13.在天宫课堂的“太空趣味饮水”实验中,在太空失重的环境里,许多在地球上习以为常的现象都变得有趣起来。以喝水为例,航天员喝的水都是装在袋形容器中的,其上还安装有一个带盖子的吸管,航天员喝水时可以直接把盖子打开用吸管吸水,请解释其中的原因。

在太空失重的环境里，水由于不再受重力无法直接倒出来，用吸管喝水，吸走了管中的空气，使管内气压减小，小于外界大气压，大气压便将水压入管中，再进入航天员的口中。

14.(2024赤峰中考)如图是《天工开物》一书中记载的古人用脚踏碓将稻米去皮的情境。脚踏碓实质是费力杠杆。碓头砸打稻米时,动能越大,稻米越容易去皮。
(1)请分析脚踏碓做成费力杠杆使稻米容易去皮的原因。

(2)早在汉代,人们就学会了用水力代替人力,脚踏碓就演变成水碓。水碓一般安装在水流较急的地方,请从能量角度分析其安装在水流较急地方的原因。

(1) 脚踏碓做成费力杠杆，脚踩下较小的距离，可以将碓举高较大的距离，获得较大的重力势能，转化为动能，使得打击的速度很大，容易将稻米去皮。
(2) 水碓一般安装在水流较急的地方，相同的水的动能较大，可以做功较多，容易将稻米去皮。

15.(2024呼和浩特中考)子英同学在青城公园看到,工人们正从湖中打捞一个圆台形石墩。示意图如下,左图为石墩,右图为打捞简图。已知湖深2m,石墩高0.3m,体积$0.07m^{3}$,密度$ρ_{石}= 2.8×10^{3}kg/m^{3}$。把石墩从水底上拉过程中,汽车一直向右匀速运动,速度大小为1.5m/s。(不计水的阻力、绳重和滑轮的摩擦,$ρ_{水}= 1.0×10^{3}kg/m^{3}$)求:

(1)上升的过程中,石墩未露出水面前所受的浮力大小为();
(2)打捞前,石墩上表面受到的水产生的压强为();
(3)石墩从水底到将要露出水面的过程中,汽车拉力所做的功为();
(4)整个打捞过程,汽车拉力做功的最大功率为()。

(1) 700 N (2) $ 1.7 × 10^{4} $ Pa (3) 2142 J (4) 2940 W
解析 (1) 石墩体积 $ V = 0.07 \, \text{m}^3 $，由阿基米德原理知，浮力 $ F_{\text{浮}} = \rho_{\text{水}} g V_{\text{排}} = 1 × 10^{3} \, \text{kg/m}^3 × 10 \, \text{N/kg} × 0.07 \, \text{m}^3 = 700 \, \text{N} $;
(2) 石墩上表面的深度 $ h = H - h' = 2 \, \text{m} - 0.3 \, \text{m} = 1.7 \, \text{m} $，
压强 $ p = \rho_{\text{水}} g h = 1 × 10^{3} \, \text{kg/m}^3 × 10 \, \text{N/kg} × 1.7 \, \text{m} = 1.7 × 10^{4} \, \text{Pa} $;
(3) 石墩的重力 $ G = mg = \rho g V = 2.8 × 10^{3} \, \text{kg/m}^3 × 10 \, \text{N/kg} × 0.07 \, \text{m}^3 = 1960 \, \text{N} $，
水的拉力 $ F = G - F_{\text{浮}} = 1960 \, \text{N} - 700 \, \text{N} = 1260 \, \text{N} $，
从水底到将要露出水面的过程中，汽车拉力所做的功 $ W = F s = 1260 \, \text{N} × 1.7 \, \text{m} = 2142 \, \text{J} $;
(4) 根据 $ P = F v $，拉力最大时，功率最大，露出水面后，拉力 $ F' = G = 1960 \, \text{N} $，
功率 $ P = \frac{W}{t} = \frac{F s}{t} = F v = 1960 \, \text{N} × 1.5 \, \text{m/s} = 2940 \, \text{W} $。