第10章:压强和浮力(综合题)
1.(2021·江苏淮阴·八年级期末)阅读短文,回答问题:
探测火星
2021年5月22日,中国“天问一号”火星探测器搭载的首辆火星车“祝融号”安全驶离着陆平台,到达火星表面,开始巡视探测“祝融号”火星车重240千克,六轮驱动,可以全方位探测了解火星。
火星的引力约是地球的2/5,火星表面气压大约是地球表面气压的1%,火星地表沙丘、砾石遍布,非常干燥,南北极有以固态的水和二氧化碳组成的冰盖火星表面弱光照、低温。
火星着陆探测最大的难点在于:探测器在火星上方下降着陆的9分钟时间内要自主完成众多密集而复杂的动作,这需要融合气动外形、降落伞、发动机、多级减速和着陆反冲等多项技术才能实施软着陆我国根据探月工程的技术积累,将这一过程通过气动减速段降落伞打开降速段、动力减速段、着陆缓冲段四个阶段逐步完成。
截至目前,探测器每一个环节都顺利完成,这是中国太空探索的一个里程碑,值得我们每一个华夏儿女骄傲和自豪。
(1)为了应对火星表面的昼夜温差,研制团队为火星车配置了两套集热器,并采用了纳米气凝胶保温,这是因为纳米气凝胶的导热性 ___(好/差);
(2)在动力减速段,探测器的反推发动机点火开始工作,将速度由非常大逐渐减小,说明物体间力的作用是 ___的;
(3)在火星表面水的沸点 ___(选填“<”、“>”或“=”)地球表面水的沸点,这是火星上没有液态水的原因之一;
(4)下列关于探测器的说法错误的是 ___
A.探测器进入火星大气层后,为保证减速效果,应选择在地势较低的地方着陆
B.探测器着陆火星前,已经在火星轨道完成3个月的绕飞工作,天问一号绕火星运动过程中,运动状态保持不变
C.探测器车轮上的花纹可以增大行驶过程中车轮与火星表面的摩擦力
D.探测车在火星上沿坡面减速上行时,重力的方向始终保持不变
(5)“祝融号”火星车每个轮子与地面的接触面积约为60cm2,在火星某段水平表面上匀速行驶时,火星车对水平面的压强约为 ___Pa。(g取10N/kg)
2.(2021·江苏启东·八年级期末)阅读短文,回答问题
第一艘国产航母——山东舰
2019年12月17日,中国首艘国产航母山东舰正式服役,标志我国海军正式迈入了双航母时代;山东舰一直被称为首艘国产航母,不仅因为它是我国独立自主建造的第一艘航母,更因为山东舰的设计理念、重要系统、建造材料,如电磁兼容系统、动力系统、阻拦系统、航母特种钢等,都是我国独立自主研发的,完全没有依赖进口,并且拥有完全自主产权,百分百实现了中国航母中国造;航母上配备大量先进装备,其中舰载机是航母战斗力的核心,歼15(J15)是我国第一代多用途舰载喷气式战斗机,如表是歼15战斗机的部分技术参数推重比是指飞机飞行时发动机的总推力与飞机总重的及为比值;所谓翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值;(g=10N/kg)
空机质量 最大起飞质量
17.5t 32.5t
推重比 发动机最大巡航推力
0.4∶0.9 2.5×105N
(1)海上刮南风,为便于舰载机起飞,航母应调整为 ______(选填“向南”或“向北”)航行;舰载机机身表面采用的复合材料受力不易形变,说明该材料的 ______较大;
(2)下列说法正确的是 ______;
A.舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力小于拦阻索对舰钩的拉力
B.舰载机在航母上着落时,随着速度的减小,舰载机的惯性逐渐减小
C.舰载机着落在航母甲板上受支持力是因为航母甲板发生了形变
D.航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机运动状态发生了改变
(3)航母的舰体呈流线型,目的是为了 ______;如果航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比,当航母以最高航速54km/h匀速航行时受到的阻力是9×105N,则当航母以36km/h的速度匀速航行时受到的阻力为 ______N;
(4)若歼15飞机的翼载是500kg/m2,则机翼面积为 ______m2;强度比是材料所能承受的最大撞击力与最大拉力的比值,在航母上的飞机拦阻索建造时,已知该材料的强度比是0.8,要让拦阻索材料能够承受的飞机着舰时最大撞击压强为4×108Pa,那么使用的材料1cm2面积能承受的最大拉力为 ______N;
(5)为庆祝“山东舰”列装服役,各种焰火缤纷绽放,有一种质量为100g的叫做“高声”的焰火,其特点是不会爆炸,能够持续向下喷射火焰,产生大小为自重6倍的恒定的推力,因其速度快产生啸叫声,所以称为“高声”;经实验测量,这种焰火在运动时,受到的阻力与速度的关系如图所示,则焰火受到的最大阻力为 ______N,焰火能够达到的最大速度为 ______m/s。(火药的质量不计,g取10N/kg)
3.(2021·江苏启东·八年级期末)如图甲所示,质地均匀的长方体重8N,放在水平桌面上,它与桌面的接触面积为0.02m2;
(1)它对桌面的压强为 ______Pa;
(2)若将图中阴影部分切除,则剩余部分对桌面的压强将 ______(选填“变小”、“变大”或“不变”);
(3)图乙是某同学在探究甲、乙两种物质质量和体积关系时得到的图象;若用这两种物质分别做成A、B两个质量相等的实心正方体,把它们平放在水平地面上,则两物体对水平地面的压强之比pA∶pB为 ______。
4.(2021·江苏淮阴·八年级期末)阅读材料,回答问题
浮子流量计
气体或液体的流量等于单位时间内流过管道的气体或液体的体积,浮子流量计是测量气体或液体流量的仪器,其结构如图所示。
在一个上粗下细的锥形管内,倒放一个铝制的圆锥体浮子。以气体流量计为例,流量计工作时,气体从锥形下端流入,向上冲击浮子,如果浮子受到气流的冲力大,就会向上移动,浮子和锥形管之间的环形空隙加大,气体流速变小,对浮子的冲力就会变小,这样浮子最终稳定在某一位置,这个位置的高度大小就直观反映了气体流量的大小。科技工作者将浮子的高度大小h转换成电流信号输出,这就是浮子流量计的原理。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)浮子所受气体浮力很小,可以忽略。当浮子稳定在某一位置时,气流对浮子的冲力______浮子重力(选填“大于”、“小于”或“等于”),其利用的原理是______;
(2)某输气管道内径的横截面积为S,管道内气体的流速为v,输气时间为t。请你根据文中对流量的定义,计算出这段时间内气体的流量,气体流量用字母Q来表示,则Q=______(用字母表示);
(3)浮子流量计能测量的最大流量是有限的,如果要让这个浮子流量计测量的流量更大,请你提出一条可行的改进措施:______
5.(2021·江苏玄武·八年级期末)用注射器做以下物理小实验:
(1)图甲中,烧瓶中的水停止沸腾后,若用注射器从烧瓶中往外抽气,会看到水又沸腾起来,这是因为_____。
(2)图乙中,两只纸船浮在水面上静止不动,用注射器向两船之间的水面快速注水,两船将____(选填“静止不动”“相互分开”或“相互靠近”)
(3)用注射器抽取27mL的纯净水后放进冰箱速冻,等水完全结冰后,从冰箱中取出注射器,冰刚好充满注射器如图丙所示,则水结冰后的体积为____。测得冰的密度为____。
(4)用2mL的注射器、量程为0~10N的弹簧测力计和刻度尺粗略测量大气压的值,本实验的原理是二力平衡和p=________。
①把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器的小孔。
②如图丁所示安装好器材,水平向右缓慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞___时,记下弹簧测力计的示数为5.2N。
③用刻度尺测出注射器_____长度为4.00cm;
④算出大气压强值为_____Pa。
6.(2021·江苏建邺·八年级期末)如图甲所示,一个边长为10cm的立方体木块,下面用一段长为15cm的细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中缓慢加水,直到装满容器,如图乙所示。若细线中的拉力用F表示,容器中水的深度用h表示,如图丙。求:
(1)图丙中的A点对应木块在水中的位置是处于______状态;
(2)该木块完全浸没在水中受到的浮力为多少N?______ ;
(3)该木块的密度为多少?______
(4)请在图丁中作出在此过程中木块所受浮力F浮随水位h变化的大致图像。______
7.(2021·江苏工业园区·八年级期末)如图所示,一装有适量水的圆柱形容器放在水平地面上,将一个边长为10cm的质量分布均匀的正方体木块放入容器中,静止时,木块有体积露出水面(g=10N/kg)。求:
(1)木块受到的浮力;( )
(2)木块的密度;( )
(3)若将木块露出水面的部分切除,再次静止时,木块露出水面的质量与其剩余总质量的比值为_______(第三问只要写出答案即可)。
8.(2021·江苏盐城·八年级期末)阅读短文,回答问题:
“奋斗者”号万米深潜
2020年11月13日,我国“奋斗者”号载人深潜器顺利下潜至万米深的马里亚纳海沟,这意味着我国在深海探测领域的研究迈上了一个新的台阶。普通潜艇活动在300﹣600m深度,这个深度的水压约为30~60个标准大气压。水深每增加10m,海水水压约增加1个标准大气压。所以在万米深度海水压强非常大,相当于2000头非洲象踩在一个人的背上。为了抗压,深潜器使用了新型钛合金材料。普通潜艇是通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变自重,从而控制其下潜或上浮的。但万米深度,水压非常大,深潜器的实际条件无法产生这么大的高压,不能将舱室内的海水排出。为了实现下潜和上浮,“奋斗者”号带了4块压载铁,总质量为2t。当“奋斗者”号准备上浮时,它会抛掉压载铁。压载铁所受重力与其浮力的差值等于它能为深潜器提供的额外浮力。为帮助上浮,奋斗者号还穿有一件“救生衣”﹣﹣浮力块,它对深潜器能产生的额外浮力等于它自身所受浮力与重力之差,浮力块的材料为微米级大小的空心玻璃微珠。在海水高盐环境下,材料必须耐腐蚀,海面下复杂的水流会冲刷,因此材料还必须耐磨。深潜器需要尽可能降低它的重心,以提高其稳定性,另外也要使自身重力分布均匀,如果重力分布不均匀,在下潜或上浮过程中,平衡就会受影响所以要合理放置压载铁、浮力块等物体的位置。
(1)制作奋斗者号浮力块的材料不具有以下哪个属性 ___________。
A.耐腐蚀性强 B.硬度大
C.抗压能力强 D.密度大
(2)有关“奋斗者”号潜水器的下潜或上浮,下列说法正确的是 ___________。
A.下潜时需要抛弃压载铁
B.上浮时需要抛弃压载铁
C.上浮是靠将水舱中水向外排出实现的
D.下潜是靠将水舱中水向外排出实现的
(3)在万米深的马里亚纳海沟,海水压强约为 ___________个标准大气压。
(4)下列四幅图中,压载铁和浮力块的放置位置最合理的是 ___________。
(5)若浮力块的密度ρ浮力块=0.5×103kg/m3,体积V=1m3,海水密度ρ海水=1.0×103kg/m3,压载铁密度载ρ压载铁=8.0×103kg/m3,g取10N/kg,压载铁四块全部丢掉,且穿着“救生衣”,潜水器能获得的额外浮力共为 ___________N。
9.(2021·江苏姜堰·八年级期末)如图甲、乙、丙所示是建设武汉火神山医院用到的几个机械。
(1)在图甲中,挖掘机铲斗的铲头做成比较锋利的齿状减小了受力面积,是为了______ ,履带的外表面做得凹凸不平增大了接触面的粗糙程度,是为了______;
(2)在图乙中,压路机将地面压平、压实,利用了力可以改变物体的______;将土压实后,泥土的密度______;(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)在图丙中,“小黄”推土机,其质量为15310g,“小黄”在平直场地上以1m/s的速度速直线前进时受到的摩擦力是重力的0.5倍,此时它受到的牵引力是______N;当“小黄”运动的速度变大时,它受到的摩擦力______。(选填“变大”、“变小”或“不变”,g取 10N/kg)
10.(2021·江苏句容·八年级期末)如图所示为某电热加湿器工作原理图,当向水箱内缓慢加水时,正方体浮块随之上升,至图中虚线位置时(浮块上、下表面分别和a、b点齐平),浮块触发水箱侧壁开关,使加热器工作。为防止水面太低而使加热器空烧,该加湿器设定为:仅当浮块位于虚线位置时,加热器才工作。已知浮块处于虚线位置时,其下表面距水箱底部的高度为15cm,弹簧对浮块的弹力大小为7N,浮块的质量为0.3kg。求:
(1)浮块受到浮力的方向是________;
(2)浮块受到浮力的大小;( )
(3)浮块在虚线位置时排开水的体积;( )
(4)加湿器正常工作的最低水面到水箱底部的距离。( )
11.(2021·江苏江阴·八年级期末)将如图乙所示的平底薄壁直圆筒状的空杯,放在如图甲的饮料机的水平杯座上接饮料。杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图像如图丙所示,饮料机饮料出口的横截面积S1=0.8×10-4m2,饮料流出速度v=0.5m/s,杯深H=0.1m,杯底面积S2=3×10-3m2。则:(g=10N/kg)
(1)该饮料杯的质量为______kg;
(2)该饮料的密度为______kg/m3;
(3)饮料装满杯子,需要多少______秒。
12.(2021·江苏江阴·八年级期末)某同学在弹簧测力计下挂一均匀金属圆柱体,将其浸在液体中,探究弹簧测力计示数与液体密度的关系。实验时,该同学把圆柱体浸没在不同液体中,分别记下了弹簧测力计的示数,得到实验数据如表所示。(g=10N/kg)
液体密度ρ(×103kg/m3) 1.2 1.8 2.0 2.4
弹簧测力计示数 F(N) 7.5 4.5 1.5
(1)根据表中实验数据,空格处应填写______;
(2)均匀金属圆柱体的密度为______kg/m3。
13.(2021·江苏·宜兴外国语学校八年级期末)如图所示是小明用矿泉水瓶做了如下一些实验:
(1)如图a所示,他用水平力推动矿泉水瓶底部时,瓶子沿桌面平稳的移动:他用相同的水平力推瓶盖时,瓶子翻了,验证的是力的作用效果与力的_____有关;
(2)如图b所示,瓶盖侧面有一条条竖纹,其主要作用是_____;
(3)如图c所示,平放在水平桌面上的矿泉水瓶,用手推它一下,矿泉水瓶由静止变为运动,说明力可以改变物体的_____,矿泉水瓶离开手后,会继续运动一段距离,这是因为矿泉水瓶_____;
(4)他在空矿泉水瓶中装入少量热水,迅速倒出,然后马上盖上瓶盖,过一会看到瓶子变瘪了,如图d所示,验证_____是存在的;
(5)他在矿泉水瓶中装水,在侧壁扎了两个小孔,观察到如图e所示的现象,验证的是同种液体_____,压强越大;
(6)如图f所示,将一个完好的空塑料瓶横放并固定在水平桌面上,一个小纸团放在瓶口处,正对着瓶口用力迅速吹气,此时小纸团将会_____(选填“飞出瓶外”、“原地不动”或“进入瓶中”),原因是_____。
14.(2021·江苏·梅岭中学教育集团运河中学八年级期末)如图甲、乙所示是建设武汉火神山医院的场景。
(1)在图甲中,挖掘机铲斗的铲头做成比较锋利的齿状,目的是为了_____压强,履带的外表面做得凹凸不平,是为了_______摩擦;(选填“增大”或“减小”)
(2)在图乙中,压路机将地面压平、压实,利用了力可以改变物体的______。将土压实后,土的密度______(选填“变大”或“变小”);
(3)在图丙中,“小黄”推土机,其质量为1.5×104kg,“小黄”在平直场地上以1m/s的速度匀速直线前进时受到的摩擦力是重力的0.5倍,此时它受到的牵引力是_____N;当“小黄”运动的速度变大时,它受到的摩擦力_____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
15.(2021·江苏·梅岭中学教育集团运河中学八年级期末)为了控制疫情,全国很多地方实行疫区封闭管理,使用无人机进行常态化安全巡查。如图甲所示,是正在巡查的某款无人机。无人机起飞前,放在地面上要确保脚架平稳着地;启动后,利用遥控器可控制它运动和工作。该无人机的部分参数如下表:(g取10N/kg)
无人机自重(含电池) 10kg
最大升力F 200N
最大飞行速度v 54km/h
脚架与水平地面接触面积S 10-2m2
(1)使无人机上升的力施力物体是______;(填序号:①无人机、②螺旋桨、③空气、④地面)
(2)当无人机停放在水平地面上时(没有携带物体)对地面的压强是多少__________?
(3)如图乙,交警正在使用此款无人机进行扫码进城登记,当无人机载着200g的二维码等物体悬停在空中时,无人机受到的升力是多少_________?
16.(2021·江苏·射阳县初级中学八年级期末)阅读短文,回答下列问题:
客机C919
如图所示,是我国研制的大客机C919并已首飞成功.
C919机舱内覆有一层高孔率“超细航空级玻璃棉”,能很好地保温与吸收噪音,其单丝纤维直径只有3~5μm,1m3的质量为5kg.
机舱内先进的“呼吸系统”,使飞机在气压只有2.5×104Pa左右的万米高空时,能将机外-50℃以下的冷空气不断压缩,导致送入舱内的空气温度达到50℃以上,同时系统依靠传感器的自动控制,使舱内气压和温度达到舒适值.
该机有较大的翼载,翼载指飞机的最大起飞质量与机翼面积的比值;机上搭载的新一代涡扇发动机的热效率和推进效率比一般客机高,所谓热效率是指发动机获得的机械能与燃料完全燃烧产生的内能之比,而推进效率则是指发动机传递给飞机的推进功(推力所做的功)与其获得的机械能之比.下表是飞机的部分技术参数.
最大起飞质量 72.5t 客舱内气压 8.0×104Pa
巡航速度 920km/h 发动机巡航推力 3.6×104N
(1)阳光下,飞机尾翼呈现绿色,是因为尾翼 _____ 绿光;若飞机的翼载是500kg/m2,则机翼面积为 _____ m2.
(2)下列关于“超细航空级玻璃棉”性质的描述中,不正确的是: _____
A.单丝纤维比头发细 B.密度与玻璃差不多
C.隔音性能相对较好 D.导热能力相对较弱
(3)在万米高空,机体1m2面积上承受内外气体的压力差约为 _____ N.
(4)飞机水平匀速巡航时,受到的阻力为 _____ N,若飞机以巡航速度飞行0.5h的过程中,耗油1800kg,发动机的热效率为40%,则此过程中发动机的推进效率为 _____ .(燃油热值q取4.6×107J/kg).
试卷第1页,共3页
参考答案:
1. 差 相互 < B 2.67×104
【分析】
【详解】
(1)[1]采用了纳米气凝胶保温,是利用了该材料导热性极差(即较好的隔热性)的属性,这样当外界温度过高或过低时,还能使火星车内部维持一个适宜的温度。
(2)[2]在探测器着陆前的动力减速阶段,向与运动方向相同的方向喷气,探测器受到一个相反的作用力,使探测器减速,这说明了物体间力的作用是相互的。
(3)[3]火星上的大气压比地球上大气压小很多,而液体的沸点随表面气压的降低而降低,所以在火星表面水的沸点低于地球表面水的沸点。
(4)[4] A.由题意可知,火星表面大气密度大约只有地球的1%,而降落伞的工作要借助大气的阻力来减速,因此,选择着陆点时,应选择在地势较低的地方,这样更有利于发挥大气阻力的作用,故A正确,A不符合题意;
B.天问一号绕火星运动轨道是椭圆形的,运动过程中运动方向时刻在变化,故B错误,B符合题意;
C.车轮上的花纹是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故C正确,C不符合题意;
D.重力的方向始终竖直向下,探测车在火星上沿坡面减速上行时,重力的方向始终是竖直向下的,故D正确。
故选D。
[5] “祝融号”对火星表面的压力为
F=G=mg′=240kg××10N/kg=960N
火星表面的受力面积
S=6×60cm2=0.036m2
“祝融号”对火星表面的压强为
p=≈2.67×104Pa
2. 向南 硬度 D 减小水的阻力 4×105 65 5×104 5 11
【分析】
【详解】
(1)[1][2]海上刮南风,为便于舰载机起飞,航母应调整为向南行驶,飞机迎风起飞,机翼上面空气流速会更大,压强更小,更有利于飞机起飞。机身表面采用的复合材料受力不易形变,说明该材料的硬度较大。
(2)[3]A.舰载机在航母上着落时,舰钩对拦阻索的拉力和拦阻索对舰钩的拉力是一对相互作用力,大小相同,故A错误;
B.舰载机的质量不变,惯性不变,故B错误;
C.舰载机着落在航母甲板上,舰载机对甲板产生了压力,航母甲板会发生形变,对舰载机产生支持力,故C正确;
D.航母沿直线匀速航行,停在水平甲板上的舰载机也匀速直线航行,舰载机的运动状态没有发生改变,故D错误。
故选C。
(3)[4]航母的舰体呈流线型,目的是为了减小水的阻力,这样能提高航行的稳定性、抗波性和操纵性等。
[5]航母的最高航速
根据题意可得,航母受到的阻力f=kV2,则
解得
所以,当航母以36km/h,即10m/s的速度匀速航行时,受到的阻力
(4)[6][7]根据翼载的定义可得
则
1cm2面积上能够承受的飞机着舰时最大撞击压力为
因为强度比是0.8,即
所以使用的材料1cm2面积能承受的最大拉力为
(5)[8][9]焰火的重力
恒定的推力
当焰火上升时,焰火受到竖直向下的重力和阻力、竖直向上的推力,所以最大阻力
由图可知,当阻力最大为5N时,焰火能够达到的最大速度v=11m/s。
3. 400 变小 4∶1
【分析】
【详解】
(1)[1]它对桌面的压强
(2)[2]在水平面上压力等于重力,若将图中阴影部分切除,长方体的重力减小,对桌面的压力减小;设长方体的底面积为S,与桌面的接触面积为S′,没切除时,长方体对桌面的压强
因为S′<S,所以
①
当切除该物体右边的阴影部分,设剩余部分的重力为kG,则受力面积为kS,物体对桌面的压力
则剩余部分对桌面的压强为
②
由①②可知,剩余部分对桌面的压强会变小。
(3)[3]由图可知,当m甲=8g时,V甲=1cm3,当m乙=2g时,V乙=2cm3,则甲乙两种物质的密度分别为
则
质量相等的A、B两个实心正方体的体积之比
由V=L3可得,两正方体的边长之比
A、B两正方体的底面积之比
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,两物体对水平地面的压强之比
4. 等于 二力平衡 Sv 用密度更大的材料做浮子(或锥形管变粗)
【分析】
【详解】
(1)[1][2]当浮子稳定在某一位置时,处于静止状态,受到的自身重力和冲力是一对大小相等的平衡力,即气流对浮子的冲力等于浮子重力,其原理是二力平衡。
(2)[3]气体的长度
气体的体积
根据流量的定义可得
它表示流量等于流速与横截面的乘积。
(3)[4]根据题意可知,要想使浮子流量计能反映更大的流量,需要增大浮子的重力,故需要使用密度更大的材料做浮子,也可以锥形管上部变粗,这样在椎体上部气体冲力会变小,浮子流量计能测量的最大流量会增加。
5. 见解析 相互靠近 30 刚开始运动 刻度部分
【分析】
【详解】
(1)[1]当对烧瓶抽气时,瓶中的气压降低,所以水的沸点也会降低,当沸点降到水的温度以下时,会出现瓶中的水又沸腾起来的现象。
(2)[2]两只纸船浮在水面上静止不动,两只纸船两侧压强都相等,用注射器向两船之间的水面快速注水,中间水的流速增大,压强减小,外侧压强不变,两只纸船都在压强差的作用下相互靠近。
(3)[3]由丙图可知,注射器上一小格表示1mL,则水完全结冰后的体积为
V冰=30mL=30cm3
[4]由
可得,27mL纯净水的质量为
水结成冰后,质量不变,即
m冰=m水=27g
则冰的密度为
(4)[5]本实验的原理是二力平衡和
[6]将注射器活塞颈部用绳与弹簧测力计的挂钩相连,水平向右缓慢拉动注射器筒,这样相对于水平向右拉动弹簧测力计的挂钩,当注射器中的活塞刚被拉动时,此时拉力等于大气对活塞的压力
F=5.2N
[7][8]注射器有刻度部分的长度为
L=4.00cm
有刻度部分的容积为
V=2mL
注射器活塞的横截面积为
此时大气压的数值为
6. 漂浮 10N
【分析】
【详解】
(1)[1]没有加水时,物体的重力等于支持力,当向容器中缓慢加水,浮力变大,浮力小于重力,故容器底对物体有支持力,绳子对物体没有拉力,再慢慢加水,浮力等于重力,支持力为零,绳子的拉力也为零,此时物体漂浮,再加水时,浮力大于重力,绳子有拉力,故在A点时,是物体漂浮,浮力等于重力,且绳子的拉力为零。
(2)[2]该木块的体积为
物块完全浸没在水中受到的浮力为
故物块完全浸没在水中受到的浮力为10N。
(3)[3]木块的重力为
木块的质量为
木块的密度
故木块的密度为。
(4)[4]物体的重力为6N,故在A点时,物体漂浮,浮力等于重力,故为6N,此时物体排开液体的体积为
此时水的深度为
那么在0~6cm时,浮力为
故那么在0~6cm时,浮力与水的深度成正比,且当h为零时,浮力为零,h=6cm时,浮力为6N;
当浮力大于6N时,绳子慢慢拉直,绳子的拉力为零,这个过程中,物体一直漂浮,故浮力等于重力,大小不变,而绳子的长度为15cm,故接下来的15cm,此时水面的高度为21cm,浮力不变;当h>21cm时,绳子慢慢有拉力,此时的浮力与深度的关系式为
最终全部浸没,浮力为10N,漂浮时,物体浸没6cm,物体有4cm露出,那么再增加4cm的水,物体就浸没了,故当h=25cm时,浮力为10N;继续加水,根据可知,浮力不变,故图像如下图所示:
7. 6N 0.6×103kg/m3 2∶5
【分析】
【详解】
解:(1)[1]正方体木块的体积
V=(0.1m)3=1×10-3m3
排开水的体积
V排=(1-)V=V=×1×10-3m3=6×10-4m3
木块受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N
(2)[2]木块漂浮,由漂浮条件得到木块的重力
G=F浮=6N
木块的密度
=0.6×103kg/m3
(3)[3]将木块露出水面的部分切除,剩余木块的重力G剩,放入水中静止时,处于漂浮状态,则浮力
F浮1= G剩
ρ水gV排1=ρgV剩
露出水面的体积和浸入水中的体积之比
木块露出水面的质量与其剩余总质量的比值
8. D B 1000 A 2.25×104
【分析】
【详解】
(1)[1]A.在海水高盐环境下,材料必须耐腐蚀,故A不符合题意;
BC.在万米深度海水压强非常大,为了抗压,深潜器使用了新型钛合金材料,所以浮力块的硬度要大、抗压性强,故BC不符合题意;
D.浮力块是为了产生浮力的,在浮力块的体积一定时,浮力不变,密度越大,重力越大,产生的浮力差越小,故D符合题意;
故选D。
(2)[2]A.下潜时需要重力大于浮力,所以不能抛弃压载铁,故A错误;
B.上浮时需要浮力大于重力,浮力不变,可以减小重力,即抛弃压载铁,故B正确;
CD.奋斗者号是通过压载铁和浮力块实现上浮和下潜的,故CD错误;
(3)[3]马里亚纳海沟大于有1万米深,水深每增加10m,海水水压约增加1个标准大气压,则在万米深的马里亚纳海沟,海水压强约为
=1000个
标准大气压;
(4)[4]潜水器在下潜或上浮的过程中要保持平衡状态,所以压载块和浮力块的位置要相对于潜水器是对称的,故A正确;
(5)[5]浮力块的密度ρ浮力块=0.5×103kg/m3,体积V=1m3,则浮力块的重力为
G浮=m浮g=ρ浮力块V浮力块g=0.5×103kg/m3×10N/kg×1m3=5×103N
浮力块产生的浮力为
F浮=ρ海水V浮力块g=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N
则浮力块产生的向上的额外浮力为
F浮额=F浮﹣G浮=1×104N﹣5×103N=5×103N
压载块的重力为
G压=m压g=2000kg×10N/kg=2×104N
压载块的体积为
V压==0.25m3
压载块受到的水的浮力为
F'浮=ρ海水V压载块g=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m3=2.5×103N
则抛掉压载块后获得的额外浮力为
F'浮额=G压﹣F'浮=2×104N﹣2.5×103N=1.75×104N
压载铁四块全部丢掉,且穿着“救生衣”,潜水器能获得的额外浮力共为
F=F浮额+F'浮额=5×103N+1.75×104N=2.25×104N
9. 增大压强 增大摩擦 形状 变大 7.655×104 不变
【分析】
【详解】
(1)[1]挖掘机铲斗的铲头做成比较锋利的齿状,是为了在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强。
[2]履带的外表面做得凹凸不平,这是为了在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
(2)[3]用压路机碾压地面的过程中,将地面压平、压实,地面受力后形状发生改变,利用了力可以改变物体的形状。
[4]将土压实后,土的质量不变,但土的总体积减小,由密度公式ρ=可知土质的密度变大。
(3)[5]推土机的重力
G=mg=1.531×104kg×10N/kg=1.531×105N
推土机受到的摩擦力
f=0.5G=0.5×1.531×105N=7.655×104N
因为“小黄”推士机以1m/s的速度匀速直线前进,处于平衡状态,受力平衡,所以牵引力
F=f=7.655×104N
即“小黄”推士机受到的率引力是7.655×104N。
[6]当“小黄”推土机运动的速度变大时,它对地面的压力不变、接触面的粗糙程度不变,受到的摩擦力不变。
10. 竖直向上 10N 25cm
【分析】
【详解】
解:(1)浮力的方向总是竖直向上,故浮块受到浮力的方向是竖直向上。
(2)当浮块上升到虚线位置时,受重力、浮力和弹簧向下的拉力的作用而平衡,则重力
G=mg=0.3kg×10N/kg=3N
所以,浮力
F浮=G+F=3N+7N=10N
即浮块受到浮力的大小是10N。
(3)根据F浮=ρ液gV排可得
V排===1×10-3m3
即浮块在虚线位置时排开水的体积是1×10-3m3。
(4)由于仅当浮块对准磁控开关时才能通电,因而水位上升时也要保持浮块位置不变,则浮块此时必须是浸没的,即浮块的体积等于排开水的体积,则浮块的边长为
L==0.1m=10cm
因而此时最低的水位为
h=15cm+10cm=25cm
即加湿器正常工作的最低水面到水箱底部的距离是25cm。
答: (1)浮块受到浮力的方向是竖直向上;
(2)浮块受到浮力的大小是10N;
(3)浮块在虚线位置时排开水的体积是1×10-3m3;
(4)加湿器正常工作的最低水面到水箱底部的距离是25cm。
11. 0.09 1.2×103 7.5
【分析】
【详解】
(1)[1]由图丙可知,空杯对杯座的压力为0.9N,则空杯的重力为0.9N,根据可知,杯子的质量为
(2)[2]杯深H=0.1m,杯底面积S2=3×10-3m2,则饮料的体积为
空杯的重力为0.9N,装满饮料的总重力为4.5N,则饮料的重力为
此时饮料的质量为
根据可知,饮料的密度为
(3)[3]饮料机饮料出口的横截面积S1=0.8×10-4m2,装满杯子饮料的体积为3×10-4m3,则出饮料的高度为
饮料装满杯子,需要的时间为
12. 3.5 2.7×103
【分析】
【详解】
(1)[1]液体密度越大,弹簧测力计示数越小,仔细分析可以看出,液体密度每增大0.2×103kg/m3,弹簧测力计的示数就减小1N,故表中空格处的数据为3.5N。
(2)[2]因为物体体积一定,根据前两次实验和阿基米德原理可得
即
解得G=13.5N,物体体积为
均匀金属圆柱体的密度为
13. 作用点 增大摩擦力 运动状态 具有惯性 大气压强 深度越深 出瓶外 气体流速越大的位置压强越小
【详解】
(1)[1]如图a所示,两个力的大小相同,方向相同,作用点不同,力的作用效果不同,所以可以验证力的作用效果跟力的作用点有关。
(2)[2]瓶盖侧面有一条条竖纹,是在压力一定时增大接触面粗糙程度来增大摩擦力。
(3)[3]平放在水平桌面上的矿泉水瓶,处于静止状态,用手推它一下,矿泉水瓶由静止变为运动,矿泉水瓶的速度发生变化,说明力可以改变物体的运动状态。
[4]矿泉水瓶和手一起运动,当手停止运动时,由于惯性矿泉水瓶由于惯性要保持原来的运动状态,所以矿泉水瓶离开手后,会继续运动一段距离。
(4)[5]在空矿泉水瓶中装入少量热水,迅速倒出热水,瓶内气体温度高,当封住瓶盖,瓶内气体温度逐渐降低,瓶内气压减小,瓶外大气压大于瓶内气压,把瓶子压瘪。
(5)[6]在矿泉水瓶中装水,在侧壁扎了两个小孔,观察到下面小孔的水喷得远,说明受到的压强大,可以证明同种液体,液体的深度越深液体压强越大。
(6)[7][8]一个小纸团放在瓶口处,正对着瓶口用力迅速吹气,瓶口处空气流速大压强小,瓶内空气流速小压强大,把纸团压出,所以纸团飞出瓶外。
14. 增大 增大 形状 变大 75000 不变
【详解】
(1)[1]在图甲中,挖掘机铲斗的铲头做成比较锋利的齿状,通过减小受力面积,进而增大压强,目的是为了增大压强。
[2]履带的外表面做得凹凸不平是通过增大接触面的粗糙程度进而增大摩擦。
(2)[3]图乙中,压路机将地面压平、压实,利用了力可以改变物体的形状。
[4]将土压实后,土的质量不变,体积变小,根据密度公式可知,土的密度变大。
(3)[5]“小黄”在平直场地上以1m/s的速度匀速直线前进时,牵引力等于重力为
[6]摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,当“小黄”运动的速度变大时,它受到的摩擦力不变。
15. 空气 1×104Pa 102N
【详解】
(1)[1]飞机顶部螺旋桨旋转时,向下推动空气的同时飞机获得向上的升力,其中升力的施力物体是螺旋桨向下推动的空气。
(2)[2]无人机受到的重力
G=mg=10kg×10N/kg=100N
无人机停放在水平地面上时对地面的压力
F=G=100N
对地面的压强
p==1×104Pa
(3)[3]物体的重力
G物=m物g=0.2kg×10N/kg=2N
悬停在空中的无人机,受到竖直向下的重力和竖直向上的升力,处于平衡状态,由二力平衡条件得升力
F升=G总=G+G物=100N+2N=102N
16. 反射 145 B 5.5×104 3.6×104 50%
【详解】
(1)在阳光下飞机尾翼呈现绿色是因为飞机的尾翼反射绿光,根据公式翼载=可得机翼面积:S=145m3;
(2)“超细航空级玻璃棉”性质有:直径只有3 5μm,其密度===5kg/m3,密度比玻璃的密度小很多,还具有很好的隔音和保温效果(导热能力相对较弱);故B不正确;
(3)F=pS(8.02.5Pa)=5.5N;
(4)飞机水平匀速巡航时,处于平衡状态,受到平衡力的作用,发动机巡航推力与受到的阻力是平衡力,大小相等,故f=F=3.6×104N;
燃料完全燃烧放出的热量:Q=mq=1800kg×4.6×107J/kg=8.28×1010J;
根据据=得发动机获得的机械能:W机械=Q放=40%×8.28×1010J=3.312×1010J;
发动机巡航的距离为:s=vt=920km/h×0.5h=460km=460000m,
飞机的推进功(推力所做的功):W推力=Fs=3.6×104N×460000m=1.656×1010J,
发动机的推进效率:′==.
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