【題目】底面積為S0的圓柱形薄壁容器內(nèi)裝有密度為ρ0的液體,橫截面積為S1的圓柱形木塊由一段非彈性細(xì)線與容器底部相連,且部分浸入液中,此時(shí)細(xì)線剛好伸直,如圖所示.已知細(xì)線所能承受的最大拉力為T,現(xiàn)往容器中再緩慢注入密度為ρ0的液體,直到細(xì)線剛好被拉斷為止.請(qǐng)解答下列問題;
(1)畫出細(xì)線剛好伸直時(shí),木塊在豎直方向上的受力示意圖;
(2)導(dǎo)出細(xì)線未拉斷前,細(xì)線對(duì)木塊拉力F與注入的液體質(zhì)量m之間的關(guān)系式;
(3)求出細(xì)線剛好被拉斷時(shí)與細(xì)線斷后容器中液面恢復(fù)穩(wěn)定時(shí),容器底部所受液體壓強(qiáng)的變化量.
【答案】
(1)
解:細(xì)線剛好伸直時(shí),木塊受到重力和浮力作用,二力平衡,大小相等,力的作用點(diǎn)畫在重心上,如圖所示:
(2)
解:注入液體的質(zhì)量為m時(shí),細(xì)線對(duì)木塊的拉力為F,液面上升的高度為△h,
細(xì)線對(duì)木塊的拉力F等于木塊增大的浮力,則有:
F=△F浮=ρ0gV排=ρ0gS1△h,①
由ρ=得,容器內(nèi)注入的液體質(zhì)量:
m=ρ0V液=ρ0(S0﹣S1)△h,②
將①式和②式聯(lián)立,解得:
F=m;
答:導(dǎo)出細(xì)線未拉斷前,細(xì)線對(duì)木塊拉力F與注入的液體質(zhì)量m之間的關(guān)系式為:F=m;
(3)
解:
當(dāng)細(xì)線剛好被拉斷時(shí),F(xiàn)浮=G+T,
液面恢復(fù)穩(wěn)定后,F(xiàn)浮′=G,
即:F浮﹣F浮′=T,
ρ0g(V排﹣V排′)=T
ρ0g△h′S0=T
△p=.
答:求出細(xì)線剛好被拉斷時(shí)與細(xì)線斷后容器中液面恢復(fù)穩(wěn)定時(shí),容器底部所受液體壓強(qiáng)的變化量為△p=.
【解析】(1)細(xì)線剛好伸直時(shí),木塊豎直方向上受到重力和浮力作用,二力平衡,大小相等,根據(jù)力的示意圖畫法,畫出二力的示意圖;
(2)隨著液面的上升,浮力增大,繩子的拉力增大,細(xì)線的拉力F等于增大的浮力,即F=△F浮=ρ0gV排 , ;由密度公式ρ=的變形公式m=ρV和體積公式V=Sh表示出容器內(nèi)注入的液體質(zhì)量,二式聯(lián)立可得到細(xì)線對(duì)木塊拉力F與注入的液體質(zhì)量m之間的關(guān)系式;
(3)細(xì)線剛好被拉斷時(shí),木塊受到重力、浮力和細(xì)線的拉力,其關(guān)系式為F浮=G+T;細(xì)線斷后容器中液面恢復(fù)穩(wěn)定時(shí),木塊漂浮,F(xiàn)=G;將二式聯(lián)立,根據(jù)阿基米德原理和壓強(qiáng)計(jì)算公式,得出容器底部所受液體壓強(qiáng)的變化量.
【考點(diǎn)精析】掌握力的合成與應(yīng)用和阿基米德原理是解答本題的根本,需要知道如果已知幾個(gè)力的大小和方向,求合力的大小和方向稱為力的合成.(求合力時(shí),一定要注意力的方向) 注意:同一直線上的兩個(gè)力,方向相同時(shí),合力必大于其中的任何一個(gè)力.方向相反的兩個(gè)力,大小相等時(shí),合力為0;大小不等時(shí),合力一定小于較大的力,可能大于較小的力,也可能小于較小的力;阿基米德原理:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于物體排開的液體所受的重力.這個(gè)規(guī)律叫做阿基米德原理,即 F浮= G排 =ρ液gv排.
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】分別用如圖所示的兩個(gè)滑輪組,將同一物體提升到相同高度.若物體受到的重力為100N,動(dòng)滑輪的重力為10N.把物體勻速提升1m的過程中,(不計(jì)繩重和摩擦)下列說法正確的是( 。
A.甲滑輪組所做的有用功為200J,乙滑輪組所做的有用功為300J
B.甲、乙兩滑輪組所做的有用功都是100J
C.甲、乙滑輪組中繩子的自由端的拉力相等
D.甲、乙兩滑輪組的機(jī)械效率均為90.9%
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】下列實(shí)例中,為了減小壓強(qiáng)的是( )
A. 蚊子尖尖的口器
B. 篆刻刀的刀刀很鋒利
C. 破窗錘的錘頭很尖
D. 駱駝寬大的腳掌
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】如圖甲所示,燒杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好懸浮.經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),水的密度隨溫度的變化如圖乙所示.現(xiàn)在燒杯四周放上大量的冰塊,在燒杯內(nèi)水的溫度下降到0℃的過程中,假設(shè)小球的體積始終不變,關(guān)于小球的浮沉情況判斷正確的是( 。
A.先下沉然后上浮
B.浮力變小,一直下沉
C.先上浮然后下沉
D.浮力變大,一直上浮
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】如圖所示,電源電壓恒定為6V,R1為6Ω,R2為12Ω.。
(1)當(dāng)開關(guān)S1、S2斷開時(shí),電流表的示數(shù)是0.2A,求R3的阻值?
(2)當(dāng)S1閉合,S2斷開時(shí),電流表的示數(shù)?
(3)當(dāng)S1、S2都閉合時(shí),電流表的示數(shù)?
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】一束太陽(yáng)光與水平方向成30°角,要使陽(yáng)光照亮某一豎直井底部,則平面鏡應(yīng)放置在與水平面成多少度角的位置?試完成光路圖.
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【題目】如圖所示,給出了幾種電路元件,要求用滑動(dòng)變阻器來改變電路中的電流.
(1)用筆畫線代替導(dǎo)線,將圖中元件連接成電路,要求:向右移動(dòng)滑動(dòng)變阻器的滑片,燈泡變亮.
(2)按(1)要求正確連接電路后,在閉合開關(guān)前,滑片應(yīng)調(diào)到端.(填“A”或“B”)
(3)該滑動(dòng)變阻器上標(biāo)有“15Ω 1A”字樣,其中的“1A”表示: .
(4)開始實(shí)驗(yàn)后,甲同學(xué)發(fā)現(xiàn)無論怎樣移動(dòng)滑片,燈的亮度都不發(fā)生變化,而且一直很暗,這可能是 . 乙同學(xué)緩慢移動(dòng)滑片時(shí),看到燈忽亮忽滅,這可能是滑動(dòng)變阻器的滑片與電阻線圈之間 .
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科目:初中物理 來源: 題型:
【題目】為了測(cè)量某種食用油的密度,取適量這種食用油進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn): ( 1 )將托盤天平放在水平桌面上,把游碼移到標(biāo)尺左端的刻度線處,發(fā)現(xiàn)指針靜止時(shí)如圖甲所示,則應(yīng)將平衡螺母向(選填“左“或“右”)調(diào)節(jié)使橫梁平衡.
( 2 )向燒杯中倒入適量的食用油,用天平測(cè)量燒杯和食用油的總質(zhì)量m1 , 天平平衡時(shí),砝碼和游碼的位置如圖乙所示.
( 3 )把燒杯中的部分食用油倒入量筒中,其示數(shù)如圖丙所示.
( 4 )測(cè)出燒杯和剩余食用油的總質(zhì)量m2為26g.
( 5 )請(qǐng)將數(shù)據(jù)及計(jì)算結(jié)果填在表中.
燒杯和食用油的總質(zhì)量m1/g | 燒杯和剩余食 | 量筒中食用油的質(zhì)量 | 量筒中食用油的體積 | 食用油的密度 |
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