1. 1648年,法国物理学家帕斯卡做了一个装满水的密闭木桶,然后在桶盖上插了一根细长的管子,通过细管向木桶里灌水,结果只加了几杯水木桶就被撑裂了(
)。这个实验说明()
A.液体压强与水的深度有关
B.液体压强与管的粗细有关
C.液体压强与水的密度有关
D.液体压强与水的质量有关
A.液体压强与水的深度有关
B.液体压强与管的粗细有关
C.液体压强与水的密度有关
D.液体压强与水的质量有关
答案
A
解析
帕斯卡裂桶实验中,细管的横截面积很小,仅灌入几杯水就大幅提升了管内水面的深度,最终木桶被撑裂。实验过程中水的密度没有变化,水的总质量、管的粗细都不是导致桶破裂的原因,该现象说明液体压强与水的深度有关,液体深度越大,产生的压强越大。
2. 如图所示,甲、乙是放在水平地面上的两个质量分布均匀的长方体。它们的密度之比$\rho_{甲}:\rho_{乙}=2:3$,底面积之比$S_{甲}:S_{乙}=3:5$,对水平地面的压强之比$p_{甲}:p_{乙}=5:6$。下列说法正确的是()

A.甲、乙的高度之比是$3:2$
B.甲、乙的质量之比是$1:3$
C.甲、乙的重力之比是$1:2$
D.甲、乙的体积之比是$15:16$
A.甲、乙的高度之比是$3:2$
B.甲、乙的质量之比是$1:3$
C.甲、乙的重力之比是$1:2$
D.甲、乙的体积之比是$15:16$
答案
C
解析
水平地面上长方体对地面的压力等于自身重力,根据压强公式$p=\frac{F}{S}$可得$F=pS$:
1. 计算重力之比:$\frac{G_甲}{G_乙}=\frac{F_甲}{F_乙}=\frac{p_甲S_甲}{p_乙S_乙}=\frac{5×3}{6×5}=\frac{1}{2}$,即$G_甲:G_乙=1:2$,C正确。
2. 计算质量之比:由$G=mg$得$\frac{m_甲}{m_乙}=\frac{G_甲}{G_乙}=\frac{1}{2}$,B错误。
3. 均匀柱体对地面压强满足$p=\rho gh$,可得$h=\frac{p}{\rho g}$,高度之比:$\frac{h_甲}{h_乙}=\frac{p_甲}{p_乙}×\frac{\rho_乙}{\rho_甲}=\frac{5}{6}×\frac{3}{2}=\frac{5}{4}$,A错误。
4. 由$\rho=\frac{m}{V}$得$V=\frac{m}{\rho}$,体积之比:$\frac{V_甲}{V_乙}=\frac{m_甲}{m_乙}×\frac{\rho_乙}{\rho_甲}=\frac{1}{2}×\frac{3}{2}=\frac{3}{4}$,D错误。
1. 计算重力之比:$\frac{G_甲}{G_乙}=\frac{F_甲}{F_乙}=\frac{p_甲S_甲}{p_乙S_乙}=\frac{5×3}{6×5}=\frac{1}{2}$,即$G_甲:G_乙=1:2$,C正确。
2. 计算质量之比:由$G=mg$得$\frac{m_甲}{m_乙}=\frac{G_甲}{G_乙}=\frac{1}{2}$,B错误。
3. 均匀柱体对地面压强满足$p=\rho gh$,可得$h=\frac{p}{\rho g}$,高度之比:$\frac{h_甲}{h_乙}=\frac{p_甲}{p_乙}×\frac{\rho_乙}{\rho_甲}=\frac{5}{6}×\frac{3}{2}=\frac{5}{4}$,A错误。
4. 由$\rho=\frac{m}{V}$得$V=\frac{m}{\rho}$,体积之比:$\frac{V_甲}{V_乙}=\frac{m_甲}{m_乙}×\frac{\rho_乙}{\rho_甲}=\frac{1}{2}×\frac{3}{2}=\frac{3}{4}$,D错误。
3. 如图为正在运输货物的无人机,下列说法正确的是()
A.无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小
B.无人机水平匀速飞行时,货物的机械能保
持不变
C.无人机在某一高度悬停时,货物的机械能一定为零
D.无人机下降过程中,货物的动能一定增大
A.无人机上升过程中,货物的重力势能可能减小
B.无人机水平匀速飞行时,货物的机械能保
C.无人机在某一高度悬停时,货物的机械能一定为零
D.无人机下降过程中,货物的动能一定增大
答案
B
解析
我们逐个分析选项:
1. 分析A选项:重力势能与质量和高度有关,无人机上升过程中,货物质量不变,相对地面的高度整体增大,重力势能一定增大,不可能减小,A错误。
2. 分析B选项:无人机水平匀速飞行时,货物质量不变,速度不变则动能不变,高度不变则重力势能不变,机械能等于动能与重力势能之和,因此货物的机械能保持不变,B正确。
3. 分析C选项:无人机悬停时,货物速度为0、动能为0,但货物相对地面有一定高度,重力势能不为零,因此机械能不为零,C错误。
4. 分析D选项:动能与质量和速度有关,无人机下降过程中,若为匀速下降,货物速度不变,动能不变,因此动能不一定增大,D错误。
1. 分析A选项:重力势能与质量和高度有关,无人机上升过程中,货物质量不变,相对地面的高度整体增大,重力势能一定增大,不可能减小,A错误。
2. 分析B选项:无人机水平匀速飞行时,货物质量不变,速度不变则动能不变,高度不变则重力势能不变,机械能等于动能与重力势能之和,因此货物的机械能保持不变,B正确。
3. 分析C选项:无人机悬停时,货物速度为0、动能为0,但货物相对地面有一定高度,重力势能不为零,因此机械能不为零,C错误。
4. 分析D选项:动能与质量和速度有关,无人机下降过程中,若为匀速下降,货物速度不变,动能不变,因此动能不一定增大,D错误。
4. 起重机以4 m/s的速度将重400 N的重物匀速提高5 m,起重机对重物做的功为J,它的功率为W。
答案
$\boldsymbol{2000}$;$\boldsymbol{1600}$
解析
解:
重物匀速上升,起重机对重物的拉力与重物重力大小相等,即$F=G=400\ \mathrm{N}$。
起重机对重物做的功:
$W = Gh = 400\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m} = 2000\ \mathrm{J}$
起重机的功率:
$P = Fv = 400\ \mathrm{N} × 4\ \mathrm{m/s} = 1600\ \mathrm{W}$
重物匀速上升,起重机对重物的拉力与重物重力大小相等,即$F=G=400\ \mathrm{N}$。
起重机对重物做的功:
$W = Gh = 400\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m} = 2000\ \mathrm{J}$
起重机的功率:
$P = Fv = 400\ \mathrm{N} × 4\ \mathrm{m/s} = 1600\ \mathrm{W}$
5. 飞机飞行时,机翼上方的空气流速下方的空气流速,机翼上方的气压下方的气压。(均选填“大于”或“小于”)
答案
解:
飞机飞行时,机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,机翼上方的气压小于下方的气压。
答案依次为:大于;小于。
飞机飞行时,机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,机翼上方的气压小于下方的气压。
答案依次为:大于;小于。
6. 密度计是测量液体密度的仪器。同一支密度计分别放在甲、乙两种液体中,静止时情况如图所示,则两种液体密度ρ甲ρ乙;若该密度计排开液体的质量分别为m甲、m乙,则m甲m乙。(均选填“<”“=”或“>”)


答案
$<$;$=$
解析
解:
同一支密度计在甲、乙两种液体中静止时都处于漂浮状态,所受浮力都等于密度计自身的重力,即$F_{浮甲}=F_{浮乙}=G$。
由图可知,密度计排开甲液体的体积$V_{排甲}>V_{排乙}$,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,浮力相等时,排开液体的体积越大,对应液体的密度越小,因此$\rho_{甲}<\rho_{乙}$。
由阿基米德原理可知,密度计受到的浮力等于它排开液体的重力,因此$G_{排甲}=F_{浮甲}=G$,$G_{排乙}=F_{浮乙}=G$,可得$G_{排甲}=G_{排乙}$。
根据$G=mg$,可知排开液体的质量$m_{甲}=m_{乙}$。
同一支密度计在甲、乙两种液体中静止时都处于漂浮状态,所受浮力都等于密度计自身的重力,即$F_{浮甲}=F_{浮乙}=G$。
由图可知,密度计排开甲液体的体积$V_{排甲}>V_{排乙}$,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,浮力相等时,排开液体的体积越大,对应液体的密度越小,因此$\rho_{甲}<\rho_{乙}$。
由阿基米德原理可知,密度计受到的浮力等于它排开液体的重力,因此$G_{排甲}=F_{浮甲}=G$,$G_{排乙}=F_{浮乙}=G$,可得$G_{排甲}=G_{排乙}$。
根据$G=mg$,可知排开液体的质量$m_{甲}=m_{乙}$。
7. 如图,薄壁圆柱形容器A、B放在水平桌面上,分别盛有不同的液体,A、B的底面积之比$S_A:S_B=2:1$,液体的高度之比$h_A:h_B=3:2$,液体对两个容器底部的压强大小相等。液体的密度之比$\rho_A:\rho_B=$,A、B容器底部受到液体的压力之比$F_A:F_B=$。
答案
$\boldsymbol{2:3}$;$\boldsymbol{2:1}$
解析
解:
由液体压强公式$p=\rho gh$,已知液体对两个容器底部的压强大小相等,即$p_A=p_B$,可得:
$\rho_A g h_A = \rho_B g h_B$
约去$g$后变形得:
$\frac{\rho_A}{\rho_B}=\frac{h_B}{h_A}=\frac{2}{3}$,即$\rho_A:\rho_B=2:3$。
由压强定义式$p=\frac{F}{S}$可得容器底部受到的液体压力$F=pS$,已知$p_A=p_B$,因此:
$\frac{F_A}{F_B}=\frac{p_A S_A}{p_B S_B}=\frac{S_A}{S_B}=\frac{2}{1}$,即$F_A:F_B=2:1$。
由液体压强公式$p=\rho gh$,已知液体对两个容器底部的压强大小相等,即$p_A=p_B$,可得:
$\rho_A g h_A = \rho_B g h_B$
约去$g$后变形得:
$\frac{\rho_A}{\rho_B}=\frac{h_B}{h_A}=\frac{2}{3}$,即$\rho_A:\rho_B=2:3$。
由压强定义式$p=\frac{F}{S}$可得容器底部受到的液体压力$F=pS$,已知$p_A=p_B$,因此:
$\frac{F_A}{F_B}=\frac{p_A S_A}{p_B S_B}=\frac{S_A}{S_B}=\frac{2}{1}$,即$F_A:F_B=2:1$。
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