【题目】某公交车以天然气(主要成分是甲烷气体)为燃料,满载乘客时总质量是6000kg,车轮与地面接触总面积0.6m2.在满载情况正常行驶100km需要消耗天然气25m3,行驶中受到的平均阻力为车重的0.06倍。(已知该天然气的热值是3.6x107J/m3,g取10N/kg)
(1)为便于储存,可以通过___________和___________的方式对天然气进行液化处理?
(2)公交车满载静止时对水平地面的压强有多大_____?
(3)在满载情况下正常行驶时,公交车发动机的效率是多大_____?若能将损失掉的能量收集起来加以利用,则正常行驶100km损失掉的能量能将多少吨的水从20℃加热到沸腾_____?[标准大气压,c水=4.2x103J/(kg℃),结果保留1位小数]
【答案】 降低温度 )压缩体积 公交车满载静止时对水平地面的压强为1×105Pa 在满载情况下正常行驶时,公交车发动机的效率是40% 正常行驶100km损失掉的能量能将1.6t的水从20℃加热到沸腾
【解析】(1)通过降低温度和压缩体积的方式,可以将天然气由气态变为液态,便于储存;(2)公交车满载时的总重力:G=mg=6000kg10N/kg=60000N;静止时对水平地面的压力:F=G=60000N,受力面积S=0.6m2,对地面的压强:p=
=1×105Pa.(3)公交车行驶中受到的平均阻力f=0.06G=0.06×60000N=3600N,因为公交车匀速行驶,所以公交车受到的牵引力和阻力是一对平衡力,大小相等,公交车受到的牵引力F=f=3600N,正常行驶100km牵引力做的功:W=Fs=3600N
100
103m=3.6
108J;天然气完全燃烧放出的热量:Q放=Vq=25m3
3.6
107J/m3=9
108J,公交车发动机效率:η=
100%=40%;损失掉的能量:Q损失=Q放﹣W=9
108J﹣3.6
108J=5.4
108J,由题意可知,水吸收的热量Q吸=Q损失=5.4×108J,由Q吸=cm△t可得水的质量:m=
≈1607kg≈1.6t。
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【题目】如图甲所示,一个柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2,高为12cm,质量为900g的均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根细绳(细绳体积忽略不计)连在一起,已知细绳长度为L=8cm。现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示,若继续缓慢向容器中加水,直到细绳被拉断,然后停止加水,如图丙所示,细绳拉断前、后木块静止时,水对容器底部压强的变化量为50Pa,(整个过程中无水溢出),则下列说法正确的是
A. 木块A的密度为7.5×103kg/m3
B. 容器的底面积为200cm3
C. 细绳拉断前物体所受到的浮力为10N
D. 最后容器中水的总质量为4.5kg
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【题目】在探究“浮力大小跟哪些因素有关”的实验中。
(猜想和假设)
小李同学猜想:浮力大小可能与液体密度、物体浸在液体中的体积、物体浸在液体中的深度有关。
(设计、进行实验)
为了验证以上猜想,小李同学进行了如图所示的一系列实验:
(分析与论证)
(1)由①~④实验现象可以看出:当物体浸入液体的过程中,所受的浮力_______,而当物体完全浸没液体中时,所受的浮力_______。(选填“变大”、“变小”或“不变”)说明浮力与_______有关。
(2)⑤中弹簧测力计的读数是_______N,比较④、⑤的实验数据可知:物体浸没在水中所受的浮力_______(选填“>”、“﹦”或“<”)浸没在盐水中所受的浮力,两者对比可说明浮力与_______有关。
(评估)
通过实验分析,小李得出结论:“物体所受的浮力与液体密度、物体浸在液体中的体积有关,与物体浸在液体中的深度无关”。这一结论的不妥之处是:_______。
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【题目】小明和小雨通过实验探究将物体浸入液体的过程中,容器底部受到液体压力的变化情况。如图所示,他们将重力分别为30N和40N的甲、乙两个柱形物体,先后挂在弹簧测力计下,并将其逐渐浸入同一薄壁柱形容器的液体中(液体不溢出).他们读出测力计示数F,并测得容器底部受到液体压力F底,然后根据相关物理量计算出物体所受浮力F浮,将数据记录在表一、表二中。
表一 物体甲的重力为30N
实验序号 | F(N) | F浮(N) | F底(N) |
1 | 20 | 10 | 30 |
2 | 16 | 14 | 34 |
3 | 12 | 18 | 38 |
4 | 8 | 22 | 42 |
5 | 4 | 22 | 42 |
表二 物体乙的重力为40N
实验序号 | F(N) | F浮(N) | F底(N) |
6 | 30 | 10 | 30 |
7 | 25 | 15 | 35 |
8 | 18 | 22 | 42 |
9 | 10 | 30 | 50 |
10 | 8 | 30 | 50 |
(1)小明分析比较实验序号_____后得出结论:不同柱形物体浸入液体中,物体所受浮力相同,容器底部受到液体压力相同。
(2)小雨分析比较实验序号1、2、3、4或6、7、8、9后得出初步结论:同一柱形物体浸入液体中,_____越大,容器底部受到液体压力越大。
(3)分析实验序号4与5(或9与10)的数据,发现测力计示数F不同,物体所受浮力F浮和容器底部受到液体压力F底均相同,出现这种情况的原因是:_____。
(4)两位同学仔细分析表一(或表二)的数据,并通过一定的计算,可知容器内液体的重力为_____N。
(5)分析实验序号2和7可以得出,容器底部受到液体压力的增加量分别为_____N和_____N。
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【题目】如图所示装置是老师制作的“杠杆力臂演示仪”。杠杆自身质量和摩擦可忽略不计,O为支点,A、D为左右两端点。AO=0.6m,OB=0.2m。在作为竖直背景面的白纸上作有以O为圆心、OB长为半径的圆(图中虚线圆所示),在图中末画出作为背景的白纸。
(1)实验时在A点挂上重物G,为使杠杆在水平位置平衡,需在B点沿竖直向下方向施加15N的拉力FB,则G为___________N。
(2)保持A点所挂重物不变,撤去拉力FB,在BD间的C点(如图)施加一个大小也为15N的拉力F,为使杠杆仍在水平位置平衡,试在图上准确画出此力F的方向____。
(3)在上述(2)中,保持拉力F大小15N不变。当在BD间任一位置施加该拉力时,为使杠杆始终能在水平位置平衡,发现拉力方向延长线均需要满足___________的要求,表明使物体产生转动效果的因素,除了与力的大小有关,还与___________有关。
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【题目】如图所示,水平桌面上玻璃杯中装有适量的水。将重12N的金属球挂在弹簧测力计的挂钩上,手提弹簧测力计使金属球没入水中(玻璃杯中水未溢出),静止时弹簧测力计的示数为9.6N,水深23cm.已知玻璃杯的内底面积为80cm2.求:
(1)金属球受到的浮力;
(2)金属球排开水的体积;
(3)金属球的密度;
(4)把金属球从水中取出后,水对玻璃杯底的压强和压力。
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【题目】为了给立方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的,老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。
(1)分析BC段:随着h的增大,工件所受的浮力大小将_______,油对工件下底面的压强大小将_______(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)若A点的坐标为(﹣a,0),则a=_______,从图象分析,a表示了工件一个物理量的值,这个量就是工件的_______;
(3)工件在D点时受到的浮力为_______N。
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【题目】跳绳是一种简便易行的锻炼方式。如图所示描绘了小明同学某次跳绳时重心移动的高度h随时间t 变化的图象。按图象中的规律跳绳,小明1min能完成的跳绳个数为_____个,若他质量为50kg,则在此过程中,他跳一次做功_____J,他克服重力做功的功率为_____W.(g取10N/kg)
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【题目】小兰同学用托盘天平和量简测量一小石块的密度,图甲是调节天平时的情形,图乙和图丙分别是测量石块质量和体积时的情形,下列说法正确的是
A. 甲图中应将平衡螺母向左调,使横梁平衡
B. 乙图中测石块质量时,天平的读数是44.8g
C. 由两图量简的示数测得石块的体积是20
D. 计算出石块的密度是2.2×103kg/m3
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