初中物理能源与可持续发展计算题

如图所示，有一实心长方体，悬浮在水和水银的界面上，浸在水中和水银中的体积之比为3:1，已知水的密度为1.0×10³kg/m³，水银的密度为13.6×10³kg/m³。 求：

（1）该物体在水中和水银中所受到浮力之比；
（2）该物体在水中所受到浮力与物体重力之比；
（3）该物体的密度。

如图所示是我国自主研制的新型气垫两栖登陆艇。它的质量约为1.0x10⁵kg．底面积约为500m²。

问：
（1）登陆艇受到的重力是多少？它漂浮在海面上时，受到的浮力是多少， 
（2）登陆艇静止在水平海滩上时，对海滩的压强是多少？
（3）若登陆艇用3.0×10⁵N的推进力，以20m/s的航速行驶10min，则登陆艇的功率是多少，

图是蓝鳍金枪鱼-21型自主式水下航行器的示意图，它是一种专业水下搜寻设备，在搜寻马航失联客机MH370的过程中发挥了较大的作用，航行器质量约为750kg，体积约为1m³，可潜入水下4500m深处，在配置声呐系统后能以较高的分辨率搜寻水下物体．（海水密度ρ_海水=1.03×10³kg/m³，g=10N/kg）求：

（1）航行器下潜至水下3000m深处时，所受海水的压强和浮力；
（2）航行器停留在水下3000m深处作业时，若遇故障发动机关闭，试分析判断航行器的浮沉情况；
（3）航行器完成水下3000m作业后返航，在它上浮2000m的过程中，海水浮力对航行器所做的功是多少．

“岁月号”打捞韩国最大打捞船的打捞能力只有3200吨级，目前四艘打捞船已经进入工作区域。小明也想到一种打捞方法：将一些气囊捆在沉船上，然后充气，利用众多气囊的浮力将沉船拉出海面。请通过计算结果对小明的打捞方法进行可行性分析。（气囊自身重量情况忽略不计）。
参照数据：
“岁月号”自身质量加之所载货物和海水总质量超过万吨（按10000吨计算和考虑）气囊的体积相当于多少个教室的体积。
一个普通农村中学教室的体积约400m³，海水密度按10³kg/m³计算和考虑g=10N/kg。

某校课外科技小组的同学为测量暴雨过后浑浊江水的密度，设计了如图所示的一套装置：A是弹簧测力计，B是便常委0.1m的均匀正方体浮子，C是圆柱形容器，D是一固定在容器底部的定滑轮。弹簧测力计和正方体浮子之间用一轻质无伸缩的细线通过滑轮相连接。（不考虑滑轮的摩擦，取g=10N/kg）解答下列问题：

（1）当容器中盛有密度为ρ_水=1×10³kg/m³的适量的清水，按图中所示，使浮子B浸没在水中时，测力计A的示数为2N，浮子B的重力多大？
（2）照图中的方法，将容器中的清水换为适量的浑水，使浮子B总体积的浸在水中时，测力计A的示数为0.4N。该浑水的密度是多少？
（3）在测另一种浑水密度的过程中，照图中方法，先拉动测力计将浮子B浸没在浑水中静止；然后将细线剪断，待浮子B静止漂浮后，容器底部所受浑水的压力比剪断细线前减小了2.8N，则此浑水的密度是多少？

我国“辽宁”号航空母舰满载时的排水量m=6.8×10⁷kg，它以54km/h的速度匀速航行，受到的阻力F=1.0×10⁷N，取海水密度ρ=1.0×10³kg/m³，g=10N/kg，求：
（1）航行2h通过的路程；
（2）航母受到的浮力和排开海水的体积；
（3）航母航行2h推进力做的功．

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？

九一班部分学生去游玩西湖，坐上游船后人和船的总质量为2000kg，游船与他们要去的农家乐的距离是3km，到达目的地游船共用了10min。回答下面问题：（取g=10N/kg）
（1） 游船航行的平均速度是多少？
（2）游船底部距水面的深度为1.2m，求该处受到水的压强。
（3）游船静止在水中时，浸入水中的体积是多大？

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）．

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。

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？

学完“浮力”知识后，小芳同学进行了相关的实践活动．（g取10N/kg）

（1）她选取一质量为750g、体积为1250cm³长方体木块，让它漂浮在水面上，如图甲所示，求木块受到的浮力．
（2）取来规格相同由合金材料制成的螺母若干，每只螺母质量为50g，将螺母逐个放置在漂浮的木块上．问：放多少只螺母时，木块刚好浸没在水中？
（3）她又用弹簧测力计、一只螺母做了如图乙所示的实验，弹簧测力计静止时的示数为0.4N，求合金材料的密度．

一个不规则的实心物体，质量55g，放入装满纯水的烧杯中，沉入底部，排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌，直到物体悬浮为止。求：(1)物体在纯水中所受的浮力； (2))物体悬浮时盐水的密度。

太阳能清洁无污染，是人类能源的宝库．目前利用太阳能的方式主要有三种：光热转换，如太阳能热水器；光电转换，如太阳能电池；光化转换，如植物的光合作用．问：
（1）太阳能是　  　能源（选填“一次”或“两次”）；
（2）某太阳能热水器中装有质量为50kg的水，在阳光照射下，水吸收9.45×10⁶J热量，温度升高到70℃，水的初温是多少℃？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

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．