初中物理压强的大小及其计算实验题

港珠澳大桥是世界上最长的跨海大桥，其海底隧道由33节沉管组成。某节沉管两端密封后的质量为 $7.5\times {10}^7\mathit{kg}$，体积为 $8\times {10}^4{m}^3$．安装时，用船将密封沉管拖到预定海面上，向其水箱中灌入海水使之沉入海底，为了便于观察安装情况，沉管竖直侧壁外表面涂有红、白相间的水平长条形标识（如图），每条红色或白色标识的长度 $L$均为 $30m$，宽度 $d$均为 $0.5m$。海水的密度取 $1\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$．求：

（1）沉管灌水前的重力；

（2）要使沉管沉入海底至少需要灌入海水的重力；

（3）沉管沉入海底后，两条相邻的红色标识受到海水的压力差。

如图所示是建筑工地上常见的一种起重机的简化图，为了保证起重机吊起重物时不会翻倒，在起重机右边配有一个重物m₀；已知OA＝9m，OB＝3m。用它把质量为3×10³kg、底面积为0.5m²、高为2m的长方体物体G从空气中匀速放入水中某一位置，直到物体完全浸没在水中。（g取10N/kg，ρ_水＝1.0×10³kg/m³）。求：

（1）物体G的密度。

（2）起吊前，物体G静止在水平地面上时，它对地面的压强。

（3）若物体G被缓慢匀速从地面上吊起，起G重机横梁始终保持水平，若起重机横梁自重不计，OA、OB的长度不变，右边的配重m_o的质量是多少？

（4）当物体G从空中匀速浸没在水中，若配重m_o的位置、质量都不变，起重机始终保持水平，OA的长度如何变化？变化了多少？

探究“硬币起飞”的条件．
（一）查寻规律：在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下，空气流速v与压强p的关系可表示为v²+p=C；式中C是常量，ρ表示空气密度．根据上述关系式可知：
（1）空气流速越大，压强　 　；空气流速越小，压强　 　．
（2）常量C表示空气流速为0时的　   　．
（二）设计实验：本研究需要知道硬币的质量m（或重力G）和硬币上（或下）表面面积S．
（3）某同学采用如图所示的方法测定硬币上（或下）表面面积．

①测得硬币的直径D=　 　cm．
②根据数学公式S=πD²/4即可算出硬币上（或下）表面面积．
（4）请你设计一个测定硬币质量（或重力）的实验方案．
（三）探究条件：如图所示，在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气，气流通过硬币上部，由于硬币下面没有气流通过，从而产生压力差，给硬币一个向上的动力．

（5）根据上述流速与压强的关系式可知，硬币下方空气压强p_下=　 　．
（6）刚好将硬币吹起时，硬币上、下表面的压力差△F=　 　．
（四）得出结论：
（7）请导出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式（用ρ、S、m或G表示）．

电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具。动骑行时，蓄电池对车上电动机供电，电动机为车提供动力。下表是某型号电动自行车主要技术参数。

（1）行驶过程中轮胎与地面的总接触面积为0．01m²，当你骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时，地面受到的压强是多大？（人的质量取50 kg，g=10N/kg）
（2）若蓄电池储存能量的80%用于电动自行车行驶克服阻力做功，电动自行车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40N，蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多远？
（3）从环保的角度，与摩托车相比，电动自行车有什么优缺点？（各举一条）

组合机械在工业生产中有广泛的应用，如图为某组合机械示意图，杠杆AB可绕O点转动，AO：OB＝4：1，一个体重为600N的人用竖直向下的力拉绳子自由端，使动滑轮O₁的上拉钩对杠杆B端产生一个竖直向下的拉力F_拉，使杠杆在水平位置保持静止，杠杆自重、滑轮重、绳重及摩擦均不计。

（1）A端所挂重物的重力为300N，则人对绳子自由端的拉力是多少？

（2）作出此时人的受力示意图。

（3）若人与地面的接触面积为400cm²，则人对地面的压强是多少？

节能减排，绿色环保，新能源汽车成为未来汽车发展的方向。某种型号纯电动汽车的部分参数如表：

空车质量	$1380\mathit{kg}$	最大功率	$100\mathit{kW}$
轮胎与地面总接触面积	$0.032m^2$	最高时速	$120\mathit{km}/h$
电池容量	$42\mathit{kW}·h$	最大续行里程	$260\mathit{km}$

假如汽车上只有司机一人，质量为 $60\mathit{kg}$，汽车以 $60\mathit{km}/h$的速度匀速行驶 $36\mathit{km}$，耗电 $9\mathit{kW}·h$，汽车所受的阻力为汽车总重的0.05倍。 $g=10N/\mathit{kg}$，试问：

（1）电动机的工作原理是　              　（选填“电流的磁效应”、“磁场对电流的作用”）电动汽车前进和倒退是通过改变　          　来改变电动机的转动方向的。

（2）电动汽车对水平地面的压强是多少？

（3）电动汽车牵引力所做的功是多大？

（4）电动汽车电能转化为机械能的效率是多大？

网上购物带动了快递业的发展，包裹的分捡常需借助传送带。

（1）传送带的表面往往比较粗糙，其目的是　　。

（2）包裹与传送带一起做水平匀速直线运动时，包裹共受到　　个力的作用。

（3）已知长方体包裹长50厘米，宽30厘米，高10厘米，质量为15千克。如果包裹平放在水平传送带上（如图），则对传送带的压强为多少帕？ $(g$取10牛 $/$千克）

暑假假期，小东全家驾车从乌鲁木齐到喀纳斯游玩，出发前，爱学习的小东收集了相关数据，整理成下表，请你根据表中数据完成相关计算。

轿车质量 $\left(\mathit{kg}\right)$	1500
车轮与地面接触总面积 $\left(m^2\right)$	0.15
乌鲁木齐到喀纳斯距离 $\left(\mathit{km}\right)$	720
预设行车速度 $(\mathit{km}/h)$	90
匀速行驶时受到的阻力 $\left(N\right)$	2000

（1）轿车静止时对水平地面的压强 $(g$取 $10N/\mathit{kg})$；

（2）若轿车匀速行驶，求驶完全程牵引力所做的功；

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦试速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）

运用知识解决问题：

（1）如图1，轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后，先关闭阀门 $B$和阀门 $D$，再打开阀门　　，当闸室中水位与上游水位　　时，打开阀门 $C$，船驶入上游。

（2）如图2， $A$、 $B$两物体叠放在水平地面上静止。请画出物体 $A$的受力示意图。

（3）如图3，轻质杠杆的 $\mathit{OA}:\mathit{OB}=4:1$．放在水平地面上的物体甲的重力 $G_{甲}=125N$，底面积 $S_{甲}=1\times {10}^{-2}{m}^2$．当杠杆水平平衡时，物体甲对地面的压强 $p_{甲}=1\times {10}^4\mathit{Pa}$，则物体乙的重力 $G_{乙}=$　　。（请写出解题思路）

如图是浙江大学机器人研究团队研发的名为“绝影”的四足机器狗，它能稳健地爬陡坡，它的出现，让我国四足机器人技术达到国际一流水平。机器狗质量为70千克，每只脚与地面接触面积为50平方厘米。

（1）以行走的机器狗为参照物，旁边的台阶是　　（选填“静止”或“运动” $)$的。

（2）机器狗行走时（两脚着地），它对地面的压强为多少帕？

（3）机器狗爬上3米高的陡坡时，克服自身重力做功为多少焦？

图中是一辆满载防疫物资的货车，货车满载时，车轮与水平地面接触的总面积为 $1m^2$，对地面的压强为 $5\times {10}^5\mathit{Pa}$．货车到送货地点要经过一座路面平直的桥梁，这座桥限重 $55t$。 $(g$取 $10N/\mathit{kg}$，柴油的热值 $q=4.3\times {10}^{7}J/\mathit{kg})$

（1）请通过计算货车满载时车和货物的总质量，判断货车是否允许通过这座桥。

（2）货车以 $20m/s$的速度在平直公路行驶，发动机的输出功率为 $200\mathit{kW}$，求货车受到的阻力。

（3）若货车发动机的效率为 $40\%$，以 $20m/s$的速度在该平直公路上行驶 $17.2\mathit{km}$，消耗柴油的质量是多少？

现代人的生活节奏越来越快，常用电压力锅煮食物，又快又省电，如图是电压力锅和它的工作电路图。其正常工作时电压为U＝220V，加热时只有R₁工作，保温时只有R₂工作。保温时的额定功率为40W，R₁＝48.4Ω，S₁为压力开关，当压强达到设定值时S₁会自动断开S₂为限时开关，可以设定保温时间。（当S₁闭合时，S₂断开。当S₁断开后，S₂可限时闭合或断开）求：

（1）当锅内气压为150kPa时，锅内气体对锅盖（假设受力面积为400cm²）的压力。

（2）保温电阻R₂的阻值。

（3）现用电压力锅煮食物，锅内的水和食物总质量是1.5kg，初温是30℃，加热到110℃时食物煮好，所用时间是5min，已知水和食物混合物的比热容c＝2.0×10³J/（kg•℃），则此次电压力锅煮食物的效率是多少？

如图为某款擦窗机器人，它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压，牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答：

（1）当它静止在竖直玻璃上时，受到的摩擦力方向是　　。

（2）擦窗机器人的擦拭速度是4分钟 $/$米 ${}^2$，要擦完总面积为3米 ${}^2$的窗玻璃需要　　分钟。

（3）工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛，内外气压差达到800帕，求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米？

（4）擦窗机器人的总质量为1.2千克，工作时的实际功率为80瓦，它在竖直向上擦窗过程中有 $0.25\%$的电能用于克服重力做功。若窗户足够高，持续竖直向上擦窗20分钟，擦窗机器人可上升的最大高度为多少米？（取 $g=10$牛 $/$千克）

利用容积为 $10c{m}^3$的注射器、弹簧测力计和刻度尺可粗略测出大气压的值。

（1）实验的原理是　　；

（2）把注射器的活塞推到注射器筒的底端，这样做的目的是　　，然后用一个橡皮帽封住注射器的小孔；

（3）如图所示，水平向左缓慢匀速拉动注射器筒，当注射器的活塞　　时，记下弹簧测力计的示数为 $19N$；

（4）用刻度尺测出注射器　　长度为 $5\mathit{cm}$，这样就不用测活塞的直径也能算出活塞横截面积；

（5）则大气压的值为　　 $\mathit{Pa}$；

（6）提出提高该种测量大气压值精确度的一条建议：　　。