【题目】在水平桌面上放有一足够高的薄壁柱形容器,其底面积为S,内部盛有适量水(已知密度为ρ水)。现将用不可伸长细线相连的柱形物体A及实心金属球B放入容器,稳定后A、B两物体在水中处于如图24所示的状态。已知物体A的密度为ρA、横截面积为SA且长为L,金属球B密度为ρB、体积为VB。请解答如下问题
(1)在图中画出金属球B在竖直方向受力的示意图
(2)求出A、B放入容器后,水对容器底压强的增加量
(3)若向容器中再缓缓注水,细线拉力随时间变化图象如图所示,求t1时刻到t2时刻这段时间内加水总质量的可能值。
【答案】 物体B受到重力、支持力及浮力作用,图略 △P =(ρA SALg +ρ水VBg )/S ①若注水到t1时刻,物体B仍对容器底有压力,则t1-t2这段时间注入水的深度为
△h1=(ρ水-ρA)L/ρ水
进而得这段时间注入水的质量为
M1=ρ水 (S-SA)△h1=(ρ水-ρA)(S-SA)L
②若注水到t2时刻,A、B组合体恰好处于漂浮状态,有浮力增加量
△F浮=( ρB-ρ水)VBg=ρ水gSA△h2
进而求得注入水的质量为
M2=ρ水(S-SA) △h2=(ρB -ρ水) (S-SA) VB/SA
【解析】解:(1)浸在水中的金属球受重力、支持力和浮力的作用,因为A漂浮,绳子松弛,则绳子对金属球B没有拉力,金属球B在竖直方向受力的示意图如下:
(2)A、B放入容器后,A漂浮,B沉底,则它们所受的总浮力为
,
所以水对容器底压强的增加量为
;
(3)①若注水到t1时刻,物体B仍对容器底有压力,则t1-t2这段时间注入水的深度为,则物体A受到的浮力的变化量
(其中
为浸没时A受到的浮力,原来A漂浮,则原来受到的浮力等于GA),所以
,
则△h1=(ρ水-ρA)L/ρ水
进而得这段时间注入水的质量为
M1=ρ水 (S-SA)△h1=(ρ水-ρA)(S-SA)L;
②若注水到t2时刻,A、B组合体恰好处于漂浮状态,有浮力增加量
△F浮=GB- =( ρB-ρ水)VBg=ρ水gSA△h2
进而求得注入水的质量为
M2=ρ水(S-SA) △h2=(ρB -ρ水) (S-SA) VB/SA
即t1时刻到t2时刻这段时间内加水总质量的可能值为(ρ水-ρA)(S-SA)L或(ρB -ρ水) (S-SA) VB/SA;
答:(1)力的示意图见解析;(2)A、B放入容器后,水对容器底压强的增加量为;(3)
t1时刻到t2时刻这段时间内加水总质量的可能值为(ρ水-ρA)(S-SA)L或(ρB -ρ水) (S-SA) VB/SA;
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【题目】小明和小红在实验室做“测量盐水密度”的实验。
小明的实验:
(1)他将天平放在水平桌面上,游码置于标尺的零刻度处,发现刻度盘的指针偏左,则需向__________调节平衡螺母使横梁平衡;
(2)在烧杯中倒入适量盐水,称出烧杯与盐水的总质量为75g;
(3)将烧杯中一部分盐水倒入量筒中(如图所示)则量筒内盐水的体积是_____cm3。再称量烧杯和剩下的盐水总质量时,发现加减砝码总不能使天平平衡,这时应______使天平平衡;
(4)当天平再次平衡时,盘中砝码及游码的位置如图所示,则盐水密度______kg/m3。
小红的实验:
她选用的器材只有天平、水(ρ水已知)、盐水和烧杯,也测出了盐水的密度。请你完成她剩余的步骤。
①称出空烧杯的质量记为m1,
②将适量的水倒入烧杯中,____________________
③将水倒掉擦干后,再在烧杯里倒入盐水至标记线,称出烧杯和盐水的总质量记为m。
④则盐水的密度表达式____________________
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【题目】小赵同学在一次实验中,测出了玩跳棋用的玻璃球(直径约1cm)的密度.他使用的实验器材为:托盘天平、砝码、小烧杯、溢水杯和足量的水(水的密度ρ水为已知量).他的实验步骤如下:
①把天平放大水平桌面上,调节平衡螺母,让天平平衡
②用天平测出5个玻璃球的总质量m1
③用天平测出空烧杯的质量m2
④在溢水杯中装入适量的水,让水面刚好到达溢水口,将烧杯放大溢水口下方,将已测出质量的5个玻璃球轻轻放入溢水杯中,溢出的水全部进入烧杯
⑤用天平测出溢出的水和烧杯的总质量m3
⑥整理器材,计算出玻璃球的密度
问题:(1)小赵计算玻璃球密度的表达式应该为 .
(2)实验中,小赵用了5个玻璃球,而不是1个玻璃球,这样做的优点是什么?
答: .
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【题目】如图所示电路中,电源电压恒为18V,电流表量程为0~0.6A,电压表量程为0~15V,滑动变阻器的规格为“80Ω 1A”,小灯泡L标有“6V 3W”字样(不计温度对灯丝电阻的影响)。闭合开关,在保证灯泡两端电压不超过额定值及电表均安全的情况下
A. 变阻器允许接入电路的最大阻值是60Ω
B. 整个电路消耗的最大总功率是9W
C. 小灯泡消耗的最小功率是0.75W
D. 变阻器的功率可达3.5W
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【题目】在“探究浮力的大小限什么因素有关”时,同学们提出了如下猜想
猜想一:可能跟物体的密度有关
猜想二:可能跟物体浸入液体中的体积有关
猜想三:可能跟物体浸入液体中的深度有关
为了验证上述猜想,老师提供给同学们如下器材:量程足够大的弹簧测力计、装在烧杯里的足量水和细线,另有四个金属块可供选择。请回答下列问题:
(1)若四个金属块分别为;
A.200g铁块 B.30cm3铁块 C.200g铝块 D.30cm3铝块
则在验证猜想一时,应选择上述的______________(填字母)两个金属块,并将它们分别浸没在水中,测出其所受的浮力进行比较
(2)在验证猜想三时,有的同学设计了如图所示的探究方案:先读出弹簧测力计下挂的某一金属块的重,然后依次把它缓缓地浸入水中的不同深度,测出其所受的浮力进行比较,最后得到结论。请你指出此探究方案存在的问题。
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【题目】大爆炸理论认为,宇宙起源于137亿年前的一次大爆炸。除开始瞬间外,在演化至今的大部分时间内,宇宙都是膨胀的。若标志宇宙大小的宇宙半径R和宇宙年龄t的关系如图所示,图中AB为直线,BC为向上弯曲的曲线,则
A. AB和BC均说明宇宙在匀速膨胀
B. AB和BC均说明宇宙在加速膨胀
C. AB说明宇宙在匀速膨胀,BC说明宇宙在加速膨胀
D. AB说明宇宙在匀速膨胀,BC说明宇宙在减速膨胀
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【题目】测“灯泡的功率”的实验中,所用的实验器材有0﹣15V的学生电源,额定电压为2.5V的灯泡,规格为“60Ω 2A”的滑动变阻器以及电压表、电流表、开关和导线。
(1)如图甲所示,将电源电压调到3V,请你用笔画线代替导线将实物电路连接完整,要求闭合开关后,滑片向左移动,灯泡变亮_____________。
(2)连好电路闭合开关后,发现灯泡不发光,电流表电压表都有轻微的偏转,则原因是_______。
(3)解决问题后闭合开关、移动滑片使灯泡两端的电压为1.3V,此时电流表的示数如图乙所示,为_______A;要测得灯泡的额定功率,应将滑片向_______(“左”或“右”)端滑动。
(4)通过移动滑片,分别记下多组对应的电压表和电流表的示数,并绘制成如图丙所示的U﹣I图象,根据图象提供的信息,可计算出灯泡的额定功率是_______W。
(5)(拓展)实验结束后,小明将灯泡换成定值电阻,将学生电源调到15V,通过更换三个不同的电阻(10Ω、20Ω、30Ω)来探究电流与电阻的关系,用20Ω的电阻替换为某一个电阻后,为了保证定值电阻两端的电压不变,他使滑动变阻器连人电路的阻值变大,则这个电阻是_______ ;为了顺利完成这三次实验,定值电阻两端的电压最小为_______V。
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【题目】电子带负电,原子不带电,说明原子内存在着带正电荷的部分,它们是均匀分布还是集中分布的呢?1910年英国科学家卢瑟福进行了著名的α粒子轰击金箔实验。实验做法如图1:绝大多数α粒子穿过金箔后仍沿原来的方向前进,但是有少数α粒子却发生了较大的偏转,并且有极少数α粒子的偏转超过90°,有的甚至几乎达到180°,像是被金箔弹了回来。
(猜想与假设)α粒子遇到电子后,就像飞行的子弹碰到灰尘一样运动方向不会发生明显的改变,而结果却出乎意料,除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上,否则大角度的散射是不可能的。
(解释与结论)
(1)大多数α粒子不改变原来的运动方向,原因是_____。
(2)若原子质量、正电荷在原子内均匀分布,则极少数α粒子就_____(填“会”或“不会”)发生大角度散射。卢瑟福所说的“除非原子的大部分质量集中到了一个很小的结构上”中的“很小的结构”指的是_____。
(3)科学家对原子结构的探究经历了三个过程,通过α粒子散射实验,你认为原子结构为如图2的_____。
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【题目】如图所示,小含同学做测量小灯泡电功率的实验(小灯泡上标有“2.5V”字样)。
(1)请你在如图甲中将他未连接完的电路连接完整__ 。
(2)实验过程中,当电压表的示数为2V时,电流表的示数如图乙所示,则电路中电流大小为___________A,此时小灯泡的电功率为___________W。要使小灯泡正常发光,应将滑动变阻器的滑片P向___________(填“左”或“右”)调节。
(3)做完此实验后,小含同学还想测量一只阻值约为数百欧的电阻R的阻值,与其他同学讨论后,他通过增加一电阻箱R0(0~9999Ω 5A)、定值电阻(200Ω 2A)、单刀双掷开关等器材,设计出了如图所示的甲、乙两种方案。在甲、乙两种方案中,方案___________(填“甲”或“乙”)可以让测量结果更准确,理由是_________________________________。(电表均为完好的实验室常用电表)
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