【题目】如图所示裝置中,轻质杠杆支点为O,物块A、B通过轻质细线悬于Q点,当柱形薄壁容器中没有液体时,物体C悬挂于E点,杠杆在水平位置平衡;当往容器中加入质量为m1的水时,为使杠杆在水平位置平衡,物块C应悬于F点。A、B为均匀实心正方体,A、B的边长均为a,连接A,B的细线长为b,B的下表面到容器底的距离也为b,柱形容器底面积为S。已知:a=b=2cm,S=16cm2 , O、Q两点间的距离为LOQ=4cm;三个物块的重为Ga=0.016N.GB=0.128N,GC=0.04N,m1=44g; ρ水=1.0×103kg/m3 , g=10N/klg,杠杆重力对平衡的影响忽略不计,细线重力忽略不计,物块不吸水。求:
①O、E两点间的距离LOE=?
②E、F两点间的距离LEF=?
③如果剪断物块A上方的细线,往容器中加水,直到容器中水的质量为m2=120g,则物块处于平衡位置后,水对物块B上表面的压力Fb=?
【答案】解:①当柱形薄壁容器中没有液体时,物体C悬挂于E点,杠杆在水平位置平衡;由图知,O为支点,Q为阻力作用点,F2=GA+GB=0.016N+0.128N=0.144N,QO为阻力臂,动力F1=GC=0.04N,OE为动力臂;
根据杠杆的平衡条件可得:F2LQO=F1LOE ,
所以,LOE= = =14.4cm;
②当往容器中加入质量为m1的水时,由ρ= 可知加入的水的体积为:V水= = =44cm3 ,
由于B物体下面的空余体积为V空余=Sb=16cm2×2cm=32cm3 ,
A、B物体的底面积SA=SB=(2cm)2=4cm2=4×10﹣4m2 ,
则B物体进入水的深度为hB= =1cm;
则B物体受到的浮力FB浮=ρ水gVB排=ρ水gSBhB=1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m2×0.01m=0.04N;
所以此时对杠杆的拉力为F2′=GA+GB﹣FB浮=0.016N+0.128N﹣0.04N=0.104N,
根据杠杆的平衡条件可得:F2′LQO=F1LOF ,
所以LOF= = =10.4cm,
则LEF=LOE﹣LOF=14.4cm﹣10.4cm=4cm;
③剪断物块A上方的细线,往容器中加水,直到容器中水的质量为m2=120g时,假设AB物体都浸没,则F浮A=F浮B=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×(0.02m)3=0.08N,
则F浮A+F浮B=0.08N+0.08N=0.16N>GA+GB=0.144N;
所以A、B物体是整体,处于漂浮状态,由于F浮B=0.08N<GB=0.144N,所以最后的状态是A部分体积漏出水面,且A、B处于漂浮;
则F浮总=GA+GB=0.016N+0.128N=0.144N,
由F浮=ρ水gV排可得:V排总= =1.44×10﹣5m3 ,
所以,VA浸=V排总﹣VB=1.44×10﹣5m3﹣(0.02m)3=6.4×10﹣6m3 ,
则物体A浸入水的深度hA= =0.016m=1.6cm,
由图可知此时物块B上表面所处的深度h′=hA+a=1.6cm+2cm=3.6cm=0.036m,
p′═ρ水gh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.036m=360Pa,
F′=p′SB=360Pa×4×10﹣4m2=0.144N。
答:①O、E两点间的距离LOE=14.4cm;②E、F两点间的距离LEf=4cm;③物块处于平衡位置后,水对物块B上表面的压力Fb=0.144N.
【解析】①根据杠杆的平衡条件:F1L1=F2L2 , 即可求出力臂LOE;②根据加入的水的体积与B物体下面的空余体积的大小关系,求出B物体进入水的深度,继而求出B物体受到的浮力,根据受力平衡求出对杠杆的作用力,利用杠杆的平衡条件求出动力臂OF的长度,与OE的长度相比较即可求出EF;③首先根据物体的浮沉条件判断出物体A、B最后所处漂浮状态,根据漂浮条件求出物体A浸没的深度hA , 即可根据图示求出物块B上表面所处的深度,最后利用p=ρgh和F=pS求出压力Fb。
【考点精析】掌握杠杆的平衡条件和浮力大小的计算是解答本题的根本,需要知道杠杆平衡:杠杆在动力和阻力的作用下静止或匀速转动时,称为杠杆平衡.杠杆平衡是力和力臂乘积的平衡,而不是力的平衡.杠杆平衡的条件:动力 ×动力臂 = 阻力 ×阻力臂即:F1 L1 = F2 L2可变形为 :F1 / F2 = L1 / L2;浮力的公式为:F浮= G排 =ρ液gv排.
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【题目】最近,南京服务网络平台上线了“共享汽车”服务,如图所示时“共享汽车”中的某品牌纯电动汽车,它不仅环保,而且使用成本还不到传统汽车的1/8.
(1)某市民驾驶该车行驶在回家的路上,若以该车为参照物,路旁的树木是_____(选填“运动”或“静止”)的.
(2)该车以36km/h的速度匀速行驶6min,求通过的路程_________.
(3)一辆空车静止在水平地面上时,轮胎与地面的总接触面积为0.08m2 , 已知车对地面的压强是1.2×105Pa,求空车的质量 _________.(g取10N/kg)
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【题目】如图所示,手指施加8N的力把图钉压入木板.若图钉帽的受力面积是1.0×10﹣4m2 , 则手指对图钉帽的压强为Pa.图钉尖制作得很尖锐,是为了在压力一定时,通过减小受力面积来达到的目的.
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【题目】实验室有一个电学黑箱,其外形如图1所示,箱体外有四个接线柱,箱盖上有一个塑料滑块,小明请同组的同学一起探究其内部结构,实验室老师提醒他们,内部元件只有一个滑动变阻器和两个定值电阻,滑动变组器只有两个接线柱接入电路。
经过讨论,全组的意见是:先制作一个探测器,把这个探测器分别与黑箱外的接线柱相连,再根据测出的数据,推测内部的连接情况。
(1)甲组的小李组装了探测器,如图2所示,其中电源电压为3V,电流表量程为0﹣0.6A,对于其中阻值为5Ω的电阻R,你认为他的作用是;
同学们把探测器的E、F端分別与黑箱的接线柱连接,闭合开关,移动滑块,记下的数据如表:
测试次数 | 与E、F连接的接线柱 | 电流表示数/A |
第1次 | A、B | 0.25~0.5 |
第2次 | A、C | 0.12~0.2 |
第3次 | A、D | 0.15~0.3 |
第4次 | B、C | 0.2 |
第5次 | B、D | 0.3 |
第6次 | C、D | 0.15 |
(2)在前三次测试中,只有一次未将滑动变阻器调到阻值最大、最小位置,是第次;
(3)滑动变阻器的最大阻值为;
(4)请在图3中作出箱内各元件连接电路图,并在定值电阻旁标明其阻值。
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【题目】现有甲、乙两个完全相同的容器,盛有体积相同的不同液体,把一个鸡蛋分别放入两容器中的情形如图所示,鸡蛋在甲、乙两杯液体中所受的浮力分别为F甲浮和F乙浮 , 两杯液体对容器底部的压力分别是F甲和F乙 , 压强分别是p甲和p乙 , 以下判断正确的是( )
A.F甲浮<F乙浮 F甲=F乙 p甲<p乙
B.F甲浮>F乙浮 F甲<F乙 p甲<p乙
C.F甲浮=F乙浮 F甲>F乙 p甲>p乙
D.F甲浮=F乙浮 F甲<F乙 p甲>p乙
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【题目】太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一,关于太阳能的利用,下列说法正确的是( )
A.图甲中,绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能
B.图乙中,太阳能热水器通过做功方式将太阳能转化为水的内能
C.图丙中,太阳能交通信号灯将太阳能直接转化为信号灯的光能
D.图丁中,首架环球航行的太阳能飞机将太阳能直接转化为飞机的机械能
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【题目】人的眼睛是一种“神奇的照相机”关于眼睛,请你填写下面的问题:
(1)如图所示,___________相当于照相机的镜头,它能将光线___________(填“会聚”或“发散”)在视网膜上,视网膜相当于照相机的___________。
(2)人眼视网膜上所成的像是________、_________的_____像。眼睛与普通照相机的不同之处是_________________________________。
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