用滑輪組將密度為 2.8×103kg/m3,質(zhì)量為56kg金屬塊完全在水中勻速提升0.5m,加在繩子自由端的拉力是F,動滑輪中120N,如圖所示.不計繩重及摩擦,g取10N/kg,則下列說法正確的是( )

A.金屬塊受到的重力與浮力是平衡力
B.拉力F的有用功是280J
C.金屬塊受到的浮力是200N
D.滑輪組的機(jī)械效率是75%
【答案】分析:(1)因金屬塊完全浸沒,所以排開液體的體積和本身的體積相等,根據(jù)V=求出金屬塊的體積,利用F=ρgV求出金屬塊受到的浮力;
(2)因金屬塊勻速上升再對金屬塊受力分析求出繩子對金屬塊的拉力,然后根據(jù)二力平衡條件判斷金屬塊受到的重力與浮力是不是平衡力;
(3)根據(jù)平衡力的條件求出滑輪組對金屬塊的拉力,利用W=Fh求出拉力F的有用功;
(4)由滑輪組可知繩子的有效股數(shù),根據(jù)F=(F+G)求出滑輪組繩子的拉力,根據(jù)W=Fs求出總功,利用η=×100%求出滑輪組的機(jī)械效率.
解答:解:(1)金屬塊的體積:
V===0.02m3,
∵金屬塊完全浸沒,
∴金屬塊受到的浮力:
F=ρgV=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N,故C正確;
(2)對金屬塊受力分析可知:受到豎直向上的拉力F和浮力F、豎直向下的重力G,
∴金屬塊受到的重力與浮力不是平衡力,故A不正確;
(3)∵物體勻速上升,
∴F=G-F=mg-F=56kg×10N/kg-200N=360N;
拉力F的有用功:
W=Fh=360N×0.5m=180J,故B不正確;
(4)由滑輪組可知繩子的有效股數(shù)n=2,
∴滑輪組繩子的拉力:
F=(F+G)=(360N+120N)=240N,
拉力做的總功:
W=Fs=Fnh=240N×2×0.5m=240J,
∴滑輪組的機(jī)械效率:
η=×100%=×100%=75%,故D正確.
故選CD.
點評:本題涉及到的知識點較多,如體積和浮力的計算、機(jī)械效率的計算,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;要特別注意物體不僅受重力和拉力,還要受水給它的浮力.
練習(xí)冊系列答案
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A.金屬塊受到的重力與浮力是平衡力

B.拉力F的有用功是280 J

C.金屬塊受到的浮力是200 N

D.滑輪組的機(jī)械效率是75%

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