
P===73W．
答：（1）当薄石块浸没在水中5m深处时，它受到的水的压强是5×104Pa，
（2）当薄石块浸没在水中时，它受到的浮力是10N；
（3）在整个过程中拉力F做功的功率是73W．