初中八年级物理有关浮力压强,功、功率i机械效率的典型计算题归纳
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发布时间：2022-06-11 11:17
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时间：2024-11-23 13:53
(1)该铭牌中有一个参数是明显错误的，请你指出来，并通过计算加以说明.
(2)该水泵连续正常抽水1h，把水抽高了50m，水泵对水做了多少功？此时水泵的效率是多少？ (g取10N/kg)
解：(1)错误的参数是：吸程 20m ………………………………………………………(1分)
一标准大气压能把水压上的高度h=pρ水g ……………………………………………(1分)
=1.013×105Pa1.0×103kg/m3×10N/kg =10.13m ＜20m …………………………………………(1分)
(2)水泵1h抽水体积V=8m3 ……………………………………………………………(1分)
水泵1h抽水质量m=ρV=1.0×103kg/m3×8m3=8×103kg ………………………………(1分)
水泵抽水1h对水做的功W=Gh=mgh=8×103kg×10N/kg×50m=4×106J ………………(1分)
水泵抽水1h消耗的电能W′=Pt=1.5×103W×3600s=5.4×106J …………………………(1分)
水泵的效率η=WW′ ×100%=4×106J5.4×106J ×100%≈74.1% ………………………………(1分)
（2010．天津）某建筑工地上，工人用图15所示的动滑轮将重450N的物体匀速竖直提升了6m，若已知动滑轮此时的机械效率为90％。
请计算；
(1)工人提升重物所做的有用功是多少?
W有用=Gh=450N×6m=2700J
(2)工人提升重物所做的总功是多少?
W总= W有用/η=2700J /90％=3000J
（2010．宜宾）（12分）2009年秋季以来，我国西南部分地区遭遇严重旱灾，不少地方不得不靠打深井取水．如图所示，小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水，若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4kg，水桶容积为20L．当盛满水的桶从水中慢慢提升（桶始终未出水面）时，小明对绳的拉力为F=25N．不计绳子重量和摩擦，水的密度是1.0×103 kg/m3，g取10N/kg．试求：
（1）动滑轮有多重？
（2）水桶露出水面前，滑轮组的机械效率有多大？
（3）水桶被提离井中水面后，以0.2m/s的速度匀速竖直上升，小明对绳子自由端拉力的功率多大？
答案：（1）水桶的重力是：G=mg=4kg×10N/kg =40N
水桶的体积是：V桶=m/ρ=4kg /（8×103kg/m3）=5×10-4m3
水桶受到的浮力是F浮=ρ水gV排=ρ水gV桶=1.0×103 kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N
绳子受到水桶的拉力：F拉=G-F浮=40N-5N=35N
因为不计绳子重量和摩擦，有两股绳子承重，故有：
F=(F拉+G动)/2，即：25N=(35N+ G动)/2，解得：G动=15N
（2）水桶露出水面前，滑轮组的机械效率
=70%
（3）水桶装满时水的质量是：m =ρV =1.0×103 kg/m3×20×10-3m3=20kg
水和水桶的总质量是：20kg+4kg=24kg
水和水桶的总重是：G总=m总g=24kg×10N/kg =240N
人的拉力是：F′=（G总+ G动）/2=（240N+15N）/2=127.5N
拉力移动的速度是：v=2v物=2×0.2m/s =0.4m/s
拉力的功率是：P= F′v=127.5N×0.4m/s =51W
（2010．玉溪）玉溪某玻璃厂用圆形低压吸盘搬运玻璃。如图17中 为圆形吸盘，其直径为0.3m， 为一正方形平板玻璃，边长为1m，重125.6N。若吸盘能将该平板玻璃水平吸住并提升2m，在此过程中。求
（1）平板玻璃的质量。
（2）平板玻璃增加的重力势能。
(3) 吸盘内外大气压的差。
解：（1）根据G=mg得: m=
(2)
(3)
（2010．玉溪）如图18所示，在青海玉树抗震救灾清理废墟过程中，*部队某战士用150kW的铲车开足马力工作。若铲车用5s匀速推进了3m，然后将1.5t的建筑废料举高3m装车运走，整个过程是连续的，若柴油发电机的热效率为34.5%。（ ）求：
（1）在推土过程，铲车受到的阻力。
(2) 在举高过程，铲车所做的功。
（3）整个过程消耗柴油多少千克？
解：（1）由 得：
铲车受到的阻力
(2)
(3) 铲车匀速前进时做功：
铲车整个过程做的总功：
设柴油燃烧放出的热量为 ，
则
由 得柴油的质量
15. （2010．德州市）如图22所示装置 ，绳重及摩擦不计。装卸工人将重为800N的货物提至高处，人对绳的拉力F1为500N，货物在1min内匀速上升了5m。
（1）请在图上画出绳子的绕法；
（2）求滑轮组的机械效率；
（3）如果重物是600N，要把重物提升5m，求拉力做的功。
解：（1）绕法如图4所示……………………………… 2分
（2） ＝ ×100%＝ ×100%
＝ ×100%＝ 80% …………………………2分
（3）G动＝2 F1－G物＝2×500－800＝200N
F2＝(G动＋ G物)／2＝（600+200）／2 N＝400N
W＝400×5×2 J＝4000 J…………………………… 2分
17、（2010.吉林）如图所示，小刚同学的质量为50kg，每只鞋底与地面的接触面积为200cm2，他用400N的拉力通过定滑轮匀速拉起重300N的物体。求：（1）他不拉物体站在地面上时对地面的压强；（2）拉起重物时定滑轮的机械效率。（取g=10N/kg）
（1）G＝mg＝50kg×10N/kg＝500N
p＝ F S ＝ G S ＝ 500N 2×200×10－4m2 ＝1.25×104Pa
（2）η＝ W有用 W总 ＝ G′h F′s ＝ G′ F′ ＝ 300N 500N ＝75%（或0.75）
22．（2010.楚雄州）（7分）当前云南省遭遇了百年不见的特大旱灾，某村响应*号召积极打井抗旱救灾。他们准备用抽水机在一口打好的井中，将井下10m深的水抽到地面。若抽水机每小时抽水7.2×105kg，机械效率为50％ .
（1）抽水机所做的有用功是多少？
（2）抽水机所做的总功是多少？
（3）抽水机所做的总功率是多大？
（1）W有用=Gh=mgh=7.2×105Kg×10N/kg×10m=7.2×107J
（2）W总= W有用 η = 7.2×107J 50% =1.44×108J
（3）P总= W总 t = 1.44×108J 3600s =4×104W=40kW
1．(2010．哈尔滨) (6分)建筑工地上，工人们需要将一堆建材运到10m高处。姜荣同学设计安装了如图所示的装置.装置中每个滑轮重l00N。工人利用该装置每次提升一块重900N的建材，该工人拉绳子的速度是0.8m／s，在施工过程中：
(1)该工人提升建材时的有用功率是多少?
(2)该装置的机械效率是多少?(不计绳重和摩擦)
型号额定电压额定功率
DJ—Ⅰ220V0.8kW
DJ—Ⅱ220V3.0kW
(3)孙萍同学想用电动机做动力替代人工作，将该装置改造成简易的起重机(吊起物体的速度限定在0.4m／s)。她到仓库找到了两台电动机，铭牌上的部分数据如下表所示，她要选用其中的一台。请你帮助选择，就你所选的电动机，说明如何使用该装置才能做到合理配置。
解：（1）提升建材时所做的有用功W有用=Gh=900N×10m=90000J
上升速度V物= =0.4m/s
所用时间t= =25s（1分）
有用功率P有用= =360W(1分)
（2）人的拉力F= =500N（1分）
绳子自由端移动的距离S绳=2S物=2×10m=20m
人所做的总功W总=FS绳=500N×20m=10000J
机械效率η= =90%（1分）
（3）①选择3.0kW的电动机，一次提升8块建材，效率最高。（2分）
[8块建材（1分）（说明装置自身有能量消耗，提升7块也可）；在能拉动的条件下，多提升建材效率高。（1分）]
②选择0.8kW的电动机一次提升2块建材，效率最高。（2分）
[2块建材（1分）；在能拉动的条件下，多提升建材效率高。（1分）] (①②任选其一)
2．（2010•台州）过山车是一种富有刺激性的娱乐工具，它的运动包含了许多科学原理。六一节小柯第一次乘坐过山车。
(1)小柯坐在过山车上，感到天旋地转，这时他是以___自己、车厢、座椅等合理答案均可________为参照物的。
(2)过山车的设计者通过计算受力因子，来衡量座椅施加给游客的力，让这些力既使游客感到刺激又不会受伤。
小柯同学的质量为50千克，当他坐在过山车上行驶到轨道底部时，受力因子为2如果此时他与座椅的接触面积为500厘米2，求此时他对座椅的压强。（g取10牛/10千克）
（3）开始时，过山车车厢需先被机械装置推上坡顶。小柯同学坐完过山车后，向管理员了解到如图所示的一组数据。请你帮助小柯计算一下，整列车厢从底端被推到斜坡顶端时推力所做的功。（不计车厢的长度）
答案： (2)G=mg=50kg×10N/kg=500N
F=2G=2×500N =1000N
p=F/S=1000N/0. 05m2=20000Pa
(3)W =FS =15000N×50m
=7.5×10 5J
1.(2010．江西) “五•一”期间，宪宪从上海世博会丹麦馆带回一个“小美人鱼”工艺品，他想知道这个工艺品的密度，于是进行了实验.请你根据图16所示的实验数据推算：【温馨提示：水的密度用 表示，推算结果均用字母表示】
(1)工艺品此时所受的浮力
(2)工艺品的密度
解：(1)m排=m1－m3 …… (1分)
F浮=G排=m排g=(m1－m3)g …(2分)
(2)m工艺品=m2－m3 ……(1分)
V工艺品=V排=m排ρ水 =m1－m3ρ水 (1分)
ρ工艺品=m工艺品V工艺品 = m2-m3m1-m3 ρ水…… (2分)
2．（2010．河池）今年初，河池大部分地区出现了严重的旱灾，人畜饮水困难，许多群众需要到很远的地方挑水饮用．小宇同学在挑水时为防止水溅出桶外，在水面上放上一薄木板，如图18乙所示，木板有3/4的体积没入水中．若该木板的体积为200cm3，桶内水深为35cm．求：
（1）薄木板受到的浮力．
（2）桶底受到水的压强．
（3）若这担水总重360N，扁担与肩膀的接触面积为20cm2，则小宇肩膀受到的压强为多大？
解:(1) 由题知v排= ×200cm3=150cm3=1.5×10-4m3
那么木板受到的浮力为F浮=ρ水gv排 ..... (1分)
=1000kg/m3×10N/kg×1.5×10-4m3
=1.5N ……. (1分)
(2) 桶底受到水的压强P=ρ水gh ....... (1分)
=1000kg/m3×10N/kg×0.35m
=3.5×103N ………(1分)
(3) 小宇肩膀受到的压强P/=
= ......... (1分)
=
=1.8×105Pa ………(1分)
22．（2010．盐城市）（9分）一根木头重为1600N，体积为0.2m3，漂浮在水面上，g取10N/kg．求：
（1）木头的质量；
（2）木头的密度；
（3）木头受到的浮力．
分析：本题要求学生会结合二力平衡知识，用简单公式计算质量、密度、浮力，认真学习的同学都能够做好．难度系数0.8．正确答案：（1）160 kg （2）800 kg/ m3（3）1600N
17．（2010．广安市）（8分）上周学校购买了一批水龙头，据商家说其材料铜质的，实验室的老师组织九年级的一些同学通过实验来验证商家的说法。他们把一个水龙头用轻质细线捆好后挂在弹簧测力计上，在空气中测得它的重力为1.6N，再把这个水龙头浸没在水中，如图14所示，这时弹簧测力计的读数为1.4N（ρ铜=8.9×103kg/m3, g=10N/kg）。
求：（1）每个水龙头的质量是多少？
（2）这个水龙头浸没在水中时所受到的浮力有多大？
（3）这批水龙头的密度是多少？商家的说法是否正确？
解：（1）m= =0.16kg=160g
（2）F浮=G-F=1.6N-1.4N=0.2N
（3）∵F浮=ρ水gV排
∴V排= =2×10-5m3=20cm3
∴V=V排=20cm3
∴ρ= =8g/cm3=8×103kg/m3
∵8×103kg/m3<8.9×103kg/m3
故：这批水龙头不是纯铜的。
答：略
（2010．宜宾）（12分）2009年秋季以来，我国西南部分地区遭遇严重旱灾，不少地方不得不靠打深井取水．如图所示，小明同学正利用滑轮组和金属水桶从深井中提水，若水桶的材料密度为8g/cm3,水桶质量为4kg，水桶容积为20L．当盛满水的桶从水中慢慢提升（桶始终未出水面）时，小明对绳的拉力为F=25N．不计绳子重量和摩擦，水的密度是1.0×103 kg/m3，g取10N/kg．试求：
（1）动滑轮有多重？
（2）水桶露出水面前，滑轮组的机械效率有多大？
（3）水桶被提离井中水面后，以0.2m/s的速度匀速竖直上升，小明对绳子自由端拉力的功率多大？
答案：（1）水桶的重力是：G=mg=4kg×10N/kg =40N
水桶的体积是：V桶=m/ρ=4kg /（8×103kg/m3）=5×10-4m3
水桶受到的浮力是F浮=ρ水gV排=ρ水gV桶=1.0×103 kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N
绳子受到水桶的拉力：F拉=G-F浮=40N-5N=35N
因为不计绳子重量和摩擦，有两股绳子承重，故有：
F=(F拉+G动)/2，即：25N=(35N+ G动)/2，解得：G动=15N
（2）水桶露出水面前，滑轮组的机械效率
=70%
（3）水桶装满时水的质量是：m =ρV =1.0×103 kg/m3×20×10-3m3=20kg
水和水桶的总质量是：20kg+4kg=24kg
水和水桶的总重是：G总=m总g=24kg×10N/kg =240N
人的拉力是：F′=（G总+ G动）/2=（240N+15N）/2=127.5N
拉力移动的速度是：v=2v物=2×0.2m/s =0.4m/s
拉力的功率是：P= F′v=127.5N×0.4m/s =51W
( 2010乌鲁木齐)有一个实心圆柱形物体，用弹簧测力计在空气中称重时，测力计的读数为10N；，当把物体一半体积浸入水中时，测力计的读数为4N。求：
⑴物体的体积；
⑵把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时，物体受到的浮力。
答案：解：⑴F浮=G—F示=10N—4N=6N
F浮=ρ×g×12 ×V
解得V=1.2×10-3m3
⑵物体的密度ρ物=GgV =0.83×l 03 kg /m3
因为物体的密度小于水的密度，所以物体漂浮
F浮=G=10N
1．(2010．柳州)今年春，我国西南部分地区发生了特大旱灾，*某部在一个很深的山洞中找到了水源，水深4 m。官兵们用图20所示的装置提取一桶水进行抽样检测，已知金属桶的容积为2×l0一3m3，在匀速提起桶韵过程中，桶露出水面前的拉力为l0 N，完全露出水面后，拉力变为35 N(绳子与滑轮间的摩擦及绳重不汁，g=10 N／㎏)。求：
（1）水底受到水的压强；
（2）金属桶的质量；
（3）金属桶的金属密度。
解：（1）水底受到水的压强：P=ρgh…………………………………………………1分
=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa……………1分
（2）桶中水的质量：m=ρ水V水…………………………………………………………1分
=1.0×103kg/m3×2×10-3kg=2kg………………………………1分
桶中水的重力：G水=mg=2kg×10N/kg=20N………………………………………1分
桶的质量：m桶= =1.5kg……………………1分
（3）装满水的桶受到的浮力：F=F2-F1=35N-10N=25N
桶中的水和桶的体积：V= =2.5×10-3m3…….1分
金属的体积：V金属=V-V水=2.5×10-3m3-2×10-3m3=0.5×10-3m3……………………………1分
金属的密度： =3×103kg/m3…………………………1分
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时间：2024-11-23 13:54
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