Question

如图所示，滑轮下挂有两实心铁块、铝块，当它们浸没在水中时，恰好处于静止状态，若迅速移去盛水容器，则铁块、铝块的重力势能发生怎样的变化？

Answer 1

【答案】分析：分别对铁块和铝块进行受力分析，求出受到的拉力，由于使用的是定滑轮，两边的拉力相等，据此推导出受到的浮力大小关系；进一步推导出铁块重和铝块重的大小关系；再从重力势能的影响因素得出铁块、铝块的重力势能发生怎样的变化．
解答：解：
如图，铝块受到的拉力F_铝=G_铝-F_浮铝=ρ_铝V_铝G-ρ_水V_铝g=（ρ_铝-ρ_水）V_铝g，
铁块受到的拉力F_铁=G_铁-F_浮铁=ρ_铁V_铁G-ρ_水V_铁g=（ρ_铁-ρ_水）V_铁g，
由于使用的是定滑轮，当实心铁块、铝块浸没在水中时，处于静止状态，则F_铝=F_铁，
即：（ρ_铝-ρ_水）V_铝g=（ρ_铁-ρ_水）V_铁g，
∵ρ_铝＜ρ_铁，
∴V_铝＞V_铁，
∵F_浮=ρ_水V_排g，
∴铝块受到的浮力大，
∵G_铝-F_浮铝=G_铁-F_浮铁，
∴G_铝-G_铁=F_浮铝-F_浮铁，
G_铝＞G_铁，
当两物体同时从水取出时，不受浮力，铁块上升、铝块下降，所以铁块重力势能增大、铝块重力势能减小．
答：铁块重力势能增大、铝块重力势能减小．
点评：本题考查了重力势能的大小变化，难点是利用阿基米德原理和力的平衡推导出两金属块重力和受到浮力的大小关系．