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模型一水槽模型类(涉及压强浮力计算)1.(广西、昆明推荐)(2017四川雅安28题7分)如图所示,体积为 1X103cmi的木块,用绳子系 在底面积为200 cmf的柱形容器中,当完全浸没在水中时,绳子的拉力F=4 N;若不计绳重,取g=10N/kg , k=1.0 X103kg/m3。求:(1)(2)(3)木块受到的重力;木块的密度;剪断细线,待木块静止时,容器底部的压强的减少量A解:(1)木块的体积 7= 1 x 103 cm3= 1 x 10 3 n3 根据阿基米德原理可知,木块受到的浮力F浮= GF,所以 G= F浮一 F=%=水 gV排=1 103 kg/m3 10 N/kg 1 10-3 m3= 10 N木块受到竖直向下的重力、竖直向下的拉力以及竖直向上的浮力,则10 N-4 N = 6 NG(2)木块的质量为m 一gm木块的密度由IT可得,6 N10 N/kg=0.6 kg0.6 kg1 10 3 m3=0.6 103kg/m3(3)剪断细线,木块受到的浮力大于重力,它会上浮,并最终漂浮在水面上根据二力平衡,此时木块受到的浮力为F浮=G= 6N,根据阿基米德原理 F浮=p水gV排得,F浮,g 1.0 103 kg/m3 10 N/kg0.6 103 m3所以木块排开水的体积变化量为V=1 10-3m3-0.6M0-3m3= 0.4X10-3m3容器内水面深度白变化量为h容器底面受到水的压强减小量V_S 一330.4 10 m22 10 m=0.02mp= g h= 1.0 103 kg/m3 10N/kg 0.02m = 200Pa模型二简单机械与压强浮力的综合计算2.(广西推荐)(2017四川南充26题8分)如图所示,杠杆 MObfc水平位置保持静止,A、B是实心柱形物体,他们受到的重力分别是G=13.8N, G=10N, B的底面积SB=40cm2,柱形容器中装有水,此时水的深度hi=12cm,容器的底面积S容=200cm2, B物体底面离容器底的距离h0=5cm,已知 MO ON2: 3, p 水=1.0 x 103kg/m3, g=10N/kg。求:(1)水对容器底的压强和水对 B物体的浮力。(2) A物体对水平地面的压力。(3)若打开开关K缓慢放水,当A物体对水平地面压力刚好为零时,容器中所放出水的质量 有多大?解:(1)水对容器底的压强为:p水 gh1 1.0 103kg/m3 10N/kg 0.12m 1.2 103Pa.B物体浸没在水中的深度为:hBh1 h0 12cm-5cm=7cm=0.07mB物体浸没在水中的体积为:VBSBhB 40 10 4m2 0.07m=2.8 10-4m3B物体受到的浮力为:Fb 浮水 gVB 1.0 103kg/m3 10N/kg 2.8 104m3 2.8N(2)作用在 N端的拉力为 Fn=GB - Fb浮=10N-2.8N=7.2NFm OM Fn on匚 Fn ONONF mF nOMOMA物体对水平地面的压力为:Fa设作用在M端绳子的拉力为Fm,由杠杆平衡条件可得:37.2N 10.8N ,2Ga Fm 13.8N-10.8N=3N(3)若打开开关K缓慢放水,当A物体对水平地面压力刚好为零时,由杠杆平衡条件可得:Fm OM Fn ON ,Fm OMONOMONGaOMON13.8 N - 9.2N,3此时受到的浮力为 Fb浮Gb Fn10 N 9.2 N 0.8 N,放出水的重量为:GFB浮FB浮2.8N 0.8N 2N 一一 一 G 2N放出水的质量为:m=0.2kg .g 10N/kg模型三 实际应用型电路类3 .(河南、广西推荐)(2017四川资阳15题9分)如图所示,甲是小聪设计的一种测定风力的装 置示意图。一根由绝缘材料制成的轻质弹簧穿在光滑的金属杆上,金属杆左端 M通过导线连入电路,弹簧右端与迎风板连接,导线接在迎风板上 N点并可随迎风板在金属杆上滑动且与金属杆接触良好。均匀金属杆的阻值随长度均匀变化,测量时让迎风板正对风吹来的方向,电压表示数会随风力大小 而变化。小聪听物理老师讲过电源内部其实是有电阻的,于是他把电源的内部结构剖析成如图乙所示,若已知电源电压 E=4.5V,定值电阻 R=0.5 ,电源内阻 r=0.5 ,金属杆接入电路中的电阻 R与迎风板所承受风力 F的关系如图丙所示。求:丙(1)无风时电源内部的发热功率Pr;(2)若要把电压表改为风力表,电压为 U=1.5V刻度处所标风力 Fi的值。解:(1 )无风时,F=0 ,由图像可知 R=3.5 此时 R、R与r串联在电路中I = U RR+ r电源内部的发热功率(2)当 U=1.5V 时,4.5V3.5Q+0.5Q+0.5Q=1AP=I2r=(1A) 2x 0.5 a=0.5W;R与r两端的电压为:U=UU=4.5V-1.5V=3V ,电流 IU2R+ r3V0.5Q+0.5Q=3A迎风板接入电路中的电阻Rx=U1 _1.5VI 3A0.5由图像知,此时 F=600N.模型四家用电器类4 .(广西、云南、辽宁推荐)(2017山东临沂34题9分)现代居家生活中,水族箱已成为室内装饰的一个亮点,某品牌水族箱(如图)的玻璃容器内盛有50L水,内置一根“ 220V 100W”的自动温控棒。冬天养热带鱼时,水族箱内水的温度要求控制在26C28c之间(温控棒在水温低于 26 C时开始工作,水温达到 28c时自动断开)。(1)求水族箱中水的质量。(2)在某次温控中,温控棒正常工作了87.5min ,求该次温控棒的温控效率【水的比热容为 4.2 X103J/ (kg C)】。(3)如用电高峰时,家庭电路的实际电压仅为217.8V,求此时温控棒的工作电流(温控棒阻值不变)。解:(1)水族箱内水的体积 V=50L=0.05m3,由m二v得,水族箱内水的质量m= p V=1.0 x 103kg/m3x 0.05m3=50kg(2) 一次温控中水吸收的热量Q=cn( 12-11)=4.2 X 103J/(kg - C)X 50kg X (28 C -26 C )=4.2 X 105J该次温控中通电时间t=87.5min=5 250s ,该次温控中消耗的电能W=Pt=100W 5 250s=5.25 X 105J该次温控棒的温控效率100% =54.2 105 J5.25 105J100% =80%(3)由 PU2R得,U2 _ (220V)2P - 100W二484此时温控棒的实际电流217.8V一 484=0.45A
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