第九章 压强和浮力(综合题30道)-【刷好题】2025-2026学年八年级物理下册热点题型专练(2024苏科版)
2026-03-04
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2份
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50页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理苏科版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 素养进阶 |
| 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 | 16.83 MB |
| 发布时间 | 2026-03-04 |
| 更新时间 | 2026-03-05 |
| 作者 | 安信教研 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-03-04 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/56653182.html |
| 价格 | 3.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
第九章 压强和浮力(综合题30道)
1.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。
2.2008年9月25日,我国成功发射了神舟七号飞船并且首次实现了我国航天员太空行走的愿望。如图所示,是我国航天员出舱的英姿。请问:
(1)与在地球上相比,航天员在太空上的质量___________,受到的重力___________;(选填“变大”“不变”或“变小”)
(2)出舱的航天员与轨道舱之间需要系上一根安全系绳。当航天员意外漂离轨道舱时,可拉着绳子返回轨道舱。这利用了物体间力的作用是___________的和力可改变物体的___________;
(3)地球被厚达 80~100km 的大气包围着,大气具有质量,并和液体一样___________流动性, 所以地球大气层内存在大气压强。因此,我们可以推断出舱航天员所处太空应该___________(选填“有”或“没有”)大气压;
(4)若不穿舱外航天服,只带氧气瓶,航天员能否走出舱外活动?运用你所学的物理知识 说出一条理由。答:___________(选填“能”或“不能”),因为___________。
3.中国茶文化博大精深,小红的爸爸是一名饮茶爱好者。小红通过AI检索得到了以下信息:(a)茶叶的种类和冲泡适宜温度如表1所示;(b)水的沸点、大气压与海拔高度的变化情况如表2所示;(c)泡茶的过程茶叶内含物质的分子进入水中,形成茶水;(d)沸水冲泡和冷泡茶是两种不同的泡茶方式,冲泡茶通常用80℃-100℃的沸水,冲泡时间一般为3-5min,即可出汤饮用;冷泡茶使用常温水或冷水浸泡茶叶,水温通常5℃-25℃之间,浸泡时间大约4-8h,甚至更长。
表1
茶叶种类
绿茶
白茶
红茶
黄茶
乌龙茶
黑茶
冲泡适宜温度 (℃)
80~85
90-100
90-95
90
100
100
表2
海拔高度 (米)
0
3000
4000
5000
6000
7000
大气压 (帕)
101320
70700
62400
54900
48100
42000
水的沸点 (℃)
100
90
87
84
80
77
(1)分析比较表2中水的沸点、大气压随海拔高度的变化情况,可得出的初步结论是:___________;
(2)根据上述信息,小红爸爸如果去海拔约5000m的高原地区旅游,要携带一种茶叶在当地沸水冲泡饮用,你推荐他携带哪种茶叶泡茶______________;(在下列选项中选择)
A.绿茶 B.红茶 C.黄茶 D.黑茶
(3)结合所学知识及上述信息,指出沸水冲泡茶的制作时间远小于冷泡茶的制作时间的原因,并写出分析过程:_______________
(4)下列情景中,属于汽化现象的是:______________
A.沸水冲泡茶叶一段时间后,水杯内壁上出现小水珠
B.冰箱里拿出来的冷泡茶的杯子的外壁出现小水珠
C.水烧开时产生大量气泡
4.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。
5.如图所示,医生先用点燃的酒精球加热小罐内的空气,随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位,冷却后小罐便紧贴在皮肤上,这就是我国传统的中医疗法拔火罐。已知大气压为1.0×105Pa,小罐开口部位的面积为9cm2,罐内空气冷却变为室温时其压强为9.0×104Pa,不计小罐重力。求:
(1)罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上的原因是:酒精球燃烧完后罐内的气体体积近似不变,温度降低,压强______,罐内大气压强______罐外大气压强;
(2)一个小罐内空气对皮肤的压力是多大______?
(3)皮肤对小罐的支持力______。
6.某同学双脚站立时对地面的压强1.8×104Pa,整个鞋印范围都与地面接触(如图所示)。测量时,看鞋底占有34个小格(不满一格时,大于半格的算一格,小于半格的不算),再乘以每一小格的面积。图中每个小格的边长是2cm。
(1)他站立在地面时,受力面积是 _____m2;
(2)该同学所受重力是____N;
(3)设想这个同学在3.6km深的“蛟龙”号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,脚背的面积136cm2,海水对他单只脚背压力的大小相当于多少个自身重力____。
7.2020年11月19日10时09分,由我国自主研制的“大国重器”——“奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟。在此次深潜过程中,“奋斗者”号突破万米海深,潜入全球最深海域。(设海水密度为1.0×103千克/米3,且不随深度发生变化)
(1)“奋斗者”号全海深载人潜水器排开海水的体积约为50米3,求潜水器下潜过程中所受的浮力F浮大小;
(2)船长在接受采访时说:“潜水器下潜到10000米海底时,要承受近1000个大气压,也就是说1米2要承受1万吨的压力”,请计算分析这个说法的依据。
(3)由于实际上不同深度海水密度是不同的,“奋斗者”号下潜时受到的浮力也会不同,为了避免深潜器失控,“奋斗者”号每次下潜之前,科学家都要事先精确测量下潜工作区的海水密度。小金利用所学知识设计了测量海水密度的实验方案,其实验原理是________;实验步骤如下所示,请将他的实验步骤按正确的顺序排列。
①把装有待测海水的量筒放到电子天平上,测出海水的质量m;
②把待测海水倒入量筒中,测出海水体积V;
③根据实验原理,计算得出海水密度;
④把量筒放到电子天平上,去皮。
正确的实验步骤:________。除此方法外,还可以利用________直接测量海水的密度。
8.装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下漂浮在矿泉水瓶内的水中,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封。小玻璃瓶(含瓶内的水和空气)称为浮沉子,如图(a)所示。若将小瓶视为圆柱形容器,底面积为S,忽略其壁厚,当小瓶漂浮时,简化的模型如图(b)所示,小瓶内空气柱的高度为h。若将倒置的小瓶和小瓶内的空气看成一个整体A,A的质量为m,水的密度为ρ水,g为已知量。求:
(1)图(b)中A受到的浮力F浮;
(2)图(b)中A排开水的体积V排;
(3)给大瓶施加适当的压力,小瓶会 _________ (选填“向上运动”或“向下运动”),请尝试解释产生这种现象的原因。_______
9.漂浮式光伏电站指的是在水塘、湖泊、水库、蓄水池等水上建立的光伏电站。图甲所示是我国单体规模最大的漂浮式光伏电站。其结构示意图如图乙所示,漂浮在水面上的光伏发电面板通过锚链与海(湖)底的锚固块或锚固桩相连,防止因海(湖)水流动而漂丢。
与传统陆地发电站相比,漂浮式水上光伏发电站有以下特点:一是开放式水面上的风速比陆地上的风速高,提升了水的冷却效应,可以将光伏板的发电效率提升15%;二是水面的光伏电站与水体中的鱼类养殖,形成了天然的空间分离,上可发电,下可养鱼。光伏面板还可以为养鱼提供遮挡作用;三是因为太阳光在水面上完全没有遮盖,被利用得更加充分;四是可就地取水,便于组件的清洗、降温和维护。
(1)该太阳能光伏发电站漂浮在水面上时,受到的浮力___________(选填“大于”“等于”或“小于”)自身的重力。锚链可以防止光伏发电面板漂丢。是因为锚链拉住物体时发生了___________形变。
(2)水面上的风速往往比陆地上的风速高,加快了水的___________(填物态变化名称),从而提升了水的冷却效应。
(3)请你举出一条漂浮式水上光伏发电站的优点:____________________。
10.如题图,建设中的川铁路东起四川省成都市,途经雅安,昌都、林芝等地,最终抵达西藏自治区首府拉萨。全线运营长度约190km,累计爬升高度达1600m,铁路经过四川盆地,横断山区、青藏高原等地形区,所经区域地形条件极其复杂,堪称“最具挑战的铁路工程”,预计2028年全线建成通车,川藏铁路建成后,成都至拉萨的运行时间有望从目前的48小时缩短至13小时。
(1)川藏铁路建成通车后列车从成都运行至拉萨平均速度大约为___________;
(2)小昕根据题图,合理估测出雅安(海拔高度990m)地区大气压分别约为___________(不考虑天气因素),并初步得出气压—海拔高度的关系为:___________;
大气压与水的沸点关系
大气压/
水的沸点/℃
101
100
70
89.93
62
86.77
47
79.78
(3)小所根据上表估测,在海拔高度3650m有“日光城”美称的拉萨地区,水的沸点可能是___________℃,要提高水的沸点,你的建议是:___________。
11.如图为网传的一有趣现象——“不离不弃的泡沫箱”。一辆小货车车厢中的泡沫箱由于颠簸从车厢中掉落到路面上,在经过路面反弹后又回到了车厢中,随后再次掉落却如倒带般再次弹回车中,这个神奇的现象引起了人们热烈的议论和探讨,请你一起参与分析:
(1)泡沫箱由于_______,在掉落瞬间仍具有向前的速度;
(2)泡沫箱掉落时,以汽车为参照物,它是向_______(选填“前”或“后”)运动的;
(3)泡沫箱掉落到地面被反弹上来后,除受到重力外,很可能还受到一个向前的气压差,导致它重新回到车内。
12.如图所示是“擦窗机器人”,它的质量为2kg,它的“腹部”有吸盘。当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它能牢牢地吸在竖直玻璃上(g取10N/kg)。
(1)机器人能竖直吸在玻璃上进行擦窗工作时,其主机内部的气压_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)外部大气压而产生吸力;
(2)若忽略空气质量,当擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时,受到摩擦力与_____力是一对平衡力;该擦窗机器人所受重力为_____N;若用真空泵继续向外抽气,机器人受到的摩擦力________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)若该“擦窗机器人”匀速向下擦窗时,此机器人通过吸盘对玻璃的压力是250N,已知吸盘与玻璃的总接触面积为0.02m2,则“擦窗机器人”对玻璃的压强是多少?( )
13.如图所示为2024年2月055型万吨大型驱逐舰奔赴南海某海域执行战备训练任务时的场景。该舰满载排水量为12500t,吃水深度8m。海水的密度为1.1×10³kg/m³。求:
(1)满载时,该舰受到的浮力;
(2)满载时,舰底受到海水的压强;
(3)若驱逐舰从海水平均密度较大的太平洋驶向海水平均密度较小的印度洋,重力近似不变。请分析驱逐舰行驶过程中吃水深度怎样变化?
14.如图甲是真空采血管。其原理是将有头盖的采血管预先抽成不同的真空度,利用其负压自动定量采集静脉血样,采血针一端刺入人体静脉后另一端插入真空采血管的胶塞,在负压的作用下,人体静脉血液通过采血针抽入真空采血管内。
(1)利用负压抽血跟下面哪个现象原理相似______(选填下面的选项);
A.用注射器注射药液
B.安全锤的锤头很尖
C.火罐“吸”在身上
D.A管中液面上升
(2)抽血时要将采血针针头插入血管,采血针针头的横截面积为,假设用1N的力将针头扎入皮肤,针头对皮肤的压强为______Pa;
(3)如图乙为某采血管的样品图和产品规格参数,如果采血管内是真空,在一标准大气压下,采血管的塑料盖受到的内外气体压力差为______N(结果保留一位小数);(标准大气压)
(4)采血针的内腔体积很小,对采血体积的影响可以忽略,发生血液逆流的机率很小,如果其内腔体积较大则会消耗一部分采血管的真空度,从而______(选填“降低”或“提高”)其采集量。
15.厨房烹饪探秘:
(1)在烹饪之前,需要处理食材。包括清洗食材、切片、腌制等,其中冷冻食材需提前解冻,为了让冻肉尽快解冻,可以在肉上撒盐,这样能有效降低冰的_____。
(2)如图1所示,铁锅中盛有水,水上浮有一层沸点比水高的食用花生油。如果对锅底部加热,加热过程中锅内一直有水。则下列说法正确的是_____。
A.水先沸腾,然后油沸腾 B.油先沸腾,然后水沸腾
C.水未沸腾前,只有油蒸发 D.水未沸腾前,水和油同时蒸发
(3)根据实验数据,作出了水的温度随时间变化的图像,见图2。由图可知,当时条件下的大气压_____1标准大气压(选填“A高于”“B低于”“C等于”)。
16.阅读短文,回答问题:
核潜艇
在青岛某海域举行了庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动,图甲为某改进型攻击核潜艇.该潜艇最大潜深达到350m,完全下潜到海面下后悬浮时的排水量为 8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是 。
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
D.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会_____(选填“上浮”或“下沉”),将给核潜艇带来安全隐患,为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是_____。
(3)该核潜艇悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,使核潜艇前进动力的施力物体是_____;核潜艇水平匀速向前推进时所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇所受的海水阻力为1.92×106N时,核潜艇航速为_____m/s。
(4)该核潜艇在深海某区域内以某一速度竖直匀速下降,当到达一定深度后从水舱中向外排出海水,经过一段时间,核潜艇以相同的速度竖直匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇所受阻力恒为30000N,则核潜艇需排出海水的质量为_____kg。
17.如图所示,细绳上端连着小球A,下端固定在装有水的容器底,容器放置于一个斜面上,始终保持静止,已知水的密度,小球A的体积为,质量为500g。(g取)
(1)小球A受到的浮力是______N;
(2)以圆点代表小球A,请在方框中画出木块A的受力示意图;
(3)若将细绳剪断,小球A将______(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。剪断短绳子小球A静止后,与未剪断前对比,水对容器底部的压强______(选填“变大”“变小”或“不变”),容器对斜面的压强______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
18.如下图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
(1)压强计上的U形管________(选填“属于”或“不属于”)连通器;
(2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,为了使U形管左右两侧的水面相平,正确的调节方法是________(选填“A”或“B”);
A.将右侧支管中高出的水倒出 B.取下软管重新安装
(3)比较图乙和图丙,可以得出结论:液体压强的大小与液体的________有关;
(4)已知图丁中U形管两管水面高度差,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为________Pa。[,,]
19.学习小组学习浮力知识后了解到,液体密度计在工农业生产和科学实验中使用很普遍。下面是学习小组关于“液体密度计”实践研究过程:
【实践一、了解实验室密度计】
如图甲所示,是一组实验室密度计,学习小组在老师指导下选用合适的密度计练习测量盐水的密度。
(1)将密度计A置于密度为的盐水中,密度计静止时受到的浮力为;再将同一密度计置于密度为的盐水中,如图乙所示,此时密度计受到的浮力为,则___________;(选填“<”“=”或“>”)
(2)小明想测量酒精(密度约为)的密度,应选用图甲中哪支密度计?___________
(3)如图丙所示,是实验室另一款液体密度计的示意图,由电子天平、比重配件、体积为的砝码组成。小明阅读说明书了解到该液体密度计的使用方法及测量原理如下:
①电子天平秤盘上固定支架,支架上挂钩码,天平示数为108.08g;
②秤盘上悬架一平台,平台不与秤盘接触,待测液体放在平台上,电子天平示数不变化;
③将钩码浸没在待测液体中,天平示数变为65.28g;
④则待测液体密度为___________(g取10N/kg)。
【实践二、制作一个简易密度计】
学习小组选用一根长约20cm的圆柱状吸管、一段细铜丝、石蜡等材料。先把吸管两端剪平,用石蜡把一端管口密封,将一些铜丝密绕在吸管密封的一端,绕后吸管粗细不变,制成如图丁(a)所示的简易密度计。
(4)如图丁(a)所示,将自制密度计分别放入已知密度为的水和密度为的盐水中,待密度计静止后用记号笔在液面齐平处标出对应刻度A和C,则刻度A处对应的密度应为___________。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为增大这个距离,在密度计总质量不变的前提下,如下改进方案中可行的是___________;
A.换更大的容器盛放液体做实验
B.换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计
C.换长度相同、横截面更细的吸管制作密度计
(5)把如图丁(a)所示密度计放入某种液体中,液面的位置恰好在A、C的中点B处,如图丁(b)所示,则这种液体的密度___________(选填“大于”“小于”或“等于”)。
20.如图是我国的AG﹣600水陆两栖飞机,该飞机是世界上最大的水陆两用飞机。它能在陆地和水面停泊、起降,满足了我国森林灭火和水上救援的需要。若飞机的总质量为48t,总体积约5×103m3,停在水平地面时,起落架的触地总面积是1.2m2。某次任务中该飞机以720km/h的速度水平匀速直线飞行0.5h。(g取10N/kg)则:
(1)为了使飞机获得向上的升力,飞机的机翼做成上凸下平的形状,其中运用的物理原理是 ______;
(2)飞机以720km/h的速度水平匀速直线飞行0.5h,飞行的路程;
(3)飞机水平匀速直线飞行时所受的升力;
(4)飞机静止在水平地面上时对地面的压强。
21.生活中的很多现象,都与大气压有关。
(1)下列利用大气压工作的是 _____(填序号);
①用吸管吸敞口瓶中的饮料
②在高山上需使用高压锅才能将食物煮熟
③离心式水泵将低处的水抽往高处
④医生用注射器给病人注射药液
(2)拔火罐是中医的一种治病方法,它的操作是把燃烧的酒精棉球伸入罐中再撤出,然后迅速把罐倒扣在皮肤上,过一会儿,罐就被“吸”在了皮肤上,皮肤向外凸出,如图所示。请解释“拔火罐”时皮肤向外凸出的原因:_____。
22.探索无止境,2020年珠峰测高8848.86米再次见证中国高度,珠峰高程测量综合运用了北斗卫星测量、精密水准测量、光电测距、雪深雷达测量、重力测量、天文测量、卫星遥感等多种传统和现代测绘技术,精确测定珠峰高程。这是中国的自豪,中国给出“世界高度”新答案,不仅仅是一个数字,更是中国人民不畏艰辛,拼搏上进的中华精神。
请完成下列问题:
(1)登山过程中,随着海拔高度的增加,气压逐渐减小,水的沸点__________;
(2)高程测量队在珠峰顶首次开展重力测量。如图乙所示为g值与海拔高度h的关系,测量工作人员抵达峰顶过程中所受重力__________(选填“不变”“变大”或“变小”)
(3)据测量数据得知珠峰高度逐年略有上升,珠峰上升是因为印度洋板块与亚欧板块相互__________(选填“碰撞挤压”或“张裂拉伸”)的结果;
(4)十九世纪人类首次采用三角形测量法测量珠峰峰顶到3000米观测点的高度,测量结果偏大,是因为光经过不均匀的大气层发生__________(选填“反射”“直线传播”或“折射”)。
23.三峡水电站是目前世界上规模最大的水电站和清洁能源基地,也是目前中国有史以来建设的最大型的工程项目。
(1)轮船在通过三峡大坝时,需要经过五级船闸才能完成“跳大坝”的壮举,船闸利用了_________原理;图2中的B阀门左侧的压力比右侧受到的压力_________;(选填“大”或“小”)
(2)三峡大坝的正常蓄水位为175m,此时坝底受到的水的压强要_________(选填“大于”、“小于”或“等于”)海水中的同一深度的水的压强,这是因为液体压强受_________的影响;
(3)长江三峡大坝上下游水位差最高可达113m,其首级人字闸门每扇高约40m,宽约20m。当门外的水位高30m时,则这扇闸门底部所受水的压强是_________Pa,已知闸门所受水的平均压强是底部压强的一半,则这扇闸门所受水的压力是_________N。(g取10N/kg)
24.三峡水电站
我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位差最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力,但也带来了航运方面的问题,修建船闸有效地解决了这个问题。
(1)如图所示,船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。当闸室水面上升到和上游水面相平后,打开C,船从上游进入闸室后;然后关闭上游的闸门和阀门,打开 _________,闸室就和下游水道构成了一个 _________,当闸室水面下降到跟下游水面 _________时,就可以打开D,船驶向下游;
(2)三峡水电站的水库建有大坝,随着水的深度的增加,大坝受到水的压强也会_________,大坝应当建成 _________(选填“上下等宽”、“上宽下窄”或“上窄下宽”)的形状,才可以更加稳固。
(3)三峡水电站的水库大坝高185m,当水库水位为175m时,坝底受到的水的压强是多大_________?
25.质地均匀的物体甲、乙放在水平桌面上,圆柱体甲的高度为0.1m,密度为 ,圆柱体乙的高度为0.5m,底面积为 ;乐乐在甲、乙上方分别沿水平方向各切去一部分,并将切去的部分叠放在对方剩余部分上。若此时乙对地面的压强变化量 且。(g取10 N/ kg)。求∶
(1)切割前后,甲、乙整体对桌面的压力________;(选填“变”或“不变”)
(2)在乐乐切割前,圆柱体甲对地面的压强为_______Pa;
(3)甲的底面积S为________m2。
26.如图所示,底面积不同足够高的圆柱形容器甲、乙(S甲>S乙)置于水平地面上。
(1)若容器甲重为10牛,底面积为10-2平方米,内部盛有深度为0.4米的水。求:
(a)水对容器甲底部的压强p水;
(b)容器甲对水平地面的压强p地;
(2)若容器甲、乙中的液体A、B对容器底部的压强相等。为使A液体对容器甲底部的压强大于B液体对容器乙底部的压强,有如下方案:
(a)在容器甲、乙中同时抽取相同质量的液体;
(b)在容器甲、乙中同时加入相同高度的原有液体;
请分析每种方案的可行性。(g=10N/kg)
27.如图所示,是我国自主研发的长航程极地漫游机器人,它可以在极地零下40℃的低温环境中作业。橘红色的机器人看上去像一辆越野吉普车,其车体采用越野车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走能力。机器人质量约为0.5t,每条履带与地面的接触面积约为,首次在南极内陆冰盖地区完成了30km的自主行走。若g取,试问:
(1)该机器人的4个车轮均换成三角履带的好处是:可以________(选填“增大”或“减小”)对冰面的压强。
(2)该机器人静止在水平冰面上时,对冰面的压强是多少?
(3)假设该机器人在水平冰面上做匀速直线运动,它所受阻力是其总重力的0.2倍,则该机器人所受的牵引力是多少?
28.如图所示,“擦窗机器人”的质量为2kg,它的“腹部”有两个吸盘,吸盘与玻璃的总接触面积为30cm2,工作时,机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出,使它能牢牢地吸在竖直玻璃上。(g取10N/kg)
(1)擦窗机器人工作时,吸盘内部的气压________(选填“>”“<”或“=”)外部大气压而产生吸力;
(2)若忽略吸盘内空气质量,当擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时,受到的摩擦力为________N;若用真空泵继续向外抽气,机器人受到的摩擦力________;(选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)为了保证机器人不下落,玻璃对吸盘的支持力至少为90N,则吸盘内部气压不得高于___________Pa(已知外界大气压强 p0=1×105 Pa)。
29.浮力来源于液体或气体在竖直方向上对物体的压力差。
(1)重为的物体A与重为的物体B,按如图1所示的方式叠放后,能漂浮在水中,下列说法中正确的是( )
A.物体B排开水的重力等于
B.物体B受到的浮力大小等于
C.如果把物体A取下放入水中,水位一定下降
D.水对物体B底部向上的压力等于
(2)如图2(a)、(b)所示,相同的乒乓球在水中和水面上都处于静止状态,其中一幅图是在天宫空间站微重力环境下浮力“消失”的实验结果,另一幅图为在地面上做的实验结果。
①浮力“消失”现象的是图______(选填“(a)”或“(b)”);
②浮力“消失”的原因是液体对小球______上下表面压力差(选填“有”或“没有”)。
③请在图2(b)中画出小球受到的力的示意图______。
30.如图,小明用金属丝和橡皮膜做成一边长为a的正方体容器,容器内装满水后放入一盛水的玻璃容器中,正方体容器上表面与玻璃容器中水面相平。
(1)正方体容器的侧面薄膜S1是______(选填“向外凸”“向内凹”或“平”)的,原因______;
(2)若水的密度用ρ水表示,请借助题中已知信息,推理并用符号表示出正方体容器内水柱对其下底面的压力与压强;______
(3)若玻璃容器内水深25cm,则玻璃容器内底面受到水的压强为多大?______(ρ水=1.0×103kg/m3)
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第九章 压强和浮力(综合题30道)
1.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。
2.2008年9月25日,我国成功发射了神舟七号飞船并且首次实现了我国航天员太空行走的愿望。如图所示,是我国航天员出舱的英姿。请问:
(1)与在地球上相比,航天员在太空上的质量___________,受到的重力___________;(选填“变大”“不变”或“变小”)
(2)出舱的航天员与轨道舱之间需要系上一根安全系绳。当航天员意外漂离轨道舱时,可拉着绳子返回轨道舱。这利用了物体间力的作用是___________的和力可改变物体的___________;
(3)地球被厚达 80~100km 的大气包围着,大气具有质量,并和液体一样___________流动性, 所以地球大气层内存在大气压强。因此,我们可以推断出舱航天员所处太空应该___________(选填“有”或“没有”)大气压;
(4)若不穿舱外航天服,只带氧气瓶,航天员能否走出舱外活动?运用你所学的物理知识 说出一条理由。答:___________(选填“能”或“不能”),因为___________。
【答案】 不变 变小 相互 运动状态 具有 没有 不能 见详解
【详解】(1)[1]质量是含有物质的多少,即使在太空含有物质的多少也没有变,所以在太空中质量大小也不变。
[2]重力是地球表面的物体受到地球的引力,在外太空受地球的引力减小,所以重力减小。
(2)[3]宇航员拉绳子,绳子也拉着宇航员,所以力的作用是相互的。
[4]通过拉绳子,把漂离轨道的舱宇航员拉回来,故改变了宇航员的运动状态。
(3)[5]气体和液体一样是流体,都具有流动性。
[6]宇航员在外太空离开了大气层,没有大气,所以也没有大气压。
(4)[7][8]若不穿舱外航天服,只带氧气瓶,因为太空没有大气压(或太空温度太低、太阳照射面温度太高、太阳光的紫外线太强等),航天员走出舱外活动将会有生命危险,所以不能只带氧气瓶走出舱外活动。
3.中国茶文化博大精深,小红的爸爸是一名饮茶爱好者。小红通过AI检索得到了以下信息:(a)茶叶的种类和冲泡适宜温度如表1所示;(b)水的沸点、大气压与海拔高度的变化情况如表2所示;(c)泡茶的过程茶叶内含物质的分子进入水中,形成茶水;(d)沸水冲泡和冷泡茶是两种不同的泡茶方式,冲泡茶通常用80℃-100℃的沸水,冲泡时间一般为3-5min,即可出汤饮用;冷泡茶使用常温水或冷水浸泡茶叶,水温通常5℃-25℃之间,浸泡时间大约4-8h,甚至更长。
表1
茶叶种类
绿茶
白茶
红茶
黄茶
乌龙茶
黑茶
冲泡适宜温度 (℃)
80~85
90-100
90-95
90
100
100
表2
海拔高度 (米)
0
3000
4000
5000
6000
7000
大气压 (帕)
101320
70700
62400
54900
48100
42000
水的沸点 (℃)
100
90
87
84
80
77
(1)分析比较表2中水的沸点、大气压随海拔高度的变化情况,可得出的初步结论是:___________;
(2)根据上述信息,小红爸爸如果去海拔约5000m的高原地区旅游,要携带一种茶叶在当地沸水冲泡饮用,你推荐他携带哪种茶叶泡茶______________;(在下列选项中选择)
A.绿茶 B.红茶 C.黄茶 D.黑茶
(3)结合所学知识及上述信息,指出沸水冲泡茶的制作时间远小于冷泡茶的制作时间的原因,并写出分析过程:_______________
(4)下列情景中,属于汽化现象的是:______________
A.沸水冲泡茶叶一段时间后,水杯内壁上出现小水珠
B.冰箱里拿出来的冷泡茶的杯子的外壁出现小水珠
C.水烧开时产生大量气泡
【答案】(1)
大气压随海拔高度的升高而降低,水的沸点也随之降低
(2)A
(3)
温度越高,分子热运动越剧烈,扩散越快
(4)C
【详解】(1)表2可知,随着海拔高度升高,大气压和水的沸点均逐渐降低,如表中,海拔0米时,大气压为101320Pa,沸点100℃;海拔5000米时,大气压降至54900Pa,沸点84℃,因此结论为:大气压随海拔高度的升高而降低,水的沸点也随之降低。
(2)由表2可知,海拔5000米时,水的沸点为84℃,结合表1,只有绿茶(80~85℃)的适宜冲泡温度包含84℃,其他茶叶所需温度均高于84℃,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(3)沸水温度高,分子热运动剧烈,茶叶内物质扩散到水中的速度更快;冷泡温度低,分子运动缓慢,扩散时间长,因此沸水冲泡时间更短的原因是温度越高,分子热运动越剧烈,扩散越快。
(4)汽化是液体变为气体的过程,包括蒸发和沸腾。
A.水杯内壁小水珠是水蒸气遇冷液化形成,故A不符合题意;
B.杯子外壁小水珠是空气中水蒸气遇冷液化形成,故B不符合题意;
C.水烧开时,内部水吸热沸腾汽化,形成气泡(水蒸气),故C符合题意。
故选C。
4.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
5.如图所示,医生先用点燃的酒精球加热小罐内的空气,随后迅速把小罐倒扣在需要治疗的部位,冷却后小罐便紧贴在皮肤上,这就是我国传统的中医疗法拔火罐。已知大气压为1.0×105Pa,小罐开口部位的面积为9cm2,罐内空气冷却变为室温时其压强为9.0×104Pa,不计小罐重力。求:
(1)罐就会紧紧地被“吸”在皮肤上的原因是:酒精球燃烧完后罐内的气体体积近似不变,温度降低,压强______,罐内大气压强______罐外大气压强;
(2)一个小罐内空气对皮肤的压力是多大______?
(3)皮肤对小罐的支持力______。
【答案】 变小 小于 81N 9N
【详解】(1)[1][2]把罐扣在皮肤上,罐内空气的体积等于火罐的容积,体积不变,气体经过热传递,温度不断降低,压强减小,火罐内气体压强小于外界大气压,大气压就将罐紧紧地压在皮肤上。
(2)[3]罐内空气对皮肤的压力为
F内=pS=9.0×104Pa×9×10-4m2=81N
(3)[4]皮肤受到的外界大气压力为
F外=p外S=1.0×105Pa×9×10-4m2=90N
由力的平衡得火罐对皮肤的压力为
F压=F外-F内=90N-81N=9N
因为压力和支持力是一对相互作用力,故皮肤对火罐的支持力为
F支=F压=9N
6.某同学双脚站立时对地面的压强1.8×104Pa,整个鞋印范围都与地面接触(如图所示)。测量时,看鞋底占有34个小格(不满一格时,大于半格的算一格,小于半格的不算),再乘以每一小格的面积。图中每个小格的边长是2cm。
(1)他站立在地面时,受力面积是 _____m2;
(2)该同学所受重力是____N;
(3)设想这个同学在3.6km深的“蛟龙”号潜水器中把一只脚伸到外面的水里,脚背的面积136cm2,海水对他单只脚背压力的大小相当于多少个自身重力____。
【答案】 2.72×10-2 489.6 1000
【详解】(1)[1]他站立在地面时,受力面积
S=2×34×2cm×2cm=272cm2=2.72×10-2m2
(2)[2]该同学对地面的压力
F=pS=1.8×104Pa×2.72×10-2m2=489.6N
因为水平面上物体的压力和重力相等,则该同学的重力
G=F=489.6N
(3)[3]3.6km深处水的压强
p水=ρgh水=1×103kg/m3×10N/kg×3.6×103m=3.6×107Pa
由可知,3.6km深处水对他单只脚背的压力
F=p水S=3.6×107Pa×136×10-4m2=4.896×105N
相当于自身重力的人数
7.2020年11月19日10时09分,由我国自主研制的“大国重器”——“奋斗者”号全海深载人潜水器成功坐底马里亚纳海沟。在此次深潜过程中,“奋斗者”号突破万米海深,潜入全球最深海域。(设海水密度为1.0×103千克/米3,且不随深度发生变化)
(1)“奋斗者”号全海深载人潜水器排开海水的体积约为50米3,求潜水器下潜过程中所受的浮力F浮大小;
(2)船长在接受采访时说:“潜水器下潜到10000米海底时,要承受近1000个大气压,也就是说1米2要承受1万吨的压力”,请计算分析这个说法的依据。
(3)由于实际上不同深度海水密度是不同的,“奋斗者”号下潜时受到的浮力也会不同,为了避免深潜器失控,“奋斗者”号每次下潜之前,科学家都要事先精确测量下潜工作区的海水密度。小金利用所学知识设计了测量海水密度的实验方案,其实验原理是________;实验步骤如下所示,请将他的实验步骤按正确的顺序排列。
①把装有待测海水的量筒放到电子天平上,测出海水的质量m;
②把待测海水倒入量筒中,测出海水体积V;
③根据实验原理,计算得出海水密度;
④把量筒放到电子天平上,去皮。
正确的实验步骤:________。除此方法外,还可以利用________直接测量海水的密度。
【答案】(1)
(2)p=108帕=108牛/米2,1米2面积上的质量
(3) ④②①③ 密度计
【详解】(1)浮力由阿基米德原理计算:
(2)计算10000米深处压强:,1标准大气压≈1×105Pa,故,与“近1000个大气压”一致。
1m2承受压力:对应质量:,验证说法正确。
(3)[1]实验原理为密度定义式。
[2]步骤顺序:先“去皮”(④),再测体积(②)、测质量(①),最后计算(③)。所以为④②①③。
[3]测量液体密度还可以直接利用测量仪器密度计。
8.装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下漂浮在矿泉水瓶内的水中,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封。小玻璃瓶(含瓶内的水和空气)称为浮沉子,如图(a)所示。若将小瓶视为圆柱形容器,底面积为S,忽略其壁厚,当小瓶漂浮时,简化的模型如图(b)所示,小瓶内空气柱的高度为h。若将倒置的小瓶和小瓶内的空气看成一个整体A,A的质量为m,水的密度为ρ水,g为已知量。求:
(1)图(b)中A受到的浮力F浮;
(2)图(b)中A排开水的体积V排;
(3)给大瓶施加适当的压力,小瓶会 _________ (选填“向上运动”或“向下运动”),请尝试解释产生这种现象的原因。_______
【答案】(1)mg
(2)
(3) 向下运动 见解析
【详解】(1)由图2可知,A处于漂浮状态,根据浮与沉的条件可知,浮力等于重力,图2中A所受浮力F浮=G=mg
(2)由F浮=ρ液V排g可知,图2中A排开水的体积
(3)[1][2]给大瓶施加适当的压力,瓶内空气被压缩,压强变大,把水压进A,使得A的重力增大,根据浮与沉的条件可知,重力大于浮力而向下运动,当浸没后浮力不再增大,重力大于浮力会下沉。
9.漂浮式光伏电站指的是在水塘、湖泊、水库、蓄水池等水上建立的光伏电站。图甲所示是我国单体规模最大的漂浮式光伏电站。其结构示意图如图乙所示,漂浮在水面上的光伏发电面板通过锚链与海(湖)底的锚固块或锚固桩相连,防止因海(湖)水流动而漂丢。
与传统陆地发电站相比,漂浮式水上光伏发电站有以下特点:一是开放式水面上的风速比陆地上的风速高,提升了水的冷却效应,可以将光伏板的发电效率提升15%;二是水面的光伏电站与水体中的鱼类养殖,形成了天然的空间分离,上可发电,下可养鱼。光伏面板还可以为养鱼提供遮挡作用;三是因为太阳光在水面上完全没有遮盖,被利用得更加充分;四是可就地取水,便于组件的清洗、降温和维护。
(1)该太阳能光伏发电站漂浮在水面上时,受到的浮力___________(选填“大于”“等于”或“小于”)自身的重力。锚链可以防止光伏发电面板漂丢。是因为锚链拉住物体时发生了___________形变。
(2)水面上的风速往往比陆地上的风速高,加快了水的___________(填物态变化名称),从而提升了水的冷却效应。
(3)请你举出一条漂浮式水上光伏发电站的优点:____________________。
【答案】 等于 弹性 汽化 见解析
【详解】(1)[1]太阳能光伏发电站漂浮在水面上时,受到的浮力等于自身的重力。
[2]锚链可以防止光伏发电面板漂丢,是因为锚链拉住物体时发生了弹性形变,对光伏发电面板有力的作用。
(2)[3]水面上的风速往往比陆地上的风速高,加快了水表面的空气流速,从而加快了水的汽化。
(3)[4]漂浮式水上光伏发电站的优点:光伏面板可以为养鱼提供遮挡作用,可就地取水,便于组件清洗、降温和维护。
10.如题图,建设中的川铁路东起四川省成都市,途经雅安,昌都、林芝等地,最终抵达西藏自治区首府拉萨。全线运营长度约190km,累计爬升高度达1600m,铁路经过四川盆地,横断山区、青藏高原等地形区,所经区域地形条件极其复杂,堪称“最具挑战的铁路工程”,预计2028年全线建成通车,川藏铁路建成后,成都至拉萨的运行时间有望从目前的48小时缩短至13小时。
(1)川藏铁路建成通车后列车从成都运行至拉萨平均速度大约为___________;
(2)小昕根据题图,合理估测出雅安(海拔高度990m)地区大气压分别约为___________(不考虑天气因素),并初步得出气压—海拔高度的关系为:___________;
大气压与水的沸点关系
大气压/
水的沸点/℃
101
100
70
89.93
62
86.77
47
79.78
(3)小所根据上表估测,在海拔高度3650m有“日光城”美称的拉萨地区,水的沸点可能是___________℃,要提高水的沸点,你的建议是:___________。
【答案】 如不考虑天气因素,海拔高度越高,大气压越小 88.4 为了提高水的沸点,可以改用高压锅来烧水
【详解】(1)[1]由题意知,川藏铁路全长约190km,运行时间为13小时,根据速度公式可得,川藏铁路建成通车后列车从成都运行至拉萨平均速度大约为
(2)[2][3]根据题图,如不考虑天气因素,随着海拔高度的增加,大气压逐渐减小。其中海拔高度1000m地区时,大气压为,可以估测出雅安(海拔高度990m)地区大气压约为。
(3)[4][5]由图可知,大气压的越低,水的沸点则越低,拉萨地区海拔高度3650m,该地区的大气压约为,可以推测出该地区的沸点可能为88.4℃。由于在标准大气压下,水的沸点为100℃,为了提高沸点的水,可以改用高压锅来烧水。
11.如图为网传的一有趣现象——“不离不弃的泡沫箱”。一辆小货车车厢中的泡沫箱由于颠簸从车厢中掉落到路面上,在经过路面反弹后又回到了车厢中,随后再次掉落却如倒带般再次弹回车中,这个神奇的现象引起了人们热烈的议论和探讨,请你一起参与分析:
(1)泡沫箱由于_______,在掉落瞬间仍具有向前的速度;
(2)泡沫箱掉落时,以汽车为参照物,它是向_______(选填“前”或“后”)运动的;
(3)泡沫箱掉落到地面被反弹上来后,除受到重力外,很可能还受到一个向前的气压差,导致它重新回到车内。
【答案】 惯性 后
【详解】(1)[1]泡沫箱由于具有惯性,仍要保持原来的运动状态,所以在掉落瞬间仍具有向前的速度。
(2)[1]泡沫箱掉落时,以汽车为参照物,泡沫箱与汽车之间的距离变大,所以它是向后运动的。
12.如图所示是“擦窗机器人”,它的质量为2kg,它的“腹部”有吸盘。当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,它能牢牢地吸在竖直玻璃上(g取10N/kg)。
(1)机器人能竖直吸在玻璃上进行擦窗工作时,其主机内部的气压_______(选填“大于”、“小于”或“等于”)外部大气压而产生吸力;
(2)若忽略空气质量,当擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时,受到摩擦力与_____力是一对平衡力;该擦窗机器人所受重力为_____N;若用真空泵继续向外抽气,机器人受到的摩擦力________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)若该“擦窗机器人”匀速向下擦窗时,此机器人通过吸盘对玻璃的压力是250N,已知吸盘与玻璃的总接触面积为0.02m2,则“擦窗机器人”对玻璃的压强是多少?( )
【答案】 小于 重 20 不变 1.25×104Pa
【详解】(1)[1]擦窗机器人工作时,真空泵将吸盘内的空气向外抽出,主机内部的气压减小,小于外面的大气压,大气压将机器人紧压在玻璃上。
(2)[2]“擦窗机器人”静止在竖直玻璃板上时处于平衡状态,在竖直方向上受到的摩擦力和重力是一对平衡力。
[3]机器人所受重力为
G=mg=2kg×10N/kg=20N
[4]若用真空泵继续向外抽气,由于“擦窗机器人”在竖直玻璃上仍静止,在竖直方向上所受的摩擦力和重力是一对平衡力,其大小相等,由于机器人的重力不变,则机器人受到的摩擦力不变。
(3)[5]“擦窗机器人”对玻璃的压强
13.如图所示为2024年2月055型万吨大型驱逐舰奔赴南海某海域执行战备训练任务时的场景。该舰满载排水量为12500t,吃水深度8m。海水的密度为1.1×10³kg/m³。求:
(1)满载时,该舰受到的浮力;
(2)满载时,舰底受到海水的压强;
(3)若驱逐舰从海水平均密度较大的太平洋驶向海水平均密度较小的印度洋,重力近似不变。请分析驱逐舰行驶过程中吃水深度怎样变化?
【答案】(1)1.25×108N;(2)8.8×104Pa;(3)驱逐舰行驶过程中吃水深度会变大
【详解】解:(1)满载时,该舰受到的浮力
(2)满载时,舰底受到海水的压强
(3)驱逐舰从海水平均密度较大的太平洋驶向海水平均密度较小的印度洋时,由于重力近似不变,根据漂浮条件,浮力也近似不变。由阿基米德原理可知,浮力不变时,液体密度变小,则排开液体的体积会变大。对于驱逐舰来说,排开液体的体积变大就意味着吃水深度变大。因此,驱逐舰行驶过程中吃水深度会变大。
14.如图甲是真空采血管。其原理是将有头盖的采血管预先抽成不同的真空度,利用其负压自动定量采集静脉血样,采血针一端刺入人体静脉后另一端插入真空采血管的胶塞,在负压的作用下,人体静脉血液通过采血针抽入真空采血管内。
(1)利用负压抽血跟下面哪个现象原理相似______(选填下面的选项);
A.用注射器注射药液
B.安全锤的锤头很尖
C.火罐“吸”在身上
D.A管中液面上升
(2)抽血时要将采血针针头插入血管,采血针针头的横截面积为,假设用1N的力将针头扎入皮肤,针头对皮肤的压强为______Pa;
(3)如图乙为某采血管的样品图和产品规格参数,如果采血管内是真空,在一标准大气压下,采血管的塑料盖受到的内外气体压力差为______N(结果保留一位小数);(标准大气压)
(4)采血针的内腔体积很小,对采血体积的影响可以忽略,发生血液逆流的机率很小,如果其内腔体积较大则会消耗一部分采血管的真空度,从而______(选填“降低”或“提高”)其采集量。
【答案】 C 5×106 6.7 降低
【详解】(1)[1]依题意得,真空采血管的原理是将有头盖的采血管试管预先抽成不同的真空度,利用其负压自动定量采集静脉血样,即利用管内压强小于大气压进行抽血。
A.用注射器注射药液时,在外力作用下,注射器内的压强大于人体内部压强,故A不符合题意;
B.安全锤的锤头很尖,是通过减小受力面积增大压强,故B不符合题意;
C.火罐“吸”在身上,先将火罐内的氧气进行燃烧,使罐内气压小于大气压,故C符合题意;
D.A管中液面上升是因为A管上方的空气流速较快,压强较小,在大气压作用下,液体沿着管道上升,利用的是流体压强与流速的关系,故D不符合题意。
故选C。
(2)[2]针头对皮肤的压强为
(3)[3]采血管的横截面积为
采血管内是真空,在一标准大气压下,采血管的塑料盖受到的内外气体压力差为
(4)[4]采血针的内腔体积较大会消耗一部分采血管的真空度,减小大气压与管内的压力差,降低其采集量。
15.厨房烹饪探秘:
(1)在烹饪之前,需要处理食材。包括清洗食材、切片、腌制等,其中冷冻食材需提前解冻,为了让冻肉尽快解冻,可以在肉上撒盐,这样能有效降低冰的_____。
(2)如图1所示,铁锅中盛有水,水上浮有一层沸点比水高的食用花生油。如果对锅底部加热,加热过程中锅内一直有水。则下列说法正确的是_____。
A.水先沸腾,然后油沸腾 B.油先沸腾,然后水沸腾
C.水未沸腾前,只有油蒸发 D.水未沸腾前,水和油同时蒸发
(3)根据实验数据,作出了水的温度随时间变化的图像,见图2。由图可知,当时条件下的大气压_____1标准大气压(选填“A高于”“B低于”“C等于”)。
【答案】(1)熔点
(2)C
(3)B
【详解】(1)在肉上撒盐,盐能降低冰的熔点,让肉表面的冰更快熔化,就像北方冬天路上撒盐化雪一样。
(2)由于液体在任何温度下都能蒸发,所以在水未沸腾前,上层的油会发生蒸发现象,同时由于油膜的覆盖,使得油下面的水无法蒸发,由于水的沸点低于油的沸点,且锅内一直有水,水会先达到沸点沸腾,而油的沸点高,在水未完全汽化完之前,油不会沸腾,直到水全部汽化完后,油的温度才能升高,即当温度升到油的沸点时,再加热,油才可以沸腾;由此可知,加热过程中容器内一直有水时,水会沸腾,而油不会沸腾,只有油蒸发,故C正确,ABD错误。
故选C。
(3)一个标准大气压下,水的沸点是100℃,气压越低,沸点越低。根据图2可知,水的沸点是98℃,沸点低于100℃,则当时条件下的大气压低于1标准大气压。
16.阅读短文,回答问题:
核潜艇
在青岛某海域举行了庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动,图甲为某改进型攻击核潜艇.该潜艇最大潜深达到350m,完全下潜到海面下后悬浮时的排水量为 8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是 。
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
D.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会_____(选填“上浮”或“下沉”),将给核潜艇带来安全隐患,为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是_____。
(3)该核潜艇悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,使核潜艇前进动力的施力物体是_____;核潜艇水平匀速向前推进时所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇所受的海水阻力为1.92×106N时,核潜艇航速为_____m/s。
(4)该核潜艇在深海某区域内以某一速度竖直匀速下降,当到达一定深度后从水舱中向外排出海水,经过一段时间,核潜艇以相同的速度竖直匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇所受阻力恒为30000N,则核潜艇需排出海水的质量为_____kg。
【答案】(1)C
(2) 下沉 从水舱中向外排水
(3) 海水 8
(4)6000
【详解】(1)A.核潜艇在水下需要承担较大的压强,核潜艇的外壳用硬度大的特种钢材制成,故A错误;
B.核潜艇是通过改变自身重力达到浮沉的,故B错误;
C.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,排开液体的体积不变,密度变小,根据阿基米德原理可知所受浮力减小,故C正确;
D.核潜艇悬浮和漂浮时排开水的体积不同,根据阿基米德原理可知所受浮力不相等,故C错误。
故选C。
(2)[1]核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,会造成核潜艇所受浮力减小,核潜艇将会下沉。
[2]因为核潜艇是通过改变自身重力达到浮沉的,为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是从水舱中向外排水,减小自身重力,实现上浮。
(3)[1]该核潜艇悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方,由于物体间力的作用是相互的,海水对螺旋桨施加一个向前的力,核潜艇就前进了。
[2]由图乙可知,当风速为时,核潜艇受到的阻力,当核潜艇所受的海水阻力为时,核潜艇航速为
(4)潜水器在同一区域所受浮力相同,速度相同,所受阻力大小相同,潜水器匀速下潜时,有
匀速上浮时,有
联立可得
即排出海水的重力为
故核潜艇需排出海水的质量为
17.如图所示,细绳上端连着小球A,下端固定在装有水的容器底,容器放置于一个斜面上,始终保持静止,已知水的密度,小球A的体积为,质量为500g。(g取)
(1)小球A受到的浮力是______N;
(2)以圆点代表小球A,请在方框中画出木块A的受力示意图;
(3)若将细绳剪断,小球A将______(选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。剪断短绳子小球A静止后,与未剪断前对比,水对容器底部的压强______(选填“变大”“变小”或“不变”),容器对斜面的压强______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)8
(2)
(3) 上浮 变小 不变
【详解】(1)小球A浸没,受到的浮力为
(2)小球A静止,受力平衡,受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和竖直向下的拉力,作图如下:
(3)[1][2][3]小球A的重力为
所以若将细绳剪断,小球A将上浮。剪断短绳子小球A静止后,处于漂浮状态,排开水的体积变小,则水位降低,根据可知,与未剪断前对比,水对容器底部的压强变小;容器对斜面的压力不变,受力面积不变,则容器对斜面的压强不变。
18.如下图是用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
(1)压强计上的U形管________(选填“属于”或“不属于”)连通器;
(2)在使用压强计前,发现U形管左右两侧的水面有一定的高度差,如图甲,为了使U形管左右两侧的水面相平,正确的调节方法是________(选填“A”或“B”);
A.将右侧支管中高出的水倒出 B.取下软管重新安装
(3)比较图乙和图丙,可以得出结论:液体压强的大小与液体的________有关;
(4)已知图丁中U形管两管水面高度差,则橡皮管内气体的压强与大气压强之差为________Pa。[,,]
【答案】(1)不属于
(2)B
(3)深度
(4)500
【解析】【小题1】U形管上端一侧开口,一侧未开口,所以不属于连通器。
【小题2】A.将右边支管中高出的液体倒出后,左侧支管上方气压仍然大于大气压,两侧液面仍不会相平,故A不符合题意;
B.拆下软管,可以使左右支管上方气压均等于大气压,两侧液面会相平,故B符合题意。
故选B。
【小题3】比较乙图、丙图,在相同液体中的不同深度处,U形管两侧的液面高度差不相等,说明液体的压强不同,故可以得到结论:液体压强的大小与液体的深度有关。
【小题4】橡皮管内气体的压强与大气压强之差等于高度为h的水柱产生的压强,即
19.学习小组学习浮力知识后了解到,液体密度计在工农业生产和科学实验中使用很普遍。下面是学习小组关于“液体密度计”实践研究过程:
【实践一、了解实验室密度计】
如图甲所示,是一组实验室密度计,学习小组在老师指导下选用合适的密度计练习测量盐水的密度。
(1)将密度计A置于密度为的盐水中,密度计静止时受到的浮力为;再将同一密度计置于密度为的盐水中,如图乙所示,此时密度计受到的浮力为,则___________;(选填“<”“=”或“>”)
(2)小明想测量酒精(密度约为)的密度,应选用图甲中哪支密度计?___________
(3)如图丙所示,是实验室另一款液体密度计的示意图,由电子天平、比重配件、体积为的砝码组成。小明阅读说明书了解到该液体密度计的使用方法及测量原理如下:
①电子天平秤盘上固定支架,支架上挂钩码,天平示数为108.08g;
②秤盘上悬架一平台,平台不与秤盘接触,待测液体放在平台上,电子天平示数不变化;
③将钩码浸没在待测液体中,天平示数变为65.28g;
④则待测液体密度为___________(g取10N/kg)。
【实践二、制作一个简易密度计】
学习小组选用一根长约20cm的圆柱状吸管、一段细铜丝、石蜡等材料。先把吸管两端剪平,用石蜡把一端管口密封,将一些铜丝密绕在吸管密封的一端,绕后吸管粗细不变,制成如图丁(a)所示的简易密度计。
(4)如图丁(a)所示,将自制密度计分别放入已知密度为的水和密度为的盐水中,待密度计静止后用记号笔在液面齐平处标出对应刻度A和C,则刻度A处对应的密度应为___________。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为增大这个距离,在密度计总质量不变的前提下,如下改进方案中可行的是___________;
A.换更大的容器盛放液体做实验
B.换横截面相等、长度更长的吸管制作密度计
C.换长度相同、横截面更细的吸管制作密度计
(5)把如图丁(a)所示密度计放入某种液体中,液面的位置恰好在A、C的中点B处,如图丁(b)所示,则这种液体的密度___________(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】(1)=
(2)B
(3)1.07
(4) 1.0 C
(5)小于
【详解】(1)密度计测液体的密度时,总是漂浮在液体中,此时浮力和密度计重力是一对平衡力,因此密度计的原理为,将密度计分别置于密度为的盐水和密度为的盐水中时,所受的浮力均等于密度计的重力,故。
(2)根据图甲可知:密度计A能测量液体的密度范围为1.0~2.0g/cm3,而密度计B能测量液体的密度范围为0.7~1.0g/cm3,因此想测量酒精(密度约为)的密度,应选用密度计B。
(3)电子天平秤盘上固定支架,支架上挂钩码,天平示数为,将钩码浸没在待测液体中,天平示数变为,因此钩码受到的浮力
钩码体积为,钩码浸没在待测液体中,故排开液体的体积
根据
可得,待测液体的密度
(4)[1][2]根据密度计的原理可知,密度计在不同液体中受到的浮力都相等,根据
可知,密度计浸入液体中的深度越深,液体的密度越小,则刻度A处对应的密度应为。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,即在不同液体中浸入的深度变化较小,为增大这个距离,根据
可得,在密度计总质量不变的前提下可以减小密度计的横截面积S,因此改进方案中可行的是换长度相同、横截面更细的吸管制作密度计,故C符合题意,AB不符合题意。
故选C。
(5)根据
可得
而密度计的原理为,密度计的重力不变,密度计受到的浮力也不变,密度计的横截面积S也不变,因此液体的密度与密度计浸入液体的深度成反比。已知A点对应的密度为,C点对应的密度为,若液面位置恰好在A、C的中点B,由于密度计的刻度是不均匀的,且密度越大,排开液体体积变化越小,刻度越密集。所以B点对应的密度不是A、C两点密度的平均值,即不是,而是小于。
20.如图是我国的AG﹣600水陆两栖飞机,该飞机是世界上最大的水陆两用飞机。它能在陆地和水面停泊、起降,满足了我国森林灭火和水上救援的需要。若飞机的总质量为48t,总体积约5×103m3,停在水平地面时,起落架的触地总面积是1.2m2。某次任务中该飞机以720km/h的速度水平匀速直线飞行0.5h。(g取10N/kg)则:
(1)为了使飞机获得向上的升力,飞机的机翼做成上凸下平的形状,其中运用的物理原理是 ______;
(2)飞机以720km/h的速度水平匀速直线飞行0.5h,飞行的路程;
(3)飞机水平匀速直线飞行时所受的升力;
(4)飞机静止在水平地面上时对地面的压强。
【答案】(1)流体流速越大的地方压强越小
(2)360km
(3)4.8×105N
(4)4×105Pa
【详解】(1)飞机的机翼通常做成上凸下平的形状。飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气速度快,压强小;流过机翼下方的空气速度慢,压强大,故机翼上下方所受的压强差形成了向上的升力。
(2)飞行的路程s=vt=720km/h×0.5h=360km
(3)飞机受到的重力G=mg=48×103kg×10N/kg=4.8×105N
飞机水平匀速直线飞行时处于平衡状态,竖直方向上所受的升力与重力是一对平衡力,所以所受的升力与自身重力相等,则升力F=G=4.8×105N
(4)飞机静止在水平地面上时对地面的压强
21.生活中的很多现象,都与大气压有关。
(1)下列利用大气压工作的是 _____(填序号);
①用吸管吸敞口瓶中的饮料
②在高山上需使用高压锅才能将食物煮熟
③离心式水泵将低处的水抽往高处
④医生用注射器给病人注射药液
(2)拔火罐是中医的一种治病方法,它的操作是把燃烧的酒精棉球伸入罐中再撤出,然后迅速把罐倒扣在皮肤上,过一会儿,罐就被“吸”在了皮肤上,皮肤向外凸出,如图所示。请解释“拔火罐”时皮肤向外凸出的原因:_____。
【答案】 ①③ 见解析
【详解】(1)[1]①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,被压入口内,利用了大气压,故①符合题意;
②在高山上用高压锅煮饭,是利用了锅内气压升高,水的沸点升高的原理,不是利用大气压,故②不符合题意;
③利用离心水泵抽水通过叶轮转动使抽水机内水面上方的气压减小,水在外界大气压的作用下,被压上来,故③符合题意;
④医生用注射器给病人注射药液,依靠的是人的推力,不是利用大气压,故④不符合题意。
故选①③。
(2)[2]拔火罐使用时,先把酒精在罐内烧一下,使罐内气体温度升高,罐内空气受热排出,此时迅速把罐扣在皮肤上,等到罐内的空气冷却后压强变小,小于人体内的压强,体内较大的压强将皮肤向外压,所以皮肤向外凸出。
22.探索无止境,2020年珠峰测高8848.86米再次见证中国高度,珠峰高程测量综合运用了北斗卫星测量、精密水准测量、光电测距、雪深雷达测量、重力测量、天文测量、卫星遥感等多种传统和现代测绘技术,精确测定珠峰高程。这是中国的自豪,中国给出“世界高度”新答案,不仅仅是一个数字,更是中国人民不畏艰辛,拼搏上进的中华精神。
请完成下列问题:
(1)登山过程中,随着海拔高度的增加,气压逐渐减小,水的沸点__________;
(2)高程测量队在珠峰顶首次开展重力测量。如图乙所示为g值与海拔高度h的关系,测量工作人员抵达峰顶过程中所受重力__________(选填“不变”“变大”或“变小”)
(3)据测量数据得知珠峰高度逐年略有上升,珠峰上升是因为印度洋板块与亚欧板块相互__________(选填“碰撞挤压”或“张裂拉伸”)的结果;
(4)十九世纪人类首次采用三角形测量法测量珠峰峰顶到3000米观测点的高度,测量结果偏大,是因为光经过不均匀的大气层发生__________(选填“反射”“直线传播”或“折射”)。
【答案】 降低 变小 碰撞挤压 折射
【详解】(1)[1]登山过程中,随着海拔高度的增加,气压逐渐减小,水的沸点随气压减小而减小。
(2)[2]登山过程中,工作人员的质量不变,由图乙得,g变小,由得,工作人员抵达峰顶过程中所受重力变小。
(3)[3]由于印度洋板块与亚欧板块相互挤压,珠峰逐年略有上升。
(4)[4]光经过不均匀的大气层会发生折射,导致珠峰的测量高度偏大。
23.三峡水电站是目前世界上规模最大的水电站和清洁能源基地,也是目前中国有史以来建设的最大型的工程项目。
(1)轮船在通过三峡大坝时,需要经过五级船闸才能完成“跳大坝”的壮举,船闸利用了_________原理;图2中的B阀门左侧的压力比右侧受到的压力_________;(选填“大”或“小”)
(2)三峡大坝的正常蓄水位为175m,此时坝底受到的水的压强要_________(选填“大于”、“小于”或“等于”)海水中的同一深度的水的压强,这是因为液体压强受_________的影响;
(3)长江三峡大坝上下游水位差最高可达113m,其首级人字闸门每扇高约40m,宽约20m。当门外的水位高30m时,则这扇闸门底部所受水的压强是_________Pa,已知闸门所受水的平均压强是底部压强的一半,则这扇闸门所受水的压力是_________N。(g取10N/kg)
【答案】 连通器 小 小于 液体密度
【详解】(1)[1]船闸是最大的人造连通器,在通航时,闸室分别与上水游和下游构成连通器。
[2]因为B阀门左侧水的深度小于右侧水的深度,根据p=ρgh可知,B阀门左侧受到水的压强小于右侧受到水的压强,由于受力面积相同,由可知,B阀门左侧的压力比右侧受到的压力小。
(2)[3][4]液体压强与液体的密度和深度有关,三峡大坝的正常蓄水位为175m,此时坝底受到的水的压强与海水中的同一深度的海水的压强相比,深度相同,海水的密度大于水的密度,根据p=ρgh可知,此时坝底受到的水的压强要小于海水中同一深度的海水产生的压强。
(3)[5]这扇闸门底部所受水的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa由题知,闸门所受水的平均压强
受力面积
S=30m×20m=600m2由可得,这扇闸门所受水的压力
F=p′S=1.5×105Pa×600m2=9×107N
24.三峡水电站
我国三峡工程是举世瞩目的跨世纪工程。三峡大坝上、下游的水位差最高可达113m。巨大的落差有利于生产可观的电力,但也带来了航运方面的问题,修建船闸有效地解决了这个问题。
(1)如图所示,船闸由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成。当闸室水面上升到和上游水面相平后,打开C,船从上游进入闸室后;然后关闭上游的闸门和阀门,打开 _________,闸室就和下游水道构成了一个 _________,当闸室水面下降到跟下游水面 _________时,就可以打开D,船驶向下游;
(2)三峡水电站的水库建有大坝,随着水的深度的增加,大坝受到水的压强也会_________,大坝应当建成 _________(选填“上下等宽”、“上宽下窄”或“上窄下宽”)的形状,才可以更加稳固。
(3)三峡水电站的水库大坝高185m,当水库水位为175m时,坝底受到的水的压强是多大_________?
【答案】 阀门B 连通器 相平 增大 上窄下宽 1.75×106Pa
【详解】(1)[1][2][3]船从上游进入闸室后,关闭上游的闸门和阀门,再打开阀门B,此时闸室和下游连通,上端开口,闸室就和下游水道构成了一个连通器,当闸室水面下降到跟下游水面相平时,就可以打开下游闸门D,船驶向下游。
(2)[4][5]水的深度的增加时,根据p=ρ水gh可知,ρ水和g是不变的,所以大坝受到水的压强增大;为了使大坝能承受较大的压强,所以大坝应当建成上窄下宽的形状。
(3)[6]由题意知,水的深度为175m,则坝底受到的水的压强
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×175m=1.75×106Pa
25.质地均匀的物体甲、乙放在水平桌面上,圆柱体甲的高度为0.1m,密度为 ,圆柱体乙的高度为0.5m,底面积为 ;乐乐在甲、乙上方分别沿水平方向各切去一部分,并将切去的部分叠放在对方剩余部分上。若此时乙对地面的压强变化量 且。(g取10 N/ kg)。求∶
(1)切割前后,甲、乙整体对桌面的压力________;(选填“变”或“不变”)
(2)在乐乐切割前,圆柱体甲对地面的压强为_______Pa;
(3)甲的底面积S为________m2。
【答案】(1)不变
(2)
(3)
【详解】(1)质地均匀的物体甲、乙放在水平桌面上,整体对桌面的压力等于甲乙的重力之和,切割前后,甲、乙整体的重力不变,对桌面的压力不变。
(2)设质量分布均匀的柱体的底面积为S0,高度为h,密度为,圆柱体对地面的压强
在乐乐切割前,圆柱体甲对地面的压强为
(3)若在甲、乙上方分别沿水平方向各切去一部分,并将切去的部分叠放在对方剩余部分的上方,则由于甲、乙整体对地面压力不变,所以甲、乙对地面的压力的变化量相等,由可得
已知 ,所以
甲的底面积为
26.如图所示,底面积不同足够高的圆柱形容器甲、乙(S甲>S乙)置于水平地面上。
(1)若容器甲重为10牛,底面积为10-2平方米,内部盛有深度为0.4米的水。求:
(a)水对容器甲底部的压强p水;
(b)容器甲对水平地面的压强p地;
(2)若容器甲、乙中的液体A、B对容器底部的压强相等。为使A液体对容器甲底部的压强大于B液体对容器乙底部的压强,有如下方案:
(a)在容器甲、乙中同时抽取相同质量的液体;
(b)在容器甲、乙中同时加入相同高度的原有液体;
请分析每种方案的可行性。(g=10N/kg)
【答案】(1)4000Pa;5000Pa;(2)a可行,b不可行
【详解】解:(1)(a)根据液体压强的计算可是可得,水对容器甲底部的压强为
(b)容器甲内水的体积为
由
可得,水的质量为
容器甲对对水平地面的压力为
根据压强的计算公式可得,容器甲对地面的压强为
(2)已知液体对容器底部的压强为
p甲=p乙
两个容器是圆柱形的,液体对容器底的压力等于液体的重力,所以液体对容器底的压强为
(a)在容器甲、乙中同时抽取相同质量的液体,设抽取液体的质量为m,则剩余液体对容器底的压强为
因为
S甲>S乙
所以
p甲剩>p乙剩
此方案可行;
(b)已知液体对容器底部的压强为
p甲=p乙
且
h甲>h乙
由压强的计算公式可知,液体的密度关系为
ρA<ρB
在容器甲、乙中同时加入相同高度的原有液体,由压强的计算公式可知,增大的压强为
Δp甲<Δp乙
后来液体对容器底的压强为
p甲1=p甲+Δp甲
p乙1=p乙+Δp乙
所以
p甲1<p乙1
此方案不可行。
答:(1)(a)水对容器甲底部的压强为4000Pa;
(b)容器甲对水平地面的压强为5000Pa;
(2)为使A液体对容器甲底部的压强大于B液体对容器乙底部的压强,方案a可行b不可行。
27.如图所示,是我国自主研发的长航程极地漫游机器人,它可以在极地零下40℃的低温环境中作业。橘红色的机器人看上去像一辆越野吉普车,其车体采用越野车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走能力。机器人质量约为0.5t,每条履带与地面的接触面积约为,首次在南极内陆冰盖地区完成了30km的自主行走。若g取,试问:
(1)该机器人的4个车轮均换成三角履带的好处是:可以________(选填“增大”或“减小”)对冰面的压强。
(2)该机器人静止在水平冰面上时,对冰面的压强是多少?
(3)假设该机器人在水平冰面上做匀速直线运动,它所受阻力是其总重力的0.2倍,则该机器人所受的牵引力是多少?
【答案】(1)减小
(2)
(3)1000N
【详解】(1)机器人的4个车轮换成三角履带,增大了与冰面的接触面积,即增大了受力面积,在压力一定时,可以减小对冰面的压强。
(2)机器人静止在水平冰面上时,对冰面的压力
冰面的受力面积
机器人对冰面的压强
(3)该机器人在水平冰面上匀速行驶时,水平方向受力平衡,所受牵引力与阻力大小相等,所以
28.如图所示,“擦窗机器人”的质量为2kg,它的“腹部”有两个吸盘,吸盘与玻璃的总接触面积为30cm2,工作时,机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出,使它能牢牢地吸在竖直玻璃上。(g取10N/kg)
(1)擦窗机器人工作时,吸盘内部的气压________(选填“>”“<”或“=”)外部大气压而产生吸力;
(2)若忽略吸盘内空气质量,当擦窗机器人在竖直玻璃板上静止时,受到的摩擦力为________N;若用真空泵继续向外抽气,机器人受到的摩擦力________;(选填“变大”“变小”或“不变”)
(3)为了保证机器人不下落,玻璃对吸盘的支持力至少为90N,则吸盘内部气压不得高于___________Pa(已知外界大气压强 p0=1×105 Pa)。
【答案】 < 20 不变 7×104
【详解】(1)[1]擦窗机器人工作时,当擦窗机器人的真空泵将吸盘内的空气向外抽出时,吸盘内的气压小于外界大气压,从而产生吸力。
(2)[2]“擦窗机器人”的重力
G=mg=2kg×10N/kg=20N
“擦窗机器人”静止时处于平衡状态,在竖直方向上受到的摩擦力和重力是一对平衡力,所以机器人受到的摩擦力为20N。
[3]若用真空泵继续向外抽气,由于忽略吸盘内空气质量,“擦窗机器人” 在竖直玻璃上仍静止,其重力不变,则摩擦力不变。
(3)[4]根据力作用的相互性可得,吸盘对玻璃的压力
F = F 支= 90N
已知吸盘与玻璃的接触面积为
S=30cm2=3×10-3m2
由题意可得,吸盘内外的压强差
因为
p0-p内=p
所以吸盘内部压强
p内=p0-p= 1×105Pa-3×104Pa=7×104Pa
29.浮力来源于液体或气体在竖直方向上对物体的压力差。
(1)重为的物体A与重为的物体B,按如图1所示的方式叠放后,能漂浮在水中,下列说法中正确的是( )
A.物体B排开水的重力等于
B.物体B受到的浮力大小等于
C.如果把物体A取下放入水中,水位一定下降
D.水对物体B底部向上的压力等于
(2)如图2(a)、(b)所示,相同的乒乓球在水中和水面上都处于静止状态,其中一幅图是在天宫空间站微重力环境下浮力“消失”的实验结果,另一幅图为在地面上做的实验结果。
①浮力“消失”现象的是图______(选填“(a)”或“(b)”);
②浮力“消失”的原因是液体对小球______上下表面压力差(选填“有”或“没有”)。
③请在图2(b)中画出小球受到的力的示意图______。
【答案】(1)D
(2) (a) 没有 见解析
【详解】(1)ABD.重为GA 的物体A与重为GB的物体B,按如图1所示的方式叠放后,能漂浮在水中,故物体B受到的浮力大小等于等于GA+GB ;根据阿基米德原理,物体B排开水的重力等于物体B受到的浮力大小;水对物体B底部向上的压力等于物体B受到的浮力,故AB错误,D正确;
C.若A的密度小于或等于水的密度,把物体A取下放入水中,B仍漂浮,A漂浮或悬浮,A、B受到的浮力和等于A和B的重力之和,故浮力保持不变,由阿基米德原理可知,排开水的体积不变,水位不变,故C错误。 故选D。
(2)①因为在太空中浮力已经消失,乒乓球不会向上飘,而是静止在水中不动,符合浮力“消失”现象的是图。
②在地球表面,浮力产生的原因是液体对浸入其中的物体上下表面产生的液体压力差,而液体内部产生压力的原因是液体受到重力。在空间站中或微重力环境下,液体相当于不受重力,因此不产生压力,也不产生浮力。浮力“消失”的原因是液体对小球没有上下表面压力差。
③小球受到的竖直向下重力及竖直向上的浮力的作用,作用点在小球的重心,如下所示:
30.如图,小明用金属丝和橡皮膜做成一边长为a的正方体容器,容器内装满水后放入一盛水的玻璃容器中,正方体容器上表面与玻璃容器中水面相平。
(1)正方体容器的侧面薄膜S1是______(选填“向外凸”“向内凹”或“平”)的,原因______;
(2)若水的密度用ρ水表示,请借助题中已知信息,推理并用符号表示出正方体容器内水柱对其下底面的压力与压强;______
(3)若玻璃容器内水深25cm,则玻璃容器内底面受到水的压强为多大?______(ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】 平 在同种液体的同一深度处,液体向各个方向的压强相等 ρ水ga 2500Pa
【详解】(1)[1][2]在同种液体的同一深度处,液体向各个方向的压强相等,因为正方体容器内外都是水,且深度一样,所以正方体容器的侧面薄膜是平的。
(2)[3]由知道,正方体容器内水柱对其下底面的压强
正方体容器内水柱对其下底面的压力
(3)[4]由知道,玻璃容器内底面受到水的压强为
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