内容正文:
猜压05 非选择题(力与运动和压强与浮力综合)
猜押考点
3年广州真题
考情分析
押题依据
力与运动
2024年广州卷第18题;2023年广州卷第19题。
力与运动在非选择题中常以小问形式出现,涉及受力分析、摩擦力、惯性等,难度不大。压强与浮力是重点模块。压强部分,固体压强计算、液体压强公式、连通器原理、大气压应用是高频考点;浮力部分,阿基米德原理、物体浮沉条件、浮力与密度综合计算常考。结合实际问题考查知识运用。
分析真题发现,力与运动的受力分析、压强与浮力综合计算等是高频考点,2025年可能延续。物理联系生活和科技,力与运动、压强与浮力知识在汽车刹车、船闸等场景应用广泛,可能成为命题素材。
压强
2023年广州卷第15题;2024年广州卷第15题。
浮力
2023年广州卷第18题
力与运动:受力分析可能结合简单机械或物体在液体中的浮沉情况,考查多个力作用下物体的平衡状态及相关力的大小计算。以生活中的运动场景为背景,考查惯性、摩擦力的知识,如汽车加速、减速过程中乘客的状态变化,以及物体在粗糙斜面上的运动。
压强与浮力:压强部分可能考查固体压强的变化分析,以及液体压强与深度、密度的关系,连通器原理在实际中的应用。浮力部分可能涉及阿基米德原理的计算,物体浮沉条件的判断及相关综合计算,如轮船、潜水艇等模型。
力与运动和压强与浮力的综合方面,可能通过实验探究或实际问题情境,考查学生对多个知识点的综合运用能力,如探究浮力大小与哪些因素有关的实验中,结合力的平衡分析物体的受力情况,以及液体压强的变化。也可能结合船闸、液压机等实际装置,考查力的作用效果、压强与浮力的知识。
题型一 质量与密度
1.(2024·广东广州·一模)如图是为宇航员设计的“太空圆珠笔”,墨水靠密封笔管内的压缩氮气推动活塞向外挤出。
(1)笔管内压缩氮气的气压 周围环境的气压(选填“大于”“等于”或“小于”);
(2)墨水向外挤出的过程中,密封压缩氮气的密度 (选填“变大”“变小”或“不变”),判断依据是 ;
(3)氮气在一定条件下能 (填物态变化名称)成液态氮。当液态氮暴露在30℃的环境中(此时液态氮的沸点为),能观察到液态氮在不断沸腾,一段时间周边气温降至0℃,那么此时液态氮的温度等于 ℃(填一温度值)。
【答案】 大于 变小 见解析 液化 -196
【详解】(1)[1]墨水靠密封笔管内的压缩氮气推动活塞向外挤出,说明笔管内压缩氮气的气压大于周围环境的气压;
(2)[2][3]墨水向外挤出的过程中,密封压缩氮气的质量不变,而体积变大,根据可知,氮气的密度变小。
(3)[4][5]物质由气态变为液体态的过程叫液化。氮气在一定条件下能液化为液态氮。当液态氮暴露在30℃的环境中(此时液态氮的沸点为-196℃),能观察到液态氮在不断沸腾,液体沸腾的条件是温度达到沸点,且沸腾时,吸收热量,温度保持不变,所以此时液态氮的温度等于-196℃。
2.(2024·广东广州·一模)如图所示的密闭装置中,甲、乙瓶子内分别装有二氧化碳气体和空气,中间用玻璃管连通,玻璃管内有一段水柱。该装置被阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动。此过程中,甲瓶内的二氧化碳气体的密度 (选填“变大”或“不变”或“变小”),请写出你的判断依据 。
【答案】 变小 见解析
【详解】[1][2]该装置被阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动,说明甲瓶内的二氧化碳气体的体积增大,但是瓶内气体的质量不变,由可知,甲瓶内的二氧化碳气体的密度变小。
3.(2024·广东广州·二模)小丽测量某种矿石的密度,他先用天平测量矿石的质量,当天平平衡时,放在左盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示,则矿石实际的质量为 g。他用量筒测量矿石的体积如图乙所示,则矿石的体积为 cm³。则矿石的密度为 g/cm³。
【答案】 48.4 20 2.42
【详解】[1]根据左物右码的原则物体质量等于砝码质量与游码质量之和,但由图可知,砝码与物体位置放反了,则矿石的质量为
m=50g-1.6g=48.4g
[2]图中矿石的体积
V=40mL-20mL = 20mL= 20cm3
[3]矿石的密度
4.(2024·广东广州·二模)小华要自制一支简易密度计。现有透明玻璃瓶一个(如图1所示)、足量的盐水和酒精(已知酒精的密度为,盐水的密度为)、刻度尺、马克笔以及ABCD四根圆柱形塑料直管(四根管两端均已封口,其中一端用热熔胶封住部分小铁珠作配重,如图2所示),圆柱形塑料直管各项参数见下表。
塑料直管代号
直径/cm
长度/cm
总质量/g
平均密度
A
1.60
15.00
21.40
0.71
B
0.50
15.00
1.91
0.65
C
0.40
4.00
0.32
0.64
D
0.30
24.00
2.20
1.30
(注:“平均密度”是指物体的质量与其体积的比值)
(透明玻璃瓶一个)(圆柱形塑料直管四根)
自制密度计要符合以下要求:
①测量液体密度范围为:;
②能放进如图1所示的瓶子里测液体的密度;
③自制密度计上和两密度值所对刻度线间的距离要大于4cm。
请你按照要求选择一根最合适的塑料直管来制作该密度计,并说明不选其他3根的理由。
【答案】见解析
【详解】答:实验中选用B塑料直管来制作该密度计;
因为直管A的直径为1.60cm,超过玻璃瓶的瓶口内径,无法放进玻璃瓶内,不符合要求②;
直管C的长度只有4.00cm,不符合要求③两密度值所对刻度线间的距离要大于 4cm;
直管D的平均密度为 1.30g/cm3,放在要求①0.8g/cm3-1.2g/cm3的液体中,直管D不能漂浮,所以不能做成密度计。
5.(2024·广东广州·一模)同一针筒内装有不同体积的同种液体,电子秤分别测量其质量如图甲、乙所示。请写出以下物理量的计算过程。
(1)针筒中液体的密度;
(2)甲、乙针筒中液体的质量;
(3)空针筒的质量。
【答案】(1)1g/cm3;(2)20g、30g;(3)20.9g
【详解】解:(1)从甲到乙,质量的增加量
体积的增加量
液体的密度
(2)由知道,甲、乙针筒中液体的质量分别为
(3)空针筒的质量
答:(1)针筒中液体的密度为1g/cm3;
(2)甲、乙针筒中液体的质量分别为20g、30g;
(3)空针筒的质量为20.9g。
题型二 力与运动
6.(2024·广东广州·一模)质量为m的金属球从高度为h的位置静止释放,下落(空气阻力忽略不计)到达地面的时间,其中。g=9.8N/kg。请你根据推测,金属球下落时间t与金属球的质量m是否有关? (选填“有关”、“无关”)。现有大小相同的金属球,这些金属球有的质量相等,有的质量不等,写出验证你的推测的实验步骤 (若有需要,可补充器材)。
【答案】 无关 见解析
【详解】[1]根据,质量为m的金属球从高度为h的位置静止释放,下落(空气阻力忽略不计)到达地面的时间为
所以金属球下落时间t与金属球的质量m无关。
[2]探究金属球下落时间t与金属球的质量m的关系,可以用秒表分别测出大小相同、质量不同的小球从相同的高度自由下落到达地面的时间,若时间相同,说明金属球下落时间t与金属球的质量m无关,反之有关。
7.(2024·广东广州·二模)如图1,A在水平拉力F1(恒为1N)作用下,在某一水平面从M运动到N,其图像如图3所示;如图2,在A上放置一个钩码,A在水平拉力F2(恒为0.6N)作用下,在另一水平面从P运动到Q,钩码始终与物体A相对静止,其图像如图4所示。
(1)在MN、PQ段,A的平均速度分别为、,A所受水平面的摩擦力分别为、,则① ,② ,依据是 ;(①和②选填“>”、“=”、“<”)
(2)如图1所示,物体A运动到N时撤去拉力,A在摩擦力的作用下开始做减速运动,经过0.05s停下来,请在图5中画出撤去后,物体A受到的地面摩擦力随时间的变化图像。( )
【答案】 < > 见解析
【详解】(1)[1][2][3]由图3可知,物体A从M运动到N的速度为
由图3可知,物体A从P运动到Q的速度为
故v1<v2。物体A从M运动到N做匀速直线运动,根据二力平衡知识可知,摩擦力为
f1=F1=1N
物体A从P运动到Q做匀速直线运动,根据二力平衡知识可知,摩擦力为
f2=F2=0.6N
故f1>f2。
(2)[4]撤去外力后,A对地面的压力不变,接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,仍为1N,所以物体A受到的地面摩擦力f1随时间的变化图像为
8.(2024·广东广州·二模)如图a所示,物块A在大小为20N的水平拉力的作用下做直线运动,A所受摩擦力为f1;如图b所示,把A放在另一个更粗糙的水平面上,并在它上面放置一个重为10N的钩码,A在大小为15N的水平拉力的作用下做匀速直线运动,物块A所受摩擦力为f2。则f2= N;f1 (选填“>”“=”或“<”) f2;在图a中,物块A (选填“有可能”或“不可能”)做匀速直线运动。
【答案】 15 < 不可能
【详解】[1] A在大小为15N的水平拉力F2的作用下做匀速直线运动,物块A所受摩擦力为
[2]滑动摩擦力大小与压力、接触面粗糙程度有关,当压力越大、接触面粗糙程度越大时,物体受到的滑动摩擦力越大;依题意得,物体对水平面的压力较小,且水平面较光滑上时,物体受到的滑动摩擦力为f1;物体对水平面的压力较大,且水平面上较粗糙时,物体受到的摩擦力为f2,则
[3]在图a中,物块A受到拉力大于摩擦力,则物体A受非平衡力作用,不可能做匀速直线运动。
9.(2024·广东广州·二模)如图甲所示,小明在水平地面上用力推木箱,推力随时间变化的图像如图乙所示,木箱速度随时间变化的图像如图丙所示。
(1)0~0.8s内木箱没有动,人对木箱的推力大小 地面对木箱的摩擦力大小(选填“>”、“<”或“=”);
(2)1.2~1.8s内木箱受到的摩擦力大小为 N;
(3)在 内,木箱所受合力不为零(选填“0~1s”、“1~2s”或“2~3s”);
(4)2.2s后撤去对木箱的推力,木箱将会 (选填字母)
①匀速直线运动 ②立刻静止 ③既不匀速直线运动也不立刻静止
【答案】 = 4 1~2s ③
【详解】(1)[1]0~1s内木箱没有推动,木箱处于平衡状态,水平方向上受到的推力与摩擦力是一对平衡力,大小相等。
(2)[2]从图丙中得到2~3s木箱处于匀速直线运动状态,木箱受平衡力作用,根据图乙可知2s~3s内木箱受到的推力为4N,此时木箱受到的摩擦力等于推力4N;木箱在1~2s内处于加速状态,在1-2s内接触面的粗糙程度和压力都不变,木箱受到的摩擦力不变,为4N,综合上述分析,1.2~1.8s内木箱受到的摩擦力大小为4N。
(3)[3]由丙图可知,0~1s内木箱处于静止状态,受到的合力为零;1~2s内木箱做加速运动,受到的合力不为零;2~3s内木箱做匀速直线运动,受到的合力为零。
(4)[4]2~3s内木箱处于平衡状态,2.2s时撤去推力F,木箱由于惯性仍向前运动,滑动摩擦力仍然存在并且大小为4N,在滑动摩擦力作用下,木箱做减速运动,故①②不符合题意,③符合题意。
故选③。
10.(2024·广东广州·二模)如图甲所示,轻质弹簧一端固定在墙上,另一自由端不受外力时在B点。把这端固定在物体M上,压缩到A点静止释放时(如图乙所示),它沿粗糙水平地面向右运动。当经过C点时,速度为v≠0(如图丙所示)。在方框内以“·”代替M,画出M经过C点时的受力示意图。
【答案】
【详解】在竖直方向上物体受到重力和支持力,它们是一对平衡力,先画出受到重力和支持力,大小相等,方向相反。图丙中当物块运动到C点的位置时,速度为v,弹簧被拉伸,此时弹簧对物块的拉力的方向是水平向左的,由于物体向右运动,则桌面对物体的摩擦力的方向是水平向左的;所以物体一共受到4个力的作用,如下图所示:
11.(2024·广东广州·一模)利用弹性限度内弹簧的伸长规律,加上刻度尺(可不估读)可组合制成各种测量工具。()
(1)制作弹簧测力计。把木板竖直放置,在弹簧下端挂钩码(每个钩码的质量为50g)对比甲乙两图,弹簧的伸长量是 cm,此时图乙指针指向的刻度可标注力的数值是 N;
(2)制作直接测量液体密度的“密度秤”。找来一个质量可忽略不计的塑料小桶,挂在弹簧下面的挂钩上,测量时,在桶中加满待测液体,根据指针指示的刻度,就能直接读出液体的密度;
①如图丙所示,桶中加满待测液体,根据指针指示的刻度“4.0cm”,这个数值用密度值标出,还需要进行哪些实验步骤和计算? ;
②当小桶中加满水(已知:水的密度是),指针指示的刻度“4.5cm”。则刻度“7.0cm”用密度值标出是 。
【答案】 1.50 1.5 见解析 2.0
【详解】(1)[1]如图乙中刻度尺的分度值为1mm,挂三个钩码后,此时弹簧长度是3.50cm,由图甲可知弹簧的原长是2.00cm,弹簧的伸长量是
3.50cm-2.00cm=1.50cm
[2]此时图乙指针指向的刻度可标注力的数值是
G=mg=0.05kg×3×10N/kg=1.5N(2)[3]根据指针指示的刻度“4.0cm”, 需要测量出此时弹簧的总长度,减去弹簧的原长即为弹簧的伸长量,同理测出装满水时的伸长量,根据伸长量与质量的关系求出装满液体的总质量,根据密度公式求出液体的密度。实验步骤如下:①测量出此时弹簧的总长度,减去弹簧的原长即为弹簧的伸长量;②根据F=G=mg求出 此时弹簧受到的拉力,即为桶和液体的总重力;③根据G=mg求出总质量,根据密度公式求出液体的密度。
[4]当挂3个钩码,即150g时,弹簧伸长为1.50cm,则
由此可知,弹簧伸长1cm时物体的质量为100g,故当质量可忽略不计的小桶挂在弹簧下面的挂钩上时,弹簧不伸长,即该“密度秤”的零刻度线在2.00cm处。当小桶中加满水,指针指示的刻度“4.5cm”时,弹簧伸长的长度是2.5cm,则水的质量为
2.5cm×100g/cm=250g水的体积即桶的容积,也是装满待测液体的体积为
当小桶中加满液体,指针指示的刻度“7.0cm”时,弹簧伸长的长度是5.0cm,则液体的质量为
5cm×100g/cm=500g
液体的密度为
即刻度“7.0cm”用密度值标出是2.0g/cm3。
12.(2024·广东广州·一模)在“制作橡皮筋测力计”的活动中,同学们发现:在一定的范围内,橡皮筋受到的拉力越大,橡皮筋就越长。根据这一现象,小明猜想:在弹性限度内,橡皮筋的伸长量跟它所受的拉力成正比(即橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸长量的比值是定值)。请你设计实验验证其猜想,写出实验步骤和判断小明猜想是否正确的依据。
(1)实验器材:橡皮筋、刻度尺、铁架台、 (若需要,请补充器材);
(2)实验步骤(可以用文字或图文并茂地表达): ;
(3)判断小明猜想是否正确的依据: 。
【答案】 刻度尺、弹簧测力计 见解析 见解析
【详解】(1)[1]要完成该实验,还需要知道橡皮筋的长度和拉力,因此还需要测量长度的器材:刻度尺刻度尺、弹簧测力计。
(2)[2]实验步骤:
1.把橡皮筋一端固定在铁架台上,用刻度尺测量橡皮筋的原长,记录为;
2.用调节好的弹簧测力计拉长橡皮筋,记录测力计的示数F,并用刻度尺测量此时橡皮筋的长度L,计算橡皮筋的伸长量;
3.多次改变拉力大小,重复步骤2,获取多数数据;
4.整理实验器材。
(3)[3]若在一定范围内,F与的比值为定值,小明猜想正确;反之,小明猜想不正确。
13.(2024·广东广州·三模)小华利用如图所示的实验装置探究影响滑动摩擦力大小的因素,在水平桌面边缘固定一个定滑轮,将弹簧测力计在竖直方向调零后如图固定。在桌面上放置一长木板,将一个长方体木块平放在长木板上,通过细线绕过定滑轮与测力计相连,并保持细线的AB段竖直、BC段水平。水平向左拉动长木板,木块相对于桌面保持静止,不计细线的重力和滑轮轮与轴的摩擦力。请根据下列问题对实验进行分析与评价。
(1)图中定滑轮的作用是 ;
(2)图中木块受到滑动摩擦力的方向为 ,根据 知识可知弹簧测力计的示数即为木块受到滑动摩擦力的大小;
(3)拉动长木板向左运动时 (选填“需要”或“不需要”)做匀速直线运动;
(4)在探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系时,小华换用一块质量更大的铝块重复上述实验,发现测力计的示数变大了。由此得出压力越大,滑动摩擦力越大的结论,请你对他的实验做法进行评估: (正确与否,注明判断理由)
(5)实验室有三块质量和外观一样的铝块,请你根据以上实验装置,简要写出“探究滑动摩擦力的大小与压力大小关系”的实验方案,并设计出相应实验表格。
【答案】(1)改变细线中拉力的方向
(2) 水平向左 二力平衡
(3)不需要
(4)不正确,理由是没有控制接触面粗糙程度相同
(5)实验方案:按照如图所示分别用一块铝块,两块叠加,三块叠加,拉动木板,分别观察并记录弹簧测力计的读数。测力计的示数即为摩擦力。比较测力计示数大小与压力大小关系,实验表格:
压力大小关系
弹簧测力计的读数F/N
1块铝块
2块铝块叠加
3块铝块叠加
【详解】(1)定滑轮是等臂杠杆,不能省力,但可以改变力的方向,图中定滑轮的作用是改变细线中拉力的方向。
(2)[1]图中木块相对木板向右运动,受到滑动摩擦力的方向为水平向左。
[2]木块始终相对地面静止,木块始终受到平衡力作用,根据二力平衡知识可知弹簧测力计的示数即为木块受到滑动摩擦力的大小。
(3)拉动长木板向左运动时,木块始终相对地面保持静止,木块受到的力始终是平衡力,因此长木板不需要做匀速直线运动。
(4)小华换用一块质量更大的铝块重复上述实验,既改变了压力大小,也改变了接触面粗糙程度的大小,没有控制接触面粗糙程度相同,导致结论不正确。
(5)实验中通过测力计的示数得到摩擦力大小,比较测力计示数大小与压力大小关系,需要记录每次实验压力与测力计示数大小,实验方案:按照如图所示分别用一块铝块,两块叠加,三块叠加,拉动木板,分别观察并记录弹簧测力计的读数。实验表格设计如下:
压力大小关系
弹簧测力计的读数F/N
1块铝块
2块铝块叠加
3块铝块叠加
14.(2024·广东广州·一模)探究滑动摩擦力跟压力大小关系的实验中,用弹簧测力计在水平木板上拉动一块重2N的铝块进行实验。以后每次实验,在铝块上依次增加一个规格相同、重1N的砝码。不同压力F下,准确测出木板对铝块的摩擦力f,并画出“”关系图像,如图1所示。
(1)某次实验中,测力计拉着铝块做匀速直线运动,测量摩擦力f(如图2所示)。请你在图3中画出木板“●”所受摩擦力和木板所受压力的受力示意图 ,小明认为这次实验中测铝块所受摩擦力的操作存在错误。错在: ;
(2)结合图1,进行合理猜想和判断。
①若铝块上放有4个砝码,则木板所受的压力为 N;
小明猜想:如果木板所受的压力是8N,那么铝块受到的摩擦力可能是 N;
猜想的依据是: ;
②(如图4所示)若实验改为:用水平方向的力推动铝块,在原来木板AB段做匀速直线运动,在B点撤去后,铝块在D点停下。则: N;铝块在C点受到的摩擦力为 N。
【答案】 没有沿水平方向拉动铝块 6 1.6 见解析 0.4 0.4
【详解】(1)[1] 木板相对于铝块向左运动,则受到水平向右的摩擦力;同时木板受到铝块对其竖直向下的压力,作图如下:
[2] 实验时要用弹簧测力计沿水平方向拉动铝块,使它在长木板上做匀速直线运动,因为只有水平拉动铝块,拉力和摩擦力才是一对平衡力,弹簧测力计读数才等于摩擦力。
(2)①[3] 若铝块上放有4个砝码,则木板所受的压力为
[4][5] 由图1可知,压力和摩擦力成正比,关系式为,所以如果木板所受的压力是8N,那么铝块受到的摩擦力为
②[6][7] 用水平方向的力推动铝块,在原来木板AB段做做匀速直线运动,已知铝块对木板的压力是2N,由图像可知,又因为铝块在做匀速直线运动,所以推力为
在B点撤去后,铝块在D点停下,说明铝块在C点还是运动的,由于压力的大小没变,接触面的粗糙程度没变,所以滑动摩擦力的大小还是0.4N。
15.(2024·广东广州·三模)如图1所示,轻质弹簧一端固定在墙上,另一端与物体N连接,图1中所示为弹簧原长的状态,水平地面为粗糙表面,把N沿水平地面压缩弹簧,直至N的位置标记线到达A点(本题中N的位置,均指N的位置标记线所对的位置),静止释放N,运动到最远点B点后,返回通过C点。
(1)在图2方框内以点代N,画出N由A点释放瞬间的受力示意图;
(2)N在A点静止释放,先后两次通过C点时,N受到弹簧弹力的方向 (选填“相同”或“相反”);
(3)若把水平面换作光滑无摩擦表面,N运动到最右端B点速度为零时,弹簧与其连接恰好断开,则物体N将 。
①保持静止 ②向右匀速直线运动 ③向左加速运动 ④向左匀速直线运动
【答案】(1)
(2)相同
(3)①
【详解】(1)N由A点释放瞬间,水平方向上受到弹簧向右的弹力和向左的摩擦力,由题意可知,弹力大于摩擦力,这样N才能接下来运动到B点;竖直方向上受到重力和支持力,这是一对平衡力,大小相等,方向相反,作图如下:
(2)N在A点静止释放,先后两次通过C点时,弹簧均处于被压缩状态,所以N受到弹簧弹力的方向相同,均向右。
(3)根据牛顿第一定律,若把水平面换作光滑无摩擦表面,N运动到最右端B点速度为零时,弹簧与其连接恰好断开,则物体N将保持静止,故选①。
题型三 压强
16.(2024·广东广州·二模)(1)如图1,在杂技表演中,重为500N的人直接站立在鸡蛋上,鸡蛋放在泡沫板的凹槽内。泡沫板的凹槽增大了鸡蛋的受力面积,从而 (选填“增大”或“减小”)了压强来保护鸡蛋;如果脚与鸡蛋间总受力面积约为,此时脚对鸡蛋的压强为 Pa;
(2)为探究液体压强的规律,某科技小组的同学设计制作了如图2所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,水深为,此时水对水槽底部的压强是 Pa,然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为,b管中水面的高度为,则 ,如果再打开软木塞,在水流动的过程中, 。(后两空选填“>”“<”或“=”,,g取10N/kg)
【答案】 减小 4×105 2000 = >
【详解】(1)[1]为了保护鸡蛋,泡沫板的凹槽被设计用来增大鸡蛋的受力面积。根据可知,当压力一定时,增大受力面积可以减小压强,因此泡沫板的凹槽起到了减小压强、保护鸡蛋的作用。
[2]在杂技表演中,人直接站立在鸡蛋上时,鸡蛋受到的压力等于人的重力,即
F=G=500N脚对鸡蛋的压强为
(2)[3]水对水槽底部的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa[4][5]当水管中水稳定后,连通器内各液面的高度应该是相同的,所以h1=h2;当水流动时,b处的水管细,流速快,压强小,所以b管的水面低。a管的流速慢,压强大,所以水面高,根据流速大的地方压强小,所以则h1>h2。
17.(2024·广东广州·二模)为了美化教室环境,小明同学从家里带来了盆栽花卉,放于水平窗台上,盆栽花卉的总质量为2kg,花盆底面与水平窗台的接触面积为200cm2,g取10N/kg。则该花盆对窗台的压强为 Pa、小明每周一都要给花浇一次水,浇水后与浇水前相比较,花盆对窗台的压强将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。忽然一阵风起,教室的窗帘飘向窗外,这是由于窗外的空气流速变大,压强 而导致(选填“变大”或“变小”)。
【答案】 1000 变大 变小
【详解】[1]花盆对窗台的压力为
F=G=mg=2kg×10N/kg=20N
花盆对窗台的压强为
[2]浇水后与浇水前相比较,花盆的质量变大,重力变大,对窗台的压力增大,受力面积不变,由可知,花盆对窗台的压强变大。
[3]风沿着外墙吹过时,窗帘外侧空气流速大,压强小,内侧空气流速慢,压强大,窗帘受到向外的压强大于向内的压强,把窗帘压向窗户外面。
18.(2024·广东广州·二模)(1)如图1,两个容器内分别装入质量相等的甲、乙两种液体,测得甲液体的体积比乙液体大,则甲液体的密度 (选填“大于”“等于”“小于”)乙液体;甲、乙液体相比,对容器底部压强更大的是 (选填“甲”“乙”“一样大”),判断依据是 ;
(2)如图2,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,其利用了 原理;
(3)图3是小明观察微风掠过教室的窗口,窗帘向外凸出,说明窗户内侧的气压 (选填“大于”“小于”“等于”)窗户外侧气压,其原因是 。
【答案】 小于 乙 见解析 相平 连通器 大于 见解析
【详解】(1)[1]两个容器内分别装入质量相等的甲、乙两种液体,甲液体的体积比乙液体大,根据密度公式,可以得出甲液体的密度小于乙液体的密度。
[2][3]由于两种液体的质量相等,容器为柱形,因此它们对容器底部的压力也相等(都等于液体的重力)。甲液体的底面积大,由,则甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强。
(2)[4][5]洗脸池排水管设计的U形“反水弯”起到了隔绝下水道异味的作用。当水不流动时,“反水弯”两端的水面总是相平的,这是因为它们构成了连通器。在连通器内,如果装入同种液体,液体不流动时,各容器中的液面总保持相平。
(3)[6][7]小明观察微风掠过教室的窗口时,发现窗帘向外凸出。这说明窗户内侧的气压大于窗户外侧的气压。其原因是:当微风掠过窗口时,窗户外侧的空气流速会增大。根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,因此窗户外侧的压强会减小。而窗户内侧的空气流速相对较小,压强相对较大。所以,在内外压强差的作用下,窗帘会被压向外侧而凸出。
19.(2024·广东广州·三模)如图1所示,甲乙是两根相同的粗细均匀下端开口的长直玻璃管,玻璃管的内部截面积1×10-4m2,两根玻璃管内装有等量的水银且静止,水银柱上方存在气体。(不考虑水银柱与管之间的摩擦)。
(1)此时,甲管内水银柱上方气压 大气压(选填“大于”“等于”或“小于”)。在图2中画出乙管内水银“●”竖直方向上的受力示意图;
(2)图1甲、乙管内的气压分别为p1、p2,则p1 p2(选填“>”“=”或“<”);
(3)若在乙管口下方沿水平方向吹气(气流方向如图3所示),则水银下方的气压将会 (选填“变大”“不变”或“变小”)。你的判断依据是 。所以乙管中的水银柱会 (选填“向上运动”“静止”或“向下运动”)。
【答案】 小于 = 变小 见解析 向下运动
【详解】(1)[1]图1的甲中,水银柱受到竖直向上的大气压力及竖直向下的自身重力及水银柱上方空气压力的作用,处于静止,则三个力是平衡力,所以甲管内水银柱上方空气压力小于大气压力,据知,甲管内水银柱上方气压小于大气压。
[2]乙中,水银柱受到竖直向下的重力G及管内空气压力及竖直向上的大气压的作用,处于静止,三个力是平衡力,作用在水银柱的重心上,作图如下:
(2)[3]甲、乙管内水银柱等量,所以水银柱的重力相等,大气压力相等,则两管内空气压力相等,两玻璃管粗细相同,则它们的内部截面相同,两水银柱的表面相同,据知,两管内气压相同。
(3)[4][5][6]乙管下方沿水平方向吹气,则水银柱下方空气流速增大,压强变小,由于下方压强变小,因此水银柱向下运动。
20.(2024·广东广州·二模)(1)两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,其中甲容器中装有水,乙容器中装有其它液体,两容器液面高度如图1所示。A点距离水面的竖直高度为5cm,5cm水柱所产生的压强pA Pa。液体内A、B两点压强分别为pA、pB,若pA=pB,则ρ乙 ρ水(选填“>”“<”或“=”)。ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(2)甲和乙两个质量相同的正方体,棱长分别为a和b,且a<b,对地面的压力F甲 F乙,对地面的压强p甲 p乙(两空均选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】 500 < = >
【详解】(1)[1]5cm水柱所产生的压强
[2]若
因为
所以
(2)[3][4]由于甲和乙两个质量相同的正方体,则甲乙对地面的压力相等
甲乙对地面的压强,由
所以
21.(2024·广东广州·二模)(1)如图甲把重力G=4N的测力计向上压在水平板上,测力计显示对板的压力F=16N,与板的接触面积8×10-3m2,测力计对板的压强p1 Pa;如图乙把同一测力计向下压在水平板上,测力计显示对板的压力F=12N,此时测力计对板的压强是p2,则p1 p2(选填“大于”或“等于”或“小于”);
(2)如图丙所示,阀门k关闭,用抽气机在足够长的玻璃管内液面上方持续抽真空,液体密度为ρ,重力与质量的比值为g,管内液高h1,C点距离容器液面深度h2,此时容器液面上方的大气压强p0= ,C点受到液体向下的液体压强pC= (以上两空要用题目出现的物理量符号表达)。关闭抽气机,打开阀门k,把液体从左侧抽出,此时A点的液体流速大于B点,数字液体压强计A的读数为pA,数字液体压强计B的读数为pB,pA pB(选填“大于”或“等于”或“小于”)。
【答案】 2000 大于 ρgh1 ρgh2 小于
【详解】(1)[1][2]压力的作用效果即压强,压强表示单位面积上所受到的压力,因此测力计对板的压强表达式为,两次的压强分别是
所以p1大于p2。
(2)[3]根据托里拆利实验可知大气压等于上方是真空的液柱产生的液体压强,液柱高度是管内外液面的高度差,即为h1,所以大气压
[4]C点受到的液体压强
[5]根据流体压强的特点,流速快的地方压强小,当阀门打开时,在流量一样的情况下,A点的流速快,故A点处的压强较小,即pA小于pB。
22.(2024·广东广州·二模)(1)如图甲,把重力G=4N的测力计向上压在水平板上,测力计显示对板的压力F=20N;与板的接触面积S=8×10-3m2,用题给字母写出测力计对板的压强表达式为 ,该压强是 Pa;
(2)如图乙,在液体中插入玻璃管,在玻璃管上方向水平方向吹气,则管内液面会 (选填“上升”“下降”“不变”);如图丙,用抽气机将足够长玻璃管内液面上方不间断抽真空,液体密度为ρ,重力与质量的比值为g,此时A 点受到向下的压强pA= 。
【答案】 2500 上升
【详解】(1)[1]压力的作用效果即压强,压强表示单位面积上所受到的压力,因此测力计对板的压强表达式为
[2]该压强是
(2)[3]在玻璃管上方向水平方向吹气时,玻璃管口上方的空气流动速度增大,压强减小,容器内液面上方空气压强不变,管外气压大于管内气压,所以玻璃管内液面上升。
[4]用抽气机将足够长玻璃管内液面上方不间断抽真空,液面会上升至玻璃管口处,此时A处深度应为h2,故A点受到向下的压强为
23.(2024·广东广州·一模)(1)如图,重力G=2.5N的容器,底面积S1=2×10-3m2,小昕用重为1N的数显推力计(已调零)向下压容器,推力计对容器的压力F=2N,如图甲,容器对桌面的压力为 N,压强为 Pa;
(2)小昕从冰箱取出200g的0℃水,全部倒入该容器中,如图乙,此时水对容器底部的压力为 N,压强为 Pa,当水温从0℃升到15℃时,水的密度ρ和水温t关系如图丙,此过程水的质量不变,不考虑容器的热胀冷缩,已知请在丁图中大致画出此过程中容器底部受到水的压强p和水温t的关系 ;
(3)小昕利用该容器做自制气压计,如图戊。她带着自制气压计坐电梯过程中,发现玻璃管中液面不断上升,则小昕相对一楼地面是 (选填“向上运动”“向下运动”或“静止”),小昕相对气压计是 (选填“向上运动”“向下运动”或“静止”)。
【答案】 4.5 2.25×103 2 1000 向上运动 静止
【详解】(1)[1][2]容器对桌面的压力等于容器的重力、推力计的重力和推力计对容器的压力之和,即
F压=G+G'+F=2.5N+2N=4.5N
容器对桌面的压强为
(2)[3][4]由图乙可知,水全部倒入容器中,其形状为圆柱体,此时水对容器底部的压力等于水的重力,即
F=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N
水对容器底部的压强为
[5]容器底部受到的压力大小始终等于水的重力,因水的质量不变,即水的重力不变,底面积不变,故水对容器底部的压强不变,容器底部受到水的压强p和水温t的关系图像如下图所示:
(3)[6][7]玻璃管中液面不断上升,说明大气压在降低,大气压随高度的增大而减小,因此小昕在上升,故小昕相对一楼地面是向上运动;小昕在上升过程中,相对于气压计的位置没有发生变化,是静止的。
24.(2024·广东广州·一模)小响同学在网上看到一个“试管爬升”的实验,其做法如下:取两个直径不相同的平底试管,将粗试管装满水,再将细管底部插入粗试管内,然后将两试管迅速倒置(保持竖直),会看到细试管慢慢向上“爬进”粗试管里,如图所示。
小响同学对这个现象很好奇,他猜想:细试管能否在粗试管内竖直向上“爬升”,有可能与“粗试管内径和细试管外径的差值”Δl有关,也可能与“开始时细试管插入粗试管的深度”h、“细试管的质量”m有关。为了进一步研究,小响在实验室找到了许多不同规格的试管(部分试管参数如下表所示)。
(1)要测得表中的数据,除了使用游标卡尺(量程0~15cm)以外,还需要使用 ;(填写测量工具名称)
(2)小响想研究试管能否“爬升”与“粗试管内径和细试管外径的差值”Δl的关系,他先选择4号试管和10号试管进行实验,使h为5cm,发现试管并不能爬升。接下来,若继续使用4号试管,他应该再选择哪些试管进行实验? (填写编号),并简单写出相应的实验步骤 。
试管编号
m/g
外径/mm
内径/mm
长度/mm
1
3.5
10.0
8.3
70.3
2
5.1
10.0
8.4
100.0
3
9.7
13.0
10.4
120.0
4
7.1
13.0
11.4
100.0
5
9.2
15.0
12.6
100.0
6
17.0
15.0
12.4
150.0
7
20.6
20.0
16.7
150.0
8
28.0
20.0
17.3
200.0
9
23.2
25.0
22.5
110.0
10
67.2
35.0
32.0
200.0
【答案】 天平和刻度尺 7、8、9 见解析
【详解】(1)[1]由实验过程可知,实验中还需要测量细试管的质量m和细试管插入粗试管的深度h,因此需要的测量工具还应有天平和刻度尺。
(2)[2]根据控制变量法的思想,要想探究试管能否“爬升”与“粗试管内径和细试管外径的差值”Δl的关系,应保证开始时细试管插入粗试管的深度h和细试管的质量m相同,实验中已经选用了4号试管和10号试管进行实验,使h为5cm,发现试管并不能爬升,根据表中数据可知,选用的4号试管做为小试管,应保持不变,改变粗试管的规格,使粗试管内径和细试管外径的差值不同,且粗试管内径必须大与细试管外径才能进行实验,因此可选7、8、9号试管。
[3]实验步骤:首先选择4号试管和7号试管进行实验,使h为5cm,观察试管是否能爬升;再选择4号试管和8号试管进行实验,使h为5cm,观察试管是否能爬升;再选择4号试管和9号试管进行实验,使h为5cm,观察试管是否能爬升;最后通过实验现象得出结论。
25.(2024·广东广州·二模)如图所示,质量为40g的“凸”形密封的玻璃容器底面积为20cm2,放在水平地面上,容器内装有深度为10cm的酒精。已知酒精的密度为0.8×103 kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)容器内酒精的质量;
(2)酒精对容器底部的压强;
(3)玻璃容器对地面的压力。
【答案】(1)0.16kg;(2)800Pa;(3)2N
【详解】解:(1)容器内酒精的体积
则酒精的质量
(2)酒精对容器底部的压强
(3)酒精和容器的总重力
因玻璃容器在水平面上,则玻璃容器对水平地面的压力即为玻璃容器的总重,为
答:(1)容器内酒精的质量为;
(2)酒精对容器底部的压强为800Pa;
(3)玻璃容器对地面的压力为2N。
26.(2024·广东广州·二模)如图所示,管内有一段体积为0.2cm3的水柱,水明把弯管的一端穿过胶塞,塞紧在烧瓶中,使得瓶中空气不泄漏(已知水的密度:ρ=1.0g/cm3)。
(1)管中水柱的质量为 g;
(2)将瓶子放于停在十楼的电梯中,水柱静止在水平直管中,位置如图所示,当电梯下行并停在一楼时,水柱再次静止在水平直管中,位置如图所示;(忽略水柱与管的摩擦力)
①以“·”表示水柱,在方框内画出它在一楼静止时水平方向的受力示意图 ;
②与十楼相比:在一楼时瓶内气压 :被密封空气的密度 (以上选填“变小”“不变”“变大”)。
【答案】(1)0.2
(2) 变大 变大
【详解】(1)[1]由题意可知,管中水柱的体积V=0.2cm3,已知水的密度ρ=1.0g/cm3,根据密度公式可知,管中水柱的质量
管中水柱的质量为0.2g。
(2)[1]水柱静止时,在水平方向受到烧瓶内大气压向右的压力及瓶外大气压向左的压力作用,两个力是一对平衡力,两个力都作用在水柱上,所以水平方向的受力情况如下下图:
[2][3]把瓶子放在电梯中,当电梯匀速下行的过程中,由于随着海拔的降低,大气压升高,弯管中的水柱慢慢向左移动,管内气体体积变小,而质量不变,由密度公式可知,密度变大,最后水柱处于平衡状态,说明瓶内气压也增大,跟外界大气压持平,使水柱保持平衡状态。
27.(2024·广东广州·二模)如图所示,某同学通过甲→乙→丙→丁过程表演“不湿手取水中的硬币”做法。
(1)图甲中硬币受到的力的示意图,在下图方框画出(以“●”代表硬币、在方框中已画出其所受的浮力);
(2)比较丙图刚扣杯子瞬间与蜡烛燃尽时,杯子中气体压强分别用p丙和p丁表示,则p丙 p丁(选填“<”、“=”或“>”);
(3)所用的杯子是塑料杯,其底部开一小孔,实验时小孔用橡皮泥封住,当水全部进入杯子后如图丁,揭开橡皮泥,可能出现什么现象: (填选项符号)
A.杯子中的水流回盘子 B.水从小孔喷出 C.不受影响保持图丁状态
【答案】 > A
【详解】(1)[1]对硬币进行受力分析,硬币受重力、支持力和浮力的作用,重力的方向竖直向下,支持力的方向竖直向上,浮力的方向竖直向上;图甲中硬币受到的力的示意图如下:
(2)[2]蜡烛燃烧时,杯中的氧气含量减少,氧气耗尽时,蜡烛熄灭,温度降低,杯子内气体压强变小,盘子里的水在大气压的作用下进入杯中的,则
p丁+p液=p丙
所以
p丙>p丁
(3)[3]当水全部进入杯子后如图丁所示,揭开橡皮泥,构成连通器,空气进入杯子,杯子中的水流回盘子,故A符合题意,BC不符合题意。
故选A。
题型四 浮力
28.(2024·广东广州·三模)如图甲和乙所示,在两个相同的水槽中装入相等质量的水,将两个相同的空瓶,瓶口扎上橡皮膜,分别竖直浸没在水槽中(水未流出),其中,甲瓶口朝上,乙瓶口朝下,若甲瓶恰好悬浮并立于水中。
(1)支持液体内部压强随深度增加而增大的现象是 ;
(2)比较大小:放入甲、乙瓶后水槽底受到水的压强分别是p1和p2,甲、乙瓶受到的浮力分别是F1和F2,则p1 p2、F1 F2。
【答案】 乙图中橡皮膜凹陷程度大 > >
【详解】(1)[1]在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,两次药瓶在水里的位置相同,乙图中橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹陷程度就大,所以支持结论的现象是乙中橡皮膜凹陷程度大。
(2)[2]乙图中瓶口橡皮膜的凹陷程度更大,所以甲图中瓶子排开水的体积大于乙图中瓶子排开水的体积,所以甲水槽中水的深度大于乙水槽中水的深度,根据p=ρgh可知,甲水槽底受到水的压强大于乙水槽底受到水的压强,即p1>p2。
[3]根据 F浮=ρ液gV排可知,甲图中瓶子受到的浮力大于乙图中瓶子受到的浮力,即F1>F2。
29.(2024·广东广州·一模)容器中装有密度随温度升高而变小的液体,将重为1.6N的小球轻放入该液体,当液体为20℃时,小球最后处于图1所示状态保持静止。
(1)该液体在20℃时的密度为,g取10N/kg,求
①此时小球受到的浮力;
②小球的体积;
(2)当液体温度发生变化时,小球如图2所示漂浮:
①此时小球所受浮力 图1中所受浮力(选填“大于”“小于”或“等于”);
②此时液体温度 20℃(选填“大于”“小于”或“等于”);
(3)图3中液体温度的范围可能是 。
①10℃~14℃ ②15℃~19℃ ③21℃~25℃ ④高于26℃
【答案】 1.6N 等于 小于 ③④
【详解】(1)[1][2] 小球悬浮,浮力等于重力,则浮力为
该液体在20℃时的密度为,则小球的体积为
(2)[3][4] 当液体温度发生变化时,小球如图2所示漂浮,则浮力也等于重力,所以此时小球所受浮力等于图1中所受浮力;浮力不变,由图可知,排开液体的体积变小,根据可知液体密度变大,容器中的液体密度随温度升高而变小,所以温度降低,此时液体温度小于20℃。
(3)[5] 图1中小球悬浮,则小球密度等于液体密度;图3中小球沉底,则小球密度大于液体密度,所以液体密度变小,容器中的液体密度随温度升高而变小,所以图3中液体温度高于20℃,故选③④。
30.(2024·广东广州·一模)放置在水平桌面的电子天平,其上表面的面积为,示数为0g。现将底面积为的柱形容器静置在天平上,天平示数为100g,如图甲所示。按下“清零”键后,天平示数变为0g,如图乙所示。将物体放入装满甲液体的溢水杯中,最后物体静止时如图丙所示,此时天平示数为220g。(g取10N/kg)
(1) kg;
(2)图丙,装有排出液体的容器对天平的压强为 Pa;
(3)若把物体放在装满乙液体的溢水杯中时,物体处于漂浮状态。则:
①最后,物体排出乙液体的质量 220g(选填:“大于”、“小于”、“等于”);
②若物体密度为,乙液体密度为。请证明:
【答案】 0.22 800 等于 见解析
【详解】(1)[1]根据单位换算可知
1kg=1000g
所以
(2)[2]图丙,装有排出液体的容器的总质量是
220g+100g=320g=0.32kg
装有排出液体的容器对天平的压力等于重力,即
受力面积是,则装有排出液体的容器对天平的压强为
(3)①[3]根据阿基米德原理可知,物体排出乙液体的质量等于物体放入装满甲液体的溢水杯中,最后物体静止时的质量,即等于220g。
②[4]根据题意可知
因为物体漂浮,所以有
得
因为
所以
31.(2024·广东广州·一模)食品厂配制了两种不同密度的盐水来挑选榛子果仁。在甲、乙两个完全相同的杯子中倒入体积相等、密度不同的盐水。将四颗榛子果仁(标号为1、2、3、4号,忽略榛子体积变化)先后放入甲、乙两种盐水中,静止后的情形如图1所示。
(1)两杯盐水的密度关系为 (选填“<”、“=”或“>”)
(2)将图1甲中的1号榛子受力示意图在图2画出(以“•”代表榛子,在方框中已画出其所受的重力G);
(3)3号榛子在甲、乙两种盐水受到的浮力分别为、,则: (选填“<”、“=”或“>”)
【答案】 > =
【详解】(1)[1]由甲、乙两图知,2号榛子在甲图中悬浮,浮力等于其自身的重力,在乙图中沉底,浮力小于其自身的重力,所以2号榛子在乙图中受到的浮力小。由于2号榛子排开甲、乙盐水的体积相同,由F浮=ρ液gV排知,乙杯中盐水的密度小于甲杯中盐水的密度,即ρ甲>ρ乙。
(2)[2]由图知,1号榛子沉底,受到竖直向下的重力、竖直向上的支持力、竖直向上的浮力,如图所示:
(3)[3]由图知,3号榛子在甲、乙盐水中处于漂浮或悬浮状态,受到的浮力都等于其自身的重力,由于重力不变,所以它们受到的浮力不变,则F甲=F乙。
32.(2024·广东广州·一模)半潜船也称半潜式母船(如图甲)。如图乙所示,半潜船通过调整水舱内的压载水质量,把装货甲板潜入水中,等待所要承运的特定货物(像驳船、游艇、舰船、钻井平台等)放在半潜船装货甲板上的指定位置后,再次调整水舱内的压载水,船体上浮,即完成货物装载。(g取10N/kg)
(1)当半潜船依次处于图乙中三种状态时,从左至右船底受到水的压强分别为p1、p2、p3,则压强由小到大的顺序是 ;水舱内水的质量分别为m1、m2、m3,其中最大的是 (选填“m1”“m2”或“m3”)。
(2)乙图中半潜船从1状态到2状态,浮力的大小变 ,依据是 。
(3)排水量10000 t的半潜船,装满货物时受到水的浮力是多少? ( )
【答案】 p1<p3<p2 m2 大 根据可知,不变,变大,所以浮力的大小变大
【详解】(1)[1]由图示可知,乙中左船底所处的深度最小,其次是最右边的情况,最深是中间的情况,根据可得,压强由小到大的顺序是
p1<p3<p2
[2]半潜船是通过改变自身重量实现上浮和下沉的,根据图乙可知,左图状态时,船底所处的深度最小,于中间图状态时,船底所处的深度最深,故
当货物拖至甲板上方后,再次调整水舱内的压载水,船体上浮,故
则质量最大的是m2。
(2)[3][4]由材料可知,半潜船在工作时,通过增加本身压载水舱中的水量,平稳地将装货甲板潜入水下;所以是通过改变自身重实现上浮和下沉的;由图可知,半潜船从1状态到2状态,根据可知,、不变,变大,所以浮力的大小变大。
(3)[5]根据题意可知,装满货物时受到水的浮力是
33.(2024·广东广州·三模)如图所示,小明利用如图所示装置测量烧杯中液体的密度。表格是A、B、C三个小球的相关信息。
球
A
B
C
体积
重力
约4N
约4N
约8N
在待测液体静止时的状态
漂浮
沉底
沉底
(1)根据题中信息,你会选择 (选填“A”、“B”或“C”)球用于实验,不选择其它两个小球的原因是 。
(2)实验步骤如下:
①用细线绑住小球,挂在弹簧测力计下,当小球静止时读出测力计的示数为G;
②往烧杯中倒适量的待测液体,用弹簧测力计拉着小球浸没在水中,当小球静止时读出测力计的示数为F;
该液体密度的表达式= (用测量的物理量和已知物理量表示)。
【答案】(1) B 见解析
(2)
【详解】(1)[1]根据表格中A、B、C三个小球的相关信息可知,选择B球用于实验。
[2]不选择其它两个小球的原因是:小球A在待测液体静止时处于漂浮状态,不易准确测量得到小球A的体积,而小球C的重力超过了弹簧测力计的测量范围。
(2)①②将小球B挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数记为G,小球B完全浸没在烧杯中的待测液体里(未接触烧杯)受到的拉力为F,则小球B完全浸没在待测液体中受到的浮力为
小球B完全浸没在待测液体中排开液体的体积等于小球B的体积,即V排=VB,由阿基米德原理可知,烧杯中待测液体的密度为
34.(2024·广东广州·一模)小明热爱地理考查,他在小溪边拾到一块实心石块,想粗略测量该石块的密度。现有一个电子测力计、细线、一个足以放入该石块的金属杯。(水源充足,已知)
(1)实验目的: ;
(2)不添加其他器材,请写出测量石块密度的实验步骤; (可以用文字或画图表达)
(3)石块密度的表达式 。(用已经测量的符号和已知的符号表示)
【答案】 测量石块的密度 见解析
【详解】(1)[1]本实验通过测量出实心石块的重力及浸没在水中,所受的浮力,根据及阿基米德原理求出石块的质量及体积,根据求石块的密度。
(2)[2]在金属杯中加入适当的水,用细线挷紧石块,用电子测力计测量石块的重力,记为G,将石块浸没在金属杯的水中,记下测力计此时的读数为F,据称重法,得出此时的浮力F浮=G-F。此时石块排开水的体积与石块的体积相等,据阿基米德原理知,石块的体积
石块的质量
石块的密度
35.(2024·广东广州·二模)如图甲,水平放置的方形容器里有一个重量G为8N、边长L=10cm的立方体物块M,M与容器底部不密合。以Q=5mL/s的恒定流量向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示,请解答下列问题:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)通过计算说明当t=140s时,物块M在水中所处的状态?
(2)算出:当t=140s时,物块M受到的浮力大小,此时排开水的体积;
(3)算出:当t=140s时,水对容器底部的压力大小。
【答案】(1)漂浮;(2)8N;800cm3;(3)15N
【详解】解:(1)物块M的体积
物块M的质量
物块M的密度
即物块的密度小于水的密度,由图像可知:当t=140s时,水的深度为h=12cm,大于立方体物块M的边长为10cm,则根据浮沉条件可知物块在水中将漂浮。
(2)当t=40s时,正好是物块M处于刚刚开始漂浮的状态,则
根据可得
由图像可知当t=140s时,物块仍处于漂浮状态,浮力仍为8N,排开液体的体积仍是800cm3。
(3)由图像可知当t=140s时,物块处于漂浮状态,注入的水的体积
则
由图像可知该容器为规则容器,所以液体对底部的压力
答:(1)通过计算说明当t=140s时,物块M在水中所处的状态为漂浮;
(2)当t=140s时,物块M受到的浮力大小为8N,此时排开水的体积为800cm3;
(3)当t=140s时,水对容器底部的压力大小为15N。
36.(2024·广东广州·一模)有一个正方体物块,其底面积为。(,)
(1)把该物块放在面积为的水平正方形木凳面中央,如图所示。物块对木凳的压强为求物块的重力。
(2)把该正方体物块放入装有水的容器中,物块静止时处于悬浮状态,如图所示。已知物块上表面受到水的压力,求物块下表面受到水的压强大小。
【答案】(1)10N;(2)1500Pa
【详解】解:(1)由题可知,该木凳受物块压力的受力面积等于正方形木凳上表面积,则物块对木凳的压力为
所以物块的重力为
(2)物块静止悬浮时受到的浮力为
由浮力产生的原因可知,物块下表面受到水的压力为
则物块下表面受到水的压强为
答:(1)物块的重力为10N;
(2)物块下表面受到水的压强为1500Pa。
37.(2024·广东广州·三模)如图1所示,水平地面上放有上下两部分均为柱形的薄壁容器。一个质量、体积的木球通过细线与容器底部相连,浸没在水中静止不动,此时细线受到的拉力为F拉。水的密度,。
(1)以“”表示木球,在图2方框内画出木球此时的受力示意图 ;
(2)求此时木球受到的浮力的大小;
(3)求绳子的拉力F拉;
(4)剪断细线且待木球静止后,忽略水的汽化带来的影响,水对容器底部的压强 ,容器对桌面的压力 (以上均选填“变大”、“变小”、“不变”)。
【答案】(1)
(2)1N
(3)0.5N
(4) 变小 不变
【详解】(1)木球受到竖直向下的重力,竖直向下的拉力以及竖直向上的浮力,处于平衡状态,如图所示:
(2)木球的质量为
木球的重力为
;
因为木球浸没,排开水的体积
,
木球受到的浮力为
(3)木块受到竖直向下的重力和绳子的拉力以及竖直向上的浮力而处于平衡状态,由力的平衡条件可得
则细线对木块的拉力
(4)[1]因为剪断细线前,木球的浮力大于重力,所以剪断细线后,木球上浮,直至漂浮,木球排开水的体积减小,液面降低,根据知,水对容器底部的压强减小。
[2]剪断细线前后,容器、水、木块的质量都不变,三者的重力不变,容器对桌面的压力等于三者的重力之和,因此容器对桌面的压力不变。
38.(2024·广东广州·二模)小明买了一个西瓜,西瓜的质量是4.9kg,体积是5.2×10﹣3m3(保持不变)。
(1)小明把西瓜放在桶中用井水冰镇,静止时如图甲所示。(g=10N/kg,水的密度取1.0×103kg/m3)
①在图丙方框中画出图1中西瓜的受力示意图( )(以“•”代替西瓜);
②求西瓜受到的浮力;( )
③小明奶奶为了让冰镇效果更好,用绳子绑住西瓜系在一质量为3kg的砖头上再放入水中,静止时如图乙所示。和图甲中西瓜受到的浮力相比(水温保持不变) (选填“变大”、“变小”、“不变”),你的判断依据是 ;
(2)图丁是水的密度ρ和温度t的关系图像,若桶中的井水在16℃~26℃变化时,图甲中的西瓜始终漂浮,则西瓜受到的浮力F与温度t的关系图像是 。
A.B.C. D.无法判断
【答案】 49N 变大 西瓜排开水的体积变大 C
【详解】(1)[1][2]西瓜受到的重力为
因为西瓜在水中漂浮,所以,西瓜受到的浮力为
西瓜受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力,这两个力大小相等,故作图如下:
[3][4]由图乙可知,西瓜全部浸没在水中,则西瓜排开水的体积变大,水的密度不变,由可知,受到的浮力变大。
(2)[5]若桶中的井水在16℃~26℃变化时,图甲中的西瓜始终漂浮,由可知,西瓜受到的浮力不变,故C选项符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
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猜压05 非选择题(力与运动和压强与浮力综合)
猜押考点
3年广州真题
考情分析
押题依据
力与运动
2024年广州卷第18题;2023年广州卷第19题。
力与运动在非选择题中常以小问形式出现,涉及受力分析、摩擦力、惯性等,难度不大。压强与浮力是重点模块。压强部分,固体压强计算、液体压强公式、连通器原理、大气压应用是高频考点;浮力部分,阿基米德原理、物体浮沉条件、浮力与密度综合计算常考。结合实际问题考查知识运用。
分析真题发现,力与运动的受力分析、压强与浮力综合计算等是高频考点,2025年可能延续。物理联系生活和科技,力与运动、压强与浮力知识在汽车刹车、船闸等场景应用广泛,可能成为命题素材。
压强
2023年广州卷第15题;2024年广州卷第15题。
浮力
2023年广州卷第18题
力与运动:受力分析可能结合简单机械或物体在液体中的浮沉情况,考查多个力作用下物体的平衡状态及相关力的大小计算。以生活中的运动场景为背景,考查惯性、摩擦力的知识,如汽车加速、减速过程中乘客的状态变化,以及物体在粗糙斜面上的运动。
压强与浮力:压强部分可能考查固体压强的变化分析,以及液体压强与深度、密度的关系,连通器原理在实际中的应用。浮力部分可能涉及阿基米德原理的计算,物体浮沉条件的判断及相关综合计算,如轮船、潜水艇等模型。
力与运动和压强与浮力的综合方面,可能通过实验探究或实际问题情境,考查学生对多个知识点的综合运用能力,如探究浮力大小与哪些因素有关的实验中,结合力的平衡分析物体的受力情况,以及液体压强的变化。也可能结合船闸、液压机等实际装置,考查力的作用效果、压强与浮力的知识。
题型一 质量与密度
1.(2024·广东广州·一模)如图是为宇航员设计的“太空圆珠笔”,墨水靠密封笔管内的压缩氮气推动活塞向外挤出。
(1)笔管内压缩氮气的气压 周围环境的气压(选填“大于”“等于”或“小于”);
(2)墨水向外挤出的过程中,密封压缩氮气的密度 (选填“变大”“变小”或“不变”),判断依据是 ;
(3)氮气在一定条件下能 (填物态变化名称)成液态氮。当液态氮暴露在30℃的环境中(此时液态氮的沸点为),能观察到液态氮在不断沸腾,一段时间周边气温降至0℃,那么此时液态氮的温度等于 ℃(填一温度值)。
2.(2024·广东广州·一模)如图所示的密闭装置中,甲、乙瓶子内分别装有二氧化碳气体和空气,中间用玻璃管连通,玻璃管内有一段水柱。该装置被阳光均匀照射一段时间后,水柱向右移动。此过程中,甲瓶内的二氧化碳气体的密度 (选填“变大”或“不变”或“变小”),请写出你的判断依据 。
3.(2024·广东广州·二模)小丽测量某种矿石的密度,他先用天平测量矿石的质量,当天平平衡时,放在左盘中的砝码和游码在标尺上的位置如图甲所示,则矿石实际的质量为 g。他用量筒测量矿石的体积如图乙所示,则矿石的体积为 cm³。则矿石的密度为 g/cm³。
4.(2024·广东广州·二模)小华要自制一支简易密度计。现有透明玻璃瓶一个(如图1所示)、足量的盐水和酒精(已知酒精的密度为,盐水的密度为)、刻度尺、马克笔以及ABCD四根圆柱形塑料直管(四根管两端均已封口,其中一端用热熔胶封住部分小铁珠作配重,如图2所示),圆柱形塑料直管各项参数见下表。
塑料直管代号
直径/cm
长度/cm
总质量/g
平均密度
A
1.60
15.00
21.40
0.71
B
0.50
15.00
1.91
0.65
C
0.40
4.00
0.32
0.64
D
0.30
24.00
2.20
1.30
(注:“平均密度”是指物体的质量与其体积的比值)
(透明玻璃瓶一个)(圆柱形塑料直管四根)
自制密度计要符合以下要求:
①测量液体密度范围为:;
②能放进如图1所示的瓶子里测液体的密度;
③自制密度计上和两密度值所对刻度线间的距离要大于4cm。
请你按照要求选择一根最合适的塑料直管来制作该密度计,并说明不选其他3根的理由。
5.(2024·广东广州·一模)同一针筒内装有不同体积的同种液体,电子秤分别测量其质量如图甲、乙所示。请写出以下物理量的计算过程。
(1)针筒中液体的密度;
(2)甲、乙针筒中液体的质量;
(3)空针筒的质量。
题型二 力与运动
6.(2024·广东广州·一模)质量为m的金属球从高度为h的位置静止释放,下落(空气阻力忽略不计)到达地面的时间,其中。g=9.8N/kg。请你根据推测,金属球下落时间t与金属球的质量m是否有关? (选填“有关”、“无关”)。现有大小相同的金属球,这些金属球有的质量相等,有的质量不等,写出验证你的推测的实验步骤 (若有需要,可补充器材)。
7.(2024·广东广州·二模)如图1,A在水平拉力F1(恒为1N)作用下,在某一水平面从M运动到N,其图像如图3所示;如图2,在A上放置一个钩码,A在水平拉力F2(恒为0.6N)作用下,在另一水平面从P运动到Q,钩码始终与物体A相对静止,其图像如图4所示。
(1)在MN、PQ段,A的平均速度分别为、,A所受水平面的摩擦力分别为、,则① ,② ,依据是 ;(①和②选填“>”、“=”、“<”)
(2)如图1所示,物体A运动到N时撤去拉力,A在摩擦力的作用下开始做减速运动,经过0.05s停下来,请在图5中画出撤去后,物体A受到的地面摩擦力随时间的变化图像。( )
8.(2024·广东广州·二模)如图a所示,物块A在大小为20N的水平拉力的作用下做直线运动,A所受摩擦力为f1;如图b所示,把A放在另一个更粗糙的水平面上,并在它上面放置一个重为10N的钩码,A在大小为15N的水平拉力的作用下做匀速直线运动,物块A所受摩擦力为f2。则f2= N;f1 (选填“>”“=”或“<”) f2;在图a中,物块A (选填“有可能”或“不可能”)做匀速直线运动。
9.(2024·广东广州·二模)如图甲所示,小明在水平地面上用力推木箱,推力随时间变化的图像如图乙所示,木箱速度随时间变化的图像如图丙所示。
(1)0~0.8s内木箱没有动,人对木箱的推力大小 地面对木箱的摩擦力大小(选填“>”、“<”或“=”);
(2)1.2~1.8s内木箱受到的摩擦力大小为 N;
(3)在 内,木箱所受合力不为零(选填“0~1s”、“1~2s”或“2~3s”);
(4)2.2s后撤去对木箱的推力,木箱将会 (选填字母)
①匀速直线运动 ②立刻静止 ③既不匀速直线运动也不立刻静止
10.(2024·广东广州·二模)如图甲所示,轻质弹簧一端固定在墙上,另一自由端不受外力时在B点。把这端固定在物体M上,压缩到A点静止释放时(如图乙所示),它沿粗糙水平地面向右运动。当经过C点时,速度为v≠0(如图丙所示)。在方框内以“·”代替M,画出M经过C点时的受力示意图。
11.(2024·广东广州·一模)利用弹性限度内弹簧的伸长规律,加上刻度尺(可不估读)可组合制成各种测量工具。()
(1)制作弹簧测力计。把木板竖直放置,在弹簧下端挂钩码(每个钩码的质量为50g)对比甲乙两图,弹簧的伸长量是 cm,此时图乙指针指向的刻度可标注力的数值是 N;
(2)制作直接测量液体密度的“密度秤”。找来一个质量可忽略不计的塑料小桶,挂在弹簧下面的挂钩上,测量时,在桶中加满待测液体,根据指针指示的刻度,就能直接读出液体的密度;
①如图丙所示,桶中加满待测液体,根据指针指示的刻度“4.0cm”,这个数值用密度值标出,还需要进行哪些实验步骤和计算? ;
②当小桶中加满水(已知:水的密度是),指针指示的刻度“4.5cm”。则刻度“7.0cm”用密度值标出是 。
12.(2024·广东广州·一模)在“制作橡皮筋测力计”的活动中,同学们发现:在一定的范围内,橡皮筋受到的拉力越大,橡皮筋就越长。根据这一现象,小明猜想:在弹性限度内,橡皮筋的伸长量跟它所受的拉力成正比(即橡皮筋受到的拉力大小F和橡皮筋的伸长量的比值是定值)。请你设计实验验证其猜想,写出实验步骤和判断小明猜想是否正确的依据。
(1)实验器材:橡皮筋、刻度尺、铁架台、 (若需要,请补充器材);
(2)实验步骤(可以用文字或图文并茂地表达): ;
(3)判断小明猜想是否正确的依据: 。
13.(2024·广东广州·三模)小华利用如图所示的实验装置探究影响滑动摩擦力大小的因素,在水平桌面边缘固定一个定滑轮,将弹簧测力计在竖直方向调零后如图固定。在桌面上放置一长木板,将一个长方体木块平放在长木板上,通过细线绕过定滑轮与测力计相连,并保持细线的AB段竖直、BC段水平。水平向左拉动长木板,木块相对于桌面保持静止,不计细线的重力和滑轮轮与轴的摩擦力。请根据下列问题对实验进行分析与评价。
(1)图中定滑轮的作用是 ;
(2)图中木块受到滑动摩擦力的方向为 ,根据 知识可知弹簧测力计的示数即为木块受到滑动摩擦力的大小;
(3)拉动长木板向左运动时 (选填“需要”或“不需要”)做匀速直线运动;
(4)在探究滑动摩擦力的大小与压力大小的关系时,小华换用一块质量更大的铝块重复上述实验,发现测力计的示数变大了。由此得出压力越大,滑动摩擦力越大的结论,请你对他的实验做法进行评估: (正确与否,注明判断理由)
(5)实验室有三块质量和外观一样的铝块,请你根据以上实验装置,简要写出“探究滑动摩擦力的大小与压力大小关系”的实验方案,并设计出相应实验表格。
14.(2024·广东广州·一模)探究滑动摩擦力跟压力大小关系的实验中,用弹簧测力计在水平木板上拉动一块重2N的铝块进行实验。以后每次实验,在铝块上依次增加一个规格相同、重1N的砝码。不同压力F下,准确测出木板对铝块的摩擦力f,并画出“”关系图像,如图1所示。
(1)某次实验中,测力计拉着铝块做匀速直线运动,测量摩擦力f(如图2所示)。请你在图3中画出木板“●”所受摩擦力和木板所受压力的受力示意图 ,小明认为这次实验中测铝块所受摩擦力的操作存在错误。错在: ;
(2)结合图1,进行合理猜想和判断。
①若铝块上放有4个砝码,则木板所受的压力为 N;
小明猜想:如果木板所受的压力是8N,那么铝块受到的摩擦力可能是 N;
猜想的依据是: ;
②(如图4所示)若实验改为:用水平方向的力推动铝块,在原来木板AB段做匀速直线运动,在B点撤去后,铝块在D点停下。则: N;铝块在C点受到的摩擦力为 N。
15.(2024·广东广州·三模)如图1所示,轻质弹簧一端固定在墙上,另一端与物体N连接,图1中所示为弹簧原长的状态,水平地面为粗糙表面,把N沿水平地面压缩弹簧,直至N的位置标记线到达A点(本题中N的位置,均指N的位置标记线所对的位置),静止释放N,运动到最远点B点后,返回通过C点。
(1)在图2方框内以点代N,画出N由A点释放瞬间的受力示意图;
(2)N在A点静止释放,先后两次通过C点时,N受到弹簧弹力的方向 (选填“相同”或“相反”);
(3)若把水平面换作光滑无摩擦表面,N运动到最右端B点速度为零时,弹簧与其连接恰好断开,则物体N将 。
①保持静止 ②向右匀速直线运动 ③向左加速运动 ④向左匀速直线运动
题型三 压强
16.(2024·广东广州·二模)(1)如图1,在杂技表演中,重为500N的人直接站立在鸡蛋上,鸡蛋放在泡沫板的凹槽内。泡沫板的凹槽增大了鸡蛋的受力面积,从而 (选填“增大”或“减小”)了压强来保护鸡蛋;如果脚与鸡蛋间总受力面积约为,此时脚对鸡蛋的压强为 Pa;
(2)为探究液体压强的规律,某科技小组的同学设计制作了如图2所示的装置。他们首先向一个大水槽里灌满水,水深为,此时水对水槽底部的压强是 Pa,然后松开铁夹,水流入a、b两管,稳定后,a管中水面的高度为,b管中水面的高度为,则 ,如果再打开软木塞,在水流动的过程中, 。(后两空选填“>”“<”或“=”,,g取10N/kg)
17.(2024·广东广州·二模)为了美化教室环境,小明同学从家里带来了盆栽花卉,放于水平窗台上,盆栽花卉的总质量为2kg,花盆底面与水平窗台的接触面积为200cm2,g取10N/kg。则该花盆对窗台的压强为 Pa、小明每周一都要给花浇一次水,浇水后与浇水前相比较,花盆对窗台的压强将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。忽然一阵风起,教室的窗帘飘向窗外,这是由于窗外的空气流速变大,压强 而导致(选填“变大”或“变小”)。
18.(2024·广东广州·二模)(1)如图1,两个容器内分别装入质量相等的甲、乙两种液体,测得甲液体的体积比乙液体大,则甲液体的密度 (选填“大于”“等于”“小于”)乙液体;甲、乙液体相比,对容器底部压强更大的是 (选填“甲”“乙”“一样大”),判断依据是 ;
(2)如图2,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,其利用了 原理;
(3)图3是小明观察微风掠过教室的窗口,窗帘向外凸出,说明窗户内侧的气压 (选填“大于”“小于”“等于”)窗户外侧气压,其原因是 。
19.(2024·广东广州·三模)如图1所示,甲乙是两根相同的粗细均匀下端开口的长直玻璃管,玻璃管的内部截面积1×10-4m2,两根玻璃管内装有等量的水银且静止,水银柱上方存在气体。(不考虑水银柱与管之间的摩擦)。
(1)此时,甲管内水银柱上方气压 大气压(选填“大于”“等于”或“小于”)。在图2中画出乙管内水银“●”竖直方向上的受力示意图;
(2)图1甲、乙管内的气压分别为p1、p2,则p1 p2(选填“>”“=”或“<”);
(3)若在乙管口下方沿水平方向吹气(气流方向如图3所示),则水银下方的气压将会 (选填“变大”“不变”或“变小”)。你的判断依据是 。所以乙管中的水银柱会 (选填“向上运动”“静止”或“向下运动”)。
20.(2024·广东广州·二模)(1)两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,其中甲容器中装有水,乙容器中装有其它液体,两容器液面高度如图1所示。A点距离水面的竖直高度为5cm,5cm水柱所产生的压强pA Pa。液体内A、B两点压强分别为pA、pB,若pA=pB,则ρ乙 ρ水(选填“>”“<”或“=”)。ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(2)甲和乙两个质量相同的正方体,棱长分别为a和b,且a<b,对地面的压力F甲 F乙,对地面的压强p甲 p乙(两空均选填“>”、“=”或“<”)。
21.(2024·广东广州·二模)(1)如图甲把重力G=4N的测力计向上压在水平板上,测力计显示对板的压力F=16N,与板的接触面积8×10-3m2,测力计对板的压强p1 Pa;如图乙把同一测力计向下压在水平板上,测力计显示对板的压力F=12N,此时测力计对板的压强是p2,则p1 p2(选填“大于”或“等于”或“小于”);
(2)如图丙所示,阀门k关闭,用抽气机在足够长的玻璃管内液面上方持续抽真空,液体密度为ρ,重力与质量的比值为g,管内液高h1,C点距离容器液面深度h2,此时容器液面上方的大气压强p0= ,C点受到液体向下的液体压强pC= (以上两空要用题目出现的物理量符号表达)。关闭抽气机,打开阀门k,把液体从左侧抽出,此时A点的液体流速大于B点,数字液体压强计A的读数为pA,数字液体压强计B的读数为pB,pA pB(选填“大于”或“等于”或“小于”)。
22.(2024·广东广州·二模)(1)如图甲,把重力G=4N的测力计向上压在水平板上,测力计显示对板的压力F=20N;与板的接触面积S=8×10-3m2,用题给字母写出测力计对板的压强表达式为 ,该压强是 Pa;
(2)如图乙,在液体中插入玻璃管,在玻璃管上方向水平方向吹气,则管内液面会 (选填“上升”“下降”“不变”);如图丙,用抽气机将足够长玻璃管内液面上方不间断抽真空,液体密度为ρ,重力与质量的比值为g,此时A 点受到向下的压强pA= 。
23.(2024·广东广州·一模)(1)如图,重力G=2.5N的容器,底面积S1=2×10-3m2,小昕用重为1N的数显推力计(已调零)向下压容器,推力计对容器的压力F=2N,如图甲,容器对桌面的压力为 N,压强为 Pa;
(2)小昕从冰箱取出200g的0℃水,全部倒入该容器中,如图乙,此时水对容器底部的压力为 N,压强为 Pa,当水温从0℃升到15℃时,水的密度ρ和水温t关系如图丙,此过程水的质量不变,不考虑容器的热胀冷缩,已知请在丁图中大致画出此过程中容器底部受到水的压强p和水温t的关系 ;
(3)小昕利用该容器做自制气压计,如图戊。她带着自制气压计坐电梯过程中,发现玻璃管中液面不断上升,则小昕相对一楼地面是 (选填“向上运动”“向下运动”或“静止”),小昕相对气压计是 (选填“向上运动”“向下运动”或“静止”)。
24.(2024·广东广州·一模)小响同学在网上看到一个“试管爬升”的实验,其做法如下:取两个直径不相同的平底试管,将粗试管装满水,再将细管底部插入粗试管内,然后将两试管迅速倒置(保持竖直),会看到细试管慢慢向上“爬进”粗试管里,如图所示。
小响同学对这个现象很好奇,他猜想:细试管能否在粗试管内竖直向上“爬升”,有可能与“粗试管内径和细试管外径的差值”Δl有关,也可能与“开始时细试管插入粗试管的深度”h、“细试管的质量”m有关。为了进一步研究,小响在实验室找到了许多不同规格的试管(部分试管参数如下表所示)。
(1)要测得表中的数据,除了使用游标卡尺(量程0~15cm)以外,还需要使用 ;(填写测量工具名称)
(2)小响想研究试管能否“爬升”与“粗试管内径和细试管外径的差值”Δl的关系,他先选择4号试管和10号试管进行实验,使h为5cm,发现试管并不能爬升。接下来,若继续使用4号试管,他应该再选择哪些试管进行实验? (填写编号),并简单写出相应的实验步骤 。
试管编号
m/g
外径/mm
内径/mm
长度/mm
1
3.5
10.0
8.3
70.3
2
5.1
10.0
8.4
100.0
3
9.7
13.0
10.4
120.0
4
7.1
13.0
11.4
100.0
5
9.2
15.0
12.6
100.0
6
17.0
15.0
12.4
150.0
7
20.6
20.0
16.7
150.0
8
28.0
20.0
17.3
200.0
9
23.2
25.0
22.5
110.0
10
67.2
35.0
32.0
200.0
25.(2024·广东广州·二模)如图所示,质量为40g的“凸”形密封的玻璃容器底面积为20cm2,放在水平地面上,容器内装有深度为10cm的酒精。已知酒精的密度为0.8×103 kg/m3,g=10N/kg。求:
(1)容器内酒精的质量;
(2)酒精对容器底部的压强;
(3)玻璃容器对地面的压力。
26.(2024·广东广州·二模)如图所示,管内有一段体积为0.2cm3的水柱,水明把弯管的一端穿过胶塞,塞紧在烧瓶中,使得瓶中空气不泄漏(已知水的密度:ρ=1.0g/cm3)。
(1)管中水柱的质量为 g;
(2)将瓶子放于停在十楼的电梯中,水柱静止在水平直管中,位置如图所示,当电梯下行并停在一楼时,水柱再次静止在水平直管中,位置如图所示;(忽略水柱与管的摩擦力)
①以“·”表示水柱,在方框内画出它在一楼静止时水平方向的受力示意图 ;
②与十楼相比:在一楼时瓶内气压 :被密封空气的密度 (以上选填“变小”“不变”“变大”)。
27.(2024·广东广州·二模)如图所示,某同学通过甲→乙→丙→丁过程表演“不湿手取水中的硬币”做法。
(1)图甲中硬币受到的力的示意图,在下图方框画出(以“●”代表硬币、在方框中已画出其所受的浮力);
(2)比较丙图刚扣杯子瞬间与蜡烛燃尽时,杯子中气体压强分别用p丙和p丁表示,则p丙 p丁(选填“<”、“=”或“>”);
(3)所用的杯子是塑料杯,其底部开一小孔,实验时小孔用橡皮泥封住,当水全部进入杯子后如图丁,揭开橡皮泥,可能出现什么现象: (填选项符号)
A.杯子中的水流回盘子 B.水从小孔喷出 C.不受影响保持图丁状态
题型四 浮力
28.(2024·广东广州·三模)如图甲和乙所示,在两个相同的水槽中装入相等质量的水,将两个相同的空瓶,瓶口扎上橡皮膜,分别竖直浸没在水槽中(水未流出),其中,甲瓶口朝上,乙瓶口朝下,若甲瓶恰好悬浮并立于水中。
(1)支持液体内部压强随深度增加而增大的现象是 ;
(2)比较大小:放入甲、乙瓶后水槽底受到水的压强分别是p1和p2,甲、乙瓶受到的浮力分别是F1和F2,则p1 p2、F1 F2。
29.(2024·广东广州·一模)容器中装有密度随温度升高而变小的液体,将重为1.6N的小球轻放入该液体,当液体为20℃时,小球最后处于图1所示状态保持静止。
(1)该液体在20℃时的密度为,g取10N/kg,求
①此时小球受到的浮力;
②小球的体积;
(2)当液体温度发生变化时,小球如图2所示漂浮:
①此时小球所受浮力 图1中所受浮力(选填“大于”“小于”或“等于”);
②此时液体温度 20℃(选填“大于”“小于”或“等于”);
(3)图3中液体温度的范围可能是 。
①10℃~14℃ ②15℃~19℃ ③21℃~25℃ ④高于26℃
30.(2024·广东广州·一模)放置在水平桌面的电子天平,其上表面的面积为,示数为0g。现将底面积为的柱形容器静置在天平上,天平示数为100g,如图甲所示。按下“清零”键后,天平示数变为0g,如图乙所示。将物体放入装满甲液体的溢水杯中,最后物体静止时如图丙所示,此时天平示数为220g。(g取10N/kg)
(1) kg;
(2)图丙,装有排出液体的容器对天平的压强为 Pa;
(3)若把物体放在装满乙液体的溢水杯中时,物体处于漂浮状态。则:
①最后,物体排出乙液体的质量 220g(选填:“大于”、“小于”、“等于”);
②若物体密度为,乙液体密度为。请证明:
31.(2024·广东广州·一模)食品厂配制了两种不同密度的盐水来挑选榛子果仁。在甲、乙两个完全相同的杯子中倒入体积相等、密度不同的盐水。将四颗榛子果仁(标号为1、2、3、4号,忽略榛子体积变化)先后放入甲、乙两种盐水中,静止后的情形如图1所示。
(1)两杯盐水的密度关系为 (选填“<”、“=”或“>”)
(2)将图1甲中的1号榛子受力示意图在图2画出(以“•”代表榛子,在方框中已画出其所受的重力G);
(3)3号榛子在甲、乙两种盐水受到的浮力分别为、,则: (选填“<”、“=”或“>”)
32.(2024·广东广州·一模)半潜船也称半潜式母船(如图甲)。如图乙所示,半潜船通过调整水舱内的压载水质量,把装货甲板潜入水中,等待所要承运的特定货物(像驳船、游艇、舰船、钻井平台等)放在半潜船装货甲板上的指定位置后,再次调整水舱内的压载水,船体上浮,即完成货物装载。(g取10N/kg)
(1)当半潜船依次处于图乙中三种状态时,从左至右船底受到水的压强分别为p1、p2、p3,则压强由小到大的顺序是 ;水舱内水的质量分别为m1、m2、m3,其中最大的是 (选填“m1”“m2”或“m3”)。
(2)乙图中半潜船从1状态到2状态,浮力的大小变 ,依据是 。
(3)排水量10000 t的半潜船,装满货物时受到水的浮力是多少? ( )
33.(2024·广东广州·三模)如图所示,小明利用如图所示装置测量烧杯中液体的密度。表格是A、B、C三个小球的相关信息。
球
A
B
C
体积
重力
约4N
约4N
约8N
在待测液体静止时的状态
漂浮
沉底
沉底
(1)根据题中信息,你会选择 (选填“A”、“B”或“C”)球用于实验,不选择其它两个小球的原因是 。
(2)实验步骤如下:
①用细线绑住小球,挂在弹簧测力计下,当小球静止时读出测力计的示数为G;
②往烧杯中倒适量的待测液体,用弹簧测力计拉着小球浸没在水中,当小球静止时读出测力计的示数为F;
该液体密度的表达式= (用测量的物理量和已知物理量表示)。
34.(2024·广东广州·一模)小明热爱地理考查,他在小溪边拾到一块实心石块,想粗略测量该石块的密度。现有一个电子测力计、细线、一个足以放入该石块的金属杯。(水源充足,已知)
(1)实验目的: ;
(2)不添加其他器材,请写出测量石块密度的实验步骤; (可以用文字或画图表达)
(3)石块密度的表达式 。(用已经测量的符号和已知的符号表示)
35.(2024·广东广州·二模)如图甲,水平放置的方形容器里有一个重量G为8N、边长L=10cm的立方体物块M,M与容器底部不密合。以Q=5mL/s的恒定流量向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示,请解答下列问题:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)通过计算说明当t=140s时,物块M在水中所处的状态?
(2)算出:当t=140s时,物块M受到的浮力大小,此时排开水的体积;
(3)算出:当t=140s时,水对容器底部的压力大小。
36.(2024·广东广州·一模)有一个正方体物块,其底面积为。(,)
(1)把该物块放在面积为的水平正方形木凳面中央,如图所示。物块对木凳的压强为求物块的重力。
(2)把该正方体物块放入装有水的容器中,物块静止时处于悬浮状态,如图所示。已知物块上表面受到水的压力,求物块下表面受到水的压强大小。
37.(2024·广东广州·三模)如图1所示,水平地面上放有上下两部分均为柱形的薄壁容器。一个质量、体积的木球通过细线与容器底部相连,浸没在水中静止不动,此时细线受到的拉力为F拉。水的密度,。
(1)以“”表示木球,在图2方框内画出木球此时的受力示意图 ;
(2)求此时木球受到的浮力的大小;
(3)求绳子的拉力F拉;
(4)剪断细线且待木球静止后,忽略水的汽化带来的影响,水对容器底部的压强 ,容器对桌面的压力 (以上均选填“变大”、“变小”、“不变”)。
38.(2024·广东广州·二模)小明买了一个西瓜,西瓜的质量是4.9kg,体积是5.2×10﹣3m3(保持不变)。
(1)小明把西瓜放在桶中用井水冰镇,静止时如图甲所示。(g=10N/kg,水的密度取1.0×103kg/m3)
①在图丙方框中画出图1中西瓜的受力示意图( )(以“•”代替西瓜);
②求西瓜受到的浮力;( )
③小明奶奶为了让冰镇效果更好,用绳子绑住西瓜系在一质量为3kg的砖头上再放入水中,静止时如图乙所示。和图甲中西瓜受到的浮力相比(水温保持不变) (选填“变大”、“变小”、“不变”),你的判断依据是 ;
(2)图丁是水的密度ρ和温度t的关系图像,若桶中的井水在16℃~26℃变化时,图甲中的西瓜始终漂浮,则西瓜受到的浮力F与温度t的关系图像是 。
A.B.C. D.无法判断
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