1、1.(2019内蒙古包头,13,9分)圆柱形容器置于水平地面(容器重忽略不计),容器的底面积为0.2 m2,内盛30 cm 深的水。现将一个底面积400 cm2、体积4 000 cm3的均匀实心圆柱体放入其中,如图甲所示,物体漂浮在水 面,其浸入水中的深度为5 cm;当再给物体施加一个竖直向下大小不变的压力F以后,物体最终恰好浸没于 水中静止,如图乙所示。(水=1.0103 kg/m3,g取10 N/kg)则:,(1)物体受到的重力是多少? (2)物体浸没水中静止时容器对地面的压强是多少? (3)从物体漂浮水面到浸没水中静止过程中压力F做了多少功?,答案 (1)20 N (2)3 200 Pa
2、 (3)0.8 J 解析 (1)F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg0.04 m20.05 m=20 N 因为漂浮 则G物=F浮=20 N(2分) (2)物体浸没 F浮=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg410-3 m3=40 N F=F浮-G物=40 N-20 N=20 N(1分) G水=水gV水=1.0103 kg/m310 N/kg0.2 m20.3 m=600 N (1分) 压力F=G水+G物+F=600 N+20 N+20 N=640 N(1分) p= = =3 200 Pa(1分) (3)水面上升高度h升= = =0.01 m(1分),h露=h物-h
3、浸= -h浸= -0.05 m=0.05 m 物体下降高度h降=h露-h升=0.05 m-0.01 m=0.04 m(1分) W=Fh降=20 N0.04 m=0.8 J(1分) 思路分析 (1)物体漂浮,G=F浮=水gV排。(2)对物体进行受力分析可得,给物体施加的向下的压力F等于浸没 时的浮力与重力之差;物体浸没时容器对地面的压力F压=F支=G水+G物+F,再根据公式p=F/S计算压强。(3)计 算出物体由漂浮到浸没液面上升的高度h升,以及物体漂浮时露出液面的高度h露,则物体在压力F的作用下下 降的高度为h露- h升,利用W=Fh计算压力做功。,2.(2019重庆A,19,8分)图甲的储水
4、容器底有质量0.5 kg,底面积100 cm2的长方体浮桶,桶上端通过轻质弹簧 与紧贴力敏电 阻的轻质绝缘片A相连,距容器底0.4 m处的侧壁有排水双控阀门。控制电路如图乙所 示,其电源电压U=12 V,R0=10 ,当电流表示数为0.6 A,且桶底升至阀门所处高度时,阀门才感应排水。力敏 电阻R与它所受压力F的对应关系如表所示(弹簧均在弹性限度内)。求:(g=10 N/kg),(1)浮桶的重力是多少牛? (2)未加水时,力敏电阻所受压力为2 N,电流表的示数是多少安? (3)当容器内的水深达到多少米时,双控阀门才打开排水?,答案 (1)5 N (2)0.1 A (3)0.6 m 解析 (1)
5、G=mg=0.5 kg10 N/kg=5 N(2分) (2)当F=2 N,由表中数据可知力敏电阻阻值R=110 I= = = =0.1 A(3分) (3)当电流为0.6 A时,力敏电阻阻值R= -R0= -10 =10 (1分) 由表中数据可知:此时力敏电阻所受压力为15 N,通过对浮桶受力分析可知 F浮=F+G=20 N(1分) V排= =210-3 m3,h浸= =0.2 m h=0.2 m+0.4 m=0.6 m(1分),3.(2018湖北武汉,27,10分)图甲是某种电动出水的电热水瓶的结构剖面图,图乙是它的电路示意图,其中电 源板的作用是将220 V的交流电变成低压直流电,供出水电动
6、机和出水定位灯使用。 甲,乙 (1)出水定位灯的作用是方便夜间判断出水的位置,避免烫伤。出水定位灯是由小凸透镜、刻有图案 “ ”的透明胶片和小灯泡组成。出水定位灯发光时,会在放置电热水瓶的桌面上留下一个清晰明亮的 像,相对于定位灯里透明胶片上的图案“ ”,桌面上所成的像是 (选填“ ”“ ”“ ”,或“ ”),而且这个像是 (选填“放大”“等大”或“缩小”)的。 (2)该电热水瓶的说明书上标注着“12分钟快速沸腾的条件:水温25 ,水量4 kg,沸腾温度 100 ,电压220 V”。若加热管的电阻为24.2 ,则在此快速沸腾的条件下,该电热水瓶的加热效率为多 少? (3)已知圆柱形内胆的底面积
7、为250 cm2,出水口比最高水位高3 cm。当内胆中装有2 L水时,按住出水开关 20 s,出水电动机恰好能抽出1 L的水。若不计出水管的体积和水的流速,则出水电动机的输出功率约为多 少W?,答案 (1) 放大 (2)87.5% (3)0.065 W 解析 (1)因出水定位灯发光时会在桌面上留下一个清晰的像,故此像为实像,应为上下颠倒,左右相反的像, 故桌面上成的像为 ;因透明胶片与凸透镜的距离小于凸透镜到桌面的距离,即物距小于像距,故成的是倒 立放大的实像。 (2)将25 的水加热至沸腾时所吸收的热量 Q吸=c水m(t-t0)=4.2103 J/(kg)4 kg(100 -25 )=1.2
8、6106 J 加热过程中消耗的电能W= t= 1260 s=1.44106 J 电热水瓶的加热效率: = = =87.5% (3)最高水位离内胆底部的高度 h1= = =0.16 m,1 L水被提升的高度 h2=0.16 m +310-2 m=0.13 m 抽水过程中出水电动机所做的功 W=Gh2=mgh2=水Vgh2=1103 kg/m310-3 m310 N/kg0.13 m=1.3 J 抽水过程中出水电动机的输出功率 P= = =0.065 W,4.(2018四川成都,B7,6分)如图甲所示,A、B为不同材料制成的体积相同的实心正方体,浸没在圆柱形容器的 水中,容器内部底面积是正方体下表
9、面积的4倍。沿固定的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F的大小为F0,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。 (1)正方体A、B间的绳子长度L绳是多少? (2)正方体A和B的密度A和B分别是多少? (3)整个过程中,水对容器底部压强的最大变化量p是多少?,答案 (1)0.15 m (2)A=2.5103 kg/m3 B=2103 kg/m3 (3)3
10、75 Pa 解析 (1)图像DE段对应的是A、B间绳子逐渐露出水面的过程 此过程中,s绳=0.3 m 滑轮组是由2段绳子承担物重 L绳=0.15 m 评分意见:有分析过程且结果正确得1分。 (2)图像CD段对应的是A逐渐露出水面的过程,此过程中,s绳=0.15 m 推知:A的上表面离开原水面位置0.075 m,水面从原位置下降0.025 m A露出水面的高度为0.1 m 即:正方体的边长L=0.1 m,体积V=10-3 m3 F浮A=F浮B=水gV排=1.0103 kg/m310 N/kg10-3 m3=10 N 整个过程中:由于滑轮组是2段绳子承担物重,设动滑轮挂钩下绳子拉力为F,则:2F=
11、F+G动 开始时刻对应的状态:2F0=GA+GB-F浮A-F浮B+G动 图像D点对应的状态: F0=GA+GB-F浮B+G动 绳子断裂后:2F0=GA+G动 式代入已知数据后,联立解得:GA=25 N,GB=20 N,F0=15 N 进一步得:A=2.5103 kg/m3,B=2.0103 kg/m3 评分意见:求出物体边长或体积得1分,列出力的平衡方程组得1分,结果正确得1分。 (3)图像J点对应的状态(A、B间绳子刚要拉断时): 3F0=GA+GB-F浮B+G动 代入已知数据可得:F浮B=5 N 表明:B的一半体积露出水面,露出水面的高度为0.05 m,B露出过程水面下降0.012 5 m
12、 A露出过程水面下降0.025 m,两个阶段水面累计下降h=0.037 5 m p=水gh=1.0103 kg/m310 N/kg0.037 5 m=375 Pa 由于此时水面下降到最低处,水对容器底部压强的变化量达到最大。 评分意见:求出F浮B得1分,最后结果正确得1分。,5.(2018中原名校联考,21)如图所示为某汽车研究所研制的一种太阳能电动观光车。按照设计,其外壳的总 体积为0.02 m3,为减轻车体自身的重量,外壳拟采用新近发现的一种强度相当于钢铁25倍的聚丙烯塑料制 造。已知:观光车太阳能电池板面积为3 m2,车载蓄电池每次充电最多能储存4107 J的电能。 聚丙烯塑料 的密度塑
13、=1.1103 kg/m3,取g=10 N/kg。 (1)该观光车外壳的质量是多少? (2)若该车其余部分的质量为242 kg,车轮与地面的接触总面积为 0.05 m2, 则该车静止时对水平地面的压强是多大? (3)若某地夏季9:00-17:00(共8个小时) 太阳辐射的平均功率为1 000 W/m2,太阳能电池板的能量转化效率为 25%,则在这8小时内,该观光车获得的电能为多少焦耳?这些电能能将电量耗尽的车载蓄电池充满吗?( 忽略 充电时的能量损失) (4)若观光车在水平路面上匀速行驶时受到的平均阻力是200 N,电能转化为机械能的效率为80%,则观光车 充满一次电后最多能在水平路面上匀速行
14、驶多少千米?(为便于计算,不考虑太阳能电池板在行驶中产生的 电能),答案 (1)22 kg (2)5.28104 Pa (3)2.16107 J 不能 (4)160 km 解析 (1)由= 可得,该观光车外壳的质量:m1=塑V=1.1103 kg/m30.02 m3=22 kg; (2)该车静止时对水平地面的压力F=G总=(m1+m2)g=(22 kg+242 kg)10 N/kg=2 640 N, 对水平地面的压强p= = =5.28104 Pa; (3)在这8小时内,该观光车太阳能电池板获得的太阳能E=1 000 W/m23 m283 600 s=8.64107 J,由= 100%可得,获
15、得的电能W=E=8.64107 J25%=2.16107 J;因获得的电能小于车载蓄电池每次充电最多能储 存的电能4107 J,所以,这些电能不能将电量耗尽的车载蓄电池充满; (4)由= 100%可得,观光车充满一次电后获得的机械能W机械=W电=4107 J80%=3.2107 J,因观光车 在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,观光车的牵引力F=f=20 0 N,由W=Fs可得,观光车充满一次电后最多能在水平路面上匀速行驶的距离s= = =1.6105 m= 160 km。,思路分析 (1)知道观光车外壳的体积和材料的密度,根据m=V求出该观光车外壳的质量
16、;(2)该车静止时对 水平地面的压力等于车的总重力,根据F=G总=(m1+m2)g求出压力大小,根据p= 求出车对水平地面的压强; (3)知道观光车太阳能电池板面积、太阳辐射的平均功率、光照时间可求接收到的太阳能,根据= 10 0%求出获得的电能,然后与车载蓄电池每次充电最多能储存的电能相比较即可;(4)根据= 100%求 出观光车充满一次电后获得的机械能,观光车在水平路面上匀速行驶时处于平衡状态,受到的牵引力和阻 力是一对平衡力,二力大小相等,根据W=Fs求出观光车充满一次电后最多能在水平路面上匀速行驶的路 程。,6.(2017内蒙古包头,13,10分)物理兴趣小组设计了一个便携式水深测量装
17、置,它主要由探头A和控制盒B构 成,它们之间用有绝缘皮的细导线形成回路,如图甲所示。其中探头A是一个高为0.1 m,重为5 N的圆柱体, 它的底部是一个压敏电阻R(与水的接触面涂有绝缘漆),工作时,底部始终与水平面相平。压敏电阻R的阻 值随表面所受压力F的大小变化如图乙所示。A与B间的电路连接关系如图丙所示,其中电源电压恒为 4.5 V。小组同学将该装置带到游泳池,进行相关的测量研究。(导线重力与体积均不计,g取10 N/kg)求:,丙 (1)当把探头A刚好浸没到池水中时,探头A底部受到的压力为1 N,探头A的底面积为多少? (2)用手拉住导线,将探头A缓慢下降到池水中某一深度(探头A不接触池
18、底),此时电流表的示数为0.3 A,探头 A底部所在处水的深度h为多少? (3)用手拉住导线,将探头A下降到水深为2.6 m的水平池底(但不与池底密合),且导线处于完全松弛状态,此 时电流表的示数是多少?,答案 (1)110-3 m2 (2)1.5 m (3)0.45 A 解析 (1)解法一 p=水gh=1103 kg/m310 N/kg0.1 m=1103 Pa(1分) p= S= = =110-3 m2 (2分) 解法二 此时探头A底部受到的压力等于探头A所受的浮力 F浮=F=1 N(1分) F浮=水gV排=水gVA VA= = =110-4 m3 (1分) VA=Sh S= = =110
19、-3 m2 (1分) (2)I= R= = =15 由图像可知F=15 N(1分),p= = =1.5104 Pa(1分) p=水gh h= = =1.5 m(1分) (3)p=水gh=1103 kg/m310 N/kg2.6 m=2.6104 Pa F水=pS=2.6104 Pa110-3 m2=26 N(1分) F浮=水gV排=水gVA=1103 kg/m310 N/kg110-4 m3=1 N(1分) 探头A静止 F支+F浮=G F支=G-F浮=5 N-1 N=4 N F总=F支+F水=4 N+26 N=30 N(1分) 由图像可知:此时压敏电阻的阻值R=10 I= = =0.45 A(
20、1分),1.(2018郑州外国语中学模拟,5)如图所示,闭合开关S,烧杯中水面上浮着一个空心小铁球,将盛水的容器放 在电磁铁上方,此时电磁铁A端为 极,将滑片P向右滑动,空心小铁球将 。(填“上浮”“下沉” 或“静止”),教师专用题组,答案 S 上浮 解析 电流由A流向B,则由右手螺旋定则可知螺线管B端为N极,则A端为S极(南极);当滑片向右移动时,滑 动变阻器接入电路中的电阻增大,则由欧姆定律可知,电路中电流减小,则通电螺线管的磁性减弱,故小铁球 所受磁力减小,使得铁球上浮一些,排开水的体积变小,而且由阿基米德原理可知受到的浮力将减小。,2.(2018湖北黄冈,17,7分)爬梯式混凝土搅拌机
21、(如图)是用于一般建筑工地、桥梁水电等工程的建筑机械,由 搅拌部分和提升部分组成。工作时,搅拌机将原料加工成混凝土后自动倒入运料斗。在提升电机的带动 下,运料斗通过顶端的定滑轮沿竖直爬梯上升到一定位置,然后将混凝土卸下。已知某型号爬梯式混凝土 搅拌机部分参数如下表所示。求:,(1)若搅拌机与地面的接触面积为0.05 m2,则工作前搅拌机对水平地面的压强是多大? (2)若运料斗每完成一次运料平均耗时1 min,每次所装混凝土质量为400 kg,则运送30 m3的混凝土需要多长 时间?设混凝土的密度为2103 kg/m3。 (3)某次将装有4 000 N混凝土的运料斗提升到某高度用时16 s,提升
22、部分的机械效率为80%。则提升过程中 运料斗受到爬梯的阻力是多大?不计绳重、滑轮摩擦及空气阻力。,答案 (1)394 000 Pa (2)150 min (3)400 N 解析 (1)工作前搅拌机对水平地面压强为 p= = = = =394 000 Pa (2)30 m3混凝土的总质量为 m总=V总=2103 kg/m330 m3=60 000 kg 故运送30 m3的混凝土所需要的时间为 t总= 1 min=150 min (3)设运料斗被提升的高度为h,则有 = = = f= -G混-G斗= -4 000 N-600 N=400 N,思路分析 (1)根据表格中给出的搅拌机的质量,利用G=m
23、g求出搅拌机的重力,进而求得搅拌机对水平地面 的压力,根据p= 求出对地面的压强;(2)根据混凝土的体积和密度利用公式m=V求出运送混凝土的总质 量,根据总质量和一次运送的质量求出运送次数,即可求出运送时间;(3)克服物体重力做的功为有用功,克服 运料斗重力和阻力做的功为额外功,根据机械效率公式得= = = ,代入数据求 出阻力。 解题关键 掌握压强的公式和有用功、额外功、机械效率的计算是解答本题的关键。,3.(2016黑龙江哈尔滨,51,6分)某课外活动小组在社会实践活动中获得: (1)某工厂用电电压U=380 V,电流I=500 A,则该工厂1 h可消耗多少kWh电能? (2)某水力发电站
24、(如图甲)的部分信息: 图甲,发电站供电功率P1=2106 kW,而用户用电功率为P2=1.2106 kW,出现了多余的电能被全部浪费掉的现 象。若平均每天供电、用电时间均为5 h,则平均每天浪费多少kWh电能? 该发电站经过改进,能回收原来每天浪费的全部电能,并经过转化可再次发电。再次发电的电能与回收 的电能之间的关系如图乙所示。如果6103 kg的水从该电站上游落下可发电1 kWh,则改进后的发电站每 天回收后再发电的电能,相当于多少质量的水所发的电?,图乙,答案 (1)190 kWh (2)4106 kWh 1.81010 kg 解析 (1)(1分)该工厂消耗的电能:W=UIt=3805
25、0010-31 kWh=190 kWh (2)(5分)发电站提供的电能:W1=P1t=21065 kWh=107 kWh 用户使用的电能:W2=P2t=1.21065 kWh=6106 kWh 浪费的电能:W浪费=W1-W2=(107-6106) kWh=4106 kWh W回收=W浪费=4106 kWh 由图像可知: = ,W再发电= W回收= 4106 kWh=3106 kWh 由题意可知: = ,m水= W再发电 m水=61033106 kg=1.81010 kg 评析 本题从能量转化的角度考查了电能的计算,学生要有较强的分析问题能力、阅读图表获取信息的能 力,题目涉及电能利用过程中能量
26、的浪费问题,提醒学生要有一定的节能意识。,4.(2016湖南长沙,39,8分)科技小组设计了一个给工件镀膜的电路模型,通过改装电压表来观察和控制工件 放入镀膜液中的深度。如图,电源电压恒定,R0为定值电阻,在压敏电阻Rx上放有托盘,托盘上放有容器(不计 托盘和容器的质量),容器内装有40 N的水。闭合开关,用轻质硬杆连接不吸水的圆柱体工件,将工件两次浸 入水中(均未浸没且不触底,水未溢出),第一次工件下表面距水面2 cm,电压表示数为6 V,杆的作用力为10 N; 第二次工件下表面距水面6 cm,电压表示数为4 V,杆的作用力为6 N,压敏电阻上表面的受力面积为20 cm2, 其电阻值Rx随压
27、力F的变化关系如表。g取10 N/kg,水=1.0103 kg/m3,求:,(1)工件未浸入水中时,压敏电阻所受的压强; (2)工件下表面距水面2 cm时,其下表面所受水的压强; (3)为使工件浸入镀膜液中的深度越深(未浸没),电压表的示数越大,从而控制镀膜的情况,你认为应该怎样 利用现有元件改进该电路? (4)在原设计电路中,如果工件两次浸入水中压敏电阻所受压强的变化大于6 000 Pa,求该电路的电源电压。,答案 (1)2104 Pa (2)200 Pa (3)将电压表改连到电阻R0两端 (4)12 V 解析 (1)p= = = =2104 Pa(2分) (2)p=水gh1=1103 kg
28、/m310 N/kg0.02 m=200 Pa(2分) (3)圆柱体工件浸入水中(未浸没)越深,所受浮力越大,容器底所受压力越大,由表中数据可知Rx越小,所以要 使随着工件浸入镀膜液深度越深(未浸没),电压表示数变大,应将电压表接在R0两端。 (2分) (4)由压敏电阻所受压力F压=G水+F浮得: F浮=F压=F=pS6 000 Pa0.002 m2=12 N 由杆的作用力第二次小于第一次可知,第一次杆的作用力F1方向向上,若第二次杆的作用力F2方向向上,则,F浮1=G-F1,F浮2=G-F2 得F浮=F浮2-F浮1=F1-F2=10 N-6 N=4 N12 N,符合题意 方法一:F浮=F浮2
29、-F浮1=水gV排2-水gV排1=水gSh2-水gSh1代入数据,得S=0.04 m2 则:F浮1=水gV排1=1103 kg/m310 N/kg0.04 m20.02 m=8 N(1分),F浮2=水gV排2=1103 kg/m310 N/kg0.04 m20.06 m=24 N 方法二:由h1=2 cm、h2=6 cm及F浮=水gV排=水gSh可知 F浮2=3F浮1 F浮=16 N=3F浮1-F浮1=2F浮1即 得F浮1=8 N,F浮2=24 N(1分) F压1=G水+F浮1=40 N+8 N=48 N 此时U1=6 V,Rx1=16 F压2=G水+F浮2=40 N+24 N=64 N 此时
30、U2=4 V,Rx2=8 代入数值,得U=12 V(1分) 评析 本题失分点在第(4)问中,由于上端是杆,不是绳,杆与绳子的区别是杆既能拉物体,还能压物体。所以 需要分两种情况讨论。,5.(2016河北,37,6分)如图所示,某建筑工地用电动机、定滑轮和斜面组成的装置,将重为1 600 N的建材由斜 面底端匀速拉到顶端。已知斜面倾角为30,斜面高为4.5 m,建材移动的速度为0.4 m/s,电动机的输出功率 为400 W,斜面的效率与整个装置的效率之比12=109。(忽略定滑轮处摩擦及绳重)求: (1)对建材做的有用功。 (2)斜面的效率。 (3)电动机消耗的电能。,答案 (1)7 200 J (2)80% (3)104 J 解析 (1)W有用=Gh=1 600 N4.5 m=7 200 J(1分) (2)因为P= W=Fs v= 所以拉力F= = =1 000 N(2分) 斜面的效率1= = = =80% (1分) (3)装置的效率2= 1= 80%=72% (1分) 电动机消耗的电能W= = =104 J(1分),
