举世瞩目的港珠澳大桥于2018年10月24日正式通车,是集桥、岛、隧道于一体的跨海桥梁。图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,若使用柴油机和滑轮组将高 的实心长方体 从海底以 的速度匀速吊出海面;图乙是物体 所受拉力 随时间 变化的图象。 , 取 ,不计摩擦、水的阻力及绳重)。求:
(1)物体 的密度。
(2)当物体 在计时起点的位置时,上表面受到海水的压力。
(3)物体 露出水面前,柴油机对绳的拉力 做的功 随时间 的变化图象,如图丙,求此过程滑轮组的机械效率。
“蛟龙号”悬停时,上表面深度为7000米,重力为 。
(1)蛟龙号悬停时,求 ;
(2)蛟龙号的 很大,相当于手掌上放一辆 牛的卡车,手掌面积为 ,求 的估值;
(3)推论 ;
(4)已知蛟龙号上表面海水密度随深度增大而增大。设液体压强为 ,海水密度为 ,上表面深度为 ,能不能说明 ,并说明理由。
圆柱形容器置于水平地面(容器重忽略不计),容器的底面积为 ,内盛 深的水。现将一个底面积 、体积 均匀实心圆柱体放入其中。如图甲所示,物体漂浮在水面,其浸入水中的深度为 ;当再给物体施加一个竖直向下大小不变的力 以后,物体最终恰好浸没于水中静止,如图乙所示。 , 取 则:
(1)物体受到的重力是多少?
(2)物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少?
(3)从物体漂浮水面到浸没水中静止的过程中压力 做了多少功?
如图甲所示,小勇同学设计了一个汽车落水安全装置并进行了试验,在汽车的四个门板外侧分别安装一个气囊,气囊的触发由图乙所示电路中 、 间的电压来控制,压敏电阻 水平安装在汽车底部 处, 的阻值随其表面水的压力的变化如图丙所示。某次试验时:汽车入水前把 的滑片调到合适位置不动,闭合开关 ,电压表的示数为 ,再把汽车吊入足够高的长方体水池中缓慢下沉,直到 、 间的电压等于或大于 时,气囊就充气打开,使汽车漂浮在水中,试验装置相关参数如表所示。
电源电压 |
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接触水的面积 |
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长方体水池底面积 |
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(1)求汽车入水前电路中的电流;
(2)当汽车漂浮时,测得水池的水位比汽车入水前上升了 (水未进入车内),求汽车受到的重力;
(3)求气囊充气打开时汽车 处浸入水中的深度。
如图甲所示为中国首艘国产航母 下水时的情景。某中学物理兴趣小组的同学在实验室模拟航母下水前的一个过程,他们将一个质量为 的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部,该柱形容器质量为 ,底面积为 ,高为 ,如图乙所示。现在向容器中加水,当加水深度为 时,模型刚好离开容器底部,如图丙所示。继续加水直到深度为 ,然后将一质量为 的舰载机模型轻放在航母模型上,静止后它们一起漂浮在水面。求:
(1)图丙中水对容器底部的压强为多少帕?
(2)图丙中航母模型浸入水中的体积为多少立方米?
(3)放上舰载机后整个装置静止时,相对于水深为 时,容器对水平地面的压强增加了多少帕?
如图甲所示,一轻质弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物块上。已知物块的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为15cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物块上表面与水面相平,此时水深30cm。
(1)该物块受到水的浮力;
(2)该物块的密度;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧恢复原状时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
如图甲是西南大学校内的一座塑像,其基座结构类似于图乙和丙的模型。若 、 是质量分布均匀地正方体物块,其边长分别是 、 ,密度之比 .将 放在水平地面上, 放在 的上面, 对水平地面的压强为 (如图乙)。求:
(1)图乙中,物块 对地面的压力;
(2)物块 的密度;
(3)若将物块 放在水平地面上, 放在 的上面(如图丙),要使 对地面的压强为 ,应将物块 沿竖直方向切去几分之几。
如图甲所示,某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动,这辆挖掘机有两条履带,每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱,每个浮箱(可视为长方体)宽为1.5m,高为2m,合金密度为8.0×10 3kg/m 3。
(1)某次测试中,质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机,从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m,到达水平地面。
①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时,挖掘机对斜坡的压力的示意图。
②在上述过程中,驾驶员的重力做了多少功?
(2)如图甲所示,开始时机械臂伸直且静止,O、A、B三点在同一直线上,OA=10m,AB=0.5m,机械臂和斗铲整体的重心在A点;机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后,机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止,这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力(支持力垂直于机械臂)之比为5:7,则机械臂和斗铲的总质量是多少?
(3)已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示,不计履带排开水的体积和驾驶员的质量,除2个完全相同的浮箱外,挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中,2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m,则每个浮箱的长度至少是多少?
“童话云和”盛产木制玩具,是著名的木玩之城。小科同学从某玩具厂得到三块相同的积木,利用该积木和简单的器材在家里进行了“科学小实验”。请分析回答:
(1)称得一块积木的质量为144克,测得该积木的长10厘米、宽6厘米、高4厘米,则积木的密度为 克 厘米 ;
(2)当将积木搭成如图三种方式时,积木对水平地面的压强大小关系为 (用 、 、 表示);
(3)把一块积木放入水中,若要使积木的上表面恰好浸没,则在积木上至少要施加多大的力?
如图甲所示,用弹簧测力计拉着一正方体物块处于静止状态,弹簧测力计的示数F为20N,物块的边长为0.1m。A、B两容器分别装有等高的水和酒精,容器液面高度比物块边长高,如图乙、丙所示。现将物块先后缓慢浸入 A、B两容器的液体中,当物块刚好浸没时,A、B两容器中弹簧测力计示数分别为F1和F2,且F1:F2=5:6。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)物块的质量;
(2)物块浸没在水中时所受浮力大小;
(3)酒精的密度;
(4)已知A容器底面积为B容器底面积的2.5倍。若物块浸没到水中后,水面升高了2cm,此时水对容器底部的压强为1.7×103Pa,则物块浸没到酒精中时,酒精对B容器底部的压强。
某兴趣小组为检测操场上的风力等级,设计了一台简易风速仪,其工作原理如图甲所示。装有挡风板和滑片 的轻质滑块与轻质弹簧套在滑杆 上,滑杆上的摩擦力忽略不计,弹簧左端固定,右端与滑块相连。挡风板的挡风面积为0.2米 ,均匀电阻丝 长为30厘米,阻值为15欧,电源电压 恒为9伏,保护电阻 为3欧,电压表量程 伏。弹簧弹力 与弹簧长度改变量 的关系如图乙所示。无风时,滑片 在 处,有风时,滑块移动,稳定后读出电压表示数,计算并查阅如表数据可知风速及风级。
风级 |
一级 |
二级 |
三级 |
四级 |
五级 |
六级 |
风速 (米 秒) |
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风压 (帕 |
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(1)无风时,求通过 的电流;
(2)为保护电路安全,求出风速仪所测最大风力等级为几级;
(3)某日从天气预报得知,第二天风力等级将会达到五级,风速 预计为 ,在原有电路元件和电路基本连接方式均不变的基础上,电路将如何改进,在图丙的虚线框内将电路补充完整。小组成员还想计算出电路改进后电压表的示数,经查阅资料后得知,该挡风板所受的风压与风速的平方成正比,其关系式为 ,(其中 为常量,数值为 ,假设你为该小组成员,请你计算出风速为 时,改进后的电路中电压表的示数。
小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为 的空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内,桶仍漂浮在水面。(不考虑捞出过程中带出的水,
(1)空桶漂浮在水面时所受浮力大小。
(2)鹅卵石捞出放置在桶内时,水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会 (选填"上升"、"下降"或"不变" 。若此时桶排开水的体积为 ,求桶内鹅卵石的质量。
如图所示,站在水平地面上的小林想通过杠杆 和动滑轮拉起同样站在水平地面上的小新。杠杆 可绕转轴 在竖直平面内转动,且 ,小林的质量 。小新的质量 ,小新双脚与地面接触面积 。当小林施加竖直向下的拉力 时,小新未被拉动,此时小新对地面的压强 ,小林对地面的压强为 ;当小林施加竖直向下的拉力 时,小新刚好被拉起,小林对地面的压强为 ,且 。不计绳重,杠杆重力和一切摩擦, 取 。求:
(1)小林施加拉力 时,小新对地面的压力 ;
(2)动滑轮重力 。
A、B、C是密度为ρ=4×103kg/m3的某种合金制成的三个实心球,A球质量为mA=80g,甲和乙是两个完全相同的木块,其质量为m甲=m乙=240g,若把B和C挂在杠杆的两边,平衡时如图1所示。若用细线把球和木块系住,在水中平衡时如图2所示,甲有一半体积露出水面,乙浸没水中。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)B、C两球的体积之比;
(2)细线对A球的拉力大小;
(3)C球的质量。