名称 | 浙江省2020-2021年中考科学试题分类——专题11 压强和浮力(含解析) | ![]() | |
格式 | docx | ||
文件大小 | 1.0MB | ||
资源类型 | 教案 | ||
版本资源 | 通用版 | ||
科目 | 科学 | ||
更新时间 | 2021-06-24 16:01:17 |
故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
4.【答案】 B
【解析】【分析】流体总是从压强大的地方流向压强小的地方,据此分析解答。
【解答】人体内存在一定的血压,真空袋内气压很小,这时血压从人体流向采集袋,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
5.【答案】 B
【解析】【分析】(1)(3)(4)根据浮沉条件比较浮力和重力的大小关系。
(2)首先根据ρ=mV计算出鸡蛋的密度,再根据浮沉条件计算盐水的密度。
【解答】鸡蛋的重力为G=mg=0.055kg×10N/kg=0.55N。
图甲中,鸡蛋在清水里下沉,则浮力小于重力,即小于0.55N,故A错误;
鸡蛋的密度为;ρ=mV=55g5cm3=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3。图乙中,鸡蛋在盐水中悬浮,则盐水密度等于鸡蛋密度,故B正确;
图丙中,鸡蛋在盐水中漂浮,则浮力等于重力,故C错误;
根据浮沉条件可知,三种状态下浮力的大小关系为:F甲
6.【答案】 A
【解析】【分析】(1)(2)根据液体压强公式p=ρ液gh分析判断;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化。
【解答】A. 向海底下潜过程中,深度变大,根据公式p=ρ液gh可知,潜水员受到海水的压强变大,故A正确;
B.海水中水平游动时,潜水员的深度不变,根据公式p=ρ液gh可知,受到海水的压强不变,故B错误;
C.对背心进行放气后,背心排开水的体积变小,根据F浮=ρ液gV排可知,潜水员受到海水的浮力变小,故C错误;
D. 对背心进行充气后,背心排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,潜水员受到海水的浮力变大,故D错误。
???????故选A。
7.【答案】 A
【解析】【分析】对各个图片进行分析,确定其中包含的物理原理即可。
【解答】A.甲图:无论铁架台怎样倾斜,挂有小球的悬线总是竖直向下,则该实验说明重力的方向是竖直向下的,故A正确;
B.乙图:用黄豆和芝麻混合实验可以类比分子之间的空隙,帮助我们理解,但是不能证明分子之间有空隙,故B错误;
C.丙图:水平面越光滑,小车受到的阻力越小,运动的越远,但是无法模拟阻力为零时的情形,还得借助科学推理才能得出牛顿第一定律,故C错误;
D.丁图:当物体完全浸没在水中时,随着深度的增大,弹簧测力计的示数保持不变,则该实验说明浮力大小跟深度无关,故D错误。
故选A。
8.【答案】 C
【解析】【分析】(1)根据惯性的知识判断;
(2)水平面上物体对地面的压力等于自身重力;
(3)影响摩擦力的因素:①压力;②接触面的粗糙程度;
(4)根据力与运动的关系判断。
【解答】A.一切物体都有惯性,洒水时,洒水车的质量减小,则它的惯性减小,故A正确不合题意;
B.洒水时,洒水车的重力不断减小,那么它对地面的压力一直减小,故B正确不合题意;
C.洒水时,洒水车对地面的压力不断减小,那么它受到地面的摩擦力不断减小,故C错误符合题意;
D.洒水车刹车减速,说明力能改变物体的运动状态,故D正确不合题意。
故选C。
9.【答案】 C
【解析】【分析】对考察船和船锚进行整体分析,根据二力平衡的知识得到力的平衡式,并推导出船的浮力的计算方法,接下来根据三种情况下船锚排开水的体积大小,根据阿基米德原理确定它受到浮力的大小,最后再通过前面得到的关系式比较船所受浮力的大小即可。
【解答】将船和铁锚为一个整体,
图甲中:船受到的浮力为F甲 , 铁锚受到的浮力为F浮1 , 考察船处于漂浮状态,
根据二力平衡的条件可知:F甲+F浮1=G;
那么:F甲=G-F浮1;
图乙中铁锚完全浸没水中但未触底,船身受到的浮力F乙、铁锚受到的浮力F浮2 ,
由于考察船时处于漂浮状态,根据物体受力平衡可知:F乙+F浮2=G;
所以:F乙=G-F浮2;
图丙中由于铁锚沉底,则铁锚受到支持力的作用,
所以船身受到的浮力F丙、铁锚受到的浮力F浮2、支持力F支持 ,
根据受力平衡可知:F丙+F浮3+F支持=G;
所以:F丙=G-F浮3-F支持;
由于图甲铁锚部分浸入水中;图乙和图丙中铁锚完全浸没水中,
则铁锚排开水的体积V排1<V排2=V排3 ,
根据阿基米德原理可知:F浮1<F浮2=F浮3;
所以,F甲>F乙>F丙。
故选C。
?
10.【答案】 A
【解析】【分析】根据阿基米德原理分析浮力增大时人排开水的体积变化规律即可。
【解答】根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,当浮力增大时,人排开水的体积肯定在不断增大。根据图片可知,在从①→②的过程中,人排开水的体积不断增大,从②→③→④,人排开水的体积不变,从④→⑤,人排开水的体积减小,因此运动员受到浮力不断增大的阶段是①→②,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
11.【答案】 B
【解析】【分析】1、气体的流向与气压有关,气体由气压高的地方流向气压低的地方;
2、气压与气体的流速有关,气体流速越快气压越低,反之气压越高;
3、物体温度升高后体积会膨胀。
【解答】A、吸尘器内气体流速快气压低,外部气压高,气体将灰尘等压入吸尘器内,A错误;
B、用手捂住试管后试管内气体受热膨胀,气体从导管跑出,是因为试管内气压增大了,不是形成低压区实现的,B正确;
C、窗外刮大风时气体流速快气压小,房内气体流速慢气压大,窗帘往外飘是因为房外出现了低压,C错误;
D、吸收运动时,胸腔体积增大气压减小,空气从外部进入。通过肺内形成低压区实现,D错误。
故选B
12.【答案】 D
【解析】【分析】首先确定上升过程中气泡的体积变化,然后根据ρ=mV分析气泡的密度变化,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析受到浮力的变化。
【解答】气泡在上升过程中,体积不断变大,而质量不变,根据公式ρ=mV可知,气泡的密度变小;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,水的密度不变,气泡排开水的体积变大,那么它受到的浮力不断变大,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
13.【答案】 C
【解析】【分析】小球向左运动的距离越远,说明对应的左口压强越小,根据流体压强和流速的关系分析即可。
【解答】A.当风从左口吹过时,玻璃管的左口处气体流速大压强小,而右口处气体流速小压强大,于是产生向左的压强差,推动乒乓球向左移动,故A错误;
B.根据图片可知,三个水平玻璃管的横截面积相同,故B错误;
C.上面的乒乓球向左运动的距离最大,因此最上面的玻璃管左口出气压最小,而最下面的气压最大,故C正确;
D.由于没有准确的测量工具,因此无法测量竖管中各处的压强大小,故D错误。
故选C。
14.【答案】 B
【解析】【分析】长方形的面积公式为S=ab,因此只有横轴和纵轴表示的物理量为相乘关系时才能用面积表示,据此分析即可。
【解答】长方形的面积公式为S=ab,
A.根据p=FS可知,压力F与受力面积的比值等于压强p,与阴影面积不符,故A错误;
B.根据F=pS可知,压力等于压强和受力面积的乘积,与阴影面积相符,故B正确;
C.根据P=Wt可知,功与时间的比值等于功率,与阴影面积不符,故C错误;
D.根据t=WP可知,功与功率的比值等于时间,与阴影面积不符,故D错误。
故选B。
15.【答案】 A
【解析】【分析】物体所受压力的大小与受力面积之比叫做压强,压强用来比较压力产生的效果,压强越大,压力的作用效果越明显。
【解答】 小敏提着一盒粽子去看望长辈时,所以手受到的压力是固定的;比较受力面积即可,受力面积越小,则压强越大;
对比四种提法可知,单手提单绳时,手的受力面积最小,则其压强最大;故A符合题意;
故答案为:A。
16.【答案】 A
【解析】【分析】(1)根据二力平衡的知识分析;
(2)根据浮沉条件判断;
(3)平衡力的条件:大小相等,方向相反、作用在同一物体和同一直线上;
(4)相互作用力的条件:大小相等,方向相反,作用在同一直线和两个物体上。
【解答】A.航母始终在水面漂浮,根据二力平衡的知识可知,它受到的浮力等于重力。当战斗机起飞后,航母的重力减小,那么它受到的浮力减小,故A正确;
B.航母能浮在海面上是因为它受到的浮力等于它的总重力,故B错误;
C.甲板上的战斗机受到的重力作用在战斗机上,战斗机对甲板的压力作用在甲板上,二者没有作用在同一物体上且方向相同,肯定不是平衡力,故C错误;
D. 甲板上的战斗机受到的重力与甲板对战斗机的支持力, 二者都作用在飞机上,并不是两个物体上,肯定不是相互作用力,故D错误。
故选A。
17.【答案】 C
【解析】【分析】分析各个现象包含的物理原理,找出其中不同的即可。
【解答】吸饮料时,吸管中气压减小,在外界大气压的作用下,饮料被压入口中;拔火罐时,其中的棉花燃烧消耗氧气,使罐内气压减小,在外界大气压强的作用下,罐被压在皮肤上;吸盘能够紧贴在墙面上,是因为大气压强的作用;高压锅煮饭,利用是液体沸点随气压的增大而升高的原理,因此与其它三个原理不同的是C。
故选C。
二、填空题
18.【答案】 (1)增大
(2)静止
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh分析判断;
(2)如果物体相对参照物的位置发生改变,则它是运动的;否则,它是静止的。
【解答】(1)在下潜过程中,“奋斗者”号所在的深度不断增大,根据p=ρ液gh可知,外表面所承受的液体压强将增大;
(2)奋斗者号”携带样品返航时,若以该样品为参照物,“奋斗者号”的位置保持不变,因此它是静止的。
?
19.【答案】 (1)分子做无规则运动
(2)N;深度 越深,液体压强越大
【解析】【分析】(1)扩散现象说明一切分子都在不停的做无规则运动;
(2)①根据磁极之间的相互作用分析;
②根据液体压强随深度的变化规律解答。
【解答】(1)若地漏不密封,排水管内臭气会扩散到室内。从微观角度解释该现象:分子做无规则运动。
(2)①根据描述可知,磁铁A和磁铁B之间为排斥力,根据“同名磁极相互排斥”可知,若磁体A下端为N极,则磁体B上端为N极。
②当密封盖上方有水时,密封盖下移,开始排水。积水越多,则排水口越大,其原因是:深度越深,液体压强越大。
?
20.【答案】 (1)增大受力面积
(2)公交车
(3)惯性
【解析】【分析】(1)减小压强的方法:①减小压力;②增大受力面积;
(2)如果物体是运动的,则它相对参照物的位置不断改变;如果物体是静止的,则它相对参照物的位置保持不变;
(3)物体保持运动状态不变的性质叫惯性。
【解答】(1)上车后他看到用软质材料做的椅子,坐上去后感觉比用硬质塑料做的椅子要舒服,这是采用增大受力面积的方法使压强减小的缘故。
(2)车子开动后,小嘉发现公交站台竟然往后运动了,因为公交站台相对公交车的位置不断改变,因此他以公交车为参照物。
(3)车子到站后,广播提醒“车辆到站,请各位乘客等车子停稳后再有序下车。如果车子没有停稳就下车,由于惯性人往往会站不稳而跌倒。
21.【答案】 (1)受力面积
(2)胚乳
【解析】【分析】(1)压力大小一定时,受力面积越小,产生的压强就越大,压力的作用效果跟压力大小和受力面积有关。
(2)水稻属于单子叶植物,营养物质储存在胚乳中,淀粉主要来自水稻种子的胚乳。
【解答】(1)图1与图2相比,图1的受力面积更小,当压力大小一定时,受力面积越小,产生的压强就越大,因此竖着切省力的原因是由于减小了受力面积,此时压强越大。
(2)淀粉主要来自水稻种子中胚乳这一结构。
故答案为:(1)受力面积(2)胚乳
?
?
22.【答案】 大;节肢动物
【解析】【分析】(1)在流体中,流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大,据此解答。
(2)图中的昆虫有翅膀,节肢动物门中有翅的一个纲是昆虫纲。?
【解答】由于在流体中,流速越大的地方压强越小,而A处空气流速比B处大,因此对昆虫的压强比B处小。图中的昆虫有翅膀,因此是属于节肢动物门。
故答案为:大;节肢动物
23.【答案】 (1)相互
(2)1
【解析】【分析】(1)甲对乙施加力,乙也同时对甲施加反作用力,这就是物体间力的作用的相互性。
(2)根据浮沉条件计算出漂浮时两栖车模型受到的浮力。
【解答】(1)接通电路后,尾部叶片转动,对空气施加向后的力,同时空气对车子施加向前的力,推动车子向前,这说明物体间力的作用是相互的;
(2)当模型在水中漂浮时,根据浮沉条件可知,它受到的浮力F浮=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N。
24.【答案】 水平平衡;0.2
【解析】【分析】要使杠杆平衡,作用在杠杆上的两个力矩(力与力臂的乘积)大小必须相等。即:动力×动力臂=阻力×阻力臂,用代数式表示为F1·L1=F2·L2。浸在流体内的物体受到流体竖直向上托起的作用力叫作浮力。浮力指物体在流体(液体和气体)中,各表面受流体压力的差(合力)。
【解答】装上水后,把塑料放入水中,容器的水面升高一部分,这时塑料对容器底部的力是均匀的,因此整个装置依然平衡;
ρ=mV =20g25cm3=0.8g/cm3<1.0g/cm3 , 所以塑料块在水中处于漂浮状态,浮力等于重力,F浮=G=mg=20×10-3kg×10N/kg=0.2N ;
故答案为:水平平衡;0.2.
三、实验探究题
25.【答案】 (1)增大
(2)1、5、9
(3)液体种类
【解析】【分析】(1)根据表格,寻找深度h一定而高度H不同的数据,比较水流射程的大小即可;
(2)根据控制变量法的要求选择比照实验;
(3)根据题目描述分析实验中的变量即可。
【解答】(1)比较实验序号1、4、7可知,当小孔在水中的深度h一定时,水流射程s随小孔距桌面的高度H增大而增大。
(2)探究水从小孔水平射出的速度v与小孔在水中的深度h有关时,必须控制小孔的高度H相同而改变深度h,故选实验序号为1、5、9。
(3)小宁再分别用食盐水和酒精替换水进行实验,目的是为了探究液体从小孔水平射出的速度v是否与液体种类有关。
26.【答案】 (1)0.6
(2)控制排开液体的体积相等
(3)金属块碰到烧杯底部
(4)换用密度比水大的液体
【解析】【分析】(1)将表格中电子秤的示数和浮力大小相加,找到其中的数量关系,从而计算出X的值。
(2)浮力的大小与排开液体的体积和液体密度有关,探究液体密度对浮力大小的影响时,必须控制排开液体的体积相等。
(3)根据表格找到液体密度和电子秤示数的变化规律,从而计算出第6次实验中电子秤的示数,然后与实际示数比较即可;
(4)根据表格得到结论,利用这个结论分析增大浮力秤称量范围的方法。
【解答】(1)根据表格可知,每组对应的电子秤示数和浮力大小的和都是4N,则表格中X的值为:4N-3.4N=0.6N。
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的是控制排开液体的体积相等;
(3)将第2组和第3组比较可知,液体密度增加2g/cm3 , 浮力增大0.1N,则第6次实验中,液体密度比第5组增大:1.9g/cm3-1.4g/cm3=0.5g/cm3 , 此时浮力增大:0.1N×0.5g/cm30.2g/cm3=0.25N , 此时浮力应该为:3.3N-0.25N=3.05N。因为2.6N<3.05N,所以可能是金属块碰到烧杯底部。
(4)根据表格可知,液体的密度越大,金属块紧密时受到的浮力越大,因此增大浮力秤称量范围的方法为:换用密度比水大的液体。
27.【答案】 (1)第2、3组
(2)将袋内气体挤压到底部,用刻度尺测出鼓起部分的长度,计算出与袋子长度的比值。
(3)吹出气体进入袋内,袋口内气体流速大于周围气体,气压小于外界气压,周围空气进入袋中。
【解析】【分析】(1)比较第2组或第3组数据可知,嘴贴近袋口时吹气,此时进入袋内的肯定是口吹出的,塑料袋没有充满说明人吹出的气体体积小于塑料袋的容积。当嘴距离袋口10cm吹气时,塑料袋却充满气体,这说明肯定有外面的气体进入口袋,从而证明小明的猜想是错误的。
(2)塑料袋是圆柱形的,根据V=Sh可知,气体的体积肯定与长度成正比。挤压塑料袋,使气体都集中在袋子底部,测量出这部分的长度,然后与袋子的总长度作比即可。
(3)根据流体压强和流速的关系分析解答。
【解答】(1)根据实验结果,可以否定小明猜想的实验组别是第2、3组。
(2)实验中,塑料袋C1中的气体并未充满,用刻度尺粗略测量并估算袋中气体体积在C1容积中的占比的方法为:将袋内气体挤压到底部,用刻度尺测出鼓起部分的长度,计算出与袋子长度的比值。
(3)说明“嘴距袋口10厘米吹气,能使塑料袋充满气体”的原因:吹出气体进入袋内,袋口内气体流速大于周围气体,气压小于外界气压,周围空气进入袋中。
28.【答案】 (1)A,B
(2)装置气密性不好(或装置漏气合理即可)
(3)获取普遍规律(或避免偶然性)
(4)ρgh
【解析】【分析】(1)物理学中对于一些看不见摸不着的现象或不易直接测量的物理量,通常用一些非常直观的现象去认识或用易测量的物理量间接测量,这种研究问题的方法叫转换法;探究一个因素对物理量的影响时,控制其它因素相同而改变这个因素,这种方法叫控制变量法;由一类事物所具有的某种属性,可以推测与其类似的事物也应具有这种属性的推理方法叫类比法。
(2)U形管两侧的高度差逐渐减小,说明与金属盒连接的导管部分气压在减小。如果橡皮膜的深度不变,即液体压强不变,那么只能说明管内漏气了;
(3)在科学研究中,使用最多的就是不完全归纳法。收集的数据越多,得出的结论就更接近实际,即更客观、更公正;
(4)a点的压强由上面水柱的重力产生。首先根据密度公式计算出液柱的质量,再根据重力公式计算出液柱的重力,最后根据压强公式计算该点的压强即可。
【解答】(1)用U形管两侧液面的高度差反映金属盒上受到压强的大小,这种方法叫转换法,故A正确;
探究深度对液体压强的影响时,保证液体的密度相同,这种方法叫控制变量法,故B正确;
本实验过程没有使用类比法,故C错误;
故选AB。
(2) 步骤二中金属盒在水里的位置不动,但U形管两侧的液面高度差逐渐减小的原因是 : 装置气密性不好 ;
(3)小金反思:只进行两次实验就得出结论,结论是不可靠的,还需改变深度、更换液体进行多次实验,其目的是获取普遍规律(或避免偶然性);
(4)设液柱的横截面积为S,那么a点上方液柱的重力为:G=mg=ρVg=ρShg;
那么a点上方受到的压力为:F=G=ρShg;
因此a点上方受到的压强为:p=FS=ρShgS=ρhg。
四、解答题
29.【答案】 (1)空气阻力
(2)解: F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV气囊=1.29kg/m3×10N/kg×2100m3 =27090N
答:飞艇受到的空气浮力为27090N。
(3)解: t= sv=28km8km/h =3.5h
w=Pt=2.2×103W×3.5×3.6×103s=2.772×107J
f=F= Ws=2.772×107J2.8×104m =990N
答:这次飞行,飞行所需时间为3.5h;蒸汽机做的功为2.772x107J
飞行时受到的平均阻力为990N。
【解析】【分析】(1)物体的形状越接近流线型,空气对它的阻力越小;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ空气gV排计算出气囊受到的浮力;
(3)根据公式t=sv计算出飞行时间,根据公式W=Pt计算出蒸汽机做的功,根据 f=F=Ws 计算飞行时受到的阻力。
30.【答案】 (1)解:因为空桶漂浮在水面,所以F浮=G桶=10N
(2)解:上升;
F浮总=ρ液gV排=1×103Kg/m3×10N/kg×6×10-3m3=60N
G石=F浮总-G桶=60N-10N=50N
m石= G石g=50N10N/Kg =5kg
【解析】【分析】(1)当物体漂浮在液面上时,它受到的浮力等于重力,根据浮沉条件计算出空桶受到的浮力;
(2)首先比较鹅卵石受到的浮力的变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析它排开水的体积变化,进而确定水面高度的变化。
? ? ? ?首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算桶受到的浮力,再根据二力平衡G石=F浮总-G桶计算出鹅卵石的重力,最后根据公式 ?m石=G石g 计算鹅卵石的质量。
【解答】(1)因为空桶漂浮在水面,所以F浮=G桶=10N;
(2)鹅卵石原来在水里下沉,那么F浮
鹅卵石的重力:G石=F浮总-G桶=60N-10N=50N;
鹅卵石的重力 m石=G石g=50N10N/Kg=5kg。?
31.【答案】 (1)从金华到东阳共需要t=sv=108km120km/h=0.9h;
(2)停靠时,空载列车对铁轨的压强:p=FS=GS=200×103kg×10N/kg0.8m2=2.5×106Pa;
(3)列车的牵引力F=f=0.04G=200×103kg×10N/kg×0.04=8×104N;
列车的速度v=120km/h=1203.6m/s=103m/s;
则该列车的功率:P=Fv=8×104N×103m/s=2.7×106W。
【解析】【分析】(1)根据公式t=sv计算出从金华到东阳的时间;
(2)根据公式p=FS计算空载列车对铁轨的压强;
(3)首先根据f=0.04G计算出列车受到的阻力,再根据P=Fv计算列车的功率。
32.【答案】 (1)解:t= WP=1千瓦时4瓦=3.6×105焦4瓦 = 9×105秒
t总= 9×105秒9% =1×107秒
s=vt总=0.2米/秒×1×105秒=2×105米=2000千米
答:充电一次总共航行路程2000千米。(其它合理解法也可)
(2)解:该滑翔机处于悬浮状态时,F浮=G物= 515牛
由F浮=ρ液gV排 , 得V排= F浮ρ液g=515牛1.03×103千克/米3×10牛/千克 =0.05米3
所以V油= 0.05米3-0.0495米3=5×10-4米3
答:该滑翔机在600米深度悬浮时,外油囊中油体积为5×10-4米3(其它合理解法也可)
【解析】【分析】(1)根据公式t=WP计算出滑翔机耗电的时间,再根据t总=t9%计算出滑翔机飞行的总时间,最后根据s=vt总计算出一次的飞行总路程。
(2)根据浮沉条件计算出滑翔机悬浮时受到的浮力,再根据丙图确定600m深处时海水的密度,接下来根据阿基米德原理 ?V排=F浮ρ液g 计算出此时滑翔机排开海水的总体积,最后根据V油=V排-V排'计算外油囊中油的体积。
33.【答案】 (1)月球表面没有大气层;改变物体的运动状态;不平衡
(2)F=G=mg火星=240kg×3.76N/kg=902.4N
p= FS=902.4N6×4×10-3m2 =3.76×104Pa
【解析】【分析】(1)打开降落伞后,空气对降落伞会产生巨大的阻力,从而起到减速的作用,根据月球的环境特点解答。物体运动状态的改变包括:由静止变为运动,运动变静止,速度变化和方向改变。当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,它处于平衡状态。
(2)首先根据F=G=mg计算出车轮对火星表面的压力,再根据公式? p=FS 计算出车轮对火星表面的压强。
34.【答案】 (1)②
(2)解: V=mρ=2000kg8×103kg/m3=0.25m3
F浮=ρ液gV排=1×103kg/m?×10N/kg×0.25m3=2500N
G=mg=2000kg×10N/kg=20000N
F拉=G-F浮=20000N-2500N=17500N
(3)密度小、抗压能力强
【解析】【分析】(1)合金指一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化,冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物,据此分析判断;
(2)首先根据密度公式 ?V=mρ 计算出压铁的体积,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算出压铁受到的浮力,接下来根据G=mg计算出压铁的重力,最后根据F拉=G-F浮计算出压铁对“奋斗者”号的作用力。
(3)根据该材料的作用和环境特点解答。
【解答】(1)“奋斗者”号采用的钛合金材料为合金,而不锈钢也是合金,故选②。
(2)压铁的体积: V=mρ=2000kg8×103kg/m3=0.25m3 ;?
压铁受到的浮力F浮=ρ液gV排=1×103kg/m?×10N/kg×0.25m3=2500N;
压铁的重力:G=mg=2000kg×10N/kg=20000N;
压铁浸没时对“奋斗者”号的作用力:F拉=G-F浮=20000N-2500N=17500N。
(3)①空气的密度很小,根据m=ρV可知,相同体积的这种材料质量更小,对“奋斗者”产生的浮力越大;
②由于处于深海,因此这种材料的抗压能力要特别强。
35.【答案】 (1)大气压
(2)等于
(3)解:F=G=mg=0.28kg×10N/kg=2.8N
S=4cm2=4×10-4m2
p= FS = 2.8N4×10-4m2 =7×103Pa
答:玻璃杯对水平桌面的压强是7×103Pa
【解析】【分析】(1)根据大气压强的知识解答;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh分析;
(3)首先根据F=G=mg计算出杯子对桌面的压力,再根据p=FS计算杯子对桌面的压强。
【解答】(1)小科能轻松“吸"到水是利用了大气压;
(2)根据图片可知,图中A、B两点到水面的距离h相等,根据公式p=ρ液gh可知,A点的压强等于B点的压强。
?
36.【答案】 (1)解:洒水时间 t=20t50t/h=0.4h
可喷酒路面的距离:s=vt=15km/hX0.4h=6km
答:最多可连续喷洒6km
(2)解:洒水车的总质量:m= m车+m水=2.4t+20t= 22.4t=2.24×104kg
洒水车的总重:G=mg=2.24X104kgX10N/kg=2.24X105N
洒水车对路面的压力:F=G=2.24×105N
洒水车对路面的压强: p=FS=2.24×105N1.4m2=5.6×105Pa
答:洒水车对地面的压强为5. 6×105 Pa
(3)变小
【解析】【分析】(1)根据吨数每小时洒水吨数计算出洒水时间,根据s=vt计算洒水距离;
(2)根据m= m车+m水计算洒水车和水的总质量,再根据 G=mg 计算出洒水车的总重力;洒水车对地面的压力等于车的总重力,即F=G,最后根据压强公式p=FS计算对路面的压强;
(3)动能与质量和速度有关,重力势能与质量和高度有关,根据机械能=动能+重力势能判断洒水车的机械能变化。
【解答】(1)洒水时间: t=20t50t/h=0.4h; ?
可喷酒路面的距离:s=vt=15km/hX0.4h=6km;
(2)洒水车的总质量:m= m车+m水=2.4t+20t=22.4t=2.24×104kg;
洒水车的总重:G=mg=2.24×104kg×10N/kg=2.24×105N;
洒水车对路面的压力:F=G=2.24×105N;
洒水车对路面的压强: p=FS=2.24×105N1.4m2=5.6×105Pa。
(3) 在本次洒水过程中,洒水车的质量减小,速度不变,因此动能减小;质量减小高度不变,因此重力势能减小;根据机械能=动能+重力势能可知,洒水车的机械能不断减小。
37.【答案】 (1)运动
(2)5×108牛
(3)873.8
【解析】【分析】(1)如果物体相对参照物的位置发生改变,那么它是运动的;否则,它就是静止的;
(2)根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体的重力,即F浮=G排;
(3)在舰载机起飞前后,航母始终在水面漂浮,因此它受到的浮力始终等于自身的重力。由于重力减小了,那么它受到的浮力也减小了,即减小的浮力等于起飞的舰载机的重力,然后根据阿基米德原理△F浮=ρ液g△V排计算出排开水的体积的减少量。
【解答】(1)舰载机起飞时(如图乙),以舰载机为参照物,航母相对舰载机的位置在不断改变,因此是运动的;
(2)在标准排水量时,航母所受的浮力为:F浮=G排=m排g=5×107kg×10N/kg=5×108N;
(3)航母所受浮力的减少量为:△F浮=△G=25×103kg×10N/kg×36=9×106N;
那么航母排开水的体积减少:△V排=△F浮ρ液g=9×106N1.03×103kg/m3×10N/kg=873.8m3。
38.【答案】 (1)80N
(2)500Pa
(3)600J
【解析】【分析】根据丙图可知,在0~4s内,上面放有小箱子的大箱子一起以0.5m/s的速度做匀速直线运动,此时摩擦力等于推力,即AB段;当4s时去掉小箱子后,大箱子的压力减小导致摩擦力减小,此时推力大于摩擦力,于是大箱子做加速运动,即BC段;当5s时,小明减小推力,此时推力等于摩擦力,于是大箱子做匀速直线运动,即CD段。
(1)通过二力平衡确定只有大箱子时受到的摩擦力,而滑动摩擦力的大小与运动速度无关;
(2)AB段两个箱子叠放,根据F=G总计算出对地面的压力,再根据p=FS计算对地面的压强;
(3)首先根据s=vt计算出CD段大箱子运动的距离,然后根据W=Fs计算推力做的功。
【解答】(1)BC段和CD段小箱子被拿走,只有大箱子,由于对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以两个阶段大箱子受到的摩擦力是相等的。因为大箱子在BC段做匀速直线运动,所以它受到的摩擦力与推力相等,即f=F=80N;
(2)AB段大箱子对地面的压力为:F=G总=(20kg+5kg)×10N/kg=250N;
大箱子对地面的压强为:p=FS=250N0.5m2=500Pa;
(3)根据乙图可知,CD段推力为80N;根据丙图可知,CD段大箱子的速度为1.5m/s;
CD段大箱子运动的距离s=vt=1.5m/s×(10s-5s)=7.5m;
推力在CD段对大箱子做的功:W=Fs=80N×7.5m=600J。
39.【答案】 (1)解:铝块的体积:V铝=Sh=5×10-3m?×0.06m=3.0×10-4m3
铝块的质量:m铝=ρ铝V铝=2.7×10-3kg/m×3.0×10-4m?=0.81kg
铝块的重:G铝=m铝g=0.81kg×10N/kg=8.1N
答:铝块的重力为8.1牛顿
(2)解:铝块的提升距离:s=h0-h=0.6m-0.06m=0.54m
提升铝块需要的时间:t= sv1=0.54m0.27m/s =2s
答:把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间为2秒。
(3)解:铝块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV铝=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.0×10-4m3=3.0N
绳子拉力:F1=G铝-F浮=8.1N-3.0N=5.1N
∵P= Wt=Fst =Fv
∴电动机功率:P=F1v1=5.1N×0.27m/s=1.377W
答:电动机输出功率的大小为1.377瓦特。
(4)解:当铝块露出水面后匀速上升时,绳子拉力:F2=G铝=8.1N
此过程中电动机的功率:P=1.377W,
铝块上升速度:v2= PF2=1.377W8.1N =0.17m/s
答:铝块露出水面后匀速上升的速度为0.17米/秒。
(5)解:铝块从浸没于水中到完全露出水面,水对容器底部压强的减小值:△p= △FS=F浮S0=3.0N1×102m2 =300Pa
答:铝块从浸没于水中到完全露出水面,水对容器底部压强的减小值为300帕斯卡。
【解析】【分析】(1)首先根据V铝=Sh计算出铝块的体积,然后根据m铝=ρ铝V铝计算铝块的质量,最后根据G铝=m铝g计算铝块的重力;
(2)铝块上升的高度等于水的深度与铝块高度的差,即s=h0-h ,然后根据t=sv计算提升铝块需要的时间;
(3)首先根据公式F浮=ρ水gV排计算出铝块受到的浮力,然后根据F1=G铝-F浮计算出铝块受到的拉力,最后根据公式P=F1v1计算电动机的输出功率;
(4)当铝块露出水面后匀速上升时,它不受浮力,只受重力和拉力,此时根据F2=G铝计算绳子拉力,再根据公式 v2=PF2计算此时铝块上升的速度;
(5)根据相互作用力的原理可知,水对铝块的浮力等于铝块对容器底部的压力。铝块原来完全浸没在水中,后来全部出水,因此压力的变化值正好等于它完全浸没时的浮力,根据公式 △p=△FS=F浮S0计算水对容器底部压强的减小值。
40.【答案】 (1)解:s=vt=1米/秒×5×60秒=300米
(2)解:F=G=mg=(80+8)千克×10牛/千克=880牛
p= FS=880牛0.008米2 =1.1×103帕
(3)解:克服摩擦力做功的功率P=140瓦×35%=49瓦
f=F= Pv=49瓦1米/秒 =49牛
【解析】【解答】(1)根据公式s=vt计算机器人行驶的路程;
(2)机器人对地面的压力等于它与消毒液的总重力,即F=G总=m总g,然后根据公式p=FS计算机器人对地面的压强;
(3)首先根据P=P输出×35%计算出机器人克服摩擦力做功的功率,然后根据公式F=Pv计算机器人受到的牵引力,最后根据二力平衡计算机器人受到的摩擦力。
41.【答案】 (1)随着气球体积变大,排开空气体积变大;根据阿基米德原理,受到空气浮力也变大,篮球对左盘的压力减小。
(2)解:由欧姆定律I1=U/R总得R总=U/I1=6伏/0.2安=30欧,
则R1=R总-R0=30欧-10欧=20欧,由图丙得FB1=309牛,
根据图丁可知FB是FA的50倍,故FB1=309牛对应的FA1=6.18牛;
I2=U/R'总得R'总=U/I2=6伏/0.15安=40欧
则R2=R'总一R0=40欧一10欧=30欧,
由图丙得FB2=300牛,由图丁得FA2=6.00牛;
根据阿基米德原理,及对篮球和气球整体受力分析:A盘前后2次受到的压力差等于篮球所受浮力的2倍,即:
FA1-FA2=2F浮
F浮=(FA1-FA2)/2=(6.18牛-6.00牛)/2=0.09牛
答:篮球所受的浮力为0.09牛。
(3)指针如图;与密度为1.29千克/米3的空气相比,装置在密度大于1.29千克/米3的空气中,受到浮力较大,则篮球对盘的压力较小,力敏电阻所受压力也较小,电阻较大,电路中的电流较小,则电压表示数较小。
【解析】【分析】(1)天平的示数其实就是托盘受到的压力,而托盘受到的压力等于篮球的重力与它受到浮力的差。根据气球体积的变化,利用阿基米德原理分析浮力的变化,再确定篮球对托盘压力的大小变化即可;
(2)首先根据欧姆定律计算出电流为0.2A时的总电阻,然后根据 R1=R总-R0计算出此时压敏电阻的阻值,再根据丁图确定FB和FC的数量关系,进而计算出此时托盘A受到的拉力 FA1 , 这其实就是篮球的重力;同理,计算出电流为0.15A时托盘A受到的压力 FA2?,二者之差就是现在篮球和气球受到的浮力之和。由于现在的体积是篮球的2倍,所以现在的浮力也是篮球浮力的2倍,那么根据 FA1-FA2=2F浮 计算篮球受到的浮力即可;
(3)首先根据阿基米德原理分析空气密度增大时篮球所受浮力的变化,再确定篮球对托盘压力的变化,进而确定压敏电阻的阻值变化,再根据欧姆定律分析电流变化,最后根据U=IR确定电压表的示数变化即可。
【解答】(1) 打开阀门,气球变大,天平指针向右偏转。指针向右偏转的原因: 随着气球体积变大,排开空气体积变大;根据阿基米德原理,受到空气浮力也变大,篮球对左盘的压力减小。
(2)当电流为0.2A时
由欧姆定律得到:此时的总电阻R总=U/I1=6V/0.2A=30Ω,
则R1=R总-R0=30Ω-10Ω=20Ω , 由图丙得FB1=309N,
根据图丁可知FB是FA的50倍,
故FB1=309N对应的FA1=6.18N;
当电流为0.15A时,
此时的总电阻R'总=U/I2=6V/0.15A=40Ω;
则R2=R'总一R0=40Ω一10Ω=30Ω;
由图丙得FB2=300N,由图丁得FA2=6.00N;
根据阿基米德原理,及对篮球和气球整体受力分析:A盘前后2次受到的压力差等于篮球所受浮力的2倍,即:FA1-FA2=2F浮;
那么篮球受到的浮力F浮=(FA1-FA2)/2=(6.18N-6.00N)/2=0.09N;
(3) 现用此装置测量大于1.29千克/米3的空气密度,指针大致再1.29的左边,如下图所示:
判断依据是: 与密度为1.29kg/m3的空气相比,装置在密度大于1.29kg/m3的空气中,受到浮力较大,则篮球对盘的压力较小,力敏电阻所受压力也较小,电阻较大,电路中的电流较小,则电压表示数较小。
42.【答案】 (1)内能→机械能
(2)做功
(3)解:F=pS=1.1×106 Pa×0.1m2 =1.1×105 N
答:活塞受到蒸汽的压力为1.1×105N。
(4)解:h物= 12 ×0.6m=0.3m
W有 =G物h物= m物gh物 =200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J
P有= w有t = 100×600J60s =1000 W
答:蒸汽机对物体做有用功为 600J, 有用功的功率为 1000W
【解析】【分析】(1)根据能量转化的知识解答;
(2)汽油机的做功冲程,将内能转化为机械能;压缩冲程,将机械能转化为内能;
(3)根据公式F=pS计算活塞受到的蒸汽压力;
(4)首先根据相似三角形原理计算出物体上升的高度,然后根据W=Gh计算蒸汽机对物体做的功;再根据P=Wt计算蒸汽机对物体做功的功率。
【解答】(1) 蒸汽推动活塞上行过程中,能量转化是内能→机械能 ;
(2)蒸汽机活塞上行过程与汽油机的做功冲程相似。
(3) 活塞受到蒸汽的压力是: F=pS=1.1×106?Pa×0.1m2?=1.1×105?N ;
(4)根据图片可知,根据相似三角形原理得到:h物h塞=L2L;
即:h物0.6m=L2L;
解得: ?h物=12×0.6m=0.3m ;
活塞上升一次蒸汽机对物体做了功: W有?=G物h物= m物gh物?=200kg ×10N/kg ×0.3m = 600J?;
蒸汽机对物体做功的功率:?P有=w有t=100×600J60s=1000W 。?
43.【答案】 (1)S=100cm2=1×10-2m2?? p=FS=GS=120N1×10-2m2=1.2×104Pa
(2)F乙=G+F大气=G+p0S=120N+1.0×105Pa×1×10-2m2=1120N
(3)如图
【解析】【分析】(1)甲中金属块与容器的接触面积等于金属块的底面积,而对容器底部的压力等于它的重力,根据公式p=FS计算甲中金属块对容器底部的压强;
(2)在乙图中,由于金属块的下表面与容器底部用蜡密封,因此不会受到水的浮力,此时金属块对容器底部的压力等于自身重力和大气压力的和。
(3)根据V排的变化确定金属块受到浮力的变化,然后根据F压力=G-F浮确定容器底部受到压力的变化,注意计算出相应节点的值。
【解答】(1)甲中金属块与容器的接触面积: S=100cm2=1×10-2m2 ;
金属块对容器底部的压强 : ???p=FS=GS=120N1×10-2m2=1.2×104Pa ;
(2)在乙图中,由于金属块的下表面与容器底部用蜡密封,因此不会受到水的浮力,
金属块对容器底部的压力为: F乙=G+F大气=G+p0S=120N+1.0×105Pa×1×10-2m2=1120N;
(3)当容器里没有水时,金属块对容器底部的压力等于它的重力,即F=G=120N;随着水面的上升,金属块排开水的体积不断增多,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,金属块受到的浮力不断增大。根据公式F=G-F浮可知,容器底部受到的压力不断减小。
? ? ? ?当金属块完全浸没,水面高度达到20cm时,它受到的浮力为:
F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×(0.2m×0.01m2)=20N;此时金属块对容器底部的压力:F=G-F浮=120N-20N=100N;
此后,随着水面的上升,物体受到的浮力不变,那么对容器底部的压力保持不变。如下图所示:
五、综合说理题
44.【答案】 ①液体的深度越深,压强越大,对车门和车窗产生较大的压力,不易开门
②水对车窗玻璃的压力越大,玻璃对窗框的压力就越大,车窗玻璃与窗框之间的摩擦力也就越大,不易降下车窗玻璃
③用安全锤的尖端砸玻璃,受力面积小,增大了对玻璃的压强,容易砸碎玻璃
④水进入车内,车门内外受到水的压力大小相接近,人容易推开车门⑤砸碎车窗玻璃时,窗外水的压强大于车内压强,水能快速进入车内
⑥玻璃被砸碎,说明力能使物体发生形变;推开车门或爬出车窗逃生,说明力能改变物体的运动状态
答案示例:
答:车辆沉入水中越深,水的压强越大,水对车门和车窗产生较大的压力,车内人员无法将车门推开;水对车窗玻璃的压力越大,玻璃对窗框的压力就越大,玻璃与窗框之间的摩擦力也就越大,越不易降下车窗玻璃;用安全锤或其他尖锐物品砸玻璃时,受力面积小,增大了对玻璃的压强,容易砸碎玻璃;较多的水进入车内,使得车门内外受到水的压力大小相接近,人容易推开车门而逃生。
【解析】【分析】①根据公式p=ρ液gh分析水的压强随深度的变化,再根据F=pS分析车窗收到压力的变化,得到不易开门的原因;
②根据车窗压力的变化分析车窗玻璃受到摩擦力的变化,从而得到车窗不易降下的原因;
③根据p=FS分析安全锤的尖端非常小从而导致容易击碎玻璃的原因;
④根据二力平衡确定车内外水深相同时,车门容易被推开的原因;
⑤水总是从压强大的地方流向压强小的地方,据此分析杂碎窗玻璃时水进入车内的原因;
⑥根据力的作用效果分析玻璃杯杂碎的原因和推开车门的原因。
【解答】车辆沉入水中越深,水的压强越大,水对车门和车窗产生较大的压力,车内人员无法将车门推开;水对车窗玻璃的压力越大,玻璃对窗框的压力就越大,玻璃与窗框之间的摩擦力也就越大,越不易降下车窗玻璃;用安全锤或其他尖锐物品砸玻璃时,受力面积小,增大了对玻璃的压强,容易砸碎玻璃;较多的水进入车内,使得车门内外受到水的压力大小相接近,人容易推开车门而逃生。