【题目】物理研究通常会用建立模型的方法来解释或解决问题。在研究浮力知识时,就可以将一定形状的物体作为模型,根据液体内部压强的大小和方向的知识,来解释浮力产生的原因,并以此推导阿基米德原理。现有浸没在液体中的正方体、圆柱体、球体和圆锥体,可供选择作为模型,如图(a)(b)(c)和(d)所示。
(1)请判断,图中的_____不适合作为模型推导阿基米德原理。(填写图序)
(2)若液体的密度为ρ,请从图中选择一个作为模型,要求:
①将所选的模型填入_____;(在答题纸的相应位置作答)
②在图中添注所需的物理量(用字母表示),运用液体内部压强等知识,推导阿基米德原理_____。
【答案】c、d a 详见解析
【解析】
(1)由于排开液体的重力只能利用得出,所以推导出阿基米德原理,就应根据浮力产生的原因(即液柱的上下表面的压力差)得出浮力,据此分析作答。
(2)根据求得物块上、下表面受到液体的压强,然后利用变形公式可求得物块上、下表面受到液体的压力;根据浮力产生的原因上下压力差,以及浮力公式,推导即可得出结论。
(1)[1]推导出阿基米德原理,主要根据浮力产生的原因,即液柱的上下表面的压力差进行推导,为了便于计算上下表面的压力,通常选取的形状为柱体模型,所以图中的c、d不适合作为模型推导阿基米德原理。
(2)[2]①选择图(a)模型。
[3]②添注所需的物理量如下图所示:
根据浮力产生的原因(上下压力差)有
其合力的方向是竖直向上;而正方体浸没在此液体中所受浮力的大小,因为是全部浸没,所以,则长方体在液体中所受压力的合力(上下压力差)与正方体浸没在此液体中所受浮力的大小相等,即
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【题目】某物理研究小组设计了一个压力报警装置,工作原理如图甲所示。OBA为水平杠杆、OA长100cm,O为支点,OB:BA=1;4;已知报警器R0的阻值恒为10Ω,压力传感器R固定放置,压力传感器受到的压力F与R的阻值变化的关系如图乙所示。当托盘空载时,闭合开关S,电压表的示数为1V;当托盘所受的压力增大,电压表的示数达到2V时,报警器R0开始发出报警信号。托盘、压杆和杠杆的质量均忽略不计,电压表的量程为0~3V。求:
(1)电源电压;
(2)当报警器开始报警时,压力传感器受到的压力;
(3)当托盘受到的压力为120N时,报警器是否报警:
(4)当电路输出的电功率与电路在安全状态下输出的最大电功率的比值为5:6时,托盘受到的压力。
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【题目】放入电场中的电荷要受到电场力的作用。在电场中某一点受力大小与电荷的带电量有关。但电荷所受的电场力F跟它的电荷量q的比值是一定的,叫做该点的电场强度,简称场强,用字母E表示,定义式为_________。若在间距为d两平行板上所加的电压为U,两板间电场强度的计算公式为。
如图,给两块等大、正对、靠近的平行金属板加上电压,两板之间就有了电场。若让电荷量为e的电子沿着平行于两板的中线方向(如图)入射到电场中,电子由于惯性在水平方向做匀速直线运动,同时由于受到电场力的作用要在竖直方向做加速运动。电子的运动实际是水平方向的匀速运动和竖直方向的加速运动的合运动(如图虚线表示)。
若两板间距为d,板长为L,所加的电压为U,电子的质量为m,入射初速度为v0,请你推导证明:电子离开此电场时偏移的距离为_____。
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【题目】如图所示的电路中,R1与R3都是定值电阻,R2为滑动变阻器,闭合开关S,将滑动变阻器的滑片从右向左滑动的过程中,下列说法正确的是( )
A.电流表示数变大
B.电流表示数不变
C.电压表示数变大
D.电压表示数与电流表示数之比变小
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【题目】实际测量中使用的大量程电流表是由小量程电流表改装而成的,下图是某同学改装后的电流表电路图,G是灵敏电流表,满偏电流(小量程电流表允许通过的最大电流)为Ig,内阻Rg为100Ω,R1、R2是定值电阻,R1= 16Ω,R2 =4Ω,当使用O、A两接线柱时,改装电流表的量程为0.6 A。求:
(1)灵敏电流表G的满偏电流Ig的值;
(2)使用B、O接线柱时改装电流表的量程。
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【题目】如图所示为滑雪运动员自由滑雪时的情景(不计空气阻力)。下列说法正确的是( )
A.运动员从平台上飞出后有水平方向的速度,说明力是维持物体运动的原因
B.运动员站立在水平雪面上时,运动员对雪面的压力和雪面对运动员的支持力是一对平衡力
C.运动员在斜坡上下滑过程中,速度越来越大,惯性越来越大
D.若水平雪面光滑且足够长,运动员从斜坡上冲下后,在水平雪面上滑行时的速度将保持不变
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【题目】随着科技的飞速发展,人们的生活已趋于自动化,扫地机器人已进入普通家庭。如图甲所示是某款扫地机器人及铭牌上的部分参数。如图乙所示是扫地机器人所受阻力与速度的关系图像。某次扫地过程中,机器人匀速前进10m用时25s,求:
(1)若扫地机器人与地面的接触面积约为0.01m2,它静止时对水平地面压强的大小;
(2)扫地机器人的功率;
(3)充满电的扫地机器人以50W的功率工作时可以工作的时间。(电池电量=电压×电流×时间)
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【题目】请根据阅读材料,回答下列各题:
电磁旋转实验
早在1812年,丹麦物理学家奥斯特就有了电磁之间是统一的想法。1820年春,奥斯特在他的讲座上当众展示了一个精彩的实验:在直导线附近(导线需要南北放置),放置一枚小磁针,当导线中有电流通过时,磁针发生了偏转。后通过深入的实验研究,当年的7月份奥斯特发表论文,揭示了电流的磁效应。
1821年,美国物理学家法拉第重复完成奥斯特实验,并亲手做了其它许多实验。如左图所示,就是著名的电磁旋转实验装置,右图为这一装置的结构简图,其中 A是可动磁铁,B是固定导线,C是可动导线,D是固定磁铁,黑色部分表示水银。实验现象是:如果通电导线B附近只有磁铁A的一个磁极 N,磁铁A就会围绕导线旋转,同时,通电导线C也会围绕固定磁铁D的磁极 N旋转,这一装置实际上就是最早的电动机。
(1)图所示的各种装置中,与法拉第电磁旋转实验工作原理一致的是(_______)
A.线圈转动时小灯泡发光
B. 电路接通时,小磁铁和螺钉一起转动
C. 电路接通时线圈转动
D. 电路接通时,电铃不停的响
(2)实验研究表明,通电导线与磁铁间相互作用力的方向与通电导线的电流方向和磁铁产生的磁场方向有关。由此可知,材料中图所示的装置接通电源后,从上向下看,当磁铁A绕通电导线B逆时针旋转时,通电导线C绕磁铁D___________(选填“顺时针”或“逆时针”)旋转。
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【题目】如图甲,重2N的圆柱薄壁容器形盛有水,位于水平桌面上,其侧壁底部的开关K处于关闭状态,圆柱形木块A在水面处静止。某时刻打开K向外放水,水对容器底部的压强p与所放出水的质量m之间的关系如图乙所示。求:
(1)放水前,容器内所盛水的深度为多大?
(2)容器的底面积为多大?
(3)水全部放出后,容器对桌面的压强为多大?
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