2023年全国通用备战2020中考物理专题2.10浮力简单机械综合计算题含解析35.pdf

中考 理科 2.10 浮力、简单机械综合计算题 1(2019西宁)同学们在研究杠杆的平衡时，他们首先将装有某液体的圆柱形容器放在水平放置的电子台秤上（容器底面积S容0.02m2），台秤的示数为 8kg。然后人站在水平地面上通过可绕O点转动的杠杆BC和轻绳将长方体A逐渐缓慢放入该液体中，直到A的上表面与液面相平，液体未溢出，此时杠杆在水平位置保持平衡，如图甲所示。已知：A的底面积为SA0.01m2，重力GA50N，人的重力G人518N，鞋与地面的总接触面积S鞋500cm2。当A从接触液面到恰好浸没时，A的下表面受到的液体压强随浸入液体的深度的变化图象如图乙所示。（g10N/kg，杠杆、轻绳质量均不计，轻绳始终竖直）求：（1）长方体A未放入液体中时，容器对台秤的压强。（2）容器中液体的密度。（3）杠杆在水平位置平衡时，杠杆B端轻绳对长方体A的拉力。（4）杠杆在水平位置平衡时，人双脚站立对地面的压强p1104Pa，则OB与OC的长度之比为多少？【答案】（1）4000Pa（2）1.0103kg/m3（3）30N（4）3：5【解析】（1）长方体A未放入液体中时，容器对台秤的压力为：FGmg8kg10N/kg 80N，容器对台秤的压强：pFS容80N 0.02m24000Pa；（2）由图乙知长方体A的最大高度为 20cm0.2m，此时下底面的压强为 2000Pa，根据pgh知，容器中液体的密度：p gh2000Pa10N/kg0.2m1.0103kg/m3；（3）长方体A的体积为：VASAh0.01m20.2m0.002m3，A完全浸没时的浮力为：F浮液gV排1.0103kg/m310N/kg0.002m320N，A浸没在液体中受重力、浮力和拉力，杠杆B端轻绳对长方体A的拉力：FAGAF浮50N20N30N；（4）杠杆在水平位置平衡时，根据pFS知，人双脚站立对地面的压力为：FpS1104Pa500104m2500N，因为物体间力的作用是相互的，所以对面对人的支持力为 500N，中考 理科 因为人受竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的拉力，所以人受到的拉力为F人G人F支持518N500N18N，因为物体间力的作用是相互的，所以人对杠杆的拉力也为 18N，根据杠杆的平衡条件F人LOCFALOB，OB与OC的长度之比为：LOB LOCF人FA18N30N35。2.(2019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 2.8104kW，完全下潜到海面下后的排水量为 6.8103t（取海水密度=1103kg/m3、g=10N/kg）。问：（1）该潜艇悬浮时，其上一面积为 0.05m2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 1.6106N，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 1.5103m3，此时潜艇的总重量是多少？【答案】（1）1105N（2）14m/s（3）5.3107N。【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=1.0103kg/m310N/kg200m=2106Pa。整流罩的面积：S=0.05m2，由p=FS变形得，整流罩所受压力为：F=pS=2106Pa0.05 m2=1105N。（2）最大核动力功率：P总=2.8104kW=2.8107W；根据=P有用P总可得：有用功率：P有用=P总=80%2.8107W=2.24107W；由P=Fv得潜艇的巡航速度：v=P有用F=2.24107W 1.6106N=14m/s；（3）完全下潜到海面下后的排水量为 6.8103t，则V=V排=m排水=6103103kg1.0103kg/m3=6.8103m3。潜艇浮出海面处于漂浮时，排开水的体积V排=VV露=6.8103m31.5103m3=5.3103m3，慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 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=1.0103kg/m310N/kg5.3103m3=5.3107N。3.（2019连云港）如图甲所示，拉力F通过滑轮组，将正方体金属块从水中匀速拉出至水面上方一定高度处。图乙是拉力F随时间t变化的关系图象。不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，g=10N/kg，求：（1）金属块完全浸没在水中时受到的浮力大小；（2）金属块的密度；（3）如果直接将金属块平放在水平地面上，它对地面的压强大小。【答案】（1）80N （2）2.7103kg/m3 （3）5.4103Pa【解析】（1）由甲图可知，n=2，不计动滑轮的重力、摩擦及水和空气对金属块的阻力，F=12 G，当金属块完全露出液面后，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，即为图中的t2-t3时刻，从乙图可知，该金属块重力为：G=2F=2108N=216N，当金属块未露出液面时，即为图中的 0-t1时刻，则 2F+F浮=G，所以金属块完全浸没在水中时受到的浮力：F浮=G2F=216N268N=80N；（2）根据F浮=gV排可得，金属块排开水的体积：V排=F浮 水g=80N 1.0103kg/m310N/kg=810-3m3，金属块完全浸没在水中，则金属块的体积V=V排=810-3m3，则根据G=mg、=mV 可得，金属块的密度为：金=GgV=216N 10N/kg 810-3m3=2.7103kg/m3。（3）金属块的边长a=3V=3 810-3m3=0.2m，则受力面积S=a2=（0.2m）2=0.04m2，金属块平放在水平地面时对地面的压强：p=F压S=GS=216N 0.04m2=5.4103Pa。4（2019贵港）如图所示，是考古工作队在贵港罗泊湾码头用起重机沿竖直方向匀速向上打捞一个体积慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 为 0.5m3、质量为 1.2t 的圆柱体文物的情景。B为起重机的配重，OA为起重机的起重臂，AB=25m，OB=5m，若在整个打捞过程中，文物始终保持 0.3m/s 的速度不变（江水的密度为=1.0103kg/m3，g取 10N/kg，起重机横梁重力和滑轮重力及摩擦均不计）。求：（1）文物从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小。（2）在整个打捞文物的过程中，起重机的拉力做功的最小功率。（3）为了使起重机不翻倒，起重机的配重B的质量至少是多少？【答案】（1）5103N （2）2.1103W （3）300kg【解析】（1）根据阿基米德原理得 F浮水gV排1103kg/m310N/kg0.5 m35103N；（2）在整个打捞文物的过程中，由于文物的速度保持不变，文物受到三个力的作用处于平衡状态得F拉+F浮G物 因为G物保持不变，当F浮最大，即文物完全浸没在水中时，F拉最小，而v物不变，根据P=F拉v物知此时拉力做功的功率最小。文物的重力为G物=m物g=1.2103kg10 N/kg=1.2104N 而最大浮力为F浮5103N 则最小拉力为F拉G物F浮=1.2104N5103N=7103N 最小功率为P=F拉v物=7103N0.3m/s=2.1103W（3）当文物离开水面后，起重机的拉力最大，此时有F拉G物=1.2104N 又当配重重力的力臂与拉力力臂互换时，配重的质量最小，此时 OB=20m，OA=5m，根据杠杆的平衡条件得mBgOB=F拉OA 即配重的最小质量为mB=F拉OA gOB=1.2104N5 m10 N/kg20m=300kg。5（2019毕节）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 8103kg/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、慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 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1.0103kg/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。【答案】（1）100N（2）400N（3）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VAmAA 80kg 8103kg/m3 0.01m3；金属块所受的浮力：F浮水gV排1103kg/m310N/kg0.01m3100N；（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：F12（GAF浮+G动）12（80kg10N/kg 100N+100N）400N；（3）拉力端移动距离s2h22m 4m，人的拉力所做的功：WFs400N4m 1600J。6.（2019桂林）小段用如图17所示装置，使用一根杠杆AB 和滑轮的组合将一合金块从水中提起，滑环C可在光滑的滑杆上自由滑动。已知合金密度=1.1104kg/m3：所用拉力F为500N，且始终竖直向下；O为支点，且AO=4OB：动滑轮的机械效率为75%。若杠杆质量、杠杆与支点间摩擦不计，整个过程中合金块始终未露出水面。求：（1）当拉力F向下移动距离为l.2m 时，拉力F对杠杆所做的功？此时绳子对杠杆B点的拉力？（2）合金块的体积？【答案】600J；2000N；0.03m3 慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科【解析】（l）由题意知，拉力竖直向下为F=500N，其向下做的的功为W=Fs=500N1.2m-600J；在AB杠杆向下移动过程中，动力臂与阻力臂维持 L1L2=41，由杠杆的平衡条件F1L1=F2L2得绳子对杠杆B点的拉力FB=FAL1L2=50041=2103N（2）设合金块的体积为V金，合金块所受绳的拉力为F3，分析题意动滑轮的机械效率为 75%可得=W有用W总F3h FBsF3hnFBhF32FB，化简为 75%=F32FB.代入数据得FB=3000N，合金块在上升过程中，始终没有出液面，故对其受力分析得F3+F浮=G物 代入数据 3000N+水gV金=金gV金解得V金=0.03m3。7（2019随州）科技人员为了研究“物品匀速投放下水的方法”建立如图模型：轻质杠杆 AB两端用轻绳悬挂着两个完全相同的正方体物品甲和乙，甲、乙的边长均为 a，密度均为（大于水的密度水），杠杆放在可移动支点 P上，物品乙放在水平地面上。起初，物品甲下表面无限接近水面（刚好不被水打湿）。计时开始（t0），上推活塞，使水面以速度v匀速上升直到物品甲刚好完全被水淹没，停止计时（不计物品甲在水中相对运动的阻力）。上述过程中通过移动支点 P 维持 BD绳中拉力恒为乙重力的 0.6 倍，且杠杆始终水平。（g为已知量）求：（1）物品乙对地面的压强；（2）t0 时，BPPA为多少？（3）物品甲完全被水淹没时，BPPA为多少？（4）任意时刻t时，BPPA与t的关系式。【答案】（1）0.4ga；（2）BPPA为53；（3）BPPA 水 0.6；（4）BPPA a水vt 0.6a。【解析】（1）根据 BD绳中拉力恒为乙重力的 0.6 倍，根据力的平衡和GmgVg得出物品对地面的压力，根据pFS 求出物品乙对地面的压强；（2）根据杠杆的平衡条件得出t0 时，BPPA比值大小；（3）根据阿基米德原理求出物品甲完全被水淹没时，物品受到的浮力，得出作用在杠杆 A的力为；根据杠慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 杆的平衡条件求出 BPPA；（4）根据速度公式求出 t 时间水上升的高度，得出物体排开水的体积，根据阿基米德原理求出物体受到的浮力，得出作用在杠杆 A的力，根据杠杆的平衡条件得出任意时刻t时，BPPA与t的关系式。解：（1）由题知，BD绳中拉力恒为乙重力的 0.6 倍，根据力的平衡条件可得，物品乙对地面的压力：FGF拉G0.6G0.4G0.4ga3；物品乙对地面的压强：pFS 0.4ga3 a2 0.4ga；（2）t0 时，物品甲不受浮力，由题知 B端受到向下的拉力为 0.6G，根据杠杆的平衡条件可得：GPA 0.6GBP，所以BPPA G0.6G 53；（3）物品甲完全被水淹没时，物品甲受到的浮力：F浮全水gV排水ga3，作用在杠杆 A端的拉力为：FA1GF浮全ga3水ga3，根据杠杆的平衡条件可得：FA1PAFBBP，故BPPA FA1FB ga3水ga3 0.6ga3 水 0.6；（4）使水面以速度v匀速上升直到物品甲刚好完全被水淹没，t时间水面上升的高度为hvt，则物体甲排开水的体积：V排vta2，物体甲受到的浮力：F浮水gV排水gvta2，作用在杠杆 A端的拉力为：FAGF浮ga3水gvta2，根据杠杆的平衡条件可得：FAPAFBBP，故BPPA FAFB ga3水gvta2 0.6ga3 a水vt 0.6a。8(2019杭州)如图甲，有一轻质杆，左右各挂由同种金属制成、质量分别为m1和m2（m1m2）的实心物块后恰好水平平衡。（1）求左右悬挂点到支点O的距离 L1与 L2之比。（2）将两物分别浸没于水中（如图乙），杆将会_（选填“左端下降”“右端下降”或“仍然平衡”），试通过推导说明。慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 【答案】(1)m2m1；(2)仍然平衡。【解析】（1）杠杆平衡时有：F1L1=F2L2 m1gL1=m2gL2 变形得到：L1L2=m2m1（2）以浸没于水的物体为研究对象进行受力分析：F拉+F浮=m物g F拉=m物gF浮=m物g水gV物=（1水物)m物g 所以：F拉 1L1=（1水物)m1gL1 F拉 2L2=（1水物)m2gL2 m1gL1=m2gL2 F拉 1L1=F拉 2L2 因此杠杆仍然平衡 9.(2019武汉)上海洋山港是全球最大的智能集装箱码头，图甲是将我国自行研制的大型桥吊从运输船上转运到正在建设中的洋山港码头时的情景。桥吊是码头上进行货物装卸的起重机，其简化示意图如图甲中所示，它由控制室、水平横梁AB以及两个竖直的支架CD和 EF组成。运输船中不同位置有数个密封的水舱，向这些水舱加水或减水，能保证牵引车将桥吊从运输船转运到码头的过程中，运输船的甲板始终保持水平且与码头的地面相平。(1)牵引车将桥吊缓缓向右拖向码头时，支架CD和EF下的轮子会沿顺时针方向转动，请在图乙中画出支架CD下的轮子对运输船甲板摩擦力的示意图。(2)若牵引车拖行桥吊的功率是 50kW，9s 内将桥吊沿水平方向匀速拖行了 3m,则这段时间内牵引车对钢缆的拉力是多少牛?(3)已知桥吊的总质量是 2200t，支架CD和EF的高度均是 50m，C点到横梁A端的距离是 60m，E点到横梁B端的距离是 18m，桥吊的重心O到横梁A端和B端的距离分别是 72m和 28m。试求牵引车将桥吊从图甲所示的位置拖到图丙所示的位置时，运输船的水舱中增加了多少立方米的水?慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科【答案】(1)(2)1.5105N (3）1.2103m3【解析】（1）分析轮子对甲板摩擦力的方向，根据力的示意图的画法作图即可；（2）先根据W=Pt求出牵引车拖行桥吊做的功，然后根据W=Fs求出这段时间内牵引车对钢缆的拉力；（3）先利用杠杆平衡条件求出甲板对桥吊的支持力，然后根据阿基米德原理和漂浮条件可知增加的水的重力，最后根据由G=mg=Vg求出运输船的水舱中增加的水的体积。解：（1）支架CD下的轮子在牵引车拖行下沿顺时针方向转动，运输船甲板对轮子有水平向左的摩擦力，由于力的作用是相互的，轮子对运输船甲板有水平向右的摩擦力，作用点在接触面上，从作用点沿水平向右画一条有向线段，并用“f”表示，如图所示：（2）牵引车拖行桥吊做的功：W=Pt=50103W 9s=4.5105J,由W=Fs得，这段时间内牵引车对钢缆的拉力：F=Ws=4.5105J3s=1.5105N （3）将桥吊看作杠杆，支点为D，动力为甲板对桥吊的支持力，即F1=F支，阻力为桥吊的重力，即：F2=G=mg=2200103kg10N/kg=2.2107N，动力臂 L1=DF=CE=OC+OE=（OACA）+（OBOE）=（72m 60m）+（28m 18m）=22m，阻力臂 L2=OC=OACA=72m 60m=12m，由杠杆平衡条件F1L1=F2L2得，甲板对桥吊的支持力：F1=F2L2 L1=2.2107N 12m22m=1.2107N，桥吊被拖到图丙位置时，运输船减少的重力：G=F1=1.2107N，由题意知，运输船的排水量不变，则运输船受到的浮力不变，又因为运输船始终漂浮，所以，运输船的总重不变，则运输船的水舱中增加的水的重力：G水=G=1.2107N，由G=mg=Vg得，运输船的水舱中增加的水的体积：V水=G水 水g=1.2107N 1.0103kg/m310N/kg=1.2103m3 10(2019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。慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科（3）若用该滑轮组打捞体积为 50dm3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）1000N，600W（2）2.5103kg/m3（3）25dm3 【解析】（1）G动m动g20kg10N/kg 200N 物体有三段绳子承担，n3 F1n（GA+G动），400N13（GA+200N），GA1000N 绳子自由端移动的速度：vnv 30.5m/s 1.5m/s PFv400N1.5m/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 W有用W总 Fh（F+G动）h 75%1000N103kg/m310N/kgVA 1000N103kg/m310N/kgVA+200N 解得，VA4102m3 GAAgVA 1000NA10N/kg4102m3 A2.5103kg/m3（3）GBBgVB2.5103kg/m310N/kg50103m31250N F13（GBF浮+G动）400N13（1250NF浮+200N）F浮250N V排F浮 水g 250N 1.0103kg/m310N/kg 2.5102m325dm3 V露VBV排50dm325dm325dm3 11(2019威海)如图所示，某考古队用滑轮组将重 4.8103N，体积为 100dm3的文物打捞出水，定滑轮重100N滑轮组上共有三根绳子a，b和c，其中a是悬挂定滑轮，b绕在定滑轮和动滑轮上，c悬挂文物，整个打捞过程始终缓慢匀速提升文物，文物完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率为 95%（水1103kg/m3，g10N/kg，绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计）。请解答下列问题：慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科（1）文物浸没在水中时受到的浮力是多大？（2）动滑轮的重力是多大？（3）在整个打捞过程中，a、b、c三根绳中哪根绳承受的拉力最大？该绳至少要承受多大的拉力？【答案】（1）1103N（2）200N（3）4.1103N 【解析】（1）文物浸没在水中时排开水的体积：V排V100dm30.1m3，则文物受到的浮力：F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg0.1m31103N；（2）因绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计，则文物完全浸没在水中时，滑轮组的机械效率：W有用W总(GF浮)h(GF浮+G动)h GF浮 GF浮+G动 95%，即：4.8103N1103N 4.8103N1103N+G动 95%，解得动滑轮重力：G动200N；（3）由图知，n2，文物完全浸没在水中时，绳子自由端的拉力：F12（GF浮+G动）12（4.8103N1103N+200N）2103N，即 b 绳承受的拉力：FbF2103N；a 绳承受的拉力：Fa2F+G定22103N+100N 4.1103N；c 绳承受的拉力：FcGF浮4.8103N1103N3.8103N；可见，a、b、c 三根绳中 a 绳承受的拉力最大，该绳至少要承受 4.1103N的拉力。12(2019东营)3 月 12 日，我国自主研发建造的“天鲲号”绞吸挖泥船正式投产首航，其智能化水平以及挖掘系统、输送系统的高功率配置均为世界之最。（g取 10N/kg，水取 1.0103kg/m3）主要参数如下表。慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 （1）满载时，求“天鲲号”受到水的浮力是多少？（2）满载时，求“天鲲号”底部受到水的压强是多少？若船底需要安装探测仪器，其面积为 40cm2，求探测仪器受到水的压力是多少?（3）“天鲲号”去某水域执行任务，其工作量相当于将 1.36104t 的淤泥输送至 15m 高的台田上。假设“天鲲号”绞吸挖泥船泥泵的机械效率为 30%，求完成此任务需 要的时间是多少？【答案】（1）1.7 108N （2）6.5 104Pa；260N （3）400s【解析】解：（1）“天鲲号”受到的浮力为：F浮=G排=m排g=1.7 104103kg10N/kg=1.7108N-2分（2）“天鲲号”底部受到水的压强为：p=水gh水=1.0103kg/m310N/kg6.5m=6.5104Pa-2分 探测仪器受到消失压力为：F=PS=6.5104Pa4010-4m2=260N-2分（3）淤泥的质量为：m=1.36 104t=1.36 104103kg=1.36 107kg 淤泥的重力为：G=mg=1.36 107kg10N/kg=1.36 108N-1分 “天鲲号”绞吸挖泥船泥泵做的有用功为：W有 用=Gh=1.36 108N15m=2.04109J-1 分 “天鲲号”绞吸挖泥船泥泵做的总功为：W总=W有用 =2.04 109J30%=6.8109J “天鲲号”绞吸挖泥船泥泵需用时间为：t=W总 P=6.8 109J1.7107W=400s 13(2019巴中)利用如图所示的滑轮组，将一边长为 0.2m，密度为 2.5103kg/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；项目 参数 总长度（m）140 宽度（m）27.8 吸/排管径（mm）1000/1000 满载排水量（t）1.7 104 满载吃水深度（m）6.5 泥泵输送功率（W）1.7 107 慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科（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）80N；（2）120N；（3）83.3%。【解析】（1）正方体物体的体积：V0.2m0.2m0.2m0.008m3，物体浸没在水中时所受到的浮力：F浮水gV排水gV1.0103kg/m310N/kg0.008m380N；（2）物体重力：GmggV2.5103kg/m310N/kg0.008m3200N，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，GF浮+F0，则动滑轮下端挂钩处绳对物体的拉力：F0GF浮200N80N120N。（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Gh200Nh，由图中，n3，不计绳重、摩擦，则绳子自由端的拉力：F13（G+G动）13（200N+40N）80N，拉力 F做得总功：W总Fs80N3h，所以滑轮组的机械效率：W有用W总200Nh 80N3h83.3%。14(2019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 1dm3、重为 80N的实心物体，D是边长为 20cm、质量为 20kg 的正方体，OAOB21，圆柱形容器的底面积为 400cm2（g10N/kg），则下列结果不正确的是（）F0 慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 A物体C的密度为 8103kg/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 1.5103Pa D物体C浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了 2103Pa【答案】D【解析】A、物体C的质量：mCGCg 80N10N/kg 8kg；物体C的密度：CmCVC 8kg 1 103m3 8103kg/m3，故 A正确；B、物体C排开水的体积：V排VC1103m3，受到的浮力：F浮水gV排1103kg/m310N/kg1103m310N；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：FAOAFBOB，则杠杆 B端受到细线的拉力：FBOAOB FA21 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20kg10N/kg140N60N，D对地面的压强：pF压S 60N40010-4m2 1.5103Pa，故 C正确；D、物体C浸没在水中前后，水的深度变化：hV排S VCS 1000cm3400cm2 2.5cm0.025m，水对容器底的压强增大值：p水gh1103kg/m310N/kg0.025m2.5102Pa，故 D错。15（2019齐齐哈尔）图甲是某起重船的示意图，A 处为卷扬机，吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中，当起重船从运输船上吊起重物时，起重船浸入海水中的体积增加了 18m3，重物在空中匀速竖直上升了 3m，所用时间为 30s。已知动滑轮总重为 2104N，不计钢丝绳重及摩擦。（海水1.0103kg/m3）（1）求该重物的重力是多少？（2）求钢丝绳拉力 F做功的功率是多少？（3）求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 【答案】（1）1.8105N（2）2104W（3）该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率为 90%【解析】（1）利用阿基米德原理求起重船增大的浮力，由于起重船漂浮，重物的重力等于增加的浮力；（2）由图知，n4，不计钢丝绳重及摩擦，拉力F14(G+G动)，拉力端移动距离s4h，利用WFs求拉力做功，再利用PWt求拉力做功功率；（3）利用WGh求拉力做的有用功，滑轮组的机械效率等于有用功与总功之比。解：（1）起重船增大的浮力：F浮水gV排1103kg/m310N/kg18 m31.8105N，因为起重船始终漂浮，所以该重物的重力：GF浮1.8105N；（2）由图知，n4，不计钢丝绳重及摩擦，钢丝绳的拉力：F14(G+G动)14(1.8105N+2104N)5104N；拉力端移动距离s4h43m 12m，拉力做的总功：W总Fs5104N12m6105J，拉力做功的功率：PW总t6105J30s2104W；（3）拉力做的有用功：W有用Gh1.8105N3m5.4105J，滑轮组的机械效率：W有 W总5.4105J 6105J100%90%。16（2019无锡）小红利用杠杆制成一种多功能杆秤，使用前，杠杆左端低，右端高，她将平衡螺母向 调节，直至杠杆处于水平平衡，她取来质量均为 100g 的实心纯金属块 a 和 b、合金块 c（由 a、b 的材料组成）。她将 a 挂在 A处，且浸没于水中，在 B处挂上 100g 钩码，杠杆恰好处于水平平衡，如图所示，测得慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 OA 50cm，OB 40cm，则 a 的密度为 g/cm3接下来，她分别将 b、c 挂于 A处并浸没于水中，当将钩码分别移至 C、D处时，杠杆均水平平衡，测得 OC 30cm，OD 34cm，则合金块 c 中所含金属 a 和金属 b的质量之比为 。（水1.0103kg/m3）【答案】右；5；23【解析】（1）使用前，杠杆左端低，右端高，要使杠杆处于水平平衡，她应将平衡螺母向上翘的右端调节；（2）将 a 挂在 A处，且浸没于水中时，在 B处挂上 100g 钩码，杠杆恰好处于水平平衡，由杠杆的平衡条件可得：m钩码gOBFAOA，则FAOBOA m钩码g40cm50cm0.1kg10N/kg 0.8N，金属块 a 受到的浮力：F浮 amagFA0.1kg10N/kg 0.8N0.2N，由F浮gV排可得，金属块 a 的体积：VaV排 aF浮a水g0.2N1.0103kg/m310N/kg2105m320cm3，则 a 的密度：amaVa100g 20cm35g/cm3；将 b 挂于 A处并浸没于水中，钩码移至 C处时，杠杆水平平衡，由杠杆的平衡条件可得：m钩码gOCFAOA，则杠杆 A点受到的拉力：FAOC OA m钩码g30cm 50cm0.1kg10N/kg 0.6N，金属块 b 受到的浮力：F浮 bmbgFA0.1kg10N/kg 0.6N0.4N，金属块 b 的体积：VbV排 bF浮b 水g0.4N 1.0103kg/m310N/kg4105m340cm3，则 b 的密度：bmbVb100g 40cm32.5g/cm3；将 c 挂于 A处并浸没于水中，钩码移至 D处时，杠杆水平平衡，由杠杆的平衡条件可得：m钩码gODFAOA，则杠杆 A点受到的拉力：FAOD OA m钩码g34cm50cm0.1kg10N/kg 0.68N，合金块 c 受到的浮力：F浮 cmcgFA0.1kg10N/kg 0.68N0.32N，慢放入该液体中直到的上表面与液面相平液体未溢出此时杠杆在水平位置保持平衡如图甲所示已知的底面积为重力人图如图乙所示杠杆轻绳质量均不计轻绳始终竖直求长方体未放入液体中时容器对台秤的压强容器中液体的密度杠杆在少答案解析长方体未放入液体中时容器对台秤的压力为容器对台秤的压强容由图乙知长方体的最大高度为此时下底面中考 理科 合金块 c 的体积：VcV排 cF浮c 水g0.32N 1.0103kg/m310N/kg3.2105m332cm3，已知合金块 c 由 a、b 的材料组成，设合金块 c 中所含金属 a 的质量为m，则金属 b 的质量为 100gm，则合金块 c 的体积：Vcm a+100gm b，即 32cm3m 5g/cm3+100gm 2.5g/cm3，解得：m40g，所以，合金块 c 中所含金属 a 和金属 b 的质量之比为：m（100gm）40g（100g40g）23。17(2019黄冈)具有中国自主知识产权的、亚洲超大重型自航绞吸船“天鲲号”（图甲），可用于挖掘水下泥土、砂石等。其长 140m、宽 27.8m，满载排水量为 17000t。作业时，输送系统将水下挖掘的泥石等，通过输送管输送到指定地方。已知水的密度为 1.0103kg/m3。（1）水面下