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一个薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,如图甲所示,容器中立放着一个均匀实心圆柱体A,...

一个薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,如图甲所示,容器中立放着一个均匀实心圆柱体A,现慢慢向容器中加水(已知水的密度为ρ),加入的水对容器底部的压强p与所加水的质量m的关系图像如图丙所示,容器足够高,在整个过程中无水溢出,A的底面始终与容器中的水面平行,当加入水的质量为m1时,圆柱体A露出水面的高度为h0,如图乙所示。求:

(1)圆柱体A露出水面的高度;

(2)薄壁圆柱体的密度;

(3)薄壁圆柱形容器的底面积。

 

(1)+h0(2)ρ水(3) 【解析】 (1)由图丙可知,当加入水的质量为m1时,水对容器底部的压强为p1,由p=ρgh可得,此时水的深度h1=① 由题知,此时圆柱体A露出水面的高度为h0, 则圆柱体的高度:hA=h1+h0=+h0② (2)根据图丙可知,加入水的质量大于m1时,水对容器底部的压强增大得更缓慢一些,说明加入水的质量为m1时圆柱体刚好处于漂浮状态,此后继续加水,圆柱体缓慢上升; 圆柱体刚好漂浮时,由漂浮条件可得:F浮=GA, 结合阿基米德原理可得:ρ水gV排=ρAVAg, 则ρ水gSAh1=ρASAhAg,所以ρA=ρ水③ 将①②代入③可得:ρA=ρ水=ρ水=ρ水 (3)由图丙可知,加入水的质量为m1与m2时对应水的压强分别为p1、p2, 则该过程中水的质量变化量为Δm=m2-m1,水对容器底的压强变化量为Δp=p2-p1, 因圆柱体在该过程中处于漂浮状态,由压强定义式可得Δp=, 所以,圆柱形容器的底面积:S====  
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如图所示,斜面长s=2 m,高h=0.5 m。建筑工人将质量m=40 kg,长度a=50 cm,宽度b=20 cm,高度c=10 cm的长方体模具,用绳子从斜面底端匀速拉到顶端时,用时15 s,沿斜面向上的拉力F=150 N。(忽略绳子重力,g=10 N/kg)。求:

(1)长方体模具的密度;

(2)匀速拉动物体的过程中,拉力的功率;

(3)斜面的机械效率。

 

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如图所示,一个质量600kg、体积0.2m3的箱子沉入5m深的水底,水面距离地面2m,若利用滑轮组和电动机组成的打捞机械,以0.5m/s的速度将箱子从水底匀速提到地面,每个滑轮重100N(不计绳重、摩擦和水的阻力,ρ=1.0×103kg/m3g=10N/kg)。求:

1)箱子在水底时,箱子下表面受到的水的压强;

2)箱子全部浸没在水中时,箱子受到的浮力;

3)物体完全露出水面后,继续上升到地面的过程中,滑轮组的机械效率;

4)整个打捞过程中请你分析哪个阶段电动机的输出功率最大,并计算出这个最大值。

 

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如图所示,均匀实心正方体甲、乙放在水平地面上,甲的底面积为4×10-2m2,质量为16 kg,乙的体积为1×10-3 m3(g10 N/kg):

(1)甲对地面的压强p

(2)若将乙叠放在甲的上方中央,乙对甲的压强为p1,若将甲叠放在乙的上方中央,甲对乙的压强为p2,已知p2=4p1。求乙的密度。

(3)当甲、乙分别平放在水平地面上时,若分别沿水平方向切去相同的体积V,则求甲、乙对地面压强变化量ΔpΔp的比值。

 

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斜面长15 m的电动传送机把300 N的货物送至8 m的高处(如图甲所示),若货物在这一过程中的st图像如图乙所示。求:

(1)通过斜面搬运货物能________(选填“省力”或“省功”)

(2)货物在05 s的运动情况如何;传送带运转时,传送带上货物的速度是多大。

(3)在此过程中,传送机付出的额外功是1 600 J,则它的机械效率是多少?

 

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图示为小唯同学利用圆柱形容器自制的浮力秤(右图是其原理图),利用它可以方便地测出放入杯内物体的质量。该装置(小筒)的质量为200 g,底面积为40 cm2,高度为20 cm.

(1)当小筒静止时,它受到的浮力与重力________(选填“是”或“不是”)一对平衡力。

(2)当小筒竖直漂浮在水中时,求它受到的浮力大小与浸入水中的深度。

(3)通过实验,小唯把“浮力秤”的读数均匀的刻在了小筒上,请简要回答:小唯是怎样确定该“浮力秤”的零刻度线的?该“浮力秤”所能测量的最大质量是多少?

 

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