我國是世界上第一個成功完成海底沉船整體打撈工作的國家，圖甲是起重工程船將“南海1號”沉船打撈出水的情況．為分析打撈工作，我們可以將實際打撈過程簡化為如圖乙所示的滑輪組豎直向上提升水中的金屬物．已知正方體實心金屬物的體積V = 1×10－2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3， ρ水=1×103kg/m3．請問：

 

(1) 將正方體實心金屬物從水面下20m深處沿豎直方向勻速提升到離水面5m深處的過程中所用時間為50s，求物體在這段時間內(nèi)勻速運動的速度v；

(2) 若物體在水面下方勻速上升過程中拉力F做功的功率為234W，求此時繩子的拉力F；

(3) 物體在水面下方勻速上升過程中，滑輪組的機械效率為多少．（g=10N/Kg）

 

【答案】

（1）0.3m/s   （2）260N    （3）88.5%

【解析】

試題分析：（1）金屬物從水下20m深處勻速上升到距離水面5m深處，則金屬物運動的路程s物=20m-5m=15m，根據(jù)速度的公式可計算出金屬物上升的速度

（2）因為承擔(dān)物體重量的繩子的段數(shù)n=3，所以v繩=3V物=3×0.3m/s=0.9m/s

因為，所以繩子自由端拉力

（3）因為正方體實心金屬物的體積V = 1×10－2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3

所以金屬物的重量G=mg=ρ金Vg=7.9×103kg/m3×1×10－2m3×10N/kg=790N；

又因為金屬物一直浸沒在水中，所以V排= V = 1×10－2m3

所以金屬物受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-2m3=100N

所以如下圖所示，由受力分析可知，整個滑輪組最下端繩子對物體的拉力F/=G-F浮=790N-100N=690N；

又因為承擔(dān)物體重量的繩子的段數(shù)n=3，所以s繩=3s物

所以滑輪組的機械效率

考點：速度的計算；滑輪（組）的機械效率；功率計算公式的應(yīng)用

 

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：初中物理 來源： 題型：

（2011?瀘州）我國是世界上第一個成功完成海底沉船整體打撈工作的國家，圖甲是起重工程船將“南海1號”沉船打撈出水的情況．為分析打撈工作，我們可以將實際打撈過程簡化為如圖乙所示的滑輪組豎直向上提升水中的金屬物．已知正方體實心金屬物的體積V=1×10-2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg，繩子重力不計．請問：
（1）若不計摩擦和滑輪重，當(dāng)金屬物始終浸沒在水中時，需要多大的豎直向上拉力作用于繩子自由端才能將金屬物勻速提升？
（2）若仍不計摩擦，但動滑輪重G0=60N，要求在1min內(nèi)將始終浸沒在水中的金屬物勻速提升6m，求繩子自由端豎直向上拉力的功率；
（3）若將金屬物完全提出水面后繼續(xù)向上勻速提升的過程中，該滑輪組的機械效率為94%，問作用于繩子自由端豎直向上的拉力是多大？（計算結(jié)果保留整數(shù)）

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科目：初中物理 來源： 題型：

（2013?東城區(qū)一模）我國是世界上第一個成功完成海底沉船整體打撈的國家，如圖1是“南海1號”沉船打撈出水的情況．所謂整體打撈，就是將沉船與其周圍泥沙按原狀固定在特殊的鋼制沉箱內(nèi)一次性吊浮起運，沉箱是一種用金屬制成，形狀像箱子，下面沒有底，可以罩住整個沉船的設(shè)備．沉箱四周安放了氣囊，起吊過程氣體膨脹，產(chǎn)生巨大的浮力，起到助浮的作用．如圖2所示是與上述原理相似的簡化裝置：一個質(zhì)量為11.7t的鋼制沉箱倒扣在深度H=20m的水底，箱內(nèi)腔體的橫截面積S=10m2、高為L=4m，可忽略重力和體積的充氣裝置使箱內(nèi)封入高h為0.5m的空氣．現(xiàn)用吊繩將沉箱打撈至水面，吊繩與滑輪組及電動機相連可控制沉箱勻速上升，ρ鋼=7.8×103kg/m3，ρ海水取1×103kg/m3，g=10N/kg，水的阻力、摩擦和繩重不計．問：
（1）沉箱倒扣在海底時，沉箱的上表面所受海水的壓強是多大？（此問不計沉箱上表面的厚度）
（2）若使沉箱能夠從海底被吊起，吊繩的拉力至少多大？
（3）沉箱上升至到達水面之前的過程中，因壓強減小箱內(nèi)空氣體積增大，已知h為0.5m時，滑輪組的機械效率η1=98%，那么當(dāng)h為1m時，滑輪組的機械效率η2是多少？（結(jié)果保留整數(shù)）
（4）假設(shè)腔內(nèi)空氣的高度h一直未達到腔體的高度L，通過計算說明從起吊到沉箱上表面到達海面的過程中，電動機是否必須一直做功？

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科目：初中物理 來源： 題型：

我國是世界上第一個成功完成海底沉船整體打撈工作的國家，圖20甲是起重工程船將“南海1號”沉船打撈出水的情況．為分析打撈工作，我們可以將實際打撈過程簡化為如圖20乙所示的滑輪組豎直向上提升水中的金屬物．已知正方體實心金屬物的體積V=1×10-2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3．請問：
（1）將正方體實心金屬物從水面下20m深處沿豎直方向勻速提升到離水面5m深處的過程中所用時間為50s，求物體在這段時間內(nèi)勻速運動的速度v；
（2）若物體在水面下方勻速上升過程中拉力F做功的功率為234W，求此時繩子的拉力F；
（3）物體在水面下方勻速上升過程中，滑輪組的機械效率為多少．

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科目：初中物理 來源：2011-2012學(xué)年湖北省天門市九年級5月模擬考試理科綜合物理試卷（解析版） 題型：計算題

 我國是世界上第一個成功完成海底沉船整體打撈工作的國家，圖甲是起重工程船將“南海1號”沉船打撈出水的情況．為分析打撈工作，我們可以將實際打撈過程簡化為如圖乙所示的滑輪組豎直向上提升水中的金屬物．已知正方體實心金屬物的體積V=1×10-2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg，繩子重力不計．請問：

（1）若不計摩擦和滑輪重，當(dāng)金屬物始終浸沒在水中時，需要多大的豎直向上拉力作用于繩子自由端才能將金屬物勻速提升？

（2）若仍不計摩擦，但動滑輪重G0=60N，要求在1min內(nèi)將始終浸沒在水中的金屬物勻速提升6m，求繩子自由端豎直向上拉力的功率；

（3）若將金屬物完全提出水面后繼續(xù)向上勻速提升的過程中，該滑輪組的機械效率為94%，問作用于繩子自由端豎直向上的拉力是多大？（計算結(jié)果保留整數(shù)）

 

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