命题点6 简单机械与浮力综合计算-【一战成名新中考】2024山东中考物理·分层作业本

分层作业本·山东物理 模 块 四 力 学 命题点６　简单机械与浮力综合计算 　　　　　　　　　　　　　　　　１．（２０２１菏泽２４题）如图所示是一个水位监测 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， ＢＯ＝４ＡＯ．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＝４ｋｇ，高度 Ｈ＝１ｍ，横截面积 Ｓ＝２０ｃｍ ２ （ｇ取１０Ｎ／ｋｇ，ρ水 ＝１．０×１０ ３ｋｇ／ｍ３）．求： 第１题图 （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＝４０Ｎ时，求水槽 内水的深度ｈ． 解：（１）２×１０３ｋｇ／ｍ３； （２）１６ｋｇ； （３）Ｍ的重力 Ｇ１＝ｍ１ｇ＝１６ｋｇ×１０Ｎ／ｋｇ＝ １６０Ｎ， 则Ａ端受到的拉力 ＦＡ＝Ｇ１－Ｆ＝１６０Ｎ－４０Ｎ＝１２０Ｎ， 根据杠杆的平衡条件可知，ＦＡ ×ＡＯ＝ ＦＢ×ＢＯ， 则Ｂ端受到的拉力 ＦＢ＝ ＦＡ×ＡＯ ＢＯ ＝１２０Ｎ× １ ４＝３０Ｎ， Ｎ的重力Ｇ２＝ｍ２ｇ＝４ｋｇ×１０Ｎ／ｋｇ＝４０Ｎ， Ｎ浸入水中，受到竖直向上的拉力和浮力、竖 直向下的重力，则浮力Ｆ浮 ＝Ｇ２－ＦＢ＝４０Ｎ－ ３０Ｎ＝１０Ｎ， 根据阿基米德原理可知，Ｎ排开的水的体积 Ｖ排 ＝ Ｆ浮 ρ水 ｇ ＝ １０Ｎ １×１０３ｋｇ／ｍ３×１０Ｎ／ｋｇ ＝ １０－３ｍ３， ２．（２０２２潍坊２０题）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＝５ｃｍ， ＯＢ＝１ｃｍ，Ａ端通过细连接杆ＡＣ与柱状浮筒 连接，浮筒质量为５０ｇ，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０．２ｃｍ２．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＝ １．０×１０５Ｐａ，进水管中水压ｐ水 ＝６．０×１０ ５Ｐａ． 除浮筒外其他装置所受重力不计，忽略所有 摩擦，ｇ取１０Ｎ／ｋｇ，水的密度 ρ水 ＝１．０×１０ ３ ｋｇ／ｍ３．刚停止进水时，求： 甲 　　 乙 第２题图 （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                                                                     ． ６１１ 分层作业本·山东物理 模 块 四 力 学 ３．（２０２３滨州１４题）（多选）用如图所示的装置 匀速提升浸没在容器底部的正方体物块Ａ，物 块Ａ的质量为５ｋｇ，棱长为１０ｃｍ，水的深度 为６０ｃｍ．物块Ａ露出水面前滑轮组的机械效 率为８０％，在水中上升的时间为５ｓ．物块 Ａ 与容器底部未紧密接触，水对物块Ａ的阻力、 绳子的重力、绳子与滑轮间摩擦都忽略不计： ρ水 ＝１．０×１０ ３ｋｇ／ｍ３，ｇ取１０Ｎ／ｋｇ．下列分析 正确的是 （　Ａ　） 第３题图 Ａ．物块Ａ的重力为５０Ｎ Ｂ．物块Ａ上升的速度为０．１２ ｍ／ｓ Ｃ．物块 Ａ露出水面前，拉力 所做的有用功为２０Ｊ Ｄ．物块 Ａ完全露出水面后， 滑轮组的机械效率约为８３．３％ ４．（２０２１东营２３题）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４×１０３ｋｇ／ｍ３，体积为０．０１ｍ３．每个滑轮重 １００Ｎ，绳重和摩擦均忽略不计．（水的密度 ρ水 ＝１．０×１０ ３ｋｇ／ｍ３，ｇ取１０Ｎ／ｋｇ） （１）合金块下表面距水面５ｍ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； 第４题图 （３）完全露出水面后，合金块在５ｓ内匀速上升 了２ｍ，求人的拉力及其功率． ５．（２０２１烟台２７题）如图所示为某学校厕所内 自动冲水装置简化的原理图，这种装置能定 时为便池冲水．注水口通过阀门控制可保持 细小水流不停地向水箱内注水．活塞下方有 支撑销（体积不计）支撑，随着水位的升高，当 活塞被顶起时水由冲水口快速流出，当两侧 液面相平时，活塞落下，冲水结束；杠杆ＡＢ处 在水平位置，Ｏ为支点，ＯＡ∶ＯＢ＝１∶２，Ａ端通 过竖直顶杆ＡＣ与活塞相连，连接配重Ｍ的细 绳通过定滑轮竖直作用在 Ｂ端．已知活塞的 横截面积Ｓ１＝１０ｃｍ ２，右侧蓄水箱的横截面积 为Ｓ２＝０．１２ｍ