初中物理压强的大小及其计算试题

小明携带质量为 $10\mathit{kg}$ 的行李箱从太原到运城，选择了尾气零排放的动车组 $D2503$ 次列车出行。经查询， $D2503$ 次列车时刻表如下。若该动车组列车全程匀速行驶在平直的轨道上，牵引力恒为 $2.8\times {10}^{5}N$ ，供电电路输入动车组列车的电功率恒为 $2\times {10}^{7}W$ ．

站次	站名	到达时间	开车时间	运行里程
1	太原南	$-$	$8:25$	0
2	运城北	$10:10$	$10:12$	$360\mathit{km}$
3	西安北	$11:22$	$-$	$556\mathit{km}$

请你根据以上信息，解决下列问题：

问题一：若小明的行李箱底部与列车行李架的接触面积约为 $0.2m^2$ ，求此行李箱对水平行李架的压强。 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

问题二：求该动车组列车从太原南站到运城北站牵引力所做的功。

问题三：求该动车组列车从太原南站到运城北站将电能转化为机械能的效率。

问题四：若大型客运燃油汽车运行中做的功与该动车组列车从太原南站至运城北站牵引力所做的功相等，求该燃油汽车排放气态污染物的质量。（大型客运燃油汽车每做1焦耳的功排放气态污染物 $5\times {10}^{-6}g)$

如图所示，盛有水的轻质薄壁柱形容器甲、乙置于水平地面上，底面积分别为S、2S，容器足够高。

①若容器甲中水的质量为2千克，求甲中水的体积V _水；

②若容器甲中水的深度为0.1米，求水对甲底部的压强p _水；

③现有三个物体A、B、C，其密度、体积的关系如下表所示。请选择其中一个，将其放入容器甲或乙中（物体均能浸没在水中），使水对容器底部压强的变化量△p _水、容器对水平地面压强的变化量△p _容均最大。写出选择的物体和容器并说明理由，求出△p _水最大和△p _容最大。

物体	密度	体积
A	3ρ	2V
B	2ρ	3V
C	ρ	3V

一辆以天然气为燃料的公交汽车质量为 $16000\mathit{kg}$ ，轮胎与地面的总接触面积为 $400c{m}^2$ ．某次行驶过程中，搭载的人员及物品共 $2000\mathit{kg}$ ，所受阻力为车总重的0.01倍， $40s$ 内匀速直线行驶了 $400m$ ，共消耗天然气 $0.025\mathit{kg}$ （天然气完全燃烧，其热值为 $6.4\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$ 。针对此次行驶过程，求：

（1）汽车对地面的压强；

（2）汽车的功率；

（3）汽车发动机的效率。

同学们在研究杠杆的平衡时，他们首先将装有某液体的圆柱形容器放在水平放置的电子台秤上（容器底面积 $S_{容}=0.02m^2)$ ，台秤的示数为 $8\mathit{kg}$ 。然后人站在水平地面上通过可绕 $O$ 点转动的杠杆 $\mathit{BC}$ 和轻绳将长方体 $A$ 逐渐缓慢放入该液体中，直到 $A$ 的上表面与液面相平，液体未溢出，此时杠杆在水平位置保持平衡，如图甲所示。已知： $A$ 的底面积为 $S_A=0.01m^2$ ，重力 $G_A=50N$ ，人的重力 $G_{人}=518N$ ，鞋与地面的总接触面积 $S_{鞋}=500c{m}^2$ ．当 $A$ 从接触液面到恰好浸没时， $A$ 的下表面受到的液体压强随浸入液体的深度的变化图象如图乙所示。 $(g=10N/\mathit{kg}$ ，杠杆、轻绳质量均不计，轻绳始终竖直）求：

（1）长方体 $A$ 未放入液体中时，容器对台秤的压强。

（2）容器中液体的密度。

（3）杠杆在水平位置平衡时，杠杆 $B$ 端轻绳对长方体 $A$ 的拉力。

（4）杠杆在水平位置平衡时，人双脚站立对地面的压强 $p=1\times {10}^4\mathit{Pa}$ ，则 $\mathit{OB}$ 与 $\mathit{OC}$ 的长度之比为多少？

无人驾驶飞机简称"无人机"，中国近年来在无人机制造方面进展神速。无人机的飞行控制系统简称"飞控"。无人机悬停还是飞行、向哪个方向飞行、上升还是下降等飞行指令都由"飞控"下达。"飞控"主要由感知飞行姿态的陀螺仪（控制飞行姿态）、 $\mathit{GPS}$ 定位模块（与地面传递信息）超声波传感器（探测障碍物）、气压传感器（获取气压获知高度）等各种功能的传感器及控制电路组成。如图是我国制造的"翼龙"多用途无人机，该机表面采用的复合材料受力不易形变，飞机外形采用流线型设计，可携带各种侦察、测距、电子对抗设备及小型空对地打击武器，广泛应用于如灾情监视、军事活动等领域。

（1）请从短文描述中找出蕴含的物理知识。（至少二条，知识点不能重复）

举例：超声波传感器可探测无人机在飞行时遇到的障碍物，这是利用声波能够传递信息。

① 　　

② 　　

（2）经查阅资料获知，"翼龙"无人机机身质量 $1.1t$ ，最大载荷质量 $200\mathit{kg}$ 。当该机以最大载荷质量停在水平跑道上时，无人机轮胎与地面接触的总面积为 $0.05m^2$ ．求此时无人机对水平跑道的压强。 $(g=10N/\mathit{kg})$

（3）飞机利用超声波传感器来判断离地高度。若某测距传感器的阻值 $R_1$ 与离地高度 $h$ 的关系如图甲所示，图乙是检测电路（电源电压不变），要使高度表（实质是电流表或电压表）示数能随飞行高度的增大而增大，则此高度表应该选用 　　（选填"电流表或电压表" $)$ ，应安装在 　　（选填"1或2或3" $)$ 位置，判断依据是： 　　。

每天都会有许多全国各地的人民群众，来到天安门广场观看升国旗仪式。天安门广场上的国旗，每天都会随太阳一起升起，25000次零失误。奇迹。天安门广场上的国旗总重为 $175N$ ，升旗时（如图），国旗上升高度为 $30m$ ，所使用时间2分07秒，求解下列问题：

（1）国旗上升的平均速度是多少？（保留一位小数）

（2）将国旗沿竖直方向匀速升高 $30m$ ，拉力对国旗做的功是多少？

（3）若某持枪战士总重约为 $700N$ ，估算该战士站立时对水平地面的压强。

甲、乙两种物质的质量 $\mathit{m}$ 与体积 $\mathit{V}$ 的关系如图所示。在水平桌面上竖直放置着由甲、乙两种物质分别制成的相同高度的实心圆柱体，质量比是 $\mathbf{1}\mathbf{:}\mathbf{5}$ ．那么甲、乙两种物质的密度之比是 　　，甲、乙两圆柱体对桌面产生的压强之比是 　　。

消防员趴在淤泥地上，受困者伏在其背部用力即可从淤泥里成功脱离，这与压强的知识有关。图1模拟受困者双脚站立时的场景，他对水平地面的压强为 $15000\mathit{Pa}$ ；图2模拟消防员趴在淤泥地上的场景，当受困者完全伏在消防员背上后，消防员与水平地面的接触面积为 $0.5m^2$ ，受困者与消防员的质量分别为 $60\mathit{kg}$ 和 $50\mathit{kg}$ ， $g$ 取 $10N/\mathit{kg}$ 。

（1）求受困者所受的重力；

（2）求图1中受困者双脚与地面的接触面积；

（3）当受困者完全伏在图2中消防员背上后，求消防员对地面的压强。

如图所示，水平桌面上有两个相同的圆柱形容器 $A$ 和 $B$ ，置于其中的圆台形实心铁块甲和乙完全相同，它们的上表面均与容器中水面相平，则甲、乙受到的浮力 $F_{甲}$ 　　 $\mathrm{}{F}_{乙}$ ，当从两容器中分别取出相等质量的水后（未取完）， $A$ 、 $B$ 底部受到水的压强 $p_A$ 　　 $\mathrm{}{p}_B$ ，甲、乙受到的浮力 $F_{甲}$ 　　 $\mathrm{}{F}_{乙}$ ．（均选填" $>$ "" $=$ "或" $<$ " $)$

某新型建筑材料既防火、防水还保温，这种材料的密度为 $0.3\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ 。

（1）如果将这种材料制成长 $0.4m$ ，高 $0.1m$ ，宽度如图所示为 　　 $\mathit{cm}$ 的实心砖块，则此砖块的体积和质量分别是多少？

（2）此砖块对水平地面的最小压强是多少？ $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

双轮电动平衡车越来越受到人们的喜爱。如图所示，质量为40kg的小红驾驶平衡车在平直的路而上匀速行驶，5min通过的路程为900m，已知平衡车的质量为10kg，轮胎与地面的总接触面积为25cm ²，g取10N/kg。求：

（1）平衡车的速度；

（2）平衡车的重力；

（3）小红驾驶平衡车时，车对地面的压强。

制作豆腐过程中，要用重物把豆腐压实，如果重物对豆腐的压力为 $200N$ ，受力面积为 $1m^2$ ．压实后， $30\mathit{kg}$ 豆腐的体积为 $0.02m^3$ ．求：

（1）重物对豆腐的压强；

（2）豆腐的密度。

为了测量大气压强，某同学选择的器材有：2.5ml的注射器、0～10N的弹簧测力计、刻度尺和细线，实验步骤如下

（1）如图甲，用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度L＝ 　　cm。

（2）如图乙，把注射器活塞推至筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞开始滑动时，记录弹簧测力计的示数F＝ 　　N。

（3）该同学所测得的大气压强值为 　　Pa。

如图是一台火灾现场侦察、灭火的消防机器人，其质量为 $600\mathit{kg}$ ，履带与地面接触的总面积为 $0.5m^2$ ，以 $3m/s$ 的速度在水平地面沿直线匀速前进了 $1\mathit{min}$ ，行驶时所受阻力为自重的0.02倍 $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$ 。求：

（1）消防机器人在 $1\mathit{min}$ 内通过的路程。

（2）消防机器人静止在水平地面时，对地面产生的压强。

（3）在水平地面匀速直线前进的过程中，消防机器人牵引力做功的功率。

如图甲所示，用刻度尺测量一个正方体物块的边长为 　　 $\mathit{cm}$ ；用天平测量该物块的质量，所加砖码和游码在标尺上的位置如图乙所示，物块的质量为 　　 $g$ ；该物块放在水平地面时对地面的压强为 　　 $\mathit{Pa}(g=10N/\mathit{kg})$ 。