Question

最近，中央電視臺科教頻道播出了在我市拍攝的“汽車落水后如何水下逃生”的紀錄片。紀錄片中，實驗人員開著小車從高處落入滾滾的岷江，并在門窗緊閉的車中，嘗試用不同的方法砸碎車窗玻璃逃生，驚心動魄。為了確保實驗人員的安全，攝制組精心設計了緊急救援裝置，用于當實驗人員無法從車中逃生時迅速吊起汽車。

現某課外活動小組，照此設計了如圖所示的簡單機械，模擬緊急救援落水汽車。實驗中用實心圓柱體A代替小車，已知A的體積為0.12m3，質量為210kg。（g取10N/kg，設整個過程A均為勻速運動狀態，忽略鋼纜繩重及滑輪摩擦，不考慮風浪、水流等因素的影響。）

（1）求A完全浸沒在水中時受到的浮力是多大？（ρ_水=1.0×10³kg/m³）

（2）若A完全浸沒在水中時，滑輪組的機械效率為 60％。那么A完全打撈出水面后，岸上鋼繩的拉力F為多大？

（3）若A完全打撈出水面后，以0.5m/s的速度被勻速提升，求岸上鋼繩拉力F的功率。

（4）從A上表面剛出水面到A完全離開水面的過程中，滑輪組機械效率如何變化？請簡述理由。

Answer 1

（1）

     （2）

          A在水中時η=60％，則

         

          ，即

         解得G_動=600N

         A完全出水后，鋼繩拉力

     （3）

         

      （4）A從上表面剛出水面到A完全離開水面的過程中，A受到的浮力在減小，繩子對A的拉力在增大，滑輪組對A做的有用功在增加。在額外功一定的情況下，整個過程滑輪組的機械效率在變大。