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    我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家，图甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况．为分析打捞工作，我们可以将实际打捞过程简化为如图乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物．已知正方体实心金属物的体积V=1×10-2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg，绳子重力不计．请问：
    （1）若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升？
    （2）若仍不计摩擦，但动滑轮重G=60N，要求在1min内将始终浸没在水中的金属物匀速提升6m，求绳子自由端竖直向上拉力的功率；
    （3）若将金属物完全提出水面后继续向上匀速提升的过程中，该滑轮组的机械效率为94%，问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大？（计算结果保留整数）
    【答案】分析：（1）知道重物的体积和密度，利用密度公式和重力公式求金属块受到的重力；知道重物的体积（排开水的体积）和水的密度，利用阿基米德原理求金属块受到的浮力；再利用动滑轮的特点求出拉力大小．
    （2）求出了拉力大小，知道拉力移动的距离和做功时间，利用功的公式W=Fs和功率公式P=求拉力做功功率．
    （3）把金属物提升做的功为有用功，拉力做的功为总功，利用η=求出自由端竖直向上的拉力．
    解答：解：（1）金属物受到的重力：
    G=mg=ρvg=7.9×103kg/m3×1×10-2m3×10N/kg=790N，
    金属物受到的浮力：
    F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×1×10-2m3×10N/kg=100N；
    ∵不计摩擦和动滑轮重，
    ∴金属物受到的拉力：
     F=（G-F浮）=×（790N-100N）=230N．
    （2）此时金属物受到的拉力：
    F1=（G-F浮+G动）=×（790N-100N+60N）=250N．
    拉力做功：
    W总=F1s=F1nh=250N×3×6m=4500J，
    拉力做功功率：
    P===75W；
    （3）由题意可知：
    η====，
    所以F2==≈280N．
    答：（1）若不计摩擦和滑轮重时金属物匀速提升时的拉力为230N；
    （2）若仍不计摩擦，但动滑轮重G=60N时，绳子自由端竖直向上拉力的功率为75W；
    （3）金属物完全提出水面后继续向上匀速提升的过程中，绳子自由端竖直向上的拉力为280N．
    点评：本题涉及到的知识点较多，如功率、机械效率的计算，有用功、总功的理解和运用等，综合性较强，有一定的难度；要特别注同意第一问中物体不仅受重力和拉力，还要受水给它的浮力．
    练习册系列答案
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    （1）若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升？
    （2）若仍不计摩擦，但动滑轮重G0=60N，要求在1min内将始终浸没在水中的金属物匀速提升6m，求绳子自由端竖直向上拉力的功率；
    （3）若将金属物完全提出水面后继续向上匀速提升的过程中，该滑轮组的机械效率为94%，问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大？（计算结果保留整数）

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    （2013?东城区一模）我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞的国家，如图1是“南海1号”沉船打捞出水的情况．所谓整体打捞，就是将沉船与其周围泥沙按原状固定在特殊的钢制沉箱内一次性吊浮起运，沉箱是一种用金属制成，形状像箱子，下面没有底，可以罩住整个沉船的设备．沉箱四周安放了气囊，起吊过程气体膨胀，产生巨大的浮力，起到助浮的作用．如图2所示是与上述原理相似的简化装置：一个质量为11.7t的钢制沉箱倒扣在深度H=20m的水底，箱内腔体的横截面积S=10m2、高为L=4m，可忽略重力和体积的充气装置使箱内封入高h为0.5m的空气．现用吊绳将沉箱打捞至水面，吊绳与滑轮组及电动机相连可控制沉箱匀速上升，ρ钢=7.8×103kg/m3，ρ海水取1×103kg/m3，g=10N/kg，水的阻力、摩擦和绳重不计．问：
    （1）沉箱倒扣在海底时，沉箱的上表面所受海水的压强是多大？（此问不计沉箱上表面的厚度）
    （2）若使沉箱能够从海底被吊起，吊绳的拉力至少多大？
    （3）沉箱上升至到达水面之前的过程中，因压强减小箱内空气体积增大，已知h为0.5m时，滑轮组的机械效率η1=98%，那么当h为1m时，滑轮组的机械效率η2是多少？（结果保留整数）
    （4）假设腔内空气的高度h一直未达到腔体的高度L，通过计算说明从起吊到沉箱上表面到达海面的过程中，电动机是否必须一直做功？

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    科目：初中物理 来源： 题型：

    我国是世界上第一个成功完成海底沉船整体打捞工作的国家，图20甲是起重工程船将“南海1号”沉船打捞出水的情况．为分析打捞工作，我们可以将实际打捞过程简化为如图20乙所示的滑轮组竖直向上提升水中的金属物．已知正方体实心金属物的体积V=1×10-2m3，密度ρ金=7.9×103kg/m3，ρ水=1×103kg/m3．请问：
    （1）将正方体实心金属物从水面下20m深处沿竖直方向匀速提升到离水面5m深处的过程中所用时间为50s，求物体在这段时间内匀速运动的速度v；
    （2）若物体在水面下方匀速上升过程中拉力F做功的功率为234W，求此时绳子的拉力F；
    （3）物体在水面下方匀速上升过程中，滑轮组的机械效率为多少．

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    科目：初中物理 来源：2012-2013学年重庆市九年级4月（第七次）月考物理试卷（解析版） 题型：计算题

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    (1) 将正方体实心金属物从水面下20m深处沿竖直方向匀速提升到离水面5m深处的过程中所用时间为50s，求物体在这段时间内匀速运动的速度v；

    (2) 若物体在水面下方匀速上升过程中拉力F做功的功率为234W，求此时绳子的拉力F；

    (3) 物体在水面下方匀速上升过程中，滑轮组的机械效率为多少．（g=10N/Kg）

     

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    科目：初中物理 来源：2011-2012学年湖北省天门市九年级5月模拟考试理科综合物理试卷（解析版） 题型：计算题

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    （1）若不计摩擦和滑轮重，当金属物始终浸没在水中时，需要多大的竖直向上拉力作用于绳子自由端才能将金属物匀速提升？

    （2）若仍不计摩擦，但动滑轮重G0=60N，要求在1min内将始终浸没在水中的金属物匀速提升6m，求绳子自由端竖直向上拉力的功率；

    （3）若将金属物完全提出水面后继续向上匀速提升的过程中，该滑轮组的机械效率为94%，问作用于绳子自由端竖直向上的拉力是多大？（计算结果保留整数）

     

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