挑戰(zhàn)25 綜合能力題（浮力與壓強(qiáng)綜合17題、簡單機(jī)械8題、其他綜合9題）（解析版）-2022年中考物理真題《壓軸挑戰(zhàn)》分類匯編

年中考物理真題《壓軸挑戰(zhàn)》分類匯編（解析版）挑戰(zhàn)25綜合能力題（浮力與壓強(qiáng)綜合17題、簡單機(jī)械8題、其他綜合9題）1．（2022?貴陽）《天工開物》中記錄了古代勞動(dòng)者煮海水制鹽的方法，如圖甲所示。用于制鹽的海水密度有嚴(yán)格要求，在《西溪叢語》中談到了用蓮子選定海水的方法：采用多粒蓮子投入盛有海水的容器中，若所有蓮子均浮，則海水含鹽重；若所有蓮子均沉，則這樣的海水就毫無制鹽價(jià)值。后來《熬波圖詠》中談到，將蓮子分別浸入不同密度等級的海水中（一等海水密度最大，二、三、四等依次次之），充分浸泡后制備成不同測定標(biāo)準(zhǔn)的“浮子”。將“浮子”放入盛有待測海水的竹管內(nèi)，如圖乙所示，根據(jù)浮起的“浮子”數(shù)即可判斷待測海水的密度范圍。請回答下列問題：（1）煮海水制鹽過程中，水發(fā)生的物態(tài)變化是汽化；（2）若一粒浸泡后的蓮子質(zhì)量是3×10﹣3kg，其受到的重力是多少？（g取10N/kg）（3）《西溪叢語》談到：無制鹽價(jià)值的海水，蓮子放入后會(huì)全部沉入水底。蓮子沉入水底的原因是什么？（4）將四粒不同測定標(biāo)準(zhǔn)的“浮子”放入盛有待測海水的竹管內(nèi)。請根據(jù)圖乙中“浮子”靜止時(shí)的情況判斷：2號“浮子”制備時(shí)是浸泡在哪一等級的海水中？寫出你判斷的理由。（設(shè)各“浮子”的體積均相同，其密度與對應(yīng)等級的海水密度相等）【解答】解：（1）煮海水制鹽過程中，水變成水蒸氣跑到空氣中，所以其中水發(fā)生的物態(tài)變化是汽化；（2）若一粒浸泡后的蓮子質(zhì)量是3×10﹣3kg，其受到的重力G＝mg＝3×10﹣3kg×10N/kg＝3×10﹣2N；（3）無制鹽價(jià)值的海水，其中的含鹽量少，則這種海水的密度會(huì)較小；而蓮子的密度大于這種海水的密度，所以蓮子沉入水底；（4）由圖乙可知，V排1＞V排2＞V排3＞V排4，待測海水密度一定，根據(jù)阿基米德原理可知，浮力F1＞F2＞F3＞F4，1號“浮子”沉底，其浮力小于重力，2、3、4號“浮子”漂浮，它們的浮力均等于重力，所以G1＞G2＞G3＞G4，根據(jù)G＝mg可知，“浮子”的質(zhì)量m1＞m2＞m3＞m4，又因各“浮子”體積相同，根據(jù)ρ＝可知，“浮子”的密度ρ1＞ρ2＞ρ3＞ρ4，所以，2號“浮子”制備時(shí)浸泡在二等海水中。答：（1）汽化；（2）若一粒浸泡后的蓮子質(zhì)量是3×10﹣3kg，其受到的重力是3×10﹣2N；（3）蓮子沉入水底的原因是蓮子的密度大于海水的密度；（4）由圖乙可知，V排1＞V排2＞V排3＞V排4，待測海水密度一定，根據(jù)阿基米德原理可知，浮力F1＞F2＞F3＞F4，1號“浮子”沉底，其浮力小于重力，2、3、4號“浮子”漂浮，它們的浮力均等于重力，所以G1＞G2＞G3＞G4，根據(jù)G＝mg可知，“浮子”的質(zhì)量m1＞m2＞m3＞m4，又因各“浮子”體積相同，根據(jù)ρ＝可知，“浮子”的密度ρ1＞ρ2＞ρ3＞ρ4，所以，2號“浮子”制備時(shí)浸泡在二等海水中。2．（2022?云南）研究物體的沉浮條件時(shí)，一實(shí)驗(yàn)小組將一質(zhì)量為54g的橡皮泥放入盛水的水槽中，橡皮泥下沉。老師請大家思考能否讓橡皮泥漂浮在水面上呢？他們經(jīng)過思考后將橡皮泥捏成了如圖所示的厚度均勻的半球狀“小碗”，將碗口朝上輕輕放在水面上，小碗漂浮。（ρ泥＝1.2g/cm3，ρ水＝1.0g/cm3，半球的體積公式是V＝πR3，π取3，取1.65）（1）橡皮泥放入水槽前，水的深度是0.1m，求水對水槽底部的壓強(qiáng)；（2）求橡皮泥的體積；（3）橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是多少？（4）橡皮泥“小碗”的厚度d要滿足什么條件，才能夠漂浮在水面上？【解答】解：（1）橡皮泥放入水槽前，水的深度是0.1m，水對水槽底部的壓強(qiáng)為：p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m＝1000Pa；（2）由ρ＝可知，橡皮泥的體積為：V泥＝＝＝45cm3；（3）橡皮泥的質(zhì)量為：G泥＝m泥g＝0.054kg×10N/kg＝0.54N，則橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力為：F?。紾泥＝0.54N；（4）由阿基米德原理可知，橡皮泥“小碗”恰好漂浮在水面上時(shí)排開水的體積為：V排＝＝＝5.4×10﹣5m3＝54cm3，由V＝πR3可知，“小碗”的外徑至少為：R＝＝＝3cm，“小碗”的容積（內(nèi)部體積）為：V'＝V排﹣V泥＝54cm3﹣45cm3＝9cm3，所以，“小碗”的內(nèi)徑R'＝＝＝1.65cm，所以橡皮泥“小碗”的厚度應(yīng)小于：d＝R﹣R'＝3cm﹣1.65cm＝1.35cm。答：（1）橡皮泥放入水槽前，水的深度是0.1m，水對水槽底部的壓強(qiáng)為1000Pa；（2）橡皮泥的體積為45cm3；（3）橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是0.54N；（4）橡皮泥“小碗”的厚度d應(yīng)小于1.35cm，才能夠漂浮在水面上。3．（2022?赤峰）在建設(shè)橋梁時(shí)，需將一重為3×104N正方體橋梁部件從運(yùn)輸船上轉(zhuǎn)移至河水中。（1）用吊車將該部件從運(yùn)輸船上勻速向上提升，如圖甲所示。20s時(shí)間內(nèi)，拉力F對部件做了6×104J的功，計(jì)算這個(gè)過程中：①拉力F做功的功率；②部件上升的距離。（2）如圖乙所示，緩慢的將部件勻速投入水中。水對部件下表面的壓力記作F1，水對部件上表面的壓力記作F2，二者與部件下表面在水中的深度h的關(guān)系如圖丙所示（忽略水的阻力）。求：圖丙所示過程中，部件浸沒時(shí)受到的浮力。【解答】解：（1）①20s時(shí)間內(nèi)，拉力F對部件做了6×104J的功，則拉力F做功的功率為：P＝＝＝3000W；②由于該部件從運(yùn)輸船上勻速向上提升，根據(jù)二力平衡，F(xiàn)＝G＝3×104N；由P＝＝可知，部件上升的距離為：s＝＝＝2m；（2）由圖像可知，當(dāng)部件在水中的深度為h2時(shí)，水對部件上表面的壓力F2＝0N，水對部件下表面的壓力F1＝1×104N，此時(shí)部件剛好完全浸沒在河水中，根據(jù)壓力差法，部件浸沒時(shí)受到的浮力為：F?。紽1﹣F2＝1×104N。答：（1）①拉力F做功的功率為3000W；②部件上升的距離為2m；（2）部件浸沒時(shí)受到的浮力為1×104N。4．（2022?六盤水）世界最長跨海大橋——港珠澳大橋，橫跨伶仃洋，將香港、澳門和珠海三地連為一體，被譽(yù)為現(xiàn)代世界新七大奇跡之一，如圖甲所示。港珠澳大橋由橋、人工島、海底隧道三部分組成。其中6.7公里的海底隧道距離海面40多米，由33節(jié)沉管對接而成。港珠澳大橋施工海域恰好穿過中華白海豚自然保護(hù)區(qū)，這種珍稀動(dòng)物是香港回歸祖國的吉祥物。開工前工程師們立下了誓言，大橋通車白海豚不搬家。監(jiān)測結(jié)果表明至大橋竣工，依然有近兩千頭中華白海豚歡快地棲息在港珠澳大橋周邊海域。請回答下列問題：（1）如圖乙所示，以人工島為參照物，正在海中游動(dòng)的白海豚是運(yùn)動(dòng)（選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”）的。（2）港珠澳大橋全長55km，設(shè)計(jì)通行時(shí)速100km/h。若一輛具備通行車牌的汽車按大橋設(shè)計(jì)時(shí)速行駛，至少需要多長時(shí)間才能通過大橋？（3）鋪設(shè)海底隧道的沉管，每節(jié)質(zhì)量約為7.4×107kg，則每節(jié)沉管所受重力為多少N？（取g＝10N/kg）（4）兩端密封后的沉管，每節(jié)最大排水量約8萬噸，由于其整體密度稍小于海水密度，所以沉管浮在海面，需用拖輪浮運(yùn)至既定位置再沉放安裝。若你是大橋的工程師，你如何將沉管沉放到海底安裝，請運(yùn)用所學(xué)浮力知識進(jìn)行說明。【解答】解：（1）以人工島為參照物，白海豚有位置的變化，因此白海豚是運(yùn)動(dòng)的；（2）根據(jù)v＝可得，汽車勻速通過大橋全程所用的時(shí)間：t＝＝＝0.55h；（3）每節(jié)沉管所受重力為G＝mg＝7.4×107kg×10N/kg＝7.4×108N；（4）將兩端密封后的漂浮在海面上，再用船將密封沉管拖到預(yù)定海面上，向其內(nèi)部灌水使之沉入海底，當(dāng)密封沉管灌水下沉到海底后，將其下半部分埋入海底的泥沙中，再將灌入其中的海水全部抽出，此時(shí)空心密封沉管不會(huì)再上??；原因：沉管下半部分埋入海底的泥沙中，下表面不受海水的壓力，根據(jù)浮力的產(chǎn)生原因，沉管不再受海水的浮力，此時(shí)空心密封沉管不會(huì)再上浮。故答案為：（1）運(yùn)動(dòng)；（2）至少需要0.55h才能通過大橋；（3）每節(jié)沉管所受重力為7.4×108N；（4）見解答。5．（2022?菏澤）深海養(yǎng)殖技術(shù)在海洋漁業(yè)中被普遍推廣。甲圖為某深海大黃魚漁場引進(jìn)的單柱半潛式養(yǎng)殖網(wǎng)箱，乙圖為其簡化模型。在乙圖中，中央的柱形容器是由橫截面積為2m2、高20m的鍍鋅鐵皮（不計(jì)鐵皮體積）制成的空心圓柱體，可進(jìn)水或充氣，使整個(gè)網(wǎng)箱按要求上浮或下沉；網(wǎng)箱與海水相通，是養(yǎng)魚的空間，并與圓柱體固定在一起；網(wǎng)箱的底部懸掛質(zhì)量為20t的鑄鐵塊（不與海底接觸），鑄鐵塊相當(dāng)于“船錨”，起穩(wěn)定作用。已知制作網(wǎng)箱材料的總質(zhì)量為10t，網(wǎng)箱材料和鑄鐵塊能夠排開海水的最大體積為6m3，海水的密度按1.0×103kg/m3計(jì)算，g取10N/kg。求：（1）海面以下15m處海水的壓強(qiáng)；（2）當(dāng)網(wǎng)箱的底部下沉到海面下15m處靜止時(shí)，空心圓柱體內(nèi)海水的高度；（3）該裝置能否在海面下40m深處進(jìn)行懸浮養(yǎng)殖，請簡要說明理由。【解答】解：（1）海面以下15m處海水的壓強(qiáng)p＝ρ海水gh＝1×103kg/m3×10N/kg×15m＝1.5×105Pa；（2）網(wǎng)箱材料和鑄鐵塊的總質(zhì)量m＝10t+20t＝30t＝3×104kg，網(wǎng)箱靜止在海水中.，整個(gè)裝置受到的浮力等于它的總重力，即F浮＝G＝mg＝3×104kg×10N/kg＝3×105N，根據(jù)阿基米德原理可知排開海水的體積：V排＝＝＝30m3，空心圓柱體排開海水的體積V排′＝V排﹣V0＝30m3﹣6m3＝24m3，空心圓柱體內(nèi)海水的體積V海水＝V圓柱體﹣V露﹣V排′＝2m2×20m﹣2m2×5m﹣24m3＝6m3，空心圓柱體內(nèi)海水的高度h海水＝＝＝3m；（3）通過氣閥改變空心圓柱體內(nèi)海水的高度.使整個(gè)裝置所受的浮力等于它的總重力，該裝置能在海面下任意深處進(jìn)行養(yǎng)殖。答：（1）海面以下15m處海水的壓強(qiáng)為1.5×105Pa；（2）當(dāng)網(wǎng)箱的底部下沉到海面下15m處靜止時(shí)，空心圓柱體內(nèi)海水的高度為3m；（3）該裝置能在海面下40m深處進(jìn)行懸浮養(yǎng)殖。通過氣閥改變空心圓柱體內(nèi)海水的高度.使整個(gè)裝置所受的浮力等于它的總重力，該裝置能在海面下任意深處進(jìn)行養(yǎng)殖。6．（2022?襄陽）一底面積為8cm2的容器放置在水平地面上（如圖甲所示），內(nèi)放有一創(chuàng)意“潛艇”模型?！皾撏А笔怯筛?0cm、底部嵌有金屬塊的塑料制成的柱體（ρ塑料＝0.8×103kg/m3）。緩慢向圖甲所示容器中注水到一定深度時(shí)“潛艇”會(huì)漂浮，繼續(xù)注水到24cm時(shí)停止，注水質(zhì)量m與容器中水的深度h的m﹣h關(guān)系圖象如圖乙所示。當(dāng)把“潛艇”水平切掉一部分后，剩余部分放入水中恰好懸浮（如圖丙所示），測得“潛艇”剩余部分的質(zhì)量為0.05kg。（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）求：（1）圖丙中“潛艇”剩余部分懸浮于水中時(shí)受到的浮力為0.5N；由圖乙分析可知，當(dāng)注水深度為18cm時(shí)，“潛艇”對容器底部壓力剛好為0；（2）注水停止時(shí)水對容器底部的壓力；（3）“潛艇”水平切掉的高度Δh以及圖乙中m1的值各為多少？【解答】解：（1）由題知，“潛艇”剩余部分的質(zhì)量為0.05kg，剩余部分放入水中恰好懸浮，此時(shí)“潛艇”受到的浮力：F?。紾剩＝m剩g＝0.05kg×10N/kg＝0.5N；由圖乙可知，當(dāng)注入水的深度在18cm時(shí)，圖象出現(xiàn)拐點(diǎn)，且此后注入相同深度的水時(shí)水的質(zhì)量增大，而“潛艇”高是20cm，所以，當(dāng)注入水的深度h1＝18cm時(shí)，“潛艇”恰好處于漂浮狀態(tài)，此時(shí)“潛艇”對容器底部壓力剛好為0；（2）注水到24cm時(shí)停止，水的深度h2＝24cm＝0.24m，水對容器底部的壓強(qiáng)：p＝ρ水gh2＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m＝2.4×103Pa，水對容器底部的壓力：F＝pS＝2.4×103Pa×8×10﹣4m2＝1.92N；（3）當(dāng)注入水深度h＝18cm＝0.18m時(shí)，“潛艇”恰好處于漂浮狀態(tài)，由浮漂條件有：F?。紾總＝G切+G剩，所以：ρ水gV排＝m切g(shù)+m剩g，即：ρ水gS潛×0.18m＝ρ塑gS潛×Δh+m剩g﹣﹣﹣﹣﹣﹣①當(dāng)把“潛艇”水平切掉一部分后，剩余部分放入水中恰好懸浮時(shí)，F(xiàn)浮′＝G?！洌矗害阉甮S潛（0.2m﹣Δh）＝m剩g﹣﹣﹣﹣﹣﹣②①式﹣②式，化簡解得：Δh＝0.1m＝10cm；將Δh＝0.1m代入②，解得：S潛＝5×10﹣4m2＝5cm2，所以“潛艇”恰好處于漂浮狀態(tài)時(shí)注入水的體積：V1＝（S容﹣S潛）h1＝（8cm2﹣5cm2）×18cm＝54cm3，此過程中注水的質(zhì)量：m1＝ρ水V1＝1.0g/cm3×54cm3＝54g。答：（1）0.5；18；（2）注水停止時(shí)水對容器底部的壓力為1.92N；（3）“潛艇”水平切掉的高度Δh為10cm，圖乙中m1的值為54g。7．（2022?湘潭）用浮筒打撈海底沉船時(shí)，將充滿海水的浮筒豎直下沉至沉船位置與沉船綁定，向筒內(nèi)充氣將海水全部排出，浮筒所受浮力大于重力，浮筒對沉船提供向上的力。為探測沉船的深度，打撈前，在海面豎直向沉船發(fā)射超聲波，如圖所示，測得聲波從發(fā)射至回到海面的時(shí)間是0.2s。空浮筒體積（含空腔部分）為900m3，質(zhì)量為2×105kg。已知海水中的聲速為1500m/s，海水的密度是ρ＝1.0×103kg/m3。忽略浮筒體積變化，問：（1）海水中的聲速比空氣中的聲速快，沉船在海面下150m深的位置，此位置海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為1.5×106Pa；（2）空浮筒的重力為2×106N，浸沒的浮筒充滿氣后所受的浮力為9×106N，浮筒對沉船提供的力為7×106N；（3）打撈時(shí)，用6個(gè)這樣充滿氣的浮筒，恰能使重為5×107N的沉船勻速上升，則這艘沉船受到的浮力為多少？（浮筒和沉船均未露出水面，不計(jì)海水阻力）【答案】（1）快；150；1.5×106；（2）2×106；9×106；7×106；（3）這艘沉船受到的浮力為8×106N?！窘獯稹拷猓海?）海水中的聲速比空氣中的聲速快，沉船在海面下的深度為：h＝vt＝1500m/s××0.2s＝150m，此位置海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為：p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×150m＝1.5×106Pa；（2）空浮筒的重力為：G＝mg＝2×105kg×10N/kg＝2×106N，浸沒的浮筒充滿氣后所受的浮力為：F浮＝ρ海水gV排＝ρ海水gV＝1.0×103kg/m3×10N/kg×900m3＝9×106N；浮筒對沉船提供的力為：F＝F浮﹣G＝9×106N﹣2×106N＝7×106N；（3）用6個(gè)這樣充滿氣的浮筒對沉船的拉力為：F'＝6×7×106N＝4.2×107N，恰能使重為5×107N的沉船勻速上升，則這艘沉船受到的浮力為：F浮'＝G'﹣F'＝5×107N﹣4.2×107N＝8×106N。故答案為：（1）快；150；1.5×106；（2）2×106；9×106；7×106；（3）這艘沉船受到的浮力為8×106N。8．（2022?株洲）足夠高的柱形透明玻璃容器，其底面為正方形。容器內(nèi)用厚度不計(jì)的隔板分成左右兩部分，隔板上距離容器底部5cm處開有小圓孔，小圓孔用橡皮膜封閉，橡皮膜兩側(cè)壓強(qiáng)大小不相等時(shí)，其形狀發(fā)生改變。（1）該裝置內(nèi)若倒入同種液體，通過改變兩側(cè)液面的高度，并觀察橡皮膜左右彎曲的情況，可以研究液體壓強(qiáng)跟深度的關(guān)系（填“深度”或“液體密度”）；若倒入不同液體，控制兩側(cè)液面相平，并觀察橡皮膜左右彎曲的情況，可以研究液體壓強(qiáng)跟液體密度的關(guān)系（填“深度”或“液體密度”）。（2）隔板位于容器正中間時(shí)，左、右兩部分水面相平，如圖甲所示。若隔板向左平移，則橡皮膜向右彎曲（填“左”或“右”）；此過程左側(cè)水的重力勢能變大（填“變大”或“變小”）。（3）將隔板從圖甲所示位置向左緩慢平移一定距離后，兩側(cè)水面高度如圖乙所示，求此時(shí)橡皮膜兩側(cè)所受的壓強(qiáng)差。（已知水的密度為1.0×103kg/m3，g取10N/kg）【答案】（1）深度；液體密度；（2）右；變大；（3）橡皮膜兩側(cè)所受的壓強(qiáng)差為800Pa?！窘獯稹拷猓海?）該裝置內(nèi)若倒入同種液體，通過改變兩側(cè)液面的高度，并觀察橡皮膜左右彎曲的情況，液體的深度相同，密度不同，可以研究液體壓強(qiáng)跟深度的關(guān)系；若倒入不同液體，控制兩側(cè)液面相平，并觀察橡皮膜左右彎曲的情況，不同液體密度不同，深度相同，可以研究液體壓強(qiáng)跟液體密度的關(guān)系；（2）隔板位于容器正中間時(shí)，左、右兩部分水面相平，如圖甲所示。若隔板向左平移，則左側(cè)的液體深度增加，根據(jù)p＝ρgh，則液體向右的壓強(qiáng)（較高水面產(chǎn)生的壓強(qiáng)）大于向左（較低水面）的壓強(qiáng)，會(huì)看到橡皮膜向右彎曲；此過程左側(cè)水的質(zhì)量不變，高度增加，重力勢能變大；（3）圖乙中U形管左右兩側(cè)水面的高度差Δh＝20cm﹣12cm＝8cm＝0.08m，則橡皮膜兩側(cè)所受的壓強(qiáng)差為：p＝ρgΔh＝1×103kg/m3×10N/kg×0.08m＝800Pa。故答案為：（1）深度；液體密度；（2）右；變大；（3）橡皮膜兩側(cè)所受的壓強(qiáng)差為800Pa。9．（2022?懷化）中國第一艘國產(chǎn)航空母艦命名為“中國人民解放軍海軍山東艦”，舷號為“17”（如圖所示）。該艦滿載排水量達(dá)到了6.75×104t，吃水深度為10.5m。求該艦滿載時(shí)：（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg）（1）受到的浮力；（2）艦底10.5m深處受到海水的壓強(qiáng)?！窘獯稹拷猓海?）由阿基米德原理可知，該艦滿載時(shí)受到的浮力：F?。紾排＝m排g＝6.75×104×103kg×10N/kg＝6.75×108N；（2）艦底10.5m深處受到海水的壓強(qiáng)：p＝ρ海水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m＝1.05×105Pa。答：（1）該艦滿載時(shí)受到的浮力為6.75×108N；（2）艦底10.5m深處受到海水的壓強(qiáng)為1.05×105Pa。10．（2022?常州）潛艇在水艙內(nèi)無水時(shí)應(yīng)漂浮于海面，可以通過充入適量海水實(shí)現(xiàn)潛入海中，2013年，西班牙剛建成的S﹣80潛艇，質(zhì)量為3.3×106kg，海水密度為1.1×103kg/m3，g取10N/kg。（1）工程師對潛艇進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)水艙內(nèi)無水的潛艇居然在海水中沉沒、最終靜止在水平船塢底部，如圖甲所示，已知船塢底部對潛艇的支持力為6.6×105N，求潛艇的體積有多大？（2）為了實(shí)現(xiàn)水艙內(nèi)無水時(shí)潛艇剛好懸浮在海水中，工程師先將潛艇切割成兩段，然后在這兩段之間加入增補(bǔ)艙段，如圖乙所示，建成潛艇如圖丙所示，已知增補(bǔ)艙段的質(zhì)量為4.4×104kg，求增補(bǔ)艙段的體積有多大？（3）在此基礎(chǔ)上，工程師將潛艇內(nèi)的部分原設(shè)備更換為更輕（輕/重）的新設(shè)備，即可實(shí)現(xiàn)在水艙內(nèi)無水時(shí)潛艇漂浮于海面?！窘獯稹拷猓海?）潛艇受到的重力為G＝mg＝3.3×106kg×10N/kg＝3.3×107N，潛艇受到的浮力為F?。紾﹣F支＝3.3×107N﹣6.6×105N＝3.234×107N；由F?。溅岩篻V排得，潛艇的體積為V＝V排＝＝＝2940m3；（2）增補(bǔ)艙受到的重力為G增＝m增g＝4.4×104kg×10N/kg＝4.4×105N，潛艇懸浮時(shí)受到的浮力為F浮懸＝G+G增＝3.3×107N+4.4×105N＝3.344×107N，增補(bǔ)艙受到的浮力為F浮增＝F浮懸﹣F?。?.344×107N﹣3.234×107N＝1.1×106N，由F?。溅岩篻V排得，增補(bǔ)艙的體積為V增＝V排增＝＝＝100m3；（3）將潛艇內(nèi)的部分原設(shè)備更換為更輕，也就是密度更小的物體，潛艇的總質(zhì)量減小，總重力減小，潛艇即可實(shí)現(xiàn)在水艙內(nèi)無水時(shí)潛艇漂浮于海面。答：（1）潛艇的體積為2940m3；（2）增補(bǔ)艙的體積為100m3；（3）輕。11．（2022?長春）學(xué)習(xí)浮力知識后，小明做了以下實(shí)驗(yàn)：將30cm高的長方體A豎直放在圓柱形容器內(nèi)。（1）向容器內(nèi)緩慢注水，當(dāng)長方體A剛好對容器底部無壓力時(shí)，停止注水，水深為18cm，如圖甲所示。這一過程中，隨著注水深度的增加，長方體A所受的浮力逐漸變大。（2）繼續(xù)向容器內(nèi)緩慢注水，直到注滿。關(guān)于長方體A浸在水中的深度h與新注入水的質(zhì)量m之間的關(guān)系，下列圖象表達(dá)正確的是A。（3）將長方體A與合金塊B（ρB＝6ρ水）粘合成一個(gè)整體，放入水中靜止后，長方體A剛好浸沒，如圖乙所示。再將這個(gè)整體倒立放入水中，松手后這個(gè)整體保持豎直靜止?fàn)顟B(tài)，求該狀態(tài)下長方體A的底面所在深度處水的壓強(qiáng)。（寫出必要的文字說明、表達(dá)式及最后結(jié)果。已知：ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg，粘合劑的質(zhì)量與體積忽略不計(jì)）【答案】（1）變大；（2）A；（3）見解答?！窘獯稹拷猓海?）這一過程中，隨著注水深度的增加，長方體A浸沒在水中的體積變大，即V排變大，根據(jù)阿基米德原理可知，長方體A所受的浮力逐漸變大；（2）當(dāng)長方體A剛好對容器底部無壓力時(shí)，停止注水，水深為18cm，說明長方體A剛好處于漂浮狀態(tài)，即F?。紾A；當(dāng)繼續(xù)向容器內(nèi)緩慢注水，直到注滿，此過程中，長方體A的重力不變，故其浮力不變，排開水的體積不變，長方體A浸在水中的深度h不變，故選A；（3）設(shè)長方體A底面積為S；由（2）可知，GA＝F浮1＝ρ水gSh……①；將長方體A與合金塊B（ρB＝6ρ水）粘合成一個(gè)整體，放入水中靜止后，長方體A剛好浸沒，此時(shí)長方體A受到的浮力等于長方體A、合金塊B的重力，即：GA+GB＝F浮2＝ρ水gSH……②，由①②可知，合金塊B的重力為：GB＝F浮2﹣F浮1＝ρ水gS（H﹣h），根據(jù)重力公式結(jié)合密度公式可知，GB＝ρBgVB＝ρ水gS（H﹣h）＝ρ水gS（0.3m﹣0.18m），解得：VB＝0.02m×S；當(dāng)將這個(gè)整體倒立放入水中時(shí)，這個(gè)整體仍然處于漂浮狀態(tài)，此時(shí)合金塊B完全浸沒在水中，長方體A浸沒深度為H'，根據(jù)浮沉條件可知，GA+GB＝F浮3+F浮B＝ρ水gSH'+ρ水gVB＝ρ水gSH'+0.02m×ρ水gS……③；由②③可得：ρ水gSH＝ρ水gSH'+0.02m×ρ水gS，即0.3m＝H'+0.02m，解得：H'＝0.28m，根據(jù)液體壓強(qiáng)公式可知，該狀態(tài)下長方體A的底面所在深度處水的壓強(qiáng)為：p＝ρ水gH'＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.28m＝2.8×103Pa。故答案為：（1）變大；（2）A；（3）見解答。12．（2022?岳陽）巴陵廣場是市民休閑的好去處，廣場上有座關(guān)于后羿斬巴蛇的雕像，高約16m，質(zhì)量為2×106kg。小明從家里出發(fā)，以1m/s的速度散步去廣場，600s后到達(dá)。（1）求小明從家到廣場經(jīng)過的路程；（2）求雕像所受的重力大小；（3）小明估測雕像與水平地面的接觸面積約為100m2，求雕像對地面的壓強(qiáng)?！窘獯稹拷猓海?）由v＝可得，小明從家到廣場經(jīng)過的路程：s＝vt＝1m/s×600s＝600m；（2）整座雕像的重力：G＝m總g＝2×106kg×10N/kg＝2×107N；（3）整座雕像對地面的壓力：F＝G＝2×107N；雕像對地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝2×105Pa。答：（1）小明從家到廣場經(jīng)過的路程為600m；（2）雕像所受的重力大小為2×107N；（3）雕像對地面的壓強(qiáng)為2×105Pa。13．（2022?河南）小明在科技博覽會(huì)上參加義務(wù)勞動(dòng)，需要把一個(gè)質(zhì)量為12kg的展品從地面搬到高1.2m的展臺上，如圖所示。g取10N/kg。（1）要把展品從地面搬到展臺上，他至少需要對展品做多少功？（2）展臺臺面承受的壓強(qiáng)不能超過40kPa，如果把展品放到水平臺面上，展品與臺面的接觸面積是40cm2，臺面會(huì)不會(huì)被壓壞？請通過計(jì)算說明。（3）展品展示時(shí)，要求臺面水平。請你簡述一種檢驗(yàn)臺面是否水平的操作方法。【解答】解：（1）展品的重力：G＝mg＝12kg×10N/kg＝120N，對展品做的功：W＝Gh＝120N×1.2m＝144J；（2）展品對水平臺面的壓力：F＝G＝120N，則展品與臺面的壓強(qiáng)：p＝＝＝3×104Pa＝30kPa＜40kPa，故臺面不會(huì)被壓壞；（3）因?yàn)樗椒较蚺c豎直方向垂直，所以可以利用重錘線配合直角支架檢查臺面是否水平。答：（1）他至少需要對展品做144J的功；（2）展品與臺面的壓強(qiáng)為30kPa＜40kPa，故臺面不會(huì)被壓壞；（3）利用重錘線配合直角支架檢查臺面是否水平。14．（2022?宜昌）如圖甲所示，我國自行研制的ZBD﹣05兩棲步兵戰(zhàn)車，是世界上水上行駛最快的戰(zhàn)車。它具有獨(dú)特的前部防浪板和尾部滑行板，水中航行時(shí)，兩者配合可以降低阻力，提高速度，有力增強(qiáng)了我軍搶灘登陸的能力，它的部分參數(shù)如下表。已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。則：戰(zhàn)車質(zhì)量26t水上最大速度25km/h履帶著地總面積4m2發(fā)動(dòng)機(jī)功率1100kW（1）尾部滑行板設(shè)計(jì)成如圖乙所示的水翼形狀，使其在水中行駛時(shí)獲得向上的抬升力，它依據(jù)的物理學(xué)原理是流體在流速越大的地方，壓強(qiáng)越?。辉诹魉僭叫〉牡胤剑瑝簭?qiáng)越大。（2）戰(zhàn)車在離岸10km的距離以最快速度沖擊，可以多長時(shí)間到達(dá)岸邊？（3）戰(zhàn)車在搶灘登陸接近水平岸灘時(shí)，收起尾部滑行板，履帶已著地，但仍有4m3的車體浸在水中，如圖丙所示，此時(shí)地面對履帶的壓強(qiáng)是多少？【解答】解：（1）當(dāng)船在水中高速航行時(shí)，水翼上表面凸起，它與船體間的水流速度大，壓強(qiáng)小；水翼下表面的水流速度小，壓強(qiáng)大，因此在水翼的上下表面存在向上的壓力（壓強(qiáng)）差，所以船便獲得升力；所以物理學(xué)原理是流體在流速越大的地方，壓強(qiáng)越??；在流速越小的地方，壓強(qiáng)越大；（2）根據(jù)v＝可知，到達(dá)岸邊的時(shí)間為：t＝＝＝0.4h；（3）根據(jù)阿基米德原理可知，戰(zhàn)車受到的浮力為：F?。溅阉甮V排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×4m3＝4×104N；戰(zhàn)車的重力為：G＝mg＝26×103kg×10N/kg＝2.6×105N；地面對履帶的壓力為：F＝G﹣F?。?.6×105N﹣4×104N＝2.2×105N；履帶受到的壓強(qiáng)為：p＝＝＝5.5×104Pa。答：（1）流體在流速越大的地方，壓強(qiáng)越小；在流速越小的地方，壓強(qiáng)越大；（2）戰(zhàn)車在離岸10km的距離以最快速度沖擊，可以0.4h到達(dá)岸邊；（3）地面對履帶的壓強(qiáng)是5.5×104Pa。15．（2022?衡陽）小王同學(xué)學(xué)習(xí)了壓強(qiáng)和浮力的知識后，自己設(shè)計(jì)了一個(gè)體驗(yàn)實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置的軸剖面圖如圖甲所示。放在水平桌面上的薄壁容器由上下兩個(gè)柱狀體組合而成，下部分容器橫截面積S1＝1×10﹣2m2，高度h1＝0.1m，上部分容器橫截面積S2＝6×10﹣3m2，高度h2＝0.08m，容器的質(zhì)量為0.1kg，圖乙是容器的立體圖。另有一圓柱形實(shí)心鐵棒，鐵棒橫截面積S3＝4×10﹣3m2，長度l＝0.1m。用細(xì)繩繞過定滑輪連接鐵棒，細(xì)繩另一端有一控制鐵棒緩慢升降和暫停裝置（圖中未畫出），鐵棒置于容器口的上方，向容器內(nèi)注入深度h3＝0.09m的水，緩慢讓鐵棒下降，直至完全浸沒后鐵棒停止下降，鐵棒始終保持豎直且未與容器底部接觸（ρ水＝1.0×103kg/m3）。求：（1）注入的水質(zhì)量是多少kg；（2）鐵棒所受浮力F浮的大?。唬?）桌面所受的壓力F1的大小；（4）水對容器底部的壓力F2，通過計(jì)算比較F2與F1的大小?！窘獯稹拷猓海?）由題意可知，注入水的體積：V水＝S1h3＝1×10﹣2m2×0.09m＝9×10﹣4m3，由ρ＝可知，注入水的質(zhì)量：m水＝ρ水V水＝1.0×103kg/m3×9×10﹣4m3＝0.9kg；（2）因?yàn)殍F棒浸沒在水中，所以鐵棒排開水的體積：V排＝V棒＝S3l＝4×10﹣3m2×0.1m＝4×10﹣4m3，則鐵棒浸沒在水中所受的浮力：F?。溅阉甮V排＝1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3＝4N；（3）容器的重力：G容＝m容g＝0.1kg×10N/kg＝1N，注入水的重力：G水＝m水g＝0.9kg×10N/kg＝9N，由阿基米德原理可知，鐵棒浸沒在水中時(shí)排開水的重力：G排＝F?。?N，容器對水面桌面的壓力：F1＝G容+G水+G排＝1N+9N+4N＝14N；（4）鐵棒浸沒在水中時(shí)，容器中水和鐵棒的總體積：V＝V棒+V水＝4×10﹣4m3+9×10﹣4m3＝1.3×10﹣3m3，下部分容器的容積：V下＝S1h1＝1×10﹣2m2×0.1m＝1×10﹣3m3，則上部分容器中水鐵棒的總體積：V上＝V﹣V下＝1.3×10﹣3m3﹣1×10﹣3m3＝3×10﹣4m3，上部分容器中水的高度：h上＝＝＝0.05m，則容器中水的深度：h＝h1+h上＝0.1m+0.05m＝0.15m，因此水對容器底部的壓強(qiáng)：p2＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m＝1.5×103Pa，由p＝可知，水對容器底部的壓力：F2＝p2S1＝1.5×103Pa×1×10﹣2m2＝15N，因此F2＞F1。答：（1）注入的水質(zhì)量是0.9kg；（2）鐵棒所受浮力F浮的大小為4N；（3）桌面所受的壓力F1的大小為14N；（4）F2＞F1。16．（2022?成都）如圖所示，放置在水平桌面上的甲、乙兩個(gè)相同薄壁圓柱形容器，高度為h1，底面積為S1＝100cm2。甲容器內(nèi)裝有水，圓柱形實(shí)心物體浸沒在水底。物體高度為h2＝8cm，底面積為S2＝30cm2，密度為ρ2。乙容器內(nèi)裝有質(zhì)量為m，密度為ρ3的某種液體。忽略物體吸附液體等次要因素，已知ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg。（1）求物體浸沒水底時(shí)所受的浮力大小。（2）將物體從甲容器底部豎直緩慢提升，直到物體上表面高出水面5cm時(shí)停止，求這個(gè)過程中，水對容器底部的壓強(qiáng)變化量。（3）將物體從甲容器取出后，再緩慢放入乙容器內(nèi)，為保證液體不會(huì)溢出，求乙容器內(nèi)液體質(zhì)量m的取值范圍（用ρ2、ρ3、h1、h2、S1、S2表示）?！窘獯稹拷猓海?）圓柱形實(shí)心物體的體積：V柱＝S2h2＝30cm2×8cm＝240cm3＝2.4×10﹣4m3，物體浸沒水底時(shí)，排開水的體積：V排＝V柱＝2.4×10﹣4m3，則物體浸沒水底時(shí)所受的浮力：F?。溅阉甮V排＝1×103kg/m3×10N/kg×2.4×10﹣4m3＝2.4N；（2）當(dāng)物體提升到物體上表面高出水面5cm時(shí)，水面下降的高度：Δh＝＝＝1.5cm＝0.015m，則這個(gè)過程中，水對容器底部的壓強(qiáng)變化量：Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.015m＝150Pa；（3）若ρ2≥ρ3，液體最多時(shí)，物體浸沒在液體中，此時(shí)乙容器內(nèi)液體的體積：V3＝V乙﹣V柱＝S1h1﹣S2h2，由ρ＝可知，液體的質(zhì)量：m＝ρ3V3＝ρ3（S1h1﹣S2h2），若ρ2＜ρ3，液體最多時(shí)，物體漂浮在液體中，由物體的漂浮條件可知，F(xiàn)浮'＝G物，即ρ3gV排'＝ρ2gS2h2，解得：V排'＝此時(shí)乙容器內(nèi)液體的體積：V3'＝V乙﹣V排'＝S1h1﹣，由ρ＝可知，液體的質(zhì)量：m'＝ρ3V3'＝ρ3（S1h1﹣）＝ρ3S1h1﹣ρ2S2h2，綜上分析可得，液體質(zhì)量m的取值范圍為：當(dāng)ρ2≥ρ3時(shí)，m≤ρ3V3＝ρ3（S1h1﹣S2h2），當(dāng)ρ2＜ρ3時(shí)，m≤ρ3S1h1﹣ρ2S2h2。答：（1）物體浸沒水底時(shí)所受的浮力大小為2.4N；（2）這個(gè)過程中，水對容器底部的壓強(qiáng)變化量為150Pa；（3）乙容器內(nèi)液體質(zhì)量m的取值范圍為：當(dāng)ρ2≥ρ3時(shí)，m≤ρ3V3＝ρ3（S1h1﹣S2h2）；當(dāng)ρ2＜ρ3時(shí)，m≤ρ3S1h1﹣ρ2S2h2。17．（2022?廣東）我國自主研制的載人深潛器下潛深度已突破10000m，在載人深潛領(lǐng)域達(dá)到世界領(lǐng)先水平。（取ρ海水＝1.03×103kg/m3，ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）（1）潛水艇活動(dòng)的海水深度一般為300m至600m。它可以通過水艙排水或充水來改變自身重力，從而實(shí)現(xiàn)浮沉。（2）深潛器可進(jìn)入更深的水域，在10000m的深處，海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為1.03×108Pa。由于深海海水壓強(qiáng)太大，深潛器實(shí)現(xiàn)浮沉的方法與潛水艇有所不同。（3）小明閱讀資料后，利用如圖的裝置模擬深潛器在水中的運(yùn)動(dòng)過程。物體甲、乙由一條細(xì)線連接且在水中處于靜止?fàn)顟B(tài)，已知乙的質(zhì)量為0.2kg，體積為25cm3，則乙所受浮力的大小為0.25N，乙受到細(xì)線的拉力為1.75N。若剪斷細(xì)線，甲將上浮（選填“上浮”“懸浮”或“下沉”），此時(shí)甲所受浮力C（填字母）。A.增大，且大于重力B.不變，且等于重力C.不變，且大于重力D.減小，且小于重力【答案】（1）自身重力；（2）1.03×108；（3）0.25；1.75；上?。籆?！窘獯稹拷猓海?）潛水艇是通過改變自重來實(shí)現(xiàn)上浮和下沉的；（2）海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)：p＝ρ海gh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m＝1.03×108Pa；（3）乙浸沒在水中，排開水的體積等于乙的體積，即：V排水＝V乙，乙所受浮力：F浮乙＝ρ水gV排水＝1.0×103kg/m3×10N/kg×25×10﹣6m3＝0.25N；乙靜止時(shí)，受到豎直向下的重力、豎直向上的浮力和繩子拉力的作用，由力的平衡條件可知，拉力：F拉＝G乙﹣F浮乙＝m乙g﹣F浮乙＝0.2kg×10N/kg﹣0.25N＝1.75N；剪斷細(xì)線前，甲靜止時(shí)，受到豎直向下的重力、拉力和豎直向上的浮力的作用，由力的平衡條件可得，F(xiàn)拉+G甲＝F浮甲，此時(shí)浮力大于重力，當(dāng)剪斷細(xì)線后，甲不受向下的拉力作用，由于浮力大于重力，所以甲會(huì)上浮，露出水面前，甲排開水的體積不變，由F?。溅阉甮V排可知，甲受到浮力不變，故C正確。故答案為：（1）自身重力；（2）1.03×108；（3）0.25；1.75；上??；C。18．（2022?湘潭）如圖1，從深井中勻速提取泥土，動(dòng)滑輪和筐總重力為30N。圖2是某次拉力做的功W隨繩自由端拉下的長度s變化的關(guān)系。不計(jì)繩重和摩擦，求：（1）當(dāng)s為10m時(shí)，由圖2可知拉力做了1250J的功，筐和泥土上升了5m；（2）拉力為125N，筐中泥土的重力是220N；（3）本次利用該裝置提升泥土的機(jī)械效率。【答案】（1）1250；5；（2）125；220；（3）本次利用該裝置提升泥土的機(jī)械效率為88%。【解答】解：（1）由圖2可知，當(dāng)s為10m時(shí)，拉力做的功：W總＝1250J，由圖可知，滑輪組繩子的有效股數(shù)n＝2，由s＝nh可得，筐和泥土上升的高度：h＝＝＝5m；（2）由W總＝Fs可得，拉力：F＝＝＝125N，因不計(jì)繩重和摩擦，所以，由F＝（G泥土+G動(dòng)滑輪和筐）可得，筐中泥土的重力：G泥土＝nF﹣G動(dòng)滑輪和筐＝2×125N﹣30N＝220N；（3）拉力做的有用功：W有＝G泥土h＝220N×5m＝1100J，則本次利用該裝置提升泥土的機(jī)械效率：η＝×100%＝×100%＝88%。故答案為：（1）1250；5；（2）125；220；（3）本次利用該裝置提升泥土的機(jī)械效率為88%。19．（2022?廣州）如圖1，工人將重500N的貨物推入靜止的貨柜中（忽略空氣阻力，g取10N/kg）。（1）在斜面上貨物受到沿斜面向上250N的推力F1，從P點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到Q點(diǎn)用時(shí)4s。求此過程①F1的功率；②斜面的機(jī)械效率。（2）在貨柜的同一水平底面上，貨物受到水平向右100N的推力F2，從A點(diǎn)勻速運(yùn)動(dòng)到B點(diǎn)用時(shí)1s，在B點(diǎn)撤去F2，貨物繼續(xù)運(yùn)動(dòng)0.5s停在D點(diǎn)。①用“?”表示貨物，在方框中畫出貨物在C點(diǎn)的受力示意圖；②貨物到A點(diǎn)時(shí)為計(jì)時(shí)起點(diǎn)，在圖2中畫出0～1.2s貨物所受摩擦力的大小隨時(shí)間變化的圖象。（3）圖3中的尾板等效成圖4中以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿，處于水平靜止，尾板自重為G、受到繩的拉力為F3（忽略繩重）。①在圖4中畫出F3的力臂l；②繩長一定，繩按圖5方式懸掛，尾板仍處于水平靜止，則此時(shí)尾板受到繩的拉力F4＝F3（選填“＞”、“＝”、“＜”）。【解答】解：（1）①v＝＝＝0.5m/s；P＝F1v＝250N×0.5m/s＝125W；②推力做的有用功W有＝Gh＝500N×0.5m＝250J；推力做的總功W總＝F1s＝250N×2m＝500J；η＝×100%＝＝50%；（2）①在C點(diǎn)，物體受到重力，支持力和摩擦力。如圖所示；；②滑動(dòng)摩擦力大小和接觸面粗糙程度以及壓力有關(guān)，0～1.2s，接觸面粗糙程度和壓力沒有變，所受摩擦力的大小為100N，不變，故所受摩擦力的大小隨時(shí)間變化的圖象如圖所示；（3）①F3的方向沿斜面向上，過O點(diǎn)做F3所在直線的垂線段即為力臂l；如圖所示；；②圖4和圖5中，重力沒有變，阻力臂沒有變，動(dòng)力臂為兩次三角形斜邊上的高線，由于兩個(gè)三角形全等，故動(dòng)力臂也沒有變，根據(jù)杠桿的平衡條件，動(dòng)力不變；故答案為：（1）①F1的功率是125W；②斜面的機(jī)械效率是50%。（2）如圖所示；（3）如圖所示；＝。20．（2022?大連）明代學(xué)者宋應(yīng)星所著的《天工開物》是世界上第一部記錄農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的百科全書。如圖是書中記載的古人用腳踏碓（duì）將稻米去皮的情景。該腳踏碓是用柱子架起一根木杠，杠的前端裝有橢圓形碓頭，腳連續(xù)踏踩杠的后端，木杠可繞O點(diǎn)上、下運(yùn)動(dòng)，碓頭就不斷砸打稻米。（1）該腳踏碓屬于費(fèi)力杠桿，請分析其屬于費(fèi)力杠桿的原因。（注：可在圖上畫出力臂示意圖以輔助說明）（2）碓頭砸打稻米時(shí)動(dòng)能越大，稻米越容易去皮。請分析這種杠桿使稻米容易去皮的原因。【解答】答：（1）由圖可知，O是支點(diǎn)，從O點(diǎn)向阻力F2的作用線引垂線，可得阻力臂L2，同理可知?jiǎng)恿Ρ蹫長1；如圖所示L1＜L2，由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可知，動(dòng)力臂L1小于阻力臂L2，所以腳踏碓是費(fèi)力杠桿；（2）錐頭下落時(shí)，大部分的重力勢能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能，物體的質(zhì)量一定時(shí)，所處的高度越大，具有的重力勢能越大。由相似三角形知識可知，腳移動(dòng)較小的距離，錐頭即可移動(dòng)較大的距離，所以用較小的力就可以使錐頭有較大的動(dòng)能，使稻米容易去皮。21．（2022?攀枝花）如圖所示，輕質(zhì)杠桿OA可繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，請?jiān)趫D示位置畫出小球所受重力G和使杠桿保持平衡的最小力F的示意圖，并簡述F的作圖依據(jù)。【解答】解：小球所受重力G的方向是豎直向下的，作用點(diǎn)在重心；由杠桿平衡條件F1L1＝F2L2可知，在阻力跟阻力臂的乘積一定時(shí)，動(dòng)力臂越長，動(dòng)力越小；由圖可知，A點(diǎn)距離O點(diǎn)是最遠(yuǎn)的，故AO為力臂時(shí)，力是最小的，如圖所示：22．（2022?天津）如圖是用道釘撬撬道釘?shù)那榫?。道釘撬可視為以O(shè)為支點(diǎn)的杠桿，若動(dòng)力F1為200N，動(dòng)力臂l1為1.2m（圖中未畫出），阻力臂l2為0.06m，不計(jì)道釘撬自身重力。（1）在圖中畫出動(dòng)力臂l1；（2）求道釘對道釘撬的阻力F2的大小?！窘獯稹拷猓海?）動(dòng)力臂為支點(diǎn)到動(dòng)力的作用線的距離，過支點(diǎn)O作動(dòng)力的作用線的垂線，該垂線為動(dòng)力臂l1，如圖所示：；（2）由杠桿的平衡條件F1l1＝F2l2得，F(xiàn)2＝＝＝4000N。故答案為：（1）見解析；（2）阻力F2的大小為4000N。23．（2022?遵義）《天工開物》是我國古代的科學(xué)著作，書中記載著大量的古代農(nóng)業(yè)機(jī)械。其中這樣寫道：“凡河濱有制筒車者，堰陂障流繞于車下，激輪使轉(zhuǎn)，挽水入筒，一一頃于枧內(nèi)，流入畝中，晝夜不息，百畝無憂?！痹摱挝淖置枋隽送曹囘@樣一種以水流作動(dòng)力，用來取水的機(jī)械，如圖所示。若接水槽離取水處高4m，水輪上有12個(gè)取水筒，一個(gè)取水筒每次可取水4kg，筒車旋轉(zhuǎn)一周所用時(shí)間為60s。（接水槽離倒水處的高度忽略不計(jì)，g取10N/kg）（1）請從能量轉(zhuǎn)化的角度，簡要分析筒車的工作原理；（2）求該筒車旋轉(zhuǎn)一周對進(jìn)入接水槽的水所做的功；（3）若水流沖擊筒車的功率為40W，求筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)械效率。【解答】解：（1）水流具有一定的質(zhì)量和速度，具有一定的動(dòng)能，水流通過做功使水的高度增大，重力勢能增大，是動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能；（2）該筒車旋轉(zhuǎn)一周提升的水的質(zhì)量為：m＝12×4kg＝48kg；對水所做的功為：W＝Gh＝mgh＝48kg×10N/kg×4m＝1920J；（3）水流沖擊筒車的功率為40W，水流所做的功為：W'＝Pt＝40W×60s＝2400J；筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)械效率為：η＝＝×100%＝80%。答：（1）水的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為重力勢能；（2）該筒車旋轉(zhuǎn)一周對進(jìn)入接水槽的水所做的功為1920J；（3）筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機(jī)械效率為80%。24．（2022?武漢）我國萬米深潛作業(yè)次數(shù)和下潛人數(shù)位居世界首位。圖甲所示為我國“奮斗者”號載人潛水器的海試現(xiàn)場。（1）潛水器的前邊固定著一個(gè)采樣籃，里面放著海底沉積物采樣器等工具，采樣器是一個(gè)下端開口的圓柱形玻璃管。潛水器兩側(cè)各連著一只機(jī)械手臂，其中一只機(jī)械手臂的簡化示意圖如圖乙所示，它由金屬桿AB、OC和可以伸縮的液壓桿AC組成，C點(diǎn)為機(jī)械手臂和潛水器的連接點(diǎn)。當(dāng)液壓桿伸長或縮短時(shí)，會(huì)帶動(dòng)金屬桿AB繞著O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)，金屬桿B端就會(huì)向上提或向下壓采樣器。（ρ海水＝1.0×103kg/m3）①請?jiān)趫D乙中畫出水平金屬桿的B端豎直向下壓采樣器時(shí)，采樣器對金屬桿AB的力的示意圖。②若OA、OC和AC的長分別是18cm、24cm和30cm，OB的長是72cm，這只機(jī)械手臂的液壓桿AC對水平金屬桿A端的拉力是200N，玻璃管水平的圓環(huán)形管口和海底沉積物的接觸面積是2cm2時(shí)，則豎直狀態(tài)下的玻璃管的圓環(huán)形管口對海底沉積物產(chǎn)生的壓強(qiáng)是多少Pa？（不考慮金屬桿AB和采樣器它們受到的重力和浮力）（2）總質(zhì)量是36t且處于懸浮狀態(tài)的潛水器在海底完成作業(yè)后，會(huì)拋卸吸附在艙外的壓載鐵再上浮。為了確保艙內(nèi)作業(yè)人員的安全，科學(xué)家們在設(shè)計(jì)“奮斗者”號時(shí)，可以讓潛水器在不能拋卸壓載鐵時(shí)進(jìn)行“斷臂求生”，即讓潛水器在深海拋掉兩只機(jī)械手臂和采樣籃等物體后再上浮。若某次深海演練拋掉質(zhì)量是1.8t、體積是0.3m3的兩只機(jī)械手臂和采樣籃等物體，則此時(shí)潛水器受到的浮力是多少N？浮力比重力大多少N？【解答】解：（1）①水平金屬桿的B端豎直向下壓采樣器時(shí)，力的作用是相互的，采樣器對金屬桿AB的力F2的方向豎直向上，力F2示意圖如圖所示：②由OA＝18cm，OC＝24cm，AC＝30cm，可得OA2+OC2＝AC2，所以△AOC為直角三角形，機(jī)械手臂的液壓桿AC對水平金屬桿A端的拉力F1＝200N，O為支點(diǎn)，由圖知△AOC∽△ADO，＝，所以＝，解得F1的力臂L1＝OD＝14.1cm＝0.144m，F(xiàn)2的力臂L2＝OB＝72cm＝0.72m，根據(jù)杠桿平衡條件：F1L1＝F2L2，F(xiàn)2＝F1＝×200N＝40N，采樣器的玻璃管的圓環(huán)形管口對海底沉積物的壓力：F壓＝F2＝40N，受力面積S＝2cm2＝2×10﹣4m2，豎直狀態(tài)下的玻璃管的圓環(huán)形管口對海底沉積物產(chǎn)生的壓強(qiáng)是：p＝＝＝2×105Pa；（2）潛水器的總質(zhì)量m總＝36t＝3.6×104kg，潛水器懸浮，所以潛水器受到的浮力：F浮總＝G總＝m總g＝3.6×104kg×10N/kg＝3.6×105N，丟棄物體積是：ΔV＝0.3m3，丟棄物排開誰的體積：ΔV排＝ΔV＝0.3m3，減少的浮力：ΔF?。溅押Ｋ甮ΔV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.3m3＝3×103N；此時(shí)潛水器受到的浮力：F?。紽浮總﹣ΔF?。?.6×105N﹣3×103N＝3.57×105N，丟棄物質(zhì)量是：Δm＝1.8t＝1.8×103kg，丟棄物重力是：ΔG＝Δmg＝1.8×103kg×10N/kg＝1.8×104N，潛水器的重力：G＝G總﹣ΔG＝3.6×105N﹣1.8×104N＝3.42×105N，浮力與重力的差：F浮﹣G＝3.57×105N﹣3.42×105N＝1.5×104N。答：（1）①采樣器對金屬桿AB的力F2的示意圖如上圖所示；②豎直狀態(tài)下的玻璃管的圓環(huán)形管口對海底沉積物產(chǎn)生的壓強(qiáng)是2×105Pa；（2）拋掉物品后潛水器受到的浮力是3.57×105N；浮力比重力大1.5×104N。25．（2022?懷化）2022年北京冬奧會(huì)示范運(yùn)營1000多輛氫燃料電池車（如圖所示），該車排放物是水，不產(chǎn)生任何污染物，是當(dāng)前世界新能源汽車重要的發(fā)展方向。假設(shè)某國產(chǎn)氫燃料電池車總質(zhì)量為5×103kg。在某次測試中該車勻速行駛時(shí)受到的阻力是車重的0.02倍，在0.5h內(nèi)行駛了28km的路程，消耗的氫能源為0.4kg（不考慮氫能源燃料消耗對車質(zhì)量的影響）。求該測試過程中氫燃料電池車：（已知q氫＝1.4×108J/kg，g取10N/kg）（1）行駛的平均速度為多少km/h；（2）牽引力做的功；（3）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率?！窘獯稹拷猓海?）測試過程中氫燃料電池車的平均速度：＝＝＝56km/h；（2）氫燃料電池車的總重力：G＝mg＝5×103kg×10N/kg＝5×104N，氫燃料電池車勻速行駛時(shí)受到的阻力：f＝0.02G＝0.02×5×104N＝1×103N，因?yàn)闅淙剂想姵剀噭蛩傩旭倳r(shí)的牽引力和受到的阻力是一對平衡力，所以氫燃料電池車勻速行駛時(shí)的牽引力：F＝f＝1×103N，牽引力做的功：W＝Fs＝1×103N×28×103m＝2.8×107J；（3）氫燃料完全燃燒放出的熱量：Q放＝m氫q氫＝0.4kg×1.4×108J/kg＝5.6×107J，則氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率：η＝×100%＝×100%＝50%。答：（1）行駛的平均速度為56km/h；（2）牽引力做的功為2.8×107J；（3）氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的效率為50%。26．（2022?衡陽）百善孝為先，孝敬長輩可以從生活中的小事做起，冬天來臨，小周用自己的零花錢給奶奶購買了一個(gè)暖手袋。根據(jù)使用說明，他將質(zhì)量為0.5kg、溫度為75℃的水裝入暖手袋，使用一段時(shí)間后，水的溫度降低到35℃。（1）暖手袋里面裝熱水取暖，是利用了水比熱容大的性質(zhì)（選填“比熱容”或“密度”），這里是通過熱傳遞方式改變了水的內(nèi)能（選填“做功”或“熱傳遞”）；（2）求這段時(shí)間水放出了多少熱量。[c水＝4.2×103J/（kg?℃）]【答案】（1）比熱容；熱傳遞。（2）8.4×104J?！窘獯稹拷猓海?）暖手袋里面裝熱水取暖，是利用了水比熱容大的性質(zhì)，這里是通過熱傳遞方式改變了水的內(nèi)能。（2）水放出的熱量為：Q放＝cm△t＝4.2×103J/（kg?℃）×0.5kg×（75℃﹣35℃）＝8.4×104J。故答案為：（1）比熱容；熱傳遞。（2）8.4×104J。27．（2022?天津）小芳發(fā)現(xiàn)家中的一串珍珠項(xiàng)鏈能沉在水底，樂于探索的她想測量這串項(xiàng)鏈的密度。受到“曹沖稱象”故事的啟發(fā)，她利用如圖所示的器材和足量的水（含取水工具，水的密度為ρ0）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)步驟如下：①在量筒中裝入適量的水，記下體積V1；②將項(xiàng)鏈浸沒在量筒的水中，記下體積V2；……請你幫小芳完成實(shí)驗(yàn)。要求：（1）寫出步驟②之后的實(shí)驗(yàn)步驟和需要測量的物理量；③往大水槽中加入適量的水，使裝有項(xiàng)鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，并記下水面在小桶上的位置；④取出項(xiàng)鏈，往小桶中加水使桶外水面到達(dá)所計(jì)位置，用量筒測出桶中水的體積V3。（2）寫出珍珠項(xiàng)鏈密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式（用已知量和測量量表示）。。【答案】（1）③往大水槽中加入適量的水，使裝有項(xiàng)鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，并記下水面在小桶上的位置；④取出項(xiàng)鏈，往小桶中加水使桶外水面到達(dá)所計(jì)位置，用量筒測出桶中水的體積V3；（2）。【解答】解：（1）因?yàn)闆]有天平，利用漂浮條件求得項(xiàng)鏈的重力，則步驟②之后的實(shí)驗(yàn)步驟和需要測量的物理量為：③往大水槽中加入適量的水，使裝有項(xiàng)鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，并記下水面在小桶上的位置；④取出項(xiàng)鏈，往小桶中加水使桶外水面到達(dá)所計(jì)位置，用量筒測出桶中水的體積V3，（2）因?yàn)檠b有項(xiàng)鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，量筒測出桶中水的體積V3，即為項(xiàng)鏈漂浮時(shí)排開水的體積，則漂浮時(shí)排開水的質(zhì)量m排＝ρ水V3，因?yàn)槠。?xiàng)鏈的質(zhì)量m＝m排＝ρ水V3，項(xiàng)鏈的體積V＝V2﹣V1，則項(xiàng)鏈的密度ρ項(xiàng)鏈＝＝。故答案為：（1）③往大水槽中加入適量的水，使裝有項(xiàng)鏈的小桶漂浮在水槽的水面上，并記下水面在小桶上的位置；④取出項(xiàng)鏈，往小桶中加水使桶外水面到達(dá)所計(jì)位置，用量筒測出桶中水的體積V3；（2）。28．（2022?齊齊哈爾）如圖所示是我國研發(fā)生產(chǎn)的某型號航拍無人機(jī)。無人機(jī)起飛前，放在地面上要確保四腳著地。啟動(dòng)后，利用遙控器可對它進(jìn)行控制。無人機(jī)的參數(shù)如表：機(jī)身總質(zhì)量/kg3.6四腳著地總面積/cm212電池充滿后儲存的電能/J108000最大水平速度/（m?s﹣1）6機(jī)身尺寸/mm400×300×200最大上升速度/（m?s﹣1）1.5求：（1）無人機(jī)所受重力是多少？（2）無人機(jī)啟動(dòng)前，四腳著地靜止停放在水平地面上，此時(shí)無人機(jī)對地面的壓強(qiáng)是多少？（3）無人機(jī)以最大上升速度勻速豎直升高30米，要飛行多長時(shí)間？（4）無人機(jī)從50米高空降落到地面，重力做功是多少？【解答】解：（1）由表格數(shù)據(jù)可知，無人機(jī)機(jī)身質(zhì)量m＝3.6kg，則無人機(jī)的重力：G＝mg＝3.6kg×10N/kg＝36N，（2）無人機(jī)停放在水平地面上時(shí)對地面的壓力：F＝G＝36N，由表格數(shù)據(jù)可知，四腳著地總面積S＝12cm2＝1.2×10﹣3m2，無人機(jī)停放在水平地面上時(shí)對地面的壓強(qiáng)：p＝＝＝3×104Pa；（3）由表格數(shù)據(jù)可知，最大上升速度v＝1.5m/s，由v＝可得無人機(jī)從地面飛到離地30m高處至少需要的時(shí)間：t＝＝＝20s；（4）無人機(jī)從50m高處降落到地面，重力做的功：W＝Gh＝36N×50m＝1800J。答：（1）無人機(jī)所受重力是36N；（2）無人機(jī)啟動(dòng)前，四腳著地靜止停放在水平地面上，此時(shí)無人機(jī)對地面的壓強(qiáng)是3×104Pa；（3）無人機(jī)以最大上升速度勻速豎直升高30米，要飛行20s；（4）無人機(jī)從50米高空降落到地面，重力做功是1800J。29．（2022?鎮(zhèn)江）小華制作的蓄水池水位報(bào)警模擬裝置如圖所示：浮子由銅片E、空心桿F和木塊Q構(gòu)成。在低水位時(shí)，觸點(diǎn)C、D位于E的正上方h0處，Q的下表面距池底的高度為h。當(dāng)水位上升到使E與C、D接觸后，蜂鳴器R發(fā)出忽強(qiáng)忽弱的報(bào)警音，報(bào)警音的強(qiáng)弱取決于其兩端電壓大小。電源電壓U＝6V，定值電阻R0＝3Ω，R可視為9Ω的定值電阻，不計(jì)其它電阻。（1）當(dāng)E與C、D接觸時(shí)，電路接通，銜鐵吸下與觸點(diǎn)B接觸（選填“A”或“B”），線圈和R0被短路（選填“短路”或“斷路”）。（2）在被釋放和吸下的過程中，銜鐵與A、B的接觸時(shí)間分別為0.5s和1.5s，不考慮銜鐵在AB之間切換的時(shí)間。在未解除報(bào)警的情況下，求開始報(bào)警后1min內(nèi)電路所消耗的電能。（3）Q為邊長10cm的正方體，密度為0.5×103kg/m3，h0＝12cm，h＝20cm，g取10N/kg。不計(jì)E、F的質(zhì)量及F與支架間的摩擦。①求剛開始報(bào)警時(shí)水面距池底的高度H。②下列措施中，可使①