1. 如图 1 所示,热气球受到施加的的浮力,由于浮力热气球所受的重力,因此热气球会向上运动。

答案
空气;竖直向上;大于
解析
根据浮力产生的原因,浸在液体或气体中的物体受到液体或气体对它向上的浮力。热气球在空气中,所以受到空气施加的竖直向上的浮力。当浮力大于重力时,物体向上运动。
2. 一个圆柱形桥墩浸入河水中的体积为 $ 400\ \mathrm{m}^3 $,则河水对桥墩的浮力是 $ \mathrm{N} $。若将与桥墩同样大小的圆柱形浮筒完全浸入河水中,则河水对浮筒的浮力是 $ \mathrm{N} $。(河水的密度为 $ 1.0 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $, $ g $ 取 $ 10\ \mathrm{N/kg} $)
答案
$0$;$4×10^{6}$
解析
浮力的产生是由于液体对物体上下表面的压力差,桥墩底部与河床紧密接触,没有受到水向上的压力,所以不受浮力,故河水对桥墩的浮力为$0\mathrm{N}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,已知$\rho_{液}=1.0×10^{3}\mathrm{kg/m}^3$,$g = 10\mathrm{N/kg}$,$V_{排}=400\mathrm{m}^3$,则浮筒受到的浮力$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}=1.0×10^{3}\mathrm{kg/m}^3×10\mathrm{N/kg}×400\mathrm{m}^3 = 4×10^{6}\mathrm{N}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,已知$\rho_{液}=1.0×10^{3}\mathrm{kg/m}^3$,$g = 10\mathrm{N/kg}$,$V_{排}=400\mathrm{m}^3$,则浮筒受到的浮力$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}=1.0×10^{3}\mathrm{kg/m}^3×10\mathrm{N/kg}×400\mathrm{m}^3 = 4×10^{6}\mathrm{N}$。
3. 将重 $ 10\ \mathrm{N} $、密度为 $ 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $ 的实心物体投入水中,当物体静止时,物体处于(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态,物体最终所受浮力为 $ \mathrm{N} $。
答案
漂浮;$10$
解析
物体的密度小于水的密度($0.8×10^3\mathrm{kg/m^3}< 1.0×10^3\mathrm{kg/m^3}$),根据物体的浮沉条件,当物体密度小于液体密度时,物体漂浮在液体表面,所以该实心物体在水中静止时处于漂浮状态。
根据漂浮条件,此时物体所受浮力等于物体自身重力,已知物体重$10\mathrm{N}$,所以物体最终所受浮力为$10\mathrm{N}$。
根据漂浮条件,此时物体所受浮力等于物体自身重力,已知物体重$10\mathrm{N}$,所以物体最终所受浮力为$10\mathrm{N}$。
4. 用 $ 200\ \mathrm{N} $ 的水平推力将重 $ 400\ \mathrm{N} $ 的物体沿水平地面匀速移动 $ 30\ \mathrm{m} $,推力对物体做的功为 $ \mathrm{J} $,物体所受的摩擦力为 $ \mathrm{N} $。
答案
$6000$;$200$
解析
根据功的计算公式$W = Fs$(其中$W$为功,$F$为作用力,$s$为在力的方向上移动的距离),已知推力$F = 200\mathrm{N}$,物体在推力方向上移动的距离$s = 30\mathrm{m}$,则推力对物体做的功$W=Fs = 200\mathrm{N}×30\mathrm{m}=6000\mathrm{J}$。
因为物体沿水平地面匀速移动,处于平衡状态,在水平方向上受到的推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,已知推力$F = 200\mathrm{N}$,所以物体所受的摩擦力$f = 200\mathrm{N}$。
因为物体沿水平地面匀速移动,处于平衡状态,在水平方向上受到的推力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,已知推力$F = 200\mathrm{N}$,所以物体所受的摩擦力$f = 200\mathrm{N}$。
5. 在旅游景点,我们经常看见有人用无人机航拍美丽的风景。无人机从地面加速升空时,动能,重力势能。当无人机到达取景地前,在空中沿水平方向匀速直线飞行时,无人机的重力势能,机械能。当无人机即将到达取景地,在空中沿水平方向减速直线飞行时,无人机的动能,机械能。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
答案
变大、变大、不变、不变、变小、变小
解析
本题可根据动能、重力势能和机械能的影响因素来分析无人机在不同运动状态下能量的变化情况。
动能的大小与物体的质量和速度有关,质量越大、速度越大,动能越大;
重力势能的大小与物体的质量和高度有关,质量越大、高度越高,重力势能越大;
机械能等于动能与重力势能之和。
1. 无人机从地面加速升空时:
质量不变,速度增大,所以动能变大;
质量不变,高度增大,所以重力势能变大。
2. 无人机在空中沿水平方向匀速直线飞行时:
质量不变,速度不变,所以动能不变;高度不变,所以重力势能不变;
因为机械能等于动能与重力势能之和,动能和重力势能都不变,所以机械能不变。
3. 无人机在空中沿水平方向减速直线飞行时:
质量不变,速度变小,所以动能变小;高度不变,重力势能不变;
机械能等于动能与重力势能之和,动能变小,重力势能不变,所以机械能变小。
动能的大小与物体的质量和速度有关,质量越大、速度越大,动能越大;
重力势能的大小与物体的质量和高度有关,质量越大、高度越高,重力势能越大;
机械能等于动能与重力势能之和。
1. 无人机从地面加速升空时:
质量不变,速度增大,所以动能变大;
质量不变,高度增大,所以重力势能变大。
2. 无人机在空中沿水平方向匀速直线飞行时:
质量不变,速度不变,所以动能不变;高度不变,所以重力势能不变;
因为机械能等于动能与重力势能之和,动能和重力势能都不变,所以机械能不变。
3. 无人机在空中沿水平方向减速直线飞行时:
质量不变,速度变小,所以动能变小;高度不变,重力势能不变;
机械能等于动能与重力势能之和,动能变小,重力势能不变,所以机械能变小。
6. 图 2 所示的是某款婴儿车。当推着它前进遇到障碍物时,推车者向下按扶把,若把婴儿车视为杠杆,这时杠杆的支点是(选填“前轮”或“后轮”);当后轮遇到障碍物时,推车者向上抬起扶把,这时婴儿车可视为(选填“省力”或“费力”)杠杆。

答案
后轮;省力
解析
当向下按扶把时,婴儿车绕后轮转动,支点是后轮;当向上抬起扶把时,婴儿车绕前轮转动,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆。
7. 用一只塑料桶从井中取水,第一次取半桶水,所做额外功为 $ W_1 $,机械效率为 $ \eta_1 $;第二次取满桶水,提升相同高度,所做额外功为 $ W_2 $,机械效率为 $ \eta_2 $。不计绳重与摩擦,两次相比, $ W_1 $ $ W_2 $, $ \eta_1 $ $ \eta_2 $。(均选填“$ > $”“$ < $”或“$ = $”)
答案
$=$,$<$
解析
额外功来源于提升桶的重量,因为桶的重量不变,提升高度相同,所以两次的额外功相等,即 $W_1 = W_2$,
总功等于有用功加额外功,有用功为提升水的重量所做的功,第二次水重更大,因此有用功更多,那么第二次的总功也更多,即 $W_{总1} < W_{总2}$,
机械效率等于有用功除以总功,第二次的有用功更多,而额外功相同,所以第二次的机械效率更高,即 $\eta_1 < \eta_2$。
总功等于有用功加额外功,有用功为提升水的重量所做的功,第二次水重更大,因此有用功更多,那么第二次的总功也更多,即 $W_{总1} < W_{总2}$,
机械效率等于有用功除以总功,第二次的有用功更多,而额外功相同,所以第二次的机械效率更高,即 $\eta_1 < \eta_2$。
8. 下列估测最接近实际的是()
A.漂浮的乒乓球受到的浮力约为 $ 1\ \mathrm{N} $
B.用手将两枚鸡蛋匀速托举 $ 1\ \mathrm{m} $ 高做的功约为 $ 1\ \mathrm{J} $
C.一名中学生跳绳的功率约为 $ 1000\ \mathrm{W} $
D.一名中学生从一楼走到二楼,他做功的功率约为 $ 1.5\ \mathrm{kW} $
A.漂浮的乒乓球受到的浮力约为 $ 1\ \mathrm{N} $
B.用手将两枚鸡蛋匀速托举 $ 1\ \mathrm{m} $ 高做的功约为 $ 1\ \mathrm{J} $
C.一名中学生跳绳的功率约为 $ 1000\ \mathrm{W} $
D.一名中学生从一楼走到二楼,他做功的功率约为 $ 1.5\ \mathrm{kW} $
答案
B
解析
A.乒乓球质量约2.7g,重力约0.027N,漂浮时浮力等于重力,约0.027N,A错误;B.两枚鸡蛋重力约1N,托举1m做功W=Gh=1N×1m=1J,B正确;C.中学生体重约500N,跳绳时每次跳起高度约0.05m,1分钟跳约120次,功率P=W/t=500N×0.05m×120/60s=50W,C错误;D.中学生体重约500N,一楼到二楼高度约3m,用时约10s,功率P=W/t=500N×3m/10s=150W=0.15kW,D错误。
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