挑战23计算题(简单机械11题、电学综合3题、浮力与压强综合7题、其他综合7题)(原卷版+解析)

2022年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（原卷版）挑战23计算题（简单机械11题、电学综合3题、浮力与压强综合7题、其他综合7题）1．（2022•宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g＝10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：（1）小华的拉力是多少？（2）小华拉力的功率是多少？（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？2．（2022•遂宁）小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为2.5×103kg/m3，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为0.2m2，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求（不计绳重和摩擦，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）：（1）石料露出水面前受到的浮力；（2）石料的重力；（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率；（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。3．（2022•广安）某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的密度为1.5×103kg/m3，体积为0.04m3；通过滑轮组把A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg。求：（1）A浸没在水中所受浮力；（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率；（3）若人的重力为625N，与水平地面的接触面积为500cm2，人对地面的压强。4．（2022•黔东南州）如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。5．（2022•荆州）美的楼宇科技荆州产业园项目是美的集团继冰箱和洗衣机项目后，第三个落地荆州的生产基地，将成为美的楼宇科技在全国最大的集研发、生产于一体的标杆工厂。项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g＝10N/kg。求：（1）建筑材料上升的速度；（2）10s内电动机输出的总功；（3）动滑轮所受的重力；（4）若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度。6．（2022•日照）某疫情仓储基地为方便抗疫物资的存储、计件、配送，将可打包的物资打包为质量分布均匀的立方体包裹。现将口罩打包成边长为1m的立方体后，其质量为400kg。g取10N/kg。（1）求口罩打包后的密度。（2）仓储基地利用叉车运送物资（如图甲），叉车抬升物资的主要装置由两个叉手和升降架等组成，如图乙所示，叉手为弯成90°的金属板，水平部分承载物资，竖直部分链接在升降架上，其简化示意图如图丙所示，当在叉手的水平部分放上物资时，将叉手看成是一个以O点为支点的杠杆，升降架对杠杆上A点的作用力沿水平方向。已知每个叉手的水平部分长1.5m、宽16cm，两叉手间距40cm，运送物资时，使物资紧靠OA放置，并使其重力的作用线通过两叉手的中间。①当叉车不动，叉手匀速竖直向上运送1包口罩时，求该包口罩对叉手的压强。②若将可打包的物资均打包成质量相同、边长不超过1.5m的立方体包裹，请分析物资的密度是否会影响升降架对A点作用力的大小？7．（2022•威海）为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。OA：OB＝1：2，每个沙袋重300N，每个滑轮重24N。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）（1）若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376N的花架匀速提升5m。求：①滑轮组的机械效率。②滑轮组对绳AC的拉力。8．（2022•镇江）如图所示，用拉力F通过动滑轮将重90N的货物匀速提升1m，动滑轮的机械效率为90%。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，求；（1）上述过程中的有用功W有。（2）上述过程中拉力所做的功WF。（3）动滑轮所受的重力G动。9．（2022•资阳）我国第十四个五年规划和2035年远景目标纲要明确提出，要推进以县城为重要载体的城镇化建设，加快推进公共服务、环境卫生、市政公用、产业配套等设施提级扩能，增强综合承载能力和治理能力。随着近期疫情防控形势的好转，各类基础设施建设正如火如荼的展开。如图所示，一建筑工人欲通过滑轮组向高H＝6m的三楼阳台上运送建筑材料，已知滑轮组的定滑轮固定在三楼阳台上面的天花板外缘。若工人用F＝720N的力拉绳子，将重为G＝1400N的建材在t＝40s内匀速竖直的由地面提升到三楼阳台上，不计建材和滑轮组长度，忽略绳的重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取10N/kg，求：（1）工人拉力F的功率P；（2）滑轮组装置的机械效率η（结果保留2位小数）；（3）滑轮组中动滑轮的质量m。10．（2022•张家界）天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？（2）盘山公路的机械效率为多少？（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？11．（2022•潍坊）某小区工作人员用图示的无人机给居住在高楼层的居民运送物资。该无人机由锂电池供电，工作时电动机带动旋翼转动，旋翼对下方空气施力的同时获得升力，其有关参数如表格所示。某次运载过程中，无人机和货物总重170N，以最大上升速度匀速竖直上升24m，观察地面控制装置，显示无人机电量由100%降至98%。若定义无人机竖直运输效能值为升力所做功与电池消耗电能之比，用字母η表示。求本次运送过程中：（1）所用时间；（2）升力所做的功；（3）竖直运输效能值η。最大上升速度1.2m/s最大上升速度时空气阻力10N电池额定电压12V电池容量10Ah12．（2022•朝阳）如图所示是一款家用电热壶的内部简化电路图，它通过温控开关S可自动实现加热、保温两个挡位的转换，保温挡的额定功率为110W，R1、R2是两个阻值不变的发热元件，R2＝48.4Ω，求：（1）R1的阻值。（2）加热挡的额定功率。（3）若电热壶内装有1L的水，现用加热挡使水从25℃升高到100℃，水吸收的热量是多少？（4）不计热量损失的情况下，在（3）中若实际加热时间为300s，则电热壶的实际加热功率是多少？13．（2022•金昌）厨艺最讲究“火候”二字，如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示，其中R1、R2均为发热电阻（假定电阻不随温度变化），部分参数如下表所示。求：额定电压/V220额定功率/W高温1100中温880低温______（1）当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，蛋糕机处于低温挡（选填“高温”、“中温”或“低温”）；（2）该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量；（3）该蛋糕机正常工作时R2的电阻值；（4）该蛋糕机低温挡的额定功率。14．（2022•攀枝花）如图所示的电路中，电源电压保持恒定，定值电阻R0＝15Ω，滑动变阻器R最大阻值为10Ω。闭合开关S1和S2，当滑动变阻器接入电路中的阻值为零时，电流表A1、A2的示数分别为1.0A、0.4A。求：（1）电阻Rx的阻值；（2）闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器，求电路消耗功率的范围。16．（2022•资阳）近年来，我国家电产业迅猛发展，不仅成为全球家电制造第一大国，而且已成为全球智能家电第一大技术来源国。电饭煲是我国家电产品中的优秀代表之一，据海关统计，去年我国电饭煲出口金额约为进口金额的14倍，中国制造深受全球市场认可。如图所示，甲为某国产智能电饭煲的外观图，该电饭煲有“快煮”、“精煮”、“保温”三种基本模式；乙为该电饭煲的基本原理简化电路图，额定电压U0＝220V；当S1置于a、S2置于d时处于“快煮”模式，电饭煲的额定功率P1＝1210W；当S1置于a、S2断开时处于“精煮”模式，电饭煲的额定功率P2＝484W；当S1置于b、S2置于c时，处于“保温”模式。求：（1）R1的阻值；（2）小明采用“精煮”模式将饭煮熟用时t＝50min，求该电饭煲一次精煮过程消耗的电能E；（3）该电饭煲保温模式下的额定功率P3。15．（2022•西藏）玉珍在研究物体在水中所受浮力时，把一个底面积为100cm²的容器放在水平桌面上，加入12cm深的水，将一个圆柱体挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中，如图（甲）所示；根据测得的数据绘制出弹簧测力计示数F与圆柱体下表面距液面高度h的关系如图（乙）所示；当圆柱体下表面距离液面10cm时，圆柱体从弹簧测力计挂钩上脱落沉入水底，如图（丙）所示。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）求：（1）请在甲图中画出圆柱体所受重力的示意图；（2）浸没时圆柱体受到的浮力；（3）圆柱体的体积；（4）圆柱体沉在水底时，水对容器底部的压强。16．（2022•滨州）建造某跨江大桥时，需将长百米、重千余吨的桥梁从江中吊起，施工时采用了将桥梁与水面成一定倾角出水的起吊方案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了以下两个模拟实验。水平桌面上放置一个装有适量水的烧杯，杯的底面积为1×10﹣2m2，将小金属板用细线吊着，然后将其浸没在烧杯内的水中，杯中的水没有溢出。将同一小金属板分别与水面平行和与水面成一定倾角从水下缓慢拉出，如图2乙、图丙所示。在这两个过程中测力计所受拉力的变化情况，如图2丁坐标图像所示。（g＝10N/kg，ρ＝1×103kg/m3）求：（1）根据实验数据，实验2中的最大拉力比实验1中的最大拉力减小了多少？（2）小金属板的密度。（3）当小金属板浸没水中后，水对烧杯底部增大的压强。17．（2022•呼和浩特）浮筒法，是海洋沉船打捞技术中常用的方法之一。先让浮筒灌满海水，靠自重自由下沉。到达海底沉船处，将若干个浮筒与沉船固定。给浮筒充气，排出筒内海水，产生向上的上举力，让沉船上浮。已知，每个浮筒质量为4.8×103kg，体积为160m3，海水密度为1.03×103kg/m3。求：（1）每个浮筒在海底沉船处，充气，海水全部排出后，受到的浮力大小和产生的上举力大小；（2）若沉船在海平面下方200m处，海平面大气压为1.0×105Pa，浮筒排出海水时，充气压强的最小值；（3）若沉船需要受到向上4.1×107N的上举力，才能上浮，则至少需要多少个浮筒与沉船固定。18．（2022•潍坊）图甲是某卫生间马桶水箱的进水调节装置，图乙为其结构示意图，浮臂AB可视为绕O点转动的杠杆，OA＝5cm，OB＝1cm，A端通过细连接杆AC与柱状浮筒连接，浮筒质量为50g，B端通过细连接杆BD与圆饼状止水阀连接，止水阀上下表面积与进水管口面积均为0.2cm2。当水箱中无水或水量较少时，止水阀打开，水从进水管流进水箱。水位达到一定高度时，浮筒推动杠杆，使止水阀刚好堵住进水管，停止进水，此时AB处于水平位置，连接杆竖直，大气压强p0＝1.0×105Pa，进水管中水压p水＝6.0×105Pa。除浮筒外其它装置所受重力不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3。刚停止进水时，求：（1）浮筒所受重力；（2）进水管中的水对止水阀的压力；（3）连接杆BD对止水阀的压力；（4）浮筒排开水的体积。19．（2022•东营）如图所示，某电动叉车抬升石材的情景。电动叉车将1500kg石材完成一次最大起升高度，用时30s，其项目参数如下表。（g取10N/kg）项目参数额定载重（kg）1500最大起升高度（m）3空载行驶速度（km/h）5空载质量（kg）720轮胎接地总面积（m2）0.08（1）求石材被抬升的速度；（2）求电机对石材做的功及做功功率；（3）求空载的电动叉车静止时对水平地面的压强。20．（2022•巴中）小红用菜盆盛水清洗樱桃时，将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃，当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后，发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟，她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2，空盒A底面积为100cm2，金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底，当空盒A漂浮在水面上时，盒底浸入水中1cm深。整个实验中，水槽里的水未溢出。（ρB＝7.0×103kg/m3）（1）空盒A漂浮在水面上时，求盒底部受到水的压强大小。（2）求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小。（3）小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时，求盒A受到的浮力的大小。（金属块B上附着的水忽略不计）（4）第（3）问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降？请算出水槽里水位变化的高度。21．（2022•青岛）某兴趣小组制作了一只平底小船，重力为1.2N，放在水平桌面上，与桌面的接触面积为1×10﹣2m2。（1）求小船对水平桌面的压强。（2）如图甲所示，把小船放入盛有适量水的长方体水槽中，漂浮在水面上。在小船中放入一金属块后，小船仍漂浮在水面上，排开水的体积增加了2×10﹣4m3。求金属块的质量。（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）（3）小组成员通过探究发现，可以利用图甲装置的液面升降来测量物体的质量和体积，从而求出物体的密度。实际测量过程中，发现水面升降不明显，于是想出了一个将水面升降放大的方法：如图乙所示，使一束激光与水平面成α角斜射到水面，反射光照射在水平标尺上的A点；当水面上升Δh时，光点A移动了距离l，推理可知二者关系为h＝ltanα，改变α角可调节放大倍数。实际测量时，保持入射光不变，标记光点A的位置。将待测物体放入小船中，小船仍漂浮，光点A移动的距离记为l1；将物体从小船中取出，使其浸没于水中，光点A移动的距离记为l2。请你推导出物体密度ρ的表达式（水的密度用ρ水表示）。22．（2022•绥化）如图甲所示，有一底面积为0.01m2，质量为3kg的正方体物块，在拉力F的作用下在水平面上做直线运动。拉力随时间变化、速度随时间变化图象分别如图乙、丙所示，已知物块在2～4s的运动距离为2m。求：（1）物块静止时对水平面的压强；（2）在2～4s物块受到的摩擦力；（3）在前6s内，拉力F做的功。23．（2022•黑龙江）如图所示工人师傅正在用叉车搬运货物，现将质量为1t的货物匀速提高1.5m用时5s。试求：（1）货物上升的速度是多少？（2）货物所受到的重力是多少？（3）叉车提升货物时对货物所做的功是多少？（4）叉车提升货物的功率是多少？24．（2022•黔西南州）某电动汽车的一些性能参数如表所示。载上总质量为210kg的司乘人员后，汽车轮胎与地面的总接触面积为6.4dm2。若电动机以50kW功率驱动汽车在平直道路上以90km/h的速度匀速行驶25km，驱动效率为80%。求：性能参数整车质量1390kg最高时速130km/h续驶里程150～200km电动机最大功率70kW电池容量45kW•h（1）载上司乘人员后，汽车静止时轮胎对水平地面的压强。（2）电动机在这段时间内所做的功。（3）汽车在这段道路上行驶时受到的阻力。25．（2022•朝阳）某品牌家用汽车满载时的质量为1.15t，静止时车轮与水平地面的总接触面积为0.2m2，它在平直路面上匀速行驶36km，期间受到的阻力为车总重的0.1倍，汽车发动机的效率为40%，求：（1）汽车满载静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？（2）匀速行驶过程中牵引力所做的功是多少？（3）汽油的热值为q＝4.6×107J/kg，这段时间内消耗汽油的质量是多少？26．（2022•辽宁）新能源汽车正逐步取代传统燃油车。如图是一款无人驾驶智能电动车。电动车静止在水平地面上，对地面的压强为1.2×105Pa，车胎与地面接触总面积为1000cm2。最高时速可达180km/h，此时车的功率为90kW。（q汽油＝4.6×107J/kg，g取10N/kg）。求：（1）电动车的质量；（2）若电动车以最高时速在平直公路上进行测试，匀速行驶时所受的阻力；（3）在（2）的条件下，车的电动机效率为90%，匀速行驶4.6km，消耗的电能相当于完全燃烧多少千克的汽油所释放的能量。27．（2022•镇江）北京冬奥会上使用的氢燃料电池汽车，是利用氢与氧发生化学反应产生电能，供给电动机而驱动汽车行驶的。如图所示，该类型汽车甲在平直公路上从A地出发，以90km/h的速度行驶1h到达B地，消耗0.8kg氢燃料，所产生电能E电的80%用于维持汽车匀速行驶，所受阻力为1000N。已知每加注1kg氢燃料所需的费用为30元。（1）求A、B两地之间距离。（2）求此过程中产生的电能E电。（3）燃油汽车乙也在该公路上从A地出发，以90km/h的速度匀速行驶。所受阻力与甲车相同，汽油在气缸内完全燃烧，且燃烧所释放热量的30%用来维持汽车匀速行驶，汽油热值取q＝5×107J/kg。已知每加注1kg汽油所需的费用为12元。则在与甲车花费相同燃料费用的情况下：①求乙车消耗的汽油完全燃烧所放出的热量。②请通过计算判断乙车能否到达B地。28．（2022•鄂尔多斯）国产055新型导弹驱逐舰的服役，使中国海军的装备又一次得到提升。该型号驱逐舰满载时质量为1.25×104t，在海面上以恒定功率做直线运动，其牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示，其运动速度v随时间t的关系如图乙所示，求该驱逐舰：（ρ柴油＝0.85×103kg/m3，q柴油＝4.0×107J/kg，1L＝1dm3）（1）在34～44s内行驶的路程。（2）在水下5m处有一面积为200cm2的观察窗口，窗口受到水的压力大小。（ρ水＝1.0×103kg/m3）（3）满载时在匀速航行的过程中所受浮力的大小。（4）在0～34s内完全燃烧12.5L柴油的过程中发动机的效率。2022年中考物理真题《压轴挑战》分类汇编（解析版）挑战23计算题（简单机械11题、电学综合3题、浮力与压强综合7题、其他综合7题）1．（2022•宜昌）如图甲，宜昌市某中学学生在课外实践活动中对滑轮组进行了探究。他们自制滑轮组的简化图如图乙所示，小华利用此滑轮组用时10s将小军匀速提升了50cm，称得小军的质量为54kg，动滑轮组的质量为6kg。g＝10N/kg，不计绳重和滑轮与绳之间的摩擦，求：（1）小华的拉力是多少？（2）小华拉力的功率是多少？（3）此过程中滑轮组的机械效率是多少？【解答】解：（1）由图知，n＝6，则小华的拉力：F＝（G人+G动）＝（m人+m动）g＝（54kg+6kg）×10N/kg＝100N；（2）小华拉力做的功：W总＝Fs＝100N×0.5m×6＝300J；小华拉力的功率：P＝＝＝30W；（3）小华做的有用功：W有＝G人h＝54kg×10N/kg×0.5m＝270J滑轮组的机械效率：η＝＝＝90%。故答案为：（1）100N；（2）30W；（3）90%。2．（2022•遂宁）小超与同学到某工地参观，看到工人操作电动机通过如图所示滑轮组将正方体石料从水池底竖直匀速吊起。他们通过调查得知：石料的边长为0.2m，密度为2.5×103kg/m3，石料上升时速度恒为0.4m/s，圆柱形水池的底面积为0.2m2，动滑轮重为30N。请根据他们的调查数据求（不计绳重和摩擦，ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）：（1）石料露出水面前受到的浮力；（2）石料的重力；（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率；（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间；并推导出该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式。【解答】解：（1）石料的边长为0.2m，V石＝（0.2m）3＝8×10﹣3m3，石料露出水面前，即浸没时，V排＝V石＝8×10﹣3m3，石料露出水面前受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3＝80N；（2）石料的质量：m石＝ρ石V石＝2.5×103kg/m3×8×10﹣3m3＝20kg，石料的重力：G石＝m石g＝20kg×10N/kg＝200N；（3）石料露出水面前石料对滑轮组拉力：F拉＝G石﹣F浮＝200N﹣80N＝120N，滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝＝80%；（4）石料完全露出水面的过程，由于V排的减小，池中水面会下降，由ΔV＝V石＝S池Δh可得，水面下降高度：Δh＝＝＝0.04m，石料上升的实际高度：h′＝L﹣Δh＝0.2m﹣0.04m＝0.16m，所以石料被拉出水面的时间：t＝＝＝0.4s；石料从刚露出水面到完全露出水面过程中上升的高度：h1＝v石t＝0.4m/s×t＝0.4t，水面降的高度：h2＝＝＝＝0.1t，石料露出水面的高度：h露＝h1+h2＝0.4t+0.1t＝0.5t，石料排开水的体积：V排＝（L﹣h露）S石＝（0.2m﹣0.5t）×（0.2m）2＝8×10﹣3﹣0.02t，石料受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×（8×10﹣3﹣0.02t）＝﹣200t+80，由图知，通过动滑轮绳子段数n＝2，不计绳重和摩擦，nF＝G石+G动﹣F浮，绳端拉力：F＝＝＝100t+75，绳端速度：v＝2v石＝2×0.4m/s＝0.8m/s，绳端拉力功率，即电动机的输出功率：P＝Fv＝（100t+75）N×0.8m/s＝80t+60，即：当0≤t≤0.4s，电动机的输出功率与时间的表达式为：P＝80t+60。答：（1）石料露出水面前受到的浮力为80N；（2）石料的重力为200N；（3）石料露出水面前滑轮组的机械效率为80%；（4）石料从刚露出水面到完全露出水面所用的时间为0.4s；该过程中电动机的输出功率P（单位：W）与时间t（单位：s）的函数关系式为P＝80t+60。3．（2022•广安）某校科技小组，设计了如图所示的一套从水中打捞物体的简单滑轮组装置，动滑轮的重力为50N，物体A的密度为1.5×103kg/m3，体积为0.04m3；通过滑轮组把A从水中匀速提升（A始终未露出水面），不计绳重、摩擦及水的阻力，ρ水＝1×103kg/m3，g＝10N/kg。求：（1）A浸没在水中所受浮力；（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率；（3）若人的重力为625N，与水平地面的接触面积为500cm2，人对地面的压强。【解答】解：（1）因为A浸没在水中，所以A排开水的体积：V排＝V＝0.04m3，则A所受的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×0.04m3＝400N；（2）由ρ＝可知，A的质量：m＝ρV＝1.5×103kg/m3×0.04m3＝60kg；A的重力：G＝mg＝60kg×10N/kg＝600N，由力的平衡条件可知，A浸没在水中时受到的拉力：F拉＝G﹣F浮＝600N﹣400N＝200N，由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦及水的阻力，所以A露出水面前，绳子自由端的拉力：F＝（F拉+G动）＝×（200N+50N）＝125N，则滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝80%；（3）人对水平地面的压力：F压＝G人﹣F＝625N﹣125N＝500N，人对地面的压强：p＝＝＝1×104Pa。答：（1）A浸没在水中所受浮力为400N；（2）A露出水面前，滑轮组的机械效率为80%；（3）人对地面的压强为1×104Pa。4．（2022•黔东南州）如图所示，是某工作队用滑轮组从水中打捞正方体物体M的情景。物体M的棱长为1m，密度为2.8×103kg/m3，用7500N的拉力F将物体M以0.5m/s的速度匀速提升2m。忽略绳重、绳与滑轮的摩擦和滑轮与轴的摩擦。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）求：（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力；（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力；（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率。【解答】解：（1）物体M上升后，还未露出水面时，物体排开液体体积等于物体体积，V排＝V＝a3＝1m3；F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3＝104N；（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面深度h＝1m+0.2m＝1.2m；下表面受到水的压强p＝ρ水gh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2m＝1.2×104Pa；下表面受到水的压力F＝pS＝1.2×104Pa×（1m）2＝1.2×104N；（3）物体重力G＝ρgV＝2.8×103kg/m3×10N/kg×1m3＝2.8×104N；由图可知动滑轮上3股绳，所以n＝3；滑轮组的机械效率η＝×100%＝＝＝＝80%。答：（1）物体M上升后，还未露出水面时受到的浮力是104N；（2）物体M上表面在水面下0.2m时，它的下表面受到水的压力是1.2×104N；（3）物体M上升后，在未露出水面前，此滑轮组的机械效率是＝80%。5．（2022•荆州）美的楼宇科技荆州产业园项目是美的集团继冰箱和洗衣机项目后，第三个落地荆州的生产基地，将成为美的楼宇科技在全国最大的集研发、生产于一体的标杆工厂。项目建设中，工人用如图所示的装置将质量为70kg的建筑材料匀速提升了6m，用时10s。电动机的输出功率恒定为600W，不计绳重和摩擦，g＝10N/kg。求：（1）建筑材料上升的速度；（2）10s内电动机输出的总功；（3）动滑轮所受的重力；（4）若用此滑轮组匀速提升另一批建筑材料时，机械效率是90%，则该建筑材料上升的速度。【解答】解：（1）建筑材料上升的速度v＝＝＝0.6m/s；（2）10s内电动机输出的总功：W＝Pt＝600W×10s＝6000J；（3）n＝2，s＝nh＝2×6m＝12m；F＝＝＝500N，G物＝mg＝70kg×10N/kg＝700N；因为不计绳重和摩擦时F＝（G+G动），所以动滑轮的重力：G动＝nF﹣G物＝2×500N﹣700N＝300N；（4）此时的物重：由η＝得G′＝＝＝2700N；此时拉力的大小：F′＝（G′+G动）＝（2700N+300N）＝1500N；电动机拉绳的速度：v′＝＝＝0.4m/s，建筑材料上升的速度：v″＝×v′＝×0.4m/s＝0.2m/s。答：（1）建筑材料上升的速度为0.6m/s；（2）10s内电动机输出的总功为6000J；（3）动滑轮所受的重力为300N；（4）该建筑材料上升的速度为0.2m/s。6．（2022•日照）某疫情仓储基地为方便抗疫物资的存储、计件、配送，将可打包的物资打包为质量分布均匀的立方体包裹。现将口罩打包成边长为1m的立方体后，其质量为400kg。g取10N/kg。（1）求口罩打包后的密度。（2）仓储基地利用叉车运送物资（如图甲），叉车抬升物资的主要装置由两个叉手和升降架等组成，如图乙所示，叉手为弯成90°的金属板，水平部分承载物资，竖直部分链接在升降架上，其简化示意图如图丙所示，当在叉手的水平部分放上物资时，将叉手看成是一个以O点为支点的杠杆，升降架对杠杆上A点的作用力沿水平方向。已知每个叉手的水平部分长1.5m、宽16cm，两叉手间距40cm，运送物资时，使物资紧靠OA放置，并使其重力的作用线通过两叉手的中间。①当叉车不动，叉手匀速竖直向上运送1包口罩时，求该包口罩对叉手的压强。②若将可打包的物资均打包成质量相同、边长不超过1.5m的立方体包裹，请分析物资的密度是否会影响升降架对A点作用力的大小？【解答】解：（1）口罩包裹的体积：V＝a3＝（1m）3＝1m3，则口罩打包后的密度：ρ＝＝＝0.4×103kg/m3；（2）①口罩包裹：G＝mg＝400kg×10N/kg＝4000N，口罩包裹对水平叉手的压力：F＝G＝4000N，每个叉手的水平部分长1.5m、宽16cm，口罩打包成边长为1m的立方体，则口罩包裹与叉手的接触面积：S＝1m×16×10﹣2m×2＝0.32m2，该包口罩对叉手的压强：p＝＝＝1.25×104Pa；②叉手看成是一个以O点为支点的杠杆，升降架对A点作用力的力臂为LOA，因为口罩包裹的质量分布均匀，所以口罩包裹的重力在其几何中心，则包裹重力的力臂：LG＝a＝×＝×，根据杠杆平衡条件可得：G×LG＝FA×LOA，则FA＝×G＝×mg＝×，又因为口罩包裹质量m和力臂为LOA一定，所以物资的密度越大，升降架对A点作用力越小。答：（1）口罩打包后的密度为0.4×103kg/m3；（2）①该包口罩对叉手的压强为1.25×104Pa；②因为升降架对A点作用力FA＝×，口罩包裹质量m和力臂为LOA一定，所以物资的密度越大，升降架对A点作用力越小。7．（2022•威海）为了建设精致城市，每到春天园林工人要在过街天桥上放置花草，为城市增添一抹绿色。如图所示，工人用长木棒、滑轮、轻绳组装提升装置。木棒放置在天桥栏杆上始终保持水平，与栏杆M接触点为O；用沙袋将木棒B端压在栏杆N上，在木棒A端吊装滑轮组。OA：OB＝1：2，每个沙袋重300N，每个滑轮重24N。（木棒和绳的重力、滑轮与轴的摩擦均忽略不计）（1）若A点受到竖直向下的拉力为1000N，为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置几个沙袋？（2）若某次工人利用滑轮组竖直向下拉绳子，将重为376N的花架匀速提升5m。求：①滑轮组的机械效率。②滑轮组对绳AC的拉力。【解答】解：（1）由图可知，O为杠杆AB的支点，由杠杆平衡条件可得：FA×OA＝FB×OB，解得：FB＝×FA＝×1000N＝500N，因为杠杆始终保持水平，所以B点的压力大小等于沙袋的重力，则沙袋的总重力：G总＝FB＝500N，因此所需沙袋的个数：n＝＝≈2；（2）①因为不计绳重和摩擦，所以滑轮组的机械效率：η＝＝＝＝＝×100%＝94%；②由图可知n＝2，因为不计绳重和摩擦，所以绳子自由端的拉力：F＝（G+G动）＝×（376N+24N）＝200N，滑轮组对绳AC的拉力：FA＝3F+G定＝3×200N+24N＝624N。答：（1）为了保持木棒水平平衡，在B端至少需要放置2个沙袋；（2）①滑轮组的机械效率为94%；②滑轮组对绳AC的拉力为624N。8．（2022•镇江）如图所示，用拉力F通过动滑轮将重90N的货物匀速提升1m，动滑轮的机械效率为90%。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，求；（1）上述过程中的有用功W有。（2）上述过程中拉力所做的功WF。（3）动滑轮所受的重力G动。【解答】解：（1）上述过程中的有用功：W有用＝Gh＝90N×1m＝90J；（2）由η＝得拉力做的总功：WF＝＝＝100J，（3）由图知，绳子的有效股数为2股，则s＝2h＝2×1m＝2m，由W＝Fs得，绳端的拉力：F＝＝＝50N，不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦，由F＝（G+G动）可得，动滑轮的重力：G动＝nF﹣G＝2×50N﹣90N＝10N。答：（1）上述过程中的有用功W有为90J；（2）上述过程中拉力所做的功WF为100J；（3）动滑轮的重力为10N。9．（2022•资阳）我国第十四个五年规划和2035年远景目标纲要明确提出，要推进以县城为重要载体的城镇化建设，加快推进公共服务、环境卫生、市政公用、产业配套等设施提级扩能，增强综合承载能力和治理能力。随着近期疫情防控形势的好转，各类基础设施建设正如火如荼的展开。如图所示，一建筑工人欲通过滑轮组向高H＝6m的三楼阳台上运送建筑材料，已知滑轮组的定滑轮固定在三楼阳台上面的天花板外缘。若工人用F＝720N的力拉绳子，将重为G＝1400N的建材在t＝40s内匀速竖直的由地面提升到三楼阳台上，不计建材和滑轮组长度，忽略绳的重量及绳与滑轮间、滑轮与轮轴间的摩擦，g取10N/kg，求：（1）工人拉力F的功率P；（2）滑轮组装置的机械效率η（结果保留2位小数）；（3）滑轮组中动滑轮的质量m。【解答】解：（1）由图可知n＝2，绳子自由端移动的距离：s＝nH＝2×6m＝12m，拉力做的总功：W总＝Fs＝720N×12m＝8640J；工人拉力F的功率为：P＝＝＝216W；（2）有用功为：W有用＝GH＝1400N×6m＝8400J，滑轮组的机械效率：η＝×100%＝×100%≈97.22%；（3）不计绳重和摩擦，F＝（G+G动），则动滑轮的重力：G动＝2F﹣G＝2×720N﹣1400N＝40N，由G＝mg知动滑轮的质量为：m＝＝＝4kg。答：（1）工人拉力F的功率P为216W；（2）滑轮组装置的机械效率η为97.22%；（结果保留2位小数）；（3）滑轮组中动滑轮的质量m为4kg。10．（2022•张家界）天门山盘山公路是网红打卡地，公路共计99道弯，似玉带环绕，层层叠起，直冲云霄，公路全长大约10km，公路的海拔落差高度约1000m。为助力“2022年湖南省首届旅游发展大会”，实现省委省政府提出的“立标打样”、“办一次会、兴一座城”的目标要求，天门山景区购置了一批新能源纯电动客车，客车满载时总质量为6000kg。现有一辆满载的新能源客车，以80kW的恒定功率，4m/s的速度沿盘山公路从山底匀速行驶至山顶。（行驶过程中客车所受重力和阻力大小恒定不变，g取10N/kg）请完成下列问题：（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为多少？（2）盘山公路的机械效率为多少？（3）整个过程中，电动机的牵引力为多少？汽车受到的阻力为多少？【解答】解：（1）客车和游客总重力G＝mg＝6000kg×10N/kg＝6×104N；电动机对客车和游客所做的有用功：W有用＝Gh＝6×104N×1000m＝6×107J；（2）由v＝可得，整个过程所用时间：t＝＝＝2.5×103s，由P＝可得，总功W总＝Pt＝80×103W×2.5×103s＝2×108J，盘山公路的机械效率：η＝×100%＝×100%＝30%；（3）由P＝＝＝Fv可得，电动机的牵引力：F＝＝＝2×104N，额外功：W额＝W总﹣W有用＝2×108J﹣6×107J＝1.4×108J，由W额＝fs可得，汽车受到的阻力：f＝＝＝1.4×104N。答：（1）整个过程中，电动机对客车和游客所做的有用功为6×107J；（2）盘山公路的机械效率为30%；（3）整个过程中，电动机的牵引力为2×104N，汽车受到的阻力为1.4×104N。11．（2022•潍坊）某小区工作人员用图示的无人机给居住在高楼层的居民运送物资。该无人机由锂电池供电，工作时电动机带动旋翼转动，旋翼对下方空气施力的同时获得升力，其有关参数如表格所示。某次运载过程中，无人机和货物总重170N，以最大上升速度匀速竖直上升24m，观察地面控制装置，显示无人机电量由100%降至98%。若定义无人机竖直运输效能值为升力所做功与电池消耗电能之比，用字母η表示。求本次运送过程中：（1）所用时间；（2）升力所做的功；（3）竖直运输效能值η。最大上升速度1.2m/s最大上升速度时空气阻力10N电池额定电压12V电池容量10Ah【解答】解：（1）所用时间：（2）匀速时，无人机升力：F＝G总+f＝170N+10N＝180N无人机升力做功：W＝Fs＝180N×24m＝4320J（3）无人机消耗电能：W电＝UIt＝12V×10×3600A•s×2%＝8640J竖直运输效能值η＝＝＝50%答：（1）无人机上升时间为20s；（2）无人机升力所作的功为4320J；（3）无人机竖直运输的效能值为50%。12．（2022•朝阳）如图所示是一款家用电热壶的内部简化电路图，它通过温控开关S可自动实现加热、保温两个挡位的转换，保温挡的额定功率为110W，R1、R2是两个阻值不变的发热元件，R2＝48.4Ω，求：（1）R1的阻值。（2）加热挡的额定功率。（3）若电热壶内装有1L的水，现用加热挡使水从25℃升高到100℃，水吸收的热量是多少？（4）不计热量损失的情况下，在（3）中若实际加热时间为300s，则电热壶的实际加热功率是多少？【解答】解：（1）由电路图可知，旋转开关接2时，电路为R1的简单电路，电热壶处于保温挡，由P＝UI＝可得，R1的阻值：R1＝＝＝440Ω；（2）旋转开关接3时，R1与R2并联，电热壶处于加热挡，因并联电路中各支路两端的电压相等，所以，电阻R2的电功率：P2＝＝＝1000W，因并联电路中各支路独立工作、互不影响，所以，加热挡的额定功率：P加热＝P保温+P2＝110W+1000W＝1110W；（3）电热壶内装有水的体积：V＝1L＝1dm3＝1×10﹣3m3，由ρ＝可得，水的质量：m＝ρV＝1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3＝1kg，则水吸收的热量：Q吸＝cm（t﹣t0）＝4.2×103J/（kg•℃）×1kg×（100℃﹣25℃）＝3.15×105J；（4）不计热量损失的情况下，消耗的电能：W＝Q吸＝3.15×105J，则电热壶的实际加热功率：P加热′＝＝＝1050W。答：（1）R1的阻值为440Ω；（2）加热挡的额定功率为1110W；（3）水吸收的热量是3.15×105J；（4）电热壶的实际加热功率是1050W。13．（2022•金昌）厨艺最讲究“火候”二字，如图甲所示的智能蛋糕机就是通过智能化技术控制制作时间和温度，制作出口感好、营养价值高的蛋糕。该蛋糕机的电路简图如图乙所示，其中R1、R2均为发热电阻（假定电阻不随温度变化），部分参数如下表所示。求：额定电压/V220额定功率/W高温1100中温880低温______（1）当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，蛋糕机处于低温挡（选填“高温”、“中温”或“低温”）；（2）该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量；（3）该蛋糕机正常工作时R2的电阻值；（4）该蛋糕机低温挡的额定功率。【解答】解：（1）当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，电阻R1与电阻R2串联，总电阻最大，根据P＝可知蛋糕机处于低温挡；（2）高温挡产生的热量：W＝P高温t＝1100W×600s＝6.6×105J；（3）当S1闭合，S2旋到位置2时，电路为并联，此时，总电阻最小，总功率最大为1100W，当S1闭合，S2旋到位置1时，电路中只有R1，此时，电路处于中温挡，R1的功率为880W，所以高温挡时R2的功率：P2＝P高﹣P中＝1100W﹣880W＝220W，根据P＝可知，电阻R2的阻值为：R2＝＝＝220Ω；（4）电热丝R1的阻值：R1＝＝＝55Ω，当开关S1断开，单刀多掷开关S2打到3时，蛋糕机处于低温挡：P低温＝＝＝176W。故答案为：（1）低温；（2）该蛋糕机以高温挡正常工作时，10分钟产生的热量是6.6×105J；（3）该蛋糕机正常工作时R2的电阻值是220Ω；（4）该蛋糕机低温挡的额定功率是176W。14．（2022•攀枝花）如图所示的电路中，电源电压保持恒定，定值电阻R0＝15Ω，滑动变阻器R最大阻值为10Ω。闭合开关S1和S2，当滑动变阻器接入电路中的阻值为零时，电流表A1、A2的示数分别为1.0A、0.4A。求：（1）电阻Rx的阻值；（2）闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器，求电路消耗功率的范围。【解答】解：（1）闭合开关S1和S2，两定值电阻并联后与滑动变阻器串联接入电路，电流表A1测干路电流，电流表A2测通过R0的电流，并联电路各支路两端电压相等，当滑动变阻器接入电路中的阻值为零时，定值电阻两端的电压即电源电压，根据欧姆定律可得电源电压：U＝I2R0＝0.4A×15Ω＝6V，并联电路干路电流等于各支路电流之和，所以通过Rx的电流：IX＝I﹣I2＝1.0A﹣0.4A＝0.6A，根据欧姆定律可得电阻Rx的阻值：Rx＝＝＝10Ω；（2）闭合S1，断开S2，滑动变阻器和定值电阻Rx串联接入电路，当滑动变阻器接入电路的电阻为0时，电路为定值电阻的简单电路，根据欧姆定律可知此时通过电路的电流最大，根据P＝UI可知此时电路的电功率最大，最大电功率为：P＝＝＝3.6W，串联电路总电阻等于各部分电阻之和，滑动变阻器接入电路最大阻值时，电路总电阻最大，根据欧姆定律可得此时通过电路的电流最小，根据P＝UI可知此时电路的电功率最小，最小电功率为：P′＝＝＝1.8W，所以电路消耗的电功率的范围为1.8W～3.6W。答：（1）电阻Rx的阻值为10Ω；（2）闭合S1，断开S2，调节滑动变阻器，电路消耗功率的范围为1.8W～3.6W。16．（2022•资阳）近年来，我国家电产业迅猛发展，不仅成为全球家电制造第一大国，而且已成为全球智能家电第一大技术来源国。电饭煲是我国家电产品中的优秀代表之一，据海关统计，去年我国电饭煲出口金额约为进口金额的14倍，中国制造深受全球市场认可。如图所示，甲为某国产智能电饭煲的外观图，该电饭煲有“快煮”、“精煮”、“保温”三种基本模式；乙为该电饭煲的基本原理简化电路图，额定电压U0＝220V；当S1置于a、S2置于d时处于“快煮”模式，电饭煲的额定功率P1＝1210W；当S1置于a、S2断开时处于“精煮”模式，电饭煲的额定功率P2＝484W；当S1置于b、S2置于c时，处于“保温”模式。求：（1）R1的阻值；（2）小明采用“精煮”模式将饭煮熟用时t＝50min，求该电饭煲一次精煮过程消耗的电能E；（3）该电饭煲保温模式下的额定功率P3。【解答】解：（1）由题知，当S1置于a、S2断开时，电阻R2断路，电路中只有电阻R1工作，电饭煲处于“精煮”模式，此时电饭煲的额定功率P2＝484W，根据P＝得，电阻R1的阻值为：R1＝＝＝100Ω；（2）电饭煲在“精煮”模式下，工作50min电流做的功为：W＝P2t＝484W×50×60s＝1.452×106J，电饭煲消耗的电能等于电流通过电饭煲做的功，即：E＝W＝1.452×106J；（3）由题知，当电饭煲处于“快煮”模式时，电阻R1和R2并联，且同时工作，此时的电功率为P1＝1210W。电饭煲处于“精煮”模式时，电阻R1单独工作的电功率为P2＝484W，根据并联电路的电功率关系得，在“快煮”模式下，电阻R2的功率为：P＝P1﹣P2＝1210W﹣484W＝726W，根据P＝得，电阻R2的阻值为：R1＝＝＝Ω，当S1置于b、S2置于c时，电阻R1和R2串联，处于“保温”模式，根据串联电路电阻规律得，此时电路中的总电阻为：R总＝R1+R2＝Ω+100Ω＝Ω，则电饭煲保温模式下的额定功率为：P3＝＝＝290.4W。答：（1）电阻R1的阻值为100Ω；（2）采用“精煮”模式将饭煮熟用时t＝50min，该电饭煲一次精煮过程消耗的电能为1.452×106J；（3）电饭煲保温模式下的额定功率为290.4W。15．（2022•西藏）玉珍在研究物体在水中所受浮力时，把一个底面积为100cm²的容器放在水平桌面上，加入12cm深的水，将一个圆柱体挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中，如图（甲）所示；根据测得的数据绘制出弹簧测力计示数F与圆柱体下表面距液面高度h的关系如图（乙）所示；当圆柱体下表面距离液面10cm时，圆柱体从弹簧测力计挂钩上脱落沉入水底，如图（丙）所示。（ρ水＝1.0×103kg/m3，g＝10N/kg）求：（1）请在甲图中画出圆柱体所受重力的示意图；（2）浸没时圆柱体受到的浮力；（3）圆柱体的体积；（4）圆柱体沉在水底时，水对容器底部的压强。【解答】解：（1）重力的作用点在圆柱体的重心，方向竖直向下，如图所示：（2）由图象可知，当h＝0时圆柱体处于空气中，弹簧测力计示数F1＝3N，则圆柱体重力G＝F1＝3N；当h＝5cm后，弹簧测力计的示数F2＝2N，且不变，说明此时圆柱体浸没在水中，则圆柱体浸没后受到的浮力：F浮＝G﹣F2＝3N﹣2N＝1N；（3）由F浮＝ρ液V排g可得圆柱体的体积：V＝V排＝＝＝10﹣4m3＝100cm3；（4）圆柱体沉在水底时，容器内水的深度为：h2＝h1+＝12cm+＝13cm，则水对容器底的压强为：p＝ρgh2＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.13m＝1300Pa。答：（1）见解答；（2）浸没时圆柱体受到的浮力为1N；（3）圆柱体的体积为100cm3；（4）圆柱体沉在水底时，水对容器底部的压强为1300Pa。16．（2022•滨州）建造某跨江大桥时，需将长百米、重千余吨的桥梁从江中吊起，施工时采用了将桥梁与水面成一定倾角出水的起吊方案，为了探究该方案的合理性，某研究性学习小组做了以下两个模拟实验。水平桌面上放置一个装有适量水的烧杯，杯的底面积为1×10﹣2m2，将小金属板用细线吊着，然后将其浸没在烧杯内的水中，杯中的水没有溢出。将同一小金属板分别与水面平行和与水面成一定倾角从水下缓慢拉出，如图2乙、图丙所示。在这两个过程中测力计所受拉力的变化情况，如图2丁坐标图像所示。（g＝10N/kg，ρ＝1×103kg/m3）求：（1）根据实验数据，实验2中的最大拉力比实验1中的最大拉力减小了多少？（2）小金属板的密度。（3）当小金属板浸没水中后，水对烧杯底部增大的压强。【解答】解：（1）根据丁图中实验1和实验2的图象可知，实验2中的最大拉力与实验1中的最大拉力分别是9N/12N，则实验2中的最大拉力比实验1中的最大拉力减小了12N﹣9N＝3N；（2）由丁图中实验1图象可知，小金属板浸没水中时弹簧测力计的示数F＝6N，小金属板离开水面后弹簧测力计的示数为9N，即小金属板的重力G＝9N，则小金属板浸没时受到的浮力F浮＝G﹣F＝9N﹣6N＝3N；因为小金属板浸没水中，所以小金属板体积V＝V排＝＝＝3×10﹣4m3；小金属板的质量m＝＝＝0.9kg；小金属板的密度ρ＝＝＝3×103kg/m3；（3）当小金属板浸没水中后，根据相互作用力的特点可知，水对烧杯底部增大的压力大小等于小金属板浸没时受到的浮力大小，即ΔF水＝F浮＝3N，杯的底面积为1×10﹣2m2，则水对烧杯底部增大的压强Δp＝＝＝300Pa。答：（1）根据实验数据，实验2中的最大拉力比实验1中的最大拉力减小了3N；（2）小金属板的密度为3×103kg/m3；（3）当小金属板浸没水中后，水对烧杯底部增大的压强是300Pa。17．（2022•呼和浩特）浮筒法，是海洋沉船打捞技术中常用的方法之一。先让浮筒灌满海水，靠自重自由下沉。到达海底沉船处，将若干个浮筒与沉船固定。给浮筒充气，排出筒内海水，产生向上的上举力，让沉船上浮。已知，每个浮筒质量为4.8×103kg，体积为160m3，海水密度为1.03×103kg/m3。求：（1）每个浮筒在海底沉船处，充气，海水全部排出后，受到的浮力大小和产生的上举力大小；（2）若沉船在海平面下方200m处，海平面大气压为1.0×105Pa，浮筒排出海水时，充气压强的最小值；（3）若沉船需要受到向上4.1×107N的上举力，才能上浮，则至少需要多少个浮筒与沉船固定。【解答】解：（1）浮筒浸没时，每个浮筒受到的浮力：F浮＝ρ海水gV排＝ρ水gV＝1.03×103kg/m3×10N/kg×160m3＝1.648×106N，每个浮筒的重力：G＝mg＝4.8×103kg×10N/kg＝4.8×104N，每个浮筒能产生的上举力：F举＝F浮﹣G＝1.648×106N﹣4.8×104N＝1.6×106N；（2）海平面下方200m处海水的压强：p海水＝ρ海水gh＝1.03×103kg/m3×10N/kg×200m＝2.06×106Pa，浮筒排出海水时，充气压强的最小值：p最小＝p海水+p0＝2.06×106Pa+1.0×105Pa＝2.16×106Pa；（3）因为需要通过4.1×107N的举力，所以需要浮筒的个数：n＝＝≈25.6，因此至少需要26个浮筒。答：（1）每个浮筒受到的浮力为1.648×106N，产生的上举力大小为1.6×106N；（2）浮筒排出海水时，充气压强的最小值为2.16×106Pa；（3）若沉船需要受到向上4.1×107N的上举力，才能上浮，至少需要26个浮筒与沉船固定。18．（2022•潍坊）图甲是某卫生间马桶水箱的进水调节装置，图乙为其结构示意图，浮臂AB可视为绕O点转动的杠杆，OA＝5cm，OB＝1cm，A端通过细连接杆AC与柱状浮筒连接，浮筒质量为50g，B端通过细连接杆BD与圆饼状止水阀连接，止水阀上下表面积与进水管口面积均为0.2cm2。当水箱中无水或水量较少时，止水阀打开，水从进水管流进水箱。水位达到一定高度时，浮筒推动杠杆，使止水阀刚好堵住进水管，停止进水，此时AB处于水平位置，连接杆竖直，大气压强p0＝1.0×105Pa，进水管中水压p水＝6.0×105Pa。除浮筒外其它装置所受重力不计，忽略所有摩擦，g取10N/kg，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3。刚停止进水时，求：（1）浮筒所受重力；（2）进水管中的水对止水阀的压力；（3）连接杆BD对止水阀的压力；（4）浮筒排开水的体积。【解答】解：（1）浮筒所受重力：G＝mg＝50×10﹣3kg×10N/kg＝0.5N；（2）进水管中的水对止水阀的压力：F水＝p水S＝6.0×105Pa×0.2×10﹣4m2＝12N；（3）止水阀上表面所受到的大气压力为：F气＝p0S＝1.0×105Pa×0.2×10﹣4m2＝2N；对止水阀进行受力分析，则有：FB＝F水﹣F气＝12N﹣2N＝10N；（4）浮臂平衡时，由杠杆平衡条件得：FALOA＝FBLOB，则；对浮筒进行受力分析，由力的平衡可得：F浮＝G+FA＝0.5N+2N＝2.5N；由阿基米德定律F浮＝ρ液gV排得，浮筒排开水的体积为：。答：（1）浮筒所受重力为0.5N；（2）进水管中的水对止水阀的压力为12N；（3）连接杆BD对止水阀的压力为10N；（4）浮筒排开水的体积为2.5×10﹣4m3。19．（2022•东营）如图所示，某电动叉车抬升石材的情景。电动叉车将1500kg石材完成一次最大起升高度，用时30s，其项目参数如下表。（g取10N/kg）项目参数额定载重（kg）1500最大起升高度（m）3空载行驶速度（km/h）5空载质量（kg）720轮胎接地总面积（m2）0.08（1）求石材被抬升的速度；（2）求电机对石材做的功及做功功率；（3）求空载的电动叉车静止时对水平地面的压强。【解答】解：（1）最大起升高度为3m，电动叉车将石材完成一次最大起升高度，用时30s，石材被抬升的速度为；（2）石材的重力为G＝mg＝1500kg×10N/kg＝1.5×104N，电机对石材做的功为W＝Fs＝Gh＝1.5×104N×3m＝4.5×104J，电机对石材做功功率为；（3）由题意可知，空载叉车静止时，其对地面的压力与受到的重力大小相等，空载叉车对地面的压力为F压＝G'＝m'g＝720kg×10N/kg＝7.2×103N，空载的电动叉车静止时对水平地面的压强为p＝＝＝9×104Pa。答：（1）石材被抬升的速度为0.1m/s；（2）电机对石材做的功为4.5×104J及做功功率为1.5×103W；（3）空载的电动叉车静止时对水平地面的压强为9×104Pa。20．（2022•巴中）小红用菜盆盛水清洗樱桃时，将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃，当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后，发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟，她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2，空盒A底面积为100cm2，金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底，当空盒A漂浮在水面上时，盒底浸入水中1cm深。整个实验中，水槽里的水未溢出。（ρB＝7.0×103kg/m3）（1）空盒A漂浮在水面上时，求盒底部受到水的压强大小。（2）求空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小。（3）小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时，求盒A受到的浮力的大小。（金属块B上附着的水忽略不计）（4）第（3）问中水槽里的水位与之前相比会上升还是下降？请算出水槽里水位变化的高度。【解答】解：（1）空盒A漂浮在水面上时，已知盒底浸入水中的深度h浸＝1cm＝1×10﹣2m，则盒底部受到水的压强：p＝ρgh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣2m＝100Pa；（2）空盒A排开水的体积：V排＝SAh浸＝100cm2×1cm＝100cm3＝1×10﹣4m3，空盒A受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3＝1N，（3）因空盒A漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，所以，空盒A的重力：GA＝F浮＝1N；金属块B的体积VB＝LB3＝（5cm）3＝125cm3＝1.25×10﹣4m3，根据ρ＝可得金属块B的质量：mB＝ρBVB＝7.0×103kg/m3×1.25×10﹣4m3＝0.875kg，则GB＝mBg＝0.875kg×10N/kg＝8.75N，把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时，因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，所以，此时空盒A和B受到的浮力：F浮′＝G总＝GA+GB＝1N+8.75N＝9.75N；（4）金属块B在水中时，AB排开的水的总体积为：V排总＝V排+VB＝1×10﹣4m3+1.25×10﹣4m3＝2.25×10﹣4m3，金属块B从水中捞起后放进盒A，A与B并漂浮在水面上时，根据F浮＝ρ水gV排可得空盒A排开水的体积：V排′＝＝＝9.75×10﹣4m3＞2.25×10﹣4m3，即：V排′＞V排总，所以，金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上后，水面会升高，排开水是体积增加的量：ΔV排＝V排′﹣V排总＝9.75×10﹣4m3﹣2.25×10﹣4m3＝7.5×10﹣4m3＝750cm3，则水槽里水位升高的高度：Δh＝＝＝3.75cm。答：（1）空盒A漂浮在水面上时，盒底部受到水的压强大小为100Pa。（2）空盒A漂浮在水面上时所受浮力的大小为1N。（3）小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时，盒A受到的浮力的大小为9.75N。（4）第（3）问中水槽里的水位与之前相比会上升；水槽里水位升高3.75cm。21．（2022•青岛）某兴趣小组制作了一只平底小船，重力为1.2N，放在水平桌面上，与桌面的接触面积为1×10﹣2m2。（1）求小船对水平桌面的压强。（2）如图甲所示，把小船放入盛有适量水的长方体水槽中，漂浮在水面上。在小船中放入一金属块后，小船仍漂浮在水面上，排开水的体积增加了2×10﹣4m3。求金属块的质量。（g＝10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）（3）小组成员通过探究发现，可以利用图甲装置的液面升降来测量物体的质量和体积，从而求出物体的密度。实际测量过程中，发现水面升降不明显，于是想出了一个将水面升降放大的方法：如图乙所示，使一束激光与水平面成α角斜射到水面，反射光照射在水平标尺上的A点；当水面上升Δh时，光点A移动了距离l，推理可知二者关系为h＝ltanα，改变α角可调节放大倍数。实际测量时，保持入射光不变，标记光点A的位置。将待测物体放入小船中，小船仍漂浮，光点A移动的距离记为l1；将物体从小船中取出，使其浸没于水中，光点A移动的距离记为l2。请你推导出物体密度ρ的表达式（水的密度用ρ水表示）。【解答】解：（1）小船对水平桌面的压强（2）在小船中放入一金属块后，小船仍漂浮在水面上，由物体的浮沉条件可知ΔF浮＝ΔG排＝G金，ρ水gΔV排＝m金g，即金属块的质量（3）设容器中水面的面积为S水，将待测物体放入小船中，水面升高的高度为，则物体的受到的重力，由可知，物体的质量为；将物体从小船中取出，使其浸没于水中，物体排开水的体积等于物体的体积，所以物体的密度答：（1）小船对水平桌面的压强为1.2×102Pa；（2）金属块的质量为0.2kg；（3）物体的密度表达式为。22．（2022•绥化）如图甲所示，有一底面积为0.01m2，质量为3kg的正方体物块，在拉力F的作用下在水平面上做直线运动。拉力随时间变化、速度随时间变化图象分别如图乙、丙所示，已知物块在2～4s的运动距离为2m。求：（1）物块静止时对水平面的压强；（2）在2～4s物块受到的摩擦力；（3）在前6s内，拉力F做的功。【解答】解：（1）物块对水平面压力F压＝G＝mg＝3kg×10N/kg＝30N物块对水平面的压强p＝＝3×103Pa；（2）由图象可知，物块在4～6s做匀速直线运动，摩擦力F摩与拉力F大小相等，即F摩＝F＝6N；由v﹣t图象可知在2～4s物块做加速运动，但物块对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度不变，则摩擦力大小不变，所以2～4s物块受到的摩擦力F摩′＝F摩＝6N；（3）0～2s物块处于静止状态拉力不做功；已知物块在2～4s运动的距离s′＝2m；则2﹣4s拉力F做的功W′＝F′s′＝9N×2m＝18J；物块在4～6s内运动的距离s＝vt＝2m/s×2s＝4m；4～6s拉力F做的功W＝Fs＝6N×4m＝24J；前6s拉力F做的功W总＝W′+W＝18J+24J＝42J。答：（1）物块静止时对水平面的压强为3×103Pa；（2）在2～4s物块受到的摩擦力为6N；（3）在前6s内，拉力F做的功为42J。23．（2022•黑龙江）如图所示工人师傅正在用叉车搬运货物，现将质量为1t的货物匀速提高1.5m用时5s。试求：（1）货物上升的速度是多少？（2）货物所受到的重力是多少？（3）叉车提升货物时对货物所做的功是多少？（4）叉车提升货物的功率是多少？【解答】解：（1）匀速提高1.5m用时5s，货物上升的速度：v＝＝＝＝0.3m/s；（2）货物质量为1t，货物所受到的重力：G＝mg＝1000kg×10N/kg＝1×104N；（3）叉车提升货物时对货物所做的功：W＝Gh＝1×104N×1.5m＝1.5×104J；（4）叉车提升货物的功率：P＝＝＝3000W。答：（1）货物上升的速度是0.3m/s；（2）货物所受到的重力是1×104N；（3）叉车提升货物时对货物所做的功是1.5×104J；（4）叉车提升货物的功率是3000W。24．（2022•黔西南州）某电动汽车的一些性能参数如表所示。载上总质量为210kg的司乘人员后，汽车轮胎与地面的总接触面积为6.4dm2。若电动机以50kW功率驱动汽车在平直道路上以90km/h的速度匀速行驶25km，驱动效率为80%。求：性能参数整车质量1390kg最高时速130km/h续驶里程150～200km电动机最大功率70kW电池容量45kW•h（1）载上司乘人员后，汽车静止时轮胎对水平地面的压强。（2）电动机在这段时间内所做的功。（3）汽车在这段道路上行驶时受到的阻力。【解答】解：（1）司乘人员和汽车的总重力：G＝mg＝（1390kg+210kg）×10N/kg＝16000N；载上司乘人员后，汽车静止时轮胎对水平地面的压力：F＝G＝16000N，汽车静止时轮胎对水平地面的压强：p＝＝＝2.5×105Pa；（2）所用时间t＝＝＝h＝1000s，电动机在这段时间内所做的功W＝Pt＝50×1000W×1000s＝5×107J；（3）汽车在这段道路上行驶时所做的有用功W有用＝80%W＝80%×5×107J＝4×107J，汽车所受的牵引力F′＝＝＝1600N，汽车做匀速直线运动，处于平衡状态，所受的阻力f＝F′＝1600N。答：（1）载上司乘人员后，汽车静止时轮胎对水平地面的压强为2.5×105Pa。（2）电动机在这段时间内所做的功为5×107J。（3）汽车在这段道路上行驶时受到的阻力为1600N。25．（2022•朝阳）某品牌家用汽车满载时的质量为1.15t，静止时车轮与水平地面的总接触面积为0.2m2，它在平直路面上匀速行驶36km，期间受到的阻力为车总重的0.1倍，汽车发动机的效率为40%，求：（1）汽车满载静止在水平地面上时，对地面的压强是多少？（2）匀速行驶过程中牵引力所做的功是多少？（3）汽油的热值为q＝4.6×107J/kg，这段时间内消耗汽油的质量是多少？【解答】解：（1）汽车满载时的重力：G＝mg＝1.15×103kg×10N/kg＝1.15×104N，汽车满载静止在水平地面上时，对地面的压力：F＝G＝1.15×104N，对地面的压强：p＝＝＝5.75×