【题目】如图甲所示,一个薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,容器重3N,高32cm。容器内放入一个底面积为100cm2、高为10cm的实心长方体A,A底部的中心通过一段不吸水的细线与容器底部相连,向容器内缓慢注水,当水深为31cm时停止了注水,在整个注水过程中细线对物块的拉力F随水的深度h的变化关系如图乙所示。再把实心长方体B放在A 的正上方,静止时,水面恰好与B的上表面及容器口相平,如图丙所示,此时细线的拉力为 3N,且ρB=4ρA。则细线的长度为______cm ;当停止加水,还未放上物体B时,容器底部对水平桌面的压强为______Pa(线的质量、体积和形变均不计)。
【答案】15 3000
【解析】
[1]如图乙所示,当深度为
h2=25cm
时,绳子处于拉直状态,A刚好浸没,绳子的长度为
L=h2-hA=25cm-10cm=15cm
[2]如图乙所示,当水的深度为
h1=20cm
时,绳子刚好被拉直且没有力的作用,此时A浸在水中的深度为
hA浸=h1-L=20cm-15cm=5cm
A受到的浮力
FA浮1=ρ水gV排A=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×5×10-6m3=5N
由物体的漂浮特点可得
GA=FA浮1=5N
ρA==0.5×103kg/m3
ρB=4ρA=4×0.5×103kg/m3=2×103kg/m3
当水的深度达到25cm时,继续加水,绳子的拉力不再改变,表明A所受的浮力不再改变,可知水深25cm时A刚好浸没,此A受到的浮力为
FA浮2=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10×10-6m3=10N
拉力
F0=FA浮2-GA=10N-5N=5N
深度
h3=31cm
时,停止加水;把实心长方体B放在A 的正上方,静止时,水面恰好与B的上表面及容器口相平,此时细线的拉力为3N,根据力的平衡知识可得
GA+GB+F拉= FA浮2+FB浮
5N+ρBgVB+3N=10N+ρ水gVB
5N+2×103kg/m3×10N/kg×VB+3N=10N+1×103kg/m3×10N/kg ×VB
VB=200cm3
当把B浸没在水中后,容器中的水面由31cm升到32cm,设容器的底面积为S,可得
S×(32cm-31cm)=VB排= VB
S=200cm2
当停止加水,还未加上物体B时,水的总体积
V水=Sh3-VA=200cm2×31cm-100cm2×10cm=5200cm3
容器底部对水平桌面的压力
F=G总=G容+G水+GA=G容+ρ水gV水+GA=3N+1.0×103kg/m3×10N/kg×5200×10-6m3+5N=60N
容器底部对水平桌面的压强
p==3000Pa
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【题目】小强家买了新型的代步工具——易步车(如图),易步车的部分参数如下表所示。质量为50kg的小强从家骑行该易步车到奶奶家去玩,以最大速度匀速行驶10min到了奶奶家,行驶中易步车所受阻力为人和车总重的0.1倍,设该过程中电机始终以额定功率工作。(取g=10N/kg)。求:
锂电池容量 | 4A﹒h |
电机额定功率 | 500W |
最大速度 | 18km/h |
单轮胎触地面积 | 25cm2 |
轮胎个数 | 2 |
车身自重 | 20kg |
电池电压 | 48伏 |
(1)小强从家到奶奶家的过程中易步车所做的功;
(2)小强从他家到奶奶家的过程中易步车消耗的电能是多少?易步车电机的效率是多少?
(3)根据表上的参数计算电池充满电后,储存的电能是多少?如果小强是在家充满电后出发的,电池剩余电能够不够他骑回家?
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【题目】超导限流器是一种短路故障电流限制装置,它由超导元件和限流电阻并联组成,内部电路如图甲中虚线框内 所示。超导元件的电阻 R1 随电流 I 变化关系如图乙所示,限流电阻 R2=12Ω,灯泡 L 上标有“6V 3W”字样。当 电源电压为 6V 时,灯泡_____(选填“能”或“不能”)正常发光;若电源电压仍为 6V,当灯泡发生短路时, 电流表的示数为_____A。
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【题目】工人师傅用如图所示的滑轮组,将重为450N的物体以0.5m/s的速度匀速竖直提升了 2m,人对绳自由端竖直向上的拉力F为200N,(不计绳重和摩擦),下列说法正确的是( )
A.动滑轮重力为100N
B.人通过滑轮组做的有用功为90J
C.拉力F的功率是100W
D.滑轮组的机械效率是75%
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【题目】小徐同学用如图甲所示的电路探究“电流与电压和电阻的关系”,电源电压恒为15V,滑动变阻器的规格是“60Ω 1A”,阻值为10Ω、20Ω、30Ω、50Ω的定值电阻各一个。电流表、电压表可根据实验需要自由选择量程。
(1)小徐同学首先探究“电阻一定时,电流与电压的关系”
①连接电路时,开关应______,连完电路后,却发现有一根导线连接错误,如图甲所示,请在错误的导线上打“×”,再将这根导线改接到正确的位置;(___________)
②正确连接电路后,应将滑片移至______(选填“A”或“B”)端,闭合开关,发现电流表有示数,电压表无示数,则故障可能是定值电阻___________(选填“短路”或“断路”);
③实验时小徐将10Ω的定值电阻接入电路,闭合开关S,调节滑动变阻器滑片P,测得实验数据。其中一次电流表的读数如图乙所示,则此时流过电阻的电流为_______A。将其余电阻依次接入电路,重复上述实验,得出结论:电阻一定时,电流与电压成正比。
(2)小徐同学继续探究“电压一定时,电流与电阻的关系”
①他将10Ω的电阻接入电路中,闭合开关S,调节滑片P到适当位置,读出电流表示数记入表格中,断开开关S,保持滑片不动,小徐用20Ω的电阻替换10Ω的电阻,闭合开关 S,滑动变阻器滑片P应向____(选填“左”或“右”)移动,才能完成实验;
②表格记录了小徐的实验数据,其中有一组数据是编造的,你认为编造的实验数据的序号是______。
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 |
R/Ω | 10 | 20 | 30 | 50 |
I/A | 0.60 | 0.30 | 0.20 | 0.12 |
若不更换原有实验器材,且保证四个定值电阻分别接入电路时均能完成实验,小徐采取的操作不可行的是(__________)
A.只将定值电阻两端电压U0调到 8V
B.只将电源电压降低到8V
C.只将10Ω的电阻与滑动变阻器串联
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【题目】三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A. 液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B. 液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C. 容器对桌面的压强关系是p'甲>p'乙>p'丙
D. 小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲
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【题目】某小组在学习了地磁场知识后,查阅资料发现地球的磁极并不会总停留在同一个地方。地磁S极的位置已从100年前的加拿大移到了北冰洋俄罗斯境内,而且从1990年代中期以后,磁极移动速度加快,正在从原来的每年约15公里上升到了每年约55公里,科学家对地磁S极的预测轨迹如图所示。下表记录了1994年、2001年、2007年地磁S极的实际经纬坐标。
坐标 年份 | 地磁S极的经度 | 地磁S极的纬度 |
1994年 | 104°W | 78°N |
2001年 | 110°W | 81°N |
2007年 | 121°W | 84°N |
(1)甲同学认为随着地磁S极的移动,在北极点的小磁针所受地磁场的作用力会发生改变,你是否赞成他的观点并说明理由。______
(2)下面是小组成员根据相关资料所预测的2021年地磁S极的经纬度,你认为合理的是:______
A.166°W;87°N B.166°E;87°N C.166°W;85°N D.166°E;85°N
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【题目】在“探究串联电路电压的特点”实验中,小红选择了规格不同的两颗小灯泡连接了如图所示的电路。
(1)闭合开关,小红发现UAB=0,于是又测得UBC≠0,且L2不亮,原因是__________;
(2)小红排除故障后,测出AB间的电压后,保持电压表的B点不动,只断开A点,并改接到C点上测量BC两端电压,她能否测出BC两端电压?理由是__________;
(3)小红分别测出AB、BC、AC两端的电压并记录在表格中,分析实验数据得出结论:串联电路总电压等于各部分电路两端电压之和。请对小红的做法进行评价:__________,改进方法是___________。
UAB/V | UBC/V | UAC/V |
2.4 | 1.4 | 3.8 |
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