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力学综合题
力学之压强浮力机械综合题(难)压轴
1.如图,放有铁块的杯子漂浮在水面上,如果把铁块用细线悬挂
在杯底,杯子和铁块受到的浮力将________,水对容器底部的
压强将.___________(填增大、减小或不变)
2.下列有关压强和浮力的说法正确的是( )
A.抽水机是利用大气压工作的
B.无论是在十堰还是在西藏,做托里拆得实验的结果是一样的
C.设想地球的引力减小一半,漂浮在水面上的船排开水的体积也减小一半
D.浸没在水中的物体,处在水中的位置越深,受到的浮力越大
3.如图(a)所示,将质量相等的两个实心正方体A和B放在水平地面上,它们对水平地面的压强pA大于
pB;当它们在水中分别静止于图(b)所示的位置时,受到水的浮力FA等于
FB,下表面受到水的压强pA小于pB.(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
4.如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验.
(1)对比①、③、④,可得出:
浮力大小与液体的密度有关;
(2)若探究浮力大小与物体排开液体体积的关系,应选用①②③(填序号).
(3)由操作可知,物体浸没在水中时所受的浮力大小为1N.
(4)图④,若物A浸没到盐水后,继续向下移动,则杯底所受液体的压强会不变
5、如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知水重200N,水深为0.5m,木块的体积为4dm3,木块的密度为0.6×103kg/m3,试求:
(1)水对容器底面的压强是多少?
木块受到的浮力是多大?
(2)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,所受的浮力为多大?
此时水对容器底的压强比第
(1)问中的大还是小?
(1)容器对桌面的压强是5000Pa;
(2)绳子对木块的拉力为16N;
(3)当绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,容器对桌面的压强为
2.34×104Pa.
6.如图所示,将木块A和金属块B按甲、乙两种不同的方式放在同一杯水中,则木块受到的浮力F甲___________F乙;容器底部受到水的压强p甲_______p乙.(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
大于等于
7在装有不同液体的甲、乙两个容器中,同时放入两个完全相同的物体,当物体静止后两容器内液面恰好相平,如图所示.若液体对甲、乙两容器底部压强分别是P甲、P乙,液体对两物体的浮力分别是F甲、F乙,则下列判断中正确的是( )
A.P甲<P乙,F甲=F乙B.P甲>P乙,F甲=F乙
C.P甲=P乙,F甲<F乙D.P甲=P乙,F甲>F乙
8如图所示,在底面积为S的圆柱形水槽底部有一个金属球(球与槽底没有紧密接触),圆柱型的烧杯漂浮在水面上,此时烧杯受到的浮力为F1.若把金属球从水中捞出并放在烧杯里漂浮在水中,此时烧杯受到的浮力为F2,捞起金属球后水槽底部受到水的压强变化量为p,水的密度为ρ水.根据上述条件可知( )
A.金属球受的重力为F2-F1-pS
B.金属球被捞起前受的浮力为F2-F1
C.金属球被捞起后水槽底部受水的压力减小了pS
D.金属球被捞起后烧杯排开水的体积增大了F2-F1/ρ水g
9两个完全相同的容器中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球分别放入两容器中,待两球静止后,两个容器中的液面相平,此时球所处的位置如图所示.甲、乙两种液体对容器底的压强大小分别为p甲、p乙,小球在甲、乙两种液体中所受浮力分别为F甲、F乙,甲、乙两种液体和容器对桌面的压强大小分别为p甲´、p乙´,则下列选项正确的是( )
A.p甲>p乙B.p甲<p乙C.F甲=F乙D.p甲´=p乙´
10某地在湖面上修建一座大桥,下图甲是使用吊车向湖底投放圆柱形石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度v=0.1m/s下降.图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图象(从t=0时刻开始投放到石料刚好接触湖底前).忽略水的摩擦阻力,g取10N/kg,液体压强公式P=ρgh.求:
(1)小石料的质量;
(2)完全浸没后,石料所受的浮力;
(3)圆柱形石料的密度;
(4)湖底受到水的压强.
11武汉二七大桥在施工过程中,使用了大量机械作业.甲图是起重机通过定滑轮向江中投放大量正方体施工材料的示意图.设在整个投放过程中,起重机功率是 80KW,钢绳以恒定的速度v=0.8m/s水平匀速向右运动,钢绳对材料的拉力F、材料所受浮力F浮随时间t的变化关系分别如乙图abc、dbc所示,求:
(1)材料刚完全浸没时,下表面受到水的压强和浮力;
(2)材料的重量.
(3)材料在水中时,起重机的机械效率.
11答案:
(1)材料刚完全浸没时,下表面受到水的压强为2×104Pa,浮力为8×104N;
(2)材料的重量为1.6×105N;
(3)材料在水中时,起重机的机械效率为80%.
12一物体(长方体)漂浮在液面上,如图甲所示.对物体施加力的作用,使物体下降至图中的虚线位置.已知水面到物体下表面的深度为h,水对物体下表面的压强为p,物体受到的浮力为F浮,p、F浮与h的关系如图乙所示,其中正确的是.
A.a、c B.a、d C.b、c D.b、d
13利用图所示装置,把质量为4kg、密度为4×103kg/m3的薄石块从水面下5m处拉出水面后,再提升了8m,共用时间10s.动滑轮重为20N(不计绳重及滑轮与轴间的摩擦及水对石块的阻力,设石块的两个上升过程都为匀速).
(1)当薄石块浸没在水中5m深处时,它受到的水的压强是多少?
(2)当薄石块浸没在水中时,它受到的浮力是多少?
(3)在整个过程中拉力F做功的功率是多少?
(可近似认为石块离开水面前浮力大小不变)
13答案
(1)当薄石块浸没在水中5m深处时,它受到的水的压强是5×104Pa,
(2)当薄石块浸没在水中时,它受到的浮力是10N;
(3)在整个过程中拉力F做功的功率是73W.
14如图甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底而与烧杯底部接触为止.如图乙所示,圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象.(取g=10N/kg)
求:
(1)圆柱体浸没在水中受到的浮力是多少?
(2)圆柱体的密度是多少?
(3)若把圆柱体放在水平桌面上时,对桌面的压强是多少?
14答案:
(1)圆柱体浸没在水中受到的浮力是8N;
(2)圆柱体的密度是多1.5×103kg/m3;
(3)若把圆柱体放在水平桌面上时,对桌面的压强是600Pa.
15中华神州打捞公司用如图所示的滑轮组,打捞沉在长江三峡江底一个方形物体.物体上表面距离水面50米,重力为2400N,体积为0.2m3.打捞时匀速提升该物体.(g=10N/kg ρ水=1.0×103kg/m3) 求:
①物体沉在江底时,上表面受到的水的压强;
②物体在露出水面之前受到水的浮力;
③物体在露出水面之前,人的水平拉力F
【设物体在露出水面之前此装置的机械效率为80%】
15答案
(1)物体上表面受到的压强为5×105Pa;
(2)物体露出水面前受到的浮力为2000N;
(3)物体出水前,作用在绳子末端的拉力为250N.
16某中学研究性学习小组,驾船至东昌湖中.他们用细线系住石块,并用弹簧测力计测出其重力为6.0N.然后把石块放入湖水中,弹簧测力计的示数为3.6N.当石块触及湖底时,他们在细线上水面处做一标记,并测出石块到标记处的线长为4.8m.(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)在湖水中石块受到的浮力;
(2)湖水对此处湖底的压强;
(3)石块的密度.
17物体A为实心正方体金属块,边长为10cm,密度为7.9×103 kg/m3,将其浸没在水中,物体上表面距水面5cm(上表面与水面平行).若不计绳重和摩擦(g=10N/kg)求:
(1)物体下表面受到水的压强是多少?
(2)物体受到的浮力是多少?
(3)若实际所用的拉力F=46N,则动滑轮的机械效率是多少?
17答:
(1)物体下表面受到的压强是1.5×103Pa.
(2)物体受到的浮力是10N.
(3)动滑轮的机械效率是75%.
18据报道,我市某水库库底是一座旧城遗址,目前正在进行试探性发掘和打捞.某次试探性打捞作业时,用绳子将实心物体从水面下12m 深处沿竖直方向匀速提升到离水面1.5m深处的过程所用时间为42s,拉力F做功的功率为90W.当物体被拉到有4/5的体积露出水面时,让其静止,此时绳子的拉力F'=520N.不计绳子的重力和水的阻力.(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg )
求:
(1)物体从水面下12m深处匀速上升到离水面1.5m深处的过程中,物体匀速运动的速度v;
(2)物体在水面下方匀速上升过程中绳子的拉力F;
(3)物体浸没在水中时所受的浮力F浮;
(4)物体的密度ρ物.
18【答案】
(1)v=
=
=0.25m/s
(2)P=Fv得F=
=
=360N
(3)由F+F浮=F′+
F浮360N+F浮=520N+
F浮F浮=200N
(4)G=F浮+F=200N+360N=560Nm=
=56kgρ=2.8×103kg/m3
19、如果全球持续变暖,在不久的将来,人类可能会面临着大量物种的消失、能源危机及海平面上升等问题.科学家设计了一种“水上漂浮房”来应对这种变化.“水上漂浮房”是由可回收的木材、金属、塑料、布和其他材料做成的,总质量1000吨.这种漂浮房设有立体农业园,里面有肥沃的土壤,种有蔬菜,养有家禽等,所需的电能由太阳能电池板或风力发电机提供.
(1)从生态学角度分析,“水上漂浮房”上的立体农业园其实是一个.
(2)如果太阳能电池板输出的电压为110伏,供给一盏“220V40W”的白炽灯使用,不计灯丝电阻的变化,则白炽灯的实际功率是瓦.
(3)按照总质量计算,静止在水面上的“水上漂浮房”受到的浮力是多少牛?
排开水的体积是多少米3?
(g取10牛/千克,ρ水取1.0×103千克/米3)
20、图是某课外科技小组的同学设计的厕所自动冲水装置的示意图,它在自来水管持续供给的较小量的水储备到一定量后,自动开启放水阀门,冲洗厕所.实心圆柱体浮体A的质量为5.6kg,高为0.18m,阀门B的面积为7.5×10-3m2;连接A、B的是体积和质量都不计的硬杆,长为0.16m.当浮体A露出水面的高度只有0.02m时,阀门B恰好被打开,水箱中的水通过排水管开始排出.已知水的密度为1×103kg/m3,不计阀门B的质量和厚度.当水箱开始排水时,求:
(1)浮体A受到的重力;
(2)水对阀门B的压强和压力;
(3)浮体A受到的浮力;
(4)浮体A的密度.
21、如图是利用电子秤显示水库水位装置的示意图.该装置主要由不计重力的滑轮C、D,长方体物块A、B以及轻质杠杆MN组成.物块A通过细绳与滑轮C相连,物块B通过细绳与滑轮杠杆相连.杠杆可以绕支点O在竖直平面内转动,杠杆始终在水平位置平衡,且MO:
ON=1:
2.已知物块A的密度为1.5×103kg/m3,底面积为0.04m2,高1m,物块B的重力为100N.滑轮与转轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,g取10N/kg.求:
(1)当物块A的顶部刚没入水面时,底部受到水的压强大小;
(2)当物块A的顶部刚没入水面时,物块A所受的拉力大小;
(3)若水位发生变化,当电子秤的示数为55N时,求物块A浸入水中的深度.
21答案
(1)当物块A的顶部刚没入水面时,底部受到水的压强为1×104Pa;
(2)当物块A的顶部刚没入水面时,物块A所受的拉力为200N;
(3)物块A浸入水中的深度为0.6m.
22、如图所示,某桥梁工程部门在一次工程作业中,利用汽车将重为G,高为h0的柱形实心铁块,从水深为h1的河底竖直打捞上来.汽车速度为υ,且保持恒定.水的密度为ρ0,铁的密度为ρ1.不计滑轮的摩擦和绳重,不考虑水的阻力和物体排开水的体积对水面高度的影响.请完成下列有关分析和计算.
(1)铁块上升过程中所受浮力的最大值;
(2)推导出自铁块上表面与水面相平升至整体刚露出水面的过程中,绳子的拉力随时间变化的关系式(从铁块上表面与水面相平时开始计时)
(3)在图中,定性画出铁块自河底升至滑轮处的过程中,绳子拉力的功率P随铁块上升高度h变化关系的图象.
23、如图所示是某建筑工地上使用的一种提升重物的装置.物体A的质量为60kg,与水平地面的接触面积为0.2m2,物体A在拉力F的作用下,10s内匀速上升10m.(滑轮重、绳重及摩擦均不计,g取10N/kg)
求:
(1)当物体A不受拉力静止在水平地面时,对地面的压强多大?
(2)物体A匀速上升时的速度是多大?
(3)拉力F做功的功率是多少?
24、如图乙所示是一种起重机的简图,为了保证起重机起重时不会翻到,在起重机右边配有一个重物m0;已知OA=12m,OB=4m.用它把质量为2×103kg,底面积为0.5m2的货物G匀速提起(g=10N/kg).
求:
(1)起吊前,当货物静止在水平地面时,它对地面的压强是多少?
(2)若起重机自重不计,吊起货物时为使起重机不翻倒,右边的配重m0至少为多少千克?
(3)如果起重机吊臂前端是由如图甲所示的滑轮组组成,动滑轮总重100Kg,绳重和摩擦不计.如果拉力的功率为6Kw,则把2×103kg的货物匀速提高10m,拉力F的大小是多少?
需要多少时间?
25.学习了浮力有关知识后,同学们都已经知道:
浮力跟物体所浸在的液体密度、排开液体的体积有关.但王丽总感到:
浮力大小应与物体所在液体的深度有关,并猜想:
“深度越深,浮力越大”.于是做了如下实验:
她在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面接近烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象.
(1)分析图象可知,圆柱体的重力是N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是N;
(3)圆柱体的体积是m3;
(4)圆柱体的密度是kg/m3;
(5)分析图象BC段,可得结论:
物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越(选填“大”或“小”);
(6)分析图象CD段,可得结论:
.
26、如图所示,重物A是体积为0.01m3,密度为7.9×103Kg/m3的实心金属块,将它完全浸没在水中,始终未提出水面.若不计摩擦和动滑轮重,要保持平衡 (g=10N/kg)
(1)求重物A受到的浮力;
(2)求重物A受到的重力和浮力的合力;
(3)求作用于绳端的拉力F;
(4)若缓慢将重物A提升2m,拉力做的功是多少?
(5)若实际所用拉力为287.5N,此时该滑轮的效率是多少?
27、美国建筑师凯文•朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市(如图所示),漂浮城市装有动力装置,可以移动.该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降至最低.该漂浮城市高达360m,占地270万平方米,可容纳多达4万居民.酒店、商店只要是普通城市有的,这里都一应俱全.漂浮城市的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为8.0×108W,请回答下列问题:
(1)假如某班级有50位中学生从岸上进入漂浮城市参观,则漂浮城市受到的浮力约增加.
A.2.5×102 N B.2.5×103 N C.2.5×104 N D.2.5×105 N
(2)若三角形建筑空洞的面积为2.0×104m2,某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入,1s流入空洞的空气质量是1.92×106kg,该地的空气密度是1.2kg/m3.则飓风的风速是m/s.
(3)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动,运动过程中受到的阻力不变.从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示,漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如下图乙所示.
①漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为N.从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为J.
②漂浮城市在匀速运动过程中,太阳能转化为机械能的效率为多少?
(写出计算过程)
28、据报道,我市某水库库底是一座旧城遗址,目前正在进行试探性发掘和打捞.某次试探性
打捞作业时,用绳子将实心物体从水面下12m 深处沿竖直方向匀速提升到离水面1.5m
深处的过程所用时间为42s,拉力F做功的功率为90W.当物体被拉到有4/5的体积露出
水面时,让其静止,此时绳子的拉力F'=520N.不计绳子的重力和水的阻力.(水的密度
ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
求:
(1)物体从水面下12m深处匀速上升到离水面1.5m深处的过程中,物体匀速运动的
速度v;
(2)物体在水面下方匀速上升过程中绳子的拉力F;
(3)物体浸没在水中时所受的浮力F浮;
(4)物体的密度ρ物.
28答案:
(1)物体从水面下12m深处匀速上升到离水面1.5m深处所移动的距离s=12m-1.5m=10.5m,
物体匀速运动的速度v=st=10.5m42s=0.25m/s;
(2)由W=Pt可得:
P=Wt,
因为W=Fs,所以P=Fst,
又因为s=vt,所以P=Fvtt=Fv,
根据P=Fv可得:
F=Pv,
则物体在水面下方匀速上升过程中绳子的拉力F=Pv=90W0.25m/s=360N;
(3)当45的体积露出水面时,绳子的拉力由360N增大到520N,拉力增大了160N,
即物体45的体积浸入水中时受到的浮力为160N,
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体在液体中所受的浮力大小与排开液体的体积成正比,
故物体45的体积浸入水中时受到的浮力是浸没时受到浮力的45,
所以物体浸没在水中时所受的浮力F浮=160N45=200N;
(4)由F浮=ρ液gV排得:
V排=F浮ρ液g,
所以物体浸没在水中时排开水的体积:
V排=F浮ρ液g=200N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.02m3,
因为物体浸没在水中,所以V物=V排=0.02m3,
物体的重力:
G=F浮+F拉=200N+360N=560N,
则物体的质量:
m=Gg=560N10N/kg=56kg,
物体的密度:
ρ=mV=56kg0.02m3=2.8×103kg/m3.
答:
(1)物体从水面下12m深处匀速上升到离水面1.5m深处的过程中,物体匀速运动的速度是0.25m/s.
(2)物体在水面下方匀速上升过程中绳子的拉力是360N.
(3)物体浸没在水中时所受的浮力是200N.
(4)物体的密度是2.8×103kg/m3.
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