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        1. (2011?瀘州)我國是世界上第一個(gè)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(shí)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(shí)心金屬物的體積V=1×10-2m3,密度ρ=7.9×103kg/m3,ρ=1×103kg/m3,g=10N/kg,繩子重力不計(jì).請問:
          (1)若不計(jì)摩擦和滑輪重,當(dāng)金屬物始終浸沒在水中時(shí),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(jì)摩擦,但動(dòng)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(jī)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(jì)算結(jié)果保留整數(shù))
          分析:(1)知道重物的體積和密度,利用密度公式和重力公式求金屬塊受到的重力;知道重物的體積(排開水的體積)和水的密度,利用阿基米德原理求金屬塊受到的浮力;再利用動(dòng)滑輪的特點(diǎn)求出拉力大。
          (2)求出了拉力大小,知道拉力移動(dòng)的距離和做功時(shí)間,利用功的公式W=Fs和功率公式P=
          W
          t
          求拉力做功功率.
          (3)把金屬物提升做的功為有用功,拉力做的功為總功,利用η=
          W
          W
          求出自由端豎直向上的拉力.
          解答:解:(1)金屬物受到的重力:
          G=mg=ρvg=7.9×103kg/m3×1×10-2m3×10N/kg=790N,
          金屬物受到的浮力:
          FgVgV=1×103kg/m3×1×10-2m3×10N/kg=100N;
          ∵不計(jì)摩擦和動(dòng)滑輪重,
          ∴金屬物受到的拉力:
           F=
          1
          3
          (G-F)=
          1
          3
          ×(790N-100N)=230N.
          (2)此時(shí)金屬物受到的拉力:
          F1=
          1
          3
          (G-F+G動(dòng))=
          1
          3
          ×(790N-100N+60N)=250N.
          拉力做功:
          W=F1s=F1nh=250N×3×6m=4500J,
          拉力做功功率:
          P=
          W
          t
          =
          4500J
          60s
          =75W;
          (3)由題意可知:
          η=
          W
          W
          =
          Gh
          F2s
          =
          Gh
          F2nh
          =
          G
          nF2
          ,
          所以F2=
          G
          =
          790N
          3×0.94
          ≈280N.
          答:(1)若不計(jì)摩擦和滑輪重時(shí)金屬物勻速提升時(shí)的拉力為230N;
          (2)若仍不計(jì)摩擦,但動(dòng)滑輪重G0=60N時(shí),繩子自由端豎直向上拉力的功率為75W;
          (3)金屬物完全提出水面后繼續(xù)向上勻速提升的過程中,繩子自由端豎直向上的拉力為280N.
          點(diǎn)評:本題涉及到的知識點(diǎn)較多,如功率、機(jī)械效率的計(jì)算,有用功、總功的理解和運(yùn)用等,綜合性較強(qiáng),有一定的難度;要特別注同意第一問中物體不僅受重力和拉力,還要受水給它的浮力.
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