计算题

某工厂设计了一个蓄水池，如图所示，水源A罐的液面高度h₁保持不变。罐底有一个小出水口，面积为S₁。孔下通过一个截面积为S₂的活塞与杠杆BC相连。杠杆可绕B端上下转动，另一端有一个中空的圆柱形浮子，横截面积为S₃。BO是杠杆总长的1/3。原设计打算当杠杆水平时，浮子浸入水深为h₂，活塞恰好能堵住出水口，但在使用时发现，活塞离出水口尚有极小一段距离时，浮子便不再上浮，此时浮子浸入水深为h₃。为了使活塞自动堵住出水口，只得将浮子的质量减去G₀。试求浮子应减去重量G₀的大小。（活塞及连杆的重量不计，杠杆所受浮力不计）

问答题螺旋千斤顶是一种常用的起重装置（如图所示），用手柄转动螺杆时，螺杆顶端的重物就随螺杆一起上升。若螺杆的直径为D，螺距为h，手柄末端到转轴的距离为l，要举起质量为M的重物时，至少要给手柄顶端多大的力？指出本题中为了省力应用了哪几种简单机械。

问答题小红准备在旅游时估算登山缆车的机械效率。她从地图上查到，缆车的起点和终点的海拔高度分别为230米和840米，两地的水平距离为1200m。一只缆车运载15个人上山的同时，有另一只同样的缆车与它共用同一个滑轮组，运载8个人下山。每个人的体重大约是60kg。从铭牌上看到，缆车的自重（质量）为600kg。小红还用直尺粗测了钢缆的直径，约为2.5cm。拖动钢缆的电动机铭牌上标明，它的额定功率为45kw。管理人员说，在当时那种情况下，电动机的实际功率约为额定功率的60%。实际测得缆车完成一次运输所用的时间为7分钟。请你帮助小红估算缆车的机械效率。（保留一位小数，g取10N kg）

问答题为保证市场的公平交易，我国已有不少地区禁止在市场中使用杆秤。现有一杆秤，秤砣质量为1千克，秤杆和秤盘总质量为0.5千克，定盘星到提纽的距离为2厘米，秤盘到提纽的距离为10厘米。若有人换了一个质量为0.8千克的秤驼，售出2.5千克的物品，物品的实际质量是多少？

问答题某地质勘探小分队利用如下装置测量一未知矿石的密度。用一质量不计的细线将未知矿石连接在木棍A端，木棍B端用细线挂着一石块，此时木棍恰好平衡，刻度尺量得OA长度为0.15m，OB长度为0.4m。然后将矿石完全浸没在水中，移动B端的石块指到木棍再次平衡，此时悬挂石块的点到O的距离为0.3m。试求未知矿石的密度。

问答题如下图所示，杠杆AD放在钢制水平凹槽BC中，杠杆AD能以B点或C点为支点在竖直平面内转动，BC=0.25m。细绳的一端系在杠杆的A端，另一端绕过滑轮固定在天花板上，物体E挂在滑轮的挂钩上。物体H通过细绳挂在杠杆的D端，与杠杆D端固定连接的水平圆盘的上表面受到的压力为F。已知60N≤F≤200N，动滑轮的质量m0=1.5kg，物体H的密度ρ=2×103kg m3，AD=1m，CD=0.25m，杠杆、圆盘、细绳的质量及摩擦均忽略不计，g取10N kg。为使杠杆AD保持水平平衡，求： （1）物体E的最小质量m； （2）物体H的最小体积V。