力学综合题21个VIP免费

力学综合题21个一、浮力及相关力学综合1.某单位设计的一种供牲畜饮水的装置如图所示.圆柱形水箱内装有600kg的水，水位高度维持h＝60cm不变，水箱底面积为1m2，水箱底部出水口的横截面积为20cm2.底盖A、细杆B和浮球C的总质量为1kg，浮球C的体积为2dm3.底盖A平时顶住水箱底部出水口，一旦饮水槽的水位下降，底盖A就会下落，水立即通过出水口流入饮水槽.实现自动补水.(1)水箱中的水对底盖A产生的压强是多少？(2)浮球C受到的最大浮力是多少？(g取10N/kg)(3)试通过计算说明，给出的数据能否达到设计要求？如果不能，请通过计算提供改进的方法和符合设计要求的数据.第1题图【答案】解：(1)水对底盖A的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m＝6×103Pa(2)浮球浸没在水中时，根据F浮＝ρ水gV排得：浮球C所受浮力最大，最大浮力为F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10－3m3＝20N(3)以底盖、竖杆、浮球为整体，它的受力情况是：竖直向上的浮力、竖直向下的重力和压力，而底盖A、细杆B和浮球C的总重G＝mg＝1kg×10N/kg＝10N水对底盖A的压力F1＝pS＝6×103Pa×20×10－4m2＝12N则F1＞F浮－G，所以装置不能达到设计要求.若要符合设计要求，则水对底盖A的压力为F1′＝F浮－G＝20N－10N＝10N因为F1′＝p′S＝ρgh′S，所以水箱中的水位高度为h′＝＝＝0.5m＝50cm水箱内水位的高度应维持50cm不变.2.将一重为1.5N、底面积为20cm2的溢水杯放在水平桌面上，向杯内装入重2.5N的水，水面恰好到达溢水口，将一物块轻轻放入杯内，静止时如图所示，在此过程中溢出40cm3的水.求：(g取10N/kg)(1)物块未放入之前溢水杯对桌面的压强是多大？第2题图(2)物块受到的浮力及物块的重力各是多少？(3)当用一细铁丝将物块完全压入水中时，又排出10cm3的水，物块的体积是多大？物块的密度是多少？【答案】解：(1)未放入物块前溢水杯对桌面的压力F＝G杯＋G水＝1.5N＋2.5N＝4N受力面积S＝20cm2＝2×10－3m2，溢水杯对桌面的压强p＝＝＝2×103Pa(2)物块受到的浮力F浮＝G排＝m水g＝ρ水V排g＝1.0×103kg/m3×4×10－5m3×10N/kg＝0.4N由于物块静止时处于漂浮状态，所以物块的重力G＝F浮＝0.4N(3)物块的体积V物＝V排＋ΔV排＝40cm3＋10cm3＝50cm3＝5×10－5m3物块的质量m物＝＝＝0.04kg物块的密度ρ物＝＝＝0.8×103kg/m33.如图甲所示为服役于中国海军的导弹护卫舰.该舰满载时排水量是4053t，吃水深度5m，最大航速50km/h.如图乙所示是护卫舰从启动到正常行驶的v－t图像，该舰输出功率恒为25600kW.(g取10N/kg，ρ海水＝1.02g/cm3)(1)在0～0.2h内，护卫舰的动力阻力(选填“大于”“等于”或“小于”).(2)护卫舰满载时船底受到的压强和压力各是多少？(3)护卫舰匀速向前航行时，水对护卫舰的阻力是多少？(计算结果保留两位小数)第3题图【答案】(1)大于【解析】由图像乙可知在0～0.2h内护卫舰的速度不断增大，是加速运动的，所以它的动力大于阻力.解：(2)护卫舰满载时底部受到的压强是：p＝ρ海水gh＝1.02×103kg/m3×10N/kg×5m＝5.1×104Pa护卫舰满载时受到的浮力是：F浮＝G排＝m排g＝4053×103kg×10N/kg＝4.053×107N护卫舰满载时船底受到的压力是：F压＝F浮＝4.053×107N(3)由P＝＝＝Fv可得，护卫舰的动力是：F＝＝≈1.84×106N4.如图所示，是小婷为防止家中停水而设计的贮水箱.当水箱中水深达到1.2m时，浮子A恰好堵住进水管，使其停止向箱内放水，此时浮子A有体积露出水面(浮子A只能沿图示位置的竖直方向移动).进水管口水的压强为1.2×105Pa，管口横截面积为2.5cm2，贮水箱底面积为0.8m2，浮子A重10N.(g取10N/kg)求：第4题图(1)注水过程中，随着水位上升，水对水箱底部的压强.(2)此时浮子A受到的浮力为多大？(3)浮子A的密度是多少？【答案】(1)增大【解析】(2)随着水位上升，水对水箱底部的压强逐渐增大.解：浮子A堵住进水口时，根据公式p＝可得，进水管口水对浮子A的压力F＝p水S进水口＝1.2×105Pa×2.5×10－4m2＝30N浮子A处于静止状态，所以浮子A受到的浮力F浮＝F＋G＝30N＋10N＝40N(3)根据阿基米德原理可知F浮＝ρ水gV排，则浮子A排开水的体积V排＝＝＝4×10－3m3浮子A有体积露出水面，浮子A的体积V＝＝＝5...