初中物理能源与可持续发展计算题

一皮划艇运动员为即将在南京举办青奥会比赛积极训练。单人划艇质量10㎏，运动员质量60㎏。

（1）划艇静止在水面上时排开水的体积为多大？
（4）在一次1000m训练中，成绩是4min，水的平均阻力是360N。划艇全程可视为匀速直线运动，运动员划艇的功率多大？

钻井平台被称为流动的岛屿，如图所示是我国自行设计的钻井平台“海洋石油981”号正在南海西沙群岛工作的情境．该平台长114 m，宽89 m，自身质量为30670 t，最大作业水深3 000 m，最大钻井深度可达10 000 m．（海水的密度取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg）问：

（1）如果工作人员以1.5 m/s的速度从平台长边的一端走到另一端，需要多少时间？
（2）工作设备在最大作业水深处作业时，受到海水的压强为多少？
（3）如果不考虑工作人员和其它物资的重力，平台排开海水的体积为多少？

漂浮在水面上的物体排开水的体积为5×10^－3米³。求：
（1）物体受到的浮力大小；
（2）物体的重力大小。

一体积为0.1×10^-3米³的物体悬浮在水中，水恰好完全浸没物体.请求出该物体所受到的浮力、等有关物理量（至少求出3个）．

如图所示，不计外壁厚度且足够高的柱形容器置于水平桌面上，容器的底面积为150cm²．现将一边长为0.1m、质地均匀的正方体物块放在容器底部，当缓慢持续地向容器中注入400cm³的水时，物块对容器底部的压力恰好为零．求：

（1）水对容器底部的压强是多少？
（2）物块受到水的浮力是多少？
（3）再次向容器中缓慢注水，当容器中水的深度达到12cm时停止注水，第二次注入水的质量是多少？

"共享单车"普及后。王老师由原来开汽车上班改成骑"共享单车"上班，如图所示的"共享单车"，它具有GPS定位功能，方便人们用手机寻找到附近"共享单车"的具体位置，它的前货仓底板是一个太阳能电池板，为GPS功能供电。

（1）太阳能电池板工作时，把光能转化为 　 　能。GPS工作是靠 　 　来实现定位的。

（2）王老师上班骑车的平均速度为15km/h，骑行时间为20min，比以前开汽车走相同的路上班要减少二氧化碳排放多少千克？（王老师开汽车上班的油耗为10L/100km，燃烧IL汽油要排放二氧化碳2.4kg。）

如图所示，将一个体积为1.0×10^-3m³、重6N的木块用细线系在底面积为400cm²的圆柱形容器的底部。当容器中倒入足够的水使木块被浸没时，求：

（1）木块浸没在水中受到的浮力
（2）剪断细线后，木块处于静止时，木块露出水面的体积多大
（3）木块露出水面处于静止后，容器底部所受水的压强减小了多少

如图所示为航行在地中海东部海域参加“海上联合-2015（Ⅰ）”中俄联演的中国海军导弹护卫舰潍坊舰，“潍坊舰”排水量的4.3×10⁶kg，吃水深度5m。求满载时，“潍坊舰”受到的浮力有多大？舰底受到海水的压强是多少？（海水的密度取为1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）

2013年11月，我国第一艘航空母舰“辽宁舰”从青岛赴中国南海展开为期47天的海上综合演练，期间中国海军以辽宁号航空母舰为主编组了大型远洋航空母舰战斗群，战斗群编列近20艘各类舰艇。这是自冷战结束以来除美国海军外西太平洋地区最大的单国海上兵力集结演练，亦标志着“辽宁舰”开始具备海上编队战斗群能力。下表是“辽宁舰”的一些参数，据表中参数请解决以下的问题： （海水密度：l.0×l0³kg/m³）

（1）“辽宁舰”以最大航速前进172.8km，需要多少小时？
（2）“辽宁舰”满载时所受浮力有多大？
（3）“辽宁舰”航母航行1min发动机所做的功多大？

随着经济水平的不断提高，小汽车越来越多地走进了我市普通家庭。下表为小军家小汽车的相关数据：

总质量：1600kg	额定功率：100kW
车轮与地面的总接触面积：8.0×10^-2m^2	水箱容量：5L

（1）汽车发动机是汽油机，从能源可否再生来看，汽油是   能源；发动机工作时，     冲程将内能转化为机械能。
（2）该车静止在水平地面上时，对地面的压强为多少Pa？（g=10N/kg）（c_水="4." 2×10³J/（kg℃））
（3）综合油耗表示以经济速度在相应路面上每行驶100km所消耗的燃油体积，是衡量汽车发动机效率的重要标志之一，假若该车在高速公路路面上以60kw的功率、100km/h的速度匀速行驶l h，消耗汽油10L，求此时小汽车发动机的效率。（汽油密度ρ_汽油=7.l×10³kg／m³．汽油热值q_汽油=4.6×10⁷J/kg）
（4）结合生活经验和所学知识，请你就如何降低汽车油耗提一点建议。

2011年3月11日，日本发生了地震和海啸灾难，致使福岛核电出现核泄漏．为减少放射性污染，电力公司利用“人工浮岛”（一个钢制的空心浮体）储存放射性污水，该浮体是用8×10⁶kg的钢板制成的一个外形长140m，宽50m、高3m的空心长方体．问：
（1）为了不使“人工浮岛”沉入海底，该浮体最多可以储存质量为多少千克的放射性污水？（为了计算方便，海水的密度取1.0×10³kg/m³，g=10N/kg）
（2）请你谈谈核能发电与火力发电相比的优点和可能带来的问题．

如图是某太阳能热水器，向其中注入50kg的水，阳光照射—段时间后，水温从10℃升高到50℃．水的比热容是4.2×10³J／（kg·℃）．试求：

（1）这段时间该热水器中的水吸收的热量是多少?
（2）如果这段时间该太阳能热水器接收到太阳辐射的热量是2.8× 10⁷J，则这段时间该热水器的效率是多少?
（3）若用天然气来提供2.8×l0⁷J的热量，需完全燃烧多少m³的天然气．（天然气的热值为8.4×l0⁷J／m³，天然气完全燃烧放出的热量全部给水吸收．保留两位小数．）

为了让游客充分体验“彩色梦幻般的水上之旅”，黄河湿地公园购进一批旅游观光艇，其部分技术参数如下表所示：

商品名称	×××观光艇
空船质量	800kg
发动机额定功率	45 kw
最多载人数量	15人
最大航速	45km/h

请根据上表回答下列问题：（已知柴油的密度ρ=0.8×10³kg/m³;热值q=4.3×10⁷J/kg；g=10N/kg；水的密度ρ_水=1.0×10³kg/m³）
（1）某旅游团队从码头乘坐观光艇（满载）以最大航速匀速行驶1小时的路程是多少？
（2）假设每位游客的平均质量为60kg,观光艇满载乘客时所受浮力是多少？
（3）观光艇满载时以最大航速匀速行驶，此时受到水的平均阻力是多少？
（4）若这次航行共消耗柴油15L，则柴油发动机的效率是多大？

如图甲所示，一柱形容器中装有适量的水。将质量为600g，密度为0.6×10³kg/m³的木块A放入水中静止时，A漂浮在水面上。若在木块A上表面轻放一个物块B，平衡时木块A刚好完全浸没在水中，如图乙所示。若ρ_水=1.0×10³ kg/m³，

求：（1）甲图中木块A所受浮力是多少？
（2）甲图中木块A浸入水中的体积是多少？
（3）乙图中物块B的质量是多少？

归纳式探究 $--$探究小球沿过山车轨道的运动

小雨观察到游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运动，游客却不会掉下来。他想探索其中的奥秘，做了以下两个探究：

（1）探究一：如图甲所示，小球由 $A$点沿光滑轨道自由运动到 $B$点，小球到达 $B$点的速度 $v$与高度 $h$和小球质量 $m$的关系，数据如表一。

表一：

实验次数	$h/m$	$m/\mathit{kg}$	$v^2/(m^2·s^{-2})$
1	0.2	$2.0\times {10}^{-2}$	4.0
2	0.4	$2.0\times {10}^{-2}$	8.0
3	0.4	$3.0\times {10}^{-2}$	8.0
4	0.8	$2.5\times {10}^{-2}$	16.0

则小球到达 $B$点的速度 $v$与　　有关，且 $v^2=k_1$　　。

探究二：如图乙所示，小球以一定速度从 $B$点沿光滑的竖直圆形轨道运动，恰好通过最高点 $C$．小球在 $B$点的速度 $v$与轨道半径 $r$的关系，数据如表二。

实验次数	$r/m$	$v^2/(m^2·s^{-2})$
1	0.15	7.5
2	0.30	15.0
3	0.45	22.5

则小球在 $B$点的速度 $v$与轨道半径 $r$的关系式为　　。

（3）如图丙所示，将甲、乙两轨道组合后，小球从 $A$点沿光滑轨道自由运动，若 $r=0.4m$，要使小球经过 $B$点后能恰好通过 $C$点，则 $h=$　　。