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初中物理力学经典例题（带解析）
一、单选题（共11题；共22分）
1.如右图用同样的滑轮组分别提起质量相等的一个物体和两个物体，比较甲、乙两图，正确表示机械效率关系的是(    )

A. η甲=η乙                            B. η甲<η乙                            C. η甲>η乙                            D. 无法比较
2.甲物体放在光滑的水平面上，乙物体放在粗糙的水平面上，它们分别在相等的水平力F作用下移动相等的距离s，那么，力F对两物体所做的功(    )
A. 甲较多                                B. 乙较多                                C. 相等                                D. 无法确定
3.下列生活实例中，对图片描述正确的有(    )

A. 甲图：不计阻力及能量损耗，网球从刚击球拍到球拍形变最大过程中，网球机械能守恒
B. 乙图：铁锁来回摆动最终停下，在铁锁下降过程中，重力势能全部转化为动能
C. 丙图：人造地球卫星由于不受空气阻力，只有动能和势能的转化
D. 丁图：运动员从高处落下，动能转化为重力势能
4.如图所示，轻质杠杆AB可绕O点转动，当物体C浸没在水中时杠杆恰好水平静止，A、B两端的绳子均不可伸长且处于张紧状态。已知C是体积为1dm3、重为80N的实心物体，D是边长为20cm、质量为20kg的正方体，OA：OB＝2：1，圆柱形容器的底面积为400cm2（g＝10N/kg），则下列结果不正确的是（   ）

A. 物体C的密度为8×103kg/m3             B. 杠杆A端受到细线的拉力为70N
C. 物体D对地面的压强为1.5×103Pa      D. 物体C浸没在水中前后，水对容器底的压强增大了2×103Pa
5.汽车在平直公路上以速度v匀速行驶,发动机功率为P,牵引力为F0 ， t1时刻开始,司机减小了油门,使汽车保持恒定功率所行驶,到t2时刻，汽车又开始做匀速直线运动,速度为v．已知运动过程中汽车所受阻力f恒定不变,汽车牵引力F随时间t变化的图像如图所示,则（   ）

A. t1至t2时间内,汽车做加速运动      B. F0=2f      C. t1时刻之后,汽车将保持功率P0行驶      D. v= 12 v0
6.质量相同的甲、乙两实心金属球密度之比为3：2，将甲球浸没在液体A中，乙球浸没在液体B中，A、B两种液体的密度之比为5：4，则此时甲、乙两球所受浮力之比为（   ）

A. 6:5                                    B. 5：6                                    C. 8：15                                    D. 15：8
7.小华同学利用如图所示的装置提起水中的物块，下列判断正确的（    ）

A. 装置中的滑轮是定滑轮                                       B. 装置中的AOB是省力杠杆
C. 物块在上表面露出水面前，所受浮力不断减小    D. 该滑轮的机械效率可以达到100%
8.实心正方体木块（不吸水）漂浮在水上，如图所示，此时浸入水中的体积为6×10﹣4m3 ， 然后在其上表面放置一个重4N的铝块，静止后木块上表面刚好与水面相平（g取10N/kg，ρ水＝1.0×103kg/m3）则该木块（   ）

A. 未放置铝块前，木块受到的浮力是10N        B. 放置铝块后，木块排开水的体积是1×10﹣3m3
C. 木块的密度是0.7×103kg/m3                      D. 放置铝块后，木块下表面受到水的压强增大了600Pa
9.下列涉及压强知识说法不正确的是（   ）
A. 海绵块的形变显示了压力作用效果      B. 用微小压强计可以研究液体压强
C. 托里拆利实验可以测出大气压值       D. 船闸不是连通器
10.如图所示，用6N的水平拉力F拉动物体A在水平地面上向右匀速运动，物体B静止不动，弹簧测力计示数为2N，下列说法正确的是（   ）

A. A对B的摩擦力大小为4N，方向水平向右            B. B对A的摩擦力大小为2N，方向水平向右
C. 地面对A的摩擦力大小为4N，方向水平向左        D. 地面对A的摩擦力大小为6N，方向水平向左
11.重力相同的a、b两件货物在两台吊车钢索的牵引下竖直向上运动，它们运动的s—t图像分别如图甲、乙所示，则在图像描述的运动过程中（   ）

A.   它们都做匀速直线运动
B.   a货物所受重力和钢索对它的牵引力是一对作用力与反作用力
C.   b货物所受重力和钢索对它的牵引力是一对平衡力
D.   前6s内，a货物运动的平均速度小于b货物运动的平均速度
二、填空题（共2题；共6分）
12.在斜面上将一个重600N的物体匀速拉到高处，沿斜面向上的拉力F=400N，拉动的距离s=4.5m，提升高度h=1.8m，所用时间t=30s。则拉力F做功的功率为________W，此过程中物体受到的摩擦力为________N。

13.两个相同的圆柱形容器中分别装有体积相等的甲、乙两种液体，图示是同一只鸡蛋在两种液体中静止时的情景。图中两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙 ， 鸡蛋所受浮力分别为F甲和F乙 ， 容器底部所受液体压强分别为p甲和p乙 ， 则它们的大小关系是：ρ甲________ρ乙 ， F甲________F乙 ， p甲________P乙 ， 以下三种方案：①在鸡蛋上开小孔，用注射器抽取鸡蛋内蛋清，再用胶带封好小孔；②在鸡蛋上开小孔塞入大头针，用胶带封好小孔；③在容器中加入比原液体密度更大的液体，若想使鸡蛋在乙液体中下沉，可行的方案有________（填序号）。

三、计算题（共4题；共57分）
14.如图甲所示，滑轮组在竖直向上的拉力F作用下，将重为120N的物体匀速提起，在5s时间内绳子自由端移动的距离为s＝3m。图乙是滑轮组工作时的拉力F与绳自由端移动距离s的关系图。

（1）计算物体上升的速度。
（2）图乙中阴影部分的面积表示的物理量是________，请列式计算出该物理量________。

（3）计算滑轮组提升该重物时的机械效率。
15.如图所示，图甲是使用滑轮组从水中打捞一正方体物体的简化示意图，在打捞过程中物体始终以0.1m/s的速度匀速竖直上升，物体未露出水面前滑轮组的机械效率为75%，图乙是打捞过程中拉力F随时间t变化的图象。（不计绳重，忽略摩擦和水的阻力，g取10Nkg）求：

（1）物体的边长；
（2）物体浸没在水中时受到的浮力；
（3）物体的重力。
16.某容器放在水平桌面上，盛有足量的水，现将体积为1.25×10-4 m3 ， 质量为0.4kg的实心正方体放入水中，正方体不断下沉，直到沉底，如图所示。知ρ水=1.0×103kg/m3 ， g=10N/kg）求：

（1）正方体受到的重力的大小；
（2）正方体浸没在水中受到的浮力的大小；
（3）容器底部对正方体的支持力的大小和正方体对容器底部的压强。
17.某水底打捞作业中，需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水，如图是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图象，（水的阻力忽略不计，ρ水＝1.0×103kg/m3）求：

（1）石柱浸没在水中受到的浮力；
（2）石柱未露出水面前，在水中上升2m铜丝绳拉力所做的功；
（3）在水底时石柱上表面受到的水的压强。
四、实验探究题（共3题；共21分）
18.某实验小组用天平和刻度尺分别测出了质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度。

（1）用天平测蜡块的质量时，应将蜡块放在天平的________盘.如图甲所示，蜡块的质量是________ g；
（2）用细长针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中，再用天平测得溢出水的质量为10g，则蜡块的体积是________ cm3 ， 蜡块的密度ρ蜡=________g/cm3；
（3）用刻度尺测出正方体蜡块的高度为h1 ， 如图乙所示，蜡块漂浮在盐水中，再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为h2 ， 则盐水的密度ρ盐水=________。（用h1、h2和ρ蜡表示）

19.在日常生活和工农业生产中，提高机械效率有着重要的意义。提高机械效率，要从研究影响机械效率的因素出发，寻求办法。

（1）为了探究影响机械效率的因素，小明选取了大小相同的滑轮，利用图甲和图乙装置进行实验，并把数据整理记录在下表中。
实验
次数
滑轮
材质
钩码重
G/N
提升的高度
h/m
有用功
W有用/J
拉力
F/N
绳端移动的距离
S/m
总功
W总/J
机械效率
η
1
铝
1
0.1
0.1
0.6
0.3
0.18
56%
2
铝
2
0.1
0.2
1.0
0.3
0.3
67%
3
铝
2
0.2
0.4
1.0
0.6
0.6
67%
4
塑料
2
0.2
0.4
0.8
0.6
0.48
83%
5
塑料
2
0.2
0.4
2.1
0.2
0.42
95%
①比较1和2两次实验发现：在所有滑轮组一定时，提升的钩码________，机械效率越高。
②比较3和4两次实验发现：滑轮组的机械效率还与________有关。
③比较________两次实验发现：在所用滑轮组一定时，机械效率与提升钩码的高度无关。
④第5次实验是利用了图________的装置完成的，判断依据是________。
⑤利用图甲的装置，把重6N的物体用2.5N的拉力迅速拉起，滑轮组的机械效率为________。可见如果没有刻度尺，只有测力计，也可以测量出滑轮组的机械效率。
（2）小明利用图丙装置实验发现：斜面的机械效率与斜面的倾斜程度和摩擦有关，与物重无关。保持斜面倾斜程度不变，可以采用________的方法减小摩擦，从而提筒斜面的机械效率。
（3）实验表明：额外功越小，总功越接近有用功；进一步推理得出：假设没有额外功，总功等于有用功；可见使用任何机械都________。下列物理规律的得出运用了这种研究方法的是________。
A、焦耳定律  B、牛顿第一定律  C、阿基米德原理  D、欧姆定律
20.小明早餐常吃一个煮鸡蛋。他想知道一个生鸡蛋的密度，但发现实验室的量筒口径太小，无法测量鸡蛋的体积，他进行了下面的实验。

（1）请你按照小明的实验思路，将实验步骤补充完整。，
①把天平放在水平桌面上，分度盘如图甲所示，他应该将平衡螺母向________调节，使天平平衡；
②用天平测出烧杯的质量为65.8g；
③在烧杯中装适量的水，把鸡蛋放入水中，鸡蛋下沉至杯底，如图乙；
④如图丙所示，小明的操作是________；
⑤取出鸡蛋，用调好的天平测烧杯和盐水的总质量，如图丁所示，天平的读数为________g；
⑥将烧杯中的盐水全部倒入量筒中，如图戊所示，量筒的读数为96mL；
⑦利用密度公式计算出盐水的密度为________kg/m3 ， 即为鸡蛋的密度。
（2）小明利用上述方法测出的盐水密度________（选填“偏大”或“偏小”）；小明同学很快想到，不需要增加器材，也不需要增加额外的步骤，只要将实验步骤的顺序稍加调整，就会大大减小上述误差。小明同学调整后的实验步骤顺序是________（填写实验步骤前的序号）。
（3）按照上面所述实验过程，请你帮助小明证明鸡蛋的密度等于盐水密度________。（推导过程要有必要的文字说明）

答案解析部分
一、单选题
1.【答案】 B
【解析】【解答】利用相同的滑轮组提升不同的物体时，物体越重，有用功越大，相同的滑轮组额外功相同，所以提升两个物体的乙机械效率大，B符合题意。
故答案为：B.
【分析】在额外功相同时，有用功越大，机械效率越大。
2.【答案】 C
【解析】【解答】根据条件，物体受力相同，移动的距离相同，则力对物体做的功相同，C符合题意。
故答案为：C.
【分析】物体受力，且在力的方向上移动距离，力对物体做了功。
3.【答案】 C
【解析】【解答】A.网球从击球拍到球拍形变过程中，球的动能转化为拍的弹性势能，A不符合题意；
B.在铁锁来回摆动过程中，重力势能转化为动能和内能，B不符合题意 ；
C.人造地球卫星不受空气阻力，在围绕地球运动时，具有动动能和重力势能，C符合题意；
D.运动员从高处下落时，重力势能转化为动能，D不符合题意。
故答案为：C.
【分析】运动的物体具有动能，具有高度的物体具有重力势能，发生弹性形变的物体具有弹性势能，能量在转化过程中和空气摩擦时会产生内能。
4.【答案】 D
【解析】【解答】解：A、物体C的质量：
mC＝ GCg ＝ 80N10N/kg ＝8kg；
物体C的密度：
ρC＝ mCVC ＝ 8kg1×10−3m3 ＝8×103kg/m3 ， A符合题意；
B、物体C排开水的体积：
V排＝VC＝1×10﹣3m3 ，
受到的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3＝10N；
杠杆A端受到的拉力：
FA＝GC﹣F浮＝80N﹣10N＝70N，B符合题意；
C、由杠杆平衡条件F1L1＝F2L2 得：
FA×OA＝FB×OB，
则杠杆B端受到细线的拉力：
FB＝ OAOB ×FA＝ 21 ×70N＝140N，
由于力的作用是相互的，杠杆B端对D的拉力：
F拉＝FB＝140N，
D对地面的压力：
F压＝GD﹣FB＝mDg﹣F拉＝20kg×10N/kg﹣140N＝60N，
D对地面的压强：
p＝ F压S ＝ 60N400×10−4m2 ＝1.5×103Pa，C符合题意；
D、物体C浸没在水中前后，水的深度变化：
△h＝ V排S ＝ VCS ＝ 1000cm3400cm2 ＝2.5cm＝0.025m，
水对容器底的压强增大值：
△p＝ρ水g△h＝1×103kg/m3×10N/kg×0.025m＝2.5×102Pa，D不符合题意。
故答案为：D。
【分析】利用G=mg求物体C的质量，再利用密度公式ρ＝ mV求物体C的密度；利用阿基米德原理F浮＝ρ水gV排求受到的浮力，杠杆A端受到的拉力等于C的重力减去浮力；利用杠杆平衡条求杠杆B端受到细线的拉力，由于力的作用是相互的，可求杠杆B端对D的拉力，D对地面的压力等于D的重力减去拉力，利用p=F压S求D对地面的压强，再利用p=pgh求水对容器底的压强增大值.
5.【答案】 D
【解析】【解答】A.t1至t2时间内，汽车的功率不变，根据图像可知，牵引力F在不断增大，根据P=Fv得到，汽车的速度在不断减小，故A错误；
B.当牵引力为F0时，汽车以速度v做匀速直线运动，根据二力平衡条件得到：摩擦力f=F0 ， 故B错误；
C.当t1时刻时，汽车的速度不变，但牵引力变为F02 ， 那么这时汽车的功率就是P02 ， 故C错误；
D.t1至t2时间内，汽车的牵引力再次恢复F0 ， 那么此时汽车的速度：v=PF=12P0F0=12v0 ， 故D正确。
故选D。
【分析】（1）t1至t2时间内，汽车的功率不变，根据图像判断牵引力的变化，进而根据公式P=Fv得到速度的变化；
（2）当牵引力为F0时，汽车以速度v做匀速直线运动，根据二力平衡条件计算；
（3）当t1时刻时，汽车的速度不变，但牵引力变为F02 ， 据此计算出这时汽车的功率；
（4） t1至t2时间内，汽车的牵引力再次恢复F0 ， 根据v=PF计算出此时的速度。
6.【答案】 B
【解析】【解答】由于甲乙质量相等，密度之比为3：2，根据V=mρ ， 体积之比为2：3，又因为甲、乙都浸没，所以浮力比为F甲F乙=ρAgV甲ρBgV乙=5×g×24×g×3=56 ， B符合题意。
故答案为：B。
【分析】在质量相等时，体积和密度成反比，利用液体密度和排开的体积比可以计算浮力比。
7.【答案】 B
【解析】【解答】A.根据图像，滑轮会和物体一起上升，则滑轮是动滑轮，A不符合题意；
B.在B点的拉力的力臂大于在A点的力臂，所以B处的拉力小于A处的力，则杠杆省力，B符合题意；
C.物块露出液面前，排开水的体积相同，受到的浮力相同，C不符合题意；
D.由于使用简单机械一定有额度功，所以机械效率不可能为100%，D不符合题意。
故答案为：B.
【分析】和物体一起移动的滑轮是动滑轮，根据力臂的大小关系判断杠杆的种类，物体受到的浮力和排开的液体体积有关，机械效率不可能为100%。
8.【答案】 B
【解析】【解答】解：（1）因为木块漂浮，所以G＝F浮＝ρ水gV排＝103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3＝6N，A不符合题意；（2）放置铝块后，因为漂浮，所以F浮′＝G+G铝＝6N+4N＝10N；
因为放置铝块后，木块上表面刚好与水面相平即木块正好完全浸没；
木块排开水的体积：V＝V排＝ F浮'ρ水g ＝ 10N1.0×103kg/m3×10N/kg ＝1×10﹣3m3 ， B符合题意；（3）由G＝mg得，m木＝ Gg ＝ 6N10N/kg ＝0.6kg；
木块的密度：ρ木＝ mV ＝ 0.6kg1×10−3m3 ＝0.6×103kg/m3 ， C不符合题意；（3）由（2）知实心正方体木块的体积为1×10﹣3m3 ， 则边长为0.1m，
底面积为0.1m×0.1m＝0.01m2；
根据浮力产生的原因，放入铁块后，增大的压力等于增大的浮力，则△F＝4N，
则木块下表面受到水的压强增大：△p＝ △FS ＝ 4N0.01m2 ＝400Pa，D不符合题意。
故答案为：B。
【分析】利用阿基米德原理F浮＝ρ水gV排求木块受到水的浮力；漂浮时，浮力等于总重力，算出总浮力，根据阿基米德原理F浮＝ρ水gV排算出放置铝块后木块排开水的体积；利用漂浮条件求木块受到的重力，再利用重力公式求木块的质量；木块与铁块漂浮，所以浮力等于木块与铁块的总重，从而可求出排开水的体积，即木块的体积，利用密度公式ρ＝ mV求木块的密度；结合木块的体积算出正方体的边长和底面积；根据浮力产生的原因可求出水的压力的变化，根据p=ρgh算出放置铝块后木块下表面受到水的压强的增加量.
9.【答案】 D
【解析】【解答】A：海绵块的形变显示了压力作用效果，故A正确不合题意； 
B：用微小压强计可以研究液体压强，故B正确不合题意； 
C：托里拆利实验可以测出大气压值，故C正确不合题意； 
D：当船闸一侧的挡板打开时，船闸的下面是连通的，上面是开口的，因此它是连通器，故D错误符合题意。
故选D。
【分析】（1）海绵上受到的压力越大，海绵凹陷的越厉害；
（2）当微小压强计的橡皮膜上受到压力时，U形管两边液柱会出现高度差；
（3）在托里拆利实验中，玻璃管内水银柱产生的压强等于大气压强；
（4）上面开口，底部连通的容器叫连通器。
10.【答案】 C
【解析】【解答】解：A、因B静止时处于平衡状态，水平方向受到测力计向左的拉力和A对B向右的摩擦力是一对平衡力，
所以，A对B水平向右的摩擦力fA对B＝F示＝2N，A不符合题意；
B、因A对B的摩擦力和B对A的摩擦力是一对相互作用力，
所以，B对A的摩擦力方向水平向左，大小为2N，B不符合题意；
CD、因物体A做匀速直线运动时，受到水平向右的拉力和B对A向左的摩擦力、地面对A向左的摩擦力处于平衡状态，
所以，由力的合成可得：fB对A+f地＝F，
则地面对A水平向左的摩擦力：f地＝F﹣fB对A＝6N﹣2N＝4N，C符合题意，D不符合题意；
故答案为：C。
【分析】对两者水平方向受力分析判断出受力情况，根据二力平衡条件和平衡状态的合力为零得出A对B、地面对A的摩擦力、拉力之间的关系，根据相互作用力的条件得出A对B的摩擦力和B对A摩擦力的大小关系.
11.【答案】 D
【解析】【解答】A选项，速度v=△s÷△t，从图像中可知，a做的是匀速运动，b做的是减速运动，A不符合题意；
B选项，a货物所受重力和钢索对它的牵引力的受力物体相同，不符合相互作用力的定义，B不符合题意；
C选项，b做的是竖直向上的减速运动，因此其在竖直方向受到的合力不为零，B货物所受重力和钢索对它的牵引力不是平衡力，C不符合题意；
D选项，根据v=△s÷△t，前6s内a货物的平均速度va=0.4m÷6s≈0.07m/s，b货物的平均速度vb=0.6m÷6s=0.1m/s，因此前6s内a货物的平均速度小于b货物的平均速度，D符合题意。
故答案为：D。
【分析】在路程--时间图象中，水平直线表示物体静止，而倾斜的直线表示物体做匀速直线运动.
二力平衡的条件：作用在同一物体上的两个力，如果大小相等、方向相反、并且在同一直线上，则这两个力二力平衡时合力为零.
物体间力的作用是相互的. (一个物体对别的物体施力时，也同时受到后者对它的力).
根据图象读出前6秒内甲乙通过的路程，根据速度公式比较两者的平均速度关系.
二、填空题
12.【答案】 60；160
【解析】【解答】解：（1）拉力所做的总功：
W总=Fs=400N×4.5m=1800J，
拉力F做功的功率：
P= W总t = 1800J30s =60W；（2）有用功：
W有=Gh=600N×1.8m=1080J，
克服摩擦力做的额外功：
W额=W总-W有=1800J-1080J=720J，
由W额=fs得，物体所受斜面的摩擦力：
f= W额s = 720J4.5m =160N。
故答案为：60；160
【分析】根据W总=Fs求出拉力所做的功；利用P=W总t可求得拉力F做功的功率；先根据W有=Gh求出有用功，用总功减去有用功都得出克服摩擦力做的额外功，根据W额=fs求出物体所受斜面的摩擦力.
13.【答案】 ＜；＝；＜；②
【解析】【解答】解：（1）由图知：鸡蛋在甲液体中悬浮，说明ρ甲＝ρ；鸡蛋在乙液体中漂浮，说明ρ乙＞ρ．所以ρ甲＜ρ乙；（2）鸡蛋在甲液体中悬浮，则F甲＝G；鸡蛋在乙液体中漂浮，则F乙＝G．所以，F甲＝F乙；（3）由于甲、乙两种液体的体积相等，且液体的密度以ρ甲＜ρ乙 ， 根据G＝ρVg可知液体的重力：G甲＜G乙；
由于是圆柱形容器中，则容器底部所受液体压力：F甲′＝G甲+G，F乙′＝G乙+G，所以，F甲′＜F乙′；
由于圆柱形容器是相同的，则容器的底面积相同，根据p＝ FS 可知容器底部所受液体压强：p甲＜p乙。（4）图乙中鸡蛋处于漂浮，若想使鸡蛋在乙液体中下沉，根据浮沉条件可知：应增大重力或减小浮力；
①在鸡蛋上开小孔，用注射器抽取鸡蛋内蛋清，再用胶带封好小孔；此时鸡蛋的重力变小，故①方案不可行。
②在鸡蛋上开小孔塞入大头针，用胶带封好小孔；此时鸡蛋的重力变大，故②方案可行。
③在容器中加入比原液体密度更大的液体，若鸡蛋浸入液体中的体积不变，根据F浮＝ρV排g可知浮力变大，鸡蛋会上浮，故③方案不可行。
故答案为：＜；＝；＜；②。
【分析】结合图像，根据浮沉条件判断即可；由于是两个相同的圆柱形容器，则容器底部所受液体压力等于液体和物体的总重力，然后根据G=ρVg比较得出它们的总重力，利用p＝ FS即可比较压强.
三、计算题
14.【答案】 （1）根据图像，滑轮组有3股绳子，则物体上升高度为绳子拉长的长度的三分之一，为1m则物体移动的速度为v=ht=1m5s=0.2m/s；

（2）功；W=Fs=50N×3m=150J

（3）对物体做的有用功为W有=Gh=120N×1m=120J，机械效率为η=W有W×100%=120J150J=×100%=80%。

【解析】【解答】 （1）根据图像，滑轮组有3股绳子，则物体上升高度为绳子拉长的长度的三分之一，为1m则物体移动的速度为v=ht=1m5s=0.2m/s；
（2）阴影部分的面积是力F和移动的距离s的乘积，是拉力对物体做的功，为W=Fs=50N×3m=150J；
（3）对物体做的有用功为W有=Gh=120N×1m=120J，机械效率为η=W有W×100%=120J150J=×100%=80%。
【分析】（1）结合滑轮组，根据高度和时间的比值计算速度；
（2）根据拉力和移动的距离的乘积计算做功的大小；
（3）利用物体的重力和高度的乘积计算有用功，有用功和总功的比值计算机械效率。
15.【答案】 （1）解：由图象可知正方体的边长：
L＝vt＝0.1m/s×（110s﹣100s）＝1m
答：正方形边长L＝1m

（2）解：物体浸没在水中时受到的浮力为：
F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV＝1.0×103kg/m3×10N/m×（1m）3＝104N
答：F浮＝104N

（3）解：滑轮组的机械效率：
η=W有用W总×100%=(G−F浮)hF⋅3h×100% ＝ G−F浮3F
代入数据得：
G−104N3×4104N×100%=75%
解得：G＝105N
答：G＝105N
【解析】【分析】（1）物体始终匀速上升，但在物体离开水面上时，其浮力发生变化，要维持匀速，故其拉力F也会发生变化，从而确定物体离开水面过程中用的时间，进而算出物体边长.
（2）根据浮力公式 F浮＝ρ水gV排 即可求出.
（3）由滑轮组特点结合图形可知物体升高h，绳子拉力的路程为nh，再结合机械效率的计算公式
η=W有用W总×100%=(G−F浮)hF⋅nh×100% ＝ G−F浮nF即可求解.
16.【答案】 （1）解：正方体受到的重力为：
G=mg=0.4kg×10N/kg=4N。
答：正方体受到的重力的大小为4N

（2）解：正方体浸没在水中时，排开水的体积等于自身体积，则其受到的浮力为：
F浮=ρ水gV排 = ρ水gV = 1×103kg/m3×10N/kg×1.25×10−4m3 =1.25N。
答：正方体浸没在水中受到的浮力的大小1.25N。

（3）解：正方体沉底后处于静止，受平衡力，此时受到重力、浮力、容器底的支持力三个力作用，则G=F浮+F支 ， 则容器底部对正方体的支持力大小为：F支= G-F浮=4N-1.25N=2.75N；
正方体体积为1.25×10-4m3 ， 则其边长为：a= 31.25×10−4m3 =0.05m，
正方体的底面积为：S=a2=（0.05m）2=0.0025m2。
因正方体对容器底的压力与容器底对正方体的支持力是一对相互作用力，所以F压=F支=2.75N，
则正方体对容器底部的压强为：p= FS = 2.75N0.0025m2 =1100Pa。
答：容器底部对正方体的支持力大小为2.75N；正方体对容器底部的压强为1100Pa。
【解析】【分析】（1）利用G=mg即可求出正方体的重力.
（2）正方体浸没在水中，根据F浮=ρgV排求出受到的浮力.
（3）正方体沉在底部，根据重力和浮力利用力的平衡即可求出支持力；根据力的相互作用可知正方体对容器底部的压力，利用 p= FS 计算正方体对容器底部的压强.
17.【答案】 （1）解：F浮＝G﹣F＝12500N﹣7500N＝5000N
答：石柱浸没在水中受到的浮力是5000N。

（2）解：W＝Fs＝7500N×2m＝15000J
答：石柱未露出水面前，在水中上升2m铜丝绳拉力所做的功是15000J。

（3）解：在水底时石柱上表面距水面的深度为：
h＝h2﹣h1＝5m﹣2m＝3m
p＝ρgh＝1×103kg/m3×10N/kg×3m＝3×104Pa
答：在水底时石柱上表面受到的水的压强是3×104Pa。
【解析】【分析】（1）根据图象中数据，利用称重法 F浮＝G﹣F 求浮力.
（2）利用W=Fs求解.
（3）首先根据图象中数据求出水的深度和石柱高度，进而求得石柱上表面距水面深度，利用p=ρgh求压强.
四、实验探究题
18.【答案】 （1）左
；9

（2）10
；0.9

（3）ρ蜡h1h1-h2

【解析】【解答】（1）用天平测蜡块的质量时，应将蜡块放在天平的左盘；蜡块的质量：m=5g+4g=9g；
（2）蜡块的体积V=V水=m水ρ水=10g1g/cm3=10cm3；
蜡块的密度：ρ=mV=9g10cm3=0.9g/cm3；
（3）当蜡块漂浮在水中时，
它受到的浮力等于重力，即：
F浮=G
ρ盐水gV排=ρ蜡gV
两边去掉g，得到：
ρ盐水V排=ρ蜡V
根据V=Sh，得到：
ρ盐水Sh浸入=ρ蜡Sh1
去掉S得到：
ρ盐水h浸入=ρ蜡h1
根据h浸入=h1-h2得到：
ρ盐水h1-h2=ρ蜡h1
那么：ρ盐水=ρ蜡h1h1-h2。
故答案为：（1）左，9；（2）10，0.9；（3）ρ蜡h1h1-h2
【分析】（1）使用天平测量质量时，要遵循“左物右码”的原则；物体的质量=砝码质量+游码质量；
（2）蜡块的体积等于溢出水的体积，根据V=V水=m水ρ水计算，然后根据公式ρ=mV计算蜡块的密度；
（3）当蜡块漂浮在水中时，它受到的浮力等于重力，即F浮=G；用阿基米德原理和密度公式将这个等式拆开，然后根据V=Sh将其中的对应部分替换，最后进行数学运算即可。
19.【答案】 （1）重力越大；动滑轮的重力；2和3；乙；第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等；80%
（2）减小接触面的粗糙程度
（3）不能省功；B
【解析】【解答】（1）①比较1和2两次实验可知，当提升钩码的高度相同，提升钩码重力不同时，钩码的重力越大，滑轮组的机械效率就越高。②比较3和4两次实验可知，滑轮材质不同，所以滑轮重力大小，导致滑轮组的机械效率不同，故滑轮组的机械效率还与动滑轮的重力有关。③比较2和3两次实验可知，当提升钩码的重力相同，提升高度不同时，滑轮组的机械效率相同，故滑轮组的机械效率与提升钩码的高度无关。④第5次实验中提升钩码的高度和绳端移动的距离相等，所以第5次实验是利用了定滑轮完成的，故是利用了图乙完成的。⑤图甲中的绳子段数n=3，由题知，G物=6N，F拉=2.5N，则滑轮组的机械效率为： η=W有W总=GhFs=Gh3hF=G3F=6N3×2.5N=80% 。（2）斜面倾斜程度不变时，物体对斜面的压力也会不变，所以可以采用减小接触面的粗糙程度的方法来减小摩擦。（3）假设没有额外功，总功等于有用功，可见使用任何机械都不能省功；本题用到了理想实验法，牛顿第一定律在推理过程中也用到此方法。
【分析】（1）①比较1和2两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系.
②根据G=mg=ρVg，比较3和4两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系.
③比较2、3两次实验找出相同的量和不同的量，分析得出机械效率与变化量的关系.
④根据s=nh确定绳子的效段数分析.
⑤根据η=W有W总=GhFs=GhnhF=GnF求出滑轮组的机械效率；
（2）减小有害摩擦的方法：(1)使接触面光滑和减小压 力；(2)用滚动代替滑动；(3)加润滑油；(4)利用气垫.（5）让物体之间脱离接触（如磁悬浮列车）.
（3）物理学中，常常有难以达到条件的时候，这时，我们常常需要借助将实验想象为理想情况下来达到我们的目的，在实验基础上经过概括、抽象、推理得出规律，这种研究问题的方法就叫科学推理法.
20.【答案】 （1）右；向烧杯中加入盐水，直到鸡蛋刚好悬浮在盐水中；171.4；1.1×103
（2）偏大；①③④⑤⑥②⑦
（3）鸡蛋漂浮：G蛋=F浮即ρ蛋gV蛋=ρ盐水gV排由于鸡蛋浸没：V排=V蛋所以ρ蛋gV蛋=ρ盐水gV蛋即ρ蛋=ρ盐水。
【解析】【解答】（1）由图甲可知指针偏左，因此应向右调节平衡螺母，使指针指在刻度盘的中央；由图丙可知鸡蛋悬浮，受到的浮力相比于沉底时增大，由阿基米德原理 F浮=ρ液V排g 可知排开液体体积不变，浮力增大，因此液体密度增大，所以操作为向烧杯中加入盐水，直到鸡蛋刚好悬浮在盐水中；由图丁可知天平的读数为171.4g；盐水的质量为：171.4g-65.8g=105.6g，盐水的体积为96mL即96cm3 ， 因此盐水的密度为： ρ=mV=105.6g96cm3=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3 ；（2）将盐水倒入量筒中时，部分液体会沾在烧杯壁上，导致测量的体积偏小，由 ρ=mV 可知，质量准确，体积偏小，因此测得的密度偏大；为了能精确测量盐水的质量，应先测烧杯加盐水的总质量①，将盐水倒入量筒后再测烧杯和烧杯中剩余盐水的总质量②，用①-②即可得倒出盐水的质量，可排除杯壁上沾有盐水的影响。因此正确操作顺序为①③④⑤⑥②⑦；（3）因为鸡蛋悬浮，所以G蛋=F浮 ， 由阿基米德原理和重力的计算可得：ρ蛋gV蛋=ρ盐水gV排 ， 由于鸡蛋浸没，所以V排=V蛋 ， 即ρ蛋gV蛋=ρ盐水gV蛋 ， ρ蛋=ρ盐水。
【分析】（1）调节天平横梁平衡时，螺母向高的一端移动.
测量盐水的密度间接测量鸡蛋的密度，需要盐水的密度等于鸡蛋的密度，使鸡蛋悬浮在盐水中.
用天平测量物体质量时，物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值.
求出盐水的质量和体积，根据密度公式ρ=mV求出盐水密度.
（2）测量过程中先测量空烧杯的质量，称烧杯和盐水的总质量，烧杯中盐水全部倒入量简中，这时烧杯上有残留的盐水，导致体积测量值偏小，密度测量值偏大.
（3）鸡蛋悬浮在盐水中，鸡蛋受到的重力等于浮力，展开即可推导.
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