如图所示,一个很高的水塔中盛放有一定量的水,水塔底部的侧壁接出一个阀门,末端开口竖直向上。工程师设计了一种测量水塔中的水对水塔底部的压强的办法:在开口处放置一个盖板,通过在盖板上放置足够多、足够重的重物来保证盖板和末端开口紧密接触。盖板和末端开口之间分布有压力传感器,能够测量盖板承受的来自末端开口的支持力。测量时,打开阀门,逐步减少重物的重力,直到重力为G时压力传感器示数恰好为0(盖板和水之间能够实现良好的密封,保证整个测量过程中,水塔中的水一直处于静止状态而不会流出)。通过测量末端开口的截面积S,工程师给出水对水塔底部的压强
。
(1)请你通过受力分析说明工程师这样测量压强的原理(可以通过画图帮助说明)。
(2)请你对工程师的测量方案给出误差分析,至少指出一个可能的误差来源,说明这个误差将会导致结果偏大还是偏小?
(3)请你给出一种对工程师的测量方案的改进:①说明你改进的理由;②给出你需要测量的物理量;③对工程师测得压强的修正的表达式。
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(1)请你通过受力分析说明工程师这样测量压强的原理(可以通过画图帮助说明)。
(2)请你对工程师的测量方案给出误差分析,至少指出一个可能的误差来源,说明这个误差将会导致结果偏大还是偏小?
(3)请你给出一种对工程师的测量方案的改进:①说明你改进的理由;②给出你需要测量的物理量;③对工程师测得压强的修正的表达式。
23-24八年级下·北京·期中 查看更多[2]
更新时间:2024-04-27 22:45:42
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【推荐1】阅读短文,回答问题。
如图是该型号飞行汽车,下表是它的部分参数。升阻比是指飞行器在飞行过程中,升力与飞行阻力的比值,当飞行器受到的升力大于或等于总重时才能飞行,飞行器飞行时受到的空气阻力f与迎风面积S、飞行速度v的平方均成正比。
该飞行汽车由8台相同的旋翼电机组成,旋翼电机的转速可通过“电子调速器”(不计阻值)来改变,从而提供竖直方向和水平方向的多档风力。每台旋翼电机产生竖直方向的升力与风叶转速成正比,对应关系如表二;产生的升力与风叶转速之比叫做“动率”。
表二:每台旋翼电机
(1)碳纤维材料打造全机身,是因为碳纤维具有____ 小的物理特性;纯电动汽车行驶时极为安静,它减弱噪声的途径是在______ (选填“声源处”或“传播途中”);电动汽车的电池是把很多小电池______ (选填“串联”或“并联”)在一起来提高驱动电动机的电压;该款飞行汽车“北斗星”定位模块利用_______ 来传递信息。
(2)下列关于该款飞行汽车的说法,正确的是( )
A.旋翼电机与电子调速器应并联接入电路
B.当飞行汽车飞行过程中受平衡力,则它所受升力一定不做功
C.飞行汽车匀速垂直上升过程中,机械能不变
D.飞行汽车在空中飞行时突然沿水平方向加速,其升阻比将变小
(3)如下图是飞行汽车上的平衡警示局部电路图,其中S为重力开关,金属片M可绕O点自由转动,当飞行汽车水平时,M在a、b中间。当它严重左倾时绿灯亮;当它严重右倾时红灯亮。请根据要求补全电路图。____ ___ N•min/r。
(5)当该飞行汽车以108km/h的水平速度飞行时,载重为100kg,升阻比为30,则它受到的阻力为___ N。充满一次电,70%能量用来水平飞行,最远能飞____ km。
未来的空中“的士”——飞行汽车
“飞行汽车”之梦正照进现实,3月8日在广州某品牌飞行汽车缓缓升空,飞越广州塔等地标性景观后平稳落地,预计两三年内量产。据悉该产品全机身采用碳纤维材料打造,碳纤维材料是一种比普通钢硬度高10倍的超硬材料,仅次于金刚石的硬度,兼顾安全性和轻量化。该飞行汽车不仅可以地面高速行驶,还可以像直升机一样电动垂直起降,实现空中飞行,不需要超长跑道,灵活性高,可远程驾驶或自动驾驶。该飞行汽车采用10个容量“72V 20A•h”的电池作为动力源,充电半小时,续航时间为35分钟。如图是该型号飞行汽车,下表是它的部分参数。升阻比是指飞行器在飞行过程中,升力与飞行阻力的比值,当飞行器受到的升力大于或等于总重时才能飞行,飞行器飞行时受到的空气阻力f与迎风面积S、飞行速度v的平方均成正比。
该飞行汽车由8台相同的旋翼电机组成,旋翼电机的转速可通过“电子调速器”(不计阻值)来改变,从而提供竖直方向和水平方向的多档风力。每台旋翼电机产生竖直方向的升力与风叶转速成正比,对应关系如表二;产生的升力与风叶转速之比叫做“动率”。
自重/kg | 320 | 最大飞行速度km/h | 130 |
升阻比 | 20~40 | 飞行高度/km | 1km以下 |
最大载重/kg | 400 | 旋翼电机总数/台 | 8 |
风叶转速(r/min) | 1000 |
升力/N | 300 |
额定电压/V | 72 |
(2)下列关于该款飞行汽车的说法,正确的是
A.旋翼电机与电子调速器应并联接入电路
B.当飞行汽车飞行过程中受平衡力,则它所受升力一定不做功
C.飞行汽车匀速垂直上升过程中,机械能不变
D.飞行汽车在空中飞行时突然沿水平方向加速,其升阻比将变小
(3)如下图是飞行汽车上的平衡警示局部电路图,其中S为重力开关,金属片M可绕O点自由转动,当飞行汽车水平时,M在a、b中间。当它严重左倾时绿灯亮;当它严重右倾时红灯亮。请根据要求补全电路图。
(5)当该飞行汽车以108km/h的水平速度飞行时,载重为100kg,升阻比为30,则它受到的阻力为
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【推荐2】小铭将一物体放入液体中,其在液体中的状态如图1所示。该物体由浮球、细绳、重物三部分组成,细绳的体积及质量可以忽略不计,浮球的质量为0.25kg,重物的体积为
,排开液体的质量为0.11kg(
)。___________ ;
②该液体的密度为___________ kg/m3;
③在图中对浮球进行受力分析___________ (已用“·”表示浮球)
④剪断绳子后,浮球和重物在该液体中的状态如图3所示。已知该液体的密度随温度变化的如图4所示,液体的温度从6℃升高至18℃的过程中,浮球和重物在液体中的状态不变且忽略温度对浮球、重物体积的影响,则浮球所受的浮力将___________ ,重物所受的浮力将___________ 。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
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②该液体的密度为
③在图中对浮球进行受力分析
④剪断绳子后,浮球和重物在该液体中的状态如图3所示。已知该液体的密度随温度变化的如图4所示,液体的温度从6℃升高至18℃的过程中,浮球和重物在液体中的状态不变且忽略温度对浮球、重物体积的影响,则浮球所受的浮力将
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【推荐3】电梯是一种用于多层建筑乘人或载物的运输工具。电梯的结构示意图如图一所示。电梯轿厢和配重分别挂在主电动机的两侧,在电梯空载时,轿厢总重和配重的重力相等。满载上升时,主电动机利用与钢丝绳之间的摩擦提供动力,驱动轿厢。某电梯其相关参数如下表:
为了安全,电梯设置了超载自动报警系统,工作原理如图二所示,压力传感器置于轿厢内部地面,其电阻R与所受人或货物对它的压力F的关系如图三所示,线圈阻值可忽略。当电流大于
A时,启动警报系统,同时无论如何按压运行控制器,电动机均不转动。“运行频次比w”是电梯养护的重要指标,w一般用电梯每天平均待机时间与运行时间之比来表示。______ N。
(2)电梯的载重量越大,电磁铁的磁性越______ 。
(3)当电梯空载时,R0与R的电压之比为
:
,当电梯的载重量为
N时,电路中的电流为
A,则低压控制电路的电源电压是______ V。
(4)压力传感器消耗的最大电功率为______ W。
(5)该大厦每天营业时间为
h,设电梯均在额定功率下工作。经测算,该观光电梯平均每天耗电
kW
h,则该观光电梯的运行频次w=______ 。
(6)通过推理计算出该电梯的最大载重量为______ 。
额定电压/V | 额定运行功率/kW | 额定待机功率/kW | 轿厢质量/kg | 最大载重/N |
![]() | ![]() | ![]() | ![]() |
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(2)电梯的载重量越大,电磁铁的磁性越
(3)当电梯空载时,R0与R的电压之比为
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(4)压力传感器消耗的最大电功率为
(5)该大厦每天营业时间为
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(6)通过推理计算出该电梯的最大载重量为
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解题方法
【推荐1】随着我国经济的发展,家用汽车日益增多,汽车成为人们出行的重要交通工具。
(1)如图甲所示,一个没有充气的轮胎(轮毂和轮胎重力不计),在受到竖直向下的600N压力F时,轮胎发生变形,与地面的接触面积为200cm2,此时轮胎对地面的弹力为___________ N,轮胎对地面的压强为___________ Pa;
(2)在图甲的基础上,对轮胎进行充气,使胎内气压为2.5倍大气压,若要使轮胎与地面接触面积保持200cm2不变,则竖直向下的压力应变为___________ N;(标准大气压为1.0×105 Pa)
(3)如图所示是在水平地面上某汽车的底盘,汽车质量为m,前、后轮中心距离为L1,重心到两前轮中心连线的距离为L2,单个前轮与地面的接触面积为S,单个前轮对地面的压强为p,g已知,请写出压强p与质量m的关系表达式。( )
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/17/25cafc0a-88cd-4e0a-9395-d20a952e02a9.png?resizew=179)
(1)如图甲所示,一个没有充气的轮胎(轮毂和轮胎重力不计),在受到竖直向下的600N压力F时,轮胎发生变形,与地面的接触面积为200cm2,此时轮胎对地面的弹力为
(2)在图甲的基础上,对轮胎进行充气,使胎内气压为2.5倍大气压,若要使轮胎与地面接触面积保持200cm2不变,则竖直向下的压力应变为
(3)如图所示是在水平地面上某汽车的底盘,汽车质量为m,前、后轮中心距离为L1,重心到两前轮中心连线的距离为L2,单个前轮与地面的接触面积为S,单个前轮对地面的压强为p,g已知,请写出压强p与质量m的关系表达式。
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![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/10/17/a8179fb0-4757-451b-b787-1b8563dcf458.png?resizew=233)
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解题方法
【推荐2】如图所示,甲、乙是质量分布均匀的正方体物块,它们对水平地面的压强相等,其密度之比ρ甲:ρ乙=1:2。图中甲的底面积为400cm2,重为16N,取g=10N/kg,求:
(1)甲对水平面产生的压强;
(2)乙物体的密度;
(3)若现分别在两物体上沿竖直方向截去质量相等的部分并分别放在对方剩余部分的上方,若叠放后甲、乙对底面的压强增加量分别为Δp甲和Δp乙,且当Δp甲:Δp乙=1:5时,则甲物体沿竖直方向截去的质量是多少?
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解题方法
【推荐3】随着生活水平的提高,扫地机器人因为操作简单、使用方便越来越多地走入了人们的生活。如图所示为一款能自动清扫地面的扫地机器人,其核心部件为电动机,其高速旋转时产生高速气流,将灰尘、杂物吸入集尘盒;底部安装有塑料刷,用于清扫吸附在地板上的灰尘和轻小物体;前端装有感应器,通过发射、接收超声波来侦测障碍物。当剩余电量减为电池容量的20%时,机器人会停止工作并主动寻找充电器充电。表为该扫地机器人的部分参数。
(1)机器人工作时,主机内部的气压 _______ (选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压而产生吸力;
(2)若该机器人静止时向障碍物垂直发射超声波,经过0.001s收到回波,则其发射超声波时与障碍物间的距离为多少?(超声波在空气中的传播速度为340m/s)。____
(3)机器人工作前静止在地面上时,四只轮子与地面的总接触面积为2cm2,则机器人对地面的压强为多大?____
(4)该机器人充满电后至下一次自动充电前,能够连续正常工作多长时间?____ 若机器人工作时消耗的电能中有20%用于克服摩擦力做功,机器人工作时匀速运动,且受到的摩擦阻力为4N,清扫宽度为0.2m,则充满电后机器人一次能够清扫的最大面积为多大?____
额定电压/V | 12 |
额定功率/W | 30 |
质量/kg | 4 |
电池容量/ | 2500 |
(2)若该机器人静止时向障碍物垂直发射超声波,经过0.001s收到回波,则其发射超声波时与障碍物间的距离为多少?(超声波在空气中的传播速度为340m/s)。
(3)机器人工作前静止在地面上时,四只轮子与地面的总接触面积为2cm2,则机器人对地面的压强为多大?
(4)该机器人充满电后至下一次自动充电前,能够连续正常工作多长时间?
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/editorImg/2023/8/11/a78d8ac8-8c76-49d1-b347-e19ab6edb1a4.png?resizew=131)
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解题方法
【推荐1】小科站在水平岸上用一竖直向下的力将水中的一个球形物体匀速拉出水面(如图甲)。其中A为水压强感应装置(体积忽略不计),B、C为拉力测量装置,D为压强监测装置。已知从第3s开始,球形物体刚开始露出水面,第7s全部露出水面。在整个过程中,B装置测得拉力F大小随时间变化的关系如图乙所示(部分数据),D装置测得压强p大小随时间变化的关系如图丙所示(部分数据)。不计绳重,滑轮与轴、绳之间的摩擦,以及球形物体在运动过程中受到水的阻力。
(1)0~7s内装置A的示数________ (填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)根据题意,在图乙中画出2~7s内拉力F随时间t变化的大致图像________ ;
(3)小科的重力大小为多少________ ?
(4)2~7s内球形物体机械能变化量为多少________ ?(π取3)
(1)0~7s内装置A的示数
(2)根据题意,在图乙中画出2~7s内拉力F随时间t变化的大致图像
(3)小科的重力大小为多少
(4)2~7s内球形物体机械能变化量为多少
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/4/19/2961775550218240/2970274505760768/STEM/94acabc1-702b-4d27-bbf7-7c8de2924bc1.png?resizew=335)
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解题方法
【推荐2】如图所示由于液体内部有压强,当鱼缸中盛入液体后,鱼缸侧壁就会受到液体的压力,下表是小雨在鱼缸中盛入不同的液体进行研究得到的一些数据(其中:ρ为液体密度,L为侧壁长度,h为液体深度,F为侧壁所受压力)。
(1)在这个鱼缸水中加入盐,对鱼缸侧壁的压力会变______ (选填“大”或“小”);
(2)相同面积的鱼缸底部受到的压力比侧壁受到的压力______ (选填“大”或“小”);
(3)如图,拦河大坝的长度L为30米,若大坝能够承受的最大压力F为6×107牛,则水深H不能超过______ 米。
次数 | ρ(千克/米3) | L(米) | h(米) | F(牛) |
1 | 1.0×103 | 0.1 | 0.1 | 5 |
2 | 1.0×103 | 0.2 | 0.1 | 10 |
3 | 1.0×103 | 0.1 | 0.2 | 20 |
4 | 0.8×103 | 0.2 | 0.1 | 8 |
5 | 0.8×103 | 0.2 | 0.2 | 32 |
(1)在这个鱼缸水中加入盐,对鱼缸侧壁的压力会变
(2)相同面积的鱼缸底部受到的压力比侧壁受到的压力
(3)如图,拦河大坝的长度L为30米,若大坝能够承受的最大压力F为6×107牛,则水深H不能超过
![](https://img.xkw.com/dksih/QBM/2022/5/12/2977810740289536/2982316258361344/STEM/7cb31bbd-df41-44c5-b78d-2fb3b41210f0.png?resizew=396)
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