2019年中考物理试题分类汇编——简单机械计算专题(word版含解析)
2019年中考物理试题分类汇编——简单机械计算专题
1.(2019年郴州,29)一辆重为2×104N的电动汽车,以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km,用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍,汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2.求: (1)汽车对地面的压强; (2)汽车的牵引力所做的功;
(3)汽车发动机的机械效率(计算结果保留一位小数)。
2.(2019山西,24)汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示,一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤,其读数为8t;前轮驶离电子地磅秤,再让后轮单独开上电子地磅秤,其读数为9t。国家规定两轴货车限载车货总重18t,请你通过计算分析该货车是否超载。
3.(2019攀枝花,32)如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求:
(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功; (2)汽车对绳的拉力大小; (3)斜面的机械效率。
4.(2019无锡,26)在更换家用轿车的轮胎时,剪式千斤顶是一种常用工具。图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时,将底部支撑台置于水平地面,保持千斤顶竖直,将顶升置于汽车车身下,用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转,带动丝杆转动,通过丝杆水平拉动左端铰链,使支架向内收缩,顶升升高,从而将汽车车身顶起。丝杆上刻有梯形扣,图乙是梯形的实物图。
(1)该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的。在顶起车身的过程中,丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械? 。
A.滑轮 B.滑轮组 C.杠杆 D.斜面
(2)现使用该剪式千斤顶更换轮胎,顶起汽车车身后,若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N,且等于顶升对车身的支持力,千斤顶自身重量忽略不计。
①若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2,顶起汽车车身后手不再用力,则千斤顶对地面产生的压强是多大?
②顶起汽车车身后,为了方便更换轮胎,需要继续摇动扳手,使顶升继续升高一段距离。若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm,用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%,则人做功的功率是多大?
5.(2019黔东南,22)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图,每个滑轮重为100N,均匀实心金属块的密度为8×103kg/m3,金属块的质量为80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计,金属块一直匀速上升。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)在金属块还未露出水面时,求此时金属块所受到的浮力; (2)在金属块未露出水面时,求人的拉力F;
(3)金属块在水中匀速上升2m,且金属块未露出水面时,求人的拉力所做的功。
6.(2019湘潭,30)如图所示利用汽车液压起重机从矿井中提升重物。起重机起动时滑轮组将重物竖直向上匀速提起,其中N是柱塞,可向上支撑起起重臂ODC.重物和动滑轮总重为15000N,不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重。问:
(1)钢丝绳自由端上作用力F的大小为 N。
(2)当柱塞向上支撑起起重管绕固定端O转动时,起重臂ODC是 力杠杆。 (3)当重物以0.4m/s的速度匀速上升时,钢丝绳自由端上作用力F的功率是多少?
7.(2019泰安,25)如图所示,人的重力为850N,双脚与地面接触面积为250cm2,用滑轮组拉重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。人对绳子竖直向下的拉力为100N。求:
(1)物体A上升的高度; (2)滑轮组的机械效率; (3)人对地面的压强。
8.(2019上海,20)杠杆平衡时,动力臂L1为 06米,阻力臂L2为 0.2米,若阻力F2的大小为 60牛,求动力F1的大小。
9.(2019随州,20)科技人员为了研究“物品匀速投放下水的方法”建立如图模型:轻质杠杆AB两端用轻绳悬挂着两个完全相同的正方体物品甲和乙,甲、乙的边长均为a,密度均为ρ(ρ大于水的密度ρ水),杠杆放在可移动支点P上,物品乙放在水平地面上。起初,物品甲下表面无限接近水面(刚好不被水打湿)。计时开始(t=0),上推活塞,使水面以速度v匀速上升直到物品甲刚好完全被水淹没,停止计时(不计物品甲在水中相对运动的阻力)。上述过程中通过移动支点P维持BD绳中拉力恒为乙重力的0.6倍,且杠杆始终水平。(g为已知量) 求:(1)物品乙对地面的压强; (2)t=0时,BP:PA为多少?
(3)物品甲完全被水淹没时,BP:PA为多少? (4)任意时刻t时,BP:PA与t的关系式。
10.(2019德州,25)小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m,此过程中拉力F的功率为120W。
求:
(1)提升装置所做的有用功; (2)拉力F做的功; (3)该滑轮组的机械效率。
11.(2019威海,28)如图所示,某考古队用滑轮组将重4.8×103N,体积为100dm3的文物打捞出水,定滑轮重100N.滑轮组上共有三根绳子a,b和c,其中a是悬挂定滑轮,b绕在定滑轮和动滑轮上,c悬挂文物,整个打捞过程始终缓慢匀速提升文物,文物完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为95%(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg,绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计)。请解答下列问题:
(1)文物浸没在水中时受到的浮力是多大? (2)动滑轮的重力是多大?
(3)在整个打捞过程中,a、b、c三根绳中哪根绳承受的拉力最大?该绳至少要承受多大的拉力?
12.(2019潍坊,25)一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段,司机师傅利用滑轮组和周围条件,组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离,汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍,滑轮组的机械效率为80%,g取10N/kg。
在将车匀速拖离泥泞路段过程中,求: (1)做的有用功;
(2)作用在绳子自由端的拉力。
13.(2019东营,24)3月12日,我国自主研发建造的“天鲲号”绞吸挖泥船正式投产首航,其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最。(g取10N/kg,ρ水取1.0×103kg/m3)主要参数如下表。
(1)满载时,求“天鲲号”受到水的浮力是多少?
(2)满载时,求“天鲲号”底部受到水的压强是多少?若船底需要安装探测仪器,其面积为40cm2,求探测仪器受到水的压力是多少?
(3)“天鲲号”去某水域执行任务,其工作量相当于将1.36×104t的淤泥输送至15m高的台田上。假设“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵的机械效率为30%,求完成此任务需要的时间是多少?
14.(2019兰州,33)如图所示,动滑轮重4N,所吊重物B重20N,物体A重240N,此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降。不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。求:
(1)水平面对物体A的摩擦力是多大?
(2)要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升,则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大?
15.(2019呼和浩特,22)解放前,我国经济很落后,一些地区过着极其原始的生活。如图所示,就是为了解决饮水问题,需要到很远地方挑水的示意图。为了防止道路不好水溅出桶外,在水面上覆盖木板(如图)。若一个木板质量为500g,密度为0.8×103kg/m3,每个桶内水深30cm(ρ水=1.0×103kg/m3。求
(1)桶底受到的水产生的压强;
(2)一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积;
(3)扁担与绳质量忽略不计,扁担长度1.5m,每桶水总重180N,扁担与肩接触点距离扁担右端55cm,支撑手距扁担左端也是55cm,则支撑手受到的扁担产生的压力。
16.(2019河北,18)如图所示,一轻质杠杆AB.长1m,支点在它中点O.将重分别为10N和2N的正方体M、N用细绳系于杆杆的B点和C点,已知OC:OB=1:2,M的边长l=0.1m。
(1)在图中画出N受力的示意图。 (2)求此时M对地面的压强。
(3)若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为h的部分,然后将C点处系着N的细绳向右移动h时,M对地面的压强减小了60Pa,求h为多少。
2019年中考物理试题分类汇编——简单机械计算专题答案
1.(2019年郴州,29)一辆重为2×104N的电动汽车,以恒定功率50kW在平直的公路上匀速行驶3km,用时3min。已知汽车在行驶中所受阻力为车重的0.1倍,汽车轮胎与地面接触的总面积为0.5m2.求: (1)汽车对地面的压强; (2)汽车的牵引力所做的功;
(3)汽车发动机的机械效率(计算结果保留一位小数)。 解:(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等, 所以,汽车对地面的压强:
p====4×104Pa;
(2)因电动汽车匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力, 所以,汽车的牵引力:
F′=F阻=0.1G=0.1×2×104N=2×103N, 则汽车的牵引力所做的功:
W机械=F′s=2×103N×3×103m=6×106J; (3)由P=可得,电动汽车消耗的电能: W电=Pt=50×103W×3×60s=9×106J, 汽车发动机的机械效率: η=
×100%=
×100%≈66.7%。
答:(1)汽车对地面的压强为4×104Pa; (2)汽车的牵引力所做的功为6×106J; (3)汽车发动机的机械效率为66.7%。
2.(2019山西,24)汽车超载是当前发生交通事故的重要原因之一。全国各地设置了许多超载监测站加强监管。如图所示,一辆两轴货车正在水平地面上设置的某种电子地磅秤上称重。先让货车前轮单独开上电子地磅秤,其读数为8t;前轮驶离电子地磅秤,再让后轮单独开上电子地磅秤,其读数为9t。国家规定两轴货车限载车货总重18t,请你通过计算分析该货车是否超载。
解:以汽车前轮为支点建立杠杆模型,示意图如图甲,
根据杠杆平衡条件得:F后L=GL1﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 以汽车后轮为支点建立杠杆模型,示意图如图乙, 根据杠杆平衡条件得:F前L=GL2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②两式可得:
G=F前+F后=(8×103kg+9×103kg)×10N/kg<18×103kg×10N/kg, 所以,该货车不超载。 答:该货车不超载。
3.(2019攀枝花,32)如图所示,在水平路面上行驶的汽车通过滑轮组拉着重G=9×104N的货物A沿斜面向上匀速运动。货物A的速度为v=2m/s,经过t=10s,货物A竖直升高h=10m。已知汽车对绳的拉力F的功率P=120kW,不计绳、滑轮的质量和摩擦,求:
(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功; (2)汽车对绳的拉力大小; (3)斜面的机械效率。
【答案】(1)t时间内汽车对绳的拉力所做的功为1.2×106J; (2)汽车对绳的拉力大小为20000N; (3)斜面的机械效率为75%。
4.(2019无锡,26)在更换家用轿车的轮胎时,剪式千斤顶是一种常用工具。图甲是某型号剪式千斤顶的结构示意图。使用时,将底部支撑台置于水平地面,保持千斤顶竖直,将顶升置于汽车车身下,用手摇动扳手使扳手绕O点不断旋转,带动丝杆转动,通过丝杆水平拉动左端铰链,使支架向内收缩,顶升升高,从而将汽车车身顶起。丝杆上刻有梯形扣,图乙是梯形的实物图。
(1)该型号的剪式千斤顶是由一些简单机械组合而成的。在顶起车身的过程中,丝杆上的梯形扣属于下列哪一种简单机械? 。
A.滑轮 B.滑轮组 C.杠杆 D.斜面
(2)现使用该剪式千斤顶更换轮胎,顶起汽车车身后,若顶升受到车身竖直向下的压力大小始终为10000N,且等于顶升对车身的支持力,千斤顶自身重量忽略不计。
①若底部支撑台与地面接触面积为0.04m2,顶起汽车车身后手不再用力,则千斤顶对地面产生的压强是多大?
②顶起汽车车身后,为了方便更换轮胎,需要继续摇动扳手,使顶升继续升高一段距离。若人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm,用千斤顶顶起车身时的机械效率为80%,则人做功的功率是多大?
解:(1)丝杆上的梯形扣是变形的斜面,可以达到省力的目的,故选D; (2)①千斤顶自身重量忽略不计,千斤顶对地面的压力F=10000N, 则千斤顶对地面产生的压强:p==
=2.5×105Pa;
②人摇动扳手使顶升在1min内升高12cm,则千斤顶对车做的功: W有=F支h=10000N×0.12m=1200J, 由η=
×100%可得,人做的总功:
W总===1500J,
人做功的功率: P=
=
=25W。
答:(1)D;
(2)①千斤顶对地面产生的压强是2.5×105Pa;②人做功的功率是25W。
5.(2019黔东南,22)如图是某科技小组设计的在岸边打捞水中金属块的装置示意图,每个滑轮重为100N,均匀实心金属块的密度为8×103kg/m3,金属块的质量为80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计,金属块一直匀速上升。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)在金属块还未露出水面时,求此时金属块所受到的浮力; (2)在金属块未露出水面时,求人的拉力F;
(3)金属块在水中匀速上升2m,且金属块未露出水面时,求人的拉力所做的功。
解:(1)因为金属块浸没水中, 所以金属块排开水的体积: V排=VA=
=
=0.01m3;
金属块所受的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N;
(2)由图知,使用的滑轮组n=2,在金属块未露出水面时,绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金属块的阻力均忽略不计,人的拉力:
F=(GA﹣F浮+G动)=×(80kg×10N/kg﹣100N+100N)=400N; (3)拉力端移动距离s=2h=2×2m=4m, 人的拉力所做的功: W=Fs=400N×4m=1600J。
答:(1)在金属块还未露出水面时,此时金属块所受到的浮力为100N; (2)在金属块未露出水面时,人的拉力F为400N;
(3)金属块在水中匀速上升2m,且金属块未露出水面时,人的拉力所做的功为1600J。
6.(2019湘潭,30)如图所示利用汽车液压起重机从矿井中提升重物。起重机起动时滑轮组将重物竖直向上匀速提起,其中N是柱塞,可向上支撑起起重臂ODC.重物和动滑轮总重为15000N,不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重。问:
(1)钢丝绳自由端上作用力F的大小为 N。
(2)当柱塞向上支撑起起重管绕固定端O转动时,起重臂ODC是 力杠杆。 (3)当重物以0.4m/s的速度匀速上升时,钢丝绳自由端上作用力F的功率是多少?
解:(1)由图知,承担物重的绳子股数n=3,
不计摩擦和滑轮组上钢丝绳重,则钢丝绳自由端上作用力: F=(G+G动)=×15000N=5000N;
(2)起重臂的支点在O点,滑轮组和重物对C端的拉力为阻力,
由图知,柱塞施加动力的力臂明显小于阻力的力臂,所以此设备是费力杠杆; (3)钢丝绳自由端移动速度为v=3×0.4m/s=1.2m/s, 绳自由端上作用力F的功率:P==答:(1)5000;(2)费;
(3)钢丝绳自由端上作用力F的功率是6000W。
7.(2019泰安,25)如图所示,人的重力为850N,双脚与地面接触面积为250cm2,用滑轮组拉重210N的物体沿竖直方向以0.1m/s的速度匀速向上运动了5s。人对绳子竖直向下的拉力为100N。求:
=Fv=5000N×1.2m/s=6000W。
(1)物体A上升的高度; (2)滑轮组的机械效率; (3)人对地面的压强。
解:(1)物体上升的高度:h = vt = 0.1m/s×5s = 0.5m (2)滑轮组做的有用功:W有用 = Gh 人对绳子做的总功:W总=F拉s = F拉·3h
W有用
滑轮组的机械效率:η= = 70%
W总
(3)人对地面的压强:p =
F压G人﹣F拉
= = 3×104Pa SS8.(2019上海,20)杠杆平衡时,动力臂L1为 06米,阻力臂L2为 0.2米,若阻力F2的大小为 60牛,求动力F1的大小。
9.(2019随州,20)科技人员为了研究“物品匀速投放下水的方法”建立如图模型:轻质杠杆AB两端用轻绳悬挂着两个完全相同的正方体物品甲和乙,甲、乙的边长均为a,密度均为ρ(ρ大于水的密度ρ水),杠杆放在可移动支点P上,物品乙放在水平地面上。起初,物品甲下表面无限接近水面(刚好不被水打湿)。计时开始(t=0),上推活塞,使水面以速度v匀速上升直到物品甲刚好完全被水淹没,停止计时(不计物品甲在水中相对运动的阻力)。上述过程中通过移动支点P维持BD绳中拉力恒为乙重力的0.6倍,且杠杆始终水平。(g为已知量) 求:(1)物品乙对地面的压强; (2)t=0时,BP:PA为多少?
(3)物品甲完全被水淹没时,BP:PA为多少? (4)任意时刻t时,BP:PA与t的关系式。
解:
(1)由题知,BD绳中拉力恒为乙重力的0.6倍, 根据力的平衡条件可得,物品乙对地面的压力: F=G﹣F拉=G﹣0.6G=0.4G=0.4ρga3; 物品乙对地面的压强:
p===0.4ρga;
(2)t=0时,物品甲不受浮力,由题知B端受到向下的拉力为0.6G, 根据杠杆的平衡条件可得:G×PA=0.6G×BP, 所以
=
=;
(3)物品甲完全被水淹没时,物品甲受到的浮力: F浮全=ρ水gV排=ρ水ga3,
作用在杠杆A端的拉力为:FA1=G﹣F浮全=ρga3﹣ρ水ga3, 根据杠杆的平衡条件可得: FA1×PA=FB×BP, 故
=
=
=
;
(4)使水面以速度v匀速上升直到物品甲刚好完全被水淹没,t时间水面上升的高度为h=vt,则物体甲排开水的体积:V排=vta2,
物体甲受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gvta2,
作用在杠杆A端的拉力为:FA=G﹣F浮=ρga3﹣ρ水gvta2, 根据杠杆的平衡条件可得: FA×PA=FB×BP, 故
=
=
=
。
答:(1)物品乙对地面的压强为0.4ρga; (2)t=0时,BP:PA为;
(3)物品甲完全被水淹没时,BP:PA=(4)任意时刻t时,BP:PA与t的关系式为
=;
。
10.(2019德州,25)小强用如图所示装置在10s内将重为450N的货物匀速提升2m,此过程中拉力F的功率为120W。
求:
(2)提升装置所做的有用功; (2)拉力F做的功; (3)该滑轮组的机械效率。 解:(1)提升装置所做的有用功: W有用=Gh=450 N×2 m=900J; (2)根据P
可得拉力F做的功:
W总=Pt=120W×10s=1200J; (3)滑轮组的机械效率:
η100%=75%。
答:(1)提升装置所做的有用功是900J; (2)拉力F做的功是1200J; (3)该滑轮组的机械效率是75%。
11.(2019威海,28)如图所示,某考古队用滑轮组将重4.8×103N,体积为100dm3的文物打捞出水,定滑轮重100N.滑轮组上共有三根绳子a,b和c,其中a是悬挂定滑轮,b绕在定滑轮和动滑轮上,c悬挂文物,整个打捞过程始终缓慢匀速提升文物,文物完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为95%(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg,绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计)。请解答下列问题:
(1)文物浸没在水中时受到的浮力是多大? (2)动滑轮的重力是多大?
(3)在整个打捞过程中,a、b、c三根绳中哪根绳承受的拉力最大?该绳至少要承受多大的拉力? 解:(1)文物浸没在水中时排开水的体积: V排=V=100dm3=0.1m3, 则文物受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1×103N; (2)因绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计, 则文物完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率: η=
=
=
=95%,
即:
解得动滑轮重力:G动=200N;
=95%,
(3)由图知,n=2,文物完全浸没在水中时,绳子自由端的拉力: F=(G﹣F浮+G动)=(4.8×103N﹣1×103N+200N)=2×103N, 即b绳承受的拉力:Fb=F=2×103N;
a绳承受的拉力:Fa=2F+G定=2×2×103N+100N=4.1×103N; c绳承受的拉力:Fc=G﹣F浮=4.8×103N﹣1×103N=3.8×103N;
可见,a、b、c三根绳中a绳承受的拉力最大,该绳至少要承受4.1×103N的拉力。 答:(1)文物浸没在水中时受到的浮力是1×103N; (2)动滑轮的重力是200N;
(3)在整个打捞过程中,a、b、c三根绳中a绳承受的拉力最大,该绳至少要承受4.1×103N的拉力。 12.(2019潍坊,25)一辆质量为1.5×103kg的汽车陷入一泥泞路段,司机师傅利用滑轮组和周围条件,组装成了如图所示的拖车装置。已知汽车通过泥泞路段需移动8m距离,汽车在泥泞路段受到的阻力为车重的0.1倍,滑轮组的机械效率为80%,g取10N/kg。
在将车匀速拖离泥泞路段过程中,求: (1)做的有用功;
(2)作用在绳子自由端的拉力。
解:(1)汽车在泥泞路段受到的阻力:f=0.1mg=0.1×1.5×103kg×10N/kg=1.5×103N; 将车匀速拖离,由二力平衡条件可得,滑轮组对车的拉力:F拉=f=1.5×103N; 所做有用功:W有=F拉s车=1.5×103N×8m=1.2×104J,
(2)由图可知n=3,则绳子移动的距离:s绳=3s车=3×8m=24m,
由;
由W总=Fs绳可得,作用在绳子自由端的拉力:答:(1)做的有用功为1.2×104J; (2)作用在绳子自由端的拉力为625N。
。
13.(2019东营,24)3月12日,我国自主研发建造的“天鲲号”绞吸挖泥船正式投产首航,其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最。(g取10N/kg,ρ水取1.0×103kg/m3)主要参数如下表。
(1)满载时,求“天鲲号”受到水的浮力是多少?
(2)满载时,求“天鲲号”底部受到水的压强是多少?若船底需要安装探测仪器,其面积为40cm2,求探测仪器受到水的压力是多少?
(3)“天鲲号”去某水域执行任务,其工作量相当于将1.36×104t的淤泥输送至15m高的台田上。假设“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵的机械效率为30%,求完成此任务需要的时间是多少?
解:(1)“天鲲号”受到的浮力为:
F浮=G排=m排g=1.7×104×103kg×10N/kg=1.7×108N; (2)“天鲲号”底部受到水的压强为:
p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.5m=6.5×104Pa, 由p=得,探测仪器受到水的压力为: F=pS=6.5×104Pa×40×10﹣4m2=260N;
(3)淤泥的质量为:m=1.36×104t=1.36×104×103kg=1.36×107kg, 淤泥所受的重力为:G=mg=1.36×107kg×10N/kg=1.36×108N, “天鲲号”绞吸挖泥船泥泵做的有用功为: W有用=Gh=1.36×108N×15m=2.04×109J, “天鲲号”绞吸挖泥船泥泵做的总功为: W=
=
=6.8×109J,
“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵需用时间为: t==
=400s;
答:(1)“天鲲号”受到水的浮力是1.7×108N;
(2)“天鲲号”底部受到水的压强是6.5×104Pa,面积为40cm2探测仪器受到水的压力是260N; (3)完成此任务需要的时间是400s。
14.(2019兰州,33)如图所示,动滑轮重4N,所吊重物B重20N,物体A重240N,此时物体B恰好以0.1m/s的速度匀速下降。不计绳重、绳子的伸长和滑轮组内部的摩擦。求:
(1)水平面对物体A的摩擦力是多大?
(2)要使物体B恰好以0.2m/s的速度匀速上升,则要对物体A施加水平向右拉力F的功率为多大? 解:(1)当物体B匀速下降时,物体A受到水平向右滑动摩擦力的大小为: f滑F绳GBG动20N40N12N22
(2)当物体B匀速上升时,对物体A施加水平向右的拉力F为: F=f滑+F绳=2f滑=2×12N=24N 物体A向右匀速运动的速度大小为: vA=ηvB =2x0.2m/s=0.4m/s 拉力F的功率为: P=FvA=24N×0.4m/s=9.6W
15.(2019呼和浩特,22)解放前,我国经济很落后,一些地区过着极其原始的生活。如图所示,就是为了解决饮水问题,需要到很远地方挑水的示意图。为了防止道路不好水溅出桶外,在水面上覆盖木板(如图)。若一个木板质量为500g,密度为0.8×103kg/m3,每个桶内水深30cm(ρ水=1.0×103kg/m3。求
(1)桶底受到的水产生的压强;
(2)一个木板受到的浮力及静止时露出水面的体积;
(3)扁担与绳质量忽略不计,扁担长度1.5m,每桶水总重180N,扁担与肩接触点距离扁担右端55cm,支撑手距扁担左端也是55cm,则支撑手受到的扁担产生的压力。
解:(1)水的深度为h=30cm=0.3m;桶底受到水产生的压强:pgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;
(2)木板漂浮在水面上,根据漂浮条件可知一个木板受到的浮力:F浮Gmg=0.5kg×10N/kg=5N,根据F浮液gV排可得木板排开水的体积(即浸入水中的体积):
V排F浮5Nm43510m;根据可得木板体积为:水g1.0103kg/m310N/kgVm0.5kg436.2510m;则静止时露出水面的体积:V露=V木-V排=6.25×10-4m3-5330.810kg/mV木×10-4m3=1.25×10-4m3;
(3)以肩膀为支点,则支撑手对左边的右边的扁担产生向上的托力;
则:L1=1.5m-0.55m=0.95m,L=1.5m-0.55m-0.55m=0.4m,L2=55cm=0.55m,则根据杠杆平衡条件得:
G水L1G水L2FL,所以,FL1L20.95m0.55mG水180N180N。因支持力F与支撑L0.4m手受到的扁担产生的压力是一对相互作用力,所以F压=F=180N。
16.(2019河北,18)如图所示,一轻质杠杆AB.长1m,支点在它中点O.将重分别为10N和2N的正方体M、N用细绳系于杆杆的B点和C点,已知OC:OB=1:2,M的边长l=0.1m。
(1)在图中画出N受力的示意图。 (2)求此时M对地面的压强。
(3)若沿竖直方向将M左右两边各切去厚度为h的部分,然后将C点处系着N的细绳向右移动h时,M对地面的压强减小了60Pa,求h为多少。
解:(1)对N进行受力分析,由于N在空中处于静止状态,则N受到的重力和细绳对它的拉力是一对平衡力,所以二力的大小相等(F=G=2N),方向相反;
过N的重心分别沿力的方向各画一条有向线段,并标上力的符号及大小,注意两线段要一样长,图所示:
(2)设B端受到细绳的拉力为FB,
由杠杆平衡条件得,GN×OC=FB×OB,已知OC:OB=1:2, 则有:FB=GN×
=2N×=1N;
根据力的作用是相互的可知,细绳对M的拉力:F=FB=1N, 此时M对地面的压力:F压=F支=GM﹣F=10N﹣1N=9N, M与地面的接触面积:S=l2=(0.1m)2=0.01m2, 则此时M对地面的压强:p=
=
=900Pa。
(2)若沿竖直方向将M两边各切去厚度为h后, 剩余M的底面积:S′=l(l﹣h﹣h)=l×(l﹣h), 剩余M的体积:V′=S′l=l2×(l﹣h),
剩余M的密度不变,则剩余部分的重力与原来重力的比值:
=
=
,
所以剩余M的重力:GM′=×GM=×10N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
剩余的物体M对地面的压强:p′=p﹣△p=900Pa﹣60Pa=840Pa, 剩余M的底面积:S′=l×(l﹣h)=0.1m×(0.1m﹣h), 地面对剩余的物体M的支持力:
F支′=F压′=p′S′=840Pa×0.1m×(0.1m﹣h)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 沿竖直方向将M两边各切去厚度为h后,将C点处系着N的细绳向右移动h, 设此时B端受到细绳的拉力为FB′,
由杠杆平衡条件得,GN×(OC﹣h)=FB′×OB, 则有:FB′=
=
,
即细绳对剩余M的拉力:F′=FB′=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
对剩余M进行受力分析,由力的平衡条件得,F支′+F′=GM′﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④ 将①②③式代入④式得: 840Pa×0.1m×(0.1m﹣h)+解得:h=0.05m。 答:(1)如上图所示;
(2)此时M对地面的压强为900Pa; (3)h为0.05m。
=
×10N,
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