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第九章复习
第九章 压强和浮力
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考点一 固体的压强
典例1 (2024·广西)某次加工螺母的过程中,裁出底面为正八边形的金属柱体,其质量为7.68×10-2kg,底面积为4.8×10-4m2。如图甲所示,金属柱体放在水平地面上,其对地面的压强为 1.6×103 Pa;从中心挖出和其等高、底面半径为r的圆柱体后,分别按图乙和图丙所示的方式放在水平地面上,对地面的压强分别为p乙和p丙,且p乙∶p丙=20∶17,则r约为 1 cm。(已知该金属密度为
8×103kg/m3,取1.4、π取3.1、g取10N/kg)
1.6×103
1
(典例1图)
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1. 正六边形钢质螺母的质量为7.9g,其空心圆的面积为正六边形的面积的,当螺母按图甲所示方式平放在水平地面上时,螺母对地面的压强为p;当螺母按图乙所示方式立放在水平地面上时,螺母对地面的压强为4p。已知钢的密度为7.9×103kg/m3,则正六边形的边长为( B )
A. cm B. cm C. cm D. cm
(第1题)
B
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典例2 (2023·广西)质量分布均匀的实心正方体A、B置于水平桌面上,如图甲所示。将B沿水平方向截取高为h的柱体,并将该柱体叠放在A上,A、B对桌面的压强p随截取高度h的变化关系如图乙所示,则B的密度为 600 kg/m3,A的重力为 6 N。(g取10N/kg)
(典例2图)
600
6
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2. A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上,如图甲所示,B的棱长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,B对地面的压强pB与L的变化关系如图乙所示。切割后,A的剩余部分对地面的压强为pA,则下列说法中,正确的是(g取10N/kg)( B )
(第2题)
B
A. B的重力是50N
B. 当L=2.5cm时,pA∶pB=16∶21
C. B的底面积为100cm2
D. A被切去一半后,pA=2000Pa
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典例3 如图甲所示为a、b两种物质的质量(m)与体积(V)的关系图像。分别用a、b两种物质制成的两个实心正方体的棱长之比为1∶2。如图乙所示将它们叠放在水平地面上时,a对b的压强和b对地面的压强之比为( A )
(典例3图)
A
A. 4∶3 B. 3∶4 C. 1∶2 D. 2∶1
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3. (2023·泰安)如图所示,有两个正方体实心物体A、B叠放在水平桌面上,物体A重为5N,B重为40N。已知物体A对B的压强与此时物体B对桌面的压强相等,物体A对B的压力、物体B对桌面的压力分别为FA和FB。物体A和物体B的密度分别是ρA和ρB,下列说法中,正确的有( A )
(第3题)
A
① FA∶FB=1∶9 ② FA∶FB=1∶8
③ ρA∶ρB=27∶8 ④ ρA∶ρB=9∶8
A. ①③ B. ①④ C. ②③ D. ②④
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考点二 液体的压强
(典例4图)
典例4 (2023·乐山)为了探究液体内部压强的特点,小明用隔板将一容器分成左、右两部分,隔板下部有一圆孔用橡皮膜封闭(如图)。当左、右两侧各注入适量的液体后(ρ盐水>ρ水),下列选项中,符合实际情况的是( B )
A. B. C. D.
B
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4. 如图所示,一个方形容器置于水平面上,用竖直薄隔板将其分成左右两部分,右侧部分的横截面积是左侧的2倍,隔板底部有一小圆孔用薄橡皮膜封闭,左、右两侧分别注入两种不同液体,液面在图中位置时,橡皮膜恰好不发生形变。下列说法中,正确的是( A )
(第4题)
A
A. 左、右两侧液体对橡皮膜的压强相等
B. 左、右两侧液体对容器底的压力相等
C. 左侧液体的密度大于右侧液体的密度
D. 容器中左、右两侧液体的质量相等
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考点三 流体的压强
典例5 观察图甲中车的外形,若车在水平路面上急速行驶,由于车的上下表面空气流动速度不同,车对地面的压力会 变小 (变大/不变/变小),从而使车与地面之间的摩擦力 变小 (变大/不变/变小),车容易失控,为了减少上述意外情况的发生,有些跑车在车尾安装了一种“气流偏导器”以提高车轮的“抓地力”,其外形应选用图乙中的 B (A/B)。
变小
变小
B
(典例5图)
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5. 小红撑一把雨伞行走在雨中,如图所示,一阵大风吹来小红紧握伞柄,因为伞上方的空气流速大于下方的空气流速,向上的压强 大于 (大于/小于)向下的压强;为了不使雨伞被大风吹走,小红需要额外施加一个 向下 (向上/向下)的力,以平衡风力产生的这种效果。
(第5题)
大于
向下
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考点四 浮力
典例6 如图所示,重为5N的木块A,在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3N,木块A所受浮力的大小是 8 N,木块的体积是 80 0 cm3,木块的密度是 0.625×103 kg/m3。(g取10N/kg)
(典例6图)
8
800
0.625×103
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6. (2024·兰州)一根轻质且不可拉伸的细线将一棱长为10cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30cm时,细线刚好伸直;如图乙所示,当水深为36cm时,物块上表面恰好与水面相平,已知ρ水=1.0×103kg/m3,则此正方体物块的密度为 400 kg/m3,图乙中细线的拉力为 6 N。(g取10N/kg)
(第6题)
400
6
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典例7 某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件。假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示,g取10N/kg。下列说法中,正确的有( D )
(典例7图)
D
① 浮力F1随h变化的图线是图乙中的图线b。
② 构件的重力为2.2×105N。
③ 构件所受的最大浮力为2×105N。
④ 构件的密度为2.5×103kg/m3。
A. ①②③④ B. ①②③
C. ③④ D. ①④
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7. 小明有一长方体金属块,他想知道该金属块的密度,于是将金属块浸没在水中,如图甲所示。在将金属块缓缓从水中竖直提出来的过程中,画出了弹簧测力计的拉力F随提起高度h变化的图像,如图乙所示,则该金属块的密度为(g取10N/kg)( C )
(第7题)
C
A. 2.7×103kg/m3 B. 3.1×103kg/m3
C. 3.5×103kg/m3 D. 4.4×103kg/m3
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考点五 物体浮沉的条件
典例8 小明有一件不吸水的工艺品,底座为质地均匀的柱形木块A,木块上黏有合金块B。他将工艺品竖直放置在水中,如图甲所示,静止时木块浸入水中的深度为h1;按图乙所示的方式竖直放置,静止时木块浸入水中的深度为h2,工艺品所受浮力与图甲相比 不变 (变大/不变/变小)。由于黏合处松开导致合金块沉底,若不计黏合材料的影响,合金的密度为水的n倍,则木块在水中竖直静止时浸入的深度h3= nh2-(n-1)h1 (用h1、h2、n表示)。
不变
nh2-
(n-1)h1
(典例8图)
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8. 一金属环中间有冰块,冰块和金属环的总重为0.71N,将它们放入底面积为10cm2的圆柱形容器中时,它们恰好悬浮于水中(如图甲),此时冰块和金属环受到的浮力共为 0.71 N;过一段时间冰全部熔化,金属环沉入水底,容器内的水面下降了0.7cm(如图乙),则金属环的质量是 8 g。(已知ρ冰=0.9g/cm3,g取10N/kg)
(第8题)
0.71
8
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考点六 压强与浮力综合
典例9 如图所示,A、B为两实心圆柱,A圆柱的密度为ρ1,且ρ1∶ρ水=2∶1;图甲中A对地面的压强为pA,B对地面的压强为pB,且pA∶pB=3∶5;图乙中A对地面的压强为p1,B对地面的压强为p2,且p1∶p2=2∶3;则GA∶GB= 10∶9 。现将两圆柱分别挂在两弹簧测力计下,缓慢地浸入水中,如图丙所示,则当两弹簧测力计的示数相等时,A、B两圆柱浸入水中的深度H= 0.5 h。
10∶9
0.5
(典例9图)
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9. 如图所示,底面积为S1的圆柱放在水平桌面上,当把一质量为m的物体A放在它上面时,圆柱对桌面压强的变化量为 ;另有一个底面积为S2、内装某液体的薄壁圆柱形容器,也放在同一水平桌面上,当把物体A浸没在液体中时(液体未溢出),液体对容器底压强的变化量与圆柱对桌面压强的变化量相等。若物体A的密度为ρ,则该液体的密度为 。(用物理量符号表示)
(第9题)
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典例10 如图甲所示,盛有液体的柱形容器置于水平桌面上,容器对桌面的压强为1000Pa;如图乙所示,用细线拴一铝块,将铝块的一半浸在液体中,容器对桌面的压强改变了80Pa;如图丙所示,将细线剪断,铝块沉到容器底部,容器对桌面的压强又改变了460Pa。容器的底面积为100cm2,ρ铝=2.7g/cm3,g取10N/kg。下列判断中,正确的是( D )
D
(典例10图)
A. 铝块浸没在液体中时所受浮力是0.8N
B. 铝块的体积是100cm3
C. 铝块沉底时对容器底部的压力是4.6N
D. 液体的密度是0.8g/cm3
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10. 如图所示,将实心正方体A(不吸水)体积的浸入水中后,容器中水位上升了3cm。已知容器足够高,容器的重力为2N,容器底面积为200cm2,容器中原来水深0.3m,正方体A的密度ρA=3.0g/cm3,ρ水=1g/cm3,下列说法中,正确的是(g取10N/kg)( D )
D
A. 正方体A的棱长为6cm
B. 此时细线对正方体A的拉力大小为6N
C. 此时容器对桌面的压强为3300Pa
D. 剪断细线,正方体A缓慢沉底并静止后,A对容器底的压强为2000Pa
(第10题)
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典例11 (2024·临沂)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物块在液体中静止时两液面相平,如图所示。下列选项中的物理量,相等的是( B )
(典例11图)
A. 两物块底部受到的压力 B. 两物块排开液体的质量
C. 两液体对烧杯底的压强 D. 两烧杯对桌面的压强
B
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11. 甲、乙两个完全相同的烧杯,盛有质量相同的液体,放在水平桌面上。如图所示,将体积相同的A、B两物体分别放入甲、乙烧杯中,当物体静止时液面相平。下列判断中,正确的是( C )
A. 甲、乙两烧杯中液体对烧杯底的压力相等
B. 物体B的密度可能大于物体A的密度
C. 甲烧杯对桌面的压强大于乙烧杯对桌面的压强
D. A、B两物体排开液体的质量相等
(第11题)
C
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1. 如图甲所示,一质地均匀的长方体砖块放在水平地面上。现将砖块切去一部分,剩余部分如图乙所示,此时砖块对地面的压强为2000Pa;将图乙中的砖块倒置后如图丙所示,此时砖块对地面的压强为3000Pa。图甲中砖块对水平地面的压强为( B )
A. 2250Pa B. 2400Pa C. 2500Pa D. 2750Pa
(第1题)
B
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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2. 如图所示,水平放置的H形容器,右侧装有植物油,左侧装的液体可能是水或酒精,中间用一个可以无摩擦移动的活塞密封,活塞处于静止状态,则左侧装的可能是哪种液体?若想让活塞向左侧移动,可以在什么位置水平吹气?下列选项中,正确的是(ρ水>ρ植物油>ρ酒精)( C )
A. 水,a处 B. 水,b处
C. 酒精,a处 D. 酒精,b处
(第2题)
C
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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3. 棱长为10cm的正方体物块(ρ物<ρ水)放到水平桌面上的圆柱形容器底部,如图甲所示。逐渐向容器内倒入适量水(水未溢出),测量容器内水的深度h,分别计算出物块对应受到的浮力F浮,并绘制了如图乙(实线)所示的图像。更换一种液体重复上述实验,绘制了如图乙(虚线)所示的图像。下列选项中,不正确的是(g取10N/kg)( C )
C
A. 该物块的密度为0.8×103kg/m3
B. 未倒水时物块对容器底部的压强为8×102Pa
C. h=6cm时,物块在水中和液体中所受浮力
之比为8∶7
D. h=12cm时,物块在水中处于漂浮状态,
在液体中处于沉底状态
(第3题)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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4. 质量分布均匀的实心正方体甲、乙放在水平地面上,将甲、乙沿水平方向切去高度Δh,剩余部分对地面的压强p与Δh的关系如图所示,已知ρ甲=8×103kg/m3,乙的棱长为20cm,则乙的密度是 3×1 03 kg/m3,甲的质量是 8 kg,图中A点横坐标是 4cm 。(g取10N
/kg)
(第4题)
3×103
8
4cm
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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5. (2023·南充)如图所示,在水平桌面上,质量相同、底面积相同、形状不同的三个容器甲、乙、丙内分别装有质量相同的水。三个容器中,水对容器底部的压力F甲、F乙、F丙的大小关系是 F甲>F丙>F乙 ,三个容器对桌面的压强p甲、p乙、p丙的大小关系是 p甲=p乙= p丙 。
(第5题)
F甲>F丙>F乙
p甲=p乙=p丙
1
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3
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6
7
8
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6. 小明为了验证水的沸点和气压的关系,他设想了一个如图所示的实验:烧杯中装有适量的水,水中倒扣的小玻璃瓶内的水面比瓶外的水面低,则小玻璃瓶内水面的气压比瓶外气压 大 (大/小),若给烧杯加热,瓶外烧杯中的水沸腾时,小玻璃瓶内的水 不会 (会/不会)沸腾,小玻璃瓶内气体的体积 变大 (变大/不变/变小)。
(第6题)
大
不会
变大
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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7. 一个盛有适量水的烧杯(足够高)水平放置在电子秤上(如图甲);小南将物块挂在弹簧测力计下并缓缓往下放,使物块部分浸入水中(如图乙);之后撤去拉力,物块沉底(如图丙)。则物块的质量为 400 g,图乙中测力计示数为 3.4 N。(g取10N/kg)
(第7题)
400
3.4
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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8. 在综合实践活动中,小明利用图甲、乙所示装置来测量烧杯中液体的密度。已知物块的体积是50cm3,图甲、乙中物块均处于静止状态,弹簧测力计的示数如图所示,g取10N/kg。
(第8题)
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2
3
4
5
6
7
8
9
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(1) 图乙中,物块受到的浮力为 0.5 N,烧杯中液体的密度为 1 g/cm3。
(2) 小明对本实验原理进行了分析,从而得到弹簧测力计的示数与被测液体的密度之间的函数关系,则符合此关系的应是图丙中的图线 ③ (①/②/③)。
0.5
1
③
(第8题)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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(3) 根据上述结论,小明对弹簧测力计的刻度重新进行标记,将图乙装置改装成一个密度秤,它的零刻度应标在 1.5 N处。用它测量时,待测液体的密度ρ液应不超过 3 g/cm3。
(4) 用此密度秤测量时,若物块未浸没,则测得液体的密度值将偏 小 。
1.5
3
小
(第8题)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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(5) 原物块的质量、体积和密度分别记为m0、V0和ρ0。为了提高该密度秤测量液体密度时的精度,可以将原物块更换为 AC (填字母,多选)。
A. 质量为m0、密度比ρ0小的物块
B. 质量为m0、密度比ρ0大的物块
C. 质量比m0大而密度比ρ0小的物块
D. 体积比V0小的物块
AC
(第8题)
1
2
3
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5
6
7
8
9
10
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9. 底面积为150cm2、重为3N、盛水4cm深且足够高的薄壁柱形容器置于水平桌面上,如图所示,将底面积为50cm2、质量为450g、密度为0.9g/cm3的不吸水圆柱用轻质细线挂在弹簧测力计下,由图示位置缓慢向下浸入水中,直至弹簧测力计的示数为0后,只取走测力计,再打开阀门K向外放水。求:(g取10N/kg,水的密度ρ水=
1.0×103kg/m3)
(第9题)
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3
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5
6
7
8
9
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(1) 圆柱的体积。
解:(1) V===500cm3
(第9题)
(2) 圆柱下降过程中,当其浸入水中的深度为2cm时,弹簧测力计的示数。
解:(2) V排=Sh=50cm2×2cm=100cm3=10-4m3;
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-4m3=1N;
G=mg=0.45kg×10N/kg=4.5N;F弹=G-F浮=
4.5N-1N=3.5N
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(3) 当放水至容器对桌面的压强为800Pa时,水对容器底的压强。
解:(3) 圆柱下表面接触水面后下降4cm时,设此时水面上升高度为Δh,有(Δh+4cm)·S=Δh·S容,即(Δh+4cm)×50cm2=Δh×150cm2,解得Δh=2cm,则圆柱浸入水中的深度h'=6cm,圆柱所受浮力F浮'=ρ水gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×
(6×50)×10-6m3=3N<4.5N,所以测力计的
示数为0时,圆柱与容器底接触;当放水至容器
对桌面的压强为800Pa时,
(第9题)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
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F压=pS容=800Pa×150×10-4m2=12N;压力大小等于水的重力、容器的重力和圆柱重力之和,水的重力G水=F压-G容-G=12N-3N-4.5N=4.5N;此时水的底面积S'=S容-S=150cm2-50cm2=100cm2=10-2m2;p'===4.5×102Pa
(第9题)
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10. 如图所示,小阳同学制作了一支密度计,密度计的上部是一根用来标刻度的圆柱形玻璃管,长为10cm,横截面积为0.5cm2,管的底部还有一个玻璃泡。整根玻璃管、玻璃泡的质量共2.4g。小阳同学在玻璃泡中装进1cm3的水银后,请实验室老师用酒精喷灯封闭玻璃管,当把它插进水中时,水面距上端4cm。请你帮助小阳同学推算出:(水银的密度为13.6×103kg/m3)
(第10题)
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6
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(1) 整支密度计的体积。
解:(1) 管内水银的质量m=ρ水银V水银=13.6g/cm3×1cm3=13.6g,密度计的总质量M=2.4g+13.6g=16g。设整支密度计的体积为V,当它置于水中时,因为密度计漂浮,所以F浮=G物,即ρ水gV排=Mg,1g/cm3×(V-4cm×0.5cm2)=16g,解得V=18cm3
(第10题)
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(2) 密度计上部玻璃管所能标出的最大密度值。(结果精确到0.01×103kg/m3)
解:(2) 当密度计上部的圆柱形玻璃管全部露出液面时,所测液体密度值最大,设此时的密度值为ρ最大,因为F浮=G物,即ρ最大gV排'=Mg,ρ最大×(18cm3-10cm×0.5cm2)=16g,所以ρ最大≈1.23g/cm3=1.23×103kg/m3
(第10题)
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