（2018•达州）如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量...

问题详情：

（2018•达州）如图是利用滑轮组打捞水中物体的简化模型示意图，工人用一滑轮组从水中打捞物体。已知：物体的质量为90kg且以恒定速度匀速上升，当物体完全露出水面，工人对滑轮组绳子自由端的拉力F1为400N，此时滑轮组的机械效率η1为75%（绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，g=10N/kg）。

（1）请你根据题目中的条件，判断出工人所使用的滑轮组是下列中的　   　图。

（2）工人的质量为60kg，双脚与地面接触面积为2.5×10﹣3m2，物体浸没在水中和完全被打捞出水面时工人对地面的压强变化了4×104Pa，求物体浸没在水中时受到的浮力。

（3）若物体完全浸没在水中时，工人拉力的功率为180W，求物体上升的速度。

【回答】

解：（1）当物体完全露出水面时，滑轮组的机械效率：η===，

所以通过动滑轮绳子的段数：n====3，

A图中通过动滑轮绳子的段数为3，B图中通过动滑轮绳子的段数为4，C图中通过动滑轮绳子的段数为5，所以工人所使用的滑轮组是A图；

（2）由题知，绳的质量、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，当物体完全露出水面时，F=（G物+G动）

G动=3F﹣G物=3×400N﹣90kg×10N/kg=300N，

此时人对地面压力：F压=G人﹣F=60kg×10N/kg﹣400N=200N，

物体完全浸没在水中时对滑轮组的拉力：F拉'=G物﹣F浮，完全露出后物体对滑轮组拉力F拉=G物，所以物体被打捞出水面后对滑轮组拉力增大，绳子自由端拉力随之变大，人对地面压力变小，压强变小，

由p=可得物体完全露出水面后，人对地面压力增大量：△F=△pS=4×104Pa×2.5×10﹣3m2=100N，

所以物体完全浸没在水中时人对地面压力F压'=F压+△F=200N+100N=300N，

此时人对绳子自由端拉力：F'=G人﹣F压'=60kg×10N/kg﹣300N=300N，

且F'=（F拉'+G动）=（G物﹣F浮+G动）

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

（3）由P===Fv可得，物体完全浸没在水中时绳子自由端的速度：

v===0.6m/s，

由v=nv物可得，物体的上升速度：

v物===0.2m/s。

答：（1）A；

（2）物体浸没在水中时受到的浮力为300N；

（3）物体上升的速度为0.2m/s。

知识点：力和机械 单元测试

题型：计算题