2019中考二轮复习之普通物理计算题(含解析)
1. 无人机以高分辨率高速摄像机、轻型光学相机、激光扫描仪等设备获取信息,广泛应用在航拍、交通等领域。如图为某型号无人机,整机质量2千克,停放时与水平地面总接触面积0.002米2,摄像机拍摄速度11000帧/秒。在轿车限速120千米/时的某高速公路上,交警利用该无人机进行道路通行情况实时监测。
(1)无人机停放在水平地面时,对地面产生的压强____________帕;
(2)无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做了多少功________?
(3)无人机在某轿车通行0.6米的过程中拍摄220帧,通过计算判断该轿车是否超速_____。
2.如图甲是我市一款按租用时间收费的共享电动汽车。五一期间,小柯一家租用电动汽车去旅游,从租车点到目的地,手机导航显示行驶72千米,共花去租车费45元。表一是该车与某型号燃油汽车部分项目比较表。
表一
项目 电动汽车 某型号燃油汽车
空载质量(吨) 0.8 1.5
每个轮胎与水平地面接触面积(厘米2) 50 80
工作时尾气排放情况 0 燃烧1升汽油排放2.4千克二氧化碳
每百公里油耗 / 10升
租车或燃油价格 0.5元/分钟 6.2元/升
续航里程(公里) 200 500﹣﹣600
(1)当该电动汽车空载停在水平地面上时,求汽车对地面的压强
(2)电动汽车载着小柯全家(人和行李共200千克)从一坡底行驶到坡顶,如乙图。求在该过程中,汽车电动机克服重力所做的功。
(3)若小柯全家驾驶表一中的燃油汽车行驶72千米,所需油费 元,汽车排放二氧化碳 千克
(4)分析(3)题数据,小柯认为他们没有必要租用电动汽车,因为没有给家庭带来经济上的节约。对小柯的这种想法,你如何评价并说明理由
3.如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”:将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上,调节配重质量使二者保持静止,用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气,可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛,体积为5×10﹣3米3.(滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计)
(1)用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气,观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用? 。
(2)制作该演示器中的空心金属球,用了体积为5×10﹣5米3的金属材料求该金属材料的密度。
(3)小明想通过最小刻度为0.1牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化,他设想将该演示器改进成如图乙所示装置。压入空气前,容器内原有的空气密度为1.2千克/米3,现通过气泵向玻璃容器内压入空气,使容器内空气密度增大到3.0千克/米3,能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛,请通过计算说明。
4. 甲、乙两位同学对“雨滴的下落速度是否跟雨滴的大小有关”持有不同的意见,于是他们对此展开研究。他们从网上查到,雨滴在下落过程中接近地面时受到的空气阻力与雨滴的横截面积 S 成正比,与雨滴下落速度 v 的平方成正比,即 f=kSv2(其中 k 为比例系数,是个定值),雨滴接近地面时可看做匀速直线运动。把雨滴看做球形,其半径为 r,密度为,比热为 c,球的体积为 V=4/3r3。(注:所有结果均用字母表示)
(1)半径为 r 的雨滴重力为_____。
(2)在接近地面时,大雨滴的下落速度_____小雨滴的下落速度(选填“大雨”“等于”“小于”),写出推理过程____。
(3)假设半径为 r 的雨滴在近地面下落 h 高度的过程中,重力对它所做的功全部转化为雨滴的内能,则雨滴的温度升高了多少____?
5. “蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30 米 3,空载时质量约为 22 吨,最大荷载 240 千克。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大____?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水____?(海水密度取1.0?103 千克/米 3,g 取10 牛/千克)
6.在拓展课上,小泉同学模拟某建筑工地上拉动工件的情景,设置了如图所示的滑轮组。他用该滑轮组在4秒内将一个重为100牛的物体,沿着水平地面匀速拉动了2米。人的拉力为18牛,物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,不计绳重及机械的摩擦。求:
(1)人的拉力所做的功。(2)人的拉力做功的功率。(3)动滑轮受到的重力。
7.小科发现中性笔的笔帽上有小孔,为了解小孔作用,小科查阅资料:儿童不小心将笔帽吸人引发窒息,这个通气孔能保证呼吸道不被完全堵塞,因此被称为“救命孔”。
(1)若不小心吸入笔帽,人体在用力吸气时,通过该笔帽通气孔的气体流速可达20m/s。为确保生命安全,人体与外界通气量要达到1.36×10﹣4m3/s,则通气孔的面积至少为 mm2。
(2)若不小心将没有通气孔的笔帽吸入气管,此时由于呼吸道堵塞导致肺内气压比外界气压小1.3×104Pa,笔帽的横截面积约为0.85cm2,医生至少需要 N的力才能将笔帽取出。(计算结果精确到0.1N)。
(3)医学上抢救气管异物堵塞的标准方法是:急救者从背后环抱患者,用力向患者上腹部施压,从而排出异物,被称为“生命的拥抱”。此力法应用的科学原理是:一定质量的气体体积 时,压强增大。
8.2018年3月28日绍兴风情旅游新干线开通试运行,“鉴湖号”城际列车从绍兴站驶出开往上虞站,两站相距40千米,列车运营速度120千米/小时
(1)列车从绍兴站出发至少需要 分钟到达上虞站
(2)在图乙旅行箱和拉杆构成的杠杆中,能表示拉力F的力臂是 。
(3)列车牵引总功率为5152千瓦,表示的意义是 ,并计算列车以运营速度匀速直线运行时所受水平阻力大小(用科学计数法表示,保留两位小数)
9.图甲是一种壶口处配有自动开合小壶盖的电水壶。
(1)如图乙,电水壶底部的导线连接装置有铜环①、铜环②和铜柱③.经测试发现:①、②之间是绝缘的,②、③之间常温下有十几欧姆的电阻。则与水壶金属外壳相连的装置是 。
(2)图丙是自动开合小壶盖简化侧视图。OA是小壶盖,C是其重力作用点。B是小壶盖的配重。OB是配重柄。AOB能绕固定点O自由转动。请在答题纸图丙中作出小壶盖的重力G及其力臂L。
(3)已知:小壶盖质量为4克,OA=3厘米,OC=1.4厘米,OB=1厘米,∠AOB=135°.要求倒水时,壶身最多倾斜45°,小壶盖便自动打开;壶身竖直时,小壶盖在水平位置自动闭合。求配重B的质量取值范围。(配重柄质量和O点的摩擦均忽略不计,取1.4)
10.全球在建规模最大的水电枢纽工程﹣﹣我国白鹤滩水电站进人全面建设阶段。按设计,水电站总库容206.27亿立方米,混凝土双曲拱坝最大坝高289米,顶宽13米,最大底宽72米。电站左岸、右岸地下厂房共有16台水轮发电机组。建成后具有以发电为主,兼有防洪、拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合效益。
(1)水电站库区建成后,该地区空气湿度会增大,这与水的 (填物态变化名称)有关。
(2)从压强角度分析说明水电站混凝土双曲拱坝筑成“上窄下宽”的好处。
(3)水电站枢纽最大总泄洪量约为42000立方米/秒,泄洪6分钟即可装满一个西湖。若以最大总泄洪量泄洪,6分钟内所泄出水的质量是多少?
11. 2017年12月24日,我国自主研制的最大水陆两栖飞机AG600在广东珠海首飞成功。AG600可以在地面或水上起飞和降落,20秒内可一次汲满水12吨,主要用于大型灭火和水上救援。已知飞机空载质量为41.5吨,最大巡航速度500千米/时。(g取10牛/千克)
(1)为了使飞机获得向上的升力,机翼的上侧做成凸圆形状,而下侧成平面形状,其科学原理是 。
(2)某次灭火演习中,AG600蓄满水后加速起飞,然后以最大巡航速度水平飞往演习火场的上空,将水箱中的水次性全部注下。下列有关说法正确的是 。
A.用水灭火可以降低可燃物的着火点
B.加速起飞过程中,飞机的重力势能增加
C.飞机以最大巡航速度水平直线飞行时,飞机受到平衡力的作用
(3)在某次水面滑行测试中,蓄有8.5吨水的飞机,在水面上以36千米/时的速度匀速直线滑行1分钟,若滑行过程中所受阻力为总重的0.5倍,则飞机的牵引力做了多少功?此时飞机的实际功率为多少?
12.某课外活动小组围绕自行车问题进行了广泛研究,其中的部分问题如下:
(1)如图所示,自行车的脚踏和牙盘构成一个轮轴,而轮轴实质上杠杆原理。经测量,脚踏到轴心的距离R=25cm,带动链条的牙盘半径为r=15 cm。若脚踩脚踏所用的力是F=15N,求链条所产生的拉力f。
(2) 我国是自行车王国,有关专家建议大力发展电动自行车。某电动自行车蓄电池的供电电压为24V。若该电动自行车包括载人共重1000N,匀速行驶时所受阻力为总重的0.03倍,而这时供电电流为10A,电能转化为机械能的效率为75%。求:①蓄电池的输出功率; ②自行车前进的速度。
13.杭州地铁工地坍塌,金重牌起重机正将一台被埋挖掘机缓缓吊起,据说这正是几天来媒体大量报道的“连人带机”都被掩埋的挖掘机。如图所示,其部分技术参数如下表所示。
?
(1)该起重机一次最多能吊起的建筑材料重力为多少N?吊起的建筑材料达到最大起重量时,建筑材料到机身的距离是最近还是最远?(g取10N/kg)
(2)该起重机将重为1×104N的建筑材料以最大提升速度吊起7m,起重机对建筑材料做了多少有用功?
14某城市高架桥工程建设,为兼顾城市发展和保护历史文化遗产,需将一栋古建筑平移.在移动过程中,施工人员先在古建筑四周深挖,把古建筑连同地基挖起.然后在地基下铺设平行轨道,如图11所示.再用四个推力均为8 ×105N的千斤顶同时推动古建筑沿轨道缓慢滑动50m,在新地点安放、固定、复原。若古建筑连同地基的总重量为1.5×107N,铺设轨道的地面能承受的最大压强为7.5×105Pa.
问:(1)为防止移动过程中轨道下陷,轨道对地面压力的作用面积至少是多大?
(2)在古建筑的整个平移过程中,四个千斤顶对古建筑做的功是多少?,
15 光对被照射物体确实具有力的作用,科学家正力图用这一原理制造“太阳帆”,用它为太空飞船提供动力,以实现星际旅行。吹动太阳帆的“风”,不再是吹动普通风帆的气流,而是太阳光形成的“光子流”。
(1)你认为这种“光子流”的速度应为_____▲___________km/s。
(2)研究表明,在地球附近,一个正对着太阳的面积为1.0×106 m2的平整光亮表面,受到的太阳光的压力约为9 N。太阳光对这个平面的压强为______▲________Pa。
(3)由于光的压强非常小,即使太阳帆的面积非常大,飞船受到它的压力也是非常小的。但只要时间足够长,安装面积为1.0×104 m2的太阳帆的飞船,也可能在1个月后速度超过2倍声速,如果它能持续飞行3年,速度会被提升到每小时16万公里,这说明光压具有__▲___作用.
(4)在远离地球的太空,宇宙飞船中电气设备所需的电能较难补充,若将薄膜状的太阳能电池敷设在飞船巨大的太阳帆上,就能为飞船提供足够的电能。太阳帆上加装太阳能电池后,太阳能将转化成___ ▲______能和___▲ ______能。
16.小军同学喜欢运动,在一次参加爬杆比赛中,质量为45kg的小军10s内爬到8m高的杆顶,取得较好的成绩(g=10N/kg,杆竖直立在水平地面上)。求:(1)小军爬杆的速度是多少?
(2)小军爬杆过程中,做了多少功?功率是多大?
(3)根据你学过的物理知识,提出类似运动训练和比赛中获得好成绩的方法(写现两点即可)。
17.图甲为某地距离传感器发出和接受超声波信号检测汽车速度的示意图.
(1)已知超声波的速度为340m/s,某次检测车速时,传感器发出至接受超声波信号用了0.4s,求超声波信号遇到汽车时,汽车与传感器之间的距离是多少米?
(2)如果将距离传感器与计算机连接,可以将物体运动的距离(s)―时间(t)图像显示在计算机的屏幕上.利用传感器测得某一汽车在平直公路上运动的距离(s)―时间(t)图像如图乙所示,请在丙图中画出汽车运动的速度(v)―时间(t)图像。
(3)若汽车运动中所受阻力大小为3000N,根据第(2)问题中汽车运动距离(s)―时间(t)图像提供的信息,求汽车在10s内牵引力所做的功。
18.为了在中考的体育测试中取得好成绩,小雨同学每天都进行体育锻炼。
(1)他先沿着200m长的跑道慢跑锻炼,从6:00到6:10共跑了12圈。他的平均速度大约是多少?
(2)慢跑结束后开始跳绳。如果小雨的质量是60kg,他每次起跳高度约是5cm,那么他每跳一次需克服重力做功大约多少焦?
(3)在中考的“1分钟跳绳”测试中,小雨同学跳了160次,而小明同学跳了100次。试问:测试中,成绩好的同学做功一定多吗?说出你的理由。
19.履带式推土机在松软和泥泞的作业环境下发挥着巨大的作用.图中为东方红品牌履带式推土机,右下表为其主要参数.根据表中提供的信息,回答并计算下列问题:
品牌 东方红 履带式推土机 型号 NT855-B280
长×宽×高 6430×4035×3015mm 使用质量 20000kg
额定功率 169kW 额定转速 2000rpm
履齿高度 72mm 履带板宽度 900mm
履带接地长度 3300mm 爬坡能力 30
前进各档速度 0-3.8-6.8- 11.3km/h 后退各档速度 0-4.9-8.2- 13.6km/h
(1)“履带”的主要作用是 ▲ 。“履齿”的主要作用是 ▲ 。
(2)该推土机静止时对地面的压强(g取10N/kg).
(3)假若该推土机以额定功率进行推土作业,在平直的场地上以1m/s的速度匀速行驶了5m,求推土机所受的阻力和推土机所做的功.
(4)推土机给人们带来诸多方便,但也造成了一些负面影响,如能源消耗、尾气污染、噪声污染、交通阻塞等。请你从可持续发展的角度,就我们生活中如何减小汽车的负面影响,提出一条合理化建议 ▲ .
20. 如图为某款擦窗机器人,它凭借其底部的真空泵在机身和玻璃之间形成低气压,牢牢地吸附在竖直玻璃上。请回答:?
(1)擦窗机器人在向上运动工作时,把电能转化为 。
(
(第
30
题图)
)(2)工作时擦窗机器人对玻璃的压力为28牛,内部的气压为99200帕,外界大气压为105帕,求擦窗机器人与玻璃的接触面积至少为多少平方米?
(3)擦窗机器人的总质量为1.2千克,工作时的实际功率为80瓦,它在竖直向上擦窗过程中有0.25%的电能用于克服重力做功。若窗户足够高,持续竖直向上擦窗10分钟,擦窗机器人可上升的最大高度为多少米?
21.图甲是建造长江大桥是使用起吊装置(图中未画出)的钢缆绳拉着实心圆柱体A距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降,在下降到江底之前,始终保持0.2m/s的速度不变。图乙是A下降到江底之前钢缆绳对A的拉力F的随时间t变化的图像(取江水的密度为ρ =1.0×103kg/m3 ,g取10N/kg)。求: 【来源:21·世纪·教育·网】
(1)圆柱体A下降过程中,重力的功率?
(2)圆柱体A的密度
(3)当圆柱体A下降到江(江底视为水平),卸下钢缆绳后,圆柱体A对江底的压力?
22、2015年3月,全球最大的太阳能飞机“阳光动力2号”(如图)开始首次环球航行,途径我国重庆和南京两个城市,此行的重要目的是传播新能源理念。
(1)该机白天飞行时,利用高效太阳能电池板将电磁能(太阳能)转化成电能;夜间飞行时,利用其超轻薄锂离子电池储备的 ▲ 能转化成电能,首次实现昼夜飞行而不耗费一滴燃油。
(2)该机从重庆飞往南京的航程约为1260千米,用时17.5小时,则它飞行的平均速度为
▲ 千米/小时。
(3)为降低飞行时的能量消耗,该机选用新型轻质材料。取面积为1平方米、厚度为1毫米的新型材料,测得其质量为250克,则该材料的密度为 ▲ 千克/米3。
(4)该机重达2.3吨,停在水平地面时轮与地面的总接触面积为1000厘米2,则该机停在水平地面时对地面的压强为多少?(g取10N/kg)
23.小明同学家里新购一辆家用轿车如图所示。
(1)目前家用轿车发动机大都采用汽油机。如图所示是四冲程汽油机的一个工作循环示意图,其中属于压缩冲程的是 ▲ 。
(2)这辆轿车空载时的质量是1600千克,每个轮子与地面的接触面积是0.02 米2。求它空载静止在水平地面上时地面所受到的压强?
(3)随着时代的进步,汽车的速度和性能也得到了很大提高,但更应注重汽车的安全性。当轿车高速行驶时,对地面的压力会变小,请用所学过的知识作出解释: ▲ 。
24、汽车是我们熟悉的交通工具,给我们的生活提供了便利。在汽车制造过程中涉及到许多物理知识:
(1)汽油机是汽车的“心脏”,汽油机的________冲程将内能转化为机械能;
(2)有的汽车尾部设计安装了一种“气流偏导器”,它的上表面平直,底部呈弧形凸起,相当于一个倒置的翅膀(如图所示),当汽车高速行驶时,气体在流速大的地方压强较_____,汽车能产生较大抓地力。
(3)已知汽车每个轮胎与地面的接触面积为300厘米2,汽车总质量为1.5吨,则汽车停在地面上时,产生对地面的压强为多大?
25.美国建筑师凯文朔普费尔设计出了一种能漂浮在水中的城市(如图所示),漂浮城市装有动力装置,可以移动。该漂浮城市三角形建筑的主体结构是中空的,强风能从中通过,可以确保当飓风来临时,把飓风对建筑的破坏降至最低。该漂浮城市高达360m,占地270万平方米,可容纳多达4万居民。酒店、商店只要是普通城市有的,这里都一应俱全。漂浮城市的表面安装有太阳能电池板,接收太阳能的功率为8.0×108W,请回答下列问题:
(1)假如某班级有50位中学生从岸上进入漂浮城市参观,则漂浮城市受到的浮力约增加 ▲
A.2.5×102N B.2.5×103N C.2.5×104N D.2.5×105N
(2)若三角形建筑空洞的面积为2.0×104m2,某次飓风正好垂直于空洞的表面吹入,1s流入空洞的空气质量是1.92×106kg,该地的空气密度是1.2kg/m3。则飓风的风速是 ▲ m/s
(3)若电池板吸收的太阳能只用来提供推动漂浮城市前进所需的能量,漂浮城市在平静的水面上沿直线运动;运动过程中受到的阻力不变.从某一时刻开始,漂浮城市受到水平方向的牵引力F随运动时间t的变化关系如下图甲所示漂浮城市的运动速度v与时间t的关系如下图乙所示。
漂浮城市运动到第25s时受到的阻力为 ▲ N。从第50s钟到100s钟内牵引力做的功为 ▲ J
26.如图是某品牌自动咖啡机及其结构示意图,其工作原理为:当盛水器内的水温升高至一定温度时,水沿导管进入盛有咖啡粉的玻璃杯中,在平衡球作用下,原来水平的平衡杆绕O点转动,盛水器抬升。冷却一段时间后,玻璃杯中的咖啡液体又倒吸进入盛水器,咖啡冲泡完成。
(1)当密封的盛水器内水温升高到一定程度时,其内部的热水开始自动沿导管进入玻璃杯,则此时盛水器内的压强p内与外接大气压p0的大小关系为:p内 ▲ p0(填“大于”“小于”或“等于”)
(2)该咖啡机的平衡球重2.4牛,盛水器自重5牛,以0为支点,平衡球与盛水器重力的力臂之比为5:2。当盛水器内的水为多少牛时,盛水器开始抬升?(写出计算过程,平衡杆和导管的质量不计)
(3)打开出水开关,使0.2千克的咖啡流入重为1牛的水杯中,若水杯底部与水平桌面的接触面积为20厘米2,则水杯对桌面的压强是多少帕?(写出计算过程,g取10N/kg)
2019中考二轮复习之普通物理计算题参考答案
1.【答案】 (1). 10000 (2). 1200焦 (3). 不超速
【解析】分析:(1)无人机停放在水平地面时,对地面产生的压力和它们的重力相等,根据求出对地面产生的压强。
(2)利用计算无人机竖直向上爬升过程中克服重力做功;
(3)利用速度公式求出该轿车的速度,然后与最大限速相比较即可得到答案。
解答:(1)无人机停放在水平地面时,对地面产生的压力:;对地面产生的压强:;
(2)无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做功:;
(3)由题知,摄像机拍摄速度11000帧/秒,已知某轿车通行0.6米的过程中拍摄220帧,则轿车运动的时间:该轿车的速度:,因为,所以,该轿车不超速。
答:(1)1×104;
(2)无人机竖直向上爬升60米的过程中克服重力做了1200J的功;
(3)计算可知该轿车不超速。
【点睛】此题考查压强和功的大小计算、速度公式及其应用,综合性较强,难度适中,关键是知道无人机停放在水平地面时,对地面产生的压力和它们的重力相等。
2. 【分析】(1)根据公式G=mg求出总重力,对地面的压力等于总重力,根据p=求出压强;
(2)根据W=Gh求出克服重力所做的功;
(3)根据每百公里油耗求出72km的耗油量,求出排放二氧化碳的质量;
(4)先计算燃油汽车的费用与电动汽车的费用,并进行比较,再从对环境的污染来考虑。
【解答】解:(1)当该电动汽车空载停在水平地面上时,汽车对地面的压力:
F=G车=m车g=0.8×103kg×10N=8×103N,
汽车对地面的压强:
p===4×105Pa;
(2)电动汽车载着小柯全家(人和行李共200千克),则总重力:
G总=G车+G人行李=8×103N+200kg×10N/kg=1×104N,
由图知,汽车从一坡底行驶到坡顶,其上升高度h=50m,
汽车电动机克服重力所做的功:
W=G总h=1×104N×50m=5×105J;
(3)由表格数据可知,燃油汽车每百公里耗油10升,
则行驶72km耗油的体积:V==7.2L;
油费为6.2元/升×7.2升=44.64元;
因燃烧1升汽油排放2.4千克二氧化碳,
则二氧化碳的排放量为:7.2L×2.4kg/L=17.28kg;
(4)租电动汽车花费45元>燃油汽车费用44.64元,从经济考虑没有节约,但是减少了环境污染。
故:(1)电动汽车对地面的压强为4×105Pa;
(2)汽车电动机克服重力所做的功为5×105J;
(3)44.64;17.28;
(4)租电动汽车花费45元>燃油汽车费用44.64元,从经济考虑没有节约,但是减少了环境污染。
3.【分析】(1)演示器内定滑轮下所挂金属球和配重平衡,若金属球受到浮力,对左侧绳子拉力将减小,由此分析会出现的现象;
(2)已知金属球重力和所用金属材料的体积,由重力和密度公式计算金属材料的密度;
(3)由阿基米德原理计算压入空气前后金属球受到的浮力,再计算两次弹簧测力计的示数,从而判断弹簧测力计示数变化量比较即可。
【解答】解:
(1)由题知,演示器容器内定滑轮下所挂金属球和配重平衡,即G球=G配,
向甲玻璃容器内压入空气后,若金属球受到空气浮力的作用,则金属球对左侧绳子拉力F=G球﹣F浮,所以F<G配,金属球会上升(或配重下降);
(2)金属球重5N,所用金属材料的体积5×10﹣5m3,
则金属材料的密度:ρ====10×103kg/m3;
(3)由阿基米德原理可得,压入空气前金属球受到的浮力:
F浮1=ρ气1gV球=1.2kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m3=0.06N,
金属球对定滑轮左侧拉力F=G球﹣F浮1,
滑轮和细线的重力不计,定滑轮两边绳子拉力向下且相等,弹簧测力计的拉力向上,
所以,由力的平衡条件可得,测力计的示数(测力计的拉力):
F1=2(G球﹣F浮1)=2×(5N﹣0.06N)=9.88N,
同理可得,压入空气后金属球受到的浮力:
F浮2=ρ气2gV球=3.0kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m3=0.15N,
此时弹簧测力计的示数:
F2=2(G球﹣F浮2)=2×(5N﹣0.15N)=9.7N,
所以弹簧测力计示数变化值:
△F=F1﹣F2=9.88N﹣9.7N=0.18N>0.1N。
故答案为:(1)金属球上升(或配重下降);
(2)该金属材料的密度为10×103kg/m3;
(3)能使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛。
【点评】本题通过验证空气浮力的存在考查了对定滑轮的认识、密度和浮力的计算等,要掌握定滑轮特点,并能熟练应用公式是关键。
4.【答案】 (1). r3 (2). 大于 (3). 见解析 (4).
【解析】(1) 雨滴的体积为 V=r3,由得雨滴的质量m=V= r3, 雨滴重力G=mg= r3 ;(2) 雨滴接近地面时可看做匀速直线运动,∴f=G,又∵f= kSv2=kr2v2, G= r3,∴kr2v2=r3,∴v=,又∵k、ρ、g均为定值,∴r越大,速度越大,即在近地面大雨滴的下落速度大于小雨滴的下落速度;(3)设雨滴的质量为m,∵W=Q,由∵W=mgh,Q=cm, ∴mgh= cm, ∴.
5.【答案】 (1). 220000N (2). 7.76m3
点睛:(1)根据浮沉条件求出“蛟龙号”漂浮在水面的浮力。(2)根据满载时浮力、重力的关系求出注入的水的质量,再由密度公式求出满载时注入的水的体积。
6.【分析】(1)由图可知滑轮组绳子的有效股数,根据s绳=ns物求出绳端移动的距离,根据W=Fs求出人的拉力所做的功;
(2)知道拉力F做的功和做功时间,根据P=求出拉力F做功的功率;
(3)根据摩擦力为物重的0.35倍,算出摩擦力;物体匀速移动时处于平衡状态,受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,
不计绳重及机械的摩擦,根据F=(G动+F拉)求出动滑轮的重力。
【解答】解:(1)由图知,n=2,则绳端移动的距离:s绳=ns物=2×2m=4m,
人的拉力所做的功:W=Fs绳=18N×4m=72J;
(2)拉力F做功的功率:
P===18W;
(3)因为物体移动时受到地面的摩擦力为物重的0.35倍,
所以物体受到的摩擦力:f=0.35G=0.35×100N=35N;
因物体匀速移动时处于平衡状态,物体受到的拉力F拉和摩擦力是一对平衡力,
所以,滑轮组对物体的拉力:F拉=f=35N,
不计绳重及机械的摩擦,由F=(G动+F拉)可得,动滑轮的重力:
G动=nF﹣F拉=2×18N﹣35N=1N。
答:(1)人的拉力所做的功为72J。(2)人的拉力做功的功率18W。
(3)动滑轮受到的重力为1N。
【点评】本题考查了功率公式、做功公式、滑轮组绳子拉力公式的应用,关键是滑轮组公式的灵活运用是关键。
7.【分析】(1)根据公式S=来计算通气孔的面积;
(2)医生所需要的力F=△F=△pS;
(3)一定质量的气体,体积越小,压强越大。
【解答】解:(1)根据V=Sh可知,通气孔的面积:
S===6.8×10﹣6m2=6.8mm2;
(2)由题意知,人对笔帽的力应等于笔帽受到的内外压力差,由公式得,医生所用力为:
F=△F=△pS=1.3×104Pa×0.85×10﹣4m2≈1.1N;
(3)当急救者从背后环抱患者,用力向患者上腹部施压时,腹部的体积变小,内部气体的量不变,压强变大,从而把异物压出体外。
故答案为:(1)6.8;(2)1.1;(3)减小。
【点评】本题主要考查了压强公式的应用,关键要理解呼吸道取异物的原理,利用好压强公式的变形。
8.【分析】(1)知道列车的运行速度和路程,利用速度公式求运行时间;
(2)力臂是支点到力的作用线的垂线;
(3)物体在1s做的功叫功率,功率是描述物体做功快慢的物理量;根据P===Fv可求得列车以运营速度匀速直线运行时所受水平阻力大小。
【解答】解:(1)由v=可得,列车从绍兴站出发到达上虞站需要时间t===h=20min;
(2)力臂是支点到力的作用线的垂线;则能表示拉力F的力臂是L1;
(3)列车牵引总功率为5152千瓦,表示的意义是列车每秒做功5152焦耳,
已知v=120km/h≈33.33m/s,
由P===Fv可得,F===1.55×105N。
因为列车以运营速度匀速直线运行,所以f=F=1.55×105N。
故答案为:(1)20;(2)L1;(3)列车每秒做功5152焦耳;列车以运营速度匀速直线运行时所受水平阻力大小为1.55×105N。
【点评】本题考查了速度公式的应,力臂的概念,功率的物理意义,二力平衡条件的应用、功率计算公式的应用等多个知识点,是一道综合性较强的题目。
9. 【分析】(1)外壳是金属,应该与火线、零线绝缘,根据已知条件分析;
(2)重力G方向竖直向下,根据力臂的定义做出重力的力臂;
(3)根据杠杆的平衡条件,当配重柄水平时,配重的有最小质量;当小壶盖水平时,配重有最大质量,根据数学知识结合杠杆的平衡条件求解。
【解答】解:(1)铜是导体,由题意,铜环①、铜环②之间是绝缘的,说明之间有底盘的绝缘体,②、③之间常温下有十几欧姆的电阻,为加热电阻,故与水壶金属外壳相连的装置只能是铜环①,否则与②或③相连则有触电的危险。
(2)小壶盖的重力G方向竖直向下,根据力臂的定义做出重力的力臂,如下图l所示:
(3)当配重柄水平时,可求出配重的最小质量,杠杆示意图如图2:
OD=×OC=×1.4cm=1cm,根据杠杆的平衡条件:
G1l1=G2l2,m1gl1=m2gl2,m2=m1==4g;
当小壶盖水平时,可求出配重的最大质量,杠杆示意图如图3:
OE=×OB=×1cm=0.71cm,
根据杠杆的平衡条件:
G1l1′=G2l2′,m1gl1′=m2gl2′,
m2′=m1=≈7.89g。
故答案为:(1)铜环①;(2)如图1所示;(3)配重B的质量取值范围为4g﹣7.89g。(最小值为3.92g、3.96g、3.98g等,最大值为7.8g、7.84g、7.9g、8g等都可)。
【点评】本题结合实际考查导体和绝续体知识及杠杆的平衡条件的运用,有一定难度。
10. 【分析】(1)物质由液态变成气态的过程叫汽化,汽化包括蒸发和沸腾两种方式;
(2)在液体密度一定时,液体压强与深度成正比;
(3)已知最大泄洪量和泄洪时间,可以得到泄洪体积;已知泄洪体积和水的密度,利用m=ρV得到下泄洪水的质量。
【解答】解:
(1)空气湿度大,即空气中水蒸气的含量大,原因是水吸收热量后汽化为水蒸气弥漫在空气中;
(2)从坝体对地基的作用看,坝体上窄下宽,可以增大地基的受力面积,减小坝体对地基的压强;从水对坝体的作用看,因为水的压强随深度的增大而增大,所以,大坝通常筑成上窄下宽的形状,可以承受更大的液体压强;
(3)6分钟下泄洪水的体积:V=42000米3/秒×6×60秒=1.512×107米3,
由ρ=可得,下泄洪水的质量:m=ρV=1.0×103千克/米3×1.512×107米3=1.512×1010千克。
答:(1)汽化;
(2)从坝体对地基的作用看,坝体上窄下宽,可以增大地基的受力面积,减小坝体对地基的压强;从水对坝体的作用看,因为水的压强随深度的增大而增大,所以,大坝通常筑成上窄下宽的形状,可以承受更大的液体压强;
(3)6分钟所泄出水的质量为1.512×1010千克。
【点评】此题是一道综合应用题,考查了物态变化、液体压强计算公式和密度变形公式的应用,考查的知识点较多,难度不大。
11【分析】(1)流体流速越大,压强越小;流速越小,压强越大;
(2)灭火的原理:清除可燃物或使可燃物与其他物品隔离、隔绝氧气或空气、使温度降到可燃物的着火点以下;
重力势能大小的影响因素:质量和高度。质量越大,高度越高,重力势能越大;
物体静止或做匀速直线运动时处于平衡条件,否则为非平衡状态;
(3)根据飞机重力求出牵引力大小,利用W=Fs计算牵引力做功;利用P=计算功率。
【解答】解:(1)机翼的上侧做成凸圆形状,而下侧成平面形状;空气通过机翼上表面的流速大,通过下表面的流速较小;因为机翼上方的空气流速大、压强较小,机翼下方的空气流速小、压强大,所以机翼受到一个向上的压强差,从而产生向上的升力。
(2)A、着火点是可燃物的属性,不能降低,故A错误;
B、飞机在加速起飞过程中,质量不变,速度增大,动能增大;高度不断增大,重力势能增大,故B正确;
C、飞机以最大巡航速度水平直线飞行时处于平衡状态,则飞机受到平衡力的作用,故C正确;故选BC;
(3)飞机飞行过程中所受阻力:
f=0.5G总=0.5m总g=0.5(m飞机+m水)g=0.5×(41.5+8.5)×103kg×10N/kg=2.5×105N,
因为匀速直线飞行,所以牵引力:F=f=2.5×105N,
飞机飞行的速度:v=36km/h=36×m/s=10m/s,
由v=得,飞机飞行的距离:s=vt=10m/s×60s=600m,
牵引力做功:
W=Fs=2.5×105N×600m=1.5×108J,
飞机的实际功率:
P===2.5×106W。
故答案为:(1)气体的流速越大,压强越小;
(2)BC;
(3)飞机牵引力做功1.5×108J,功率是2.5×106W。
【点评】此题为力学综合题,涉及到重力、速度、功、功率公式的应用,二力平衡条件及其应用等知识,解题的关键是各种公式的熟练运用,此题难度虽然不是很大,但计算过程非常繁杂,稍一疏忽,就可能计算错误。
12.(1)由FR=fr,解得:f=25N。
(2)①蓄电池的输出功率P出=UI=240W。 ②自行车匀速行驶,动力F=f=0.03G =30N;
由P出tη=Fs得,自行车前进的速度:6m/s
13.(1) G=mg=30000牛、 最近
(2)W有=Gh=1×104N×7m=7×104J
14.(1) 解:20米2 (2) 解:1.6×108 焦
15. (1)3×105 9×10 --6 (2)加速或改变物体运动状态
(3) _化学能__ _电能_
16.(1)0.8m/s (2)3600J 360W (3)轻装 增大摩擦 提高速度等
17.(1)68m 2)略;(3)9×105J
18.(1)4m/s (2)30J (3)相同时间内做功多少与重力大小、跳起高度、次数有关。而本题中只明确了次数关系,重力和高度的关系都不明确,无法得出明确结论,所以得分高的同学,做功不一定多。
19.(1)履带的主要作用是增大与地面的接触面积,较小对地面的压强,可以在松软的地面上顺利工作 “履齿”的作用是增大与地面的摩擦,便于爬坡作业。
(2)堆土机静止时对地面的压力大小等于堆土机所受重力大小
F=mg=20000kg×10牛/kg=2×105牛
履带与地面的接触面积
s=3.3m×0.9m×2=5.94m2
堆土机静止时对地面的压强
P = F/S = 2×105N/5.94m2 = 3.37×104Pa
(3)推土机所做的功为
W = Pt = P·S/t = 169×103 W×5m/1m/s = 8.45×105J
∵推土机做匀速直线运动,牵引力与阻力是一对平衡力
∴阻力f = F = W/S = 8.45×105J/5m = 1.69×105N
(4)尽量骑自行车、步行、乘公交车出行;尽量购买小排量汽车
(答出一条即可)答案只要合理即可。
20. (1)机械能; (2)S=0.035m2; (3)h=10m.
21.(1)6×103W (2)1.5×103kg/m3(3)2×104N
22. (1)化学 (2)72 (3)0.25×103
(4)飞机在水平地面上对地面的压力:F=G=mg=2.3×103kg×10N/kg=2.3×104N?
飞机对地面的压强:p=F/S=G/S=2.3×104N/0.1m2=2.3×105Pa?
23. (1)甲
(2)轿车的质量m=1.6t=1600kg,
轿车空载静止在地面上时,地面受到的压力:F=G=mg=1600kg×10N/kg=1.6×104N,
地面的受力面积:S=0.02m2×4=0.08m2,
地面上受到的压强:p=F/S=1.6×104N/0.08m2=2×105Pa.
(3)小汽车在水平路面上静止时,对地面的压力等于其重力.小汽车的形状上面凸起,下面平直,在水平路面上高速行驶时,流过上方的空气流速快,下方的流速慢,上方的压强小,下方的压强大,产生向上的压力差,减小对地面的压力。
24、(1)做功 (2)小
(3)G=mg=1.5t×10N/Kg=1.5×104N
S总=300cm2×4=1200cm2=0.12m2
p====1.25×105Pa
25. (1) C (2)80
(3) 8×108N 2×1010J
26.(1)大于(1分)
(2)由杠杆的平衡条件得:G球×L1=G总×L2,
则盛水器的总重为:G总=G球×L1L2=2.4N×52=6N; (1分)
所以水重为:G水=G总?G器=6N-5N=1N; (1分)
(3)G咖啡=m咖啡g=0.2kg×10N/kg=2N;(1分)
水杯对桌面的压力为:F=G咖啡+G杯=2N+1N=3N,(1分)
受力面积为:S=20cm2=2×10-3m2,
则水杯对桌面的压强是:p=F/S=3N/2×10?3m2=1.5×103Pa。(1分)