《2025年时习之暑假衔接八年级物理沪科版》

1.第十五届中国航展于2024年11月12日至17日在珠海举行,如图1所示,万众期待的“虎鲸”号大型无人作战艇首次亮相。战舰全长58米,宽23米,高4米,标准排水量为420吨,运载能力为70吨,满载排水量约为500吨,最大航速为40节(1节的速度约为1.8km/h),是一种高速、隐身、多功能的无人水面舰艇。“虎鲸”号具有模块化载荷舱,可以搭载不同类型的武器和设备,例如反舰武器、巡航导弹、鱼雷等,具备超视距火力打击、防空反导及搜潜攻潜等无人自主作战能力,并可搭载无人机、无人潜航器实施跨域立体作战。($\rho_{珠江}取1.0×10^{3}kg/m^{3}$,g取10N/kg)

(1)下列说法正确的是 (B)
A.从南海驶入珠江后,“虎鲸”所受浮力增大
B.从南海驶入珠江后,“虎鲸”会下沉一些
C.“虎鲸”在南海匀速驶入珠江后,战舰底部受到水的压力发生变化
D.该舰艇携带巡航导弹发射后,舰艇所受的浮力保持不变
(2)若战舰停在珠江入海口处,吃水深度2m,即舰艇底部距离海面为2m,则舰艇底部受到的液体压强是____2×10⁴____Pa;当一架质量为5t的无人机停在水平甲板上,无人机与甲板的总接触面积是0.2m^2,则无人机对甲板的压强是____2.5×10⁵____Pa。
(3)“虎鲸”号满载时受到的浮力约为多少?
解:“虎鲸”号满载时受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=500×10³kg×10N/kg=5×10⁶N。
(4)“虎鲸”号以最大速度匀速直线行驶了0.5h其所受阻力为$8×10^{4}N$,牵引力做了多少功?
解:匀速直线行驶了0.5h的距离s=vt=40×1.8km/h×0.5h=36km=36000m,所受的牵引力F=f=8×10⁴N,牵引力做的功W=Fs=8×10⁴N×36000m=2.88×10⁹J。
(5)给战舰装载时使用的起重机的滑轮组结构示意图如图2所示,其最大载重为5t。起重机将4000kg的物资匀速提升到10m高的桥面上,滑轮组的机械效率为80%,不计钢丝绳的重力和摩擦。求:
①克服物资重力做的功$W_{有}$。
②钢丝绳的拉力F。
③滑轮组满载时的机械效率(结果精确到0.1%)。

解:①物资的重力G=mg=4000kg×10N/kg=4×10⁴N。克服物资重力做的功W_有=Gh=4×10⁴N×10m=4×10⁵J。②由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=4,由η=W_有/W_总=Gh/Fs=Gh/(F×nh)=G/(nF)可知，钢丝绳的拉力F=G/(nη)=4×10⁴N/(4×80%)=1.25×10⁴N。③不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G_动=nF - G=4×1.25×10⁴N−4×10⁴N=1×10⁴N,起重机满载时物资的重力G_最大=m_最大g=5×10³kg×10N/kg=5×10⁴N,滑轮组满载时的机械效率η'=W_有最大/W_总最大×100%=W_有最大/(W_有最大+W_额外)×100%=G_最大h/(G_最大h+G_动h)×100%=G_最大/(G_最大+G_动)×100%=5×10⁴N/(5×10⁴N+1×10⁴N)×100%≈83.3%。

答案： 1.
(1)B　
(2)2×10⁴　2.5×10⁵
解:
(3)“虎鲸”号满载时受到的浮力F_浮=G_排=m_排g=500×10³kg×10N/kg=5×10⁶N。
(4)匀速直线行驶了0.5h的距离s=vt=40×1.8km/h×0.5h=36km=36000m,所受的牵引力F=f=8×10⁴N,牵引力做的功W=Fs=8×10⁴N×36000m=2.88×10⁹J。
(5)①物资的重力G=mg=4000kg×10N/kg=4×10⁴N。克服物资重力做的功W_有=Gh=4×10⁴N×10m=4×10⁵J。
②由图可知滑轮组的动滑轮绕绳子的段数n=4,由η=W_有/W_总=Gh/Fs=Gh/(F×nh)=G/(nF)可知，钢丝绳的拉力F=G/(nη)=4×10⁴N/(4×80%)=1.25×10⁴N。
③不计绳重和摩擦，动滑轮的重力G_动=nF - G=4×1.25×10⁴N−4×10⁴N=1×10⁴N,起重机满载时物资的重力G_最大=m_最大g=5×10³kg×10N/kg=5×10⁴N,滑轮组满载时的机械效率η'=W_有最大/W_总最大×100%=W_有最大/(W_有最大+W_额外)×100%=G_最大h/(G_最大h+G_动h)×100%=G_最大/(G_最大+G_动)×100%=5×10⁴N/(5×10⁴N+1×10⁴N)×100%≈83.3%。