内容正文:
6 神奇的压强 浮力与升力
题号
一
二
三
四
五
六
总分
累分人
得分
说明:共6大题,23小题,满分100分,作答时间为80分钟。
中考对接点 比较压强的大小,压力、压强、浮力的计算,浮沉条件的应用,探究影响压力作用效果的因素,探究影响浮力大小的因素。
一、选择题:本大题共7小题,每小题3分,共21分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.如下四个实例中,为了增大压强的是 ( )
A.逃生锤的锤头很尖 B.在铁轨下面铺枕木
C.书包背带做得较宽 D.图钉帽的面积做得较大
2.如图,甲、乙两支完全相同的试管,分别装有质量相等的不同种液体,设液体对两试管底的压强分别为p甲和p乙,则 ( )
A.p甲<p乙 B.p甲=p乙
C.p甲>p乙 D.条件不足,无法判断
3.下图所示的各种事例中,跟大气压无关的是 ( )
4.下列过程中,主要利用大气压强的是 ( )
A.热水中的塑料袋在膨胀 B.上升的热气球
C.风吹风车转动 D.用吸管吸饮料
5.如图所示的四种情景中的物体,没有受到浮力的是 ( )
6.在生产、生活中有很多物理知识的应用,下列说法中正确的是 ( )
A.滑雪板一般都有较大的面积,是为了增大压力
B.坦克装有履带,是为了减小对地面的压强
C.列车进站时车体附近气体流速大,压强大
D.快递包装袋上有很多气泡,可以减小对物品的压力
7.把体积相同、质量不同的三个小球A、B、C放入同种液体中,静止后的位置如图所示,若它们所受的浮力分别为FA、FB、FC,则这三个力的大小关系正确的是 ( )
A.FA>FB>FC B.FA<FB<FC
C.FA<FB=FC D.FA=FB=FC
二、填空题:本大题共7小题,每空1分,共21分。
8.探究“压力的作用效果与受力面积的关系”时,分别采用水平方向如图甲、乙所示的两种方法,用两只手的食指分别压在铅笔的两端。 (选填“甲”或“乙”)的方法是不合理的,原因是 。在正确的实验方法中,铅笔笔尖的面积是0.5 mm2,两手指均用5 N的力对压铅笔两端,则笔尖对手指的压强为 Pa。
9.如图所示,一艘轮船要由上游驶往下游,在轮船驶入闸室前,关闭闸门D和闸门 C,关闭阀门B、打开阀门A,闸室和上游水道构成了一个 ;当闸室水面与上游水面相平后,打开闸门C,待船驶入闸室后关闭闸门C,打开阀门 (选填“A”或“B”),关闭另一阀门,当闸室水面下降到和下游水面相平时,打开闸门 (选填“C”或“D”),船驶向下游。
10.如图,小明在做“瓶吞鸡蛋”实验,他先在瓶里铺一层沙子,然后在瓶中放入少许点燃的酒精棉,瓶内棉团停止燃烧后,瓶内压强变 (选填“大”或“小”),鸡蛋在 的作用下进入瓶中;要让吞入瓶中的鸡蛋吐出,可将瓶倒置,并向上面浇 (选填“冷”或“热”)水。
11.如图所示,A、B是U形容器上端的两个开口,U形容器 (选填“是”或“不是”)连通器。容器内装适量的水,当用一根管子沿B口处快速吹气时,B端水面会 (选填“上升”或“下降”),说明对于流动的气体,在流速大的地方压强 (选填“大”或“小”)。
12.如图所示,用细杆将重为3 N的正方体小木块压入水中并保持静止,此木块上表面受到水的压力为7 N,下表面受到水的压力为15 N,则木块受到浮力大小是 N,浮力的方向是 ,细杆对木块的力大小是 N。
13.“奋斗者”号是我国自主研制的深潜器,若当“奋斗者”号完全潜入水中时,排开水的体积为50 m3,它所受浮力为 N。“奋斗者”号在深水下潜过程中所受水的压强 ,浮力 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
14.图甲是小雯看到保养“天眼”过程中气球悬吊着维护人员在面板上作业的情景,小雯利用气球和重物进行模拟,如图乙所示。充气前,气球A与重物B的总质量为0.109 kg,充入适量氦气过程中,A体积变大,A所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),A通过细线拉着B物体静止在水平地面上,B所受地面支持力的大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)B所受重力的大小,当A的体积为 m3时,B对地面的压力恰好为0。(B所受的浮力和细线重力忽略不计,取ρ空气=1.29 kg/m3,ρ氦气=0.2 kg/m3,g取10 N/kg)
三、作图题:本题7分。
15.(1)如图所示,一物体静止于某一斜面上,请你画出物体对斜面的压力的示意图。
(2)如图所示,水龙头往空杯中持续地匀速注水,请画出此过程中杯子底部受到水的压强随时间变化的曲线。
(3)如图甲所示,实心物体被绳子拉着浸没在水中,剪断绳子后该物体运动直至静止,请在图乙画出浮力F浮随时间t变化的大致图像。
四、实验题:本大题共3小题,第17小题7分,第16、18小题各6分,共19分。
16.小宇同学利用A、B两物体、砝码、海绵等器材做探究“压力的作用效果与什么因素有关”的实验,如图所示。
(1)实验中小宇是通过观察 来比较压力作用效果的。
(2)比较甲、乙两图所示实验,能够得到的结论是 。
(3)若要探究“压力的作用效果与受力面积大小的关系”,应通过比较图 和 所示实验,此时实验中要控制 不变。
(4)小宇同学实验时将物体B沿竖直方向切成大小不同的两块,如图丁所示。他发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
17.某同学用下列器材探究“液体内部的压强”。
(1)如图丁所示,将有橡皮膜的薄壁玻璃管竖直插入水槽中,发现橡皮膜向内部凹陷,此现象说明:液体有向 (选填“上”或“下”)的压强。
(2)他向图甲的U形管内注入适量的红墨水,红墨水静止时,U形管两侧液面高度 。
(3)图乙压强计通过U形管两侧液面的 来反映橡皮膜所受压强的大小,用手指按压橡皮膜发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(4)他把探头放入水面下6 cm处,探头受到水的压强是 Pa;继续向下移动探头,会看到U形管两侧液面的高度差变大,说明液体内部的压强与液体的 有关。
(5)为了检验“液体内部的压强与液体密度有关”这一结论,他用图丙的装置,在容器的左右两侧分别装入深度相同的不同液体,看到橡皮膜向左侧凸起,则 (选填“左”或“右”)侧液体的密度较大。
18.小红在做探究浮力大小与哪些因素有关的实验时,操作如下:
(1)图甲中小红把一个饮料罐慢慢按入水中,用力越来越大,猜想浮力的大小可能与排开液体的体积有关,图乙中 (填字母序号)两图可以验证她的猜想是否正确。
(2)观察B、E两图,得出了浮力的大小与液体密度有关的结论,你认为该结论 (选填“合理”或“不合理)。
(3)观察C、D两图,可知浸没在液体中的物体所受浮力的大小与物体浸没的深度 (选填“有关”或“无关”);最终可得出结论:浮力的大小与 和 有关。
(4)下列选项中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体浸入水中后下表面到水面距离h关系的图像是 (填序号)。
五、计算题:本大题共2小题,第19小题6分,第20小题7分,共13分。
19.如图所示,盛有水的薄壁锥形瓶静止在水平桌面上,空瓶重0.5 N,高10.5 cm,瓶的底面积为30 cm2,瓶内水重1 N,水深3.6 cm,水的密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)水对锥形瓶底的压力;
(2)锥形瓶对桌面的压强。
20.如图甲所示,水平地面上有一底面积为50 cm2的圆柱形容器,容器中水深10 cm,现将一物块悬挂在弹簧测力计下端,当物块浸没在水中时(物块不接触容器底面和侧面),容器内水深由10 cm上升到12 cm,此时弹簧测力计的示数如图乙所示。(ρ水=1.0×103 kg/m3)求:
(1)物块未放入水中时,水对容器底的压强;
(2)物块浸没在水中时受到的浮力;
(3)物块的密度。
六、综合能力题:本大题共3小题,第21、23小题各6分,第23小题7分,共19分。
21.空的矿泉水瓶随处可见,可以利用它们做很多物理实验。
(1)如图甲,把一装满水的矿泉水瓶平放在水平桌面上,瓶中间有一个气泡,用手突然水平向右推一下瓶子,气泡将 (选填“向右运动”“向左运动”或“静止”)。
(2)如图乙,在靠近矿泉水瓶底部的侧壁上开—个小圆孔,用胶带封住小孔,往瓶中加入水,接着撕去胶带,水便从小孔射出,当水面还未下降到小孔位置时盖上瓶盖并拧紧,不久水便停止从小孔中射出,此时瓶内水面上方气压 (选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压。
(3)如图丙,在空矿泉水瓶一侧的三个不同高度处扎三个小孔,往里面倒水,其中 (选填“a”“b”或“c”)孔流出的水喷得最远,说明液体内部的压强与 有关。
(4)将矿泉水瓶剪去底部制成漏斗,用它做如下实验:
A.如图丁所示,把一只乒乓球放在瓶内(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,但乒乓球并不上浮。乒乓球没有浮起来的原因是 。
B.如图戊所示,用手堵住瓶颈的出水口,水继续流下并注满瓶颈后,乒乓球上浮直至漂浮,在上浮过程中,F浮 (选填“>”“<”或“=”)G。
22.2022年5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270 m的科考营地顺利升空,4点40分达到9032 m,超过珠峰8848.86 m的高度,创造浮空艇大气科学观测世界纪录。“极目一号”Ⅲ型浮空艇体积约为9000 m3,总质量约为2.6 t,内部上层充满氦气,中间隔开,下层是空气,随着高度升高,通过排出下面部分的空气,调节整个浮空艇的压差在安全范围内。通过与地面锚泊设备连接的系揽进行升空和驻空,通过系揽里的两根电线给整个载荷供电。通过搭载的各种探测仪器展开垂直观测助力揭示青藏高原环境变化机理,对推动高原可持续发展、推进国家生态文明建设、促进全球生态环境保护产生深远影响。
(1)浮空艇在营地升空时所受空气浮力大小为 N。(海拔4270 m处空气密度为0.80 kg/m3,g取10 N/kg)
(2)浮空艇内的氦气密度 (选填“大于”“等于”或“小于”)艇外空气密度,在升空过程中,浮空艇所受浮力逐渐 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)升空过程中若不考虑系揽的作用力,空艇将做 (选填“匀速”或“变速”)运动。若始终保持艇内气体质量不变,则空艇可能会 。
(4)要使浮空艇下降到地面,可采取的最佳办法是 。
23.阅读材料,回答问题。
风 洞
风洞即风洞实验室,是以人工的方式产生并且控制气流,用来模拟飞行器或实体周围气体的流动情况,并可量度气流对实体的作用效果以及观察物理现象的一种管道状实验设备。风洞种类繁多,图甲为闭口直流式风洞,其主要组成部分为收缩段、试验段、扩散段和动力装置,动力装置包括直流电机和风扇。风扇转动后,将空气吸入风洞中,通过调节电机转速以获得不同的实验段速度,收缩段前装有整流栅,整流栅做成方格状,用来消除气流中的漩涡,气流通过收缩段后,流速增大,这样可使进入试验段的气流较为均匀。试验段截面是方形的,模型放在其中进行试验,扩散段的功能是使试验段后面的气流减速后再排入大气。
因为风洞的控制性佳,可重复性高,现今风洞广泛用于空气动力学工程的测试,譬如结构物的风力荷载和振动,风力发电、防风设施的功效等,一些研究也指出风洞实验之结果与现地风场的观测的结果相近。
(1)用图甲所示的风洞做实验,实验模型应放置在 段,风机工作时,气流的方向向
(选填“左”或“右”)。
(2)风洞中的整流栅做成方格状的目的是消除气流中的 。
(3)将图乙所示的机翼模型固定在台式测力计上并放置于风洞中,测量风机工作与不工作时,测力计的示数变化,有微风时测力计的示数比无风时的 ,说明机翼模型在风洞中,上下表面受到气流的压力差方向向 (选填“上”或“下”)。
(4)若图乙所示机翼模型在水平风的作用下获得竖直方向的力的大小为F,实验得到F与风速的二次方v2关系图像如图丙所示,当风速是原来的2倍时,力F是原来 。
A.2倍 B.4倍 C.0.5倍 D.0.25倍
(5)在其他条件不变时,试验段的横截面面积越小,试验段内的风速越 。
参考答案
1.A 2.C 3.D 4.D 5.A 6.B 7.C
8.乙 没有控制压力大小相同 1×107
9.连通器 B D
10.小 大气压 热
11.是 上升 小
12.8 竖直向上 5
13.5×105 变大 不变
14.变大 小于 0.1
15.(1)如图所示:(2分)
(2)如图所示:(2分)
(3)如图所示:(3分)
16.(1)海绵的形变程度
(2)在受力面积一定时, 压力越大,压力的作用效果越明显
(3)甲 丙 压力大小
(4)没有控制压力大小不变
评分标准:每空1分,共6分,有其他合理答案均可参照给分
17.(1)上
(2)相同
(3)高度差 不漏气
(4)600 深度
(5)右
评分标准:每空1分,共7分,有其他合理答案均可参照给分
18.(1)B、C
(2)不合理
(3)无关 液体密度 排开液体体积
(4)B
评分标准:每空1分,共6分,有其他合理答案均可参照给分
19.解:(1)瓶内水的深度h=3.6 cm,则水对瓶底的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3.6×10-2 m=360 Pa (2分)
锥形瓶的底面积为30 cm2,根据p=可得,水对瓶底的压力:
F=pS=360 Pa×30×10-4 m2=1.08 N (1分)
(2)盛有水的锥形瓶静止在水平桌面上,则锥形瓶对桌面的压力:
F'=G水+G杯=1 N+0.5 N=1.5 N (1分)
则锥形瓶对桌面的压强:p'===500 Pa (2分)
20.解:(1)物块未放入水中时,水深h1=10 cm=0.1 m,水对容器底的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1000 Pa (2分)
(2)物体浸没在水中时,水面上升的高度:Δh=h2-h1=12 cm-10 cm=2 cm=2×10-2 m物体排开液体的体积:V排=V=SΔh=50×10-4 m2×2×10-2 m=1×10-4 m3
浸没时,物体受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-4 m3=1 N (2分)
(3)由乙图弹簧测力计的示数可知F拉=2.4 N,受力分析可得F拉=G-F浮,则物体的重力G=F拉+F浮=2.4 N+1 N=3.4 N (1分)
物体的密度为ρ=====3.4×103 kg/m3 (2分)
21.(1)向右运动
(2)小于
(3)a 深度
(4)乒乓球不受浮力 >
评分标准:每空1分,共6分,有其他合理答案均可参照给分
22.(1)7.2×104
(2)小于 变小
(3)变速 胀裂坠落
(4)排出上层的氦气,下层吸入空气
评分标准:每空1分,共6分,有其他合理答案均可参照给分
23.(1)试验 右
(2)漩涡
(3)小 上
(4)B
(5)大
评分标准:每空1分,共7分,有其他合理答案均可参照给分
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