最近，中央电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生”的纪录片．纪录片中，实验人员开着小车从高处落入滚滚的岷江，并在门窗紧闭的车中，尝试用不同的方法砸碎

Question

最近，中央电视台科教频道播出了在我市拍摄的“汽车落水后如何水下逃生”的纪录片．纪录片中，实验人员开着小车从高处落入滚滚的岷江，并在门窗紧闭的车中，尝试用不同的方法砸碎车窗玻璃逃生，惊心动魄．为了确保实验人员的安全，摄制组精心设计了紧急救援装置，用于当实验人员无法从车中逃生时迅速吊起汽车．
现某课外活动小组，照此设计了如图所示的简单机械，模拟紧急救援落水汽车．实验中用实心圆柱体A代替小车，已知A的体积为0.12m³，质量为210kg，动滑轮重600N（g取10N/kg，设整个过程A均为匀速运动状态，忽略钢缆绳重及滑轮摩擦，不考虑风浪、水流等因素的影响．）
（1）求A的重力；
（2）求A完全浸没在水中时受到的浮力是多大；（ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（3）若A完全打捞出水面后，岸上钢绳自由端以2.5m/s的速度匀速运动，求岸上钢绳拉力F的功率；
（4）从开始打捞到圆柱体A上表面刚与水面相平的过程中，求滑轮组的机械效率．

Answer 1

（1）物体的质量：m=210kg；所受重力：G_A=m_Ag=210kg×10N/kg=2100N
（2）A完全浸没在水中时，排开水的体积：V_排=V=0.12m³；
所受浮力：F_浮=ρ_水gV_排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.12m³=1200N
（3）滑轮组由5段绳子承担物重，拉力：F=(1)/(5)（G_A+G_动）=(1)/(5)×（2100N+600N）=540N；绳子移动的速度：v=2.5m/s；
拉力的功率：P=(W)/(t)=(Fs)/(t)=Fv=540N×2.5m/s=1350W；
（4）当物体在水中时，有用功是克服（G-F_浮）做的功；总功是拉力F做的功；物体浸没在水中时，拉力：F_水=(1)/(5)（G+G_动-F_浮）；
滑轮组的机械效率：η=(W有用)/(W总)×100%=((G−F浮)h)/((1)/(5)(G+G动−F浮)5h)×100%=(2100N−1200N)/(2100N+600N−1200N)×100%=60%．
答：（1）物体A的重力是2100N；
（2）物体A完全浸没在水中时受到的浮力是1200N；
（3）岸上钢绳拉力F的功率是1350W；
（4）从开始打捞到圆柱体A上表面刚与水面相平的过程中，滑轮组的机械效率为60%．