【点评】本题考查液体压强的计算,浮力的计算,物体的沉浮条件的应用.注意固体压强的计算要利用公式p=
,木块在水中的浮力要利用浮力的公式来计算,木块漂浮时的浮力要利用漂浮的条件来求,因此,解题时选对方法才能起到事半功倍的效果.
28.某家用轿车,重为1.5×104N,如果每个车轮与地面的接触面积为200cm2,当车以72km/h的速度匀速直线行驶了0.5h,消耗汽油3kg,期间车受到的阻力为车重的0.08倍.已知汽油的热值为4.5×107J/kg,在此过程中,求:
(1)当轿车静止时对路面的压强;
(2)轿车匀速直线行驶0.5h通过的路程;
(3)轿车行驶时牵引力做功的功率;
(4)轿车行驶时发动机的效率.
【分析】(1)当轿车静止时对路面的压力和自身的重力相等,受力面积为4个车轮与地面的接触面积之和,根据p=
求出对路面的压强;
(2)知道轿车匀速直线行驶的时间和速度,根据s=vt求出通过的路程;
(3)轿车匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,根据F=f=0.08G求出其大小,根据W=Fs求出牵引力做的功,根据P=
求出牵引力做功的功率; (4)知道消耗汽油的质量和热值,根据Q放=mq求出完全燃烧释放的热量,根据η=
×100%求出轿车行驶时发动机的效率.
【解答】解:(1)当轿车静止时,对路面的压力:
F=G=1.5×104N,
受力面积:
S=200cm2×4=800cm2=0.08m2,
对路面的压强:
p=
=
=1.875×105Pa; (2)由v=
可得,轿车匀速直线行驶0.5h通过的路程:
s=vt=72km/h×0.5h=36km;
(3)因轿车匀速直线行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,牵引力的大小:
F′=f=0.08G=0.08×1.5×104N=1200N,
牵引力做的功:
W=F′s=1200N×36×103m=4.32×107J,
牵引力做功的功率:
P=
=
=2.4×104W;
(4)消耗汽油完全燃烧释放的热量:
Q放=mq=3kg×4.5×107J/kg=1.35×108J,
轿车行驶时发动机的效率:
η=
×100%=
×100%=32%.
答:(1)当轿车静止时对路面的压强为1.875×105Pa;
(2)轿车匀速直线行驶0.5h通过的路程为36km;
(3)轿车行驶时牵引力做功的功率为2.4×104W;
(4)轿车行驶时发动机的效率为32%.
【点评】本题考查了压强公式和速度公式、做功公式、功率公式、燃料完全燃烧释放热量公式、效率公式以及二力平衡条件的应用,是一道力学和热学的综合题,有一定的难度.
29.(2015春•沙坪坝区期中)如图所示,在质量为1kg的容器内装有5kg的水,容器底面积为100cm2,容器放在水平桌面上,桌面面积为0.9m2.求:
(1)水对A点的压强;
(2)水对容器底的压强;
(3)水对容器底的压力.
【分析】搞清A点和容器底的深度h,并运用液体压强公式p=ρgh,可求各点压强大小;再根据F=pS可求压力.
【解答】解:(1)A点所处的深度为:hA=100cm﹣35cm=65cm=0.65m;
故A点的压强为:pA=ρghA=1×103kg/m3×10N/kg×0.65m=6.5×103Pa;
(2)水底所处深度为:h=100cm=1m;故所受压强为:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa;
(3)由p=
得:水对容器底的压力为:F=pS=1×104Pa×100×10﹣4m2=100N;
答:(1)水对A点的压强为6.5×103Pa;
(2)水对容器底的压强为1×104Pa;
(3)水对容器底的压力为100N.
【点评】熟练运用液体压强计算公式及压强定义式的变形公式,是解答此题的关键.
30.(2016春•南昌校级月考)如图所示,一重2N的梯形截面容器,容器底面积是300cm2,倒入质量为4kg的水,水的深度为15cm,(g=10N/kg) 求:
(1)容器底所受水的压强;
(2)容器底所受水的压力;
(3)容器对桌面的压力和压强.
【分析】(1)知道容器内水的深度,根据p=ρgh求出容器底所受水的压强;
(2)知道容器底所受水的压强和容器的底面积,根据F=pS求出容器底所受水的压力;
(3)知道水的质量,根据G=mg求出水的重力,容器对桌面的压力等于水和容器的重力之和,根据p=
求出容器对桌面的压强.
【解答】解:(1)容器底所受水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×15×10﹣2m=1.5×103Pa;
(2)由p=
可得,容器底所受水的压力:
F=pS=1.5×103Pa×300×10﹣4m2=45N;
(3)水的重力:
G水=m水g=4kg×10N/kg=40N,
容器对桌面的压力:
F′=G容+G水=2N+40N=42N,
容器对桌面的压强
p′=
=
=1.4×103Pa.
答:(1)容器底所受水的压强为3×103Pa;
(2)容器底所受水的压力为60N;
(3)容器对桌面的压力为42N,压强为1.4×103Pa.
【点评】本题主要考查学生对液体压强的计算和压强大小及其计算的理解和掌握,计算时要注意统一使用国际单位制的单位.