Question

如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置．己知货箱重6500N，动滑轮总重500N，声音在海水中的传描速度

如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置．己知货箱重6500N，动滑轮总重500N，声音在海水中的传描速度是1500m/s．在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波，经过0.04s后收到回波（不计绳重和摩擦 g取10N/kg ρ海水=1.0×103kg/m3）求：（1）沉船在水下的深度是多少？（2）海水对沉船产生的压强是多少？（不计沉船的高度）（3）货箱离开水面匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率是多少？（4）当货箱在水面下匀速上升时，如果绳子自由端的拉力为1000N，那么货箱的体积是多少？（不计动滑轮体积）

Answer 1

（1）∵v=

s

t

∴沉船所在的深度为S=v×

1

2

×t=1500m/s×

1

2

×0.04s=30m；
（2）海水受到的压强为P=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×30m=3×10⁵Pa；
（3）货箱出水后滑轮组的机械效率为η=

G

G+G0

×100%=

6500N

6500N+500N

×100%≈92.9%；
（4）滑轮组对水下货箱的拉力为F_拉=5F-G₀=5000N-500N=4500N，
货箱在水下受到的浮力为F_浮=G-F_拉=6500N-4500N=2000N，
货箱的体积为V=V_排=

F浮

ρ液g

=

2000N

1.0×103kg/m3×10N/kg

=0.2m³．
答：（1）沉船所在的深度为30m；
（2）海水受到的压强为3×10⁵Pa；
（3）货箱出水后滑轮组的机械效率约为92.9%；
（4）货箱的体积为0.2m³．