Question

2013西城一模物理题求解

这是原题
这是答案。
问题在第二组受力分析。为什么第二第三个受力分析有向下的力，卷扬机在工作时船受到向下的力？向下用力时受力不是向上的么？

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Answer 1

首先，将船单独出来 会因为自身重力有一部分在水中
现在船挂上了沉在水中的物体，因为物体自身的重力大于它所受到的浮力，因此要使物体在水中静止或者匀速，需要额外给物体施加一个力，这个力就是船的钢丝绳给予物体的拉力。由此可知，物体对船有一个向下的作用力大小为（G物-F浮），这是船比起未挂物体时浸入体积变化了2dm^3的原因。由这个2dm^3可以得知，船为了保持平衡，在原有的基础上，浮力增大了F浮=ρ液gV排=1*10^3*10*2*10^-3=20N
同理当物体全部离开水面，船相对于没挂物体 浮力增大了30N（3dm^3）这个时候物体是没有受到浮力的 也就是说物体对船的作用力为G物 因此
①G物=30N
如果不考虑动滑轮重 那么前后两次卷扬绳对下方的拉力应该为20/3:30/3=2:3 但是题目中两次拉力之比为5:7 那么动滑轮重不可以忽略 所以卷扬绳两次拉力为（20+G动）：（30+G动）=5:7
可解得G动=5
对于滑轮组在水中机械效率有η=（G-F）h（有用功，也就是我们的目的）/FS（卷扬机总共做的功）
=（G-F浮）h/n分之一（G+G动-F浮）nh（n是绳子根数）=G-F浮/（G+G动-F浮）
=30-10/30+5-10=20/25
②=80%
η=G-F浮/（G+G动-F浮）或η=G/G+G动 是滑轮组机械效率的一个重要推论
由图可知，卷扬机的功率为P=W/t=3.5w
且P=W/t=FS/t=Fvt/t=Fv（功率的重要推论）
卷扬机做功是总功 是对物体及动滑轮共同做的功
W=FS=（G+G动）S
因此卷扬机功率也是对G+G动的
P=Fv=（G+G动）v=（30+5）v=3.5
③v=0.1m/s

Answer 2

卷扬机在工作时是向上拉动物体，即给物体一个向上的力，物体自然给卷扬机一个向下的反作用力，对于整个船体来说就是受到物体一个向下的反作用力。