中考物理计算专题专项练习卷：力学综合计算.pdf

1 力学综合计算 一、选择题 1. （2019 四川达州） 如图所示，轻质杠杆AB可绕 O点转动，当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止，A、B两端 的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C 是体积为1dm 3、重为 80N 的实心物体， D 是边长为20cm 、质量为20kg 的正方体， OA ：OB 2：1，圆柱形容器的底面积为400cm 2（g10N/kg） ，则下列结果不正确的是（ ） A物体 C的密度为 8×10 3kg/m3 B杠杆 A端受到细线的拉力为70N C物体 D对地面的压强为1.5 ×10 3Pa D 物体 C浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了2×10 3Pa 2.（ 2019 四川巴中） 将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下，物体下表面刚好与水面接触，从此处匀速下放物体，直 至浸没（物体未与容器底接触）的过程中，弹簧测力计示数F 与物体下表面浸人水中深度h 的关系如图所示，则下 列说法正确的是（） A物体重力为40N B物体浸没时受到的浮力为15N C物体的密度为2.5 ×10 3kg/m3 D物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800Pa 二、填空题 3.（2019 湖南株洲） 立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受地面支 持力 F 随时间 t 变化的关系。据图可知，该运动员受到的重力为N；他在（填“ t1” “ t2”或“ t3” ）时刻 获得向上的最大速度。 2 4. （2019 山东临沂） 2019 年 4 月 23 日，我国在青岛附近海空域举行海军建军70 周年海上阅兵。护卫舰群首先接 受检阅的是质量为4.0 ×10 3t 的“临沂”舰。如图所示，该舰静止在海面上时所受浮力为_N；水面下5m处的 舰体受到海水的压强为_Pa；它以 40km/h的速度向前匀速航行时受到的阻力为1.0 ×10 6 N，则航行 2km的过程 中动力做功 _J （海水=1.03 ×10 3kg/ m 3， g=10N/kg） 三、综合计算题 5. （2019 贵州铜仁） 如图所示，一个装有水的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中的水深h20cm。某同学将一个 实心物体挂在弹簧测力计上，在空气中称得物体的重力G7.9N，再将物体缓慢浸没在容器的水中，物体静止时与 容器没有接触，且容器中的水没有溢出，弹簧测力计的示数F6.9N 。(g=10N/kg) 求: (1) 物体放入水中之前，容器底部受到水的压强P; (2) 物体浸没时受到水的浮力F浮; (3) 物体的密度 物。 6. （2019 湖南怀化） 某容器放在水平桌面上. 盛有足量的水，现将体积为1.25 × 10 -4 m3，质量为 0.4kg 的实心正方 体放入水中 . 正方体不断下沉. 直到沉底，如图所示。知水=1.0x10 3kg/m3，g=10N/kg）求： 3 （1）正方体受到的重力的大小； （2）正方体浸没在水中受到的浮力的大小; （3）容器底部对正方体的支持力的大小和正方体对容器底部的压强。 7 （2019 湖南娄底） 蛟龙 AG600水陆两栖飞机是我国自主研制的“三大飞机”之一，被誉为国之重器，AG600主要 用于大型灭火和水上救援，可以从地面起飞和降落，也可以从水面起飞和降落，AG600空载时质量为41.5t ，最多 可储水 12t 。 （取 g=10N/kg ，水=1.0 ×10 3kg/m3）求： （1）AG600空载时的重力是多少？ （2）某次试飞后，AG600储满水后在某湖面上，求其排开湖水的体积。 （3）在一次水面滑行测试中，AG600储一定质量的水，在水面上以10m/s 的速度匀速滑行了1min，滑行过程中飞 机所受阻力为总重的0.5 倍，发动机牵引力的实际功率为2500kW ， 求飞机在这次滑行测试中所储水的质量是多少？ 8. （2019 四川泸州） 庆祝中国人民解放军海军成立70 周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图中093 改进型攻 击核潜艇于2019 年 4 月 27 日公开亮相，进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8 ×10 4kW ，完全下潜到海面 下后的排水量为6.8 × 10 3t （取海水密度=1×10 3kg/ m 3、 g=10N/kg） 。问： （1）该潜艇悬浮时，其上一面积为0.05m 2 的整流罩距海面深度为200m，此时整流罩受到海水的压力为多少？ （2）若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80% ，该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时，受到的 水平推力为1.6 ×10 6N ，此时潜艇的巡航速度为多少？ （3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为1.5 ×10 3m3，此时潜艇的总重量是多少？ 9. （2019 内蒙古通辽）2018 年 5 月 13 日，中国首艘国产航母001A 型航空母舰离开大连港码头，开始海试。（水 1.0 ×10 3kg/m3， g 取 10N/kg）请问： （1）航母 001A设计排水量6.7 ×10 4t ，那么它满载时受到的浮力是多少？ （2）海面下8m处的压强是多少？ 4 （3）一位体重为600N 的歼 15 舰载机飞行员，每只脚与水平甲板的接触面积是200cm 2，则他双脚站立时对甲板的 压强是多少？ 10. （2019 四川巴中） 利用如图所示的滑轮组，将一边长为0.2m，密度为2.5 ×10 3kg/m3 的正方体石块，匀速从水 中提起，已知动滑轮重力为40N， （不计纯重、摩擦和水的阻力）。求： （1）物体浸没在水中时所受到的浮力大小； （2）物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小； （3）物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率大小。（计算结果保留一位小数） 11. （2019 四川乐山） 小夏利用如图的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N， 对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm 2求此过程中： (1) 小夏对地面的压强； （2）拉力F做的功； （3）该滑轮组的机械效率。 12. （2019 贵州黔东南） 如图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100N，均匀 实心金属块的密度为8×10 3kg/m3，金属块的质量为 80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、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 水1.0 ×10 3kg/m3，g 取 10N/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2m ，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功。 5 13. （2019 云南） 某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图是吊车钢丝绳拉力F 随石柱下 表面距水底深度h 变化的图象，（水的阻力忽略不计，水1.0 ×10 3kg/m3）求： （1）石柱浸没在水中受到的浮力； （2）石柱未露出水面前，在水中上升2m铜丝绳拉力所做的功； （3）在水底时石柱上表面受到的水的压强。 14. （2019 四川达州） 如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先 后打捞水中材料相同、 体积不同的实心物体A和 B 完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。 已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体 间的钢绳不会断裂，g10N/kg ） 。求： （1）物体 A完全露出水面后以0.5m/s 的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少。 （2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75% ，物体 A的密度是多少。 （3）若用该滑轮组打捞体积为50dm 3 的物体 B时，物体 B最多露出多少体积时绳子将断裂。 6 15.（2019 贵州黔东南） 某大桥设计车速为60km/h， 图 1 为该大桥的实景图，其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥， 可逐步抽象成图2、图 3、图 4 所示的模型。 （1）可以看出它用到了（选填“杠杆”或“斜面”）的物理知识。为了减小钢索承受的拉力，在需要与可 能的前提下，可以适当（选填“增加”或“减小”）桥塔的高度。 （2）若某汽车质量为5×10 3kg，在大桥上按设计车速水平匀速直线行驶时受到的阻力为汽车重力的 0.06 倍，则汽 车通过该大桥时汽车发动机的功率为W （g 取 10N/kg ） 参考答案 一、选择题 1. （2019 四川达州） 如图所示，轻质杠杆AB可绕 O点转动，当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止，A、B两端 的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C 是体积为1dm 3、重为 80N 的实心物体， D 是边长为20cm 、质量为20kg 的正方体， OA ：OB 2：1，圆柱形容器的底面积为400cm 2（g10N/kg） ，则下列结果不正确的是（ ） A物体 C的密度为 8×10 3kg/m3 B杠杆 A端受到细线的拉力为70N C物体 D对地面的压强为1.5 ×10 3Pa D 物体 C浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了2×10 3Pa 【答案】 D 【解析】 A.物体 C的质量： mC8kg； 物体 C的密度： C8× 10 3kg/m3，故 A正确； 7 B.物体 C排开水的体积： V排VC1×10 3m3， 受到的浮力： F浮水gV排1×10 3kg/m3×10N/kg× 1×103m310N； 杠杆 A端受到的拉力： FAGCF浮80N10N70N ，故 B正确； C.由杠杆平衡条件F1L1F2L2得： FA×OA FB×OB ， 则杠杆 B端受到细线的拉力： FB×FA×70N140N， 由于力的作用是相互的，杠杆B端对 D的拉力： F拉FB140N， D对地面的压力： F压GDFBmDgF拉20kg×10N/kg140N60N， D对地面的压强： p1.5 × 10 3Pa，故 C正确； D.物体 C浸没在水中前后，水的深度变化： h2.5cm0.025m， 水对容器底的压强增大值： p水gh1×10 3kg/m3× 10N/kg×0.025m2.5 × 102Pa，故 D错。 2.（ 2019 四川巴中） 将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下，物体下表面刚好与水面接触，从此处匀速下放物体，直 至浸没（物体未与容器底接触）的过程中，弹簧测力计示数F 与物体下表面浸人水中深度h 的关系如图所示，则下 列说法正确的是（） 8 A物体重力为40N B物体浸没时受到的浮力为15N C物体的密度为2.5 ×10 3kg/m3 D物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800Pa 【答案】 C 【解析】 A.由图象可知，当h0（圆柱体没有浸入水中），圆柱体重G F25N；故 A错误； B.当圆柱体全浸入水中时，弹簧测力计的示数F 15N， 圆柱体浸没时受到的浮力为：F浮G F 25N15N10N；故 B错误； C.圆柱体的质量：m 2.5kg ， 根据 F浮 水gV排可得，圆柱体的体积： VV排1×10 3m3， 则圆柱体的密度： 物2.5 ×10 3kg/m3故 C正确； D.由图知，圆柱体刚浸没时下表面所处的深度：h4cm0.04m， 则圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强：pgh1×10 3kg/m3×10N/kg ×0.04m400Pa；故 D错误。 二、填空题 3.（2019 湖南株洲） 立定跳高可分解为下蹲、蹬伸和腾空三个过程。图为某运动员下蹲后在蹬伸过程中所受地面支 持力 F 随时间 t 变化的关系。据图可知，该运动员受到的重力为N；他在（填“ t1” “ t2”或“ t3” ）时刻 获得向上的最大速度。 【答案】 500；t3。 【解析】（ 1）运动员下蹲后、蹬伸前处于静止状态（图中0t1这段时间），其受力平衡，重力和支持力平衡，二力 的大小相等，则由图象可知运动员的重力：GF500N； （2）运动员受到地面的支持力F 方向向上，运动员的重力G方向向下； 由图象可知： t1t2内， FG ，运动员所受合力向上，运动员向上加速运动，其速度增大。 9 t2t3内， FG ，运动员所受合力向上，运动员继续向上加速运动，其速度增大。 t3t4内， FG ，运动员受到合力向下，由于惯性运动员还是会继续向上运动但是向上的速度会减小； 所以， t1t3过程，运动员的速度一直增大；t3t4是减速，故t3时刻获得最大速度。 4. （2019 山东临沂） 2019 年 4 月 23 日，我国在青岛附近海空域举行海军建军70 周年海上阅兵。护卫舰群首先接 受检阅的是质量为4.0 ×10 3t 的“临沂”舰。如图所示，该舰静止在海面上时所受浮力为_N；水面下5m处的 舰体受到海水的压强为_Pa；它以 40km/h的速度向前匀速航行时受到的阻力为1.0 ×10 6 N，则航行 2km的过程 中动力做功 _J （海水=1.03 ×10 3kg/ m 3， g=10N/kg） 【答案】 4×10 7 5.15 ×10 4 2 ×10 9 【解析】（ 1） “临沂”舰漂浮在水面上，则该舰受到的浮力： F浮=G=mg=4.0 ×10 3×103kg×10N/kg=4 ×107N， （2）水面下5m处的舰体受到海水的压强： p=海水gh=1.03 ×10 3kg/m3×10N/kg ×5m=5.15×104Pa； （3）因为船匀速行驶，所以其受到的动力：F=f=1.0 ×10 6N， 则航行 2km的过程中动力做功： W=Fs=1.0×10 6N×2×103m=2 ×109J。 三、综合计算题 5. （2019 贵州铜仁） 如图所示，一个装有水的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中的水深h20cm。某同学将一个 实心物体挂在弹簧测力计上，在空气中称得物体的重力G7.9N，再将物体缓慢浸没在容器的水中，物体静止时与 容器没有接触，且容器中的水没有溢出，弹簧测力计的示数F6.9N 。(g=10N/kg) 求: (1) 物体放入水中之前，容器底部受到水的压强P; (2) 物体浸没时受到水的浮力F浮; (3) 物体的密度 物。 10 【 答 案 】 （ 1） 2×10 3 Pa； （ 2） 1N； （ 3） 7.9 × 10 3kg/m3。 【 解 析 】 （ 1） 物 体 放 入 水 中 之 前 ， 容 器 底 部 受 到 水 的 压 强 ： p= gh=1.0 ×10 3 kg/m 3× 10N/kg × 0.2m=2 × 103Pa； （ 2） 物 体 浸 没 时 受 到 水 的 浮 力 ： F浮=G-F拉=7.9N-6.9N=1N； （ 3） 由 F浮= gV排可 得 ， 物 体 排 开 水 的 体 积 ： 6. （2019 湖南怀化） 某容器放在水平桌面上. 盛有足量的水，现将体积为1.25 × 10 -4 m3，质量为 0.4kg 的实心正方 体放入水中 . 正方体不断下沉. 直到沉底，如图所示。知水=1.0x10 3kg/m3，g=10N/kg）求： （1）正方体受到的重力的大小； （2）正方体浸没在水中受到的浮力的大小; （3）容器底部对正方体的支持力的大小和正方体对容器底部的压强。 【答案】见解析。 【解析】（ 1）正方体受到的重力：G=mg=0.4kg× 10N/kg=4N； （2）正方体浸没在水中受到的浮力： F浮=水gV排=1.0x10 3kg/m3×10N/kg ×1.25 ×10-4 m3=1.25N； （3）容器底部对正方体的支持力：F支=G F浮=4N1.25N=2.75N ; 正方体对容器底部压力：F=F支=2.75N ; 正方体对容器底部的压强：p=F/S=2.75N/2.5×10 -3 m 2=1.1 × 103Pa 7 （2019 湖南娄底） 蛟龙 AG600水陆两栖飞机是我国自主研制的“三大飞机”之一，被誉为国之重器，AG600主要 用于大型灭火和水上救援，可以从地面起飞和降落，也可以从水面起飞和降落，AG600空载时质量为41.5t ，最多 可储水 12t 。 （取 g=10N/kg ，水=1.0 ×10 3kg/m3）求： （1）AG600空载时的重力是多少？ （2）某次试飞后，AG600储满水后在某湖面上，求其排开湖水的体积。 （3）在一次水面滑行测试中，AG600储一定质量的水，在水面上以10m/s 的速度匀速滑行了1min，滑行过程中飞 11 机所受阻力为总重的0.5 倍，发动机牵引力的实际功率为2500kW ， 求飞机在这次滑行测试中所储水的质量是多少？ 【答案】（ 1）AG600空载时的重力是4.15 ×10 5N； （2）排开湖水的体积是53.5m 3； （3）飞机在这次滑行测试中所储水的质量是8500kg。 【解析】（ 1）AG600空载时的质量：m=41.5t=41.5 ×10 3kg， 则受到的重力：G=mg=41.5×10 3kg×10N/kg=4.15 ×105N； （2）AG600储满水时总质量：m总=41.5t+12t=53.5t=53.5×10 3kg， 受到的总重力：G总=m总g=53.5 ×10 3kg×10N/kg=5.35 ×105N； AG600储满水后漂浮在某湖面上， 所以 AG600受到的浮力：F浮=G总=5.35 × 10 5N， 因为 F浮=液gV排， 所以排开水的体积： 8. （2019 四川泸州） 庆祝中国人民解放军海军成立70 周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行，图中093 改进型攻 击核潜艇于2019 年 4 月 27 日公开亮相，进行了战略巡航。该潜艇最大核动力功率为2.8 ×10 4kW ，完全下潜到海面 下后的排水量为6.8 × 10 3t （取海水密度=1×10 3kg/ m 3、 g=10N/kg） 。问： （1）该潜艇悬浮时，其上一面积为0.05m 2 的整流罩距海面深度为200m，此时整流罩受到海水的压力为多少？ （2）若最大核动力功率转化为水平推力功率的效率为80% ，该潜艇在海面下以最大核动力功率水平巡航时，受到的 水平推力为1.6 ×10 6N ，此时潜艇的巡航速度为多少？ （3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，露出海面的体积为1.5 ×10 3m3，此时潜艇的总重量是多少？ 【答案】（ 1）整流罩受到海水的压力为1×10 5N ； （2）潜艇的巡航速度为14m/s； （3）该潜艇浮出海面处于漂浮时，潜艇的总重量是5.3 ×10 7N 。 【解析】（ 1）潜艇下潜到200m深处时，h=200m； 此时整流罩所受海水的压强：p=gh=1.0 ×10 3kg/ m 3×10N /kg×200m=2×10 6Pa 。 12 整流罩的面积：S=0.05m 2， 由p=F/S 变形得，整流罩所受压力为：F=pS=2× 10 6Pa ×0.05m 2=1×105N 。 （2）最大核动力功率：P总=2.8 ×10 4kW =2.8 ×10 7W ； 根据 =P有/P总可得： 有用功率：P有用=P总=80% ×2.8 ×10 7W =2.24 ×10 7W ； 由P=Fv得潜艇的巡航速度： v=P有/F =14m/s； （3）完全下潜到海面下后的排水量为6.8 ×10 3t ， 则V=V排=m/ =6.8 ×10 3 m 3。 潜艇浮出海面处于漂浮时，排开水的体积V排=V-V露=6.8 × 10 3m3-1.5 ×103m3=5.3 ×103m3， 根据漂浮条件和F浮=液gV排可得，此时潜艇的总重量： G=F浮=水gV排 =1.0 ×10 3kg/ m 3×10N /kg×5.3 ×10 3m3=5.3 ×107N 。 9. （2019 内蒙古通辽）2018 年 5 月 13 日，中国首艘国产航母001A 型航空母舰离开大连港码头，开始海试。（水 1.0 ×10 3kg/m3， g 取 10N/kg）请问： （1）航母 001A设计排水量6.7 ×10 4t ，那么它满载时受到的浮力是多少？ （2）海面下8m处的压强是多少？ （3）一位体重为600N 的歼 15 舰载机飞行员，每只脚与水平甲板的接触面积是200cm 2，则他双脚站立时对甲板的 压强是多少？ 【答案】（ 1）满载时受到的浮力是6.7 ×10 8N； （2）海面下8m处的压强是8×10 4Pa； （3）双脚站立时对甲板的压强是1.5 ×10 4Pa。 【解析】（ 1）根据阿基米德原理可得，该航母满载时受到的浮力： F浮G排m排g6.7 ×10 4×103kg×10N/kg 6.7 × 108N； （2）海面下8m处的压强： pgh 1.0 ×10 3kg/m3× 10N/kg×8m 8×104Pa； （3）飞行员每只脚与水平甲板的接触面积是200cm 2， 所以飞行员双脚站立的受力面积：S2×200×10 4m24×102m2， 飞行员站立在水平甲板上，对甲板的压力FG， 站立时对甲板的压强：p1.5 ×10 4Pa 10. （2019 四川巴中） 利用如图所示的滑轮组，将一边长为0.2m，密度为2.5 ×10 3kg/m3 的正方体石块，匀速从水 13 中提起，已知动滑轮重力为40N， （不计纯重、摩擦和水的阻力）。求： （1）物体浸没在水中时所受到的浮力大小； （2）物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小； （3）物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率大小。（计算结果保留一位小数） 【答案】（ 1）物体浸没在水中时所受到的浮力大小80N； （2）物体浸没在水中匀速上升时，动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力F0的大小是 120N； （3）物体完全离开水面后，继续匀速向上提升，此时滑轮组的机械效率是83.3%。 【解析】（ 1）正方体物体的体积： V0.2m× 0.2m×0.2m0.008m 3， 物体浸没在水中时所受到的浮力： F浮水gV排水gV1.0 ×10 3kg/m3×10N/kg ×0.008m380N； （2）物体重力： G mg gV2.5 ×10 3kg/m3×10N/kg× 0.008m3200N， 物体静止在水中时，受到竖直向下的重力，竖直向上的拉力和浮力的作用， 所以， G F浮+F0， 则动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力：F0G F浮200N80N 120N。 （3）物体完全离开水面后，设物体升高h，滑轮组的有用功为： W有Gh 200N×h， 由图中， n3， 不计绳重、摩擦，则绳子自由端的拉力： F（G+G动）（200N+40N ） 80N， 拉力 F 做得总功： W总Fs80N×3h， 所以滑轮组的机械效率：83.3%。 14 11. （2019 四川乐山） 小夏利用如图的滑轮组，将重量为280N的物体匀速提升了2m。已知他自身的重量为500N， 对绳子施加的拉力F=200N，两脚与地面接触的总面积S=400cm 2求此过程中： (1) 小夏对地面的压强； （2）拉力F做的功； （3）该滑轮组的机械效率。 【答案】（ 1）小夏对地面的压强为7.5 ×10 3Pa ； （2）拉力F做的功为800J； （3）该滑轮组的机械效率为70% 。 【解析】（ 1）人对绳子施加的拉力F=200N，根据力的相互性，绳子对人的拉为200N，故人对地面的压力： F=G-F拉=500N-200N=300N； 小夏对地面的压强： p= =7.5 ×10 3Pa ； （2）绳子的有效段数为2，绳子自由端向下移动的距离为：s=2h=2×2m=4m； 拉力做的功： W总=F拉s=200N× 4m=800J； （3）对重物做的有用功：W有=Gh=280N×2m=560J； 该滑轮组的机械效率： = 有 总 =×100%=70% 。 12. （2019 贵州黔东南） 如图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100N，均匀 实心金属块的密度为8×10 3kg/m3，金属块的质量为 80kg。绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、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 水1.0 ×10 3kg/m3，g 取 10N/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2m ，且金属块未露出水面时，求人的拉力所做的功。 15 【答案】（ 1）在金属块还未露出水面时，此时金属块所受到的浮力为100N； （2）在金属块未露出水面时，人的拉力F 为 400N； （3）金属块在水中匀速上升2m ，且金属块未露出水面时，人的拉力所做的功为1600J。 【解析】（ 1）因为金属块浸没水中， 所以金属块排开水的体积： V排VA0.01m 3； 金属块所受的浮力： F浮水gV排1×10 3kg/m3×10N/kg× 0.01m3100N； （2）由图知，使用的滑轮组n2，在金属块未露出水面时，绳重和摩擦、滑轮与轴及杠杆支点处的摩擦、水对金 属块的阻力均忽略不计，人的拉力： F（GAF浮+G动）×（ 80kg×10N/kg 100N+100N ） 400N； （3）拉力端移动距离s2h 2×2m 4m ， 人的拉力所做的功： W Fs400N×4m 1600J。 13. （2019 云南） 某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图是吊车钢丝绳拉力F 随石柱下 表面距水底深度h 变化的图象，（水的阻力忽略不计，水1.0 ×10 3kg/m3）求： （1）石柱浸没在水中受到的浮力； （2）石柱未露出水面前，在水中上升2m铜丝绳拉力所做的功； （3）在水底时石柱上表面受到的水的压强。 16 【答案】（ 1）5000N； （2） 15000J； （3）3×10 4Pa。 【解析】根据图象中数据，利用称重法求浮力； 利用 W Fs 求解； 首先根据图象中数据求出水的深度和石柱高度，进而求得石柱上表面距水面深度，利用pgh 求压强； （1）F浮G F12500N7500N5000N； （2）W Fs7500N×2m 15000J； （3）在水底时石柱上表面距水面的深度为： hh2h15m 2m3m pgh 1×10 3kg/m3×10N/kg ×3m 3×104Pa 14. （2019 四川达州） 如图所示，工人准备用一根最多能承受400N力的绳子（若超过绳子将断裂）绕成的滑轮组先 后打捞水中材料相同、 体积不同的实心物体A和 B 完全露出水面的物体A被此装置匀速提起时绳子达到最大拉力。 已知动滑轮的质量为20kg（绳的质量、绳与滑轮的摩擦、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均不计，连接动滑轮与物体 间的钢绳不会断裂，g10N/kg ） 。求： （1）物体 A完全露出水面后以0.5m/s 的速度匀速上升时，物体A的重力和工人拉力的功率分别是多少。 （2）在物体A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组的机械效率为75% ，物体 A的密度是多少。 （3）若用该滑轮组打捞体积为50dm 3 的物体 B时，物体 B最多露出多少体积时绳子将断裂。 【答案】（ 1）物体 A的重力是1000N ，工人拉力的功率是600W 。 （2）物体 A的密度是2.5 ×10 3kg/m3。 （3）物体 B最多露出25dm 3 时绳子将断裂。 【解析】（ 1）G动m动g20kg×10Nkg200N 物体有三段绳子承担，n 3 F（GA+G动） 400N（GA+200N） GA1000N 绳子自由端移动的速度：vnv' 3× 0.5m/s 1.5m/s 17 PFv400N×1.5m/s 600W 。 （2）物体 A浸没在水中匀速上升的过程中，滑轮组提起的力： F' GAF浮1000N水gVA 75% 解得， VA4×10 2m3 GAAgVA 1000NA×10N/kg ×4×10 2m3 A2.5 ×10 3kg/m3 （3）GBBgVB2.5 ×10 3kg/m3×10N/kg ×50×103m31250N F（GBF'浮+G动） 400N（1250NF'浮+200N） F'浮250N V排2.5 ×10 2m325dm3 V露VBV排 50dm 325dm325dm3 15.（2019 贵州黔东南） 某大桥设计车速为60km/h， 图 1 为该大桥的实景图，其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥， 可逐步抽象成图2、图 3、图 4 所示的模型。 （1）可以看出它用到了（选填“杠杆”或“斜面”）的物理知识。为了减小钢索承受的拉力，在需要与可 能的前提下，可以适当（选填“增加”或“减小”）桥塔的高度。 （2）若某汽车质量为5×10 3kg，在大桥上按设计车速水平匀速直线行驶时受到的阻力为汽车重力的 0.06 倍，则汽 车通过该大桥时汽车发动机的功率为W （g 取 10N/kg ） 【答案】（ 1）杠杆；增加； （2）5×10 4 。 【解析】（ 1）图 4 所示的模型，可以看做是一个在力的作用下静止在水平位置的硬棒，结合杠杆的定义，即可知道 18 它就是杠杆的模型。所以用到了杠杆的知识。 由图可知，若增加塔桥的高度，增加了支点O到钢索的垂直距离，即增大了动力臂，根据公式F1，可以得 到，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力越小，即桥对钢索的拉力就越小。 （2）汽车受到的重力为G mg5×10 3kg×10N/kg 5× 104N 汽车发动机的牵引力为Ff 0.06G 0.06 ×5×10 4N3×103N 汽车行驶的速度为v 60km/hm/sm/s 汽车的功率为P Fv3× 10 3N× m/s5×10 4W 。