第十章 浮力(实验题30道)-【刷好题】2025-2026学年八年级物理下册热点题型专练(2024人教版)
2026-02-27
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2份
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98页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 复习与提高 |
| 类型 | 作业-单元卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 36.96 MB |
| 发布时间 | 2026-02-27 |
| 更新时间 | 2026-02-28 |
| 作者 | 安信教研 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-02-27 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56587917.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
第十章 浮力(实验题30道)
1.如图所示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置。请根据图示回答下列问题。
(1)比较图甲、乙可知:图乙中圆柱体受到的浮力的大小为 N。
(2)比较图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关。
(3)通过图乙、戊的探究, (选填“能”或“不能”)得到浮力大小与液体密度是否有关,原因是 。
(4)比较丙和丁,说明浮力的大小与物体浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)0.6
(2)物体排开液体的体积
(3) 不能 没有控制物体排开液体的体积相同
(4)无关
【详解】(1)由图甲得,测力计的分度值为0.2N,示数为3N,圆柱体重力为3N,比较图甲、乙可知,图乙中圆柱体受到的浮力的大小为F浮=G-F示=3N-2.4N=0.6N
(2)比较图甲、乙、丙,圆柱体在丙图中排开水的体积较大,测力计示数较小,说明圆柱体在图丙中受到的浮力较大,则说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(3)[1][2]探究浮力大小与液体密度是否有关,只能改变液体密度的大小,需要控制物体排开液体的体积相同,图乙、戊改变了液体的密度,但没有控制物体排开液体的体积相同,故通过图乙、戊的探究,不能得到浮力大小与液体密度是否有关,原因是没有控制物体排开液体的体积相同。
(4)比较丙和丁,物体浸没在水中不同深度,测力计示数相同,则物体受到的浮力相同,说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。
2.为了验证阿基米德原理,小杨设计了如图所示装置进行实验。他将一柱体缓慢浸入盛有水的溢水杯中,观察到溢水杯中水面逐渐上升,直到水面上升至溢口处,水从溢口流出,流入小烧杯中。小杨利用力传感器测量了柱体受到向上的拉力F,与小烧杯和溢出水的总重力G,并计算出柱体受到的浮力F浮与溢出水的重力G溢的大小,相关实验数据如下表。(柱体重为10牛,小烧杯重为2牛)
序号
F(牛)
G(牛)
(牛)
(牛)
1
8.0
3.0
2.0
1.0
2
6.0
5.0
4.0
3.0
3
4.0
7.0
6.0
5.0
4
2.0
9.0
8.0
7.0
①根据阿基米德原理可知:浸在液体中物体受到 力的大小等于 力的大小;
②比较序号1~4中与大小关系,可得初步结论:柱体浸在水中, ;
③小杨认为实验结果与阿基米德原理内容不相符。请分析小杨的实验过程,写出小杨操作中不合理之处: 。
【答案】 浮(力) 排开液体的重(力) 大于 溢水杯中未装满,排开水重力大于溢出水重力
【详解】(1)[1][2]阿基米德原理的内容是,浸在液体中的物体,受到液体对它向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体所受的重力。
(2)[3]根据表中数据可知,大于。
(3)[4]他将一柱体缓慢浸入盛有水的溢水杯中,观察到溢水杯中水面逐渐上升,直到水面上升至溢口处,说明刚开始实验时溢水杯中未装满,液面上升一段才从溢水口溢出,导致排开水重力大于溢出水重力。
3.如图所示,是小明进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验装置。
(1)比较 三次实验,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小跟物体浸入液体中的体积有关。
(2)比较①③④实验可知,物体浸入液体中的体积相同时,浮力的大小跟 有关。其中,物体浸没在食盐水中时所受的浮力为 N。
(3)换用体积相同但密度不同的另一物体做①④两次实验,发现弹簧测力计示数的变化量相同,说明 的大小与物体的密度 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)①②③
(2) 液体的密度 1.2
(3) 浮力 无关
【详解】(1)要得出浮力大小与物体排开液体体积的关系,应控制液体的密度不变,通过称重法得出浮力的大小并比较,故应比较序号①、②、③的三次实验。
(2)[1]比较序号①③④三次实验可知,物体排开液体的体积相同时,③④中所受的浮力不同,则说明浮力的大小跟液体的密度有关。
[2] 根据称重法,物体浸没在食盐水中时物体受到的浮力为
(3)[1][2]实验中,若换用体积相同,但密度不同的物体浸没在食盐水中,发现测力计的示数变化与图④中测力计的示数变化 相同,说明浮力的大小与物体的密度无关。
4.用盛水的溢水杯验证阿基米德原理。
(1)分析步骤2、3、4可知,浮力的大小与 有关;分析步骤 可知,浮力的大小与浸没的深度无关;
(2)物块浸没在水中时受到的浮力为 N;由步骤 和6可得出物块排开水的重力;
(3)由实验数据可知,实验所用物块的体积为 m3。(g取10N/kg);
(4)如果实验中溢水杯的水未装到溢水口处,会导致排开水的重力 。(选填大于、小于或等于)物体受到的浮力。
【答案】 排开液体的体积 4、5 0.5 1 小于
【详解】(1)[1]分析步骤2、3、4可知,浮力的大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,受到的浮力越大,弹簧测力计的示数越小。
[2]分析步骤4、5,物体全部浸入水中时,受到的浮力不变,说明浮力的大小与浸没的深度无关。
(2)[3]根据步骤2、4可知,步骤2可得物体的重力,步骤4可得物块浸没在水中时弹簧测力计的示数,二者之差是物块浸没在水中时受到的浮力,即
[4]由步骤1可得出,小桶的重力,由步骤6可得出,排开水和小桶的总重力,二者之差为物块排开水的重力。
(3)[5]根据阿基米德原理有:物块的体积为
(4)[6]如果实验中溢水杯的水未装到溢水口处,会导致排开水的重力少于应该排开水的重力,所以物块排开水的重力小于物体受到的浮力。
5.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力大小的关系”。
(1)实验的最佳顺序是
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
C.乙、甲、丁、丙
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,甲石块受到的浮力大小为 N;
(3)由以上步骤可知:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于 ;
(4)由图中数据可知石块的体积为 cm3,将图乙中的水换成酒精,石块受到的浮力为 N。
(,, )
【答案】 B 1.5 它排开的液体所受的重力 150 1.2
【详解】(1)[1]先乙后甲,物体由于带水测重力会引起误差;先丙后丁,烧杯内有残留的水,会产生误差,所以实验的最佳顺序是丁、甲、乙、丙,故AC不符合题意,B符合题意。
故选B。
(2)[2]把石块浸没在盛满水的溢水杯中,甲石块受到的浮力
(3)[3]比较甲乙之差和丙丁之差可知:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(4)[4]根据可得石块排开液体的体积
石块的体积
[5]石块浸没在酒精中时排开酒精的体积
石块受到的浮力为
6.在探究影响浮力大小的因素时,小红做了如图所示的实验,请你根据她的实验探究回答下列问题。
(1)比较图A、B、C可知,物体所受浮力的大小与它排开的液体的 有关。
(2)比较图A、C、E可知,物体所受浮力的大小与液体的 有关。
(3)比较图A、C、 可知,物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中,物体所受浮力的大小为 N。
【答案】(1)体积
(2)密度
(3)D
(4)0.8
【详解】(1)比较图A、B、C可知,图A中的弹簧测力计在空气中测量物体A所受到的重力为4.0N,图B、C的容器中所盛的液体是水,密度相同,改变物体浸在液体中的体积,图C中物体浸在水中的体积大于图B中物体浸在水中的体积,图B中的弹簧测力计示数为3.6N,根据称重法可知,物体在B中所受到的浮力大小
图C中的弹簧测力计示数为3.0N,根据称重法可知,物体在C中所受到的浮力大小
由实验可得出初步结论:物体所受浮力的大小与它排开的液体的体积有关,同一液体,物体排开液体的体积越大,物体所受到的浮力就越大。
(2)图A、C、E中,物体都浸没在液体中,即排开液体的体积都等于物体的体积,保持不变,排开液体的密度不同,物体受到的浮力不同,所以,比较图A、C、E可知,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(3)研究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度的关系,应控制物体排开液体的密度和体积不变,只改变深度的大小,所以,比较图A、C、D可知,改变物体浸没在液体中的深度,弹簧测力计的示数没有发生变化,物体的重力不变,根据称重法求浮力,物体的浮力大小也不发生变化,故浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中的弹簧测力计示数为3.2N,根据称重法可知,物体在E中所受到的浮力大小
7.利用弹簧测力计,物体A、溢水杯等器材探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,某小组的同学进行了如图所示的操作:
(1)若之间满足 的关系,则可以得出物体A所受浮力的大小等于它排开液体所受重力的结论。
(2)以下情况不会影响实验结论的是( )
A.图甲中水面未到达溢水杯的溢水口
B.只将物体A的一部分浸在水中
C.图乙中物体触碰到了容器底部
(3)物体A从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据描绘出的弹簧测力计示数F随物体A浸入深度h变化的关系图象如图戊所示。分析图像可得:当物体A刚好浸没时,其下表面所受水的压强为 Pa,物体A的密度是 。()
【答案】(1)
(2)B
(3) 800
【详解】(1)根据称重法,物体A受到的浮力;排开液体的重力。若要得出物体A所受浮力的大小等于它排开液体所受重力的结论,则F1−F2=F3−F4
(2)A .图甲中水面未到达溢水杯的溢水口,这样排开的水不能全部溢出到小桶中,会导致测量的排开液体重力偏小,从而影响实验结论,故A不符合题意;
B .只将物体 A 的一部分浸在水中,仍然可以分别用称重法算出浮力,用F3−F4 算出排开液体重力,不影响浮力大小等于排开液体重力这一结论,故B符合题意;
C .图乙中物体触碰到了容器底部,容器底部会对物体有支持力,导致弹簧测力计示数 F2不准确,进而使计算出的浮力不准确,影响实验结论,故C不符合题意。
故选B。
(3)[1]从图象可知,当物体 A 刚好浸没时,其下表面所处的深度h=8cm=0.08m,其下表面所受水的压强
[2]当物体未浸入水中时,弹簧测力计示数F1=4N,即物体重力G=4N,物体质量
当物体完全浸没时,弹簧测力计示数F2=2N,根据称重法
则物体的体积
则物体A的密度是
8.小明游泳时发现,人在水中往深处走时所受的浮力越来越大,由此他猜想:浮力的大小可能与物体浸入水中的深度或物体排开水的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯和水等器材进行了如下图所示的探究:
小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图②所示。则能正确表示金属圆柱体所受浮力的变化情况的图像是 (填“”或“”);该金属圆柱体所受的重力为 牛,当金属块完全浸没水中后所受的浮力是 牛,金属块浸没水中后所受浮力大小与金属块所处的深度 (填“有”或“无”)关。
【答案】 无
【详解】[1]由阿基米德原理,圆柱体浸没前,随浸入液体深度的变化,排开液体的体积变大,受到的浮力变大,当浸没后,圆柱体排开液体的体积不变,受到的浮力不变,金属圆柱体所受浮力的变化情况的图像是a。
[2]当深度为0时,测力计的示数为物体的重力,该金属圆柱体所受的重力为。
[3]当金属块完全浸没水中后所受的浮力为
[4]金属块浸没水中后所受浮力大小与金属块所处的深度无关。
9.如图所示的是小林探究“浮力大小与哪些因素有关”的操作过程:
(1)图(b)中金属块受到的浮力为 N,浮力的方向是 ;
(2)比较图(b)和图 中弹簧测力计的示数可知,浸在同一液体中的物体,排开液体的体积越大,它受到的浮力 ;(选填“越大”、“越小”、“不变”)
(3)比较图(d)(e)中弹簧测力计的示数可知,浸没在同种液体中的物体,受到的浮力与它浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】(1) 0.6 竖直向上
(2) (c) 越大
(3)无关
【详解】(1)[1]根据称重法可得图(b)中金属块受到的浮力为
[2]浸在液体中的物体受到浮力的作用,浮力的方向竖直向上。
(2)[1][2]由图(b)和图(c),液体密度相同,图(c)中物体排开液体体积大,图(c)中的浮力为
故可得出结论:浸在同一液体中的物体,排开液体的体积越大,它受到的浮力越大。
(3)比较图(d)(e)中弹簧测力计的示数,物体浸没在酒精中两次的浮力相同,两次浸没的深度不同,浮力不变,则可得出结论:浸没在同种液体中的物体,受到的浮力与它浸没的深度无关。
10.小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 (选填“增大”、“不变”或“变大”),当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关:并通过计算得出所用盐水密度为 g/cm3,若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】(1) 竖直向上 增大 0.3
(2) 越大 无关
(3) 1.1 不变
【详解】(1)[1]将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,弹簧测力计示数减小,说明水对物块有向上的托力,即说明物块受到了竖直向上的浮力。
[2]液体压强与深度有关,深度增大,根据可知,水对容器底部的压强与放入物块前相比增大了。
[3]当测力计示数如图甲所示时,测力计的分度值为0.1N,此时的示数为2.4N,浮力为F浮=G-F拉=2.7N-2.4N=0.3N
(2)[1]由甲、乙、丙的数据可知:液体相同,排开液体的体积不同,且浸入的体积越大,拉力越小,说明浮力越大,故得出:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
[2]由丙、丁的数据可知:同种液体都是浸没,改变了深度,浮力不变,故物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度无关。
(3)[1]水中浸没的浮力F'浮=G-F'=2.7N﹣1.7N=1N
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排=1N
盐水中浸没的浮力F'浮盐=G-F''=2.7N﹣1.6N=1.1N
由阿基米德原理F'浮盐=ρ盐水gV排=1.1N
浸没的V排相同,解得ρ盐水=1.1ρ水=1.1g/cm3
[2]若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,测量的重力和拉力都偏大,但浮力是两次示数的差值,这是准确的,由阿基米德原理可知,则算出的盐水密度不变。
11.如图所示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置。请根据图示回答下列问题:
(1)由图1可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力的大小为 N。
(2)比较图A、B、C,说明浮力的大小与 有关。
(3)某同学通过比较图A、D、E,得到浮力大小与 有关,
(4)比较图A、C、D,说明浮力的大小与物体浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(5)如图2所示,图线 (选填“a”或“b”)能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况。
【答案】(1)2
(2)排开液体的体积
(3)液体密度
(4)无关
(5)b
【详解】(1)由图B可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为3N,即圆柱体的重力G = 3N。
由图D可知,圆柱体浸没在水中时弹簧测力计的示数F = 1N。
根据称重法测浮力F浮=G - F,可得圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=3N - 1N = 2N
(2)比较图B、C,物体浸入液体中的体积不同,即排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同。 根据称重法F浮=G - F,可知物体受到的浮力不同,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(3)比较图D、E,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同。 根据称重法F浮=G - F,可知物体受到的浮力不同,说明浮力的大小与液体密度有关。
(4)要探究浮力大小与物体浸没深度的关系,需控制液体密度和排开液体的体积相同,改变深度。 图A、C、D中,物体都浸没在同种液体中,排开液体的体积相同,只是浸没的深度不同。 由称重法测浮力F浮=G - F可知,弹簧测力计的示数相同,说明物体受到的浮力相同。 因此,浮力的大小与物体浸没的深度无关。
(5)在物体浸入液体的过程中,物体排开液体的体积先变大,当物体完全浸没后排开液体的体积不变。 根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力先变大,后不变。 图线b表示浮力先变大后不变,符合物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况,因此,图线b能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况。
12.用几个能漂浮在水面、不吸水的木块进行实验。验证:物体漂浮时,符合“阿基米德原理F浮=G排”。
(1)除图所示器材及细线、吸水布、足量水外,还需准备的测量器材: ;
(2)写出实验步骤(可画图说明,测量的物理量用符号区别表示);
(3)设计记录数据的表格。
【答案】 弹簧测力计 见解析 见解析
【详解】(1)[1]题目需要验证F浮=G排,需要测量力的大小,所以还需要测量工具:弹簧测力计。
(2)[2]实验步骤:
步骤一:用测力计测量出木块的重力G木和空小桶的重力G桶;
步骤二:溢水杯中装满水;
步骤三:把木块放入溢水杯中,用空小桶接溢出的水,用测力计测小桶和水的总重力;
步骤四:倒去小桶中的水,用吸水布擦干,换用不同的木块重复上述步骤。
(3)[3]根据(2)中需要测量的数据设计实验表格,要注意重复实验,如图所示:
实验次数
木块重力G木/N
木块所收浮力F浮/N
空小桶重力G桶/N
小桶和水的总重力G总/N
木块排开水的重力G排/N
1
2
3
13.在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中。依次将物体缓缓浸入水中,如图甲所示。
(1)弹簧测力计在测量之前都要进行调零,本实验测量前应该沿 (选填“竖直”或“水平”)方向调零;
(2)从位置2→3的过程中,物体受到的重力 ,受到的浮力 ;(选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)从位置3→4的过程中,物体受到的浮力大小 ,说明物体受到的浮力与浸没的深度 (选填“有关”或“无关”);
(4)图乙中的 (选填“a”或“b”)曲线能反映测力计示数在图甲实验过程中的变化。
【答案】(1)竖直
(2) 不变 变大
(3) 不变 无关
(4)b
【详解】(1)弹簧测力计在测量之前都要进行调零,本实验测量前应该沿竖直方向调零。
(2)[1]根据可知,从位置2→3的过程中,物体的质量不变,所以受到的重力不变。
[2]从位置2→3的过程中,物体排开水的体积变大,由可知,物体所受浮力变大。
(3)[1][2]从位置3→4的过程中,物体排开液体的体积不变,所以物体受到的浮力大小不变,但物体浸没的深度变大,说明物体受到的浮力与浸没的深度无关。
(4)根据称重法测浮力可得
F浮=G-F示
则测力计的示数
F示=G-F浮
物体浸入水中前,测力计示数等于重力(示数不变),物体慢慢浸入水中,浮力先变大后不变,则测力计的示数先变小后不变,所以图乙中的b能反映测力计示数的变化。
14.为了验证“阿基米德原理”,选用石块、弹簧测力计、小烧杯和装有适量水的溢水杯等进行实验。实验步骤如图所示:
(1)此实验操作的合理顺序是 ;
(2)如果关系式 成立(用图中F1、F2、F3……等符号表达),则可证明:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受 的大小;
(3)利用图中实验可求出该石块的密度,请选用F1、F2、F3、F4、表达它的密度:= 。
(4)如图戊所示,还可以用量筒“验证阿基米德原理”实验,弹簧测力计的示数值分别为F5、F6和量筒中水面刻度值分别为V1、V2,若关系式 成立(用图中F5、F6、V1、V2和、g等符号表达),则可以验证阿基米德原理。
【答案】(1)丁、甲、乙、丙
(2) 重力
(3)
(4)
【详解】(1)最合理的实验顺序是:测出空桶的重力(丁),测出物体所受到的重力(甲),把物体浸在装满水的溢水杯中,测出测力计的示数(乙),测出桶和排开的水受到的重力(丙)。故正确顺序为:丁、甲、乙、丙。
(2)[1][2]由称重法,物体所受浮力的大小
石块排开液体的重力
如果关系式成立,则可证明:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小。
(3)浸在水中的石块受到的浮力
由阿基米德原理,则石块排开水的体积
由图乙知,石块浸没,则石块的体积
石块质量
该石块的密度
(4)如图戊所示,弹簧测力计的示数值分别为、和量筒中水面刻度值分别为、,物体排开水的体积
物体排开水的重力
由称重法可得物体受到的浮力
若关系式成立,则可以验证阿基米德原理。
15.在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,物体所受的重力为4.3N,当把物体逐渐浸在水中和盐水中时弹簧测力计的示数如图所示。
(1)物体在图甲中所受浮力的大小是 N;
(2)分析乙、丙可得出的结论是:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度 ;
(3)分析图丙、丁可得出的结论是:当物体排开液体的体积一定时, 越大,浮力越大。
【答案】(1)0.1
(2)无关
(3)密度
【详解】(1)由图甲可知,弹簧测力计4N∼5N之间有5个小格,其分度值为0.2N,指针指在4N过一格处,示数为4.2N,即弹簧测力计示数F拉=4.2N,已知G=4.3N,则受到的浮力F浮=G﹣F拉=4.3N﹣4.2N=0.1N
(2)乙、丙两图中,物体都浸没在水中,深度不同,但弹簧测力计示数相同。根据F浮=G﹣F拉可知,物体所受浮力相同,所以可得出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)丙、丁两图中,物体排开液体的体积相同,液体分别是水和盐水,盐水密度大于水的密度,从图中可以看出丁图中弹簧测力计示数更小,根据F浮=G﹣F拉可知,物体在盐水中受到的浮力更大。所以可得出结论:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,浮力越大。
16.用如图所示的器材探究浮力的大小跟哪些因素有关。
(1)比较A、C、D三图是为了探究浮力的大小跟 有关;比较 三图可知浮力的大小跟物体浸入液体的体积有关。
(2)物体的体积为 ,物体的密度为 。
(3)图D中弹簧测力计的示数是 N。(酒精的密度为0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】(1) 液体的密度 A、B、C
(2) 100 4×103
(3)3.2
【详解】(1)[1]比较A、C、D三图发现,物体浸没在水和酒精中,排开液体的体积相同,液体的密度不同,由测力计的示数及可得到浮力,此实验是为了探究浮力大小与液体密度的关系。
[2]比较A、B、C三图,发现物体浸入水中的体积不同,测力计的示数不同,由可知物体受到的浮力不同,由此说明浮力的大小跟物体浸入液体的体积有关。
(2)[1]由A、C两图可知,物体浸没在水中时受到的浮力为
则物体的体积为
[2]由A图可知物体的重力为4N,则物体的质量为
物体的密度为
(3)物体浸没在酒精中受到的浮力为
则图D中测力计的示数是
17.细心的小青发现,轮船的船舷上标有“吃水线”,又称“载重线”,而且不同海域所标载重线的位置不同。于是小青和兴趣小组的同学们利用铁块设计了“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验。(g取10N/kg)
(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中所受浮力大小是 ;
(2)通过比较 两次实验,可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系;
(3)通过比较c、e两次实验,可探究物体所受浮力大小与 的关系。同时可求得液体的密度为 kg/m³;
(4)同学们还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”,他们用橡皮泥(不考虑橡皮泥吸水)代替铁块,再进行实验,步骤如下:
步骤一:将橡皮泥做成“碗”状,并放入盛水的烧杯中,使其漂浮在水面上;
步骤二:把橡皮泥从水中取出捏成实心球状,放入盛水的烧杯中,观察到橡皮泥下沉至杯底;
①橡皮泥第一次受到的浮力 (选“大于”“等于”或“小于”)第二次受到的浮力;
②由此同学们认为:物体受到的浮力与其形状有关。其结论错误的原因是 。
【答案】(1)0.5N
(2)c、d
(3) 液体密度
(4) 大于 未控制排开液体的体积相同
【详解】(1)由图a可知,铁块的重力为2N;由图a和图c,并结合称重法可得,铁块浸没在水中所受浮力大小是
(2)要探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系,根据控制变量法可知,需控制液体的密度、铁块排开液体的体积相同,而浸没深度不同,所以,可通过比较c、d两次实验进行分析。
(3)[1]通过比较c、e两次实验,铁块排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计的示数不同,铁块所受的浮力不同,可探究物体所受浮力大小与液体密度的关系。
[2]铁块浸没在水中时,排开水的体积等于铁块的体积,根据阿基米德原理可得
同理,铁块浸没在液体中时,可得
由图a和图e并结合称重法可得,铁块浸没在液体中所受浮力大小是
则有
则液体的密度为
(4)[1]根据物体的浮沉条件可知,橡皮泥漂浮时,受到的浮力等于其受到的重力;橡皮泥下沉时,受到的浮力小于其受到的重力;橡皮泥受到的重力不变,所以,橡皮泥第一次受到的浮力大于第二次受到的浮力。
[2]该同学在实验时,没有利用控制变量法,即没有控制橡皮泥排开水的体积相同,所以,得出的“物体受到的浮力与其形状有关”结论是错误的。
18.如图甲所示为探究“浮力大小与物体浸入水中深度的关系”的实验装置。先在弹簧测力计的下端挂一个金属圆柱体,测出金属圆柱体的重力,然后让圆柱体缓慢地浸入水中,记录从圆柱体底面刚接触水面开始,到完全浸没水中(未接触容器底部)不同深度h时弹簧测力计的示数,得到弹簧测力计示数和圆柱体受的浮力随h变化的图像如图乙所示。
(1)其中圆柱体受的浮力随h变化的图像是图乙中的 (选填“①”或“②”);
(2)从图乙中可以得出:浸没在液体中的物体受到浮力大小与浸没的深度 (选填“有关”或“无关”);
(3)从图乙可求得金属圆柱的密度为 。
【答案】(1)②
(2)无关
(3)
【详解】(1)圆柱体从开始浸入水中到完全浸入水中的过程中,圆柱体排开水的体积在逐渐变大,水的密度不变,由阿基米德原理可知浮力是变大的;而当圆柱体浸没以后,再向水中下沉的时候,圆柱体排开水的体积不再发生变化,所以浮力是不变的。由此可知在整个过程中,圆柱体受到的浮力先变大、后不变,故选②。
(2)由(1)及图像分析知,圆柱体排开水的体积逐渐变大时,测力计示数变小,浮力变大,可知浮力大小与物体排开液体体积有关;当圆柱体全部浸入水中后,深度变化,测力计的示数不变,可知浸没在液体中的物体受到浮力大小与浸没的深度无关。
(3)由图乙可知,圆柱体重力为2.7N,完全浸没时,测力计示数为1.7N,则完全浸没时受到的浮力为
则金属圆柱的体积为
则金属圆柱的密度为
19.小陌进行浮力的相关实验探究。
(1)由图可得,若图b中物块只有一半浸没水中,则此时弹簧测力计的示数为 N;
(2)分析图a、b、c可知浮力大小跟 有关;分析图a、c、e可知浮力大小跟 有关;分析图a、c、d可知浮力大小跟物体浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”);
(3)由题中数据可知:物块的密度为 ;()
(4)能够正确反映物块所受浮力F大小与物块下表面在水中深度h关系的图像是 ;
A. B.
C. D.
(5)小陌还想用图(f)所示装置验证阿基米德原理:将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小陌发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会变 ,若它们的变化量相等,则证明 (填公式);
【答案】 7.5 排开液体的体积 液体密度 无关 B 大
【详解】(1)[1]由图可知,根据称重法测浮力,物体完全浸没时受到的浮力为1N,则只有一半浸没水中,浮力为0.5N,则此时弹簧测力计的示数为7.5N。
(2)[2]分析图a、b、c可知,排开液体体积越大,浮力越大,浮力大小跟排开液体的体积有关。
[3]分析图a、c、e可知,排开液体体积相同时,液体密度越大,浮力越大,浮力大小跟液体密度有关。
[4]分析图a、c、d可知排开液体体积相同时,液体密度相同,虽然深度不同,但浮力相同,则浮力大小跟物体浸没在液体中的深度。
(3)[5]物体的重力为5N,则物体的质量为
物体在水中受到的浮力
物体的体积为
则物体的密度为
(4)[6]ABCD.物块下表面在水中深度增加,所受到的浮力先增大后不变,故ACD错误,B正确。
故选B。
(5)[7]小陌发现随着重物浸入水中的体积变大,排开液体体积增大,排开的液体全部流入到小桶中,故弹簧测力计乙的示数会变变大。
[8]弹簧测力计甲示数的变化量表示浮力大小,弹簧测力计乙示数的变化量表示排开液体的重力,根据阿基米德原理,。
20.如图所示是小丽“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实验过程:
(1)弹簧测力计使用前要先在 方向上进行调零。
(2)实验步骤如图所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为、、、,由甲和丁可知物体受到的浮力 。
(3)以下选项中若__________成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.
B.
C.
(4)在步骤丁的操作中,只将物体的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 (填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(5)回家后,小丽又利用电子秤、杯子和水测出了某一物块的密度。测量过程如下:
①把物块放在水平放置的电子秤上,电子秤示数为;
②取下物块, ,电子秤示数为;
③将用细线系好的物块缓缓浸没在水中,水未溢出且物块不触碰杯底,电子秤示数为;
④求出物块的密度 。(用、、、表示)
【答案】(1)竖直
(2)
(3)C
(4)能
(5) 在杯子中倒入适量的水
【详解】(1)弹簧测力计测量重力方向的力,使用前要先在竖直方向上进行调零。
(2)根据称重法测浮力,浮力等于物体在空气中的重力减去物体在液体中时弹簧测力计的拉力。由甲图可知物体重力为F1,由丁图可知物体在水中时弹簧测力计拉力为F3,所以物体受到的浮力。
(3)ABC.排开液体所受重力,浮力,当时,可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(4)浮力的大小与排开液体的体积有关,只将物体的一部分浸在水中,排开液体体积减小,浮力减小,排开液体所受重力也减小,但浮力始终等于排开液体所受重力,所以能得到与(3)相同的结论。
(5)[1][2]取下物块,在杯子中倒入适量的水,电子秤示数为m1。将用细线系好的物块缓缓浸没在水中,水未溢出且物块不触碰杯底,物块排开水的质量,根据,物块排开水的体积,因为物块浸没在水中,所以物块的体积,物块的质量,则物块的密度
21.某物理兴趣小组用如图所示的实验来探究影响浮力大小的因素。
(1)人在水中会沉下去,却可躺在含盐浓度高的死海看书,由此提出可以探究的科学问题是: ;
(2)甲、乙两图中,弹簧测力计示数的变化量等于物体所受的浮力大小是 N;
(3)小明猜想物块在水中受到的浮力大小可能与它浸没的深度和浸入水中的体积有关,根据图甲、丙、丁可知,物块在水中受到的浮力与 无关;
(4)小明同学想利用上述器材测出某待测液体的密度ρ液,他进行了以下的探究:
①用弹簧测力计测出物体受到的重力G;
②用弹簧测力计测出物体浸没在水中的示数F1;
③用弹簧测力计测出物体 的示数F2;
则待测液体的密度ρ液= (用字母表示,已知水的密度为ρ水)。实验过程中,小夏发现小明在步骤②操作时,物体接触杯底,则所测液体密度 (选填:“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】(1)浮力的大小与液体的密度有什么关系
(2)1.4
(3)浸没的深度
(4) 浸没在待测液体中 偏小
【详解】(1)人在水中会沉下去,却可躺在含盐浓度高的死海看书,水和盐水的密度不同,造成的结果不同,据此可以探究的科学问题是:浮力的大小与液体的密度有什么关系?
(2)由图甲可知,物体重力为4.8N,则根据称重法,乙图中物体所受的浮力大小
(3)比较图甲、丙、丁,物体浸入水中的体积相同,浸没的深度不同,测力计示数相同,根据称重法可知受到的浮力相同,可得:物块在水中受到的浮力与浸没的深度无关。
(4)[1][2]①用弹簧测力计测出物体受到的重力G;
②用弹簧测力计测出物体浸没在水中的示数F1,根据称重法,物体浸没在水中的浮力为;
③用弹簧测力计测出物体浸没在待测液体中的示数F2,根据称重法,物体浸没在待测液体中的浮力为;
两次物体均浸没,则排开液体的体积均为
则待测液体的密度
[3]小明在步骤②操作时,物体接触杯底,则物体浸没在水中的示数F1偏小,根据可知所测液体密度偏小。
22.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶等器材,按照如图所示步骤,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。图中数值为测力计示数。
(1)由题可知,小石块的重力为 N。
(2)图C实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致测出的G排 (选填“偏大”或“偏小”);
(3)若将金属块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则 (选填“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
(4)若图C中溢水杯中水深为0.1m,溢水杯底面积为80cm2,求水对溢水杯底的压强和压力。(写出必要的文字说明、计算过程及最后结果,g=10N/kg)。
【答案】(1)3.8
(2)偏小
(3)能
(4),8N
【详解】(1)图 B 中弹簧测力计的示数即为小石块的重力,因此小石块的重力为3.8N。
(2)若溢水杯未装满水,小石块排开的水不能全部溢出,导致测得的排开水的重力G排偏小。
(3)阿基米德原理适用于所有浸在液体中的物体,木块漂浮时浮力等于重力,排开液体的重力也等于浮力,因此能验证阿基米德原理。
(4)水对溢水杯底的压强
水对溢水杯底的压力
23.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)在图(c)(e)所示步骤中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与 的关系;根据图(a)(e)所示的实验数据可知,物体浸没在盐水中所受的浮力大小为 N。
(2)小明对图(a)(b)(c)(d)所示的四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度无关。对此正确的解释是:浮力的大小随着排开水的体积的增大而 ,当物体完全浸没在水中时排开水的体积相同,浮力的大小与深度 。
(3)在小明实验的基础上,已知水的密度为,由图中所给信息,可以计算出盐水的密度为 。
(4)同组的小刚又想到了另一种探究浮力大小是否与液体密度有关的方法:他找来一块木块,分别放入装有水和装有盐水的容器中,发现两次木块都漂浮在液面上,浮力都等于木块的重力,浮力相等。所以他得出结论:浮力大小与液体密度无关。小刚得出错误结论的原因 。
【答案】(1) 液体密度 2.4
(2) 增大 无关
(3)
(4)没有控制木块排开液体的体积相等
【详解】(1)[1]比较(c)(e)两图可知,排开液体的体积相同,而液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,根据F浮=G﹣F可知,物体受到的浮力不同,这是研究浮力与液体密度的关系。
[2]根据图(a)(e)所示的实验数据可知,物体浸没在盐水中所受的浮力大小为F浮=G﹣F=8N-5.6N=2.4N
(2)[1][2](b)(c)两图中,物体排开水的体积不同,测力计的示数也不同,物体所受浮力不同,排开水的体积增大时,所受浮力的大小也增大;(c)(d)两图中,物体浸没在水中的深度不同,物体排开水的体积相同,而测力计的示数相同,物体所受浮力相同,可得浸没在液体中的物体所受浮力与深度无关。
(3)物体浸没在盐水中排开盐水的体积与物体浸没在水中排开水的体积相等,即
盐水的密度为
(4)探究浮力大小与液体密度的关系,应控制物体排开液体的体积相等;两次木块都漂浮在液面上,浮力都等于木块的重力,浮力相等,由于液体密度不同,则木块排开液体的体积也不相等,所以不能得出浮力大小与液体密度无关的结论。
24.喜欢书法的小明同学用压纸石块设计了如下测量与探究活动:
(1)小明在学校里用天平和量筒测石块的密度:
①将托盘天平置于水平桌面上,将游码移至零刻度处,发现指针偏向分度盘的右侧,他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调,直至横梁平衡;
②将石块放在天平的左盘,在另一盘中增减砝码并移动游码,直至横梁再次平衡,此时砝码和游码如图a所示,则石块的质量m= g;
③他在量筒中装入40mL水,将石块浸没在水中,如图b所示,则金属块的体积V= cm3,由密度公式可算出它的密度。
(2)小明回家后用操作方便、精确度高的电子秤和同一压纸石块,探究“影响浮力大小的因素”。
①他将搅拌均匀的糖水装入柱形容器中,置于电子秤上,如图c所示;
②用体积不计的细线系好的石块,缓慢浸入糖水至刚好浸没,电子秤的示数逐渐增大,则糖水对杯底的压力 (选填“逐渐增大”、“保持不变”或“逐渐减小”),说明石块所受浮力的大小与 有关。由题可知,石块的密度为 kg/m3(结果保留1为小数);
③他将石块沉入杯底,松开细线,如图e所示,便开始书写探究报告;
④完成探究报告后,他将石块从糖水底部缓慢提起。细心的小明发现石块离开杯底至露出液面前,电子秤的示数一直在减小,这说明石块在放置一段时间的糖水中所受浮力的大小与浸没的深度 (选填“有关”或“无关”),造成这个结果的主要原因可能
是 。
【答案】(1) 左 53.4 20
(2) 逐渐增大 排开液体的体积 2500 有关 液体密度在改变
【详解】(1)①[1]将托盘天平置于水平桌面上,游码移至零刻度处,发现指针偏向分度盘右侧,说明天平右侧重,因此他应将平衡螺母向左移动,直至横梁平衡。
②[2]由图a可知,标尺的分度值为0.2g,示数为3.4g,石块的质量等于砝码质量与游码示数之和,即m=50g+3.4g=53.4g
③[3]图b中量筒的分度值为1mL,示数为60mL,则石块的体积
(2)②[1][2]石块逐渐浸入糖水中,排开糖水体积逐渐增大,受到糖水浮力增大,因为力的作用是相互的,所以石块对糖水有向下力的作用逐渐增大,所以糖水对杯底压力增大,这说明石块受到的浮力与排开液体的体积有关。
[3]图d中,石块所受的浮力
由可知,石块的体积为
石块的质量为
石块的密度为
④[4][5]在该过程中,电子秤的示数等于容器和糖水的总重再加上石块对糖水的压力(该压力等于浮力),电子秤示数减小,说明石块受到浮力也减小了,由此说明石块在放置一段时间的糖水中所受浮力的大小与浸没深度有关。石块离开杯底至露出液面前浸没在糖水中,探究浮力与浸入深度的关系控制了石块浸入液体体积不变,所以造成得到这个结果的原因可能是放置一段时间后不同深度的糖水密度不同。
25.某实践小组测量鸡蛋的密度()。
实验器材:装有适量水的烧杯,柱形简易密度计,鸡蛋,刻度尺,盐。
实验步骤:
(1)用刻度尺测出简易密度计的长度;
(2)将密度计放入水中,待密度计静止后,用刻度尺测出其露出水面的长度;
(3)接下来的操作是: ;
(4)鸡蛋的密度 (用和已测量表示)。
【答案】 将鸡蛋放入水中,向水中缓慢加盐直至鸡蛋在盐水中悬浮,测出密度计露出水面的长度为
【详解】(3)(4)[1][2]密度计在水中和盐水中均处于漂浮状态,受到的浮力与重力相等,因此密度计在水中与在盐水中所受的浮力相等。根据间接测量法和浮沉条件可知,接下来的操作是:将鸡蛋放入水中,向水中缓慢加盐直至鸡蛋在盐水中悬浮,测出密度计露出水面的长度为。设密度计的底面积为S,根据漂浮条件,水中时,密度计受到的浮力
在盐水中时,密度计受到的浮力
因为浮力相等,所以
即盐水密度为
由于鸡蛋悬浮在盐水中,根据物体的浮沉条件可知,鸡蛋的密度等于此时盐水的密度,即
26.樱桃含铁量高,位于各种水果之首。小明想测量樱桃的密度。
(1)小明将天平放在水平桌面上,发现天平指针已指在分度盘的中央,如图甲所示,此时小明应 ,使天平横梁平衡;
(2)天平调平后,小明将三颗樱桃放入左盘,天平平衡后,砝码和游码示数如图乙所示。接着在溢水杯中装满水如图丙①所示,再将樱桃浸没在水中,用空烧杯接住溢出的水如图丙②,将烧杯中的水倒入量筒中,樱桃的密度为 kg/m3。小明用上述方法测得的樱桃的密度与真实值相比 (选填“不变”“偏大”或“偏小”);
(3)实验后小明还想测量某种液体的密度(ρ液>ρ水),他选取了一个平底薄壁透明塑料瓶(瓶盖、瓶壁的体积和质量均忽略不计)、圆柱形透明大容器、一把刻度尺(体积可忽略不计),设计了如图丁的方案,请把他的实验步骤补充完整。
①在瓶内装适量的被测液体密封后,用刻度尺测出瓶内液面的高度为h1;
②将瓶子倒置在盛有水的容器中漂浮,静止后用刻度尺测出 为h2;
③利用以上测量数据可以计算出液体的密度,表达式ρ液= (用字母表示,水的密度用ρ水表示)。
【答案】(1)将游码移到标尺零刻度线处,向右调节平衡螺母
(2) 1.1×103 偏大
(3) 瓶内液面到水面的距离
【详解】(1)如图甲所示,发现游码未归零时,天平指针已指在分度盘的中央,则将游码移到标尺零刻度线处时,指针会偏左,所以应将平衡螺母向右调节,天平横梁才能平衡。
(2)[1]由图乙知,三颗樱桃的质量
m=20g+2g=22g
根据图丙可知,三颗樱桃的体积
V=20mL=20cm3
三颗樱桃的密度
[2]因为实验过程中向量筒倒水时,烧杯壁会沾有水,致使测出三颗樱桃的体积偏小,根据可知,测得的密度偏大。
(3)[1][2]将瓶子倒置在盛有水的容器中漂浮,静止后用刻度尺测出瓶内液面到水面的距离为h2,则排开水的体积为
V=S(h1+h2)
根据
G=F浮=ρ液gV排
可得
ρ液gSh1=ρ水g S(h1+h2)
则液体的密度
27.在没有弹簧测力计的情况下,小林同学用电子秤、木块、溢水杯、小烧杯和水完成了“验证阿基米德原理”的实验,如图所示(木块不吸水)。
(1)为了减小误差,合理的实验顺序是 (用字母表示);
A.用电子秤测木块的质量m1
B.用电子秤测杯子和溢出水的总质量m2
C. 用电子秤测空杯子的质量m3
D.将木块缓慢放入装满水的溢水杯中,杯子收集溢出的水
(2)若 (写出m1、m2、m3之间的等量关系),则可以得出物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系;
(3)D实验步骤时,木块放入水中后,溢水杯对水平桌面的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)CADB
(2)
(3)不变
【详解】(1)在进行“验证阿基米德原理”的实验时,为了减小误差,我们需要先测量空杯子的质量m3(C步骤)这是因为如果先测量其他量再测量空杯子质量,可能会在杯子上残留一些水或其他物质,导致测量不准确;然后测量木块的质量m1(A步骤)(说明:步骤A和C可以调换顺序进行实验);接着将木块缓慢放入装满水的溢水杯中,用杯子收集溢出的水(D步骤);最后测量杯子和溢出水的总质量m2(B步骤),所以合理的实验顺序是CADB或ACDB。
(2)根据阿基米德原理,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。因为木块漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件,此时木块所受浮力F浮等于木块的重力G木,由重力公式可知,木块重力
而排开液体所受重力
若,两边同时乘以g,就可以得到,即,也就得出了物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(3)在D实验步骤时,以溢水杯、水和木块整体为研究对象。木块放入水中后,虽然有一部分水溢出,但木块漂浮,根据阿基米德原理,木块增加的重力等于排开的水的重力,而放在水平面上的物体对水平面的压力大小等于物体的重力大小,因为整体的重力不变,所以溢水杯对水平桌面的压力不变。
28.小丽在家利用小桶、弹簧测力计、水、带溢水口的容器等器材探究阿基米德原理,其中桶是圆柱形。
(1)图中是小丽操作的各个步骤,你认为最佳的操作顺序是 ;
(2)将空桶轻放入盛满水的溢水杯中,用桶接住溢出的水,如图丙所示,则空桶受到的浮力为 ;测出桶和溢出水的总重力,如图丁所示,可以得出的实验结论: ;
(3)接着小丽往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次实验的数据;实验中,加入的沙子越多,桶A浸入水中就越深,说明在液体密度一定时, 越大,物体受到的浮力越大;
次序
1
2
3
4
桶A与沙子的总重力/N
2.4
2.8
3.2
3.4
桶B与水的总重力/N
4.0
4.4
4.6
5.0
(4)在图丙中,如果只将容器中的水取一部分加入桶A中,则容器中的水面和桶B中的水量的变化情况是 (选填“容器中水面下降”“桶B中水量增加”或“都不变”)。
【答案】(1)乙甲丙丁
(2) 2 桶A受到的浮力等于桶A排开水受到的重力
(3) 3 排开液体的体积
(4)都不变
【详解】(1)实验中为了减小测量误差,因此应先测量空小桶B的重力、再测量空桶A的重力,将桶A浸在水中,用桶B接排出的水,最后测量桶B的总重力,因此正确的顺序是乙甲丙丁。
(2)[1][2]甲图中弹簧测力计的分度值是0.2N,读数为2N,丙图中通A漂浮,受到的浮力与其重力相等,则桶A受到的浮力为2N;乙图中空桶B的重力为1.6N,丁图中桶B与排出水的总重力为3.6N,则排出水的重力为
因此可得结论为:桶A受到的浮力等于桶A排开水受到的重力。
(3)[1]桶A中加入沙子进行实验时,装有沙子的桶A在水中仍然处于漂浮状态,则排开水的重力等于桶A受到的浮力,也等于桶A和沙子受到的总重力,第3组数据中不等于桶A与沙子的总重力3.2N,则该组数据是错误的。
[2]加入的沙子越多,桶A浸入水中就越深,排开水的体积越多,物体受到的浮力越大,因此可得结论为:在液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大。
(4)在图丙中,如果只将容器中的水取一部分加入桶A 中,容器中水减小G水,设取出水的重力为G水,桶A中的重力增大G水,桶A漂浮状态,浮力等于重力,浮力增大G水,由阿基米德原理可知排开水的重力增大G水,相当于容器中水没有减小,容器中的水面和桶B 中的水量都不变。
29.某实验小组用天平和刻度尺分别测量质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度;
(1)用天平测蜡块的质量前,发现右盘高,应将平衡螺母向 调,使天平平衡;然后蜡块放在左盘,增减砝码和移动游码,使天平再次平衡,如图甲,则蜡块的质量为 g;
(2)用细针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中,再用天平称得溢出水的质量为8g,则蜡块的密度蜡= kg/m3;
(3)测量盐水密度的步骤是:
a.用刻度尺测出正方体蜡块的高度为h1;
b.如图乙,蜡块漂浮在盐水中,再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为。
①盐水密度的表达式为 (用、和表示);
②在步骤b中,不小心将少许水沾在蜡块上表面,测得盐水密度将 。
【答案】(1) 右 7.2
(2)0.9×103
(3) 偏小
【详解】(1)[1]用天平测量之前发现右盘高,说明天平的横梁向左偏,根据“左偏右调,右偏左调”的方法,故应将平衡螺母向右调。
[2]由图甲可知右盘砝码的质量为5g,游码的示数为2.2g,故蜡烛的质量为m=m砝+m游=5g+2.2g=7.2g
(2)因为蜡烛浸没在装满水的溢水杯中,所以
故蜡烛的密度为
(3)[1]蜡烛的体积为V蜡=h13,蜡烛的重力为G蜡=ρ蜡h13g
蜡烛排开盐水的体积为V排=h12(h1-h2)
蜡烛在盐水中受到的浮力为F浮=ρ盐水gV排=ρ盐水gh12(h1-h2)
因为蜡烛在盐水中漂浮,所以G蜡=F浮,故盐水密度的表达式为
[2]若不小心将少许水沾在蜡块上表面,蜡块受到的浮力增大,蜡块排开盐水的体积增大,蜡块露出液面的高度h2减小,根据上述盐水密度的表达式分析可知测得的盐水密度将偏小。
30.小王用如图甲所示实验器材研究弹簧测力计的示数F与物体A下降距离h的关系。用弹簧测力计提着物体A,使其从下表面刚接触水面开始缓慢浸入水中(水未溢出),根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与物体A下降距离h的关系图像(如图乙所示)。
(1)物体A浸没前,弹簧测力计的示数F随物体A下降距离h的增大而减小,说明浮力的大小与 有关。
(2)物体A浸没后所受浮力保持不变,说明浸没在水中的物体所受浮力的大小与它浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(3)结合实验数据计算可得,物体A的密度为 ;若物体A的底面积与容器的底面积之比为,则从物体A下表面刚接触水面到物体A完全浸没,水面上升了 cm。
(4)本实验中先测物体A的重力,再将物体A浸没在水中(未触底)读出弹簧测力计的示数,若改变这两个操作的先后顺序,物体A的密度的测量结果将 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)无关
(3) 1.25
(4)偏小
【详解】(1)物体A浸没前,随着物体A下降距离h的增大,物体排开水的体积逐渐增大。根据弹簧测力计的示数F随物体A下降距离h的增大而减小,由F浮=G−F可知,物体受到的浮力逐渐增大。所以说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(2)物体A浸没后,随着下降距离h的增大,弹簧测力计的示数F保持不变,由F浮=G−F可知,物体受到的浮力保持不变。而此时物体浸没的深度在增加,说明浸没在水中的物体所受浮力的大小与它浸没的深度无关。
(3)[1]由图乙可知,当物体A未浸入水中时,弹簧测力计示数等于物体重力G=1.2N;当物体A完全浸没时,弹簧测力计示数F=0.2N。则物体A浸没时受到的浮力F浮=G−F=1.2N−0.2N=1N
物体A的体积
物体A的质量
物体A的密度
[2]设物体A的底面积为S物,容器的底面积为S容,已知,即S容=5S物。物体A完全浸没时排开水的体积V排=S物h物,水面上升部分的体积ΔV=S容Δh,由ΔV=V排可得S容Δh=S物h物=V排,所以水面上升的高度①
由图可知,当物体从下表面刚接触水面到刚好浸没水中,物体下降5cm,则物体下降的高度与水面上升的高度之和等于物体的高度,即②
由①②解得Δh=1.25cm,即水面上升的高度为1.25cm。
(4)本实验中测量物体A密度的原理是
若先测物体A浸没在水中时弹簧测力计的示数F,再将物体A提出水面测重力G,由于物体A从水中提出时表面会沾有水,导致测量的重力G偏大,而F测量准确。由上式可知,物体A的密度的测量结果将偏小。
二、综合题
31.某型号载重卡车的技术参数如下表所示,它沿水平公路匀速直线行驶时所受的阻力是其总重力的0.2倍,g取10N/kg。
卡车空
载质量
最大载货量
轮胎个数
行驶时每个轮胎与
地面的接触面积
行驶时的
最大速度
2.2×10⁴kg
5×10⁴kg
12
5dm²
90km/h
(1)满载时,该卡车在水平公路上匀速直线行驶所受的牵引力是多少?
(2)已知某高架桥能承受的最大压强为1×106Pa,满载时是否允许该卡车通过该桥?(写出必要的计算过程)
(3)简述卡车超载时容易损坏路面的原因。
【答案】(1)
1.44×105N
(2)
不允许
(3)
见解析
【详解】(1)卡车满载总质量
总重力
匀速行驶时牵引力等于阻力
(2)卡车对桥面的压力
总接触面积
压强
因,故不允许通过。
(3)超载时卡车总重力增大,对路面的压力增大,而轮胎与地面的接触面积不变,根据,压强增大,超过路面承受极限导致损坏。
32.如图所示,一只盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。玻璃杯重1.6N,底面积为30cm2,玻璃杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
求:
(1)玻璃杯对桌面的压强;
(2)水对玻璃杯底的压力。
【答案】(1)1200Pa
(2)1.8N
【详解】(1)玻璃杯对桌面的压力为
玻璃杯对桌面的压强为
(2)玻璃杯内水的深度为
水对玻璃杯底的压强为
水对玻璃杯底的压力为
33.如图所示为我国“祝融号”火星车从着陆到安全驶离着陆平台到达火星表面时的情景,火星车的质量约为,它有6个车轮均可独立驱动,独立转向,若每个车轮与火星地面接触面积大约为。同一物体在火星上的重力是地球上的重力的八分之三。(地球表面g取)
(1)天问一号着陆巡视器在着陆下降的过程中,发动机不断向下喷出气体,使其速度减小,成功实现了软着陆,这个过程从力的作用效果说明 ,从力的概念角度说明 。
(2)“祝融号”火星车宽大且刻有凹凸条纹的目的分别是:车轮表面宽大是 ,表面有凹凸条纹是 。
(3)“祝融号”火星车在火星表面静止时,对火星表面的压力是多少?
(4)“祝融号”火星车在火星表面静止时,对火星表面的压强是多少?
【答案】(1) 力可以改变物体的运动状态 物体间力的作用是相互的
(2) 为了减小压强 为了增大摩擦力
(3)900N
(4)
【详解】(1)[1][2]发动机不断向下喷出气体,使其速度减小,说明力可以改变物体的运动状态;发动机不断向下喷出气体,气体对天问一号着陆巡视器产生向上的反作用力,使其减速,说明物体间力的作用是相互的。
(2)[1][2]车轮表面宽大,增大了受力面积,可以减小对地面的压强;表面有凹凸条纹,增大了接触面的粗糙程度,可以增大摩擦力。
(3)“祝融号”火星车在火星表面静止时,对火星表面的压力是
(4)对火星表面的压强是
34.在施工过程中,用如图所示的铲车将质量为、体积为的建筑材料装入运输车运走.
(1)铲车的铲刃做得很锋利是为了 (选填“增大”或“减小”)压强;
(2)求这些建筑材料的密度;
(3)这些建筑材料所受的重力大小;
(4)这些建筑材料用核定载重量为的运输车,若只运输了10趟就全部运完,请通过计算判断运输车是否超载。
【答案】(1)增大
(2)2.8×103kg/m3
(3)8.4×105N
(4)超载
【详解】(1)铲车的铲刃做得很锋利是为了减小受力面积增大压强。
(2)这些建筑材料的密度
(3)这些建筑材料新受的重力
(4)若全部建筑材料用核定载重量为的运输车运输10趟就能完全运走了,则每趟运输的建筑材料质量为
因为,所以运输车已经超载。
35.如图所示是中国首艘超深水大洋钻探船——“梦想”号,其满载时排水量为,续航里程15000海里,可抵御16级台风海况,具备海域11000米的钻探能力,大洋科学钻探能力世界领先。该船具有全球最先进的钻探系统,具有油气钻探和大洋科学钻探两大作业模式,其中深水无隔水管泥浆循环系统(RMR)由中国自主研制,在该领域实现了从无到有的突破;装有深度声呐并搭载高清摄像系统,可满足海洋领域全学科研究要求。2023年12月27日,“梦想”号顺利完成首次试航,试航时,在60s内匀速直线航行了600m。请解答以下问题:
(1)“梦想”号装有深度声呐并搭载高清摄像系统。利用声呐探测海洋深度,这是利用了声音可以传递 (选填“信息”或“能量”);
(2)试航时,在60s内航行的速度;
(3)钻头在11000m深的海底处受到海水的压强;(海水的密度取,g取)
(4)摄像机的镜头在水中的焦距比在空气中的焦距要长,同一个物体距摄像机的距离相同时,在水下所成的像比在空气中所成的像相比会发生什么变化,请利用所学物理知识解释这一变化的原因。
【答案】(1)信息
(2)10m/s
(3)
(4)见解析
【详解】(1)声音可以传递信息,声音也可以传递能量;利用声呐探测海洋深度,这是利用了声音可以传递信息。
(2)在60s内航行的速度
(3)钻头在11000m深的海底处受到海水的压强
(4)摄像机的镜头相当于凸透镜,根据凸透镜成像的特点可知,当物距不变时,凸透镜焦距越大,凸透镜对光线的会聚能力变差,使得像距增大,所成的像会变大。所以同一个物体距摄像机的距离相同时,在水下所成的像比在空气中所成的像相比会变大。
36.小明在笔记中记录了表中错题,请你帮他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录
错题改正
实践小组设计了如图所示的装置,在选择材料的抗压性能时,他们进行了如下测量,该容器中的最大储水量为5kg,储满水后,,如图所示。请帮他们计算液体对容器上部A点的压强为多少。(g取10N/kg)
解:A点处液体的深度为,液体对容器上部A点的压强:
错误之处:
错因分析:
正确解答:
【答案】 见解析 见解析 见解析
【详解】[1][2][3]错误之处:A点处液体的深度为。
错因分析:液体深度的概念不清,研究点到液体自由面的竖直距离为深度
正确解答:A点处液体的深度为
液体对容器上部A点的压强为
37.制作豆腐过程中,要用重物把豆腐压实,如果重物对豆腐的压力为200N,受力面积为1m2。压实后,30kg豆腐的体积为0.02m3。(g取10N/kg)
(1)重物对豆腐的压力改变了豆腐的 求:
(2)重物的质量 ;
(3)重物对豆腐的压强 ;
(4)豆腐的密度 。
【答案】(1)形状
(2)20kg
(3)200Pa
(4)
【详解】(1)用重物把豆腐压实,重物对豆腐的力使豆腐的形状发生了改变。
(2)由题意得,重物的重力G=F=200N,则重物的质量为
(3)重物对豆腐的压强
(4)豆腐的密度
38.如图为某学校专用校车,车的总质量为5×103kg,车轮胎与地面的总接触面积为2×103cm2,这辆校车以20m/s的速度在一段平直公路上匀速行驶5min,所受阻力约为车重的0.2倍,试求:
(1)若以20m/s的速度匀速通过该路段,汽车的牵引力是多少?
(2)若某段路面最大承受压强为2.6×105Pa,则该校车还可最大装载多少t的货物?
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)校车以的速度匀速行驶时处于平衡状态,牵引力和受到的阻力是一对平衡力,二力大小相等,汽车的牵引力等于受到的阻力,因此汽车的牵引力是
(2)已知小车的总质量为,某段路面最大承受压强为,由压强公式可得,地面能承受的最大压力为
由可得,地面能承受的最大质量为
则该校车还可最大装载货物质量为
39.如图所示是中国首艘超深水大洋钻探船——“梦想”号,其满载时排水量为,续航里程15000海里,可抵御16级台风海况,具备海域11000米的钻探能力,大洋科学钻探能力世界领先。该船具有全球最先进的钻探系统,具有油气钻探和大洋科学钻探两大作业模式,其中深水无隔水管泥浆循环系统(RMR)由中国自主研制,在该领域实现了从无到有的突破;装有深度声呐并搭载高清摄像系统,可满足海洋领域全学科研究要求。2023年12月27日,“梦想”号顺利完成首次试航,试航时,在100s内匀速直线航行了1200m。
请解答以下问题:
(1)该船具有全球最先进的钻探系统,在钻井取岩芯时,岩芯加速上升,此时,缆绳对岩芯的力(选填“大于”“小于”或“等于”) 岩芯对缆绳的力;
(2)试航时,在100s内航行的速度 ;
(3)钻头在11000m深的海底处受到海水的压强 。(海水密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】(1)等于
(2)12
(3)1.1×108
【详解】(1)岩芯加速上升过程中,缆绳对岩芯的力和岩芯对缆绳的力是一对相互作用力,其大小始终相等。
(2)在100s内航行的路程s=1200m,故在100s内航行的速度为
(3)钻头受到海水的压强为p水=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×11000m=1.1×108Pa
40.重庆大巴落水事件让无数人揪心又痛心,这起事故同时又警醒我们,当发生汽车落水时,究竟该怎么办?我们要做的就是抓紧时间离开汽车,具体可按照以下步骤进行:
(1)启动门窗升降系统,把车窗降下来,直接爬出车窗。如果车窗、车门已打不开,就需用铁锤等尖锐器械砸窗,这是因为尖锐器械 ,(选填“压力大”或“受力面积小”)产生的压强 ,容易打碎玻璃;
(2)如果车窗打不碎,就不要推车门,把力气耗光,可静静等待车子进水。当车内的水深度接近头部时,车门两侧受到的 几乎相等,这时车门容易被打开,此时深吸一口气,推开车门。另外,开车时应系好安全带,避免落水后冲击力过大,人因为具有 而撞向方向盘,由于物体间 ,人可能会被撞得头破血流甚至晕厥。
【答案】(1) 受力面积小 大
(2) 压强 惯性 力的作用是相互的
【详解】(1)[1][2]破窗锤等尖锐器械与玻璃接触面积小,即受力面积小,在压力一定时,可以通过减小受力面积增大对接触面的压强。
(2)[1]因为液体的压强随着深度的增加而增大,当车内的水深度接近头部时,车门两侧水的深度大致相同,两侧水对车门的压强几乎相等,这时车门容易被打开。
[2]落水后冲击力大,人由于有惯性保持原来的运动状态,会撞向方向盘。
[3]人撞向方向盘,对方向盘有一个力的作用,由于物体间力的作用是相互的,方向盘对人也有一个力的作用,人可能会受伤。
41.骑自行车具有健身锻炼、环保出行等多种意义。如图所示,某自行车的质量为,停放在水平地面上时,轮胎和地面总接触面积为(脚撑面积忽略不计)。(取)
(1)自行车轮胎上刻有花纹是为了 (选填“增大”或“减小”)摩擦力。
(2)自行车的重力是多少?
(3)自行车停放在水平地面上时,对水平地面的压强是多少?
(4)若轮胎能承受的最大压强为,该自行车的最大载重量是多少N?
【答案】(1)增大
(2)150
(3)
(4)1050
【详解】(1)自行车轮胎上刻有花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力。
(2)自行车的重力
(3)对水平地面的压强
(4)轮胎能承受的最大压力
因为自行车对地面的最大压力等于自行车重力与最大载重重力之和,即
所以最大载重
42.022年1月18日,我国金沙江白鹤滩水电站全部建成,它是世界第二大水电站。三峡水电站和白鹤滩水电站部分信息如下表:
项目
三峡水电站
白鹤滩水电站
种类
重力坝
拱坝
发电站的规模
世界最大的水力发电站,装机容量2240万千瓦,库容量393亿立方米
世界第二大水力发电站,创下六个“世界第一”最顶尖的建造技术,装机容量1600万千瓦,库容量206亿立方米
电机组单机容量
70万千瓦
100万千瓦
坝高
185米
289米
年节约标准煤
26713万吨
19680万吨
减少二氧化碳排放量
70万吨
51.6万吨
(1)白鹤滩水电站水深200米处,大坝侧壁受到水的压强为 Pa。(已知:水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(2)对比表格中两坝外观形状,发现三峡水电站大坝采用的是 结构(填“横截面形状”)、白鹤滩水电站大坝采用的是拱形结构,来提高大坝的抗压能力。大坝使上游的水位升高,提高了水的 。
(3)水能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。水力发电相比火力发电具有的优势是 ,有利于我国实现碳中和的目标。
【答案】 2×106 梯形 重力势能 可再生 污染小
【详解】(1)[1]由题意可知,大坝侧壁受到水的压强为
(2)[2]因为液体的压强随深度的增加而增大,为了水坝能承受更大的水压,水坝做成上窄下宽的梯形形状。
[3]重力势能与物体的质量和高度有关,所以上游的水位升高,提高了水的重力势能。
(3)[4]水能可以源源不断的从自然界中获得,所以水能属于可再生能源。
[5]水力发电与传统以煤为燃料的火力发电相比,水能的利用,可以节省化石能源,减少空气的污染,有利于我国实现碳中和的目标。
43.如图所示,一铁桶平放在面积为1m2的水平台面上,已知铁桶重为20N、底面积为100cm2,往铁桶里注入10kg水,水的深度为15cm。(取10N/kg,)
(1)往铁桶里匀速注水的过程中,在相同时间内,铁桶底面受到水的压强增加量逐渐 (选填“变大”或“变小”);
(2)求水对桶底的压力和压强 ;
(3)求台面受到桶的压力和压强 。
【答案】(1)变小
(2)1500Pa;15N
(3)120N;
【详解】(1)往铁桶里注水,桶中水的深度增大,铁桶底面受到水的压强逐渐变大,由于桶的形状上宽下窄,往铁桶里匀速注水的过程中,在相同时间内,水增加的体积相同,液面升高,但升高的高度变小,由得,铁桶底面受到水的压强增加量逐渐变小。
(2)水对桶底的压强
由得,水对桶底的压力
(3)台面受到桶的压力
台面受到桶的压强
44.冰雪主题的娱乐项目越来越受人们喜爱。如图所示,滑雪板、溜冰鞋为两种冰雪项目的装备。观察二者,滑雪板的宽大与冰刀的狭窄对比明显,其中蕴含了很多物理知识。
冰受到的压强(个大气压)
1
500
1000
2000
冰熔化时的温度(℃)
0
-4
-8.7
-17.9
(1)滑雪时穿上宽大的滑雪板可以增大 ,减小对雪地的压强,防止滑雪时陷入松软的雪地中。
(2)溜冰鞋上的冰刀是为了( )
A.增大压力 B.增大压强 C.减小压力 D.减小压强
(3)溜冰时穿上带有狭窄冰刀的溜冰鞋可以在冰面上快速滑行,为了探究原因,小红查阅资料:① 冰熔化时的温度与冰受到的压强有关。② 冰熔化时的温度与冰受到的压强关系如表所示。③ 如果物体与冰面间有一层很薄的水膜,会起到润滑作用。依据上述信息,分析穿上带有狭窄冰刀的溜冰鞋可以在冰面上快速滑行的原因: 。
【答案】(1)受力面积
(2)B
(3)使冰熔化,形成水膜,减小摩擦
【详解】(1)滑雪时穿上宽大的滑雪板,可以在压力一定时,通过增大受力面积来减小对雪地的压强,防止滑雪时陷入松软的雪地中。
(2)溜冰鞋上的冰刀是为了在压力一定时,通过减小受力面积来增大对冰面的压强,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
(3)穿上带有狭窄冰刀的溜冰鞋,在压力一定时,通过减小受力面积增大了对冰面的压强,使冰熔化时的温度降低,促进冰熔化成水,使冰刀和冰面之间形成一层很薄的水膜,会起到润滑作用,减小摩擦,从而可以在冰面上快速滑行。
45.2024年4月30日,神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆。返回舱与所携带降落伞的总质量为3×103kg,若它们进入大气层后在重力和阻力这两个力的作用下先后经历了加速﹣减速﹣匀速的竖直下落过程,假设返回舱与所携带降落伞的总质量保持不变。(g=10N/kg)
(1)求返回舱与降落伞的总重力;
(2)将返回舱与降落伞看作整体,以点N代替,在图2方框中画出返回舱与降落伞在上述下落过程中受到的力;
(3)求返回舱与降落伞匀速下落时受到的阻力大小;
(4)返回舱与降落伞着陆后,它们静止时与水平地面的总接触面积为1m2,求它们对水平地面的压强。
【答案】(1)3×104N
(2)
(3)3×104N
(4)3×104Pa
【详解】(1)返回舱与降落伞的总重力为G=mg=3×103kg×10N/kg=3×104N
(2)返回舱与降落伞下落过程中,受到竖直向下的重力、竖直向上的阻力作用,二力的作用点都画在其重心;加速下落时,重力大于阻力;匀速下落时,重力等于阻力;减速下落时,重力小于阻力,若仅画出受到的力,不比较其大小,其受力示意图如图所示:
(3)返回舱与降落伞匀速下落时受到的阻力、重力是一对平衡力,大小相等,所受阻力大小为f=G=3×104N
(4)返回舱与降落伞着陆后,它们静止时对水平地面的压力为F=G=3×104N
受力面积S=1m2,对水平地面的压强为
46.如图所示的电热水壶因能自动上水而深受人们的喜爱。它的容积为,壶身质量为1.2kg,壶底与水平茶台的接触面积为250cm2,装满水后水深16cm。(,g取10N/kg)。请完成以下问题:
(1)微型水泵启动后,桶中的水在 的作用下被“抽”到壶中;观察发现壶嘴和壶身中的水面总保持相平,请你再写出一个与其原理相同的装置 。
(2)装满水后水的质量;
(3)装满水后水对电热水壶底部的压强;
(4)装满水后茶台受到的压强。
【答案】(1) 大气压 船闸
(2)2kg
(3)1600Pa
(4)1280 Pa
【详解】(1)[1]微型水泵启动后,桶中的水在大气压的作用被“抽”到壶中。
[2]壶嘴和壶身组成连通器,生活中锅炉水位计,乳牛自动喂水器,船闸等都是利用连通器原理工作的。
(2)装满水后水的质量
(3)装满水后水对电热水壶底部的压强
(4)装满水后电热水壶对茶台的压力为
装满水后茶台受到的压强
47.深水炸弹是一种入水后下潜到一定深度会自动爆炸的武器,主要用于攻击潜艇。小明模拟深水炸弹制作了一个下潜到水中一定深度会发光的玩具球。该玩具球的电路如图所示,电源电压保持不变,压敏电阻R安装在玩具的外表面上,在液体中其阻值与其表面液体压强的变化如下表所示,当电路中的电流增大到某一值时,小灯就会发光。
液体压强(帕)
0
1
2
3
4
5
6
压敏电阻的阻值(欧)
100
60
43
30
24
20
18
①分析比较表中压敏电阻的阻值与其表面液体压强的变化情况,可得出的初步结论是: 。
②结合所学知识及上述信息,分析发光球下潜到水中一定深度会发光的原因 。
③若要增大该玩具球发光时需要的下潜深度,可以 电源电压(选填“增大”或“减小”)。
【答案】 表面液体压强越大,压敏电阻的值越小 见解析 减小
【详解】①[1]由表中数据可知,可以发现其表面液体压强越大时,压敏电阻的值越小。
②[2]发光球在下潜时,深度增加,根据可知,受到的液体压强也在增大,由表中数据可知,压敏电阻的阻值变小,根据可知,电源电压不变,电阻变小,电流变大,当电路中的电流增大到某一值时,小灯就会发光,所以发光球下潜到水中一定深度会发光。
③[3]因为灯泡发光电流不变,增大下潜深度时,压敏电阻变小,根据可以,所以可以减小电源电压来增大该玩具球发光时需要的下潜深度。
48.如图所示,这是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机强人,其车体采用越野年底盘悬挂技术进行设计,4个车轮均换成三角履带,以提高其在极地冰雪地面上的行驶能力。机器人质量为500kg,履带与地面的总接触面积为。(g取,)
(1)机器人在水平冰面上行驶时,若所受的力都消失,机器人将 。
(2)若机器人通过积水冰面时,履带底与水面的距离为5cm,履带底受到水的压强是多少?
(3)若南极某处水平冰面能承受的最大压强为,请通过计算判断机器人装载着1.2t的装备能否安全通过该处。
【答案】(1)做匀速直线运动
(2)500Pa
(3)不能
【详解】(1)机器人在水平冰面上行驶时,若所受的力都消失,由于机器人具有惯性,机器人将做匀速直线运动。
(2)履带底与水面的距离为5cm,履带底受到水的压强
(3)机器人装载着1.2t的装备,机器人和装备的总质量
则水平冰面能承受的压强
所以机器人装载着1.2t的装备不能安全通过该处。
49.为了尽可能避免病毒的交叉感染,多地警方利用如图所示的测温巡逻机器人辅助日常巡逻,该机器人的质量为150kg。空载时它对水平地面的压强为1.5×105Pa;该机器人最多可负载40kg的重物,g取10N/kg。求:
(1)机器人空载时所受的重力;
(2)图中机器人空载时车轮与地面的接触面积;
(3)机器人满载时对地面的压强(设接触面积未变)。
【答案】(1)1500N;(2)100cm2;(3)1.9×105Pa
【详解】(1)根据重力公式,可得机器人空载时的重力为
G=mg=150kg×10N/kg=1500N
(2)机器人空载时它对水平地面的压力为
F=G=1500N
由可得,机器人空载时的车轮与地面的接触面积为
(3)根据受力分析可知,机器人满载时对地面的压力为
则机器人满载时对地面的压强为
答:(1)机器人空载时所受的重力为1500N;
(2)图中机器人空载时的车轮与地面的接触面积为100cm2;
(3)机器人满载时对地面的压强为1.9×105Pa。
50.“厉害了,我的国”。从百米浅海到万米深海,中国自主研制的潜水器有了质的飞跃。潜水器下潜的对应深度,如图所示。尤其是我国于2020年自主研制的“奋斗号”深海器成功下潜到深度,这标志着我国已进入了深海潜水先进国家行列。(不考虑海水密度变化,密度取,g取)求:
(1)这四种潜水器都下潜到自己的最大深度,受到海水压强最大的是 ;
(2)“奋斗号”下潜到海面下时,受到海水的压强是多少Pa ;
(3)设想你在深的“奋斗号”潜水器中把一只手伸到外面的海水里,若手背的面积为,则海水对手背的压力为多少N 。
【答案】(1)奋斗者号
(2)
(3)
【详解】(1)当密度一定时,液体压强随深度增加而增大,由图可知,这四种潜水器都下潜到自己的最大深度,奋斗者号的深度最大,所以,受到海水压强最大的是奋斗者号。
(2)“奋斗号”下潜到海面下时,受到海水的压强是
(3)在深处,海水的压强为
海水对手背的压力为
51.新疆的冬日,道路常常被积雪覆盖,为了确保行车安全,许多车主会给汽车换上雪地胎,请利用所学知识回答以下问题。
(1)雪地胎表面花纹更深更复杂,这是因为在压力一定时,接触面越 ,摩擦力越大,从而提高行车的安全性;
(2)当汽车在雪地上匀速直线行驶时,汽车所受牵引力和阻力是一对 ,汽车轮胎对雪地施加一个向后的力,同时,雪地会对轮胎施加一个向前的力,这表明力的作用是 的。
(3)已知一辆小型汽车质量为1t,轮胎和地面接触的总面积约为1000cm2,更换雪地胎后,汽车总质量增加20kg,与地面的接触面积增大20%,则更换雪地胎后汽车静止时对地面的压强是多少?
【答案】(1)粗糙
(2) 平衡力 相互
(3)
【详解】(1)滑动摩擦力的大小与压力和接触面的粗糙程度有关,因此雪地胎表面花纹更深更复杂,这是因为在压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大,从而提高行车的安全性。
(2)[1]汽车在雪地上匀速直线行驶时,处于平衡状态,因此所受牵引力和阻力是一对平衡力。
[2]汽车轮胎对雪地施加一个向后的力,同时,雪地会对轮胎施加一个向前的力,这两个力大小相等、方向相反,且作用在同一直线上,雪地和轮胎互为施力物体和受力物体,因此这两个力是一对相互作用力,表明力的作用是相互的。
(3)更换雪地胎后汽车静止时对地面的压力等于其总重力,即
对地面的压强
52.随着科技的发展,我国生产出一种智能送药机器人,在医院感染科由一台智能机器人配送物资可以顶替四个人的工作,可以减少感染,发挥了极大的作用。如图所示,某智能送药机器人空载时质量为,轮子与水平地面的总接触面积为,机器人在水平地面上匀速直线行驶时所受阻力是总重力的0.05倍,g取。
(1)机器人所受重力的施力物体是 ,重力的方向总是 。
(2)机器人空载在水平地面匀速直线行驶时,所受牵引力是多少?
(3)机器人空载静止时,对水平地面的压强是多少?
【答案】(1) 地球 竖直向下
(2)30N
(3)3×104Pa
【详解】(1)[1][2]重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,是地球对物体的力,所以机器人重力的施力物体是地球,重力的方向是指向地心,与水平面垂直,即竖直向下。
(2)智能送药机器人的重力G=mg=60kg×10N/kg=600N
机器人空载在水平地面匀速直线行驶,牵引力和阻力是平衡力,大小相等,牵引力F=f=0.05G=0.05×600N=30N
(3)机器人空载静止时,对水平地面的压力F压=G=600N
对水平地面的压强
53.发生在山区的大地震、往往会形成很多的堰塞湖,这些堰塞湖随时有溃堤的可能,严重的威胁着下游群众的生命安全。若某堰塞湖湖堤底部的水深已达到。求:(,g取)
(1)如图所示是使用无人机拍摄的堰塞湖,堰塞湖通过摄像机镜头,在感光元件上成倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;若无人机拍摄的过程中向地面靠近,镜头焦距不变,为了使照片清晰,应将摄像机的镜头适当 (选填“前伸”或“后缩”);
(2)湖堤底部受到的水的压强 ;
(3)湖堤底部面积上所受的水的压力 ;
(4)假设该湖堤底部和湖堤各部分能承受的水的最大压强都是,那么,最多还能允许水面上升多少米 ?
【答案】(1) 缩小 前伸
(2)4×105Pa
(3)8×105N
(4)8m
【详解】(1)[1]摄像机镜头相当于一个凸透镜,当物体位于凸透镜的二倍焦距之外时,会在透镜的另一侧形成一个倒立、缩小的实像,这就是摄像机的工作原理。因此,堰塞湖通过摄像机镜头,在感光元件上成倒立、缩小的实像。
[2]当无人机拍摄的过程中向地面靠近时,物距减小,同时镜头焦距不变。由凸透镜成实像时物近像远像变小的规律可知,将摄像机的镜头适当向前伸,以增加像距,使成像清晰。
(2)湖堤底部受到的水的压强
(3)湖堤底部2m2面积上所受的水的压力
(4)该湖堤底部和湖堤各部分承受水的最大压强为4.8×105Pa时,水的最大深度
水面还能允许上升的高度
54.如图所示,密度为,底面积为的圆柱体甲和薄壁柱形容器乙放置于水平地面上,容器乙高9cm,底面积为,内部盛有6cm深的水,此时容器底部受到水的压强为 Pa。现将甲沿水平方向切去高度,并将切去部分竖直放入容器乙内,则切去部分的重力为 N,容器对桌面的压强变化量为 Pa(g取10N/kg)。
【答案】 600 24 500
【详解】[1]容器底部受到水的压强
[2]切去部分体积
切去部分的质量
切去部分的重力
[3]容器中水的体积
容器中水的质量
容器的容积
把切掉的部分柱体放入容器,总体积
会有水溢出,溢出水的体积
溢出水的质量
容器对桌面压力的变化量
容器底面积
容器对桌面的压强变化量
55.【项目提出】在“校园生态角智能养护”项目式学习中,为实现绿植的自动灌溉,学习小组的任务是设计并制作一款自动资水器。下面是学习小组研究和制作过程,请结合物理知识,完成以下问题:
【项目分析】
要制作“自动浇水器”,需要完成下列任务:
(1)明确自动灌溉原理;
(2)设计并完成制作。
【项目实施】
(3)通过基础软自动浇水装置.探寻自动出水的条件:
①如图甲所示,将一个装满水的塑料瓶倒放在盆景盘中,使瓶口刚刚被水浸没。由于盆景吸收和蒸发现象使盆中水位下降至使瓶口刚露出水面时,空气进入瓶中,瓶中就会有水流出,使盘中的水位升高,瓶口又被浸没,瓶中的水不再流出,此时瓶内气体压强 大气压强。(选填“大于”、“等于”或“小于”)②小组有同学提出上述装置虽可以实现水自动流出,但无法控制出水量和水流速。小组成员联想到可以借鉴输液瓶中液体匀速流出原理。如图乙所示,B管是两端开口的软管,一端穿过瓶口密封胶塞插入瓶内(管口在液面以下),另一端裸露在空气中,吊瓶中的药液是否会从B管流出? (选填“是”或“否”)
(4)通过升级软自动浇水装置,控制自动出水的速度;
为满足多肉植物(需水量少)和绿萝(需水量大)的差异化需求,通过调节可实现不同速率的灌溉。小组同学开展了对水流速度影响因素的探究,结合所学过的压强知识和药液匀速流出的设计原理进而猜想水流速度受以下两个因素影响:
影响因素一:储水箱的高度h;影响因素二:出水管的内径;
次数
储水箱高度
出水管内径
灌溉液体
水流速度()
1
15
2
水
0.5
2
30
2
水
1.0
3
15
4
水
2.0
①对比实验1、2可知:管径相同时,高度越高,水的流速越快;分析原因是因为:储水箱高度越高,出水管口处的 压强越大;
②对比实验1、3可知:高度相同时,出水管内径越大,水流速度越 。
(5)综合上述分析,小组设计了如图丙所示的装置。将装有水的容器口朝下固定在高处。容器口固定出水管,在出水口处安装阀门控制水流速。细心的同学发现玻璃瓶装的吊瓶除出水管外,还有一根进气管,目的是使瓶内液体全部流出米,为实现相同目的。同学们认为通过选择合适的装水容器也可以解决这个问题。下列哪个容器能解决这个问题: (填对应符号)
A.硬质玻璃瓶
B.硬质塑料瓶
C.软质塑料袋
【项目评估与优化】
(6)图丙所示的装置仍需要人工调整阀门大小,想实现真正意义上的“自动”,需想办法实时知道土壤湿度,并能将湿度情况反馈出来控制阀门的大小。同学将所想跟老师进行了反馈,老师建议同学们利用传感器和AI技术对“自动浇水器”进行优化。请补全对AI指令的逻辑图 。
【答案】 小于 否 液体 大 C 小
【详解】(3)[1]由题意可知,当瓶口又被浸没,瓶中的水不再流出时,瓶外大气压与瓶内气压以及瓶内的水压之间,存在下列平衡关系
故瓶内的气压小于大气压。
[2]如图乙所示,B管一端在瓶内液面以下,另一端在空气中。瓶内药液要从B管流出,需要B管内药液压强大于大气压,但由于B管与外界大气相通,瓶内气体压强等于外界大气压,B管内药液柱产生的压强不足以使药液流出,所以不能从B管流出。
(4)[3]分析表格数据可得,1、2次实验中,管径相同,储水箱高度越高,根据同一液体,深度越大,液体压强越大,所以水流速度越大。
[4]分析表格数据可得, 1、3次实验中,储水箱高度相同,管径越大,水流速度越大。
(5)[5]硬质玻璃瓶和硬质塑料瓶,随着水的流出,瓶内气体体积增大,气压减小,外界大气压大于瓶内气压时,水就无法继续流出,而使用软质塑料袋,随着水的流出,塑料袋会在外界大气压作用下变形,使袋内始终与外界大气压相通,从而能让水全部流出,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(6)[6]想要实现真正意义上的“自动”,利用湿度传感器,若土壤湿度小于阙值,判定土壤缺水,则阀门会打开,实现自动浇水。
56.图是科学家利用气压计测量地表附近不同海拔的大气压数值。请你依据图表提供的信息回答下列问题:
(1)分析图表可知大气压随海拔的变化规律是 ;
(2)由于不同海拔的大气压是不同的,可以将气压计改装为一个测量 的高度计,在云蒙山顶上大气压约是85kPa,云蒙山的海拔大约是 km;
(3)如果在云蒙山山顶烧水,水沸腾时的温度 100℃(选填“高于”、“等于”或“低于”)。
【答案】(1)大气压随海拔的升高而降低
(2) 海拔 1.5
(3)低于
【详解】(1)由图表的信息可知,海拔越来越高,气压计测量的气压越来越小,故大气压随海拔的变化规律为大气压随海拔的升高而降低。
(2)[1]由于不同海拔的大气压是不同的,一个海拔高度对应一定的气压值,知道气压值,就可以知道其对应的高度,故可以将气压计改装为一个测量海拔的高度计。
[2]由图表的信息可知,80kPa对应的高度为2km,90kPa对应的高度为1km,故在云蒙山顶上大气压约是85kPa,云蒙山的海拔大约是1.5km。
(3)由于水的沸点与气压有关,水的沸点随气压的减小而降低,在标准大气压下,水的沸点为100℃,所以在云蒙山山顶烧水,此时气压低于标准大气压,故水沸腾时的温度低于100℃。
57.非洲草原犬鼠是一种哺乳动物,有很强的环境适应能力。如图所示是其洞穴的横截面示意图,洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土堆。这种离地面很深、洞口形状各异、看似简单的洞穴却有很强的空气流动能力,成为一个天然的“空调器”。请结合所学知识,回答下列问题。
(1)如图所示,洞穴中空气流动的方向是 (选填“从A洞口流入”或“从B洞口流入”)。
(2)当洞穴周围处于 状态时,此“空调器”会失去效果。
(3)下列行为或做法与犬鼠洞穴“空调器”运用的科学原理不相同的是___________ (填字母序号)。
A.并列行驶的军舰“不能靠得太近”
B.列车进站时,旅客必须站在安全线外
C.盒装牛奶喝完后,再用力吸一下,纸盒变扁了
【答案】(1)从B洞口流入
(2)无风
(3)C
【详解】(1)液体和气体都称为流体,流体在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大;由图可知,A洞口凸,B洞口平,有风经过时,相同时间内,经过B时速度小,压强大;经过A时速度大,压强小,洞中出现压强差,使空气顺利进入洞穴,故风是从B洞口流入。
(2)当洞穴周围处于无风状态时,洞口A、B处不存在压强差,此“空调器”会失去效果。
(3)A.并列行驶的军舰“靠得太近”,会因为军舰中间的水流速快,压强小,军舰容易向中靠拢,发生撞击,与犬鼠洞穴“空调器”运用的科学原理相同,故A不符合题意;
B.旅客离列车太近,列车开动时,使人和列车之间的空气流动速度变大,压强变小,离列车远的地方气体相对流速较小,压强较大,人在压强差的作用下,被压向列车,因此,为了人的安全,一定不能越过安全线,与犬鼠洞穴“空调器”运用的科学原理相同,故B不符合题意;
C.用力吸一下空奶盒,盒内气体减少气压减小,小于外界大气压,在大气压的作用下奶盒变扁了,这个现象说明了大气压的存在,与犬鼠洞穴“空调器”运用的科学原理不相同,故C符合题意。
故选C。
58.阅读材料,并回答问题;
液压千斤顶
如图甲所示的液压千斤顶是一种常用的起重工具,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以同等大小传递到液体的各个部分;其工作原理简图如图乙所示,两个活塞面积不同,右边活塞B上的推力要远大于左边活塞A上的推力,才能使液体保持平衡状态。液压千斤顶就是通过这个原理实现顶升重物的,其内部结构如图丙所示,它由储油室、手动油泵、油缸、活塞等主要部分组成,手动油泵中的进油阀和出油阀为单向阀,工作时,往复扳动摇把,使油泵不断将储油室的油输送到油缸,由于油缸内油压不断增高,迫使活塞2及上面的重物一起向上运动;打开回油阀,油缸内的高压油便流回储油室,于是重物与栓塞也就一起下落。
(1)如图乙所示,若活塞A的横截面积为10cm2,活塞B的横截面积为200cm2,若在活塞A处施加的推力大小为100N,则在活塞B处需施加的推力为 N,才能使液体保持静止;此时液体内部的压强为 Pa(忽略活塞与缸体间的摩擦)。
(2)如图丙所示,手动油泵的摇把相当于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,已知支点O到摇把末端A点的距离为OA=50cm,支点O到摇把与活塞1连杆连接处的距离为4cm,在摇把末端施加大小为200N的压力,方向始终垂直于OA,估算压摇把的过程中活塞1对液体的压力最大可达 N;活塞2与活塞1的横截面积之比为40∶1,则此时千斤顶顶起的物体的重力为 N。(活塞与缸体间摩擦、活塞及栓塞的重力均不计)
(3)若要提升千斤顶的最大举重重量,请你提出合理的改进建议: 。
【答案】(1) 2000
(2) 省力 2500
(3)增大大活塞面积或减小小活塞面积
【详解】(1)[1]在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以同等大小传递到液体的各个部分,因此
即
为使液体保持静止,则在活塞B处需施加的推力为
[2]此时液体内部的压强为
(2)[1]如图丙所示,A点压力的动力臂大于阻力臂,因此手动油泵的摇把相当于省力杠杆。
[2]根据杠杆平衡条件
当连杆与OA垂直时,阻力臂为4cm,压摇把的过程中活塞1对液体的压力最大可达
[3]活塞2与活塞1的横截面积之比为40∶1,大活塞所受压力
大活塞所受压力大小等于物体的重力,因此千斤顶顶起的物体的重力为105N。
(3)根据可知,若使用相同的压力,但要举起更重的物体,对此油压千斤顶可以改良的办法有增大大活塞的面积或减小小活塞的面积。
59.2024年10月,琼海市的暴雨天气导至大量车辆涉水的事故发生,如何在第一时间逃生自救需要大家引起重视。若车辆困于水中,请回答以下问题。(;g取10N/ kg)
(1)若暴雨还在继续,随着水位升高,车门受到水的压强将 ;(选填“变大”、“不变”或“变小”)
(2)若车门水面以下的部分中线在水中的深度为1m时,求车门受到水的平均压强大约是多少?
(3)若第(2)问中车门在水下部分的面积为0.8m2,求此时车门所受水的平均压力大约是多少?
【答案】(1)变大
(2)1×104Pa
(3)8000N
【详解】(1)液体压强公式为,其中 h 为深度。暴雨导致水位升高,h 增大, 和 g 不变,因此车门受到的水的压强变大。
(2)车门水面以下部分的中线深度,根据液体压强公式可得,车门受到水的平均压强大约是
(3)已知车门水下部分面积 ,根据压力公式可知,车门所受水的平均压力大约是
60.亲爱的同学,请尝试回答下列问题。
(1)如图1甲所示,弹簧测力计的示数为 N。如图1乙所示,这是日常生活、生产中的气压计,其读数为 MPa。
(2)如图2所示为一对平衡力与一对相互作用力的维恩图。它们的相同点已标明在两椭圆相重叠的区域。请你将它们的独有特性(相应椭圆中重叠区域以外的部分)补充完整:
①作用在 物体上;②作用在 物体上。
(3)如图3所示,测得桶重为G,则该桶中水重为 G。
(4)李丽用一支铅笔探究“压力作用效果与受力面积的关系”,她设计了如图4Ⅰ、Ⅱ所示的两种方案,你认为方案 (选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)更合理一些,另一种方案不合理的原因是 。
【答案】(1) 2.6 16
(2) 同一 两个
(3)0.2
(4) Ι 没有控制压力大小相同
【详解】(1)[1]图1甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,指针指在2.6N的位置,因此示数为2.6N。
[2]图1乙中气压计指针指向16刻度,单位是MPa,因此读数为16MPa。
(2)[1]平衡力的特点是作用在同一个物体上,使物体保持平衡状态。
[2]相互作用力的特点是作用在两个不同的物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
(3)通过第一个图可知,桶和水的重力在弹簧测力计上显示为6个格,通过第二个图可知,空桶的重力在弹簧测力计上显示为5个格。所以水的重力应该显示为1个格,故水的重力为桶的重力的,若桶重为G,则该桶中水重为,即0.2G
(4)[1]方案Ⅰ(水平放置)更合理。此时铅笔的重力方向与手指的压力方向垂直,可以认为手指施加的给铅笔两端的压力大小相同,通过改变接触面积(尖头和平头)来研究压力作用效果与受力面积的关系。
[2]方案Ⅱ(竖直放置)不合理的原因是:铅笔的重力方向与手指压力方向都在竖直方向上,导致铅笔下端需要施加更大的压力来平衡重力,因为铅笔两端的压力不同,没有控制压力大小相同,无法单独研究受力面积对压力作用效果的影响;
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第十章 浮力(实验题30道)
1.如图所示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置。请根据图示回答下列问题。
(1)比较图甲、乙可知:图乙中圆柱体受到的浮力的大小为 N。
(2)比较图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关。
(3)通过图乙、戊的探究, (选填“能”或“不能”)得到浮力大小与液体密度是否有关,原因是 。
(4)比较丙和丁,说明浮力的大小与物体浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
2.为了验证阿基米德原理,小杨设计了如图所示装置进行实验。他将一柱体缓慢浸入盛有水的溢水杯中,观察到溢水杯中水面逐渐上升,直到水面上升至溢口处,水从溢口流出,流入小烧杯中。小杨利用力传感器测量了柱体受到向上的拉力F,与小烧杯和溢出水的总重力G,并计算出柱体受到的浮力F浮与溢出水的重力G溢的大小,相关实验数据如下表。(柱体重为10牛,小烧杯重为2牛)
序号
F(牛)
G(牛)
(牛)
(牛)
1
8.0
3.0
2.0
1.0
2
6.0
5.0
4.0
3.0
3
4.0
7.0
6.0
5.0
4
2.0
9.0
8.0
7.0
①根据阿基米德原理可知:浸在液体中物体受到 力的大小等于 力的大小;
②比较序号1~4中与大小关系,可得初步结论:柱体浸在水中, ;
③小杨认为实验结果与阿基米德原理内容不相符。请分析小杨的实验过程,写出小杨操作中不合理之处: 。
3.如图所示,是小明进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验装置。
(1)比较 三次实验,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小跟物体浸入液体中的体积有关。
(2)比较①③④实验可知,物体浸入液体中的体积相同时,浮力的大小跟 有关。其中,物体浸没在食盐水中时所受的浮力为 N。
(3)换用体积相同但密度不同的另一物体做①④两次实验,发现弹簧测力计示数的变化量相同,说明 的大小与物体的密度 (选填“有关”或“无关”)。
4.用盛水的溢水杯验证阿基米德原理。
(1)分析步骤2、3、4可知,浮力的大小与 有关;分析步骤 可知,浮力的大小与浸没的深度无关;
(2)物块浸没在水中时受到的浮力为 N;由步骤 和6可得出物块排开水的重力;
(3)由实验数据可知,实验所用物块的体积为 m3。(g取10N/kg);
(4)如果实验中溢水杯的水未装到溢水口处,会导致排开水的重力 。(选填大于、小于或等于)物体受到的浮力。
5.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力大小的关系”。
(1)实验的最佳顺序是
A.甲、乙、丙、丁
B.丁、甲、乙、丙
C.乙、甲、丁、丙
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,甲石块受到的浮力大小为 N;
(3)由以上步骤可知:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于 ;
(4)由图中数据可知石块的体积为 cm3,将图乙中的水换成酒精,石块受到的浮力为 N。
(,, )
6.在探究影响浮力大小的因素时,小红做了如图所示的实验,请你根据她的实验探究回答下列问题。
(1)比较图A、B、C可知,物体所受浮力的大小与它排开的液体的 有关。
(2)比较图A、C、E可知,物体所受浮力的大小与液体的 有关。
(3)比较图A、C、 可知,物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)图E中,物体所受浮力的大小为 N。
7.利用弹簧测力计,物体A、溢水杯等器材探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,某小组的同学进行了如图所示的操作:
(1)若之间满足 的关系,则可以得出物体A所受浮力的大小等于它排开液体所受重力的结论。
(2)以下情况不会影响实验结论的是( )
A.图甲中水面未到达溢水杯的溢水口
B.只将物体A的一部分浸在水中
C.图乙中物体触碰到了容器底部
(3)物体A从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据描绘出的弹簧测力计示数F随物体A浸入深度h变化的关系图象如图戊所示。分析图像可得:当物体A刚好浸没时,其下表面所受水的压强为 Pa,物体A的密度是 。()
8.小明游泳时发现,人在水中往深处走时所受的浮力越来越大,由此他猜想:浮力的大小可能与物体浸入水中的深度或物体排开水的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯和水等器材进行了如下图所示的探究:
小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图②所示。则能正确表示金属圆柱体所受浮力的变化情况的图像是 (填“”或“”);该金属圆柱体所受的重力为 牛,当金属块完全浸没水中后所受的浮力是 牛,金属块浸没水中后所受浮力大小与金属块所处的深度 (填“有”或“无”)关。
9.如图所示的是小林探究“浮力大小与哪些因素有关”的操作过程:
(1)图(b)中金属块受到的浮力为 N,浮力的方向是 ;
(2)比较图(b)和图 中弹簧测力计的示数可知,浸在同一液体中的物体,排开液体的体积越大,它受到的浮力 ;(选填“越大”、“越小”、“不变”)
(3)比较图(d)(e)中弹簧测力计的示数可知,浸没在同种液体中的物体,受到的浮力与它浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
10.小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 (选填“增大”、“不变”或“变大”),当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关:并通过计算得出所用盐水密度为 g/cm3,若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
11.如图所示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置。请根据图示回答下列问题:
(1)由图1可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力的大小为 N。
(2)比较图A、B、C,说明浮力的大小与 有关。
(3)某同学通过比较图A、D、E,得到浮力大小与 有关,
(4)比较图A、C、D,说明浮力的大小与物体浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(5)如图2所示,图线 (选填“a”或“b”)能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况。
12.用几个能漂浮在水面、不吸水的木块进行实验。验证:物体漂浮时,符合“阿基米德原理F浮=G排”。
(1)除图所示器材及细线、吸水布、足量水外,还需准备的测量器材: ;
(2)写出实验步骤(可画图说明,测量的物理量用符号区别表示);
(3)设计记录数据的表格。
13.在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中。依次将物体缓缓浸入水中,如图甲所示。
(1)弹簧测力计在测量之前都要进行调零,本实验测量前应该沿 (选填“竖直”或“水平”)方向调零;
(2)从位置2→3的过程中,物体受到的重力 ,受到的浮力 ;(选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)从位置3→4的过程中,物体受到的浮力大小 ,说明物体受到的浮力与浸没的深度 (选填“有关”或“无关”);
(4)图乙中的 (选填“a”或“b”)曲线能反映测力计示数在图甲实验过程中的变化。
14.为了验证“阿基米德原理”,选用石块、弹簧测力计、小烧杯和装有适量水的溢水杯等进行实验。实验步骤如图所示:
(1)此实验操作的合理顺序是 ;
(2)如果关系式 成立(用图中F1、F2、F3……等符号表达),则可证明:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受 的大小;
(3)利用图中实验可求出该石块的密度,请选用F1、F2、F3、F4、表达它的密度:= 。
(4)如图戊所示,还可以用量筒“验证阿基米德原理”实验,弹簧测力计的示数值分别为F5、F6和量筒中水面刻度值分别为V1、V2,若关系式 成立(用图中F5、F6、V1、V2和、g等符号表达),则可以验证阿基米德原理。
15.在“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,物体所受的重力为4.3N,当把物体逐渐浸在水中和盐水中时弹簧测力计的示数如图所示。
(1)物体在图甲中所受浮力的大小是 N;
(2)分析乙、丙可得出的结论是:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度 ;
(3)分析图丙、丁可得出的结论是:当物体排开液体的体积一定时, 越大,浮力越大。
16.用如图所示的器材探究浮力的大小跟哪些因素有关。
(1)比较A、C、D三图是为了探究浮力的大小跟 有关;比较 三图可知浮力的大小跟物体浸入液体的体积有关。
(2)物体的体积为 ,物体的密度为 。
(3)图D中弹簧测力计的示数是 N。(酒精的密度为0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
17.细心的小青发现,轮船的船舷上标有“吃水线”,又称“载重线”,而且不同海域所标载重线的位置不同。于是小青和兴趣小组的同学们利用铁块设计了“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验。(g取10N/kg)
(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中所受浮力大小是 ;
(2)通过比较 两次实验,可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系;
(3)通过比较c、e两次实验,可探究物体所受浮力大小与 的关系。同时可求得液体的密度为 kg/m³;
(4)同学们还想探究“物体受到浮力的大小与其形状是否有关”,他们用橡皮泥(不考虑橡皮泥吸水)代替铁块,再进行实验,步骤如下:
步骤一:将橡皮泥做成“碗”状,并放入盛水的烧杯中,使其漂浮在水面上;
步骤二:把橡皮泥从水中取出捏成实心球状,放入盛水的烧杯中,观察到橡皮泥下沉至杯底;
①橡皮泥第一次受到的浮力 (选“大于”“等于”或“小于”)第二次受到的浮力;
②由此同学们认为:物体受到的浮力与其形状有关。其结论错误的原因是 。
18.如图甲所示为探究“浮力大小与物体浸入水中深度的关系”的实验装置。先在弹簧测力计的下端挂一个金属圆柱体,测出金属圆柱体的重力,然后让圆柱体缓慢地浸入水中,记录从圆柱体底面刚接触水面开始,到完全浸没水中(未接触容器底部)不同深度h时弹簧测力计的示数,得到弹簧测力计示数和圆柱体受的浮力随h变化的图像如图乙所示。
(1)其中圆柱体受的浮力随h变化的图像是图乙中的 (选填“①”或“②”);
(2)从图乙中可以得出:浸没在液体中的物体受到浮力大小与浸没的深度 (选填“有关”或“无关”);
(3)从图乙可求得金属圆柱的密度为 。
19.小陌进行浮力的相关实验探究。
(1)由图可得,若图b中物块只有一半浸没水中,则此时弹簧测力计的示数为 N;
(2)分析图a、b、c可知浮力大小跟 有关;分析图a、c、e可知浮力大小跟 有关;分析图a、c、d可知浮力大小跟物体浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”);
(3)由题中数据可知:物块的密度为 ;()
(4)能够正确反映物块所受浮力F大小与物块下表面在水中深度h关系的图像是 ;
A. B.
C. D.
(5)小陌还想用图(f)所示装置验证阿基米德原理:将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,小陌发现随着重物浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,此时弹簧测力计乙的示数会变 ,若它们的变化量相等,则证明 (填公式);
20.如图所示是小丽“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实验过程:
(1)弹簧测力计使用前要先在 方向上进行调零。
(2)实验步骤如图所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为、、、,由甲和丁可知物体受到的浮力 。
(3)以下选项中若__________成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.
B.
C.
(4)在步骤丁的操作中,只将物体的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 (填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(5)回家后,小丽又利用电子秤、杯子和水测出了某一物块的密度。测量过程如下:
①把物块放在水平放置的电子秤上,电子秤示数为;
②取下物块, ,电子秤示数为;
③将用细线系好的物块缓缓浸没在水中,水未溢出且物块不触碰杯底,电子秤示数为;
④求出物块的密度 。(用、、、表示)
21.某物理兴趣小组用如图所示的实验来探究影响浮力大小的因素。
(1)人在水中会沉下去,却可躺在含盐浓度高的死海看书,由此提出可以探究的科学问题是: ;
(2)甲、乙两图中,弹簧测力计示数的变化量等于物体所受的浮力大小是 N;
(3)小明猜想物块在水中受到的浮力大小可能与它浸没的深度和浸入水中的体积有关,根据图甲、丙、丁可知,物块在水中受到的浮力与 无关;
(4)小明同学想利用上述器材测出某待测液体的密度ρ液,他进行了以下的探究:
①用弹簧测力计测出物体受到的重力G;
②用弹簧测力计测出物体浸没在水中的示数F1;
③用弹簧测力计测出物体 的示数F2;
则待测液体的密度ρ液= (用字母表示,已知水的密度为ρ水)。实验过程中,小夏发现小明在步骤②操作时,物体接触杯底,则所测液体密度 (选填:“偏大”“偏小”或“不变”)。
22.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶等器材,按照如图所示步骤,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。图中数值为测力计示数。
(1)由题可知,小石块的重力为 N。
(2)图C实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致测出的G排 (选填“偏大”或“偏小”);
(3)若将金属块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则 (选填“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
(4)若图C中溢水杯中水深为0.1m,溢水杯底面积为80cm2,求水对溢水杯底的压强和压力。(写出必要的文字说明、计算过程及最后结果,g=10N/kg)。
23.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)在图(c)(e)所示步骤中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与 的关系;根据图(a)(e)所示的实验数据可知,物体浸没在盐水中所受的浮力大小为 N。
(2)小明对图(a)(b)(c)(d)所示的四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度无关。对此正确的解释是:浮力的大小随着排开水的体积的增大而 ,当物体完全浸没在水中时排开水的体积相同,浮力的大小与深度 。
(3)在小明实验的基础上,已知水的密度为,由图中所给信息,可以计算出盐水的密度为 。
(4)同组的小刚又想到了另一种探究浮力大小是否与液体密度有关的方法:他找来一块木块,分别放入装有水和装有盐水的容器中,发现两次木块都漂浮在液面上,浮力都等于木块的重力,浮力相等。所以他得出结论:浮力大小与液体密度无关。小刚得出错误结论的原因 。
24.喜欢书法的小明同学用压纸石块设计了如下测量与探究活动:
(1)小明在学校里用天平和量筒测石块的密度:
①将托盘天平置于水平桌面上,将游码移至零刻度处,发现指针偏向分度盘的右侧,他应将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调,直至横梁平衡;
②将石块放在天平的左盘,在另一盘中增减砝码并移动游码,直至横梁再次平衡,此时砝码和游码如图a所示,则石块的质量m= g;
③他在量筒中装入40mL水,将石块浸没在水中,如图b所示,则金属块的体积V= cm3,由密度公式可算出它的密度。
(2)小明回家后用操作方便、精确度高的电子秤和同一压纸石块,探究“影响浮力大小的因素”。
①他将搅拌均匀的糖水装入柱形容器中,置于电子秤上,如图c所示;
②用体积不计的细线系好的石块,缓慢浸入糖水至刚好浸没,电子秤的示数逐渐增大,则糖水对杯底的压力 (选填“逐渐增大”、“保持不变”或“逐渐减小”),说明石块所受浮力的大小与 有关。由题可知,石块的密度为 kg/m3(结果保留1为小数);
③他将石块沉入杯底,松开细线,如图e所示,便开始书写探究报告;
④完成探究报告后,他将石块从糖水底部缓慢提起。细心的小明发现石块离开杯底至露出液面前,电子秤的示数一直在减小,这说明石块在放置一段时间的糖水中所受浮力的大小与浸没的深度 (选填“有关”或“无关”),造成这个结果的主要原因可能
是 。
25.某实践小组测量鸡蛋的密度()。
实验器材:装有适量水的烧杯,柱形简易密度计,鸡蛋,刻度尺,盐。
实验步骤:
(1)用刻度尺测出简易密度计的长度;
(2)将密度计放入水中,待密度计静止后,用刻度尺测出其露出水面的长度;
(3)接下来的操作是: ;
(4)鸡蛋的密度 (用和已测量表示)。
26.樱桃含铁量高,位于各种水果之首。小明想测量樱桃的密度。
(1)小明将天平放在水平桌面上,发现天平指针已指在分度盘的中央,如图甲所示,此时小明应 ,使天平横梁平衡;
(2)天平调平后,小明将三颗樱桃放入左盘,天平平衡后,砝码和游码示数如图乙所示。接着在溢水杯中装满水如图丙①所示,再将樱桃浸没在水中,用空烧杯接住溢出的水如图丙②,将烧杯中的水倒入量筒中,樱桃的密度为 kg/m3。小明用上述方法测得的樱桃的密度与真实值相比 (选填“不变”“偏大”或“偏小”);
(3)实验后小明还想测量某种液体的密度(ρ液>ρ水),他选取了一个平底薄壁透明塑料瓶(瓶盖、瓶壁的体积和质量均忽略不计)、圆柱形透明大容器、一把刻度尺(体积可忽略不计),设计了如图丁的方案,请把他的实验步骤补充完整。
①在瓶内装适量的被测液体密封后,用刻度尺测出瓶内液面的高度为h1;
②将瓶子倒置在盛有水的容器中漂浮,静止后用刻度尺测出 为h2;
③利用以上测量数据可以计算出液体的密度,表达式ρ液= (用字母表示,水的密度用ρ水表示)。
27.在没有弹簧测力计的情况下,小林同学用电子秤、木块、溢水杯、小烧杯和水完成了“验证阿基米德原理”的实验,如图所示(木块不吸水)。
(1)为了减小误差,合理的实验顺序是 (用字母表示);
A.用电子秤测木块的质量m1
B.用电子秤测杯子和溢出水的总质量m2
C. 用电子秤测空杯子的质量m3
D.将木块缓慢放入装满水的溢水杯中,杯子收集溢出的水
(2)若 (写出m1、m2、m3之间的等量关系),则可以得出物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系;
(3)D实验步骤时,木块放入水中后,溢水杯对水平桌面的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
28.小丽在家利用小桶、弹簧测力计、水、带溢水口的容器等器材探究阿基米德原理,其中桶是圆柱形。
(1)图中是小丽操作的各个步骤,你认为最佳的操作顺序是 ;
(2)将空桶轻放入盛满水的溢水杯中,用桶接住溢出的水,如图丙所示,则空桶受到的浮力为 ;测出桶和溢出水的总重力,如图丁所示,可以得出的实验结论: ;
(3)接着小丽往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次实验的数据;实验中,加入的沙子越多,桶A浸入水中就越深,说明在液体密度一定时, 越大,物体受到的浮力越大;
次序
1
2
3
4
桶A与沙子的总重力/N
2.4
2.8
3.2
3.4
桶B与水的总重力/N
4.0
4.4
4.6
5.0
(4)在图丙中,如果只将容器中的水取一部分加入桶A中,则容器中的水面和桶B中的水量的变化情况是 (选填“容器中水面下降”“桶B中水量增加”或“都不变”)。
29.某实验小组用天平和刻度尺分别测量质地均匀的正方体蜡块和盐水的密度;
(1)用天平测蜡块的质量前,发现右盘高,应将平衡螺母向 调,使天平平衡;然后蜡块放在左盘,增减砝码和移动游码,使天平再次平衡,如图甲,则蜡块的质量为 g;
(2)用细针使蜡块浸没在装满水的溢水杯中,再用天平称得溢出水的质量为8g,则蜡块的密度蜡= kg/m3;
(3)测量盐水密度的步骤是:
a.用刻度尺测出正方体蜡块的高度为h1;
b.如图乙,蜡块漂浮在盐水中,再用刻度尺测出蜡块露出液面的高度为。
①盐水密度的表达式为 (用、和表示);
②在步骤b中,不小心将少许水沾在蜡块上表面,测得盐水密度将 。
30.小王用如图甲所示实验器材研究弹簧测力计的示数F与物体A下降距离h的关系。用弹簧测力计提着物体A,使其从下表面刚接触水面开始缓慢浸入水中(水未溢出),根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与物体A下降距离h的关系图像(如图乙所示)。
(1)物体A浸没前,弹簧测力计的示数F随物体A下降距离h的增大而减小,说明浮力的大小与 有关。
(2)物体A浸没后所受浮力保持不变,说明浸没在水中的物体所受浮力的大小与它浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(3)结合实验数据计算可得,物体A的密度为 ;若物体A的底面积与容器的底面积之比为,则从物体A下表面刚接触水面到物体A完全浸没,水面上升了 cm。
(4)本实验中先测物体A的重力,再将物体A浸没在水中(未触底)读出弹簧测力计的示数,若改变这两个操作的先后顺序,物体A的密度的测量结果将 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
二、综合题
31.某型号载重卡车的技术参数如下表所示,它沿水平公路匀速直线行驶时所受的阻力是其总重力的0.2倍,g取10N/kg。
卡车空
载质量
最大载货量
轮胎个数
行驶时每个轮胎与
地面的接触面积
行驶时的
最大速度
2.2×10⁴kg
5×10⁴kg
12
5dm²
90km/h
(1)满载时,该卡车在水平公路上匀速直线行驶所受的牵引力是多少?
(2)已知某高架桥能承受的最大压强为1×106Pa,满载时是否允许该卡车通过该桥?(写出必要的计算过程)
(3)简述卡车超载时容易损坏路面的原因。
32.如图所示,一只盛有水的薄壁玻璃杯静止在水平桌面上。玻璃杯重1.6N,底面积为30cm2,玻璃杯内水重2N,水深6cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
求:
(1)玻璃杯对桌面的压强;
(2)水对玻璃杯底的压力。
33.如图所示为我国“祝融号”火星车从着陆到安全驶离着陆平台到达火星表面时的情景,火星车的质量约为,它有6个车轮均可独立驱动,独立转向,若每个车轮与火星地面接触面积大约为。同一物体在火星上的重力是地球上的重力的八分之三。(地球表面g取)
(1)天问一号着陆巡视器在着陆下降的过程中,发动机不断向下喷出气体,使其速度减小,成功实现了软着陆,这个过程从力的作用效果说明 ,从力的概念角度说明 。
(2)“祝融号”火星车宽大且刻有凹凸条纹的目的分别是:车轮表面宽大是 ,表面有凹凸条纹是 。
(3)“祝融号”火星车在火星表面静止时,对火星表面的压力是多少?
(4)“祝融号”火星车在火星表面静止时,对火星表面的压强是多少?
34.在施工过程中,用如图所示的铲车将质量为、体积为的建筑材料装入运输车运走.
(1)铲车的铲刃做得很锋利是为了 (选填“增大”或“减小”)压强;
(2)求这些建筑材料的密度;
(3)这些建筑材料所受的重力大小;
(4)这些建筑材料用核定载重量为的运输车,若只运输了10趟就全部运完,请通过计算判断运输车是否超载。
35.如图所示是中国首艘超深水大洋钻探船——“梦想”号,其满载时排水量为,续航里程15000海里,可抵御16级台风海况,具备海域11000米的钻探能力,大洋科学钻探能力世界领先。该船具有全球最先进的钻探系统,具有油气钻探和大洋科学钻探两大作业模式,其中深水无隔水管泥浆循环系统(RMR)由中国自主研制,在该领域实现了从无到有的突破;装有深度声呐并搭载高清摄像系统,可满足海洋领域全学科研究要求。2023年12月27日,“梦想”号顺利完成首次试航,试航时,在60s内匀速直线航行了600m。请解答以下问题:
(1)“梦想”号装有深度声呐并搭载高清摄像系统。利用声呐探测海洋深度,这是利用了声音可以传递 (选填“信息”或“能量”);
(2)试航时,在60s内航行的速度;
(3)钻头在11000m深的海底处受到海水的压强;(海水的密度取,g取)
(4)摄像机的镜头在水中的焦距比在空气中的焦距要长,同一个物体距摄像机的距离相同时,在水下所成的像比在空气中所成的像相比会发生什么变化,请利用所学物理知识解释这一变化的原因。
36.小明在笔记中记录了表中错题,请你帮他找出错误之处、分析错因并写出正确解答过程。
错题记录
错题改正
实践小组设计了如图所示的装置,在选择材料的抗压性能时,他们进行了如下测量,该容器中的最大储水量为5kg,储满水后,,如图所示。请帮他们计算液体对容器上部A点的压强为多少。(g取10N/kg)
解:A点处液体的深度为,液体对容器上部A点的压强:
错误之处:
错因分析:
正确解答:
37.制作豆腐过程中,要用重物把豆腐压实,如果重物对豆腐的压力为200N,受力面积为1m2。压实后,30kg豆腐的体积为0.02m3。(g取10N/kg)
(1)重物对豆腐的压力改变了豆腐的 求:
(2)重物的质量 ;
(3)重物对豆腐的压强 ;
(4)豆腐的密度 。
38.如图为某学校专用校车,车的总质量为5×103kg,车轮胎与地面的总接触面积为2×103cm2,这辆校车以20m/s的速度在一段平直公路上匀速行驶5min,所受阻力约为车重的0.2倍,试求:
(1)若以20m/s的速度匀速通过该路段,汽车的牵引力是多少?
(2)若某段路面最大承受压强为2.6×105Pa,则该校车还可最大装载多少t的货物?
39.如图所示是中国首艘超深水大洋钻探船——“梦想”号,其满载时排水量为,续航里程15000海里,可抵御16级台风海况,具备海域11000米的钻探能力,大洋科学钻探能力世界领先。该船具有全球最先进的钻探系统,具有油气钻探和大洋科学钻探两大作业模式,其中深水无隔水管泥浆循环系统(RMR)由中国自主研制,在该领域实现了从无到有的突破;装有深度声呐并搭载高清摄像系统,可满足海洋领域全学科研究要求。2023年12月27日,“梦想”号顺利完成首次试航,试航时,在100s内匀速直线航行了1200m。
请解答以下问题:
(1)该船具有全球最先进的钻探系统,在钻井取岩芯时,岩芯加速上升,此时,缆绳对岩芯的力(选填“大于”“小于”或“等于”) 岩芯对缆绳的力;
(2)试航时,在100s内航行的速度 ;
(3)钻头在11000m深的海底处受到海水的压强 。(海水密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
40.重庆大巴落水事件让无数人揪心又痛心,这起事故同时又警醒我们,当发生汽车落水时,究竟该怎么办?我们要做的就是抓紧时间离开汽车,具体可按照以下步骤进行:
(1)启动门窗升降系统,把车窗降下来,直接爬出车窗。如果车窗、车门已打不开,就需用铁锤等尖锐器械砸窗,这是因为尖锐器械 ,(选填“压力大”或“受力面积小”)产生的压强 ,容易打碎玻璃;
(2)如果车窗打不碎,就不要推车门,把力气耗光,可静静等待车子进水。当车内的水深度接近头部时,车门两侧受到的 几乎相等,这时车门容易被打开,此时深吸一口气,推开车门。另外,开车时应系好安全带,避免落水后冲击力过大,人因为具有 而撞向方向盘,由于物体间 ,人可能会被撞得头破血流甚至晕厥。
41.骑自行车具有健身锻炼、环保出行等多种意义。如图所示,某自行车的质量为,停放在水平地面上时,轮胎和地面总接触面积为(脚撑面积忽略不计)。(取)
(1)自行车轮胎上刻有花纹是为了 (选填“增大”或“减小”)摩擦力。
(2)自行车的重力是多少?
(3)自行车停放在水平地面上时,对水平地面的压强是多少?
(4)若轮胎能承受的最大压强为,该自行车的最大载重量是多少N?
42.022年1月18日,我国金沙江白鹤滩水电站全部建成,它是世界第二大水电站。三峡水电站和白鹤滩水电站部分信息如下表:
项目
三峡水电站
白鹤滩水电站
种类
重力坝
拱坝
发电站的规模
世界最大的水力发电站,装机容量2240万千瓦,库容量393亿立方米
世界第二大水力发电站,创下六个“世界第一”最顶尖的建造技术,装机容量1600万千瓦,库容量206亿立方米
电机组单机容量
70万千瓦
100万千瓦
坝高
185米
289米
年节约标准煤
26713万吨
19680万吨
减少二氧化碳排放量
70万吨
51.6万吨
(1)白鹤滩水电站水深200米处,大坝侧壁受到水的压强为 Pa。(已知:水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(2)对比表格中两坝外观形状,发现三峡水电站大坝采用的是 结构(填“横截面形状”)、白鹤滩水电站大坝采用的是拱形结构,来提高大坝的抗压能力。大坝使上游的水位升高,提高了水的 。
(3)水能属于 (选填“可再生”或“不可再生”)能源。水力发电相比火力发电具有的优势是 ,有利于我国实现碳中和的目标。
43.如图所示,一铁桶平放在面积为1m2的水平台面上,已知铁桶重为20N、底面积为100cm2,往铁桶里注入10kg水,水的深度为15cm。(取10N/kg,)
(1)往铁桶里匀速注水的过程中,在相同时间内,铁桶底面受到水的压强增加量逐渐 (选填“变大”或“变小”);
(2)求水对桶底的压力和压强 ;
(3)求台面受到桶的压力和压强 。
44.冰雪主题的娱乐项目越来越受人们喜爱。如图所示,滑雪板、溜冰鞋为两种冰雪项目的装备。观察二者,滑雪板的宽大与冰刀的狭窄对比明显,其中蕴含了很多物理知识。
冰受到的压强(个大气压)
1
500
1000
2000
冰熔化时的温度(℃)
0
-4
-8.7
-17.9
(1)滑雪时穿上宽大的滑雪板可以增大 ,减小对雪地的压强,防止滑雪时陷入松软的雪地中。
(2)溜冰鞋上的冰刀是为了( )
A.增大压力 B.增大压强 C.减小压力 D.减小压强
(3)溜冰时穿上带有狭窄冰刀的溜冰鞋可以在冰面上快速滑行,为了探究原因,小红查阅资料:① 冰熔化时的温度与冰受到的压强有关。② 冰熔化时的温度与冰受到的压强关系如表所示。③ 如果物体与冰面间有一层很薄的水膜,会起到润滑作用。依据上述信息,分析穿上带有狭窄冰刀的溜冰鞋可以在冰面上快速滑行的原因: 。
45.2024年4月30日,神舟十七号载人飞船返回舱成功着陆。返回舱与所携带降落伞的总质量为3×103kg,若它们进入大气层后在重力和阻力这两个力的作用下先后经历了加速﹣减速﹣匀速的竖直下落过程,假设返回舱与所携带降落伞的总质量保持不变。(g=10N/kg)
(1)求返回舱与降落伞的总重力;
(2)将返回舱与降落伞看作整体,以点N代替,在图2方框中画出返回舱与降落伞在上述下落过程中受到的力;
(3)求返回舱与降落伞匀速下落时受到的阻力大小;
(4)返回舱与降落伞着陆后,它们静止时与水平地面的总接触面积为1m2,求它们对水平地面的压强。
46.如图所示的电热水壶因能自动上水而深受人们的喜爱。它的容积为,壶身质量为1.2kg,壶底与水平茶台的接触面积为250cm2,装满水后水深16cm。(,g取10N/kg)。请完成以下问题:
(1)微型水泵启动后,桶中的水在 的作用下被“抽”到壶中;观察发现壶嘴和壶身中的水面总保持相平,请你再写出一个与其原理相同的装置 。
(2)装满水后水的质量;
(3)装满水后水对电热水壶底部的压强;
(4)装满水后茶台受到的压强。
47.深水炸弹是一种入水后下潜到一定深度会自动爆炸的武器,主要用于攻击潜艇。小明模拟深水炸弹制作了一个下潜到水中一定深度会发光的玩具球。该玩具球的电路如图所示,电源电压保持不变,压敏电阻R安装在玩具的外表面上,在液体中其阻值与其表面液体压强的变化如下表所示,当电路中的电流增大到某一值时,小灯就会发光。
液体压强(帕)
0
1
2
3
4
5
6
压敏电阻的阻值(欧)
100
60
43
30
24
20
18
①分析比较表中压敏电阻的阻值与其表面液体压强的变化情况,可得出的初步结论是: 。
②结合所学知识及上述信息,分析发光球下潜到水中一定深度会发光的原因 。
③若要增大该玩具球发光时需要的下潜深度,可以 电源电压(选填“增大”或“减小”)。
48.如图所示,这是我国自主研发的四轮长航程极地漫游机强人,其车体采用越野年底盘悬挂技术进行设计,4个车轮均换成三角履带,以提高其在极地冰雪地面上的行驶能力。机器人质量为500kg,履带与地面的总接触面积为。(g取,)
(1)机器人在水平冰面上行驶时,若所受的力都消失,机器人将 。
(2)若机器人通过积水冰面时,履带底与水面的距离为5cm,履带底受到水的压强是多少?
(3)若南极某处水平冰面能承受的最大压强为,请通过计算判断机器人装载着1.2t的装备能否安全通过该处。
49.为了尽可能避免病毒的交叉感染,多地警方利用如图所示的测温巡逻机器人辅助日常巡逻,该机器人的质量为150kg。空载时它对水平地面的压强为1.5×105Pa;该机器人最多可负载40kg的重物,g取10N/kg。求:
(1)机器人空载时所受的重力;
(2)图中机器人空载时车轮与地面的接触面积;
(3)机器人满载时对地面的压强(设接触面积未变)。
50.“厉害了,我的国”。从百米浅海到万米深海,中国自主研制的潜水器有了质的飞跃。潜水器下潜的对应深度,如图所示。尤其是我国于2020年自主研制的“奋斗号”深海器成功下潜到深度,这标志着我国已进入了深海潜水先进国家行列。(不考虑海水密度变化,密度取,g取)求:
(1)这四种潜水器都下潜到自己的最大深度,受到海水压强最大的是 ;
(2)“奋斗号”下潜到海面下时,受到海水的压强是多少Pa ;
(3)设想你在深的“奋斗号”潜水器中把一只手伸到外面的海水里,若手背的面积为,则海水对手背的压力为多少N 。
51.新疆的冬日,道路常常被积雪覆盖,为了确保行车安全,许多车主会给汽车换上雪地胎,请利用所学知识回答以下问题。
(1)雪地胎表面花纹更深更复杂,这是因为在压力一定时,接触面越 ,摩擦力越大,从而提高行车的安全性;
(2)当汽车在雪地上匀速直线行驶时,汽车所受牵引力和阻力是一对 ,汽车轮胎对雪地施加一个向后的力,同时,雪地会对轮胎施加一个向前的力,这表明力的作用是 的。
(3)已知一辆小型汽车质量为1t,轮胎和地面接触的总面积约为1000cm2,更换雪地胎后,汽车总质量增加20kg,与地面的接触面积增大20%,则更换雪地胎后汽车静止时对地面的压强是多少?
52.随着科技的发展,我国生产出一种智能送药机器人,在医院感染科由一台智能机器人配送物资可以顶替四个人的工作,可以减少感染,发挥了极大的作用。如图所示,某智能送药机器人空载时质量为,轮子与水平地面的总接触面积为,机器人在水平地面上匀速直线行驶时所受阻力是总重力的0.05倍,g取。
(1)机器人所受重力的施力物体是 ,重力的方向总是 。
(2)机器人空载在水平地面匀速直线行驶时,所受牵引力是多少?
(3)机器人空载静止时,对水平地面的压强是多少?
53.发生在山区的大地震、往往会形成很多的堰塞湖,这些堰塞湖随时有溃堤的可能,严重的威胁着下游群众的生命安全。若某堰塞湖湖堤底部的水深已达到。求:(,g取)
(1)如图所示是使用无人机拍摄的堰塞湖,堰塞湖通过摄像机镜头,在感光元件上成倒立、 (选填“放大”或“缩小”)的实像;若无人机拍摄的过程中向地面靠近,镜头焦距不变,为了使照片清晰,应将摄像机的镜头适当 (选填“前伸”或“后缩”);
(2)湖堤底部受到的水的压强 ;
(3)湖堤底部面积上所受的水的压力 ;
(4)假设该湖堤底部和湖堤各部分能承受的水的最大压强都是,那么,最多还能允许水面上升多少米 ?
54.如图所示,密度为,底面积为的圆柱体甲和薄壁柱形容器乙放置于水平地面上,容器乙高9cm,底面积为,内部盛有6cm深的水,此时容器底部受到水的压强为 Pa。现将甲沿水平方向切去高度,并将切去部分竖直放入容器乙内,则切去部分的重力为 N,容器对桌面的压强变化量为 Pa(g取10N/kg)。
55.【项目提出】在“校园生态角智能养护”项目式学习中,为实现绿植的自动灌溉,学习小组的任务是设计并制作一款自动资水器。下面是学习小组研究和制作过程,请结合物理知识,完成以下问题:
【项目分析】
要制作“自动浇水器”,需要完成下列任务:
(1)明确自动灌溉原理;
(2)设计并完成制作。
【项目实施】
(3)通过基础软自动浇水装置.探寻自动出水的条件:
①如图甲所示,将一个装满水的塑料瓶倒放在盆景盘中,使瓶口刚刚被水浸没。由于盆景吸收和蒸发现象使盆中水位下降至使瓶口刚露出水面时,空气进入瓶中,瓶中就会有水流出,使盘中的水位升高,瓶口又被浸没,瓶中的水不再流出,此时瓶内气体压强 大气压强。(选填“大于”、“等于”或“小于”)②小组有同学提出上述装置虽可以实现水自动流出,但无法控制出水量和水流速。小组成员联想到可以借鉴输液瓶中液体匀速流出原理。如图乙所示,B管是两端开口的软管,一端穿过瓶口密封胶塞插入瓶内(管口在液面以下),另一端裸露在空气中,吊瓶中的药液是否会从B管流出? (选填“是”或“否”)
(4)通过升级软自动浇水装置,控制自动出水的速度;
为满足多肉植物(需水量少)和绿萝(需水量大)的差异化需求,通过调节可实现不同速率的灌溉。小组同学开展了对水流速度影响因素的探究,结合所学过的压强知识和药液匀速流出的设计原理进而猜想水流速度受以下两个因素影响:
影响因素一:储水箱的高度h;影响因素二:出水管的内径;
次数
储水箱高度
出水管内径
灌溉液体
水流速度()
1
15
2
水
0.5
2
30
2
水
1.0
3
15
4
水
2.0
①对比实验1、2可知:管径相同时,高度越高,水的流速越快;分析原因是因为:储水箱高度越高,出水管口处的 压强越大;
②对比实验1、3可知:高度相同时,出水管内径越大,水流速度越 。
(5)综合上述分析,小组设计了如图丙所示的装置。将装有水的容器口朝下固定在高处。容器口固定出水管,在出水口处安装阀门控制水流速。细心的同学发现玻璃瓶装的吊瓶除出水管外,还有一根进气管,目的是使瓶内液体全部流出米,为实现相同目的。同学们认为通过选择合适的装水容器也可以解决这个问题。下列哪个容器能解决这个问题: (填对应符号)
A.硬质玻璃瓶
B.硬质塑料瓶
C.软质塑料袋
【项目评估与优化】
(6)图丙所示的装置仍需要人工调整阀门大小,想实现真正意义上的“自动”,需想办法实时知道土壤湿度,并能将湿度情况反馈出来控制阀门的大小。同学将所想跟老师进行了反馈,老师建议同学们利用传感器和AI技术对“自动浇水器”进行优化。请补全对AI指令的逻辑图 。
56.图是科学家利用气压计测量地表附近不同海拔的大气压数值。请你依据图表提供的信息回答下列问题:
(1)分析图表可知大气压随海拔的变化规律是 ;
(2)由于不同海拔的大气压是不同的,可以将气压计改装为一个测量 的高度计,在云蒙山顶上大气压约是85kPa,云蒙山的海拔大约是 km;
(3)如果在云蒙山山顶烧水,水沸腾时的温度 100℃(选填“高于”、“等于”或“低于”)。
57.非洲草原犬鼠是一种哺乳动物,有很强的环境适应能力。如图所示是其洞穴的横截面示意图,洞穴有两个出口,一个是平的,而另一个则是隆起的土堆。这种离地面很深、洞口形状各异、看似简单的洞穴却有很强的空气流动能力,成为一个天然的“空调器”。请结合所学知识,回答下列问题。
(1)如图所示,洞穴中空气流动的方向是 (选填“从A洞口流入”或“从B洞口流入”)。
(2)当洞穴周围处于 状态时,此“空调器”会失去效果。
(3)下列行为或做法与犬鼠洞穴“空调器”运用的科学原理不相同的是___________ (填字母序号)。
A.并列行驶的军舰“不能靠得太近”
B.列车进站时,旅客必须站在安全线外
C.盒装牛奶喝完后,再用力吸一下,纸盒变扁了
58.阅读材料,并回答问题;
液压千斤顶
如图甲所示的液压千斤顶是一种常用的起重工具,在密闭容器内,施加于静止液体上的压强将以同等大小传递到液体的各个部分;其工作原理简图如图乙所示,两个活塞面积不同,右边活塞B上的推力要远大于左边活塞A上的推力,才能使液体保持平衡状态。液压千斤顶就是通过这个原理实现顶升重物的,其内部结构如图丙所示,它由储油室、手动油泵、油缸、活塞等主要部分组成,手动油泵中的进油阀和出油阀为单向阀,工作时,往复扳动摇把,使油泵不断将储油室的油输送到油缸,由于油缸内油压不断增高,迫使活塞2及上面的重物一起向上运动;打开回油阀,油缸内的高压油便流回储油室,于是重物与栓塞也就一起下落。
(1)如图乙所示,若活塞A的横截面积为10cm2,活塞B的横截面积为200cm2,若在活塞A处施加的推力大小为100N,则在活塞B处需施加的推力为 N,才能使液体保持静止;此时液体内部的压强为 Pa(忽略活塞与缸体间的摩擦)。
(2)如图丙所示,手动油泵的摇把相当于 (选填“省力”“费力”或“等臂”)杠杆,已知支点O到摇把末端A点的距离为OA=50cm,支点O到摇把与活塞1连杆连接处的距离为4cm,在摇把末端施加大小为200N的压力,方向始终垂直于OA,估算压摇把的过程中活塞1对液体的压力最大可达 N;活塞2与活塞1的横截面积之比为40∶1,则此时千斤顶顶起的物体的重力为 N。(活塞与缸体间摩擦、活塞及栓塞的重力均不计)
(3)若要提升千斤顶的最大举重重量,请你提出合理的改进建议: 。
59.2024年10月,琼海市的暴雨天气导至大量车辆涉水的事故发生,如何在第一时间逃生自救需要大家引起重视。若车辆困于水中,请回答以下问题。(;g取10N/ kg)
(1)若暴雨还在继续,随着水位升高,车门受到水的压强将 ;(选填“变大”、“不变”或“变小”)
(2)若车门水面以下的部分中线在水中的深度为1m时,求车门受到水的平均压强大约是多少?
(3)若第(2)问中车门在水下部分的面积为0.8m2,求此时车门所受水的平均压力大约是多少?
60.亲爱的同学,请尝试回答下列问题。
(1)如图1甲所示,弹簧测力计的示数为 N。如图1乙所示,这是日常生活、生产中的气压计,其读数为 MPa。
(2)如图2所示为一对平衡力与一对相互作用力的维恩图。它们的相同点已标明在两椭圆相重叠的区域。请你将它们的独有特性(相应椭圆中重叠区域以外的部分)补充完整:
①作用在 物体上;②作用在 物体上。
(3)如图3所示,测得桶重为G,则该桶中水重为 G。
(4)李丽用一支铅笔探究“压力作用效果与受力面积的关系”,她设计了如图4Ⅰ、Ⅱ所示的两种方案,你认为方案 (选填“Ⅰ”或“Ⅱ”)更合理一些,另一种方案不合理的原因是 。
学科网(北京)股份有限公司
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