【题目】底面积为0.2m2高为1米的柱形容器,容器重为200牛,容器中装满水。AB为一轻质杠杆,始终保持水平平衡,OA=1m OB=2m, AC为一始终处于竖直状态的轻质硬质细杆,与柱体C相连,且始终与C 上表面垂直。物体C的底面积为0.1m2,C的上表面与液面相距0.2m,下表面与容器底相距0.3m,质量为50kg的人站在水平地面且举起手来作用在杠杆B点,与地面接触面积为0.05m2,未放水时,人对地面的压强为12000Pa,容器以每秒5kg的速度从底部向外放水,细杆AC能承受的最大拉力为200N。求:
(1)物体C的密度;
(2)细杆AC刚好不受力时,容器对地面的压强;
(3)人对地面的压强与放出液体m的关系式,并定量做出p-m图像。(表述更清楚点)
【答案】(1);(2) 7000Pa;(3)见解析
【解析】
(1)人对地面的压强为12000Pa,根据可知,此时人对地面的压力为
人的重力为500N,人对地面的压力为600N,所以此时杠杆B点对人有向下的压力,大小为
所以人对杠杆的力方向向上,大小为
根据杠杆平衡条件可得,细杆对杠杆A点的力方向向上,大小为
对物体C进行受力分析可知,物体C受到自身重力GC,方向竖直向下、水对其的浮力F浮,方向竖直向上以及细杆对其的压力FC,方向向下。由受力平衡可知
由题意可知,物体C的底面积是0.1m2,结合容器高为1m可知物体C的高度h为0.5m。物体C的体积为
物体C浸没在水中,结合及阿基米德定律可得
物体受到的浮力为
解得物体C的密度为
(2)细杆AC刚好不受力时,物体C只受重力和浮力,且重力等于浮力,即
解得此时物体C浸没在水中的高度为
此时物体C露出水面的高度为0.2m,如图中3所示,
当细杆AC刚好不受力时,水面的位置在图中虚线3的位置。所以此时需要放出水的体积为为
容器内原来水的体积为
此时容器内剩余水的体积为
容器对地面的压力为
根据可得,容器对地面的压强为
(3)结合(1)(2)和图可知,对物体C进行分段分析。
①在阶段,根据题意可知,容器放出水的质量为
此阶段容器放出水的质量范围为
因为物体C受力情况与(1)中一样,即人受力情况不变,所以,此时人对地面压强不变为
②从物体C刚露出水面到细杆AC刚好不受力,为过程,同理可得,此阶段容器放出水的质量范围为
这段时间内每放出质量为m的水,液面下降的高度为
此时物体C受到的浮力为
结合(2)可知物体C的受力情况可知,AC对杠杆的力向上为
根据杠杆平衡条件可知,杠杆对人的力向下为
人对地面的压力为
人对地面的压强为
③在图中3位置,物体C不再受到细杆AC对其的压力。继续放水,物体C重力不变,浮力减小,此时,细杆AC对其有向上的拉力,当AC承受的最大拉力为200N,结合阿基米德原理可得此时物体浸没在水中的高度为
代入数据解得,此时液面的位置如图中4所示。在
阶段,同理可得,此阶段容器放出水的质量范围为
这段时间内每放出质量为m的水,液面下降的高度为
此过程刚开始时物体浸没在水中的深度
在此过程中,物体受到浮力的变化式为
结合物体C的受力情况可知,AC对杠杆的力向下为
根据杠杆平衡条件可知,杠杆对人的力向下为
人对地面的压力为
人对地面的压强为
④当细杆被拉断之后,水直至放空,则m的取值范围为
人对地面的压力为
人对地面的压强为
综上所述,人对地面的压强与放出液体m的关系式
图像如图所示
答:(1)物体C的密度;
(2)细杆AC刚好不受力时,容器对地面的压强是7000Pa;
(3)人对地面的压强与放出液体m的关系式
图像
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【题目】如图甲所示的电路中,R1为定值电阻,R2为滑动变阻器,电源电压不变。闭合开关S后,滑片P从a端移动到b端,电流表示数I与电压表示数U的变化关系图像如图乙,则( )
A.电源电压为4V
B.电阻R1的阻值为
C.电路的最小功率是0.4W
D.滑片在中点时,电阻R1和滑动变阻器R2消耗的功率比为1∶1
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【题目】如图所示为一款雪地摩托车,空车质量为90kg。求:(燃油的热值取q=4.0×107J/kg,g取10N/kg)
(1)雪地车载着质量为50kg的人静止在水平地面上,雪地车与地面接触的总面积为20dm2,雪地车对地面的压强是多少?
(2)雪地车以36km/h的速度在水平地面匀速直线行驶,输出功率为8kW,则雪地车所受阻力是多少?
(3)若雪地车以8kW的输出功率行驶2h,消耗了3.6kg燃油,则雪地车发动机的效率是多少?
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【题目】生活处处有物理,留心观察皆学问。
(1)菜刀磨的很锋利是为了减小受力面积从而增大_____;
(2)包饺子时用手捏饺子可捏出漂亮的花纹,这说明力可以改变物体的_____。饺子在水中煮一会儿就会浮上来,是因为受热膨胀,浮力_____(选填“增大”,“减小”或“不变”);
(3)图1是对冰加热过程中的温度随时间变化的图线。图中_____段表示冰的熔化过程,这是一个_____(填“吸”或“放”)热过程;
(4)图2中左右两根手指受到的压强较大的是_____(填“左”或“右”)边的手指;
(5)如图3所示,容器中盛有一定量的水,静止放在斜面上,根据以上结论判断容器底部A、B、C三点的压强pA、pB、pC中最大的是:_____。
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【题目】如图甲所示的电路,电源电压保持不变,滑动变阻器上标有“10Ω 1 A”,闭合开关S,调节滑动变阻器的滑片,使其从最右端向左滑动到a点时,小灯泡恰好正常发光。在图乙中绘制出电流表与两电压表示数关系的图像,下列说法中正确的是( )
A.电源电压为6 V
B.小灯泡的额定功率为2 W
C.整个电路的最小功率为0.9W
D.滑片在a点时,小灯泡与滑动变阻器的功率之比为1:5
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【题目】在研究“阻力对物体运动的影响”的实验中,让小车从斜面的同一高度由静止滑下,观察小车沿不同材料的水平表面上滑行的距离,如图。
(1)让小车从斜面的同一高度由静止滑下的目的是使小车到达水平面时______相同;
(2)可以看到小车沿木板表面滑行的距离最长,是因为小车在木板表面受到的阻力最______(填“大” 或“小”);
(3)实验表明:表面越光滑,小车运动的距离越______。进而推理得出:假如小车受到的阻力为零,小车将______。
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【题目】如图所示的四个过程将动能转化为势能的是
A. 塑料圆筒滚动时皮筋越拧越紧
B. 麦克斯韦滚摆向低处滚动
C. 运动员用拉弯的弓把箭射出去
D. 人造地球卫星从远地点向近地点运动
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【题目】如图所示,小明在做模拟“蹦极”的小实验,一根橡皮筋一端系一个小石块,另一端固定在A点,B点是橡皮筋不系小石块自然下垂时下端所在的位置,C点是小石块从A点自由释放后所能达到的最低点,不考虑空气阻力作用,下列说法正确的是( )
A.从A点下落到C点的过程中,小石块减少的重力势能全部转化为动能
B.从B点下落到C点的过程中,小石块受到的弹力一直增大
C.从B点下落到C点的过程中,小石块的速度先增大后减小
D.小石块在C点时,受到平衡力的作用
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【题目】如图甲所示为一自制握力测试器,虚线框内部分为握力测试端,B固定不动连接于轻弹簧一端,A端与金属片P相连并连接弹簧另一端,弹簧电阻不计,A、B与手接触处绝缘。
(1)电路设计:要使握力计能正常工作,下列电路连接正确的是(______)
A.点“1”与点“2”连接
B.点“1”与点“3”连接
C.点“2”与点“3”连接
(2)正确完成电路连接后,闭合开关S,改变施加在A、B两端握力大小,发现电压表示数始终不变且不为零,发生故障的原因可能是(______)
A.R0断路 B.R1短路
C.电压表短路 D.金属滑片P处断路
(3)刻度调试:当A、B端不受握力时,使金属滑片P处于R1的a端,此时电压表的示数为零。当A、B端所受握力为10N时,金属滑片P刚好指在R1上距离a端长度处,请计算回答“10N”应标在电压表_____伏的位置上?(电阻R0=5Ω,电阻R1=20Ω,电源电压U=3.0V,电压表的量程为 0~3.0V)
(4)若金属滑片P在a端时,弹簧刚好处于原长,弹簧所受压力和弹簧压缩量之间的变化关系如图乙所示。当电压表示数如图丙所示,此时对应的握力为 _____N。
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