内容正文:
姓名_________ 日期______ 等第_____
第九章 压强和浮力 素能测评
一、 选择题(每小题3分,共30分)
1. 2024年4月17日,神舟十八号船箭组合体在活动平台的托举之下,从技术区转运到发射区。该平台有多个宽大载重轮,可减小对地面的( )
A. 压力 B. 压强
C. 摩擦力 D. 受力面积
2. 下列设备没有利用连通器原理的是( )
3. 将质量分布均匀的长方体置于水平桌面上,现分别按照下列方法切去一半,则剩余涂色部分对桌面压强最大的是( )
4. 下列现象不能用流体压强与流速的关系来解释的是( )
5. 如图所示,两容器中分别装有相同高度的水和盐水(ρ水<ρ盐水),A、B、C三点液体的压强分别为pA、pB、pC,它们的大小关系是( )
A. pA<pB<pC B. pA>pB>pC
C. pA<pB=pC D. pA=pB=pC
6. 如图所示,走钢丝的杂技演员,两只脚都站在直径为2cm的钢丝上,且脚底与钢丝平行,演员对钢丝的压强最接近( )
A. 1×103Pa B. 6×104Pa
C. 1×105Pa D. 6×105Pa
7. 如图所示,装有水的圆柱形容器置于水平地面上,正方体物块悬浮在水中,其上表面与水面平行,若物块上表面受到水的压力为F1、下表面受到水的压力为F2、受到的重力为G、受到的浮力为F浮,则( )
A. F1>F2
B. F1与F2是一对平衡力
C. F1与F2的合力大于F浮
D. F1与F2的合力等于G
8. 宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置所受浮力分别为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是( )
A. F甲=F乙=F丙 B. F甲>F乙>F丙
C. F甲=F乙>F丙 D. F甲<F乙<F丙
9. 三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断不正确的是( )
A. 液体的密度关系是ρ甲<ρ丙<ρ乙
B. 液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C. 容器对桌面的压强关系是p乙'>p丙'>p甲'
D. 小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲
10. 如图,用细线将木块底部与容器底面相连,木块浸没在密度可改变的盐水中。盐水的密度始终大于木块的密度。下列表示木块受到的浮力F1、盐水对容器底部的压强p1、细线对木块的拉力F2、容器对桌面的压强p2随盐水密度ρ变化的关系图像中,可能正确的是( )
二、 填空题(每空2分,共26分)
11. 如图甲所示,将砖块放在海绵上,比较图甲和图乙可知,压强与__________有关。如图丙所示,两食指同时挤压铅笔的两端,右边食指较疼,这说明压强还与________________有关。
12. 如图所示,阀门K关闭时A、B两竖直玻璃管中的液面高度________(高于/等于/低于)C容器中的液面。当阀门K打开,待水流稳定后,____玻璃管中的液面高一些。
13. 用如图所示装置测量大气压强的值。若实验时没有将玻璃管竖直放置,而是稍稍倾斜了,则此时大气压强等于______mm高水银柱产生的压强。若将玻璃管往下压,玻璃管内外的水银高度差______(变大/不变/变小)。若将整个实验装置拿到高山上,则玻璃管内的水银柱高度将变小,这是因为海拔越高,气压越____。
14. 如图所示,2024年5月8日,海军福建舰完成为期8天的首航试验任务,顺利返回江南造船厂码头,福建舰满载时的排水量约为8万吨,满载时所受浮力约为__________N。福建舰行驶的海域海水密度不一样,当福建舰由密度较小的海域驶入海水密度较大的海域时,受到的浮力_______(变大/不变/变小),吃水深度________(变大/不变/变小)。(g取10N/kg)
15. 跨学科实践小组制作简易密度计。在吸管的一端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的两端封闭起来。
(1) 如图甲所示,这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度越____(长/短)。
(2) 如图乙所示为设计好的密度计的一部分,其刻度线上A到C的量程是1~1.6g/cm3。若把这个密度计放入某种液体中,液面位置恰好在AC的中点B,则这种液体的密度________(大于/等于/小于)1.3g/cm3。
(3) 在配重不变的情况下,选用细的吸管,测量误差将会____(大/小)一些。
三、 解答题(共44分)
16. (4分)按下列要求作图。
(1) 拦河坝总是修成上窄下宽的形状,如图甲所示为一大坝的截面图,请画出A点处大坝受到水压力的示意图。
(2) 如图乙所示为水中正在上浮的塑料球,请画出塑料球所受力的示意图(忽略球上浮过程中所受水的阻力)。
17. (6分)如图所示是小强同学用压强计探究“液体内部压强与哪些因素有关”的实验装置。
(1) 实验前,小强利用U形管、软管、扎紧橡皮膜的探头等组装成压强计后,发现U形管两侧液面不相平,则接下来他应该____________________。
(2) 通过观察压强计__________________来显示橡皮膜所受压强大小;这种研究问题的物理方法是__________。
(3) 比较图甲、乙,探究的问题是液体内部压强与________是否有关?
(4) 如图甲、丙实验中,他保持探头在两种液体中的________相同,观察到U形管两侧液面的高度差不同。该实验可以验证“液体内部压强与______
__________有关”。
18. (5分)某小组同学设计了相关的测量方案来测量大气压强的值,实验步骤如表所示,实验装置如图。
实验步骤
① 测算出注射器活塞的横截面积S,然后将注射器活塞推到0mL处,用橡胶帽把注射器出液口密封
② 将注射器倒立(出液口向上)竖直固定,用一段轻绳把一个水桶吊在活塞上(桶的重力约为6N,桶的容积约为3L)
③ 将水缓慢注入水桶,当发现活塞在水桶拉动下开始缓慢向下移动时马上停止注水
④ 测量水桶和水的总重力G并做记录,计算并记录总重力G与横截面积S的比值
⑤ 重复以上步骤三次,计算并记录三次结果的平均值
(1) 在该实验中,实验原理是________,实验中多次测量是为了____________。
(2) 若已知当地的大气压强的值在1×105Pa左右,现有两个活塞横截面积不同的注射器可供选择,该实验选择规格____(A/B)比较合适,理由是________________________________________
________________________________。
A. 活塞横截面积为0.4cm2的注射器
B. 活塞横截面积为3cm2的注射器
(3) 若考虑活塞、绳子所受重力,且用橡胶帽封闭出液口后注射器中还有少量气体存留,测出的大气压强值应________(偏大/偏小)。
19. (6分)同学们在“探究影响浮力大小的因素”实验中,根据日常生活经验提出了以下猜想:
① 浮力大小与物体浸入液体中的深度有关。
② 浮力大小与物体排开液体的体积有关。
③ 浮力大小与液体的密度有关。
实验步骤和数据如图所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
(1) 根据实验数据,小聪计算出该物体浸没在水中受到的浮力大小是______N。
(2) 为了验证猜想①,分析A与C、D三次实验,得出的结论是浸没在液体中的物体所受浮力大小与浸入液体中的深度______(有/无)关。
(3) 为了验证猜想②,分析A与________三次实验,得出的结论是浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4) 小聪为了验证猜想③,分析A与B、E三次实验,得出的结论是浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。你认为这样操作是______(正确/错误)的,理由是__________________。
(5) 细心的小红利用实验数据还计算出步骤E中所用盐水的密度是____________kg/m3。
20. (7分)总质量为10t的消毒车喷出2m3的药液,车轮与水平地面的总接触面积为0.5m2。已知消毒液密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1) 喷出药液的重力。
(2) 此时消毒车对地面的压强。
21. (8分)为实施某油田二次开发,中国工程师需要将导管架从陆地工厂运至海洋指定位置。
① 工程师将导管架装载在驳船上,静止时驳船排开海水的体积为8×104m3,如图甲所示。
② 驳船将导管架运至海洋指定位置后,导管架被推入海中,如图乙所示。
③ 驳船和导管架完全分离后,静止时空驳船排开海水的体积为5×104m3,如图丙所示。已知导管架的体积为3.3×104m3,ρ海水=1.1×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1) 导管架受到重力的大小。
(2) 导管架和驳船完全分离后,导管架最终静止时受到浮力的大小。
22. (8分)阅读短文,回答问题。
潜艇“掉深”
中国依靠自己的力量,已经拥有一支核潜艇部队,能够有效地巩固海防,捍卫国家主权、领土完整。潜艇在海水中潜行靠收排海水,来控制自重,从而控制自己的潜行深度。由于大海中的海水在各种因素的作用下有时会出现分层,海水密度在垂直方向上出现突变形成“海水跃层”。若海水跃层的密度梯度跃变层如图所示(h为海水深度,ρ为海水密度),潜艇航行中一旦遇到,受到的浮力就会急剧变化,整艘潜艇不受控制地会掉到安全潜深以下,俗称“掉深”,会被巨大的海水压力破坏而导致致命事故。
目前世界上遇“掉深”唯一生还的是中国372潜艇。当时危急时刻,艇长瞬间发出了命令。此时应急供气阀门打开,所有水舱开始供气,一段时间后,“掉深”终于停止,实现了成功自救。
(1) 潜艇在海水中潜行的过程中通过改变______(重力/浮力)来实现潜艇上浮和下沉。
(2) 中国372潜艇“掉深”是遇到了“海水跃层”,此时海水密度突然变______,所受的浮力突然变______,失去平衡而无法控制导致急速下沉。(大/小)
(3) 中国372潜艇“掉深”危急时刻,艇长命令,向所有水舱供气的目的是改变潜艇受到的______(重力/浮力)。
参考答案
1、B;2、D;3、A;4、B;5、A;
6、B;7、D;8、B;9、B;10、C;
11、压力大小;接触面积大小;12、等于;B;
13、750;不变;低;14、8×108;不变;变小;15、长;小于;小;16、如图所示;
17、取下软管重新安装;两侧液面的高度差;转换法;深度;深度;液体的密度;
18、p=F/S;减小误差;B;规格A的注射器活塞受到向上的大气压力约为4N,小于水桶的重力,无法测量;偏小;
19、4;无;B、C(或B、D);错误;没有控制排开液体的体积相等;1.1×103;
20、(1)2×104N;(2) 1.6×105Pa;
21、(1) 当导管架在驳船上时,整体漂浮,所受浮力等于重力。根据阿基米德原理算出浮力F浮1=ρ海水gV排1=1.1×103kg/m3×10N/kg×8×104m3=8.8×108N;根据阿基米德原理算出空驳船在海面静止时,所受浮力F浮2=ρ海水gV排2=1.1×103kg/m3×10N/kg×5×104m3=5.5×108N;导管架的重力G=G总-G船=F浮1-F浮2=8.8×108N-5.5×108N=3.3×108N
(2) 导管架的质量m=G/g=3.3×108N/10N/kg=3.3×107kg,其密度ρ=m/V=3.3×107kg/3.3×104m3=1×103kg/m3,由于ρ海水=1.1×103kg/m3,ρ<ρ海水,故导管架最终会漂浮。漂浮时,所受浮力等于重力,故浮力F浮3=G=3.3×108N
22、重力;小;小;重力;
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