如图甲所示,柱形薄壁容器的底面积为500cm2,内装深度大于10cm的某种液体。物体C是一个体积为1000cm3的均匀正方体,质量为600g,在液体中静止时,有体积露出液面。另有A、B两个实心长方体,其中A的重力为2N;B的重力为5.4N,体积为200cm3,底面积为50cm2.(g=10N/kg)求:
(1)物体C受到的重力是多少?
(2)液体的密度是多少?
(3)把A单独放在物体C上表面中心位置,物体C静止时如图乙所示。放置物体A前后,容器底受到液体压强的变化量是多少?(此过程中液体没有溢出)
(4)把B单独放在物体C上表面中心位置,当物体C静止时,物体B对物体C的压强是多少?
(1)物体C受到的重力是6N。
(2)液体的密度是1.5×103kg/m3。
(3)容器底受到液体压强的变化量50Pa。
(4)把B单独放在物体C上表面中心位置,当物体C静止时,物体B对物体C的压强是1080Pa。
【分析】(1)知道物体C的质量,根据G=mg求出物体的重力。
(2)物体C漂浮在液面上,物体受到的重力等于物体受到的浮力,浮力等于物体排开液体的重力,列出等式求出液体的密度。
(3)根据增加的重力等于增加的浮力,然后根据阿基米德原理求出增加的排开液体的体积,知道容器的底面积,求出液面变化,在根据液体压强公式求出压强变化量。
(4)知道B的重力,求出B对C的压力,知道受力面积,根据压强公式求出B对C的压强。
【解答】解:(1)物体C受到的重力:GC=mCg=0.6kg×10N/kg=6N。
(2)物体C漂浮在液面上,物体受到的重力等于物体受到的浮力,浮力等于物体排开液体的重力,
所以物体C的重力等于排开液体的重力,
即GC=G排=ρ液gV排,
6N=ρ液×10N/kg××1000×10﹣6m3,
解得,液体密度为:ρ液=1.5×103kg/m3。
(3)当把A放在C上,增加的重力等于增加的浮力,即△F浮=GA,
所以,ρ液g△V排=GA,
1.5×103kg/m3×10N/kg×△V排=2N,
解得,△V排=×10﹣4m3,
液面变化量为:△h===m,
压强变化量为:△p=ρ液g△h=1.5×103kg/m3×10N/kg×m=50Pa。
(4)把B单独放在物体C上表面中心位置,物体B的底面积小于物体C的底面积,
所以受力面积为SB=50cm2=50×10﹣4m2,
物体B对物体C的压力为:F=GB=5.4N,
物体B对物体C的压强是:p===1080Pa。
【点评】漂浮的物体上面增加一个物体后,整体还漂浮在液体中,增加的浮力等于增加的重力,这个公式经常用到,一定要熟练掌握。
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如图甲所示电路,电源电压不变,小灯泡L上标有“3.6V 0.3A”字样,其I﹣U图象如图乙所示。当闭合S1、断开S2,滑片移到某点a时,R0两端电压为10V,电流表示数为Ia,变阻器消耗的功率为Pa;当闭合S2、断开S1,滑片移到某点b时,小灯泡正常发光,电流表示数为Ib.变阻器消耗的功率为Pb.已知Pa:Pb=25:27,Ia:Ib=5:3.求:
(1)小灯泡正常发光时的电阻是多少?
(2)当闭合S2、断开S1,移动滑片使电流表示数为0.1A,通电1min电流通过小灯泡所做的功是多少?
(3)电源电压是多少?
(1)小灯泡正常发光时的电阻为12Ω;
(2)当闭合S2、断开S1,移动滑片使电流表示数为0.1A,通电1min电流通过小灯泡所做的功是3.6J;
(3)电源电压是18V。
【分析】(1)已知灯泡的额定电压和额定电路,根据I=的变形公式可求出灯泡正常发光的电阻;
(2)当闭合S2、断开S1,小灯泡和滑动变阻器串联,移动滑片使电流表示数为0.1A,由图乙知此时小灯泡两端的电压为0.6V,根据W=UL′IL′t算出通电1min电流通过小灯泡所做的功;
(3)当闭合S1、断开S2,滑片移到某点a时,定值电阻R0和滑动变阻器R串联,此时R0两端电压为10V,电流表示数为Ia,变阻器消耗的功率Pa=(U﹣U0)Ia;
当闭合S2、断开S1,滑片移到某点b时,小灯泡和滑动变阻器串联,小灯泡正常发光,电流表示数为Ib,变阻器消耗的功率Pb=(U﹣UL)Ib;
根据Pa:Pb=25:27和Ia:Ib=5:3算出电源电压。
【解答】解:(1)根据I=得,
灯泡正常发光的电阻:
RL===12Ω;
(2)当闭合S2、断开S1,小灯泡和滑动变阻器串联,移动滑片使电流表示数为0.1A,由图乙知此时小灯泡两端的电压为0.6V,
通电1min电流通过小灯泡所做的功为:W=UL′IL′t=0.6V×0.1A×60s=3.6J;
(3)当闭合S1、断开S2,滑片移到某点a时,定值电阻R0和滑动变阻器R串联,此时R0两端电压为10V,电流表示数为Ia,变阻器消耗的功率Pa=(U﹣U0)Ia;
当闭合S2、断开S1,滑片移到某点b时,小灯泡和滑动变阻器串联,小灯泡正常发光,电流表示数为Ib,变阻器消耗的功率Pb=(U﹣UL)Ib;
已知Pa:Pb=25:27,Ia:Ib=5:3,
所以==×=,
解得U=18V。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律、电功率公式的灵活应用,利用好电流之比、功率之比是关键。
利用燃烧酒精给水加热,使质量为2kg的水温度升高30℃.c水=4.2×103J/(kg•℃),q酒精=3.0×107J/kg。
(1)求水吸收的热量是多少J?
(2)若完全燃烧酒精产生的热量全部被水吸收,则需要完全燃烧多少kg的酒精?
(1)水吸收的热量是2.52×105J;
(2)若完全燃烧酒精产生的热量全部被水吸收,则需要完全燃烧0.0084kg的酒精。
【分析】(1)根据Q吸=cm△t可求得水吸收的热量;
(2)已知需要放出的热量和酒精的热值,利用公式m=得到酒精的质量。
【解答】解:(1)水吸收的热量:Q吸=cm△t=4.2×103J/(kg•℃)×2kg×30℃=2.52×105J;
(2)由Q放=mq得,需要酒精的质量:m酒精====0.0084kg。
【点评】此题考查了吸热公式的运用和热值有关的热量的计算,是热现象中重要的热量计算考查方式。
在某次探究实验中,需要测出实验所用盐水的密度,小玲、小亮分别进行了如下实验:
(1)小玲在使用天平时,先将天平放在水平台上,发现天平的游码未归零,但指针却指在分度盘的中央,他应该先将游码调到 处,再将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节,天平横梁才能在水平位置平衡。
(2)小玲的实验过程如下:
①用已调节好的天平测出空烧杯的质量为20g;
②再往烧杯中倒入适量的盐水,天平平衡时,砝码的质量和游码的位置如图甲所示,则烧杯与盐水的总质量为 g;
③把烧杯中的盐水倒入量筒中,如图乙所示,盐水的体积为 mL,盐水的密度为 kg/m3;
④这样测出的盐水密度会 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)小玲在完成了一次测量后,又分别量取不同体积的该种盐水进行多次实验。与小玲在此实验中多次测量目的相同的是 (选填序号);
A.“伏安法”测电阻实验; B.探究杠杆的平衡条件实验; C.探究电流与电阻关系实验。
(4)小亮用弹簧测力计、小石块、细线、烧杯和水也能测出盐水的密度,请你和小亮一起完成以下实验设计:
①把小石块挂在弹簧测力计挂钩上,在空气中测出石块的重力G;
②把小石块浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F1;
③ ;
④盐水密度ρ盐水= (用测得的物理量和ρ水表示)。
(1)标尺左端的零刻度;右;(2)②42;③20;1.1×103;④偏大;(3)A;(4)③把小石块浸没在盐水中,记下弹簧测力计的示数F2;④ρ水。
【分析】(1)天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻度处,平衡螺母向上翘的一端移动,使天平的横梁平衡。
(2)烧杯和盐水的总质量等于砝码的质量和游码对应的刻度之和,知道空烧杯的质量求出烧杯中盐水的质量,量筒中盐水的体积等于盐水面对应的刻度值,根据密度公式求出盐水的密度。
由于烧杯中的盐水不能全部倒入量筒中,导致烧杯中盐水的体积测量值偏小,密度值偏大。
(3)用实验探究物理问题时,进行多次实验的目的:多次测量求平均值减小误差;多次测量使实验结论具有普遍性;多次测量便于发现一些规律。
(4)根据阿基米德原理求出石块浸没在水中排开水的体积,求出石块浸没在盐水中排开水的体积,这两个体积都等于物体的体积,根据体积相等列出等式求出盐水的密度。
【解答】解:
(1)小玲在使用天平时,先将天平放在水平台上,发现天平的游码未归零,但指针却指在分度盘的中央,游码移到标尺左端的零刻度后,相当于右盘减小了砝码,所以左端下沉右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动,使天平的横梁平衡。
(2)②烧杯和盐水的总质量为:m'=20g+20g+2g=42g。
③倒入量筒中盐水的体积为:V=20ml=20cm3,
倒入量筒中盐水的质量为:m=m'﹣m0=42g﹣20g=22g,
盐水的密度为:ρ==═1.1g/cm3=1.1×103kg/m3。
④烧杯中的盐水没有全部倒入量筒,导致烧杯中盐水体积测量值偏小,质量是准确的,根据密度公式得,盐水的密度测量值偏大。
(3)小玲在完成了一次测量后,又分别量取不同体积的该种盐水进行多次实验,多次测量目的是求平均值来减小误差。
A.“伏安法”测定值电阻阻值实验是多次测量求平均值来减小误差。
B.探究杠杆的平衡条件实验进行多次实验使实验结论具有普遍性。
C.探究电流与电阻关系实验,进行多次实验使实验结论具有普遍性。
综合分析,小玲实验和实验A都是多次测量求平均值来减小误差。
(4)实验步骤:
①把小石块挂在弹簧测力计挂钩上,在空气中测出石块的重力G;
②把小石块浸没在水中,记下弹簧测力计的示数F1;
③把小石块浸没在盐水中,记下弹簧测力计的示数F2;
小石块在水中受到的浮力:F浮水=G﹣F1,
根据阿基米德原理得,小石块在水中排开水的体积:V排水=,
小石块在盐水中受到的浮力:F浮盐水=G﹣F2,
根据阿基米德原理得,小石块在盐水中排开水的体积:V排盐水=,
小石块浸没在水中和盐水中,所以小石块排开的体积都等于小石块的体积,
所以,=,
解得,ρ盐水=ρ水。
【点评】本题考查测量液体密度的两种方法,一种是常规天平和量筒测量盐水的密度,另一种方法的利用浮力方法,这两种方法都是比较典型的方法,一定要熟练掌握。
小明同学用如图所示电路测量小灯泡的电功率,实验中电源电压保持不变,小灯泡的额定电压是2.5V。
(1)请用笔画线代替导线,将图1中的实物电路连接完整,要求滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大。
(2)连接电路时,开关应 。
(3)正确连接好电路,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表有示数,电压表无示数。经检查,电压表完好,则故障可能是小灯泡 。
(4)排除故障后,在实验中,小明观察到电压表的示数如图2甲所示,此时小灯泡的电压是 V;为了测出小灯泡的额定功率,小明应向 调节滑动变阻器的滑片。
(5)当电压表示数为2.5V时。电流表的示数如图2乙所示,则小灯泡的额定功率是 W。
(1);
(2)断开;(3)短路;(4)2.2;右;(5)0.75。
【分析】(1)根据滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大确定变阻器右下接线柱连入电路中,根据灯的额定电压为2.5V确定电压表选用小量程与灯并联;
(2)连接电路时,为保护电路,开关应断开;
(3)正确连接好电路,闭合开关,电流表有示数,则电路为通路,根据小灯泡不亮,电压表无示数、电压表完好,分析故障可能是小灯泡短路;
(4)灯在额定电压下正常发光,根据图中电压表小量程读数,比较电压表示数与额定电压的大小,根据串联电路电压的规律及分压原理确滑片移动的方向;
(5)根据电流表选用小量程确定分度值读数,根据P=UI求出小灯泡的额定功率。
【解答】解:
(1)滑动变阻器滑片向右滑时电流表示数变大,即电阻变小,故变阻器右下接线柱连入电路中,灯的额定电压为2.5V,故电压表选用小量程与灯并联,如下所示:
(2)连接电路时,为保护电路,开关应断开;
(3)正确连接好电路,闭合开关,电流表有示数,则电路为通路,发现小灯泡不亮,电压表无示数,经检查,电压表完好,则故障可能是小灯泡短路;
(4)灯在额定电压下正常发光,图中电压选用小量程,分度值为0.1V,示数为2.2V,小于灯的额定电压2.5V,应增大灯的电压,根据串联电路电压的规律,应减小变阻器的电压,由分压原理,应减小变阻器连入电路中的电阻大小,故滑片向右移动,直到电压表示数为额定电压;
(5)当电压表示数为2.5V时。电流表的示数如图2乙所示,电流表选用小量程,分度值为0.02A,电流为0.3A,则小灯泡的额定功率是:P=UI=2.5V0.3A=0.75W。
【点评】本题测量小灯泡的电功率,考查电路连接、注意事项、故障分析、操作过程、电流表读数和功率计算。
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