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【题目】在《物体的浮与沉》学习中知道若物体浸没在液体中,处于静止状态,则称为悬浮。不少同学认为只要是平衡状态下也可以称为悬浮状态,大林同学提出如果在水中做匀速直线运动的物体会受到液体阻力的作用不可称为悬浮状态,为此全班同学展开了激烈的讨论,最后认为若做匀速直线运动不能算悬浮状态,同时提出物体在液体中所受阻力的大小与什么因素有关。同学们上网查询资料了解到同一物体在同一液体中所受阻力与物体的迎流面积(形状)和物体运动速度有关。为了探究在液体中物体所受阻力的大小的影响因素,同学们借助自制潜水艇进行了下列探究。

1)让自制潜水艇在水中处于悬浮状态如图A,然后再其底部放置一些体积相同质量忽略不计的泡沫小球(如图B),通过不断调整发现自左向右在底部依次黏贴1个、4个、9个泡沫球,然后使其从水底部浮起,当上浮一段时间进入指定竖直砖墙的区域时,用照相机通过每隔相等的时间曝光一次的方法记录潜水艇的运动过程,如图C是其中一段的示意图。对于在底部黏贴泡沫小球而不是其它地方黏贴的目的是_________

对于图中的这段运动过程,三次潜水艇上浮运动的速度之比是____,他们受到的液体阻力之比是______,由此可以得出的实验结论是___________

2)为了研究阻力与迎流面积(形状)的关系,同学们提出改变迎流面积(形状),利用如图D所示的潜水艇由水底同时浮出,比较潜水艇浮出水面的先后顺序即可比较所受阻力的大小,这样的方案____可行不可行),请你在图的虚线框内设计一种改进的方案简图(两个潜水艇模型即可),并作简单说明。

________ ___________

3)在一次实际的操作中,某同学让自制潜水艇以5cm/s的速度匀速直线下潜,至杯底后排出100cm3的水后,该潜水艇以5cm/s的速度进而匀速直线上浮,潜水艇的外壳及体积不发生改变,试求该潜水艇在水中匀速上升时受到的阻力约为________

A1N B0.5N C0.25N D0N

【答案】控制迎流面积或形状相同 1:2:3 1:4:9 迎流面积(形状)相同时或其他条件相同时阻力的大小与速度的平方成正比 不可行 控制体积、重力相同,仅改变迎流面积 B

【解析】

(1)[1]根据资料得知,同一物体在同一液体中所受阻力与物体的迎流面积(形状)和物体运动速度有关,在底部黏贴泡沫小球而不是其它地方黏贴,是为了保证每次实验时物体的迎流面积(或形状)都相同;

[2]由图C知,设每段长度为s,每个时间间隔为t,则:

v1

v2

v3

所以

v1:v2:v3=1:2:3

[3]因为三次潜艇都做匀速直线运动,所以得到:

f1=Gf2=4Gf3=9G

则:

f1:f2:f3=1:4:9

[4]由上分析可知,迎流面积(形状)相同时或其他条件相同时阻力的大小与速度的平方成正比;

(2)[5]由图D知,在迎流面积改变时,物体的重力和体积也发生了变化,为控制其它变量不变,所以不可行;

[6]本题中潜水艇是上浮的,因此要设计本题的迎流面积主要看上表面的设计,前提是要求潜水艇两次的体积和重力相同,确保上升时其它条件相同,仅改变阻力大小,再来看运动改变,设计实验如图所示:

[7]潜水艇是上浮的,因此要设计本题的迎流面积主要看上表面的设计,前提是要求潜水艇两次的体积和重力相同,确保上升时其它条件相同,仅改变阻力大小,即控制体积、重力相同,仅改变迎流面积;

(3)[8]潜水艇两次运动的速度相同,所以受到阻力的大小相同,潜艇的体积不变,所受浮力大小不变,当潜艇下降时受力如图所示:

排出水的重力:

潜艇上升时受力如图所示:

f=f’

联立①②③得:

所以B符合题意。

练习册系列答案
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【题目】如图所示,某电动观光车的技术参数如下表:

空车质量

1200kg

车身长度

3.8m

满载时乘客总质量

600kg

电动机额定电压

48V

满载时轮胎与地总接触面积

0.1m2

规定最大车速

10m/s

根据以上技术参数,解答下列问题:(g10N/kg

1)求满载的观光车静止时对水平路面的压强。

2)若满载时观光车在水平路面以规定最大速度向左匀速直线行驶了200m,行驶过程中车受到的阻力为满载时车重的0.05倍。

①在方框内画出此时观光车在水平方向上的受力示意图(“黑点”代表观光车)。

②求此过程中牵引力所做的功是多少?功率是多少?

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【题目】如图所示是小明测电阻功率的电路图,闭合开关,当滑动变阻器的滑片向上移动时,滑动变阻器接入电路中的阻值_____,电压表的示数_____,电路消耗的电功率_____(均选填变大”、“不变变小”)。

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【题目】在探究压强与哪些因素有关时,为验证压强是否与受力面积有关,小明将一支一头尖一头平的长铅笔分别采用如图甲和图乙两种方法静止地挤压在两手指间来进行实验,小明的正确操作应该是_____(选填都可以),理由是____ ,小强可以通过__________现象来得出正确结论.

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【题目】探究二力平衡的条件活动中。

1)如果物体只受到两个力的作用,且处于________状态,说明这两个力是相互平衡的。 由此,小明提出,能否利用如图甲所示的实验装置来探究二力平衡的条件?

2)小华认为,若采用小明的方案,必须测出物体所受的_______ _______的大小来 进行比较。研究发现,在小明的方案中,只能根据相互作用的关系直接测出_______ 大小,在未知二力平衡条件的前提下,另一个力无法直接测量,所以这一方案无法实施 下去。

3)为此,两位同学不断改进并先后设计了三个实验方案,如图乙所示,请你判断出 他们改进的先后顺序:_______ (用字母表示),这样的改进是为了减小_______ 对实验 的影响。

4)如图丙,是最终确认的实验方案。如果此实验过程中,他不小心把两个滑轮安装的高度不相同,做完了实验。请问对实验结论是否有影响?_______(选填 )。

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【题目】阅读短文,回答问题。

汽油机

单缸四冲程汽油机工作原理:汽油机是将空气与汽油以一定的比例混合成良好的混合气,在吸气冲程中被吸入汽缸,混合气经压缩点火燃烧而产生内能,高温高压的气体作用于活塞顶部,推动活塞作往复直线运动,通过连杆、曲轴飞轮机构对外输出机械能。四冲程汽油机一个工作循环在包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。

科学家在四冲程发动机的基础上发明了“六冲程引擎”发动机。这种引擎在完成四冲程工作后,会把水注入汽缸,使水瞬间变成水蒸气,从而带动活塞运动,产生第五冲程,为汽车提供动力。第六冲程是让水蒸气进入冷凝器,变成可再次注入汽缸的水。“六冲程引擎”发动机的优点是环保、效率高。

工程师还制造了四缸四冲程汽油机。制造时通过连杆把四个四冲程汽油机的活塞连在一根曲轴上如图所示。四缸四冲程汽油机分为两种:一种是同步汽油机,一种是异步汽油机。同步汽油机,四个汽缸在同一时间都是做的相同工作:吸气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程。异步汽油机,各汽缸的做功过程错开,在飞轮转动的每半周里,都有一个汽缸在做功,其他三个汽缸分别做吸气、压缩和排气工作。

Q195型汽油机的部分技术规格如下表所示

其中,“额定功率”是指汽油机正常工作时对外所做机械功的功率;“单缸排量”是活塞从上止点到下止点所扫过的容积。“燃气气压”是指汽油机在做功冲程中燃气对活塞的平均压强。

(1)汽油机在做功冲程里,高温、高压的燃气推动活塞向下运动,对外做功,同时将内能转化为_____能。

(2)“六冲程引擎”,中第五冲程相当于四冲程热机的________

(3)有关四缸四冲程同步汽油机和异步汽油机说法正确的是_____

A. 四缸四冲程同步汽油机,飞轮转动的每半周里,都有一个汽缸在做功

B. 四缸四冲程异步汽油机,四个汽缸在同一时间都是做的相同工作

C. 若每个汽缸做功功率相同,同步汽油机的平均功率大于异步汽油机平均功率

D. 异步机各汽缸的做功冲程错开,机械能输出更平稳

(4)在做功冲程里,燃气对活塞所做的功可表示为W=pV,式中p表示燃气对活塞的平均压强,则单缸Q195型汽油机的额定功率________W(不考虑机械能的损失)。

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【题目】如图所示是水族箱里安装的“循环、过滤、增氧”三合一水泵.水泵工作时,水从甲管中吸入,在乙管处快速喷出,而乙管侧壁上的孔通过塑料软管丙与外部空气相通.从乙管出喷出的水流中,混有大量气泡,从而增加了水中的氧气含量.下列说法中正确的是(

A. 乙管内水的流速大,压强大

B. 大气压强大于乙管内液体压强,空气被压入水中

C. 气泡在水中上升的过程中,气泡内部压强不变

D. 气泡在水中上升的过程中,气泡所受浮力不变

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【题目】如图所示,小芳在做“探究影响滑动摩擦力大小因素”的实验时,操作的错误是___.纠正错误后,应拉动弹簧测力计使木块作___运动.若在木块上再放一个砝码,则木块运动时的滑动摩擦力将___(选填“变大”、“变小”或“不变”).在规范操作的基础上,小芳发现,木块在木板表面匀速拉动时,弹簧测力计的示数并不稳定,而是在某一固定值附近有微小变化,原因可能是___.

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【题目】小明和小聪在探究光的反射规律,实验装置如图所示,一束光线沿EO方向入射,α为入射角。

1)为验证反射光线、入射光线和法线是否在同一平面,以法线ON为轴线,将白色硬纸板的_____(选填“A”“B”)面绕法线ON向后旋转,此时反射光线的位置_____(选填发生不发生)变化。

2)若将一束光贴着纸板沿FO方向射到O点,光将沿图中_____的方向射出,因为在反射现象中,光路是_____(选填可逆不可逆)。

3)在研究反射角和入射角的关系时,收集数据如表:

入射角

反射角

30°

30°

小明分析表中数据,得出的结论是_____

小聪说,此结论不具有普遍性。请你针对实验中的不足加以改进:_____

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同步练习册答案