人教版物理八年级下册期末实验计算题压轴试卷检测题(WORD版含答案)(2)
一、实验题计算题压轴题等
1.为测量某工业液体的密度,设计了如图所示的一套装置:图甲中,直筒型容器的底面积为100cm2,高为 50cm,重为 5N,放置在水平台秤上;图乙中,A 球的体积为 1000cm3,
是 B 球体积的 2 倍,两球用轻质细杆相连,放入甲容器中,恰能悬浮在清水中,现剪断轻质杆,只有一球上浮,稳定后水对容器底的压强减小了 300Pa;图丙中 C 是弹簧测力计,弹簧测力计和 A、B 球之中上浮的那个小球,用一轻质无伸缩的细线通过定滑轮相连接。(不考虑滑轮的摩擦及滑轮的重力,g取10N/kg)求:
(1)轻质杆被剪断前后水面的高度差;
(2)被剪断前后轻质杆的拉力差;
(3)按图丙中所示,使上浮的小球浸没在清水中时,容器中水的深度为 30cm,若将容器中
的水换为同体积的工业液体,在弹簧测力计拉力作用下使小球浸没在工业液体中,容器对台秤的压强相对于清水中增加了600Pa,求工业液体的密度。
2.2018年10月24日连通香港珠海澳门的港珠澳大桥正式通车,港珠澳大桥由桥梁和海
底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图所示,建造隧道时,现将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,向其内部灌水使之沉入海底。设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为6×107kg(海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F浮。
(2)灌水后密封沉管完全浸没在水中匀速下降,则需要向密封管中灌入水的质量。
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,请应浮力的知识来解释其原因。
3.如图甲所示,不吸水的长方体物块放在底部水平的容器中,物块的质量为0.2kg,物块的底面积为50cm2,物块与容器底部用一根质量、体积均忽略不计的细绳相连,当往容器
中缓慢注水至如图乙所示位置,停止注水,此时,物块上表面距水面10cm,绳子竖直拉直,物块水平静止,绳子的拉力为2N。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)物块的重力;
(2)物块的密度;
(3)图乙中,停止注水时,水对物块下表面压强。
4.如图甲,水平面上有一底面积为5.0×103m2的圆柱形薄壁容器,容器中装有质量为
0.5kg 的水。现将一个质量分布均匀、体积为5×10-5m3的物块A(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,物块A浸入水中的体积为4.0×10-5m3(g取10N/kg,水的密度ρ水=
1.0×103kg/m3)。
(1)求物块A的密度;
(2)如图乙,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端与物块A相连,此时物块A有3
5
的体积
露出水面,求出此时弹簧对物块的作用力;
(3)如图丙,用力缓慢向下压物块A,使其恰好浸没在水中(水未溢出),求此时水对容器底的压强。
5.如图所示,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),使其逐渐浸没入水中某一深度处,如图是整个过程中,弹簧测力计的示数F与圆柱体下降距离h变化关系的图像.(g取10N/kg)求:
(1)圆柱体的重力为多少N______;
(2)圆柱体浸没时受到的浮力______;
(3)圆柱体的密度______;
6.如图甲所示,底面积为S1=200cm的容器内装有适量的某种液体,A为圆柱形木块,质量为400g,其底面积为S2=100cm,C为压力传感器,用F表示压力传感器的示数,h表示木块A的下表面与液面的距离。小明同学想利用此装置探究F与h的关系,它先把木块A 放入液体中,当木块A静止时,测得木块A的下表面与液面的距离为h1,小明再用轻杆B 向下压,逐渐改变h的大小,并记录下与之相对应的压力F的数值,依据数据得到了如图 图像,此过程中液体始终没有溢出。不计传感器C和轻杆B的重力和体
乙所示的F h
积,g=10N/kg)
(1)求物体A的密度;
(2)求容器内液体的密度;
(3)若此时液面距离容器底部0.16m,求容器底部受到的液体压强。
7.小明有两个不同材料制作的正方物块颜色分别为红色和蓝色,它们的边长相等,红色块重6N,蓝色块重力未知.如图甲所示,将其中红色块放入水中,静止时,刚好有五分之二的体积露出水面.如图乙所示,小明再将蓝色块叠放在红色块上面,静止时,红色块刚好完全没入水中.(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)图甲中,红色块放入水中漂浮时,受到的浮力和其排开水的体积;
(2)蓝色块的重力;
(3)蓝色块的密度.
8.如图所示,水平地面上有一个底面积为 200cm2的圆柱形容器,容器中水深40cm,一个边长为10cm的正方体物块通过一根细线与容器底部相连,细线受到的拉力为5N.(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)画出此时正方体物块的受力示意图:
(2)计算此时容器底受到水的压力
(3)计算物块的重力;
(4)细线剪断后,计算物块静止时浸入水中的体积
9.如图所示是某车站厕所的自动冲水装置,圆柱体浮筒A的底面积为400cm2、高为
0.2m,盖片B的面积为60cm2(盖片B的质量,厚度不计)。连接AB是长为0.3m、体积和质量都不计的硬杆。当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被撇开,水通过排水管流出冲洗厕所。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
请解答下列问题:
(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对水箱底部的压强是多少?
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是多少?
(3)浮筒A的重量是多少?
10.在图中轻质均匀杆OB长1.2米,能绕支点O转动,B端用细绳BC竖直悬于C点,有一重力为240牛的物块挂在A点,OA长0.3米,求:
(1)此时BC绳对杠杆的拉力大小;
(2)若绳BC能承受的最大拉力为150牛,移动重物到某一位置,绳BC恰好断裂,求重物悬挂点到支点O的距离。
11.身高相同的兄弟二人在帮奶奶打扫卫生时,用一根重力不计的均匀扁担抬起一桶水(已知桶和水的总质量为20kg),扁担长1.6m,水桶挂在距离哥哥肩膀0.6m处(我们可将扁担简化成如图所示的杠杆),求:
(1)两人静止站立时,哥哥肩膀对扁担的支持力是多少?
(2)若在抬水前,哥哥一人用竖直向上的力从地面将这桶水提起20cm高,然后水平向前行走了5m,则在此过程中,哥哥对这桶水做了多少功?(g取10N/kg)
12.如图所示,是一辆汽车通过滑轮组将深井中的物体拉至井口的装置图。已知井深
12m,物体重G=6×103N,汽车重G车=3×104N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=
2.2×103N,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了多少功?
(2)滑轮组的机械效率为多少?(保留一位小数)
(3)若汽车运动的速度为3m/s,则将物体由井底拉至井口需要多长时间?
(4)牵引力的功率为多少?
13.如图甲是《天工开物》中记载的三千多年前在井上汲水的桔棒,其示意图如图乙所示.轻质杆杠的支点.距左端L1=0.5m,距右端L2=0.2m.在杠杆左端悬挂质量为2kg的物体A,右端挂边长为0.1m的正方体B,杠杆在水平位置平衡时,正方体B的质量为
7kg.(g=10N/kg,不计杠杆与轴之间摩擦)
(1)求:①绳子对B的拉力F B;②正方体B对地面的压力F压;③正方体B对地面的压强p B;
(2)若把B物体浸没在水中,通过计算说明这种情况下A物体是否能将物体B提起.(设B 始终浸没水中)
14.如图所示,物体A重为10N,挂在动滑轮上,弹簧测力计拉力的方向竖直向上。绳子
的自重和绳与轮的摩擦均忽略不计。(g 取10N/kg )则:
(1)物体A 静止在空气中时,弹簧测力计的示数为6N ,求滑轮组的机械效率? (2)若物体A 刚好浸没在水中静止时,弹簧测力计的示数为4N ,则物体A 受到的浮力是多少?
(3)物体A 的密度是多少?
15.如图所示,质量为30kg ,底面积为103cm 2的正方体物体放在水平地面上,利用轻质滑轮组在60N 的水平拉力F 的作用下,物体以0.2m/s 的速度沿水平地面向左匀速直线运动了10s ,水平地面对物体的摩擦力大小为96N ,g 取l0N/kg ,求:
(1)物体对水平地面的压强; (2)拉力所做的总功; (3)拉力F 的功率; (4)滑轮组的机械效率。
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一、实验题计算题压轴题等
1.(1)3cm ;(2)3N ;(3)1.3×103kg/m 3 或 1.6×103kg/m 3 【详解】
(1)由题意可知,轻质杆被剪断前后水对容器底的压强减小了 300Pa ;由p gh ρ=可得:
233
300Pa
310m 3cm 1.010kg/m 10N/kg
p h g ρ-??=
==?=??水 (2)水面下降的体积为:
233cm 100cm 0m 3c 0V hS ?=?=?=
假设轻质杆被剪断前后,A 球上浮,则A 球露出水面的体积是:
A 30c 0m 3V V =?=露
A 球排开的体积是:
3A A 33A =1000cm cm 300c =7m 00V V V -=-排露
当A 球上浮,最终漂浮时,A 球受到的重力等于浮力:
33-63A A A 110k /m 10N /k 7007N g 10m V G g F g ρ=????===水浮排
A 球完全浸没在水中时,受到的浮力是:
33A 33A 110kg/m 10N/kg 110m 10N F gV ρ-==????=水水
A 球完全浸没在水中时,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、轻质杆的拉力,所以轻质杆被剪断前后,轻质杆的拉力差是:
A A A ==10N 7N 3N F F G ?--=水
假设轻质杆被剪断前后,B 球上浮,则B 球露出水面的体积是:
B 30c 0m 3V V =?=露
B 球排开的体积是:
3B 33B B =500cm cm 300c =2m 00V V V -=-排露
当B 球上浮,最终漂浮时,B 球受到的重力等于浮力:
33-63B B B 110k /m 10N /kg 2010m 02N gV G F g ρ=???==?=水排浮
B 球完全浸没在水中时,受到的浮力是:
33B 36B 110kg/m 10N/kg 20010m 2N F gV ρ-==????=水水
B 球完全浸没在水中时,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、轻质杆的拉力,所以轻质杆被剪断前后,轻质杆的拉力差是:
B B B ==5N 2N 3N F F G ?--=水
综合以上分析,可知轻质杆被剪断前后,轻质杆的拉力差是3N ; (3)假设上浮的小球是A 球而且浸没在清水中时,此时水的体积是:
-42-6-333A =0.3m 100010010m 10=m 2m 10V Sh V ???=-?-水
不考虑滑轮的摩擦及滑轮的重力,图中装清水时,弹簧测力计的示数:
1A A G F F =-水
容器对桌面的压力:
A 1A A A 1A A 2gV F gV F G G G F G G G F G G ρρ=++-=+-+--+=+水水压容水容水容水()①
将容器中的水换为同体积的工业液体时,容器对桌面的压力:
A 2A A A A A 2gV F gV F G G G F G G G G G F ρρ=++-=+-+=-+-+液压容容液液2容液液()②
由于换成同体积的工业液体后,容器对台秤的压强相对于清水中增加了600Pa ,可知F 压2大于1F 压,则压力变化量是:
1F F F ?=-压压2压
把①②代入,化简得:
A 1F F F g V V ρρ?=-?--=液水压压2压()()
由F
p S
=
得,压力的变化量是: 42=600Pa 10010m 6N F pS -??=??=压
可得:
A 6N V V g ρρ-?-=液水()()
解得:
331.610kg/m ρ=?液
假设上浮的小球是B 球而且浸没在清水中时,此时水的体积是:
-42-3363B -'=0.310010m 10m 10m m 500=2.5V Sh V =-????-水
不考虑滑轮的摩擦及滑轮的重力,图中装清水时,弹簧测力计的示数:
'1B B F F G =-水
容器对桌面的压力:
''B 1B B 1'B 'B B 2F G G G F G G G gV F gV G F G ρρ=++-=+-=-+-++压水水水容水容容水()③
将容器中的水换为同体积的工业液体时,容器对桌面的压力:
'''''B 2B B ''''B B B 2F G G G F G G G G gV F gV F G ρρ=++-=+--=+-++压2容液液液液液液液()④
由于换成同体积的工业液体后,容器对台秤的压强相对于清水中增加了600Pa ,可知'
F 压2大于'
1F 压,则压力变化量是:
'''1F F F ?=-压压2压
把③④代入,化简得:
'1'''B 'V V F F F g ρρ?=-?=--液压压2压水()()
由F
p S
=
得,压力的变化量是: ''42=600Pa 10010m 6N F p S -??=??=压
可得:
''B 6N V V g ρρ?--=液水()()
解得:
'331.310kg/m ρ=?液
答:(1)轻质杆被剪断前后水面的高度差是3cm ; (2)被剪断前后轻质杆的拉力差3N ;
(3)工业液体的密度是331.310kg/m ?或331.610kg/m ?;
2.(1)6×108N ;(2)3×106kg ;(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,下表面不受海水的压力,根据浮力产生的原因,沉管不再受海水的浮力,此时空心密封沉管不会再上浮
【详解】
(1)漂浮在海面上的密封沉管,受到的浮力等于其重力,则受到的浮力为
F 浮=
G 管=m 管g =6×107kg×10N/kg=6×108N
(2)当密封沉管浸没在海水中时,排开水的体积等于沉管的体积,则沉管所受浮力
F 浮'=ρgV 排=ρgV 管=1.0×103×kg?m 3 ×10 N?kg×180m×35m×10m=6.3×108N
当密封沉管上表面浸没在海水中时,浮力大小不变,处于匀速运动状态,
F 浮'=
G 总=G 管+G 水
G 水=F 浮'-G 管=6.3×108N-6×108N=3×107N
76310N
=310kg 10N/kg
G m g ?==?水
水
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,下表面不受海水的压力,根据浮力产生的原因,沉管不再受海水的浮力,此时空心密封沉管不会再上浮。 答:(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F 浮=6×108N ; (2)需要向密封管中灌入水的质量为3×106kg ;
(3)当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,下表面不受海水的压力,根据浮力产生的原因,沉管不再受海水的浮力,此时空心密封沉管不会再上浮。 3.(1)2N ;(2)0.5×103kg/m 3;(3)1.8×103Pa 【详解】
(1)已知,物块的质量为0.2kg ,物块的重力为
G=mg =0.2kg×10N/kg=2N
(2)已知,物块的重力为2N ,绳子竖直拉直,物块水平静止,绳子的拉力为2N ,则物体在液体中所受到的浮力为
F 浮=
G +F =2N+2N=4N
根据F 浮=ρ水gV 排,物体完全浸没时,物体排开水的体积就等于物体的体积,则物体的体积为
43334N 410m 1.010kg/m 1N/kg
=0F V V g ρ-=
==???浮物排水 已知,物体的质量为0.2kg ,则物体的密度为
33430.2kg =
=0.510kg/m 410m
m V ρ-=??物物 (3)已知物体的体积为4×10-4m 3,底面积为50cm 2即5×10-3m 2,则物体的高度为
43
32
410m =0.08m 510m V h S --?==?物物
物块上表面距水面10cm ,即0.1m ,则物体下表面的深度为
h =0.1m+0.08m=0.18m
停止注水时,水对物块下表面压强为
3331.010kg/m 10N/kg 0.18m 1.810Pa p gh ρ==???=?水
答:(1)物块的重力为2N ;
(2)物块的密度为0.5×103kg/m 3;
(3)图乙中,停止注水时,水对物块下表面压强为1.8×103Pa 。 4.(1)0.8×103kg/m 3;(2)0.2N ;(3)1.1×103Pa 【详解】
(1)已知V 排1=4.0×10-5m 3,则
F 浮1=ρ水gV 排1=1.0×103kg/m 3×10N/kg ×4×10-5m 3=0.4N
由于物块漂浮在水面上,则物块的重力为
G =F 浮1=0.4N
物块的质量为
0.4N 0.04kg 10N/kg
G m g =
== 故物块的密度为
33530.04kg 0.810kg /m 5.010m
m V ρ-=
==?? (2)此时物块受到的浮力
335322 1.010kg/m 103
N/kg (1510m 0.)5
2N F gV ρ-==???-??=浮水排
弹簧对物块的作用力为
20.4N 0.2N 0.2N F G F =-=-=浮
(3)由m
V
ρ=
得水的体积为 43
33
0.5kg
510m 1.010kg/m
m V ρ-=
=
=??水水水 物块恰好完全浸没在水中,水和物块的总体积
V =V 水+V 物=5×10-4m 3+5×10-5m 3=5.5×10-4m 3
则水的深度为
4332
5.510m 0.11m 5.010m V h S --?===?
所以水对容器底的压强
p =ρgh =1.0×103kg/m 3×10N/kg ×0.11m=1.1×103Pa
答:(1)物块A 的密度为0.8×103kg/m 3; (2)弹簧对物块的作用力为0.2N ; (3)水对容 器底的压强为1.1×103Pa 。 5.8N 1.5×103k g/m 3 【详解】
[1]根据图像可知,第一段弹簧测力计的示数就是物体所受重力,故圆柱体的重力为12N 。 [2]根据图像可知,第三段弹簧测力计示数为4N ,此时圆柱体浸没在水中,圆柱体受竖直向上的浮力、拉力和竖直向下的重力,故
=12N-4N=8N F G F =-浮拉
[3]当圆柱体浸没时,所受浮力为8N ,根据F gV ρ=浮液排可知
-4333
8N
==810m 1.010kg/m 10N/kg
F V V g ρ==???浮物排 根据m V ρ=可知
33-43
12N 10N/kg ==1.510kg/m 810m G m g V V ρ==??物物物物 6.(1)0.4×103kg/m 3;(2)1.0×103kg/m 3;(3)1.6×103Pa 【分析】
(1)当木块A 静止时,测得木块A 的下表面与液面的距离为h 1,此时F =0,从图像中可读取h 1大小;当A 被压入液体中刚好浸没时,读取h 2大小,即可算出木块A 的体积,且F 不再
增大;由F =0时,A 处于漂浮状态,A F G =浮,当A 浸没时A F G F ''=+浮
,联立方程求出A 的重力,再根据G mg Vg ρ==求出物体A 的密度。 (2)已知A 的重力,根据A 漂浮时A F G =浮,求出液体密度。
(3)已知液体的密度和深度,根据p gh ρ=求出容器底部受到的液体压强。 【详解】
(1)木块A 放入液体中,当木块A 静止时,A 受到的重力与浮力是一对平衡力,此时压力F =0,由图像可知,h 1=4cm ;当物体A 受压力逐渐浸入液体中时,A 的重力、压力F 、浮力三个力平衡,可知A F F G =-浮,根据F gV ρ=浮液排可知,当A 浸没时浮力不再增加,所以此时F 保持不变,由图像可知当h 2=10cm 后,6N F '=不变,则A 的总高度h 2=10cm ,物体A 的体积
42233A 2210010m 1010m 110m V S h ---==???=?
由F =0时,A 处于漂浮状态,A F G =浮,则有
21A gS h G ρ=液------①
当A 浸没时A F G F ''=+浮
,则有 22A gS h G F ρ=+'液------②
由①②两式可得
1A
2A h G h G F ='+′ A A 4cm 10cm 6N
G G =+ 解得:G A =4N ,根据G mg Vg ρ==可得,物体A 的密度
33A A 33
A 4N
0.410kg/m 110m 10N/kg
G V g ρ-=
==???
(2)由(1)中①式可得,容器内液体的密度
33
42A 1224N 1.010kg/m 10N/kg 10010m 410m
G gS h ρ--==????=
?液 (3)容器底部受到的液体压强
3331.010kg/m 10N/kg 0.16m 1.610Pa p gh ρ=???=?=液
答:(1)物体A 的密度0.4×103kg/m 3;(2)容器内液体的密度1.0×103kg/m 3;(3)容器底部受到的液体压强为1.6×103Pa 。
7.(1)6N ; 6×10-4m 3;(2)4N ;(3)0.4×103kg/m 3. 【详解】
(1).由图可知,红色块漂浮:
F 浮=
G 红=6N ;
由F 浮=ρ水V 排g 得排开水的体积:
V 排=33
6N
110kg/m 10N/kg
F g ρ=??浮水=6×10-4m 3; (2).红正方体体积:
V =43
610m 23155
V -?=
-排=1×10-3m 3, 由图乙可知,红色正方体完全浸没在水中时受的浮力:
F 浮'=ρ水Vg =1.0×103kg/m 3×1×10-3m 3×10N/kg=10N ,
蓝色正方体的重力:
G =F 压=F 浮'-G 红=10N-6N=4N ;
(3).由题可知,红、蓝色正方体的边长相等,即体积V 相同,蓝色正方体的密度:
ρ蓝=
-334N =10N/kg 110m
m G V gV =??蓝蓝=0.4×103kg/m 3. 答:(1).图甲中,红色块放入水中漂浮时,受到的浮力为6N ;其排开水的体积为6×10-4
m 3;
(2).蓝色块的重力为4N ; (3).蓝色块的密度为0.4×103kg/m 3.
8.(1)
; (2)80N ;(3)5N ;(4)5×10-4m 3
【解析】 【详解】
(1).正方体物块受竖直向上的浮力,竖直向下的重力和拉力,如图所示:
(2).水对容器底的压强为:
331.010kg/m 10N/kg 0.4m=4000Pa p gh ρ?==??
根据F
p S
=
可知水对容器底的压力为: 424000Pa 20010m =80N F pS ==??—;
(3).物块的体积V =10cm ×10cm ×10cm=1.0×10-3m 3; 物块浸没在水中时受到的浮力:
33331.010kg/m 10N/kg 110m =10N F gV ρ?==???—浮水排
物块受到三个力的作用:竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力,则物块的重力为:
10N-5N=5N G F F =-=浮拉
(4).因为物块浸没在水中时的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,物块会上浮直至漂浮在水面上,由于漂浮,所以
5F G N
'==浮;
由F gV ρ=浮水排得,静止时物块水中的体积为:
-43
33
5N =
==510m 1.010kg/m 10N/kg
F V g ρ''???浮排水 9.(1)5000(2)30(3)50 【解析】 【详解】
(1) .当水箱的水刚好浸没浮筒A 时,水深: h =0.3m+0.2m=0.5m , 水对水箱底部的压强:
p =ρgh =1×103kg/m 3×10N/kg×0.5m=5000Pa ; (2) .根据p =
F
S
可得,水对盖片B 的压力: F =pS =5000Pa×60×10?4m 2=30N ;
(3) .杆对浮筒的拉力等于水对盖片B 的压力,即:F ′=30N , 当水箱的水刚好浸没浮筒A 时,浮筒受到的浮力: F 全浮=ρ水V 全排g =1×103kg/m 3×400×10?4m 2×0.2m×10N/kg=80N ,
因为浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力,即F 全浮=G A +F ′, 所以浮筒A 的重力:
G A =F 全浮?F ′=80N?30N=50N ;
答:(1) .当水箱的水刚好浸没浮筒A 时,水对水箱底部的压强是5000Pa ; (2) .当水箱的水刚好浸没浮筒A 时,水对盖片B 的压力是30N ; (3) .浮筒A 的重量是50N 。 10.(1)60N ;(2)0.75m 【分析】
先分析题中的杠杆的动力、动力臂和阻力、阻力臂的大小,再据杠杆的平衡条件来解题。 【详解】
解:(1)由题意知,轻抚杆是杠杆来的,其阻力为物体的重240N ,阻力臂为0.3m ,动力是细绳的拉力,动力臂为1.2m ,据杠杆的平衡条件得
240N×0.3m=F ?1.2m
解得
F =60N
(2)若绳能承受的拉力最大为150N ,即此时杠杆的动力为150N ,设此时重物距支点O 的距离为l ,则有
240N ?l =150N×1.2m
解得
l =0.75m
答:(1)此时BC 绳对杠杆的拉力大小为60N ; (2)重物悬挂点到支点O 的距离为0.75m 。 【点睛】
本题稍有难度,主要考查杠杆平衡条件的应用。 11.(1)125N ;(2)40J 【详解】
解:(1)这桶水受到的总重力
G =mg =20kg×10N/kg=200N
以弟弟的肩B 为支点,则
L 1=AB =1.6m ,L 2=BC =1m
由杠杆平衡的条件可得
F A ?AB =
G ?BC
则哥哥对杠杆的支持力
200N 1m
125N 1.6m
A G BC F A
B ??=
== (2)从地面提起,哥哥对这桶水所做的功 W 1=Gh 1=200N×0.2m=40J
水平行走时,对这桶水所做的功
W 2=0J
则在此过程中,哥哥对这桶水做功
W =W 1+W 2=40J+0J=40J
答:(1)两人静止站立时,哥哥肩膀对扁担的支持力是125N ;
(2)在此过程中,哥哥对这桶水做了40J 的功。 12.(1)7.92×104J ;(2)90.9%;(3)12s ;(4)8400W 【详解】
解:(1)由图知,n =3,拉力端移动距离
312m 36m s nh ?===
汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功
342.210N 36m 7.9210W Fs ???总===J
(2)滑轮组对物体做的有用功
34610N 12m 7.210J W Gh ???有用===
滑轮组的机械效率
447.210J 100%100%90.9%7.9210J
W W η?=?=?≈?有用总
(3)汽车运动的速度3m /s v =车,物体上升的速度
11
3m /s 1m /s 33
v v ==?=物车
将物体由井底拉至井口需要的时间
1212s 1m /s
h m
t v =
==物 (4)汽车受到的阻力
30.10.1610N 600N f G ??===
汽车做匀速直线运动,汽车的牵引力等于汽车受到的阻力加上对滑轮组的拉力
332.210N 600N 2.810N F F f +?+?牵===
牵引力的功率
32.810N 3m /s 8400W P F v ??牵车===
答:(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了47.9210?J 功; (2)滑轮组的机械效率为90.9%;
(3)若汽车运动的速度为3m/s ,则将物体由井底拉至井口需要12s ; (4)牵引力的功率为8400W 。
13.(1) 50N 20N 2000Pa (2)不能被拉起 【详解】
(1).①由杠杆平衡条件1122F L F L =可得,绳子对B 的拉力F B 为:
11222kg?10N /kg?0.5m
=50N 0.2m
A A
B G L m gL F L L =
== ; ②B 物体受到向下的重力为: G B =m B g =7kg×10N/kg=70N
同时还受到向上的50N 的拉力,地面对B 向上的支持力,由力的平衡可知地面对B 向上的
支持力为: 70N-50N=20N
因为压力与支持力是一对相互作用力,因此正方体B 对地面的压力F 压=20N ; ③正方体B 对地面的压强P B 为:
20N =2000Pa 0.1m?0.1m
B F p S =
=压 ; (2).当B 物体浸没在水中,此时B 受到的浮力为:
33-33×10kg /m 1×10N /kg =1m 0N 0F V g=ρ=浮液排
此时,物块B 受到向下的重力,向上的浮力和向上的拉力的共同作用,若要物块B 被拉起,则所需最小拉力为: F 拉=G -F 浮=70N-10N=60N
因为A 能提供的最大拉力为50N 小于所需拉力60N ,因此B 不能被拉起.
答:(1).①绳子对B 的拉力为50N ; ②正方体B 对地面的压力为20N ;③正方体B 对地面的压强2000Pa ; (2).B 不能被拉起.
14.(1)83.3%;(2)4N ;(3)2.5×103kg/m 3 【详解】
(1)由图知绳子的股数为2股,物体A 静止在空气中时,弹簧测力计的示数为6N ,滑轮组的机械效率为
10N
100%=83.3%26N
W Gh G W FS nF η=
?=
=≈?有用总
由nF G G =+物动可知动滑轮重为
26N 10N 2N G nF G =-=?-=动
(2)物体A 刚好浸没在水中静止时,对A 受力分析可知
T G F +=浮
由nF G G =+物动可知
nF T G '=+动
联立可得A 受到的浮力为
10N 24N 2N 4N F nF G G '=+=-?+-=浮动
(3)由F 浮=ρ水gV 排得
-4333
4N 410m 110kg/m 10N/kg
F V g ρ===???浮排水 浸没时
V A =V 排=4×10-4m 3
A 物体的密度为
33
A A -43
A A 10N = 2.510kg/m 10N/kg 410m m G V gV ρ=
==??? 答:(1)滑轮组的机械效率为83.3%; (2)物体A 受到的浮力为4N ; (3)物体A 的密度2.5×103kg/m 3。
15.(1)3000Pa ;(2) 240J ;(3) 24W ;(4) 80% 【详解】
(1)物体对水平地面的压力:
F 压=
G =mg =30kg×10N/kg=300N ,
受力面积S =103cm 2=0.1m 2,物体对水平地面的压强:
p =
2
300N
0.1m
F S =压=3000Pa ; (2)由图可知,n =2,绳端移动的速度为:
v =2v 物=2×0.2m/s=0.4m/s ,
拉力所做的总功:
W =Fs =Fvt =60N×0.4m/s×10s=240J ;
(3)由题可知,拉力的功率:
P =
240J
10s
W t =
=24W ; (4)由题可知,f =96N ,克服阻力做的是有用功,则装置的机械效率为:
η=
96N
=
=
=22260N
W fs f W F s F ??有物总
物
=80%。 答:(1)物体对水平地的压强为3000Pa ; (2)拉力所做的总功为240J ; (3)拉力的功率为24W ; (4)滑轮组的机械效率为80%。