内容正文:
2023 学年第二学期 初二 年级 物理 期末考试试卷
考试时间:60分钟 试卷满分:100分 不可以试用计算器
一、选择题(每题3分,共30分)下列各题均只有一个正确选项。
1. 下列实例中,利用连通器原理工作的是( )
A. 体温计 B. 长嘴茶壶 C. 吸盘式挂衣钩 D. 密度计
2. 物理学中常用科学家名字作为物理量单位,下列物理量中不是以科学家名字做单位的是( )
A. 电荷量 B. 电流 C. 压强 D. 质量
3. 甲、乙两个不同材料制成的实心物体,质量相同,甲是悬浮在水中,乙漂浮在水面上,则( )
A. 甲的体积小于乙的体积 B. 甲的密度小于乙的密度
C. 甲受的浮力小于乙受的浮力 D. 甲浸在水中的体积小于乙浸在水中的体积
4. 如图所示,甲球比乙球大且比乙球重,都漂浮在同一液面上,下列说法中正确是 ( )
A. 由甲球比乙球大可判断甲球受的浮力比乙球大
B. 由甲球比乙球重可判断甲球受的浮力比乙球大
C. 由于两球都漂浮,所以,两球受的浮力一样大
D. 由甲球比乙球排水体积大可判断甲球受的浮力比乙球大
5. 有一个长方体的木块,分别以甲、乙两种方式浮在水面上,两种情况下所受的浮力分别为F甲和F乙.则F甲和F乙的关系是( )
A. F甲>F乙 B. F甲<F乙
C. F甲=F乙 D. 无法确定
6. 下列说法中正确的是( )
A. 如果物体浸在液体中受的浮力等于重力,物体一定悬浮在液体中
B. 只要物体在液体中是静止的,则它所受的浮力就一定等于它的重力
C. 一个物体从液体中往上浮,当它露出液面继续往上浮时,浮力将渐渐变小
D. 如果物体在液体中匀速地竖直往下沉,说明它受重力大于浮力
7. 两个物体分别挂在弹簧测力计上,将它们同时浸没到水中,发现两个弹簧测力计的示数的减小值相同.由此可以判断
A. 两物体受的浮力一定相同 B. 两个物体一定是等重的
C. 浸在水中时,弹簧测力计示数是相同的 D. 两个物体一定处在液体中相同深度
8. 鸡蛋在清水中沉在杯底,而在水中加入盐后,鸡蛋浮上来。对此,下列解释中正确的是( )
A. 鸡蛋在盐水中浸泡时变轻了 B. 盐能够产生较大的浮力
C. 鸡蛋受到的浮力比原来大了 D. 鸡蛋在盐水中浸泡时体积变大了
9. 甲、乙两个实心金属球,它们的质量相同,其密度分别是5×103kg/m3和10×103kg/m3.甲球挂在甲弹簧秤下,乙球挂在乙弹簧秤下,并且让两金属球都全部没入水中,这时( )
A. 甲乙两球所受浮力之比是2:1 B. 甲乙两球所受浮力之比是1:2
C. 甲乙两弹簧秤示数之比是3:9 D. 甲乙两弹簧秤示数之比是11:12
10. 甲、乙两物体体积之比为2:1,它们都浮在水面上,浸入水中部分的体积之比为1:2,那么它们的密度之比及质量之比分别为( )
A. ρ甲:ρ乙=2:1,m甲:m乙=1:1 B. ρ甲:ρ乙=1:2,m甲:m乙=1:2
C. ρ甲:ρ乙=4:1,m甲:m乙=2:1 D. ρ甲:ρ乙=1:4,m甲:m乙=1:2
二. 填空题(1~14每空1分, 15~19每空2分, 共24分)
11. 在10秒钟内通过某导体横截面的电荷量为5库,电阻为30欧,则通过它的电流为______安,它两端的电压为______伏。当该导体两端的电压为12伏时,其电阻为_______欧。
12. 物理知识在生产和生活中有着广泛应用,制造飞机采用轻质的合金材料应用了______的知识;飞艇能升空是应用了______的知识。(均填写所学物理概念或仪器名称)
13. 2013年6月17日,中国“蛟龙号”载人潜水器顺利完成下潜任务后回到母船甲板上,如图所示.当“蛟龙号”下潜深度为3000米时,潜水器受到的海水压强为__________帕(海水的密度值取水的密度值).“蛟龙号”上浮过程中,从刚露出水面到自主漂浮,它的底部受到的海水的压强__________,受到的浮力__________.(后两空选填“变大”、“不变”或“变小”)
14. 在图所示的实验装置中,装置(a)可以用来探究______的规律,使用了______原理;装置(b)可用来做验证______原理的实验,其中量筒读数最终是用于计算______。
15. 将一个物体挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为4.5N,将物体浸没到某种液体中静止时,弹簧测力计的指针回到了零刻线,则此时物体受到的浮力为______N。若剪断挂物体的线,则物体在液体中将会______。
16. 为了验证阿基米德定律,给你:(1)一个铁架台,(2)一个有指针的弹簧,(3)一个金属圆筒(上有提环、下有挂钩),(4)一个小铁块,(5)一个溢水杯,(6)一个盛有水的烧杯,(7)一只小玻璃杯,(8)一根线。如图所示。
实验步骤是:
第一步:在弹簧下挂小金属圆筒,筒下吊小铁块,放在空气中,记下______;
第二步:将水倒入溢水杯中,应使水面______;
第三步:将铁块浸入溢水杯中,弹簧将______,铁块排开的水从溢水管流到小玻璃杯中;
第四步:将流到小玻璃杯中的水,全部倒入金属圆筒中,这时弹簧______;
结论为______。
三. 作图题(共3题, 第17、18题每题3分, 第19题4分, 共10分)
17. 重为6牛物体静止在水平地面上,用力的图示法在图中画出它对地面的压力F。
18. 在图中的◯里填上适当的电表符号,使之成为正确的电路图。
19. 在图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请以笔画线代替导线补上,补上后要求:(a)电压表测小灯两端的电压;(b)闭合电键,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表的示数变大.
三. 综合题(共4题, 9分+7分+10分, 22题(1)(2) 每空1分, 其余每空2分, 共36分)
20. 如图所示,容器中盛有水,有一个边长为10cm的立方体浸没在水中。已知它的下表面受到水向上的压力是20N。求:
(1)它的下表面受到的水的压强是多大;
(2)它的上表面受到的向下的压力是多大;
(3)它所受到的水的浮力是多大。(取g=10N/kg)
21. 有一边长为2dm、密度为的正方体木块。现用一细线把木块系在底面积为8dm2的圆柱形容器上,然后向容器中加水,使木块浸没于水中,如图所示。求:
(1)细线所受拉力为多大?
(2)若把细线剪断,当木块在水中稳定时水对容器底的压强减少了多少?
22. 如图所示,薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙置于水平地面上。容器甲足够高、底面积为8×10-2m2,盛有质量为24千克的水。圆柱体乙的质量为20.25千克、底面积为5×10-2m2。
(1)求圆柱体乙对水平地面的压强p乙。
(2)若圆柱体乙的密度为2×103千克/米3,在圆柱体乙的上表面水平切去一块物体A,将物体A浸没在容器甲的水中,此时水对容器甲底部的压强等于圆柱体乙剩余部分对水平地面的压强。求物体A的质量mA。
23. 某小组同学通过实验研究实心圆柱体(圆柱体密度大于液体密度)没入液体的过程中,圆柱形容器中液体对容器底面压强的变化情况。如图所示,他们将高H为0.10米的圆柱体挂在绳子下面,逐步改变其下表面到液面的距离h,用仪器测出液体对容器底面的压强p,将h和p记录在表一中。然后,他们变换液体重复实验,将数据记录在表二中。为进一步研究p和h的关系,他们计算了相邻两次实验中h及p的变化量Δh和Δp,并将结果分别记录在表一和表二的后二列中。(已知ρ₁>ρ₂,容器足够深,液体不溢出)。
表一(液体密度为ρ1)
实验序号
h(米)
P(帕)
Δh(米)
ΔP(帕)
1
0.02
1000
0.01
0
2
0.01
3
0
1000
0.01
100
4
0.01
1100
5
0.02
1200
0.02
200
6
0.04
1400
7
0.05
1500
0.03
300
8
008
1800
9
0.10
2000
0.04
0
10
0.14
2000
表二(液体密度为ρ2)
实验序号
h(米)
P(帕)
Δh(米)
ΔP(帕)
11
0.02
800
0.01
0
12
0.01
800
13
0
0.01
80
14
0.01
880
15
0.02
960
0.02
160
16
0.04
1120
17
0.05
1200
0.03
240
18
0.08
1440
19
0.10
1600
0.04
0
20
0.14
1600
(1)实验序号2和13所空缺数据分别为______、______;
(2)分析比较实验序号4、5、6、7与8或14、15、16、17与18等数据中p和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是:在圆柱体浸入同种液体的过程中,______;
(3)请进一步综合分析表一、表二中的相关数据,并归纳得出结论;
(a)分析比较实验序号3~8或13~18中和Δp和Δh的数据及相关条件,可得到初步结论:______;
(b)分析比较实验序号3~8和13~18中和的数据及相关条件,可得到初步结论:______;
(4)他们继续分析实验序号9和10或19和20的数据及相关条件,发现圆柱体浸入液体后,当h大于______时,压强p不再随h而变化。
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2023 学年第二学期 初二 年级 物理 期末考试试卷
考试时间:60分钟 试卷满分:100分 不可以试用计算器
一、选择题(每题3分,共30分)下列各题均只有一个正确选项。
1. 下列实例中,利用连通器原理工作的是( )
A. 体温计 B. 长嘴茶壶 C. 吸盘式挂衣钩 D. 密度计
【答案】B
【解析】
【详解】A.体温计是利用液体的热胀冷缩原理工作的,故A不符合题意;
B.长嘴茶壶的壶嘴与壶身底部联通,上端开口,故是连通器,利用连通器原理工作,故B符合题意;
C.吸盘挂钩利用的是大气压的原理,故C不符合题意;
D.密度计是利用物体的漂浮条件工作,在任何液体中,浮力都等于密度计的重力,通过密度计浸入液体深度来反映液体密度的大小,故D不符合题意。
故选B。
2. 物理学中常用科学家名字作为物理量单位,下列物理量中不是以科学家名字做单位的是( )
A. 电荷量 B. 电流 C. 压强 D. 质量
【答案】D
【解析】
【详解】A.电荷量的单位是库仑,它是为纪念法国物理学家库仑而命名的,故A不符合题意;
B.在国际单位制中,电流的基本单位是安培,是为纪念法国物理学家安培而命名的,故B不符合题意;
C.在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,帕斯卡是法国著名的物理学家,故C不符合题意;
D.在国际单位制中,质量的单位是千克,不是以科学家名字做单位的,故D符合题意。
故选D。
3. 甲、乙两个不同材料制成的实心物体,质量相同,甲是悬浮在水中,乙漂浮在水面上,则( )
A. 甲的体积小于乙的体积 B. 甲的密度小于乙的密度
C. 甲受的浮力小于乙受的浮力 D. 甲浸在水中的体积小于乙浸在水中的体积
【答案】A
【解析】
【详解】甲是悬浮在水中,乙漂浮在水面上,根据浮沉条件知,两物体受到的浮力都等于自身的重力,因为质量相等,所以重相等,则浮力相等.故C错误;再根据可知,浮力相等,则排开水的体积相等,即相等,故D错误;同样根据浮沉条件知,甲是悬浮在水中,说明甲的密度等于水的密度,即,乙漂浮在水面上,说明乙的密度小于水的密度,即,得,故B错误;悬浮时,浸没于水中,即,而漂浮时,部分在水面下,所以,得,故A正确.
故选A.
4. 如图所示,甲球比乙球大且比乙球重,都漂浮在同一液面上,下列说法中正确的是 ( )
A. 由甲球比乙球大可判断甲球受的浮力比乙球大
B. 由甲球比乙球重可判断甲球受浮力比乙球大
C. 由于两球都漂浮,所以,两球受的浮力一样大
D. 由甲球比乙球排水体积大可判断甲球受的浮力比乙球大
【答案】BD
【解析】
【详解】AD.物体受到浮力大小与物体排开液体体积有关,与物体体积大小无关,根据,同种液体,甲球比乙球排水体积大可判断甲球受的浮力比乙球大,故A不符合题意,D符合题意;
BC.甲球的重力大于乙球,甲乙均漂浮在水面上,甲乙受到的浮力均等于自身重力,则甲球受到的浮力比乙球大, B符合题意,C不符合题意。
故选BD。
5. 有一个长方体的木块,分别以甲、乙两种方式浮在水面上,两种情况下所受的浮力分别为F甲和F乙.则F甲和F乙的关系是( )
A. F甲>F乙 B. F甲<F乙
C. F甲=F乙 D. 无法确定
【答案】C
【解析】
【详解】甲、乙两图中,物体都是漂浮在水面上,由物体的浮沉条件可知,此时物体的重力等于浮力,所以两种情况下所受的浮力相等,即F甲=F乙。
故选C。
6. 下列说法中正确的是( )
A. 如果物体浸在液体中受的浮力等于重力,物体一定悬浮在液体中
B. 只要物体在液体中是静止的,则它所受的浮力就一定等于它的重力
C. 一个物体从液体中往上浮,当它露出液面继续往上浮时,浮力将渐渐变小
D. 如果物体在液体中匀速地竖直往下沉,说明它受的重力大于浮力
【答案】C
【解析】
【详解】A.如果受到的浮力等于重力,若物体是浸没在液体中,则物体一定悬浮在液体中,若物体没有浸没在液体中,则物体一定处于漂浮状态,故A错误;
B.物体在液体中是静止的,不一定是只受浮力和重力作用而静止的,所以它所受到的浮力不一定等于它的重力,故B错误;
C.一个物体在液体中往上浮,当它露出液面继续往上浮时,则排开的液体还会继续减小,所以浮力将渐渐变小,故C正确;
D.如果物体在液体中匀速地竖直往下沉,则作用在物体上的力是平衡力,说明它受到的重力等于浮力,故D错误。
故选C。
7. 两个物体分别挂在弹簧测力计上,将它们同时浸没到水中,发现两个弹簧测力计的示数的减小值相同.由此可以判断
A. 两物体受的浮力一定相同 B. 两个物体一定是等重的
C. 浸在水中时,弹簧测力计示数是相同的 D. 两个物体一定处在液体中相同深度
【答案】A
【解析】
【分析】物体浸没在水中,弹簧测力计减少的示数就是物体受到的浮力大小,减小的示数相同说明受到的浮力相同.
【详解】∵物体都浸没在水中,∴F浮=G−F′,即两物体受到浮力相同,故A正确;仅知道物体受浮力的大小关系,据F浮=G−F′不能确定物体受重力、浸没水中后弹簧测力计的示数的大小关系,故B. C错;浸没水中的物体受到的浮力与所处的深度无关,故D错.故选A.
8. 鸡蛋在清水中沉在杯底,而在水中加入盐后,鸡蛋浮上来。对此,下列解释中正确的是( )
A. 鸡蛋在盐水中浸泡时变轻了 B. 盐能够产生较大的浮力
C. 鸡蛋受到的浮力比原来大了 D. 鸡蛋在盐水中浸泡时体积变大了
【答案】C
【解析】
【详解】鸡蛋在清水中,由于浮力小于鸡蛋重力,因此鸡蛋下沉;水中加入适量的盐后,鸡蛋的重力不变,鸡蛋的体积(排开水的体积)不变,水的密度增大,由可知,鸡蛋受到的浮力增大,当鸡蛋受到的浮力大于鸡蛋的重力时,鸡蛋将上浮。故ABD错误,C正确。
故选C。
9. 甲、乙两个实心金属球,它们的质量相同,其密度分别是5×103kg/m3和10×103kg/m3.甲球挂在甲弹簧秤下,乙球挂在乙弹簧秤下,并且让两金属球都全部没入水中,这时( )
A. 甲乙两球所受浮力之比是2:1 B. 甲乙两球所受浮力之比是1:2
C. 甲乙两弹簧秤示数之比是3:9 D. 甲乙两弹簧秤示数之比是11:12
【答案】A
【解析】
【详解】因为两球的质量相同都是m,密度分别是:ρ甲=5×103 kg/m3 ,ρ乙=10×103 kg/m3 ,由ρ=m/V知道,两球的之比是:V甲/V乙=;当浸没水中时,排开液体的体积和本身的体积相等,所以甲乙两球所受浮力之比是:F浮甲/F浮乙=ρ水gV甲/ρ水gV乙=V甲/V乙=2/1,故A正确、B错误;
又因为G=mg=ρVg,F浮 =G-F′=ρ水 gV,所以甲乙两弹簧秤示数之比是:F甲/F乙=G−F浮甲/G−F浮乙=(ρ甲gV甲−ρ水gV甲)/(ρ乙gV乙−ρ水gV乙)=(ρ甲−ρ水)V甲/(ρ乙−ρ水)V乙=(5×103kg/m3−1.0×103kg/m3)/(10×103kg/m3−1.0×103kg/m3)×2/1=8/9,故CD错误,故选A.
10. 甲、乙两物体体积之比为2:1,它们都浮在水面上,浸入水中部分的体积之比为1:2,那么它们的密度之比及质量之比分别为( )
A. ρ甲:ρ乙=2:1,m甲:m乙=1:1 B. ρ甲:ρ乙=1:2,m甲:m乙=1:2
C. ρ甲:ρ乙=4:1,m甲:m乙=2:1 D. ρ甲:ρ乙=1:4,m甲:m乙=1:2
【答案】D
【解析】
【详解】根据F浮=ρ水gV排得,在液体密度一定时,物体受到的浮力跟物体排开液体体积成正比,物体浸入水中体积之比为1:2,所以物体受到浮力之比是1:2,根据物体漂浮时物体受到的重力等于物体浮力,所以物体重力之比是1:2,质量之比是1:2。根据密度公式,物体的密度之比
故ABC不符合题意,D符合题意。
二. 填空题(1~14每空1分, 15~19每空2分, 共24分)
11. 在10秒钟内通过某导体横截面的电荷量为5库,电阻为30欧,则通过它的电流为______安,它两端的电压为______伏。当该导体两端的电压为12伏时,其电阻为_______欧。
【答案】 ①. 0.5 ②. 15 ③. 30
【解析】
【详解】[1]通过导体的电流
[2]它两端的电压为
[3]电阻是导体的性质,与材料、长度和横截面积有关,与导体两端的电压和通过的电流无关,因此当导体两端的电压为12V时,导体的电阻不变,仍然是30Ω。
12. 物理知识在生产和生活中有着广泛应用,制造飞机采用轻质的合金材料应用了______的知识;飞艇能升空是应用了______的知识。(均填写所学物理概念或仪器名称)
【答案】 ①. 密度 ②. 浮力
【解析】
【详解】[1]制造飞机采用轻质的合金材料应用了合金材料密度小的特点。
[2]飞艇里所充气体的密度小于空气的密度,使受到空气的浮力大于飞艇重力而升空,是利用空气浮力升空。
13. 2013年6月17日,中国“蛟龙号”载人潜水器顺利完成下潜任务后回到母船甲板上,如图所示.当“蛟龙号”下潜深度为3000米时,潜水器受到的海水压强为__________帕(海水的密度值取水的密度值).“蛟龙号”上浮过程中,从刚露出水面到自主漂浮,它的底部受到的海水的压强__________,受到的浮力__________.(后两空选填“变大”、“不变”或“变小”)
【答案】 ①. 2.94×107 ②. 变小 ③. 变小
【解析】
【详解】[1]在海面下3000m深处,潜水器受到海水的压强是
p=ρgh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×3000m=2.94×107Pa.
[2][3]上浮过程中,在水中的深度越来越小,根据公式p=ρgh可知底部受到的海水压强变小;由F=ρgV得,从刚露出水面到自主漂浮,“蛟龙号”排开水的体积变小,则受到的浮力变小.
14. 在图所示的实验装置中,装置(a)可以用来探究______的规律,使用了______原理;装置(b)可用来做验证______原理的实验,其中量筒读数最终是用于计算______。
【答案】 ①. 液体内部压强 ②. 帕斯卡 ③. 阿基米德 ④. 物体排开水的重力
【解析】
【详解】[1][2]在图中所示的实验装置中,装置A是液体压强计,可以用来探究液体内部压强的规律。液体压强是指液体在容器底、内壁、内部中,由于液体本身的重力而形成的压强,该实验中使用了帕斯卡原理。
[3][4]装置B可用弹簧测力计测出物体的重力,将物体浸入水中,读出弹簧测力计的示数,根据称重法得到物体受到的浮力;用量筒测出物体排开水的体积,从而计算出物体排开水的重力,通过比较物体受到的浮力与排开水的重力来做验证阿基米德原理。
15. 将一个物体挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为4.5N,将物体浸没到某种液体中静止时,弹簧测力计的指针回到了零刻线,则此时物体受到的浮力为______N。若剪断挂物体的线,则物体在液体中将会______。
【答案】 ①. 4.5 ②. 悬浮
【解析】
【详解】[1][2]由题知
G=4.5N
将物体浸没到某种液体中静止时
G=F浮+F示
因为
F示=0
所以
F浮=G=4.5N
(2)因为物体浸没在液体中
F浮=G
所以剪断挂物体的线,物体将悬浮。
16. 为了验证阿基米德定律,给你:(1)一个铁架台,(2)一个有指针的弹簧,(3)一个金属圆筒(上有提环、下有挂钩),(4)一个小铁块,(5)一个溢水杯,(6)一个盛有水的烧杯,(7)一只小玻璃杯,(8)一根线。如图所示。
实验步骤是:
第一步:在弹簧下挂小金属圆筒,筒下吊小铁块,放在空气中,记下______;
第二步:将水倒入溢水杯中,应使水面______;
第三步:将铁块浸入溢水杯中,弹簧将______,铁块排开的水从溢水管流到小玻璃杯中;
第四步:将流到小玻璃杯中的水,全部倒入金属圆筒中,这时弹簧______;
结论为______。
【答案】 ①. 指针的位置 ②. 与溢水杯出水口相平 ③. 缩短 ④. 将恢复到第一步所记的位置 ⑤. 浸在水中物体所受的浮力大小等于它排开的水的重力
【解析】
【详解】[1][2][3][4][5]验证阿基米德原理的实验步骤是:
第一步:在弹簧下挂金属圆筒,筒下吊小铁块。放在空气中,记下指针的位置;
第二步:将水倒入溢水杯中,应使水面与溢水杯出水口相平;
第三步:将铁块浸入溢水杯中,铁块受到向上的浮力,因此弹簧将缩短。铁块排开的水从溢水管流到小玻璃杯中;
第四步:将流到小玻璃杯中的水,全部倒入金属圆筒中,这时弹簧将恢复到第一步所记的位置。
比较实验数据可知:F浮=G排,即浸在水中物体所受的浮力大小等于它排开的水的重力,这就验证了阿基米德定律。
三. 作图题(共3题, 第17、18题每题3分, 第19题4分, 共10分)
17. 重为6牛的物体静止在水平地面上,用力的图示法在图中画出它对地面的压力F。
【答案】
【解析】
【详解】压力的大小等于重力,为6N,方向垂直于接触面向下,作用点在接触面上。如图所示:
18. 在图中的◯里填上适当的电表符号,使之成为正确的电路图。
【答案】
【解析】
【详解】电压表需并联电路中,电流表需串联在电路中,电流表A1测R支路电流,A2测L支路电流,电压表测R两端电压,即电源电压,如图所示:
19. 在图所示的电路中,有两根导线尚未连接,请以笔画线代替导线补上,补上后要求:(a)电压表测小灯两端的电压;(b)闭合电键,当滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表的示数变大.
【答案】
【解析】
【详解】电压表应与小灯泡并联,且电流要正进负出;滑动变阻器滑片右移,电压表示数变大,说明变阻器两端的电压变小,则滑动变阻器接入电路的电阻变小,所以把右下端的接线柱接入.如图所示:
。
三. 综合题(共4题, 9分+7分+10分, 22题(1)(2) 每空1分, 其余每空2分, 共36分)
20. 如图所示,容器中盛有水,有一个边长为10cm的立方体浸没在水中。已知它的下表面受到水向上的压力是20N。求:
(1)它的下表面受到的水的压强是多大;
(2)它上表面受到的向下的压力是多大;
(3)它所受到的水的浮力是多大。(取g=10N/kg)
【答案】(1)2000Pa;(2)10N;(3)10N
【解析】
【详解】解:(1)由可得,它的下表面受到的水的压强是
(2)由可知,立方体下表面距离水面的深度为
立方体的边长为10cm,故上表面距离水面的距离为
它的上表面受到的压强为
由可得,它的上表面受到的向下的压力是
(3)上下表面受到的压力差即为浮力,故它所受到的水的浮力是
答:(1)它的下表面受到的水的压强是2000Pa;
(2)它的上表面受到的向下的压力是10N;
(3)它所受到的水的浮力是10N。
21. 有一边长为2dm、密度为的正方体木块。现用一细线把木块系在底面积为8dm2的圆柱形容器上,然后向容器中加水,使木块浸没于水中,如图所示。求:
(1)细线所受拉力为多大?
(2)若把细线剪断,当木块在水中稳定时水对容器底的压强减少了多少?
【答案】(1)32N;(2)400Pa
【解析】
【详解】解:(1)木块的体积
因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,所以,木块所受的浮力
木块的重力
木块完全浸没于水中静止时,细线所受拉力
(2)若把细线剪断,则木块会上浮最后漂浮,稳定时漂浮木块受到的浮力
木块浸入水中的体积
所以,容器中水和木块排开液体总体积的变化量
则水面降低的高度
若把细线剪断,当木块在水中稳定时水对容器底的压强的变化量
答:(1)细线所受拉力为32N;
(2)若把细线剪断,当木块在水中稳定时水对容器底的压强减少了400Pa。
22. 如图所示,薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙置于水平地面上。容器甲足够高、底面积为8×10-2m2,盛有质量为24千克的水。圆柱体乙的质量为20.25千克、底面积为5×10-2m2。
(1)求圆柱体乙对水平地面的压强p乙。
(2)若圆柱体乙的密度为2×103千克/米3,在圆柱体乙的上表面水平切去一块物体A,将物体A浸没在容器甲的水中,此时水对容器甲底部的压强等于圆柱体乙剩余部分对水平地面的压强。求物体A的质量mA。
【答案】(1)3969帕;(2)4千克
【解析】
【详解】(1)乙对地面的压力为
F=G=mg=20.25kg×9.8N/kg=198.45N
乙对地面的压强为
(2)水对容器甲底部的压强等于圆柱体乙剩余部分对水平地面的压强,所以
p1=p2
即
解得
mA=4kg
答:(1)圆柱体乙对水平地面的压强p乙为3969Pa。
(2)物体A的质量mA为4kg。
23. 某小组同学通过实验研究实心圆柱体(圆柱体密度大于液体密度)没入液体的过程中,圆柱形容器中液体对容器底面压强的变化情况。如图所示,他们将高H为0.10米的圆柱体挂在绳子下面,逐步改变其下表面到液面的距离h,用仪器测出液体对容器底面的压强p,将h和p记录在表一中。然后,他们变换液体重复实验,将数据记录在表二中。为进一步研究p和h的关系,他们计算了相邻两次实验中h及p的变化量Δh和Δp,并将结果分别记录在表一和表二的后二列中。(已知ρ₁>ρ₂,容器足够深,液体不溢出)。
表一(液体密度为ρ1)
实验序号
h(米)
P(帕)
Δh(米)
ΔP(帕)
1
0.02
1000
0.01
0
2
0.01
3
0
1000
0.01
100
4
0.01
1100
5
0.02
1200
0.02
200
6
0.04
1400
7
0.05
1500
0.03
300
8
0.08
1800
9
0.10
2000
0.04
0
10
0.14
2000
表二(液体密度为ρ2)
实验序号
h(米)
P(帕)
Δh(米)
ΔP(帕)
11
0.02
800
0.01
0
12
0.01
800
13
0
0.01
80
14
0.01
880
15
0.02
960
0.02
160
16
0.04
1120
17
0.05
1200
0.03
240
18
0.08
1440
19
0.10
1600
0.04
0
20
0.14
1600
(1)实验序号2和13所空缺的数据分别为______、______;
(2)分析比较实验序号4、5、6、7与8或14、15、16、17与18等数据中p和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是:在圆柱体浸入同种液体的过程中,______;
(3)请进一步综合分析表一、表二中的相关数据,并归纳得出结论;
(a)分析比较实验序号3~8或13~18中和Δp和Δh的数据及相关条件,可得到初步结论:______;
(b)分析比较实验序号3~8和13~18中和的数据及相关条件,可得到初步结论:______;
(4)他们继续分析实验序号9和10或19和20的数据及相关条件,发现圆柱体浸入液体后,当h大于______时,压强p不再随h而变化。
【答案】 ①. 1000 ②. 800 ③. 液体对容器底面的压强随着圆柱体浸入液体中的深度的增大而增大 ④. 见解析 ⑤. 见解析 ⑥. 0.1m
【解析】
【详解】(1)[1][2]观察实验序号1、2的两次实验可以看出,的变化量为0,说明压强的大小没有变化,因此,序号2与序号1的压强p是相同的,即1000帕;观察实验序号13、14的两次实验可以看出,的变化量为800帕,因此,序号13的压强值应该是880帕。
(2)[3]分析比较实验序号4、5、6、7与8或14、15、16、17与18等数据中p和h的关系及相关条件,可得出的初步结论是:在圆柱体浸入同种液体的过程中,液体对容器底面的压强随着圆柱体浸入液体中的深度的增大而增大。
(3)(a)[4]分析比较实验序号3~8或13~18中和的数据及相关条件,计算与的比值进行比较,可得到初步结论:在圆柱体没有全部浸没液体中之前,在圆柱体浸入同种液体过程中,与的比值是一个定值。
(b)[5]分析比较实验序号3~8和13~18中和的数据及相关条件,同样计算与的比值进行比较,可得到初步结论:在圆柱体没有全部浸没液体中之前,在圆柱体浸入不同种液体过程中,与的比值是不同的,液体密度越大,比值越大。
(4)[6]分析实验序号9和10或19和20数据及相关条件,发现圆柱体浸入液体后,当h大于0.1m时,压强p不再随h而变化,这是因为圆柱体高度为0.1m,说明此时圆柱体已完全浸没在液体中,排开液体的体积不再变化。
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