![重庆市西南大学附属中学校2023-2024学年九年级上学期开学考试物理试题01](http://www.enxinlong.com/img-preview/2/6/14846772/0-1695261985065/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![重庆市西南大学附属中学校2023-2024学年九年级上学期开学考试物理试题02](http://www.enxinlong.com/img-preview/2/6/14846772/0-1695261985124/1.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
![重庆市西南大学附属中学校2023-2024学年九年级上学期开学考试物理试题03](http://www.enxinlong.com/img-preview/2/6/14846772/0-1695261985147/2.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
重庆市西南大学附属中学校2023-2024学年九年级上学期开学考试物理试题
展开2023-2024学年重庆市西南大学附中九年级(上)开学物理试卷
一、选择题(每题只有一个选项正确,每题3分,共36分)
1.(3分)暑假的一个傍晚,你在北碚朝阳正码头散步,如下估计,你觉得正确的是( )
A.嘉陵江江边的大气压约为1.2×105Pa
B.江水滔滔是由于水分子在不断做无规则热运动
C.嘉陵江大桥的柱状桥墩受到水的浮力大约为4×105N
D.鱼上钩了!江边钓鱼的人把钓鱼竿拉起来时,费了力,但是省了距离
2.(3分)在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中,我国运动员谷爱凌获得冠军,她在雪道上自由下滑的过程中,如果不计雪道阻力和空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.动能不变,重力势能不变,机械能不变
B.动能增大,重力势能增大,机械能不变
C.动能增大,重力势能减少,机械能不变
D.动能减少,重力势能减少,机械能减少
3.(3分)下列四幅图中,力有对物体做功的是( )
A.推车未推动 B.提着滑板水平前行
C.搬石未搬起 D.用绳子提升物体
4.(3分)如图所示的生活用具,在使用中属于费力杠杆的是( )
A.钢丝钳 B.羊角锤
C.核桃钳 D.筷子
5.(3分)为了说明骑电动车要戴安全头盔的道理,某同学做了一个模拟实验:将两个相似的鸡蛋甲、乙分别放在纸筒上,鸡蛋甲上方放一个轻质瓶盖,拿一根筷子用大小相同的力分别敲击,如图所示。结果鸡蛋甲完好无损,鸡蛋乙立即破碎。下列有关叙述错误的是( )
A.放上瓶盖后可以增大受力面积
B.敲击时鸡蛋上部受到的压强甲比乙大
C.鸡蛋乙被敲碎说明力能改变物体的形状
D.要提高实验的可靠性还需多次实验
6.(3分)用如图所示滑轮组匀速提升500N的重物,10s内物体上升了1m。大滑轮重20N,每个小滑轮重10N,滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200N。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,下列结论正确的是( )
A.动滑轮对重物做的功为520J
B.自由端施加的拉力的功率为52W
C.使用此滑轮组能匀速提起重为600N的物体
D.若机械效率为80%,则提升的物重为160N
7.(3分)如图甲所示,重为G、底面积为S的圆柱形容器(不计容器壁的厚度)放置在水平桌面上,容器内装有密度为ρ、重为G1的液体;将体积为V、重为G2的长方体物块A用细线系好,使A浸没在液体中,如图乙所示,此时细线对物块A的拉力为F,下列说法错误的是( )
A.甲图中,容器底部所受液体的压强为
B.乙图中,液体对物块A作用的合力大小为F﹣ρgV
C.乙图中,物块A所受的重力与拉力的合力大小是ρgV
D.乙图中,容器对桌面的压力为G+G1+G2﹣F
8.(3分)把实心金属块浸没在盛满酒精的杯中静止后,溢出酒精8g(ρ酒精=0.8×103kg/m3),若把这一金属块浸没在盛满水的杯子中静止后,从杯中溢出水的质量是( )
A.15g B.12.5g C.10g D.8g
9.(3分)“美好的一天,从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上,行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱(含箱内物体)受到的重力G如图乙所示,则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中的F1、F2?你的判断是( )
A.F1可能,F2不可能 B.F1不可能,F2可能
C.F1和F2都可能 D.F1和F2都不可能
10.(3分)如图所示,水平桌面上放有三个完全相同的容器,将同一个正方体物体先后放入a、b、c三种液体中,物体静止时液面相平。则下列判断正确的是( )
A.液体对三个容器底部的压强相等
B.三种液体的密度关系为ρa>ρb>ρc
C.三个容器对桌面的压力相等
D.在三种液体中,物体下表面受到的液体压强大小关系为pa>pb=pc
11.(3分)如图一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1;一段时间后,空腔内由于渗漏开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0,则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1﹣h2)S
B.质量为ρ0(h2﹣h0)S
C.材料的密度为
D.材料的密度为
12.(3分)如图甲所示为边长为20cm的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2、高为10cm。向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终竖直,圆柱体对容器底部的压力与注入液体的质量关系如图乙所示。则下列表述正确的是( )
①圆柱体的密度小于液体的密度
②当注入液体质量为2kg时,圆柱体所受的浮力为20N
③当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,注入液体质量为3kg
④当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,圆柱体下表面受到的液体压力为32.5N
A.只有①③正确 B.只有②③正确
C.只有②④正确 D.只有②③④正确
二、填空作图题(每空1分,每图1分,共18分)
13.(2分)荷花自古有“出淤泥而不染”的美誉,每年6﹣8月荷花正盛,从荷塘经过能闻到淡淡的荷花香味,这是因为 ,雨后荷叶上的水珠晶莹剔透,相邻两滴水珠很容易就吸附成一滴大水珠,说明分子间存在 。
14.(2分)大部分小狗天生会游泳。如图,一只10kg的小狗漂浮在水面上,受到的浮力大小为 ,方向为 。
15.(2分)重庆欢乐谷景区内安装有西南地区最长最大木质过山车,当过山车从最高点向下加速下滑的过程中,重力势能 ,动能 。(选填“增大”、“不变”、“减小”)
16.(2分)2015年6月1日深夜11点多,“东方之星”大型豪华游轮突遇龙卷风,在一两分钟之内倾覆倒扣的水中,造成大量人员溺亡。其实船在运行和失事施救过程所用的技术几乎都是我们学过的。如救援人员通过敲击船体探找水下船舱是否有人就利用了声学知识,此时水下船舱里空气压强 (大于/小于)大气压强,如果龙卷风从船体左边通过,则船应向 (左/右)翻倒。
17.(2分)暑假自驾外出游玩,在经过一段泥泞道路时,汽车陷入泥坑中,于是用如图所示的滑轮牵引汽车沿水平地面前进5m,将车拖出泥坑。已知汽车的重力G=15000N,汽车与地面的摩擦力是重力的0.02倍,则至少需要 N的拉力,这个拉力做的功为 J。
18.(2分)将两端开口的薄壁玻璃管竖直插入水槽中,你会发现此时玻璃管内的液面和容器液面是相平的,这是因为玻璃管和容器组成了一个 ;从玻璃管上端缓慢注入某种不溶于水的液体,稳定后测得这种液体长度为l,管内水面下降h,如图,忽略水槽中水面的升降,该液体密度为 (写出表达式,已知水的密度为ρ)。
19.(2分)体积相同的实心物块甲和乙,它们分别挂在一根轻质不等臂杠杆AOB的左右两端,保持水平位置平衡,已知甲和乙的密度之比为1:2,则AO:OB= ,若将甲、乙如图所示同时浸没在水中,则杠杆 端将下降。(选填“A”或“B”)
20.(2分)如图甲所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲为底面积为0.25m2、高2m的均匀柱状体,乙为边长为1m、密度为2.2×103kg/m3的正方体,当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,甲、乙对地面的压强随截取的长度x的变化如图乙所示,则代表甲的压强随截取的长度x的变化的图象是 (选填“a”或“b”),图中p1:p2= 。
21.(1分)如图所示,重1N的小球漂浮在水面上,请画出小球所受浮力的示意图。
22.(1分)如图,用滑轮组提升重物,画出最省力的绕线方法。
三、实验题(22题7分,23题7分,24题9分,共23分)
23.(7分)在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验时,小明让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下,在水平面上运动并推动木块移动,如图甲所示。
(1)大小不同的钢球在水平面上推动木块移动的距离 (选填“相同”或“不同”)。
(2)小明选用大小不同钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下,是为了探究动能大小与 的关系。
(3)小明又将同一钢球从同一斜面的不同高度滚下,根据钢球在粗糙程度相同的水平面上滚动的距离来判断钢球的动能大小,这个方法 (选填“能”或“不能”)探究钢球的动能与速度的关系。
(4)小红同学发现木块移动的距离没有其他同学的明显,认为是木块太重的原因造成的。为了验证猜测,小红设计了如图乙所示的“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的方案,经过多次实验,记录实验数据如表:
实验次数
1
2
3
4
5
木块对木板的压力F/N
2
3
4
5
6
弹簧测力计读数F1/N
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
根据表中测量数据可以得出,滑动摩擦力与压力大小存在 关系;下列生活中的四个现象运用了这个规律的是
A.鞋底刻有花纹 B.汽车不允许超载 C.老虎钳剪断铁丝需用力 D.用力才能擦净黑板。
24.(7分)如图1所示是潇潇同学探究滑轮组的机械效率的实验装置,实验数据如下表:
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
弹簧测力计示数F/N
弹簧测力计移动的距离s/cm
机械效率η/%
1
1
10
0.5
30
66.7
2
2
10
0.75
30
88.9
3
2
20
0.75
(1)实验中应该 拉动弹簧测力计,在第3次实验中,弹簧测力计移动的距离为 cm,滑轮组机械效率为 ;
(2)分析实验数据,可得出的实验结论是:滑轮组机械效率与 有关。
(3)潇潇进一步想利用实验器材探究一下杠杆的机械效率,她设计实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持 (如图2所示);
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
③则杠杆机械效率的表达式为η= 。(用已知或测量的物理量符号表示)
④若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
25.(9分)暑假闲来无事,带着隔壁小学生研究如何测量物质的密度,设计了如下方法;
(1)用如图1的方法测量一块合金块的密度。天平放在水平台上,调平后正确测量,测量的合金块质量为 g,合金块的密度是 g/cm3;
(2)用图2的方法测量一块木块的密度,实验器材有:木块、弹簧测力计(0~5N),底部固定有滑轮的水槽,细线及足量的水。
①先用弹簧测力计测木块的重力,如图2甲,示数为 N;把滑轮固定在容器底部,再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来,接着往水槽中倒入适量的水,使木块浸没在水中,如图2乙,木块在水中静止时测力计示数为1.6N,木块的体积为 m3,密度为 kg/m3,本实验滑轮的作用是 。
②该小组分析发现,如果把水换成其他液体,测力计的示数就会不同,于是他们把测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改为测量液体密度的“密度计”,原测力计的1.0N刻度处应标注为 kg/m3,该“密度计”的刻度分布 (选填“均匀”或“不均匀”)。
③若要增大这种“密度计”的最大测量值,可以采取的方法有 (写出一种即可)。
四、计算题(25题6分,26题8分,27题9分,共23分)
26.(6分)如图,一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104N,货车发动机的功率保持不变,山坡AB长2000m,高h为300m,牵引力保持2.5×104N不变,不计空气阻力。求:
(1)汽车从山底开到山顶所做的有用功。
(2)山坡的机械效率。
(3)汽车在山坡上行驶时的摩擦力。
27.(8分)如图甲所示,是从湖水中打捞一个圆柱形重物的示意图。在整个打捞过程中,绳子向上拉动的速度为v=0.2m/s。图乙是此过程中拉动重物的拉力F随时间t变化的图像。设t=0时开始提升重物,忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦,求:
(1)重物露出水面前,绳子拉重物的功率;
(2)圆柱形重物的密度;
(3)水对湖底的压强(整个过程中,湖水深度不变)。
28.(9分)如图是利用电子秤监控水库水位的模拟装置,由细长的长方体A和长方体B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤及装水的柱形容器等组成。杠杆始终在水平位置平衡。已知OC:OD=2:5,A的下表面看做是水位为0,A的底面积为0.03m2,高为0.8m,重为600N;长方体B直接放在电子秤上时对电子秤的压强为104Pa.不计绳重与摩擦(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)当水位由0上升到A刚浸没时,容器底部的压强增加多少?
(2)当长方体A浸在水中深度为0.3m时,受到的浮力为多大?
(3)当水位由0上升到水位为0.3m时,杠杆C端的拉力之比为7:6,B对电子秤的压强变化了1200Pa,则水位上涨过程中,电子秤所受到的最大压力?
2023-2024学年重庆市西南大学附中九年级(上)开学物理试卷(参考答案)
一、选择题(每题只有一个选项正确,每题3分,共36分)
1.(3分)暑假的一个傍晚,你在北碚朝阳正码头散步,如下估计,你觉得正确的是( )
A.嘉陵江江边的大气压约为1.2×105Pa
B.江水滔滔是由于水分子在不断做无规则热运动
C.嘉陵江大桥的柱状桥墩受到水的浮力大约为4×105N
D.鱼上钩了!江边钓鱼的人把钓鱼竿拉起来时,费了力,但是省了距离
【解答】解:A、大气压随海拔的增大而减小,嘉陵江江边的大气压强小于标准大气压,即小于1.0×105Pa,故A错误;
B、江水滔滔是机械运动,不是分子的无规则热运动,故B错误;
C、浮力是由于物体上、下表面所受液体压力之差产生的,桥墩在水下部分是规则的,其下端在泥土中,上端在水面之上,它的上、下表面均未受到水的压力,根据浮力产生的原因可知,这个桥墩受到水的浮力为0N,故C错误;
D、钓鱼竿是一个费力杠杆,费力杠杆费力但是可以省距离,故D正确。
故选:D。
2.(3分)在2022年北京冬奥会自由式滑雪比赛中,我国运动员谷爱凌获得冠军,她在雪道上自由下滑的过程中,如果不计雪道阻力和空气阻力,下列说法中正确的是( )
A.动能不变,重力势能不变,机械能不变
B.动能增大,重力势能增大,机械能不变
C.动能增大,重力势能减少,机械能不变
D.动能减少,重力势能减少,机械能减少
【解答】解:谷爱凌获在雪道上自由下滑的过程中,所处的高度减小,重力势能减小,但速度越来越大,动能增大,因为不计雪道阻力和空气阻力,正是减小的重力势能转化成了人的动能,所以机械能不变,故ABD错误,C正确。
故选:C。
3.(3分)下列四幅图中,力有对物体做功的是( )
A.推车未推动 B.提着滑板水平前行
C.搬石未搬起 D.用绳子提升物体
【解答】解:A、推车未推动,虽然有力作用在物体上,但是物体没有在力的方向上移动距离,所以没有做功,故A不符合题意;
B、提着滑板在水平路面上匀速前行,此时力的方向竖直向上,与距离的方向垂直,所以没有做功,故B不符合题意;
C、搬石未搬起,石头在力的方向上没有移动距离,所以力没有做功,故C不符合题意;
D、用绳子提升物体,有力作用在物体上,物体在力的方向上通过了距离,所以力做了功,故D符合题意。
故选:D。
4.(3分)如图所示的生活用具,在使用中属于费力杠杆的是( )
A.钢丝钳 B.羊角锤
C.核桃钳 D.筷子
【解答】解:A、钢丝钳使用时动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故A不符合题意;
B、羊角锤使用时动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故B不符合题意;
C、核桃钳使用时动力臂大于阻力臂,属于省力杠杆,故C不符合题意;
D、筷子子使用时动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故D符合题意。
故选:D。
5.(3分)为了说明骑电动车要戴安全头盔的道理,某同学做了一个模拟实验:将两个相似的鸡蛋甲、乙分别放在纸筒上,鸡蛋甲上方放一个轻质瓶盖,拿一根筷子用大小相同的力分别敲击,如图所示。结果鸡蛋甲完好无损,鸡蛋乙立即破碎。下列有关叙述错误的是( )
A.放上瓶盖后可以增大受力面积
B.敲击时鸡蛋上部受到的压强甲比乙大
C.鸡蛋乙被敲碎说明力能改变物体的形状
D.要提高实验的可靠性还需多次实验
【解答】解:AB、放上瓶盖后,鸡蛋上方的受力面积增大了,根据p=可知,在压力一定时,鸡蛋受到的压强减小了,所以敲击时鸡蛋上部受到的压强甲比乙小,故A正确、B错误;
C、鸡蛋乙被敲碎,说明力能改变物体的形状,故C正确;
D、为了使实验更具有普遍性,可以通过多次实验来寻找普遍规律,所以要提高实验的可靠性还需多次实验,故D正确。
故选:B。
6.(3分)用如图所示滑轮组匀速提升500N的重物,10s内物体上升了1m。大滑轮重20N,每个小滑轮重10N,滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200N。不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,下列结论正确的是( )
A.动滑轮对重物做的功为520J
B.自由端施加的拉力的功率为52W
C.使用此滑轮组能匀速提起重为600N的物体
D.若机械效率为80%,则提升的物重为160N
【解答】解:A、动滑轮对重物做的有用功:W有=Gh=500N×1m=500J,故A错误;
B、不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,由图知n=3,则拉力为:
F=(G+G动)=×(500N+20N)=N,
拉力做的功为:
W总=Fs=Fnh=N×3×1m=520J,
所以拉力的功率为:
P===52W,故B正确;
C、不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,因滑轮组的绕绳能承受的最大拉力为200N,由F=(G+G动)可知,滑轮组能提起的最大重物的重力为:
G物max=nFmax﹣G动=3×200N﹣20N=580N<600N,故C错误;
D、不计绳重及滑轮与轴之间的摩擦,根据η====可知,提升的物重为:
G'===80N,故D错误。
故选:B。
7.(3分)如图甲所示,重为G、底面积为S的圆柱形容器(不计容器壁的厚度)放置在水平桌面上,容器内装有密度为ρ、重为G1的液体;将体积为V、重为G2的长方体物块A用细线系好,使A浸没在液体中,如图乙所示,此时细线对物块A的拉力为F,下列说法错误的是( )
A.甲图中,容器底部所受液体的压强为
B.乙图中,液体对物块A作用的合力大小为F﹣ρgV
C.乙图中,物块A所受的重力与拉力的合力大小是ρgV
D.乙图中,容器对桌面的压力为G+G1+G2﹣F
【解答】解:A、甲图中,容器底部所受液体的压力F=G1,容器底部所受液体的压强:p==,故A正确;
B、根据浮力产生的原因可知,乙图中,液体对物块A作用的合力等于受到的浮力,即F合=F浮=ρgV,故B错误;
C、根据称重法可知,乙图中,物块A所受的重力与拉力的合力即为物体受到的浮力,根据阿基米德原理可知,F合=G2﹣F=F浮=ρgV,故C正确;
D、乙图中,容器对桌面的压力容器重力、液体重力和物体受到浮力所产生的对水的反作用力之和,即F压=G+G1+F浮=G+G1+G2﹣F,故D正确。
故选:B。
8.(3分)把实心金属块浸没在盛满酒精的杯中静止后,溢出酒精8g(ρ酒精=0.8×103kg/m3),若把这一金属块浸没在盛满水的杯子中静止后,从杯中溢出水的质量是( )
A.15g B.12.5g C.10g D.8g
【解答】解:∵金属块完全浸没在酒精中,
∴根据ρ=可得,金属块的体积:
V=V酒精===10cm3,
若把这个金属块放入盛满水的杯子里,则
V排水=V=10cm3,
溢出水的质量:
m水=ρ水V排水=1.0g/cm3×10cm3=10g。
故选:C。
9.(3分)“美好的一天,从拉着行李箱返校学习开始”。图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上,行李箱匀速前进并保持倾角不变。假如这一过程中行李箱(含箱内物体)受到的重力G如图乙所示,则该同学对行李箱施加的拉力有没有可能是图乙中的F1、F2?你的判断是( )
A.F1可能,F2不可能 B.F1不可能,F2可能
C.F1和F2都可能 D.F1和F2都不可能
【解答】解:图甲中的同学拉着行李箱健步行走在校园水平路面上,行李箱匀速前进,受力平衡,受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力、水平向左的摩擦力和拉力的共同作用;F1的方向是竖直向上的,不会产生向右的动力;
F2的方向虽然斜向上,但该力的作用效果会使得箱子顺时针转动,无法使箱子保持平衡状态,箱子不能做匀速直线运动,所以F1、F2都不可能。
故选:D。
10.(3分)如图所示,水平桌面上放有三个完全相同的容器,将同一个正方体物体先后放入a、b、c三种液体中,物体静止时液面相平。则下列判断正确的是( )
A.液体对三个容器底部的压强相等
B.三种液体的密度关系为ρa>ρb>ρc
C.三个容器对桌面的压力相等
D.在三种液体中,物体下表面受到的液体压强大小关系为pa>pb=pc
【解答】解:AB、由图可知,正方体在a中悬浮,在b、c中漂浮,因物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,同一个正方体在三种液体中受到的浮力相等,因V排a>V排b>V排c,根据F浮=ρgV排可知,三液体的密度关系为ρa<ρb<ρc,因物体静止时液面相平,所以,由p=ρgh可知,液体对三个容器底部的压强关系为pa<pb<pc,故AB错误;
C、因三液体的密度关系为ρa<ρb<ρc,且能看出,c液体最多,质量最大,且物体相同,所以c容器对桌面的压力最大,其次是b,最小的是a,故容器对桌面的压力 Fa<Fb<Fc,故C错误;
D、因a中正方体上表面压强不为0,b、c中正方体上表面的压强为0,所以,由F浮=F下﹣F上=(p下﹣p上)S的变形式p下=+p上可知,pa>pb=pc,故D正确。
故选:D。
11.(3分)如图一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1;一段时间后,空腔内由于渗漏开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0,则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1﹣h2)S
B.质量为ρ0(h2﹣h0)S
C.材料的密度为
D.材料的密度为
【解答】解:AB、浮沉子放入前,水的体积为:V水=h0S,浮沉子悬浮后,总体积为V浮沉子+水=h1S,则排开水的体积和浮沉子体积相等,即V排=V浮沉子=V浮沉子+水﹣V水=h1S﹣h0S=(h1﹣h0)S;
依据阿基米德原理可得:F浮=ρ水V排g=ρ水(h1﹣h0)Sg;
由浮沉条件可知,悬浮时,F浮=G浮沉子,则浮沉子的质量m浮沉子==ρ水(h1−h0)S=ρ0(h1﹣h0)S,故AB错误;
CD、浮沉子渗水后,沉底后水深为h2,则浮沉子外壳排开水的体积为V排′=(h2﹣h0)S=V浮沉子壳;
依据密度公式可得,浮沉子材料的密度ρ===ρ0,故C错误,D正确。
故选:D。
12.(3分)如图甲所示为边长为20cm的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2、高为10cm。向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终竖直,圆柱体对容器底部的压力与注入液体的质量关系如图乙所示。则下列表述正确的是( )
①圆柱体的密度小于液体的密度
②当注入液体质量为2kg时,圆柱体所受的浮力为20N
③当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,注入液体质量为3kg
④当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,圆柱体下表面受到的液体压力为32.5N
A.只有①③正确 B.只有②③正确
C.只有②④正确 D.只有②③④正确
【解答】解:①、由图乙可知,当注入液体质量大于2kg时,圆柱体对容器底部的压力不变,说明此时圆柱体浸没在液体中,即圆柱体沉底了,由浮沉条件可知,圆柱体的密度大于液体密度,故①错误;
②、由题意知,圆柱体的底面积为:S柱=200cm2=0.02m2,
其高为h=10cm=0.1m,则圆柱体的体积:V柱=S柱h=0.02m2×0.1m=2×10﹣3m3;
正方体容器的底面积S容=0.2m×0.2m=0.04m2;
圆柱体刚好浸没时,液体的体积为:V液体=(S容﹣S柱)h=(0.04m2﹣0.02m2)×0.1m=2×10﹣3m3;
由图乙可知,圆柱体刚好浸没时,注入液体的质量为2kg,
则液体的密度:
ρ液===1.0×103kg/m3;
根据阿基米德原理可得,当圆柱体刚被浸没时,它受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=ρ液gV柱=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3=20N,故②正确;
③④、由②知,圆柱体刚好浸没时注入液体的质量为2kg;
当注入液体质量m1小于或等于2kg时,容器内液体的深度h′=(ΔS=S容﹣S柱=0.04m2﹣0.02m2=0.02m2);
液体对容器底部的压强p1=ρ液g×=﹣﹣﹣﹣﹣①′;
由图乙可知,当没有注入液体时圆柱体对容器底的压力为150N,即圆柱体的重力为150N;
则注入液体后,容器对桌面的压力为:F=150N+m1g,
容器对桌面的压强p2==﹣﹣﹣﹣﹣②′,
已知p1:p2=1:3﹣﹣﹣﹣﹣﹣③′,
将①′②′代入③′解得:m1=3kg;
因m1=3kg>2kg,所以圆柱体浸没;
当液体的质量大于2kg时,注入液体的深度大于10cm,此时液体的体积与圆柱体体积之和等于容器的底面积乘以液体的深度,即V液+V柱=S容h′;
又由ρ=可得液体的体积V液=;
所以h′=,此时液体对容器底的压强p液=ρ液gh′=……④′;
容器对桌面的压强p容==……⑤′;
又p液:p容=1:3……⑥′
解④′⑤′⑥′三式可得:m=4.5kg,故③错误;
圆柱体下表面受到的液体压力为F=p液S柱=×0.02m2=×0.02m2=32.5N,故④正确;
综上所述,可知ABD错误,C正确。
故选:C。
二、填空作图题(每空1分,每图1分,共18分)
13.(2分)荷花自古有“出淤泥而不染”的美誉,每年6﹣8月荷花正盛,从荷塘经过能闻到淡淡的荷花香味,这是因为 分子在不停地做无规则运动 ,雨后荷叶上的水珠晶莹剔透,相邻两滴水珠很容易就吸附成一滴大水珠,说明分子间存在 引力 。
【解答】解:(1)荷花绽放的时候,距离荷花很远的地方就能闻到花的香味,荷花的芳香分子扩散到空气中,这种现象说明了分子在不停地做无规则的运动;
(2)雨后天晴,荷叶上的水珠随荷叶拂动而滚动不止,当两滴水珠相遇时,会汇合变成一滴较大的水滴,这说明:分子之间存在引力。
故答案为:分子在不停地做无规则运动;引力。
14.(2分)大部分小狗天生会游泳。如图,一只10kg的小狗漂浮在水面上,受到的浮力大小为 100N ,方向为 竖直向上 。
【解答】解:质量为10kg的小狗漂浮在水面上,受到的浮力等于小狗的重力大小,即:
F浮=G=mg=10kg×10N/kg=100N;
浮力的方向是竖直向上。
故答案为:100N;竖直向上。
15.(2分)重庆欢乐谷景区内安装有西南地区最长最大木质过山车,当过山车从最高点向下加速下滑的过程中,重力势能 减小 ,动能 增大 。(选填“增大”、“不变”、“减小”)
【解答】解:当过山车从最高点向下加速下滑的过程中,质量不变,高度变小,重力势能 减小,速度变大,动能 增大。
故答案为:减小;增大。
16.(2分)2015年6月1日深夜11点多,“东方之星”大型豪华游轮突遇龙卷风,在一两分钟之内倾覆倒扣的水中,造成大量人员溺亡。其实船在运行和失事施救过程所用的技术几乎都是我们学过的。如救援人员通过敲击船体探找水下船舱是否有人就利用了声学知识,此时水下船舱里空气压强 大于 (大于/小于)大气压强,如果龙卷风从船体左边通过,则船应向 左 (左/右)翻倒。
【解答】解:
(1)水下船舱里空气压强等于大气压加上水产生的压强,所以水下船舱里空气压强大于大气压强;
(2)如果龙卷风从船体左边通过,左侧空气流速大、压强小,左右两侧形成向左的压强差,使船向左翻倒。
故答案为:大于;左。
17.(2分)暑假自驾外出游玩,在经过一段泥泞道路时,汽车陷入泥坑中,于是用如图所示的滑轮牵引汽车沿水平地面前进5m,将车拖出泥坑。已知汽车的重力G=15000N,汽车与地面的摩擦力是重力的0.02倍,则至少需要 100 N的拉力,这个拉力做的功为 1500 J。
【解答】解:已知汽车的重力G=15000N,汽车与地面的摩擦力是重力的0.02倍,则汽车与地面的摩擦力为:
f=0.02G=0.02×15000N=300N;
由图可知,n=3,不计绳重、滑轮重和摩擦,拉力大小至少为:
F=f=×300N=100N;
拉力做的功为:
W总=Fs=Fns'=100N×3×5m=1500J。
故答案为:100;1500。
18.(2分)将两端开口的薄壁玻璃管竖直插入水槽中,你会发现此时玻璃管内的液面和容器液面是相平的,这是因为玻璃管和容器组成了一个 连通器 ;从玻璃管上端缓慢注入某种不溶于水的液体,稳定后测得这种液体长度为l,管内水面下降h,如图,忽略水槽中水面的升降,该液体密度为 •ρ (写出表达式,已知水的密度为ρ)。
【解答】解:(1)将两端开口的薄壁玻璃管竖直插入水槽中,由于此时玻璃管和容器的上端开口、下端连通,这样组成了一个连通器;
(2)根据二力平衡,当玻璃管内水面下降下h时,管内液体与水在此处的压强相等,则有:p液=p水,
由p=ρgh可得:ρ液gl=ρgh,
所以ρ液=•ρ。
故答案为:连通器;•ρ。
19.(2分)体积相同的实心物块甲和乙,它们分别挂在一根轻质不等臂杠杆AOB的左右两端,保持水平位置平衡,已知甲和乙的密度之比为1:2,则AO:OB= 2:1 ,若将甲、乙如图所示同时浸没在水中,则杠杆 B 端将下降。(选填“A”或“B”)
【解答】解:(1)甲和乙对杠杆的拉力之比:======,
由杠杆平衡条件可得:F甲×OA=F乙×OB,因此===;
(2)甲、乙同时浸没在水中,排开水的体积相同,因此受到的浮力F相同,此时动力×动力臂=(F甲﹣F)×2;阻力×阻力臂=(2F甲﹣F)×1,由于动力×动力臂<阻力×阻力臂,则杠杆B端将下降。
故答案为:2:1;B。
20.(2分)如图甲所示,甲、乙两个实心物体静止在水平地面上,其中甲为底面积为0.25m2、高2m的均匀柱状体,乙为边长为1m、密度为2.2×103kg/m3的正方体,当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,甲、乙对地面的压强随截取的长度x的变化如图乙所示,则代表甲的压强随截取的长度x的变化的图象是 b (选填“a”或“b”),图中p1:p2= 4:5 。
【解答】解:(1)当沿水平方向截取不同高度的甲物体,并平稳地放在乙物体上时,
甲剩余的质量减小,对地面的压力减小,受力面积不变,由p=可知,甲对地面压强减小,
由图2可知,b图象代表甲的压强随截取的长度x的变化,则a图象代表乙的压强随截取的长度x的变化;
(2)由图2可知,甲截取的长度为x1时,p1=p甲=p乙,设此时甲截取的重力为ΔG,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由F=G=pS可得:
F甲=G甲﹣ΔG=p甲S甲=p1S甲,F乙=G乙+ΔG=p乙S乙=p1S乙,
则F甲+F乙=G甲+G乙=p1S甲+p1S乙,
即p1=,
由图2可知,p2表示甲物体完全放在乙物体上方时乙对地面的压强,
则p2=,
所以,p1:p2=:=S乙:(S甲+S乙)=(1m)2:[0.25m2+(1m)2]=4:5。
故答案为:b;4:5。
21.(1分)如图所示,重1N的小球漂浮在水面上,请画出小球所受浮力的示意图。
【解答】解:小球在水中处于漂浮状态,浮力等于重力,即F浮=G=1N,浮力的方向是竖直向上的,示意图如下:
22.(1分)如图,用滑轮组提升重物,画出最省力的绕线方法。
【解答】解:由图知:滑轮个数n'=3,所以绳子段数n=4,
根据“奇动偶定”的方法,绳子从定滑轮开始绕,每个滑轮只能绕一次,如图所示。
三、实验题(22题7分,23题7分,24题9分,共23分)
23.(7分)在“探究物体的动能与哪些因素有关”的实验时,小明让大小不同的实心钢球从同一斜面上相同的高度处由静止滚下,在水平面上运动并推动木块移动,如图甲所示。
(1)大小不同的钢球在水平面上推动木块移动的距离 不同 (选填“相同”或“不同”)。
(2)小明选用大小不同钢球从同一斜面的同一高度由静止滚下,是为了探究动能大小与 质量 的关系。
(3)小明又将同一钢球从同一斜面的不同高度滚下,根据钢球在粗糙程度相同的水平面上滚动的距离来判断钢球的动能大小,这个方法 能 (选填“能”或“不能”)探究钢球的动能与速度的关系。
(4)小红同学发现木块移动的距离没有其他同学的明显,认为是木块太重的原因造成的。为了验证猜测,小红设计了如图乙所示的“探究滑动摩擦力与压力大小关系”的方案,经过多次实验,记录实验数据如表:
实验次数
1
2
3
4
5
木块对木板的压力F/N
2
3
4
5
6
弹簧测力计读数F1/N
0.6
0.9
1.2
1.5
1.8
根据表中测量数据可以得出,滑动摩擦力与压力大小存在 正比 关系;下列生活中的四个现象运用了这个规律的是 D
A.鞋底刻有花纹 B.汽车不允许超载 C.老虎钳剪断铁丝需用力 D.用力才能擦净黑板。
【解答】解:
(1)实验中,大小不同的钢球在水平面上推动木块移动的距离不同。比较实验现象,可以推理出动能较小的是质量小的钢球。
(2)掌握影响动能的两个因素:质量和速度。找出相同的量和不同的量,小明选用大小不同钢球,故质量不同,从同一斜面的同一高度由静止滚下,那么它们的速度相同,故该实验是为了探究动能大小与质量的关系。
(3)小明又将同一钢球从同一斜面的不同高度滚下,则小球到达底面时的速度是不同的,故能探究钢球的动能与速度的关系。
(4)根据表格中数据F=2N时,F1=0.6N,当F=3N时,F1=0.9N,则由此知F1=0.3F,滑动摩擦力的大小等于拉力的大小,即弹簧测力计的示数大小,故滑动摩擦力的大小与压力之间成正比。
增大摩擦力的方法:在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力;在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
A.鞋底刻有花纹是通过增大接触面的粗糙程度增大摩擦的;
B.汽车不允许超载是通过减小压力来减小压强的;
C.老虎钳剪断铁丝需用力是通过增大压力来增大压强的;
D.用力才能擦净黑板是通过增大接压力增大摩擦的;故选D。
故答案为:(1)不同;(2)质量;(3)能;(4)正比;D。
24.(7分)如图1所示是潇潇同学探究滑轮组的机械效率的实验装置,实验数据如下表:
实验次数
钩码重G/N
钩码上升高度h/cm
弹簧测力计示数F/N
弹簧测力计移动的距离s/cm
机械效率η/%
1
1
10
0.5
30
66.7
2
2
10
0.75
30
88.9
3
2
20
0.75
(1)实验中应该 匀速 拉动弹簧测力计,在第3次实验中,弹簧测力计移动的距离为 60 cm,滑轮组机械效率为 88.9% ;
(2)分析实验数据,可得出的实验结论是:滑轮组机械效率与 提升物体的重力 有关。
(3)潇潇进一步想利用实验器材探究一下杠杆的机械效率,她设计实验的主要步骤如下:
①用轻绳悬挂杠杆一端的O点作为支点,在A点用轻绳悬挂总重为G的钩码,在B点用轻绳竖直悬挂一个弹簧测力计,使杠杆保持 水平 (如图2所示);
②竖直向上拉动弹簧测力计缓慢匀速上升(保持O点位置不变),在此过程中弹簧测力计的读数为F,利用刻度尺分别测出A、B两点上升的高度为h1、h2。
③则杠杆机械效率的表达式为η= ×100% 。(用已知或测量的物理量符号表示)
④若只将钩码的悬挂点由A移至C,O、B位置不变,仍将钩码提升相同的高度,则杠杆的机械效率将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解答】解:(1)实验时,应竖直向上匀速拉动弹簧测力计,此时系统处于平衡状态,拉力等于测力计示数;因绳子的有效段数为3,第3次测量中,弹簧测力计移动的距离为60cm,滑轮组机械效率为:η==×100%=×100%≈88.9%;
(2)由1与2、3比较知,:滑轮组机械效率与提升物体的重力有关;
(3)①探究杠杆平衡条件时,杠杆要保持水平;
③有用功为W有=Gh1,总功W总=Fh2,则机械效率的表达式η=×100%=×100%;
④杠杆提升钩码时,对钩码做有用功,克服杠杆重做额外功,并且W有+W额=W总;
设杠杆重心升高的距离为h,则有:Gh1+G杠h=Fh2,而G不变,h1不变,G杠不变,钩码从A点到C点,钩码还升高相同的高度,杠杆上旋的角度减小,杠杆升高的距离h变小,
所以Gh1+G杠h变小,所以Fh2也变小;由η=可知,杠杆的机械效率变大。
故答案为:(1)匀速;60;88.9%;(2)提升物体的重力;(3)①水平;③×100%;④变大。
25.(9分)暑假闲来无事,带着隔壁小学生研究如何测量物质的密度,设计了如下方法;
(1)用如图1的方法测量一块合金块的密度。天平放在水平台上,调平后正确测量,测量的合金块质量为 89 g,合金块的密度是 8.9 g/cm3;
(2)用图2的方法测量一块木块的密度,实验器材有:木块、弹簧测力计(0~5N),底部固定有滑轮的水槽,细线及足量的水。
①先用弹簧测力计测木块的重力,如图2甲,示数为 2.4 N;把滑轮固定在容器底部,再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来,接着往水槽中倒入适量的水,使木块浸没在水中,如图2乙,木块在水中静止时测力计示数为1.6N,木块的体积为 4×10﹣4 m3,密度为 0.6×103 kg/m3,本实验滑轮的作用是 改变力的方向 。
②该小组分析发现,如果把水换成其他液体,测力计的示数就会不同,于是他们把测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改为测量液体密度的“密度计”,原测力计的1.0N刻度处应标注为 0.85×103 kg/m3,该“密度计”的刻度分布 均匀 (选填“均匀”或“不均匀”)。
③若要增大这种“密度计”的最大测量值,可以采取的方法有 换用更大量程的弹簧测力计 (写出一种即可)。
【解答】解:(1)由图示天平可知,合金块的质量m=50g+20g+10g+5g+4g=89g。
由图示量筒可知,合金块的体积V=40mL﹣30mL=10mL=10cm3,
合金块的密度为:
ρ===8.9g/cm3;
(2)①图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,木块在空气中的重力即弹簧测力计的示数为2.4N;
图乙所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用,
图乙中弹簧测力计的拉力F拉=1.6N,木块受到的浮力:F浮=G+F拉=2.4N+1.6N=4N;
根据F浮=ρ水gV排得木块的体积:
V=V排===4×10﹣4m3,
由G=mg得木块的质量为:
m′===0.24kg,
木块的密度:
ρ木===0.6×103kg/m3;
图乙中使用的是定滑轮,可以改变力的方向;
②当测力计的示数为1N时,所受浮力F浮′=G+F′=2.4N+1N=3.4N,
由F浮=ρgV排可得液体的密度为:
ρ液===0.85×103kg/m3,
物体完全浸没在液体中,排开液体体积V排一定,G、g也是定值,所以F示和ρ液是一次函数关系,则密度秤的刻度是均匀的;
③若要增大这种“密度计”的最大测量值,可以采取的方法:可以换用更大量程的弹簧测力计(或换用密度更大的物块)。
故答案为:(1)89;8.9;(2)①2.4;4×10﹣4;0.6×103;改变力的方向;②0.85×103;均匀;③换用更大量程的弹簧测力计。
四、计算题(25题6分,26题8分,27题9分,共23分)
26.(6分)如图,一辆货车匀速从山底A开到山顶B。货车重为5.0×104N,货车发动机的功率保持不变,山坡AB长2000m,高h为300m,牵引力保持2.5×104N不变,不计空气阻力。求:
(1)汽车从山底开到山顶所做的有用功。
(2)山坡的机械效率。
(3)汽车在山坡上行驶时的摩擦力。
【解答】解:(1)货车从山底到山顶牵引力做的有用功:
W有用=Gh=5.0×104N×300m=1.5×107J;
(2)汽车从山底开到山顶所做的总功为:
W总=Fs=2.5×104N×2000m=5×107J;
山坡的机械效率为:
η==×100%=30%;
(3)货车上坡时所做的额外功,即克服摩擦力做的功为:
W摩=W总﹣W有用=5.0×107 J﹣1.5×107 J=3.5×107J,
由W额=fs可得,汽车在山坡上行驶时的摩擦力为:
货车上坡时的摩擦力f===1.75×104 N;
答:(1)汽车从山底开到山顶所做的有用功为1.5×107J;
(2)山坡的机械效率为30%;
(3)汽车在山坡上行驶时的摩擦力为1.75×104N。
27.(8分)如图甲所示,是从湖水中打捞一个圆柱形重物的示意图。在整个打捞过程中,绳子向上拉动的速度为v=0.2m/s。图乙是此过程中拉动重物的拉力F随时间t变化的图像。设t=0时开始提升重物,忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦,求:
(1)重物露出水面前,绳子拉重物的功率;
(2)圆柱形重物的密度;
(3)水对湖底的压强(整个过程中,湖水深度不变)。
【解答】解:
(1)根据题意及图象乙可知,重物重力G=4000N,
质量m===400kg;
重物露出水面前,绳子的拉力F=3500N;
所以重物露出水面前,绳子拉重物的功率:
P===Fv=3500N×0.2m/s=700W;
(2)由图象知,物体所受的浮力:F浮=G﹣F=4000N﹣3500N=500N;
由阿基米德原理可得,物体的体积:
V=V排===0.05m3;
圆柱形重物的密度:
ρ===8×103kg/m3;
(3)圆柱体上升到上底面与水面相平时,圆柱体下底面距河底的高度为:
h1=vtAB=0.2m/s×50s=10m;
圆柱体从刚露出水面 到下底面与水面相平时,上升的距离恰好等于圆柱体的高,
h2=vtBC=0.2m/s×10s=2m;
河水的深度为:h=h1+h2=10m+2m=12m;
水对湖底的压强:p=ρ水gh=103kg/m3×10N/kg×12m=1.2×105Pa。
答:(1)绳子拉重物的功率为700W;(2)圆柱形重物的密度为8×103kg/m3;(3)水对湖底的压强为1.2×105Pa。
28.(9分)如图是利用电子秤监控水库水位的模拟装置,由细长的长方体A和长方体B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤及装水的柱形容器等组成。杠杆始终在水平位置平衡。已知OC:OD=2:5,A的下表面看做是水位为0,A的底面积为0.03m2,高为0.8m,重为600N;长方体B直接放在电子秤上时对电子秤的压强为104Pa.不计绳重与摩擦(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)当水位由0上升到A刚浸没时,容器底部的压强增加多少?
(2)当长方体A浸在水中深度为0.3m时,受到的浮力为多大?
(3)当水位由0上升到水位为0.3m时,杠杆C端的拉力之比为7:6,B对电子秤的压强变化了1200Pa,则水位上涨过程中,电子秤所受到的最大压力?
【解答】解:
(1)当水位由0上升到A刚浸没时,容器内水位升高值:
Δh=hA=0.8m,
容器底部的压强增加值:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8000Pa;
(2)当长方体A浸在水中深度h=0.3m时,排开水的体积:
V排=SAh=0.03m2×0.3m=0.009m3,
A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.009m3=90N;
(3)由图知使用的滑轮组,n=3,
当水位在0时,长方体A不受浮力,不计绳重与摩擦,杠杆C端的拉力:
FC1=(G+G轮),﹣﹣﹣﹣﹣①
当水位在0.3m时,长方体A受到的浮力F浮=90N,
不计绳重与摩擦,杠杆C端的拉力:
FC2=(G﹣F浮+G轮),﹣﹣﹣﹣﹣②
由题知,FC1:FC2=7:6,
即(G+G轮):(G﹣F浮+G轮)=7:6,
(600N+G轮):(600N﹣90N+G轮)=7:6,
解得动滑轮重力:
G轮=30N,
代入①得:
FC1=(G+G轮)=(600N+30N)=210N,
代入②得:
FC2=(G﹣F浮+G轮)=(600N﹣90N+30N)=180N,
杠杆C端拉力变化量:
ΔFC=FC1﹣FC2=210N﹣180N=30N,
由杠杆平衡条件可得:
ΔFC LOC=ΔFDLOD
30N×2=ΔFD×5,
杠杆D端受到拉力变化量:
ΔFD=12N,
B对电子秤的压力变化值:
ΔF压=ΔFD=12N,
由p=得B长方体的底面积(受力面积):
SB===0.01m2,
由题知,长方体B直接放在电子秤上时对电子秤的压强为104Pa,
由p=得B的重力:
GB=F压=pSB=104Pa×0.01m2=100N,
水位上涨过程中,A浸没水中时,受到的浮力最大,杠杆C端受到拉力最小,杠杆D端受到拉力最小,杠杆D端对长方体B的拉力最小,则电子秤所受到的压力最大。
A浸没水中时,受到的最大浮力:
F浮最大=ρ水gV排最大=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m2×0.8m=240N;
杠杆C端受到最小拉力:
FC最小=(G﹣F浮最大+G轮)=(600N﹣240N+30N)=130N,
由杠杆平衡条件可得:
FC最小 LOC=FD最小LOD
130N×2=FD最小×5,
杠杆D端受到最小拉力:
FD最小=52N,
B对电子秤的最大压力:
F压最大=GB﹣FD最小=100N﹣52N=48N。
答:(1)当水位由0上升到A刚浸没时,容器底部的压强增加8000Pa;
(2)当长方体A浸在水中深度为0.3m时,受到的浮力为90N;
(3)水位上涨过程中,电子秤所受到的最大压力为48N。
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