试题

利用图所示装置，把质量为4kg、密度为4×10³kg/m³的薄石块从水面下5m处拉出水面后，再提升了8m，共用时间10s．动滑轮重为20N（不计绳重及滑轮与轴间的摩擦及水对石块的阻力，设石块的两个上升过程都为匀速）．
（1）当薄石块浸没在水中5m深处时，它受到的水的压强是多少？
（2）当薄石块浸没在水中时，它受到的浮力是多少？
（3）在整个过程中拉力F做功的功率是多少？（可近似认为石块离开水面前浮力大小不变）

解：（1）P=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×5m=5×10⁴Pa，
（2）V=

m

ρ石

=

4kg

4×103kg/m3

=1×10^-3m³，
因为石块完全浸没，所以
V_排=V=1×10^-3m³，
F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N；

（3）G=mg=4kg×10N/kg=40N，
W₁=F₁s₁=

1

5

（G-F_浮+G_动）×5h₁=

1

5

（40N-10N+20N）×5×5m=250J，
W₂=F₂s₂=

1

5

（G+G_动）5h₂=

1

5

（40N+20N）×5×8m=480J，
W=W₁+W₂=250J+480J=730J，
P=

W

t

=

730J

10s

=73W．
答：（1）当薄石块浸没在水中5m深处时，它受到的水的压强是5×10⁴Pa，
（2）当薄石块浸没在水中时，它受到的浮力是10N；
（3）在整个过程中拉力F做功的功率是73W．
解：（1）P=ρgh=1×10³kg/m³×10N/kg×5m=5×10⁴Pa，
（2）V=

m

ρ石

=

4kg

4×103kg/m3

=1×10^-3m³，
因为石块完全浸没，所以
V_排=V=1×10^-3m³，
F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×1×10^-3m³=10N；

（3）G=mg=4kg×10N/kg=40N，
W₁=F₁s₁=

1

5

（G-F_浮+G_动）×5h₁=

1

5

（40N-10N+20N）×5×5m=250J，
W₂=F₂s₂=

1

5

（G+G_动）5h₂=

1

5

（40N+20N）×5×8m=480J，
W=W₁+W₂=250J+480J=730J，
P=

W

t

=

730J

10s

=73W．
答：（1）当薄石块浸没在水中5m深处时，它受到的水的压强是5×10⁴Pa，
（2）当薄石块浸没在水中时，它受到的浮力是10N；
（3）在整个过程中拉力F做功的功率是73W．