如圖是利用滑輪組勻速提升水中圓柱體M的示意圖，滑輪組固定在鋼架上，滑輪組中的兩個滑輪質量相等，繞在滑輪組上的繩...

問題詳情：

如圖是利用滑輪組勻速提升水中圓柱體M的示意圖，滑輪組固定在鋼架上，滑輪組中的兩個滑輪質量相等，繞在滑輪組上的繩子能承受的最大拉力為900N，連接圓柱體M與動滑輪掛鈎的繩子能承受的最大拉力為3000N．圓柱體M高為3m，底面積為0.02m2，密度為4.5×103kg/m3．在繩端拉力F作用下，圓柱體M從其下表面距水面15m處勻速上升到其上表面與水面相平的過程中用了3min，在這個過程中，拉力F的功率為160W，滑輪組的機械效率為η，鋼架對定滑輪的拉力為T．在圓柱體M被緩慢拉出水的過程中，圓柱體M的下表面受到水的壓強為p．不計繩重、輪與軸的摩擦及水的阻力，g取10N/kg．下列選項中正確的是（　　）

A．壓強p的最小值為15000Pa       B．拉力T的大小為2700N

C．拉力F的大小為640N  D．滑輪組的機械效率為90%

【回答】

A解：（1）對動滑輪和物體做整體受力分析，如圖1，對定滑輪做受力分析如圖2所示，

∵h=3m，S=0.02m2，

∴V=0.06m3，

∴F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m3=600N，

∵M全部浸沒，則V=V排，

∴===，

解得GM=2700N，

由已知可知：v==m/s，

∵P===F•3v=F×3×m/s=160W，

∴F===800N，故C錯誤；

（2）由平衡條件：F浮+3F=G輪+GM，可得G輪=600N+3×800N﹣2700N=300N，則T=2F+G輪=1600N+300N=1900N，故B錯誤；

（3）η==×100%=×100%=×100%=87.5%，故選項D錯誤；

（4）F浮+3F=G動+GM，露出水面，浮力減小，拉力增大，每一段繩子的拉力最多增大到900N，以後繞在滑輪組上的繩子將拉斷．此時的浮力為最小F浮最小=G動+GM﹣3F=300N+2700N﹣3×900N=300N，

∴p===1.5×104Pa，故選項A正確．

故選：A．

知識點：機械效率

題型：選擇題