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.
| 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 |
| 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 |
(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.
| 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 |
| 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 |
| 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500cm2 | 100km最大耗油量10L |
| 汽油的密度0.75×103kg/m3 | 汽油的热值4.6×107J/kg |
| 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 |