第10章《压强和浮力》(高频易错点+江苏省历年真题40题)---2023-2024学年苏科版物理八年级下册
2024-05-29
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2份
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63页
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普通
资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理苏科版(2012)八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第十章 压强和浮力 |
| 类型 | 教案-讲义 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期末 |
| 学年 | 2024-2025 |
| 地区(省份) | 江苏省 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 1.26 MB |
| 发布时间 | 2024-05-29 |
| 更新时间 | 2024-06-07 |
| 作者 | 勤勉理科资料库 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2024-05-29 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/45463090.html |
| 价格 | 2.50储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
2023-2024学年苏科版物理八年级下册期末真题培优易错知识精讲练
第10章《压强和浮力》(40题)
(高频易错点+江苏省历年真题)
知识点01:压强
压力和重力的关系:
误区:学生常常误认为压力总是等于重力。实际上,压力和重力是两个不同的物理量,只有当物体放在水平面上且不受其他外力作用时,压力的大小才等于重力。
受力面积的理解:
误区:容易将受力面积误解为物体的底面积或表面积。实际上,受力面积是指物体间相互接触并相互挤压部分的面积。
压强的计算:
误区:在计算压强时,学生可能会忽略单位换算或错误地选择公式。例如,在计算液体压强时,应使用p = ρgh,其中ρ是液体密度,g是重力加速度,h是液体深度。
知识点02:浮力
浮力的产生和原因:
误区:学生可能认为浮力是由物体的重力产生的。实际上,浮力是由于物体在液体或气体中受到向上的压力差而产生的。
阿基米德原理的理解和应用:
误区:学生对阿基米德原理的理解可能不够深入,导致在应用时出错。阿基米德原理指出,浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。公式为F浮 = G排 = ρ液gV排,其中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积。
浮力的计算方法:
误区:学生可能会混淆不同的浮力计算方法。除了阿基米德原理外,还有称重法、压差法等方法可以计算浮力。在选择方法时,需要根据具体情境来判断。
浮沉条件的理解:
误区:学生对物体的浮沉条件可能存在误解。实际上,物体的浮沉取决于其受到的浮力和重力的关系。当浮力大于重力时,物体上浮;当浮力小于重力时,物体下沉;当浮力等于重力时,物体悬浮或漂浮。
一.选择题(共10小题)
1.(2023春•句容市期末)如图,复兴号高铁车厢里的座椅靠背充满人文关怀,下列描述正确的是( )
A.靠背贴合人体曲线,可减小靠背对乘客的压强
B.高铁启动时,靠背的作用是防止乘客前倾
C.高铁进站时,靠背的作用是防止乘客后仰
D.乘客对靠背的压力与靠背对乘客的推力是一对平衡力
2.(2022春•沭阳县期末)如图所示,将压强计的金属盒放在水中某一深度处,U形管两侧液面出现高度差。下列操作会使高度差增大的是( )
①仅向烧杯中加一些水;
②仅将金属盒水平移动;
③仅改变金属盒面的朝向;
④仅在水中加入食盐,食盐溶解后。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
3.(2023春•如皋市期末)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,如图所示。则( )
A.A的重力等于B的重力
B.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
C.甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力
D.两容器底部所受液体压强相等
4.(2023春•锡山区期末)一个空药瓶,瓶口扎上橡皮膜竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,两次药瓶在水里的位置相同(如图所示),下列关于橡皮膜的说法正确的是( )
A.两次都向内凹,形变程度相同
B.两次都向内凹,瓶口朝下时形变更多
C.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,形变程度相同
D.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,朝下时形变更多
5.(2023春•秦淮区期末)如图甲所示,弹簧测力计下挂着一个物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,弹簧测力计示数F与物体下降高度h的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物体的体积为1200cm3
B.物体受到的最大浮力是12N
C.物体的密度是1.5×103kg/m3
D.从物体下表面与水接触起,物体所受浮力先减小后不变
6.(2023春•靖江市期末)将三块质量相同的橡皮泥,分别捏成碗状和两个球状(其中一个球为空心),然后放入装有等量水的相同烧杯中,静止时它们的状态如图所示,下列说法中正确的是( )
A.三个物体受到的浮力为F甲>F丙>F乙
B.橡皮泥排开水的体积为V甲>V丙>V乙
C.液体对容器底部的压强为p甲=p丙>p乙
D.容器对桌面的压力为F甲'>F乙'>F丙'
7.(2023春•宿迁期末)高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示.它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为pA、pB。关于它们的大小关系,正确的是( )
A.FA<FB pA=pB B.FA>FB pA=pB
C.FA>FB pA>pB D.FA=FB pA<pB
8.(2023春•南通期末)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器,两个容器底面积大小相同分别装有质量相同的a、b两种液体,两个容器中的液面高度相同。下列说法正确的是( )
A.桌面对两个容器支持力的大小关系是F甲>F乙
B.两种液体对容器底部的压强pa=pb
C.两个容器对桌面压强的大小关系是p甲=p乙
D.两种液体对容器底压力的大小关系是Fa>Fb
9.(2023春•高新区期末)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的有几个( )
①液体的密度关系是ρ甲<ρ丙<ρ乙
②液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
③容器对桌面的压强关系是p'乙>p'丙>p'甲
④小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
10.(2023春•常州期末)某同学在家里做实验,他把一枚鸡蛋放在透明的玻璃杯中,加入清水后发现鸡蛋沉入水底(如图甲);他向水中加盐并搅拌,最后鸡蛋悬浮,如图乙所示,下列关于甲,乙两种状态的说法中正确的是( )
A.鸡蛋排开液体的质量甲小于乙
B.鸡蛋排开液体的体积甲小于乙
C.玻璃杯对桌面的压力甲大于乙
D.乙图中鸡蛋受到的浮力甲大于乙
二.填空题(共11小题)
11.(2023春•苏州期末)一座桥头立着如图甲所示的标志牌,它的作用是提醒司机所驾驶车辆的总质量不允许超过 kg;否则就可能发生危险,车辆对这座桥面的压力是由于 (选填“轮胎”或“地面”)发生形变产生的.若在无风的天气,汽车在公路上快速行驶时,车后面的树叶总会向如图乙中所示的 (选填“A”“B”或“C”)方向飘动,这是因为汽车在快速行驶时,马路中间的空气流速大,压强 。
12.(2023春•惠山区期末)如图所示,生活中人们发现将A、B两个核桃放在一起捏比单独捏一个核桃更容易捏破,这是通过 的方法增大了压强、捏的时候发现核桃A被捏破,B还完好,此时核桃A对B的压强 (选填“大于”、“等于”或“小于”)核桃B对A的压强。
13.(2023春•亭湖区校级期末)将一未装满水的密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,则倒立以后对桌面的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。正立时水对瓶底的压力为F1,压强为p1,倒立时水对瓶盖的压力为F2,压强为p2,则F1 F2,p1 p2(选填大于、等于或小于)。
14.(2023春•姜堰区期末)大气压强随着海拔高度的增加而 (选填“变大”或者“变小”);如图所示,测量大气压时的装置,如果将该装置从一楼拿到6楼,玻璃管中液面高度将 (选填“升高”或者“降低”)。
15.(2023春•新吴区期末)关心爱护残疾人是每个公民应具备的美德,为了方便盲人行走,现在许多城市公路上铺设有凹凸刻纹的盲道。相对于普通的人行道,人走在盲道上,在压力 (选填“不变”、“增大”或“减小”)时,脚底的受力面积 (选填“不变”、“增大”或“减小”),脚底受到的压强 (选填“不变”、“增大”或“减小”),从而盲人通过脚底能感觉出来,因此他们不用盲杖也能在盲道像正常人那样行走。
16.(2023春•江阴市期末)小明利用如图的压强计做“探究液体内部压强与哪些因素有关”的实验。实验前,需检查压强计是否漏气,方法是用手指 ,如果观察到U形管两侧液面发生明显变化,说明压强计不漏气。实验中,先将压强计的金属盒放入水中某一深度,记录U形管两侧液面的 ;改变金属盒在水中的深度,记录数据,其目的是为了探究液体压强和 的关系。
17.(2023春•姑苏区校级期末)如图所示,在小瓶里装一些带颜色的水,再取一根两端开口的细管,使细管穿过橡皮塞插入水中,从细管上端吹入少量气体,就制成了一个简易的气压计。小明把气压计从山顶带到山脚,由于大气压强 (选填“变小”、“不变”或“变大”),细管内水柱会 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
18.(2023春•虎丘区校级期末)北京冬奥会吉祥物冰墩墩,质量是0.3kg,把它放在水平桌面上,它与桌面的接触面积是0.01m2,则桌面受到的压力是 N,压强是 Pa,若它能抬起一只脚,他对水平地面的压强 (选填“变大”“不变”“变小”)。(g取10N/kg)
19.(2023春•如皋市期末)如图所示,有一“擦窗机器人”,它的质量为2kg,在它的“腹部”有一吸盘。当它的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它能牢牢地吸在竖直玻璃上。
(1)机器人竖直吸在玻璃上进行擦窗工作时,其主机内部的气压 (选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压。
(2)当擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时,若用真空泵继续向外抽气,则擦窗机器人受到的摩擦力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)若该“擦窗机器人”在重力作用下以0.2m/s的速度匀速向下擦窗时,摩擦力f与吸盘在此面积上对玻璃的压力F的关系是f=0.08F,已知吸盘与玻璃的接触面积为20cm2,则“擦窗机器人”对玻璃的压强是 Pa。
20.(2023春•东海县期末)在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”实验中,小明同学用一块海绵和A、B两个重物做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并分析回答下列问题。
(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种探究方法叫做 ;
(2)由图甲、乙的实验现象可知:在受力面积相同时, ,压力的作用效果越明显;
(3)同组的小华同学想利用一只铅笔探究“压力的作用效果与受力面积的关系”,他设计了如图丁、戊所示的两种方案,小明认为图丁的方案不合理,原因是图丁的方案没有控制 相同。
21.(2023春•亭湖区校级期末)驾驶员头靠头枕、身系安全带,驾驶着轿车在水平路面上高速向前行驶,如图所示。驾驶员头靠头枕是为了防止汽车在 (选填“加速”“减速”)时由于惯性造成的伤害。轿车在水平路面上高速行驶时对地面的压力 (选填“大于”、“小于”)静止时对地面的压力,是由于空气流速大的地方,压强 (选填“大”、“小”)的原因。
三.作图题(共3小题)
22.(2023春•邗江区校级期末)如图所示,请画出漂浮在水面上的玩具鸭受力示意图。
23.(2023春•无锡期末)如图所示的实验中,把鸡蛋放入装有清水的杯子中,然后逐渐向水中加盐,直至鸡蛋上浮至水面,请你画出鸡蛋上浮时的受力示意图(O为鸡蛋的重心)。
24.(2023春•姜堰区期末)如图物体浮在容器中的水面上,将容器放在斜面上,请画出物体受到的浮力示意图。
四.实验探究题(共4小题)
25.(2023春•扬州期末)小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材,对大气压的值进行测量,其实验步骤如下:
a.先让注射器吸入少量水,然后将活塞推至注射器底端,当注射器的小孔充满水后,再用橡皮帽封住注射器的小孔;
b.用细绳拴住注射器活塞的颈部,使绳另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒,如图所示当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为7.5N;
c.测出注射器全部刻度的长度为4cm;
d.根据测量数据,算出大气压的值。
(1)测量中,分析研究的是大气对 (选填“针筒”或“活塞”)的压力,当活塞相对于针筒开始滑动时,若不考虑其它因素,根据 的知识可知,研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等;
(2)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此小明与同学找出了下列可能的原因:
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦;
③弹簧测力计的示数没有读准;
④活塞与注射器筒壁不完全密封。上述原因一定会使测量值大于真实值的是 ;
A.①
B.②
C.③
D.④
(3)小红对小明所做实验进行改进,在完成a、b步骤,活塞回到注射器底端后,添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽,再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒,记下弹簧测力计的示数为1.2N”,则活塞与注射器筒内壁间的摩擦力约为 N。则实验时大气压应为 Pa。
26.(2023春•惠山区期末)在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中。
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 (选填“好”或“差”)。
(2)甲、乙两图是探究液体压强与 的关系,结论是: 。
(3)由丙、丁两图进行实验对比,得出液体压强与盛液体的容器形状 (选填“有关”或“无关”)。
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位时,两玻璃管中液面高度差不变,说明了 。
(5)某同学匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图所示,这个容器可能是
。
27.(2023春•建邺区校级期末)为验证阿基米德原理,小明选用实验器材:弹簧测力计、大烧杯、小水桶、小石块、小垫块和水。完成以下几个测量步骤:
A.用弹簧测力计测出石块的重力G物;
B.用弹簧测力计测出空水桶的重力G0;
C.将石块浸没在烧杯的水中,读出此时弹簧测力计示数F;
D.用弹簧测力计测出小水桶和水的总重力G总;
(1)石块浸没在水中所受的浮力F浮= ;被石块排开的水的重力G排= (用已测得的物理量表示),比较F浮与G排的大小关系;
(2)如图C所示,当石块浸没到水中后,随着石块浸在水中深度增加,弹簧测力计的示数 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(3)实验中出现下列情况,其中对结果验证没有影响的是 。
A.整个实验过程中弹簧测力计的示数没有校零
B.溢水杯中的水没有装满
C.从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌面上
D.C步骤中石块碰触容器底部
E.C步骤中石块没有浸没
28.(2023春•姜堰区期末)跃跃在探究“影响压力作用效果的因素”时,取三个质量相同的圆柱形容器A、B、C,它们底面积的关系是SA=SB<SC。在三个容器中分别倒入适量的水和盐水,其中A中水的质量小于B中水的质量,B、C两容器中液体质量相同。将它们分别放在三块相同的海绵上,如图甲、乙、丙三次实验所示。
(1)通过比较 两次实验(选填“甲”“乙”“丙”),探究压力的作用效果与受力面积的关系。得到的结论是: 相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(2)进行图甲和乙两次实验时,跃跃观察两次实验现象相差的不明显,为了解决这个问题,他采取下列措施可行的是 。
A.将甲图容器A中的水倒出一些
B.将乙图容器B中的水倒出一些
(3)跃跃想要利用这些实验器材探究影响液体压强大小的因素,于是他找来一个如图丁所示的液体压强计。调试时发现,用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜时,U形管两边液柱的高度差变化都很小,说明压强计的气密性 (选填“好”或“差”)。调整后,将压强计的探头放入B、C两容器中,保持探头在两种液体中的深度相同,发现探头在盐水中时,U形管左右两侧液面的高度差 (选填“大”或“小”)。说明深度相同时, 越大,液体压强越大。
(4)若将容器A放在石块上如图戊所示,图戊与甲比较,容器A对石块和海绵的压强 (填“相同”或“不相同”)。
五.计算题(共4小题)
29.(2023春•灌南县期末)如图所示是我国设计的“雪龙号”科考破冰船,它通过调节船首和船尾的压载水量,来调整破冰船的纵向倾斜姿态,该船满载时的总质量约1.4×104t,破冰时船头的一部分压在冰面上,利用巨大的压强使冰层破裂。(ρ海水≈1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)当“雪龙号”满载且在海水中正常航行时,受到的浮力;
(2)若“雪龙号”破冰时,船头压在冰面上的受力面积是10m2,冰面所受压力为破冰船满载时总重力的0.1倍,求破冰船对冰面的压强;
(3)结合所学知识,请你写出一条提高破冰船破冰效果的办法。
30.(2022春•镇江期末)如图甲所示,把边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时有五分之三的体积浸入水中,然后在其上表面放一块小柱体,小柱体放在木块上面时对木块的压强为2000Pa,如图乙所示,静止时方木块刚好能全部浸入水中.(g取10N/kg)求:
(1)甲图中木块受到的浮力.
(2)木块的密度.
(3)小柱体的底面积.
31.(2023春•吴江区期末)随着科技的发展,机器人已被广泛使用。如图所示一款迎宾机器人,质量为30kg,底部有3个轮子,每个轮子与地面的接触面积为2.5cm2,在水平地面上匀速直线行驶时受到的阻力是车重的0.05倍,g取10N/kg,求:
(1)机器人的重力G;
(2)机器人对水平地面的压强p;
(3)机器人匀速行驶时的牵引力F牵。
32.(2023春•亭湖区校级期末)小明在盛有水的烧杯中放入一枚质量为55g、体积为50cm3的鸡蛋,静止时如图甲所示;在水中缓慢加入食盐,使其溶解,鸡蛋静止时如图乙所示,处于悬浮状态;继续加入食盐,鸡蛋静止时有部分体积露出液面,如图丙所示,处于漂浮状态。其中g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)图甲中鸡蛋受到的浮力;
(2)图乙中盐水的密度;
(3)图丙中鸡蛋受到的浮力。
六.综合能力题(共2小题)
33.(2022春•邗江区校级期末)制作简易密度计:
(1)取一根长饮料吸管,在其下端加适当的配重,并将这一端密封起来,使其能竖直漂浮在水中,如图甲所示。设吸管的横截面积为S,测出吸管浸入水中的深度H,则此时漂浮的浮力F浮= (用ρ水、g、S、H表示);
(2)将吸管漂浮在其它液体中,则由于液体密度的不同导致浸入的深度不同;
(3)推导:由于漂浮时浮力等于重力,吸管的重力不变,所以两次的浮力相等。所以根据上面两式可得h= (用ρ液、ρ水、H表示);
(4)根据(3)推导公式,简易密度计上的刻度分布是 (均匀/不均匀)的;
(5)小华利用不同吸管成功自制了几支密度计,其中密度计精确度最高的是
A.长度最长的 B.横截面积最小的 C.质量最大的 D.浸入水中的深度最深的
(6)小敏利用废旧的圆珠笔芯也成功自制了一支密度计,并利用已知液体密度进行了刻度标注,如图乙所示,A点1×103kg/m3,C点1.5×103kg/m3;B为AC的中点,则B点标注的密度 (>/</=)1.25×103kg/m3。
34.(2023春•崇川区校级期末)阅读短文,回答问题:
核潜艇
庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。我国某核潜艇H最大潜深350m,完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮。已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m3,江水密度ρ江为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是 。
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会 ,将给核潜艇带来安全隐患。为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是 (选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”)。
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,说明 ;核潜艇H所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为 N。
(4)该核潜艇H浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.0×103m3,此时核潜艇H的总重量是多少?(请写出计算过程)
(5)该核潜艇H在深海某区域内以某一速度匀速下降,在到达一定深度后从水舱中向外排出6t的海水,经过一段时间,核潜艇H以相同的速度匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇H所受阻力仅与速度有关。则核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为 N。
七.解答题(共5小题)
35.(2023春•无锡期末)如图所示,现代物流舱内,多台“地狼”智能机器人头顶整组货架旋转、前进、运送货物。已知每个“地狼”机器人的质量为25kg,其车轮与地面接触的总面积为0.01m2,当它以最大承重静止在水平地面上时,对水平地面的压强为1.25×105Pa。(g取10N/kg)
(1)机器人底部的轮子做得很宽大,主要是为了 (选填“增大”或“减小”)压强;
(2)如甲图,“地狼”机器人放在地面上时,对水平地面的压强是多少?
(3)如乙图,该机器人能装载货物的最大质量是多少?
36.(2023春•建邺区校级期末)如图甲所示,水平桌面上有一重2.5N,底面积为100cm2的柱形容器,内装有h=10cm深的水(忽略容器壁厚度)。将 A、B两物体叠放在容器里的水中,水面恰好与B的上表面相平,如图乙所示。图乙中液面较图甲上升了1.2cm,而 A、B两物体的质量相等,B的体积是A的2倍。问:
(1)求图乙中两物体受到的总浮力;
(2)求物体B的密度ρB;
(3)现将物体A取下,轻轻放入水中,待它们最终静止时,相对于图乙情形,此时,水对容器底部压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”);物体A处于状态 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”);
(4)求图乙中容器对水平桌面的压强。
37.(2022春•高邮市期末)如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体。把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,已知烧杯的底面积为400cm2,该过程中弹簧测力计示数F随圆柱体上升高度h的关系如图所示。(g取10N/kg)求:
(1)该圆柱体受到的最大浮力为多大?
(2)圆柱体的体积多大?
(3)圆柱体的密度多大?
38.(2022春•徐州期末)如图所示,在探究影响浮力大小的因素时,烧杯略微倾斜放置,在烧杯中装水到和杯口相平,用弹簧测力计拉着一个金属圆柱体逐渐浸入水中,直到浸没,观察并记录弹簧测力计的示数。
(1)图中弹簧测力计的示数为 N。
(2)已知圆柱体重2.8N,则此时圆柱体受到的浮力为 N。
(3)圆柱体从水面开始下降到完全浸没过程中,弹簧测力计示数F和圆柱体浸在水中的深度h的关系图像为 。
(4)实验过程中,用小桶接着所有从烧杯中溢出的水,用弹簧测力计可以测出小桶中水的重力为 N。
39.(2022春•常州期末)如图所示的甲图中,铁块在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力随时间t变化的图象。若不计水的摩擦力,则可知该铁块的重力是 N,铁块的体积是 m3。(g取10N/kg)
八.科普阅读题(共1小题)
40.(2023春•亭湖区校级期末)阅读短文,回答问题。
液压机
2021年9月,世界上最大的模锻液压机(8万吨级)在中国投入使用,使我国的工业实力得到大幅提升。图甲为液压机的结构简图,它是利用液体来传递压强的设备,简易的液压机主要是由液缸、活塞、管、槽、液态介质及控制系统等部分构成。按传递压强的液体种类来分,有油压机和水压机两大类。
科学家帕斯卡发现:当外力作用在密闭的液体上时,液体各部分所受的压强将发生相同的变化,物理学中称做帕斯卡定律,在图甲U形管槽中装满液体,两端活塞把液体密闭,给左端活塞施加一个向下的压力F1时,根据帕斯卡定律,左右两个活塞受到的液体压强相等,同时右端活塞会受到一个向上的压力F2,这就是液压机原理。若不计机械摩擦和活塞自重,两个活塞的运动距离与它们的横截面积成反比。
(1)液压机在工作过程中,液体对液缸中小活塞的压强 (大于/等于/小于)液体对大活塞的压强;
(2)如图乙所示,汽车的油压千斤顶就是应用液压机原理工作的,假如一个油压千斤顶的大、小活塞横截面积分别是120cm2和4cm2,当在小活塞上加3000N的压力时,最多可在大活塞上产生 N的举力;若要进一步增大液压机的压力级别,可采取的办法是 ;(选填“增大大活塞的面积”、“减小大活塞的面积”)
(3)某型号液压机的大活塞横截面积是小活塞的60倍,则在使用过程中大、小活塞移动的距离之比为 ;
(4)图丙是科技人员假想的一个水压机模型,轻质活塞A、B的横截面积分别为5cm2和100cm2。如果将重为840N的物体放在水平活塞B上,不计机械阻力,则活塞A向上移动距离为 m。(根据液体压强的计算公式p=ρ液gh可以求出左右液面的高度差,ρ液的单位是kg/m3,h是深度,单位是m)
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2023-2024学年苏科版物理八年级下册期末真题培优易错知识精讲练
第10章《压强和浮力》(40题)
(高频易错点+江苏省历年真题)
知识点01:压强
压力和重力的关系:
误区:学生常常误认为压力总是等于重力。实际上,压力和重力是两个不同的物理量,只有当物体放在水平面上且不受其他外力作用时,压力的大小才等于重力。
受力面积的理解:
误区:容易将受力面积误解为物体的底面积或表面积。实际上,受力面积是指物体间相互接触并相互挤压部分的面积。
压强的计算:
误区:在计算压强时,学生可能会忽略单位换算或错误地选择公式。例如,在计算液体压强时,应使用p = ρgh,其中ρ是液体密度,g是重力加速度,h是液体深度。
知识点02:浮力
浮力的产生和原因:
误区:学生可能认为浮力是由物体的重力产生的。实际上,浮力是由于物体在液体或气体中受到向上的压力差而产生的。
阿基米德原理的理解和应用:
误区:学生对阿基米德原理的理解可能不够深入,导致在应用时出错。阿基米德原理指出,浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。公式为F浮 = G排 = ρ液gV排,其中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积。
浮力的计算方法:
误区:学生可能会混淆不同的浮力计算方法。除了阿基米德原理外,还有称重法、压差法等方法可以计算浮力。在选择方法时,需要根据具体情境来判断。
浮沉条件的理解:
误区:学生对物体的浮沉条件可能存在误解。实际上,物体的浮沉取决于其受到的浮力和重力的关系。当浮力大于重力时,物体上浮;当浮力小于重力时,物体下沉;当浮力等于重力时,物体悬浮或漂浮。
一.选择题(共10小题)
1.(2023春•句容市期末)如图,复兴号高铁车厢里的座椅靠背充满人文关怀,下列描述正确的是( )
A.靠背贴合人体曲线,可减小靠背对乘客的压强
B.高铁启动时,靠背的作用是防止乘客前倾
C.高铁进站时,靠背的作用是防止乘客后仰
D.乘客对靠背的压力与靠背对乘客的推力是一对平衡力
试题思路分析:(1)在压力一定时,增大受力面积,可以减小压强;
(2)(3)惯性是物体保持静止或匀速直线运动不变的性质;
(4)二力平衡的条件:大小相等、方向相反、作用在一条直线上,作用在一个物体上。
详细规范解答:解:A、靠背贴合人体曲线,在压力一定时,增大受力面积,可减小靠背对乘客的压强,故A正确;
B、当高铁突然启动时,人由于惯性会保持原来的静止状态,会向后仰,靠背可起到保护作用,故B错误;
C、当高铁进站时,需要减速,人由于惯性会保持原来的静止状态,会向前倾,安全带可起到保护作用,故C错误;
D、乘客对靠背的压力与靠背对乘客的推力是物体间的相互作用力,作用在两个物体上,不是平衡力,故D错误。
故选:A。
考察易错点与重难点:知道惯性的概念、减小压强的办法、二力平衡的条件是解题的关键,难度不大。
2.(2022春•沭阳县期末)如图所示,将压强计的金属盒放在水中某一深度处,U形管两侧液面出现高度差。下列操作会使高度差增大的是( )
①仅向烧杯中加一些水;
②仅将金属盒水平移动;
③仅改变金属盒面的朝向;
④仅在水中加入食盐,食盐溶解后。
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
试题思路分析:压强计的工作原理:U形管两侧液面高度差表示压强的大小。
液体压强的特点:液体压强随深度的增加而增大;同一深度处,液体向各个方向的压强相等;液体内部压强还跟液体的密度有关。
详细规范解答:解:①仅向烧杯中加一些水,会使金属盒所处深度增大,金属盒受到压强增大,会使U形管两侧液面高度差增大,故①符合题意;
②仅将金属盒水平移动,金属盒受到压强不变,U形管两侧液面高度差不变,故②不符合题意;
③仅改变金属盒面的朝向,金属盒受到压强不变,U形管两侧液面高度差不变,故③不符合题意;
④仅在水中加入食盐,食盐溶解后,会使液体密度增大,金属盒受到压强增大,会使U形管两侧液面高度差增大,故④符合题意。
所以使U形管两侧液面高度差增大的操作是①④。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选:B。
考察易错点与重难点:观察物理实验现象是学习物理的一项基本能力,学生要多加练习。
3.(2023春•如皋市期末)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,如图所示。则( )
A.A的重力等于B的重力
B.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
C.甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力
D.两容器底部所受液体压强相等
试题思路分析:(1)首先根据题目中给出的条件判断,判断实心物体A、B的体积关系,又知实心物体A、B由同种材料制作,利用密度公式判断其质量关系,再利用重力公式判断其重力关系;
(2)根据物体浮沉条件,结合图示判断两种液体的密度关系;
(3)容器对桌面的压力等于容器、液体和排开液体的重力之和,首先根据物体浮沉条件,结合图示判断实心物体A、B所受浮力关系,得出排开液体的重力关系,再利用密度公式和重力公式判断两种液体的重力关系。
(4)已知两种液体的密度关系,又知高度关系,根据p=ρ液gh判断两容器底部所受液体压强关系。
详细规范解答:解:A、甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,
将实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,
则甲液体与A排开液体的体积之和等于乙液体与B排开液体的体积之和相等,
由图可知,A漂浮,所以A的体积大于排开液体的体积,根据密度公式,A的质量大于B的质量,A的重力大于B的重力,故A错误;
B、由图可知,A漂浮,A的密度小于甲液体的密度,B悬浮,B的密度等于乙液体的密度,
实心物体A、B由同种材料制作,则密度相等,
所以,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度。故B错误;
C、由图可知,A漂浮,A所受浮力等于A的重力,B悬浮,B所受浮力等于B的重力,
所以,A排开液体的重力大于B排开液体的重力,
甲、乙两容器相同的,则重力相等,
甲、乙两容器中的两种液体体积相等,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,
根据可知,甲液体的质量大于乙液体的质量,
根据G=mg可知,甲液体的重力大于乙液体的重力,
容器对桌面的压力等于容器、液体和排开液体的重力之和,
所以,甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力。故C正确;
D、甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,静止时液面等高,
根据p=ρ液gh可知,甲容器底部所受液体压强大于乙容器底部所受液体压强。故D错误。
故选:C。
考察易错点与重难点:此题考查物体浮沉条件,密度、质量、液体压强公式的应用,涉及到的知识点较多,综合性很强,关键是知道容器对桌面的压力等于容器、液体和排开液体的重力之和,属于难题。
4.(2023春•锡山区期末)一个空药瓶,瓶口扎上橡皮膜竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,两次药瓶在水里的位置相同(如图所示),下列关于橡皮膜的说法正确的是( )
A.两次都向内凹,形变程度相同
B.两次都向内凹,瓶口朝下时形变更多
C.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,形变程度相同
D.瓶口朝上时向内凹,瓶口朝下时向外凸,朝下时形变更多
试题思路分析:根据液体压强的特点分析解答,液体压强特点:
①液体内部朝各个方向都有压强,在同一深度,液体向各个方向的压强相等;
②液体的压强随深度的增加而增大;
③不同液体的压强还跟密度有关,深度一定时,液体的密度越大,压强越大。
详细规范解答:解:液体内部朝各个方向都有压强,所以橡皮膜不论是朝上还是朝下都会向内凹;
在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹的更明显。
综上分析可知,两次都向内凹,瓶口朝下时形变更多。
故ACD错误,B正确。
故选:B。
考察易错点与重难点:此题考查了液体压强的特点,以及根据现象分析总结结论的能力,属于常考题目,难度不大。
5.(2023春•秦淮区期末)如图甲所示,弹簧测力计下挂着一个物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,弹簧测力计示数F与物体下降高度h的关系如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.物体的体积为1200cm3
B.物体受到的最大浮力是12N
C.物体的密度是1.5×103kg/m3
D.从物体下表面与水接触起,物体所受浮力先减小后不变
试题思路分析:(1)根据图象,分析出物体的重力G,完全浸没时的拉力F,从而可根据F浮=G﹣F求出完全浸没时的浮力,即最大浮力;
(2)利用阿基米德原理求完全浸没时排开液体的体积,即物体的体积;
(3)利用物体的重力求出质量,根据密度公式得出物体的密度;
(4)由图象中拉力F的变化情况,结合F浮=G﹣F可知从物体下表面与水接触起,物体所受浮力的变化情况。
详细规范解答:解:B、由图象知,G=12N,当物体完全浸没时,拉力F=4N,
则该物体受到的最大浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N,故B错误;
A、当物体完全浸没时排开液体的体积等于物体的体积,
由F浮=ρ液gV排得物体的体积:V=V排===8×10﹣4m3=800cm3,故A错误;
C、由G=mg可知,物体的质量:m===1.2kg,
物体的密度:ρ===1.5×103kg/m3,故C正确;
D、由图象知,从物体下表面与水接触起,拉力F的数值先变小后不变,根据F浮=G﹣F知浮力先增大后不变,故D错误;
故选:C。
考察易错点与重难点:本题考查重力公式、密度公式、称重法测浮力、浮力产生的原因和阿基米德原理的应用,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大!
6.(2023春•靖江市期末)将三块质量相同的橡皮泥,分别捏成碗状和两个球状(其中一个球为空心),然后放入装有等量水的相同烧杯中,静止时它们的状态如图所示,下列说法中正确的是( )
A.三个物体受到的浮力为F甲>F丙>F乙
B.橡皮泥排开水的体积为V甲>V丙>V乙
C.液体对容器底部的压强为p甲=p丙>p乙
D.容器对桌面的压力为F甲'>F乙'>F丙'
试题思路分析:(1)(2)已知在三个相同的烧杯中装入等量的水,由图可知,甲漂浮,乙下沉,丙悬浮,根据物体的浮沉情况判定浮力的大小,根据阿基米德原理判定三个球排开的水的体积的大小;
(3)根据排开的水的体积的大小判定深度的大小,根据p=ρgh确定烧杯底受到的压强关系;
(4)根据容器的重力、水的重力、橡皮泥的重力判断压力的大小。
详细规范解答:解:A、由图可知,甲漂浮,则橡皮泥的浮力等于重力;乙下沉,则橡皮泥的浮力小于重力;丙悬浮,则橡皮泥的浮力等于重力,因为橡皮泥的质量相等,重力相等,故浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙,故A错误;
B、浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙,液体的密度相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,橡皮泥排开水的体积关系为:V甲=V丙>V乙,故B错误;
C、三个相同的烧杯中装入等量的水,水的深度相同;橡皮泥排开水的体积为:V甲=V丙>V乙,容器的底面积相同,则水面上升的高度关系为:Δh甲=Δh丙>Δh乙,故甲、丙中的水面高度相同,都大于乙中的水面高度,根据p=ρgh可知,液体对容器底部的压强关系为:p甲=p丙>p乙,故C正确;
D、容器对水平桌面的压力为:F=G容+G水+G泥,它们的重力之和大小相等,所以容器对桌面的压力相同,即F甲’=F乙’=F丙’,故D错误。
故选:C。
考察易错点与重难点:本题考查了学生对阿基米德原理和物体浮沉条件的掌握和运用,利用好浮沉条件是解题的关键。
7.(2023春•宿迁期末)高度、材料相同的实心长方体A和B放在水平桌面上,它们的大小如图所示.它们对桌面的压力分别为FA、FB,压强分别为pA、pB。关于它们的大小关系,正确的是( )
A.FA<FB pA=pB B.FA>FB pA=pB
C.FA>FB pA>pB D.FA=FB pA<pB
试题思路分析:物体放在水平桌面上,物体对水平桌面的压力等于物体的重力。首先判断实心长方体A和B的体积关系,然后利用公式G=mg=ρVg判断A和B的重力的关系,再根据F与G之间的关系分析A、B对桌面的压力关系。
A和B的形状规则,它们的高度,材料相同,它们对地面的压强 p======ρgh,所以可以用公式p=ρgh进行分析,然后比较A、B对桌面的压强关系。
详细规范解答:解:从图中可以看出,VA>VB,而A和B的材料相同,即密度相同,
根据公式G=mg=ρVg可知,GA>GB,
而物体放在水平桌面上,物体对水平桌面的压力等于物体的重力,所以FA>FB。
A和B的密度相同,g是常量,而A和B的高度相同,
根据公式p=ρgh可知,它们对地面的压强相等,即pA=pB。
故选:B。
考察易错点与重难点:本题考查了重力、压力和压强的计算,放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,以及对于形状规则的固体,计算固体对水平桌面的压强,可以利用公式p=ρgh计算。
8.(2023春•南通期末)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个质量相同的薄壁容器,两个容器底面积大小相同分别装有质量相同的a、b两种液体,两个容器中的液面高度相同。下列说法正确的是( )
A.桌面对两个容器支持力的大小关系是F甲>F乙
B.两种液体对容器底部的压强pa=pb
C.两个容器对桌面压强的大小关系是p甲=p乙
D.两种液体对容器底压力的大小关系是Fa>Fb
试题思路分析:(1)根据甲、乙装置的总重力的大小关系分析;
(2)根据液体的质量、液体的体积,利用ρ=分析两种液体的密度的大小关系,根据p=ρgh分析容器底部受到的压强的大小关系;
(3)根据p=分析两个容器对桌面压强的大小关系;
(4)根据F=pS分析容器底部受到的液体的压力的大小关系。
详细规范解答:解:
A、甲、乙容器的质量相同,液体的质量相同,则甲装置的总质量与乙装置的总质量相同,根据G=mg可知,总重力相同,所以桌面对两个容器支持力的大小关系是F甲=F乙,故A错误;
B、液体的质量相同,根据图示可知,甲中液体的体积大于乙中液体的体积,根据ρ=可知,a的密度小于b的密度,液面深度相同,根据p=ρgh可知,两种液体对容器底部的压强pa<pb,故B错误;
C、甲、乙装置的总重力相同,对桌面的压力相同,受力面积相同,根据p=可知,两个容器对桌面压强的大小关系是p甲=p乙,故C正确;
D、容器的底面积相同,根据F=pS可知,两种液体对容器底压力的大小关系是Fa<Fb,故D错误。
故选:C。
考察易错点与重难点:解决本题的关键是:知道液体对水平放置的容器底部的压力不一定等于液重,柱状容器内的液体对容器底部的压力等于液重;上小下大的容器内的液体对容器底部的压力大于液重;上大下小的容器内的液体对容器底部的压力小于液重。
9.(2023春•高新区期末)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的有几个( )
①液体的密度关系是ρ甲<ρ丙<ρ乙
②液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
③容器对桌面的压强关系是p'乙>p'丙>p'甲
④小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
试题思路分析:(1)根据物体浮沉条件,结合图示得出三种液体的密度大小关系;
(2)利用液体压强公式分析判断三种液体对容器底的压强关系;
(3)烧杯对桌面的压力等于烧杯、容器内液体和小球的总重力,受力面积相同,根据p=比较压强大小;
(4)当物体漂浮或悬浮时,其浮力等于自身的重力。
详细规范解答:解:
三个完全相同的小球,其质量、体积和密度都相同;
①小球在甲中下沉,故ρ球>ρ甲,在乙容器中漂浮,故ρ球<ρ乙,在丙中悬浮,故ρ球=ρ丙;所以三种液体的密度关系为:ρ甲<ρ丙<ρ乙,故①正确;
②静止时三个容器的液面恰好相平,即深度h相等,由于乙液体的密度最大,根据p=ρgh可知,乙容器底受到的液体压强最大,甲容器底受到的液体压强最小,即p乙>p丙>p甲,故②错误;
③开始时,液体的体积V甲=V乙=V丙,放入小球后,甲、丙溢出相同体积的液体,则剩余液体体积V甲′=V丙′;由于ρ甲<ρ丙,故m甲<m丙,重力G甲<G丙,乙液体溢出的最少,故剩余液体体积V乙′最大;
又因为ρ乙最大,所以乙的质量最大、重力最大,故G甲<G丙<G乙;
容器相同,则容器重力相等,三个完全相同的小球,则小球的重力相等,容器对水平桌面的压力等于容器、容器内的液体和球的重力之和,即F甲<F丙<F乙;
由于受力面积相同,由p=可得,p'乙>p'丙>p'甲,故③正确;
④由图知,小球在丙容器中悬浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力与自身的重力相等;在甲容器中下沉,浮力小于其重力,所以小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲,故④错误;
由上分析可知①③正确,共计2个。
故选:B。
考察易错点与重难点:此题主要考查物体浮沉条件及其应用、压强的大小比较,根据物体浮沉条件,结合图示得出三种液体的密度大小关系是解答此题关键。
10.(2023春•常州期末)某同学在家里做实验,他把一枚鸡蛋放在透明的玻璃杯中,加入清水后发现鸡蛋沉入水底(如图甲);他向水中加盐并搅拌,最后鸡蛋悬浮,如图乙所示,下列关于甲,乙两种状态的说法中正确的是( )
A.鸡蛋排开液体的质量甲小于乙
B.鸡蛋排开液体的体积甲小于乙
C.玻璃杯对桌面的压力甲大于乙
D.乙图中鸡蛋受到的浮力甲大于乙
试题思路分析:(1)同一只鸡蛋的重力不变,根据鸡蛋在图甲中沉底、图乙中悬浮,可知排开液体的体积相同。利用物体的浮沉条件即可判断两种情况下鸡蛋所受浮力之间的关系,然后根据阿基米德原理可判断鸡蛋排开液体的质量关系;
(2)同一只鸡蛋的体积不变,根据鸡蛋在图甲中沉底、图乙中漂浮判断其排开液体的体积大小;
(3)玻璃杯对桌面的压力等于玻璃杯、玻璃杯内液体和鸡蛋的总重力。
详细规范解答:解:
AD、鸡蛋在甲中沉入水底,则F浮甲<G鸡蛋;在图乙中悬浮,则F浮乙=G鸡蛋;
所以鸡蛋受到的浮力F浮甲<F浮乙,
因为F浮=G排=m排g,
所以鸡蛋排开液体的质量甲小于乙,故A正确、D错误;
B、鸡蛋在甲中沉入水底,则V排甲=V;在图乙中悬浮,则V排乙=V;所以鸡蛋排开液体的体积甲等于乙,故B错误;
C、加盐后,水的密度变大,则水的质量变大,重力变大,因为玻璃杯对桌面的压力等于玻璃杯、玻璃杯内液体和鸡蛋的总重力,所以玻璃杯对桌面的压力甲小于乙,故C错误。
故选:A。
考察易错点与重难点:本题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,知道玻璃杯对桌面的压力等于玻璃杯、玻璃杯内液体和鸡蛋的总重力是解答此题关键。
二.填空题(共11小题)
11.(2023春•苏州期末)一座桥头立着如图甲所示的标志牌,它的作用是提醒司机所驾驶车辆的总质量不允许超过 2×104 kg;否则就可能发生危险,车辆对这座桥面的压力是由于 轮胎 (选填“轮胎”或“地面”)发生形变产生的.若在无风的天气,汽车在公路上快速行驶时,车后面的树叶总会向如图乙中所示的 A (选填“A”“B”或“C”)方向飘动,这是因为汽车在快速行驶时,马路中间的空气流速大,压强 小 。
试题思路分析:(1)据图示可知该桥限载标准为20t,即2×104kg;
(2)物体由于发生弹性形变而产生的力叫弹力;
(3)根据流体压强与流速的关系分析。
详细规范解答:解:(1)由图示可知该桥限载标准为20t=2×104kg;
(2)车辆对这座桥面的压力是由于轮胎发生弹性形变产生的;
(3)汽车高速驶过,汽车周围的空气流速增大,压强变小,公路两旁压强大,形成了压强差,所用树叶向公路中间A处飘。
故答案为:2×104kg;轮胎;A;小。
考察易错点与重难点:本题考查了标志牌的含义、弹力、流体压强与流速的关系,属于基础题。
12.(2023春•惠山区期末)如图所示,生活中人们发现将A、B两个核桃放在一起捏比单独捏一个核桃更容易捏破,这是通过 减小受力面积 的方法增大了压强、捏的时候发现核桃A被捏破,B还完好,此时核桃A对B的压强 等于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)核桃B对A的压强。
试题思路分析:(1)根据增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强来分析此题;
(2)根据公式p=判断压强的大小。
详细规范解答:解:(1)两个核桃放在一起容易捏破,是因为将两只核桃放在一起,它们之间的受力面积远远小于一只核桃与手的受力面积,根据p=可知,当压力一定时,受力面积越小,压强越大,所以两只核桃放在一起时猛烈挤压就能挤碎主要是因为增大了压强;
(2)两核桃相互挤压时A给B的力与B给A的力是一对相互作用力,大小相等,而两核桃接触面积相同,根据p=可知,A受到的压强等于B受到的压强。
故答案为:减小受力面积;等于。
考察易错点与重难点:本题考查增大压强的方法,难度不大。
13.(2023春•亭湖区校级期末)将一未装满水的密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,则倒立以后对桌面的压强 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。正立时水对瓶底的压力为F1,压强为p1,倒立时水对瓶盖的压力为F2,压强为p2,则F1 大于 F2,p1 小于 p2(选填大于、等于或小于)。
试题思路分析:(1)根据p=ρgh分析水对瓶盖的压强变化情况;
(2)水对瓶盖和瓶底的压力,可以根据水产生的压力和水重力的关系来入手(上下粗细一样的容器中水对容器底的压力等于水的重力,上面粗、下面细的容器中水对容器底的压力小于水的重力,上面细、下面粗的容器中水的压力大于水的重力。
详细规范解答:解:由题意知,装有水的矿泉水瓶对地面的压力等于其受到的重力,倒立放置其底面积变小,由可知,压强变大。
正放时,瓶子中的水柱是粗细相同的,瓶子底部受到的压力等于瓶中水的重力;倒放时,瓶子中的水柱上面粗,下面细,瓶盖受到的压力小于瓶中水的重力;瓶中水的重力是一定的,所以正放时水对瓶底的压力大于倒放时水对瓶盖的压力,即F1>F2。
矿泉水瓶倒置后,水的深度变大,根据p=ρ水gh可知,底部受到的压强变大,即p1<p2。
故答案为:变大;大于;小于。
考察易错点与重难点:本题考查液体压强的计算,液体对容器底部的压力可以根据F=pS分析,也可以根据承装液体容器的形状进行分析得出。知道对于圆柱形容器,对容器底的压力等于液体重;对于上口粗下口细的容器,对容器底的压力小于液体重是本题的关键。
14.(2023春•姜堰区期末)大气压强随着海拔高度的增加而 变小 (选填“变大”或者“变小”);如图所示,测量大气压时的装置,如果将该装置从一楼拿到6楼,玻璃管中液面高度将 升高 (选填“升高”或者“降低”)。
试题思路分析:(1)大气压与高度的关系是:海拔越高,气压越低;
(2)将该装置从一楼拿到6楼,高度升高,大气压减小,使得管内水位升高、水柱高度增加。
详细规范解答:解:大气压强随着海拔高度的增加而变小;如图所示,测量大气压是装置,如果将该装置从一楼拿到6楼,瓶内气压不变,瓶外的大气压随着高度的升高而减小,瓶内气压大于外界大气压,将水压入玻璃管中,故玻璃管中液面高度将升高。
故答案为:变小;升高。
考察易错点与重难点:此题涉及到大气压强与高度的关系、自制气压计的工作原理等知识点,是一道综合性的题目。
15.(2023春•新吴区期末)关心爱护残疾人是每个公民应具备的美德,为了方便盲人行走,现在许多城市公路上铺设有凹凸刻纹的盲道。相对于普通的人行道,人走在盲道上,在压力 不变 (选填“不变”、“增大”或“减小”)时,脚底的受力面积 减小 (选填“不变”、“增大”或“减小”),脚底受到的压强 增大 (选填“不变”、“增大”或“减小”),从而盲人通过脚底能感觉出来,因此他们不用盲杖也能在盲道像正常人那样行走。
试题思路分析:压强就是表示压力作用效果的一个物理量。
在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显即压强就越大;
在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显即压强就越大。
详细规范解答:解:根据题意知道,人走在凹凸刻纹的盲道上,物体间力的作用是相互的,地面对人脚的支持力等于压力,凹凸刻纹减小了脚底的受力面积,从而增大了地面对脚的压强。
故答案为:不变;减小;增大。
考察易错点与重难点:此题考查的是有关压强知识在生活中的应用,这也就体现了物理知识来源于生活,又应用于生活的新课程理念。
16.(2023春•江阴市期末)小明利用如图的压强计做“探究液体内部压强与哪些因素有关”的实验。实验前,需检查压强计是否漏气,方法是用手指 按压橡皮膜,观察U形管两端的液面是否能灵活升降 ,如果观察到U形管两侧液面发生明显变化,说明压强计不漏气。实验中,先将压强计的金属盒放入水中某一深度,记录U形管两侧液面的 高度差 ;改变金属盒在水中的深度,记录数据,其目的是为了探究液体压强和 液体深度 的关系。
试题思路分析:用手轻按金属盒橡皮膜,U形管液面能灵活升降说明仪器不漏气;
压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映液体内部压强的大小;
在同种液体中,改变金属盒在水中的深度,可以探究液体压强和液体深度的关系。
详细规范解答:解:用手轻按金属盒橡皮膜,U形管液面能灵活升降说明仪器不漏气;
压强计是通过U形管两侧液面的高度差来反映液体内部压强的大小;
在同种液体中,改变金属盒在水中的深度,可以探究液体压强和液体深度的关系。
故答案为:按压橡皮膜,观察U形管两端的液面是否能灵活升降;高度差;液体深度。
考察易错点与重难点:本题利用转换法和控制变量法探究液体压强大小的影响因素,是探究液体压强的典型实验,要熟练掌握。
17.(2023春•姑苏区校级期末)如图所示,在小瓶里装一些带颜色的水,再取一根两端开口的细管,使细管穿过橡皮塞插入水中,从细管上端吹入少量气体,就制成了一个简易的气压计。小明把气压计从山顶带到山脚,由于大气压强 变大 (选填“变小”、“不变”或“变大”),细管内水柱会 下降 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
试题思路分析:把气压计从山顶带到山脚时,发生变化的是海拔高度,而大气压随海拔的减小而增加,因此可从瓶内外的气压差来分析。
详细规范解答:解:把气压计从山顶带到山脚,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的减小而增加,此时在瓶外气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃瓶,因此管内水柱的高度会增下降。
故答案为:变大;下降。
考察易错点与重难点:此题主要考查的是水气压计,涉及了气压和高度的关系的特点等知识,综合性较强。
18.(2023春•虎丘区校级期末)北京冬奥会吉祥物冰墩墩,质量是0.3kg,把它放在水平桌面上,它与桌面的接触面积是0.01m2,则桌面受到的压力是 3 N,压强是 300 Pa,若它能抬起一只脚,他对水平地面的压强 变大 (选填“变大”“不变”“变小”)。(g取10N/kg)
试题思路分析:(1)冰墩墩对水平桌面的压力等于其重力大小,根据F=G=mg可求出冰墩墩对桌面的压力,根据p=求出冰墩墩对桌面的压强。
(2)根据受力面积的变化和p=判断冰墩墩对地面压强的变化。
详细规范解答:解:(1)由题意可知,冰墩墩的质量为m=0.3kg,它的重力为:
G=mg=0.3kg×10N/kg=3N,
把它放在水平桌面上桌面受到的压力F等于它的重力G,即
F=G=3N
由题意可知,它与桌面的接触面积为S=0.01m2,桌面受到的压强为:
p==300Pa;
(2)若它能抬起一只脚,则它与桌面的接触面积变小、受力面积变小,而压力不变,由p=可知它对水平桌面的压强变大。
故答案为:3;300;变大。
考察易错点与重难点:此题考查重力公式、压强公式的应用,难度不大,知道置于水平面上的物体对水平面的压力等于其自身重力是关键。
19.(2023春•如皋市期末)如图所示,有一“擦窗机器人”,它的质量为2kg,在它的“腹部”有一吸盘。当它的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它能牢牢地吸在竖直玻璃上。
(1)机器人竖直吸在玻璃上进行擦窗工作时,其主机内部的气压 小于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)大气压。
(2)当擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时,若用真空泵继续向外抽气,则擦窗机器人受到的摩擦力 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)若该“擦窗机器人”在重力作用下以0.2m/s的速度匀速向下擦窗时,摩擦力f与吸盘在此面积上对玻璃的压力F的关系是f=0.08F,已知吸盘与玻璃的接触面积为20cm2,则“擦窗机器人”对玻璃的压强是 1.25×105 Pa。
试题思路分析:(1)利用大气压强知识解答;
(2)物体静止或匀速直线运动时,物体都处于平衡状态,受平衡力,只要找出哪两个力是平衡力,然后根据平衡力的特点解题即可;
(3)根据G=mg求出机器人的重力,根据二力平衡条件求出机器人受到的摩擦力,根据摩擦力f与吸盘在此面积上对玻璃的压力F的关系是f=0.08F求出压力,利用p=求出“擦窗机器人”对玻璃的压强。
详细规范解答:解:
(1)擦窗机器人工作时,真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,泵内气压小于大气压,大气压力就把它压在竖直玻璃上。
(2)“擦窗机器人”静止时处于平衡状态,在竖直方向上受到的摩擦力和重力是一对平衡力;
若用真空泵继续向外抽气,由于“擦窗机器人”在竖直玻璃上仍静止,其重力不变,则摩擦力不变;
(3)“擦窗机器人”的质量为2kg,“擦窗机器人”的重力:
G=mg=2kg×10N/kg=20N,
因“擦窗机器人”匀速向下擦窗时处于平衡状态,受到的摩擦力和重力是一对平衡力,
所以,“擦窗机器人”受到向上的摩擦力:f=G=20N,
因摩擦力f与吸盘在此面积上对玻璃的压力F的关系是:
f=0.08F,
所以,吸盘对玻璃的压力:F===250N,
则“擦窗机器人”对玻璃的压强:
p===1.25×105Pa。
故答案为:
(1)小于;(2)不变;(3)1.25×105。
考察易错点与重难点:本题考查了大气压、二力平衡的条件、压强公式、重力公式、速度公式的运用,根据“摩擦力f与吸盘在此面积上对玻璃的压力F的关系是f=0.08F”求出压力是关键。
20.(2023春•东海县期末)在探究“压力的作用效果与哪些因素有关”实验中,小明同学用一块海绵和A、B两个重物做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并分析回答下列问题。
(1)实验中通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种探究方法叫做 转换法 ;
(2)由图甲、乙的实验现象可知:在受力面积相同时, 压力越大 ,压力的作用效果越明显;
(3)同组的小华同学想利用一只铅笔探究“压力的作用效果与受力面积的关系”,他设计了如图丁、戊所示的两种方案,小明认为图丁的方案不合理,原因是图丁的方案没有控制 没有控制压力大小 相同。
试题思路分析:(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;
(2)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变;
(3)探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。
详细规范解答:解:(1)该实验是通过海绵的凹陷程度来显示压力的作用效果的,这种研究方法叫转换法;
(2)比较甲、乙实验可知,受力面积相同,乙中压力大,压力作用效果明显,故得出的结论是:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)探究压力的作用效果与受力面积的关系,要控制压力大小相同,图戊中铅笔水平放置且处于静止状态,则两手指对铅笔的压力是一对平衡力;而丁中因铅笔的重力作用,压力大小不同,故图丁的方法不合理,原因是没有控制压力大小相同。
故答案为:(1)转换法;(2)压力越大;(3)没有控制压力大小。
考察易错点与重难点:本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
21.(2023春•亭湖区校级期末)驾驶员头靠头枕、身系安全带,驾驶着轿车在水平路面上高速向前行驶,如图所示。驾驶员头靠头枕是为了防止汽车在 加速 (选填“加速”“减速”)时由于惯性造成的伤害。轿车在水平路面上高速行驶时对地面的压力 小于 (选填“大于”、“小于”)静止时对地面的压力,是由于空气流速大的地方,压强 小 (选填“大”、“小”)的原因。
试题思路分析:物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性。
车子静止在水平面上,车子对路面的压力等于重力;当流线型的车子快速行驶时,产生升力,车子对地面压力减小。
流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大。
详细规范解答:解:在座位的靠背上安装“头枕”,当轿车速度加快,乘客由于惯性会保持原来的运动状态,此时头枕可以起到防止乘客颈椎受伤。
在路面上静止的轿车,轿车对路面的压力大小等于轿车的重力,当轿车在路面上高速行驶时,车顶的空气流速大于车底的空气流速,车上方的压强小于下方的压强,会产生向上的压强差、压力差,从而产生一定大小的向上的升力,使轿车对路面的压力小于汽车所受的重力,故轿车对路面的压力与静止使相比变小,即轿车在水平路面上高速行驶时对地面的压力小于静止时对地面的压力。
故答案为:加速;小于;小。
考察易错点与重难点:本题根据汽车的实验情景考查流体压强与流速关系、惯性等,要求学生能熟练将物理知识应用到生产生活中。
三.作图题(共3小题)
22.(2023春•邗江区校级期末)如图所示,请画出漂浮在水面上的玩具鸭受力示意图。
试题思路分析:漂浮在水面上的玩具鸭受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力的作用,且力的作用点均在重心上,二力大小相等,据此画出漂浮在水面上的玩具鸭受力示意图。
详细规范解答:解:漂浮在水面上的玩具鸭受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力的作用,且力的作用点均在重心上,二力大小相等,如图。
考察易错点与重难点:本题考查浮沉条件和力的示意图的画法,是一道综合题。
23.(2023春•无锡期末)如图所示的实验中,把鸡蛋放入装有清水的杯子中,然后逐渐向水中加盐,直至鸡蛋上浮至水面,请你画出鸡蛋上浮时的受力示意图(O为鸡蛋的重心)。
试题思路分析:根据物体的浮沉条件可知,鸡蛋上浮时受到的浮力大于重力,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,两力的作用点均在鸡蛋的重心上,据此画出鸡蛋上浮时的受力示意图。
详细规范解答:解:根据物体的浮沉条件可知,鸡蛋上浮时受到的浮力大于重力,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,两力的作用点均在鸡蛋的重心上,据此画出鸡蛋上浮时的受力示意图,如图所示:
。
考察易错点与重难点:本题考查浮沉条件的应用和力的示意图的画法,属于基础题。
24.(2023春•姜堰区期末)如图物体浮在容器中的水面上,将容器放在斜面上,请画出物体受到的浮力示意图。
试题思路分析:浮力的方向是竖直向上的。
详细规范解答:解:过重心作竖直向上的浮力,如图所示:
。
考察易错点与重难点:本题考查浮力方向,难度不大。
四.实验探究题(共4小题)
25.(2023春•扬州期末)小明利用最大刻度值标有2.5mL的一次性注射器等器材,对大气压的值进行测量,其实验步骤如下:
a.先让注射器吸入少量水,然后将活塞推至注射器底端,当注射器的小孔充满水后,再用橡皮帽封住注射器的小孔;
b.用细绳拴住注射器活塞的颈部,使绳另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢地拉动注射器筒,如图所示当注射器中的活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为7.5N;
c.测出注射器全部刻度的长度为4cm;
d.根据测量数据,算出大气压的值。
(1)测量中,分析研究的是大气对 活塞 (选填“针筒”或“活塞”)的压力,当活塞相对于针筒开始滑动时,若不考虑其它因素,根据 二力平衡 的知识可知,研究对象在水平方向所受的大气压力与拉力大小相等;
(2)小明发现,同学们在做此实验时测得的大气压值误差很大,对此小明与同学找出了下列可能的原因:
①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦;
③弹簧测力计的示数没有读准;
④活塞与注射器筒壁不完全密封。上述原因一定会使测量值大于真实值的是 B ;
A.①
B.②
C.③
D.④
(3)小红对小明所做实验进行改进,在完成a、b步骤,活塞回到注射器底端后,添加了“取下封住注射器小孔的橡皮帽,再次水平向右慢慢匀速拉动注射器筒,记下弹簧测力计的示数为1.2N”,则活塞与注射器筒内壁间的摩擦力约为 1.2 N。则实验时大气压应为 1.008×105 Pa。
试题思路分析:(1)该实验的实验原理是:p=,明确实验的原理,分析出研究对象;当注射器中的活塞开始滑动时,二力平衡可通过弹簧测力计测出大气压力,此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等;
(2)注射器中有残余气体、不完全密封,测量值小于真实值;活塞与注射器筒壁间有摩擦,测量值大于真实值;弹簧测力计的示数没有读准,测量值会变大或变小;
(3)注射器的容积可通过图中读出,其单位为mL,注射器是圆柱体,利用公式V=SL的变形,可求其横截面积的大小;
根据力的平衡条件,当活塞刚刚拉动时,弹簧测力计的拉力与大气对活塞的压力加摩擦力的合力等于0,求出大气对活塞压力的大小;再根据公式p=可算出压强的大小。
详细规范解答:解:(1)该实验的实验原理是p=,该实验中以活塞为研究对象,所以分析研究的是大气对活塞的压力;
当注射器中的活塞开始滑动时,利用二力平衡原理来测出大气对活塞的压力,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,因此需要记录此时的示数;
(2)①橡皮帽封住的注射器小孔中有残余气体,会使拉力变小,测量值小于真实值;
②活塞与注射器筒壁间有摩擦,会使拉力变大,测量值大于真实值;
③弹簧测力计的示数没有读准,会使力的测量值变大或变小,测量值会变大或变小;
④活塞与注射器筒壁不完全密封会使拉力变小,测量值小于真实值;
故选:B;
(3)读图可知,注射器容积为2.5mL,即2.5cm3,注射器全部刻度的长度L=4cm,因为注射器为圆柱体,
根据其体积公积可得,S===0.625cm2;
实验时,弹簧测力计的示数F=7.5N,
活塞与注射器内壁间存在摩擦力,则大气对活塞的压力F'=F﹣f=7.5N﹣1.2N=6.3N,将其代入公式得,
p===1.008×105Pa。
故答案为:(1)活塞;(2)0.625;1.2×105;(3)B;(4)1.2;1.008×105。
考察易错点与重难点:本题通过大气压的特殊测量,考查了测量大气压的原理、压强计算公式的应用等知识,要求熟练掌握。
26.(2023春•惠山区期末)在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中。
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 差 (选填“好”或“差”)。
(2)甲、乙两图是探究液体压强与 深度 的关系,结论是: 在同种液体中,液体压强随深度的增加而增大 。
(3)由丙、丁两图进行实验对比,得出液体压强与盛液体的容器形状 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度,使金属盒处于向上、向下、向左、向右等方位时,两玻璃管中液面高度差不变,说明了 同种液体同一深度处,液体向各个方向的压强大小相等 。
(5)某同学匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图所示,这个容器可能是
C 。
试题思路分析:(1)压强计测量液体压强时是通过橡皮膜来感知压强的,通过橡胶管中气体压强的变化来改变U形管中液面高度差的,若液体压强计气密性差,U形管两边液柱的高度差变化都很小;
(2)液体压强跟液体密度和液体的深度有关,探究液体压强跟密度的关系时,控制液体深度不变;探究液体压强跟深度关系时,控制密度不变;
(3)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关须选择不同形状的容器,而液体种类和深度都相同,看压强计的高度差是否相同;
(4)观察两图中液体的密度、金属盒的深度和U形管中液面的高度差,可得出探究的因素和结果;
(5)观察图象,容器底所受水的压强随注水时间缓慢上升,再针对每个容器的特点,选择合适的答案。
详细规范解答:解:(1)若用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计漏气,即气密性差;
(2)由甲、乙两图可知,同种液体,乙的深度大于甲,乙图中U形管中液面的高度差也大于甲图,故探究的是液体压强与深度的关系,结论是:在同种液体中,液体压强随深度的增加而增大;
(3)由丙、丁两图可知,同为盐水,深度相同,只有容器的形状不同,并且U形管中液面的高度差也相同,说明液体压强与盛放液体的容器形状无关;
(4)在图乙中,固定金属盒的橡皮膜在水中的深度,使探头朝向不同方位时,两玻璃管中液面高度差不变,说明了在同种液体同一深度处,液体向各个方向的压强大小相等;
(5)根据图象,容器底所受水的压强变化是越来越慢,当匀速地向某容器内注满水时,压强变化越来越慢,根据p=ρgh可知,水面升高的高度变化越来越慢,容器的形状是上口大、底小。
A、A的锥形瓶,水面升高的高度变化是越来越快,故A不符合题意
BD、BD的烧杯和量筒,水面升高的高度变化是均匀的,故BD不符合题意;
C、C的量杯上口大、底小,水面升高的高度变化是越来越慢,故C符合题意;
故选:C。
故答案为:(1)差;(2)深度;在同种液体中,液体压强随深度的增加而增大;(3)无关;(4)同种液体同一深度处,液体向各个方向的压强大小相等;(5)C。
考察易错点与重难点:此题是一道“探究液体内部压强的特点”的实验题,考查了对压强计工作原理的理解及控制变量法的应用,我们要了解压强计的原理,知道液体压强计的操作要求并能够灵活运用控制变量探究影响压强大小的因素。
27.(2023春•建邺区校级期末)为验证阿基米德原理,小明选用实验器材:弹簧测力计、大烧杯、小水桶、小石块、小垫块和水。完成以下几个测量步骤:
A.用弹簧测力计测出石块的重力G物;
B.用弹簧测力计测出空水桶的重力G0;
C.将石块浸没在烧杯的水中,读出此时弹簧测力计示数F;
D.用弹簧测力计测出小水桶和水的总重力G总;
(1)石块浸没在水中所受的浮力F浮= G物﹣F ;被石块排开的水的重力G排= G总﹣G0 (用已测得的物理量表示),比较F浮与G排的大小关系;
(2)如图C所示,当石块浸没到水中后,随着石块浸在水中深度增加,弹簧测力计的示数 不变 (选填“变大”、“不变”或“变小”);
(3)实验中出现下列情况,其中对结果验证没有影响的是 AE 。
A.整个实验过程中弹簧测力计的示数没有校零
B.溢水杯中的水没有装满
C.从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌面上
D.C步骤中石块碰触容器底部
E.C步骤中石块没有浸没
试题思路分析:(1)根据称重浮求浮力;G排等于桶和水的总重与空桶重力之差;
(2)根据阿基米德原理判断浮力的变化,根据称重法得出测力计示数的变化;
(3)逐一进行分析各选项对石块受到的浮力与石块排开水的重力的影响,并作答。
详细规范解答:解:(1)石块的重力为G物,浸没在水中时的拉力为F,则所受的浮力:F浮=G物﹣F;石块排开水的重力等于桶和水的总重与空桶重力之差,则G排=G总﹣G0;
(2)当石块浸没到水中后,随着石块浸在水中深度增加,V排不变,所以石块所受浮力不变,则测力计的示数F=G物﹣F浮不变;
(3)A、若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果都应同时加上或者减去测量前弹簧测力计示数,那么所得浮力与排开水的重力大小均为某两次测量的差值,故A对实验的结果验证没有影响;
B、溢水杯水没有加到溢水口,使得排开液体的体积偏小,排开液体的重力也偏小,故B对实验的结果验证有影响;
C、从溢水杯中溢出的水洒了一些在桌面上,测的G总偏小,则利用G排=G总﹣G0偏小,故C对实验的结果验证有影响;
D、步骤C中,石块浸没后,碰触容器底部,容器对石块有支持力,测的F3偏小,则利用F浮=F1﹣F3偏大,故D对实验的结果验证有影响;
E、C步骤中石块没有浸没,只要其它测量均正确,则仍有F浮与G排的大小相等,故E对实验的结果验证没有影响;
故选:AE。
故答案为:(1)G物﹣F;G总﹣G0;(2)不变;(3)AE。
考察易错点与重难点:本题考查了验证阿基米德原理的实验,关键是知道该实验的验证方法以及各种实验操作对实验结论的影响,难度一般。
28.(2023春•姜堰区期末)跃跃在探究“影响压力作用效果的因素”时,取三个质量相同的圆柱形容器A、B、C,它们底面积的关系是SA=SB<SC。在三个容器中分别倒入适量的水和盐水,其中A中水的质量小于B中水的质量,B、C两容器中液体质量相同。将它们分别放在三块相同的海绵上,如图甲、乙、丙三次实验所示。
(1)通过比较 乙、丙 两次实验(选填“甲”“乙”“丙”),探究压力的作用效果与受力面积的关系。得到的结论是: 压力 相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(2)进行图甲和乙两次实验时,跃跃观察两次实验现象相差的不明显,为了解决这个问题,他采取下列措施可行的是 A 。
A.将甲图容器A中的水倒出一些
B.将乙图容器B中的水倒出一些
(3)跃跃想要利用这些实验器材探究影响液体压强大小的因素,于是他找来一个如图丁所示的液体压强计。调试时发现,用手指不论是轻压还是重压探头的橡皮膜时,U形管两边液柱的高度差变化都很小,说明压强计的气密性 差 (选填“好”或“差”)。调整后,将压强计的探头放入B、C两容器中,保持探头在两种液体中的深度相同,发现探头在盐水中时,U形管左右两侧液面的高度差 大 (选填“大”或“小”)。说明深度相同时, 液体密度 越大,液体压强越大。
(4)若将容器A放在石块上如图戊所示,图戊与甲比较,容器A对石块和海绵的压强 相同 (填“相同”或“不相同”)。
试题思路分析:(1)(2)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,研究压力的作用效果与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;对各选项进行逐一分析,得出正确答案;
(3)使用压强计之前,应先检查压强计的气密性;液体内部的压强与液体的深度和密度都有关系,在实验中,应控制其中的一个量保持不变,才能观察压强与另一个量的关系,从控制变量法的角度可判断此题的实验过程;
(4)利用p=分析比较。
详细规范解答:解:(1)比较乙、丙两图所示实验可知,压力相同,受力面积越小,海绵凹陷程度越大,故可得结论:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(2)进行图甲和乙两次实验时,受力面积相同,压力不同,观察两次实验现象相差的不明显,说明容器中液体质量相差不大,想让两容器中液体质量之差变大,应将A中的水倒出一些,故A符合题意,B不符合题意。
故选:A。
(3)使用压强计之前,应先检查压强计的气密性,具体操作就是按压探头的橡皮膜时,U形管两边液柱的高度差变化明显,则气密性好,若变化都很小,则气密性差。
保持探头在两种液体中的深度相同。发现探头在盐水中时,U形管左右两侧液面的高度差较大。说明在深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。
(4)将容器A放在石块上如图戊所示,图戊与甲比较,压力相同,受力面积也相同,则压强相同。
故答案为:(1)乙、丙;压力;(2)A;(3)差;大;液体密度;(4)相同。
考察易错点与重难点:这是一道综合实验题,此题的难点是液体压强计的有关知识,我们要了解压强计的原理,知道液体压强计的操作要求等。
五.计算题(共4小题)
29.(2023春•灌南县期末)如图所示是我国设计的“雪龙号”科考破冰船,它通过调节船首和船尾的压载水量,来调整破冰船的纵向倾斜姿态,该船满载时的总质量约1.4×104t,破冰时船头的一部分压在冰面上,利用巨大的压强使冰层破裂。(ρ海水≈1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)当“雪龙号”满载且在海水中正常航行时,受到的浮力;
(2)若“雪龙号”破冰时,船头压在冰面上的受力面积是10m2,冰面所受压力为破冰船满载时总重力的0.1倍,求破冰船对冰面的压强;
(3)结合所学知识,请你写出一条提高破冰船破冰效果的办法。
试题思路分析:(1)当“雪龙号”满载且在海水中正常航行时,根据F浮=G排=m排g得出受到的浮力;
(2)当“雪龙号”满载且在海水中正常航行时,处于漂浮状态,根据G=F浮得出自身的重力,根据F=0.1G得出破冰船对冰面的压力,根据p=得出船对冰面的压强;
(3)在压力一定时,减小受力面积可增大压强。
详细规范解答:解:(1)当“雪龙号”满载且在海水中正常航行时,受到的浮力F浮=G排=m排g=1.4×104×103kg×10N/kg=1.4×108N;
(2)当“雪龙号”满载且在海水中正常航行时,处于漂浮状态,自身的重力G=F浮=1.4×108N;
破冰船对冰面的压力F=0.1G=0.1×1.4×108N=1.4×107N,
船对冰面的压强p===1.4×106Pa;
(3)要提高破冰船破冰效果,即增大对冰面的压强,在压力一定时,可以通过减小船头的面积来提高破冰效果。
答:(1)当“雪龙号”满载且在海水中正常航行时,受到的浮力为1.4×108N;
(2)破冰船对冰面的压强为1.4×106Pa;
(3)可以通过减小船头的面积来提高破冰效果。
考察易错点与重难点:本题考查浮力和压强的知识,是一道综合题。
30.(2022春•镇江期末)如图甲所示,把边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时有五分之三的体积浸入水中,然后在其上表面放一块小柱体,小柱体放在木块上面时对木块的压强为2000Pa,如图乙所示,静止时方木块刚好能全部浸入水中.(g取10N/kg)求:
(1)甲图中木块受到的浮力.
(2)木块的密度.
(3)小柱体的底面积.
试题思路分析:(1)用F浮=ρ水gV排计算物体受到的浮力;
(2)用m=计算木块的质量,用计算木块的密度;
(3)用F=G=ρ液gΔV排计算物体的压力,用S=计算受力面积。
详细规范解答:解:(1)正方体木块的体积:V=(0.1m)3=10﹣3m3,
因为木块静止时有五分之三的体积浸入水中,
所以,V排=V=6×10﹣4m3,
甲图中木块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N;
(2)因为图甲中的木块是漂浮的,
所以,木块的重:G=F浮=6N,
木块的质量:m===0.6kg,
木块的密度:==0.6×103kg/m3;
(3)小柱体的重:G柱=ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1﹣)×10﹣3m3=4N,
小柱体对木块的压力:F=G=4N,
小柱体的底面积:S===2×10﹣3m2。
答:(1)甲图中木块受到的浮力为6N;
(2)木块的密度为0.6×103kg/m3;
(3)小柱体的底面积为2×10﹣3m2。
考察易错点与重难点:本题考查了密度、压强、浮力等知识,是一道综合题,解题的关键是受力关系的分析,用F=G=ρ液gΔV排计算物体的压力。
31.(2023春•吴江区期末)随着科技的发展,机器人已被广泛使用。如图所示一款迎宾机器人,质量为30kg,底部有3个轮子,每个轮子与地面的接触面积为2.5cm2,在水平地面上匀速直线行驶时受到的阻力是车重的0.05倍,g取10N/kg,求:
(1)机器人的重力G;
(2)机器人对水平地面的压强p;
(3)机器人匀速行驶时的牵引力F牵。
试题思路分析:(1)根据G=mg求出机器人的重力G;
(2)机器人对水平地面的压力等于自身的重力,根据p=求出机器人对水平地面的压强p;
(3)根据f=0.05G求出机器人受到的阻力,机器人匀速行驶时,机器人的牵引力与受到的阻力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知机器人匀速行驶时的牵引力F牵。
详细规范解答:解:(1)机器人的重力G=mg=30kg×10N/kg=300N;
(2)机器人对水平地面的压力:F=G=300N,
机器人对水平地面的压强p===4×105Pa;
(3)机器人受到的阻力:f=0.05G=0.05×300N=15N,
机器人匀速行驶时,机器人的牵引力与受到的阻力是一对平衡力,
根据二力平衡条件可知,机器人匀速行驶时的牵引力F牵=f=15N。
答:(1)机器人的重力G为300N;
(2)机器人对水平地面的压强p为4×105Pa;
(3)机器人匀速行驶时的牵引力F牵为15N,
考察易错点与重难点:本题考查重力公式、压强公式以及二力平衡条件的应用,难度不大。
32.(2023春•亭湖区校级期末)小明在盛有水的烧杯中放入一枚质量为55g、体积为50cm3的鸡蛋,静止时如图甲所示;在水中缓慢加入食盐,使其溶解,鸡蛋静止时如图乙所示,处于悬浮状态;继续加入食盐,鸡蛋静止时有部分体积露出液面,如图丙所示,处于漂浮状态。其中g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)图甲中鸡蛋受到的浮力;
(2)图乙中盐水的密度;
(3)图丙中鸡蛋受到的浮力。
试题思路分析:(1)根据阿基米德原理求出鸡蛋受到的浮力;
(2)根据鸡蛋的质量和体积求出鸡蛋的密度;物体悬浮时,物体的密度等于液体的密度;
(3)鸡蛋处于漂浮状态,受到的浮力等于其重力。
详细规范解答:解:(1)图甲中鸡蛋受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣6m3=0.5N;
(2)图乙中,鸡蛋的密度为:,
鸡蛋处于悬浮状态,图乙中盐水的密度:ρ盐水=ρ=1.1g/cm3;
(3)图丙中鸡蛋处于漂浮状态,受到的浮力:F浮′=G=mg=55×10﹣3kg×10N/kg=0.55N。
答:(1)图甲中鸡蛋受到的浮力是0.5N;
(2)图乙中盐水的密度是1.1g/cm3;
(3)图丙中鸡蛋受到的浮力是0.55N。
考察易错点与重难点:本题是有关浮力知识的应用,关键掌握阿基米德原理及密度公式的应用,是一道综合题。
六.综合能力题(共2小题)
33.(2022春•邗江区校级期末)制作简易密度计:
(1)取一根长饮料吸管,在其下端加适当的配重,并将这一端密封起来,使其能竖直漂浮在水中,如图甲所示。设吸管的横截面积为S,测出吸管浸入水中的深度H,则此时漂浮的浮力F浮= ρ水gSH (用ρ水、g、S、H表示);
(2)将吸管漂浮在其它液体中,则由于液体密度的不同导致浸入的深度不同;
(3)推导:由于漂浮时浮力等于重力,吸管的重力不变,所以两次的浮力相等。所以根据上面两式可得h= (用ρ液、ρ水、H表示);
(4)根据(3)推导公式,简易密度计上的刻度分布是 不均匀 (均匀/不均匀)的;
(5)小华利用不同吸管成功自制了几支密度计,其中密度计精确度最高的是 D
A.长度最长的 B.横截面积最小的 C.质量最大的 D.浸入水中的深度最深的
(6)小敏利用废旧的圆珠笔芯也成功自制了一支密度计,并利用已知液体密度进行了刻度标注,如图乙所示,A点1×103kg/m3,C点1.5×103kg/m3;B为AC的中点,则B点标注的密度 < (>/</=)1.25×103kg/m3。
试题思路分析:(1)根据浮力计算公式分析即可;
(3)漂浮时浮力等于重力,吸管的重力不变,所以两次的浮力相等,根据浮力公式和重力计算公式列式计算;
(4)根据(3)结果可知,浸入水中的深度H与水的密度的乘积是个定值,浸入液体中的深度与液体的密度成反比;
(5)密度计的分度值与浸入水中的深度有关;
(6)根据A、C点的密度,计算C、B点浸入的深度,进而计算B点的密度,再进行比较即可。
详细规范解答:解:(1)由题意可知,吸管的横截面积为S,测出吸管浸入水中的深度H,
则此时漂浮的浮力为:F浮=ρ水gV排=ρ水gSH;
(3)漂浮时浮力等于重力,吸管的重力不变,所以两次的浮力相等,故可以列等式:
F浮=ρ水gV排=ρ水gSH=G=ρ液gSh;
则可得:h==;
(4)由h=可知,浸入水中的深度H与水的密度的乘积是个定值,浸入液体中的深度与液体的密度成反比,故刻度不均匀;
(5)由h=可知,液体的密度为:ρ液=;
密度计的分度值为:Δρ液==,
发现只与浸入的深度有关,故D符合题意。
(6)A点的密度为1×103kg/m3,C点的密度为1.5×103kg/m3,则此时密度计浸入的深度为H,则C点浸入的深度为:
hC===H;
则B点浸入的深度为:
hB=(H﹣H)×H=H;
则B点标注的密度为:
ρB===×1×103kg/m3=1.2×103kg/m3;
故B点标注的密度小于1.25×103kg/m3。
故答案为:(1)ρ水gSH;(2);4)不均匀;(5)D;(6)<。
考察易错点与重难点:本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,由一定难度。
34.(2023春•崇川区校级期末)阅读短文,回答问题:
核潜艇
庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。我国某核潜艇H最大潜深350m,完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮。已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m3,江水密度ρ江为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是 D 。
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会 下沉 ,将给核潜艇带来安全隐患。为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是 从水舱中向外排水 (选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”)。
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,说明 力的作用是相互的 ;核潜艇H所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为 1.92×106 N。
(4)该核潜艇H浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.0×103m3,此时核潜艇H的总重量是多少?(请写出计算过程)
(5)该核潜艇H在深海某区域内以某一速度匀速下降,在到达一定深度后从水舱中向外排出6t的海水,经过一段时间,核潜艇H以相同的速度匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇H所受阻力仅与速度有关。则核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为 3×104 N。
试题思路分析:(1)①根据钢的特点分析解答;
②核潜艇是通过改变自身的重力来实现浮沉的;
③根据F浮=ρgV排分析解答;
④根据F浮=ρgV排分析解答浮力的变化;
(2)根据悬浮的条件判断悬浮在水中的潜艇受到的浮力和重力的关系,用压缩空气将水舱里的水排出一部分后重力减小,根据浮力和重力的关系判断物体的运动情况;
(3)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;
根据核潜艇所受的海水的阻力与航速的关系图可知当核潜艇H航速为8m/s时核潜艇H所受的海水阻力;
(4)潜艇浮出海面处于漂浮时,求出排开水的体积,利用阿基米德原理和漂浮条件即可求出艇的总重量;
(5)对潜水器进行受力分析,由平衡条件求出潜水器受到的阻力。
详细规范解答:解:(1)A、核潜艇在水下需要承担较大的压强,所以潜水艇的外壳用硬度大的特种钢材制成的,故A错误;
B、核潜艇是通过改变自身重力达到浮沉的,故B错误;
C、核潜艇悬浮和漂浮时排开水的体积不相同,根据F浮=ρgV排知所受的浮力不相等,故C错误;
D、核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,液体的密度减小,根据F浮=ρgV排知所受的浮力变小,故D正确;
故选:D;
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,海水跃层是上层密度大、下层密度小,因此由F浮=ρgV排可知,会造成潜艇受到的浮力减小,浮力小于重力,所以潜水艇会突然下沉;
因为潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的,所以此时将潜艇水舱向外排水,使潜艇受到的重力小于浮力,实现上浮;
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方,由于物体间力的作用是相互的,海水对螺旋桨施加一个向前的力,核潜艇就前进了;
由图乙可知,当航速的平方为100m2/s2时,核潜艇受到的阻力f=3×106N,
当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为f′=×3×106N=1.92×106N;
(4)完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t,则V=V排===8×103m3;
潜艇浮出海面处于漂浮时,排开水的体积V排′=V﹣V露=8×103m3﹣1.0×103m3=7×103m3,
根据漂浮条件和F浮=ρ液gV排可得,此时潜艇的总重量:
G=F浮=ρ海水gV排′=1.03×103kg/m3×10N/kg×7×103m3=7.21×107N;
(5)潜水器在同一区域所受浮力F浮相同,速度相同,所受阻力大小相同,
潜水器匀速下潜时:G=f+F浮,匀速上浮时:G′+f=F浮,G﹣G′=6×103kg×10N/kg=6×104N,
解得,f=3×104N。
故答案为:(1)D;(2)下沉;从水舱中向外排水;(3)力的作用是相互的;1.92×106;(4)7.21×107N;(5)3×104。
考察易错点与重难点:此题综合考查了阿基米德原理的应用、液体压强、物体浮沉条件的应用等多个知识点,是一道综合性较强的题目。
七.解答题(共5小题)
35.(2023春•无锡期末)如图所示,现代物流舱内,多台“地狼”智能机器人头顶整组货架旋转、前进、运送货物。已知每个“地狼”机器人的质量为25kg,其车轮与地面接触的总面积为0.01m2,当它以最大承重静止在水平地面上时,对水平地面的压强为1.25×105Pa。(g取10N/kg)
(1)机器人底部的轮子做得很宽大,主要是为了 减小 (选填“增大”或“减小”)压强;
(2)如甲图,“地狼”机器人放在地面上时,对水平地面的压强是多少?
(3)如乙图,该机器人能装载货物的最大质量是多少?
试题思路分析:(1)压力的作用效果与压力大小和受力面积大小有关;
(2)根据G=mg求出“地狼”机器人的重力,“地狼”机器人对地面的压力等于自身的重力,根据p=求出“地狼”机器人对地面的压强;
(3)根据p=求出“地狼”机器人对地面的最大压力,“地狼”机器人对地面的最大压力等于“地狼”机器人和装载货物的最大总重力,据此求出该机器人能装载货物的最大重力,根据G=mg求出该机器人能装载货物的最大质量。
详细规范解答:解:(1)压力大小一定时,受力面积越大,物体对地面的压强越小,所以机器人底部的轮子做得很宽大,是压力一定时,通过增大受力面积来减小压强;
(2)“地狼”机器人的重力:G1=m1g=25kg×10N/kg=250N,
“地狼”机器人对地面的压力:F=G1=250N,
“地狼”机器人对地面的压强:p1===2.5×104Pa;
(3)由p=可知,“地狼”机器人对地面的最大压力:F大=p大S=1.25×105Pa×0.01m2=1250N,
“地狼”机器人和装载货物的最大总重力:G大=F大=1250N,
则机器人能装载货物的最大重力:G货大=G大﹣G1=1250N﹣250N=1000N,
由G=mg可知,该机器人能装载货物的最大质量:m货大===100kg。
答:(1)减小;
(2)“地狼”机器人放在地面上时,对水平地面的压强是2.5×104Pa;
(3)该机器人能装载货物的最大质量是100kg。
考察易错点与重难点:本题考查重力公式以及压强公式的灵活运用,难度不大。
36.(2023春•建邺区校级期末)如图甲所示,水平桌面上有一重2.5N,底面积为100cm2的柱形容器,内装有h=10cm深的水(忽略容器壁厚度)。将 A、B两物体叠放在容器里的水中,水面恰好与B的上表面相平,如图乙所示。图乙中液面较图甲上升了1.2cm,而 A、B两物体的质量相等,B的体积是A的2倍。问:
(1)求图乙中两物体受到的总浮力;
(2)求物体B的密度ρB;
(3)现将物体A取下,轻轻放入水中,待它们最终静止时,相对于图乙情形,此时,水对容器底部压强 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”);物体A处于状态 悬浮 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”);
(4)求图乙中容器对水平桌面的压强。
试题思路分析:(1)根据容器的底面积和图乙中液面较图甲上升的高度,算出B物体的体积,根据F浮=ρ液gV排算出浮力;
(2)根据漂浮的条件算出总重力;再根据A、B两物体的质量相等,算出A、B的质量,根据ρ=算出物体B的密度;
(3)根据B的体积是A的2倍,算出A的体积,根据ρ=算出A的密度,根据A、B密度与水密度的关系判断出放入物体A、B后的浮沉情况以及甲、乙中物体浮力的变化情况,由阿基米德原理判断出排开水体积的变化情况以及液面高度的变化,根据p=ρgh判断出水对容器底部压强的变化情况;
(4)根据V=Sh算出水的体积,再根据G水=ρ水gV算出水的重力,根据p==算出压强。
详细规范解答:解:
(1)B物体的体积:VB=SΔh=100×10﹣4m2×1.2×10﹣2m=1.2×10﹣4m3;
乙中两物体受到的总浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10﹣4m3=1.2N;
(2)因为AB处于漂浮状态,浮力等于重力,即F浮=GA+GB=1.2N;
因为A、B两物体的质量相等,所以GA=GB===0.6N;
B物体的密度为:
ρB====0.5×103kg/m3;
(3)因为B的体积是A的2倍,所以VA===6×10﹣5m3;
物体A的密度为:
ρA====1.0×103kg/m3;
因为ρA=ρ水,ρB<ρ水
现将物体A取下,轻轻放入水中,待它们最终静止时,A悬浮,B漂浮,它们受到的浮力都等于它们的重力,即F′浮=GA+GB,所以两次的总浮力相同,排开液体的体积相同,液面的高度不变,根据p=ρgh知水对容器底部压强不变;
(4)容器中水的体积为:V水=Sh=0.01m2×0.1m=0.001m3;
容器中水的重力为:G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N;
容器对水平桌面的压强:
p====1370Pa。
故答案为:(1)图乙中两物体受到的总浮力为1.2N;
(2)物体B的密度ρB为0.5×103kg/m3;
(3)不变;悬浮;
(4)图乙中容器对水平桌面的压强为1370Pa。
考察易错点与重难点:本题考查了体积、浮力、密度、压强的计算以及浮沉条件的应用,是一道综合题,有一定的难度。
37.(2022春•高邮市期末)如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体。把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,已知烧杯的底面积为400cm2,该过程中弹簧测力计示数F随圆柱体上升高度h的关系如图所示。(g取10N/kg)求:
(1)该圆柱体受到的最大浮力为多大?
(2)圆柱体的体积多大?
(3)圆柱体的密度多大?
试题思路分析:(1)由图象知圆柱体浸没在水中时弹簧测力计的示数和离开水面后弹簧测力计的示数,即圆柱体的重力,根据称重法求得圆柱体受到的最大浮力;
(2)由阿基米德原理求出物体浸没时排开水的体积(物体的体积);
(3)由重力公式求出圆柱体的质量,根据密度公式求出圆柱体的密度。
详细规范解答:解:(1)由图象知,圆柱体的重力:G=10N,圆柱体浸没在水中弹簧测力计示数为6N,
则圆柱体受到的最大浮力为:
F浮=G﹣F=10N﹣6N=4N;
(2)由F浮=ρ水gV排可得圆柱体的体积:
V=V排===4×10﹣4m3;
(3)根据G=mg知圆柱体的质量:
m===1kg,
圆柱体密度:
ρ===2.5×103kg/m3。
答:(1)该圆柱体受到的最大浮力为4N;
(2)圆柱体的体积为4×10﹣4m3;
(3)圆柱体的密度为2.5×103kg/m3。
考察易错点与重难点:本题考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理以及称重法测浮力的应用,根据图象得出相关信息是关键。
38.(2022春•徐州期末)如图所示,在探究影响浮力大小的因素时,烧杯略微倾斜放置,在烧杯中装水到和杯口相平,用弹簧测力计拉着一个金属圆柱体逐渐浸入水中,直到浸没,观察并记录弹簧测力计的示数。
(1)图中弹簧测力计的示数为 1.8 N。
(2)已知圆柱体重2.8N,则此时圆柱体受到的浮力为 1 N。
(3)圆柱体从水面开始下降到完全浸没过程中,弹簧测力计示数F和圆柱体浸在水中的深度h的关系图像为 D 。
(4)实验过程中,用小桶接着所有从烧杯中溢出的水,用弹簧测力计可以测出小桶中水的重力为 1 N。
试题思路分析:(1)根据弹簧测力计的分度值读出弹簧测力计的示数;
(2)根据称重法算出圆柱体受到的浮力;
(3)浸没深度为0时,弹簧测力计的示数就是物体的重力,物体在没有完全浸没前,深度越深,浮力越大,弹簧测力计的拉力越小;当完全浸没后,深度增加,浮力不变,弹簧测力计的示数不变,据此判断出弹簧测力计示数F和圆柱体浸在水中的深度h关系的图像;
(4)根据阿基米德原理判断出溢出水的重力。
详细规范解答:解:(1)由图知弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.8N,即物体浸没水中时弹簧测力计的示数为1.8N;
(2)圆柱体受到的浮力为:
F浮=G﹣F=2.8N﹣1.8N=1N;
(3)浸没深度为0时,弹簧测力计的示数就是物体的重力,物体在没有完全浸没前,深度越深,浮力越大,弹簧测力计的拉力越小;当完全浸没后,深度增加,浮力不变,弹簧测力计的示数不变,即拉力F随h的变化趋势是先变小再不变,图D符合题意;
(4)根据阿基米德原理知溢出水的重力等于浮力,即G排=F浮=1N。
故答案为:(1)1.8;(2)1;(3)D;(4)1。
考察易错点与重难点:此题是探究影响浮力大小的因素实验,考查了学生分析图象和数据的能力和运用称重法的表达式求出浮力。
39.(2022春•常州期末)如图所示的甲图中,铁块在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力随时间t变化的图象。若不计水的摩擦力,则可知该铁块的重力是 1400 N,铁块的体积是 0.05 m3。(g取10N/kg)
试题思路分析:(1)当铁块在空中受到的浮力为0,钢绳的拉力即为铁块的重力;
(2)铁块浸没时排开水的体积最大,受到的浮力最大,钢绳的拉力最小,根据图象读出此时钢绳的拉力,铁块以恒定的速度下降时,受到竖直向上钢绳的拉力和浮力、竖直向下的重力,根据力的平衡条件求出铁块受到的浮力,根据阿基米德原理求出铁块排开水的体积即为铁块的体积。
详细规范解答:解:
(1)由图象可知,当t=0时,钢绳拉力F=1400N,此时圆柱体在空中,
则铁块的重力G=F=1400N;
(2)圆柱体浸没时排开水的体积最大,受到的浮力最大,钢绳拉力最小,
由图象可知,钢绳的最小拉力F′=900N,
因铁块以恒定的速度下降时,受到竖直向上钢绳的拉力和浮力、竖直向下的重力,
由力的平衡条件可得:F′+F浮=G,
则铁块受到的浮力:
F浮=G﹣F′=1400N﹣900N=500N,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρgV排可得铁块的体积:
V=V排===0.05m3。
故答案为:1400;0.05。
考察易错点与重难点:本题考查了学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,涉及到力平衡条件和阿基米德原理的应用,有一定的难度。
八.科普阅读题(共1小题)
40.(2023春•亭湖区校级期末)阅读短文,回答问题。
液压机
2021年9月,世界上最大的模锻液压机(8万吨级)在中国投入使用,使我国的工业实力得到大幅提升。图甲为液压机的结构简图,它是利用液体来传递压强的设备,简易的液压机主要是由液缸、活塞、管、槽、液态介质及控制系统等部分构成。按传递压强的液体种类来分,有油压机和水压机两大类。
科学家帕斯卡发现:当外力作用在密闭的液体上时,液体各部分所受的压强将发生相同的变化,物理学中称做帕斯卡定律,在图甲U形管槽中装满液体,两端活塞把液体密闭,给左端活塞施加一个向下的压力F1时,根据帕斯卡定律,左右两个活塞受到的液体压强相等,同时右端活塞会受到一个向上的压力F2,这就是液压机原理。若不计机械摩擦和活塞自重,两个活塞的运动距离与它们的横截面积成反比。
(1)液压机在工作过程中,液体对液缸中小活塞的压强 等于 (大于/等于/小于)液体对大活塞的压强;
(2)如图乙所示,汽车的油压千斤顶就是应用液压机原理工作的,假如一个油压千斤顶的大、小活塞横截面积分别是120cm2和4cm2,当在小活塞上加3000N的压力时,最多可在大活塞上产生 9×104 N的举力;若要进一步增大液压机的压力级别,可采取的办法是 增大大活塞的面积 ;(选填“增大大活塞的面积”、“减小大活塞的面积”)
(3)某型号液压机的大活塞横截面积是小活塞的60倍,则在使用过程中大、小活塞移动的距离之比为 1:60 ;
(4)图丙是科技人员假想的一个水压机模型,轻质活塞A、B的横截面积分别为5cm2和100cm2。如果将重为840N的物体放在水平活塞B上,不计机械阻力,则活塞A向上移动距离为 8 m。(根据液体压强的计算公式p=ρ液gh可以求出左右液面的高度差,ρ液的单位是kg/m3,h是深度,单位是m)
试题思路分析:(1)加在密闭液体上的压强,能够大小不变地由液体向各个方向传递;
(2)知道大、小活塞的横截面积以及加在小活塞上的压力,根据p=和密闭液体能够大小不变的向各个方向传递压强得出等式即可求出大活塞受到的压力,即可得出大活塞能产生的压力;根据帕斯卡原理分析增大液压机压力级别的方法;
(3)根据两个活塞的运动距离与它们的横截面积成反比进行分析;
(4)根据p==算出物体对活塞B产生的压强,根据p=ρgh算出这部分压强会让左右两侧液柱产生的高度差;
设右边液柱下降的高度为hB,则右边下降液柱的体积为:V右=SBhB,设左边液柱上升的高度为hA,则左边上升液柱的体积为:V左=SAhA,根据右边下降液柱的体积等于左边上升液柱的体积列等式算出AB高度的关系,由左右两侧液柱产生的高度差算出活塞A将向上移动的距离。
详细规范解答:解:(1)液压机的液缸是密闭的,能够大小不变地由液体向各个方向传递压强,所以液体对大活塞的压强等于小活塞对液体的压强;
(2) 因密闭液体能够大小不变的向各个方向传递压强,则:,
,解得:F大=9×104N;
在活塞受到的压强不变时,根据F=pS可知,应采取的办法是增大大活塞的面积来增大液压机的压力级别;
(3)某型号液压机的大活塞横截面积是小活塞的60倍,若不计机械摩擦和活塞自重,两个活塞的运动距离与它们的横截面积成反比:h大:h小=S小:S大=1:60;
(4)活塞B受到的压强为:;
若不计机械摩擦和活塞自重,两个活塞的运动距离与它们的横截面积成反比,两个活塞运动的距离之比为:hB:hA=SA:SB=5m2:100cm2=1:20;
设B向下的移动距离为h,AB高度差为:Δh=20h+h=21h;
由帕斯卡原理可知AB活塞的压强相等,即:pA=pB=8.4×104Pa;
由液体压强的公式得到AB高度差为:;
则B向下的移动距离为:;
活塞A向上移动距离为:hA=20×0.4m=8m。
故答案为:(1)等于;(2)9×104;增大大活塞的面积;(3)1:60;(4)8。
考察易错点与重难点:本题考查了帕斯卡定律的应用,理解并会用帕斯卡定律“压强相等”,同时掌握左右两侧液柱变化的体积相等是解决最后一问的关键。
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