初中物理压强和浮力综合题

我国正在研制的新一代“蛟龙号”深海探测器，目标探测深度 $11000m$，该深海探测器的全重为 $28t$。

（1）如果该深海探测器在未来的某一天来到大洋最深处马里亚纳海沟探测，下潜至某一深度处时，处于正上方海面处的科考船用声呐装置向“蛟龙号”发射声波，若从发出至接收到所用时间为 $12s$，则“蛟龙号”的实际下潜深度为多少米（已知声音在海水中的传播速度为 $1500m/s)$；

（2）若海面处的大气压为 $1.0\times {10}^5\mathit{Pa}$，海水密度为 $1.03\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，则“蛟龙号”下潜至 $11000m$时，所在位置处的压强为多少；

（3）若（1）问中“蛟龙号”处于悬浮状态，“蛟龙号”除空气仓部分的平均密度为 $7.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，试计算“蛟龙号”空气仓的体积（空气仓中的空气质量不计）。

2017年5月30日，“蛟龙号”载人潜水器在世界最深的马里亚纳海沟进行了本年度的第4潜，当地时间7时03分开始下潜，10时21分抵达预定 $6700m$深处，近距离在该深度处拍摄到了狮子鱼游弋的影像，获取到了基岩蚀变岩石、沉积物、生物和近底海水样品，已知“蛟龙号”的总体积为 $84m^3$． $({\rho }_{\mathit{海水}}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

据此计算：

（1）“蛟龙号”潜水器下潜的速度为多大？（结果保留两位小数）

（2）“蛟龙号”潜水器未向水舱充水时的总质量为 $22t$，并且漂浮于海面上，求此时它排开海水的体积是多少？欲使“蛟龙号”完全浸没，至少应向水舱中充多少吨海水？

（3）狮子鱼头部上表面 $1\times {10}^{-4}{m}^2$的面积上受到的海水压力是多大？

（4）若将获取到的岩石样品取一小块，用天平和量筒测出它的质量和体积如图所示，则该岩石的密度为多少千克每立方米？

如图甲所示，一弹簧测力计下挂一圆柱体，将圆柱体从水面上方某一高度处匀速下降，然后将圆柱体逐渐浸入水中。整个过程中弹簧测力计的示数 $F$与圆柱体下降高度 $h$关系如图乙所示。 $(g=10N/\mathit{kg}$；水的密度约为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3)$

求：

（1）圆柱体的重力；

（2）当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到的水的压强；

（3）圆柱体的密度。

某实验小组在研究某种物质的属性时，日常需将物体浸没在煤油中保存，将体积为 $1\times {10}^{-3}{m}^3$、重 $6N$的该物体用细线系在底面积为 $250c{m}^2$的圆柱形容器的底部，物体浸没在煤油中，如图所示， $\left(g=10N/\mathit{kg},{\rho }_{\mathit{煤油}}=0.8\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

（1）细线受到的拉力是多大？

（2）若细线与物体脱落，待物体静止后煤油对容器底的压强变化了多少？

把一棱长为 $10\mathit{cm}$，质量为 $8\mathit{kg}$的正方体实心金属块，放入水平放置装水的平底圆柱形容器中。如图甲所示，金属块下沉后静止在容器底部（金属块与容器底部并未紧密接触），水的密度是 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）金属块的密度；

（2）金属块受到的浮力；

（3）金属块对容器底部的压强；

（4）若用图乙所示的滑轮组，把金属块在水中匀速提升 $30\mathit{cm}$（金属块未露出水面，忽略水对物体的阻力），此过程滑轮组的机械效率为 $70\%$，那么绳子自由端的拉力 $F$大小是多少？

深圳市近期运用无人环卫机器人大力推动环卫车"革命"。这种机器人安装了多个高精度摄像头和激光雷达等传感器，它可以及时感应到行人、树木等障碍物，通过转弯、刹车等方式来避让。机器人清扫路面是通过旋转圆形扫把摩擦地面，采用大功率吸尘器吸尘，利用喷嘴喷出水雾防止尘土飞扬。天气炎热时，它可以通过洒水来降温。服务结束后，它会自行返回垃圾站倒垃圾、加水、充电，为下一次服务做好准备。

请你仿照示例完成下表，要求从材料中摘抄出涉及物理知识的相关描述，并写出对应的物理知识或规律（不能与示例相同，知识点不重复）。

序号	相关描述	物理知识或规律
示例	激光雷达	光的反射
①
②

小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”时，他猜想浮力的大小可能与液体的密度、物体的体积、物体排开液体的体积有关。所用的实验器材有：底面积相同而体积不同的圆柱状铝块（带有挂钩）若干、烧杯、盐水、水、酒精、量程足够大的弹簧测力计和细线。已知ρ_盐水＞ρ_水＞ρ_酒精。

（1）在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时，他选择了一个铝块做实验，铝块的体积大一些好还是小一些好？　          　。

（2）设计出探究“浮力的大小与液体的密度是否有关”的记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。表中涉及到的物理量只用字母表示即可。

（3）在探究“浮力的大小与物体的体积是否有关”时，小明选用三个体积不同的铝块、烧杯、水和弹簧测力计，用如图的方式进行实验。先用弹簧测力计测出一个铝块的重力，然后把这个铝块浸没在水中，读出弹簧测力计的示数。再用其他两个铝块重复上述实验。分析数据得出了结论。

①该实验方案的不合理之处是：　                                        　。

②在原有实验器材的基础上，增加一个记号笔，写出改正不合理之处的做法：　                                                                   　。

已知浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关，为了探究“浮力大小与物体排开液体体积的关系”，所用的实验器材有：重力为2N、体积为60cm³的柱状物块一个，装有适量水的大量筒一个，规格不同的甲（量程为0～2.5N、分度值为0.05N）、乙（量程为0～5N，分度值为0.2N）两个弹簧测力计。

（1）实验中，量筒里的水要“适量”，水“适量”的标准是：　     　。

【只选择一个选项，将选项前的字母填写在横线上】

A．水的体积至少是60cm³

B．物块一半体积能浸没在水中即可

C．物块能够浸没在水中即可

D．能测出物块排开液体最大体积，且物块没接触到量筒底部

（2）请分析说明应该取哪个弹簧测力计进行实验。

（3）画出记录实验数据的表格，表中要有必要的信息。

图甲是某起重船的示意图，A处为卷扬机，吊臂前端滑轮组如图乙所示。在一次吊装施工中，当起重船从运输船上吊起重物时，起重船浸入海水中的体积增加了18m ³，重物在空中匀速竖直上升了3m，所用时间为30s。已知动滑轮总重为2×10 ⁴N，不计钢丝绳重及摩擦。（ρ _海水＝1.0×10 ³kg/m ³）

（1）求该重物的重力是多少？

（2）求钢丝绳拉力F做功的功率是多少？

（3）求该重物在空中匀速上升过程中滑轮组的机械效率。

平衡车作为一种新兴的代步工具，深得年轻人的喜欢，小华最近购入一台平衡车，他仔细阅读此款平衡车的说明书，主要参数如下：

平衡车整车参数
净重	12kg
最高车速	16km/h
电动机额定功率	900W
额定输入电压	220V
额定输出电压	63V
最大载重	85kg

（1）小华的质量为60kg，当他站立在平衡车上静止时，车轮与水平地面的接触总面积为4×10 ^{﹣ 3}m ²，则此时平衡车对水平地面的压强有多大？

（2）小华家距公园1.6km，他骑行此款平衡车以最高车速从家到公园，需要多长时间？

（3）若平衡车正常工作时，发动机提供的牵引力为180N，则小华以最高车速从家行驶到公园，牵引力的功率为多少？（假设小华从家到公园做匀速直线运动）

高速铁路的广泛应用，使人们的出行更加便捷。放假期间，小明与家人乘坐高铁从葫芦岛到沈阳游玩。如图是他们乘坐的"和谐号"高铁列车，如表所示是它的部分参数，求：

满载时总质量	1000t
车轮与铁轨接触总面积	0.8m ^2
最高时速	360km/h

（1）列车从葫芦岛到沈阳实际运行1.5h，运行的距离是多少？

（2）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？

（3）若列车在水平轨道上已最高速度做匀速直线运动，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？

体重为500N的同学用一根绳子通过甲图所示的滑轮组能够提起重力为400N的物体A，此时绳子达到最大承受力（若物体再增重绳子将断裂），不计绳重和摩擦。求：

（1）如甲图所示，将物体A匀速提高2m，对物体做的有用功是多少？

（2）若在（1）中提升物体A时，滑轮组的机械效率为80%，脚与地面的总接触面积为4×10 ^{﹣ 2}m ²，则人对地面的压强是多少？

（3）该同学仍用这根绳子和滑轮，组成如乙图所示的滑轮组，利用它从水中缓慢匀速地提起一个边长为0.2m的正方体B（不计水的阻力），当提到B的下表面所受水的压强为1.5×10 ³Pa时，绳子断裂，则在绳子断裂的瞬间，物体B在水中受到的浮力是多少？

（4）正方体B的密度是多少？（计算结果用科学记数法表示，并保留到小数点后一位）

如图所示，两轮自动平衡电动车做为一种新兴的交通工具备受中学生的喜爱，下表是某型号两轮自动平衡电动车的主要参数，请通过计算解答下列问题：

整车质量	20kg
锂电池电压	50V
锂电池容量	10A•h

（1）图中小夏质量为40kg，轮胎与地面的总接触面积为0.01m ²，小夏骑行过程中地面受到的压强为多少？

（2）锂电池充满电后能储存多少焦耳的电能？

（3）锂电池充满电后，小夏多次骑着两轮自动平衡电动车在平直路面上匀速行驶进行测试，最多行驶27km电能恰好耗尽，假设受到的平均阻力是总重力的0.1倍，求此过程中两轮自动平衡电动车的工作效率是多少？

（4）在小夏骑行两轮自动平衡电动车的过程中，为确保安全，请你对他提出一条合理的建议。

现代城市人口密度越来越大，交通越来越拥堵。电动平衡车是现代较轻便的代步工具，以其体积小巧，结构简洁和驱动安全等优点，成为短途出行的理想交通工具。某品牌平衡车的部分参数如表所示。质量为50kg的小明从家骑行该品牌平衡车去体育广场，最大速度匀速行驶10min到达体育广场，行驶中平衡车所受阻力为人和车总重的0.1倍。求：

产品	电动平衡车
电机额定功率	500W
最大速度	18km/h
单轮胎触底面积	20cm ^2
续航	20km
可爬坡角度	35°
轮胎个数	2
车身自重	10kg

（1）小明家到体育广场的距离是多少？

（2）小明在水平路面上骑行时，车对地面的压强是多少？

（3）小明去体育广场过程中，平衡车的动力的功率是多少？

高速铁路的广泛应用，使人们的出行更加便捷。放假期间，小明与家人乘坐高铁从葫芦岛到沈阳游玩。如图是他们乘坐的"和谐号"高铁列车，如表所示是它的部分参数，求：

满载时总质量	1000t
车轮与铁轨接触总面积	0.8m ^2
最高时速	360km/h

（1）列车从葫芦岛到沈阳实际运行1.5h，运行的距离是多少？

（2）满载的列车停在水平轨道上时，对轨道的压强是多少？

（3）若列车在水平轨道上已最高速度做匀速直线运动，所受阻力是其满载时重力的0.01倍，此过程中牵引力的功率是多少？