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文檔簡介
2022年中考物理真題《壓軸挑戰(zhàn)》分類匯編(原卷版)挑戰(zhàn)25綜合能力題(浮力與壓強綜合17題、簡單機械8題、其他綜合9題)1.(2022?貴陽)《天工開物》中記錄了古代勞動者煮海水制鹽的方法,如圖甲所示。用于制鹽的海水密度有嚴格要求,在《西溪叢語》中談到了用蓮子選定海水的方法:采用多粒蓮子投入盛有海水的容器中,若所有蓮子均浮,則海水含鹽重;若所有蓮子均沉,則這樣的海水就毫無制鹽價值。后來《熬波圖詠》中談到,將蓮子分別浸入不同密度等級的海水中(一等海水密度最大,二、三、四等依次次之),充分浸泡后制備成不同測定標(biāo)準的“浮子”。將“浮子”放入盛有待測海水的竹管內(nèi),如圖乙所示,根據(jù)浮起的“浮子”數(shù)即可判斷待測海水的密度范圍。請回答下列問題:(1)煮海水制鹽過程中,水發(fā)生的物態(tài)變化是;(2)若一粒浸泡后的蓮子質(zhì)量是3×10﹣3kg,其受到的重力是多少?(g取10N/kg)(3)《西溪叢語》談到:無制鹽價值的海水,蓮子放入后會全部沉入水底。蓮子沉入水底的原因是什么?(4)將四粒不同測定標(biāo)準的“浮子”放入盛有待測海水的竹管內(nèi)。請根據(jù)圖乙中“浮子”靜止時的情況判斷:2號“浮子”制備時是浸泡在哪一等級的海水中?寫出你判斷的理由。(設(shè)各“浮子”的體積均相同,其密度與對應(yīng)等級的海水密度相等)2.(2022?云南)研究物體的沉浮條件時,一實驗小組將一質(zhì)量為54g的橡皮泥放入盛水的水槽中,橡皮泥下沉。老師請大家思考能否讓橡皮泥漂浮在水面上呢?他們經(jīng)過思考后將橡皮泥捏成了如圖所示的厚度均勻的半球狀“小碗”,將碗口朝上輕輕放在水面上,小碗漂浮。(ρ泥=1.2g/cm3,ρ水=1.0g/cm3,半球的體積公式是V=πR3,π取3,取1.65)(1)橡皮泥放入水槽前,水的深度是0.1m,求水對水槽底部的壓強;(2)求橡皮泥的體積;(3)橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是多少?(4)橡皮泥“小碗”的厚度d要滿足什么條件,才能夠漂浮在水面上?3.(2022?赤峰)在建設(shè)橋梁時,需將一重為3×104N正方體橋梁部件從運輸船上轉(zhuǎn)移至河水中。(1)用吊車將該部件從運輸船上勻速向上提升,如圖甲所示。20s時間內(nèi),拉力F對部件做了6×104J的功,計算這個過程中:①拉力F做功的功率;②部件上升的距離。(2)如圖乙所示,緩慢的將部件勻速投入水中。水對部件下表面的壓力記作F1,水對部件上表面的壓力記作F2,二者與部件下表面在水中的深度h的關(guān)系如圖丙所示(忽略水的阻力)。求:圖丙所示過程中,部件浸沒時受到的浮力。4.(2022?六盤水)世界最長跨海大橋——港珠澳大橋,橫跨伶仃洋,將香港、澳門和珠海三地連為一體,被譽為現(xiàn)代世界新七大奇跡之一,如圖甲所示。港珠澳大橋由橋、人工島、海底隧道三部分組成。其中6.7公里的海底隧道距離海面40多米,由33節(jié)沉管對接而成。港珠澳大橋施工海域恰好穿過中華白海豚自然保護區(qū),這種珍稀動物是香港回歸祖國的吉祥物。開工前工程師們立下了誓言,大橋通車白海豚不搬家。監(jiān)測結(jié)果表明至大橋竣工,依然有近兩千頭中華白海豚歡快地棲息在港珠澳大橋周邊海域。請回答下列問題:(1)如圖乙所示,以人工島為參照物,正在海中游動的白海豚是(選填“運動”或“靜止”)的。(2)港珠澳大橋全長55km,設(shè)計通行時速100km/h。若一輛具備通行車牌的汽車按大橋設(shè)計時速行駛,至少需要多長時間才能通過大橋?(3)鋪設(shè)海底隧道的沉管,每節(jié)質(zhì)量約為7.4×107kg,則每節(jié)沉管所受重力為多少N?(取g=10N/kg)(4)兩端密封后的沉管,每節(jié)最大排水量約8萬噸,由于其整體密度稍小于海水密度,所以沉管浮在海面,需用拖輪浮運至既定位置再沉放安裝。若你是大橋的工程師,你如何將沉管沉放到海底安裝,請運用所學(xué)浮力知識進行說明。5.(2022?菏澤)深海養(yǎng)殖技術(shù)在海洋漁業(yè)中被普遍推廣。甲圖為某深海大黃魚漁場引進的單柱半潛式養(yǎng)殖網(wǎng)箱,乙圖為其簡化模型。在乙圖中,中央的柱形容器是由橫截面積為2m2、高20m的鍍鋅鐵皮(不計鐵皮體積)制成的空心圓柱體,可進水或充氣,使整個網(wǎng)箱按要求上浮或下沉;網(wǎng)箱與海水相通,是養(yǎng)魚的空間,并與圓柱體固定在一起;網(wǎng)箱的底部懸掛質(zhì)量為20t的鑄鐵塊(不與海底接觸),鑄鐵塊相當(dāng)于“船錨”,起穩(wěn)定作用。已知制作網(wǎng)箱材料的總質(zhì)量為10t,網(wǎng)箱材料和鑄鐵塊能夠排開海水的最大體積為6m3,海水的密度按1.0×103kg/m3計算,g取10N/kg。求:(1)海面以下15m處海水的壓強;(2)當(dāng)網(wǎng)箱的底部下沉到海面下15m處靜止時,空心圓柱體內(nèi)海水的高度;(3)該裝置能否在海面下40m深處進行懸浮養(yǎng)殖,請簡要說明理由。6.(2022?襄陽)一底面積為8cm2的容器放置在水平地面上(如圖甲所示),內(nèi)放有一創(chuàng)意“潛艇”模型?!皾撏А笔怯筛?0cm、底部嵌有金屬塊的塑料制成的柱體(ρ塑料=0.8×103kg/m3)。緩慢向圖甲所示容器中注水到一定深度時“潛艇”會漂浮,繼續(xù)注水到24cm時停止,注水質(zhì)量m與容器中水的深度h的m﹣h關(guān)系圖象如圖乙所示。當(dāng)把“潛艇”水平切掉一部分后,剩余部分放入水中恰好懸?。ㄈ鐖D丙所示),測得“潛艇”剩余部分的質(zhì)量為0.05kg。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:(1)圖丙中“潛艇”剩余部分懸浮于水中時受到的浮力為N;由圖乙分析可知,當(dāng)注水深度為cm時,“潛艇”對容器底部壓力剛好為0;(2)注水停止時水對容器底部的壓力;(3)“潛艇”水平切掉的高度Δh以及圖乙中m1的值各為多少?7.(2022?湘潭)用浮筒打撈海底沉船時,將充滿海水的浮筒豎直下沉至沉船位置與沉船綁定,向筒內(nèi)充氣將海水全部排出,浮筒所受浮力大于重力,浮筒對沉船提供向上的力。為探測沉船的深度,打撈前,在海面豎直向沉船發(fā)射超聲波,如圖所示,測得聲波從發(fā)射至回到海面的時間是0.2s。空浮筒體積(含空腔部分)為900m3,質(zhì)量為2×105kg。已知海水中的聲速為1500m/s,海水的密度是ρ=1.0×103kg/m3。忽略浮筒體積變化,問:(1)海水中的聲速比空氣中的聲速,沉船在海面下m深的位置,此位置海水產(chǎn)生的壓強為Pa;(2)空浮筒的重力為N,浸沒的浮筒充滿氣后所受的浮力為N,浮筒對沉船提供的力為N;(3)打撈時,用6個這樣充滿氣的浮筒,恰能使重為5×107N的沉船勻速上升,則這艘沉船受到的浮力為多少?(浮筒和沉船均未露出水面,不計海水阻力)8.(2022?株洲)足夠高的柱形透明玻璃容器,其底面為正方形。容器內(nèi)用厚度不計的隔板分成左右兩部分,隔板上距離容器底部5cm處開有小圓孔,小圓孔用橡皮膜封閉,橡皮膜兩側(cè)壓強大小不相等時,其形狀發(fā)生改變。(1)該裝置內(nèi)若倒入同種液體,通過改變兩側(cè)液面的高度,并觀察橡皮膜左右彎曲的情況,可以研究液體壓強跟的關(guān)系(填“深度”或“液體密度”);若倒入不同液體,控制兩側(cè)液面相平,并觀察橡皮膜左右彎曲的情況,可以研究液體壓強跟的關(guān)系(填“深度”或“液體密度”)。(2)隔板位于容器正中間時,左、右兩部分水面相平,如圖甲所示。若隔板向左平移,則橡皮膜向彎曲(填“左”或“右”);此過程左側(cè)水的重力勢能(填“變大”或“變小”)。(3)將隔板從圖甲所示位置向左緩慢平移一定距離后,兩側(cè)水面高度如圖乙所示,求此時橡皮膜兩側(cè)所受的壓強差。(已知水的密度為1.0×103kg/m3,g取10N/kg)9.(2022?懷化)中國第一艘國產(chǎn)航空母艦命名為“中國人民解放軍海軍山東艦”,舷號為“17”(如圖所示)。該艦滿載排水量達到了6.75×104t,吃水深度為10.5m。求該艦滿載時:(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)受到的浮力;(2)艦底10.5m深處受到海水的壓強。10.(2022?常州)潛艇在水艙內(nèi)無水時應(yīng)漂浮于海面,可以通過充入適量海水實現(xiàn)潛入海中,2013年,西班牙剛建成的S﹣80潛艇,質(zhì)量為3.3×106kg,海水密度為1.1×103kg/m3,g取10N/kg。(1)工程師對潛艇進行試驗,發(fā)現(xiàn)水艙內(nèi)無水的潛艇居然在海水中沉沒、最終靜止在水平船塢底部,如圖甲所示,已知船塢底部對潛艇的支持力為6.6×105N,求潛艇的體積有多大?(2)為了實現(xiàn)水艙內(nèi)無水時潛艇剛好懸浮在海水中,工程師先將潛艇切割成兩段,然后在這兩段之間加入增補艙段,如圖乙所示,建成潛艇如圖丙所示,已知增補艙段的質(zhì)量為4.4×104kg,求增補艙段的體積有多大?(3)在此基礎(chǔ)上,工程師將潛艇內(nèi)的部分原設(shè)備更換為更(輕/重)的新設(shè)備,即可實現(xiàn)在水艙內(nèi)無水時潛艇漂浮于海面。11.(2022?長春)學(xué)習(xí)浮力知識后,小明做了以下實驗:將30cm高的長方體A豎直放在圓柱形容器內(nèi)。(1)向容器內(nèi)緩慢注水,當(dāng)長方體A剛好對容器底部無壓力時,停止注水,水深為18cm,如圖甲所示。這一過程中,隨著注水深度的增加,長方體A所受的浮力逐漸。(2)繼續(xù)向容器內(nèi)緩慢注水,直到注滿。關(guān)于長方體A浸在水中的深度h與新注入水的質(zhì)量m之間的關(guān)系,下列圖象表達正確的是。(3)將長方體A與合金塊B(ρB=6ρ水)粘合成一個整體,放入水中靜止后,長方體A剛好浸沒,如圖乙所示。再將這個整體倒立放入水中,松手后這個整體保持豎直靜止?fàn)顟B(tài),求該狀態(tài)下長方體A的底面所在深度處水的壓強。(寫出必要的文字說明、表達式及最后結(jié)果。已知:ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,粘合劑的質(zhì)量與體積忽略不計)12.(2022?岳陽)巴陵廣場是市民休閑的好去處,廣場上有座關(guān)于后羿斬巴蛇的雕像,高約16m,質(zhì)量為2×106kg。小明從家里出發(fā),以1m/s的速度散步去廣場,600s后到達。(1)求小明從家到廣場經(jīng)過的路程;(2)求雕像所受的重力大??;(3)小明估測雕像與水平地面的接觸面積約為100m2,求雕像對地面的壓強。13.(2022?河南)小明在科技博覽會上參加義務(wù)勞動,需要把一個質(zhì)量為12kg的展品從地面搬到高1.2m的展臺上,如圖所示。g取10N/kg。(1)要把展品從地面搬到展臺上,他至少需要對展品做多少功?(2)展臺臺面承受的壓強不能超過40kPa,如果把展品放到水平臺面上,展品與臺面的接觸面積是40cm2,臺面會不會被壓壞?請通過計算說明。(3)展品展示時,要求臺面水平。請你簡述一種檢驗臺面是否水平的操作方法。14.(2022?宜昌)如圖甲所示,我國自行研制的ZBD﹣05兩棲步兵戰(zhàn)車,是世界上水上行駛最快的戰(zhàn)車。它具有獨特的前部防浪板和尾部滑行板,水中航行時,兩者配合可以降低阻力,提高速度,有力增強了我軍搶灘登陸的能力,它的部分參數(shù)如下表。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。則:戰(zhàn)車質(zhì)量26t水上最大速度25km/h履帶著地總面積4m2發(fā)動機功率1100kW(1)尾部滑行板設(shè)計成如圖乙所示的水翼形狀,使其在水中行駛時獲得向上的抬升力,它依據(jù)的物理學(xué)原理是。(2)戰(zhàn)車在離岸10km的距離以最快速度沖擊,可以多長時間到達岸邊?(3)戰(zhàn)車在搶灘登陸接近水平岸灘時,收起尾部滑行板,履帶已著地,但仍有4m3的車體浸在水中,如圖丙所示,此時地面對履帶的壓強是多少?15.(2022?衡陽)小王同學(xué)學(xué)習(xí)了壓強和浮力的知識后,自己設(shè)計了一個體驗實驗裝置,該裝置的軸剖面圖如圖甲所示。放在水平桌面上的薄壁容器由上下兩個柱狀體組合而成,下部分容器橫截面積S1=1×10﹣2m2,高度h1=0.1m,上部分容器橫截面積S2=6×10﹣3m2,高度h2=0.08m,容器的質(zhì)量為0.1kg,圖乙是容器的立體圖。另有一圓柱形實心鐵棒,鐵棒橫截面積S3=4×10﹣3m2,長度l=0.1m。用細繩繞過定滑輪連接鐵棒,細繩另一端有一控制鐵棒緩慢升降和暫停裝置(圖中未畫出),鐵棒置于容器口的上方,向容器內(nèi)注入深度h3=0.09m的水,緩慢讓鐵棒下降,直至完全浸沒后鐵棒停止下降,鐵棒始終保持豎直且未與容器底部接觸(ρ水=1.0×103kg/m3)。求:(1)注入的水質(zhì)量是多少kg;(2)鐵棒所受浮力F浮的大?。唬?)桌面所受的壓力F1的大??;(4)水對容器底部的壓力F2,通過計算比較F2與F1的大小。16.(2022?成都)如圖所示,放置在水平桌面上的甲、乙兩個相同薄壁圓柱形容器,高度為h1,底面積為S1=100cm2。甲容器內(nèi)裝有水,圓柱形實心物體浸沒在水底。物體高度為h2=8cm,底面積為S2=30cm2,密度為ρ2。乙容器內(nèi)裝有質(zhì)量為m,密度為ρ3的某種液體。忽略物體吸附液體等次要因素,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。(1)求物體浸沒水底時所受的浮力大小。(2)將物體從甲容器底部豎直緩慢提升,直到物體上表面高出水面5cm時停止,求這個過程中,水對容器底部的壓強變化量。(3)將物體從甲容器取出后,再緩慢放入乙容器內(nèi),為保證液體不會溢出,求乙容器內(nèi)液體質(zhì)量m的取值范圍(用ρ2、ρ3、h1、h2、S1、S2表示)。17.(2022?廣東)我國自主研制的載人深潛器下潛深度已突破10000m,在載人深潛領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。(取ρ海水=1.03×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)(1)潛水艇活動的海水深度一般為300m至600m。它可以通過水艙排水或充水來改變,從而實現(xiàn)浮沉。(2)深潛器可進入更深的水域,在10000m的深處,海水產(chǎn)生的壓強為Pa。由于深海海水壓強太大,深潛器實現(xiàn)浮沉的方法與潛水艇有所不同。(3)小明閱讀資料后,利用如圖的裝置模擬深潛器在水中的運動過程。物體甲、乙由一條細線連接且在水中處于靜止?fàn)顟B(tài),已知乙的質(zhì)量為0.2kg,體積為25cm3,則乙所受浮力的大小為N,乙受到細線的拉力為N。若剪斷細線,甲將(選填“上浮”“懸浮”或“下沉”),此時甲所受浮力(填字母)。A.增大,且大于重力B.不變,且等于重力C.不變,且大于重力D.減小,且小于重力18.(2022?湘潭)如圖1,從深井中勻速提取泥土,動滑輪和筐總重力為30N。圖2是某次拉力做的功W隨繩自由端拉下的長度s變化的關(guān)系。不計繩重和摩擦,求:(1)當(dāng)s為10m時,由圖2可知拉力做了J的功,筐和泥土上升了m;(2)拉力為N,筐中泥土的重力是N;(3)本次利用該裝置提升泥土的機械效率。19.(2022?廣州)如圖1,工人將重500N的貨物推入靜止的貨柜中(忽略空氣阻力,g取10N/kg)。(1)在斜面上貨物受到沿斜面向上250N的推力F1,從P點勻速運動到Q點用時4s。求此過程①F1的功率;②斜面的機械效率。(2)在貨柜的同一水平底面上,貨物受到水平向右100N的推力F2,從A點勻速運動到B點用時1s,在B點撤去F2,貨物繼續(xù)運動0.5s停在D點。①用“?”表示貨物,在方框中畫出貨物在C點的受力示意圖;②貨物到A點時為計時起點,在圖2中畫出0~1.2s貨物所受摩擦力的大小隨時間變化的圖象。(3)圖3中的尾板等效成圖4中以O(shè)為支點的杠桿,處于水平靜止,尾板自重為G、受到繩的拉力為F3(忽略繩重)。①在圖4中畫出F3的力臂l;②繩長一定,繩按圖5方式懸掛,尾板仍處于水平靜止,則此時尾板受到繩的拉力F4F3(選填“>”、“=”、“<”)。20.(2022?大連)明代學(xué)者宋應(yīng)星所著的《天工開物》是世界上第一部記錄農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的百科全書。如圖是書中記載的古人用腳踏碓(duì)將稻米去皮的情景。該腳踏碓是用柱子架起一根木杠,杠的前端裝有橢圓形碓頭,腳連續(xù)踏踩杠的后端,木杠可繞O點上、下運動,碓頭就不斷砸打稻米。(1)該腳踏碓屬于費力杠桿,請分析其屬于費力杠桿的原因。(注:可在圖上畫出力臂示意圖以輔助說明)(2)碓頭砸打稻米時動能越大,稻米越容易去皮。請分析這種杠桿使稻米容易去皮的原因。21.(2022?攀枝花)如圖所示,輕質(zhì)杠桿OA可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,請在圖示位置畫出小球所受重力G和使杠桿保持平衡的最小力F的示意圖,并簡述F的作圖依據(jù)。22.(2022?天津)如圖是用道釘撬撬道釘?shù)那榫?。道釘撬可視為以O(shè)為支點的杠桿,若動力F1為200N,動力臂l1為1.2m(圖中未畫出),阻力臂l2為0.06m,不計道釘撬自身重力。(1)在圖中畫出動力臂l1;(2)求道釘對道釘撬的阻力F2的大小。23.(2022?遵義)《天工開物》是我國古代的科學(xué)著作,書中記載著大量的古代農(nóng)業(yè)機械。其中這樣寫道:“凡河濱有制筒車者,堰陂障流繞于車下,激輪使轉(zhuǎn),挽水入筒,一一頃于枧內(nèi),流入畝中,晝夜不息,百畝無憂。”該段文字描述了筒車這樣一種以水流作動力,用來取水的機械,如圖所示。若接水槽離取水處高4m,水輪上有12個取水筒,一個取水筒每次可取水4kg,筒車旋轉(zhuǎn)一周所用時間為60s。(接水槽離倒水處的高度忽略不計,g取10N/kg)(1)請從能量轉(zhuǎn)化的角度,簡要分析筒車的工作原理;(2)求該筒車旋轉(zhuǎn)一周對進入接水槽的水所做的功;(3)若水流沖擊筒車的功率為40W,求筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機械效率。24.(2022?武漢)我國萬米深潛作業(yè)次數(shù)和下潛人數(shù)位居世界首位。圖甲所示為我國“奮斗者”號載人潛水器的海試現(xiàn)場。(1)潛水器的前邊固定著一個采樣籃,里面放著海底沉積物采樣器等工具,采樣器是一個下端開口的圓柱形玻璃管。潛水器兩側(cè)各連著一只機械手臂,其中一只機械手臂的簡化示意圖如圖乙所示,它由金屬桿AB、OC和可以伸縮的液壓桿AC組成,C點為機械手臂和潛水器的連接點。當(dāng)液壓桿伸長或縮短時,會帶動金屬桿AB繞著O點轉(zhuǎn)動,金屬桿B端就會向上提或向下壓采樣器。(ρ海水=1.0×103kg/m3)①請在圖乙中畫出水平金屬桿的B端豎直向下壓采樣器時,采樣器對金屬桿AB的力的示意圖。②若OA、OC和AC的長分別是18cm、24cm和30cm,OB的長是72cm,這只機械手臂的液壓桿AC對水平金屬桿A端的拉力是200N,玻璃管水平的圓環(huán)形管口和海底沉積物的接觸面積是2cm2時,則豎直狀態(tài)下的玻璃管的圓環(huán)形管口對海底沉積物產(chǎn)生的壓強是多少Pa?(不考慮金屬桿AB和采樣器它們受到的重力和浮力)(2)總質(zhì)量是36t且處于懸浮狀態(tài)的潛水器在海底完成作業(yè)后,會拋卸吸附在艙外的壓載鐵再上浮。為了確保艙內(nèi)作業(yè)人員的安全,科學(xué)家們在設(shè)計“奮斗者”號時,可以讓潛水器在不能拋卸壓載鐵時進行“斷臂求生”,即讓潛水器在深海拋掉兩只機械手臂和采樣籃等物體后再上浮。若某次深海演練拋掉質(zhì)量是1.8t、體積是0.3m3的兩只機械手臂和采樣籃等物體,則此時潛水器受到的浮力是多少N?浮力比重力大多少N?25.(2022?懷化)2022年北京冬奧會示范運營1000多輛氫燃料電池車(如圖所示),該車排放物是水,不產(chǎn)生任何污染物,是當(dāng)前世界新能源汽車重要的發(fā)展方向。假設(shè)某國產(chǎn)氫燃料電池車總質(zhì)量為5×103kg。在某次測試中該車勻速行駛時受到的阻力是車重的0.02倍,在0.5h內(nèi)行駛了28km的路程,消耗的氫能源為0.4kg(不考慮氫能源燃料消耗對車質(zhì)量的影響)。求該測試過程中氫燃料電池車:(已知q氫=1.4×108J/kg,g取10N/kg)(1)行駛的平均速度為多少km/h;(2)牽引力做的功;(3)氫能源燃燒釋放的能量轉(zhuǎn)化為機械能的效率。26.(2022?衡陽)百善孝為先,孝敬長輩可以從生活中的小事做起,冬天來臨,小周用自己的零花錢給奶奶購買了一個暖手袋。根據(jù)使用說明,他將質(zhì)量為0.5kg、溫度為75℃的水裝入暖手袋,使用一段時間后,水的溫度降低到35℃。(1)暖手袋里面裝熱水取暖,是利用了水大的性質(zhì)(選填“比熱容”或“密度”),這里是通過方式改變了水的內(nèi)能(選填“做功”或“熱傳遞”);(2)求這段時間水放出了多少熱量。[c水=4.2×103J/(kg?℃)]27.(2022?天津)小芳發(fā)現(xiàn)家中的一串珍珠項鏈能沉在水底,樂于探索的她想測量這串項鏈的密度。受到“曹沖稱象”故事的啟發(fā),她利用如圖所示的器材和足量的水(含取水工具,水的密度為ρ0)進行實驗,實驗步驟如下:①在量筒中裝入適量的水,記下體積V1;②將項鏈浸沒在量筒的水中,記下體積V2;……請你幫小芳完成實驗。要求:(1)寫出步驟②之后的實驗步驟和需要測量的物理量;;。(2)寫出珍珠項鏈密度的數(shù)學(xué)表達式(用已知量和測量量表示)。。28.(2022?齊齊哈爾)如圖所示是我國研發(fā)生產(chǎn)的某型號航拍無人機。無人機起飛前,放在地面上要確保四腳著地。啟動后,利用遙控器可對它進行控制。無人機的參數(shù)如表:機身總質(zhì)量/kg3.6四腳著地總面積/cm212電池充滿后儲存的電能/J108000最大水平速度/(m?s﹣1)6機身尺寸/mm400×300×200最大上升速度/(m?s﹣1)1.5求:(1)無人機所受重力是多少?(2)無人機啟動前,四腳著地靜止停放在水平地面上,此時無人機對地面的壓強是多少?(3)無人機以最大上升速度勻速豎直升高30米,要飛行多長時間?(4)無人機從50米高空降落到地面,重力做功是多少?29.(2022?鎮(zhèn)江)小華制作的蓄水池水位報警模擬裝置如圖所示:浮子由銅片E、空心桿F和木塊Q構(gòu)成。在低水位時,觸點C、D位于E的正上方h0處,Q的下表面距池底的高度為h。當(dāng)水位上升到使E與C、D接觸后,蜂鳴器R發(fā)出忽強忽弱的報警音,報警音的強弱取決于其兩端電壓大小。電源電壓U=6V,定值電阻R0=3Ω,R可視為9Ω的定值電阻,不計其它電阻。(1)當(dāng)E與C、D接觸時,電路接通,銜鐵吸下與觸點接觸(選填“A”或“B”),線圈和R0被(選填“短路”或“斷路”)。(2)在被釋放和吸下的過程中,銜鐵與A、B的接觸時間分別為0.5s和1.5s,不考慮銜鐵在AB之間切換的時間。在未解除報警的情況下,求開始報警后1min內(nèi)電路所消耗的電能。(3)Q為邊長10cm的正方體,密度為0.5×103kg/m3,h0=12cm,h=20cm,g取10N/kg。不計E、F的質(zhì)量及F與支架間的摩擦。①求剛開始報警時水面距池底的高度H。②下列措施中,可使①中H值增大的有。A.將池中水換為密度更大的液體B.僅適當(dāng)減小Q的邊長C.僅在空心管F中裝入適量沙子D.僅適當(dāng)減小Q的密度30.(2022?湖北)同學(xué)們到研學(xué)基地開展實踐活動。小明壘好柴火灶為大家煮飯,為了測試柴火灶的效率,他用1kg的干木柴給5kg的水加熱,燒完木柴時,水溫從20℃升高到60℃。(干木柴的熱值q干木柴=1.2×107J/kg)(1)1kg的干木柴完全燃燒放出的熱量是J;干木柴是能源(選填“一次”或“二次”)。(2)水吸收的熱量為多少J?(3)該柴火灶的效率為多少?31.(2022?河南)九一班開展“節(jié)約一度電”主題活動。請你和他們一起,完成以下活動內(nèi)容。(1)某型號洗衣機的洗滌功率為250W,完成一次洗滌的時間為30min,則一度電可供該洗衣機完成幾次洗滌?(2)若自來水的溫度為15℃,某電熱水器的電加熱效率為84%,則一度電可使該電熱水器將多少千克的自來水加熱至45℃?[c水=4.2×103J/(kg?℃)](3)請寫出一條節(jié)約用電的建議,并用所學(xué)的物理知識加以解釋。32.(2022?安順)2022年6月5日10時44分,我國長征2F運載火箭搭載神舟十四號載人飛船點火升空,飛控中心不斷傳出播報:“遙測信號正常”、“雷達跟蹤信號正常”……地面雷達站密切跟蹤,一段時間后,飛船準確進入預(yù)定軌道。飛船入軌后,順利完成入軌狀態(tài)設(shè)置。在17時42分,飛船與天宮空間站成功對接(如圖)。隨后,三名航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲進入天和核心艙,開啟為期6個月的在軌留駐,開展物資轉(zhuǎn)移、空間站建設(shè)等工作。神舟十四號載人飛船的成功發(fā)射,為我國空間站全面建成奠定了基礎(chǔ)。請回答下列問題:(1)這里的“遙測信號”、“雷達跟蹤信號”是通過什么傳遞信息?(2)飛船與天宮空間站對接,需知道天宮空間站運動的速度。若天宮空間站在1min內(nèi)運行的路程是420km,則它的平均速度是多少m/s?(3)航天員在天宮空間站轉(zhuǎn)移實驗設(shè)備,若某設(shè)備在地面的質(zhì)量是60kg,它在天宮空間站中受到的重力是多少?(天宮空間站所在位置g取8.7N/kg)(4)太陽能電池板能為天宮空間站提供電能。若太陽能電池板的電功率為P,將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率為η,接收太陽光的面積為s。由此推測在時間t內(nèi),太陽能電池板每平方米面積上接收的太陽能E為多少?(P、η、s、t均為已知量)2022年中考物理真題《壓軸挑戰(zhàn)》分類匯編(解析版)挑戰(zhàn)25綜合能力題(浮力與壓強綜合17題、簡單機械8題、其他綜合9題)1.(2022?貴陽)《天工開物》中記錄了古代勞動者煮海水制鹽的方法,如圖甲所示。用于制鹽的海水密度有嚴格要求,在《西溪叢語》中談到了用蓮子選定海水的方法:采用多粒蓮子投入盛有海水的容器中,若所有蓮子均浮,則海水含鹽重;若所有蓮子均沉,則這樣的海水就毫無制鹽價值。后來《熬波圖詠》中談到,將蓮子分別浸入不同密度等級的海水中(一等海水密度最大,二、三、四等依次次之),充分浸泡后制備成不同測定標(biāo)準的“浮子”。將“浮子”放入盛有待測海水的竹管內(nèi),如圖乙所示,根據(jù)浮起的“浮子”數(shù)即可判斷待測海水的密度范圍。請回答下列問題:(1)煮海水制鹽過程中,水發(fā)生的物態(tài)變化是汽化;(2)若一粒浸泡后的蓮子質(zhì)量是3×10﹣3kg,其受到的重力是多少?(g取10N/kg)(3)《西溪叢語》談到:無制鹽價值的海水,蓮子放入后會全部沉入水底。蓮子沉入水底的原因是什么?(4)將四粒不同測定標(biāo)準的“浮子”放入盛有待測海水的竹管內(nèi)。請根據(jù)圖乙中“浮子”靜止時的情況判斷:2號“浮子”制備時是浸泡在哪一等級的海水中?寫出你判斷的理由。(設(shè)各“浮子”的體積均相同,其密度與對應(yīng)等級的海水密度相等)【解答】解:(1)煮海水制鹽過程中,水變成水蒸氣跑到空氣中,所以其中水發(fā)生的物態(tài)變化是汽化;(2)若一粒浸泡后的蓮子質(zhì)量是3×10﹣3kg,其受到的重力G=mg=3×10﹣3kg×10N/kg=3×10﹣2N;(3)無制鹽價值的海水,其中的含鹽量少,則這種海水的密度會較??;而蓮子的密度大于這種海水的密度,所以蓮子沉入水底;(4)由圖乙可知,V排1>V排2>V排3>V排4,待測海水密度一定,根據(jù)阿基米德原理可知,浮力F1>F2>F3>F4,1號“浮子”沉底,其浮力小于重力,2、3、4號“浮子”漂浮,它們的浮力均等于重力,所以G1>G2>G3>G4,根據(jù)G=mg可知,“浮子”的質(zhì)量m1>m2>m3>m4,又因各“浮子”體積相同,根據(jù)ρ=可知,“浮子”的密度ρ1>ρ2>ρ3>ρ4,所以,2號“浮子”制備時浸泡在二等海水中。答:(1)汽化;(2)若一粒浸泡后的蓮子質(zhì)量是3×10﹣3kg,其受到的重力是3×10﹣2N;(3)蓮子沉入水底的原因是蓮子的密度大于海水的密度;(4)由圖乙可知,V排1>V排2>V排3>V排4,待測海水密度一定,根據(jù)阿基米德原理可知,浮力F1>F2>F3>F4,1號“浮子”沉底,其浮力小于重力,2、3、4號“浮子”漂浮,它們的浮力均等于重力,所以G1>G2>G3>G4,根據(jù)G=mg可知,“浮子”的質(zhì)量m1>m2>m3>m4,又因各“浮子”體積相同,根據(jù)ρ=可知,“浮子”的密度ρ1>ρ2>ρ3>ρ4,所以,2號“浮子”制備時浸泡在二等海水中。2.(2022?云南)研究物體的沉浮條件時,一實驗小組將一質(zhì)量為54g的橡皮泥放入盛水的水槽中,橡皮泥下沉。老師請大家思考能否讓橡皮泥漂浮在水面上呢?他們經(jīng)過思考后將橡皮泥捏成了如圖所示的厚度均勻的半球狀“小碗”,將碗口朝上輕輕放在水面上,小碗漂浮。(ρ泥=1.2g/cm3,ρ水=1.0g/cm3,半球的體積公式是V=πR3,π取3,取1.65)(1)橡皮泥放入水槽前,水的深度是0.1m,求水對水槽底部的壓強;(2)求橡皮泥的體積;(3)橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是多少?(4)橡皮泥“小碗”的厚度d要滿足什么條件,才能夠漂浮在水面上?【解答】解:(1)橡皮泥放入水槽前,水的深度是0.1m,水對水槽底部的壓強為:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;(2)由ρ=可知,橡皮泥的體積為:V泥===45cm3;(3)橡皮泥的質(zhì)量為:G泥=m泥g=0.054kg×10N/kg=0.54N,則橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力為:F?。紾泥=0.54N;(4)由阿基米德原理可知,橡皮泥“小碗”恰好漂浮在水面上時排開水的體積為:V排===5.4×10﹣5m3=54cm3,由V=πR3可知,“小碗”的外徑至少為:R===3cm,“小碗”的容積(內(nèi)部體積)為:V'=V排﹣V泥=54cm3﹣45cm3=9cm3,所以,“小碗”的內(nèi)徑R'===1.65cm,所以橡皮泥“小碗”的厚度應(yīng)小于:d=R﹣R'=3cm﹣1.65cm=1.35cm。答:(1)橡皮泥放入水槽前,水的深度是0.1m,水對水槽底部的壓強為1000Pa;(2)橡皮泥的體積為45cm3;(3)橡皮泥“小碗”漂浮在水面上受到的浮力是0.54N;(4)橡皮泥“小碗”的厚度d應(yīng)小于1.35cm,才能夠漂浮在水面上。3.(2022?赤峰)在建設(shè)橋梁時,需將一重為3×104N正方體橋梁部件從運輸船上轉(zhuǎn)移至河水中。(1)用吊車將該部件從運輸船上勻速向上提升,如圖甲所示。20s時間內(nèi),拉力F對部件做了6×104J的功,計算這個過程中:①拉力F做功的功率;②部件上升的距離。(2)如圖乙所示,緩慢的將部件勻速投入水中。水對部件下表面的壓力記作F1,水對部件上表面的壓力記作F2,二者與部件下表面在水中的深度h的關(guān)系如圖丙所示(忽略水的阻力)。求:圖丙所示過程中,部件浸沒時受到的浮力?!窘獯稹拷猓海?)①20s時間內(nèi),拉力F對部件做了6×104J的功,則拉力F做功的功率為:P===3000W;②由于該部件從運輸船上勻速向上提升,根據(jù)二力平衡,F(xiàn)=G=3×104N;由P==可知,部件上升的距離為:s===2m;(2)由圖像可知,當(dāng)部件在水中的深度為h2時,水對部件上表面的壓力F2=0N,水對部件下表面的壓力F1=1×104N,此時部件剛好完全浸沒在河水中,根據(jù)壓力差法,部件浸沒時受到的浮力為:F?。紽1﹣F2=1×104N。答:(1)①拉力F做功的功率為3000W;②部件上升的距離為2m;(2)部件浸沒時受到的浮力為1×104N。4.(2022?六盤水)世界最長跨海大橋——港珠澳大橋,橫跨伶仃洋,將香港、澳門和珠海三地連為一體,被譽為現(xiàn)代世界新七大奇跡之一,如圖甲所示。港珠澳大橋由橋、人工島、海底隧道三部分組成。其中6.7公里的海底隧道距離海面40多米,由33節(jié)沉管對接而成。港珠澳大橋施工海域恰好穿過中華白海豚自然保護區(qū),這種珍稀動物是香港回歸祖國的吉祥物。開工前工程師們立下了誓言,大橋通車白海豚不搬家。監(jiān)測結(jié)果表明至大橋竣工,依然有近兩千頭中華白海豚歡快地棲息在港珠澳大橋周邊海域。請回答下列問題:(1)如圖乙所示,以人工島為參照物,正在海中游動的白海豚是運動(選填“運動”或“靜止”)的。(2)港珠澳大橋全長55km,設(shè)計通行時速100km/h。若一輛具備通行車牌的汽車按大橋設(shè)計時速行駛,至少需要多長時間才能通過大橋?(3)鋪設(shè)海底隧道的沉管,每節(jié)質(zhì)量約為7.4×107kg,則每節(jié)沉管所受重力為多少N?(取g=10N/kg)(4)兩端密封后的沉管,每節(jié)最大排水量約8萬噸,由于其整體密度稍小于海水密度,所以沉管浮在海面,需用拖輪浮運至既定位置再沉放安裝。若你是大橋的工程師,你如何將沉管沉放到海底安裝,請運用所學(xué)浮力知識進行說明?!窘獯稹拷猓海?)以人工島為參照物,白海豚有位置的變化,因此白海豚是運動的;(2)根據(jù)v=可得,汽車勻速通過大橋全程所用的時間:t===0.55h;(3)每節(jié)沉管所受重力為G=mg=7.4×107kg×10N/kg=7.4×108N;(4)將兩端密封后的漂浮在海面上,再用船將密封沉管拖到預(yù)定海面上,向其內(nèi)部灌水使之沉入海底,當(dāng)密封沉管灌水下沉到海底后,將其下半部分埋入海底的泥沙中,再將灌入其中的海水全部抽出,此時空心密封沉管不會再上??;原因:沉管下半部分埋入海底的泥沙中,下表面不受海水的壓力,根據(jù)浮力的產(chǎn)生原因,沉管不再受海水的浮力,此時空心密封沉管不會再上浮。故答案為:(1)運動;(2)至少需要0.55h才能通過大橋;(3)每節(jié)沉管所受重力為7.4×108N;(4)見解答。5.(2022?菏澤)深海養(yǎng)殖技術(shù)在海洋漁業(yè)中被普遍推廣。甲圖為某深海大黃魚漁場引進的單柱半潛式養(yǎng)殖網(wǎng)箱,乙圖為其簡化模型。在乙圖中,中央的柱形容器是由橫截面積為2m2、高20m的鍍鋅鐵皮(不計鐵皮體積)制成的空心圓柱體,可進水或充氣,使整個網(wǎng)箱按要求上浮或下沉;網(wǎng)箱與海水相通,是養(yǎng)魚的空間,并與圓柱體固定在一起;網(wǎng)箱的底部懸掛質(zhì)量為20t的鑄鐵塊(不與海底接觸),鑄鐵塊相當(dāng)于“船錨”,起穩(wěn)定作用。已知制作網(wǎng)箱材料的總質(zhì)量為10t,網(wǎng)箱材料和鑄鐵塊能夠排開海水的最大體積為6m3,海水的密度按1.0×103kg/m3計算,g取10N/kg。求:(1)海面以下15m處海水的壓強;(2)當(dāng)網(wǎng)箱的底部下沉到海面下15m處靜止時,空心圓柱體內(nèi)海水的高度;(3)該裝置能否在海面下40m深處進行懸浮養(yǎng)殖,請簡要說明理由?!窘獯稹拷猓海?)海面以下15m處海水的壓強p=ρ海水gh=1×103kg/m3×10N/kg×15m=1.5×105Pa;(2)網(wǎng)箱材料和鑄鐵塊的總質(zhì)量m=10t+20t=30t=3×104kg,網(wǎng)箱靜止在海水中.,整個裝置受到的浮力等于它的總重力,即F?。紾=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N,根據(jù)阿基米德原理可知排開海水的體積:V排===30m3,空心圓柱體排開海水的體積V排′=V排﹣V0=30m3﹣6m3=24m3,空心圓柱體內(nèi)海水的體積V海水=V圓柱體﹣V露﹣V排′=2m2×20m﹣2m2×5m﹣24m3=6m3,空心圓柱體內(nèi)海水的高度h海水===3m;(3)通過氣閥改變空心圓柱體內(nèi)海水的高度.使整個裝置所受的浮力等于它的總重力,該裝置能在海面下任意深處進行養(yǎng)殖。答:(1)海面以下15m處海水的壓強為1.5×105Pa;(2)當(dāng)網(wǎng)箱的底部下沉到海面下15m處靜止時,空心圓柱體內(nèi)海水的高度為3m;(3)該裝置能在海面下40m深處進行懸浮養(yǎng)殖。通過氣閥改變空心圓柱體內(nèi)海水的高度.使整個裝置所受的浮力等于它的總重力,該裝置能在海面下任意深處進行養(yǎng)殖。6.(2022?襄陽)一底面積為8cm2的容器放置在水平地面上(如圖甲所示),內(nèi)放有一創(chuàng)意“潛艇”模型?!皾撏А笔怯筛?0cm、底部嵌有金屬塊的塑料制成的柱體(ρ塑料=0.8×103kg/m3)。緩慢向圖甲所示容器中注水到一定深度時“潛艇”會漂浮,繼續(xù)注水到24cm時停止,注水質(zhì)量m與容器中水的深度h的m﹣h關(guān)系圖象如圖乙所示。當(dāng)把“潛艇”水平切掉一部分后,剩余部分放入水中恰好懸?。ㄈ鐖D丙所示),測得“潛艇”剩余部分的質(zhì)量為0.05kg。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:(1)圖丙中“潛艇”剩余部分懸浮于水中時受到的浮力為0.5N;由圖乙分析可知,當(dāng)注水深度為18cm時,“潛艇”對容器底部壓力剛好為0;(2)注水停止時水對容器底部的壓力;(3)“潛艇”水平切掉的高度Δh以及圖乙中m1的值各為多少?【解答】解:(1)由題知,“潛艇”剩余部分的質(zhì)量為0.05kg,剩余部分放入水中恰好懸浮,此時“潛艇”受到的浮力:F?。紾剩=m剩g=0.05kg×10N/kg=0.5N;由圖乙可知,當(dāng)注入水的深度在18cm時,圖象出現(xiàn)拐點,且此后注入相同深度的水時水的質(zhì)量增大,而“潛艇”高是20cm,所以,當(dāng)注入水的深度h1=18cm時,“潛艇”恰好處于漂浮狀態(tài),此時“潛艇”對容器底部壓力剛好為0;(2)注水到24cm時停止,水的深度h2=24cm=0.24m,水對容器底部的壓強:p=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2.4×103Pa,水對容器底部的壓力:F=pS=2.4×103Pa×8×10﹣4m2=1.92N;(3)當(dāng)注入水深度h=18cm=0.18m時,“潛艇”恰好處于漂浮狀態(tài),由浮漂條件有:F?。紾總=G切+G剩,所以:ρ水gV排=m切g(shù)+m剩g,即:ρ水gS潛×0.18m=ρ塑gS潛×Δh+m剩g﹣﹣﹣﹣﹣﹣①當(dāng)把“潛艇”水平切掉一部分后,剩余部分放入水中恰好懸浮時,F(xiàn)浮′=G?!?,即:ρ水gS潛(0.2m﹣Δh)=m剩g﹣﹣﹣﹣﹣﹣②①式﹣②式,化簡解得:Δh=0.1m=10cm;將Δh=0.1m代入②,解得:S潛=5×10﹣4m2=5cm2,所以“潛艇”恰好處于漂浮狀態(tài)時注入水的體積:V1=(S容﹣S潛)h1=(8cm2﹣5cm2)×18cm=54cm3,此過程中注水的質(zhì)量:m1=ρ水V1=1.0g/cm3×54cm3=54g。答:(1)0.5;18;(2)注水停止時水對容器底部的壓力為1.92N;(3)“潛艇”水平切掉的高度Δh為10cm,圖乙中m1的值為54g。7.(2022?湘潭)用浮筒打撈海底沉船時,將充滿海水的浮筒豎直下沉至沉船位置與沉船綁定,向筒內(nèi)充氣將海水全部排出,浮筒所受浮力大于重力,浮筒對沉船提供向上的力。為探測沉船的深度,打撈前,在海面豎直向沉船發(fā)射超聲波,如圖所示,測得聲波從發(fā)射至回到海面的時間是0.2s??崭⊥搀w積(含空腔部分)為900m3,質(zhì)量為2×105kg。已知海水中的聲速為1500m/s,海水的密度是ρ=1.0×103kg/m3。忽略浮筒體積變化,問:(1)海水中的聲速比空氣中的聲速快,沉船在海面下150m深的位置,此位置海水產(chǎn)生的壓強為1.5×106Pa;(2)空浮筒的重力為2×106N,浸沒的浮筒充滿氣后所受的浮力為9×106N,浮筒對沉船提供的力為7×106N;(3)打撈時,用6個這樣充滿氣的浮筒,恰能使重為5×107N的沉船勻速上升,則這艘沉船受到的浮力為多少?(浮筒和沉船均未露出水面,不計海水阻力)【答案】(1)快;150;1.5×106;(2)2×106;9×106;7×106;(3)這艘沉船受到的浮力為8×106N?!窘獯稹拷猓海?)海水中的聲速比空氣中的聲速快,沉船在海面下的深度為:h=vt=1500m/s××0.2s=150m,此位置海水產(chǎn)生的壓強為:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×150m=1.5×106Pa;(2)空浮筒的重力為:G=mg=2×105kg×10N/kg=2×106N,浸沒的浮筒充滿氣后所受的浮力為:F?。溅押K甮V排=ρ海水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×900m3=9×106N;浮筒對沉船提供的力為:F=F浮﹣G=9×106N﹣2×106N=7×106N;(3)用6個這樣充滿氣的浮筒對沉船的拉力為:F'=6×7×106N=4.2×107N,恰能使重為5×107N的沉船勻速上升,則這艘沉船受到的浮力為:F浮'=G'﹣F'=5×107N﹣4.2×107N=8×106N。故答案為:(1)快;150;1.5×106;(2)2×106;9×106;7×106;(3)這艘沉船受到的浮力為8×106N。8.(2022?株洲)足夠高的柱形透明玻璃容器,其底面為正方形。容器內(nèi)用厚度不計的隔板分成左右兩部分,隔板上距離容器底部5cm處開有小圓孔,小圓孔用橡皮膜封閉,橡皮膜兩側(cè)壓強大小不相等時,其形狀發(fā)生改變。(1)該裝置內(nèi)若倒入同種液體,通過改變兩側(cè)液面的高度,并觀察橡皮膜左右彎曲的情況,可以研究液體壓強跟深度的關(guān)系(填“深度”或“液體密度”);若倒入不同液體,控制兩側(cè)液面相平,并觀察橡皮膜左右彎曲的情況,可以研究液體壓強跟液體密度的關(guān)系(填“深度”或“液體密度”)。(2)隔板位于容器正中間時,左、右兩部分水面相平,如圖甲所示。若隔板向左平移,則橡皮膜向右彎曲(填“左”或“右”);此過程左側(cè)水的重力勢能變大(填“變大”或“變小”)。(3)將隔板從圖甲所示位置向左緩慢平移一定距離后,兩側(cè)水面高度如圖乙所示,求此時橡皮膜兩側(cè)所受的壓強差。(已知水的密度為1.0×103kg/m3,g取10N/kg)【答案】(1)深度;液體密度;(2)右;變大;(3)橡皮膜兩側(cè)所受的壓強差為800Pa?!窘獯稹拷猓海?)該裝置內(nèi)若倒入同種液體,通過改變兩側(cè)液面的高度,并觀察橡皮膜左右彎曲的情況,液體的深度相同,密度不同,可以研究液體壓強跟深度的關(guān)系;若倒入不同液體,控制兩側(cè)液面相平,并觀察橡皮膜左右彎曲的情況,不同液體密度不同,深度相同,可以研究液體壓強跟液體密度的關(guān)系;(2)隔板位于容器正中間時,左、右兩部分水面相平,如圖甲所示。若隔板向左平移,則左側(cè)的液體深度增加,根據(jù)p=ρgh,則液體向右的壓強(較高水面產(chǎn)生的壓強)大于向左(較低水面)的壓強,會看到橡皮膜向右彎曲;此過程左側(cè)水的質(zhì)量不變,高度增加,重力勢能變大;(3)圖乙中U形管左右兩側(cè)水面的高度差Δh=20cm﹣12cm=8cm=0.08m,則橡皮膜兩側(cè)所受的壓強差為:p=ρgΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa。故答案為:(1)深度;液體密度;(2)右;變大;(3)橡皮膜兩側(cè)所受的壓強差為800Pa。9.(2022?懷化)中國第一艘國產(chǎn)航空母艦命名為“中國人民解放軍海軍山東艦”,舷號為“17”(如圖所示)。該艦滿載排水量達到了6.75×104t,吃水深度為10.5m。求該艦滿載時:(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)受到的浮力;(2)艦底10.5m深處受到海水的壓強?!窘獯稹拷猓海?)由阿基米德原理可知,該艦滿載時受到的浮力:F?。紾排=m排g=6.75×104×103kg×10N/kg=6.75×108N;(2)艦底10.5m深處受到海水的壓強:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa。答:(1)該艦滿載時受到的浮力為6.75×108N;(2)艦底10.5m深處受到海水的壓強為1.05×105Pa。10.(2022?常州)潛艇在水艙內(nèi)無水時應(yīng)漂浮于海面,可以通過充入適量海水實現(xiàn)潛入海中,2013年,西班牙剛建成的S﹣80潛艇,質(zhì)量為3.3×106kg,海水密度為1.1×103kg/m3,g取10N/kg。(1)工程師對潛艇進行試驗,發(fā)現(xiàn)水艙內(nèi)無水的潛艇居然在海水中沉沒、最終靜止在水平船塢底部,如圖甲所示,已知船塢底部對潛艇的支持力為6.6×105N,求潛艇的體積有多大?(2)為了實現(xiàn)水艙內(nèi)無水時潛艇剛好懸浮在海水中,工程師先將潛艇切割成兩段,然后在這兩段之間加入增補艙段,如圖乙所示,建成潛艇如圖丙所示,已知增補艙段的質(zhì)量為4.4×104kg,求增補艙段的體積有多大?(3)在此基礎(chǔ)上,工程師將潛艇內(nèi)的部分原設(shè)備更換為更輕(輕/重)的新設(shè)備,即可實現(xiàn)在水艙內(nèi)無水時潛艇漂浮于海面?!窘獯稹拷猓海?)潛艇受到的重力為G=mg=3.3×106kg×10N/kg=3.3×107N,潛艇受到的浮力為F?。紾﹣F支=3.3×107N﹣6.6×105N=3.234×107N;由F浮=ρ液gV排得,潛艇的體積為V=V排===2940m3;(2)增補艙受到的重力為G增=m增g=4.4×104kg×10N/kg=4.4×105N,潛艇懸浮時受到的浮力為F浮懸=G+G增=3.3×107N+4.4×105N=3.344×107N,增補艙受到的浮力為F浮增=F浮懸﹣F浮=3.344×107N﹣3.234×107N=1.1×106N,由F?。溅岩篻V排得,增補艙的體積為V增=V排增===100m3;(3)將潛艇內(nèi)的部分原設(shè)備更換為更輕,也就是密度更小的物體,潛艇的總質(zhì)量減小,總重力減小,潛艇即可實現(xiàn)在水艙內(nèi)無水時潛艇漂浮于海面。答:(1)潛艇的體積為2940m3;(2)增補艙的體積為100m3;(3)輕。11.(2022?長春)學(xué)習(xí)浮力知識后,小明做了以下實驗:將30cm高的長方體A豎直放在圓柱形容器內(nèi)。(1)向容器內(nèi)緩慢注水,當(dāng)長方體A剛好對容器底部無壓力時,停止注水,水深為18cm,如圖甲所示。這一過程中,隨著注水深度的增加,長方體A所受的浮力逐漸變大。(2)繼續(xù)向容器內(nèi)緩慢注水,直到注滿。關(guān)于長方體A浸在水中的深度h與新注入水的質(zhì)量m之間的關(guān)系,下列圖象表達正確的是A。(3)將長方體A與合金塊B(ρB=6ρ水)粘合成一個整體,放入水中靜止后,長方體A剛好浸沒,如圖乙所示。再將這個整體倒立放入水中,松手后這個整體保持豎直靜止?fàn)顟B(tài),求該狀態(tài)下長方體A的底面所在深度處水的壓強。(寫出必要的文字說明、表達式及最后結(jié)果。已知:ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,粘合劑的質(zhì)量與體積忽略不計)【答案】(1)變大;(2)A;(3)見解答?!窘獯稹拷猓海?)這一過程中,隨著注水深度的增加,長方體A浸沒在水中的體積變大,即V排變大,根據(jù)阿基米德原理可知,長方體A所受的浮力逐漸變大;(2)當(dāng)長方體A剛好對容器底部無壓力時,停止注水,水深為18cm,說明長方體A剛好處于漂浮狀態(tài),即F?。紾A;當(dāng)繼續(xù)向容器內(nèi)緩慢注水,直到注滿,此過程中,長方體A的重力不變,故其浮力不變,排開水的體積不變,長方體A浸在水中的深度h不變,故選A;(3)設(shè)長方體A底面積為S;由(2)可知,GA=F浮1=ρ水gSh……①;將長方體A與合金塊B(ρB=6ρ水)粘合成一個整體,放入水中靜止后,長方體A剛好浸沒,此時長方體A受到的浮力等于長方體A、合金塊B的重力,即:GA+GB=F浮2=ρ水gSH……②,由①②可知,合金塊B的重力為:GB=F浮2﹣F浮1=ρ水gS(H﹣h),根據(jù)重力公式結(jié)合密度公式可知,GB=ρBgVB=ρ水gS(H﹣h)=ρ水gS(0.3m﹣0.18m),解得:VB=0.02m×S;當(dāng)將這個整體倒立放入水中時,這個整體仍然處于漂浮狀態(tài),此時合金塊B完全浸沒在水中,長方體A浸沒深度為H',根據(jù)浮沉條件可知,GA+GB=F浮3+F浮B=ρ水gSH'+ρ水gVB=ρ水gSH'+0.02m×ρ水gS……③;由②③可得:ρ水gSH=ρ水gSH'+0.02m×ρ水gS,即0.3m=H'+0.02m,解得:H'=0.28m,根據(jù)液體壓強公式可知,該狀態(tài)下長方體A的底面所在深度處水的壓強為:p=ρ水gH'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.28m=2.8×103Pa。故答案為:(1)變大;(2)A;(3)見解答。12.(2022?岳陽)巴陵廣場是市民休閑的好去處,廣場上有座關(guān)于后羿斬巴蛇的雕像,高約16m,質(zhì)量為2×106kg。小明從家里出發(fā),以1m/s的速度散步去廣場,600s后到達。(1)求小明從家到廣場經(jīng)過的路程;(2)求雕像所受的重力大?。唬?)小明估測雕像與水平地面的接觸面積約為100m2,求雕像對地面的壓強?!窘獯稹拷猓海?)由v=可得,小明從家到廣場經(jīng)過的路程:s=vt=1m/s×600s=600m;(2)整座雕像的重力:G=m總g=2×106kg×10N/kg=2×107N;(3)整座雕像對地面的壓力:F=G=2×107N;雕像對地面的壓強:p===2×105Pa。答:(1)小明從家到廣場經(jīng)過的路程為600m;(2)雕像所受的重力大小為2×107N;(3)雕像對地面的壓強為2×105Pa。13.(2022?河南)小明在科技博覽會上參加義務(wù)勞動,需要把一個質(zhì)量為12kg的展品從地面搬到高1.2m的展臺上,如圖所示。g取10N/kg。(1)要把展品從地面搬到展臺上,他至少需要對展品做多少功?(2)展臺臺面承受的壓強不能超過40kPa,如果把展品放到水平臺面上,展品與臺面的接觸面積是40cm2,臺面會不會被壓壞?請通過計算說明。(3)展品展示時,要求臺面水平。請你簡述一種檢驗臺面是否水平的操作方法。【解答】解:(1)展品的重力:G=mg=12kg×10N/kg=120N,對展品做的功:W=Gh=120N×1.2m=144J;(2)展品對水平臺面的壓力:F=G=120N,則展品與臺面的壓強:p===3×104Pa=30kPa<40kPa,故臺面不會被壓壞;(3)因為水平方向與豎直方向垂直,所以可以利用重錘線配合直角支架檢查臺面是否水平。答:(1)他至少需要對展品做144J的功;(2)展品與臺面的壓強為30kPa<40kPa,故臺面不會被壓壞;(3)利用重錘線配合直角支架檢查臺面是否水平。14.(2022?宜昌)如圖甲所示,我國自行研制的ZBD﹣05兩棲步兵戰(zhàn)車,是世界上水上行駛最快的戰(zhàn)車。它具有獨特的前部防浪板和尾部滑行板,水中航行時,兩者配合可以降低阻力,提高速度,有力增強了我軍搶灘登陸的能力,它的部分參數(shù)如下表。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。則:戰(zhàn)車質(zhì)量26t水上最大速度25km/h履帶著地總面積4m2發(fā)動機功率1100kW(1)尾部滑行板設(shè)計成如圖乙所示的水翼形狀,使其在水中行駛時獲得向上的抬升力,它依據(jù)的物理學(xué)原理是流體在流速越大的地方,壓強越??;在流速越小的地方,壓強越大。(2)戰(zhàn)車在離岸10km的距離以最快速度沖擊,可以多長時間到達岸邊?(3)戰(zhàn)車在搶灘登陸接近水平岸灘時,收起尾部滑行板,履帶已著地,但仍有4m3的車體浸在水中,如圖丙所示,此時地面對履帶的壓強是多少?【解答】解:(1)當(dāng)船在水中高速航行時,水翼上表面凸起,它與船體間的水流速度大,壓強??;水翼下表面的水流速度小,壓強大,因此在水翼的上下表面存在向上的壓力(壓強)差,所以船便獲得升力;所以物理學(xué)原理是流體在流速越大的地方,壓強越?。辉诹魉僭叫〉牡胤?,壓強越大;(2)根據(jù)v=可知,到達岸邊的時間為:t===0.4h;(3)根據(jù)阿基米德原理可知,戰(zhàn)車受到的浮力為:F?。溅阉甮V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4m3=4×104N;戰(zhàn)車的重力為:G=mg=26×103kg×10N/kg=2.6×105N;地面對履帶的壓力為:F=G﹣F?。?.6×105N﹣4×104N=2.2×105N;履帶受到的壓強為:p===5.5×104Pa。答:(1)流體在流速越大的地方,壓強越??;在流速越小的地方,壓強越大;(2)戰(zhàn)車在離岸10km的距離以最快速度沖擊,可以0.4h到達岸邊;(3)地面對履帶的壓強是5.5×104Pa。15.(2022?衡陽)小王同學(xué)學(xué)習(xí)了壓強和浮力的知識后,自己設(shè)計了一個體驗實驗裝置,該裝置的軸剖面圖如圖甲所示。放在水平桌面上的薄壁容器由上下兩個柱狀體組合而成,下部分容器橫截面積S1=1×10﹣2m2,高度h1=0.1m,上部分容器橫截面積S2=6×10﹣3m2,高度h2=0.08m,容器的質(zhì)量為0.1kg,圖乙是容器的立體圖。另有一圓柱形實心鐵棒,鐵棒橫截面積S3=4×10﹣3m2,長度l=0.1m。用細繩繞過定滑輪連接鐵棒,細繩另一端有一控制鐵棒緩慢升降和暫停裝置(圖中未畫出),鐵棒置于容器口的上方,向容器內(nèi)注入深度h3=0.09m的水,緩慢讓鐵棒下降,直至完全浸沒后鐵棒停止下降,鐵棒始終保持豎直且未與容器底部接觸(ρ水=1.0×103kg/m3)。求:(1)注入的水質(zhì)量是多少kg;(2)鐵棒所受浮力F浮的大?。唬?)桌面所受的壓力F1的大??;(4)水對容器底部的壓力F2,通過計算比較F2與F1的大小。【解答】解:(1)由題意可知,注入水的體積:V水=S1h3=1×10﹣2m2×0.09m=9×10﹣4m3,由ρ=可知,注入水的質(zhì)量:m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×9×10﹣4m3=0.9kg;(2)因為鐵棒浸沒在水中,所以鐵棒排開水的體積:V排=V棒=S3l=4×10﹣3m2×0.1m=4×10﹣4m3,則鐵棒浸沒在水中所受的浮力:F?。溅阉甮V排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N;(3)容器的重力:G容=m容g=0.1kg×10N/kg=1N,注入水的重力:G水=m水g=0.9kg×10N/kg=9N,由阿基米德原理可知,鐵棒浸沒在水中時排開水的重力:G排=F?。?N,容器對水面桌面的壓力:F1=G容+G水+G排=1N+9N+4N=14N;(4)鐵棒浸沒在水中時,容器中水和鐵棒的總體積:V=V棒+V水=4×10﹣4m3+9×10﹣4m3=1.3×10﹣3m3,下部分容器的容積:V下=S1h1=1×10﹣2m2×0.1m=1×10﹣3m3,則上部分容器中水鐵棒的總體積:V上=V﹣V下=1.3×10﹣3m3﹣1×10﹣3m3=3×10﹣4m3,上部分容器中水的高度:h上===0.05m,則容器中水的深度:h=h1+h上=0.1m+0.05m=0.15m,因此水對容器底部的壓強:p2=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1.5×103Pa,由p=可知,水對容器底部的壓力:F2=p2S1=1.5×103Pa×1×10﹣2m2=15N,因此F2>F1。答:(1)注入的水質(zhì)量是0.9kg;(2)鐵棒所受浮力F浮的大小為4N;(3)桌面所受的壓力F1的大小為14N;(4)F2>F1。16.(2022?成都)如圖所示,放置在水平桌面上的甲、乙兩個相同薄壁圓柱形容器,高度為h1,底面積為S1=100cm2。甲容器內(nèi)裝有水,圓柱形實心物體浸沒在水底。物體高度為h2=8cm,底面積為S2=30cm2,密度為ρ2。乙容器內(nèi)裝有質(zhì)量為m,密度為ρ3的某種液體。忽略物體吸附液體等次要因素,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。(1)求物體浸沒水底時所受的浮力大小。(2)將物體從甲容器底部豎直緩慢提升,直到物體上表面高出水面5cm時停止,求這個過程中,水對容器底部的壓強變化量。(3)將物體從甲容器取出后,再緩慢放入乙容器內(nèi),為保證液體不會溢出,求乙容器內(nèi)液體質(zhì)量m的取值范圍(用ρ2、ρ3、h1、h2、S1、S2表示)?!窘獯稹拷猓海?)圓柱形實心物體的體積:V柱=S2h2=30cm2×8cm=240cm3=2.4×10﹣4m3,物體浸沒水底時,排開水的體積:V排=V柱=2.4×10﹣4m3,則物體浸沒水底時所受的浮力:F?。溅阉甮V排=1×103kg/m3×10N/kg×2.4×10﹣4m3=2.4N;(2)當(dāng)物體提升到物體上表面高出水面5cm時,水面下降的高度:Δh===1.5cm=0.015m,則這個過程中,水對容器底部的壓強變化量:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.015m=150Pa;(3)若ρ2≥ρ3,液體最多時,物體浸沒在液體中,此時乙容器內(nèi)液體的體積:V3=V乙﹣V柱=S1h1﹣S2h2,由ρ=可知,液體的質(zhì)量:m=ρ3V3=ρ3(S1h1﹣S2h2),若ρ2<ρ3,液體最多時,物體漂浮在液體中,由物體的漂浮條件可知,F(xiàn)浮'=G物,即ρ3gV排'=ρ2gS2h2,解得:V排'=此時乙容器內(nèi)液體的體積:V3'=V乙﹣V排'=S1h1﹣,由ρ=可知,液體的質(zhì)量:m'=ρ3V3'=ρ3(S1h1﹣)=ρ3S1h1﹣ρ2S2h2,綜上分析可得,液體質(zhì)量m的取值范圍為:當(dāng)ρ2≥ρ3時,m≤ρ3V3=ρ3(S1h1﹣S2h2),當(dāng)ρ2<ρ3時,m≤ρ3S1h1﹣ρ2S2h2。答:(1)物體浸沒水底時所受的浮力大小為2.4N;(2)這個過程中,水對容器底部的壓強變化量為150Pa;(3)乙容器內(nèi)液體質(zhì)量m的取值范圍為:當(dāng)ρ2≥ρ3時,m≤ρ3V3=ρ3(S1h1﹣S2h2);當(dāng)ρ2<ρ3時,m≤ρ3S1h1﹣ρ2S2h2。17.(2022?廣東)我國自主研制的載人深潛器下潛深度已突破10000m,在載人深潛領(lǐng)域達到世界領(lǐng)先水平。(取ρ海水=1.03×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)(1)潛水艇活動的海水深度一般為300m至600m。它可以通過水艙排水或充水來改變自身重力,從而實現(xiàn)浮沉。(2)深潛器可進入更深的水域,在10000m的深處,海水產(chǎn)生的壓強為1.03×108Pa。由于深海海水壓強太大,深潛器實現(xiàn)浮沉的方法與潛水艇有所不同。(3)小明閱讀資料后,利用如圖的裝置模擬深潛器在水中的運動過程。物體甲、乙由一條細線連接且在水中處于靜止?fàn)顟B(tài),已知乙的質(zhì)量為0.2kg,體積為25cm3,則乙所受浮力的大小為0.25N,乙受到細線的拉力為1.75N。若剪斷細線,甲將上?。ㄟx填“上浮”“懸浮”或“下沉”),此時甲所受浮力C(填字母)。A.增大,且大于重力B.不變,且等于重力C.不變,且大于重力D.減小,且小于重力【答案】(1)自身重力;(2)1.03×108;(3)0.25;1.75;上??;C?!窘獯稹拷猓海?)潛水艇是通過改變自重來實現(xiàn)上浮和下沉的;(2)海水產(chǎn)生的壓強:p=ρ海gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa;(3)乙浸沒在水中,排開水的體積等于乙的體積,即:V排水=V乙,乙所受浮力:F浮乙=ρ水gV排水=1.0×103kg/m3×10N/kg×25×10﹣6m3=0.25N;乙靜止時,受到豎直向下的重力、豎直向上的浮力和繩子拉力的作用,由力的平衡條件可知,拉力:F拉=G乙﹣F浮乙=m乙g﹣F浮乙=0.2kg×10N/kg﹣0.25N=1.75N;剪斷細線前,甲靜止時,受到豎直向下的重力、拉力和豎直向上的浮力的作用,由力的平衡條件可得,F(xiàn)拉+G甲=F浮甲,此時浮力大于重力,當(dāng)剪斷細線后,甲不受向下的拉力作用,由于浮力大于重力,所以甲會上浮,露出水面前,甲排開水的體積不變,由F浮=ρ水gV排可知,甲受到浮力不變,故C正確。故答案為:(1)自身重力;(2)1.03×108;(3)0.25;1.75;上?。籆。18.(2022?湘潭)如圖1,從深井中勻速提取泥土,動滑輪和筐總重力為30N。圖2是某次拉力做的功W隨繩自由端拉下的長度s變化的關(guān)系。不計繩重和摩擦,求:(1)當(dāng)s為10m時,由圖2可知拉力做了1250J的功,筐和泥土上升了5m;(2)拉力為125N,筐中泥土的重力是220N;(3)本次利用該裝置提升泥土的機械效率?!敬鸢浮浚?)1250;5;(2)125;220;(3)本次利用該裝置提升泥土的機械效率為88%。【解答】解:(1)由圖2可知,當(dāng)s為10m時,拉力做的功:W總=1250J,由圖可知,滑輪組繩子的有效股數(shù)n=2,由s=nh可得,筐和泥土上升的高度:h===5m;(2)由W總=Fs可得,拉力:F===125N,因不計繩重和摩擦,所以,由F=(G泥土+G動滑輪和筐)可得,筐中泥土的重力:G泥土=nF﹣G動滑輪和筐=2×125N﹣30N=220N;(3)拉力做的有用功:W有=G泥土h=220N×5m=1100J,則本次利用該裝置提升泥土的機械效率:η=×100%=×100%=88%。故答案為:(1)1250;5;(2)125;220;(3)本次利用該裝置提升泥土的機械效率為88%。19.(2022?廣州)如圖1,工人將重500N的貨物推入靜止的貨柜中(忽略空氣阻力,g取10N/kg)。(1)在斜面上貨物受到沿斜面向上250N的推力F1,從P點勻速運動到Q點用時4s。求此過程①F1的功率;②斜面的機械效率。(2)在貨柜的同一水平底面上,貨物受到水平向右100N的推力F2,從A點勻速運動到B點用時1s,在B點撤去F2,貨物繼續(xù)運動0.5s停在D點。①用“?”表示貨物,在方框中畫出貨物在C點的受力示意圖;②貨物到A點時為計時起點,在圖2中畫出0~1.2s貨物所受摩擦力的大小隨時間變化的圖象。(3)圖3中的尾板等效成圖4中以O(shè)為支點的杠桿,處于水平靜止,尾板自重為G、受到繩的拉力為F3(忽略繩重)。①在圖4中畫出F3的力臂l;②繩長一定,繩按圖5方式懸掛,尾板仍處于水平靜止,則此時尾板受到繩的拉力F4=F3(選填“>”、“=”、“<”)。【解答】解:(1)①v===0.5m/s;P=F1v=250N×0.5m/s=125W;②推力做的有用功W有=Gh=500N×0.5m=250J;推力做的總功W總=F1s=250N×2m=500J;η=×100%==50%;(2)①在C點,物體受到重力,支持力和摩擦力。如圖所示;;②滑動摩擦力大小和接觸面粗糙程度以及壓力有關(guān),0~1.2s,接觸面粗糙程度和壓力沒有變,所受摩擦力的大小為100N,不變,故所受摩擦力的大小隨時間變化的圖象如圖所示;(3)①F3的方向沿斜面向上,過O點做F3所在直線的垂線段即為力臂l;如圖所示;;②圖4和圖5中,重力沒有變,阻力臂沒有變,動力臂為兩次三角形斜邊上的高線,由于兩個三角形全等,故動力臂也沒有變,根據(jù)杠桿的平衡條件,動力不變;故答案為:(1)①F1的功率是125W;②斜面的機械效率是50%。(2)如圖所示;(3)如圖所示;=。20.(2022?大連)明代學(xué)者宋應(yīng)星所著的《天工開物》是世界上第一部記錄農(nóng)業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的百科全書。如圖是書中記載的古人用腳踏碓(duì)將稻米去皮的情景。該腳踏碓是用柱子架起一根木杠,杠的前端裝有橢圓形碓頭,腳連續(xù)踏踩杠的后端,木杠可繞O點上、下運動,碓頭就不斷砸打稻米。(1)該腳踏碓屬于費力杠桿,請分析其屬于費力杠桿的原因。(注:可在圖上畫出力臂示意圖以輔助說明)(2)碓頭砸打稻米時動能越大,稻米越容易去皮。請分析這種杠桿使稻米容易去皮的原因?!窘獯稹看穑海?)由圖可知,O是支點,從O點向阻力F2的作用線引垂線,可得阻力臂L2,同理可知動力臂為L1;如圖所示L1<L2,由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可知,動力臂L1小于阻力臂L2,所以腳踏碓是費力杠桿;(2)錐頭下落時,大部分的重力勢能轉(zhuǎn)化為動能,物體的質(zhì)量一定時,所處的高度越大,具有的重力勢能越大。由相似三角形知識可知,腳移動較小的距離,錐頭即可移動較大的距離,所以用較小的力就可以使錐頭有較大的動能,使稻米容易去皮。21.(2022?攀枝花)如圖所示,輕質(zhì)杠桿OA可繞O點在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動,請在圖示位置畫出小球所受重力G和使杠桿保持平衡的最小力F的示意圖,并簡述F的作圖依據(jù)?!窘獯稹拷猓盒∏蛩苤亓的方向是豎直向下的,作用點在重心;由杠桿平衡條件F1L1=F2L2可知,在阻力跟阻力臂的乘積一定時,動力臂越長,動力越小;由圖可知,A點距離O點是最遠的,故AO為力臂時,力是最小的,如圖所示:22.(2022?天津)如圖是用道釘撬撬道釘?shù)那榫啊5泪斍丝梢暈橐設(shè)為支點的杠桿,若動力F1為200N,動力臂l1為1.2m(圖中未畫出),阻力臂l2為0.06m,不計道釘撬自身重力。(1)在圖中畫出動力臂l1;(2)求道釘對道釘撬的阻力F2的大小。【解答】解:(1)動力臂為支點到動力的作用線的距離,過支點O作動力的作用線的垂線,該垂線為動力臂l1,如圖所示:;(2)由杠桿的平衡條件F1l1=F2l2得,F(xiàn)2===4000N。故答案為:(1)見解析;(2)阻力F2的大小為4000N。23.(2022?遵義)《天工開物》是我國古代的科學(xué)著作,書中記載著大量的古代農(nóng)業(yè)機械。其中這樣寫道:“凡河濱有制筒車者,堰陂障流繞于車下,激輪使轉(zhuǎn),挽水入筒,一一頃于枧內(nèi),流入畝中,晝夜不息,百畝無憂?!痹摱挝淖置枋隽送曹囘@樣一種以水流作動力,用來取水的機械,如圖所示。若接水槽離取水處高4m,水輪上有12個取水筒,一個取水筒每次可取水4kg,筒車旋轉(zhuǎn)一周所用時間為60s。(接水槽離倒水處的高度忽略不計,g取10N/kg)(1)請從能量轉(zhuǎn)化的角度,簡要分析筒車的工作原理;(2)求該筒車旋轉(zhuǎn)一周對進入接水槽的水所做的功;(3)若水流沖擊筒車的功率為40W,求筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機械效率?!窘獯稹拷猓海?)水流具有一定的質(zhì)量和速度,具有一定的動能,水流通過做功使水的高度增大,重力勢能增大,是動能轉(zhuǎn)化為重力勢能;(2)該筒車旋轉(zhuǎn)一周提升的水的質(zhì)量為:m=12×4kg=48kg;對水所做的功為:W=Gh=mgh=48kg×10N/kg×4m=1920J;(3)水流沖擊筒車的功率為40W,水流所做的功為:W'=Pt=40W×60s=2400J;筒車旋轉(zhuǎn)一周取水的機械效率為:η==×100%=80%。答:(1)水的動能轉(zhuǎn)化為重力勢能;(2)該筒車旋轉(zhuǎn)一周對進入接水槽的水所做的功為1920J;(
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