专项02 力与空间探索(重难点训练)科学浙教版2024八年级上册
2025-10-30
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2份
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 科学 |
| 教材版本 | 初中科学浙教版八年级上 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第2章 力与空间探索 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2025-2026 |
| 地区(省份) | 浙江省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 2.19 MB |
| 发布时间 | 2025-10-30 |
| 更新时间 | 2025-07-07 |
| 作者 | 路漫漫其修远 |
| 品牌系列 | 上好课·上好课 |
| 审核时间 | 2025-07-07 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/52928133.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
专项02.力与空间探索
一、力 相互作用 1
二、弹力 弹簧测力计 3
三、重力大小 重心确定 6
四、牛顿第一定律 惯性 7
五、二力平衡 平衡力 9
六、摩擦力的大小计算 11
七、压强的大小比较 压强的计算 12
八、液体压强的大小比较与计算 14
一、力 相互作用
1. 2013年发射的“嫦娥”三号探测器,在距月球表面100Km高度多次“刹车制动”,最终绕月球做圆周运动。卫星“刹车制动”时,沿运动方向喷射高温气体,高温气体对卫星施加制动力,这说明力的作用是 ,在绕月球做圆周运动时,卫星的运动状态 ,(“改变”或“不变”),在绕月飞行过程中,若以地球为参照物,“嫦娥”三号探测器 (“静止”或“运动”)。
2. 嫦娥六号是中国嫦娥探月计划第六个探测器,2024年6月2日登陆月球上最大、最古老、最深的艾特肯盆地,开展世界首次月球背面采样,对进一步认识月球意义重大。“挖宝”完成后,嫦娥六号上升器点火起飞,先后经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,顺利进入了预定环月飞行轨道。最终月球样品将转移到返回器中,由返回器带回地球。
请回答下列问题。
(1)艾特肯忿地是月球上最大的环形山,经研究表明环形山主要由 成的。
(2)嫦娥六号在月球表面降落时,用火箭反推器来使月球车减速而不能用降落伞减速,这是因为 。
(3)当嫦娥六号上升器垂直上升时,向上的推力来自于 。
3. “科学就在身边”,请解释下列生活现象。
(1)每年4月份的杭州周边县山区到处都是成片的油菜花,油菜花主要靠 传粉的。(填“风力”或“昆虫”)
(2)这个季节大批的枇杷上市,一个枇杷中往往有很多粒种子,说明其花的一个子房内有多个 。
(3)义乌森山铁皮石斛生态基地通过组织培养方法进行育种苗,组织培养在生殖类型上属于 (填“有性生殖”或“无性生殖”),如图为“力学演示仪”。
(4)小科将一个去顶可乐罐的上端用细线吊在横杆上(可乐罐可自由转动),在罐壁等高的A、B两处沿水平方向斜扎两个同样大小的小孔,先用手指堵住小孔,再往罐子里加满水,待罐子保持静止 后松手,水从两小孔中喷出(俯视时喷水方向如右图),罐子随即 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
4. 构建思维导图是整理知识的重要方法。如图是某同学复习力学知识时构建的思维导图,图中I处可补充的例子是( )
A.用力踢足球,足球被踢飞
B.用力捏气球,气球被捏扁
C.用力推铅球,铅球被推出
D.用力击排球,排球被扣回
二、弹力 弹簧测力计
5. 如图所示水平桌面上叠放着A、B、C三个物体,在水平推力F的作用下与桌面相对静止,B物体受力个数为( )
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
6. 小明观察发现,弹簧测力计的刻度是均匀的,由此他猜想弹簧的伸长量与它受到拉力成正比。为了验证猜想,小明决定进行实验。
(1)要完成实验,除了需要如图1中所示的一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码(每个钩码重力已知)、铁架台以外,还需要的测量仪器是 。进行实验后小明记录数据如下表,表中数据明显错误的是第 次实验。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
拉力(钩码总量)F/N
0
1
2
3
4
5
6
弹簧伸长量ΔL/cm
0
0.40
0.80
1.70
1.60
2.00
2.40
(2)去除错误的一组数据,在图2中作出弹簧伸长量与所受拉力的关系曲线。
(3)由图象可验证小明的猜想是 的(填“正确”或“错误”)。
(4)小华认为实验中可以用弹簧测力计代替钩码。他的做法是:用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小,力的数值由弹簧测力计读出,你认为用弹簧测力计好,还是用钩码更好一些?答: ;理由是: 。
7. 研习小组开展了“自制测力计”的项目化学习。
【项目任务】自制测力计并用于测量力的大小。
【项目准备】提供的材料如图甲。a、b、c三根弹簧和皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙。制作的评价量规中部分评价指标,如表所示。
【制作•应用•评价】
(1)选择材料时,弹簧比皮筋更合适,理由是 。
(2)自制测力计“调零方式”指标为良好。用该测力计测量水平拉力时,先将测力计 (填“水平”“竖直”或“任意”)位置放置,弹簧处于自由状态,指针调整到“0”刻度位置,方可进行测量。
(3)小组同学选用图乙中b弹簧制作测力计,确定“0”和“2牛”刻度后,两者之间分为10等份,制好的弹簧测力计,在精确度上评价等级为 。
评价量规部分指标表
评价指标
评价等级
优秀
良好
待改进
调零方式
多种方式调零
只能移动指针调零
不能调零
精确度
达到0.1牛
达到0.2牛
大于0.2牛
(4)实测时,挂上0.1牛的物体,发现测力计示数几乎不变。为使“精确度”指标表现为优秀,小东认为可选取图乙中a弹簧来取代b弹簧来制作测力计,其理由是 。
8. 为了制作弹簧测力计,小实选取两根材料和长度相同、粗细不同的弹簧A和弹簧B进行了测量制作:实验装置如图甲所示,将弹簧的一端固定,小实分别在弹簧A和B的下端挂不同数量的钩码,测得多组数据并画出了弹簧的长度L与弹簧受到的拉力F之间的关系,如图乙。
(1)要完成该制作,需要的测量工具有 。
(2)分析图像乙,可得出弹簧伸长长度与拉力的关系是 。
(3)若要制成的弹簧测力计精确度更高,小实应选择弹簧 来制作。(填序号)
(4)小实在本实验中测量了多组数据。下列实验中,多次测量的目的与本实验相同的有 。(可多选)
①研究液体压强与深度的关系
②研究杠杆的平衡条件
③研究导体的电阻与长度的关系
④用伏安法测量定值电阻的大小
9. 学习了弹簧测力计的原理和使用方法后,某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计。将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码,如图甲所示,记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在A橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为 cm。如果用B橡皮筋制成的测力计代替弹簧测力计,其最大量程为 。
A.0﹣5N
B.0﹣10N
C.0﹣15N
D.0﹣20N
(2)分别用这两根橡皮筋制成了如图丙所示两测力计,它们外壳相同,刻度线分布情况相同,则用橡皮筋 制成的测力计测量的精确程度较高(填“A”或“B”)。
(3)若将本实验中A、B两根橡皮筋并起来代替弹簧测力计(如图丁),能够测量力的最大值为 N。
三、重力大小 重心确定
10. 学习了“力的测量”,为深入研究弹簧秤的原理,想探究弹簧的形变与受到的拉力的关系,他选用刻度尺和四个相同的钩码进行如下的实验:将四个钩码依次挂到弹簧下面,分别测出弹簧的长度,得到如表的数据。
所挂钩码的个数(个)
0
1
2
3
4
弹簧长度(cm)
8
10
12
14
16
弹簧伸长量(cm)
0
2
4
6
8
(1)由此可得出的结论是 。
(2)弹簧下的钩码不能不断增加,原因是 。
(3)如果现有和上面相同的两根弹簧L1、L2,组成如图甲、乙两种装置,则甲图中弹簧L1、L2的长度均为—_____cm,乙图中弹簧L1、L2的长度均为_____cm。(弹簧的重力不计) 。
A.11 11
B.14 11
C.11 14
D.14 14
11. 如图所示是同学们在老师指导下探究重力方向的实验装置。
(1)将该装置放在水平桌面上后,逐渐改变木板M与桌面的夹角α,会观察到悬线OA的方向 (变化/不变);
(2)从以上实验现象分析可得出:重力方向是 。
12. 如图所示,是一均匀圆薄板,半径R=20cm,现从圆板上挖出一个半径为r=10cm的内切圆,剩余部分的重心与薄板圆心的距离是 cm。
13. 如图甲所示为实验室常用的弹簧测力计,弹簧的一端与有挂钩的拉杆相连,另一端固定在外壳上,外壳上固定一个圆环,整个外壳重为G,弹簧及拉杆的质量忽略不计。现将该弹簧测力计用如图乙、丙的两种方式固定在地面上,并分别用相同的力F0(F0>G)竖直向上拉弹簧测力计,则稳定后弹簧测力计的读数分别为( )
A.乙图读数为F0﹣G,丙图读数为F0
B.乙图读数为F0,丙图读数为F0﹣G
C.乙图读数为F0﹣G,丙图读数为F0+G
D.乙图读数为F0,丙图读数为F0
14. 某项目小组用弹簧和刻度尺自制弹簧测力计,制作的弹簧测力计如图,标记刻度如表:
弹簧所挂物体的重/N
0
2
4
6
8
10
12
14
刻度尺示数/cm
6
8
10
12
14
16
18
20
制作原理:选用该弹簧自制测力计,当所挂重物的重力为4N时,弹簧伸长的长度为( )
A.4cm B.6cm C.8cm D.10cm
四、牛顿第一定律 惯性
15. 汽车行驶时车身先将悬架(如图甲所示)中的螺旋弹簧压缩一段距离,之后将螺旋弹簧和减震器一起压缩,从而减缓行驶时车身的震动。用两根不同的轻质弹簧模拟悬架(如图乙所示),在一根大且长的弹簧内套有一根小且短的弹簧,它们的下端都固定在水平面上,压缩该弹簧组合,测得压力F与压缩量Δl之间的关系如图丙所示。已知弹簧的弹力与被压缩量成正比,则当两根弹簧均处于自由状态时,它们的上端点之间的距离x为 米。当小且短的弹簧的压缩量Δl'为0.1米时,该弹簧的弹力F为 牛。
16. 如图所示,让小球从A点静止释放,运动到C点时,若一切外力全部消失,则小球会沿 路线继续运动,你判断的依据是 。
17. 小英同学在体育课上推铅球,推出的铅球在空中的运动轨迹如图所示,忽略空气阻力,若在铅球达到最高点时(速度方向水平向右),突然所有的外力都消失,则铅球( )
A.竖直下落
B.保持静止状态
C.水平向右做匀速直线运动
D.斜向右上方做匀速直线运动
18. 一匀速直线行驶的小车上放着两个质量分别为M、m的方块(M>m),如果小车突然刹车,那么两个方块将会如何?假设小车上的板面是光滑的( )
A.会互相撞到
B.不会互相撞到,保持原来的距离
C.不会互相撞到,会比原来分得更开
D.以上都不对
19. 今年4月24日是第八个中国航天日。“神舟”、“天宫”、“嫦娥”、“天问”、“羲和”……近年来,我国航天事业加速推进,将华夏神话变为现实,把中国式的浪漫写入太空。
4月25日,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。翌日,神舟十八号与天和核心舱成功对接,航天员乘组入驻空间站。5月18日,神十八号乘组出舱活动约8.5小时,创造了我国航天员出舱活动的新纪录。以下说法正确的是( )
A.对接成功后,神舟十八号飞船相对于空间站是静止的
B.神舟十八号飞船绕地飞行过程中,受到平衡力的作用
C.航天员到达空间站后,质量减小
D.出舱活动时,航天员的惯性消失
20. 运用所学的科学知识对足球比赛中的一些现象进行分析,下列分析正确的是( )
A.踢出去的足球能继续向前飞行是由于足球受到惯性的作用
B.空中向前飞行的足球若到最高点时所受的力全部消失,它将立即停止
C.足球在空中飞行时,运动状态发生改变,是因为受到重力和向前推力的作用
D.踢足球时,脚感到疼是因为物体间力的作用是相互的
五、二力平衡 平衡力
21. 我国北方常遭遇严重的沙尘暴天气。所谓沙尘暴可简化为如下情景:快速向上刮起的大风将大量沙尘颗粒扬起后悬浮在空中(不动),这时风对沙尘的作用力与沙尘的重力平衡,其作用力大小可近似表达为,其中ρ为空气密度,S为沙尘颗粒的横截面积,v为风速。如果沙粒的密度ρ沙为3×103千克/米3,沙粒半径r为2.5×10﹣4米,地面的空气密度ρ0为1.25千克/米3,那么要形成沙尘暴现象,地面的风速至少为 米/秒。假设空气密度ρ随地面高度h的变化关系如图所示,那么当地面风速为8米/秒时,当地沙尘暴的最大高度为 米。(沙粒可近似看成球体,且体积V)
22. 为了响应国家“低碳环保,节能排放”的号召,我国多地设置了共享单车租借站点。质量为50kg的小明同学在上学的路上租借了一辆自行车,从站点到学校的路程为1.5km,骑车用时300s(设小明骑车上学做匀速直线运动)。请解答下列问题:
(1)小明骑车的速度是多少?
(2)若自行车的质量为10kg,求小明和自行车的总重为多少牛?
(3)若自行车匀速行驶中所受阻力为人和车总重的0.2倍,求自行车骑行时的牵引力多少牛?
23. 如图所示,水平地面上有一个扫地机器人,它清扫中利用软毛刷和吸气孔收集灰尘,遇到障碍物能够自动改变方向继续进行,某次机器人开始扫地1min后遇到障碍物原地旋转18s,然后继续扫地2min,总行驶路程为49.5m,机器人行进中所受摩擦力大小恒为自身重力的0.2倍。已知机器人质量为1800g,忽略灰尘质量的影响,求:
(1)机器人自重;
(2)若机器人某段时间内做匀速直线运动,则其所受牵引力大小;
(3)机器人在本次清扫工作中的平均速度?
24. 某景区有乘氮气球升空的观光项目。如图所示,氦气球内充满氦气,下端连接吊篮,在吊篮底端有一根缆绳,通过缆绳来控制氦气球的升降。氦气球的体积为6000m3 (不计球壁的厚度),ρ氦气=0.18kg/m3,ρ空气=1.29kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)氦气球内氦气的质量是多少?
(2)氦气球在缆绳控制下,匀速竖直上升150m,用时300s,则氦气球上升的速度最多少?
(3)氦气球(含氦气)连同吊篮等配件的总重为4×104N,现有总质量为1740kg的乘客,乘坐氦气球匀速竖直升空,缆绳处于竖直状态,此时缆绳对吊篮的拉力为多大?(不计吊篮及乘客在空气中的浮力,不计空气阻力)
25. 2024年2月开始中国铁建提速建设常泰长江大桥如图甲。这将是长江上首座集高速公路、城际铁路、一级公路的“三位一体”过江通道,桥全长约10km,其中主桥约1200m。上层为设计时速100km/h的双向六车道高速公路,下层为一级公路和城际铁路。
(1)一辆货车总重10吨,行驶时受到的阻力是车总重力的0.15倍,且以设计时速匀速通过该桥主桥,则该车受到的牵引力是多大,共需要多少秒?
(2)若一辆汽车由静止开始驶入大桥,假设速度与时间的关系如图乙所示,经15s行驶0.315km后,然后开始做匀速直线运动用时15s,求在这30s整个过程中,汽车的平均速度是多少m/s?
六、摩擦力的大小计算
26. 小明利用相同的铁块和木板进行“影响摩擦力大小的因素”实验。他用弹簧秤沿水平方向匀速拉动铁块或木板,速度大小如图所示。甲、乙、丙三次实验中铁块与木板间的摩擦力分别为f1、f2、f3,则它们的大小关系为( )
A.f1<f2<f3 B.f1<f3<f2 C.f1=f3<f2 D.f1=f2<f3
27. 用大小为F的两个力将100块重为G的砖头夹住,如图所示,设所用接触面间的动摩擦因数均为μ。则第27号和28号砖块之间的摩擦力为 。
28. 如图A,重为50牛的物体被夹在两固定且竖直放置的木板之间,用大小为130牛的力恰好可以将物体A从木板中竖直向上抽出,那么能将A竖直向下抽出的力为 牛。另有一物体B重也为50牛,用120牛的力压在竖直的墙壁上静止不动。现加大对物体的压力,则物体B与墙壁之间的摩擦力 50牛。(填“大于”、“等于”或“小于”)
29. 如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0~t1木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:
(1)在0~t1时间内,当F逐渐增大到5.2N时,木块所受摩擦力大小为 N。
(2)若t1和t2之间的某一瞬间(不包括t1和t2)撤去外力F,则这一瞬间木块所受摩擦力大小为 N。
(3)若在t后的某一瞬间水平拉力F减小到3N,木块所受摩擦力大小为 N,木块开始做 (选填“加速”、“减速”、“匀速”)运动。
30. 如图所示,水平传送带正将“珠光”大米从车间运送到粮仓。重500N的一袋大米静止放到传送带上,米袋先在传送带上滑动,稍后与传送带一起匀速运动,米袋滑动时受到的摩擦力大小是重力的0.5倍。米袋在滑动时受到的摩擦力方向向 ,随传送带一起匀速运动时受到的摩擦力大小为 N。
七、压强的大小比较 压强的计算
31. 小笼包是浙江的特色小吃,在制作小笼包的过程中需要经过“和面一发酵一调馅—包制一蒸熟”这几个环节。
(1)在和面时,将面粉、酵母粉混合,逐渐加入温水用力揉成光滑的面团,在揉压面团的过程中,体现了力的作用效果为 。
(2)发酵环节中,需将揉好的混有酵母粉的面团放在封闭环境里,这样做的目的是 。
(3)某同学想提高播面的效率,于是使用木头制作了一个简易的压面器,其结构如图甲。使用时将面团放在圆形木板的下方,用力挤压,控制好力度,就可以将面团压扁。假设某个过程压面器对面团竖直向下的压力保持不变,使面团由图乙状态压至图丙状态,则在压制过程中,压面器对面团的压强大小的变化情况为 。
32. 如图所示,质量相同的甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上。请回答
(1)若分别沿水平方向截去厚度相等的部分后,则剩余部分对水平地面的压强p甲和p乙的关系为 (选填字母代号,下同)
A.p甲<p乙 B.p甲=p乙 C.p甲>p乙 D.以上都有可能
(2)若分别沿竖直方向截去厚度相等的部分后,则剩余部分对水平地面的压强p甲和p乙的关系为 。
A.p甲<p乙 B.p甲=p乙 C.p甲>p乙 D.以上都有可能
33. 如图,水平桌面上有一质量分布均匀的木板M,其右端与桌边相齐。木板在水平力F的作用下被缓慢的向右拉出桌边一小段距离。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M 对桌面的压强变小,压力不变
B.M 对桌面的压强不变,压力不变
C.M 对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.M 对桌面的压强变大,摩擦力变小
34. 放置在水平地面上的两个物体A和B均为实心长方体,它们的长、宽、高如图所示。物体A的密度为0.8×103千克/米3,物体B的质量为9.6千克。求:
①物体A的质量;
②求长方体A、B的重力之比GA:GB。
③若在长方体A、B的右侧沿竖直方向按相同比例截取一部分长方体,叠放在对方剩余部分的上表面,这时A、B剩余部分对水平地面的压强为pA′、pB′,请通过计算比较它们的大小关系及其对应的比例n的取值范围。
35. 今年以来,宁波轨道交通全面加速推进第三期建设和市域铁路项目。7号线全长约39km,采用6节编组B型车,列车自重50吨,最高运行时速120km/h。
(1)若该列车在平直轨道上匀速运动时受到阻力为总重力的0.05倍,则当乘客总质量为10吨时,要使列车向前作水平匀速直线运动,需要牵引力为多少牛?
(2)若该列车按最高运行速度走完7号线全程,需要多少时间?(忽略车长)
(3)市域铁路全面采用当今世界先进的“无砟轨道”技术,如图所示是无砟轨道结构简图。若该列车空载停在轨道上,铁轨、轨道板、砂浆和底座的总质量为30吨,相关部位之间的受力面积数据如表,求地面受到的压强为多少?
相关部位
列车与铁轨
铁轨与轨道板
底座与地面
受力面积(米2)
5
16
40
八、液体压强的大小比较与计算
36. 如图甲为品牌饮料机,将平底薄壁直圆筒状的空杯,放在饮料机的水平杯座上接饮料。杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图象如图乙所示。饮料出口的横截面积,饮料流出的速度v=50cm/s,杯高H=10cm,杯底面积。
(1)装满饮料时,杯底受到饮料的压力为多大?
(2)若杯底与杯座的接触面积为,饮料持续流入空杯5s后关闭开关,杯对杯座的压强为多大?
37. 如图是足够高的连通器,其水平管足够细,中间有一个可无摩擦移动的活塞,活塞始终保持静止,左管内盛有密度为1.0×103kg/m3的液体,高为60cm。右管液体的密度底部最大,从下到上均匀减小,其关系为ρ=1.7×103﹣103x(kg/m3),式中x是液面距离底部的高度。,g取10N/kg。
(1)求液体在左管底部的压强;
(2)设右管横截面积为S,将右管分为n(n取无穷大)个厚度为d的极薄层(即d趋近于零),其中最底层为第一层,写出第i层液体质量表达式;(结果可以用含数字和物理量符号的式子表示)
(3)求右管内液体的高度。
38. 两个完全相同的圆台形密闭容器甲和乙,自重均为1kg,内部均装满质量为5kg的同种液体。甲、乙容器大小两底的面积分别为S1=100cm2,S2=60cm2,均静止于水平桌面上(如图所示)。取g=10N/kg。
(1)装满液体的容器总重力为多少?
(2)甲容器对水平桌面的压强为多少?
(3)已知甲容器中液体对底部压强为6×103Pa,则乙容器中液体对容器底部的压力为多少?
39. 如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的液体,甲容器中液体的密度为ρ甲,乙容器中液体的密度为ρ乙。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为pA、pB。若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙,pA<pB B.ρ甲<ρ乙,pA>pB
C.ρ甲>ρ乙,pA=pB D.ρ甲>ρ乙,pA<pB
40. 如图所示,质量为2.5千克,底面积为2×10﹣2米2的薄壁柱形容器(容器足够高)放置在水平地面上。另有一正方体物块A,其体积为1×10﹣3米3。
(1)求薄壁柱形容器对水平地面的压强。
(2)现将物块A放入容器中,再向容器中注入水,当水的体积为2×10﹣3米3时,容器对地面的压强刚好等于水对容器底部压强的两倍,求物块A的质量。
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专项02.力与空间探索
一、力 相互作用 1
二、弹力 弹簧测力计 4
三、重力大小 重心确定 8
四、牛顿第一定律 惯性 12
五、二力平衡 平衡力 14
六、摩擦力的大小计算 18
七、压强的大小比较 压强的计算 20
八、液体压强的大小比较与计算 24
一、力 相互作用
1. 2013年发射的“嫦娥”三号探测器,在距月球表面100Km高度多次“刹车制动”,最终绕月球做圆周运动。卫星“刹车制动”时,沿运动方向喷射高温气体,高温气体对卫星施加制动力,这说明力的作用是 ,在绕月球做圆周运动时,卫星的运动状态 ,(“改变”或“不变”),在绕月飞行过程中,若以地球为参照物,“嫦娥”三号探测器 (“静止”或“运动”)。
【解答】解:卫星用力喷射高温气体时被喷射的气体对卫星也有力的作用,说明物体间力的作用是相互的;
卫星在绕月球做匀速圆周运动时,速度方向不断改变,运动状态不断改变;
“嫦娥三号”三号探测器在绕月飞行的过程中,卫星飞行的速度远远大于地球运动的速度,所以若以地球为参照物,“嫦娥三号”探测器是运动的。
故答案为:相互的;改变;运动。
2. 嫦娥六号是中国嫦娥探月计划第六个探测器,2024年6月2日登陆月球上最大、最古老、最深的艾特肯盆地,开展世界首次月球背面采样,对进一步认识月球意义重大。“挖宝”完成后,嫦娥六号上升器点火起飞,先后经历垂直上升、姿态调整和轨道射入三个阶段,顺利进入了预定环月飞行轨道。最终月球样品将转移到返回器中,由返回器带回地球。
请回答下列问题。
(1)艾特肯忿地是月球上最大的环形山,经研究表明环形山主要由 成的。
(2)嫦娥六号在月球表面降落时,用火箭反推器来使月球车减速而不能用降落伞减速,这是因为 。
(3)当嫦娥六号上升器垂直上升时,向上的推力来自于 。
【解答】解:(1)艾特肯忿地是月球上最大的环形山,经研究表明环形山主要由宇宙天体撞击而形成的;
(2)地球周围包裹着厚厚的大气层,用降落伞从高空降落会受到大气强大的阻力,产生明显的减速作用。而月球上无大气,无法对降落伞形成阻力作用,故只有靠反推器来减速;
(3)当嫦娥六号上升器垂直上升时,向上的推力来自于点火后向下喷气的反冲作用。
故答案为:
(1)宇宙天体撞击;
(2)月球上无有空气;
(3)点火后向下喷气的反冲作用。
3. “科学就在身边”,请解释下列生活现象。
(1)每年4月份的杭州周边县山区到处都是成片的油菜花,油菜花主要靠 传粉的。(填“风力”或“昆虫”)
(2)这个季节大批的枇杷上市,一个枇杷中往往有很多粒种子,说明其花的一个子房内有多个 。
(3)义乌森山铁皮石斛生态基地通过组织培养方法进行育种苗,组织培养在生殖类型上属于 (填“有性生殖”或“无性生殖”),如图为“力学演示仪”。
(4)小科将一个去顶可乐罐的上端用细线吊在横杆上(可乐罐可自由转动),在罐壁等高的A、B两处沿水平方向斜扎两个同样大小的小孔,先用手指堵住小孔,再往罐子里加满水,待罐子保持静止 后松手,水从两小孔中喷出(俯视时喷水方向如右图),罐子随即 (选填“顺时针”或“逆时针”)转动。
【解答】解:(1)油菜花属于虫媒花,主要靠昆虫传粉的;
(2)受精完成后,花瓣、花萼等先后凋落后萎缩.子房将来发育成果实,它内部的胚珠将发育成种子,一个枇杷中往往有很多粒种子,说明其花的一个子房内有多个胚珠;
(3)组织培养没有经过两性生殖细胞的结合,属于无性生殖;
(4)如图,B点的水受到容器给的向左的力向左运动,物体间力的作用是相互的,水给容器B点一个向右的力,使B向右运动。A点的水受到容器给的向右的力向右运动,物体间力的作用是相互的,水给容器A点一个向左的力,使A向左运动,故罐子将顺时针转动。
故答案为:
(1)昆虫;
(2)胚珠;
(3)无性生殖;
(4)顺时针转动。
4. 构建思维导图是整理知识的重要方法。如图是某同学复习力学知识时构建的思维导图,图中I处可补充的例子是( )
A.用力踢足球,足球被踢飞
B.用力捏气球,气球被捏扁
C.用力推铅球,铅球被推出
D.用力击排球,排球被扣回
【解答】解:A、用力踢足球,足球被踢飞,运动状态发生改变,说明力可以改变物体的运动状态。故A不符合题意;
B、用力捏气球,气球被捏扁,气球形状发生改变,说明力可以改变物体的形状。故B符合题意;
C、用力推铅球,铅球被推出,运动状态发生改变,说明力可以改变物体的运动状态。故C不符合题意;
D、用力击排球,排球被扣回,运动状态发生改变,说明力可以改变物体的运动状态。故D不符合题意。
故选:B。
二、弹力 弹簧测力计
5. 如图所示水平桌面上叠放着A、B、C三个物体,在水平推力F的作用下与桌面相对静止,B物体受力个数为( )
A.3个 B.4个 C.5个 D.6个
【解答】解:水平桌面上叠放着A、B、C三个物体,一切物体都有重力,则B受到重力作用;
物体A叠放在B上,B受到A的压力;
B叠放在C上,受到C的支持力;
在水平推力F的作用下,受到推力作用,保持静止状态,受到向左的摩擦力。
故受到5个力的作用。
故选:C。
6. 小明观察发现,弹簧测力计的刻度是均匀的,由此他猜想弹簧的伸长量与它受到拉力成正比。为了验证猜想,小明决定进行实验。
(1)要完成实验,除了需要如图1中所示的一根两头带钩的弹簧、若干相同的钩码(每个钩码重力已知)、铁架台以外,还需要的测量仪器是 。进行实验后小明记录数据如下表,表中数据明显错误的是第 次实验。
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
拉力(钩码总量)F/N
0
1
2
3
4
5
6
弹簧伸长量ΔL/cm
0
0.40
0.80
1.70
1.60
2.00
2.40
(2)去除错误的一组数据,在图2中作出弹簧伸长量与所受拉力的关系曲线。
(3)由图象可验证小明的猜想是 的(填“正确”或“错误”)。
(4)小华认为实验中可以用弹簧测力计代替钩码。他的做法是:用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小,力的数值由弹簧测力计读出,你认为用弹簧测力计好,还是用钩码更好一些?答: ;理由是: 。
【解答】解:(1)①钩码的重力已知,因此不需要测量,实验中要测量的是弹簧的伸长量,所以需要刻度尺;
②分析数据发现,除第4次实验数据外,其余6次弹簧的伸长量跟受到的拉力成正比,因此第4次实验数据是错误的。
(2)将表中拉力对应横坐标,弹簧伸长量对应纵坐标,图象如下:
(3)由图象可以得出的结论是:弹簧的伸长量与它受到拉力成正比,因此小刚的猜想是正确的。
(4)实验中,如果用弹簧测力计挂钩勾住弹簧下端向下拉来改变力的大小,尽管力的数值由弹簧测力计读出,但是弹簧测力计难控制,力的大小、弹簧的伸长量难以确定,因此还是用钩码好些。
故答案为:(1)刻度尺;4;(2)如图;(3)正确;(4)用钩码更好;弹簧测力计难控制,力的大小、弹簧的伸长量不易确定。
7. 研习小组开展了“自制测力计”的项目化学习。
【项目任务】自制测力计并用于测量力的大小。
【项目准备】提供的材料如图甲。a、b、c三根弹簧和皮筋的伸长量与受到拉力的关系如图乙。制作的评价量规中部分评价指标,如表所示。
【制作•应用•评价】
(1)选择材料时,弹簧比皮筋更合适,理由是 。
(2)自制测力计“调零方式”指标为良好。用该测力计测量水平拉力时,先将测力计 (填“水平”“竖直”或“任意”)位置放置,弹簧处于自由状态,指针调整到“0”刻度位置,方可进行测量。
(3)小组同学选用图乙中b弹簧制作测力计,确定“0”和“2牛”刻度后,两者之间分为10等份,制好的弹簧测力计,在精确度上评价等级为 。
评价量规部分指标表
评价指标
评价等级
优秀
良好
待改进
调零方式
多种方式调零
只能移动指针调零
不能调零
精确度
达到0.1牛
达到0.2牛
大于0.2牛
(4)实测时,挂上0.1牛的物体,发现测力计示数几乎不变。为使“精确度”指标表现为优秀,小东认为可选取图乙中a弹簧来取代b弹簧来制作测力计,其理由是 。
【解答】解:(1)弹簧比皮筋更合适,因为伸长量与受力为线性关系,便于标注均匀刻度;
(2)测量水平拉力时,先将测力计水平调零,以便消除自身重力影响;
(3)根据表中信息,分度值达到0.2N,评价等级为良好;
(4)为使“精确度”指标表现为优秀,需要选择受相同的力,伸长量更为明显的弹簧。
故答案为:(1)由图乙可知一定范围内,弹簧的伸长量与所受的拉力成正比,便于标注均匀刻度;(2)水平;(3)良好;(4)受力相同时,a弹簧的伸长量更大。
8. 为了制作弹簧测力计,小实选取两根材料和长度相同、粗细不同的弹簧A和弹簧B进行了测量制作:实验装置如图甲所示,将弹簧的一端固定,小实分别在弹簧A和B的下端挂不同数量的钩码,测得多组数据并画出了弹簧的长度L与弹簧受到的拉力F之间的关系,如图乙。
(1)要完成该制作,需要的测量工具有 。
(2)分析图像乙,可得出弹簧伸长长度与拉力的关系是 。
(3)若要制成的弹簧测力计精确度更高,小实应选择弹簧 来制作。(填序号)
(4)小实在本实验中测量了多组数据。下列实验中,多次测量的目的与本实验相同的有 。(可多选)
①研究液体压强与深度的关系
②研究杠杆的平衡条件
③研究导体的电阻与长度的关系
④用伏安法测量定值电阻的大小
【解答】解:(1)需要画出了弹簧的长度L与弹簧受到的拉力F之间的关系,所以要完成该制作,需要的测量工具有刻度尺。
(2)由图乙可知,A的拉力在不大于10N的范围内,B的拉力在不大于20N的范围内,弹簧的长度L与弹簧受到的拉力F的变化图线呈线性变化,说明在一定范围内,弹簧伸长的长度与弹簧产生的弹力成正比。
(3)由图乙可知,在测量范围内,如F=10N,用弹簧A制成的测力计伸长25cm,用弹簧B制成的测力计伸长15cm,所以用弹簧A制成的弹簧测力计精确度更高。
(4)小实在本实验中测量了多组数据,是为了得到广泛的结论,避免片面性。
①研究液体压强与深度的关系,是为了寻找普遍规律,故正确;
②研究杠杆的平衡条件,测量了多组数据,是为了得到广泛的结论,避免片面性,故正确;
③研究导体的电阻与长度的关系,是为了寻找普遍规律,故正确;
④用伏安法测量定值电阻的大小,是为了减小误差,故错误。
故选:①②③。
故答案为:(1)刻度尺;(2)在一定范围内,弹簧伸长的长度与弹簧产生的弹力成正比;(3)A;(4)①②③。
9. 学习了弹簧测力计的原理和使用方法后,某实验小组的同学对A、B两根长度相同粗细不同的橡皮筋进行研究,并做成橡皮筋测力计。将橡皮筋的一端固定,另一端悬挂钩码,如图甲所示,记录橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋伸长量Δx,根据多组测量数据做出的图线如图乙所示。
(1)当在A橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为 cm。如果用B橡皮筋制成的测力计代替弹簧测力计,其最大量程为 。
A.0﹣5N
B.0﹣10N
C.0﹣15N
D.0﹣20N
(2)分别用这两根橡皮筋制成了如图丙所示两测力计,它们外壳相同,刻度线分布情况相同,则用橡皮筋 制成的测力计测量的精确程度较高(填“A”或“B”)。
(3)若将本实验中A、B两根橡皮筋并起来代替弹簧测力计(如图丁),能够测量力的最大值为 N。
【解答】解:(1)由图乙可知,A橡皮筋在受到的拉力不大于10N的情况下,B橡皮筋在受到的拉力不大于15N的情况下,橡皮筋伸长量Δx与橡皮筋受到的拉力大小F变化关系为一直线,说明橡皮筋的伸长Δx与受到接力F成正比例,所以A的量程为0﹣10N,B的量程为0﹣15N,故C正确;
A函数的关系,FA=kAΔxA,
由图知,当FA=5N,ΔXA=10cm;
将上面的数据分别代入:FA=kAΔxA、
得:kA=0.5N/cm,因此FA=0.5ΔxA,
所以,当在A橡皮筋上悬挂重力为8N的物体时,橡皮筋A的伸长量为:
ΔxAcm=16cm;
(2)由图乙可知,在测量范围内,如F=5N时,用橡皮筋A制成的测力计伸长10cm,而用橡皮筋B制成的测力计伸长5cm,所以,用橡皮筋A制成的测力测量的精确程度高;
(3)将与本实验中两根相同的橡皮筋并联起来代替弹簧测力计使用时,两根橡皮筋伸长的长度相等,由图可知,在拉力作用下B先达到最大伸长量15cm,A橡皮筋的伸长量也为15cm;当伸长量为15cm时,橡皮筋B上的力为15N,因为橡皮筋的伸长与受到的拉力成正比,所以橡皮筋A上的力为 15N=7.5N,根据二力合成可得受到的最大拉力为15N+7.5N=22.5N。
故答案为:(1)16;C;(2)A;(3)22.5。
三、重力大小 重心确定
10. 学习了“力的测量”,为深入研究弹簧秤的原理,想探究弹簧的形变与受到的拉力的关系,他选用刻度尺和四个相同的钩码进行如下的实验:将四个钩码依次挂到弹簧下面,分别测出弹簧的长度,得到如表的数据。
所挂钩码的个数(个)
0
1
2
3
4
弹簧长度(cm)
8
10
12
14
16
弹簧伸长量(cm)
0
2
4
6
8
(1)由此可得出的结论是 。
(2)弹簧下的钩码不能不断增加,原因是 。
(3)如果现有和上面相同的两根弹簧L1、L2,组成如图甲、乙两种装置,则甲图中弹簧L1、L2的长度均为—_____cm,乙图中弹簧L1、L2的长度均为_____cm。(弹簧的重力不计) 。
A.11 11
B.14 11
C.11 14
D.14 14
【解答】解:(1)当钩码的个数为0时,弹簧的原长L0=8cm;
挂1个钩码时,弹簧伸长ΔL1=L﹣L0=10cm﹣8cm=2cm;
挂2个钩码时,弹簧伸长ΔL2=L﹣L0=12cm﹣8cm=4cm;
挂3个钩码时,弹簧伸长ΔL3=L﹣L0=14cm﹣8cm=6cm;
挂4个钩码时,弹簧伸长ΔL4=L﹣L0=16cm﹣8cm=8cm;
由此可以得出结论:在弹性限度内,弹簧的伸长量和所受的拉力成正比。
(2)弹簧下的钩码不能不断增加,原因是弹簧的伸长是有限度的,弹簧所受的拉力不能超过它能够承受的最大拉力;
(3)甲图:因为L1、L2都承担三个钩码的重力,根据上表中的数据可以知道,当挂3个钩码时,弹簧的长度为14cm,所以L1、L2都为14cm;
乙图:由于L1、L2一起承担三个钩码的重力,即相当于每根弹簧承受1.5个钩码的重力。
根据弹簧的伸长和所受的拉力成正比以及表中的数据可知,挂1个钩码时,弹簧伸长ΔL1=L﹣L0=10cm﹣8cm=2cm;那么,挂1.5个钩码时,弹簧的长度L1=L2=L0+ΔL=8cm+1.5×2cm=11cm;所以L1、L2都为11cm。
故答案为:(1)在弹性限度内,弹簧的伸长和所受的拉力成正比。
(2)弹簧的伸长是有限度的,弹簧所受的拉力不能超过它能够承受的最大拉力;
(3)B。
11. 如图所示是同学们在老师指导下探究重力方向的实验装置。
(1)将该装置放在水平桌面上后,逐渐改变木板M与桌面的夹角α,会观察到悬线OA的方向 (变化/不变);
(2)从以上实验现象分析可得出:重力方向是 。
【解答】解:(1)图中的悬线OA和小球组成了重垂线,由于重力的方向总是竖直向下的,所以悬线OA保持竖直方向不变,即悬线OA与水平线的夹角为90°不变;
(2)通过分析得出的结论是:重力的方向总是竖直向下的。
故答案为:(1)不变;(2)竖直向下。
12. 如图所示,是一均匀圆薄板,半径R=20cm,现从圆板上挖出一个半径为r=10cm的内切圆,剩余部分的重心与薄板圆心的距离是 cm。
【解答】解:设大圆圆心为O,切掉的小圆圆心为O1,如图所示:
则OO1=r=10cm;
设剩余部分的重心为A点(在O点的正左侧,图中未画出),剩余部分的重心与薄板圆心的距离为d,
设原来圆薄板的重力为G,则切掉的小圆与之相比,密度、厚度均不变,而小圆的半径是大圆半径的,
由圆的面积公式可知小圆的面积是大圆面积的,结合重力公式可知小圆的重力为G,
则剩余部分的重力为G剩=GGG;
将剩余部分看做一个以O为支点的杠杆,其重力(作用在此时的重心A处)的力臂为d,
为了使杠杆平衡,需要在O1处施加一个竖直向下的拉力,大小为G(等于小圆的重力),其力臂为OO1=r=10cm,
由杠杆平衡的条件可得:G剩×d=F拉×r,
即:G×dG×10cm,
解得:d≈3.33cm。
故答案为:3.33。
13. 如图甲所示为实验室常用的弹簧测力计,弹簧的一端与有挂钩的拉杆相连,另一端固定在外壳上,外壳上固定一个圆环,整个外壳重为G,弹簧及拉杆的质量忽略不计。现将该弹簧测力计用如图乙、丙的两种方式固定在地面上,并分别用相同的力F0(F0>G)竖直向上拉弹簧测力计,则稳定后弹簧测力计的读数分别为( )
A.乙图读数为F0﹣G,丙图读数为F0
B.乙图读数为F0,丙图读数为F0﹣G
C.乙图读数为F0﹣G,丙图读数为F0+G
D.乙图读数为F0,丙图读数为F0
【解答】解:在乙图中,以弹簧测力计的外壳为研究对象,进行受力分析,受竖直向下的重力G,竖直向上的拉力F0,和弹簧的向下的拉力F(即等于此时弹簧测力计的读数),由力的平衡得:F0=G+F,则F=F0﹣G;
对于丙图,以弹簧测力计的挂钩为研究对象,受弹簧向下的拉力F′(即等于此时弹簧测力计的读数),向上的拉力F0,由二力平衡得:F=F0。
故选:A。
14. 某项目小组用弹簧和刻度尺自制弹簧测力计,制作的弹簧测力计如图,标记刻度如表:
弹簧所挂物体的重/N
0
2
4
6
8
10
12
14
刻度尺示数/cm
6
8
10
12
14
16
18
20
制作原理:选用该弹簧自制测力计,当所挂重物的重力为4N时,弹簧伸长的长度为( )
A.4cm B.6cm C.8cm D.10cm
【解答】解:由表格可知,当所挂重物的重力为0N时,弹簧长度为6cm,为原长,当所挂重物的重力为4N时,弹簧长度为10cm,弹簧伸长的长度10cm﹣6cm=4cm;故BCD错误,A正确;
故选:A。
四、牛顿第一定律 惯性
15. 汽车行驶时车身先将悬架(如图甲所示)中的螺旋弹簧压缩一段距离,之后将螺旋弹簧和减震器一起压缩,从而减缓行驶时车身的震动。用两根不同的轻质弹簧模拟悬架(如图乙所示),在一根大且长的弹簧内套有一根小且短的弹簧,它们的下端都固定在水平面上,压缩该弹簧组合,测得压力F与压缩量Δl之间的关系如图丙所示。已知弹簧的弹力与被压缩量成正比,则当两根弹簧均处于自由状态时,它们的上端点之间的距离x为 米。当小且短的弹簧的压缩量Δl'为0.1米时,该弹簧的弹力F为 牛。
【解答】解:从图乙和图丙可知,在0~0.2米范围内只有大弹簧产生弹力,在0.2~0.3米范围内,弹力是这两根弹簧产生的,则当两根弹簧均处于自由状态时,它们的上端点之间的距离x=0.2米。已知弹簧的弹力与压缩量成正比,由图丙可知,大弹簧每被压缩0.1米,产生弹力1牛,则当Δl=0.3米时,大弹簧产生3牛的弹力,此时小弹簧的压缩量Δl'=0.1米,产生的弹力为F=5N﹣3N=2N。
16. 如图所示,让小球从A点静止释放,运动到C点时,若一切外力全部消失,则小球会沿 路线继续运动,你判断的依据是 。
【解答】解:由牛顿第一运动定律可知,物体不受外力时将保持原来的运动状态不变,因此让小球从A点静止释放,运动到C点时,若一切外力全部消失,则小球的运动状态不会改变,故小球将沿b路线做匀速直线运动。
故答案为:b;物体不受外力时将保持原来的运动状态不变。
17. 小英同学在体育课上推铅球,推出的铅球在空中的运动轨迹如图所示,忽略空气阻力,若在铅球达到最高点时(速度方向水平向右),突然所有的外力都消失,则铅球( )
A.竖直下落
B.保持静止状态
C.水平向右做匀速直线运动
D.斜向右上方做匀速直线运动
【解答】解:铅球被抛出后,由于惯性要保持原来的运动状态继续向前运动;
此时铅球主要受到重力作用,重力改变小球的运动状态,所以小球在上升过程中,速度不断减小,最后在竖直方向速度是零,但由于惯性,在水平方向仍然运动,若此时所有的外力都消失,据牛顿第一运动定律知,铅球将沿水平向右做匀速直线运动,故C正确。
故选:C。
18. 一匀速直线行驶的小车上放着两个质量分别为M、m的方块(M>m),如果小车突然刹车,那么两个方块将会如何?假设小车上的板面是光滑的( )
A.会互相撞到
B.不会互相撞到,保持原来的距离
C.不会互相撞到,会比原来分得更开
D.以上都不对
【解答】解:小车刹车前,两个方块和小车一起向右做匀速直线运动,两个方块和小车具有相同的速度;
当小车突然刹车时,由于接触面光滑,且方块具有惯性,所以两个方块还要以原来的速度向右做匀速直线运动,所以它们不会互相撞到,而且还会保持原来的距离,故B正确。
故选:B。
19. 今年4月24日是第八个中国航天日。“神舟”、“天宫”、“嫦娥”、“天问”、“羲和”……近年来,我国航天事业加速推进,将华夏神话变为现实,把中国式的浪漫写入太空。
4月25日,搭载神舟十八号载人飞船的长征二号运载火箭在酒泉卫星发射中心点火发射。翌日,神舟十八号与天和核心舱成功对接,航天员乘组入驻空间站。5月18日,神十八号乘组出舱活动约8.5小时,创造了我国航天员出舱活动的新纪录。以下说法正确的是( )
A.对接成功后,神舟十八号飞船相对于空间站是静止的
B.神舟十八号飞船绕地飞行过程中,受到平衡力的作用
C.航天员到达空间站后,质量减小
D.出舱活动时,航天员的惯性消失
【解答】解:A、对接成功后,飞船相对于空间站没有位置的变化,所以对接成功后,神舟十八号飞船相对于空间站是静止的,故A正确;
B、神舟十八号飞船绕着地球飞行时,速度和运动方向不断发生改变,受力不平衡,故B错误;
C、质量不随物体位置的改变而改变,所以航天员到达空间站后,质量不变,故C错误;
D、一切物体在任何情况下都具有惯性,因此出舱活动时,航天员的惯性不会消失,故D错误。
故选:A。
20. 运用所学的科学知识对足球比赛中的一些现象进行分析,下列分析正确的是( )
A.踢出去的足球能继续向前飞行是由于足球受到惯性的作用
B.空中向前飞行的足球若到最高点时所受的力全部消失,它将立即停止
C.足球在空中飞行时,运动状态发生改变,是因为受到重力和向前推力的作用
D.踢足球时,脚感到疼是因为物体间力的作用是相互的
【解答】解:A、踢出去的足球能继续向前飞行是由于足球具有惯性,不能说受到惯性的作用,故A错误;
B、空中向前飞行的足球若到最高点时所受的力全部消失,根据牛顿第一定律,它将做匀速直线运动,故B错误;
C、足球在空中飞行时,运动状态发生改变,是因为受到重力和空气阻力,而不再受到向前推力的作用,故C错误;
D、踢足球时,脚感到疼是因为物体间力的作用是相互的,故D正确。
故选:D。
五、二力平衡 平衡力
21. 我国北方常遭遇严重的沙尘暴天气。所谓沙尘暴可简化为如下情景:快速向上刮起的大风将大量沙尘颗粒扬起后悬浮在空中(不动),这时风对沙尘的作用力与沙尘的重力平衡,其作用力大小可近似表达为,其中ρ为空气密度,S为沙尘颗粒的横截面积,v为风速。如果沙粒的密度ρ沙为3×103千克/米3,沙粒半径r为2.5×10﹣4米,地面的空气密度ρ0为1.25千克/米3,那么要形成沙尘暴现象,地面的风速至少为 米/秒。假设空气密度ρ随地面高度h的变化关系如图所示,那么当地面风速为8米/秒时,当地沙尘暴的最大高度为 米。(沙粒可近似看成球体,且体积V)
【解答】解:沙尘颗粒受重力G=mg=ρ沙Vg=ρ沙g与空气作用力为ρπr2v2作用而平衡,
在地面附近空气密度ρ0=1.25kg/m3,由平衡条件得:ρ沙gρ0πr2v2,
则v4m/s;
当风速v=8m/s时,由ρ沙gρπr2v2,得:ρ0.30625kg/m3(ρ0);
由图象知,密度ρ与高度h是一次函数关系,设关系式是ρ(ρ0)=kh+b,
将h=0,ρ=1代入得:1=b;将h=5,ρ=0.4代入得:0.4=5k+1,解得:k=﹣0.12;
所以ρ与h的关系式是ρ(ρ0)=﹣0.12h+1;hkm≈6.292km=6292m。
故答案为:4;6292。
22. 为了响应国家“低碳环保,节能排放”的号召,我国多地设置了共享单车租借站点。质量为50kg的小明同学在上学的路上租借了一辆自行车,从站点到学校的路程为1.5km,骑车用时300s(设小明骑车上学做匀速直线运动)。请解答下列问题:
(1)小明骑车的速度是多少?
(2)若自行车的质量为10kg,求小明和自行车的总重为多少牛?
(3)若自行车匀速行驶中所受阻力为人和车总重的0.2倍,求自行车骑行时的牵引力多少牛?
【解答】解:(1)路程为s=1.5km=1500m,t=300s;
小明骑车的速度是
;
(2)小明和自行车的总重为
G=(m车+m人)g=(10kg+50kg)×10N/kg=600N
(3)自行车匀速行驶,受到的牵引力与阻力相等,自行车所受阻力为人和车总重的0.2倍,故牵引力为
F牵=f=0.2G=0.2×600N=120N
答:(1)小明骑车的速度是5m/s;
(2)小明和自行车的总重为600N;
(3)自行车骑行时的牵引力为120N。
23. 如图所示,水平地面上有一个扫地机器人,它清扫中利用软毛刷和吸气孔收集灰尘,遇到障碍物能够自动改变方向继续进行,某次机器人开始扫地1min后遇到障碍物原地旋转18s,然后继续扫地2min,总行驶路程为49.5m,机器人行进中所受摩擦力大小恒为自身重力的0.2倍。已知机器人质量为1800g,忽略灰尘质量的影响,求:
(1)机器人自重;
(2)若机器人某段时间内做匀速直线运动,则其所受牵引力大小;
(3)机器人在本次清扫工作中的平均速度?
【解答】解:(1)机器人质量为:
m=1800g=1.8kg,
机器人的自重为:
G=mg=1.8kg×10N/kg=18N;
(2)因机器人做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,
所以,机器人受到的牵引力为:
F牵=f=0.2G=0.2×18N=3.6N;
(3)机器人清扫工作的总时间:
t=1min+18s+2min=60s+18s+120s=198s,
机器人的平均速度:
。
答:(1)机器人自重为18N;
(2)若机器人某段时间内做匀速直线运动,则其所受牵引力大小为3.6N;
(3)机器人在本次清扫工作中的平均速度为0.25m/s。
24. 某景区有乘氮气球升空的观光项目。如图所示,氦气球内充满氦气,下端连接吊篮,在吊篮底端有一根缆绳,通过缆绳来控制氦气球的升降。氦气球的体积为6000m3 (不计球壁的厚度),ρ氦气=0.18kg/m3,ρ空气=1.29kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)氦气球内氦气的质量是多少?
(2)氦气球在缆绳控制下,匀速竖直上升150m,用时300s,则氦气球上升的速度最多少?
(3)氦气球(含氦气)连同吊篮等配件的总重为4×104N,现有总质量为1740kg的乘客,乘坐氦气球匀速竖直升空,缆绳处于竖直状态,此时缆绳对吊篮的拉力为多大?(不计吊篮及乘客在空气中的浮力,不计空气阻力)
【解答】解:(1)根据密度公式ρ可得,氦气球内氦气的质量为:
m氦=ρ氦V=0.18kg/m3×6000m3=1080kg;
(2)氦气球在缆绳控制下,匀速竖直上升150m,用时300s,氦气球上升的速度为:
v0.5m/s,
(3)由阿基米德原理可知,氦气球在空气中受到向上的浮力为:
F浮=ρ空气gV排=1.29kg/m3×10N/kg×6000m3=7.74×104N,
乘坐氦气球匀速竖直升空,缆绳处于竖直状态,氦气球在竖直方向上受力平衡,向上的力是在空气中受到的浮力F浮,向下的力有氦气球(含氦气)连同吊篮等配件的总重G1=4×104N,总质量为1740kg的乘客重力G2=mg=1740kg×10N/kg=1.74×104N,缆绳对吊篮的拉力F拉,
所以,在不计吊篮及乘客在空气中的浮力,不计空气阻力时F浮=G1+G2+F拉,
F拉=F浮﹣G1﹣G2=7.74×104N﹣4×104N﹣1.74×104N=2×104N。
故答案为:(1)氦气球内氦气的质量是1080kg;
(2)氦气球上升的速度是0.5m/s;
(3)缆绳对吊篮的拉力为2×104N。
25. 2024年2月开始中国铁建提速建设常泰长江大桥如图甲。这将是长江上首座集高速公路、城际铁路、一级公路的“三位一体”过江通道,桥全长约10km,其中主桥约1200m。上层为设计时速100km/h的双向六车道高速公路,下层为一级公路和城际铁路。
(1)一辆货车总重10吨,行驶时受到的阻力是车总重力的0.15倍,且以设计时速匀速通过该桥主桥,则该车受到的牵引力是多大,共需要多少秒?
(2)若一辆汽车由静止开始驶入大桥,假设速度与时间的关系如图乙所示,经15s行驶0.315km后,然后开始做匀速直线运动用时15s,求在这30s整个过程中,汽车的平均速度是多少m/s?
【解答】解:(1)一辆货车总重m=10t=10000kg,
行驶时受到的阻力f=0.15G=0.15mg=0.15×10000kg×10N/kg=15000N,
匀速通过该桥主桥,受力平衡,F=f=15000N;
主桥约长s=1200m=1.2km。
时间t0.012h=43.2s;
(2)由图像知匀速行驶的速度:v2=15m/s,
匀速行驶的时间:t2=t总﹣t1=30s﹣15s=15s,
匀速行驶的路程:s2=v2t2=15m/s×15s=225m,
汽车行驶的总路程:s总=s1+s2=0.315×103m+225m=540m;
则在这30s整个过程中,汽车的平均速度:v18m/s。
答:(1)该车受到的牵引力是15000N,共需要43.2s;
(2)在这30s整个过程中,汽车的平均速度是18m/s。
六、摩擦力的大小计算
26. 小明利用相同的铁块和木板进行“影响摩擦力大小的因素”实验。他用弹簧秤沿水平方向匀速拉动铁块或木板,速度大小如图所示。甲、乙、丙三次实验中铁块与木板间的摩擦力分别为f1、f2、f3,则它们的大小关系为( )
A.f1<f2<f3 B.f1<f3<f2 C.f1=f3<f2 D.f1=f2<f3
【解答】解:比较甲、乙、丙三图知,接触面粗糙程度相同,只有乙中压力大,受到摩擦力也大,而丙图匀速拉动长木板时,铁块相对于木板向后滑动,此时铁块受到向前的滑动摩擦力,与甲图相比压力没有改变,则它们的摩擦力相等,所以f1=f3<f2,故C正确,ABD错误。
故选C。
27. 用大小为F的两个力将100块重为G的砖头夹住,如图所示,设所用接触面间的动摩擦因数均为μ。则第27号和28号砖块之间的摩擦力为 。
【解答】解:把100块砖头看成一个整体,对整体进行受力分析,在竖直方向,共受到竖直向下的总重力100G,两个相等的竖直向上的摩擦力f三个力的作用,
由平衡条件可得:2f=100G,
解得:f=50G,
将左边27块砖头看成一个整体,对整体进行受力分析,在竖直方向,共受到竖直向下的总重力27G,左边竖直向上的摩擦力f=50G,右边竖直向下的摩擦力f′三个力的作用,
由力的平衡条件可得:f′+27G=50G,解得:f′=23G。
故答案为:23G。
28. 如图A,重为50牛的物体被夹在两固定且竖直放置的木板之间,用大小为130牛的力恰好可以将物体A从木板中竖直向上抽出,那么能将A竖直向下抽出的力为 牛。另有一物体B重也为50牛,用120牛的力压在竖直的墙壁上静止不动。现加大对物体的压力,则物体B与墙壁之间的摩擦力 50牛。(填“大于”、“等于”或“小于”)
【解答】解:竖直向上抽出物体时,根据力的平衡知:
F=G+f=1300N,
则摩擦力为f=F﹣G=130N﹣50N=80N;
竖直向下抽出物体时,有F′=f﹣G=80N﹣50N=30N;
用F=120N的水平压力将重为50N的物体压在竖直的墙壁上静止不动,物体竖直方向受重力和向上的摩擦力,二力大小相等,方向相反,故摩擦力大小为50N,方向竖直向上;
减小对物体的压力,物体沿着墙壁匀速下滑,仍然处于平衡状态,此时物体B受到的摩擦力仍然等于物体的重力,即摩擦力大小仍为50N。
故答案为:30;等于。
29. 如图甲所示,用一拉力传感器(能感应力大小的装置)水平向右拉一水平面上的木块,A端的拉力均匀增加,0~t1木块静止,木块运动后改变拉力,使木块t后处于匀速直线运动状态。计算机对数据拟合处理后,得到如图乙所示拉力随时间变化图线,回答下列问题:
(1)在0~t1时间内,当F逐渐增大到5.2N时,木块所受摩擦力大小为 N。
(2)若t1和t2之间的某一瞬间(不包括t1和t2)撤去外力F,则这一瞬间木块所受摩擦力大小为 N。
(3)若在t后的某一瞬间水平拉力F减小到3N,木块所受摩擦力大小为 N,木块开始做 (选填“加速”、“减速”、“匀速”)运动。
【解答】解:(1)在0~t1时间内,当F逐渐增大到5.2N时,木块处于静止状态,受到静摩擦力的作用,此时的静摩擦力和F是一对平衡力,大小相等,所以当F逐渐增大到5.2N时,木块所受摩擦力大小为5.2N;
(2)若t2后木块做匀速直线运动,水平方向上受力平衡,受到的拉力和滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,此时的拉力为5.1N,所以滑动摩擦力大小为5.1N;
若t2后的某一瞬间撤去外力F,由于压力大小、接触面的粗糙程度不变,所以受到的滑动摩擦力大小不变,则这一瞬间木块所受摩擦力大小为5.1N;
(3)若在t2后的某一瞬间水平拉力F减小到3N;由于压力大小、接触面的粗糙程度不变,所以受到的滑动摩擦力大小不变,滑动摩擦力大小为5.1N,拉力小于滑动摩擦力,所以木块开始做减速运动。
故答案为:(1)5.2;(2)5.1;(3)5.1;减速。
30. 如图所示,水平传送带正将“珠光”大米从车间运送到粮仓。重500N的一袋大米静止放到传送带上,米袋先在传送带上滑动,稍后与传送带一起匀速运动,米袋滑动时受到的摩擦力大小是重力的0.5倍。米袋在滑动时受到的摩擦力方向向 ,随传送带一起匀速运动时受到的摩擦力大小为 N。
【解答】解:由图知,传送带沿顺时针方向转动,米袋刚放上去时,相对于传送带向左运动,因此米袋受到的摩擦力方向向右;
当米袋与传送带一起匀速运动时,米袋相对于传送带没有相对运动的趋势,因此米袋不受摩擦力作用。
故答案为:右;0。
七、压强的大小比较 压强的计算
31. 小笼包是浙江的特色小吃,在制作小笼包的过程中需要经过“和面一发酵一调馅—包制一蒸熟”这几个环节。
(1)在和面时,将面粉、酵母粉混合,逐渐加入温水用力揉成光滑的面团,在揉压面团的过程中,体现了力的作用效果为 。
(2)发酵环节中,需将揉好的混有酵母粉的面团放在封闭环境里,这样做的目的是 。
(3)某同学想提高播面的效率,于是使用木头制作了一个简易的压面器,其结构如图甲。使用时将面团放在圆形木板的下方,用力挤压,控制好力度,就可以将面团压扁。假设某个过程压面器对面团竖直向下的压力保持不变,使面团由图乙状态压至图丙状态,则在压制过程中,压面器对面团的压强大小的变化情况为 。
【解答】解:(1)在揉压面团的过程中,力改变了面团的形状;
(2)发酵环节中,当温度适宜时,生面团中酵母细胞会产生的二氧化碳,使面团膨胀,所以需将揉好的混有酵母粉的面团放在封闭环境里;
(3)假设某个过程压面器对面团竖直向下的压力保持不变,使面团由图乙状态压至图丙状态,由图知受力面积变大,根据p知压面器对面团的压强变小。
故答案为:(1)改变面团的形状;(2)提高温度;(3)变小。
32. 如图所示,质量相同的甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上。请回答
(1)若分别沿水平方向截去厚度相等的部分后,则剩余部分对水平地面的压强p甲和p乙的关系为 (选填字母代号,下同)
A.p甲<p乙 B.p甲=p乙 C.p甲>p乙 D.以上都有可能
(2)若分别沿竖直方向截去厚度相等的部分后,则剩余部分对水平地面的压强p甲和p乙的关系为 。
A.p甲<p乙 B.p甲=p乙 C.p甲>p乙 D.以上都有可能
【解答】解:
(1)由题意可知,甲、乙两个均匀实心正方体的质量相等,即m甲=m乙,
由图可知,V甲<V乙,S甲<S乙,
由ρ可知,两者的密度关系为ρ甲>ρ乙,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由p可知,原来对水平地面的压强关系p甲>p乙,
若在两个正方体的上面,沿水平方向分别截去高度相同的一部分,
因均匀实心正方体对水平地面的压强pρhg,
所以,减小的压强关系为Δp甲>Δp乙,
则剩余部分对水平地面的压强分别为:
p甲′=p甲﹣Δp甲,p乙′=p乙﹣Δp乙,
又因p甲>p乙,Δp甲>Δp乙,
所以“小减小、大减大”其结果无法判断,即无法判断剩余部分对水平地面的压强p甲′和p乙′的大小关系,可能p甲<p乙、也可能p甲=p乙、也可能p甲>p乙,故D正确;
(2)原来对水平地面的压强关系p甲>p乙,
沿竖直方向截去厚度相等的部分后,则剩余部分的密度和高度不变,
由p=ρhg可知,剩余部分对水平地面的压强不变,则p甲>p乙,故C正确。
故选:D;C。
33. 如图,水平桌面上有一质量分布均匀的木板M,其右端与桌边相齐。木板在水平力F的作用下被缓慢的向右拉出桌边一小段距离。在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M 对桌面的压强变小,压力不变
B.M 对桌面的压强不变,压力不变
C.M 对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.M 对桌面的压强变大,摩擦力变小
【解答】解:
①木板被拉出一小段距离的过程中,对桌面的压力等于木板重力,大小不变;
但在这一过程中,受力面积逐渐减小,由p可得,对桌面的压强逐渐增大。
②因为压力和接触面的粗糙程度都不变,故摩擦力不变。
分析各个选项,只有C正确。
故选:C。
34. 放置在水平地面上的两个物体A和B均为实心长方体,它们的长、宽、高如图所示。物体A的密度为0.8×103千克/米3,物体B的质量为9.6千克。求:
①物体A的质量;
②求长方体A、B的重力之比GA:GB。
③若在长方体A、B的右侧沿竖直方向按相同比例截取一部分长方体,叠放在对方剩余部分的上表面,这时A、B剩余部分对水平地面的压强为pA′、pB′,请通过计算比较它们的大小关系及其对应的比例n的取值范围。
【解答】解:①物体A的体积:
VA=0.2m×0.1m×0.1m=0.002m3,
物体A的质量:
mA=ρAVA=0.8×103kg/m3×0.002m3=1.6kg;
②长方体A、B的重力之比:
GA:GB=mA:mB=1.6kg:9.6kg=1:6;
③SA=0.1m×0.2m=0.02m2,
SB=0.2m×0.4m=0.08m2,
SA:SB=0.02m2:0.08m2=1:4,
若pA′=pB′,即,
,
即,
解得:n=0.08,
当0<n<0.08时,pAˊ<pBˊ;
当n=0.08时,pAˊ=pBˊ;
当0.08<n<1时,pAˊ>pBˊ。
答:①物体A的质量为1.6kg;
②长方体A、B的重力之比为1:6。
③当0<n<0.08时,pAˊ<pBˊ;
当n=0.08时,pAˊ=pBˊ;
当0.08<n<1时,pAˊ>pBˊ。
35. 今年以来,宁波轨道交通全面加速推进第三期建设和市域铁路项目。7号线全长约39km,采用6节编组B型车,列车自重50吨,最高运行时速120km/h。
(1)若该列车在平直轨道上匀速运动时受到阻力为总重力的0.05倍,则当乘客总质量为10吨时,要使列车向前作水平匀速直线运动,需要牵引力为多少牛?
(2)若该列车按最高运行速度走完7号线全程,需要多少时间?(忽略车长)
(3)市域铁路全面采用当今世界先进的“无砟轨道”技术,如图所示是无砟轨道结构简图。若该列车空载停在轨道上,铁轨、轨道板、砂浆和底座的总质量为30吨,相关部位之间的受力面积数据如表,求地面受到的压强为多少?
相关部位
列车与铁轨
铁轨与轨道板
底座与地面
受力面积(米2)
5
16
40
【解答】解:(1)该列车在平直轨道上匀速运动,处于平衡状态,受到的牵引力与阻力是一对平衡力,
由二力平衡条件可知,牵引力为。
(2)按最高运行速度走完7号线全程,需要的时间为:。
(3)铁轨、轨道板、砂浆和底座对地面的压力为,
地面受到的压强为。
答:(1)需要牵引力为3×104N;
(2)该列车按最高运行速度走完7号线全程,需要的时间为0.325h;
(3)地面受到的压强为2×104Pa。
八、液体压强的大小比较与计算
36. 如图甲为品牌饮料机,将平底薄壁直圆筒状的空杯,放在饮料机的水平杯座上接饮料。杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图象如图乙所示。饮料出口的横截面积,饮料流出的速度v=50cm/s,杯高H=10cm,杯底面积。
(1)装满饮料时,杯底受到饮料的压力为多大?
(2)若杯底与杯座的接触面积为,饮料持续流入空杯5s后关闭开关,杯对杯座的压强为多大?
【解答】解:(1)由图可知,当h=0cm时,F0=0.9N,即空杯对杯座的压力F0=0.9N,
当h=10cm即杯子装满饮料时,杯对杯座的压力F1=4.5N,
因为杯子是柱形,则杯底受到饮料的压力与饮料的重力相等,即F=G=F1﹣F0=4.5N﹣0.9N=3.6N;
(2)饮料对杯底的压强p1200Pa,
饮料的密度ρ1.2×103kg/m3;
5s饮料流入杯中质量为:m1=ρS1vt=1.2×103kg/m3×0.8×10﹣4m2×0.5m/s×5s=0.24kg,
此时,饮料对杯底的压力F2=m1g=0.24kg×10N/kg=2.4N,
杯对杯座的压强为:p′2.2×103Pa。
37. 如图是足够高的连通器,其水平管足够细,中间有一个可无摩擦移动的活塞,活塞始终保持静止,左管内盛有密度为1.0×103kg/m3的液体,高为60cm。右管液体的密度底部最大,从下到上均匀减小,其关系为ρ=1.7×103﹣103x(kg/m3),式中x是液面距离底部的高度。,g取10N/kg。
(1)求液体在左管底部的压强;
(2)设右管横截面积为S,将右管分为n(n取无穷大)个厚度为d的极薄层(即d趋近于零),其中最底层为第一层,写出第i层液体质量表达式;(结果可以用含数字和物理量符号的式子表示)
(3)求右管内液体的高度。
【解答】解:(1)左管底部的压强:
p左=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×60×10﹣2m=6000Pa;
(2)(2)第i层处密度为:ρi=1.7×103﹣103×id(kg/m3),
该薄层液体质量为:
mi=ρiSd=1.7×103Sd﹣103Sid2(kg);
(3)由(2)可求右管内液体总质量为:
m=m1+m2+m3+…+mn,
求和得:m=1.7×103ndS﹣103•d2S,
其中右管内液体高h=nd,
考虑到n取无穷大,可认为:nd=(n+1)d,即液体总质量为:m=1700hS﹣500h2S,
水平面上的物体对水平面的压力等于其重力,即F=G=mg=(1700hS﹣500h2S)g,
左、右两管底部压强相等,即:
p左=p右(1700h﹣500h2)g=6000Pa,
解得:h1=0.4m,h2=3m(不合题意,舍去)
故右管内液体的高度为0.4m。
答:(1)左管底部的压强6000Pa;
(2)第i层液体质量表达式是1.7×103Sd﹣103Sid2(kg);
(3)右管内液体的高度是0.4m。
38. 两个完全相同的圆台形密闭容器甲和乙,自重均为1kg,内部均装满质量为5kg的同种液体。甲、乙容器大小两底的面积分别为S1=100cm2,S2=60cm2,均静止于水平桌面上(如图所示)。取g=10N/kg。
(1)装满液体的容器总重力为多少?
(2)甲容器对水平桌面的压强为多少?
(3)已知甲容器中液体对底部压强为6×103Pa,则乙容器中液体对容器底部的压力为多少?
【解答】解:(1)装满液体的容器总重力为:
G=(m1+m2)g=(1kg+5kg)×10N/kg=60N;
(2)甲容器对水平桌面的压强:
p1×104Pa;
(3)已知甲容器中液体对底部压强为6×103Pa,因容器中液体深度相同、液体密度也相同,则根据p=ρgh可知两容器底部受到的液体压强相同,
乙容器中液体对容器底部的压力为:
F′=p′S1=6×103Pa×100×10﹣4m2=60N。
答:(1)装满液体的容器总重力为60N;
(2)甲容器对水平桌面的压强为1×104Pa;
(3)已知甲容器中液体对底部压强为6×103Pa,则乙容器中液体对容器底部的压力为60N。
39. 如图所示,两个圆柱形容器甲和乙放在水平桌面上,甲容器底面积大于乙容器底面积,它们分别装有体积相等的液体,甲容器中液体的密度为ρ甲,乙容器中液体的密度为ρ乙。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为pA、pB。若两容器底部受到的液体压强相等,则下列判断正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙,pA<pB B.ρ甲<ρ乙,pA>pB
C.ρ甲>ρ乙,pA=pB D.ρ甲>ρ乙,pA<pB
【解答】解:由题意知两容器底部受到的液体压强相等p甲=p乙,由图知甲液体的深度小于乙液体的深度,由p=ρgh知ρ甲>ρ乙;
由题意知液体内A、B两点到容器底部的距离相等,根据p=ρgh知pA下>pB下,
由于p甲=pA+pA下,p乙=pB+pB下,且p甲=p乙,
所以pA<pB,故D正确。
故选:D。
40. 如图所示,质量为2.5千克,底面积为2×10﹣2米2的薄壁柱形容器(容器足够高)放置在水平地面上。另有一正方体物块A,其体积为1×10﹣3米3。
(1)求薄壁柱形容器对水平地面的压强。
(2)现将物块A放入容器中,再向容器中注入水,当水的体积为2×10﹣3米3时,容器对地面的压强刚好等于水对容器底部压强的两倍,求物块A的质量。
【解答】解:(1)薄壁柱形容器对水平地面的压力:
F=G=mg=2.5kg×9.8N/kg=24.5N,
对水平地面的压强:
p1225Pa;
(2)由ρ可得,水的质量:
m水=ρ水V=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m3=2kg,
容器对地面的压力:
F′=G+G水+GA=mg+m水g+mAg=(m+m水+mA)g=(2.5kg+2kg+mA)g=(4.5kg+mA)g,
容器对地面的压强:
p′,
①若物块A在水中漂浮,则受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=GA=mAg,
由F浮=ρgV排可得,物体A排开水的体积:
V排,
容器内水的深度:
h,
容器内水对容器底部的压强:
p水=ρ水gh=ρ水g,
因容器对地面的压强刚好等于水对容器底部压强的两倍,
所以,2,
解得:mA=0.5kg;
②若物体A在水中浸没,则排开水的体积:
V排=VA=1×10﹣3m3,
容器内水的深度:
h,
容器内水对容器底部的压强:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×g,
因容器对地面的压强刚好等于水对容器底部压强的两倍,
所以,2,
解得:mA=1.5kg。
答:(1)薄壁柱形容器对水平地面的压强为1225Pa;
(2)物块A的质量为0.5kg或1.5kg。
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