1选择题
下列关于力和运动的说法中,正确的是( )
- A. 物体不受力,一定保持静止
- B. 物体运动状态改变,一定受到了力的作用
- C. 物体受到力的作用,运动状态一定改变
- D. 物体运动速度越大,惯性越大
答案:B
解析:本题考查牛顿第一定律和力与运动的关系。A选项错误,物体不受力可能保持匀速直线运动;B选项正确,力是改变物体运动状态的原因;C选项错误,物体受到平衡力作用时运动状态不变;D选项错误,惯性只与质量有关,与速度无关。易错点:混淆“力是改变运动状态的原因”与“力是维持运动的原因”。
2选择题
如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量和底面积都相同的容器,分别装有质量相同的水。水对容器底部的压强分别为p甲、p乙,容器对桌面的压强分别为p甲'、p乙'。下列关系正确的是( )
- A. p甲 > p乙,p甲' > p乙'
- B. p甲 < p乙,p甲' < p乙'
- C. p甲 > p乙,p甲' = p乙'
- D. p甲 = p乙,p甲' = p乙'
答案:A
解析:本题考查液体压强和固体压强的计算与比较。甲容器中水的深度大于乙容器,根据p=ρgh,水对容器底的压强p甲 > p乙。容器对桌面的压力等于容器和水的总重力,两者相等;但甲容器底面积更小(容器形状差异导致),根据p=F/S,容器对桌面的压强p甲' > p乙'。易错点:误认为容器对桌面的压力只等于水的重力,忽略了容器自身的重力;或混淆液体压强与固体压强的计算依据。
3选择题
将一个重为G的物体缓慢放入盛满水的溢水杯中,静止后溢出水的重力为0.8G,则该物体在水中最终状态是( )
答案:A
解析:本题考查阿基米德原理和物体的浮沉条件。物体受到的浮力F浮=G排=0.8G。由于F浮 < G,根据浮沉条件,物体将下沉,最终沉底。但题目中“缓慢放入”和“最终状态”暗示物体可能受到容器底的支持力。然而,若物体沉底,其排开水的体积等于物体自身体积,此时浮力应为ρ水gV物,而物体重力G=ρ物gV物。若ρ物 > ρ水,则F浮 < G,与题目条件一致,物体沉底。易错点:误认为只要F浮 < G就一定漂浮,忽略了“缓慢放入”后物体可能与容器底接触并受到支持力。
4填空题
质量为54g、体积为20cm³的铝块(ρ铝=2.7g/cm³),浸没在水中受到的浮力为______N,松手后铝块将______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。(g取10N/kg)
答案:0.2;下沉
解析:本题考查密度计算、阿基米德原理和浮沉条件。首先,铝块密度ρ=m/V=54g/20cm³=2.7g/cm³,大于水的密度,所以松手后下沉。浸没时V排=V物=20cm³=2×10⁻⁵m³,浮力F浮=ρ水gV排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×2×10⁻⁵m³=0.2N。易错点:单位换算错误(cm³到m³);误认为浮力大于重力(实际重力G=mg=0.054kg×10N/kg=0.54N,F浮<G)。
5填空题
如图所示,用滑轮组将重为600N的物体匀速提升2m,所用拉力为250N,不计绳重和摩擦。在此过程中,有用功为______J,滑轮组的机械效率为______%。
答案:1200;80
解析:本题考查功和机械效率的计算。有用功W有=Gh=600N×2m=1200J。由图可知,滑轮组承重绳子段数n=3,则绳端移动距离s=nh=3×2m=6m。总功W总=Fs=250N×6m=1500J。机械效率η=W有/W总×100%=1200J/1500J×100%=80%。易错点:错误判断绳子段数n;计算总功时忘记用拉力乘以绳端移动距离。
6解答题
一辆质量为1.5t的汽车,在平直公路上以72km/h的速度匀速行驶了10min,所受阻力为车重的0.1倍。(g取10N/kg)求:
(1)汽车行驶的路程;
(2)汽车发动机的牵引力所做的功;
(3)汽车发动机的功率。
答案:(1)12000m;(2)1.8×10⁷J;(3)3×10⁴W
解析:本题考查速度、功和功率的综合计算。
(1)v=72km/h=20m/s,t=10min=600s。路程s=vt=20m/s×600s=12000m。
(2)汽车重力G=mg=1500kg×10N/kg=15000N。阻力f=0.1G=1500N。汽车匀速行驶,牵引力F=f=1500N。牵引力做功W=Fs=1500N×12000m=1.8×10⁷J。
(3)发动机功率P=W/t=1.8×10⁷J/600s=3×10⁴W,或P=Fv=1500N×20m/s=3×10⁴W。
易错点:单位换算错误(km/h到m/s,min到s);误认为牵引力大于阻力(匀速时二力平衡)。
7解答题
如图所示,将边长为10cm的正方体木块放入水中,静止时有2/5的体积露出水面。(ρ水=1.0×10³kg/m³,g取10N/kg)求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)若要将木块完全压入水中,至少需要施加多大的压力?
答案:(1)6N;(2)0.6×10³kg/m³;(3)4N
解析:本题考查阿基米德原理、密度计算和力的平衡综合应用。
(1)木块体积V=(0.1m)³=10⁻³m³。排开水的体积V排=(1-2/5)V=3/5×10⁻³m³=6×10⁻⁴m³。浮力F浮=ρ水gV排=1.0×10³kg/m³×10N/kg×6×10⁻⁴m³=6N。
(2)木块漂浮,F浮=G木,所以m木=F浮/g=6N/10N/kg=0.6kg。木块密度ρ木=m木/V=0.6kg/10⁻³m³=0.6×10³kg/m³。
(3)木块完全浸没时,V排'=V=10⁻³m³,此时浮力F浮'=ρ水gV排'=1.0×10³kg/m³×10N/kg×10⁻³m³=10N。木块重力G木=6N。根据力的平衡,施加的压力F=F浮'-G木=10N-6N=4N。
易错点:计算排开水的体积时,误用“露出2/5”直接代入公式;计算压力时,误认为压力等于浮力。
8计算题
如图所示,一个底面积为100cm²的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器内装有深度为20cm的水。将一个重为6N、底面积为50cm²的柱体A竖直放入水中,静止后A有1/4的体积露出水面。(ρ水=1.0×10³kg/m³,g取10N/kg)求:
(1)柱体A放入前,水对容器底的压强;
(2)柱体A的密度;
(3)柱体A放入后,水对容器底的压强变化了多少?
答案:(1)2000Pa;(2)0.8×10³kg/m³;(3)400Pa
解析:本题综合考查液体压强、浮力、密度及液面变化问题。
(1)放入前水对容器底的压强p=ρ水gh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.2m=2000Pa。
(2)柱体A漂浮,F浮=G=6N。根据F浮=ρ水gV排,得V排=F浮/(ρ水g)=6N/(1.0×10³kg/m³×10N/kg)=6×10⁻⁴m³。柱体A有1/4体积露出,即V排=(3/4)V_A,所以V_A=(4/3)V排=(4/3)×6×10⁻⁴m³=8×10⁻⁴m³。柱体A的密度ρ_A=m_A/V_A=G/(gV_A)=6N/(10N/kg×8×10⁻⁴m³)=0.75×10³kg/m³。
(3)柱体A放入后,排开水的体积导致水面上升的高度Δh。Δh=V排/S容=6×10⁻⁴m³/(100×10⁻⁴m²)=0.06m。水对容器底的压强变化量Δp=ρ水gΔh=1.0×10³kg/m³×10N/kg×0.06m=600Pa。
易错点:计算柱体A的体积时,误将V排当作V_A;计算液面高度变化时,误用柱体A的底面积或容器与柱体底面积之差。