初中物理能源与可持续发展计算题

一个圆柱形容器放在水平桌面上，如图甲所示，容器中立放着一个均匀实心圆柱体M。现慢慢向容器中加水，加入的水对容器底的压强p_水与所加水的质量m的关系如图丙所示，在整个过程中无水溢出，M的底面始终与容器中的水面平行。当加入的水等于3kg时，物体M刚好漂浮且露出水面的高度为4cm，如图乙所示（已知ρ_水=1.0×10kg/m³）。求：

（1）圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度h；
（2）圆柱体M的密度ρ；
（3）圆柱形容器的内底面积S。

马来西亚航空公司航班号为MH370的客机于北京时间2014年3月8日0：42从吉隆坡起飞，于凌晨1：20与管制中心失去联系．该航班本应于北京时间3月8日6：30抵达北京．为寻找失联的MH370航班，美国军方派出一种专业水下搜寻设备﹣﹣“蓝鳍金枪鱼”水下航行器进行海底搜寻，如图所示．“蓝鳍金枪鱼”身长近4.9m，直径为0.5m，质量为750Kg，最大下潜深度为4500m．被投放后，它不需要线缆拖曳，可自主在水下航行．（g取10N/Kg）

（1）已知北京与吉隆坡相距3700Km，若按原定时间准时到达，则飞机飞行过程中的平均速度是多少Km/h？
（2）工作人员利用起重机匀速将“蓝鳍金枪鱼”从甲板吊到2m的高空，然后匀速平移3m，在此过程中起重机对“蓝鳍金枪鱼”做了多少功？
（3）“蓝鳍金枪鱼”漂浮在海面上时，排开海水的体积是多少m³？（结果保留两位小数，海水密度为1.03×10³Kg/m³）

阅读短文，回答问题
简易密度计
小明发现鸡蛋放在清水里会沉底，向水中加一定量的食盐后，鸡蛋会上浮。直到漂浮，且食盐水的密度越大，鸡蛋漂浮时排开液体的体积越小。
小明取一根长约30cm的饮料吸管，将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重，并用石蜡将吸管的下端封起来，让这根吸管竖直漂浮在水中，在吸管上标出水面位置，用刻度尺测量出该位置到吸管下端距离为12cm， 再让 这根吸管竖直漂浮在酒精和盐水中，并分别测出浸入的深度，，在吸管上标出对应位置，这样一支简易密度计制成了。（酒精的密度为0.8×10³kg/m³，盐水密度1.2×10³kg/m³）
（1）吸管竖直漂浮在水中，根据    原理，所受浮力    重力．
（2）该简易密度计竖直漂浮在酒精和盐水中浸入的深度分别是    cm，    cm．
（3）通过计算，密度计所标盐水刻度位置在水面刻度位置的    （上、下）方，所标液体密度刻度  （均匀、不均匀）。上面刻度比下面刻度  （疏、密）．
（4）小明想使密度计上两条刻度线之间的距离大一些，应    ．

科学家在进行海洋科考时，常用到一个很大的浮筒．浮筒是由一个质量为90kg的空心圆柱形铁罐制成的，铁罐高2.1m，底面积0.08m²．把浮筒至于海面时，它的一端浮出水面，上方可安装无线电转播器．某次科考中，工作人员装好无线电转播器，将浮筒竖直漂浮在海面上，浮筒露出水面的高度（不含无线电转播器的高度）为0.6m．如图所示．（海水取1.0×10³kg/m³，g取10N/kg）求：

（1）浮筒底部所受海水的压强．
（2）浮筒受到的浮力．
（3）安装的无线电转播器的质量．

将边长是10cm的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大水槽内．待木块静止时，从水槽中溢出了600g水，g取10N／kg，求：
（1）木块受到的浮力；
（2）木块的密度；
（3）木块下表面受到的水的压强。

当今太阳能热水器已经在广安城乡用得非常普遍了，如图所示。已知某太阳能热水器在冬季有效日照时段里，能将 $8^{°}\text{C}$、 $100L$水加热到 ${38}^{°}\text{C}$．请解答： $[$水的比热容为 $4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{·}^{°}\text{C}\right)$，水的密度为 $1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3]$

（1）太阳能属于　　能源？（选填“一次”或“二次” $)$

（2）热水器中水的质量是多少？

（3）在此过程中，水吸收了多少热量？

（4）若此期间太阳辐射到热水器的热量为 $4.2\times {10}^{7}J$，则该热水器的效率是多少？

拉萨素有“日光城”之称，太阳灶得到广泛使用，如图所示。周末，扎西在家用太阳灶烧水，水壶里装有 $5\mathit{kg}$的水，经过一段时间后，水温从 ${10}^{°}\text{C}$升高到 ${90}^{°}\text{C}$，假设这段时间太阳灶共吸收了 $4.2\times {10}^{6}J$的热量。 $\left[c_{水}=4.2\times {10}^{3}J/\left(\mathit{kg}{\cdot }^{\circ }\text{C}}\right)\right]$

（1）太阳能属于　　能源（选填“可再生”或“不可再生” $)$；

（2）求水吸收的热量；

（3）求太阳灶的效率。

如图所示是我国自主研制的新型气垫两栖登陆艇．它的质量约为1.0×10³kg，底面积约为500m²．问：

（1）登陆艇漂浮在海面上时，受到的浮力是多少？
（2）登陆艇静止在水平海潍上时，对海滩的压强是多少？
（3）若登陆艇用3.0×10³N的推进力，以20m/s的航速行驶10min，则登陆艇的功率是多少？

如图甲所示，有一种圆柱形薄壁烧杯，它的底面积为50cm²，烧杯自重1.2N，置于水平桌面上，在烧杯内倒入200mL的盐水时，杯底所受盐水的压强为440pa。（g=10N/kg）。求：

（1）烧杯内盐水的密度；
（2）烧杯对桌面的压强；
（3）如图乙所示，把一个鸡蛋轻轻放入盐水中，鸡蛋刚好悬浮，液面上升到250mL刻线处，求鸡蛋的重力。

在弹簧测力计下悬挂一个小球，示数为4.2N。当把小球的一半体积浸在水中时，弹簧测力计的示数为1.7N。已知ρ_水=1.0×10³kg/m³，g取10N/kg。问：
（1）小球所受的浮力为多大？
（2）小球的总体积为多大？
（3）把小球从弹簧测力计取下，浸没在水中后放手，请通过计算判断小球为什么不能悬浮在水中。

太阳能热水器深受广大用户的青睐，如图是雅典牌太阳能热水器．问：

（1）与其它形式的能量相比，太阳能具有哪些优点？（写出两点即可）
（2）该热水器注满水时，水的总质量是140kg，如果这些水吸收了2.94×10⁷J的太阳能，它的温度会升高多少摄氏度？[C_水=4.2×10³J/（kg•℃）]．

最近，一项“中国原创”重大发明成为世界关注的焦点！它被称为“空中奔跑的巴士”（又称巴铁），预计今年7月进行测试，其模型如图所示，巴铁依靠电力驱动在钢轨上行驶，相当于40辆柴油公交车的运量，若1辆柴油公交车日常行驶时发动机的平均输出功率为 $60\mathit{kW}$，发动机的效率为 $30\%$，每消耗 $1\mathit{kg}$柴油排放二氧化碳约为 $3\mathit{kg}$，柴油的热值近似取 $q=4.0\times {10}^{7}J/\mathit{kg}$。

（1）若巴铁在 $100s$内沿直线行驶了 $1500m$，求这段时间内巴铁的平均速度；

（2）按柴油公交车每日行驶 $10h$计算，镇江若引进1辆巴铁取代40辆柴油公交车，则每日可减少二氧化碳排放量多少千克？

（3）巴铁车内电器每天需消耗 $60\mathit{kW}·h$的电能，若这些电能全部由车顶上的太阳能电池板来提供，已知该太阳能电池板 $1m^2$面积上接收到的太阳平均辐射功率为 $1\mathit{kW}$，光电转化效率为 $20\%$，每天日照时间按 $6h$计算，求需太阳能电池板的最小面积。

如图所示，已知重为10N的长方体木块静止在水面上，浸入在水中的体积占木块总体积的4/5（g取10N/kg）。

（1）求木块所受到的浮力大小；
（2）若木块下表面所处的深度为0.2米，求木块下表面受到水的压强；
（3）若要将木块全部浸没水中，求至少需要施加多大的压力。

将一边长是0.1m的实心正方体，缓慢放入盛满水的烧杯内，待它静止时，从杯中溢出0.6kg的水。（g取10N/kg，ρ_水=1.0×l0³kg/m³）
（1）求正方体受到的浮力；
（2）求正方体排开水的体积；
（3）判断正方体在水中静止时处于漂浮、悬浮、还是沉底，并写出判断依据；
（4）求正方体的密度。

2014年10月为黄石市“中小学科技体育艺术月”，某中学九年级兴趣小组进行了三项物理实践，请根据所给的条件进行计算。
（1）小红同学想估测自己站立时对地面的压强，她双脚站立在一放方格纸上，整个脚印范围都与纸面接触，其中一只鞋底的轮廓如图甲所示，已知图中方格的变成为2cm，小红同学的质量为40kg，g取10N/kg，请估算小红同学站立时对地面的压强。

（2）小明同学想测量自己快速上楼时克服重力做功的功率，他快速的从一楼到到五楼，共用时21S，已知小明同学的质量为50kg，每层楼高为3cm，g取9.8N/kg，请计算小明同学快速上楼过程中克服重力做功的功率。
（3）大鹏同学想研究浮力问题，如图乙，一只粗细均匀的圆柱体蜡烛，长度L为17cm，底部粘有小石块，将它竖直放入水中静止，露出水面的长度h为1cm，现点燃蜡烛。问：蜡烛是否能够烧完，若能，请说明理由；若不能，请求出最后剩余的长度。（已知ρ_蜡=0.9×10³kg/m³，ρ_水=1.0×10³kg/m³）