用如图所示滑轮组从水中提起一个体积为5000cm³的石块A。绳子自由端的拉力F=60N，石块在20s时间内匀速上升了4m，此时石块仍浸没在水中。（ρ_石=2.8×10³kg/m³，g=10N/kg）求：

(1)石块的重力；

(2)拉力F的功率；

(3)石块受到的浮力；

(4)滑轮组的机械效率。

答案

(1)140N；(2)24W；(3)50N；(4)75%

【分析】

(1)知道金属块的体积和密度，利用m=ρV求金属块的质量，再利用G=mg求其重力；

(2)由图知，n=2，拉力端移动距离s=2h，知道金属球出水后拉力，利用W=Fs求拉力做功，又知道做功时间，利用求做功的功率；

(3)由于金属块浸没在水中，排开水的体积等于金属块的体积，再利用阿基米德原理求金属块受到的浮力；

(4)使用滑轮组所做的有用功W_有=(G-F_浮)h，利用效率公式求滑轮组的机械效率。

【详解】

解：(1)由可得，金属块的质量

m=ρV=2.8×10³kg/m³×5000×10^-6m³=14kg

金属块的重力

G=mg=14kg×10N/kg=140N

(2)由图知，n=2，拉力端移动的距离

s=2h=2×4m=8m

拉力做功

W_总=Fs=60N×8m=480J

拉力F的功率

(3)因为金属块浸没在水中，所以排开水的体积

V_排=V=5000×10^-6m³

金属块受到的浮力

F_浮=ρ_水gV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×5000×10^-6m³=50N

(4)使用滑轮组所做的有用功

W_有=(G-F_浮)h=(140N-50N)×4m=360J

此时该滑轮组的机械效率

答：(1)金属块的重力为140N；

(2)拉力F的功率为24W；

(3)金属块受到的浮力为50N；

(4)这个滑轮组的机械效率为75%。