【点评】做出杠杆中的最小动力可以按照以下几个步骤进行: 1、确定杠杆中的支点和动力作用点的位置, 2、连接支点与动力作用点,得到最长的线段, 3、经过动力作用点做出与该线段垂直的直线, 4、根据杠杆平衡原理,确定出使杠杆平衡的动力方向.
27.为迎接2016年巴西里约奥运会,我国体育健儿在紧张地备战.如图,某举重运动员在一次训练中,用0.8s的时间将160kg的杠铃举高1.7m,g取10N/kg.请计算: (1)该运动员这一次举起杠铃的过程中至少作了多少焦耳的功? (2)该运动员举起杠铃的功率至少是多少瓦特?
【考点】功的计算;功率的计算.
【分析】(1)已知杠铃的质量和举高的高度,根据公式W=Gh=mgh可求该运动员这一次举起杠铃的过程中做的功.
(2)知道做功的时间,根据公式P=可求做功的功率. 【解答】解:
(1)杠铃所受重力:G=mg=160kg×10N/kg=1600N,
该运动员这一次举起杠铃的过程中做的功:W=Gh=1600N×1.7m=2720J; (2)运动员举起杠铃的功率: P==
=3400W.
答:(1)该运动员这一次举起杠铃的过程中至少做了2720J的功; (2)该运动员举起杠铃的功率至少是3400W.
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【点评】本题考查做功和功率的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,要记住做功的条件是有力作用在物体上和物在力的方向上移动的距离.
28.如图所示,平底茶壶的质量是400g,底面积是40cm2,内盛0.6kg的水,壶中水面到壶底的高度为12cm,放置在面积为1m2的水平桌面中央.g取10N/kg.试求: (1)茶壶对桌面的压强; (2)水对茶壶底部的压力.
【考点】压强的大小及其计算;压力及重力与压力的区别;液体的压强的计算. 【分析】(1)根据G=mg求出茶壶和水的总重力;壶对桌面的压力等于总重力,根据p=求出压强;
(2)根据p=ρgh求出水对壶底的压强,利用F=pS求出压力. 【解答】解:(1)茶壶和水的总重:
G=(m壶+m水)g=(0.4kg+0.6kg)×lON/kg=10N; 壶对桌面的压力F=G=10N, 底面积S=40cm2=4×10﹣3m2, 茶壶对桌面的压强: p1==
=2.5×103Pa;
(2)水深h=12cm=0.12m, 水对茶壶底部的压强:
p2=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa, 由p=得水对茶壶底部的压力: F′=p2S=1.2×103Pa×4×10﹣3m2=4.8N. 答:(1)茶壶对桌面的压强为2.5×103Pa; (2)水对茶壶底部的压力为4.8N.
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【点评】此题主要考查的是学生对重力、液体压强、固体压强计算公式的理解和掌握,基础性题目.关键是知道壶对桌面的压力等于总重力.
四、实验与探究题
29.在探究“二力平衡条件”的实验中,小刚同学采用的实验装置如图甲所示,小华同学采用的实验装置如图乙所示.当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,它受到的力是相互平衡的.
(1)这两个实验装置中,小刚认为装置 乙 更科学,因为滚动摩擦比滑动摩擦更 小 .(2)在装置乙中,将小车旋转一定角度,松手后,发现小车不能保持平衡,这样操作的目的是为了探究相互平衡的二力是否在 同一条直线上 .
【考点】二力平衡的概念.
【分析】(1)探究水平方向拉力的大小关系时,尽可能减小摩擦力对实验过程的影响; (2)掌握二力平衡条件:作用在同一物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上;根据实验操作及现象判断哪个条件发生了变化.
【解答】解:(1)乙装置更合理,小车与桌面间属于滚动摩擦,滚动摩擦比滑动摩擦小得多,减小了摩擦力对实验的影响;
(2)用手将小车扭转一个角度,这样两个力不在同一直线上,松手后,发现小车不能保持平衡,这样操作的目的是为了探究相互平衡的二力是否在同一条直线上. 故答案为:(1)乙;小;(2)同一条直线上.
【点评】此题考查了探究二力平衡实验中选择实验器材需要注意问题及实验中的一些重要步骤,牢固掌握二力平衡的四个条件,用好控制变量法是关键.
30.如图所示,是用压强计探究液体内部压强特点的情境.
(1)甲、乙、丙三图中为同一种液体,比较甲图、乙图和丙图,可以得到: 在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等 ;
(2)在乙图中把探头慢慢下移,可以观察到U型管两边液面的高度差增大,从而得到:在同一种液体里,液体的压强随 深度 的增加而增大;
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(3)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,则可以观察到U型管两边液面的高度差 变大 .
【考点】探究液体压强的特点实验.
【分析】(1)此题用到了常用的研究方法﹣﹣控制变量法.比较图甲、图乙和图丙,是控制液体的密度相同,深度相同,改变压强计金属盒的方向,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和方向有关.
(2)在乙图中把探头慢慢下移,是控制液体的密度相同,改变液体的深度,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和液体的深度有关.
(3)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,是控制深度相同,改变液体的密度,观察U形管两侧的液面高度差是否相等,得出液体内部压强是否和液体的密度有关
【解答】解:(1)比较甲图、乙图和丙图,控制液体密度和深度不变,改变探头的方向,U形管两侧的液面高度差相等;可以得到:在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等. (2)在乙图中把探头慢慢下移,控制液体的密度不变,改变深度,可以观察到U型管两边液体的高度差增大,可以得到:在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大; (3)在乙图中,若只将烧杯中的水换成盐水,其他条件不变,控制深度不变,把水换成盐水,密度变大,液体压强变大,则可以观察到U型管两边液体的高度差变大.
故答案为:(1)在同一深度,液体内部向各个方向的压强相等;(2)深度;(3)变大. 【点评】此题主要考查的是液体内部压强的规律以及液体内部压强的影响因素,注意转换法、等效替代法和控制变量法在实验中的运用.
31.小明学习了浮力知识后,想利用一弹簧测力计个和一铁块制作一个测定液体密度的仪器,如图甲所示.G取10N/kg,铁的密度ρ铁=7.9×103kg/m3.
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(1)首先,他测得此铁块重为G=7.9N,铁块的体积V=1×10﹣4m3;然后,将铁块浸没在待测液体中,设此时弹簧测力计的示数为F,则待测液体的密度表达式为ρ=
(相关物理量用题目中的字母符号表示).小明依据此规律,在
测力计右侧标注出了液体的密度值,做成了一支密度计.
(2)当利用该密度计测某液体密度时,指针在6.9N的位置,则该液体的密度为 1.0×103 kg/m3.
(3)图乙中能正确反映液体的密度ρ与测力计示数F之间关系的是 丙 . 【考点】阿基米德原理.
【分析】(1)知道铁块重G,利用G=mg=ρvg求铁块的体积;
(2)知道金属块浸没液体中弹簧测力计的示数,利用称重法求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求液体的密度.将F=6.9N代入即可求得该液体的密度.
(3)甲图中F随ρ的增大而增大,乙图中F先随ρ的增大而增大,后不变;丙图中F随ρ的增大而减小;丁图F先随ρ的增大不变,后减小;据此可对四个图象做出判断; 【解答】解:(1)将铁块浸没在待测液体中,则V排=V, 根据称重法可知:F浮=G﹣F, 则:ρ液gV排=G﹣F, 所以,ρ液=
=
=
,
(2)当指针在6.9N的位置,即F=6.9N, 则ρ液=
=
=1.0×103kg/m3,
(3)根据中ρ液=
的增大而减小,故初步判断只有C可选.
可以看出,液体的密度ρ随弹簧测力计的示数F
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