1选择题
下列关于力和运动关系的说法中,正确的是
- A. 物体受力才能运动,不受力就静止
- B. 物体不受力时,一定保持静止状态
- C. 物体运动状态改变时,一定受到了力的作用
- D. 物体受到平衡力作用时,运动状态一定改变
答案:C
解析:本题考查牛顿第一定律和力与运动的关系。A、B选项错误,物体不受力时可能保持匀速直线运动或静止状态;C选项正确,力是改变物体运动状态的原因;D选项错误,物体受平衡力作用时,运动状态保持不变(静止或匀速直线运动)。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
将一块质量为 200g、体积为 250cm³ 的木块轻轻放入水中,静止后木块所受的浮力约为 (g取10N/kg)
- A. 0.5N
- B. 2N
- C. 2.5N
- D. 20N
答案:B
解析:本题考查浮力的计算和物体的浮沉条件。木块密度 ρ = m/V = 200g / 250cm³ = 0.8g/cm³ < ρ水,故木块静止时漂浮。根据漂浮条件,浮力 F浮 = G = mg = 0.2kg × 10N/kg = 2N。易错点:误用 F浮=ρ液gV排 计算,未判断浮沉状态直接代入全部体积。
3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,分别装有质量相等的同种液体。下列说法正确的是
- A. 两容器对桌面的压强相等
- B. 两容器底部受到液体的压力相等
- C. 甲容器底部受到液体的压强较大
- D. 乙容器底部受到液体的压强较大
答案:A
解析:本题考查压强和液体压强。容器对桌面的压强 p = F/S = (G容器+G液体)/S,因容器质量、底面积、液体质量均相同,故压强相等,A正确。液体压强 p=ρgh,乙容器中液体深度较大,故乙容器底部受到液体压强较大,C、D错误。液体压力 F=pS,乙容器底部压强大但底面积相同,故乙容器底部压力较大,B错误。易错点:混淆容器对桌面的压强和液体对容器底部的压强。
4填空题
我国自主研发的“奋斗者”号深潜器,在马里亚纳海沟成功坐底,深度达10909m。在此深度,深潜器受到海水的压强约为 ________ Pa。海水密度取 1.0×10³ kg/m³,g取10N/kg。
答案:1.0909×10⁸
解析:本题考查液体压强的计算。根据公式 p=ρgh = 1.0×10³ kg/m³ × 10N/kg × 10909m = 1.0909×10⁸ Pa。易错点:计算时注意单位统一,深度单位是米。
5填空题
如图所示,用弹簧测力计拉着一个重为4N的物体在水平桌面上做匀速直线运动,弹簧测力计示数为1.2N,则物体所受滑动摩擦力为 ________ N。若拉力增大到2N,物体受到的摩擦力将 ________ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
答案:1.2;不变
解析:本题考查二力平衡和影响摩擦力大小的因素。物体做匀速直线运动,受力平衡,摩擦力等于拉力,为1.2N。滑动摩擦力大小只与压力和接触面粗糙程度有关,与拉力大小无关,故拉力增大,摩擦力仍为1.2N。易错点:误认为拉力增大摩擦力也增大。
6解答题
一个质量为0.6kg、边长为10cm的正方体物块,用细线系住后浸没在水中(如图所示),上表面距水面5cm。求:(g取10N/kg)
(1) 物块上表面受到水的压强;
(2) 物块上表面受到水的压力;
(3) 物块受到的浮力。
答案:(1) 物块上表面受到水的压强:
p = ρgh = 1.0×10³ kg/m³ × 10N/kg × 0.05m = 500 Pa
(2) 物块上表面受到水的压力:
上表面面积 S = (0.1m)² = 0.01 m²
F = pS = 500 Pa × 0.01 m² = 5 N
(3) 物块受到的浮力:
物块浸没,V排 = V物 = (0.1m)³ = 0.001 m³
F浮 = ρ水gV排 = 1.0×10³ kg/m³ × 10N/kg × 0.001 m³ = 10 N
解析:本题综合考查液体压强、压力和浮力的计算。(1)问直接用 p=ρgh 计算,注意深度是液面到上表面的距离。(2)问先求面积,再用 F=pS 计算。(3)问用阿基米德原理计算浮力,注意物体浸没时 V排=V物。易错点:第(1)问深度取值错误,误取为液面到容器底的距离;第(3)问误用物块重力来计算浮力。
7解答题
如图所示,工人用滑轮组将重为600N的物体匀速提升了2m,所用拉力为250N,不计绳重和摩擦。求:
(1) 工人所做的有用功;
(2) 滑轮组的机械效率;
(3) 动滑轮的重力。
答案:(1) 工人所做的有用功:
W有 = Gh = 600N × 2m = 1200 J
(2) 由图可知,承担物重的绳子段数 n=3
绳子自由端移动的距离 s = nh = 3 × 2m = 6m
工人所做的总功:
W总 = Fs = 250N × 6m = 1500 J
滑轮组的机械效率:
η = (W有 / W总) × 100% = (1200J / 1500J) × 100% = 80%
(3) 不计绳重和摩擦,拉力 F = (G物 + G动) / n
即 250N = (600N + G动) / 3
解得:G动 = 150N
解析:本题考查功、机械效率和滑轮组的相关计算。(1)问直接用 W有=Gh 计算。(2)问需先判断绳子段数,再计算总功和效率。(3)问利用不计绳重和摩擦时的拉力公式 F=(G物+G动)/n 求解。易错点:判断绳子段数错误;计算总功时 s 取值错误;误将效率公式写反。
8计算题
如图所示,一个边长为10cm的正方体木块,下面用一段细线与容器底部相连,容器中水深为20cm,木块有2/5的体积露出水面。求:(ρ水=1.0×10³ kg/m³,g=10N/kg)
(1) 木块受到的浮力;
(2) 细线对木块的拉力;
(3) 剪断细线后,木块静止时露出水面的体积。
答案:(1) 木块的体积:
V木 = (0.1m)³ = 0.001 m³
木块浸入水中的体积:
V浸 = (1 - 2/5) V木 = 3/5 × 0.001 m³ = 0.0006 m³
木块受到的浮力:
F浮 = ρ水gV浸 = 1.0×10³ kg/m³ × 10N/kg × 0.0006 m³ = 6 N
(2) 木块的重力:
由漂浮条件(若无细线)应有 F浮' = G木
但此时木块被细线拉住,处于静止状态,受力平衡:
F浮 = G木 + F拉
木块重力 G木 = m木g,但题目未直接给出木块密度。
我们可以通过剪断细线后木块漂浮的状态来求木块密度或重力。
(3) 剪断细线后,木块最终漂浮,设露出水面的体积为 V露。
漂浮时:F浮' = G木
即 ρ水g (V木 - V露) = G木
由(1)和(2)的平衡关系:F浮 = G木 + F拉,但 F拉 未知。
我们换个思路:剪断前,木块受浮力、重力和拉力平衡,浮力已知为6N。
剪断后,木块漂浮,浮力等于重力。若能求出重力,即可求出漂浮时的 V浸',进而求 V露。
如何求重力?木块有2/5露出,说明木块密度 ρ木 = 3/5 ρ水 = 0.6×10³ kg/m³。
则 G木 = ρ木gV木 = 0.6×10³ kg/m³ × 10N/kg × 0.001 m³ = 6 N。
咦?计算发现 G木 = 6 N,而 F浮 = 6 N,那么 F拉 = 0 N?这与题目“用细线相连”的设定矛盾。
重新审题:木块有2/5体积露出水面,若无细线,它本应漂浮且浮力等于重力。但题目说“下面用一段细线与容器底部相连”,意味着木块被拉住了,可能并非自然漂浮状态,或者细线是松弛的?
若细线是绷紧的,则木块受到向下的拉力,其浸入体积会大于自然漂浮时的浸入体积。但题目明确说“木块有2/5的体积露出水面”,这通常是自然漂浮的状态。因此,题目可能存在歧义或设定矛盾。
为符合题目设定(有细线相连),我们假设细线是绷紧的,那么木块浸入体积为3/5 V木,浮力为6N。若木块密度未知,我们无法直接求出重力。需要更多信息。
鉴于题目要求,我们按常规理解:木块被细线拉住,处于静止,有2/5露出,浮力为6N。细线对木块有向下的拉力 F拉。
那么,木块重力 G木 = F浮 - F拉。但 F拉 未知。
我们可以利用木块密度来求。木块有2/5露出,说明其密度 ρ木 = 3/5 ρ水 = 0.6×10³ kg/m³(这是木块自然漂浮时的密度关系,但若被细线拉住,露出2/5可能不是其自然漂浮状态,而是被拉后的状态,此时密度关系不成立)。
此题条件不足,无法求解拉力。但根据常见题型,通常木块密度是未知的,需要通过浮力条件求解。这里我们假设木块密度就是0.6×10³ kg/m³,那么 G木 = 6N,F拉 = 0N,与“用细线相连”矛盾。
因此,我们调整理解:细线是绷紧的,木块被拉向底部,浸入体积大于自然漂浮时的体积。但题目说“有2/5露出”,这可能是被拉后的状态。此时,木块密度未知。
设木块密度为 ρ木,则 G木 = ρ木gV木。
由平衡:F浮 = G木 + F拉
即 ρ水g (3/5 V木) = ρ木gV木 + F拉
两个未知数,无法解。
看来题目信息有误。但为了完成计算,我们按常规题型处理:木块自然漂浮,露出2/5,那么细线应该是松弛的,拉力为0。但题目说“相连”,可能只是物理连接,不一定有拉力。
因此,我们按自然漂浮处理,细线无拉力。
(1) 浮力 F浮 = G木 = ρ木gV木,且 ρ木 = 3/5 ρ水 = 0.6×10³ kg/m³
F浮 = 0.6×10³ kg/m³ × 10N/kg × 0.001 m³ = 6 N
(2) 细线对木块的拉力 F拉 = 0 N
(3) 剪断细线后,木块静止时仍漂浮,露出体积不变,仍为2/5 V木 = 0.0004 m³。
但这样(3)问就太简单了。通常这类题中,细线是绷紧的,木块浸入更多,剪断后露出体积会变化。
我们重新设定:木块有2/5露出,但这是被细线拉住后的状态,细线绷紧。此时木块密度未知。我们需要另一个条件。常见题中会给木块质量或密度。这里没给,我们假设木块密度为 ρ木。
由平衡:ρ水g (3/5 V木) = ρ木gV木 + F拉
无法解。因此,我们只能按自然漂浮理解,细线松弛。
最终答案按自然漂浮给出:
(1) 木块受到的浮力 F浮 = 6 N
(2) 细线对木块的拉力 F拉 = 0 N
(3) 剪断细线后,木块静止时露出水面的体积 V露 = 2/5 V木 = 0.0004 m³
解析:本题综合考查浮力、力的平衡和密度计算。题目条件存在歧义:木块有2/5露出水面,若无细线应自然漂浮,浮力等于重力;若有细线且绷紧,则浸入体积会更大。题目未提供木块密度,导致拉力无法求解。按常规题型,通常木块密度未知,需通过浮力条件求解,但此题露出比例已知,可推算密度。易错点:未仔细分析细线是否绷紧,直接套用公式。