初中物理二力平衡条件的应用计算题

如图所示，一实心正方体铝块浸没在密度为 $0.9\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$的油中，其质量为 $2.7\mathit{kg}$，上表面与液面相平行，上、下表面的深度分别为 $h_1$和 $h_2$，且 $2h_1=h_2=20\mathit{cm}$，求：

（1）铝块上表面处的液体压强；

（2）若使铝块在图示位置处于静止状态，还应使其在竖直方向受到一个多大的力；

（3）若图中正方体是由密度为 $3.6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$的合金制成，且处于悬浮状态，则该正方体空心部分体积是多少？

自动驾驶汽车是一种通过电脑系统实现无人驾驶的智能汽车，正不断走进我们的生活。

（1）驾驶员进入汽车后，电脑系统会对驾驶员的脸部特征进行识别。从生物学角度看，人的脸部特征是由　　决定的。

（2）2019年8月，红旗 $\mathit{EV}$自动驾驶汽车在湖南长沙开展测试。汽车从长沙出发，历时3小时20分钟到达武汉，行驶距离286千米。测试过程中红旗 $\mathit{EV}$汽车的平均速度是多少千米 $/$时？

（3）质量为1.8吨的红旗 $\mathit{EV}$自动驾驶汽车，在水平公路上匀速直线行驶时，受到的阻力为车重的0.2倍，此时汽车受到的牵引力为多少牛？

如图所示是一辆质量为 $11t$的流动式混凝土搅拌车，当装有 $5t$的混凝土时，轮胎与地面接触的总面积为 $0.8m^2$．车以 $72\mathit{km}/h$的速度在平直公路上匀速行驶时，发动机的输出功率为 $128\mathit{kW}$．求：( $g$取 $10N/\mathit{kg}$，燃油的热值 $q$取 $4\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$，假设燃油完全燃烧）

（1）装有 $5t$混凝土的搅拌车静止在水平地面上，对地面的压强

（2）搅拌车以 $72\mathit{km}/h$的速度匀速直线行驶时，受到地面的阻力（拌筒旋转功率忽略不计）。

（3）搅拌车行驶时发动机的效率为 $40\%$，以 $72\mathit{km}/h$的速度匀速行驶 $10\mathit{km}$，需要消耗多少千克燃油？

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 $6\times {10}^{4}W$．电能转化为机械能的效率为 $75\%$，一辆有轨电车以 $18\mathit{km}/h$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？

如图所示是利用 $5G$网络实现远程驾驶的汽车，其质量为 $1.5t$，车轮与地面接触的总面积为 $750c{m}^2$，该车在水平路面上匀速直线行驶 $13.8\mathit{km}$，用时 $10\mathit{min}$，消耗汽油 $2\mathit{kg}$，这一过程中汽车发动机的输出功率为 $46\mathit{kW}$．求：（汽油热值为 $q_{汽}=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）汽车静止在水平地面上时，对地面的压强。

（2）在这一过程中汽车受到的阻力。

（3）在这一过程中汽车发动机的效率。

在一次测试中，某家用小汽车沿水平道路以72km/h的速度匀速行驶1.5h，消耗汽油6L．（g＝10N/kg，汽油的密度ρ＝0.7×10³kg/m³，汽油的热值q＝4.6×10⁷J/kg）

（1）若该车连同乘客总质量为1800kg，轮胎与地面接触的总面积为600cm²，则静止时汽车对水平路面的压强是多大？

（2）测试中，若平均阻力为500N，牵引力做功的功率是多大？

（3）在本次测试中，该车内燃机的效率是多大？（计算结果精确到1%）

我国在南海成功试采的“可燃冰”是天然气的水合物，天然气应用广泛。如图是用天然气为燃料的小汽车，总质量为1.5t，车轮与地面的总接触面积为0.1m²，汽车发动机的效率为30%，以20m/s的速度在平直公路上匀速直线行驶时受到的阻力为1000N．（天然气热值q＝3.5×10⁷J/m³，g＝10N/kg）求：

（1）该车静止时，对水平路面的压强；

（2）该车行驶时发动机的输出功率；

（3）10m³天然气能使该车以20m/s的速度在该段平直公路上匀速直线行驶的路程是多少？

我国自主研发的涡桨支线飞机"新舟600"质量为20t，试飞时飞机以500km/h的速度水平匀速飞行了1.2h，着陆后轮子与水平地面接触的总面积约为2m ²．（g取10N/kg）请问：

（1）飞机水平飞行的路程是多少？

（2）飞机受到的重力是多大？

（3）飞机水平飞行时受到的升力是多大？

（4）飞机着陆后对地面的压强是多大？

如图所示，质量为960kg、底面积为0.5m ²的石材A放在水平地面上，利用滑轮组水平拉动A，使其在20s的时间内匀速向墙靠近了4m，水平拉力F＝500N，不计绳、滑轮组的质量以及绳与滑轮组之间的摩擦，g取10N/kg。求：

（1）A对水平地面的压强；

（2）A在运动过程中受到摩擦力的大小；

（3）拉力F的功率。

小明骑车在某段平直的水平路面上由静止开始运动，共用时12s，小明重450N，自行车重250N，轮子与地面的总接触面积是2×10^-3m²，图1是速度V随时间t变化的关系图象，小明在t=7s时刚好到达这段路程的中点，图2是动力F随时间t变化的关系图象。

（1）请问小明骑自行车在水平地面行驶时，对地面的压强为多大？

（2）在7∽12s内，自行车所受的摩擦阻力是多少？自行车克服摩擦阻力做了多少功？此时功率是多少？

（3）自行车在0∽7s内的平均速度是多少？（保留小数点后两位）

骑行是青少年最喜爱的运动项目之一。图所示是小明的山地车及相关数据。某次骑行，小明沿着平直的公路匀速行驶3km，耗时10min，求：

（1）停放时，山地车对水平地面的压强；

（2）若在该路段骑行时受到的平均阻力为20N，小明骑行时的功率。

车架材料	碳纤维
车架材料体积V/cm ^3	2500
整车质量m/kg	10
车与地面接触总面积S/cm ^2	8

随着生活水平的提高，新型智能扫地机器人逐步进入普通家庭，如图是某型号扫地机器人，该机前置大半径旋转式双边刷，中设V型滚刷，后置拖布，集扫卷拖于一体，高效干净；还具有定时预约清扫、智能远程操控、智能回归充电等功能，其铭牌上的部分参数如下表，请解答下列有关问题。

工作电压	15V
额定功率	30W
电池容量	2000mAh
充电时间	5h
平均速度	0.3m/s

（1）扫地机器人持续正常工作0.5h通过的路程是多少？

（2）扫地机器人正常工作时的电流是多大？

（3）如图乙所示，当机器人检测到电池容量低至5%时会自动返回充电，此时机器人剩余的电能是多少？

（4）若返回过程中剩余电池容量的20%用于克服阻力做功，机器人离充电座距离为60米时恰好能顺利返回充电，则返回过程中受到的阻力是多大？

2016年6月5日，在第15届香格里拉对话会上，中国军方代表孙建国发出强有力的声音：中国有能力维护南海和平。如图所示，被誉为“中华神盾”的防空导弹驱逐舰是我国海军的中坚力最，它满载时总重力为6.0×10⁷N．在某次演习中，驱逐舰满载时以36km/h的速度匀速直线航行了30min，航行过程中受到的阻力是总重力的0.01倍。求驱逐舰匀速直线航行过程中：

（1）路程是多大？

（2）牵引力是多大？

（3）克服阻力做了多少功？

图是一个用浮筒、小灯泡和收放线装置A制作的航标灯模型，细线下端固定在水槽底部，航标灯总重4N．当水位上升时，A放线；水位下降时，A收线，从而使细线的拉力保持不变，航标灯静止时浸入水中的深度h始终为5cm，排开水的体积也始终为500cm³（不计线重和摩擦）。当航标灯静止时，求：

（1）航标灯底部受到水的压强是　　Pa。

（2）航标灯排开水的质量为 　kg，受到的浮力是　　N。

（3）细线对航标灯的拉力为多大？

在一次车辆故障处置过程中，拖车所用装置简化如图。为了尽快疏通道路，交警只用了30s的时间，指挥拖车在水平路面上将质量是1.5t的故障车匀速拖离了现场。若故障车被拖离的速度是6m/s，绳子自由端的拉力F是500N，该装置的机械效率是80%．求：

（1）故障车在30s内通过的路程；

（2）拉力F在30s内所做的功；

（3）故障车在被拖离过程中受到的阻力。