试题

一质量为6kg的石块，沉在装水的容器底部，某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m，但石块没有露出水面，如图所示，已知绳的自由端拉力为25N．求石块在上升过程中：
（1）石块受到的浮力为多少J？
（2）绳的自由端拉力做功为多少？
（3）动滑轮的机械效率为多少？（ρ_石=3×10³kg/m³、g=10N/kg ）

解：（1）∵ρ=

m

V

，
∴石块的体积：
V=

m

ρ石

=

6kg

3×103kg/m3

=2×10^-3m³，
∵石块浸没水中，
∴V_排=V=2×10^-3m³，
石块受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-3m³=20N；
（2）由图知，绳子自由端移动的距离：
s=2h=2×1m=2m，
绳的自由端拉力做功：
W_总=Fs=25N×2m=50J；
（3）石块重：
G=mg=6kg×10N/kg=60N
∵G=F_拉+F_浮，
∴F_拉=G-F_浮=60N-20N=40N，
∴利用动滑轮做的有用功：
W_有=F_拉h=40N×1m=40J，
动滑轮的机械效率：
η=

W有

W总

=

40J

50J

=80%．
答：（1）石块受到的浮力为20N；（2）绳的自由端拉力做功为50J；（3）动滑轮的机械效率为80%．
解：（1）∵ρ=

m

V

，
∴石块的体积：
V=

m

ρ石

=

6kg

3×103kg/m3

=2×10^-3m³，
∵石块浸没水中，
∴V_排=V=2×10^-3m³，
石块受到的浮力：
F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-3m³=20N；
（2）由图知，绳子自由端移动的距离：
s=2h=2×1m=2m，
绳的自由端拉力做功：
W_总=Fs=25N×2m=50J；
（3）石块重：
G=mg=6kg×10N/kg=60N
∵G=F_拉+F_浮，
∴F_拉=G-F_浮=60N-20N=40N，
∴利用动滑轮做的有用功：
W_有=F_拉h=40N×1m=40J，
动滑轮的机械效率：
η=

W有

W总

=

40J

50J

=80%．
答：（1）石块受到的浮力为20N；（2）绳的自由端拉力做功为50J；（3）动滑轮的机械效率为80%．