用如圖所示滑輪組從水中提起一個體積為5000cm3的石塊A。繩子自由端的拉力F=60N，石塊在20s時間內勻速...

問題詳情：

用如圖所示滑輪組從水中提起一個體積為5000cm3的石塊A。繩子自由端的拉力F=60N，石塊在20s時間內勻速上升了4m，此時石塊仍浸沒在水中。（ρ石=2.8×103kg/m³，g=10N/kg）求：

(1)石塊的重力；

(2)拉力F的功率；

(3)石塊受到的浮力；

(4)滑輪組的機械效率。

【回答】

(1)140N；(2)24W；(3)50N；(4)75%

【分析】

(1)知道金屬塊的體積和密度，利用m=ρV求金屬塊的質量，再利用G=mg求其重力；

(2)由圖知，n=2，拉力端移動距離s=2h，知道金屬球出水後拉力，利用W=Fs求拉力做功，又知道做功時間，利用求做功的功率；

(3)由於金屬塊浸沒在水中，排開水的體積等於金屬塊的體積，再利用阿基米德原理求金屬塊受到的浮力；

(4)使用滑輪組所做的有用功W有=(G-F浮)h，利用效率公式求滑輪組的機械效率。

【詳解】

解：(1)由可得，金屬塊的質量

m=ρV=2.8×103kg/m3×5000×10-6m3=14kg

金屬塊的重力

G=mg=14kg×10N/kg=140N

(2)由圖知，n=2，拉力端移動的距離

s=2h=2×4m=8m

拉力做功

W總=Fs=60N×8m=480J

拉力F的功率

(3)因為金屬塊浸沒在水中，所以排開水的體積

V排=V=5000×10-6m3

金屬塊受到的浮力

F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5000×10-6m3=50N

(4)使用滑輪組所做的有用功

W有=(G-F浮)h=(140N-50N)×4m=360J

此時該滑輪組的機械效率

答：(1)金屬塊的重力為140N；

(2)拉力F的功率為24W；

(3)金屬塊受到的浮力為50N；

(4)這個滑輪組的機械效率為75%。

知識點：重力

題型：計算題