内容正文:
专题03 质量密度、压强、浮力
中
目 录
第一部分 风向速递 洞察考向,感知前沿
新考向 跨学科 新情境
第二部分 分层突破 固本培优,精准提分
一阶·考点靶向练
考点01 质量与密度概念
考点02 密度相关的计算
考点03 改变压强的方法
考点04 压强的计算
考点05 液体压强的比较与计算
考点06 大气压的应用
考点07 流体压强与流速关系的应用
考点08 阿基米读原理计算浮力
考点09 物体浮沉条件的分析
考点10 浮力的应用
考点11 密度、压强、浮力的综合分析
考点12 密度、压强、浮力的综合计算
二阶·素养进阶练
第三部分 真题验证 对标中考,感悟考法
风●向●速●递
【科技发展】(对压强的理解)(2025部分区一模)近年来,我国在科技领域取得了辉煌成就。下列与之相关的说法正确的是( )
A.“高铁”轨道下方铺放宽大的轨道板是为了增大压强
B.“玉兔号”月球车车轮表面凹凸不平是为了减小摩擦
C.“奋斗者号”潜水器在下潜过程中,所受压强变小
D.“嫦娥六号”采集的月球样品到达地球后,质量不变
【答案】D
【解析】A.根据压强公式,在压力一定时,增大受力面积S会减小压强。高铁轨道铺拓宽大轨道板是为了增大受力面积,从而减小对地面的压强,故A错误;
B.摩擦力的影响因素包括接触面的粗糙程度。车轮表面凹凸不平是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦,防止打滑,故B错误;
C.液体压强公式为,潜水器下潜时深度增大,海水密度和不变,因此所受压强会增大,故C错误;
D.质量是物体的基本属性,与位置无关。月球样品到达地球后,所含物质多少未变,因此质量不变,故D正确。
故选D。
【传统文化】(“漏刻”的原理)(2025部分区二模)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。跨学科实践小组制作了一个漏刻,装置如图1,播水壶不断匀速滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的均匀刻度即可读取时间。已知圆筒形受水壶内部底面积为3S0,浮箭总质量为m0,长方体浮块的底面积为S0。请你解答以下问题:
(1)受水壶内无水时,如图1所示,浮箭对受水壶底面的压强为 ;
(2)开始滴水后,经t1时间后浮箭刚刚浮起,指针指在标尺的A处,如图2所示,求t1这段时间内滴水的质量;
(3)继续滴水t2时间后,指针指在标尺的E处,如图3所示,若标尺上每一格的长度为,则t2= t1;此时水对受水壶底部的压强为 。
【答案】(1) (2) (3)6
【解析】(1)受水壶内无水时,浮箭对受水壶底部的压力,其受力面积为S0,故浮箭对受水壶底部的压强
(2)开始滴水后,经t1时间后浮箭刚刚浮起,此时浮力等于浮箭的重力,即
而,所以
因此排开液体的高度
t1这段时间内加水的面积
故t1这段时间内滴水的质量
(3)[1]继续滴水t2时间后,指针指在标尺的E处,这里的t2是从t1时间后开始计时经历了t2时间,指针由A到E,由图3可知,A至E的间隔为四格,则A至E加水的高度
则t2时间内加水的质量为
所以
故
[2]t2时间后水的高度
故此时水对受水壶底部的压强
【项目式学习】(自制简易密度计)(2025蓟州一模)综合实践活动——自制简易密度计
(1)如图1,小明按照课本中“动手动脑学物理”的要求制作简易密度计,取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量铁粉并用石蜡封口,降低吸管的重心,从而让它能够竖直的漂浮在液面上。小明制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力 重力(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)如图2所示,把密度计分别放在水和某种液体中静止。若密度计在水中排开水的体积为V排;在某种液体中排开液体的体积为V排液,用已知的水密度ρ水,就可以根据式子求出液体密度ρ液,证明该式子成立 。
(3)小明和小华在饮料吸管的下端放入适量大头针作为配重,并将这一端用石蜡封闭,制作了一支简易密度计。进行以下实验操作(如图3甲、乙所示):(已知水的密度为ρ水)
①用刻度尺测出密度计总长度l0;
②将密度计放入水中,测出密度计露出水面的高度l1;
③取出密度计擦干后放入待测液体中,测出密度计露出液面的高度l2;
ρ液= (用ρ水和测得的物理量字母表示)。
【答案】(1)= (2)见解析 (3)
【解析】(1)制作密度计的原理是利用物体漂浮在液面时,受到的浮力等于物体自身的重力。
(2)因为是相同的密度计,在两种液体中都漂浮,所以
所以同一密度计在水中和在液体中受到的浮力相等,即有
结合阿基米德原理可得
变形得,从而求出液体的密度。
(3)密度计在水中漂浮,密度计受到的浮力为
密度计在待测液体中漂浮,密度计受到的浮力为
密度计在水中和待测液体中都处于漂浮状态,所受的浮力都等于自身的重力,所以有
解得,待测液体的密度为
分●层●突●破
一阶·考点靶向练
考点01 质量与密度概念
1.(2025南开一模)随着信息技术的飞速发展,手机已成为人们生活中不可缺少的交流工具,“低头族”长时间看手机,会引起颈部肌肉损伤。当人前倾看手机等电子设备时,颈部肌肉承受着相当于一个正常中学生质量的50%的负载,这个负载大约是( )
A.25kg B.50kg C.100kg D.150kg
【答案】A
【解析】中学生的质量约50kg,其质量的50%为25kg,故颈部肌肉承受的负载大约是25kg,故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
2.(2025河东一摸)关于质量和密度,下列说法正确的是( )
A.陀螺从地球带到空间站,质量变小
B.拍摄影视剧房屋倒塌镜头时,常选用密度大的材料做道具,以保证演员安全
C.水管在冬天容易胀破的主要原因是由于水结成冰时,密度变大,体积变小
D.我们常说“铁比木头重”,是指铁的密度比木头大
【答案】D
【解析】A.质量是物体的一种属性,是物体所含物质的多少,与物体的位置、形状、状态、温度等都没有关系,陀螺从地球带到空间站,位置发生了变化,质量不变,故A错误;
B.在道具的体积一定时,由可知,密度越小,道具质量越小,因此拍摄影视剧房屋倒塌镜头时,常选用密度小的材料做道具,以保证演员安全,故B错误;
C.冬天的水管容易冻裂,是因为水结冰后质量不变,密度变小,由可知体积变大,将水管冻裂,故C错误;
D.我们常说“铁比木头重”,是指在体积相等时,铁的质量比木头的质量要大,即铁的密度比木头大,故D正确。
故选D。
3.(2025河西三模)下图是一定质量的水体积随温度变化的图像,观察这个图像,可以得出:水在 ℃时的体积最小。从0℃到6℃的过程中,水的密度变化情况是 。当这些水全部结成冰之后,体积会 。(后两空均选填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”)
【答案】4 先变大后变小 变大
【解析】[1]分析图像可知得出,温度慢慢升高,体积先变小,后变大,在第4℃时,水的体积最小。
[2]从0℃到6℃的过程中,质量不变,体积先变小,后变大,故密度先变大,后变小。
[3]当这些水全部结成冰之后,质量不变,密度变小,体积会变大。
4.(2024和平一模)严寒已过,冰雪消融。冰在融化成水的过程中,质量 ,密度 。(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】不变 变大
【解析】[1][2]质量是物体的一种属性,与状态无关,冰在融化成水的过程中,状态改变,体积变小,质量不变,根据密度公式可知,密度变大。
考点02 密度相关的计算
5.(2025蓟州三模)学完密度知识后,一位普通中学生对自己的身体体积进行了估算。下列估算值最接近实际的是( )
A.30dm³ B.0.06m³ C.100dm³ D.120dm³
【答案】B
【解析】一位普通中学生的质量为60kg;人的密度约等于水的密度.根据可得.普通中学生的体积
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.(2025河东一模)(多选)由同种材料制成的甲、乙两个金属球,它们的质量分别为120g、72g,体积分别为10cm3 、8cm3,其中有一个是空心的,则下列说法正确的是( )
A.甲是实心球,乙是空心球
B.实心球的密度是
C.空心球的密度是
D.空心球的空心部分体积为
【答案】AD
【解析】ABC.由题意知,甲球乙球密度分别为为,,甲乙金属球由同种材料制成,实心时密度相同,所以由上面计算结果可知,所以甲球是实心的即,乙球是空心的,故A正确,BC错误;
D.空心球的空心部分体积为,故D正确。
故选AD。
7.(2023西青一模)在探究物质的质量与体积关系的实验中,得出甲、乙两种物质的质量与体积的关系图像如图所示,若甲、乙两种物质的质量相等,则其体积之比为 ;甲物质的密度 (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙物质的密度。
【答案】1∶4 大于
【解析】[1]由图知道,当甲乙质量都是2g时,甲乙体积之比
[2]由知道,当质量相等时,体积越小密度越大,故甲物质的密度大于乙物质的密度。
考点03 改变压强的方法
8.(2025滨海新区二模)下列四个实例中是为了减小压强的是( )
A.切蛋器装有很细的钢丝 B.压路机的碾子做的很重
C.安全锤的锤头做的很尖 D.坦克装有宽大的履带
【答案】D
【解析】A.切蛋器的细钢丝减小了受力面积,在压力一定时,通过减小受力面积增大压强,故A不符合题意;
B.压路机的碾子重,增大了压力,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.安全锤的尖锤头减小了受力面积,在压力一定时,通过减少受力面积来增大压强增,故C不符合题意;
D.坦克的宽履带增大了受力面积,在压力一定时,通过增大受力面积来减少压强,故D符合题意。
故选D。
9.(2025红桥一模)如图所示的实例中,属于减小压强的是( )
A.锋利的篆刻刀 B.注射器的针头
C.切菜的菜刀 D.骆驼宽大的脚掌
【答案】D
【解析】A.篆刻刀很锋利,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.注射器的针头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B不符合题意;
C.切菜的菜刀,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.骆驼宽大的脚掌,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D符合题意。
故选D。
10.(2025河东一模)下列实例中,为了减小压强的是( )
A.菜刀的刀刃很薄 B.书包带做得较宽
C.注射器针头尖锐 D.压路机碾子质量大
【答案】B
【解析】A.菜刀的刀刃很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.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B符合题意;
C.注射器针头尖锐,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.压路机碾子质量大,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故D不符合题意。
故选 D。
考点04 压强的计算
11.(2025西青一模)如图所示,a、b为放在水平面上的两个均匀圆柱体,底面积,高度,对水平面的压强,圆柱体密度分别为和,对水平面的压力分别和。则 , 。(填写数量关系)
【答案】2 3
【解析】[1]已知:a、b为放在水平面上的两个均匀圆柱体,且对水平面的压强,根据柱体压强计算公式可得
因为两柱体高度,所以
则和的关系为。
[2]因为a、b两个圆柱体的底面积的关系为,且对水平面的压强,根据可得a、b对水平面的压力关系为
12.(2025宝坻二模)甲、乙两物体,质量之比为3∶5,放在水平桌面上,与桌面的接触面积之比为1∶2,则甲、乙两物体对桌面的压力之比为 ,压强之比为 。
【答案】3∶5 6∶5
【解析】[1] 物体放在水平地面上时产生的压力等于自身的重力,根据
可知压力和质量成正比,甲、乙两物体质量之比为3∶5,则对桌面的压力之比为3∶5。
[2] 甲、乙两物体对桌面压力之比为3∶5,受力面积之比为1∶2,根据,压强之比为
13.(2024西青一模)如图所示,物体的质量为2kg,它与竖直墙面的接触面积是0.2,现用30N的水平力把物体按在墙上,墙面受到的压强是 Pa,物体受到的摩擦力是 N。(g取10N/kg)
【答案】1.5×104 20
【解析】[1]图中物体可以将左边受到的压力大小不变地传给墙面,则墙壁受到的压力
F压=F=30N受力面积S=0.2dm2=2×10-3m2
墙面受到的压强
[2]物体被压在墙壁上处于静止状态,即物体处于平衡状态,则物体在竖直方向上受到的重力和静摩擦力是一对平衡力,二力大小相等,故此时物体受到的摩擦力
f=G=mg=2kg×10N/kg=20N
14.(2024河东一模)平江石牛寨地质公园中玻璃桥使用的特种玻璃,具备极强的耐压耐磨抗冲击的特性。现有一块该特种玻璃,质量为25kg,体积为0.01m³,求:
(1)这块玻璃所受的重力;
(2)这块玻璃的密度;
(3)一名质量为60kg的游客静止站立在桥上,与桥面总接触面积为0.04m2,此游客对桥面的压强大小。
【答案】(1)250N;(2)2.5×103kg/m3:(3)1.5×104Pa
【解析】(1)这块玻璃所受的重力
G=mg=25kg×10N/kg=250N
(2)这块玻璃的密度
(3)游客对桥面的压强
考点05 液体压强的比较与计算
15.(2024河北二模)题图是某拦河大坝的截面示意图。则A点受到水的压强是(g取10N/kg)( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】A点的深度为
h=40m-10m=30mA点受到水的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa
故选B。
16.(2024河西一模)饮茶是我国的传统文化,下图是一把装有水的茶壶,壶嘴与壶身构成 ;若茶壶中水的深度为10cm,则茶壶底部受到水的压强为 Pa。(g取10N/kg)
【答案】连通器
【解析】[1]茶壶中的液体不流动时,各开口中的液面总是相平的,因此利用的是连通器原理。
[2]水深
水对壶底的压强
考点06 大气压的应用
17.(2024河西一模)(多选)如图所示的情境与大气压强有关的是( )
A.用吸盘挂物体
B.借助铅垂线砌墙
C.用吸管喝饮料
D.紧固锤头
【答案】AC
【解析】A.用吸盘挂物体,吸盘内的气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下,吸盘紧贴墙壁,可以挂物体,利用了大气压,故A符合题意;
B.借助铅垂线砌墙,利用的知识是重力的方向竖直向下,故B不符合题意;
C.用力吸气,吸管内的气压小于外界大气压,饮料在外界大气压的作用下,被压入口腔内,利用了大气压,故C符合题意;
D.紧固锤头是利用了惯性,故D不符合题意;
故选AC。
18.(2025河西三模)生活实践是最好的老师,为了验证近地表面,气压随海拔升高而降低,学校物理兴趣小组将瓶子装上适量的水,一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,密闭瓶口后发现管内水柱如图所示,拿着这个瓶子来到恒大御府最高楼12号楼(50层)下,从楼底到楼顶(不用手直接拿瓶子),玻璃管内水柱高度将 (填“升高”、“不变”或“降低”)。
【答案】升高
【解析】因为大气压随高度的升高而减小,所以当瓶子从楼底上升到楼顶的过程中,外界大气压逐渐减小,瓶内外气压的压强差变大而且瓶内的气压大于外界的气压,水柱就会在瓶内气压的作用下而上升,即水柱升高。
19.(2024河东一模)某同学做托里拆利实验,如图所示,当时的大气压值等于 mm高水银所产生的压强。屋顶的面积是46m2,大气压对屋顶的压力是 N。(大气压强p0=1×105Pa)
【答案】750 4.6×106
【解析】[1]在托里拆利实验中,玻璃管内外水银面的高度差反映了大气压强的大小,玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度为
760mm-10mm=750mm
所以,当时的大气压强等于750mm高水银柱产生的压强。
[2]根据可得,大气压对屋顶的压力
考点07 流体压强与流速关系的应用
20.(2025河西三模)如图是某同学分析飞机如何获得升力时所画的示意图。下列说法正确的是( )
A.飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强大的原理
B.根据机翼上凸下平分析出机翼上方空气流速大
C.根据所知原理可推理出机翼下方空气压强小
D.机翼受到空气向上的压力小于向下的压力
【答案】B
【解析】A.根据流体压强与流速的关系,流速越大的位置,压强越小。飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强小的原理。故A错误;
B.观察机翼的形状,机翼上方是凸起的,而下方是平的。当飞机飞行时,机翼上方的空气需要流经更长的路程,所以流速会相对较大。因此,根据机翼上凸下平的形状,我们可以分析出机翼上方空气流速大。故B正确;
C.飞机机翼上凸下平,机翼上方空气流速大,压强小。机翼下方空气流速小,所以压强相对较大。故C错误;
D.飞机获得升力的原因,是机翼下方空气对机翼向上的压强大于上方空气对机翼向下的压强,所以机翼受到空气向上的压力大于向下的压力,这个压力差使飞机获得向上的升力。故D错误。
故选B。
21.(2024河西一模)如图1所示,C919是我国首架自主研发的大型商用客机,飞机的机翼横截面呈现上凸下平的流线型,如图2所示。下列说法正确的是( )
A.机翼上方的空气流速小,压强大 B.机翼上方的空气流速大,压强小
C.机翼下方的空气流速大,压强小 D.机翼下方的空气流速小,压强小
【答案】B
【解析】等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于机翼上表面弯曲、下表面平直,所以空气通过机翼上方的空气流速大、压强小;机翼下方的空气流速小、压强大,使飞机受到一个向上的升力,故B正确,ACD错误。
故选B。
22.(2024和平三模)善于思考的小明做“用漏斗吹乒乓球,乒乓球不下落”的物理实验(如图),明白了其中的道理。这是因为从漏斗口向下用力吹气,使得乒乓球上方空气的流速 (选填“大于”、“小于”或“等于”)其下方空气的流速,对乒乓球上表面的压强 (选填“大于”、“小于”或“等于”)其下表面的压强,所以乒乓球上、下表面存在压强差,因而有压力差,乒乓球不下落。
【答案】大于 小于
【解析】[1][2]如图所示,从倒置的漏斗口向下吹气,乒乓球不会掉下来,这是因为乒乓球上方空气流速大于其下方空气流速,依据流速越大的位置,压强越小的原理,乒乓球上下表面就存在着向上的压强差,因而有向上的压力差,乒乓球受压力差的作用而不下落。
23.(2023东丽一模)小芳面向穿衣镜站在镜前1 m处,镜中的像与她相距 m。当居室前后窗子都打开时,“过堂风”有时会把居室侧面摆放的衣柜门吹开,这是因为衣柜外的空气流动速度加快,压强 (选填“增大”或“减小”)。
【答案】2 减小
【解析】[1]小芳面向穿衣镜站在镜前1m处,此时像到平面镜的距离也是1m,所以镜中的像与她相距2m。
[2]由流体压强和流速的关系可知,流速大的地方压强小,所以衣柜外的空气流动速度加快,压强减小。
考点08 阿基米读原理计算浮力
24.(2025红桥三模)把一块重为G=3.4N的矿石,挂弹簧测力计上,并把它浸没在水中。静止时弹簧测力计的示数为F=2.9N,g取10N/kg。则:矿石浸没在水中时受到的浮力为 N,矿石的体积为 m3。
【答案】0.5 5×10-5
【解析】[1]根据称重法可知,矿石浸没在水中时受到的浮力为F浮=G-F=2.4N-2.9N=0.5N
[2]根据阿基米德原理,矿石的体积为
25.(2024河东二模)黄旭华参与设计的中国海军第一艘核潜艇“长征1号”于1970年12月26日下水。当下潜到300m时,核潜艇受到的压强是 Pa。若其体积约为5000m3,则受到的浮力是 N(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
【答案】3×106 5×107
【解析】[1]核潜艇受到的压强为
[2]核潜艇受到的浮力为
26.(2024河东二模)容器中装有一定量的水,水中有一木块由细线系着与容器底部相连,如图所示。木块的体积为 ,此时木块所受浮力为 N,细线的拉力为 N。(,g取10N/kg)
【答案】40 16
【解析】[1]根据阿基米德原理可得,此时木块所受浮力为
[2]木块的质量为
木块的重力为
对木块受力分析可得
则细线的拉力为
27.(2022河西一模)弹簧测力计下悬挂一重物,在空气中称量时弹簧测力计的读数为4.8N,把重物浸没在水中时,弹簧测力计的示数如图所示,重物浸没在水中时受到的浮力为 N;重物的体积为 m3。(g=10N/kg)
【答案】2 2×10-4
【解析】[1][2]在空气中称量时弹簧测力计的读数为4.8N,即重物重为4.8N。由图可知,在水中时,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.8N。则重物浸没在水中时受到的浮力为
F浮=G-F=4.8N-2.8N=2N
由于重物浸没在水中,则重物排开液体的体积等于自身的体积,由F浮=ρ液V排g可知,重物的体积为
考点09 物体浮沉条件的分析
28.(2025南开一模)妈妈生日那天,小梦给妈妈煮饺子时发现,当把饺子放入沸腾的水中后,饺子先下沉到锅底,过了一会儿又上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是(不考虑饺子的吸水性)( )
A.饺子在下沉时,其密度小于水的密度
B.饺子上浮时,受到的浮力小于它所受的重力
C.饺子上浮时,受到的浮力等于它排开的水所受的重力
D.饺子漂浮时,受到的浮力大于它所受的重力
【答案】C
【解析】A.饺子在下沉时,其运动状态是向下的,即重力大于浮力。根据浮沉条件,当物体下沉时,物体的密度大于液体的密度。因此,饺子在下沉时,其密度是大于水的密度的,故A错误;
B.饺子上浮时,其运动状态是向上的,即浮力大于重力。故B错误;
C.根据阿基米德原理,物体在液体中受到的浮力等于它排开的液体所受的重力。这个原理适用于所有在液体中的物体,无论它们是上浮、下沉还是漂浮。因此,饺子上浮时,受到的浮力确实等于它排开的水所受的重力,故C正确;
D.饺子漂浮时,其运动状态是静止的(相对于水面),即浮力等于重力。故D错误。
故选C。
29.(2024南开二模)春节吃饺子是中华民族传统习俗。包饺子时,捏出漂亮的花边,说明力可以改变物体的 ;煮一段时间饺子会上浮,上浮时饺子受到水的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)自身重力。
【答案】形状 大于
【解析】[1]包饺子时,捏出漂亮的花边,说明力可以改变物体的形状,使物体发生形变。
[2]当浮力大于重力时,物体上浮,上浮时饺子受到水的浮力大于自身重力。
考点10 浮力的应用
30.(2025河西三模)某同学用铅笔、细铁丝制作了一支简易密度计,他将密度计先后插入盛有不同液体的甲、乙两个相同容器中,当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.乙容器中液体密度大 B.甲容器底部受到的液体压强较小
C.乙容器中密度计受到的浮力较小 D.密度计在甲乙两杯液体中受到的浮力相同
【答案】D
【解析】ACD.密度计是根据漂浮条件工作的,由图可知,同一密度计在甲、乙液体中受到的浮力相同,但排开液体的体积不同,V排甲<V排乙,由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,甲容器中液体密度大,故AC错误,D正确;
B.两容器中液面恰好相平,根据液体内部压强的计算公式p=ρgh可知,甲容器中液体密度大,甲容器底部受到液体的压强较大,故B错误。
故选D。
31.(2024南开三模)排水量为1000t的轮船,满载时在河水中航行,所受的浮力是 N;当其从河里行驶到海里轮船所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】1×107 不变
【解析】[1]由物体的浮沉条件可知,轮船满载时在河水中航行,所受的浮力是
[2]当轮船从河里行驶到海里后,依然处于漂浮状态,轮船的总重力没有变,根据浮沉条件可知,所受浮力仍然等于总重力,所以浮力不变。
32.(2024部分区三模)如图,木块质量为50g,漂浮在盐水中,它受到的浮力是 N;若盐水的深度是10cm,则杯子底部受到盐水的压强是 Pa。(,)
【答案】0.5 1100
【解析】[1]因为冰块漂浮在水面上,所以木块受到的浮力等于木块的重力,即
[2]由得,杯子底部受到的盐水的压强
p=ρ盐水gh=1.1×103kg/m3×10N/kg×10×10-2m=1100Pa
33.(2025河西三模)一艘轮船排水量为1000t,满载时船身受到的浮力为 N。从海里驶入河里,它受到的浮力 ;它排开水的体积 。(后两空均选填“变大”“ 变小”或“不变”)
【答案】9.8×106 不变 大于
【解析】[1]根据阿基米德原理可得,轮船满载时受到的浮力为
F浮=G排=m排g=l000×103kg×9.8N/kg=9.8×106N
[2]因轮船始终漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,轮船受到的浮力不变,所以轮船从海里驶入河里,它受到的浮力不变。
[3]因河水的密度小于海水的密度,轮船受到的浮力不变,所以,由F浮=ρgV排的变形式可知,排开河水的体积大于排开海水的体积。
34.(2023南开二模)万米级深潜器“奋斗者”号使中国“全海深”科考一朝梦圆。中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜突破1万米,用时近3小时,同学们经过计算得出“奋斗者”号下潜时平均速度约为3 (填写合适的单位);并通过物理课的学习知道潜水艇是靠改变 来实现上浮或下沉的。
【答案】km/h 自身重力
【解析】[1]由可得下潜时平均速度是
“奋斗者”号下潜时平均速度约为3km/h。
[2]潜水艇在水面下工作时体积不变,即排开液体体积不变,浮力不变。根据物体的浮沉条件知,潜水艇是靠改变自身重力来实现上浮或下沉的。
考点11 密度、压强、浮力的综合分析
35.(2024河西二模)(多选)一装有适量水的圆柱形容器放在水平桌面上,将物体A、B叠放后一起放入水中,静止时如图1所示;再将A从B上拿下放入水中,B静止时漂浮,如图2所示。下列判断正确的是( )
A.物体A的密度大于物体B的密度
B.物体B漂浮后,桌面受到的压强变小
C.物体B漂浮后,水对容器底的压强变小
D.物体B漂浮后,物体B受到的浮力变小
【答案】ACD
【解析】A.由图2可知,A物体沉底,B物体漂浮,根据物体的浮沉条件可知,A物体的密度大于水的密度,B物体的小于水的密度,所以A物体的密度大于B物体的密度,故A正确;
B.两图中,容器对桌面的压力都等于容器、物体A、B和容器内水的重力之和,物体B漂浮后,桌面受到的压力不变,因此压强不变,故B错误;
C.由图可知,图1中,A、B排开水的体积等于A、B的体积之和,图2中,A、B排开水的体积小于A、B的体积之和,所以图1中A、B排开水的体积大于图2中A、B排开水的体积,则图1中水的深度大于图2中水的深度,根据p=ρgh可知,物体B漂浮后,图2中水对容器底的压强变小,故C正确;
D.由图可知,物体B漂浮后,物体B排开水的体积减小,根据F浮=ρ液gV排可知,物体B所受的浮力大小减小,故D正确。
故选ACD。
36.(2024南开三模)将两个相同的小球分别放入装满不同液体的甲乙相同烧杯中,稳定后如图所示,甲中小球漂浮,乙中小球沉底,甲烧杯溢出的液体质量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)乙烧杯溢出的液体质量,此时 (选填“甲”或“乙”)杯底部受到的液体压力较大。
【答案】大于 甲
【解析】[1]甲乙中小球相同重力,甲中小球漂浮,浮力F1等于重力,乙中小球沉底,浮力F2小于重力,则
根据阿基米德原理,物体所受浮力等于排开液体重力,则
[2]甲中小球漂浮,则
乙中小球沉底,则
杯底部受到的液体压强
杯底部受到的液体压力
考点12 密度、压强、浮力的综合计算
37.(2024滨海新区一模)(多选)盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上,容器底面积为S,容器和水的总质量为m。将一木块放入水中,静止时处于漂浮状态,此时浸在水中的体积为V,水深为h,如图所示。水的密度为,下列判断正确的是( )
A.放入木块后,容器对桌面的压强为
B.放入木块后,容器对桌面的压强为
C.放入木块前,水对容器底的压强为
D.放入木块前,水对容器底的压强为
【答案】BD
【解析】AB.放入木块后,容器对桌面的压力为容器、水的总重力以及木块的重力之和,容器和水的总质量为m。则其重力为mg,当木块放入水中,静止时处于漂浮状态,此时浸在水中的体积为V,可知此时木块的重力等于木块的浮力,可得
放入木块后,容器对桌面的压强为
故A错误,B正确;
CD.放入木块前,水对容器底的压力为水的重力,当木块放入水中,静止时处于漂浮状态,此时浸在水中的体积为V,水深为h,则水的重力为
则放入木块前,水对容器底的压强为
故C错误,D正确。
故选BD。
38.(2025西青一模)(多选)在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为ρ0的某种液体后,液体的深度为h0,现将一个底面积为S1质量为m的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,液体也未溢出,如图所示,则此时( )
A.液体对容器底部的压强为
B.液体对容器底部的压强为
C.圆柱体对容器底部的压力为
D.圆柱体对容器底部的压力为
【答案】BC
【解析】AB.金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度,所以金属圆柱体不会漂浮或悬浮。液体的体积为,金属圆柱体立于容器中时,液体深度为,根据,液体对容器底部的压强为
故A不符合题意,B符合题意;
CD.圆柱体所受浮力为
圆柱体静止,受力平衡,根据力的平衡条件,圆柱体对容器底部的压力为
故C符合题意,D不符合题意。
故选BC。
39.(2024武清一模)如图所示,放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水,把质量为的木块浸入水中,木块静止时有的体积露出水面,此时容器中水的深度为。g取,求:
(1)水对容器底部的压强;
(2)木块受到的浮力;
(3)木块的密度。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】(1)水对容器底部的压强为
(2)木块漂浮,则浮力等于重力,所以木块受到的浮力为
(3)木块排开水的体积为
则木块的体积为
则木块的密度为
二阶·素养进阶练
1.(2025河北二模)如图所示的生产生活实例中,用压强知识解释正确的是( )
A.甲图中破窗锤是通过减小受力面积的方式减小压强
B.乙图中用高压锅做饭是利用水的沸点会随着气压的减小而升高
C.丙图中三峡大坝设计成下宽上窄是由于液体的压强随深度的增加而减小
D.丁图中从漏斗口用力向下吹气,乒乓球不会掉落是由于气体流速大的位置压强小
【答案】D
【解析】A.甲图中破窗锤是在压力一定时,通过减小受力面积的方式增大压强,故A错误;
B.乙图中用高压锅做饭是利用水的沸点会随着气压的增大而升高,故B错误;
C.丙图中三峡大坝设计成下宽上窄是由于液体的压强随深度的增加而增大,故C错误;
D.从漏斗口用力向下吹气,乒乓球上方空气流速大压强小,下方空气流速慢压强大,从而产生一个向上的压力差,使乒乓球不会掉落,说明气体流速大的位置压强小,故D正确。
故选D。
2.(2025红桥一模)关于压强,下列说法正确的是( )
A.用吸管把杯中的饮料吸到嘴里是利用了大气压
B.“蛟龙号”潜到7000m深海处受到海水的压强约为
C.马德堡半球实验证明了液体内部有压强
D.人在站立时抬起一只脚后,人对地面的压强变小
【答案】A
【解析】A.嘴将管中的空气吸走,吸管中的气压减小,饮料在外界大气压的作用下沿吸管上升而进入口中,利用的是大气压强,故A正确;
B.根据液体压强公式 可得,“蛟龙号”潜到7000m深海处受到海水的压强约为,故B错误;
C.马德堡半球实验证明了大气压的存在,故C错误;
D.人在站立时抬起一只脚后,在压力大小一定时,受力面积减小则人对地面的压强增大,故D错误。
故选A。
3.(2024和平一模)下列关于压强知识的运用,说法不正确的是( )
A.甲图中,排水管的U形“反水弯”是一个连通器,起到隔绝下水道异味的作用
B.乙图中,向盛有刚沸腾的水的烧瓶底浇冷水,增大水面上方的气压从而降低水的沸点
C.丙图中,做托里拆利实验时,玻璃管内顶端混入少量空气会使大气压的测量值变小
D.丁图中,飞机水平飞行时,机翼上方附近空气的流速大于机翼下方附近空气的流速
【答案】B
【解析】A.排水管的U形“反水弯”上端开口,下端相连,是一个连通器,起到隔绝下水道异味的作用,故A正确,不符合题意;
B.水的沸点与上方气压有关,向盛有刚沸腾的水的烧瓶底浇冷水,瓶内水蒸气遇冷液化,减小了水面上方的气压从而降低水的沸点,故B错误,不符合题意;
C.做托里拆利实验时,玻璃管内顶端应为真空,如果混入少量空气,存在大气压强,会使大气压的测量值变小,故C正确,不符合题意;
D.流速大的位置压强小,飞机水平飞行时,机翼上方附近空气的流速大于机翼下方附近空气的流速,机翼上方压强小于机翼下方压强,形成向上的升力,故D正确,不符合题意。
故选B。
4.(2024河西一模)如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计漂浮在被测液体中。将其分别放入装有液体密度为和的两个容器中,密度计排开液体的质量分别为和,则下列关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】D
【解析】密度计是根据物体的重力不变,漂浮时排开液体的体积不同来检测液体密度的;密度计在两种液体中都漂浮,则
即
由图可知
则
根据阿基米德原理可知
则
故D正确,ABC错误。
故选D。
5.(2025河西二模)(多选)有一个重为的实心小球用弹簧测力计吊着完全浸没入一种密度为的液体中,此时弹簧测力计的示数为小球重力的五分之一,将另一薄壁柱状容器放在水平桌面上,横截面积为S,里面盛有密度为的另一种液体,,若把实心小球放到这个容器的液体中待其静止后(液体足够多且不溢出),以下说法中正确的是( )
A.液体对容器底部增加的压力为
B.液体对容器底部增加的压强为
C.容器对桌面增加的压力为
D.容器对桌面增加的压强为
【答案】BCD
【解析】有一个重为的实心小球用弹簧测力计吊着完全浸没入一种密度为的液体中,此时弹簧测力计的示数为小球重力的五分之一,则测力计示数为,根据称重法,浮力为
根据则有
可得小球密度
因为
则小球密度
则,所以小球在密度为的另一种液体中漂浮。
AB.小球在密度为的另一种液体中漂浮,液体对容器底部的压力为小球和液体的总重力,所以液体对容器底部增加的压力为,根据,液体对容器底部增加的压强为,故A错误,B正确;
CD.小球在密度为的另一种液体中漂浮,容器对桌面增加的压力为,根据,容器对桌面增加的压强为,故CD正确。
故选BCD。
6.(2025滨海新区二模)(多选)一装有水的小桶放在水平桌面上,桶与水的总重为50N,用测力计吊着一个体积为200cm³的金属球,将金属球缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触,测力计的示数为15N,如图所示,g=10N/kg。则此时( )
A.金属球所受浮力为20N B.金属球的重力为17N
C.金属球的密度为8.5×103kg/m3 D.桶对水平桌面的压力为67N
【答案】BC
【解析】A.将金属球缓慢浸没在水中,金属球排开液体的体积与金属球的体积相等,则金属球所受浮力为
故A不符合题意;
B.根据称重法可得金属球的重力为
故B符合题意;
C.金属球的密度为
故C符合题意;
D.金属块浸没在水中,会受到水施加的浮力,由于力的作用是相互的,金属球给水施加向下的压力,则桶对水平桌面的压力为桶和水的总重力、金属球对水施加的压力,桶对水平桌面的压力为
故D不符合题意。
故选BC。
7.(2025河西一模)(多选)将一底面积为的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量密度为的水,将一体积为的球A和体积为的物块B用细绳相连放入水中恰好悬浮,如图。当把细绳剪断待稳定后,水对容器底的压强减小了。下列判断正确的是( )
A.图中,绳子上的拉力为 B.最终球A露出水面的体积为
C.球A的重力为 D.物块B的密度为
【答案】BC
【解析】B.剪断绳子后,水对容器底的压强减小了,根据压强公式计算可知此时容器下降的高度
此时A露出水面的体积
故B正确;
C.当把细绳剪断待稳定后,A在水中漂浮,浮力等于重力,A排开液体的体积
根据阿基米德原理和浮沉条件可得A受到的浮力为
故C正确;
A.由上述分析可知,A的重力为
没有剪断绳子前A受到的浮力,所以绳子的拉力
故A错误;
D.对B进行受力分析可知,没有剪断绳子前,B受到重力、拉力以及浮力,所以B的重力
根据密度公式计算B的密度
故D错误。
故选 BC。
8.(2025和平二模)某天化学老师拿出了一瓶浸泡着钠块的煤油,想知晓里面剩余钠的质量,但由于钠易与空气发生化学反应而变质,因此不能将其随意拿出称量。小明找来了一个相同的密封瓶倒入煤油,如图,两瓶液面相平,测得其总质量分别为m1、m2,已知煤油和钠的密度分别为ρ1、ρ2,则瓶中金属钠的质量m钠= 。若在称量过程中m2测量值偏大,则计算出的m钠 (选填“偏大”、“偏小”或“无法确认”)。
【答案】 偏小
【解析】[1]两瓶液面相平,说明体积相同,即V1=V2。设瓶的质量为m瓶,钠的质量为m钠,由密度公式得
解得。
[2]由上式可知,密度一定, m钠与m1−m2成正比。若在称量过程中m2测量值偏大,则 m1−m2偏小,因此m钠会偏小。
9.(2025和平一模)图是医用酒精溶液标签,75%的酒精溶液杀菌能力最好。小明想知道“75%”是指溶液中酒精的质量占比(即酒精质量占75%,水质量占25%)?还是体积占比(即酒精体积占75%,水体积占25%)?小明想到一个好办法——通过测量酒精溶液的密度来判断:已知酒精密度为1,水的密度为2,若是质量占比,则酒精溶液的密 ;若是体积占比,则酒精溶液的密度为 。(设酒精溶液体积度为等于酒精体积与水体积之和)
【答案】
【解析】[1]若是质量占比,设总质量为m,则酒精质量占75%m,水是25%m,体积为
密度为
[2]若是体积占比,设体积分别为3V、V;总体积为4V,则
10.(2025南开一模)如图所示是一辆暴雨时不慎驶入水中汽车的车门。随着水位升高,车门上A处受到水的压强将 (选填“变大”“不变”或“变小”);紧急情况下,应挥动破窗锤砸向玻璃窗的边角逃生,破窗锤的敲击端做成锥形,是通过减小受力面积来 (选填“增大”或“减小”)压强。
【答案】变大 增大
【解析】[1]随着水位升高,车门上A处的水深h不断增加,由可知,A处受到水的压强将变大。
[2]破窗锤的敲击端做成锥形,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强。
11.(2024和平一模)如图所示,A、B、C三个底面积相同的容器中装有相同深度的水,则A、C容器底部受到的液体压力的大小关系为 ;图中高度相同的实心圆柱体甲和乙,两者对地面的压强相等,则圆柱体的密度关系为 (两空均选填“”、“”或“”)。
【答案】= =
【解析】[1]A、C容器里装入相同深度的水,液体的密度相同,容器底部在液体中的深度相同,根据可知,两容器底部受到液体的压强相等,而两容器底面积相等,根据可知,两容器底部受到的液体压力的大小关系为=。
[2]圆柱体对水平地面的压强为
两圆柱体对地面的压强相等,而两个圆柱体的高度相同,则圆柱体的密度关系为=。
12.(2024津南一模)高压锅是生活中一种密闭的加热容器。锅盖中央有一个出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被锅内气体顶起放出部分气体,实现对锅内气体的控制。如图所示,某型号高压锅出气孔面积为8×10-6m2,用此高压锅煮饭时,要使锅内的气压达到2个标准大气压,请你计算该高压锅应配的限压阀质量为多少千克?(已知外界气压为1个标准大气压,1个标准大气压取105Pa,g取10N/kg)
【答案】0.08kg
【解析】设出气口的面积为S,外界大气压为,锅内气压为p,限压阀质量为m,依题意可知
pS=p0S+mg
13.(2025河西一模)一装有适量密度为水的薄壁圆柱形容器A放在水平桌面上。一柱状厚壁空杯子B漂浮在水面上,其质量为、外底面积为,如图1所示。现逐渐向杯子B中加水,杯子B外底面到容器底部的距离h与加入水的质量m的关系图像如图2所示。加水过程中杯子B始终保持竖直。求:
(1)未向杯子B中加水时,杯子B下底面受到水的压强;
(2)向B中加水的过程中,杯子B受到的最大浮力;
(3)当注入水的质量为时,与图1相比,水对圆柱形容器A底部压强的增加量。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)未向杯子B中加水时,杯子B漂浮,受到的浮力
由浮力产生的原因可知,杯子B下底面受到水的压力F下=F浮B=2m0g
未向杯子B中加水时,杯子B下底面受到水的压强
(2)由图像可知,当杯子B中注入水的质量为时,杯子B外底面到容器底部的距离为零,排开水的体积最大,受到的浮力最大,此时杯子B装满水,由于h又逐渐增大,说明杯子仍处于漂浮状态,浮力为
(3)由图像可知,当注入水的质量由增加到,杯子B的下底面距离容器底的高度为h0不变,说明容器中水已经加满,增加水的质量为5m0-4m0=m0=ρ0V0=ρ0S容h0
容器的底面积
当杯子B中注入水的质量为时,此时杯子B装满水,浮力增加量为ΔF浮=4m0g
由阿基米德原理可知排开水的重力为4m0g
当注入水的质量由增加到,增加水的质量为m0,增加水的重力m0g,注入5m0时,水容器A底部压力的变化量ΔF=4m0g+m0g=5m0g
水对圆柱形容器A底部压强的增加量
14.(2025河东二模)实验小组的同学们利用下图所示装置测量液体的密度。先将弹簧测力计(测量范围为0~5N)悬挂在支架上,密度为的金属块挂在弹簧测力计挂钩上,测力计示数为,再将待测液体倒入容器中直至金属块浸没,读出此时测力计的示数,便可算出该液体的密度。若在测力计标注拉力示数的位置标注出对应液体的密度,此装置便可改装成一种直接测量液体密度的“密度秤”。请你解答如下问题:
(1)推导出待测液体密度与弹簧测力计示数的关系式。
(2)分析说明“密度秤”的刻度分布特点。
【答案】(1) (2)上大下小,分布均匀
【解析】(1)物体浸没时,物体受到的浮力;根据阿基米德原理可知,;物体浸没,排开液体的体积等于物体的体积,即;联立可得,化简可得。
(2)测力计的刻度值间隔分布均匀,由(1)中结论可知,,改装“密度秤”的刻度也均匀,则“密度秤”的刻度分布特点:上大下小,分布均匀。
真●题●验●证
1.(2023中考)小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以证明大气压存在的是( )
A. 瓶子悬空水不流出 B. 水从侧孔喷出
C. 用手弹开纸片 D. 将瓶按入水中感到费力
【答案】A
【解析】A.由于大气压的作用,瓶子内的水不会流出,证明了大气压的存在,故A符合题意;
B.水从杯子侧面小孔中喷出,说明液体中左右方向也有压强,故B不符合题意;
C.用手弹开纸片,钢球由于具有惯性,不与纸片一起飞出,故C不符合题意;
D.将瓶按入水中感到费力,是瓶在水中受到浮力,故D不符合题意。
故选A。
2.(2022中考)如图所示的实例中利用大气压的是( )
A.紧固锤头
B.U型“反水弯”
C.用吸管喝饮料
D.潜水艇的浮沉
【答案】C
【解析】A.把锤柄在凳子上撞几下,就能紧固锤头,利用的是惯性,故A不符合题意;
B.排水管的U型“反水弯”是利用连通器原理来工作的,故B不符合题意;
C.用吸管吸饮料,用力一吸,吸管内的大气压小于外界大气压,水在外界大气压的作用下,被压入口腔内,所以用吸管吸饮料利用的是大气压,故C符合题意;
D.潜水艇的浮沉是靠改变自身重力实现的,利用的是物体的浮沉条件,故D不符合题意。
故选C。
3.(2024中考)(多选)水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为 B.圆柱体所受浮力为
C.容器底所受液体压强可能为 D.容器底所受液体压强可能为
【答案】BD
【解析】AB.由密度公式可得,容器内液体的体积
圆柱体直立在液体中且与容器底接触,放入圆柱体后容器内液体的深度
圆柱体受到的浮力
故A不符合题意,B符合题意;
CD.若圆柱体对容器底部有压力,则容器底受到液体的压强
若圆柱体对容器底部的压力刚好为零时,即圆柱体漂浮,圆柱体所受的浮力等于重力,此时容器底所受液体压强为
故C不符合题意,D符合题意。
故选BD。
4.(2022中考)(多选)小明在研究物体的浮沉问题时,制作了一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1,如图所示;一段时间后,由于渗漏空腔内开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0,则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1-h0)S B.质量为ρ0(h2-h0)S
C.材料的密度为 D.材料的密度为
【答案】AD
【解析】AB.刚放入水中时,排开水的体积为
刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,浮力等于浮沉子的重力,等于排开水的重力,故浮子的重力为
经整理可知
故A符合题意,B不符合题意;
CD.一段时间后,空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2,则空腔部分的体积为
实心部分的体积为
材料的密度为
故C不符合题意,D符合题意。
故选AD。
5.(2025中考)“嫦娥六号”在月球背面采集样品1935.3g,合 kg;把这些样品从月球带回地球,其质量 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】1.9353 不变
【解析】[1]采集样品质量为
[2]因为质量是物体的基本属性,所以土壤从月球运到地球的过程中,位置发生变化,质量不变。
6.(2025中考)出行安全尤为重要。公交车上提示“请抓好扶手”,是因为乘客具有 ,急刹车时易摔倒;高铁站台上提示“候车请勿越过安全线”,是因为流体流速大的位置压强 ,越过安全线易引发危险。
【答案】惯性 小
【解析】[1]公交车上提示“请抓好扶手”,人在行驶的公交车上,与公交车一起运动,当公交车突然刹车时,脚随着公交车一起减速,而上半身由于惯性仍然保持原来的运动状态,所以人会往前倒。
[2]列车高速通过站台时,车体附近气体流速大,压强小,人外侧的压强不变,人受到外侧压强大于内侧受到的压强,人在较大的压强差作用下很容易被压向列车,使乘客受到一个“推”向列车的力,从而发生安全事故。
7.(2023中考)在学习“阿基米德原理”时,可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究;请你完成下列任务:
【实验探究】
通过下图所示的实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,由实验可得结论 ,这就是阿基米德原理;
【理论探究】
第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如下图所示;
第二步:理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理;
请你写出推导过程,提示:推导过程中所用物理量需要设定(可在下图中标出);
【原理应用】
水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,内装质量为m的液体;现将一个底面积为的金属圆柱体放入液体中,圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没(与容器底接触但不密合),整个过程液体未溢出;金属圆柱体静止时所受浮力 。
【答案】 见解析
【解析】[1]由图中实验数据可得,F甲-F乙=F丙-F丁,即物体受到的浮力等于排开液体的重力,即。
[2]设长方体的底面积为S、高为h,液体密度为,长方体上、下表面所处的深度及受力情况,如下图所示:
由于同种液体中,深度越深,液体的压强越大,长方体的上下面表面积相同,由可得,液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力,两者之差即为浮力
[3]由阿基米德原理可得,金属圆柱体静止时所受浮力
8.(2025中考)请你运用掌握的实验技能解答下列问题。
(1)刻度尺使用:图中,测量某木块长度时,刻度尺放置正确的是 图;该木块的长度为 cm。
(2)天平使用:把天平放在水平桌面上,游码放在标尺左端零刻度线处,指针静止时如图甲所示,应调节 ,使横梁平衡;在测量物体质量时,砝码放入右盘中,指针静止时如图乙所示,应调节 ,使横梁平衡。(两空均选填“平衡螺母”或“游码”)
(3)弹簧测力计使用:弹簧测力计下悬挂一个重物,示数如图甲所示;把重物浸在水中时,示数如图乙所示。此时重物受到水的浮力为 N。
【答案】(1)乙 5.30(5.28~5.32cm之间均正确) (2)平衡螺母 游码 (3)2
【解析】(1)[1]测量时,刻度尺的零刻度线要对准被测物体的一端,故“乙”正确。
[2]刻度尺的分度值为0.1cm,被测物体的一端在5cm后面第3小格处,故读数为,注意,有时可能存在误差,故读数在5.28~5.32cm之间均为正确结果。
(2)[1]天平测量物体质量之前,需要将游码移到标尺左侧零刻度线处,再调节平衡螺母使天平横梁平衡。
[2]天平测量物体的时候,天平需要通过增减砝码或移动游码使天平横梁再次平衡,然后读出物体的质量。
(3)由题意可知,甲图测量的是重物受到的重力,大小为,乙图测量的是重物浸在水中时受到的拉力,大小为,根据称重法测浮力可知,物体受到的浮力。
9.(2025中考)在跨学科实践活动中,同学们制作了如图所示的“浮力秤”,用来称量物体的质量。圆柱形薄壁外筒足够高且内装足量的水,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,浮体浸入水中的深度为。已知浮体横截面积为,外筒横截面积为,水的密度为。
(1)浮体和秤盘的总质量为 ;
(2)秤盘中未放物体,在水面位于浮体的位置标为“0”刻度线;秤盘中放质量为的砝码,在水面位于浮体的位置标为“”刻度线。请推导出这两条刻度线间的距离的表达式;
(3)为了测算该“浮力秤”的最大测量值,先把带有秤盘的浮体直立在外筒底部(图),再向外筒内缓慢注水,外筒底部受到水的压强与注入水质量的关系如图所示。当外筒底部受到水的压强至少为时,此“浮力秤”能够达到最大测量值,该最大测量值为 。
【答案】(1) (2) (3)
【解析】(1)如图,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,浮体浸入水中的深度为,则浮体和秤盘的总重力为
则浮体和秤盘的总质量为
(2)浮力秤始终漂浮,浮力等于重力,则
则有
解得
(3)从浮力秤恰好漂浮到外筒底部受到水的压强为时,加入的水的重力为
则称量的物体质量最大时,浮力秤深度变化量为
结合(2)中解析式则有
解得最大测量值
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专题03 质量密度、压强、浮力
中
目 录
第一部分 风向速递 洞察考向,感知前沿
新考向 跨学科 新情境
第二部分 分层突破 固本培优,精准提分
一阶·考点靶向练
考点01 质量与密度概念
考点02 密度相关的计算
考点03 改变压强的方法
考点04 压强的计算
考点05 液体压强的比较与计算
考点06 大气压的应用
考点07 流体压强与流速关系的应用
考点08 阿基米读原理计算浮力
考点09 物体浮沉条件的分析
考点10 浮力的应用
考点11 密度、压强、浮力的综合分析
考点12 密度、压强、浮力的综合计算
二阶·素养进阶练
第三部分 真题验证 对标中考,感悟考法
风●向●速●递
【科技发展】(对压强的理解)(2025部分区一模)近年来,我国在科技领域取得了辉煌成就。下列与之相关的说法正确的是( )
A.“高铁”轨道下方铺放宽大的轨道板是为了增大压强
B.“玉兔号”月球车车轮表面凹凸不平是为了减小摩擦
C.“奋斗者号”潜水器在下潜过程中,所受压强变小
D.“嫦娥六号”采集的月球样品到达地球后,质量不变
【传统文化】(“漏刻”的原理)(2025部分区二模)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。跨学科实践小组制作了一个漏刻,装置如图1,播水壶不断匀速滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的均匀刻度即可读取时间。已知圆筒形受水壶内部底面积为3S0,浮箭总质量为m0,长方体浮块的底面积为S0。请你解答以下问题:
(1)受水壶内无水时,如图1所示,浮箭对受水壶底面的压强为 ;
(2)开始滴水后,经t1时间后浮箭刚刚浮起,指针指在标尺的A处,如图2所示,求t1这段时间内滴水的质量;
(3)继续滴水t2时间后,指针指在标尺的E处,如图3所示,若标尺上每一格的长度为,则t2= t1;此时水对受水壶底部的压强为 。
【项目式学习】(自制简易密度计)(2025蓟州一模)综合实践活动——自制简易密度计
(1)如图1,小明按照课本中“动手动脑学物理”的要求制作简易密度计,取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量铁粉并用石蜡封口,降低吸管的重心,从而让它能够竖直的漂浮在液面上。小明制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力 重力(选填“>”、“<”或“=”)。
(2)如图2所示,把密度计分别放在水和某种液体中静止。若密度计在水中排开水的体积为V排;在某种液体中排开液体的体积为V排液,用已知的水密度ρ水,就可以根据式子求出液体密度ρ液,证明该式子成立 。
(3)小明和小华在饮料吸管的下端放入适量大头针作为配重,并将这一端用石蜡封闭,制作了一支简易密度计。进行以下实验操作(如图3甲、乙所示):(已知水的密度为ρ水)
①用刻度尺测出密度计总长度l0;
②将密度计放入水中,测出密度计露出水面的高度l1;
③取出密度计擦干后放入待测液体中,测出密度计露出液面的高度l2;
ρ液= (用ρ水和测得的物理量字母表示)。
分●层●突●破
一阶·考点靶向练
考点01 质量与密度概念
1.(2025南开一模)随着信息技术的飞速发展,手机已成为人们生活中不可缺少的交流工具,“低头族”长时间看手机,会引起颈部肌肉损伤。当人前倾看手机等电子设备时,颈部肌肉承受着相当于一个正常中学生质量的50%的负载,这个负载大约是( )
A.25kg B.50kg C.100kg D.150kg
2.(2025河东一摸)关于质量和密度,下列说法正确的是( )
A.陀螺从地球带到空间站,质量变小
B.拍摄影视剧房屋倒塌镜头时,常选用密度大的材料做道具,以保证演员安全
C.水管在冬天容易胀破的主要原因是由于水结成冰时,密度变大,体积变小
D.我们常说“铁比木头重”,是指铁的密度比木头大
3.(2025河西三模)下图是一定质量的水体积随温度变化的图像,观察这个图像,可以得出:水在 ℃时的体积最小。从0℃到6℃的过程中,水的密度变化情况是 。当这些水全部结成冰之后,体积会 。(后两空均选填“变大”“变小”“先变大后变小”或“先变小后变大”)
4.(2024和平一模)严寒已过,冰雪消融。冰在融化成水的过程中,质量 ,密度 。(两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
考点02 密度相关的计算
5.(2025蓟州三模)学完密度知识后,一位普通中学生对自己的身体体积进行了估算。下列估算值最接近实际的是( )
A.30dm³ B.0.06m³ C.100dm³ D.120dm³
6.(2025河东一模)(多选)由同种材料制成的甲、乙两个金属球,它们的质量分别为120g、72g,体积分别为10cm3 、8cm3,其中有一个是空心的,则下列说法正确的是( )
A.甲是实心球,乙是空心球
B.实心球的密度是
C.空心球的密度是
D.空心球的空心部分体积为
7.(2023西青一模)在探究物质的质量与体积关系的实验中,得出甲、乙两种物质的质量与体积的关系图像如图所示,若甲、乙两种物质的质量相等,则其体积之比为 ;甲物质的密度 (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙物质的密度。
考点03 改变压强的方法
8.(2025滨海新区二模)下列四个实例中是为了减小压强的是( )
A.切蛋器装有很细的钢丝 B.压路机的碾子做的很重
C.安全锤的锤头做的很尖 D.坦克装有宽大的履带
9.(2025红桥一模)如图所示的实例中,属于减小压强的是( )
A.锋利的篆刻刀 B.注射器的针头
C.切菜的菜刀 D.骆驼宽大的脚掌
10.(2025河东一模)下列实例中,为了减小压强的是( )
A.菜刀的刀刃很薄 B.书包带做得较宽
C.注射器针头尖锐 D.压路机碾子质量大
考点04 压强的计算
11.(2025西青一模)如图所示,a、b为放在水平面上的两个均匀圆柱体,底面积,高度,对水平面的压强,圆柱体密度分别为和,对水平面的压力分别和。则 , 。(填写数量关系)
12.(2025宝坻二模)甲、乙两物体,质量之比为3∶5,放在水平桌面上,与桌面的接触面积之比为1∶2,则甲、乙两物体对桌面的压力之比为 ,压强之比为 。
13.(2024西青一模)如图所示,物体的质量为2kg,它与竖直墙面的接触面积是0.2,现用30N的水平力把物体按在墙上,墙面受到的压强是 Pa,物体受到的摩擦力是 N。(g取10N/kg)
14.(2024河东一模)平江石牛寨地质公园中玻璃桥使用的特种玻璃,具备极强的耐压耐磨抗冲击的特性。现有一块该特种玻璃,质量为25kg,体积为0.01m³,求:
(1)这块玻璃所受的重力;
(2)这块玻璃的密度;
(3)一名质量为60kg的游客静止站立在桥上,与桥面总接触面积为0.04m2,此游客对桥面的压强大小。
考点05 液体压强的比较与计算
15.(2024河北二模)题图是某拦河大坝的截面示意图。则A点受到水的压强是(g取10N/kg)( )
A. B.
C. D.
16.(2024河西一模)饮茶是我国的传统文化,下图是一把装有水的茶壶,壶嘴与壶身构成 ;若茶壶中水的深度为10cm,则茶壶底部受到水的压强为 Pa。(g取10N/kg)
考点06 大气压的应用
17.(2024河西一模)(多选)如图所示的情境与大气压强有关的是( )
A.用吸盘挂物体
B.借助铅垂线砌墙
C.用吸管喝饮料
D.紧固锤头
18.(2025河西三模)生活实践是最好的老师,为了验证近地表面,气压随海拔升高而降低,学校物理兴趣小组将瓶子装上适量的水,一根两端开口的细玻璃管穿过橡皮塞插入水中,密闭瓶口后发现管内水柱如图所示,拿着这个瓶子来到恒大御府最高楼12号楼(50层)下,从楼底到楼顶(不用手直接拿瓶子),玻璃管内水柱高度将 (填“升高”、“不变”或“降低”)。
19.(2024河东一模)某同学做托里拆利实验,如图所示,当时的大气压值等于 mm高水银所产生的压强。屋顶的面积是46m2,大气压对屋顶的压力是 N。(大气压强p0=1×105Pa)
考点07 流体压强与流速关系的应用
20.(2025河西三模)如图是某同学分析飞机如何获得升力时所画的示意图。下列说法正确的是( )
A.飞机获得升力利用了流体流速大的位置压强大的原理
B.根据机翼上凸下平分析出机翼上方空气流速大
C.根据所知原理可推理出机翼下方空气压强小
D.机翼受到空气向上的压力小于向下的压力
21.(2024河西一模)如图1所示,C919是我国首架自主研发的大型商用客机,飞机的机翼横截面呈现上凸下平的流线型,如图2所示。下列说法正确的是( )
A.机翼上方的空气流速小,压强大 B.机翼上方的空气流速大,压强小
C.机翼下方的空气流速大,压强小 D.机翼下方的空气流速小,压强小
22.(2024和平三模)善于思考的小明做“用漏斗吹乒乓球,乒乓球不下落”的物理实验(如图),明白了其中的道理。这是因为从漏斗口向下用力吹气,使得乒乓球上方空气的流速 (选填“大于”、“小于”或“等于”)其下方空气的流速,对乒乓球上表面的压强 (选填“大于”、“小于”或“等于”)其下表面的压强,所以乒乓球上、下表面存在压强差,因而有压力差,乒乓球不下落。
23.(2023东丽一模)小芳面向穿衣镜站在镜前1 m处,镜中的像与她相距 m。当居室前后窗子都打开时,“过堂风”有时会把居室侧面摆放的衣柜门吹开,这是因为衣柜外的空气流动速度加快,压强 (选填“增大”或“减小”)。
考点08 阿基米读原理计算浮力
24.(2025红桥三模)把一块重为G=3.4N的矿石,挂弹簧测力计上,并把它浸没在水中。静止时弹簧测力计的示数为F=2.9N,g取10N/kg。则:矿石浸没在水中时受到的浮力为 N,矿石的体积为 m3。
25.(2024河东二模)黄旭华参与设计的中国海军第一艘核潜艇“长征1号”于1970年12月26日下水。当下潜到300m时,核潜艇受到的压强是 Pa。若其体积约为5000m3,则受到的浮力是 N(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
26.(2024河东二模)容器中装有一定量的水,水中有一木块由细线系着与容器底部相连,如图所示。木块的体积为 ,此时木块所受浮力为 N,细线的拉力为 N。(,g取10N/kg)
27.(2022河西一模)弹簧测力计下悬挂一重物,在空气中称量时弹簧测力计的读数为4.8N,把重物浸没在水中时,弹簧测力计的示数如图所示,重物浸没在水中时受到的浮力为 N;重物的体积为 m3。(g=10N/kg)
考点09 物体浮沉条件的分析
28.(2025南开一模)妈妈生日那天,小梦给妈妈煮饺子时发现,当把饺子放入沸腾的水中后,饺子先下沉到锅底,过了一会儿又上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是(不考虑饺子的吸水性)( )
A.饺子在下沉时,其密度小于水的密度
B.饺子上浮时,受到的浮力小于它所受的重力
C.饺子上浮时,受到的浮力等于它排开的水所受的重力
D.饺子漂浮时,受到的浮力大于它所受的重力
29.(2024南开二模)春节吃饺子是中华民族传统习俗。包饺子时,捏出漂亮的花边,说明力可以改变物体的 ;煮一段时间饺子会上浮,上浮时饺子受到水的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)自身重力。
考点10 浮力的应用
30.(2025河西三模)某同学用铅笔、细铁丝制作了一支简易密度计,他将密度计先后插入盛有不同液体的甲、乙两个相同容器中,当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.乙容器中液体密度大 B.甲容器底部受到的液体压强较小
C.乙容器中密度计受到的浮力较小 D.密度计在甲乙两杯液体中受到的浮力相同
31.(2024南开三模)排水量为1000t的轮船,满载时在河水中航行,所受的浮力是 N;当其从河里行驶到海里轮船所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
32.(2024部分区三模)如图,木块质量为50g,漂浮在盐水中,它受到的浮力是 N;若盐水的深度是10cm,则杯子底部受到盐水的压强是 Pa。(,)
33.(2025河西三模)一艘轮船排水量为1000t,满载时船身受到的浮力为 N。从海里驶入河里,它受到的浮力 ;它排开水的体积 。(后两空均选填“变大”“ 变小”或“不变”)
34.(2023南开二模)万米级深潜器“奋斗者”号使中国“全海深”科考一朝梦圆。中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功下潜突破1万米,用时近3小时,同学们经过计算得出“奋斗者”号下潜时平均速度约为3 (填写合适的单位);并通过物理课的学习知道潜水艇是靠改变 来实现上浮或下沉的。
考点11 密度、压强、浮力的综合分析
35.(2024河西二模)(多选)一装有适量水的圆柱形容器放在水平桌面上,将物体A、B叠放后一起放入水中,静止时如图1所示;再将A从B上拿下放入水中,B静止时漂浮,如图2所示。下列判断正确的是( )
A.物体A的密度大于物体B的密度
B.物体B漂浮后,桌面受到的压强变小
C.物体B漂浮后,水对容器底的压强变小
D.物体B漂浮后,物体B受到的浮力变小
36.(2024南开三模)将两个相同的小球分别放入装满不同液体的甲乙相同烧杯中,稳定后如图所示,甲中小球漂浮,乙中小球沉底,甲烧杯溢出的液体质量 (选填“大于”、“小于”或“等于”)乙烧杯溢出的液体质量,此时 (选填“甲”或“乙”)杯底部受到的液体压力较大。
考点12 密度、压强、浮力的综合计算
37.(2024滨海新区一模)(多选)盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上,容器底面积为S,容器和水的总质量为m。将一木块放入水中,静止时处于漂浮状态,此时浸在水中的体积为V,水深为h,如图所示。水的密度为,下列判断正确的是( )
A.放入木块后,容器对桌面的压强为
B.放入木块后,容器对桌面的压强为
C.放入木块前,水对容器底的压强为
D.放入木块前,水对容器底的压强为
38.(2025西青一模)(多选)在底面积为S0的薄壁平底容器中,注入密度为ρ0的某种液体后,液体的深度为h0,现将一个底面积为S1质量为m的金属圆柱体立于容器中(已知该金属圆柱体的密度大于所注入液体的密度),圆柱体有一部分露出液面,液体也未溢出,如图所示,则此时( )
A.液体对容器底部的压强为
B.液体对容器底部的压强为
C.圆柱体对容器底部的压力为
D.圆柱体对容器底部的压力为
39.(2024武清一模)如图所示,放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水,把质量为的木块浸入水中,木块静止时有的体积露出水面,此时容器中水的深度为。g取,求:
(1)水对容器底部的压强;
(2)木块受到的浮力;
(3)木块的密度。
二阶·素养进阶练
1.(2025河北二模)如图所示的生产生活实例中,用压强知识解释正确的是( )
A.甲图中破窗锤是通过减小受力面积的方式减小压强
B.乙图中用高压锅做饭是利用水的沸点会随着气压的减小而升高
C.丙图中三峡大坝设计成下宽上窄是由于液体的压强随深度的增加而减小
D.丁图中从漏斗口用力向下吹气,乒乓球不会掉落是由于气体流速大的位置压强小
2.(2025红桥一模)关于压强,下列说法正确的是( )
A.用吸管把杯中的饮料吸到嘴里是利用了大气压
B.“蛟龙号”潜到7000m深海处受到海水的压强约为
C.马德堡半球实验证明了液体内部有压强
D.人在站立时抬起一只脚后,人对地面的压强变小
3.(2024和平一模)下列关于压强知识的运用,说法不正确的是( )
A.甲图中,排水管的U形“反水弯”是一个连通器,起到隔绝下水道异味的作用
B.乙图中,向盛有刚沸腾的水的烧瓶底浇冷水,增大水面上方的气压从而降低水的沸点
C.丙图中,做托里拆利实验时,玻璃管内顶端混入少量空气会使大气压的测量值变小
D.丁图中,飞机水平飞行时,机翼上方附近空气的流速大于机翼下方附近空气的流速
4.(2024河西一模)如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计漂浮在被测液体中。将其分别放入装有液体密度为和的两个容器中,密度计排开液体的质量分别为和,则下列关系正确的是( )
A., B.,
C., D.,
5.(2025河西二模)(多选)有一个重为的实心小球用弹簧测力计吊着完全浸没入一种密度为的液体中,此时弹簧测力计的示数为小球重力的五分之一,将另一薄壁柱状容器放在水平桌面上,横截面积为S,里面盛有密度为的另一种液体,,若把实心小球放到这个容器的液体中待其静止后(液体足够多且不溢出),以下说法中正确的是( )
A.液体对容器底部增加的压力为
B.液体对容器底部增加的压强为
C.容器对桌面增加的压力为
D.容器对桌面增加的压强为
6.(2025滨海新区二模)(多选)一装有水的小桶放在水平桌面上,桶与水的总重为50N,用测力计吊着一个体积为200cm³的金属球,将金属球缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触,测力计的示数为15N,如图所示,g=10N/kg。则此时( )
A.金属球所受浮力为20N B.金属球的重力为17N
C.金属球的密度为8.5×103kg/m3 D.桶对水平桌面的压力为67N
7.(2025河西一模)(多选)将一底面积为的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量密度为的水,将一体积为的球A和体积为的物块B用细绳相连放入水中恰好悬浮,如图。当把细绳剪断待稳定后,水对容器底的压强减小了。下列判断正确的是( )
A.图中,绳子上的拉力为 B.最终球A露出水面的体积为
C.球A的重力为 D.物块B的密度为
8.(2025和平二模)某天化学老师拿出了一瓶浸泡着钠块的煤油,想知晓里面剩余钠的质量,但由于钠易与空气发生化学反应而变质,因此不能将其随意拿出称量。小明找来了一个相同的密封瓶倒入煤油,如图,两瓶液面相平,测得其总质量分别为m1、m2,已知煤油和钠的密度分别为ρ1、ρ2,则瓶中金属钠的质量m钠= 。若在称量过程中m2测量值偏大,则计算出的m钠 (选填“偏大”、“偏小”或“无法确认”)。
9.(2025和平一模)图是医用酒精溶液标签,75%的酒精溶液杀菌能力最好。小明想知道“75%”是指溶液中酒精的质量占比(即酒精质量占75%,水质量占25%)?还是体积占比(即酒精体积占75%,水体积占25%)?小明想到一个好办法——通过测量酒精溶液的密度来判断:已知酒精密度为1,水的密度为2,若是质量占比,则酒精溶液的密 ;若是体积占比,则酒精溶液的密度为 。(设酒精溶液体积度为等于酒精体积与水体积之和)
10.(2025南开一模)如图所示是一辆暴雨时不慎驶入水中汽车的车门。随着水位升高,车门上A处受到水的压强将 (选填“变大”“不变”或“变小”);紧急情况下,应挥动破窗锤砸向玻璃窗的边角逃生,破窗锤的敲击端做成锥形,是通过减小受力面积来 (选填“增大”或“减小”)压强。
11.(2024和平一模)如图所示,A、B、C三个底面积相同的容器中装有相同深度的水,则A、C容器底部受到的液体压力的大小关系为 ;图中高度相同的实心圆柱体甲和乙,两者对地面的压强相等,则圆柱体的密度关系为 (两空均选填“”、“”或“”)。
12.(2024津南一模)高压锅是生活中一种密闭的加热容器。锅盖中央有一个出气孔,孔上盖有限压阀,当锅内气压达到限定值时,限压阀被锅内气体顶起放出部分气体,实现对锅内气体的控制。如图所示,某型号高压锅出气孔面积为8×10-6m2,用此高压锅煮饭时,要使锅内的气压达到2个标准大气压,请你计算该高压锅应配的限压阀质量为多少千克?(已知外界气压为1个标准大气压,1个标准大气压取105Pa,g取10N/kg)
13.(2025河西一模)一装有适量密度为水的薄壁圆柱形容器A放在水平桌面上。一柱状厚壁空杯子B漂浮在水面上,其质量为、外底面积为,如图1所示。现逐渐向杯子B中加水,杯子B外底面到容器底部的距离h与加入水的质量m的关系图像如图2所示。加水过程中杯子B始终保持竖直。求:
(1)未向杯子B中加水时,杯子B下底面受到水的压强;
(2)向B中加水的过程中,杯子B受到的最大浮力;
(3)当注入水的质量为时,与图1相比,水对圆柱形容器A底部压强的增加量。
14.(2025河东二模)实验小组的同学们利用下图所示装置测量液体的密度。先将弹簧测力计(测量范围为0~5N)悬挂在支架上,密度为的金属块挂在弹簧测力计挂钩上,测力计示数为,再将待测液体倒入容器中直至金属块浸没,读出此时测力计的示数,便可算出该液体的密度。若在测力计标注拉力示数的位置标注出对应液体的密度,此装置便可改装成一种直接测量液体密度的“密度秤”。请你解答如下问题:
(1)推导出待测液体密度与弹簧测力计示数的关系式。
(2)分析说明“密度秤”的刻度分布特点。
真●题●验●证
1.(2023中考)小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以证明大气压存在的是( )
A. 瓶子悬空水不流出 B. 水从侧孔喷出
C. 用手弹开纸片 D. 将瓶按入水中感到费力
2.(2022中考)如图所示的实例中利用大气压的是( )
A.紧固锤头
B.U型“反水弯”
C.用吸管喝饮料
D.潜水艇的浮沉
3.(2024中考)(多选)水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,容器底部直立一底面积为的实心圆柱体(与容器底不密合),圆柱体对容器底的压强为,如图所示。向容器中注入质量为的液体后,圆柱体仍直立于容器底且未完全浸没,则( )
A.圆柱体所受浮力为 B.圆柱体所受浮力为
C.容器底所受液体压强可能为 D.容器底所受液体压强可能为
4.(2022中考)(多选)小明在研究物体的浮沉问题时,制作了一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1,如图所示;一段时间后,由于渗漏空腔内开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸没,此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0,则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1-h0)S B.质量为ρ0(h2-h0)S
C.材料的密度为 D.材料的密度为
5.(2025中考)“嫦娥六号”在月球背面采集样品1935.3g,合 kg;把这些样品从月球带回地球,其质量 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
6.(2025中考)出行安全尤为重要。公交车上提示“请抓好扶手”,是因为乘客具有 ,急刹车时易摔倒;高铁站台上提示“候车请勿越过安全线”,是因为流体流速大的位置压强 ,越过安全线易引发危险。
7.(2023中考)在学习“阿基米德原理”时,可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究;请你完成下列任务:
【实验探究】
通过下图所示的实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,由实验可得结论 ,这就是阿基米德原理;
【理论探究】
第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如下图所示;
第二步:理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理;
请你写出推导过程,提示:推导过程中所用物理量需要设定(可在下图中标出);
【原理应用】
水平桌面上有一底面积为的柱形平底薄壁容器,内装质量为m的液体;现将一个底面积为的金属圆柱体放入液体中,圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没(与容器底接触但不密合),整个过程液体未溢出;金属圆柱体静止时所受浮力 。
8.(2025中考)请你运用掌握的实验技能解答下列问题。
(1)刻度尺使用:图中,测量某木块长度时,刻度尺放置正确的是 图;该木块的长度为 cm。
(2)天平使用:把天平放在水平桌面上,游码放在标尺左端零刻度线处,指针静止时如图甲所示,应调节 ,使横梁平衡;在测量物体质量时,砝码放入右盘中,指针静止时如图乙所示,应调节 ,使横梁平衡。(两空均选填“平衡螺母”或“游码”)
(3)弹簧测力计使用:弹簧测力计下悬挂一个重物,示数如图甲所示;把重物浸在水中时,示数如图乙所示。此时重物受到水的浮力为 N。
9.(2025中考)在跨学科实践活动中,同学们制作了如图所示的“浮力秤”,用来称量物体的质量。圆柱形薄壁外筒足够高且内装足量的水,带有秤盘的圆柱形浮体竖直漂浮在水中,浮体浸入水中的深度为。已知浮体横截面积为,外筒横截面积为,水的密度为。
(1)浮体和秤盘的总质量为 ;
(2)秤盘中未放物体,在水面位于浮体的位置标为“0”刻度线;秤盘中放质量为的砝码,在水面位于浮体的位置标为“”刻度线。请推导出这两条刻度线间的距离的表达式;
(3)为了测算该“浮力秤”的最大测量值,先把带有秤盘的浮体直立在外筒底部(图),再向外筒内缓慢注水,外筒底部受到水的压强与注入水质量的关系如图所示。当外筒底部受到水的压强至少为时,此“浮力秤”能够达到最大测量值,该最大测量值为 。
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