Question

最近，中央电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生”的纪录片．纪录片中，实验人员开着小车从高处落入滚滚的岷江，并在门窗紧闭的车中，尝试用不同的方法砸碎车窗玻璃逃生，惊心动魄．为了确保实验人员的安全，摄制组精心设计了紧急救援装置，用于当实验人员无法从车中逃生时迅速吊起汽车．现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟紧急救援落水汽车．实验中用实心圆柱体A代替小车，已知A的体积为0.12m3，质量为210kg．（g取10N/kg，设整个过程A均为匀速运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪、水流等因素的影响．）

（1）求A完全浸没在水中时受到的浮力是多大？（ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（2）若A完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为 60%．那么A完全打捞出水面后，岸上钢绳的拉力F为多大？
（3）若A完全打捞出水面后，以0.5m/s的速度被匀速提升，求岸上钢绳拉力F的功率．
（4）从A上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中，滑轮组机械效率如何变化？请简述理由．

Answer 1

（1）1200N   （2）540N （3）1350W （4）4.05W

（1）A完全浸没在水中时排开液体的体积就是A的体积，根据阿基米德原理，
（2）A完全浸没在水中，提升A匀速上升高度h，则做的有用功，总功为，物体A的重力
机械效率
带入计算
出水后滑轮组有5段绳子，假设拉力等于F，则根据滑轮组省力原则

(3) A以0.5m/s的速度被匀速提升,根据滑轮组省力费距离，绳子自由端移动的速度，拉力F做功的功率
（4）从A上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中，浮力逐渐减小，上升相同的高度，有用功随浮力减小而变大。额外功不变，所以效率变大。