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如图所示,一个内底面积为100cm2的柱形容器中盛有深度为60cm的水,水底有一...

如图所示,一个内底面积为100cm2的柱形容器中盛有深度为60cm的水,水底有一块底面积为50cm2,高6cm的长方体铝块。现用一电动机以恒定不变的输出功率把铝块提出水面并继续提升一段距离。已知铝块浸没在水中时上升速度恒为0.27m/s。铝的密度为2.7×103kg/m3g10N/kg,铝块提升过程中受到的阻力、绳子自重和摩擦等都不计。

求:(1)铝块的重力。

(2)把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间。

(3)电动机输出功率的大小。

(4)铝块完全露出水面后匀速上升的速度。

(5)铝块从浸没于水中到完全露出水面,水对容器底部压强的减小值。

 

(1)8.1N;(2)2s;(3)1.377W;(4)0.17m/s;(5)300Pa 【解析】 (1)铝块为长方体,所以铝块的体积为 V=Sh=50×10-4m2×0.06m=3.0×10-4m3 铝块的质量 m=ρ铝V=2.7×103kg/m3×3.0×10-4m3=0.81kg 铝块的重力 G=mg=0.81kg×10Nkg=8.1N (2)容器中水深60cm=0.6m,铝块高6cm=0.06m,则铝块提升到上表面与水面相平,铝块被提升的距离 s=h水﹣h铝=0.6m﹣0.06m=0.54m 由速度公式可得,把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间 (3)铝块浸没时受到的浮力 F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.0×10﹣4m3=3N 铝块匀速上升时受到的浮力、电动机的拉力与铝块的重力平衡,所以电动机对铝块的拉力 F=G﹣F浮=8.1N﹣3N=5.1N 电动机输出功率 P=Fv=5.1N×0.27m/s=1.377W (4)铝块完全露出水面后匀速上升时,电动机对它的拉力F′=G=8.1N,电动机输出功率恒定不变,则铝块露出水面后匀速上升的速度 (5)铝块从浸没于水中到完全露出水面,排开水的体积减小,水面下降,则有 V排=V=S容h 所以水面下降的高度 所以水对容器底部压强的减小值 p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-2m=300Pa 答:(1)铝块的重力为8.1N; (2)把铝块提升到上表面与水面相平所需的时间为2s; (3)电动机输出功率为1.377W; (4)铝块露出水面后匀速上升的速度为0.17m/s; (5)铝块从浸没于水中到完全露出水面,水对容器底部压强的减小值为300Pa。  
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考点分析:
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1852年,法拉第经过深入的思考和大量的尝试,建立了“力线”的概念。他认为在磁极周围充满了力线,依靠力线将磁极间的作用联系起来。他还利用细铁屑把这种所谓的“力线”形象地呈现出来。小科进行了如下实验:

在玻璃板上均匀地撒上一层薄薄的细铁屑。

把玻璃板放在条形磁铁上,观察细铁屑的分布情况。

轻敲玻璃板,再观察细铁屑的分布情况。

请回答:

(1)如图所示为实验步骤得到的细铁屑分布情况。请你画出经过A点的磁感线。

(2)实验步骤中未敲玻璃板“力线”未能通过细铁屑呈现出来,而步骤中轻敲玻璃板“力线”能通过细铁屑呈现出来。上述原因分别是什么?

 

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在不打破鸡蛋的前提下,如何有效判断自然状态下保存的未知产出日期的鸡蛋新鲜度?小科进行了探究。

(查阅资料)

刚产出的鸡蛋密度相近,冷却后里面内容物收缩,会在蛋的一端形成气室。一般的鸡蛋一端大(称为钝端)、一端小(称为尖端)。蛋壳主要成分是碳酸钙,其表面有很多微小气孔,以便于蛋内外的气体交换,同时蛋内水分可通过气孔排出。

(实验过程)

任选自然状态下保存的、大小相近的同一批适龄健康的母鸡于不同日期产出的鸡蛋20枚,将它们轻放在水中,观察静止后状态。

(实验现象)

(1)4枚鸡蛋漂浮在水面上,其余16枚鸡蛋沉于水底。

(2)沉于水底鸡蛋的钝端与尖端的连线与水平底面之间有一个夹角,记为θ16枚鸡蛋的大小不一,但尖端基本上比钝端更靠近底面,如图所示是其中3枚鸡蛋在水中静止时的状态。

(思考与分析)

鸡蛋的新鲜度会影响它的气室大小、密度大小和θ大小。

(1)从实验现象可知:鸡蛋的气室位置在鸡蛋的______(填“钝端”或“尖端”)附近。

(2)θ大小与气室占整个鸡蛋的体积比有关,图中3枚鸡蛋气室占整个鸡蛋的体积比从高到低排序为______。由此可以从θ大小初步判断鸡蛋的新鲜度。

(3)自然状态下,随着鸡蛋存放时间变长,鸡蛋的______会变小,从而使鸡蛋的密度变小。可以判断,实验中漂浮在水面上的鸡蛋存放时间较久。

 

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在做“研究相同电压下不同导体中电流与电阻的关系”实验时,电源电压恒为3V,滑动变阻器规格为“20Ω 1.0A”,还有多个阻值不小于的定值电阻可供选择。

(1)实验电路如图所示,小科检查电路时发现有一个元件连接错误(其它元件连接正确),该元件和错误分别是____________

(2)改正错误后,正确操作,测得实验数据如下表所示。

实验次数

第一次

第二次

第三次

定值电阻

5

10

电流表示数/A

0.40

0.20

0.10

 

表中“★“处所选用定值电阻的阻值是______Ω

(3)小科用更多不同阻值的定值电阻重复上述实验,并将滑动变阻器的功率P与其电阻值R的关系绘制图象。该图象最接近于下列图象中的______

ABCD

 

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科学上通常用“功”和“热量”来量度物体能量的变化。

(1)在“使用动滑轮”活动中,小科利用如图所示装置,用竖直向上的大小为10N的拉力F使物体A匀速提升了0.1m。如果该装置的机械效率为70%,则这一过程中,克服物体A的重力所做的功为______J,这个值也是物体A增加的机械能。

(2)把质量为2kg,温度为25℃的水加热到100℃,至少需要完全燃烧______g的酒精。上述过程中,水的内能增加是通过______(填“做功”或“热传递”)的途径实现的。

[已知:水的比热容为4.2×103J/kg•℃),酒精的热值为3.0×107J/kg]

 

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科学进步是推动人类文明发展的重要动力,科学技术也在影响我们的生活。

(1)电能的广泛采用具有划时代的意义,但要注意用电安全。如果我们发现有人发生触电事故,应先______,再报警和施救。

(2)电磁继电器能实现用低电压控制高电压、弱电流控制强电流。如图所示的电路,ab处接电动机或指示灯。当低压控制电路断开时,指示灯亮;当低压控制电路闭合时,电动机工作。则a处接的是______

(3)线上学习时,同学们注视屏幕,眨眼频率降低,这时泪液会过度______(填物态变化名称),使眼睑与眼球之间的摩擦增大,眼睛会有干涩和异物感。如果连续学习时间过长,睫状肌会疲劳。为了保护眼睛,课间要休息或远眺。

 

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