初中物理压强和浮力计算题

(6分)一质量为6kg的石块，沉在装水的容器底部，某同学用一动滑轮将石块从水中匀速提起1m，但石块没有露出水面，如图所示，已知绳的自由端拉力为25N，求石块在上升过程中：
（1）石块受到的浮力为多少？
（2）绳的自由端拉力做功为多少？
（3）动滑轮的机械效率为多少？ （ρ_石=3×10³kg/m³）

物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量仪。它主要是由探头 $A$和控制盒 $B$构成，它们之间用有绝缘皮的细导线相连形成回路，如图甲所示。其中探头 $A$是一个底面积为 $10c{m}^2$、高 $5\mathit{cm}$、重 $2.5N$的圆柱体，探头 $A$的底部为压敏电阻 $R(R$与水接触的表面涂有绝缘漆），工作时底部始终与水平面相平，压敏电阻 $R$随表面压力大小的变化如图乙所示。 $A$和 $B$间的电路连接关系如图丙所示，其中电源电压恒为 $3V$，电流表盘改装成深度表（导线的重力与体积均不计）。兴趣小组的同学将探头 $A$缓慢放入水中，求：

（1）探头 $A$有 $\frac{1}{2}$体积浸入水中时， $R$底部受到水的压强是多少帕？

（2）探头 $A$全部浸入水中时，导线对探头 $A$的拉力是多少牛？

（3）将探头投入看似不深的水平池底，静止时 $(R$与池底未紧密结合）导线已松弛，电流表示数是 $0.4A$，则表盘 $0.4A$处应该标水的深度值为多少米？

水平放置的平底柱形容器 $A$重 $3N$，底面积是 $200c{m}^2$，内装有一些水，不吸水的正方体木块 $B$重 $5N$，边长为 $10\mathit{cm}$，被一体积可以忽略的细线拉住固定在容器底部，如图所示，拉直的细线长为 $L=5\mathit{cm}$，受到拉力为 $1N$． $(g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$求：

（1）木块 $B$受到的浮力是多大？

（2）容器底部受到水的压强是多大？

（3）容器对桌面的压强是多大？

一辆重2×10⁴N的四轮卡车，开进了一段泥泞的道路，不能继续行驶。司机找来一小型拖拉机、绳子、动滑轮，采用如图所示装置，拖拉机在绳端用3750N的水平拉力，将汽车以0.2m/s的速度水平匀速拉出泥泞路段，用时10s。若每个车轮与地面接触的面积为0.05m²。

（1）求汽车对路面的压强。
（2）求拉力F做的功和功率。
（3）若动滑轮的机械效率为80%，求汽车所受的阻力。

如图所示，一个半径为r的实心球体处于某种液体中，球体最上端距离液面的距离为h，求液体对球体向下的压力。（已知液体的密度为 ρ，球体的体积为）

在海滩案发现场留下了罪犯清晰的站立脚印，公安人员立即用蜡浇铸了如图所示的鞋模．蜡鞋模的平均厚度为3cm，质量为657g，又经过测试，达到同样脚印的压强为1.5 ×10⁴Pa，公安人员立即算出了罪犯的体重。如果你是公安人员，请你计算出这名罪犯的体重为多少？（ρ_蜡= 0.9×10³kg/m³）

我国是一个水资源匮乏的国家爱动脑筋的小何同学，为了节约用水设计了一个储水箱放在他家洗衣机底部，用来储存洗衣机废水，冲洗便盆．

（1）根据有关技术参数，求洗衣机洗涤时的正常工作电流是多少？
（2）为合理利用空间，他根据卫生间的空间和洗衣机底面积的大小，确定储水箱的长和宽分别为1.0m、0.5m．假设要求储水箱的储水量为300kg，求小何设计的储水箱的高度至少为多少？
（3）在寒冷的冬天，温度太低会影响洗涤效果，小何进一步思考：如果在洗衣机上安装一个加热电阻，这样在洗涤前先将水加热到适宜的温度，可提高洗涤效果．若每次洗衣时，首次进水量为10kg，加热时电能的80%转化为水的内能，要求给10kg的水正常加热10min，使水的温度升高10℃，求小何在洗衣机上安装的加热电阻为多少？[C_水=4.2×10³J/kg•℃）]．

如图所示是自冲水装置，柱形水箱截面积为0.2m²，箱内浮筒是圆柱形，底面积为200cm²（质量不计），出水口有厚度不计，质量为0.5kg的盖板Q，面积为50cm²，与底部用细线相连，当连线恰好被拉直时，水箱底与浮筒的底部距离为20cm，若进水管的进水量为0.54m³/h，请计算：
1．水箱中的水的深度为多少？
2．每两次放水的时间间隔为多少分钟？

如图所示， $A$为直立固定的柱形水管，底部活塞 $B$与水管内壁接触良好且无摩擦，在水管中装适量的水，水不会流出。活塞通过竖直硬杆与轻质杠杆 $\mathit{OCD}$的 $C$点相连， $O$为杠杆的固定转轴，滑轮组（非金属材料）绳子的自由端与杠杆的 $D$端相连，滑轮组下端挂着一个磁体 $E$， $E$的正下方水平面上也放着一个同样的磁体 $F$（极性已标出）。当水管中水深为 $40\mathit{cm}$时，杠杆恰好在水平位置平衡。已知 $\mathit{OC}:\mathit{CD}=1:2$，活塞 $B$与水的接触面积为 $30c{m}^2$，活塞与硬杆总重为 $3N$，每个磁体重为 $11N$，不计动滑轮、绳重及摩擦。 $(g=10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$求：

（1）水管中水对活塞 $B$的压强。

（2）绳子自由端对杠杆 $D$端的拉力。

（3）磁体 $F$对水平面的压力。

三峡船闸是世界上最大的，共有5级如图所示的闸室．现有一艘轮船从水位是150m的上游进入首级闸室，当首级闸室的水位降到130m时，轮船就可以进入下一级闸室了．其首级人字闸门每扇门高40m，宽20m，厚3m，由钢制材料制成（钢的密度取ρ_钢=8×10³kg/m3，g取10N/kg）．

求：（1）其中一扇首级人字闸门的体积；
（2）其中一扇首级人字闸门的质量；
（3）轮船通过首级闸室的过程中，闸室底部受到水的压强减小了多少．

一个底面积为10m²的圆柱状容器，装有适量的水，现在将一个体积为20m³、密度为0.8×10³kg/m³的物体A放入其中，最终物体A漂浮于水面上．

则：（1）物体A所受到的浮力是多少？
（2）如图所示，若将画斜线部分截取下来并取出（其体积为浸入水中体积的一半），则取出的那部分物体的质量是多少？
（3）待剩余部分再次静止后，容器底部受到压强减小了多少？（g=10N/kg）

某电开水器的结构如图甲所示（剖面图），简化的内部电路如图乙所示，进水管管口的阀门由轻质浮子1和与它们相连的两根轻质硬杆控制，只有进水管中的水压在正常范围内，冷水箱和煮水箱中的水位就比出水管管口低，冷水不会从出水管流出。当冷水箱中的水位达到一定高的时，浮子2浮起，会触动单刀三掷开关S₁，煮水电热管R₁通电发热，冷水被煮沸，水面升高，开水就从出水管进入贮水箱，当贮水箱中水位达到一定高度时，浮子3浮起，又会触动单刀三掷开关S₁，煮水暂停，一旦贮水箱中水温下降使温控开关S₂闭合，保温电热管R₂就会通电发热，开水处于保温状态。

（1）已知煮水电热管R₁的阻值为12.1Ω，保温电热管R₂的阻值为48.4Ω，求电开水器的最大发热功率。
（2）图甲中，当浮子1上升到最高处后，它的最上端恰好和出水管管口相平，阀门就会将进水管管口关闭，此时AC杆沿竖直方向。已知浮子1的体积V=2.5×10^-4m³，进水管管口和阀门的横截面积S均为1×10^-4m²（不计阀门的质量、管壁的厚度及两者之间的摩擦）；BO∶BA=20∶1（O为轻质浮子1的球心、A为两轻质硬杆的相交处，B为轻质硬杆BO的转轴），水箱内水面上方的气压P₀=1×10⁵Pa。为了不让冷水直接进入贮水箱，进水管管口阀门的上表面受到的压强不能超过多少Pa?

甲、乙是两个完全相同的均匀实心圆柱体，重力都为5.4N。甲放在水平地面上，细绳的一端系于圆柱体甲上表面的中央，另一端竖直拉着轻质杠杆的A端。当把圆柱体乙悬挂在杠杆的B端时，杠杆在水平位置平衡，且AO︰B=2︰，如图a所示，此时甲对地面的压强为1350 Pa；当把圆柱体乙放入底面积为30 cm²的薄壁圆柱形容器M中，将质量为450g的水注入容器，圆柱体乙刚好有3/4体积浸在水中，水在容器中的深度为20cm，如图b所示。（已知ρ_水=1.0×10³kg/m³）求：
       
⑴圆柱体甲的底面积是多少cm²？
⑵当圆柱体乙刚好有3/4体积浸在水中时，所受到的浮力是多少N?
⑶圆柱体甲的密度是多少kg/m³？

破冰船是赴极地考察的重要工具，如图是我国“雪龙”号破冰船。

⑴“雪龙”号破冰船在普通海域以36km/h航速航行5h通过的路程是      km；当关闭动力系统后，船只由于   仍然会向前行驶一段距离。
⑵“雪龙”号破冰船配备了1架“雪鹰”号直升机。当直升机飞离船只平台后，破冰船排开水的体积减少了10m³，则“雪鹰”号直升机质量约为多少t？（海水密度取1.0×10³kg/m³）
⑶当遇到的冰层较厚时，破冰船会先略微后退并将船首压水舱全部排空，同时将船尾压水舱灌满。之后，破冰船会径直向前行驶，由于“头轻脚重”的缘故，船首就会冲到冰层上方。此时再排空船尾压水舱并灌满船首压水舱，就会使破冰船变得“头重脚轻”，再加上自身的巨大重量，就能将大部分的冰层压碎。若破冰船满载时总质量约20000t，某次破冰船头压在冰面上的受力面积是10m²，冰面受到的压力为破冰船满载时总重力的0.1倍。那么船对冰面的压强是多少Pa?

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 $A$、 $B$是质量分布均匀地正方体物块，其边长分别是 $20\mathit{cm}$、 $30\mathit{cm}$，密度之比 ${\rho }_A:{\rho }_B=3:1$．将 $A$放在水平地面上， $B$放在 $A$的上面， $A$对水平地面的压强为 $5100\mathit{Pa}$（如图乙）。求：

（1）图乙中，物块 $A$对地面的压力；

（2）物块 $A$的密度；

（3）若将物块 $B$放在水平地面上， $A$放在 $B$的上面（如图丙），要使 $B$对地面的压强为 $2800\mathit{Pa}$，应将物块 $B$沿竖直方向切去几分之几。