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12.如圖是某課外科技小組的同學(xué)設(shè)計(jì)的廁所自動(dòng)沖水裝置的示意圖,它在自來(lái)水管持續(xù)供給的較小量的水儲(chǔ)備到一定量后,自動(dòng)開啟放水閥門,沖洗廁所.實(shí)心圓柱體浮體A的質(zhì)量為5.6kg,高為0.18m,蓋片B的面積為7.5×10-3m2;連接A、B的是體積和質(zhì)量都不計(jì)的硬桿,長(zhǎng)為0.16m.當(dāng)浮體A露出水面的高度只有0.02m時(shí),閥門B恰好被打開,水箱中的水通過(guò)排水管開始排出,已知水的密度為1×103kg/m3,不計(jì)閥門B的質(zhì)量和厚度.當(dāng)水箱開始排水時(shí),求:
(1)浮筒A所受的重力;
(2)水對(duì)閥門B的壓強(qiáng)和壓力;
(3)浮體A受到的浮力;
(4)浮體A的密度.

分析 (1)已知A的質(zhì)量,利用G=mg可求得其重力;
(2)已知浮體的高度和露出水面的高度,可以得到浮體浸沒的長(zhǎng)度;已知浮體浸沒的長(zhǎng)度和硬桿的長(zhǎng)度,可以得到閥門B處水的深度;已知水的深度和密度,利用公式P=ρgh得到B受到的壓強(qiáng);已知閥門B受到的壓強(qiáng)和面積,利用F=PS得到水對(duì)閥門B的壓力;
(3)當(dāng)浮體A露出水面的高度只有0.02m時(shí),閥門B恰好被打開,說(shuō)明此時(shí)浮體A受到的浮力剛好等于浮體的重力與水對(duì)閥門B的壓力;
(4)根據(jù)浮體受到的浮力等于重力求解浮體的密度.

解答 解:
(1)浮筒A所受的重力G=mg=5.6kg×9.8N/kg=54.88N;
(2)閥門B處水的深度為h=(0.18m-0.02m)+0.16m=0.32m
所以水對(duì)閥門B的壓強(qiáng)為p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×0.32m=3.136×103Pa
由p=FS得,水對(duì)閥門B的壓力為F=pS=3.136×103Pa×7.5×10-3m2=23.52N;
(3)浮體A受到的重力為G=mg=5.6kg×9.8N/kg=54.88N;
當(dāng)閥門B被打開時(shí),浮體A受到的浮力為F=G+F=54.88N+23.52N=78.4N;
(4)設(shè)浮體A的底面積為S,根據(jù)題意得
ρgS(0.18m-0.02m)=78.4N;
解得S=0.05m2
浮體A的密度為ρA=mSh=5.6kg0.05m2×0.18m≈0.62×103kg/m3
答:
(1)浮體A受到的重力為54.88N;
(2)水對(duì)閥門B的壓強(qiáng)為3.136×103Pa;水對(duì)閥門B的壓力為23.52N;
(3)當(dāng)閥門B被打開時(shí),浮體A受到的浮力為78.4N;
(4)浮體A的密度為0.62×103kg/m3

點(diǎn)評(píng) 此題是力學(xué)的綜合計(jì)算題,考查了重力、密度、浮力、壓強(qiáng)和壓力的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn),難度較大,需要熟練掌握相應(yīng)的計(jì)算公式及其變形,還要進(jìn)行正確的受力分析.

練習(xí)冊(cè)系列答案
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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:選擇題

2.一根長(zhǎng)10cm的彈簧,當(dāng)所受拉力為2N時(shí),彈簧伸長(zhǎng)2cm,當(dāng)所受拉力為4N時(shí)(在彈性限度內(nèi)),彈簧的長(zhǎng)度是( �。�
A.4cmB.8cmC.14cmD.24cm

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3.在“探究壓力的作用效果跟什么因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)時(shí),同學(xué)們利用小桌、裝有沙子容器、砝碼等器材做了如圖所示的系列實(shí)驗(yàn).

(1)同學(xué)們是根據(jù)細(xì)沙的凹陷程度來(lái)比較壓力的作用效果的.
(2)觀察比較圖甲、乙情況可以得到的結(jié)論是:受力面積一定時(shí),壓力越大,壓力的作用效果越明顯
(3)要探究壓力的作用效果跟受力面積的關(guān)系,應(yīng)比較乙、丙兩圖的實(shí)驗(yàn),得到的結(jié)論是:壓力一定時(shí),受力面積越小,壓力的作用效果越明顯.
(4)此實(shí)驗(yàn)不能(選填“能”或“不能”)用硬紙板代替細(xì)沙,原因是:硬紙片形變不明顯;此實(shí)驗(yàn)中運(yùn)用到的主要科學(xué)方法是控制變量法(或轉(zhuǎn)換法).(寫出一種)

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20.一重力為G=2.5×10-3N的雨滴從高空由靜止開始豎直落下(不計(jì)橫向風(fēng)的影響),設(shè)雨滴下落過(guò)程中受到的空氣阻力F與下落速度的平方(v2)成正比,關(guān)系為F=kv2,其中k為常數(shù),且k=1×10-4N•s2/m2.關(guān)于空氣阻力或運(yùn)動(dòng)速度隨時(shí)間變化的描述較正確的是( �。�
A.B.C.D.

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7.有一個(gè)體積為600cm3,重為2N的木塊浮在水面上,問:
(1)木塊露出水面的體積是多大?
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3.做功和熱傳遞對(duì)改變物體的內(nèi)能是等效的,下列實(shí)例中,屬于通過(guò)熱傳遞方式改變物體內(nèi)能的是(  )
A.冬天很冷,雙手因摩擦而發(fā)熱B.冬天很冷到室外曬太陽(yáng)
C.鋸木板時(shí)鋸條發(fā)燙D.古人鉆木取火

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A.由甲、乙兩圖可知,當(dāng)受力面積一定時(shí),壓力越大,壓力的作用效果越明顯
B.由乙、丙兩圖可知,當(dāng)壓力一定時(shí),受力面積越大,壓強(qiáng)越小
C.此實(shí)驗(yàn)中用到了轉(zhuǎn)換法和控制變量法
D.此實(shí)驗(yàn)?zāi)苡糜布埌宕婧>d

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