第12章：简单机械实验、计算、综合+练习题2022年广东省中考物理模拟试题选编

这是一份第12章：简单机械实验、计算、综合+练习题2022年广东省中考物理模拟试题选编，共22页。试卷主要包含了实验题，综合题，计算题等内容，欢迎下载使用。
一、实验题
1．（2022·广东·广州市第四中学模拟预测）如图所示，F1=4N，F2=3N，此时物体A相对于地面静止，物体B以0.1m/s的速度在物体A表面向左做匀速直线运动（不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及绳轮间的摩擦）。
（1）此过程中，弹簧测力计的读数为 _____N；
（2）此过程中，物体A受到地面向 _____（选填“左”或“右”） _____N的摩擦力；
（3）计算此过程中，F2的功率（计算写出必要的文字说明、公式和重要演算步骤）；( )
（4）如果增大F2，物体A是否会运动？如果会，物体A将会向哪个方向运动；如果不会，请说明理由 _____。
2．（2022·广东·佛山市南海区大沥镇许海初级中学模拟预测）小明利用实验室的器材测一块矿石的密度，他选用的器材有：天平（最大称量为200g）、量筒、烧杯、杠杆、弹簧测力计（量程为0~5N）、细线、水。（g＝10N/kg）
（1）小明同学首先进行估测，他感觉矿石比一瓶500mL的矿泉水还沉，于是他没有直接用天平来测矿石的质量，他的理由是______。
（2）小明用如图甲所示的方法借助杠杆来测量矿石质量：
①实验前发现杠杆右端下沉，他应将平衡螺母向______调节（选填“左”或“右”），若未调节杠杆在水平位置平衡，就进行测量，则质量的测量值______（填“大于”“等于”或“小于”）真实值。
②小明用已调节好的杠杆进行实验，读出的弹簧测力计示数为1.8N，则该矿石的质量m＝______kg。
（3）接着他用如图乙所示的方法测量矿石的体积，他的做法是：
①将矿石放入烧杯，往烧杯中加入适量的水，让矿石浸没，在水面到达的位置做上标记；
②取出矿石，用量筒量取150mL水，倒入烧杯，直至达到标记位置为止，量筒中剩余的水如图丙所示，则矿石的体积V＝______cm3，矿石的密度ρ＝______kg/m3。
3．（2022·广东·广州大学附属中学一模）在“探究影响滑轮组机械效率的因素”实验中，某实验小组用如图所示的同一滑轮组提升不同钩码的方法，分别做了甲、乙、丙三组实验，实验数据记录如下：
（1）在实验操作中应该使用钩码缓慢__________上升；
（2）求进行第2次测量时滑轮组的机械效率约为_______（结果精确到0.1%）；
（3）进行第3次测量时，弹簧测力计示数为_____N，克服物重做的有用功是_____J；
（4）分析实验数据，实验小组得出的结论是：_________。若提起同样的重物，用轻质塑料动滑轮代替实验中的铁质动滑轮，则机械效率变__________。
4．（2022·广东茂名·一模）（1）如图所示，物体A的长度是__________cm；弹簧测力计的示数是__________N；温度计的示数为__________。
（2）小黄在探究“杠杆的平衡条件”实验中，实验前他应先调节杠杆在水平位置平衡，其目的是___________________。杠杆平衡后，小黄在图甲所示的A位置挂上两个钩码，可在B位置挂上________个钩码，使杠杆在水平位置平衡。他改用弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉，若每个钩码重0.5 N，当杠杆在水平位置平衡时弹簧测力计的示数将_______（选填“大于”“小于”或“等于”）0.5N。
5．（2022·广东中山·一模）在“测量滑轮组的机械效率”的实验中，实验小组用如图所示的装置进行了实验，实验数据记录如表所示；
（1）实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做______运动；
（2）如果在第一次实验时，忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重为______N；
（3）第2次实验时所做的有用功为______J，滑轮组的机械效率是______；
（4）分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物所受重力越______（选填“大”或“小”），滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度______（选填“有关”或“无关”）；
（5）结合生产生活实际，用滑轮组提升重物时，下列选项中也可提高机械效率的是______。
A．增大绳重
B．减轻动滑轮重
C．加快物体提升的速度
6．（2022·广东广州·模拟预测）学习了“滑轮组的机械效率”后，某兴趣小组对“斜面的机械效率与哪些因素有关”这一课题产生了浓厚兴趣，他们猜想，斜面作为一种简单机械，它的机械效率可能与斜面的倾斜程度有关｡为此，实验室提供了如下器材∶长木板､垫木（长宽高之比为1∶2∶4）､木块（带钩）､天平､弹簧测力计､停表､刻度尺､细线｡请根据需要选择合适的器材，完成以下题目｡
(1)实验目的：______
(2)实验器材：______
(3)实验步骤：______
(4)分析与论证：______
(5)交流与评估：______
二、综合题
7．（2018·河南·中考模拟）如图所示，一根质量不计的轻棒长度为d，质量为m的物块A用细绳挂于其中点，轻棒可绕转轴O转动转轴处摩擦不计)。用最小的拉力F缓慢将轻棒从竖直位置拉动到与竖直方向夹角为θ=60°的位置。
（1）在如图中画出此时的最小拉力F和阻力臂l2________________
（2）在从竖直位置拉向水平位置的过程中，随拉开角度的增加，请推导出拉力F的大小与角度θ的关系式 ________。
（3）从竖直位置拉动到与竖直方向夹角为θ=60°的位置时共用时间t，则拉力F做功功率的表达式是____________________。
（4）拉力F的功率并不是始终这么大，此功率的表达式是表示拉力F做功的__________。
8．（2022·广东广州·模拟预测）小明在践行青岛市中小学生全面发展“十个一”活动中，进行了一次远行研学。他所用的拉杆旅行箱示意图如图所示。装有物品的旅行箱整体可视为杠杆，O为支点，B为重心，A为拉杆的端点。在A点沿图示方向施加拉力F，旅行箱静止。请完成下列问题：
(1)画出拉力F的力臂L( )。
(2)要使作用在A点的拉力减小，保持其他条件不变，下列做法可行的是______（选填所有符合要求的选项序号）。
①缩短拉杆的长度
②使拉力方向顺时针改变30°
③使拉力方向逆时针改变60°
④将箱内较重的物品靠近O点摆放，重心由B变至
9．（2022·广东·珠海市第九中学一模）如图所示的装置中，轻质杠杆AB在水平位置保持平衡，O为杠杆AB的支点，已知OA：OB=1：2，甲、乙两容器中均装有水，物体M浸没在乙容器的水中，且没有碰到容器底。已知：甲容器中活塞C（含杆AC）的质量m0=1kg，活塞C的横截面积S=800cm2，水深h1=50cm，h2=40cm。物体M的体积VM=1×10-3m3不计摩擦和绳重，g取10N/kg。则：
（1）此时物体M受______个力作用，它所受浮力F浮为______N；
（2）活塞C下表面受到的水的压强是______Pa，轻质杠杆A端受到的推力方向是向______（选：上/下），物体M的重力为______N。
10．（2022·广东广州·一模）小明制作大跳台的模型。
（1）把跳台滑道上段简化成图甲的杠杠，O是支点，A是这段滑道的重心，若模型支架对滑道的力F作用在B点，沿bc线;
①画出F和F的力臂l1________；
②根据公式______判断，F________滑道上段所受的重力（选填“大于”、“等于”或“小于”）；
（2）用图乙装置模拟建造滑道，被匀速提升的模型部件重4N，拉力F为2.5N，此过程的机械效率为______%。
三、计算题
11．（2022·广东深圳·模拟预测）如图是挖井时从井中提升沙土的杠杆示意图。杠杆AB可以在竖直平面内绕固定点O转动，已知，悬挂在A端的桶与沙土所受的重力为200N，当人在B端施加竖直向下的拉力F时，杠杆AB在水平位置平衡，已知人所受到的重力为700N，不计杆重和绳重，请完成下列问题：
(1)画出人所受到的各个力的示意图
(2)求出人在B端施加的竖直向下的拉力F大小；
(3)若些人在B端施加竖直向下的拉力F时，双脚与地面的接触面积为0.04m3，请计算出此人对地面的压强。
12．（2022·广东·东莞市茶山中学一模）如图所示，一轻质杠杆的B端挂一质量为10千克的物体，A端用一细绳将杠杆系于地上，细绳与杠杆间的夹角为30°， OA=1m，OB=0.4m，此时杠杆在水平位置平衡，现在0点放一质量为5kg的物体，用F=10N的水平拉力使物体以0.1m/s的速度向左匀速滑动．问：
（1）物体在0点，杠杆水平静止时细绳AC的拉力是多少？
（2）物体运动到距A点多远的地方，细绳AC的拉力恰好为零？
13．（2022·广东·模拟预测）如图所示是一个水位监测仪的简化模型。杠杆质量不计，A端悬挂着物体M，端悬挂着物体N，支点为，。物体M下面是一个压力传感器，物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体，放在水槽中，当水槽中无水时，物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零，此时压力传感器的示数也为零。已知物体N的质量，高度，横截面积（取，）。求：
（1）物体N的密度；
（2）物体M的质量；
（3）当压力传感器的示数时，求水槽内水的深度。
14．（2022·广东·珠海市第九中学一模）为了将放置在水平地面上重G=100N的重物提升到高处。小明同学设计了图（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拉力F拉绳时，物体上升速度v随时间变化关系图像为图（丙），物体上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图（丁）所示。若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2，不计摩擦和绳重，绳对滑轮的拉力方向均可看成在竖直方向。求：
（1）匀速提升物体时，拉力F的功率为多少W?滑轮组的机械效率η为多少?
（2）在1~2s内，拉力F做的功W为多少J?
15．（2018·内蒙古巴彦淖尔·中考模拟）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，汽车质量为m车=3×103kg，汽车有四个轮子，每个轮子与地面的接触面积是250cm2，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．汽车运动的速度为3m/s，g=10N/kg。则求：
（1）汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强是多少___？
（2）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___？
（3）滑轮组的机械效率为多少___？（保留一位小数）
（4）将物体由井底拉至井口需要多长时间___？
（5）汽车牵引力为多少___？牵引力的功率为多少kW____？
16．（2022·广东·模拟预测）巴蜀中学初2020届同学设计了一款如图甲所示的力学装置，杠杆OAB始终在水平位置保持平衡，O为杠杆的支点，OB=3OA，竖直细杆a的上端通过力传感器连在天花板上，下端连在杠杆的A点，竖直细杆b的两端分别与杠杆和物体M固定，水箱的质量为0.8kg，不计杠杆、细杆及连接处的重力。当图甲所示的水箱中装满水时，水的质量为3kg。力传感器可以显示出细杆a的上端受到作用力的大小，图乙是力传感器的示数大小随水箱中水的质量变化的图像：
(1)图甲所示的水箱装满水时，水受到的重力为多少N；
(2)物体M的密度为kg/m3；
(3)当向水箱中加入质量为1kg的水时，力传感器的示数大小为F；继续向水箱中加水，则当力传感器的示数大小变为4F时，水箱对桌面的压力为多少N？
次数
钩码
重/N
钩码上升
的距离/m
弹簧测力计的示数/N
弹簧测力计
上升的距离/m
机械
效率
第1次
2
0.05
1
0.15
66.7%
第2次
4
0.05
1.7
0.15
第3次
6
0.05
0.15
83.3%
实验
次数
钩码所受的
重力G/N
钩码上升的高度h/cm
拉力
F/N
绳自由端移动的距离s/cm
机械效率
η
1
2
10
0.8
30
83.3%
2
4
10
1.5
30
3
6
10
2.2
30
90.9%
4
6
15
2.2
45
90.9%
参考答案：
1． 9 右 2 0.6 见解析
【解析】
（1）[1]F2=3N，不计弹簧测力计、滑轮和绳子的自重及滑轮和绳子之间的摩擦，由力的平衡条件可得，弹簧测力计的示数
F=3F2=3×3N=9N
（2）[2][3]由图知，水平使用滑轮组，n=2，则绳子对B的拉力
fB=2F2=2×3N=6N
根据B向左做匀速直线运动可知物体A对B的摩擦力的方向向右，根据力的作用是相互的可知物体B对物体A的摩擦力向左，大小为6N；对于物体A，受到B对A向左的摩擦力fB=6N，向右的拉力F1=4N，因为A静止，所以地面向右的摩擦力
f地=fB-F1=6N-4N=2N
（3）[4]由图可知，拉力端移动速度
v=2v物=2×0.1m/s=0.2m/s
根据
可知F2的功率
P=F2v=3N×0.2m/s=0.6W
（4）[5]如果增大F2，B将做加速运动，B对A的压力和接触面的粗糙程度不变，B与A之间的摩擦力不变，A受摩擦力不变，A受到地面的摩擦力也不变，即A的受力情况不变，还是处于静止状态。
2． 矿石的质量超过了天平的最大称量值 左 大于 0.54 120 4.5×103
【解析】
（1）[1]矿泉水的体积
V＝500mL＝500cm3
由可得，矿泉水的质量
m＝ρV＝1g/cm3×500cm3＝500g
因为矿石的质量大于500g，而天平的最大称量为200g，因此不使用天平是因为矿石的质量超过了天平的最大称量值。
（2）①[2][3]如图甲，实验前，将杠杆中点置于支架上，杠杆右端下沉，为了使它在水平位置平衡，应将杠杆的平衡螺母向左调节；未调节杠杆在水平位置平衡，就进行测量，因杠杆右端下沉，杠杆重心偏右，杠杆重力的力臂不为零，弹簧测力计的拉力与物体对杠杆的拉力和杠杆重力使杠杆水平平衡，根据杠杆平衡条件计算出的物体重力偏大，测量出的物体质量偏大。
②[4]由杠杆平衡原理F1L1＝F2L2及图甲可知
L1：L2＝3：1
又知F1＝1.8N，所以矿石重力
矿石的质量
（3）②[5][6]由图丙可知，量筒中液体的凹液面的底部与30mL刻度线相平，所以矿石的体积
V＝150mL﹣30mL＝120mL＝120cm3
矿石的密度
3． 匀速 78.4% 2.4 0.3 见解析 大
【解析】
（1）[1]在实验过程中，应竖直向上匀速缓慢拉动弹簧测力计，保证弹簧测力计的示数不变。
（2）[2]由表格第2次数据，滑轮组的机械效率为
（3）[3][4]由图丙可知，弹簧测力计的示数是2.4N，克服物重做的有用功
W有′=G′h=6N×0.05m=0.3J
（4）[5]从实验数据看，在钩码上升的高度相同的情况下，钩码越重，滑轮组的机械效率越大，这说明滑轮组的机械效率与被提升物体的重力有关，物体越重，机械效率越大。
[6]若提起同样的重物，用轻质塑料动滑轮代替实验中的铁质动滑轮，此时所做的额外功会减小，有用功不变，则机械效率将变大。
4． 1.30 3.6 -4℃ 消除杠杆自重对实验影响（便于测量力臂） 4 大于
【解析】
（1）[1]图示刻度尺1cm又分为10个小刻度，故最小刻度值为1mm；左侧与6cm对齐，右侧与7.30cm对齐，故物体长度为
[2]在弹簧测力计上，最大示数是5N，所以其量程为0～5N；1N之间有5个小格，一个小格代表0.2N，即弹簧测力计的分度值为0.2N，指针在“3”后3个小格处，所以弹簧测力计的示数为3.6N。
[3]图所示的温度计的液柱是在零刻度线下方，所以，对应的温度是零摄氏度以下的温度值（也可以用负数来表示），分度值为1℃，所以，图丙中的温度值为-4℃。
（2）[4]杠杆在水平位置平衡，力臂在杠杆上，便于测量力臂大小，杠杆的重心通过支点，可以消除杠杆重对杠杆平衡的影响。
[5]设一个钩码重为G，杠杆上一个小格代表L，根据杠杆平衡条件得，杠杆的右端
2G×2L=4GL
要使杠杆在水平位置平衡，杠杆的左端力和力臂的乘积也应该是4GL，左端力的力臂为L，所以在左边B处第1格处挂4个钩码。
[6]当弹簧测力计在图乙所示的C位置斜向下拉时，力臂变小，即L1＜4L，根据杠杆平衡条件知道
1N×2L=F×L1
因为L1＜4L，所以
F＞0.5N
5． 匀速 0.4 0.4 88.9% 大 无关 B
【解析】
（1）[1]实验过程中，应缓慢拉动弹簧测力计，使钩码竖直向上做匀速运动。
（2）[2]在第一次实验时，滑轮组的绳子段数
忽略绳重和摩擦，可以计算出动滑轮的重
（3）[3][4]第2次实验时所做的有用功为
第2次做的总功
滑轮组的机械效率是
（4）[5][6]分析1、2、3次实验的数据可知，使用同一滑轮组提升重物时，重物重力越大，滑轮组的机械效率越高；分析3、4次实验的数据可知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关。
（5）[7]A．增大绳重，增大了额外功，有用功与总功的比值变小，机械效率变小，故A不符合题意。
B．减轻动滑轮重，减小了额外功，有用功与总功的比值变大，机械效率大，故B符合题意。
C．由（3）知，滑轮组的机械效率与钩码上升的高度无关，根据分析，机械效率与物体提升的速度无关，故C不符合题意。
故选B。
6． 见解析 见解析 见解析 见解析 见解析
【解析】
(1)[1]实验目的∶探究斜面的机械效率与斜面的倾斜程度是否有关
(2)[2]实验器材∶长木板､垫木､木块（带钩）弹簧测力计､刻度尺､细线
(3)[3]实验步骤∶
①把垫木平放，将长木板的一端垫高，构成一个斜面｡用刻度尺测出斜面的长度s1和斜面高度｡用弹簧测力计测出木块所受的重力G，再用弹簧测力计拉着木块沿斜面匀速滑动，由底部上升到顶端，记下此时弹簧测力计的示数F1，记录数据｡
②把垫木侧放，将长木板的一端垫高，斜面变陡一些，重做实验，记录数据｡
③把垫木竖放，将长木板的一端垫高，斜面再变陡一些，重做实验，记录数据｡
④收集处理数据，进行比较､归纳｡
(4)[4]分析与论证∶
通过公式计算出各次实验的机械效率，进行分析∶若测得的机械效率都相等，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度无关；若测得的机械效率不相等，说明斜面的机械效率跟斜面的倾斜程度有关｡
(5)[5]交流与评估∶
①该实验中，测量拉力时，应保持木块在斜面上做匀速运动｡
②斜面的机械效率与斜面的粗糙程度等其他因素有怎样的关系呢，如何验证？
7． 0.5mgsinθ 平均快慢程度
【解析】
（1）[1]根据力臂的概念：从支点向力的作用线作垂线即力臂；根据杠杆的平衡条件可知力臂最大时力最小，从图上可以看出力与杠杆垂直是力最小，作图如下
（2）[2]如下图所示
物块A的重力的力臂为，由杠杆的平衡条件得
故
（3）[3]拉力F做功
功率
（4）[4]拉力F的功率并不是始终这么大，此功率的表达式是表示拉力F做功的平均快慢程度。
8． ③④
【解析】
(1)[1]过支点O做拉力F作用线的反向延长线的垂直距离为力臂L，如图所示
(2)[2]①拉杆箱的重力、重力的力臂不变；缩短拉杆的长度，则拉力的力臂变短，根据杠杆的平衡条件可知拉力变大，故该方法不可行；
②拉杆箱的重力、重力的力臂不变；使拉力方向顺时针改变30°，此时拉力的力臂为0，不省力，即不能使作用在A点的拉力减小，故该方法不可行；
③拉杆箱的重力、重力的力臂不变；使拉力方向逆时针改变60°，此时拉力的力臂变大，根据杠杆的平衡条件可知拉力变小，故该方法可行；
④拉杆箱的重力不变，将箱内较重的物品靠近O点摆放，重心由B变至，重力的力臂变短；拉力方向不变，拉力的力臂不变；根据杠杆的平衡条件可知拉力变小，故该方法可行。
所以③④能使作用在A点的拉力减小。
9． 3 10 1000 上 45
【解析】
（1）[1][2]物体M受受到了重力和拉力和浮力，故一共受到了三个力；它所受浮力F浮为
（3）[3][4][5]活塞C下表面受到的水的压强是
活塞C下表面受到的水的压力是向上的，活塞C顶着杆AC向上，故轻质杠杆A端受到的推力方向是向上；向上的力为
甲容器中活塞C（含杆AC）的质量m0=1kg，故A端受到力为
B端受到的拉力为
物体M的重力为
10． F1l1=F2l2 小于 80%
【解析】
（1）[1]跳台滑到受到两个力的作用，一个时滑到自重，使杠杆顺时针转动，一个是支架对杠杆的力，应该阻碍杠杆顺时针转动，故力F的方向应沿着bc向上，过支点O做力F作用线的垂线，垂线段即为力F的力臂l，如下图所示：
[2][3]①②图可看出杠杆自身所受重力的力臂小于力F的力臂，根据公式F1l1=F2l2可知，力F小于滑道上段所受的重力。
（2）[4]由图可知滑轮组用两段绳子提升模型部件，机械效率公式
已知部件重G=4N，拉力F=2.5N，所以机械效率
11．(1) (2)300N；(3)1×104Pa
【解析】
(1)人受竖直向下的重力，竖直向上的拉力和地面对其向上的支持力，作用点在人的重心，如图所示：
(2)杠杆水平平衡，由杠杆的平衡条件得到
FA×AO=F×BO
F ==300N
(3)人在B端施加竖直向下300N拉力时，由力的作用相互性可知人受到绳子的拉力为
F拉=300N
人受到的地面的支持力
F支=G-F拉=700N-300N=400N
因此，人对地面的压力为
F压=400N
所以，人对地面的压强为
p==1×104Pa
答：(1)见上图；
(2)人在B端施加的竖直向下的拉力F大小为300N；
(3)此人对地面的压强为1×104Pa。
12．(1)80N；(2)0.2m．
【解析】
(1)物体未滑动时，它对杠杆施加的力近似看成通过支点O，，它不影响杠杆的平衡，所对的直角边是斜边的一半．
l1===0.5m
l2=OB=0.4m
F2=G=mg=10kg×10N/kg=100N
∴根据杠杆原理：F1l1=F2l2得物体在O点，杠杆水平静止时细绳AC的拉力：
F1===80N
(2)物体运动到距离O点为L3时，细绳AC的拉力恰好为零，
=5kg=50N
根据杠杆原理有：F2l2=F3l3即
100N×0.4m=50N×l3
∴l3=0.8m；则细绳AC的拉力恰好为零时，物体运动到距A点
1m
答：(1)物体未滑动时，细绳承受的拉力为80N；
(2)物体运动到距A点0.2m的地方，细绳AC的拉力恰好为零．
13．（1）2×103kg/m3；（2）16kg；（3）0.5m
【解析】
解：（1）由题意知，物体N的体积
V2=SH=20×10-4m2×1m=2×10-3m3
密度
（2）将物体M、N分别挂在杠杆的A、B端时，M对压力传感器的压力为零，N对水槽底部的压力为零，则杠杆在水平位置平衡，据杠杆的平衡条件知
m1g⋅AO=m2g⋅BO
即
m1⋅AO=4kg⋅4AO
解得，物体M的质量
m1=16kg
（3）当压力传感器的示数F=40N时，压力传感器对M的支持力为40N，则M对杠杆A端的拉力
F1=G1-F=m1g-F=16kg×10N/kg-40N=120N
设N对杠杆B端的拉力为F2，据杠杆平衡条件有
F1⋅OA=F2⋅4OA
即
此时N受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的拉力的作用，处于静止，所以浮力
F浮=m2g-F2=4kg×10N/kg-30N=10N
据阿基米德原理知，N排开水的体积
此时水未将N浸没，则水槽内水的深度
答：（1）物体N的密度ρ为2×103kg/m3；
（2）物体M的质量m1为16kg；
（3）水槽内水的深度h为0.5m。
14．（1）300W，83.3%；（2）187.5J
【解析】
解：（1）在2~3s内，重物做匀速运动，其速度
拉力
因为连接动滑轮的绳子有三根，所以拉力F的作用点下降的速度是重物上升速度 v3的三倍，则拉力F的功率
滑轮组的机械效率
（2）在1~2s内，拉力
重物上升高度
拉力 F做的功
答：（1）在2~3s内，拉力F的功率为300W，滑轮组的机械效率为83.33%；
（2）在1~2s内，拉力F做的功为187.5J。
15． 3×105Pa 7.92×104J 90.9% 12s 5.2×103N 1.56×104W
【解析】
(1)汽车静止在水平地面上时对水平地面的压力
F＝G车＝m车g＝3103kg10N/kg＝3104N
则汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强
p＝＝3105Pa
(2)由图知，n＝3，将物体从井底拉至井口的过程中，绳端移动的距离
s＝3h＝312m＝36m
汽车拉绳子的拉力对滑轮组做的功
W总＝Fs＝2.2103N36m＝7.92104J
(3)有用功
W有用＝Gh＝6103N12m＝7.2104J
滑轮组的机械效率
η＝100%≈90.9%
(4)已知汽车运动的速度为v＝3m/s，则物体上升速度
v物＝v＝3m/s＝1m/s
由v＝得，将物体由井底拉至井口需要的时间
t物＝＝12s
(5)汽车匀速运动时，受向右的牵引力、向左的绳子拉力和向左的阻力，根据力的平衡条件可得牵引力
F牵＝Ff＝F0.1G车＝＝5.2103N
根据P＝＝Fv可得，牵引力做功功率
P＝F牵v汽＝5.2103N3m/s＝1.56104W=15.6kW
答：(1)汽车静止在水平地面上时对水平地面的压强是3×105Pa；
(2)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功7.92×104J；
(3)滑轮组的机械效率为90.9%；
(4)将物体由井底拉至井口需要12s；
(5)汽车牵引力为5.2×103N，牵引力的功率为15.6kW。
16．(1) 30N；(2)；(3) 38N
【解析】
(1)根据题意知道，当图甲所示的水箱中装满水时，水的质量为3kg，所以，水受到的重力是
(2)由图乙可知，水箱中没有水时（m＝0），压力传感器受到的拉力FA＝6N，由杠杆的平衡条件F1l1＝F2 l 2知道
所以
即物体M的质量是
水箱中水质量为0~1kg时，压力传感器受到的拉力为6N不变，此时M没有受到浮力作用，即水箱中水质量为1kg时，液面恰在M下表面处。
水箱中水质量为1~2kg时，压力传感器受到的拉力先变小后变大。变小时，M受到向上浮力作用逐渐变大，M对杠杆OAB的B端有向下的拉力逐渐变小；压力传感器受到的拉力为零时，M受到向上浮力等于M重力作用，M对杠杆OAB的作用力为零；继续加水时，M受到向上浮力逐渐变大， M重力不变，M对杠杆OAB的B端向上的支持力逐渐大。
水箱中水质量为2~3kg时，压力传感器受到的拉力为24N不变，即B端受到M对杠杆OAB力不再变化，则此时M完全浸入由杠杆的平衡条件可知
所以
以M为研究对象，M此时受到浮力为
所以M的体积为
物体M的密度为
(3)由图乙可知，加入质量为1kg的水时，力传感器的示数大小为6N，当加入质量为2kg的水时，力传感器的示数大小为24N，即为加入质量为1kg的水时力传感器的示数的4倍。由第二问可知，此时B端受到M对杠杆OAB向上的8N的力。
将水箱、加入水箱的水、浮块整体作为研究对象，杠杆OAB对整体由向下的8N的压力，则水箱此时对桌面的压力为
答：(1)水箱装满水时，水受到的重力为30N；
(2)物体M的密度为；
(3)当向水箱中加入质量为1kg的水时，力传感器的示数大小为F；则当力传感器的示数大小变为4F时，水箱对桌面的压力为38N。