Question

8．如圖是工人利用滑輪組拉著物體在水中勻速上升，物體離開水面后仍勻速上升（不計繩重、摩擦和水的阻力）．則下列關于物體露出水面前和離開水面后的對比分析中正確的是（　　）

• A． 物體露出水面前，在上升過程中，所受水的壓強減小，浮力減小
• B． 物體露出水面前，人的重力和地面對人的支持力是一對平衡力
• C． 物體離開水面后，人對繩子的拉力變大
• D． 物體離開水面后，滑輪組的機械效率增大

Answer 1

分析 （1）根據p=ρgh和F_浮=ρgV_排判斷物體露出水面前，在上升過程中，所受水的壓強和浮力的變化情況；
（2）一對平衡力必須同時符合四個條件，即大小相等、方向相反、作用在同一物體上、作用在同一直線上；
（3）物體離開水面后，物體不再受浮力作用，根據F=$\frac{1}{n}$（G+G_動）分析拉力大小變化；
（4）根據η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{\frac{1}{2}（G+{G}_{動}）×2h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$分析物體離開水面前后，滑輪組的機械效率的變化．

解答 解：A、物體露出水面前，在上升過程中，所處深度變小，排開水的體積不變，所以根據p=ρgh可知，所受水的壓強減小；根據F_浮=ρgV_排可知浮力不變．故A錯誤；
B、物體露出水面前，人的重力等于繩子對人的拉力加上地面對人的支持力，二者大小不相等，不是一對平衡力；故B錯誤；
C、由圖可知，n=2，物體離開水面前，拉力F=$\frac{1}{2}$（G+G_動-F_浮）；
物體離開水面后，拉力F′=$\frac{1}{2}$（G+G_動）；
F′＞F，物體離開水面后，則人對繩子的拉力變大，故C正確；
D、由圖可知，n=2，物體離開水面前，滑輪組的機械效率為η=$\frac{{W}_{有用}}{{W}_{總}}$=$\frac{（G-{F}_{浮}）h}{\frac{1}{2}（G+{G}_{動}）×2h}$=$\frac{G-{F}_{浮}}{（G+{G}_{動}）}$；
物體離開水面后，滑輪組的機械效率為η′=$\frac{{W}_{有用}^{′}}{{W}_{總}^{′}}$=$\frac{Gh}{Fs}$=$\frac{Gh}{\frac{1}{2}（G+{G}_{動}）×2h}$=$\frac{G}{G+{G}_{動}}$；
η＜η′，物體離開水面后，滑輪組的機械效率增大．故D正確．
故選CD．

點評 此題考查壓強公式和浮力公式的應用，滑輪繩子拉力的計算，機械效率的大小變化，以及平衡力的辨別，是一道綜合性很強的題目，關鍵是各種公式即物理規律的靈活運用，有一定難度．