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【备考2022】2021中考物理真题分类汇编-压强和浮力-压强的大小及其计算(计算题-含答案-)
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【备考2022】2021中考物理真题分类汇编 压强和浮力 压强的大小及其计算(计算题 含答案 )
一.计算题(共44小题)
1.(2021•资阳)如图是我国自主研发的重型战略运输机“运20”,作为大型多用途运输机,可在复杂气象条件下,执行各种物资和人员的长距离航空运输任务。该飞机有n=14个轮子,满载静止在水平跑道上时每个轮子与地面的接触面积约为S0=0.3m2;疫情期间,该飞机执行一次飞行任务,满载着抗疫物资从成都飞抵武汉,已知起飞质量M=210t,飞行高度h=800m,飞行距离s=1080km,飞行时间t=100min。g取10N/kg,求:
(1)飞机满载静止在水平跑道上时对地面的压强p;
(2)飞机飞行过程中的平均速度v;
(3)飞机升空过程克服重力做的功W。
2.(2021•聊城)在今年我市的实验操作技能考试中,某同学的实验过程如图所示:他先将重1N,底面积为100cm2的溢水杯装满6N的某种液体,再把一个物块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,物块在空气中时,弹簧测力计的示数是1.5N,把物块浸没在溢水杯中的液体中时,弹簧测力计的示数是0.9N,同时用空小桶收集排开的液体,已知物块的密度为3×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)物块浸入液体前,溢水杯对桌面的压强;
(2)小桶收集到的液体的质量。
(3)液体的密度。
3.(2021•鄂尔多斯)如图是某款油电混动小汽车,部分信息如下表。某次测试,质量50kg的测试员驾驶该车以72km/h的速度匀速直线行驶0.5h。测试中,汽油机既向车轮提供动力,又向蓄电池充电,同时蓄电池又将部分能量通过驱动电机向车轮输送。(假设汽油完全燃烧,且忽略蓄电池和电机的热损失,g=10N/kg,q汽油=4.6×107J/kg)
测试时:
(1)测试员进入车内未启动汽车时,求该车对水平地面的压强。
(2)前进时牵引力为1000N,求牵引力做的功及功率。
(3)驱动汽车所需能量E1的65%直接来自汽油燃烧,汽油燃烧放出热量的40%用于汽车行驶和蓄电池充电,其中向蓄电池充电的能量E2为1.34×107J,求该次测试消耗的汽油质量。
空车质量
950kg
车轮与地面接触总面积
0.1m2
4.(2021•日照)2021年5月22日,“祝融号”火星车安全到达火星表面。“祝融号”相较于国外的火星车移动能力更强大,设计也更复杂。它的质量为240kg,采用主动悬架,6车轮独立驱动、独立转向,在火星的水平面上静止时,每个轮子与火星的接触面积为160cm2。在某次观测时,“祝融号”先用50s时间将车体重心升高1m,然后用1h的时间在一段平直火星面AB上匀速直线行驶了36m,这两个过程共消耗了1.24×104J的电能,“祝融号”将电能转化为机械能的效率为60%。已知物体在火星表面上的重力是地球表面上的25,地球表面上g取10N/kg。求:
(1)“祝融号”在AB段上运动的速度;
(2)“祝融号”静止时,对水平火星表面的压强;
(3)车体重心升高1m的过程中,电流做功的平均功率;
(4)“祝融号”在AB面上匀速直线行驶时所受的阻力。
5.(2021•威海)某救援志愿小组利用救生筏开展海上救援演练。甲、乙2名志愿者将质量为100kg的救生筏(内含汽油发动机等)放在轮船的水平甲板上,救生筏与甲板接触面积为4m2,已知甲、乙两人的质量均为50kg。(g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3,q汽油=4.6×107J/kg)
(1)救生筏对甲板的压强是多少?
(2)演练地点离最近的海岸50km,将救生筏从轮船放入海中,甲、乙两人乘坐救生筏,救生筏沿海面匀速行驶,救生筏受到的阻力始终为开始出发时总重力的0.2倍,汽油完全燃烧放出热量的20%转化为推动救生筏前进的机械能。若发动机装有汽油3kg,请通过计算说明甲、乙能否安全抵达海岸。
6.(2021•济南)如图所示为国庆70周年阅兵中首次亮相的ZTQ﹣15式轻型坦克,它能适应水网地带、山地、高原等环境恶劣地区作战。据网络消息,该型坦克重3.5×105N,履带与地面的总接触面积约3.5m2。求该轻型坦克对水平地面的压强。
7.(2021•呼和浩特)小亮为探究金属做成的轮船能浮在水面的原因。他找到一块实心立方体金属块,用测力计测出金属块的重力为27N,把它放入盛水的圆柱形容器中,金属块沉底,水面深度由15cm升高到20cm,容器底面积为200cm2。然后他把这个金属块加工成船型(加工过程中质量和体积不变),成功漂浮在水面上。(ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水深20cm时,水对容器底的压强及金属块沉底静止时,金属块对容器底的压强;
(2)沉底与漂浮两次排开水的体积差。
8.(2021•河池)乡村振兴建设中,小明家购买一批瓷砖装修新房,他想测量这批瓷砖的密度,小明先用弹簧测力计测量一小块瓷砖样品的重力,如图甲所示;接着他把样品浸没在水平桌面上容器内的水中,样品不触底,如图乙所示(不考虑瓷砖吸水)。已知容器底面积为0.01m2,重为5N,盛有20N的水,请帮小明计算;
(1)瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力;
(2)这批瓷砖的密度;
(3)瓷砖样品浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。
9.(2021•淮安)电动汽车是绿色环保型交通工具,它的特征是效率高、噪声小、无废气排放、无油污。如图所示是淮安市某景区电动观光车,该车技术参数如表所示。
空载质量
1080kg
空载时轮胎与水平地面的总接触面积
1000cm2
电动机的额定功率
4kW
(1)观光车静止在水平地面上,空载时对地面的压强是多大?(g取10N/kg)
(2)观光车的电动机以额定功率工作0.5h,消耗多少电能?
(3)在题(2)条件下,观光车受到牵引力为320N,运动路程为18km,在该过程中牵引力做多少功?电能转化为机械能的效率是多少?
10.(2021•徐州)根据《西游记》的描述,孙悟空的金箍棒的质量约为6750kg,体积约为0.2m3,横截面积约为0.03m2,g取10N/kg。求:
(1)金箍棒的密度;
(2)金箍棒竖立在水平地面时,对地面的压强。
11.(2021•随州)图甲是《天工开物》中记载古人利用杠杆从水井提水的情景。现简化成图乙模型,轻质杠杆AB,支点为O,AO:OB=3:2,在B端用轻绳系着石块P,石块质量m=15kg;在A端用轻绳系着一只木桶Q,木桶以及桶内的水总质量M=40kg;水井边站着提水人阿宝(g取10N/kg)。求:
(1)阿宝不提绳子,杠杆水平平衡时,绳AQ的拉力大小;
(2)阿宝缓慢提绳子(绳AQ始终竖直),当水桶刚离开水面时阿宝对绳的拉力大小;
(3)若阿宝的质量为70kg,每只鞋子与地面的接触面积为200cm2,当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压强。
12.(2021•锦州)随着科技的发展,无人驾驶技术日趋成熟。如图所示是利用5G网络实现远程驾驶的纯电动汽车,其质量为1.8t,车轮与路面接触的总面积为750cm2。该车在水平路面上匀速直线行驶12km,用时10min,这一过程中汽车发动机的功率恒为24kW。(汽油热值q=4.5×107J/kg,g取10N/kg)求:
(1)该车静止在水平路面上对路面的压强是多少?
(2)在这一过程中汽车受到的阻力是多少?
(3)该车百公里消耗电能1.8×108J,若这些能量完全由燃烧汽油来获得,相当于完全燃烧汽油多少千克?
13.(2021•永州)如图所示,一立方体物块静止在水平地面上,已知物块的边长L=0.1m,密度ρ=2.7×103kg/m3,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)求物块的质量;
(2)求物块对水平地面的压强;
(3)把物块放入足够多的水中,求物块静止时受到的浮力大小。
14.(2021•毕节市)3月23日因巨型货轮“长赐”号在苏伊士运河新航道搁浅,导致苏伊士运河“瘫痪”,引发广泛关注。“长赐”号长约400m,宽约59m,满载时总质量为2.2×105t,吃水深度16m(是指船舶浸入水下部分的最大深度),是目前营运的巨型船舶之一。标准集装箱的尺寸约为:12m(长)×2.5m(宽)×2.4m(高)。ρ海水=1.03×103kg/m3。g=10N/kg,求:
(1)一个集装箱总质量为30t,平放在水平地面上,集装箱对地面的压强p1。
(2)满载时船底受到海水的压强p2。
(3)满载时船受到的浮力F浮。
15.(2021•宿迁)在探究影响浮力大小因素的实验中,老师提供了横截面积为20cm2的金属圆柱体如图甲所示。小明将圆柱体通过细线(体积和质量均不计)悬挂于弹簧测力计上,如图乙所示,静止时弹簧测力计的示数为2N。他将圆柱体慢慢放入水中。如图丙所示,当圆柱体有一半体积浸入水中时,弹簧测力计示数为1.2N。(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(1)将圆柱体竖直放于水平地面上时,求水平地面受到的压强。
(2)求圆柱体的体积。
(3)求圆柱体的密度。
16.(2021•湘西州)全国人民在习近平为首的党中央领导下,从2021年起全面推进“乡村振兴”计划。陈家寨村在这大好形势下,将原长4km、宽3.5m、厚约25cm的混凝土水泥村道加宽成4.5m。工程完成后,质量检测部门,在每1km新修路面上适当位置,钻取一个底面积约80cm2的圆柱形样本进行质量检测。除了厚度、水泥标号、砂石比例等指标都合格外,还要求混凝土的密度标准不得小于2.6×103kg/m3。质量检测员将取回的所有样本称得总质量为21.6kg。(g取10N/kg)问:
(1)所取样本的总重力是多少?
(2)通过样本分析,浇筑的混凝土对地面的压强约是多少?
(3)计算分析该项工程混凝土标准是否合格?
17.(2021•桂林)桂林经常使用喷雾车对街道进行降温除尘,总重为6×104N的喷雾车静止在水平路面上时,车轮与路面的总接触面积为0.15m2。某次作业中喷雾车在8×103N的牵引力作用下,以4m/s的速度水平匀速行驶了30s。求:
(1)静止时,喷雾车对水平路面的压强等于多少帕斯卡?
(2)在这30s内,牵引力对喷雾车做功等于多少焦耳?
18.(2021•铁岭)如图是我国第一款纯电动疫苗接种车。疫苗车空车质量为4t,车轮与水平地面接触的总面积为0.2m2,发动机的输出功率为60kW不变。(g取10N/kg,汽油热值取4.0×107J/kg)求:
(1)疫苗车空车静止在水平地面时,对地面的压强。
(2)疫苗车在水平路面匀速直线行驶时,受到的阻力为3000N,疫苗车的速度。
(3)疫苗车以(2)中的速度在平直路面行驶50km,若换用效率为30%的汽油机提供动力,需要消耗汽油的质量。
19.(2021•营口)国产某品牌SUV汽车,质量为1.8t,四个轮胎的着地面积是0.06m2,在水平公路上,以72km/h的速度匀速行驶100km,发动机的功率恒定为30kW。求:(g取10N/kg,q=4.5×107J/kg)
(1)该车静止在水平地面上时对地面的压强;
(2)该车匀速行驶时的牵引力和行驶100km牵引力做的功;
(3)若汽油完全燃烧释放的内能全部转化为车的机械能,该车行驶100km需要汽油多少千克。(结果保留一位小数)
20.(2021•辽阳)如图所示的小型汽油耕地机的质量为80kg,静止时与水平地面的接触面积为20cm2。在水平土地上匀速直线行驶时速度为2m/s,此时汽油机的输出功率为4kW,效率为25%。求:
(1)耕地机静止时对水平地面的压强。(g=10N/kg)
(2)耕地机以2m/s匀速直线行驶时受到的阻力。
(3)耕地机以2m/s匀速直线行驶了2.3km,消耗汽油的质量。(q汽油=4.6×107J/kg)
21.(2021•铜仁市)如图所示,一个质量为2kg,密度为2×103kg/m3的实心正方体M悬挂在轻质杠杆B端,OB:OA=5:4,当M的一半体积浸在液体中时,A端竖直向下的拉力为20N,杠杆在水平位置平衡。(g=10N/kg)求:
(1)M的体积;
(2)液体的密度;
(3)若剪断细线,M在水中静止时,M对容器底部的压强。
22.(2021•娄底)在2021年广州新能源汽车展览会上,各款车型争奇斗艳,参展的新能源汽车大部分为电动汽车。如表为某款电动汽车的参数,请完成下面的计算:(g=10N/kg)
整车质量
960kg
电池额定输出电压
150V
单个轮胎与地接触面积
200cm2
电池额定输出电流
80A
轮胎个数
4
(1)电动汽车的重力为多少?
(2)电动汽车空载静止在水平地面上时,对地面的压强多大?
(3)若电动机工作时把80%的电能转化为机械能,电动汽车在额定功率下以72km/h匀速行驶时,所受平均阻力是多少?
(4)若普通汽车行驶时平均阻力与电动汽车相同,汽油燃烧的能量转化为机械能的效率为20%。普通汽车以72km/h的速度匀速行驶80km,需要消耗多少千克汽油?(汽油的热值是4.8×107J/kg)
23.(2021•贺州)如图所示,水平桌面上放有一圆柱形溢水杯,它自重7N,底面积为300cm2,溢水口距杯底的高度为12cm,溢水杯中盛有高为10cm、质量为3kg的水。现将一体积为1000cm3、质量为2.7kg的正方体铝块缓慢浸没入水中,不计溢水杯的厚度。求:
(1)铝块放入水前,水对溢水杯底部的压强;
(2)铝块浸没在水中受到的浮力;
(3)铝块浸没在水中静止后,溢水杯对水平桌面的压强。
24.(2021•攀枝花)如图所示,站在水平地面上的小林想通过杠杆AB和动滑轮拉起同样站在水平地面上的小新。杠杆AB可绕转轴O在竖直平面内转动,且OA:OB=1:2,小林的质量m1=50kg。小新的质量m2=48kg,小新双脚与地面接触面积S=400cm2。当小林施加竖直向下的拉力F1时,小新未被拉动,此时小新对地面的压强p=2.5×103Pa,小林对地面的压强为p1;当小林施加竖直向下的拉力F2时,小新刚好被拉起,小林对地面的压强为p2,且p1:p2=16:15。不计绳重,杠杆重力和一切摩擦,g取10N/kg。求:
(1)小林施加拉力F1时,小新对地面的压力FN;
(2)动滑轮重力G动。
25.(2021•吉林)一辆主战坦克,质量为6×104kg,当它静止在水平地面上时,履带与地面接触的总面积为6m2,求:
(1)坦克受到的重力(g取10N/kg);
(2)坦克对地面的压强。
26.(2021•绥化)水槽的底面积S1=9×10﹣3m2,装有5cm深的水,将其置于水平面上。有一重力是9N,底面积S2=4×10﹣3m2、高L=10cm的圆柱体。如图所示,用弹簧测力计将其由水面位置缓慢放入水槽中,当其刚好接触水槽底部时,弹簧测力计的示数为5.4N。(两接触面之间的水忽略不计,且水没有溢出)求:
(1)圆柱体刚好接触水槽底部时,受到的浮力是多少?
(2)整个过程中,圆柱体的重力做功是多少?
(3)圆柱体静止后,撤走弹簧测力计,与放入圆柱体前相比,水槽对水平面的压强增加多少?
(4)圆柱体静止后,水对槽底的压强是多少?
27.(2021•福建)一辆5G无人配送车,质量为400kg,轮胎与路面的总接触面积为0.025m2,在水平路面上匀速行驶时受到的阻力是车重的0.05倍。如图是配送车某次运动的路程与时间图象。求:
(1)10min内配送车的平均速度。
(2)配送车匀速行驶时的牵引力。
(3)配送车对水平地面的压强。
28.(2021•青海)随着生态环境的改善,我省化隆县群科镇黄河边成了天鹅的栖息地。某只天鹅的质量为9kg,若该天鹅每只脚掌与地面的接触面积为200cm2,g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3。求:
(1)这只天鹅双脚站立在水平地面时,其对地面的压强是多少?
(2)当这只天鹅漂浮在河面时,其浸在河水中的体积是多少?
29.(2021•荆州)经过三年的紧张施工建设,荆州复兴大道主线于2020年12月31日贯通,如图甲,为荆州市居民出行带来极大的方便。图乙为复兴大道高架桥的部分路段示意图,水平路面AB长400m、斜坡BC长200m、坡高CD高4m。总质量m为1.5t的小汽车,每个轮胎与水平路面接触面积为0.1m2,当它以大小不变的速度v通过AB段和BC段,共用时36s;小汽车在AB段和BC段行驶时受到的阻力始终是车总重的0.01倍,小汽车通过AB段时,牵引力的功率为P1,通过BC段时,牵引力的功率为P2,g=10N/kg。求:
(1)小汽车静止在水平地面时对地面的压强p是多大?
(2)小汽车的速度v是多少km/h?
(3)小汽车通过AB段时,牵引力的功率P1是多少?
(4)小汽车牵引力的功率P1与P2之比是多少?
30.(2021•黑龙江)如图所示,一杯茶放置在水平桌面上,空杯的质量为0.04kg,其底面积为10cm2,茶水的质量为0.16kg,茶水的深度为10cm(茶水密度约为1.0×103kg/m3,杯壁厚度不计)。求:
(1)茶水对杯底的压强?
(2)茶水对杯底的压力?
(3)茶杯对水平桌面的压强?
31.(2021•河南)电动清扫车以其环保、高效等优点,在创建卫生城市中大显身手。如图为一电动清扫车正在工作时的情景。
(1)电动清扫车的主要部件是电动机,其工作原理是 ;清扫过程中,驾驶员相对于清扫车是 (选填“静止”或“运动”)的。
(2)清扫车停在水平路面上,总质量为800kg,清扫刷与路面不接触,轮胎与路面总接触面积为0.04m2,车对路面的压强为多少?g取10N/kg。
(3)清扫车完成任务后,在平直道路上以5m/s的速度匀速直线行驶,经10min到达垃圾处理站,行驶过程中车所受阻力大小恒为400N,则牵引力做的功为多少?
32.(2021•临沂)2021年3月24日,临沂市获得2020年山东16地市经济社会发展综合考核一等奖,同时还获得打赢污染防治攻坚战等单项奖励。绿化喷洒车对城区道路的卫生清洁保持工作功不可没。如图所示的绿化喷洒车空载时的质量为6t,罐体有效容积为8m3,该喷洒车从水源地装满水后,沿平直公路以15m/s的速度匀速驶向距离2.7km的目的地,行驶过程中喷洒车受到的阻力为1.5×104N,车轮与地面的总接触面积为0.4m2,g取10N/kg。求喷洒车从水源地到目的地:
(1)所用的时间。
(2)牵引力所做的功。
(3)对水平地面的压强。
33.(2021•常德)2021年5月15日,我国首个火星探测器——“天问一号”在火星成功着陆,迈出了我国星际探测征程的重要一步。
“天问一号”包括环绕器和着陆巡视器两部分。为了让着陆视器准确进入火星着陆轨道,首先需要环绕器在携带着陆巡视器的情况下进入着陆轨道。实施两器分离后,着陆巡视器则进入火星大气层,完成系列着陆动作;环绕器则需要迅速抬升轨道,再次进入环火轨道,成为着陆巡视器与地球的通信中继站,进行火星环绕探测,并及时将火星上的图片信息传回地球。
(1)环绕器能将图片信息传回到地球上,主要是因为电磁波能在 中传播的特点。
(2)着陆巡视器从距火星表面约100m处开始的运动可以看作是匀速直线运动,则此过程中着陆巡视器受到的阻力 火星对它的重力,它的机械能 (选填“增大”、“减少”或“不变”)。
(3)着陆巡视器上搭载的“祝融号”火星探测车质量为240kg,共有6个轮子与火星表面接触,每个轮子与地面的接触面积约为250cm2,如果火星对表面物体的吸引力约为地球的0.4倍。求“祝融号”对火星表面产生的压强。
(4)若“祝融号”在火星表面匀速直线行驶,速度为200m/h,所受阻力为车重的0.1倍。求“祝融号”行驶15min做了多少功?
34.(2021•山西)2021年5月15日,“祝融号”火星车在火星上留下了属于中国的第一道印记,如图甲所示。发射前,火星车在水平地面上进行测试时,受到的摩擦力为200N,其速度v与时间t的关系图象如图乙所示。火星车的质量为240kg,车轮与地面接触的总面积约为0.2m2。(空气阻力忽略不计,g取10N/kg)求:
(1)火星车静止时,对水平地面的压强。
(2)火星车做匀速直线运动时,牵引力做的功。
35.(2021•河北)图甲是一辆起重车的图片,起重车的质量为9.6t。有四个支撑脚,每个支撑脚的面积为0.3m2,起重时汽车轮胎离开地面,图乙是起重机吊臂上的滑轮组在某次作业中将质量为1200kg的货物匀速提升,滑轮组上钢丝绳的拉力F为5000N,货物上升过程中的s﹣t图象如图丙所示。(不考虑绳重,g取10N/kg)求:
(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压强;
(2)拉力F的功率;
(3)提升货物过程中滑轮组的机械效率。
36.(2021•昆明)如图1是一辆停在水平地面上的四轮轿车,轮子上的气嘴如图2甲所示,通过它可以对轮胎充气和测量胎压。现有一个胎压表(如图2乙,通过气嘴可测量胎压)、一把毫米刻度尺、两张白纸。请利用这些器材,估测这辆车的重力。设当地的大气压为p0,轮子与地面接触的橡胶部分的重力和轮胎内气体的重力忽略不计。
(1)需要测出的量是 、 (不需要描述具体的测量方法,并用字母表示这些量);
(2)通过必要的分析,写出估测这辆车重力G的表达式。(用已知量和测量量表示)
37.(2021•南京)2021年5月,我国自主设计的“祝融号”火星车成功着陆火星,如图所示,实现了我国航天史上的新突破,已知同一物体在火星上的重力是地球上的38。(地球表面g取10N/kg)
(1)火星车依靠太阳能工作,太阳能 (选填“属于”或“不属于”)可再生能源,车的质量为240kg,它从地球上到火星上质量 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)火星车在火星表面静止时,若所有轮子和水平表面的总接触面积为300cm2,则车对火星表面的压强是多少帕?
38.(2021•十堰)如图是我国自主研制的“准三代”96A式主战坦克,它采用100马力V型水冷涡轮增压柴油机,安装了先进的火控系统和多种光电技术应用,使火炮威力更大、火力反应时间更短、打击精度更高。该坦克具有潜渡功能,坦克重42t,高2.3m,每条履带与地面的接触面积为2m2。请利用给出的数据,求:(g取10N/kg)
(1)该坦克在水平路面行驶时,对地面的压强。
(2)坦克在深为5m的河水潜渡时,在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受的河水的压力;
(3)坦克在该河段水中潜渡时,坦克对水平河床的压力为105N,该坦克的体积是多大?
39.(2021•长沙)总部位于湖南省长沙市岳麓区的某股份有限公司,是一家持续创新的全球化企业。如图是这个公司生产的高空作业平台,它重心低,运行高效。求:
(1)作业平台以2m/s的速度在平直的路面上匀速行驶20s,它行驶的路程;
(2)作业平台用104N的支持力将货物竖直缓慢举高10m,支持力对货物所做的功;
(3)质量为3150kg的作业平台上装有850kg的货物,静止在水平地面上时,车轮与地面的总接触面积为0.04m2,此时作业平台对水平地面的压强。(取g=10N/kg)
40.(2021•丽水)创意改变生活,如图是自带吸管的玻璃杯,杯中装有水,小科用手掌封住杯口,通过玻璃吸管不容易“吸”到水;移开手后,能轻松“吸”到水。请回答:
(1)小科能轻松“吸”到水是利用了 ;
(2)图中A点的压强 B点的压强(填“大于”、“等于”或“小于”);
(3)装有水的玻璃杯总质量为0.28千克,放置在水平桌面上,杯底与桌面的接触面积为4平方厘米,此时杯子对桌面的压强为多少?(g=10N/kg)
41.(2021•连云港)若滑冰运动员以固定姿势在水平冰面上匀速直线滑行40m用时10s。已知运动员和滑冰鞋的总质量为50kg,滑行过程中冰面的受力面积为2.5×10﹣4m2。(g取10N/kg)求:
(1)运动员的滑行速度。
(2)冰面受到的压力。
(3)此时冰面受到的压强。
42.(2021•重庆)小军发现一个质量为1.6kg、不吸水的新型圆台体建筑材料,他只有量程为5N的弹簧测力计,设计了如图所示装置进行实验。重为8N、底面积为100cm2的薄壁容器M内盛有2000cm3的水,容器M置于水平地面,当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5N,此时材料浸没在水中静止且未触底。求:
(1)材料受到的重力;
(2)材料未放入前容器对水平地面的压强;
(3)材料的密度。
43.(2021•南充)如图所示,图甲是某大型起吊装置,图乙是其机械起吊部分的简化示意图,已知物体A质量为500kg,底面积为1.25m2,不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力,请完成以下问题(g=10N/kg)
(1)起吊前物体A静止在地面上,其对地面的压强是多少?
(2)如图乙所示,当绳子自由端的拉力为1000N时,地面对物体A的支持力为1650N,增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m,请计算此时整个机械的机械效率。
(3)工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1m/s的速度匀速放入水中过程中,绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示,请计算物体B的密度。(ρ水=1.0×103kg/m3)
44.(2021•泸州)智能制造是第四次工业革命的核心技术,如图所示是为圆柱体涂抹防护油的智能装置。其外壳是敞口的长方体容器,距容器底面h0处固定一支撑板C,C的中心有一小圆孔,圆柱体放在支撑板C的正中央。长方体的左下角有注油口,防护油能够匀速注入长方体容器内部,当油的深度为0.175m时,圆柱体刚好浮起离开支撑板C。随着液面升高,圆柱体竖直上浮,当油面上升到压力传感器时,停止注油,此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力。已知h0=0.1m,小圆孔面积S0=8×10﹣3m2,圆柱体底面积S=2×10﹣2m2,圆柱体重12N,支撑板C的厚度不计,g取10N/kg。求:
(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积;
(3)圆柱体的高度。
参考答案与试题解析
一.计算题(共44小题)
1.【解答】解:
(1)飞机满载静止在水平跑道上时对地面的压力:F=G=mg=210×103kg×10N/kg=2.1×106N,
飞机满载静止在水平跑道上时对地面的压强:p=FS=2.1×106N14×0.3m2=5×105Pa;
(2)飞机飞行过程中的平均速度:v=st=1080×103m100×60s=180m/s;
(3)飞机升空过程克服重力做的功:W=Gh=2.1×106N×800m=1.68×109J。
答:(1)飞机满载静止在水平跑道上时对地面的压强为5×105Pa;
(2)飞机飞行过程中的平均速度为180m/s;
(3)飞机升空过程克服重力做的功为1.68×109J。
2.【解答】解:
(1)物块浸入液体前,溢水杯对桌面的压力等于溢水杯和液体的总重力,则溢水杯对桌面的压力:F=G杯+G液=1N+6N=7N,
则溢水杯对桌面的压强:p=FS=7N100×10−4m2=700Pa;
(2)由称重法可知,物块受到的浮力:F浮=G﹣F示=1.5N﹣0.9N=0.6N;
由阿基米德原理可知,小桶收集到液体的重力:G液′=F浮=0.6N,
由G=mg可知,小桶收集到的液体的质量:m液′=G液′g=0.6N10N/kg=0.06kg=60g;
(3)物块的质量:m=Gg=1.5N10N/kg=0.15kg=150g,
物块的密度ρ=3×103kg/m3=3g/cm3,
因物块浸没在液体中,则物块排开液体的体积(小桶中液体的体积):V排=V=mρ=150g3g/cm3=50cm3,
液体的密度:ρ液=m液′V排=60g50cm3=1.2g/cm3。
答:(1)物块浸入液体前,溢水杯对桌面的压强为700Pa;
(2)小桶收集到的液体的质量为0.06kg;
(3)液体的密度为1.2g/cm3。
3.【解答】解:(1)汽车对水平地面的压力:F=G=mg=(950kg+50kg)×10N/kg=104N,
该车对水平地面的压强为:p=FS=104N0.1m2=105Pa;
(2)汽车的牵引力F牵=1000N,
0.5h通过的路程为:s=vt=72km/h×0.5h=36km=3.6×104m,
牵引力做的功为:W=F牵s=1000N×3.6×104m=3.6×107J;
牵引力做功的功率为:P=Wt=3.6×107J0.5×3600s=2×104W;
(3)汽车行驶时,汽油燃烧放出的热量为Q放=m油q汽油,其中只有η2=40%用来行驶和充电,
根据题意,则有Q放η2=m油q汽油η2=E1η1+E2,即E1η1=m油q汽油η2﹣E2,
代入数据可得:3.6×107J×65%=m×4.6×107J/kg×40%﹣1.34×107J,
解得m=2kg。
答:(1)测试员进入车内未启动汽车时,该车对水平地面的压强为105Pa;
(2)前进时牵引力为1000N,牵引力做的功为3.6×107J,功率为2×104W;
(3)该次测试消耗的汽油质量为2kg。
4.【解答】解:(1)祝融号的平均速度
v=st=36m1ℎ=36m/h=0.01m/s。
(2)单个车轮与火星表面的接触面积为160cm2=0.016m2。
祝融号在火星上所受的重力
G=25G地=25×mg=25×240kg×10N/kg=960N,
其对火星表面的压强
p=FS=G6S轮=960N6×0.016m2=1×104Pa。
(3)祝融号的重心上升1m的过程中,克服重力做的功
W重=Gh=960N×1m=960J,
根据题意可知,在祝融号重心上升的过程中,电流做的功
W电1=W重η=960J60%=1600J,
在此过程中,电流做功的功率
P1=W电1t=1600J50s=32W。
(4)祝融号前进时消耗的电能
W电2=W电总﹣W电1=1.24×104J﹣1600J=1.08×104J,
祝融号前进过程中克服摩擦力做的功
W前进=ηW电2=1.08×104J×60%=6.48×103J,
祝融号前进时的所受的阻力等于其牵引力,则可得
F阻=F牵=W前进s=6.48×103J36m=180N。
答:(1)祝融号的平均速度为0.01m/s。
(2)祝融号对火星表面的压强为1×104Pa。
(3)祝融号的重心上升1m的过程中,电流做功的功率为32W。
(4)祝融号前进时所受的阻力为180N。
5.【解答】解:(1)救生筏对甲板的压力:F=G=m筏g=100kg×10N/kg=1000N;
救生筏对甲板的压强:p=FS=1000N4m2=250Pa;
(2)救生筏沿海面匀速行驶:F牵=f=0.2G总=0.2(m筏+m人)=0.2×(100kg+2×50kg)×10N/kg=400N;
燃烧3kg汽油放出的热量:Q放=m汽q=3kg×4.6×107J/kg=1.38×108J;
根据η=W机械Q放得:W机械=ηQ放=20%×1.38×108J=2.76×107J;
由W机械=F牵s得:救生筏行驶得路程s=W机械F牵=2.76×107J400N=69000m=69km>50km,所以能安全到达。
故答案为:(1)救生筏对甲板的压强是250 Pa;
(2)甲、乙可以安全抵达海岸。
6.【解答】解:该轻型坦克对水平地面的压力等于自身的重力,即F=G=3.5×105N,
该轻型坦克对水平地面的压强:p=FS=3.5×105N3.5m2=1×105Pa。
答:该轻型坦克对水平地面的压强为1×105Pa。
7.【解答】解:(1)水深20cm时,水对容器底的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣2m=2000Pa;
金属块的体积:V=V排=SΔh=200×10﹣4m2×(20﹣15)×10﹣2m=10﹣3m3,
金属块的边长:L=3V=310−3m3=0.1m,
金属块沉底静止时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=10N,
金属块对容器底的压力:F=F支=G﹣F浮=27N﹣10N=17N,
金属块对容器底的压强:p=FS=FL2=17N0.1m×0.1m=1700Pa;
(2)漂浮时金属块受到的浮力等于自身的重力,此时金属块浸入水中的体积:V′=F浮′ρ水g=Gρ水g=27N1.0×103kg/m3×10N/kg=2.7×10﹣3m3,
沉底与漂浮两次排开水的体积差:ΔV=V′﹣V=2.7×10﹣3m3﹣10﹣3m3=1.7×10﹣3m3。
答:(1)水深20cm时,水对容器底的压强为2000Pa,金属块沉底静止时,金属块对容器底的压强为1700Pa;
(2)沉底与漂浮两次排开水的体积差为1.7×10﹣3m3。
8.【解答】解:(1)由图可知瓷砖在空气中的重力和瓷砖浸没在水里时弹簧测力计的示数,则瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F示=1N﹣0.5N=0.5N;
(2)瓷砖样品的体积即瓷砖样品浸没在水中的体积:V=V排=F浮ρ水g=0.5N1.0×103kg/m3×10N/kg=5×10﹣5m3,
瓷砖样品的质量:m=Gg=1N10N/kg=0.1kg,
这批瓷砖的密度:ρ=mV=0.1kg5×10−5m3=2×103kg/m3;
(3)瓷砖样品浸没在水中时,其受到的浮力即瓷砖对水的压力,所以容器对水平桌面的压力:F=G容+G水+F浮=5N+20N+0.5N=25.5N,
容器对水平桌面的压强:P=FS=25.5N0.01m2=2550Pa。
答:(1)瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力为0.5N;
(2)这批瓷砖的密度为2×103kg/m3;
(3)瓷砖样品浸没在水中时,容器对水平桌面的压强为2550Pa。
9.【解答】解:(1)观光车空载时,车对水平路面的压力:F=G=mg=1080kg×10N/kg=10800N,
此时车对水平路面的压强:p=FS=10800N1000×10−4m2=108000Pa;
(2)观光车的电动机以额定功率工作0.5h,消耗电能:W=Pt=4000W×0.5×3600s=7.2×106J;
(3)牵引力做功:W′=F′s=320N×18×1000m=5.76×106J,
电能转化为机械能的效率:η=W′W×100%=5.76×106J7.2×106J×100%=80%。
答:(1)观光车静止在水平地面上,空载时对地面的压强是108000Pa;
(2)观光车的电动机以额定功率工作0.5h,消耗电能7.2×106J;
(3)在题(2)条件下,在该过程中牵引力做功5.76×106J,电能转化为机械能的效率是80%。
10.【解答】解:(1)金箍棒的密度ρ=mV=6750kg0.2m3=33.75×103kg/m3;
(2)金箍棒竖立在水平地面时,对地面的压力F=G=mg=6750kg×10N/kg=67500N,
对地面的压强p=FS=67500N0.03m2=2.25×106Pa。
答:(1)金箍棒的密度为33.75×103kg/m3;
(2)金箍棒竖立在水平地面时,对地面的压强为2.25×106Pa。
11.【解答】解:(1)石块P的重力:G石=m石g=15kg×10N/kg=150N,
根据杠杆的平衡条件可知:
FA×OA=G石×OB,
所以绳AQ的拉力:FA=OBOA×G石=23×150N=100N;
(2)木桶以及桶内的水总重力:GM=Mg=40kg×10N/kg=400N,
水桶在竖直向下的重力GM、杠杆A端向上的拉力FA和阿宝向上的拉力F人的作用下处于平衡状态,
所以阿宝对绳子向上的拉力:F人=GM﹣FA=400N﹣100N=300N;
(3)阿宝的重力:G人=m人g=70kg×10N/kg=700N,
阿宝在竖直向下的重力G人、绳子向下的拉力F绳和地面对向上的支持力F支的作用下处于平衡状态,
因为绳子向下拉阿宝的力F绳与阿宝对绳子向上的拉力F人是一对相互作用力,所以F绳=F人=300N,
所以地面对阿宝的支持力:F支=G人+F绳=700N+300N=1000N,
根据物体间力的作用是相互的可知,阿宝对地面的压力F=F支=1000N,
所以阿宝对地面的压强:p=FS=1000N2×200×10−4m2=2.5×104Pa。
答:(1)阿宝不提绳子,杠杆水平平衡时,绳AQ的拉力大小为100N;
(2)阿宝缓慢提绳子(绳AQ始终竖直),当水桶刚离开水面时卜宝对绳的拉力大小为300N;
(3)若阿宝的质量为70kg,每只鞋子与地面的接触面积为200cm2,当水桶刚离开水面时阿宝对地面的压强为2.5×104Pa。
12.【解答】解:(1)汽车静止在水平地面上时,对地面的压力:
F压=G=mg=1.8×103kg×10N/kg=1.8×104N,
对地面的压强:
p=F压S=1.8×104N750×10−4m2=2.4×105Pa;
(2)汽车在该路段的速度:
v=st=12000m10×60s=20m/s;由P=Wt=Fst=Fv可得汽车的牵引力:
F=Pv=24×103W20m/s=1200N,
因汽车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力,大小相等,
所以,在这一过程中汽车受到的阻力f=F=1200N;
(3)由题意知,Q放=W总=1.8×108J,
根据Q=mq可得,汽油的质量:
m=Q放q汽油=1.8×108J4.5×107J/kg=4kg。
答:(1)汽车静止在水平地面上时,对地面的压强为2.4×105Pa;
(2)在这一过程中汽车受到的阻力为1200N;
(3)该车百公里消耗电能1.8×108J,若这些能量完全由燃烧汽油来获得,相当于完全燃烧汽油4千克。
13.【解答】解:(1)物块的体积:V=L3=(0.1m)3=0.001m3;
根据ρ=mV可得,物块的质量:m=ρV=2.7×103kg/m3×0.001m3=2.7kg;
(2)立方体物块静止在水平地面上,则物块对水平地面的压力:
F=G=mg=2.7kg×10N/kg=27N,
物块的底面积:S=L2=(0.1m)2=0.01m2;
物块对水平地面的压强:p=FS=27N0.01m2=2700Pa;
(3)由于物块密度ρ=2.7×103kg/m3>水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,
所以,物块在水中将下沉,静止时浸没在水中,
则物块受到的浮力:F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N。
答:(1)物块的质量为2.7kg;
(2)物块对水平地面的压强为2700Pa;
(3)把物块放入足够多的水中,物块静止时受到的浮力大小为10N。
14.【解答】解:(1)集装箱对水平地面的压力F=G=mg=30t×10N/kg=3×104kg×10N/kg=3×105N;
集装箱在水平地面上的受力面积S=ab=12m×2.5m=30m2;
集装箱对水平地面的压强p=FS=3×105N30m2=1×104Pa;
(2)船底所受海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×16m=1.648×105Pa;
(3)轮船满载时的总质量为2.2×105t=2.2×108kg,
满载时总重:G总=mg=2.2×108kg×10N/kg=2.2×109N,
因为轮船漂浮,所以F浮=G总=2.2×109N。
答:(1)集装箱对地面的压强是1×104Pa;
(2)满载时船底受到海水的压强是1.648×105Pa;
(3)满载时船受到的浮力是2.2×109N。
15.【解答】解:(1)圆柱体的对水平地面的压力F=G=2N;
圆柱体的横截面积S=20cm2=2×10﹣3 m2;
圆柱体对水平地面的压强p=FS=2N2×10−3m2=1000Pa;
(2)当圆柱体有一半体积浸入水中时,圆柱体受到的浮力F浮=G﹣F拉=2N﹣1.2N=0.8N;
圆柱体一半的体积V排=F浮ρ水g=0.8N1×10−3kg/m3×10N/kg=8×10﹣5 m3;
圆柱体的体积V=2V排=2×8×10﹣5 m3=1.6×10﹣4 m3;
(3)圆柱体的质量m=Gg=2N10N/kg=0.2kg;
圆柱体的密度ρ=mV=0.2kg1.6×10−4m3=1.25×103kg/m3。
答:(1)将圆柱体竖直放于水平地面上时,水平地面受到的压强为1000Pa;
(2)圆柱体的体积为1.6×10﹣4 m3;
(3)圆柱体的密度为1.25×103kg/m3。
16.【解答】解:
(1)样本的总质量:
m=21.6kg,
样本的重力:
G=mg=21.6kg×10N/kg=216N;
(2)浇筑的混凝土对地面的压强p=FS=GS=216N4×80×10−4m2=6750Pa;
(3)混凝土的总体积V=4Sh=4×80×10﹣4m2×0.25m=0.008m3,
则混凝土样本的密度ρ=mV=21.6kg0.008m3=2.7×103kg/m3>2.6×103kg/m3,故混凝土样本的密度高于标准的密度,故混凝土标准是合格。
答:(1)所取样本的总重力是216N;
(2)通过样本分析,浇筑的混凝土对地面的压强约是6750Pa;
(3)混凝土标准合格。
17.【解答】解:(1)喷雾车对水平路面的压力为:F=G=6×104N;
喷雾车对水平路面的压强为:p=FS=6×104N0.15m2=4×105Pa;
(2)由v=st可得喷雾车30s内行驶的路程为:s=vt=4m/s×30s=120m;
牵引力所做得功为:W=Fs=8×103N×120m=9.6×105J。
答:(1)静止时,喷雾车对水平路面的压强等于4×105Pa;
(2)在这30s内,牵引力对喷雾车做功等于9.6×105J。
18.【解答】解:(1)疫苗车空车的重力:
G=mg=4×103kg×10N/kg=4×104N,
疫苗车空车静止在水平地面时,对地面的压力:
F=G=4×104N,
受力面积S=0.2m2,
对水平地面的压强:
p=FS=4×104N0.2m2=2×105Pa;
(2)因为疫苗车在水平路面匀速直线行驶,所以疫苗车受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等,
疫苗车受到的牵引力:
F=f=3000N,
由P=Wt=Fst=Fv可得疫苗车行驶速度:
v=PF=60×103W3000N=20m/s;
(3)疫苗车匀速行驶s=50km=50000m做的有用功:
W=Fs=3000N×50000m=1.5×108J,
若换用效率为30%的汽油机提供动力,
由η=WQ放可得汽油完全燃烧释放的热量:
Q放=Wη=W30%=1.5×108J30%=5×108J,
由Q放=mq可得,需要完全燃烧汽油的质量:
m′=Q放q汽油=5×108J4.0×107J/kg=12.5kg。
答:(1)疫苗车空车静止在水平地面时,对地面的压强为2×105Pa;
(2)疫苗车在水平路面匀速直线行驶时,受到的阻力为3000N,疫苗车的速度为20m/s;
(3)若换用效率为30%的汽油机提供动力,需要消耗汽油的质量为12.5kg。
19.【解答】解:
(1)汽车的重力为:G=mg=1.8×103kg×10N/kg=1.8×104N,
汽车对地面的压力:F=G=1.8×104N,
则汽车静止时对地面的压强为:p=FS=1.8×104N0.06m2=3×105Pa;
(2)汽车的速度为v=72km/h=20m/s,汽车的功率为P=30kW=30000W,
由P=Fv得汽车的牵引力为:
F牵=Pv=30000W20m/s=1500N,
行驶100km牵引力做的功为:
W=F牵s=1500N×100×103m=1.5×108J;
(3)若汽油完全燃烧释放的内能全部转化为车的机械能,则Q=W;
根据Q=mq可得,行驶100km需要汽油的质量为:
m′=Qq=Wq=1.5×108J4.5×107J/kg≈3.3kg。
答:(1)该车静止在水平地面上时对地面的压强3×105Pa;
(2)该车匀速行驶时的牵引力是1500N,行驶100km牵引力做的功是1.5×108J;
(3)若汽油完全燃烧释放的内能全部转化为车的机械能,该车行驶100km需要汽油3.3千克。
20.【解答】解:(1)耕地机的重力:
G=mg=80kg×10N/kg=800N,
耕地机静止时对水平地面的压力:
F=G=800N,
受力面积S=20cm2=2×10﹣3m2,
对水平地面的压强:
p=FS=800N2×10−3m2=4×105Pa;
(2)由P=Wt=Fst=Fv可得牵引力:
F牵=Pv=4×103W2m/s=2×103N,
因为耕地机匀速直线行驶,所以耕地机受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等,
耕地机以2m/s匀速直线行驶时受到的阻力:
f=F牵=2×103N;
(3)耕地机匀速行驶s=2.3km=2300m做的有用功:
W=F牵s=2×103N×2300m=4.6×106J,
耕地机的效率η=25%,
由η=WQ放=25%可得汽油完全燃烧释放的热量:
Q放=W25%=4.6×106J25%=1.84×107J,
由Q放=mq可得,需要完全燃烧汽油的质量:
m′=Q放q汽油=1.84×107J4.6×107J/kg=0.4kg。
答:(1)耕地机静止时对水平地面的压强为4×105Pa;
(2)耕地机以2m/s匀速直线行驶时受到的阻力为2×103N;
(3)耕地机以2m/s匀速直线行驶了2.3km,消耗汽油的质量为0.4kg。
21.【解答】解:
(1)由ρ=mV可得正方体M的体积:
VM=mρM=2kg2×103kg/m3=1×10﹣3m3;
(2)物体M的重力:
G=mg=2kg×10N/kg=20N,
当M的一半体积浸在液体中时,受到液体的浮力:
F浮=ρ液V排g=ρ液12VMg=ρ液×12×1×10﹣3m3×10N/kg=ρ液×5×10﹣4m3×10N/kg,
由杠杆平衡条件可得:
(G﹣F浮)×OB=F×OA,
(20N﹣F浮)×5=20N×4,
(20N﹣ρ液×5×10﹣4m3×10N/kg)×5=20N×4,
解得液体的密度:
ρ液=0.8×103kg/m3;
(3)若剪断细线,由于M的密度大于液体的密度,M将下沉、沉底,
此时M受到液体的浮力:
F浮′=ρ液V排′g=ρ液VMg=0.8×103kg/m3×1×10﹣3m3×10N/kg=8N,
M对容器底部的压力:
F压=G﹣F浮=20N﹣8N=12N,
正方体M的体积VM=L3=1×10﹣3m3,
M的边长L=0.1m,
受力面积S=L2=(0.1m)2=1×10﹣2m2,
M对容器底部的压强:
p=F压S=12N1×10−2m2=1200Pa。
答:(1)M的体积为1×10﹣3m3;
(2)液体的密度为0.8×103kg/m3;
(3)若剪断细线,M在水中静止时,M对容器底部的压强为1200Pa。
22.【解答】解:(1)电动汽车的重力:
G=mg=960kg×10N/kg=9600N,
(2)电动汽车静止时对水平地面的压力等于电动汽车的重力:
F=G=9600N,
受力面积S=4×200cm2=800cm2=0.08m2,
对水平地面的压强:
p=FS=9600N0.08m2=1.2×105Pa;
(3)电动汽车匀速行驶的速度v=72km/h=20m/s;
电动汽车消耗电能W电=UIt,在这段时间t内牵引力做的功(即电能转化为的机械能)W=Fs=Fvt,
电能转化为机械能的效率η=80%,则W=η×W电,
所以Fvt=η×UIt,
电动汽车的牵引力:
F牵=η×UItvt=80%×150V×80A20m/s=480N,
由于电动汽车匀速行驶,电动汽车受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等,
电动汽车受到的平均阻力:f=F牵=480N;
(4)普通汽车行驶时平均阻力与电动汽车相同,则普通汽车匀速行驶时的牵引力F牵′=f=480N,
路程s′=80km=80000m,汽车匀速行驶时牵引力做的有用功:
W′=F牵′s′=480N×80000m=3.84×107J,
由η=WQ放=20%可得汽油完全燃烧释放的热量:
Q放=W′η=3.84×107J20%=1.92×108J,
由Q放=mq可得,需要完全燃烧汽油的质量:
m′=Q放q汽油=1.92×108J4.8×107J/kg=4kg。
答:(1)电动汽车的重力为9600N;
(2)电动汽车空载静止在水平地面上时,对地面的压强为1.2×105Pa;
(3)电动汽车在额定功率下以72km/h匀速行驶时,所受平均阻力是480N;
(4)普通汽车以72km/h的速度匀速行驶80km,需要消耗4kg汽油。
23.【解答】解:(1)水对溢水杯底部的压强p1=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.0×103Pa,
(2)因为铝块浸没在水中,V排=V物=1000cm3=1×10﹣3m3,
铝块浸没在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
(3)铝块放入后,溢出水的体积V溢出=V水+V铝﹣V溢水杯=300cm2×10cm+1000cm3﹣300cm2×12cm=400cm3=4×10﹣4m3,
溢出水的重力G溢出=ρ水V溢出g=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N,
溢水杯内水的重力G水=m水g=3kg×10N/kg=30N,
铝块的重力G铝=m铝g=2.7kg×10N/kg=27N,
溢水杯对水平桌面的压力F=G杯+G水+G铝﹣G溢出=7N+30N+27N﹣4N=60N,
溢水杯底面积S=300cm2=3×10﹣2m2,
溢水杯对水平桌面的压强p2=FS=60N3×10−2m2=2000Pa。
答:(1)铝块放入水前,水对溢水杯底部的压强为1.0×103Pa;
(2)铝块浸没在水中受到的浮力为10N;
(3)铝块浸没在水中静止后,溢水杯对水平桌面的压强为2000Pa。
24.【解答】解:(1)小林施加拉力F1时,小新对地面的压强为p=2.5×103Pa,由p=FS可知,小新对地面的压力为:
FN=pS=2.5×103Pa×400×10﹣4m2=100N;
(2)当小林施加拉力F1时,把小新和动滑轮看作整体进行受力分析,
则有:2FA+FN=G2+G动,
即:FA=12(G2+G动﹣FN);
对于小林进行受力分析,有:F1+FN1=G1,
即:F1=G1﹣FN1;
由杠杆平衡条件可知,FAF1=OBOA,
即:12(G2+G动−FN)G1−FN1=OBOA=21,
则此时小林对地面的压力:FN1=G1−14(G2+G动﹣FN);
当小林施加拉力F2时,小新刚好被拉起,把小新和动滑轮看作整体进行受力分析,
则有:2FA'=G2+G动,
即:FA'=12(G2+G动);
对于小林进行受力分析,有:F2+FN2=G1,
即:F2=G1﹣FN2;
由杠杆平衡条件可知,FA′F2=OBOA,
即:12(G2+G动)G1−FN2=OBOA=21,
则此时小林对地面的压力:FN2=G1−14(G2+G动);
因为小林与地面的接触面积不变,由p=FS可知,小林对地面的压强之比为:
p1p2=FN1FN2=G1−14(G2+G动−FN)G1−14(G2+G动)−−−−−−−−−①,
又因为p1:p2=16:15,
G1=m1g=50kg×10N/kg=500N,
G2=m2g=48kg×10N/kg=480N,
将它们代入①式,解得G动=20N。
答:(1)小林施加拉力F1时,小新对地面的压力FN为100N;
(2)动滑轮重力G动为20N。
25.【解答】解:(1)坦克受到的重力:G=mg=6×104kg×10N/kg=6×105N;
(2)坦克对地面的压力:F=G=6×105N,
坦克对地面的压强:p=FS=6×105N6m2=105Pa。
答:(1)坦克受到的重力为6×105N;
(2)坦克对地面的压强为105Pa。
26.【解答】解:(1)圆柱体刚好接触水槽底部时,受到的浮力:
F浮=G﹣F拉=9N﹣5.4N=3.6N;
(2)圆柱体下降的距离h=5cm=0.05m,
圆柱体重力做功:
W=Gh=9N×0.05m=0.45J;
(3)水槽对水平面压力增加量:
△F=G=9N,
受力面积S=S1=9×10﹣3m2,
水槽对水平面压强增加量:
△p=△FS=9N9×10−3m2=1000Pa;
(4)由F浮=ρ水V排g可得圆柱体排开水的体积:
V排=F浮ρ水g=3.6N1.0×103kg/m3×10N/kg=3.6×10﹣4m3,
圆柱体浸入水中的深度:
h浸=V排S2=3.6×10−4m34×10−3m2=0.09m,
此时,圆柱体没入水中深度小于圆柱体的高度,圆柱体没有浸没水中,水槽中水的深度h′=h浸=0.09m,
水对水槽底部的压强:
p=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa。
答:(1)圆柱体刚好接触水槽底部时,受到的浮力是3.6N;
(2)整个过程中,圆柱体的重力做功是0.45J;
(3)圆柱体静止后,撤走弹簧测力计,与放入圆柱体前相比,水槽对水平面的压强增加1000Pa;
(4)圆柱体静止后,水对槽底的压强是900Pa。
27.【解答】解:(1)根据图像可知,配送车在10min内通过的路程为1.2km,
10min内配送车的平均速度:v=st=1.2×103m10×60s=2m/s;
(2)配送车的重力:G=mg=400kg×10N/kg=4000N,
配送车匀速行驶受到的阻力:f=0.05G=0.05×4000N=200N,
由于配送车匀速行驶时受到的阻力和牵引力是一对平衡力,则牵引力:F牵=f=200N;
(3)配送车对水平地面的压力:F=G=4000N,
配送车对水平地面的压强:p=FS=4000N0.025m2=1.6×105Pa。
答:(1)10min内配送车的平均速度为2m/s。
(2)配送车匀速行驶时的牵引力为200N。
(3)配送车对水平地面的压强为1.6×105Pa。
28.【解答】解:(1)天鹅的重力:G=mg=9kg×10N/kg=90N,
天鹅对地面的压力:F=G=90N,
天鹅对地面的压强:p=FS=90N2×200×10−4m2=2.25×103Pa;
(2)因为天鹅漂浮在河面上,所以天鹅受到的浮力:F浮=G=90N,
由F浮=ρ水gV排可得,天鹅浸在河水中的体积:V排=F浮ρ水g=90N1.0×103kg/m3×10N/kg=9×10﹣3m3。
答:(1)这只天鹅双脚站立在水平地面时,其对地面的压强是2.25×103Pa;
(2)当这只天鹅漂浮在河面时,其浸在河水中的体积是9×10﹣3m3。
29.【解答】解:(1)小汽车静止在水平地面时对地面的压力为:
F=G=mg=1.5×103kg×10N/kg=1.5×104N,
已知轮胎与水平路面总接触面积S=4×0.1m2=0.4m2,
小汽车静止在水平地面时对地面的压强:
p=FS=1.5×104N0.4m2=3.75×104Pa;
(2)小汽车的速度为:
v=st=400m+200m36s=503m/s=60km/h;
(3)小汽车在AB段和BC段行驶时受到的阻力:
f=0.01G=0.01×1.5×104N=1.5×102N,
因为匀速行驶,所以牵引力:
F1=f=1.5×102N,
牵引力F1的功率:
P1=Wt=Fst=F1v=1.5×102N×503m/s=2500W;
(4)根据v=st得BC段的时间为:
tBC=sBCv=200m503m/s=12s;
由题知,小汽车在AB段和BC段行驶时受到的阻力相等,
小汽车通过BC段时,克服阻力做的额外功:
W额外=fsBC=1.5×102N×200m=3×104J;
克服重力做的有用功:
W有用=GhCD=1.5×104N×4m=6×104J;
小汽车通过BC段时牵引力做的功:
WBC=W有用+W额外=3×104J+6×104J=9×104J,
小汽车通过BC段时牵引力的功率P2为:
P2=WBCtBC=9×104J12s=7500W,
小汽车牵引力的功率P1与P2之比为:
P1P2=2500W7500W=13。
答:(1)小汽车静止在水平地面时对地面的压强p是3.75×104Pa;
(2)小汽车的速度v是60km/h;
(3)小汽车通过AB段时,牵引力的功率P1是2500W;
(4)小汽车牵引力的功率P1与P2之比是1:3。
30.【解答】解:(1)茶水的深度h=10cm=0.1m,
茶水对杯底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)茶杯底面积为10cm2=1×10﹣3m2,
茶水对杯底的压力:F=pS=1000Pa×1×10﹣3m2=1N;
(3)茶杯和茶水的总重力:G总=m总g=(0.04kg+0.16kg)×10N/kg=2N,
茶杯对水平桌面的压力:F′=G总=2N,
茶杯对水平桌面的压强:p′=F′S=2N1×10−3m2=2000Pa。
答:(1)茶水对杯底的压强为1000Pa;
(2)茶水对杯底的压力为1N;
(3)茶杯对水平桌面的压强为2000Pa。
31.【解答】解:(1)电动机是根据通电线圈在磁场中受力转动的原理工作的;
清扫过程中,驾驶员相对于清扫车的位置没有发生改变,因此驾驶员相对于清扫车是静止的;
(2)清扫车停在水平路面上,对水平路面的压力:F压=G=mg=800kg×10N/kg=8000N,
车对路面的压强:p=F压S=8000N0.04m2=2×105Pa;
(3)由v=st可得,清扫车10min内通过的路程:s=vt=5m/s×10×60s=3000m,
由于清扫车做匀速直线运动,所以牵引力和阻力是一对平衡力,即F=f=400N,
牵引力做的功:W=Fs=400N×3000m=1.2×106J。
答:(1)通电线圈在磁场中受力转动;静止;
(2)车对路面的压强为2×105Pa;
(3)牵引力做的功为1.2×106J。
32.【解答】解:(1)洒水车从水源地到目的地行驶的路程s=2.7km=2.7×103m,
由速度公式得,洒水车从水源地到目的地所用的时间:
t=sv=2.7×103m15m/s=180s;
(2)洒水车沿平直公路匀速运动,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,即F牵=f=1.5×104N,
则汽车牵引力所做的功:
W=F牵s=1.5×104N×2.7×103m=4.05×107J;
(3)洒水车的质量:m车=6t=6×103kg,
由密度公式得,水的质量:m水=ρV=1.0×103kg/m3×8m3=8×103kg,
洒水车对水平地面的压力:
F压=G=(m车+m水)g=(6×103kg+8×103kg)×10N/kg=1.4×105N
洒水车对水平地面的压强:
p=F压S=1.4×105N0.4m2=3.5×105Pa。
答:(1)所用的时间是180s;
(2)牵引力所做的功4.05×107J;
(3)对水平地面的压强为3.5×105Pa。
33.【解答】解:(1)由于电磁波能在真空中传播,故可将信息从火星传回地球;
(2)物体受力平衡时,将保持匀速直线运动状态,当巡视器做匀速直线运动时,它受到的阻力与火星对它的重力二力平衡,大小相等;巡视器着落时,质量不变,速度不变,高度减小,故其动能不变,重力势能减少,即机械能减少;
(3)“祝融号”对火星表面的压力为:F=G=mg′=240kg×0.4×10N/kg=960N,火星表面的受力面积:S=6×250cm2=0.15m2,
“祝融号”对火星表面的压强为:p=FS=960N0.15m2=6.4×103Pa;
(4)“祝融号”行驶的路程为:s=vt=200m/h×0.25h=50m,
“祝融号”的动力为:F=f=0.1G=0.1×960N=96N,
“祝融号”做的功为:W=Fs=96N×50m=4800J.
答:(1)真空;(2)等于;减少;
(3)祝融号”对火星表面的压强为6.4×103Pa;
(4)“祝融号”做的功为4800J.
34.【解答】解:(1)火星车静止时,对水平地面的压力:
F=G=mg=240kg×10N/kg=2400N,
对水平地面的压强:
p=FS=2400N0.2m2=1.2×104Pa;
(2)因火星车做匀速直线运动时处于平衡状态,牵引力和受到的摩擦力是一对平衡力,
所以,牵引力F′=f=200N,
由图乙可知,火星车做匀速直线运动时的速度v=20cm/s=0.2m/s,运动的时间t=40s﹣10s=30s,
由v=st可得,火星车匀速直线运动的距离:
s=vt=0.2m/s×30s=6m,
牵引力做的功:
W=F′s=200N×6m=1.2×103J。
答:(1)火星车静止时,对水平地面的压强为1.2×104Pa;
(2)火星车做匀速直线运动时,牵引力做的功为1.2×103J。
35.【解答】解:(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压力:
F压=G总=(m车+m货物)g=(9.6×103kg+1200kg)×10N/kg=1.08×105N,
受力面积:
S=4×0.3m2=1.2m2,
提升货物过程中起重车对水平地面的压强:
p=F压S=1.08×105N1.2m2=9×104Pa;
(2)由图乙可知,滑轮组钢丝绳的有效股数n=3,
由图丙可知,货物在t=10s内上升的高度h=s=2.5m,则钢丝绳移动的距离:
s绳=nh=3×2.5m=7.5m,
拉力F做的功:
W总=Fs绳=5000N×7.5m=3.75×104J,
拉力F的功率:
P=W总t=3.75×104J10s=3.75×103W;
(3)拉力F在10s内所做的有用功:
W有=G货物h=m货物gh=1200kg×10N/kg×2.5m=3×104J,
提升货物过程中滑轮组的机械效率:
η=W有W总×100%=3×104J3.75×104J×100%=80%。
答:(1)提升货物过程中起重车对水平地面的压强为9×104Pa;
(2)拉力F的功率为3.75×103W;
(3)提升货物过程中滑轮组的机械效率为80%。
36.【解答】解:
(1)要估测这辆车的重力,根据题意可知需要测出各个轮胎的胎内气压p1、p2、p3、p4和各个轮胎与地面的接触面积S1、S2、S3、S4。
(2)由题知,轮子与地面接触的橡胶部分的重力和轮胎内气体的重力忽略不计,
则以单个轮胎与地面的接触面为研究对象,有向上的支持力和大气压力,向下的轮胎内部的气体压力,由力的平衡条件可得F支+F0=F内(其中F0为大气压力),
则结合压强公式可得,单个轮胎受到的支持力:F支=F内﹣F0=pS﹣p0S=S(p﹣p0);
汽车静止在水平地面上,由二力平衡条件可知汽车的重力等于地面对汽车四个轮胎的支持力:
F支1=S1(p1﹣p0),F支2=S2(p2﹣p0),F支3=S3(p3﹣p0),F支4=S4(p4﹣p0);
所以,车的重力:G=F支1+F支2+F支3+F支4=S1(p'1﹣p1)+S2(p'2﹣p2)+S3(p'3﹣p3)+S4(p'4﹣p4);
故答案为:(1)各个轮胎架空时的胎内气压p1、p2、p3、p4,汽车停在地面上时各个轮胎的胎内气压p'1、p'2、p'3、p'4;各个轮胎与地面的接触面积S1、S2、S3、S4。
(2)G=S1(p'1﹣p1)+S2(p'2﹣p2)+S3(p'3﹣p3)+S4(p'4﹣p4);
37.【解答】解:(1)太阳能可以从自然界中源源不断地得到,因此它属于可再生能源;
火星车从地球上到火星上,位置发生变化,但所含物质的多少没有变化,所以质量不变;
(2)火星车在火星表面静止时,对火星表面的压力:
F=G火=38G地=38mg=38×240kg×10N/kg=900N,
车对火星表面的压强:
p=FS=900N300×10−4m2=3×104Pa。
故答案为:(1)属于;不变;(2)火星车在火星表面静止时,对火星表面的压强是3×104Pa。
38.【解答】解:(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压力:F=G=mg=42×103kg×10N/kg=4.2×105N,
受力面积:S=2×2m2=4m2,
坦克对地面的压强:p=FS=4.2×105N4m2=1.05×105Pa;
(2)坦克顶部所处的深度:h=5m﹣2.3m=2.7m,
坦克顶部受到水的压强:p′=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.7m=2.7×104Pa,
舱门受到水的压力:
F′=p′S=2.7×104Pa×0.8m2=2.16×104N;
(3)坦克在水中潜渡,坦克对水平河床的压力等于坦克重减去受到的浮力,即F压=G﹣F浮,
则坦克受到的浮力:
F浮=G﹣F压=4.2×105N﹣105N=3.2×105N,
由F浮=ρgV排可得,坦克的体积:
V=V排=F浮ρ水g=3.2×105N1.0×103kg/m3×10N/kg=32m3。
答:(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为1.05×105Pa;
(2)坦克顶部的舱门受到水的压力为2.16×104N;
(3)坦克的体积为32m3。
39.【解答】解:(1)由v=st可得,作业平台在平直的路面上匀速行驶的路程:
s=vt=2m/s×20s=40m;
(2)支持力对货物所做的功:
W=F支持h=104N×10m=105J;
(3)质量为3150kg的作业平台上装有850kg的货物,静止在水平地面上时,对水平地面的压力:
F=G总=(m1+m2)g=(3150kg+850kg)×10N/kg=4×104N,
此时作业平台对水平地面的压强:
p=FS=4×104N0.04m2=1×106Pa。
答:(1)作业平台以2m/s的速度在平直的路面上匀速行驶20s,它行驶的路程为40m;
(2)作业平台用104N的支持力将货物竖直缓慢举高10m,支持力对货物所做的功为105J;
(3)质量为3150kg的作业平台上装有850kg的货物,静止在水平地面上时,作业平台对水平地面的压强为1×106Pa。
40.【解答】解:(1)用吸管从瓶子里吸水时,先把吸管内的部分空气吸走,管内的气压小于外界大气压,水在大气压的作用下被压入吸管,上升到嘴里,所以使水上升到嘴里的力是大气的压力,故所以小科能轻松“吸”到水是利用了大气压;
(2)由图可知,A点的深度等于B点的深度,所以根据p=ρ液gh可知,A点压强等于B点压强;
(3)杯子和水的总重力:G=mg=0.28kg×10N/kg=2.8N;
杯子对桌面的压力:F=G=2.8N,
杯子对桌面的压强:p=FS=2.8N4×10−4m2=7000Pa。
故答案为:(1)大气压;(2)等于;(3)杯子对桌面的压强为7000Pa。
41.【解答】解:(1)运动员的滑行速度:
v=st=40m10s=4m/s;
(2)冰面受到的压力:
F=G=mg=50kg×10N/kg=500N;
(3)此时冰面受到的压强:
p=FS=500N2.5×10−4m2=2×106Pa。
答:(1)运动员的滑行速度为4m/s;
(2)冰面受到的压力为500N;
(3)此时冰面受到的压强为2×106Pa。
42.【解答】解:(1)材料受到的重力G=mg=1.6kg×10N/kg=16N;
(2)水的质量m水=ρ水V水=1g/cm3×2000cm3=2000g=2kg,
水的重力G水=m水g=2kg×10N/kg=20N,
材料未放入前容器对水平地面的压力F压=G水+G容=20N+8N=28N,
材料未放入前容器对水平地面的压强p=F压S=28N100×10−4m2=2800Pa;
(3)设绳子对圆台体建筑材料的拉力为F1,根据杠杆的平衡条件可知:Fl1=F1l2,即:1.5N×0.4m=F1×0.1m,得出F1=6N,
圆台体建筑材料在水中受到竖直向下的重力,竖直向上的浮力和拉力F1,且处于平衡状态,则G=F浮+F1,得出F浮=G﹣F1=16N﹣6N=10N,
根据阿基米德原理可知,圆台体建筑材料的体积V=V排=F浮ρ水g=10N103kg/m3×10N/kg=10﹣3m3,
材料的密度ρ材料=mV=1.6kg10−3m3=1.6×103kg/m3。
答:(1)材料受到的重力为16N;
(2)材料未放入前容器对水平地面的压强为2800Pa;
(3)材料的密度为1.6×103kg/m3。
43.【解答】解:(1)起吊前物体A静止在地面上对地面的压力:FA=GA=mAg=500kg×10N/kg=5000N,
起吊前物体A静止在地面上对地面的压强:p=FAS=5000N1.25m2=4000Pa;
(2)当绳子自由端的拉力为1000N时,地面对物体A的支持力为1650N,
以动滑轮总重力和物体A为整体受力分析可知,受到竖直向上4股绳子的拉力、地面对物体A的支持力和竖直向下的动滑轮与物体总重力作用处于平衡状态,
由整体受到的合力为零可得:4F1+F支持=G动+GA,
则动滑轮的总重力:G动=4F1+F支持﹣GA=4×1000N+1650N﹣5000N=650N,
增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升2m,
因不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力,
所以,此时整个机械的机械效率:η=W有W总×100%=GAℎ(GA+G动)ℎ×100%=GAGA+G动×100%=5000N5000N+650N×100%≈88.5%;
(3)工人师傅利用该装置将另一物体B以0.1m/s的速度匀速放入水中过程中,
由图乙可知,滑轮组绳子的有效股数n=4,拉力端移动的速度v=4v物=0.4m/s,
由图丙可知,当物体B位于空中匀速下降时,绳子的拉力功率P=335W,
由P=Wt=Fst=Fv可得,绳子的拉力:F2=Pv=335W0.4m/s=837.5N,
由F=1n(G+G动)可得,物体B的重力:GB=nF2﹣G动=4×837.5N﹣650N=2700N,
则物体B的质量:mB=GBg=2700N10N/kg=270kg,
当物体B完全浸没在水中匀速下降时,绳子的拉力功率P′=235W,
绳子的拉力:F3=P′v=235W0.4m/s=587.5N,
由F=1n(G+G动﹣F浮)可得,物体B受到的浮力:F浮=GB+G动﹣nF3=2700N+650N﹣4×587.5N=1000N,
由F浮=ρ液gV排可得,物体B的体积:VB=V排=F浮ρ水g=1000N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.1m3,
则物体B的密度:ρB=mBVB=270kg0.1m3=2.7×103kg/m3。
答:(1)起吊前物体A静止在地面上,其对地面的压强是4000Pa;
(2)此时整个机械的机械效率为88.5%;
(3)物体B的密度为2.7×103kg/m3。
44.【解答】解:(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强为:
p=FS−S0=GS−S0=12N2×10−2m2−8×10−3m2=1000Pa;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积为:
V排=S(h﹣h0)=2×10﹣2m2×(0.175m﹣0.1m)=0.0015m3;
(3)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时的浮力等于重力,即F浮=G=12N,
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知,
油的密度为:
ρ油=F浮gV排=12N10N/kg×0.0015m3=800kg/m3
当油面上升到压力传感器时,停止注油,此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力,此时圆柱体受到的浮力为:
F浮′=G+F压=12N+20N=32N,
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知,
排开油的体积为:
V排′=F浮′gρ油=32N10N/kg×800kg/m3=0.004m3,
因为圆柱体全浸,V=V排′=0.004m3,
圆柱体的高度为:h′=VS=0.004m32×10−2m2=0.2m。
答:(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强为1000Pa;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积为0.0015m3;
(3)圆柱体的高度为0.2m。
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