践行者初中物理力学典题详解第159题

2.（9分）图是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置。已知货箱重5600 N，动滑轮总重400 N，声音在海水中的传播速度是1500m/s。在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波，经过0.06s后收到回波。（不计绳重和摩擦，g取10N/kg，ρ海水=1.0×10³ kg/m³)

（1）沉船在水下的深度是多少？

（2）货箱离开水面匀速上升的过程中，该滑轮组的机械效率是多少？

（3）当货箱在水面下匀速上升时，如果绳子自由端的拉力为800N，那么货箱的体积是多少？（不计动滑轮体积)

解析:⑴由题意可知:

①V声=1500m/s，

②t=0.06s/2=0.03s，

所以h=V声t

=1500m/s×0.03s

=45m；

⑵当货箱离开水面后，由题意可知:

①G箱=5600N，

②G动=400N，

③动滑轮承担力绳子的股数n=5，

④不计绳重和摩擦，

所以η=G箱/(G箱+G动)×100%

=5600N/(5600N+400N)×100%

≈93.3%，

或设货箱上升的高度为h，

则F=(G箱+G动)/n

=(5600N+400N)/5

=1200N，

W有=G箱h=5600N×h，

W总=Fnh=1200N×5×h=6000N×h，

所以η=W有/W总×100%

≈93.3%；

⑶由题意可知:

①F=800N，

②G动=400N，

③n=5，

则动滑轮绳对货箱的拉力F拉=nF-G动

=5×800N-400N

=3600N，

对货箱进行竖直方向受力分析，

可知它共受到以下三个力:

①方向竖直向上，动滑轮对它的拉力F拉，

且F拉=3600N，

②方向竖直向上，水对它的浮力F浮，

③方向竖直向下，货箱的重力G箱，

且G箱=5600N，

因为货箱在水中匀速运动，

所以受力平衡，

所以F浮=G箱-F拉

=5600N-3600N

=2000N，

所以V箱=V排=F浮/ρ水g

=2000N/1.0×10³ kg/m³×10N/kg

=0.2m³。

践行者初中物理:喜欢的请点赞关注！