内容正文:
2026年春期八年级物理下册苏科版第九章《压强与浮力》培优章末训练
一、选择题
1.2011年7月21日到8月1日之间中国首台自行设计、自主集成研制的深海潜水器“蛟龙号”连续5次进行下潜实验,创下了最大深度5188米的纪录。如图所示,当“蛟龙号”浸没在海水后继续下潜的过程中,下列说法正确的是( )
A.压强减小,浮力减小 B.压强增大,浮力增大
C.压强减小,浮力增大 D.压强增大,浮力不变
2.下列各图不属于连通器的是( )
A.茶壶 B.水位计
C. D.洗手间下水管
3.地球是人类赖以生存的“家园”,大气层是这个“家园”的保护伞,没有了它,人类将无法生存.请你设想一下,假如地球周围没有大气层,以下现象将不再发生的是( )
A.用天平称物体质量 B.水往低处流
C.将衣服上的灰尘拍下 D.用吸管喝饮料
4.下列现象,不可能发生的是( )
A.水的沸点低于或者高于100℃
B.﹣10℃的冰块放在0℃的水中,冰块会熔化
C.在敞开的锅中烧水,使水沸腾,再用猛火继续加热,则水的温度也不会升高
D.物体吸热,温度保持不变
5.如果把笼罩着地球的大气层比作浩瀚的海洋,我们人类就生活在这“大气海洋”的底部,承受着大气对我们的压强大气压.下列有关叙述中错误的是( )
A.托里拆利首先测出了大气压的值
B.1标准大气压的数值为1.01×105帕
C.大气压的大小与大气的密度有关,离地面越高的地方,大气压也越大
D.同一地点,晴天和阴雨天的大气压是不同的
6.潜入海底观光是人们现代旅游休闲方式之一。某潜水爱好者从水下2m深继续下潜的过程中,他受到的浮力和海水对他的压强变化的情况分别是(不考虑海水的密度变化)( )
A.浮力逐渐变大,压强不变 B.浮力逐渐变大,压强逐渐变大
C.浮力不变,压强逐渐变大 D.浮力逐渐变小,压强逐渐变大
7.如图所示,把一根两端开口的细玻璃管,通过橡皮塞插入装有红色水的玻璃瓶中,从管口向瓶内吹入少量气体后,瓶内的水沿玻璃管上升的高度为h.不考虑温度的影响,把这个自制气压计从山下移到山上后( )
A.h增大,瓶内气压大于外界气压 B.h减小,瓶内气压大于外界气压
C.h增大,瓶内气压小于外界气压 D.h减小,瓶内气压小于外界气压
二、多选题
8.如图,一玻璃瓶,瓶口扎上橡皮膜密封,竖直浸入水中,第1次瓶口朝上,第2次瓶口朝下,两次瓶子在水里的位置相同。从第1次到第2次的过程中,下列物理量变大的是( )
A.玻璃瓶内空气的质量 B.玻璃瓶内空气的密度
C.橡皮膜受到水的压强 D.玻璃瓶受到水的浮力
9.同一密封袋装食品,分别位于不同海拔处,表现出不同的外形,如图甲和乙所示,当该食品袋位于不同海拔处时,该食品袋内哪些物理量可能发生了变化( )
A.质量 B.体积 C.气压 D.密度
10.水平桌面上有A、B两个均装有水的完全相同的容器,将形状相同、体积相等的甲、乙两个物体分别放入A、B两容器中,静止时的位置如图所示,两个容器的水面相平.则下列判断正确的是( )
A.物体受到的重力 G甲=G乙
B.水对容器底的压强 pA=pB
C.物体受到的浮力 F浮甲>F浮乙
D.物体下表面受到水的压力 F甲>F乙
三、填空题
11.著名的 实验证明大气压的存在且很大,意大利科学家托里拆利首次用 mm汞柱测得了大气压的值。
12.预防接种是预防和控制传染病最有效的手段,图是市民接种新冠疫苗的情景。注射疫苗用的注射器吸取药液时 (“是”或“不是”)利用大气压把药液吸取上来的;注射器的针头做的很尖,是为了增大使用时的 (“压强”或“压力”)。
13.北京冬奥会带动了冰雪运动热。如图所示,一名滑雪爱好者穿着滑雪板在水平雪地上进行滑行,当他抬起右脚只有一块雪板接触雪地时,他对地面的压强会 (选填“增大”、“减小”或“不变”),滑雪爱好者用滑雪杖向后撑雪地就会向前滑行,这是利用力的作用是 的,滑雪爱好者停止用滑雪杖撑雪地,仍会向前滑行一段距离,这是由于他具有 。
14.2020年4月22日,在中国海军成立71周年纪念日前夕,075型两栖攻击舰的2号舰在上海某造船厂正式下水。如图所示,这艘两栖攻击舰长约235米,宽约36米,排水量约为3.5×104吨,是中国海军舰艇中尺寸仅次于航母的军舰。下列说法正确的是 ;
A.此军舰满载时受到的浮力约为3.5×104N
B.军舰受到的浮力和军舰对水的压力是一对平衡力
C.此军舰从长江驶入东海后,船体会下沉一些
D.直升机从军舰上飞走后,军舰所受浮力减小
理由是
15.如图所示,将一个由某种材料制成的空心球放入甲液体中,小球漂浮在液面上;若把它放入乙液体中,小球沉入杯底把它放入乙液体中,小球沉入杯底,则甲液体的密度 乙液体的密度,在甲液体中受的浮力 它在乙液体中受的浮力.(填“大于”、“小于”或“等于”).
16.在测力计下悬挂一个物块,测力计的示数为10N。现将其一半浸入水中(如图),此时测力计的示数为6N,此时该物块底面受水的压力为 N,若将此物块从测力计上拿下后再直接放入水中,则木块最终受的浮力为 N。(,)
四、作图题
17.一个物体重为20N,把它放在斜面上(如图所示),压力为10N,请用力的示意图画出物体受到的重力和斜面受到的压力。
18.如图,一小木块从粗糙斜面上滑下,请你画出木块在滑动时受到的摩擦力和木块对斜面的压力的示意图.
五、实验探究题
19.在探究压力的作用效果与什么因素有关的实验中,小明利用小桌、钩码、泡沫塑料等器材设计了如图所示的甲、乙、丙三个实验.
(1)在实验中,小明同学是通过观察泡沫塑料的 来比较压力作用效果的.
(2)图中甲、丙两个实验控制了 因素不变,来研究压力的作用效果与受力面积是否有关的;甲、乙两个实验是控制了受力面积不变,来研究压力的作用效果与压力是否有关的.
(3)在甲实验中,小明往小桌上连续加了6个钩码,每多加一个钩码,压力的作用效果就更明显,此实验说明:
20.小明同学利用如图所示的装置探究液体内部压强的特点,得到的实验数据如下表:
序号
液体
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
①
水
5
朝上
4.9
②
水
5
朝下
4.9
③
水
5
朝侧面
4.9
④
水
10
朝侧面
9.7
⑤
水
15
朝侧面
14.6
⑥
酒精
15
朝侧面
11.8
⑦
盐水
15
朝侧面
15.9
(1)分析序号为①②③的三组数据,可得到的结论是: ;
(2)分析序号为 的三组数据可得到的结论是:液体的压强随深度的增加而增大;
(3)分析序号为 的三组数据可得到的结论是:不同液体的压强还跟液体的密度有关.
21.小明在研究物体的浮沉时,发现铁块放入水中下沉,塑料块浸没在水中后上浮,为进一步探究物体的浮沉条件,他找来了下列器材:弹簧测力计、一杯水、细线、铁块A、塑料块B和塑料块C(B与A体积相同,C与A质量相同).
(1)他按图甲和乙进行了实验,测出铁块受到的浮力大小为 ,并与重力比较,由此得出了物体下沉的条件.
(2)实验时,他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度,某一时刻测力计的示数会突然变小,示数变小的原因是: .
(3)为探究物体上浮的条件,他选择了合适的塑料块,利用现有器材在题中(1)实验的基础上,增加一个实验步骤就完成了探究.
①选择的塑料块是 (B/C).
②增加的步骤:用弹簧测力计测出上面①中塑料块的重力G.
③当满足 (用测得的物理量表示)条件时,物体上浮.
22.八年级6班的同学进行“浮力的大小与哪些因素有关”的探究实验.
(1)小刚把物体慢慢浸入液体中时,发现弹簧测力计的示数变小了,如图所示,说明该物体在液体中受到了 .
(2)实验中,小刚把物体分别浸入到盛有水和酒精的溢水杯中,通过与同学合作实验,得到了表一中所示的实验数据.
表一
实验
序号
液体的密度
ρ/kg•m﹣3
物体排开液体的体积V/cm3
物体的
重力G/N
测力计的
示数F/N
浮力
F浮/N
1
0.8×103
40
2
1.7
0.3
2
50
2
1.6
0.4
3
60
2
1.5
0.5
4
1×103
40
2
1.6
0.4
5
50
2
1.5
0.5
6
60
2
1.4
0.6
分析实验序号为的三组实验数据,可以得出的实验结论是:在同一种液体中,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大;分析实验序号1、4(或2、5或3、6)可以得出的实验结论是 .
(3)小明还想探究浮力大小与物体形状是否有关,请你简述实验方法. .
(4)小刚和小强进行交流时发现:在不同液体中,即使排开液体的体积不同,物体也能受到一样大的浮力.他们根据测量数据,又计算出物体排开液体的重力,与物体受到的浮力大小进行比较,如表二所示.
表二
实验序号
1
2
3
4
5
6
物体排开液体的重力G排/N
0.32
0.4
0.48
0.4
0.5
0.6
浮力F浮/N
0.3
0.4
0.5
0.4
0.5
0.6
对比分析表二中数据,他们发现:物体所受的浮力大小跟 相等.
六、计算题
23.薄壁圆柱形容器甲、乙置于水平桌面上,如图所示,底面积S甲为S乙的2倍。甲中盛有水,水的质量为5千克;乙中盛有另一种液体,液体密度ρ液为0.5×103千克/米3。
(1)求水对甲容器底部的压力F水。
(2)分别从甲、乙两容器中抽出相同深度的液体,下表为抽出液体前后两容器底部受到液体的压强。
容器底部受到液体抽出的压强
抽出液体前
抽出液体后
p甲水(帕)
1960
980
p乙液(帕)
1078
(a)求抽出液体后甲容器中水的深度h水;
(b)问抽出液体前乙容器中液体的质量m液。
24.如图甲所示,古代有一种计时器称为“漏刻”,其计时原理是通过受水壶中水量的均匀变化来度量时间.图乙所示为小文同学制作的简易模型,该模型的受水壶由薄壁圆柱形玻璃容器、长方体浮块(不吸水)和标有刻度的标尺构成,标尺底部与浮块相连,标尺使用轻质材料(不计重力).当工作状态下,向容器内均匀注水,可使标尺和浮块随水面匀速竖直上升,从而计时.已知该薄壁圆柱形玻璃容器高为58 cm,底面积为500 cm2;浮块质量为2.4kg,高为10 cm,底面积为300 cm2.初始状态下,需要向容器内匀速注水使浮块漂浮进入工作状态.工作状态下,从浮块刚漂浮到浮块上升至上表面刚好与容器上沿相平时为一个计时周期(为一天 24 h).不计容器底和容器壁的厚度,容器置于水平面上, g取10 N/ kg.
(1)求注水前浮块对容器底的压强.
(2)工作状态下,求向容器匀速注水的速度为多少
答案解析部分
1.【答案】D
【解析】【分析】物体在液体中受到的压强与液体的密度和深度有关,压强变化用P=ρgh分析;
物体在液体中受到的浮力与液体的密度和排开液体的体积有关,浮力变化用F浮=ρ液gV排分析.
【解答】
由题意知,潜水器下潜过程中,海水密度不变.
下潜过程中,所处深度不断增大,由P=ρgh知,受到海水的压强是增大的;
下潜过程中,排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排知,受到海水的浮力不变.
故选D.
2.【答案】C
【解析】【解答】A、茶壶的壶身与壶嘴都与大气连通,并且壶身和壶嘴底部相连通,是连通器;不符合题意;
B、锅炉水位计,水位计上端和锅炉炉身的上端都是开口的,底部是连通的,是连通器.不符合题意.
C、图中是用来探究扩散现象的装置,不属于利用连通器原理,符合题意;
D、U型下水管的两侧水面与空气相通,中间底部相连通,是连通器,不符合题意.
故选C.
【分析】连通器的结构特征是上端开口、底部连通,判断是不是连通器要根据这两个特征.
3.【答案】D
【解析】【解答】A.用天平称物体质量不需要大气层,A不符合题意
B.水往低处流不需要大气层,B不符合题意;
C.将衣服上的灰尘拍下不需要大气层,C不符合题意;
D.用吸管喝饮料需要大气压强,D符合题意.
故答案为:D
【分析】生活中很多地方应用到了大气压,墙壁上的吸盘,钢笔吸墨水,用吸管喝饮料。
4.【答案】B
【解析】【解答】A、液体的沸点随气压的升高而增大,当气压高于标准大气压时,水的沸点高于100℃,当气压低于标准大气压时,水的沸点低于100℃,A不符合题意;
B、-10℃的冰块放在0℃的水中时,冰块会从水中吸热温度升高,但不会高于0℃,所以不会熔化,B符合题意;
C、水沸腾后,再继续加热,水的温度保持不变故C不符合题意;
D、晶体物质在熔化过程中,吸收热量,但温度保持不变,D不符合题意.
故答案为:B.
【分析】(1)水的沸点与气压有关,气压越高,沸点越高,且标准大气压下水的沸点为100℃;
(2)晶体熔化的条件:温度达到熔点,继续吸热;
(3)液体沸腾过程中,不断吸热,但温度保持不变;
(4)物体吸热温度不一定升高,如晶体熔化、液体的沸腾过程.
5.【答案】C
【解析】【解答】A、托里拆利首先测出了大气压的值,A不符合题意;
B、1标准大气压的数信为101×105帕斯卡,B不符合题意;
C、大气压的大小与大气的密度有关,离地面越高的地方,大气压越小,C符合题意;
D、同一地点,晴天和阴雨天的大气压是不同的,D不符合题意.
故答案为:C.
【分析】(1)托里拆利第一次测出了大气压值,一标准大气压=1.0×105Pa.
(2)大气压的大小和高度有关,高度越高,空气越稀薄,大气压越小.
6.【答案】C
【解析】【解答】解:他在水面下不断下潜的过程中,海水的密度ρ海水不变,
由于排开海水的体积不变,根据F浮=ρ海水V排g可知,他受到的浮力不变,ABD不符合题意;
由于所处的深度逐渐变大,根据p=ρ海水gh可知,他受到的海水的压强逐渐变大,C符合题意;
故答案为:C。
【分析】利用阿基米德原理F浮=ρ海水V排g及p=ρ海水gh可知浮力、压强变化情况.
7.【答案】A
【解析】【解答】由题意知瓶内气体压强等于玻璃管内水柱产生压强与大气压强之和,当把这个自制气压计从山下移到山上后,外界大气压强减小,故玻璃柱内水的压强增大才能与瓶内压强平衡,故h增大,瓶内压强始终大于外界气压,A符合题意.
故答案为:A.
【分析】【学找切入点】 大气压强随高度的增加而减小,把这个自制气压计从山下移到山上,周围空气的气压减小,瓶内气压不变,所以h增大.瓶内气压等于外界气压加上h高水柱产生的压强,故瓶内气压大于外界气压.
8.【答案】B,C
【解析】【解答】ABC、从第1次到第2次的过程中,根据可知,在同种液体中,液体压强随深度增加而变大,所以橡皮膜朝下时,橡皮膜凹的更明显,由可知,玻璃瓶内空气的质量不变,体积变小,密度变大,A不符合题意,BC符合题意;
D、从第1次到第2次的过程中,橡皮膜凹得明显,玻璃瓶排开水的体积变小,根据可知,玻璃瓶受到水的浮力变小,D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】玻璃瓶内空气的质量不变,根据液体的压强随深度的增加而增大判断出橡皮膜受到压强的变化,进而判断出橡皮膜的凹陷程度和玻璃瓶内空气体积的变化,由密度公式判断出玻璃瓶内空气密度的变化,由p=ρgh判断出橡皮膜受到水压强的变化,由F浮=ρ水gV排判断玻璃瓶受到水浮力的变化。
9.【答案】B,C,D
【解析】【解答】解:A、同一密封的袋装食品,不管它处于什么地方,其质量与物体的位置、状态、形状、温度无关,因此袋内的气体质量不变,A不符合题意;
B、由图可见,包装袋的体积变化,B符合题意;
C、气压随高度的增加而减小,位于不同海拔处,气压不同,C符合题意;
D、乙图食品袋的体积在变大,在质量不变时,体积变大,密度会变小,D符合题意.
故选BCD.
【分析】(1)物体所含物质的多少叫质量,质量是物体本身的一种属性,与物体所含物质多少有关,与物体的形状、状态、温度、位置无关;
(2)大气压强随海拔高度的增加而减小,一定质量的气体,压强与体积成反比;
(3)一定质量的气体,密度与体积成反比;气体质量一定,密度变化引起体积变化.
10.【答案】B,C,D
【解析】【解答】A、因物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,G甲=F浮甲,G乙=F浮乙,则G甲>G乙,故A不合题意;
B、因两个容器的水面相平,所以,由p=ρgh可知,水对容器底的压强 pA=pB,故B符合题意;
C、由图可知,物体甲悬浮、物体乙漂浮,且V排甲>V排乙,由F浮=ρgV排可知,F浮甲>F浮乙,故C符合题意;
D、因甲下表面的深度大于乙下表面的深度,所以,由p=ρgh可知,甲下表面受到水的压强大,因甲乙的形状相同、体积相等,下表面积相等,所以,由的变形式F=pS可知,物体下表面受到水的压力 F甲>F乙,故D符合题意.
故答案为:BCD.
【分析】A、物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等;
B、因两个容器的水面相平,所以,根据p=ρgh判断水对容器底的压强;
C、物体悬浮时排开的液体的体积大于漂浮时排开液体的体积,物体受到的浮力等于物体排开的液体重;
D、由p=ρgh可知判断两物体下表面受到的压强的大小关系,由的变形式F=pS分析判断物体下表面受到水的压力间的关系.
11.【答案】马德堡半球;760
【解析】【解答】(1)实验用16匹马勉强将两个半球拉开,证明了大气压的存在且很大。
(2)1个标准大气压的值等于760毫米高的水银柱所产生的压强。
【分析】(1)著名的马德堡半球实验,证明了大气压强的存在;
(2)意大利著名的科学家托里拆利利用实验测定了一个标准大气压能够支持760mm高的水银柱,即一标准大气压相当于760mm水银柱所产生的压强。
12.【答案】是;压强
【解析】【解答】注射器吸取药液时,针筒内的气压小于外界大气压,药液在大气压的作用下被压入针筒。
注射器的针头做的很尖,这是在压力一定时减小受力面积来增大压强。
【分析】生活中很多地方应用到了大气压,墙壁上的吸盘,钢笔吸墨水,用吸管喝饮料;通过压强公式p=F/S可以看出,减小压强可以通过减小压力和增加受力面积实现。
13.【答案】增大;相互;惯性
【解析】【解答】当他抬起右脚只有一块雪板接触雪地时,与雪地的接触面积减小,由可知,在压力一定下,减小接触面积,压强增大。
滑雪爱好者用滑雪杖向后撑雪地时,由于力的作用是相互的,雪地对滑雪者有一个向前的力,使滑雪者向前运动。
滑雪爱好者停止用滑雪杖撑雪地,滑雪者由于惯性会保持原有速度做匀速直线运动一段距离。
【分析】压力一定时,物体的受力面积越小,压强变大;物体间力的作用是相互的;惯性使运动的物体急需要运动。
14.【答案】D;因为军舰始终漂浮在水面上,浮力和重力相等,当升机从军舰上飞走后,军舰的总重力减小,相应的浮力也减小
【解析】【解答】A.军舰漂浮在海面上,重力等于浮力为
A不符合题意;
B.平衡力是一个物体受到大小相等、方向相反、作用在同一直线上的两个力的影响,军舰受到的浮力,受力物体是军舰,军舰对水的压力,受力物体是水,所以不符合平衡力的概念,B不符合题意;
C.东海的海水密度要大于长江的江水密度,根据 ,推导出 ,因为军舰已知漂浮在水面,浮力相等,当液体的密度变大时,排开液体的体积减小,船体会上浮一些,C不符合题意;
D.因为军舰始终漂浮在水面上,浮力和重力相等,当升机从军舰上飞走后,军舰的总重力减小,相应的浮力也减小,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物体排开液体的重力计算受到的浮力;物体受到的浮力和物体对液体的压力是相互作用的力;浮力一定时,液体的密度越大,排开的体积越小,漂浮的物体重力减小,受到的浮力减小。
15.【答案】大于;大于
【解析】【解答】解:设该小球的平均密度为ρ,其在甲液体中漂浮,即ρ<ρ甲,
在乙液体中下沉,即即ρ>ρ乙,
所以甲液体的密度大于乙液体的密度;
因为小球在甲液体里漂浮,
故受到的浮力:F浮=G球,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
一万小球在乙液体里下沉,
所以受到的浮力:F浮′<G球,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②得:F浮>F浮′,
即:球在甲液体中受的浮力大于它在乙液体中受的浮力.
故答案为:大于;大于.
【分析】根据生活经验和物体的浮沉条件:木块(ρ<ρ水)总会漂浮在水面上(无论实心、空心);
铁块(ρ>ρ水),在水中实心的将下沉,空心的可能悬浮,也可能上浮至漂浮.据此判断该材料的密度与甲、乙液体的密度的关系;
同一个小球放在甲液体里漂浮,受到的浮力等于小球重;放在乙液体里下沉,受到的浮力小于小球重;据此比较受浮力大小关系.
16.【答案】4;8
【解析】【解答】物体重力10N,将一半浸入水中,测力计拉力为6N,物体底面受水的压力,即物体在水中受到的浮力为:F压=F浮=G-F=10N-6N=4N;
物块放入水中,全部浸没,排开的体积是原来的2倍,浮力为原来的2倍,则F浮2=2F浮=2×4N=8 N
由于浮力小于重力,物体应处于沉底状态,则浮力为8N。
【分析】根据物体受到的重力和拉力差,计算浮力;物体排开的体积是原来的2倍,浮力为原来的2倍。
17.【答案】
【解析】【解答】物体的重力G的方向竖直向下,作用点在物体的重心,对斜面的压力F,作用点在接触面上,方向是垂直斜面向里,示意图为:
【分析】重力方向竖直向下;压力的方向和支撑面垂直向里。
18.【答案】解:如图所示:
【解析】【解答】解:木块对斜面的压力F的作用点在接触面上(选择接触面的中点),从压力作用点沿垂直于斜面向下的方向画一条带箭头的线段,用符号F表示,即为压力的示意图;
木块从粗糙斜面上滑下,摩擦力的方向沿斜面向上;过重心沿斜面向上的方向画一条带箭头的线段,标出符号f,即为摩擦力的示意图.如图所示:
【分析】木块对斜面的压力F的作用点在接触面上,方向是垂直斜面指向斜面;摩擦力的作用点在物体的重心,由于小木块从斜面下滑,因此摩擦力方向是沿斜面向上的;根据力的示意图的画法作图.
19.【答案】(1)凹陷程度
(2)压力
(3)在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显
【解析】【解答】(1)压力的作用效果通过泡沫塑料的凹陷程度来反映,所以,在实验中,小明同学应通过观察泡沫塑料的凹陷程度来比较压力作用效果;
(2)由图知道,甲、丙两个实验控制了压力大小不变,通过改变受力面积来研究压力的作用效果与受力面积是否有关的;
(3)在甲实验中,在受力面积始终不变时,小明往小桌上连续加了6个钩码,每多加一个钩码,压力的作用效果就更明显,说明:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显.
【分析】(1)探究影响压力作用效果的因素时,用到了转化法,物体形变量越大,压力作用效果越明显,压强越大;
(2)压强与受力面积和压力大小有关系,压力相同时,受力面积越小,力的作用效果越明显,压强越大。
(3)压强与受力面积和压力大小有关系,受力面积相同时,压力越大,力的作用效果越明显,压强越大。
20.【答案】(1)相同液体的同一深度,向各个方向的压强相等
(2)③④⑤
(3)⑤⑥⑦
【解析】【解答】解:(1)由①②③的三组数据,液体的密度相同,深度相同,橡皮膜方向不同,压强计左右液面高度差相同,则压强相同,可得相同液体的同一深度,向各个方向的压强相等;(2)③④⑤三组数据的液体密度相同、橡皮膜的方向相同,但深度不同,所以可以探究液体压强与深度的关系:液体的压强随深度的增加而增大;(3)⑤⑥⑦的三组数据,深度相同,橡皮膜方向相同,液体密度不同,可得不同液体的压强与液体密度有关.
故答案为:(1)相同液体的同一深度,向各个方向的压强相等;(2)③④⑤;(3)⑤⑥⑦;密度.
【分析】(1)掌握控制变量法在此实验中的应用,通过分析表格中数据的变化的量和不变的量得出影响液体压强的因素.(2)得出压强与深度的关系,需改变深度,其它条件不变;(3)不同液体的密度不同,也得出与密度的关系,需保持深度相同.
21.【答案】(1)F1﹣F2
(2)铁块接触到容器底部
(3)B;F1﹣F2>G
【解析】【解答】解:(1)根据称重法,铁块受到的浮力大小F=F1﹣F2;(2)他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度,某一时刻测力计的示数会突然变小,说明铁块受到别外一个向上的力作用,这是因为铁块接触到容器底部,受到容器底部施加的一个向上的作用力而使弹簧测力计示数减小了;(3)①根据题目条件,因B与A体积相同,根据影响浮力大小的因素,所以选用塑料B,其浸没时受到的浮力大小等于铁块受到的浮力大小F1﹣F2;②增加的步骤是用弹簧测力计测出B塑料块的重力G;③当满足F1﹣F2>G条件时,物体上浮.
故答案为:(1)F1﹣F2;(2)铁块接触到容器底部;(3)①B;③F1﹣F2>G.
【分析】(1)根据称重法测浮力的大小;(2)某一时刻测力计的示数会突然变小,是因另外受到一个向上力的作用来分析;(3)①用塑料块探究物体的上浮条件,就要比较物体浸没时受到的浮力大小与其自身重力的关系,关键在于如何得出密度小于水的塑料块浸没时受到的浮力大小.根据阿基米德原理,浮力大小与物体排开液体的密度和体积两个因素有关,当两个因素都相同时,浮力大小也相同,由此,在①的基础上,可确定选择B塑料块;③比较B塑料块受到的浮力与其重力的大小即可.
22.【答案】(1)浮力
(2)排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大
(3)用弹簧测力计测出一块橡皮泥的物重G,然后将橡皮泥捏成两种不同的形状,先后浸没于同一杯水中,测出两次弹簧测力计的示数F1、F2,然后比较,若示数相同,则与形状无关,若示数不同,则与形状有关
(4)物体排开液体的重力
【解析】【解答】解:(1)小刚把物体慢慢浸入液体中时,发现弹簧测力计的示数变小了,说明该物体在液体中受到竖直向上的浮力作用;(2)在探究浮力的大小与排开液体的体积关系时,应控制排开液体的密度不变,改变拜排开液体的体积,所以,分析实验序号为1、2、3(或4、5、6)的实验数据,可以得出的实验结论是:在同一种液体中,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大;
对比实验序号1、4(或2、5或3、6)数据,排开液体的体积保持不变,液体密度改变了,所以,分析实验序号1、4(或2、5或3、6)可以得出的实验结论是:在排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大;(3)想探究浮力大小与物体形状是否有关,方法是:用弹簧测力计测出一块橡皮泥的物重G,然后将橡皮泥捏成两种不同的形状,先后浸没于同一杯水中,测出两次弹簧测力计的示数F1、F2,然后比较,若示数相同,则与形状无关,若示数不同,则与形状有关.(4)纵向比较表二中物体排开液体的重力与浮力的大小,得出的结论是:物体所受的浮力大小跟物体排开液体的重力相等;故答案为:(1)浮力;排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大;(3)用弹簧测力计测出一块橡皮泥的物重G,然后将橡皮泥捏成两种不同的形状,先后浸没于同一杯水中,测出两次弹簧测力计的示数F1、F2,然后比较,若示数相同,则与形状无关,若示数不同,则与形状有关;(4)物体排开液体的重力.
【分析】(1)弹簧测力计示数减小,说明物体受到了浮力的作用;(2)运用控制变量法,确定不变的量和变化的量,从而得出浮力大小与变化量之间的关系;(3)用橡皮泥做实验,改变形状,观察浮力是否变化;(4)在误差范围内,比较表中数据,得出结论;
23.【答案】(1)解: ①水对甲容器底部的压力:F=G水=m水g=5kg×9.8N/kg=49N;
答:水对甲容器底部的压力为49N;
(2)解: (a)抽出液体后甲容器底部受到水的压强:p甲=ρ水gh水,则 ;
(b)抽出水后,甲容器深度变化: ,
因从甲、乙两容器中抽出相同深度的液体h液=Δh水,
抽出液体后乙的压强:p后=ρ液gh后,则有 ,
h前=0.22m+0.1m=0.32m,
抽出液体前乙的压强:p前=ρ液gh前=0.5×103千克/米3×9.8牛/千克×0.32米=1568帕,
根据可得:抽出水前,水对甲容器底部的压力F甲=G甲=m甲g=p甲前S甲,
抽出液体前,液体对乙容器底部的压力F乙=G乙=m乙g=p乙前S乙,
因底面积S甲为S乙的2倍,则有,
解得m乙=2千克。
答:(a)抽出液体后甲容器中水的深度为0.1米;
(b)抽出液体前乙容器中液体的质量为2千克。
【解析】【分析】(1)规则柱形容器中,液体对甲容器底部的压力等于液体的重力;
(2)(a)由p甲=ρ水gh水可求出抽出液体后甲容器中水的深度;
(b)由求出抽出液体的深度 ,由p=ρ液gh,求出抽出液体后液体的深度,所以就可以求出抽出液体前的深度,由p=ρ液gh即可求出抽出液体前乙的压强。根据可得:抽出水和液体前对容器底部的压力F=G=mg=p前S,代入数据即可求出液体的质量。
24.【答案】(1)解: 注水前浮块对容器底的压力
浮块对容器底的压强
答: 注水前浮块对容器底的压强为800Pa。
(2)解: 因为从浮块刚好漂浮时开始计时,所以
则排开水的体积
浮块浸入水中的深度
前期注入水的体积
由于工作状态下,从浮块刚漂浮到浮块上升至上表面刚好与容器上沿相平时为一个计时周期
所以此时浮块上方露出水面的高度h露=10cm-8cm =2cm, 始终未浸入水中,且液面最终的高度为h总=h-2cm=56cm
24h内注入水量
注入水的速度
答: 向容器匀速注水的速度为1000cm3/h。
【解析】【分析】本题以古代计时工具“漏刻”为背景,构建了一个结合浮力、压强、匀速运动与几何体积计算的综合性物理模型。试题要求学生从实际情境中抽象出物理过程,分阶段分析浮块的运动与受力状态,并运用阿基米德原理、压强公式、运动学关系等进行定量计算。
(1)直接应用压强公式求解。关键是将浮块对容器底的压力正确理解为浮块的重力,并准确进行面积单位换算
(2)理解浮块刚好漂浮时的受力平衡条件F浮=G浮,并由此计算浸入深度。需要结合容器的几何特征,分阶段计算水的体积,最终建立注水速度与时间的关系。
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