内容正文:
计算题综合
一、解答题
1.如图所示为西汉时期的熊足青铜鼎,该鼎被誉为“古代高压锅”。当鼎内装部分水、盖上鼎盖、闭合锁扣,鼎下堆放干柴燃烧,在标准大气压下,鼎内的水可在120℃沸腾。已知鼎盖面积S=200cm2。如表是水的沸点(T)与气压(p)的关系,回答下列问题:
T/℃
90
100
105
110
114
118
120
124
128
130
p/kPa
70
101
121
143
163
189
199
226
258
270
(1)在标准大气压下,鼎内水在120℃沸腾时,请列式计算此时该鼎内外气体对鼎盖形成的压力差?
(2)若鼎内的水沸腾时的温度低于120℃,你认为可能的原因? 。
2.小科发现吹气球时所用的力大小是在变的,于是通过查阅资料得知某型号气球弹力产生的压强p与半径R的关系如图甲所示。为此小科用二只相同的该型号气球A、B按如图乙所示的装置进行探究:
【实验步骤】
①闭合阀门3,打开阀门1、2,向A气球中充气,使其半径为15cm,闭合阀门2。
②打开阀门3,向B气球中充气,使其半径为10cm,闭合阀门1。
③打开阀门2,观察并记录实验现象。
【实验分析】
(1)根据图甲描述该气球弹力产生的压强与半径的关系: ;
(2)完成步骤①和步骤②后,A、B气球弹力产生的压强大小关系为 ;
(3)推测步骤③中两气球大小如何变化并说明理由: 。
3.如图,小石利用标有2.5毫升的一次性注射器,弹簧测力计、细绳、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量。
(1)该实验中缺少的测量工具是 ;
(2)该实验在水平方向上进行测量是为了 ;
(3)下面是记录实验情况的表格,请将其中处数据补充完整。
弹簧秤的示数F/N
注射器容积V/mL
注射器刻度总长度L/cm
大气压p/Pa
7.5
2.5
4
(4)小孟发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此孟与同学找出了下列可能的原因:
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体
②活塞与注射器筒壁间有摩擦
③活塞与注射器筒壁不完全密封
上述原因可能会使测量值大于真实值的是 (填序号);
(5)在测量大气压强的实验中,为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响,小宋同学设计了如图所示装置。将注射器筒固定在水平面上,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880g;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460g。烧杯质量为100g,活塞面积为7.7×10-5m2,g取10N/kg,轮轴间的摩擦和细线重不计。则所测大气压的值应为 。
4.如图为压力锅的示意图,锅盖上有一个空心柱为排气孔,空心柱上带有一个帽子为限压阀。当压力锅内气体的压强超过安全值时,锅内的气体会顶起限压阀逸出一部分,使锅内气体压强减小,保证压力锅安全使用。某压力锅排气孔横截面横截面积为10mm2,限压阀的质量为100g,标准大气压取1.0×105Pa。
(1)据图分析,1标准大气压时,水的沸点为 ;
(2)该压力锅在海拔达4000m的地方烧水,该地的气压为60kPa,当水烧开时水的温度大约是多少摄氏度?( )
(3)若想在海拔4000m高的地方将水烧开至120℃,请问应更换多少质量的限压阀?( )
5.一款新型家用电梯正走进我们的生活,它的外形是长圆筒,升降过程不使用线缆,而是靠气压抽气泵驱动。需要上楼时,抽气泵启动,抽走顶部空气,此时底部与顶部就会形成气压差,底部空气推动电梯室往上升;需要下楼时,顶部充气,气压增大,使电梯往下降。已知外界大气压为,电梯室质量为120kg,电梯室与圆筒壁之间的摩擦力不计,底部和顶部面积均为。
(1)低压区的气压降到时,作用在电梯室上表面的大气压力是多少牛?
(2)若一个质量为60kg的人乘电梯匀速上升,则顶部低压区的气压为多大?
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到,则该电梯匀速上升时能装载的物体的最大质量是多少?
6.如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中,若不计水的阻力(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)石料全部没入水中时受到的浮力是多少?
(2)石料的体积是多少?
(3)石料的密度是多少?
7.有一体积、质量均忽略不计的弹簧,其原长为10cm,把弹簧下端固定在容器底部,容器的底面积为200cm2,上端固定在边长为10cm的正方体木块上,向容器中加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,此时水深为24cm。已知弹簧受到拉力作用时,弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F的关系如图乙所示(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。求:
(1)水深为24cm时容器底部受到水的压强;
(2)木块受到水的浮力;
(3)木块的密度;
(4)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,关闭出水口,此时放出水的质量。
8.有100g 10%的食盐溶液,要使其质量分数变为20%,有三种方法,按要求填空:
(1)继续加入食盐,其质量为多少;
(2)蒸发水分,其质量为多少;
(3)与质量分数大于20%的浓食盐溶液混合,若混入25%的食盐溶液,其溶液质量为多少。
9.过氧乙酸是一种常用的消毒剂。现有一瓶过氧乙酸溶液,其溶质的质量分数为10%,求:
(1)200g过氧乙酸溶液中含溶质为 克?
(2)5%的过氧乙酸溶液是由15%的过氧乙酸溶液稀释而成的,那么要配制180g该溶液,需要15%的过氧乙酸溶液多少克? 需要加水多少毫升?
10.随着冬季的到来,学校对新冠以及流感预防工作更加重视。每天晚自习结束后,学校都要对教室及办公室进行全面消毒处理。现学校采购了一批消毒液——二氧化氯(ClO2),部分信息如表所示。
二氧化氯消毒液(ClO2)1000毫升
溶质的质量分数
80%
密度
1.2克/厘米3
强腐蚀性,阴冷,密封储藏
(1)这1000毫升二氧化氯消毒液的质量是 ___________克,其中含溶质二氧化氯 ___________克。
(2)现欲配制24千克、质量分数为20%的稀二氧化氯消毒液用来消毒,需要多少千克这种二氧化氯消毒液?需要加多少毫升的水?
11.使用一定浓度消毒液对物品和环境进行消毒,可以阻止传染病传播。图甲为某含氯消毒片的相关信息。图乙为不同消毒对象所对应的消毒液含氯浓度。
(1)消毒液需即配即用,因为存放过程中有效成分挥发而导致浓度变 。
(2)小红将10片消毒片加入1L水配制成一定浓度的消毒液,计算分析其所配制消毒液的消毒对象。
12.下表所示是氯化钠、硝酸钾部分温度下的溶解度,请回答下列问题。
温度(℃)
20
30
40
50
60
氯化钠溶解度(g)
36.0
36.3
36.4
37.0
37.3
硝酸钾溶解度(g)
31.6
45.8
63.9
85.5
110.0
(1)20℃时,将40g氯化钠放入100g水里,充分搅拌后所得溶液的质量为 g。
(2)硝酸钾从溶液中析出一般用冷却热饱和溶液法,是因为 。
(3)20℃时,小科要配制100克10%的氯化钠溶液,需要25%的氯化钠溶液的质量为 g。
13.有200g10%的食盐溶液,要使其质量分数变为20%,有三种方法,按要求填空:(假设每次所得溶液中无溶质析出或剩余)
(1)继续加入食盐,其质量为 g。
(2)蒸发水分,其质量为 g。
(3)若与25%的食盐溶液混合,其溶液质量 g。
14.马拉松比赛受到越来越多人的喜爱,在跑步过程中,马拉松选手要服用“盐丸”以维持体内电解质平衡,一种盐丸的规格如图所示,每片“盐丸”中氯化钠的质量分数为80%。
(1)晓晨从超市里买了一瓶250g的某品牌淡盐水饮料(质量分数为0.5%),喝入体内后能补充 克食盐。
(2)将该瓶饮料倒出50g到杯中,则杯中饮料的溶质质量分数是 。
(3)某运动员一次吞服两片“盐丸”,他需要同时饮用多少克水才相当于在喝质量分数为0.9%的生理盐水? (盐丸能溶于水,结果保留整数)
15.T℃时,200克某物质的溶液,蒸发30克水析出2g,再蒸发20g水,又析出8g该物质晶体。求:
(1)T℃时,该物质的溶解度;
(2)T℃时饱和溶液中溶质的质量分数;
(3)原溶液中溶质的质量分数。
16.下表是硝酸钾在不同温度时的溶解度,根据表中数据回答下列问题。
温度/℃
0
10
20
30
40
溶解度/g
13.3
20.9
31.6
45.8
63.9
(1)10℃时,100g水中最多可溶解硝酸钾的质量为 g。
(2)20℃时,将10g硝酸钾加入40g水中,所得溶液溶质质量分数为 。
(3)如图是硝酸钾溶液的变化情况。
①若采取加入溶质的方法,请计算加入硝酸钾的质量是多少。(写出计算过程)
②若采取恒温蒸发溶剂的方法,请计算蒸发的水的质量是多少。(写出计算过程)
17.在青少年科技创新大赛中,某同学的发明作品《浮力秤》参加了展评,该作品可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小筒底面积为15cm2,总长为20cm,盘中不放物体时,秤盘小筒浸入水中的长度为6cm,问:
(1)小筒和秤盘的总重力是多少?
(2)该秤的最大量程(可以称出的最大质量)是多少?要使量程变大,在不改变浮力秤的构造的前提下,可以如何达到?
(3)如何提高该秤的精度?
18.全球变暖,冰川融化、海平面上升,正悄悄改变地球的“模样”。题图是科学家拍下北冰洋巨型冰山的一角,是冰川漂浮在海面上的情景。已知海水密度为海=1.03×103kg/m3,某同学根据所学知识,进行分析:
(1)冰川熔化前受到的浮力 (填“大于”、“小于”或“等于”)冰块的重力。
(2)若此冰川质量为2.06×108kg,则冰川熔化前排开海水的体积为多少 ?
(3)请通过计算说明冰川熔化后海平面的升降情况 。
19.某立方体物块放入圆柱形容器底部,如图甲所示。逐渐向容器内倒入水(水未溢出),测量容器内水的深度h,分别计算出该物块对应受到的浮力Fa并绘制了如图乙(实线)所示的图象。之后将物块取出,把水更换为酒精重复上述实验,绘制如图乙(虚线)所示的图象。(ρ酒=0.8×103kg/m3 g=10N/kg)
(1)在酒精中,h=12cm时,物块处于 状态,物块重为 N;
(2)请问物体的密度为多少?( )
20.小科学习了浮力的有关知识后,制作了一台浮力秤,可方便地称量物体的质量,其构造如图甲所示。已知小筒底面积为0.001m2,小筒最多下沉深度为0.2m,小筒和秤盘总重为0.6N。(g=10N/kg)
(1)如图甲,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是多少?
(2)如图乙,在秤盘上放一质量为40g的物体,求浸入深度h是多少米?
(3)此浮力秤一次能测量的最大质量是多少?
参考答案
1.
鼎密封不好,有漏气情况
【详解】(1)[1]读表格数据可以知道,当水在120℃沸腾时,鼎内气压为
鼎外气压为一标准大气压,则鼎内外的压强差为
鼎内外气体对鼎盖的压力差为
(2)[2]鼎内的水沸腾时的温度低于120℃,则可能是鼎密封不好,有漏气情况。
2. 气球弹力产生的压强随半径的增加先急剧增大后急剧减小,然后缓慢减小 小于 A气球的体积变大,B气球的体积变小,原因是B气球弹力产生的压强大于A气球弹力产生的压强
【详解】(1)[1]由图甲可知,气球的半径小于5.0cm时,气球弹力产生的压强随半径的增大急剧增大 气球的半径大于5.0cm时,气球弹力产生的压强随半径增大先急剧减小后缓慢减小, 所以,气球弹力产生的压强与半径的关系为:气球产生的压强随半径的增加先急剧增大后急剧减小、然后缓慢减小。
(2)[2]由题意可知,开始时A气球半径为9.9cm,B气球半径为6.6cm;由图可知,A气球弹力产生的压强小于B气球弹力产生的压强。
(3)[3]同时打开两个弹簧夹时,因为B气球弹力产生的压强大于A气球弹力产生的压强,因此A气球的体积变大,B气球的体积变小,直至两气球弹力产生的压强相等。
3. 刻度尺 消除注射器自重对实验的影响 1.2×105 ② 1.0×105Pa
【详解】(1)[1]该实验的实验原理是,为了测出活塞的面积,根据注射器的容积公式可知,需要测出刻度部分的长度,因此还需要的器材是刻度尺。
(2)[2]若该实验不在水平方向上进行,由于注射器受重力的作用,弹簧测力计的示数会增大,测量的误差增大,所以托住弹簧测力计保持在水平方向的目的是消除注射器的重力对实验的影响,提高实验的准确度。
(3)[3]从表中数据可知,注射器容积,L=4cm;活塞面积为
大气压力,活塞面积S=0.625cm2,所测大气压强
故表格空白处应填:1.2×105。
(4)[4]由知道,受力面积一定,①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;会使测得的拉力变小,算出的大气压会偏小;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦,会使力的测量值偏大,算出的大气压会偏大;
③活塞与注射器筒壁不完全密封,会使测得的拉力变小,算出的大气压会偏小。因此可能会使测量值大于真实值的是②。
(5)[5]当注射器中的活塞开始向左滑动时,活塞水平方向受到大气压力、摩擦力和烧杯的拉力,则
...①
当注射器中的活塞开始向右滑动时,对活塞受力分析有
......②
①②两式联立解得
F′=7.7N,f=2.1N。所以测大气压的值为
4. 100℃ 118℃ 0.125kg
【详解】解:(1)由图知道,1标准大气压下水的沸点是100℃。
(2)根据题意知道,海拔达4000m的地方的气压为
限压阀的排气孔面积
S=10mm2=1.0×10-5m2
限压阀的重力
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N
限压阀产生的压强为
高压锅内气体的压强为
由图知道,此时水的沸点约为118℃。
(3)当水的沸点为120℃时,高压锅内的气压为1.85×105Pa,可知
解得
m'=0.125kg
答:(1)据图分析,1标准大气压时,水的沸点为100℃;
(2)该压力锅在海拔达4000m的地方烧水,当水烧开时水的温度大约是118℃;
(3)在海拔4000m高的地方将水烧开至120℃,应更换质量为0.125kg的限压阀。
5.(1);(2);(3)
【详解】解:(1)根据题意可知,作用在电梯室上表面的大气压强是
根据可知,作用在电梯室上表面的大气压力
(2)人和电梯的总重力
人乘电梯匀速上升时,受到竖直向下的重力、竖直向上的大气压力的差的二力平衡,所以气压差
设顶部低压区的压强为,则气压差产生的向上的压力为
则顶部低压区的气压
(3)电梯匀速下降时,受到竖直向下的重力和竖直向上的压力,电梯受到的向上的压力为
电梯匀速下降
总质量为
则下降时能装载的物体的最大质量为
答:(1)低压区的气压降到时,作用在电梯室上表面的大气压力是;
(2)若一个质量为60kg的人乘电梯匀速上升,则顶部低压区的气压为;
(3)抽气机最多能把低压区的气压降到,则该电梯匀速上升时能装载的物体的最大质量是。
6.(1)500N
(2)5×10﹣2m3
(3)2.8×103kg∕m3
【详解】(1)由图乙所示图形学可知,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,当石块完全浸入后,根据称重法可得,物体受到的浮力为
(2)根据阿基米德原理,物体排开液体的体积为
因为石料完全浸没,石料的体积
(3)石料的质量为
石料的密度为
7.(1)2.4×103 Pa;(2)10N;(3)0.6×103kg/m3 ;(4)1.2kg
【详解】解:(1)容器底部受到水的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2.4×103Pa
(2)因为木块上表面与水面相平,所以木块浸没在水中,木块排开水的体积等于木块的体积,木块受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10N
(3)由于弹簧原长10cm,木块边长10cm,水深24cm,所以弹簧伸长
ΔL=h水深﹣L弹簧﹣L木块=24cm﹣10cm﹣10cm=4cm
由图乙可知,当弹簧伸长4cm时,弹簧对木块的拉力F=4N,此时木块受到重力、浮力和弹簧对木块的拉力三个力作用,且木块处于静止状态,所以
F浮=G木块+F拉力
木块的重力
G木块=F浮﹣F拉力=10N﹣4N=6N
木块的质量
木块的密度
(4)放水前,水的体积
V水=V总﹣V木块=S容器h﹣V木块=200cm2×24cm﹣(10cm)3=3800cm3
由当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,木块受到的浮力等于木块的重力,木块受到的浮力
F浮′=G木块=6N
木块排开水的体积
此时木块浸入水中的深度
此时水的深度等于弹簧原长与木块浸入水中的深度之和,即水的深度
h水=10cm+6cm=16cm=0.16m
水的体积
V水′=V总′﹣V排′=S容器h水﹣V排′=200×10﹣4m2×0.16m﹣6×10﹣4m3=26×10﹣4m3=2600cm3
放出的水的体积
V放水=V水﹣V水′=3800cm3﹣2600cm3=1200cm3
放出的水的质量
m=ρ水V放水=1.0g/cm3×1200cm3=1200g=1.2kg
答:(1)容器底部受到水的压强是2.4×103Pa;
(2)木块受到的浮力是10N;
(3)木块的密度是0.6×103kg/m3;
(4)放出的水的质量是1.2kg。
8.(1)解:设继续加入的食盐的质量为x
100g×10%+x=(100g+x)×20%
x=12.5g
答:继续加入的食盐的质量为12.5g。
(2)解:设蒸发水的质量为y,蒸发前后溶质的质量不变,得:
100g×10%=(100g−y)×20%
y=50g
答:蒸发水的质量为50g。
(3)解:设质量分数为25%的溶液为z,则10%的溶液中的溶质与25%的溶液中的溶质之和等于20%溶液中的溶质
100g×10%+z×25%=(100g+z)×20%
z=200g
答:质量分数为25%的溶液为200g。
【详解】(1)见答案
(2)见答案
(3)见答案
9.(1)20
(2) 60 120
【详解】(1)200g过氧乙酸溶液中含溶质的质量=200g×10%=20g;
(2)设需要15%的过氧乙酸溶液的质量为x,根据溶液稀释前后溶质的质量不变,则180g×5%=x×15%,x=60g;需要加水的质量为180g-60g=120g(合120mL)。
10.(1)1200;960;
(2)解:设配制24千克、质量分数为20%的稀二氧化氯消毒液用来消毒,需要这种二氧化氯消毒液的质量为x
24千克×20%=x×80%
x=6千克
需要加入水的质量=24千克−6千克=18千克
这些水的体积=18千克÷1.0克/毫升=18000毫升
答:配制24千克、质量分数为20%的稀二氧化氯消毒液用来消毒,需要80%二氧化氯消毒液的质量为6千克,需要加入水的体积为18000毫升。
【详解】(1)1000毫升二氧化氯消毒液的质量=1000毫升×1.2克/厘米3=1200克,故填1200;
其中含溶质二氧化氯的质量=1200克×80%=960克,故填960。
(2)见答案
11.(1)小/低
(2)其所配制消毒液的消毒对象为食具果蔬
【分析】(1)根据溶质质量对溶质质量分数的影响来分析。
(2)根据溶质质量分数的计算方法来分析。
【详解】(1)消毒液需即配即用,因为存放过程中有效成分挥发而导致浓度变小。
(2)1L水的质量约为1000g。小红将10片消毒片加入1L水配制成一定浓度的消毒液,其所配制消毒液的含氯量为:×100%≈0.5%,因此其所配制消毒液的消毒对象为食具果蔬。
12. 136 硝酸钾的溶解度受温度变化影响较大 40
【详解】(1)20℃时,氯化钠的溶解度是36.0g,即100g水中最多溶解36.0g氯化钠,将40g氯化钠放入100g水里,充分搅拌后所得溶液的质量=36.0g+100g=136g;
(2)硝酸钾的溶解度受温度的影响变化较大,若要从硝酸钾溶液中得到硝酸钾晶体,可以采用冷却热饱和溶液法;
(3)小科要配制100克10%的氯化钠溶液,需要25%的氯化钠溶液的质量为:100克×10%25%=40g。
13. 25 100 400
【详解】(1)设继续加入食盐的质量为x,根据稀溶液中溶质的质量与继续加入食盐的质量的和等于浓溶液中溶质的质量,可得:200g×10%+x=(200g+x)×20%,解得:x=25g,即加入食盐的质量为25g;
(2)设蒸发水分的质量为y,根据溶液在蒸发前后溶质的质量不变,可得:200g×10%=(200g-y)×20%,解得:y=100g,即蒸发水分的质量为100g;
(3)设需要质量分数为25%的食盐溶液质量为z,根据两份溶液在混合时溶质的质量之和等于所得溶液中溶质的质量,可得:200g×10%+z×25%=(200g+z)×20%,解得:z=400g,即需要25%的食盐溶液质量为400g。
14. 1.25 0.5% 88
【详解】(1)一瓶250g的某品牌淡盐水饮料(质量分数为0.5%),喝入体内后能补充食盐的质量为:250g×0.5%=1.25g;
(2)由于溶液具有均一性,将该瓶饮料倒出50g到杯中,则杯中饮料的溶质质量分数仍为0.5%;
(3)两片“盐丸”中所含氯化钠的质量为500mg×2×80%=800mg=0.8g,含0.8g氯化钠需要质量分数为0.9%的生理盐水的质量为0.8g÷0.9%≈88.9g,其中含有水的质量为88.9g-0.8g≈88g。
15. T℃时,该物质的溶解度=。
答:T℃时,该物质的溶解度为40g。 T℃时饱和溶液中溶质的质量分数=。
答:T℃时饱和溶液中溶质的质量分数为28.6%。 设:第一次蒸发后剩余溶液中溶质质量为x。
x=48g;
原溶液中溶质的质量分数=。
答:原溶液中溶质的质量分数为25%。
【详解】(1)T℃时,200克某物质的溶液,蒸发30克水析出2g,变成饱和溶液,再蒸发20g 水后,又析出了8g克该物质晶体,说明20g水溶解8克该物质晶体恰好饱和,见答案;
(2)见答案;
(3)T℃时,200克某物质的溶液,蒸发30克水析出2g,变成饱和溶液,剩余溶液的质量为200g-30g-2g=168g,根据溶解度,可计算出168g饱和溶液中溶质的质量,从而计算出原溶液中溶质的质量,进而计算出原溶液的溶质质量分数,见答案。
16.(1)20.9
(2)20%
(3) 20g
设需要加入硝酸钾的质量为m,则有100g×10%+m=(100g+m)×25%,得m=20g; 60g
设蒸发的水的质量为n,则有100g×10%=(100g-n)×25%,得n=60g;
答:①加入硝酸钾的质量是20g;②蒸发的水的质量为60g。
【详解】(1)根据表格中的数据可知,10℃时,硝酸钾的溶解度为20.9g,则10℃时,100g水中最多可溶解硝酸钾的质量为20.9,故填:20.9;
(2)20℃时,硝酸钾的溶解度为31.6g,设20℃时,40g水中最多溶解硝酸钾的质量为x,则有=,得x=12.64g>10g,所得溶液溶为不饱和溶液,其溶质的质质量分数为=20%,故填:20%;
(3)①见答案;
②见答案。
17.(1)0.9N;(2)0.21kg,换密度更大的液体;(3)减小小筒的底面积
【详解】(1)小筒底面积为15cm2,小筒浸入水中的长度为6cm,故小筒排开水的体积为
V排= Sh= 15cm2 ×6cm= 90cm3= 9×10-5m3
因小筒和秤盘是漂浮在水面上,小筒和秤盘的总重力是
G= F浮= ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×9×10-5m3= 0.9N
(2)该秤测物体的最大质量时,排开液体的体积等于小筒的总体积
V排大= V筒= Sh总=15cm2×20cm2= 300cm3= 3×10-4m3
此时物体和小筒秤盘的总重力
G′= F浮′= ρ液gV排大= 1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-4m3=3N
故此时物体的重力为
G物=G′-G筒=3N-0.9N=2.1N
由G=mg得,故此时物体的质量为
要使量程增大,在不改变浮力秤的构造的前提下,即小筒浸在液体中的深度h不变,根据
F浮= ρ液gV排= ρ液gSh
换密度更大的液体,就可使浮力增大,从而使浮力秤的量程变大。
(3)浮力秤漂浮在水面上,受到的浮力等于自身的重力,在物重不变的情况下,浮力大小不变,根据
F浮= ρ液gV排= ρ液gSh
可知,减小小筒的底面积可以增大浮力秤浸入液体中的深度,从而可以增大浮力秤测量的精确度。
答:(1)小筒和秤盘的总重力是0.9N;
(2)该秤的最大量程(可以称出的最大质量)是0.21kg,要使量程变大,在不改变浮力秤的构造的前提下,可以换密度更大的液体;
(3)减小小筒的底面积可以提高该秤的精度。
18. 等于 2×105m3 海平面会升高
【详解】(1)[1]冰川熔化前漂浮在海面上,受到的浮力等于自身重力。
(2)[2]冰川熔化前漂浮在海面上
F浮= G=mg=2.06×109N
冰川熔化前排开海水的体积
(3)[3]若冰川中的冰全部熔化成水,水的体积
因V排<V水,所以海中冰川熔化后,海平面会升高。
19. 下沉 9N
【详解】(1)[1][2]由图可知,物体在水中时的最终浮力为9N,在酒精中时,受到的浮力为8N;根据物体的浮沉条件可知,当物体漂浮时浮力等于重力,若物块密度小于酒精密度,则在酒精和水中都漂浮,则浮力都等于重力,浮力应该相等,所以物体不可能都漂浮。根据阿基米德原理可知,物体排开的水的体积为
物体排开的酒精的体积为
由于
V排酒精>V排水
所以物体在水中是漂浮的,在酒精中是下沉的;在水中漂浮时浮力等于重力,则物体的重力为
G=9N
(2)[3]物体在酒精中是下沉的,则排开的酒精的体积等于物体的体积,即
V=V排酒精
物体的密度
20.(1)0.6N;(2)0.1m;(3)0.14kg
【详解】解:(1)小筒和秤盘总重
G0=0.6N
当秤盘上不放物体时,小筒漂浮,则
F浮=G0=0.6N
(2)物体重力
因为此时小筒漂浮,所以此时小筒受到的浮力
由F浮=ρ水gV排可得,小筒排开水的体积
小筒浸入水中的深度
(3)小筒最多下沉深度为0.2m,则浮力秤受到的最大浮力为
则物体称量的最大物体重力为
则物体质量
。
答:(1)当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是0.6N;
(2)在秤盘上放一质量为40g的物体,求浸入深度h是0.1m;
(3)此浮力秤一次能测量的最大质量是0.14kg。
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