題目列表(包括答案和解析)
第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題
一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關(guān)系,并記錄了實(shí)測的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù),分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C調(diào)) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因,李楠同學(xué)猜想,血液在血管內(nèi)流動時(shí)也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度一定的血管時(shí),受到的阻力f與血液的流速v成正比,即f=kv。那么,要想讓血液勻速流過,血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時(shí),兩端所需的壓強(qiáng)差為△p1;若血管截面積減少10%時(shí),為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液,壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬2。請你通過計(jì)算比較△P1、△P2的大小,說明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。
CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)
型號 | CWNG 0.7-80/60-AII | CWNG 1.05-80/60-AII | CWNG 1.4-80/60-AII |
功率/MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量/t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量/(kg·h-1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸/m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
煙囪尺寸/mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
熱效率/% | 75 | 75 | 75 |
出水溫度/℃ | 80 | 80 | 80 |
回水溫度/℃ | 60 | 60 | 60 |
總重量/t | 5 | 7.5 | 9 |
運(yùn)行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積/m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環(huán)水量/(m3·h-1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同,且煤均可達(dá)到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題:
1.根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù),請?jiān)诒砀裰械乃膫(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。
2.按表格中的出水溫度和回水溫度,計(jì)算CWNGl.05—80/60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。
3.根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個(gè)國外生產(chǎn)的電熱暖手器,銘牌上表示額定值的字樣中,能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器,他把一只標(biāo)有"600Ω,0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來,連接到家庭照明電路中,然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察:將開關(guān)接通后,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動137圈恰好用了100s;斷開開關(guān)后,電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈;觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣;他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi),家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù),計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水,科技小組的同學(xué)知道后,利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N),在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì)),它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池;M為配有電動機(jī)的水泵(電泵);D1、D2為彈簧,E1、E2為銜鐵,F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈;K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān),K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時(shí),K4接通,斷電時(shí),K3接通。電磁鐵F2斷電時(shí),K5接通。S1、S2為開關(guān)。
1.請你按照下圖所示的器材,連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動注水的模擬電路,并說明自動注水的過程。
2.要實(shí)現(xiàn)自動注水的要求,浮子的最小體積約為多大?(g=10N/kg)
3.若設(shè)計(jì)要求每次自動注水需在10min內(nèi)完成,需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過程中,如果運(yùn)用了近似條件,請說明。
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六、(20分)在當(dāng)今世界,研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中,廢氣帶走了很多能量,如果能將這些能量再利用起來,會使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機(jī),就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù),它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn),它同時(shí)又帶動同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn),從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓,使做功沖程中柴油燃燒的更充分,燃?xì)鈮簭?qiáng)更大,同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì),達(dá)到提高柴油發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機(jī)有6個(gè)氣缸,氣缸直徑為ll0mm,活塞行程為135mm,當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí),發(fā)動機(jī)功率為220kW,最低油耗可達(dá)240g/(kW·h),柴油的熱值為4.3×107J/kg。請回答下列問題:
1.該柴油發(fā)動機(jī)的效率最高可達(dá)多少?
2.在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?
3.如果將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動機(jī)都安裝“增壓器”后,能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%,安裝前按每年消耗3億噸柴油估算,這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?
4.如果目前我國柴油的平均價(jià)格為3750元/噸,根據(jù)上面的估算結(jié)果,計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識?
第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題
一、(14分)王偉同學(xué)研究了均勻拉緊的琴弦發(fā)音頻率與弦長的關(guān)系,并記錄了實(shí)測的數(shù)據(jù)(如下表所示)。請你根據(jù)記錄表格中的有關(guān)數(shù)據(jù),分析并估算出他有意留出的空格中應(yīng)該填寫的數(shù)據(jù)(要求寫出估算的過程)。
音名 | 中央C 1 | D 2 | E 3 | F 4 | G 5 | A 6 | B 7 | C l |
唱名(C調(diào)) | D0 | Re | Mi | Fa | Sol | La | Si | Do’ |
頻率/Hz | 264 | 297 | 330 | 352 | 396 | 440 | 528 | |
弦長 | l | l | l | l | l | l | l |
二、(14分)類比水壓是形成水流的原因,李楠同學(xué)猜想,血液在血管內(nèi)流動時(shí)也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度一定的血管時(shí),受到的阻力f與血液的流速v成正比,即f=kv。那么,要想讓血液勻速流過,血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時(shí),兩端所需的壓強(qiáng)差為△p1;若血管截面積減少10%時(shí),為了維持在相同的時(shí)間內(nèi)流過同樣體積的血液,壓強(qiáng)差必須變?yōu)椤鱬2。請你通過計(jì)算比較△P1、△P2的大小,說明血管變細(xì)可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。
三、(16分)下表是某鍋爐廠生產(chǎn)的CWNG系列三種鍋爐的主要技術(shù)參數(shù)。
CWNG系列三種鍋主要技術(shù)參數(shù)
型號 | CWNG 0.7-80/60-AII | CWNG 1.05-80/60-AII | CWNG 1.4-80/60-AII |
功率/MW | ( ) | 1.05 | 1.4 |
容水量/t | 3 | 3.5 | 4 |
耗煤量/(kg·h-1) | 145 | ( ) | 290 |
外型尺寸/m3 | 2.7×1.5×2.9 | 3.0 x 1.5×2 | 3.0×1.9×2.9 |
煙囪尺寸/mm | Φ300×15000 | Φ350×15000 | Φ400×15 000 |
熱效率/% | 75 | 75 | 75 |
出水溫度/℃ | 80 | 80 | 80 |
回水溫度/℃ | 60 | 60 | 60 |
總重量/t | 5 | 7.5 | 9 |
運(yùn)行壓力 | 常壓 | 常壓 | 常壓 |
供暖面積/m2 | 6 000 | ( ) | 12000 |
循環(huán)水量/(m3·h-1) | ( ) | 45 | 60 |
已知水的比熱容為4.2×103J/(kg·℃),假設(shè)三種鍋爐的燃煤效率相同,且煤均可達(dá)到完全燃燒。請根據(jù)上表回答以下問題:
1.根據(jù)表格中的已知數(shù)據(jù),請?jiān)诒砀裰械乃膫(gè)( )內(nèi)填上合適的數(shù)據(jù)。
2.按表格中的出水溫度和回水溫度,計(jì)算CWNGl.05—80/60AH型鍋爐每小時(shí)給住宅內(nèi)釋放的熱量是多少。
3.根據(jù)表格中已知數(shù)據(jù)計(jì)算燃燒的熱值為多少。
四、(16分)李明得到一個(gè)國外生產(chǎn)的電熱暖手器,銘牌上表示額定值的字樣中,能看清楚的只有"24W"這幾個(gè)字。為了能正確使用該電器,他把一只標(biāo)有"600Ω,0.4A'’的定值電阻與電熱暖手器和開關(guān)串聯(lián)起來,連接到家庭照明電路中,然后進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)觀察:將開關(guān)接通后,電能表轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動137圈恰好用了100s;斷開開關(guān)后,電能表轉(zhuǎn)盤在1 min內(nèi)恰好轉(zhuǎn)了80圈;觀察電能表上標(biāo)有3000r(kW·h)的字樣;他在做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間內(nèi),家中其他用電器的使用情況沒有變化。請根據(jù)以上數(shù)據(jù),計(jì)算電熱暖手器的額定電壓是多少?你在計(jì)算過程中忽略了什么因素的影響?由此導(dǎo)致的計(jì)算結(jié)果是偏大還是偏小?
五、(20分)一所農(nóng)村中學(xué)常常因?yàn)椴荒芗皶r(shí)給水塔注水而停水,科技小組的同學(xué)知道后,利用下圖所示的器材設(shè)計(jì)了一個(gè)自動注水模擬裝置。A為浮子(浮子及其連桿總重約15N),在浮子連桿的上端有一可移動金屬觸頭B(其受重力可忽略不計(jì)),它可以分別將其上、下的兩個(gè)固定觸點(diǎn)連通。C為水塔上的圓桶形蓄水池;M為配有電動機(jī)的水泵(電泵);D1、D2為彈簧,E1、E2為銜鐵,F(xiàn)1、F2為電磁鐵線圈;K1為最高水位限位開關(guān)。K2為最低水位限位開關(guān),K3、K4、K5均為由電磁鐵銜鐵帶動的觸頭開關(guān)。電磁鐵F1通電時(shí),K4接通,斷電時(shí),K3接通。電磁鐵F2斷電時(shí),K5接通。S1、S2為開關(guān)。
1.請你按照下圖所示的器材,連接一個(gè)可以實(shí)現(xiàn)自動注水的模擬電路,并說明自動注水的過程。
2.要實(shí)現(xiàn)自動注水的要求,浮子的最小體積約為多大?(g=10N/kg)
3.若設(shè)計(jì)要求每次自動注水需在10min內(nèi)完成,需要知道或測量哪些物理量才能得到相匹配電泵的最小額定功率?請你用字母表示這些物理量,推導(dǎo)出電泵最小額定功率的表達(dá)式。在你的計(jì)算過程中,如果運(yùn)用了近似條件,請說明。
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六、(20分)在當(dāng)今世界,研制各種機(jī)器都必需考慮節(jié)約能源和治理廢氣污染這一重要課題。在內(nèi)燃機(jī)中,廢氣帶走了很多能量,如果能將這些能量再利用起來,會使內(nèi)燃機(jī)的效率提高許多。某工廠科研人員研制生產(chǎn)的四沖程汽車專用柴油發(fā)動機(jī),就采用了很多新技術(shù)。其中最重要的一項(xiàng)叫“增壓”技術(shù),它是利用“廢氣渦輪增壓器”使排氣沖程中排出的高溫、高壓的廢氣去沖擊“廢氣渦輪”高速旋轉(zhuǎn),它同時(shí)又帶動同軸的進(jìn)氣系統(tǒng)中的“進(jìn)氣渦輪”也高速旋轉(zhuǎn),從而增加吸氣沖程的進(jìn)氣量并增大進(jìn)氣氣壓,使做功沖程中柴油燃燒的更充分,燃?xì)鈮簭?qiáng)更大,同時(shí)也減少了廢氣中的有害物質(zhì),達(dá)到提高柴油發(fā)動機(jī)效率和減少廢氣污染的目的。這種柴油發(fā)動機(jī)有6個(gè)氣缸,氣缸直徑為ll0mm,活塞行程為135mm,當(dāng)轉(zhuǎn)速為2300r/min時(shí),發(fā)動機(jī)功率為220kW,最低油耗可達(dá)240g/(kW·h),柴油的熱值為4.3×107J/kg。請回答下列問題:
1.該柴油發(fā)動機(jī)的效率最高可達(dá)多少?
2.在做功沖程中氣缸內(nèi)的平均壓強(qiáng)是多少?
3.如果將我國這種機(jī)型的汽車柴油發(fā)動機(jī)都安裝“增壓器”后,能使它們的平均效率由原來約31%提高到近35%,安裝前按每年消耗3億噸柴油估算,這項(xiàng)技術(shù)每年能為我國節(jié)約多少噸柴油?
4.如果目前我國柴油的平均價(jià)格為3750元/噸,根據(jù)上面的估算結(jié)果,計(jì)算使用“增壓”技術(shù)后僅節(jié)約柴油一項(xiàng)可使我國每年節(jié)約多少資金。由此你有哪些認(rèn)識?
力學(xué)綜合計(jì)算題分類例析
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)知識點(diǎn)只對某一個(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)用知識的能力和知識遷移能力。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。本專題從以下幾個(gè)方面對這類計(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)該努力挖掘出對解題有用的信息。
2.分析研究對象所處的狀態(tài)或物理過程,找出已知量和未知量之間的聯(lián)系。
為了幫助分析,通常對研究對象進(jìn)行受力分析并畫出受力圖,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象和過程涉及到哪些知識點(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)公式一般用來求解液體壓強(qiáng),只有豎直放置的柱體對支承面產(chǎn)生壓強(qiáng),才能用來解。
②計(jì)算浮力的方法有很多:(1)阿基米德原理;(2)彈簧測力計(jì)測浮力(G與F分別為物體在空氣中稱和在液體中稱時(shí)彈簧測力計(jì)的示數(shù));(3)平衡法:物體處于漂浮或懸。唬4)壓力差法:。根據(jù)已知條件和研究對象所處的狀態(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
對答案進(jìn)行檢驗(yàn),看過程有無錯(cuò)誤,看結(jié)果是否符合實(shí)際。
二.熱點(diǎn)問題歸類
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)已知自來水的密度為,若要從地面向樓頂提供自來水,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)測量表明,該樓的地基所承受的壓強(qiáng)不得超過,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.去年南京市對大明湖進(jìn)行了首次換水清淤,換水后大明湖水清澈見底,魚兒歡暢。愛湖小分隊(duì)的同學(xué)準(zhǔn)備利用自己掌握的科學(xué)知識對湖水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測。他們通過調(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類生存,他們就想到做一個(gè)簡易的密度計(jì)來監(jiān)控湖水密度。為此找來一根長為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)測湖水的密度了,測量得該簡易密度計(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,測得木條露出水面0.2m,在水面處畫上白線,請計(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)請通過計(jì)算說明應(yīng)在木條的什么位置畫上表示污水密度達(dá)到時(shí)的紅線,以監(jiān)測湖水密度是否超標(biāo)。
解析:此題是一道運(yùn)用知識解決實(shí)際問題的好題,綜合的知識有壓強(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),可通過浮力算出。又因木條的橫截面積S未知,深度h似乎無法求出,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,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,不過不是,而應(yīng)該是(是物體A與地面的摩擦)。因?yàn)閷ξ矬w的拉力不是等于物體的重量,而是等于地面對物體的摩擦力。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)用水槽來儲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,倒“T”形閥門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長度的6倍,AB桿左端壓在閥門C上,閥門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C、橫桿AB及浮球受到的重力。()求:
(1)浮球浸沒時(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,搞清楚它的工作過程和原理,解題過程如下:
(1)當(dāng)球全部浸沒水中時(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,閥門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時(shí)杠桿A端對閥門C向下的壓力相互平衡,即:
①
設(shè)水槽中的水面距閥門C底部橡膠片的高度為H,溢水口到閥門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:
人教版第十四章 壓強(qiáng)和浮力 復(fù)習(xí)提綱
一、固體的壓力和壓強(qiáng)
1.壓力:
⑴定義:垂直壓在物體表面上的力叫壓力。
⑵壓力并不都是由重力引起的,通常把物體放在桌面上時(shí),如果物體不受其他力,則壓力F=物體的重力G。
、枪腆w可以大小方向不變地傳遞壓力。
、戎貫镚的物體在承面上靜止不動。指出下列各種情況下所受壓力的大小。
![]()
G G? F+G G – F F-G F
2.研究影響壓力作用效果因素的實(shí)驗(yàn):
⑴課本甲、乙說明:受力面積相同時(shí),壓力越大壓力作用效果越明顯。乙、丙說明壓力相同時(shí)、受力面積越小壓力作用效果越明顯。概括這兩次實(shí)驗(yàn)結(jié)論是:壓力的作用效果與壓力和受力面積有關(guān)。本實(shí)驗(yàn)研究問題時(shí),采用了控制變量法和對比法。
3.壓強(qiáng):
、哦x:物體單位面積上受到的壓力叫壓強(qiáng)。
⑵物理意義:壓強(qiáng)是表示壓力作用效果的物理量。
、枪絇=F/S其中各量的單位分別是:P:帕斯卡(Pa);F:牛頓(N)S;米2(m2)。
A、使用該公式計(jì)算壓強(qiáng)時(shí),關(guān)鍵是找出壓力F(一般F=G=mg)和受力面積S(受力面積要注意兩物體的接觸部分)。
B、特例:對于放在桌子上的直柱體(如:圓柱體、正方體、長放體等)對桌面的壓強(qiáng)P=ρgh。
、葔簭(qiáng)單位Pa的認(rèn)識:一張報(bào)紙平放時(shí)對桌子的壓力約0.5Pa。成人站立時(shí)對地面的壓強(qiáng)約為:1.5×104Pa。它表示:人站立時(shí),其腳下每平方米面積上,受到腳的壓力為:1.5×104N。
、蓱(yīng)用:當(dāng)壓力不變時(shí),可通過增大受力面積的方法來減小壓強(qiáng)如:鐵路鋼軌鋪枕木、坦克安裝履帶、書包帶較寬等。也可通過減小受力面積的方法來增大壓強(qiáng)如:縫衣針做得很細(xì)、菜刀刀口很薄
4.一容器盛有液體放在水平桌面上,求壓力壓強(qiáng)問題:
處理時(shí):把盛放液體的容器看成一個(gè)整體,先確定壓力(水平面受的壓力F=G容+G液),后確定壓強(qiáng)(一般常用公式P=F/S)。
二、液體的壓強(qiáng)
1.液體內(nèi)部產(chǎn)生壓強(qiáng)的原因:液體受重力且具有流動性。
2.測量:壓強(qiáng)計(jì) 用途:測量液體內(nèi)部的壓強(qiáng)。
3.液體壓強(qiáng)的規(guī)律:
、乓后w對容器底和測壁都有壓強(qiáng),液體內(nèi)部向各個(gè)方向都有壓強(qiáng)。
⑵在同一深度,液體向各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等。
、且后w的壓強(qiáng)隨深度的增加而增大。
⑷ 不同液體的壓強(qiáng)與液體的密度有關(guān)。
4.壓強(qiáng)公式:
⑴推導(dǎo)壓強(qiáng)公式使用了建立理想模型法,前面引入光線的概念時(shí),就知道了建立理想模型法,這個(gè)方法今后還會用到,請認(rèn)真體會。
、仆茖(dǎo)過程:(結(jié)合課本)
液柱體積V=Sh ;質(zhì)量m=ρV=ρSh。
液片受到的壓力:F=G=mg=ρShg。
液片受到的壓強(qiáng):p=F/S=ρgh。
、且后w壓強(qiáng)公式p=ρgh說明:
A、公式適用的條件為:液體。
B、公式中物理量的單位為:P:Pa;g:N/kg;h:m。
C、從公式中看出:液體的壓強(qiáng)只與液體的密度和液體的深度有關(guān),而與液體的質(zhì)量、體積、重力、容器的底面積、容器形狀均無關(guān)。著名的帕斯卡破桶實(shí)驗(yàn)充分說明這一點(diǎn)。
D、液體壓強(qiáng)與深度關(guān)系圖象:
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5.液體對容器底的壓
力
F=G F<G F>G
6.計(jì)算液體對容器底的壓力和壓強(qiáng)問題:
一般方法:㈠首先確定壓強(qiáng)P=ρgh;㈡其次確定壓力F=PS。
特殊情況:壓強(qiáng):對直柱形容器可先求F 用p=F/S
壓力:①作圖法;②對直柱形容器 F=G。
7.連通器:⑴定義:上端開口,下部相連通的容器。
⑵原理:連通器里裝一種液體且液體不流動時(shí),各容器的液面保持相平。
⑶應(yīng)用:茶壺、鍋爐水位計(jì)、乳牛自動喂水器、船閘等都是根據(jù)連通器的原理來工作的。
三、大氣壓
1.概念:大氣對浸在它里面的物體的壓強(qiáng)叫做大氣壓強(qiáng),簡稱大氣壓,一般有p0表示。說明:“大氣壓”與“氣壓”(或部分氣體壓強(qiáng))是有區(qū)別的,如高壓鍋內(nèi)的氣壓──指部分氣體壓強(qiáng)。高壓鍋外稱大氣壓。
2.產(chǎn)生原因:因?yàn)榭諝馐苤亓Σ⑶揖哂辛鲃有浴?/p>
3.大氣壓的存在──實(shí)驗(yàn)證明
歷史上著名的實(shí)驗(yàn)──馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。
小實(shí)驗(yàn)──覆杯實(shí)驗(yàn)、瓶吞雞蛋實(shí)驗(yàn)、皮碗模擬馬德堡半球?qū)嶒?yàn)。
4.大氣壓的實(shí)驗(yàn)測定:托里拆利實(shí)驗(yàn)。
。1)實(shí)驗(yàn)過程:在長約1m,一端封閉的玻璃管里灌滿水銀,將管口堵住,然后倒插在水銀槽中放開堵管口的手指后,管內(nèi)水銀面下降一些就不在下降,這時(shí)管內(nèi)外水銀面的高度差約為760mm。
。2)原理分析:在管內(nèi),與管外液面相平的地方取一液片,因?yàn)橐后w不動故液片受到上下的壓強(qiáng)平衡。即向上的大氣壓=水銀柱產(chǎn)生的壓強(qiáng)。
(3)結(jié)論:大氣壓p0=760mmHg=76cmHg=1.01×105Pa(其值隨著外界大氣壓的變化而變化)
。4)說明:
A、實(shí)驗(yàn)前玻璃管里水銀灌滿的目的是:使玻璃管倒置后,水銀上方為真空;若未灌滿,則測量結(jié)果偏小。
B、本實(shí)驗(yàn)若把水銀改成水,則需要玻璃管的長度為10.3m。
C、將玻璃管稍上提或下壓,管內(nèi)外的高度差不變,將玻璃管傾斜,高度不變,長度變長。
D、若外界大氣壓為H cmHg,試寫出下列各種情況下,被密封氣體的壓強(qiáng)(管中液體為水銀)。
![]()
H cmHg? (H+h)cmHg
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