Question

用如图所示的滑轮组提升水中的物体M，物体M高为3m，底面积为0.02m²，密度为4.5×10³kg/m³。物体M完全在水面下以0.2m/s速度匀速竖直上升的过程中，电动机加在绳子自由端的拉力为F，拉力F做功的功率为ρ，滑轮组的机械效率为η。已知电动机的输出功率为480W恒定不变，g取10N/kg，绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力均可忽略不计。求：

（1）物体M完全在水面下时的浮力；

（2）物体M完全在水面下时滑轮组的机械效率η。

（要求：画出受力分析图）

Answer

（1）浮力是600N； （2）机械效率是87.5%

【解析】

试题分析：（1）以物体M为研究对象，受力分析如图甲所示；以动滑轮A为研究对象，受力分析如图乙所示。F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×3m=600N；（2）GM=ρgSh=4.5×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×3m=2700N，由图甲可知：T=2100N，由电动机的输出功率为480W恒定不变可知：η =W有/W总=T/3F=2100N/3×800N=87.5%。

考点：浮力；滑轮组的机械效率