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为了实现畅通重庆的目标,我市两江流域上需修建多座跨江大桥.在修建某座桥梁时,需安...

为了实现畅通重庆的目标,我市两江流域上需修建多座跨江大桥.在修建某座桥梁时,需安装长20m、宽2m、高0.5m、质量为16t的空心钢箱梁.考虑到运输问题,建筑师们计划将钢箱梁由水中拖运到桥下,再用吊车将钢箱梁吊到需安装的位置.吊装情况及所使用的吊车装置示意图如图所示.通过计算回答当钢箱梁底部离水面0.2m深时:
(1)其底部受到水的压强多大?
(2)钢箱梁在江水中所受浮力多大?
(3)挂钩对钢箱梁的拉力是多少?
(4)钢箱梁脱离水面后,在以1m/s匀速吊起物体的过程中,若吊车的电动机对钢绳的拉力F为5×104N,则拉力F的功率为多大?

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(1)钢梁底部受到水的压强较简单,直接利用公式P=ρgh计算即可. (2)计算钢箱梁所受浮力,必须先判断钢梁排开水的体积,然后利用阿基米德原理进行计算. (3)钢箱梁部分在水中时,受到三个力的作用:重力、浮力、挂钩的拉力.其中重力方向向下,浮力和拉力方向都向上,根据平衡关系计算出拉力的大小. (4)使用滑轮组时,电动机拉动钢绳的速度与物体上升的速度不同,两者之间的关系由承担物重的绳子的股数决定,本题中承担物重的绳子有四段,所以电动机拉动钢绳的速度是物体上升速度的4倍. 【解析】 (1)钢梁底部受到水的压强为 P=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m=1.96×103Pa (2)钢箱梁的体积为 V=abh=20m×2m×0.5m=20m3 钢箱梁在江水中受到的浮力 F浮=ρ水gv排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×20m3=1.96×105N (3)钢箱梁受到的重力为 G=mg=16×103kg×9.8N/kg=1.568×105N 钢箱梁底部离水面0.2m深受到水的浮力 F浮=ρ水gv排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×20m×2m×0.2m=7.84×104N 挂钩对钢箱梁的拉力是 F=G-F浮=1.568×105N-7.84×104N=7.84×104N (4)因为有四段绳子承担物重,所以电动机拉动钢绳的速度为 v2=4v1=4×1m/s=4m/s 电动机拉动钢绳的功率为 P=Fv2=5×104N×4m/s=2×105W 答: (1)底部受到水的压强为1.96×103Pa. (2)钢箱梁在江水中所受浮力为1.96×105N. (3)挂钩对钢箱梁的拉力是7.84×104N (4)拉力F的功率为2×105W.
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考点分析:
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猜想一:物体下落的时间与物体的材料有关;
猜想二:物体下落的时间与物体下落的高度有关;
猜想三:物体下落的时间与物体的质量有关.
为验证猜想的正确性,几位同学用三个金属球做了一系列实验,
实验数据记录如下:
实验序号材料物体质量(kg)下落高度(m)下落时间(s)
1铁球1201.96
2铁球1302.47
3铅球1201.96
4铅球2201.96
(1)为了验证猜想一,应比较实验序号____________,结论是:______
(2)小敏同学也对这个问题进行了研究,她让质量相等的铁球和纸团同时从三楼由静止开始下落,她发现两者下落时间______(填“相等”或“不相等”),原因是:______
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(1)小明设计的实验电路图如图甲所示,请用铅笔画线代替导线,根据甲图将乙图中的实物图连接完整.
(2)当小明按照甲图连好实物电路后,闭合开关,发现电流表的指针能够偏转,电压表的示数为3V,产生这种现象的原因是   
(3)在实验过程中,小明发现电流表指针偏转幅度太小,但他想了想,觉得不需要改变电路的连接方式,且不用读出电流表的示数,也能较准确地求出Rx的阻值.他的做法是:将滑动变阻器的滑片移到    ,读出    ,则Rx=    (用字母表示). 查看答案
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(2)将碗开口向上漂浮在锅内的水面上,记下这时水面上升的高度a,(S为高压锅的横截面积),求出碗的质量m=______
(3)将碗浸没在锅内的水中,记下这时水面的高度b,则碗的体积V=______,∴碗的密度 ρ=______
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如图所示是右侧带书柜的办公桌,我们可以把它抽象成一个“杠杆”.现在要用一个最小的力将这张办公桌的一端稍抬离地面.请画出这个力F和这个力臂l,由于地面较光滑,桌子向右滑动,画出着地点所受力的示意图.
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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