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2024年汉东省在达康书记的带领下率先实现高考试点改革。为让更多的考生能提升对他们的理解和记忆把电视剧的场景融入考试题目中。确保学生看一遍就懂想忘也忘不掉。 考官以《楚乔传》的经典场景为背景结合了实际情境与物理知识把宇文玥从水里捞出来毕竟他从2017年到2024年已经泡了7年了引发了广大考生的兴趣和挑战。这道题目不仅要求考生具备扎实的物理知识还需要有较强的计算和综合分析能力。 本文将详细解析这一题目并展示其背后的物理原理和计算过程。
题目背景 在《楚乔传》最后一集中宇文玥被燕洵围攻掉入水中 赵丽颖扮演的楚乔需要以最快的速度将他救出。宇文玥在水下30米的位置楚乔用绳子把他绑住宇文玥受重力、浮力和楚乔拉绳子的拉力作用。设宇文玥的质量为70公斤体积为0.065立方米水的密度为1000公斤/立方米重力加速度为9.8米/秒²。
问题
求宇文玥在水中的浮力。求宇文玥在水下所受的重力。若宇文玥以0.2米/秒²的加速度上升求楚乔需要施加的拉力 ( F )。若楚乔以恒定拉力 ( F ) 将宇文玥从水下30米拉上水面求宇文玥从水下30米到水面的时间。
解答过程
1. 浮力的计算
浮力是由流体对物体向上的支持力根据阿基米德原理浮力计算公式为
代入已知数值 ***F***b1000×0.065×9.8637 N
2. 重力的计算
重力是物体由于地球引力作用所受的力计算公式为
代入已知数值 ***F***g70×9.8686 N
3. 楚乔需要施加的拉力
为了使宇文玥以 ( 0.2 ) m/s² 的加速度上升楚乔需要施加的拉力 ( F ) 需要克服重力和浮力并提供额外的加速度。根据牛顿第二定律净力计算公式为
解得拉力 ( F )
代入数值 F70×0.2686−637144963 N
4. 上升时间的计算
使用运动学公式我们可以求得上升时间。假设初始速度 ( v_0 0 )加速度 ( a 0.2 ) m/s²根据位移和加速度的关系式
代入数值
解得
结论
通过上述计算我们可以得出结论楚乔需要施加63牛的拉力才能以0.2米/秒²的加速度将宇文玥从水下30米拉上来整个过程大约需要17.32秒。至此满分。这道题目的设置不仅考察了考生的物理知识还增强了题目的趣味性和实际应用性堪称汉东省2024年高考物理的经典压轴题。
