競賽與中考復(fù)習(xí)第二講

競賽與中考復(fù)習(xí)第二講：密度壓強浮力一、選擇題1.下圖所示的做法中，為了減小壓強的是（）重型載重汽車安裝多個輪胎壓路機碾子質(zhì)量很大運動員穿的冰鞋裝有冰刀斧子有很窄的刃重型載重汽車安裝多個輪胎壓路機碾子質(zhì)量很大運動員穿的冰鞋裝有冰刀斧子有很窄的刃DABCD圖2-12.在汽車交通事故中，對司機和乘客造成的傷害往往由“二次碰撞”（汽車碰撞后又發(fā)生的乘客跟車身的碰撞）所引起。有些小汽車駕駛室前排乘車人前方安裝了一個新型裝置，在緊急情況下，車受到正面撞擊時，從這種裝置中會自動彈出一個氣囊，氣囊能夠?qū)θ擞辛己玫谋Ｗo作用，如圖2-2所示。主要原因是〔〕A氣囊可以減小人的慣性B氣囊的緩沖作用，使人承受的沖擊力大大減小C氣囊可以減小車速從而保護車輛不受破壞圖2-2D人與儀表板、擋風(fēng)玻璃不能直接相撞圖2-23.圖2-3是家用煤氣灶灶頭的示意圖。使用時打開煤氣閥門，擰動點火裝置，煤氣和空氣在進口處混合，流向燃燒頭被點燃，而煤氣不會從進口處向空氣中泄漏，其原因是（）圖2-3（A）進口處煤氣流速小，壓強大于大氣壓強。圖2-3（B）進口處煤氣流速小，壓強小于大氣壓強。（C）進口處煤氣流速大，壓強大于大氣壓強。（D）進口處煤氣流速大，壓強小于大氣壓強。4.在某海濱浴場中，水底有一條布滿石頭的按摩石道，在海水中游泳的人沿按摩石道由深水走向淺水的過程中，以下體驗和分析合理的是〔〕A腳越來越疼，是因為水底對人的支持力越來越大B腳越來越疼，是因為人受到的重力越來越大C腳越來越不疼，是因為人越來越輕D腳越來越不疼，是因為水底對人的支持力越來越大5．我們知道，冰塊漂浮在盛水杯的水面上，當(dāng)冰塊融化成水時，杯中的水面不變；若將水杯中的水換成其他液體，冰塊融化后液面變化不相同。為了驗證自己的分析，小剛在冷飲店買了一杯濃桔子汁，請店員為他加入冰塊后剛好不會溢出，待冰塊完全熔解，杯中桔汁（）A.將會溢出B.液面將會下降C.仍然剛好不會溢出D.無法確定6.在1978年夏天，法國、意大利、西班牙等國家的科技工作者曾乘坐容積為3.3×105m３的氣球升入高空，氣球內(nèi)充滿氦氣。如果氣球本身的重力(不包括氦氣)是它在低空所受浮力的1/4，已知低空空氣的密度為0.00129t/m３，氦氣的密度為0.00018t/m３，那么該氣球在低空飛行時，可吊起的重物質(zhì)量至多是〔〕A259.9tB319.3tC274.7tD以上答案均不正確7.測定血液的密度時不宜使用密度計，因為那樣做需要的血液量太多。巧妙的辦法是：準(zhǔn)備好幾支小試管，在試管中分別裝入密度不同的淡藍色硫酸銅溶液，然后只需從人體中抽取很少量的血液，分別在每一支試管中滴入一、兩滴血液，分析人員看到哪一支試管中的血滴不下沉也不上浮，懸在硫酸銅溶液中，就可以肯定血液的密度正好與這支試管中硫酸銅溶液的密度相同。作出上述判斷的依據(jù)是〔〕A液體內(nèi)部壓強的規(guī)律B阿基米德原理C物體的浮沉條件D不是以上三個規(guī)律8.由于長期的河道淤塞，黃河下游的河床已被抬高。沿河農(nóng)民通常采用如圖2-4所示的方式，引黃河水來灌溉農(nóng)田。有關(guān)這種引水灌溉方式，下列說法中錯誤的是（）A.這種取水灌溉方式利用了連通器原理B.使用時B端管口必須低于A處水面C.使用時先將管道中灌滿水D.高度差Ｈ越大，管道中的水流得就越快農(nóng)田灌溉的剖面示意圖農(nóng)田灌溉的剖面示意圖圖2-4二、填空題1.在海拔3000m以上的高原地區(qū)，汽車發(fā)動機的冷卻水容易沸騰，是因為高原地區(qū)氣壓

于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，水的沸點

于100℃。而人在該地區(qū)吸氣困難，與在平原相比，吸氣時肺的容積要擴張得更

些，肺內(nèi)的氣壓要變得更

些（以上各空填“大”或“小”）。2.拖拉機的履帶是由一塊塊的金屬板連接而成的，每塊金屬板上都有一兩條凸起的棱，金屬板的作用是，而凸起的棱的作用是。圖2-5圖2-53.為了方便盲人行走，在馬路兩旁的人行道上鋪設(shè)了有凸棱的盲道，如圖2-5所示．李剛在盲道上行走，感覺到腳有些不舒服．從物理學(xué)角度分析，這是因為：走在盲道上，腳與地面的__________減小了，從而增大了___________．圖2-6圖2-64.湖北神農(nóng)架科學(xué)考察隊在叢林深處松軟平整的泥地上發(fā)現(xiàn)“野人”行走時留下的新鮮腳印，隊員小明用方格紙描下了“野人”的腳印，如圖2-6所示，并測出腳印深2cm．已知方格紙每小格的邊長是3cm，則“野人”每只腳的面積為cm2(不滿一格的以半格計)．一般情況下，人的身高大約是腳長的7倍，照此推算“野人”身高大約為m．為了估測“野人”的質(zhì)量，小明從背包中拿出一個邊長為5cm的正方體鋁塊，放在“野人”腳印旁的平地上，并在鋁塊上面加巖石塊，當(dāng)鋁塊。陷入泥中的深度也為2cm時，用測力計測出鋁塊和巖石塊的總重為65N，據(jù)此小明算出“野人”的質(zhì)量為kg。(取g＝10N/kg)圖2-7ml20406080100ml2040圖2-7ml20406080100ml20406080100ml204060801006.小明同學(xué)在過生日時收到了一個內(nèi)有“生日快樂”的小水晶球，圖2-7是他用量筒、小玻璃杯來測量水晶球密度的實驗示意圖，實驗記錄表格尚未填寫完整，請你幫他完成表格中的內(nèi)容。空玻璃杯漂浮在水面上時量筒的示數(shù)/ml(2)水晶球從玻璃杯中取出放入水中時量筒的示數(shù)/ml水晶球的密度/g/cm3(1)60.0(3)(4)三、問答題圖2-8放大后的飲料圖2-8放大后的飲料吸管截面圖放大后的藥物吸管截面圖粗心的小華將口服液盒內(nèi)特制吸管弄丟了，只好拿來一根飲料吸管插入瓶中，結(jié)果她費了很大的勁才把藥液“吸”上來。后來，她發(fā)現(xiàn)這兩種吸管的形狀不一樣：飲料吸管外壁光滑，口服液吸管外壁有棱，兩種吸管的截面形狀如圖2-8所示。請你運用物理知識解釋為什么兩種吸管“吸”藥的效果不同。某工廠要修建一座煙囪。設(shè)計的煙囪基礎(chǔ)占地面積為4m2，建成的煙囪大約需要用7.5×104塊磚。對打算修建煙囪的地方進行勘測，測得這里地面所能承受的壓強為5.0×105Pa。已知建筑用磚每塊質(zhì)量約為3kg，問：這座煙囪能否按原設(shè)計修建？如果可以，說明理由；如果不行，而又必須在原地修建，可采取什么措施？3．在某地質(zhì)結(jié)構(gòu)中，地下油層的壓強為1.323×107Pa。那么：(1)從地面向此油層鉆一口油井后，地下原油能否僅靠油層自身壓力噴出地面?已知油層上表面距地面2000m。若能噴出，噴出地面的高度多高?若不能噴出，至少離地面多大距離?(2)若油層距地面2200m，油井的直徑為10cm，想讓原油噴出地面，至少需要向油層中出油口加多大的壓力?已知原油的密度ρ=0.9×103kg/m3。圖2-194．由于車輛超載，每年給我國公路造成的損失高達數(shù)百億元。汽車載重量超過標(biāo)準(zhǔn)載重量的一倍時，如果在瀝青公路上行駛一次，對路面的損壞程度相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)載重量時行駛幾百次；如果在混凝土公路上行駛一次，相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)載重量時行駛近萬次。由此可見，治理超載營運，已經(jīng)刻不容緩。國務(wù)院已頒布《中華人民共和國道路交通安全法實施條例》，此條例于2004年5月1日起施行，為治理超載營運提供了法律依據(jù)。請你從兩個方面解釋：車輛超載為什么會加快路面損壞？圖2-195．有一種氣壓保溫瓶其結(jié)構(gòu)如圖2-19所示。用手壓下按壓器，氣室上方小孔被堵住，在瓶內(nèi)氣體壓強作用下，水經(jīng)出水管流出。按壓器面積為8cm2，瓶內(nèi)水面低于出水管10cm。要將水壓出管口，瓶內(nèi)水面上方的壓強至少要多大？在按壓器上至少要加多大的壓力？（彈簧的平均彈力為1N，p0=1.01×105pa，g=10N／kg，按壓器所受重力忽略不計）圖2-106．“神舟五號”飛船返回艙是鐘形結(jié)構(gòu)的，如圖2-10所示，其底部直徑為2.8m，高約2.3m，質(zhì)量約3.2t，體積大約6.5m3。在載人飛行之前，科學(xué)家們對返回艙做了一系列陸地和海上著陸試驗。海面大氣壓p0=1.0×105Pa，海水的密度是ρ=1.03×103kg/m3，g圖2-10（1）若返回艙落入海水中，它是否會沉入海底，試計算回答。（2）在一次使返回艙從高處濺落入海水里的試驗中，返回艙入水后，當(dāng)其底部距離海面5m深時，底部受到海水的壓力多大？7如圖2-11所示，這是一種牲畜飲水用自動裝置，水箱底部有一出水孔，底蓋A平時頂住水箱的出水孔，一旦水位下降，浮球C受到的浮力減小，水就通過出水孔從水箱流入飲水槽。設(shè)計水箱的水位最高60cm，水箱出水孔橫截面積是30cm2。底蓋A及豎桿B的總質(zhì)量是400g，浮球C的質(zhì)量是600g，體積是2dm3。（g取10N/kg）（1）請寫出此裝置應(yīng)用到的物理知識（至少寫出1條）。圖2-1圖2-1160cm水箱A牲畜飲水槽BC（3）若能正常工作，請分析說明出水孔橫截面積的大小對此裝置的設(shè)計有無影響；若不能正常工作，請?zhí)岢鲆环N改進方案（只寫想法，不用計算）8家庭常用的高壓鍋（圖2-12甲）與普通鍋主要不同之處在于它的密閉性好。圖2-22乙是高壓鍋的結(jié)構(gòu)示意圖，它的蓋子上應(yīng)有三個氣孔，帶有活塞的氣孔1使鍋內(nèi)與外界連通，此時鍋內(nèi)氣壓與外界大氣壓強相等（外界大氣壓為1.0×105Pa），當(dāng)鍋內(nèi)溫度升高至100℃時，鍋內(nèi)氣體會把氣孔1的活塞頂起，這時鍋被密封。鍋內(nèi)溫度繼續(xù)升高，氣體壓強增大，當(dāng)壓強增至最大值時，氣體就會沖開氣孔2上的限壓閥。氣孔3正常情況下無作用，圖2-22乙中未畫出。設(shè)鍋內(nèi)氣壓每增加3.6×103Pa，水的沸點相應(yīng)增加1℃。鍋內(nèi)水的初始溫度為20℃。限壓閥被沖開前，鍋內(nèi)水在升溫階段單位時間內(nèi)升高的溫度相同。（1）鍋內(nèi)溫度升高到110℃時，鍋內(nèi)的氣壓是多大？甲圖2-12甲圖2-12乙氣孔2氣孔1限壓閥活塞（3）若“壓強每增加3.6×103Pa，水的沸點相應(yīng)增加1℃”這一條件以及限壓閥的質(zhì)量和氣孔2的面積均未知，請用一只手表及題中的其他條件，估測出鍋內(nèi)的最高溫度。（說明：寫出鍋內(nèi)最高溫度的表達式，并指出表達式中各測量量的含義。）9.海洋打撈技術(shù)中常用浮筒打撈海底沉船。充滿海水的浮筒靠自重下沉，向沉入水中的浮筒內(nèi)充氣，將浮筒內(nèi)海水排出，浮筒即產(chǎn)生上舉力。浮筒為鋼制的空心圓柱體，其圓柱面的外半徑r=5m，圓柱體高度L=12m，其質(zhì)量為2×105kg。某海域有一艘失事沉船，打撈人員需先用聲吶（一種發(fā)射聲波的儀器）探測沉船的深度，在沉船正上方的海面上向沉船發(fā)射聲波，測得聲波從發(fā)出至接收到反射波的時間是0.1s，海水中的聲速為1500m/s，，（1）給浮筒充氣的氣體壓強至少應(yīng)是多大？（2）經(jīng)過海下勘測，通過計算機模擬運算可知，大約需4×107N的力才能將沉船打撈起來，若用浮筒打撈，至少需要多少個這樣的浮筒？海面大氣壓p0=1.0×105Pa，海水的密度是ρ=1.03×103kg/m3。圖2-13A2-H2-B2-h2-10．我們已經(jīng)知道，肺活量是一個人做最大吸氣后再做最大呼氣所呼出的氣體的體積，單位是毫升（ml）。圖2-13所示的是一種測定肺活量的實用方法，圖中A為倒扣在水中的開口薄壁圓筒，測量前排盡其中的空氣（即測量前筒內(nèi)充滿水）。測量時，被測者吸足空氣，再通過B盡量將空氣呼出，呼出的空氣通過導(dǎo)管進入A內(nèi)，使A圖2-13A2-H2-B2-h2-（1）此時圓筒內(nèi)氣體的體積。（2）此時筒內(nèi)氣體的壓強。（3）“肺活量體重指數(shù)”是人體重要的呼吸機能指數(shù)，它主要通過人體的肺活量與體重的比值來反映肺活量和體量的相關(guān)程序，用以對不同年齡、性別的個體與群體進行客觀的定量比較分析。肺活量體重指數(shù)=肺活量/體重，單位是ml/kg我國初三年級男生肺活量體重指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)：67以上為優(yōu)秀；50-66為良好；33-49為及格；32以下為不及格。如果體重60kg的小強用上面的肺活量儀測活量，測得H=18cm，已知筒A的質(zhì)量為200g，橫截面積為200cm2，請計算他有肺活量體重指數(shù)是多少？物理課外活動小組的同學(xué)利用所學(xué)習(xí)的知識，測量一件用金銅合金制成的實心工藝品中含金量。他們用天平測出工藝品的質(zhì)量是600g，用量杯測出工藝品的體積是50cm3。通過查課本中的密度表知道金的密度是19.3g/cm3、銅的密度是8.9g/cm3。老師告訴他們這兩種金屬制成合金后，原來兩種金屬的體積之和就等于現(xiàn)在合金的體積。請你和課外活動小組的同學(xué)一起用測量出和查到的數(shù)據(jù)，求出這件工藝品中含金量(質(zhì)量數(shù))的百分比。圖2-圖2-1512.養(yǎng)金魚的人有一個給魚缸換水的簡便方法：用一根較長的橡膠管，將管內(nèi)注滿水，用手堵住管的兩端后，一端伸入到魚缸的水中，另一端放在魚缸外低于魚缸底部的位置，放開手后水可以自動流出(或是將管的一端插入魚缸水中，從另一端吮吸，待水充滿橡膠管后將這端垂下，水也會自動從管中流出。汽車司機從油箱中向外吸油時也常用這種方法)。這種現(xiàn)象叫虹吸現(xiàn)象。平時我們認為水只能從高處自動地流向低處，為什么在虹吸現(xiàn)象中，水卻能在管內(nèi)流向高于魚缸內(nèi)水面的位置后又從管的另一端流出呢?發(fā)生虹吸現(xiàn)象應(yīng)具備什么條件呢?請你用所學(xué)過的物理知識解釋。13．類比水壓是形成水流的原因，李楠同學(xué)猜想,血液在血管內(nèi)流動時也需要一定的壓力差來維持。假設(shè)血液勻速通過長度—定的血管時，受到的阻力f與血液的流速v成正比，即f=kv。那么，要想讓血液勻速流過，血管兩端就需要一定的壓力差。設(shè)血管截面積為S1時，兩端所需的壓強差為△p1；若血管截面積減少10％時，為了維持在相同的時間內(nèi)流過同樣體積的血液，壓強差必須變?yōu)椤鱬2。請你通過計算比較△p1、△p2的大小，說明血管變細可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。14.測得一個24cm高壓鍋的限壓閥的質(zhì)量是0.08kg，排氣孔的內(nèi)徑是3mm。如果用它煮水消毒，根據(jù)下面水的沸點與壓強的關(guān)系的表格，這個高壓鍋內(nèi)的最高溫度大約是多少(當(dāng)?shù)氐拇髿鈮簽?.03×105Pa)?T/℃9095100105110112114116118120122124126128130p/kPa7084101121143154163175187199211226239258270圖2-1615.公共廁所自動沖洗用的水箱中有一個圓柱形的浮筒P，出水管口處用一圓片形蓋子Q蓋住，兩者之間用一短鏈相連接，如圖2-16圖2-16A只要浮筒P的體積足夠大B只要浮筒P的質(zhì)量足夠小C蓋子Q必須比浮筒P的質(zhì)量小D浮筒P的橫截面積必須大于蓋子Q的橫截面積16.為了保護環(huán)境，治理水土流失，學(xué)校的環(huán)保小組設(shè)計并進行了河水含沙量的研究。第一階段是理論分析：分別以ρ水、ρ沙、ρ泥水表示水、泥沙、泥沙水的密度，以x表示每立方米泥沙水中所含泥沙的質(zhì)量〔稱做含沙量），導(dǎo)出了ρ泥水與ρ水、ρ沙、x的關(guān)系式；然后作出了泥沙水的密度ρ泥水、水隨含沙量x變化的圖象。第二階段是實驗驗證：在一個量筒里放入一定量干燥的黃土，再倒入一定量的清水，計算出含沙量x，并測出泥沙水的密度ρ泥水；接著再多次加入清水配制成不同密度的泥沙水，進行同樣的計算和測量，由此得出ρ泥水與x的多組數(shù)據(jù)；然后根據(jù)這些數(shù)據(jù)作出了表示泥沙水的密度與含沙量關(guān)系的ρ泥水-x圖象。他們驚喜地發(fā)現(xiàn)，實驗結(jié)果與理論分析是一致的。第三階段是實際測量：在一次山洪沖刷地面時，他們采集了40L的水樣，稱出其總質(zhì)量為40.56kg.此前己經(jīng)測出千燥的泥沙的密度ρ沙=2.4×103kg/m3，于是求出了洪水中的平均含沙量。（1)請你參與環(huán)保小組第一階段的工作，導(dǎo)出ρ泥水與ρ水、ρ沙、x的關(guān)系式。然后根據(jù)關(guān)系式作出泥沙水的密度ρ泥水隨含沙量x變化圖象的草圖。(2）請你參與環(huán)保小組第三階段的計算工作，求出洪水中的平均含沙量。第二章密度壓強浮力答案一、選擇題1．A2．BD3．D4．D5．A6．B7．C8．A提示與解答1.重型載重汽車安裝多個輪胎是為了減小壓強，減小路面的損壞；壓路機用質(zhì)量很大的碾子、運動員穿的冰鞋裝有冰刀、斧子有很窄的刃都是要增大壓強，故選A項。2．氣囊的作用可以避免人與儀表板、擋風(fēng)玻璃直接相撞，通過氣囊的緩沖作用，使人承受的沖擊力大大減小。BD項正確。事實上，在生活中如跳高運動員下落在墊子上、易碎物品運輸中周圍加入泡沫塑料等都是要通過緩沖減小運動員或易碎物品受到的沖擊力。3．空氣進口處，煤氣的流速大，壓強小于大氣壓強，從而造成進氣管口內(nèi)外壓強差，使空氣被壓進管內(nèi)，煤氣不會從進口處向空氣中泄漏。D項正確。4．腳的感覺取決于水底石頭對腳的壓力大小即支持力的大小。人在豎直方向受重力G、支持力F支和海水浮力F浮作用，且F支=G-F浮，其中F浮=ρ水gV排。人從深水走向淺水時，人排開的海水體積減小，所受浮力也就越來越小，海底石頭對人的支持力越來越大，故選A項。由此我們就可以理解身軀龐大的河馬為什么會在多數(shù)時間把自己一半以上的身體浸沒在水中。5．濃桔汁的密度大于水的密度，冰塊漂浮在濃桔汁上面時，由阿基米德原理知冰塊排開桔汁的體積為（m為冰塊的質(zhì)量，ρ為濃桔汁的密度）。當(dāng)這塊冰塊融化成水時，所得水的體積為。由于ρ水<ρ，可見有V2>V1，即冰融化成水的體積大于冰浮在桔汁上排開桔汁的體積。因此，這塊冰融化成水后，杯中將有水溢出．故選A項。6．在低空時充滿氦氣的氣球所受浮力為F浮=ρ空氣gV，由題設(shè)條件可知，氣球本身重力為G=F浮/4=ρ空氣gV/4充滿氦氣后，球內(nèi)氦氣的重力為G氦=ρ氦gV。設(shè)氣球在低空飛行時至多可吊起重物的質(zhì)量為m，根據(jù)平衡條件，有F浮=G+G氦+mg，所以m=(F浮-G-G氦)/g=ρ空氣V-ρ空氣V/4-ρ氦V=(34ρ空氣-ρ氦)V=(34×0.00129-0.00018)×33×104t=259.9t。A項正確。7．若血滴懸浮在某硫酸銅溶液中，由物體的浮沉條件知此時血滴重力與所受浮大小相等，且血滴體積等于排開硫酸銅溶液的體積；而浮力等于它排開的硫酸銅溶液的重力，因此血滴的密度和該管中硫酸銅溶液的密度相等，故選A項。8．這種取水灌溉方式利用了虹吸原理，不是連通器的原理，所以A項正確。二、填空題1．??；??；大；小2．減小拖拉機對地面的壓強；增大履帶與地面之間的摩擦。3．接觸面積（或受力面積）；壓強4．369；1.89；95.95．66．(1)30.0；（2）水晶球放入玻璃杯中漂浮在水面上時量筒的示數(shù)/ml；（3）40.0；（4）3.0提示與解答1．標(biāo)準(zhǔn)大氣壓是在0℃、緯度45°、晴天時海平面上的大氣壓強，大氣壓強隨海拔高度增大而減小，因此高原地區(qū)氣壓小于1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，水的沸點等于100℃，水的沸點隨大氣壓強減小而減小，因此高原地區(qū)水的沸點小于100℃；人維持正常生命活動，需要呼吸一定量的空氣（氧氣），因此高原地區(qū)與在平原相比，在高原地區(qū)吸氣時肺內(nèi)的氣壓小，其容積要擴張得更大些，人會感到呼吸困難。3．盲道上有凸棱，當(dāng)腳踩在上面時，腳與盲道接觸面積比踩在平整地面上要小，因而壓強增大，腳感覺到有些不舒服，但盲人可依據(jù)這種感覺行走。4．從圖上可數(shù)出，腳印共占約30個整格，22個半格，每格的面積為3×3=9cm2，每只腳的面積約為S人=(30+22/2)×9=369cm2；腳印長約9格，身高約為9×3×7=189cm=1.89m；鋁塊對地面壓強p=G/S=65/(5×5)N/cm2=2.6N/cm2，在相同地面上，陷入泥中的深度相同，壓強相同，即“野人”對地面壓強p人=G人/S人=M人g/S人=p，“野人”質(zhì)量M人=95.9kg。5．不論將密度計放入水中還是煤油中，密度計浮在液面時，根據(jù)浮沉條件均有F浮=G。根據(jù)阿基米德定律，有ρ水gV排水=ρ油gV排油，因此V排油/V排水=ρ水/ρ油=5/4，而V排油=V排水+ΔV，由以上兩式導(dǎo)出ΔV=V排水=Δl·S=Δl·D2，所以ρ水gV排水=ρ水g（4ΔV）=ρ水gΔlπD2。因為ρ水gV排水=mg，所以Δl=m/（πρ水D2）=6.0×10-2m=6cm，A、B兩刻線間距為6cm。6．由圖可知空玻璃杯漂浮在水面上時量筒的示數(shù)V1=30.0ml，空玻璃杯重力G1=ρ水g(V1-V0)，其中為水量筒中水的體積；水晶球放入玻璃杯中漂浮在水面上時量筒的示數(shù)V2=60.0ml，水晶球重力G2和空玻璃杯重力G1之和：G1+G2=ρ水g(V2-V0)，G2=ρ水g(V2-V1)；水晶球從玻璃杯中取出放入水中時量筒的示數(shù)V3=40.0ml，水晶球體積V=V3-V1，所以水晶球密度ρG2=/G2/gV=3.0g/cm3。三、問答題1．吸管插入藥液瓶后，由于飲料吸管的外壁光滑，它與藥液的橡膠瓶蓋緊密接觸，空氣不能進入，因此很難“吸”上藥液；而藥液吸管的外壁是有棱的(或凸凹不平)，有利于空氣的進入，在大氣壓的作用下把藥液壓入口中。2．不能；可增大基礎(chǔ)面積或采用輕質(zhì)材料3．(1)不能噴出地面。離地面距離至少是500m。(2)4.85×104N4．（1）汽車載重量超標(biāo)，對路面的壓力增大，同時增大了對路面的壓強，而加快路面損壞；（2）汽車載重量超標(biāo)，行駛中運動阻力明顯增大，要求汽車牽引力增大，因此路面受到的摩擦力增大，從而加快路面的摩損。由于大型載重汽車載重量大，對路面的壓力大，載重汽車一般安裝車輪的數(shù)目比普通汽車多，且輪胎比普通汽車寬，其目的是增大受力面積，減小汽車對路面的壓強。5．F=1.8N6．（1）不會沉入海底（2）4.1×105N7．（1）此裝置應(yīng)用到的物理知識有壓強、浮力、連通器（2）不能正常工作（3）降低水箱設(shè)計水位高度或增大浮球的體積或減小出水孔橫截面積8．（1）1.36×105Pa（2）128℃（3）鍋內(nèi)最高溫度T′=EQ\F(100oC-20℃,t1′)t2′+100℃=EQ\F(t2′,t1′)80℃+100℃；t1′:從開始加熱至氣孔1中活塞被頂起的時間；t2′:從活塞被頂起至限壓閥被頂起的時間。9．（1）m/ρ水+SH（2）p0+mg/S（3）63ml/kg提示與解答2．因為工廠修建的煙囪比較高大，對地面壓強很大，為保證安全，須事先對地面所能承受的壓強做測量。煙囪對地面的壓力F＝G＝nmg＝7.5×104×3×10N=2.25×106N按計劃修時，對地面壓強p＝＝Pa＝5.6×105Pa因為p＝5.5×105Pa＞p測＝5.0×105Pa，所以不能按原計劃修建。如果必須在原地修建，可采取增大基礎(chǔ)面積或采用輕質(zhì)材料等措施減少煙囪對地面的壓強。3．(1)由于地下油層的壓強遠遠大于大氣壓強的數(shù)值，可忽略大氣壓強的影響，有p=ρgh原油在油層壓力作用下，自噴的最大高度h=p/ρg=1.323×107/（0.9×103×9.8）m=1500m原油自噴的最大高度不超過1500m，因此地下原油無法僅靠自身壓力噴出地面。僅靠自身壓力、原油上升離地面距離至少是500m。(2)在忽略大氣壓作用的條件下，要讓原油從地下2200m深處噴出地面，要求F+pS=GF=G-pS=(ρgh′-p)S=(ρgh′-p)πD2/4=(0.9×103×9.8×2200-1.323×107)×3.14×0.12/4N=4.85×104N至少要在油層中出油口加4.85×104N的壓力，才能使原油噴出地面。請同學(xué)將大氣壓的影響考慮進去，再計算一下這兩個問題，看看差異有多大。5．手壓下按壓器前，瓶內(nèi)水面上的空間與氣室相通，而氣室則通過其上方的小孔與外界相通，所以此時瓶內(nèi)水面上方空氣的壓強與外界大氣壓相等為1atm。當(dāng)按壓器被壓下時，上述的小孔被堵塞，瓶內(nèi)氣體被封閉，體積減小，壓強增大，使出水管中的水面上升(出水管中的水面原來與瓶中水面相平)，當(dāng)瓶中封閉氣體的壓強增大到它與外界大氣壓強的差值等于出水管管口與瓶中水面的高度差的水柱所產(chǎn)生的壓強時，瓶中水被擠到出水管管口，瓶內(nèi)水將從出水管流出。當(dāng)瓶內(nèi)水恰被擠到出水管管口時，瓶內(nèi)外氣體的壓強差值等于由管口至瓶內(nèi)水面高度的水柱所產(chǎn)生的壓強，即p水=ρ水gh=1.0×103×10×0.1Pa=1×103Pa，瓶內(nèi)氣體的壓強即瓶內(nèi)水面上方的壓強為p=p0+p水=1.01×105Pa+1×103Pa=1.02×105Pa；瓶內(nèi)外氣體的壓強差也就是作用在按壓器上下兩表面的氣體的壓強差。為克服此壓強差的作用，需對按壓器加向下的壓力F水=p水S=1×103×8×10-4N＝0.8N；將按壓器按下，另外還需克服彈簧的彈力，彈簧的平均彈力F彈=1N，故在按壓器上所加的壓力至少應(yīng)為F=F水+F彈=0.8+1.0N=1.8N6．（1）若返回艙浸沒在水中，F(xiàn)浮≥ρV排g=1.03×103×6.5×10N=6.7×104N，返回艙重力G=3.2×104N，因為F浮>G，所以返回艙落入海水中會上浮最終漂浮于海面上，不會沉入海底。（2）在海面下5m深處海水的壓強p=p0+ρgh=1.0×105+1.03×103×10×5Pa=1.515×105Pa；返回艙底部受到的水的壓力F=pS=1.515×105×3.14×（2.8/2）2=9.32×105N7．（1）此裝置應(yīng)用到的物理知識有壓強、浮力、連通器。（2）以ABC為一整體進行受力分析：受到重力、上部分水向下的壓力和下部分水向上的浮力；方法一：分析當(dāng)F浮最大時，水箱的水位最大高度。平衡時有：F浮=GABC+F水壓即：ρ水gV球=mABCg+ρ水gh水SA所以h水=(ρ水V球-mABC)/(ρ水SA)=0.33mH=0.6m>0.33m所以這個自動裝置在水箱蓄滿水時，系統(tǒng)不能正常工作。方法二：分析當(dāng)水箱的水位最高為60cm時，F(xiàn)浮為多大？F浮=GABC+F水壓即：ρ水gV排=mABCg+ρ水gh水SA=28N則V排=F浮/ρ水g=2.8×10-3m3>V球所以這個自動裝置在水箱蓄滿水時，系統(tǒng)不能正常工作。（3）由上述討論可以看出，出水孔橫截面積的大小對此裝置的設(shè)計有影響，出水孔橫截面積越大，壓力越大。要使這個自動裝置在水箱蓄滿水時，系統(tǒng)仍能正常工作可以降低水箱設(shè)計水位高度或增大浮球的體積或減小出水孔橫截面積。8．（1）外界大氣壓p0=1.0×105Pa，水的沸點為100℃Δt=t2-t1=110℃-100℃=10℃p鍋內(nèi)=p0+Δp=1.0×105Pa+10℃×3.6×103Pa/℃=1.36×105Pa（2）限壓閥質(zhì)量為m=70g=0.07kg氣孔2面積為S=7mm2=7×10-6m2鍋內(nèi)最高氣壓為p鍋內(nèi)′以限壓閥為研究對象，則mg+p0S=p鍋內(nèi)′Sp鍋內(nèi)′=p0+EQ\F(mg,S)=1.0×105Pa+EQ\F(0.07kg×10N/kg,7×10-6m2)=2.0×105Pa鍋內(nèi)最高溫度T=EQ\F(p鍋內(nèi)′-p0,3.6×103Pa/℃)+100℃=EQ\F(2.0×105Pa-1.0×105Pa,3.6×103Pa/℃)+100℃=128℃（3）鍋內(nèi)最高溫度T′=EQ\F(100oC-20℃,t1′)t2′+100℃=EQ\F(t2′,t1′)80℃+100℃t1′:從開始加熱至氣孔1中活塞被頂起的時間；t2′:從活塞被頂起至限壓閥被頂起的時間。9．（1）因為圓筒漂浮在水面上，所以有F浮=G=mg又據(jù)阿基米德原理F浮=ρ水gV排所以ρ水gV排=mg,，V排=m/ρ水筒內(nèi)氣體的總體積V=V排+SH=m/ρ水+SH（2）如圖2-22，筒外水面比筒內(nèi)水面高出高度為h=V排/S=m/（ρ水S）由分析得：筒內(nèi)氣體壓強為p=（p0+ρ水gh=p0+ρ水gm/（ρ水S）=p0+mg/S（3）他的肺活量為V=V排+SH=m/ρ水+SH=200/1+200×18cm3=3800cm3=3800ml肺活量體重指數(shù)=肺活量/體重=3800/60ml/kg=63ml/kg10.分析解答（1）沉船在水中的深度給浮筒充氣的氣體壓強至少要達到水下75m深處海水的壓強，即p=p0+ρgh=1.0×105+1.03×103×9.8×75=8.57×105（Pa），相當(dāng)于用八個半大氣壓對其充氣才成。（2）浮筒排開水的體積V=πr2L，它在水中所受到的浮力是F=ρgV=ρgπr2L=1.03×103×9.8×3.14×52×12N=9.51×106N浮筒所受重力G=mg=2.0×105×9.8N=1.96×106N每個浮筒能夠產(chǎn)生的上舉力等于受到的浮力與其重力之差，即上舉力F上=F-G=9.51×106-1.96×106=7.55×106（N）打撈起沉船所需浮筒個數(shù)N=F0/F上=（4×107）/（7.55×106）=5.3即打撈起沉船至少需要6個浮筒。思路點撥本題采用的方法稱為浮筒法，它是海洋打撈技術(shù)中常用的方法之一?，F(xiàn)代大型沉船的打撈采用更先進技術(shù)，使之更加安全可靠，如“南海一號”打撈過程中，首先將沉箱入水包裹寶船，為了確保萬無一失出水，設(shè)計了“雙保險”式打撈，亞洲第一吊“華天龍”號在起吊同時，全潛駁“重任一六零一”號緩緩沒入“南海一號”沉井下部，將其慢慢頂出水面，同時采用氣囊進行助浮，施工人員將未充氣的氣囊分別均勻地安裝在沉箱的四周，在“南海一號”準(zhǔn)備起吊時，再將氣囊充足氣，產(chǎn)生巨大的浮力。11.分析解答設(shè)合金中金的質(zhì)量為m1，則銅的質(zhì)量為(600-m1)，金和銅的密度分別為ρ1和ρ2，則合金中金和銅的體積分別為V1=m1/ρ1，V2=（600-m1）/ρ2由于合金體積V=V1+V2，有m1/ρ1+（600-m1）/ρ2=V代入數(shù)據(jù)，有m1/19.3+（600-m1）/8.9=50解得合金中含金的質(zhì)量m1=288g。工藝品中含金量(質(zhì)量數(shù))的百分比為(288/600)×100%=48%思路點撥這道題目給我們一種測量合金中某種金屬含量的方法，采用這種方法必須要滿足老師所告訴的條件，如果在制成合金時，體積發(fā)生了變化，就需要考慮其他的方法了。當(dāng)然這種測量也是粗略的，對于合金中含金量的精確測定，可通過其他方法來進行，比如采用光學(xué)的方法。12.分析解答我們用圖2-2所示的裝置來說明虹吸現(xiàn)象，其中連接兩個水槽A、B的細管稱為虹吸管。當(dāng)充滿水的虹吸管將兩水槽連接起來后，水面較高的水槽B中的水將通過虹吸管流入到水面較低的水槽A中。管內(nèi)水的流動與管內(nèi)水的壓強有關(guān)。由于整個裝置都處于密閉的大氣包圍之中，裝置中的水將大氣壓強p0大小不變地向各個方向傳遞。在虹吸管的最高處取一豎直的薄液片C為研究對象，這個液片C受到水平向右的壓強p1和水平向左的壓強p2作用，如圖2-2所示。其中向右的壓強大小為p1=p0-ρgh1式中h１為虹吸管頂端薄片C與左側(cè)水槽A內(nèi)水面的高度差（左側(cè)管內(nèi)的水柱高度），ρgh1為左側(cè)管內(nèi)水柱所產(chǎn)生的壓強。若右側(cè)管內(nèi)的水柱高度為h2，則液片C受到水平向左的壓強大小為p2=p0-ρgh2由于h１＞h2，因此有p1＜p2。液片C所受向左的壓強p2大于向右的壓強p1，液片受合力向左，液片將向左移動。同理可分析從其它不同位置選取的液片，受合力方向均是使液片從B流向A的方向。所以從整體看，虹吸管內(nèi)的水將從水槽B流向水槽A，直至兩水槽的水面相平為止(如果這是可能的)。由以上分析可以看出，大氣壓的存在對產(chǎn)生虹吸現(xiàn)象起著至關(guān)重要的作用。另外，虹吸管內(nèi)充滿水及兩水槽A、B內(nèi)水面存在高度差也是必不可少的條件。思路點撥（1）虹吸現(xiàn)象中“翻越”的高度(即短管內(nèi)水柱高度h2)是有限制的，由題目分析知，液片C受到水平向左的壓強大小為p2=p0-ρgh2，若p0=1.013×105Pa，計算當(dāng)p2=0時，h2最大，h2max=p0/ρg=10.33m?？紤]到流動的粘滯阻力的因素，為了保證虹吸管正常流動，虹吸“翻越”的高度一般不超過7～8.5m。（2）由對液片的分析可知，h１比h2大的越多（即A、B內(nèi)水面高度差越大），液片兩側(cè)壓強差（壓力差）越大，管中的水流得就越快。（3）我國古代很早就懂得應(yīng)用虹吸原理。應(yīng)用虹吸原理制造的虹吸管，在中國古代被稱為“注子”、“偏提”、“渴烏”或“過山龍”。東漢末年出現(xiàn)了灌溉用的渴烏；宋朝曾公亮《武經(jīng)總要》中，有用竹筒制作虹吸管把峻嶺阻隔的泉水引下山的記載；還應(yīng)用虹吸原理制作了唧筒即戰(zhàn)爭中一種守城必備的滅火器。在日常生活中，虹吸現(xiàn)象也有許多應(yīng)用，如汽車司機常用虹吸原理從油桶中吸出汽油或柴油，河南、山東一帶應(yīng)用虹吸現(xiàn)象把黃河里的水引到堤內(nèi)灌溉農(nóng)田等。（第十五屆全國初中應(yīng)用物理知識競賽復(fù)賽試題第二題）13.分析解答人在日?；顒又?，為維持身體正常需要，血管中在相同的時間內(nèi)要流過同樣體積的血液，顯然血管越細，血液流動的速度越大，血液流動中受到的阻力越大，要想讓血液仍勻速流過，血管兩端的壓力差就越大，因此血管兩端的壓強差也就越大。假設(shè)截面積為S1時的壓強差為△p1，流速為v1，假設(shè)截面積為S2=（1-10%）S1=0.9S1時的壓強為△p2，流速為v2；依題意可列方程：kv1=△p1S1①kv2=△p2S2②由①、②兩式可得：③相同的時間內(nèi)流過同樣體積的血液，所以有：S1v1=S2v2④由④式可得⑤⑤式代入③式可得=0.9×0.9=0.81<1即△p1<△p2，說明血管變細后，維持正?；顒颖厝皇寡獕涸龈?，因此血管變細可能是誘發(fā)高血壓的重要因素之一。思路點撥（1）本題是以探究誘發(fā)高血壓可能病因作為背景的一道聯(lián)系實際的題目，解題的關(guān)鍵在于如何將一個實際問題轉(zhuǎn)化成我們熟悉的平衡模型，即維持血液勻速流動，血液受到的阻力與血管兩端的壓力差相等。（2）類比是根據(jù)兩個或兩類對象的相同、相似方面來推斷它們在其他方面也可能相同或相似的一種推理方法。在物理學(xué)習(xí)中，由一種物理現(xiàn)象，想象到另一種物理現(xiàn)象，并對兩種物理現(xiàn)象進行比較，由已知物理現(xiàn)象的規(guī)律去推出另一種物理現(xiàn)象的規(guī)律，或解決另一種物理現(xiàn)象中的問題，這是非常有效的創(chuàng)造性的思維方法。14.分析解答高壓鍋的密閉性很好，使用時高壓鍋內(nèi)氣體壓強會大于外界的大氣壓強，鍋內(nèi)水的沸點高于100℃，里面的食品容易煮熟煮爛。鍋內(nèi)氣