初中物理物质计算题

近年来，济南市城乡绿化部门围绕城市生态绿化的提升，在小区门口、街边路口新建了很多小巧精致、环境优美的“口袋公园”。如图所示的“口袋公园”里，一块体积为 $3m^3$的花岗岩雕塑放置在水平地面上，雕塑与地面的接触面积为 $1.5m^2$．已知花岗岩的密度 $\rho =2.6\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，取 $g=10N/\mathit{kg}$，求：

（1）这块花岗岩雕塑的质量是多少千克？

（2）这块花岗岩雕塑对地面的压强是多少帕？

（3）为放置这块花岗岩雕塑，工作人员用吊车把它从运输车上匀速提高 $1m$后，放置在指定位置。吊车把花岗岩雕塑提起的过程中，对它做了多少焦的功？

在弹簧测力计下悬挂一个金属零件，示数是 $2.7N$．当把零件浸没在水中时，弹簧测力计的示数是 $1.7N$．现把该零件浸没在另一种液体中时，弹簧测力计的示数是 $1.9N$，求：

（1）该零件浸没在水中时受到的浮力 $F_{浮}$

（2）该金属零件的密度 ${\rho }_{金}$；

（3）另一种液体的密度 ${\rho }_{液}$。

归纳式探究 $--$探究小球沿过山车轨道的运动

小雨观察到游乐场的过山车可以底朝上在圆形轨道上运动，游客却不会掉下来。他想探索其中的奥秘，做了以下两个探究：

（1）探究一：如图甲所示，小球由 $A$点沿光滑轨道自由运动到 $B$点，小球到达 $B$点的速度 $v$与高度 $h$和小球质量 $m$的关系，数据如表一。

表一：

实验次数	$h/m$	$m/\mathit{kg}$	$v^2/(m^2·s^{-2})$
1	0.2	$2.0\times {10}^{-2}$	4.0
2	0.4	$2.0\times {10}^{-2}$	8.0
3	0.4	$3.0\times {10}^{-2}$	8.0
4	0.8	$2.5\times {10}^{-2}$	16.0

则小球到达 $B$点的速度 $v$与　　有关，且 $v^2=k_1$　　。

探究二：如图乙所示，小球以一定速度从 $B$点沿光滑的竖直圆形轨道运动，恰好通过最高点 $C$．小球在 $B$点的速度 $v$与轨道半径 $r$的关系，数据如表二。

实验次数	$r/m$	$v^2/(m^2·s^{-2})$
1	0.15	7.5
2	0.30	15.0
3	0.45	22.5

则小球在 $B$点的速度 $v$与轨道半径 $r$的关系式为　　。

（3）如图丙所示，将甲、乙两轨道组合后，小球从 $A$点沿光滑轨道自由运动，若 $r=0.4m$，要使小球经过 $B$点后能恰好通过 $C$点，则 $h=$　　。

深圳地铁岗厦北综合交通枢纽工程工地上，一线施工人员正在紧张忙碌，进行架桥机钢梁吊装等施工作业。（g取10N/kg）

（1）图2为图1中起重机的简图，请画出阻力F₂的力臂l₂。

（2）图3为架桥机的装置图，已知箱梁的质量为5×10⁵kg，体积为200m³，架桥机滑轮组总拉力为4×10⁵N，自由端移动距离为25m，将箱梁提升1m。求：

①箱梁的密度；

②架桥机在此过程中的有用功；

③架桥机在此过程中的机械效率。

如图所示，放在水平面上的薄壁圆柱形容器，底面积为 $25c{m}^2$，弹簧测力计的挂钩上挂着重为 $3.9N$的金属块，现将金属块浸没水中，容器内水面由 $20\mathit{cm}$上升到 $22\mathit{cm}(g=10N/\mathit{kg})$。求：

（1）金属块未放入水中时（如图所示），水对容器底的压强；

（2）金属块的密度；

（3）金属块浸没水中（未接触容器底）静止时，弹簧测力计的示数；

（4）缓慢匀速提升金属块使其上升 $10\mathit{cm}$，金属块始终处于浸没状态，你认为此过程中浮力做功吗？若做功，请计算出浮力做了多少功；若不做功，请说明理由。

如图所示，放在水平桌面上的正方体物块 $A$的密度为 $2.5\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$，边长为 $0.2m$；物体 $B$所受的重力为 $18N$，用水平向左的拉力 $F$匀速拉动物块 $A$，使物体 $B$在 $2s$内竖直向上移动了 $0.4m$。物块 $A$受到的摩擦力为它的重力的0.1倍，动滑轮所受重力为 $4N$，不计绳重及滑轮的摩擦， $g=10N/\mathit{kg}$。求：

（1）物块 $A$的质量；

（2）物体 $A$对桌面的压强；

（3）利用动滑轮提升物体 $B$的机械效率；

（4）拉力 $F$的功率。

贾庄至卧虎山水库输水工程是南水北调东线济南续建配套工程的重点工程，是创建水生态文明市的重要组成部分，该工程自济南干渠贾庄分水闸引水，经贾庄提水泵站，罗面庄泵站和寨面头泵站加压后通过近 $30\mathit{km}$的输水管道，送达卧虎山水库，按照泵站的设计要求，每天可以将 $3\times {10}^5{m}^3$的水提高 $60m$，如果泵站每天工作 $5h$，取 $g=10N/\mathit{kg}$，通过计算回答：

（1）每天最多可向卧虎山水库输水多少千克？

（2）泵站每天提水要做多少焦的功？

（3）泵站的总功率至少应是多少瓦？

小杜家有一台浮管式水力发电机，它可以利用流水资源实现24小时全天候发电。图甲是发电机在流水中的工作示意图，在水深 $1m$、水面宽 $1m$、横截面为矩形的沟渠中发电机的输出功率和水流速度的关系如图乙所示。求：

（1）当水流速度为 $1.5m/s$时， $24h$可以发电多少千瓦时？

（2）发电机对家里“ $220V800W$”的电饭锅供电，实测家中电压约为额定电压的0.9倍，电饭锅煮饭时的实际功率约为多少瓦？

（3）水力发电利用了大量流水资源，当水流速度为 $1.5m/s$时， $1h$通过沟渠横截面的水是多少吨？

如图所示，一个装有水的圆柱形容器放在水平桌面上，容器中的水深 $h=20\mathit{cm}$。某同学将一个实心物体挂在弹簧测力计上，在空气中称得物体的重力 $G=7.9N$，再将物体缓慢浸没在容器的水中，物体静止时与容器没有接触，且容器中的水没有溢出，弹簧测力计的示数 $F=6.9N$． $(g=10N/\mathit{kg})$求：

（1）物体放入水中之前，容器底部受到水的压强 $p$；

（2）物体浸没时受到水的浮力 $F_{浮}$；

（3）物体的密度 ${\rho }_{物}$。

如图甲是使用汽车从湖水中打捞重物的示意图。汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物，在整个打捞过程中，汽车以恒定的速度 $v=0.2m/s$向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的拉力 $F$随时间 $t$变化的图象。设 $t=0$时汽车开始提升重物，忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦， $g$取 $10N/\mathit{kg}$。求：

（1）重物露出水面前，汽车拉重物的功率；

（2）湖水的深度；（整个过程中，湖水深度不变）

（3）圆柱形重物的密度。

改革开放以来，我国人民的生活水平不断提高，汽车已成为多数人的代步工具。某品牌国产汽车以 $72\mathit{km}/h$ 的速度在平直公路上匀速行驶 $100\mathit{km}$ ，消耗了汽油 $6L$ ，汽车发动机功率为 $12\mathit{kW}$ ，已知：汽油的热值为 $q=4.6\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$ ，汽油的密度为 $\rho =0.7\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$ 。求该汽车匀速行驶 $100\mathit{km}$ 过程中：

（1）消耗汽油的质量；

（2）发动机所做的功；

（3）发动机的效率（百分号前保留整数）。

熊猫公交是深圳引进的一款人工智能自动驾驶客车，在行驶的过程中，车上的乘客几乎感受不到颠簸和急刹。同时，熊猫公交采用独创的手脉识别技术，其工作流程如下图甲所示，其系统采用近红外线采集手脉特征，采用非接触的形式采集手部皮肤以下三毫米的血脉特征，

有人对坐熊猫公交车坐着不颠簸的原因提出了以下几个猜想：

猜想：①驾驶速度；②熊猫公交车中座椅的高度；③座椅的软硬程度；

某兴趣小组做如下探究实验。用相同的力把2个相同的湿篮球，分别在硬板凳和软沙发垫上按压，硬板凳和软沙发上出现了如图乙、丙所示的水渍。

（1）本实验验证了，上面的猜想 　　；图乙和丙中水渍较小的是印在 　　（选填“硬板凳”或“软沙发垫”）上；本实验采用的实验方法是 　　；

（2）若采用400N的压力按压在接触面积为0.04m²的硬板凳面上，其压强为 　 　Pa；

（3）手脉识别技术采用的红外线属于 　　；

A.电磁波 B.超声波

（4）使用红外线的好处是 　　。

一木块重 $480N$体积为 $0.08m^3$，用力 $F$将木块沿斜面匀速拉到高处，如图甲所示。已知拉力 $F$做的功 $W$与木块沿斜面运动距离 $s$的关系如图乙所示。整个过程的额外功是 $320J$． $(g=10N/\mathit{kg})$

求：（1）木块的密度；

（2）拉力 $F$大小；

（3）斜面的机械效率。

如图所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上端连有一边长为 $0.1m$的正方体物块 $A$，当容器中水的深度为 $30\mathit{cm}$时，物块 $A$有 $\frac{3}{5}$的体积露出水面，此时弹簧恰好处于自然伸长状态 $({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g$取 $10N/\mathit{kg})$。求：

（1）物块 $A$受到的浮力；

（2）物块 $A$的密度；

（3）往容器内缓慢加水，至物块 $A$刚好浸没水中，立即停止加水，此时弹簧对木块 $A$的作用力 $F$。

某工人使用如图甲所示的滑轮组匀速提升浸没在水中的实心物体 $A$，拉力的功率随时间的变化如图乙所示，已知动滑轮的重力为 $60N$，物体匀速上升的速度始终为 $1m/s$。（不计绳重，摩擦及阻力， ${\rho }_{水}=1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$， $g=10N/\mathit{kg})$

求：

（1）物体浸没在水中时受到的浮力。

（2）物体的密度。

（3）物体浸没在水中时滑轮组的机械效率。