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文档简介
第=page22页,共=sectionpages22页第=page11页,共=sectionpages11页《密度》一、计算题如图所示,一个瓶子里有不多的水,乌鸦喝不到水。聪明的乌鸦想,如果衔很多的小石块填到瓶子里,水面上升就能喝到了水。若瓶子的容积为500mL,内有0.2kg的水。请你帮乌鸦计算:
(1)瓶内水的体积是多少?
(2)使水到达瓶口,要放入的石块质量是多少。(石块密度为2.6×103kg/m3)
图甲是修建造码头时用刚缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速下降的情景。图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象(取水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg).求:
(1)长方体A的高度。
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力。
(3)长方体A的密度。
如图甲所示,圆柱形容器中盛有适量的水,其内底面积为100cm2.弹簧测力计的下端挂着一个正方体花岗岩,将花岗岩从容器底部开始缓慢向上提起的过程中,弹簧测力计的示数F与花岗岩下底距容器底部的距离h(1)在花岗岩未露出水面前所受水的浮力大小;(2)花岗岩的密度;(3)从开始提起到花岗岩完全离开水面,水对容器底部减小的压强.
小明有一个小铝球,他一直都不知道这个铝球是否空心,当他学完密度的知识后,利用身边的天平和杯子,测出了这个铝球的密度,并判断出了铝球是否空心。步骤如下:用天平测出杯子的质量为100g,杯子中装满水后的总质量为180g,再测出小铝球的质量为54g,将这个小铝球轻轻放入装满水的杯中,测得总质量为204g;(ρ铝=2.7×103kg/m3)
(1)请你计算出小球的体积。
(2)请你计算出小铝球的密度。
(3)判断该小铝球是不是空心球,如果是,空心部分有多大?百公里油耗指的是汽车在道路上行驶时每百公里平均燃料消耗量,是汽车耗油量的一个衡量指标。由于多数车辆在90公里/时接近经济车速,因此大多对外公布的理论油耗通常为90公里/小时的百公里匀速油耗。经出厂测试,某品牌汽车百公里理论油耗为8L,汽车发动机的输出功率为23kW(已知汽油的密度为0.75×103kg/m3,热值为4.6×107J/kg).试求:
(1)8L汽油完全燃烧放出的热量;
(2)测试时间内发动机所做的功;
(3)该品牌汽车发动机的热机效率。
2017年环泉州湾国际公路自行车赛于12月2日开赛,自行车的制作材料是影响自行车比赛成绩的重要因素。自行车车架是用密度小、强度大的碳纤维制成的,其密度为1.6×103kg/m3,体积仅为0.0025m3,g取10N/kg。求:
(1)车架的质量为多少kg?
(2)若运动员质量是70kg,自行车总质量为10kg,则运动员和自行车总重多少N?
如图甲所示是使用汽车打捞水库中重物的示意图,汽车通过定滑轮牵引水下一个质量均匀分布的正方体重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度v=0.1m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉力F跟时间t变化的图象。设t=0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦,g取10N/kg.求:
(1)水库水的深度;
(2)重物的密度。
(3)整个打捞过程中汽车的最小功率。
如图所示,在容器底部固定乙轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块A35的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg).求:
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器缓慢加水,至物块A刚好浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,此时弹簧对木块A的作用力F如图a所示,一长方体木块质量为0.12kg,高为4.0cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0cm,如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)木块的密度ρ木
(2)细线对木块的拉力F。
一只空瓶的质量为0.2千克,在瓶内装满水时的总质量为0.7千克.
(1)求瓶的容积.
(2)若将一颗质量为0.6千克的钢球轻轻放入瓶内的水中,钢球、瓶和剩余水的总质量为1.2千克,求此钢球的密度.
如图所示,物体A质量为1kg,挂在动滑轮上,弹簧测力计拉力的方向竖直向上,动滑轮的重、绳的重和大小均不计,且不考虑一切摩擦,g取10N/kg。求:
(1)物体A静止在空气中时,弹簧测力计的示数是多少?
(2)若物体A刚好浸没在水中静止时,弹簧测力计的示数为3N,则物体A受到的浮力是多少?
(3)物体A的密度是多少?
如图所示,薄壁圆柱形容器置于水平地面,容器的底面积S=8×10−3m2,容器高0.2m,内盛0.17m深的水。A1和A2为两个均匀实心立方体物块(不吸水),A1的质量为0.185kg,A2的体积为3.2×10−4m3,(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
(1)
将边长是10cm的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大水槽内。待木块静止时,从水槽中溢出了600g水,g取10N/kg,求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到的水的压强。
一个底面积为2m2的圆柱状容器,装有适量的水,现在将一个体积为1m3、密度为0.8×103kg/m3的物体A放入其中,最终物体A漂浮于水面上。
则:(1)物体A所受到的浮力是多少?
(2)如图所示,若将画斜线部分截取下来并取出(其体积为浸入水中体积的一半),则取出的那部分物体的质量是多少?
(3)待剩余部分再次静止后,容器底部受到压强减小了多少?(g=10N/kg)如图所示,将边长为5cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1kg(g取10N/kg)。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下底面受到水的压强。
如图所示,放在水平面上的薄壁圆柱形容器,底面积为25cm2,弹簧测力计的挂钩上挂着重为3.9N的金属块,现将金属块浸没水中,容器内水面由20cm上升到22cm(g=10N/kg).求:
(1)金属块未放入水中时(如图所示),水对容器底的压强;
(2)金属块的密度;
(3)金属块浸没水中(未接触容器底)静止时,弹簧测力计的示数;
(4)缓慢匀速提升金属块使其上升10cm,金属块始终处于浸没状态,你认为此过程中浮力做功吗?若做功,请计算出浮力做了多少功;若不做功,请说明理由.
如图甲是建造大桥时所用的起吊装置示意图,使用电动机和滑轮组(图中未画出)将实心长方体A从江底竖直方向匀速吊起,图乙是钢缆绳对A的拉力F1随时间t变化的图象。A完全离开水面后,电动机对绳的拉力F大小为1×104N.滑轮组的机械效率为75%.已知A的重力为3×104N,A上升的速度始终为0.1m/s。(不计钢缆绳与滑轮间的摩擦及绳重,不考虑风浪、水流等因素的影响)求:
(1)长方体A未露出水面时受到的浮力;
(2)长方体A的体积;
(3)长方体A的密度;
(4)
某段输电线由铝绞线组成,为避免冰雪天时因附着冰块变粗变重,造成断线危险,附着在线上的冰重与铝绞线重之比达到8:3时,就必须进行除冰作业。已知该铝绞线的直径D0=9mm,ρ铝=2.7×103kg/m3,ρ冰=0.9×103kg/m3,每公里铝绞线的电阻R=0.56Ω.铝绞线变粗前后横截面均看作圆,如图所示。
(1)求需要除冰时冰冻变粗铝绞线的直径D。
(2)有一种除冰方法叫“短路熔冰”。即短时间内输电线不经用电器直接通电,利用导线本身发热熔冰。若短路熔冰时通过铝绞线的电流是600将质量为0.8kg、体积为1×10−3m3的长方体木块放入盛有某种液体的容器中,木块漂浮在液面上。现用力缓慢向下压木块,当力的大小为2N时,木块刚好浸没在液体中,如图所示。g=10N/kg
求:
(1)求木块的密度;(2)液体的密度;
(3)当压木块的力为1.6N时,木块露出液面的体积。
常用机器人潜入水下打捞沉船上的物体,(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)某时刻机器人在水下用竖直向上的力举着体积为0.03m3、密度为2.5×103kg/m3的实心物体静止不动,该力的大小是多少?
(2)若机器人在水下30m处将该物体匀速竖直向上运至水面需时间150
如图所示,水平桌面上放置一圆柱形容器,其内底面积为200cm2,容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门K控制的出水口,物体A是边长为10cm的正方体,用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止,此时有15的体积露出水面,细线受到的拉力为12N,容器中水深为18cm。已知,细线能承受的最大拉力为15N,细线断裂后物体A下落过程不翻转,物体A不吸水,g取10N/kg。
(1)求物体A的密度;
(2)打开阀门K,使水缓慢流出,问放出大于多少kg水时细线刚好断裂?
(3)细线断裂后立即关闭阀门K,关闭阀门K时水流损失不计,物体A下落到容器底部稳定后,求水对容器底部的压强;
(4)从细线断裂到物体A下落到容器底部的过程中,求重力对物体A所做的功。
答案和解析1.【答案】解:
(1)由ρ=mV得0.2kg水的体积:
V水=m水ρ水=0.2kg1×103kg/m3=2×10−4m3;
(2)【解析】本题考查了学生对密度公式的掌握和运用,知道石块总体积加上0.2kg水的体积等于瓶子容积是本题的关键。
(1)已知水的质量和水的密度,利用密度公式ρ=mV求水的体积;
(2)瓶子的容积就等于石块的体积加上水的体积,故投入石子的体积等于瓶子容积减去水的体积;知道石块密度,利用m=ρV求出石块的质量。
2.【答案】解:
(1)由图乙可知,长方体A从下底面接触水面到刚好浸没所用的时间:t=15s−10s=5s,
根据v=st可得,长方体A的高度:s=vt=0.3m/s×5s=1.5m;
(2)由图乙可知,前10s钢绳的拉力不变,等于物体A的重力,此时物体在水面以上,
所以拉力与重力是一对平衡力,则:G=F=3×104N,
10~15s,钢绳的拉力减小,是物体A从与水面接触到完全浸没,
由图可知,当A完全浸入水中时,拉力F′=1×104N,
所以石料受到的浮力:F浮=G−F′=3×104N−1×104N=2×104N;
(3)根据F浮=ρ水gV排可得,A的体积:
V=V排=【解析】(1)从图象中得出长方体A由下底面接触水面到刚好浸没所用的时间,然后然后利用v=st计算长方体A的高度。
(2)分析钢绳拉力随时间t变化的图象,得出重力大小,当长方体A完全浸入后,浮力等于重力减去拉力,据此计算长方体A浸没在水中后受到的浮力;
(3)求出了长方体A受到的浮力,由阿基米德原理计算出A的体积,从而计算出A的密度。
本题考查了速度公式的应用,平衡力的应用、浮力、密度的计算,解题关键是通过图乙确定A的重力,并根据浮力等于重力减去拉力求出长方体A浸没在水中后受到的浮力。
3.【答案】解:
(1)由图乙可知,花岗岩的重力G=5.6N,
花岗岩在未露出水面前弹簧测力计的示数F=3.6N,
所以花岗岩所受水的浮力大小:
F浮=G−F=5.6N−3.6N=2N;
(2)由F浮=ρ水gV排可得花岗岩的体积:
V=V排=F浮ρ水g=2N1×103kg/m3×10N/kg=2×10−4m3,
花岗岩的质量:m=Gg=【解析】【分析】
本题考查了重力公式、密度公式、液体压强公式、阿基米德原理的应用,能根据图象提供的信息利用称重法求出花岗岩受到的浮力是关键。
【解答】
(1)由图乙可知,花岗岩在露出水面时,弹簧测力计的示数,可得花岗岩的重力;又可得花岗岩在未露出水面前弹簧测力计的拉力,利用称重法可得花岗岩所受水的浮力大小;
(2)由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得花岗岩的体积,而花岗岩的质量m=Gg,利用密度公式求花岗岩的密度;
(3)花岗岩离开水面后,水面下降的高度等于排开水的体积除以容器底面积,再利用液体压强公式求水对容器底部减小的压强。
4.【答案】解:(1)铝球排水的质量m排=(180g+54g)−204g=30g,
由ρ=mV得,铝球的体积:V球=V排=m排ρ水=30g1g/cm3=30cm3;
(2)小铝球的密度:ρ球=m【解析】本题考查了体积的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是求铝球空心部分的体积,在计算过程中要注意单位的换算。
(1)求出装满水后水的质量,利用V=mρ求水的体积,即杯子的容积;放入小球后,排开水的质量等于总质量减去杯子质量、铝球的质量,利用密度公式求水的体积,进而求出铝球的体积;
(2)铝球的质量已知,求出体积后,利用密度公式计算其密度;
(3)知道铝球的质量,根据密度公式变形V=mρ计算出铝球中铝的体积,再与铝球的体积相比较,如果相等,则是实心的;如果铝的体积小于铝球的体积,则是空心的。用铝球的实际体积减去铝的体积就是空心部分的体积。
5.【答案】解:(1)汽车百公里耗油的体积:V=8L=8×10−3m3,
由ρ=mV得,汽油的质量:m=ρV=0.75×103kg/m3×8×10−3m3=6kg,
汽油完全燃烧放出的能量:
Q=mq=6×4.6×107J/kg=2.76×108J;
(2)汽车的速度:v=90km/h=25m/s,
由P=【解析】要解决此题需要掌握热机效率的概念:热机用来做有用功的能量与燃料完全燃烧放出的热量之比;其中根据公式W=Pt计算出发动机做的功,即有用功;根据公式Q=mq计算出燃料完全燃烧放出的能量,最后根据公式η=WQ计算热机的效率。
此题主要考查了热机效率的计算,热量的计算。涉及到的知识点较多,有一定的拔高难度,属于难题。
6.【答案】【解答】
解:
(1)由ρ=mV可得,车架的质量为:
m=ρV=1.6×103kg/m3×0.0025m3=4kg;
(2)自行车和人的总质量为:
m总=10kg+70kg=80kg,
自行车和人总重为:
G总【解析】【分析】
(1)已知车架的密度和体积,车架的质量用m=ρV计算。
(2)已知自行车和人的质量,可以得到总质量;已知总质量,利用G=mg可以得到自行车和人的总重。
此题是关于密度、重力问题的基础题目,难度较小。只要熟悉密度、物重计算公式和公式变形就能求解。
7.【答案】解:(1)由图象可知,水库水深h=vt1=0.1m/s×40s=4m;
(2)由图象可知,正方体的边长:l=vt2=0.1m/s×10s=1m,重物的重力G=4.5×104N,
由公式G=mg,V=l3可得,ρ=mV=Gl3g=4.5×104N(1m)3×10N/kg=4.5×103kg/m3;
(3)【解析】(1)由图可知重物完全露出水面所用的时间t1=40s,根据s=vt求出水库水的深度;
(2)露出水面后绳子的拉力就等于物体的重力,求出正方体的边长,根据公式ρ=mV求出物体密度的大小;
(3)从图象上可以看出物体出水前拉力最小,此过程的功率最小,利用F浮=ρ水gV排求出浮力,利用F=G−F浮求出最小拉力,最后利用P=Fv求出最小功率。
本题考查质量、密度、浮力的计算,难点是根据图象对物体进行受力分析,这是解决本题的关键。
8.【答案】解:(1)物块A体积为V=(0.1m)3=0.001m3,
则V排=V−V露=V−35V=25V=25×0.001m3=4×10−4m3,
受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103【解析】(1)根据物体边长和物块A体积露出水面的比例,求出排开水的体积,根据公式F浮=ρ水gV排求出浮力。
(2)利用物体的沉浮条件,此时物块漂浮。F浮=G,根据公式ρ水gV排=ρ物gV求出木块的密度;
(3)因物块A刚好完全浸没水中,此时弹簧对物块A的作用力为F=F浮−G,求出F。
此题考查了学生对液体压强的大小及其计算,密度的计算,浮力的计算等,此题中还有弹簧对木块的拉力,总之,此题比较复杂,稍有疏忽,就可能出错,因此是一道易错题。要求同学们审题时要认真、仔细。
9.【答案】解:(1)因木块漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,
所以,受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=G木,
由F浮=ρgV排和F浮=G木=m木g=ρ木V木g可得:【解析】(1)木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg得出等式结合排开水的体积即可求出木块的密度;
(2)物块浸没时排开水的体积是漂浮时排开水体积的2倍,根据阿基米德原理求出浸没时受到的浮力,对木块受力分析,然后结合力的平衡条件得出绳子的拉力,然后结合G=mg求出其大小。
本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件、密度公式、重力公式的综合应用,正确的判断出木块漂浮时的排开水的体积为木块体积的2倍是关键。
10.【答案】解:
(1)空瓶内装满水时,水的质量:
m水=m总−m瓶=0.7kg−0.2kg=0.5kg=500g,
由ρ=mV可得,瓶子的容积:
V瓶=V水=m水ρ水=500g1g/cm3=500cm3;
【解析】(1)已知空瓶子的质量和装满水后的总质量可求所装水的质量,根据密度公式求出水的体积即为瓶子的容积;
(2)装满水时总质量加上钢球的质量再减去溢完水后瓶子的总质量即为溢出水的质量,根据密度公式求出溢出水的体积即为钢球的体积,利用密度公式求出钢球的密度.
本题考查密度的计算,关键是知道装满水时总质量加上钢球的质量再减去溢完水后瓶子和水的总质量即为溢出水的质量,同时注意物体完全浸没时排开水的体积和本身的体积相等.
11.【答案】解:(1)由GA=mAg=1kg×10N/kg=10N
由F=12GA=12×10N=5N
(2)对滑轮受力分析对A的拉力:FA=2×3N=6N
对A受力分析:F浮=GA−FA=10N−6N=4N
(3)由F浮=ρ水gV排得:
V排=F浮ρ【解析】(1)根据不计动滑轮重、绳重、摩擦,由F=12G得到弹簧测力计示数。
(2)对滑轮受力分析确定对A的拉力,对物体A受力分析,确定浮力大小。
(3)由F浮=ρ水gV排,计算出排开液体体积及物体体积,由ρ=mV计算出密度。
此题考查了,动滑轮、受力分析、浮力考查知识点较多,难度不大。
12.【答案】解:(1)水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.17m=1.7×103Pa;
容器底部受到的压力为:
F=pS=1.7×103Pa×8×10−3m2=13.6N;
(2)A1的重力为:G1=m1g=0.185kg×10N/kg=1.85N;
A1浸没在水中,A1受到三个力的共作用:竖直向下的重力G、竖直向上的支持力F和浮力F浮;
根据力的平衡条件可得G=F+F浮,则A1受到的浮力为:F浮=G−F=1.85N−0.6N=1.25N;
由阿基米德原理可知,A1排开的水的体积即A1的体积为:
V1=V排=F浮ρ水g=1.25N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.25×【解析】(1)利用液体压强公式计算水对容器底部的压强;根据F=pS求出压力大小;
(2)对物体受力分析,根据重力和支持力求出浮力,根据阿基米德原理求出A1的体积;
(3)水面上升至0.2m时,水对容器底部的压强是最大的;根据底面积和高度求出水上方的体积,并与物体A2的体积比较,从而判定A2的浮沉状态;根据浮沉状态求出浮力;根据浮沉条件求出A2的密度。
此题考查重力的计算、液体压强的计算、阿基米德原理、浮沉条件的应用,有一定的难度。
13.【答案】解:(1)木块排出水的重力:G排=m排g=0.6kg×10N/kg=6N,
由阿基米德原理可知:F浮=G排=6N;
(2)木块排开水的体积:V排水=m排ρ水=600g1g/cm3=600cm3,
木块的体积:V木=10cm×10cm×10cm=1000cm3,
因为V排水<V木,
所以木块在水中静止时处于漂浮状态,
因为漂浮时浮力等于重力,
则【解析】(1)已知木块静止时溢出水的质量,则可根据阿基米德原理知道木块受到的浮力;
(2)先算出木块排开水的体积,然后比较木块的体积和排水体积即可知道木块在水中静止时处于漂浮状态,当物体漂浮时F浮=G,由此我们就可以算出木块的质量,最后根据密度公式即可算出木块的密度;
(3)木块漂浮时水对木块下表面的压力等于木块受到的浮力,所以要算木块下表面受到的水的压强,可根据压强公式P=FS算出。
本题综合考查了学生对浮力知识、密度知识、压强知识的掌握和了解。其中在计算第(3)问时,也可以先根据木块的排水体积(浸入水中体积)和木块底面积算出木块浸入水中的长度,然后根据液体压强公式P=ρgh就可以算出木块下表面受到水的压强。
14.【答案】解(1)由ρ=mV得:物体A的质量mA=ρAVA=0.8×103kg/m3×1m3=800kg,
则GA=mAg=800kg×10N/kg=8×103N,
因为物体A漂浮于水面上,
所以F浮=GA=8×103N。
(2)由F浮=ρ水gV排得:
V【解析】(1)已知物体A的体积,根据密度公式求出质量,根据G=mg求出重力,物体A漂浮,浮力等于木块重力;
(2)利用阿基米德原理求出排开水的体积,则可知取出的那部分物体的体积,根据密度公式求出其质量;
(3)根据取出的那部分物体的质量求出重力,则根据p=FS求变化的压强。
本题考查阿基米德原理的应用和压强的计算,注意柱状容器里的液体压强可以利用公式p=FS求,物体漂浮时的浮力利用漂浮的条件来求,因此,解题时选对方法才能起到事半功倍的效果。
15.【答案】解:
(1)木块受到的浮力:F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N;
(2)正方体木块的体积:V木=(0.05m)3=1.25×10−4m3,
因为木块漂浮,
所以G木=F浮=1N,
因为G木=m木g=ρ木V木g,
所以木块的密度:【解析】(1)知道溢出水质量,利用重力公式求木块排开水的重力,再根据阿基米德原理求木块受到的浮力;
(2)知道正方体木块的边长求出木块的体积;根据漂浮条件求出木块重,进而求出木块的质量;最后利用密度公式求木块的密度;
(3)根据浮力产生的原因(物体上下表面产生的压力差),求出下表面受到的压力,再根据压强公式求木块下表面受到的水的压强。
本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、压强公式的掌握和运用,虽难度不大,但知识点多、综合性强。
16.【答案】解:(1)金属块未放入水中时容器底部受到的水的压强:
p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)金属块的体积:
V金=V排=S△h=S(h2−h1)=25×10−4m2×(0.22m−0.20m)=5×10−5m3,
金属块的质量:m=Gg=3.9N10N/kg=0.39kg,
金属块的密度:
ρ=mV金=0.39kg5×10−5【解析】(1)已知水的深度和密度,利用公式p=ρgh计算容器底部受到水的压强;
(2)已知金属块放入水中前后的深度,可以得到金属块排开水的深度;已知容器的底面积和金属块排开水的深度,可以得到金属块排开水的体积,也就是金属块的体积;求出金属块的质量,利用密度公式得到金属块的密度;
(3)已知金属块排开水的体积,可以得到金属块受到的浮力;已知金属块的重力、受到的浮力,两者之差等于弹簧测力计的示数;
(4)金属块在浮力的方向上移动了距离,此过程中浮力做功,利用W=Fs求浮力做功.
本题为力学综合题,考查了液体压强公式、密度公式、阿基米德原理和功的公式的应用,要求灵活应用相关公式.
17.【答案】解:
(1)根据图乙可知,A未露出水面时所受的拉力F1=1×104N;
则A未露出水面时受到的浮力:F浮=G−F1=3×104N−1×104N=2×104N;
(2)由F浮=ρ水gV排可得A排开水的体积:
V排=F浮ρ水g=2×104N1×103kg/m3×10N/kg=2m3;
因为A浸没在水中,所以A的体积:V=V排=2m3;
(3)A的质量:
m=Gg=3×104N10N/kg=3×103kg,
A的密度:【解析】(1)根据图象读出物体A的重力和未露出水面时受到的拉力,然后根据称重法即可求出长方体A未露出水面时受到的浮力;
(2)先根据F浮=ρ水gV排求出A排开水的体积,即A的体积;
(3)根据G=mg求出A的质量,最后根据密度公式求出A的密度;
(4)先根据机械效率公式η=W有用W总=GhFnh=GnF求出提升物体绳子的股数,然后求出拉力F端移动的速度,最后根据P=Wt=Fst=Fv求出拉力的功率。
本题为力学综合题,考查了浮力、质量、密度、功率的计算,主要是考查公式的灵活运用,关键会选择合适的计算公式。
18.【答案】解:(1)已知体积V=SL,面积S=14πD2,
G铝=m铝g=ρ铝V铝g=ρ铝14πD02Lg,【解析】(1)已知体积V=SL,面积S=πr2,根据G=mg分别求得铝和冰的重力,然后根据关附着在线上的冰重与铝绞线重之比达到8:3,列出等式,可求粗铝绞线的直径D。
(2)根据Q=I2Rt可求得短路熔冰时产生的热量,已知熔冰效率为80%,可求电热,然后利用每千克冰熔化吸热3.36×105J,可求熔冰质量。
此题是一道综合题,考查了密度公式,重力、焦耳定律的计算公式及其应用,体现学生的综合分析能力。
19.【答案】已知:m木=0.8kg,V木=1×10−3m3,F=2N,g=10N/kg,
求:(1)ρ木;
(2)ρ液;
(3)当压木块的力为1.6N时,V露。
解:(1)∵由题意可知,m木=0.8
kg,V木=1.0×10−3m3;
∴木块的密度ρ木=m木V木=0.8kg1.0×10−3m3=0.8×103kg/m3;
(2)当F=2N的力使木块浸没水中时,对木块进行受力分析如图所示:
木块的重力G木=m木g=0.8kg×10N/kg=8N;【解析】(1)知道木块
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