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解:
(1)铜球所含铜的重力:$ G_{铜}=m_{铜}g=0.356\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=3.56\ \mathrm{N} ;$
(2)空心部分注水的质量:$ m_{水}=706\ \mathrm{g}-356\ \mathrm{g}=350\ \mathrm{g} ,$空心部分体积:$ V_{空}=V_{水}=\frac{m_{水}}{\rho_{水}}=\frac{350\ \mathrm{g}}{1\ \mathrm{g/cm}^3}=350\ \mathrm{cm}^3 ;$
(3)铜的体积:$ V_{铜}=\frac{m_{铜}}{\rho_{铜}}=\frac{356\ \mathrm{g}}{8.9\ \mathrm{g/cm}^3}=40\ \mathrm{cm}^3 ,$空心铜球总体积:$ V_{总}=V_{铜}+V_{空}=40\ \mathrm{cm}^3+350\ \mathrm{cm}^3=390\ \mathrm{cm}^3 ;$
(4)注入液体后总质量:$ m_{总}=\frac{G_{总}}{g}=\frac{8.81\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.881\ \mathrm{kg}=881\ \mathrm{g} ,$液体质量:$ m_{液}=881\ \mathrm{g}-356\ \mathrm{g}=525\ \mathrm{g} ,$液体密度:$ \rho_{液}=\frac{m_{液}}{V_{空}}=\frac{525\ \mathrm{g}}{350\ \mathrm{cm}^3}=1.5\ \mathrm{g/cm}^3 $
发生改变
不平衡
向下喷燃气
【分析】
1. 第(1)问:已知铜的质量,根据重力公式$G=mg$,将质量单位转换为千克后代入公式,即可求出铜的重力。
2. 第(2)问:用注满水后的总质量减去铜球质量得到水的质量,空心部分体积等于水的体积,利用密度公式变形$V=\frac{m}{\rho}$,代入水的质量和密度就能算出空心部分体积。
3. 第(3)问:先通过密度公式变形算出铜的体积,空心铜球的总体积为铜的体积与空心部分体积之和,将两者相加即可得到结果。
4. 第(4)问:先根据总重力算出总质量,总质量减去铜的质量得到注入液体的质量,液体体积等于空心部分体积,再利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$计算液体密度,注意单位统一。
【解析】
(1) 铜球所含铜的质量$m_{铜}=356g=0.356kg$,根据重力公式$G=mg$可得铜的重力:
$G_{铜}=m_{铜}g=0.356\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=3.56\ \mathrm{N}$
(2) 空心部分注水的质量:
$m_{水}=m_{总1}-m_{铜}=706\ \mathrm{g}-356\ \mathrm{g}=350\ \mathrm{g}$
因为空心部分注满水,所以空心部分体积等于水的体积,由$\rho=\frac{m}{V}$得:
$V_{空}=V_{水}=\frac{m_{水}}{\rho_{水}}=\frac{350\ \mathrm{g}}{1.0\ \mathrm{g/cm}^3}=350\ \mathrm{cm}^3$
(3) 由$\rho=\frac{m}{V}$可得铜的体积:
$V_{铜}=\frac{m_{铜}}{\rho_{铜}}=\frac{356\ \mathrm{g}}{8.9\ \mathrm{g/cm}^3}=40\ \mathrm{cm}^3$
空心铜球的总体积:
$V_{总}=V_{铜}+V_{空}=40\ \mathrm{cm}^3+350\ \mathrm{cm}^3=390\ \mathrm{cm}^3$
(4) 注入液体后总质量:
$m_{总2}=\frac{G_{总}}{g}=\frac{8.81\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.881\ \mathrm{kg}=881\ \mathrm{g}$
注入液体的质量:
$m_{液}=m_{总2}-m_{铜}=881\ \mathrm{g}-356\ \mathrm{g}=525\ \mathrm{g}$
液体的体积等于空心部分体积$V_{液}=V_{空}=350\ \mathrm{cm}^3$,则液体的密度:
$\rho_{液}=\frac{m_{液}}{V_{液}}=\frac{525\ \mathrm{g}}{350\ \mathrm{cm}^3}=1.5\ \mathrm{g/cm}^3$
【答案】
(1) $3.56\ \mathrm{N}$
(2) $350\ \mathrm{cm}^3$
(3) $390\ \mathrm{cm}^3$
(4) $1.5\ \mathrm{g/cm}^3$
【知识点】
重力公式应用、密度公式的应用、空心物体的相关计算
【点评】
本题是重力与密度的综合应用题,解题关键是明确空心部分体积等于注入液体的体积,同时要注意单位的统一与转换,熟练掌握重力公式和密度公式及其变形公式是解题基础。
【难度系数】
0.7
【分析】
1. 对于第一问:首先明确运动状态改变的判断依据,运动状态的改变包括速度大小的变化和运动方向的变化。探测器打开降落伞后减速,速度大小发生了变化,所以运动状态发生改变;再根据力与运动的关系,物体处于平衡状态(静止或匀速直线运动)时受力平衡,而探测器在减速,不属于平衡状态,因此受力不平衡。
2. 对于第二问:仔细阅读短文,找到从“将运动方向与轴线方向的夹角调整为0°”到“平稳着陆”期间的减速措施,文中提到的有打开降落伞减速、向下喷燃气减速,写出其中一条即可。
【解析】
(1) 运动状态的改变包括速度大小或运动方向的改变,探测器打开降落伞后减速,速度大小发生变化,因此其运动状态发生改变;平衡状态是指物体处于静止或匀速直线运动状态,探测器减速运动,不属于平衡状态,所以受力不平衡。
(2) 根据短文描述,从调整运动方向与轴线方向的夹角为0°到平稳着陆,采取的减速措施有打开降落伞减速、向下喷燃气减速,任选一条作答即可,如向下喷燃气。
【答案】
发生改变;不平衡;向下喷燃气
【知识点】
运动状态的判断、力与运动的关系、力的作用相互性
【点评】
本题以“天问一号”着陆火星为情境,将物理知识与航天科技相结合,考查学生对运动状态、力与运动关系等核心知识的理解与应用,既体现了物理学科的实用性,也引导学生关注国家科技发展。
【难度系数】
0.7