物理中考模拟试卷易错题(Word版 含答案)含答案
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物理中考模拟试卷易错题(Word 版 含答案)含答案
一、中考物理力学问题 易错压轴题提优(难)
1.地秤可用来称量较重的物体,它有一个较大的长方形的称量面ABB'A',如图所示,BB'的右侧是一个范围足够大的斜坡。
称量面与左侧水平地面和右侧斜坡顶部相平,称量面与它们的衔接处可近似看成无缝相接。
把地面和称量面都看成光滑的,AA'线与BB'线相距2m 。
有一根粗细均匀、横截面为正方形的实心直钢材,体积为0.02m 3,长度为2m 。
让钢材以某一速度v 匀速地从AA'线的左边沿垂直于边AA'线的方向向右运动。
当钢材的右端经过AA'线时开始计时,此后钢材对称量面的压力F 逐渐增大,t =5s 时压力恰好增至最大。
已知钢的密度ρ=7.9×103kg/m 3,g 取10N/kg ,则
(1)钢材的质量m =______kg ,钢材匀速运动的速度v =______m/s ; (2)t =2s 时,钢材对地秤的称量面压力F =______N ;
(3)t =6s 时,钢材对地秤的称量面的压强为多少帕______?并请推导出6s≤t <7.5s 的过程中,钢材对地秤称量面的压强p 与时间t 的关系式______。
【答案】158 0.4 632 1.975×105 5
7.910
10p t
⨯=
- 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]钢材的质量为
3337.910kg/m 0.02158kg m m V ρ==⨯=⨯
重量为
10N/kg 1580158kg N G mg ==⨯=
[2]钢材匀速运动,长度为2m 全部进入地秤时压力恰好增至最大,此时钢材匀速运动的速度为
0.4m/s 5s
2m s v t =
== (2)[3]t =2s 时,钢材进入地秤的称量面的长度为
0.4m/s 20.8s m s vt ''==⨯=
则钢材对地秤的称量面压力等于进入地秤段钢材的重力,即
0.8m N 632N 21580m
s F G L ''=
==⨯ (3)[4]t =6s 时,钢材进入地秤的称量面的长度为
11()0.4m/s (6s 5s 2m 1.6m )s L
v
t t =--=-⨯-=
钢材对地秤的称量面压力等于自身重力,钢材对地秤的称量面的接触面积为
113
321.6m 0.02m 810m 2m 2m
s V S L L -=⨯=⨯=⋅
钢材对地秤的称量面的压强为
513211580N
1.97510Pa 810m
G p S -=
==⨯⨯ [5]在6s≤t <7.5s 的过程中,钢材进入地秤的称量面的长度为
202m ()0.4m/s (5s)s L v t t t =--=-⨯-
钢材对地秤的称量面的接触面积为
3
222m 0.02m 0.012m 20.4m/s (5s)0.002(5m
)s V t S t L L -⨯-=⋅==-⨯-⨯
钢材对地秤的称量面的压强表达示为
5
21580N 7.910Pa 0.010.002(5)10G p S t t
⨯===-⨯--
2.探究弹簧弹性势能的表达式
如图甲,在弹簧的弹性限度内拉弹簧,拉力F 与弹簧伸长的长度Δl 之间的关系如下表:
伸长量Δl /m 0.04 0.08 0.12 0.16 拉力F /N
5
10
15
20
(1) 在图乙中描点画出拉力F 随伸长量Δl 变化的图像; (______)
(2) 拉力F 与弹簧的伸长量Δl 之间的关系式F =__________;
(3) 弹簧的弹性势能等于拉力F 所做的功,此功可类比以下方法计算:如图丙,一物体从静止开始做加速运动,在时间t 0内,其通过的路程可用图像下的阴影面积来表示; 上述弹簧的弹性势能E P 与伸长量Δl 之间的关系式为E P =____________。
【答案】
125Δl 62.5Δl 2
【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]在图乙中将表格中的数据描点,再用平滑的曲线连接,画出拉力F 随伸长量Δl 变化的图象,如图所示:
(2)[2]由拉力F 随伸长量Δl 变化的图象可以看出,拉力F 是关于Δl 的过原点的一次函数,设
F= k Δl
在表中选一个点(0.08,10)代入
10=k ×0.08
解得
k =125
所以拉力F 与弹簧的伸长量Δl 之间的关系式
F =125Δl
(3)[3]如图丙,一物体从静止开始做加速运动,在时间t 0内,其通过的路程可用图像下的阴影面积来表示
012
s vt
弹簧的弹性势能等于拉力F 所做的功,此功可类比此方法计算,如图:
上述弹簧的弹性势能E P 与伸长量Δl 之间的关系式为
211
12562.522
P E F l l l l ∆=⨯∆⨯∆=∆=
3.水平升降台面上有一个足够深、底面积为 40cm 2的柱形容器,容器中水深 20cm 则水对容器底部的压强为_____Pa ,现将底面积为 10cm 2、高 20cm 的圆柱体 A 悬挂在用绳固定的轻质弹簧测力计下端,使 A 浸入水中,稳定后,A 的下表面距水面 4cm ,弹簧测力计的示数为0.8N ,则物块的密度为_____kg/m 3,如图所示,然后使升降台上升 7cm ,再次稳定后,A 所受的浮力为_____N (已知弹簧受到的拉力每减小1N ,弹簧的长度就缩短1cm )(取 g =10N/kg ,ρ水=1×103kg/m 3)
【答案】2000 30.610⨯ 1.2 【解析】 【分析】 【详解】
[1]水对容器底部的压强:
33=1.010kg m 10N kg 0.2m=2000Pa p gh ρ=⨯⨯⨯水;
[2]物体A 下表面距水面4cm 时受到的浮力:
33-63=1.010kg m 10N kg 41010m =0.4N F gV ρ=⨯⨯⨯⨯⨯浮水排;
根据力的平衡,物体的重力:
=0.4N+0.8N=1.2N G F F =+浮弹;
物体的质量:
1.2N =0.12kg=120g 10N kg
G m g =
=; 物体的密度:
3333120g 0.6g cm =0.610kg m 1020cm
m V ρ=
==⨯⨯; [3]如图所示,然后使升降台上升7cm ,再次稳定后,可等效为将容器下部切去7cm ,将切去的7cm 水再倒入,则加入水的体积: V 加=7cm ×40cm 2=280cm 3;
而V 加=△h 弹S 容+△h 浸(S 容﹣S 柱);(△h 浸为圆柱体在水中增加的深度,弹簧缩短的量为△h 弹)
代入已知量:280cm 3=△h 弹×40cm 2+△h 浸×(40cm 2﹣10cm 2)﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
因浮力的变化量等于弹簧弹力的变化量,△F 浮=△F 弹,即 ρ水g △h 浸S 物=k △h 弹 代入已知量:
1.0×103kg/m 3×10N/kg ×△h 浸×10×10﹣4 m 2=100×△h 弹 △h 浸=10△h 弹﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②得:
△h 弹≈0.82cm ,已知弹簧受到的拉力每减小1N ,弹簧的长度就缩短1cm ,故增加的浮力为0.82N ,
原来弹簧测力计的示数为0.8N ,弹簧伸长0.8cm ; 因0.82cm >0.8cm ;故物体漂浮, 故F ′浮=G =1.2N 。
4.实行垃圾分类以来,我市各小区常会见到如图甲所示的电瓶垃圾车对垃圾进行分类清运。
若将垃圾桶看成近似的长方体,底部是边长a 为60cm 的正方形,桶高b 为100cm 。
某垃圾桶及垃圾总质量为50kg ,且均匀分布。
电瓶垃圾车的金属杆与其他附属结构质量忽略,3秒钟内垃圾桶可被金属杆绕O 点从竖直匀速拉至水平。
垃圾桶水平时,O 点到金属杆的距离为20cm ,如图乙所示。
试分析回答: (1)图乙中金属杆与垃圾桶构成了_____杠杆;
(2)图乙位置时,金属杆对垃圾桶(含垃圾)的拉力是多少_____?(g 取10N/kg ) (3)某电瓶垃圾车的电瓶组电压为48V 、最大电流为20A ,输出效率(输出功率占电源总功率的比值)为80%,试分析该电瓶垃圾车能否正常工作_____?
【答案】费力 1250N 见解析 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]如图所示,将垃圾桶当作杠杆,支点为O ,垃圾桶的自重为阻力,金属杆对垃圾桶的拉力为动力,可以看出,动力臂小于阻力臂,所以为费力杠杆。
(2)[2]垃圾桶重
5010N /500G mg kg kg N ==⨯=
如图乙位置时,阻力臂长为垃圾桶高的一半,即
2100cm
50cm 0.5m 2
L =
== 由1122F L F L =得,动力
222 1
11
500N0.5m
1250N
0.2m
F L GL
F
L L
⨯
====
(3)[3]将垃圾桶从竖直位置拉至水平,垃圾车对垃圾桶所做的功
1m0.6m
500N100J
22
W Gh
⎛⎫
==⨯-=
⎪
⎝⎭
垃圾车做功的功率
100J100
W
3s3
W
P
t
===
电瓶组的总功率
48V20A960W
P UI
==⨯=
总
电瓶组的输入功率
960W80%768W
P Pη
==⨯=
输出总
P P
>
输出
所以,电瓶垃圾车可以正常工作。
5.阅读短文,回答问题:
核潜艇
庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。
我国某核潜艇H最大潜深350m,完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮.已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m3,江水密度ρ江为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是()
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会________,将给核潜艇带来安全隐患.为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是
___________________(选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”)。
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,说明
_________________;核潜艇H所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇H航速为
8m/s 时,核潜艇H 所受的海水阻力为_________N 。
(4)该核潜艇H 浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.0×103m 3,此时核潜艇H 的总重量是多少?(请写出计算过程)
(5)该核潜艇H 在深海某区域内以某一速度匀速下降,在到达一定深度后从水舱中向外排出6t 的海水,经过一段时间,核潜艇H 以相同的速度匀速上升。
若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇H 所受阻力仅与速度有关。
则核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为_________N 。
【答案】(1)D ;(2)下沉;从水舱中向外排水;(3)力的作用是相互的;1.92×106;(4)7.21×107N ;(5)3×104N 【解析】 【分析】 【详解】
(1)[1]A .由于核潜艇要下潜到水中,会受到水的压力,这压力较大,不能用硬度小的钢材制成,A 错误;
B .核潜艇自身体积不能改变,它是通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮,B 错误;
C .核潜艇悬浮和漂浮时排开液体的体积不同,根据阿基米德原理F gV ρ=浮液排,那么所受的浮力也不相等,C 错误;
D .核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,液体的密度变小,根据阿基米德原理
F gV ρ=浮液排,排开液体的体积不变,所受的浮力变小,D 正确。
故选D 。
(2)[2]核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层,海水密度突然变小,根据阿基米德原理F gV ρ=浮液排,排开海水的体积不变,那么所受的浮力变小,在重力作用下,核潜艇将会下沉。
[3]为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是从水舱中向外排水,这样核潜艇的重力变小,不会下沉。
(3)[4]螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,螺旋桨对海水向后的力,而海水对螺旋桨向前的力,这说明力的作用是相互的。
[5]从图乙可以看到,所受的海水阻力与航速的关系可设为
2f kv =
由图乙中的数据可得到k 的大小是4310⨯,那么当核潜艇H 航速为8m/s 时,核潜艇H 所受的海水阻力是
()222
4
6
2
N s 3108m/s 1.9210N m
f kv ⋅==⨯⨯=⨯ 核潜艇H 所受的海水阻力是61.9210N ⨯。
(4)由于完全下潜到海面下后的排水量为38.2410t ⨯,那么排开这些海水的体积是
633338.2410kg 810m 1.0310kg/m
m V ρ⨯=
==⨯⨯海
海海
核潜艇的体积是
33810m V V ==⨯海核
由于露出海面的体积为331.010m ⨯,那么核潜艇排开海水的体积是
333333-8.010m -1.010m 7.010m V V V ==⨯⨯=⨯排核
这时核潜艇受到的浮力是
333371.0310kg/m 10N/kg 7.010m 7.2110N F gV ρ==⨯⨯⨯⨯=⨯浮海排
处于漂浮时,受到的重力大小等于浮力,即
77.2110N G F ==⨯重浮
此时核潜艇H 的总重量是77.2110N ⨯。
(5)[6]设核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为f ,由题意可知匀速下降时
G f F =+浮
以相同的速度匀速上升时
3-610kg 10N/kg G f F ⨯⨯+=浮
由上面两式解得4
310N f =⨯,核潜艇H 在匀速下降时所受阻力的大小为4310N ⨯。
6.某校物理兴趣小组改装了一个压力传感器,设计了如图甲所示的装置。
轻质杠杆的支点为O ,不吸水的实心圆柱体A 通过轻质细线悬于杠杆左端C 点,A 的高度h 0=50cm ,上表面与容器中的水面刚好相平,下表面与置于水平桌面上的薄壁圆柱形容器底部刚好接触但无挤压。
物体B 通过轻质细线悬于杠杆右端D 点,置于压力传感器上,压力传感器可以显示B 对其支撑面压力F 的大小。
连接杠杆和物体A 、B 间的细线承受的拉力有一定限度。
现对该装置进行测试,以500cm 3/min 的速度将圆柱形容器中的水缓缓抽出,10min 恰能将水全部抽尽,压力传感器示数随时间变化的图像如图乙所示。
杠杆始终静止在水平位置,不计杠杆、细线的重力,不计细线的形变,已知圆柱形容器底面积S =200cm 3,杠杆OC ∶OD =1∶2。
求:
(1)A 的底面积。
(2)t =0min 时刻A 所受到的浮力和t =6min 时刻圆柱形容器底受到水的压强。
(3)A 和B 的重力G A 、G B 。
【答案】(1)100cm 3;(2)50N ;2000Pa ;(3)80N ;40N 【解析】 【分析】 【详解】
(1)由图乙可知,10min 将水全部抽空,则容器中水的体积为
33500c /min 10mi m m n 5000c V =⨯=水
而
A A 0()V V V S S h =-=-水容容
则A 的底面积为
2A 03
2
5000cm 200c 1005m
cm c m 0V S S h =-=-=水
容
(2)由阿基米德浮力公式,可知t =0min 时刻A 所受到的浮力为
332A A A 010kg/m 10N/kg 0.010.550N m m F gV gS h ρρ===⨯⨯⨯=
t =6min 时刻,容器中水的高度为
A 022
A 3500c /min 6min
50c 20c 2m m m m c 0m 0010c V h h S S ⨯=-=-=--抽容
圆柱体A 所受的浮力减小量为
332A 0A A ()10kg/m 10N/kg m 0.010.30N m 3g F S h h ρ-⨯⨯⨯=∆==
此时圆柱形容器底受到水的压强为
33A A 10kg/m 10N/kg 0.22000Pa m p gh ρ==⨯⨯=
(3)杠杆始终静止在水平位置且杠杆OC ∶OD =1∶2,连接杠杆和物体A 间的细线承受的拉力大于杠杆和物体B 间的拉力;由图乙可知,第6分钟至10分钟继续抽水,但物体B 对压力传感器的支撑面压力不变,则说明第6分钟时连接杠杆和物体A 间的细线断开,物体B 的重力即为此后压力传感器的示数,即
B 04G F =
第6分钟细线未断之前,
A A A
B 0()()G F F O
C G F O
D -+∆⋅=-⋅
已知实心圆柱体A 下表面与置于水平桌面上的薄壁圆柱形容器底部刚好接触但无挤压,由杠杆平衡条件可得
A A
B 05
()()2
G F OC G F OD -⋅=-
⋅ 联立可得
B 0A A A A A B 0()()5()()2
G F OD G F F OC G F OC G F OD -⋅-+∆⋅=
-⋅-⋅ 即
A
A
50N30N
5
3
2
2
0N3
F
G
G F
-+
==
-
则可得
A
80N
G=,
B
40N
G=
答:(1)A的底面积为100cm3;
(2)t=0min时刻A所受到的浮力为50N,t=6min时刻圆柱形容器底受到水的压强为
2000Pa;
(3)A和B的重力G A、G B分别为80N、40N。
7.如图所示是“擦窗机器人”,它的质量为2kg,它的“腹部”有吸盘。
当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它能牢牢地吸在竖直玻璃上:(g 取 10N/kg)
(1)机器人竖直吸在玻璃上进行擦窗工作时,其主机内部的气压________(选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压而产生“吸力”;
(2)当擦窗机器人在玻璃板上静止时,其受到的摩擦力与________力为一对平衡力;若用真空泵继续向外抽气,则擦窗机器人受到的摩擦力____________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)若该“擦窗机器人”在重力作用下以 0.2m/s 的速度匀速向下擦窗时,摩擦力f与吸盘在此面积上对玻璃的压力F的关系是f=0.1F,已知吸盘与玻璃的接触面积为20cm2,则“擦窗机器人”对玻璃的压强是多少_______?擦窗1.5s重力做了多少功 ________?
【答案】小于重力不变 1×105Pa 6J
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,主机内部的气压减小,小于外界大气压,产生压力差,所以它能牢牢地吸在竖直玻璃上。
(2)[2]当擦窗机器人在玻璃板上静止时,处于平衡状态,在竖直方向上受到的摩擦力与重力是一对大小相等、方向相反、作用在一条直线上、作用在同一物体上的平衡力;
[3]若用真空泵继续向外抽气,擦窗机器人仍处于平衡状态,受到的摩擦力依然与其自身重力是一对平衡力,大小不变。
(3)[4]该“擦窗机器人”在重力作用下匀速向下擦窗时,受到的摩擦力等于自身重力,大小为
2kg10N/kg20N
f G mg
===⨯=
摩擦力f与吸盘在此面积上对玻璃的压力F的关系是f=0.1F,则玻璃受到的压力为
20N 200N 0.10.1
f F =
== 则“擦窗机器人”对玻璃的压强 5232200N 200N 110Pa 20cm 210m
F p S -====⨯⨯ [5]该“擦窗机器人”在重力作用下以 0.2m/s 的速度匀速向下擦窗,运动了1.5s ,由s v t
=可得下降的距离 0.2m/s 1.5s 0.3m h vt ==⨯=
重力做功
20N 0.3m 6J W Gh ==⨯=
8.阅读短文,问答问题:
2020年4月27日,“和谐号”动车第一次驶过通沪铁路张家港站,标志着我市正式跨入“高铁时代”,如图甲。
通沪铁路全长约140km ,设计时速200km/h 。
高铁运行时,每节车厢下的牵引电机同时驱动车轮工作,所以可以使列车达到很高的时速。
牵引电动机主要由定子和转子组成,运行时是由定子接收电流,使定子内的定子绕组产生旋转磁场,然后令转子绕组在该磁场中产生感应电流,最后作用转子进行转动。
为了测量列车速度,可以采用“霍尔式”传感器技术。
如图乙所示,将一非磁性圆盘固定装在列车车轮转轴上,周围均匀安装磁性较强的块状磁钢60个,霍尔元件固定在磁块附近当车轮转动,磁块与霍尔元件靠近时,磁场较强,霍尔元件输出低电流,反之输出高电流,因此随着车轮转动,霍尔元件连续输出脉冲信号。
通过整形送单片机进行信号处理即可算出车轮转速。
(1)乘客候车时要在黄线以外才能保证安全,是由于空气流速越大,________越小的原理;若“和谐号”按设计时速匀速跑完通沪铁路全程,需用时________s ;
(2)列车前进时,牵引电动机可以把________能转化为动能,其中“定子”在工作时相当于________(选填“电磁铁”、“发电机”);
(3)利用“霍尔式”测速法,单片机信号输出得到了图丙所示的I-t 图像。
已知列车车轮周长约240cm ,请结合图丙相关信息,计算列车的车轮转速为________转/min , 车速为________km/h 。
【答案】压强 2520 电 电磁铁 1250 180
【解析】
【分析】 【详解】 (1)[1]人站在安全线以内候车时,列车高速驶来,人和列车之间空气流动很快,压强较小,安全线内的人被外侧的大气压压向列车,非常危险,故应填压强。
[2]由速度公式s v t
=得 140km 0.7h=2520s 200km h
s t v === (2)[3]列车前进时,牵引电动机是通过通电导体在磁场中受力的原理使列车前进,说明是电能转化为动能的。
[4]牵引电动机运行时是由定子接收电流,使定子内的定子绕组产生旋转磁场,然后令转子绕组在该磁场中产生感应电流,最后作用转子进行转动,所以“定子”在工作时相当于电磁铁。
(3)[5][6]由题意知,列车车轮周长约240cm ,即2.4m ,车轮转一周所用时间为
4810s 600.048s t -=⨯⨯=
则车速为
2.4m 50m s 180km h 0.048s
v =
== 那么1min 车轮走过的路程为 1180km h h 3km 60s =⨯
= 则车轮转速为
33km 1250min 2.410km
v -==⨯转转
9.“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。
小邦和小册仿效曹冲,制作了一台 “浮力称”,用来称量物体的质量。
如图所示,浮力称由浮体和外筒构成,浮体包括秤盘和长度为L 0、底面积为S 0的圆柱体,浮体质量m 0=0.23kg ,外筒是足够高的、底面积为S 的圆柱形玻璃容器,容器器壁厚度可忽略不计。
向外筒中加入适量水,将浮体竖直放入水中,浮体漂浮在水面上,被称物体放在秤盘上,测出浮体的圆柱体浸入水中的深度就可以 “称”出物体的质量。
已知水的密度为ρ:
(1)当秤盘上不放物体时,浮体所受到的浮力为____________N (g =10N/kg );
(2)当秤盘上不放物体时,浮体的圆柱体浸入水中的深度h 0=___________(用S 0、m 0、ρ表示);
(3)被称物体质量m 与浮体的圆柱体浸入水中深度h 之间的关系式为m =___________(用h 、S 0、m 0、ρ表示);
(4)有同学认为,在外筒的外表面同样可以标注“浮力秤”的刻度值。
这与在浮体上标注刻度值相比较,哪种方法更好?为什么?__________________。
【答案】2.3 0
0m S ρ ρS 0 h -m 0 见解析 【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]当秤盘上不放物体时,由漂浮条件知道,此时浮体所受到的浮力
F 浮 =
G 0 =m 0 g =0.23kg ×10N/kg=2.3N
(2)[2]当秤盘上不放物体时,由阿基米德原理和漂浮条件知道
F 浮 =ρgV 排1 =
G 0 =m 0 g 则圆柱体排开水的体积为01m V ρ=
排 ,由于圆柱体的底面积为S 0 ,故此时圆柱体浸入水中
的深度 0
10000
0=V h m m S S S ρρ==排
(3)[3]当被称物体质量为m 时,整体处于漂浮状态,则由阿基米德原理和漂浮条件知道
F 浮′=ρgV 排2 =(m +m 0 )g
所以,被称物体质量m 与浮体的圆柱体浸入水中深度h 之间的关系式
m =ρS 0 h -m 0
(4)[4]在浮体上标注刻度值更好,因为浮体上的零刻度线是固定不变的,而外筒的外表面上的零刻度线与所装水量的多少有关。
10.阅读短文,回答问题:
电磁流量计
电磁流量计是利用法拉第电磁感应原理制成的用来检测导电液体流量(液体在单位时间内通过某横截面的体积)和流速的仪表。
如图甲是用来检测血流速度和血流量的电磁流量计,又称电磁血流计。
其原理如图乙所示,使用时,将血管放置于两磁极之间,金属电极A 、B 与血管壁接触,仪表与电极A 、B 相连。
血液在血管中流动时,A 、B 间就会有电压,电流通过仪表从而显示出血流速度和流量。
某实验小组用电磁血流计研究血管中血流速度与n (病人心脏血管横截面积与正常人心脏血管横截面积的比值)的关系。
测得病人心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v 与n 的
数值如下表:
n
1.00 0.90 0.80 0.75 0.60 v (m/s ) 0.180 0.200 0.225 0.240 0.300
研究表明,当血液在管内匀速流动时,受到的阻力f 与血液的流速v 成正比,即f =k v ,k 为常数,血管横截面积越小,血液流速越大,受到的阻力越大,心脏的负担就越重。
(1)利用电磁流量计_____(选填“可以”或“不可以”)测量某食用油管道中油的流量;
(2)电磁流量计上的仪表是由_____改装的(选填“电压表”或“电流表”);电磁血流计的工作原理与_____(选填“电动机”、“发电机”或“电磁铁”)的工作原理相同;
(3)测得某液体的流速为0.2m/s ,流量为10﹣4m 3/s ,则管子的横截面积为_____m 2;
(4)根据表中数据可知,当n =0.5时,v =_____ m/s ; (5)心脏主动脉血管的横截面积变化时,心脏推动血液流动的功率P 随n 的变化而变化。
若当n =1时,心脏推动血液流动的功率P =P 0,则当n =0.5时,心脏推动血液流动的功率P =_____P 0。
【答案】不可以 电流表 发电机 5×10-4 0.36 4
【解析】
【详解】
(1)[1]电磁流量计是将血液当作导体来进行测量的,而食用油是绝缘体,因此利用电磁流量计不可以测量某食用油管道中油的流量;
(2)[2]根据图甲可知,仪表与电阻串联,因此仪表是电流表改装而成;
[3]根据图甲可知,电路中没有电流,因此其原理是电磁感应,即与发电机原理相同;
(3)[4]已知v =0.2m/s ,血流量为10−4 m 3/s ,所以血管的横截面积:
S =v 血流量 =4310m /s 0.2m /s
=5×10−4m 2; (4)[5]根据表中数据可知,n 与v 的乘积不变,因此n 与v 成反比,即nv =0.18;当n =0.5时,
v =0.180.5
m/s=0.36m/s ; (5)[6]由f=kv 和P=Fv 可知,心脏推动血液流动的功率P =kv 2,故P 与速度的平方成正比,而n 与v 成反比,因此P 与n 的平方成反比;故n =1时,心脏推动血液流动的功率P=P 0,则当n =0.5时,心脏推动血液流动的功率:
P =21n
P 0=22P 0=4P 0。
二、中考物理电学问题 易错压轴题提优(难)
11.阅读短文,回答问题
热电效应
1821年,德国物理学家塞贝克发现在两种不同的金属所组成的闭合回路中,当两接触处的温度不同时,回路中会产生电流,称为“塞贝克效应”。
其基本情况可用如图甲所示热电偶电路实验来描述:把1根铁丝的两端分别与2根铜丝相连接,再与一只小量程的电流表串联成闭合电路,然后把铜、铁丝的一个接点D 放在盛有冰水混合物的杯中,另一个接点G 用火焰加热时,发现电流表的指针会发生偏转,闭合电路中会产生电流。
1834年,法国实验科学家珀尔帖又发现了它的相反情况:两种不同的金属构成闭合回路,当回路中通有直流电流时,两个接头的温度不同,一个接头温度会升高,另一个接头温度会降低,从而产生温差,称为“珀尔帖效应”。
1837年,俄国物理学家愣次又发现,改变电流方向后,原来温度升高的接头变成温度降低,而温度降低的接点变成升温。
根据上述原理可以制作出一种电子制冷箱,其结构可简化为:将P 型半导体与N 型半导体用铜板连接,再用导线连成一个回路,铜板和导线只起导电作用,为了取得更好的效果,实际的电子制冷箱是把多对P 、N 型半导体连接起来的(如图乙)。
在回路中接通电流后,一个接点变冷(箱内部),另一个接头散热(箱外部)。
(1)图甲中的热电偶实际上是一个电源,它的电能是由_________能转化而来的; (2)电子制冷箱是根据_________效应原理工作的,使用_______(直流/交流)电源供电;
(3)如果想利用上述电子制冷箱来制热,最简便的方法是_______;
(4)在图乙中多对P 、 N 型半导体对是_______ (串联/并联)连接的。
【答案】内 珀尔帖 直流 改变电流的方向 串联
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]由材料可知,热电偶消耗了内能,转化成了电能,热电偶的电能是由内能转化来的;
(2)[2][3]由材料可知,电子制冷箱是根据珀尔帖效应原理工作的;在回路中接通电流后,一个接点变冷(箱内部),另一个接头散热(箱外部),说明通过电子制冷箱的电流的方向不变,使用直流电源供电;
(3)[4]如果想利用上述电子制冷箱来制热,可以改变通过用电器的电流的方向;
(4)[5]由题意可知,电路中只有一个回路,因此多对PN 型半导体对是串联连接的。
12.如图甲所示为自动恒温箱,内部的电路由控制电路和加热电路两部分组成,简化后的电路图如图乙所示。
控制电路中的电源两端电压为12V ,定值电阻R 1的阻值为5kΩ,R 2为装在恒温箱内的热敏电阻,工作环境的温度为15℃左右.如图丙所示为R 2阻值随温度变化的图像。
电压鉴别器接在控制电路的A 、B 两点间,当热敏电阻R 2的阻值发生变化时,A 、B 间的电压U AB 随之发生变化.电压鉴别器可通过内部的电磁继电器控制加热电路中开;关S 的通断。
当U AB 小于2V 时,鉴别器将使加热电路中开关S 闭合,使加热电路的电热丝通电而发热,从而使箱内温度升高;当U AB 大于3V 时,鉴别器将使开关S 断开,停止加热.在分析电路时,可将电压鉴别器内部视为断路。
则:
(1)当恒温箱内部的温度为25℃时,通过热敏电阻R 2的电流为_______A 。
(2)该恒温箱内的温度将保持在怎样的范围是___℃~___℃。
(3)若想使此恒温箱内的最高温度升高一些,在鉴别器功能和热敏电阻不变的条件下,可采取怎样的措施:___。
【答案】4.8×10-4 20 35 减小定值电阻R 1的阻值
【解析】
【详解】
(1)[1]由图乙知,R 1、R 2串联,由图像知,当恒温箱内部的温度为25°C 时,R 2=20kΩ,此时电路总电阻为:
R =R 1+R 2=5kΩ+20kΩ=25kΩ=2.5×104Ω,
通过热敏电阻R 2的电流为:
4412V =4.810A 2.510Ω
U I R -=
=⨯⨯; (2)[2][3]当U 1=2V 时, U 2=U -U 1=12V-2V=10V ,。