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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ρ1.03×103kg/m3,江水密度ρ1.0×103kg/m3,取g10N/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1.0×103m3,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

 

(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】 (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,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,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,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 由图乙中的数据可得到的大小是,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 核潜艇H所受的海水阻力是。 (4)由于完全下潜到海面下后的排水量为,那么排开这些海水的体积是 核潜艇的体积是 由于露出海面的体积为,那么核潜艇排开海水的体积是 这时核潜艇受到的浮力是 处于漂浮时,受到的重力大小等于浮力,即 此时核潜艇H的总重量是。 (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 以相同的速度匀速上升时 由上面两式解得,核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为。  
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考点分析:
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汽车在行驶中会受到空气阻力的作用为了探究影响汽车在行驶中所受空气阻力的因素,小明和同学们提出如下猜想:

猜想1:与汽车的迎风面积S有关;

猜想2:与汽车的行驶速度v有关。

(1)他们利用仪器进行了4次实验:测得汽车以v20m/s的行驶速度,在不同迎风面积S情况下,所受到的空气阻力f。数据如下:

实验序号

1

2

3

4

迎风面积S/m2

1.0

2.0

3.0

4.0

空气阻力f/N

100

200

300

400

①图中描点作出fS的关系图线;

________

②在汽车行驶速度v一定时,fS的定量关系是f=_____________

(2)接着,他们又利用仪器进行了第5次实验:测得汽车以v30m/s的行驶速度,在迎风面积S0.5m2情况下,所受到的空气阻力f112.5N

根据上述5次实验收集的数据,你认为小明他们的实验_________(选填“能”或“不能”)验证猜想2是否正确,理由是____________________________________

(3)汽车在行驶时所受到的空气阻力除了与上述因素有关外,还可能与__________有关。(写出一个因素即可)

 

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如图甲,质量为4.5kg,边长为0.1m的正方体合金块静止在水平地面上。如图乙,用细线将合金块挂在轻质杠杆的A点处,在B点施加与杠杆垂直的力F1时,杠杆在水平位置平衡,其中OB3OA。(酒精的密度为0.8×103kg/m3,取g10N/kg)求:

(1)合金块的密度;

(2)合金块对地面的压强;

(3)拉力F1的大小;

(4)若将图甲中的合金块放入足够多的酒精中,则静止时受到的浮力。

 

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小明和小丽测量鹅卵石的密度:

(1)小明的测量方法如图A所示,其步骤:在测鹅卵石的质量时,他将天平放在水平台面上,再将游码调到“0”刻度线处,发现指针停在如图甲所示的位置。要使天平平衡,应将平衡螺母向__________(选填“左”或“右”)调,调好天平后,他进行了正确的操作,砝码和游码的位置如图乙所示,鹅卵石的质量为__________g在量筒内注入30mL的水,将系上细线的鹅卵石没入水中,水面位置如图丙所示,鹅卵石的体积为__________cm3则鹅卵石的密度为__________kg/m3

(2)小丽的测量方法如图B所示,其步骤:a.在圆柱形玻璃筒内加入适量的水,正方体塑料块漂浮在水面上,用刻度尺测出塑料块露出水面的高度h1b.将鹅卵石放在塑料块上,塑料块仍漂浮在水面上,用刻度尺测出塑料块露出水面的高度h2c.用细线将鹅卵石系在塑料块下方,然后放入水中,塑料块仍漂浮在水面上,用刻度尺测出塑料块露出水面的高度h3

鹅卵石密度的表达式为ρ______________(已知水的密度为ρ,用所测量的符号表示)

若在进行测量步骤c时,不小心将部分水沾在塑料块的上表面,测得鹅卵石的密度为ρ',则ρ________ρ(选填“>”、“=”或“<”)。

 

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小明利用2.5mL注射器、010N的弹簧测力计、刻度尺和细线来估测本地的大气压值。

(1)实验时,首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔。这样做的目的是________________

(2)如图甲,拔去橡皮帽,将活塞推至注射器筒的底端,用手沿水平方向慢慢地拉动注射器筒,当活塞开始滑动时,此时弹簧测力计示数为0.6N,则活塞与注射器筒间的摩擦力为_______N。若增加拉动注射器筒的拉力,当注射器筒水平向右加速运动过程中,弹簧测力计的示数将________(选填“增大”、“减小”或“不变”);

(3)他重新将活塞推至筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔。水平向右慢慢拉动注射器筒,当活塞开始滑动时,此时弹簧测力计示数为6.6N。然后,如图乙用刻度尺测出注射器有刻度部分的长度为________cm,则本地大气压强的测量值为_________Pa

(4)若实验过程中注射器筒内漏进了少量空气,则测得的大气压值_________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”);

(5)实验室还有10mL注射器,其活塞的横截面积为2cm2。小明认为不能采用10mL注射器来估测大气压的值,其理由是_____________________________________________

 

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小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究“浮力大小与排开液体的重力的关系”

(1)使用弹簧测力计前,应检查指针是否指在________________

(2)实验操作步骤如图所示,其中错误的步骤是_________(选填“a”、“b”、“c”、“d”或“e”)。

(3)纠正操作错误之后,用上述实验步骤中所测得的物理量表示:石块受到的浮力为__________,石块排开液体的重力为________。小明根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,同组的小华认为实验还没有结束,其理由是________________,接下来的实验操作应该是________________

 

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