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18. 水平桌面上有一质量为100 g,底面积为100 cm²的圆柱形平底溢水杯(不计厚度),杯底到溢水口的距离为10 cm。将质量为810 g圆柱形金属块用细线(不吸水且体积不计)挂在弹簧测力计下,缓慢放入水中,如图所示,当金属块浸没水中静止(金属块未接触溢水杯)时,弹簧测力计示数为5.1 N。从金属块下表面刚接触水面到浸没的过程中,溢水杯对水平桌面的压强增大了200 Pa,g取10 N/kg,ρ水$=1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$。下列选项正确的是(
A.小烧杯收集到溢出水的重力为3 N
B.剪断细线,金属块最终静止后溢水杯对水平桌面的压强为1 610 Pa
C.金属块的密度为$2.7×10^{3}\ \mathrm{g/cm}^3$
D.金属块下表面刚接触水面时,溢水杯对水平桌面的压强为1 910 Pa
B
)。A.小烧杯收集到溢出水的重力为3 N
B.剪断细线,金属块最终静止后溢水杯对水平桌面的压强为1 610 Pa
C.金属块的密度为$2.7×10^{3}\ \mathrm{g/cm}^3$
D.金属块下表面刚接触水面时,溢水杯对水平桌面的压强为1 910 Pa
答案
18.B 【点拨】本题考查阿基米德原理、密度公式、压强公式等的综合运用,难点在根据溢水杯对水平桌面的压强增大量计算得出溢出水的重力。
【解析】A. 金属块的重力为:$G_{\mathrm{金}}=m_{\mathrm{金}}g=810×10^{-3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=8.1\ \mathrm{N}$,金属块浸没后受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{金}}-F=8.1\ \mathrm{N}-5.1\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$,此时排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{3\ \mathrm{N}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}}=3×10^{-4}\ \mathrm{m^3}=300\ \mathrm{cm^3}$,放入金属块后溢水杯对水平桌面的压力的增加量为$\Delta F=\Delta pS=200\ \mathrm{Pa}×100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=2\ \mathrm{N}$,溢水杯对水平桌面的压力的增加量为金属块对水的压力与溢出水的重力之差,即$\Delta F=F_{\mathrm{浮}}-G_{\mathrm{溢}}$,可得$G_{\mathrm{溢}}=F_{\mathrm{浮}}-\Delta F=3\ \mathrm{N}-2\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$,故A错误;
B. 金属块的体积$V_{\mathrm{金}}=V_{\mathrm{排}}=300\ \mathrm{cm^3}$,金属块浸没在水中时水的体积为$V_{\mathrm{水}}=V_{\mathrm{杯}}-V_{\mathrm{金}}=Sh-V_{\mathrm{金}}=100\ \mathrm{cm^2}×10\ \mathrm{cm}-300\ \mathrm{cm^3}=700\ \mathrm{cm^3}$,则水的质量为$m_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}V_{\mathrm{水}}=1\ \mathrm{g/cm^3}×700\ \mathrm{cm^3}=700\ \mathrm{g}=0.7\ \mathrm{kg}$,水的重力为$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=0.7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=7\ \mathrm{N}$;溢水杯的重力为$G_{\mathrm{杯}}=m_{\mathrm{杯}}g=100×10^{-3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$,剪断细线,金属块最终静止后溢水杯对水平桌面的压力为$F_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{杯}}+G_{\mathrm{金}}=7\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}+8.1\ \mathrm{N}=16.1\ \mathrm{N}$,溢水杯对水平桌面的压强为$p=\frac{F_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{16.1\ \mathrm{N}}{100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=1\ 610\ \mathrm{Pa}$,故B正确;
C. 金属块的密度$\rho_{\mathrm{金}}=\frac{m_{\mathrm{金}}}{V_{\mathrm{金}}}=\frac{810\ \mathrm{g}}{300\ \mathrm{cm^3}}=2.7\ \mathrm{g/cm^3}$,故C错误;
D. 金属块下表面刚接触水面时,溢水杯对水平桌面的压力为$F'_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{杯}}+G_{\mathrm{溢}}=7\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$,溢水杯对水平桌面的压强为$p'=\frac{F'_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{9\ \mathrm{N}}{100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=900\ \mathrm{Pa}$,故D错误。
【解析】A. 金属块的重力为:$G_{\mathrm{金}}=m_{\mathrm{金}}g=810×10^{-3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=8.1\ \mathrm{N}$,金属块浸没后受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{金}}-F=8.1\ \mathrm{N}-5.1\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$,此时排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{3\ \mathrm{N}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}}=3×10^{-4}\ \mathrm{m^3}=300\ \mathrm{cm^3}$,放入金属块后溢水杯对水平桌面的压力的增加量为$\Delta F=\Delta pS=200\ \mathrm{Pa}×100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=2\ \mathrm{N}$,溢水杯对水平桌面的压力的增加量为金属块对水的压力与溢出水的重力之差,即$\Delta F=F_{\mathrm{浮}}-G_{\mathrm{溢}}$,可得$G_{\mathrm{溢}}=F_{\mathrm{浮}}-\Delta F=3\ \mathrm{N}-2\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$,故A错误;
B. 金属块的体积$V_{\mathrm{金}}=V_{\mathrm{排}}=300\ \mathrm{cm^3}$,金属块浸没在水中时水的体积为$V_{\mathrm{水}}=V_{\mathrm{杯}}-V_{\mathrm{金}}=Sh-V_{\mathrm{金}}=100\ \mathrm{cm^2}×10\ \mathrm{cm}-300\ \mathrm{cm^3}=700\ \mathrm{cm^3}$,则水的质量为$m_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}V_{\mathrm{水}}=1\ \mathrm{g/cm^3}×700\ \mathrm{cm^3}=700\ \mathrm{g}=0.7\ \mathrm{kg}$,水的重力为$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=0.7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=7\ \mathrm{N}$;溢水杯的重力为$G_{\mathrm{杯}}=m_{\mathrm{杯}}g=100×10^{-3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$,剪断细线,金属块最终静止后溢水杯对水平桌面的压力为$F_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{杯}}+G_{\mathrm{金}}=7\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}+8.1\ \mathrm{N}=16.1\ \mathrm{N}$,溢水杯对水平桌面的压强为$p=\frac{F_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{16.1\ \mathrm{N}}{100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=1\ 610\ \mathrm{Pa}$,故B正确;
C. 金属块的密度$\rho_{\mathrm{金}}=\frac{m_{\mathrm{金}}}{V_{\mathrm{金}}}=\frac{810\ \mathrm{g}}{300\ \mathrm{cm^3}}=2.7\ \mathrm{g/cm^3}$,故C错误;
D. 金属块下表面刚接触水面时,溢水杯对水平桌面的压力为$F'_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{杯}}+G_{\mathrm{溢}}=7\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$,溢水杯对水平桌面的压强为$p'=\frac{F'_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{9\ \mathrm{N}}{100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=900\ \mathrm{Pa}$,故D错误。
解析
【分析】
本题是力学综合题，需结合阿基米德原理、压强公式、密度公式分析各选项。解题思路：先计算金属块重力与浮力，利用浮力得排开体积；根据溢水杯压强增大量推导溢出水的重力；再分别计算各选项对应的物理量，逐一验证选项的正确性。
【解析】
A. 金属块的重力：$G_{\mathrm{金}}=m_{\mathrm{金}}g=810×10^{-3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=8.1\ \mathrm{N}$，金属块浸没后浮力：$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{金}}-F_{\mathrm{示}}=8.1\ \mathrm{N}-5.1\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$，排开水的体积：$V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{3\ \mathrm{N}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}}=3×10^{-4}\ \mathrm{m^3}=300\ \mathrm{cm^3}$。溢水杯对水平桌面压力的增加量：$\Delta F=\Delta pS=200\ \mathrm{Pa}×100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=2\ \mathrm{N}$，压力增加量等于金属块对水的压力与溢出水重力之差，即$\Delta F=F_{\mathrm{浮}}-G_{\mathrm{溢}}$，故$G_{\mathrm{溢}}=F_{\mathrm{浮}}-\Delta F=3\ \mathrm{N}-2\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$，A错误。
B. 溢水杯容积：$V_{\mathrm{杯}}=Sh=100\ \mathrm{cm^2}×10\ \mathrm{cm}=1000\ \mathrm{cm^3}$，水的体积：$V_{\mathrm{水}}=V_{\mathrm{杯}}-V_{\mathrm{金}}=1000\ \mathrm{cm^3}-300\ \mathrm{cm^3}=700\ \mathrm{cm^3}$，水的重力：$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=0.7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=7\ \mathrm{N}$，溢水杯重力：$G_{\mathrm{杯}}=m_{\mathrm{杯}}g=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$。剪断细线后，溢水杯对水平桌面的压力：$F_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{杯}}+G_{\mathrm{金}}=7\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}+8.1\ \mathrm{N}=16.1\ \mathrm{N}$，压强：$p=\frac{F_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{16.1\ \mathrm{N}}{100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=1610\ \mathrm{Pa}$，B正确。
C. 金属块密度：$\rho_{\mathrm{金}}=\frac{m_{\mathrm{金}}}{V_{\mathrm{金}}}=\frac{810\ \mathrm{g}}{300\ \mathrm{cm^3}}=2.7\ \mathrm{g/cm^3}$，选项中单位错误，C错误。
D. 金属块下表面刚接触水面时，溢水杯对桌面的压力：$F'_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{杯}}+G_{\mathrm{溢}}=7\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$，压强：$p'=\frac{F'_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{9\ \mathrm{N}}{100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=900\ \mathrm{Pa}$，D错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、压强公式、密度公式
【点评】
本题为力学综合题，需结合多个知识点分析，难点在于理解溢水杯对桌面压力变化的本质，即金属块对水的压力与溢出水重力的差值，需仔细推导各物理量间的关系。
【难度系数】
0.4
本题是力学综合题，需结合阿基米德原理、压强公式、密度公式分析各选项。解题思路：先计算金属块重力与浮力，利用浮力得排开体积；根据溢水杯压强增大量推导溢出水的重力；再分别计算各选项对应的物理量，逐一验证选项的正确性。
【解析】
A. 金属块的重力：$G_{\mathrm{金}}=m_{\mathrm{金}}g=810×10^{-3}\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=8.1\ \mathrm{N}$，金属块浸没后浮力：$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{金}}-F_{\mathrm{示}}=8.1\ \mathrm{N}-5.1\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$，排开水的体积：$V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{3\ \mathrm{N}}{1×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}}=3×10^{-4}\ \mathrm{m^3}=300\ \mathrm{cm^3}$。溢水杯对水平桌面压力的增加量：$\Delta F=\Delta pS=200\ \mathrm{Pa}×100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}=2\ \mathrm{N}$，压力增加量等于金属块对水的压力与溢出水重力之差，即$\Delta F=F_{\mathrm{浮}}-G_{\mathrm{溢}}$，故$G_{\mathrm{溢}}=F_{\mathrm{浮}}-\Delta F=3\ \mathrm{N}-2\ \mathrm{N}=1\ \mathrm{N}$，A错误。
B. 溢水杯容积：$V_{\mathrm{杯}}=Sh=100\ \mathrm{cm^2}×10\ \mathrm{cm}=1000\ \mathrm{cm^3}$，水的体积：$V_{\mathrm{水}}=V_{\mathrm{杯}}-V_{\mathrm{金}}=1000\ \mathrm{cm^3}-300\ \mathrm{cm^3}=700\ \mathrm{cm^3}$，水的重力：$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=0.7\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=7\ \mathrm{N}$，溢水杯重力：$G_{\mathrm{杯}}=m_{\mathrm{杯}}g=0.1\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=1\ \mathrm{N}$。剪断细线后，溢水杯对水平桌面的压力：$F_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{杯}}+G_{\mathrm{金}}=7\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}+8.1\ \mathrm{N}=16.1\ \mathrm{N}$，压强：$p=\frac{F_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{16.1\ \mathrm{N}}{100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=1610\ \mathrm{Pa}$，B正确。
C. 金属块密度：$\rho_{\mathrm{金}}=\frac{m_{\mathrm{金}}}{V_{\mathrm{金}}}=\frac{810\ \mathrm{g}}{300\ \mathrm{cm^3}}=2.7\ \mathrm{g/cm^3}$，选项中单位错误，C错误。
D. 金属块下表面刚接触水面时，溢水杯对桌面的压力：$F'_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{水}}+G_{\mathrm{杯}}+G_{\mathrm{溢}}=7\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}+1\ \mathrm{N}=9\ \mathrm{N}$，压强：$p'=\frac{F'_{\mathrm{压}}}{S}=\frac{9\ \mathrm{N}}{100×10^{-4}\ \mathrm{m^2}}=900\ \mathrm{Pa}$，D错误。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、压强公式、密度公式
【点评】
本题为力学综合题，需结合多个知识点分析，难点在于理解溢水杯对桌面压力变化的本质，即金属块对水的压力与溢出水重力的差值，需仔细推导各物理量间的关系。
【难度系数】
0.4
19. (4分)如图是某集团打造的矿砂船圆满完工,这艘矿砂船的满载排水量为40万吨,它在海水中满载航行时,船及所装货物总重G为
$4×10^9$
N,当这艘船进入长江流域后所受浮力将不变
(选填“增大”“不变”或“减小”)。到达目的地后,卸货后船身会上升
(选填“上升”“不变”或“下降”),卸货后这艘矿砂船的满载排水量不变
(选填“增大”“不变”或“减小”)。(g取10 N/kg)答案
19.$4×10^9$ 不变 上升 不变
【点拨】本题考查阿基米德原理、物体的浮沉条件的应用,明确船的排水量与浮力的关系是解题的关键。
【解析】由阿基米德原理可得,矿砂船满载航行时受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{排}}g=40×10^4×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4×10^9\ \mathrm{N}$,船无论是在江里还是在海里,始终处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,矿砂船受到的浮力与轮船的总重力相等,矿砂船从海里驶入江里的过程中,船的总重力不变,所以受到的浮力不变;到达目的地后,卸货后船身总重力变小,根据$F_{\mathrm{浮}}=G$可知,船受到的浮力变小,结合阿基米德原理可知,船排开水的体积变小,则船身会上升一些;船的满载排水量是指轮船满载时排开水的质量,与是否装货或装货的多少无关,所以卸货后这艘矿砂船的满载排水量不变。
【点拨】本题考查阿基米德原理、物体的浮沉条件的应用,明确船的排水量与浮力的关系是解题的关键。
【解析】由阿基米德原理可得,矿砂船满载航行时受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{排}}g=40×10^4×10^3\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=4×10^9\ \mathrm{N}$,船无论是在江里还是在海里,始终处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,矿砂船受到的浮力与轮船的总重力相等,矿砂船从海里驶入江里的过程中,船的总重力不变,所以受到的浮力不变;到达目的地后,卸货后船身总重力变小,根据$F_{\mathrm{浮}}=G$可知,船受到的浮力变小,结合阿基米德原理可知,船排开水的体积变小,则船身会上升一些;船的满载排水量是指轮船满载时排开水的质量,与是否装货或装货的多少无关,所以卸货后这艘矿砂船的满载排水量不变。
解析
【分析】
要解决这道题，需结合物体的浮沉条件和阿基米德原理逐步分析：首先，船满载时处于漂浮状态，总重等于排开海水的重力，可通过满载排水量计算总重；其次，船在不同水域始终漂浮，总重不变则浮力不变；卸货后总重减小，浮力随之减小，排开液体体积变小，船身会上升；满载排水量是船满载时排开水的质量，属于船的固有属性，与载货量无关。
【解析】
1. 计算船及所装货物总重：矿砂船满载时漂浮，根据漂浮条件，总重$ G = F_{\mathrm{浮}} $；由阿基米德原理，$ F_{\mathrm{浮}} = G_{\mathrm{排}} = m_{\mathrm{排}}g $。已知满载排水量$ m_{\mathrm{排}} = 40 $万吨$ = 40 × 10^4 × 10^3\ \mathrm{kg} = 4 × 10^8\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，则$ G = m_{\mathrm{排}}g = 4 × 10^8\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 4 × 10^9\ \mathrm{N} $。
2. 船进入长江后的浮力变化：船在海水和长江中均处于漂浮状态，根据漂浮条件，浮力等于总重力，船的总重力不变，因此所受浮力不变。
3. 卸货后船身变化：卸货后船的总重力减小，由$ F_{\mathrm{浮}} = G $可知，船受到的浮力减小；根据阿基米德原理$ F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}} $，浮力减小则排开水的体积$ V_{\mathrm{排}} $减小，因此船身会上升。
4. 卸货后满载排水量的变化：满载排水量是指轮船满载时排开水的质量，是船的固有属性，与是否卸货无关，因此卸货后满载排水量不变。
【答案】
$ 4×10^9 $；不变；上升；不变
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查浮力知识的实际应用，核心是理解漂浮时浮力与重力的关系，以及排水量的概念，属于基础题型，需熟练掌握浮沉条件和阿基米德原理的应用。
【难度系数】
0.6
要解决这道题，需结合物体的浮沉条件和阿基米德原理逐步分析：首先，船满载时处于漂浮状态，总重等于排开海水的重力，可通过满载排水量计算总重；其次，船在不同水域始终漂浮，总重不变则浮力不变；卸货后总重减小，浮力随之减小，排开液体体积变小，船身会上升；满载排水量是船满载时排开水的质量，属于船的固有属性，与载货量无关。
【解析】
1. 计算船及所装货物总重：矿砂船满载时漂浮，根据漂浮条件，总重$ G = F_{\mathrm{浮}} $；由阿基米德原理，$ F_{\mathrm{浮}} = G_{\mathrm{排}} = m_{\mathrm{排}}g $。已知满载排水量$ m_{\mathrm{排}} = 40 $万吨$ = 40 × 10^4 × 10^3\ \mathrm{kg} = 4 × 10^8\ \mathrm{kg} $，$ g = 10\ \mathrm{N/kg} $，则$ G = m_{\mathrm{排}}g = 4 × 10^8\ \mathrm{kg} × 10\ \mathrm{N/kg} = 4 × 10^9\ \mathrm{N} $。
2. 船进入长江后的浮力变化：船在海水和长江中均处于漂浮状态，根据漂浮条件，浮力等于总重力，船的总重力不变，因此所受浮力不变。
3. 卸货后船身变化：卸货后船的总重力减小，由$ F_{\mathrm{浮}} = G $可知，船受到的浮力减小；根据阿基米德原理$ F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排}} $，浮力减小则排开水的体积$ V_{\mathrm{排}} $减小，因此船身会上升。
4. 卸货后满载排水量的变化：满载排水量是指轮船满载时排开水的质量，是船的固有属性，与是否卸货无关，因此卸货后满载排水量不变。
【答案】
$ 4×10^9 $；不变；上升；不变
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查浮力知识的实际应用，核心是理解漂浮时浮力与重力的关系，以及排水量的概念，属于基础题型，需熟练掌握浮沉条件和阿基米德原理的应用。
【难度系数】
0.6
20. (3分)如图1所示是卫星随火箭加速上升的情景。如图2所示是人造地球卫星沿椭圆轨道绕地球运行,卫星离地球最近的一点叫近地点,最远的一点叫远地点。
如图1卫星加速上升过程中,机械能
如图1卫星加速上升过程中,机械能
增大
(选填“增大”“不变”或“减小”);如图2人造地球卫星运行中,从远地点向近地点运行时,机械能不变
(选填“增大”“不变”或“减小”),动能增大
(选填“增大”“不变”或“减小”)。答案
20.增大 不变 增大
【点拨】本题考查动能、重力势能、机械能的大小变化,关键是掌握动能、重力势能大小的影响因素。
【解析】卫星加速上升过程中,其质量不变,速度增大,则动能增大;同时高度增大,重力势能增大;因卫星的动能与重力势能都增大,所以机械能增大;太空中是真空,卫星沿椭圆轨道绕地球运行过程中,不受空气阻力,机械能守恒,只有动能和势能的相互转化;从远地点向近地点运行时,质量不变,高度变小,势能减小,速度增大,动能增大。
【点拨】本题考查动能、重力势能、机械能的大小变化,关键是掌握动能、重力势能大小的影响因素。
【解析】卫星加速上升过程中,其质量不变,速度增大,则动能增大;同时高度增大,重力势能增大;因卫星的动能与重力势能都增大,所以机械能增大;太空中是真空,卫星沿椭圆轨道绕地球运行过程中,不受空气阻力,机械能守恒,只有动能和势能的相互转化;从远地点向近地点运行时,质量不变,高度变小,势能减小,速度增大,动能增大。
解析
【分析】要解答本题，需掌握：①动能的大小与质量和速度有关，质量越大、速度越大，动能越大；②重力势能的大小与质量和高度有关，质量越大、高度越高，重力势能越大；③机械能是动能与势能的总和，当只有动能和势能相互转化且无能量损耗时，机械能守恒。对于卫星加速上升，先分析速度和高度的变化，判断动能、重力势能的变化，进而得到机械能变化；对于卫星沿椭圆轨道运行，因处于真空环境无空气阻力，机械能守恒，再根据远地点到近地点的高度变化，判断势能和动能的变化。
【解析】1. 卫星加速上升时，质量不变，速度增大，因此动能增大；同时高度增加，重力势能增大。机械能为动能与势能之和，所以机械能增大。2. 人造地球卫星在太空真空环境运行，不受空气阻力，机械能守恒，故从远地点向近地点运行时机械能不变。从远地点到近地点，卫星质量不变，高度减小，重力势能减小，减小的重力势能转化为动能，因此动能增大。
【答案】增大；不变；增大
【知识点】动能、重力势能、机械能
【点评】本题围绕卫星运行的机械能变化展开，考查动能、重力势能及机械能的变化规律，属于基础题，核心是掌握相关影响因素和机械能守恒条件，难度较低。
【难度系数】0.6
【解析】1. 卫星加速上升时，质量不变，速度增大，因此动能增大；同时高度增加，重力势能增大。机械能为动能与势能之和，所以机械能增大。2. 人造地球卫星在太空真空环境运行，不受空气阻力，机械能守恒，故从远地点向近地点运行时机械能不变。从远地点到近地点，卫星质量不变，高度减小，重力势能减小，减小的重力势能转化为动能，因此动能增大。
【答案】增大；不变；增大
【知识点】动能、重力势能、机械能
【点评】本题围绕卫星运行的机械能变化展开，考查动能、重力势能及机械能的变化规律，属于基础题，核心是掌握相关影响因素和机械能守恒条件，难度较低。
【难度系数】0.6
