初中物理压强和浮力解答题

如图所示是某餐厅出现的一款服务机器人，它是一种新型的能电器。请回答以下问题：

（1）机器人不工作时在水平地面上静止，其受到 　 　力和 　　力的作用，二者的关系为一对 　　；

（2）机器人送餐时，总质量为 ，它与水平地面接触的总面积为 ，则它对地面的压强是多少？ 取

（3）送餐过程中，机器人在 内沿直线匀速移动了 ，若它在运动过程中所受阻力为 ，则驱动力对它所做的功及功率分别是多大？

为提高车辆通行质量，福州交警在市区一些道路某些时段推出"绿波通行"，即车辆在绿波路段以如图所示的 $50\mathit{km}/h~55\mathit{km}/h$ 范围内行驶，一路绿灯。在绿波时段，质量是 $1.2\times {10}^3\mathit{kg}$ 的汽车，经过绿波路段上相距 $2.7\times {10}^{3}m$ 的两个路口，用时 $180s$ ，问：

（1）汽车行驶的平均速度是多少？是否"绿波通行"？

（2）若汽车在这段距离内行驶的牵引力保持 $3000N$ 不变，则汽车的输出功率是多少？

（3）若轮胎与地面接触的总面积是 $0.6m^2$ ，汽车静止时对水平地面的压强是多少？ $(g$ 取 $10N/\mathit{kg})$

理论上分析：浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体表面压力的合力。如图所示，一个底面积为 $S$ ，高为 $h$ 的长方形浸没在密度为 $\rho$ 的液体中。

（1）分析该物体侧面所受液体压力的合力 $F_{合1}$ ；

（2）求出该物体底面所受液体压力的合力 $F_{合2}$ ；

（3）结合以上结果，说明该理论分析与阿基米德原理的表述是一致的。

阅读《洛阳桥》回答问题。

洛阳桥被誉为"福建桥梁状元"的洛阳桥坐落于福建泉州洛阳江上。又名"万安桥"，如图１所示。

洛阳桥始建于北宋１０５３年，工程历时七年。桥原长１２００多米，宽约５米，有桥墩４６座，扶栏５００个，石狮２８个，石亭７座，石塔９座，规模宏大，是中国古代著名的梁式石桥。桥由当时的郡守蔡襄主持兴建。洛阳桥的桥址位于江海汇合处，水深流急，建造桥基十分困难，桥基随时可能陷落坍塌、甚至被冲入海。洛阳桥的建桥工程，规模巨大，结构工艺技术高超，影响深远。像近代桥梁的"筏形基础"，在国外尚不足百年；"浮运架梁法"今日还很通行；"种蛎固基法"将生物学应用于桥梁工程，堪称绝妙。关键性的工程分为如下几个阶段：首先在江中沿桥址中线，向江中抛填石料，形成一条横跨过江的矮石堤。石堤宽约２５米，而长度达５００余米。然后，匠师们利用洛阳江里盛产牡蛎这一自然条件，在矮石堤上散置蛎房。由于牡蛎繁殖力强，石堤里外间隙，成片成丛、密集繁生，两三年时间，就将原本松散的石堤胶结成一牢固整体。同时，石堤经受浪潮往复冲击，逐渐密实，底层石料嵌入流沙，使整条石堤变得格外稳固。这样筑成的桥墩底盘，用作桥基，即现代桥梁工程中的所谓"筏形基础"，既增大了基础的面积，又增强了基础的整体性，能有效防止不均匀沉降。在"筏形基础"上，再用巨型条石，齿牙交错，互相叠压，逐层垒砌，筑成桥墩，墩的上下游两头，俱作尖形，以分水势。墩基间亦置大量牡蛎胶粘，潮汐来去，不能冲动。两墩间净孔，约在一丈五六尺。沿岸开采的石梁，预先放在浮排上，等到两邻近桥墩完成后，即趁涨潮之时，驶入两桥墩间，待潮退，浮排下降，石梁即可落在石墩上，全桥石梁３００余条，每条约二三十吨重，皆"激浪涨舟，浮运架梁"而成。

洛阳桥的建成，为我国石桥建筑提供了宝贵的经验。历经地震、飓风、水患和战争，洛阳桥经受了几百年的考验，依然屹立，堪称我国古代桥梁史上的伟大创举。请根据上述材料，回答下列问题：

（１）经勘测发现某地块承载能力比较薄弱，如果要在该地块建筑一座高塔，容易发生局部沉降或坍塌。为了避免发生局部沉降和坍塌问题，请你借鉴洛阳桥成功建桥的经验，提出一个解决方案，并写出你的理由。

（２）如图２所示为洛阳桥船型桥墩的示意图，水流在桥墩前一分为二，沿柱面两侧向后流动。

①请写出洛阳桥桥墩被设计成船型的优点；

②请你展开想象，就洛阳桥船型桥墩的设计理念，举例说明还可应用在哪些方面。

浸在液体中的物体所受浮力为 $F$ ，物体排开液体的体积为 $V$ ，小明认为：任何情况下， $F$ 都与 $V$ 成正比。请自选器材，设计实验证明小明的观点是错误的。