?必刷09 力學(xué)綜合

運(yùn)動(dòng)、壓強(qiáng)和功率綜合
例46．(2019·臨沂)根據(jù)《電動(dòng)自行車安全技術(shù)規(guī)范》，交管部門規(guī)定自2019年5月1日起未申領(lǐng)臨時(shí)標(biāo)識(shí)的“非標(biāo)”電動(dòng)自行車不得上路行駛。如圖是小明家新購(gòu)買的電動(dòng)自行車，整車質(zhì)量為40kg。小明爸爸以18km/h的速度勻速騎行9km的過(guò)程中，電動(dòng)機(jī)兩端的電壓恒為48V，通過(guò)的電流是6.25A，車輪與地面的總接觸面積為200cm2．小明爸爸的質(zhì)量是60kg，g取10N/kg。求本次騎行過(guò)程中：

（1）騎行所用時(shí)間。
（2）車對(duì)地面的壓強(qiáng)。
（3）電動(dòng)機(jī)的功率。
【答案】（1）由v=得騎行時(shí)間：t===0.5h；
（2）小明爸爸和車的總質(zhì)量：m=40kg+60kg=100kg，
總重力：G=mg=100kg×10N/kg=1000N，
車對(duì)地面的壓力：F=G=1000N，受力面積S=200cm2=0.02m2，
對(duì)地面的壓強(qiáng)：p===5×104Pa；
（3）電動(dòng)機(jī)的功率：P=UI=48V×6.25A=300W。
答：（1）騎行所用時(shí)間為0.5h；
（2）車對(duì)地面的壓強(qiáng)為5×104Pa；
（3）電動(dòng)機(jī)的功率為300W。
【解析】
（1）知道騎行速度和路程，利用v=求騎行時(shí)間；
（2）求出小明爸爸和車的總質(zhì)量，利用G=mg求其重力，車對(duì)地面的壓力等于人和車的總重力，知道受力面積，利用p=求對(duì)地面的壓強(qiáng)；
（3）利用P=UI求電動(dòng)機(jī)的功率。
本題考查了速度公式、重力公式、壓強(qiáng)公式、電功率公式的應(yīng)用，注意：騎行過(guò)程中，對(duì)地面的壓力等于人和車的總重力，不要忘了人的重力。

壓強(qiáng)、浮力和效率綜合
例47．(2019·菏澤)如圖所示，一個(gè)質(zhì)量600kg、體積0.2m3的箱子沉入5m深的水底，水面距離地面2m，若利用滑輪組和電動(dòng)機(jī)組成的打撈機(jī)械，以0.5m/s的速度將箱子從水底勻速提到地面，每個(gè)滑輪重100N（不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力，ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）。求：

（1）箱子在水底時(shí)，箱子下表面受到的水的壓強(qiáng)；
（2）箱子全部浸沒(méi)在水中時(shí)，箱子受到的浮力；
（3）物體完全露出水面后，繼續(xù)上升到地面的過(guò)程中，滑輪組的機(jī)械效率；
（4）整個(gè)打撈過(guò)程中請(qǐng)你分析哪個(gè)階段電動(dòng)機(jī)的輸出功率最大，并計(jì)算出這個(gè)最大值。
【答案】（1）5×104Pa（2）2×103N（3）98.4%（4）整個(gè)打撈過(guò)程中箱子離開(kāi)水面在空中時(shí)電動(dòng)機(jī)的輸出功率最大，為3.05×103W
【解析】（1）已知箱子在水中的深度，根據(jù)公式p=ρgh可求產(chǎn)生的壓強(qiáng)。
（2）由于箱子沉入水底，則V排=v=0.2m3，利用F浮=ρgV排即可求出浮力；
（3）物體完全露出水面后，根據(jù)公式機(jī)械效率η ==即可求出機(jī)械效率。
（4）由于箱子從水底勻速提到地面，根據(jù)P=Fv即可判斷出拉力最大時(shí)，功率最大，所以求出最大拉力，然后即可求出最大功率。
解：（1）箱子在水底時(shí)下表面的深度h=5m，
此處水產(chǎn)生的壓強(qiáng)：p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa。
（2）箱子沉入水底，則V排=V=0.2m3， 則浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m3=2×103N
（3）物體完全露出水面后，在提升箱子過(guò)程中，不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力，有用功是動(dòng)滑輪對(duì)箱子的拉力所做的功，額外功是克服動(dòng)滑輪重所做的功； 箱子的重力：G=mg=600kg×10N/kg=6×103N； 出水后，根據(jù)η ==可得：
機(jī)械效率：η ====98.4%
（4）由于箱子從水底勻速提到地面，根據(jù)P=Fv即可判斷出拉力最大時(shí)，功率最大；
箱子離開(kāi)水面在空中時(shí)，對(duì)滑輪組的拉力最大，故此時(shí)電動(dòng)機(jī)對(duì)滑輪組的拉力最大；
由于不計(jì)繩重、摩擦和水的阻力，則F最大=×（G+G動(dòng)）=×（6×103N +100N）=3.05×103N
電動(dòng)機(jī)上繩子的提升速度為v′=2v=2×0.5m/s=1m/s，
則P最大=F最大v′=3.05×103N×1m/s=3.05×103W。

壓強(qiáng)、浮力、功和機(jī)械綜合
例48．.圖是某型號(hào)馬桶的水箱進(jìn)水控制裝置的示意圖，浮子是有上底無(wú)下底的圓柱形容器，器壁的厚度忽略不計(jì).浮子與細(xì)桿AB相連，桿的B端與細(xì)桿BC相連，C端裝有塞子，BC可繞O點(diǎn)旋轉(zhuǎn)，BO：CO=5：3，當(dāng)水箱的進(jìn)水孔進(jìn)水時(shí)，水面接觸到浮子下端后，浮子內(nèi)的空氣開(kāi)始被封閉壓縮，浮子通過(guò)AB帶動(dòng)BC旋轉(zhuǎn)到水平位置， 當(dāng)水位繼續(xù)上升到一定高度時(shí)，塞子壓住進(jìn)水孔，停止進(jìn)水，不計(jì)浮子、細(xì)桿的質(zhì)量和摩擦.

（1）作用在B端的力為動(dòng)力，則杠桿BOC為_(kāi)____杠桿（選填“省力”或“費(fèi)力〃）.
（2）當(dāng)水面接觸到浮子下端，水位繼續(xù)上升時(shí)，浮子內(nèi)封閉的空氣的體積______，壓強(qiáng)______（均選填“變大”、"變小"或"不變"）。
（3）停止進(jìn)水時(shí)，若C端的塞子受到進(jìn)水管內(nèi)水的壓力為5N，則浮子對(duì)BC桿的拉力為_(kāi)_____N.
（4）當(dāng)進(jìn)水管內(nèi)的水壓變小時(shí)，沖水后重新進(jìn)水，最終浮子所受的浮力______（選填“變大”、“變小”或“不變”）.
（5）當(dāng)進(jìn)水管內(nèi)的水壓過(guò)大時(shí)，水會(huì)從水箱溢出，從裝置的結(jié)構(gòu)方面優(yōu)化，解決此問(wèn)題的方法可以是_____（只填一種）。
【答案】 (1). 省力 (2). 變小 (3). 變大 (4). 3 (5). 變小 (6). 將浮子的下端封閉（或更換更大直徑的浮子、將支點(diǎn)O右移）
【解析】第一空．作用在B端的力為動(dòng)力，因?yàn)锽O：CO=5：3，即動(dòng)力臂大于阻力臂，所以杠桿BOC為省力杠桿；
第二空．當(dāng)水面接觸到浮子下端，水位繼續(xù)上升時(shí)，浮子內(nèi)封閉的空氣受到水向上的壓強(qiáng)，所以其體積會(huì)變??；
第三空．因?yàn)楦∽觾?nèi)封閉的空氣質(zhì)量不變，體積減小時(shí)，根據(jù)一定質(zhì)量的氣體壓強(qiáng)與體積的關(guān)系知，這部分氣體壓強(qiáng)會(huì)變大；
第四空．停止進(jìn)水時(shí)，若C端的塞子受到進(jìn)水管內(nèi)水的壓力為5N，根據(jù)杠桿平衡條件F1l1=F2l2得：
F1×BO=5N×CO，則浮子對(duì)BC桿的拉力為：；
第五空．當(dāng)進(jìn)水管內(nèi)的水壓變小時(shí)，即對(duì)杠桿C端的壓力變小，此時(shí)杠桿仍然平衡，而動(dòng)力臂和阻力臂都不變，所以B端的拉力也變小，又因?yàn)锽端的拉力是由浮子的浮力產(chǎn)生的，所以最終浮子所受的浮力變?。?br /> 第六空．當(dāng)進(jìn)水管內(nèi)的水壓過(guò)大時(shí)，水會(huì)從水箱溢出，解決辦法一：浮子產(chǎn)生的拉力小，即浮子受到水的浮力小，要增大浮力可以將浮子的下端也封閉，或更換更大直徑的浮子。解決辦法二：從杠桿平衡原理分析，可以將支點(diǎn)O右移，這樣在不更換浮子的情況下，即B端相同拉力情況下，C端向下壓力更大，也可以達(dá)到目的。

壓強(qiáng)、浮力和功綜合
例49．自釣魚(yú)島事件發(fā)生后，中國(guó)派出先進(jìn)的、滿載時(shí)排水量達(dá)4000t的“中國(guó)海監(jiān)50”號(hào)進(jìn)行巡航，該船配備了先進(jìn)的高壓水炮系統(tǒng)，該水炮流量可達(dá)每小吋400m3，發(fā)射時(shí)的沖擊力可擊碎對(duì)方駕駛臺(tái)的玻璃，能打效地震懾違規(guī)違法船舶。（海水的密度取1.0×103kg/m3，g=10N/kg)

（1）滿載時(shí)“中國(guó)海監(jiān)50”船受到的浮力有多大？
（2）若船底某處距海面的深度為8m，則船底該處受到海水的壓強(qiáng)是多少？
（3）船在某處執(zhí)行任務(wù)時(shí)，以18km/h的速度勻速航行6h，若巡航時(shí)海水阻力為1.0×106N，則這一過(guò)程中船的推進(jìn)力所做的功為多少？
【答案】（1）4×107N （2）8×104Pa （3）1.08×1011J
【解析】（1）．根據(jù)題意知道，船的排水量是m排 =4000t=4×106 kg，所以，“中國(guó)海監(jiān)50”所受到的浮力是：F浮=G排=m排 g=4×106 kg×10N/kg=4×107 N；
（2）．若船底某處距海面的深度為8m，則船底某處的壓強(qiáng)是：p=ρgh=1×103 kg/m3 ×10N/kg×8m=8×104 Pa；
（3）．當(dāng)以18km/h的速度勻速航行6h時(shí)，行駛的路程是：s=vt=18km/h×6h=108000m
由于勻速前進(jìn)，處于平衡態(tài)，所以推進(jìn)力與海水阻力是一對(duì)平衡力，即大小相等，故船的推進(jìn)力所做的功是：W=Fs=fs=1.0×106N×108000m=1.08×1011J。
答：（1）．滿載時(shí)“中國(guó)海監(jiān)50”船受到的浮力是4×107 N；（2）．若船底某處距海面深度為8m，則船底該處受到海水的壓強(qiáng)是8×104 Pa；（3）．船的推進(jìn)力所做的功為1.08×1011J。



1．(2019·淄博)2019年4月23日，在慶祝中國(guó)人民解放軍海軍成立70周年海上閱兵活動(dòng)中，055大型驅(qū)逐艦接受檢閱，向世界展示了我國(guó)大型驅(qū)逐艦的發(fā)展規(guī)模和強(qiáng)大實(shí)力。驅(qū)逐艦長(zhǎng)174m，寬23m，吃水深度8m，滿載排水量12300t，最大航速32節(jié)（1節(jié)＝0.5m/s，海水密度為1.03×103kg/m3，g取10N/kg）。求：
（1）驅(qū)逐艦行駛到某海域時(shí)，艦底受到的海水壓強(qiáng)為7.21×104Pa，此時(shí)艦底所處的深度；
（2）驅(qū)逐艦滿載時(shí)受到的浮力；
（3）驅(qū)逐艦滿載時(shí)，以最大航速勻速直線航行，若所受海水阻力是其總重的0.1倍，它的動(dòng)力功率。
【答案】（1）7m（2）1.23×108N（3）1.968×108W
【解析】（1）根據(jù)艦底受到的海水壓強(qiáng)大小利用p＝ρgh計(jì)算艦底所處的深度；
（2）利用漂浮條件確定浮力與總重力的關(guān)系；利用阿基米德原理計(jì)算浮力大小；
（3）根據(jù)1節(jié)＝0.5m/s得出最大速度，根據(jù)漂浮條件和二力平衡計(jì)算動(dòng)力的大小，再根據(jù)P＝Fv計(jì)算它的動(dòng)力功率。
解：
（1）根據(jù)p＝ρgh可得此時(shí)艦底所處的深度：
h＝＝＝7m。
（2）由阿基米德原理可得，驅(qū)逐艦滿載時(shí)受到的浮力：
F?。紾排＝m排g＝12300×103kg×10N/kg＝1.23×108N；
（3）驅(qū)逐艦滿載時(shí)，以最大航速勻速直線航行，則速度v＝32節(jié)＝32×0.5m/s＝16m/s，
因?yàn)轵?qū)逐艦處于漂浮狀態(tài)，則驅(qū)逐艦的總重力：
G＝F?。?.23×108N；
由二力平衡條件可得，驅(qū)逐艦受到的動(dòng)力：
F＝f＝0.1G＝0.1×1.23×108N＝1.23×107N；
以最大航速勻速直線航行，它的動(dòng)力功率：
P＝Fv＝1.23×107N×16m/s＝1.968×108W。
2．(2019·濰坊)中國(guó)研制的“鯤龍”AG600是目前世界上最大的水陸兩棲飛機(jī)，可用于森林滅火、水上救援等，其有關(guān)參數(shù)如表所示。在某次測(cè)試中，飛機(jī)在水面以12m/s的速度沿直線勻速行駛，水平動(dòng)力的功率為2.4×106W。水的密度ρ水=1.0×103kg/m3，g取10N/kg。求：
鯤龍”AG600有關(guān)參數(shù)

鯤龍”AG600有關(guān)參數(shù)
最大起飛質(zhì)量
53.5t
最大巡航速度
500km/h
最大航行時(shí)間
12h
最大航行路程
4500km




（1）飛機(jī)以最大巡航速度飛行4000km所用的時(shí)間；
（2）飛機(jī)在水面勻速行駛時(shí)，水平動(dòng)力的大小；
（3）飛機(jī)關(guān)閉動(dòng)力系統(tǒng)靜止在水面上，達(dá)最大起飛質(zhì)量時(shí)排開(kāi)水的體積。
【答案】（1）8h（2）飛2×105N（3）53.5m3
【解析】（1）知道路程和最大巡航速度，利用速度公式求所用時(shí)間；
（2）知道飛機(jī)在水面行駛速度、功率。利用P===Fv求水平動(dòng)力；
（3）知道最大起飛質(zhì)量，可求其重力，飛機(jī)漂浮，可求飛機(jī)受到的浮力，再利用阿基米德原理求排開(kāi)水的體積。
解：（1）由v=可得所用時(shí)間：t===8h；
（2）由P===Fv得水平動(dòng)力：F== 2×105N；
（3）最大起飛質(zhì)量m=53.5t=5.35×104kg，
因?yàn)轱w機(jī)漂浮，所以飛機(jī)受到的浮力：F浮=G=mg=5.35×104kg×10N/kg=5.35×105N，
由F浮=ρ水V排g可得排開(kāi)水的體積：V排== =53.5m3
3．(2019·巴彥淖爾)圓柱形容器置于水平地面（容器重忽略不計(jì)），容器的底面積為0.2m2，內(nèi)盛30cm深的水。現(xiàn)將一個(gè)底面積400cm2、體積4000cm3均勻?qū)嵭膱A柱體放入其中。如圖甲所示，物體漂浮在水面，其浸入水中的深度為5cm；當(dāng)再給物體施加一個(gè)豎直向下大小不變的力F以后，物體最終恰好浸沒(méi)于水中靜止，如圖乙所示。ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）則：
（1）物體受到的重力是多少？
（2）物體浸沒(méi)水中靜止時(shí)容器對(duì)地面的壓強(qiáng)是多少？
（3）從物體漂浮水面到浸沒(méi)水中靜止的過(guò)程中壓力F做了多少功？

【答案】（1）20N（2）3200Pa（3）0.8J
【解析】（1）物體排開(kāi)水的體積：V排＝Sh浸＝400×10﹣4m2×5×10﹣2m＝2×10﹣3m3，
則物體所受的浮力：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3＝20N，
由題可知，物體漂浮在水面上，則物體重力：G＝F?。?0N；
（2）容器內(nèi)水的體積：V水＝h水×S容＝0.3m×0.2m2＝0.06m3，
水的重力：G水＝ρ水V水g＝1.0×103kg/m3×0.06m3×10N/kg＝600N，
根據(jù)阿基米德原理，圓柱體全部浸入時(shí)，受到的浮力：
F浮全＝ρ水gV排全＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣3m3＝40N，
當(dāng)再給物體施加一個(gè)豎直向下大小不變的力F以后，物體最終恰好浸沒(méi)于水中靜止，
根據(jù)力的平衡條件可得，施加的向下壓力：F＝F浮全－G＝40N－20N＝20N；
則容器對(duì)支持面的壓力為：F總＝G水+G+F＝600N+20N+20N＝640N；
物體浸沒(méi)水中靜止時(shí)容器對(duì)地面的壓強(qiáng)是：p＝＝＝3200Pa；
（3）物體的底面積400cm2、體積4000cm3，則均勻?qū)嵭膱A柱體的高度：h物＝＝10cm；
故圓柱體露出水面的高度為：h露＝10cm－5cm＝5cm，

從圓柱體漂浮于水面到恰好浸沒(méi)于水中靜止時(shí)，設(shè)水面上升的高度為△h，
則有：△V排＝S容△h，即：4000cm3－×4000cm3＝△h×2000cm3，解得△h＝1cm，
則從圓柱體漂浮于水面到恰好浸沒(méi)于水中靜止時(shí)，力F向下運(yùn)動(dòng)的距離：
h＝h露－△h＝5cm－1cm＝4cm，
則力F做的功：W＝Fh＝20N×0.04m＝0.8J。
4．(2019·云南)某水底打撈作業(yè)中，需將一長(zhǎng)方體石柱從水底勻速打撈出水，如圖是吊車鋼絲繩拉力F隨石柱下表面距水底深度h變化的圖象，（水的阻力忽略不計(jì)，ρ水＝1.0×103kg/m3）求：
（1）石柱浸沒(méi)在水中受到的浮力；
（2）石柱未露出水面前，在水中上升2m銅絲繩拉力所做的功；
（3）在水底時(shí)石柱上表面受到的水的壓強(qiáng)。

【答案】（1）5000N；（2）15000J；（3）3×104Pa
【解析】（1）根據(jù)圖象中數(shù)據(jù)，利用稱重法求浮力；
（2）利用W＝Fs求解；
（3）首先根據(jù)圖象中數(shù)據(jù)求出水的深度和石柱高度，進(jìn)而求得石柱上表面距水面深度，利用p＝ρgh求壓強(qiáng)。
解：（1）F?。紾－F＝12500N－7500N＝5000N；
（2）W＝Fs＝7500N×2m＝15000J；
（3）在水底時(shí)石柱上表面距水面的深度為：h＝h2－h(huán)1＝5m－2m＝3m
在水底時(shí)石柱上表面受到的水的壓強(qiáng)：p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×3m＝3×104Pa
5．(2019·黃石)圓柱形容器內(nèi)有未知液體，一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的實(shí)心正方體金屬塊，用繩子系住，靜止在容器底部，此時(shí)容器底部液體壓強(qiáng)為6400Pa，液面距底部高度h為40cm，如圖所示，用力豎直向上以2cm/s的速度勻速提起金屬塊?(g取10N/kg,不計(jì)液體阻力)
試求：(1)未知液體的密度？
(2)金屬塊未露出液面前，金屬塊所受浮力？
(3)若金屬塊重66N，要?jiǎng)蛩偬嵘?s的過(guò)程中拉力所做的功？

【答案】（1）1.6×103kg/m3（2）16N（3）5J
【解析】（1）由p＝ρgh可得，未知液體的密度ρ＝＝＝1.6×103kg/m3；
（2）正方體金屬塊邊長(zhǎng)V＝10cm×10cm×10cm＝1000cm3＝1×10﹣3m3，
金屬塊未露出液面前，V排＝V＝1×10﹣3m3，
金屬塊所受浮力F浮＝ρgV排＝1.6×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝16N；
（3）勻速提升5s上升的高度h′＝vt＝2cm/s×5s＝10cm＝0.1m，
因10cm＜40cm，所以可知金屬塊仍然浸沒(méi)在液體中，
繩子的拉力：F＝G－F?。?6N－16N＝50N，
拉力所做的功W＝Fh′＝50N×0.1m＝5J。
6．（2019·婁底）蛟龍AG600水陸兩棲飛機(jī)是我國(guó)自主研制的“三大飛機(jī)”之一，被譽(yù)為國(guó)之重器，AG600主要用于大型滅火和水上救援，可以從地面起飛和降落，也可以從水面起飛和降落，AG600空載時(shí)質(zhì)量為41.5t，最多可儲(chǔ)水12t。（取g=10N/kg，ρ水=1.0×103kg/m3）求：
（1）AG600空載時(shí)的重力是多少？
（2）某次試飛后，AG600儲(chǔ)滿水后在某湖面上，求其排開(kāi)湖水的體積。
（3）在一次水面滑行測(cè)試中，AG600儲(chǔ)一定質(zhì)量的水，在水面上以10m/s的速度勻速滑行了1min，滑行過(guò)程中飛機(jī)所受阻力為總重的0.5倍，發(fā)動(dòng)機(jī)牽引力的實(shí)際功率為2500kW，求飛機(jī)在這次滑行測(cè)試中所儲(chǔ)水的質(zhì)量是多少？
【答案】（1）4.15×105N；（2）53.5m3；（3）8500kg。
【解析】（1）已知質(zhì)量，利用公式G=mg得到重力；
（2）漂浮的物體，受到的浮力等于其重力；已知浮力和水的密度，利用V排=,得到排開(kāi)水的體積；
（3）已知發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際功率和勻速滑行速度，可以得到牽引力，進(jìn)一步得到受到的阻力；根據(jù)阻力與重力的關(guān)系得到總重量，進(jìn)一步得到總質(zhì)量，然后得到儲(chǔ)水質(zhì)量。
解：（1）AG600空載時(shí)的質(zhì)量：m=41.5t=41.5×103kg，
則受到的重力：G=mg=41.5×103kg×10N/kg=4.15×105N；
（2）AG600儲(chǔ)滿水時(shí)總質(zhì)量：m總=41.5t+12t=53.5t=53.5×103kg，
受到的總重力：G總=m總g=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N；
AG600儲(chǔ)滿水后漂浮在某湖面上，
所以AG600受到的浮力：F浮=G總=5.35×105N，
因?yàn)镕浮=ρ液gV排，所以排開(kāi)水的體積：
V排= == 53.5m3；
（3）因?yàn)镻===Fv
所以發(fā)動(dòng)機(jī)的牽引力為：F== = 2. 5×105N
由于勻速滑行，所以受到的阻力：f=F=2. 5×105N
已知滑行過(guò)程中飛機(jī)所受阻力為總重的0.5倍，即f=0.5 G總
所以此時(shí)的總重：G總′=2f=2×2. 5×105N= 5×105N
此時(shí)儲(chǔ)水的重力：G水′= G總′－G= 5×105N－4.15×105N=8.5×104N
則儲(chǔ)水的質(zhì)量為：m水′== = 8500kg
7． (2019·咸寧)我國(guó)常規(guī)動(dòng)力核潛艇具備先進(jìn)的通訊設(shè)備、武器、導(dǎo)航等系統(tǒng)和隱蔽性強(qiáng)、噪聲低、安全可靠等優(yōu)異性能，如圖是某型號(hào)常規(guī)動(dòng)力核潛艇，主要技術(shù)參數(shù)如下表(海水密度近似為1.0×103kg/m3)。
排水量
水上運(yùn)動(dòng)2250t，水下運(yùn)動(dòng)3000t
最大潛水深度
300m
最大航速
水上30km/h，水下36 km/h
水下最大輸出功率
3000kW


(1)核潛艇在深海中勻速潛行時(shí)，如果遭遇海水密度突變?cè)斐傻摹皵嘌隆彪U(xiǎn)情，潛艇會(huì)急速掉向數(shù)千米深的海底，潛艇突遇“斷崖”險(xiǎn)情是因?yàn)橛龅胶Ｋ拿芏韧蝗? (選填“變大”、“變小”或“不變”)造成的，此時(shí)應(yīng)立即將潛艇水艙中的水全部排出，,使?jié)撏艿降闹亓? (選填“大于”或“小于”)它的浮力。
(2)該潛艇由水下某位置下潛到最大潛水深度處，潛艇上面積為2m2的艙蓋受到海水的壓力增大了6×105N，則潛艇原來(lái)位置的深度h是多少?
(3)該潛艇在水下以最大輸出功率巡航，當(dāng)達(dá)到最大速度勻速運(yùn)動(dòng)時(shí),受到海水的平均阻力f是多少?
【答案】（1）變小 小于 （2）270m （3）3×105 N
【解析】
（1）由于海水中不同深度下海水的密度會(huì)是變化的，所以潛艇突遇“斷崖”險(xiǎn)情是因?yàn)橛龅胶Ｋ拿芏韧蝗蛔冃?，浮力?huì)突然變小，潛水艇突然遭遇海水密度突變?cè)斐傻摹皵嘌隆?，失去浮力的潛艇急速掉向?shù)千米深的海底；“掉深”到潛艇的極限深度便會(huì)艇毀人亡；潛水艇是靠改變自身的重力實(shí)現(xiàn)浮沉的，此時(shí)將潛艇水艙中的水全部排出，使?jié)撏艿降闹亓π∮诟×?，?shí)現(xiàn)上浮；
（2）由p＝可得，增大的壓強(qiáng)△p= = =3×105Pa
由△p=ρgh可得，△h= = =30m，由表中信息可知，最大潛水深度h最大=300m，則潛艇原來(lái)位置的深度h=h最大?△h=300m?30m=270m；（3）由表中數(shù)據(jù)可知，水下最大輸出功率P=3000kW=3×106W，最大速度水下v=36km/h=10m/s，由P== =Fv可得,牽引力F牽== =3×105N，潛艇達(dá)到最大速度勻速運(yùn)動(dòng)，受到海水的平均阻力f=F牽=3×105N。
8．(2019·嘉興)風(fēng)是永不枯竭的能源。自古以來(lái)風(fēng)能就受到人們的青睞，帆船、風(fēng)車都是對(duì)風(fēng)能的利用?，F(xiàn)在，由于電能的廣泛利用，風(fēng)力發(fā)電得到世界各國(guó)的高度重視。

甲 乙 丙
（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù) ▲ 原理制成的。為提高捕獲風(fēng)能的效率，葉片設(shè)計(jì)是風(fēng)力發(fā)電機(jī)研制的核心技術(shù)之一，葉片截面制成圖甲的形狀，當(dāng)風(fēng)以圖乙所示的角度流經(jīng)葉片時(shí)，葉片會(huì)按 ▲ 方向轉(zhuǎn)動(dòng)（選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”）。
（2）由于遠(yuǎn)海的風(fēng)能資源更豐富，海上發(fā)電必定會(huì)向遠(yuǎn)海發(fā)展。遠(yuǎn)海發(fā)電機(jī)需安裝在漂浮式基礎(chǔ)上（如圖丙），若它們的總質(zhì)量達(dá)11200噸，則漂浮式基礎(chǔ)的總體積至少需要多少米3？（海水密度 取1.0×103千克/米3）
（3）傳統(tǒng)的火力發(fā)電不僅會(huì)釋放各種大氣污染物，而且效率不高，每生產(chǎn)1千瓦時(shí)的電能需要消耗標(biāo)準(zhǔn)煤約0.4千克。若功率為30000千瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組工作24小時(shí)，相當(dāng)于替代標(biāo)準(zhǔn)煤多少噸?
【答案】 （1）電磁感應(yīng)；順時(shí)針（2）解：因?yàn)槠?
所以F浮=G物=m總g=1.12×107千克×10牛/千克=1.12×108牛
V排=＝=1.12×104米3
答：漂浮式基礎(chǔ)的總體積至少需要1.12×104米3。
（3）解：W=Pt=30000千瓦×24時(shí)=7.2×105千瓦時(shí)
0.4千克/千瓦時(shí)×7.2×105千瓦時(shí)=2.88×105千克=288噸
答：相當(dāng)于替代標(biāo)準(zhǔn)煤288噸。
【解析】（1）發(fā)電機(jī)的工作原理是電磁感應(yīng)現(xiàn)象；根據(jù)葉片的形狀判斷兩側(cè)氣體壓強(qiáng)的大小，進(jìn)而判斷葉片的旋轉(zhuǎn)方向；
（2）當(dāng)發(fā)電機(jī)漂浮在水面上時(shí)，根據(jù)F浮力=G計(jì)算受到的浮力，然后根據(jù) ?V排=計(jì)算排開(kāi)水的總體積；
（3）首先根據(jù)W=Pt計(jì)算24h風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的電能，然后再根據(jù)燒煤的噸數(shù)=0.4千克/千瓦時(shí)×W計(jì)算替代標(biāo)準(zhǔn)煤的噸數(shù)。
（1）風(fēng)力發(fā)電機(jī)是根據(jù)電磁感應(yīng)原理制成的。當(dāng)風(fēng)吹過(guò)葉片上，葉片右面是曲面，左面是平面，因此右面上的氣體流速大于左面，那么右面上的氣壓小于左面，那么葉片會(huì)按順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)；
（2） 因?yàn)槠?，所以：F浮=G物=m總g=1.12×107kg×10N/kg=1.12×108N；
漂浮式基礎(chǔ)的總體積至少需要：?V排=＝=1.12×104米3?；
（3）風(fēng)力發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的電能： W=Pt=30000千瓦×24時(shí)=7.2×105千瓦時(shí)；
相當(dāng)于替代標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量：0.4千克/千瓦時(shí)×7.2×105千瓦時(shí)=2.88×105千克=288噸。
9．(2019·大連)有軌電車是大連城市發(fā)展歷史的一個(gè)標(biāo)志，它利用電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，是一種清潔環(huán)保的交通工具，如圖所示，有軌電車電動(dòng)機(jī)的耗電功率為6×104W。電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為75%，一輛有軌電車以18km/h的速度在平直軌道上勻速行駛了100s，試求：

（1）有軌電車在平直軌道上勻速行駛的路程是多少？
（2）這段路程中電動(dòng)機(jī)消耗的電能是多少？
（3）有軌電車在平直軌道上勻速行駛時(shí)受到的阻力是多少？
【答案】（1）500m（2）6×106J（3）9000N。
【解析】（1）電車速度：v=18km/h=5m/s；
由v=可得，有軌電車在平直軌道上勻速行駛的路程：s=vt=5m/s×100s=500m；
（2）由P=可得，這段路程中電動(dòng)機(jī)消耗的電能：W=Pt=6×104W×100s=6×106J；
（3）由η=可得，電車獲得的機(jī)械能：W有=ηW電=75%×6×106J=4.5×106J；
由W=fs可得，有軌電車受到的牽引力：F= = =9000N，
因?yàn)橛熊夒娷囋谄街避壍郎蟿蛩傩旭?，所以受到的阻力f=F=9000N。
10．(2019·棗莊)節(jié)能減排，綠色環(huán)保，新能源汽車成為未來(lái)汽車發(fā)展的方向。某種型號(hào)純電動(dòng)汽車的部分參數(shù)如表：
空車質(zhì)量
1380kg
最大功率
100kW
輪胎與地面總接觸面積
0.032m2
最高時(shí)速
120km/h
電池容量
42 kW?h
最大續(xù)行里程
260km
假如汽車上只有司機(jī)一人，質(zhì)量為60kg，汽車以60km/h的速度勻速行駛36km，耗電9kW?h，汽車所受的阻力為汽車總重的0.05倍。g＝10N/kg，試問(wèn)：
（1）電動(dòng)機(jī)的工作原理是　 ?。ㄟx填“電流的磁效應(yīng)”、“磁場(chǎng)對(duì)電流的作用”）電動(dòng)汽車前進(jìn)和倒退是通過(guò)改變　 　來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的。
（2）電動(dòng)汽車對(duì)水平地面的壓強(qiáng)是多少？
（3）電動(dòng)汽車牽引力所做的功是多大？
（4）電動(dòng)汽車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率是多大？
【答案】（1）磁場(chǎng)對(duì)電流的作用；電流的方向（2）4.5×105Pa（3）2.592×107J（4）80%
【解析】（1）電動(dòng)機(jī)的工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用；通電導(dǎo)體的受力方向與電流方向和磁場(chǎng)方向有關(guān)，結(jié)合推作的方便性考慮；
（2）電動(dòng)汽車對(duì)地面的壓力等于汽車和人的總重力，根據(jù)G＝mg求出重力，然后根據(jù)公式p=計(jì)算壓強(qiáng)；
（3）汽車勻速行駛，牽引力與阻力相等，根據(jù)W＝Fs便可計(jì)算出牽引力做的功；
（4）已知這個(gè)過(guò)程消耗的電能及牽引力做的功，根據(jù)η=×100%求出電動(dòng)汽車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率。
解：（1）電動(dòng)機(jī)的工作原理是磁場(chǎng)對(duì)電流的作用；
電動(dòng)汽車的前進(jìn)和倒車時(shí)，要改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向與電流和磁場(chǎng)方向有關(guān)，而改變電流方向更為方便；
即改變通電導(dǎo)體的電流電動(dòng)汽車前進(jìn)和倒退是通過(guò)改變電流的方向來(lái)改變電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的。
（2）電動(dòng)汽車對(duì)水平地面的壓力為：
F＝G＝(m1+m2)g＝(1380kg+60kg)×10N/kg＝1.44×104N；
電動(dòng)汽車對(duì)地面的壓強(qiáng)為：p===4.5×105Pa；
（3）電動(dòng)汽車勻速行駛，所以牽引力與阻力平衡，
則電動(dòng)汽車受到的牽引力為：F＝f＝0.05G＝0.05×1.44×104N＝720N；
則電動(dòng)車行駛60km，牽引力做的功為：W有用＝Fs＝720N×36×103 m＝2.592×107J；
（4）這個(gè)過(guò)程耗電：W總＝9kW?h＝9×3.6×106 J＝3.24×107J；
電動(dòng)汽車電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：η=×100%=×100%＝80%。
11．（2019·益陽(yáng)）為解決某偏遠(yuǎn)山區(qū)的用電困難，利用當(dāng)?shù)厮Y源豐富的特點(diǎn)，扶貧工作隊(duì)籌措資金為當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)了一座小型水力發(fā)電站，讓水壩的水下泄時(shí)沖動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)發(fā)電，供當(dāng)?shù)鼐用裆钏?。若水?0m高處下泄，每小時(shí)下泄量為7.2×106kg，取g=10N/kg。

（1）每小時(shí)水的重力做的功W為多少？
（2）若水的重力做的功有80%轉(zhuǎn)化為電能，發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率P是多少？
【答案】（1）7.2×108J；（2）1.6×105W。
【解析】（1）每小時(shí)下泄量為7.2×106kg，則這些水的重力：
G=mg=7.2×106kg×10N/kg=7.2×107N，
每小時(shí)水的重力做的功：
W=Gh=7.2×107N×10m=7.2×108J；
（2）由η=×100%可得，產(chǎn)生的電能：
W電=80%×W=80%×7.2×108J=5.76×108J，
則發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率： P===1.6×105W
12．某型號(hào)挖掘機(jī)的質(zhì)量3000kg，兩履帶與地面接觸的總面積1.5m2。挖掘機(jī)在6s內(nèi)將裝滿鏟斗質(zhì)量為0.75t的泥石送到岸邊，挖掘深度h = 2m。（如圖乙所示）（取g=10N/kg）

（1）挖掘機(jī)靜止在水平地面上不工作時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)多大？
（2）挖掘機(jī)每挖一次泥土并水平移送到岸邊，對(duì)泥土做功多少？
（3）若發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率是20kW，挖泥土過(guò)程中挖掘機(jī)的機(jī)械效率多大？
【答案】（1）2×104Pa （2）1.5×104J （3）12.5%
【解析】（1）．挖掘機(jī)靜止在水平地面上時(shí)，與地面接觸的總面積是S=1.5m2，對(duì)地面的壓力是：
F=G=mg=3000kg×10N/kg=3×104 N，
對(duì)地面的壓強(qiáng)是：；
（2）．挖掘機(jī)每挖一次泥土并水平移送到岸邊，克服泥土的重力所做的有用功是：
W有 =G泥h=m泥gh=0.75×103 kg×10N/kg×2m=1.5×104 J；
（3）．挖掘機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)6s內(nèi)做的總功是：W總=Pt=20×103 W×6s=1.2×105 J；
所以，挖掘機(jī)的機(jī)械效率：。
答：（1）．挖掘機(jī)靜止在水平地面上不工作時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)是2×104Pa；?。?）．挖掘機(jī)每挖一次泥土并水平移送到岸邊，對(duì)泥土做功是1.5×104 J；（3）．若發(fā)動(dòng)機(jī)的總功率是20kw，挖泥土過(guò)程中挖掘機(jī)的機(jī)械效率是12.5%。
13．如圖所示是我國(guó)一艘裝備精良的現(xiàn)代化綜合公務(wù)船正在巡航。(海水密度取 1.0×103 kg/m3)

（1）若該船的聲吶探頭距水面深度為 10 m，則該聲吶探頭受到海水的壓強(qiáng)是多少?
（2）該船滿載時(shí)排開(kāi)水體積為 3000 m3，此時(shí)船受到的浮力和重力各是多少?
（3）該公務(wù)船滿載時(shí)以 36 km/h 的速度勻速航行 5h，若航行時(shí)受到阻力為船重的 0.05 倍，則這一過(guò)程中動(dòng) 力所做的功是多少?
【答案】（1）1×105 Pa （2）3×107 N 3×107 N （3）2.7×1011J
【解析】（1）．聲吶探頭深度為10 m，則該聲吶探頭受到海水的壓強(qiáng)是：
p==1.0×103 kg/m3×10N/kg×10m=1×105 Pa。
（2）．該船滿載時(shí)排開(kāi)水體積V排=3000 m3，則船受到的浮力為：
F浮===3×107 N；
因船是漂浮的，則其重力等于浮力，所以：
G=F浮=3×107 N。
（3）．該公務(wù)船行駛的速度為v=36 km/h，行駛時(shí)間為t=5h，則行駛的距離為：
s=vt=36 km/h×5h=180km=180000m，
船受到阻力為船重的 0.05 倍，因船勻速航行，則船的動(dòng)力等于阻力，所以：
F=f=0.05G=0.05×3×107 N=1.5×106 N，
則這一過(guò)程中動(dòng)力所做的功是：
W=Fs=1.5×106 N×180000m=2.7×1011J。
答：（1）．若該船的聲吶探頭距水面深度為 10 m，則該聲吶探頭受到海水的壓強(qiáng)是1×105 Pa；
（2）．該船滿載時(shí)排開(kāi)水體積為 3000 m3，此時(shí)船受到的浮力是3×107 N；重力是3×107 N；
（3）．該公務(wù)船滿載時(shí)以 36 km/h 的速度勻速航行 5h，若航行時(shí)受到阻力為船重的 0.05 倍，則這一過(guò)程中動(dòng) 力所做的功是2.7×1011J。
14．.在2019年4月23日舉行的慶祝人民海軍成立70周年閱兵式上，擔(dān)任檢閱艦的西寧艦是國(guó)產(chǎn)新型052D型導(dǎo)彈驅(qū)逐艦，被為“中華神盾”，其部分參數(shù)如下表所示。已知海水密度為1.03×103kg/m3。求：
艦長(zhǎng)
156米
續(xù)航力
4500海里
艦寬
18米
滿載排水量
7500噸
最大航速
55.56千米/小時(shí)
最大吃水深度
65米


(1)水面下6m處的艦體上所受海水的壓強(qiáng)為多大?
(2)西寧艦滿載時(shí)，受到的浮力是多少?
(3)某次航行時(shí)，若重為7×107N的西寧艦以36km/h的速度勻速直線航行，其受到的阻力是總重的0.01倍，則西寧艦所受牽引力的功率是多大?
【答案】(1)6.18×104pa；(2)7.5×107N；(3)7×106W
【解析】（1）．水下6m壓強(qiáng)：
（2）．滿載時(shí)所受浮力等于排開(kāi)水的重力：

（3）．
由于作勻速直線運(yùn)動(dòng)，牽引力等于阻力：

答：（1）水面下6m處的艦體上所受海水的壓強(qiáng)為。（2）受到的浮力為。（3）西寧艦所受牽引力的功率是。
15．為保障殘障人土通行安全和便利，有關(guān)部門要求公共場(chǎng)所配套無(wú)障礙設(shè)施。如圖為一種殘疾人專用通道(相當(dāng)于斜面)，長(zhǎng)12m、高1.5m。某人乘坐電動(dòng)輪椅在此通道上沿直線勻速向上行駛至水平臺(tái)面，用時(shí)10s。人和電動(dòng)輪椅的總質(zhì)量為96kg。求：

(1)電動(dòng)輪椅沿通道運(yùn)動(dòng)的速度是多少?
(2)此人乘坐輪椅靜止在水平臺(tái)面時(shí)，輪胎與臺(tái)面的的總接觸面積為30cm2，則臺(tái)面受到的壓強(qiáng)是多大?
(3)上行過(guò)程中，若該電動(dòng)輪椅上坡時(shí)牽引力的功率為200W，則該通道的機(jī)械效率是多少?
【答案】(1)1.2m/s；(2)3.2×105pa；(3)72％
【解析】（1）．電動(dòng)輪椅沿通道運(yùn)動(dòng)速度為： ，
（2）．，
臺(tái)面受到壓強(qiáng)為
（3）．
通道機(jī)械效率為
答：（1）電動(dòng)輪椅沿通道運(yùn)動(dòng)速度為1.2m/s。（2）臺(tái)面受到壓強(qiáng)為。（3）通道機(jī)械效率為72%。
16．如圖甲所示，長(zhǎng)、寬、高分別為40cm、20cm、10cm，質(zhì)量為6kg的長(zhǎng)方體物體靜止在水平地面上，現(xiàn)用圖乙所示的滑輪組在5s內(nèi)將物體M勻速提升2m，動(dòng)滑輪重20N，不計(jì)繩重及滑輪摩擦．（水的密度為l.0×103kg/m3，g取10N/kg）．求：

（l）當(dāng)物體M靜止豎放在水平地面時(shí)，它對(duì)地面的壓力和對(duì)地面的最大壓強(qiáng)分別是多少？
（2）繩端拉力F的功率是多少？
（3）若將物體M放入足夠多的水中，則靜止時(shí)受到的浮力是多少？
【答案】（1）60N；3×103Pa；（2）32W；（3）60N
【解析】（1）．物體的重力：G=mg=6kg×10N/kg=60N，當(dāng)物體M靜止豎放在水平地面時(shí)，它對(duì)地面的壓力：F壓=G =60N，
受力面積最小，壓強(qiáng)最大；此時(shí)壓強(qiáng)為：
p最大==3×103Pa；
（2）．滑輪組的動(dòng)滑輪繞2段繩，不計(jì)繩重及滑輪摩擦，拉力：F=（G+G動(dòng)）=×（60N+20N）=40N，
物體上升的速度：v==0.4m/s，
繩子自由端的速度：v繩=2v=2×0.4m/s=0.8m/s，
繩端拉力F的功率：P=F v繩=40N×0.8m/s=32W；
（3）．物體的密度：ρ==0.75×103kg/m3，
因?yàn)棣眩鸡阉晕矬w放入足夠多的水中，靜止時(shí)漂浮，受到的浮力F浮=G=60N。
答：（1）．它對(duì)地面的壓力是60N，對(duì)地面的最大壓強(qiáng)分別是3×103Pa；（2）．繩端拉力F的功率是32W；（3）．若將物體M放入足夠多的水中，則靜止時(shí)受到的浮力是60N。
17．如圖，為通往浮來(lái)山的的部分路段示意圖，水平路面AB=200m、斜坡BC=120m、 坡高CD=6m。搭載乘客后總重為G=1.5×105N的公交車，輪胎與水平路面總接觸面積為0.4m2。當(dāng)它以恒定功率P1勻速通過(guò)AB段時(shí)，用時(shí)t1=20s；以恒定功率P2勻 速通過(guò)BC段時(shí)，用時(shí)t2=16s。公交車在AB段和BC段行駛時(shí)受到的阻力始終是車總重的0.01倍。請(qǐng)完成下列問(wèn)題：

（1）請(qǐng)求出公交車靜止在水平地面時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)。
（2）公交車通過(guò)AB段時(shí)，牽引力的功率P1是多少瓦特？
（3）公交車通過(guò)BC段時(shí)，可以看成一個(gè)簡(jiǎn)單機(jī)械，即斜面，牽引力的功就是總功， 阻力的功是額外功，重力的功是有用功。求公交車通過(guò)BC段時(shí)牽引力的功為 多少焦耳？
【答案】（1）3.75×105Pa；（2）1.5×104W；（3）1.08×106J
【解析】（1）．公交車靜止在水平地面時(shí)對(duì)地面的壓力：F=G=1.5×103N；
公交車靜止在水平地面時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)：p===3.75×105Pa
（2）．公交車通過(guò)AB段時(shí)牽引力：F牽=f=0.01G=0.011.5×105N=1.5×103N;
公交車通過(guò)AB段做的功：W= F牽sAB=1.5×103N200m=3×105J
牽引力的功率：P1===1.5×104W;
（3）．公交車通過(guò)BC段時(shí)阻力做的功，即額外功：W額= fsBC=1.5×103N120m=1.8×105J
重力做的有用功：W有用=Gh=1.5×105N6m=9×105N
公交車通過(guò)BC段時(shí)牽引力的功:W總= W有用 W額=9×105N1.8×105J=1.08×106J
答：（1）．公交車靜止在水平地面時(shí)對(duì)地面的壓強(qiáng)為3.75×105Pa；（2）．公交車通過(guò)AB段時(shí)，牽引力的功率P1是1.5×104W；（3）．公交車通過(guò)BC段時(shí)牽引力的功為1.08×106J。

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