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科目:初中物理 來(lái)源: 題型:閱讀理解
第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn),急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地,F(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船,船身(包括船員)質(zhì)量約17t,已知甲、乙兩地的水路距離為80km,船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。
(1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案;
(2)通過(guò)分析、計(jì)算,找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×103kg/m3)
二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng),磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋,在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí),被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。
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(1)使用電磁爐加熱食物時(shí),不產(chǎn)生明火,無(wú)煙塵,無(wú)廢氣,清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫(xiě)出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫(xiě)名稱(chēng)不寫(xiě)內(nèi)容,不少于10個(gè)可得滿分)。
(2)在使用電磁爐時(shí),爐和鍋之間的熱是由_______傳
遞給_______的。電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗______
____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能;若用該電磁爐1次蒸熟
5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min,那么,1次只蒸熟1個(gè)同樣
大小的饅頭大約需要________min。
(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示:
型號(hào) | 額定電壓 | 額定功率 | 功率調(diào)節(jié)范圍 | 溫度調(diào)節(jié)范圍 | 熱效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90% |
根據(jù)上表數(shù)據(jù),若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi),加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線,電磁爐工作電壓正常,在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?
三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來(lái)淋浴,這不僅能節(jié)省能源,而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說(shuō),太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí),地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示,曬水箱內(nèi)部是被涂黑的,箱體外加了保溫層,上面開(kāi)口并蓋有透明玻璃板。
在估測(cè)之前要首先弄清,透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板,把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方,他們發(fā)現(xiàn),兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度,和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。
(1)透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?
(2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并寫(xiě)出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。
(3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。
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四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí),通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響,而將其視為“理想儀表”,即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零,電壓表的內(nèi)電阻為無(wú)限大。實(shí)際上,電流表和電壓表都有一定電阻值,因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過(guò)自身電流大小的其阻值很小的電阻;可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以,把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí),就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻,或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣,電流表兩端就要有一定的電壓,電壓表中就要通過(guò)一定的電流,因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)待測(cè)電阻的電流。
1.現(xiàn)有一個(gè)量程為0.6A,內(nèi)電阻為0.13Ω的電流表,能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能,請(qǐng)說(shuō)明理由。若能,請(qǐng)說(shuō)明用它能測(cè)量的最大電壓值。
2.現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx,實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。
·電流表A1:量程100mA,內(nèi)電阻r1=4Ω
·電流表A2:量程500mA,內(nèi)電阻r2=750Ω
·電壓表V:量程10V,內(nèi)電阻r3=10kΩ
·變阻器R0:阻值約10Ω·定值電阻R1:阻值為10kΩ
·電池E:兩端電壓約l.5V
·開(kāi)關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)
(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材,并在虛線方框中畫(huà)出電路圖。
(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量,寫(xiě)出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。
五、(16分)圖3甲是使用汽車(chē)打撈水下重物的示意圖。汽車(chē)通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物,在整個(gè)打撈過(guò)程中,汽車(chē)以恒定的速度v=0.2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過(guò)程中汽車(chē)?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車(chē)開(kāi)始提升重物,忽略水的阻力和滑輪的摩擦,g取10N/kg。求:
(1)圓柱形重物的質(zhì)量;(2)圓柱形重物的密度;(3)打撈前,圓柱形重物上表面所受的水的壓力。
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六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究,請(qǐng)你也參與共同探討。
按下、扳起電飯煲的開(kāi)關(guān),有一種“粘連”“吸引”的感覺(jué),取出飯鍋,發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物.它可以上下彈動(dòng),能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過(guò)用
這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來(lái)研究它的工作情況,請(qǐng)回答他在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的如下問(wèn)題。
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(1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線,這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?
(2)將三腳插頭插入電源插座,不用按開(kāi)關(guān),指示燈就發(fā)亮,按下開(kāi)關(guān)后,指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開(kāi)關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒(méi)有影響?
(3)電飯煲工作了15min,會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”,這些“白氣”是怎樣形成的?
(4)電飯煲工作了25min,聽(tīng)到“啪”的一聲,指示燈不亮了。以此推測(cè),感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?
(5)聽(tīng)到“啪”的一聲后又過(guò)了l0min,指示燈又發(fā)光,一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下,不同種類(lèi)金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?
(6)要想獲得恒溫的溫水,你可以怎樣做?
(7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后,常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”,這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”,請(qǐng)問(wèn)這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?
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第十四屆全國(guó)初中應(yīng)用物理知識(shí)競(jìng)賽復(fù)賽試題
一、(14分)1998年某地區(qū)遭受特大洪澇災(zāi)害。為了抗洪搶險(xiǎn),急需在20h內(nèi)從甲地調(diào)運(yùn)65t鋼材到乙地,F(xiàn)僅剩下一艘滿載時(shí)排水量為80t的貨船,船身(包括船員)質(zhì)量約17t,已知甲、乙兩地的水路距離為80km,船行駛的平均速度為lOkm/h(不計(jì)水流速度)。
(1)請(qǐng)你設(shè)計(jì)一個(gè)完成此項(xiàng)任務(wù)的可行性方案;
(2)通過(guò)分析、計(jì)算,找出最佳方案。(鋼材的密度為7.9×103kg/m3)
二、(18分)圖l為一種電磁爐的原理示意圖。它是利用高頻電流在電磁爐內(nèi)部線圈中產(chǎn)生磁場(chǎng),磁化鐵磁材料制成的烹飪鍋,在鍋體形成無(wú)數(shù)小的渦流(感應(yīng)電流)而產(chǎn)生焦耳熱。同時(shí),被磁化的鐵磁材料分子因摩擦、碰撞而發(fā)熱。從而使鍋體自身發(fā)熱達(dá)到加熱食物的目的。
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(1)使用電磁爐加熱食物時(shí),不產(chǎn)生明火,無(wú)煙塵,無(wú)廢氣,清潔、安全、高效、節(jié)能。請(qǐng)寫(xiě)出電磁爐在使用中可能涉及的物理知識(shí)(只寫(xiě)名稱(chēng)不寫(xiě)內(nèi)容,不少于10個(gè)可得滿分)。
(2)在使用電磁爐時(shí),爐和鍋之間的熱是由_______傳
遞給_______的。電磁爐加熱食物的過(guò)程中消耗______
____能轉(zhuǎn)化為_(kāi)_________能;若用該電磁爐1次蒸熟
5個(gè)饅頭需用時(shí)間25min,那么,1次只蒸熟1個(gè)同樣
大小的饅頭大約需要________min。
(3)某款電磁爐性能參數(shù)如下表所示:
型號(hào) | 額定電壓 | 額定功率 | 功率調(diào)節(jié)范圍 | 溫度調(diào)節(jié)范圍 | 熱效率 |
SC---16 | 220V50Hz | 1600W | 450W--1600W | 70℃--2400℃ | (大于)90% |
根據(jù)上表數(shù)據(jù),若電磁爐在功率調(diào)節(jié)和溫度調(diào)節(jié)的范圍內(nèi),加熱溫度隨功率調(diào)節(jié)的變化圖象是一直線,電磁爐工作電壓正常,在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下,燒開(kāi)一鍋質(zhì)量為3kg、溫度為22℃的水最多需要多少時(shí)間(不計(jì)鍋吸熱及熱散失)?
三、(18分)有人在夏季用簡(jiǎn)易曬水箱給水加熱用來(lái)淋浴,這不僅能節(jié)省能源,而且很方便。李明和張華想利用這樣的裝置估測(cè)太陽(yáng)光對(duì)地球表面輻射的強(qiáng)度的大小。也就是說(shuō),太陽(yáng)光垂直照射地球表面時(shí),地球表面單位時(shí)間單位面積所獲得的能量是多少。實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示,曬水箱內(nèi)部是被涂黑的,箱體外加了保溫層,上面開(kāi)口并蓋有透明玻璃板。
在估測(cè)之前要首先弄清,透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量究竟占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?李明和張華各拿一塊實(shí)驗(yàn)用的玻璃板,把陽(yáng)光反射到墻上的同一個(gè)地方,他們發(fā)現(xiàn),兩塊反射光斑重疊處的強(qiáng)度,和太陽(yáng)光直接射到地上的強(qiáng)度差不多。
(1)透過(guò)玻璃板的太陽(yáng)光能量占太陽(yáng)輻射到玻璃板上的能量的百分之幾?你在得出這個(gè)結(jié)論時(shí)做了什么假設(shè)?假設(shè)的根據(jù)是什么?
(2)請(qǐng)你幫助他們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案,并寫(xiě)出具體的實(shí)驗(yàn)步驟。
(3)請(qǐng)你對(duì)這個(gè)實(shí)驗(yàn)方案的可行性做出評(píng)價(jià)。
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四、(18分)用電流表和電壓表測(cè)電流和電壓時(shí),通常并不考慮儀表本身電阻對(duì)待測(cè)電路的影響,而將其視為“理想儀表”,即認(rèn)為電流表的內(nèi)電阻為零,電壓表的內(nèi)電阻為無(wú)限大。實(shí)際上,電流表和電壓表都有一定電阻值,因而我們可以把電流表看成一個(gè)能顯示通過(guò)自身電流大小的其阻值很小的電阻;可以把電壓表看成一個(gè)能顯示自身兩端電壓大小的其阻值很大的電阻。所以,把電流表或電壓表接入待測(cè)電路時(shí),就相當(dāng)于在待測(cè)電路中串聯(lián)一個(gè)電阻,或并聯(lián)一個(gè)電阻。這樣,電流表兩端就要有一定的電壓,電壓表中就要通過(guò)一定的電流,因此實(shí)際上很難同時(shí)精確地測(cè)出待測(cè)電阻兩端的電壓和通過(guò)待測(cè)電阻的電流。
1.現(xiàn)有一個(gè)量程為0.6A,內(nèi)電阻為0.13Ω的電流表,能否用它測(cè)量某電路兩端的電壓?若不能,請(qǐng)說(shuō)明理由。若能,請(qǐng)說(shuō)明用它能測(cè)量的最大電壓值。
2.現(xiàn)要精確測(cè)量一個(gè)阻值約為8Ω的電阻Rx,實(shí)驗(yàn)室提供下列器材。
·電流表A1:量程100mA,內(nèi)電阻r1=4Ω
·電流表A2:量程500mA,內(nèi)電阻r2=750Ω
·電壓表V:量程10V,內(nèi)電阻r3=10kΩ
·變阻器R0:阻值約10Ω·定值電阻R1:阻值為10kΩ
·電池E:兩端電壓約l.5V
·開(kāi)關(guān)s、導(dǎo)線若干個(gè)
(1)選出你測(cè)量時(shí)所需的適當(dāng)器材,并在虛線方框中畫(huà)出電路圖。
(2)需要測(cè)量哪些物理量?根據(jù)所測(cè)物理量,寫(xiě)出被測(cè)電阻Rx的表達(dá)式。
五、(16分)圖3甲是使用汽車(chē)打撈水下重物的示意圖。汽車(chē)通過(guò)定滑輪牽引水下一個(gè)圓柱形重物,在整個(gè)打撈過(guò)程中,汽車(chē)以恒定的速度v=0.2m/s向右運(yùn)動(dòng)。圖3乙是此過(guò)程中汽車(chē)?yán)瓌?dòng)重物的功率P隨時(shí)間t變化的圖象。設(shè)t=0時(shí)汽車(chē)開(kāi)始提升重物,忽略水的阻力和滑輪的摩擦,g取10N/kg。求:
(1)圓柱形重物的質(zhì)量;(2)圓柱形重物的密度;(3)打撈前,圓柱形重物上表面所受的水的壓力。
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六、(16分)圖4為一種電飯煲的工作原理圖。下面是王寧同學(xué)對(duì)電飯煲工作原理的研究,請(qǐng)你也參與共同探討。
按下、扳起電飯煲的開(kāi)關(guān),有一種“粘連”“吸引”的感覺(jué),取出飯鍋,發(fā)現(xiàn)電飯煲的底部有一個(gè)凸起物.它可以上下彈動(dòng),能被磁鐵吸引。王寧同學(xué)通過(guò)用
這個(gè)電飯煲做米飯和燒水來(lái)研究它的工作情況,請(qǐng)回答他在使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的如下問(wèn)題。
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(1)圖4中只有兩根外接導(dǎo)線,這樣的用電器有什么危害?應(yīng)當(dāng)怎樣加以完善?
(2)將三腳插頭插入電源插座,不用按開(kāi)關(guān),指示燈就發(fā)亮,按下開(kāi)關(guān)后,指示燈亮度不變。此時(shí)為什么開(kāi)關(guān)對(duì)指示燈的亮度沒(méi)有影響?
(3)電飯煲工作了15min,會(huì)出現(xiàn)大量“白氣”,這些“白氣”是怎樣形成的?
(4)電飯煲工作了25min,聽(tīng)到“啪”的一聲,指示燈不亮了。以此推測(cè),感溫軟磁體的磁性可能受什么因素影響?怎樣影響?
(5)聽(tīng)到“啪”的一聲后又過(guò)了l0min,指示燈又發(fā)光,一會(huì)兒指示燈又熄滅了。分析在相同條件下,不同種類(lèi)金屬的熱脹冷縮程度是否一樣?
(6)要想獲得恒溫的溫水,你可以怎樣做?
(7)電飯煲使用較長(zhǎng)一段時(shí)間后,常常在飯未完全熟透時(shí)就“跳閘”,這樣就會(huì)出現(xiàn)“夾生飯”,請(qǐng)問(wèn)這種情況電飯煲可能在什么地方出現(xiàn)了故障?為什么?
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力學(xué)綜合計(jì)算題分類(lèi)例析
綜觀歷年各省市中考題,不難發(fā)現(xiàn),力學(xué)計(jì)算大多以綜合題的形式出現(xiàn),單獨(dú)用一個(gè)知識(shí)點(diǎn)只對(duì)某一個(gè)物理量(如密度、壓強(qiáng)等)進(jìn)行求解的力學(xué)計(jì)算題已很少見(jiàn)了,絕大部分力學(xué)的計(jì)算題都有一定的綜合性。綜合題的優(yōu)點(diǎn)是:一方面能考查學(xué)生分析、理解和推理的思維能力,另一方面考查學(xué)生綜合運(yùn)用知識(shí)的能力和知識(shí)遷移能力。這完全符合新課程標(biāo)準(zhǔn)的要求和目標(biāo),所以這種題型在今后的中考中仍將占有很重要的位置。本專(zhuān)題從以下幾個(gè)方面對(duì)這類(lèi)計(jì)算題進(jìn)行分析探究。以指導(dǎo)同學(xué)們解題時(shí)抓住要點(diǎn),一舉突破。
一.思路和方法
1.讀懂題意或圖示,明確已知量和所求量。
有些新題型會(huì)出現(xiàn)一些新名詞或概念,有的已知條件比較隱蔽,應(yīng)該努力挖掘出對(duì)解題有用的信息。
2.分析研究對(duì)象所處的狀態(tài)或物理過(guò)程,找出已知量和未知量之間的聯(lián)系。
為了幫助分析,通常對(duì)研究對(duì)象進(jìn)行受力分析并畫(huà)出受力圖,確定哪些力構(gòu)成平衡力,根據(jù)平衡條件建立平衡方程式,這是很關(guān)鍵的一步。
3.明確題目所描述的對(duì)象和過(guò)程涉及到哪些知識(shí)點(diǎn),選擇適當(dāng)?shù)墓交蛞?guī)律進(jìn)行計(jì)算。
①求壓強(qiáng)時(shí)可用,兩個(gè)公式進(jìn)行求解。但后一個(gè)公式一般用來(lái)求解液體壓強(qiáng),只有豎直放置的柱體對(duì)支承面產(chǎn)生壓強(qiáng),才能用來(lái)解。
②計(jì)算浮力的方法有很多:(1)阿基米德原理;(2)彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)浮力(G與F分別為物體在空氣中稱(chēng)和在液體中稱(chēng)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù));(3)平衡法:物體處于漂浮或懸;(4)壓力差法:。根據(jù)已知條件和研究對(duì)象所處的狀態(tài)選擇適當(dāng)?shù)墓角蟾×Α?/p>
③求滑輪組的機(jī)械效率也有兩個(gè)公式:和。當(dāng)滑輪組豎直提升物體時(shí)就用前者,當(dāng)滑輪組水平拉物體時(shí)就用后者。
4.驗(yàn)證計(jì)算結(jié)果
對(duì)答案進(jìn)行檢驗(yàn),看過(guò)程有無(wú)錯(cuò)誤,看結(jié)果是否符合實(shí)際。
二.熱點(diǎn)問(wèn)題歸類(lèi)
熱點(diǎn)一:密度、壓強(qiáng)和浮力的綜合。
例1.某電梯公寓樓約40m,完成此建筑物需要澆鑄鋼筋混凝土,還需要使用其他建筑材料,混凝土密度為,取。求:(1)已知自來(lái)水的密度為,若要從地面向樓頂提供自來(lái)水,加壓設(shè)備至少需要給施加多大的壓強(qiáng)?(不考慮大氣壓強(qiáng))
(2)測(cè)量表明,該樓的地基所承受的壓強(qiáng)不得超過(guò),若地基與地面的接觸面積為,則此大樓另外添加的裝飾材料、各種設(shè)備等物資及進(jìn)入大樓的人員的總質(zhì)量不得超過(guò)多少?
解析:這是一道密度和壓強(qiáng)的綜合題,根據(jù)公式。(1)小題立即解決。(2)小題中要求質(zhì)量,則可以先求出最大重力,然后求出最大質(zhì)量,最后減去已有的質(zhì)量即可,具體解法如下:
(1)
(2)設(shè)混凝土、其他建筑材料和其余部分的質(zhì)量分別為m1、m2和m3,總重量為G
當(dāng)m3最大時(shí),G最大,大樓對(duì)地基的壓力F最大,地基所承受的壓強(qiáng)達(dá)到最大值。
所以
所以
例2.去年南京市對(duì)大明湖進(jìn)行了首次換水清淤,換水后大明湖水清澈見(jiàn)底,魚(yú)兒歡暢。愛(ài)湖小分隊(duì)的同學(xué)準(zhǔn)備利用自己掌握的科學(xué)知識(shí)對(duì)湖水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。他們通過(guò)調(diào)查,了解到大明湖周邊主要污染源很容易導(dǎo)致湖水密度變大,而密度達(dá)到的水域就不適宜湖里魚(yú)類(lèi)生存,他們就想到做一個(gè)簡(jiǎn)易的密度計(jì)來(lái)監(jiān)控湖水密度。為此找來(lái)一根長(zhǎng)為1.2m粗細(xì)均勻的木條,在底端嵌入適量重物,使其能直立漂浮水中,做好相應(yīng)的標(biāo)記后就可以監(jiān)測(cè)湖水的密度了,測(cè)量得該簡(jiǎn)易密度計(jì)的總質(zhì)量為0.5kg。(g取10N/kg)
(1)先將該木條放入足夠深的清水中,測(cè)得木條露出水面0.2m,在水面處畫(huà)上白線,請(qǐng)計(jì)算此時(shí)木條底端受到的水的壓強(qiáng)及木條受到的浮力。
(2)請(qǐng)通過(guò)計(jì)算說(shuō)明應(yīng)在木條的什么位置畫(huà)上表示污水密度達(dá)到時(shí)的紅線,以監(jiān)測(cè)湖水密度是否超標(biāo)。
解析:此題是一道運(yùn)用知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題的好題,綜合的知識(shí)有壓強(qiáng)、浮力和二力平衡等。(1)木條底端受到水的壓強(qiáng)可直接用來(lái)求;又因木條處于漂浮狀態(tài),故可用二力平衡法求浮力。
由于木條處于漂浮狀態(tài),所以:
(2)此題實(shí)際上是求木條浸入污水的深度h,要求深度必先求,因?yàn),可通過(guò)浮力算出。又因木條的橫截面積S未知,深度h似乎無(wú)法求出,但我們要善于利用(1)小題的條件,找到兩者的相同之處,即在清水中和污水中都處于漂浮狀態(tài),兩者受到的浮力相等,所以
,即,所以:
熱點(diǎn)二:速度、功率和效率的綜合
例3.如圖1所示,物體重20N,在拉力F的作用下,以0.5m/s的速度沿水平方向勻速運(yùn)動(dòng),物體與地面的摩擦力是物重的0.2倍,求:
(1)不記滑輪、繩重和滑輪組的摩擦,拉力的大小及拉力的功率。
(2)若拉力為2.5N,該滑輪組的機(jī)械效率。
圖1
解析:在不計(jì)摩擦的情況下,可直接用滑輪組省力公式求拉力,不過(guò)不是,而應(yīng)該是(是物體A與地面的摩擦)。因?yàn)閷?duì)物體的拉力不是等于物體的重量,而是等于地面對(duì)物體的摩擦力。相應(yīng)地,求這種水平裝置的滑輪組的機(jī)械效率的計(jì)算公式也應(yīng)該是,而不是。拉力的功率可進(jìn)行如下推導(dǎo):
(1)拉力的大。
拉力的功率:
(2)
熱點(diǎn)三:壓強(qiáng)或浮力與杠桿類(lèi)相結(jié)合的綜合題
例4.圖2是小明設(shè)計(jì)的一個(gè)用水槽來(lái)儲(chǔ)存二次用水的沖廁裝置。帶有浮球的橫桿AB(B為浮球的中心)能繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng),倒“T”形閥門(mén)C底部為厚度不計(jì)的橡膠片,上部為不計(jì)粗細(xì)的直桿,進(jìn)水口的橫截面積為4cm2,浮球的體積為100cm3,OB是OA長(zhǎng)度的6倍,AB桿左端壓在閥門(mén)C上,閥門(mén)C堵住進(jìn)水口時(shí),AB桿水平,浮球頂部和溢水口相平,不考慮閥門(mén)C、橫桿AB及浮球受到的重力。()求:
(1)浮球浸沒(méi)時(shí),浮球受到的浮力多大?A端受力多大?
(2)為了防止水從溢水口溢出,水槽中的水面與溢水口的高度差不能超過(guò)多少?
圖2
解析:本題又是一道力學(xué)綜合題,描述的物理情境較為復(fù)雜,所以分析審題是關(guān)鍵,尤其是要把這個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖看懂,搞清楚它的工作過(guò)程和原理,解題過(guò)程如下:
(1)當(dāng)球全部浸沒(méi)水中時(shí):
橫桿B端受力等于浮球所受浮力,即:
運(yùn)用杠桿平衡條件:
,因?yàn)?/p>
所以A端受力為:
(2)水恰能從溢水口流出時(shí)水槽中的水面距溢水口的高度差是允許的最大值。此時(shí),浮球全部浸沒(méi),閥門(mén)C受到水槽中的水向上的壓力和水箱中水向下的壓力及浮球浸沒(méi)時(shí)杠桿A端對(duì)閥門(mén)C向下的壓力相互平衡,即:
①
設(shè)水槽中的水面距閥門(mén)C底部橡膠片的高度為H,溢水口到閥門(mén)C底部橡膠片的高度為h,則:
②
③
把②③式代入①中,有
整理得:
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