Question

物理力学计算题60道

Answer 1

1、连通器粗管直径是细管直径的4倍、先在连通器内装入水银、然后在细管中注入70cm高的水、求：
粗管内水银面上升多少？
细管内水银面下降多少？
如果将这些水倒入粗管内、细管内水银面比粗管内水银面高多少？
以细管中水的底面为参考面，粗管中的水银高度是h银，静止时此参考面受到的压强相等p银=p水即=ρ水gh水，h水=70cm=0.7m,求得h银=0.051m
细管下降h,粗管直径是细管直径的4倍，细管下降的高度是粗管上升高度的16倍。（作简图）h/16+h=0.051m得h=0.048m,即细管内水银面下降0.048m,粗管内水银面上升0.048m/16=0.003m
把在细管中注入70cm高的水，注入粗管中后，高度是0.7m/16=7/160m.选择粗管中水的底面为参考面，细管内水银面比粗管内水银面高h,参考面受到的压强相等
p水=p银
ρ水gh水=ρ银gh，把ρ水、ρ银、h水=7/160m代入求得h=0.0032m
细管内水银面比粗管内水银面高0.0032m
2、有一件标称是纯金属的工艺品，质量为100克，体积6立方厘米，判断是不是金属。（三种方法，并且要求写出因为所以）
应该判断是否是纯金做成的
ρ金=19.3×10 3Kg/m3=19.3g/cm3
方法一：求密度
工艺品的密度ρ=m/V=100g/6cm3=16.7g/cm3＜19.3g/cm3
所以此工艺品不是纯金做成的
方法二：求质量
假设此工艺品是纯金做成的，6cm3的质量是m=ρV=19.3g/cm3×6cm3=115.8g＞100g,所以此工艺品不是纯金做成的
方法三：求体积
假设此工艺品是纯金做成的，100g纯金的体积是V=m/ρ=100g/19.3g/cm3=5.2cm3＜6cm3,所以此工艺品不是纯金做成的
3、为铸造金属铸件，木模工用0.6*10^3kg/m^3的木料按计划要求制成模具。若模具质量为1.8kg（实心的）浇铸时采用的密度是2.7*10^3kg/m^3的合金材料，求铸件的质量。
先求模具的体积V=m/ρ=1.8kg/(0.6×10 3kg/m3)=3×10 -3m3
铸件体积和模具体积相等，铸件的质量m=ρV=2.7×10 3kg/m3×3×10 -3m3
=8.1kg
4、量筒中盛有某种液体,当液面的高度为20cm时,液面对量筒底部的压强是2.72×10^4Pa，这种液体的密度是多少？
解：g=10N/kg,h=20cm=0.2m
由液体压强公式p=ρgh得
ρ=p/gh=2.72×10^4Pa/(10N/kg×0.2m)
=13.6×10^3kg/m^3
即这种液体的密度是13.6×10^3kg/m^3
5、两列火车，甲的速度为54km/h，乙的速度为11m/s，甲车长为120m.两车同向行驶时的超车时间比两车同时反向行驶的错车时间多55s.则乙车长为多少m？
解：v甲=54km/h=15m/s，v乙=11m/s，s甲=120m,设乙车长为s乙,t=55s

同向行驶时的超车距离和两车同时反向行驶的错车距离是s=s甲+s乙,
两车同向行驶超车时的相对速度是v超=v甲-v乙=15m/s-11m/s=4m/s，
超车时间t超=s/v超；
两车同时反向行驶的错车相对速度是v错=v甲+v乙=15m/s+11m/s=26m/s，
错车时间t错=s/v错
由题意的t超+t=t错即s/v超+t=s/v错
（s甲+s乙）/v超+t=(s甲+s乙)/v错
把s甲=120m，t=55s，v超=4m/s，v错=26m/s代入上式解得s乙=140m
即乙车长为140m
6、声音在空中的传播速度是340m/s,光在空气中的传播速度接近3乘10的8次方m/s，雷雨天，小王看见闪电后5s钟听到雷声，打雷处距离小王（ ）km
由题意知：t声-t光=t,因为声音在空气中的传播速度是340m/s,光在空气中的传播速度接近3×10^8m/s，传播相同的距离，光的传播时间比声音的传播时间快得多，即光的传播时间大大小于声音的传播时间，光的传播时间可以忽略不计,得到t声=t,
所以打雷处离小王的距离 s=vt=340m/s×5s=1700m=1.7km
7、有一条冰封的江河，冰面所能承受的最大压强是2×10的3次方Pa，某坦克质量为40t，每条履带跟地面接触面积为2㎡，求
①，该坦克在冰面上行驶时对冰面的压强是多少？
2。它能装载的人员和其他装备的总质量最多是多少？
冰面所能承受的最大压强应该是p大=2×10ˆ5Pa
解：（1）坦克质量m坦=40t=4×10ˆ4kg,
坦克在冰面上行驶时对冰面的压力等于坦克的重力即
F=G=m坦g=4×10ˆ4kg×10N/kg=4×10ˆ5N
坦克在冰面上行驶时对冰面的受力面积
S=2㎡×2=4㎡
坦克在冰面上行驶时对冰面的压强p=F/S=(4×10ˆ5N)/4㎡=10ˆ5Pa
（2）冰面所能承受的最大压强是p大=2×10ˆ5Pa，当冰面承受的压强达到最大值时，冰面受到的压力是F=p大S=2×10ˆ5Pa×4㎡=8×10ˆ5N
G=F=8×10ˆ5N,求出坦克、装载的人员和其他装备的总质量
m=G/g=(8×10ˆ5N)/10N/kg=8×10ˆ4kg=80t
所以它能装载的人员和其他装备的总质量最多m’=m-m坦=80t-40t=40t
8、如果冰面能承受2*10的4次方pa的压强，一个质量为60kg的人，每只鞋与冰面的接触面积为150cm方，他能否在这个冰面上行走？
这个人在冰面上行走对冰面的压力F=G=mg=60kg×10N/kg=600N
在冰面上行走与冰面的接触面积S=150cmˆ2=0.015mˆ2(行走时一只脚接触地面)
在冰面上行走对冰面的压强P=F/S=600N/0.015mˆ2=4×10ˆ4Pa＞2×10^4 Pa
所以他不能在这个冰面上行走
9、上海）放置在水平地面上的两个物体A和B均为实心长方体，它们的长、宽、高如图11所示。物体A的密度为0.8×103千克/米3，物体B的质量为8千克。求：
1、物体A的质量；
2、物体B所受重力的大小；
3、在保持物体A、B原有放置方式的情况下，若沿竖直方向截取物体，并通过一定的方法使它们对水平地面的压强相等。下表有两种方案，请判断这两种方案是否可行，若认为行，计算所截取的长度。
1、Va=0.2m×0.1m×0.1m=0.002mˆ3,ρa=0.8×10ˆ3kg/mˆ3
ma=ρa×Va=(0.8×10ˆ3kg/mˆ3)×0.002mˆ3=1.8kg
2、mb=8kg
Gb=mb*g=8kg*10N/kg=80N
3、Sa=0.2m×0.1m=0.02mˆ2,Sb=0.4m×0.2m=0.08mˆ2
Ga=ma*g=1.6kg*10N/kg=16N
这时A对地面的压强是
Pa=Fa/Sa=Ga/Sa=16N/0.02mˆ2=800Pa
B对地面的压强是
Pb=Fb/Sb=Gb/Sb=80N/0.08mˆ2=1000Pa
按照方法一，从A的右侧沿竖直方向截取一部分长方体叠放在B的上表面，A对地面的压强不变（柱体物体对地面的压强经过推导可以用P=ρgh,高度不变），而B对地面的压强增加，所以方法一不可行
方法二可行
Vb=0.4m×0.2m×0.2m=0.016mˆ3
ρb=mb/Vb=8kg/0.016mˆ3=500kg/mˆ3
因为按相同比例沿竖直方向截取，所以A、B三边长比仍然是1:2的关系，面积比是1:4，体积比是1:8,要想使A、B对水平地面的压强相等，根据公式P=F/S知道A、B对水平地面的压力之比必须是1:4
总压力是16N+80N=96N,所以A、B对水平地面的压力分别是19.2N和76.8N
设A沿竖直方向截取的长度为a,B沿竖直方向截取的长度为2a，
根据题意得对于A物体来说16N-ρa(a*0.1m*0.1m)g+ρb(2a*0.2m*0.2m)g=19.2N,把ρa=0.8×10ˆ3kg/mˆ3和ρb=500kg/mˆ3代入上式得a=0.01m
即A所截取的长度是0.01m，B所截取的长度是0.02m
10、春天农民需用水泵缺水灌溉农田，有一水泵铭牌如下：
型号：8b13
流量：300m³/h
扬程：12m
质量：111kg
效率：80%
（1）水泵连续正常工作5小时，所作有用功是多少？
（2）此水泵总功率是多少？
（3）若此水泵用一柴油机带动，假设柴油完全燃烧所释放的内能有40%转化为水泵轴的机械能，则每小时消耗柴油多少kg？（柴油热值按3×10七次方J/kg计算，g=10N/kg）
（1）水泵连续正常工作5小时，所做有用功
w有=Gh=mgh=ρVgh=1.0×10ˆ3kg/mˆ3×(300 mˆ3/h×5h) × 10N/kg×12m
=1.8×10ˆ8J
(2)η= w有/W总得W总= w有/η=1.8×10ˆ8J/80%=2.25×10ˆ8J
P总=W总/t=2.25×10ˆ8J/(5×3600s)=1.25×10ˆ4w=12.5kw
(3) 每小时做的总功2.25×10ˆ8J/5=4.5×10ˆ7J
柴油完全燃烧所释放的内能Q放=4.5×10ˆ7J/40%=1.125×10ˆ8J
每小时消耗柴油m油=Q放/q=1.125×10ˆ8J/(3×10ˆ7J/kg)=3.75kg
11、一质量为0.1千克的平底容器,放在水平桌面上,容器高为0.3米，内装0.4千克的水，水深02米，容器对桌面的接触面积为0.005米平方，
若将容器内装满水，则水对容器底部的压强增加量为？
原来水深0.2m,容器高0.3m，装满水后，我们认为水的深度也是0.3m，所以水的深度增加了0.1m,根据液体压强公式p=ρgh知道，水对容器底部的压强增加量
△p=ρg△h=1.0×10ˆ3kg/mˆ3×10N/kg×0.1m=1000pa
即水对容器底部的压强增加量为1000pa
12、一台电动机线圈电阻是5欧姆，接在照明电路中正常工作，电流是2A，则电动机每分钟有（ ）J 的电能转化为内能，每分钟有（ ）J的电能转化为机械能。
1200 25200
（1）Q放=Iˆ2Rt=（2A）ˆ2*5Ω*60s=1200J，1200J电能转化为内能
(2)w=UIt=220V*2A*60s=26400J(消耗的电能)
W机械=w-Q放=26400J-1200J=25200J （电能转化为机械能和内能）
13、.一个平底容器质量为0.2kg，底面积为1×10的负二次方㎡。在容器中装入0.8kg的酒精后，将它放在水平地面上。求
①酒精的体积
②装入酒精后，容器对水平地面的压力和压强
。（肉酒精=0.8×10的三次方kg/m³）
14.水平地面上放有一个边长为30cm的正方体箱子，箱子重20N，其顶部有一根长20cm，横截面积为4平方厘米竖直的管子与箱子相通，管子重10N，管子和箱子都灌满水，求：
①箱内顶部受到水的压强和压力
②箱内底部受到水的压强和压力
③水的重力
④箱子对水平面的压力和压强
1、①V=m/ρ=0.8kg/(0.8×10³kg/m³)=10ˆ-3m³
②装入酒精后，容器对水平地面的压力
F=G=mg=(m1+m2)g=(0.2kg+0.8kg)*10N/kg=10N；S=10ˆ-2mˆ2
装入酒精后，容器对水平地面的压强p=F/S=10N/10ˆ-2mˆ2=1000Pa
2、①箱内顶部受到水的压强p=ρgh=1.0×10³kg/m³*10N/kg*0.2m=2000Pa
S=0.3m*0.3m=0.09mˆ2
箱内顶部受到水的压力F=pS=2000Pa*0.09mˆ2=180N
②箱内底部受到水的压强p底=ρgh底=1.0×10³kg/m³*10N/kg*0.5m=5000Pa
S=0.3m*0.3m=0.09mˆ2
箱内底部受到水的压力F=p底S=5000Pa*0.09mˆ2=450N

求采纳