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我国南宋远洋商贸船“南海一号”于2007年成功打捞出水.为复原我国海上丝绸之路历史提供了极其珍贵的实物资料,采用沉井包裹沉船的整体打捞方式,在世界水下考古也是一大创新.某同
问题描述:

我国南宋远洋商贸船“南海一号”于2007年成功打捞出水.为复原我国海上丝绸之路历史提供了极其珍贵的实物资料,采用沉井包裹沉船的整体打捞方式,在世界水下考古也是一大创新.某同学为了体验“南海一号”的打捞过程,特利用滑轮组从水下打捞一重物.

如图所示,用一个底面积S=0.05m2、高h=0.2m的长方体形状的重物模拟“南海一号”,该同学站在岸边拉动绳子自由端,使重物从水底开始向上运动,假定重物一直做竖直向上的匀速直线运动,并经历三个运动阶段:第一阶段,从重物在水底开始运动到重物的上表面刚露出水面,绳对重物的拉力F1=140N,用时t1=40s;第二阶段,从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面,用时t2=4s;第三阶段,从重物下表面离开水面后在空中上升.已知动滑轮所受重力G0=60N,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,不计绳重、轮与轴之间的摩擦及水的阻力,不考虑重物出水前后质量的变化.求:

(1)在第一阶段运动中,水对重物的浮力F浮为多大?

(2)在第一阶段运动中,绳对重物做功W1为多大?

(3)滑轮组在第一阶段运动中的机械效率η1和第三阶段运动中的机械效率η3分别为多大?

李正文回答:
  (1)金属块排开水的体积与金属块的体积相等,即V排=V金=Sh=0.05m2×0.2m=0.01m3,   则F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N;   (2)由于第二阶段,从重物上表面刚露出水面到其下表面刚离开水面,用时t2=4s;上升高度为物体的高h,   则上升速度v=ht
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