10.近期在日本召開了以美歐日等國的“七國峰會”,在會上日本再次無理提出了我國南海問題.為了捍衛(wèi)國家主權(quán),我軍派滿載排水量達67500t的“遼寧”號航空母艦加強了對南海黃巖島等島嶼的巡邏,在某次巡邏演習中雷達發(fā)現(xiàn)假想敵潛艇在15海里外的水下10m處潛行,隨即投下重量為100kg的感應式淺水水雷攻擊,并成功將敵潛艇擊沉.(g=10N/kg、水的密度為1×103kg/m3)問:
(1)航空母艦滿載時受到的浮力為多少?
(2)敵潛艇受到水的壓強有多大?
(3)如圖為感應式淺水水雷在水中待命時示意圖,假設(shè)欲使水雷懸浮在水中,需在其下方用細繩懸掛一個密度為5×l03kg/m3、質(zhì)量為31.25kg的物體,求水雷的密度?(細繩的體積和質(zhì)量忽略不計)

分析 (1)知道航母滿載排水量(排開水的質(zhì)量),利用阿基米德原理求該艦滿載時所受浮力;
(2)知道敵潛艇在水中的深度,利用液體壓強公式求敵潛艇所受水的壓強.
(3)已知物體的質(zhì)量和密度,根據(jù)V=$\frac{m}{ρ}$求出物體的體積;水雷懸浮在水中,水雷和物體一起浸沒在水中處于靜止狀態(tài),它們受到的總浮力等于總重力;據(jù)此列出力的平衡方程,求得水雷的體積;水雷的質(zhì)量已知,根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$求出水雷的密度.

解答 解:(1)滿載排水量67500t,即m=67500t;
根據(jù)阿基米德原理可得,航空母艦滿載時受到的浮力:
F=G=mg=67500×103kg×10N/kg=6.75×108 N.
(2)敵潛艇在水下10m處潛行,它受到水的壓強:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1×105Pa;
(3)根據(jù)ρ=$\frac{m}{V}$可得物體的體積:
V=$\frac{{m}_{物}}{{ρ}_{物}}$=$\frac{31.25kg}{5×1{0}^{3}kg/{m}^{3}}$=6.25×10-3m3;
在水雷下方懸掛一物體,使水雷懸浮在水中,水雷和物體一起浸沒在水中處于靜止狀態(tài),把水雷和物體看作一個整體,故它們受到的總浮力等于總重力;
水雷和物體一起浸沒在水中時,排開水的總體積:V排總=V水雷+V;
根據(jù)力的平衡條件有:F浮總=G,
即:ρg(V水雷+V)=(m水雷+m)g;
代入數(shù)據(jù)有:1.0×103kg/m3×10N/kg×(V水雷+6.25×10-3m3)=(100kg+31.25kg)×10N/kg,
解得:V水雷=0.125m3
則水雷的密度:ρ水雷=$\frac{{m}_{水雷}}{{V}_{水雷}}$=$\frac{100kg}{0.125{m}^{3}}$=0.8×103kg/m3
答:(1)航空母艦滿載時受到的浮力為6.75×108 N;
(2)敵潛艇受到水的壓強為1×105Pa;
(3)水雷的密度為0.8×103kg/m3

點評 本題考查了阿基米德原理、液體壓強的計算、浮沉條件、密度的計算;難點是第3小題,關(guān)鍵是把水雷和物體當作一個整體,利用“總浮力等于總重力”列出力的平衡方程,運用整體法求解比較簡便;需要注意的是,題中說水雷懸浮在水中,水雷受到的浮力并不等于水雷的重,原因是物體對水雷還有向下的拉力.

練習冊系列答案
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20.圖為“探究二力平衡的條件”的實驗裝置.
(1)選用較輕(選填“重”或“輕”)的卡片.
(2)通過改變鉤碼的個數(shù)來改變拉力的大。
(3)為觀察不在同一直線上的兩個力是否能平衡,可用手將卡片轉(zhuǎn)過一個角度,松手時觀察其是否保持平衡.

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1.在“探究二力平衡條件”的實驗中:
(1)兩位同學分別選擇木片和紙片進行實驗,效果如圖甲所示:正確的選擇是用b(選填“a”或“b”)圖裝置完成實驗,理由是紙片的重力可以忽略不計.
(2)實驗改進后,為了觀察不在同一直線上的兩個力是否能平衡,可用手將卡片旋轉(zhuǎn) (選填“旋轉(zhuǎn)”或“翻轉(zhuǎn)”)一個角度,釋放時觀察紙片是否能夠平衡.

(3)在探究二力平衡條件時,小明設(shè)計了如圖乙所示的實驗,他將一木塊放在水平桌面上,往左盤和右盤同時加入一個質(zhì)量相等砝碼時,木塊處于靜止狀態(tài).小明再將右盤中的砝碼換成一個質(zhì)量更大的砝碼時,發(fā)現(xiàn)木塊仍然處于靜止狀態(tài),出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是木塊受到向左的摩擦力,這時木塊在水平方向受到的力平衡(選填“平衡”或“不平衡”).

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5.下列設(shè)備在工作時,將電能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的是( 。
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求:(1)電源電壓U和定值電阻R的阻值.
(2)調(diào)節(jié)滑動變阻器R′,當R′的阻值多大時,變阻器R′消耗的功率最大,最大值是多少.

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6.如圖是一種自動測定油箱內(nèi)油面高度的裝置,R2是滑動變阻器,它的金屬滑片連在杠桿的一端,從油量表(由電流表改裝而成)指針所指的刻度,就可以知道油箱內(nèi)油面的高度,當油面上升時,下列說法正確的是( 。
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(2)電流表和電壓表使用前都要先弄淸分度值,并把指針調(diào)到零刻度線處,使用時要選擇合適的量程,正確連接它們的正負接線柱.
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(1)繩子的拉力大。
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(3)現(xiàn)用一水平拉力,使G2以5cm/s的速度從C點向右勻速運動,經(jīng)過10s后,可使G1對地面的壓力恰好為零.

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