（2018•達州）如圖是利用滑輪組打撈水中物體的簡化模型示意圖，工人用一滑輪組從水中打撈物體。已知：物體的質量...

問題詳情：

（2018•達州）如圖是利用滑輪組打撈水中物體的簡化模型示意圖，工人用一滑輪組從水中打撈物體。已知：物體的質量為90kg且以恆定速度勻速上升，當物體完全露出水面，工人對滑輪組繩子自由端的拉力F1為400N，此時滑輪組的機械效率η1為75%（繩的質量、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計，g=10N/kg）。

（1）請你根據題目中的條件，判斷出工人所使用的滑輪組是下列中的　   　圖。

（2）工人的質量為60kg，雙腳與地面接觸面積為2.5×10﹣3m2，物體浸沒在水中和完全被打撈出水面時工人對地面的壓強變化了4×104Pa，求物體浸沒在水中時受到的浮力。

（3）若物體完全浸沒在水中時，工人拉力的功率為180W，求物體上升的速度。

【回答】

解：（1）當物體完全露出水面時，滑輪組的機械效率：η===，

所以通過動滑輪繩子的段數：n====3，

A圖中通過動滑輪繩子的段數為3，B圖中通過動滑輪繩子的段數為4，C圖中通過動滑輪繩子的段數為5，所以工人所使用的滑輪組是A圖；

（2）由題知，繩的質量、滑輪與軸的摩擦以及水的阻力均忽略不計，當物體完全露出水面時，F=（G物+G動）

G動=3F﹣G物=3×400N﹣90kg×10N/kg=300N，

此時人對地面壓力：F壓=G人﹣F=60kg×10N/kg﹣400N=200N，

物體完全浸沒在水中時對滑輪組的拉力：F拉'=G物﹣F浮，完全露出後物體對滑輪組拉力F拉=G物，所以物體被打撈出水面後對滑輪組拉力增大，繩子自由端拉力隨之變大，人對地面壓力變小，壓強變小，

由p=可得物體完全露出水面後，人對地面壓力增大量：△F=△pS=4×104Pa×2.5×10﹣3m2=100N，

所以物體完全浸沒在水中時人對地面壓力F壓'=F壓+△F=200N+100N=300N，

此時人對繩子自由端拉力：F'=G人﹣F壓'=60kg×10N/kg﹣300N=300N，

且F'=（F拉'+G動）=（G物﹣F浮+G動）

所以：F浮=G物+G動﹣3F'=90kg×10N/kg+300N﹣3×300N=300N；

（3）由P===Fv可得，物體完全浸沒在水中時繩子自由端的速度：

v===0.6m/s，

由v=nv物可得，物體的上升速度：

v物===0.2m/s。

答：（1）A；

（2）物體浸沒在水中時受到的浮力為300N；

（3）物體上升的速度為0.2m/s。

知識點：力和機械 單元測試

題型：計算題