初中物理能源与可持续发展计算题

碳纤维具有密度小、强度大等优点．如图所示的碳纤维山地自行车质量为15kg，人骑车时自行车的每个轮胎与地面接触面积约为20cm²， 取g=10N/kg．则：

（1）山地自行车上一个质量为36g的碳纤维零件，其体积为20cm³， 则该碳纤维材料的密度多大？
（2）已知ρ_水=1.0×10³kg/m³，将质量7.2kg碳纤维实心圆柱体浸没在水中，其受到的浮力多大？
（3）当质量45kg的人骑该自行车在水平地面上行驶，对地面的压力和压强的大小分别多大？

如图是一厕所自动冲水装置，圆柱体浮筒 A 与阀门C通过杆B连接，浮筒 A的质量为 1kg，高为 0.22m，B 杆长为 0.2m，阀门 C的上表面积为 25 cm²  ，B和 C 的质量、厚度、体积及摩擦均忽略不计，当 A 露出 0.02m 时，C恰好被A拉开，实现了自动冲水（g 取 10N/kg）。求：

（1）刚拉开阀门C时，C受到水的压强和压力；
（2）此时浮筒A受到的浮力；
（3）浮筒A的密度。

科学家常用带有无线电转播器的浮筒对海洋进行观测（如图）。这种浮筒漂浮在海水中时，浸入海水中的体积为0.1m³，则它受到海水的浮力是多大？（写出计算过程。海水的密度取1×10³ kg/m³，g取10 N/kg）

边长为10cm的立方体物块（ρ_物<ρ_水）放入圆柱形容器底部，如图1所示．逐渐向容器内倒入水（水未溢出），测量容器内水的深度h，分别计算出该物块对应受到的浮力F_浮，并绘制了如图2（实线）所示的图像．

（1）在水中，h=12cm时，物块处于   状态（选填“漂浮”、“悬浮”、“沉底”），物块重为    N．
（2）未倒水前物块对容器底部的压强为    Pa，物体的密度为    kg/m³．
（3）更换一种液体重复上述实验，绘制了如图2（虚线）所示的图像．h=12cm时，物块处于          状态（选填“漂浮”、“悬浮”、“沉底”），液体的密度为    kg/m³．当h=12cm时，水中物块的重力势能    液体中物块的重力势能．（选填“>”、“<”、“=”）

如图，将含有一空心铝球的冰块投入平底水槽中，冰块内空心铝球的体积V_铝=10cm³，当冰块（含空心铝球）悬浮时，排开水的体积V_排=45cm³．冰全部熔化后，浸没在水中的空心铝球沉入水底，已知冰的密度ρ_冰=0.9×10³kg/m³，求：

（1）冰块（含空心铝球）在水中悬浮时的重力；
（2）空心铝球最终对水槽底部的压力大小．

在水平桌面上放置一个底面积为100cm²，质量为400g的圆筒，筒内装有16cm的某种液体．弹簧测力计的下端悬挂着一个底面积为40 cm²，高为8cm的金属柱，'当金属柱从液面上方逐渐浸入液体中直到全部浸没时，弹簧测力计的示数F与金属柱浸入液体深度h的关系如右图所示。（圆筒厚度忽略不计，筒内液体没有溢出，g- l0N/kg）

求：（1）当金属柱有一半的体积浸在液体中时，受到液体的浮力是多少？
（2）圆筒内所装液体的密度是多少？
（3）当金属柱有一半的体积浸在液体中时，圆筒对桌面的压强是多少？

．2014年4月14日，为寻找失联的MH370航班，启用了“蓝鳍金枪鱼﹣21”（简称“金枪鱼”）自主水下航行器进行深海搜寻。其外形与潜艇相似（如图甲所示），其相关参数为：体积1m³、重量7500N，最大潜水深度4500m，最大航速7.4km/h（为简化计算，不考虑海水密度变化，海水密度ρ取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）。

（1）假设“金枪鱼”上有面积为2×10^-3m²的探测窗口，当它下潜至4000m深度处时，该探测窗口承受海水的压力是多少？
（2）“金枪鱼”搜寻任务完成后，变为自重时，能静止漂浮在海面上，求此时“金枪鱼”露出海面的体积为多大？
（3）若上述漂浮在海面的“金枪鱼”，由起重装置将其匀速竖直吊离海面。从某时刻计时起，起重装置拉力的功率随时间变化的图象如图乙所示，图中P₃=3P₁。请分析出t₃时刻起重装置对“金枪鱼”拉力，并求出t₁时刻起重装置对“金枪鱼”拉力（不考虑水的阻力）。

钓鱼岛自古以来就是中国国有领土，早在明朝1373年我国渔民就已经发现了钓鱼岛．如图所示是我国一艘装备精良的现代化综合公务船正在钓鱼岛巡航的示意图（海水密度取1.02×10³kg/m³，g取10N/kg）

（1）若该船的声呐探头距海面深度为8m，则该声呐探头受到海水的压强是多少？
（2）该船满载时排水量为3400t，则船受到的重力和浮力各为多少？
（3）当该公务船以45km/h的速度匀速航行6h，若航行时受到阻力为船重的0.05倍，则这一过程中动力所做的功是多少？

有一质量m=0.1kg，容积V＝1×10^－3m³，横截面积S＝2.5×10^－3m²的圆筒形薄壁容器B（壁厚忽略不计），现注入体积为1/3V的某种液体A后，将其封闭放入水中，且保持竖直漂浮状态，如图甲所示，此时水对容器底部的压强p＝2.8×10³Pa，（容器B内空气质量不计，g取10N/kg）求：

（1）液体A的密度；
（2）若要使容器B恰好竖直悬浮在水中（如图乙所示）注入液体A的体积是多少？

有一质量m=0.1kg，容积V＝1×10^－3m³，横截面积S＝2.5×10^－3m²的圆筒形薄壁容器B（壁厚忽略不计），现注入体积为1/3V的某种液体A后，将其封闭放入水中，且保持竖直漂浮状态，如图甲所示，此时水对容器底部的压强p＝2.8×10³Pa，（容器B内空气质量不计，g取10N/kg）求：

（1）液体A的密度；
（2）若要使容器B恰好竖直悬浮在水中（如图乙所示）注入液体A的体积是多少？

如图所示，底面积为1×10^-3m²的塑料杯子放在水平面上，向杯中倒入300g的水，水深20cm；再轻轻放入质量为40g的木块，木块静止后漂浮，水面升高了4cm（水未溢出，已知：ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）。求此时：

（1）水对杯子底部的压强为多少？
（2）水对杯子底部的压力为多少？
（3）木块受到的浮力为多少？

将质量为3kg的木块，放入盛有水的水槽中，如图20所示，待木块静止时，其下表面距水面0.06m（g=10N/kg），求：

（1）木块下表面受到的水的压强是多少？
（2）木块受到的浮力是多少？

2015年，南通建造的世界首座海洋生活平台“希望7号”出海试航。若试航中平台的排水量为2.5×10⁴t，以5m/s的速度匀速直线航行5km，所受阻力是平台重的0. 016倍。取g=10N/kg，q_燃油=4×10⁷J/kg。求：
(1)平台受到的浮力；
(2)平台所受牵引力的功率；
(3)若平台燃油机动力系统效率为40%，该试航过程至少需要燃烧的燃油质量。

如图所示，将质量为2kg的正方形物块，放入盛有水的水槽内，待物块静止时，其下表面距水面6cm。求：

（1）物块受到水的浮力大小；
（2）水对物体下表面的压强大小。

一个圆柱形容器放在水平桌面上，如图甲所示，容器中立放着一个均匀实心圆柱体M。现慢慢向容器中加水，加入的水对容器底的压强p_水与所加水的质量m的关系如图丙所示，在整个过程中无水溢出，M的底面始终与容器中的水面平行。当加入的水等于3kg时，物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm，如图乙所示（已知ρ_水=1.0×10kg/m³）。求：

（1）圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度h；
（2）圆柱体M的密度ρ；
（3）圆柱形容器的内底面积S。