题目

图是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。某次打捞作业中，该船将沉没于水下深处的一只密封货箱打捞出水面，已知该货箱体积为50m3，质量是200t。 （1）货箱完全浸没在水中时受到的浮力是多少? （2）货箱完全出水后，又被匀速吊起1m，已知此时钢缆拉力F为1×106N，则在此过程中拉力F所做的功是多少?起吊装置的滑轮组机械效率是多少?  （3）若货箱从刚露出水面到完全出水的过程中是被匀速提升的，请分析在此过程中，货箱所受浮力和滑轮组机械效率的变化情况。（水的密度为1.0×103 kg／m3，g取10N／kg， 不考虑风浪、水流等的影响。）

题型：计算题难度：偏难来源：0119 模拟题

所属题型：计算题 试题难度系数：偏难

答案

解：（1）F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×50m3= 5×105N；        （2）由图可知，拉力的距离S是货物高度的4倍，S=4h=4m。故拉力的功：W总=FS=1×106N×4 m=4×106J，有用功：W有用 = Gh = mgh=2×105kg×10 N/kg×1m=2×106J， 机械效率： 。        （3）货物从刚露出水到完全出水的过程中，排开水的体积逐渐减小，由公式F浮=ρ水gV排可知，所受的浮力逐渐变小； 在此过程中，滑轮组的拉力逐渐增大，故机械效率变大。

考点梳理

初中二年级物理试题“图是某水上打捞船起吊装置结构示意简图。某次打捞作业中，该船将”旨在考查同学们对 滑轮（组）的机械效率、 浮力及阿基米德原理、 ……等知识点的掌握情况，关于物理的核心考点解析如下：

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根据试题考点，只列出了部分最相关的知识点，更多知识点请访问初二物理。

• 滑轮（组）的机械效率
• 浮力及阿基米德原理

考点名称：滑轮（组）的机械效率

滑轮组的机械效率：

测量滑轮组的机械效率:

①器材：弹簧测力计、刻度尺、滑轮组

②原理：

③步骤：先用弹簧测力计测出物体的重力G，再按要求组装滑轮组，用弹簧测力计提起绳端匀速上升，测出作用于绳端的作用力F，确定重物和绳自由端的始、末位置，用刻度尺测出物体上升的距离h和绳子末端移动的距离s，再用公式求出滑轮组的机械效率η ;

④注意事项：一是要用弹簧测力计提起绳端匀速上升，二是要让绳端竖直上升。

提高滑轮组机械效率的方法:

1.影响滑轮组机械效率的因素

滑轮组是人们经常使用的简单机械，用同一滑轮组提升物体G升高h时，滑轮组对物体做的功为有用功，而人对滑轮组的拉力F做的功为总功，F移动的距离s=nh(n为与动滑轮相连绳子的段数)，则滑轮组的机械效率：

若不计摩擦力，而动滑轮的重为G’，那么提升动滑轮做的功就是额外功，则滑轮组的机械效率还可表示为

讨论这个表达式可知，对于同一滑轮组(G’一定)，提升重物越重，滑轮组的机械效率越高;而提升相同重物时，动滑轮越少、越轻的滑轮组，机械效率越高。

2.提高滑轮组机械效率的方法

(1)减小额外功在总功中占的比例。可采取改进机械结构、减小摩擦阻力等方法。如可使滑轮组在满载情况下工作，以增大有用功在总功中的比例，在滑轮的转轴中加润滑油，以减小摩擦阻力，或减小滑轮组中动滑轮的自重等，即在有用功一定的情况下，减小额外功，提高效率。

(2)增大有用功在总功中所占的比例，在额外功不变的情况下，增大有用功的大小。

(3)换用最简单的机械。

滑轮组机械效率有关因素：

1、被提物体的重量，G越大，机械效率越高。

2、滑轮自重，滑轮组如果越多，虽然省力但是无用功多，机械效率越小。

3、绳与滑轮之间的摩擦。

无关因素：1、绕线方式，2、物体被提高的距离，3、提物体的速度。

考点名称：浮力及阿基米德原理

浮力：物理学名词，一般指物体浸泡(包含)在液体或气体中产生的托力，是物体在流体(包括液体和气体)中，上下表面所受的压力差。船能在水面上漂浮，就是因为浮力的作用。

浮力产生的原因:

浮力是由于周围液体对物体上、下表面的作用存在压力差而产生的。如图所示，浸没在液体中的立方体，左右两侧面，前后两侧面所受水的压力大小相等，方向相反，彼此平衡。而上、下两表面处的液体中不同深度，所受到的液体的压强不同，因受力面积相等，所以压力不相等。下表面所受到的竖直向上的压力大于上表面所受到的竖直向下的压力，因而产生了浮力，所以浮力的方向总是竖直向上的，即F浮=F向上一F向下。

(1)当物体上表面露出液面时，F向下=0，则F浮=F向上。如：物体漂浮时，受到的浮力等于液体对它向上的压力。

(2)浸在液体中的物体不一定都受到浮力。如：桥墩、拦河坝等因其下底面同河床紧密黏合，水对它向上的压力F向上=0，故物体不受浮力作用。可见产生浮力的必要条件是：F浮=F向上—F向下>0，即F向上>F向下。当F向上=0或F向上≤F向下时，物体不受浮力作用。