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　　2012年第二十二届全国初中应用物理竞赛复赛试题(佛山市自行命题)

　　一、解答题(共6小题，满分100分)

　　1.(18分)随着我国经济建设的快速发展，对各类石材的需求也不断增大。右图为某采石过程的示意图，电动机通过滑轮组和提篮匀速提升山下的石材，石材的密度为2.4×103kg/m3，电动机第一次提升的石材的体积为 1.5m3，第二次石材的体积是第一次的 2 倍，第一次提升石材时整个提升系统的机械效率为 75%.忽略细绳和滑轮的重量及细绳与滑轮之间的摩擦，若两次石材被提升的高度均为 20m.(g=10N/kg)

　　(1)第一次提升石材电动机对绳的拉力，电动机所做的总功分别是多少?

　　(2)第二次提升石材时，滑轮组下端的挂钩对提篮的拉力和电动机所做的功分别是多少?

　　(3)第二次提升石材提升系统的机械效率是多少?

　　2.(18分)我国载人潜水器下潜深度 5000m，长、宽、高分别是 8.0m、3.0m 与 5.0m，空重为 22t，舱内的压强为 1 标准大气压，最大荷载是 300kg，最大工作设计深度为 7000m.已知 ρ海水=l.0×103kg/m3，g=10N/kg，p 0=76cmHg=1.0l3×103Pa=l0.336m 水柱。设海水密度不随深度的变化而改变，计算结果保留 3 位小数。

　　(1)若把潜水器简化成如图所示的长方体，当它悬停在水中长方体的六个面是否都受到来自水的压力?哪些力之间是相互平衡的力?请在右图中画出竖直方向的受力。(设前、后、左、右、上、下各表面依次用 S1、S2、S3、S4、S5、S6 表示)

　　(2)当潜水器下潜深度达 5000m 时(长方体的下表面距水面距离)，下表面 S6 所受的压强和压力各是多少?

　　(3)若空重为 22t，荷载 300kg 的潜水器下潜深度达到 7000m，当潜水器悬停在海水中时受到的浮力是多少?水箱中应注入多少 kg 的海水?

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