内容正文:
专题07 填空综合信息题汇总(近三年一模)
【题型1 电学综合】 1
【题型2 大气压强】 6
【题型3 浮力】 13
【题型4 压强、液体压强】 18
【题型5 流体流速与压强的关系】 21
【题型6 密度+其他】 23
【题型1 电学综合】
1.(2024·上海黄浦·一模)某小组同学做“用电流表测电流”实验。他们将两节干电池、开关、小灯按正确的方法连接成电路。闭合开关,小灯发光,电流表示数为0.36安,如图1所示。一位同学将双手同时接触小灯两侧导线的金属夹时,发现小灯仍发光,电流表示数仍为0.36安,如图2所示。为了解释为什么电流表示数为0.36安时,人体仍是安全的,他们查阅资料后得知:(a)一般情况下人体的安全电流不超过10毫安;(b)干燥皮肤时,人体两端的电压不同人体的电阻不同,如下表:
人体两端的电压/V
3
10
25
50
100
250
干燥皮肤时人体的电阻(大约值)/Ω
10000
7000
5000
4000
3000
1500
①根据表格中人体两端的电压、干燥皮肤时人体电阻的变化情况,可得出初步结论: ;
②指出电流表示数为0.36安时,人体仍是安全的原因,并写出分析过程。
2.(2024·上海松江·一模)深水炸弹是一种入水后下潜到一定深度会自动爆炸的武器,主要用于攻击潜艇。小明模拟深水炸弹制作了一个下潜到水中一定深度会发光的玩具球。该玩具球的电路如图所示,电源电压保持不变,压敏电阻R安装在玩具的外表面上,在液体中其阻值与其表面液体压强的变化如下表所示,当电路中的电流增大到某一值时,小灯就会发光。
液体压强(帕)
0
1
2
3
4
5
6
压敏电阻的阻值(欧)
100
60
43
30
24
20
18
①分析比较表中压敏电阻的阻值与其表面液体压强的变化情况,可得出的初步结论是: 。
②结合所学知识及上述信息,分析发光球下潜到水中一定深度会发光的原因 。
③若要增大该玩具球发光时需要的下潜深度,可以 电源电压(选填“增大”或“减小”)。
3.(2024·上海崇明·一模)我们的日常生活已经离不开电,究竟什么是电?如何注意安全用电?怎样利用所学的电学知识解释生活中的电现象,以达到学以致用的目的!下表一是不同情况下各类电压大小的比较,下表二是一些常见物体的电阻大小,请完成下列问题。
(1)我们的日常生活已经离不开电,但若不注意用电安全,会发生触电!这里的“电”是指 (选填“电荷”、“电子”、“电源”或“电流”);
(2)通过以上两表中的信息,可得出人体安全电流约为 安;
(3)一般情况下,当1毫安左右的电流通过人体时,会产生麻的感觉;电流超过10毫安,人会感觉到剧痛,甚至出现神经麻痹,呼吸困难,有生命危险。而日常我们做实验时,经常会出现如图所示的情况,电源为2节新干电池,电路中通过小灯的电流约为0.3安即300毫安,为什么这种情况下人却没有危险?请在答题卡电路图上补充画出此时(人两手接触电路后)完整的电路图 并分析原因 。
4.(2023·上海长宁·一模)小明是课外航模小组成员,他发现给小马达供电的电池用旧后,还可以使电子钟正常工作。他通过实验和查阅资料获得以下信息:(1)小马达、电子钟均能在1.2伏到1.8伏之间正常工作;(2)小马达的等效电阻约为1.5欧,电子钟的等效电阻约为7.5×104欧;(3)将不同阻值的电阻、电压表分别接在一节新、旧电池两端(在本实验中将电压表看作阻值无穷大的电阻),测得电阻两端的电压如下表所示。
序号
电阻(欧)
电阻两端的电压(伏)
旧电池
新电池
1
1
0.25
1.23
2
10
1.00
1.55
3
100
1.43
1.59
4
电压表(阻值无穷大)
1.50
1.60
①根据表格中新、旧电池电路中电阻两端的电压和电阻阻值的变化情况,可以得出的结论是:将不同阻值的电阻接在新电池或旧电池两端时, ;
②请你根据上述信息及结论说明一节旧电池能使电子钟正常工作的原因 ;
③有一只规格为“1.5V 0.45W”的小灯,现只用小明实验中所用的一节旧电池,能否使小灯正常发光?请作出判断并说明理由 。
5.(2023·上海嘉定·一模)某物理兴趣小组利用苹果、梨、橙子、菠萝、导线、电压表和一些尺寸相同的铁片、铜片、锌片等器材探究“水果电池电压大小与哪些因素有关”。如图所示,他们在水果中插入金属片制成的极板,并保持两块极板之间的距离、极板与水果的接触面积不变,用电压表直接测量两块极板之间的电压,实验结果如下表;
水果极板材料(A-B)
苹果
梨
橙子
菠萝
铁-锌
0.55V
0.40V
0.70V
0.50V
铜-铁
0.60V
0.50V
0.78V
0.55V
铜-锌
0.95V
0.90V
1.05V
1.00V
①上表所列水果电池中,所能提供电压最大的是 ;
②水果电池的电压大小与两极板材料种类 (选填“有关”或“无关”),判断的依据是 ;
③小嘉将橙子挤软,使其出汁更多,再次测量该“水果电池”的电压,发现电压表指针偏转角度更大,由此可提出的科学猜想是 。
6.(2023·上海青浦·一模)电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料及温度有关。根据下表回答问题
序号
长度(米)
横截面积(毫米2)
材料
电阻(欧)
1
1
1
银
0.016
2
1
1
铜
0.017
3
1
1
铝
0.027
4
1
1
铁
0.099
5
1
1
镍铬合金
1.00
(1)该表数据反映的是导体的电阻大小与 的关系;
(2)比较表中数据,可以得出的初步结论是: 电阻最小;
(3)在制作滑动变阻器时一般选用镍铬合金作为其电阻线的材料。这样选择的原因是: 。
7.(2023·上海宝山·一模)如图(a)所示是电子天平的结构原理图,它是由几个部分构成的电路:电源(电压保持不变)、定值电阻R0、压力电阻R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、托盘、质量显示仪表M(实质是一只电流表)、开关。使用时,闭合开关,当托盘上所放物体的质量越大,仪表M的指针向右偏转的角度也越大。
(1)由上述信息可知:压力电阻R所受的压力越大,通过它的电流越 ,其阻值越 ;(均选填“大”或“小”)
(2)若用一只电压表作为质量显示仪表M并联在电路中,如图(b)所示。则此质量显示仪表的“0(千克)”刻度线位于表盘的 (选填“左”或“右”)端。理由是 。
8.(2024·上海嘉定·一模)某物理兴趣小组设计了一个测量质量的简易电子秤。如图是其结构原理图,它是由几个部分构成的电路:托盘、压力变阻器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、定值电阻、显示质量大小的仪表A(实质是电流表)、开关、电源(电压保持不变)。使用时,闭合开关,当托盘上所放物体的质量越大,仪表A的示数也越大。
①由上述信息可推断:压力变阻器R的电阻值随所受压力大小的变化情况是 ;
②在此电路基础上,若将显示质量大小的仪表改为电压表。请在答题纸的空白处画出电路图 ,并简述理由: 。
9.(2022·上海徐汇·一模)低温碳纤维电热膜是一种发热效率高的新型电热元器件,常用于地板供暖。如图(a)所示,电热膜是运用特殊工艺在绝缘材料表面注入一根根导电墨线,导电墨线两端与金属导线相连,形成网状结构。现裁取一段电热膜接入电路进行分析研究,其中包含2根导电墨线,如图(b)所示,每根导电墨线的电阻均为。
①若电源电压为,求通过导电墨线的电流;
②若电源电压不变,导电墨线的一部分导电材料脱落,如图(c)所示,请简要说明电流表示数如何变化及变化的原因;
③若为保证电路安全,金属导线上承载电流不能超过。当用电阻为20欧的导电墨线替换时,必须同时调节电源电压大小,求调节后电源电压的最大值。
10.(2020·上海·中考真题)如图所示,当一个带负电的物体甲靠近不带电的金属导体乙时,乙的a端会带正电、b端会带负电。
①发生上述现象的原因:金属导体中存在大量可移动的自由电子,电子带 电(选填“正”或“负”);自由电子受到物体甲所带电荷的 作用移动到导体乙的一端(选填“吸引”或“排斥”);
②若将图中的物体甲换成带正电的物体,根据上述分析可得,导体乙的 (选填“A”“B”或“C”)。
A. a、b两端都不会带电
B.a端会带正电、b端会带负电
C. a端会带负电、b端会带正电
11.(9-10九年级上·上海金山·期末)小明在“探究并联电路电阻的规律”实验中,他利用2节干电池作为电源,将电阻R2或R3分别与电阻R1并联,研究过程如图(a)、(b)、(c)所示。请仔细观察图中的操作和现象,然后归纳得出初步结论。
(1)比较图(a)与(b)或图(a)与(c)可知: 。
(2)比较图(b)与(c)可知: 。
【题型2 大气压强】
12.(2023·上海松江·一模)如图所示,小明从上海坐飞机到高海拔的青藏高原,发现背包中密封很好的食品袋膨胀了很多。相比出发前,袋内气体的质量 ,密度 。(前两空均选填“变大”“变小”或“不变”)请利用气压知识说明高原上食品袋膨胀的原因 。
13.(2024·上海静安·一模)某小组同学研究大气压强与海拔高度的关系,他们操控带有压强传感器的无人机,将其从地面沿竖直方向飞到空中,再原路返回。在此过程中,无人机传感器记录的大气压强随时间的变化图线如图所示,其中A点和D点分别表示无人机从地面出发时和飞到最大高度(约为50米)时的数据。
(1)根据图中的图线,可以发现:无人机从B点到C点的飞行过程中,大气压强变化了约 帕;
(2)分析图中的图线及相关条件,可得出大气压强与海拔高度的关系是: ;
(3)结合压强知识及上述信息,分析飞机起飞过程中,有些乘客的耳朵会感觉胀痛的原因。 。
14.(2023·上海崇明·一模)在一间普通的教室里,一位教师拿着一个质量为6克的气球,给予充满氢气恰好让氢气球悬浮在教室空中。(已知空气密度是1.3千克/米3、氢气密度是0.09千克/米3)试完成下列问题:
(1)这间教室中空气的质量相当于以下哪组物体的质量 ;
A.三只鸡 B.三个成人 C.三张纸 D.三本书
(2)氢气球悬浮在教室空中时受到的浮力约为 ;
A.0.01牛 B.0.06牛 C.1牛 D.6牛
(3)若让教室密闭,且用抽气机不断抽掉教室里的空气,则原来悬浮在教室空中氢气球将 (选填“上升”、“仍悬浮”或“下降”);
(4)小明同学用拳头击打气球、小红同学用针尖触碰气球,结果小明未能弄破气球,而小红轻易弄破气球。试用学过的物理知识来解释。
15.(2022·上海松江·一模)如图所示,疫情期间的“负压救护车”在转运病人过程中发挥了极大作用,小松查阅资料得知:(1)“负压救护车”救护舱内外气压差保持在之间,防止空气外流;(2)为防止交叉感染,舱内每小时换气20次,通过排风净化装置将舱内气体无害化排出,增大排风装置排风量,能降低救护舱内气压。
①“负压救护车”执行任务时救护舱内气压 外界大气压(选填“大于”“小于”或“等于”);
②“负压救护车”从低海拔地区开往高海拔地区执行任务时,需要增大排风量,请分析原因: ;
③下列物体内部空间处于“负压”状态的是 。
A.正在烧煮的高压锅 B.开始吸饮料时的吸管 C.充满气的轮胎
16.(2024·上海杨浦·一模)如果把空气比作海洋,我们就生活在这层海洋的底部。由于大气也受到重力作用,大气会对处于其中的物体产生压强,我们称它为大气压强。大气压强、空气密度随海拔的变化情况如下表所示。
序号
海拔(千米)
大气压强(标准大气压)
空气密度(千克/米3)
1
0
1.00
1.29
2
2
0.78
1.01
3
3
0.69
0.91
4
5
0.53
0.74
5
8
0.35
0.51
①根据表中数据,可得初步结论: ;
②小明为了计算出大气层的厚度,有如下的推理:
如图所示,设想人将手摊开,手掌面积为S,手掌距大气“海面”的距离为h,手掌上方受到的大气压力等于手掌上方体积为Sh的空气柱所受的重力G。则手掌上受到的大气压强为。若空气密度为ρ,则。
由表中数据可知海拔0米处大气压强值为1标准大气压,该值约为1.01×105帕。
小明查阅相关资料得知:“地球的大气层厚度约为80~100千米”,发现计算结果与实际情况相差很大。请写出小明的推理是否合理,并简述“计算结果与实际情况相差很大”的原因 。
17.(2024·上海闵行·一模)如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。小陈用手捏住橡皮膜向下拉,发现气球变大。为了解释这一现象,他查找相关信息,得到质量和温度一定时,密闭气体的气压和体积的数据如下表所示。
质量和温度一定的密闭气体
气体体积(×10-3米3)
0.2
0.1
0.05
0.04
0.025
0.02
气压(×105帕)
1
2
4
5
8
10
①比较表中气压与气体体积的数据及相关条件,可归纳得出的结论是:当密闭气体的质量和温度一定时, ;
②请结合所学知识及上述信息解释“气球变大”的原因。 。
18.(2024·上海长宁·一模)如图所示,是患者到医院就诊时进行静脉输液的情景。输液时,输液管的上端通过针头A与输液瓶的瓶口连接,输液管的下端通过针头B与病人的静脉血管连接。小明查阅相关资料了解到:(a)在温度不变的情况下,质量一定的密闭气体,体积变大,气压减小;(b)液体中某深度处的实际压强等于液面上方气体压强与液体压强之和;(c)要使药液能顺利流入人体,在针头B处药液产生的实际压强应大于该处静脉血管中血液的实际压强。
① 在输液过程中,涉及到的物理知识有 ;
A.阿基米德原理 B.大气压强 C.液体内部压强
② 为确保输液顺利进行,需使瓶中药液通过图中“进气管”与 相通,理由是: 。
19.(2024·上海普陀·一模)如图所示是一款“天气预报瓶”,可以粗略预测天气的晴雨。左侧球形容器与右侧弯管底部相通,内装有一定量的有色液体,球形容器内被封闭气体的压强为且几乎不变,弯管最上端开口处与大气相通。当外界气压发生变化时,左右容器内液面位置会随之发生变化。
①“天气预报瓶”是根据 原理制成的,从如图中左右容器内液面位置关系可知: (选填“大于”“等于”或“小于”);
②当右侧弯管液面明显上升,说明周围环境处于“阴雨天”还是“晴天”?请结合所学大气压强知识进行分析 。
20.(2022·上海金山·一模)如图所示为中国航天员在离地球360千米的高空完成太空作业的情况,小华在观看视频时发现航天员要穿着厚厚的航天服才能走出太空舱,通过查阅资料,他得到以下信息:(1)1个标准大气压是人类最适应的环境,0.3个标准大气压是人类低气压承受极限;(2)不同海拔高度处的大气压值不同(见下表):
海拔高度h千米
0
0.1
0.2
0.3
0.4
1
1.5
2
3
4
5
6
7
大气压强帕
1.0
0.99
0.98
0.97
0.96
0.9
0.85
0.8
0.7
0.62
0.54
0.47
0.41
①分析表中的数据大气压强p和海拔高度h的变化情况,可得出的初步结论是: ;
②进一步分析表中数据可得:当海拔高度h为0.8千米时,p为 帕;
③根据上述查阅资料的信息和表格中的相关信息,说明航天服的作用,并写出判断依据: 。
21.(2023·上海静安·一模)某同学用比较坚韧的薄纸做成了一盏孔明灯,如图所示,用棉花团蘸上酒精放在孔明灯底部的燃料盒内,点燃棉花团,过了一会儿,孔明灯凌空而起。为了揭秘其中的原因,该同学查阅资料后得知:(a)在空气中,物体受到的浮力大于重力时,物体会升空;(b)孔明灯点燃后,排开外界空气的体积不变;(c)压强一定时,空气在部分温度下的密度见表。
空气温度(℃)
0
100
200
300
空气密度(千克米
1.293
0.946
0.746
0.616
(1)分析比较表中空气温度、密度及相关条件,可归纳得出的初步结论是:在空气的压强一定时, ;
(2)根据上述信息并结合相关知识,分析孔明灯点燃前后,灯内空气的质量变化情况,并说明孔明灯凌空而起的原因 ;
(3)为了使孔明灯更容易凌空而起,下列方法可行的是 。
A.减小燃料盒的质量
B.减小薄纸做成孔明灯的体积
22.(2024·上海奉贤·一模)进入冬季,高血压脑溢血发生风险增加;为了探究原因,小明查阅资料后得知:(a)气温变化,会引起血管热胀冷缩;(b)血管阻力下降时,人体为了保持血流量不变,血液对单位面积血管壁的压力随之变小;(c)同一血管内,血管长度和血液黏度一定时,血液的流速越大,血液通过血管时受到的阻力越大;(d)血液流速会随血管横截面积的变化而变化;当血管横截面积为正常值的n倍时,测得心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表;
n
1.00
0.90
0.80
0.75
0.60
v(厘米/秒)
18
20
22.5
24
30
(1)血压是指血液在血管内流动时作用于单位面积血管壁的压力,它是推动血液在血管内流动的原因;这里“血压”的“压”指的是 (选填“压强”或“压力”);
(2)结合上述信息,分析冬季气温骤降可能导致血压升高的原因,请写出分析过程: ;
(3)病人在输液时,药水瓶上除了输液管外,另外还插有一根“闲置”的管,管口朝上“敞开”在空气中,如图所示;这是让药液顺利进入静脉,同时保证药水瓶相对针管有一定的高度,血液不会流到输液管内,此时静脉血管产生的压强 (选填“大于”、“等于”或“小于”)大气压强。
23.(2023·上海金山·一模)小华同学用吸管喝盒装牛奶如图所示,吸了一大口发现奶盒变扁了。在物理的学习中,小华知道了力可以使物体发生形变,并通过查阅资料获得以下信息:(1)牛奶盒里牛奶上方有一定质量封闭气体;(2)在20℃时,一定质量封闭气体压强随体积变化如下表所示。
体积V/m3
0.1
0.2
0.3
0.4
气体压强
①由数据可知在20℃时,一定质量封闭气体压强与体积的关系是 ;
②指出包装盒变扁的原因,并写出分析过程 。
24.(2016·浙江宁波·中考真题)把一根两端开口的细管浸入水中,充满水后用手指把一端堵住,移出水面,如图甲所示。
(1)B端的水不会流下来是由于受到 作用;
(2)把手指移开后管内的水会怎样流动,不同的同学会有不同的猜想,而检验猜想是否正确最直接的方法是 ;
(3)把细管倒过来,如图乙所示,如果把手指移开,管内的水会不会从A端流出?请写出你的判断,并用你所学的理论知识证明你的判断。
25.(2022·上海普陀·一模)U形管压强计是根据连通器原理制成的,根据U形管两边液面的高低可以比较液面上方的压强大小。
①如图1(a)(b)所示的U形管中装有同种液体,U形管右管与大气相通,大气压强为p0,左管与密闭容器相通,根据图1(a)(b)中的实验现象可知:p1 p2(选填“大于”“等于”或“小于”)。
②现利用图2所示装置估算人呼出气体压强p人。U形管左边管子与大气相通。若已知地面附近大气压为p0,U形管中液体密度为,则还需要测的物理量是 ,其表达式为p人= 。
26.(2023·上海虹口·一模)某小组同学学习了连通器的知识后,设计了一种锅炉液位计,如图(a)所示。然而他们查看学校锅炉,却发现锅炉液位计的底部和顶部都和锅炉连通,如图(b)所示。他们继续研究,在一个软管做成的U形管中装入水,水静止时两边水面相平,如图(c)所示;向U形管一侧加压,水静止时如图(d)所示。
①分析比较图(c)和(d)可知:当U形管两边水面上方 ,且水静止时,水面保持相平。
②他们查找资料,发现锅炉工作时水面上方气压会远大于外部大气压。据此判断图 的液位计水面不能与锅炉内水面相平(选填“(a)”或“(b)”),理由是 。
【题型3 浮力】
27.(2022·上海宝山·一模)可燃冰是一种新型能源,主要成分是甲烷和水,分布在深海沉积物里(如下图所示)或陆域的永久冻土中。其生成有三个基本条件:首先要低温,可燃冰在0~10℃时生成,超过20℃便会分解;其次要高压,可燃冰在0℃时,只需要海水产生2.94106帕的压强即可生成;最后要有充足的气源。在温度、压强、气源三个条件都具备的条件下,可燃冰就会生成。
(1)可燃冰的主要成分是 。
(2)若要在0℃的海底生成可燃冰,海水的深度至少要 米(设海水密度为1.0103千克/立方米)。
(3)如图所示,海底有一块体积为0.1米3且底部与海底紧密相连的可燃冰A,其受到海水的浮力为 牛。
28.(2023·江苏连云港·中考真题)“铜壶滴漏”是中国古代的计时工具,距今700多年。如图所示,它上面有三个壶,分别是日壶、月壶和星壶,也叫送水壶,最下面的寿壶也叫受水壶。日、月、星壶侧面底部都有一个龙头形滴水口,壶盖上开有一个进水孔,小水滴从日壶滴进月壶,再从月壶滴进星壶,最后进入受水壶。受水壶装有两个重要部件:一个是竖立在壶盖正中的铜尺,上有时辰刻度,从下到上分别为:子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时,其中子时代表23:00~1:00,丑时代表1:00~3: 00……以此类推;另一个是浮箭,由小木块上连接一把木尺组成,随着受水壶里水量的增加,浮箭自然同步上升。观看浮箭顶端指示的铜尺刻度,就可以知晓当时、当地的时间了。请根据以上信息并结合所学知识,回答下面问题:
(1)如图是14∶00浮箭顶端指示的部分铜尺位置的示意图,其中正确的是 。
(2)若浮箭的重力为G,在受水壶中所受的浮力为,则G (选填“>”“=”或“<”)。随着受水壶水位的升高,浮箭下部小木块浸没在水中的深度 ,受水壶壶底受到水的压强 。若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功,还需要测量 。
29.(2024·上海青浦·一模)潜水器能通过注水和排水方式改变水仓内海水的重力,从而在海中实现上浮、下潜和保持既不上浮也不下潜的状态,其结构示意图如图所示。某同学为了研究浸没在水中的物体上浮、下沉的原因,选择六个物体,分别测量了它们的重力G,并将它们浸没在水中,分别测出了物体所受的浮力F、观察了它们运动的情况,得到如下表数据。
物体
物体重力G(牛)
物体所受浮力F(牛)
运动情况
物体1
60
49
下沉
物体2
45
35
下沉
物体3
30
20
下沉
物体4
50
55
上浮
物体5
40
60
上浮
物体6
20
26
上浮
① 比较表中数据,可得出的初步结论是:浸没在水中的物体,当 ,物体下沉。
② 若潜水器从海水密度较小的海域潜入到密度较大的海域过程中,为了能保持既不上浮也不下沉的运动。现有两种方案可供选择:
A.在潜水器水仓内注入海水 B.将海水从潜水器水仓排出
(a)应该选择的方案是 (选择“A”或“B”)。
(b)请根据上述信息并结合浮力知识,说明你选择的理由。
30.(2023·上海黄浦·一模)如图所示,为了航行安全,远洋轮船的船体上都标有多条水平横线,分别表示该船在不同水域及不同季节所允许的满载时的“吃水线”。为了解释这种现象,小明查阅资料后得知:(a)不同水域,表层海水的盐度不同,会导致其密度不同;(b)不同季节,表层海水温度不同;(c)某一水域,表层海水在不同温度下的密度如下表所示。
某一水域的表层海水
温度
6
16
26
密度
1026.8
1025.5
1022.5
①根据表格中表层海水的温度t、密度的变化情况和相关条件,得出结论: 。
②结合所学知识及以上信息,指出在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同的原因,并写出分析过程 。
③该船满载时冬季“吃水线”在夏季“吃水线”的 。(选填“上方”或“下方”)
31.(2023·上海徐汇·一模)小汇认为:鱼通过鱼鳔吸入或排出气体,改变鱼鳔的体积,可实现上浮和下沉。为了寻找证据支撑观点,他查阅资料后得到相关信息:(1)鱼鳔内气体的质量是基本稳定不变的;(2)鱼鳔壁上没有主动改变鱼鳔体积的肌肉纤维;(3)鱼鳔内气体压强与鱼外部水压基本保持一致,在温度不变的情况下,一定质量的气体压强与体积的关系见下表:
水深(米)
0
10
20
30
体积V(L)
1
0.5
1/3
0.25
气体压强p(标准大气压)
1
2
3
4
①分析比较表中气体的压强p与体积V关系的数据关系,可得:在温度不变的情况下,一定质量的气体 ;
②能推翻小汇观点的证据是 (填序号“(1)”“(2)”或“(3)”),理由是 ;
③鱼能够上浮是通过身体和鱼鳍摆动获得上升动力,上升时,鱼外部水的压强 ,鱼鳔内气体压强随之 ,鱼的体积 ,鱼受到的浮力也随之 。(以上均选填“变大”“不变”或“变小”)
32.(2023·上海普陀·一模)“伽利略彩球温度计”是一款可以粗略地测量环境温度的装饰摆件。如图所示,玻璃管中装有某种特定液体,液体中装有7个体积相同的彩球,每个彩球都标有特定的温度值,测量范围为16~28℃。当外界温度变化时(玻璃管中液体的密度会随温度升高而减小),有的彩球会随之上浮或下沉直至静止,此时上浮彩球中最下方一个彩球标注的温度表示所测的环境温度。
①当7个彩球都沉底时, 标有28℃彩球受到浮力 标有16℃彩球受到浮力(选填“大于”“等于”或“小于”);
②当标有22℃彩球由沉底开始上浮,说明环境温度在 (选填“升高”或“降低”),说出理由。 。
33.(2022·上海青浦·一模)实验研究和理论研究是科学研究的常用方法。生活中人们发现:漂浮在水面上的不同物体,有的物体大部分露出水面,而有的物体只是一小部分露出水而。某小组同学猎想:这种现象可能是漂浮在水而上的物体密度大小不同造成的。为此,他们选用若干个密度不同的实心物块和足够的水进行实验。图是物体A、B、C漂浮在水面上静止时的情景。已知物块密度跟水密度的情况是ρ水>ρA>ρB>ρC。
(1)根据实验现象可以得出:漂浮在水面上的物体, ,物体露出水面的体积占整个物体体积的比例越大。
(2)请用阿基米德原理证明上述结论的正确性。
34.(2022·上海奉贤·一模)如图所示,2021年12月9日,我国空间站开展太空授课,演示了在微重力环境下浮力“消失”的实验,并与地面上学生的实验进行了对比。
①其中,符合浮力“消失”现象的是图 (选填“a”或“b”)。
②请你用所学的相关物理知识对太空中浮力“消失”的原因做出解释: 。
35.(2022·上海长宁·一模)如图所示,某深海潜水器的上浮和下潜属于无动力控制,其整个工作过程分为:a.可调压载水舱注水;b.匀速下潜;c.抛掉“下潜压载”后减速;d.潜水器靠底;e.抛掉“上浮压载”后加速上浮;f.匀速上浮阶段;g.可调压载水舱排水。潜水器的相关数据如下表,海水密度约为1.0×103千克/米3。
排开水总体积(米3)
21
下潜压载质量(千克)
246
下潜压载体积(米3)
0.031
潜水器总质量(千克)
2.09×105
上浮压载质量(千克)
540
上浮压载体积(米3)
0.068
乘员3人总质量(千克)
224
最大下潜深度(米)
7000
高压气罐内
气体的最大压强(Pa)
1.5×107
①潜水器的观察窗面积做得很小是为了减小它在深海中受到的 ;
A.重力 B.压力 C.压强
②当潜水器在最大深度处准备上浮时,需要抛掉“上浮压载”,此时潜水器的浮力减小量 重力减小量,所以抛去“上浮压载”可以帮助潜艇上浮;
③可调压载水舱中的水需要利用高压气罐中的压缩气体才能将其排出。潜水器在最大深度处时,能否利用排水的方式实现上浮?请根据表格中的数据判断并说明理由 。
【题型4 压强、液体压强】
36.(2024·上海虹口·一模)小王根据在泳池中从浅水区走向深水区时越来越站不稳的感受,猜想影响浮力大小的因素可能是 。于是他通过实验探究浮力大小与哪些因素有关。如图所示,A、B为力传感器(相当于弹簧测力计),容器C上有一小孔,当液面超过小孔高度时液体将流入下方烧杯中。小王通过力传感器直接读出物体浸入液体不同体积时受到的浮力,如图(a)(b)(c)(d)所示。他继续实验,测出某次物体浸入液体时从小孔中流出液体的重力,如图(e)(f)所示。
①分析比较图(a)(b)(c)(d)的现象和数据可得:在同种液体中, ;
②分析比较图(e)(f)的现象和数据可得: 。
37.(2023·上海闵行·一模)用比管口稍大的薄塑料片堵在玻璃管的下端,将玻璃管竖直插入水槽中,其深度为h,如图(a)所示。再将高为h、密度为1×103kg/m3的圆柱体轻轻放在玻璃管底的塑料片上,塑料片不掉落,如图(b)所示。将圆柱体取出后,向玻璃管中沿着管壁缓缓倒入水,当管内外水面相平时塑料片恰好掉落,如图(c)所示。
①某同学认为塑料片恰好掉落是由于受到向上、向下的压强相等。你认为他的观点是否正确,请简要阐述理由 ;
②若要使图(b)中的塑料片掉落,下列方法中可能实现的是 。
A.换一个横截面积更小的玻璃管
B.将玻璃管向下移动一段距离
C.换一个质量更大的圆柱体
38.(2022·上海杨浦·一模)如图1所示,在固体一侧施加压力,固体的另一侧能对外产生大小相同的压力。小杨猜想密闭液体也有上述规律。为了验证猜想,他在两个针筒内装满水并水平放置,两针筒的端口用橡皮管紧密连接,再在右侧针筒活塞处连接数字测压计,对左侧针筒活塞向右施加大小为1.2牛的力F左,当两活塞静止时,测压计示数如图2(a)所示。最后他更换右侧的针筒重复实验,如图2(b)所示。(活塞横截面积大小关系SA:SB:SC=1:2:3)
(1)分析比较图2现象,请判断小杨的猜想是否正确,并写出依据。 。
(2)进一步分析比较图2中右侧产生的压力F右与右侧活塞面积S右比值、左侧施加的压力F左与左侧活塞面积S左比值的大小,可得结论: 。
(3)如图3是液压千斤顶的原理示意图,请用上述结论解释“用较小的力顶起一辆轿车”的工作原理。
39.(2024·上海徐汇·一模)如图所示,U形管压强计能研究液体内部的压强。小汇想研究其工作原理,查阅资料后得知:(1)探头、橡皮软管和U形管的左管之间封闭了一部分气体;(2)U形管中装有同种液体,两边液面的高低可以比较液面上方的气体压强大小;(3)在温度不变的情况下,一定质量的气体压强与体积的关系见下表。
体积 V(mL)
12
11. 5
11
10. 5
10
气体压强 p(标准大气压)
1. 00
1. 04
1. 09
1. 14
1. 20
①分析比较表中气体压强p与体积V的数据关系,可得:在温度不变的情况下,一定质量的气体 ;
②结合所学知识及上述信息,指出挤压橡皮膜后U形管压强计左管液面低于右管液面的原因,并写出分析过程: ;
③下图中,与U形管压强计工作原理相同的是 。
40.(2022·上海闵行·一模)小晨对同种液体内部压强的规律提出两种猜想:
①同种液体内部压强大小与液体高度有关;
②同种液体内部压强大小与液体深度有关。
于是他对同种液体内部压强的规律进行研究,在横截面积相同的柱形容器侧壁开口处包有相同的橡皮膜,注入不同深度的水,容器侧壁开口处与水面的距离从左往右分别为、、、、且,橡皮膜的鼓起情况及相关现象如图所示:(图c、d、e橡皮膜鼓起程度相同)
(1)实验中是通过观察 现象来判断液体内部压强的大小;
(2)小晨观如图(a)、(b)、(c)的实验现象认为:同种液体,液体内部压强大小随着液体高度的增加而增大;请你根据上述实验现象判断小晨的结论正确与否,并阐述理由:
小晨的结论是 ,理由1: ;理由2: 。
41.(2022·上海静安·一模)在学习浮力的知识后,小华尝试将装有金属颗粒的试管作为实验仪器来比较液体密度的大小。现将该仪器分别置于甲、乙两种液体中,仪器均处于静止状态,此时用笔标记所记液面位置分别为A、B,如图(a)、(b)所示。
①以图(a)为例,尝试写出并分析该仪器静止时所受力的情况;
②根据图(a)、(b)所示现象,结合相关知识判断甲、乙液体密度大小的关系。 (需写出判断的过程)
42.(2023·上海奉贤·一模)三峡大坝上下游水位差有一百多米,船要通过大坝可采取坐五级船闸的方式,三峡大坝的每一级船闸之间的水位差约20米,如图(a)所示。船闸是利用 原理工作的。如图(b)、(c)所示,多级船闸虽然比单级船闸结构更复杂,但使用更安全。请分析多级船闸比单级船闸更安全的原因: 。
【题型5 流体流速与压强的关系】
43.(2023·上海杨浦·一模)在火车站的站台上,离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线,旅客必须站在如图所示的区域候车,以防被行驶列车“吸入”。小明为探明被“吸入”的原因,他查阅资料获得以下信息:
(1)运动的物体会带动附近的空气随之一起运动;
(2)具有流动性的气体(或液体)称为流体,当流体经过较窄通道时,流速变大,经过较宽通道时,流速变小;
(3)流体压强随流速变化而变化。接着小明用三节直径不同的塑料管道连接在一起,一端与吹风机相通,用数字气压计测量各管道内空气流动时的压强大小,现象如图所示。
①根据上述信息及图所示现象,可得流体压强与流速的关系是 ;
②结合所学压强知识及上述信息,指出被行驶列车“吸入”的原因,并写出分析过程 。
44.(2024·上海·一模)如图所示的预警信息,提示大风天气可能会对居民的生活造成影响,例如:有时候正面大风会向内“吹碎”迎风玻璃。有时候大楼与大楼之间的“穿堂风”甚至还能向外“吸走”窗户玻璃。为探究玻璃被“吸走”的原因,小华查阅资料后得知:(a)通常居家环境中的风速小于3米/秒;(b)空气流速小的地方,气体压强大;(c)不同风级的风产生的气体压强相对于1个标准大气压的变化量与风速v的关系如下表所示:
无风
轻风
和风
强风
烈风
暴风
风级
0
2
4
6
9
11
v(米/秒)
0-0.2
1.6-3.3
5.5-7.9
10.8-13.8
20.8-24.4
28.5-32.6
(帕)
0-0.025
0.16-6.8
18.9-39
73-119
270-372
508-664
①分析比较上表中与v的关系,可得出的初步结论是: 。
②结合所学知识及上述信息,指出窗户玻璃被“吸走”的原因,并写出分析过程: 。
45.(2024·上海宝山·一模)上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”磁悬浮列车,是世界上商业运营中最快的列车。小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可以看到两个竖直管中水面的高度并不相同,实验现象如图(a)所示.接着,小李同学又自制了一个飞机机翼模型,将其固定在托盘测力计上,观察测力计示数,如图(b)所示,在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,观察到测力计的示数变小了。
(1)由于电流的 效应,导致两线圈中有电流通过时,会产生强大的作用力使列车悬浮;在图丙中,若A是车身线圈,B是轨道线圈,则车身线圈上端是 极;
(2)由图(a),图(b)实验可知,具有流动性的液体和气体速度越 ,产生的压强越
(3)乘坐磁悬浮时,小李同学发现要在“安全线”外等车,结合(2),请说明这样规定的原因: 。
【题型6 密度+其他】
46.(2022·上海黄浦·一模)如图所示,某小组同学在塑料小桶中,分别装满密度已知的四种不同液体,用弹簧测力计依次测出它们的重力,记录数据如下表所示。
液体密度(克/厘米3)
0.8
1.0
1.2
1.4
弹簧测力计示数(牛)
1.4
1.6
1.8
2.0
(1)根据表中数据及相关条件可知测力计示数随液体密度的变化关系为:同一小桶装满不同液体时, ;
(2)若把弹簧测力计和小桶改装为液体密度秤,则该秤的“0”刻度线与弹簧测力计上的“0”刻度线是否重合?请说明理由:
(3)若要提高该秤的称量精度,可换用以下两种规格的塑料小桶,符合要求的是 (填写序号)
A.容积相同,质量更小的小桶 B.质量相同,容积更大的小桶
47.(2022·上海嘉定·一模)常用的温度计是根据液体热胀冷缩的原理制成的,所用的感温液体可以是水银、酒精或煤油等。但小嘉同学心存疑问:为什么不用最常见的水作温度计内的感温液体呢?他借助网络查阅到水、水银和酒精三种物质的体积温度图线如图所示。请根据图线回答:
(1)分析水的体积随温度的变化情况,可知水不适宜作温度计内感温液体的原因是 ;
(2)南极是世界上最冷的大陆,最低温度可达。若作为南极科考站温度计的感温液体,在以上三种物质中, 物质较为合适;
(3)若选用相同体积的水银和酒精分别制成温度计甲、乙,且温度每升高,感温液体上升的高度相同,则 (选填“甲”或“乙”)温度计细玻璃管的内径稍大。
48.(2024·上海金山·一模)小金同学在便利店看到店员打包汤料的过程:先将一个塑料袋套在纸杯里(近似看作一个圆柱形容器),如图(a)所示,然后在塑料袋中加入汤料,如图(b),当在塑料袋中加入一定高度的汤料后,提起塑料袋,纸杯也随塑料袋一起被提起静止在空中,如图(c)所示。
为了探究原因,他查阅资料后得知:当相互接触的两个物体存在相对运动趋势时,接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力;物体间的静摩擦力存在最大值,称为“最大静摩擦力”,其大小与接触面材料和压力大小有关,并找到如下表数据:
接触面材料
木板—木板
橡皮—铸铁
压力大小(N)
2
4
6
2
4
6
最大静摩擦力(N)
0.8
1.6
2.4
1.6
3.2
4.8
(1)分析比较上表中最大静摩擦力与压力的大小变化情况,可得到的初步结论是:当接触面材料相同时, ;
(2)由图(c)可知,塑料袋对纸杯的静摩擦力方向 ;
(3)请结合所学知识及上述信息,分析当塑料袋内加足够高的汤料后,纸杯能被提起并静止在空中的原因: 。
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专题07 填空综合信息题汇总(近三年一模)
【题型1 电学综合】 1
【题型2 大气压强】 10
【题型3 浮力】 23
【题型4 压强、液体压强】 28
【题型5 流体流速与压强的关系】 33
【题型6 密度+其他】 36
【题型1 电学综合】
1.(2024·上海黄浦·一模)某小组同学做“用电流表测电流”实验。他们将两节干电池、开关、小灯按正确的方法连接成电路。闭合开关,小灯发光,电流表示数为0.36安,如图1所示。一位同学将双手同时接触小灯两侧导线的金属夹时,发现小灯仍发光,电流表示数仍为0.36安,如图2所示。为了解释为什么电流表示数为0.36安时,人体仍是安全的,他们查阅资料后得知:(a)一般情况下人体的安全电流不超过10毫安;(b)干燥皮肤时,人体两端的电压不同人体的电阻不同,如下表:
人体两端的电压/V
3
10
25
50
100
250
干燥皮肤时人体的电阻(大约值)/Ω
10000
7000
5000
4000
3000
1500
①根据表格中人体两端的电压、干燥皮肤时人体电阻的变化情况,可得出初步结论: ;
②指出电流表示数为0.36安时,人体仍是安全的原因,并写出分析过程。
【答案】 人体两端的电压越大,干燥皮肤时人体的电阻越小 见解析
【详解】①[1]根据表格数据得,人体两端的电压越大,干燥皮肤时人体的电阻越小。
②[2]双手同时接触小灯两侧导线的金属夹时,人体与小灯组成并联电路,电流表示数为干路电流0.36安,电源电压为2节干电池组成,为3V,此时通过人体的电流
不超过人体安全电流10mA,所以人体是安全的。
2.(2024·上海松江·一模)深水炸弹是一种入水后下潜到一定深度会自动爆炸的武器,主要用于攻击潜艇。小明模拟深水炸弹制作了一个下潜到水中一定深度会发光的玩具球。该玩具球的电路如图所示,电源电压保持不变,压敏电阻R安装在玩具的外表面上,在液体中其阻值与其表面液体压强的变化如下表所示,当电路中的电流增大到某一值时,小灯就会发光。
液体压强(帕)
0
1
2
3
4
5
6
压敏电阻的阻值(欧)
100
60
43
30
24
20
18
①分析比较表中压敏电阻的阻值与其表面液体压强的变化情况,可得出的初步结论是: 。
②结合所学知识及上述信息,分析发光球下潜到水中一定深度会发光的原因 。
③若要增大该玩具球发光时需要的下潜深度,可以 电源电压(选填“增大”或“减小”)。
【答案】 表面液体压强越大,压敏电阻的值越小 见解析 减小
【详解】①[1]由表中数据可知,可以发现其表面液体压强越大时,压敏电阻的值越小。
②[2]发光球在下潜时,深度增加,根据可知,受到的液体压强也在增大,由表中数据可知,压敏电阻的阻值变小,根据可知,电源电压不变,电阻变小,电流变大,当电路中的电流增大到某一值时,小灯就会发光,所以发光球下潜到水中一定深度会发光。
③[3]因为灯泡发光电流不变,增大下潜深度时,压敏电阻变小,根据可以,所以可以减小电源电压来增大该玩具球发光时需要的下潜深度。
3.(2024·上海崇明·一模)我们的日常生活已经离不开电,究竟什么是电?如何注意安全用电?怎样利用所学的电学知识解释生活中的电现象,以达到学以致用的目的!下表一是不同情况下各类电压大小的比较,下表二是一些常见物体的电阻大小,请完成下列问题。
(1)我们的日常生活已经离不开电,但若不注意用电安全,会发生触电!这里的“电”是指 (选填“电荷”、“电子”、“电源”或“电流”);
(2)通过以上两表中的信息,可得出人体安全电流约为 安;
(3)一般情况下,当1毫安左右的电流通过人体时,会产生麻的感觉;电流超过10毫安,人会感觉到剧痛,甚至出现神经麻痹,呼吸困难,有生命危险。而日常我们做实验时,经常会出现如图所示的情况,电源为2节新干电池,电路中通过小灯的电流约为0.3安即300毫安,为什么这种情况下人却没有危险?请在答题卡电路图上补充画出此时(人两手接触电路后)完整的电路图 并分析原因 。
【答案】 电流 2.4×10-3 见解析
【详解】(1)[1]目前所说的触电,是指一定强度的电流流过人体所引起的伤害事故。
(2)[2]由表中信息可知,人体的安全电压不高于24V,人体的电阻约10千欧,则人体安全电流约为
(3)[3]人两手接触电路后,此时人体相当于一个电阻与小灯并联,电路图如图所示:
[4]此时人体相当于一个电阻与小灯并联,电源电压为3伏,通过人体的电流约为安即0.3毫安,低于人体安全电流,所以人没有危险。
4.(2023·上海长宁·一模)小明是课外航模小组成员,他发现给小马达供电的电池用旧后,还可以使电子钟正常工作。他通过实验和查阅资料获得以下信息:(1)小马达、电子钟均能在1.2伏到1.8伏之间正常工作;(2)小马达的等效电阻约为1.5欧,电子钟的等效电阻约为7.5×104欧;(3)将不同阻值的电阻、电压表分别接在一节新、旧电池两端(在本实验中将电压表看作阻值无穷大的电阻),测得电阻两端的电压如下表所示。
序号
电阻(欧)
电阻两端的电压(伏)
旧电池
新电池
1
1
0.25
1.23
2
10
1.00
1.55
3
100
1.43
1.59
4
电压表(阻值无穷大)
1.50
1.60
①根据表格中新、旧电池电路中电阻两端的电压和电阻阻值的变化情况,可以得出的结论是:将不同阻值的电阻接在新电池或旧电池两端时, ;
②请你根据上述信息及结论说明一节旧电池能使电子钟正常工作的原因 ;
③有一只规格为“1.5V 0.45W”的小灯,现只用小明实验中所用的一节旧电池,能否使小灯正常发光?请作出判断并说明理由 。
【答案】 电阻阻值越大,电阻两端的电压越大 见解析 小灯正常发光时的电阻为5欧,小于10欧,其两端电压小于1伏,不能正常发光
【详解】①[1]根据表格可知,不同阻值的电阻,接在新电池或旧电池两端,电阻阻值越大,电阻两端的电压越大。
②[2]电子钟的(等效)电阻远大于100欧,在使用旧电池时,电子钟两端电压略大于1.43伏(约为1.5伏),在其正常工作所需电压范围内,由此可知,一节旧电池能使电子钟正常工作。
③[3]由小灯泡的规格“1.5V 0.45W”可知,小灯正常发光时的电阻为
小于10欧,其两端电压小于1伏,所以,不能正常发光。
5.(2023·上海嘉定·一模)某物理兴趣小组利用苹果、梨、橙子、菠萝、导线、电压表和一些尺寸相同的铁片、铜片、锌片等器材探究“水果电池电压大小与哪些因素有关”。如图所示,他们在水果中插入金属片制成的极板,并保持两块极板之间的距离、极板与水果的接触面积不变,用电压表直接测量两块极板之间的电压,实验结果如下表;
水果极板材料(A-B)
苹果
梨
橙子
菠萝
铁-锌
0.55V
0.40V
0.70V
0.50V
铜-铁
0.60V
0.50V
0.78V
0.55V
铜-锌
0.95V
0.90V
1.05V
1.00V
①上表所列水果电池中,所能提供电压最大的是 ;
②水果电池的电压大小与两极板材料种类 (选填“有关”或“无关”),判断的依据是 ;
③小嘉将橙子挤软,使其出汁更多,再次测量该“水果电池”的电压,发现电压表指针偏转角度更大,由此可提出的科学猜想是 。
【答案】 铜锌作极板材料的橙子电池 有关 表中极板距离、极板与水果接触面积不变的同一水果,插入的极板材料种类不同,水果电池的电压大小不同 水果电池的电压大小与水果的软硬程度(或汁水多少)有关
【详解】①[1]如图所示,他们在水果中插入金属片制成的极板,并保持两块极板之间的距离、极板与水果的接触面积不变,用电压表直接测量两块极板之间的电压,根据控制变量法和实验记录上表所列不同水果电池中提供电压数据可知,所能提供电压最大的是铜锌作极板材料的橙子电池。
②[2]保持两块极板之间的距离、水果的种类、极板与水果的接触面积不变,只改变两极板材料的种类,由实验记录表中数据知,测量的电压不同;可以以得出结论:保持两块极板之间的距离、水果的种类、极板与水果的接触面积不变,两块极板之间的电压大小与两极板材料种类有关。
[3]判断的依据是实验记录表中极板距离、极板与水果接触面积不变的同一水果,插入的极板材料种类不同,水果电池的电压大小不同。
③[4]小嘉将橙子挤软,使其出汁更多,再次测量该“水果电池”的电压,发现电压表指针偏转角度更大,根据控制变量法得,由此可提出的科学猜想是水果电池的电压大小与水果的软硬程度(或汁水多少)有关。
6.(2023·上海青浦·一模)电阻的大小与导体的长度、横截面积、材料及温度有关。根据下表回答问题
序号
长度(米)
横截面积(毫米2)
材料
电阻(欧)
1
1
1
银
0.016
2
1
1
铜
0.017
3
1
1
铝
0.027
4
1
1
铁
0.099
5
1
1
镍铬合金
1.00
(1)该表数据反映的是导体的电阻大小与 的关系;
(2)比较表中数据,可以得出的初步结论是: 电阻最小;
(3)在制作滑动变阻器时一般选用镍铬合金作为其电阻线的材料。这样选择的原因是: 。
【答案】 材料 长度、横截面积相同时,银的 在横截面积相同时,改变相同的长度,镍铬合金的电阻改变较大
【详解】(1)[1]本题考查的是控制变量法的思想,由图表可知,五组物质的长度、横截面积相同,材料是变量,因此反映的是导体的电阻大小与材料的关系。
(2)[2]通过数据可以发现在长度和横截面积相同的情况下,银的电阻最小。
(3)[3]通过表中数据可以发现,在长度和横截面积相同时,镍铬合金的电阻最大,所以在横截面积相同时,改变相同的长度,镍铬合金的电阻改变的较大,因此滑动变阻器使用镍铬合金作为电阻线的材料。
7.(2023·上海宝山·一模)如图(a)所示是电子天平的结构原理图,它是由几个部分构成的电路:电源(电压保持不变)、定值电阻R0、压力电阻R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、托盘、质量显示仪表M(实质是一只电流表)、开关。使用时,闭合开关,当托盘上所放物体的质量越大,仪表M的指针向右偏转的角度也越大。
(1)由上述信息可知:压力电阻R所受的压力越大,通过它的电流越 ,其阻值越 ;(均选填“大”或“小”)
(2)若用一只电压表作为质量显示仪表M并联在电路中,如图(b)所示。则此质量显示仪表的“0(千克)”刻度线位于表盘的 (选填“左”或“右”)端。理由是 。
【答案】 大 小 左 见解析
【详解】(1)[1][2]由图示电路图可知,压力电阻与定值电阻串联,电流表测量电路中的电流,闭合电键,当托盘上所放物体的质量越大,压力电阻R所受的压力越大,仪表M的示数变大,即电流表的示数变大,因定值电阻阻值R0不变,电路电流变大,由可知电路总电阻变小,由电阻的串联可知压力电阻R阻值变小。
(2)[3][4]当托盘上所放物体的质量越大,压力电阻R所受的压力越大,其阻值越小。电源电压保持不变,总电阻变小,电路中的电流变大,定值电阻R0两端的电压变大,电压表的指针偏转角度变大,则质量显示仪表盘的右侧表示的质量越大,此质量显示仪表的“0(千克)”刻度线位于表盘的左端。
8.(2024·上海嘉定·一模)某物理兴趣小组设计了一个测量质量的简易电子秤。如图是其结构原理图,它是由几个部分构成的电路:托盘、压力变阻器R(电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻)、定值电阻、显示质量大小的仪表A(实质是电流表)、开关、电源(电压保持不变)。使用时,闭合开关,当托盘上所放物体的质量越大,仪表A的示数也越大。
①由上述信息可推断:压力变阻器R的电阻值随所受压力大小的变化情况是 ;
②在此电路基础上,若将显示质量大小的仪表改为电压表。请在答题纸的空白处画出电路图 ,并简述理由: 。
【答案】 见解析 见解析
【详解】①[1]由图示知,定值电阻R0与压力变阻器R串联在电路中,电流表测电路中的电流。托盘上质量变大时,即托盘所受压力变大时,仪表A示数变大,即电路的电流变大,而电源电压不变,据欧姆定律知,电路中的总阻值变小,压力变阻器的阻值变小,所以压力变阻器R的电阻值随所受压力的变化情况是:压力越大,阻值越小。
②[2][3]压力变阻器的电阻随压力变大而变小,则托盘上物体的质量变大时,压力变阻器的阻值变小,据串联电路的分压特点知,变阻器两端的电压变小,定值电阻R0两端的电压变大,所以应将电压表并联在定值电阻R0两端。作图如下:
9.(2022·上海徐汇·一模)低温碳纤维电热膜是一种发热效率高的新型电热元器件,常用于地板供暖。如图(a)所示,电热膜是运用特殊工艺在绝缘材料表面注入一根根导电墨线,导电墨线两端与金属导线相连,形成网状结构。现裁取一段电热膜接入电路进行分析研究,其中包含2根导电墨线,如图(b)所示,每根导电墨线的电阻均为。
①若电源电压为,求通过导电墨线的电流;
②若电源电压不变,导电墨线的一部分导电材料脱落,如图(c)所示,请简要说明电流表示数如何变化及变化的原因;
③若为保证电路安全,金属导线上承载电流不能超过。当用电阻为20欧的导电墨线替换时,必须同时调节电源电压大小,求调节后电源电压的最大值。
【答案】①0.2A;②变小,见解析; ③7.5V
【详解】解:①每根导电墨线的电阻均为,若电源电压为,根据并联电路电压的规律,导电墨线的电压为12V,通过导电墨线的电流
②导电墨线的一部分导电材料脱落,电流表示数变小。图中两导电墨线并联,电流表测干路的电流。导体的电阻大小与导体的长度、材料和横截面积及温度有关,在其它条件不变时,若导电墨线的一部分导电材料脱落,则导体的横截面积变小,的电阻变大,若电源电压不变,由欧姆定律,通过导电墨线的电流变小;根据并联电路各支路互不影响,通过的电流不变,根据并联电路电流的规律,电流表示数变小。
③设调节后电源电压的最大值,根据并联电路电压的规律,由欧姆定律,通过的电流为
通过的电流为
已知金属导线上承载电流不能超过,根据并联电路电流的规律有
解得调节后电源电压的最大值
=7.5V
答:①通过导电墨线的电流为0.2A;
②电流表示数变小;
③调节后电源电压的最大值为7.5V。
10.(2020·上海·中考真题)如图所示,当一个带负电的物体甲靠近不带电的金属导体乙时,乙的a端会带正电、b端会带负电。
①发生上述现象的原因:金属导体中存在大量可移动的自由电子,电子带 电(选填“正”或“负”);自由电子受到物体甲所带电荷的 作用移动到导体乙的一端(选填“吸引”或“排斥”);
②若将图中的物体甲换成带正电的物体,根据上述分析可得,导体乙的 (选填“A”“B”或“C”)。
A. a、b两端都不会带电
B.a端会带正电、b端会带负电
C. a端会带负电、b端会带正电
【答案】 负 排斥 C
【详解】(1)[1]电子带负电。
[2]同种电荷相互排斥,所以电子会受到带负电的物体甲的排斥。
(2)[3]异种电荷相互吸引,所以电子会受到带正电的物体甲的吸引,移动到a端,使a端带负电,而b端缺失了负电荷而带正电,故C符合题意。
11.(9-10九年级上·上海金山·期末)小明在“探究并联电路电阻的规律”实验中,他利用2节干电池作为电源,将电阻R2或R3分别与电阻R1并联,研究过程如图(a)、(b)、(c)所示。请仔细观察图中的操作和现象,然后归纳得出初步结论。
(1)比较图(a)与(b)或图(a)与(c)可知: 。
(2)比较图(b)与(c)可知: 。
【答案】 一个电阻与另一个电阻并联后,总电阻减小 在并联电路中,其中一个电阻阻值保持不变,与它并联的另一个电阻越小,总电阻越小
【详解】(1)[1]由图可知,当R并联上一个电阻后,电流表指针向右偏转,说明电路中电流增大;则由欧姆定律可知,电路中总电阻减小;从而说明当并联一个电阻后,总电阻减小。
(2)[2]比较图(b)、(c)可知,(c)中并联的电阻小,则(c)中电流表偏转角更大,故说明(c)中电流更大;则可知(c)中总电阻更小;即当电路中所并联的电阻越小,总电阻越小。
【题型2 大气压强】
12.(2023·上海松江·一模)如图所示,小明从上海坐飞机到高海拔的青藏高原,发现背包中密封很好的食品袋膨胀了很多。相比出发前,袋内气体的质量 ,密度 。(前两空均选填“变大”“变小”或“不变”)请利用气压知识说明高原上食品袋膨胀的原因 。
【答案】 不变 变小 高原海拔较高,外界大气压强较小,食品袋内部气压大于外界气压,导致食品袋膨胀
【详解】[1]质量是物体的一种基本属性,这包小面包的位置变了, 袋内气体的质量不变。
[2]袋内气体膨胀后体积变大,由于气体的质量不变,根据公式 可知,袋内气体密度变小。
[3]海拔越高,外界大气压越小,此时袋内气压大于外界气压,袋子就会膨胀。
13.(2024·上海静安·一模)某小组同学研究大气压强与海拔高度的关系,他们操控带有压强传感器的无人机,将其从地面沿竖直方向飞到空中,再原路返回。在此过程中,无人机传感器记录的大气压强随时间的变化图线如图所示,其中A点和D点分别表示无人机从地面出发时和飞到最大高度(约为50米)时的数据。
(1)根据图中的图线,可以发现:无人机从B点到C点的飞行过程中,大气压强变化了约 帕;
(2)分析图中的图线及相关条件,可得出大气压强与海拔高度的关系是: ;
(3)结合压强知识及上述信息,分析飞机起飞过程中,有些乘客的耳朵会感觉胀痛的原因。 。
【答案】 400 大气压强随海波高度的增大而减小 见解析
【详解】(1)[1]由图线可知,无人机从B点到C点的飞行过程中,大气压强变化了
101200Pa-100800Pa=400Pa
(2)[2]分析图中的图线可知,海波越高气压越小,故可得出大气压强与海拔高度的关系:大气压强随海波高度的增大而减小。
(3)[3]飞机起飞过程中,有些乘客的耳朵会感觉胀痛,这是因为飞机在快速上升、下降的过程中,周围的气压会发生急剧变化,耳道的气压也会随着一起改变,但鼓室内部的压力还来不及调整,结果就使耳膜内外产生了压力差。
14.(2023·上海崇明·一模)在一间普通的教室里,一位教师拿着一个质量为6克的气球,给予充满氢气恰好让氢气球悬浮在教室空中。(已知空气密度是1.3千克/米3、氢气密度是0.09千克/米3)试完成下列问题:
(1)这间教室中空气的质量相当于以下哪组物体的质量 ;
A.三只鸡 B.三个成人 C.三张纸 D.三本书
(2)氢气球悬浮在教室空中时受到的浮力约为 ;
A.0.01牛 B.0.06牛 C.1牛 D.6牛
(3)若让教室密闭,且用抽气机不断抽掉教室里的空气,则原来悬浮在教室空中氢气球将 (选填“上升”、“仍悬浮”或“下降”);
(4)小明同学用拳头击打气球、小红同学用针尖触碰气球,结果小明未能弄破气球,而小红轻易弄破气球。试用学过的物理知识来解释。
【答案】 B B 下降 见解析
【详解】(1)[1]教室内空气的体积大约是
V=10m×5m×3m=150m3
空气的密度是ρ=1.3kg/m3,教室内空气的质量
m=ρV=1.3kg/m3×150m3=195kg
A.一只鸡的质量大约是2kg,三只鸡的质量约为6kg,故A不符合题意;
B.一个成人的质量大约是60kg,三个成人的质量约为180kg,故B符合题意;
C.三张纸的质量不到3g,故C不符合题意;
D.一本书的质量大约是0.25kg,三本书的质量约为0.75kg,故D不符合题意。
故选B。
(2)[2]氢气球悬浮在教室空中时受到的浮力
F浮=G=mg=6×10-3kg×10N/kg=0.06N
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(3)[3]原来悬浮在教室空中氢气球的密度等于空气的密度,若让教室密闭,且用抽气机不断抽掉教室里的空气,教室内空气减少,空气的密度减小,氢气球的密度大于空气的密度,氢气球会下降。
(4)[4]小明同学用拳头击打气球,压力一定时,受力面积较大,产生的压强较小,未能弄破气球,小红同学所用的针尖刺气球,虽用力不大,但针尖的受力面积小,产生较大的压强,所以小红容易弄破气球。
15.(2022·上海松江·一模)如图所示,疫情期间的“负压救护车”在转运病人过程中发挥了极大作用,小松查阅资料得知:(1)“负压救护车”救护舱内外气压差保持在之间,防止空气外流;(2)为防止交叉感染,舱内每小时换气20次,通过排风净化装置将舱内气体无害化排出,增大排风装置排风量,能降低救护舱内气压。
①“负压救护车”执行任务时救护舱内气压 外界大气压(选填“大于”“小于”或“等于”);
②“负压救护车”从低海拔地区开往高海拔地区执行任务时,需要增大排风量,请分析原因: ;
③下列物体内部空间处于“负压”状态的是 。
A.正在烧煮的高压锅 B.开始吸饮料时的吸管 C.充满气的轮胎
【答案】 小于 大气压随着高度的增加而减小 B
【详解】①[1]由题意知负压救护车执行任务时,救护舱内气压小于外界气压,舱内气体才不会排出舱外。
②[2]负压救护车由低海拔地区开往高海拔地区时,车外气压随高海拔升高而降低,若车内气压保持不变,则车内外气压差会升高,而不能达到标准,而通过增大排风量,车内气压会降低,从而可维持救护舱内外的气压差值保持在标准范围。
③[3]A.正在烧煮的高压锅,锅气压大于锅外气压,不是处于负压状态,故A不符合题意;
B.开始吸饮料时的吸管,管内空气被吸出,压强减少,而管外大气压保持不变,则此时管内气压小于管外气压,于是饮料被压进吸管,所以管内是处于负压状态,故B符合题意;
C.充满气的轮胎,胎内气压增大,大于胎外气压,不是处于负压状态,故C不符合题意。
故选B。
16.(2024·上海杨浦·一模)如果把空气比作海洋,我们就生活在这层海洋的底部。由于大气也受到重力作用,大气会对处于其中的物体产生压强,我们称它为大气压强。大气压强、空气密度随海拔的变化情况如下表所示。
序号
海拔(千米)
大气压强(标准大气压)
空气密度(千克/米3)
1
0
1.00
1.29
2
2
0.78
1.01
3
3
0.69
0.91
4
5
0.53
0.74
5
8
0.35
0.51
①根据表中数据,可得初步结论: ;
②小明为了计算出大气层的厚度,有如下的推理:
如图所示,设想人将手摊开,手掌面积为S,手掌距大气“海面”的距离为h,手掌上方受到的大气压力等于手掌上方体积为Sh的空气柱所受的重力G。则手掌上受到的大气压强为。若空气密度为ρ,则。
由表中数据可知海拔0米处大气压强值为1标准大气压,该值约为1.01×105帕。
小明查阅相关资料得知:“地球的大气层厚度约为80~100千米”,发现计算结果与实际情况相差很大。请写出小明的推理是否合理,并简述“计算结果与实际情况相差很大”的原因 。
【答案】 大气压强、空气密度均随h的增大而减小 见解析
【详解】(1)[1]根据表中数据可知,随着高度的增加,大气压强和空气密度均减小。
(2)[2]不合理,小明的推导中
的成立条件是手掌上方空气柱的密度均匀,由于空气密度随海拔的增大而减小,所以手掌上方空气柱不是密度均匀的柱体。小明选用空气的最大密度计算大气层的厚度,导致计算结果偏小,与实际情况相差很大。
17.(2024·上海闵行·一模)如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。小陈用手捏住橡皮膜向下拉,发现气球变大。为了解释这一现象,他查找相关信息,得到质量和温度一定时,密闭气体的气压和体积的数据如下表所示。
质量和温度一定的密闭气体
气体体积(×10-3米3)
0.2
0.1
0.05
0.04
0.025
0.02
气压(×105帕)
1
2
4
5
8
10
①比较表中气压与气体体积的数据及相关条件,可归纳得出的结论是:当密闭气体的质量和温度一定时, ;
②请结合所学知识及上述信息解释“气球变大”的原因。 。
【答案】 气体体积越小,气压越高 用手捏住橡皮膜向下拉时,瓶子体积增大,压强减小,气球内气压大于外部气压,故膨胀变大。
【详解】①[1]由表格数据可知,当质量和温度一定的密闭气体时,气体体积越小,气压越高。
②[2]用手捏住橡皮膜向下拉时,瓶子体积增大,压强减小,气球内气压大于外部气压,故膨胀变大。
18.(2024·上海长宁·一模)如图所示,是患者到医院就诊时进行静脉输液的情景。输液时,输液管的上端通过针头A与输液瓶的瓶口连接,输液管的下端通过针头B与病人的静脉血管连接。小明查阅相关资料了解到:(a)在温度不变的情况下,质量一定的密闭气体,体积变大,气压减小;(b)液体中某深度处的实际压强等于液面上方气体压强与液体压强之和;(c)要使药液能顺利流入人体,在针头B处药液产生的实际压强应大于该处静脉血管中血液的实际压强。
① 在输液过程中,涉及到的物理知识有 ;
A.阿基米德原理 B.大气压强 C.液体内部压强
② 为确保输液顺利进行,需使瓶中药液通过图中“进气管”与 相通,理由是: 。
【答案】 BC 外界空气(或大气) 见解析
【详解】①[1]随着药液不断输入人体,瓶内气体的体积变大,瓶内气压变小,当A处药液的实际压强小于外界大气压时,外界大气通过进气管能及时补充到瓶内,确保B处药液的实际压强大于血液的实际压强,使药液能顺利流入人体。
故选BC。
②[2][3]输液过程中进气管与外界空气(或大气)相通,外界空气从进气管进入瓶内,从而维持瓶内的气压稳定。
19.(2024·上海普陀·一模)如图所示是一款“天气预报瓶”,可以粗略预测天气的晴雨。左侧球形容器与右侧弯管底部相通,内装有一定量的有色液体,球形容器内被封闭气体的压强为且几乎不变,弯管最上端开口处与大气相通。当外界气压发生变化时,左右容器内液面位置会随之发生变化。
①“天气预报瓶”是根据 原理制成的,从如图中左右容器内液面位置关系可知: (选填“大于”“等于”或“小于”);
②当右侧弯管液面明显上升,说明周围环境处于“阴雨天”还是“晴天”?请结合所学大气压强知识进行分析 。
【答案】 内气体大气压与外界大气压存在压强差 大于 右侧弯管液面上升,说明大气压减小。而阴雨天时大气压小于晴天时大气压,所以是阴雨天
【详解】①[1]由图可知,左侧球形容器与右侧弯管液面不想平,说明左右侧大气压存在压强差,故“天 气预报瓶”是根据瓶内气体大气压与外界大气压存在压强差原理制成的。
[2]左侧液面低,右侧液 面高,说明左侧压强大于右侧压强,故 p1大于p0。
②[3]晴天空气中水汽含量远小于阴天,相对氧 浓度较高,所以晴天气压较大,阴天气压较 低,故当右侧弯管液面明显.上升,说明外界大 气压低,说明现在是阴雨天。
20.(2022·上海金山·一模)如图所示为中国航天员在离地球360千米的高空完成太空作业的情况,小华在观看视频时发现航天员要穿着厚厚的航天服才能走出太空舱,通过查阅资料,他得到以下信息:(1)1个标准大气压是人类最适应的环境,0.3个标准大气压是人类低气压承受极限;(2)不同海拔高度处的大气压值不同(见下表):
海拔高度h千米
0
0.1
0.2
0.3
0.4
1
1.5
2
3
4
5
6
7
大气压强帕
1.0
0.99
0.98
0.97
0.96
0.9
0.85
0.8
0.7
0.62
0.54
0.47
0.41
①分析表中的数据大气压强p和海拔高度h的变化情况,可得出的初步结论是: ;
②进一步分析表中数据可得:当海拔高度h为0.8千米时,p为 帕;
③根据上述查阅资料的信息和表格中的相关信息,说明航天服的作用,并写出判断依据: 。
【答案】 大气压随海拔高度的增加而减小 0.92 保持压力平衡
【详解】①[1]分析表中的数据可以看出,海拔高度h越大,大气压强p的值越小,可得出的初步结论是:大气压随海拔高度的增加而减小。
②[2]由表格数据可知,海拔高度越高,大气压值越小,高度每升高100m,大气压减小
, 即高度每升高1m,大气压减小10Pa,所以大气压强p随高度h变化的关系式是
当海拔高度h为0.8千米时,p为
③[3]中国航天员在离地球360千米的高空完成太空作业时,处于真空环境,大气压为零,航天服的作用是:使人在太空中承受的压力与在地球上承受的压力相似,即保持压力平衡。在真空环境中,人体血液中含有的氮气会变成气体,使体积膨胀;如果人不穿加压气密的航天服,就会因体内外的气压差悬殊而发生生命危险。
21.(2023·上海静安·一模)某同学用比较坚韧的薄纸做成了一盏孔明灯,如图所示,用棉花团蘸上酒精放在孔明灯底部的燃料盒内,点燃棉花团,过了一会儿,孔明灯凌空而起。为了揭秘其中的原因,该同学查阅资料后得知:(a)在空气中,物体受到的浮力大于重力时,物体会升空;(b)孔明灯点燃后,排开外界空气的体积不变;(c)压强一定时,空气在部分温度下的密度见表。
空气温度(℃)
0
100
200
300
空气密度(千克米
1.293
0.946
0.746
0.616
(1)分析比较表中空气温度、密度及相关条件,可归纳得出的初步结论是:在空气的压强一定时, ;
(2)根据上述信息并结合相关知识,分析孔明灯点燃前后,灯内空气的质量变化情况,并说明孔明灯凌空而起的原因 ;
(3)为了使孔明灯更容易凌空而起,下列方法可行的是 。
A.减小燃料盒的质量
B.减小薄纸做成孔明灯的体积
【答案】 温度越高,密度越小 见解析 A
【详解】(1)[1]由(c)表可看出,空气温度升高时,空气密度变小,即在空气的压强一定时,温度越高,密度越小。
(2)[2]孔明灯点燃前,灯内空气温度低,点燃后灯内空气的温度升高,由(1)可知灯内空气的密度变小;根据(b)可知孔明灯的体积不变,灯内空气的体积不变,由可知,孔明灯内空气的质量变小,孔明灯的总质量变小,根据可知,孔明灯的重力变小;孔明灯点燃后,排开外界空气的体积不变,根据阿基米德原理可知,孔明灯所受空气的浮力不变;当孔明灯所受浮力大于重力时,由(a)可知孔明灯凌空而起。所以孔明灯凌空而起的原因是:孔明灯点燃后,灯内温度升高,空气密度减小,灯内空气质量减小,孔明灯所受重力减小,浮力不变,当浮力大于重力时孔明灯凌空而起。
(3)[3]孔明灯所受的浮力不变,重力减小更容易升空,所以根据阿基米德原理,灯的体积不能减小,而灯的质量减小可以减小灯所受重力,则A符合题意,B不符合题意。
故选A。
22.(2024·上海奉贤·一模)进入冬季,高血压脑溢血发生风险增加;为了探究原因,小明查阅资料后得知:(a)气温变化,会引起血管热胀冷缩;(b)血管阻力下降时,人体为了保持血流量不变,血液对单位面积血管壁的压力随之变小;(c)同一血管内,血管长度和血液黏度一定时,血液的流速越大,血液通过血管时受到的阻力越大;(d)血液流速会随血管横截面积的变化而变化;当血管横截面积为正常值的n倍时,测得心脏主动脉血管内血液匀速流动的速度v与n的数值如下表;
n
1.00
0.90
0.80
0.75
0.60
v(厘米/秒)
18
20
22.5
24
30
(1)血压是指血液在血管内流动时作用于单位面积血管壁的压力,它是推动血液在血管内流动的原因;这里“血压”的“压”指的是 (选填“压强”或“压力”);
(2)结合上述信息,分析冬季气温骤降可能导致血压升高的原因,请写出分析过程: ;
(3)病人在输液时,药水瓶上除了输液管外,另外还插有一根“闲置”的管,管口朝上“敞开”在空气中,如图所示;这是让药液顺利进入静脉,同时保证药水瓶相对针管有一定的高度,血液不会流到输液管内,此时静脉血管产生的压强 (选填“大于”、“等于”或“小于”)大气压强。
【答案】 压强 温度降低,血管收缩,血管横截面积变小;血液流动速度变大,血液通过血管时受到的阻力变大,血液对单位面积血管壁的压力变大,即血压升高 大于
【详解】(1)[1]物体单位面积上受到的压力,称为压强;血液在血管内向前流动时,对血管壁造成的侧压力,就是单位面积上受到的压力,所以这里“血压”的“压”是指的压强。
(2)[2]冬季气温骤降,温度降低,血管收缩,血管横截面积变小;血液流动速度变大,血液通过血管时受到的阻力变大,血液对单位面积血管壁的压力变大,即血压升高。
(3)[3]加个“闲置”的管后,瓶内气压等于瓶外大气压强,同时药水瓶相对针管有一定的高度,则瓶内气压与输液管中液体压强之和,等于病人静脉的血压,所以病人静脉的血压大于瓶内气压,故病人静脉的血压大于大气压强。
23.(2023·上海金山·一模)小华同学用吸管喝盒装牛奶如图所示,吸了一大口发现奶盒变扁了。在物理的学习中,小华知道了力可以使物体发生形变,并通过查阅资料获得以下信息:(1)牛奶盒里牛奶上方有一定质量封闭气体;(2)在20℃时,一定质量封闭气体压强随体积变化如下表所示。
体积V/m3
0.1
0.2
0.3
0.4
气体压强
①由数据可知在20℃时,一定质量封闭气体压强与体积的关系是 ;
②指出包装盒变扁的原因,并写出分析过程 。
【答案】 见解析
见解析
【详解】①[1]观察表中数据可知,在温度相同时,一定质量的封闭气体,其压强随体积的增大而减小。
②[2]喝牛奶时,盒内上方气体体积增大,盒内压强变小,外界大气压将牛奶盒压扁了。
24.(2016·浙江宁波·中考真题)把一根两端开口的细管浸入水中,充满水后用手指把一端堵住,移出水面,如图甲所示。
(1)B端的水不会流下来是由于受到 作用;
(2)把手指移开后管内的水会怎样流动,不同的同学会有不同的猜想,而检验猜想是否正确最直接的方法是 ;
(3)把细管倒过来,如图乙所示,如果把手指移开,管内的水会不会从A端流出?请写出你的判断,并用你所学的理论知识证明你的判断。
【答案】 大气压 移开手指,观察水的流动情况 见解析
【详解】(1)[1]大气对水有向上的托力,B端的水不会流下来。
(2)[2]在物理学中,检验猜想是否正确最直接的方法是通过具体的实验,在本题中可通过移开手指,观察水的流动情况来证明。
(3)[3]当移开手指后,管内的水会从A端流出;这是因为,当手指移开后,假设管内的水保持静止,取管底液片为研究对象,它把管内的水柱分成左、右两部分,如图所示:
液片左侧深度大于右侧深度,由p=ρgh可知
p向右>p向左
而液片左右的面积S相等,由F=PS可得
F向右>F向左
故液片将向右移动,管内的水从A端流出。
25.(2022·上海普陀·一模)U形管压强计是根据连通器原理制成的,根据U形管两边液面的高低可以比较液面上方的压强大小。
①如图1(a)(b)所示的U形管中装有同种液体,U形管右管与大气相通,大气压强为p0,左管与密闭容器相通,根据图1(a)(b)中的实验现象可知:p1 p2(选填“大于”“等于”或“小于”)。
②现利用图2所示装置估算人呼出气体压强p人。U形管左边管子与大气相通。若已知地面附近大气压为p0,U形管中液体密度为,则还需要测的物理量是 ,其表达式为p人= 。
【答案】 小于 液面高度差h
【详解】①[1]如图a,U形管两侧的液面高度差相同,则两侧的压强相同,则如图b所示,左侧液面低于右侧液面,说明密闭容器内的压强大于大气气压,故填小于。
②[2][3]根据公式即可计算出人的呼出气体的压强,故需要测量液面高度差h。
26.(2023·上海虹口·一模)某小组同学学习了连通器的知识后,设计了一种锅炉液位计,如图(a)所示。然而他们查看学校锅炉,却发现锅炉液位计的底部和顶部都和锅炉连通,如图(b)所示。他们继续研究,在一个软管做成的U形管中装入水,水静止时两边水面相平,如图(c)所示;向U形管一侧加压,水静止时如图(d)所示。
①分析比较图(c)和(d)可知:当U形管两边水面上方 ,且水静止时,水面保持相平。
②他们查找资料,发现锅炉工作时水面上方气压会远大于外部大气压。据此判断图 的液位计水面不能与锅炉内水面相平(选填“(a)”或“(b)”),理由是 。
【答案】 与大气连通 (a) 见解析
【详解】①[1]分析比较图(c)和(d)可知,图(c)两管都是开口的,液面相平;图(d)两管液面不相平,故得出:当U形管两边水面上方与大气连通,且水静止时,水面保持相平。
②[2][3]他们查找资料,发现锅炉工作时水面上方气压会远大于外部大气压。据此判断图(a)的液位计水面不能与锅炉内水面相平,理由是:图(a)中液位计上端与大气连通;而图(a)锅炉上端工作时水面上方气压会远大于外部大气压。
【题型3 浮力】
27.(2022·上海宝山·一模)可燃冰是一种新型能源,主要成分是甲烷和水,分布在深海沉积物里(如下图所示)或陆域的永久冻土中。其生成有三个基本条件:首先要低温,可燃冰在0~10℃时生成,超过20℃便会分解;其次要高压,可燃冰在0℃时,只需要海水产生2.94106帕的压强即可生成;最后要有充足的气源。在温度、压强、气源三个条件都具备的条件下,可燃冰就会生成。
(1)可燃冰的主要成分是 。
(2)若要在0℃的海底生成可燃冰,海水的深度至少要 米(设海水密度为1.0103千克/立方米)。
(3)如图所示,海底有一块体积为0.1米3且底部与海底紧密相连的可燃冰A,其受到海水的浮力为 牛。
【答案】 甲烷和水 300 0
【详解】(1)[1]根据题意可知,可燃冰是一种新型能源,主要成分是甲烷和水。
(2)[2]因为可燃冰在0℃时,只需海水产生2.94106帕的压强即可生成,所以可燃冰形成的气压为
p=2.94×106Pa根据p=ρgh得海水的深度
(3)[3]浮力产生的原因是上、下表面的压力差,即
F浮=F向上﹣F向下当可燃冰的底部与海底紧密相连时,F向上=0,其受到海水的浮力为0。
28.(2023·江苏连云港·中考真题)“铜壶滴漏”是中国古代的计时工具,距今700多年。如图所示,它上面有三个壶,分别是日壶、月壶和星壶,也叫送水壶,最下面的寿壶也叫受水壶。日、月、星壶侧面底部都有一个龙头形滴水口,壶盖上开有一个进水孔,小水滴从日壶滴进月壶,再从月壶滴进星壶,最后进入受水壶。受水壶装有两个重要部件:一个是竖立在壶盖正中的铜尺,上有时辰刻度,从下到上分别为:子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每个时辰是两个小时,其中子时代表23:00~1:00,丑时代表1:00~3: 00……以此类推;另一个是浮箭,由小木块上连接一把木尺组成,随着受水壶里水量的增加,浮箭自然同步上升。观看浮箭顶端指示的铜尺刻度,就可以知晓当时、当地的时间了。请根据以上信息并结合所学知识,回答下面问题:
(1)如图是14∶00浮箭顶端指示的部分铜尺位置的示意图,其中正确的是 。
(2)若浮箭的重力为G,在受水壶中所受的浮力为,则G (选填“>”“=”或“<”)。随着受水壶水位的升高,浮箭下部小木块浸没在水中的深度 ,受水壶壶底受到水的压强 。若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功,还需要测量 。
【答案】 C = 不变 变大 浮箭上升的高度
【详解】(1)[1]分析可知,14:00在13:00~15:00之间,为未时,所以浮箭指向未。故ABD错误,C正确。
故选C。
(2)[2]浮箭漂浮,处于二力平衡状态,浮箭的重力为G,在受水壶中所受的浮力为F浮,则G=F浮。
[3][4]随着受水壶水位的升高,浮箭也跟着上升,浮力不变,故浮箭下部小木块浸没在水中的深度不变,受水壶壶底受到水的压强变大。
[5]若想测量1个时辰浮力对浮箭做的功,还需要测量浮箭上升的高度。
29.(2024·上海青浦·一模)潜水器能通过注水和排水方式改变水仓内海水的重力,从而在海中实现上浮、下潜和保持既不上浮也不下潜的状态,其结构示意图如图所示。某同学为了研究浸没在水中的物体上浮、下沉的原因,选择六个物体,分别测量了它们的重力G,并将它们浸没在水中,分别测出了物体所受的浮力F、观察了它们运动的情况,得到如下表数据。
物体
物体重力G(牛)
物体所受浮力F(牛)
运动情况
物体1
60
49
下沉
物体2
45
35
下沉
物体3
30
20
下沉
物体4
50
55
上浮
物体5
40
60
上浮
物体6
20
26
上浮
① 比较表中数据,可得出的初步结论是:浸没在水中的物体,当 ,物体下沉。
② 若潜水器从海水密度较小的海域潜入到密度较大的海域过程中,为了能保持既不上浮也不下沉的运动。现有两种方案可供选择:
A.在潜水器水仓内注入海水 B.将海水从潜水器水仓排出
(a)应该选择的方案是 (选择“A”或“B”)。
(b)请根据上述信息并结合浮力知识,说明你选择的理由。
【答案】 浮力小于重力 A 见解析
【详解】①[1]比较表中数据知,浸没在水中的物体,因为浮力小于重力,所以物体下沉。
②(a)(b)[2][3]根据可知,潜水器浸没在海水中排开海水的体积相同,海水密度增大,它所受浮力增大,为了使潜水器做既不上浮也不下沉的运动,根据二力平衡可知,必须使它的重力仍等于浮力,需向水舱内注入海水增加潜水器重力,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
30.(2023·上海黄浦·一模)如图所示,为了航行安全,远洋轮船的船体上都标有多条水平横线,分别表示该船在不同水域及不同季节所允许的满载时的“吃水线”。为了解释这种现象,小明查阅资料后得知:(a)不同水域,表层海水的盐度不同,会导致其密度不同;(b)不同季节,表层海水温度不同;(c)某一水域,表层海水在不同温度下的密度如下表所示。
某一水域的表层海水
温度
6
16
26
密度
1026.8
1025.5
1022.5
①根据表格中表层海水的温度t、密度的变化情况和相关条件,得出结论: 。
②结合所学知识及以上信息,指出在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同的原因,并写出分析过程 。
③该船满载时冬季“吃水线”在夏季“吃水线”的 。(选填“上方”或“下方”)
【答案】 表层海水的温度越高,表层海水的密度越小 见解析
下方
【详解】①[1]根据表格中的数据可知,当表层海水的温度越高,表层海水的密度越小,所以,得出结论是表层海水的温度越高,表层海水的密度越小。
②[2]远洋轮船在不同水域及不同季节,表层海水密度不同,轮船满载时,都是漂浮,所受浮力不变,即,根据阿基米德原理可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,所以,在不同水域及不同季节轮船满载时的“吃水线”不同。
③[3]同一水域,冬季比夏季温度低,海水密度大,根据阿基米德原理可知,浮力不变,液体密度越大,排开液体体积越小,该船满载时冬季“吃水线”在夏季“吃水线”的下方。
31.(2023·上海徐汇·一模)小汇认为:鱼通过鱼鳔吸入或排出气体,改变鱼鳔的体积,可实现上浮和下沉。为了寻找证据支撑观点,他查阅资料后得到相关信息:(1)鱼鳔内气体的质量是基本稳定不变的;(2)鱼鳔壁上没有主动改变鱼鳔体积的肌肉纤维;(3)鱼鳔内气体压强与鱼外部水压基本保持一致,在温度不变的情况下,一定质量的气体压强与体积的关系见下表:
水深(米)
0
10
20
30
体积V(L)
1
0.5
1/3
0.25
气体压强p(标准大气压)
1
2
3
4
①分析比较表中气体的压强p与体积V关系的数据关系,可得:在温度不变的情况下,一定质量的气体 ;
②能推翻小汇观点的证据是 (填序号“(1)”“(2)”或“(3)”),理由是 ;
③鱼能够上浮是通过身体和鱼鳍摆动获得上升动力,上升时,鱼外部水的压强 ,鱼鳔内气体压强随之 ,鱼的体积 ,鱼受到的浮力也随之 。(以上均选填“变大”“不变”或“变小”)
【答案】 压强与气体的体积成反比 (2) 鱼是靠鱼鳔中充气的多少来实现浮沉的,因此鱼鳔壁上有主动改变鱼鳔体积的肌肉纤维 变小 变小 变大 变大
【详解】①[1]由表格数据知气体体积越小,气体的压强越大,且体积与气压的乘积为
为一定值,所以可得:在温度不变的情况下,一定质量的气体压强与气体的体积成反比。
②[2][3]根据F浮=ρ水gV排知排开液体的体积越大,物体所受到的浮力越大,因此鱼是靠着鱼漂内充气的多少来实现浮沉的,鱼鳔内气体的质量是基本稳定不变,故(1)不符合题意;质量不变,重力不变,当鱼漂中充满气体后,鱼的体积增大,所受的浮力变大,而此时重力不变,鱼所受的重力不变,鱼所受的合力方向向上,因此上浮,故(2)符合题意;根据p=ρgh知液体的密度不变,深度变小,液体的压强变小,而鱼鳔内的气体压强随体积的增大而减小,液体压强和气体压强同时减小,鱼鳔内气体压强与鱼外部水压基本保持一致,故(3)不符合题意。故能推翻小汇观点的证据是(2),理由是:鱼是靠鱼鳔中充气的多少来实现浮沉的,因此鱼鳔壁上有主动改变鱼鳔体积的肌肉纤维。
③[4][5][6][7]鱼上升时,鱼所处的深度减小,由p=ρgh知鱼受到水的压强变小,鱼鳔内气体压强随之变小,鱼鳔的体积变大,根据F浮=ρ水gV排得,水的密度不变,排开水的体积增大,因此鱼受到的浮力变大。
32.(2023·上海普陀·一模)“伽利略彩球温度计”是一款可以粗略地测量环境温度的装饰摆件。如图所示,玻璃管中装有某种特定液体,液体中装有7个体积相同的彩球,每个彩球都标有特定的温度值,测量范围为16~28℃。当外界温度变化时(玻璃管中液体的密度会随温度升高而减小),有的彩球会随之上浮或下沉直至静止,此时上浮彩球中最下方一个彩球标注的温度表示所测的环境温度。
①当7个彩球都沉底时, 标有28℃彩球受到浮力 标有16℃彩球受到浮力(选填“大于”“等于”或“小于”);
②当标有22℃彩球由沉底开始上浮,说明环境温度在 (选填“升高”或“降低”),说出理由。 。
【答案】 等于 降低 见解析
【详解】①[1]由题意可知,7个小球体积相同,都沉底时,它们排开水的体积都等于自身的体积,即V排=V球,因此7个小球排开液体的体积相等,液体的密度相同,根据可知,7个小球受到的浮力都相同,则标有28℃彩球受到浮力等于标有16℃彩球受到浮力。
②[2][3]当标有22℃彩球由沉底开始上浮,说明环境温度在降低。理由如下:小球沉底时,受到的浮力小于重力;根据物体浮沉条件可知,当小球上浮,F浮>G;根据浮力计算式F浮=ρ液gV排,其中小球上浮未露出液面时V排不变,而F浮变大,所以ρ液变大,由于玻璃管中液体的密度会随温度升高而减小,由此可知环境温度降低。
33.(2022·上海青浦·一模)实验研究和理论研究是科学研究的常用方法。生活中人们发现:漂浮在水面上的不同物体,有的物体大部分露出水面,而有的物体只是一小部分露出水而。某小组同学猎想:这种现象可能是漂浮在水而上的物体密度大小不同造成的。为此,他们选用若干个密度不同的实心物块和足够的水进行实验。图是物体A、B、C漂浮在水面上静止时的情景。已知物块密度跟水密度的情况是ρ水>ρA>ρB>ρC。
(1)根据实验现象可以得出:漂浮在水面上的物体, ,物体露出水面的体积占整个物体体积的比例越大。
(2)请用阿基米德原理证明上述结论的正确性。
【答案】 物体的密度越小 见解析
【详解】(1)[1]如图所示,物体都漂浮,密度越变越小,物体露出水面的体积占整个体积的体积比例越大,故结论为漂浮在水面上的物体,物体的密度越小,物体露出水面的体积占整个物体体积的比例越大。
(2)[2]浮力为
物体所受的重力为
由于物体漂浮,故浮力等于重力,可得
由于需要知道物体露出水面的体积与物体的体积占比问题,故将等式整理为
经整理可知
故物体的密度越小,越大,越大,越大。
34.(2022·上海奉贤·一模)如图所示,2021年12月9日,我国空间站开展太空授课,演示了在微重力环境下浮力“消失”的实验,并与地面上学生的实验进行了对比。
①其中,符合浮力“消失”现象的是图 (选填“a”或“b”)。
②请你用所学的相关物理知识对太空中浮力“消失”的原因做出解释: 。
【答案】 a 见解析所示
【详解】①[1]当浮力“消失”后,物体在水中将不能漂浮起来,故可知符合浮力“消失”现象的是图a。
②[2]浮力是由液体内部压强差产生的,太空处于失重状态液体不受重力,从而不产生液体内部压强,因此浮力“消失”。
35.(2022·上海长宁·一模)如图所示,某深海潜水器的上浮和下潜属于无动力控制,其整个工作过程分为:a.可调压载水舱注水;b.匀速下潜;c.抛掉“下潜压载”后减速;d.潜水器靠底;e.抛掉“上浮压载”后加速上浮;f.匀速上浮阶段;g.可调压载水舱排水。潜水器的相关数据如下表,海水密度约为1.0×103千克/米3。
排开水总体积(米3)
21
下潜压载质量(千克)
246
下潜压载体积(米3)
0.031
潜水器总质量(千克)
2.09×105
上浮压载质量(千克)
540
上浮压载体积(米3)
0.068
乘员3人总质量(千克)
224
最大下潜深度(米)
7000
高压气罐内
气体的最大压强(Pa)
1.5×107
①潜水器的观察窗面积做得很小是为了减小它在深海中受到的 ;
A.重力 B.压力 C.压强
②当潜水器在最大深度处准备上浮时,需要抛掉“上浮压载”,此时潜水器的浮力减小量 重力减小量,所以抛去“上浮压载”可以帮助潜艇上浮;
③可调压载水舱中的水需要利用高压气罐中的压缩气体才能将其排出。潜水器在最大深度处时,能否利用排水的方式实现上浮?请根据表格中的数据判断并说明理由 。
【答案】 B 小于 最大深度处海水的压强大于压缩气体的压强,所以在此深度无法将水舱中的水排出
【详解】①[1]潜水器的观察窗面积做得很小是为了减小它在深海中受到的;
A.重力的大小与质量成正比,与面积的大小无关,故A不符合题意;
B.由可知,压强一定的情况下,受力面积越小, 压力越小,故B符合题意;
C.由 可知,潜水器在深海中受到压强与深度有关,故C不符合题意。
故选B。
②[2]当 时,物体上升。所以,当潜水器在最大深度处准备上浮时,需要抛掉“上浮压载”,此时潜水器的浮力减小量小于重力减小量,才能保证,实现潜艇上浮。
③[3]潜水器在最大深度处时,海水产生的压强
高压气罐内气体的最大压强1.5×107Pa<7×107Pa,所以,不能利用排水的方式实现上浮。
【题型4 压强、液体压强】
36.(2024·上海虹口·一模)小王根据在泳池中从浅水区走向深水区时越来越站不稳的感受,猜想影响浮力大小的因素可能是 。于是他通过实验探究浮力大小与哪些因素有关。如图所示,A、B为力传感器(相当于弹簧测力计),容器C上有一小孔,当液面超过小孔高度时液体将流入下方烧杯中。小王通过力传感器直接读出物体浸入液体不同体积时受到的浮力,如图(a)(b)(c)(d)所示。他继续实验,测出某次物体浸入液体时从小孔中流出液体的重力,如图(e)(f)所示。
①分析比较图(a)(b)(c)(d)的现象和数据可得:在同种液体中, ;
②分析比较图(e)(f)的现象和数据可得: 。
【答案】 排开液体的体积有关 见详解 见详解
【详解】[1]在泳池中从浅水区走向深水区时,排开液体的体积越来越大,受到的浮力越来越大。故影响浮力大小的因素可能与排开液体的体积有关。
①[2]分析比较图(a)(b)(c)(d)的现象和数据,在同种液体中,物体浸入液体中体积越大,传感器的示数越大,受到的浮力越大,故同种液体中,排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
②[3]分析比较图(e)(f)的现象和数据可得,当受到的浮力为0.3N时,排开液体的重力为0.3N,即,故可得结论浸在液体中物体,受到的浮力等于排开液体受到的重力。
37.(2023·上海闵行·一模)用比管口稍大的薄塑料片堵在玻璃管的下端,将玻璃管竖直插入水槽中,其深度为h,如图(a)所示。再将高为h、密度为1×103kg/m3的圆柱体轻轻放在玻璃管底的塑料片上,塑料片不掉落,如图(b)所示。将圆柱体取出后,向玻璃管中沿着管壁缓缓倒入水,当管内外水面相平时塑料片恰好掉落,如图(c)所示。
①某同学认为塑料片恰好掉落是由于受到向上、向下的压强相等。你认为他的观点是否正确,请简要阐述理由 ;
②若要使图(b)中的塑料片掉落,下列方法中可能实现的是 。
A.换一个横截面积更小的玻璃管
B.将玻璃管向下移动一段距离
C.换一个质量更大的圆柱体
【答案】 见解析 C
【详解】①[1]他的观点是不正确的。将圆柱体取出后,向玻璃管中沿着管壁缓缓倒入水,当管内外水面相平时,此时塑料片受到向上、向下的压强相等。因为塑料片比管口稍大,由F=pS可知,向上的压力稍大于向下的压力,所以塑料片是在自身重力的作用下恰好下落。
②[2]若要使图(b)中的塑料片掉落,则需要向下的压力大于向上的压力和自身重力之和。
A.换一个横截面积更小的玻璃管,塑料片不变,所处深度不变,所以受到水向上的压强不变,向上的压力不变。圆柱体也不变,则圆柱体对塑料片向下的压力不变,故不会改变塑料片的状态。故A不符合题意;
B.将玻璃管向下移动一段距离,塑料片所处深度变大,受到水向上的压强变大,由F=pS可知,受到向上的压力变大。但圆柱体不变,则圆柱体对塑料片向下的压力不变。故塑料片受到向上的压力大于向下的压力,所以不会掉落。故B不符合题意;
C.换一个质量更大的圆柱体,会增大圆柱体对塑料片向下的压力,若向下的压力大于向上的压力和自身重力之和,则塑料片就会下落。故C符合题意。
故选C。
38.(2022·上海杨浦·一模)如图1所示,在固体一侧施加压力,固体的另一侧能对外产生大小相同的压力。小杨猜想密闭液体也有上述规律。为了验证猜想,他在两个针筒内装满水并水平放置,两针筒的端口用橡皮管紧密连接,再在右侧针筒活塞处连接数字测压计,对左侧针筒活塞向右施加大小为1.2牛的力F左,当两活塞静止时,测压计示数如图2(a)所示。最后他更换右侧的针筒重复实验,如图2(b)所示。(活塞横截面积大小关系SA:SB:SC=1:2:3)
(1)分析比较图2现象,请判断小杨的猜想是否正确,并写出依据。 。
(2)进一步分析比较图2中右侧产生的压力F右与右侧活塞面积S右比值、左侧施加的压力F左与左侧活塞面积S左比值的大小,可得结论: 。
(3)如图3是液压千斤顶的原理示意图,请用上述结论解释“用较小的力顶起一辆轿车”的工作原理。
【答案】 见解析 见解析
【详解】(1)[1]不正确,由(a)(b)两图知,左侧活塞受到压力与右边活塞处产生的压力不相等。
(2)[2]因为SA:SB:SC=1:2:3,设SA=S、SB=2S、SC=3S。图2中右侧产生的压力F右与右侧活塞面积S右比值、左侧施加的压力F左与左侧活塞面积S左比值分别为
故能得出结论:。
(3)[3]根据[2]的结论
当左侧活塞施加一个很小的力,若比的大很多,比比值很大,就能产生很大的力,当,就能顶起右侧较重的轿车。
39.(2024·上海徐汇·一模)如图所示,U形管压强计能研究液体内部的压强。小汇想研究其工作原理,查阅资料后得知:(1)探头、橡皮软管和U形管的左管之间封闭了一部分气体;(2)U形管中装有同种液体,两边液面的高低可以比较液面上方的气体压强大小;(3)在温度不变的情况下,一定质量的气体压强与体积的关系见下表。
体积 V(mL)
12
11. 5
11
10. 5
10
气体压强 p(标准大气压)
1. 00
1. 04
1. 09
1. 14
1. 20
①分析比较表中气体压强p与体积V的数据关系,可得:在温度不变的情况下,一定质量的气体 ;
②结合所学知识及上述信息,指出挤压橡皮膜后U形管压强计左管液面低于右管液面的原因,并写出分析过程: ;
③下图中,与U形管压强计工作原理相同的是 。
【答案】 压强与体积成反比 见解析 B
【详解】①[1]分析比较表中气体压强p与体积V的数据关系可以看出,在温度不变的情况下,一定质量的气体,体积越小,压强越大,体积和压强的乘积是一个定值,即压强与体积成反比。
②[2]U形管中液体两边液面开始等高,说明两边液面上方的气体压强都等于大气压强;挤压橡皮膜,U形管左管的封闭气体体积变小,在温度不变时,左管的封闭气体的压强变大,大于大气压强;U形管右管液面上方与大气相通,气体压强始终等于大气压强;左管液面上方气体压强大于右管液面上方气体压强,使得左管液面下降,左管液面低于右管液面。
③[3]由图知,液位计利用了连通器的原理;水银柱血压计利用了气体压强与体积的关系;密度计利用了漂浮条件和阿基米德原理,因此,与U形管压强计工作原理相同的是血压计。故选B。
40.(2022·上海闵行·一模)小晨对同种液体内部压强的规律提出两种猜想:
①同种液体内部压强大小与液体高度有关;
②同种液体内部压强大小与液体深度有关。
于是他对同种液体内部压强的规律进行研究,在横截面积相同的柱形容器侧壁开口处包有相同的橡皮膜,注入不同深度的水,容器侧壁开口处与水面的距离从左往右分别为、、、、且,橡皮膜的鼓起情况及相关现象如图所示:(图c、d、e橡皮膜鼓起程度相同)
(1)实验中是通过观察 现象来判断液体内部压强的大小;
(2)小晨观如图(a)、(b)、(c)的实验现象认为:同种液体,液体内部压强大小随着液体高度的增加而增大;请你根据上述实验现象判断小晨的结论正确与否,并阐述理由:
小晨的结论是 ,理由1: ;理由2: 。
【答案】 橡皮膜的凸出程度 不正确 见解析
见解析
【详解】(1)[1]实验中,橡皮膜受到液体的压强,会向外凸出,液体压强越大,凸出程度越大,实验中是通过观察橡皮膜凸出程度的大小来判断液体内部压强的大小。
(2)[2][3][4]由图(a)、(b)和(c)可知,图中深度、高度都不同,根据控制变量法得,研究同种液体内部压强大小与高度关系时,应控制液体的深度相同,改变液体的高度;由图(c)、(d)和(e)可知,液体深度相同,高度不同,但是液体压强相同,说明液体内部压强大小与高度无关;故小晨的结论时错误的。
41.(2022·上海静安·一模)在学习浮力的知识后,小华尝试将装有金属颗粒的试管作为实验仪器来比较液体密度的大小。现将该仪器分别置于甲、乙两种液体中,仪器均处于静止状态,此时用笔标记所记液面位置分别为A、B,如图(a)、(b)所示。
①以图(a)为例,尝试写出并分析该仪器静止时所受力的情况;
②根据图(a)、(b)所示现象,结合相关知识判断甲、乙液体密度大小的关系。 (需写出判断的过程)
【答案】 见详解 甲液体的密度大于乙液体
【详解】①[1]如图(a)所示,试管静止在甲液体中,受力平衡,受到的有竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用,重力和浮力大小相等,方向相反,是一对平衡力。
②[2]因为试管和金属颗粒的总重力不变,试管和金属颗粒都是漂浮在液体中,受到的浮力等于重力,浮力保持不变,根据F浮=ρ液gV排,可知,浮力相等时,液体的密度越大,排开液体的体积越小,由图可知,V排甲小于V排乙,所以甲液体的密度大于乙液体。
42.(2023·上海奉贤·一模)三峡大坝上下游水位差有一百多米,船要通过大坝可采取坐五级船闸的方式,三峡大坝的每一级船闸之间的水位差约20米,如图(a)所示。船闸是利用 原理工作的。如图(b)、(c)所示,多级船闸虽然比单级船闸结构更复杂,但使用更安全。请分析多级船闸比单级船闸更安全的原因: 。
【答案】 连通器 见解析
【详解】[1]船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器,所以,船闸是利用连通器原理工作的。
[2]由图可知,多级船闸水的深度逐渐减小,对闸门的压强逐渐减小,压力逐渐减小,单级船闸的闸门承受水的压力较大。
【题型5 流体流速与压强的关系】
43.(2023·上海杨浦·一模)在火车站的站台上,离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线,旅客必须站在如图所示的区域候车,以防被行驶列车“吸入”。小明为探明被“吸入”的原因,他查阅资料获得以下信息:
(1)运动的物体会带动附近的空气随之一起运动;
(2)具有流动性的气体(或液体)称为流体,当流体经过较窄通道时,流速变大,经过较宽通道时,流速变小;
(3)流体压强随流速变化而变化。接着小明用三节直径不同的塑料管道连接在一起,一端与吹风机相通,用数字气压计测量各管道内空气流动时的压强大小,现象如图所示。
①根据上述信息及图所示现象,可得流体压强与流速的关系是 ;
②结合所学压强知识及上述信息,指出被行驶列车“吸入”的原因,并写出分析过程 。
【答案】 流体中,流速越快,压强越小 见解析
【详解】(1)[1]根据题意知道, 流体压强与流速的关系是:流体中,流速越快,压强越小。
(2)[2]列车开动时,会带动列车周围的空气流动;列车通过站台,站台上旅客与列车之间的空气流速快,压强小,离列车较远处的空气流速慢,压强大;旅客会被空气从压强大的地方压向压强小的地方,从而造成被列车“吸入”的危险。
44.(2024·上海·一模)如图所示的预警信息,提示大风天气可能会对居民的生活造成影响,例如:有时候正面大风会向内“吹碎”迎风玻璃。有时候大楼与大楼之间的“穿堂风”甚至还能向外“吸走”窗户玻璃。为探究玻璃被“吸走”的原因,小华查阅资料后得知:(a)通常居家环境中的风速小于3米/秒;(b)空气流速小的地方,气体压强大;(c)不同风级的风产生的气体压强相对于1个标准大气压的变化量与风速v的关系如下表所示:
无风
轻风
和风
强风
烈风
暴风
风级
0
2
4
6
9
11
v(米/秒)
0-0.2
1.6-3.3
5.5-7.9
10.8-13.8
20.8-24.4
28.5-32.6
(帕)
0-0.025
0.16-6.8
18.9-39
73-119
270-372
508-664
①分析比较上表中与v的关系,可得出的初步结论是: 。
②结合所学知识及上述信息,指出窗户玻璃被“吸走”的原因,并写出分析过程: 。
【答案】 变化量随风速v增大而增大 见解析
【详解】[1]由表中数据可知,风速v增大时,随之增大,可得出结论变化量随风速v增大而增大。
[2]由题意,室内风速小于3米/秒,故室内气压接近标准大气压,当室外有风时,由于空气流速小的地方,气体压强大,则室外压强减小,风速越大,压强减小越多,内外压强差越大,玻璃因内外压强差,受到向外的作用力,故风速较大时,玻璃会被风吸走。
45.(2024·上海宝山·一模)上海磁悬浮列车是“常导磁吸型”磁悬浮列车,是世界上商业运营中最快的列车。小李同学将粗细不同的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可以看到两个竖直管中水面的高度并不相同,实验现象如图(a)所示.接着,小李同学又自制了一个飞机机翼模型,将其固定在托盘测力计上,观察测力计示数,如图(b)所示,在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,观察到测力计的示数变小了。
(1)由于电流的 效应,导致两线圈中有电流通过时,会产生强大的作用力使列车悬浮;在图丙中,若A是车身线圈,B是轨道线圈,则车身线圈上端是 极;
(2)由图(a),图(b)实验可知,具有流动性的液体和气体速度越 ,产生的压强越
(3)乘坐磁悬浮时,小李同学发现要在“安全线”外等车,结合(2),请说明这样规定的原因: 。
【答案】(1) 磁 N
(2) 大 小
(3)见解析
【详解】(1)[1]电流流过导体时导体周围产生磁场的电流磁效应;所以导致两线圈中有电流通过时,会产生强大的作用力使列车悬浮。
[2]在乙中,根据右手螺旋定则知,通电螺线管的上端是N极,下端是S极,要使车悬浮起来,车身线圈与轨道线圈相对的两个磁极应相互吸引,则车身线圈上端是N极。
(2)[1][2]根据题意知道,“在机翼模型正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流,观察到测力计的示数变小了”,说明机翼模型对台秤的压力减小,分析知道,电扇转动后,气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上方凸,空气通过的路程长,流速大,向下的压强小;机翼模型下方平,空气通过的路程短,流速小,向上的压强大,从而形成了一个向上的压强差,使测力计读数变小。
(3)磁悬浮列车开动时,会带动列车周围空气流动,列车通过站台,站台上旅客与列车之间空气流速快,压强小,离列车较远处空气流动慢,压强大,产生压力差,故不在安全线外等候有被列车吸入的风险。
【题型6 密度+其他】
46.(2022·上海黄浦·一模)如图所示,某小组同学在塑料小桶中,分别装满密度已知的四种不同液体,用弹簧测力计依次测出它们的重力,记录数据如下表所示。
液体密度(克/厘米3)
0.8
1.0
1.2
1.4
弹簧测力计示数(牛)
1.4
1.6
1.8
2.0
(1)根据表中数据及相关条件可知测力计示数随液体密度的变化关系为:同一小桶装满不同液体时, ;
(2)若把弹簧测力计和小桶改装为液体密度秤,则该秤的“0”刻度线与弹簧测力计上的“0”刻度线是否重合?请说明理由:
(3)若要提高该秤的称量精度,可换用以下两种规格的塑料小桶,符合要求的是 (填写序号)
A.容积相同,质量更小的小桶 B.质量相同,容积更大的小桶
【答案】 弹簧测力计示数的变化量与液体密度的变化量成正比 不重合,因小桶存在自重 B
【详解】(1)[1]由表中数据可知,液体密度每增加0.2g/cm3,弹簧测力计的示数相应增加0.2N,故可知同一小桶装满不同液体时,弹簧测力计示数的变化量与液体密度的变化量成正比。
(2)[2]因小桶存在自重,当小桶中不装液体时,弹簧测力计也有示数,故可知液体密度计的“0”刻度线与弹簧测力计上的“0”刻度线不重合。
(3)[3]由题意可知,该液体密度秤能测量的液体的最小密度为0,若该液体密度秤能测量的液体的最大密度越小,则该液体密度秤的测量精度越高,因该秤是由弹簧测力计改装的,弹簧测力计的最大拉力Fmax不变,由题意可知,弹簧测力计的最大拉力等于小桶的重力与能测量的密度最大液体的重力之和,即
Fmax=G桶+G液max=G桶+ρ液maxV桶g
A.若利用容积相同,质量更小的小桶,则小桶的重力变小,而V桶不变,则能测量的液体的最大密度变大,故A不符合题意;
B.若利用质量相同,容积更大的小桶,则小桶的重力不变,而V桶变大,故可知ρ液max变小,即能测量的液体的最大密度变小,故B符合题意。
故选B。
47.(2022·上海嘉定·一模)常用的温度计是根据液体热胀冷缩的原理制成的,所用的感温液体可以是水银、酒精或煤油等。但小嘉同学心存疑问:为什么不用最常见的水作温度计内的感温液体呢?他借助网络查阅到水、水银和酒精三种物质的体积温度图线如图所示。请根据图线回答:
(1)分析水的体积随温度的变化情况,可知水不适宜作温度计内感温液体的原因是 ;
(2)南极是世界上最冷的大陆,最低温度可达。若作为南极科考站温度计的感温液体,在以上三种物质中, 物质较为合适;
(3)若选用相同体积的水银和酒精分别制成温度计甲、乙,且温度每升高,感温液体上升的高度相同,则 (选填“甲”或“乙”)温度计细玻璃管的内径稍大。
【答案】 见解析 酒精 乙
【详解】(1)[1]温度计是根据液体热胀冷缩的原理制成的,由图(a)可知,温度在0~4℃范围内,随着温度的升高水的体积变小,温度在4~12℃范围内,随着温度的升高水的体积变大,如果物体温度在0~4℃范围内,水受热体积变小,不能作温度计内感温液体。
(2)[2]由图(b)(c)可知,水银的测量范围是-39~357℃,酒精的测量范围是-117~78℃,南极是世界上最冷的大陆,最低温度可达,水的凝固点是0℃,所以用酒精作为感温液体合适,如果选择水和水银会凝固,故不能用水和水银作为感温液体。
(3)[3]水银体积随温度的变化率
酒精体积随温度的变化率
所以
k1<k2
感温液体上升的高度相同,甲的体积变化量小于乙的体积变化量,由于水银和酒精的体积相同,所以由V=Sh可知可知乙的内径较大。
48.(2024·上海金山·一模)小金同学在便利店看到店员打包汤料的过程:先将一个塑料袋套在纸杯里(近似看作一个圆柱形容器),如图(a)所示,然后在塑料袋中加入汤料,如图(b),当在塑料袋中加入一定高度的汤料后,提起塑料袋,纸杯也随塑料袋一起被提起静止在空中,如图(c)所示。
为了探究原因,他查阅资料后得知:当相互接触的两个物体存在相对运动趋势时,接触面之间会产生一个阻碍相对运动的力,这个力就是静摩擦力;物体间的静摩擦力存在最大值,称为“最大静摩擦力”,其大小与接触面材料和压力大小有关,并找到如下表数据:
接触面材料
木板—木板
橡皮—铸铁
压力大小(N)
2
4
6
2
4
6
最大静摩擦力(N)
0.8
1.6
2.4
1.6
3.2
4.8
(1)分析比较上表中最大静摩擦力与压力的大小变化情况,可得到的初步结论是:当接触面材料相同时, ;
(2)由图(c)可知,塑料袋对纸杯的静摩擦力方向 ;
(3)请结合所学知识及上述信息,分析当塑料袋内加足够高的汤料后,纸杯能被提起并静止在空中的原因: 。
【答案】 最大静摩擦力与压力大小成正比 竖直向上 见解析
【详解】(1)[1]观察表中最大静摩擦力与压力的大小变化情况发现,在接触面材料不变时,压力越大,最大静摩擦力越大,且最大静摩擦力与压力的比值不变,所以可得初步结论:当接触面材料相同时,最大静摩擦力与压力大小成正比。
(2)[2]观察图(c)发现,纸杯处于静止状态,由二力平衡条件可知,纸杯受到的重力与纸杯受到的摩擦力是一对平衡力,所以塑料袋对纸杯的静摩擦力方向与纸杯的重力方向相反,故塑料袋对纸杯的静摩擦力方向竖直向上。
(3)[3]加入的水越多,水对塑料袋侧面的压强越大,塑料袋对纸杯内侧的压力就越大,导致塑料袋与纸杯的最大静摩擦力越大,当加入足够高的水时,此最大静摩擦力就大于或者等于纸杯的重力,所以纸杯能静止在空中。
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