的关系式。 指出改装的密度计刻度是否均匀?改装后密度计的分度值是多少?决定密度计量程大小的关键因素是什么?
(3)计算说明密度为2.0?10kg/m的刻度应该标在弹簧测力计的哪个位置? 解:(1)合金块浸没在液体中静止时受到重力G0、浮力F浮、拉力F拉的作用 它们之间的关系为:F拉?F浮?G0 由公式?=m/V得:G0?m0g??0gV0 由阿基米德原理F浮??液gV浮得:F浮??液gV0 所以F拉??液gV0??0gV0………………………①
33当合金块浸没在水中时:3.0N?1.0?10kg/m?10N/kg?V0??0?10N/kg?V0…② 33合金块浸没在煤油中时:3.2N?0.8?10kg/m?10N/kg?V0??0?10N/kg?V0…③ ?43由②③得:V0?1.0?10m
33?0?4.0?103kg/m3
33(2)由①得?液??0?F拉/gV0?4?10?1?10F拉……………④ 由④可知:
?液与F拉之间存在线性函数关系,改装的密度计刻度是均匀的。
由④可知:当F拉?4N时,?液?0
33当F拉?0时,?液?4.0?10kg/m
所以改装密度计的分度值为:4.0?10kg/m/20?0.2?10kg/m 由④得:决定密度计量程大小的关键因素是合金块的密度?0
33(3)将?液?2.0?10kg/m代入④得F拉?2.0N
3333密度计上密度值为2.0?10kg/m的刻度应该标在弹簧测力计的2.0N刻度位置。 6.(2019聊城,)如图所示,一容器放在水平桌上容器内装有0.2m深的水,(ρ水=1.0×33
10kg/m,g取10N/kg)求:
33
(1)水对容器底的压强;
333
(2)如果将体积为200cm,密度为0.8×10kg/m的木块放入水中,待木块静止后,浸在水中的体积有多大?
3
(3)取出木块,再将体积为100cm,重1.8N的一块固体放入水中,当固体浸没在水中静止
时,容器底部对它的支持力有多大? 解:(1)水的深度h=0.2m,则容器底部受到的水的压强:
33
p=ρ水gh=1.0×10kg/m×10N/kg×0.2m=2000Pa;
33﹣63
(2)木块的质量:m木=ρ木V木=0.8×10kg/m×200×10m=0.16kg, 木块所受重力:G木=m木g=0.16kg×10N/kg=1.6N, 由于ρ木<ρ水,所以,木块在水中静止后处于漂浮状态; 则F浮=G木=1.6N,
由F浮=ρ液gV排可得排开水的体积(浸在水中的体积): V排=
=
=1.6×10m。
3
﹣43
﹣43
(3)当固体浸没在水中时,其排开水的体积:V排′=V固体=100cm=1×10m,
33﹣43
则固体受到的浮力:F浮′=ρ水gV排′=1.0×10kg/m×10N/kg×1×10m=1N<1.8N, 即:F浮′<G固体,所以固体在水中静止时沉在容器底部,
则容器底部对它的支持力:F支=G﹣F浮′=1.8N﹣1N=0.8N。 答:(1)水对容器底的压强为2000Pa。
﹣43
(2)木块静止后,浸在水中的体积为1.6×10m。
(3)当固体浸没在水中静止时,容器底部对它的支持力为0.8N。
33
7.(2019威海,28)如图所示,某考古队用滑轮组将重4.8×10N,体积为100dm的文物打捞出水,定滑轮重100N.滑轮组上共有三根绳子a,b和c,其中a是悬挂定滑轮,b绕在定滑轮和动滑轮上,c悬挂文物,整个打捞过程始终缓慢匀速提升文物,文物完全浸没在水
33
中时,滑轮组的机械效率为95%(ρ水=1×10kg/m,g=10N/kg,绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计)。 请解答下列问题:
(1)文物浸没在水中时受到的浮力是多大? (2)动滑轮的重力是多大?
(3)在整个打捞过程中,a、b、c三根绳中哪根绳承受的拉力最大?该绳至少要承受多大的拉力? 解:(1)文物浸没在水中时排开水的体积:
33
V排=V=100dm=0.1m, 则文物受到的浮力:
3333
F浮=ρ水gV排=1.0×10kg/m×10N/kg×0.1m=1×10N; (2)因绳重、滑轮与轴的摩擦以及水的阻力均忽略不计, 则文物完全浸没在水中时,滑轮组的机械效率: η=
=
=
=95%,
即:=95%,
解得动滑轮重力:G动=200N;
(3)由图知,n=2,文物完全浸没在水中时,绳子自由端的拉力: F=(G﹣F浮+G动)=(4.8×10N﹣1×10N+200N)=2×10N,
即b绳承受的拉力:Fb=F=2×10N;
33
a绳承受的拉力:Fa=2F+G定=2×2×10N+100N=4.1×10N;
333
c绳承受的拉力:Fc=G﹣F浮=4.8×10N﹣1×10N=3.8×10N;
3
可见,a、b、c三根绳中a绳承受的拉力最大,该绳至少要承受4.1×10N的拉力。
3
答:(1)文物浸没在水中时受到的浮力是1×10N; (2)动滑轮的重力是200N;
3
(3)在整个打捞过程中,a、b、c三根绳中a绳承受的拉力最大,该绳至少要承受4.1×10N的拉力。
8.(2019潍坊,24)中国研制的“鲲龙”AG600是目前世界上最大的水陆两栖飞机,可用于森林灭火、水上救援等,其有关参数如表所示。 在某次测试中,飞机在水面以12m/s的速
633
度沿直线匀速行驶,水平动力的功率为2.4×10W.水的密度ρ水=1.0×10kg/m,g取10N/kg。 求:
33
3
3
(1)飞机以最大巡航速度飞行4000km所用的时间; (2)飞机在水面匀速行驶时,水平动力的大小;
(3)飞机关闭动力系统静止在水面上,达最大起飞质量时排开水的体积。 解:
(1)由v=可得所用时间:
;
(2)由P===Fv得水平动力:
;
4
(3)最大起飞质量m=53.5t=5.35×10kg, 因为飞机漂浮,
所以飞机受到的浮力:
45
F浮=G=mg=5.35×10kg×10N/kg=5.35×10N, 由F浮=ρ水V排g可得排开水的体积:
。
答:(1)飞机以最大巡航速度飞行4000km所用的时间为8h;
5
(2)飞机在水面匀速行驶时,水平动力的大小为2×10N;
(3)飞机关闭动力系统静止在水面上,达最大起飞质量时排开水的体积为53.5m。
3
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