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17. 如图所示一个平底水杯的质量为 330 g,底面积为 30 cm²,放在水平桌面上,水杯中装有 400 g 水,水面上漂浮着一块质量为 20 g 的冰块,水深为 10 cm。关于下列结论:
①水对杯底的压力为 4.2 N
②冰块排开水的质量为 20 g
③水杯对水平桌面的压强为 $2.5 × 10^3\ \mathrm{Pa}$
④冰块漂浮时排开水的体积小于冰块熔化成水的体积
其中正确的是(
A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
①水对杯底的压力为 4.2 N
②冰块排开水的质量为 20 g
③水杯对水平桌面的压强为 $2.5 × 10^3\ \mathrm{Pa}$
④冰块漂浮时排开水的体积小于冰块熔化成水的体积
其中正确的是(
B
)。A.①②
B.②③
C.③④
D.①④
答案
17. B 【点拨】本题考查阿基米德原理与浮沉条件的应用,属于中档题。
【解析】①水的深度 $h=10\ \mathrm{cm}=0.1\ \mathrm{m}$,水对杯底的压强 $p=\rho_水 gh =1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×0.1\ \mathrm{m}=1\ 000\ \mathrm{Pa}$;水对杯底的压力 $F=pS=1\ 000\ \mathrm{Pa} ×30×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=3\ \mathrm{N}$,故①错误;②根据漂浮的条件知,$F_浮=G=mg$,根据阿基米德原理知,浮力 $F_浮=G_排=m_排 g$,故 $m_排=m=20\ \mathrm{g}$,故②正确;③杯、冰与水的重力:$G_总=m_总 g=(0.33\ \mathrm{kg}+0.02\ \mathrm{kg}+0.4\ \mathrm{kg}) ×10\ \mathrm{N/kg}=7.5\ \mathrm{N}$,杯对水平桌面的压力 $F'=G_总=7.5\ \mathrm{N}$;杯对水平桌面的压强 $p'=\frac{F'}{S}=\frac{7.5\ \mathrm{N}}{30×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=2\ 500\ \mathrm{Pa}$,故③正确;④冰块漂浮时,浮力等于重力,根据阿基米德原理知 $F_浮=\rho_水 gV_排=mg$;根据冰熔化时质量不变,故 $m=\rho_水 V$,则 $\rho_水 gV_排=\rho_水 Vg$;即 $V_排=V$,故④错误;故选 B。
【解析】①水的深度 $h=10\ \mathrm{cm}=0.1\ \mathrm{m}$,水对杯底的压强 $p=\rho_水 gh =1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×0.1\ \mathrm{m}=1\ 000\ \mathrm{Pa}$;水对杯底的压力 $F=pS=1\ 000\ \mathrm{Pa} ×30×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=3\ \mathrm{N}$,故①错误;②根据漂浮的条件知,$F_浮=G=mg$,根据阿基米德原理知,浮力 $F_浮=G_排=m_排 g$,故 $m_排=m=20\ \mathrm{g}$,故②正确;③杯、冰与水的重力:$G_总=m_总 g=(0.33\ \mathrm{kg}+0.02\ \mathrm{kg}+0.4\ \mathrm{kg}) ×10\ \mathrm{N/kg}=7.5\ \mathrm{N}$,杯对水平桌面的压力 $F'=G_总=7.5\ \mathrm{N}$;杯对水平桌面的压强 $p'=\frac{F'}{S}=\frac{7.5\ \mathrm{N}}{30×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=2\ 500\ \mathrm{Pa}$,故③正确;④冰块漂浮时,浮力等于重力,根据阿基米德原理知 $F_浮=\rho_水 gV_排=mg$;根据冰熔化时质量不变,故 $m=\rho_水 V$,则 $\rho_水 gV_排=\rho_水 Vg$;即 $V_排=V$,故④错误;故选 B。
解析
【分析】
本题考查液体压力压强、固体压力压强、阿基米德原理及漂浮条件的应用，需逐个分析四个结论：①先计算水对杯底的压强，再结合底面积求压力；②利用漂浮条件和阿基米德原理推导排开液体的质量；③计算总重力，得到水杯对桌面的压力，再求压强；④根据冰熔化时质量不变，推导排开体积与熔化后水的体积关系。
【解析】
①水的深度 $h=10\ \mathrm{cm}=0.1\ \mathrm{m}$，水对杯底的压强：
$p=\rho_水 gh=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.1\ \mathrm{m}=1000\ \mathrm{Pa}$，
水对杯底的压力：$F=pS=1000\ \mathrm{Pa}×30×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=3\ \mathrm{N}$，故①错误；
②冰块漂浮，根据漂浮条件 $F_浮=G_冰$，由阿基米德原理 $F_浮=G_排=m_排 g$，得 $m_排=m_冰=20\ \mathrm{g}$，故②正确；
③总质量 $m_总=330\ \mathrm{g}+400\ \mathrm{g}+20\ \mathrm{g}=750\ \mathrm{g}=0.75\ \mathrm{kg}$，总重力 $G_总=m_总 g=0.75\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=7.5\ \mathrm{N}$，
水杯对水平桌面的压力 $F'=G_总=7.5\ \mathrm{N}$，压强：
$p'=\frac{F'}{S}=\frac{7.5\ \mathrm{N}}{30×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=2500\ \mathrm{Pa}=2.5×10^3\ \mathrm{Pa}$，故③正确；
④冰块漂浮时，$F_浮=\rho_水 gV_排=G_冰$，冰熔化后质量不变，$G_冰=G_水=\rho_水 gV_水$，因此 $\rho_水 gV_排=\rho_水 gV_水$，得 $V_排=V_水$，故④错误。
综上，正确的是②③，答案选B。
【答案】
B
【知识点】
液体压强、浮力浮沉条件、固体压强
【点评】
本题综合考查多个力学知识点，需区分液体压力与固体压力，掌握漂浮条件和阿基米德原理的应用，以及冰熔化时体积的变化规律，属于中档题，对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
本题考查液体压力压强、固体压力压强、阿基米德原理及漂浮条件的应用，需逐个分析四个结论：①先计算水对杯底的压强，再结合底面积求压力；②利用漂浮条件和阿基米德原理推导排开液体的质量；③计算总重力，得到水杯对桌面的压力，再求压强；④根据冰熔化时质量不变，推导排开体积与熔化后水的体积关系。
【解析】
①水的深度 $h=10\ \mathrm{cm}=0.1\ \mathrm{m}$，水对杯底的压强：
$p=\rho_水 gh=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.1\ \mathrm{m}=1000\ \mathrm{Pa}$，
水对杯底的压力：$F=pS=1000\ \mathrm{Pa}×30×10^{-4}\ \mathrm{m}^2=3\ \mathrm{N}$，故①错误；
②冰块漂浮，根据漂浮条件 $F_浮=G_冰$，由阿基米德原理 $F_浮=G_排=m_排 g$，得 $m_排=m_冰=20\ \mathrm{g}$，故②正确；
③总质量 $m_总=330\ \mathrm{g}+400\ \mathrm{g}+20\ \mathrm{g}=750\ \mathrm{g}=0.75\ \mathrm{kg}$，总重力 $G_总=m_总 g=0.75\ \mathrm{kg}×10\ \mathrm{N/kg}=7.5\ \mathrm{N}$，
水杯对水平桌面的压力 $F'=G_总=7.5\ \mathrm{N}$，压强：
$p'=\frac{F'}{S}=\frac{7.5\ \mathrm{N}}{30×10^{-4}\ \mathrm{m}^2}=2500\ \mathrm{Pa}=2.5×10^3\ \mathrm{Pa}$，故③正确；
④冰块漂浮时，$F_浮=\rho_水 gV_排=G_冰$，冰熔化后质量不变，$G_冰=G_水=\rho_水 gV_水$，因此 $\rho_水 gV_排=\rho_水 gV_水$，得 $V_排=V_水$，故④错误。
综上，正确的是②③，答案选B。
【答案】
B
【知识点】
液体压强、浮力浮沉条件、固体压强
【点评】
本题综合考查多个力学知识点，需区分液体压力与固体压力，掌握漂浮条件和阿基米德原理的应用，以及冰熔化时体积的变化规律，属于中档题，对学生的综合分析能力有一定要求。
【难度系数】
0.5
18. 在探究浮力的大小与哪些因素有关的实验中,当把实心长方体物块逐渐浸在水中和盐水中时实验①②③④弹簧测力计的示数分别为$F_1$、$F_2$、$F_3$、$F_4$($F_1=3.5\ \mathrm{N}$,$F_4=2.8\ \mathrm{N}$,$F_1≠F_2$),物块的密度为$4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,盐水密度为$1.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$。下列说法错误的是(
A.比较实验①②弹簧测力计示数,浮力大小跟物体浸入液体的体积有关
B.实验①中水对物块下表面的压力为$0.5\ \mathrm{N}$
C.比较实验①③,烧杯底部的上表面受到的压力改变量为$0.5\ \mathrm{N}$
D.实验③中手对弹簧测力计的拉力比实验④中手对弹簧测力计的拉力小$0.2\ \mathrm{N}$
D
)。A.比较实验①②弹簧测力计示数,浮力大小跟物体浸入液体的体积有关
B.实验①中水对物块下表面的压力为$0.5\ \mathrm{N}$
C.比较实验①③,烧杯底部的上表面受到的压力改变量为$0.5\ \mathrm{N}$
D.实验③中手对弹簧测力计的拉力比实验④中手对弹簧测力计的拉力小$0.2\ \mathrm{N}$
答案
18. D 【点拨】本题考查称重法测浮力的原理、重力的计算、阿基米德原理的应用,属于中档题。
【解析】A. 实验①②中物体浸入液体的体积不同,由于 $F_1 ≠ F_2$,根据称重法可知物块在①②中所受浮力不同,则可说明浮力大小跟物体浸入液体的体积有关,故 A 正确,不符合题意;B. 根据物块的密度和在盐水中弹簧测力计的示数可知物块的体积,设物块的重力为 $G$,体积为 $V$,$G-F_{浮盐}=F_4$,即 $\rho gV-\rho_{盐水}gV=F_4$,$V=\frac{F_4}{(\rho-\rho_{盐水})g}=\frac{2.8\ \mathrm{N}}{(4-1.2)×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$。物块的重力 $G=\rho Vg=4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg}=4\ \mathrm{N}$,物块在①中受到的浮力 $F_{浮力1}=G-F_1=4\ \mathrm{N}-3.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N}$,物块在②中受到的浮力 $F_{浮力2}=\rho_水 gV=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{N}$;B. 根据浮力产生的原因可知实验①中水对物块下表面的压力等于物块受到的浮力 0.5 N,故 B 正确,不符合题意;C. 物块在③中受到的浮力等于在②中受到的浮力 1 N,由①③物块受到浮力变化量 $\Delta F_{浮力}=1\ \mathrm{N}-0.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N}$,即烧杯底部的上表面受到的压力改变量为 0.5 N,故 C 正确,不符合题意;D. 物块在③中,弹簧测力计示数 $F_3=G-F_{浮力3}=4\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$,实验③中手对弹簧测力计的拉力比实验④中手对弹簧测力计的拉力大 $\Delta F=F_3-F_4=3\ \mathrm{N}-2.8\ \mathrm{N}=0.2\ \mathrm{N}$,故 D 错误,符合题意。
【解析】A. 实验①②中物体浸入液体的体积不同,由于 $F_1 ≠ F_2$,根据称重法可知物块在①②中所受浮力不同,则可说明浮力大小跟物体浸入液体的体积有关,故 A 正确,不符合题意;B. 根据物块的密度和在盐水中弹簧测力计的示数可知物块的体积,设物块的重力为 $G$,体积为 $V$,$G-F_{浮盐}=F_4$,即 $\rho gV-\rho_{盐水}gV=F_4$,$V=\frac{F_4}{(\rho-\rho_{盐水})g}=\frac{2.8\ \mathrm{N}}{(4-1.2)×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$。物块的重力 $G=\rho Vg=4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg}=4\ \mathrm{N}$,物块在①中受到的浮力 $F_{浮力1}=G-F_1=4\ \mathrm{N}-3.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N}$,物块在②中受到的浮力 $F_{浮力2}=\rho_水 gV=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{N}$;B. 根据浮力产生的原因可知实验①中水对物块下表面的压力等于物块受到的浮力 0.5 N,故 B 正确,不符合题意;C. 物块在③中受到的浮力等于在②中受到的浮力 1 N,由①③物块受到浮力变化量 $\Delta F_{浮力}=1\ \mathrm{N}-0.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N}$,即烧杯底部的上表面受到的压力改变量为 0.5 N,故 C 正确,不符合题意;D. 物块在③中,弹簧测力计示数 $F_3=G-F_{浮力3}=4\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N}$,实验③中手对弹簧测力计的拉力比实验④中手对弹簧测力计的拉力大 $\Delta F=F_3-F_4=3\ \mathrm{N}-2.8\ \mathrm{N}=0.2\ \mathrm{N}$,故 D 错误,符合题意。
解析
【分析】
本题是探究浮力大小影响因素的实验题，需结合称重法测浮力、阿基米德原理、浮力产生的原因等知识分析各选项。首先通过已知条件计算物块的体积和重力，再逐一分析每个选项的正确性：A选项对比①②，判断浸入体积对浮力的影响；B选项利用浮力产生的原因判断下表面压力；C选项分析烧杯底部压力改变量与浮力变化的关系；D选项计算两次弹簧测力计的拉力差，确定对错。
【解析】
设物块的重力为$ G $，体积为$ V $。根据称重法和阿基米德原理，物块在盐水中的浮力满足：$ G - F_4 = \rho_{盐水}gV $，结合$ G = \rho_{物}gV $，可得：
$ \rho_{物}gV - \rho_{盐水}gV = F_4 $
代入数据$ F_4=2.8\ \mathrm{N} $，$ \rho_{物}=4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $，$ \rho_{盐水}=1.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $，$ g=10\ \mathrm{N/kg} $，解得：
$ V=\frac{F_4}{(\rho_{物}-\rho_{盐水})g}=\frac{2.8\ \mathrm{N}}{(4×10^3 -1.2×10^3)\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3 $
物块的重力$ G=\rho_{物}gV=4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=4\ \mathrm{N} $。
选项A：实验①②中，物块浸入水的体积不同，弹簧测力计示数$ F_1≠F_2 $，根据称重法$ F_{浮}=G-F_{示} $，两次浮力不同，说明浮力大小跟物体浸入液体的体积有关，A正确，不符合题意。
选项B：实验①中，物块部分浸入水中，上表面不受水的压力，浮力等于上下表面压力差，因此水对物块下表面的压力等于浮力。物块在①中浮力$ F_{浮1}=G-F_1=4\ \mathrm{N}-3.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N} $，故下表面压力为$ 0.5\ \mathrm{N} $，B正确，不符合题意。
选项C：实验③中物块完全浸没在水中，浮力$ F_{浮3}=\rho_{水}gV=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{N} $。从①到③，浮力变化量$ \Delta F_{浮}=1\ \mathrm{N}-0.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N} $，根据力的作用相互性，烧杯底部上表面的压力改变量等于浮力变化量，即$ 0.5\ \mathrm{N} $，C正确，不符合题意。
选项D：实验③中弹簧测力计示数$ F_3=G-F_{浮3}=4\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N} $，实验④中示数$ F_4=2.8\ \mathrm{N} $，则$ F_3-F_4=0.2\ \mathrm{N} $，即实验③中手对弹簧测力计的拉力比实验④大$ 0.2\ \mathrm{N} $，而非小$ 0.2\ \mathrm{N} $，D错误，符合题意。
【答案】
D
【知识点】
浮力的影响因素、称重法测浮力、阿基米德原理
【点评】
本题综合考查浮力核心知识点，需熟练掌握称重法、阿基米德原理及浮力产生的原因，计算时要注意物理量的对应关系，避免出错，属于中档难度的浮力实验题。
【难度系数】
0.5
本题是探究浮力大小影响因素的实验题，需结合称重法测浮力、阿基米德原理、浮力产生的原因等知识分析各选项。首先通过已知条件计算物块的体积和重力，再逐一分析每个选项的正确性：A选项对比①②，判断浸入体积对浮力的影响；B选项利用浮力产生的原因判断下表面压力；C选项分析烧杯底部压力改变量与浮力变化的关系；D选项计算两次弹簧测力计的拉力差，确定对错。
【解析】
设物块的重力为$ G $，体积为$ V $。根据称重法和阿基米德原理，物块在盐水中的浮力满足：$ G - F_4 = \rho_{盐水}gV $，结合$ G = \rho_{物}gV $，可得：
$ \rho_{物}gV - \rho_{盐水}gV = F_4 $
代入数据$ F_4=2.8\ \mathrm{N} $，$ \rho_{物}=4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $，$ \rho_{盐水}=1.2×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 $，$ g=10\ \mathrm{N/kg} $，解得：
$ V=\frac{F_4}{(\rho_{物}-\rho_{盐水})g}=\frac{2.8\ \mathrm{N}}{(4×10^3 -1.2×10^3)\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg}}=1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3 $
物块的重力$ G=\rho_{物}gV=4×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=4\ \mathrm{N} $。
选项A：实验①②中，物块浸入水的体积不同，弹簧测力计示数$ F_1≠F_2 $，根据称重法$ F_{浮}=G-F_{示} $，两次浮力不同，说明浮力大小跟物体浸入液体的体积有关，A正确，不符合题意。
选项B：实验①中，物块部分浸入水中，上表面不受水的压力，浮力等于上下表面压力差，因此水对物块下表面的压力等于浮力。物块在①中浮力$ F_{浮1}=G-F_1=4\ \mathrm{N}-3.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N} $，故下表面压力为$ 0.5\ \mathrm{N} $，B正确，不符合题意。
选项C：实验③中物块完全浸没在水中，浮力$ F_{浮3}=\rho_{水}gV=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×1×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1\ \mathrm{N} $。从①到③，浮力变化量$ \Delta F_{浮}=1\ \mathrm{N}-0.5\ \mathrm{N}=0.5\ \mathrm{N} $，根据力的作用相互性，烧杯底部上表面的压力改变量等于浮力变化量，即$ 0.5\ \mathrm{N} $，C正确，不符合题意。
选项D：实验③中弹簧测力计示数$ F_3=G-F_{浮3}=4\ \mathrm{N}-1\ \mathrm{N}=3\ \mathrm{N} $，实验④中示数$ F_4=2.8\ \mathrm{N} $，则$ F_3-F_4=0.2\ \mathrm{N} $，即实验③中手对弹簧测力计的拉力比实验④大$ 0.2\ \mathrm{N} $，而非小$ 0.2\ \mathrm{N} $，D错误，符合题意。
【答案】
D
【知识点】
浮力的影响因素、称重法测浮力、阿基米德原理
【点评】
本题综合考查浮力核心知识点，需熟练掌握称重法、阿基米德原理及浮力产生的原因，计算时要注意物理量的对应关系，避免出错，属于中档难度的浮力实验题。
【难度系数】
0.5
二、非选择题(共8题,共46分)
19. (7分)小明帮妈妈洗菜、拖地时,发现家里厨房、卫生间很多地方应用到力学知识。
(1)如图1所示是厨房用的菜刀,用过一段时间后要磨一磨,磨过的刀刃很薄,通过
(2)如图2所示是厨房里的一块磨刀石,其中A面比较粗糙,B面比较细腻,要想快速磨去菜刀上凹凸不平的地方,应该选择
(3)如图3所示是安装在家庭卫生间的地漏,洗澡时,地面上的水在
19. (7分)小明帮妈妈洗菜、拖地时,发现家里厨房、卫生间很多地方应用到力学知识。
(1)如图1所示是厨房用的菜刀,用过一段时间后要磨一磨,磨过的刀刃很薄,通过
减小受力面积
增大刀刃对被切食物的压强,而刀柄做得比较宽厚,通过增大受力面积
来减小刀柄对手的压强。(2)如图2所示是厨房里的一块磨刀石,其中A面比较粗糙,B面比较细腻,要想快速磨去菜刀上凹凸不平的地方,应该选择
A
面,如果用两个磨刀面磨刀时匀速移动菜刀的力相同,则菜刀对磨刀石B
面的压力大。(均选填“A”或“B”)(3)如图3所示是安装在家庭卫生间的地漏,洗澡时,地面上的水在
重力
的作用下,流向地漏排入下水管道。如图4所示是地漏结构的剖面图,它是利用连通器
的原理防止异味进入室内。若A、D间高度为10 cm,A、C间高度为6 cm,B、C间高度为4 cm,当水不流动时,存水杯底部受到水的压强最大为800
Pa。答案
19. (1)减小受力面积 增大受力面积 (2)A B (3)重力 连通器 800
【点拨】本题考查增大和减小压强的方法、摩擦力的影响因素、连通器的应用、液体压强的计算、重力等,属于综合题,难度适中。
【解析】(1)磨过的刀刃很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;刀柄做得比较宽厚是通过增大受力面积减小压强;
(2)要想快速磨去菜刀上凹凸不平的地方,需要摩擦力比较大,在压力一定的情况下,选择比较粗糙的面,故应选择 A 面;如果用两个磨刀面磨刀时匀速移动菜刀的力相同,即刀受到的摩擦力相同,则菜刀对磨刀石 B 面的压力大;
(3)地漏的位置比地面略低,洗澡时,地面上的水在重力的作用下,流向地漏排入下水管道;根据地漏的结构图可知,存水杯上端开口,底部连通,属于连通器,当存水杯装满水时,地面上的水可以流进下水管,而下水管中的“异味”却不能通过地漏进入室内;水杯中水的最大深度:$h_{BD}=AD-AC+BC=10\ \mathrm{cm}-6\ \mathrm{cm}+4\ \mathrm{cm}=8\ \mathrm{cm}=0.08\ \mathrm{m}$,当水不流动时,存水杯底部受到水的最大压强 $p=\rho_水 gh_{BD}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×0.08\ \mathrm{m}=800\ \mathrm{Pa}$。
【点拨】本题考查增大和减小压强的方法、摩擦力的影响因素、连通器的应用、液体压强的计算、重力等,属于综合题,难度适中。
【解析】(1)磨过的刀刃很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强;刀柄做得比较宽厚是通过增大受力面积减小压强;
(2)要想快速磨去菜刀上凹凸不平的地方,需要摩擦力比较大,在压力一定的情况下,选择比较粗糙的面,故应选择 A 面;如果用两个磨刀面磨刀时匀速移动菜刀的力相同,即刀受到的摩擦力相同,则菜刀对磨刀石 B 面的压力大;
(3)地漏的位置比地面略低,洗澡时,地面上的水在重力的作用下,流向地漏排入下水管道;根据地漏的结构图可知,存水杯上端开口,底部连通,属于连通器,当存水杯装满水时,地面上的水可以流进下水管,而下水管中的“异味”却不能通过地漏进入室内;水杯中水的最大深度:$h_{BD}=AD-AC+BC=10\ \mathrm{cm}-6\ \mathrm{cm}+4\ \mathrm{cm}=8\ \mathrm{cm}=0.08\ \mathrm{m}$,当水不流动时,存水杯底部受到水的最大压强 $p=\rho_水 gh_{BD}=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 ×10\ \mathrm{N/kg} ×0.08\ \mathrm{m}=800\ \mathrm{Pa}$。
解析
【分析】本题是力学综合应用题，需结合压强、摩擦力、连通器、液体压强、重力的相关知识解题。(1)问根据压强的影响因素，压力一定时，受力面积与压强成反比，分析刀刃和刀柄的设计；(2)问根据摩擦力的影响因素，压力一定时，接触面粗糙程度越大摩擦力越大，匀速移动时摩擦力相同，结合接触面粗糙程度分析压力；(3)问利用重力使水流动，连通器的结构特点，再根据液体压强公式计算最大压强。
【解析】(1) 磨过的刀刃很薄，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大刀刃对食物的压强；刀柄做得宽厚，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小刀柄对手的压强；
(2) 要快速磨去菜刀上凹凸不平的地方，需要较大的摩擦力，压力一定时，接触面越粗糙摩擦力越大，故选择粗糙的A面；匀速移动菜刀时，摩擦力相同，B面更光滑，根据摩擦力公式$f=μ F$，接触面粗糙程度$μ$越小，压力$F$越大，因此菜刀对B面的压力大；
(3) 洗澡时，地面上的水在重力作用下流向地漏；地漏的存水杯上端开口、底部连通，利用连通器原理防止异味进入室内；存水杯底部水的最大深度：$h=10\ \mathrm{cm}-6\ \mathrm{cm}+4\ \mathrm{cm}=8\ \mathrm{cm}=0.08\ \mathrm{m}$，根据液体压强公式$p=\rho_水 gh$，得压强$p=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.08\ \mathrm{m}=800\ \mathrm{Pa}$；
【答案】(1)减小受力面积；增大受力面积 (2)A；B (3)重力；连通器；800
【知识点】压强、连通器、摩擦力
【点评】本题结合生活中的常见物品，考查力学基础知识点的应用，要求学生将物理知识与实际场景结合，理解原理并进行简单计算，难度适中。
【难度系数】0.6
【解析】(1) 磨过的刀刃很薄，是在压力一定时，通过减小受力面积来增大刀刃对食物的压强；刀柄做得宽厚，是在压力一定时，通过增大受力面积来减小刀柄对手的压强；
(2) 要快速磨去菜刀上凹凸不平的地方，需要较大的摩擦力，压力一定时，接触面越粗糙摩擦力越大，故选择粗糙的A面；匀速移动菜刀时，摩擦力相同，B面更光滑，根据摩擦力公式$f=μ F$，接触面粗糙程度$μ$越小，压力$F$越大，因此菜刀对B面的压力大；
(3) 洗澡时，地面上的水在重力作用下流向地漏；地漏的存水杯上端开口、底部连通，利用连通器原理防止异味进入室内；存水杯底部水的最大深度：$h=10\ \mathrm{cm}-6\ \mathrm{cm}+4\ \mathrm{cm}=8\ \mathrm{cm}=0.08\ \mathrm{m}$，根据液体压强公式$p=\rho_水 gh$，得压强$p=1×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×0.08\ \mathrm{m}=800\ \mathrm{Pa}$；
【答案】(1)减小受力面积；增大受力面积 (2)A；B (3)重力；连通器；800
【知识点】压强、连通器、摩擦力
【点评】本题结合生活中的常见物品，考查力学基础知识点的应用，要求学生将物理知识与实际场景结合，理解原理并进行简单计算，难度适中。
【难度系数】0.6
