Question

(2008·蕪湖)下圖是某水上打撈船起吊裝置結(jié)構(gòu)示意簡(jiǎn)圖．某次打撈作業(yè)中，該船將沉沒(méi)于水下深處的一只密封貨箱打撈出水面，已知該貨箱體積為50，質(zhì)量是200t．

(1)貨箱完全浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力是多少?

(2)貨箱完全出水后，又被勻速吊起1m，已知此時(shí)鋼纜拉力F為，則在此過(guò)程中拉力F所做的功是多少?起吊裝置的滑輪組機(jī)械效率是多少?

(3)若貨箱從剛露出水面到完全出水的過(guò)程中是被勻速提升的，請(qǐng)分析在此過(guò)程中，貨箱所受浮力和滑輪組機(jī)械效率的變化情況．(水的密度為，g取10N/kg，不考慮風(fēng)浪、水流等的影響．)

Answer 1

答案：略
解析：

答案：(1)貨箱浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力： (2)由圖可知，拉力F使鋼纜自由端移動(dòng)的距離是貨箱被提起高度的4倍，即s=4h=4m，故拉力F所做的功： 有用功： 滑輪組機(jī)械效率： (3)貨箱從剛露出水面到完全出水的過(guò)程中，排開(kāi)水的體積逐漸減小，由公式可知，貨箱所受的浮力逐漸變小，在此過(guò)程中，滑輪組對(duì)貨箱的拉力逐漸變大，機(jī)械效率變大． 解析：因貨箱浸沒(méi)在水中，故排開(kāi)的水的體積與貨箱的體積相等，由阿基米德原理可求此時(shí)的浮力大小；滑輪組裝置中有四股繩與動(dòng)滑輪相連，則拉力端移動(dòng)的距離是貨箱上升距離的4倍，拉力F做的功即總功，可根據(jù)W=Fs求得；而對(duì)貨箱所做的功為有用功，由有用功與總功的比值可求出此滑輪組的機(jī)械效率；貨箱從出水到完全出水的過(guò)程中，貨箱排開(kāi)的水的體積在逐漸減小，浮力在變小，因此貨箱對(duì)動(dòng)滑輪的拉力逐漸增大，在相同條件下，有用功也在增大，即機(jī)械效率在變大． 命題立意：本題結(jié)合浮力的知識(shí)考查了滑輪組的機(jī)械效率，在求解機(jī)械效率的題時(shí)，注意搞清有用功與總功的計(jì)算，同時(shí)注意自由端移動(dòng)的距離與重物移動(dòng)距離的關(guān)系，一般來(lái)說(shuō)一個(gè)裝置不變的滑輪組，其機(jī)械效率隨所吊起的物體的重力大小有關(guān)，重物越重，機(jī)械效率越高．