1.某课外科技小组的同学对自动冲水装置进行了研究(如图所示).该装置主要由水箱、浮球B、盖板C和一个可以绕O点自由转动的硬杆OB构成,AC为连接硬杆与盖板的细绳.随着水位的上升,盖板C所受的压力和浮球B所受的浮力均逐渐增加,当浮球B刚好浸没到水中时,硬杆OB处于水平状态,盖板C恰好
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被打开,水箱中的水通过排水管排出.经测量浮球B的体积为1×103m3,盖板的横截面积为6×103m2,O点到浮球球心的距离为O点到A点距离的3倍.不计硬杆、盖板以及浮球所受的重力以及盖板的厚度.求:(g=10N/kg)
(1)水箱内所能注入水的最大深度;
(2)在你以上的计算中忽略了硬杆、盖板以及浮球的重力,如果考虑它们的重力,你认为设计时应采取哪些措拖可保证自动冲水装置正常工作?(写出一种措施即可)
2.图是利用电子秤显示压力大小反映水箱水位变化的装置示意图。该装置由滑轮C,长 方体物块A、B以及杠杆DE组成。物块A通过细绳与滑轮C相连,物块B放在电子秤上并通过细绳与杠杆相连,杠杆可以
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绕支点O转动并始终在水平位置平衡,且DO:OE=1:2。已知物块A的密度为1.5× 10kg/m,底面积为0.04m,高1m,物块A的上表面与水箱顶部相平,物块B的重力为 150N。滑轮与轴的摩擦、杠杆与轴的摩擦以及滑
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轮、杠杆和绳的自重均忽略不计 (g取10N/kg,水的密度为 1.0× 10 kg/m).请解答下列问题: (l)当水箱装满水时,物块A的下表面受到水的压强是多大?此时物块A所受的拉力是多大?
(2)从水箱装满水到水位下降1m,电子秤所显示的压力示数变化范围是多少?
3.近几年广元城镇建设飞速发展,各地都建有许多电梯公寓,如图所示是某种升降电梯工作原理图,它主要是由轿厢、配重、缆绳、滑轮和电动机等部件组成,连接轿厢的两根缆绳非常靠近,轿厢空载时重量是5100N,配重的重量是5000N.某人质量60kg,双脚与地板接触面积为250cm2,乘电梯从1楼到10楼用时10s,已知每层楼高度3m, 电梯匀速上升,不计缆绳重力和一切摩擦力,在此过程中,(g=10N/kg)求:(1)人站立时对电梯地板的压强是多少?
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(2)配重重力所做的功是多少?
(3)电动机的功率是多大?
3.如图是某品牌自动咖啡机及其结构示意图,其工作原理为:当盛水器内的水温升高至一定温度时,水沿导管进入盛有咖啡粉的玻璃杯中,在平衡球作用下,原来水平的平衡杆绕O点转动,盛水器抬升.冷却一段时间后,玻璃杯中的咖啡液体又倒吸进入盛水器,咖啡冲泡完成. (1)当密封的盛水器内水温升高到一定程度时,其内部的热水开始自动沿导管进入玻璃杯,则此时盛水器内的压强p内与外接大气压p0的大小关系为:p内 p0.
(2)该咖啡机的平衡球重2.4牛,盛水器自重5牛,以O为支点,平衡球与盛水器重力的力臂之比为5:2.当盛水器内的水为多少
牛时,盛水器开始抬升?(写出计算过程,平衡杆和导管的质量不计)
(3)打开出水开关,使0.2千克的咖啡流入重为1牛的水杯中,若水杯底部与水平桌面的接触面积为20厘米2,则水杯对桌面的压强是多少帕?(写出计算过程,g取10N/kg)
4.如图甲为塔式起重机简易示意图,塔式起重机主要用于房屋建筑中材料的输送及建筑构件的安装.(动滑轮重、绳重及摩擦均不计,g取10牛/千克) (1)为保持平衡,起重臂的长度越长的塔式起重机,配备的平衡重的质量应越_____.
(2)图乙为起重机钢丝绳穿绳简化示意图,滑轮a的作用是______.若钢丝绳能承受的最大拉力为3×104牛,则能吊起货物的质量不能超过多少千克?
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(3)若将重为1.2×104牛的货物由地面沿竖直方向匀速提升30米,再沿水平方向移动20米,则此过程中克服货物重力做功多少焦?
5.图是一个用浮筒、小灯泡和收放线装置A制作的航标灯模型,细线下端固定在水槽底部,航标灯总重4N.当水位上升时,A放线;水位下降时,A收线,从而使细线的拉力保持不变,航标灯静止时浸入水中的深度h始终为5cm,排开水的体积也始终为500cm3(不计线重和摩擦).当航标灯静止时,求: (1)航标灯底部受到水的压强是多少Pa?
(2)航标灯排开水的质量为多少kg?
(3)受到的浮力是多少N?
(4)细线对航标灯的拉力为多大?
6.工人用图所示装置,打捞深井中的边长为30cm的正方体石料,石料的密度为3103kg/m3。装置的OC、DE、FG三根柱子固定在地面上,AB杆可绕O点转动,F AO:OB=1:2,边长为L的正立方体配重M通过绳竖直拉着杆的B端。现用绳子系住石料并挂在滑轮的钩上,工人用力沿竖直方向向下拉绳,使石料以0.2m/s的速度从水中匀速提升。AB杆始终处于水平位置,绳子的质量、轮与轴间的摩擦
配重 均不计,g取10N/kg。求:
(1)如果石料在水中匀速上升时滑轮组的机械效率是η1, 石料完全离开水面后滑轮组的机械效率是η2,且η1:
η2=83:84,求石料在水中匀速上升过程中,工人拉绳的功率
多大?
(2)若石料在水中匀速上升时,配重对地面的压强为6500帕,石料完全离开水面后,配重对地面的压强为4812.5帕;求配重M的密度。
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