内容正文:
专题02 压强、浮力(考点清单)(原卷版)
01考点清单
►考点01 压强
►考点02 液体的压强
►考点03 大气压强
►考点04 流体压强与流速的关系
►考点05 浮力
►考点06 阿基米德原理
►考点07 物体的浮沉条件及应用
02实验突破
►实验01 压力和受力面积对海绵形变的影响
►实验02 探究液体压强与哪些因素有关
►实验03 大气压的测量
►实验04 探究浮力的大小与哪些因素有关
►实验05 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
03典例分析
04巩固训练
一、压强
1、压力
(1)概念:把 作用在物体表面上的力叫做压力。
(2)压力的方向:总是垂直于物体的受力面,指向 的内部。
(3)压力的作用点:在被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心。
(4)压力与重力的关系:只有当物体放在 上,且物体在竖直方向不再受到其他的力时,这时物体对地面的压力在数值上等于物体的重力。
2、压强
(1)概念:物体所受 与 之比,叫做压强,用 表示。
(2)公式: (适用于固体、液体和气体的压强),公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积。
(3)单位:在国际单位制中,压强的单位是 ,简称 ,符号 。1Pa=1N/m2,1Pa表示的物理意义是 1m2面积上受到压力是1N。
(4)变形公式: 、
(5)推论公式: ,条件:密度均匀,形状规则的实心柱体,自然放置在水平面上,且受力面就是物体的底面积
3、怎样减小或增大压强
目的
方法
实例
增大压强
压力一定时, 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, 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, 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, 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
二、液体的压强
1、液体压强的特点
(1)产生原因:液体受到 的作用和具有 性。
(2)特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都 ;深度越大,压强越 ;液体内部压强的大小还与液体的 有关,在深度相同时,液体的 越大,压强越大。
2、液体压强的大小
(1)液体压强计算公式:
(2)液体压强公式:的的理解和运用
①应用公式p=ρgh时,各个物理量的单位都应统一取国际单位制。
②h表示液体的深度。深度是指自由液面到计算压强的那一点之间的 距离。
③从液体压强公式p=ρgh可以看出,液体压强只与液体的 有关,而与液体的体积、质量、容器的形状及地面面积 。
④公式p=ρgh适用于静止液体,不适用于固体、气体和流动液体。
(3)液体对容器底的压力与液体重力的关系
F G
F G
F G
液体产生向下的力刚好全部作用在容器底部
除液体产生向下的力全部作用在容器底部外,容器壁还受到了压力
液体产生向下的力没有全部作用在容器底部
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
容器壁是向下倾斜的,容器壁对液体产生向下的压力
容器壁是向上倾斜的,承担了部分压力
F=pS=ρghS=ρgV=G
F=pS=ρghS>ρgV=G
F=pS=ρghS<ρgV=G
三、连通器
(1)连通器:上端 、下端 的容器叫做连通器。
(2)连通器的特点:连通器里装入 液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是 的。
(3)连通器的应用:茶壶、洗手间下水管、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸、水塔供水系统、涵洞等。
三、大气压强
1、大气压强的存在
(1)定义:大气对浸在它里面的物体也有压强,叫做 。简称 。
(2)大气压的产生原因:空气受 作用,同时具有 性,因此大气对浸在其中的物体表面就产生了压强。
(3)最早证明大气压强存在的实验: 实验。
(4)应用:
2、大气压强的测量
(1)最早测定大气压的是意大利科学家 。
(2)大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强:
p大气 = p水银=ρ水银gh= =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。1标准大气压 p0= 1.013×105 Pa
3、大气压的变化
(1)大气压与高度的关系:海拔越 ,气压越小;海拔越低,气压越大。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压大约减小 Pa。
(2)其它因素有天气、温度、体积等。
(1)天气:通常晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
(2)温度:当质量和体积不变时,气体温度越高,气压越大。
(3)体积:当质量和温度一定时,体积越小,气压越大。
(3)液体的沸点与大气压的关系:大气压越低,液体的沸点越 。
4、跨学科实践:制作简易活塞式抽水机
(1)活塞式抽水机的工作原理
活塞式抽水机是利用 工作的,通过活塞在圆筒中往复运动不断地将水抽取上来。
(2)过程分析
活塞和筒壁紧密接触同时又可以上下移动,A、B是只能向上开启的阀门。使用时,若提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水受阻不能向下流动,于是冲开阀门A进入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从侧管流出。与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒(图丙)。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
四、流体压强与流速的关系
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:物理学中把具有流动性的 和 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 的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
(3)现象
①在硬币上方沿水平方向吹气,硬币会向上跳起,并随着气流向前运动,飞跃障碍物。
②在两张纸之间向下吹气,观察到两张纸向中间靠拢。
③纸条一端贴近下嘴唇,用力向前方吹气,观察到纸条飘起。
④在水平放置的两根筷子之间放上两个乒乓球,通过塑料管像两球中间吹气,观察到乒乓球向中间靠拢。
⑤将两只小纸船放入水盆中,用针管向两船之间冲水,观察到两只小船向中间靠拢。
⑥在倒置的漏斗里放一个乒乓球,并用手指托住,然后从漏管用力向下吹气,将手指移开,发现乒乓球掉不下来。
2、飞机的升力
(1)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。
(2)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,机翼上方气体流速较大,对机翼上表面的压强较 ;下方气体流速较小,对机翼下表面的压强较 。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的 ,即飞机的升力(F=F2-F1)。
五、浮力
1、浮力
(1)定义:浸在液体中的物体,受到液体对物体 托的力叫浮力。
(2)浮力的方向:
(3)浮力的施力物体: 或
(4)浸在气体中的物体也受到气体对物体的浮力。
(5)用弹簧测力计测浮力:“称重法”计算浮力: (F浮:物体所受浮力大小;G物:物体在空气中的重力;F拉:物体浸在液体中,弹簧测力计的示数)
2、决定浮力的大小
物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的 有关,与液体的 有关;物体 越大, 越大,所受的浮力就越大。
3、浮力产生的原因
(1)浮力产生的原因:物体上下表面所受的 。
(2)压力差法计算浮力: 。
六、阿基米德原理
1、阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到 的浮力,浮力的大小 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 。
(6)对原理的理解
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入(即浸没)”(V排=V物)和“部分浸入”(V排<V物)两种情况。
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
③阿基米德原理表明,浮力大小只和ρ液 、V排 ,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素 。
(6)计算液体的密度的一般思路
①根据其他方法计算浮力(如称重法:)。
②计算。
③液体的密度。
(7)计算固体密度的一般思路
①计算固体受到的浮力。
②若固体浸没在液体中,则;若固体漂在液面上,根据体积关系算出。
③物体的密度
七、物体的浮沉条件及应用
1、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。
2、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)密度计原理:密度计在液体中呈 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。
3、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、压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验名称】压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)小课桌桌腿朝下放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(2)小课桌桌腿朝下放,上放砝码,放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(3)小课桌桌腿朝上放,上放砝码放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
【实验结论】当 相同时,压力越 ,压力的作用明显;当 相同时,受力面积越小,压力的作用效果越 。
【常考考向】
(1)转换法:通过 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 不变,只改变 ;②探究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制 不变,只改变 。
(3)海绵凹陷说明: 。
(4)压力作用效果的物理表述: 。
(5)在研究压力作用效果与受力面积的关系时: 。
2、探究液体压强与哪些因素有关
(1)压强计:①作用:测量液体内部压强的仪器
②构造:如图可知,液体压强计主要由U形管、橡胶管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分构成。
③原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生 ,高度差的大小反映了橡皮膜所受的 的大小,这运用了物理科学方法中的 法。
④压强计在使用时,应该注意:a.实验前应该检查压强计左右两液柱是否等高;如果不等高,则应取下橡皮膜 。
b.实验前应该检查装置的气密性。检查方法是常常用手轻按橡皮膜,看压强计U形管两侧高度差是否发生变化,如果变化,说明 ;如果两侧高度差不变,说明是 的。若是漏气的,则应该拆卸后 。
(2)探究液体压强与哪些因素有关
【实验探究】探究液体压强与哪些因素有关
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)把探头放进盛水的容器中,注意观察U形管中两管液面的高度差。保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等。
(2)增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强和深度有什么关系。
(3)换用盐水,保持探头在清水和盐水中的深度相同,液体内部的压强是否与密度有关。
【实验结论】在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都 ;深度越大,压强越 ;液体内部压强的大小还与液体的 有关,在深度相同时,液体的 越大,压强越 。
【常考考向】
(1)转换法:通过 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 不变,改变金属盒的 ;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 不变,改变金属盒 ;③探究液体压强与密度的关系时,控制金属盒的 不变,选择 的液体。
(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: (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:
(6)压强计重的U型管不是连通器:
3、大气压的测量
(1)托里拆利实验
【实验器材】长约1m一端封闭的玻璃管、 水银、水银槽 、刻度尺
【实验步骤】
①玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住。
②将管倒插到水银槽里,松开手指。
③观察竖立(倾斜)管内水银面下降,测量管内与槽内水银面高度差。
【实验现象】管内水银面下降到一定高度停止下降;改变管子倾斜度,其高度不变。
【常考考向】
①玻璃管中要充满水银,不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气,由于这部分空气也有压强,管内水银面的高度差会变 ,使测得的大气压强值会偏 。
②水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管内水银柱的长度,所以实验过程中,只要测量正确(测量高度差),玻璃管是否倾斜 实验结果。
③做托里拆利实验时,不易选用粗管,原因是:①耗用水银多;②不容易堵住玻璃管口,易漏气。
④管内水银柱的高度与 的大小有关,而与管的粗细、长度、形状等 。
⑤玻璃管管口在水银槽内的深度 实验结果,稍微向上提或向下按玻璃管,只能改变管内水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度 。
⑥若在管的顶端开一小孔,则玻璃管和水银槽构成 ,管中液面会下降,最终管内外液面 。
(2)用注射器粗略测量大气压
实验器材:注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等
测量方案:
①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L.
注射器针筒的横截面积:,大气压强:
(2)用吸盘粗略测量大气压
实验器材:吸盘、弹簧测力计、细线等
测量方案:
①用刻度尺测出吸盘的直径D;
②将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑 的水平面上;
③用力竖直往上拉吸盘,直到吸盘脱离地面,用 弹簧测力计测出拉脱吸盘所需拉力的大小为F;
④计算出大气压强表达式。
吸盘的面积:,大气压强:
4、探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验探究】探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验过程】如图所示、按照 A、B、C、D、E 的顺序进行实验。
【实验结论】物体在液体中所受浮力的大小,与它 有关、与 有关。物体 越大、 越大,浮力就越大。
【常考考向】
(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;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;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
(6)实验中所使用物体的选取:①物体的密度要大于实验所用液体的密度;②应选用体积较大的物体,因为体积越大,能变化的体积越大,浮力变化越大,实验效果越明显。
5、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验探究】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验过程】(1)如图甲、乙,分别测量小桶和物块的重力,记下弹簧测力计的示数 F1、F2。
(2)如图丙,将物块浸没至装满水的溢水杯中,用小桶接住溢出的水,并记下弹簧测力计示数 F3。
(3)如图 D,测出桶和水的总重,记下弹簧测力计示数 F4。
【实验结论】物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力
【常考考向】
(1)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(2)排开液体所受的重力计算:G排=G总-G桶
(3)误差分析:①溢水杯没有盛满,溢水量少于实际排水量,测得排开液体所受的重力偏小;②先称总重再称空桶,桶中有水渍残留,测得排开液体所受的重力偏小;③物体先浸入溢水杯再称重,物体上有水附着,计算得物体所受的浮力偏大
(4)(更换液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(5)创新装置
考点1:压强
【典例1】(23-24八年级下·山东济南·期中)如图甲所示,一块长木板放在水平桌面上,现用一水平力F,向右缓慢地推木板,使其一部分露出桌面如图乙所示,在推木板的过程中木板对桌面的压力F压和压强p的变化情况是( )
A.F压不变,p不变 B.F压不变,p变大
C.F压变小,p变大 D.F压变小,p不变
【典例2】(23-24八年级下·山西晋城·期中)如图所示,三个实心圆柱体甲、乙、丙放在水平地面上,其中甲、乙高度相同,乙、丙底面积相同,三者对地面的压强相等。下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【典例3】(23-24八年级下·四川达州·期中)下列情况中,为了增大压强的是( )
A.鞋底刻有花纹
B.图钉的钉冒比图钉尖的面积做得大
C.钢轨下面铺上枕木
D.用钝了的刀,磨磨刀口可以变锋利了
【典例4】(23-24八年级下·河北唐山·期中)A、B为两个实心正方体,若A、B密度之比为2∶1,高度之比为1∶2;B的质量为8kg,边长为0.1m。如图甲所示A对B的压力与B对地的压力之比为 ,如图乙所示,B对A的压强与A对地压强之比为 。
【典例5】(23-24八年级下·吉林长春·期中)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲、乙、丙所示:
(1)图中压力的作用效果是通过观察 来比较压力作用效果的。
(2)比较图甲和图乙说明受力面积一定时,压力越 ,压力的作用效果越明显。
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强和图丁中木板受到的压强的大小关系为
(4)实验时如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。小明发现两块砖对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
考点2:液体的压强
【典例6】(23-24八年级下·四川南充·期中)我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,如图是三峡船闸中轮船通过船闸的示意图,水对阀门A右侧的压力 (选填“大于”“等于”或“小于”)左侧的压力;此时打开上游阀门A,关闭下游阀门B,闸室和上游水道构成 。当上游水道下降到和闸室水面相平后,打开上游闸门,轮船驶向闸室。
【典例7】(23-24八年级下·四川达州·期中)在如图所示的三个底面积相同的容器中,分别装入质量相同的水,则容器底部受到水的压强和压力为( )
A.甲的压强最小,压力最大 B.乙的压强最大,压力最小
C.丙的压强最大,压力最大 D.以上说法均不对
【典例8】(24-25九年级上·上海·期中)如图所示,放在水平桌面上的容器,侧壁上有一开口弯管,弯管内的液面深度,其顶部和底部的面积均为,顶部到底部的高度,容器中的液体密度为。求:
(1)液体对容器底部的压强;
(2)液体对容器顶部的压力。
【典例9】(23-24八年级下·青海·期中)如图所示,是小明同学用压强计探究液体内部压强的情境。
(1)当小明将金属盒浸没于水中后,发现U形管两端液面如图乙所示的情景,则在将金属盒浸入水中的过程中,与金属盒相连接的乳胶管可能出现了 的问题;
(2)排除故障后,小明重新将金属盒浸没于水中,通过观察U形管两边液面的 来判断探头处水的压强的大小;
(3)小明还发现随着金属盒没入水中的深度增大,U形管两边液面的高度差逐渐变大,如图丙所示,由此可知液体内部的压强与 有关。由此可得出结论: ;
(4)小明还发现在同种液体中,金属盒与液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差 (选填“不变”或“变化”)。表明在相同条件下,液体内部向各个方向的压强 ;
(5)小明保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图丁所示.比较丙、丁两次实验,于是小强得出了:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论.小民的这种探究方法存在的问题是 。
考点3:大气压强
【典例10】(23-24八年级下·山东临沂·期中)如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋,我们人类就生活在这“大气海洋”的底部,承受着大气对我们的压强——大气压。下列有关叙述中错误的是( )
A.托里拆利实验测量了大气压的数值
B.1标准大气压的值为1.013×105Pa
C.马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在
D.高山顶上水的沸点较高,因为那里的大气压较大
【典例11】(23-24八年级下·河南信阳·期中)如图所示为托里拆利实施的装置图,下列表述正确的是( )
A.将玻跳管稍微倾斜,管内外水银面高度差将变小
B.向槽中继续注入少量水银,管面高度差将不变
C.将玻璃管稍微向上提起但没有离开液面,管内外水银面高度差将变大
D.换根粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将变小
【典例12】(23-24八年级下·湖南株洲·期中)小虎同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)用刻度尺测出注射器的全部刻度长为L,该注射器内活塞横截面积表示为 ;
(2)首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔。如图所示,水平向右拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,忽略活塞与注射器管壁的摩擦,则大气压的值可近似为p0= 。(用F、V、L表示)
(3)本实验装置若在高山上进行则拉力F值 (选“偏大”、“偏小”或“不变”)
考点4:流体压强与流速的关系
【典例13】(23-24八年级下·广东深圳·期中)小明水平抛出剖面图形状为的圆形玩具飞盘,初始阶段飞盘轨迹如图中虚线所示,所以飞盘在爬升过程中,飞盘受到 (选填“平衡力”或“非平衡力”)作用;该阶段飞盘的凸面应该向 (选填“上”或“下”)。飞盘最终要落向地面,这是由于它受到 的作用。
【典例14】(24-25八年级上·云南曲靖·期中)如图甲所示,通过吸管向右水平吹气,玻璃管内红墨水液面会 ,如图乙是一个气压计,当把此装置(温度不变)从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面 (均填“升高”、“降低”或“不变”)。
【典例15】(23-24八年级下·福建三明·期中)如图所示,乐山高铁站台离边缘不远处有一条黄色警戒线,为了保障安全,乘客必须站在警戒线以外,其原因是:若高铁急速驶过车站,警戒线区域内的空气流速 ,压强 ,这一压强差易发生安全事故;若高铁提速,站台上乘客与行驶的高铁之间安全距应 。(以上三空均选填“变大”、“变小”或“不变”),列车的铁轨铺在枕木上,是为了增大 而减小对路基的压强。
考点5:浮力
【典例16】(23-24八年级下·山东滨州·期中)如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.不受水的压力,受浮力 B.受到水的压力,不受浮力
C.既受水的压力,也受浮力 D.不受水的压力,也不受浮力
【典例17】(23-24八年级下·广东江门·期中)如图所示,用细杆将重为3N的正方体小木块压入水中并保持静止,此木块上表面受到水的压力为7N,下表面受到水的压力为15N,则木块受到浮力大小是 N,浮力的方向是 ,细杆对木块的压力大小是 N。
【典例18】(23-24八年级下·福建南平·期中)如图所示,将重为20N的物体浸没在水中后,此时弹簧测力计的示数为15N,则物体受到的浮力为 N;若此时物体上表面受到水的压力为2N,则其下表面受到水的压力为 N。
【典例19】(24-25九年级上·上海·期中)下图所示是探究“影响浮力大小的因素”的一些实验操作步骤。请你针对某一个探究因素,从中选择相应的实验操作步骤,并根据弹簧测力计的示数,说明你的探究结论。
(1)若要探究浮力大小与液体深度的关系,相应的实验操作步骤是图(a)(c)和 (选填图中的符号),可得出初步结论:浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体深度 (选填“有”或“无”)关。
(2)若要探究浮力大小与液体密度是否有关,相应的实验操作步骤是图 (选填图中的符号),可得出初步结论:浸没在液体中的物体受到的浮力大小 。
(3)小组同学想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他们找来易拉罐、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将易拉锯开口向上放入盛水的烧杯中,它漂浮在水面上;
步骤二:将易拉罐捏瘪再放入水中,捏德的易拉罐下沉至杯底。
(ⅰ)通过分析可知:步骤一时易拉罐受到的浮力 步骤二时易拉罐捏瘪时受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(ⅱ)于是小组同学得出结论:物体受到的浮力与形状有关。
请分析他们得出错误结论的原因: 。
考点6:阿基米德原理
【典例20】(23-24八年级下·青海·期中)将两个物体分别挂在弹簧测力计上,然后都浸没在水中,发现两支弹簧测力计的示数都减少了2N,那么这两个物体一定有相同的( )
A.密度 B.体积 C.质量 D.重力
【典例21】(23-24八年级下·青海·期中)如图所示,A、B、C是用不同材料制成的三个体积相同的实心球,它们分别静止在液体中的不同位置上,则( )
A.A球受到的浮力大 B.B球受到的浮力大
C.C球受到的浮力大 D.A球的密度最大
【典例22】(23-24八年级下·山东滨州·期中)(多选)如图甲所示,一个实心圆柱体金属块在细绳竖直向上的拉力的作用下,从水面下一定深度开始竖直向上以0.1m/s的速度匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(假设水面不动)。如图乙所示的是绳子的拉力F随时间t变化的图像。结合图像中的信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块的重力为20N
B.金属块的密度为
C.圆柱体的底面积是
D.浸没在水中时金属块受到的浮力大小是10N
【典例23】(23-24八年级下·青海·期中)把重15N的一个实心物块挂在弹簧测力计上,浸没在水中后,弹簧测力计的示数是5N,则此时物块受到水的浮力为 N,该物块的体积是 m3。
【典例24】(24-25九年级上·上海闵行·期中)在“验证阿基米德原理”的实验中,当讨论到“如何测量?”时,小段提出:“可以将物体浸入装满水的容器中,将溢出的水接住测量其重力大小就是的大小。”你认为小段的方法可行吗? 。请阐述理由 。
小周受到启发后,提出可用如图(a)器材进行优化。
①如图(c)所示,是小周在使用 测量石块的 。该仪器在使用前需沿力的方向
②若图中四个测量值、、、满足关系式 ,则阿基米德原理将得到验证。
③以下关于实验过程中的操作,不会影响验证结果的是 。
A.图(a)中溢水杯内未盛满水 B.图(b)中小桶内有少量水
C.图(d)中石块未浸没水中 D.图(d)中石块碰到了容器底部
考点7:物体的浮沉条件及应用
【典例25】(24-25九年级上·上海金山·期中)用手将某重力为12N的物体全部压入水中,排开水的重力为14.7N,则物体受到的浮力为 N,物体排开水的体积为 ,放开手后物体上浮,物体静止时,物体下表面受到水的压力为 N。
【典例26】(24-25九年级上·云南昆明·期中)(多选)置于水平桌面上的两个完全相同的容器内分别装有深度相同的甲、乙两种液体,现将同一只密度计分别放在甲、乙两种液体中,密度计静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.密度计在两种液体中受到的浮力相等
B.密度计在乙液体中受到的浮力较大
C.甲液体的密度大于乙液体的密度
D.甲、乙两种液体对容器底部的压强相等
【典例27】(23-24八年级下·云南昆明·期中)(多选)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.轮船从长江驶入大海,所受的浮力变大
B.悬浮在液体中的物体所受的浮力大小等于物体的重力
C.要让气球受到的空气浮力变大,可以增大气球的体积
D.潜水艇的上浮和下沉是靠调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的
1.(24-25九年级上·上海金山·期中)小金同学从上海乘坐火车前往云南旅游,途中发现携带的密封食品袋变得越来越“鼓”,这是因为外界大气压强随海拔高度增大而 ; 实验证明大气压强是存在的且很大的;大气压强可以用 实验来测量。
2.(24-25九年级上·上海松江·期中)图(a)所示的洗脸池排水管设计了U形“反水弯”,起到隔绝下水道异味的作用。当水不流动时,“反水弯”两端的水面高度总是 的(选填“相等”或“不相等”),利用了 原理。图(b)所示茶壶的壶盖上有一个小孔,小孔的作用使壶内液面上方的压强 大气压强(选填“大于”“小于”或“等于”),便于倒出液体。
3.(24-25九年级上·上海闵行·期中)如图所示,边长分别为a、b的实心均匀正方体甲、乙分别放在水平地面上,它们对地面的压强均为p,若正方体甲、乙边长之比为,则两正方体对地面的压力之比 。现分别沿竖直方向切去相同厚度后,则甲、乙剩余部分对地面压强之比 。
4.(24-25九年级上·上海闵行·期中)如图所示,一正方体木块漂浮在烧杯中的水面上。若向烧杯中再注入少量的水后,烧杯底所受水的压强 ,木块底部受到水的压强 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
5.(24-25九年级上·上海闵行·期中)如图(a)所示,在水平面上放置一盛水的容器,容器内水面到容器底部的距离为0.15米,A、B、C为容器中三点,已知A、B两点位于同一水平面,A点距容器底部的竖直距离为0.05米,则A点受到水的压强为为 帕,比较B、C两点的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)。将容器移到斜面上后如图(b)所示,则水内部A、B、C三点的压强最小的是 点。
6.(23-24八年级下·甘肃定西·期中)如图,把装满水的矿泉水瓶从正立变为倒立,矿泉水瓶对桌面的压力 ,矿泉水瓶和桌面之间的受力面积 ,矿泉水瓶对桌面的压强 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
7.(23-24八年级下·四川宜宾·期中)如图所示,用20N的水平力F,把一个重10N、上下表面均为圆形平面的圆台物块压在竖直墙上保持静止,A表面面积为,B表面面积为,则圆台物块对墙的压强为 Pa;增大F至35N,则圆台物块受到墙的摩擦力大小为 N。
8.(23-24八年级下·云南昆明·期中)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。
9.(24-25九年级上·上海闵行·期中)我国“海警3901”船满载时排水量为1万吨,则满载时船受到的浮力大小为 牛。若船从黄浦江码头驶向中国东海海域,在入海过程中,船身将 (选填“上浮”或“下沉”)一些,船的排水量将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
10.(23-24八年级下·青海·期中)两个相同的圆柱形容器中分别装有不同的液体,密度分别为甲和乙,如图所示是同一个小球在两种液体中静止时的情景,两容器中液面恰好相平。若小球所受浮力分别为F甲和F乙,小球静止时液体对容器底部产生的压强分别为p甲和p乙,则它们的大小关系是: ,F甲 F乙,p甲 p乙。(均选填“>”、“<”或“=”)
11.(24-25九年级上·上海·期中)如图所示,盲道上凸起的圆点是为了( )
A.增大压力 B.增大压强 C.减小压力 D.减小压强
12.(24-25九年级上·上海闵行·期中)以下为“大气压强”一节的知识结构图,其中标有下划线的内容中不正确的一项是( )
大气压强
大气压强的存在—覆杯实验、大河有水小河满
(a) (b)
大气压强的测量—托里拆利实验
(c)
大气压强的应用—抽水机
(d)
A.(a) B.(b) C.(c) D.(d)
13.(23-24八年级下·四川南充·期中)下列情形与其对应的解释正确的是( )
A.图甲中高原地区的人们要用高压锅煮饭,因为海拔越高,大气压强越大
B.图乙中乒乓球浸没在水中时,不受到水的压力
C.将图丙中的自制气压计,从山脚拿到山顶的过程中,玻璃管中液面会下降
D.如图丁所示的茶壶是利用连通器的原理来工作
14.(23-24八年级下·山东临沂·期中)如图所示,小鱼吐出的泡泡在温度恒定的水中上升的过程中逐渐变大,分析气泡受到的压强、浮力的变化情况,则下列判断正确的是( )
A.压强变大,浮力变小
B.压强变小,浮力变大
C.压强、浮力变小
D.压强、浮力变大
15.(23-24八年级下·福建泉州·期中)如图所示,放置于水平桌面上等质量的A、B两容器,底面积相等,B为柱状容器。现分别往两种容器中注入等质量液体,液面位置如图所示,两液面高度相同。已知液体对A、B容器底部的压强分别为pA、pB,容器A、B对桌面的压力分别为FA、FB,则下列关系正确的是( )
A.pA=pB FA=FB B.pA=pB FA<FB
C.pA<pB FA<FB D.pA>pB FA=FB
16.(23-24八年级下·安徽宿州·期中)如图所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.圆柱体的高是5cm
B.圆柱体受到的重力是6N
C.圆柱体受到的最大浮力是10N
D.圆柱体的密度是2.5g/cm3
17.(23-24八年级下·山东济宁·期中)如图所示,两个相同的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有甲、乙两种不同的液体。将体积相同、密度不同的实心球A、B分别放入容器中静止时,A球悬浮,B球漂浮,h1<h2,且两种液体对容器底的压强相等,下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度:ρ甲<ρ乙
B.两个小球受到的重力:GA<GB
C.两个容器对桌面的压强:p甲>p乙
D.两个小球受到的浮力:FA浮>FB浮
18.(23-24八年级下·福建福州·期中)小文在实验室验证“阿基米德原理”的实验中,将重为4N的金属块挂在弹簧测力计上,并缓慢浸没在水平桌面上盛满水的溢水杯中,金属块静止时,弹簧测力计的示数为3N,如图所示。已知水的密度为1.0×103kg/m3,下列判断正确的是:( )
A.金属块受到的浮力为7N B.溢出水的体积为1×10-3m3
C.金属块的密度4×103kg/m3 D.放入金属块后溢水杯底部受到水的压强增大
19.(23-24八年级下·福建福州·期中)把重为G的石块挂在弹簧测力计下,将石块分别浸没在水和酱油中,石块没有碰到容器底和容器壁,测力计的示数分别为F1和F2,以下判断不正确的是(水的密度用ρ水表示)( )
A.酱油中F浮=G-F2 B.
C. D.
20.(23-24八年级下·山东泰安·期中)可回收垃圾投放前应保持清洁干燥。小明在清洗金属材质的空鞋油管时,发现挤瘪的空鞋油管沉在水底(如图甲所示),而将它撑鼓后却浮在水面(如图乙所示)。下列分析正确的是( )
A.图甲中,鞋油管所受的浮力小于它排开水所受的重力
B.图乙中,鞋油管所受的浮力大于它自身所受的重力
C.图甲中鞋油管所受的浮力大于图乙中鞋油管所受的浮力
D.图甲中鞋油管所受的浮力小于图乙中鞋油管所受的浮力
21.(23-24八年级下·山东菏泽·期中)在“探究液体内部压强叫的实验时,实验如图所示。
(1)如图甲所示,在检查压强计的气密性时,用不同的力按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧液面高度差变化不明显,说明压强计的气密性较 (选填“好”或“差”);
(2)调节好压强计后,将探头放入水中,保持探头深度不变,向不同方向旋转探头。发现U形管两侧液面高度差不变,说明同种液体同一深度, ;
(3)分析图乙、内的实验现象,初步得到的结论是:同种液体中,液体压强随深度增加而 。图丙中h0=10cm,则此时橡皮膜受到液体的压强为 Pa(g=10N/kg,压强计内液体密度);
(4)为了研究液体压强与液体密度的关系,将液体压强计做如图丁的改进:两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平。现将两探头分别放入A、B两种液体中,当两探头所处深度分别为hA、hB时,U形管两侧液面重新相平。已知A液体的密度为ρA,则B液体密度的表达式为ρB= (用已知字母表示)。
22.(23-24八年级下·福建龙岩·期中)如下图是探究“影响浮力大小因素”的实验过程。
(1)如图所示实验中,物体浸没在水中受到的浮力为 N;
(2)图②、③、④所示,实验探究的是浮力大小与 的关系;
(3)由图 和 所示,实验得出的结论是:物体浸没在液体时,所受浮力的大小与深度无关;
(4)由图⑤、⑦所示,实验探究的是浮力大小与 的关系;
(5)小汀由图③、⑦所示实验,他得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是错误的,理由是 。
23.(23-24八年级下·山东临沂·期中)在探究“浮力的大小与物体排开的液体所受重力的关系”的实验中,某小组进行了如图所示的实验操作:(已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)该实验的最佳顺序是 。某同学在进行实验时发现当金属块A完全浸没水中后,改变其在水中的深度,弹簧测力计的示数不变,由此可以得知,物体在液体中所受浮力的大小与深度 (选填“有关”或“无关”);
(2)以下情况会影响实验结果的是_________(填字母);
A.图甲中水面未达到溢水杯的溢水口
B.图乙中物体未全部浸没在水中
(3)由图中实验数据可得:物体受到的浮力大小为 N,排开液体所受的重力大小为 N;
(4)通过实验可得到的结论是:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体 的大小;
(5)通过进一步的分析与计算,该金属块的密度为 kg/m3。
24.(23-24八年级下·广西百色·期中)如图所示,在一个重为2N,底面积为的容器里装重为10N的水,容器中水的深度为0.05m,把它静止放在水平桌面上。求:
(1)容器对桌面的压力;
(2)容器对桌面的压强;
(3)水对容器底的压力。
25.(23-24九年级下·四川广安·期中)如图所示,将边长为10cm的实心正方体木块静置于平放的盛水容器中,木块静止时,有3cm露在水面外,现将一个竖直向下的力F压该木块,木块刚好全部浸入水中且静止求:
(1)木块漂浮时受到的浮力;
(2)力F大小;
(3)正方体木块的密度。
26.(23-24八年级下·福建福州·期中)如图甲所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.6N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力,并画出的图像(如图乙所示)。求:
(1)圆柱体浸入水中的深度处,此时圆柱体下表面受到的压力;
(2)圆柱体体积;
(3)圆柱体的密度。
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专题02 压强、浮力(考点清单)(解析版)
01考点清单
►考点01 压强
►考点02 液体的压强
►考点03 大气压强
►考点04 流体压强与流速的关系
►考点05 浮力
►考点06 阿基米德原理
►考点07 物体的浮沉条件及应用
02实验突破
►实验01 压力和受力面积对海绵形变的影响
►实验02 探究液体压强与哪些因素有关
►实验03 大气压的测量
►实验04 探究浮力的大小与哪些因素有关
►实验05 探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
03典例分析
04巩固训练
一、压强
1、压力
(1)概念:把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
(2)压力的方向:总是垂直于物体的受力面,指向受力物体的内部。
(3)压力的作用点:在被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心。
(4)压力与重力的关系:只有当物体放在水平面上,且物体在竖直方向不再受到其他的力时,这时物体对地面的压力在数值上等于物体的重力。
2、压强
(1)概念:物体所受压力的大小与受力面积之比,叫做压强,用p表示。
(2)公式:(适用于固体、液体和气体的压强),公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积。
(3)单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号Pa。1Pa=1N/m2,1Pa表示的物理意义是 1m2面积上受到压力是1N。
(4)变形公式:、
(5)推论公式:,条件:密度均匀,形状规则的实心柱体,自然放置在水平面上,且受力面就是物体的底面积
3、怎样减小或增大压强
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
二、液体的压强
1、液体压强的特点
(1)产生原因:液体受到重力的作用和具有流动性。
(2)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。
2、液体压强的大小
(1)液体压强计算公式:
(2)液体压强公式:的的理解和运用
①应用公式p=ρgh时,各个物理量的单位都应统一取国际单位制。
②h表示液体的深度。深度是指自由液面到计算压强的那一点之间的竖直距离。
③从液体压强公式p=ρgh可以看出,液体压强只与液体的密度和深度有关,而与液体的体积、质量、容器的形状及地面面积无关。
④公式p=ρgh适用于静止液体,不适用于固体、气体和流动液体。
(3)液体对容器底的压力与液体重力的关系
F=G
F>G
F<G
液体产生向下的力刚好全部作用在容器底部
除液体产生向下的力全部作用在容器底部外,容器壁还受到了压力
液体产生向下的力没有全部作用在容器底部
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
容器壁是向下倾斜的,容器壁对液体产生向下的压力
容器壁是向上倾斜的,承担了部分压力
F=pS=ρghS=ρgV=G
F=pS=ρghS>ρgV=G
F=pS=ρghS<ρgV=G
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,当液体不流动时,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、洗手间下水管、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸、水塔供水系统、涵洞等。
三、大气压强
1、大气压强的存在
(1)定义:大气对浸在它里面的物体也有压强,叫做大气压强。简称大气压。
(2)大气压的产生原因:空气受重力作用,同时具有流动性,因此大气对浸在其中的物体表面就产生了压强。
(3)最早证明大气压强存在的实验:马德堡半球实验。
(4)应用:
2、大气压强的测量
(1)最早测定大气压的是意大利科学家托里拆利。
(2)大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强:
p大气 = p水银=ρ水银gh= =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。1标准大气压 p0= 1.013×105 Pa
3、大气压的变化
(1)大气压与高度的关系:海拔越高,气压越小;海拔越低,气压越大。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压大约减小100Pa。
(2)其它因素有天气、温度、体积等。
(1)天气:通常晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
(2)温度:当质量和体积不变时,气体温度越高,气压越大。
(3)体积:当质量和温度一定时,体积越小,气压越大。
(3)液体的沸点与大气压的关系:大气压越低,液体的沸点越低。
4、跨学科实践:制作简易活塞式抽水机
(1)活塞式抽水机的工作原理
活塞式抽水机是利用大气压工作的,通过活塞在圆筒中往复运动不断地将水抽取上来。
(2)过程分析
活塞和筒壁紧密接触同时又可以上下移动,A、B是只能向上开启的阀门。使用时,若提起活塞,阀门A受到大气压的作用而关闭,活塞的下面空气稀薄,气压小于外界的大气压。于是,低处的水受到大气压的作用推开阀门B进入圆筒(图甲);当压下活塞时,阀门B被水压下而关闭,水受阻不能向下流动,于是冲开阀门A进入圆筒的上部(图乙);再提起活塞时,活塞上面的水迫使阀门A关闭,水从侧管流出。与此同时,低处的水又在大气压的作用下推开阀门B而进入圆筒(图丙)。这样,活塞不停地上下移动,水就从管口连续不断地流出。
四、流体压强与流速的关系
1、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,流速越小的位置压强越大。
(3)现象
①在硬币上方沿水平方向吹气,硬币会向上跳起,并随着气流向前运动,飞跃障碍物。
②在两张纸之间向下吹气,观察到两张纸向中间靠拢。
③纸条一端贴近下嘴唇,用力向前方吹气,观察到纸条飘起。
④在水平放置的两根筷子之间放上两个乒乓球,通过塑料管像两球中间吹气,观察到乒乓球向中间靠拢。
⑤将两只小纸船放入水盆中,用针管向两船之间冲水,观察到两只小船向中间靠拢。
⑥在倒置的漏斗里放一个乒乓球,并用手指托住,然后从漏管用力向下吹气,将手指移开,发现乒乓球掉不下来。
2、飞机的升力
(1)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。
(2)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,机翼上方气体流速较大,对机翼上表面的压强较小;下方气体流速较小,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F1,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2,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(F=F2-F1)。
五、浮力
1、浮力
(1)定义:浸在液体中的物体,受到液体对物体向上托的力叫浮力。
(2)浮力的方向:竖直向上
(3)浮力的施力物体:液体或气体
(4)浸在气体中的物体也受到气体对物体的浮力。
(5)用弹簧测力计测浮力:“称重法”计算浮力:(F浮:物体所受浮力大小;G物:物体在空气中的重力;F拉:物体浸在液体中,弹簧测力计的示数)
2、决定浮力的大小
物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关;物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,所受的浮力就越大。
3、浮力产生的原因
(1)浮力产生的原因:物体上下表面所受的压力差。
(2)压力差法计算浮力:。
六、阿基米德原理
1、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。
(6)对原理的理解
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入(即浸没)”(V排=V物)和“部分浸入”(V排<V物)两种情况。
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
③阿基米德原理表明,浮力大小只和ρ液 、V排有关,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素无关。
(6)计算液体的密度的一般思路
①根据其他方法计算浮力(如称重法:)。
②计算。
③液体的密度。
(7)计算固体密度的一般思路
①计算固体受到的浮力。
②若固体浸没在液体中,则;若固体漂在液面上,根据体积关系算出。
③物体的密度
七、物体的浮沉条件及应用
1、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。
2、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。
3、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、压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验名称】压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)小课桌桌腿朝下放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(2)小课桌桌腿朝下放,上放砝码,放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(3)小课桌桌腿朝上放,上放砝码放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
【实验结论】当受力面积相同时,压力越大,压力的作用明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
【常考考向】
(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: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。
2、探究液体压强与哪些因素有关
(1)压强计:①作用:测量液体内部压强的仪器
②构造:如图可知,液体压强计主要由U形管、橡胶管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分构成。
③原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受的压强的大小,这运用了物理科学方法中的转换法。
④压强计在使用时,应该注意:a.实验前应该检查压强计左右两液柱是否等高;如果不等高,则应取下橡皮膜重新安装。
b.实验前应该检查装置的气密性。检查方法是常常用手轻按橡皮膜,看压强计U形管两侧高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果两侧高度差不变,说明是漏气的。若是漏气的,则应该拆卸后重新安装。
(2)探究液体压强与哪些因素有关
【实验探究】探究液体压强与哪些因素有关
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)把探头放进盛水的容器中,注意观察U形管中两管液面的高度差。保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等。
(2)增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强和深度有什么关系。
(3)换用盐水,保持探头在清水和盐水中的深度相同,液体内部的压强是否与密度有关。
【实验结论】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。
【常考考向】
(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;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;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。
(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
3、大气压的测量
(1)托里拆利实验
【实验器材】长约1m一端封闭的玻璃管、 水银、水银槽 、刻度尺
【实验步骤】
①玻璃管灌满水银,用手指将管口堵住。
②将管倒插到水银槽里,松开手指。
③观察竖立(倾斜)管内水银面下降,测量管内与槽内水银面高度差。
【实验现象】管内水银面下降到一定高度停止下降;改变管子倾斜度,其高度不变。
【常考考向】
①玻璃管中要充满水银,不能混有气泡。若玻璃管内混入少量空气,由于这部分空气也有压强,管内水银面的高度差会变小,使测得的大气压强值会偏小。
②水银柱的高度是指管内外水银面的竖直高度差,不是指管内水银柱的长度,所以实验过程中,只要测量正确(测量高度差),玻璃管是否倾斜不影响实验结果。
③做托里拆利实验时,不易选用粗管,原因是:①耗用水银多;②不容易堵住玻璃管口,易漏气。
④管内水银柱的高度与大气压的大小有关,而与管的粗细、长度、形状等无关。
⑤玻璃管管口在水银槽内的深度不影响实验结果,稍微向上提或向下按玻璃管,只能改变管内水银柱上方真空部分的体积,而水银柱的高度不变。
⑥若在管的顶端开一小孔,则玻璃管和水银槽构成连通器,管中液面会下降,最终管内外液面相平。
(2)用注射器粗略测量大气压
实验器材:注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等
测量方案:
①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L.
注射器针筒的横截面积:,大气压强:
(2)用吸盘粗略测量大气压
实验器材:吸盘、弹簧测力计、细线等
测量方案:
①用刻度尺测出吸盘的直径D;
②将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑 的水平面上;
③用力竖直往上拉吸盘,直到吸盘脱离地面,用 弹簧测力计测出拉脱吸盘所需拉力的大小为F;
④计算出大气压强表达式。
吸盘的面积:,大气压强:
4、探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验探究】探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验过程】如图所示、按照 A、B、C、D、E 的顺序进行实验。
【实验结论】物体在液体中所受浮力的大小,与它排开液体的体积有关、与液体的密度有关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
【常考考向】
(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;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;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
(6)实验中所使用物体的选取:①物体的密度要大于实验所用液体的密度;②应选用体积较大的物体,因为体积越大,能变化的体积越大,浮力变化越大,实验效果越明显。
5、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验探究】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验过程】(1)如图甲、乙,分别测量小桶和物块的重力,记下弹簧测力计的示数 F1、F2。
(2)如图丙,将物块浸没至装满水的溢水杯中,用小桶接住溢出的水,并记下弹簧测力计示数 F3。
(3)如图 D,测出桶和水的总重,记下弹簧测力计示数 F4。
【实验结论】物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力
【常考考向】
(1)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(2)排开液体所受的重力计算:G排=G总-G桶
(3)误差分析:①溢水杯没有盛满,溢水量少于实际排水量,测得排开液体所受的重力偏小;②先称总重再称空桶,桶中有水渍残留,测得排开液体所受的重力偏小;③物体先浸入溢水杯再称重,物体上有水附着,计算得物体所受的浮力偏大
(4)(更换液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(5)创新装置
考点1:压强
【典例1】(23-24八年级下·山东济南·期中)如图甲所示,一块长木板放在水平桌面上,现用一水平力F,向右缓慢地推木板,使其一部分露出桌面如图乙所示,在推木板的过程中木板对桌面的压力F压和压强p的变化情况是( )
A.F压不变,p不变 B.F压不变,p变大
C.F压变小,p变大 D.F压变小,p不变
【答案】B
【详解】因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以用水平力F向右缓慢地推木板时,木板对桌面的压力不变,木板与桌面的接触面积变小,受力面积变小,所以由可知,长木板对桌面的压强p变大,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【典例2】(23-24八年级下·山西晋城·期中)如图所示,三个实心圆柱体甲、乙、丙放在水平地面上,其中甲、乙高度相同,乙、丙底面积相同,三者对地面的压强相等。下列判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【详解】AB.甲、乙高度相同,丙的高度最高,三者对地面的压强相等,由得
故A错误,B正确;
CD.由图得,甲的底面积最小,乙、丙底面积相同,三者对地面的压强相等,由得,甲对地面的压力最小,乙丙对地面的压力相同,甲乙丙对地面的压力等于自身重力,则甲的重力最小,乙丙的重力相同,即
由得
故CD错误。
故选B。
【典例3】(23-24八年级下·四川达州·期中)下列情况中,为了增大压强的是( )
A.鞋底刻有花纹
B.图钉的钉冒比图钉尖的面积做得大
C.钢轨下面铺上枕木
D.用钝了的刀,磨磨刀口可以变锋利了
【答案】D
【详解】A.鞋底刻有花纹是在压力一定时,增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A不符合题意;
B.图钉的钉冒比图钉尖的面积做得大,当压力一定时,受力面积越小压强越大,钉冒压强比钉尖小,为了减小压强,故B不符合题意;
C.钢轨下面铺上枕木是在压力一定时,增大受力面积来减小压强的,故C不符合题意;
D.用钝了的刀,磨磨刀口可以变锋利,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强的,故D符合题意。
故选D。
【典例4】(23-24八年级下·河北唐山·期中)A、B为两个实心正方体,若A、B密度之比为2∶1,高度之比为1∶2;B的质量为8kg,边长为0.1m。如图甲所示A对B的压力与B对地的压力之比为 ,如图乙所示,B对A的压强与A对地压强之比为 。
【答案】 1:5 4:5
【详解】[1]根据题意可知,B的密度为
根据题意知道,A、B密度之比为2∶1,即
因为A、B高度之比为1∶2,故
则A的质量为
则甲图中A对B的压力为
B对地的压力为
所以甲图中A对B的压力与B对地的压力之比为
[2]乙图中,B对A的压强为
A对地的压力为
则A对地面的压强为
故B对A的压强与A对地压强之比为
【典例5】(23-24八年级下·吉林长春·期中)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲、乙、丙所示:
(1)图中压力的作用效果是通过观察 来比较压力作用效果的。
(2)比较图甲和图乙说明受力面积一定时,压力越 ,压力的作用效果越明显。
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强和图丁中木板受到的压强的大小关系为
(4)实验时如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。小明发现两块砖对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
【答案】(1)海绵的凹陷程度
(2)大
(3)=(或等于)
(4)没有控制压力大小相同;
【详解】(1)实验中,压力的作用效果不易于直接比较,所以通过海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种方法叫转换法。
(2)通过比较图甲和图乙知,受力面积相同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,说明受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(3)图丙和丁中,压力相同,受力面积相同,根据
可知,压力的作用效果相同,即
p=p′
而受压物体的形变程度不同是因为不同材料的抗压能力不同。
(4)根据控制变量法的思想,要想探究压力的作用效果与受力面积的关系,应控制压力相同,而实验中将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,改变受力面积的同时也改变了压力,因此探究中存在的问题是,没有控制压力相等。
考点2:液体的压强
【典例6】(23-24八年级下·四川南充·期中)我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程,如图是三峡船闸中轮船通过船闸的示意图,水对阀门A右侧的压力 (选填“大于”“等于”或“小于”)左侧的压力;此时打开上游阀门A,关闭下游阀门B,闸室和上游水道构成 。当上游水道下降到和闸室水面相平后,打开上游闸门,轮船驶向闸室。
【答案】 大于 连通器
【详解】[1]闸室和上游水道构成连通器,此时右侧水深大于左水深,右侧水对阀门A的压强大于左侧水对阀门A的压强,右侧水对阀门A的压力大于左侧水对阀门A的压力。
[2]打开上游阀门A,关闭下游阀门B,闸室和上游水道上端开口,底部相连通,构成连通器。
【典例7】(23-24八年级下·四川达州·期中)在如图所示的三个底面积相同的容器中,分别装入质量相同的水,则容器底部受到水的压强和压力为( )
A.甲的压强最小,压力最大 B.乙的压强最大,压力最小
C.丙的压强最大,压力最大 D.以上说法均不对
【答案】C
【详解】如图容器装入相同质量的水,容器的底面积相等,三容器内水的深度
又因为,所以容器底部受到水的压强
再根据公式可知容器底部受到水的压力最大的还是丙。故C符合题意。
故选C。
【典例8】(24-25九年级上·上海·期中)如图所示,放在水平桌面上的容器,侧壁上有一开口弯管,弯管内的液面深度,其顶部和底部的面积均为,顶部到底部的高度,容器中的液体密度为。求:
(1)液体对容器底部的压强;
(2)液体对容器顶部的压力。
【答案】(1)
(2)20N
【详解】(1)最高液面到容器底的距离是h1=1m,液体对容器底部的压强
p压=ρgh1=1×103kg/m3×10N/kg×1m=1×104Pa
(2)顶部距离液面的深度
h′=h1﹣h2=1m﹣0.8 m=0.2m
液体对容器顶部的压强
p′=ρgh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
由可知,液体对容器顶部的压力
F顶=p′S=2×103Pa×0.01m2=20N
【典例9】(23-24八年级下·青海·期中)如图所示,是小明同学用压强计探究液体内部压强的情境。
(1)当小明将金属盒浸没于水中后,发现U形管两端液面如图乙所示的情景,则在将金属盒浸入水中的过程中,与金属盒相连接的乳胶管可能出现了 的问题;
(2)排除故障后,小明重新将金属盒浸没于水中,通过观察U形管两边液面的 来判断探头处水的压强的大小;
(3)小明还发现随着金属盒没入水中的深度增大,U形管两边液面的高度差逐渐变大,如图丙所示,由此可知液体内部的压强与 有关。由此可得出结论: ;
(4)小明还发现在同种液体中,金属盒与液面的距离相同时,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差 (选填“不变”或“变化”)。表明在相同条件下,液体内部向各个方向的压强 ;
(5)小明保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图丁所示.比较丙、丁两次实验,于是小强得出了:在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大的结论.小民的这种探究方法存在的问题是 。
【答案】(1)漏气
(2)高度差
(3) 深度 同种液体内部深度越深,压强越大
(4) 不变 相等
(5)没有控制深度不变
【详解】(1)当他将金属盒浸没于水中后,发现U形管两端液面相平,一定出现漏气现象,则与金属盒相连接的乳胶管可能出现了漏气的问题。所以在使用压强计之前要用手轻压金属盒,看U形管液面是否变化。
(2)根据转换法,把水的内部压强的大小转换成U形管两边液面高度差的大小来判断,液面高度差越大,表示水内部的压强越大。
(3)[1][2]随着金属盒没入水中的深度增大,此过程中保持液体的密度不变,U形管两边液面的高度差逐渐变大,说明液体内部的压强变大,所以液体压强跟液体深度有关。由此可得出结论:同种液体内部深度越深,压强越大。
(4)[1][2]在同种液体中,液体密度不变,金属盒与液面的距离相同时,金属盒浸入液体中的深度相同,只改变金属盒的方向,U形管两边液柱的高度差不变,金属盒受到的液体压强不变,表明在相同条件下,液体内部向各个方向的压强相等。
(5)保持丙图中金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,液体的深度增大,密度增大,U形管左右液面差增大,没有控制深度不变,不符合控制变量法的要求,不能探究液体压强跟密度的关系。
考点3:大气压强
【典例10】(23-24八年级下·山东临沂·期中)如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋,我们人类就生活在这“大气海洋”的底部,承受着大气对我们的压强——大气压。下列有关叙述中错误的是( )
A.托里拆利实验测量了大气压的数值
B.1标准大气压的值为1.013×105Pa
C.马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在
D.高山顶上水的沸点较高,因为那里的大气压较大
【答案】D
【详解】A.托里拆利实验通过测量水银柱的高度,测量了大气压的数值,故A正确,不符合题意;
B.物理上把压强为1.013×105Pa大气压规定为1标准大气压的值,故B正确,不符合题意;
C.马德堡半球实验通过两个半球在抽去内部空气后无法分开,证明了大气压的存在,故C正确,不符合题意;
D.高山顶上高度较高,大气压强较低,水的沸点较低,故D错误,符合题意。
故选D。
【典例11】(23-24八年级下·河南信阳·期中)如图所示为托里拆利实施的装置图,下列表述正确的是( )
A.将玻跳管稍微倾斜,管内外水银面高度差将变小
B.向槽中继续注入少量水银,管面高度差将不变
C.将玻璃管稍微向上提起但没有离开液面,管内外水银面高度差将变大
D.换根粗一些的等长玻璃管,管内外水银面高度差将变小
【答案】B
【详解】在托里拆利实验中,由于玻璃管内外水银面高度差所产生的压强等于外界大气压,只要外界大气压不变,管内外水银面高度差就不变,与向上稍提、玻璃管的粗细、倾斜程度、槽中水银的多少无关,故B正确,ACD错误。
故选B。
【典例12】(23-24八年级下·湖南株洲·期中)小虎同学利用注射器(容积为V)、弹簧测力计和刻度尺估测大气压的值。
(1)用刻度尺测出注射器的全部刻度长为L,该注射器内活塞横截面积表示为 ;
(2)首先把注射器的活塞推至注射器筒的底端,用橡皮帽封住注射器的小孔。如图所示,水平向右拉动注射器筒,当注射器的活塞开始滑动时,记下弹簧测力计的示数F,忽略活塞与注射器管壁的摩擦,则大气压的值可近似为p0= 。(用F、V、L表示)
(3)本实验装置若在高山上进行则拉力F值 (选“偏大”、“偏小”或“不变”)
【答案】 偏小
【详解】(1)[1]注射器是柱形的,根据V=Sh可得,注射器内活塞横截面积表示为。
(2)[2]当注射器中的活塞开始滑动时,弹簧测力计的拉力与大气的压力刚好平衡,弹簧测力计的示数与大气压力相等,也为F,所以大气压的值可近似为
(3)[3]大气压随着高度的增加而降低,根据F=pS可知,实验装置若在高山上进行,大气压力变小,所以拉力F值偏小。
考点4:流体压强与流速的关系
【典例13】(23-24八年级下·广东深圳·期中)小明水平抛出剖面图形状为的圆形玩具飞盘,初始阶段飞盘轨迹如图中虚线所示,所以飞盘在爬升过程中,飞盘受到 (选填“平衡力”或“非平衡力”)作用;该阶段飞盘的凸面应该向 (选填“上”或“下”)。飞盘最终要落向地面,这是由于它受到 的作用。
【答案】 非平衡力 上 重力
【详解】[1]飞盘在爬升过程中,做曲线运动,飞盘飞行过程中处于非平衡状态,飞盘受到的是非平衡力。
[2]该阶段飞盘的凸面应该向上,因为飞盘的上表面凸起,下面平直,飞盘升空时,流过飞盘上方的空气流速大、压强小,流过飞盘下方的空气流速小、压强大,在这个压强差的作用下使飞盘获得向上的升力,快速前进的飞盘才会越升越高。
[3]地球附近一切物体都受到地球的吸引,这种由于地球吸引而使物体受到的力叫重力,重力的方向总是竖直向下。飞盘最终要落向地面,这是由于它受到重力的作用。
【典例14】(24-25八年级上·云南曲靖·期中)如图甲所示,通过吸管向右水平吹气,玻璃管内红墨水液面会 ,如图乙是一个气压计,当把此装置(温度不变)从山脚带到山顶时,发现玻璃管内液面 (均填“升高”、“降低”或“不变”)。
【答案】 升高 升高
【详解】[1]通过吸管向右水平吹气,玻璃管上方空气流速变快,压强减小,玻璃管内红墨水在瓶内压强的作用下被向外压,所以玻璃管内红墨水液面上升。
[2]把此装置(温度不变)从山脚带到山顶时,外界气压减小,小于内部气压,在瓶内气压的作用下,红墨水被向外压,所以玻璃管内红墨水液面上升。
【典例15】(23-24八年级下·福建三明·期中)如图所示,乐山高铁站台离边缘不远处有一条黄色警戒线,为了保障安全,乘客必须站在警戒线以外,其原因是:若高铁急速驶过车站,警戒线区域内的空气流速 ,压强 ,这一压强差易发生安全事故;若高铁提速,站台上乘客与行驶的高铁之间安全距应 。(以上三空均选填“变大”、“变小”或“不变”),列车的铁轨铺在枕木上,是为了增大 而减小对路基的压强。
【答案】 变大 变小 变大 受力面积
【详解】[1][2][3]当高铁急速驶过车站,警戒线区域内的空气流速会变大,由流体压强与流速的关系可知,警戒线以内的地方空气压强减小,而此时人外侧的空气流动速度慢,人外侧的空气压强大,会产生一个向内侧的压强差,将人推向列车,易出现危险。若高铁提速,则向内侧的压强差会更大,所以应该增大站台上乘客与行驶的高铁之间的安全距离。
[4]列车的铁轨铺在枕木上,是为了增大受力面积而减小对路基的压强。
考点5:浮力
【典例16】(23-24八年级下·山东滨州·期中)如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.不受水的压力,受浮力 B.受到水的压力,不受浮力
C.既受水的压力,也受浮力 D.不受水的压力,也不受浮力
【答案】B
【详解】洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【典例17】(23-24八年级下·广东江门·期中)如图所示,用细杆将重为3N的正方体小木块压入水中并保持静止,此木块上表面受到水的压力为7N,下表面受到水的压力为15N,则木块受到浮力大小是 N,浮力的方向是 ,细杆对木块的压力大小是 N。
【答案】 8 竖直向上 5
【详解】[1][2]木块受到浮力的方向是竖直向上的;浸没水中木块受到的浮力等于上、下两个表面的压力差,即
F浮=F下-F上=15N-7N=8N
[3]木块处于静止状态,木块受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的细杆的压力的作用,木块受力平衡,则细杆对木块的压力大小为
F=F浮-G=8N-3N=5N
【典例18】(23-24八年级下·福建南平·期中)如图所示,将重为20N的物体浸没在水中后,此时弹簧测力计的示数为15N,则物体受到的浮力为 N;若此时物体上表面受到水的压力为2N,则其下表面受到水的压力为 N。
【答案】 5 7
【详解】[1]如图所示,将重为20N的物体浸没在水中后,弹簧测力计的示数减小了5N,此时物体受到平衡力作用,受到竖直向下的重力,竖直向上的拉力和浮力,在竖直方向上合力为零,所以弹簧测力计减少的示数5N就等于物体受到的浮力。
[2]物体受到的浮力是由物体在液体中受到向上和向下的压力差形成的,若此时物体上表面受到水的压力为2N,则其下表面受到水的压力为
【典例19】(24-25九年级上·上海·期中)下图所示是探究“影响浮力大小的因素”的一些实验操作步骤。请你针对某一个探究因素,从中选择相应的实验操作步骤,并根据弹簧测力计的示数,说明你的探究结论。
(1)若要探究浮力大小与液体深度的关系,相应的实验操作步骤是图(a)(c)和 (选填图中的符号),可得出初步结论:浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体深度 (选填“有”或“无”)关。
(2)若要探究浮力大小与液体密度是否有关,相应的实验操作步骤是图 (选填图中的符号),可得出初步结论:浸没在液体中的物体受到的浮力大小 。
(3)小组同学想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他们找来易拉罐、烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将易拉锯开口向上放入盛水的烧杯中,它漂浮在水面上;
步骤二:将易拉罐捏瘪再放入水中,捏德的易拉罐下沉至杯底。
(ⅰ)通过分析可知:步骤一时易拉罐受到的浮力 步骤二时易拉罐捏瘪时受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(ⅱ)于是小组同学得出结论:物体受到的浮力与形状有关。
请分析他们得出错误结论的原因: 。
【答案】(1) d 无
(2) (a)(d)(e) 与液体密度有关
(3) 大于 没有控制变量,易拉罐的形状改变导致排开水的体积也发生了变化
【详解】(1)[1][2]若要探究浮力大小与液体深度的关系,需要控制物体排开液体的体积和液体的密度不变,只改变物体在液体中的深度。从图中可以看出,图(a)是物体在空气中的重力,图(c)是物体浸没在水中某一深度时的拉力,而图(d)是物体浸没在水中更深位置时的拉力。由于物体在图(c)和图(d)中都是浸没状态,所以排开水的体积相同,且水的密度也相同。比较图(a)、(c)和(d)中弹簧测力计的示数,可以发现物体在图(c)和图(d)中的浮力大小相等(因为拉力差即浮力,都等于重力减去拉力,且重力不变,拉力相等,所以浮力相等),这说明浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体深度无关。
(2)若要探究浮力大小与液体密度是否有关,需要控制物体排开液体的体积和物体在液体中的深度不变,只改变液体的密度。从图中可以看出,图(d)是物体浸没在水中时的拉力,而图(e)是物体浸没在盐水中时的拉力。由于物体在图(d)和图(e)中都是浸没状态,所以排开液体的体积相同,且物体在液体中的深度也相同(因为都是浸没)。比较图(a)、(d)和(e)中弹簧测力计的示数,可以发现物体在图(e)中的浮力大于在图(d)中的浮力(因为拉力越小,浮力越大),这说明浸没在液体中的物体受到的浮力大小与液体密度有关,且液体密度越大,浮力越大。
(3)[1][2]对于小组同学想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”的实验,他们存在错误。因为他们在改变物体形状的同时,也改变了物体排开水的体积。根据浮力公式F浮=ρ液gV排,排开水的体积越大,浮力越大。所以,他们在比较浮力大小时,并没有控制排开水的体积这一变量不变。因此,他们得出的结论是错误的。具体来说,步骤一中易拉罐漂浮在水面上,受到的浮力等于其重力;而步骤二中易拉罐下沉至杯底,受到的浮力小于其重力。但是,由于步骤二中易拉罐排开水的体积大于步骤一中的排开水的体积,所以不能直接比较两个步骤中的浮力大小来得出物体受到的浮力与形状有关的结论。
考点6:阿基米德原理
【典例20】(23-24八年级下·青海·期中)将两个物体分别挂在弹簧测力计上,然后都浸没在水中,发现两支弹簧测力计的示数都减少了2N,那么这两个物体一定有相同的( )
A.密度 B.体积 C.质量 D.重力
【答案】B
【详解】B.物体都浸没在水中,测力计的示数都减少了2N,由称重法可知,受到的浮力均为
F浮=G-F =2N
因为两物体受到的浮力相同,由F浮=ρ水V排g可知,两物体排开水的体积相等。因为两物体都浸没在水中,排开水的体积等于物体的体积,即V物=V排,所以两个物体一定有相同的体积,故B符合题意;
ACD.仅知道物体受浮力的大小关系,据
F浮=G-F
不能确定物体受重力、物体的质量(密度)、浸没水中后弹簧测力计的示数的大小关系,故ACD不符合题意。
故选B。
【典例21】(23-24八年级下·青海·期中)如图所示,A、B、C是用不同材料制成的三个体积相同的实心球,它们分别静止在液体中的不同位置上,则( )
A.A球受到的浮力大 B.B球受到的浮力大
C.C球受到的浮力大 D.A球的密度最大
【答案】C
【详解】ABC.三球的体积相等,由图知,C球悬浮,排开水的体积等于球自身的体系,而AB球漂浮,排开液体的体积小于球自身的体积,根据可知,C球受到的浮力最大,故AB不符合题意,C符合题意;
D.C球悬浮,说明C的密度等于液体的密度,即,而AB球漂浮,说明两球的密度小于液体的密度,即,,所以 C球的密度最大,故D不符合题意。
故选C。
【典例22】(23-24八年级下·山东滨州·期中)(多选)如图甲所示,一个实心圆柱体金属块在细绳竖直向上的拉力的作用下,从水面下一定深度开始竖直向上以0.1m/s的速度匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(假设水面不动)。如图乙所示的是绳子的拉力F随时间t变化的图像。结合图像中的信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块的重力为20N
B.金属块的密度为
C.圆柱体的底面积是
D.浸没在水中时金属块受到的浮力大小是10N
【答案】CD
【详解】AD.如图所示,AB段拉力不变,表明浮力不变,物体完全在水下,BC段拉力变大,表明浮力变小,物体逐渐露出水面,CD段拉力不变,表明物体完全露出水面。CD段物体完全露出水面,拉力等于物体的重力,所以金属块的重力为30N,AB段拉力不变,物体完全在水下,根据称重法,浸没在水中时金属块受到的浮力的大小是
F浮=G-F拉=30N-20N=10N
故A错误,D正确;
B.金属块的质量为
浸没时,物体的体积等于排开水的体积,故金属块的体积为
金属块的密度为
故B错误;
C.BC端物体逐渐露出水面,高度为
h=vt=0.1m/s×(9s-5s)=0.4m
金属块的底面积为
故C正确。
故选CD。
【典例23】(23-24八年级下·青海·期中)把重15N的一个实心物块挂在弹簧测力计上,浸没在水中后,弹簧测力计的示数是5N,则此时物块受到水的浮力为 N,该物块的体积是 m3。
【答案】 10 1×10−3m3
【详解】[1]由称重法测浮力可知,石块受到的浮力为
[2]由可得排开液体的体积
因为物块浸没水中,所以物体的体积
【典例24】(24-25九年级上·上海闵行·期中)在“验证阿基米德原理”的实验中,当讨论到“如何测量?”时,小段提出:“可以将物体浸入装满水的容器中,将溢出的水接住测量其重力大小就是的大小。”你认为小段的方法可行吗? 。请阐述理由 。
小周受到启发后,提出可用如图(a)器材进行优化。
①如图(c)所示,是小周在使用 测量石块的 。该仪器在使用前需沿力的方向
②若图中四个测量值、、、满足关系式 ,则阿基米德原理将得到验证。
③以下关于实验过程中的操作,不会影响验证结果的是 。
A.图(a)中溢水杯内未盛满水 B.图(b)中小桶内有少量水
C.图(d)中石块未浸没水中 D.图(d)中石块碰到了容器底部
【答案】 可行(或不可行) 只要能把溢出的水全部接住测量其重力,即得到的值(或因为水从容器四周溢出,会有较多水挂壁,测出接住的水的重力小于) 弹簧测力计 重力 调零 BC
【详解】[1][2]小段的方法可行,但要注意,需将溢出的水全部接住并测量其重力,即得到的值,不能洒出(或不可行,水从容器四周溢出,会有较多水挂壁,测出接住的水的重力小于)。
①[3][4][5]由图(c)可知,小周使用弹簧测力计测量石块的重力。由于重力的方向是竖直向下的,所以在使用弹簧测力计前,为了测量准确,应将通过测力计在竖直方向上调零。
②[6]由实验步骤可知,物体受到的浮力F浮=F2-F3;物体排开水的重力G排=F4-F1;如果F2-F3 = F4-F1,则阿基米德原理将得到验证。
③[7]A.图(a)中溢水杯内未盛满水,会使溢出的水减少,会影响实验结果,故A不符合题意;
B.图(b)中小桶内有少量水,石块排开水受到的重力仍然等于F4-F1,小桶中有水不会影响实验结果,故B符合题意;
C.阿基米德原理是研究浸在液体中的物体受到浮力的大小与排开液体受到重力的关系,包括石块完全浸没和部分浸没,所以图(d)中石块未浸没水中不会对实验造成影响,故C符合题意;
D.图(d)中石块碰到了容器底部,会使测力计示数减小,浮力测量偏大,大于G排,所以会对实验产生影响,故D不符合题意。
故选BC。
考点7:物体的浮沉条件及应用
【典例25】(24-25九年级上·上海金山·期中)用手将某重力为12N的物体全部压入水中,排开水的重力为14.7N,则物体受到的浮力为 N,物体排开水的体积为 ,放开手后物体上浮,物体静止时,物体下表面受到水的压力为 N。
【答案】 14.7N 12N
【详解】[1]根据阿基米德原理可知物体所受的浮力等于排开水所受重力。
[2]由阿基米德原理可知物体排水的体积为
[3]物体上浮静止后,漂浮在水面,浮力等于重力,根据浮力等于物体上下表面压力差可知,物体下表面受的压力为12N。
【典例26】(24-25九年级上·云南昆明·期中)(多选)置于水平桌面上的两个完全相同的容器内分别装有深度相同的甲、乙两种液体,现将同一只密度计分别放在甲、乙两种液体中,密度计静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.密度计在两种液体中受到的浮力相等
B.密度计在乙液体中受到的浮力较大
C.甲液体的密度大于乙液体的密度
D.甲、乙两种液体对容器底部的压强相等
【答案】AC
【详解】AB.将同一只密度计分别放在甲、乙两种液体中,密度计静止时如图所示,密度计都处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力,所以,密度计在两种液体中受到的浮力相等,故A正确,B错误;
C.密度计在两种液体中受到的浮力相等,由题图可知,密度计在乙液体中排开乙液体的体积大于密度计在甲液体中排开甲液体的体积,由可得,甲液体的密度大于乙液体的密度,故C正确;
D.由题图可知,两液体的深度相同,两液体的密度不同,根据p=ρgh可知,两种液体对容器底部的压强不相等,故D错误。
故选AC。
【典例27】(23-24八年级下·云南昆明·期中)(多选)下列关于浮力的说法正确的是( )
A.轮船从长江驶入大海,所受的浮力变大
B.悬浮在液体中的物体所受的浮力大小等于物体的重力
C.要让气球受到的空气浮力变大,可以增大气球的体积
D.潜水艇的上浮和下沉是靠调节水舱里水的多少来控制自身的重力而实现的
【答案】BCD
【详解】A.轮船从长江驶入大海时,始终处于漂浮状态,浮力等于重力,其自身的重力不变,故受到的浮力不变,故A错误;
B.由浮沉条件可知,物体悬浮时,在液体中的所受的浮力和物体自身的重力相等,故B正确;
C.根据阿基米德原理F浮 =ρ空气gV排 ,要增大气球受到的浮力,可以增大气球的体积,气球体积的增大可以增大它排开空气的体积,故C正确;
D.潜水艇在水下排开水的体积不变,所受浮力不变,潜水艇是靠调节水舱里水的多少来改变自身的重力从而实现浮沉的,故D正确。
故选BCD。
1.(24-25九年级上·上海金山·期中)小金同学从上海乘坐火车前往云南旅游,途中发现携带的密封食品袋变得越来越“鼓”,这是因为外界大气压强随海拔高度增大而 ; 实验证明大气压强是存在的且很大的;大气压强可以用 实验来测量。
【答案】 减小 马德堡半球 托里拆利
【详解】[1]大气压随着海拔高度的增大而减小,密封食品袋内压强不变,在内外气压差的作用下就会越来越“鼓”。
[2]马德堡半球实验证明了大气压强的存在,且说明大气压是很大的。
[3]最早测出大气压强值的实验是托里拆利实验,托里拆利利用测量玻璃管中水银柱的高度准确的计算出了大气压的数值。
2.(24-25九年级上·上海松江·期中)图(a)所示的洗脸池排水管设计了U形“反水弯”,起到隔绝下水道异味的作用。当水不流动时,“反水弯”两端的水面高度总是 的(选填“相等”或“不相等”),利用了 原理。图(b)所示茶壶的壶盖上有一个小孔,小孔的作用使壶内液面上方的压强 大气压强(选填“大于”“小于”或“等于”),便于倒出液体。
【答案】 相等 连通器 等于
【详解】[1][2]洗脸池排水管设计的U形反水弯上部开口、下部连通,属于连通器;连通器中装入同种液体,液体静止时,液面相平,可以防止下水道异味窜入室内,利用了连通器的原理。
[3]壶盖上的小孔是为了让壶内气体和外界大气相通,使得水面上方的压强等于大气压强,在大气压的作用下水可以更容易的倒出。
3.(24-25九年级上·上海闵行·期中)如图所示,边长分别为a、b的实心均匀正方体甲、乙分别放在水平地面上,它们对地面的压强均为p,若正方体甲、乙边长之比为,则两正方体对地面的压力之比 。现分别沿竖直方向切去相同厚度后,则甲、乙剩余部分对地面压强之比 。
【答案】 4∶9 1∶1
【详解】[1]正方体甲、乙边长之比为
根据面积公式可知底面积之比为4∶9,它们对地面的压强相等,根据,压力和受力面积成正比,所以两正方体对地面的压力之比
[2]实心均匀正方体对地面压强为
分别沿竖直方向切去相同厚度后,正方体甲、乙高度不变,则对地面压强不变,仍为p,则甲、乙剩余部分对地面压强之比
4.(24-25九年级上·上海闵行·期中)如图所示,一正方体木块漂浮在烧杯中的水面上。若向烧杯中再注入少量的水后,烧杯底所受水的压强 ,木块底部受到水的压强 。(均选填“变大”“不变”或“变小”)
【答案】 变大 不变
【详解】[1]若向烧杯中再注入少量的水后,水的深度h增加,由p=ρgh可知,烧杯底所受水的压强变大。
[2]由于正方体木块漂浮,所以F浮=G,木块的重力不变,则木块所受的浮力不变;由浮力的产生条件可知,木块下表面所受水的压力等于浮力,浮力不变,则木块底部受到水的压力不变;由于可知,木块的底面积不变,所以木块底部受到水的压强不变。
5.(24-25九年级上·上海闵行·期中)如图(a)所示,在水平面上放置一盛水的容器,容器内水面到容器底部的距离为0.15米,A、B、C为容器中三点,已知A、B两点位于同一水平面,A点距容器底部的竖直距离为0.05米,则A点受到水的压强为为 帕,比较B、C两点的压强 (选填“大于”“小于”或“等于”)。将容器移到斜面上后如图(b)所示,则水内部A、B、C三点的压强最小的是 点。
【答案】 980 小于 B
【详解】[1]A点距水面的竖直距离为
则A点受到水的压强为
[2]由于C点的深度大于B点的深度,由可知,B点受到水的压强小于C点受到水的压强。
[3]由图(b)可知,当容器放在斜面上时,B点的深度最小,由可知,B点处的压强最小。
6.(23-24八年级下·甘肃定西·期中)如图,把装满水的矿泉水瓶从正立变为倒立,矿泉水瓶对桌面的压力 ,矿泉水瓶和桌面之间的受力面积 ,矿泉水瓶对桌面的压强 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】 不变 变小 变大
【详解】[1]矿泉水瓶从正立变为倒立后,矿泉水瓶对桌面的压力都等于水和矿泉水瓶的总重力,所以矿泉水瓶对桌面的压力不变。
[2][3]由图可知,矿泉水瓶从正立变为倒立后,受力面积变小,由于矿泉水瓶对桌面的压力不变,由可知,矿泉水瓶对桌面的压强将变大。
7.(23-24八年级下·四川宜宾·期中)如图所示,用20N的水平力F,把一个重10N、上下表面均为圆形平面的圆台物块压在竖直墙上保持静止,A表面面积为,B表面面积为,则圆台物块对墙的压强为 Pa;增大F至35N,则圆台物块受到墙的摩擦力大小为 N。
【答案】 10
【详解】[1]圆台物块对墙的压力为
圆台物块对墙的压强为
[2]增大F至35 N,圆台物块仍处于静止状态,它受到的摩擦力和重力是一对平衡力,大小相等,则圆台物块受到墙的摩擦力大小为
8.(23-24八年级下·云南昆明·期中)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。
【答案】 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。
9.(24-25九年级上·上海闵行·期中)我国“海警3901”船满载时排水量为1万吨,则满载时船受到的浮力大小为 牛。若船从黄浦江码头驶向中国东海海域,在入海过程中,船身将 (选填“上浮”或“下沉”)一些,船的排水量将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 上浮 变小
【详解】[1]由阿基米德原理得,船满载时受到的浮力为
F浮=G排=m排g=10000×103kg×9.8N/kg=9.8×107N
[2][3]因为物体漂浮,所受浮力等于重力,海监船在海洋、黄浦江上都漂浮,自重不变,所以,海监船在由黄浦江入海过程中,所受的浮力大小不变,ρ海水>ρ江水,由F浮=ρ液V排g可知,排开海水的体积比排开江水的体积小,所以,海监船要上浮一些,排水量变小。
10.(23-24八年级下·青海·期中)两个相同的圆柱形容器中分别装有不同的液体,密度分别为甲和乙,如图所示是同一个小球在两种液体中静止时的情景,两容器中液面恰好相平。若小球所受浮力分别为F甲和F乙,小球静止时液体对容器底部产生的压强分别为p甲和p乙,则它们的大小关系是: ,F甲 F乙,p甲 p乙。(均选填“>”、“<”或“=”)
【答案】 < = <
【详解】[1][2][3]由题图和物体的浮沉条件可知,小球在甲液体中悬浮,小球受到甲液体的浮力等于小球的重力,小球的密度等于甲液体的密度;小球在乙液体中漂浮,小球受到乙液体的浮力等于小球的重力,小球的密度小于乙液体的密度;所以,甲液体的密度小于乙液体的密度,即,小球在两种液体中受到的浮力相等,即;由题图可知,两容器中液面的深度相同,根据p=ρgh可知,甲液体对容器底部产生的压强小于乙液体对容器底部产生的压强,即。
11.(24-25九年级上·上海·期中)如图所示,盲道上凸起的圆点是为了( )
A.增大压力 B.增大压强 C.减小压力 D.减小压强
【答案】B
【详解】压强的大小与受力面积的大小和接触面受到的压力大小有关,在压力一定时,受力面积越小,压强越大,盲道上凸起的圆点是为了通过减小受力面积而增大压强,可以方便盲人通行,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
12.(24-25九年级上·上海闵行·期中)以下为“大气压强”一节的知识结构图,其中标有下划线的内容中不正确的一项是( )
大气压强
大气压强的存在—覆杯实验、大河有水小河满
(a) (b)
大气压强的测量—托里拆利实验
(c)
大气压强的应用—抽水机
(d)
A.(a) B.(b) C.(c) D.(d)
【答案】B
【详解】A.覆杯实验是一个经典的证明大气压强存在的实验,故A正确,不符合题意;
B.“大河有水小河满”这一说法,直观上描述了水流的现象,属于液体压强问题,但它并不直接证明大气压强的存在。故B错误,符合题意;
C.托里拆利实验是历史上首次准确测出大气压值的实验,故C正确,不符合题意;
D.抽水机是利用大气压强来工作的设备。抽水机通过减小内部气压,使外部大气压将水压入,实现抽水。故D正确,不符合题意;
故选B。
13.(23-24八年级下·四川南充·期中)下列情形与其对应的解释正确的是( )
A.图甲中高原地区的人们要用高压锅煮饭,因为海拔越高,大气压强越大
B.图乙中乒乓球浸没在水中时,不受到水的压力
C.将图丙中的自制气压计,从山脚拿到山顶的过程中,玻璃管中液面会下降
D.如图丁所示的茶壶是利用连通器的原理来工作
【答案】D
【详解】A.高原地区的人们要用高压锅煮饭,因为海拔越高,大气压强越小,水的沸点降低,故A错误;
B.乒乓球的上方有水,受到水向下的压力,下方没有水,不会产生向上的压力,故B错误;
C.将图丙中的自制气压计,从山脚拿到山顶的过程中,外界气压减小,玻璃管中液面会上升,故C错误;
D.如图丁所示的茶壶的壶嘴和壶肚构成连通器,故D正确。
故选D。
14.(23-24八年级下·山东临沂·期中)如图所示,小鱼吐出的泡泡在温度恒定的水中上升的过程中逐渐变大,分析气泡受到的压强、浮力的变化情况,则下列判断正确的是( )
A.压强变大,浮力变小
B.压强变小,浮力变大
C.压强、浮力变小
D.压强、浮力变大
【答案】B
【详解】气泡在温度恒定的水中上升过程中,所处的深度减小,由p=ρgh可知所受的压强变小,因为气泡在上升过程中体积变大,根据F浮=ρ液V排g可知,气泡所受的浮力变大。
故选B。
15.(23-24八年级下·福建泉州·期中)如图所示,放置于水平桌面上等质量的A、B两容器,底面积相等,B为柱状容器。现分别往两种容器中注入等质量液体,液面位置如图所示,两液面高度相同。已知液体对A、B容器底部的压强分别为pA、pB,容器A、B对桌面的压力分别为FA、FB,则下列关系正确的是( )
A.pA=pB FA=FB B.pA=pB FA<FB
C.pA<pB FA<FB D.pA>pB FA=FB
【答案】D
【详解】如图所示,VA<VB;由于mA=mB,根据可知ρA>ρB;由p=ρgh可知:A、B液体对容器底的压强大小关系为pA>pB;容器的质量、液体的质量相同,则两个容器的总质量相同,由G=mg知,总重力相同,故两容器对桌面的压力相同,即FA=FB。故D正确,ABC错误。
故选D。
16.(23-24八年级下·安徽宿州·期中)如图所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.圆柱体的高是5cm
B.圆柱体受到的重力是6N
C.圆柱体受到的最大浮力是10N
D.圆柱体的密度是2.5g/cm3
【答案】D
【详解】A.由图得,圆柱体升高2cm时,上表面刚好接触水面,当圆柱体上升5cm时,圆柱体完全露出水面,由于不知水位位置,则无法得出圆柱体的高度,故A错误;
B.测力计的示数最大为10N,此时圆柱体在空气中,则圆柱体受到的重力是10N,故B错误;
C.圆柱体受到的最大浮力是
D.圆柱体浸没在水中,排开水的体积最大,受到的浮力最大,排开水的体积等于物块的体积,由得,圆柱体的体积
圆柱体的密度是
故D正确。
故选D。
17.(23-24八年级下·山东济宁·期中)如图所示,两个相同的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有甲、乙两种不同的液体。将体积相同、密度不同的实心球A、B分别放入容器中静止时,A球悬浮,B球漂浮,h1<h2,且两种液体对容器底的压强相等,下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度:ρ甲<ρ乙
B.两个小球受到的重力:GA<GB
C.两个容器对桌面的压强:p甲>p乙
D.两个小球受到的浮力:FA浮>FB浮
【答案】D
【详解】A.两种液体对容器底的压强相等,且h1<h2,根据可知,两种液体的密度关系为,故A错误;
BD.A小球完全浸没在甲液体中,排开甲液体的体积等于A小球的体积,B小球漂浮在乙液体中,排开乙液体的体积小于B小球的体积,因为两小球体积相等,所以两小球排开液体的体积关系为,由可知,两个小球的浮力关系为:,因为A小球在甲液体中悬浮,重力等于其受到的浮力,B小球漂浮在乙液体中,受到的重力也等于其受到的浮力,故,故B错误,D正确。
C.两种液体对容器底的压强相等,受力面积相等,根据可知,甲和乙两种液体对容器底的压力相等,液体对容器的压力由液体重和物重组成,故甲、乙中液体和物体的总重相同,由此可知两个容器对桌面的压力关系为,由于两个容器底面积相等,根据可知,两个容器对桌面的压强关系为:,故C错误。
故选D。
18.(23-24八年级下·福建福州·期中)小文在实验室验证“阿基米德原理”的实验中,将重为4N的金属块挂在弹簧测力计上,并缓慢浸没在水平桌面上盛满水的溢水杯中,金属块静止时,弹簧测力计的示数为3N,如图所示。已知水的密度为1.0×103kg/m3,下列判断正确的是:( )
A.金属块受到的浮力为7N B.溢出水的体积为1×10-3m3
C.金属块的密度4×103kg/m3 D.放入金属块后溢水杯底部受到水的压强增大
【答案】C
【详解】A.物体的重力为4N,浸没时拉力为3N,则浮力为
故A错误;
B.由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开水受到的重力,物体受到的浮力为1N,则排开水的重力为1N,则排开水即溢出水的体积为
故B错误;
C.金属块浸没,所以排开水的体积等于金属块的体积,则金属块的密度为
故C正确;
D.溢水杯灌满水,当金属块浸没时,水仍然是满的,所以水的高度不变,而水的密度也不变,由可知,水对溢水杯底部的压强不变,故D错误。
故选C。
19.(23-24八年级下·福建福州·期中)把重为G的石块挂在弹簧测力计下,将石块分别浸没在水和酱油中,石块没有碰到容器底和容器壁,测力计的示数分别为F1和F2,以下判断不正确的是(水的密度用ρ水表示)( )
A.酱油中F浮=G-F2 B.
C. D.
【答案】B
【详解】A.由称重法可知,石块在酱油中受到的浮力为
F浮=G-F2
故A正确,不符合题意;
B.由称重法可知,石块在水中受到的浮力为
F浮水=G-F1
因为金属块浸没在水中和浸没在酱油中时排开液体的体积相等,由F浮=ρ液gV排知,浮力与液体密度成正比,即
变形得
故B错误,符合题意;
CD.浸没在水中时,金属块的体积等于排开水的体积,即
石块的质量为
石块的密度为
故CD正确,不符合题意;
故选B。
20.(23-24八年级下·山东泰安·期中)可回收垃圾投放前应保持清洁干燥。小明在清洗金属材质的空鞋油管时,发现挤瘪的空鞋油管沉在水底(如图甲所示),而将它撑鼓后却浮在水面(如图乙所示)。下列分析正确的是( )
A.图甲中,鞋油管所受的浮力小于它排开水所受的重力
B.图乙中,鞋油管所受的浮力大于它自身所受的重力
C.图甲中鞋油管所受的浮力大于图乙中鞋油管所受的浮力
D.图甲中鞋油管所受的浮力小于图乙中鞋油管所受的浮力
【答案】D
【详解】A.在图甲中,鞋油管沉在水底,所受的浮力小于自身的重力。由阿基米德原理可知,鞋油管所受浮力等于它排开水所受的重力。故A错误;
B.在图乙中,鞋油管漂浮在水面上,根据漂浮条件,它所受的浮力等于它自身的重力。故B错误;
CD.同一空鞋油管做成不同形状的物体,空鞋油管的质量不变,由G=mg可得,二者所受的重力相等,即G甲=G乙;甲中鞋油管沉入水底,则F甲<G甲,乙中鞋油管漂浮在水面上,则F乙=G乙,所以F甲<F乙,故C错误,D正确。
故选D。
21.(23-24八年级下·山东菏泽·期中)在“探究液体内部压强叫的实验时,实验如图所示。
(1)如图甲所示,在检查压强计的气密性时,用不同的力按压探头的橡皮膜,发现U形管两侧液面高度差变化不明显,说明压强计的气密性较 (选填“好”或“差”);
(2)调节好压强计后,将探头放入水中,保持探头深度不变,向不同方向旋转探头。发现U形管两侧液面高度差不变,说明同种液体同一深度, ;
(3)分析图乙、内的实验现象,初步得到的结论是:同种液体中,液体压强随深度增加而 。图丙中h0=10cm,则此时橡皮膜受到液体的压强为 Pa(g=10N/kg,压强计内液体密度);
(4)为了研究液体压强与液体密度的关系,将液体压强计做如图丁的改进:两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平。现将两探头分别放入A、B两种液体中,当两探头所处深度分别为hA、hB时,U形管两侧液面重新相平。已知A液体的密度为ρA,则B液体密度的表达式为ρB= (用已知字母表示)。
【答案】(1)差
(2)见解析
(3) 增大 1000
(4)
【详解】(1)用不同的力按压探头的橡皮膜,U形管两侧液面高度差变化不明显,说明橡皮膜所受的压强不能传递到U形管,则压强计的气密性较差。
(2)探头放在水中的深度相同,探头方向不同,U形管两侧液面高度差相同,说明探头所受的压强相同,所以可得:同种液体同一深度,液体向各个方向的压强相同。
(3)[1]图乙、丙中,探头处于液体中的深度不同,U形管两侧液面高度差不同,且深度越深,高度差越大,所以在同种液体中,液体压强随着深度增加而增大。
[2]图丙中橡皮膜受到水的压强
(4)图丁中,U形管两侧液面重新相平,说明丙探头的橡皮膜所受的压强相等,则有
解得,B液体的密度
22.(23-24八年级下·福建龙岩·期中)如下图是探究“影响浮力大小因素”的实验过程。
(1)如图所示实验中,物体浸没在水中受到的浮力为 N;
(2)图②、③、④所示,实验探究的是浮力大小与 的关系;
(3)由图 和 所示,实验得出的结论是:物体浸没在液体时,所受浮力的大小与深度无关;
(4)由图⑤、⑦所示,实验探究的是浮力大小与 的关系;
(5)小汀由图③、⑦所示实验,他得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关的结论。他的分析过程是错误的,理由是 。
【答案】(1)0.8
(2)排开液体的体积
(3) ④ ⑤
(4)液体密度
(5)见解析
【详解】(1)由①④两图可以读出,物体重力G=5.0N,物体全部浸没在水中时弹簧测力计的拉力F拉=4.2N,物体全部浸没在水中时的浮力
F浮=G-F拉=5.0N-4.2N=0.8N
(2)由图②、③、④所示实验可知,液体的密度相同,排开液体的体积不同,物体所受的浮力大小不同,所以实验探究的是浮力大小与排开液体的体积的关系。
(3)[1][2]物体浸没在液体中,探究和深度的关系时,应该控制液体密度、排开液体体积相同,深度不同,符合要求的是④⑤两图。
(4)由图⑤、⑦所示,物体排开液体的体积相同,而液体的密度不同,弹簧测力计示数不同,则浮力大小不同,因而实验探究的是浮力大小与液体密度的关系。
(5)由图③、⑦所示实验,浮力的大小除与液体的密度有关外,还与物体排开的液体体积有关,在③、⑦实验中没有对物体排开液体的体积进行控制,导致实验分析过程不准确。
23.(23-24八年级下·山东临沂·期中)在探究“浮力的大小与物体排开的液体所受重力的关系”的实验中,某小组进行了如图所示的实验操作:(已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)该实验的最佳顺序是 。某同学在进行实验时发现当金属块A完全浸没水中后,改变其在水中的深度,弹簧测力计的示数不变,由此可以得知,物体在液体中所受浮力的大小与深度 (选填“有关”或“无关”);
(2)以下情况会影响实验结果的是_________(填字母);
A.图甲中水面未达到溢水杯的溢水口
B.图乙中物体未全部浸没在水中
(3)由图中实验数据可得:物体受到的浮力大小为 N,排开液体所受的重力大小为 N;
(4)通过实验可得到的结论是:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体 的大小;
(5)通过进一步的分析与计算,该金属块的密度为 kg/m3。
【答案】(1) 丁甲乙丙 无关
(2)A
(3) 1 1
(4)排开液体所受重力
(5)2×103
【详解】(1)[1]最合理的实验顺序是:
丁、测出空桶的重力;
甲、测出金属块所受到的重力;
乙、把金属块浸在装满水的溢杯中,测出测力计的示数;
丙、测出桶和排开的水受到的重力。
故正确顺序为丁甲乙丙。
[2]由题意知,当金属块A完全浸没水中后,改变其在水中的深度,弹簧测力计的示数不变,根据称重法可知,金属块受到的浮力不变,由此可以得知,物体在液体中所受浮力的大小与深度无关。
(2)A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口,物体放入溢水杯时,先要使溢水杯满了才可以向外排水,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故A符合题意;
B.图乙中物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故B不符合题意。
故选A。
(3)[1]空气中金属块的重力为G=2N;水中弹簧测力计的示数为F=1N,物体在水中受到的浮力为
F浮=G-F=2N-1N=1N
[2]由图丁可知,空桶的重力G桶=0.5N,由图丙可知,水和桶的重力G总=1.5N,所以溢出水的重力为
G排=G总-G桶=1.5N-0.5N=1N
(4)根据(3)计算结果,可见F浮=G排,说明浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力。
(5)由上述可知,金属块完全浸没在水中受到的浮力为1N,根据阿基米德原理可知,此时排开水的体积为
则金属块的体积等于排开水的体积为
金属块的重力为G=2N;则其密度为
24.(23-24八年级下·广西百色·期中)如图所示,在一个重为2N,底面积为的容器里装重为10N的水,容器中水的深度为0.05m,把它静止放在水平桌面上。求:
(1)容器对桌面的压力;
(2)容器对桌面的压强;
(3)水对容器底的压力。
【答案】(1)12N
(2)1200Pa
(3)5N
【详解】(1)容器对桌面的压力
(2)容器对桌面的压强
(3)水对容器底的压强
水对容器底的压力
25.(23-24九年级下·四川广安·期中)如图所示,将边长为10cm的实心正方体木块静置于平放的盛水容器中,木块静止时,有3cm露在水面外,现将一个竖直向下的力F压该木块,木块刚好全部浸入水中且静止求:
(1)木块漂浮时受到的浮力;
(2)力F大小;
(3)正方体木块的密度。
【答案】(1)7N
(2)3N
(3)
【详解】(1)木块排开水的体积为V排=10cm×10cm×(10-3)cm=700cm3=7×10-4m3
木块漂浮时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×7×10-4m3=7N
(2)木块的体积为V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10-3m3
木块完全浸没时受到的浮力为F浮′=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
木块漂浮,木块受到的重力等于浮力为G木=F浮=7N
力F大小为F=F浮′-G木=10N-7N=3N
(3)木块的质量为
所以木块的密度为
26.(23-24八年级下·福建福州·期中)如图甲所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.6N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力,并画出的图像(如图乙所示)。求:
(1)圆柱体浸入水中的深度处,此时圆柱体下表面受到的压力;
(2)圆柱体体积;
(3)圆柱体的密度。
【答案】(1)0.6N
(2)1.2×10-4m3
(3)3×103kg/m3
【详解】(1)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,物体未完全浸没,根据浮力产生的原因可知,物体物体下表面受到的压力等于此时受到的浮力为0.6N。
(2)当物体浸没后,排开液体的体积等于圆柱体的体积为
(3)圆柱体的密度为
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