内容正文:
第八章 压强和浮力
一、选择题
1.下列四幅图中,物理现象的解释错误的是( )
A.甲图:两张纸中间向下吹气,流速越大的位置压强越小,两张纸会向中间靠拢
B.乙图:从山脚下爬到泰山之巅,自制气压计液柱高度会降低
C.丙图:塑料瓶中的水短时间内不会全部流掉的原因是受到大气压的作用
D.丁图:人快速吸气的时候管内液面上升,快速吹气的时候管内液面也上升
2.如图所示的四种生活用具,它们在使用时,目的是为了减小压强的是( )
A. 饮料管剪成斜口 B. 图钉帽做得较大
C. 注射器针头很尖 D. 切蛋器装有细钢丝
3.下列有关压强的知识说法正确的是( )
A.马德堡半球实验精确地测出大气压的数值
B.历史上托里拆利实验证明了液体压强的存在
C.三峡船闸是利用连通器的原理制成的
D.海拔越高,大气压强越大
4. 如图所示,094型战略核潜艇是我国目前自主研发的最先进的核潜艇,下列有关该潜艇说法正确的是( )
A.漂浮在水面的核潜艇所受的浮力大于自身的重力
B.浸没在水中的核潜艇为实现上浮,应该增加其所受浮力
C.浸没在水中的核潜艇为实现下潜,应该增加其自身重力
D.浸没在水中的核潜艇随着下潜深度的增加,所受水的压强不变
5.如图,木块竖立在小车上,随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。下列分析正确的是( )
A.木块没有受到小车的摩擦力
B.木块运动速度越大,惯性也越大
C.木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力
D.当小车受到阻力突然停止运动时,木块将向左倾倒
6.如图所示,把一个苹果放在水平放置的电子秤上(如图甲),电子秤显示的示数为F1,再把电子秤倾斜放置(如图乙),电子秤显示的示数为F2。下列说法中正确的是( )
A.两图中,电子秤显示的示数F1与F2大小相等
B.乙图中,苹果所受重力与电子秤对苹果的支持力为一对平衡力
C.甲图中,苹果所受重力就是苹果对电子秤的压力
D.甲图中,苹果对电子秤的压力与电子秤对苹果的支持力为一对相互作用力
7.下列估测与事实最接近的是( )
A.初中生站立时对水平地面的压强约为500Pa
B.一只鸡蛋受到的重力约为5N
C.水的密度大约是
D.教室里的空气质量大约为300kg
8.如图所示,利用砝码、小桌、海绵等实验器材,探究“压力的作用效果”。下列说法正确的是( )
A.实验通过海绵的凹陷程度来显示压力的大小
B.实验中根据小桌陷入海绵的深度来比较压力的作用效果,这种研究问题的科学方法是控制变量法
C.由甲,乙得出的实验结论可以解释交通管理部门通过限载来控制货车对路面压强的大小
D.丙图中小桌对海绵的压力就是砝码的重力
9.根据学过的连通器原理,当水不流动时,各容器的液面总保持相平。如图当水流动时,竖直细管中水柱的高度却不相同,说明水平管中的压强也就不相同,下列选项正确的是( )
A.甲管中水流速大,压强大 B.甲管中水流速大,压强小
C.甲管中水流速小,压强大 D.甲管中水流速小,压强小
10.以下四幅图是有关压强的场景,下列说法错误的是( )
A.图甲中,蚊子能用口器把皮肤刺破是通过减小受力面积来增大压强
B.图乙中,只要在连通器内装上液体,在液体静止时各部分液面高度总是相平的
C.图丙中,用吸管和瓶子自制气压计,从山脚下到山顶的过程中,吸管内的液体液面会上升
D.图丁中,口吹硬币跳跃木块时,硬币的上表面所受气压小于下表面所受气压
二、填空题
11.许多新型汽车都具有较好的流线型,如图所示,一辆重为2×104N的流线型汽车,当它在平直的公路上高速行驶时,对地面的压力 (选填“大于”“小于”或“等于”)2×104N,你判断的依据为 。
12.将同一个小球先后放入甲、乙两杯密度不同的盐水中,小球在两杯盐水中静止时的情况如图所示。则小球在甲杯中受到的浮力 在乙杯中受到的浮力;甲杯中盐水的密度 乙杯中盐水的密度(两空均选填”大于”、等于”或”小于”)。
13.一物块的质量为90 g,体积为100 cm3,现将它浸没在水中,松手后,物体将会 (选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),最终静止时物体排开水的质量为 g。(g取10 N/kg,ρ水=1.0 g/cm3)
14.工程师要把拦河坝设计成下宽上窄的形状,是因为液体内部压强随深度的增加而 (选填“增大”、“减小”或“不变”);如图所示,船闸是利用 原理工作的。
15.如图是我国战国时期的青铜汲酒器示意图,长柄上端与球形底部各开一小孔a、b。当汲酒器插入酒缸中时,汲酒器和酒缸就构成了一个 ;当汲酒器充满酒水,向上提升长柄时,只需闭合小孔a,酒水就不会流出,这是由于 的作用。
16.水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,分别装有两种不同的液体,将两个相同的小球分别放在两烧杯中,小球静止时如图所示,两烧杯中液面相平,则小球受到的浮力 F浮乙,烧杯底部受到的液体压强p甲 p乙,桌面受到的压强p'甲大于p'乙。
17.小红和小明一起去沙滩游玩,双脚站立在完全相同的水平沙地上,沙地凹陷留下了两个明显的脚印,如下图所示,小红和小明的脚印刚好深浅相同,但小明的脚印比小红的脚印大,设小明对沙地压力为、小红对沙地的压力为,则 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。请写出判断的依据 。
18.渔民出海捕捞,当装满鱼的船从河里行驶至海里时,船受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),此时船身将 (选填“上浮”或“下降”)。
三、作图题
19.如图所示,是正在奔跑中的小艾同学,请画出他的脚对地面的力。(点O为力的作用点)
四、实验探究题
20.小芳在探究“影响液体内部压强大小的因素”实验过程中遇到以下问题:
(1)通过观察U形管两边液柱的高度差来比较液体压强大小的方法是 (选填“控制变量法”或“转换法”);
(2)开始时小芳用U形管压强计探究液体内部压强的规律时,发现按与不按探头的橡皮膜,U形管两边液面均处于同一水平线,出现这一现象的原因可能是: ;
(3)小芳后来选用了另一个能正常使用的压强计进行实验,实验的情形如图所示:
①比较图A、B、C三次实验,你得出的结论是: ;
②若要探究液体压强与液体密度的关系,则要选择图 这两个图进行比较,通过比较你得出的结论是: 。
21.小明用弹簧测力计、金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和酒精),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,如图表示探究过程及有关数据:
(1)分析图乙、丙、丁,可知浮力大小跟 有关;
(2)分析 两图实验,可知浮力大小跟液体密度有关;
(3)金属块完全浸没在酒精中所受浮力是 N,金属块的密度为 ;
(4)探究物体受到的浮力与物体的重力是否有关,可以选择右表中的 两个物体,将它们浸没在 液体中(选填“同种”或“不同”),测出所受浮力的大小来进行判断。
A
B
C
D
E
铁块
铜块
铁块
铜块
铜块
50g
50g
五、计算题
22.在高速公路上,一些司机为了降低营运成本,肆意超载,带来极大的危害。按照我国汽车工业的行业标准,载货车辆对地面的压强应控制在7×105Pa以内,有一辆自重2000kg的汽车,已知该车在某次实际营运中装货10t,车轮与地面的接触总面积为0.12m2。
求:
(1)这辆汽车对路面的压强是多少?是否超过行业标准?
(2)如果要求该车运行时不超过规定的行业标准,这辆汽车最多装多少吨货?(设车轮与地面的接触面积不变)(计算中g取10N/kg)
23.底面积为0.1m2的物体A重300N,放在水平地面上,用水平拉力F拉着物体A在水平地面上做匀速直线运动.已知运动过程中物体所受阻力为物重的0.1倍,求:
(1)拉力F的大小;
(2)物体对地面的压力;
(3)物体对地面的压强。
答案解析部分
1.【答案】B
【解析】【解答】A.甲图:两张纸中间向下吹气,中间空气流速大压强小,两张纸会受到指向中间的压力差,所以会向中间靠拢,故A正确不符合题意;
B.乙图:当从山脚下爬到泰山之巅时,海拔升高,大气压降低,所以液柱高度会升高,故B错误符合题意;
C.丙图:盆景中的自动供水装置中的塑料瓶中的水不会流出,是因为大气压作用在盆内水面,支撑起了塑料瓶内的水柱,故C正确不符合题意;
D.丁图:人快速吸气的时候,A管上方空气流速大压强小,在大气压的作用下,A管中的水面上升,快速吹气的时候,A管上方空气流速大,压强小,所以A管中的水面也上升,故D正确不符合题意。
故选B。
【分析】AD.根据流体压强和流速的关系判断;
B.根据大气压强随高度的变化规律分析大气压强变化,再根据p内=p水+p大气分析水柱压强变化,进而确定水柱的高度变化;
C.根据大气压强的知识分析。
2.【答案】B
【解析】【解答】A.饮料管剪成斜口,是在压力一定的情况下,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.图钉帽的面积做得较大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故B符合题意;
C.注射器针头很尖,是在压力一定的情况下,通过减小受力面积来增大压强,故C不符合题意;
D.切蛋器装有细钢丝,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D不符合题意。
故选B。
【分析】增大压强方法 :(1)S不变,F↑;(2)F不变,S↓ (3) 同时把F↑,S↓。而减小压强方法则相反。
3.【答案】C
【解析】【解答】AB.马德堡半球实验证明了大气压强的存在;托里拆利实验测出大气压的数值。故AB错误;
C.船闸的底部连通,上部开口,利用的是连通器的原理制成的;故C正确;
D.海拔越高,空气越稀薄,大气压强越小。故D错误。
故选C。
【分析】马德堡半球实验证明大气压存在;托里拆利实验测量了大气压的大小;船闸是连通器;海拔越高,大气压越低。
4.【答案】C
【解析】【解答】A.漂浮在水面的核潜艇所受的浮力等于自身的重力,故A错误;
B.浸没在水中的核潜艇为实现上浮,它的浮力不能改变,只能减小自身重力,故B错误;
C.浸没在水中的核潜艇为实现下潜,它的浮力不能改变,应该增加其自身重力,故C正确;
D.浸没在水中的核潜艇随着下潜深度的增加,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,它所受水的压强变大,故D错误。
故选C。
【分析】ABC.根据浮沉条件分析判断;
D.根据液体压强公式p=ρ液gh分析潜艇受到水的压强变化。
5.【答案】A
【解析】【解答】A.木块随小车一起向右匀速直线运动,相对小车没有运动趋势,不会产生摩擦力,故A正确;
B.惯性是物体的属性,只和质量有关,物体的运动速度不影响惯性,故B错误;
C.木块对小车的压力与小车对木块的支持力,是力和反作用力,是相互作用力,故C错误;
D.小车突然停止运动,木块底部与小车存在摩擦,上部继续保持原来状态,向右倾倒,故D错误。
故选A。
【分析】物体间没有运动和运动趋势时,不产生摩擦力;惯性是物体继续保持原来状态的性质;物体间力的作用是相互的。
6.【答案】D
7.【答案】D
8.【答案】C
【解析】【解答】AB.本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法,AB不符合题意;
C.由甲、乙两图实验可以看出,压力不同,受力面积相同,作用效果不同,所以,可得出结论:在受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显,可以解释交通管理部门通过限载来控制货车对路面压强的大小,C符合题意;
D.丙图中小桌对海绵的压力大小等于小桌和砝码的重力和,压力的受力物体是海绵,压力和砝码的重力大小不同、作用点不同,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】压力作用效果通过海绵的凹陷程度来反映,海绵凹陷程度越大,压力作用效果越明显,这种方法是转换法。压力作用效果跟压力大小和受力面积大小有关。在压力一定时,受力面积越小,压力作用效果越明显;在受 面积一定时,压力越大,压力作用效果越明显。压力是垂直作用在物体表面上的力,重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,二力的大小、方向不一定相同,且作用点和施力物一定不同。
9.【答案】C
【解析】【解答】 当水流动时 ,甲的横截面积越大,所以流速较小,外界大气压强较小,所以水的高度较高,丙管中水流流速最大,丙管中压强最小,水的高度最低,故C正确,ABD错误。
故选C。
【分析】压强和流速的关系:压强越大,流速越小,应用为飞机机翼上凸,空气流速快,导致压强较小,形成向上的升力。
10.【答案】B
11.【答案】小于;高速行驶的汽车上表面空气流速大压强小,汽车受向上的升力
【解析】【解答】当汽车静止在水平地面上时,对地面的压力大小等于所受的重力。这辆流线型汽车上凸下平,当它在平直的公路上高速行驶时,汽车上方空气流速大,压强小,而汽车下方空气流速小,压强大,对汽车产生一个向上的升力,那么汽车对地面的压力减小,小于重力。
【分析】流体压强大小与流速关系:在流体中流速越大地方,压强越小;流速越小的地方,压强越大。
12.【答案】等于;大于
【解析】【解答】(1)由图可知,小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,则物体的浮沉条件可知,此时它们所受的浮力都等于自身的重力,即浮力相同。(2)小球在甲杯中漂浮,则甲的密度大于小球的密度;小球在乙杯中悬浮,则乙的密度等于小球的密度;比较可知,甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度。
故答案为:等于;大于.
【分析】(1)当物体的重力大于受到的浮力时物体下沉,当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,当物体的重力小于受到的浮力时物体上浮;
(2)当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮.
13.【答案】上浮;90
【解析】【解答】本题考查物体的浮沉条件及阿基米德原理。物体浸没时,由阿基米德原理可知,松手后由于浮力大于重力,所以物体上浮,最终漂浮,漂浮时浮力等于重力,所以。
【分析】(1)将物体浸没在水中,排开水的体积等于物体的体积,利用阿基米德原理求物体受到的浮力;
(2)知道物体的质量,利用重力公式求物体受到的重力,再利用物体的浮沉条件判断物体的浮沉:
(3)根据物体所处的状态求出静止时受到的浮力,再利用阿基米德原理求排开水的重力,利用求其质量,
14.【答案】增大;连通器
【解析】【解答】液体压强与液体密度和深度有关,液体深度越深,液体压强越大,所以随着深度的增加,液体压强越大,所以拦河大坝设计成下窄上宽的形状。
船闸是利用连通器原理工作的,当同种液体静止时,液面相平。
【分析】液体压强与液体密度和深度有关,理解连通器原理。
15.【答案】连通器;大气压
16.【答案】等于;大于
17.【答案】大于;由于小红和小明的脚印刚好深浅相同,说明他们对沙滩的压力效果相同,两人对水平沙地的压强相等,即p1=p2,因为S1>S2,由F=pS可知,F1>F2
【解析】【解答】第1空,第2空,由于小红和小明的脚印刚好深浅相同,说明他们对沙滩的压力效果相同,两人对水平沙地的压强相等,即p1=p2,因为S1>S2,由F=pS可知,F1>F2。
故答案为大于;由于小红和小明的脚印刚好深浅相同,说明他们对沙滩的压力效果相同,两人对水平沙地的压强相等,即p1=p2,因为S1>S2,由F=pS可知,F1>F2。【分析】物理学中用压强来描述压力作用的效果,根据脚印深浅相同,可知二人压力作用效果相同,也就是压强相等,然后利用的变形公式F=pS进行分析得出压力的大小关系。
18.【答案】不变;上浮
19.【答案】
20.【答案】转换法;漏气;同一液体,深度越大,液体压强越大;C、D;在同一深度,液体密度越大,产生的压强越大
21.【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)丁、戊
(3)2.4;4
(4)C、D;同种
【解析】【解答】探究浮力的影响因素时,
(1)根据图乙、丙、丁,物体逐渐浸入水中,排开水的体积增大,根据F浮=G-F,浮力增大,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关:
(2)探究浮力的大小与液体的密度的关系,保持排开液体的体积相同,液体密度不同,选择丁、戊两图,弹簧测力计示数不同,浮力不同;
(3)物体的重力G=12N;浸没在酒精中时,弹簧测力计的示数F=9.6N;计算浮力为:
F浮=G-F=12N-9.6N=2.4N;图甲丁中,根据物体浸没在水中前后的体积,计算金属体积:V金属=V排=1000mL-700mL=300mL=300cm3;金属块的质量为:,计算密度为:;
(4)探究物体受到的浮力与物体的重力是否有关,应使物体的体积相同,并浸没在同种液体中;表中C、D的体积相同,但是由不同物质组成,则重力不同,因此应选择C、D两个物体。
【分析】(1)根据控制变量法,研究浮力大小与其中一个因素的关系时,要控制其它因素不变;
(2)探究浮力和液体密度的关系,需要保持排开液体的体积相同,液体密度不同;
(3)根据F浮=G-F,计算浮力;由图甲,物体重力以及烧杯内水的体积,图丁中,浸没在水中后,烧杯内水的体积,可得金属体积;根据,计算密度;
(4)浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,探究物体受到的浮力与物体的重力是否有关,应控制液体的密度和排开液体的体积均相同,物体不同。
22.【答案】(1)解:根据车和货物的总质量,计算重力和对地面的压力为:F=G=mg=(2000kg+10×103kg)×10N/kg=1.2×105N,地面受到的压强为,106Pa>7×105Pa,超过了行业标准;
(2)解:按行业标准对地的压力F标=p标S=7×105Pa×0.12m2=8.4×104N
因为F=G=mg
所以,按行业标准该车最大总质量
所以可载货物质量m货=m标﹣m车=8.4×103kg﹣2000kg=6400kg=6.4t
答:如果要求该车运行时不超过规定的行业标准,这辆汽车最多装6.4吨货。
【解析】【分析】(1)根据G=mg,结合物体的质量计算重力,水平面受到的压力等于物体的重力,根据,利用压力和受力面积的比值, 计算压强;
(2)根据压强和受力面积的乘积计算压力;结合重力计算物体的质量。
23.【答案】(1)30N;(2)300N;(3)3000Pa
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