题目内容

13．如图甲所示，汽车以2米/秒的恒定速度向右运动，图乙所示此过程中汽车输出功率P随时间t的变化关系，汽车所受摩擦阻力不计，绳重/滑轮重和滑轮的摩擦不计（g取10N/kg），请计算：
（1）从汽车开始拉物体到圆柱形物体上表面刚好接触水面，这一过程中汽车的牵引力是多少？
（2）圆柱形物体完全浸没在水中时，所受的浮力是多少？
（3）若在某次起吊过程中，发现轮胎因所受地面摩擦力太小而打滑，则下列应对措施中不可行的是D
A．在路面上铺上煤渣
B．给轮胎装上防滑链
C．在车厢内放上重物
D．把图中的定滑轮用一个动滑轮替代．

分析 （1）从图象可知，圆柱形物体全部浸没在水中时汽车的输出功率和速度，利用P=Fv求汽车牵引力；
（2）根据图象读出圆柱形物体浸没水中和全部离开水面时的汽车的输出功率，根据v绳=v车求出绳子移动的速度，再根据P=Fv求出在水中和空气中绳子的拉力，进一步求出圆柱形物体在水中受到的拉力和圆柱形物体的重力，根据称重法求出物体浸没在水中时所受的浮力；
（3）增大摩擦力的方法：在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力；在压力一定时，通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力．

解答 解：
（1）从图象可知，圆柱形物体全部浸没在水中时，汽车的输出功率P=4000W，v=2m/s，
由P=$\frac{W}{t}$=$\frac{Fs}{t}$=Fv得汽车牵引力：
F=$\frac{P}{v}$=$\frac{4000W}{2m/s}$=2000N；
（2）从图象可知，圆柱形物体全部浸没在水中时，汽车的输出功率P=4000W，
由甲图可知，绳子的有效股数为n=2，
则绳端移动的速度v绳=v车=0.2m/s，
由P=Fv得此时的拉力：
F=$\frac{P}{{v}_{绳}}$=$\frac{4000W}{2m/s}$=2000N，
绳子对物体的拉力F拉=2F=2×2000N=4000N；
又从图象可知，圆柱形物体全部离开水面时，汽车的输出功率P′=6000W；
此时绳子的拉力F′=$\frac{P′}{{v}_{绳}}$=$\frac{6000W}{2m/s}$=3000N；
圆柱形物体的重力G=2F′=2×3000N=6000N，
所以圆柱形物体完全浸没在水中所受的浮力：
F浮=G-F拉=6000N-4000N=2000N；
（3）A、在路面上铺上煤渣，可以在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大汽车车轮和地面的摩擦力，防止打滑．故A可行；
B、给轮胎装上防滑链，可以在压力一定时，增大接触面的粗糙程度来增大汽车车轮和冰路面的摩擦力，防止打滑．故B可行；
C、在车箱里装些重物，在接触面粗糙程度一定时，通过增大压力来增大摩擦力，防止车辆打滑，故C可行；
D、把图中的定滑轮用一个动滑轮替代，不能改变力的方向，也不能增大车与地面的摩擦力，故D不可行．
故答案为：（1）从汽车开始拉物体到圆柱形物体上表面刚好接触水面，这一过程中汽车的牵引力是2000N；
（2）圆柱形物体完全浸没在水中时，所受的浮力是2000N；
（3）D．

点评 本题考查了使用滑轮组时拉力、功率、浮力的计算以及增大减小摩擦力的方法，能从图象中得出相关信息是关键．

练习册系列答案
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3．如图所示是跳水运动员跳板跳水时的情景，从运动员向上跳起到向下落入水中，整个过程中（不计空气阻力）（　　）
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D．运动员的重力势能先减小后增大，机械能增大
4．利用干冰（固态二氧化碳）进行人工降雨的主要过程是：干冰在高空中直接变成气体，高空中的水蒸气遇冷直接变成冰晶，冰晶下落时变成雨．以下分析错误的是（　　）
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1．自动售卖机是能根据投入的钱币自动付货的机器．如图甲所示是某商场自动售卖机，不仅可以投入硬币、纸币购买所需物品，还可以通过智能手机扫描二维码进行支付宝、微信等网上支付．自动售卖机中预存了各个面额纸币的标准数据，识别时只是拿机器中预存的数据和收到纸币的数据做对比，来识别纸币的真伪和面额．

小明对自动售卖机能够识别硬币的种类和数量非常感兴趣，他利用压敏电阻设计了识别硬币种类和数量的装置，其原理如图乙所示．OAB为一轻质杠杆，O为支点，OA与AB长度比为1：9；电源电压恒为14V，R0=15Ω，电压表量程为0～12V，电阻R为压敏电阻，其阻值随压力的关系如表：
压力F/N00.10.20.30.40.50.6…2.4…
压敏电阻阻值R/Ω非常大603020151210…2.5…
小明称出身边三种类型硬币的质量，一角硬币的质量为3g/枚，5角硬币的质量为4g/枚，1元硬币的质量为6g/枚．若一次只能投入上述一枚硬币，投币时钱币沿着斜面平稳、缓慢地滑入储币盒内，储币盒的质量忽略不计．小明投入第一枚硬币时，电压表示数为7V，投入第二枚硬币时，电压表示数为10V．（g取10N/kg）
请回答下列问题：
（1）智能手机的摄像头扫描黑色二维码付款的过程中，摄像头相当于凸（选填“凸”或“凹”）透镜；手机的厚度大于（选填“大于”、“等于”或“小于”）透镜的焦距．
（2）在识别纸币时，发光二极管发出的光照射到纸币上，光敏二极管接受到纸币反射回来的光，并将光信号转变为电信号，识别投入纸币的面值，同时利用紫外线（选填“红外线”、“紫外线”）的荧光效应检测纸币的真伪．
（3）请你通过计算判断小明第一次投入的是哪种硬币？
（4）小明两次投入的硬币总面值是1.5元；按照小明的设计，最多能投入硬币的面值是4元．
8．将一块石块，分别浸没在足量的水和酒精中，当石块静止时，它排开水的体积与排开酒精的体积之比为1：1，石块受到的浮力之比为5：4．（ρ水=1.0×103kg/m3，ρ酒精=0.8×103kg/m3）
18．起重机提升物体，第一次用1500N的竖直拉力F1将材料甲匀速提升10m；第二次用1000N的竖直拉力F2将材料乙匀速提升15m．对于上述两个过程，下列说法中正确的是（　　）
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5．一台太阳能热水器装满水后，水的质量是30kg．这些水的温度从20℃升高到70℃需要吸收6.3×106J的热量．若这些热量由燃烧天然气来提供，天然气完全燃烧放出的热量50%被水吸收，则至少应完全燃烧0.16m3的天然气（c水=4.2×103J/（kg•℃）、天然气的热值为8.1×107J/m3）
6．小明利用最大刻度值标有5mL的一次性注射器等器材，对大气压的值进行测量．其实验步骤如下：
a．先让注射器吸入少量水，然后将活塞推至注射器底端，当注射器的小孔充满水后，再用橡皮帽封住注射器的小孔．
b．用细绳拴住注射器活塞的颈部，使绳另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢地拉动注射器筒，如图所示．当注射器中的活塞刚开始滑动时，记下弹簧测力计的示数为12.5N．
c．测出注射器全部刻度的长度为4cm．
d．根据测量数据，算出大气压的值．
（1）实验所用的器材为：注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽、水和刻度尺．
（2）此注射器活塞的横截面积是1.25 cm2．根据实验数据计算出大气压强是1×105Pa．
（3）小明发现，同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大，对此小明与同学找出了下列可能的原因：
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体；
②活塞与注射器筒壁间有摩擦；
③弹簧测力计的示数没有读准；
④活塞与注射器筒壁不完全密封．
上述原因一定会使测量值小于真实值的是C．
A．①③；B．①④；C．②③；D．②④．
（4）为了减小摩擦对实验的影响，小红同学对实验进行了改进，在完成ab步骤后，她测试了活塞和注射器筒壁间的摩擦，写出该操作步骤取下封住注射器小孔的橡皮帽，再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒，记下弹簧测力计的示数．
7．物理学中常用磁感线来形象地描述磁场，用磁感应强度（用字母B 表示）来描述磁场的强弱，它的国际单位是特斯拉（符号是T ），磁感应强度B越大表明磁场越强；B=0表明没有磁场．有一种电阻，它的大小随磁场强弱的变化而变化，这种电阻叫做磁敏电阻．如图1所示是某磁敏电阻R的阻值随磁感应强度B 变化的图象．为了研究某磁敏电阻R的性质，设计了如图2所示的电路进行实验，请解答下列问题：

（1）只闭合S1，通电螺线管的左端为S（或南）极；闭合S1和S2，移动两个滑动变阻器的滑片，当电流表示数为0.04A时，电压表的示数为6V，由图象可得，此时该磁敏电阻所在位置的磁感应强度0.3T；
（2）实验中通过改变滑动变阻器R1连入电路的阻值来改变磁敏电阻所在位置的磁感应强度，从而影响电流表的示数．若让滑动变阻器R1的滑片P向右移动，此时电流表的示数将变大．（选填“变大”、“变小”或“不变”）．

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