初中物理流体压强与流速关系的探究实验计算题

如图所示，气凝胶是一种多孔状、类似海绵结构的硅元素固体，孔状内有99.8%的空间。这种新材料密度仅为3kg/m³，看似脆弱不堪，其实非常坚固耐用，最高能承受1400℃的高温。若将其压缩至很小体积之后也能迅速复原。据悉2018年美国宇航局派宇航员登陆火星时，就将用它制成隔热宇航服。

（1）从上述介绍中，可以判断气凝胶这种物质具有哪些优异的物理属性？请说出两点。
（2）有人做过这样一个实验：在一金属块表面涂上6×10^-3m厚的气凝胶，结果在1kg的炸药爆炸中气凝胶毫发无损。若金属块的表面积为5m²，则覆盖在金属块上的气凝胶质量为多少？
（3）某大型飞机采用现在盛行的超高强度结构钢制造，重1.3×10⁶N，若采用“气凝胶”代替钢材来制造一架同样大小的飞机，则需“气凝胶”的质量为多少？（钢的密度为7.8×10³kg/m3）

如图甲所示是小华同学设计的一种测定油箱内油量的装置，其中R₀为定值电阻，R为压敏电阻，其阻值随所受压力变化的图像如图乙所示。油量表由量程为0～3V的电压表改装而成。已知油箱重80N，压敏电阻R能够承受的最大压力为800N，电源电压保持6V不变。

（1）若压敏电阻与油箱的接触面积是4×10^－4m²，则压敏电阻能承受的最大压强为多少Pa；
（2）此油箱最多可装多少kg的油；（g=10N/kg）
（3）若压敏电阻受到最大压力时，电压表的示数达到最大值，则定值电阻R₀的阻值为多少Ω。

现代家具越来越重视“人体工学”的设计，如图（a）所示的电脑椅，当人向后靠时就比端坐在椅子上要舒服，如图（b）、（c）所示。下表中数据为重500牛的人使用电脑椅时的一些参数。

椅子的质量	10千克
人端坐在椅子上时的受力面积	8×10^-2米^2
人端坐在椅子上时对座垫的压力	320牛
人向后靠时对座垫的压强	2000帕
每个轮子的受力面积	4×10^-4米^2

求：（1）计算人端坐在椅子上时对座垫的压强，说明人“后靠”时比“端坐”时舒服的原因。（根据计算回答）
（2）人端坐在椅子上时椅子对水平地面的压强。

物体重600N，放在水平地面上，与地面的接触面积是500cm²（如图20甲所示）。

（1）物体放在水平地面上时，对地面的压强是多少？
（2）某工人用400N的力在10s内将物体匀速提高了5m（如图20乙所示），拉力的功率是多少？滑轮组的机械效率是多少？

有一质量为60kg、底面积是0.5m²的物体先静置在水平地面上，然后工人用如图的装置在20s内将物体匀速提升2m，已知拉力F的大小为400N，在此过程中不计绳重和摩擦。求：

（1）物体静置时对水平地面的压强；
（2）滑轮组的机械效率；
（3）拉力F的功率。

如图所示，重力不计的木棒AOB可绕支点O无摩擦转动，木棒AB长为3m，均匀正方体甲的边长为10cm，物体乙的质量为5.6kg。当把甲乙两物体用细绳分别挂在木棒的两个端点A、B上时，木棒在水平位置平衡，此时物体甲对地面的压强为3000Pa，支点O距A点1.6m。求：

（1）物体乙受到的重力；
（2）物体甲受到的支持力；
（3）物体甲的密度。

超高压水刀是一种新技术产品，一般由水泵、射流发生装置、工作机构等组成。它将普通水经过多级增压后，通过一个极细的喷嘴喷出一道高速“水箭”，可以对坚硬物体实施切割，如图所示。某超高压水刀喷嘴横截面积S=5×10^-8m²，喷水速度v=800m/s，高速“水箭”对该切割面的压强p=300MPa。已知水泵电机功率P=20kW，水的密度ρ=1.0×10³kg/m³。求：

（1）水刀正常工作1min消耗的电能；
（2）高速“水箭”对切割面的压力；
（3）每秒钟从喷嘴喷出的水的质量；
（4）水刀的效率。

如图所示的泉州湾大桥于2015年5月12日正式通车，其跨海大桥长12.45km，最高限速100km/h，若某小汽车以最高限速在此桥上匀速行驶时，受到的阻力为2000N，乘员的平均质量为60kg，小汽车的部分参数如右表，求：

（1）小汽车以最高限速匀速通过此桥的时间。
（2）小汽车满载时对水平地面的压强。
（3）小汽车匀速通过此桥的过程中，牵引力所做的功。

雪地摩托车是一款冬季越野装备，配有履带和滑雪板。下表是某款雪地摩托车的主要参数：

（1）履带和滑雪板都做得很宽是为了    。
（2）雪地摩托车停放在水平雪地上时，对雪地的压强为多少?。
（3）当雪地摩托车在额定输出功率下以最高时速匀速行驶时，受到路面的阻力为多少？（不计空气阻力）

净重	180kg
额定输出功率	15kw
最高车速	50km/h
每块滑雪板与地面接触面积	0.15m^2
履带与地面总接触面积	0.6m^2

 

U型管压强计是专门用来研究液体压强的仪器。没有按压金属盒上的橡皮膜时，U型管两管内液体的液面位于同一水平高度，管内液体的密度为ρ。当用手指按压橡皮膜时，U型管内液体的液面如图所示，（1）若手指与橡皮膜的接触面积为S，求手指作用在橡皮膜上的压力F；（2）若橡皮管内壁上有一个较薄的小圆斑，其面积为S’，求管内气体对它的压力F’。（设当时的大气压强为P₀，手指与橡皮膜的接触面和小圆斑的面近似看作平面，不要求代单位计算）

某型号电动车轮胎与地面的总接触面积为1dm²，主要技术参数如下表所示。

（1）若小明质量为50kg,则他在水平地面上骑电动车时，该电动车对地面的压强是多大？
（2）电动车正常工作时的电流是多大？
（3）若小明在水平路面上以额定功率匀速骑行时，电动车受到的阻力是人和车总重力的0.03倍，则电动车此时行驶的速度是多大？（g取10Ｎ/kg）
（4）与内燃机相比，电动车在环保方面有哪些优点？（写出一条即可）

如图所示，一辆小汽车质量为1.2t，发动机的功率为60kW，停在水平地面上时，四轮与地面的总接触面积为1000cm²。当它在水平公路上以20m/s的速度匀速行驶1440m时，求：

（1）汽车停在水平地面上时，对水平地面的压强多大？
（2）汽车行驶这段距离用了多长时间？发动机提供的牵引力多大？

质量为20kg、底面积100cm²的物体静止在水平地面上．用如图所示的滑轮组在5s内将物体匀速竖直提升3m，已知动滑轮重50N，不计绳重和摩擦．（g=10N/kg）求：

（1）提升前，物体静止在水平地面上时对地面的压强；
（2）拉力F的功率；
（3）滑轮组的机械效率．

2014年10月为黄石市“中小学科技体育艺术月”，某中学九年级兴趣小组进行了三项物理实践，请根据所给的条件进行计算。
（1）小红同学想估测自己站立时对地面的压强，她双脚站立在一放方格纸上，整个脚印范围都与纸面接触，其中一只鞋底的轮廓如图甲所示，已知图中方格的变成为2cm，小红同学的质量为40kg，g取10N/kg，请估算小红同学站立时对地面的压强。

（2）小明同学想测量自己快速上楼时克服重力做功的功率，他快速的从一楼到到五楼，共用时21S，已知小明同学的质量为50kg，每层楼高为3cm，g取9.8N/kg，请计算小明同学快速上楼过程中克服重力做功的功率。
（3）大鹏同学想研究浮力问题，如图乙，一只粗细均匀的圆柱体蜡烛，长度L为17cm，底部粘有小石块，将它竖直放入水中静止，露出水面的长度h为1cm，现点燃蜡烛。问：蜡烛是否能够烧完，若能，请说明理由；若不能，请求出最后剩余的长度。（已知ρ_蜡=0.9×10³kg/m³，ρ_水=1.0×10³kg/m³）

如图，被称为“世界最快的水陆两栖车”的“美洲豹”已经在海外正式上市．该车车身质量约1300千克，长度4.6米，可乘坐4人，水上速度可达到72千米/时，陆上速度最高达130千米/时．“美洲豹”车轮可通过液压方式进入底盘，使用一个喷气驱动控制杆从汽车切换成快艇，只需要短短15秒．

（1）“美洲豹”在陆地上以最高速度行驶0.5小时，通过的路程是多少千米？
（2）“美洲豹”停在平直公路上时，轮眙与地面的总接触面积大约为0.1米²，此时对地面的压强约多少帕？
（3）“美洲豹”以最高速度在水上行驶时，受到的阻力约是车重的0.3倍，此时发动机的功率约多少瓦？