2021年中考物理一轮复习专题练习15压强、浮力、简单机械综合计算

2021年中考物理一轮复习

专题练习15  压强、浮力、简单机械综合计算

1．如图所示是一种起重机的示意图．起重机重2.4×104N（包括悬臂），重心为P1．为使起重机起吊重物时不致倾倒，在其右侧配有配重M（重心为P2）．现测得AB为10m，BO为1m，BC为4m，CD为1.5m．（g取10N/kg）

（1）若该起重机将重物吊升6m，用时50s，则重物上升的平均速度是多少？

（2）现在水平地面上有重为2.44×104N的货箱，它与地面的接触面积是3m2．

①若起重机不加配重，在起吊货箱时，最大可使货箱对地面的压强减少多少？

②若要吊起此货箱，起重机至少需加多少牛的配重？

（3）有人认为起重机的配重越重越好，这样就能吊起更重的重物．这起重机能配8t的配重吗？请说明理由．

2．如图甲所示是使用汽车打捞水库中重物的示意图，汽车通过定滑轮牵引水下一个质量均匀分布的正方体重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v＝0.1m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉力F跟时间t变化的图像。设t＝0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力和滑轮的摩擦，g取10N/kg。求：

（1）水库水的深度；

（2）重物的密度；

（3）整个打捞过程中汽车的最小功率。

3．如图所示，A为直立固定的柱形水管，底部活塞B与水管内壁接触良好且无摩擦，在水管中装适量的水，水不会流出。活塞通过竖直硬杆与轻质杠杆OCD的C点相连，O为杠杆的固定转轴，滑轮组下端挂着一个磁体E，E的正下方水平面上也放着一个同样的磁体F（极性已标出）。当水管中水深为40cm时，杠杆恰好在水平位置平衡。已知OC:CD＝1:2，活塞B与水的接触面积为30cm2，活塞与硬杆总重为3N，每个磁体重为11N，不计动滑轮、绳重及摩擦。（g=10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）求：

（1）水管中水对活塞B的压强。

（2）绳子自由端对杠杆D端的拉力。

（3）磁体F对水平面的压力。

4．小雨通过如图甲所示滑轮组将水中物体匀速提升至空中，他所用拉力F与绳子自由端移动的距离s的关系图像如图乙所示．其中物体在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为85%．每个滑轮等重，不计绳重、摩擦和水的阻力．求：

（1）物体在空中上升1m，小雨做的功是多少？

（2）每个滑轮的重力是多少？

（3）物体的密度是多少？

5．如图所示，轻质杠杆可绕O点转动，杠杆左端A处挂了一块，右端B处施加一个F=3N的拉力，此时杠杆在水平位置平衡，得OA=30cm，OB=20cm．

（1）求绳子对杠杆A端的拉力．

（2）若物块的体积为10cm3，求物块在水中所受到的浮力．

6．某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体A，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为60N，物体匀速上升的速度始终为1m/s．（不计绳重，摩擦及阻力，ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg）

求：

（1）物体浸没在水中时受到的浮力．

（2）物体的密度．

（3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率．

7．如图所示装置中，轻质杠杆支点为O，物块A、B通过轻质细线悬于Q点，当柱形薄壁容器中没有液体时，物体C悬挂于E点，杠杆在水平位置平衡；当往容器中加入质量为m1的水时，为使杠杆在水平位置平衡，物块C应悬于F点．A、B为均匀实心正方体，A、B的边长均为a，连接A、B的细线长为b，B的下表面到容器底的距离也为b，柱形容器底面积为S．已知：a=b=2cm，S=16cm2，O、Q两点间的距离为LOQ=4cm；三个物块的重为GA=0.016N、GB=0.128N、GC=0.04N、m1=44g；ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg．杠杆重力对平衡的影响忽略不计，细线重力忽略不计，物块不吸水．

（1）O、E两点间的距离LOE=？

（2）E、F两点间的距离LEF=？

（3）如果剪断物块A上方的细线，往容器中加水，直到容器中水的质量为m2=120g，则物块处于平衡位置后，水对物块B上表面的压力Fb=？

8．近日，我国新型战略核潜艇（如图所示）为保障国家安全，进行了战略巡航．下表是核潜艇的部分性能参数．求：

（1）核潜艇以水下最大航速行驶，到距离2700km外的某海域执行任务所用的时间；（1节≈0.5m/s）

（2）核潜艇在水面航行时受到的浮力；下潜到最大深度时受到水的压强；（g=10N/kg，海水的密度ρ海水=1.03×103kg/m3）

（3）若核潜艇在水下巡航时，做水平匀速直线运动，所受阻力与速度的关系如图乙所示，它的动力功率是多少？

9．在一底面积为4m2的圆柱形深井底部，有一体积为2m3，密度为10×103kg/ m3的贵重物体，现用如图所示的装置将其打捞上来。若牵引车以0.6 m / s的速度匀速向右行驶，通过滑轮组将物体由井底开始往上拉，30s后井底受到的水的压强恰好变化了2.5×103Pa，（忽略动滑轮和绳子的重力及滑轮与绳子之间的摩擦，g取10N/kg）求：

（1）物体的重力；

（2）物体浸没在水中时受到的浮力；

（3）牵引车行驶了30s后，物体被提升的高度；

（4）物体未露出水面前，物体受到绳子拉力的功率；

（5）牵引车行驶了30s时，牵引车对绳子的拉力。

10．如图是利用电子秤显示压力大小反映水箱水位变化的装置示意图。该装置由滑轮C，长方体物块A、B以及杠杆DE组成。物块A通过细绳与滑轮C相连，物块B放在电子秤上并通过细绳与杠杆相连。杠杆可以绕支点O转动并始终在水平位置平衡，且DO∶OE=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A的上表面与水箱顶部相平，物块B的重力为150N。滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦以及滑轮、杠杆和绳的自重均忽略不计（g取10N/kg，水的密度为l.0×l03kg/m3）。请解答下列问题：

（1）当水箱装满水时，物块A的下表面受到水的压强是多大？此时物块A所受的拉力是多大？

（2）从水箱装满水到水位下降lm，电子秤所显示的压力示数变化范围是多少？

参考答案

1.（1）

（2）①设起重机的自重为G1，不加配重时，起重机起吊的最大拉力为F

根据杠杆平衡条件：

F×AB=G1×BO

所以，货箱对地面减小的最大压强为：

②要吊起货箱，对货箱至少要增加的拉力为：

F2=2.44×104N－2.4×103N=2.2×104N（1分）

设需要加的配重为GM，

根据杠杆平衡条件得出：GM×BD=F2×AB

（3）以C点为支点，由于8×104N×1.5m>2.4×104N×3m，所以配重过重，起重机不吊重物时会向配重一侧倾倒．（1分）

2.（1）水库水的深度为4m；

（2）重物的密度为4.5×103kg/m3；

（3）整个打捞过程中汽车的最小功率为3.5×103W．

3.（1）4×103Pa   （2）5N （3）12N

4.（1）800J   （2）60N   （3）1.7×103kg/m3

5.（1）2N   （2）0.1N

6.（1）物体浸没在水中时受到的浮力为120N；

（2）物体的密度为3×103kg/m3；

（3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%．

7.（1）O、E两点间的距离LOE=14.4cm

（2）E、F两点间的距离LEf=4cm

（3）物块处于平衡位置后，水对物块B上表面的压力Fb=0.144N

8.（1）1.5×105s（2）受到的浮力为9×107N下潜到最大深度时受到水的压强为3.605×106Pa（3）功率是3×106W

9.（1）G物=ρ物V物g =10×103kg/ m3×2 m3×10N/kg=2×105N （1分）

（2）F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/ m3×10N/kg×2m3 =2×104N （1分）

（3）牵引车通过的路程：S=vt=0.6m/s×30s=18m  （1分）

物体被提升的高度：h=S/n=18m/2=9m  （1分）

（4）物体露出水面前，由平衡条件得：

F拉= G物－F浮=2×105N－2×104N=1.8×105N  （1分）

（1分）

物体对绳子拉力的功率：P＝F拉v物=1.8×105N×0.3m/s=5.4×104W （1分）

（5）由p=ρ水g h

得水面下降的深度：（1分）

此时，物体露出水面的体积：△V=S井△h=4 m2×0.25 m=1 m3

物体浸在水面下的体积：V浸= V物－△V=2 m3－1 m3=1 m3

物体受到的浮力：F/浮=ρ水gV浸=1.0×103kg/ m3×10N/kg×1m3 =1×104N （1分）

牵引车对绳子的拉力：

（1分）

10.（1）p=ρ水hg=1.0×103kg/m3×1m×10N/kg=1×104Pa

物体A的体积：VA=Sh=0.04m2×1m=0.04m3

浸没时：V排=VA=0.04m3

物体A受到浮力：F浮=ρ水gV排=l.0×l03kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N

物体A受到重力：GA=ρAgVA=l.5×l03kg/m3×10N/kg×0.04m3=600N

物体A的拉力：F=GA﹣F浮=600N﹣400N=200N

（2）当物体A全部浸没时：

对D点拉力：

由杠杆平衡条件：FD×DO=FB×OE，以及DO∶OE=1∶2得：

电子秤示数：F压=GB﹣FB=150N﹣50N=100N

当水位下降到1m时，即物体A全部露出水面时

对D点拉力：

由杠杆平衡条件：FD×DO=FB×OE，以及DO∶OE=1∶2得：

电子秤示数：F压=GB﹣FB=150N﹣150N=0N

所以水箱装满水到下降1m，电子秤示数变化范围0N～100N。