图是某科研小组设计的在岸边打捞水中物品的装置

『壹』 （2013丰台区一模）如图是某科研小组设计的在岸边打捞水中物品的装置示意图．该装置由悬挂机构和提升装

（1）金属材料浸没在水中匀速上升时，电动机牵引绳子的功率为
P₁=F₁×3v₁=200N×3×0.2m/s=120W；
（2）金属材料浸没在水中匀速上升时，以支架、电动机Q、定滑轮K为研究对象，受力分析图如图1所示，配重E的受力分析图如图2所示，杠杆上C点、B点受力分析图如图3所示．
950N4×10?2m3×10N/kg≈2.4×10³kg/m³．
答：（1）金属材料浸没在水中匀速上升时电动机牵引绳的功率为120W；
（2）动滑轮M的质量为5kg；
（3）被打捞金属材料的密度约为2.4×10³kg/m³．

『贰』 图甲是某科研小组设计从井底打捞物体A的装置示意图．图中虚线框里是滑轮组（未画出），滑轮组绳子的自由

出水前：物体和动滑轮M；定滑轮K及与电动机Q；杠杆BC；配重E受力分析如图1、2、3、4．34.2kg0.03m3=1.14×10³kg/m³．
答：（1）动滑轮M的质量为1.8kg；
（2）物体A全部露出水面匀速上升时电动机的功率为216W；
（3）物体A的密度为1.14×10³kg/m³．

『叁』 如图是重庆一中初二科技小组设计的在岸边打捞水中文物的装置示意图，电动机固定在地面．O为杠杆BC的支点

（1）∵浸没
∴V_排=V_A=

mA

ρA

=

80kg

8000kg/m3

=0.01m³
F_浮=ρ_水gV_排=1000kg/m³×10N/kg×0.01m³=100N
匀速直线运动∴F=

1

2

（G_物-F_浮+G_动）=

1

2

（800N-100N+100N）=400N
（2）η=

W有

W总内

=

(G?F浮)?h

F?nh

=

G?F浮

nF

=

800N?100N

2×400N

=87.5%
（3）假设容A全部出水，F′=

1

2

（G_物+G_动）=

1

2

×（800N+100N）=450N；
F_B=3F′+G_动=3×450N+100N=1450N
由F₁l₁=F₂l₂可得，F_B×OB=F_C×OC
∴F_C=

OB

OC

?F_B=2×145N=2900N＞G_E=m_Eg=280×10=2800N，
杠杆会向左边倾斜，不能将文物打捞上岸．
答：（1）在文物还未露出水面时，此时电动机拉力F的大小400N；（假定B端静止）
（2）在文物还未露出水面时，滑轮组的机械效率87.5%；
（3）通过计算说明不能顺利将文物A打捞上岸．

『肆』 如图甲是某中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图．DB是以O点为转轴的水平杠杆，杠杆可以绕O点在竖

（1）（3）G_E=m_Eg=250kg×10N/kg=2500NG_行=mg=20kg×10N/kg=200N
G_A=m_Ag=60kg×10N/kg=600N
根据题意结合图乙可知，物体A以0.1m/s匀速上升，上表面接触水面到完全出水用了1s的时间．所以，物体A的高度h=v_At=0.1m/s×1s=0.1m
物体A浸没水中所受浮力
F_浮=ρ_水gSh=1×10³kg/m³×10N/kg×30×10^-2m²×0.1m=300N
物体A在水中匀速上升过程中，以行走装置、动滑轮M和物体A为研究对象，受力分析图如图3所示，配重E的受力分析图如图4所示，杠杆上C点、D点受力分析图如图5所示，以动滑轮M和物体A为研究对象，受力分析图如图6所示．
F_C1=G-F_浮=mg+G_M+m_Ag-F_浮
GA?F浮GA?F浮+GM=75%
（4）行走装置以v=0.05m/s的速度水平匀速移动的过程中，拉力T的功率：
P=T×2v，解得：T=50N；
F=2T=100N．
答：（1）动滑轮M所受的重：100N；
（2）机械效率75%；
（3）OC的长度5m；
（4）拉力F：100N．

『伍』 如图是某科技小组设计的打捞船打捞装置示意图．它由水平杠杆DB、竖直起吊系统（提升电动机、定滑轮K动滑

（1）因为t₁和t₂分别是物体A上表面露出和下表面离开水面的时刻．
当物版体A未离开水面时，此时F_浮不变权，所以F_拉=G-F_浮不变，当物体A上表面露出水面时，浮力减小，所以F_拉增大，当下表面离开水面时，浮力为0，F_拉不变，所以符合此规律的图象是D．
故选D．
（2）设此打捞装置的最大起吊重量是G，根据杠杆平衡条件：Mg×OD=（m₀g+G）OB，即MgL₁=（m₀g+G）L₂，解得G=(M

L1

L2

?m0)g．
故答案为：(M

L1

L2

?m0)g．
（3）测得物体A在水中吊升时，提升发动机消耗的功率为P₁；此时，滑轮组的机械效率η₁=

W有用

W总

=

(mg?ρgV)h1

P1 v h1

，
物体A离开水面后匀速上升h₂的过程中，滑轮组机械效率η₂=

W有用′

W总′

=

mgh2

P2 v h2

，
则η₁：η₂=

m?ρV

m

?

P2

P1

．
故答案为：

m?ρV

m

?

P2

P1

．

『陆』 某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图。A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机。那道受力分析图能发给我

解：（1）在物体全部露出水面匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了3dm3，船增大的浮力F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N，即物体的重力为G=30N；
（2）在物体浸没水中匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了2dm3；船增大的浮力F浮′=ρgV排′=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3=20N，即动滑轮处绳子对物体的拉力为F1=20N；
物体浸没在水中匀速上升的过程中，T1=
1
3
（F1+G动），
物体全部露出水面匀速上升的过程中，T2=
1
3
（G+G动），且T1：T2=5：7，
解得：G动=5N，
滑轮组AB的机械效率：
η=
W有用
W总
×100%=
F1h
T13h
×100%=
F1
3T1
×100%=
F1
F1+G动
×100%=
20N
20N+5N
×100%=80%；
（3）由图象可知，卷扬机做功的功率：P=
W
t
=
140J
40s
=3.5W，
∵P=Fv
∴卷扬机拉绳子的速度：v绳=
P
T2
=
3.5W

1
3
×(30N+5N)

=0.3m/s，
物体全部露出水面后匀速上升的速度：v物=
1
3
v绳=
1
3
×0.3m/s=0.1m/s．
答：（1）物体的重力为30N；
（2）滑轮组AB的机械效率为80%；
（3）物体全部露出水面后匀速上升的速度为0.1m/s．

『柒』 如图甲是海洋中学科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图．DB是以O点为转轴的水平杠杆，OD的长度为1.6m

（1）物体A在水中匀速上升h₁的过程中，
F₁=m_Ag-F_浮
F_浮=ρ_水Vg=200N
F₁=300N
此时，滑轮组的机械效率η1＝

W有

W总

＝

F1h1

1 3 (F1+G动)×3h1

物体A离开水面后匀速上升h₂的过程中，滑轮组机械效率η2＝

W有′

W总′

＝

mAgh2

1 3 (mAg+G动)×3h2

根据η₁：η₂=9：10，解得：G_动=100N．
物体A在水中匀速上升过程中，以行走装置、动滑轮M和物体A为研究对象，受力分析图如图a所示，配重E的受力分析图如图b所示，杠杆上C点、D点受力分析图如图c所示．
50J10s=5W
P=T×2v，解得：T=50N
F=2T=100N；
答：拉力F为100N．

『捌』 图甲是某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图．AB是以O点为支点的水平杠杆，杠杆A端通过细绳竖直拉着

（1）物体完全露出水面后，由图象得电动机的功率P=

W

t

=

4800J

40s

=120W，
又物体上升速度为v=0.2m/s．
故电动机向上提升的力F=

P

3v

=

120W

3×0.2m/s

=200N；
（2）F=

GD+G动

3

，故G_D+G_动=600N ①
又

F浮

GD

=

ρ水gV物

ρDgV物

=

ρ水

ρD

=

2

5

，得F_浮=

2

5

G_D ②
η₁=

W有

W总

=

GD?F浮

GD?F浮+G动

③
η₂=

W有′

W总′

=

GD

GD+G动

④
已知η₁：η₂=9：10 ⑤
①②式代入③④，③④代入⑤得：
G_D=500N
F_浮=200N
G_动=100N；
（3）对杠杆进行受力分析如图甲、乙所示：

根据杠杆平衡条件：
（G+G_动+G_D-F_浮）×OB=（G_C-N₁）×OA
（G+G_动+G_D）×OB=（G_C-N₂）×OA 

『玖』 如图1是李明设计的打捞水中物体的装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机．卷扬机转动拉动钢丝绳通

（1）在物体全部露出水面匀速上升的过程中，吊装平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了3cm³，则吊装平台增大的浮力：
F_浮=ρgV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-6m³=0.03N，即物体的重力为G=0.03N；
（2）在物体浸没水中匀速上升的过程中，吊装平台浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了2cm³；则吊装平台增大的浮力：
F_浮′=ρgV_排′=1×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-6m³=0.02N，即动滑轮处绳子对物体的拉力为F₁=0.02N；
物体浸没在水中匀速上升的过程中，T₁=

1

3

（F₁+G_动），
物体全部露出水面匀速上升的过程中，T₂=

1

3

（G+G_动），且T₁：T₂=5：7，
解得：G_动=0.005N，
物体浸没在水中匀速上升过程中，滑轮组AB的机械效率：
η₁=

W有用

W总

×100%=

F1h

T13h

×100%=

F1

3T1

×100%=

F1

F1+G动

×100%=

0.02N

0.02N+0.005N

×100%=80%；

物体全部露出水面后匀速上升过程中，滑轮组AB的机械效率：
η₂=

W有用2

W总2

×100%=

Gh

T23h

×100%=

G

3T2

×100%=

G

G+G动

×100%=

0.03N

0.03N+0.05N

×100%≈85.7%；
故η₂-η₁=85.7%-80%=5.7%；
（3）由图象可知，卷扬机做功的功率：P=

W

t

=

140J

40s

=3.5W，
由P=Fv可得，卷扬机拉绳子的速度：v_绳=

P

T2

=

3.5W

1 3 (0.03N+0.005N)

=300m/s，
物体全部露出水面后匀速上升的速度：v_物=

1

3

v_绳=『拾』 如图1所示是某科技小组设计的打捞水中物体的装置示意图．A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机．卷扬机转动拉

（1）在物体全部露出水面匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了3dm³，船增大的浮力F_浮=ρgV_排=1×10³kg/m³×10N/kg×3×10^-3m³=30N，即物体的重力为G=30N；
（2）在物体浸没水中匀速上升的过程中，船浸入水中的体积相对于动滑轮A未挂物体时变化了2dm³；船增大的浮力F_浮′=ρgV_排′=1×10³kg/m³×10N/kg×2×10^-3m³=20N，即动滑轮处绳子对物体的拉力为F₁=20N；
物体浸没在水中匀速上升的过程中，T₁=

1

3

（F₁+G_动），
物体全部露出水面匀速上升的过程中，T₂=

1

3

（G+G_动），且T₁：T₂=5：7，
解得：G_动=5N，
滑轮组AB的机械效率：
η=

W有用

W总

×100%=

F1h

T13h

×100%=

F1

3T1

×100%=

F1

F1+G动

×100%=

20N

20N+5N

×100%=80%；
（3）由图象可知，卷扬机做功的功率：P=

W

t

=

140J

40s

=3.5W，
∵P=Fv
∴卷扬机拉绳子的速度：v_绳=

P

T2

=

3.5W

1 3 ×(30N+5N)

=0.3m/s，
物体全部露出水面后匀速上升的速度：v_物=

1

3

v_绳=

1

3

×0.3m/s=0.1m/s．
答：（1）物体的重力为30N；
（2）滑轮组AB的机械效率为80%；
（3）物体全部露出水面后匀速上升的速度为0.1m/s．