如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置．己知货箱重5600N，动滑轮总重400N，声音在海水中的传播速度是1500m/s．在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波，经过0.06s后收到回波（不计

Question

如图所示是打捞沉船中一封闭货箱的模拟装置．己知货箱重5600N，动滑轮总重400N，声音在海水中的传播速度是1500m/s．在海面上用超声测位仪向海底垂直发射声波，经过0.06s后收到回波（不计绳重和摩擦，g取10N/kg，ρ_海水=1.0×10³kg/m³）

（1）沉船在水下的深度是多少？
（2）海水对沉船产生的压强是多少？（不计沉船的高度）
（3）货箱离开水面匀速上升过程中，该滑轮组的机械效率是多少？
（4）当货箱在水面下匀速上升时，如果绳子自由端的拉力为800N，那么货箱的体积是多少？（不计动滑轮体积）

Answer 1

（1）超声波从海面到海底用的时间：t=(1)/(2)×0.06s=0.03s；
沉船所在的深度：h=vt=1500m/s×0.03s=45m；
（2）海水对沉船产生的压强：
p=ρgh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×45m=4.5×10⁵Pa；
（3）货箱出水后滑轮组的机械效率：
η=(W有用)/(W总)=(Gh)/((G+G轮)h)=(G)/(G+G轮)=(5600N)/(5600N+400N)×100%≈93.3%；
（4）由图知n=4，滑轮组对水下货箱的拉力为F_拉=4F-G_轮=4×800N-400N=2800N，
货箱浸没在水中受到的浮力：F_浮=G-F_拉=5600N-2800N=2800N，
货箱的体积：V=V_排=(F浮)/(ρ水g)=(2800N)/(1×103kg/m3×10N/kg)=0.28m³．
答：（1）沉船所在的深度为45m；
（2）海水受到的压强为4.5×10⁵Pa；
（3）货箱出水后滑轮组的机械效率约为93.3%；
（4）货箱的体积为0.28m³．