题目内容

18．如图所示为一“自动拔塞器”，它能够在水位达到警戒线时自动拔开塞子．制作时，先在水池40cm处做记号，作为警戒线（图示水平虚线）；然后将塞子堵住排水口，打开水龙头放水至警戒线，用弹簧测力计向上拉塞子，当弹簧测力计的示数为5N时，塞子被拔出；接着把水池中的水放掉，选择合适的空心密闭塑料瓶，调节塑料瓶与塞子间绳子的长度，向水池中重新放水，使得当水位至警戒线时，塑料瓶就能把塞子拔出．已知塑料瓶的质量为30g，总体积为750cm3，g=10N/kg．请计算：

（1）当水达到警戒线时，水池底受到的压强是多少？
（2）塞子的横截面积为多少？（不考虑细绳的影响、不计塞子的重力和厚度及塞子与排水口的摩擦）
（3）塑料瓶露出水面的体积为多大时就能将塞子拔出？
（4）上述的计算中，并没有提及“忽略大气压的作用”，事实上计算时大气压不用考虑在内，这是为什么？

分析 （1）已知水达到警戒线40cm，根据液体压强的公式p=ρgh，可得水池底受到水的压强；
（2）已知压力和压强，根据p=$\frac{F}{S}$求出塞子的横截面积；
（3）通过力的平衡条件求出浮力的大小，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得塑料瓶排开水的体积，进而求得塑料瓶露出水面的体积；
（4）根据空气和液体均有流动性，向各个方向都有压强进行解答．

解答 解：（1）当水达到警戒线时，水池内水的深度：
h=40cm=0.4m，
水池底受到的压强：
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa；
（2）塞子即将拔出时，水对塞子的压力F=5N，
由p=$\frac{F}{S}$可得，塞子的横截面积：
S=$\frac{F}{p}$=$\frac{5N}{4×1{0}^{3}Pa}$=1.25×10-3m2；
（3）当绳子拉力为5N时，能把塞子拔起，此时塑料瓶受向下的重力、向下的拉力和向上的浮力，
所以，塑料瓶到的浮力：
F浮=F拉+G=5N+30×10-3kg×10N/kg=5.3N，
由F浮=ρgV排可得，塑料瓶排开水的体积：
V排=$\frac{{F}_{浮}}{ρg}$=$\frac{5.3N}{1.0×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=5.3×10-4m3=530cm3，
塑料瓶露出水面的体积：
V露=V-V排=750cm3-530cm3=220cm3；
（4）由于液面上受到的大气压被液体向各个方向传递，因此，物体四周受到的液体传递来的大气压相互抵消，计算时大气压不用考虑在内．
答：（1）水池底受到水的压强是4×103Pa；
（2）塞子的横截面积是1.25×10-3m2；
（3）塑料瓶露出水面的体积为220cm3；
（4）由于液面上受到的大气压被液体向各个方向传递，因此，物体四周受到的液体传递来的大气压相互抵消，计算时大气压不用考虑在内．

点评 本题考查了液体压强公式和固体压强公式、阿基米德原理等的应用，利用力的平衡求浮力是本题的关键．

练习册系列答案
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8．如图甲装置，向盒内滴入数滴酒精，再将盒盖盖紧，然后掀动电火花发生器的按钮，看到盒盖飞出去，在此过程中，酒精燃烧后的燃气的内能转化为塞子的机械能．图丙中（填“乙”或“丙”）汽油机的工作过程与这一实验过程中能量的转化是一致的．这个过程叫做做功冲程．
9．以下物体惯性最大的是（　　）
A．狂奔的猎豹B．飘动的小气球C．飞行的子弹D．静止的火车
6．某同学用如图所示的实验装置探究阻力对物体运动的影响时，沿水平桌面铺上粗糙程度不同的物体（棉布、木板、玻璃），让小车先后从同一斜面的同一高度由静止下滑，观察小车在不同表面运动的距离，实验记录如下．

物体表面表面状况小车运动的距离/cm
棉布粗糙20
木板较光滑45
玻璃光滑76
（1）在三次实验中，让小车从同一斜面的同一高度由静止滑下，这样做的目的是使小车到达水平面时的初速度相同．
（2）根据实验记录分析得出：平面越光滑，小车受到的阻力越小，速度减小的越慢．分析并进一步推理得出：如果运动的小车不受力，它将做匀速直线运动，即物体运动不需要（填“需要”或“不需要”）力来维持．
（3）若在水平面铺上同种材料，让同一小车从不同高度由静止滑下，则还可以探究小车④的关系（选填下列选项的序号）．
    ①重力势能与质量；  ②重力势能与高度；  ③动能与质量；  ④动能与速度
（4）上述探究实验中用到的科学研究方法有控制变量法和科学推理法．
13．对下列物理量的估测中，你认为最接近实际的是（　　）
A．教室天花板离地面约为300cm
B．正常人1min脉搏的次数约为10次
C．人们感觉室内舒适的温度为37℃
D．教室里一盏日光灯的功率约为1000W
3．对下列与压强有关的事例，解释不正确的是（　　）
A．用吸管喝饮料利用了大气压强
B．高压锅是利用液体的沸点随气压增大而升高的原理制造的
C．水坝下部比上部建造的宽是因为液体压强随着深度的增加而增大
D．火车进站时旅客不能越过安全黄线，依据的是流体中流速大的地方压强大
10．如图所示汽车，下表列出有关数据．如果该汽车在某段水平路上以额定功率匀速行驶了12min，速度表的数据如图所示．
汽车的质量1160kg汽车的额定功率40kW
每个轮胎与地面接触面积500cm2100km最大耗油量10L
汽油的密度0.75×103kg/m3汽油的热值4.6×107J/kg
假若该汽车在水平的路面上，以额定功率做匀速直线运动，速度表的示数如图所示，该车12min内牵引力所做的功是2.88×107J，汽车所受的阻力是1800N．
7．2016年G20峰会将在杭州召开，杭州有望迎来没有雾霾的“杭州蓝”，PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的颗粒，大气中PM2.5含量增高易导致雾霾天气．下列关于“雾霾”的说法错误的是（　　）
A．无风雾霾中的PM2.5（粒径小于或等于2.5微米的颗粒物）的运动是分子运动
B．工业废气、汽车尾气是产生雾霾的主要原因
C．倡导市民骑自行车上、下班，减少雾霾
D．就地焚烧大量农作物秸秆会加重雾霾
5．如图所示是汽油机的做功冲程，完全燃烧0.1kg的汽油，放出的热量为4.62×106J．【q油=4.62×107J/kg】

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