15. 《墨经》最早记述了秤的杠杆原理。图中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力。以下说法符合杠杆平衡原理的是(

A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重”时,“标”一定小于“本”
C.增大“重”时,应把“权”向A端移
D.增大“重”时,应换用更小的“权”
C
)。A.“权”小于“重”时,A端一定上扬
B.“权”小于“重”时,“标”一定小于“本”
C.增大“重”时,应把“权”向A端移
D.增大“重”时,应换用更小的“权”
答案
15. C 【点拨】本题考查运用杠杆平衡原理进行分析。
【解析】A. 根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,因为不知道“标”和“本”的大小关系,无法确定“权”和“标”的乘积与“重”和“本”乘积的大小的关系,故A错误;B. 根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,“标”一定大于“本”,故B错误;C. 根据杠杆平衡条件,“本”不变,增大“重”时,因为“权”不变,“标”会变大,即应把“权”向A端移,故C正确;D. 使用杆秤时,同一杆秤“权”不变,“重”可变,不同的“重”对应不同的“标”,若更换更小的“权”,“标”也会变得更大,不符合秤的原理,故D错误。
【解析】A. 根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,因为不知道“标”和“本”的大小关系,无法确定“权”和“标”的乘积与“重”和“本”乘积的大小的关系,故A错误;B. 根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,“标”一定大于“本”,故B错误;C. 根据杠杆平衡条件,“本”不变,增大“重”时,因为“权”不变,“标”会变大,即应把“权”向A端移,故C正确;D. 使用杆秤时,同一杆秤“权”不变,“重”可变,不同的“重”对应不同的“标”,若更换更小的“权”,“标”也会变得更大,不符合秤的原理,故D错误。
解析
【分析】
本题考查杠杆平衡原理的应用,首先明确杆秤的杠杆平衡关系:“权”为动力,对应力臂“标”;“重”为阻力,对应力臂“本”,杠杆平衡条件为:权×标 = 重×本。需结合该公式,逐一分析选项中各物理量的变化关系,判断正误。
【解析】
根据杠杆平衡条件,本题平衡关系为:$ F_{权} × L_{标} = F_{重} × L_{本} $,逐一分析选项:
A. 当“权”小于“重”时,仅知道力的大小关系,但未知“标”和“本”的大小,无法确定$ F_{权} × L_{标} $与$ F_{重} × L_{本} $的大小,因此无法判断A端是否上扬,A错误;
B. 由平衡条件变形得$ \frac{标}{本} = \frac{重}{权} $,若“权”小于“重”,则$ \frac{重}{权} >1 $,所以“标”一定大于“本”,B错误;
C. “本”不变,增大“重”时,根据平衡条件,$ F_{权} × L_{标} $需增大,“权”不变,因此“标”需增大,即应把“权”向A端(远离O点的方向)移动,C正确;
D. 增大“重”时,若换用更小的“权”,根据平衡条件需要更大的“标”,不符合杆秤的设计与使用原理,D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题结合《墨经》中的秤的杠杆原理,考查杠杆平衡条件的实际应用,需明确各物理量对应的力和力臂,通过公式变形分析量的变化关系,体现了物理与古代科技的结合,是基础知识点的灵活应用。
【难度系数】
0.6
本题考查杠杆平衡原理的应用,首先明确杆秤的杠杆平衡关系:“权”为动力,对应力臂“标”;“重”为阻力,对应力臂“本”,杠杆平衡条件为:权×标 = 重×本。需结合该公式,逐一分析选项中各物理量的变化关系,判断正误。
【解析】
根据杠杆平衡条件,本题平衡关系为:$ F_{权} × L_{标} = F_{重} × L_{本} $,逐一分析选项:
A. 当“权”小于“重”时,仅知道力的大小关系,但未知“标”和“本”的大小,无法确定$ F_{权} × L_{标} $与$ F_{重} × L_{本} $的大小,因此无法判断A端是否上扬,A错误;
B. 由平衡条件变形得$ \frac{标}{本} = \frac{重}{权} $,若“权”小于“重”,则$ \frac{重}{权} >1 $,所以“标”一定大于“本”,B错误;
C. “本”不变,增大“重”时,根据平衡条件,$ F_{权} × L_{标} $需增大,“权”不变,因此“标”需增大,即应把“权”向A端(远离O点的方向)移动,C正确;
D. 增大“重”时,若换用更小的“权”,根据平衡条件需要更大的“标”,不符合杆秤的设计与使用原理,D错误。
【答案】
C
【知识点】
杠杆平衡条件
【点评】
本题结合《墨经》中的秤的杠杆原理,考查杠杆平衡条件的实际应用,需明确各物理量对应的力和力臂,通过公式变形分析量的变化关系,体现了物理与古代科技的结合,是基础知识点的灵活应用。
【难度系数】
0.6
16. 如图所示,放在水平桌面上的木块B通过水平细线、伸出桌面的滑轮与物块A相连,$G_A = 10\ \mathrm{N}, G_B = 20\ \mathrm{N}$时,木块B恰好向右做匀速直线运动,下列分析正确的是(

A.图中的滑轮是动滑轮
B.物块A受到的合力大小为10 N
C.木块B受到的合力大小为10 N
D.木块B受到的摩擦力大小为10 N
D
)。A.图中的滑轮是动滑轮
B.物块A受到的合力大小为10 N
C.木块B受到的合力大小为10 N
D.木块B受到的摩擦力大小为10 N
答案
16. D 【点拨】本题考查同一直线上二力的合成,二力平衡问题,定滑轮的概念、实质及特点。
【解析】A. 图中的滑轮的轴是固定的,是定滑轮,故A错误;B. 物块A做匀速直线运动,受到的合力大小为0 N,故B错误;C. 木块B做匀速直线运动,受到的合力大小为0 N,故C错误;D. 物块A做匀速直线运动,受到的拉力和重力是一对平衡力,大小相等,则绳子对A的拉力为10 N;同一根绳子上的拉力相等,则绳子对B的拉力也是10 N;木块B做匀速直线运动,则它受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以木块B受到的摩擦力大小为10 N,故D正确。
【解析】A. 图中的滑轮的轴是固定的,是定滑轮,故A错误;B. 物块A做匀速直线运动,受到的合力大小为0 N,故B错误;C. 木块B做匀速直线运动,受到的合力大小为0 N,故C错误;D. 物块A做匀速直线运动,受到的拉力和重力是一对平衡力,大小相等,则绳子对A的拉力为10 N;同一根绳子上的拉力相等,则绳子对B的拉力也是10 N;木块B做匀速直线运动,则它受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,大小相等,所以木块B受到的摩擦力大小为10 N,故D正确。
解析
【分析】
本题需先判断滑轮类型,再根据物体的运动状态(匀速直线运动)分析合力,结合二力平衡条件逐一分析选项。首先明确:轴固定不动的滑轮是定滑轮;匀速直线运动的物体处于平衡状态,合力为0;同一根绳子的拉力大小相等,平衡状态下物体受力大小相等、方向相反。
【解析】
逐个分析选项:
A. 图中滑轮的轴固定不动,属于定滑轮,不是动滑轮,A错误;
B. 物块A做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的合力大小为0N,B错误;
C. 木块B做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的合力大小为0N,C错误;
D. 物块A匀速,绳子对A的拉力等于A的重力,即10N;同一根绳子拉力相等,故绳子对B的拉力为10N;木块B匀速,水平方向拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,因此木块B受到的摩擦力大小为10N,D正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮、二力平衡、合力
【点评】
本题考查定滑轮特点、二力平衡及合力的基础应用,需明确平衡状态下物体合力为0,结合受力分析即可解题,属于基础概念类题目。
【难度系数】
0.7
本题需先判断滑轮类型,再根据物体的运动状态(匀速直线运动)分析合力,结合二力平衡条件逐一分析选项。首先明确:轴固定不动的滑轮是定滑轮;匀速直线运动的物体处于平衡状态,合力为0;同一根绳子的拉力大小相等,平衡状态下物体受力大小相等、方向相反。
【解析】
逐个分析选项:
A. 图中滑轮的轴固定不动,属于定滑轮,不是动滑轮,A错误;
B. 物块A做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的合力大小为0N,B错误;
C. 木块B做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的合力大小为0N,C错误;
D. 物块A匀速,绳子对A的拉力等于A的重力,即10N;同一根绳子拉力相等,故绳子对B的拉力为10N;木块B匀速,水平方向拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,因此木块B受到的摩擦力大小为10N,D正确。
【答案】
D
【知识点】
定滑轮、二力平衡、合力
【点评】
本题考查定滑轮特点、二力平衡及合力的基础应用,需明确平衡状态下物体合力为0,结合受力分析即可解题,属于基础概念类题目。
【难度系数】
0.7
17. 如图所示,利用滑轮组拉动水平地面上重为200 N的物体。物体在拉力F的作用下向左匀速直线运动5 m,拉力F的大小为60 N,物体与地面之间的摩擦力大小为90 N,不计动滑轮和绳子的重力,下列说法错 误 的是(

A.图中A点处的拉力为120 N
B.拉力F做的总功为600 J
C.拉力F做的有用功为450 J
D.滑轮组的机械效率为75%
A
)。A.图中A点处的拉力为120 N
B.拉力F做的总功为600 J
C.拉力F做的有用功为450 J
D.滑轮组的机械效率为75%
答案
17. A 【点拨】本题考查滑轮组总功、有用功和机械效率的计算。
【解析】A. 物体在水平地面上向左匀速直线运动,受到的拉力 $F_A$ 与摩擦力是一对平衡力,所以 $F_A = f = 90\ \mathrm{N}$,故A错误,符合题意;B. 由图可知,有效绳子段数 $n=2$,由 $s = ns_物$ 得拉力F做的总功为 $W_总 = Fns_物 = 60\ \mathrm{N} × 2 × 5\ \mathrm{m} = 600\ \mathrm{J}$,故B正确,不符合题意;C. 拉力F做的有用功为 $W_有 = fs_物 = 90\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m} = 450\ \mathrm{J}$,故C正确,不符合题意;D. 滑轮组的机械效率为 $\eta = \frac{W_有}{W_总} × 100\% = \frac{450\ \mathrm{J}}{600\ \mathrm{J}} × 100\% = 75\%$,故D正确,不符合题意。
【解析】A. 物体在水平地面上向左匀速直线运动,受到的拉力 $F_A$ 与摩擦力是一对平衡力,所以 $F_A = f = 90\ \mathrm{N}$,故A错误,符合题意;B. 由图可知,有效绳子段数 $n=2$,由 $s = ns_物$ 得拉力F做的总功为 $W_总 = Fns_物 = 60\ \mathrm{N} × 2 × 5\ \mathrm{m} = 600\ \mathrm{J}$,故B正确,不符合题意;C. 拉力F做的有用功为 $W_有 = fs_物 = 90\ \mathrm{N} × 5\ \mathrm{m} = 450\ \mathrm{J}$,故C正确,不符合题意;D. 滑轮组的机械效率为 $\eta = \frac{W_有}{W_总} × 100\% = \frac{450\ \mathrm{J}}{600\ \mathrm{J}} × 100\% = 75\%$,故D正确,不符合题意。
解析
【分析】
本题为水平滑轮组的力学计算题,解题思路:1. 明确水平滑轮组中,有用功是克服物体与地面间摩擦力做的功,总功是拉力F做的功;2. 判断动滑轮上的有效绳子段数n,确定拉力移动距离与物体移动距离的关系;3. 逐一分析选项:A选项需利用二力平衡判断A点拉力;B选项根据$s=ns_物$计算拉力移动距离,再算总功;C选项用$W_有=fs_物$计算有用功;D选项用$\eta=\frac{W_有}{W_总}$计算机械效率,最终找出错误选项。
【解析】
A. 物体向左匀速直线运动,处于平衡状态,A点处的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力,大小相等,即$F_A = f = 90\ \mathrm{N}$,故A错误,符合题意;
B. 由图可知,动滑轮上的有效绳子段数$n=2$,物体移动距离$s_物=5\ \mathrm{m}$,则拉力F移动的距离$s = ns_物 = 2×5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$,拉力做的总功$W_总 = Fs = 60\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J}$,故B正确,不符合题意;
C. 拉力做的有用功是克服物体与地面间摩擦力做的功,即$W_有 = fs_物 =90\ \mathrm{N}×5\ \mathrm{m}=450\ \mathrm{J}$,故C正确,不符合题意;
D. 滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_有}{W_总}×100\%=\frac{450\ \mathrm{J}}{600\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$,故D正确,不符合题意。
【答案】
A
【知识点】
滑轮组机械效率、功的计算
【点评】
本题考查水平滑轮组的总功、有用功及机械效率的计算,关键是区分水平与竖直滑轮组的做功对象,准确判断有效绳子段数,属于基础应用类题目,需细心分析各物理量的关系。
【难度系数】
0.6
本题为水平滑轮组的力学计算题,解题思路:1. 明确水平滑轮组中,有用功是克服物体与地面间摩擦力做的功,总功是拉力F做的功;2. 判断动滑轮上的有效绳子段数n,确定拉力移动距离与物体移动距离的关系;3. 逐一分析选项:A选项需利用二力平衡判断A点拉力;B选项根据$s=ns_物$计算拉力移动距离,再算总功;C选项用$W_有=fs_物$计算有用功;D选项用$\eta=\frac{W_有}{W_总}$计算机械效率,最终找出错误选项。
【解析】
A. 物体向左匀速直线运动,处于平衡状态,A点处的拉力与物体受到的摩擦力是一对平衡力,大小相等,即$F_A = f = 90\ \mathrm{N}$,故A错误,符合题意;
B. 由图可知,动滑轮上的有效绳子段数$n=2$,物体移动距离$s_物=5\ \mathrm{m}$,则拉力F移动的距离$s = ns_物 = 2×5\ \mathrm{m}=10\ \mathrm{m}$,拉力做的总功$W_总 = Fs = 60\ \mathrm{N}×10\ \mathrm{m}=600\ \mathrm{J}$,故B正确,不符合题意;
C. 拉力做的有用功是克服物体与地面间摩擦力做的功,即$W_有 = fs_物 =90\ \mathrm{N}×5\ \mathrm{m}=450\ \mathrm{J}$,故C正确,不符合题意;
D. 滑轮组的机械效率$\eta=\frac{W_有}{W_总}×100\%=\frac{450\ \mathrm{J}}{600\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$,故D正确,不符合题意。
【答案】
A
【知识点】
滑轮组机械效率、功的计算
【点评】
本题考查水平滑轮组的总功、有用功及机械效率的计算,关键是区分水平与竖直滑轮组的做功对象,准确判断有效绳子段数,属于基础应用类题目,需细心分析各物理量的关系。
【难度系数】
0.6
18. 如图所示,水平地面上有一个底面积为$200\ \mathrm{cm}^2$的装有液体的容器$A$,内有棱长为$10\ \mathrm{cm}$的正方体物块$B$,一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是$6\ \mathrm{N}$。已知该液体的密度是$0.8× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,下列说法正确的是(
①物块$B$受到的浮力是$4\ \mathrm{N}$
②物块$B$的密度是$0.6× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$
③剪断绳子,待物块$B$静止后受到的浮力为$2\ \mathrm{N}$
④剪断绳子,待物块$B$静止后,容器底受到液体的压强减小了$300\ \mathrm{Pa}$

A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
C
)。①物块$B$受到的浮力是$4\ \mathrm{N}$
②物块$B$的密度是$0.6× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$
③剪断绳子,待物块$B$静止后受到的浮力为$2\ \mathrm{N}$
④剪断绳子,待物块$B$静止后,容器底受到液体的压强减小了$300\ \mathrm{Pa}$
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
答案
18. C 【点拨】本题考查液体压强公式的简单应用、利用阿基米德原理计算浮力。
【解析】①物块B的体积 $V_B = (10\ \mathrm{cm})^3 = 1\ 000\ \mathrm{cm}^3 = 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理 $F_浮 = \rho_液 g V_排$,物块B浸没在液体中, $V_排 = V_B = 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,则物块B受到的浮力 $F_浮 = \rho_液 g V_B = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3 = 8\ \mathrm{N}$,故①错误;②对物块B进行受力分析,物块B受到竖直向下的重力 $G_B$、竖直向下的拉力 $F_拉=6\ \mathrm{N}$ 和竖直向上的浮力 $F_浮=8\ \mathrm{N}$,根据力的平衡条件 $F_浮 = G_B + F_拉$ 可得, $G_B = F_浮 - F_拉 = 8\ \mathrm{N} - 6\ \mathrm{N} = 2\ \mathrm{N}$,由 $G=mg$ 可得,物块B的质量 $m_B = \frac{G_B}{g} = \frac{2\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 0.2\ \mathrm{kg}$,则物块B的密度 $\rho_B = \frac{m_B}{V_B} = \frac{0.2\ \mathrm{kg}}{1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3} = 0.2 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,故②错误;③因为 $G_B=2\ \mathrm{N} < F_浮=8\ \mathrm{N}$,剪断细线后,物块B会上浮,最终漂浮在液面上,此时物块B受到的浮力 $F'_浮 = G_B = 2\ \mathrm{N}$,故③正确;④剪断细线前,物块B浸没,排开液体的体积 $V_排 = V_B = 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,剪断细线后,物块B漂浮,且浮力等于重力,根据 $F_浮 = \rho_液 g V_排$,则此时排开液体的体积 $V'_排 = \frac{F'_浮}{\rho_液 g} = \frac{2\ \mathrm{N}}{0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg}} = 2.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,排开液体的体积变化量 $\Delta V = V_排 - V'_排 = 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3 - 2.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^3 = 7.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,容器底面积 $S=200\ \mathrm{cm}^2=0.02\ \mathrm{m}^2$,则液面下降的高度 $\Delta h = \frac{\Delta V}{S} = \frac{7.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^3}{0.02\ \mathrm{m}^2} = 0.037\ 5\ \mathrm{m}$,根据 $p=\rho g h$,则容器底部受到液体的压强减小量 $\Delta p = \rho_液 g \Delta h = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.037\ 5\ \mathrm{m} = 300\ \mathrm{Pa}$,故④正确。综上所述,③④正确,故选C。
【解析】①物块B的体积 $V_B = (10\ \mathrm{cm})^3 = 1\ 000\ \mathrm{cm}^3 = 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理 $F_浮 = \rho_液 g V_排$,物块B浸没在液体中, $V_排 = V_B = 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,则物块B受到的浮力 $F_浮 = \rho_液 g V_B = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3 = 8\ \mathrm{N}$,故①错误;②对物块B进行受力分析,物块B受到竖直向下的重力 $G_B$、竖直向下的拉力 $F_拉=6\ \mathrm{N}$ 和竖直向上的浮力 $F_浮=8\ \mathrm{N}$,根据力的平衡条件 $F_浮 = G_B + F_拉$ 可得, $G_B = F_浮 - F_拉 = 8\ \mathrm{N} - 6\ \mathrm{N} = 2\ \mathrm{N}$,由 $G=mg$ 可得,物块B的质量 $m_B = \frac{G_B}{g} = \frac{2\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}} = 0.2\ \mathrm{kg}$,则物块B的密度 $\rho_B = \frac{m_B}{V_B} = \frac{0.2\ \mathrm{kg}}{1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3} = 0.2 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,故②错误;③因为 $G_B=2\ \mathrm{N} < F_浮=8\ \mathrm{N}$,剪断细线后,物块B会上浮,最终漂浮在液面上,此时物块B受到的浮力 $F'_浮 = G_B = 2\ \mathrm{N}$,故③正确;④剪断细线前,物块B浸没,排开液体的体积 $V_排 = V_B = 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,剪断细线后,物块B漂浮,且浮力等于重力,根据 $F_浮 = \rho_液 g V_排$,则此时排开液体的体积 $V'_排 = \frac{F'_浮}{\rho_液 g} = \frac{2\ \mathrm{N}}{0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg}} = 2.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,排开液体的体积变化量 $\Delta V = V_排 - V'_排 = 1 × 10^{-3}\ \mathrm{m}^3 - 2.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^3 = 7.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,容器底面积 $S=200\ \mathrm{cm}^2=0.02\ \mathrm{m}^2$,则液面下降的高度 $\Delta h = \frac{\Delta V}{S} = \frac{7.5 × 10^{-4}\ \mathrm{m}^3}{0.02\ \mathrm{m}^2} = 0.037\ 5\ \mathrm{m}$,根据 $p=\rho g h$,则容器底部受到液体的压强减小量 $\Delta p = \rho_液 g \Delta h = 0.8 × 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 0.037\ 5\ \mathrm{m} = 300\ \mathrm{Pa}$,故④正确。综上所述,③④正确,故选C。
解析
【分析】
要判断四个说法的正误,需依次利用阿基米德原理计算浮力,通过受力平衡求物块重力,结合漂浮条件判断剪断绳子后的浮力,再根据排开液体体积变化计算液面下降高度,进而求出压强变化,逐一分析每个说法。
【解析】
1. 计算物块B的体积:$V_B=(10\ \mathrm{cm})^3=1000\ \mathrm{cm}^3=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,物块B浸没在液体中,排开液体体积$V_排=V_B=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。根据阿基米德原理,物块B受到的浮力:$F_浮=\rho_液 g V_排=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=8\ \mathrm{N}$,故①错误。
2. 对物块B受力分析:受竖直向下的重力$G_B$、竖直向下的拉力$F_拉=6\ \mathrm{N}$、竖直向上的浮力$F_浮=8\ \mathrm{N}$,由力的平衡得$F_浮=G_B+F_拉$,则$G_B=F_浮-F_拉=8\ \mathrm{N}-6\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。物块B的质量$m_B=\frac{G_B}{g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.2\ \mathrm{kg}$,密度$\rho_B=\frac{m_B}{V_B}=\frac{0.2\ \mathrm{kg}}{1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=0.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,故②错误。
3. 剪断绳子后,$G_B=2\ \mathrm{N}<F_浮=8\ \mathrm{N}$,物块B上浮,最终漂浮,此时浮力等于重力,即$F'_浮=G_B=2\ \mathrm{N}$,故③正确。
4. 剪断绳子前$V_排=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,漂浮时$V'_排=\frac{F'_浮}{\rho_液 g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,排开体积变化$\Delta V=V_排-V'_排=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3-2.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=7.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$。容器底面积$S=200\ \mathrm{cm}^2=0.02\ \mathrm{m}^2$,液面下降高度$\Delta h=\frac{\Delta V}{S}=\frac{7.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}{0.02\ \mathrm{m}^2}=0.0375\ \mathrm{m}$,压强减小量$\Delta p=\rho_液 g \Delta h=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.0375\ \mathrm{m}=300\ \mathrm{Pa}$,故④正确。综上,③④正确,选C。
【答案】
C
【知识点】
浮力计算、受力平衡、液体压强
【点评】
本题综合考查浮力、受力分析、液体压强等知识点,需逐步推导各物理量,注意单位换算和受力平衡的应用,是一道综合性较强的浮力应用题。
【难度系数】
0.5
要判断四个说法的正误,需依次利用阿基米德原理计算浮力,通过受力平衡求物块重力,结合漂浮条件判断剪断绳子后的浮力,再根据排开液体体积变化计算液面下降高度,进而求出压强变化,逐一分析每个说法。
【解析】
1. 计算物块B的体积:$V_B=(10\ \mathrm{cm})^3=1000\ \mathrm{cm}^3=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,物块B浸没在液体中,排开液体体积$V_排=V_B=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。根据阿基米德原理,物块B受到的浮力:$F_浮=\rho_液 g V_排=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=8\ \mathrm{N}$,故①错误。
2. 对物块B受力分析:受竖直向下的重力$G_B$、竖直向下的拉力$F_拉=6\ \mathrm{N}$、竖直向上的浮力$F_浮=8\ \mathrm{N}$,由力的平衡得$F_浮=G_B+F_拉$,则$G_B=F_浮-F_拉=8\ \mathrm{N}-6\ \mathrm{N}=2\ \mathrm{N}$。物块B的质量$m_B=\frac{G_B}{g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{10\ \mathrm{N/kg}}=0.2\ \mathrm{kg}$,密度$\rho_B=\frac{m_B}{V_B}=\frac{0.2\ \mathrm{kg}}{1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3}=0.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,故②错误。
3. 剪断绳子后,$G_B=2\ \mathrm{N}<F_浮=8\ \mathrm{N}$,物块B上浮,最终漂浮,此时浮力等于重力,即$F'_浮=G_B=2\ \mathrm{N}$,故③正确。
4. 剪断绳子前$V_排=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,漂浮时$V'_排=\frac{F'_浮}{\rho_液 g}=\frac{2\ \mathrm{N}}{0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}}=2.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,排开体积变化$\Delta V=V_排-V'_排=1×10^{-3}\ \mathrm{m}^3-2.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=7.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$。容器底面积$S=200\ \mathrm{cm}^2=0.02\ \mathrm{m}^2$,液面下降高度$\Delta h=\frac{\Delta V}{S}=\frac{7.5×10^{-4}\ \mathrm{m}^3}{0.02\ \mathrm{m}^2}=0.0375\ \mathrm{m}$,压强减小量$\Delta p=\rho_液 g \Delta h=0.8×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.0375\ \mathrm{m}=300\ \mathrm{Pa}$,故④正确。综上,③④正确,选C。
【答案】
C
【知识点】
浮力计算、受力平衡、液体压强
【点评】
本题综合考查浮力、受力分析、液体压强等知识点,需逐步推导各物理量,注意单位换算和受力平衡的应用,是一道综合性较强的浮力应用题。
【难度系数】
0.5
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