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初中物理中考复习 必刷09 力学综合-备战2020年中考物理必刷论述、计算80例（解析版）
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这是一份初中物理中考复习 必刷09 力学综合-备战2020年中考物理必刷论述、计算80例（解析版），共20页。试卷主要包含了圆柱形容器置于水平地面则等内容，欢迎下载使用。
必刷09 力学综合
运动、压强和功率综合
例46．(2019·临沂)根据《电动自行车安全技术规范》，交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中，电动机两端的电压恒为48V，通过的电流是6.25A，车轮与地面的总接触面积为200cm2．小明爸爸的质量是60kg，g取10N/kg。求本次骑行过程中：
（1）骑行所用时间。
（2）车对地面的压强。
（3）电动机的功率。
【答案】（1）由v=得骑行时间：t===0.5h；
（2）小明爸爸和车的总质量：m=40kg+60kg=100kg，
总重力：G=mg=100kg×10N/kg=1000N，
车对地面的压力：F=G=1000N，受力面积S=200cm2=0.02m2，
对地面的压强：p===5×104Pa；
（3）电动机的功率：P=UI=48V×6.25A=300W。
答：（1）骑行所用时间为0.5h；
（2）车对地面的压强为5×104Pa；
（3）电动机的功率为300W。
【解析】
（1）知道骑行速度和路程，利用v=求骑行时间；
（2）求出小明爸爸和车的总质量，利用G=mg求其重力，车对地面的压力等于人和车的总重力，知道受力面积，利用p=求对地面的压强；
（3）利用P=UI求电动机的功率。
本题考查了速度公式、重力公式、压强公式、电功率公式的应用，注意：骑行过程中，对地面的压力等于人和车的总重力，不要忘了人的重力。
压强、浮力和效率综合
例47．(2019·菏泽)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水=1.0×103kg/m3，g=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。
【答案】（1）5×104Pa（2）2×103N（3）98.4%（4）整个打捞过程中箱子离开水面在空中时电动机的输出功率最大，为3.05×103W
【解析】（1）已知箱子在水中的深度，根据公式p=ρgh可求产生的压强。
（2）由于箱子沉入水底，则V排=v=0.2m3，利用F浮=ρgV排即可求出浮力；
（3）物体完全露出水面后，根据公式机械效率η ==即可求出机械效率。
（4）由于箱子从水底匀速提到地面，根据P=Fv即可判断出拉力最大时，功率最大，所以求出最大拉力，然后即可求出最大功率。
解：（1）箱子在水底时下表面的深度h=5m，
此处水产生的压强：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa。
（2）箱子沉入水底，则V排=V=0.2m3， 则浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N
（3）物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功； 箱子的重力：G=mg=600kg×10N/kg=6×103N； 出水后，根据η ==可得：
机械效率：η ====98.4%
（4）由于箱子从水底匀速提到地面，根据P=Fv即可判断出拉力最大时，功率最大；
箱子离开水面在空中时，对滑轮组的拉力最大，故此时电动机对滑轮组的拉力最大；
由于不计绳重、摩擦和水的阻力，则F最大=×（G+G动）=×（6×103N +100N）=3.05×103N
电动机上绳子的提升速度为v′=2v=2×0.5m/s=1m/s，
则P最大=F最大v′=3.05×103N×1m/s=3.05×103W。
压强、浮力、功和机械综合
例48．.图是某型号马桶的水箱进水控制装置的示意图，浮子是有上底无下底的圆柱形容器，器壁的厚度忽略不计.浮子与细杆AB相连，杆的B端与细杆BC相连，C端装有塞子，BC可绕O点旋转，BO：CO=5：3，当水箱的进水孔进水时，水面接触到浮子下端后，浮子内的空气开始被封闭压缩，浮子通过AB带动BC旋转到水平位置， 当水位继续上升到一定高度时，塞子压住进水孔，停止进水，不计浮子、细杆的质量和摩擦.
（1）作用在B端的力为动力，则杠杆BOC为_____杠杆（选填“省力”或“费力〃）.
（2）当水面接触到浮子下端，水位继续上升时，浮子内封闭的空气的体积______，压强______（均选填“变大”、"变小"或"不变"）。
（3）停止进水时，若C端的塞子受到进水管内水的压力为5N，则浮子对BC杆的拉力为______N.
（4）当进水管内的水压变小时，冲水后重新进水，最终浮子所受的浮力______（选填“变大”、“变小”或“不变”）.
（5）当进水管内的水压过大时，水会从水箱溢出，从装置的结构方面优化，解决此问题的方法可以是_____（只填一种）。
【答案】 (1). 省力 (2). 变小 (3). 变大 (4). 3 (5). 变小 (6). 将浮子的下端封闭（或更换更大直径的浮子、将支点O右移）
【解析】第一空．作用在B端的力为动力，因为BO：CO=5：3，即动力臂大于阻力臂，所以杠杆BOC为省力杠杆；
第二空．当水面接触到浮子下端，水位继续上升时，浮子内封闭的空气受到水向上的压强，所以其体积会变小；
第三空．因为浮子内封闭的空气质量不变，体积减小时，根据一定质量的气体压强与体积的关系知，这部分气体压强会变大；
第四空．停止进水时，若C端的塞子受到进水管内水的压力为5N，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得：
F1×BO=5N×CO，则浮子对BC杆的拉力为：；
第五空．当进水管内的水压变小时，即对杠杆C端的压力变小，此时杠杆仍然平衡，而动力臂和阻力臂都不变，所以B端的拉力也变小，又因为B端的拉力是由浮子的浮力产生的，所以最终浮子所受的浮力变小；
第六空．当进水管内的水压过大时，水会从水箱溢出，解决办法一：浮子产生的拉力小，即浮子受到水的浮力小，要增大浮力可以将浮子的下端也封闭，或更换更大直径的浮子。解决办法二：从杠杆平衡原理分析，可以将支点O右移，这样在不更换浮子的情况下，即B端相同拉力情况下，C端向下压力更大，也可以达到目的。
压强、浮力和功综合
例49．自钓鱼岛事件发生后，中国派出先进的、满载时排水量达4000t的“中国海监50”号进行巡航，该船配备了先进的高压水炮系统，该水炮流量可达每小吋400m3，发射时的冲击力可击碎对方驾驶台的玻璃，能打效地震慑违规违法船舶。（海水的密度取1.0×103kg/m3，g=10N/kg)
（1）满载时“中国海监50”船受到的浮力有多大？
（2）若船底某处距海面的深度为8m，则船底该处受到海水的压强是多少？
（3）船在某处执行任务时，以18km/h的速度匀速航行6h，若巡航时海水阻力为1.0×106N，则这一过程中船的推进力所做的功为多少？
【答案】（1）4×107N （2）8×104Pa （3）1.08×1011J
【解析】（1）．根据题意知道，船的排水量是m排 =4000t=4×106 kg，所以，“中国海监50”所受到的浮力是：F浮=G排=m排 g=4×106 kg×10N/kg=4×107 N；
（2）．若船底某处距海面的深度为8m，则船底某处的压强是：p=ρgh=1×103 kg/m3 ×10N/kg×8m=8×104 Pa；
（3）．当以18km/h的速度匀速航行6h时，行驶的路程是：s=vt=18km/h×6h=108000m
由于匀速前进，处于平衡态，所以推进力与海水阻力是一对平衡力，即大小相等，故船的推进力所做的功是：W=Fs=fs=1.0×106N×108000m=1.08×1011J。
答：（1）．满载时“中国海监50”船受到的浮力是4×107 N；（2）．若船底某处距海面深度为8m，则船底该处受到海水的压强是8×104 Pa；（3）．船的推进力所做的功为1.08×1011J。
1．(2019·淄博)2019年4月23日，在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中，055大型驱逐舰接受检阅，向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。驱逐舰长174m，宽23m，吃水深度8m，满载排水量12300t，最大航速32节（1节＝0.5m/s，海水密度为1.03×103kg/m3，g取10N/kg）。求：
（1）驱逐舰行驶到某海域时，舰底受到的海水压强为7.21×104Pa，此时舰底所处的深度；
（2）驱逐舰满载时受到的浮力；
（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，若所受海水阻力是其总重的0.1倍，它的动力功率。
【答案】（1）7m（2）1.23×108N（3）1.968×108W
【解析】（1）根据舰底受到的海水压强大小利用p＝ρgh计算舰底所处的深度；
（2）利用漂浮条件确定浮力与总重力的关系；利用阿基米德原理计算浮力大小；
（3）根据1节＝0.5m/s得出最大速度，根据漂浮条件和二力平衡计算动力的大小，再根据P＝Fv计算它的动力功率。
解：
（1）根据p＝ρgh可得此时舰底所处的深度：
h＝＝＝7m。
（2）由阿基米德原理可得，驱逐舰满载时受到的浮力：
F浮＝G排＝m排g＝12300×103kg×10N/kg＝1.23×108N；
（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，则速度v＝32节＝32×0.5m/s＝16m/s，
因为驱逐舰处于漂浮状态，则驱逐舰的总重力：
G＝F浮＝1.23×108N；
由二力平衡条件可得，驱逐舰受到的动力：
F＝f＝0.1G＝0.1×1.23×108N＝1.23×107N；
以最大航速匀速直线航行，它的动力功率：
P＝Fv＝1.23×107N×16m/s＝1.968×108W。
2．(2019·潍坊)中国研制的“鲲龙”AG600是目前世界上最大的水陆两栖飞机，可用于森林灭火、水上救援等，其有关参数如表所示。在某次测试中，飞机在水面以12m/s的速度沿直线匀速行驶，水平动力的功率为2.4×106W。水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：
鲲龙”AG600有关参数
鲲龙”AG600有关参数
最大起飞质量
53.5t
最大巡航速度
500km/h
最大航行时间
12h
最大航行路程
4500km
（1）飞机以最大巡航速度飞行4000km所用的时间；
（2）飞机在水面匀速行驶时，水平动力的大小；
（3）飞机关闭动力系统静止在水面上，达最大起飞质量时排开水的体积。
【答案】（1）8h（2）飞2×105N（3）53.5m3
【解析】（1）知道路程和最大巡航速度，利用速度公式求所用时间；
（2）知道飞机在水面行驶速度、功率。利用P===Fv求水平动力；
（3）知道最大起飞质量，可求其重力，飞机漂浮，可求飞机受到的浮力，再利用阿基米德原理求排开水的体积。
解：（1）由v=可得所用时间：t===8h；
（2）由P===Fv得水平动力：F== 2×105N；
（3）最大起飞质量m=53.5t=5.35×104kg，
因为飞机漂浮，所以飞机受到的浮力：F浮=G=mg=5.35×104kg×10N/kg=5.35×105N，
由F浮=ρ水V排g可得排开水的体积：V排== =53.5m3
3．(2019·巴彦淖尔)圆柱形容器置于水平地面（容器重忽略不计），容器的底面积为0.2m2，内盛30cm深的水。现将一个底面积400cm2、体积4000cm3均匀实心圆柱体放入其中。如图甲所示，物体漂浮在水面，其浸入水中的深度为5cm；当再给物体施加一个竖直向下大小不变的力F以后，物体最终恰好浸没于水中静止，如图乙所示。ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）则：
（1）物体受到的重力是多少？
（2）物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少？
（3）从物体漂浮水面到浸没水中静止的过程中压力F做了多少功？
【答案】（1）20N（2）3200Pa（3）0.8J
【解析】（1）物体排开水的体积：V排＝Sh浸＝400×10﹣4m2×5×10﹣2m＝2×10﹣3m3，
则物体所受的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3＝20N，
由题可知，物体漂浮在水面上，则物体重力：G＝F浮＝20N；
（2）容器内水的体积：V水＝h水×S容＝0.3m×0.2m2＝0.06m3，
水的重力：G水＝ρ水V水g＝1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg＝600N，
根据阿基米德原理，圆柱体全部浸入时，受到的浮力：
F浮全＝ρ水gV排全＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣3m3＝40N，
当再给物体施加一个竖直向下大小不变的力F以后，物体最终恰好浸没于水中静止，
根据力的平衡条件可得，施加的向下压力：F＝F浮全－G＝40N－20N＝20N；
则容器对支持面的压力为：F总＝G水+G+F＝600N+20N+20N＝640N；
物体浸没水中静止时容器对地面的压强是：p＝＝＝3200Pa；
（3）物体的底面积400cm2、体积4000cm3，则均匀实心圆柱体的高度：h物＝＝10cm；
故圆柱体露出水面的高度为：h露＝10cm－5cm＝5cm，
从圆柱体漂浮于水面到恰好浸没于水中静止时，设水面上升的高度为△h，
则有：△V排＝S容△h，即：4000cm3－×4000cm3＝△h×2000cm3，解得△h＝1cm，
则从圆柱体漂浮于水面到恰好浸没于水中静止时，力F向下运动的距离：
h＝h露－△h＝5cm－1cm＝4cm，
则力F做的功：W＝Fh＝20N×0.04m＝0.8J。
4．(2019·云南)某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图象，（水的阻力忽略不计，ρ水＝1.0×103kg/m3）求：
（1）石柱浸没在水中受到的浮力；
（2）石柱未露出水面前，在水中上升2m铜丝绳拉力所做的功；
（3）在水底时石柱上表面受到的水的压强。
【答案】（1）5000N；（2）15000J；（3）3×104Pa
【解析】（1）根据图象中数据，利用称重法求浮力；
（2）利用W＝Fs求解；
（3）首先根据图象中数据求出水的深度和石柱高度，进而求得石柱上表面距水面深度，利用p＝ρgh求压强。
解：（1）F浮＝G－F＝12500N－7500N＝5000N；
（2）W＝Fs＝7500N×2m＝15000J；
（3）在水底时石柱上表面距水面的深度为：h＝h2－h1＝5m－2m＝3m
在水底时石柱上表面受到的水的压强：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×3m＝3×104Pa
5．(2019·黄石)圆柱形容器内有未知液体，一个边长为10cm的实心正方体金属块，用绳子系住，静止在容器底部，此时容器底部液体压强为6400Pa，液面距底部高度h为40cm，如图所示，用力竖直向上以2cm/s的速度匀速提起金属块?(g取10N/kg,不计液体阻力)
试求：(1)未知液体的密度？
(2)金属块未露出液面前，金属块所受浮力？
(3)若金属块重66N，要匀速提升5s的过程中拉力所做的功？
【答案】（1）1.6×103kg/m3（2）16N（3）5J
【解析】（1）由p＝ρgh可得，未知液体的密度ρ＝＝＝1.6×103kg/m3；
（2）正方体金属块边长V＝10cm×10cm×10cm＝1000cm3＝1×10﹣3m3，
金属块未露出液面前，V排＝V＝1×10﹣3m3，
金属块所受浮力F浮＝ρgV排＝1.6×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝16N；
（3）匀速提升5s上升的高度h′＝vt＝2cm/s×5s＝10cm＝0.1m，
因10cm＜40cm，所以可知金属块仍然浸没在液体中，
绳子的拉力：F＝G－F浮＝66N－16N＝50N，
拉力所做的功W＝Fh′＝50N×0.1m＝5J。
6．（2019·娄底）蛟龙AG600水陆两栖飞机是我国自主研制的“三大飞机”之一，被誉为国之重器，AG600主要用于大型灭火和水上救援，可以从地面起飞和降落，也可以从水面起飞和降落，AG600空载时质量为41.5t，最多可储水12t。（取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）AG600空载时的重力是多少？
（2）某次试飞后，AG600储满水后在某湖面上，求其排开湖水的体积。
（3）在一次水面滑行测试中，AG600储一定质量的水，在水面上以10m/s的速度匀速滑行了1min，滑行过程中飞机所受阻力为总重的0.5倍，发动机牵引力的实际功率为2500kW，求飞机在这次滑行测试中所储水的质量是多少？
【答案】（1）4.15×105N；（2）53.5m3；（3）8500kg。
【解析】（1）已知质量，利用公式G=mg得到重力；
（2）漂浮的物体，受到的浮力等于其重力；已知浮力和水的密度，利用V排=,得到排开水的体积；
（3）已知发动机实际功率和匀速滑行速度，可以得到牵引力，进一步得到受到的阻力；根据阻力与重力的关系得到总重量，进一步得到总质量，然后得到储水质量。
解：（1）AG600空载时的质量：m=41.5t=41.5×103kg，
则受到的重力：G=mg=41.5×103kg×10N/kg=4.15×105N；
（2）AG600储满水时总质量：m总=41.5t+12t=53.5t=53.5×103kg，
受到的总重力：G总=m总g=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N；
AG600储满水后漂浮在某湖面上，
所以AG600受到的浮力：F浮=G总=5.35×105N，
因为F浮=ρ液gV排，所以排开水的体积：
V排= == 53.5m3；
（3）因为P===Fv
所以发动机的牵引力为：F== = 2. 5×105N
由于匀速滑行，所以受到的阻力：f=F=2. 5×105N
已知滑行过程中飞机所受阻力为总重的0.5倍，即f=0.5 G总
所以此时的总重：G总′=2f=2×2. 5×105N= 5×105N
此时储水的重力：G水′= G总′－G= 5×105N－4.15×105N=8.5×104N
则储水的质量为：m水′== = 8500kg
7． (2019·咸宁)我国常规动力核潜艇具备先进的通讯设备、武器、导航等系统和隐蔽性强、噪声低、安全可靠等优异性能，如图是某型号常规动力核潜艇，主要技术参数如下表(海水密度近似为1.0×103kg/m3)。
排水量
水上运动2250t，水下运动3000t
最大潜水深度
300m
最大航速
水上30km/h，水下36 km/h
水下最大输出功率
3000kW
(1)核潜艇在深海中匀速潜行时，如果遭遇海水密度突变造成的“断崖”险情，潜艇会急速掉向数千米深的海底，潜艇突遇“断崖”险情是因为遇到海水的密度突然 (选填“变大”、“变小”或“不变”)造成的，此时应立即将潜艇水舱中的水全部排出，,使潜艇受到的重力 (选填“大于”或“小于”)它的浮力。
(2)该潜艇由水下某位置下潜到最大潜水深度处，潜艇上面积为2m2的舱盖受到海水的压力增大了6×105N，则潜艇原来位置的深度h是多少?
(3)该潜艇在水下以最大输出功率巡航，当达到最大速度匀速运动时,受到海水的平均阻力f是多少?
【答案】（1）变小 小于 （2）270m （3）3×105 N
【解析】
（1）由于海水中不同深度下海水的密度会是变化的，所以潜艇突遇“断崖”险情是因为遇到海水的密度突然变小，浮力会突然变小，潜水艇突然遭遇海水密度突变造成的“断崖”，失去浮力的潜艇急速掉向数千米深的海底；“掉深”到潜艇的极限深度便会艇毁人亡；潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的，此时将潜艇水舱中的水全部排出，使潜艇受到的重力小于浮力，实现上浮；
（2）由p＝可得，增大的压强△p= = =3×105Pa
由△p=ρgh可得，△h= = =30m，由表中信息可知，最大潜水深度h最大=300m，则潜艇原来位置的深度h=h最大−△h=300m−30m=270m；（3）由表中数据可知，水下最大输出功率P=3000kW=3×106W，最大速度水下v=36km/h=10m/s，由P== =Fv可得,牵引力F牵== =3×105N，潜艇达到最大速度匀速运动，受到海水的平均阻力f=F牵=3×105N。
8．(2019·嘉兴)风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。
甲 乙 丙
（1）风力发电机是根据 ▲ 原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按 ▲ 方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米3？（海水密度 取1.0×103千克/米3）
（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨?
【答案】 （1）电磁感应；顺时针（2）解：因为漂浮
所以F浮=G物=m总g=1.12×107千克×10牛/千克=1.12×108牛
V排=＝=1.12×104米3
答：漂浮式基础的总体积至少需要1.12×104米3。
（3）解：W=Pt=30000千瓦×24时=7.2×105千瓦时
0.4千克/千瓦时×7.2×105千瓦时=2.88×105千克=288吨
答：相当于替代标准煤288吨。
【解析】（1）发电机的工作原理是电磁感应现象；根据叶片的形状判断两侧气体压强的大小，进而判断叶片的旋转方向；
（2）当发电机漂浮在水面上时，根据F浮力=G计算受到的浮力，然后根据 V排=计算排开水的总体积；
（3）首先根据W=Pt计算24h风力发电机产生的电能，然后再根据烧煤的吨数=0.4千克/千瓦时×W计算替代标准煤的吨数。
（1）风力发电机是根据电磁感应原理制成的。当风吹过叶片上，叶片右面是曲面，左面是平面，因此右面上的气体流速大于左面，那么右面上的气压小于左面，那么叶片会按顺时针方向转动；
（2） 因为漂浮 ，所以：F浮=G物=m总g=1.12×107kg×10N/kg=1.12×108N；
漂浮式基础的总体积至少需要： V排=＝=1.12×104米3 ；
（3）风力发电机组产生的电能： W=Pt=30000千瓦×24时=7.2×105千瓦时；
相当于替代标准煤的质量：0.4千克/千瓦时×7.2×105千瓦时=2.88×105千克=288吨。
9．(2019·大连)有轨电车是大连城市发展历史的一个标志，它利用电动机提供动力，是一种清洁环保的交通工具，如图所示，有轨电车电动机的耗电功率为6×104W。电能转化为机械能的效率为75%，一辆有轨电车以18km/h的速度在平直轨道上匀速行驶了100s，试求：
（1）有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程是多少？
（2）这段路程中电动机消耗的电能是多少？
（3）有轨电车在平直轨道上匀速行驶时受到的阻力是多少？
【答案】（1）500m（2）6×106J（3）9000N。
【解析】（1）电车速度：v=18km/h=5m/s；
由v=可得，有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程：s=vt=5m/s×100s=500m；
（2）由P=可得，这段路程中电动机消耗的电能：W=Pt=6×104W×100s=6×106J；
（3）由η=可得，电车获得的机械能：W有=ηW电=75%×6×106J=4.5×106J；
由W=fs可得，有轨电车受到的牵引力：F= = =9000N，
因为有轨电车在平直轨道上匀速行驶，所以受到的阻力f=F=9000N。
10．(2019·枣庄)节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：
空车质量
1380kg
最大功率
100kW
轮胎与地面总接触面积
0.032m2
最高时速
120km/h
电池容量
42 kW•h
最大续行里程
260km
假如汽车上只有司机一人，质量为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW•h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g＝10N/kg，试问：
（1）电动机的工作原理是 （选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”）电动汽车前进和倒退是通过改变 来改变电动机的转动方向的。
（2）电动汽车对水平地面的压强是多少？
（3）电动汽车牵引力所做的功是多大？
（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？
【答案】（1）磁场对电流的作用；电流的方向（2）4.5×105Pa（3）2.592×107J（4）80%
【解析】（1）电动机的工作原理是磁场对电流的作用；通电导体的受力方向与电流方向和磁场方向有关，结合推作的方便性考虑；
（2）电动汽车对地面的压力等于汽车和人的总重力，根据G＝mg求出重力，然后根据公式p=计算压强；
（3）汽车匀速行驶，牵引力与阻力相等，根据W＝Fs便可计算出牵引力做的功；
（4）已知这个过程消耗的电能及牵引力做的功，根据η=×100%求出电动汽车电能转化为机械能的效率。
解：（1）电动机的工作原理是磁场对电流的作用；
电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便；
即改变通电导体的电流电动汽车前进和倒退是通过改变电流的方向来改变电动机的转动方向的。
（2）电动汽车对水平地面的压力为：
F＝G＝(m1+m2)g＝(1380kg+60kg)×10N/kg＝1.44×104N；
电动汽车对地面的压强为：p===4.5×105Pa；
（3）电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡，
则电动汽车受到的牵引力为：F＝f＝0.05G＝0.05×1.44×104N＝720N；
则电动车行驶60km，牵引力做的功为：W有用＝Fs＝720N×36×103 m＝2.592×107J；
（4）这个过程耗电：W总＝9kW•h＝9×3.6×106 J＝3.24×107J；
电动汽车电能转化为机械能的效率：η=×100%=×100%＝80%。
11．（2019·益阳）为解决某偏远山区的用电困难，利用当地水力资源丰富的特点，扶贫工作队筹措资金为当地建设了一座小型水力发电站，让水坝的水下泄时冲动水轮发电机发电，供当地居民生活所需。若水从10m高处下泄，每小时下泄量为7.2×106kg，取g=10N/kg。
（1）每小时水的重力做的功W为多少？
（2）若水的重力做的功有80%转化为电能，发电机的发电功率P是多少？
【答案】（1）7.2×108J；（2）1.6×105W。
【解析】（1）每小时下泄量为7.2×106kg，则这些水的重力：
G=mg=7.2×106kg×10N/kg=7.2×107N，
每小时水的重力做的功：
W=Gh=7.2×107N×10m=7.2×108J；
（2）由η=×100%可得，产生的电能：
W电=80%×W=80%×7.2×108J=5.76×108J，
则发电机的发电功率： P===1.6×105W
12．某型号挖掘机的质量3000kg，两履带与地面接触的总面积1.5m2。挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边，挖掘深度h = 2m。（如图乙所示）（取g=10N/kg）
（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大？
（2）挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功多少？
（3）若发动机的总功率是20kW，挖泥土过程中挖掘机的机械效率多大？
【答案】（1）2×104Pa （2）1.5×104J （3）12.5%
【解析】（1）．挖掘机静止在水平地面上时，与地面接触的总面积是S=1.5m2，对地面的压力是：
F=G=mg=3000kg×10N/kg=3×104 N，
对地面的压强是：；
（2）．挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，克服泥土的重力所做的有用功是：
W有 =G泥h=m泥gh=0.75×103 kg×10N/kg×2m=1.5×104 J；
（3）．挖掘机的发动机6s内做的总功是：W总=Pt=20×103 W×6s=1.2×105 J；
所以，挖掘机的机械效率：。
答：（1）．挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强是2×104Pa； （2）．挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功是1.5×104 J；（3）．若发动机的总功率是20kw，挖泥土过程中挖掘机的机械效率是12.5%。
13．如图所示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船正在巡航。(海水密度取 1.0×103 kg/m3)
（1）若该船的声呐探头距水面深度为 10 m，则该声呐探头受到海水的压强是多少?
（2）该船满载时排开水体积为 3000 m3，此时船受到的浮力和重力各是多少?
（3）该公务船满载时以 36 km/h 的速度匀速航行 5h，若航行时受到阻力为船重的 0.05 倍，则这一过程中动 力所做的功是多少?
【答案】（1）1×105 Pa （2）3×107 N 3×107 N （3）2.7×1011J
【解析】（1）．声呐探头深度为10 m，则该声呐探头受到海水的压强是：
p==1.0×103 kg/m3×10N/kg×10m=1×105 Pa。
（2）．该船满载时排开水体积V排=3000 m3，则船受到的浮力为：
F浮===3×107 N；
因船是漂浮的，则其重力等于浮力，所以：
G=F浮=3×107 N。
（3）．该公务船行驶的速度为v=36 km/h，行驶时间为t=5h，则行驶的距离为：
s=vt=36 km/h×5h=180km=180000m，
船受到阻力为船重的 0.05 倍，因船匀速航行，则船的动力等于阻力，所以：
F=f=0.05G=0.05×3×107 N=1.5×106 N，
则这一过程中动力所做的功是：
W=Fs=1.5×106 N×180000m=2.7×1011J。
答：（1）．若该船的声呐探头距水面深度为 10 m，则该声呐探头受到海水的压强是1×105 Pa；
（2）．该船满载时排开水体积为 3000 m3，此时船受到的浮力是3×107 N；重力是3×107 N；
（3）．该公务船满载时以 36 km/h 的速度匀速航行 5h，若航行时受到阻力为船重的 0.05 倍，则这一过程中动 力所做的功是2.7×1011J。
14．.在2019年4月23日举行的庆祝人民海军成立70周年阅兵式上，担任检阅舰的西宁舰是国产新型052D型导弹驱逐舰，被为“中华神盾”，其部分参数如下表所示。已知海水密度为1.03×103kg/m3。求：
舰长
156米
续航力
4500海里
舰宽
18米
满载排水量
7500吨
最大航速
55.56千米/小时
最大吃水深度
65米
(1)水面下6m处的舰体上所受海水的压强为多大?
(2)西宁舰满载时，受到的浮力是多少?
(3)某次航行时，若重为7×107N的西宁舰以36km/h的速度匀速直线航行，其受到的阻力是总重的0.01倍，则西宁舰所受牵引力的功率是多大?
【答案】(1)6.18×104pa；(2)7.5×107N；(3)7×106W
【解析】（1）．水下6m压强：
（2）．满载时所受浮力等于排开水的重力：
（3）．
由于作匀速直线运动，牵引力等于阻力：
答：（1）水面下6m处的舰体上所受海水的压强为。（2）受到的浮力为。（3）西宁舰所受牵引力的功率是。
15．为保障残障人土通行安全和便利，有关部门要求公共场所配套无障碍设施。如图为一种残疾人专用通道(相当于斜面)，长12m、高1.5m。某人乘坐电动轮椅在此通道上沿直线匀速向上行驶至水平台面，用时10s。人和电动轮椅的总质量为96kg。求：
(1)电动轮椅沿通道运动的速度是多少?
(2)此人乘坐轮椅静止在水平台面时，轮胎与台面的的总接触面积为30cm2，则台面受到的压强是多大?
(3)上行过程中，若该电动轮椅上坡时牵引力的功率为200W，则该通道的机械效率是多少?
【答案】(1)1.2m/s；(2)3.2×105pa；(3)72％
【解析】（1）．电动轮椅沿通道运动速度为： ，
（2）．，
台面受到压强为
（3）．
通道机械效率为
答：（1）电动轮椅沿通道运动速度为1.2m/s。（2）台面受到压强为。（3）通道机械效率为72%。
16．如图甲所示，长、宽、高分别为40cm、20cm、10cm，质量为6kg的长方体物体静止在水平地面上，现用图乙所示的滑轮组在5s内将物体M匀速提升2m，动滑轮重20N，不计绳重及滑轮摩擦．（水的密度为l.0×103kg/m3，g取10N/kg）．求：
（l）当物体M静止竖放在水平地面时，它对地面的压力和对地面的最大压强分别是多少？
（2）绳端拉力F的功率是多少？
（3）若将物体M放入足够多的水中，则静止时受到的浮力是多少？
【答案】（1）60N；3×103Pa；（2）32W；（3）60N
【解析】（1）．物体的重力：G=mg=6kg×10N/kg=60N，当物体M静止竖放在水平地面时，它对地面的压力：F压=G =60N，
受力面积最小，压强最大；此时压强为：
p最大==3×103Pa；
（2）．滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计绳重及滑轮摩擦，拉力：F=（G+G动）=×（60N+20N）=40N，
物体上升的速度：v==0.4m/s，
绳子自由端的速度：v绳=2v=2×0.4m/s=0.8m/s，
绳端拉力F的功率：P=F v绳=40N×0.8m/s=32W；
（3）．物体的密度：ρ==0.75×103kg/m3，
因为ρ＜ρ水，所以物体放入足够多的水中，静止时漂浮，受到的浮力F浮=G=60N。
答：（1）．它对地面的压力是60N，对地面的最大压强分别是3×103Pa；（2）．绳端拉力F的功率是32W；（3）．若将物体M放入足够多的水中，则静止时受到的浮力是60N。
17．如图，为通往浮来山的的部分路段示意图，水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、 坡高CD=6m。搭载乘客后总重为G=1.5×105N的公交车，轮胎与水平路面总接触面积为0.4m2。当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1=20s；以恒定功率P2匀 速通过BC段时，用时t2=16s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。请完成下列问题：
（1）请求出公交车静止在水平地面时对地面的压强。
（2）公交车通过AB段时，牵引力的功率P1是多少瓦特？
（3）公交车通过BC段时，可以看成一个简单机械，即斜面，牵引力的功就是总功， 阻力的功是额外功，重力的功是有用功。求公交车通过BC段时牵引力的功为 多少焦耳？
【答案】（1）3.75×105Pa；（2）1.5×104W；（3）1.08×106J
【解析】（1）．公交车静止在水平地面时对地面的压力：F=G=1.5×103N；
公交车静止在水平地面时对地面的压强：p===3.75×105Pa
（2）．公交车通过AB段时牵引力：F牵=f=0.01G=0.011.5×105N=1.5×103N;
公交车通过AB段做的功：W= F牵sAB=1.5×103N200m=3×105J
牵引力的功率：P1===1.5×104W;
（3）．公交车通过BC段时阻力做的功，即额外功：W额= fsBC=1.5×103N120m=1.8×105J
重力做的有用功：W有用=Gh=1.5×105N6m=9×105N
公交车通过BC段时牵引力的功:W总= W有用 W额=9×105N1.8×105J=1.08×106J
答：（1）．公交车静止在水平地面时对地面的压强为3.75×105Pa；（2）．公交车通过AB段时，牵引力的功率P1是1.5×104W；（3）．公交车通过BC段时牵引力的功为1.08×106J。
必刷09 力学综合
运动、压强和功率综合
例46．(2019·临沂)根据《电动自行车安全技术规范》，交管部门规定自2019年5月1日起未申领临时标识的“非标”电动自行车不得上路行驶。如图是小明家新购买的电动自行车，整车质量为40kg。小明爸爸以18km/h的速度匀速骑行9km的过程中，电动机两端的电压恒为48V，通过的电流是6.25A，车轮与地面的总接触面积为200cm2．小明爸爸的质量是60kg，g取10N/kg。求本次骑行过程中：
（1）骑行所用时间。
（2）车对地面的压强。
（3）电动机的功率。
【答案】（1）由v=得骑行时间：t===0.5h；
（2）小明爸爸和车的总质量：m=40kg+60kg=100kg，
总重力：G=mg=100kg×10N/kg=1000N，
车对地面的压力：F=G=1000N，受力面积S=200cm2=0.02m2，
对地面的压强：p===5×104Pa；
（3）电动机的功率：P=UI=48V×6.25A=300W。
答：（1）骑行所用时间为0.5h；
（2）车对地面的压强为5×104Pa；
（3）电动机的功率为300W。
【解析】
（1）知道骑行速度和路程，利用v=求骑行时间；
（2）求出小明爸爸和车的总质量，利用G=mg求其重力，车对地面的压力等于人和车的总重力，知道受力面积，利用p=求对地面的压强；
（3）利用P=UI求电动机的功率。
本题考查了速度公式、重力公式、压强公式、电功率公式的应用，注意：骑行过程中，对地面的压力等于人和车的总重力，不要忘了人的重力。
压强、浮力和效率综合
例47．(2019·菏泽)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水=1.0×103kg/m3，g=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。
【答案】（1）5×104Pa（2）2×103N（3）98.4%（4）整个打捞过程中箱子离开水面在空中时电动机的输出功率最大，为3.05×103W
【解析】（1）已知箱子在水中的深度，根据公式p=ρgh可求产生的压强。
（2）由于箱子沉入水底，则V排=v=0.2m3，利用F浮=ρgV排即可求出浮力；
（3）物体完全露出水面后，根据公式机械效率η ==即可求出机械效率。
（4）由于箱子从水底匀速提到地面，根据P=Fv即可判断出拉力最大时，功率最大，所以求出最大拉力，然后即可求出最大功率。
解：（1）箱子在水底时下表面的深度h=5m，
此处水产生的压强：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa。
（2）箱子沉入水底，则V排=V=0.2m3， 则浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N
（3）物体完全露出水面后，在提升箱子过程中，不计绳重、摩擦和水的阻力，有用功是动滑轮对箱子的拉力所做的功，额外功是克服动滑轮重所做的功； 箱子的重力：G=mg=600kg×10N/kg=6×103N； 出水后，根据η ==可得：
机械效率：η ====98.4%
（4）由于箱子从水底匀速提到地面，根据P=Fv即可判断出拉力最大时，功率最大；
箱子离开水面在空中时，对滑轮组的拉力最大，故此时电动机对滑轮组的拉力最大；
由于不计绳重、摩擦和水的阻力，则F最大=×（G+G动）=×（6×103N +100N）=3.05×103N
电动机上绳子的提升速度为v′=2v=2×0.5m/s=1m/s，
则P最大=F最大v′=3.05×103N×1m/s=3.05×103W。
压强、浮力、功和机械综合
例48．.图是某型号马桶的水箱进水控制装置的示意图，浮子是有上底无下底的圆柱形容器，器壁的厚度忽略不计.浮子与细杆AB相连，杆的B端与细杆BC相连，C端装有塞子，BC可绕O点旋转，BO：CO=5：3，当水箱的进水孔进水时，水面接触到浮子下端后，浮子内的空气开始被封闭压缩，浮子通过AB带动BC旋转到水平位置， 当水位继续上升到一定高度时，塞子压住进水孔，停止进水，不计浮子、细杆的质量和摩擦.
（1）作用在B端的力为动力，则杠杆BOC为_____杠杆（选填“省力”或“费力〃）.
（2）当水面接触到浮子下端，水位继续上升时，浮子内封闭的空气的体积______，压强______（均选填“变大”、"变小"或"不变"）。
（3）停止进水时，若C端的塞子受到进水管内水的压力为5N，则浮子对BC杆的拉力为______N.
（4）当进水管内的水压变小时，冲水后重新进水，最终浮子所受的浮力______（选填“变大”、“变小”或“不变”）.
（5）当进水管内的水压过大时，水会从水箱溢出，从装置的结构方面优化，解决此问题的方法可以是_____（只填一种）。
【答案】 (1). 省力 (2). 变小 (3). 变大 (4). 3 (5). 变小 (6). 将浮子的下端封闭（或更换更大直径的浮子、将支点O右移）
【解析】第一空．作用在B端的力为动力，因为BO：CO=5：3，即动力臂大于阻力臂，所以杠杆BOC为省力杠杆；
第二空．当水面接触到浮子下端，水位继续上升时，浮子内封闭的空气受到水向上的压强，所以其体积会变小；
第三空．因为浮子内封闭的空气质量不变，体积减小时，根据一定质量的气体压强与体积的关系知，这部分气体压强会变大；
第四空．停止进水时，若C端的塞子受到进水管内水的压力为5N，根据杠杆平衡条件F1l1=F2l2得：
F1×BO=5N×CO，则浮子对BC杆的拉力为：；
第五空．当进水管内的水压变小时，即对杠杆C端的压力变小，此时杠杆仍然平衡，而动力臂和阻力臂都不变，所以B端的拉力也变小，又因为B端的拉力是由浮子的浮力产生的，所以最终浮子所受的浮力变小；
第六空．当进水管内的水压过大时，水会从水箱溢出，解决办法一：浮子产生的拉力小，即浮子受到水的浮力小，要增大浮力可以将浮子的下端也封闭，或更换更大直径的浮子。解决办法二：从杠杆平衡原理分析，可以将支点O右移，这样在不更换浮子的情况下，即B端相同拉力情况下，C端向下压力更大，也可以达到目的。
压强、浮力和功综合
例49．自钓鱼岛事件发生后，中国派出先进的、满载时排水量达4000t的“中国海监50”号进行巡航，该船配备了先进的高压水炮系统，该水炮流量可达每小吋400m3，发射时的冲击力可击碎对方驾驶台的玻璃，能打效地震慑违规违法船舶。（海水的密度取1.0×103kg/m3，g=10N/kg)
（1）满载时“中国海监50”船受到的浮力有多大？
（2）若船底某处距海面的深度为8m，则船底该处受到海水的压强是多少？
（3）船在某处执行任务时，以18km/h的速度匀速航行6h，若巡航时海水阻力为1.0×106N，则这一过程中船的推进力所做的功为多少？
【答案】（1）4×107N （2）8×104Pa （3）1.08×1011J
【解析】（1）．根据题意知道，船的排水量是m排 =4000t=4×106 kg，所以，“中国海监50”所受到的浮力是：F浮=G排=m排 g=4×106 kg×10N/kg=4×107 N；
（2）．若船底某处距海面的深度为8m，则船底某处的压强是：p=ρgh=1×103 kg/m3 ×10N/kg×8m=8×104 Pa；
（3）．当以18km/h的速度匀速航行6h时，行驶的路程是：s=vt=18km/h×6h=108000m
由于匀速前进，处于平衡态，所以推进力与海水阻力是一对平衡力，即大小相等，故船的推进力所做的功是：W=Fs=fs=1.0×106N×108000m=1.08×1011J。
答：（1）．满载时“中国海监50”船受到的浮力是4×107 N；（2）．若船底某处距海面深度为8m，则船底该处受到海水的压强是8×104 Pa；（3）．船的推进力所做的功为1.08×1011J。
1．(2019·淄博)2019年4月23日，在庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动中，055大型驱逐舰接受检阅，向世界展示了我国大型驱逐舰的发展规模和强大实力。驱逐舰长174m，宽23m，吃水深度8m，满载排水量12300t，最大航速32节（1节＝0.5m/s，海水密度为1.03×103kg/m3，g取10N/kg）。求：
（1）驱逐舰行驶到某海域时，舰底受到的海水压强为7.21×104Pa，此时舰底所处的深度；
（2）驱逐舰满载时受到的浮力；
（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，若所受海水阻力是其总重的0.1倍，它的动力功率。
【答案】（1）7m（2）1.23×108N（3）1.968×108W
【解析】（1）根据舰底受到的海水压强大小利用p＝ρgh计算舰底所处的深度；
（2）利用漂浮条件确定浮力与总重力的关系；利用阿基米德原理计算浮力大小；
（3）根据1节＝0.5m/s得出最大速度，根据漂浮条件和二力平衡计算动力的大小，再根据P＝Fv计算它的动力功率。
解：
（1）根据p＝ρgh可得此时舰底所处的深度：
h＝＝＝7m。
（2）由阿基米德原理可得，驱逐舰满载时受到的浮力：
F浮＝G排＝m排g＝12300×103kg×10N/kg＝1.23×108N；
（3）驱逐舰满载时，以最大航速匀速直线航行，则速度v＝32节＝32×0.5m/s＝16m/s，
因为驱逐舰处于漂浮状态，则驱逐舰的总重力：
G＝F浮＝1.23×108N；
由二力平衡条件可得，驱逐舰受到的动力：
F＝f＝0.1G＝0.1×1.23×108N＝1.23×107N；
以最大航速匀速直线航行，它的动力功率：
P＝Fv＝1.23×107N×16m/s＝1.968×108W。
2．(2019·潍坊)中国研制的“鲲龙”AG600是目前世界上最大的水陆两栖飞机，可用于森林灭火、水上救援等，其有关参数如表所示。在某次测试中，飞机在水面以12m/s的速度沿直线匀速行驶，水平动力的功率为2.4×106W。水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：
鲲龙”AG600有关参数
鲲龙”AG600有关参数
最大起飞质量
53.5t
最大巡航速度
500km/h
最大航行时间
12h
最大航行路程
4500km
（1）飞机以最大巡航速度飞行4000km所用的时间；
（2）飞机在水面匀速行驶时，水平动力的大小；
（3）飞机关闭动力系统静止在水面上，达最大起飞质量时排开水的体积。
【答案】（1）8h（2）飞2×105N（3）53.5m3
【解析】（1）知道路程和最大巡航速度，利用速度公式求所用时间；
（2）知道飞机在水面行驶速度、功率。利用P===Fv求水平动力；
（3）知道最大起飞质量，可求其重力，飞机漂浮，可求飞机受到的浮力，再利用阿基米德原理求排开水的体积。
解：（1）由v=可得所用时间：t===8h；
（2）由P===Fv得水平动力：F== 2×105N；
（3）最大起飞质量m=53.5t=5.35×104kg，
因为飞机漂浮，所以飞机受到的浮力：F浮=G=mg=5.35×104kg×10N/kg=5.35×105N，
由F浮=ρ水V排g可得排开水的体积：V排== =53.5m3
3．(2019·巴彦淖尔)圆柱形容器置于水平地面（容器重忽略不计），容器的底面积为0.2m2，内盛30cm深的水。现将一个底面积400cm2、体积4000cm3均匀实心圆柱体放入其中。如图甲所示，物体漂浮在水面，其浸入水中的深度为5cm；当再给物体施加一个竖直向下大小不变的力F以后，物体最终恰好浸没于水中静止，如图乙所示。ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）则：
（1）物体受到的重力是多少？
（2）物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少？
（3）从物体漂浮水面到浸没水中静止的过程中压力F做了多少功？
【答案】（1）20N（2）3200Pa（3）0.8J
【解析】（1）物体排开水的体积：V排＝Sh浸＝400×10﹣4m2×5×10﹣2m＝2×10﹣3m3，
则物体所受的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3＝20N，
由题可知，物体漂浮在水面上，则物体重力：G＝F浮＝20N；
（2）容器内水的体积：V水＝h水×S容＝0.3m×0.2m2＝0.06m3，
水的重力：G水＝ρ水V水g＝1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg＝600N，
根据阿基米德原理，圆柱体全部浸入时，受到的浮力：
F浮全＝ρ水gV排全＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣3m3＝40N，
当再给物体施加一个竖直向下大小不变的力F以后，物体最终恰好浸没于水中静止，
根据力的平衡条件可得，施加的向下压力：F＝F浮全－G＝40N－20N＝20N；
则容器对支持面的压力为：F总＝G水+G+F＝600N+20N+20N＝640N；
物体浸没水中静止时容器对地面的压强是：p＝＝＝3200Pa；
（3）物体的底面积400cm2、体积4000cm3，则均匀实心圆柱体的高度：h物＝＝10cm；
故圆柱体露出水面的高度为：h露＝10cm－5cm＝5cm，
从圆柱体漂浮于水面到恰好浸没于水中静止时，设水面上升的高度为△h，
则有：△V排＝S容△h，即：4000cm3－×4000cm3＝△h×2000cm3，解得△h＝1cm，
则从圆柱体漂浮于水面到恰好浸没于水中静止时，力F向下运动的距离：
h＝h露－△h＝5cm－1cm＝4cm，
则力F做的功：W＝Fh＝20N×0.04m＝0.8J。
4．(2019·云南)某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图象，（水的阻力忽略不计，ρ水＝1.0×103kg/m3）求：
（1）石柱浸没在水中受到的浮力；
（2）石柱未露出水面前，在水中上升2m铜丝绳拉力所做的功；
（3）在水底时石柱上表面受到的水的压强。
【答案】（1）5000N；（2）15000J；（3）3×104Pa
【解析】（1）根据图象中数据，利用称重法求浮力；
（2）利用W＝Fs求解；
（3）首先根据图象中数据求出水的深度和石柱高度，进而求得石柱上表面距水面深度，利用p＝ρgh求压强。
解：（1）F浮＝G－F＝12500N－7500N＝5000N；
（2）W＝Fs＝7500N×2m＝15000J；
（3）在水底时石柱上表面距水面的深度为：h＝h2－h1＝5m－2m＝3m
在水底时石柱上表面受到的水的压强：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×3m＝3×104Pa
5．(2019·黄石)圆柱形容器内有未知液体，一个边长为10cm的实心正方体金属块，用绳子系住，静止在容器底部，此时容器底部液体压强为6400Pa，液面距底部高度h为40cm，如图所示，用力竖直向上以2cm/s的速度匀速提起金属块?(g取10N/kg,不计液体阻力)
试求：(1)未知液体的密度？
(2)金属块未露出液面前，金属块所受浮力？
(3)若金属块重66N，要匀速提升5s的过程中拉力所做的功？
【答案】（1）1.6×103kg/m3（2）16N（3）5J
【解析】（1）由p＝ρgh可得，未知液体的密度ρ＝＝＝1.6×103kg/m3；
（2）正方体金属块边长V＝10cm×10cm×10cm＝1000cm3＝1×10﹣3m3，
金属块未露出液面前，V排＝V＝1×10﹣3m3，
金属块所受浮力F浮＝ρgV排＝1.6×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝16N；
（3）匀速提升5s上升的高度h′＝vt＝2cm/s×5s＝10cm＝0.1m，
因10cm＜40cm，所以可知金属块仍然浸没在液体中，
绳子的拉力：F＝G－F浮＝66N－16N＝50N，
拉力所做的功W＝Fh′＝50N×0.1m＝5J。
6．（2019·娄底）蛟龙AG600水陆两栖飞机是我国自主研制的“三大飞机”之一，被誉为国之重器，AG600主要用于大型灭火和水上救援，可以从地面起飞和降落，也可以从水面起飞和降落，AG600空载时质量为41.5t，最多可储水12t。（取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）AG600空载时的重力是多少？
（2）某次试飞后，AG600储满水后在某湖面上，求其排开湖水的体积。
（3）在一次水面滑行测试中，AG600储一定质量的水，在水面上以10m/s的速度匀速滑行了1min，滑行过程中飞机所受阻力为总重的0.5倍，发动机牵引力的实际功率为2500kW，求飞机在这次滑行测试中所储水的质量是多少？
【答案】（1）4.15×105N；（2）53.5m3；（3）8500kg。
【解析】（1）已知质量，利用公式G=mg得到重力；
（2）漂浮的物体，受到的浮力等于其重力；已知浮力和水的密度，利用V排=,得到排开水的体积；
（3）已知发动机实际功率和匀速滑行速度，可以得到牵引力，进一步得到受到的阻力；根据阻力与重力的关系得到总重量，进一步得到总质量，然后得到储水质量。
解：（1）AG600空载时的质量：m=41.5t=41.5×103kg，
则受到的重力：G=mg=41.5×103kg×10N/kg=4.15×105N；
（2）AG600储满水时总质量：m总=41.5t+12t=53.5t=53.5×103kg，
受到的总重力：G总=m总g=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N；
AG600储满水后漂浮在某湖面上，
所以AG600受到的浮力：F浮=G总=5.35×105N，
因为F浮=ρ液gV排，所以排开水的体积：
V排= == 53.5m3；
（3）因为P===Fv
所以发动机的牵引力为：F== = 2. 5×105N
由于匀速滑行，所以受到的阻力：f=F=2. 5×105N
已知滑行过程中飞机所受阻力为总重的0.5倍，即f=0.5 G总
所以此时的总重：G总′=2f=2×2. 5×105N= 5×105N
此时储水的重力：G水′= G总′－G= 5×105N－4.15×105N=8.5×104N
则储水的质量为：m水′== = 8500kg
7． (2019·咸宁)我国常规动力核潜艇具备先进的通讯设备、武器、导航等系统和隐蔽性强、噪声低、安全可靠等优异性能，如图是某型号常规动力核潜艇，主要技术参数如下表(海水密度近似为1.0×103kg/m3)。
排水量
水上运动2250t，水下运动3000t
最大潜水深度
300m
最大航速
水上30km/h，水下36 km/h
水下最大输出功率
3000kW
(1)核潜艇在深海中匀速潜行时，如果遭遇海水密度突变造成的“断崖”险情，潜艇会急速掉向数千米深的海底，潜艇突遇“断崖”险情是因为遇到海水的密度突然 (选填“变大”、“变小”或“不变”)造成的，此时应立即将潜艇水舱中的水全部排出，,使潜艇受到的重力 (选填“大于”或“小于”)它的浮力。
(2)该潜艇由水下某位置下潜到最大潜水深度处，潜艇上面积为2m2的舱盖受到海水的压力增大了6×105N，则潜艇原来位置的深度h是多少?
(3)该潜艇在水下以最大输出功率巡航，当达到最大速度匀速运动时,受到海水的平均阻力f是多少?
【答案】（1）变小 小于 （2）270m （3）3×105 N
【解析】
（1）由于海水中不同深度下海水的密度会是变化的，所以潜艇突遇“断崖”险情是因为遇到海水的密度突然变小，浮力会突然变小，潜水艇突然遭遇海水密度突变造成的“断崖”，失去浮力的潜艇急速掉向数千米深的海底；“掉深”到潜艇的极限深度便会艇毁人亡；潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的，此时将潜艇水舱中的水全部排出，使潜艇受到的重力小于浮力，实现上浮；
（2）由p＝可得，增大的压强△p= = =3×105Pa
由△p=ρgh可得，△h= = =30m，由表中信息可知，最大潜水深度h最大=300m，则潜艇原来位置的深度h=h最大−△h=300m−30m=270m；（3）由表中数据可知，水下最大输出功率P=3000kW=3×106W，最大速度水下v=36km/h=10m/s，由P== =Fv可得,牵引力F牵== =3×105N，潜艇达到最大速度匀速运动，受到海水的平均阻力f=F牵=3×105N。
8．(2019·嘉兴)风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。
甲 乙 丙
（1）风力发电机是根据 ▲ 原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按 ▲ 方向转动（选填“顺时针”或“逆时针”）。
（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米3？（海水密度 取1.0×103千克/米3）
（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨?
【答案】 （1）电磁感应；顺时针（2）解：因为漂浮
所以F浮=G物=m总g=1.12×107千克×10牛/千克=1.12×108牛
V排=＝=1.12×104米3
答：漂浮式基础的总体积至少需要1.12×104米3。
（3）解：W=Pt=30000千瓦×24时=7.2×105千瓦时
0.4千克/千瓦时×7.2×105千瓦时=2.88×105千克=288吨
答：相当于替代标准煤288吨。
【解析】（1）发电机的工作原理是电磁感应现象；根据叶片的形状判断两侧气体压强的大小，进而判断叶片的旋转方向；
（2）当发电机漂浮在水面上时，根据F浮力=G计算受到的浮力，然后根据 V排=计算排开水的总体积；
（3）首先根据W=Pt计算24h风力发电机产生的电能，然后再根据烧煤的吨数=0.4千克/千瓦时×W计算替代标准煤的吨数。
（1）风力发电机是根据电磁感应原理制成的。当风吹过叶片上，叶片右面是曲面，左面是平面，因此右面上的气体流速大于左面，那么右面上的气压小于左面，那么叶片会按顺时针方向转动；
（2） 因为漂浮 ，所以：F浮=G物=m总g=1.12×107kg×10N/kg=1.12×108N；
漂浮式基础的总体积至少需要： V排=＝=1.12×104米3 ；
（3）风力发电机组产生的电能： W=Pt=30000千瓦×24时=7.2×105千瓦时；
相当于替代标准煤的质量：0.4千克/千瓦时×7.2×105千瓦时=2.88×105千克=288吨。
9．(2019·大连)有轨电车是大连城市发展历史的一个标志，它利用电动机提供动力，是一种清洁环保的交通工具，如图所示，有轨电车电动机的耗电功率为6×104W。电能转化为机械能的效率为75%，一辆有轨电车以18km/h的速度在平直轨道上匀速行驶了100s，试求：
（1）有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程是多少？
（2）这段路程中电动机消耗的电能是多少？
（3）有轨电车在平直轨道上匀速行驶时受到的阻力是多少？
【答案】（1）500m（2）6×106J（3）9000N。
【解析】（1）电车速度：v=18km/h=5m/s；
由v=可得，有轨电车在平直轨道上匀速行驶的路程：s=vt=5m/s×100s=500m；
（2）由P=可得，这段路程中电动机消耗的电能：W=Pt=6×104W×100s=6×106J；
（3）由η=可得，电车获得的机械能：W有=ηW电=75%×6×106J=4.5×106J；
由W=fs可得，有轨电车受到的牵引力：F= = =9000N，
因为有轨电车在平直轨道上匀速行驶，所以受到的阻力f=F=9000N。
10．(2019·枣庄)节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：
空车质量
1380kg
最大功率
100kW
轮胎与地面总接触面积
0.032m2
最高时速
120km/h
电池容量
42 kW•h
最大续行里程
260km
假如汽车上只有司机一人，质量为60kg，汽车以60km/h的速度匀速行驶36km，耗电9kW•h，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。g＝10N/kg，试问：
（1）电动机的工作原理是 （选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”）电动汽车前进和倒退是通过改变 来改变电动机的转动方向的。
（2）电动汽车对水平地面的压强是多少？
（3）电动汽车牵引力所做的功是多大？
（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？
【答案】（1）磁场对电流的作用；电流的方向（2）4.5×105Pa（3）2.592×107J（4）80%
【解析】（1）电动机的工作原理是磁场对电流的作用；通电导体的受力方向与电流方向和磁场方向有关，结合推作的方便性考虑；
（2）电动汽车对地面的压力等于汽车和人的总重力，根据G＝mg求出重力，然后根据公式p=计算压强；
（3）汽车匀速行驶，牵引力与阻力相等，根据W＝Fs便可计算出牵引力做的功；
（4）已知这个过程消耗的电能及牵引力做的功，根据η=×100%求出电动汽车电能转化为机械能的效率。
解：（1）电动机的工作原理是磁场对电流的作用；
电动汽车的前进和倒车时，要改变电动机的转动方向，而电动机的转动方向与电流和磁场方向有关，而改变电流方向更为方便；
即改变通电导体的电流电动汽车前进和倒退是通过改变电流的方向来改变电动机的转动方向的。
（2）电动汽车对水平地面的压力为：
F＝G＝(m1+m2)g＝(1380kg+60kg)×10N/kg＝1.44×104N；
电动汽车对地面的压强为：p===4.5×105Pa；
（3）电动汽车匀速行驶，所以牵引力与阻力平衡，
则电动汽车受到的牵引力为：F＝f＝0.05G＝0.05×1.44×104N＝720N；
则电动车行驶60km，牵引力做的功为：W有用＝Fs＝720N×36×103 m＝2.592×107J；
（4）这个过程耗电：W总＝9kW•h＝9×3.6×106 J＝3.24×107J；
电动汽车电能转化为机械能的效率：η=×100%=×100%＝80%。
11．（2019·益阳）为解决某偏远山区的用电困难，利用当地水力资源丰富的特点，扶贫工作队筹措资金为当地建设了一座小型水力发电站，让水坝的水下泄时冲动水轮发电机发电，供当地居民生活所需。若水从10m高处下泄，每小时下泄量为7.2×106kg，取g=10N/kg。
（1）每小时水的重力做的功W为多少？
（2）若水的重力做的功有80%转化为电能，发电机的发电功率P是多少？
【答案】（1）7.2×108J；（2）1.6×105W。
【解析】（1）每小时下泄量为7.2×106kg，则这些水的重力：
G=mg=7.2×106kg×10N/kg=7.2×107N，
每小时水的重力做的功：
W=Gh=7.2×107N×10m=7.2×108J；
（2）由η=×100%可得，产生的电能：
W电=80%×W=80%×7.2×108J=5.76×108J，
则发电机的发电功率： P===1.6×105W
12．某型号挖掘机的质量3000kg，两履带与地面接触的总面积1.5m2。挖掘机在6s内将装满铲斗质量为0.75t的泥石送到岸边，挖掘深度h = 2m。（如图乙所示）（取g=10N/kg）
（1）挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强多大？
（2）挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功多少？
（3）若发动机的总功率是20kW，挖泥土过程中挖掘机的机械效率多大？
【答案】（1）2×104Pa （2）1.5×104J （3）12.5%
【解析】（1）．挖掘机静止在水平地面上时，与地面接触的总面积是S=1.5m2，对地面的压力是：
F=G=mg=3000kg×10N/kg=3×104 N，
对地面的压强是：；
（2）．挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，克服泥土的重力所做的有用功是：
W有 =G泥h=m泥gh=0.75×103 kg×10N/kg×2m=1.5×104 J；
（3）．挖掘机的发动机6s内做的总功是：W总=Pt=20×103 W×6s=1.2×105 J；
所以，挖掘机的机械效率：。
答：（1）．挖掘机静止在水平地面上不工作时对地面的压强是2×104Pa； （2）．挖掘机每挖一次泥土并水平移送到岸边，对泥土做功是1.5×104 J；（3）．若发动机的总功率是20kw，挖泥土过程中挖掘机的机械效率是12.5%。
13．如图所示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船正在巡航。(海水密度取 1.0×103 kg/m3)
（1）若该船的声呐探头距水面深度为 10 m，则该声呐探头受到海水的压强是多少?
（2）该船满载时排开水体积为 3000 m3，此时船受到的浮力和重力各是多少?
（3）该公务船满载时以 36 km/h 的速度匀速航行 5h，若航行时受到阻力为船重的 0.05 倍，则这一过程中动 力所做的功是多少?
【答案】（1）1×105 Pa （2）3×107 N 3×107 N （3）2.7×1011J
【解析】（1）．声呐探头深度为10 m，则该声呐探头受到海水的压强是：
p==1.0×103 kg/m3×10N/kg×10m=1×105 Pa。
（2）．该船满载时排开水体积V排=3000 m3，则船受到的浮力为：
F浮===3×107 N；
因船是漂浮的，则其重力等于浮力，所以：
G=F浮=3×107 N。
（3）．该公务船行驶的速度为v=36 km/h，行驶时间为t=5h，则行驶的距离为：
s=vt=36 km/h×5h=180km=180000m，
船受到阻力为船重的 0.05 倍，因船匀速航行，则船的动力等于阻力，所以：
F=f=0.05G=0.05×3×107 N=1.5×106 N，
则这一过程中动力所做的功是：
W=Fs=1.5×106 N×180000m=2.7×1011J。
答：（1）．若该船的声呐探头距水面深度为 10 m，则该声呐探头受到海水的压强是1×105 Pa；
（2）．该船满载时排开水体积为 3000 m3，此时船受到的浮力是3×107 N；重力是3×107 N；
（3）．该公务船满载时以 36 km/h 的速度匀速航行 5h，若航行时受到阻力为船重的 0.05 倍，则这一过程中动 力所做的功是2.7×1011J。
14．.在2019年4月23日举行的庆祝人民海军成立70周年阅兵式上，担任检阅舰的西宁舰是国产新型052D型导弹驱逐舰，被为“中华神盾”，其部分参数如下表所示。已知海水密度为1.03×103kg/m3。求：
舰长
156米
续航力
4500海里
舰宽
18米
满载排水量
7500吨
最大航速
55.56千米/小时
最大吃水深度
65米
(1)水面下6m处的舰体上所受海水的压强为多大?
(2)西宁舰满载时，受到的浮力是多少?
(3)某次航行时，若重为7×107N的西宁舰以36km/h的速度匀速直线航行，其受到的阻力是总重的0.01倍，则西宁舰所受牵引力的功率是多大?
【答案】(1)6.18×104pa；(2)7.5×107N；(3)7×106W
【解析】（1）．水下6m压强：
（2）．满载时所受浮力等于排开水的重力：
（3）．
由于作匀速直线运动，牵引力等于阻力：
答：（1）水面下6m处的舰体上所受海水的压强为。（2）受到的浮力为。（3）西宁舰所受牵引力的功率是。
15．为保障残障人土通行安全和便利，有关部门要求公共场所配套无障碍设施。如图为一种残疾人专用通道(相当于斜面)，长12m、高1.5m。某人乘坐电动轮椅在此通道上沿直线匀速向上行驶至水平台面，用时10s。人和电动轮椅的总质量为96kg。求：
(1)电动轮椅沿通道运动的速度是多少?
(2)此人乘坐轮椅静止在水平台面时，轮胎与台面的的总接触面积为30cm2，则台面受到的压强是多大?
(3)上行过程中，若该电动轮椅上坡时牵引力的功率为200W，则该通道的机械效率是多少?
【答案】(1)1.2m/s；(2)3.2×105pa；(3)72％
【解析】（1）．电动轮椅沿通道运动速度为： ，
（2）．，
台面受到压强为
（3）．
通道机械效率为
答：（1）电动轮椅沿通道运动速度为1.2m/s。（2）台面受到压强为。（3）通道机械效率为72%。
16．如图甲所示，长、宽、高分别为40cm、20cm、10cm，质量为6kg的长方体物体静止在水平地面上，现用图乙所示的滑轮组在5s内将物体M匀速提升2m，动滑轮重20N，不计绳重及滑轮摩擦．（水的密度为l.0×103kg/m3，g取10N/kg）．求：
（l）当物体M静止竖放在水平地面时，它对地面的压力和对地面的最大压强分别是多少？
（2）绳端拉力F的功率是多少？
（3）若将物体M放入足够多的水中，则静止时受到的浮力是多少？
【答案】（1）60N；3×103Pa；（2）32W；（3）60N
【解析】（1）．物体的重力：G=mg=6kg×10N/kg=60N，当物体M静止竖放在水平地面时，它对地面的压力：F压=G =60N，
受力面积最小，压强最大；此时压强为：
p最大==3×103Pa；
（2）．滑轮组的动滑轮绕2段绳，不计绳重及滑轮摩擦，拉力：F=（G+G动）=×（60N+20N）=40N，
物体上升的速度：v==0.4m/s，
绳子自由端的速度：v绳=2v=2×0.4m/s=0.8m/s，
绳端拉力F的功率：P=F v绳=40N×0.8m/s=32W；
（3）．物体的密度：ρ==0.75×103kg/m3，
因为ρ＜ρ水，所以物体放入足够多的水中，静止时漂浮，受到的浮力F浮=G=60N。
答：（1）．它对地面的压力是60N，对地面的最大压强分别是3×103Pa；（2）．绳端拉力F的功率是32W；（3）．若将物体M放入足够多的水中，则静止时受到的浮力是60N。
17．如图，为通往浮来山的的部分路段示意图，水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、 坡高CD=6m。搭载乘客后总重为G=1.5×105N的公交车，轮胎与水平路面总接触面积为0.4m2。当它以恒定功率P1匀速通过AB段时，用时t1=20s；以恒定功率P2匀 速通过BC段时，用时t2=16s。公交车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍。请完成下列问题：
（1）请求出公交车静止在水平地面时对地面的压强。
（2）公交车通过AB段时，牵引力的功率P1是多少瓦特？
（3）公交车通过BC段时，可以看成一个简单机械，即斜面，牵引力的功就是总功， 阻力的功是额外功，重力的功是有用功。求公交车通过BC段时牵引力的功为 多少焦耳？
【答案】（1）3.75×105Pa；（2）1.5×104W；（3）1.08×106J
【解析】（1）．公交车静止在水平地面时对地面的压力：F=G=1.5×103N；
公交车静止在水平地面时对地面的压强：p===3.75×105Pa
（2）．公交车通过AB段时牵引力：F牵=f=0.01G=0.011.5×105N=1.5×103N;
公交车通过AB段做的功：W= F牵sAB=1.5×103N200m=3×105J
牵引力的功率：P1===1.5×104W;
（3）．公交车通过BC段时阻力做的功，即额外功：W额= fsBC=1.5×103N120m=1.8×105J
重力做的有用功：W有用=Gh=1.5×105N6m=9×105N
公交车通过BC段时牵引力的功:W总= W有用 W额=9×105N1.8×105J=1.08×106J
答：（1）．公交车静止在水平地面时对地面的压强为3.75×105Pa；（2）．公交车通过AB段时，牵引力的功率P1是1.5×104W；（3）．公交车通过BC段时牵引力的功为1.08×106J。
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