機械推理答案:
1.C [解析]此題無法直接根據固體壓強公式P =F/S = mg/S,因為不知道底面積為多少,但因為是均勻的圓柱體,所以可以對公式進行變形:m =ρ·V =ρ·Sh,所以,P =(ρ·Sh·g)/S=ρgh,而題干告知三個圓柱體的材料相同,所以密度一致,而高又相等,所以根據此公式可知三者對地面壓強一樣大。
2.D [解析]浸在水中的物體所受浮力產生的原因就是上、下表面受到的壓力差,即F浮=F下-F上。上圖A木塞的下表面并沒有受到水的壓力,因此A木塞沒有受到水的浮力,而B木塞則上、下表面都有部分受到水的壓力,所以它會受到一定的浮力。
3.B [解析]根據杠桿平衡原理,G物L1=G砝L2,即m物gL1=m砝gL2,通常情況下L1= L2,但此題所講的天平是不等臂天平,所以兩者并不相等。根據題意可知:物體放左盤時,m物gL1=m砝gL2;物體放右盤時,m物gL2=m′砝gL1,兩式相乘并化簡,得:
,代入數值,得:
,所以答案為B。4.B [解析]滑輪組的機械效率是有用功在總功中所占的比例,總功等于有用功和額外功之和。在本題中,有用功就是提升重物所做的功,W有=Gh;額外功是克服動滑輪重力所做的功(不計摩擦和繩重),W外=nG0h,n為動滑輪的個數。根據機械效率公式η=W有/W總=W有/(W有+W外)可知:η甲=Gh/(Gh+G0h)=5G0h/(5G0h+G0h)=5/6;η乙=Gh/(Gh+2G0h)=5G0h/(5G0h+2G0h)=5/7,因此,η甲/η乙=7/6。
5.D [解析]在電動汽車從斜面底部運動到斜面頂部的過程中,由于速度、質量都沒有變化,所以動能不變;由于在豎直向上方向位移增加,所以重力勢能隨之增加;動能和勢能之和為機械能,動能沒有變化,重力勢能增加,所以機械能也增加。
6.D [解析]木箱做勻速直線運動時,在水平方向上所受到的力是平衡的,推力和摩擦力應當數值相等、方向相反,所以,推力也應當是200N,而合力在平衡狀態下為0N。
7.D [解析]此題需要注意理解液體對底面的壓力與固體對底面壓力的區別,由于液體是流體,所以對容器底面的壓力并不一定等于液體所受的重力,容器的側壁也會承擔一部分壓力,除非容器是柱體時,液體對容器底面的壓力才等于它所受的重力。根據液體壓強計算公式P =ρgh可知,液體對底面的壓強只和該液體的密度和高度有關。本題中,密度、高度均相等,所以三者壓強也應當相等;又根據壓力公式F =PS可知,由于底面積相等,所以液體對底面的壓力也應當相等。
8.A [解析]根據功的計算公式:W =FS,某力對物體做功多少只與該力的大小以及物體在該力的方向上的位移有關,本題在AB段和BC段距離相等,且物體一直受恒定拉力F,所以做功也應當相等。
9.C [解析]此題關鍵是判斷冰塊排開水的體積和冰塊熔化后,化成水的體積之間的大小關系。根據漂浮物所受浮力公式:F浮=G可知:F浮=G冰;根據阿基米德原理:G排= F浮;而物態發生變化時,質量m不會變化,所以G冰=G化。因此,
G排=F浮=G冰=G化。再根據阿基米德公式可知,ρ水V排g =G化=ρ水V化g,所以V排=
V化,液面不變。
10. D [解析]杠桿平衡的條件是杠桿兩端力與力臂的乘積相等。根據圖示,浸入液體中后,左邊力與力臂的乘積是:(G左物-F左浮)L左=G左物L左-F左浮L左=G左物
L左-ρ左液V左排gL左=G左物L左-ρ左液·[G左物/(ρ左物·g)]·gL左=G左物L左(1-ρ左液/
ρ左物);同理,右邊與力臂的乘積為:(G右物-F右浮)L左= G右物L右(1-ρ右液/ρ右物)。由于杠桿原來平衡,即G左物L左=G右物L右,故此,只有1-ρ左液/ρ左物與1-ρ右液/
ρ右物相等時,杠桿才能平衡,而此題液體密度和金屬密度都無法得知,所以杠桿能否平衡無法判斷。
11. B [解析]人用手握住啤酒瓶,由于啤酒瓶受到重力的作用,有從手中下滑的趨勢,瓶與手之間存在摩擦,啤酒瓶受到與重力方向相反、豎直向上的摩擦力。當所受摩擦力與重力相等時,啤酒瓶受力平衡,處于與手相對靜止的狀態,此時摩擦力為靜摩擦力;當手的握力增加時,靜摩擦力并不會改變,其大小仍舊與它本身所受重力相等,但是手對瓶的壓力增大,將使瓶子與手之間能夠產生的最大靜摩擦力的數值也將增大,反之亦然;當向瓶中注入水時,由于瓶子與水的質量增加,所以所受重力也增加,為維持靜止狀態,靜摩擦力也相應增大,當達到最大靜摩擦力的極限時,如果再注水將突破極限,重力大于靜摩擦力,瓶子不再保持靜止而從手中滑下。
12. B [解析]本題不同于托里拆利實驗,因為托里拆利實驗上端是真空。在此題中,空氣柱的長短和加在它上面的壓強有關系,壓強越大,其體積就越小,長度也就越短;反之,加于其上的壓強越小,其體積越大,長度也就越長。設大氣壓強為P,則甲圖中,空氣柱的壓強P甲<P;乙圖中,空氣柱壓強P乙>P;丙圖中,空氣柱壓強P丙=P。因此,L甲最長,L乙最短,答案為B。
13. D [解析]物體的浮沉取決于浮力與重力的大小關系:G >F下沉,G <F上浮,當G =F時,物體可以停留于水中的任何位置。要改變浮沉情況,可以通過改變浮力大小,也可以通過改變重力大小來實現。潛水艇是通過水艙的充水或排水來改變自重,進而達到改變浮沉目的的。在水中無論上升,還是下沉,其所受浮力是不變的。
14. D [解析]定滑輪的支點在滑輪中心,而輪中心到輪邊各點的距離都相等,都是輪的半徑。而F1、F2、F3各力的作用線都是該滑輪的切線,所以力臂都相等。而當三者拉起同一重物時,重物勻速運動,即處于力的平衡狀態,根據杠桿平衡原理Fr =Gr可知,F1、F2、F3應該相等。
15. D [解析]在不計空氣阻力時,皮球在空中運動過程中的機械能保持不變;慣性大小跟物體的質量有關,而與物體的運動狀態無關,物體的運動不是由于慣性所引起,靜止的物體也具有慣性;物體在上升過程中,動能不斷轉化為重力勢能,也就是說,動能不斷減小,勢能不斷增加;在皮球接觸地面的瞬間,動能轉化為彈性勢能,在再次彈起的瞬間,彈性勢能轉換為動能,所以彈性勢能應當是先增大后減小。
16. C [解析]甲球漂浮在水中,即V排<V物,根據漂浮的條件可知,只有
ρ物<ρ液時,固體才能漂浮于液面,而且木球不可能懸浮于水中或者沉入水底,所以甲只能是木球;因為鐵、銅、銀的密度都大于水的密度,根據浮沉條件,ρ液<ρ物時,F浮<G物,此時物體應該下沉,但乙、丙均懸浮在水中,所以可知,它們必定都是空心;丁球沉在水底,無論是空心還是實心,只需要G物>F浮即可實現,所以丁球可能是空心,也可能是實心。故答案為C。
17. C [解析]彈簧測力計是根據“在測量范圍內,彈簧的伸長跟受到的拉力成正比”的原理制成的,這里的“拉力”是指彈簧測力計一端所受的作用力,所以示數應該是400N。
18. A [解析]本題比較簡單,只要知道拉力和重力之和即為鋼件所受合力即可。需要注意的是力是有方向的,所以當拉力是5050N時,重力應當是-5000N,二者合力為50N,且方向和較大的力(即拉力)的方向一致。
19. C [解析]船閘是根據連通器原理工作的。當船從下游駛來時,首先打開閥門B,使閘內水位和下游水位一致,然后打開閘門D,這樣,船可以駛入閘室;然后關閉閥門B、閘門D,打開閥門A,這樣,水從上游流入閘室,當水位內外一致時,打開閘門C,船就可以駛出。所以答案為C。
20. C [解析]由杠桿的平衡條件F1L1=F2L2,現題干阻力G乘以阻力臂OA為一定值,故動力F乘以動力臂等于這一定值,要使動力F最小,則動力臂必須最大,而動力臂是支點到動力作用線的垂直距離,據此,過動力作用點到三條力的作用線的距離(F4排除,應為它不是動力)應當是F3最長,答案為C。
21. B [解析]原來小球受繩的拉力作用做圓周運動,繩子突然斷了,小球在水平方向上失去了外力作用,根據牛頓第一運動定律(任何物體,在不受外力作用時,總保持勻速直線運動狀態或靜止狀態,直到其他物體對它施加作用力迫使它改變這種狀態為止),小球將保持繩斷時刻的速度大小和方向(原先圓周的切線方向)運動。
22. A [解析]水對容器底面的壓強和壓力分別為:P1 =ρgh 1=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×1m=9.8×103Pa;F1=P1S=9.8×103Pa×20×10-4m2=19.6N。水對容器頂部A處的壓強和壓力分別為:P2=ρg(h 1-h 2)=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×(1-0.6)m=3.92×103Pa;F2=P2S=3.92×103Pa×20×10-4m2=7.84N。
23. C [解析]乒乓球完全浸沒在水中時,因為在重力方向還存在手對乒乓球的作用力,所以浮力大于重力;因為浮力大小與液體深度無關,所以當放手時,浮力仍舊保持不變,此時因為浮力大于重力,球向上運動;當球露出水面時,排開水的體積變小,浮力相應變小,當浮力等于重力時,球靜止在水面上。
24. B [解析]由題干可知,當m向右運動時,滑輪也隨重物一起向右移動,所以此滑輪為動滑輪,每段繩子上的拉力F0為F的一半,即為2.5N;又因為物體m做勻速直線運動,處于力的平衡狀態,摩擦力f應當與拉力F0大小相等,方向相反,所以f也應當是2.5N。
25. A [解析]功有兩個必要條件,即力和在力的方向移動了距離。支持力垂直于斜面,而木塊移動是沿斜面進行的,木塊在垂直于斜面的方向上沒有移動,所以支持力沒有做功。重力方向移動的距離實際上是物體在豎直方向上的位移,即圖中的AC,因為斜面角度為30°,所以AC =AB/2=0.4m /2=0.2m,這樣,重力所做的功為:WG=mg·AC=2kg×9.8N/kg×0.2m=3.92J。

