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1、 题型训练(四)力学综合计算题类型1压强、浮力、机械效率综合计算题|强 化 训 练|1【2017咸宁】底面积为100 cm2的平底圆柱形容器内装有适量的水，放置于水平桌面上。现将体积为500 cm3、重为3 N的木块A轻放入容器内的水中，静止后水面的高度为8 cm，如图T42甲所示。若将一重为6 N的物体B用细绳系于A的下方，使其恰好浸没在水中，如图乙所示(水未溢出)，不计绳重及其体积，求：(g取10 N/kg，水1.0103 kg/m3)(1)图甲中木块A静止时浸入水中的体积。(2)物体B的密度。(3)图乙中水对容器底部的压强。图T422【2017昆明】中国首艘国产航母001A于2017年4
2、月26日正式下水(如图T43所示)。下水方式采用了漂浮式下水，这也是现代航母建造中普遍使用的下水方式。漂浮式下水是打开闸门让海水注入船坞(停泊、修理或制造船只的地方)，船依靠浮力浮起后驶离船坞。问：(g取10 N/kg，海水密度取1.0103 kg/m3)(1)航母001A设计满载时的排水量约7万吨，那么它满载时受到的浮力是多少？(2)水面下4 m深处的海水产生的压强是多少？(3)一位质量为60 kg的“歼15”舰载机飞行员来到航母的水平甲板上，若双脚与甲板的接触面积是0.04 m2，则他双脚站立时对甲板的压强是多少？图T433如图T44甲所示，水平桌面上放置底面积为100 cm2、质量为50
3、0 g的圆筒，筒内装有20 cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积为60 cm2、高为10 cm的圆柱体，从液面处逐渐浸入直至完全浸没，弹簧测力计示数F随圆柱体浸入液体的深度h的变化关系如图乙所示，求：(可以忽略圆筒的厚度，浸入过程中液体始终没有从筒中溢出，g取10 N/kg)(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少。(2)筒内液体密度是多少。(3)当圆柱体完全浸没时，圆筒对桌面的压强是多少。图T444.如图T45甲所示，弹簧测力计下面挂一实心圆柱体，将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行)，使其逐渐浸入水中。图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高
4、度h变化关系的数据图像。求：(容器厚度不计，忽略液面变化，g取10 N/kg，水1.0103 kg/m3)(1)圆柱体浸没时受到的浮力。(2)圆柱体的密度。(3)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强。(4)若盛水容器的底面积为100 cm2，当圆柱体完全浸没时与圆柱体未接触水时相比较，水对容器底产生的压强增加了多少；容器对水平支持面的压强增加了多少。图T455半潜船是通过压水舱的吸水和排水，实现其上浮和半潜(甲板潜入水中)。现有一艘质量为4104 t的半潜船，前去执行运输一艘受损船舶的任务。(海水取1.0103 kg/m3，g取10 N/kg)(1)如图T46甲所示，当该半潜船不装货物，且压水
5、舱不吸水时，受到的浮力有多大？(2)压水舱吸水，半潜船下沉，实现半潜，如图乙所示。将受损船舶移动到半潜船甲板上方后，半潜船通过排水上浮，当压水舱剩余海水的体积达到3103 m3时，半潜船浸入海水中的体积为5104 m3，这时甲板已完全露出水面，如图丙所示，则其运输的船舶质量是多少？图T466.如图T47所示，在一次野外救援行动中，救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口。已知井深15 m，物体重G5.94103 N，汽车重G车1.8104 N，汽车匀速拉绳子时的拉力F2.2103 N，汽车受到的阻力为车重的0.1倍。求：(1)将物体从井底拉至井口的过程中，汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功。(
6、2)滑轮组的机械效率。(3)若汽车运动的速度为3 m/s，则将物体由井底拉至井口需要多长时间。(4)汽车牵引力为多少；牵引力做功时的功率为多少。图T477电动蛙式打夯机(如图T48甲所示)是利用冲击和冲击振动来夯实、平整场地的机械，由电动机、皮带轮、偏心块、夯架、夯锤等组成(如图乙所示)。启动电动机，旋转着的偏心块在离心力作用下，夯架绕后轴上下摆动，当夯架向下摆动时夯锤就夯击土层，向上摆动时使打夯机前移，故每夯击一次，机身即向前移动一次。下表是某型号电动蛙式打夯机的部分参数(设夯锤夯击土层的能量全部用于夯实土层)。电动机功率3 kW夯锤夯击土层的能量400 J/次夯锤着地面积600 cm2前进
7、速度813 m/min夯击次数120次/min(1)若打夯机以10 m/min的平均速度沿直线前进，则10 min前进了多少米？(2)为了估算某次夯锤夯击土层时的冲击力，小明将重为4 N、底面积为1 cm2的圆柱体竖直平放在被夯击土层上，土层被压下的深度与夯锤夯击的深度相同，则此次夯击时的平均冲击力为多少牛？(3)施工时，若打夯机前移消耗的能量为200 J/次，则打夯机的机械效率是多少？图T488.【2017包头青山区二模】用如图T49甲所示的滑轮组从水底匀速提升一个重2400 N、体积为0.2 m3的物体。若物体在露出水面前，此装置的机械效率为80%。求：(不考虑绳重、摩擦和水的阻力，g取1
8、0 N/kg，水1.0103 kg/m3)(1)物体的密度。(2)物体在露出水面之前，人的水平拉力F。(3)物体逐渐露出水面的过程中，人拉力的功率随时间变化的图像如图乙所示，已知P10.5P2，求物体露出水面过程中的t1时刻，物体所受浮力的大小。图T49类型2以简单机械为载体的综合计算题|强 化 训 练|1为了将放置在水平地面上，重100 N的重物提升到高处，小明同学设计了图T411甲所示的滑轮组装置。当小明用图乙所示随时间变化的竖直向下的拉力F拉绳时，重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示。若重物与地面的接触面积S5102 m2，不计摩擦，绳对滑轮的拉力方向均可看
9、成竖直方向。求：(1)在23 s内，拉力F的功率P及滑轮组的机械效率。(机械效率写成百分数的形式，小数点后保留两位小数)(2)在12 s内，拉力F做的功W。(3)在01 s内，重物对地面的压强p。图T4112如图T412所示，轻质杠杆OP长1 m，能绕O点转动，P端用细绳悬于N点。现有一质量为1 kg的物体A通过滑环挂在M点(滑环和绳子的质量可忽略)，OM的长度为0.1 m，由于杆OP与水平方向成30角倾斜，滑环刚好能由M向P端匀速滑动，滑动速度为0.02 m/s，细绳能承受的最大拉力为9 N。求：(g取10 N/kg)(1)滑环从M点开始滑动，经过多长时间后细绳会断裂。(2)从滑环自M点滑动
10、到细绳PN断裂时，A所受重力做的功。(3)上述过程中，A所受重力做功的功率。图T4123工人用如图T413所示的装置提升井中物体A，井中水深2.5 m，物体A的下表面距井底1 m，物体A的密度为7103 kg/m3，质量是70 kg。杠杆COD可以在竖直平面内自由转动，OCOD32，工人的质量是70 kg，双脚与地面的接触面积是S500 cm2。当物体A在水中被匀速提升时，不计绳重、滑轮的摩擦、杠杆的重力以及水的阻力，每个滑轮的质量均为5 kg，水1103 kg/m3，g取10 N/kg。求：(1)当物体A还没有被提升时，水对物体A的下表面的压强。(2)当物体A在水中被匀速提升时，物体A受到的
11、浮力。(3)当物体A在水中被匀速提升时，工人对地面的压强和滑轮组的机械效率。图T4134配重M单独置于水平地面上静止时，对地面压强为3105 Pa，将配重M用绳系在杠杆的B端，在杠杆的A端悬挂一滑轮组，定滑轮重150 N，动滑轮重90 N，杠杆AB的支点为O，OAOB53，由这些器材组装成一个重物提升装置，如图T414所示，当工人利用滑轮组提升重力为210 N的物体以0.4 m/s的速度匀速上升时，杠杆在水平位置平衡，此时配重M对地面压强为1105 Pa。(杠杆与绳的重力、滑轮组的摩擦均不计，g取10 N/kg)(1)求滑轮组的机械效率。(2)配重M的质量。(3)为使配重M不离开地面，人对绳的
12、最大拉力。图T4145如图T415所示，光滑长木板AB可绕O转动，质量不计，A端用竖直绳与地板上拉着，在离O点0.4 m的B处弹簧测力计下挂一密度为0.8103 kg/m3、长20 cm的长方体，当物体浸入水中10 cm深处静止时，从盛满水的溢水杯中溢出0.5 N的水。求：(水1.0103 kg/m3，g取10 N/kg)(1)物体受到的浮力。(2)系在B端的弹簧测力计示数为多少。(3)当一质量为200 g的球从O点以2 cm/s的速度沿木板向A端匀速运动时，球由O点出发多长时间后A端绳子拉力刚好为0。图T4156甲、乙是两个完全相同的均匀实心圆柱体，重力都为5.4 N。甲放在水平地面上，细绳
13、的一端系于圆柱体甲上表面的中央，另一端竖直拉着轻质杠杆的A端。当把圆柱体乙悬挂在杠杆的B端时，杠杆在水平位置平衡，且AOOB21，如图T416a所示，此时甲对地面的压强为1350 Pa；把圆柱体乙放入底面积为30 cm2的薄壁圆柱形容器M中，将质量为450 g的水注入容器，圆柱体乙刚好有的体积浸在水中，水在容器中的深度为20 cm，如图b所示。求：(已知水1.0103 kg/m3，g取10 N/kg)(1)圆柱体甲的底面积。(2)当圆柱体乙刚好有体积浸在水中时，所受到的浮力。(3)圆柱体甲的密度。图T416参考答案类型1压强、浮力、机械效率综合计算题|强 化 训 练|1解：(1)因为A漂浮在水
14、中，所以F浮GA3 N，根据F浮水gV排得V排A3104 m3。(2)题图乙中A、B共同悬浮，F浮AF浮BGAGB，则水g(VAVB)GAGB，VAVB9104 m3，其中VA500 cm35104 m3，则VB4104 m3，B的质量mB0.6 kg，B的密度B1.5103 kg/m3。(3)当A、B共同悬浮在水中时，浸入水中体积的增加量为VVAVBV排A9104 m33104 m36104 m3，液面升高h0.06 m，图乙中水对容器底部的压强p水gh水g(h甲h)1.0103 kg/m310 N/kg(0.08 m0.06 m)1400 Pa。2解：(1)满载时排水量m排70000 t7107 kg，满载时受到的浮力F浮G排m排g7107 kg10 N/kg7108 N。(2)水面下4 m深处的海水产生的压强p海水gh1.0103 kg/m310 N/kg4 m4104 Pa。(3)对地面的压力FGmg60 kg
