
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重庆市九龙坡区实验外国语学校2022-2023学年八年级下学期6月期末物理试题(含答案)
展开这是一份重庆市九龙坡区实验外国语学校2022-2023学年八年级下学期6月期末物理试题(含答案),共28页。试卷主要包含了 下列估测最接近实际的是等内容,欢迎下载使用。
2022-2023学年重庆实验外国语学校八年级(下)期末物理试卷
1. 下列估测最接近实际的是( )
A. 人体正常的体温约为47℃
B. 课桌的高度约为8dm
C. 黑板擦受到的重力约为15N
D. 普通中学生站立时对地面的压强约为500Pa
2. 在如图所示的四种工具中,正常使用时属于省力杠杆的是( )
A. 羊角锤 B. 赛艇的船桨
C. 筷子 D. 镊子
3. 如图,《天工开物》中描述了古代劳动人民在田间割稻、脱粒等情境,下列选项中可以增大压强的是( )
A. 甲图中把镰刀磨锋利 B. 乙图中木桶底面积较大
C. 丙图中牛的脚掌较大 D. 丁图中扁担较宽
4. 图中的四个物理事例发生,不是由大气压引起的是( )
A. 纸托水杯 B. 橡皮膜凸出
C. 用吸管吸饮料 D. “瓶吞”鸡蛋
5. 下列有关做功的情况中,说法正确的是( )
A. 踢出去的足球在草皮上滚动的过程中,人的踢力对球做了功
B. 举重运动员把杠铃从地面上举起并坚持停留3s的过程中,运动员一直对杠铃做功
C. 汽车在平直公路上行驶一段距离的过程中,汽车的支持力对其做了功
D. 用尽全力搬石头却没有搬起时,人对石头没有做功
6. 下列关于功、功率和机械效率的说法,错误的是( )
A. 功率越大,做功越快
B. 做相同的功,用时越少,做功越快
C. 机械的功率大,机械效率一定高
D. 生产生活中使用机械,机械效率不能达到100%
7. 关于力与压强的概念,下列说法正确的是( )
A. 压力的方向总是竖直向下的
B. 物体所受压力越大,压强不一定越大
C. 只有浸在液体中的物体才会受到浮力
D. 浸在液体中的物体,所受浮力的大小与物体的密度有关
8. 如图所示的事例中,与浮力有关的说法正确的是( )
A. 甲图中,浸没在海水中的潜艇通过改变浮力实现上浮
B. 乙图中,舰载机起飞后,航母受到的浮力不变
C. 丙图中,热气球加速上升过程中,其受到的浮力等于重力
D. 丁图中,同一支密度计静止在A、B两种不同的液体中,液体A的密度更小
9.
同一个鸡蛋在三杯液体中呈现出如图所示的三种状态,已知三个杯子完全相同,放入鸡蛋后液面相平,则下列物理量间的关系正确的是( )
A. 杯子中液体的密度ρ甲>ρ乙>ρ丙 B. 鸡蛋受到的浮力F甲
A. 小球的质量为50g
B. 图乙中小球受到的浮力小于0.4N
C. 图甲中放入小球前后,液体对溢水杯底部的压强变大
D. 图乙中放入小球前后,溢水杯对桌面的压强不变
11. 物流配送站内,工人利用如图所示的滑轮组,用300N的拉力将重为540N的货物在10s内沿竖直方向匀速提升2m,不计绳重和摩擦。下列说法正确的是( )
A. 动滑轮的重力为100N
B. 绳子自由端移动的速度为0.6m/s
C. 工人拉力的功率为60W
D. 该过程中滑轮组的机械效率为90%
12. 如图所示,有A、B两个实心正方体放置在水平地面上,A的边长为0.4m,B的边长0.3m,此时两物体对地面的压强均为1200Pa。则下列说法正确的是( )
A. 物体B的重力为98N
B. 物体A的密度为3×103kg/m3
C. 将B叠放在A的上方,A对地面的压强变为1875Pa
D. 将A叠放在B的上方,A对B的压强与B对地面的压强之比为9:25
13. 底面积为200cm2的圆柱形容器内装有适量的水,将其放在水平桌面上,把边长为10cm的正方体木块A放入水后,再在木块A的上方放一物体B,物体B恰好没入水中,如图甲所示;若将B放入水中,静止时如图乙所示;已知物体B的密度为3×103kg/m3,质量为0.3kg,则下列说法正确的是( )
A. 图甲中A、B受到总的浮力为13N
B. 图甲中物体B对A的压力为1N
C. 物体A的密度为0.8×103kg/m3
D. 与图甲相比,图乙中水对容器底部压强变化了200Pa
14. 小明在实验室模拟研究浮箱种植的情境。他将底面积为200cm2的薄壁柱形容器置于水平桌面上,物体A是边长为10cm、密度均匀的正方体浮箱模型,通过一根长为5cm的细线连接着底面积为25cm2的柱形物体B。将A叠在B的上方,置于容器中央(物体B未与容器底紧密接触)。向容器中缓慢注水(水未溢出,物体A、B一直保持竖直状态)。物体A所受的浮力F与水的深度h的关系图象如图甲所示。当水的深度为12cm时,绳子松弛,物体B对容器底的压力为1.7N,如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A. 物体B的密度为1.7×103kg/m3
B. 图甲中的F1为10N
C. 从图乙状态注水至细线恰好被拉直时,物体A所受浮力做的功为0.12J
D. 当水深为17cm时,容器内水的总体积为2530cm3
15. 1654年,德国著名的______ 实验,有力得证明了大气压强的存在。在高山上“煮米饭不熟”,这是由于高山上气压低,沸点______ (选填“高”或“低”)的缘故。
16. 2023年6月4日,神舟十五号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,“圆梦之旅”顺利落下帷幕。飞船返回减速下降过程中,重力势能______ ,机械能______ (两空均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
17. 如图是一款网红杯,静止时,杯子粗细两部分容器中水面总是______ (“相平”或“不相平”)。当用左侧细管吸饮料时,饮料在______ 的作用下进入到嘴里。
18. 如图所示,在水平面上叠放着A、B两个木块,A木块用一根细绳拴在固定的墙面上。用力F1=14N向左拉动B木块(B足够长),使它以3m/s的速度做匀速直线运动,绳的拉力为F2=3N,则A木块所受到的摩擦力大小为______ N;若拉力F1增大为20N时,B木块与地面之间的摩擦力大小为______ N。
19. 如图所示,底面积为200cm2的足够高的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,此时水深为25cm。现将一体积为500cm3的空心小球放入水中,小球有35露出水面,小球受到的浮力为______ N;将容器中适量的水注入小球的空心部分,使小球在水中悬浮,则水对容器底部的压强变为______ Pa。
20. 足够高的圆柱形容器内装有30cm深的某种液体,柱形物块A的重力为6N,底面积SA=50cm2,高hA=20cm,将物块A与足够长的轻质细杆相连,杆的上端固定在天花板上。调节容器的初始位置,使杆对物块A的作用力F=0N,如图甲所示,物块A受到的浮力为______ N。再用外力让容器缓慢竖直向上移动,直到物块A刚好接触容器底部,h表示物块A的下表面与容器底的距离,杆对物块A的作用力F随h变化的图象如图乙所示,当液体对容器底的压强为6500Pa时,容器相对于初始位置竖直向上移动了______ cm。
21. 如图,用手把物块压在墙上,画出物块对墙面的压力F。
22. 如图,木杆在水平位置平衡,画出动力F的动力臂L。
23. (1)某物理兴趣小组的小军同学用钢球、木块和带有斜槽的长木板探究“物体的动能跟哪些因素有关”的实验。
①如图1甲,让钢球从斜槽上的某一高度由静止开始运动,撞击水平面上的木块;
②如图1乙,将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验;实验表明,钢球______ 一定时,从斜槽越高的位置开始运动,撞击木块的速度越大,钢球的动能越______ ;
③探究动能跟质量的关系时,应选择让质量不同的钢球从斜槽______ (选填“相同”或“不同”)高度的位置开始运动,比较木块被撞击后运动的距离。
(2)同组的小丽同学用以下器材探究杠杆的平衡条件。
①调节杠杆的平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,这样做的目的是______ ;
②如图2乙所示,若在A位置挂两个钩码,为了使杠杆仍在水平位置平衡,需在杠杆O点右侧第______ 格的位置挂三个钩码;
③如图2丙所示,用弹簧测力计在B位置向下拉杠杆,保持杠杆在水平位置平衡,弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,其示数______ (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
24. 如图所示,是乐乐同学探究液体内部压强特点的实验过程。
(1)图甲是U形管压强计,使用前应轻按探头端的橡皮膜,若U形管两端液面高度差变化不明显,则可能的问题是______ ;从结构来看,压强计______ (选填“是”或“不是”)连通器;
(2)比较图乙、丙两次实验可知:同种液体内部的压强随深度的增加而______ ;比较乙、丁两次实验可知:液体内部压强与液体密度______ (选填“有关”或“无关”);
(3)根据液体内部压强的规律可知,潜水艇潜到水下10000m时每平方米的舱体受到的海水压力为______ N(取ρ海水=1.03×103kg/m3),相当于质量为______ t的物体受到的重力;
(4)若图丁的实验中U形管左侧水面相对于图甲中下降了2cm,则橡皮管内气体的压强与管外大气压之差为______ Pa;
(5)在图乙的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将______ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
25. 小亮通过如图1所示的步骤进行了“浮力大小与哪些因素有关”的实验探究。
(1)对图1A、C、D三图中的实验现象和数据进行分析,可得出结论:物体浸没后,浮力的大小与浸入深度______ (填“有关”或“无关”);
(2)对图1A、D、E三图中的实验现象和数据进行分析,可得出结论:物体受到的浮力大小还与______ 有关;
(3)由弹簧测力计的示数,还可以计算圆柱体密度为______ g/cm3,图1D中容器对桌面的压力与图1A中相比变化了______ N;
(4)他观察到,改变液体的密度,而物块受到的浮力变化不够明显,小亮想出下列四种实验改进方案,其中可行的是______ (选填字母);
A.换用体积更大的同种物块
B.换用两种密度相近的液体进行实验
C.换用分度值大一些的弹簧测力计
D.利用现有器材进行多次实验
(5)回家后,小亮利用电子秤和另一实心圆柱体(与上述实验中圆柱体材料相同),测量唯怡豆奶的密度,实验步骤如图2所示。
①电子秤放在水平桌面上,放上装有适量豆奶的杯子,示数如图2甲所示;
②把圆柱体用细线绑好,缓慢放入装有豆奶的杯子中,示数如图2乙所示;
③用手提起细线,让圆柱体离开杯子底部,继续全部浸没在豆奶中,示数如图2丙所示;
经测量杯子的外底面积为100cm2,则丙图相对乙图中杯子对电子秤的压强变化了______ Pa,经过计算,唯怡豆奶的密度为______ g/cm3。若在③步骤中,圆柱体接触到了杯子底部且有挤压,其余操作完全正确,则所测豆奶的密度值______ (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
26. 国产新能源汽车深受消费者青睐,相比传统燃油汽车,电动汽车具有无尾气排放、噪音小、起步快等优点。如图所示,某款新能源汽车的整车质量为2000kg,该汽车以25m/s的速度匀速通过平直道路,用时20s,整个过程中汽车受到的阻力为整车重力的0.2倍。求:
(1)该过程中汽车牵引力的大小;
(2)该过程中汽车牵引力的功率。
27. 如图所示是某型号起重机的简易模型,AOB是一个足够长的轻质杠杆,可绕O点无摩擦转动,物体G1是边长为10cm的正方体,用细绳挂在A处,OA=40cm;物体G2重为40N,置于C处,当OC=20cm时,杠杆在水平位置平衡,物体G1对地面的压强为2×103Pa。求:
(1)此时杠杆A点受到绳子的拉力;
(2)物体G1的密度为多少kg/m3;
(3)将物体G2向左移动4cm,保证杠杆在水平位置平衡,为便物体G1对地面的压强不变,则需将物体G1沿竖直方向切去几分之几。
28. 如图甲所示装置,不吸水的实心圆柱体A与物体B通过细线相连,物体B置于压力传感器上,压力传感器可以显示物体B对支撑面的压力大小。圆柱体A的高度h₀=20cm,浸没在装有适量水的薄壁柱形容器中,A上表面与液面刚好相平,下表面与容器底部的距离h1=15cm,容器的底面积S=200cm2,重力为4N(已知细线承受的拉力有一定的限度,整个装置的摩擦可忽略)。现以200cm3/min的速度将水抽出,将水全部抽完用时30min,压力传感器示数F随时间t变化的图象如图乙所示。求:
(1)抽水前容器中所装水的质量;
(2)物体A的重力;
(3)图甲所示的装置还可以改造成液体密度测量仪,向容器中注入足量的不同液体,保证A始终浸没,且绳不被拉断,将压力传感器的示数改为对应液体的密度,则此液体密度测量仪的测量范围。
答案和解析
1.【答案】B
【解析】解:A、人体正常的体温约为37℃,故A不符合实际;
B、中学生的身高约为160cm,课桌的高度约为身高的一半,即课桌的高度约为80cm=8dm,故B符合实际;
C、黑板擦的质量约150g=0.15kg,受到的重力为G=mg=0.15kg×10N/kg=1.5N,故C不符合实际;
D、中学生的体重在G=500N左右,双脚站立时与水平地面的接触面积在0.04m2左右,双脚对水平地面的压强在p=FS=GS=500N0.04m2=1.25×104Pa左右,故D不符合实际。
故选:B。
对题目中涉及的物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
物理与社会生活联系紧密,多了解一些生活中的常见量的值可帮助我们更好地学好物理,同时也能让物理更好地为生活服务。
2.【答案】A
【解析】解:A、羊角锤使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故A正确;
B、赛艇的船桨使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故B错误;
C、用筷子夹取食物过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C错误;
D、镊子使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D错误。
故选:A。
结合图片和生活经验,判断杠杆在使用过程中,动力臂和阻力臂的大小关系,再判断它是属于哪种类型的杠杆。
本题考查的是杠杆的分类,主要包括以下几种:①省力杠杆,动力臂大于阻力臂;②费力杠杆,动力臂小于阻力臂;③等臂杠杆,动力臂等于阻力臂。
3.【答案】A
【解析】解:
A、甲图中把镰刀磨锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;故A符合题意;
B、乙图中木桶底面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B不合题意;
C、丙图中牛的脚掌较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C不合题意;
D、丁图中扁担较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;故D不合题意。
故选:A。
增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力。
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
掌握压强大小的影响因素,利用控制变量法解释生活中有关增大和减小压强的问题。
4.【答案】B
【解析】解:A.如图纸托水杯实验中,水为什么没有把纸压下来,是因为纸下面有大气压给纸一个向上的压力,利用了大气压,故A不符合题意;
B.橡皮膜凸出是因为液体对容器底部有压强,不是利用大气压,故B符合题意;
C.吸出饮料实验实际上是大气压把饮料压入到口中,利用了大气压,故C不符合题意;
D.点燃瓶内酒精棉,消耗瓶内氧气,使瓶内气压减小,并迅速鸡蛋放在口,在外界大压作用下,鸡蛋被瓶吞入瓶中,是由大气压引起的,故D不符合题意;
故选:B。
大气压的存在能够解释很多现象,这些现象有一个共性:通过某种方法,使设备的内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下出现了这种现象。
在物理学习的过程中,要多注意观察身边的物理现象,尽可能的用我们所学过的知识去试着解释。
5.【答案】D
【解析】解:A、踢出去的足球,在水平地面上滚动,是由于惯性,此时人对球没有力的作用,因此踢力对足球没有做功,故A错误;
B、杠铃在空中停留过程中,运动员对杠铃施加了力的作用,但杠铃没有在该力的方向上通过距离,所以运动员对杠铃不做功,故B错误;
C、汽车在平直公路上行驶时,汽车受到的支持力竖直向上,但汽车在竖直方向上没有移动距离,所以汽车对货物的支持力不做功,故C错误;
D、用尽全力搬石头却没有搬起时,石头没有在力的方向上移动距离,人对石头没有做功,故D正确。
故选:D。
做功的两个必要因素:作用在物体上的力;物体在力的方向上通过的距离。二者缺一不可。
明确三种情况不做功:一是有力无距离(例如:推而未动),二是有距离无力(靠惯性运动),三是力的方向与运动方向垂直。
6.【答案】C
【解析】A、功率越大,做功越快,此选项不能选;B、做功相同,时间少,说明做功快,也就是功率大,此选项不能选;
C、机械效率与功率没有关系,所以是错的,此题选C项;
D、无论科学技术多么发达,机械效率可能提高,但一定小于1,此选项错误;
故选:C。
①实验任何机械时,不可避免地做额外功,所以机械效率一定小于1;
机械的功率与效率高低没有必然联系;
③功率是描述物体做功快慢的物理量,功率越大,说明物体做功越快;功率等于功与所用时间的比值。
此题考查的是我们对功率、机械效率、功等概念的理解和应用,需要明确两点:机械效率可以提高,但一定小于1,功率和效率没有关系。
7.【答案】B
【解析】A、压力是垂直压在物体表面上的力,压力的方向总是垂直指向受压物体,即压力的方向总与支持面垂直,压力不一定竖直向下,故A错误;
B、根据p=Fs可知,只有当s一定时,压力F越大,压强p越大,在无法确定s是否变化的情况下,压强大小无法确定,故物体所受压力越大,压强不一定越大,故B正确;
C、浸在空气中上下表面也存在着压力差,所以也会受到浮力的作用,故C错误;
D、根据F浮=G排=ρ液gV排可知浸在液体中的物体,所受浮力的大小与液体密度和排开液体体积有关,与物体密度无关,故D错误。
故答案为:B。
A、压力是垂直压在物体表面上的力,方向与支持面垂直;
B、根据p=Fs可知,只有当s一定时,压力F越大,压强p越大;
C、浸在空气中上下表面也存在着压力差,所以也会受到浮力的作用;
D、根据F浮=G排=ρ液gV排可知浸在液体中的物体,所受浮力的大小与液体密度和排开液体体积有关,与物体密度无关。
考察对压强、压力、浮力概念的掌握情况。
8.【答案】D
【解析】解:A、潜艇的浮沉是通过改变自身重力来实现的,故A错误;
B、航母漂浮时,受到的浮力等于重力,舰载机起飞后,航母自重减小,因航母仍漂浮,航母受到的浮力变小,故B错误;
C、热气球加速上升过程中,受力不平衡,其受到的浮力大于重力,故C错误;
D、同一支密度计放在A、B两种液体中都漂浮,则F浮A=F浮B=G,由图知密度计排开液体的体积V排A>V排B,根据F浮=ρ液V排g可得ρA<ρB,故D正确。
故选:D。
(1)潜艇的浮沉是通过改变自身重力来实现的;
(2)舰载机起飞后,航母自重减小,因航母仍漂浮,航母受到的浮力变小;
(3)热气球的体积受热膨胀,根据F浮=ρ空气V排g可知它所受到浮力的变化;
(4)从图可知,密度计放在A、B液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系,从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
本题考查物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,是一道浮力综合题。
9.【答案】D
【解析】解:由图可知,鸡蛋在甲、乙、丙杯中分别处于下沉、悬浮、漂浮状态,
A、根据浮沉条件可知:物体下沉时ρ甲<ρ物,物体悬浮时ρ乙=ρ物,物体漂浮时ρ丙>ρ物,所以ρ甲<ρ乙<ρ丙,故A错误;
B、根据浮沉条件可知:物体下沉时F甲浮
(1)根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系和液体密度关系;
(2)根据G=mg=ρVg判断出液体的重力关系,根据F=G液+G鸡蛋+G容器可判断容器对桌面的压力关系;
(3)根据p=ρgh判断对杯底的压强关系。
本题考查了物体浮沉条件和液体压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
10.【答案】A
【解析】解:A、甲杯中小球受到的浮力F甲浮=G排甲=0.5N,因为甲球漂浮,所以G球=F甲=0.5N,球的质量m球=G球g=0.5N10N/kg=0.05kg=50g,故A正确;
B、根据阿基米德原理可知乙杯中小球受到的浮力F乙浮=G排乙=0.4N,故B错误;
C、图甲中放入小球前后,甲杯内液体的深度不变,由p=ρgh可知,液体对溢水杯底部的压强不变,故C错误;
D、因为乙杯中小球沉底,则G排乙=F浮乙
故选:A。
(1)利用阿基米德原理求出小球在甲杯中受到的浮力,利用漂浮条件可求小球的重力,再利用G=mg求其质量;
(2)利用阿基米德原理求出小球在乙杯中受到的浮力;
(3)因为乙杯中小球沉底,则G排乙=F浮乙
本题考查了学生对阿基米德原理和液体压强公式的应用,关键是理解和运用漂浮条件、下沉条件得出两液体的密度关系。
11.【答案】D
【解析】解:A、从图中可知n=2,不计绳重和摩擦,根据F=1n(G+G动)可知动滑轮的重力G动=nF-G=2×300N-540N=60N,故A错误;
B、绳子自由端移动的距离s=nh=2×2m=4m,绳子自由端移动的速度v=st=4m10s=0.4m/s,故B错误;
C、工人拉力的功率P=Fv=300N×0.4m/s=120W,故C错误;
D、该过程中滑轮组的机械效率η=W有用W总=GhFs=GhF×nh=GnF=540N2×300N=90%,故D正确。
故选:D。
A、从图中可知n=2,不计绳重和摩擦,根据F=1n(G+G动)可知动滑轮的重力;
B、根据s=nh得出绳子自由端移动的距离,根据速度公式得出绳子自由端移动的速度;
C、根据P=Fv得出工人拉力的功率;
D、根据η=W有用W总=GhFs=GhF×nh=GnF得出该过程中滑轮组的机械效率。
本题考查功、功率和效率的计算,是一道综合题。
12.【答案】C
【解析】解:A、实心正方体B的面积SB=0.3m×0.3m=0.09m2,
根据p=FS可得,正方体B对水平地面的压力FB=pSB=1200Pa×0.09m2=108N,
实心正方体B放置在水平地面上,则其重力GB=FB=108N,故A错误。
B、实心正方体A的面积SA=0.4m×0.4m=0.16m2,
根据p=FS可得,正方体A对水平地面的压力FA=pSA=1200Pa×0.16m2=192N,
实心正方体A放置在水平地面上,则其重力GA=FA=192N,
A的质量mA=GAg=192N10N/kg=19.2kg,
A的体积VA=0.4m×0.4m×0.4m=0.064m3,
所以实心正方体A的密度ρA=mAVA=19.2kg0.064m3=0.3×103kg/m3,故B错误。
C、将B叠放在A的上方,A对地面的压强pA=GA+GBSA=192N+108N0.16m2=1875Pa,故C正确。
D、A对B的压强与B对地面的压强之比pA'pB=GASBGA+GBSB=GAGA+GB=192N192N+108N=16:25,故D错误。
故选:C。
(1)利用p=FS求出正方体B对水平地面的压力,然后根据置于水平面的物体对水平面的压力等于其自身重力得出B的重力。
(2)利用p=FS求出正方体A对水平地面的压力,然后根据置于水平面的物体对水平面的压力等于其自身重力得出A的重力;求出A的体积,然后利用G=mg、ρ=mV计算物体A的密度。
(3)将B叠放在A的上方,A对地面的压力等于A和B的总重力,利用p=FS求出A对地面的压强。
(4)将A叠放在B的上方,A对B的压力等于A的重力,B对地面的压力等于A和B的总重力,利用p=FS求出A对B的压强与B对地面的压强之比。
此题考查压强的大小计算、密度的计算与公式的应用,难度不是很大,但计算过程比较繁琐,稍不认真就可能出错,知道置于水平面的物体对水平面的压力等于其自身重力,并理清压力和受力面积的对应关系是关键。
13.【答案】C
【解析】解:A、根据ρ=mV得B物体的体积为:
VB=mBρB=0.3kg3×103kg/m3=1×10-4m3,
A的体积为:
VA=a3=(10cm)3=1×10-3m3,
图甲中A、B受到总的浮力为:
F浮=ρ水g(VA+VB)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1×10-3m3+1×10-4m3)=11N,故A错误;
B、图甲中物体B受到的重力为:
GB=mBg=0.3kg×10N/kg=3N,
B物体的受到的浮力为:
F浮B=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1N,:
图甲中物体B受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及竖直向上的支持力,即A对B的支持力为:F支=GB-F浮B=3N-1N=2N,故B错误;
C、图甲中,A、B共同悬浮,则F浮=GA+GB,
A物体的重力为:GA=F浮-GB=11N-3N=8N,
A物体的密度为:
ρA=mAVA=GAgVA=8N10N/kg×1×10-3m3=0.8×103kg/m3,故C正确;
D、B放入水中后,A漂浮,有一部分体积露出水面,造成液面下降,
A漂浮,F浮A=GA,
即ρ水gVA排=ρAgVA,
VA排=ρAVAρ水=0.8×103kg/m3×1×10-3m31.0×103kg/m3=8×10-4m3,
液面下降高度为:
Δh=ΔVS=VA-VA排S=1×10-3m3-8×10-4m3200×10-4m2=0.01m,
图乙中水对容器底部压强变化了:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa,故D错误。
故选:C。
(1)根据B的质量和密度可求B的体积,根据ρ水g(VA+VB)算出图甲中A、B受到总的浮力;
(2)对B受力分析,根据平衡力和相互作用力算出图甲中物体B对A的压力;
(3)由图可知,A、B共同悬浮,根据F浮=G,可求得A的重力,然后可求得A的密度;
(4)B放入水中后,A漂浮,有一部分体积露出水面,造成页面下降,根据A漂浮,利用F浮=G,求出A排开水的体积,然后可知液面下降的高度,再利用p=ρ水gΔh即可求出水对容器底部压强的变化。
本题综合考查了多个公式,关键是知道物体漂浮时浮力等于自身重力以及物体所受力的分析,分析物体所受力这是本题的难点也是重点,还要学会浮力公式及其变形的灵活运用。
14.【答案】D
【解析】解:A、由图乙可知,容器内水深度为4cm时,图象出现拐点,且此时A受到的浮力为0,说明此时水恰好接触A的下表面,即B的高度为:hB=4cm,
所以B的体积为:VB=SBhB=25cm2×4cm=100cm3,
水的深度为12cm时,绳子处于松弛状态,此时B受重力、支持力和浮力作用,
此时B受到的浮力为:F浮B=ρ水gV排B=ρ水gVB=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N,
此时容器底对物体B的支持力为:F支B=F压B=1.7N,
所以GB=F浮B+F支B=1N+1.7N=2.7N,
由G=mg=ρVg可得,物体B的密度为:
ρB=mV=GBVg=2.7N100×10-6m3×10N/kg=2.7×103kg/m3,故A错误;
B、由图乙可知,当容器内水深度为h1时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明此时A恰好处于漂浮状态,则GA=FA浮=6N;
当容器内水深度为h2时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明此时A与B恰好处于漂浮状态,则A与B受到总浮力为F浮总=GA+GB=6N+2.7N=8.7N,根据浮力的关系可知,
F1=F浮总-F浮B=8.7N-1N=7.7N,故B错误;
C、由图乙可知,当容器内水深度为h1时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明此时A恰好处于漂浮状态,则GA=FA浮=6N,
由阿基米德原理可知,此时A排开水的体积为:
VA排=FA浮ρ水g=6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10-4m3=600cm3,
则A浸入水中的深度为:hA浸=VA排SA=600cm3(10cm)2=6cm;
从图乙状态注水至细线恰好被拉直时,A物体移动距离为sA移=hA浸+hB+5cm-12cm=6cm+4cm+5cm-12cm=3cm=0.03m,
则物体A所受浮力做的功为:
W=FA浮sA移=6N×0.03m=0.18J,故C错误;
D、当容器内水深度为h2时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明此时A与B恰好处于漂浮状态,
根据浮力的关系可知,此时A物体受到的浮力为FA浮'=F1=7.7N,
由阿基米德原理可知,此时A排开水的体积为:
VA排'=FA浮'ρ水g=7.7N1.0×103kg/m3×10N/kg=7.7×10-4m3=770cm3,
此时A浸入水中的深度为:hA浸'=VA排'SA=770cm3(10cm)2=7.7cm;
则此时水的深度h2=hA浸'+hB+5cm=7.7cm+4cm+5cm=16.7cm<17cm,
故当水深为17cm时,A与B处于漂浮状态,
则容器内水的总体积为:
V=V总-VA排'-VB=S容h容-VA排'-VB=200cm2×17cm-770cm3-100cm3=2530cm3,故D正确。
故选:D。
(1)由图乙可知,容器内水深度为4cm时,图象出现拐点,且此时A受到的浮力为0,说明此时水恰好接触A的下表面,即B的高度为:hB=4cm,从而可求出B的体积;水的深度为12cm时,绳子处于松弛状态,此时B受重力、支持力和浮力作用,因为根据F浮=ρ水gV排可求出此时B受到的浮力,根据力的相互作用可求出此时容器底对物体B的支持力,从而可求出B的重力,根据G=mg=ρVg可求出物体B的密度;
(2)由图乙可知,当容器内水深度为h1时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明此时A恰好处于漂浮状态,据此求出A的重力;
当容器内水深度为h2时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明此时A与B恰好处于漂浮状态,根据浮沉条件求出F1的大小;
(3)由图乙可知,当容器内水深度为h1时,图象出现拐点,且随后注水一段时间内A受到的浮力保持不变,说明这段时间内A处于漂浮状态,则GA=FA浮=6N,根据阿基米德原理可求出此时A排开水的体积,从而可求出此时A浸入水的中深度;根据图乙求出从图乙状态注水至细线恰好被拉直时A移动的距离,利用W=Fs求出物体A所受浮力做的功;
(4)当水深为17cm时,A与B处于漂浮状态,根据力的关系求出此时A物体的浮力,利用阿基米德原理求出A排开水的体积,根据体积关系求出容器内水的总体积。
本题考查了阿基米德原理、密度、功、物体的沉浮条件的应用等知识,综合性较强,难度较大,灵活运用公式是解题的关键。
15.【答案】马德堡半球 低
【解析】解:马德堡半球实验用两个中间抽成真空而压合在一起的铜半球有力地证明了大气压的存在;高度越高,气压越小,沸点越低,故在高山上“煮米饭不熟”。
故答案为:马德堡半球;低。
(1)马德堡半球实验和托里拆利实验都是与大气压强有关的著名实验,但它们的意义和结果却有着较大的区别,一个重在验证大气压的存在,一个重在测量大气压值,1标准大气压所能支持的水银柱的高便是在托里拆利实验中测出的大气压值,根据液体压强公式可求出其数值。
(2)液体的沸点与气压有关,气压升高,沸点升高;气压降低,沸点降低。而大气压与高度有关,高度越高,气压越低。
本题考查了大气压存在的证明、沸点与大气压的关系,考查的是基础知识。
16.【答案】变小 变小
【解析】解:飞船返回减速下降过程中,飞船的质量不变,速度变小,动能变小;质量不变,高度减小,重力势能变小;机械能等于动能和重力势能的和,故机械能变小。
故答案为:变小;变小。
动能大小的影响因素:质量、速度。质量越大,速度越大,动能越大;重力势能大小的影响因素:质量、被举得高度。质量越大,高度越高,重力势能越大。机械能为动能和势能的和。
本题考查了动能、重力势能和机械能的大小变化,属于基础题。
17.【答案】相平 大气压
【解析】解:由图可知杯子粗细两部分上端开口,底部连通,构成了一个连通器,根据连通器的特点可知,待液面静止后,粗细两部分液面总是相平;
当用左侧细管吸饮料时,吸管内气压减小,饮料在大气压的作用下进入到了人的嘴里。
故答案为:相平;大气压。
上端开口、底部相连通的容器为连通器,当连通器里的同种液体静止时,液面是相平的;
大气压的利用一般都是在某处使气压降低,然后在外界大气压的作用下,产生了某种效果。
本题考查连通器原理、大气压的应用,难度不大,掌握基础知识即可正确解题。
18.【答案】3 11
【解析】解:木块A在水平方向上受到的向右的拉力F2和向左的摩擦力f是一对平衡力,所以有:f=F2=3N;
当物体B做匀速直线运动时,水平方向上受到三个力的作用:向左的拉力F1,A对B向右的摩擦力f'和地面对B向右的摩擦力f1;这三个力平衡,所以有:F1=f'+f1;f和f'是一对相互作用力,大小相等,所以有:f'=f=3N;地面对B的摩擦力为:f1=F1-f'=14N-3N=11N;
若拉力F1增大为20N时,压力和接触面的粗糙程度不变,地面对B的摩擦力不变,所以B木块与地面之间的摩擦力大小仍为11N。
故答案为:3;11。
(1)物体受到的平衡力大小相等、方向相反。
(2)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关。
本题考查的是摩擦力,关键是会利用二力平衡的条件进行分析;知道滑动摩擦力的大小与压力的大小和接触面的粗糙程度有关。
19.【答案】22.6×103
【解析】解:(1)现将一体积为500cm3的空心小球放入水中,小球有35露出水面,小球受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=ρ水g(1-35)V=1.0×103kg/m3×10N/kg×25×500×10-6m3=2N;
(2)因为小球漂浮,所以小球受到的重力G球=F浮=2N,
容器中水的体积为:V水=Sh=200cm2×25cm=5000cm3=5×10-3m3,
则容器中水的质量为:m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×5×10-3m3=5kg,
所以容器中水的重力为:G水=m水g=5kg×10N/kg=50N,
将容器中适量的水向小球空心部分注入,使小球在水中悬浮时,注入球内的水和容器中的水的总重力不变,因为容器是柱形容器,则容器受到水的压力为:
F=G水+G球=50N+2N=52N,
则水对容器底的压强为:p=FS=52N200×10-4m2=2.6×103Pa。
故答案为:2;2.6×103。
(1)根据F浮=ρ水gV排求出小球受到的浮力;
(2)根据物体沉浮条件可求出小球受到的重力,将容器中适量的水向小球空心部分注入,使小球在水中悬浮时,注入球内的水和容器中的水的总重力不变,又因为容器是柱形容器,所以容器受到水的压力等于小球和水受到的重力之和,根据p=FS可求出水对容器底的压强。
本题主要考查了液体压强公式及阿基米德原理的应用,灵活运用公式是解题的关键。
20.【答案】6 3
【解析】解:当物块A的下表面与容器底的距离为30cm时,液体体积V液=S容器×30cm①;
当物块A刚好浸没时,物块A的下表面与容器底的距离为15cm,此时液体深为35cm,
对物块A进行受力分析,物块A受到向上的浮力F浮向下的重力GA和杆对A的支持力F2,
故F浮=GA+F2=6N+14N=20N,
V液+VA=S容器×35cm②,
已知VA=SAhA=50cm2×20cm=1000cm3=1×10-3m3,
联立①②得S容器=200cm2,
由F浮=ρ液gVA得,ρ液=F浮gVA=20N10N/kg×1×10-3m3=2×103kg/m3;
当调节容器到初始位置时,由于杆上的力为0N,
所以此时物体受到的浮力F浮初始=GA=6N,
由F浮初始=ρ液gV排得,V排=F浮初始ρ液g=6N2×103kg/m3×10N/kg=3×10-4m3=300cm3,
此时液面初始高度
h初始=V液+V排S容器=30cm×200cm2+300cm3200cm2=31.5cm;
由p=ρgh可得,容器上移后液面高度:
h上移=pρ液g=6500Pa2×103kg/m3×10N/kg=0.325m=32.5cm,
又因为h上移=h初始+Δh液,
所以液面高度变化为:
Δh液=h上移-h初始=32.5cm-31.5cm=1cm,
设容器上移距离为Δh容,则:
SA×Δh容=Δh液(S容器-SA),即50cm2×Δh容=1cm×(200cm2-50cm2),
解得,Δh容=3cm,
故答案为:6;3。
对于浮力与图像结合的题目一般的切入点为从图上找一些已经给出数据的特殊点,思考特殊点对应的物理状态,再根据受力分析、体积公式、压强公式、阿基米德原理等列出对应的表达式。
抓住四个状态:第一个状态是物体还未进入液体的时刻,此时物体受到重力的大小为6N;
第二个状态是物体刚好浸没的时刻,对物体受力分析可求出受到浮力的大小,同时结合体积分析可以求出容器底面积,结合阿基米德定律可以求出液体密度;
第三个状态是初始状态,即浮力与物体重力相等的时刻,由浮力与重力相等列式可求出此时排开液体体积,继而求出此时液面高度;
第四个状态是当液体对容器底的压强为6500Pa时的状态,根据p=ρgh求出容器上移后液面的高度,根据h上移=h初始+Δh液求出液面高度变化量,最后根据使用体积分析求出容器相对于初始位置竖直向上移动的距离。
此题考查了浮力的多过程综合运算及液面高度变化问题,条件以文字及图像的方式给出,需要同学们从图像中寻找已知量并且判断图像中各个点对应的物理状态,综合来说难度较大,对学生的物理过程理解能力和数学计算能力要求较高,是一个区分度较高的题。
21.【答案】解:物块对墙面的压力,方向垂直墙面向右,作用点在物块与墙的接触面上(可画在接触面的中点),从作用点垂直墙面向右画一条带箭头的线段,可得压力的示意图,如图所示:
【解析】先确定物块对墙面的压力的大小、方向、作用点,再根据力的示意图的画法作图。
本题考查了力的示意图的画法,属于基础题目。
22.【答案】解:反向延长力F的作用线,过O点做动力作用线F的垂线即为F的力臂L,如图所示:
【解析】根据力臂的正确画法,过O点作动力作用线的垂线段即可。
此题主要考查了有关力臂的画法,首先要掌握力臂的概念,找出支点和力的作用线,从而正确地画出力臂。
23.【答案】质量 大 相同 便于测量力臂同时消除杠杆自重对实验的影响 2 变大
【解析】解:(1)②如图乙,将钢球置于斜槽上更高的位置重复上述实验,钢球到达斜面底端的速度增大,木块被推得越远,说明钢球的动能越大,故可以得出:钢球质量一定时,撞击木块的速度越大,钢球的动能越大;
③根据控制变量法,探究动能跟质量的关系时,应控制钢球的速度相同,改变质量,即让质量不同的钢球从斜槽高度相同的位置开始运动。
(2)①力臂等于支点到力的作用线的距离,当杠杆在水平位置平衡时,力的方向与杠杆垂直,力臂可以从杠杆标尺刻度上直接读出来,便于测量力臂;
杠杆重心在其支点处,杠杆重力的力臂为零,这样就避免了杠杆的自重对实验的影响;
②设杠杆的一个小格是L,一个钩码重为G,根据杠杆平衡条件得,2G×3L=3G×nL,所以n=2,所以挂在杠杆O点右侧第2格的位置挂3个钩码;
③保持B点不变,若弹簧测力计由图中a位置移至b位置时,即拉力向右倾斜时,此时拉力的力臂变短,根据杠杆的平衡条件,力变大,即弹簧测力计的示数变大。
故答案为:(1)②质量;大;③相同;(2)①便于测量力臂同时消除杠杆自重对实验的影响;②2;③变大。
(1)②物体动能与物体质量和速度有关,速度越大,质量越大,所具有动能就越大;
③根据控制变量法,探究动能跟质量的关系时,应控制速度不变;
(2)①探究杠杆平衡条件时,杠杆的重心在支点上,目的是为了使杠杆的自重对杠杆平衡不产生影响;
②根据杠杆的平衡条件得出挂钩码的位置;
③当拉力F向右倾斜时,保持B点不动,弹簧测力计的方向向右倾斜,这时杠杆右侧的力臂变短,根据杠杆的平衡条件可知,使杠杆仍在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将变大。
影响动能大小的因素有两个:物体的质量和物体的运动速度,因此研究物体动能大小与这两个因素的关系时要用到控制变量法,物体动能的多少可以通过木块被推出去的距离大小来体现;
还考查探究杠杆平衡条件的实验,关键是将实验操作原则及结论掌握清楚,仔细审题分析。
24.【答案】漏气 不是 增大 有关 1.03×108 1.03×104 200 变大
【解析】解:(1)压强计使用前要检查气密性,轻压压强计金属盒的橡皮膜,U形管中的液面高度都没变化,说明压强计漏气,若液面高度升降明显,则装置不漏气;
U形管压强计的上端有封闭的部分,不是上端开口底部连通的仪器,所以不是连通器;
(2)由乙、丙两次实验可知,液体的密度相同时,液体越深,U形管液面高度差越大,液体的压强越大,所以同种液体内部压强随深度的增加而增大;
由乙,丁两次实验知,液体的深度相同,液体的密度越大,U形管液面高度差越大,液体的压强越大,所以液体压强跟液体密度有关;
(3)深潜到10000m时,海水产生的压强:p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa,
由压强公式p=FS得深潜到10000m时每平方米的舱体受到的海水压力:
F=pS=1.03×108Pa×1m2=1.03×108N;
由G=mg可得物体的质量为:
m=Gg=Fg=1.03×108N10N/kg=1.03×107kg=1.03×104t;
(4)橡皮管内的气压和外界大气压的差等于U形管液面高度差产生的压强,
p'=ρ水gh'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa;
(5)在图乙的实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量盐水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜的深度和液体的密度都增加,由p=ρgh知橡皮膜受到的液体压强将变大。
故答案为:(1)漏气;不是;(2)增大;有关;(3)1.03×108;1.03×104;(4)200;(5)变大。
(1)橡压强计使用前要检查气密性,轻压压强计金属盒的橡皮膜,U形管中的液面高度都没变化,说明压强计漏气,若液面高度升降明显,则装置不漏气;上端开口底部连通的仪器是连通器;
(2)液体压强跟液体密度和液体的深度有关。在液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大;在液体深度一定时,液体密度越大,液体的压强越大;
(3)知道液体的密度和深度,根据液体压强公式求出液体产生的压强,知道受力面积,根据F=pS求出舱体受到海水的压力,由G=mg计算质量;
(4)橡皮管内的气压和外界大气压的差等于U形管液面高度差产生的压强,知道液面高度差,根据液体压强公式求出气压差;
(5)容器中加入适量盐水与其均匀混合后,液体深度和液体的密度都增加,根据p=ρgh判断出液体内部压强的变化。
本题探究了液体压强大小的影响因素、液体压强计、连通器、液体压强计算、液体压力计算等,综合性很强。
25.【答案】无关 密度 41A34.21.15偏大
【解析】解:(1)观察A、C、D图的实验数据可知,弹簧测力计示数相同,根据称重法F浮=G-F示可知F浮C=G-F示C=4N-3N=1N,F浮D=G-F示D=4N-3N=1N,浮力相同,即浮力的大小与深度无关;
(2)观察D、E两图的实验数据可知,物体排开的液体的体积相同,深度相同,液体的密度不同,弹簧测力计示数不相同,根据称重法F浮=G-F示可知F浮D=G-F示D=4N-3N=1N,F浮E=G-F示E=4N-3.2N=0.8N,浮力不相同,即可得出结论:物体受到的浮力大小还与液体的密度有关;
(3)由图A、C可知,物体完全浸没在水中受到的浮力:F浮C=1N;
由F浮=ρ液gV排可得物体的体积为V=V排=F浮Cρ水g=1N1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10-4m3;
又根据G=mg=ρVg可得,ρ物体=GgV=4N10N/kg×1×10-4m3=4×103kg/m3=4g/cm3;
图1D中水对物体有向上的浮力,根据力的作用的相互性,物体对水也产生向下的压力;图1D中容器对桌面的压力与图1A中相比变化了多了这个物体对水产生向下的压力;即ΔF压D=F浮D=1N;
(4)当物体两次都浸没时,V排2=V排1=V,浮力变化ΔF浮=ρ盐水gV排2-ρ水gV排1=ΔρgV,要想增大两次的浮力之差,可以增大两次的密度差,或者增大物体的体积,选项A可行,B不可行;换用分度值大一些的弹簧测力计,示数变化更不明显,更不容易观察到浮力的变化,故选项C不可行;多次实验并不能使实验现象更明显,故D不可行;故选:A;
(5)丙图相对乙图中杯子对电子秤的压力减少了ΔF=ΔG=Δmg=(448.0-413.8)×10-3kg×10N/kg=0.342N,
丙图相对乙图中杯子对电子秤的压强变化了Δp=ΔFS=0.342N100×10-4m2=34.2Pa;
比较甲、乙两图,圆柱体的质量m柱=448.0g-400.0g=48g,根据密度公式得,其体积等于排开奶的体积V奶=V柱=m柱V柱=48g4g/cm3=12cm3,
比较甲、丙两图,圆柱体排开唯怡豆奶的质量m奶=413.8g-400.0g=13.8g,
唯怡豆奶的密度为:ρ=m奶V奶=13.8g12cm3=1.15g/cm3;
若在③步骤中,圆柱体接触到了杯子底部且有挤压,其余操作完全正确,则所测排开豆奶的质量偏大,在体积一定时,计算出唯怡豆奶的密度偏大。
故答案为:(1)无关;(2)密度;(3)4;1;(4)A;(5)1.15;偏大。
(1)观察A、C、D图的实验数据,根据称重法F浮=G-F示可得出结论;
(2)观察D、E两图的实验数据可知,物体排开的液体的体积相同,深度相同,液体的密度不同,弹簧测力计示数不相同,根据称重法F浮=G-F示可得出结论;
(3)由图A、C可知,物体完全浸没在水中受到的浮力大小;再由F浮=ρ液gV排可得物体的体积,最后根据G=mg=ρVg求出物体的密度;图1D中水对物体有向上的浮力,根据力的作用的相互性,物体对水也产生向下的压力;
(4)当物体浸没时,V排=V,浮力变化ΔF浮=ρ盐水gV排-ρ水gV排=ΔρgV,要想增大两次的浮力之差,可以增大两次的密度差,或者增大物体的体积;选用精确程度更高的测力计,可以使示数变化更明显,更容易观察到浮力的变化,据此分析得出结论;
(5)求出丙图相对乙图中杯子对电子秤的压力的减少量,根据压强定义式可求出丙图相对乙图中杯子对电子秤的压强的变化量;
比较甲、乙两图得出圆柱体的质量,根据密度公式求出其体积等于排开奶的体积,比较甲、丙两图,圆柱体排开唯怡豆奶的质量,根据密度公式可求出唯怡豆奶的密度;
若在③步骤中,圆柱体接触到了杯子底部且有挤压,其余操作完全正确,则所测排开豆奶的质量偏大,在体积一定时,根据密度公式判断唯怡豆奶的密度变化。
此题的综合性强,包括压强的变化量、浮力、平衡力、密度计算,综合性强,所以难度较大。
26.【答案】解:(1)车的重力:G=mg=2000kg×10N/kg=20000N,
汽车沿水平路面做匀速直线运动时,水平方向上受到的牵引力和阻力平衡,大小相等,即所受的牵引力的大小为:F=f=0.2G=0.2×20000N=4000N;
(2)汽车运动的路程:
s=vt=25m/s×20s=500m,
其牵引力做功的大小:
W=Fs=4000N×500m=2×106J,
该过程中汽车牵引力的功率为:
P=Wt=2×106J20s=105W。
答:(1)该过程中汽车牵引力的大小为4000N;
(2)该过程中汽车牵引力的功率105W。
【解析】(1)根据G=mg求出车的重力,由阻力和重力的关系求出阻力,而汽车做匀速直线运动,牵引力和阻力是一对平衡力,大小是相等的;
(2)根据s=vt得到汽车运动的路程,根据W=Fs求出牵引力做功的大小;由P=Wt算出该过程中汽车牵引力的功率。
本题考查重力公式、速度公式、功和功率公式的应用以及平衡力的应用等知识,属于中档题。
27.【答案】解:(1)由杠杆的平衡条件可得:FA×LOA=G2×LOC
绳子的拉力为:FA=LOCLOAG2=0.2m0.4m×40N=20N;
(2)根据p=FS得,G1对地面的压力为:F1=pS1=2×103Pa×0.1×0.1m2=20N,
因正方体对地面的压力等于自身的重力减去绳子的拉力,所以,正方体G1的重力为:G1=F1+FA=20N+20N=40N;
物体G1的密度为:ρ1=G1gVA=40N10N/kg0.1×0.1×0.1m3=4×103kg/m3;
(3)将物体G2向左移动4cm,由杠杆的平衡条件可得:FA'×LOA=G2×(LOC-0.04m),
绳子的拉力为:FA'=LOC-0.04mLOAG2=0.2m-0.04m0.4m×40N=16N;
正方体G1对地面的压力为:F1'=G1-FA'=40N-16N=24N;
将物体G1沿竖直方向切去一部分,这部分的底面积为ΔS,切去部分的体积为ΔV=ΔShA,切去部分的重力为ΔG=Δmg=ΔVρ1g=ΔShAρ1g,
物体G1对地面的压强不变,根据p=FS得,将物体G1沿竖直方向切去一部分后剩余部分的对水平地面的压强为:p=F1'-ΔGS1-ΔS=24N-ΔShAρ1gS1-ΔS=2×103Pa,
代入数据,解得,ΔS=0.002m2,切去部分的体积为ΔV=ΔShA=0.002m2×0.1m=0.0002m3,
切去部分占部体积的:ΔVVA=0.0002m30.1×0.1×0.1m3=15。
答:(1)此时杠杆A点受到绳子的拉力为20N;
(2)物体G1的密度为4×103kg/m3;
(3)将物体G2向左移动4cm,保证杠杆在水平位置平衡,为便物体G1对地面的压强不变,则需将物体G1沿竖直方向切去五分之一。
【解析】(1)根据杠杆的平衡条件求出绳子的拉力;
(2)根据p=FS求出G1对地面的压力,根据正方体对地面的压力等于自身的重力减去绳子的拉力求出正方体的重力;根据G=mg和密度公式求出物体G1的密度;
本题考查密度公式、重力公式、杠杆平衡条件、压强公式的灵活运用,有一定难度。
28.【答案】解:(1)由于以200cm3/min的速度将水抽出,30min恰能将水全部抽出,则水的体积为:V水=200cm3/min×30min=6000cm3,
抽水前容器中所装水的质量为:m水=ρ水V水=1g/cm3×6000cm3=6000g=6kg;
(2)由图乙可知,随水位下降,压力传感器示数应不断减小,在A脱离液面时达到稳定,而图乙中9min时示数突然增大,可推断此时绳子突然断开(达到了绳子的最大承受力),故9min后压力传感器的示数等于B所受的重力,即GB=F=15N;
由图甲可知,水和圆柱体的总体积:
V=S容(h0+h1)=200cm2×(20cm+15cm)=7000cm3,
则圆柱体A的体积:
VA=V-V水=7000cm3-6000cm3=1000cm3=1×10-3m3,
因为物体A不吸水,浸没时排开水的体积等于自身体积,即
V排=VA=1×10-3m3,
依据阿基米德原理可得,A浸没时所受的浮力:
F浮1=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N;
由图乙可知,分析B的受力,当压力传感器示数F1=7N时,绳子的拉力:
F拉1=GB-F1=15N-7N=8N,
分析A的受力,受重力GA、绳子的拉力F拉1和水的浮力F浮1,则有GA=F拉1+F浮1=8N+10N=18N;
(3)由VA=1000cm3,h0=20cm可得圆柱体的底面积
SA=VAh0=1000cm320cm=50cm2;
由图乙可知,t=9min时绳子拉断,则此时抽出的水的体积为:
V水'=200cm3/min×9min=1800cm3,
则水面下降的高度为:Δh=V水'S容-SA=1800cm3200cm2-50cm2=12cm,
此时圆柱体A浸入水的深度:h浸=h0-Δh=20cm-12cm=8cm,
此时A物体排开液体的体积为V排'=SAh浸=50cm2×8cm=400cm3=4×10-4m3,
A物体所受浮力:F浮2=ρ水gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N;
根据受力平衡可知:F拉2=GA-F浮2=18N-4N=14N,
压力传感器的示数F2=GB-F拉2=15N-14N=1N;
因绳子的最大拉力Fmax=F拉2=14N,
由于A的重力为GA=18N,则A所受浮力最小为:F浮小=GA-F拉max=18N-14N=4N,
且A浸没在液体中时V排=VA=1×10-3m3,
则液体的最小密度为ρ最小=F浮小gV排=4N10N/kg×1×10-3m3=0.4×103kg/m3;
A浸没时所受的最大浮力与A的重力相等,即F浮大=GA=18N,则可测量的液体密度最大为:
ρ最大=F浮大gV排=18N10N/kg×1×10-3m3=1.8×103kg/m3,
所以该密度测量仪的测量范围是0.4×103kg/m3∼1.8×103kg/m3。
答:(1)抽水前容器中所装水的质量为6kg;
(2)物体A的重力为18N;
(3)此液体密度测量仪的测量范围是0.4×103kg/m3∼1.8×103kg/m3。
【解析】(1)由抽水速度和抽水时间可知V水,根据m水=ρ水V水得出抽水前容器中所装水的质量;
(2)由图乙可知,压力传感器的示数先减小,9min时突然增大到15N不变,说明绳子无拉力,此时F=GB;
由图甲可计算水和圆柱体的总体积V=S容器h总,从而可求得VA,再由阿基米德原理求A浸没时受到的浮力;根据A受力平衡可求A的重力;
(3)由VA及h0,可求SA;由图乙可知,t=15min时绳子拉断,根据抽水速度求出此时容器里的水面下降的高度,据此可知A浸入水的深度,即可求得A排开水的体积VA排,由阿基米德原理求A浸没时受到的浮力;根据A受力平衡可求绳子的拉力和压力传感器的示数;
利用图象,结合A、B的受力确定A浸没时所受浮力的最大值和最小值,再由阿基米德原理求液体的密度。
本题考查图象的识别、阿基米德原理的应用、力的平衡条件及其应用,压力传感器是当前的热点,属于中考的压轴题。
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