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$8×10^{4}$
增大受力面积
D
D
连通器
小于
B
【分析】
要解决这道题,分两部分思考:
1. 计算静止时对地面的压强:首先,坦克静止在水平地面上,对地面的压力等于自身重力,所以先根据$G=mg$计算出坦克的重力,再利用压强公式$p=\frac{F}{S}$(此时$F$等于重力$G$)计算压强。
2. 分析减小压强的方法:减小压强的方法有减小压力和增大受力面积两种,题目中履带宽大,是通过增大受力面积来减小对地面的压强,因为在压力一定时,受力面积越大,压强越小。
【解析】
1. 计算对水平地面的压强:
坦克的质量$ m = 40t = 40×10^3kg = 4×10^4kg $
坦克的重力$ G = mg = 4×10^4kg×10N/kg = 4×10^5N $
因为坦克静止在水平地面上,所以对地面的压力$ F = G = 4×10^5N $
根据压强公式$ p = \frac{F}{S} $,代入数据得:
$ p = \frac{4×10^5N}{5m^2} = 8×10^4Pa $
2. 减小压强的方法:
宽大的履带增大了坦克与地面的接触面积,在压力一定时,通过增大受力面积的方法减小对地面的压强。
【答案】
$ 8×10^4 $;增大受力面积
【知识点】
压强的计算、减小压强的方法
【点评】
本题考查压强的基础计算和减小压强的方法,属于力学基础题。解题关键是明确水平面上物体的压力等于自身重力,熟练运用压强公式,同时掌握减小压强的两种途径,难度不大,注重对基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题,需先明确压力作用效果的影响因素(压力大小、受力面积大小),再结合控制变量法、转换法的思想逐个分析选项:
1. 首先判断两人对雪地的压力:两人总质量相同,根据$G=mg$可知重力相同,对雪地的压力等于自身重力,因此压力相等,滑雪者未陷入雪地是因为受力面积大,减小了压力作用效果;
2. 分析探究滑雪者和步行者的实验装置选择:滑雪者和步行者压力相同、受力面积不同,所以要控制压力相同,改变受力面积,需选择压力相同、受力面积不同的两组实验;
3. 考虑替代材料的可行性:压力作用效果通过形变程度显示,木板形变不明显,无法直观观察;
4. 明确实验的研究方法:通过海绵凹陷程度反映压力作用效果,属于转换法。
【解析】
逐一分析各选项:
A选项:两人总质量相同,由$G=mg$可知二人重力相等,对雪地的压力等于自身重力,因此滑雪者和步行者对雪地的压力大小相等。滑雪者没有陷入雪地是因为滑雪板增大了受力面积,减小了压力的作用效果,A错误。
B选项:滑雪者和步行者对雪地的压力相同、受力面积不同,探究该情况需控制压力相同,改变受力面积。图乙与丙中,受力面积相同、压力不同,探究的是压力大小对压力作用效果的影响;而乙与丁中压力相同、受力面积不同,才适合模拟滑雪者和步行者的情况,B错误。
C选项:木板的形变程度极小,难以用肉眼观察到,无法直观显示压力的作用效果,因此不能用木板代替海绵进行实验探究,C错误。
D选项:本实验采用转换法,通过海绵的凹陷程度来直观显示压力的作用效果,D正确。
【答案】
D
【知识点】
压力作用效果的影响因素、转换法
【点评】
本题考查压力作用效果的探究实验,重点考查控制变量法和转换法的应用,需要准确理解压力作用效果的影响因素,并能结合实验装置分析实验目的,区分不同控制变量的实验组。
【难度系数】
0.6
已知:$\rho_{\mathrm{甲}}:\rho_{\mathrm{乙}}=4:5$,$S_{\mathrm{甲}}:S_{\mathrm{乙}}=5:8$,$p_{\mathrm{甲}}:p_{\mathrm{乙}}=6:5$。
对于均匀长方体,压强$p = \rho gh$,则高度$h=\frac{p}{\rho g}$,故$h_{\mathrm{甲}}:h_{\mathrm{乙}}=\frac{p_{\mathrm{甲}}}{\rho_{\mathrm{甲}} g}:\frac{p_{\mathrm{乙}}}{\rho_{\mathrm{乙}} g}=\frac{p_{\mathrm{甲}}}{p_{\mathrm{乙}}}×\frac{\rho_{\mathrm{乙}}}{\rho_{\mathrm{甲}}}=\frac{6}{5}×\frac{5}{4}=\frac{3}{2}=3:2$,A错误。
压力$F = pS$,水平地面上$F = G = mg$,故质量$m=\frac{pS}{g}$,$m_{\mathrm{甲}}:m_{\mathrm{乙}}=\frac{p_{\mathrm{甲}}S_{\mathrm{甲}}}{g}:\frac{p_{\mathrm{乙}}S_{\mathrm{乙}}}{g}=\frac{p_{\mathrm{甲}}}{p_{\mathrm{乙}}}×\frac{S_{\mathrm{甲}}}{S_{\mathrm{乙}}}=\frac{6}{5}×\frac{5}{8}=\frac{3}{4}=3:4$,B错误。
重力$G = mg$,$G_{\mathrm{甲}}:G_{\mathrm{乙}}=m_{\mathrm{甲}}:m_{\mathrm{乙}}=3:4$,C错误。
体积$V = Sh$,$V_{\mathrm{甲}}:V_{\mathrm{乙}}=S_{\mathrm{甲}}h_{\mathrm{甲}}:S_{\mathrm{乙}}h_{\mathrm{乙}}=(5×3):(8×2)=15:16$,D正确。
答案:D
【分析】
首先判断穿黄隧洞的结构:观察图可知,穿黄隧洞上端开口,底部相互连通,符合连通器的特征,所以第一个空应填连通器。
然后比较A、B点的压强:液体压强与深度有关,公式为$p=\rho gh$,当水不流动时,A点的深度小于B点的深度,水的密度相同,因此根据公式可判断A点的压强小于B点的压强。
【解析】
1. 连通器的定义是上端开口、底部相连通的容器,图中的穿黄隧洞满足上端开口、底部连通的特点,因此整个穿黄隧洞相当于一个连通器。
2. 液体压强的大小与液体密度和深度有关,公式为$p=\rho gh$。由图可知,A点的深度$h_A$小于B点的深度$h_B$,水的密度$\rho$和重力加速度$g$均相同,根据公式可得,水对A点的压强小于水对B点的压强。
【答案】
连通器;小于
【知识点】
连通器原理,液体压强特点
【点评】
本题结合实际工程考查连通器的识别和液体压强的比较,属于基础题,需要准确掌握连通器的定义和液体压强与深度的关系,结合图像判断深度是解题的关键。
【难度系数】
0.7
【分析】
要解决这道题,需结合“探究液体内部压强”实验的原理和方法,逐个分析选项:
1. 明确U形管液面高度差的影响因素,判断内径对实验效果的作用;
2. 回忆转换法的定义,判断实验中该方法的应用;
3. 分析甲、丙两图的变量,结合控制变量法判断结论是否正确;
4. 根据液体压强公式$p=\rho gh$,结合甲、丙中探头深度的差异,判断密度是否相同。
【解析】
A选项:U形管内液面的高度差反映探头处的液体压强大小,该高度差与U形管内径无关,内径大小不会影响实验效果,故A错误;
B选项:液体压强无法直接观察,实验中通过U形管内液面的高度差来间接判断液体压强的大小,将不易观察的物理量转换为容易观察的物理量,这种方法是转换法,故B正确;
C选项:比较图甲、丙,液体种类不同,但探头的深度不同(甲中探头深度小于丙),没有控制深度相同,不能得出“在不同种液体中,深度越深,液体压强越大”的结论,故C错误;
D选项:向图甲的杯中加少许盐后,保持探头位置和液面高度不变,甲中探头深度$h_{甲}$与丙中探头深度$h_{丙}$不相等($h_{甲}<h_{丙}$),当U形管内液面高度差相同时,说明探头处液体压强$p$相同,根据$p=\rho gh$,在$p$相同、$h$不同时,液体密度$\rho$不同,故D错误。
【答案】
B
【知识点】
转换法;液体压强特点;控制变量法
【点评】
本题围绕“探究液体内部压强”实验展开,重点考查转换法、控制变量法的应用,以及液体压强公式的理解,解题时需准确分析实验中的变量与不变量,避免因变量判断错误得出错误结论。
【难度系数】
0.6