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受力面积
压强
480
​$ 2×10^4$​
相等
惯性
大气压强
增大
升高
漂浮
5
5
竖直漂浮

=
水中漂浮
酒精中沉底
​$ 0.9×10^3$​
C
【分析】
首先回忆压强的相关知识:压强的大小与压力和受力面积有关,计算公式为$ p = \frac{F}{S} $。载重汽车的载重较大,对路面的压力较大,为了防止对路面造成损坏,需要减小对路面的压强。根据公式可知,在压力一定时,增大受力面积可以减小压强。因此载重汽车通过增加轮子数量、加宽轮胎的方式,增大与路面的接触面积(受力面积),从而减小对路面的压强。
【解析】
根据压强公式$ p = \frac{F}{S} $,当压力$ F $一定时,增大受力面积$ S $,压强$ p $会减小。载重汽车载重较大,对路面的压力较大,通过增加轮子数量、加宽轮胎,增大了与路面的受力面积,进而减小对路面的压强。
【答案】
受力面积;压强
【知识点】
压强的影响因素;压强公式的应用
【点评】
本题考查压强知识在生活中的实际应用,要求学生将物理知识与生活实例结合,理解改变压强的方法,体现了物理与生活的紧密联系,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.9
【分析】
要解决这道题,可分两步思考:
1. 确定对地面的压力:人双脚站在水平地面上时,对地面的压力等于自身的重力,因此先利用重力公式$G=mg$计算出重力,即可得到压力大小;
2. 计算对地面的压强:压强公式为$p=\frac{F}{S}$,需要注意双脚站立时,受力面积是两只鞋底的接触面积之和,且要将面积单位从$\mathrm{cm}^2$转换为$\mathrm{m}^2$(因为压强单位$\mathrm{Pa}$对应的面积单位是$\mathrm{m}^2$),再代入压力和受力面积计算压强。
【解析】
1. 计算对地面的压力:
人站在水平地面上,对地面的压力等于自身重力,即 $ F = G = mg $。
已知 $ m = 48\ \mathrm{kg} $,$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $,代入得:
$ F = 48\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 480\ \mathrm{N} $。
2. 计算对地面的压强:
双脚站立时,受力面积 $ S = 2 × 120\ \mathrm{cm}^2 = 240\ \mathrm{cm}^2 $,转换为国际单位:
$ 240\ \mathrm{cm}^2 = 240 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^2 = 2.4 × 10^{-2}\ \mathrm{m}^2 $。
根据压强公式 $ p = \frac{F}{S} $,代入数据得:
$ p = \frac{480\ \mathrm{N}}{2.4 × 10^{-2}\ \mathrm{m}^2} = 2 × 10^4\ \mathrm{Pa} $。
【答案】
480;$2×10^4$
【知识点】
重力与压力的关系;压强公式应用;单位换算
【点评】
本题是力学基础题,重点考查压力、压强的计算,关键在于明确水平面上压力与重力的关系,以及注意受力面积的取值和单位换算,这是学生易出错的地方。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先,三个完全相同的瓶子底面积$ S $相同;三种液体质量相等,根据$ G=mg $可知它们的重力相等。由于瓶子是柱形容器(上下粗细均匀),液体对容器底部的压力等于液体自身的重力,因此三种液体对瓶底的压力$ F $相等。再根据压强公式$ p=\frac{F}{S} $,在底面积$ S $相同、压力$ F $相等的情况下,可判断出它们对瓶底的压强相等。
【解析】
1. 由题意可知,三个瓶子完全相同,故底面积$ S $相等;三种液体的质量$ m $相等,根据重力公式$ G=mg $,可得三种液体的重力$ G $相等。
2. 因为瓶子为柱形容器(上下粗细均匀),液体对容器底部的压力等于液体的重力,即$ F=G $,所以三种液体对瓶底的压力$ F $相等。
3. 根据压强公式$ p=\frac{F}{S} $,由于$ F $相等、$ S $相等,因此三种液体对瓶底的压强相等。
【答案】
相等
【知识点】
液体压强计算、重力与质量的关系、柱形容器压力特点
【点评】
本题重点考查柱形容器中液体压强的判断,核心是明确柱形容器内液体对容器底的压力等于液体自身重力,结合压强公式即可推导得出结论,需注意区分柱形容器与非柱形容器的液体压力差异。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先思考钢笔甩墨水的过程:甩钢笔时,钢笔的运动状态突然改变,而墨水原本和钢笔一起运动,根据惯性的定义,物体有保持原来运动状态的性质,所以墨水会被甩出,第一个空应考虑惯性。然后分析吸墨水的过程:吸墨水前会挤压笔胆排出空气,此时笔胆内气压小于外界大气压,外界的大气压力会把墨水压进笔胆,这是利用了大气压强的作用,第二个空对应大气压强。
【解析】
1. 甩钢笔时,钢笔的运动状态由运动变为静止,墨水由于具有惯性,要保持原来的运动状态继续运动,因此被甩出,所以第一个空填“惯性”。
2. 吸墨水时,先挤压笔胆,排出笔胆内的空气,使笔胆内的气压小于外界大气压,在大气压强的作用下,外界的墨水被压进笔胆里,所以第二个空填“大气压强”。
【答案】
惯性;大气压强
【知识点】
惯性;大气压强应用
【点评】
本题考查惯性和大气压强在生活中的实际应用,属于物理基础知识与生活现象结合的典型题目,要求学生能将物理知识与日常现象联系起来,加深对知识点的理解。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先分析锅内压强的变化:高压锅密封性能良好,煮食物时水蒸气不断产生却不易外泄,锅内气体总量增加且容器容积固定,因此锅内的压强会增大。接着回忆液体沸点与气压的关系:液体的沸点随气压的增大而升高,随气压的减小而降低,所以当锅内压强增大时,水的沸点会升高。
【解析】
高压锅密封性能良好,煮食物时,锅内水蒸气持续产生且不易外泄,锅内气体压强随之增大;根据液体沸点与气压的关系,气压越大,液体的沸点越高,因此锅内水的沸点升高。
【答案】
增大;升高
【知识点】
气压与沸点的关系;气体压强变化规律
【点评】
本题结合生活中高压锅的实例,考查气压与沸点的关系,属于物理知识在生活中的基础应用类题目,难度较低,需要学生理解并掌握气压影响沸点的规律,能联系生活实际分析问题。
【难度系数】
0.9
【分析】
要解决这道题,我们可以分三步思考:
1. 判断物体静止时的状态:比较物体的密度和水的密度,根据物体浮沉条件,当物体密度小于液体密度时,物体最终会漂浮在液面上;
2. 计算物体所受浮力:物体漂浮时,根据漂浮的特点,所受浮力等于物体自身的重力;
3. 计算排开的水所受的重力:根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力等于排开液体的重力,由此可得出排开水的重力大小。
【解析】
1. 判断浮沉状态:
已知物体的密度$\rho_{物}=0.9×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,水的密度$\rho_{水}=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,因为$\rho_{物}<\rho_{水}$,根据物体的浮沉条件,当物体密度小于液体密度时,物体静止时处于漂浮状态。
2. 计算物体所受浮力:
物体漂浮时,所受浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G_{物}=5\ \mathrm{N}$。
3. 计算排开的水所受的重力:
根据阿基米德原理$F_{浮}=G_{排}$,可得物体排开的水所受的重力$G_{排}=F_{浮}=5\ \mathrm{N}$。
【答案】
漂浮;5;5
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查物体浮沉条件和阿基米德原理的基础应用,解题关键是先通过密度比较确定物体的浮沉状态,再结合漂浮的特点和阿基米德原理进行相关计算,注重对物理基本规律的理解与运用,属于基础题型。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先思考密度计的结构特点:在木棒一端缠绕铜丝,是为了降低密度计的重心,使其能竖直漂浮在液体中,确保测量的准确性。接着分析密度计的受力状态:密度计在两种液体中均处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力等于自身重力,因此两次受到的浮力相等。然后根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,在浮力相等时,排开液体的体积越大,液体密度越小,从图中可知(a)中密度计排开液体的体积更大,所以$\rho_{1}<\rho_{2}$。最后,根据阿基米德原理的另一种表达$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$,由于浮力相等,所以排开液体的质量$m_{1}=m_{2}$。
【解析】
1. 缠绕铜丝的作用:在木棒一端缠绕铜丝,可降低密度计的重心,使密度计能竖直漂浮在液体中,保证测量时的稳定性。
2. 比较液体密度:
密度计在两种液体中均漂浮,根据漂浮条件:$F_{浮}=G$(密度计自身重力不变),所以$F_{浮1}=F_{浮2}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,变形可得$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$。
由图可知$V_{排1}>V_{排2}$,在$F_{浮}$相等时,$V_{排}$越大,$\rho_{液}$越小,因此$\rho_{1}<\rho_{2}$。
3. 比较排开液体的质量:
根据阿基米德原理,$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$,因为$F_{浮1}=F_{浮2}$,所以$m_{1}g=m_{2}g$,即$m_{1}=m_{2}$。
【答案】
竖直漂浮;<;=
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理、密度计原理
【点评】
本题围绕密度计的工作原理展开,结合漂浮条件和阿基米德原理进行分析,重点考查对浮力相关规律的理解与应用,需要学生能将受力分析与原理公式结合,判断液体密度和排开液体质量的关系,属于基础应用型题目。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先通过假设法判断小球在两种液体中的浮沉状态:
1. 假设小球在水和酒精中均漂浮,根据漂浮条件,浮力等于重力,两次浮力应相等,但题目中浮力分别为0.9N和0.8N,不相等,故该假设不成立;
2. 假设小球在水和酒精中均沉底,此时排开液体体积等于小球体积,浮力之比应等于水和酒精的密度比(5:4),若酒精中浮力为0.8N,水中浮力应为1N,但实际是0.9N,小于1N,故该假设也不成立;
3. 因此只能是小球在密度更大的水中漂浮,在酒精中沉底。
接下来计算小球密度:利用水中漂浮条件求出重力,进而得到质量;利用酒精中沉底的浮力公式求出小球体积,最后根据密度公式计算小球密度。
【解析】
1. 判断浮沉状态:
假设小球在水、酒精中均漂浮:根据漂浮条件$F_{浮}=G$,则$F_{浮水}=G$,$F_{浮酒}=G$,故$F_{浮水}=F_{浮酒}$,但题目中$F_{浮水}=0.9N$,$F_{浮酒}=0.8N$,二者不相等,假设不成立;
假设小球在水、酒精中均沉底:此时$V_{排水}=V_{排酒}=V_{球}$,根据阿基米德原理,浮力之比$\frac{F_{浮水}}{F_{浮酒}}=\frac{\rho_{水}gV_{球}}{\rho_{酒}gV_{球}}=\frac{\rho_{水}}{\rho_{酒}}=\frac{1×10^3kg/m^3}{0.8×10^3kg/m^3}=\frac{5}{4}$。若$F_{浮酒}=0.8N$,则$F_{浮水}$应为$1N$,与题目中$0.9N$不符,假设不成立;
综上,小球在水中漂浮,在酒精中沉底。
2. 计算小球密度:
小球在水中漂浮,故$G=F_{浮水}=0.9N$,小球质量$m=\frac{G}{g}=\frac{0.9N}{10N/kg}=0.09kg$;
小球在酒精中沉底,由$F_{浮酒}=\rho_{酒}gV_{排}$得小球体积$V_{球}=V_{排}=\frac{F_{浮酒}}{\rho_{酒}g}=\frac{0.8N}{0.8×10^3kg/m^3×10N/kg}=1×10^{-4}m^3$;
小球密度$\rho_{球}=\frac{m}{V_{球}}=\frac{0.09kg}{1×10^{-4}m^3}=0.9×10^3kg/m^3$。
【答案】
水中漂浮、酒精中沉底;$0.9×10^3$
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理、密度计算
【点评】
本题核心是通过假设法排除错误浮沉状态,确定正确的浮沉情况,综合运用漂浮条件、阿基米德原理和密度公式求解,考查学生对浮力知识点的灵活运用和逻辑推理能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,需准确掌握压力、压强的相关概念,逐一分析每个选项:
1. 对于选项A:压力的方向是垂直于接触面指向被压物体,只有当压力由重力产生且物体放在水平面上时,压力方向才与重力方向(竖直向下)一致;若将物体压在竖直墙面等情况,压力方向与重力方向不同,因此A错误。
2. 对于选项B:压力作用的效果(即压强)与压力大小和受力面积大小都有关,当压力大小相同时,受力面积越小,压力作用效果越明显,因此B错误。
3. 对于选项C:根据压强的定义,单位面积上受到的压力叫作压强,这是压强的准确表述,因此C正确。
4. 对于选项D:压力是一种力,单位是牛顿;压强是压力的作用效果,单位是帕斯卡,二者是不同的物理量,因此D错误。
【解析】
逐一分析各选项:
A选项:压力的方向垂直于接触面指向被压物体,并非总与重力方向一致(如压在竖直墙面上的物体,压力方向水平),故A错误。
B选项:压力作用的效果与压力大小和受力面积大小都有关,并非只与压力大小有关,故B错误。
C选项:压强的定义为单位面积上受到的压力,该表述符合压强的概念,故C正确。
D选项:压力是力的一种,压强是压力的作用效果,二者是不同的物理量,不能等同,故D错误。
【答案】
C
【知识点】
压强的定义、压力的概念、压力作用效果的影响因素
【点评】
本题考查压力与压强的基础概念,重点在于区分压力与重力的方向差异、压力与压强的本质区别,以及理解压力作用效果的影响因素。这类概念题需要准确记忆相关物理定义,避免混淆相近物理量的概念。
【难度系数】
0.7