内容正文:
第八章 压强和浮力 单元练习卷
一、单选题
1.下列情景能用流体压强与流速的关系来解释的是( )
A.高铁站台上乘客需在安全线以外候车
B.火车钢轨铺在枕木上
C.容器中的水从侧壁流出
D.利用抽水机把水抽到高处
2.如图所示是托里拆利实验装置,下列相关说法正确的是( )
A.将玻璃管倾斜或下压,管内外水银面的高度差会变小
B.大气压支持管内这段水银柱不会下落
C.当管内存有少量的空气时,测量结果会偏大
D.玻璃管越细,管内外水银面的高度差越大
3.在实践课上,小明同学选用一根粗细均匀的木棒,在木棒的一端缠绕一段铜丝,自制了一支简易密度计。将简易密度计分别放入盛有甲、乙液体的烧杯中,密度计呈漂浮状态,此时液面高度相同,如图所示。(木棒不吸水),下列说法正确的是( )
A.缠绕铜丝是为了使密度计悬浮在水中
B.用F甲、F乙分别表示密度计在甲、乙液体中所受的浮力,则F甲<F乙
C.用ρ甲、ρ乙表示甲、乙两液体的密度,根据实验分析可得ρ甲<ρ乙
D.为了使简易密度计更容易比较不同液体密度的大小,可以使用较粗的木棒
4.在如图所示的装置中,利用连通器原理工作的是( )
A.牲畜自动饮水机 B.拦河大坝
C.往下吹气两张纸合拢 D.天气预报瓶原理
5.如图的实例或实验,下列分析正确的是( )
A.甲图:将竖直玻璃管稍微倾斜,水银柱的高度不变
B.乙图:自制气压计从山顶移到山下,细管内的水柱上升
C.丙图:图钉帽面积较大,是增大受力面积,增大压强
D.丁图:向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知气压减小,水的沸点升高
6.质量和底面积都相同的A、B、C三个容器中分别装有质量相同的甲、乙、丙三种不同液体,如图所示,放在水平地面上( )
A.三种不同液体的密度关系
B.容器底部受到的液体压力关系
C.容器底部受到的液体压强
D.容器对地面的压强
7.某同学用自制的密度计先后放在甲、乙两杯液体中,且甲、乙两杯液面相平,静止时所处位置如图所示,以下说法正确的是( )
A.甲液体的密度较大
B.乙液体对杯底的压强较大
C.密度计在乙液体中受到的浮力大
D.甲液体的质量较大
8.如图甲所示,用弹簧测力计悬挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某高度处缓慢下降,如图乙所示为整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化的图象(忽略液面高度变化)。下列说法正确的是( )(ρ水=1.0×103kg/m3, g=10N/kg)
A.圆柱体所受重力是4N
B.圆柱体的密度为
C.圆柱体完全浸没时受到水的浮力是 8N
D.圆柱体刚好浸没时下表面受到水的压强是
二、填空题
9.如图所示,注射器内密封有刚烧开的水,向下拉动活塞,水再次沸腾。说明液体沸点随气压的减小而___________。
10.模拟潜水艇工作原理的装置如图所示,该装置是靠改变___________来实现上浮和下潜的。若要使模拟装置下沉,应该用注射器___________(选填“向内压入”或“向外抽出”)空气。
11.如图所示,用一薄片(质量不计)挡住一个两端开口的玻璃筒下端,当其竖直插入水中20cm,筒内液体高25cm时,薄片恰好脱落,则液体密度是_______。
12.如图,轮船由下游经过船闸驶往上游。船在下游要进入闸室,先关闭阀门A和闸门C,再打开阀门___________,当闸室中水位与下游水位___________时打开闸门D,船就可以驶入闸室。船闸是利用___________的原理进行工作的。
13.某中学学生在研学活动中参观某型号潜水艇。潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造,最大下潜深度可达350m,潜水艇的总体积为1.5×103m3,水舱未充海水时,潜水艇总重量为9×106N,艇内两侧有水舱,其截面如图所示,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重,从而使其下沉或上浮。(g=10N/kg,海水密度取1g/cm3),求:
(1)水舱未充海水时,漂浮在海面的潜水艇排开海水的体积是________m3; 为使潜水艇完全潜入海水中,至少应向水舱充入海水的质量是_________t;
(2)潜水艇在水面下匀速下潜的过程中受到海水的浮力__________ ,压强__________。(选填“变大”“不变”或“变小”)
(3)当潜水艇潜至最大深度时,有一舱门与海水的接触面积为1.5m2时,则此舱门受到海水的压力为_______N;此时水舱中气体的压强至少__________Pa(设一个标准大气压为1.01×105Pa)。
三、作图题
14.如图所示一枚鸡蛋放入盛有清水的容器中,正在下沉,请画出鸡蛋下沉过程中受力的示意图(不考虑阻力)。
四、实验题
15.如图所示,同学们利用压强计“探究液体内部压强的特点”,进行了如下的操作:
(1)实验前,U形管压强计的金属盒上的橡皮膜应该选用__________(选填“薄”或“厚”)一些的较好;检查器材,发现与U形管连接处的软管被压瘪,但U形管两侧液面等高,将压瘪部分整理好后,会出现如图__________(选填“甲”或“乙”)所示情况;接下来应该通过下列哪种方法进行调节__________;
A.向U形管内加适量水 B.向U形管内加适量酒精 C.拆除软管重新安装
(2)比较图丙丁可知:同种液体的压强随__________的增加而增大;
(3)文文在图丁所示的实验基础上,保持探头位置不变,向容器内加入适量的浓盐水,他发现U形管两边液面的高度差变大,于是得出“同一深度,液体的密度越大压强越大”的结论。欣欣认为文文同学的结论是__________(选填“可靠”或“不可靠”)的;
(4)同时欣欣还发现,利用U形管压强计始终无法得出液体压强与深度的定量关系。为了更准确地了解液体压强与液体深度的关系,他利用如图戊所示能进行精确测量的数字式压强传感器做了进一步的探究,分别测量出水中不同深度处的液体压强,并利用软件生成了如图戊所示的图像。
①分析图像可知:当液体密度一定时,液体压强与深度成__________比;
②进一步分析图像可知,压强p与液体深度h的关系式是p=104h(压强p的单位为Pa,深度h的单位为m),该关系式__________(选填“可以”或“不可以”)用于所有液体压强计算,原因是__________。
五、计算题
16.一底面积为的圆柱形容器中装有足够多的过冷水,如图甲所示。将一质量为的合金块放入水中浸没时,水面上升,如图乙所示。随后水开始在合金块的表面结冰,当表面结冰的合金块开始悬浮在水中时,如图丙所示。已知,,取。求:
(1)合金块的密度;
(2)图乙中合金块沉底时对容器底部的压力;
(3)图丙中水对容器底部的压力。
试卷第1页,共3页
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《第八章 压强和浮力 单元练习卷》参考答案
1.A
【详解】A.高速行驶的高铁进站时,带动周围的空气快速流动,根据流体压强与流速的关系可知,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大,站台上乘客若离高铁太近会被气压差推向列车,容易发生危险,所以高铁站台上乘客需在安全线以外候车,故A符合题意;
B.由压强定义公式可知,火车钢轨铺在枕木上,是通过增大受力面积的方式减小压强,故B不符合题意;
C.由液体压强特点可知,在液体内部,液体向各个方向都存在压强,且液体压强随深度的增加而变大,所以容器中的水会从侧壁流出,此现象与流体压强无关,故C不符合题意;
D.抽水机工作时,活塞上升,活塞上的阀门关闭,活塞下部气压低于外界大气压,外部的水在大气压的作用下推开底部的阀门进入抽水机内部;活塞向下运动时,底部阀门关闭,活塞上的阀门打开,水进入活塞上部从上部一侧的管口流出,所以,利用抽水机把水抽到高处是利用了大气压的作用,与流体压强无关,故D不符合题意。
故选A。
2.B
【详解】AD.管内水银柱的高度只与当时的大气压有关,与玻璃管的粗细,倾斜、玻璃管上提无关,故AD错误;
B.玻璃管内水银柱不会落下是靠大气压支持,大气压的数值等于这段水银柱产生的压强,故B正确;
C.玻璃管顶部空白处应该为真空,当管内存有少量空气时,测量结果会偏小,故C错误。
故选B。
3.C
【详解】A.在木棒的一端缠绕铜丝的目的是降低重心,使木棒竖直漂浮在液体中,故A错误;
B.在甲、乙两液体中,密度计均漂浮,根据浮沉条件可知,此时浮力等于重力,重力大小不变,所以浮力大小不变,则F甲=F乙,故B错误;
C.密度计在两液体中的浮力大小相等,根据F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积大,则该液体的密度小,由图可知,V排甲>V排乙,则ρ甲<ρ乙,故C正确;
D.为了使简易密度计更容易比较不同液体密度的大小,应使简易密度计上两刻度线之间的距离大一些,由ΔV=V排1-V排2=SΔh可知,要使Δh变大,应减小S即可,即具体做法是用更细的木棒做密度计,故D错误。
故选C。
4.A
【分析】连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面的高度总是相平的。
【详解】A.牲畜自动饮水机左、右两容器中水不流动时,两边水面总是相平的,利用连通器原理工作,故A符合题意;
B.拦河大坝上窄下宽,是因为液体内部的压强随深度的增加而增大,其无论结构还是原理都与连通器无关,故B不符合题意;
C.在两张自然垂下的白纸中间向下吹气,可观察到两纸片向中间靠拢,这是因为两张纸之间空气流速大、压强小,使两张纸向中间靠拢,故C不符合题意;
D.天气瓶原理是一种利用热胀冷缩和大气压的原理来预测天气变化的装置,故D不符合题意。
故选A。
5.A
【详解】A.大气压等于支撑的水银柱产生的压强,将玻璃管倾斜一些,大气压不变,水银柱产生的压强不变,水银柱高度也不变,故A正确;
B.高度越低,气压越高,自制气压计从山顶移到山下,外界气压升高,内部压强不变,细管内的水柱下降,故B错误;
C.图钉帽面积较大,是在压力一定时,增大受力面积,减小压强,故C错误;
D.向外拉活塞,试管内停止沸腾的水再次沸腾,可知向外拉活塞导致试管内的气体体积增大,气压减小,水的沸点降低,低于现在的温度,水再次沸腾,故D错误。
故选A。
6.C
【详解】A.甲、乙、丙三种不同液体的质量相等,从图中可知,甲容器上小下大,乙容器是均匀圆柱体,丙容器上大下小,所以,丙液体的体积最大,甲液体的体积最小,根据可得,三种不同液体的密度关系ρ甲>ρ乙>ρ丙
故A不符合题意;
BC.三种液体密度关系ρ甲>ρ乙>ρ丙,且甲、乙、丙三种不同液体的深度相同,根据可知,三容器底部所受液体的压强的大小关系为
由于容器的底面积相同,根据可知,容器底部受到的液体压力关系为
故B不符合题意,C符合题意;
D.容器对地面的压力等于液体和容器的总重力,而甲、乙、丙液体质量相等,容器质量相等,根据G=mg可知,总重力相等,容器对地面的压力相同,三个容器底面积相同,根据可知,三容器对地面的压强大小相等,即,故D不符合题意。
故选C。
7.B
【详解】AC.因为密度计在两种液体中都是漂浮,所以浮力等于重力,重力相等,则密度计在甲、乙液体中所受的浮力相等;由图可知,密度计在乙中排开液体的体积小,根据可知甲液体的密度小于乙液体的密度。故AC错误;
B.甲液体的密度小于乙液体的密度,甲、乙两杯液面相平,根据,乙液体对杯底的压强较大,故B正确;
D.甲液体的密度小于乙液体的密度,甲、乙两杯液面相平,密度计在甲液体中浸入的体积大于在乙液体中浸入的体积,由图可知,甲液体的体积小于乙液体的体积,由,甲杯中液体的质量小于乙杯,故D错误。
故选B。
8.D
【详解】A.由图像可知,圆柱体在空气中受到的拉力为8N,说明重力为8N,圆柱体浸没时弹簧测力计的示数为4N,则圆柱体浸没时受到的最大浮力为,故AC错误;
B.圆柱体浸没时排开水的体积等于圆柱体的体积,即
物体的重力是8N,则物体的质量为
则物体的密度,故B错误;
D.由图像可知,圆柱体在刚浸没时下表面距离水面的深度为
则此时下表面的液体压强为
故D正确。
故选D。
9.降低
【详解】向下拉动活塞,液面上方气体体积变大,气压变小,水再次沸腾,说明液体沸点随气压的减小而降低。
10. 自身重力 向外抽出
【详解】[1][2]如图所示,试管在水面以下运动时,排开的水的体积不变,受到的浮力不变,当向里面压入气体时,试管中水会从试管中排出,减轻自身重力,至浮力大于重力时,试管将会上浮,当向外抽出气体时,容器中部分水会进入试管,增大自身重力,至浮力小于重力时,试管会下沉,所以图中装置是靠改变自身重力来实现上浮和下潜的,用注射器向外抽出空气时,模拟装置下沉。
11.0.8×103kg/m3
【详解】当薄片恰好脱落时,薄片上下两侧受到的压力相同,薄片上下两侧的面积相同,则薄片上下两侧受到的压强相同,即p下=p上,ρ水gh水=ρ液gh液
则液体密度
12. 相平 连通器
【详解】[1][2][3]当船从下游驶向船闸时,先关闭阀门A和闸门C,紧接着再打开阀门B,此时闸室与下游组成连通器,闸室内的水通过阀门B流出,闸室内外水面齐平后,打开下游闸门D,然后让船进入闸室;由图示原理可知船闸是利用连通器原理工作的。
13. 900 600 不变 变大 5.25×106 3.601×106
【详解】(1)[1] [2]水舱未充海水时,漂浮,此时F浮=G排,水舱未充海水时,潜水艇总重量为9×106N,故
故排开水的体积为900;使潜水艇完全潜入海水中,说明大于最大的浮力
根据,可知需要加入水的所受的重力
所加入水的质量为
故所加的水的质量为600t。
(2)[3][4]潜水艇在水面下匀速下潜的过程中,排开水的体积没有变,故浮力不变;由于深度变大,根据p=ρgh可知,深度变大,压强变大。
(3)[5][6]潜水艇潜至最大深度时,有一舱门与海水的接触面积为1.5m2时,则此舱门受到海水的压力为
此时舱门受到海水的压强为
水舱中气体的压强为
水舱中气体的压强为。
14.
【详解】鸡蛋放入水中,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力,因为鸡蛋正在下沉,根据物体浮沉条件可知,鸡蛋受到的重力大于浮力,故重力示意图中的线段更长。如图所示:
15.(1) 薄 乙 C
(2)深度
(3)不可靠
(4) 正 不可以 见详解
【详解】(1)[1]应选用薄一些的橡皮膜较好,因为薄橡皮膜更易变形,能更灵敏地反映液体压强的变化。
[2][3]U形管连接处的软管被压瘪,且U形管的右端是密封的,但U形管两侧液面等高,左侧的金属盒是常压状态,所以将压瘪部分整理好后,左侧是负压,则会出现如图乙所示的情况,所以接下来要拆除软管重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的,故AB不符合题意,C符合题意。
故选C。
(2)比较丙丁两图可知,都是同种液体压强,但丁的金属盒的深度比丙的深度深,同时丁的U形管的高度差比丙的大,所以同种液体的压强随深度的增加而增大。
(3)向容器内加入浓盐水后,液体密度增大,但探头位置不变,由于加入盐水导致液面上升,探头所处的深度也发生变化。因此,高度差变大可能是深度和密度共同变化的结果,没有控制变量(深度不变),故结论不可靠。
(4)[1]分析图戊的右侧图像可知,当液体密度一定时,液体压强与深度成正比。
[2][3]该关系式是基于水的密度ρ=1000 kg/m3和g=10m/s2推导出的,即ρg=104Pa/m。但对于其他液体,密度不同,ρg值也不同,因此关系式不通用。液体压强计算必须使用,其中ρ为具体液体的密度。
16.(1)
1.2×10³kg/m³
(2)
0.05N
(3)
1.3N
【详解】(1)根据题意,合金块浸没在水中,其体积等于排开水的体积。
合金块的体积为V合金=SΔh=10cm²×2.5cm=25cm³
合金块的密度为
(2)合金块沉底时,受到重力、浮力和容器底的支持力作用,处于平衡状态。合金块对容器底部的压力等于容器底部对它的支持力。
设合金块的重力为G合金,受到的浮力为F浮,对容器底部的压力为F压。
合金块的重力G合金=m合金g=30×10⁻³ kg×10 N/kg=0.3N
合金块浸没时受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV合金=1.0×10³kg/m³×10 N/kg×25×10⁻⁶m³=0.25N
合金块对容器底部的压力F压=G合金-F浮=0.3N-0.25N=0.05N
(3)由于容器为圆柱形,水对容器底部的压力等于容器内水和合金块的总重力。
水的初始体积V水=Sh=10cm²×10cm=100cm³
水的质量m水=ρ水V水=1.0 g/cm³×100cm³=100g=0.1kg
水的重力G水=m水g=0.1 kg×10 N/kg=1.0N
水对容器底部的总压力F总=G水+G合金=1.0N+0.3N=1.3N
答案第1页,共2页
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