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

专题06压强、功、功率、机械效率综合计算题

【考点目录】

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LOxlCPkg/nP）

【答案】（1）黑匣子的外壳能承受的最大压力是L02X106N；

（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6xl（）7pa,将它打捞

上来，至少要做8.4X105J的功。

【解析】解：（1）黑匣子的重力为

G=mg=30kgxlON/kg=300N

则黑匣子的外壳能承受的最大压力为

F=3400G=3400x300N=1.02x10sN

（2）若黑匣子掉入6000m深的海中，黑匣子表面受到海水的压强

p=夕海水g/?=1.0xIffkg/m3xlON/kgx6000m=6xlO7Pa

黑匣子在海水中排开水的体积

V^=V=0.4mx0.2mx0.2m=0.016m3

黑匣子受的浮力

耳孚=/?海水nl.OxlO'kg/nfxlON/kgxO.Ol6m3=160N

黑匣子在海水中匀速上升时所受拉力

F\=G-F普=300N-160N=140N

则将黑匣子拉出水面过程中拉力所做的功

5

W=F1h=140Nx6000m=8.4x10J

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，下颗须超过杠面。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O.Oln?。"次=1x103kg/m3;g=iON/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0。6m3；

（2）两手正握单杠，悬垂时手对单杠的压强为6x104Pa;

（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

p=p^=\x103kg/m3

根据密度公式小强的体积为

m60kg

V———=0.06m3

plxlO3kg/m3

（2）小强的重力

G=mg=60kgx10N/kg=600N

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

F600N

=6xlO4Pa

0.01m2

（3）做一次引体向上所做的功

答案第2页，共22页

W=Gh=600Nx0.5m=300J

在向上的过程中克服重力做的总功

W*=16W=16x300J=4800J

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3x104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=M?g=3.6kgxlON/kg=36N,

无人机启动前对水平地面的压强P=5=7T4^r=3xl()4pa。

S12x10m

(2)此过程中克服重力做功W=G/z=36Nx60m=2160Jo

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1.6x103kg,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8xl04pa；

(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6X106J。

【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

F=G=mg=l.6xlO^kgx10N/kg=1.6xlO4N

对水平路面的压强为

F1.6X104N

p=—=8xlO4Pa

S4x500xl04m2

(2)由口=—得，汽车5min运动的路程为

t

s=W=20m/sx5x60s=6000m

该汽车在5min内克服阻力做的功为

W=A=1000NX6000m=6x106J

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150cm?。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2.8xl04pa；

(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就二m武g二65kgxl0N/kg=650N

水桶和桶的重力

G=(m次18.2kg+0.8kg)x10N/kg=190N

小武拿起一桶水时,他对地面压力

F=G资G=650N+190N=840N

对地面的压强

片「I版口x/Pa

(2)小武换一次水，克服水桶总重力做功

答案第4页，共22页

W=G/z=190Nx840xl0-3m=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0。8m2。叉车将

700kg石材匀速升起2m的高度之后又以9km/h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01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l」25xlO5Pa；

(2)叉车抬升石材时对石材做的功为1.4X104J；

(3)叉车在水平地面行驶时牵引力的功率为4X103W。

【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

FA=G=/ng=900kgx10N/kg=9000N

空载的电动叉车静止时对水平地面的压强

F9000N

&=1.125x105尸。

V-0.08m2

(2)石材的重力

G石二根石g=700kgxl0N/kg=7000N

石材升起2m的高度，叉车对石材做的功

W=G^/?=7000Nx2m=1.4x104J

(3)叉车和石材的总重力

G,^G+GZ7=9000N+7000N=1.6X104N

行驶过程中叉车受到的阻力是其总重力的01倍，则叉车受到的阻力

户0.1G点=0.1X1.6x104N=l.6xlO3N

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

P=Fv=/v=1.6xlO3Nx9x—m/s=4xlO3W

3.6

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L2m/s；

(2)小明拿着盒饭站在门口时，对地面的压强是1.16xlO4Pa；

(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v=±=0%=L2m/s。

tlx60s

(2)盒饭的重力为Gr=mg=500xl0-3kgxl0N/kg=5N,

小明拿着盒饭站在门口时，对地面的压力为QG总=G+G占459N+5N=464N,

小明拿着盒饭站在门口时，对地面的压强是P“八2=l16xl()4pa。

S2x200x10m

(3)从一楼到三楼过程中小明对盒饭所做的功为W=G7z=5Nx2x3m=30J,

小明对盒饭所做的功率为尸=w*=丹30J1=Q25W。

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；

答案第6页，共22页

(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3xl()5pa；

(3)小明克服阻力做的功和功率分别是9xl04j、300Wo

【解析】解：(1)小明运动的路程为

s=1.8km=1800m

小明运动的时间为

7=7：15—7：10=5min=300s

由人;可得，小明从家到学校的平均的速度为

s1800m

=6m/s

t300s

(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：F=G,*=GH+G隼=600N+300N=900N

F

由〃可知，此过程中自行车对路面的压强为

F900N

p=—=3xl05Pa

s0.003m2

(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

W=^=50Nxl800m=9xl04J

W

由尸=一可得，小明做功的功率为

〃卬9X104J

L-------=300W

300s

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/kgo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L6xlO2m2,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L6m/s；

(2)单车对水平路面的压强为L25xl()4pa；

(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

Z=25min=1500s

则整个过程中小梅的平均速度

2400m

=1.6m/s

1500s

(2)单车对水平路面的压力

F=G^=m至g=20kgx10N/kg=200N

单车对水平路面的压强

F200N

=1.25x10"Pa

y-1.6xl0"m2

(3)由图甲可知，。〜5min内小梅骑行时做匀速直线运动，且通过的路程si=1500m,

则小梅骑行的速度

M1500m..

V.=—=---------=5m/s

%5x60s

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

F'=f=0.02(G车+G人)=0.02x(200N+500N)=14N

则小梅前5min的骑行功率

W__Fs^

=Fv=14Nx5m/s=70W

tt

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：(〃行LOxlCPkg/nP,g=10N/kg)

答案第8页，共22页

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2.4xlO3N；

(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

s3km1,、八.

t=—=----------=—h=lOmin

v18km/h6

(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浮二6救生器=nzg=12.5kgx1ON/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=0.8x0.3m3=0.24m3

根据阿基米德原理可知，能提供的最大浮力为

3333

F浮最大水gV排=1.Ox10kg/mxl0N/kgx0.24m=2.4x10N

(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

=Fv=l50Nx5m/s=750W

tt

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

8.0x10%,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

1.64xl05kWo取g=10N/kg,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15m/s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lxl()5kW,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8X108N；

(2)航母航行的时间是lh；

(3)蒸汽轮机做的功是3.6X10UJ。

【解析】解：(1)由阿基米德原理可知，航母满载时所受浮力

4字=GF=叫出=8.0XX1()3kgxlON/kg=8X1()8N

(2)由v=上可知，航母航行的时间

t

s54xl03m“cc”，

t=—=------------=3600s=lh

v15m/s

W

(3)由尸=一可知，在该航行时间内蒸汽轮机做的功

t

W=Pt=lxlO5xlO3Wx3600s=3.6x10"J

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，

33

已知混凝土墩的密度为2.5xl03kg/m3、底面积为4m2、高为2m,p/K=l.OxlOkg/mo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？

答案第10页，共22页

【答案】(1)混凝土墩放在地面上产生的压强是5xl()4pa；

(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1.2X105N；

(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2.7xl()4w。

【解析】解：(1)混凝土墩的重力为

G=mg=pVg=pShg=2.5xIO3kg/m3x4m2x2mxlON/kg=2xlO5N

混凝土墩放在水平地面上时对地面的压力为

F=G=2X105N

混凝土墩放在地面上产生的压强为

F2X105N

p=—=5xlO4Pa

S4m2

(2)混凝土墩浸没在水中受到浮力是

耳孚=P水=夕水gS/yLOxlO^kg/n?xlON/kgx4m2x2m=8xl()4N

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

F谆+尊=G

则它所受钢丝绳的拉力为

=2X105N-8X104N=1.2X105N

(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

F'=-F.=-xl.2xlO5N=4xlO4N

3拉t3

拉力端钢丝绳移动的距离为

s-3h=3x2m=6m

起重机拉力做的功为

W=尸勺=4X10"Nx6m=2.4xlO5J

起重机拉力做功的功率为

5

p^W=2.4xlOJg27xlo4w

t9s

13.我国自主设计的某核潜艇完全下潜后的排水量为1.6x10%,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LOxlCPkg/n?。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L6X108N。

(2)潜艇在水下600m深度处受到海水的压强为6xl06pa。

(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1.28xl()6w。

【解析】解：(1)核潜艇排开水的质量为

=1.6xl04t=1.6xl07kg

由题意知，核潜艇潜后受到海水的浮力为

78

F=Gft=^g=1.6xl0kgxl0N/kg=1.6xl0N

(2)由O=0g〃得，下600m深度处受到海水的压强为

p=pgh=1.0xl03kg/m3xION/kgx600m=6xlO6Pa

(3)由图可得，当v=4m/s时，潜水艇受到的海水阻力/=3.2X105N,由于潜艇是匀速航

行,则

F=/=3.2X105N

由尸=上W得，此时的水平推力的功率为

t

P=—=Fv=3.2xl05Nx4m/s=1.28xl06W

t

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

5x10^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，

答案第12页，共22页

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。(2K=L03xl()3kg/m3,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3.5X107W,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5X108N；

(2)钻头在2000m深的海底处受到海水的压强是2.06xl07Pa；

(3)船受到的牵引力是3.5X106N。

【解析】解：(1)钻探船满载时受到海水的浮力

%=%=叫话=5x1。4xl。'kgxlON/kg=5xlO8N

(2)钻头在2000m深的海底处受到海水的压强

尸夕海水g〃=1.03xl03kg/m3x10N/kgx2000m=2.06x107Pa

(3)钻探船匀速航行的速度

v=36km/h=36x—m/s=10m/s

3.6

wFs

由尸=—=——="可知船受到的牵引力

tt

F=-=="UW=3,5x1()6N

vlOm/s

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8x106kg,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2xlO8N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4X105N；

（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4xl03m3。

【解析】解：（1）由W=Fs可知起重船受到的阻力

,厂凸尸6

f-WH----=__=_40=00_k_W_____4X=1_0__V____

536km/h10m/s

（2）海水对炸药上3cm2面积上的压力为

332

F=ps=p7^glis=1.0x10kg/mx1ON/kgx50mx3cm=150N

（3）当两艘船漂浮水面

。水gq产G船①

当平台被抬起时，平台与两艘船依然漂浮

琮=6船+G合

。水g%=6船+G台②

由①②可知，两艘船排开水的体积变化量

G台8xlO6kg

=8xl03m3

。水g夕水1.0xl03kg/m3

则一艘起重船舶排开水的体积变化了

2=8x103n?=4xi03nl3

22

答案第14页，共22页

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、2x105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,海水的密度水lO^kg/n?）

（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2x105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IO,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6.75X108N,舰底受到的压强为1.05xK）5pa；

（2）受到水的阻力为9.8X1（）6N,运动1.5km克服水的阻力做功为1.47x101。J；

（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

4字=6排=叫时=67500xl03kgxl0N/kg=6.75xlO8N

满载吃水10.5米，则舰底受到的压强

335

p=pgh=lx10kg/mx1ON/kgxl0.5m=1.05xl0Pa

（2）航母以2xl（）5马力、30节的速度匀速航行时，受到水的阻力等于牵引力，由

—=Fv

可得受到水的阻力

P2x105马力2x105x735W2xl05x735W

=9.8X106N

v30节30xl.8km/h30x0.5m/s

运动1.5km克服水的阻力做功

W=^=9.8xlO6Nxl.5xlO3m=1.47xlOloJ

（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

38

G^=Fn=G#=^'g=57000xl0kgxl0N/kg=5.7xl0N

拖动时航母受到的阻力为航母重力的0.1倍，则拖力

87

^^0.1GK=0.1X5.7X10N=5.7X10N

拖船拖动航母的速度为0.5m/s,则拖船的总功率

7

P&=%v'=5.7xIO,Nx0.5m/s=2.85xlOW

每艘拖船的最大输出功率为104马力，需要拖船数量

2.85xlO73,

^3^马力

P*2.85X107W

V]=——=--------------«3.9艘

《104马力IO,马力

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？

答案第16页，共22页

(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4xl04pa；

(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4xlO5N；

(3)“MR”号船进船坞后，船坞浮箱内至少要向外排水3.5xl()4m3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=pMgh=1.Ox103kg/m3x10N/kgx4m=4x104Pa

WFt

(2)由尸=—=一=八得，待修船受到的水平牵引力为

tt

心P2X105W“

F=—=-----------=4xl1OA55NNT

v0.5m/s

因为待修船匀速运动，所以待修船进坞时受到的阻力

^F=4xlO5N

(3)图乙、丙、丁中船坞都是漂浮的，则

F行G

图丙中

F丙衍G肝G丙水

图丁中

F丁萨G肝G丁/G船

则

F丙常F丁衍G曲(-GT^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

八⑸=%水_%水=与5浮―咛浮+%=G丙排_%排+%=(加丙排_"6排+〃?船)g

因为图乙、丁甲板刚好露出水面，坞排水量相同，所以

加丁沪m乙排

则

7

7K=/排一%排+叫=（6-3-4+L2）xl（）7kg=3.5xlOkg

浮箱至少要向外排水的体积

_△相水_3.5xlO7kg

=3.5xlO4m3

33

。水1.0xl0kg/m

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

lOmin,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。

火车站

海拔120m

乙

【答案】（1）车对地面的压强为9xlO5pa。

（2）人与车总重做功的功率为1.2xl04w。

（3）车受到的阻力为5000N。

【解析】（1）公交车的重力为

G=mg=1.8x104kgx1ON/kg=1.8x105N

答案第18页，共22页

公交车静止在水平地面上F=G公交车对地面的压强为

F_1.8xlO5N

=9xlO5Pa

~S~0.2m2

(2)物体下降时，是重力做功的过程

W=Gh=1,8x105Nx(l60m-120m)=7.2x106J

功率为

6

P==7.2X10J=12X1()4W

t600s

wFw

(3)由尸=—=一=网可得，车受到的牵引力为

tt

PlxlO5W

F=-==5000N/20m/s=5000N

v20m/s

车做匀速直线运动，受到的力为平衡力

/=F=5000N

19.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小

(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YU-2

动力系统电动

质量1100g

最大上升速度4m/s

最大下降速度3m/s

最大水平飞行速度20m/s

最大飞行海拔高度600m

最长悬停时间29min

(3)无人机在空中A点接收到自动返航指令后，将从

卫星定位GPS

A点沿A8CD航线自动返回至起飞点。，如图乙所示，

假设无人机在各段航线上均以相应的最大速度匀速航行，求它从A点返回至。点所需的时

甲

八h/m

400­

300---C--------------------

200——...................-\A

100-

—*--►

01003005007009005加

乙

【答案】(1)无人机在空中悬停时受到的升力厂为UN；

(2)升力对无人机做功的功率尸为44W；

(3)无人机在各段航线上均以相应的最大速度匀速航行，它从A点返回至D点所需的时间

r为165s。

【解析】解：(1)