04含有滑轮组复杂装置的浮力综合计算-【压轴必刷】2022中考物理力学压轴计算题难题专练

04含有滑轮组复杂装置的浮力综合计算 1．如图所示，某考古队用滑轮组将重4.8×103N，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%（ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/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： （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？ 1．（1）1×103N；（2）200N；（3）a绳，4.1×103N 【解析】 （1）文物浸没在水中时排开水的体积：V排＝V＝100dm3＝0.1m3，则文物受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3＝1×103N； （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：η＝＝＝＝95%，即：＝95%，解得动滑轮重力：G动＝200N； （3）由图知，n＝2，文物完全浸没在水中时，绳子自由端的拉力：F＝（G﹣F浮+G动）＝（4.8×103N﹣1×103N+200N）＝2×103N，即b绳承受的拉力：Fb＝F＝2×103N；a绳承受的拉力：Fa＝2F+G定＝2×2×103N+100N＝4.1×103N；c绳承受的拉力：Fc＝G﹣F浮＝4.8×103N﹣1×103N＝3.8×103N；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4.1×103N的拉力． 2．如图，水平桌面上放有一薄壁柱形容器，容器底面积为0.03m2，容器中装有水，质量为0.25kg、体积为1×10-3m3的正方体木块漂浮在水面上．现将细绳的一端绕过定滑轮后固定在木块下表面，并用竖直向上的拉力F缓慢匀速拉动细绳另一端，使木块从漂浮状态逐渐浸没入水中，木块不接触滑轮．不计摩擦与水的阻力，忽略绳重与体积的影响，g取10N/kg．求： （1）木块漂浮时受到的浮力； （2）若水深为0.3m，则容器底受到的水的压强； （3）拉力F的最大值； （4）木块从漂浮到被细绳拉到完全浸没，容器底部受到水的压强的变化量． 2．（1）2.5N（2）3×103Pa（3）7.5N（4）250Pa 【解析】 （1）木块漂浮时受到的浮力等于木块重力，利用F浮=G=mg计算； （2）知道水深，利用p=ρgh求容器底受到的水的压强； （3）当木块浸没时拉力F最大，此时木块排开水的体积等于木块的体积，利用阿基米德原理求木块受到的浮力；根据力的平衡可得：F浮=G木+F最大，据此求最大拉力； （3）木块从漂浮到被细绳拉到完全浸没，水对容器底压力的变化量等于木块排开水的重力变化，即木块受到的浮力变化，再利用 求容器底部受到水的压强的变化量． （1）木块漂浮时受到的浮力： F浮=G木=m木g=0.25kg×10N/kg=2.5N； （2）容器底受到的水的压强： p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa； （3）当木块浸没时所需拉力F最大，此时木块排开水的体积： V排=V=1×10-3m3， 此时木块受到的浮力： F浮′=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N， 根据力的平衡条件可得：F浮′=G木+F最大， 所以最大拉力： F最大=F浮′-G木=10N-2.5N=7.5N； （3）木块从漂浮到被细绳拉到完全浸没， 水对容器底压力的变化量等于木块排开水的重力变化量，即木块受到的浮力变化量： △F=△F浮=10N-2.5N=7.5N， 容器底部受到水的压强的变化量： △p===250Pa． 【点睛】 本题为力学这题，考查了重力公式、物体漂浮条件、液体压强公式、阿基米德原理、力的平衡、压强定义式的应用，要知道：水对容器底压力的变化量等于木块排开水的重力变化，即木块受到的浮力变化． 3．如图所示，工人用滑轮组缓慢地打捞沉没在水下的重物，打捞过程中当重物全部在水中时，拉力F为160N，滑轮组的机械效率为80%．当重物离开水面后拉力F′为480N，整个装置的摩擦和绳重不计．（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求： （1）当重物上升到距水面以下2.5米时受到水的压强为多少？ （2）动滑轮的重力； （3）物体的重力； （4）重物的密度． 3．（1）2.5×104Pa（2）64N（3）896N（4）1.4×103kg/m3 【解析】 （1）当重物上升到距水面以下2.5米时受到水的压强： p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5m＝2.5×104Pa； （2）由图知n＝