5. (南京)如图所示,两辆相同的小车上分别固定一块磁体和一个铁块,将它们靠近到一定距离后由静止释放,两小车同时运动。下列说法中正确的是(

A.两小车相互远离
B.小车运动起来是因为小车有惯性
C.磁体对铁块有作用力,同时铁块对磁体也有作用力
D.磁体对铁块的作用力和铁块受到的重力是一对平衡力
C
)A.两小车相互远离
B.小车运动起来是因为小车有惯性
C.磁体对铁块有作用力,同时铁块对磁体也有作用力
D.磁体对铁块的作用力和铁块受到的重力是一对平衡力
答案:C
解析:
【分析】
首先明确磁体与铁块间存在相互吸引力,再逐个分析选项:
1. 分析A选项:磁体和铁块相互吸引,两小车应相互靠近,而非远离,故A错误;
2. 分析B选项:小车由静止变为运动是因为受到力的作用,力是改变物体运动状态的原因,惯性是物体保持原有运动状态的属性,不能使物体运动,故B错误;
3. 分析C选项:根据力的作用是相互的原理,一个物体对另一个物体施加力的同时,会受到另一个物体的反作用力,因此磁体对铁块有作用力,铁块对磁体也有作用力,故C正确;
4. 分析D选项:平衡力需满足作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。磁体对铁块的作用力是水平方向,铁块的重力是竖直方向,两个力方向不同,不满足平衡力条件,故D错误。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:磁体与铁块之间存在相互吸引力,因此两小车会相互靠近,该选项错误;
选项B:小车由静止开始运动,是因为受到了力的作用(力是改变物体运动状态的原因),惯性是物体的固有属性,不能使物体运动,该选项错误;
选项C:根据物体间力的作用是相互的,磁体对铁块施加吸引力的同时,铁块也会对磁体施加一个反作用力,该选项正确;
选项D:平衡力的条件是:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。磁体对铁块的作用力为水平方向,铁块受到的重力为竖直方向,两个力方向不同,不满足平衡力的条件,该选项错误。
【答案】
C
【知识点】
力的作用是相互的;力与运动的关系;平衡力的判断
【点评】
本题考查了力的相互性、力与运动的关系以及平衡力的判断,需要学生准确区分惯性与力的作用,熟练掌握平衡力的判定条件,结合磁体与铁块的相互作用特点分析各选项,属于基础概念应用题。
【难度系数】
0.7
首先明确磁体与铁块间存在相互吸引力,再逐个分析选项:
1. 分析A选项:磁体和铁块相互吸引,两小车应相互靠近,而非远离,故A错误;
2. 分析B选项:小车由静止变为运动是因为受到力的作用,力是改变物体运动状态的原因,惯性是物体保持原有运动状态的属性,不能使物体运动,故B错误;
3. 分析C选项:根据力的作用是相互的原理,一个物体对另一个物体施加力的同时,会受到另一个物体的反作用力,因此磁体对铁块有作用力,铁块对磁体也有作用力,故C正确;
4. 分析D选项:平衡力需满足作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。磁体对铁块的作用力是水平方向,铁块的重力是竖直方向,两个力方向不同,不满足平衡力条件,故D错误。
【解析】
逐一分析各选项:
选项A:磁体与铁块之间存在相互吸引力,因此两小车会相互靠近,该选项错误;
选项B:小车由静止开始运动,是因为受到了力的作用(力是改变物体运动状态的原因),惯性是物体的固有属性,不能使物体运动,该选项错误;
选项C:根据物体间力的作用是相互的,磁体对铁块施加吸引力的同时,铁块也会对磁体施加一个反作用力,该选项正确;
选项D:平衡力的条件是:作用在同一物体上、大小相等、方向相反、作用在同一直线上。磁体对铁块的作用力为水平方向,铁块受到的重力为竖直方向,两个力方向不同,不满足平衡力的条件,该选项错误。
【答案】
C
【知识点】
力的作用是相互的;力与运动的关系;平衡力的判断
【点评】
本题考查了力的相互性、力与运动的关系以及平衡力的判断,需要学生准确区分惯性与力的作用,熟练掌握平衡力的判定条件,结合磁体与铁块的相互作用特点分析各选项,属于基础概念应用题。
【难度系数】
0.7
6. (连云港)物体在水平地面上做直线运动,当物体运动的s-t图像如图(b)所示时,受到的水平推力为F₁;当物体运动的v-t图像如图(c)所示时,受到的水平推力为F₂。两次推力的功率分别为P₁、P₂。下列关系中正确的是(

A.F₁=F₂ P₁>P₂
B.F₁=F₂ P₁<P₂
C.F₁>F₂ P₁>P₂
D.F₁<F₂ P₁>P₂
B
)A.F₁=F₂ P₁>P₂
B.F₁=F₂ P₁<P₂
C.F₁>F₂ P₁>P₂
D.F₁<F₂ P₁>P₂
答案:B
解析:
【分析】
首先,我们需要通过s-t图像和v-t图像判断物体的运动状态:
1. 图(b)是s-t图像,为过原点的直线,说明物体做匀速直线运动,可计算出此时的速度;图(c)是v-t图像,为平行于时间轴的直线,说明物体也做匀速直线运动。
2. 物体在水平地面做匀速直线运动时,推力与滑动摩擦力是平衡力,大小相等。由于两次都是同一物体在同一水平地面运动,压力和接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力大小不变,因此两次推力大小相等,即$ F_1=F_2 $。
3. 再根据功率公式$ P=Fv $,在$ F $相同的情况下,速度越大,功率越大。计算图(b)的速度$ v_1=2\,\mathrm{m/s} $,图(c)的速度$ v_2=4\,\mathrm{m/s} $,$ v_1<v_2 $,所以$ P_1<P_2 $,由此可确定正确选项。
【解析】
1. 分析图(b)的运动状态与速度:
由图(b)可知,物体的s-t图像为过原点的倾斜直线,物体做匀速直线运动,速度为:
$ v_1 = \frac{s}{t} = \frac{4\,\mathrm{m}}{2\,\mathrm{s}} = 2\,\mathrm{m/s} $
此时物体受平衡力作用,水平推力$ F_1 $与滑动摩擦力$ f $大小相等,即$ F_1 = f $。
2. 分析图(c)的运动状态:
由图(c)可知,物体的v-t图像为平行于时间轴的直线,物体做匀速直线运动,此时水平推力$ F_2 $与滑动摩擦力$ f' $大小相等,即$ F_2 = f' $。
3. 比较$ F_1 $与$ F_2 $的大小:
物体在同一水平地面运动,压力大小和接触面粗糙程度均不变,因此滑动摩擦力大小不变,即$ f = f' $,所以$ F_1 = F_2 $。
4. 比较功率$ P_1 $与$ P_2 $的大小:
根据功率公式$ P = Fv $,已知$ F_1 = F_2 $,且$ v_1 = 2\,\mathrm{m/s} < v_2 = 4\,\mathrm{m/s} $,因此:
$ P_1 = F_1 v_1 < F_2 v_2 = P_2 $
综上,$ F_1=F_2 $,$ P_1<P_2 $,对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
匀速直线运动判断;二力平衡应用;功率公式应用
【点评】
本题结合s-t、v-t图像考查力学综合知识,需要先从图像解读运动状态,再结合二力平衡、功率公式分析物理量的大小关系,对图像分析能力和力学规律的应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
首先,我们需要通过s-t图像和v-t图像判断物体的运动状态:
1. 图(b)是s-t图像,为过原点的直线,说明物体做匀速直线运动,可计算出此时的速度;图(c)是v-t图像,为平行于时间轴的直线,说明物体也做匀速直线运动。
2. 物体在水平地面做匀速直线运动时,推力与滑动摩擦力是平衡力,大小相等。由于两次都是同一物体在同一水平地面运动,压力和接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力大小不变,因此两次推力大小相等,即$ F_1=F_2 $。
3. 再根据功率公式$ P=Fv $,在$ F $相同的情况下,速度越大,功率越大。计算图(b)的速度$ v_1=2\,\mathrm{m/s} $,图(c)的速度$ v_2=4\,\mathrm{m/s} $,$ v_1<v_2 $,所以$ P_1<P_2 $,由此可确定正确选项。
【解析】
1. 分析图(b)的运动状态与速度:
由图(b)可知,物体的s-t图像为过原点的倾斜直线,物体做匀速直线运动,速度为:
$ v_1 = \frac{s}{t} = \frac{4\,\mathrm{m}}{2\,\mathrm{s}} = 2\,\mathrm{m/s} $
此时物体受平衡力作用,水平推力$ F_1 $与滑动摩擦力$ f $大小相等,即$ F_1 = f $。
2. 分析图(c)的运动状态:
由图(c)可知,物体的v-t图像为平行于时间轴的直线,物体做匀速直线运动,此时水平推力$ F_2 $与滑动摩擦力$ f' $大小相等,即$ F_2 = f' $。
3. 比较$ F_1 $与$ F_2 $的大小:
物体在同一水平地面运动,压力大小和接触面粗糙程度均不变,因此滑动摩擦力大小不变,即$ f = f' $,所以$ F_1 = F_2 $。
4. 比较功率$ P_1 $与$ P_2 $的大小:
根据功率公式$ P = Fv $,已知$ F_1 = F_2 $,且$ v_1 = 2\,\mathrm{m/s} < v_2 = 4\,\mathrm{m/s} $,因此:
$ P_1 = F_1 v_1 < F_2 v_2 = P_2 $
综上,$ F_1=F_2 $,$ P_1<P_2 $,对应选项B。
【答案】
B
【知识点】
匀速直线运动判断;二力平衡应用;功率公式应用
【点评】
本题结合s-t、v-t图像考查力学综合知识,需要先从图像解读运动状态,再结合二力平衡、功率公式分析物理量的大小关系,对图像分析能力和力学规律的应用能力有一定要求。
【难度系数】
0.6
7. (连云港)如图所示,闭合开关,导体就会运动起来,下列说法中正确的是(

A.发电机就是利用这一原理工作的
B.在此过程中,机械能转化为电能
C.此实验说明磁场对通电导体有力的作用
D.同时改变电流方向和磁场方向,可以改变导体的运动方向
C
)A.发电机就是利用这一原理工作的
B.在此过程中,机械能转化为电能
C.此实验说明磁场对通电导体有力的作用
D.同时改变电流方向和磁场方向,可以改变导体的运动方向
答案:C
解析:
【分析】
首先观察实验装置,图中有电源,说明这是通电导体在磁场中的实验。我们需要结合电动机、发电机的工作原理,能量转化情况,以及导体运动方向的影响因素来逐一分析选项:
1. 先区分发电机和电动机的原理:发电机利用电磁感应(无电源),电动机利用磁场对通电导体有力的作用(有电源);
2. 分析能量转化:通电导体在磁场中运动是电能转化为机械能,电磁感应是机械能转化为电能;
3. 明确导体运动方向的影响因素:导体运动方向由电流方向和磁场方向共同决定,同时改变两者,运动方向不变。
【解析】
对各选项逐一分析:
A选项:发电机的工作原理是电磁感应现象(装置无电源,依靠导体切割磁感线产生感应电流),而图中装置有电源,是通电导体在磁场中受力运动的实验,这是电动机的工作原理,故A错误。
B选项:该实验中,是电能转化为导体运动的机械能,而机械能转化为电能是电磁感应现象的能量转化形式,故B错误。
C选项:闭合开关后,通电导体在磁场中受到力的作用而运动,此实验直接说明磁场对通电导体有力的作用,故C正确。
D选项:导体的运动方向由电流方向和磁场方向共同决定,当同时改变电流方向和磁场方向时,导体的受力方向不变,其运动方向也不会改变,故D错误。
【答案】
C
【知识点】
磁场对通电导体的作用;电动机工作原理;受力方向影响因素
【点评】
本题考查磁场对通电导体作用的相关知识,需要准确区分电动机与发电机的原理、能量转化,同时明确导体运动方向的影响因素,属于易混淆的基础概念题,需注意对比记忆。
【难度系数】
0.6
首先观察实验装置,图中有电源,说明这是通电导体在磁场中的实验。我们需要结合电动机、发电机的工作原理,能量转化情况,以及导体运动方向的影响因素来逐一分析选项:
1. 先区分发电机和电动机的原理:发电机利用电磁感应(无电源),电动机利用磁场对通电导体有力的作用(有电源);
2. 分析能量转化:通电导体在磁场中运动是电能转化为机械能,电磁感应是机械能转化为电能;
3. 明确导体运动方向的影响因素:导体运动方向由电流方向和磁场方向共同决定,同时改变两者,运动方向不变。
【解析】
对各选项逐一分析:
A选项:发电机的工作原理是电磁感应现象(装置无电源,依靠导体切割磁感线产生感应电流),而图中装置有电源,是通电导体在磁场中受力运动的实验,这是电动机的工作原理,故A错误。
B选项:该实验中,是电能转化为导体运动的机械能,而机械能转化为电能是电磁感应现象的能量转化形式,故B错误。
C选项:闭合开关后,通电导体在磁场中受到力的作用而运动,此实验直接说明磁场对通电导体有力的作用,故C正确。
D选项:导体的运动方向由电流方向和磁场方向共同决定,当同时改变电流方向和磁场方向时,导体的受力方向不变,其运动方向也不会改变,故D错误。
【答案】
C
【知识点】
磁场对通电导体的作用;电动机工作原理;受力方向影响因素
【点评】
本题考查磁场对通电导体作用的相关知识,需要准确区分电动机与发电机的原理、能量转化,同时明确导体运动方向的影响因素,属于易混淆的基础概念题,需注意对比记忆。
【难度系数】
0.6
二、填空题
8. (苏州)如图(a)所示,一个装有适量水的烧杯放置在水平桌面上,将一装满水的小试管(管壁厚度不计)倒扣在水中。对小试管施加一个竖直向上的拉力F,使其缓慢上升到如图(b)所示位置。在此过程中,小试管中一直充满水,这是由于

8. (苏州)如图(a)所示,一个装有适量水的烧杯放置在水平桌面上,将一装满水的小试管(管壁厚度不计)倒扣在水中。对小试管施加一个竖直向上的拉力F,使其缓慢上升到如图(b)所示位置。在此过程中,小试管中一直充满水,这是由于
大气压
的作用,试管口中心的压强变小
(选填“变大”“变小”或“不变”)。答案:大气压
变小
变小
解析:
【分析】
要解决这道题,可分两步思考:
1. 分析小试管中一直充满水的原因:大气压能够支持较高的水柱,在小试管缓慢上升的过程中,大气压的作用会托住试管内的水,使其不会下落,因此试管中始终充满水。
2. 分析试管口中心的压强变化:从图(a)到图(b),试管口中心到烧杯水面的竖直深度逐渐变小。根据液体压强公式$p=\rho gh$,水的密度$\rho$和重力加速度$g$为定值,深度$h$越小,液体产生的压强越小,因此试管口中心的压强会变小。
【解析】
1. 小试管上升过程中一直充满水,是由于大气压的作用,大气压可以支撑试管内的水,避免水流出。
2. 分析试管口中心的压强:
由图可知,试管上升后,试管口中心到烧杯水面的竖直深度$h$变小。根据液体压强公式$p=\rho gh$,$\rho$和$g$不变,深度$h$减小,因此试管口中心的压强变小。
【答案】
大气压;变小
【知识点】
大气压强;液体压强的影响因素
【点评】
本题考查大气压强的应用与液体压强的变化分析,需结合大气压的作用特点理解试管保满水的原因,同时利用液体压强公式分析压强变化,侧重对基础概念的考查。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,可分两步思考:
1. 分析小试管中一直充满水的原因:大气压能够支持较高的水柱,在小试管缓慢上升的过程中,大气压的作用会托住试管内的水,使其不会下落,因此试管中始终充满水。
2. 分析试管口中心的压强变化:从图(a)到图(b),试管口中心到烧杯水面的竖直深度逐渐变小。根据液体压强公式$p=\rho gh$,水的密度$\rho$和重力加速度$g$为定值,深度$h$越小,液体产生的压强越小,因此试管口中心的压强会变小。
【解析】
1. 小试管上升过程中一直充满水,是由于大气压的作用,大气压可以支撑试管内的水,避免水流出。
2. 分析试管口中心的压强:
由图可知,试管上升后,试管口中心到烧杯水面的竖直深度$h$变小。根据液体压强公式$p=\rho gh$,$\rho$和$g$不变,深度$h$减小,因此试管口中心的压强变小。
【答案】
大气压;变小
【知识点】
大气压强;液体压强的影响因素
【点评】
本题考查大气压强的应用与液体压强的变化分析,需结合大气压的作用特点理解试管保满水的原因,同时利用液体压强公式分析压强变化,侧重对基础概念的考查。
【难度系数】
0.7
9. (盐城)小明用塑料吸管制作了一只简易密度计,将其放入水中时,密度计不能直立,应

增加
(选填“增加”或“减少”)吸管中铁丝的质量。改进后,分别用它测量水和盐水的密度时,吸管浸入液体的深度分别为h₁和h₂,则h₁>
h₂,用它测量可乐的密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,测得的密度偏大
。答案:增加
>
大
>
大
解析:
【分析】
1. 密度计不能直立,是因为其重心较高,稳定性不足,增加吸管中铁丝的质量可以降低重心,使密度计保持直立状态;
2. 密度计在液体中始终漂浮,浮力等于自身重力,根据阿基米德原理,浮力不变时,液体密度越大,排开液体的体积越小,由于盐水密度大于水的密度,所以密度计在水中的浸入深度$h_1$大于在盐水中的浸入深度$h_2$;
3. 当吸管沾有小气泡时,会使测量时认为的排开液体体积偏大,根据$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$,重力不变(浮力不变),$V_{排}$偏大,计算出的液体密度会偏大。
【解析】
1. 简易密度计不能直立,说明重心偏高,为了降低重心、增强稳定性,应增加吸管中铁丝的质量;
2. 密度计在水和盐水中均处于漂浮状态,所受浮力等于自身重力,即$F_{浮水}=F_{浮盐}=G$。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,且$V_{排}=Sh$($S$为吸管横截面积),可得:
$\rho_{水}gSh_{1}=\rho_{盐}gSh_{2}$
因为$\rho_{水}<\rho_{盐}$,所以$h_{1}>h_{2}$;
3. 测量可乐密度时,吸管沾有小气泡,此时实际排开液体的体积包含了气泡的体积,测量时会将这个偏大的体积当作吸管浸入液体的体积,根据$\rho_{液}=\frac{G}{gV_{排}}$,$G$不变,$V_{排}$的测量值偏大,因此测得的密度偏大。
【答案】
增加;>;大
【知识点】
物体的漂浮条件;阿基米德原理;密度计的工作原理
【点评】
本题考查漂浮条件与阿基米德原理的综合应用,需要理解密度计的工作原理,同时能分析实验中的误差来源,注重对物理规律实际应用能力的考查。
【难度系数】
0.7
1. 密度计不能直立,是因为其重心较高,稳定性不足,增加吸管中铁丝的质量可以降低重心,使密度计保持直立状态;
2. 密度计在液体中始终漂浮,浮力等于自身重力,根据阿基米德原理,浮力不变时,液体密度越大,排开液体的体积越小,由于盐水密度大于水的密度,所以密度计在水中的浸入深度$h_1$大于在盐水中的浸入深度$h_2$;
3. 当吸管沾有小气泡时,会使测量时认为的排开液体体积偏大,根据$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$,重力不变(浮力不变),$V_{排}$偏大,计算出的液体密度会偏大。
【解析】
1. 简易密度计不能直立,说明重心偏高,为了降低重心、增强稳定性,应增加吸管中铁丝的质量;
2. 密度计在水和盐水中均处于漂浮状态,所受浮力等于自身重力,即$F_{浮水}=F_{浮盐}=G$。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,且$V_{排}=Sh$($S$为吸管横截面积),可得:
$\rho_{水}gSh_{1}=\rho_{盐}gSh_{2}$
因为$\rho_{水}<\rho_{盐}$,所以$h_{1}>h_{2}$;
3. 测量可乐密度时,吸管沾有小气泡,此时实际排开液体的体积包含了气泡的体积,测量时会将这个偏大的体积当作吸管浸入液体的体积,根据$\rho_{液}=\frac{G}{gV_{排}}$,$G$不变,$V_{排}$的测量值偏大,因此测得的密度偏大。
【答案】
增加;>;大
【知识点】
物体的漂浮条件;阿基米德原理;密度计的工作原理
【点评】
本题考查漂浮条件与阿基米德原理的综合应用,需要理解密度计的工作原理,同时能分析实验中的误差来源,注重对物理规律实际应用能力的考查。
【难度系数】
0.7
10. (南京)两个相同的圆柱形容器中分别装有体积相等的甲、乙两种液体,图示是同一只鸡蛋在两种液体中静止时的情景。图中两种液体的密度分别为ρ₍甲₎和ρ₍乙₎,鸡蛋所受浮力分别为F₍甲₎和F₍乙₎,容器底部所受液体压强分别为p₍甲₎和p₍乙₎。则它们的大小关系是:ρ₍甲₎

<
ρ₍乙₎,F₍甲₎=
F₍乙₎,p₍甲₎<
p₍乙₎。有以下三种方案:① 在鸡蛋上开小孔,用注射器抽取鸡蛋内的蛋清,再用胶带封好小孔;② 在鸡蛋上开小孔并塞入大头针,用胶带封好小孔;③ 在乙容器中加入比原液体密度更大的液体。若想使鸡蛋在乙液体中下沉,可行的方案有②
(填序号)。答案:<
=
<
②
=
<
②
解析:
【分析】
1. 比较液体密度:鸡蛋在甲中悬浮,说明$\rho_{甲}=\rho_{蛋}$;在乙中漂浮,说明$\rho_{乙}>\rho_{蛋}$,因此$\rho_{甲}<\rho_{乙}$。
2. 比较浮力:鸡蛋在甲中悬浮,浮力等于自身重力;在乙中漂浮,浮力也等于自身重力,所以$F_{甲}=F_{乙}$。
3. 比较容器底部压强:已知两种液体体积相等,$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,根据$G=\rho Vg$可知$G_{液甲}<G_{液乙}$;圆柱形容器底部受到的压力等于液体重力与鸡蛋重力之和(鸡蛋对液体的反作用力等于自身重力),因此容器底部压力$F_{压甲}<F_{压乙}$;容器底面积相同,根据$p=\frac{F}{S}$可得$p_{甲}<p_{乙}$。
4. 分析使鸡蛋在乙中下沉的方案:
方案①:抽取蛋清使鸡蛋重力减小,浮力大于重力,鸡蛋会更上浮,不可行;
方案②:塞入大头针使鸡蛋重力增大,当重力大于乙液体对鸡蛋的浮力时,鸡蛋下沉,可行;
方案③:加入更大密度的液体,鸡蛋受到的浮力会增大,鸡蛋会更上浮,不可行。
【解析】
1. 密度关系:
鸡蛋在甲液体中悬浮,根据浮沉条件得:$\rho_{甲}=\rho_{蛋}$;
鸡蛋在乙液体中漂浮,根据浮沉条件得:$\rho_{乙}>\rho_{蛋}$;
因此$\boldsymbol{\rho_{甲}<\rho_{乙}}$。
2. 浮力关系:
鸡蛋在甲中悬浮,浮力等于自身重力,即$F_{甲}=G_{蛋}$;
鸡蛋在乙中漂浮,浮力等于自身重力,即$F_{乙}=G_{蛋}$;
因此$\boldsymbol{F_{甲}=F_{乙}}$。
3. 容器底部压强关系:
已知甲、乙液体体积相等,$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,由$G=\rho Vg$可知:$G_{液甲}<G_{液乙}$;
圆柱形容器底部受到的压力等于液体重力与鸡蛋重力之和(鸡蛋受到的浮力等于重力,根据力的作用是相互的,鸡蛋对液体的压力等于自身重力),即:
$F_{压甲}=G_{液甲}+G_{蛋}$,$F_{压乙}=G_{液乙}+G_{蛋}$,
所以$F_{压甲}<F_{压乙}$;
容器底面积$S$相同,根据$p=\frac{F}{S}$,可得$\boldsymbol{p_{甲}<p_{乙}}$。
4. 下沉方案分析:
方案①:抽取蛋清后鸡蛋重力减小,浮力大于重力,鸡蛋上浮,不可行;
方案②:塞入大头针后鸡蛋重力增大,当重力大于乙液体对鸡蛋的浮力时,鸡蛋下沉,可行;
方案③:加入密度更大的液体,鸡蛋受到的浮力增大,鸡蛋上浮,不可行。
因此可行的方案是$\boldsymbol{②}$。
【答案】
<;=;<;②
【知识点】
物体浮沉条件;液体压强计算;阿基米德原理
【点评】
本题综合考查物体浮沉条件、液体压强公式的应用,需结合力的作用相互性分析容器底部的压力,同时要灵活分析改变鸡蛋浮沉状态的方法,对知识点的综合应用能力要求较高。
【难度系数】
0.6
1. 比较液体密度:鸡蛋在甲中悬浮,说明$\rho_{甲}=\rho_{蛋}$;在乙中漂浮,说明$\rho_{乙}>\rho_{蛋}$,因此$\rho_{甲}<\rho_{乙}$。
2. 比较浮力:鸡蛋在甲中悬浮,浮力等于自身重力;在乙中漂浮,浮力也等于自身重力,所以$F_{甲}=F_{乙}$。
3. 比较容器底部压强:已知两种液体体积相等,$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,根据$G=\rho Vg$可知$G_{液甲}<G_{液乙}$;圆柱形容器底部受到的压力等于液体重力与鸡蛋重力之和(鸡蛋对液体的反作用力等于自身重力),因此容器底部压力$F_{压甲}<F_{压乙}$;容器底面积相同,根据$p=\frac{F}{S}$可得$p_{甲}<p_{乙}$。
4. 分析使鸡蛋在乙中下沉的方案:
方案①:抽取蛋清使鸡蛋重力减小,浮力大于重力,鸡蛋会更上浮,不可行;
方案②:塞入大头针使鸡蛋重力增大,当重力大于乙液体对鸡蛋的浮力时,鸡蛋下沉,可行;
方案③:加入更大密度的液体,鸡蛋受到的浮力会增大,鸡蛋会更上浮,不可行。
【解析】
1. 密度关系:
鸡蛋在甲液体中悬浮,根据浮沉条件得:$\rho_{甲}=\rho_{蛋}$;
鸡蛋在乙液体中漂浮,根据浮沉条件得:$\rho_{乙}>\rho_{蛋}$;
因此$\boldsymbol{\rho_{甲}<\rho_{乙}}$。
2. 浮力关系:
鸡蛋在甲中悬浮,浮力等于自身重力,即$F_{甲}=G_{蛋}$;
鸡蛋在乙中漂浮,浮力等于自身重力,即$F_{乙}=G_{蛋}$;
因此$\boldsymbol{F_{甲}=F_{乙}}$。
3. 容器底部压强关系:
已知甲、乙液体体积相等,$\rho_{甲}<\rho_{乙}$,由$G=\rho Vg$可知:$G_{液甲}<G_{液乙}$;
圆柱形容器底部受到的压力等于液体重力与鸡蛋重力之和(鸡蛋受到的浮力等于重力,根据力的作用是相互的,鸡蛋对液体的压力等于自身重力),即:
$F_{压甲}=G_{液甲}+G_{蛋}$,$F_{压乙}=G_{液乙}+G_{蛋}$,
所以$F_{压甲}<F_{压乙}$;
容器底面积$S$相同,根据$p=\frac{F}{S}$,可得$\boldsymbol{p_{甲}<p_{乙}}$。
4. 下沉方案分析:
方案①:抽取蛋清后鸡蛋重力减小,浮力大于重力,鸡蛋上浮,不可行;
方案②:塞入大头针后鸡蛋重力增大,当重力大于乙液体对鸡蛋的浮力时,鸡蛋下沉,可行;
方案③:加入密度更大的液体,鸡蛋受到的浮力增大,鸡蛋上浮,不可行。
因此可行的方案是$\boldsymbol{②}$。
【答案】
<;=;<;②
【知识点】
物体浮沉条件;液体压强计算;阿基米德原理
【点评】
本题综合考查物体浮沉条件、液体压强公式的应用,需结合力的作用相互性分析容器底部的压力,同时要灵活分析改变鸡蛋浮沉状态的方法,对知识点的综合应用能力要求较高。
【难度系数】
0.6