初中物理压强和浮力综合题

如图1所示，某打捞船打捞水中重物， $A$ 是重为 $600N$ 的动滑轮， $B$ 是定滑轮， $C$ 是卷扬机，卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组 $\mathit{AB}$ 竖直提升水中的重物，如图2所示，体积为 $0.3m^3$ 的重物浸没在水中，此时钢丝绳的拉力 $F$ 的大小为 $1.0\times {10}^{3}N$ ，摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计， ${\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ ， $g=10N/\mathit{kg}$ 。问：

（1）当重物底部位于水面下 $5m$ 深处时，水对重物底部的压强是 　　 $\mathit{Pa}$ ；

（2）重物浸没在水中时受到三个力，其中浮力大小为 　　 $N$ ，重力大小为 　　 $N$ ；

（3）当重物逐渐露出水面的过程中，重物浸入水中的体积不断减小，打捞船浸入水中的体积不断变 　　；重物全部露出水面和浸没时相比，打捞船浸入水中的体积变化了 　　 $m^3$ ；

（4）重物全部露出水面后匀速上升了 $1m$ ，钢丝绳末端移动了 　　 $m$ 。此过程中滑轮组的机械效率是多少？

有人说，水里的冰山融化后，水面会上升，你认为这种说法是否正确？请你用下面给出的图示，并用学过的知识进行正确解释（忽略热胀冷缩对水和冰的影响，已知冰和水的密度之比为 $0.9$），并得出正确结论。

传统的电车要由2条“辫子”供电，行驶中容易掉“辫子”，已逐渐被淘汰。

我国最新研发的超级电容储能式新型电车，没有传统电车的“辫子”，可在乘客上下车的短时间内充满电，还可以把刹车时减小的机械能转化成电能回收储存再利用。
某型号新型电车的有关技术参数如下表：

空车质量（千克）	10000	满载乘员数（人）	80
满载时轮胎与地面接触总面积（厘米2）	5000	最大车速（千米/时）	80

（1）传统电车掉“辫子”时，电路处于        路状态，无法对电车持续供电。
（2）假设每位乘员的质量为60千克，新型电车满载停在水平路面时，对路面的压强有多大？（g取10牛/千克）
（3）新型电车在某次行驶中，刹车时减小的机械能总量为1×10⁷焦，这部分能量的80%回收再利用，可供电车在阻力为1×10⁴牛的水平路面匀速行驶多少路程？

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。

科普阅读题（共8分，41题3分，42题3分，43题2分）
（一）阅读《可探究的科学问题》，回答题
可探究的科学问题
日常生活、自然现象中有许多现象会让我们产生疑问，把疑问陈述出来，就形成了问题，但不一定是科学问题，像个人爱好、道德判断、价值选择方面的问题都不属于科学问题，比如，“哪种品牌的运动鞋更好？”“为减少污染和交通拥堵，应该限制小汽车的使用吗？”等都不属于科学问题。
科学问题是指能够通过收集数据而回答的问题，例如，“纯水和盐水哪一个结冰更快？”就是一个科学问题，因为你可以通过实验收集信息并予以解答。
并不是每一个科学问题都可以进行探究，当问题太泛化或太模糊，就难以进行科学探究，比如“是什么影响气球贴到墙上？”，一般而言，可以探究的科学问题描述的是两个或多个变量之间的关系，其中的变量必须是可检验的。也就是说，可以探究的科学问题中的因变量和自变量都是可以观察或测量的。例如，“增加气球与头发的摩擦次数会改变气球贴在墙上的效果吗？”，在这个问题中，气球与头发的摩擦次数是自变量，气球贴在墙上的效果是因变量，我们通过改变自变量就可以检验因变量怎样变化。
一个可探究的科学问题可以有不同的陈述方式，常见的陈述方式有下列三种，方式一：某个变量影响另一个变量吗？例如，导体的长度影响导体的电阻大小吗？方式二：如果改变某个变量，另一个变量会怎样变化？例如，如果增大导体两端的电压，导体中的电流就增大吗？方式三：一个变量跟另一个变量有关吗？例如，电流跟电压有关吗？
科学探究的过程是围绕可探究的问题展开的，正是由于有了可探究的科学问题，才能使探究过程具有明确的方向。
请根据上述材料，回答下列问题：
（1）下列问题中属于可以探究的科学问题的是       。（选填选项前的字母）

A．哪种类型的音乐更好？

B．改变导体两端的电压，导体的电阻会改变吗？

C．水的温度越高，水蒸发得越快吗？

D．物体所受浮力的大小与物体的密度有关吗？

E．应该鼓励市民乘坐公共交通工具出行吗？
（2）请根据“两个同学走在沙滩上，一个同学的脚印深，另一个同学的脚印浅”这一现象，提出一个可以探究的科学问题：                     。

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）

生活中处处有物理．我们可以利用矿泉水瓶做小实验来说明一些物理知识：
(1)双手挤压空矿泉水瓶可以使瓶子变形，如果施加的力增大，瓶子变形程度就加大，这表明力的作用效果跟         有关；
(2)手握空矿泉水瓶并对准瓶口吹气时发出“嗡嗡”的响声同时感到瓶子微微的颤动，这表明____   ；
(3)往空矿泉水瓶内注入少量的热水，摇晃后倒掉并立即盖紧瓶盖，过一会儿发现瓶子慢慢向内凹陷，这表明了____       ______的存在；(4)将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上，用力向它的侧面吹气它会滚动，但用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动，（如图）这表明____________           ____．

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？

电梯为居民出入带来很大的便利，小明家住6楼，放学后，乘电梯回家．
（1）若小明的体重为500N，脚与电梯地面的总接触面积为0.05m²，则小明对电梯地面的压强为多少？
（2）若电梯在20s内将小明匀速提升15m，在此过程中，电梯上升的速度是多少？电梯对小明做了多少功？电梯对小明做功的功率为多少？
小明又查阅资料，了解到出于安全考虑，电梯都设置超载自动报警系统，其工作原理如图甲所示，电路由工作电路和控制电路组成，在工作电路中，当电梯没有超载时，触点K与触点A接触，闭合开关S，电动机正常工作；当电梯超载时，触点K与触点B接触，电铃发出报警铃声，闭合开关S，电动机不工作．在控制电路中，已知电源电压U＝6V，保护电阻R₁＝100Ω，电阻式压力传感器（压敏电阻）R₂的阻值随压力F大小的变化情况如图乙所示，电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计．

（3）在控制电路中，当压敏电阻R₂受到的压力F增大时，其阻值减小，从而使电磁铁的磁性________（填“增强”“减弱”或“不变”）．
（4）若电磁铁线圈中的电流达到20mA时，衔铁刚好被吸住，电铃发出警报声．当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时，试通过计算说明电梯是否超载．（g取10N／kg）

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0.04m ²，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？

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）

把一块面积为10×10cm²厚玻璃板挂在弹簧测力计的下面，测得示数为2.5N，手持弹簧秤的上端，把玻璃板往下全部放入水一定深度处，测得弹簧秤示数为1.5N，再慢慢提起弹簧秤，当玻璃板即将离开水面时，弹簧测力计的示数如图，玻璃板完全脱离水面后，弹簧秤示数回到2.5N。试回答下列问题：

（1）玻璃板浸没在水中时受到的浮力是     N。
（2）小明发现，玻璃板即将离开水面时，弹簧秤的示数比玻璃板的重力大______N，这说明此时玻璃还受到方向向_____的一个力。
（3）关于这个力的来历，小明开展了探究。一开始小明猜想是所受的是大气压力，但他很快否定了自己的想法，原因是玻璃板上表面所受的大气压力约为_________N，但上、下表面受到的大气压力平衡。
（4）小明仔细观察了玻璃板即将离开水面时，玻璃板与水面的接触情况，如图，由此他想到这个力可能是             。

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。

一辆大鼻子校车在水平路面上行驶，车和人总质量为 $8000\mathit{kg}$，轮胎与地面的总接触面积为 $0.32m^2$。

（1）求校车对路面的压强。

（2）校车以 $36\mathit{km}/h$的速度匀速行驶时，柴油发动机的输出功率为 $50\mathit{kW}$．求此过程中校车受到的阻力。

（3）如果校车行驶过程中，司机控制油门，使发动机的输出功率为 $25\mathit{kW}$，并保持此功率不变继续行驶 $10\mathit{min}$。这段时间内柴油燃烧释放能量的 $30\%$转化为有用机械能，在数值上等于发动机牵引力做的功。求这段时间内发动机柴油燃烧释放的能量。

物理与生活总是密切相关，很多有趣的物理实验也可以借助身边的用品进行探究。以下就是小明利用气球探究的一些小实验：

（1）将两只系着细线的气球在衣服上蹭来蹭去，当提起细线试图让两只气球靠近时，出现了如图18甲所示的排斥现象，这是因为摩擦使两气球带上了__    _______。使气球相互远离；这时向两气球之间吹气，气球又相互靠近了，这是因为___________。
（2）为了观察压力的作用效果，用一个形状接近正方体的气球、几个相同的砝码、木板等进行实验。他们将一块与气球上、下表面大小相同的木板压在气球上，用改变砝码个数的方法改变木板对气球的压力大小。实验情况如图18（a）、（b）和（c）所示。观察上述实验现象，归纳得出初步结论：
①由图（a）与（b）或（a）与（c）可知：力可以改变物体_____     _____；
②由图（b）和（c）可知：_____             ______，压力的作用效果越明显。
（3）抛出一个气球，可以看到它下落的速度很慢，这是因为它受到______  ___的缘故;最终气球都将落回地面，这是因为地面附近的一切物体都受到_____   ___的作用。