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1、力学综合题28.下图是八浮子（编号为1-8）波浪发电机的俯视图。当浮子随着海面波浪向上浮动时，会通过传动装置带动发电机发电。已知每个浮子的重力为20N，体积为0.016m3，若它在水中上浮带动发电机发电时，露出水面的体积为0.004m3，则：（1）每个浮子上浮带动发电机发电时，受到的浮力是多少牛？（2）当海浪的波高为3m、起伏周期为6s时，假设浮子沿竖直方向运动，平均每秒每个浮子带动发电机发电时匀速上浮的高度为0.8m，传动装置和发电机的总效率为30%，求：每个浮子对与之相连的硬杆产生的竖直向上的推力是多少牛？波浪发电机的输出功率是多少瓦？答案： (1)F浮=r水gV排=1.0103kg/m3
2、10N/kg(0.016m3-0.004m3)=120N(2)硬杆对浮子竖直向下的作用力F=F浮-G=120N-20N=100N 浮子对硬杆竖直向上的推力F=F=100N每秒内8个浮子对硬杆竖直向上的推力所做的总W总=Fs8=100N0.8m8=640J波浪发电机输出的电能W电=W总=30%640J=192J波浪发电机输出功率37、据报道，华中农业大学的几位学生发明了一种水面垃圾清理船，它能将水面上漂浮的垃圾通过前端的两个旋转滤网收集后，由倾斜的传送带送至船尾的垃圾箱中，如图是设计的样艇。若相关数据如下表：名称水面垃圾清理船发动机汽油发动机额定功率5kW质量（空载）200排水量1000(1)工
3、作前，质量为60 的驾驶员登上船后，它排 开水的体积是多少?(2)正常工作时，传送带将收集的垃圾升高05m 后，落入垃圾箱中，这要消耗发动机的1的能 量。它在5分钟内可传送300的垃圾，求传 送带的传送效率。(3)如何提高该船效率，请提出一条合理化的建议。37. 有一种用于清理河道、港口泥沙的抽砂船。工作时，用高压水枪喷射出的水柱将细砂冲起，再利用水泵将细砂抽起通过管道输送到目的地。下面是某型号抽砂船的有关参数。（设湿砂的平均密度为2.0103/m3，河水的密度为1.0103/m3、g取10N/）（1）该抽砂船在非工作状态下，排开水的体积是多少？（2）高压水枪水压为3.0107Pa，水枪喷嘴的
4、面积为5.0106，若不考虑水从喷嘴喷出时横截面积的变化，高压水流产生的压力为多少？（3）若某一次抽砂的高度为12m，抽砂船的工作效率为80%，则抽砂船实际消耗的功率为多少？（结果保留整数）37爱湖小分队的同学为对西湖水质进行监测，他们找来了一根长1.2 m粗细均匀的木条，在其底端嵌入适量重物，使其能直立漂浮在水中，做好相应的标记后就做成一个简易的密度计，该简易密度计的总质量为0.5 kg (1)先将该木条放入足够深的清水中，测得木条露出水面0.2m，在水面处画上白线，请计算此时木条底端受到的水的压强及木条受到的浮力。 (2)请通过计算说明应在木条的什么位置上表示污水密度达到1.05l03kg
5、m3红线，以监测水密度是否超标。浮标19如图是吴林泽利用U形压强计改装成的测液体密度的密度计。A为固定支架，其作用是保证橡皮膜在不同的液体中深度均为1。U形管盛水，其右管标有刻度值，为了便于读数，在U形管右管有一个指示液面位置（刻度值）的质量为1g的实心红色浮标，刚好有一半体积浸没在水中。未测量时， U形管水面刚好与a相平，读数时，读取浮标所对的刻度值即可。求：（1）浮标受到的浮力 （2）浮标的密度（3）当橡皮膜放入某液体中，浮标指示在b处， ab之间的距离为1，计算b处的刻度值19、（1）因漂浮F浮=G=mg=10-310=10-2 N (2分)（2）根据漂浮条件F浮=G 水g1/2V=g
6、V =1/2水=0.5103/m3 (2分)（其它正确的解法均可）（3）因液体对橡皮膜压强等于U形管水面高度差产生的压强即液gh=水gh 液=水h/h=1103210-2/10-2=2103/m3 (2分)20在南极考察中使用的海洋破冰船，针对不同的冰层有不同的破冰方法。其中一种破冰的方法是：接触冰面前，船全速航行，船体大部分冲上冰面，就可以把冰压碎。（1）当破冰船航行于海面时，它的排水体积约为1500m3，求船自身的重力。（3分）（2）在一次破冰行动中，当船冲到冰面上时，船的排水体积变为原来的三分之一，船与冰层接触面积为5m2，此时破冰船对冰层的压强是多少？（海水的密度取1.0103/m3）
7、 20、（1）F浮=水gV排=103101.5103 N=1.5107N 因为船漂浮所以 G= F浮=1.5107N（2）F浮=1/3水gV排 (1分) P=F/S=2G/3S=2106Pa39伍实同学利用密度为1.5103kgm3的橡皮泥进行造“船”比赛，他所用橡皮泥的体积为20cm3，造成的小船最大排水体积为100cm3求：(1)他所用的橡皮泥的重力；(2)他所做的小船能装载的货物最重为多大? 18.如图所示，一立方体木块漂浮在底面积为410-2m2的盛水容器内.木块密度p=O.6103 kgm3，边长L=0.1 m，容器内水的深摩hl=0.2m，木块下表面距水面h2=0.06m(g=10
8、N/kg)求： (1)木块下表面受到水的压强; (2)木块受到的浮力; (3)根据题中所给的条件,请你再求出一个物理量.18.(1) P=水gh2=1.0103kg/m310N/kg0.06m=6102Pa (2) F浮=G木=gV木= O.6103 kgm310N/kg0.001m3=6N (3) 略 34、如图所示，是小明为防止家中停水而设计的贮水箱 当水箱中水深达到12m时，浮子A恰好堵住进水管向箱 内放水，此时浮子A有1/3体积露出水面(浮子A只能沿图示位置的竖直方向移动)若进水管口水的压强为12105 Pa，管口横截面积为25 cm，贮水箱面积为08m2， 浮子A重ION求： (1)
9、 贮水箱能装多少水? (2) 浮子A的体积应多大?19.如图是某养鱼专业户设置在鱼池中央的增氧机，它由三个浮球和连杆把电动水泵固定在一起构成，整个设备总质量300，潜水泵额定电功率3kW.增氧机不工作时，浮球有一半漏出水面.增氧机工作时，即潜水泵抽水，每5min可将1.44104水送到5m高的空中让其自由下落，从而达到增氧的目的. （1）连杆和水泵的体积不计，每个浮球的体积是多少？ （2）增氧机正常工作时，其效率为多少？（3）增氧机工作时，试分析浮球漏出水面的体积有何变化？（不计算，只作答） 1.如图25所示是起重机的结构示意图。用它把质量为2103kg，底面积为1m2的货箱G匀速提起。（取g
10、10N/kg）问：（1）当货箱静止于水平地面时，它对地面的压强是多少？（2）若把货箱匀速吊起3m，起重机对货箱做了多少功？（3）吊起货箱时，为使起重机不倾倒，在它右边加挂质量为多大的铁块？ 已知：OA10m，OB5m。（设起重机所受重力的作用线恰好通过O点。）2.磅秤上有一个重1500N的木箱，小明站在地上，想用如图29（甲）所示的滑轮组把这个木箱提升到楼上，可是他竭尽全力也没有提起，此时磅秤的示数为40kg。于是他改变滑轮组的绕绳方法如图29（乙）所示，再去提这个木箱。当木箱匀速上升时，小明对地板的压力为100N，不计轴摩擦和绳重，取g10N/kg。求小明的体重和提升木箱时滑轮组的机械效率。
11、 3.图30MOAB如图30所示，一正方体合金块M的边长为20cm，把它挂在以O为支点的轻质杠杆的A点处，一个重为640N的人在杠杆的B点通过定滑轮用力F1使杠杆在水平位置平衡，此时M对水平地面的压强为1.1104Pa，人对水平地面的压强为1.45104Pa；若把M浸没于水中(M与容器底不接触)，人用力F2仍使杠杆在水平位置平衡，此时人对地面的压强为1.15104 Pa；已知人单独站在水平地面上，对地面的压强为1.6104 Pa（g取10N/kg）求：（1）力F1的大小；（2）合金块M的密度；（3）当 M浸没于水中时，若剪断细绳，合金块M沉于容器底，则M对容器底的压强为多大ABDCEOF图25
12、4.图25是液压汽车起重机从水中打捞重物的示意图。A是动滑轮，B是定滑轮，C是卷扬机，D是油缸，E是柱塞。作用在动滑轮上共三股钢丝绳，卷扬机转动使钢丝绳带动动滑轮上升提取重物，被打捞的重物体积V0.5m3。若在本次打捞前起重机对地面的压强p12.0107Pa，当物体在水中匀速上升时起重机对地面的压强p22.375107Pa，物体完全出水后起重机对地面的压强p32.5107Pa。假设起重时柱塞沿竖直方向，物体出水前、后柱塞对吊臂的支撑力分别为N1和N2，N1与N2之比为19：24。重物出水后上升的速度v0.45m/s。吊臂、定滑轮、钢丝绳的重以及轮与绳的摩擦不计。（g取10N/kg）求（1）被打
13、捞物体的重力；（2）被打捞的物体浸没在水中上升时，滑轮组AB的机械效率；（3）重物出水后，卷扬机牵引力的功率。5.某桥梁施工队的工人用如图24所示的滑轮组匀速打捞沉在水中的工件。已知工件的质量为100kg工人的质量为70kg。工件打捞出水面前与工件完全被打捞出水后工人对地面的压力之比为15：2，工件在水中时，滑轮组的机械效率为60% 。若不计摩擦、绳重及水的阻力，g取10N/kg 。求：（1）工件浸没在水中时所受的浮力浮 ；（2）工件完全打捞出水面后，滑轮组的机械效率2 ；（3）工件完全打捞出水面后，以0.2m/s的速度被匀速提升，工人拉绳的功率P2。6.如图24所示，是使用汽车从湖水中打捞重
14、物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度v=0.2 m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的拉力F随时间t变化的图像。设t = 0时汽车开始提升重物，忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦，g取10Nkg。求：图24（1）重物露出水面前，汽车拉重物的功率；（2）圆柱形重物的密度；（3）水对湖底的压强（整个过程中，湖水深度不变）。1 答案 （1）（2）W=FS=2103kg10N/kg3m=6104J（3） GAO = G0OB2103kgg10m = m0g5mm0 = 4103kg2 答案 F拉G人木箱和动滑轮受力G箱G轮2F拉F支2G人F支2G人mg
15、 改变绕绳方式后，F拉F支G人，木箱和动滑轮受力G箱G轮3F拉3(G人F支) 所以2G人mg3(G人F支) F支F压100NG人3F支mg3100N40kg10N/kg700N F拉G人F支700N100N600N 机械效率h83.3%3 答案 （1），F1=G人p1S=640N1.45104Pa0.04m2=60N，F2=G人p2S=640N1.15104Pa0.04m2=180N（2）杠杆在水平位置平衡时，有 OA(GMFM)=OBF1 OA(GMF浮)=OBF2 由可得， FM=F压=PMSM=1.1104Pa(0.2m)2=440N F浮=水gVM=1103kg/m310N/kg(0.
16、2m)3=80N 将FM=440N、F浮=80N 代入式，解得： GM=620N （3）当M浸没于水中时，剪断细绳，合金块M沉于容器底， 4 答案 （1）设起重机重为G，被打捞物体重力为G物；打捞物体前，G=p0S在水中匀速提升物体时：F拉=G物F浮起重机对地面的压力：G+F拉=p1SF浮=水gV排=0.5104N物体出水后：G+G物=p2S，F拉=（p1- p0）S；G物=（p2- p0）S可得物体重力为 G物=2.0104N。（2）设钢丝绳上的力在出水前后分别为F1、F2，柱塞对吊臂力的力臂为L1，钢丝绳对吊臂力的力臂为L2。根据杠杆平衡条件可知：N1L1=3F1L2 ； N2L1=3F2
17、L2，=，F1= （G物F浮+ G动） F2= （G物+ G动），= =将数据代入得： G动=0.4104N物体浸没在水中上升时，滑轮组AB的机械效率：（3）出水后钢丝绳上的力：F2= (G物+G动)/3=0.8104N物体上升的速度v，钢丝绳的速度v=3v=30.45m/ s =1.35m/ sP=F2 v=0.8104N 1.35m/ s =1.08104W。5 答案 （1）以人为研究对象，进行受力分析如图（3）甲、乙所示：G人=F1+N1 N1=G人-F1G人=F2+N2 N2=G人-F2工人受到地面的支持力与工人对地面的压力大小相等；绳对人的拉力与人对 绳的拉力大小相等。1/21/2（
18、人-F1）/（G人-F2）15/2 图（3）又1=W有/W总=（G物-F浮）h / F1S = (G物-F浮)/2F1=60% F1=（G物+G动-F浮）/2 F2=（G物+G动）/2 将、式代入、式，并且将G人=m人g=70kg10N/kg =700N，G物=m物g=100kg10N/kg =1000N代入,解得：G动=320N 由式得：60%=(G物F浮) / (G物+G动-F浮)=(1000N-F浮) / (1000N+320N-F浮)解得F浮=520N 则：F1=400N ； F2=660N。（2）2 =W有 / W总=G物 / 2F2=G物 / (G物+G动)=1000N/(1000N+320N) =76 % （3）P2=F2 v2=F2 2 v物= 1320N 0.2m/s = 264 W 7 答案 （1）根据题意及图像乙，重物重力G=4000N,重物露出水面前，汽车的拉力F=3500N（2） 河水的深度为：