2013年中考物理试题分类汇编——综合题(二)(100套)
五、计算题
1.(2013?衡阳)如图是一个上肢力量健身器示意图.D是动滑轮;配重A的底面积为5×10﹣2m2,放在水平地面上对地面的压强P0为2.4×104Pa.杠杆EH可绕O点在竖直平面内转动,OE:OH=2:5.此人受到的重力为600N,他通过细绳在H点施加竖直向下的拉力T1时,杠杆在水平位置平衡,他对地面的压力为F1,配重A对地面的压力为FA1,配重A受到的拉力为TA1.配重A对地面的压强P1为6×103Pa;他在H点施加竖直向下的拉力T2时,杠杆仍在水平位置平衡,他对地面的压力为F2,配重A对地面的压力为FA2,配重A受到的拉力为TA2,配重A对地面的压强P2为4×103Pa.已知F1:F2=20:19,杠杆EH和细绳的质量均忽略不计.求:
(1)配重A受到的重力GA.
(2)拉力TA1和TA2.
(3)动滑轮D受到的重力GD.
解:(1)根据p=得,G=F=p0S=2.4×104Pa×5×10﹣2m2=1.2×103N
(2)当小成在H点施加竖直向下的拉力为T2时,静止的配重A的受力情况如图1:
则:FA2=F″=P2S=4×103pa×5×10﹣2m2 =200N.
∵G=TA2+FA2
∴TA2=G﹣FA2=1200N﹣200N=1000N.
当小成在H点施加竖直向下的拉力为T1时,静止的配重A的受力情况如图2:
则:FA1=F′=P1S=6×103Pa×5×10﹣2m2 =300N.
∵G=TA1+FA1
∴TA1=G﹣FA1=1200N﹣300N=900N.
(3)∵动滑轮D的优点是省一半力.∴对杠杆EH的E的拉力为F拉1=
.
小成本身的受力情况如图3:
则:T1=G人﹣F1.
对杠杆EH受力分析如图4中甲图:
∵在水平位置平衡.∴由杠杆平衡条件得:
=
.
即:
=
,代入数据得:
=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①.
同理,当小成在H点施加竖直向下的拉力为T2时,杠杆EH受力分析如图4中乙图:
可得:
=
,代入数据得:
=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②.
根据题意可知:
=
﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③.
解由①②③组成的方程组得:
G动=100N;F1=200N;F2=190N.
答:(1)配重A受到的重力为1200N;(2)拉力TA1为900N,TA2为1000N;(3)动滑轮D受到的重力GD为100N.
2(2013庆阳)28.(6分)电动自行车是倍受人们青睐的一种交通工具.电动骑行时,蓄电池对车上电动机供电,电动机为车提供动力.下
表
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是某型号电动自行车主要技术参数.
⑴行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积为50cm2,当一个质量为50Kg的中学生骑着该电动自行车在平直的公路上行驶时,地面受到的压强是多大?(取g=10N/kg)
⑵若蓄电池储存能量的80%用于电动自行车行驶克服阻力做功,电动自行车在平直公路上匀速行驶时受到的平均阻力为40N,蓄电池充满一次电最多能连续电动行驶多远?
⑶从环保的角度,与摩托车相比,电动自行车有什么优缺点?(各举一条)
整 车
整车质量
40kg21世纪教育网
最高车速
≤30km/h
最大噪声
≤62dB
蓄电池
蓄电容量
0.576kw·h
电动机
额定电压
48V
额定功率
240W
⑴地面受到的压强:
P=F/S =(40㎏+50㎏)×10N/㎏/0.01m2=0.9×105Pa
⑵蓄电池储存的电能:W=0.576kw·h=2073600J
因蓄电池储存能量的80%用于电动自行车行驶克服阻力做功:2073600J×80%=FS
所以,电动自行车能连续电动行驶的路程:
S =
m
⑶优点:无尾气.噪音小.缺点 :蓄电池一般使用一年左右就需更换,废弃后的电池污染境
3. (哈尔滨市2013)(6分)汽车给我们的生活提供了便利,某汽车以72km/h的速度在平直公路上匀速行驶30km消耗了汽油2kg.
(1)请计算2kg汽油完全燃烧,放出的热量.(q汽油=4.6×107J/kg)
(2)已知车以72km/h的速度匀速行驶时,牵引力的功率为12kW,求汽车受到的阻力.
(3)查阅资料可知:汽油机效率最高约为40%;某型号电动机的额定电压为220V,额定电流为10A,正常工作1min所做有用功是1.056×105J,求这台电动机的效率.再具体说一说与汽油机相比电动机的优势.(结合题中信息和生活经验各写一条)
答案:
4(2013宜宾)现某课外活动小组,照此设计了如图所示的简单机械,模拟紧急救援落水汽车。实验中用实心圆柱体A代替小车,已知A的体积为0.12m3,质量为210kg。(g取10N/kg,设整个过程A均为匀速运动状态,忽略钢缆绳重及滑轮摩擦,不考虑风浪、水流等因素的影响。)
(1)求A完全浸没在水中时受到的浮力是多大?(ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)若A完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率为 60%。那么A完全打捞出水面后,岸上钢绳的拉力F为多大?
(3)若A完全打捞出水面后,以0.5m/s的速度被匀速提升,求岸上钢绳拉力F的功率。
(4)从A上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中,滑轮组机械效率如何变化?请简述理由。
答案:(1)
(2)
A在水中时η=60%,则
,即
解得G动=600N
A完全出水后,钢绳拉力
(3)
(4)A从上表面刚出水面到A完全离开水面的过程中,A受到的浮力在减小,绳子对A的拉力在增大,滑轮组对A做的有用功在增加。在额外功一定的情况下,整个过程滑轮组的机械效率在变大。
5(2013泸州)39.如图甲所示是一艘海事打捞船正在打捞一沉人海底的物体,乙图是钢绳将物体竖直向上匀速提起的简化示意图,物体从海底被提升到离开海面一定距离的整个过程中速度均保持不变,从提升物体开始经过时间120s后物体刚好全部出水,已知物体的体积V=2m3,密度ρ=3×103kg/m3,已知物体浸没在水中的上升过程中,钢绳提升物体的功率P=40kW,(忽略水的阻力和钢绳重量,海水的密度取ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)物体浸没在水中的上升过程中,钢绳提升物体的拉力;
(2)物体全部离开水面后的上升过程中,钢绳提升物体的功率;
(3)打捞处海水对海底的压强。
解答:
6(2013达州)26.(7分)如图,物体重100N,圆柱形容器底面积为400cm2,内盛有65cm深的水,当用图中滑轮组将物体浸没在水中后,容器中水面上升到70cm,物体完全浸没在水中时滑轮组的机械效率为80%(不计绳重和绳子与滑轮间的摩擦及水的阻力).ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg.求:
(1)物体浸没在水中后,水对容器底增加的压强.
(2)物体浸没在水中时受到的浮力.
(3)若把物体完全拉出水面后,滑轮组的机械效率.
解:(1)增加的深度:h=70cm-65cm=5cm=0.05m(1分)
增加的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa(1分)
(2)物体体积:V=sh=400cm2×5cm=2000cm3=2×10-3m3
浸没时:V排=V=2×10-3m3(1分)
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3=20N(1分)
(3)浸没时,由η=
=得
F== =
N
由F=
〔(G物-F浮)+G动﹞得
G动=3F+F浮-G物=3×
N+20N-100N=20N(1分)
拉出水面后的拉力F'=
(G物+G动)=
×(100N+20N)=40N
此时机械效率为η'=
=
=83.3%(1分)
7(2013威海)26.图22甲为某型号汽车的自动测定油箱内油量的电路原理图,其中电源两端的电压为24V,R0为定值电阻, A为油量指示表(一只量程为0~0.6A的电流表);Rx为压敏电阻(厚度不计),它的上表面受力面积为10cm2,其阻值与所受压力的对应关系如图22乙所示.油箱的横截面积为20dm2,油箱加满汽油时深度为0.4m,油量指示表的示数在最大值处.(已知:汽油的密度ρ=0.7×103kg/m3,g取10N/kg,汽油的热值q=3.0×1010J/m3).
请解答下列问题:
(1)当油箱装满汽油时,压敏电阻Rx上表面受到的压力是多大?
(2)当油箱装满汽油时,定值电阻R0的阻值是多大?当油箱内汽油用完时,油量指示表的指针指向某一位置,求此位置所对应的电流值是多少?
(3)当该车匀速行驶1h消耗10L(1L=1dm3)汽油时,汽油完全燃烧放出的热量有30%转化成汽车的有用功,则汽车在这段时间的功率是多少?
解:(1)p =ρgh =0.7×103kg/m3×10N/kg×0.4m =2.8×103 Pa ………1分
F1=pS= 2.8×103 Pa×10×10-4m2=2.8 N ………1分
(2)当油箱内装满汽油时,压敏电阻Rx上表面受到的压力为2.8 N,
根据压敏电阻与所受压力的对应关系,可得Rx1=30 ?
则U= I1(R0+Rx1) 即24V= 0.6 A×(R0+30 ?) 可得R0=10 ? ………………1分
当油箱内汽油用完时,压敏电阻Rx上表面受到的压力为零,
根据压敏电阻与所受压力的对应关系,Rx2=290 ?
油箱内汽油用完时的电流值I2= U/(R0+Rx2)=24V/ (10 ? +290 ?) =0.08 A ……1分
(3)Q放=qV=3.0×1010J/m3×10×10-3 m3 =3×108J ………………1分
W有= Q放×30% = 3×108J×30% =9×107J
P=W有/t=9×107J/3600s =25000W ……………………………………………1分
\
8(2013威海)25.人们常用“冰山一角”来形容事物显露出来的仅仅是其很小的一部分,更多的还隐藏在表面现象之下.事实上,冰山浮在海水中的确只露“一角” (如图20所示).
图20 图21
请解答下列问题:
(已知:g取10N/kg 海水的密度取ρ海水=1×103㎏/m3 冰的密度 ρ冰=0.9×103㎏/m3 ).
(1)若有一座冰山其露出海面的体积是2000 m3,那么这座冰山的总体积为多少?
(2)南极考察中使用的海洋破冰船,自身的重力为1.8×107N.如图21所示,当船冲到冰面上时,船重的三分之二压在冰面上,船与冰面的接触面积为5 m2,此时破冰船对冰面的压强是多少?
解:(1)设冰浸在水中的体积为V下,根据F浮=G冰,
即ρ海水gV下=ρ冰g(V下+2000 m3),则V下=18000 m3,
所以V冰=18000 m3+2000 m3=20000 m3 ………………3分
(2) F压=2/3G船=2/3×1.8×107N=1.2×107N
p= F压/S=1.2×107N /5m2=2.4×106Pa
9.(12分)(2013?娄底)电梯为居民出入带来很大的便利,小明家住东方豪苑某栋6楼,放学后,乘电梯回家:
(1)若小明的体重为500N,脚与电梯地面的总接触面积为0.05m2,则小明对电梯地面的压强为多少?
(2)若电梯在20s内将小明匀速提升15m,在此过程中,电梯上升的速度是多少?电梯对小明做了多少功?电梯对小明做功的功率为多少?
小明又查阅资料,了解到出于安全考虑,电梯都设置超载自动报警系统,其工作原理如图甲所示,电路由工作电路和控制电路组成:在工作电路中,当电梯没有超载时,触点K与触点A接触,闭合开关S,电动机正常工作;当电梯超载时,触点K与触点B接触,电铃发出报警铃声,闭合开关S,电动机不工作.在控制电路中,已知电源电压U=6V,保护电阻R1=100Ω,电阻式压力传感器(压敏电阻)R2的阻值随压力F大小变化如图乙所示,电梯底架自重和电磁铁线圈的阻值都忽略不计.
(3)在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,从而使电磁铁的磁性 增强 (填“增强”、“减弱”或“不变”).
(4)若电磁铁线圈电流达到20mA时,衔铁刚好被吸住,电铃发出警报声.当该电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,试通过计算说明电梯是否超载?(g取10N/kg)
解:(1)小明对电梯地面的压力:
F=G=500N,
小明对电梯地面的压强:
p==
=104Pa;
(2)电梯匀速上升的速度:
v==
=0.75m/s,
电梯对小明做的功:
W=Gh=500N×15m=7500J,
电梯对小明做功的功率:
P==
=375W;
(3)在控制电路中,当压敏电阻R2受到的压力F增大时,其阻值减小,电路中的总电阻减小,
根据欧姆定律可知,电路中的电流变大,电流增大时电磁铁的磁性增强;
(4)电梯厢内站立总质量为1000kg的乘客时,电梯受到的压力等于乘客的重力,即
F=G=mg=1000kg×10N/kg=10000N,
由图乙,当压力F=10000N,对应的压敏电阻阻值R2=100Ω
∵串联电路中总电阻等于各分电阻之和,
∴控制电路中的电流:
I=
=
=0.03A=30mA,
∵30mA>20mA,
∴此时电梯超载.
答:(1)小明对电梯地面的压强为104Pa;
(2)在此过程中,电梯上升的速度为0.75m/s,电梯对小明做了7500J的功,电梯对小明做功的功率为375W;
(3)增强;
(4)此时电梯超载.
10.(8分)(2013?黑河)电动自行车以其环保、快捷、轻便的优势,成为家庭常用的交通工具.如图所示的这辆电动自行车自身重力为600N,在水平公路上匀速直线行驶了4.8千米用了10分钟,行驶时受到的阻力是40N.
(1)求该车在这段时间内行驶的速度是多少米/秒?牵引力做功是多少?
(2)若该车每个车轮与地面的接触面积为0.01m2,车胎能承受的最大压强为2×105Pa,求该车的最大载重量是多少牛?
解:(1)∵s=4.8km=4800m,t=10min=600s
∴v==
=8m/s;
因为该车在水平面上做匀速直线运动,所以牵引力和摩擦力是一对平衡力,故F=f=40N,
则牵引力做功是W=Fs=40N×4800m=1.92×105J;
(2)由p=得,F=pS=2×105Pa×2×0.01m2=4000N,
在水平面上,G=F=4000N,
则车的最大载重量G载=4000N﹣600N=3400N.
答:(1)求该车在这段时间内行驶的速度是8m/s;牵引力做功是1.92×105J;
(2)该车的最大载重量是3400N.
11.(10分)(2013?柳州)一正方体塑料块A边长lA=0.2m,密度ρA=0.5×103kg/m3;另一正方体B边长lB=0.1m,密度未知.(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
(1)塑料块A的重力是多少?
(2)A、B分别放在水平地面时,B对地面的压强是A对地面压强的4.5倍,B的密度是多少?
(3)如图所示,将B置于A上表面后放入一个水平放置、底面是正方形(边长l=0.3m)的水槽,向水槽注入多少体积水后A的底面刚好能离开水槽?
解:
(1)塑料块A的体积为VA=(lA)3=(0.2m)3=8×10﹣3m3∵ρ=
∴塑料块的质量为mA=ρA?VA=0.5×103kg/m3×8×10﹣3m3=4kg,
塑料块A的重力为GA=mAg=4kg×10N/kg=40N;
(2)正方体对水平地面的压强关系为 pB=4.5pA即4.5ρAglA=ρBglB代入数值,并化简得4.5×0.5×103kg/m3×0.2m=ρB×0.1m
解得ρB=4.5×103kg/m3;
(3)正方体B的体积为VB=(lB)3=(0.1m)3=10﹣3m3∵ρ=
∴正方体B的质量为mB=ρB?VB=4.5×103kg/m3×10﹣3m3=4.5kg,
正方体B的重力为GB=mBg=4.5kg×10N/kg=45N;
两个物体受到的总重力为G=GA+GB=40N+45N=85N;
要使正方体A的底面刚好离开水槽,F浮=G=85N,
∵F浮=ρ液gV排∴水槽中注入水的体积为V排=
=
=8.5×10﹣3m3.
答:(1)塑料块A的重力是40N;
(2)B正方体的密度是4.5×103kg/m3;
(3)向水槽注入8.5×10﹣3m3水后A的底面刚好能离开水槽.
12.(7分)(2013?阜新)建筑工人用如图所示的滑轮组,将边长为0.3m、密度为2.8×103/m3的正方体大理石块从地面匀速提升到12m高的五楼,所有时间30s,动滑轮重20N,不计绳重和摩擦.g=10N/kg.求:
(1)大理石块放在水平地面上时,对地面的压强是多少Pa?
(2)大理石块上升的速度是多少m/s?
(3)工人对绳子的拉力是多少N?
解:(1)∵ρ=,
∴大理石的质量m=ρV=2.8×103/m3×(0.3m)3=75.6kg,
大理石对水平地面的压力F=G=mg=75.6kg×10N/kg=756N,
大理石对地面的压强p==
=8400Pa;
(2)大理石上升的速度v==
=0.4m/s;
(3)由图示滑轮组可知,承重绳子的股数n=2,
拉力大小F=
=
=388N;
答:(1)大理石块放在水平地面上时,对地面的压强是8400Pa.
(2)大理石块上升的速度是0.4m/s.
(3)工人对绳子的拉力是288N.
13.(10分)(2013?锦州)小洁家购买某型号的四轮汽车的质量为1.8t,每个轮子与地面的接触面积为20cm2.假期全家开车去某地旅游,下车时观察里程表确定汽车行驶225km,所用时间是2.5h,消耗汽油20L(假设汽油完全燃烧),汽车发动机在这段时间内的功率为20kW.求:
(1)汽车静止时对路面的压强.
(2)汽车行驶的平均速度是多少?
(3)汽车行驶过程的牵引力是多大?
(4)汽车发动机的效率是多少?(已知ρ汽油=0.8×103kg/m3,q汽油=4.5×107J/kg,g=10N/kg)
解:(1)汽车静止时对路面的压力:
F=G=mg=1.8×103kg×10N/kg=1.8×104N,
汽车对地面压强:
p==
=2.25×106Pa;
(2)汽车行驶速度:
v==
=90km/h=25m/s;
(3)根据P==
=Fv可得:
汽车牵引力F==
=800N;
(4)汽车行驶过程所做的功:
W=Pt=20×103W×2.5×3600s=1.8×108J,
根据ρ=可得:
消耗的燃油的质量m=ρV=0.8×103kg/m3×20×10﹣3m3=16kg,
燃油完全燃烧放出热量:
Q=mq=4.5×107J/kg×16kg=7.2×108J,
汽车发动机的效率是:
η=×100%=
×100%=25%.
答:(1)汽车静止时对路面的压强为2.25×106Pa;
(2)汽车行驶速度是25m/s;
(3)汽车行驶过程的牵引力是800N;
(4)汽车发动机的效率是25%.
14.(12分)(2013?绵阳)2012年6月,我国自主设计的载人潜水器“蛟龙号”,实验下潜7000m达到一个新的深度.试验经历了以下主要过程:母船用新型的吊装设备将潜水器投放到海中;潜水器缓慢竖直下潜和上升;吊装设备将潜水器吊上母船.如图是母船的吊装设备的示意图,图中虚线框中是滑轮组(未画出),电动机拉放滑轮组绳子自由端,挂钩挂着潜水器.吊装设备缓慢地将潜水器投放到海中,然后,潜水器下潜用时t1=6h,到达7000m出停留t2=0.5h,上升用时t3=3.5h.潜水器上升到海面后,挂钩挂着潜水器离开水面后,缓慢匀速竖直上升高度h=6m,在这个过程中电动机拉滑轮组绳子自由端的拉力F1=5.5×104N,滑轮组的机械效率η=80%.
已知潜水器总质量(含潜水员)m=2.2×104kg,体积V=20m3,水的密度ρ1=1.0×103kg/m3,海水的密度ρ2=1.03×103kg/m3,g取10N/kg.不计绳和挂钩的质量,不考虑空气阻力,不考虑潜水器离开海面后海水对潜水器质量的影响.求:
(1)吊装设备将潜水器投放至刚被海水浸没时,挂钩的拉力是多大?
(2)潜水器从开始下潜到返回海面的整个过程中,平均速度是多少米/秒?
(3)滑轮组中,与动滑轮相连的绳子是多少段?
解:(1)潜水器的重力G=mg=2.2×104kg×10N/kg=2.2×105N,
潜水器受到的浮力F浮=ρ2gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×20m3=2.06×105N,
潜水器处于平衡状态,由平衡条件得:F0+F浮=G,
挂钩拉力F0=G﹣F浮=2.2×105N﹣2.06×105N=1.4×104N;
(2)潜水器整个过程的路程s=2h0,
潜水器的速度v==
=
=0.39m/s;
(3)有用功W有=mgh,总功W总=F1s=F1nh,
效率η=
×100%=
×100%=
×100%=
×100%=80%,则n=5;
答:(1)吊装设备将潜水器投放至刚被海水浸没时,挂钩的拉力是1.4×104N;
(2)潜水器从开始下潜到返回海面的整个过程中,平均速度是0.39m/s;
(3)滑轮组中,与动滑轮相连的绳子是5段.
15.(7分)(2013?黑龙江)如图甲所示,水平地面上有一个大木箱,其质量为150kg,其底面积为2cm2.张明同学用沿水平方向的力想把大木箱推走:先用100N的力推2s,没推动,再用300N的力推2s,使其加速前进,最后用200N的力推2s,使其做匀速直线运动.他推重物的三个阶段中,速度v与时间t的关系图象如图所示.求:
(1)木箱的重力为多少牛顿?(g=10N/kg)
(2)木箱静止时对水平地面的压强是多少帕斯卡?
(3)在4﹣6s内推力做功的功率是多少瓦特?
(4)在2﹣4s内木箱所受的摩擦力是多少牛顿?(不必说明理由)
解:(1)木箱的重力G=mg=150kg×10N/kg=1500N.
(2)木箱放在水平地面时,对水平地面的压力:
F=G=mg=1500N,
对水平地面的压强:p==
=7.5×106Pa;
(3)由图象可知在4﹣6s内的运动速度v=2m/s,用200N的力推
则在4﹣6s内推力做功的功率P=Fv=200N×2m/s=400W;
(4)用200N的水平推力能使木箱匀速前进说明此时木箱所受的摩擦力和推力是水平方向上的一对平衡力,摩擦力等于推力等于200N.
答:(1)木箱的重力为1500N;
(2)木箱静止时对水平地面的压强是7.5×106Pa;
(3)在4﹣6s内推力做功的功率是400W;
(4)在2﹣4s内木箱所受的摩擦力是200N.
16(2013宁波)37.如图甲所示,放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用,力F的大小以及物体A的运动速度大小V随时间t的变化情况如图乙所示。
(1)当t=7s时,物体A受到的摩擦力f的大小为______ N,方向为______________ 。
(2)根据图乙有关信息,请用
公式
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P=Fv,求F=10N时该力的功率。
(3)如图丙所示,在A的两侧分别挂上柱状重物B、C,且C的一部分浸人水中。已知GB=20N,Gc=50N,C的横截面积为30cm2,长度足够,水够深。则当物体A不受摩擦力作用时,C的下底面受到的水的压强是多少?若物体A移动就会触发报警装置(图中未画出),当物体A不移动时,最高水位与最低水位的差是多少?(g取10N/kg)
37.(1)10 水平向左 (每空1分)
(2)解:当F=10N时,物体处于静止状态或以5m/s的速度做匀速直线运动
①物体静止时,P=FV=10N×0m/s=0W (1分)
②当物体以5m/s的速度匀速运动时,P=FV=10N×5m/s=50W (1分)
答:拉力的功率为0 W或50W。
(3)解:由题意可知,当物体不受摩擦力作用时,物体C受到的浮力
F浮=GA-GB=50N-20N=30N (1分)
根据浮力产生的原因可知:F浮=PS
P=
=
=1×104Pa (1分)
由题意可知,物体A静止时,物体C所受浮力的最大变化量⊿F浮=2×12N=24N (1分)
⊿h=
=
=
=0.8m (1分)
答:当物体A不受摩擦力作用时,C的下底面受到的水的压强是1×104Pa,当物体A不移动时,最高水位与最低水位的差是0.8m。