专题06压强、功、功率、机械效率综合计算题-人教版八年级《物理》暑假分层作业

答案第=page11页，共=sectionpages22页答案第=page11页，共=sectionpages22页专题06压强、功、功率、机械效率综合计算题【考点目录】TOC\o"1-1"\h\u一、压强、功综合计算题 1二、压强、功率综合计算题 5三、浮力、功率综合计算题 9四、力学综合压轴计算题 15【专题练习】一、压强、功综合计算题1．黑匣子是飞行记录仪的俗称，通过分析黑匣子中的数据，可以判断造成事故的原因，同时也能监控飞行员驾驶情况，监测飞机运行状态，排除事故隐患。一般情况下，黑匣子是长约40cm、宽与高分别约20cm的长方体，重约30kg。黑匣子的外壳很坚硬，能承受的最大压力为自身重力的3400倍。（g取10N/kg）求：（1）黑匣子的外壳能承受的最大压力是多少？（2）若黑匣子掉入6000m深的海中，则黑匣子表面受到海水的压强是多少？将它打捞上来，至少要做多少焦耳的功？（海水的密度取1.0×103kg/m3）【答案】（1）黑匣子的外壳能承受的最大压力是1.02×106N；（2）若黑匣子掉入6000m深的海中，则黑匣子表面受到海水的压强是6×107Pa，将它打捞上来，至少要做8.4×105J的功。【解析】解：（1）黑匣子的重力为则黑匣子的外壳能承受的最大压力为（2）若黑匣子掉入6000m深的海中，黑匣子表面受到海水的压强黑匣子在海水中排开水的体积黑匣子受的浮力黑匣子在海水中匀速上升时所受拉力则将黑匣子拉出水面过程中拉力所做的功2．“引体向上”是一项克服人体重力做功的健身运动。如图所示，该运动的规范动作是：两手正握单杠，由悬垂开始，上提时，下颚须超过杠面。已知小强同学的质量为60kg，每次引体上升的高度为0.5m，双手与杠之间的受力面积为0.01m2。ρ水=1×103kg/m3，g=10N/kg。求：（1）人体的密度跟水的密度差不多，根据小强的质量估算一下他身体的体积；（2）两手正握单杠，悬垂时手对单杠的压强为多少？（3）某次体育课上，小强同学连续做了16个规范的引体向上动作，在向上的过程中克服重力做了多少功？【答案】（1）人体的密度跟水的密度差不多，他身体的体积是；（2）两手正握单杠，悬垂时手对单杠的压强为；（3）某次体育课上，小强同学连续做了16个规范的引体向上动作，在向上的过程中克服重力做了4800J的功。【解析】解：（1）人体的密度跟水的密度差不多，小强的密度根据密度公式小强的体积为（2）小强的重力两手正握单杠，悬垂时手对单杠的压力大小等于人的重力大小，悬垂时手对单杠的压强为（3）做一次引体向上所做的功在向上的过程中克服重力做的总功3．如图所示为某型号无人机，总质量为3.6kg，它启动前在水平地面静止时，与地面的总接触面积为12cm2。求：（1）无人机启动前对水平地面的压强是多少帕？（2）无人机从地面升高60m后再沿水平方向飞行50m，此过程中克服重力做功是多少焦？

【答案】（1）无人机启动前对水平地面的压强是3×104帕；（2）无人机从地面升高60m后再沿水平方向飞行50m，此过程中克服重力做功是2160J。【解析】解：（1）无人机启动前对水平地面的压力F=G=mg=3.6kg×10N/kg=36N，无人机启动前对水平地面的压强。（2）此过程中克服重力做功W=Gh=36N×60m=2160J。4．新能源汽车因环保、节能等优势，给人们的出行带来了极大的便利。如图所示的新能源汽车有四个轮胎，在平直的公路上以20m/s的速度匀速行驶5min，每个轮胎与地面的接触面积为500cm2。求解下列问题：（g取10N/kg）（1）该汽车满载时，总质量为1.6×103kg，此时对水平路面的压强；（2）若汽车在平直公路上匀速行驶过程中，受到的阻力是1000N，则该汽车在5min内克服阻力做的功。【答案】（1）该汽车满载时对水平路面的压强为8×104Pa；（2）若汽车在平直公路上匀速行驶过程中，受到的阻力是1000N，则该汽车在5min内克服阻力做的功是6×106J。【解析】解：（1）该汽车满载时，对水平路面的压力等于其自身的重力，即对水平路面的压强为（2）由得，汽车5min运动的路程为该汽车在5min内克服阻力做的功为5．读初三的小武同学不但身强体壮，而且品学兼优，很多家务劳动他都主动承担，家里饮水机的水桶都是他来更换。若如图的水桶内装有18.2kg水，空桶质量800g，饮水机高度840mm，小武同学体重65kg，他的一只鞋底面积为。求：（1）小武拿起一桶水时，他对地面的压强；（2）小武换一次水对水桶至少要做多少功。

【答案】（1）小武拿起一桶水时，他对地面的压强为2.8×104Pa；（2）小武换一次水对水桶至少要做功159.6J。【解析】解：（1）小武的重力G武=m武g=65kg×10N/kg=650N水桶和桶的重力G=(m水+m桶)g=(18.2kg+0.8kg)×10N/kg=190N小武拿起一桶水时，他对地面压力F=G武+G=650N+190N=840N对地面的压强（2）小武换一次水，克服水桶总重力做功W=Gh=190N×840×10-3m=159.6J二、压强、功率综合计算题6．如图是叉车抬升石材的情景。叉车空载质量900kg，轮胎接地总面积。叉车将700kg石材匀速升起2m的高度之后又以的速度在水平地面匀速行驶了20m，行驶过程中叉车受到的阻力是其总重力的0.1倍。求：（1）求叉车空载时对水平地面的压强；（2）叉车抬升石材时对石材做的功；（3）叉车在水平地面行驶时牵引力的功率。

【答案】（1）叉车空载时对水平地面的压强为1.125×105Pa；（2）叉车抬升石材时对石材做的功为1.4×104J；（3）叉车在水平地面行驶时牵引力的功率为4×103W。【解析】解：（1）由题意可知，空载叉车水平静止时，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F压=G=mg=900kg×10N/kg=9000N空载的电动叉车静止时对水平地面的压强（2）石材的重力G石=m石g=700kg×10N/kg=7000N石材升起2m的高度，叉车对石材做的功W=G石h=7000N×2m=1.4×104J（3）叉车和石材的总重力G总=G+G石=9000N+7000N=1.6×104N行驶过程中叉车受到的阻力是其总重力的0.1倍，则叉车受到的阻力f=0.1G总=0.1×1.6×104N=1.6×103N匀速行驶时，叉车受力平衡，水平方向上受到的牵引力等于阻力，叉车在水平地面行驶时牵引力的功率7．小明重459N，每只脚与水平地面的接触面为200cm2，中午拿着质量为500g的盒饭走过长72米的走廊用了1分钟，接着从一楼到三楼用了2分钟时间，每层楼高3m。（g=10N/kg）求：（1）小明走过走廊的平均速度是多少？（2）小明拿着盒饭站在门口时，对地面的压强是多少？（3）从一楼到三楼过程中小明对盒饭所做的功和功率分别是多少？【答案】（1）小明走过走廊的平均速度是1.2m/s；（2）小明拿着盒饭站在门口时，对地面的压强是1.16×104Pa；（3）从一楼到三楼过程中小明对盒饭所做的功是30J，功率是0.25W。【解析】解：（1）小明走过走廊的平均速度为。（2）盒饭的重力为G′=mg=500×10-3kg×10N/kg=5N，小明拿着盒饭站在门口时，对地面的压力为F=G总=G+G′=459N+5N=464N，小明拿着盒饭站在门口时，对地面的压强是。（3）从一楼到三楼过程中小明对盒饭所做的功为W=G′h=5N×2×3m=30J，小明对盒饭所做的功率为。8．小明同学骑自行车上学，他从家骑车到学校的路程为1.8km。某一天早晨，小明同学上学前称得人与书包总重为600N，自行车重为300N，7:10他从家里出发，7:15到学校，在骑车过程中受到的阻力大小恒为50N。求：（1）小明同学从家到学校的平均速度；（2）小明在骑车过程中，自行车两个车轮与路面接触的总面积为0.003m2，在此过程中自行车对路面的压强为多少；（3）从家骑车到学校的过程中，小明克服阻力做的功和功率分别是多少。【答案】（1）小明同学从家到学校的平均速度是6m/s；（2）自行车对路面的压强为3×105Pa；（3）小明克服阻力做的功和功率分别是9×104J、300W。【解析】解：（1）小明运动的路程为小明运动的时间为由可得，小明从家到学校的平均的速度为（2）小明在骑车过程中，自行车对地面的压力等于其与自行车受到的总重力，即水平：由可知，此过程中自行车对路面的压强为（3）在骑车过程中受到的阻力大小恒为50N，小明克服阻力做的功为由可得，小明做功的功率为9．上周末，小梅从自己家出发骑共享单车去看篮球比赛，然后走路去图书馆看书，其路程与时间关系图像如图甲所示。小梅所骑的共享单车如图乙所示，共享单车质量为20kg，g取10N/kg。试计算：（1）整个过程中小梅的平均速度。（2）图乙所示共享单车与地面的接触面积为1.6×10﹣2m2，求单车对水平路面的压强。（3）小梅体重为500N，若骑行过程中受到的阻力为总重力的0.02倍，求小梅前5min的骑行功率。【答案】（1）整个过程中小梅的平均速度为1.6m/s；（2）单车对水平路面的压强为1.25×104Pa；（3）小梅前5min的骑行功率为70W。【解析】解：（1）由图甲可知，整个过程中小梅通过的路程s=2400m，运动的时间为t=25min=1500s则整个过程中小梅的平均速度（2）单车对水平路面的压力F=G车=m车g=20kg×10N/kg=200N单车对水平路面的压强（3）由图甲可知，0～5min内小梅骑行时做匀速直线运动，且通过的路程s1=1500m，则小梅骑行的速度因小梅骑行时做匀速直线运动，牵引力和受到的阻力是一对平衡力，所以，小梅骑行时的牵引力则小梅前5min的骑行功率。10．如图所示是我国企业生成的一种遥控电动水上救生器，它用电动机驱动螺旋桨旋转前进，右表是它的部分参数。请计算：（ρ水=1.0×103kg/m3，g=10N/kg）重量12.5kg体积0.3m3最大速度18km/h电动推进力150N（1）该救生器行驶到距离3km的落水者处至少需要多少分钟？（2）救生器漂浮时受到的浮力是多少？救生器最多只允许有80%的体积浸入水中，此时它受到的浮力是多少？（3）这个救生器以最大速度匀速行驶时的功率有多大？

【答案】（1）该救生器行驶到距离3km的落水者处至少需要10分钟；（2）该救生器漂浮时受到的浮力为125N；当最多允许80%的体积浸入水中时，救生器受到的浮力为2.4×103N；（3）救生器以最大速度匀速行驶时的功率为750W。【解析】.解：（1）救生器距离落水者3km，最大速度为18km/h，所需时间为（2）漂浮时救生器处于平衡态，受到的浮力等于自身的重力F浮=G救生器=mg=12.5kg×10N/kg=125N救生器允许有80%的体积浸入水中，所以进入水中体积最多为V排=0.8×0.3m3=0.24m3根据阿基米德原理可知，能提供的最大浮力为F浮最大=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m3=2.4×103N（3）救生器的最大速度为18km/h=5m/s，推动力为150N，其推进功率为三、浮力、功率综合计算题11．我国第三艘航空母舰“福建舰”于2022年6月17日正式下水。该航母满载时的排水量约，可搭载60架舰载机。航母的动力是由蒸汽轮机提供，最大功率可以达到。取，通过计算回答：（1）该航母满载时所受浮力是多少？（2）若航母以的速度匀速直线航行54km，则航母航行的时间是多少？（3）若航母在该航行的时间内，蒸汽轮机的功率约为，则蒸汽轮机做的功是多少？

【答案】（1）该航母满载时所受浮力是8×108N；（2）航母航行的时间是1h；（3）蒸汽轮机做的功是3.6×1011J。【解析】解：（1）由阿基米德原理可知，航母满载时所受浮力（2）由可知，航母航行的时间（3）由可知，在该航行时间内蒸汽轮机做的功12．2022年10月28日，世界最大吨位履带起重机——三一SCC98000TM履带起重机在浙江湖州交付，将主要应用于国家核电、石化建设领域，如图甲所示。现用该起重机将放在水平地面上的长方体混凝土墩放入水中。若将滑轮组连接的吊绳简化为1股如图乙所示，已知混凝土墩的密度为2.5×103kg/m3、底面积为4m2、高为2m，。求：（1）混凝土墩放在地面上产生的压强是多大；（2）混凝土墩浸没在水中后，它匀速下降过程中所受钢丝绳的拉力；（不计水的阻力）（3）若忽略钢丝绳的重力、滑轮间的摩擦及滑轮重，请算出当起重机拉动混凝土墩在水下向上匀速运动2m（不出水面）用时9s的过程中，起重机拉力做功的功率是多大？【答案】（1）混凝土墩放在地面上产生的压强是；（2）混凝土浸没在水中后，它匀速下降过程中所受钢丝绳的拉力是；（3）若忽略钢丝绳的重力、滑轮间的摩擦及滑轮重，当起重机拉动混凝土墩在水下向上匀速运动2m用时9s的过程中，起重机拉力做功的功率是。【解析】解：（1）混凝土墩的重力为混凝土墩放在水平地面上时对地面的压力为混凝土墩放在地面上产生的压强为（2）混凝土墩浸没在水中受到浮力是混凝土浸没在水中匀速下降过程中受到的浮力和钢丝绳的拉力与自身重力平衡，即则它所受钢丝绳的拉力为（3）由图可知，动滑轮上有3根绳子承担，忽略钢丝绳的重力、滑轮间的摩擦及滑轮重，则起重机对钢丝绳的拉力为拉力端钢丝绳移动的距离为起重机拉力做的功为起重机拉力做功的功率为13．我国自主设计的某核潜艇完全下潜后的排水量为，潜入水中匀速航行时所受的海水阻力与航速平方的关系如图所示，海水的密度取。求：（1）该潜艇完全下潜后受到海水的浮力；（2）该潜艇在水下600m深度处受到海水的压强；（3）该潜艇在水下以4m/s的速度匀速航行时，水平推力的功率。

【答案】（1）潜艇完全下潜后受到海水的浮力。（2）潜艇在水下600m深度处受到海水的压强为。（3）潜艇在水下以4m/s的速度匀速航行时，水平推力的功率为。【解析】解：（1）核潜艇排开水的质量为由题意知，核潜艇潜后受到海水的浮力为（2）由得，下600m深度处受到海水的压强为（3）由图可得，当时，潜水艇受到的海水阻力，由于潜艇是匀速航行，则由得，此时的水平推力的功率为14．海洋科学钻探船被称为海洋科学领域的“航空母舰”。如图所示为一艘满载时排水量为5×104t的海洋科学钻探船。甲板上装有很高的钻塔，可以安装并控制钻杆进行拉升作业，使钻头和钻杆最深可在2000m深的海底向下钻取岩芯进行研究。（，g取10N/kg）。（1）该钻探船满载时受到海水的浮力是多少？（2）钻头在2000m深的海底处受到海水的压强是多少？（3）该钻探船以36km/h的速度匀速航行时，动力推进系统的输出功率为3.5×107W，则船受到的牵引力是多少？

【答案】（1）该钻探船满载时受到海水的浮力是5×108N；（2）钻头在2000m深的海底处受到海水的压强是2.06×107Pa；（3）船受到的牵引力是3.5×106N。【解析】解：（1）钻探船满载时受到海水的浮力（2）钻头在2000m深的海底处受到海水的压强（3）钻探船匀速航行的速度由可知船受到的牵引力15．2022年4月11日，中国石化集团与泰国签署合作协议，中国石化集团将帮助泰国全面拆除泰国废弃的石油钻井平台。废弃的石油钻井平台都是固定式平台，这类钻井平台由平台、油井、固定在海底的钢桩与输油的导管等构成。（1）拆卸使用的两艘相同起重船从码头赶到石油钻井平台处。该型号起重船以4000kW的功率匀速前进，航行速度36km/h，求起重船受到的阻力？（2）拆除油井时，先用高压水将油井隔水套管外侧泥冲走，形成3~5m深的小坑，然后在坑内放上炸药炸断油井。放炸药处水深50m，海水对炸药上3cm2面积上的压力是多少？（3）现要整体拆除的平台总质量，平台整体拆除方法如图乙，先将平台与钢桩间的连接螺栓拆除，然后两艘重分别为的相同的起重船伸出起重臂，起重臂伸到平台两侧底部并启动液压机，起重臂将平台抬起。当平台被抬起时，一艘起重船舶排开水的体积变化了多少？

【答案】（1）起重船受到的阻力为4×105N；（2）海水对炸药上3cm2面积上的压力为150N；（3）一艘起重船舶排开水的体积变化了4×103m3。【解析】解：（1）由W=Fs可知起重船受到的阻力（2）海水对炸药上3cm2面积上的压力为（3）当两艘船漂浮水面

①当平台被抬起时，平台与两艘船依然漂浮

②由①②可知，两艘船排开水的体积变化量则一艘起重船舶排开水的体积变化了四、力学综合压轴计算题16．我国是一个海洋大国，航母是一大国海上实力的象征。如图是我国第二艘航空母舰一首艘国产航母，该航母相关参数为：舰长304米、舰宽70.5米、满载吃水10.5米；飞行甲板：长300米、宽70米；机库：长152米、宽26米、高7.2米；排水量：57000吨（标准），67500吨（满载），动力：4台蒸汽轮机、4轴、马力（马力是功率单位，1马力=735W）；航速：2931节（1节=1.8km/h）；续航力：8000海里/18节，海上自持能力15天。（g取10N/kg，海水的密度）（1）该航母满载时受到的浮力和舰底受到的压强分别是多少？（2）航母以马力、30节的速度匀速航行时，受到水的阻力为多少？运动1.5km克服水的阻力做功为多少？（3）由于船体太大，航母下水不能直接使用动力，这样动静太大，对船体有损害。因此常用的方法是直接往干船坞里面注水，先让航母依靠浮力飘起来，然后把绳子系在航母上，利用拖船缓慢的把航母拉到码头上。若每艘拖船的最大输出功率为104马力，拖动时航母受到的阻力为航母重力的0.1倍，拖船拖动航母的速度为0.5m/s，则要把航母拖到码头，至少需要多少艘拖船?（拖动时，航母不提供动力，此时航母标准载重。粗略认为拖船提供的动力克服航母的阻力。）【答案】（1）该航母满载时受到的浮力为，舰底受到的压强为；（2）受到水的阻力为，运动1.5km克服水的阻力做功为；（3）要把航母拖到码头，至少需要4艘拖船。【解析】解：（1）航母满载时排水量为67500吨，由阿基米德原理可知，航母满载时受到的浮力满载吃水10.5米，则舰底受到的压强（2）航母以马力、30节的速度匀速航行时，受到水的阻力等于牵引力，由可得受到水的阻力运动1.5km克服水的阻力做功（3）航母标准排水量为57000吨，由物体沉浮条件可知，航母漂浮时，航母重力等于航母受到浮力，则航母重力拖动时航母受到的阻力为航母重力的0.1倍，则拖力拖船拖动航母的速度为0.5m/s，则拖船的总功率每艘拖船的最大输出功率为104马力，需要拖船数量所以至少需要4艘拖船。17．如图甲是我国研制的用于修理大型船舰的船坞一“华船一号”，其全长168m，宽48m，高16m，它有一个巨大的“凹”字形船舱，两侧有墙，上面装有吊装牵引装备，前后两端敞开，供待修船舰出入。船坞底部和两侧坞墙内有若干个浮箱，用来灌水和排水，实现船坞的沉与浮。某次作业中，为了抢修一艘总质量为1.2万吨的“MR”号待修船，船坞先自航到指定海域，然后向浮箱内灌水，船坞开始下沉；当船坞下沉到甲板刚好与海面相平时，船坞的吃水深度为4m、排水量为4万吨（如图乙所示）。继续向浮箱内灌水，当船坞下沉到坞内水足够深时，船坞上的卷扬机将“MR”号船水平牵引漂浮进船坞，此时船坞的吃水深度为14m、排水量为6.3万吨（如图丙所示）。接着抽出浮箱内的水，船坞上浮直至甲板刚好与海面相平，托起“MR”号开始修理工作，（如图丁）。（1）当甲板刚好与海面相平时，船坞底部受到海水的压强为多少？（2）“MR”号待修船在卷扬机水平拉力下以0.5m/s的速度匀速进入船坞，卷扬机的功率恒定为200kW，“MR”号进船坞时受到水的阻力为多少？（3）“MR”号船进船坞后，船坞浮箱内至少要向外排水多少立方米才可以开始修理工作？【答案】（1）当甲板刚好与海面相平时，船坞底部受到海水的压强为4×104Pa；（2）“MR”号待修船在卷扬机水平拉力下以0.5m/s的速度匀速进入船坞，卷扬机的功率恒定为200kW，“MR”号进船坞时受到水的阻力为4×105N；（3）“MR”号船进船坞后，船坞浮箱内至少要向外排水才可以开始修理工作。【解析】解：（1）根据题意知道，当船坞下沉到甲板刚好与海面相平时，船坞的吃水深度为4m，此时坞底部受到海水的压强为p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m=4×104Pa（2）由得，待修船受到的水平牵引力为因为待修船匀速运动，所以待修船进坞时受到的阻力f=F=4×105N（3）图乙、丙、丁中船坞都是漂浮的，则F浮=G图丙中F丙浮=G坞+G丙水图丁中F丁浮=G坞+G丁水+G船则F丙浮-F丁浮=G丙水-G丁水-G船开始修理工作，MR托起如图丁状态，甲板刚好露出水面，浮箱至少要向外排水因为图乙、丁甲板刚好露出水面，坞排水量相同，所以m丁排=m乙排则浮箱至少要向外排水的体积18．本溪客运集团于2021年6月5日开通我市首条环路公交线路，全部采用纯电动高级空调车辆如图甲所示，不仅改善了市民出行条件，提高了服务档次，同时也是我市对生态立市发展战略的深入贯彻和具体落实。空调车部分技术参数如下表。（g取10N/kg）求∶整车满载质量18t最高车速20m/s车轮与地面的总接触面积0.2m2（1）满载的公交车静止在水平地面上时，对地面的压强∶（2）山城本溪的路面坡度较大，当公交车满载时从转山行驶到火车站（一路下坡）共用时10min，路线及海拔高度如图乙所示，此过程中车和人的总重做功的功率∶（3）该车以最高车速水平匀速直线行驶时，发动机的输出功率为100kW，则车受到的阻力。【答案】（1）车对地面的压强为9×105Pa。（2）人与车总重做功的功率为1.2×104W。（3）车受到的阻力为5000N。【解析】（1）公交车的重力为G=mg=1.8×104kg×10N/kg=1.8×105N公交车静止在水平地面上F=G公交车对地面的压强为（2）物体下降时，是重力做功的过程W=Gh=1.8×105N×(160m-120m)=7.2×106J功率为（3）由可得，车受到的牵引力为/20m/s=5000N车做匀速直线运动，受到的力为平衡力f=F=5000N19．我国生产的无人机世界领先，应用领域广泛，如图甲所示为深受广大航拍爱好者喜爱的“YU-2”型无人机，下表是有关它的一些飞行参数。根据表中资料信息，求：（1）无人机在空中悬停时受到的升力F。（2）无人机以最大速度匀速上升100m，空气阻力忽略不计，升力对无人机做功的功率P。型号Y