内容正文:
第九章 压强和浮力
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.下列实例属于减小压强的是( )
A.书包带做得较宽 B.压路机的轮质量很大
C.刀刃很锋利 D.飞镖的箭头很尖
2.如图所示,甲、乙两人在完全相同的沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印。则( )
A.甲对沙滩的压强较大
B.乙对沙滩的压强较小
C.甲所受的重力较大
D.甲所受重力与乙相等
3.C919是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式中程干线客机,空载时飞机质量约为42.1吨。如图所示为飞机的滑行轮胎,可见轮胎的截面积较宽,这是为了( )
A.增大压力,增大对地面的压强 B.减小压力,减小对地面的压强
C.增大受力面积,减小对地面的压强 D.减小受力面积,减小对地面的压强
4.跨学科实践·研究航天服航天员在升空、返回或遇到紧急情况时,必须穿上舱内航天服,在舱外必须穿舱外航天服。我国航天员的舱外航天服(如上图所示)是由我国科学家研制的新型航空材料做成的,该材料主要由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成。下列关于该材料的相关叙述错误的是( )
A.它耐高温、抗氧化 B.它比钢铁轻,但质地较脆
C.它没有固定熔点 D.它是一种新型无机非金属材料
5.如题图甲所示,用细线将铁块系在弹簧测力计挂钩上,然后缓慢地将铁块浸入盛满水的烧杯中,则题图的几种坐标中有关物理量描述正确的是( )
A. B.
C. D.
6.在太空中,航天服起着至关重要的作用,关于太空中航天服内的气压,下列说法正确的是( )
A.航天服内的气压与地球表面的气压相同
B.航天服内的气压比太空中的气压高很多
C.航天服内的气压比地球表面的气压低很多
D.航天服内的气压几乎为零
7.【小制作】如图所示,取一个不易形变的饮料瓶,用橡皮膜扎紧瓶口,在其侧面开一小孔,用插有玻璃管的橡皮塞塞紧,玻璃管中有一段红色液柱,将瓶内气体密封,橡皮膜受到的压力发生变化时,红色液柱会移动,从而制成一个简易压强计,下列分析错误的是( )
A.橡皮膜受到的压力相同时,玻璃管内径越细,液柱上升越明显
B.将饮料瓶放入水中,液柱上升,表明液体内部有压强
C.饮料瓶在水中位置越深,液柱的高度越高,表明同种液体内部的压强随深度的增加而增大
D.将饮料瓶放入不同液体中,发现液柱上升高度不同,可直接得出液体的压强与液体密度有关的结论
8.如图所示,若将正方体沿水平方向从一半处切开,拿走上边一半,则下边一半对桌面的压力、压强与原来相比( )
A.压力减半,压强减半 B.压力不变,压强减半
C.压力减半,压强不变 D.压力、压强都不变
二、填空题
9.如图所示,不计空气阻力,质量为0.02kg的气球A保持与水平面成45°角的方向匀速直线运动,则气球除了受重力,还要受到一个 N的力,此力的方向是 。气球所受重力的施力物体是 。(g取10N/kg)
10.把重10N,体积为的物体投入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,物体的状态是 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),溢出水的重力为 N。
11.用弹簧测力计悬挂一实心物体,将物体从水面上方某一高度匀速下降,如图甲所示,物体下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙,根据图中信息,可知物体浸没时所受的浮力大小为 N ,物体的密度为 kg/m3。
12.压强是表示 的物理量。小明重600N,行走时对水平地面的压强为2×104Pa,物理意义是 ,当他改为坐在沙发上,对沙发的压强 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
13.古希腊科学家 对浸在液体里的物体的受力情况进行大量实验,得到结论:浸在液体里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。
三、实验题
14.某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小? ;哪些能够计算出物体排开液体的重力大小? ;(用图中的序号表示)
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系? ;
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作? ;
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么? 。(写出一条即可)
【补充设问】
(2024甘肃节选)
(5)[装置创新]完成实验后,小组成员借来了木块、天平、量筒和溢水杯等器材,首先将溢水杯放到天平的左盘,并向溢水杯内缓慢加水,直至液面到达溢水杯杯口.在右盘添加砝码直至天平平衡。将量筒放到溢水杯杯口下方,将木块缓慢放入溢水杯,待水不流出时,天平依然平衡,说明 。
15.小强测量一个木块(不吸水,)的密度,由于木块体积较大无法放入量筒,于是利用电子秤、一根细钢针、烧杯和水设计如下实验,测出了木块的密度。
(1)如图A所示向烧杯中倒入适量水,电子秤的示数为;
(2)如图B所示将木块放在水中,静止时电子秤的示数为;
(3) ,电子秤的示数为;
(4)木块密度 (用、、和表示);
(5)测完密度后,小强发现由于电子秤没调零,每次测量结果都偏大2g,则测得的木块密度与真实值相比 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
四、计算题
16.如图所示“洱海一号”游船是目前全国内陆湖中排水量最大、载客人数最多、安全设施配备最齐全的旅游船。全船总长68.80米,总宽18米,高21米,共五层,空载时平均吃水1.7米,排水量765 吨(排水量是指船空载静止在水面上时排开水的质量), 求:
(1)“洱海一号”游船的重力;
(2)“洱海一号”游船空载时船底受到的压强;
(3)若“洱海一号”游船的核载人数为1000人,当游船满载时游船受到的浮力大小。(人的平均体重为60kg)
17.如图所示的是一种水下航行器,用于深海搜寻。其外形与潜艇相似,体积为,重7500N,最大潜水深度为4000m,最大航速为7.5km/h。(不考虑海水密度变化,海水密度取,g取)
(1)航行器停留在海面下300m深处作业时,若遇故障导致发动机关闭,试分析判断航行器的浮沉情况。
(2)航行器完成搜寻任务后静止漂浮在海面上。求此时航行器露出海面的体积。
试卷第1页,共3页
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《第九章 压强和浮力》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
答案
A
C
C
B
C
B
D
A
1.A
【详解】A.书包带做得较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A符合题意;
B.压路机的轮质量很大,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故B不符合题意;
C.刀刃很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C不符合题意;
D.飞镖的箭头很尖,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A。
2.C
【详解】AB.甲、乙两人在完全相同的水平沙滩散步,他们在沙地上留下的脚印深浅相同,则他们对沙地的压强相等,即,故AB错误;
CD.因,所以,由可得,F甲>F乙,由于物体对水平面压力的大小等于重力的大小,因此甲的重力较大,故C正确,D错误。
故选C。
3.C
【详解】压强与受力面积和压力大小有关,轮胎的截面积较宽,与地面接触时受力面积较大,在压力一定时,可以减小对地面的压强,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.B
【详解】A.由于外太空环境中的辐射非常强烈,且具有极端温度环境,这些辐射和极端温度会对材料造成损害,导致材料老化、性能下降等问题,因此舱外航天服需要具有耐高温、抗氧化的性能,故A正确,不符合题意;
B.舱外航天服为了减轻航天员的重量,需要轻;为了便于活动应有一定的延展性,因此碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的材料质地比钢铁轻,质地不能脆,故B错误,符合题意;
C.航空材料,其主要成分是由碳化硅、陶瓷和碳纤维复合而成的混合物,没有固定熔沸点,故C正确,不符合题意;
D.各成分都是由非金属元素组成的无机物,所以是一种新型无机非金属材料,故D正确,不符合题意。
故选B。
5.C
【详解】将铁块浸入盛满水的烧杯中,过程中物体排开液体的体积先变大后不变,由可知,铁块受到的浮力先增大后不变,液面的高度现先升高后不变,由可知,液体压强先增大后不变,由承重法可知,弹簧测力计的示数先减小后不变,故C正确,ABD错误。
故选C。
6.B
【详解】AD.太空中的气压几乎为零,因此航天服内的气压设定是为了适应太空环境,并非简单地模拟地球表面的气压,内设的气压约为地球气压的0.4倍,故AD错误;
BC.太空中的气压接近真空,几乎为零。航天服必须维持足够的气压以确保航天员生存。虽然航天服内的气压(约40千帕)比地球表面(约101千帕)低很多,但更强调与太空环境的对比。由于航天服需抵御外部真空,其内部气压必须显著高于太空中的气压(接近零),故B正确,C错误。
故选B。
7.D
【详解】A.橡皮膜受到的压力相同时,橡皮膜受到的压强相同,密封气体体积变化量相同,玻璃管内径越细液柱上升高度越明显;故A正确,不符合题意;
B.将饮料瓶放入水中,液柱上升,说明橡皮膜受压发生形变,因而表明液体内部有压强,故B正确,不符合题意;
C.饮料瓶在水中的位置越深,液柱上升越高,说明橡皮膜出压强越大,表明同种液体的压强随深度的增加而增大,故C正确,不符合题意;
D.将饮料瓶放入不同液体相同深度处,深度相同,液体密度不同,液柱上升高度不同,说明液体的压强不同,表明液体的压强与液体密度有关,故D错误,符合题意。
故选D。
8.A
【详解】因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,正方体对水平面的压强
沿如图所示的虚线去掉一半,其余部分不动时,剩余物体的重力减半,物体对水平桌面的压力减半,受力面积不变,则此时物体对水平桌面的压强
故选A。
9. 0.2 竖直向上 地球
【详解】[1][2]气球的重力
气球在空中做匀速直线运动,因此它受到的力是平衡力,不计空气阻力,气球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力是一对平衡力,由二力平衡条件可知,浮力的大小
[3]物体由于地球吸引而受到的力叫做重力,故气球所受重力的施力物体是地球。
10. 漂浮 10
【详解】[1][2]当物体浸没水中时所受浮力
F=ρgV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10-3m3=12N
即当物体全部浸入时所受浮力F>10N,故物体会上浮,最终物体漂浮在水面上,漂浮所受浮力等于物重10N,由阿基米德原理可知,溢出水的重力为10N。
11. 4
【详解】[1][2]根据图中信息,可知物重
物体浸没时所受的浮力大小为
物体的体积为
物体的密度为
12. 压力产生的作用效果 每平方米受力面积上受到小明的压力为2×104N 变小
【详解】[1]由压强的概念可知压强是描述压力产生的作用效果的物理量。
[2]由压强的定义可知小明行走时对水平地面的压强为2×104Pa的物理意义是每平方米的受力面积上受到的压力为2×104N
[3]当小明坐在沙发上时,压力不变,但是受力面积增大,所以对沙发的压强变小。
13.阿基米德
【详解】古希腊科学家阿基米德对浸在液体里的物体的受力情况进行大量实验,发现浸在液体里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体受到的重力,这就是著名的阿基米德原理。
14.(1) ②和③ ①和④
(2)浮力大小与物体排开的液体所受的重力相等
(3)换用不同的液体和物体多次实验
(4)烧杯中的水没有装满
(5)物体浸入液体所受的浮力等于其排开液体的重力
【详解】(1)[1]实验过程中,步骤②可以得出物体重力,步骤③可以得出弹簧测力计示数,利用步骤②③的测量数据,用称重法能够计算出物体所受的浮力大小
[2]步骤①测量空桶质量,步骤②测量排开液体和空桶总的重力,利用步骤①④的测量数据,能够计算出物体排开液体的重力大小。
(2)如图所示,物块重力为2.0N,测力计对物块的拉力为1.5N,则物块受到的浮力为
空桶重力为0.5N,桶和液体的总重力为1N,则排开的液体的重力为
所以浮力大小与排开液体的重力相等。
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该更换不同物块在不同的液体里多实验几次,通过分析实验数据,最终得出结论。
(4)根据题意,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,原因可能是在弹簧测力计拉着物块浸入液体前,溢水杯中液体没有装满,导致测量到的排开液体重力偏小;还有可能是物块在浸入液体后和容器底接触到了,导致测得的浮力偏大。
(5)说明排开水的重力等于木块的重力,木块漂浮,浮力也等于木块的重力,所以浮力等于排开液体受到的重力。
15. 用细钢针把木块压至浸没于水中 不变
【详解】[1][2]如图A所示向烧杯中倒入适量水,电子秤的示数为m1,如图B所示将木块放在水中,静止时电子秤的示数为m2,则木块的质量为
用细钢针把木块压至浸没于水中,电子秤的示数为m3,此时,木块受到的浮力为
木块的体积为
木块的密度为
[3]由于电子秤没调零,每次测量结果都偏大2g,m1、m2、m3都偏大2g,m2-m1的值不变,m3-m1的值不变,由密度表达式可知,测得的木块密度与真实值相比不变。
16.(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由题可知,游船空载时的排水量为765t,可知游船空载时排开水的质量为
游船漂浮在水面,浮力等于重力,由阿基米德原理可知 “洱海一号”游船的重力为
(2)由可知,“洱海一号”游船空载时船底受到的压强为
(3)游船满载时,游船漂浮,浮力等于总重力
17.(1)上浮
(2)
【详解】(1)航行器停留在水下300m深处作业时,受到的浮力
航行器重力,因为,所以航行器将上浮。
(2)航行器静止漂浮在海面上,所以此时它所受的浮力
此时排开海水的体积
航行器露出海面的体积
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页
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