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类型一力学综合题针对训练一．浮力及相关力学综合1.如图所示，是一个用浮筒、小灯泡和收放线装置A制作的航标灯模型，细线下端固定在水槽底部，航标灯总重4N．当水位上升时，A放线；水位下降时，A收线，从而使细线的拉力保持不变，航标灯静止时浸入水中的深度h始终为5cm，排开水的体积也始终为500cm3(不计细线重和摩擦)．当航标灯静止时，求：(ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg)(1)航标灯漂浮时，自身重力________(选填“大于”“小于”或“等于”)水对它的浮力．(2)航标灯底部受到水的压强及排开水的质量为多少？(3)航标灯受到的浮力是多少？细线对航标灯的拉力为多大？第1题图2.如图所示是某科技小组设计的自动储水装置，AB是可绕O点转动的轻质杠杆，A端通过细杆与压力传感开关S相连，B端通过细杆与圆柱体浮筒相连，杠杆始终保持水平，浮筒高2m，底面积为15cm2.当水位下降到浮筒的下表面时S闭合，电动水泵开始注水；当水位上升到浮筒的上表面时S断开，电动水泵停止注水，一次注水正好把15m3的水从地面送到储水池中．(ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg)(1)水位下降过程中，压力传感器受到的压力将________(选填“变大”“变小”或“不变”)；(2)浮筒的体积是多少？停止注水时浮筒受到的浮力是多少？(3)若浮筒缩短10cm，此时注一次水的质量是多少？(浮筒与注水容器相比很小，占注水容器的体积忽略不计)第2题图3.(2017陕西定心卷)某单位设计的一种供牲畜饮水的装置如图所示．圆柱形水箱内装有600kg的水，水位高度维持h＝60cm不变，水箱底面积为1m2，水箱底部出水口的横截面积为20cm2.底盖A、细杆B和浮球C的总质量为1kg，浮球C的体积为2dm3.底盖A平时顶住水箱底部出水口，一旦饮水槽的水位下降，底盖A就会下落，水立即通过出水口流入饮水槽．实现自动补水．(1)随着水箱中水位的升高，水箱底部受到水的压强逐渐________．(2)水箱中的水对底盖A产生的压强是多少？浮球C受到的最大浮力是多少？(g取10N/kg)(3)试通过计算说明，给出的数据能否达到设计要求？如果不能，请通过计算提供改进的方法和符合设计要求的数据．第3题图4.如图所示，是小婷为防止家中停水而设计的贮水箱．当水箱中水深达到1.2m时，浮子A恰好堵住进水管，使其停止向箱内放水，此时浮子A有15体积露出水面(浮子A只能沿图示位置的竖直方向移动)．进水管口水的压强为1.2×105Pa，管口横截面积为2.5cm2，贮水箱底面积为0.8m2，浮子A重10N.(1)注水过程中，随着水位上升，水对水箱底部的压强逐渐________(选填“增大”或“减小”)．(2)此时浮子A受到的浮力为多大？(3)浮子A的密度是多少？第4题图5.(2017重庆B卷改编)如图甲所示为中国首艘国产航母001A下水时的情景．某中学物理兴趣小组的同学在实验室模拟航母下水前的一个过程，他们将一个质量为2kg的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部，该柱形容器质量为6kg，底面积为0.03m2，高为0.4m，如图乙所示．现在向容器中加水，当加水深度为0.1m时，模型刚好离开容器底部，如图丙所示．继续加水直到深度为0.38m，然后将一质量为0.9kg的舰载机模型轻放在航母模型上，静止后它们一起漂浮在水面．求：(1)向图乙中加水的过程中(水位小于0.1m)，航母模型对薄壁柱形容器底部的压力逐渐________，其所受的浮力逐渐________；(均选填“增大”“减小”或“不变”)(2)图丙中水对容器底的压强和航母模型浸入水中的体积；(3)放上舰载机后整个装置静止时，相对于水深为0.38m时，容器对水平地面的压强增加了多少帕？第5题图6.如图甲所示是利用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从水库底匀速竖直起吊的装置示意图，A上升的速度始终为0.1m/s.钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图像如图乙所示，不计钢缆绳重、钢缆绳与滑轮间的摩擦及水的阻力，g取10N/kg.求：(1)在0～40s时，水对水库底面的压强________(选填“变大”“变小”或“不变”)．(2)长方体A未漏出水面时受到的浮力是多少？(3)把长方体A打捞出后按照图丙的摆放方式放在岸边的水平地面上，长方体A的密度及它对地面的压强是多少？第6题图二．以简单(匀速)运动为背景7.在城市建设中，挖掘机发挥了重要的作用．在工程施工中使用的某型号挖掘机如图甲所示，它的有关数据如表所示．挖掘机在运送砂土过程中，装有1.8×104N砂土的铲斗以2.4m/s的平均速度用时4s从图乙中最低点A移到最高点B，接着再用2s沿水平方向移动4m将砂土卸到汽车上．求：(g取10N/kg)项目数值整机质量(kg)9000发动机最大功率(kW)150标准斗容(m3)1.2两履带与地面接触的总面积(m2)4.5(1)挖掘机的履带是利用________(选填“增大”或“减小”)接触面积从而减小对地面压强的原理设计的．(2)铲斗从A点移到B点经过的路程．挖掘机静止且不工作时(如图甲所示)对水平地面的压强．(3)如果挖掘机在上述运送砂土过程中的平均功率为60kW，此过程挖掘机做的总功．第7题图8.城市的整洁卫生离不开清洁工人的辛勤劳动，清洁工人运送垃圾时会用到如图所示的垃圾车，它的部分参数如下表所示(取g＝10N/kg)．(1)当垃圾车驶过时，我们会闻到刺鼻的味道，这是因为________________________________．(2)在满载时垃圾车对水平路面的压强是多少？(3)该垃圾车满载时，在平直的公路上以最高车速匀速行驶1km，受到的摩擦阻力为车重的0.1倍，求发动机牵引力做功的功率是多少？第8题图型号×××空车质量(t)7额定载重(t)8百公里耗油(L)14最高车速(km/h)72车轮与地面的总接触面积(m2)0.19.随着科技的发展，绿色出行已经成为一种时尚，电动滑板车越来越受到年青人的喜爱，如图为某品牌的可折叠式电动滑板车，若这种电动滑板车的质量(载人)为m＝70kg，轮胎与地面的总接触面积为20cm2，正常行驶时，滑板车(载人)受到的平均阻力f为车重G的0.05倍，该车在牵引力作用下在平直的公路上匀速行驶时，300s内行驶了2.4km(取g＝10N/kg)．求：(1)电动滑板车上的电动机是利用____________________________的原理工作的，车轮上刻有花纹是为了________(选填“增大”或“减小”)摩擦．(2)该车(载人)匀速行驶时，对水平地面的压强是多少？车的速度是多少m/s?(3)300s内牵引力所做的功和功率各是多少？第9题图10.(2017陕师大附中模拟)清明节期间，小志随家人一起驾车来到泾河智慧农业园观赏郁金香．下表列出了他家小轿车的相关数据(g＝10N/kg).车身质量m/t1.5座位数(含司乘)5轮胎数目n/个4汽车额定功率P/kW60每个轮胎与地面的接触面积S/cm2500汽油密度ρ/(kg·m－3)0.71×103百公里耗油量V/L1092#汽油的价格(元/L)6.3(1)行驶过程中遇到紧急情况要及时刹车，这是通过增大________来增大摩擦力的，刹车后汽车由于________不能立即停下，还要滑行一段距离．(2)不计油箱中油的质量，停在停车场的小轿车空载时对地面的压强是多少？(3)若小志爸爸在高速路上驾车时以额定功率匀速直线运动，速度为72km/h，试计算10min内该车克服阻力所做的功和小轿车受到的阻力．(4)从小志家到泾河智慧农业园的距离为50km，若轿车油量表上此时显示所剩油量为6L，小志爸爸至少需要加多少钱油才能顺利完成一次旅程，回到家中？三．以简单机械为背景11.(2017高新一中模拟)我校教学楼前都会有一个斜坡，它是为方便轮椅通行而建立的，其实质就是一个斜面．小明测得某斜坡长4m，高0.5m，他想借助该斜坡将一箱子匀速推上斜坡，测得该箱子重为800N.(1)使用斜面可以________(选填“省力”或“省功”)；(2)若不考虑摩擦，需要推力是多少？(3)若实际推力是125N，则它的机械效率是多少？箱子和斜面间的摩擦力是多少？第11题图12.如图所示，是小型建筑工地上使用的“罐笼式”提升机，用它能将放在罐笼中的建筑材料提升到高处．已知被提升的建筑材料的质量为280kg且与罐笼底的接触面积为1.4m2，在拉力F作用下，建筑材料以0.5m/s的速度被匀速提升到10m的高度，且拉力F的功率为2.1kW.不计摩擦和钢丝绳的重力，请回答下列问题：(1)建筑材料对罐笼底面的压强是多少？(2)拉力F做的功是多少？(3)提升机在提升建筑材料时的机械效率是多少？(结果保留一位小数)若增大被提升建筑材料的质量，则提升机的机械效率将________(“变大”“变小”或“不变”)．第12题图13.如图甲的“塔吊”是建筑工地上普遍使用的起重设备，AB是竖直支架，CD是水平臂，其中OC段叫平衡臂，C端装有配重体，OD段叫吊臂，E处装有滑轮，可在O、D两点间移动．(1)由“塔吊”结构图可知，当E点越靠近D点时，能安全吊起重物的最大质量越________(选填“大”或“小”)．(2)用此“塔吊”将1.2t的钢材先竖直匀速吊起10m高，然后沿水平方向慢慢旋转90°后将钢材送达指定位置，在这一过程中“塔吊”对钢材做了多少功？(g＝10N/kg)(3)“塔吊”通过电动机带动如图乙所示的滑轮组，竖直吊起物体．若某次吊起的重物为4×104N，电动机输出功率为75kW，匀速上升的速度为1.5m/s，则作用在滑轮组上的水平拉力F和滑轮组的机械效率是多少？第13题图14.如图所示，起重机将地面上的一箱设备沿竖直方向匀速吊到施工台上，设备重4000N，施工台距离地面的高度为3m．(g取10N/kg)(1)起重机臂是一个________杠杆．(2)起重机的质量为8t，工作时，用支架将汽车的轮胎支离开地面．如果地面能承受的最大压强是7×104Pa，则支架与地面接触的总面积是多少？(3)若动滑轮上每段钢绳的拉力是2500N，起重机做的额外功和机械效率是多少？第14题图答案1.(1)小于解：(2)航标灯底部受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m＝500Pa由ρ＝mV可得，航标灯排开水的质量为：m排＝ρ水V排＝1.0×103kg/m3×500×10－6m3＝0.5kg(3)由阿基米德原理可知，航标灯受到的浮力：F浮＝G排＝m排g＝0.5kg×10N/kg＝5N航标灯静止时处于平衡状态，受到竖直向上的浮力，竖直向下的重力和绳子的拉力，由受力分析可得，细线对航标灯的拉力：F拉＝F浮－G灯总＝5N－4N＝1N2.(1)变大【解析】水位下降过程中，浮筒排开水的体积变小，受到的浮力变小，由受力平衡可知，B端杠杆对浮筒的拉力变大，根据杠杆平衡条件可知，A端杠杆对压力传感器的压力变大．解：(2)浮筒的体积：V筒＝Sh＝15cm2×2m＝1.5×10－3m2×2m＝3×10－3m3停止注水时，浮筒刚好浸没，浮筒的体积等于排开水的体积由阿基米德原理得：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10－3m3＝30N(3)因为从开始注水到注水结束，水位上升的高度等于浮筒的高度，所以注水容器的底面积：S容＝V注水h＝15m32m＝7.5m2，若浮筒缩短10cm，开始注水时水面比原来上升10cm，此时一次注水的体积：V＝V注水－S容h′＝15m3－7.5m2×0.1m＝14.25m3一次注水的质量：m＝ρ水V＝1.0×103kg/m3×14.25m3＝1.425×104kg3.(1)变大解：(2)水对底盖A的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m＝6×103Pa浮球浸没在水中时，根据F浮＝ρ水gV排得：浮球C所受浮力最大，最大浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10－3m3＝20N(3)以底盖、竖杆、浮球为整体，它