江苏省南通市南通中学附属学校2022-2023学年八年级下学期期末物理模拟练习试卷(含答案)
展开2022-2023学年江苏省南通市崇川区南通中学附属学校(下)期末物理模拟练习试卷
1. 立定跳远测试中,小明想:地球自转会影响成绩吗?对此,下列认识正确的是( )
A. 向东跳有利 B. 向西跳有利
C. 向南或向北跳有利 D. 向各个方向跳都一样
2. 下列工具中,在使用时可以省距离的是( )
A. 开瓶器 B. 道钉撬
C. 竹筷子 D. 老虎钳
3. 如图所示,我们的祖先曾用滚木巧妙地移动巨石。下列措施中,改变摩擦力大小的方法与此相同的是( )
A. 在衣服的拉链上涂些蜡 B. 自行车转轴处装有滚珠轴承
C. 用力压住橡皮,来回擦去写错的铅笔字 D. 汽车在冰雪路面行驶,车轮上绕有铁链
4. 如下图的三种场景中,拉力F1、F2、F3大小相等,在拉力的作用下物体移动的距离相等。若拉力所做的功分别记为W1、W2、W3,下列关于它们大小关系的判断中正确的是( )
A. W1=W2
A. a、d B. a、c C. b、d D. b、c
6. 在重38N的铁桶中装满水,水重90N,用手提住铁桶,再将这桶水浸没在河里,此时手提水桶所用的力( )
A. 0 B. 38N
C. 小于38N D. 大于38N,小于128N
7. 一个物体静止在水中,如图a所示,将它提高到最高位置(如图b)静止释放,假设只受重力和浮力作用,那么物体会向下运动到最低位置(如图c),然后在最高和最低两个位置之间不停地做上下运动。忽略容器内液面高度变化。则下列说法错误的是( )
A. 物体向下运动过图a位置时,速度最大 B. 物体到达最低位置时,浮力大于重力
C. 物体向上运动过图a位置时,浮力小重力 D. 物体到达最高位置时,速度等于0
8. 双杠屈臂伸是中学生体育测试的项目之一,若一个普通中学生在30s内完成12次屈臂伸、该学生此过程中克服重力做功的平均功率最接近于( )
A. 20W
B. 60W
C. 100W
D. 140W
9. 如图是高空中的一只热气球,以下有关它的说法正确的是( )
A. 为使静止的热气球下降,必须继续给热气球中的空气加热
B. 为使静止的热气球下降,只需把热气球上的物体抛掉一部分
C. 正在匀速下降的热气球,假如有一物体从热气球上掉下,热气球将立即上升
D. 正在匀速下降的热气球,假如有一物体从热气球上掉下,热气球将先下降后上升
10. 如图所示,在两个相同的烧杯中装有相同体积的甲、乙两种液体,将一个空的塑料药瓶瓶口扎上橡皮膜,用外力先后将药瓶竖直地浸入两种液体中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在液体里的位置相同,橡皮膜的形变程度相同。下列判断正确的是( )
A. 药瓶在两种液体中均处于悬浮状态
B. 两种液体的密度大小关系是ρ甲=ρ乙
C. 橡皮膜受到的液体压强大小关系是p甲 D. 药瓶在两种液体中受到的浮力大小关系是F浮甲>F浮乙
11. 在测量大气压的实验中,为消除活塞与针筒间的摩擦对实验的影响,某同学采用了图示装置。将注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯中水的质量为700g;然后向外缓慢抽水,当活塞刚开始向右滑动时,测得杯中水的质量为500g。烧杯质量为100g,活塞面积为7×10-5m2,g=10N/kg,轮轴间的摩擦和细线重不计。则所测大气压的值应为( )
A. 1.01×105Pa B. 1.10×105Pa C. 1.00×105Pa D. 以上都不正确
12. 用图示装置探究杠杆的平衡条件。保持左侧的钩码个数和位置不变,使右侧弹簧测力计的作用点A固定,改变测力计与水平方向的夹角θ,则选项中关于动力F随夹角θ、动力臂L变化的关系图象中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
13. 中国跳水队被称为“梦之队”,如图,跳水运动员在向下压跳板的过程中,跳板由于发生______ (选填“弹性”或“非弹性”)形变,产生的弹力使运动员的______ 发生改变。运动员在空中向上运动过程中受到______ 个力作用。(不考虑空气阻力)
14. 中国新冠疫苗接种率已达87%,注射疫苗用的注射器吸取药液时,是利用______ 药液吸取上来的;注射器的针头做得很尖,是为了增大其使用时的______ ,以便容易刺入人体;戴口罩时用力按压条使之与鼻梁充分吻合,说明力可以使物体______ 。
15. 小明用质量相等的木块和小车探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”。
在A、B、C三次实验中,小明每次都用弹簧测力计沿水平方向拉物体做______ 运动,弹簧测力计的示数分别如图所示。分析A、B两次实验数据可知,______ (选填“木块”或“小车”)的表面更粗糙。在C实验中,若小明将拉力增加到3N(小车仍随木块一起运动),此时木块受到地面的摩擦力为______ N。
16. 舰船满载排水量达1.23×104t,则其满载时受到的浮力为______ N。舰载直升机起飞后,舰船受到的浮力______ 。从海水密度较小的西太平洋航行到海水密度较大的印度洋,舰船排开海水的质量______ 。
17. 小明利用18cm长的吸管、细铜丝、铅丸、石蜡等材料自制密度计。制作密度计的过程中,需要一个盛放液体的容器,现有250mL的量筒和400mL的烧杯供选择,小明应选择______ 。小明将自制的密度计放入水中,发现密度计不能直立漂浮,其原因可能是______ 。改进后小明将密度计放入水中,用刻度尺测出吸管露出水面的长度是10.8cm,小明将该密度计放入某液体中,吸管露出液面的长度为9cm。则此液体的密度为______ kg/m3。
18. 如图所示,轻质杠杆OA 中点悬挂重为80N 物体,在A 端施加一竖直向上的力F,杠杆在水平位置平衡,则力F 的大小是______N,保持F 的方向不变,将杠杆从A 位置匀速提升到B 位置的过程中,力F 将______选填“变大”、“变小”、或“不变”)。
19. 如图有一个重5N的物体漂浮在水面上,有五分之一的体积露出水面,则此时物体受到的浮力是______ N,该物体的密度是______kg/m3。(g=10N/kg)
20. 一边长为10cm的正方体物块,从距离水平地面3m的高处由静止释放,空气阻力忽略不计,用压力传感器记录了从物块撞击地面开始到最后完全静止时的压力变化情况,并根据记录的数据绘制了压力随时间变化的关系图象,如图所示,则物块的质量为______ kg,物块下落过程中,重力所做的功为______ J,物块对地面的最大压强为______ Pa。将该物块投入水中静止时所受浮力为______ N。
21. 如图所示,乒乓球漂浮在水面上,请画出乒乓球受力的示意图。
22. 如图所示,O为杠杆支点,请画出杠杆在如图所示位置平衡时,受到的动力F和阻力臂LG。
23. 如图所示,画出用该滑轮组提升重物时最省力的绳子绕法。
24. 如图甲,质量为4.5kg,边长为0.1m的正方体合金块静止在水平地面上。如图乙,用细线将合金块挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加与杠杆垂直的力F1时,杠杆在水平位置平衡,其中OB=3OA.(酒精的密度为0.8×103kg/m3,取g=10N/kg)求:
(1)合金块的密度;
(2)合金块对地面的压强;
(3)拉力F1的大小;
(4)若将图甲中的合金块放入足够多的酒精中,则静止时受到的浮力。
25. 工人用如图所示的滑轮组运送建材上楼,每次运送量不定,滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计。若某一次工人将重800N的建材匀速竖直向上提升了6m,所用的拉力为300N,求:
(1)动滑轮的重力;
(2)钢绳自由端移动的距离;
(3)当所运送建材的重为1100N时,工人作用在绳子上的拉力。
26. 某同学用如图所示的装置“探究阻力对物体运动的影响”。
(1)他在水平面上分别铺上不同材料,让同一小车从相同斜面上的同一高度由静止滑下,目的是使小车到达斜面底端时的______ 相同;小车在毛巾表面上运动时受到的重力和支持力是一对______ 力。
(2)实验发现:小车分别在毛巾、棉布和木板表面上滑行时,在木板表面滑行距离最远。说明小车受到的阻力越小,运动状态越______ (选填“容易”或“不容易”)改变。牛顿第一定律______ (选填“能”或“不能”)直接由实验得出。
(3)在太空失重环境中,王亚平将冰墩墩推向叶光富后,冰墩墩做______ 运动。
27. 小明利用2.5mL注射器、0∼10N的弹簧测力计、刻度尺和细线来估测本地的大气压值。
(1)实验时,首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,这样做的目的是______。
(2)如图甲,拔去橡皮帽,将活塞推至注射器筒的底端,用手沿水平方向慢慢地拉动注射器筒,当活塞开始滑动时,此时弹簧测力计示数为0.6N,则活塞与注射器筒间的摩擦力为______N.若增加拉动注射器筒的拉力,当注射器筒水平向右加速运动过程中,弹簧测力计的示数将______(选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(3)他重新将活塞推至筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔。水平向右慢慢拉动注射器筒,当活塞开始滑动时,此时弹簧测力计示数为6.6N;然后,如图乙用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度为______cm,则本地大气压强的测量值为______Pa。
(4)若实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值______(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(5)实验室还有10mL注射器,其活塞的横截面积为2cm2,小明认为不能采用10mL注射器来估测大气压的值,其理由是______。
28. 在学习浮力部分知识时萱萱想要探究“浮力的大小和哪些因素有关”,操作步骤如图1a、b、c、d、e、f。
实验步骤
b
c
d
e
f
测力计示数/N
2.4
2.3
2.2
2.2
2.0
(1)表格中缺少a的实验数据,请你根据图1a读出数据:______ N,在实验步骤b中物体所受的浮力为______ N。
(2)分析实验步骤a、b、c、d,浸在水中的物体所受的浮力与______ 有关,分析______ 三个实验步骤,浸没在水中的物体所受的浮力与深度______ (选填“有关”或“无关”)。
(3)萱萱用表格中的数据算出了步骤f中液体的密度是______ kg/m3。
(4)同组的小春同学想用电子秤来测量矿石的密度,实验步骤如图2:
①电子秤放在水平桌面上,装有适量水的烧杯放在电子秤上,电子秤示数如图2A所示;
②把被测矿石用细线拴好,缓慢放入装有水的烧杯中,矿石未触碰到烧杯底部,电子的示数如图2B所示;
③然后缓慢放下矿石,让被测矿石沉入烧杯底部,如图2C所示。
根据实验步骤中的数据,可测出被测矿石的质量是______ g,被测矿石的密度是______ kg/m3。
29. 密度是物质的重要属性,生产、生活中常常需要测量各种液体的密度.某同学在综合实践活动中自制了测量液体密度的杠杆密度计,可以从杠杆上的刻度直接读出液体密度的数值,受到了老师的肯定和表扬,结构如图所示.
所用器材:轻质杠杆(自身重力忽略不计)、两种规格的空桶(100mL和200mL)、质量为m的物体A、细线.
设计过程如下:
(1)将杠杆在O点悬挂起来,空桶悬挂在B点,质量为m的物体A悬挂在C点时,杠杆水平平衡.测出B点到O点的距离为L,C点到O点的距离为L0,此时C点的密度刻度线应标注为______.
(2)在B点的空桶内注满液体,空桶容积为V,移动物体A至C1位置,使杠杆在水平位置平衡,C1点到O点的距离为L1,此时C1点的密度值为______(用题中所给的字母表示).
(3)已知密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为3.2cm,则密度为1.0×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为______cm.
(4)要使制作的杠杆密度计测量精度更高一些,应选择______规格的空桶(选填“100mL”或“200mL”).
30. 阅读短文,回答问题:
核潜艇
庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。我国某核潜艇H最大潜深350m,完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮。已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m3,江水密度ρ江为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是______。
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会______,将给核潜艇带来安全隐患。为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是______(选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”)。
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,说明______;核潜艇H所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为______N。
(4)该核潜艇H浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.0×103m3,此时核潜艇H的总重量是多少?(请写出计算过程)
(5)该核潜艇H在深海某区域内以某一速度匀速下降,在到达一定深度后从水舱中向外排出6t的海水,经过一段时间,核潜艇H以相同的速度匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇H所受阻力仅与速度有关。则核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为______N。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】解:立定跳远测试中,跳起之前,人与地面具有相同的速度。由于惯性,跳起来之后人依然要保持原来的运动状态,在相同的时间内,人转过的距离与地面转过的距离相等,所以无论跳远运动员向那个方向跳起,结果都一样。所以选项A、B、C错误。
故选:D。
物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性,惯性大小只和质量有关,与物体的运动状态、物体的形状、位置等都无关。
本题主要考查学生对惯性知识的理解和掌握情况。生活中有很多惯性的例子,要求学生善于发现日常生活中惯性现象。
2.【答案】C
【解析】解:A、开瓶器在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,省力但费距离,故A不符合题意;
B、道钉撬在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,省力但费距离,故B不符合题意;
C、竹筷子在使用时,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,费力但省距离,故C符合题意;
D、老虎钳在使用时,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,省力但费距离,故D不符合题意。
故选:C。
结合图片和生活经验,先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。
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】B
【解析】解:用滚木巧妙地移动巨石是变滑动为滚动来减小摩擦。
A、在衣服的拉链上涂些蜡,减小接触面的粗糙程度减小摩擦,故A不符合题意。
B、自行车转轴处装有滚珠轴承,用滚动代替滑动减小摩擦,故B符合题意。
C、用力压住橡皮,来回擦去写错的铅笔字,是在接触面粗糙程度一定时,增大压力增大摩擦,故C不符合题意。
D、汽车在冰雪路面行驶,车轮上绕有铁链是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度增大摩擦,故D不符合题意。
故选:B。
用滚木巧妙地移动巨石是减小摩擦,减小摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时减小压力;在压力一定时减小接触面粗糙程度;用滚动代替滑动;使接触面脱离。
掌握摩擦力大小的影响因素,理解增大和减小摩擦的方法,并且能解释生活中有关增大有益摩擦和减小有害摩擦的实例。
4.【答案】A
【解析】解:由图可见,第一幅图中滑轮为定滑轮,它的特点是不省力,不省距离,所以拉力移动的距离等于物体移动距离为s,拉力做的功为:W1=F1s;
第二幅图中,拉力移动的距离也等于物体移动距离为s,拉力做的功为:W2=F2s;
第三幅图中滑轮为动滑轮,可以省一半力,但是费距离,拉力移动距离为2s,拉力做的功为:W3=F3×2s。
又因为拉力F1、F2、F3大小相等,
所以综上分析可得:W1=W2
根据功的计算公式W=Fs可知:比较功的大小要比较拉力F和移动距离s的大小,从题目中找出F、L的大小就可比较做功的多少。
本题考查功的计算,比较做功多少的题目,要紧扣做功的两个必要条件,只要比较出拉力和移动距离的大小关系,即可根据公式W=FL比较出做功的多少关系。
5.【答案】D
【解析】解:a图:气流从U形管左边上方吹过,此时左边上方空气流速大,压强小,而右边压强不变,所以在左右两边压强差的作用下,左边液面应该升高,而图中右边液面升高,故图示不合理;
b图:气流从U形管左边上方吹过,此时左边上方空气流速大,压强小,而右边压强不变,所以在左右两边压强差的作用下,左边液面升高,故图示合理;
c图:向U形管左边抽气,其左边液面上方的大气压变小,而右边液面上方的大气压不变,左边的大气压小于右边的大气压,左边的液面应该上升,而图中右边的液面升高,故图示不合理;
d图:向U形管左边充气,其左边液面上方的大气压变大,而右边液面上方的大气压不变,左边的大气压大于右边的大气压,右边的液面上升,故图示不合理;
丁图:
综上分析可知,b、c两图合理,a、d两图不合理。
故选:D。
(1)利用流体压强和流速的关系,对a、b两图进行分析判断;
(2)比较U形管两液面上方的大气压强,对c、d两图进行分析判断。
此题考查流体压强和流速的关系、大气压的综合应用,解答此题的关键是比较U形管两边压强的大小。
6.【答案】C
【解析】解:水和桶一起浸没在河里,所以桶里的水和河里的水合在一起,桶所受浮力等于桶排开等体积水的重力,对水桶进行受力分析可知水桶受到了重力、浮力和手的提力,水桶受力平衡,所以G桶=F提+F浮=38N,所以F提=38N-F浮<38N,所以A、B、D不符合题意,只有C符合题意;
故选C.
此题考查了阿基米德原理公式:F浮=ρgv排,对水桶进行受力分析,可知水桶受到了重力、浮力、和手的提力,受力平衡.
解决此类题目的关键是看清物体在水中的状态,然后根据阿基米德原理公式:F浮=ρgv排计算浮力,对水桶进行受力分析,求解拉力大小.
7.【答案】C
【解析】解:a图时,物体处于漂浮状态,浮力等于重力,故C错误;
将物体提高到最高位置时,由静止释放,此时物体排开液体的体积小,浮力小于重力,向下做加速运动,当到达(a)位置时,浮力等于重力,合力为零,速度达到最大,故A正确;
物体到达最低位置时,排开水的体积大于a处时排开水的体积,浮力大于重力,故B正确;
物体到达最高位置时,不再向上运动,速度等于0,故D正确。
故选:C。
(1)漂浮时浮力等于重力;
(2)物体从最高处下落时,排开水的体积最小,浮力最小,浮力小于重力,加速下落,当到a位置时浮力等于重力,速度达到最大,继续下落,浮力大于重力,减速下落至最低点;
(3)从最低点上升时浮力大于重力加速上升,当到a位置时,浮力等于重力,速度最大,然后减速上升,上升到最高位置,速度达到零。
本题考查了浮沉条件的应用以及力与运动的关系,是一道综合题,有一定的难度。
8.【答案】B
【解析】解:中学生的体重约为600N,每次双杠屈臂伸上升的高度相当于人头的高度,约为0.25m,
则做一次双杠屈臂伸克服重力做功:W=Gh=600N×0.25m=150J,
在30秒内完成12次屈臂伸,30s共做功W总=12×150J=1800J
全过程克服重力做功的平均功率为:P=W总t=1800J30s=60W,故B正确,ACD错误。
故选:B。
根据W=Gh计算做一次双杠屈臂伸克服重力做功,进一步计算30秒内完成12次屈臂伸共做功,根据功率公式计算全过程克服重力做功的平均功率。
本题考查做功公式和功率公式的灵活运用,属于基础题。
9.【答案】D
【解析】解:A、静止的气球处于平衡状态,所以受到的重力和浮力是一对平衡力,所以两者相等。通过对气球加热,使气球内的空气膨胀,体积增大所受的浮力增大。此时浮力大于重力,所以气球上浮而不是下降。故A错误。
B、静止的气球处于平衡状态,所以受到的重力和浮力是一对平衡力,所以两者相等。把气球上的物体扔掉一部分,物体的重力减小,小于浮力,所以气球上浮而不是下降。故B错误。
C、正在匀速下降的热气球处于平衡状态,所以受到的重力和浮力是一对平衡力,所以两者相等。假如有一物体从热气球上掉下,此时重力小于浮力,但由于惯性,气球不会立即上升,而是先下降后上升下降。故C错误。
D、正在匀速下降的热气球处于平衡状态,所以受到的重力和浮力是一对平衡力,所以两者相等。假如有一物体从热气球上掉下,此时重力虽然小于浮力,但由于惯性,气球不会立即上升,而是先下降后上升。故D正确。
故选:D。
首先对静止或匀速运动即处于平衡状态的气球的受力分析,明确其受力的大小关系。根据采取的措施或假设,分析受力大小的变化,利用力和运动的知识来解决此题。
物体受力后,物体运动状态一般要发生变化,特别要注意就是此题中CD选择项提到的情景,由于惯性的存在导致了此时的物体运动的方向和其受到合力的方向是不一致的。只有当其速度减小到零时,两者才会相同。
10.【答案】D
【解析】解:
BC、由于橡皮膜的形变程度相同,则橡皮膜受到的液体压强相同;即p甲=p乙,故C错误;
由图可知:橡皮膜在甲液体中所处的深度小于在乙液体中所处的深度,已知p甲=p乙,则根据p=ρgh可知:两种液体的密度大小关系是ρ甲>ρ乙,故B错误;
AD、由于是同一个空的塑料药瓶,且橡皮膜的形变程度相同,则塑料药瓶排开的甲乙液体的体积相同,根据F浮=ρ液gV排知,受到的浮力关系是F浮甲>F浮乙,故D正确;
同一个空的塑料药瓶的重力一定,由于F浮甲>F浮乙,所以药瓶在两种液体中不会都处于悬浮状态,故A错误。
故选:D。
(1)根据橡皮膜的形变程度相同可知橡皮膜受到的液体压强相同;
(2)由于橡皮膜在液体中所处的深度不同,根据液体压强公式p=ρgh比较两液体的密度大小。
(3)根据橡皮膜受到的压强变化判断瓶子排开水的体积变化,然后根据F浮=ρgV排判断受到的浮力变化;
(4)由于是同一个空的塑料药瓶,则重力一定,据此与浮力相比较即可判断其状态。
此题考查液体压强特点、阿基米德原理,是一道综合性较强的题目,关键是根据橡皮膜的形变程度判断出受到的液体压强大小关系。
11.【答案】C
【解析】解:当注射器中的活塞开始向左滑动时,G1=(0.7+0.1)kg×10N/kg=8N,
此时,对活塞受力分析可得:f+F=G1=8N;
当注射器中的活塞开始向右滑动时,G2=(0.5+0.1)kg×10N/kg=6N,
此时,对活塞受力分析可得:F-f=G2=6N;
两式联立解得:F=7N;
所以,大气压p=FS=7N7×10-5m2=1×105Pa;
故选:C。
当注射器中的活塞开始向左滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相同;当注射器中的活塞开始向右滑动时,此时摩擦力与所受的大气压力方向相反。
据此对活塞受力分析,根据物体受力平衡得出关系式,求出大气对活塞产生的压力,然后利用p=FS求出压强。
利用注射器测量大气压时,用到的公式是p=FS,所以要分别得出大气压力F和活塞的横截面积S.利用二力平衡可得出大气压力,并知道活塞的面积S,便可求出大气压的值了。
12.【答案】D
【解析】解:A、动力F和θ的关系,当F从水平→90∘→水平,F对应的动力臂,先变小后变大,所以A错误;
B、当θ等于90∘时动力最小但不为零,所以B错误;
CD、根据杠杆平衡条件:
FL=F2L2得,F=F2L2L,则F和L成反比,所以C错误,D正确。
故选:D。
通过测力计和水平方向的夹角变化,找出力臂的变化情况,结合杠杆平衡条件找出动力和θ的变化情况,和动力和动力臂变化情况。
此题考查了,力臂的变化情况、杠杆的平衡条件、取特殊值的思想、和数学反比例函数的综合,属于比较难的题目。
13.【答案】弹性 运动状态 一
【解析】解:
跳水运动员压跳板的力使跳板发生弹性形变,则跳板产生向上的弹力;
在跳板弹起过程中,弹力的作用效果使运动员的运动状态发生改变;
因为地球附近的物体都要受到重力作用,所以运动员在空中向上运动过程中仍只受重力一个力的作用。
故答案为:弹性;运动状态;一。
(1)物体由于发生弹性形变而产生的力叫做的弹力;
(2)力的作用效果有两个:一是改变物体的形状,二是改变物体的运动状态;
(3)地球上的物体都要受到重力作用。
掌握力作用的两种效果,力可以改变物体的形状、改变物体的运动状态,物体运动方向的改变和速度的改变都称为运动状态的改变。
14.【答案】大气压 压强 发生形变
【解析】解:(1)用注射器吸取药液时,用手向后拉动活塞,使针管内的压强变小,外面的药液在大气压作用下,通过针头进入针管里;
(2)注射器的针头做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大其使用时的压强,以便容易刺入人体;
(3)戴口罩时用力按压条使之与鼻梁充分吻合,是压力改变了压条的形状,说明力可以使物体发生形变。
故答案为:大气压;压强;发生形变。
(1)注射器吸取药液利用的是大气压;
(2)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;
(3)力的作用效果有二:改变物体的形状,改变物体的运动状态。
本题考查大气压的应用、增大压强的方法、力的作用效果,难度不大,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。
15.【答案】匀速直线 小车 2.8
【解析】解:(1)小明在探究“滑动摩擦力大小与什么因素有关”的实验中,每次她都应用弹簧测力计沿水平方向拉物体做匀速运动,使拉力与物体所受摩擦力二力平衡;测力计的示数分别如图所示,A的示数1.4N,B的示数1.7N,压力相同时,B的拉力大,即滑动摩擦力大,接触面越粗糙,故小车的表面更粗糙;
(2)如果突然将拉力增加到3N,因压力大小和接触面粗糙程度不变,故则此时木块受到桌面的摩擦力大小不变,为2.8N。
故答案为:匀速直线;小车;2.8。
(1)掌握二力平衡条件,在实验中,只有沿水平方向拉动木块做匀速直线运动,其受到的拉力和摩擦力才相互平衡,大小相等;分析A、B、C实验数据中的相同点和不同点,比较摩擦力的大小变化是由哪个因素引起的,便可得出结论;
(2)影响滑动摩擦力大小因素有两个:压力大小和接触面的粗糙程度。
本题是一道实验探究题,该实验的目的是探究滑动摩擦力、阻力对物体运动的影响,考查了控制变量法,难度不大。
16.【答案】1.23×108 变小 不变
【解析】解:舰船满载排水量达1.23×104t,其满载时漂浮,所受浮力F浮=G排=m排g=1.23×104×103kg×10N/kg=1.23×108N;
舰载直升机起飞后,总重力变小,仍然漂浮,根据F浮=G可知舰船受到的浮力变小;
从海水密度较小的西太平洋航行到海水密度较大的印度洋,舰船仍然漂浮,浮力不变,根据F浮=G排=m排g可知它排开海水的质量不变。
故答案为:1.23×108;变小;不变。
舰船满载排水量达1.23×104t,其满载时漂浮,根据F浮=G排=m排g得出受到的浮力;
舰载直升机起飞后,总重力变小,仍然漂浮,根据F浮=G可知舰船受到的浮力的变化情况;
从海水密度较小的西太平洋航行到海水密度较大的印度洋,仍然漂浮,浮力不变,根据F浮=G排=m排g可知它排开海水的质量的变化。
本题考查浮沉条件和阿基米德原理的应用,属于基础知识,难度不大。
17.【答案】250mL的量筒 重心偏上 0.8×103
【解析】解:
(1)由于该吸管制成的密度计高度较高,而400mL的烧杯底面积较大、高度相对较小;当把该密度计放入盛有液体的烧杯中时,密度计可能接触底部,密度计不能正常使用且需要测量长度,所以制作密度计的过程中,需要一个盛放液体的容器应该是250mL的量筒;
(2)自制的密度计放入水中不能直立漂浮,其原因可能是重心偏上;
因为密度计不管是在水中还是在液体中,都是漂浮状态,
所以F浮水=F浮液=G,
设密度计的底面积为S,已知吸管露出水面的长度是10.8cm,所以吸管浸入水中的深度为18cm-10.8cm=7.2cm,浸入液体中的深度为18cm-9cm=9cm,
则ρ水gSh水=ρ液gSh液,
即:1.0×103kg/m3×g×S×0.072m=ρ液×g×S×0.09m,
解得ρ液=0.8×103kg/m3。
故答案为:250mL的量筒;重心偏上;0.8×103。
(1)根据量筒和烧杯各自的用途解答;
(2)根据密度计的长度可求得吸管浸入水中的深度;根据密度计漂浮时浮力等于重力列出关系式即可求出液体的密度。
密度计是物体的沉浮条件的实际应用,要结合阿基米德原理和沉浮条件分析有关问题:放入不同的液体,液体密度越大,排开体积越小,类似现象:轮船从江中驶入大海。
18.【答案】40 不变
【解析】解:(1)如图,杠杆在A位置,轻质杠杆OA 中点悬挂重为80N 物体,则阻力臂L2=12OA,在A 端施加一竖直向上的力F,则动力臂L1=OA,
由杠杆平衡条件可得:FL1=GL2,
则F=GL2L1=80N×12OAOA=40N。
(2)杠杆在B位置时,由下图可知:OA'为动力臂,OC'为阻力臂,阻力不变为G,
由△OC'D∽△OA'B得,OC'OA'=ODOB=12,
由杠杆平衡条件可得:F'×OA'=G×OC',
则F'=G×OC'OA'=12G=12×80N=40N。
由此可知,当杠杆从A位置匀速提到B位置的过程中,力F的力臂将变小,但力F的大小不变。
故答案为:40;不变。
(1)在A位置如图,OA、OC为动力F和阻力G的力臂,知道C是OA的中点,也就知道两力臂的大小关系,知道阻力G的大小,利用杠杆的平衡条件求动力F的大小;
(2)在B位置,画出动力和阻力的作用线,找出动力臂、阻力臂,利用三角形的相似关系,确定动力臂和阻力臂的大小关系,再利用杠杆平衡条件分析拉力F的大小变化情况。
本题考查了学生对杠杆平衡条件的了解和掌握,能画出杠杆在B位置的力臂并借助三角形相似确定其关系是本题的关键。
19.【答案】50.8×103
【解析】解:(1)因为物体漂浮,所以物体受到的浮力:
F浮=G=5N。
(2)由F浮=ρ水gV排可得,排开水的体积为:
V排=F浮ρ水g=5N1.0×103kg/m3×10N/kg=5×10-4m3;
因为物体有五分之一的体积露出水面,
所以有五分之四的体积浸入水中,
物体的体积:
V=54V排=54×5×10-4m3=6.25×10-4m3,
物体的质量:
m=Gg=5N10N/kg=0.5kg,
物体的密度:
ρ=mV=0.5kg6.25×10-4m3=0.8×103kg/m3。
故答案为:5;0.8×103。
(1)知道物体的重力,利用漂浮条件求出物体受到的浮力;
(2)利用阿基米德原理求物体排开水的体积(浸在水中的体积),又知道有五分之一的体积露出水面,可求物体的体积,利用G=mg求物体质量,利用密度公式求物体的密度。
本题考查知识点比较多,密度的计算、浮力的计算(漂浮条件、阿基米德原理的变形公式),关键是公式的灵活运用,难度不大。
20.【答案】0.6183.6×103 6
【解析】解:
①根据压力随时间变化的关系图象可知,物块静止时对地面的压力F=6N,
则物块的重力:G=F=6N,
物块的质量:m=Gg=6N10N/kg=0.6kg;
②物块下落的高度h=3m,则重力所做的功:W=Gh=6N×3m=18J;
③由图象可知,物块撞击地面时的最大压力F最大=36N,
物块的底面积:S=10cm×10cm=100cm2=1×10-2m2,
则物块对地面的最大压强:
p最大=F最大S=36N1×10-2m2=3.6×103Pa;
④物块的体积:V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10-3m3,
物块的密度:ρ物=mV=0.6kg1×10-3m3=0.6×103kg/m3,因为ρ物<ρ水,所以该物块投入水中时会漂浮,受到的浮力F浮=G=6N。
故答案为:0.6;18;3.6×103;6。
①利用G=mg求得其质量;
②根据压力随时间变化的关系图象,可得出物块静止时对地面的压力,利用F=G求物块重力,再利用W=Gh求得重力所做的功;
③由图得出最大压力,知道受力面积,利用压强公式求最大压强;
④已知正方体物块的边长,可求得其体积,然后利用密度公式求物块的密度,据物体的密度和液体密度的关系判断物体的浮沉情况,并得出浮力大小。
此题综合考查了重力、功、密度、压强的计算和物体浮沉条件的应用,能从图象中找出有用的信息是本题的关键。
21.【答案】解:过球心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条带箭头的线段表示出重力和浮力,二者大小相等,并标出G和F浮,如下图所示:
【解析】(1)漂浮在水面上的物体,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力;
(2)用一条带箭头的线段把力的大小、方向、作用点表示出来即可。
作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点。
22.【答案】解:图中动力的力臂LF已画出,过动力的力臂LF的末端作一条垂直于LF的直线即为动力F的作用线,与杠杆的交点为动力的作用点,为使杠杆平衡,动力方向向上;
物体对杠杆的拉力作用在杠杆上,方向竖直向下,据此画出阻力F2,再从支点O作阻力的垂线,垂线段为其力臂LG,如图所示:
。
【解析】力臂是支点到力的作用线的距离,过动力臂的末端作一条垂直于力臂的直线,可得动力作用线,进而画出动力F1;先画出杠杆上的阻力,再画出阻力的力臂。
此题考查力臂和力的示意图的画法,明确力与力臂的垂直关系是解答此题关键。
23.【答案】解:将绳子的一端固定在定滑轮的挂钩上,然后将绳子绕在滑轮组上,此时有4段绳子拉着动滑轮,是最省力的,如图所示:
【解析】要使滑轮组省力,就是使最多的绳子段数来承担动滑轮的拉力,图中滑轮组由两个动滑轮和一个定滑轮组成,根据“奇动偶定”的原则确定省力的一种。
滑轮组最省力的绕绳方法,其实就是寻找连接动滑轮最多的绳子的段数,明确了这一点,滑轮组的绕法就变得非常简单。
24.【答案】解:(1)合金块的密度:ρ=mV=4.5kg(0.1m)3=4.5×103kg/m3;
(2)合金块对地面的压力:F=G=mg=4.5kg×10N/kg=45N;
合金块对地面的压强:p=FS=45N(0.1m)2=4500Pa;
(3)已知OB=3OA,F2=G=45N,
根据杠杆的平衡条件可得:F1LOB=F2LOA,
则拉力F1的大小:F1=F2LOALOB=13×45N=15N;
(4)因为合金块密度大于酒精的密度,因此合金块完全浸没在酒精中,则合金块受到的浮力:F浮=ρ酒精gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=8N。
答:(1)合金块的密度为4.5×103kg/m3;
(2)合金块对地面的压强为4500Pa;
(3)拉力F1的大小为15N;
(4)若将图甲中的合金块放入足够多的酒精中,则静止时受到的浮力为8N。
【解析】(1)根据密度公式求出合金块的密度;
(2)合金块对地面的压力等于重力,根据G=mg求出重力,再利用p=FS求出对地面的压强;
(3)根据OB=3OA以及杠杆平衡条件:F1L1=F2L2,拉力F1的大小;
(4)比较合金块密度与酒精密度的关系确定合金块在酒精中的状态,然后根据F浮=ρ酒精gV排求出浮力。
本题考查了重力公式、压强公式、杠杆平衡条件以及阿基米德原理的应用,注意:把合金块静止放在水平地面时对地面的压力等于其重力。
25.【答案】解:
(1)由图示可知,n=3,
滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计,由F=13(G+G动)可得,动滑轮的重力:G动=3F-G=3×300N-800N=100N;
(2)已知建材上升的高度为6m,则钢绳自由端移动的距离:s=3h=3×6m=18m;
(3)滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计,当所运送建材的重为1100N时,工人作用在绳子上的拉力:F'=13(G'+G动)=13×(1100N+100N)=400N。
答:(1)动滑轮的重力为100N;
(2)钢绳自由端移动的距离为18m;
(3)当所运送建材的重为1100N时,工人作用在绳子上的拉力为400N。
【解析】(1)由图示可知,n=3,滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计,根据F=13(G+G动)求出动滑轮的重力;
(2)已知建材上升的高度,根据s=nh求出钢绳自由端移动的距离;
(3)滑轮与钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计,当所运送建材的重为1100N时,根据F=13(G+G动)求出工人作用在绳子上的拉力。
本题考查了滑轮组中动滑轮重、绳子自由端拉力以及绳子自由端通过距离的计算,正确找到通过动滑轮绳子段数和用好不计摩擦和绳重,拉力F=1n(G+G轮)是解题的关键。
26.【答案】速度 平衡 不容易 不能 匀速直线
【解析】解:
(1)让小车从斜面的同一高度由静止下滑的目的是:使小车到达水平面时的速度相同;
小车在毛巾表面上运动时小车受到的重力和支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上,是一对平衡力;
(2)实验中发现小车分别在毛巾、棉布和木板表面上滑行时,在木板表面滑行距离最远,说明接触面越光滑,小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,运动状态越不容易改变;
牛顿第一定律描述的是物体不受力时的状态,实际上不受力的物体是不存在的,所以牛顿第一定律不能直接由实验得出;
(3)由实验推理得假如小车受到的阻力为零,即水平方向上小车不受力,小车的运动状态将不会改变,做匀速直线运动,所以在太空失重环境中,王亚平将冰墩墩推向叶光富后,冰墩墩不再受力,将做匀速直线运动。
故答案为:(1)速度;平衡;(2)不容易;不能;(3)匀速直线。
(1)为完成“阻力对物体运动的影响”的实验,应采用控制变量法,即保持小车到达水平面时的速度相同;
一对平衡力必须大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上;
(2)分析实验现象,即可得出运动距离与阻力大小的关系;
牛顿第一定律是在实验的基础上推理得出的,因实际中不受力的物体不存在,则牛顿第一定律不能直接由实验得出;
(3)运动物体不受力的作用将做匀速直线运动。
本题是一道实验题,目的是探究阻力对物体运动的影响,该实验是学习牛顿第一定律的基础。牛顿第一定律是在大量实验的基础上通过分析、概括、推理得出来的。
27.【答案】排尽筒内空气,防止空气进入 0.6不变 4.009.6×104 偏小 大气对活塞的压力较大,超过测力计的量程
【解析】解:(1)将活塞推至底部并用橡皮帽堵住小孔,这样做的目的是为了排尽注射器内的空气,防止外面的空气进入;
(2)用手沿水平方向慢慢地拉动注射器筒,当活塞开始滑动时,此时弹簧测力计示数为0.6N;活塞受到两个力的作用:拉力和摩擦力,这两个力为一对平衡力,故活塞与针筒间的摩擦力为0.6N;
影响摩擦力大小的因素是压力和接触面的粗糙程度,与速度无关,故当注射器筒水平向右加速运动过程中,弹簧测力计的示数将不变;
(3)当活开始滑动时,此时弹簧测力计示数为6.6N,则大气产生的压力为:F=6.6N-0.6N=6N;
由图乙知,刻度尺有刻度部分的长度为:L=4.00cm,
注射器的横截面积为:S=VL=2.5cm34.00cm=0.625cm2=0.625×10-4m2;
大气产生的压强为:p=FS=6N6.25×10-5m2=9.6×104Pa;
(4)如果筒内空气没有排尽,拉力的测量值会偏小,根据公式p=FS可知,导致测得的大气压值偏小;
(5)当大气压约为105Pa,当面积为2cm2,即0.0002m2时,
由p=FS可得,
F1=pS1=105Pa×0.0002m2=20N,
因为已知弹簧测力计量程为10N,超过了测力计的量程,
所以小明不能采用10mL注射器来估测大气压的值。
故答案为:(1)排尽筒内空气,防止空气进入;(2)0.6;不变;(3)4.00;9.6×104;(4)偏小;(5)大气对活塞的压力较大,超过测力计的量程。
(1)注射器的活塞推至注射器筒的底端,排出注射器内的空气;
(2)根据二力平衡分析摩擦力的大小;影响摩擦力大小的因素是压力和接触面的粗糙程度;
(3)读出刻度尺由刻度部分的长度,根据V=Sh算出活塞的横截面积,根据测力计示数和摩擦力求出大气压力,根据公式p=FS求出大气压;
(4)注射器筒内有空气会使拉力变小,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏小;若实验中摩擦较大,则测得的拉力F变大,在面积不变的情况下,测得的大气压会偏大;
(5)从弹簧测力计的量程这一角度考虑。
此题的综合性较强,既考查了二力平衡条件的应用、固体压强的计算公式的应用等知识点,又考查了学生应用所学知识分析和解决实际问题的能力。
28.【答案】2.70.3排开液体的体积 ade 无关 1.4×103 3002.5×103
【解析】解:(1)由图a可知,弹簧测力计分度值为0.1N,其示数为2.7N,即物体所受的重力为2.7N。
由表可知,图b中弹簧测力计的示数为2.4N,则图b中物体所受的浮力F浮b=2.7N-2.4N=0.3N;
(2)同理可求得图c中物体所受的浮力为0.4N,图d中物体所受的浮力为0.5N;比较b、c、d三个图我们可以发现,随着物体浸入液体的体积(排开液体的体积)的增加,物体所受的浮力也在增加,所以我们可以得出结论:物体所受的浮力与其排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,受到的浮力就越大;
同理可求得图e中物体所受的浮力为0.5N,与图d中物体所受浮力相等;图d、e中,物体浸没在液体中,排开液体的体积相同,只是所处的深度不同,而物体所受的浮力相同,这说明物体所受的浮力与物体所处的深度无关;
(3)根据表格中数据,图f中物体所受的浮力为F浮f=2.7N-2.0N=0.7N。
图e、f两次实验中,物体排开液体的体积相同,所以我们可以根据阿基米德原理列出:
F浮=ρ水gV排=0.5N;——①
F浮'=ρ液gV排=0.7N——②;
联立①②的ρ液=1.4×103kg/m3,步骤f中液体的密度为1.4×103kg/m3;
(4)由AC两图可得矿石的质量为:m石=mC-mA=650g-350g=300g=0.3kg;
B图中,矿石悬挂在细绳上,矿石受到水竖直向上的浮力,物体间力的作用是相互的,矿石给水一个竖直向下的压力作用在容器的底部,导致电子秤的示数增加,对比A图,增加的压力和浮力大小相等,
所以,矿石浸没时受到的浮力F浮=(mB-mA)g=(0.470kg-0.350kg)×10N/kg=1.2N;
根据阿基米德原理,F浮=ρ水gV排=ρ水gV石=1.0×103kg/m3×10N/kg×V石=1.2N解得V石=1.2×10-4m3;
矿石的密度:ρ石=m石V石=0.3kg1.2×10-4m3=2.5×103kg/m3;
故答案为:(1)2.7;0.3;(2)物体排开液体的体积;a、d、e;无关;(3)1.4×103;(4)300;2.5×103。
(1)根据弹簧测力计的分度值和指针位置读数;当物体浸在液体中时,物体所受的浮力等于物体重G减去弹簧测力计的示数F,分别计算出b、c、d浮力大小,得出随着物体浸入液体的体积(排开液体的体积)的增加,物体所受的浮力的变化情况。
(2)根据表格中数据我们可以求得图e中物体所受的浮力,与图d中物体所受浮力作比较。图d、e物体浸没在液体中,排开液体的体积相同,只是所处的深度不同,据此得出物体所受的浮力与所处的深度的关系;
(3)根据表格中数据我们可以求得图f中物体所受的浮力。图e、f两次实验中,物体排开液体的体积相同,所以我们可以根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排,列出等式求解出液体的密度;
(4)图A测量烧杯和水的总质量,图C测量烧杯、水和矿石三者的总质量,两次电子秤示数之差即为矿石的质量;B图中,矿石悬挂在细绳上,矿石受到水竖直向上的浮力,物体间力的作用是相互的,矿石给水一个竖直向下的压力作用在容器的底部,导致电子秤的示数增加,对比A图,增加的压力和浮力大小相等;
根据阿基米德原理,利用矿石的浮力求出矿石排开液体的体积,矿石的体积等于矿石排开液体的体积,然后根据密度公式求出矿石的密度。
本题为探究浮力的大小和哪些因素有关实验,除考查称重法测浮力、数据分析外,重点考查了密度公式、受力分析与物体浮沉条件的综合应用,包括阿基米德原理法求解矿石的密度,以及二次用不同方法求解液体密度,综合性强,所以难度很大。
29.【答案】0m(l1-l0)Vl 4 200 mL
【解析】解:(1)将杠杆在O点悬挂起来,空桶悬挂在B点,质量为m的物体A悬挂在C点时,杠杆水平平衡,此时桶中没有放液体,即液体的密度为0;
(2)在B点悬挂空桶时,杠杆平衡,根据杠杆的平衡条件可得:
G桶⋅l=GA⋅l0,即:G桶⋅l=mg⋅l0----------①
在B点的空桶内注满液体,空桶容积为V,则液体的重力G液=m液g=ρ液Vg,
由于此时移动物体A至C1位置,杠杆在水平位置平衡,则根据杠杆的平衡条件可得:
(G桶+G液)⋅l=GA⋅l1,即:(G桶+ρ液Vg)⋅l=mg⋅l1-----------------②
由①②可得:ρ液=m(l1-l0)Vl。
(3)已知密度为0.8×103kg/m3刻度线与零刻度线之间的距离为3.2cm,即此时的物体A的力臂为:l'=l0+3.2cm,
根据杠杆的平衡条件可得:(G桶+G')⋅l=GA⋅l',
即:(G桶+0.8×103kg/m3×Vg)⋅l=mg⋅(l0+3.2cm)------------------③
当测量密度为1.0×103kg/m3的液体时,即此时的物体A的力臂为l''=l0+△l,
根据杠杆的平衡条件可得:(G桶+G'')⋅l=GA⋅l'',
即:(G桶+1.0×103kg/m3×Vg)⋅l=mg⋅(l0+△l)------------------④
解①③④可得:△l=4cm。
(4)设物体A对杆秤的力为动力,则液体和桶对杆秤的力为阻力,根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2可得:
L1=F2L2F1,在动力F1和阻力臂L2不变的情况下,“增大液体的重力,即通过增大空桶的容积”,则L1变大,即该密度秤的精确度会增大。
所以,应选择200 mL规格的空桶。
故答案为:(1)0;(2)m(l1-l0)Vl;(3)4;(4)200mL。
(1)由于空桶悬挂在B点,物体A悬挂在C点杠杆水平平衡时桶里没有任何的液体,所以此时液体密度应为零。
(2)首先根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2分析得出在B点悬挂空桶时空桶、物体A的重力和力臂的关系表达式;
空桶内注满液体时,根据G=mg=ρVg求出液体的重力,然后根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2分析得出空桶内注满液体时,空桶和液体、物体A的重力和力臂的关系表达式;最后联立即可求出液体密度。
(3)空桶时根据杠杆平衡列出等式;空桶倒满密度为1.0×103kg/m3的液体时根据杠杆平衡列出等式;空桶倒满密度为0.8×103kg/m3的液体时根据杠杆平衡列出等式;通过三次杠杆平衡利用杠杆平衡条件确定秤砣的位置即可判断;
(4)根据杠杆平衡的条件F1L1=F2L2分析即可。
本题考查了杠杆的平衡条件,解决此题的关键是能够真正理解杠杆的平衡条件并熟练运用。
30.【答案】D 下沉 从水舱中向外排水 力的作用是相互的 1.92×106 3×104
【解析】解:(1)A、核潜艇在水下需要承担较大的压强,所以潜水艇的外壳用硬度大的特种钢材制成的,故A错误;
B、核潜艇是通过改变自身重力达到浮沉的,故B错误;
C、核潜艇悬浮和漂浮时排开水的体积不相同,根据F浮=ρgV排知所受的浮力不相等,故C错误;
D、核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,液体的密度减小,根据F浮=ρgV排知所受的浮力变小,故D正确;
故选:D;
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,海水跃层是上层密度大、下层密度小,因此由F浮=ρgV排可知,会造成潜艇受到的浮力减小,浮力小于重力,所以潜水艇会突然下沉;
因为潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的,所以此时将潜艇水舱向外排水,使潜艇受到的重力小于浮力,实现上浮;
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方,由于物体间力的作用是相互的,海水对螺旋桨施加一个向前的力,核潜艇就前进了;
由图乙可知,当风速为100m2/s2时,核潜艇受到的阻力f=3×106N,
当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为f'=(8m/s)2100m2/s2×3×106N=1.92×106N;
(4)完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t,则V=V排=m排ρ海水=8.24×103×103kg1.03×103kg/m3=8×103m3;
潜艇浮出海面处于漂浮时,排开水的体积V排'=V-V露=8×103m3-1.0×103m3=7×103m3,
根据漂浮条件和F浮=ρ液gV排可得,此时潜艇的总重量:
G=F浮=ρ海水gV排'=1.03×103kg/m3×10N/kg×7×103m3=7.21×107N;
(5)潜水器在同一区域所受浮力F浮相同,速度相同,所受阻力大小相同,
潜水器匀速下潜时:G=f+F浮,匀速上浮时:G'+f=F浮,G-G'=6×103kg×10N/kg=6×104N,
解得,f=3×104N。
故答案为:(1)D;(2)下沉;从水舱中向外排水;(3)力的作用是相互的;1.92×106;(4)7.21×107N;(5)3×104。
(1)①根据钢的特点分析解答;
②核潜艇是通过改变自身的重力来实现浮沉的;
③根据F浮=ρgV排分析解答;
④根据F浮=ρgV排分析解答浮力的变化;
(2)根据悬浮的条件判断悬浮在水中的潜艇受到的浮力和重力的关系,用压缩空气将水舱里的水排出一部分后重力减小,根据浮力和重力的关系判断物体的运动情况;
(3)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;
根据核潜艇所受的海水的阻力与航速的关系图可知当核潜艇H航速为8m/s时核潜艇H所受的海水阻力;
(4)潜艇浮出海面处于漂浮时,求出排开水的体积,利用阿基米德原理和漂浮条件即可求出艇的总重量;
(5)对潜水器进行受力分析,由平衡条件求出潜水器受到的阻力。
此题综合考查了阿基米德原理的应用、液体压强、物体浮沉条件的应用等多个知识点,是一道综合性较强的题目。
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