摘要：52.如图所示是蒙华铁路荆州段长江大桥施工现场，工程师用起吊装置在江中起吊工件. 已知工件重4000N，每个滑轮重500N，声音在水中的传播速度是1500m/s.在水面上用超声测位仪向江底的工件垂直发射超声波，经过0.02s后收到回波.（不计绳重和摩擦，g=1

践行者初中物理力学典题详解第290题

52.如图所示是蒙华铁路荆州段长江大桥施工现场，工程师用起吊装置在江中起吊工件. 已知工件重4000N，每个滑轮重500N，声音在水中的传播速度是1500m/s.在水面上用超声测位仪向江底的工件垂直发射超声波，经过0.02s后收到回波.（不计绳重和摩擦，g=10N/kg，ρ水=1.0×10³kg/m³)

（1）求工件在水下的深度；

（2）不计工件的高度，求水对工件产生的压强；

（3）当工件在水面下匀速上升时，绳子自由端的拉力为500N，求工件的体积；

（4）不计动滑轮体积，求工件在水下匀速上升时滑轮组的机械效率（结果在小数点后保留一位数字）.

解析:⑴~⑵由题意可知:

①v声=1500m/s，

②t=0.02s，

则h水=v声×t/2

=1500m/s×0.02s/2

=15m，

不计工件高时，水对工件产生的压强为:

p=ρ水gh

=1×10³kg/m³×10N/kg×15m

=1.5×10⁵Pa；

⑶当工件在水面下匀速上升时，

由题意可知:

①绳子自由端的拉力F=500N，

②动滑轮承担力绳子的股数n=3，

③工件重力G=4000N，

④G动=500N，

设工件对绳的拉力为T，

则nF=T+G动，

T=nF-G动

=3×500N-5心0

=1000N，

则由相互作用力性质可知，

绳对工件的拉力T'=T=1000N，

则F浮=G-T'

=4000N-1000N

=3000N，

则工件体积V=V排=F浮/ρ水g

=3000N/(1×10³kg/m³×10N/kg)

=0.3m³；

⑷由上可知，工件在水下匀速上升时:

W有=Th，W总=Fnh，

则η=W有/W总×100%

=Th/Fnh×100%

=T/nF×100%

=1000N/3×500N×100%

≈66.7%.

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来源：践行者166