内容正文:
专题04 密度、压强和浮力
中
目 录
第一部分 风向速递 洞察考向,感知前沿
新情境 新载体 跨学科 新考向
第二部分 分层突破 固本培优,精准提分
一阶·考点靶向练
考点01 密度
考点02 固体压强
考点03 液体压强
考点04 大气压强
考点05 流体压强与流速的关系
考点06 浮力、阿基米德原理
考点07 物体的浮沉条件及其应用
考点08 综合计算
二阶·素养进阶练
第三部分 真题验证 对标中考,感悟考法
风●向●速●递
【新情境】1.(2025·山东青岛·一模)(多选题)某同学清洗餐具时,发现瓷勺沉到水底,于是想测量瓷勺的密度。该同学用厨房电子秤、透明塑料杯、细线、厨具支架和水(密度为),进行了测量。用电子秤测量瓷勺的质量为;将适量的水装入塑料杯并测出杯和水的总质量为;按照如图所示的方式组装,读出电子秤的示数为。下列分析正确的是( )
A.瓷勺受到的浮力为
B.图中瓷勺所受的拉力
C.瓷勺的密度
D.若图中瓷勺接触杯底并对杯底有压力,会使测得的密度偏小
【新载体】2.(2025·山东济宁·一模)在对物体的浮沉条件的实验探究过程中,小明小组把如图甲、乙、丙、丁四个不同材质的实心正方体分别放入适量水的烧杯中。已知四种物体皆不与水发生化学反应,且不吸水也不溶于水,ρ水=1g/cm3。根据质量体积图象判断,静止平衡后,哪个物体可以漂浮( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【跨学科】3.(2025·山东滨州·一模)古代人们常用夯锤(如图)将地砸实,打夯时四个劳动者每人分别握住夯锤的一个把手,一个人喊号,号声一响,四人同时用相同的力将地上质量很大的夯锤竖直向上提起;号音一落,四人同时松手,夯锤落下将地面砸实。夯锤的质量很大是为了( )
A.增大受力面积 B.减小受力面积 C.增大压强 D.减小压强
【新考向】4.(2025·山东泰安·三模)如图所示的容器内盛有空气,活塞可左右移动且不漏气,容器中有一个木球A,当用力F向左推动活塞时,下列说法中正确的是( )
A.容器内空气的密度变小 B.木球A受到的浮力变大
C.木球A对容器的压力将变大 D.无法比较木球A对容器压力的大小
分●层●突●破
一阶·考点靶向练
考点01 密度
1.(2025·山东济南·一模)如图所示是从前商店常用的案秤,下列说法正确的是( )
A.案秤相当于一个等臂杠杆
B.标有2kg字样的槽码质量就是2kg
C.称量时,秤盘底部吸附了一小块磁铁,则测量结果偏大
D.称量前,如果秤杆右端上翘,则应该将调零螺丝向左调
2.(2025·山东济宁·一模)如图所示,小明同学学习了密度的知识后,用托盘天平和量筒测量了小石块的密度,下列说法正确的是( )
A.若称量过程中出现图甲所示情形,则应将平衡螺母向右调,使天平横梁平衡
B.根据图中数据,计算的小石块的密度是
C.若石块吸水,则会导致密度的测量值偏小
D.若将石块从地面带到太空,则其质量会变小
3.(2025·山东泰安·一模)为测量某种液体的密度,小明利用天平和量杯测量了液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到了几组数据并绘出了m﹣V图像( )
①量杯的质量为40g ②该液体可能是水
③该液体的密度与质量成正比与体积成反比 ④80cm3的该液体质量为80g
A.只有①③正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有②④正确
4.(2025·山东日照·三模)在测量液体和固体密度的实验中,三个小组用了不同的测量方法:
(1)将天平放在______台面上,游码移到标尺左端零刻度线处,发现天平指针指在分度盘中线的左侧,为了使天平平衡,应将平衡螺母向______调节;(选填“左”或“右”)
(2)第一小组:如图甲,测得烧杯和饮料的总质量为______g,向量筒中倒入部分饮料,如图乙,量筒中饮料的体积为______;用天平测得烧杯和剩余饮料的总质量为40g,饮料的密度为______;
(3)第二小组:利用电子秤测量石头的密度,实验步骤如图:
①电子秤放在水平桌面上,装有适量水的烧杯放在电子秤上,电子秤示数如图A所示;
②把被测石头用细线拴好,缓慢放入装有水的烧杯中,石头未触碰到烧杯底部,水未溢出,电子秤的示数如图B所示;
③然后缓慢放下石头,让被测石头沉入烧杯底部,电子秤示数如图C所示;
根据实验步骤中的数据,可求出被测石头的质量是______g,被测石头的体积是______,则被测石头的密度是______。
(4)第三小组:用水、刻度尺、薄壁轻质(质量忽略不计)塑料瓶测石头的密度,设计如图所示方案,请将实验步骤补充完整:
①在薄壁轻质塑料瓶中装适量的水,用刻度尺测出瓶中水的深度为;
②用双面胶(不考虑质量和体积)把石头粘在瓶底,将瓶子放水中,瓶子恰好竖直漂浮,用刻度尺测出瓶子浸入水中的深度为;
③将瓶子和石头上下对调,再将瓶子放入水中,瓶子仍在竖直方向漂浮,用刻度尺测出瓶子内外水面的高度差为,则石头密度的表达式为______。(用和所测量的符号表示)
考点02 固体压强
5.(2025·山东淄博·二模)全球气候变暖危及北极熊生存,聪明的北极熊学会了智慧出行。在通过薄冰时,它趴下身子,腹部贴着冰面向前爬行,如图所示。北极熊采用这种姿势是为了( )
A.减小压强 B.减小压力 C.增大摩擦 D.增大速度
6.(2025·山东济南·一模)3月2日,济南市商河县迎来一场大雪,甲、乙两人在雪地里行走,留下深浅相同、大小不同的脚印如图所示。则甲对雪地压强______乙对雪地的压强,甲的重力______乙的重力(均填“大于”、“等于”或“小于”)
7.(2025·山东菏泽·模拟预测)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲至如图丙所示。
(1)图中压力的作用效果是通过海绵______来体现的,我们______(填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验;
(2)比较图甲和图乙所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,可以得出结论:______。通过比较图______(填序号)和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。请列举一生活实例:______;
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系,p______p′(填“>”“<”或“=”);
(4)实验时如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。小明发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是: 。
考点03 液体压强
8.(2025·山东菏泽·一模)为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,甲、乙两个实验小组分别采用如图所示装置,其中甲装置U形管内装有已染色的水,乙装置隔板两侧装有不同液体,实验装置经测试均可以正常使用。下列说法正确的是( )
A.甲图中仅将金属盒下移,U形管两侧液面高度差增大
B.乙图中右侧液体一定比左侧液体密度大
C.甲图中仅改变橡皮膜朝向,U形管两侧液面高度差改变
D.甲、乙都是通过观察橡皮膜的形变来反映液体内部压强的大小
9.(2025·山东烟台·一模)如图所示,一下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20cm,内封闭有质量为0.30kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900Pa 将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa。若该玻璃瓶内装满密度为的酒精,则酒精的重力为( )()
A.3.6N B.4N C.4.4N D.4.8N
10.(2025·山东济南·二模)在“探究影响液体压强大小的因素”实验中,小强做了如图(a)所示的甲、乙、丙三次实验。
(1)实验前用手指按压U形管压强计的橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置______(填“漏气”或“不漏气”)。
(2)图(a)甲、乙实验表明:当液体深度相同时,液体压强与液体的______有关;图(a)乙、丙实验表明:同种液体,深度越小,液体的压强越______。
(3)他结合液体压强的知识,设计了测量盐水密度的方案,请你将以下实验步骤补充完整:
①如图(b)中的A所示,用细线和橡皮膜把玻璃管一端扎紧,向管内倒入适量的水,用刻度尺测出水面到下管口的距离记为h₁。
②如图(b)中的B所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至橡皮膜水平为止,用刻度尺测出盐水面到下管口的距离记为h₂。
③盐水的密度表达式:ρ盐水=______(利用ρ水、h₁、h₂等表示)。
④按照此实验过程,所测盐水的密度偏______(选填“大”或“小”),原因是 。
考点04 大气压强
11.(2025·山东滨州·二模)如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。当向下拉橡皮膜时容器内的气压将___________(选填“变大”“不变”或“变小”),气球在___________作用下体积变大,完成吸气过程。
12.(2025·山东青岛·一模)洗手液瓶中的按压式吸液结构,如图所示。
(1)按压式瓶盖的工作原理和___________(选填“活塞式抽水机”“船闸”或“微小压强计”)的工作原理相同;
(2)洗手液能被“吸”上来是利用了___________。向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为瓶中气压___________储液筒中气压。(选填“大于”“小于”或“等于”)
考点05 流体压强与流速的关系
13.(2025·山东聊城·模拟预测)如图所示,两只小纸船浮在水面上,将注射器吸满水,通过塑料管在水面下向两纸船之间喷水,这时两只纸船向中间靠拢,这是因为两船之间( )
A.空气流速小,压强大 B.空气流速大,压强小
C.空气流速大,压强大 D.空气流速小,压强小
14.(2025·山东青岛·一模)如右图,自制喷雾器正在喷雾,其工作原理与以下现象所包含的物理原理相同的是( )
A.做饭时,油烟机“吸”走厨房中的油烟 B.老师板书时,粉笔字“吸”附在黑板上
C.将吸盘压在瓷砖表面,吸盘被瓷砖“吸”住 D.拆开泡沫包装时,泡沫颗粒“吸”在衣服上
考点06 浮力、阿基米德原理
15.(2025·山东临沂·模拟预测)如图所示,将一块实心圆柱形金属块浸没在水中,金属块上、下表面受到水的压力分别为F1,F2。金属块在水中下沉过程中,下列说法中正确的是( )
A.F1变小 B.上表面受到的压强不变
C.F2与F1的差值变大 D.F2与F1的差值不变
16.(2025·山东泰安·一模)如图所示,两只完全相同的烧杯中装有水放在地面上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球,已知ρ铅>ρ铝,将其全部没入水中,此时两烧杯中水面高度相同。则下列说法正确的是( )
①两个烧杯中的水对杯底的压强大小关系为
②两个球受到的浮力大小关系为F甲=F乙
③两个烧杯中的水的质量的大小关系为m甲>m乙
④两图中细线的拉力的大小关系为T甲>T乙
A.只有①②④正确 B.只有②③④正确 C.只有①③正确 D.①③④都正确
17.(2025·山东·模拟预测)小明用如图所示的实验装置来探究“浮力的大小跟哪些因素有关”,每次实验中弹簧测力计的示数如图1所示。
(1)比较①②③可知,物体受到的浮力大小与排开水的______ 有关;
(2)根据①与③两图所示的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为______ N;如图④,若将物体继续往下放且不接触容器底,则弹簧测力计的示数为______ N;
(3)比较图④和⑤可知(容器中液面相平),水对杯底部的压强______ 盐水对杯底部的压强;(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(4)同组的小华同学改用电子秤来测量持测液体的密度,已知水的密度为ρ水。实验步骤如下;
①如图2甲、乙所示,把适量水和待测液体分别倒入两容器中并置于电子秤上,记下示数为m1;
②将系好细线的物块缓慢浸没到水中并保持静止(未触底),水未溢出。如图2丙所示,记下电子秤的示数m2;
③将物块取出,擦干后再缓慢浸没到待测液体中保持静止(未触底),待测液体未溢出,如图2丁所示,记下电子秤的示数m3;
④则该液体密度的表达式______ 。(用所测物理量和已知量表示)
考点07 物体的浮沉条件及其应用
18.(2025·山东东营·三模)水平桌面上甲、乙两个质量相等但底面积不同的圆柱形容器内装有质量相等的不同液体,两个完全相同的物体在甲、乙两容器中静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.甲容器中的物体所受浮力大 B.甲容器中的液体的密度大
C.乙容器对水平桌面的压力大 D.甲乙容器底部所受液体的压力相等
19.(2025·山东聊城·三模)将自制密度计分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,状态如图所示。关于密度计在两种液体中所受的浮力、,以及两种液体的密度、,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
考点08 综合计算
20.(2025·山东青岛·二模)小红用菜盆盛水清洗樱桃时,将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃,当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后,发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟,她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2,空盒A底面积为100cm2,金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底,当空盒A漂浮在水面上时,盒底浸入水中1cm深。整个实验中,水槽里的水未溢出。(ρB=7.0×103kg/m3)
(1)空盒A漂浮在水面上时,A盒底部受到水的压力多大?
(2)小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,则盒A受浮力的大小;(金属块B上附着的水忽略不计)
(3)把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,水槽里水位变化了多少?
21.(2025·山东泰安·一模)起重船主要用于水上起重、吊装作业,船上装有起重机,在工程中发挥着重要作用。如图甲所示,一艘起重船自身质量是15000t。为了防止起重船吊装重物时发生倾斜,在起重船的船体两侧建造了由许多小舱室组成的水舱。起重船吊起重物后,就通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡,示意图如图乙所示。某同学设计了一种能感知抽水量的长方体水舱模型,其底面积为,如图丙所示,其中A是固定的力传感器,能够显示B对它的压力或拉力的大小;B是质量和体积均可忽略的细硬直杆,B的上端固定在A上,下端固定在物体C上,物体C是重为200N、高度为2m的圆柱体。水舱中装有的水,抽水机将水抽出的过程中,力传感器示数F的大小随抽出水的体积V变化的图像如图丁所示。取,。求:
(1)起重船自身漂浮在水面上时受到的浮力;
(2)物体C的底面积。
二阶·素养进阶练
1.(2025·山东泰安·二模)测固体密度时,如果固体体积较大放不进细窄的量筒,我们常采用“补水”的方法来进行体积测量。结合如下实验步骤,请选出实验误差最小的方案表达式( )
A. B. C. D.
2.(2025·山东临沂·二模)如图,饮料杯正放在水平桌面上,若将该饮料倒置过来放在桌面上,则( )
A.杯内饮料对底部的压强减小 B.杯子对桌面的压力增大
C.杯子对桌面的压强增大 D.杯内饮料对杯子底的压力不变
3.(2025·山东济宁·二模)小明感冒输液时看到药液袋外面有如图所示的标识,询问医生得知:“0.9%”是指每100mL的这种液体中含有0.9g食盐、其余是纯净的水;护士在调试输液管时提醒小明,每分钟不要超过40滴,不能太快。小明的下列估计中不正确的是( )
A.未开封时袋内所装药液的质量略大于250g
B.图中护士调试时输液袋的顶端距离地面的高度约1700mm
C.输液过程中,输液袋内的气压大约为1.013×106 Pa
D.小明通过脉搏监控滴速,应比其脉搏速度要慢一些
4.把弯成“冂”形的玻璃管穿过软木塞分别插入两个大小相同的烧瓶内,如图所示,当玻璃管中着色水柱由静止向右移动时,不可能发生的情形是( )
A.甲烧瓶中空气温度升高,乙烧瓶中空气温度不变
B.甲烧瓶中空气温度降低,乙烧瓶中空气温度不变
C.甲、乙两烧瓶中空气温度都升高
D.甲、乙两烧瓶中空气温度都降低
5.(2025·山东济南·二模)如图是一种简易淋浴器,使用时将接头套在自来水龙头上,把“吸管”插入下方热水容器里,打开自来水龙头,冷水、热水通过混合器混合,喷头就会流出温水。为了提高“吸”热水的能力,混合器的结构示意图最好设成下列中的(注:左为冷水进口,下为热水进口,右为温水出口)( )
A. B. C. D.
6.(2025·山东潍坊·二模)质量相等的甲、乙两个实心物块在水中静止时如图所示,下列分析正确的是( )
A.甲的密度小于乙的密度 B.甲受到的浮力小于乙受到的浮力
C.甲排开水的体积大于乙排开水的体积 D.甲下表面受到水的压力大于乙下表面受到水的压力
7.(2025·山东济南·二模)如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。若将木块虚线以下的部分截去,则( )
A.木块和水面均下降,且下降的高度相同
B.木块和水面均下降,且木块下降的高度更大
C.木块和水面均下降,且水面下降的高度更大
D.木块上升,水面下降,且变化的高度不相同
8.(2025·山东泰安·二模)如图所示,M、N是两个质量相等的正方体,,水平桌面上两个相同的柱状容器分别装有甲、乙两种液体。M在甲液面漂浮,N用细线吊着静止在乙液体中(细线对N有拉力)。两容器液面相平,M、N露出液面的高度相同。下列说法( )
①M受到的浮力大于N受到的浮力
②甲液体的密度大于乙液体的密度
③左侧容器对桌面的压强小于右侧容器对桌面的压强
④若剪断细线,N静止时,乙液体对容器底的压强变大
A.只有①②正确 B.只有①②④正确 C.只有②③正确 D.只有①③④正确
9.(2025·山东烟台·一模)水平桌面上有甲、乙两个相同的容器,装有不同的液体,将两个完全相同的长方体A、B分别放入容器中的液体中,静止时位置如图所示,两容器的液面相平。则下列判断正确的是( )
A.甲乙两种液体的密度 B.物体受到的浮力大小FA=FB
C.液体对容器底的压强 D.容器对桌面的压力F甲>F乙
10.(2025·山东泰安·二模)有A、B两个正方体物块,B边长是A边长的一半,如图甲所示,将质量为1kg的物块A放入水中,有五分之三体积露出水面;再将物块B放在A的上面,物块A恰好完全没入水面,如图乙所示。若g取10N/kg,水的密度为,下列判断正确的是( )
①物块A的密度为 ②图乙中物块B对A的压力为25N
③物块A与B质量之比为 ④物块A与B密度之比为
A.只有①② B.只有①④ C.只有②③ D.只有①③④
11.(2025·山东青岛·二模)(多选题)图甲是托里拆利实验装置,图乙是一个“自制气压计”(用插有细管的橡皮塞塞住装有水的瓶子口,下管口没入水中,管中水面在点),点与瓶内水面高度差为,下列说法正确的是( )
A.甲图中的托里拆利实验装置测出当地的大气压是
B.甲图中的托里拆利实验中玻璃管倾斜,管内水银柱竖直高度不变
C.乙图中的瓶内气压减外界大气压等于
D.带着乙图中的装置登山,会发现会增大
12.(2025·山东日照·三模)(多选题)如图所示,甲、乙两个相同的烧杯中装有密度相同的液体,将两个实心物体A、B分别放入甲、乙两杯液体中。静止时,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,两杯中的液体液面高度均为h。若A、B的质量分别为、,A、B的体积分别为、,A、B受到的浮力分别为、。下列判断中正确的是( )
A.若,则一定有
B.若,则一定有
C.甲杯中液体对容器底的压力等于乙杯中液体对容器底的压力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
13.(2025·山东青岛·二模)(多选题)如图所示,盛有适量水的柱形杯子静止于水平桌面上,土豆与碗质量相等,先将土豆放于碗中,并将碗放入杯中处于漂浮状态;再把土豆从碗中取出轻放入水中,静止时土豆沉底、碗仍处于漂浮状态。下列说法正确的是( )
A.甲图杯子对桌面的压强大于乙图杯子对桌面的压强
B.甲乙两图中碗受到的浮力相等
C.乙图中空碗受到的浮力大于土豆受到的浮力
D.甲图中水对杯底的压强大于乙图中水对杯底的压强
14.(2025·山东青岛·一模)(多选题)水平桌面上的水槽中盛有水,将一玻璃杯倒扣在水面上,杯内封闭质量不计的空气,静止时如图甲所示;用力翻转玻璃杯,其静止后沉在水底,如图乙。下列分析正确的是( )
A.玻璃的密度比水的密度小 B.甲中杯子比乙中杯子所受的浮力大
C.甲、乙中,水槽对桌面的压强相等 D.甲、乙中,水对容器底的压强相等
15.(2025·山东泰安·三模)如图,物体与墙的接触面积为,某人用500N的力将重为300N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙的压力为________N,物体对墙的压强为________Pa.物体受到墙对它的摩擦力为________N。
16.(2025·山东日照·二模)科技节上,物理老师自制了一台“乒乓球机枪”进行展示,其结构如图所示,当接通吹风机电源,从横管吹风时,横管内的空气流速大、压强________,乒乓球在________的作用下向上移动,最后乒乓球被射出。
17.(2025·山东泰安·二模)如图是草原犬鼠洞穴的横截面示意图,它有两个出口,分别是隆起的洞口A和平坦洞口B,当风吹过两个洞口时,两个洞口处流体压强分别为和,则______(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
18.(2025·山东菏泽·一模)如图所示,阀门1和阀门2均关闭,A、B、C三根竖管内的水面相平,此时装置相当于______,生活中还有______与此装置原理相同(列举一例)。若阀门1、阀门2均打开,水在管道内持续流动,则三根竖管内水面最低的是______(选填“A”、“B”或“C”)。
19.(2025·山东青岛·二模)科学选种是提高粮食产量的关键环节,而盐水选种是我国劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法。选小麦种子所需盐水的密度在1.16×10³~1.2×10³kg/m³之间。为检测配制的盐水是否合格,探究小组进行了如下实验。
(1)将天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻线处,发现天平指针的位置如图甲所示,下一步操作是______________________________;
(2)将50mL待测盐水倒入质量为25g的烧杯中,用天平测量其质量如图乙所示,所测盐水的密度为____kg/m³,为符合要求,应该向配制的盐水添加适量的______(选填“盐”或“水”);
(3)将种子放入配置合格的盐水中,如图丙所示,处于______位置的种子是良种,筛选出良种的密度比盐水的密度__________;
(4)完成实验后,探究小组利用测力计、细绳、小金属块和足够的水再次测量盐水的密度,步骤如下,请将空缺部分填充完整:
①用细绳拴住小金属块,吊在测力计下测出此时拉力为;
②把小金属块浸没入水中,测出此时拉力为;
③把小金属块浸没入盐水中,测出此时拉力为;
④盐水的密度表达式______(用、、、表示)。
20.(2025·山东滨州·模拟预测)某兴趣小组利用如图所示器材,探究“液体压强跟哪些因素有关”。
(1)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现如图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是______(填写正确选项前的字母);
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出 B.向U形管中继续盛装液体 C.取下橡皮管,重新进行安装
(2)压强计是通过观察U形管两端液面的______来显示橡皮膜所受压强大小的仪器;
(3)通过比较图中______两个实验,是为了探究液体的压强与液体深度的关系,这种实验研究方法是______法,依据得出的结论,拦河大坝要做成______(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(4)为使U形管两侧液面高度差更明显,可将U形管中的液体换成密度______(填“更大”或“更小”)的液体;
(5)某次实验测得压强计中U形管左右两侧液面的高度差为8cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差为______Pa;(,g取10N/kg)
(6)利用如图戊所示的实验器材进行拓展实验:容器中间用隔板分成A、B两部分,隔板底部有一小圆孔(用C表示),用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。如图己所示,当在A中盛水,测得深度为12cm,在B中盛某种液体,测得深度为15cm,此时C处橡皮膜形状刚好不改变,则B中液体密度_______()。
21.(2025·山东临沂·二模)上课时,老师做了如图甲所示的实验:在铁桶内放少量的水,用火加热,水沸腾后把桶口堵住,然后浇上冷水,铁桶很快变扁了。老师解释是因为桶内的气压变小,
铁桶在内外压强差的作用下,被压扁了。小明对桶内气压变小的原因,做出了如下猜想:
猜想一:气体压强的大小可能和气体体积的大小有关;
猜想二:气体压强的大小可能和气体质量的大小有关;
猜想三:气体压强的大小可能和气体温度的高低有关。
(1)小明做出猜想二的理由:浇冷水时,铁桶内的水蒸气___________成水,质量变小;做出猜想三的理由:浇冷水时,桶内气体的内能通过___________的方式变小,温度降低;
(2)为探究猜想一,小明设计了如图乙所示的实验。将注射器内先密封着的气体,然后缓慢匀速推动活塞,改变气体的体积,并通过固定在左端的压强传感器读出相应压强值,记录的数据如表一所示。
表一
实验次数
封闭气体体积
气体体积
气体压强
1
8
8
1.01
2
8
6
1.35
3
8
4
2.02
4
8
2
4.04
①实验时缓慢匀速推动活塞的目的是控制空气的___________不变;
②通过分析实验数据可知,质量和温度相同的空气,体积越小,压强越___________;
(3)用注射器密封的气体再进行实验,得到的数据如表二所示。要探究气体压强与质量的关系,应将该表中的第1次实验与表一中的第___________实验数据进行比较;
表二
实验次数
封闭气体体积
气体体积
气体压强
1
4
4
1.01
2
4
2
2.02
3
4
1
4.04
(4)为了探究气体压强与温度的关系,小明将烧瓶内封入一定质量的空气,然后分别将温度传感器和压强传感器伸入烧瓶内并与计算机相连,再把烧瓶漂浮在水中加热,记录的温度和相应的压强值如表三所示。分析数据可知,对一定质量的空气,体积不变时,压强的变化量与温度的变化量成___________比;
表三
温度
20
40
60
80
气体压强
1.01
1.08
1.15
1.22
(5)如图丙所示,用吹风机对着倒扣在水中的圆底烧瓶吹热风时,瓶内液面将___________(选填“上升”“下降”或“不变”)。
22.(2025·山东临沂·一模)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:Ⅰ液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想______(选填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”);
(2)为了研究猜想Ⅰ和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为______N。进一步计算得出A、B、C所受浮力______(选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力______(选填“有关”或“无关”);
②比较序号______的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关;
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是______。
23.(2025·山东枣庄·二模)我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载货量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量载货量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示,玻璃杯底面积为80cm2,重为2N,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)玻璃杯底面所受水的压力;
(2)铁块的质量;
(3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为2cm,求待测液体的密度。
24.(2025·山东日照·二模)某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发,设计了如下“打捞”过程:如图甲,金属块A部分陷入淤泥内,轻质小船装有18N的沙石,细绳将金属块A和小船紧连,细绳对小船的拉力为2N,水面与船的上沿相平;将小船内所有沙石清除后,金属块A被拉出淤泥静止在水中,如图乙所示。已知金属块A的体积为,,取10N/kg,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计;
(1)甲图中,金属块A上表面距离水面50cm,求金属块A上表面受到的水的压强;
(2)甲图中,求小船受到的浮力;
(3)乙图中,小船有的体积露出水面,求此时小船所受的浮力;
(4)金属块A的密度。
真●题●验●证
1.(2025·山东德州·中考真题)小明在科技创新大赛中斩获一枚奖牌。他想知道该奖牌的密度,但发现其无法放入量筒,于是借助天平、烧杯进行了如下操作。下列说法正确的是( )
A.使用前分度盘指针如图甲所示,应向右调游码使天平平衡
B.天平正确调平后,称量结果如图乙所示,测得奖牌的质量为129.2g
C.该实验测得奖牌的密度为6.44g/cm3
D.用此方法测得奖牌的密度会偏大
2.(2025·山东滨州·中考真题)如图所示,水平桌面上甲、乙两个完全相同的烧杯内装有密度不同的盐水,把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,且放入鸡蛋后液面相平。若两烧杯底部所受液体压强分别为p甲、p乙,鸡蛋在甲、乙两杯盐水中所受浮力分别为F甲、F乙,则下列说法正确的是( )
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙 C.F甲<F乙 D.F甲>F乙
3.(2025·山东济南·中考真题)某物理社团用如图甲所示的装置测量未知液体的密度,U形管开口向下竖直插入两种液体中,开始时管内外液面相平。通过抽气口将管内的气体抽出一部分后关闭阀门,稳定时U形管内的气体压强为,管内外气体压强差支撑起U形管内液柱的高度如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.大于管外大气压, B.小于管外大气压,
C.大于管外大气压, D.小于管外大气压,
4.(2025·山东东营·中考真题)某兴趣小组对物理课本上的插图进行了讨论,下列对插图的介绍正确的是( )
A.甲图:玻璃管中的液体只对橡胶膜有压强
B.乙图:粗管中水的流速最快压强最小
C.丙图:滑雪者没有陷入雪中是因为她对雪压力较小
D.丁图:盆景水位保持一定的高度是因为大气压的作用
5.(2025·山东日照·中考真题)小明把盛水的容器放在桌面上,将A管插入水中,再把B管的管口贴靠在A管的上端。用吹风机低速挡从B管的另一端向管中吹气,可以看到A管中水面上升到如图所示位置并保持静止。下列说法正确的是( )
A.容器中水面上方大气压等于A管上端管口处气压
B.A管底部内、外同一深度处水的压强相等
C.容器对桌面的压强比吹气前大
D.换用吹风机高速挡吹气,水可从A管的上端喷出
6.(2025·山东·中考真题)小华观察发现:同一河流,狭窄处比宽阔处水流更快。受此启发,他结合所学物理知识,设计了四种装置吸取液体肥,用于学校劳动基地水肥一体化灌溉,各装置剖面如图所示。在左端管口横截面积和水流流速相同的情况下,下列设计中吸肥最快的是( )
A. B. C. D.
7.(2025·山东东营·中考真题)如图甲所示,用弹簧测力计将圆柱体从盛水的容器中缓慢提出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示(忽略液面的变化,g取10N/kg),下列说法中正确的是( )
①圆柱体浸没时受到的浮力是2N ②圆柱体受到的重力是3N
③圆柱体的密度是 ④圆柱体的底面积是
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
8.(2025·山东德州·中考真题)为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓慢压入油中,如图甲所示。工件的下表面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示(ρ油=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)。下列说法正确的是( )
A.工件的边长为0.3m B.工件的质量为60kg
C.工件受到的最大浮力为2000N D.工件密度与油的密度之比为3:10
9.(2025·山东·中考真题)小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气,从而改变“小鱼”的体积。初始时,两“小鱼”在水中处于静止状态,如图所示。忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示。下列说法正确的是( )
A.对甲充气,甲上浮,再次静止时F甲小于F乙
B.对甲抽气,甲下沉,再次静止时F甲一定小于F乙
C.对乙充气,乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小
D.对乙抽气,乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力
10.(2025·山东济南·中考真题)(多选题)如图为用细沙和平底矿泉水瓶(已裁掉瓶口部分)制作的两个简易密度计。甲、乙两密度计的质量相同,甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,为刻度线,刻度线与刻度线到瓶底的距离相等。下列说法正确的是( )
A.甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小
B.甲密度计刻度线处表示的液体密度大于刻度线处表示的液体密度
C.两密度计漂浮在同种液体中时,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
D.甲密度计刻度线处表示的液体密度小于乙密度计刻度线处表示的液体密度
11.(2025·山东济宁·中考真题)两个相同的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,一个装有4kg的水,另一个装有某种液体。分别从两容器中抽出相同体积的水和该液体,抽出前后水和该液体对容器底的压强如表所示。则该液体抽出前的质量为________kg,该液体的密度为________kg/m3。(g=10N/kg)
容器底受到的压强
抽出前
抽出后
12.(2025·山东德州·中考真题)实验室用排水法收集O2,当集气瓶中的水被排出到如图所示的位置时,集气瓶内的气体压强________(选填“大于”、“小于”或“等于”)外界大气压强。
13.(2025·山东德州·中考真题)在探究“液体压强与哪些因素有关”的实验中。
(1)如图甲所示,实验器材安装完毕后发现U形管两侧液面不相平,接下来应该______,直到U形管两侧液面相平;
A.向U形管内添加适量水 B.从U形管内向外倒出适量水
C.取下软管重新安装 D.按压金属盒的橡皮膜
(2)气密性良好的微小压强计______(选填“属于”或“不属于”)连通器;
(3)下列实验中用到的物理研究方法与本实验完全不同的是______;
A.探究平面镜成像 B.探究压力作用效果与哪些因素有关 C.探究电流与电压、电阻的关系
(4)如图乙所示,某次实验时,测得U形管两侧液面高度差为4cm,则探头在此位置受到的液体压强为______Pa(,);
(5)某实验小组对压强计进行了改装,将U形管的两端分别连接了软管和探头,当两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平。两容器内分别装有A、B两种不同液体,现将两探头置于相同深度,U形管液面位置如图丙所示,则______(选填“>”、“<”或“=”)。
14.(2025·山东·中考真题)镓铟锡合金常温下处于液态,且无毒。物理科创小组的同学们认为可以用它代替易挥发、有毒的水银测量大气压强,他们决定先测量镓铟锡合金的密度,再测量大气压强。
(1)测量密度前,为了提高液体体积测量的精确度,应在图中所示的三种注射器中选择______(选填“5mL”“20mL”或“30mL”)的注射器。
(2)同学们先测量了所选用注射器的质量m1随后用注射器抽取适量的镓铟锡合金。他们发现抽取液态合金时,注射器中会有气泡,于是将气泡排出后,读取合金的体积V,并用天平衡量它们的总质量。将测量和计算出的数据填入表格。
实验次数
注射器的质量m1/g
注射器和合金总质量/g
抽取的合金体积V/mL
合金密度g/cm3
1
6.2
13.9
1.2
6.4
2
28.5
3.6
6.2
3
4.0
第3次实验所测如图乙所示,为______g,计算得合金密度为______g/cm3。
通过三次实验,得到所测镓铟锡合金的密度为______g/cm3。
(3)将PU耐压透明软管注满镓铟锡液态合金后,手持软管中部缓慢上提,保持两端管口始终在液态合金液面以下,直至软管中液柱分离,如图丙所示。测得管内外液面高度差h为160cm,小组测得的大气压强为______Pa。(取g=10N/kg)
(4)交流评估时,小明回想起,测量液态合金体积过程中。注射器零刻度线前端接口处,还有一小部分液体,如图丁所示,这部分液态合金体积未被计入,会导致密度的测量结果______(选填“偏大”或“偏小”)。请你利用现有器材设计实验,消除这一小部分液体带来的影响,测得更准确的密度值。简要说明你的实验思路______________。
15.(2025·山东潍坊·中考真题)如图甲所示,柱形容器的质量,底面积,静置于水平桌面,其底部放置边长的正方体物块。向容器中慢慢注入水,当水的深度时,物块与容器之间恰好无弹力,取,水的密度。
(1)求水的深度时,物块受到的浮力;
(2)求物块的密度;
(3)求水的深度时,容器对桌面的压强;
(4)若注水前,将物块用轻质弹簧悬挂,使物块与容器之间恰好无弹力,如图乙所示。已知该弹簧弹力大小跟其伸长量(或压缩量)之间的关系如图丙所示,向容器中慢慢注入水,直到水面与物块上表面平齐,求水面与物块上表面平齐时水的深度。
16.(2025·山东滨州·中考真题)底面积为,足够高的薄壁轻质圆柱形容器置于水平桌面上,将质量为0.9kg、棱长为0.1m的正方体A放入容器中,如图甲所示,g取10N/kg,求:
(1)正方体A对容器底部的压强pA;
(2)现缓慢往容器内注水到一定深度,正方体A对容器底部的压力刚好为0时,如图乙所示,正方体A所受的浮力F浮;
(3)当正方体A对容器底部的压力刚好为0时,水对容器底部的压强p水;
(4)在注水过程中,要使水对容器底部的压强增加量与容器对桌面的压强增加量的比值最大,最多注入水的质量。
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专题04 密度、压强和浮力
中
目 录
第一部分 风向速递 洞察考向,感知前沿
新情境 新载体 跨学科 新考向
第二部分 分层突破 固本培优,精准提分
一阶·考点靶向练
考点01 密度
考点02 固体压强
考点03 液体压强
考点04 大气压强
考点05 流体压强与流速的关系
考点06 浮力、阿基米德原理
考点07 物体的浮沉条件及其应用
考点08 综合计算
二阶·素养进阶练
第三部分 真题验证 对标中考,感悟考法
风●向●速●递
【新情境】1.(2025·山东青岛·一模)(多选题)某同学清洗餐具时,发现瓷勺沉到水底,于是想测量瓷勺的密度。该同学用厨房电子秤、透明塑料杯、细线、厨具支架和水(密度为),进行了测量。用电子秤测量瓷勺的质量为;将适量的水装入塑料杯并测出杯和水的总质量为;按照如图所示的方式组装,读出电子秤的示数为。下列分析正确的是( )
A.瓷勺受到的浮力为
B.图中瓷勺所受的拉力
C.瓷勺的密度
D.若图中瓷勺接触杯底并对杯底有压力,会使测得的密度偏小
【答案】BCD
【详解】A.按照图中所示的方式组装,由于瓷勺受到浮力的作用,物体间力的作用是相互的,瓷勺给水一个竖直向下的力,故电子秤的示数增加,增加的示数是瓷勺排开水的质量,所以瓷勺受到的浮力为
故A错误;
B.瓷勺重力为,根据力的平衡条件,瓷勺所受的拉力
故B正确;
C.瓷勺体积为
则瓷勺的密度
故C正确;
D.若图中瓷勺接触杯底并对杯底有压力,则的值偏大,根据可知会使测得的密度偏小,故D正确。
故选BCD。
【新载体】2.(2025·山东济宁·一模)在对物体的浮沉条件的实验探究过程中,小明小组把如图甲、乙、丙、丁四个不同材质的实心正方体分别放入适量水的烧杯中。已知四种物体皆不与水发生化学反应,且不吸水也不溶于水,ρ水=1g/cm3。根据质量体积图象判断,静止平衡后,哪个物体可以漂浮( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】A
【详解】将物体放入水中,根据密度大小与浮沉的关系:ρ物<ρ水,物体漂浮;ρ物=ρ水,物体悬浮;ρ物>ρ水,物体沉底。根据质量体积图像信息,由密度公式可得
由此可知甲漂浮,乙悬浮,丙沉底,丁沉底;故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【跨学科】3.(2025·山东滨州·一模)古代人们常用夯锤(如图)将地砸实,打夯时四个劳动者每人分别握住夯锤的一个把手,一个人喊号,号声一响,四人同时用相同的力将地上质量很大的夯锤竖直向上提起;号音一落,四人同时松手,夯锤落下将地面砸实。夯锤的质量很大是为了( )
A.增大受力面积 B.减小受力面积 C.增大压强 D.减小压强
【答案】C
【详解】物体的质量越大,则重力越大,放在水平地面时对地面的压力也越大;夯锤的质量很大是为了通过增大压力来增大对地面的压强,将地面夯实,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【新考向】4.(2025·山东泰安·三模)如图所示的容器内盛有空气,活塞可左右移动且不漏气,容器中有一个木球A,当用力F向左推动活塞时,下列说法中正确的是( )
A.容器内空气的密度变小 B.木球A受到的浮力变大
C.木球A对容器的压力将变大 D.无法比较木球A对容器压力的大小
【答案】B
【详解】A.向左推动活塞时,里面封闭的空气质量不变,体积减小,由可知,里面空气的密度增大,故A错误;
B.因为A球浸没在里面的空气中,A球的体积不变,A球在空气中排开的体积与它自身的体积相等,即,由于里面空气的密度增大,由可知,木球A受到的浮力变大,故B正确;
CD.对A球进行受力分析,它受到重力、浮力和支持力的作用,即,木球A受到的浮力变大,G不变,所以F支减小,根据物体间力的作用是相互的,,所以木球A对容器的压力将减小,故CD错误。
故选B。
分●层●突●破
一阶·考点靶向练
考点01 密度
1.(2025·山东济南·一模)如图所示是从前商店常用的案秤,下列说法正确的是( )
A.案秤相当于一个等臂杠杆
B.标有2kg字样的槽码质量就是2kg
C.称量时,秤盘底部吸附了一小块磁铁,则测量结果偏大
D.称量前,如果秤杆右端上翘,则应该将调零螺丝向左调
【答案】C
【详解】A.由图可知,两力臂长短不同,不是等臂杠杆,故A错误;
B.根据杠杆的平衡条件可判断,槽码所对应力臂较长,故这个标识为2kg的槽码真实质量小于2kg,故B错误;
C.称量时,往秤盘底部吸附了一小块磁铁,右面需要增加砝码或移动游码,则测量结果偏大,故C正确;
D.案秤的秤盘相当于天平左盘,砝码盘相当于天平右盘,秤杆右端上翘,说明左端下沉,则调零螺丝应向右移,故D错误。
故选C。
2.(2025·山东济宁·一模)如图所示,小明同学学习了密度的知识后,用托盘天平和量筒测量了小石块的密度,下列说法正确的是( )
A.若称量过程中出现图甲所示情形,则应将平衡螺母向右调,使天平横梁平衡
B.根据图中数据,计算的小石块的密度是
C.若石块吸水,则会导致密度的测量值偏小
D.若将石块从地面带到太空,则其质量会变小
【答案】B
【详解】A.图甲称量过程中,指针左偏,此时不能调节平衡螺母,应该向右移动游码,故A错误;
B.图乙中石块质量为,量筒中水的体积20mL,放入石块后液面上升到40mL,则石块体积为
根据密度公式可得小石块的密度,故B正确;
C.石块吸水会导致量筒中放入石块后液面上升的高度变小,测得的体积偏小,根据密度公式,体积偏小会使密度测量值偏大,故C错误;
D.质量是物质的一种属性,它不随形状、状态、位置和温度的改变而变化,石块带到太空质量不变,故D错误。
故选B。
3.(2025·山东泰安·一模)为测量某种液体的密度,小明利用天平和量杯测量了液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到了几组数据并绘出了m﹣V图像( )
①量杯的质量为40g ②该液体可能是水
③该液体的密度与质量成正比与体积成反比 ④80cm3的该液体质量为80g
A.只有①③正确 B.只有①④正确 C.只有②③正确 D.只有②④正确
【答案】D
【详解】①②.设量杯的质量为,液体的密度为,读图可知,当液体体积为时,液体和杯的总质量
可得①
当液体体积为时,液体和杯的总质量
可得②
①-②得:液体的密度,故该液体可能是水;代入①得
解得,故①错误,②正确;
③.密度是物质的一种属性,只与物质的种类和状态有关,故③错误;
④.当时,液体和杯的总质量
解之得:。故④正确。故D符合题意,ACB不符合题意。
故选D。
4.(2025·山东日照·三模)在测量液体和固体密度的实验中,三个小组用了不同的测量方法:
(1)将天平放在______台面上,游码移到标尺左端零刻度线处,发现天平指针指在分度盘中线的左侧,为了使天平平衡,应将平衡螺母向______调节;(选填“左”或“右”)
(2)第一小组:如图甲,测得烧杯和饮料的总质量为______g,向量筒中倒入部分饮料,如图乙,量筒中饮料的体积为______;用天平测得烧杯和剩余饮料的总质量为40g,饮料的密度为______;
(3)第二小组:利用电子秤测量石头的密度,实验步骤如图:
①电子秤放在水平桌面上,装有适量水的烧杯放在电子秤上,电子秤示数如图A所示;
②把被测石头用细线拴好,缓慢放入装有水的烧杯中,石头未触碰到烧杯底部,水未溢出,电子秤的示数如图B所示;
③然后缓慢放下石头,让被测石头沉入烧杯底部,电子秤示数如图C所示;
根据实验步骤中的数据,可求出被测石头的质量是______g,被测石头的体积是______,则被测石头的密度是______。
(4)第三小组:用水、刻度尺、薄壁轻质(质量忽略不计)塑料瓶测石头的密度,设计如图所示方案,请将实验步骤补充完整:
①在薄壁轻质塑料瓶中装适量的水,用刻度尺测出瓶中水的深度为;
②用双面胶(不考虑质量和体积)把石头粘在瓶底,将瓶子放水中,瓶子恰好竖直漂浮,用刻度尺测出瓶子浸入水中的深度为;
③将瓶子和石头上下对调,再将瓶子放入水中,瓶子仍在竖直方向漂浮,用刻度尺测出瓶子内外水面的高度差为,则石头密度的表达式为______。(用和所测量的符号表示)
【答案】(1) 水平 右 (2) 71.2 30.0
(3) 300 120 2.5 (4)
【详解】(1)[1][2]调节天平的方法,把天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端零刻度线处。如果指针偏向分度盘中线的左侧,按照左偏右调的方法,应将平衡螺母向右调,使横梁平衡
(2)[1]如图甲,烧杯和饮料的总质量为
[2]图乙所示的量筒分度值为1mL,此时量筒中饮料的体积为
[3] 用天平测得烧杯和剩余饮料的总质量为40g,则量筒内饮料的质量为
饮料的密度为
(3)[1]石块的质量
[2]石块的体积等于它浸没水中时排开的水的体积
[3]石块的密度
(4)将瓶子和石头上下对调,再将瓶子放入水中,瓶子仍在竖直方向漂浮,用刻度尺测量出瓶子内外水面的高度差h3;设瓶子圆柱部分的面积为S,则石块的体积
由物体的沉浮条件和阿基米德原理得:
石块的重力
石块的密度
考点02 固体压强
5.(2025·山东淄博·二模)全球气候变暖危及北极熊生存,聪明的北极熊学会了智慧出行。在通过薄冰时,它趴下身子,腹部贴着冰面向前爬行,如图所示。北极熊采用这种姿势是为了( )
A.减小压强 B.减小压力 C.增大摩擦 D.增大速度
【答案】A
【详解】由图可知,北极熊采用这种姿势增大了受力面积,根据可知,在压力一定时,减小了冰面受到的压强,而不能减小压力,也不能增大摩擦和速度,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.(2025·山东济南·一模)3月2日,济南市商河县迎来一场大雪,甲、乙两人在雪地里行走,留下深浅相同、大小不同的脚印如图所示。则甲对雪地压强______乙对雪地的压强,甲的重力______乙的重力(均填“大于”、“等于”或“小于”)
【答案】 等于 大于
【详解】[1]甲、乙两人在同样的沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印,说明压力的作用效果相同,故甲、乙两人对沙滩的压强相等。
[2]由图可知,甲对沙滩的受力面积大于乙对沙滩的受力面积,由可得,甲对沙滩的压力大于乙的压力。
7.(2025·山东菏泽·模拟预测)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲至如图丙所示。
(1)图中压力的作用效果是通过海绵______来体现的,我们______(填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验;
(2)比较图甲和图乙所示的实验现象,将小桌分别正立放在海绵上,可以得出结论:______。通过比较图______(填序号)和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。请列举一生活实例:______;
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系,p______p′(填“>”“<”或“=”);
(4)实验时如果将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。小明发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此他得出的结论是:压力作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是: 。
【答案】(1) 凹陷程度 可以
(2) 受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 乙 书包的背带做得很宽
(3) = (4)没有控制压力大小相等
【详解】(1)[1][2]根据转化法,实验中,通过海绵的凹陷程度来判断压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,即压力的作用效果是通过比较海绵的凹陷程度来反映的;实验中,我们一般选择海绵、泡沫塑料、沙子等较易形变的材料的形变程度来判断压力的作用效果,因此如果用沙子代替海绵做此实验,则仍然可以完成本次实验。
(2)[1]由图甲和图乙可知,受力面积相同,而压力不同,压力越大,海绵的形变越大,压力的作用效果越明显,故可得到的结论是:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
[2][3]根据控制变量法,要想探究压力的作用效果与受力面积的关系,应控制压力一定,只改变受力面积,因此应比较图乙和图丙,由图乙和图丙可知,压力相同而受力面积不同,受力面积越小,海绵形变越大,力的作用效果越明显,由此可知:压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显。在生活中,书包的背带做得很宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
(3)由图丁和丙可知木板和海绵上所放的物体相同,即木板和海绵所受的压力相同,同时受力面积也相同,故所受压强相同,即p=p′。
(4)根据控制变量法,在探究压力的作用效果与受力面积的关系时,应控制压力一定,只改变受力面积,而将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,此时这两块砖对海绵的压力和受力面积都不同,因此得出的结论,压力作用效果与受力面积无关是错误的,原因是没有控制压力的大小相等。
考点03 液体压强
8.(2025·山东菏泽·一模)为了探究“影响液体内部压强大小的因素”,甲、乙两个实验小组分别采用如图所示装置,其中甲装置U形管内装有已染色的水,乙装置隔板两侧装有不同液体,实验装置经测试均可以正常使用。下列说法正确的是( )
A.甲图中仅将金属盒下移,U形管两侧液面高度差增大
B.乙图中右侧液体一定比左侧液体密度大
C.甲图中仅改变橡皮膜朝向,U形管两侧液面高度差改变
D.甲、乙都是通过观察橡皮膜的形变来反映液体内部压强的大小
【答案】A
【详解】A.同种液体,深度越深,压强越大,甲图中仅将金属盒下移,液体压强增大,U形管两侧液面高度差增大,故A正确;
B.图乙可知,橡皮膜向左边凸起,说明右边液体压强大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以根据p=ρgh无法判断左右两侧液体密度大小关系,故B错误;
C.由于液体内部同一深度朝各个方向的压强相等,所以甲图中在同种液体同一深度处,改变橡皮膜朝向,U形管两端液面高度差不变,故C错误;
D.甲图是通过看U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小的;而乙图中是通过观察橡皮膜的凹陷程度来判断两侧液体压强大小的,故D错误。
故选A。
9.(2025·山东烟台·一模)如图所示,一下半部分为圆柱形的玻璃瓶,深度为20cm,内封闭有质量为0.30kg的水。将玻璃瓶正放在水平面上时,水对玻璃瓶底部的压强为900Pa 将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa。若该玻璃瓶内装满密度为的酒精,则酒精的重力为( )()
A.3.6N B.4N C.4.4N D.4.8N
【答案】B
【详解】正放时,水柱为标准的圆柱体,此时水对瓶底的压强为900Pa,根据求得水柱高度,水的质量为,由此可知每0.1kg水占圆柱体部分3cm高度。将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa,根据求得水深度。瓶子总高20cm,上方空心部分高度6cm,装满水需要0.2kg,由此可知整个瓶子装满水的质量为0.5kg,则瓶子的容积,装满酒精质量为,得酒精的重力为。
故选B。
10.(2025·山东济南·二模)在“探究影响液体压强大小的因素”实验中,小强做了如图(a)所示的甲、乙、丙三次实验。
(1)实验前用手指按压U形管压强计的橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置______(填“漏气”或“不漏气”)。
(2)图(a)甲、乙实验表明:当液体深度相同时,液体压强与液体的______有关;图(a)乙、丙实验表明:同种液体,深度越小,液体的压强越______。
(3)他结合液体压强的知识,设计了测量盐水密度的方案,请你将以下实验步骤补充完整:
①如图(b)中的A所示,用细线和橡皮膜把玻璃管一端扎紧,向管内倒入适量的水,用刻度尺测出水面到下管口的距离记为h₁。
②如图(b)中的B所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至橡皮膜水平为止,用刻度尺测出盐水面到下管口的距离记为h₂。
③盐水的密度表达式:ρ盐水=______(利用ρ水、h₁、h₂等表示)。
④按照此实验过程,所测盐水的密度偏______(选填“大”或“小”),原因是 。
【答案】(1)不漏气 (2) 密度 小 (3) 小 见解析
【详解】(1)压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的;将橡皮膜置于空气中,U形管两边的液面应该相平;用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气。
(2)[1]如图中甲、乙实验,深度不同,U形管两侧液面高度差不同,这表明:当液体深度相同时,液体压强与液体的密度有关。
[2]图乙、丙实验,液体种类相同,深度越小,U形管两侧高度差越小,这表明:同种液体,深度越小,液体压强越小。
(3)[1]他结合液体压强的知识,设计了一个测量盐水密度的方案,请你将以下实验步骤补充完整:①如图中A所示,用细线和橡皮膜把玻璃管一端扎紧,向管内倒入适量的水,用刻度尺测出水面到下管口的距离记为h1。②如图中B所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至 橡皮膜水平为止,用刻度尺测出盐水面到下管口的距离记为h2。③因为橡皮水平,说明盐水与水产生的压强相等,即:
得盐水的密度表达式 。
[2][3]按照此实验过程,由于图A中橡皮膜发生形变,造成测量的水深度即h1变小,故密度的测量值偏小。
考点04 大气压强
11.(2025·山东滨州·二模)如图所示的装置是人体腹式呼吸过程的简单模型,气球相当于肺,橡皮膜相当于体内腹部上方的横膈膜。当向下拉橡皮膜时容器内的气压将___________(选填“变大”“不变”或“变小”),气球在___________作用下体积变大,完成吸气过程。
【答案】 变小 大气压
【详解】[1][2]当向下拉动橡皮膜时,瓶内气体的体积增大,根据气体压强跟体积的关系可知,此时瓶内气体的压强将减小,由于瓶内气压减小,小于瓶外大气压,所以气球会在大气压的作用下体积变大;吸气时,人的肺体积增大,肺内气压减小,外界空气在大气压的作用下进入人的肺内,这个步骤是模拟人的吸气过程。
12.(2025·山东青岛·一模)洗手液瓶中的按压式吸液结构,如图所示。
(1)按压式瓶盖的工作原理和___________(选填“活塞式抽水机”“船闸”或“微小压强计”)的工作原理相同;
(2)洗手液能被“吸”上来是利用了___________。向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,是因为瓶中气压___________储液筒中气压。(选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】(1) 活塞式抽水机 (2) 气体的压强 大于
【详解】(1)按压式瓶盖的工作原理是,按压瓶盖,瓶内气体被压缩,压强变大,大于外界大气压,洗手液在内外气压差的作用下被“吸”上来,利用的是气体的压强。抽水机抽水,通过活塞上移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,利用了大气压,符合题意;船闸是利用连通器的原理工作的,与大气压无关;微小压强计原理是用橡皮管把扎有橡皮膜的金属盒连到U形管一侧,用手指按橡皮膜,手指加在橡皮膜上的压强就由封闭在管内的气体来传递,而使左侧液面降低,右侧液面升高,U形管两侧液面出现高度差,与大气压无关。
(2)[1][2]洗手液能被“吸”上来是利用了气体的压强,向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,说明瓶中气压大于储液筒中气压。
考点05 流体压强与流速的关系
13.(2025·山东聊城·模拟预测)如图所示,两只小纸船浮在水面上,将注射器吸满水,通过塑料管在水面下向两纸船之间喷水,这时两只纸船向中间靠拢,这是因为两船之间( )
A.空气流速小,压强大 B.空气流速大,压强小
C.空气流速大,压强大 D.空气流速小,压强小
【答案】B
【详解】由流体压强与流速的关系可知。当在水下向两船之间喷水时,两船之间的水流动速度增大,导致该区域的压强减小(可类比为“空气流速大,压强小”)。而两船外侧的水(或空气)流速较小,压强较大。外侧较大的压强将两船推向中间,使它们靠拢,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
14.(2025·山东青岛·一模)如右图,自制喷雾器正在喷雾,其工作原理与以下现象所包含的物理原理相同的是( )
A.做饭时,油烟机“吸”走厨房中的油烟 B.老师板书时,粉笔字“吸”附在黑板上
C.将吸盘压在瓷砖表面,吸盘被瓷砖“吸”住 D.拆开泡沫包装时,泡沫颗粒“吸”在衣服上
【答案】A
【详解】当向水平管吹气时,竖直管上方空气流速大、压强小,竖直管下方压强不变,液体在压强差作用下被压上来,再被气流吹成雾状,利用的是流体压强与流速的关系。
A.油烟机工作时,转动扇叶处空气流速大、压强小,周围压强大,油烟在压强差作用下被 “吸” 走,利用了流体压强与流速的关系,与自制喷雾器原理相同,故A符合题意;
B.粉笔字 “吸” 附在黑板上是因为分子间存在引力,与流体压强和流速关系无关,故B不符合题意;
C.吸盘被瓷砖 “吸” 住是因为排出吸盘内空气后,外界大气压大于吸盘内气压,利用的是大气压,与流体压强和流速关系无关,故C不符合题意;
D.泡沫颗粒 “吸” 在衣服上是因为摩擦起电后带电体吸引轻小物体,与流体压强和流速关系无关,故D不符合题意。
故选A。
考点06 浮力、阿基米德原理
15.(2025·山东临沂·模拟预测)如图所示,将一块实心圆柱形金属块浸没在水中,金属块上、下表面受到水的压力分别为F1,F2。金属块在水中下沉过程中,下列说法中正确的是( )
A.F1变小 B.上表面受到的压强不变
C.F2与F1的差值变大 D.F2与F1的差值不变
【答案】D
【详解】AB. 由可知,金属块下沉过程中,上、下表面的深度 都不断增大,水的密度 不变,因此上、下表面受到的水的压强都变大;根据,受力面积不变,因此上表面压力也会变大。故AB错误;
CD.物体受到的浮力。 金属块浸没下沉过程中,排开水的体积 等于金属块自身体积,保持不变,根据,浮力大小不变,因此与的差值不变。故C错误,D正确。
故选D。
16.(2025·山东泰安·一模)如图所示,两只完全相同的烧杯中装有水放在地面上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球,已知ρ铅>ρ铝,将其全部没入水中,此时两烧杯中水面高度相同。则下列说法正确的是( )
①两个烧杯中的水对杯底的压强大小关系为
②两个球受到的浮力大小关系为F甲=F乙
③两个烧杯中的水的质量的大小关系为m甲>m乙
④两图中细线的拉力的大小关系为T甲>T乙
A.只有①②④正确 B.只有②③④正确 C.只有①③正确 D.①③④都正确
【答案】D
【详解】①两烧杯中水面高度相同,根据可知,两个烧杯中的水对杯底的压强大小相等,①正确;
②已知实心铅球和铝球的质量是相等的,ρ铅>ρ铝,根据可知,铝球的体积大于铅球的体积,两物体浸没后,排开水的体积均等于两球的体积,因此铝球排开水的体积大于铅球排开水的体积,根据可得,铝球受到的浮力大于铅球受到的浮力,即,②错误;
③由于铝球排开水的体积大于铅球排开水的体积,最终两液面相平,说明甲中水的体积大于乙中水的体积,根据可知,甲中水的质量大于乙中水的质量,即m甲>m乙,③正确;
④两球的质量相同,重力相同,由于铝球的浮力大于铅球的浮力,由可得,铝球受到绳子的拉力小于铅球受到绳子的拉力,即,④正确。
综合上述分析可知,正确的有①③④,故D正确,ABC错误。
故选D。
17.(2025·山东·模拟预测)小明用如图所示的实验装置来探究“浮力的大小跟哪些因素有关”,每次实验中弹簧测力计的示数如图1所示。
(1)比较①②③可知,物体受到的浮力大小与排开水的______ 有关;
(2)根据①与③两图所示的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为______ N;如图④,若将物体继续往下放且不接触容器底,则弹簧测力计的示数为______ N;
(3)比较图④和⑤可知(容器中液面相平),水对杯底部的压强______ 盐水对杯底部的压强;(选填“大于”、“小于”或“等于”)
(4)同组的小华同学改用电子秤来测量持测液体的密度,已知水的密度为ρ水。实验步骤如下;
①如图2甲、乙所示,把适量水和待测液体分别倒入两容器中并置于电子秤上,记下示数为m1;
②将系好细线的物块缓慢浸没到水中并保持静止(未触底),水未溢出。如图2丙所示,记下电子秤的示数m2;
③将物块取出,擦干后再缓慢浸没到待测液体中保持静止(未触底),待测液体未溢出,如图2丁所示,记下电子秤的示数m3;
④则该液体密度的表达式______ 。(用所测物理量和已知量表示)
【答案】(1) 体积 (2) 1.8 2.2 (3) 小于 (4)
【详解】(1)比较①②③可知,发现液体密度相同,物体排开液体的体积增大,测力计示数在变小,则受到的浮力也在增大,故可以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(2)[1]由①可知物体重力为4N,由③图可知此时弹簧测力计的示数为2.2N,根据称重法可得物体在水中受到的浮力为
[2]浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体浸没深度无关,所以将物体继续往下放且不接触容器底,浮力大小不变,则弹簧测力计的示数仍为2.2N。
(3)由图④和⑤知容器中液面相平,即液面到杯底部的深度相同,但水的密度小于盐水的密度,根据液体压强公式p=ρgh可知,水对杯底部的压强小于盐水对杯底部的压强。
(4)物块缓慢浸没到水中受到的浮力等于排开水的重力,也等于电子秤甲丙增加的重力则有
物块缓慢浸没到待测液体中受到的浮力等于排开待测液体的重力,也等于电子秤乙丁增加的重力则有
由上面两个式子相除并化简得
考点07 物体的浮沉条件及其应用
18.(2025·山东东营·三模)水平桌面上甲、乙两个质量相等但底面积不同的圆柱形容器内装有质量相等的不同液体,两个完全相同的物体在甲、乙两容器中静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.甲容器中的物体所受浮力大 B.甲容器中的液体的密度大
C.乙容器对水平桌面的压力大 D.甲乙容器底部所受液体的压力相等
【答案】D
【详解】A.因为物体在甲、乙两液体中漂浮或悬浮,浮力都等于物体的重力,因为是完全相同的物体,所以甲、乙两液体中受到的浮力相等。故A错误;
B.根据物体的浮沉条件,物体在甲液体中悬浮,,物体在乙液体中漂浮,,则乙液体的密度大。故B错误;
C.因为容器对桌面的压力大小等于,因为容器的重力,液体的重力,物体的重力都相等,所以甲乙两容器对桌面的压力相等。故C错误;
D.因为甲、乙两容器为规则形状,液体对容器底部的压力等于液体的重力与物块的重力之和,两容器液体的重力相等,物块的重力相等,则液体对容器底部的压力相等。故D正确。
故选D。
19.(2025·山东聊城·三模)将自制密度计分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,状态如图所示。关于密度计在两种液体中所受的浮力、,以及两种液体的密度、,下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】同一支密度计在不同液体中总是处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件,浮力等于重力,即。因为密度计的重力不变,所以密度计在两种液体中所受浮力相等,即。根据阿基米德原理,在浮力相等时,液体密度与排开液体的体积成反比。由图可知,密度计排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积,即,所以。
故选A。
考点08 综合计算
20.(2025·山东青岛·二模)小红用菜盆盛水清洗樱桃时,将一个塑料水果盘漂浮在菜盆里的水面上盛放樱桃,当她把水里的樱桃捞起来放入果盘后,发现菜盆里的水位有所变化。为一探究竟,她用一个水槽、一个长方体空盒A、一个正方体金属块B设计了如图的实验来研究。已知水槽的底面积为200cm2,空盒A底面积为100cm2,金属块B边长为5cm。她先把金属块B放入水槽中沉底,当空盒A漂浮在水面上时,盒底浸入水中1cm深。整个实验中,水槽里的水未溢出。(ρB=7.0×103kg/m3)
(1)空盒A漂浮在水面上时,A盒底部受到水的压力多大?
(2)小红把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,则盒A受浮力的大小;(金属块B上附着的水忽略不计)
(3)把金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,水槽里水位变化了多少?
【答案】(1)1N (2)9.75N (3)3.75cm
【详解】(1)空盒A漂浮在水面上时,已知盒底浸入水中的深度h浸=1cm=1×10-2m
则盒底部受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-2m=100Pa
压力F=pS=100Pa×100×10-4cm2=1N
(2)金属块B的体积VB=a3=(5cm)3=125cm3=1.25×10-4m3
根据可得金属块B的质量mB=ρBVB=7.0×103kg/m3×1.25×10-4m3=0.875kg
则GB=mBg=0.875kg×10N/kg=8.75N
因空盒A漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,空盒A的重力GA=F浮=1N
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,空盒A和B受到的浮力F浮′=G总=GA+GB=1N+8.75N=9.75N
(3)金属块B在水中时,AB排开的水的总体积为V排总=V排+VB=100×1×10-6m3+1.25×10-4m3=2.25×10-4m3
金属块B从水中捞起后放进盒A,A与B并漂浮在水面上时,根据F浮=ρ水gV排可得空盒A排开水的体积
即V排′>V排总,所以,金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上后,水面会升高,排开水是体积增加的量
ΔV排=V排′-V排总=9.75×10-4m3-2.25×10-4m3=7.5×10-4m3=750cm3
则水槽里水位升高的高度
21.(2025·山东泰安·一模)起重船主要用于水上起重、吊装作业,船上装有起重机,在工程中发挥着重要作用。如图甲所示,一艘起重船自身质量是15000t。为了防止起重船吊装重物时发生倾斜,在起重船的船体两侧建造了由许多小舱室组成的水舱。起重船吊起重物后,就通过抽水机将一侧水舱里的水抽向另一侧水舱来保持起重船平衡,示意图如图乙所示。某同学设计了一种能感知抽水量的长方体水舱模型,其底面积为,如图丙所示,其中A是固定的力传感器,能够显示B对它的压力或拉力的大小;B是质量和体积均可忽略的细硬直杆,B的上端固定在A上,下端固定在物体C上,物体C是重为200N、高度为2m的圆柱体。水舱中装有的水,抽水机将水抽出的过程中,力传感器示数F的大小随抽出水的体积V变化的图像如图丁所示。取,。求:
(1)起重船自身漂浮在水面上时受到的浮力;
(2)物体C的底面积。
【答案】(1)1.5×108N (2)0.025m2
【详解】(1)船漂浮时浮力等于重力,起重船自身质量,则起重船自身漂浮在水面上时所受浮力为
(2)C的重力;当水舱中装有的水时,由丁图可知,C对传感器的压力为300N,由可知,C受到的最大浮力
此时C浸没在水中,由阿基米德原理可得C的体积
C的横截面积
二阶·素养进阶练
1.(2025·山东泰安·二模)测固体密度时,如果固体体积较大放不进细窄的量筒,我们常采用“补水”的方法来进行体积测量。结合如下实验步骤,请选出实验误差最小的方案表达式( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】A.由实验步骤知,所补的水的质量m水=m4-m1
虽然将石块由水中取出时带走小部分水,但对所补水的质量无影响,则对所补水的体积,即对石块的体积无影响,石块的体积
石块的质量是准确值,石块的密度
所以求得的密度值较准确,故A符合题意;
B.用m2-m3求石块的质量,石块取出带走了部分水,造成求得的水的质量偏小,用m4-m3求所补的水的体积,即石块的体积,因为石块带走了部分水,造成所补水的质量偏大,求得的体积偏大,所以求得的石块的密度有较大误差,故B不符合题意;
C.用m2-m1求石块的质量,较准确,用V1-V2求所补水的体积,即石块的体积,因为石块取出时带走了部分水,所补的水的体积偏大,即石块的体积偏大,则求得的密度偏小,故C不符合题意;
D.所补的水的体积V水=V2-V1
即石块的体积V=V水=V2-V1
但石块取出时带走部分水,则造成所加水的体积偏大,即测得的石块的体积偏大,石块的质量是准确值,据知,求得的石块的密度偏小,故D不符合题意。
故选A。
2.(2025·山东临沂·二模)如图,饮料杯正放在水平桌面上,若将该饮料倒置过来放在桌面上,则( )
A.杯内饮料对底部的压强减小 B.杯子对桌面的压力增大
C.杯子对桌面的压强增大 D.杯内饮料对杯子底的压力不变
【答案】C
【详解】A.由题意可知,当饮料杯由正立改为倒置时,杯内饮料的密度不变,深度变大,所以根据可得,该饮料杯倒置后,杯内饮料对底部的压强会增大,故A错误,不符合题意;
B.当饮料杯由正立改为倒置放在桌面上时,饮料与饮料杯的总质量不变,总重力不变,由受力分析可得,杯子对桌面的压力大小也不变,故B错误,不符合题意;
C.已知当饮料杯由正立改为倒置放在桌面上时,杯子对桌面的压力大小不变,受力面积减小,根据公式可得,杯子对桌面的压强增大,故C正确,符合题意;
D.因为饮料杯为锥形,所以根据液体的压力与容器形状的关系可知,饮料杯正立时,饮料对杯底的压力;饮料杯倒置时,饮料对杯底的压力;所以当饮料杯由正立改为倒置时,杯内饮料对杯子底的压力会变小,故D错误,不符合题意。
故选C。
3.(2025·山东济宁·二模)小明感冒输液时看到药液袋外面有如图所示的标识,询问医生得知:“0.9%”是指每100mL的这种液体中含有0.9g食盐、其余是纯净的水;护士在调试输液管时提醒小明,每分钟不要超过40滴,不能太快。小明的下列估计中不正确的是( )
A.未开封时袋内所装药液的质量略大于250g
B.图中护士调试时输液袋的顶端距离地面的高度约1700mm
C.输液过程中,输液袋内的气压大约为1.013×106 Pa
D.小明通过脉搏监控滴速,应比其脉搏速度要慢一些
【答案】C
【详解】A.水的质量为250g,盐的密度大于水的密度,250mL药液的质量要大于250g,故A正确,不符合题意;
B.图中护士调试时输液袋的顶端距离地面的高度与人高对比和操作方便,输液袋的顶端距离应略高于人的头部,约为,故B正确,不符合题意;
C.大气压直接作用在输液袋上,输液袋内的气压与大气压相当,标准大气压约为,故C错误,符合题意;
D.药液滴速不能超过每分钟40滴,人的脉搏大约每分钟60次,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.把弯成“冂”形的玻璃管穿过软木塞分别插入两个大小相同的烧瓶内,如图所示,当玻璃管中着色水柱由静止向右移动时,不可能发生的情形是( )
A.甲烧瓶中空气温度升高,乙烧瓶中空气温度不变
B.甲烧瓶中空气温度降低,乙烧瓶中空气温度不变
C.甲、乙两烧瓶中空气温度都升高
D.甲、乙两烧瓶中空气温度都降低
【答案】B
【详解】A.甲烧瓶中空气温度升高,甲中气体压强增大,乙烧瓶中空气温度不变,乙中气体压强不变,水柱在气压差作用下,向右移动,故A不符合题意;
B.甲温度下降,则甲中气体压强减小,而乙空气温度不变压强不变,则水柱应向左移动,故B符合题意;
CD.甲、乙两烧瓶中空气温度都升高或者甲、乙两烧瓶中空气温度都降低,当甲的气压均大于乙气压时,水柱均会向右移动,故CD不符合题意。
故选B。
5.(2025·山东济南·二模)如图是一种简易淋浴器,使用时将接头套在自来水龙头上,把“吸管”插入下方热水容器里,打开自来水龙头,冷水、热水通过混合器混合,喷头就会流出温水。为了提高“吸”热水的能力,混合器的结构示意图最好设成下列中的(注:左为冷水进口,下为热水进口,右为温水出口)( )
A. B. C. D.
【答案】B
【详解】B图中冷水流过热水管道上方时,流速最快,压强最小,热水上升过程中获得的竖直向上的压力差最大,热水沿管道上升最容易,则混合器的结构示意图如图B最好,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
6.(2025·山东潍坊·二模)质量相等的甲、乙两个实心物块在水中静止时如图所示,下列分析正确的是( )
A.甲的密度小于乙的密度 B.甲受到的浮力小于乙受到的浮力
C.甲排开水的体积大于乙排开水的体积 D.甲下表面受到水的压力大于乙下表面受到水的压力
【答案】D
【详解】A.由图可知,甲物体悬浮,甲的密度等于水的密度,乙物体漂浮,乙的密度小于水的密度,所以甲的密度大于乙的密度,故A错误;
B.由图可知,甲物体悬浮,根据物体的浮沉条件可知,甲物体在水中受到的浮力为F浮甲=G甲;乙物体漂浮,乙物体在水中受到的浮力为F浮乙=G乙;因为甲、乙两物体的质量相等,则甲、乙两物体受到的重力相等,故甲、乙两物体在水中受到的浮力相等,故B错误;
C.甲、乙两物体在水中受到的浮力相等,由阿基米德原理可知,甲乙排开水的体积相等,故C错误;
D.由于甲物体悬浮,由浮力产生的原因得到F浮甲=F甲向上-F甲向下,F甲向下>0,乙物体漂浮,F乙向下=0,F乙浮=F乙向上,由于甲、乙两物体在水中受到的浮力相等,故甲下表面受到水的压力大于乙下表面受到水的压力,故D正确。
故选D。
7.(2025·山东济南·二模)如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。若将木块虚线以下的部分截去,则( )
A.木块和水面均下降,且下降的高度相同
B.木块和水面均下降,且木块下降的高度更大
C.木块和水面均下降,且水面下降的高度更大
D.木块上升,水面下降,且变化的高度不相同
【答案】B
【详解】因为木块漂浮,所以浮力与重力相等,即F浮=G木
即ρ水gV排=ρ木gV木
所以
因为木块密度和水的密度不变,因此木块浸入水中的体积与木块体积的比值不变;当将木块虚线以下的部分截去后,木块浸入水中的体积与此时木块体积的比值变小,要使比值不变,应增大比值,即增大排开水的体积,故剩下的木块会下沉一些;由于木块的总体积减小,因此浸入水中的体积也将减小,则水面也将下降。由于木块的底面积小于容器的底面积,而V排=V浸,由可知木块下降的高度大,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
8.(2025·山东泰安·二模)如图所示,M、N是两个质量相等的正方体,,水平桌面上两个相同的柱状容器分别装有甲、乙两种液体。M在甲液面漂浮,N用细线吊着静止在乙液体中(细线对N有拉力)。两容器液面相平,M、N露出液面的高度相同。下列说法( )
①M受到的浮力大于N受到的浮力
②甲液体的密度大于乙液体的密度
③左侧容器对桌面的压强小于右侧容器对桌面的压强
④若剪断细线,N静止时,乙液体对容器底的压强变大
A.只有①②正确 B.只有①②④正确 C.只有②③正确 D.只有①③④正确
【答案】B
【详解】M和N的质量相等,据G=mg知,两者的重力相等,M在甲液面漂浮,则M所受的浮力等于自身的重力,N用细线吊着静止在乙液体中,细线对N有拉力,则N受到的竖直向下重力和竖直向上的浮力、拉力是平衡力,所以N所受的浮力小于自身的重力,则N所受的浮力小于M所受的浮力,①正确;
由题知,VM<VN,静止时,M和N露出液面的高度相同,则M排开液体的体积比N排开液体的体积小,据知,甲液体的密度大于乙液体的密度。②正确;
两容器液面相平,两个柱状容器相同,则甲、乙中液体及正方体浸入水中总体积相等,则甲液体的体积比乙液体的体积大,甲液体的质量比乙的大,甲的重力大于乙的重力,正方体静止在液体中,对液体的作用力等于自身所受的浮力,所以M对液体的作用力大于N对液体的作用力,柱状容器的重力相同,则左侧容器对桌面的压力大于右侧容器对桌面的压力,两个柱状容器的底面积相同,据得,左侧容器对桌面的压强大于右侧容器对桌面的压强,③错误;
细线吊着时,N所受的浮力小于自身重力,则剪断细线,N会再下沉一些,是漂浮或沉底,还是悬浮,不能确定,但排开液体的体积增大,液体的深度增大,据知,乙液体对容器底的压强变大,④正确。
故选B。
9.(2025·山东烟台·一模)水平桌面上有甲、乙两个相同的容器,装有不同的液体,将两个完全相同的长方体A、B分别放入容器中的液体中,静止时位置如图所示,两容器的液面相平。则下列判断正确的是( )
A.甲乙两种液体的密度 B.物体受到的浮力大小FA=FB
C.液体对容器底的压强 D.容器对桌面的压力F甲>F乙
【答案】B
【详解】AC.A由于A悬浮,故,B漂浮,故,故两种液体密度关系,而液体的深度相同,由可知,液体对容器底的压强,故AC错误;
B.根据图示可知,A悬浮,B漂浮,由物体浮沉条件可知,A、B所受的浮力与其自身的重力相等,即FA=FB,故B正确;
D.根据图示可知,乙中液体体积较大,且乙中液体密度较大,由可知乙中液体质量大,而A、B两个物体相同,所以容器对桌面的压力,故D错误。
故选B。
10.(2025·山东泰安·二模)有A、B两个正方体物块,B边长是A边长的一半,如图甲所示,将质量为1kg的物块A放入水中,有五分之三体积露出水面;再将物块B放在A的上面,物块A恰好完全没入水面,如图乙所示。若g取10N/kg,水的密度为,下列判断正确的是( )
①物块A的密度为 ②图乙中物块B对A的压力为25N
③物块A与B质量之比为 ④物块A与B密度之比为
A.只有①② B.只有①④ C.只有②③ D.只有①③④
【答案】B
【详解】①物块A漂浮在水面上,受到的浮力与自身重力相等,则浮力为
物体A浸在液体中的体积为
已知物体A有五分之三体积露出水面,则物体A的体积为
物体A的密度为
故①正确;
②将物块B放在A的上面,物块A恰好完全没入水面,此时物体A增加的浮力与B对A施加的压力大小相等,则压力为
故②错误;
③B对A施加的压力大小与B的重力相等,则B的重力为15N,B物体的质量为
物块A与B质量之比为
故③错误;
④已知A、B两个正方体物块,且B边长是A边长的一半,则B的体积是A体积的,B的体积为
B的密度为
物块A与B密度之比为
故④正确,综合上述分析可知,故B正确,ACD错误。
故选B。
11.(2025·山东青岛·二模)(多选题)图甲是托里拆利实验装置,图乙是一个“自制气压计”(用插有细管的橡皮塞塞住装有水的瓶子口,下管口没入水中,管中水面在点),点与瓶内水面高度差为,下列说法正确的是( )
A.甲图中的托里拆利实验装置测出当地的大气压是
B.甲图中的托里拆利实验中玻璃管倾斜,管内水银柱竖直高度不变
C.乙图中的瓶内气压减外界大气压等于
D.带着乙图中的装置登山,会发现会增大
【答案】BCD
【详解】A.图中高度才是水银柱的竖直高度,它产生的压强与大气压大小相等,则甲图中的托里拆利实验装置测出当地的大气压是,故A错误;
B.在大气压的测量实验中,运用了平衡法,大气压大小等于其支撑的水银柱产生的压强。当玻璃管倾斜后,虽长度增大,但外界大气压不变,外界大气压能支撑的水银柱的高度不变,则管内水银柱竖直高度不变,故B正确;
C.“自制气压计”的原理:瓶内气体压强等于大气压加上玻璃管内水柱的压强,是玻璃管内水柱的压强,则乙图中的瓶内气压减外界大气压等于,故C正确;
D.大气压随高度的增加而减小,乙图“自制气压计”登山后,瓶外气压减小,瓶内气压不变,因此瓶内管子水面上升,会增大,故D正确。
故选BCD。
12.(2025·山东日照·三模)(多选题)如图所示,甲、乙两个相同的烧杯中装有密度相同的液体,将两个实心物体A、B分别放入甲、乙两杯液体中。静止时,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,两杯中的液体液面高度均为h。若A、B的质量分别为、,A、B的体积分别为、,A、B受到的浮力分别为、。下列判断中正确的是( )
A.若,则一定有
B.若,则一定有
C.甲杯中液体对容器底的压力等于乙杯中液体对容器底的压力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
【答案】ABC
【分析】根据浮沉条件,结合密度公式分析; 利用公式和分析可得; 利用浮沉条件判断浮力、物体重力、排开液体重力关系,从而得到烧杯中物体和液体总重力关系,再利用公式判断。
【详解】甲乙两烧杯装的是密度相同的液体,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,根据物体浮沉条件,说明A的密度大于液体密度,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,说明B的密度小于液体密度。所以A的密度大于B的密度。
A.若 ,由可知,A、B的质量关系为,故A正确;
B.若 ,由可知,A、B的体积关系为,故B正确;
C.两杯中的液体液面高度均为h,由得,两容器底部所受液体压强相等。又因为两个容器底面积相等,根据可知,两杯中液体对容器底部的压力相等,故C正确;
D. 为了便于比较,设丙烧杯中只装入同种液体,且液面高度也为h,丙烧杯中液体重力为G液丙,如图所示:
甲烧杯中物体A沉底,则,即A的重力大于它排开的液体的重力,所以
乙烧杯中物体B漂浮,则,即B的重力等于它排开的液体的重力,所以
则
甲、乙两烧杯完全相同(两烧杯重力相同),且桌面受到的压力等于容器、液体和物体的总重力,所以甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力,即;两烧杯的底面积相同,由得甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强,故D错误。
故选ABC。
13.(2025·山东青岛·二模)(多选题)如图所示,盛有适量水的柱形杯子静止于水平桌面上,土豆与碗质量相等,先将土豆放于碗中,并将碗放入杯中处于漂浮状态;再把土豆从碗中取出轻放入水中,静止时土豆沉底、碗仍处于漂浮状态。下列说法正确的是( )
A.甲图杯子对桌面的压强大于乙图杯子对桌面的压强
B.甲乙两图中碗受到的浮力相等
C.乙图中空碗受到的浮力大于土豆受到的浮力
D.甲图中水对杯底的压强大于乙图中水对杯底的压强
【答案】CD
【详解】A.由于杯子对桌面的压力等于杯子、水、土豆的总重力,所以甲、乙两图中杯子对桌面的压力相同,由可知杯子对桌面的压强不变,故A错误;
B.由甲图知,碗和土豆整体处于漂浮状态,碗受到的浮力等于碗和土豆的总重力;由乙图知,碗处于漂浮状态,碗受到的浮力等于碗的重力,所以甲图中碗受到的浮力大于乙图中碗受到的浮力,故B错误;
C.因为碗和土豆的质量相等,则它们的重力相等,乙图中碗漂浮,则水对碗的浮力F浮碗=G,土豆沉底,则F浮土豆<G,所以F浮土豆<F浮碗,故C正确;
D.在甲图中,土豆和碗整体受到的浮力为F甲=2G
在乙图中,土豆和碗整体受到的浮力为F乙=F浮碗+F土豆浮<2G
由F浮=ρ水gV排可知,乙图中土豆和碗整体排开水的体积比甲中的小,水面比甲低,即h甲>h乙,由p=ρgh可知甲图中水对杯底的压强大于乙图中水对杯底的压强,故D正确。
故选CD。
14.(2025·山东青岛·一模)(多选题)水平桌面上的水槽中盛有水,将一玻璃杯倒扣在水面上,杯内封闭质量不计的空气,静止时如图甲所示;用力翻转玻璃杯,其静止后沉在水底,如图乙。下列分析正确的是( )
A.玻璃的密度比水的密度小 B.甲中杯子比乙中杯子所受的浮力大
C.甲、乙中,水槽对桌面的压强相等 D.甲、乙中,水对容器底的压强相等
【答案】BC
【详解】A.根据图乙可知,玻璃杯在水中沉底,根据物体浮沉条件可知,玻璃的密度比水的密度大,故A错误;
B.图甲中的玻璃杯处于漂浮状态,此时受到的浮力等于玻璃杯的重力,图乙中的玻璃杯处于沉底状态,此时受到的浮力小于玻璃杯的重力,所以甲中杯子比乙中杯子所受的浮力大,故B正确;
C.水、烧杯、玻璃杯的质量不变,重力不变,所以甲、乙中杯子对桌面的压力相同,又受力面积相同,根据可知,甲、乙中,水槽对桌面的压强相等,故C正确;
D.甲中杯子比乙中杯子所受的浮力大,根据阿基米德原理可知,甲中杯子排开的水的体积大,液面高,根据可知,甲、乙中、水对容器底的压强不相等,故D错误。
故选 BC。
15.(2025·山东泰安·三模)如图,物体与墙的接触面积为,某人用500N的力将重为300N的物体压在墙上处于静止状态,则物体对墙的压力为________N,物体对墙的压强为________Pa.物体受到墙对它的摩擦力为________N。
【答案】 500 2500/ 300
【解析】【小题1】[1]根据题意,人施加的500N力为水平方向,物体对墙的压力
[2]压力 ,接触面积 。根据压强公式
[3]物体处于静止状态,说明在竖直方向上受力平衡。竖直向下的力为重力 ,竖直向上的力是墙对物体的摩擦力 ,根据二力平衡,
16.(2025·山东日照·二模)科技节上,物理老师自制了一台“乒乓球机枪”进行展示,其结构如图所示,当接通吹风机电源,从横管吹风时,横管内的空气流速大、压强________,乒乓球在________的作用下向上移动,最后乒乓球被射出。
【答案】 小 大气压
【详解】在流体中,流速越大,压强越小。当接通吹风机电源,从横管吹风时,横管内的空气流速大、压强小,小于乒乓球下方的大气压,乒乓球在大气压的作用下向上移动,最后乒乓球被射出。
17.(2025·山东泰安·二模)如图是草原犬鼠洞穴的横截面示意图,它有两个出口,分别是隆起的洞口A和平坦洞口B,当风吹过两个洞口时,两个洞口处流体压强分别为和,则______(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】小于
【详解】从横截面示意图可以看出,当风吹过两个洞口时,由于洞口A隆起,使得风在通过A口时流速增大;而洞口B平坦,风通过B口时流速相对较小。根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。因此,A口处的流体压强pA会小于B口处的流体压强pB。
18.(2025·山东菏泽·一模)如图所示,阀门1和阀门2均关闭,A、B、C三根竖管内的水面相平,此时装置相当于______,生活中还有______与此装置原理相同(列举一例)。若阀门1、阀门2均打开,水在管道内持续流动,则三根竖管内水面最低的是______(选填“A”、“B”或“C”)。
【答案】 连通器 船闸 C
【详解】[1]当阀门1和阀门2均关闭时,A、B、C三根竖管上端开口,底部相通,构成连通器;
[2]生活中应用连通器原理的例子很多,如船闸(答案不唯一)。
[3]若阀门1、阀门2均打开,C管下方横截面积最小,水流速最快,产生的压强最小,水柱的高度最低,A的压强最大,水柱的高度最大。
19.(2025·山东青岛·二模)科学选种是提高粮食产量的关键环节,而盐水选种是我国劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法。选小麦种子所需盐水的密度在1.16×10³~1.2×10³kg/m³之间。为检测配制的盐水是否合格,探究小组进行了如下实验。
(1)将天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻线处,发现天平指针的位置如图甲所示,下一步操作是______________________________;
(2)将50mL待测盐水倒入质量为25g的烧杯中,用天平测量其质量如图乙所示,所测盐水的密度为____kg/m³,为符合要求,应该向配制的盐水添加适量的______(选填“盐”或“水”);
(3)将种子放入配置合格的盐水中,如图丙所示,处于______位置的种子是良种,筛选出良种的密度比盐水的密度__________;
(4)完成实验后,探究小组利用测力计、细绳、小金属块和足够的水再次测量盐水的密度,步骤如下,请将空缺部分填充完整:
①用细绳拴住小金属块,吊在测力计下测出此时拉力为;
②把小金属块浸没入水中,测出此时拉力为;
③把小金属块浸没入盐水中,测出此时拉力为;
④盐水的密度表达式______(用、、、表示)。
【答案】(1) 向左边调节平衡螺母,使指针对准分度盘中央刻线 (2) 盐
(3) B 大 (4)
【详解】(1)依据天平使用规则:调节平衡螺母(若指针左偏,向右调节螺母;若指针右偏,向左调节螺母),直到指针稳定指向分度盘中央刻线。这一步确保天平水平,以便后续质量测量。故向左边调节平衡螺母,使指针对准分度盘中央刻线。
(2)[1][2]如图乙可知,烧杯加上盐水的总质量为
烧杯的质量为25g,则盐水的质量为
所测盐水的密度为
选小麦种子所需盐水的密度在1.16×10³~1.2×10³kg/m³之间,则此时盐水密度偏小,故需要增加盐。
(3)[1][2]图丙显示种子在盐水中的沉浮状态有部分种子沉底,部分浮起。物体密度更大,则下沉(浮力小于重力)。物体密度更小,则上浮(浮力大于重力),良种(饱满种子)密度较大,因此下沉到底,劣种(干瘪种子)密度较小,因此浮起到水面。图丙中底部B处种子为良种,且良种密度必须大于盐水密度。
(4)当金属块浸没在水和盐水中时,
由公式和可得金属块在水中时的浮力为
盐水中的浮力为
解得
20.(2025·山东滨州·模拟预测)某兴趣小组利用如图所示器材,探究“液体压强跟哪些因素有关”。
(1)实验前,利用U形管、橡皮管、扎紧橡皮膜的探头、红墨水等组装成压强计,放在空气中静止后,发现U形管两边的液面出现如图甲所示的情景,接下来正确的调节方法是______(填写正确选项前的字母);
A.将U形管右侧高出部分的液体倒出 B.向U形管中继续盛装液体 C.取下橡皮管,重新进行安装
(2)压强计是通过观察U形管两端液面的______来显示橡皮膜所受压强大小的仪器;
(3)通过比较图中______两个实验,是为了探究液体的压强与液体深度的关系,这种实验研究方法是______法,依据得出的结论,拦河大坝要做成______(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(4)为使U形管两侧液面高度差更明显,可将U形管中的液体换成密度______(填“更大”或“更小”)的液体;
(5)某次实验测得压强计中U形管左右两侧液面的高度差为8cm,则橡皮管内气体的压强与大气压之差为______Pa;(,g取10N/kg)
(6)利用如图戊所示的实验器材进行拓展实验:容器中间用隔板分成A、B两部分,隔板底部有一小圆孔(用C表示),用薄橡皮膜封闭,橡皮膜两侧压强不同时,其形状会发生改变。如图己所示,当在A中盛水,测得深度为12cm,在B中盛某种液体,测得深度为15cm,此时C处橡皮膜形状刚好不改变,则B中液体密度_______()。
【答案】(1) C (2) 高度差 (3) 乙、丙 控制变量 上窄下宽
(4) 更小 (5) 800 (6) 0.8×103kg/m3
【详解】(1)实验前,将金属盒的橡皮管装在U形管的一侧后,如果两侧存在液面高度差,说明U形管两边液面上方压强不同,则应将橡皮管取下,重新安装,使两边液面相平,则U形管中两管上方的气体压强就是相等的,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)压强计是通过观察U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强大小,U形管两侧液面高度差越大,橡皮膜受到的压强越大,使用了转换法。
(3)[1][2]要探究液体压强与液体深度的关系,应控制液体密度相同,改变深度,所以选择乙、丙两个实验,这里运用了控制变量法。
[3]同一液体,深度越深,压强越大,所以拦河大坝要做成上窄下宽的形状,防止被水压垮。
(4)要使实验现象更加明显,就要增大U形管中液面高度差;当p一定时,由p=ρgh知,要增大h,则可以减小U形管中液体的密度。
(5)橡皮管内气体的压强与大气压之差为Δp=ρ红墨水gh=1×103kg/m3×10N/kg×8×10-2m=800Pa
(6)C处橡皮膜形状刚好不改变,则容器两侧压强相等,则有ρ水gh水=ρ液gh液
代入数据得B中液体密度为
21.(2025·山东临沂·二模)上课时,老师做了如图甲所示的实验:在铁桶内放少量的水,用火加热,水沸腾后把桶口堵住,然后浇上冷水,铁桶很快变扁了。老师解释是因为桶内的气压变小,
铁桶在内外压强差的作用下,被压扁了。小明对桶内气压变小的原因,做出了如下猜想:
猜想一:气体压强的大小可能和气体体积的大小有关;
猜想二:气体压强的大小可能和气体质量的大小有关;
猜想三:气体压强的大小可能和气体温度的高低有关。
(1)小明做出猜想二的理由:浇冷水时,铁桶内的水蒸气___________成水,质量变小;做出猜想三的理由:浇冷水时,桶内气体的内能通过___________的方式变小,温度降低;
(2)为探究猜想一,小明设计了如图乙所示的实验。将注射器内先密封着的气体,然后缓慢匀速推动活塞,改变气体的体积,并通过固定在左端的压强传感器读出相应压强值,记录的数据如表一所示。
表一
实验次数
封闭气体体积
气体体积
气体压强
1
8
8
1.01
2
8
6
1.35
3
8
4
2.02
4
8
2
4.04
①实验时缓慢匀速推动活塞的目的是控制空气的___________不变;
②通过分析实验数据可知,质量和温度相同的空气,体积越小,压强越___________;
(3)用注射器密封的气体再进行实验,得到的数据如表二所示。要探究气体压强与质量的关系,应将该表中的第1次实验与表一中的第___________实验数据进行比较;
表二
实验次数
封闭气体体积
气体体积
气体压强
1
4
4
1.01
2
4
2
2.02
3
4
1
4.04
(4)为了探究气体压强与温度的关系,小明将烧瓶内封入一定质量的空气,然后分别将温度传感器和压强传感器伸入烧瓶内并与计算机相连,再把烧瓶漂浮在水中加热,记录的温度和相应的压强值如表三所示。分析数据可知,对一定质量的空气,体积不变时,压强的变化量与温度的变化量成___________比;
表三
温度
20
40
60
80
气体压强
1.01
1.08
1.15
1.22
(5)如图丙所示,用吹风机对着倒扣在水中的圆底烧瓶吹热风时,瓶内液面将___________(选填“上升”“下降”或“不变”)。
【答案】(1) 液化 热传递 (2) 温度 大 (3) 3 (4) 正 (5) 下降
【详解】(1)[1]物质由气态变成液态的过程称为液化,浇冷水时,铁桶内的水蒸气遇冷液化成水,质量变小。
[2]浇冷水时,桶内高温气体与冷水存在温度差,热量从桶内气体传递给冷水,桶内气体的内能通过热传递的方式变小,温度降低。
(2)①[1]根据控制变量法,实验中,缓慢推动活塞,减少由于做功而使得气体温度变化对实验的影响,即控制空气的温度不变。
②[2]分析表一序号为1、2、3、4的实验数据,对于质量和温度一定的空气,当气体体积从8cm3依次变为6cm3、4cm3、2cm3时,气体压强从1.01×105Pa依次变为1.35×105Pa、2.02×105Pa、4.04×105Pa,可以看出随着体积减小,压强增大。
(3)要探究气体压强与质量的关系,根据控制变量法,需控制气体的体积相同,温度相同,所以,应将该表中的第1次实验与表一中的第3次实验数据进行比较。
(4)从表中数据可知,对一定质量的空气,体积不变时,压强的变化量于与温度的变化量的比值是一个定值,即一定质量的空气,体积不变时,压强变化量与温度的变化量成正比 。
(5)当用吹风机对着倒扣在水中的圆底烧瓶吹热风时,烧瓶内空气温度升高。根据前面(4)中得到的结论,一定质量的气体,体积不变时,温度升高,压强增大。此时烧瓶内气体压强增大,大于外界大气压与瓶内水柱产生的压强之和,会将瓶内的水向下压,所以瓶内液面将下降。
22.(2025·山东临沂·一模)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小华猜想浮力的大小可能与以下因素有关:Ⅰ液体的密度;Ⅱ物体受到的重力;Ⅲ物体的形状;Ⅳ物体排开液体的体积。
(1)如图甲用手把空的易拉罐按入水中,易拉罐浸入水中越深,手会感觉越吃力。这个事实可以支持以上猜想______(选填“Ⅰ”“Ⅱ”“Ⅲ”或“Ⅳ”);
(2)为了研究猜想Ⅰ和Ⅱ,用体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验:
①序号a的实验中物体A所受的浮力为______N。进一步计算得出A、B、C所受浮力______(选填“相等”或“不相等”),可得出初步结论:浮力的大小与物体的重力______(选填“有关”或“无关”);
②比较序号______的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关;
(3)为了研究猜想Ⅲ,将两块相同的橡皮泥(不吸水且不溶于水)分别做成不同形状,进行如图丙所示实验,此时两弹簧测力计的示数不同,得出浮力的大小与物体形状有关。同学小珍认为该结论不可靠,主要原因是______。
【答案】(1) IV (2) 1 相等 无关 ade (3) 没有保持橡皮泥排开液体体积相同
【详解】(1)图甲中易拉罐浸入的越深,浸入体积越大,即排开水的体积越大,手感觉越吃力,说明浮力越大。由此可知:浮力的大小与排开液体的体积有关,故支持猜Ⅳ。
(2)[1]A受到的浮力为
[2][3]B受到的浮力为
C受到的浮力为
所以物体A、B、C受到的浮力相等,但它们的重力不相等,由此可知浮力的大小与重力无关。
[4]a、d、e三次实验物体A浸入的体积相同,只改变浸入的液体种类即液体密度不同,受到的浮力也不同,由此可初步结论:浮力的大小与液体密度有关。
(3)要探究浮力的大小与物体形状的关系,要控制浸入的体积和液体密度都相同,只改变形状,比较浮力的大小,实验中没有控制排开液体的体积相同,所以该结论不可靠。
23.(2025·山东枣庄·二模)我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大载货量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量载货量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图甲所示,玻璃杯底面积为80cm2,重为2N,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)玻璃杯底面所受水的压力;
(2)铁块的质量;
(3)此装置还可以作为密度计来测量未知液体的密度。如图乙所示,将空玻璃杯放入待测液体中,静止时浸入液体中的深度为2cm,求待测液体的密度。
【答案】(1)4.4N (2) (3)
【详解】(1)静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm,则玻璃杯底面所受水的压强
由可知,玻璃杯底面所受水的压力F=pS=550Pa×80×10-4m2=4.4N
(2)因玻璃杯上表面受到水的压力为零,下表面受到的压力F=4.4N,则由压力差法F浮=F向上-F向下
可知,玻璃杯受到水的浮力F浮=F=4.4N
由图甲可知,装有铁块的玻璃杯在水中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,玻璃杯和铁块的总重力G总=F浮=4.4N
则铁块的重力G铁=G总-G杯=4.4N-2N=2.4N
由G=mg可得铁块的质量
(3)将空玻璃杯放入待测液体中,空玻璃杯处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,此时玻璃杯受到的浮力F浮′=G杯=2N
此时玻璃杯排开待测液体的体积V排=Sh1=80×10-4m2×2×10-2m=1.6×10-4m3
由阿基米德原理可知待测液体的密度
24.(2025·山东日照·二模)某同学受“怀丙打捞铁牛”故事的启发,设计了如下“打捞”过程:如图甲,金属块A部分陷入淤泥内,轻质小船装有18N的沙石,细绳将金属块A和小船紧连,细绳对小船的拉力为2N,水面与船的上沿相平;将小船内所有沙石清除后,金属块A被拉出淤泥静止在水中,如图乙所示。已知金属块A的体积为,,取10N/kg,小船的质量忽略不计,细绳的质量和体积忽略不计;
(1)甲图中,金属块A上表面距离水面50cm,求金属块A上表面受到的水的压强;
(2)甲图中,求小船受到的浮力;
(3)乙图中,小船有的体积露出水面,求此时小船所受的浮力;
(4)金属块A的密度。
【答案】(1) (2) 20N (3) 12N (4)
【详解】(1)金属块A上表面受到的水的压强
(2)如图甲所示,将小船和砂石看成一个整体,该整体处于静止状态,受平衡力,该整体受到了竖直向上的浮力,竖直向下的拉力和竖直向下的总重力,故小船受到的浮力
(3)甲图中,水面与船的上沿相平,小船刚刚浸没,此时小船所受的浮力为
乙图中,小船所受的浮力
(4)金属块A的体积为,物体A所受的浮力为
如图乙,小船内所有沙石清除后,将小船和物体A当成一个整体,该整体受到了竖直向上的浮力为
该整体处于静止状态,该整体受到了竖直向下的重力和竖直向上的浮力,而小船内所有沙石清除后,小船为轻质小船,故物体A所受的重力为
金属块A的密度
真●题●验●证
1.(2025·山东德州·中考真题)小明在科技创新大赛中斩获一枚奖牌。他想知道该奖牌的密度,但发现其无法放入量筒,于是借助天平、烧杯进行了如下操作。下列说法正确的是( )
A.使用前分度盘指针如图甲所示,应向右调游码使天平平衡
B.天平正确调平后,称量结果如图乙所示,测得奖牌的质量为129.2g
C.该实验测得奖牌的密度为6.44g/cm3
D.用此方法测得奖牌的密度会偏大
【答案】C
【详解】A.使用前分度盘指针如图甲所示,指针左偏,应向右调平衡螺母使天平平衡,直至指针指在分度盘中央,故A错误;
B.标尺的分度值为0.2g,由图乙可得,奖牌的质量为,故B错误;
C.由丙可知,奖牌的体积为
奖牌的密度为,故C正确;
D.奖牌的质量测量准确,测得的体积是奖牌和细线的总体积,且从水中拿出奖牌时会带出一部分水,所以测得的奖牌体积偏大,由可知,该方法所测奖牌的密度偏小,故D错误。
故选C。
2.(2025·山东滨州·中考真题)如图所示,水平桌面上甲、乙两个完全相同的烧杯内装有密度不同的盐水,把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,且放入鸡蛋后液面相平。若两烧杯底部所受液体压强分别为p甲、p乙,鸡蛋在甲、乙两杯盐水中所受浮力分别为F甲、F乙,则下列说法正确的是( )
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙 C.F甲<F乙 D.F甲>F乙
【答案】B
【详解】AB.根据浮沉条件,漂浮时液体密度,悬浮时。因此,甲杯盐水密度。放入鸡蛋后液面相平,即液体深度。根据液体压强公式,所以,故A错误,B正确;
CD.由图可知,鸡蛋在甲杯中漂浮,浮力等于鸡蛋的重力,即;鸡蛋在乙杯中悬浮,浮力也等于鸡蛋的重力,即,因此,故CD错误;
故选B。
3.(2025·山东济南·中考真题)某物理社团用如图甲所示的装置测量未知液体的密度,U形管开口向下竖直插入两种液体中,开始时管内外液面相平。通过抽气口将管内的气体抽出一部分后关闭阀门,稳定时U形管内的气体压强为,管内外气体压强差支撑起U形管内液柱的高度如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.大于管外大气压, B.小于管外大气压,
C.大于管外大气压, D.小于管外大气压,
【答案】B
【详解】左管中液体静止时,管内气压p和液体产生的压强p液之和与外界大气压p0相等,则有p0=ρ水gh1+p,所以p0>p; 由题意可知左右管内气压相等,管外大气压相等,则两管中液柱产生的压强相等。 即p液=p水; 由此可得ρ液gh2=ρ水gh1,则待测液体的密度。故B正确,ACD错误。
故选B。
4.(2025·山东东营·中考真题)某兴趣小组对物理课本上的插图进行了讨论,下列对插图的介绍正确的是( )
A.甲图:玻璃管中的液体只对橡胶膜有压强
B.乙图:粗管中水的流速最快压强最小
C.丙图:滑雪者没有陷入雪中是因为她对雪压力较小
D.丁图:盆景水位保持一定的高度是因为大气压的作用
【答案】D
【详解】A.液体内部向各个方向都有压强,玻璃管中的液体不仅对橡胶膜有压强,对玻璃管的侧壁也有压强,故A错误;
B.在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。在相同流量下,管越粗,水的流速越慢,则压强越大;管越细,水的流速越快,则压强越小。所以乙图中粗管中水的流速最慢、压强最大,故B错误;
C.滑雪者没有陷入雪中,是因为滑雪板增大了受力面积,根据可知,在压力一定时,增大受力面积减小了对雪的压强,而不是对雪压力较小,故C错误;
D.盆景的水位能保持一定高度,是因为大气压支持着瓶内的水,这是大气压的作用,故D正确。
故选D。
5.(2025·山东日照·中考真题)小明把盛水的容器放在桌面上,将A管插入水中,再把B管的管口贴靠在A管的上端。用吹风机低速挡从B管的另一端向管中吹气,可以看到A管中水面上升到如图所示位置并保持静止。下列说法正确的是( )
A.容器中水面上方大气压等于A管上端管口处气压
B.A管底部内、外同一深度处水的压强相等
C.容器对桌面的压强比吹气前大
D.换用吹风机高速挡吹气,水可从A管的上端喷出
【答案】D
【详解】A.往B管中吹气,吸管A上方空气的流速增大,压强减小,容器中水面上方大气压大于A管上端管口处气压,故A错误;
B.A管内、外水面位置不同,A管底部同一深度处管内、外水的实际深度不同,压强不相等,故B错误;
C.吹气时,容器上方空气流速变大,压强变小,小于下方气压,形成向上的压力差,所以,容器对桌面的压力比吹气前小,受力面积不变,则容器对桌面的压强比吹气前小,故C错误;
D.换用吹风机高速挡吹气,吸管A上方空气的流速更大,压强更小,管内外水面上方的气压差更大,水在气压差的作用下可从A管的上端喷出,故D正确。
故选D。
6.(2025·山东·中考真题)小华观察发现:同一河流,狭窄处比宽阔处水流更快。受此启发,他结合所学物理知识,设计了四种装置吸取液体肥,用于学校劳动基地水肥一体化灌溉,各装置剖面如图所示。在左端管口横截面积和水流流速相同的情况下,下列设计中吸肥最快的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【详解】如图A 装置中间管道最窄,在水流量相同的情况下,水在A装置狭窄处流速最快,根据流速越大压强越小,此处压强会变得很小,与外界大气压形成较大的压强差,从而能快速将液体肥吸上来。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
7.(2025·山东东营·中考真题)如图甲所示,用弹簧测力计将圆柱体从盛水的容器中缓慢提出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示(忽略液面的变化,g取10N/kg),下列说法中正确的是( )
①圆柱体浸没时受到的浮力是2N ②圆柱体受到的重力是3N
③圆柱体的密度是 ④圆柱体的底面积是
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】A
【详解】①②由图乙可知,当时,弹簧测力计示数为,且在提升圆柱体时示数保持不变,此过程中圆柱体完全浸没在水中;当时,弹簧测力计的示数为,且示数保持不变,此时圆柱体位于空中,由二力平衡条件可知,圆柱体的重力
圆柱体完全浸没时受到的浮力
故①正确,②错误;
③圆柱体的质量
圆柱体的体积等于完全浸没时排开水的体积
则圆柱体的密度
故③正确;
④由图乙可知,圆柱体从开始露出水面到完全离开水面,则圆柱体的高度
则圆柱体的底面积
故④错误;
综上所述,A正确,BCD错误。
故选A。
8.(2025·山东德州·中考真题)为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓慢压入油中,如图甲所示。工件的下表面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示(ρ油=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)。下列说法正确的是( )
A.工件的边长为0.3m B.工件的质量为60kg
C.工件受到的最大浮力为2000N D.工件密度与油的密度之比为3:10
【答案】B
【详解】由图乙可知,当F=0时,工件浸入油的深度为h1=0.3m;当h大于0.5m后,压力F保持为400N不变,说明此时工件完全浸没,据此可知,工件的边长为L=0.5m,当F=0时,工件漂浮在油面上,所以,F浮=G,即ρ油gV排=ρ工件gV工件
所以
当h1=0.3m时,工件刚好漂浮,此时施加的力F=0,根据物体漂浮时浮力等于重力,则
工件完全浸没受到的最大浮力为,故ACD错误,B正确。
故选B。
9.(2025·山东·中考真题)小华在相同气球内装上不同配重做了两个“小鱼”。“小鱼”甲的质量大于“小鱼”乙的质量。注射器可以通过连接“小鱼”的软管对“小鱼”进行抽气和充气,从而改变“小鱼”的体积。初始时,两“小鱼”在水中处于静止状态,如图所示。忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力。“小鱼”所受浮力分别用F甲、F乙表示。下列说法正确的是( )
A.对甲充气,甲上浮,再次静止时F甲小于F乙
B.对甲抽气,甲下沉,再次静止时F甲一定小于F乙
C.对乙充气,乙再次静止时所受浮力比初始时的浮力小
D.对乙抽气,乙再次静止时所受浮力可能等于初始时的浮力
【答案】D
【详解】A.甲在水中悬浮,乙在水中漂浮,由浮沉条件可知,此时甲、乙所受浮力等于各自重力。则甲所受浮力 F甲 = m甲g ,乙所受浮力 F乙 = m乙g ,因为 m甲 > m乙,所以初始时 F甲 > F乙。充气后,甲的体积增大,排开水的体积增大,导致浮力大于重力,因此上浮。再次静止时,处于漂浮状态,浮力等于重力,因此F甲还是大于 F乙,故A错误;
B.初始时甲悬浮,抽气后体积减小,浮力减小,导致浮力小于重力,因此下沉。若抽出气体后,甲排开水的体积仍大于乙,由阿基米德原理可知,再次静止时F甲仍大于F乙,故B错误;
C.初始时乙漂浮,充气后体积增大,浮力增大,导致浮力大于重力,因此上浮。再次静止时乙会漂浮重新达到平衡,此时 F乙' = m乙g。可知F乙' = F乙,因此乙再次静止时所受浮力与初始时的浮力相等,故C错误;
D.抽气后,乙的气球体积减小,浮力减小,导致浮力小于重力,因此下沉。当乙在水中恰好悬浮时,浮力等于重力,忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力,则重力不变。此时所受浮力就等于初始时的浮力,故D正确。
故选D。
10.(2025·山东济南·中考真题)(多选题)如图为用细沙和平底矿泉水瓶(已裁掉瓶口部分)制作的两个简易密度计。甲、乙两密度计的质量相同,甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,为刻度线,刻度线与刻度线到瓶底的距离相等。下列说法正确的是( )
A.甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小
B.甲密度计刻度线处表示的液体密度大于刻度线处表示的液体密度
C.两密度计漂浮在同种液体中时,甲密度计排开液体的体积大于乙密度计排开液体的体积
D.甲密度计刻度线处表示的液体密度小于乙密度计刻度线处表示的液体密度
【答案】ABD
【详解】A.根据物体的浮沉条件,甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小,故A正确;
B.密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变。根据,液体的密度越大,密度计排开液体的体积越小,浸入液体的深度越浅,所以密度计的刻度上小下大,所以甲密度计刻度线处表示的液体密度大于刻度线处表示的液体密度,故B正确;
C.密度计始终漂浮,浮力等于重力。甲、乙两密度计的质量相同,则重力相同,则两密度计漂浮在同种液体中时受到的浮力相同,根据可知甲密度计排开液体的体积等于乙密度计排开液体的体积,故C错误;
D.两密度计漂浮时,浮力等于重力,重力相同,则受到的浮力相同。刻度线与刻度线到瓶底的距离相等,甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,所以甲密度计漂浮在刻度线处表示的液体中时比乙密度计漂浮在刻度线处表示的液体中排开液体的体积较大,根据可知甲密度计刻度线处表示的液体密度小于乙密度计刻度线处表示的液体密度,故D正确。
故选ABD。
11.(2025·山东济宁·中考真题)两个相同的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,一个装有4kg的水,另一个装有某种液体。分别从两容器中抽出相同体积的水和该液体,抽出前后水和该液体对容器底的压强如表所示。则该液体抽出前的质量为________kg,该液体的密度为________kg/m3。(g=10N/kg)
容器底受到的压强
抽出前
抽出后
【答案】 4
【详解】[1]已知水的质量是4kg,则水的重力为
由于容器是圆柱体,水对容器底部的压力与水的重力大小相等,即
抽出水前水对容器底部的压强为2000Pa,可得容器的底面积为
容器中装入某种液体,抽出液体前液体对容器底部的压强为2000Pa,可得液体的重力为
液体的质量为
[2]据表格可知,抽出水后,水对容器底部的压强变为1000Pa,抽出水的重力为
抽出水的体积为
由于抽出相同体积的水和该液体,则抽出液体的体积为
据表格可知,抽出液体后,液体对容器底部的压强变为1200Pa,抽出液体的重力为
可得液体的密度为
12.(2025·山东德州·中考真题)实验室用排水法收集O2,当集气瓶中的水被排出到如图所示的位置时,集气瓶内的气体压强________(选填“大于”、“小于”或“等于”)外界大气压强。
【答案】小于
【详解】水面处静止受力平衡,内外压强相等,故瓶内气压加上水柱的压强等于外界大气压,故瓶内气体压强小于外界大气压强。
13.(2025·山东德州·中考真题)在探究“液体压强与哪些因素有关”的实验中。
(1)如图甲所示,实验器材安装完毕后发现U形管两侧液面不相平,接下来应该______,直到U形管两侧液面相平;
A.向U形管内添加适量水 B.从U形管内向外倒出适量水
C.取下软管重新安装 D.按压金属盒的橡皮膜
(2)气密性良好的微小压强计______(选填“属于”或“不属于”)连通器;
(3)下列实验中用到的物理研究方法与本实验完全不同的是______;
A.探究平面镜成像 B.探究压力作用效果与哪些因素有关 C.探究电流与电压、电阻的关系
(4)如图乙所示,某次实验时,测得U形管两侧液面高度差为4cm,则探头在此位置受到的液体压强为______Pa(,);
(5)某实验小组对压强计进行了改装,将U形管的两端分别连接了软管和探头,当两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平。两容器内分别装有A、B两种不同液体,现将两探头置于相同深度,U形管液面位置如图丙所示,则______(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)C (2)不属于 (3)A (4)400 (5)<
【详解】(1)实验器材安装完毕后,U形管两侧液面不相平,是因为软管与U形管连接部分可能存在空气,导致两侧压强不相等(一侧是大气压,另一侧因空气存在压强不同)。此时应取下软管重新安装,让U形管两侧都直接与大气相通,这样两侧液面就会相平。添加或倒出水,不能解决压强不一致的问题;按压橡皮膜是实验中探究压强时的操作,不是解决液面不相平的方法,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)连通器的定义是“上端开口、底部相连通的容器”。微小压强计的U形管一端通过软管与探头连接(探头部分不是开口的),并非两端都开口,不满足连通器的结构特点,所以不属于连通器。
(3)本实验探究液体压强与因素的关系,用到了控制变量法(如控制液体密度,探究压强与深度的关系;控制深度,探究压强与液体密度的关系)和转换法(U形管两侧液面高度差反映压强大小)。“探究平面镜成像”,用“未点燃的蜡烛替代像的位置”,用到的是等效替代法。“探究压力作用效果与哪些因素有关”、“探究电流与电压、电阻的关系”,都用到了控制变量法,与本实验方法一致。故BC不符合题意,A符合题意。
故选A。
(4)U形管两侧液面高度差为4cm,则探头在此位置受到的液体压强为
(5)从图丙可知,两探头置于相同深度,U形管中B液体对应的液面低,说明B液体在该深度产生的压强更大(即pA<pB),因为h相同,由可得ρA<ρB。
14.(2025·山东·中考真题)镓铟锡合金常温下处于液态,且无毒。物理科创小组的同学们认为可以用它代替易挥发、有毒的水银测量大气压强,他们决定先测量镓铟锡合金的密度,再测量大气压强。
(1)测量密度前,为了提高液体体积测量的精确度,应在图中所示的三种注射器中选择______(选填“5mL”“20mL”或“30mL”)的注射器。
(2)同学们先测量了所选用注射器的质量m1随后用注射器抽取适量的镓铟锡合金。他们发现抽取液态合金时,注射器中会有气泡,于是将气泡排出后,读取合金的体积V,并用天平衡量它们的总质量。将测量和计算出的数据填入表格。
实验次数
注射器的质量m1/g
注射器和合金总质量/g
抽取的合金体积V/mL
合金密度g/cm3
1
6.2
13.9
1.2
6.4
2
28.5
3.6
6.2
3
4.0
第3次实验所测如图乙所示,为______g,计算得合金密度为______g/cm3。
通过三次实验,得到所测镓铟锡合金的密度为______g/cm3。
(3)将PU耐压透明软管注满镓铟锡液态合金后,手持软管中部缓慢上提,保持两端管口始终在液态合金液面以下,直至软管中液柱分离,如图丙所示。测得管内外液面高度差h为160cm,小组测得的大气压强为______Pa。(取g=10N/kg)
(4)交流评估时,小明回想起,测量液态合金体积过程中。注射器零刻度线前端接口处,还有一小部分液体,如图丁所示,这部分液态合金体积未被计入,会导致密度的测量结果______(选填“偏大”或“偏小”)。请你利用现有器材设计实验,消除这一小部分液体带来的影响,测得更准确的密度值。简要说明你的实验思路______________。
【答案】(1)5mL (2) 31.4 6.3 6.3
(3)1.008×105 (4) 偏大 见解析
【详解】(1)为了提高液体体积测量的精确度,应选择量程合适且分度值较小的注射器。在测量过程中,我们需要抽取一定体积的镓铟锡合金,从实验数据来看,抽取的合金体积在 1~4mL左右,5mL量程的注射器既能满足测量需求,其分度值相对20mL和30mL量程的注射器更小,测量更精确。故应选择5mL的注射器。
(2)[1]观察乙图,天平游码标尺的分度值为0.2g,游码示数为1.4g,则第3次实验所测质量
[2]第3次实验抽取的合金体积为4.0mL,计算得合金密度为
[3]通过三次实验,得到所测镓铟锡合金密度的平均值为
(3)镓铟锡合金密度
液柱高度差
则大气压强
(4)[1]测量液态合金体积过程中,注射器零刻度线前端接口处还有一小部分液体未被计入体积,根据,质量测量准确,体积测量偏小,所以密度的测量结果偏大。
[2]可以先吸入较多的液体读出体积并测量总质量,然后排出一部分液体测量剩余的质量,并读出体积。
15.(2025·山东潍坊·中考真题)如图甲所示,柱形容器的质量,底面积,静置于水平桌面,其底部放置边长的正方体物块。向容器中慢慢注入水,当水的深度时,物块与容器之间恰好无弹力,取,水的密度。
(1)求水的深度时,物块受到的浮力;
(2)求物块的密度;
(3)求水的深度时,容器对桌面的压强;
(4)若注水前,将物块用轻质弹簧悬挂,使物块与容器之间恰好无弹力,如图乙所示。已知该弹簧弹力大小跟其伸长量(或压缩量)之间的关系如图丙所示,向容器中慢慢注入水,直到水面与物块上表面平齐,求水面与物块上表面平齐时水的深度。
【答案】(1) (2) (3) (4)
【详解】(1)物块排开水的体积
根据阿基米德原理,可得物块受到的浮力
(2)当时,物块与容器无弹力,物块漂浮,,由G=mg得物块质量
物块体积
物块的密度
(3)水的体积
水的质量
容器对桌面压力
容器对桌面的压强
(4)未加水前弹簧拉力等于方块重力,为8 N,可从图丙读出其伸长量为。
当水面与物块上表面平齐时,物块排开水体积
物块受到的浮力
弹簧弹力
此时弹力方向向下,由图丙知时,弹簧压缩量。
物块边长,所以水面与物块上表面平齐时水的深度
16.(2025·山东滨州·中考真题)底面积为,足够高的薄壁轻质圆柱形容器置于水平桌面上,将质量为0.9kg、棱长为0.1m的正方体A放入容器中,如图甲所示,g取10N/kg,求:
(1)正方体A对容器底部的压强pA;
(2)现缓慢往容器内注水到一定深度,正方体A对容器底部的压力刚好为0时,如图乙所示,正方体A所受的浮力F浮;
(3)当正方体A对容器底部的压力刚好为0时,水对容器底部的压强p水;
(4)在注水过程中,要使水对容器底部的压强增加量与容器对桌面的压强增加量的比值最大,最多注入水的质量。
【答案】(1)900Pa (2)9N (3)900Pa (4)
【详解】(1)A的底面积
水平放置对容器底的压力
正方体A对容器底部的压强为
(2)正方体A对容器底部的压力刚好为0时,浮力等于重力,正方体A所受的浮力
(3)当正方体A对容器底部的压力刚好为0时,A受到的浮力,A排开水的体积为
需要注入水的深度为
水对容器底部的压强为
(4)由以上计算可知,正方体A对容器底压力为0时浸入水的深度小于它的棱长,所以最终它将漂浮在水面上。设加入水的深度为,则从开始直到正方体A对容器底压力为0的过程中,水对容器底部的压强增加量
容器对桌面的压强增加量
两者之比为
当正方体A漂浮后,水对容器底部的压强增加量
容器对桌面的压强增加量
两者之比为
当正方体A漂浮后,受到的浮力不变,所以,当正方体A漂浮后,两压强之比随加入水的深度增大而减小,综上可知,要使水对容器底部的压强增加量与容器对桌面的压强增加量的比值最大,最多注入水的质量即为正方体A对容器底部的压力刚好为0时加入水的质量,大小为
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专题04 密度、压强和浮力
参考答案
风●向●速●递
【答案】1.BCD
【详解】A.按照图中所示的方式组装,由于瓷勺受到浮力的作用,物体间力的作用是相互的,瓷勺给水一个竖直向下的力,故电子秤的示数增加,增加的示数是瓷勺排开水的质量,所以瓷勺受到的浮力为
故A错误;
B.瓷勺重力为,根据力的平衡条件,瓷勺所受的拉力
故B正确;
C.瓷勺体积为
则瓷勺的密度
故C正确;
D.若图中瓷勺接触杯底并对杯底有压力,则的值偏大,根据可知会使测得的密度偏小,故D正确。
故选BCD。
【答案】2.A
【详解】将物体放入水中,根据密度大小与浮沉的关系:ρ物<ρ水,物体漂浮;ρ物=ρ水,物体悬浮;ρ物>ρ水,物体沉底。根据质量体积图像信息,由密度公式可得
由此可知甲漂浮,乙悬浮,丙沉底,丁沉底;故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【答案】3.C
【详解】物体的质量越大,则重力越大,放在水平地面时对地面的压力也越大;夯锤的质量很大是为了通过增大压力来增大对地面的压强,将地面夯实,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
【答案】4.B
【详解】A.向左推动活塞时,里面封闭的空气质量不变,体积减小,由可知,里面空气的密度增大,故A错误;
B.因为A球浸没在里面的空气中,A球的体积不变,A球在空气中排开的体积与它自身的体积相等,即,由于里面空气的密度增大,由可知,木球A受到的浮力变大,故B正确;
CD.对A球进行受力分析,它受到重力、浮力和支持力的作用,即,木球A受到的浮力变大,G不变,所以F支减小,根据物体间力的作用是相互的,,所以木球A对容器的压力将减小,故CD错误。
故选B。
分●层●突●破
一阶·考点靶向练
考点01 密度
【答案】1.C
【详解】A.由图可知,两力臂长短不同,不是等臂杠杆,故A错误;
B.根据杠杆的平衡条件可判断,槽码所对应力臂较长,故这个标识为2kg的槽码真实质量小于2kg,故B错误;
C.称量时,往秤盘底部吸附了一小块磁铁,右面需要增加砝码或移动游码,则测量结果偏大,故C正确;
D.案秤的秤盘相当于天平左盘,砝码盘相当于天平右盘,秤杆右端上翘,说明左端下沉,则调零螺丝应向右移,故D错误。
故选C。
【答案】2.B
【详解】A.图甲称量过程中,指针左偏,此时不能调节平衡螺母,应该向右移动游码,故A错误;
B.图乙中石块质量为,量筒中水的体积20mL,放入石块后液面上升到40mL,则石块体积为
根据密度公式可得小石块的密度,故B正确;
C.石块吸水会导致量筒中放入石块后液面上升的高度变小,测得的体积偏小,根据密度公式,体积偏小会使密度测量值偏大,故C错误;
D.质量是物质的一种属性,它不随形状、状态、位置和温度的改变而变化,石块带到太空质量不变,故D错误。
故选B。
【答案】3.D
【详解】①②.设量杯的质量为,液体的密度为,读图可知,当液体体积为时,液体和杯的总质量
可得①
当液体体积为时,液体和杯的总质量
可得②
①-②得:液体的密度,故该液体可能是水;代入①得
解得,故①错误,②正确;
③.密度是物质的一种属性,只与物质的种类和状态有关,故③错误;
④.当时,液体和杯的总质量
解之得:。故④正确。故D符合题意,ACB不符合题意。
故选D。
【答案】4.(1) 水平 右 (2) 71.2 30.0
(3) 300 120 2.5 (4)
【详解】(1)[1][2]调节天平的方法,把天平放在水平桌面上,将游码移到标尺左端零刻度线处。如果指针偏向分度盘中线的左侧,按照左偏右调的方法,应将平衡螺母向右调,使横梁平衡
(2)[1]如图甲,烧杯和饮料的总质量为
[2]图乙所示的量筒分度值为1mL,此时量筒中饮料的体积为
[3] 用天平测得烧杯和剩余饮料的总质量为40g,则量筒内饮料的质量为
饮料的密度为
(3)[1]石块的质量
[2]石块的体积等于它浸没水中时排开的水的体积
[3]石块的密度
(4)将瓶子和石头上下对调,再将瓶子放入水中,瓶子仍在竖直方向漂浮,用刻度尺测量出瓶子内外水面的高度差h3;设瓶子圆柱部分的面积为S,则石块的体积
由物体的沉浮条件和阿基米德原理得:
石块的重力
石块的密度
考点02 固体压强
【答案】5.A
【详解】由图可知,北极熊采用这种姿势增大了受力面积,根据可知,在压力一定时,减小了冰面受到的压强,而不能减小压力,也不能增大摩擦和速度,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
【答案】6. 等于 大于
【详解】[1]甲、乙两人在同样的沙滩散步,留下深浅相同、大小不同的脚印,说明压力的作用效果相同,故甲、乙两人对沙滩的压强相等。
[2]由图可知,甲对沙滩的受力面积大于乙对沙滩的受力面积,由可得,甲对沙滩的压力大于乙的压力。
【答案】7.(1) 凹陷程度 可以
(2) 受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显 乙 书包的背带做得很宽
(3) = (4)没有控制压力大小相等
【详解】(1)[1][2]根据转化法,实验中,通过海绵的凹陷程度来判断压力的作用效果,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,即压力的作用效果是通过比较海绵的凹陷程度来反映的;实验中,我们一般选择海绵、泡沫塑料、沙子等较易形变的材料的形变程度来判断压力的作用效果,因此如果用沙子代替海绵做此实验,则仍然可以完成本次实验。
(2)[1]由图甲和图乙可知,受力面积相同,而压力不同,压力越大,海绵的形变越大,压力的作用效果越明显,故可得到的结论是:受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
[2][3]根据控制变量法,要想探究压力的作用效果与受力面积的关系,应控制压力一定,只改变受力面积,因此应比较图乙和图丙,由图乙和图丙可知,压力相同而受力面积不同,受力面积越小,海绵形变越大,力的作用效果越明显,由此可知:压力相同,受力面积越小,压力的作用效果越明显。在生活中,书包的背带做得很宽,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
(3)由图丁和丙可知木板和海绵上所放的物体相同,即木板和海绵所受的压力相同,同时受力面积也相同,故所受压强相同,即p=p′。
(4)根据控制变量法,在探究压力的作用效果与受力面积的关系时,应控制压力一定,只改变受力面积,而将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,此时这两块砖对海绵的压力和受力面积都不同,因此得出的结论,压力作用效果与受力面积无关是错误的,原因是没有控制压力的大小相等。
考点03 液体压强
【答案】8.A
【详解】A.同种液体,深度越深,压强越大,甲图中仅将金属盒下移,液体压强增大,U形管两侧液面高度差增大,故A正确;
B.图乙可知,橡皮膜向左边凸起,说明右边液体压强大,而左边的液面高度低于右边液面的高度,所以根据p=ρgh无法判断左右两侧液体密度大小关系,故B错误;
C.由于液体内部同一深度朝各个方向的压强相等,所以甲图中在同种液体同一深度处,改变橡皮膜朝向,U形管两端液面高度差不变,故C错误;
D.甲图是通过看U形管两侧液面的高度差来判断液体压强的大小的;而乙图中是通过观察橡皮膜的凹陷程度来判断两侧液体压强大小的,故D错误。
故选A。
【答案】9.B
【详解】正放时,水柱为标准的圆柱体,此时水对瓶底的压强为900Pa,根据求得水柱高度,水的质量为,由此可知每0.1kg水占圆柱体部分3cm高度。将玻璃瓶倒放在水平面上时,水对玻璃瓶盖的压强为1400Pa,根据求得水深度。瓶子总高20cm,上方空心部分高度6cm,装满水需要0.2kg,由此可知整个瓶子装满水的质量为0.5kg,则瓶子的容积,装满酒精质量为,得酒精的重力为。
故选B。
【答案】10.(1)不漏气 (2) 密度 小 (3) 小 见解析
【详解】(1)压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的;将橡皮膜置于空气中,U形管两边的液面应该相平;用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体能灵活升降,则说明装置不漏气。
(2)[1]如图中甲、乙实验,深度不同,U形管两侧液面高度差不同,这表明:当液体深度相同时,液体压强与液体的密度有关。
[2]图乙、丙实验,液体种类相同,深度越小,U形管两侧高度差越小,这表明:同种液体,深度越小,液体压强越小。
(3)[1]他结合液体压强的知识,设计了一个测量盐水密度的方案,请你将以下实验步骤补充完整:①如图中A所示,用细线和橡皮膜把玻璃管一端扎紧,向管内倒入适量的水,用刻度尺测出水面到下管口的距离记为h1。②如图中B所示,在烧杯中装入适量的盐水,将玻璃管缓慢浸入其中,直至 橡皮膜水平为止,用刻度尺测出盐水面到下管口的距离记为h2。③因为橡皮水平,说明盐水与水产生的压强相等,即:
得盐水的密度表达式 。
[2][3]按照此实验过程,由于图A中橡皮膜发生形变,造成测量的水深度即h1变小,故密度的测量值偏小。
考点04 大气压强
【答案】11. 变小 大气压
【详解】[1][2]当向下拉动橡皮膜时,瓶内气体的体积增大,根据气体压强跟体积的关系可知,此时瓶内气体的压强将减小,由于瓶内气压减小,小于瓶外大气压,所以气球会在大气压的作用下体积变大;吸气时,人的肺体积增大,肺内气压减小,外界空气在大气压的作用下进入人的肺内,这个步骤是模拟人的吸气过程。
【答案】12.(1) 活塞式抽水机 (2) 气体的压强 大于
【详解】(1)按压式瓶盖的工作原理是,按压瓶盖,瓶内气体被压缩,压强变大,大于外界大气压,洗手液在内外气压差的作用下被“吸”上来,利用的是气体的压强。抽水机抽水,通过活塞上移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,利用了大气压,符合题意;船闸是利用连通器的原理工作的,与大气压无关;微小压强计原理是用橡皮管把扎有橡皮膜的金属盒连到U形管一侧,用手指按橡皮膜,手指加在橡皮膜上的压强就由封闭在管内的气体来传递,而使左侧液面降低,右侧液面升高,U形管两侧液面出现高度差,与大气压无关。
(2)[1][2]洗手液能被“吸”上来是利用了气体的压强,向下按压后松手时,液体从导液管通过进液阀门进入到储液筒,说明瓶中气压大于储液筒中气压。
考点05 流体压强与流速的关系
【答案】13.B
【详解】由流体压强与流速的关系可知。当在水下向两船之间喷水时,两船之间的水流动速度增大,导致该区域的压强减小(可类比为“空气流速大,压强小”)。而两船外侧的水(或空气)流速较小,压强较大。外侧较大的压强将两船推向中间,使它们靠拢,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【答案】14.A
【详解】当向水平管吹气时,竖直管上方空气流速大、压强小,竖直管下方压强不变,液体在压强差作用下被压上来,再被气流吹成雾状,利用的是流体压强与流速的关系。
A.油烟机工作时,转动扇叶处空气流速大、压强小,周围压强大,油烟在压强差作用下被 “吸” 走,利用了流体压强与流速的关系,与自制喷雾器原理相同,故A符合题意;
B.粉笔字 “吸” 附在黑板上是因为分子间存在引力,与流体压强和流速关系无关,故B不符合题意;
C.吸盘被瓷砖 “吸” 住是因为排出吸盘内空气后,外界大气压大于吸盘内气压,利用的是大气压,与流体压强和流速关系无关,故C不符合题意;
D.泡沫颗粒 “吸” 在衣服上是因为摩擦起电后带电体吸引轻小物体,与流体压强和流速关系无关,故D不符合题意。
故选A。
考点06 浮力、阿基米德原理
【答案】15.D
【详解】AB. 由可知,金属块下沉过程中,上、下表面的深度 都不断增大,水的密度 不变,因此上、下表面受到的水的压强都变大;根据,受力面积不变,因此上表面压力也会变大。故AB错误;
CD.物体受到的浮力。 金属块浸没下沉过程中,排开水的体积 等于金属块自身体积,保持不变,根据,浮力大小不变,因此与的差值不变。故C错误,D正确。
故选D。
【答案】16.D
【详解】①两烧杯中水面高度相同,根据可知,两个烧杯中的水对杯底的压强大小相等,①正确;
②已知实心铅球和铝球的质量是相等的,ρ铅>ρ铝,根据可知,铝球的体积大于铅球的体积,两物体浸没后,排开水的体积均等于两球的体积,因此铝球排开水的体积大于铅球排开水的体积,根据可得,铝球受到的浮力大于铅球受到的浮力,即,②错误;
③由于铝球排开水的体积大于铅球排开水的体积,最终两液面相平,说明甲中水的体积大于乙中水的体积,根据可知,甲中水的质量大于乙中水的质量,即m甲>m乙,③正确;
④两球的质量相同,重力相同,由于铝球的浮力大于铅球的浮力,由可得,铝球受到绳子的拉力小于铅球受到绳子的拉力,即,④正确。
综合上述分析可知,正确的有①③④,故D正确,ABC错误。
故选D。
【答案】17.(1) 体积 (2) 1.8 2.2 (3) 小于 (4)
【详解】(1)比较①②③可知,发现液体密度相同,物体排开液体的体积增大,测力计示数在变小,则受到的浮力也在增大,故可以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(2)[1]由①可知物体重力为4N,由③图可知此时弹簧测力计的示数为2.2N,根据称重法可得物体在水中受到的浮力为
[2]浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体浸没深度无关,所以将物体继续往下放且不接触容器底,浮力大小不变,则弹簧测力计的示数仍为2.2N。
(3)由图④和⑤知容器中液面相平,即液面到杯底部的深度相同,但水的密度小于盐水的密度,根据液体压强公式p=ρgh可知,水对杯底部的压强小于盐水对杯底部的压强。
(4)物块缓慢浸没到水中受到的浮力等于排开水的重力,也等于电子秤甲丙增加的重力则有
物块缓慢浸没到待测液体中受到的浮力等于排开待测液体的重力,也等于电子秤乙丁增加的重力则有
由上面两个式子相除并化简得
考点07 物体的浮沉条件及其应用
【答案】18.D
【详解】A.因为物体在甲、乙两液体中漂浮或悬浮,浮力都等于物体的重力,因为是完全相同的物体,所以甲、乙两液体中受到的浮力相等。故A错误;
B.根据物体的浮沉条件,物体在甲液体中悬浮,,物体在乙液体中漂浮,,则乙液体的密度大。故B错误;
C.因为容器对桌面的压力大小等于,因为容器的重力,液体的重力,物体的重力都相等,所以甲乙两容器对桌面的压力相等。故C错误;
D.因为甲、乙两容器为规则形状,液体对容器底部的压力等于液体的重力与物块的重力之和,两容器液体的重力相等,物块的重力相等,则液体对容器底部的压力相等。故D正确。
故选D。
【答案】19.A
【详解】同一支密度计在不同液体中总是处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件,浮力等于重力,即。因为密度计的重力不变,所以密度计在两种液体中所受浮力相等,即。根据阿基米德原理,在浮力相等时,液体密度与排开液体的体积成反比。由图可知,密度计排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积,即,所以。
故选A。
考点08 综合计算
【答案】20.(1)1N (2)9.75N (3)3.75cm
【详解】(1)空盒A漂浮在水面上时,已知盒底浸入水中的深度h浸=1cm=1×10-2m
则盒底部受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-2m=100Pa
压力F=pS=100Pa×100×10-4cm2=1N
(2)金属块B的体积VB=a3=(5cm)3=125cm3=1.25×10-4m3
根据可得金属块B的质量mB=ρBVB=7.0×103kg/m3×1.25×10-4m3=0.875kg
则GB=mBg=0.875kg×10N/kg=8.75N
因空盒A漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,空盒A的重力GA=F浮=1N
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上时,空盒A和B受到的浮力F浮′=G总=GA+GB=1N+8.75N=9.75N
(3)金属块B在水中时,AB排开的水的总体积为V排总=V排+VB=100×1×10-6m3+1.25×10-4m3=2.25×10-4m3
金属块B从水中捞起后放进盒A,A与B并漂浮在水面上时,根据F浮=ρ水gV排可得空盒A排开水的体积
即V排′>V排总,所以,金属块B从水中捞起后放进盒A并漂浮在水面上后,水面会升高,排开水是体积增加的量
ΔV排=V排′-V排总=9.75×10-4m3-2.25×10-4m3=7.5×10-4m3=750cm3
则水槽里水位升高的高度
【答案】21.(1)1.5×108N (2)0.025m2
【详解】(1)船漂浮时浮力等于重力,起重船自身质量,则起重船自身漂浮在水面上时所受浮力为
(2)C的重力;当水舱中装有的水时,由丁图可知,C对传感器的压力为300N,由可知,C受到的最大浮力
此时C浸没在水中,由阿基米德原理可得C的体积
C的横截面积
二阶·素养进阶练
【答案】1.A
【详解】A.由实验步骤知,所补的水的质量m水=m4-m1
虽然将石块由水中取出时带走小部分水,但对所补水的质量无影响,则对所补水的体积,即对石块的体积无影响,石块的体积
石块的质量是准确值,石块的密度
所以求得的密度值较准确,故A符合题意;
B.用m2-m3求石块的质量,石块取出带走了部分水,造成求得的水的质量偏小,用m4-m3求所补的水的体积,即石块的体积,因为石块带走了部分水,造成所补水的质量偏大,求得的体积偏大,所以求得的石块的密度有较大误差,故B不符合题意;
C.用m2-m1求石块的质量,较准确,用V1-V2求所补水的体积,即石块的体积,因为石块取出时带走了部分水,所补的水的体积偏大,即石块的体积偏大,则求得的密度偏小,故C不符合题意;
D.所补的水的体积V水=V2-V1
即石块的体积V=V水=V2-V1
但石块取出时带走部分水,则造成所加水的体积偏大,即测得的石块的体积偏大,石块的质量是准确值,据知,求得的石块的密度偏小,故D不符合题意。
故选A。
【答案】2.C
【详解】A.由题意可知,当饮料杯由正立改为倒置时,杯内饮料的密度不变,深度变大,所以根据可得,该饮料杯倒置后,杯内饮料对底部的压强会增大,故A错误,不符合题意;
B.当饮料杯由正立改为倒置放在桌面上时,饮料与饮料杯的总质量不变,总重力不变,由受力分析可得,杯子对桌面的压力大小也不变,故B错误,不符合题意;
C.已知当饮料杯由正立改为倒置放在桌面上时,杯子对桌面的压力大小不变,受力面积减小,根据公式可得,杯子对桌面的压强增大,故C正确,符合题意;
D.因为饮料杯为锥形,所以根据液体的压力与容器形状的关系可知,饮料杯正立时,饮料对杯底的压力;饮料杯倒置时,饮料对杯底的压力;所以当饮料杯由正立改为倒置时,杯内饮料对杯子底的压力会变小,故D错误,不符合题意。
故选C。
【答案】3.C
【详解】A.水的质量为250g,盐的密度大于水的密度,250mL药液的质量要大于250g,故A正确,不符合题意;
B.图中护士调试时输液袋的顶端距离地面的高度与人高对比和操作方便,输液袋的顶端距离应略高于人的头部,约为,故B正确,不符合题意;
C.大气压直接作用在输液袋上,输液袋内的气压与大气压相当,标准大气压约为,故C错误,符合题意;
D.药液滴速不能超过每分钟40滴,人的脉搏大约每分钟60次,故D正确,不符合题意。
故选C。
【答案】4.B
【详解】A.甲烧瓶中空气温度升高,甲中气体压强增大,乙烧瓶中空气温度不变,乙中气体压强不变,水柱在气压差作用下,向右移动,故A不符合题意;
B.甲温度下降,则甲中气体压强减小,而乙空气温度不变压强不变,则水柱应向左移动,故B符合题意;
CD.甲、乙两烧瓶中空气温度都升高或者甲、乙两烧瓶中空气温度都降低,当甲的气压均大于乙气压时,水柱均会向右移动,故CD不符合题意。
故选B。
【答案】5.B
【详解】B图中冷水流过热水管道上方时,流速最快,压强最小,热水上升过程中获得的竖直向上的压力差最大,热水沿管道上升最容易,则混合器的结构示意图如图B最好,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
【答案】6.D
【详解】A.由图可知,甲物体悬浮,甲的密度等于水的密度,乙物体漂浮,乙的密度小于水的密度,所以甲的密度大于乙的密度,故A错误;
B.由图可知,甲物体悬浮,根据物体的浮沉条件可知,甲物体在水中受到的浮力为F浮甲=G甲;乙物体漂浮,乙物体在水中受到的浮力为F浮乙=G乙;因为甲、乙两物体的质量相等,则甲、乙两物体受到的重力相等,故甲、乙两物体在水中受到的浮力相等,故B错误;
C.甲、乙两物体在水中受到的浮力相等,由阿基米德原理可知,甲乙排开水的体积相等,故C错误;
D.由于甲物体悬浮,由浮力产生的原因得到F浮甲=F甲向上-F甲向下,F甲向下>0,乙物体漂浮,F乙向下=0,F乙浮=F乙向上,由于甲、乙两物体在水中受到的浮力相等,故甲下表面受到水的压力大于乙下表面受到水的压力,故D正确。
故选D。
【答案】7.B
【详解】因为木块漂浮,所以浮力与重力相等,即F浮=G木
即ρ水gV排=ρ木gV木
所以
因为木块密度和水的密度不变,因此木块浸入水中的体积与木块体积的比值不变;当将木块虚线以下的部分截去后,木块浸入水中的体积与此时木块体积的比值变小,要使比值不变,应增大比值,即增大排开水的体积,故剩下的木块会下沉一些;由于木块的总体积减小,因此浸入水中的体积也将减小,则水面也将下降。由于木块的底面积小于容器的底面积,而V排=V浸,由可知木块下降的高度大,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【答案】8.B
【详解】M和N的质量相等,据G=mg知,两者的重力相等,M在甲液面漂浮,则M所受的浮力等于自身的重力,N用细线吊着静止在乙液体中,细线对N有拉力,则N受到的竖直向下重力和竖直向上的浮力、拉力是平衡力,所以N所受的浮力小于自身的重力,则N所受的浮力小于M所受的浮力,①正确;
由题知,VM<VN,静止时,M和N露出液面的高度相同,则M排开液体的体积比N排开液体的体积小,据知,甲液体的密度大于乙液体的密度。②正确;
两容器液面相平,两个柱状容器相同,则甲、乙中液体及正方体浸入水中总体积相等,则甲液体的体积比乙液体的体积大,甲液体的质量比乙的大,甲的重力大于乙的重力,正方体静止在液体中,对液体的作用力等于自身所受的浮力,所以M对液体的作用力大于N对液体的作用力,柱状容器的重力相同,则左侧容器对桌面的压力大于右侧容器对桌面的压力,两个柱状容器的底面积相同,据得,左侧容器对桌面的压强大于右侧容器对桌面的压强,③错误;
细线吊着时,N所受的浮力小于自身重力,则剪断细线,N会再下沉一些,是漂浮或沉底,还是悬浮,不能确定,但排开液体的体积增大,液体的深度增大,据知,乙液体对容器底的压强变大,④正确。
故选B。
【答案】9.B
【详解】AC.A由于A悬浮,故,B漂浮,故,故两种液体密度关系,而液体的深度相同,由可知,液体对容器底的压强,故AC错误;
B.根据图示可知,A悬浮,B漂浮,由物体浮沉条件可知,A、B所受的浮力与其自身的重力相等,即FA=FB,故B正确;
D.根据图示可知,乙中液体体积较大,且乙中液体密度较大,由可知乙中液体质量大,而A、B两个物体相同,所以容器对桌面的压力,故D错误。
故选B。
【答案】10.B
【详解】①物块A漂浮在水面上,受到的浮力与自身重力相等,则浮力为
物体A浸在液体中的体积为
已知物体A有五分之三体积露出水面,则物体A的体积为
物体A的密度为
故①正确;
②将物块B放在A的上面,物块A恰好完全没入水面,此时物体A增加的浮力与B对A施加的压力大小相等,则压力为
故②错误;
③B对A施加的压力大小与B的重力相等,则B的重力为15N,B物体的质量为
物块A与B质量之比为
故③错误;
④已知A、B两个正方体物块,且B边长是A边长的一半,则B的体积是A体积的,B的体积为
B的密度为
物块A与B密度之比为
故④正确,综合上述分析可知,故B正确,ACD错误。
故选B。
【答案】11.BCD
【详解】A.图中高度才是水银柱的竖直高度,它产生的压强与大气压大小相等,则甲图中的托里拆利实验装置测出当地的大气压是,故A错误;
B.在大气压的测量实验中,运用了平衡法,大气压大小等于其支撑的水银柱产生的压强。当玻璃管倾斜后,虽长度增大,但外界大气压不变,外界大气压能支撑的水银柱的高度不变,则管内水银柱竖直高度不变,故B正确;
C.“自制气压计”的原理:瓶内气体压强等于大气压加上玻璃管内水柱的压强,是玻璃管内水柱的压强,则乙图中的瓶内气压减外界大气压等于,故C正确;
D.大气压随高度的增加而减小,乙图“自制气压计”登山后,瓶外气压减小,瓶内气压不变,因此瓶内管子水面上升,会增大,故D正确。
故选BCD。
【答案】12.ABC
【分析】根据浮沉条件,结合密度公式分析; 利用公式和分析可得; 利用浮沉条件判断浮力、物体重力、排开液体重力关系,从而得到烧杯中物体和液体总重力关系,再利用公式判断。
【详解】甲乙两烧杯装的是密度相同的液体,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,根据物体浮沉条件,说明A的密度大于液体密度,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,说明B的密度小于液体密度。所以A的密度大于B的密度。
A.若 ,由可知,A、B的质量关系为,故A正确;
B.若 ,由可知,A、B的体积关系为,故B正确;
C.两杯中的液体液面高度均为h,由得,两容器底部所受液体压强相等。又因为两个容器底面积相等,根据可知,两杯中液体对容器底部的压力相等,故C正确;
D. 为了便于比较,设丙烧杯中只装入同种液体,且液面高度也为h,丙烧杯中液体重力为G液丙,如图所示:
甲烧杯中物体A沉底,则,即A的重力大于它排开的液体的重力,所以
乙烧杯中物体B漂浮,则,即B的重力等于它排开的液体的重力,所以
则
甲、乙两烧杯完全相同(两烧杯重力相同),且桌面受到的压力等于容器、液体和物体的总重力,所以甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力,即;两烧杯的底面积相同,由得甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强,故D错误。
故选ABC。
【答案】13.CD
【详解】A.由于杯子对桌面的压力等于杯子、水、土豆的总重力,所以甲、乙两图中杯子对桌面的压力相同,由可知杯子对桌面的压强不变,故A错误;
B.由甲图知,碗和土豆整体处于漂浮状态,碗受到的浮力等于碗和土豆的总重力;由乙图知,碗处于漂浮状态,碗受到的浮力等于碗的重力,所以甲图中碗受到的浮力大于乙图中碗受到的浮力,故B错误;
C.因为碗和土豆的质量相等,则它们的重力相等,乙图中碗漂浮,则水对碗的浮力F浮碗=G,土豆沉底,则F浮土豆<G,所以F浮土豆<F浮碗,故C正确;
D.在甲图中,土豆和碗整体受到的浮力为F甲=2G
在乙图中,土豆和碗整体受到的浮力为F乙=F浮碗+F土豆浮<2G
由F浮=ρ水gV排可知,乙图中土豆和碗整体排开水的体积比甲中的小,水面比甲低,即h甲>h乙,由p=ρgh可知甲图中水对杯底的压强大于乙图中水对杯底的压强,故D正确。
故选CD。
【答案】14.BC
【详解】A.根据图乙可知,玻璃杯在水中沉底,根据物体浮沉条件可知,玻璃的密度比水的密度大,故A错误;
B.图甲中的玻璃杯处于漂浮状态,此时受到的浮力等于玻璃杯的重力,图乙中的玻璃杯处于沉底状态,此时受到的浮力小于玻璃杯的重力,所以甲中杯子比乙中杯子所受的浮力大,故B正确;
C.水、烧杯、玻璃杯的质量不变,重力不变,所以甲、乙中杯子对桌面的压力相同,又受力面积相同,根据可知,甲、乙中,水槽对桌面的压强相等,故C正确;
D.甲中杯子比乙中杯子所受的浮力大,根据阿基米德原理可知,甲中杯子排开的水的体积大,液面高,根据可知,甲、乙中、水对容器底的压强不相等,故D错误。
故选 BC。
【答案】15. 500 2500/ 300
【解析】【小题1】[1]根据题意,人施加的500N力为水平方向,物体对墙的压力
[2]压力 ,接触面积 。根据压强公式
[3]物体处于静止状态,说明在竖直方向上受力平衡。竖直向下的力为重力 ,竖直向上的力是墙对物体的摩擦力 ,根据二力平衡,
【答案】16. 小 大气压
【详解】在流体中,流速越大,压强越小。当接通吹风机电源,从横管吹风时,横管内的空气流速大、压强小,小于乒乓球下方的大气压,乒乓球在大气压的作用下向上移动,最后乒乓球被射出。
【答案】17.小于
【详解】从横截面示意图可以看出,当风吹过两个洞口时,由于洞口A隆起,使得风在通过A口时流速增大;而洞口B平坦,风通过B口时流速相对较小。根据流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。因此,A口处的流体压强pA会小于B口处的流体压强pB。
【答案】18. 连通器 船闸 C
【详解】[1]当阀门1和阀门2均关闭时,A、B、C三根竖管上端开口,底部相通,构成连通器;
[2]生活中应用连通器原理的例子很多,如船闸(答案不唯一)。
[3]若阀门1、阀门2均打开,C管下方横截面积最小,水流速最快,产生的压强最小,水柱的高度最低,A的压强最大,水柱的高度最大。
【答案】19.(1) 向左边调节平衡螺母,使指针对准分度盘中央刻线 (2) 盐
(3) B 大 (4)
【详解】(1)依据天平使用规则:调节平衡螺母(若指针左偏,向右调节螺母;若指针右偏,向左调节螺母),直到指针稳定指向分度盘中央刻线。这一步确保天平水平,以便后续质量测量。故向左边调节平衡螺母,使指针对准分度盘中央刻线。
(2)[1][2]如图乙可知,烧杯加上盐水的总质量为
烧杯的质量为25g,则盐水的质量为
所测盐水的密度为
选小麦种子所需盐水的密度在1.16×10³~1.2×10³kg/m³之间,则此时盐水密度偏小,故需要增加盐。
(3)[1][2]图丙显示种子在盐水中的沉浮状态有部分种子沉底,部分浮起。物体密度更大,则下沉(浮力小于重力)。物体密度更小,则上浮(浮力大于重力),良种(饱满种子)密度较大,因此下沉到底,劣种(干瘪种子)密度较小,因此浮起到水面。图丙中底部B处种子为良种,且良种密度必须大于盐水密度。
(4)当金属块浸没在水和盐水中时,
由公式和可得金属块在水中时的浮力为
盐水中的浮力为
解得
【答案】20.(1) C (2) 高度差 (3) 乙、丙 控制变量 上窄下宽
(4) 更小 (5) 800 (6) 0.8×103kg/m3
【详解】(1)实验前,将金属盒的橡皮管装在U形管的一侧后,如果两侧存在液面高度差,说明U形管两边液面上方压强不同,则应将橡皮管取下,重新安装,使两边液面相平,则U形管中两管上方的气体压强就是相等的,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)压强计是通过观察U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受压强大小,U形管两侧液面高度差越大,橡皮膜受到的压强越大,使用了转换法。
(3)[1][2]要探究液体压强与液体深度的关系,应控制液体密度相同,改变深度,所以选择乙、丙两个实验,这里运用了控制变量法。
[3]同一液体,深度越深,压强越大,所以拦河大坝要做成上窄下宽的形状,防止被水压垮。
(4)要使实验现象更加明显,就要增大U形管中液面高度差;当p一定时,由p=ρgh知,要增大h,则可以减小U形管中液体的密度。
(5)橡皮管内气体的压强与大气压之差为Δp=ρ红墨水gh=1×103kg/m3×10N/kg×8×10-2m=800Pa
(6)C处橡皮膜形状刚好不改变,则容器两侧压强相等,则有ρ水gh水=ρ液gh液
代入数据得B中液体密度为
【答案】21.(1) 液化 热传递 (2) 温度 大 (3) 3 (4) 正 (5) 下降
【详解】(1)[1]物质由气态变成液态的过程称为液化,浇冷水时,铁桶内的水蒸气遇冷液化成水,质量变小。
[2]浇冷水时,桶内高温气体与冷水存在温度差,热量从桶内气体传递给冷水,桶内气体的内能通过热传递的方式变小,温度降低。
(2)①[1]根据控制变量法,实验中,缓慢推动活塞,减少由于做功而使得气体温度变化对实验的影响,即控制空气的温度不变。
②[2]分析表一序号为1、2、3、4的实验数据,对于质量和温度一定的空气,当气体体积从8cm3依次变为6cm3、4cm3、2cm3时,气体压强从1.01×105Pa依次变为1.35×105Pa、2.02×105Pa、4.04×105Pa,可以看出随着体积减小,压强增大。
(3)要探究气体压强与质量的关系,根据控制变量法,需控制气体的体积相同,温度相同,所以,应将该表中的第1次实验与表一中的第3次实验数据进行比较。
(4)从表中数据可知,对一定质量的空气,体积不变时,压强的变化量于与温度的变化量的比值是一个定值,即一定质量的空气,体积不变时,压强变化量与温度的变化量成正比 。
(5)当用吹风机对着倒扣在水中的圆底烧瓶吹热风时,烧瓶内空气温度升高。根据前面(4)中得到的结论,一定质量的气体,体积不变时,温度升高,压强增大。此时烧瓶内气体压强增大,大于外界大气压与瓶内水柱产生的压强之和,会将瓶内的水向下压,所以瓶内液面将下降。
【答案】22.(1) IV (2) 1 相等 无关 ade (3) 没有保持橡皮泥排开液体体积相同
【详解】(1)图甲中易拉罐浸入的越深,浸入体积越大,即排开水的体积越大,手感觉越吃力,说明浮力越大。由此可知:浮力的大小与排开液体的体积有关,故支持猜Ⅳ。
(2)[1]A受到的浮力为
[2][3]B受到的浮力为
C受到的浮力为
所以物体A、B、C受到的浮力相等,但它们的重力不相等,由此可知浮力的大小与重力无关。
[4]a、d、e三次实验物体A浸入的体积相同,只改变浸入的液体种类即液体密度不同,受到的浮力也不同,由此可初步结论:浮力的大小与液体密度有关。
(3)要探究浮力的大小与物体形状的关系,要控制浸入的体积和液体密度都相同,只改变形状,比较浮力的大小,实验中没有控制排开液体的体积相同,所以该结论不可靠。
【答案】23.(1)4.4N (2) (3)
【详解】(1)静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm,则玻璃杯底面所受水的压强
由可知,玻璃杯底面所受水的压力F=pS=550Pa×80×10-4m2=4.4N
(2)因玻璃杯上表面受到水的压力为零,下表面受到的压力F=4.4N,则由压力差法F浮=F向上-F向下
可知,玻璃杯受到水的浮力F浮=F=4.4N
由图甲可知,装有铁块的玻璃杯在水中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,玻璃杯和铁块的总重力G总=F浮=4.4N
则铁块的重力G铁=G总-G杯=4.4N-2N=2.4N
由G=mg可得铁块的质量
(3)将空玻璃杯放入待测液体中,空玻璃杯处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,此时玻璃杯受到的浮力F浮′=G杯=2N
此时玻璃杯排开待测液体的体积V排=Sh1=80×10-4m2×2×10-2m=1.6×10-4m3
由阿基米德原理可知待测液体的密度
【答案】24.(1) (2) 20N (3) 12N (4)
【详解】(1)金属块A上表面受到的水的压强
(2)如图甲所示,将小船和砂石看成一个整体,该整体处于静止状态,受平衡力,该整体受到了竖直向上的浮力,竖直向下的拉力和竖直向下的总重力,故小船受到的浮力
(3)甲图中,水面与船的上沿相平,小船刚刚浸没,此时小船所受的浮力为
乙图中,小船所受的浮力
(4)金属块A的体积为,物体A所受的浮力为
如图乙,小船内所有沙石清除后,将小船和物体A当成一个整体,该整体受到了竖直向上的浮力为
该整体处于静止状态,该整体受到了竖直向下的重力和竖直向上的浮力,而小船内所有沙石清除后,小船为轻质小船,故物体A所受的重力为
金属块A的密度
真●题●验●证
【答案】1.C
【详解】A.使用前分度盘指针如图甲所示,指针左偏,应向右调平衡螺母使天平平衡,直至指针指在分度盘中央,故A错误;
B.标尺的分度值为0.2g,由图乙可得,奖牌的质量为,故B错误;
C.由丙可知,奖牌的体积为
奖牌的密度为,故C正确;
D.奖牌的质量测量准确,测得的体积是奖牌和细线的总体积,且从水中拿出奖牌时会带出一部分水,所以测得的奖牌体积偏大,由可知,该方法所测奖牌的密度偏小,故D错误。
故选C。
【答案】2.B
【详解】AB.根据浮沉条件,漂浮时液体密度,悬浮时。因此,甲杯盐水密度。放入鸡蛋后液面相平,即液体深度。根据液体压强公式,所以,故A错误,B正确;
CD.由图可知,鸡蛋在甲杯中漂浮,浮力等于鸡蛋的重力,即;鸡蛋在乙杯中悬浮,浮力也等于鸡蛋的重力,即,因此,故CD错误;
故选B。
【答案】3.B
【详解】左管中液体静止时,管内气压p和液体产生的压强p液之和与外界大气压p0相等,则有p0=ρ水gh1+p,所以p0>p; 由题意可知左右管内气压相等,管外大气压相等,则两管中液柱产生的压强相等。 即p液=p水; 由此可得ρ液gh2=ρ水gh1,则待测液体的密度。故B正确,ACD错误。
故选B。
【答案】4.D
【详解】A.液体内部向各个方向都有压强,玻璃管中的液体不仅对橡胶膜有压强,对玻璃管的侧壁也有压强,故A错误;
B.在气体和液体中,流速越大的位置,压强越小。在相同流量下,管越粗,水的流速越慢,则压强越大;管越细,水的流速越快,则压强越小。所以乙图中粗管中水的流速最慢、压强最大,故B错误;
C.滑雪者没有陷入雪中,是因为滑雪板增大了受力面积,根据可知,在压力一定时,增大受力面积减小了对雪的压强,而不是对雪压力较小,故C错误;
D.盆景的水位能保持一定高度,是因为大气压支持着瓶内的水,这是大气压的作用,故D正确。
故选D。
【答案】5.D
【详解】A.往B管中吹气,吸管A上方空气的流速增大,压强减小,容器中水面上方大气压大于A管上端管口处气压,故A错误;
B.A管内、外水面位置不同,A管底部同一深度处管内、外水的实际深度不同,压强不相等,故B错误;
C.吹气时,容器上方空气流速变大,压强变小,小于下方气压,形成向上的压力差,所以,容器对桌面的压力比吹气前小,受力面积不变,则容器对桌面的压强比吹气前小,故C错误;
D.换用吹风机高速挡吹气,吸管A上方空气的流速更大,压强更小,管内外水面上方的气压差更大,水在气压差的作用下可从A管的上端喷出,故D正确。
故选D。
【答案】6.A
【详解】如图A 装置中间管道最窄,在水流量相同的情况下,水在A装置狭窄处流速最快,根据流速越大压强越小,此处压强会变得很小,与外界大气压形成较大的压强差,从而能快速将液体肥吸上来。故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
【答案】7.A
【详解】①②由图乙可知,当时,弹簧测力计示数为,且在提升圆柱体时示数保持不变,此过程中圆柱体完全浸没在水中;当时,弹簧测力计的示数为,且示数保持不变,此时圆柱体位于空中,由二力平衡条件可知,圆柱体的重力
圆柱体完全浸没时受到的浮力
故①正确,②错误;
③圆柱体的质量
圆柱体的体积等于完全浸没时排开水的体积
则圆柱体的密度
故③正确;
④由图乙可知,圆柱体从开始露出水面到完全离开水面,则圆柱体的高度
则圆柱体的底面积
故④错误;
综上所述,A正确,BCD错误。
故选A。
【答案】8.B
【详解】由图乙可知,当F=0时,工件浸入油的深度为h1=0.3m;当h大于0.5m后,压力F保持为400N不变,说明此时工件完全浸没,据此可知,工件的边长为L=0.5m,当F=0时,工件漂浮在油面上,所以,F浮=G,即ρ油gV排=ρ工件gV工件
所以
当h1=0.3m时,工件刚好漂浮,此时施加的力F=0,根据物体漂浮时浮力等于重力,则
工件完全浸没受到的最大浮力为,故ACD错误,B正确。
故选B。
【答案】9.D
【详解】A.甲在水中悬浮,乙在水中漂浮,由浮沉条件可知,此时甲、乙所受浮力等于各自重力。则甲所受浮力 F甲 = m甲g ,乙所受浮力 F乙 = m乙g ,因为 m甲 > m乙,所以初始时 F甲 > F乙。充气后,甲的体积增大,排开水的体积增大,导致浮力大于重力,因此上浮。再次静止时,处于漂浮状态,浮力等于重力,因此F甲还是大于 F乙,故A错误;
B.初始时甲悬浮,抽气后体积减小,浮力减小,导致浮力小于重力,因此下沉。若抽出气体后,甲排开水的体积仍大于乙,由阿基米德原理可知,再次静止时F甲仍大于F乙,故B错误;
C.初始时乙漂浮,充气后体积增大,浮力增大,导致浮力大于重力,因此上浮。再次静止时乙会漂浮重新达到平衡,此时 F乙' = m乙g。可知F乙' = F乙,因此乙再次静止时所受浮力与初始时的浮力相等,故C错误;
D.抽气后,乙的气球体积减小,浮力减小,导致浮力小于重力,因此下沉。当乙在水中恰好悬浮时,浮力等于重力,忽略空气重力及软管对“小鱼”的作用力,则重力不变。此时所受浮力就等于初始时的浮力,故D正确。
故选D。
【答案】10.ABD
【详解】A.根据物体的浮沉条件,甲密度计漂浮在液体中时,它受到的浮力大小等于它受到的重力大小,故A正确;
B.密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变。根据,液体的密度越大,密度计排开液体的体积越小,浸入液体的深度越浅,所以密度计的刻度上小下大,所以甲密度计刻度线处表示的液体密度大于刻度线处表示的液体密度,故B正确;
C.密度计始终漂浮,浮力等于重力。甲、乙两密度计的质量相同,则重力相同,则两密度计漂浮在同种液体中时受到的浮力相同,根据可知甲密度计排开液体的体积等于乙密度计排开液体的体积,故C错误;
D.两密度计漂浮时,浮力等于重力,重力相同,则受到的浮力相同。刻度线与刻度线到瓶底的距离相等,甲密度计的横截面积大于乙密度计的横截面积,所以甲密度计漂浮在刻度线处表示的液体中时比乙密度计漂浮在刻度线处表示的液体中排开液体的体积较大,根据可知甲密度计刻度线处表示的液体密度小于乙密度计刻度线处表示的液体密度,故D正确。
故选ABD。
【答案】11. 4
【详解】[1]已知水的质量是4kg,则水的重力为
由于容器是圆柱体,水对容器底部的压力与水的重力大小相等,即
抽出水前水对容器底部的压强为2000Pa,可得容器的底面积为
容器中装入某种液体,抽出液体前液体对容器底部的压强为2000Pa,可得液体的重力为
液体的质量为
[2]据表格可知,抽出水后,水对容器底部的压强变为1000Pa,抽出水的重力为
抽出水的体积为
由于抽出相同体积的水和该液体,则抽出液体的体积为
据表格可知,抽出液体后,液体对容器底部的压强变为1200Pa,抽出液体的重力为
可得液体的密度为
【答案】12.小于
【详解】水面处静止受力平衡,内外压强相等,故瓶内气压加上水柱的压强等于外界大气压,故瓶内气体压强小于外界大气压强。
【答案】13.(1)C (2)不属于 (3)A (4)400 (5)<
【详解】(1)实验器材安装完毕后,U形管两侧液面不相平,是因为软管与U形管连接部分可能存在空气,导致两侧压强不相等(一侧是大气压,另一侧因空气存在压强不同)。此时应取下软管重新安装,让U形管两侧都直接与大气相通,这样两侧液面就会相平。添加或倒出水,不能解决压强不一致的问题;按压橡皮膜是实验中探究压强时的操作,不是解决液面不相平的方法,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)连通器的定义是“上端开口、底部相连通的容器”。微小压强计的U形管一端通过软管与探头连接(探头部分不是开口的),并非两端都开口,不满足连通器的结构特点,所以不属于连通器。
(3)本实验探究液体压强与因素的关系,用到了控制变量法(如控制液体密度,探究压强与深度的关系;控制深度,探究压强与液体密度的关系)和转换法(U形管两侧液面高度差反映压强大小)。“探究平面镜成像”,用“未点燃的蜡烛替代像的位置”,用到的是等效替代法。“探究压力作用效果与哪些因素有关”、“探究电流与电压、电阻的关系”,都用到了控制变量法,与本实验方法一致。故BC不符合题意,A符合题意。
故选A。
(4)U形管两侧液面高度差为4cm,则探头在此位置受到的液体压强为
(5)从图丙可知,两探头置于相同深度,U形管中B液体对应的液面低,说明B液体在该深度产生的压强更大(即pA<pB),因为h相同,由可得ρA<ρB。
【答案】14.(1)5mL (2) 31.4 6.3 6.3
(3)1.008×105 (4) 偏大 见解析
【详解】(1)为了提高液体体积测量的精确度,应选择量程合适且分度值较小的注射器。在测量过程中,我们需要抽取一定体积的镓铟锡合金,从实验数据来看,抽取的合金体积在 1~4mL左右,5mL量程的注射器既能满足测量需求,其分度值相对20mL和30mL量程的注射器更小,测量更精确。故应选择5mL的注射器。
(2)[1]观察乙图,天平游码标尺的分度值为0.2g,游码示数为1.4g,则第3次实验所测质量
[2]第3次实验抽取的合金体积为4.0mL,计算得合金密度为
[3]通过三次实验,得到所测镓铟锡合金密度的平均值为
(3)镓铟锡合金密度
液柱高度差
则大气压强
(4)[1]测量液态合金体积过程中,注射器零刻度线前端接口处还有一小部分液体未被计入体积,根据,质量测量准确,体积测量偏小,所以密度的测量结果偏大。
[2]可以先吸入较多的液体读出体积并测量总质量,然后排出一部分液体测量剩余的质量,并读出体积。
【答案】15.(1) (2) (3) (4)
【详解】(1)物块排开水的体积
根据阿基米德原理,可得物块受到的浮力
(2)当时,物块与容器无弹力,物块漂浮,,由G=mg得物块质量
物块体积
物块的密度
(3)水的体积
水的质量
容器对桌面压力
容器对桌面的压强
(4)未加水前弹簧拉力等于方块重力,为8 N,可从图丙读出其伸长量为。
当水面与物块上表面平齐时,物块排开水体积
物块受到的浮力
弹簧弹力
此时弹力方向向下,由图丙知时,弹簧压缩量。
物块边长,所以水面与物块上表面平齐时水的深度
【答案】16.(1)900Pa (2)9N (3)900Pa (4)
【详解】(1)A的底面积
水平放置对容器底的压力
正方体A对容器底部的压强为
(2)正方体A对容器底部的压力刚好为0时,浮力等于重力,正方体A所受的浮力
(3)当正方体A对容器底部的压力刚好为0时,A受到的浮力,A排开水的体积为
需要注入水的深度为
水对容器底部的压强为
(4)由以上计算可知,正方体A对容器底压力为0时浸入水的深度小于它的棱长,所以最终它将漂浮在水面上。设加入水的深度为,则从开始直到正方体A对容器底压力为0的过程中,水对容器底部的压强增加量
容器对桌面的压强增加量
两者之比为
当正方体A漂浮后,水对容器底部的压强增加量
容器对桌面的压强增加量
两者之比为
当正方体A漂浮后,受到的浮力不变,所以,当正方体A漂浮后,两压强之比随加入水的深度增大而减小,综上可知,要使水对容器底部的压强增加量与容器对桌面的压强增加量的比值最大,最多注入水的质量即为正方体A对容器底部的压力刚好为0时加入水的质量,大小为
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