期末综合检测（第六~十章）
(90分钟 100分)
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。在给出的四个备选项中,只有一个选项符合题目要求)
1.太空中的温度能达到-270 ℃左右,我国科技人员研制了一种特殊材料做成的卫星保暖衣服,与同款羽绒服相比,质量减轻、保暖性提高,且机洗后不易变形,关于该材料的特性,以下说法错误的是 ( )
A.密度大 B.弹性好 C.耐低温 D.隔热性好
2.“生活处处皆物理”,下列估测数据最符合实际的是 ( )
A.一名中学生的体重大约是50 N B.一只鸡重约20 N
C.一个苹果重约15 N D.一个鸡蛋重约5 N
3.下列情景中,物体的运动状态没有改变的是 ( )
A.甲图:绕地球匀速运行的卫星
B.乙图:加速追赶猎物的猎豹
C.丙图:下落的苹果
D.丁图:匀速下降的跳伞运动员
4.在日常生产和生活中,有时需要增大压强,有时需要减小压强,在下列事例中,属于增大压强的是 ( )
A.书包用宽的背带 B.铁轨铺在枕木上
C.切菜刀要磨得很锋利 D.滑雪板较宽
5.如图是生活中经常使用的工具,属于费力杠杆的是 ( )
6.体育运动中蕴含着丰富的物理知识,如图所示能够达到减小摩擦目的的是 ( )
7.指尖陀螺是目前很流行的一种减压玩具,该玩具中间是轴承,轴承内有滚珠,边上有三个用密度较大的金属制作的飞叶,拨动飞叶后,飞叶可以绕轴在指尖上长时间转动(如图)。下列分析错误的是 ( )
A.飞叶转速变慢,惯性不变
B.陀螺对指尖的压力和指尖对陀螺的支持力是一对平衡力
C.飞叶被拨动后旋转是因为力能改变物体的运动状态
D.它能长时间旋转是因为里面有滚珠减小了摩擦力
8.如图所示是家用手摇晾衣架,衣服和晾衣架的总重为120 N,不计动滑轮重、绳重及摩擦。下列分析判断正确的是 ( )
A.滑轮B为定滑轮 B.使用滑轮A是为了省力
C.使用该滑轮组可以省功 D.晾衣架静止时,绳的拉力F为30 N
9.如图,我国航天员王亚平老师在天宫课堂中用冰墩墩进行太空抛物实验。下列说法不符合物理原理的是 ( )
A.轻推悬停在空中的冰墩墩,它开始向前运动,说明物体的运动需要力来维持
B.冰墩墩脱手之后继续向前运动是由于冰墩墩具有惯性
C.能正确反映冰墩墩运动轨迹的是OB
D.太空抛物实验近似展示了牛顿第一定律中描述的现象
10.如图所示是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是 ( )
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
二、多项选择题(本大题共2小题,每小题4分,共8分。在每小题列出的四个备选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.如图所示的四种情景,下列说法中正确的是 ( )
A.船闸是利用连通器的原理
B.托里拆利实验时的玻璃管倾斜放置时,管内的水银柱高度会随着液体的减少而降低
C.铅块紧压在一起后能吊住重物,说明分子间存在引力
D.向饮料管A中吹气时,饮料管B中的液面会下降
12.水平地面上两个相同的溢水杯装满了不同的液体,将相同的A、B两个小球分别放入两个溢水杯中,排出的液体用烧杯接着不溢出,静止时A漂浮,B沉底,如图所示。若甲、乙两图中液体对杯底的压强分别为p1和p2;A、B两小球受到的浮力分别为F1和F2;烧杯中溢出的液体质量分别为m1和m2,则它们的大小关系为 ( )
A.p1=p2,F1=F2
B.p1>p2,F1>F2
C.F1>F2,m1>m2
D.p1
m2
三、填空题(本大题共6小题,每空1分,共12分)
13.汽车上的驾驶员和乘客系安全带可以防止行驶的汽车急刹车或撞击到前方障碍物时,由于驾驶员和乘客具有 要继续运动发生碰撞而对人造成伤害;安全带做得扁而宽,与人体有较大的接触面积,能够 。
14.物理与生活密不可分,利用小小的塑料瓶就能帮助我们掌握很多物理知识。如图甲,瓶盖上的竖条纹是为了 摩擦;如图乙,用材质较硬的塑料瓶、透明吸管和橡胶塞制成的气压计,在1楼标记好稳定后的管中水位,当气压计位于温度相同的23楼时,发现稳定后的管中水位略有升高,说明大气压随高度增加而 (均选填“增大”“不变”或“减小”)。
15.放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其F-t和v-t图象分别如图乙、丙所示,则t=1 s时,物体受到的摩擦力是 N;则t=3 s时,物体受到的合力是 N。
16.如图所示,两手的食指分别用沿水平方向的力顶在削好的铅笔两端,使铅笔保持水平静止。左右两手指受到的压力分别为F1和F2,受到的压强分别为p1和p2,则F1 F2,p1 p2(两空均选填“>”“<”或“=”)。
17.如图所示为我国研制的全球首艘智能型无人船,其满载排水量为2 000 t,它满载时漂浮在海面上,排开海水的体积为 m3。两艘船不能近距离并排行驶,是因为两船之间的水流流速较大,压强较 ,容易发生撞船事故。(ρ海水取1.0×103 kg/m3,g取10N/kg)
18.如图所示,在底面积为100 cm2、装有适量水的柱形容器中(容器足够高),一个质量为300 g、容积为400 mL的空玻璃杯处于漂浮状态(ρ玻璃=2.5 g/cm3),则此时空玻璃杯受到的浮力大小为 N。将一个质量为240 g、体积为300 cm3的塑料块轻轻放入玻璃杯中,玻璃杯沉入容器底,待液面稳定后,与未放入塑料块时相比,容器中的液面高度变化了 cm。
四、作图题(本大题共1小题,共6分)
19.(1)请在图中画出斜面受到的压力的示意图。
(2)如图所示,请画出图中烧杯内水面物块所受浮力的示意图。
(3)如图所示,一位工人站在地面上利用滑轮组提升重物,请画出正确的绕绳方式。
五、实验探究题(本大题共4小题,共25分)
20.(7分)在探究牛顿运动定律的实验中,如图所示,用同一个小车从同一斜面及同高度滑下,在不同材料上继续运动,分别停止在如图位置上,则:
(1)使小车从同一高度滑下是为了 。
(2)小车在不同平面上滑行的距离不等,这表明了平面越光滑,小车受到的阻力越 ,小车的速度减小得越 ,运动的距离越 。从克服摩擦做功的角度看,两次实验中,小车运动到斜面底端时具有的动能 (选填“相同”或“不同”)。
(3)探究得到的推论是 。
(4)在大量类似实验基础上,牛顿等科学家经过进一步推理而概括出了著名的牛顿第一定律。它是人们公认的物理学基本定律之一,在实际生活中有着广泛的应用。一架在空中水平匀速直线飞行的飞机上,自由落下了一颗炸弹。下列给出了几种炸弹落地前与飞机位置关系的情形,如图所示,若不计空气阻力,炸弹与飞机的位置关系为 图。
21.(5分)通过学习,同学们知道了液体压强的特点。在此基础上,老师提出了这样的问题:
(1)压强计 (选填“是”或“不是”)连通器;
(2)当压强计的金属盒在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而小明同学却观察到如图(a)所示的情景。出现这种情况的原因是:U形管左管液面上方的气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)大气压;调节的方法是 (选填“A”或“B”);
A、将此时右管中高出的液体倒出 B、取下软管重新安装
(3)小明对图(b)进行检查,当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度几乎不变化。出现这种情况的原因可能是 ;
(4)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入两杯液体中,如图(c)和(d)所示。他发现图(d)中U形管两边的液柱高度差较大,于是认为图(d)杯子中盛的是盐水;你认为小明的结论是 (选填“可靠的”或“不可靠的”)。
22.(6分)小明和小华利用如图所示的装置探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,杠杆静止时的情况如图甲所示,这时应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;实验过程中,使杠杆在水平位置平衡,目的是 。
(2)小明通过在杠杆两端加挂钩码,改变钩码的个数并移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂,多次实验并把数据记录在表中。
实验序号 动力/N 动力臂/L1 阻力/N 阻力臂/L2
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
小明根据表格中的数据可得出杠杆的平衡条件是: 。
小华却按现有实验得出结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”,这个结论与杠杆的平衡条件不符,原因是实验过程中 (填序号)。
A.没有改变力的大小 B.没有改变力的方向
C.没有改变力的作用点 D.实验次数较少,结论具有偶然性
(3)如图乙所示,在杠杆上A点挂4个钩码,为使杠杆重新平衡,应在B点挂 个同样的钩码。
(4)如图丙所示,小华用弹簧测力计在C处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,要使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
23.(7分)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图1所示),小田先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
实验步骤 B C D E F
弹簧测力计示数/N 2.2 2.0 1.7 1.7 1.9
(1)在实验步骤B中金属块所受浮力F浮= N;
(2)分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟 有关;分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力大小跟液体的 有关;
(3)小田用表格中的数据算出了某种液体的密度是 kg/m3,金属块的密度为 kg/m3,若将A步骤放至最后一步,则会使得金属块的密度的测量值 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(4)同组的小超只有刻度尺这一测量工具,于是他进行了如下操作:
①在圆柱形容器中装有适量的水,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的水中,烧杯静止时容器中水的深度H1为12 cm,如图2甲所示;
②将待测金属块b吊在烧杯底部(金属块未触底),测量出烧杯静止时露出水面的高度H3为6 cm,容器中水的深度H2为16 cm,如图2乙所示;
③将金属块b放在烧杯中,烧杯静止时露出水面的高度H4为2 cm,如图2丙所示。已知圆柱形容器底面积为烧杯底面积的3倍。则金属块b的密度为
kg/m3。
六、综合应用题(本大题共2小题,共19分。解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤。只写出最后答案,未写出主要演算过程的,不得分。)
24. (8分)有一未装满水的密闭矿泉水瓶,瓶与水的总质量为0.4 kg,倒立放置在水平桌面上,如图所示。水面高度为12 cm,瓶盖的表面积为2 cm2。求:(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
(1)水对瓶盖的压强;
(2)水瓶对桌面的压强。
25. (11分)如图甲所示,正方体塑料物块A的边长为10 cm,A下表面与长方体金属块B上表面用细线相连,B完全覆盖出水口且水箱足够高。现向水箱中缓慢加水,直到细线刚好拉直,水箱中水的深度h与加水质量m之间的关系如图乙所示;当塑料块A恰好完全浸没时,金属块B恰被拉起,出水口开始排水(忽略细线质量、体积和形变),已知金属块B的底面积为SB=20 cm2,水箱底部的面积(含出水口)为S=200 cm2,求:(ρ水=1.0×103 kg/m3)。
(1)当加入360 g的水时水对箱底的压强;
(2)塑料物块A上浮过程中所受浮力;
(3)细线的长度L;
(4)金属块B的重力GB。期末综合检测（第六~十章）
(90分钟 100分)
一、单项选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。在给出的四个备选项中,只有一个选项符合题目要求)
1.太空中的温度能达到-270 ℃左右,我国科技人员研制了一种特殊材料做成的卫星保暖衣服,与同款羽绒服相比,质量减轻、保暖性提高,且机洗后不易变形,关于该材料的特性,以下说法错误的是 (A)
A.密度大 B.弹性好 C.耐低温 D.隔热性好
2.“生活处处皆物理”,下列估测数据最符合实际的是 (B)
A.一名中学生的体重大约是50 N B.一只鸡重约20 N
C.一个苹果重约15 N D.一个鸡蛋重约5 N
3.下列情景中,物体的运动状态没有改变的是 (D)
A.甲图:绕地球匀速运行的卫星
B.乙图:加速追赶猎物的猎豹
C.丙图:下落的苹果
D.丁图:匀速下降的跳伞运动员
4.在日常生产和生活中,有时需要增大压强,有时需要减小压强,在下列事例中,属于增大压强的是 (C)
A.书包用宽的背带 B.铁轨铺在枕木上
C.切菜刀要磨得很锋利 D.滑雪板较宽
5.如图是生活中经常使用的工具,属于费力杠杆的是 (C)
6.体育运动中蕴含着丰富的物理知识,如图所示能够达到减小摩擦目的的是 (A)
7.指尖陀螺是目前很流行的一种减压玩具,该玩具中间是轴承,轴承内有滚珠,边上有三个用密度较大的金属制作的飞叶,拨动飞叶后,飞叶可以绕轴在指尖上长时间转动(如图)。下列分析错误的是 (B)
A.飞叶转速变慢,惯性不变
B.陀螺对指尖的压力和指尖对陀螺的支持力是一对平衡力
C.飞叶被拨动后旋转是因为力能改变物体的运动状态
D.它能长时间旋转是因为里面有滚珠减小了摩擦力
8.如图所示是家用手摇晾衣架,衣服和晾衣架的总重为120 N,不计动滑轮重、绳重及摩擦。下列分析判断正确的是 (D)
A.滑轮B为定滑轮 B.使用滑轮A是为了省力
C.使用该滑轮组可以省功 D.晾衣架静止时,绳的拉力F为30 N
9.如图,我国航天员王亚平老师在天宫课堂中用冰墩墩进行太空抛物实验。下列说法不符合物理原理的是 (A)
A.轻推悬停在空中的冰墩墩,它开始向前运动,说明物体的运动需要力来维持
B.冰墩墩脱手之后继续向前运动是由于冰墩墩具有惯性
C.能正确反映冰墩墩运动轨迹的是OB
D.太空抛物实验近似展示了牛顿第一定律中描述的现象
10.如图所示是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是 (A)
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
二、多项选择题(本大题共2小题,每小题4分,共8分。在每小题列出的四个备选项中,有多个选项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有选错的得0分)
11.如图所示的四种情景,下列说法中正确的是 (A、C)
A.船闸是利用连通器的原理
B.托里拆利实验时的玻璃管倾斜放置时,管内的水银柱高度会随着液体的减少而降低
C.铅块紧压在一起后能吊住重物,说明分子间存在引力
D.向饮料管A中吹气时,饮料管B中的液面会下降
12.水平地面上两个相同的溢水杯装满了不同的液体,将相同的A、B两个小球分别放入两个溢水杯中,排出的液体用烧杯接着不溢出,静止时A漂浮,B沉底,如图所示。若甲、乙两图中液体对杯底的压强分别为p1和p2;A、B两小球受到的浮力分别为F1和F2;烧杯中溢出的液体质量分别为m1和m2,则它们的大小关系为 (B、C)
A.p1=p2,F1=F2
B.p1>p2,F1>F2
C.F1>F2,m1>m2
D.p1m2
三、填空题(本大题共6小题,每空1分,共12分)
13.汽车上的驾驶员和乘客系安全带可以防止行驶的汽车急刹车或撞击到前方障碍物时,由于驾驶员和乘客具有 惯性 要继续运动发生碰撞而对人造成伤害;安全带做得扁而宽,与人体有较大的接触面积,能够 减小压强 。
14.物理与生活密不可分,利用小小的塑料瓶就能帮助我们掌握很多物理知识。如图甲,瓶盖上的竖条纹是为了 增大 摩擦;如图乙,用材质较硬的塑料瓶、透明吸管和橡胶塞制成的气压计,在1楼标记好稳定后的管中水位,当气压计位于温度相同的23楼时,发现稳定后的管中水位略有升高,说明大气压随高度增加而 减小 (均选填“增大”“不变”或“减小”)。
15.放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其F-t和v-t图象分别如图乙、丙所示,则t=1 s时,物体受到的摩擦力是 1 N;则t=3 s时,物体受到的合力是 1 N。
16.如图所示,两手的食指分别用沿水平方向的力顶在削好的铅笔两端,使铅笔保持水平静止。左右两手指受到的压力分别为F1和F2,受到的压强分别为p1和p2,则F1 = F2,p1 < p2(两空均选填“>”“<”或“=”)。
17.如图所示为我国研制的全球首艘智能型无人船,其满载排水量为2 000 t,它满载时漂浮在海面上,排开海水的体积为 2×103 m3。两艘船不能近距离并排行驶,是因为两船之间的水流流速较大,压强较 小 ,容易发生撞船事故。(ρ海水取1.0×103 kg/m3,g取10N/kg)
18.如图所示,在底面积为100 cm2、装有适量水的柱形容器中(容器足够高),一个质量为300 g、容积为400 mL的空玻璃杯处于漂浮状态(ρ玻璃=2.5 g/cm3),则此时空玻璃杯受到的浮力大小为 3 N。将一个质量为240 g、体积为300 cm3的塑料块轻轻放入玻璃杯中,玻璃杯沉入容器底,待液面稳定后,与未放入塑料块时相比,容器中的液面高度变化了 0.6 cm。
四、作图题(本大题共1小题,共6分)
19.(1)请在图中画出斜面受到的压力的示意图。
答:
(2)如图所示,请画出图中烧杯内水面物块所受浮力的示意图。
答:
(3)如图所示,一位工人站在地面上利用滑轮组提升重物,请画出正确的绕绳方式。
答:
五、实验探究题(本大题共4小题,共25分)
20.(7分)在探究牛顿运动定律的实验中,如图所示,用同一个小车从同一斜面及同高度滑下,在不同材料上继续运动,分别停止在如图位置上,则:
(1)使小车从同一高度滑下是为了 使小车滑到斜面底端的速度相同 。
(2)小车在不同平面上滑行的距离不等,这表明了平面越光滑,小车受到的阻力越 小 ,小车的速度减小得越 慢 ,运动的距离越 远 。从克服摩擦做功的角度看,两次实验中,小车运动到斜面底端时具有的动能 相同 (选填“相同”或“不同”)。
(3)探究得到的推论是 小车不受力的作用,小车将保持匀速直线运动 。
(4)在大量类似实验基础上,牛顿等科学家经过进一步推理而概括出了著名的牛顿第一定律。它是人们公认的物理学基本定律之一,在实际生活中有着广泛的应用。一架在空中水平匀速直线飞行的飞机上,自由落下了一颗炸弹。下列给出了几种炸弹落地前与飞机位置关系的情形,如图所示,若不计空气阻力,炸弹与飞机的位置关系为 D 图。
21.(5分)通过学习,同学们知道了液体压强的特点。在此基础上,老师提出了这样的问题:
(1)压强计 不是 (选填“是”或“不是”)连通器;
(2)当压强计的金属盒在空气中时,U形管两边的液面应当相平,而小明同学却观察到如图(a)所示的情景。出现这种情况的原因是:U形管左管液面上方的气压 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)大气压;调节的方法是 B (选填“A”或“B”);
A、将此时右管中高出的液体倒出 B、取下软管重新安装
(3)小明对图(b)进行检查,当用手指按压(不论轻压还是重压)橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度几乎不变化。出现这种情况的原因可能是 探头漏气 ;
(4)压强计调节正常后,小明将金属盒先后浸入两杯液体中,如图(c)和(d)所示。他发现图(d)中U形管两边的液柱高度差较大,于是认为图(d)杯子中盛的是盐水;你认为小明的结论是 不可靠的 (选填“可靠的”或“不可靠的”)。
22.(6分)小明和小华利用如图所示的装置探究杠杆的平衡条件。
(1)实验前,杠杆静止时的情况如图甲所示,这时应将平衡螺母向 右 (选填“左”或“右”)调节,直到杠杆在水平位置平衡;实验过程中,使杠杆在水平位置平衡,目的是 便于测量力臂 。
(2)小明通过在杠杆两端加挂钩码,改变钩码的个数并移动钩码的位置,使杠杆在水平位置平衡,测出力臂,多次实验并把数据记录在表中。
实验序号 动力/N 动力臂/L1 阻力/N 阻力臂/L2
1 1 10 2 5
2 2 10 1 20
3 2 15 3 10
小明根据表格中的数据可得出杠杆的平衡条件是: F1L1=F2L2(或动力×动力臂=阻力×阻力臂) 。
小华却按现有实验得出结论:“动力×支点到动力作用点的距离=阻力×支点到阻力作用点的距离”,这个结论与杠杆的平衡条件不符,原因是实验过程中 B (填序号)。
A.没有改变力的大小 B.没有改变力的方向
C.没有改变力的作用点 D.实验次数较少,结论具有偶然性
(3)如图乙所示,在杠杆上A点挂4个钩码,为使杠杆重新平衡,应在B点挂 6 个同样的钩码。
(4)如图丙所示,小华用弹簧测力计在C处竖直向上拉,使杠杆在水平位置平衡,当弹簧测力计在原位置逐渐向右倾斜时,要使杠杆在水平位置平衡,则弹簧测力计的示数将 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
23.(7分)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图1所示),小田先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
实验步骤 B C D E F
弹簧测力计示数/N 2.2 2.0 1.7 1.7 1.9
(1)在实验步骤B中金属块所受浮力F浮= 0.5 N;
(2)分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟 排开液体的体积 有关;分析实验步骤A、E、F,可以说明浮力大小跟液体的 密度 有关;
(3)小田用表格中的数据算出了某种液体的密度是 0.8×103 kg/m3,金属块的密度为 2.7×103 kg/m3,若将A步骤放至最后一步,则会使得金属块的密度的测量值 偏小 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(4)同组的小超只有刻度尺这一测量工具,于是他进行了如下操作:
①在圆柱形容器中装有适量的水,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的水中,烧杯静止时容器中水的深度H1为12 cm,如图2甲所示;
②将待测金属块b吊在烧杯底部(金属块未触底),测量出烧杯静止时露出水面的高度H3为6 cm,容器中水的深度H2为16 cm,如图2乙所示;
③将金属块b放在烧杯中,烧杯静止时露出水面的高度H4为2 cm,如图2丙所示。已知圆柱形容器底面积为烧杯底面积的3倍。则金属块b的密度为
3×103 kg/m3。
六、综合应用题(本大题共2小题,共19分。解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤。只写出最后答案,未写出主要演算过程的,不得分。)
24. (8分)有一未装满水的密闭矿泉水瓶,瓶与水的总质量为0.4 kg,倒立放置在水平桌面上,如图所示。水面高度为12 cm,瓶盖的表面积为2 cm2。求:(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)
(1)水对瓶盖的压强;
(2)水瓶对桌面的压强。
解:(1)水对瓶盖的压强为:p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=1 200 Pa;
(2)水瓶对桌面的压力等于水和瓶子的总重力,即:F=G总=m总g=0.4 kg×10 N/kg=
4 N;
此时的受力面积为:S=2 cm2=2×10-4 m2,
水瓶对桌面的压强为:p'===2×104 Pa。
25. (11分)如图甲所示,正方体塑料物块A的边长为10 cm,A下表面与长方体金属块B上表面用细线相连,B完全覆盖出水口且水箱足够高。现向水箱中缓慢加水,直到细线刚好拉直,水箱中水的深度h与加水质量m之间的关系如图乙所示;当塑料块A恰好完全浸没时,金属块B恰被拉起,出水口开始排水(忽略细线质量、体积和形变),已知金属块B的底面积为SB=20 cm2,水箱底部的面积(含出水口)为S=200 cm2,求:(ρ水=1.0×103 kg/m3)。
(1)当加入360 g的水时水对箱底的压强;
(2)塑料物块A上浮过程中所受浮力;
(3)细线的长度L;
(4)金属块B的重力GB。
解:(1)由图乙知当加水360 g时,物体B恰好完全浸没,液面如图1中液面1所示:
水的重力:G1=m1g=0.36 kg×10 N/kg=3.6 N,水对容器底的压力等于水的重力:F=G1=3.6 N
(2)由(1)可知,此时水的受力面积为S1=200 cm2-20 cm2=180 cm2,水对水箱底部的压强p水===200 Pa;此时水的高度为
h水1===0.02 m=2 cm,
此时水的高度就是B的高度,即hB=2 cm。
由乙图知,当加水为760 g时物体A部分浸没,此时物体A将要被浮起,浮力等于重力,液面如图2中液面2所示:
液面1、2间水的质量为760 g-360 g=400 g=0.4 kg
液面1、2间水的体积为V===4×10-4 m3;
液面1、2间水的深度为:
Δh===0.04 m=4 cm,
物体A排开水的体积:V排=0.1 m×0.1 m×0.04 m=4×10-4 m3,
物体A受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-4 m3=4 N,
因为物体A将要浮起,由漂浮条件可得A的重力GA=F浮=4 N;
(3)由图知细线刚好拉直时,此时水的深度根据图乙知为16 cm,故线的长度等于水的最大深度减去A和B的高度,即L=16 cm-2 cm-4 cm=10 cm;
(4)因为B下表面没有水,所以B应该不受到水的浮力,因为塑料块A刚好被浸没时,水恰能从排水口流出;对A、B进行受力分析:
因为A浸没:V排=VA=1 000 cm3=10-3 m3
所以A浸没时受到的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10-3m3=10 N
所以F拉=F浮-GA=10 N-4 N=6 N;
因为B上表面所处深度h=20 cm=0.2 m
所以F水压=pBSB=ρ水gSBh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.002 m2×0.2 m=4 N
所以GB=F拉-F水压=6 N-4 N=2 N。