内容正文:
主题二 力
专题09 压强和浮力(5~12分)
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 压强
考点二 液体的压强
考点三 气体的压强
考点四 浮力
考点物 物体的浮与沉
04题型精研·考向洞悉
题型一 压强
►考向01 探究影响压力作用效果的因素
►考向02 压力、压强计算
►考向03 增大和减小的方法
题型二 液体的压强
►考向01 探究液体压强的特点
►考向02 液体压强的计算
►考向03 连通器
题型三 气体的压强
►考向01 大气压强的应用
►考向02 大气压强的测量
►考向03 流体压强与流速的关系
题型四 浮力
►考向01 浮力概念的理解
►考向02 探究影响浮力大小的因素
►考向03 阿基米德原理的应用
►考向04 压强与浮力综合、浮力图像
题型五 物体的浮与沉
►考向01 物体沉浮条件及应用
►考向02 利用物体沉浮条件进行综合计算
05分层训练·巩固提升
基础巩固
能力提升
考点要求
课标要求
命题预测
压强
· 通过实验,理解压强。知道增大和减小压强的方法,并了解其在生产生活中的应用。
《压强和浮力》是力学部分的重点内容,也是学生学习过程中较难的部分,尤其是压强的相关计算和浮力的相关问题是学生学习的重点和难点。对压强和浮力的学习应和生产和生活中的实例相结合,浮力问题涉及到的知识点、概念和规律较多,综合性也最强,压轴题也大都出于此。为此,在备考中,考生应注重所学概念和规律在实际生活中的应用。在认识基本概念的同时,熟悉基本规律,通过各种题型和考向的练习,加强这方面的训练。
本单元常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题等。
主要命题点有:探究压力作用效果的影响因素、压强及其计算、增大或减小压强的方法、探究液体内部压强的特点、液体压强的计算、连通器、大气压强及其应用、流体压强与流速关系、浮力的概念、浮力的测量、影响浮力大小的因素、物体所受浮力与物体排开液体重力的关系、物体的沉浮条件及利用物体沉浮条件进行相关计算、压强与浮力综合和浮力在生活中的应用等
液体的压强
· 探究并了解液体压强与哪些因素有关。
· 探究液体压强与哪些因素有关。
气体的压强
· 知道大气压强及其与人类生活的关系。了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用。
浮力
· 通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。
· 探究浮力大小与哪些因素有关。
· 知道阿基米德原理。
物体的浮与沉
· 能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
考点一 压强
一、压力
概念
释义
压力
物体间由于发生挤压而垂直作用在受力面上的力
压力产生的条件
两个物体必须接触,而且有挤压的作用
压力的方向
垂直于受力物体表面并指向被压物体
作用点
被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心
压力的性质
压力是相互接触的物体彼此挤压对方使物体表面发生弹性形变而产生的力,属于弹力
压力与重力
只有物体处于水平面且在竖直方向只受重力和支持力时,物体对水平面压力的大小、方向才跟重力的大小、方向相同,但压力不是重力
二、探究影响压力作用效果的因素
实验目的
探究影响压力作用效果的因素
实验图
实验器材
海绵(材质软,压力作用效果更佳明显)、小桌和砝码。
实验设计与分析
(1)转换法:通过海绵的凹陷程度反映压力的作用效果。
(2)控制变量法:①探究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变,只改变压力大小;②探究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变,只改变受力面积。
(3)海绵凹陷说明了力可以使物体发生形变。
(4)压力作用效果的物理表述:压强。
(5)在研究压力作用效果与受力面积的关系时:控制压力大小相同。
实验结论
(1)受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
三、压强
概念
释义
压强
物体所受压力与受力面积之比(比值定义法)
物理意义
表示压力作用效果的物理量
公式
。F-压力,单位为N;S-受力面积,单位m2;p-压强(单位Pa)
单位
帕斯卡,简称帕,用符号Pa表示
变形公式
根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式的应用
为压强的定义式,运用于所有状态下的压强的计算
根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式中的“S”为受力面积,是指两个物体实际的接触面积。常见面积单位换算关系为:1m2=104cm2=106mm2
公式中的“F”为压力,不是重力,但受力面积为水平面且物体在竖直方向只受重力和支持力时,压力大小等于重力大小
粗细、密度均匀的圆柱体、长方体等规则物体对水平面的压强可用
计算。
四、增大和减小压强的方法
目的
方法
实例
增大压强
压力一定时,减小受力面积
刀斧、切削工具的刀刃都磨得很薄、钉子、针
受力面积一定时,增大压力
自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大等
增大压力的同时减小受力面积
用铁锤用力钉钉子
减小压强
压力一定时,增大受力面积
高楼大厦的墙基很宽、铁轨下铺有枕木
受力面积一定时,减小压力
现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等
减小压力的同时增大受力面积
在冰面行走时,采用爬行并丢弃一些负重
1.压力≠重力
(1)压力与重力是两种不同性质的力。
(2)物体受重力作用,可能对接触面产生压力,但压力大小不一定等于物体的重力。
(3)水平放置的物体,在竖直方向上只受重力与支持力时,F压=G物,它们之间只是大小相等,绝对不能讲“压力就是重力”。
2.对受力面积的理解
(1)受力面积:物体相互接触并相互挤压部分的面积。不要错误认为是物体的面积。
(2)要清楚是总受力面积,还是部分受力面积。如人双脚站立时,受力面积时两脚的总面积;单脚站立时,是单脚的面积。
1.(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)一辆质量为40t的坦克,履带和地面接触的总面积为,静止时对水平地面的压强是 Pa,宽大的履带是通过 的方法减小对地面的压强。
考点二 液体的压强
一、液体的压强
1.产生原因:液体受重力作用且具有流动性。
2.探究液体压强与哪些因素有关
实验目的
探究液体压强与哪些因素有关
实验图
实验器材
U形管压强计、烧杯、水、盐水
实验设计与分析
(1)转换法:通过U形管中液面的高度差反映液体压强大小
(2)控制变量法:①探究液体压强与深度的关系时,在同种液体中控制金属盒方向不变,改变金属盒的深度(图b、c);②探究液体压强与方向的关系时,在同种液体中控制金属盒的深度不变,改变金属盒方向(图c、d);③探究液体压强与密度的关系时,控制金属盒的方向和深度不变,选择不同的液体(图c、e)
(3)实验前检查U形管压强计:
①检查U形管压强计的气密性:用手按压金属盒橡皮膜,观察U形管中液面高度差的变化,若变化明显则气密性良好,否则应拆下软管重新安装
②U形管内液面调平:不平的原因是软管中有过多气体,应拆下软管重新安装
(4)测量值小于计算值的原因:橡皮膜分担了压强(压力使橡皮膜发生了形变)
(5)(更换不同液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(6)压强计重的U型管不是连通器:有一端密封
实验结论
(1)同一液体中,深度越大,液体压强越大;
(2)同一深度,液体密度越大,液体压强越大;
(3)液体压强的大小跟方向无关。
3.液体压强的特点
在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
二、液体压强的大小
1.液体压强的大小
公式
,变形公式,
物理量与单位
(1)压强:用p表示,单位帕斯卡(Pa);
(2)液体的密度:用ρ表示,单位千克每立方米(kg/m3);
(3)重力常数:用g表示,单位牛顿每千克(N/kg);
(4)液体的深度:用h表示,单位米(m)
对液体压强的理解
(1)由公式可知,在g值不变的情况下,液体压强只与密度和深度有关,与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
(2)液体深度是指液体中某处到液体自由液面的竖直距离
(3)公式适用于静止、均一的液体,不适用于流动的液体
(4)粗细、密度均匀的圆柱体、长方体等规则物体对水平面的压强是求固体压强的一种特殊情况,而液体压强公式p=ρgh适用于计算任何静止、均一的液体产生的压强
2.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
容器的形状是多种多样的,但可以归纳为如图所示三种基本类型。在求液体对容器底部的压力或压强时,我们可以根据需要,灵活运用相应公式进行计算。
容器类型
容器底部受到液体压力的定性分析
容器底部受到液体压力的等量分析
由于液体受到重力,液体产生向下的力刚好全部作用在容器底。容器壁是竖直的,容器壁对液体水平方向的压力对容器底没有影响
F压=pS=ρghS=ρgV柱,即F压=G液(V柱指液柱的体积)
液体产生向下的力没有全部作用在容器底部,容器壁是向上倾斜的,承担了部分压力
F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱,F压=G柱<G液,即F压<G液,(V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力)
除液体产生向下的力全部作用在容器底部外,容器壁是向下倾斜的,容器壁对液体产生向下的压力,通过液体传递后,对容器底产生压力
F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱,F压=G柱>G液,即F压>G液,(V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力)
三、连通器
1.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体部流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
3.连通器的应用
茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,方便倒水
下水弯的U型“反水弯”是一个连通器,阻挡下水道的异味进入室内
锅炉水位计的玻璃管和锅炉构成连通器,可显示锅炉内的水位
水塔和自来水管构成连通器,将水送到千家万户
过路涵洞是一个连通器,使水从道路一侧流到另一侧
养殖场的自动加水器实质上也是一个连通器,可保持饮水槽内水位不变
船闸利用连通器原理实现船只通航
1.(2024·江苏常州·中考真题)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾斜、乙试管竖直,两试管内液面相平,甲试管内的液体密度为,液体对试管底部的压强为;乙试管内的液体密度为,液体对试管底部的压强为,则 , 。
考点三 气体的压强
一、大气压强
1.定义:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压。
2.产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性。
3.证明大气压存在的实验:马德堡半球实验。
4.沸点与压强:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低(如在海拔高的山上煮饭,煮不熟);随气压增大而升高(如用高压锅煮饭快)。
5.体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大;气体体积越大压强越小。
6.应用:吸盘、自来水笔吸墨水、用吸管吸饮料、抽水机抽水、吸尘器、打针输液、真空压缩包装袋等。
7.最早测量大气压的实验是由意大利科学家托里拆利完成的。他测出的大气压的值,相当于76cm高的水银柱产生的压强,约等于1.0×105Pa.人们通常把这样大小的大气压叫作标准大气压。
二、流体压强与流速的关系
1.流体:物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
2.流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
3.飞机机翼的形状:如图所示,可以看到机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
4.升力产生的原因:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,对机翼上表面的压强较小;下方气流通过的路程较短,速度较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力()。
1.(2024·山东青岛·中考真题)下列实例中,能利用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.拦河坝上窄下宽更加稳固 B.用活塞式抽水机抽水
C.飞机机翼上凸下平获得升力 D.船只利用船闸在上下游之间往返
考点四 浮力
一、浮力
1.定义:浸在液体或气体中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力。
2.方向:竖直向上。
3.施力物体和受力物体
施力物体:液体或气体;受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
4.称重法—测量浮力
(1)称重法测浮力的原理
如下图所示,用弹簧测力计分别测出物体在空气中的示数G物和物体浸入液体后弹簧测力计的示数,两者之差即为物体所受的浮力。
(2)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力;
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数;
③物体在液体中所受浮力。
注意:步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
二、阿基米德原理
1.探究浮力的大小跟哪些因素有关
实验目的
探究浮力的大小与哪些因素有关
提出猜想
猜想1:浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关。
实验图
实验器材
弹簧测力计、物体(不吸水、密度比液体密度大)、细绳、烧杯、水、盐水
实验设计与分析
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积(图b、c);②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度(图c、d);③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关
拓展
(6)阿基米德原理的应用:①测固体密度:由如图a、c操作分别测出物体所受重力G和浸没在水中所受到的浮力F,固体密度;
②测液体密度:由如图a、c、e操作分别测得物体浸没在两种液体中所受到的浮力F水和F液,液体密度
实验结论
(1)液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大
(2)排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大
(3)浮力大小与物体浸没的深度无关
实验表明,浸在液体中的物体,所受浮力的大小与其排开液体的体积和液体的密度有关。
2.阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(2)公式:
(3)推导式:,其中指的是液体的密度,单位是kg/m3;指的是排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积;液体密度。
(5)阿基米德原理也适用于气体,此时。
1.浸在不是浸没
“浸在”有两层含义:物体浸没在液体中,;物体部分浸入液体中,。如图所示。
1.(2024·山东日照·中考真题)(多选)如图甲所示,将一底面积为的长方体木块用细线系在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水,直到木块的上表面与液面相平.木块底部受到水的压强p随容器中水的深度h的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(,)( )
A.木块的重力是24N B.木块的体积是
C.木块完全浸没后受到的浮力是40N D.木块的密度是
考点五 物体的浮沉
一、物体的浮沉条件
1.物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
实心体
处于动态(运动状态改变),受非平衡力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
2.对物体沉浮条件的理解
(1)当时,物体在液体中上浮。随着物体不断上升,物体将有一部分露出液面,物体所受的浮力也随着减小,一直减小到时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮的最终状态是漂浮。
(2)当时,物体在液体中下沉,直到容器底部对物体产生一定的支持力,这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态,下沉运动结束。由此可知,物体下沉的最终状态是沉底。
3.漂浮问题“五规律”
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
二、浮力的应用
1.浮力的应用实例
应用
原理
特点
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
2.密度计
(1)用途:测量液体的密度。
(2)构造:密度计是一根上部标有刻度,形状特殊的玻璃管;管下部的玻璃泡内封装小铅丸或水银(如图所示),使密度计能够直立在液体中。
(3)原理:密度计在液体中呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
三、浮力的计算方法
方法
图示
公式
适用范围
称重法
已知物体的重力和物体浸在液体中弹簧测力计的示数
压力差法
已知物体上、下表面所受的压力
公式法
任何物体(在计算时要统一单位,清楚物体是浸没还是部分浸入)
平衡法
物体在液体中处于悬浮或漂浮时
1.悬浮和漂浮的比较
(1)相同点:都是静止的平衡状态,受力特点相同:。
(2)不同点:①悬浮是物体完全浸没在液体中,。对于实心物体:。
②漂浮是部分浸入液体中,,对于实心物体:。
1.(2024·青海西宁·中考真题)“福建舰”是我国完全自主设计建造的航空母舰,满载排水量为8万吨。在海上航行时,水下10m处海水对舰体的压强为 Pa;满载时“福建舰”受到的浮力为 N(海水密度ρ取,g取10N/kg);假如“福建舰”从密度大的海域驶入密度小的海域,浮力 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
题型一 压强
►考向01 探究影响压力作用效果的因素
1.(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵 来体现的, (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验;
(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制 相同;改变压力的大小,可以得出结论: ;
(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论,下列实例中,可用此结论解释的是: ;
A.书包的背带做的很宽 B.严禁货车超载
(4)图3中桌面对海绵的压强为,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,桌面对沙子的压强为,则 (选填“<”、“=”或“>”);
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是: 。
2.(23-24八年级下·云南曲靖·期中)小红利用小桌、海绵、钩码等器材探究“影响压力作用效果的因素”实验,如图所示:
(1)实验中,她是通过观察海绵的 来比较压力作用效果的;
(2)比较 两图,可初步得到:受力面积相同时,压力越 ,压力作用效果越明显;
(3)通过实验小红发现坦克设计成履带的原因可用 两图实验所得结论解释;
(4)仅将丙图的海绵换成丁图的木板,则小桌对木板和海绵的压强 (选填“相等”或“不等”);
(5)为了使实验现象更加明显,可选择质量较大的砝码或更柔软的 进行实验;
(6)质量分布均匀的同一长方体用以下三种不同的方法切去一半(图戊),分别留下序号为①②③的三个半块保持原有位置静止。三个半块对桌面的压力(选填“相等”或“不等”),对桌面的压强最大的是 (选填“①”“②”或“③”)。
►考向02 压力、压强计算
(1)叠加体压强的计算:1)单独的长方体放在水平面上,对地面的压强可用p=ρgh计算;2)叠加后对地面的压力都等于二者重力之和,用比较计算。
(2)压力、压强的比较:1)比较固体压力、压强时,一般先比较压力的大小,再结合受力面积比较压强的大小;2)对于密度均匀的水平面上的柱状物体,也可以用公式p=ρgh比较压强,再利用F=pS比较压力。
(3)压强、质量与密度综合:1)对于密度均匀的柱状物体,放立在水平面上时,对地面的压强可以用公式p=ρgh计算;2)由压强相等受力面积不等,根据公式F=pS判断压力的大小,从而比较重力的大小和质量的大小。
(4)压力、压强与图像的结合:1)首先找出图像所表示的含义;2)观察图像特点,找出关键信息;3)根据找出的特点,利用所学知识和公式进行计算。
3.(2024·山东青岛·中考真题)黄海海平面是中国高程系统唯一基准面,在青岛的黄海海滨矗立着一座“中华人民共和国水准零点”雕塑,标志着“高度从这里开始”,这座雕塑高6m,质量约为10t,它的四个支脚处在同一水平面上,每个支脚与地面的接触面积约为250cm2,它对地面的压强大约是( )
A. B. C. D.
3.(2024·江苏淮安·中考真题)无人机在许多领域发挥着重要的作用。如图所示为某型号无人机,整机质量为,静止时两起落架与地面的总接触面积为。(g取)
(1)画出无人机所受重力的示意图(O点为重心);
(2)求无人机空载时受到的重力大小;
(3)求无人机空载且静止在水平地面时,对地面产生的压强。
►考向03 增大和减小的方法
5.(2024·江苏宿迁·中考真题)如图所示,是修筑公路的压路机,下列措施为了增大压强的是( )
A.碾子质量很大 B.轮胎很宽
C.用橡胶制作轮胎 D.向转轴加润滑油
6.(2024·青海·中考真题)在火箭与导弹领域,手工制造固体燃料依然十分重要,火药雕刻技术也直接决定了一个国家武器装备的国防实力。首先它对精度的要求极高,又因为固体燃料极其敏感,静电、不合理的摩擦,甚至刀具触碰到金属壳等都能导致其燃爆。以徐立平为代表的“大国工匠”以精湛的火药雕刻技术让一件件大国重器华丽绽放。如图所示,雕刻火药时刀刃磨得锋利是为了( )
A.减小压强 B.减小压力
C.增大压强 D.增大压力
题型二 液体的压强
►考向01 探究液体压强的特点
7.(2024·海南·中考真题)小海发现,他站在齐胸深的水中时感觉胸口有压迫感,爱动脑筋的他产生了疑问:液体压强究竟与哪些因素有关呢?他猜想:液体的压强与液体的多少有关。为验证猜想,他用U形管压强计进行探究。
(1)用U形管压强计研究液体的压强,原因是金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差 (选填“越大”“不变”或“越小”);
(2)根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,液体的压强与液体的多少 (选填“有关”或“无关”);
(3)请你猜想,液体的压强可能与 (只写一种因素即可)有关。为了验证你的猜想,你将选择图中的 和 进行探究(选填图中对应的序号)。通过观察实验,你得出的结论是 。
8.(2024·江苏南通·中考真题)利用压强计探究液体内部压强与液体密度的关系。
(1)U形管两边液面的 能显示压强大小;使用前用手指轻按金属盒的橡皮膜,若U形管中液面不发生变化,说明 ;
(2)将金属盒分别放入水和盐水中,如图,金属盒的橡皮膜受到的压强分别是和,则 ,据此不能得出液体压强与液体密度的关系,原因是 。
►考向02 液体压强的计算
压力、压强的分析与计算顺序:解答关于压强的综合题时一定要注意分析、计算的是固体压强还是液体压强。
(1)固体(先压力后压强):一、分析、计算压力;二、由分析计算压强。
(2)液体(先压强后压力):一、根据液体压强公式p=ρgh分析、计算液体的压强;二、根据F=pS分析、计算压力。
★易错警示
液体压力与压强的计算:对应形状不规则的容器,里面装的液体对容器底的压力F一般不等于液体的重力G液
9.(2024·山东济宁·中考真题)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船采用自主快速交会对接模式,对接于中国空间站天和核心舱径向对接口,形成三船三舱组合体。成功对接后,以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船是 的;2020年11月10日,全海深载人潜水器“奋斗者”号在深潜试验中最大下潜深度达到10909m,创造了中国载人深潜新的历史。此次深潜试验中“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为 。(取,)
10.(2024·广东广州·中考真题)某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示,若ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,水龙头关闭时,c处所受水的压强为( )
A. B. C. D.
►考向03 连通器
11.(2024·山东济南·中考真题)济南护城河有东、西两个船闸、游船进入船闸的闸室后,能随着水面的变化在上下游之间通行,船闸利用了 原理。炎热的夏天,大明湖公园内明显感觉比其他地方凉爽,主要是因为水的 比砂石和泥土大。
12.(2024·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示的容器是 器。塞子拔出后各液面高低不同,以下现象中与其原理相同的是 (选填序号:①热气球在空中漂浮 ②C919大客机在空中飞行 ③中国空间站绕地球飞行)。
题型三 气体的压强
►考向01 大气压强的应用
13.(2024·内蒙古通辽·中考真题)如图甲,小明将圆形厚壁玻璃瓶装满带颜色的水,用插有细玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口,双手戴着隔热手套用力挤压玻璃瓶,观察到细管中水面升高,这一现象说明力可以 ,把瓶中水倒出一部分,然后向细管内吹入少量气体,细管内水柱如图乙所示。将该装置从一楼拿到十楼,会发现细管内水面 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
14.(2024·宁夏·中考真题)拔火罐具有促进血液循环、缓解肌肉疼痛等功效。如图所示,拔火罐时,用火加热玻璃罐内部后迅速扣在皮肤上,玻璃罐在 的作用下“吸”在皮肤上。请列举一个生产生活中应用该原理的实例: 。
►考向02 大气压强的测量
15.(2024·云南·模拟预测)如图为利用实验测量大气压值,若当地气压为一标准大气压,则图中h0= mm。实验过程中,若玻璃管的底部突然开了一个小孔,则管内水银柱的液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
16.(23-24八年级下·福建泉州·期中)小庄学习大气压的知识后,想到如下图所示方法,用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材粗略测出大气压值。主要操作步骤如下:
(1)实验时,先让注射器吸入少量水,然后将活塞推入注射器底端,当注射器的小针管充满水后,再用橡皮帽封住注射器的小针管小孔。这步操作目的是 ;
(2)水平向右慢慢地拉动注射器针筒,当针筒刚开始滑动时,记录弹簧测力计的示数。此时活塞在水平方向主要受到 的拉力和 的压力;
(3)利用注射器的容积和刻度尺测出活塞的面积;
(4)数据处理:①实验中大气对活塞产生的压力是 N;
②根据测量的数据,计算出大气压强 Pa;
③测出大气压的值比当时的实际气压大的主要原因是 。
►考向03 流体压强与流速的关系
17.(2024·陕西·中考真题)风洞是一种检测飞行器性能的设施。如图,将飞行器固定在风洞中,通过人工产生并控制气流,模拟飞行器飞行时周围气体的流动。检测时,飞行器相对气流是 的,其上方气体流速大,压强 ,从而获得向上的升力。
18.(2024·山东泰安·中考真题)如图所示,在两张纸中间向下吹气,纸会相互靠拢。这个现象说明:在气体中,流速越大的位置压强越 (选填“大”或“小”)。
题型四 浮力
►考向01 浮力概念的理解
浮力是液体对物体向上和向下的压力差,如果物体下表面与液体不接触,没有受到向上的压力,则物体不受浮力。浮力的方向总是竖直向上的,与重力方向相反。
19.(2024·四川乐山·中考真题)如图所示,鸡蛋悬浮于浓盐水中处于静止状态,请画出鸡蛋的受力示意图。(重心O点已标出)
20.(2024·四川遂宁·中考真题)如图所示,乒乓球漂浮在水面,请在O点画出乒乓球受到的重力G和浮力。
►考向02 探究影响浮力大小的因素
21.(2024·西藏·中考真题)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,操作步骤如图所示。
(1)操作乙中,物体受到的浮力为 N;
(2)分析比较操作甲、乙、丙可得出的初步结论是:当液体的密度相同时, 越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大;
(3)已知水的密度是,实验所用物体的密度为 ;(g取10N/kg)
(4)根据图中给出的信息,你还可以分析得出什么结论?(写出一条即可)
22.(2024·内蒙古·中考真题)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,使用的器材有弹簧测力计、带盖的玻璃瓶(瓶盖的质量、体积和形变忽略不计)、柱形容器等,操作过程如下:
(1)在容器中装入适量的水,将玻璃瓶装满水后悬挂在弹簧测力计下,并浸入水中,如图甲所示,容器中水面上升h,弹簧测力计示数为F;
(2)如图乙所示,将玻璃瓶浸没水中,容器中水面又上升h,弹簧测力计示数为0.7F,由此可知浮力的大小与 有关。继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,说明物体所受浮力的大小与 无关,此过程中瓶底所受的压强大小变化情况是 ;
(3)为探究浮力大小与物重是否有关,将玻璃瓶中的一部分水倒出,再将玻璃瓶浸没到容器的水中,如图丙所示,弹簧测力计示数为0.5F。经过测量,图乙、丙操作中玻璃瓶所受浮力均为 F,说明浮力的大小与物重无关。
►考向03 阿基米德原理的应用
(1)根据阿基米德原理计算浮力:①先计算物体排开液体的体积,再根据阿基米德原理公式计算浮力。②若已知排开液体的质量,利用计算浮力。
(2)利用阿基米德原理可以计算液体的密度和物体的密度:
①计算液体的密度:
②计算浸没在液体中物体的密度:先根据其他方法求浮力,再求出物体的体积,最后利用计算物体的密度。
(3)用比例法求解液体的密度:由可知,金属块在两种液体中都浸没时,即相同时,与成正比,即:,,。
23.(2024·山东德州·中考真题)小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量∆FA=∆FB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
24.(2024·陕西·中考真题)如图所示,将一个重为2.7N的实心金属块挂在弹簧测力计下端,使之浸没在水中,当测力计指针静止时,示数为1.7N。(g取,水的密度为)
(1)金属块浸没在水中时,所受浮力是多少?
(2)金属块的体积是多少?
►考向04 压强与浮力综合、浮力图像
(1)压强和浮力综合:
1)物块浸没在水中时V排=V物,利用F浮=ρ液gV排计算物块受到的浮力;
2)利用p=ρgh计算水对容器底的压强。
(2)浮力和图像的综合
1)首先根据图像找出两个临界状态,即刚接触水面时和刚浸没时这两种情况,并正确选择计算公式;
2)“浸没”的含义条件是V排=V。结合F浮=ρ液gV排和F浮=G-F´可以求得物体或液体的密度。
25.(2024·山东淄博·中考真题)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物块竖直向上匀速提升。从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强;
(3)容器中水的质量。
26.(2024·四川广元·中考真题)如图甲,一个底面积为的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40cm的水。电动机吊着一个底面积为的圆柱形金属块,从金属块底面距水面20cm高处开始竖直下降,然后进入水中,最后静止在容器底部,金属块运动过程中始终做匀速直线运动,水未溢出。整个过程中,电动机对金属块拉力的功率P与金属块运动时间t的关系如图乙。g取10N/kg,水的密度为,金属块下降过程中受到的阻力和绳子自重不计。求:
(1)金属块下降的速度大小;
(2)金属块浸没在水中时,受到的浮力大小;
(3)金属块静止在容器底部时,上表面受到水的压力大小。
题型五 物体的浮与沉
►考向01 物体沉浮条件及应用
(1)物体沉浮条件
1)比较浮力与重力:F浮>G物,物体上浮至漂浮;F浮=G物,物体不上浮也不下沉;F浮<G物,物体会下沉;
2)比较密度:ρ液=ρ物,物体会悬浮;ρ液<ρ物,物体会下沉;ρ液>ρ物,物体会上浮至漂浮。
(2)利用物体沉浮条件判断物体的沉浮状态
等效密度:判断物体在液体中上浮还是下沉,主要考虑物体的密度和物体浸入的液体的密度的关系。当物体是空心的或者是几个物体组合体时,需要计算出空心物体或组合体的“等效密度”,然后用“等效密度”去和液体的密度进行比较。
(3)利用物体沉浮条件解释生活中的现象
根据物体沉浮条件分析现象的步骤:1)物体排开液体的体积如何变化,或液体的密度如何变化;2)确定浮力如何变化;与重力的大小关系。
27.(2024·四川巴中·中考真题)一个体积为100cm3、质量为90g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )
A.漂浮 0.9N B.漂浮 1N C.沉底 0.9N D.沉底 1N
28.(2024·四川内江·中考真题)“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的变化是(ρ海水>ρ水,忽略驱逐舰自重的变化)( )
A.浮力变大 B.浮力不变
C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
►考向02 利用物体沉浮条件进行综合计算
29.(2024·黑龙江绥化·中考真题)如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的,当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为和,则 (选填“>”“=”或“<”)。杯中液体的密度是 。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
30.(2024·福建·中考真题)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A.甲图中,水对杯底的压力为 B.乙图中,草莓的质量为
C.丙图中,草莓排开水的体积为 D.丙图中,细针对草莓的压力为
31.(2024·四川达州·中考真题)如图所示,水平桌面上两相同电子秤,上面分别放有相同的圆柱形容器,容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中静止时,A球沉底、B球漂浮,此时液体深度,液体对容器底部压强相等。下列说法正确的是( )
A.液体密度
B.两小球受到的浮力
C.两电子秤示数相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大
基础巩固
1.(2024·山东威海·中考真题)如图是用羊皮制作的锅,锅中水沸腾时水的温度始终在90℃左右,此地大气压强 标准大气压(选填“低于”“等于”“高于”);羊皮锅不会因温度过高而损坏是因为 。
2.(2024·山东泰安·中考真题)一辆重为的坦克静止在水平地面上,已知履带着地总面积为,它对地面的压强是 。
3.(2024·辽宁·中考真题)如图(a),向一个空矿泉水瓶中倒入温水,晃动几下后将水倒出,迅速拧紧瓶盖,过一会儿发现水瓶扁了,这是由于 的作用;如图(b),剪掉瓶底并拧去瓶盖,打开吹风机,纸条“主动”钻进瓶口,这是由于空气中流速大的位置压强 。
4.(2024·甘肃兰州·中考真题)小雅将两个完全相同的橡胶吸盘对接后用力挤压,排出里边的空气,用力很难将它们拉开,说明吸盘外部大气压强 (选填“大于”或“小于”)吸盘内部气压,小雅想要将两吸盘分开,请你为小雅提供一条可行的建议: 。
5.(2024·贵州·中考真题)如图所示,安装在雪龙2号极地考察船船头底部的破冰艏(shǒu)是我国南极科考时的破冰利器,它犹如一把利刃,能 (选填“增大”或“减小”)对冰层的压强实现破冰。
6.(2024·重庆·中考真题)历史上著名的马德堡半球实验证明了 的存在,实验中两个半球被拉开时爆发出了巨大的响声,响声是由半球及空气 产生的。
7.(2024·山东东营·中考真题)如图所示,下列四个实例中,能利用流体压强和流速关系的知识解释的是( )
A.甲图:拦河大坝设计成下宽上窄的形状
B.乙图:火车道路的铁轨下面铺放路枕
C.丙图:用吸管吸饮料时,饮料顺着吸管流进嘴里
D.丁图:候车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向行驶的列车
8.(2024·广东广州·中考真题)潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处( )
A.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变 D.排开液体重力变大
9.(2024·江西·中考真题)下图是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是( )
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
10.(2024·四川自贡·中考真题)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
能力提升
11.(2024·江苏南通·中考真题)将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.若甲、乙体积相等,甲受到的浮力小 B.若甲、乙质量相等,甲受到的浮力小
C.向杯中加盐水后,乙受到的浮力变大 D.向杯中加酒精后,乙受到的浮力变大
12.(2024·山东潍坊·中考真题)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为。三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类
液体密度/()
a液体
b液体
c液体
A.三条刻线的间隔距离不相等
B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等
D.密度计在b液体中的浸入体积为
13.(2024·内蒙古赤峰·中考真题)在《浮力》单元复习课上,学生用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为;如图乙,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为。下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为和,它们的关系是
B.鸡蛋的体积为
C.鸡蛋的密度为
D.鸡蛋的密度为
14.(2024·山东临沂·中考真题)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( )
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
15.(2024·四川达州·中考真题)如图甲所示,悬挂在弹簧测力计下的实心圆柱体A浸没在水中,将其缓慢拉出水面(忽略物体带出的水),弹簧测力计的示数F与物体上升的高度h之间的变化图像如图乙所示。然后将体积为2000的实心物体B用细线和A连接在一起,如图丙所示放入水中,A、B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计,,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.A浸没在水中所受浮力为10N B.A的底面积为50
C.B的重力为20N D.B的密度为
16.(2024·山东泰安·中考真题)如图所示,质地均匀的正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强相等,甲与乙的高度关系是。若在甲、乙的上部沿水平方向切去相同的高度,剩余部分对地面的压力和压强分别为和,下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①④正确 B.只有①③正确 C.只有②③正确 D.只有②④正确
17.(2024·陕西·中考真题)小明在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验时,用到的压强计如图1所示;
(1)如图1,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性 (选填“良好”或“差”),如果液体内部存在压强,将探头放入液体内部,U形管两侧水面就会产生高度差,高度差的大小反映探头 (选填“A”或“B”)面所受压强大小;
(2)小明通过探究得出结论:在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等。继续探究液体内部压强与深度的关系,他改变橡皮膜浸入水中的深度H,记录U形管两侧水面的高度差h,多次实验,记录数据,如表1所示。分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深,压强越 ;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
H/cm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
h/cm
4.6
5.2
6.0
6.6
7.4
8.2
9.0
9.6
10.4
11.2
12.0
(3)小明发现,虽然U形管和水槽中装入的是相同的水,但是U形管两侧水面的高度差h与探头浸入水中的深度H不相等,猜想其可能与橡皮膜发生形变有关。进一步分析数据发现,H增大时,h也随之增大,且h始终小于H。你还能从表1中发现数据变化的规律是 ,你认为数据变化呈现这种规律的原因可能是 ;
(4)小明用一根与U形管内径相等的直玻璃管替代探头,并在玻璃管上标注刻度,下端管口标为“0”刻度线。将玻璃管竖直放入水中,如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的是深度 cm处的压强。改变,记录和对应的,多次实验,记录数据,如表所示。分析数据可知,去掉橡皮薄膜后,可以准确反映处的液体压强大小;
实验次数
1
2
3
4
5
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
(5)将玻璃管分别竖直放入酒精、水、盐水和某未知液体中,保持深度H2为10.0cm,记录U形管两侧水面的高度差,如表,已知,则该未知液体的密度为 。
液体种类
酒精
水
盐水
某未知液体
10.0
10.0
10.0
10.0
8.0
10.0
11.0
15.0
18.(2024·宁夏·中考真题)如图所示,是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验;
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出物体的重力为 N;
(2)将物体逐渐浸入水中,直至浸没,如图乙、丙、丁所示,记录弹簧测力计示数并分析数据可知:浮力的大小与 有关;
(3)浸没后,继续缓慢地增大物体在水中的深度,同时记录弹簧测力计的示数和物体下表面的深度;下图能正确反映物体所受浮力和物体下表面深度h关系的图像是 ;(填序号)
A. B.
C. D.
(4)通过分析图中甲、丁、戊可知:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力 ;
(5)某同学猜想浮力大小可能与物体的密度有关;请你自选实验器材,简要设计实验步骤来证明他的猜想是否正确。
19.(2024·四川乐山·中考真题)如图所示,实心均匀圆柱体A、底面积均为的薄壁圆柱形容器B、C,都放置在水平桌面上,A、B、C的高度均为10cm。容器B内装有水,各项参数如表所示。忽略圆柱体A吸附液体等次要因素,g取。
参数
圆柱体A
水
油
质量/g
90
120
81
密度/()
0.6
1
0.9
深度/cm
4
3
(1)求圆柱体A的体积;
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,求此时圆柱体A受到的浮力;
(3)将A竖直缓慢放入C中,待A静止后,求油对容器底部的压强。
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!
1 / 2
学科网(北京)股份有限公司
$$null
主题二 力
专题09 压强和浮力(5~12分)
01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 压强
考点二 液体的压强
考点三 气体的压强
考点四 浮力
考点物 物体的浮与沉
04题型精研·考向洞悉
题型一 压强
►考向01 探究影响压力作用效果的因素
►考向02 压力、压强计算
►考向03 增大和减小的方法
题型二 液体的压强
►考向01 探究液体压强的特点
►考向02 液体压强的计算
►考向03 连通器
题型三 气体的压强
►考向01 大气压强的应用
►考向02 大气压强的测量
►考向03 流体压强与流速的关系
题型四 浮力
►考向01 浮力概念的理解
►考向02 探究影响浮力大小的因素
►考向03 阿基米德原理的应用
►考向04 压强与浮力综合、浮力图像
题型五 物体的浮与沉
►考向01 物体沉浮条件及应用
►考向02 利用物体沉浮条件进行综合计算
05分层训练·巩固提升
基础巩固
能力提升
考点要求
课标要求
命题预测
压强
· 通过实验,理解压强。知道增大和减小压强的方法,并了解其在生产生活中的应用。
《压强和浮力》是力学部分的重点内容,也是学生学习过程中较难的部分,尤其是压强的相关计算和浮力的相关问题是学生学习的重点和难点。对压强和浮力的学习应和生产和生活中的实例相结合,浮力问题涉及到的知识点、概念和规律较多,综合性也最强,压轴题也大都出于此。为此,在备考中,考生应注重所学概念和规律在实际生活中的应用。在认识基本概念的同时,熟悉基本规律,通过各种题型和考向的练习,加强这方面的训练。
本单元常考题型有:选择题、填空题、实验探究题、计算题和综合题等。
主要命题点有:探究压力作用效果的影响因素、压强及其计算、增大或减小压强的方法、探究液体内部压强的特点、液体压强的计算、连通器、大气压强及其应用、流体压强与流速关系、浮力的概念、浮力的测量、影响浮力大小的因素、物体所受浮力与物体排开液体重力的关系、物体的沉浮条件及利用物体沉浮条件进行相关计算、压强与浮力综合和浮力在生活中的应用等
液体的压强
· 探究并了解液体压强与哪些因素有关。
· 探究液体压强与哪些因素有关。
气体的压强
· 知道大气压强及其与人类生活的关系。了解流体压强与流速的关系及其在生产生活中的应用。
浮力
· 通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。
· 探究浮力大小与哪些因素有关。
· 知道阿基米德原理。
物体的浮与沉
· 能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。
考点一 压强
一、压力
概念
释义
压力
物体间由于发生挤压而垂直作用在受力面上的力
压力产生的条件
两个物体必须接触,而且有挤压的作用
压力的方向
垂直于受力物体表面并指向被压物体
作用点
被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心
压力的性质
压力是相互接触的物体彼此挤压对方使物体表面发生弹性形变而产生的力,属于弹力
压力与重力
只有物体处于水平面且在竖直方向只受重力和支持力时,物体对水平面压力的大小、方向才跟重力的大小、方向相同,但压力不是重力
二、探究影响压力作用效果的因素
实验目的
探究影响压力作用效果的因素
实验图
实验器材
海绵(材质软,压力作用效果更佳明显)、小桌和砝码。
实验设计与分析
(1)转换法:通过海绵的凹陷程度反映压力的作用效果。
(2)控制变量法:①探究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变,只改变压力大小;②探究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变,只改变受力面积。
(3)海绵凹陷说明了力可以使物体发生形变。
(4)压力作用效果的物理表述:压强。
(5)在研究压力作用效果与受力面积的关系时:控制压力大小相同。
实验结论
(1)受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(2)压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
三、压强
概念
释义
压强
物体所受压力与受力面积之比(比值定义法)
物理意义
表示压力作用效果的物理量
公式
。F-压力,单位为N;S-受力面积,单位m2;p-压强(单位Pa)
单位
帕斯卡,简称帕,用符号Pa表示
变形公式
根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式的应用
为压强的定义式,运用于所有状态下的压强的计算
根据公式及其变形公式F=pS、可以进行压强、压力和受力面积的计算
公式中的“S”为受力面积,是指两个物体实际的接触面积。常见面积单位换算关系为:1m2=104cm2=106mm2
公式中的“F”为压力,不是重力,但受力面积为水平面且物体在竖直方向只受重力和支持力时,压力大小等于重力大小
粗细、密度均匀的圆柱体、长方体等规则物体对水平面的压强可用
计算。
四、增大和减小压强的方法
目的
方法
实例
增大压强
压力一定时,减小受力面积
刀斧、切削工具的刀刃都磨得很薄、钉子、针
受力面积一定时,增大压力
自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大等
增大压力的同时减小受力面积
用铁锤用力钉钉子
减小压强
压力一定时,增大受力面积
高楼大厦的墙基很宽、铁轨下铺有枕木
受力面积一定时,减小压力
现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等
减小压力的同时增大受力面积
在冰面行走时,采用爬行并丢弃一些负重
1.压力≠重力
(1)压力与重力是两种不同性质的力。
(2)物体受重力作用,可能对接触面产生压力,但压力大小不一定等于物体的重力。
(3)水平放置的物体,在竖直方向上只受重力与支持力时,F压=G物,它们之间只是大小相等,绝对不能讲“压力就是重力”。
2.对受力面积的理解
(1)受力面积:物体相互接触并相互挤压部分的面积。不要错误认为是物体的面积。
(2)要清楚是总受力面积,还是部分受力面积。如人双脚站立时,受力面积时两脚的总面积;单脚站立时,是单脚的面积。
1.(2024·黑龙江牡丹江·中考真题)一辆质量为40t的坦克,履带和地面接触的总面积为,静止时对水平地面的压强是 Pa,宽大的履带是通过 的方法减小对地面的压强。
【答案】 增大受力面积
【详解】[1]质量为40t的坦克的重力为
静止时坦克对水平地面的压力为
静止时对水平地面的压强为
[2]宽大的履带是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对地面的压强的。
考点二 液体的压强
一、液体的压强
1.产生原因:液体受重力作用且具有流动性。
2.探究液体压强与哪些因素有关
实验目的
探究液体压强与哪些因素有关
实验图
实验器材
U形管压强计、烧杯、水、盐水
实验设计与分析
(1)转换法:通过U形管中液面的高度差反映液体压强大小
(2)控制变量法:①探究液体压强与深度的关系时,在同种液体中控制金属盒方向不变,改变金属盒的深度(图b、c);②探究液体压强与方向的关系时,在同种液体中控制金属盒的深度不变,改变金属盒方向(图c、d);③探究液体压强与密度的关系时,控制金属盒的方向和深度不变,选择不同的液体(图c、e)
(3)实验前检查U形管压强计:
①检查U形管压强计的气密性:用手按压金属盒橡皮膜,观察U形管中液面高度差的变化,若变化明显则气密性良好,否则应拆下软管重新安装
②U形管内液面调平:不平的原因是软管中有过多气体,应拆下软管重新安装
(4)测量值小于计算值的原因:橡皮膜分担了压强(压力使橡皮膜发生了形变)
(5)(更换不同液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(6)压强计重的U型管不是连通器:有一端密封
实验结论
(1)同一液体中,深度越大,液体压强越大;
(2)同一深度,液体密度越大,液体压强越大;
(3)液体压强的大小跟方向无关。
3.液体压强的特点
在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
二、液体压强的大小
1.液体压强的大小
公式
,变形公式,
物理量与单位
(1)压强:用p表示,单位帕斯卡(Pa);
(2)液体的密度:用ρ表示,单位千克每立方米(kg/m3);
(3)重力常数:用g表示,单位牛顿每千克(N/kg);
(4)液体的深度:用h表示,单位米(m)
对液体压强的理解
(1)由公式可知,在g值不变的情况下,液体压强只与密度和深度有关,与液体的质量、体积、重力、容器的底面积、容器形状均无关。
(2)液体深度是指液体中某处到液体自由液面的竖直距离
(3)公式适用于静止、均一的液体,不适用于流动的液体
(4)粗细、密度均匀的圆柱体、长方体等规则物体对水平面的压强是求固体压强的一种特殊情况,而液体压强公式p=ρgh适用于计算任何静止、均一的液体产生的压强
2.液体对容器底的压力与液体自身重力的关系
容器的形状是多种多样的,但可以归纳为如图所示三种基本类型。在求液体对容器底部的压力或压强时,我们可以根据需要,灵活运用相应公式进行计算。
容器类型
容器底部受到液体压力的定性分析
容器底部受到液体压力的等量分析
由于液体受到重力,液体产生向下的力刚好全部作用在容器底。容器壁是竖直的,容器壁对液体水平方向的压力对容器底没有影响
F压=pS=ρghS=ρgV柱,即F压=G液(V柱指液柱的体积)
液体产生向下的力没有全部作用在容器底部,容器壁是向上倾斜的,承担了部分压力
F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱,F压=G柱<G液,即F压<G液,(V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力)
除液体产生向下的力全部作用在容器底部外,容器壁是向下倾斜的,容器壁对液体产生向下的压力,通过液体传递后,对容器底产生压力
F压=pS=ρghS=ρgV柱=G柱,F压=G柱>G液,即F压>G液,(V柱、G柱指以容器底面积大小形成的液柱的体积和重力)
三、连通器
1.连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
2.连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体部流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
3.连通器的应用
茶壶的壶身和壶嘴构成连通器,方便倒水
下水弯的U型“反水弯”是一个连通器,阻挡下水道的异味进入室内
锅炉水位计的玻璃管和锅炉构成连通器,可显示锅炉内的水位
水塔和自来水管构成连通器,将水送到千家万户
过路涵洞是一个连通器,使水从道路一侧流到另一侧
养殖场的自动加水器实质上也是一个连通器,可保持饮水槽内水位不变
船闸利用连通器原理实现船只通航
1.(2024·江苏常州·中考真题)如图所示,甲、乙两支完全相同的试管内分别装有质量相等的不同液体,甲试管倾斜、乙试管竖直,两试管内液面相平,甲试管内的液体密度为,液体对试管底部的压强为;乙试管内的液体密度为,液体对试管底部的压强为,则 , 。
【答案】 < <
【详解】[1][2]由图可知,甲容器中的液体体积要比乙容器大,因液体质量相同,由可知甲液体的密度比乙液体密度小,即
ρ甲<ρ乙
因为两试管中液面等高,由液体压强公式p=ρgh可知
p甲<p乙
考点三 气体的压强
一、大气压强
1.定义:大气对浸在它里面的物体的压强叫做大气压强,简称大气压。
2.产生原因:因为空气受重力作用并且具有流动性。
3.证明大气压存在的实验:马德堡半球实验。
4.沸点与压强:一切液体的沸点,都是随气压减小而降低(如在海拔高的山上煮饭,煮不熟);随气压增大而升高(如用高压锅煮饭快)。
5.体积与压强:质量一定的气体,温度不变时,气体的体积越小压强越大;气体体积越大压强越小。
6.应用:吸盘、自来水笔吸墨水、用吸管吸饮料、抽水机抽水、吸尘器、打针输液、真空压缩包装袋等。
7.最早测量大气压的实验是由意大利科学家托里拆利完成的。他测出的大气压的值,相当于76cm高的水银柱产生的压强,约等于1.0×105Pa.人们通常把这样大小的大气压叫作标准大气压。
二、流体压强与流速的关系
1.流体:物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
2.流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小。
3.飞机机翼的形状:如图所示,可以看到机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
4.升力产生的原因:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,对机翼上表面的压强较小;下方气流通过的路程较短,速度较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力()。
1.(2024·山东青岛·中考真题)下列实例中,能利用流体压强与流速的关系解释的是( )
A.拦河坝上窄下宽更加稳固 B.用活塞式抽水机抽水
C.飞机机翼上凸下平获得升力 D.船只利用船闸在上下游之间往返
【答案】C
【详解】A.根据可知,河水越深压强越大,拦河坝上窄下宽更加稳固,故A不符合题意;
B.活塞式抽水机抽水是利用了大气压强的原理,故B不符合题意;
C.在流体中,流速越大的位置压强越小,飞机机翼上凸下平,上面压强小,下面压强大,产生了压强差,从而获得升力,故C符合题意;
D.船只利用船闸在上下游之间往返是利用了连通器的原理,上端开口下端连通,故D不符合题意。
故选C。
考点四 浮力
一、浮力
1.定义:浸在液体或气体中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力。
2.方向:竖直向上。
3.施力物体和受力物体
施力物体:液体或气体;受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
4.称重法—测量浮力
(1)称重法测浮力的原理
如下图所示,用弹簧测力计分别测出物体在空气中的示数G物和物体浸入液体后弹簧测力计的示数,两者之差即为物体所受的浮力。
(2)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力;
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数;
③物体在液体中所受浮力。
注意:步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
二、阿基米德原理
1.探究浮力的大小跟哪些因素有关
实验目的
探究浮力的大小与哪些因素有关
提出猜想
猜想1:浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
猜想2:浮力的大小与液体的密度有关。
实验图
实验器材
弹簧测力计、物体(不吸水、密度比液体密度大)、细绳、烧杯、水、盐水
实验设计与分析
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积(图b、c);②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度(图c、d);③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关
拓展
(6)阿基米德原理的应用:①测固体密度:由如图a、c操作分别测出物体所受重力G和浸没在水中所受到的浮力F,固体密度;
②测液体密度:由如图a、c、e操作分别测得物体浸没在两种液体中所受到的浮力F水和F液,液体密度
实验结论
(1)液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大
(2)排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大
(3)浮力大小与物体浸没的深度无关
实验表明,浸在液体中的物体,所受浮力的大小与其排开液体的体积和液体的密度有关。
2.阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(2)公式:
(3)推导式:,其中指的是液体的密度,单位是kg/m3;指的是排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积;液体密度。
(5)阿基米德原理也适用于气体,此时。
1.浸在不是浸没
“浸在”有两层含义:物体浸没在液体中,;物体部分浸入液体中,。如图所示。
1.(2024·山东日照·中考真题)(多选)如图甲所示,将一底面积为的长方体木块用细线系在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水,直到木块的上表面与液面相平.木块底部受到水的压强p随容器中水的深度h的变化规律如图乙所示。下列说法正确的是(,)( )
A.木块的重力是24N B.木块的体积是
C.木块完全浸没后受到的浮力是40N D.木块的密度是
【答案】AC
【详解】A.由图像知,容器中水的深度在6cm时,木块刚好漂浮,细线对木块没有拉力,当容器中水的深度超过18cm时,细线对木块产生拉力且逐渐变大,所以在AB过程中细线对物体没有拉力;由图像知,容器中水的深度在6cm时,木块刚好漂浮,此时水对木块下表面的压强是600Pa,由压强公式得,木块下表面受到水的压力为
F=pS=600Pa×0.04m2=24N此时木块刚好漂浮,根据浮力产生的原因得
F浮=F=24N根据漂浮条件得,木块的重力
G=F浮=24N
故A正确;
C.由图像知,当容器中水的深度是22cm时,木块刚好浸没,木块下表面受到水的压强是1000Pa,由压强公式得,此时木块下表面受到水的压力为
F'=p'S=1000Pa×0.04m2=40N根据浮力产生的原因得
F'浮=F'=40N
故C正确;
B.由F浮=ρ水gV排可知,木块的体积为
故B错误;
D.由
G=mg=ρVg可得,木块的密度为
故D错误。
故选AC。
考点五 物体的浮沉
一、物体的浮沉条件
1.物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
实心体
处于动态(运动状态改变),受非平衡力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
2.对物体沉浮条件的理解
(1)当时,物体在液体中上浮。随着物体不断上升,物体将有一部分露出液面,物体所受的浮力也随着减小,一直减小到时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮的最终状态是漂浮。
(2)当时,物体在液体中下沉,直到容器底部对物体产生一定的支持力,这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态,下沉运动结束。由此可知,物体下沉的最终状态是沉底。
3.漂浮问题“五规律”
规律一:物体漂浮在液体中,所受的浮力等于它受的重力;
规律二:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
规律三:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律四:漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
规律五:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力。
二、浮力的应用
1.浮力的应用实例
应用
原理
特点
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
2.密度计
(1)用途:测量液体的密度。
(2)构造:密度计是一根上部标有刻度,形状特殊的玻璃管;管下部的玻璃泡内封装小铅丸或水银(如图所示),使密度计能够直立在液体中。
(3)原理:密度计在液体中呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
三、浮力的计算方法
方法
图示
公式
适用范围
称重法
已知物体的重力和物体浸在液体中弹簧测力计的示数
压力差法
已知物体上、下表面所受的压力
公式法
任何物体(在计算时要统一单位,清楚物体是浸没还是部分浸入)
平衡法
物体在液体中处于悬浮或漂浮时
1.悬浮和漂浮的比较
(1)相同点:都是静止的平衡状态,受力特点相同:。
(2)不同点:①悬浮是物体完全浸没在液体中,。对于实心物体:。
②漂浮是部分浸入液体中,,对于实心物体:。
1.(2024·青海西宁·中考真题)“福建舰”是我国完全自主设计建造的航空母舰,满载排水量为8万吨。在海上航行时,水下10m处海水对舰体的压强为 Pa;满载时“福建舰”受到的浮力为 N(海水密度ρ取,g取10N/kg);假如“福建舰”从密度大的海域驶入密度小的海域,浮力 (选填“增大”“不变”或“减小”)。
【答案】 不变
【详解】[1]水下10m处海水对舰体的压强为
[2]满载时“福建舰”受到的浮力为
[3]该舰从密度大的海域驶入密度小的海域后,仍然处于漂浮状态,自身的重力不变,由于物体漂浮时浮力等于自身的重力,所以受到的浮力不变。
题型一 压强
►考向01 探究影响压力作用效果的因素
1.(2024·黑龙江齐齐哈尔·中考真题)在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,实验小组利用小桌、砝码、海绵、沙子等器材在水平台面上进行探究。
(1)实验中压力的作用效果是通过海绵 来体现的, (选填“可以”或“不可以”)用木板代替海绵来完成实验;
(2)比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制 相同;改变压力的大小,可以得出结论: ;
(3)比较图2、图3所示实验的现象可以得出另一结论,下列实例中,可用此结论解释的是: ;
A.书包的背带做的很宽 B.严禁货车超载
(4)图3中桌面对海绵的压强为,小航将图3中的小桌、砝码平放在表面平整的沙子上,静止时如图4所示,桌面对沙子的压强为,则 (选填“<”、“=”或“>”);
(5)小彬选用质地均匀的长方体物块A代替小桌进行探究,如图5所示,将物块A沿竖直虚线方向切成大小不同的两部分。将左边部分移开后,发现剩余部分对海绵的压力作用效果没有发生变化,由此他得出结论:压力的作用效果和受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是: 。
【答案】 被压下的深浅 不可以 受力面积 受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 A = 没有控制压力的大小相同
【详解】(1)[1][2]根据转换法,图中压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来体现的,由于木板的形变不明显,所以不可以用木板代替海绵来完成实验。
(2)[3][4]比较图1、图2所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,这样做的目的是为了控制受力面积大小不变,压力的大小不同,由于海绵的凹陷程度不同,且压力越大海绵的凹陷程度越大,故可得结论:当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越显著。
(3)[5]分析比较图2、图3的实验现象知道,两图的压力大小不变,受力面积的大小不同,海绵的凹陷程度不同,且受力面积越小海绵的凹陷程度越大,故可得结论:当压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越显著。
A.书包的背带做得又宽又大,这是通过增大受力面积来减少压力的作用效果,故符合题意;
B.交通管理部门规定,严禁货车超载,通过减小压力来减小压强,故不符合题意。
故选A。
(4)[6]压强大小跟压力大小和受力面积大小有关,图3和图4两图压力相同,受力面积相同,由 知道,压强相同,即
(5)[7]为了探究压力的作用效果与受力面积的关系,应保持压力相等,改变受力面积,观察泡沫的凹陷程度;小明同学在探究“压力的作用效果与受力面积的关系”时,将物块沿竖直方向切成大小不同的两块,这样两块对泡沫的压力不同,小明可以改变物块A的放置方向,从而改变物块对底面压力的受力面积,同时保持了压力不变,可用于探究“压力的作用效果与受力面积的关系”。
2.(23-24八年级下·云南曲靖·期中)小红利用小桌、海绵、钩码等器材探究“影响压力作用效果的因素”实验,如图所示:
(1)实验中,她是通过观察海绵的 来比较压力作用效果的;
(2)比较 两图,可初步得到:受力面积相同时,压力越 ,压力作用效果越明显;
(3)通过实验小红发现坦克设计成履带的原因可用 两图实验所得结论解释;
(4)仅将丙图的海绵换成丁图的木板,则小桌对木板和海绵的压强 (选填“相等”或“不等”);
(5)为了使实验现象更加明显,可选择质量较大的砝码或更柔软的 进行实验;
(6)质量分布均匀的同一长方体用以下三种不同的方法切去一半(图戊),分别留下序号为①②③的三个半块保持原有位置静止。三个半块对桌面的压力(选填“相等”或“不等”),对桌面的压强最大的是 (选填“①”“②”或“③”)。
【答案】(1)凹陷程度
(2) 甲、乙 大
(3)乙、丙
(4)相等
(5)海绵
(6) 相等 ③
【详解】(1)实验中运用转换法,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。
(2)[1][2]要探究压力的作用效果与压力之间的关系,需要控制受力面积相同,因此选择甲、乙两实验,且受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显。
(3)坦克设计成履带是当压力一定时,通过增大受力面积来减小压力的作用效果,因此探究实验需要控制压力相同,受力面积不同,可选择乙、丙两图进行实验的结论。
(4)仅将丙图的海绵换成丁图的木板,由于压力和受力面积不变,则压强不变,即小桌对木板和海绵的压强相等。
(5)为了使实验现象更加明显,即使海绵额凹陷程度越大,可选择质量较大的砝码或更柔软的海绵进行实验。
(6)用以下三种不同的方法切去一半,则①②③的三个半块对水平面的压力大小相等,③方式中的受力面积最小,则压强最大。
►考向02 压力、压强计算
(1)叠加体压强的计算:1)单独的长方体放在水平面上,对地面的压强可用p=ρgh计算;2)叠加后对地面的压力都等于二者重力之和,用比较计算。
(2)压力、压强的比较:1)比较固体压力、压强时,一般先比较压力的大小,再结合受力面积比较压强的大小;2)对于密度均匀的水平面上的柱状物体,也可以用公式p=ρgh比较压强,再利用F=pS比较压力。
(3)压强、质量与密度综合:1)对于密度均匀的柱状物体,放立在水平面上时,对地面的压强可以用公式p=ρgh计算;2)由压强相等受力面积不等,根据公式F=pS判断压力的大小,从而比较重力的大小和质量的大小。
(4)压力、压强与图像的结合:1)首先找出图像所表示的含义;2)观察图像特点,找出关键信息;3)根据找出的特点,利用所学知识和公式进行计算。
3.(2024·山东青岛·中考真题)黄海海平面是中国高程系统唯一基准面,在青岛的黄海海滨矗立着一座“中华人民共和国水准零点”雕塑,标志着“高度从这里开始”,这座雕塑高6m,质量约为10t,它的四个支脚处在同一水平面上,每个支脚与地面的接触面积约为250cm2,它对地面的压强大约是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】雕塑的重力为
雕塑对地面的压力等于其自身的重力,则雕塑对地面的压强为
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.(2024·江苏淮安·中考真题)无人机在许多领域发挥着重要的作用。如图所示为某型号无人机,整机质量为,静止时两起落架与地面的总接触面积为。(g取)
(1)画出无人机所受重力的示意图(O点为重心);
(2)求无人机空载时受到的重力大小;
(3)求无人机空载且静止在水平地面时,对地面产生的压强。
【答案】(1)
(2)60N
(3)
【详解】(1)重力的方向竖直向下,作用在重心处,作图如下:
(2)无人机空载时受到的重力大小为
(3)无人机空载且静止在水平地面时,对地面产生的压强为
►考向03 增大和减小的方法
5.(2024·江苏宿迁·中考真题)如图所示,是修筑公路的压路机,下列措施为了增大压强的是( )
A.碾子质量很大 B.轮胎很宽
C.用橡胶制作轮胎 D.向转轴加润滑油
【答案】A
【详解】A.碾子质量很大,对路面压力较大,在受力面积一定时,可以增大对路面的压强,故A符合题意;
B.轮胎很宽,增大了受力面积,在压力一定时可以减小压强,故B不符合题意;
C.用橡胶制作轮胎,这是利用橡胶弹性好、耐磨的特性,故C不符合题意;
D.向转轴加润滑油可以减小摩擦,故D不符合题意。
故选A。
6.(2024·青海·中考真题)在火箭与导弹领域,手工制造固体燃料依然十分重要,火药雕刻技术也直接决定了一个国家武器装备的国防实力。首先它对精度的要求极高,又因为固体燃料极其敏感,静电、不合理的摩擦,甚至刀具触碰到金属壳等都能导致其燃爆。以徐立平为代表的“大国工匠”以精湛的火药雕刻技术让一件件大国重器华丽绽放。如图所示,雕刻火药时刀刃磨得锋利是为了( )
A.减小压强 B.减小压力
C.增大压强 D.增大压力
【答案】C
【详解】雕刻火药时刀刃磨得锋利是为了通过减小受力面积来增大压强,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
题型二 液体的压强
►考向01 探究液体压强的特点
7.(2024·海南·中考真题)小海发现,他站在齐胸深的水中时感觉胸口有压迫感,爱动脑筋的他产生了疑问:液体压强究竟与哪些因素有关呢?他猜想:液体的压强与液体的多少有关。为验证猜想,他用U形管压强计进行探究。
(1)用U形管压强计研究液体的压强,原因是金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差 (选填“越大”“不变”或“越小”);
(2)根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,液体的压强与液体的多少 (选填“有关”或“无关”);
(3)请你猜想,液体的压强可能与 (只写一种因素即可)有关。为了验证你的猜想,你将选择图中的 和 进行探究(选填图中对应的序号)。通过观察实验,你得出的结论是 。
【答案】(1)越大
(2)无关
(3) 液体的密度 ④ ⑤ 液体深度相同时,液体密度越大,液体的压强越大
【详解】(1)液体内部压强大小通过U形管两侧液面高度差的大小来反映,金属盒上的薄膜受到的外力作用越大U形管两侧液面的高度差越大。
(2)根据图①和②实验现象可知,在深度相同时,U形管两侧液面高度差相等,所以可知,液体的压强与液体的多少无关。
(3)[1][2][3]液体的压强可能与液体的密度有关系,为了验证这个猜想,应该保证压强计在液体中的深度相同,且液体的密度不同,所以选择图中的④和⑤进行探究,通过观察实验④⑤压强计两侧液面高度差,可以得出的结论是:液体深度相同时,液体密度越大,液体的压强越大。
8.(2024·江苏南通·中考真题)利用压强计探究液体内部压强与液体密度的关系。
(1)U形管两边液面的 能显示压强大小;使用前用手指轻按金属盒的橡皮膜,若U形管中液面不发生变化,说明 ;
(2)将金属盒分别放入水和盐水中,如图,金属盒的橡皮膜受到的压强分别是和,则 ,据此不能得出液体压强与液体密度的关系,原因是 。
【答案】(1) 高度差 装置漏气
(2) 小于 没有控制金属盒的橡皮膜位于水和盐水中的深度相同
【详解】(1)[1]根据转换法的思想,液体压强计是利用U形管两侧液面高度差来显示压强大小的,液面高度差越大,说明液体压强越大。
[2]若手指轻按压强计上金属盒的橡皮膜,观察到U形管中液面不发生变化,说明该装置漏气,使软管中的气体和大气相通,等于大气压强,橡皮膜受到压强时,软管内的气体压强不会发生变化,U形管中的液面就不会出现高度差。
(2)[1]将金属盒分别放入水和盐水中,由图可知,金属盒位于盐水中时,U形管两侧液面高度差更大,故金属盒的橡皮膜在盐水中受到的压强更大,即。
[2]将金属盒分别放入水和盐水中,没有说明金属盒的橡皮膜位于水和盐水中的深度相同,即没有控制金属盒的橡皮膜位于水和盐水中的深度相同,故不能得出液体压强与液体密度的关系。
►考向02 液体压强的计算
压力、压强的分析与计算顺序:解答关于压强的综合题时一定要注意分析、计算的是固体压强还是液体压强。
(1)固体(先压力后压强):一、分析、计算压力;二、由分析计算压强。
(2)液体(先压强后压力):一、根据液体压强公式p=ρgh分析、计算液体的压强;二、根据F=pS分析、计算压力。
★易错警示
液体压力与压强的计算:对应形状不规则的容器,里面装的液体对容器底的压力F一般不等于液体的重力G液
9.(2024·山东济宁·中考真题)2024年4月26日,神舟十八号载人飞船采用自主快速交会对接模式,对接于中国空间站天和核心舱径向对接口,形成三船三舱组合体。成功对接后,以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船是 的;2020年11月10日,全海深载人潜水器“奋斗者”号在深潜试验中最大下潜深度达到10909m,创造了中国载人深潜新的历史。此次深潜试验中“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为 。(取,)
【答案】 静止
【详解】[1]以天和核心舱为参照物,神舟十八号载人飞船的位置不变,是静止的。
[2]“奋斗者”号在最大下潜深度处承受海水的压强为
10.(2024·广东广州·中考真题)某居民楼水塔液面与各楼层水龙头的竖直距离如图所示,若ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,水龙头关闭时,c处所受水的压强为( )
A. B. C. D.
【答案】D
【详解】由题图可知,水龙头关闭时,c处水的深度为
所以c处水龙头所受水的压强为
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
►考向03 连通器
11.(2024·山东济南·中考真题)济南护城河有东、西两个船闸、游船进入船闸的闸室后,能随着水面的变化在上下游之间通行,船闸利用了 原理。炎热的夏天,大明湖公园内明显感觉比其他地方凉爽,主要是因为水的 比砂石和泥土大。
【答案】 连通器 比热容
【详解】[1]由于船闸的闸室和上、下游的底部相连通,上端开口,所以船闸和上、下游组成了连通器,故船闸利用了连通器的原理。
[2]因为水的比热容大于砂石和泥土的比热容,相同质量的水和沙石吸收相同的热量时,水升高的温度低,所以炎热的夏季,大明湖公园内明显比其他地方凉爽很多。
12.(2024·黑龙江哈尔滨·中考真题)如图所示的容器是 器。塞子拔出后各液面高低不同,以下现象中与其原理相同的是 (选填序号:①热气球在空中漂浮 ②C919大客机在空中飞行 ③中国空间站绕地球飞行)。
【答案】 连通 ②
【详解】[1]图中容器底部连通,上端开口,是连通器。
[2]塞子拔出后,粗管处液柱高细管处液柱低,是因为流速大的位置压强小。
①热气球在空中漂浮,冲入密度小于空气的气体,浮力等于重力,故①不符合题意;
②C919大客机在空中飞行,是利用气体流速大,压强小的原理获得升力,故②符合题意;
③中国空间站绕地球飞行,受到地球引力,故③不符合题意。
题型三 气体的压强
►考向01 大气压强的应用
13.(2024·内蒙古通辽·中考真题)如图甲,小明将圆形厚壁玻璃瓶装满带颜色的水,用插有细玻璃管的橡皮塞塞紧瓶口,双手戴着隔热手套用力挤压玻璃瓶,观察到细管中水面升高,这一现象说明力可以 ,把瓶中水倒出一部分,然后向细管内吹入少量气体,细管内水柱如图乙所示。将该装置从一楼拿到十楼,会发现细管内水面 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
【答案】 改变物体的形状 上升
【详解】[1]双手戴着隔热手套用力挤压玻璃瓶,玻璃管内水柱高度升高,说明玻璃瓶的形状发生了改变,故说明力可以改变物体的形状。
[2]将该装置从一楼拿到十楼,玻璃瓶内部的气压大小是不变的,由于大气压强随高度的增加而逐渐减小,所以玻璃瓶外部的大气压强变小,玻璃管内水柱在玻璃瓶内部的气压作用下上升。
14.(2024·宁夏·中考真题)拔火罐具有促进血液循环、缓解肌肉疼痛等功效。如图所示,拔火罐时,用火加热玻璃罐内部后迅速扣在皮肤上,玻璃罐在 的作用下“吸”在皮肤上。请列举一个生产生活中应用该原理的实例: 。
【答案】 大气压强 吸管吸饮料
【详解】[1]用火把拔火罐内里加热之后,拔火罐里边的空气排出去一部分,拔火罐内的气压减小,小于拔火罐外边的大气压,在大气压强的作用下,拔火罐紧紧吸住患者的皮肤,不会掉下来。
[2]利用吸管来喝饮料时,我们用力吸吸管,使吸管内的气压减小,小于外界大气压,则大气压就将饮料压入吸管中,进入我们的口中,这与拔火罐的原理是相同的,都是利用了大气压的作用。
►考向02 大气压强的测量
15.(2024·云南·模拟预测)如图为利用实验测量大气压值,若当地气压为一标准大气压,则图中h0= mm。实验过程中,若玻璃管的底部突然开了一个小孔,则管内水银柱的液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
【答案】 760 下降
【详解】[1]当地气压为一标准大气压,一个标准大气压等于760mm高的水银柱产生的压强,故此时玻璃管内水银柱高度h0=760mm。
[2]若玻璃管的底部突然开了一个小孔,管内的水银与外界的大气相通,此时,管内气压等于外界大气压,管内外水银液面将相平,故管内水银柱的液面将下降。
16.(23-24八年级下·福建泉州·期中)小庄学习大气压的知识后,想到如下图所示方法,用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材粗略测出大气压值。主要操作步骤如下:
(1)实验时,先让注射器吸入少量水,然后将活塞推入注射器底端,当注射器的小针管充满水后,再用橡皮帽封住注射器的小针管小孔。这步操作目的是 ;
(2)水平向右慢慢地拉动注射器针筒,当针筒刚开始滑动时,记录弹簧测力计的示数。此时活塞在水平方向主要受到 的拉力和 的压力;
(3)利用注射器的容积和刻度尺测出活塞的面积;
(4)数据处理:①实验中大气对活塞产生的压力是 N;
②根据测量的数据,计算出大气压强 Pa;
③测出大气压的值比当时的实际气压大的主要原因是 。
【答案】 排出注射器内气体 弹簧测力计 大气 12 活塞与注射器壁有摩擦
【详解】(1)[1]实验中为了排尽注射器内的空气,并防止进气,让注射器吸入少量水,然后将活塞推入注射器底端,当注射器的小针管充满水后,再用橡皮帽封住注射器的小针管小孔。
(2)[2][3]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弹簧测力计拉力大小相等。
(4)[1]弹簧测力计的示数到F=12N时,注射器中的活塞刚开始滑动时,活塞受到的拉力和大气压对活塞的压力是一对平衡力,因此大气压对活塞的压力为12N。
[2]此时的大气压强
[3]注射器内的空气没有排尽和拉动活塞时活塞和筒壁间有摩擦都会影响拉力的大小,会使测出大气压的值比当时的实际气压大。
►考向03 流体压强与流速的关系
17.(2024·陕西·中考真题)风洞是一种检测飞行器性能的设施。如图,将飞行器固定在风洞中,通过人工产生并控制气流,模拟飞行器飞行时周围气体的流动。检测时,飞行器相对气流是 的,其上方气体流速大,压强 ,从而获得向上的升力。
【答案】 运动 小
【详解】[1][2]检测时,以气流为参照物,飞行器相对气流的位置发生了变化,飞行器相对于气流是运动的;其上方气体流速大,压强小,下方气体流速小,压强大,从而形成向上的压强差和压力差,获得了向上的升力。
18.(2024·山东泰安·中考真题)如图所示,在两张纸中间向下吹气,纸会相互靠拢。这个现象说明:在气体中,流速越大的位置压强越 (选填“大”或“小”)。
【答案】小
【详解】由于流速越大的地方压强越小,所以当向两张纸中间吹气时,中间的空气流速快,压强小,而外侧的空气流速慢,压强大,在此压强差的作用下,纸会相互靠拢。
题型四 浮力
►考向01 浮力概念的理解
浮力是液体对物体向上和向下的压力差,如果物体下表面与液体不接触,没有受到向上的压力,则物体不受浮力。浮力的方向总是竖直向上的,与重力方向相反。
19.(2024·四川乐山·中考真题)如图所示,鸡蛋悬浮于浓盐水中处于静止状态,请画出鸡蛋的受力示意图。(重心O点已标出)
【答案】
【详解】鸡蛋所受浮力的方向是竖直向上的,从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力,并标出F浮;物体的重力G与浮力大小相等,方向相反,作用点都在重心,同理做出重力的示意图,如下图所示
20.(2024·四川遂宁·中考真题)如图所示,乒乓球漂浮在水面,请在O点画出乒乓球受到的重力G和浮力。
【答案】
【详解】乒乓球漂浮在水面上,受到的浮力等于重力,重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,作用点都画在O点,故作图如下:
►考向02 探究影响浮力大小的因素
21.(2024·西藏·中考真题)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,操作步骤如图所示。
(1)操作乙中,物体受到的浮力为 N;
(2)分析比较操作甲、乙、丙可得出的初步结论是:当液体的密度相同时, 越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大;
(3)已知水的密度是,实验所用物体的密度为 ;(g取10N/kg)
(4)根据图中给出的信息,你还可以分析得出什么结论?(写出一条即可)
【答案】(1)0.2
(2)物体排开液体的体积越大
(3)8×103
(4)当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大
【详解】(1)由甲可知,物体的重力为4N,由乙可知,物体在浸在水中时弹簧测力计对物体的拉力为3.8N,根据称重法可知,物体受到的浮力为
(2)比较操作甲、乙、丙可知,物体浸在液体中的体积越大,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大,可初步得出结论:当液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。
(3)由丁可知,物体浸没在水中时弹簧测力计对物体的拉力为3.5N,根据称重法可知,物体在水中受到的浮力为
由阿基米德原理可知,物体的体积为
实验所用物体的密度为
(4)通过分析比较操作甲、丙、戊可知,当物体排开液体的体积相同时,物体液体的密度越大,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大,因此可初步得出结论:当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。
22.(2024·内蒙古·中考真题)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,使用的器材有弹簧测力计、带盖的玻璃瓶(瓶盖的质量、体积和形变忽略不计)、柱形容器等,操作过程如下:
(1)在容器中装入适量的水,将玻璃瓶装满水后悬挂在弹簧测力计下,并浸入水中,如图甲所示,容器中水面上升h,弹簧测力计示数为F;
(2)如图乙所示,将玻璃瓶浸没水中,容器中水面又上升h,弹簧测力计示数为0.7F,由此可知浮力的大小与 有关。继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,说明物体所受浮力的大小与 无关,此过程中瓶底所受的压强大小变化情况是 ;
(3)为探究浮力大小与物重是否有关,将玻璃瓶中的一部分水倒出,再将玻璃瓶浸没到容器的水中,如图丙所示,弹簧测力计示数为0.5F。经过测量,图乙、丙操作中玻璃瓶所受浮力均为 F,说明浮力的大小与物重无关。
【答案】 物体排开液体的体积 深度 变大 0.6
【详解】(2)[1]图甲中玻璃瓶装满水后部分浸没水中,容器A中水面上升h1,弹簧测力计示数为F;图乙知玻璃瓶装满水后全部浸没水中,容器A中水面又上升h1,弹簧测力计示数为0.7F,说明排开水的体积变大,弹簧测力计的示数减小,由
F浮=G-F示
可知浮力变大,即浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
[2][3]物体浸没后继续增大玻璃瓶浸没的深度,弹簧测力计示数不变,由
F浮=G-F示
可知浮力不变,说明物体所受浮力的大小与浸没的深度无关。此过程中瓶底的深度增加,由p=ρgh知,瓶底所受水的压强大小变大。
(3)[4]图甲中玻璃瓶装满水后部分浸没水中,容器A中水面上升h1,弹簧测力计示数为F;图乙知玻璃瓶装满水后全部浸没水中,容器A中水面又上升h1,说明
根据F浮=ρ液gV排知,在液体密度一定时
又因为
且
则
故
所以,即
由图乙、图丙可知,水面深度相同,玻璃瓶排开水的体积相同,所以图乙、丙操作中玻璃瓶所受浮力均为0.6F,说明浮力的大小与物重无关。
►考向03 阿基米德原理的应用
(1)根据阿基米德原理计算浮力:①先计算物体排开液体的体积,再根据阿基米德原理公式计算浮力。②若已知排开液体的质量,利用计算浮力。
(2)利用阿基米德原理可以计算液体的密度和物体的密度:
①计算液体的密度:
②计算浸没在液体中物体的密度:先根据其他方法求浮力,再求出物体的体积,最后利用计算物体的密度。
(3)用比例法求解液体的密度:由可知,金属块在两种液体中都浸没时,即相同时,与成正比,即:,,。
23.(2024·山东德州·中考真题)小强用如图所示的实验装置验证阿基米德原理,通过调节升降台让金属块浸入盛满水的溢水杯中(金属块始终未与容器底接触),溢出的水会流入右侧空桶中,下列说法正确的是( )
A.金属块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压力越大
B.金属块浸没在水中的深度越深,弹簧测力计A的示数越小
C.金属块从接触水面至浸入水中某一位置,弹簧测力计A和B的变化量∆FA=∆FB
D.若实验前溢水杯中未装满水,对实验结果没有影响
【答案】C
【详解】A.金属块浸入水中的深度增大时,溢水杯中水的深度不变,根据p=ρgh可知,水对溢水杯底部的压强不变,根据F=pS可知,水对溢水杯底部的压力不变,故A错误;
B.金属块浸没在水中的深度变化时,排开水的体积不变,根据F浮=ρgV排可知,受到的浮力不变,根据
F拉=G金-F浮
知,金属块受到的拉力不变,弹簧测力计A的示数不变,故B错误;
C.由图可知,弹簧测力计A的示数
FA=G-F浮
弹簧测力计B的示数
FB=G桶+G排
则∆FA=∆F浮,∆FB=∆G排,根据阿基米德原理可知,∆F浮=∆G排,则∆FA=∆FB,故C正确;
D.若实验前溢水杯中未装满水,则测得的F浮不变、G排偏小,对实验结果有影响,故D错误。
故选C。
24.(2024·陕西·中考真题)如图所示,将一个重为2.7N的实心金属块挂在弹簧测力计下端,使之浸没在水中,当测力计指针静止时,示数为1.7N。(g取,水的密度为)
(1)金属块浸没在水中时,所受浮力是多少?
(2)金属块的体积是多少?
【答案】(1)1.0N
(2)
【详解】(1)金属块浸没在水中时,所受浮力是
(2)由得金属块的体积是
►考向04 压强与浮力综合、浮力图像
(1)压强和浮力综合:
1)物块浸没在水中时V排=V物,利用F浮=ρ液gV排计算物块受到的浮力;
2)利用p=ρgh计算水对容器底的压强。
(2)浮力和图像的综合
1)首先根据图像找出两个临界状态,即刚接触水面时和刚浸没时这两种情况,并正确选择计算公式;
2)“浸没”的含义条件是V排=V。结合F浮=ρ液gV排和F浮=G-F´可以求得物体或液体的密度。
25.(2024·山东淄博·中考真题)如图甲所示,水平放置的长方体容器中水深16cm,用细线将沉在容器底的圆柱体物块竖直向上匀速提升。从物块刚刚离开容器底到拉出水面的过程中,拉力F与物块下表面到容器底的距离h的关系如图乙所示(细线的质量、体积及物块带走的水均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块取出后,水对容器底的压强;
(3)容器中水的质量。
【答案】(1)5N;
(2)1500Pa;
(3)7.5kg
【详解】(1)由图乙可知,当h>15cm时,物块完全离开水面,物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力,处于二力平衡状态,则物块的重力
当h<9cm时,物块完全浸没在水中,此时拉力F=8N,物块受到的竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的浮力,处于三力平衡状态,即
因此物块浸没在水中时受到的浮力
(2)由图乙可知,当h=15cm时,物块下表面刚好离开水面,则物块取出后,容器中水的深度
水对容器底的压强
(3)根据可得,物块浸没时排开水的体积
物块浸没时与物块取出后相比,水面下降的高度
容器的底面积
容器中水的体积
根据可得,容器中水的质量
26.(2024·四川广元·中考真题)如图甲,一个底面积为的薄壁圆柱形容器中盛有深度为40cm的水。电动机吊着一个底面积为的圆柱形金属块,从金属块底面距水面20cm高处开始竖直下降,然后进入水中,最后静止在容器底部,金属块运动过程中始终做匀速直线运动,水未溢出。整个过程中,电动机对金属块拉力的功率P与金属块运动时间t的关系如图乙。g取10N/kg,水的密度为,金属块下降过程中受到的阻力和绳子自重不计。求:
(1)金属块下降的速度大小;
(2)金属块浸没在水中时,受到的浮力大小;
(3)金属块静止在容器底部时,上表面受到水的压力大小。
【答案】(1)0.2m/s;(2)5N;(3)17.5N
【详解】解:(1)由乙图可知,金属块从开始下降,到下表面接触水面所用时间为1s,路程为20cm=0.2m,则金属块下降的速度
(2)金属块从开始下降,到下表面接触水面,电动机对金属块的拉力等于金属块重力,则金属块重力
由乙图可知,金属块浸没在水中时,电动机功率为5W,对金属块拉力
金属块浸没在水中时,受到的浮力
(3)金属块浸没在水中时,物体体积等于排开水的体积
水面上升高度
金属块高度
上表面到水面的距离
上表面受到水的压强
上表面受到水的压力
答:(1)金属块下降的速度为0.2m/s;
(2)金属块浸没在水中时,受到的浮力为5N;
(3)上表面受到水的压力为17.5N。
题型五 物体的浮与沉
►考向01 物体沉浮条件及应用
(1)物体沉浮条件
1)比较浮力与重力:F浮>G物,物体上浮至漂浮;F浮=G物,物体不上浮也不下沉;F浮<G物,物体会下沉;
2)比较密度:ρ液=ρ物,物体会悬浮;ρ液<ρ物,物体会下沉;ρ液>ρ物,物体会上浮至漂浮。
(2)利用物体沉浮条件判断物体的沉浮状态
等效密度:判断物体在液体中上浮还是下沉,主要考虑物体的密度和物体浸入的液体的密度的关系。当物体是空心的或者是几个物体组合体时,需要计算出空心物体或组合体的“等效密度”,然后用“等效密度”去和液体的密度进行比较。
(3)利用物体沉浮条件解释生活中的现象
根据物体沉浮条件分析现象的步骤:1)物体排开液体的体积如何变化,或液体的密度如何变化;2)确定浮力如何变化;与重力的大小关系。
27.(2024·四川巴中·中考真题)一个体积为100cm3、质量为90g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )
A.漂浮 0.9N B.漂浮 1N C.沉底 0.9N D.沉底 1N
【答案】A
【详解】当小球完全浸没后受到的浮力为
小球的重力为
由于可知,小球会加速上浮,最终漂浮,浮力等于重力为0.9N,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
28.(2024·四川内江·中考真题)“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的变化是(ρ海水>ρ水,忽略驱逐舰自重的变化)( )
A.浮力变大 B.浮力不变
C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
【答案】B
【详解】AB.当驱逐舰从海洋驶入长江时,仍然处于漂浮状态,所以,浮力仍然等于重力,故浮力不变,故A不符合题意,B符合题意;
CD.由于
ρ海水>ρ水
液体密度变小,所以排开水的体积增大,即舰船的吃水深度变大,故CD不符合题意。
故选B。
►考向02 利用物体沉浮条件进行综合计算
29.(2024·黑龙江绥化·中考真题)如图,一长方体物块漂浮在水面上时,物块露出水面的体积是总体积的,当它漂浮在另一液面上时,浸入液体的体积是总体积的。水和液体对物块下表面的压强分别为和,则 (选填“>”“=”或“<”)。杯中液体的密度是 。(物块质量分布均匀,且不吸水和另一液体)
【答案】 =
【详解】[1]物块漂浮在水和液体中,则物块在水和液体中受到的浮力等于自身的重力,而浮力是物体上下表面受到液体对它的压力差,漂浮时,上表面的压力为0,则物块下表面受到的压力相等,据知,水和液体对物块下表面的压强相等,即p1=p2。
[2]物块漂浮在水面时,排开水的体积
受到的浮力
物块漂浮在液体中时,排开液体的体积
物块受到的浮力
则有
解得杯中液体的密度
30.(2024·福建·中考真题)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A.甲图中,水对杯底的压力为 B.乙图中,草莓的质量为
C.丙图中,草莓排开水的体积为 D.丙图中,细针对草莓的压力为
【答案】C
【详解】A.甲图中,水的重力为
由于杯子不是柱体,所以水对杯底的压力小于水的重力,即
故A错误;
B.乙图中,草莓漂浮,受到的浮力等于草莓的重力,即,根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力等于排开水的重力,即
所以草莓的质量为
故B错误;
C.根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力
草莓浸没时排开水的体积
故C正确;
D.丙图中,草莓受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向下的细针的压力,根据力的平衡条件可知,细针对草莓的压力
故D错误。
故选C。
31.(2024·四川达州·中考真题)如图所示,水平桌面上两相同电子秤,上面分别放有相同的圆柱形容器,容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中静止时,A球沉底、B球漂浮,此时液体深度,液体对容器底部压强相等。下列说法正确的是( )
A.液体密度
B.两小球受到的浮力
C.两电子秤示数相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大
【答案】D
【详解】A.放入小球后,液体深度,液体对容器底部压强相等,根据可知,液体密度,故A错误;
B.由图可知,A球在甲液体中沉底,B球漂浮在乙液体上,故,且液体密度,根据可知,两小球受到的浮力,故B错误;
C.甲中杯底受到的压力有液体甲对杯底的压力和A球对杯底的压力,可表示为
乙中杯底受到的压力只有液体乙对杯底的压力,可表示为
由于液体对容器底部压强相等,故,则左容器中内液体和A球的总重力大于乙容器内液体和B球的总重力,容器的重力相等,则,根据可知,,故左电子秤的示数更大,故C错误;
D.A球在甲液体中沉底,则,B球漂浮在乙液体上,则,由A分析可知,液体密度,故,根据可知,A、B两个小球体积的,则,故将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大,故D正确。
故选D。
基础巩固
1.(2024·山东威海·中考真题)如图是用羊皮制作的锅,锅中水沸腾时水的温度始终在90℃左右,此地大气压强 标准大气压(选填“低于”“等于”“高于”);羊皮锅不会因温度过高而损坏是因为 。
【答案】 低于 见解析
【详解】[1]气压低,水的沸点低,1标准大气压下水的沸点是100℃,锅中水沸腾时水的温度始终在90℃左右,说明此地大气压强低于标准大气压。
[2]当水沸腾后,虽然不断吸热,但温度保持不变,羊皮锅不会因温度过高而损坏。
2.(2024·山东泰安·中考真题)一辆重为的坦克静止在水平地面上,已知履带着地总面积为,它对地面的压强是 。
【答案】
【详解】坦克静止在水平地面上时对地面的压力
F=G=4×105N
对地面的压强
3.(2024·辽宁·中考真题)如图(a),向一个空矿泉水瓶中倒入温水,晃动几下后将水倒出,迅速拧紧瓶盖,过一会儿发现水瓶扁了,这是由于 的作用;如图(b),剪掉瓶底并拧去瓶盖,打开吹风机,纸条“主动”钻进瓶口,这是由于空气中流速大的位置压强 。
【答案】 大气压 小
【详解】[1]向空矿泉水瓶中倒入温水,晃动几下后将水倒出,迅速拧紧瓶盖,过一会儿倒出热水的矿泉水瓶内气体温度降低,由于热胀冷缩,使得瓶内压强小于外界大气压强,在大气压强的作用下,矿泉水瓶被压扁了,因此该现象证明了大气压强的存在。
[2]在气体中,流速大的位置压强小。所以打开吹风机,纸条“主动”钻进瓶口,这是由于空气中流速大的位置压强小的原因造成的。
4.(2024·甘肃兰州·中考真题)小雅将两个完全相同的橡胶吸盘对接后用力挤压,排出里边的空气,用力很难将它们拉开,说明吸盘外部大气压强 (选填“大于”或“小于”)吸盘内部气压,小雅想要将两吸盘分开,请你为小雅提供一条可行的建议: 。
【答案】 大于 在吸盘上扎一个小孔
【详解】[1]将两个吸盘对接,用力挤压出空气后难以将其分开,说明吸盘内部气体压强小于大气压强,在内外压力差的作用下,很难拉开。
[2]若在吸盘上扎一个小孔,气体进入,吸盘内部气体压强会变大,吸盘内外气体压强差变小,压力差变小,可以轻松将两吸盘分开。
5.(2024·贵州·中考真题)如图所示,安装在雪龙2号极地考察船船头底部的破冰艏(shǒu)是我国南极科考时的破冰利器,它犹如一把利刃,能 (选填“增大”或“减小”)对冰层的压强实现破冰。
【答案】增大
【详解】由题意知,破冰艏(shǒu)是我国南极科考时的破冰利器,它犹如一把利刃,因此是通过减小受力面积来增大对冰层的压强实现破冰。
6.(2024·重庆·中考真题)历史上著名的马德堡半球实验证明了 的存在,实验中两个半球被拉开时爆发出了巨大的响声,响声是由半球及空气 产生的。
【答案】 大气压 振动
【详解】[1]历史上,在德国的马德堡市广场上做过一个著名的实验,将两铜制的半球合在一起,抽出里面的空气,用两支马队向相反方向拉,半球未被拉开,从而证实了大气压的存在,这就是著名的马德堡半球实验。
[2]声是由物体的振动产生的,当两个半球被拉开时爆发出了巨大的响声,这是由半球及空气振动产生的。
7.(2024·山东东营·中考真题)如图所示,下列四个实例中,能利用流体压强和流速关系的知识解释的是( )
A.甲图:拦河大坝设计成下宽上窄的形状
B.乙图:火车道路的铁轨下面铺放路枕
C.丙图:用吸管吸饮料时,饮料顺着吸管流进嘴里
D.丁图:候车的乘客应站在安全线以外,否则可能会被“吸”向行驶的列车
【答案】D
【详解】A.拦河大坝设计成下宽上窄的形状,是因为液体压强随深度的增加而增大,故A不符合题意;
B.火车道路的铁轨下面铺放路枕,是通过增大受力面积来减小压强,故B不符合题意;
C.用吸管吸饮料时,饮料在大气压强的作用下顺着吸管流进嘴里,故C不符合题意;
D.行驶的列车快速驶过时,列车与候车的乘客之间的空气流速变大、压强变小,因而乘客会受到指向列车的压力差,可能会被“吸”向行驶的列车,所以候车的乘客应站在安全线以外,故D符合题意。
故选D。
8.(2024·广东广州·中考真题)潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处( )
A.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变 D.排开液体重力变大
【答案】A
【详解】AB.潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,排开水的体积不变,根据可知,潜水艇受到的浮力变小,因此与a处相比,潜水艇在b处受到浮力大小变小,故A符合题意,B不符合题意;
CD.根据阿基米德原理可知,物体浸在液体中受到的浮力等于其排开的液体受到的重力,由于潜水艇受到的浮力变小,所以潜水艇排开液体的重力变小,即与a处相比,潜水艇在b处排开液体重力变小,故CD不符合题意。
故选A。
9.(2024·江西·中考真题)下图是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是( )
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
【答案】A
【详解】在万米深海处继续下潜的过程中,根据和可知,“奋斗者”号排开水的体积不变,深度变大,故“奋斗者”号受到海水的浮力不变,压强变大,故A正确,BCD错误。
故选A。
10.(2024·四川自贡·中考真题)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
【答案】C
【详解】A.种子上浮过程中,深度变小,盐水对种子的压强变小,故A错误;
B.漂浮的种子受到的浮力和重力二力平衡,大小相等,故B错误;
C.当种子密度大于盐水密度时,种子受到的浮力小于其重力,种子就会下沉,故C正确;
D.沉底的种子受到浮力、重力及支持力的作用,故D错误。
故选C。
能力提升
11.(2024·江苏南通·中考真题)将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.若甲、乙体积相等,甲受到的浮力小 B.若甲、乙质量相等,甲受到的浮力小
C.向杯中加盐水后,乙受到的浮力变大 D.向杯中加酒精后,乙受到的浮力变大
【答案】B
【详解】A.若甲、乙体积相等,乙排开液体的体积小,根据公式可知,乙受到的浮力比甲小,故A错误;
B.若甲、乙质量相等,由G=mg可知,甲、乙重力相等,乙漂浮,浮力等于重力,甲沉底,浮力小于重力,则甲受到的浮力小,故B正确;
C.原来乙漂浮,说明乙密度小于水的密度,加入盐水后,液体密度变大,乙密度依旧小于液体密度,仍然漂浮,乙受到的浮力仍然等于重力,故乙受到的浮力不变,故C错误;
D.向杯中加酒精,液体密度会变小,乙会下沉一些,可能漂浮或悬浮,此时浮力仍然等于重力;也可能沉底,此时浮力小于重力,浮力变小;故乙受到的浮力不会变大,故D错误。
故选B。
12.(2024·山东潍坊·中考真题)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为。三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类
液体密度/()
a液体
b液体
c液体
A.三条刻线的间隔距离不相等
B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等
D.密度计在b液体中的浸入体积为
【答案】A
【详解】A.密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力等于下表面受到的压力,漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力,设密度计下表面积为S,即
故密度计浸入液体的深度为
由表格可知,b液体密度为a液体密度的2倍,c液体密度为b液体密度的2倍,故密度计浸入a液体的深度是浸入b液体深度的2倍,密度计浸入b液体的深度是浸入c液体深度的2倍,故三条刻线的间隔距离不相等,故A正确;
B.已知密度计在c液体中,有 的体积浸入液体,浸入体积为 ,则
则
故B错误;
C.密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力都等于重力,故密度计在三种液体中所受浮力相等,故C错误;
D.密度计在b液体中的浸入体积为
故D错误。
故选A。
13.(2024·内蒙古赤峰·中考真题)在《浮力》单元复习课上,学生用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为;如图乙,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为。下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为和,它们的关系是
B.鸡蛋的体积为
C.鸡蛋的密度为
D.鸡蛋的密度为
【答案】B
【详解】A.鸡蛋在水中沉底,浮力小于重力,鸡蛋在盐水中漂浮,浮力等于重力,所以F1<F2,故A错误;
B.鸡蛋在水中沉底,排开水的体积等于鸡蛋的体积,由阿基米德原理可得,鸡蛋的体积
故B正确;
CD.鸡蛋在盐水中漂浮,浮力等于重力,即
F浮=G2=G鸡蛋鸡蛋的质量
鸡蛋的密度
故CD错误。
故选B。
14.(2024·山东临沂·中考真题)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( )
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
【答案】B
【详解】由图可知,物块在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,浮力等于自身重力,因此两个相同的物块在液体中静止时受到的浮力相等。
A.将两个相同的物块分别放在两烧杯中,两物块受到的浮力相等,都等于物块的重力,浮力是浸在液体中的物体上下表面受到的压力差,即;物块漂浮是上表面受到的压力为零,悬浮时上表面压力不为零,两物块底部受到的压力不同,故A不符合题意;
B.根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开液体的重力,两物体受到的浮力相等,所以排开甲液体的重力等于物块排开乙液体的重力,故B符合题意;
B.根据浮沉条件可知,物体漂浮时,物体悬浮时,所以,两杯中液面相平,根据可知,烧杯底受到液体的压强,故C不符合题意;
D.由图知,甲液体的体积大于乙液体的体积,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据知,甲液体的质量大于乙液体的质量,又因为两物块的质量和两烧杯的质量都相同,根据知,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,根据知,甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强,故D不符合题意。
故选B。
15.(2024·四川达州·中考真题)如图甲所示,悬挂在弹簧测力计下的实心圆柱体A浸没在水中,将其缓慢拉出水面(忽略物体带出的水),弹簧测力计的示数F与物体上升的高度h之间的变化图像如图乙所示。然后将体积为2000的实心物体B用细线和A连接在一起,如图丙所示放入水中,A、B刚好悬浮。细线的重力和体积忽略不计,,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.A浸没在水中所受浮力为10N B.A的底面积为50
C.B的重力为20N D.B的密度为
【答案】D
【详解】A.由乙图可知,当h处于0~10cm时,弹簧测力计的示数不变,说明圆柱体A未露出水面,此时弹簧测力计的示数F示=5N,当h处于20cm以上时,弹簧测力计的示数不变,说明圆柱体A已完全露出水面,此时弹簧测力计的示数F示′=10N,则圆柱体A受到的重力
圆柱体A浸没在水中时受到的浮力
故A错误;
B.由可得,圆柱体A的体积
若圆柱体A拉离水面时容器中的水面高度不变,则圆柱体A的底面积
实际圆柱体A拉出水面时,容器中的水面在下降,物体A从刚露出水面到离开水面时移动的距离与圆柱体A的高度不相等,故B错误;
C.将体积为2000cm3的实心物体B用细线和A连接在一起,放入水中,A、B刚好悬浮,则A、B的总重力
则B的重力
故C错误;
D.B的密度
故D正确。
故选D。
16.(2024·山东泰安·中考真题)如图所示,质地均匀的正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强相等,甲与乙的高度关系是。若在甲、乙的上部沿水平方向切去相同的高度,剩余部分对地面的压力和压强分别为和,下列说法中( )
① ② ③ ④
A.只有①④正确 B.只有①③正确 C.只有②③正确 D.只有②④正确
【答案】B
【详解】甲、乙两个均匀的实心正方体分别放在水平地面上,水平地面受到的压力等于其重力,则水平地面受到的压强
它们对地面的压强相等,即
因为h甲 > h乙,所以ρ甲 <ρ乙,若在两个正方体的上部分别截去相同高度,甲剩余部分对水平地面的压强为
乙剩余部分对水平地面的压强为
因为ρ甲 <ρ乙,所以
又因为
所以
即p甲>p乙。
甲对水平地面的压力为
F甲=P甲S甲
乙对水平地面的压力为
F乙=P乙S乙
因为P甲>P乙,S甲>S乙,所以F甲>F乙。综上可知,只有①③正确。
故选B。
17.(2024·陕西·中考真题)小明在做“探究液体压强与哪些因素有关”的实验时,用到的压强计如图1所示;
(1)如图1,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性 (选填“良好”或“差”),如果液体内部存在压强,将探头放入液体内部,U形管两侧水面就会产生高度差,高度差的大小反映探头 (选填“A”或“B”)面所受压强大小;
(2)小明通过探究得出结论:在相同液体内部,同一深度处各个方向的压强大小相等。继续探究液体内部压强与深度的关系,他改变橡皮膜浸入水中的深度H,记录U形管两侧水面的高度差h,多次实验,记录数据,如表1所示。分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深,压强越 ;
实验次数
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
H/cm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
12.0
13.0
14.0
15.0
h/cm
4.6
5.2
6.0
6.6
7.4
8.2
9.0
9.6
10.4
11.2
12.0
(3)小明发现,虽然U形管和水槽中装入的是相同的水,但是U形管两侧水面的高度差h与探头浸入水中的深度H不相等,猜想其可能与橡皮膜发生形变有关。进一步分析数据发现,H增大时,h也随之增大,且h始终小于H。你还能从表1中发现数据变化的规律是 ,你认为数据变化呈现这种规律的原因可能是 ;
(4)小明用一根与U形管内径相等的直玻璃管替代探头,并在玻璃管上标注刻度,下端管口标为“0”刻度线。将玻璃管竖直放入水中,如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的是深度 cm处的压强。改变,记录和对应的,多次实验,记录数据,如表所示。分析数据可知,去掉橡皮薄膜后,可以准确反映处的液体压强大小;
实验次数
1
2
3
4
5
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
6.0
8.0
10.0
12.0
14.0
(5)将玻璃管分别竖直放入酒精、水、盐水和某未知液体中,保持深度H2为10.0cm,记录U形管两侧水面的高度差,如表,已知,则该未知液体的密度为 。
液体种类
酒精
水
盐水
某未知液体
10.0
10.0
10.0
10.0
8.0
10.0
11.0
15.0
【答案】(1) 良好 A
(2)大
(3) 随着H的增大,h与H的差值越来越大 由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强
(4)6.0
(5)1.5
【详解】(1)[1]用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧的水面有明显高度差且升降灵活,说明该装置气密性良好,若装置漏气,则U形管两侧的水面不会有变化。
[2]高度差的大小反映有橡皮膜一侧,即探头A面所受压强大小。
(2)U形管两侧液面高度差越大,表示液体内部压强越大;分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深压强越大。
(3)[1]还能从表1中发现数据变化规律是随着H的增大,h与H的差值越来越大。
[2]数据变化呈这种规律的原因是由于橡皮膜的弹力对水产生了一定的压强。
(4)如图3所示,此时U形管两侧水面的高度差反映的压强为
(5)根据可得该未知液体的密度
18.(2024·宁夏·中考真题)如图所示,是“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验;
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出物体的重力为 N;
(2)将物体逐渐浸入水中,直至浸没,如图乙、丙、丁所示,记录弹簧测力计示数并分析数据可知:浮力的大小与 有关;
(3)浸没后,继续缓慢地增大物体在水中的深度,同时记录弹簧测力计的示数和物体下表面的深度;下图能正确反映物体所受浮力和物体下表面深度h关系的图像是 ;(填序号)
A. B.
C. D.
(4)通过分析图中甲、丁、戊可知:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力 ;
(5)某同学猜想浮力大小可能与物体的密度有关;请你自选实验器材,简要设计实验步骤来证明他的猜想是否正确。
【答案】 2.1 物体排开液体的体积 D 越大 见解析
【详解】(1)[1]由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.1N,则物体的重力为2.1N。
(2)[2]观察乙、丙、丁图发现,在同种液体中,液体密度不变,物体逐渐浸入水中,排开液体的体积增大,弹簧测力计的示数减小,由称重法可知,物体受到的浮力增大,所以浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(3)[3]由于浮力的大小与物体排开液体的体积有关,物体浸入水中越深,排开液体体积越大,则物体下表面深度越大,物体受到的浮力越大;当物体浸没在水中,排开液体的体积不变,则物体受到的浮力大小不变,故随着物体下表面深度增大,物体受到的浮力先增大,后不变,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(4)[4]分析图中甲、丁、戊发现,物体浸没在不同液体中,液体密度不同,物体排开液体的体积相同,液体密度越大,弹簧测力计示数越小,即物体受到的浮力越大,所以可得结论:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
(5)[5]①取体积相同的铜块和铝块,用弹簧测力计分别测出它们的重力记为G1、G2;
②用弹簧测力计分别挂着它们浸没在水中,金属块不触底,读出弹簧测力计的示数记为F1、F2;
③分析比较和的大小,即可验证猜想。
19.(2024·四川乐山·中考真题)如图所示,实心均匀圆柱体A、底面积均为的薄壁圆柱形容器B、C,都放置在水平桌面上,A、B、C的高度均为10cm。容器B内装有水,各项参数如表所示。忽略圆柱体A吸附液体等次要因素,g取。
参数
圆柱体A
水
油
质量/g
90
120
81
密度/()
0.6
1
0.9
深度/cm
4
3
(1)求圆柱体A的体积;
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,求此时圆柱体A受到的浮力;
(3)将A竖直缓慢放入C中,待A静止后,求油对容器底部的压强。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】解:(1)根据题中表格内参数可得圆柱体A的体积为
(2)A漂浮在水面,则所受浮力与A的重力相等,即浮力大小为
(3)油的体积为
圆柱体A的密度小于油的密度,假如A放入油中,静止时处于漂浮状态,则所受浮力与A的重力相等,由(2)可得浮力大小为0.9N,则排开油的体积为
因为
所以A不能漂浮在油中,A在油中沉底,则此时油的深度为
油对容器底的压强为
答:(1)圆柱体A的体积;
(2)将A竖直缓慢放入B中,静止时A漂浮在水面,此时圆柱体A受到的浮力;
(3)将A竖直缓慢放入C中,待A静止后,油对容器底部的压强。
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!
1 / 2
学科网(北京)股份有限公司
$$