Question

圖甲是某科技小組設計的滑輪組模型裝置。在底面積為800cm²的圓柱形容器中裝有密度為的液體，邊長為20 cm的正立方體物塊M完全浸沒在液體中勻速豎直上升時，滑輪組的機械效率為；密度為的物塊M全部露出液面后勻速豎直上升時，滑輪組的機械效率為，與之比為8：9。滑輪的質量、且，細繩的質量、滑輪與軸之間的摩擦、液體對物塊M的阻力均忽略不計，液體與物塊M的質量與體積關系的圖像如圖乙示。（g取10N/kg）（人的質量為60kg，與地面的接觸面積為300cm²）

求： (1)物塊M離開液面后，液體對容器底部的壓強變化了多少？
(2) 物塊M露出液面前人對地面的壓強P；
(3) 離開液面后如果物塊M以0.1m/s的速度勻速上升時，人所提供的拉力的功率。

Answer 1

（1） （2） （3）

解析試題分析：解：由圖像可知：，
（1）物塊M離開液面后，容器內液面下降了 
對容器底的壓強變化了
    
（2）M完全浸沒在液體中勻速上升時, M、滑輪D、C和人的受力情況分析如圖示：M全部露出液面后勻速上升時, M、滑輪D、C和人受力情況分析如圖所示       

物塊M的重力
物塊M在液體中受到的浮力F_浮
；
     ①
    ②
設物塊M露出液面前、后上升的高度均為h
 ③     

┄┄┄④
┄┄┄⑤
  ⑥     
∵，聯立③⑥兩式可得即，
∴解得：  
將分別代入以上各式可得，；
物塊M露出液面前人對地面的壓強 
（3）人所提供的拉力的功率
考點：滑輪組，浮力，機械效率，功率，壓強，受力分析
點評：本題難度較大，涉及知識點較多，需要學生耐心分析思考，首先要懂得滑輪組的受力分析，，懸浮時重力等于浮力，如其次要熟悉各個相關公式并且靈活應用，如壓強公式p=ρgh，效率公式，功率公式P=Fv