为了监测水库的水位,小明设计了利用电子秤显示水库水位的装置。该装置由长方体A和B、滑轮组、轻质杠杆CD、电子秤等组成,且杠杠始终在水平位置平衡,OC:OD=1:2,如图所示。
已知A的体积为0.03m3,A所受的重力600N,B所受的重力为110N;当水位上涨到与A的上表面相平时,水面到水库底部的距离h=20m。不计滑轮和绳的重力与摩擦。已知水的密度为1x103kg/m3.求:
(l)水库底部受到水的压强;
(2)A受到的浮力;
(3)此时电子秤受到B对它的压力。
如图所示是一种电压力锅简易原理图,A为密闭锅体,锅盖面积为400cm2。R1为工作时的加热电阻,L为指示灯,其电阻为20Ω,R2为保温电阻,S1为电源开关,S2为压力开关,闭合S1后,电路通过R1对电力压力锅加热,当锅内气体压强达到设定值时,水开始沸腾,锅底向下移动,压力开关与触点a断开,并与 b点接通,起到控压控温的目的,此时保温电路的总功率为20W。
表一 水的沸点T与气体压强p 的关系 |
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T/℃ |
100 |
105 |
110 |
112 |
114 |
116 |
118 |
120 |
p/kpa |
101 |
121 |
143 |
154 |
163 |
175 |
187 |
199 |
表二 电压力锅的铭牌 |
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额定电压 |
加热功率 |
压强设定值 |
220 V |
1000W |
175kpa |
(1)当锅内121kpa时,锅内气体对锅盖的压力是多少?
(2)保温电阻R2的阻值多大?
(3)已知锅内水的质量为m,初温为T0、比热容为c,为了求出电压锅从开始加热到锅气压到设定值时的效率,只要测出闭合开关S1到电路中 的时间为t,就可推导出效率的表达式η= (用已知量表示)
由某种合金制成的两个大小不同的工艺品,其中一个实心,一个空心。小明为判定哪个是空心的,进行了如下实验。(已知ρ水 = 1.0 g/cm3,取g = 10 N/kg)
【实验过程】将下列实验步骤中空白处补充完整。
①用弹簧测力计测出小工艺品的重力G1 = 2 N。
②将挂在测力计下方的小工艺品浸没水中,小工艺品受到 个力的作用,此时测力计的示数F1 = 1.6 N,则浮力F浮 = N。
③用测力计测出大工艺品的重力G2 = 3 N。
④如图所示,将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中,测力计的示数F2 = N。
⑤合金的密度ρ = g/cm3,则 (选填“大”或“小”)工艺品是空心的。
【拓展应用】空心工艺品空心部分的体积是 cm3。
利用轮船上的电动机和缆绳从水库底竖直打捞出一长方体物体,下图P-t图像中表示了电动机输出的机械功率P与物体上升时间t的关系。已知0~80s时间内,物体始终以的速度匀速上升,当时,物体底部恰好平稳的放在轮船的水平甲板上。已知电动机的电压是200V,物体上升过程中的摩擦阻力不计,g取10N/kg。求:
(1)湖水的深度h1,甲板离水面距离h2 。
(2)物体的质量m,长度,体积V 。
(3)若电动机电能转换为机械能的效率为80%,求在0~50s内,电动机线圈中电流的大小。
如图(a)所示,实心正方体A、B放置在水平地面上,受到的重力分别为20牛和60牛,A的边长为0.2米,B的边长为0.3米.
①求正方体A对水平地面的压力FA.
②求正方体B对水平地面的压强pB.
③若在正方体A、B上分别放置与A、B底面积相等、材料相同的长方体物块C和物块D,如图(b)所示,如果它们的高度h相等,正方体A和B对水平地面的压强分别为pA′和pB′.请通过计算比较它们的大小关系及其对应的h的取值范围.
高压锅是家庭厨房中常见的炊具,利用它可以将食物加热到100℃以上.它省时高效,深受消费者欢迎.图(甲)为高压锅的构造,图(乙)为水的沸点与气压的关系图象.(g取10N/Kg,大气压为1标准大气压即105Pa).
(1)说出高压锅为什么能将食物加热到100℃以上?
(2)若高压锅出气孔的截面积约12mm2,压在出气孔上的安全阀的质量为84g.通过计算并对照图象说明利用这种高压锅烧水时,最高温度大约是多少?
(3)假若要把这种高压锅向西藏地区销售,用这种高压锅烧水时,要达到同样的最高温度,你认为需要做哪方面的改进,如何改进?
高压锅的锅盖通过几个牙齿似的锅齿与锅镶嵌旋紧,锅盖与锅之间有橡皮制的密封圈,不会漏气.锅盖中间有一排气孔,上面套着类似砝码的限压阀将排气孔堵住,当加热高压锅(锅内有水、食物),锅内气体压强增加到一定程度时.气体就会把限压阀顶起来,蒸气即可从排气孔排出锅外,这样就不会因为锅内压强过大而造成爆炸,以确保安全(如图1 0).已知高压锅的限压阀的质量为100.8g,排气孔的面积为7mm2).求:
①锅内气体的压强最大可达多少?
②设锅内压强每增加3.6×103P a,水的沸点就相应的增加1℃,则锅内的最高温度可达多高?(g取1 0N/k g:外界大气压强为1标准大气压,计算时取1×105Pa)
放置在水平地面上的两个物体A和B均为质量分布均匀的实心正方体,正方体A的边长为0.1米,密度为0.8×103千克/米3,正方体B的边长为0.2米,密度为0.5×103千克/米3.求:
①正方体A对水平地面的压强.
②在保持正方体A、B原有放置方式的情况下,若沿竖直方向或者水平方向截取物体,使它们对水平地面的压强相等.表中有两种方案,请判断这两种方案是否可行,若认为可行,计算所截取的长度(或厚度).
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内容 |
判断 (选填“行”或“不行”) |
方案一 |
从正方体A的侧壁竖直截取一部分 |
不行 |
方案二 |
从正方体B的上方水平截取一部分 |
行 |
③计算截取的长度(或厚度).
如图所示,底面积为200cm2的容器底部有一固定轻质弹簧,弹簧上方连有一边长为10cm的正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,当容器中水深为20cm时,木块A有的体积浸在水中,此时弹簧恰好处于自然状态,没有发生形变.(不计弹簧受到的浮力,g取10N/kg)
求:(1)此时容器底部受到的水的压强;
(2)木块A的密度;
(3)向容器内缓慢加水,直至木块A刚好完全浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,求此时弹簧对木块A的作用力F1是多大?容器底部受到水的压强变化了多少?
如图所示,在柱形容器内装有适量的水,水对容器底的压强为p,将质量为0.05kg的木块浸没在水中,用细线系在容器底,此时水对容器底的压强为1.5p,细线对木块的拉力是容器底所受水的压力的1/5,则木块的密度为 kg/m3.(g取10N/kg)
如图所示,边长为a、密度均匀的正方体物块静止于河岸边,在BB′边上施加一个力F使其绕DD′边转动掉落于河水中,它漂浮时露出水面的高度为h,水的密度为ρ,则下列说法中正确的是( )
A.物块的密度为 |
B.物块的重力为(a﹣h)ρga |
C.物块漂浮在水面时底面受水的压强为ρg(a﹣h) |
D.为了使物块掉落于河水中,力F至少是 |
小博想模拟同一艘轮船在海洋和河流中的沉浮情形.她将小铁块B固定在木块A上面代表“轮船”.用相同烧杯盛装等质量的水和盐水代表“河流”和“海洋”,放在水平桌面上,如图所示.第一次将AB放在水中,发现A的上表面恰好与液面相平;第二次放在盐水中,发现A的上表面露出了液面.则下面说法正确的是( )
A.由模拟实验可知,轮船由河流航行到海洋将下沉 |
B.AB在水中悬浮,在盐水中漂浮 |
C.AB在水中所受的浮力大于在盐水中所受的浮力 |
D.两烧杯底部所受液体的压力相等 |
如图所示,底面积不同的圆柱形容器A和B分别盛有甲、乙两种液体,两液面相平且甲液体的质量大于乙液体的质量.则此时液体对各自容器底部的压强pA、pB和液体对各自容器底部的压力FA、FB的关系是( )
A.pA<pB,FA=FB | B.pA<pB,FA>FB | C.pA>pB,FA=FB | D.pA>pB,FA>FB |
归纳式探究:
叶子探究在温度为0℃条件下,一定质量的氮气的压强和体积的关系.她将压强由1.013×l05Pa增加到1.013×108Pa的过程中,得到如下实验数据(其中a、b对氮气来说是常数):
P/Pa |
V/m3 |
PV/Pa•m3 |
/Pa•m3 |
1.013×105 |
2.24×10﹣2 |
2.3×103 |
2.3×103 |
1.013×107 |
2.24×10﹣4 |
2.3×103 |
2.3×103 |
5.065×107 |
0.62×10﹣4 |
3.1×103 |
2.3×103 |
1.013×108 |
0.46×10﹣4 |
4.1×103 |
2.3×103 |
(1)由上述实验数据可以得到如下公式: ="K" (K为常数),其中K= (写上单位).由数据形式变为公式形式运用了 法.
(2)在压强由1.013×105Pa增加到1.013×107Pa的过程中,我们可以将公式简化为 ,则这时的p﹣V关系可以用图象中的图线 来表示.
(3)实验中若氮气的压强为1.013×106Pa,则它的体积为 .