Question

冰壶运动是冬奥会的比赛项目，如图甲所示．冰道的左端有一个发球区，运动员在发球区边沿的投掷线MN将冰壶以一定的初速度推出，使冰壶沿着冰道的中心线PO滑行，冰道的右边有一个圆形的营垒，如图乙所示，以场地上冰壶最终静止时距离营垒圆心O的远近决定胜负，投掷线MN与营垒圆心O的距离是30m．

（1）比赛时运动员可以用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，目的是______（填“增大”或“减小”）滑动摩擦力，从而减慢冰壶运动状态的改变．
（2）某次从投掷线以3m/s速度推出的冰壶，经15s刚好运动到营垒圆心O处，则这段时间冰壶运动的平均速度是______m/s．
（3）冰壶由花岗岩凿磨而成，质量为20kg，与冰道接触的底面积约为200cm²，冰壶的体积为8×10^-3m³，则这种花岗岩的密度为多少？冰壶停在冰面上时对冰面的压强为多少？

Answer 1

【答案】分析：（1）冰刷扫冰，用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的内能增加、温度升高，达到冰的熔点熔化成水，存在于冰面和冰壶之间减小了冰壶滑行时的摩擦力．
（2）知道投掷线到营垒圆心O的距离，和冰壶移动用的时间，利用速度公式v=求这段时间冰壶运动的平均速度；
（3）知道冰壶的质量和体积，利用密度公式ρ=求组成冰壶的花岗岩的密度；冰壶对冰面的压力等于冰壶的重力，知道底面积（受力面积），利用压强公式p=求冰壶停在冰面上时对冰面的压强．
解答：解：（1）用毛刷擦冰壶运行前方的冰面，克服摩擦做功，使冰的内能增大、温度升高，达到熔点熔化，在冰面和冰壶之间形成水膜，减小了冰壶和冰面之间的摩擦力．
（2）冰壶运动的平均速度：
v===2m/s；
（3）组成冰壶的花岗岩的密度：
ρ===2.5×10³kg/m³，
冰壶停在冰面上时对冰面的压强：
p====1×10⁴Pa．
故答案为：
（1）减小；
（2）2；
（3）这种花岗岩的密度为2.5×10³kg/m³；冰壶停在冰面上时对冰面的压强为1×10⁴Pa．
点评：本题为力学综合题，考查了学生对减小摩擦的方法、速度公式、密度公式、压强公式的掌握和运用，知识点多、综合性强，属于难题，要求灵活运用所学知识求解．