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6
5
物体排开液体
的体积
(c)、(d)
4
液体的密度
大气压随高度的增加而减小
$0.79×10^{5}$
0
大气压还与气温、湿度等因素有关
$\rho_{水}(V_{2}-V_{1})$
$V_{3}-V_{1}$
$\frac{\rho_{水}(V_{2}-V_{1})}{V_{3}-V_{1}}$
解：物块的密度$ρ_{物}=\frac{m}{V}=\frac{200g}{400cm^{3}}=0.5g/cm^{3}＜ρ_{水}，$
所以物块静止后漂浮在水面上，
则$F_{浮}=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N。$

解：长颈鹿站立时对水平地面的压力：
$F=G=mg=2×10^{3}kg×10N/kg=2×10^{4}N，$
站立时的受力面积：
$S=4×250cm^{2}=1000cm^{2}=0.1m^{2}，$
对地面的压强：
$p=\frac{F}{S}=\frac{2×10^{4}N}{0.1m^{2}}=2×10^{5}Pa；$
奔跑时，脚与地面的接触面积减小，压力不变，根据$p=\frac{F}{S}$可知，压强变大。
【分析】
1. 对于第(1)问，先观察表格中高度和大气压的对应数据，随着高度从0逐渐增加到2.0km，大气压的数值逐渐减小，由此可以总结出大气压随高度变化的大致趋势。
2. 第(2)问，直接从表格中查找高度为2km时对应的大气压数值即可；而大气层的边缘几乎没有空气，根据大气压的产生原理，此处大气压为0。
3. 第(3)问，结合生活经验和物理知识，思考除高度外影响大气压的因素，比如气温、湿度、天气状况等。
【解析】
(1) 分析表格数据：高度为0km时，大气压为$1.01×10^5\ \mathrm{Pa}$；高度为0.4km时，大气压为$0.97×10^5\ \mathrm{Pa}$；高度为0.8km时，大气压为$0.92×10^5\ \mathrm{Pa}$……随着高度的不断增加，大气压的数值持续减小，因此可得大气压随高度变化的大致关系为：大气压随高度的增加而减小。
(2) 从表格中实验序号⑤的数据可知，当高度为$2\ \mathrm{km}$时，大气压约为$0.79×10^5\ \mathrm{Pa}$；大气层的边缘没有空气，空气产生的压强为0，因此此处的大气压约为$0\ \mathrm{Pa}$。
(3) 根据物理知识和生活经验，除高度外，大气压还与气温、湿度、天气状况等因素有关（比如气温越高，空气密度越小，大气压越低；湿度越大，大气压通常越低）。
【答案】
(1) 大气压随高度的增加而减小
(2) $0.79×10^5$；$0$
(3) 大气压还与气温、湿度等因素有关（合理即可）
【知识点】
大气压与高度的关系；大气压的影响因素
【点评】
本题通过表格数据结合物理常识考查大气压的相关知识，既需要学生具备数据分析、总结规律的能力，也需要学生掌握大气压的产生原理及影响因素，题目紧密联系生活实际，注重对知识应用能力的考察。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题，我们可以分三步思考：
1. 求木块质量：步骤②中木块漂浮在水面上，此时木块受到的浮力等于自身重力，根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重力，由此可以推导出木块的重力，进而得到质量；
2. 求木块体积：步骤③中木块被完全浸没，此时木块的体积等于它排开水的体积，用此时的总体积减去初始水的体积即可得到；
3. 求木块密度：根据密度公式，用木块的质量除以体积就能得到密度。
【解析】
1. 推导木块的质量：
当木块漂浮在水面上时（步骤②），木块处于平衡状态，受到的浮力等于自身重力，即 $F_{\mathrm{浮}} = G_{\mathrm{木}}$。
根据阿基米德原理，浮力等于排开水的重力：$F_{\mathrm{浮}} = G_{\mathrm{排}} = \rho_{\mathrm{水}}g(V_{2}-V_{1})$。
因此 $G_{\mathrm{木}} = \rho_{\mathrm{水}}g(V_{2}-V_{1})$，由 $G=mg$ 可得木块的质量：
$m = \frac{G_{\mathrm{木}}}{g} = \frac{\rho_{\mathrm{水}}g(V_{2}-V_{1})}{g} = \rho_{\mathrm{水}}(V_{2}-V_{1})$。
2. 推导木块的体积：
用细针按压木块使其完全浸没时（步骤③），木块的体积等于它排开水的体积，即木块的体积为完全浸没时水和木块的总体积减去初始水的体积：
$V = V_{3}-V_{1}$。
3. 推导木块的密度：
根据密度公式 $\rho = \frac{m}{V}$，将木块的质量和体积代入可得：
$\rho_{\mathrm{木}} = \frac{m}{V} = \frac{\rho_{\mathrm{水}}(V_{2}-V_{1})}{V_{3}-V_{1}}$。
【答案】
$\boldsymbol{\rho_{\mathrm{水}}(V_{2}-V_{1})}$；$\boldsymbol{V_{3}-V_{1}}$；$\boldsymbol{\frac{\rho_{\mathrm{水}}(V_{2}-V_{1})}{V_{3}-V_{1}}}$
【知识点】
漂浮条件应用；密度公式应用；排水法测体积
【点评】
本题通过排水法结合漂浮条件，巧妙测量不规则木块的密度，综合考查了浮力、密度的相关知识，需要学生理解漂浮时的受力平衡关系，以及排水法测体积的原理，注重知识的实际应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决该问题，核心是先判断物块在水中静止后的状态，步骤如下：
1. 利用密度公式计算物块的密度；
2. 将物块密度与水的密度（$1\ \mathrm{g/cm^{3}}$）对比，判断物块的浮沉状态；
3. 根据对应状态的浮力规律计算浮力：若物块漂浮，浮力等于自身重力，再通过重力公式计算重力即可得到浮力大小。
【解析】
解：计算物块的密度：
$\rho_{物}=\frac{m}{V}=\frac{200\ \mathrm{g}}{400\ \mathrm{cm}^{3}}=0.5\ \mathrm{g/cm^{3}}$
已知水的密度$\rho_{水}=1\ \mathrm{g/cm^{3}}$，由于$\rho_{物}＜\rho_{水}$，因此物块静止后漂浮在水面上。
根据漂浮条件，漂浮时物体受到的浮力等于自身重力，即：
$F_{浮}=G=mg$
将$m=200\ \mathrm{g}=0.2\ \mathrm{kg}$，$g=10\ \mathrm{N/kg}$代入公式：
$F_{浮}=0.2\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=2\ \mathrm{N}$
【答案】
$2\ \mathrm{N}$
【知识点】
密度的计算、物体浮沉条件、浮力的计算
【点评】
本题的关键是先通过密度对比判断物块的浮沉状态，若直接误用物块总体积代入阿基米德原理计算会得到错误结果，掌握物体浮沉条件是解决此类浮力问题的核心。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先，长颈鹿站立在水平地面上，对地面的压力等于它自身的重力，所以先利用重力公式$G=mg$计算出重力，即可得到压力；其次，长颈鹿站立时四只脚掌着地，需要将单只脚掌面积乘以4得到总受力面积，注意单位换算成平方米，再根据压强公式$p=\frac{F}{S}$计算压强；最后分析奔跑时的情况，奔跑时压力仍等于重力不变，但接触地面的脚掌数量减少，受力面积变小，根据压强公式可知压强的变化情况。
【解析】
1. 计算站立时对水平地面的压力：
长颈鹿站立时对水平地面的压力等于其重力，即
$ F=G=mg=2×10^{3}\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=2×10^{4}\mathrm{N} $
2. 计算站立时的受力面积：
长颈鹿站立时四只脚掌着地，总受力面积
$ S=4×250\mathrm{cm}^{2}=1000\mathrm{cm}^{2}=0.1\mathrm{m}^{2} $
3. 计算对地面的压强：
根据压强公式$ p=\frac{F}{S} $，代入数据得
$ p=\frac{2×10^{4}\mathrm{N}}{0.1\mathrm{m}^{2}}=2×10^{5}\mathrm{Pa} $
4. 判断奔跑时压强的变化：
奔跑时，长颈鹿对地面的压力仍等于自身重力，压力不变，但脚与地面的接触面积减小，由$ p=\frac{F}{S} $可知，在压力$F$不变时，受力面积$S$减小，压强$p$变大。
【答案】
该长颈鹿站立时对水平地面的压力为$2×10^{4}\mathrm{N}$，压强为$2×10^{5}\mathrm{Pa}$；当长颈鹿奔跑时，它的脚对地面的压强变大。
【知识点】
压力与重力关系、压强的计算、压强影响因素
【点评】
本题是力学基础计算题，考查压力、压强的计算及压强大小的影响因素，解题关键是明确水平面上物体的压力等于自身重力，同时要注意站立时受力面积是四只脚掌的总面积，需准确进行单位换算。
【难度系数】
0.8
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