如图所示，有一底面积为S＝1000cm2，高1.5m的圆柱形盛水容器中竖直放置一底面积为S＝200cm2，高h＝20cm的圆柱形物块：已知该物块的密度为ρ＝2.5×103kg/m3，容器中水深H＝1.2m。开始时，物块下表面与容器底面间有小空隙，现用如图所示的光滑轻滑轮组拉着物体以v＝0.2m/s的速度匀速上升。（取g＝10N/kg，不计水的阻力，ρ水＝1.0×103kg/m3）
（1）如果轻绳都不会被拉断，则物块匀速上升过程中，拉力F的最小值是多少？
（2）如果力F作用的轻绳能承受的最大拉力为40N（另一根轻绳能承受足够大拉力），则经过多长时间该轻绳被拉断？
解析：
（1）由物体的重量为
G＝ρVg
＝2.5×103kg/m3×200×10﹣4m2×0.2m×10N/kg
＝100N，
由F浮＝ρ液gV排，故物体浸没时受到的浮力、
F浮＝ρ水gV排
＝1.0×103kg/m3×200×10﹣4m2×0.2m×10N/kg
＝40N，
由图通过动滑轮绳子的段数n＝2，
所以物块匀速上升过程中，拉力F的最小值为：
（2）由题当绳子恰好被拉断时
F浮′＝G物﹣2F′＝100N﹣2×40N＝20N，
所以
物体露出水面会下降
△V＝S容△h＝V露＝V﹣V排′，
此时水深
H′＝H﹣△h＝1.2m﹣0.02m
＝1.18m，
所以物体上升高度
h＝H′﹣h浸＝1.18m﹣0.1m
＝1.08m，
轻绳被拉断经过的时间
故
（1）如果轻绳都不会被拉断，则物块匀速上升过程中，拉力F的最小值是30N；
（2）如果力F作用的轻绳能承受的最大拉力为40N，则经过5.4s轻绳被拉断。
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