18 微专题三 简单机械综合计算-【智乐星中考·中考备战】2024年山东省日照市中考物理精讲本

物理 2024 日照 精讲本 1 微专题三　简单机械综合计算 如图所示，重力不计的轻质杠杆AOB可绕支点O无摩擦转动，当把 甲、乙两正方体分别挂在A、B两个端点上时，杠杆恰好在水平位置平衡， 此时物体乙浸没在装有2.4 kg水、底面积为200 cm2的容器中且水未溢出， 物体乙未与容器底接触。已知杠杆长2.2 m，支点O距端点B的距离为 1.2 m，容器的质量为0.4 kg，物体甲的质量为7.2 kg，物体乙的边长为 10 cm(g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3，忽略绳重)。求： 类型1 杠杆与压强、浮力的综合计算 (1)物体乙浸没时受到的浮力； (2)杠杆B端受到绳子的拉力； (3)物体乙的密度； (4)此时容器对桌面的压强。 (2021·菏泽)如图是一个水位监测仪的简化模型。杠杆AB质量不 计，A端悬挂着物体M，B端悬挂着物体N，支点为O，OB＝4OA。物体M下面是一个压力传感器，物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体，放在水槽中，当水槽中无水时，物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零，此时压力传感器的示数也为零。已知物体N的质量 m2＝4 kg，高度H＝1 m，横截面积S＝20 cm2。(g取10 N/kg，ρ水 ＝1.0×103 kg/m3)求： (1)物体N的密度ρ； (2)物体M的质量m1； (3)当压力传感器的示数F＝40 N时， 求水槽内水的深度h。 7 8 9 (2022·潍坊)图甲是某卫生间马桶水箱的进水调节装置，图乙为其结构示意图，浮臂AB可视为绕O点转动的杠杆，OA＝5 cm，OB＝1 cm，A端通过细连接杆AC与柱状浮筒连接，浮筒质量为50 g，B端通过细连接杆BD与圆饼状止水阀连接，止水阀上下表面积与进水管口面积均为0.2 cm2。当水箱中无水或水量较少时，止水阀打开，水从进水管流进水箱。水位达到一定高度时，浮筒推动杠杆，使止水阀刚好堵住进水管，停止进水，此时AB处于水平位置，连接杆竖直，大气压强p0＝1.0×105 Pa，进水管中水压p水＝6.0×105 Pa。除浮筒外其他装置所受重力不计，忽略所有摩擦，g取10 N/kg，水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3。刚停止进水时，求： (1)浮筒所受重力； (2)进水管中的水对止水阀的压力； (3)连接杆BD对止水阀的压力； (4)浮筒排开水的体积。 11 解：(1)浮筒质量m＝50 g＝0.05 kg，则浮筒所受重力： G＝mg＝0.05 kg×10 N/kg＝0.5 N。 (2)进水管中的水对止水阀的压力： F水＝p水S＝6.0×105 Pa×0.2×10－4 m2＝12 N。 12 (3)刚停止进水时，AB水平平衡，连接杆竖直，止水阀处于平衡状态，在竖直方向上，止水阀受到进水管中水向上的压力F水、大气向下的压力F气和连接杆BD向下的压力F，F水＝F气＋F，则F＝F水－F气。 大气对止水阀的压力： F气＝p0S＝1.0×105 Pa×0.2×10－4 m2＝2 N， 则连接杆BD对止水阀的压力： F＝F水－F气＝12 N－2 N＝10 N。 13 14 图甲是利用电动机通过滑轮组打捞水中物体A的示意图。某次打捞作业中，物体A在不可伸长的轻钢丝绳作用下，从水底以0.1 m/s 的恒定速度竖直向上匀速提升至离开水面。电动机的牵引功率P随打捞时间t的变化如图乙所示。已知物体A的体积V＝0.8 m3，质量m＝2 000 kg。不计绳重、滑轮轴摩擦及水的阻力，g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3，求： 类型2 滑轮(组)与压强、浮力的综合计算 15 (1)浸没时，物体A受到的浮力和拉力； (2)浸没时，滑轮组的机械效率； (3)动滑轮所受重力； (4)当物体A离开水面后，电动机的牵引功率。 16 解：(1)物体A浸没时受到的浮力： F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.8 m3＝8 000 N， 物体A受到的重力：G＝mg＝2 000 kg×10 N/kg＝2×104 N， 物体A受到的拉力： F拉＝G－F浮＝2×104 N－8 000 N＝1.2×104 N。 17 18 19 (2021·东营)如图是某科技小组设计的打捞装置示意图，已知被打捞的合金块密度为4×103 kg/m3，体积为0.01 m3。每个滑轮重100 N，绳重和摩擦均忽略不计。(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) (1)合金块下表面距水面5 m时，求合金块下表面所受水的压强； (2)合金块未露出水面时，求合金块受到的浮力； (3)完全露出水面后，合金块在5 s内匀速上升了2 m， 求人的拉力及其功率。 解：(1)合金块下