如图所示,装满水的溢水杯总重15N,水深20cm。将体积为的实心正方体木块轻轻地放入这个装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1kg,g取10N/kg。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)放入木块后,容器底受到水的压强;
(4)通过分析,说明放入木块后,容器对桌面的压力大小(温馨提示:分析过程可利用受力分析图,依据的原理,数学表达式等展示分析过程)。
图是用动滑轮提升物体A的示意图。在竖直向上的拉力F的作用下,重为400N的物体A在20s的时间里,匀速竖直上升了4m。在此过程中,拉力F=250N。绳重、滑轮与轴的摩擦忽略不计。求:
(1)动滑轮对物体所做的功W有;
(2)拉力F的功率P;
(3)动滑轮的机械效率η;
(4)动滑轮受的重力G动。
依据文中内容,请回答下列问题:
变速自行车的奥秘
变速自行车可以通过调节不同的“档位”来应对不同的路面情况——需要爬坡时,可以降低档位,此时会感觉自己骑起来“更轻松”;到了下坡时,可以提升档位,此时会感觉自己“骑得更快”。这之中的奥秘在哪里呢,让我们一起来探究吧!
如图所示是变速自行车的驱动结构,它与普通自行车的区别在于,它的后齿轮由多个半径不同的齿轮共同组成(普通自行车的后齿轮只有一个)。选择不同的档位时,自行车的链条会调整到相应档位的后齿轮上——选择低档位时,链条调整到半径较大的齿轮上;选择高档位时,链条调整到半径较小的齿轮上。
自行车的前齿轮和脚踏板构成一个轮轴型的杠杆结构,动力是人给脚踏板的蹬力,阻力是链条对前齿轮的拉力,动力臂是脚踏板到轴心的长度,阻力臂是前齿轮半径,此时动力臂大于阻力臂,因此是一个省力杠杆。自行车的后齿轮和后车轮构成另一个轮轴型的杠杆结构,动力是链条对后齿轮的拉力,阻力是地面给后齿轮的摩擦力,动力臂是后齿轮半径,阻力臂是后车轮半径,此时动力臂小于阻力臂,是一个费力杠杆。
骑自行车时,人踩脚踏板一圈,前齿轮跟着转动一圈,带动链条转动的长度为前齿轮的周长。与此同时,链条带动后齿轮转动,由于后齿轮的半径小于前齿轮,为了保证链条转动的长度相同,后齿轮必须转过的圈数大于前齿轮。后齿轮的半径越小,它转过的圈数就越多。后齿轮同时带动后车轮转动,它们转动的圈数保持一致。因此,后齿轮越小,脚踩一圈,后车轮转动的圈数越多,即自行车前进的距离越长。
在爬坡时,自行车受到的摩擦阻力较大,因此需要把后齿轮的半径(动力臂)调整得大一些,以达到相对省力的效果。在下坡时,自行车受到的摩擦阻力较小,此时为了让自行车更快前进,可以将后齿轮的半径调小。
(1)自行车驱动结构中,前齿轮和脚踏板组成一个___________________杠杆,后齿轮和后车轮组成一个___________________杠杆(选填“省力”、“费力”、“等臂”);
(2)骑自行车时,人脚应该向什么方向用力才能最省力呢?请在图中画出最省力时,人脚对脚踏板的力F(作用点画在脚踏板中心),以及这个力对应的力臂L___________________;(提示:脚可以向各个方向用力踩脚踏板,脚踏板可以通过旋转来适应脚的用力方向。)
(3)爬坡时,应将链条调整至半径较________________(选填“大”或“小”)的后齿轮上,从而达到相对省力的目的;
(4)前齿轮和后齿轮在共同工作时,其特征是________________;
A.相同时间转过的圈数相同
B.相同时间带动链条转动的长度相同
C.相同时间转过的圈数和带动链条转动的长度均相同
D.相同时间转过的圈数和带动链条转动的长度均不相同
(5)自行车在水平道路上行驶时,后车轮所受的摩擦阻力约为20N,一辆自行车后车轮的半径约为40cm,若它此时链条挂在中间档位的后齿轮上,其半径为5cm,由于前齿轮与后齿轮由链条连接,所以前、后齿轮受到的链条的拉力相同,若前齿轮的半径为10cm,脚踏板到轴心的长度为25cm,则自行车匀速行驶时,人蹬车的力至少应为________________N。
依据文中内容,请回答下列问题:(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg。)
浮船坞
2016年新春伊始,珠江口波光粼粼,在过往舰船上人员一片惊叹中,一艘U槽型船舶就像移动长城般缓缓驶出江面,这是中国第一艘自航式浮船坞“华船一号”,如图所示。浮船坞,是船舶维修的海上浮动平台。是一种用于修、造船的工程船舶,它不仅可用于修、造船舶,还可用于打捞沉船,运送深水船舶通过浅水的航道等。
浮船坞构造特别,它有一个巨大的凹字形船舱。两侧有墙、前后端敞开,是一种构造特殊的槽形平底船,如图所示。
两侧的坞墙和长方形坞底均为箱形结构,沿纵向和横向分隔为若干封闭的舱格,有的舱格称为水舱,用来灌水和排水,使船坞沉浮。底舱的作用除保证浮沉性能外,还能支承船舶。坞墙的作用是保证船坞具有必要的刚度和浮游稳定性,并提供生产所需的空间。待修的船舶要进入浮船坞,其方法是:先在浮船坞水舱内灌水,使浮船坞下沉,当凹形船舱内水深满足待修船舶吃水要求时,用铺设在坞墙顶上的绞车将待修船舶牵引进坞。同时,将待修船舶对准中心轴线后,四面用缆绳固定。然后把浮船坞水舱内的水抽出,使浮船坞上浮,直至坞底板顶面露出水面。这样,待修船舶也随着坞底板露出水面。于是,便可开始对船舶进行修理工作。2008年11月29日,具有我国完全的自主知识产权的“中海峨眉山”浮船坞正式投产。“中海峨眉山”型深28米,相当于10层楼高;总长410米,宽82米,比4个足球场还要大;举力8.5万吨(浮船坞升浮时所能承载待修船舶的最大质量),耗用钢材约4万吨,采用了超大排量的进排水泵、阀门遥控等先进技术,实现中央控制室遥控操作,结构合理,自动化程度高。可承修当时(2008年)世界上最大的油船和散货船。2016年3月1日,我国第一艘自航式浮船坞“华船一号”首航成功。自航式浮船坞,如图所示,可以航行到预定海域修理待修船舶。“华船一号”的成功,标志着大型战舰修理由岸基定点保障向远海机动保障实现突破。
(1)浮船坞升降的原理与_____________的工作原理相同。(选填“轮船”、“潜水艇”或“热气球”)
(2)根据上文分析“中海峨眉山”满载排水量大约是__________
A.4万吨 B.8.5万吨 C.12.5万吨 D.94万吨
(3)“中海峨眉山”底板下底面位于水下10m时受到海水压力大约为_____________N;
(4)船舶修理完毕,如何驶出浮船坞_____________?
实验台上有满足实验要求的器材:弹簧测力计1个(量程符合条件),相同重力已知的钩码多个,带支架的杠杆1个。杠杆上相邻刻度间距离相等且已知,刻线上下靠近杠杆边缘处均有圆形小孔,可用来挂钩码或弹簧测力计,如图所示。小明利用上述实验器材,设计一个实验证明:“杠杆在水平位置平衡时,如果动力臂L1保持不变,则F1=kF2L2”,式中F1表示动力,k是常量,F2表示阻力,L2表示阻力臂。
请结合实验目的回答下列问题:
(1)调节平衡螺母使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是消除杠杆自重对实验的影响和容易读出________数值;如果杠杆的右侧向下倾斜,平衡螺母应向________(选填“左”或“右”)端调节;
(2)将1个钩码(阻力F2)挂在支点左侧A处(阻力臂L2),将弹簧测力计的挂钩钩在________(选填“B”或“C”)处________(选填“竖直向上”或“竖直向下”)拉弹簧测力计,使杠杆在水平位置平衡,读出弹簧测力计的示数(动力F1)。将F2、L2、F1的数据记录在表格中;
(3)实验过程中,应控制__________________保持不变;(选填选项前的符号)
A.钩码个数
B.弹簧测力计竖直向上拉动时的位置
C.钩码悬挂的位置
D.弹簧测力计的示数
(4)请帮助小明画出实验数据记录表格_________________。
在“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验中,实验装置如图所示。选取三个相同的木块分别放在不同的接触面上,其中甲、乙两图的接触面是相同的木板,丙图的接触面是棉布。
(1)实验中用弹簧测力计水平拉着木块沿水平方向做________运动,根据________条件可知,木块所受摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数;
(2)由乙、丙两图可以探究滑动摩擦力大小与________的关系;
(3)若乙图中的木块在运动过程中受到的拉力突然变大,滑动摩擦力将________(选填“不变”、“变大”或“变小”)。