初中物理压强和浮力解答题

在“大力士”比赛中，需要把一质量 $m=400\mathit{kg}$，边长 $l=1m$，质量分布均匀的立方体，利用翻滚的方法沿直线移动一段距离，如图所示。 $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）立方体静止时对水平地面的压强；

（2）翻滚立方体时，使立方体一边刚刚离开地面，所用最小力 $F$的大小；

（3）“大力士”用翻滚的方法使立方体沿直线移动了 $10m$，用时 $20s$，“大力士”克服立方体重力做功的功率。

电动车是生活中应用非常广泛的一种代步工具。请回答以下问题：

（1）电动车部分材料的技术指标如下表所示，假如让你设计制造电动车车架，你会选择表中的哪种材料？请说明理由。

材料种类	密度 $/\mathit{kg}·m^{-3}$	强度
碳纤维	$1.6\times {10}^3$	强
铝合金	$3.0\times {10}^3$	较弱
铁合金	$4.5\times {10}^3$	较强
锰钢	$7.9\times {10}^3$	强

（2）电动车的刹车车把是一个由刹车线、刹车闸和支点构成的杠杆。刹车时，若在刹车闸 $A$处施加一个如图所示的力 $F$，此时构成一个　 　（选填“省力”“费力”或“等臂” $)$杠杆。

（3）若电动车和小明的总质量为 $120\mathit{kg}$，轮胎与地面的总接触面积约是 $120c{m}^2$，则小明骑车时，车对地面

的压强为多少？ $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（4）电动车在水平路面上以 $10m/s$的速度做匀速直线运动，若电动车的输出功率恒为 $500W$，此时电动车受到的阻力为多大？

小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”，（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，取 $g=10N/\mathit{kg})$

（1）小明利用图1甲所示的实验装置，将圆柱体合金块慢慢浸入水中时，根据测得的实验数据，作出了弹簧测力计示数 $F_{示}$与合金块下表面所处深度 $h$的关系图象（如图2中①所示）。实验过程中合金块所受浮力的变化情况是　      。请在图2中画出 $F_{浮}$随 $h$变化的关系图象，分析图象可知，浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成　　。

（2）将合金块分别浸没在水和某液体中（如图1乙、丙所示），比较图1甲、乙、丙可知：　　。

（3）合金块的密度为 ${\rho }_{\mathit{合金}}=$　　 $g/c{m}^3$。

（4）若用此合金块制成一空心合金球，当合金球恰好能悬浮于图1丙所示液体中时，空心部分的体积是　　 $c{m}^3$。

实心圆柱体甲和长方体乙分别放置在水平地面上，甲的密度为 $0.6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，质量为 $12\mathit{kg}$、底面积为 $4\times {10}^{-2}$

$m^2$，乙的质量为 $5.4\mathit{kg}$，边长分别为 $0.1m$、 $0.2m$、 $0.3m$， $(g$取 $10\mathit{Nkg})$

（1）求乙的密度

（2）求甲直立时对水平地面的压强

（3）若在甲的上方水平截去一段并叠放在乙的正上方后、甲剩余圆柱体对水平地面的压强恰好等于此时乙对水平地面压强的最小值，求甲截去的高度。

如图所示，薄壁圆柱形容器置于水平地面，容器的底面积 $S=8\times {10}^{-3}{m}^2$，容器高 $0.2m$，内盛 $0.17m$深的水。 $A_1$和 $A_2$为两个均匀实心立方体物块（不吸水）， $A_1$的质量为 $0.185\mathit{kg}$， $A_2$的体积为 $3.2\times {10}^{-4}{m}^3$，（已知 ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。

（1）水对容器底部的压力为多少？

（2）将 $A_1$释放，浸没在水中，静止后受到容器底对它的支持力为 $0.6N$，求 $A_1$的体积。

（3）只将 $A_2$缓慢浸入在水中，当水对容器底部的压强最大时， $A_2$的密度至少为多少？

探究水对容器底的压强。将一由 $A$和 $B$构成、两端开口的玻璃制品的底部扎上薄橡皮膜，做成容器。 $A$、 $B$的横截面积分别为 $S_A$和 $S_B$，且 $S_A=2S_B=40c{m}^2$．（容器壁的厚度忽略不计， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。实验过程如下：

①将容器固定在放有电子秤的铁架台上，使橡皮膜刚好与电子秤完全接触，且电子秤的示数为零，如图所示。

②往容器内分三次缓慢倒入适量的水，将收集的数据填入下表中。

③继续往容器内缓慢倒入 $60g$水后，水进入了容器中 $B$部分，且在 $B$内的高度为 $1\mathit{cm}$。然后在容器内再分三次缓慢倒入适量的水，再将收集的数据填入下表中。

④计算水对容器底的压强

次数	1	2	3	4	5	6
容器内水的质量 $/g$	60	100	160	240	300	360
电子称的读数 $/g$	60	100	160	280	400
容器内水的深度 $/\mathit{cm}$	1.5	2.5	4	7	10	13
水对容器的压强 $/\mathit{Pa}$	150	250	400	700	1000	1300

回答下列问题：

（1）将表格中的空白处补充完整。

（2）分析表中数据可知：水对容器底的压强与水的深度　   　。若在一底面积为 $40c{m}^2$的圆柱形容器中装入 $300g$水，水对容器底的压强为　　 $\mathit{Pa}$，与表格中第5组数据对比可知，水对容器底的压强与水受到的重力大小　　（选填“有关”或“无关” $)$。

（3）容器 $A$部分的高度为　　 $\mathit{cm}$。

【拓展】完成实验后，小明将一小合金块浸没在容器中， $B$内水面上升了 $1\mathit{cm}$，电子秤的读数增加了 $80g$，则合金块的密度为　　 $g/c{m}^3$。

如图所示是正在航拍的无人机。起飞前，放在地面上要确保四脚着地；启动后，利用遥控器可控制它运动和工作。无人机的参数如下表，求： $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

（1）无人机从地面飞到离地 $20m$高处，至少要多长时间？

（2）无人机从 $20m$高处降落到地面，重力做功是多少？

（3）无人机停放在水平地面上时对地面的压强是多少？

（4）无人机的突出问题是飞行时间短，请提出一个解决问题的合理建议。

机身质量 $/\mathit{kg}$	2.4	四脚着地总面积 $/c{m}^2$	10
电池充满后储存电能 $/J$	36000	最大水平速度 $/(m·s^{-1})$	5
机身尺寸 $/\mathit{mm}$	$400\times 300\times 200$	最大上升速度 $/(m·s^{-1})$	1

滑旱冰是青少年最喜欢的一项运动。如图所示，小兵质量约为 $34\mathit{kg}$，所穿的四轮直排旱冰鞋每只质量为 $3\mathit{kg}$，鞋底每个轮子与地面接触面积为 $4c{m}^2$． $(g$取 $10N/\mathit{kg})$

求：

（1）小兵自身受到的重力

（2）若比赛时小兵滑行 $1200m$用时 $2.5\mathit{min}$，小兵滑动的平均速度是多少 $m/s$。

（3）小兵单脚滑行时对地面的压强

（4）小兵在练习时，想冲上一个斜坡，请从能量角度分析他该怎样做，为什么？（不计斜坡阻力）

“节能减排，低碳生活”旨在倡导节约能源和减少二氧化碳排放。李明同学坚持骑自行车上下学，他的质量为 $50\mathit{kg}$，所骑自行车质量为 $15\mathit{kg}$。 $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）若他在平直公路上 $5\mathit{min}$内匀速行驶了 $1500m$，则这段时间他骑行的速度是多大？

（2）若他骑行时的牵引力恒为 $60N$，则他骑行这 $5\mathit{min}$内克服阻力做了多少功？

（3）若他骑行时自行车两轮与地面总的接触面积为 $25c{m}^2$，则他骑行时自行车对地面的压强为多少？

科技小组的同学用泡沫塑料盒灯泡制作了一个航标灯模具，如图所示。航标灯 $A$总重 $4N$， $A$底部与浮子 $B$用细绳相连。当水位上升时，浮子 $B$下降；水位下降时，浮子 $B$上升，使航标灯 $A$静止时浸入水中的深度始终保持为 $5\mathit{cm}$，航标灯 $A$排开水的质量为 $500g$。浮子 $B$重 $0.5N$（不计绳重和摩擦， $g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）航标灯 $A$底部受到水的压强是多大？

（2）航标灯 $A$静止时受到的浮力是多大？

（3）浮子 $B$的体积为多大？

电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具，电动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。下表是 某型号电动自行车主要技术参数。

（1）行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为 $50c{m}^2$，当一个质量为 $50\mathit{kg}$的中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时，地面受到的压强是多大？（取 $g=10N/\mathit{kg})$

（2）若蓄电池储存能量的 $80\%$用于电动自行车行驶克服阻力做功，电动自行车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为 $40N$，蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多远？

（3）从环保的角度，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？（各举一条）

整车	整车质量	$40\mathit{kg}$
	最高车速	$⩽30\mathit{km}/h$
	最大噪声	$⩽62\mathit{dB}$
蓄电池	蓄电容量	$0.576\mathit{kW}·h$
电动机	额定电压	$48V$
	额定功率	$240W$

如图所示将边长为 $10\mathit{cm}$的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中。木块静止时，从杯中溢出水的质量为 $0.6\mathit{kg}(g$取 $10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$，试计算：

（1）木块受到的浮力；

（2）木块的密度；

（3）木块下表面受到的水的压强。

水平桌面上放一盛满水的烧杯，水深 $12\mathit{cm}$。将一个质量为 $55g$的鸡蛋，轻轻放入烧杯后沉入底部，排出 $50g$的水，然后向烧杯中加盐并搅拌，直到鸡蛋悬浮为止，已知 $g=10N/\mathit{kg}$， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求

（1）水对烧杯底的压强；

（2）鸡蛋在水中受到的浮力；

（3）当鸡蛋悬浮时，盐水的密度。

图中所示的现象表明　气体在流速大的地方压强小，在流速小的地方压强大　。

如图所示是正在建造中的我国自主设计的首艘科考破冰船“雪龙2号”，它将助力我国极地科考工作。该船设计空载排水量为 $8000t$，满载排水量为 $14000t$，能在厚冰层上连续破冰。（排水量为轮船在水中排开水的质量， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。

（1）空载时该船受到的重力为多少 $N$？

（2）假设破冰船在 $1.5m$厚的冰层海域以 $7.2\mathit{km}/h$的速度匀速直线破冰时所受的阻力为 $2\times {10}^{7}N$，则此时破冰船推进功率为多大？