题型训练04 计算专题

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题型训练(四)计算专题类型一力学综合计算题【压强、浮力综合计算】1[2019·广西北部湾经济区]如图T4-1甲所示,一个底面积为0.04 m2的薄壁柱形容器放在电子秤上,容器中放着一个高度为0.1 m的均匀实心柱体A,向容器中缓慢注水。

停止注水后,容器中水的深度为0.1 m,电子秤的示数与容器中水的深度关系如图乙所示。

求:(g取10 N/kg)(1)容器中水的深度为0.06 m时,水对容器底部的压强。

(2)柱体A对容器底部压力恰好为零时,容器对电子秤的压强。

(3)停止注水后,柱体A所受的浮力。

(4)停止注水后,将柱体A竖直提高0.01 m,柱体A静止时水对容器底的压强。

图T4-1|强化训练|1.[2019·鄂州]用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图T4-2甲所示。

由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触)。

物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。

(g取10 N/kg)(1)求物块完全浸没在水中时受到的浮力。

(2)求物块的密度。

(3)从物块刚好浸没在水中到h=10 cm过程中,水对物块下表面的压强变化了多少?图T4-22.[2019·宜宾]如图T4-3甲所示,用钢丝绳将一个实心圆柱形混凝土构件从河里以0.05 m/s的速度竖直向上匀速提起,图乙是钢丝绳的拉力F随时间t变化的图像,整个提起过程用时100 s,已知河水密度为1.0×103 kg/m3,混凝土的密度为2.8×103 kg/m3,钢铁的密度为7.9×103 kg/m3,g取10 N/kg,不计河水的阻力。

(1)求0~60 s内混凝土构件在河水里上升的高度。

(2)求开始提起(t=0)时混凝土构件上表面受到水产生的压强。

(3)求0~60 s内钢丝绳拉力所做的功。

(4)通过计算说明,此构件的组成是纯混凝土,还是混凝土中带有钢铁骨架?图T4-33.[2019·遂宁]如图T4-4甲所示,将一重为8 N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸入水中的体积占总体积的4,此时水面到杯底的距离为20 cm。

如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,5再轻轻放入该杯水中,静止时A上表面与水面刚好相平,如图乙所示。

已知ρB=1.8×103 kg/m3,g取10 N/kg。

求:(1)在图甲中杯壁上距杯底8 cm处的O点受到水的压强。

(2)图甲中物体A受到的浮力。

(3)物体A的密度。

(4)小球B的体积。

图T4-44.[2019·烟台]学习了密度和浮力的相关知识后,某学校综合实践活动小组利用弹簧测力计、合金块、细线、已知密度的多种液体、笔、纸等,设计改装成一支密度计,他们的做法是:在弹簧测力计下面挂一个大小适度的合金块,分别将合金块完全浸没在水和煤油中,静止时弹簧测力计示数如图T4-5所示,在弹簧测力计刻度盘上标上密度值。

再将合金块分别完全浸没在不同的校检液体中,重复上述操作,反复校对检验。

这样就制成一支测定液体密度的“密度计”。

(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ煤油=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg)(1)求合金块的密度。

(2)利用学过的公式原理,从理论上分析推导说明,待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系式,指出改装的密度计刻度是否均匀?改装后密度计的分度值是多少?决定密度计量程大小的关键因素是什么?(3)计算说明密度为2.0×103 kg/m3的刻度应该标在弹簧测力计的哪个位置?图T4-5【功、功率计算】2如图T4-6所示,在一次野外救援行动中,救援队通过滑轮组将掉落在深井中的物体拉至井口。

已知井深15 m,物体重G=5.94×103 N,汽车重G车=1.8×104 N,汽车匀速拉绳子时的拉力F=2.2×103 N,汽车受到的阻力为车重的0.1倍。

求:(1)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的功。

(2)滑轮组的机械效率。

(3)若汽车运动的速度为3 m/s,则将物体由井底拉至井口需要多长时间。

(4)汽车牵引力为多少;牵引力做功时的功率为多少。

图T4-6|强化训练|1.[2019·丽水]2019年4月15日起正式实施电动自行车新国家标准,小金买了一辆按新国标生产的电动自行车(如图T4-7所示),部分参数如下表所示,已知小金质量为60 kg,假定电动自行车在水平骑行过程中受到的阻力始终为总重的0.08倍。

(g取10 N/kg)(1)车轮上制有花纹的目的是。

(2)小金在水平地面骑行时,车轮与地面的总接触面积为0.005 m2,则骑行时电动自行车对地面产生的压强是Pa。

(3)小金在水平公路上骑电动自行车,匀速行驶10 km过程中克服阻力做了多少功?(4)若小金骑行过程中电动自行车以最大功率输出,匀速行驶时的车速为多少?图T4-7项目参数最高车速/(km·h-1) 25整车质量/kg 40最大功率/W 4002.[2019·攀枝花]如图T4-8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=2 m/s,经过t=10 s,货物A竖直升高h=10 m。

已知汽车对绳的拉力F的功率P=120 kW,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。

图T4-83.[2019·安顺]如图T4-9所示,水平桌面上放置一圆柱形容器,其内底面积为200 cm2,容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门K控制的出水口,均匀物体A是棱长为10 cm的正方体,用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止,的体积露出水面,细线受到的拉力为12 N,容器中水深为18 cm。

已知细线能承受的最大拉力为此时物体A有1515 N,打开阀门K,使水缓慢流出,当细线断裂时立即关闭阀门K,关闭阀门K时水流损失不计,细线断裂后物体A 下落过程中不翻转,物体A不吸水。

(g取10 N/kg)(1)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,求重力对物体A所做的功。

(2)物体A下落到容器底部稳定后,求水对容器底部的压强。

(3)阅读后解析:当细线断裂后,物体A所受重力与浮力将不平衡,物体A所受重力与浮力之差称为物体A所受的合外力F(不计水对物体A的阻力),由牛顿第二定律可知:所受的合外力会使物体产生运动的加速度a,并且合外力与加速度之间关系式为:F=ma(式中的F单位为N,a的单位为m/s2,m为物体的质量,其单位为kg)。

通过阅读以上材料,求物体A从全部浸没于水面之下时至恰好沉到圆柱形容器底部的过程中加速度a的大小。

图T4-94.[2019·黔东南州]如图T4-10所示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100 N,均匀实心金属块的密度为8×103kg/m3,金属块的质量为80 kg。

绳重、滑轮摩擦、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=1.0×103 kg/m3,g取10 N/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2 m,且金属块未露出水面时,求人的拉力所做的功。

图T4-105.某课外活动小组,设计了如图T4-11所示的简单机械,模拟打捞沉船,实验中用实心立方体A代替沉船,已知A 的体积为0.1 m3、质量为280 kg。

(设整个过程A均为匀速直线运动状态,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响。

ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)(1)求A完全浸没在水中时受到的浮力。

(2)若A完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为60%,那么A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为多大?(3)若A完全打捞出水面后,以0.1 m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳的拉力F的功率。

图T4-116.[2017·包头青山区二模]用如图T4-12甲所示的滑轮组从水底匀速提升一个重2400 N、体积为0.2 m3的物体。

若物体在露出水面前,此装置的机械效率为80%。

求:(不考虑绳重、摩擦和水的阻力,g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)(1)物体的密度。

(2)物体在露出水面之前,人的水平拉力F。

(3)物体逐渐露出水面的过程中,人拉力的功率随时间变化的图像如图乙所示,已知P1=0.5P2,求物体露出水面过程中的t1时刻物体所受浮力的大小。

图T4-12【以简单机械为载体的综合计算】3[2019·包头一模]如图T4-13所示是利用电子秤监控水库水位的模拟装置,由长方体物块A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤等组成,杠杆始终在水平位置平衡。

已知OC∶OD=1∶2,物块A重600 N,底面积0.04 m2,高1 m;物块B重100 N。

滑轮重、绳重、滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦均忽略不计,g取10 N/kg。

(1)当A顶部刚好没入水面时,A的底部受到水的压强是多少?(2)当A顶部刚好没入水面时,A受到的拉力是多少?(3)若水位发生变化,当电子秤的示数为40 N时,A露出水面的高度是多少?图T4-13|强化训练|1.如图T4-14甲所示,滑轮组通过轻质弹簧悬挂于O点,下端悬挂一柱形物体并浸没于装有水的柱形容S器中,物体上表面恰好与水面相平,绳子A端固定,忽略滑轮重、绳重及摩擦。

已知容器底面积为200 cm2、水深20 cm,物体的底面积为100 cm2、高为12 cm、重为24 N,g取10 N/kg。

(1)求水对容器底的压强。

(2)求水对物体的浮力。

(3)求弹簧所受拉力的大小。

(4)若要使柱形物体有3的高度露出水面,需打开阀门K放出多少千克水?(题中弹簧所受拉力F与其伸长量Δx的4关系如图乙所示)图T4-142.为了将放置在水平地面上重100 N的重物提升到高处,小明同学设计了如图T4-15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的拉力F拉绳时,重物的速度v和上升的高度h随时间t变化的关系图像分别如图丙和丁所示。

若重物与地面的接触面积S=5×10-2m2,不计摩擦,绳对滑轮的拉力方向均可看成竖直方向。

求:(1)在2~3 s内,拉力F的功率P及滑轮组的机械效率。

(机械效率写成百分数的形式,小数点后保留两位小数)(2)在1~2 s内,拉力F做的功W。

(3)在0~1 s内,重物对地面的压强p。