力学典型习题.doc

2013年 力学典型习题问题1.如何用物体浮沉条件来测密度？小王用玻璃瓶、量筒、水经历了如图1中的过程：在量筒内注入适量的水，读出体积V1；再将小瓶漂浮在量筒中的水面上，读出体积V2；然后让小瓶沉没在量筒中的水底，又读出体积V3；请你计算出该玻璃(瓶)的密度。图1V130ml（2）（1）V2=55ml（3）V3=40ml（4）问题2.如何巧用液体压强知识来测密度？小王取来一根两端开口的均匀玻璃管，用质量和厚度都不计的塑料片附在管的下端，然后将玻璃管竖直插入水中h1处保持静止，发现塑料片紧贴在管下端（图2）。沿管壁向玻璃管内缓慢地注入某液体，当该液体的深度为h2时，塑料片刚好下落（图3）。水塑料片h1#$水h1h2#$图3请你将下列过程中空白处补充完整。（水的密度为0，液体密度为x）【我推导】水对塑料片向上的压强：p1= 液体对塑料片向下的压强：p2= 当塑料片刚好下落时，p1 p2（填“”、“”、“”）则有：x （用上述的h 1、h2和0表示）。 图2 【我思考】 根据上述过程，我悟出了另一种测量液体密度的方法。在该方法中，要用到测量工具 来测量出 和 两个量。【我反思】若用此方法测液体的密度，在现实情况中会引起误差，怎么减小误差?问题3. 液体密度能够直接“称”出来吗？小王利用木条和透明小桶等器材制作了一个“密度秤”。只要把待测液体倒满小桶，当整个装置水平静止时，秤砣线对准木条的刻度就是该待测液体的密度值。（木条和小桶的质量忽略不计）A提钮秤砣M图4LxL小桶液体【我分析】（1）在小桶中倒满某液体（密度为x），秤砣移到A处时该装置恰好水平静止，若小桶拉线到提纽的距离为L，A点到提纽的距离为Lx，桶的体积为V，砣的质量为M（图4）。由杠杆平衡条件可得： =MgLx则： = M Lx（选用上文或教材中相关的字母填空）（2）如果桶中倒满密度更小的液体，应将秤砣向 （填“左、右”）移动才能使整个装置水平静止。【我发现】当秤砣与提钮之间的距离大小不同时，表明被测液体的 ，当秤砣与提钮之间的距离越大（小），则表明 。【我计算】当小桶中装满水时，秤砣要移至离提纽L1=5cm秤才水平静止，当在小桶中装满某液体时，秤砣移至离提纽Lx=4cm秤才水平静止。请你在图5中4cm处标出该液体密度x的值。提钮秤砣图5Lx=4cmL小桶液体x= g/cm3【我思考】0Lxx0Lxx0Lxx0LxxABCD图6小王根据上述整个过程，作出了如图6中秤砣至提钮的距离和待测液体密度Lxx图像，其中正确的应该是（ ） 牛刀小试（你能从以下各题中领悟出测密度的方法吗？）1.将同一小石块分别浸没在水和某种液体中，弹簧测力计的示数如图7所示，则小石块的密度是 kg/m3,，这种液体的密度是 kg/m3。（g=10N/kg、水=1.0103kg/ m3）图8图72.在U形管内，左边管内为煤油，右边管内装有水，此时液体静止，管内液面的高度h1=15cm，h2=12cm，如图8所示，煤油密度是 kg/m3。3.小东想估测出金属块B的密度B，他手边的测量工具只有刻度尺。小东利用身边的器材设计出一个实验方案。首先找一根直硬棒，用细线系在O点吊起，硬棒在水平位置平衡，然后将金属块B挂在硬棒左端C处，另外找一个重物A挂在硬棒右端，调节重物A的位置，使硬棒在水平位置平衡，此时重物挂在硬棒上的位置为E（图9）。下面是小东测出B的部分实验步骤，请你按照小东的实验思路，将实验步骤补充完整。（1）用刻度尺测出OE的长度L1；（2）把金属块B浸没在水中，把重物A从E处移动到D处时，硬棒再次在水平位置平衡；（3） ；（4）利用上述测量出的物理量和题中的已知量计算B的表达式为： 。积雪图10冰层图94.在平整地面上有一层厚度均匀的积雪，小明用力向下踩，形成了一个下凹的脚印，如图10所示。脚印下的雪由于受外力挤压可近似看成冰层，利用冰的密度，只要测量下列哪组物理量，就可以估测出积雪的密度 ( )A. 积雪的厚度和脚印的深度 B. 积雪的厚度和脚印的面积C. 冰层的厚度和脚印的面积 D. 脚印的深度和脚印的面积（一）如何巧用杠杆平衡条件找最小动力？【问题1】找出图1杠杆在水平位置平衡时，最小动力F的作用点和方向。我小结：要使动力最小，应使 （二）如何用杠杆平衡条件解决动态变化问题？【问题2】如图2所示,轻质杠杆OA中点悬挂重为60N的物体，在A端施加一与杠杆垂直的力F,杠杆在水平位置平衡时， 则力F的大小是_，保持F的方向始终与杠杆 垂直不变，将杠杆从A位置匀速提升到B位置的过程中，力F将_(选填“变大”、“变小”或“不变”)。 我小结：分析杠杆的动态变化，杠杆平衡条件 是原理，寻找平衡方程中不变量是基础，判断变化量（力臂的变化）是关键。试一试:若在上题中，在A端施加一竖直向上的力F，杠杆在水平位置平衡，保持F的方向不变，将杠杆从图3的A位置匀速提升到B位置的过程中，力F将_(选填“变大”、“变小”或“不变”)。（三）如何用杠杆平衡条件解决实际生活中的杠杆组合问题？【问题3】工人师傅经常使用一种称为“大力钳”的工具夹紧或切断金属材料，图4所示为用于切断金属所常用的一种小型大力钳，其各部分尺寸已在图中标明（单位为cm）。若工人师傅的单手最大握力为900N，他使用该大力钳时，在被钳材料处能够产生的最大压力为多大？我发现通过观察大力钳的结构及工作过程，发现大力钳工作时，相当于杠杆组合，是由 杠杆和 杠杆以及对应的下半部分杠杆组合而成。（用图中对应的字母填空）我分析请画出一级杠杆EDC和二级杠杆CBA的受力分析图。 F1D活动1温知新用二力平衡分析摩擦力体重500 N的小赵同学用双手握住竖直的竹竿，分析他的受力情况：（1）静止在竹竿中间某处时，他所受的摩擦力方向竖直 ，大小 N；（2）匀速上攀时，他所受的摩擦力方向竖直 ，大小 N；（3）匀速下竿时，他所受的摩擦力方向竖直 ，大小 N。我小结：（1）有相对运动趋势的物体间产生 摩擦力，有相对滑动的物体间产生 摩擦力。（2）摩擦力的方向并不与运动方向相反，而是与 运动（趋势）相反；当物体处于静止或匀速直线运动状态时，我们可以根据 知识来判断摩擦力的大小、方向。活动2用二力平衡估测大气压为测量大气压强的数值，小赵同学进行了如下实验：先将光滑平板玻璃水平固定，后将塑料吸盘按压在玻璃下表面，挤出塑料吸盘内的空气。将装适量细沙的小桶轻轻挂在吸盘下面的塑料吸盘挂钩上，如图所示。用小勺轻轻缓慢向桶内加细沙，直到塑料吸盘刚要脱落玻璃板。（1）将吸盘、筒和沙子作为整体，画出脱落前吸盘的受力示意图（2）为了测量大气压强，你认为实验中应测量的物理量 和 （指出物理量的名称并用相应的符号表示），所测大气压强的表达式是 。（3）本次实验你认为产生误差的原因可能是（一条即可） 我小结：活动3二力平衡与运动fv0在无风的天气里，雨滴在云层形成后，在重力作用下竖直下落，由于受到空气阻力，雨滴最终达到一个恒定的速度落向地面，这个速度叫做终极速度vm。已知雨滴所受空气阻力为f=CSv2C是一个已知的比例常数，S为雨滴的横截面积，v为雨滴下落的速度。回答下面几个问题：1、 在下图中画出阻力f与速度v的关系图。2、设水的密度为，水滴可以看成半径为R的球体，水滴的体积公式为 水滴的横截面积为，求雨滴下落的终极速度Vm （用C、g、R表示）？3、影响雨滴终极速度Vm的因素？1、一艘远洋货轮在湘江装上货物后，发现船身下沉了一些，则它受到的浮力 （填“变大”、“变小”或“不变”）当船由长江驶入大海后，船受到的浮力 ，船身相对于水面将 （填“上浮”、“下沉”或“不变”）2、一辆重为1.5104 N的小汽车，当它以60km/h的速度在水平路面上匀速行驶时受到的牵引力为2000N，那么汽车受到的阻力为_ N；当它停在水平路面上时，它受到的支持力为_ N。3、如图所示，小赵将弹簧测力计一端固定，另一端钩住长方体木块A，木块下面是一长木板，实验时拉着长木板沿水平地面向左运动，读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小在木板运动的过程中，以下说法正确的是 ( )A木块A受到的是静摩擦力 B木块A相对于地面是运动的C拉动速度变大时，弹簧测力计示数变大 D木块A所受摩擦力的方向向左4、小赵同学利用注射器（容积为V）、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值（1）实验时，首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端，用橡皮帽封住注射器的小孔这样做的目的是 .（2）如图所示，水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器的活塞开始滑动时，记下弹簧测力计的示数F，用刻度尺测出注射器的全部刻度的长L，则大气压的值可表示为 p= .（3）实验过程中注射器筒内漏进了少量空气则测得的大气压值 (进填“偏大”、“偏小”或“不变”)（4）实验室有甲、乙两个注射器，活塞的横截面积分别为0.5 cm2和2 cm2，若弹簧测力计量程为10 N，实验时应选用 (选填“甲”或“乙”)注射器，理由是 。B5、“曹冲称象”是家喻户晓的典故。某学校科技小组同学小赵模仿这一现象制作了一台“浮力秤”，可以方便的称量物体的质量，其构造是由小筒和秤盘两部分组成，如图甲所示，已知小筒底面积为20cm2，小筒和秤盘总质量为100g。（取g=10N/kg）问：（1）如图甲，“浮力秤”不放物体时，它受到的浮力是多少？（2）如图乙，在秤盘上放一石块后，小筒浸入水中的深度为15cm，则该石块的质量是多少？（水=1.0103 /m3）（3）若小筒的高度为20cm，通过实验，小赵同学把“浮力秤”改成了测量质量的工具，而且将读数均匀的刻在了小筒上，请简要回答：小赵是怎样确定该“浮力秤”的质量的零刻度线和所能测量的最大质量的？ 6、某兴趣小组的同学利用纸锥和金属球来研究“空气阻力和速度的关系”。取三个相同的纸锥，每个纸锥的质量为m，并编号为甲、乙、丙，其中在乙纸锥内固定质量为3m的小金属球，在丙纸锥内固定质量为8m的小金属球。让它们从不同高度分别自由落下，并以竖直砖墙为背景，当进入竖直砖墙的区域时，用照相机通过每隔相等的时间曝光一次的方法记录纸锥的运动过程，如图是其中一段的示意图。请根据图示回答下列问题：1、对于图中的这段运动过程，甲、乙、丙三个纸锥的速度之比是 ；2、它们所受的空气阻力之比是 ；3、由此可以得出的实验结论是 ；1把一只生鸡蛋握在手心使劲捏，很难捏破；而把鸡蛋往碗边轻轻一磕，碰裂了，这是因为鸡蛋（ ）A用手捏时受到的压力小，在碗边磕时受到的压力大B用手捏时受到的压力大，在碗边磕时受到的压力小C用手捏时受到的压强大，在碗边磕时受到的压强小D用手捏时受到的压强小，在碗边磕时受到的压强大2在半杯水中放入一只新鲜鸡蛋，观察到鸡蛋处于沉底状态，这时鸡蛋所受的浮力 鸡蛋所受的重力将盐慢慢倒入水杯中，并轻轻搅拌，随着杯中盐水密度的增大，可观察到鸡蛋将 在该过程中，鸡蛋的体积 ，盐水的密度 ，鸡蛋所受到的浮力 鸡蛋上浮表明鸡蛋所受的浮力 鸡蛋所受的重力最后观察到鸡蛋在浓盐水中处于漂浮状态，这时鸡蛋所受的浮力 鸡蛋所受的重力拓展提高3如图所示，在烧瓶内有一个去壳的完好球状熟鸡蛋，其半径比烧瓶颈部内半径略大些在不损坏瓶子和不用力甩瓶子的情况下，用什么方法可使鸡蛋被烧瓶完好地“吐”出来？小王设想了这样一种方法：往烧瓶内灌入浓盐水，使鸡蛋受到的浮力大于其重力而上浮，从而使鸡蛋被瓶子完好地“吐”出来（1）你认为这种方法是否可行，为什么？（2）你有什么方法能使鸡蛋被烧瓶完好地“吐”出来，请简述（如有需要，器材自选）4小军家的母鸡最近生了双黄蛋，他发现双黄蛋比普通蛋大而重，他想知道双黄蛋的密度是多大于是利用天平和量杯来进行测量（1）调节天平横梁平衡时，发现指针位置如图甲所示，此时应将平衡螺母向 （左/右）调节（2）在量杯中放入适量的水，如图乙，将鸡蛋放入量杯中，鸡蛋沉入水底，如图丙所示，由此可以初步确定双黄蛋的平均密度 （大于/等于/小于）水的密度（3）将鸡蛋从量杯中取出后立即放入已经调节好的托盘天平的左盘中，经过测量，天平平衡后砝码和游码的位置如图丁所示（4）请你帮小军将实验数据填入表格中双黄蛋的体积V/cm3双黄蛋的质量m/g双黄蛋的密度/gcm-3（5）你认为小军上述方案测出双黄蛋的密度值偏 （大/小），原因是 。合作探究：例1如图所示，“向阳红”母船正在进行投放“蛟龙号”载人深潜器试验，调控两根伸缩杆，处在图甲所示位置的“”形架可以简化为图乙中以O为支点的杠杆，OB表示“”形架，CD表示两根伸缩杆，O到CD的距离为2m，OD、OE的长度分别为3m、6m。不考虑“”形架、两根伸缩杆和绞车的重力。深潜器的质量为22t。（1）在绞车缓慢向下释放深潜器时，两根伸缩杆的总拉力是多少牛 ？（g取10Nkg）（2）由于在投放过程中，防止母船碰撞“蛟龙号”，调控两根伸缩杆，处在图丙位置，由图乙变化到图丙时，伸缩杆的拉力将如何变化？ 甲 乙 丙例2“蛟龙号”潜水器刚好接触水面到下潜到7000m的过程中，（海水密度取110kg/m，g取10N/kg）（1）它受到海水的压强将 ，受到的浮力将 （2）当“蛟龙号”下潜至7000m深度时，其壳体受到海水的压强为 Pa。（3）当“蛟龙号”排开水的体积为30m时，受到的浮力为 N。（4）“蛟龙号”采用“深潜器无动力下潜上浮技术”，其外部两侧配备4块相同的压载铁，当其到达设定深度时，可抛卸其中2块压载铁，使其处于悬浮状态，从而实现各种实验作业。设“蛟龙号”最大负载时总质量为23.1t（不包含压载铁的质量）,最大排水量为30m，试计算小铁块的体积为多大时，才能使“蛟龙”号在最大负载时实现悬浮静止状态？（铁的密度是7.9103kg/m3）（5）当“蛟龙号”完成海试