10.在青少年科技創(chuàng)新大賽中,第三小組同學(xué)發(fā)明的“浮力秤”受到好評.浮力秤可方便地稱出物體的質(zhì)量,其構(gòu)造如圖所示.已知小筒底面積為20cm2,總長為20cm,小筒和秤盤的總重是2N,問:
(1)秤盤中不放物體時,小筒所受的浮力?
(2)秤盤中不放物體時,小筒浸入水中的長度為多少?此時小筒與水面對應(yīng)的位置應(yīng)標(biāo)的刻度是多少?
(3)該秤能稱出物體的最大質(zhì)量(即量程)是多少?(取g=10N/kg)

分析 (1)秤盤中不放物體時,小筒和秤盤漂浮在水面上,小筒所受的浮力等于小筒和秤盤的總重;
(2)由(1)知秤盤中不放物體時,小筒所受的浮力,利用FVg求排開水的體積,利用V=Sh求小筒浸入水中的長度;此時小筒與水面對應(yīng)的位置應(yīng)標(biāo)的刻度是0kg;
(3)求出小筒剛好全浸入時,排開水的體積,利用阿基米德原理求此時受到的浮力,其大小等于小筒、秤盤和被測物體的總重力,可求能稱出物體的最大重力,再求出其質(zhì)量.

解答 解:
(1)秤盤中不放物體時,小筒和秤盤漂浮在水面上,小筒所受的浮力:
F=G1=2N;
(2)由(1)知秤盤中不放物體時,小筒所受的浮力F=2N,
由FgV可得,其排開水的體積:
V=$\frac{{F}_{浮}}{{ρ}_{水}g}$=$\frac{2N}{1×1{0}^{3}kg/{m}^{3}×10N/kg}$=2×10-4m3,
而V=Sh
所以小筒浸入水中的長度:
h=$\frac{{V}_{排}}{S}$=$\frac{2×1{0}^{-4}{m}^{3}}{20×1{0}^{-4}{m}^{2}}$=0.1m=10cm,
此時小筒與水面對應(yīng)的位置應(yīng)標(biāo)的刻度是0kg;
(3)當(dāng)小筒剛好全浸入時,排開水的體積:
V′=Sh′=20×10-4m2×0.2m=4×10-4m3,
此時受到的浮力:
F′=ρV′g=1×103kg/m3×4×10-4m3×10N/kg=4N,
小筒和秤盤的總重G1=2N,由于小筒、秤盤和物體整體漂浮,
所以,F(xiàn)′=G1+G2
能稱出物體的最大重力:G2=F′-G1=4N-2N=2N,
能稱出物體的最大質(zhì)量:
m2=$\frac{{G}_{2}}{g}$=$\frac{2N}{10N/kg}$=0.2kg.
答:(1)秤盤中不放物體時,小筒所受的浮力2N,
(2)秤盤中不放物體時,小筒浸入水中的長度為10cm,此時小筒與水面對應(yīng)的位置應(yīng)標(biāo)的刻度是0kg;
(3)該秤能稱出物體的最大質(zhì)量(即量程)是0.2kg.

點(diǎn)評 本題為力學(xué)綜合題,考查了重力公式、阿基米德原理、物體平衡條件、力的平衡的應(yīng)用,能對小筒、秤盤和被測物體進(jìn)行正確受力分析是關(guān)鍵.

練習(xí)冊系列答案
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科目:初中物理 來源: 題型:實(shí)驗探究題

20.把卡片放在瓶口上面,再把扣子放在卡片上.使勁用手指沿水平方向彈一下卡片,卡片飛了出去,但扣子卻落入了瓶中,試說明此過程中涉及的物理知識(對應(yīng)現(xiàn)象說明物理知識)
(1)物理現(xiàn)象:卡片飛了出去,但扣子卻落入了瓶中;扣子具有慣性,仍保持原來的運(yùn)動狀態(tài);
(2)物理現(xiàn)象:卡片飛了出去;物理知識:力可以改變物體的運(yùn)動狀態(tài).

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1.家里洗菜池中沒有水時,要提起池底出水口的橡皮塞很容易;洗菜池裝滿水時,要提起橡皮塞就比較費(fèi)力,這一現(xiàn)象說明了液體對容器底有壓強(qiáng)和液體的壓強(qiáng)隨深度的增加而增加.

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18.回顧實(shí)驗和探究:(請將下列實(shí)驗報告中的空缺部分填寫完整)
(1)構(gòu)建密度概念:
過程小雨發(fā)現(xiàn)一桶水的質(zhì)量遠(yuǎn)比一杯水的質(zhì)量大多了于是他問同學(xué),同種物質(zhì)的質(zhì)量與體積會存在什么樣的關(guān)系呢?同學(xué)覺得可能質(zhì)量會隨體積的增大而增大,于是他們用鋁塊進(jìn)行了實(shí)驗,之后又用木塊進(jìn)行了實(shí)驗,實(shí)驗數(shù)據(jù)如表格所示
表格
物體m/gV/cm3
鋁塊12710
鋁塊254
鋁塊38130
木塊1510
木塊21020
木塊31530
圖象:請在圖中畫出木塊m-V圖象.
結(jié)論同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值相同,不同種物質(zhì)質(zhì)量與體積的比值不同.
方法實(shí)驗中將數(shù)據(jù)表格形式變換為圖象的形式這是運(yùn)用了等價交換法.
思維程序提出問題、作出假設(shè)、實(shí)驗檢驗、得出結(jié)論
(2)測量固體的密度:
過程步驟①天平稱出石塊的總質(zhì)量m;②向量筒內(nèi)倒入適量的水,測出水額體積V1;③石塊用線拴好浸沒在水中,記下體積V2;④將m、V帶入公式中,算出石塊的密度ρ;⑤根據(jù)V1、V2算出液體的質(zhì)量V.
正確的操作步驟排序①②③⑤④.
數(shù)據(jù)表格
m/gV1/mlV2/mlV/mlρ/(kg/m3
305020
(3)測量液體的密度:
過程步驟①計算出鹽水的密度.
②在燒杯中盛適量的鹽水,用天平測出總質(zhì)量m1
③算出量筒中鹽水的質(zhì)量m.
④向量筒中倒入適量的鹽水,記下體積V.
⑤用天平測出燒杯和剩余鹽水的質(zhì)量m2
正確的測量順序是②④⑤③①.

數(shù)據(jù)表格
燒杯和鹽水總質(zhì)量m1/g燒杯和剩余鹽水質(zhì)量m2/g量筒內(nèi)鹽水的質(zhì)量m/g量筒內(nèi)鹽水體積V/cm3鹽水密度ρ/(g/cm3
66.646.819.8
方法實(shí)驗中將天平、量筒組合在一起測出鹽水的密度,這是運(yùn)用了間接測量 法.

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科目:初中物理 來源: 題型:填空題

5.人在船上用漿劃水,船會前進(jìn),這個現(xiàn)象表明物體間力的作用是相互的,還能說明力能改變物體的運(yùn)動狀態(tài).

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15.下列四個選項中,平均速度最大的是(  )
A.從30m高處豎直下落的物體用了2.5s
B.汽車以50km/h的速度在公路上行駛
C.百米賽跑中運(yùn)動員用10s跑完全程
D.航模飛行器以11m/s的速度飛行

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2.11月9日早上小唐同學(xué)在乘坐校車參加學(xué)校半期考試途中,向窗外看時感覺到路邊樹木向后退,則他選擇的參照物是( 。
A.路邊樹木B.地面C.校車D.路邊停著的車

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19.質(zhì)量為800kg的小轎車.每個輪胎與地面的接觸面為0.02m2,此轎車共有四個輪胎,則(g=10N/kg)
(1)小轎車的重力是多少?
(2)小轎車對水平地面的壓強(qiáng)是多大?

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20.為防止停水,小明給家里設(shè)計了一個自動貯水箱,他先畫了如圖所示的原理圖,又根據(jù)小區(qū)給水系統(tǒng)估算出活塞C處水的壓強(qiáng)約為1.2×105 Pa,設(shè)計進(jìn)水管口的面積為2.5cm2,支點(diǎn)O到浮球球心A的距離OA為OB的5倍.要求貯水深度1.2m時,杠桿呈水平狀態(tài),塞子C剛好頂住自來水進(jìn)口,這時浮球有$\frac{2}{3}$浸入水中,此時為貯滿水狀態(tài).求:(塞子、杠桿OA、BC及浮球質(zhì)量不計) 
(1)貯滿水時,貯水箱底受到水的壓強(qiáng)為多大?
(2)活塞C受到水的壓力為多大?
(3)小明選用浮球的體積應(yīng)為多大?

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同步練習(xí)冊答案