1、第卷 (选择题,共32分) 一、单项选择题(每小题2分,共32分) 1.下列说法正确的是 ( ) A.1光年24小时 B.1毫米1纳米 C.1 km/h1 m/s D.1 kg/m31 g/cm3,答案 B,53综合测试卷(五) 物理试题 (考试时间90分钟,满分100分),2.在生产生活中,使用如图所示的简单机械,一定能省距离的是 ( ),答案 D,3.如图所示的沙画是一种新型的艺术形式,它是通过将沙子洒落在平板灯台上,做出各种造型,灯台射出的 光线由于受到沙子的阻挡,呈现出一幅栩栩如生的画面。下列光现象中与沙画的光学原理相同的是 ( ),答案 A,4.关于声现象,下列说法错误的是 ( )
2、A.物体振动得越快,发出的声音音调越高 B.外科医生利用超声波振动除去人体内的结石是利用声音传递能量 C.“响鼓也要重锤敲”,说明声音是由物体振动产生的,且振幅越大响度越大 D.“闻其声知其人”主要是根据发声体音调来判断的,答案 D 音调的高低与频率有关,频率越快,音调越高,故A正确;外科医生利用超声波振动除去人体内的 结石是利用声音能传递能量,故B正确;“响鼓也要重锤敲”,说明声音是由物体振动产生的,且振幅越大响 度越大,故C正确;“闻其声知其人”主要根据音色来判断说话者,故D错误。,5.自然界中的物态变化神奇而有趣,同时也伴随着吸放热现象。下列分析正确的是 ( ),答案 D,6.喝过热的开
3、水会对人体不利,有人发明了一种神奇的“55度杯”,这种杯子在内胆与外壳之间填充了一种 储热材料,若把200 mL、100 的热水倒入内胆,摇动1 min左右,会让开水变成55 的温水,方便饮用。这 种“神奇”的能力其实只是利用了简单的物理原理。下列相关说法正确的是 ( ) A.杯内热水的内能其实没有减小 B.将55 的温水倒掉,立刻向杯内注入200 mL、20 的冷水,冷水最后一定不会升高到55 C.热水内能减小,这个过程是因为手摇动杯子对水做功 D.热水在降温过程中,水的比热容逐渐降低,答案 B 内能的大小与物体的质量和温度有关,杯内热水的温度降低,内能减小,故A错误;原来储热材料 和热水达
4、到热平衡时,两者的温度均为55 ,将55 的温水倒掉,立即向杯内注入200 mL、20 的冷水,此 过程中储热材料放出热量、冷水吸收热量,当储热材料和冷水达到热平衡时,两者的温度一定低于55 ,故 B正确;热水放出热量、内能减小,这个过程是通过热传递改变物体的内能,故C错误;比热容是物质的一种 特性,热水在降温过程中,水的比热容不变,故D错误。,7.如图所示的实例中,目的是增大摩擦的是 ( ),答案 C 旅行箱下装有小轮,是用滚动代替滑动来减小摩擦,故A不符合题意;轴承中加装滚珠,是用滚动 代替滑动来减小摩擦,故B不符合题意;汽车轮胎上刻有花纹,在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来 增大摩
5、擦,故C符合题意;给车轴中加润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦,故D不符合题意。,8.有一种插线板,当开关断开时,指示灯不亮,插孔无法正常工作;当开关闭合时,如果指示灯损坏,插孔也能正 常工作。下图既能满足控制要求,又符合安全用电原则的是 ( ),答案 D 插线板上的指示灯在开关闭合时会发光,插孔正常通电,说明开关同时控制指示灯和插孔,指示 灯和插孔可能是串联,也可能是并联,如果两者并联,开关应该在干路上;如果指示灯损坏,开关闭合时插孔也 能正常工作,说明指示灯和插孔是并联的,开关接在用电器和火线之间以及插孔左零右火更安全,故只有D 正确。,9.下列对生活中的物理现象及其原因分析,错误的是
6、( ) A.游泳后,从水中出来感觉较冷,是由于水蒸发时吸热 B.高压锅主要是利用增大液体表面的气压,使液体沸点升高来工作的 C.内燃机使用热值较大的燃料,并不一定能提高热机的效率 D.夏天,超市常用冰给食品保鲜,主要利用了冰的比热容较大的特点,答案 D 游泳后刚从水中出来感觉很冷,是因为人身上的水蒸发时要吸热,故A正确;液体的沸点与液体表 面的气压有关,气压越大,沸点越高,故B正确;热机的效率与燃料的热值无关,二者是两个不同的概念,故C正 确;夏天,超市常用冰给食品保鲜,主要利用了冰熔化时要吸收热量,故D错误。,10.如图是车位引导灯,在车位上方安装有超声波车位探测器,当没有车辆停在车位时,超
7、声波探测器的信号 (相当于开关)控制绿灯亮,有车辆停在车位时,超声波探测器的信号控制红灯亮,红灯和绿灯不能同时亮,下 列电路设计符合要求的是( ),答案 B 由电路图可知,开关S1、S2闭合时,红灯和绿灯同时亮,故A不符合题意;由电路图可知,开关S接上 面接线柱时红灯亮,开关S接下面接线柱时绿灯亮,红灯和绿灯不能同时亮,故B符合题意;由电路图可知,开 关S1、S2闭合时,红灯和绿灯同时亮,故C不符合题意;由电路图可知,只有开关S1、S2闭合时,红灯和绿灯同时 亮,否则两灯均不亮,故D不符合题意。,11.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平拉力F的作用,其F-t和v-t图像分别如
8、图乙、丙 所示,下列说法正确的是 ( ) A.当t=1 s时,物体处于静止状态,摩擦力为0 B.当t=3 s时,物体受到摩擦力为7 N C.46 s内,物体受到的合力为2 N D.24 s内,物体的惯性保持不变,答案 D 由F-t图像可知,02 s内的推力F=3 N,由v-t图像可知,物体处于静止状态,因物体静止时受到的摩 擦力和推力是一对平衡力,二力大小相等,所以,物体受到的摩擦力为3 N,故A错误;由F-t图像可知,46 s内的 推力F=5 N,由v-t图像可知,物体以v=2 m/s的速度做匀速直线运动,处于平衡状态,其受到的合力为0,则此时 物体受到的摩擦力为5 N,故C错误;由v-t图
9、像可知,24 s内物体做变速直线运动,因滑动摩擦力大小只与压 力的大小和接触面的粗糙程度有关,与运动的速度无关,所以,物体受到的滑动摩擦力不变,则t=3 s时受到的 摩擦力为5 N,故B错误;因惯性是物体保持原来状态不变的性质,只与物体的质量有关,所以,24 s内,物体的 惯性保持不变,故D正确。,12.如图所示,钢珠在一个光滑的竖直放置轨道上从O点由静止释放,钢珠始终没有离开轨道,钢珠 ( ),A.最远可以到达d点 B.通过a点时的速度比通过c点时大 C.在a点比在O点的重力势能大 D.从a点运动到b点的过程中,动能转化为重力势能,答案 B 由于轨道是光滑的,没有摩擦力,所以钢珠的机械能守恒
10、,钢珠从O点由静止释放,始终没有离开 轨道,则最远可以到达与O点等高的c点,故A错误;由于钢珠的机械能守恒,a点的高度比c点低,所以钢珠在a 点比在c点的重力势能小,则在a点的动能较大,即通过a点时的速度比通过c点时大,故B正确;a点的高度比O 点低,则钢珠在a点比在O点的重力势能小,故C错误;钢珠从a点运动到b点的过程中,钢珠的质量不变,高度减 小,速度增大,重力势能转化为动能,故D错误。,13.测定一块石块的密度时,如图所示,下列说法不正确的是( ) A.调节天平横梁平衡时,发现指针在分度盘上的位置如图甲所示,此时应将平衡螺母向左调节 B.用调节好的天平测石块的质量时,砝码和游码的位置如图
11、乙所示,石块质量为52 g C.用量筒测出石块的体积如图丙所示,石块体积为20 cm3 D.石块的密度为2.6 kg/m3,答案 D 指针在分度盘上的中央刻度线的右侧,应将平衡螺母向左调节,A选项正确;石块的质量m=50 g+ 2 g=52 g,B选项正确;石块体积V=40 mL-20 mL=20 mL=20 cm3,C选项正确;石块的密度= = =2.6 g/cm3 =2.6103 kg/m3,D选项错误。,14.如图是直流电动机的结构示意图,要改变直流电动机的转向,应采取的办法是 ( ),A.只改变线圈中的电流方向或磁场方向 B.同时改变线圈中的电流方向和磁场方向 C.适当改变线圈中的电流
12、大小 D.适当升高或降低电源电压,答案 A 当只改变线圈中电流方向或磁场方向时,线圈受力的方向将变化,则直流电机的转向将发生变 化,故A正确;若同时改变电流方向及磁场方向,线圈受力方向不变,故B错误;改变电流大小只会改变线圈受 力的大小,不会改变受力的方向,故不会改变电动机的转向,故C错误;适当升高或降低电源电压也只能改变 线圈受力的大小,不能改变受力的方向,故D错误。,15.如图所示是小明利用光敏电阻为居民楼门口设计的一种智能照明电路,L为“220 V 22 W”的照明灯, 天暗时自动发光,天亮时自动熄灭。控制电路中,电源由两节干电池串联而成。R1为定值电阻。R2为光敏电 阻,其阻值会随着光
13、强的变化而变化。下列说法不正确的是 ( ) A.受控电路中,导线a端应连接照明电路的火线,B.光敏电阻的阻值随光照强度的增大而减小 C.如果提高控制电路电源电压,照明灯白天也可能发光 D.当光照强度增大时,控制电路总功率将增大,答案 C 开关控制灯泡时,开关接在火线上,所以受控电路中导线a端应连接照明电路的火线,故A正确;天 暗时照明灯自动亮,说明此时照明电路闭合,即衔铁断开,由图可知此时电磁铁的磁性减弱,即控制电路中的 电流变小,根据R= 可知,控制电路中的总电阻变大,即此时光敏电阻的阻值变大,反之,天亮时光敏电阻的 阻值变小,所以他选择的光敏电阻阻值随光照强度的增大而减小,故B正确;如果提
14、高控制电路的电压,由欧 姆定律可知,控制电路中的电流增大,在白天时,电路的电流很大,动触点一定被吸下,照明灯L一定不发光,且 到晚上时,由于电压高,控制电路中电流大,也可能导致动触点被吸下,照明灯L也可能不发光,故C错误;光照 强度增大,光敏电阻的阻值会减小,所以控制电路的电流会变大,根据P=UI可知,该电路的电功率增大,故D正 确。,16.如图所示电路中,电源电压保持不变,闭合开关S,将滑动变阻器R的滑片P缓慢向b端移动,忽略温度对灯 丝电阻的影响,下列说法正确的是 ( ) A.L与R是串联关系,A1测滑动变阻器R中的电流 B.电压表测电源电压,灯泡逐渐变暗 C.电压表示数与电流表A2和A1
15、示数差的比值不变 D.电压表示数与电流表A2示数的乘积变小,答案 D 由电路图可知,L与R并联,电流表A1测通过L的电流,电流表A2测干路电流,电压表测电源两端的 电压,故A错误;因电源电压保持不变,所以移动滑片时,电压表的示数不变,因并联电路中各支路独立工作、 互不影响,所以移动滑片时,通过L的电流和L的实际功率不变,灯泡的亮度不变,故B错误;将滑动变阻器R的 滑片P缓慢向b端移动,变阻器接入电路中的阻值变大,由I= 可知,通过R的电流变小,因并联电路中干路电 流等于各支路电流之和,所以干路电流变小,则电压表示数与电流表A2示数的乘积变小,故D正确;因电流表 A2和A1示数差等于通过R的电流
16、,所以,电压表示数与电流表A2和A1示数差的比值变大,故C错误。,第卷 (非选择题,共68分) 二、填空题(每空1分,共15分) 17.光纤通信是利用光波在光导纤维中传输信息的一种通信方式。光波 (选填“属于” 或“不属于”)电磁波,太阳能来源于太阳内部发生的核 (选填“裂变”或“聚变”)。,答案 属于 聚变,18.用毛皮摩擦橡胶棒,橡胶棒带 电,反复摩擦后,发现橡胶棒的温度升高,这是通过 的方式改变物体内能的。,答案 负 做功,19.如图所示,用始终与杠杆垂直的力F,将杠杆缓慢地由位置A拉至位置B,阻力的力臂 ,动 力F 。(以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”),答案 变大 变大,解析
17、 如图所示:A位置时,绳对杠杆的拉力的力臂为l1,力F的力臂为l2,B位置时,绳对杠杆的拉力的力臂为L1, 力F的力臂为L2,由图可知:l1F1,即动力F变大。,20.天然气是一种清洁燃料,是 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。很多出租车使用 天然气代替柴油或汽油,某段时间一辆出租车消耗0.3 m3天然气,如果该出租车发动机的效率为20%,则得到 的机械能为 J。如果汽车上的散热器中装有10 kg的水,10 kg的水温度从20 升高到 40 吸收了 J的热量。天然气的热值q天然气=7107 J/m3,水的比热容c水=4.2103 J/(kg),答案 不可再生 4.2106 8.4105,2
18、1.如图所示,是某种电热保暖鞋的工作原理示意图。供电电压6 V,R1、R2的阻值分别为3 、6 ,通过旋转 扇形开关S,接触不同触点,实现高、中、低三个挡位的转换。开关S同时接触 (选填“bc”“cd” 或“de”)时保暖鞋处于低温工作状态,此时保暖鞋在低温挡工作时的电功率是 W,它的高温挡工 作1 min产生的热量是 J。,答案 bc 6 1 080,解析 由P= 可知,电源电压一定时,电路中电阻越大,电功率越小,则低温挡时,由于R2R1,单独接入R2时, 电路中电阻最大,应使开关S同时接触bc;P低= = =6 W;高温挡时,电路中总电阻最小,则R1和R2并联,P总 =P1+P2= + =
19、 + =18 W,则1 min消耗的电能为W=P总t=18 W60 s=1 080 J。,22.如图所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制 的出水口,当容器中水深为20 cm时,木块A有3/5的体积浸在水中,此时弹簧恰好处于自然状态,即没有发生 形变,此时容器底部受到水的压强为 Pa,木块A的密度为 kg/m3,先向容器内缓慢加水,直至 木块A刚好浸没在水中,此时弹簧对木块的作用力为F1,再打开阀门B缓慢放水,直至木块A完全离开水面时, 再关闭阀门B,此时弹簧对木块A的作用力为F2,F1与F2之比为 。(已知水的密度为1.0103 kg/m3
20、,不 计弹簧所受的浮力,g取10 N/kg),答案 2103 6102 23,解析 h=20 cm=0.2 m,容器底部受到水的压强:p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m=2 000 Pa。由于木块 A有 的体积浸在水中,此时V排= V,弹簧恰好处于自然状态,即没有发生形变,则此时木块只受到浮力和重 力作用,且二力平衡,故有F浮=G,即水g V=木gV,则得木= 水= 1.0103 kg/m3=600 kg/m3。当木块A刚好 浸没在水中时,弹簧对木块A的作用力为F1,木块受到三个力的作用,即重力、浮力、拉力,三者关系为F浮=G +F1,则F1=F浮-G=水gV-木gV
21、=(水-木)gV,当木块A完全离开水面时,弹簧对木块的作用力为F2,木块受到两个 力的作用,即重力和弹簧对它的支持力,两个力平衡,即F2=G=木gV,故 = = = = 。,三、作图与简答题(共8分) 23.(1)(2分)一束光斜射入水中,当入射角为45时,折射角为30。请你在图甲中画出折射光线,并标出折射角 的大小。 (2)(2分)请在图乙中标出通电螺线管右端的磁极,并标出电源的正极。,答案 (1)(2)如图所示,24.(4分)如图所示,是高速公路下坡路段设计建设的一处“刹车失灵缓冲带”,当高速运行的车辆遇上紧急 刹车失灵时可以冲上缓冲带,以便尽快停下来,减少惨剧的发生。请你用所学物理知识分
22、析: (1)为什么要在斜坡上铺粗糙的沙砾? (2)从能量的角度解释为什么缓冲带要设计成一个冲向高处的大斜坡?,答案 (1)在斜坡上铺粗糙的沙砾是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度,从而增大摩擦; (2)车冲向高处的大斜坡时,车的部分动能转化为车的重力势能,车的动能减小,车质量一定,车速减小,车才 能尽快停下来。,四、实验与探究题(共20分) 25.(6分)在“探究凸透镜成像规律”的实验中:,(1)如图甲,平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑,则凸透镜的焦距f= cm;实验前应调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心,使它们在 上。 (2)实验过程中,当蜡烛与凸透镜的距离如图乙所示时,在光
23、屏上可得到一个清晰的倒立、 的实像,生活中利用这个规律制成的光学仪器是 。 (3)实验时,由于实验时间较长,蜡烛变短,烛焰的像在光屏上的位置会向 方移动(选填 “上”或“下”)。 (4)如图丙,在烛焰和凸透镜之间放一副眼镜,发现光屏上的像由清晰变模糊了,将光屏向透镜移动适当距离 后光屏上再次呈现清晰的像,则该眼镜是 (选填“近视”或“远视”)眼镜。,答案 (1)10.0 同一高度 (2)放大 投影仪 (3)上 (4)远视,解析 (1)平行光正对凸透镜照射,会聚到焦点,则凸透镜的光心到焦点的距离为焦距,刻度尺的分度值为 1 cm,焦距为10.0 cm;调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上
24、,是为了让像成在光屏的中心。 (2)由乙图可知,像距大于物距,则为放大的实像,应用是投影仪。(3)蜡烛变短后,烛心变低,由于通过光心的光 线传播方向不变,则烛心和光心连线方向的光线最终到达光屏上方。(4)光屏向透镜移动,说明像距变小,折 射光线更加会聚,眼镜为凸透镜,是远视眼镜。,26.(7分)在“探究物体的动能跟哪些因素有关”的实验中,实验装置如图所示,小明让钢球从斜面由静止滚 下,虚线位置为木块滑动一段距离后停止的位置,记录的数据如表。,(1)实验中通过 反映小球动能的大小。这种实验方法称为 。 A.转换法 B.科学推理法 C.等效替代法 (2)为了探究“动能与速度”的关系,应选择序号是
25、的两组实验。 (3)分析、比较实验序号1和3,得出的结论是:当物体的 一定时, 越大,动能越大。,(4)若水平面绝对光滑且不计空气阻力,本实验将 (选填“能”或“不能”)达到探究目的。 (5)完成实验后,同学们联想到大部分重大交通事故是汽车超载超速造成的,结合生活经验和表中数据,“质 量”和“速度”这两个因素中,对物体动能影响较大的是 ,当发生交通事故时,由此造成的危害更 严重。,答案 (1)木块移动的距离 A (2)1和2 (3)速度 质量 (4)不能 (5)速度,解析 (1)该实验不是直接测出动能大小,而是通过观察木块被推动的距离间接得到小球的动能大小,这种 实验方法称为转换法。(2)探究
26、速度对动能大小的影响,应该控制质量不变。(3)实验序号1和3中,小球的速 度相同,而质量改变。(4)没有阻力后,每组实验的木块被撞后都将做匀速直线运动,则无法判断动能大小。 (5)将实验序号1作为参考,由表中数据可知,速度对物体的动能影响较大。,27.(7分)在测电阻的实验中,实验的器材有:干电池3节,电流表、电压表各一个,开关2个,滑动变阻器1个,待 测电阻2个,导线若干。 (1)如图所示,图甲是实验的电路图,小丽按照电路图连接电路时,开关应 。 闭合开关S后,小丽发现电流表和电压表的指针均不动。她断开开关S,检查电路连接无误后,把电压表与 b点相连的那根导线改接到c点,再次闭合开关S时,发
27、现电流表的指针仍不动,但电压表的指针有明显的偏 转。若电路中只有一处故障,则故障是 ; 排除故障后,正确连接电路,闭合开关S,移动滑动变阻器的滑片P,当电压表的示数为1.5 V时,电流表的示 数如图乙所示,则电路中的电流为 A;Rx= 。,(2)实验时某小组同学利用一个电流表和最大阻值为R0的滑动变阻器完成对未知电阻Ry的测量。如图丙所 示是他们按照设计连接的部分实验电路。,请你依据下面的实验步骤,用笔画线代替导线,将实验电路连接完整。(只添加一条导线) 实验步骤: A.开关S1和S2都断开,将变阻器的滑片P移到阻值最大处,观察到电流表无示数; B. ,读取电流表的示数为I1; C.再闭合开关
28、S2时,读取电流表的示数为I2(I2I1)。 请你用I1、I2和R0表示Ry,则Ry= 。,答案 (1)断开 bc之间断路(滑动变阻器断路) 0.3 5 (2)如图所示 B.只闭合开关S1(闭合S1,断开S2),保持滑片P位置不动 ,解析 (1)在连接电路时,为保证电路各元件安全,开关应断开。当电压表和电流表均无示数时,若电路中 只有一处故障,则电路一定发生了断路,且断路处一定不在与电压表并联的部分,即ab间没有发生断路;将电 压表与b点相连的导线改接到c点时,电压表有示数,说明断路处在此时与电压表并联部分,即断路处发生在 ac间,又因为断路处不在ab间,则断路处在bc之间。图示电流表量程为0
29、0.6 A,分度值是0.02 A,所以电流 表读数为0.3 A;由欧姆定律可知Rx=5 。(2)由实验步骤可知,未知电阻与滑动变阻器并联接入电路,开关 S1接在干路上,开关S2控制未知电阻,所以滑动变阻器的右上接线柱与S1或S2的右接线柱相连,实验电路图如 答案图所示。当只闭合开关S1时,只有滑动变阻器接入电路中,滑动电阻器的最大阻值为R0,电流表示数 为I1,所以电源电压为I1R0;再闭合开关S2时,未知电阻Ry与滑动变阻器并联接入电路,通过Ry的电流为I2-I1,根据 欧姆定律得Ry= 。,五、计算应用题(共25分)注意:解答时要求写出必要的文字说明、计算公式和重要的演算步骤。只写出最 后
30、答案,而未写出主要演算过程的不得分,答案必须明确写出数值和单位。 28.(6分)随着电动汽车技术的不断成熟,由于其节能环保、用车成本低等优点,得到越来越多用户的喜爱,如 图所示,电动汽车整车重量为8 000 N,汽车轮胎与地面的接触的总面积为410-2 m2,当电动汽车在公路上匀 速行驶时,受到的阻 力是车总重的0.05。 (1)该电动汽车静止在水平地面上时,对地面的压强是多大? (2)电动汽车匀速行驶46 km,牵引力做功多少?,(3)如果一辆普通的汽车,热机效率为40%,做这些功需要消耗多少汽油?(汽油的热值为4.6107 J/kg),答案 (1)2105 Pa (2)1.84107 J
31、(3)1 kg,解析 (1)该电动汽车对地面压强p= = = =2105 Pa (2)电动汽车受到的阻力F阻=0.05G=0.058 000 N=400 N 电动汽车匀速行驶,则F牵=F阻=400 N 牵引力做的功W=F牵s=400 N46103 m=1.84107 J (3)消耗的汽油的质量m= = =1 kg,29.(9分)某兴趣小组探究串联电路中电阻消耗的电功率与电流的关系,电路如图甲所示。滑动变阻器的滑 片P从最右端向最左端移动的过程中,R1的U-I图像如图乙所示。求: (1)R1的阻值; (2)电路消耗的最大功率; (3)当R2消耗的电功率为0.5 W时,R2的阻值。,答案 (1)1
32、0 (2)3.6 W (3)2 ,解析 (1)由图乙可知,滑动变阻器的滑片P在最左端时,U=U1=6 V,I1=0.6 A 由I= 得:R1= = =10 (2)当滑动变阻器接入电路的电阻为0时,电路中的电流最大,为I1=0.6 A 电路最大功率P=UI1=6 V0.6 A=3.6 W (3)当R2消耗的电功率为0.5 W时,P2=I2R2,0.5 W=I2R2 而I= = 解得R2=2 或R2=50 由图乙可知,当R2最大时,I最小=0.15 A 电路总电阻R= = =40 R2的最大值R最大=R-R1=40 -10 =30 综上可知,R2=2 ,30.(10分)如图甲所示,A、B为不同材料
33、制成的体积相同的实心正方体,重力分别为GA=25 N,GB=20 N,浸没在 圆柱形容器的水中,容器内部底面积是正方体下表面积的4倍。沿固定方向缓慢匀速拉动绳子,开始时刻,A 的上表面刚好与水面相平,滑轮组绳子自由端的拉力大小为F0=15 N,F随绳端移动距离s绳变化的图像如图 乙所示。已知动滑轮的重力G动=5 N,水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg。除了连接A、B间的绳子承受拉力有一 定限度外,其他绳子都不会被拉断。滑轮与轴的摩擦、绳的质量等次要因素都忽略不计。求:,(1)正方体A、B之间的绳子长度L绳; (2)开始时刻正方体A所受浮力; (3)正方体A的密度; (4)整个过程
34、中,水对容器底部压强的最大变化量p。,答案 (1)0.15 m (2)10 N (3)2.5103 kg/m3 (4)375 Pa,解析 (1)由图甲知,n=2,由图乙可看出从D到E的过程中,绳端的拉力大小不变, 由此可知,D点对应A下表面刚好离开水面,E点对应B上表面刚好到达水面,则 正方体A、B之间的绳子长度L绳= = =0.15 m (2)A、B浸没时,A、B排开水体积相同,可知A、B所受浮力相等,即FA=FB,F浮=2FA 将A、B和动滑轮看成一个整体,对其受力分析可得 GA+GB+G动=2FA+2F0 故FA= = =10 N (3)因为A浸没,由阿基米德原理FA=G排=水gV排 V
35、排= = =110-3 m3 VA=V排=110-3 m3 由G=mg得mA= = =2.5 kg,A的密度:A= = =2.5103 kg/m3 (4)由图乙可知,A、B间绳子在J点断开的瞬间,绳端的拉力FJ=22.5 N, 对A、B和动滑轮这个整体进行受力分析 GA+GB+G动=FB+2FJ B受到的浮力:FB=GA+GB+G动-2FJ=25 N+20 N+5 N-222.5 N=5 N 绳子断裂瞬间与初始状态相比,液面的高度差最大,此时水对容器底部的压强变化量也最大,又水对容器底 部的压力的变化量F=F浮 F=FA+FB-FB=10 N+10 N-5 N=15 N VA=VB=l3=10-3 m3,l=0.1 m 故水对容器底部压强的最大变化量p= = = =375 Pa,
