初中物理力的合成与应用试题

某校"制作浮力秤"项目研究小组，制成如图所示浮力秤。使用过程中，发现称量范围较小，有待提升改造。

【原理分析】浮力秤是利用物体漂浮时 $F_{浮}=G_{物}$ 的原理工作的；浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关。

【问题提出】浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系？

【方案设计】

器材：悬挂式电子秤、金属块 $(4.0N)$ 、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。

步骤：①将金属块挂在电子秤下，读取电子秤示数并记录；

②将金属块浸没在盛水的烧杯中，读取电子秤示数并记录，然后取出金属块擦干；

③按照步骤②的操作，换用不同密度的溶液，多次重复实验。

【数据处理】

实验编号	1	2	3	4	5	6	7
液体密度     ${\rho }_{液}\left(g/c{m}^3\right)$	$-$	0.8	1.0	1.2	1.4	1.9	2.0
电子秤示数     $F_{拉}\left(N\right)$	4.0	3.6	3.5	3.4	3.3	2.6	3.0
浮力大小     $F_{浮}\left(N\right)$	$-$	0.4	0.5	$x$	0.7	1.4	1.0

【交流分析】

（1）表格中 $x$ 的数据是 　　；

（2）实验过程中，除步骤①外，其余每一次测量，金属块都需要浸没，其目的是 　　；

（3）小组同学对实验数据进行了分析讨论，认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是 　　。

【得出结论】 $\dots \dots$

【知识应用】（4）根据以上探究，写出一种增大浮力秤称量范围的方法 　　。

如图，体积相同的两个物体 $A$ 、 $B$ 用不可伸长细线系住，放入水中后， $A$ 刚好完全浸没入水中，细线被拉直。已知 $A$ 重 $6N$ ， $B$ 受到的浮力为 $8N$ ， $A$ 、 $B$ 密度之比为 $3:5$ 。以下说法中不正确的是 $($ 　　 $)\left({\rho }_{水}=1.0\times {10}^3\mathit{kg}/m^3\right)$

A．	$B$ 受到的重力为 $10N$	B．	细线对 $A$ 的拉力为 $1N$
C．	$A$ 的密度为 $0.75\times {10}^3\mathit{kg}/m^3$	D．	$B$ 对容器底部的压力为零

某体育运动中心为了研究蹦床运动员的训练情况，在蹦床上接入压力传感器，压力传感器所在电路如图甲。已知某运动员质量为 $50\mathit{kg}$，某次从距离蹦床一定高度处跳下的过程中，研究得到电路中两个电压表读数与电路中电流之间的关系如图乙所示，压力传感器的电阻与所受压力之间关系如图丙。试计算：

（1）定值电阻 $R_1$的阻值。

（2）电源电压和定值电阻 $R_2$的阻值。

（3）当电路中电流达到最大时，运动员受到的合力为多少 $N$？

在图中，重为4牛的金属块静止在水面下，弹簧测力计的示数为3牛，金属块受到浮力的大小为     牛，方向     。当剪断连接金属块与测力计的细线时，金属块所受合力将     3牛（选填“大于”、“等于”或“小于”）。

一重为G的立方体放在水平面上，现对其上表面的中央沿竖直方向施加一个力，该力的大小为F（已知F<G），此时该正方体在竖直方向上所受合力的大小为

A．0

B．F

C．G－F

D．G

学习了同一直线的二力的合成知识后，小林想如果作用在物体上的二力不在同一直线上，而是互成一定的夹角，那么合力F的大小与两个分力F₁、F₂的大小，是否还有F等于F₁＋F₂的关系呢？于是他应用教材中学过的方法，对此进行了探究.
（1）如左图所示，橡皮筋原长为AB，通过两个弹簧测力计对橡皮筋施加互成一定夹角的两个力F₁和F₂，使橡皮筋伸长到C，记录此时F₁、F₂的大小。撤去力F₁和F₂后，用一个弹簧测力计对橡皮筋施加一个力F的作用，为了使这个力F的作用效果与那两个力F₁、F₂的作用效果         ，应使橡皮筋                 ，记录此时F的大小.

（2）先后两次改变F₁和F₂的夹角，重复步骤（1），得到三次实验数据如下表所示：

物理量 实验序号	F1/N	F2/N	F1和F2的夹角	合力F/N
1	4	5	θ1	8.7
2	4	5	θ2	8.3
3	4	5	θ3	7.8
备注：θ1<θ2<θ3

分析实验数据可知，当两个力不在一条直线上时，其合力大小F       F₁—F₂，且在F₁、F₂大小不变的情况下，合力F的大小随着F₁与F₂夹角的增大而     .

下图是常见的厕所自动冲水装置原理图，水箱内有质量m₁=0.4kg，体积V₁=3×10^-3m³的浮筒P，另有一厚度不计，质量m₂=0.2kg，面积S₂=8×10^-3m²的盖板Q盖在水箱底部的排水管上，用细线将P、Q连接，当供水管上流进水箱的水使浮筒刚好浸没时，盖板Q恰好被拉开，水通过排水管流出冲洗厕所，当盖板Q恰好被拉开的瞬间，求：

（1）浮筒受到的浮力大小。
（2）细线对浮筒P的拉力大小。
（3）水箱中水的深度。

质量为60kg的小明站在水平地面上，利用如图甲所示装置提升物体A。物体A的质量m_A为74kg，底面积S_A为2×10^-2m²。当小明施加竖直向下的拉力为F₁时，物体A未被拉动，此时物体A对地面的压强p为5×10³Pa，小明对地面的压强为p₁；当小明施加竖直向下的拉力为F₂时，物体A恰好匀速上升，拉力F₂做的功随时间变化的图象如图乙所示。小明对地面的压强为p₂，且p₁：p₂="16:" 15。已知B、C、D、E四个滑轮的质量相同，不计绳重和摩擦，g取10N/kg。求：

（1）当小明施加竖直向下的拉力F₁时，物体A对地面的压力F_N；
（2）每个滑轮所受的重力G₀；
（3）小明施加竖直向下的拉力F₂时，物体上升的速度。

物体只受F₁、F₂两个力的作用而处于静止状态。现保持F₁在t₁时间内不变，只改变F₂的大小，此过程中物体受到的合力的方向始终与F₁方向相同，表示F₂大小随时间变化的图像是图中的

如图所示是自冲水装置，柱形水箱截面积为0.2m²，箱内浮筒是圆柱形，底面积为200cm²（质量不计），出水口有厚度不计，质量为0.5kg的盖板Q，面积为50cm²，与底部用细线相连，当连线恰好被拉直时，水箱底与浮筒的底部距离为20cm，若进水管的进水量为0.54m³/h，请计算：
1．水箱中的水的深度为多少？
2．每两次放水的时间间隔为多少分钟？

阿基米德桥是一种基于阿基米德原理、被固定于水面以下的封闭通道，是一种跨越水域的新交通方式。图7是阿基米德桥示意图。与一般的桥也不同，阿基米德桥借
助于浮力浮于水中，对于浮力大于重力的阿基米德桥，它和水底的连接方式与桥相反——用缆索固定于水底和两岸。
（1）请在图中画出缆索对桥体的力的示意图。（画出一根缆索上的力即可）
（2）浙江省计划在千岛湖建造一个长为L、截面为S、符合环保要求的水下悬浮隧道——“阿基米德桥”。 请推导出该桥受到的浮力F_浮。若桥自身质量为m₀，推导出该桥的最大承载量为m。(ρ_水、g已知)

节能电动车为上海世博园区的观光提供了绿色交通服务。若一辆电动车在中国馆附近的水平路面上以8米/秒的速度沿直线行驶了50秒，则通过的路程为_______米；若此时车内的乘客以车为参照物，则中国馆是_______的（选填“静止”或“运动”）；刹车时，电动车所受的合力大小_________0牛（选填“等于”或“不等于”）。

质量相同的甲、乙两小车同时同地做匀速直线运动，它们运动的s-t图像如图所示。
由图像可知，甲小车

A．具有的惯性大	B．所受的合力大
C．具有的动能大	D．具有的势能大