五、计算题
1. (2018湖北咸宁)小宇给家里楼顶的水箱制作了一个自动加水装置,初步设计如图所示,将两个完全相同的实心圆柱体A、B通过细线与一压力传感开关相连,吊在水平放置的圆柱形水箱中,已知每个圆柱体重为6N,底面积为50cm.当水箱储水深度降到10cm,圆柱体B一半浸在水中时,压力传感开关所受拉力达到10N,其闭合开始加水。(细线质量与体积均忽略不计)请求:
(1)刚开始加水时,水箱底部所受水的压强。 (2)圆柱体的密度。
(3)当水箱储水深度达到1.5m时,压力传感开关所受拉力为5N,其断开停止加水,求应设计A、B间细线的长度。
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【答案】(1)1×10Pa(2)1.5×10kg/m(3)1.3m
2.(2018浙江杭州)“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30米3,空载时质量约为22吨,最大荷载240千克。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水?(海水密度取1.0×10千克/米,g取10牛/千克)
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【答案】(1)2.2×10N(2)7.76m
3.(2018福建B卷)航天迷小伟利用自降落伞模拟返回舱的降落过程。将带有降落伞的重物从高处释放,速度增大至10m/s时打开降落伞,重物开始减速下落。重物从释放到落地共用时4s,其v﹣t图象如图所示,落地前最后2s重物的运动可视为匀速运动。打开降落伞后,降落伞和重物受到的空气阻力f与速度V满足关系f=kv,k为定值。降落伞和重物
2
5
3
的总质量为7.5kg,g取10N/kg:求:
(1)落地前最后2s降落伞和重物的总重力的功率; (2)刚开始减速时降落伞和重物受到的合外力大小。 【答案】(1)375W;(2)225N。
4. (2018四川省德阳市)如图所示为一吊运设备的简化模型图,
图中虚线框里是滑轮组(未画出)。滑轮组绳子自由端由电动机拉动,现用该设备先后搬运水平地面上的物体A和B,已知物体重力GA=1.75GB,当对A以竖直向上的拉力TA=1500N时,物体A静止,受到地面持力是NA,当对B以竖直向上的拉力TB=1000N时,物体B也静止,受到地面支持力是NB;且NA=2NB求:
(1)物体A的重力GA,和地面支持力NA大小; (2)当电动机对滑轮组绳子的自由端施以F=625N的拉力时,物体B恰以速度v被匀速提升,已知此时拉力F功率为500W,滑轮组机械效率为80%,不计各种摩擦和绳子质量,物体B的速度v为多少。 答:(1)3500N; 2000N;(2)0.2m/s。
六、综合能力题
1.(2018江苏省徐州市)阅读短文,回答文后的问题.
浮子流量计
气体的流量一般指单位时间内流过通气管道的气体体积,流量等于气体的流速和通道横截面积的乘积.生活生产中经常要对气体的流量进行控制,例如医院给病人输氧时,用阀门控制氧气瓶输出氧气的流量,在管道中接入流量计,可以反映流量的大小.
浮子流量计是一种常用的流量计.其结构如图所示,一个上粗下细的锥形管,管内倒放着一个铝制的圆锥体浮子.工作时,气体从锥形管下端流入,向上冲击浮子,然后流过圆锥体浮子底面与锥形管之间的环形空隙,从上端流出.如果浮子受到气流的冲力大,就会向上移动,环形空隙加大,气体流速变小,对浮子的冲力就会变小,这样浮子最终稳定在某一位置,这个位置的高低就反映了气体流量的大小.
(1)浮子流量计使用时,锥形管应处于( )
A.水平方向
B.竖直方向
C.斜向上
D.斜向下
(2)浮子所受气体浮力很小,可以忽略.当浮子稳定在某一位置时,气流对浮子的冲力
和浮子重力的关系是 .
(3)对于某个制成的浮子流量计,浮子和锥形管之间的环形空隙的面积和浮子高度成正
比,比例系数为k1;气流对浮子的冲力和流速成正比,比例系数为k2;浮子的质量为m.当浮子稳定在高度h时,气体流量Q的表达式为Q = . (4)浮子流量计能反映的最大流量是有限的,如果要让这个浮子流量计能反映更大的流
量,请你提出一条可行的改进措施: .
【答案】(1)B(2)二力平衡 (3) (4)用密度更大的材料制作浮子
2.(2018浙江宁波)小科发现中性笔的笔帽上有小孔,为了解小孔作用,小科查阅资料:儿童不小心将笔帽吸人引发窒息,这个通气孔能保证呼吸道不被完全堵塞,因此被称为“救命孔”。
(1)若不小心吸入笔帽,人体在用力吸气时,通过该笔帽通气孔的气体流速可达20m/s。为确保生命安全,人体与外界通气量要达到1.36×10m/s,则通气孔的面积至少为 mm。 (2)若不小心将没有通气孔的笔帽吸入气管,此时由于呼吸道堵塞导致肺内气压比外界气压小1.3×10Pa,笔帽的横截面积约为0.85cm,医生至少需要 N的力才能将笔帽取出。(计算结果精确到0.1N)。
(3)医学上抢救气管异物堵塞的标准方法是:急救者从背后环抱患者,用力向患者上腹部施压,从而排出异物,被称为“生命的拥抱”。此力法应用的科学原理是:一定质量的气体体积 时,压强增大。 【答案】(1)6.8;(2)1.1;(3)减小。
3.(2018湖北咸宁)同学们用手边的铅笔可以做很多物理小实验,如图所示。
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2
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2
(1)图甲中铅笔的长度是 cm。
(2)图乙中插入水中的铅笔看起来弯折了,这是光的 现象。
(3)图丙中,用手指分別顶在铅笔的两端时,两只手指的凹陷程度和感觉不同,是由于压力的作用效果与 有关。
(4)将一些细铜丝绕在铅笔下端,制成一个简易密度计,如图丁所示。如将此密度计先后放人水和某液体中,浸入部分长度之比为4:5,则该液体的密度为 kg/m(细铜丝体积忽略不计)。
【答案】(1)3.00;(2)折射;(3)受力面积;(4)0.8×10
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