精品解析:山东省临沂市兰山区2025 ~ 2026学年度下学期期中阶段质量检测试题 八年级物理
2026-05-07
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内容正文:
2025~2026学年度下学期期中阶段质量检测试题
八年级物理
本试卷共10页,满分100分,考试用时90分钟。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
注意事项:
1.答题前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、准考证号和座号填写在答题卡和试卷规定的位置上。
2.选择题每小题选出答案后,用2 B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。答案写在试卷上无效。
3.非选择题必须用0.5毫米黑色签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应的位置,不能写在试卷上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不能使用涂改液、胶带纸、修正带。不按以上要求作答的答案无效。
一、选择题(本题共15小题,每小题2分,共30分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1. 2026年5月11日,在2026年国际乒联世乒赛团体赛中,中国队包揽男女团双冠,捍卫了国球荣誉。图示是孙颖莎在比赛中奋力击球的瞬间,下列说法正确的是( )
A. 球拍对球的力大于球对球拍的力
B. 乒乓球在空中飞行过程中,运动状态不断改变
C. 乒乓球在空中飞行时,受到重力、空气阻力和向前的冲力
D. 乒乓球在空中飞行过程中,突然所有力消失,会立刻静止下来
2. 如图是我国运动健儿在2026年米兰冬奥会上参加比赛时顽强拼搏的英姿。下列说法中正确的是( )
A. 图甲:徐梦桃沿雪道加速下滑,惯性越来越大
B. 图乙:王心迪跳到最高点时,受到平衡力的作用
C. 图丙:苏翊鸣到达终点后,不能立即停下来是因为受到惯性的作用
D. 图丁:宁忠岩不断蹬地加速滑行,说明力是改变物体运动状态的原因
3. 如图所示,一个快递箱正随水平传送带向右做匀速直线运动。图中关于快递箱的受力分析正确的是( )
A. B.
C. D.
4. 如图所示,A、B两物体叠放在水平桌面上,在两个水平拉力、的作用下,两物体均保持静止,其中,,下列说法中正确的是( )
A. B对A的摩擦力方向水平向右
B. B受到的重力与桌面对B的支持力是一对平衡力
C. A对B的压力与A所受的支持力是一对相互作用力
D. 拉力与物体A受到的摩擦力是一对相互作用力
5. 如图1所示,为防止工作台面被压坏,工人师傅在机器下面放了一块垫板。图2中实例和以上措施原理一致的是( )
A. 图甲:冰鞋上的冰刀 B. 图乙:清理大棚顶部积雪
C. 图丙:载重货车上很多车轮 D. 图丁:压路机上很重的碾轮
6. 如图所示的装置中不是利用连通器原理工作的是( )
A. 下水管弯管 B. 拦河大坝
C. 自动饮水器 D. 船闸
7. 生活处处皆物理,下列说法中正确的是( )
A. 图甲:高铁设置安全线是因为流体流速越大的地方压强越大
B. 图乙:此时大气压强等于760 mm高水银柱所产生的压强
C. 图丙:共享单车的车座面积较大是为了减小压力
D. 图丁:盲道上设有条形凸起,是通过增大压强的方法为视障者提供触觉导航
8. 如图所示,两个完全相同的圆柱形空玻璃瓶,在瓶口扎上相同的橡皮膜,将两玻璃瓶竖直浸没在水中,甲玻璃瓶口朝上,乙玻璃瓶瓶口朝下,两橡皮膜高度相同。若忽略由于橡皮膜形变引起的影响,下列说法正确的是( )
A. 两瓶的瓶口与瓶底的压力差大小相等
B. 两瓶的橡皮膜都向外凸,说明液体内部向各个方向都有压强
C. 两瓶的橡皮膜都向内凹,乙瓶的橡皮膜向内凹进去的程度更大
D. 将杯中的水换成酒精,,两橡皮膜的形变程度都会更大
9. “八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”,描写了秋风卷走杜甫屋顶茅草的情景。下列实例与此现象原理不同的是( )
A. 图甲:钢笔吸墨水
B. 图乙:对着纸条上方吹气,纸条上飘
C. 图丙:飞翔的鸟的翅膀上凸下平
D. 图丁:吹气时,水从开口的吸管喷出
10. 如图甲所示,在中国空间站微重力环境中,航天员王亚平用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球悬停在水中。如图乙所示,在中国科技馆的同学们做同样的实验,用吸管把乒乓球压入水中,取出吸管后,乒乓球会迅速上浮直至漂浮。下列说法中正确的是( )
A. 图甲实验中,水对乒乓球的浮力几乎为零
B. 图甲实验中,乒乓球所受重力可以忽略,因此它不具有惯性
C. 图乙实验中,水中上浮的乒乓球所受水的浮力大于它的惯性
D. 图乙实验中,杯底所受的压力就是漂浮的乒乓球和水所受的重力
11. 如图是小明自制的浮沉子,将装有适量水的小玻璃瓶的瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过改变作用在大瓶侧面的压力大小,实现小瓶的浮与沉,则( )
A. 用力捏大瓶,小瓶内的气体压强变小
B. 用力捏大瓶,小瓶会浮到水面上来
C. 用力捏大瓶,大瓶受到的摩擦力变大
D. 打开大瓶瓶盖,用力捏大瓶,小瓶的浮沉状态不变
12. 世界游泳冠军杨丽娜在防溺水课程中强调,意外落水时应立即屏住呼吸、头往后仰,且手不能伸出水面,以增大生存几率。下列说法正确的是( )
A. 头部后仰能增大人的重力
B. 伸出手臂能增大人体排开液体的质量
C. 头部后仰会减少身体浸入水中的体积
D. 伸出手臂会减少浸入水中的体积,导致浮力减小
13. 重为3 N、密度为的物体放在水中,当物体静止时,下列判断正确的是( )
A. 物体漂浮, B. 物体悬浮,
C. 物体漂浮, D. 物体沉在水底,
14. 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(忽略液面高度的变化,g取10 N/kg),下列说法中正确的是( )
A. 圆柱体的重力是3 N
B. 圆柱体有一半露出水面时,受到的浮力是1 N
C. 当h=2 cm时,圆柱体下表面所受水的压强是200 Pa
D. 当h=2 cm时,圆柱体下表面所受水的压力是3 N
15. 如图所示,三个相同的容器内分别盛有不同的液体,将三个由同种材料制成的质量相等的实心卡通小动物轻轻放入容器中,小动物静止后液面相平。以下判断正确的是( )
A. 液体的密度关系是
B. 卡通小动物受到的浮力大小关系是
C. 液体对容器底部的压强关系是
D. 容器对桌面的压强关系是
二、填空与作图题(本题共2题,16题作图2分,其余每空1分,共15分)
16. 如图甲所示,某物理兴趣小组在研究大气压强与海拔高度的关系时,操控着带有多功能传感装置的无人机,让其从地面飞到空中,再原路返回。在此过程中,无人机传感器记录的大气压强随时间的变化图线如图乙所示,其中A点和D点分别表示无人机从地面出发时和飞到最大高度(约为50米)时的数据。请回答下列问题:
(1)如图甲所示,当无人机匀速上升时,无人机对传感装置的拉力大小为,当无人机在空中悬停时,无人机对传感装置的拉力大小为,当无人机匀速下降时,无人机对传感装置的拉力大小为。若不考虑空气阻力,则、、的大小关系为_______;
(2)根据图乙中的图线,可以发现:无人机从点到点的飞行过程中,大气压强变化了约______;
(3)分析图乙中的图线及相关条件,可得出大气压强与海拔高度的关系是:________;
(4)结合压强知识及上述信息,分析从山脚到海拔较高的山顶过程中,有些游客的耳朵会感觉胀痛的原因。________。
(5)当无人机带着传感装置竖直匀速上升时,若传感装置突然从无人机上脱落,则脱落的瞬间:
①无人机受到的升力_________(选填“小于”“大于”或“等于”)无人机的重力;
②传感装置将会如何运动_______(选填“静止”“竖直向下运动”或“竖直向上运动”),请说明理由:________。
(6)如图丙所示,若无人机沿图中虚线方向,斜向上匀速飞行时,无人机下的传感装置处于____________(选填“平衡”或“非平衡”)状态,请在图丙中画出传感装置所受力的示意图____________(忽略空气阻力)。
17. 如图所示,是我国自主研发的全球最大级集装箱船——“东方瓦伦西亚”号。船长399.99米,宽61.3米,排水量约23.7万吨,满载高度约22层楼。请回答下列问题():
(1)当“东方瓦伦西亚”号从长江驶入大海中时,所受浮力____________(选填“变大”、“变小”或“不变”),船身会____________(选填“上浮一些”、“下沉一些”或“不上浮不下沉”),船底部所受液体的压力大小____________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)当“东方瓦伦西亚”号停靠在码头上装货物时,“东方瓦伦西亚”号受到的浮力会____________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)两艘轮船不能并排靠近航行,原因是两船体中间的水流速快,压强____________,容易导致船体相撞。
三、实验探究题(本题共4小题,18题作图1分,其余每空1分,共30分)
18. 小明发现掉落地面的圆柱体会滚动一段距离,且在不同的面上滚动的距离不同。为探究其中的奥秘,他在水平桌面上搭起一个斜面,用圆柱体进行实验,并用毛巾、报纸、木板等来改变接触面的粗糙程度,如图1所示。
(1)实验中,圆柱体从同一斜面顶端由____________滚下;毛巾和报纸应铺设在图中____________(选填“ab”、“bc”或“abc”)对应的部分。
(2)实验中为了凸显阻力大小对物体运动的影响进而推出物体不受力时的运动情况,应让圆柱体在水平面上受到的阻力____________(选填“先大后小”或“先小后大”)。
(3)如图2所示,是用传感器采集到的圆柱体在斜面和水平面运动过程的“s-v”图像。
①由图像可知:接触面粗糙程度越小,圆柱体受到阻力越小,运动得越远,圆柱体速度减小得越____________。
②若圆柱体在水平面上所受的阻力为零,请在图2的丁图中画出小车在斜面和水平面的“速度与路程”图像____________。
(4)实验中运动的圆柱体最终会停下来,该现象说明力是____________(选填“维持”或“改变”)物体运动状态的原因。
(5)由此实验可联想到汽车由于具有____________,刹车时不能立即停下。雨天驾驶时应该____________(选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离。
19. 如图所示,在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,小明将废弃的矿泉水瓶(瓶子质量可忽略)装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验:
(1)实验中,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种研究方法也应用于____________。
A. 用排水法测石块的体积
B. 通过U形管压强计两端液面高度差反映液体压强的大小
(2)要探究压力的作用效果与压力大小的关系,可以选____________三次实验(填图中序号)。
(3)对比乙、丙两次实验,可得结论:其他条件一定时,____________,压力作用效果越明显。下列实例中,直接应用该结论的是____________。
A.菜刀要经常磨一磨 B.书包要用宽的背带 C.汽车限重
(4)你认为____________(选填“能”或“不能”)通过甲、乙两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,理由是_________。
(5)若在乙实验中水对瓶底的压强、压力分别为、,在丙实验中水对瓶盖的压强、压力分别为、,则______,______(选填“>”、“<”或“=”)。
20. 如图所示,实验小组在探究液体内部压强特点时,进行了如下实验:
(1)实验前,同学们发现U形管两边的液面总是出现如图甲所示的情景。为使U形管两侧液面相平,实验小组在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图乙所示。U形管与探头的橡胶管连接时,阀门K应处于____________(选填“打开”或“关闭”)状态,以确保U形管内的液面相平,此时U形管____________(选填“是”或“不是”)连通器。
(2)通过比较图丙和丁可知,当其他条件相同时,____________越大,液体的压强越大。因此拦河大坝修建得____________(选填“上宽下窄”或“上窄下宽”)。
(3)通过比较____________两图可知,液体压强与液体密度有关。实验小组进一步利用数字式压强传感器分别测量出盐水、纯净水压强随深度变化的关系图像如图庚所示,则图线____________对应的是在盐水中的情况。
(4)小超将两个相同的压强计按如图辛所示的方式组装,往A、B两个U形管中分别注入染色的酒精和水()。将探头重新放入盐水中某位置,U形管A和B两侧液面高度差如图辛所示,则酒精的密度____________()。保持探头位置不变,向盐水中注入适量清水,则左边U形管中的液面高度差将____________(填“变大”“变小”“不变”或“无法判断”)。
21. 如图所示,物理兴趣小组在“探究浮力的大小与哪些因素有关”时,进行了如下实验:
(1)如图A,把一个空饮料罐缓慢按入水中时,用力逐渐变大,这一现象可用_________三幅图所得的实验结论来解释;
(2)实验时,小明发现漏记了步骤F的弹簧测力计示数,此时示数应该是____________;
(3)对比C、D、G三次实验,____________(填“能”或“不能”)得出浮力大小与液体密度的关系,理由是_______;
(4)实验中,小明发现所测的浮力“”不等于所测的“”,造成这种结果的原因可能是____________;
A. 最初溢水杯中水的液面低于溢口
B. 整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(5)其他同学对实验提出了进一步改进措施,其中不合理的是________。
A. 应该换用不同液体进行多次实验,使结论具有普遍性
B. 实验中应该让物体完全浸没在液体中,控制排开液体的体积不变
四、综合应用题(本题共3小题,共25分)
22. 如图所示,是一款新型无人驾驶智能收割机在收割小麦的情景。此款收割机在收割小麦时,将麦秸现场粉碎直接抛撒到地里成为有机肥,而将小麦直接收集到收割机顶端的粮仓中,做到“颗粒归仓”。为防止因收割机对耕地过度压实而干扰播种工作,收割机对耕地的压强一般被控制在以内。已知收割机自身质量为7t,车轮与耕地的总接触面积约为1.1m2,收割机运动时受到的阻力为其总重力的0.2倍。(g取10N/kg)求:
(1)收割机空载状态匀速直线运动时,发动机的牵引力;
(2)收割机的粮仓中小麦的重力不能超过多少。
23. 用高压锅隔水炖汤,不仅高效省时,还能保留营养,使汤的口感更鲜美。如图所示,在用高压锅隔水炖汤时,先在高压锅中放入蒸架和装了汤料的炖盅,接着在高压锅中加入水,盖上锅盖,为了保障安全性,还会在高压锅盖的出气孔上放一个限压阀。已知炖盅的底面积为,炖盅内汤的高度为,汤的密度为,出气孔的横截面积为,已知当时大气压强为,求:
(1)汤对炖盅底部的压强;
(2)汤对炖盅底部的压力;
(3)当锅内蒸汽产生的气压达到锅外大气压的2倍时,锅内蒸汽刚好能顶开限压阀自动放气,请计算此时锅内蒸汽对限压阀的压力大小。
24. 我国某地使用“沉管法”建跨海隧道:用钢筋水泥等材料浇筑若干个中空管段,用隔墙封闭两端并使其漂浮在水中;用拖船牵引至指定位置,向管段中的水箱注入海水使其下沉(如图所示);对下沉的多个管段进行依次连接,拆除隔墙形成隧道。已知,某管段的质量为300 t(含管段隔墙和水箱),总体积为。(海水密度取,取)求:
(1)该管段漂浮在海面上时,下表面所受到海水的压力;
(2)当该管段浸没在海水中时所受海水的浮力;
(3)该管段悬浮在水中时,水箱中水的重力。
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2025~2026学年度下学期期中阶段质量检测试题
八年级物理
本试卷共10页,满分100分,考试用时90分钟。考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
注意事项:
1.答题前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、准考证号和座号填写在答题卡和试卷规定的位置上。
2.选择题每小题选出答案后,用2 B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑;如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。答案写在试卷上无效。
3.非选择题必须用0.5毫米黑色签字笔作答,答案必须写在答题卡各题目指定区域内相应的位置,不能写在试卷上;如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不能使用涂改液、胶带纸、修正带。不按以上要求作答的答案无效。
一、选择题(本题共15小题,每小题2分,共30分,每小题只有一个选项符合题目要求)
1. 2026年5月11日,在2026年国际乒联世乒赛团体赛中,中国队包揽男女团双冠,捍卫了国球荣誉。图示是孙颖莎在比赛中奋力击球的瞬间,下列说法正确的是( )
A. 球拍对球的力大于球对球拍的力
B. 乒乓球在空中飞行过程中,运动状态不断改变
C. 乒乓球在空中飞行时,受到重力、空气阻力和向前的冲力
D. 乒乓球在空中飞行过程中,突然所有力消失,会立刻静止下来
【答案】B
【解析】
【详解】A.球拍对球的力和球对球拍的力是一对相互作用力,相互作用力大小相等,故A错误;
B.乒乓球在空中飞行时,速度大小和运动方向都不断变化,因此运动状态不断改变,故B正确;
C.乒乓球在飞行时已不再受运动员施加的力,是由于惯性向前飞行,飞行过程中只受重力和空气阻力,故C错误;
D.根据牛顿第一定律,飞行中原本处于运动状态的乒乓球,若所有力突然消失,会保持匀速直线运动,故D错误。
故选B。
2. 如图是我国运动健儿在2026年米兰冬奥会上参加比赛时顽强拼搏的英姿。下列说法中正确的是( )
A. 图甲:徐梦桃沿雪道加速下滑,惯性越来越大
B. 图乙:王心迪跳到最高点时,受到平衡力的作用
C. 图丙:苏翊鸣到达终点后,不能立即停下来是因为受到惯性的作用
D. 图丁:宁忠岩不断蹬地加速滑行,说明力是改变物体运动状态的原因
【答案】D
【解析】
【详解】A.惯性的大小仅取决于物体的质量,与运动速度等因素无关,因此加速下滑时其惯性保持不变,故A错误;
B.运动员跳到最高点时仍受重力作用,受力不平衡,故B错误;
C.惯性是物体自身的固有属性而并非一种力,不能说“受到惯性的作用”,只能说“由于惯性”或“具有惯性”,故C错误;
D.运动员蹬地加速使其运动速度发生变化,这说明了力是改变物体运动状态的原因,故D正确。
故选D。
3. 如图所示,一个快递箱正随水平传送带向右做匀速直线运动。图中关于快递箱的受力分析正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】由于快递箱随水平传送带向右做匀速直线运动,其处于受力平衡状态,竖直方向上受到的重力和支持力是一对平衡力,同时水平方向上既无相对运动也无相对运动趋势,因此不受摩擦力,故BCD错误,A正确。
故选A。
4. 如图所示,A、B两物体叠放在水平桌面上,在两个水平拉力、的作用下,两物体均保持静止,其中,,下列说法中正确的是( )
A. B对A的摩擦力方向水平向右
B. B受到的重力与桌面对B的支持力是一对平衡力
C. A对B的压力与A所受的支持力是一对相互作用力
D. 拉力与物体A受到的摩擦力是一对相互作用力
【答案】C
【解析】
【详解】A.A、B两物体叠放在水平桌面上受到两个水平拉力而保持静止,A处于静止状态,所受摩擦力与拉力是一对平衡力,则B对A的摩擦力大小为6N,方向水平向左,故A错误;
B.桌面对B的支持力大小等于A与B重力之和,要大于物体B受到的重力,不是一对平衡力,故B错误;
C.A对B的压力大小等于A的重力,作用在B上,A所受的支持力大小也等于A的重力,作用在A上,因此A对B的压力等于A所受的支持力,方向相反,作用在不同物体上,满足相互作用力的条件,故C正确;
D.物体A静止,在水平方向上受到拉力与物体B对A的摩擦力,这两个力都作用在 A上,大小相等、方向相反,是一对平衡力,不是相互作用力,故D错误。
故选C。
5. 如图1所示,为防止工作台面被压坏,工人师傅在机器下面放了一块垫板。图2中实例和以上措施原理一致的是( )
A. 图甲:冰鞋上的冰刀 B. 图乙:清理大棚顶部积雪
C. 图丙:载重货车上很多车轮 D. 图丁:压路机上很重的碾轮
【答案】C
【解析】
【详解】机器的总压力不变,放垫板增大了受力面积,根据压强公式可知,受力面积增大时压强减小,目的是在压力一定时,通过增大受力面积减小压强。
A.冰鞋上的冰刀,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B.清理大棚顶部积雪,是在受力面积一定时,通过减小压力来减小压强,与题干原理不同,故B不符合题意;
C.载重货车有很多车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C符合题意;
D.压路机上很重的碾轮,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故D不符合题意。
故选C。
6. 如图所示的装置中不是利用连通器原理工作的是( )
A. 下水管弯管 B. 拦河大坝
C. 自动饮水器 D. 船闸
【答案】B
【解析】
【详解】连通器的定义是上端开口、底部连通的容器。
A.下水管弯管符合上端开口、底部连通,属于连通器原理的应用,故A不符合题意;
B.拦河大坝修建成上窄下宽,原理是液体压强随深度增加而增大,拦河大坝不符合连通器的结构特点,故B符合题意;
C.牲畜自动饮水器的两个容器底部连通、上端开口,应用了连通器原理工作,故C不符合题意;
D.船闸工作时,闸室分别和上游、下游构成连通器,是利用连通器原理工作,故D不符合题意。
故选B。
7. 生活处处皆物理,下列说法中正确的是( )
A. 图甲:高铁设置安全线是因为流体流速越大的地方压强越大
B. 图乙:此时大气压强等于760 mm高水银柱所产生的压强
C. 图丙:共享单车的车座面积较大是为了减小压力
D. 图丁:盲道上设有条形凸起,是通过增大压强的方法为视障者提供触觉导航
【答案】D
【解析】
【详解】A.高铁进站时,列车周围空气流速大压强小,人外侧压强大会将人压向列车,因此设置安全线,故A错误;
B.托里拆利实验中,大气压强等于管内外水银面高度差对应的水银压强,由图可知,管内外水银面高度差为750mm-10mm=740mm,因此大气压强等于740mm高水银柱产生的压强,故B错误;
C.根据压强公式可知,共享单车车座面积较大,是在压力一定时,通过增大受力面积减小压强,人对车座的压力等于人的重力,大小不变,故C错误;
D.盲道的条形凸起,行走时脚的受力面积减小,根据可知,压力一定时,减小受力面积增大压强,为视障者提供触觉导航,故D正确。
故选 D。
8. 如图所示,两个完全相同的圆柱形空玻璃瓶,在瓶口扎上相同的橡皮膜,将两玻璃瓶竖直浸没在水中,甲玻璃瓶口朝上,乙玻璃瓶瓶口朝下,两橡皮膜高度相同。若忽略由于橡皮膜形变引起的影响,下列说法正确的是( )
A. 两瓶的瓶口与瓶底的压力差大小相等
B. 两瓶的橡皮膜都向外凸,说明液体内部向各个方向都有压强
C. 两瓶的橡皮膜都向内凹,乙瓶的橡皮膜向内凹进去的程度更大
D. 将杯中的水换成酒精,,两橡皮膜的形变程度都会更大
【答案】A
【解析】
【详解】A.圆柱形玻璃瓶受到水的压力差,本质就是浮力,根据阿基米德原理,两个瓶子完全相同,忽略橡皮膜形变,因此V排相等,可得F浮大小相等,即瓶口与瓶底的压力差大小相等,故A正确;
B.橡皮膜扎在瓶口,瓶内是空气,外部水的压强大于瓶内空气压强,因此橡皮膜都向内凹,不是向外凸,故B错误;
C.题干明确说明两橡皮膜高度相同,即橡皮膜在水中的深度相同,根据,ρ、g 、h都相等,因此橡皮膜受到的压强相等,向内凹的程度相同,故C错误;
D.将水换成酒精后, ,橡皮膜深度不变,根据,橡皮膜受到的压强减小,形变程度都会更小,故D错误。
故选A。
9. “八月秋高风怒号,卷我屋上三重茅”,描写了秋风卷走杜甫屋顶茅草的情景。下列实例与此现象原理不同的是( )
A. 图甲:钢笔吸墨水
B. 图乙:对着纸条上方吹气,纸条上飘
C. 图丙:飞翔的鸟的翅膀上凸下平
D. 图丁:吹气时,水从开口的吸管喷出
【答案】A
【解析】
【详解】题干中“秋风卷走屋顶茅草”的原理是流体流速越大的位置,压强越小。
A.钢笔吸墨水是利用大气压工作的,挤压钢笔囊排出内部空气后,钢笔囊内气压小于外界大气压,墨水在大气压的作用下被压入钢笔,故A符合题意;
B.对着纸条上方吹气时,纸条上方空气流速大、压强小,小于纸条下方的压强,压强差使纸条向上飘,故B不符合题意;
C.鸟的翅膀上凸下平,飞行时翅膀上方空气流速大于下方,上方压强小于下方,产生向上的升力,故C不符合题意;
D.对着吸管口吹气时,吸管上方空气流速大、压强变小,小于外界大气压,水在大气压作用下沿吸管上升喷出,故D不符合题意。
故选A。
10. 如图甲所示,在中国空间站微重力环境中,航天员王亚平用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球悬停在水中。如图乙所示,在中国科技馆的同学们做同样的实验,用吸管把乒乓球压入水中,取出吸管后,乒乓球会迅速上浮直至漂浮。下列说法中正确的是( )
A. 图甲实验中,水对乒乓球的浮力几乎为零
B. 图甲实验中,乒乓球所受重力可以忽略,因此它不具有惯性
C. 图乙实验中,水中上浮的乒乓球所受水的浮力大于它的惯性
D. 图乙实验中,杯底所受的压力就是漂浮的乒乓球和水所受的重力
【答案】A
【解析】
【详解】A.浮力产生的原因是液体对物体上下表面的压力差。在空间站微重力环境中,水几乎不受重力,内部不会产生压强差,因此水对乒乓球上下表面几乎没有压力差,浮力几乎为零。故A正确;
B.惯性是一切物体都具有的固有属性,惯性大小只和物体质量有关,空间站中乒乓球质量不变,仍然具有惯性,故B错误;
C.浮力是力,惯性是物体的固有属性,二者是不同物理量,不能比较大小。故C错误;
D.图乙的杯子是上粗下细的形状,水对杯底的压力小于水和乒乓球的总重力,且杯底受到的压力施力物体是水,和重力的性质、施力物体都不同,不能说杯底受到的压力就是乒乓球和水的重力,故D错误。
故选A。
11. 如图是小明自制的浮沉子,将装有适量水的小玻璃瓶的瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过改变作用在大瓶侧面的压力大小,实现小瓶的浮与沉,则( )
A. 用力捏大瓶,小瓶内的气体压强变小
B. 用力捏大瓶,小瓶会浮到水面上来
C. 用力捏大瓶,大瓶受到的摩擦力变大
D. 打开大瓶瓶盖,用力捏大瓶,小瓶的浮沉状态不变
【答案】D
【解析】
【详解】A.用力捏拧紧瓶盖的大瓶,大瓶内气压增大,水被压入小瓶中,小瓶内的气体被压缩,体积减小,气体压强变大,故A错误;
B.用力捏大瓶,水进入小瓶,小瓶总重力增大,当总重力大于小瓶受到的浮力时,小瓶下沉,不会浮到水面上,故B错误;
C.大瓶静止在手中,竖直方向受力平衡,摩擦力等于大瓶、水和小瓶的总重力,总重力不变,因此大瓶受到的摩擦力不变,故C错误;
D.打开大瓶瓶盖后,大瓶内部与大气连通,气压始终等于大气压,用力捏大瓶时,大瓶内气压不会增大,无法将更多水压入小瓶中,小瓶的重力和受到的浮力都不变,因此浮沉状态不变,故D正确。
故选D。
12. 世界游泳冠军杨丽娜在防溺水课程中强调,意外落水时应立即屏住呼吸、头往后仰,且手不能伸出水面,以增大生存几率。下列说法正确的是( )
A. 头部后仰能增大人的重力
B. 伸出手臂能增大人体排开液体的质量
C. 头部后仰会减少身体浸入水中的体积
D. 伸出手臂会减少浸入水中的体积,导致浮力减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.头部后仰,人的质量不变,由可知人的重力不变,故A错误;
BD.伸出手臂会使手臂部分离开水面,导致人体浸入水中的总体积即排开水的体积减小,由阿基米德原理可知浮力减小,即排开液体的重力减小,由可知排开液体的质量减小,故B错误,D正确;
C.头部后仰的目的是让口鼻露出水面呼吸,这并不会减少身体浸入水中的总体积,反而会使重心后移,有助于保持身体在水中的平衡,故C错误。
故选D。
13. 重为3 N、密度为的物体放在水中,当物体静止时,下列判断正确的是( )
A. 物体漂浮, B. 物体悬浮,
C. 物体漂浮, D. 物体沉在水底,
【答案】C
【解析】
【详解】由题意可知,物体的密度小于水的密度,当物体放在水中静止时,物体处于漂浮,此时浮力等于物体的重力,即,故C正确,ABD错误。
故选C。
14. 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(忽略液面高度的变化,g取10 N/kg),下列说法中正确的是( )
A. 圆柱体的重力是3 N
B. 圆柱体有一半露出水面时,受到的浮力是1 N
C. 当h=2 cm时,圆柱体下表面所受水的压强是200 Pa
D. 当h=2 cm时,圆柱体下表面所受水的压力是3 N
【答案】B
【解析】
【详解】A.完全露出水面时拉力等于重力,由图像乙可知,故A错误;
B.完全浸没时,拉力为此时浮力为
根据阿基米德原理,浮力与排开液体的体积成正比,一半露出水面时,排开液体的体积减半,浮力也减半,即
故B正确;
C.由图像可知,时圆柱体上表面刚好到达水面,时完全露出,此时下表面距离水面的深度为
此时下表面的压强为
故C错误;
D.浮力等于上下表面的压力差,所以下表面压力等于此时的浮力,当时,拉力为,浮力为
即下表面的压力为,故D错误。
故选B。
15. 如图所示,三个相同的容器内分别盛有不同的液体,将三个由同种材料制成的质量相等的实心卡通小动物轻轻放入容器中,小动物静止后液面相平。以下判断正确的是( )
A. 液体的密度关系是
B. 卡通小动物受到的浮力大小关系是
C. 液体对容器底部的压强关系是
D. 容器对桌面的压强关系是
【答案】C
【解析】
【详解】三个由同种材料制成的质量相等,因此它们的重力相等,密度也相等,体积也相等,容器中液面最终相平,即液体深度相同,根据上图中可知,图甲物体沉底,浮力;图乙中物体漂浮,浮力;图丙中物体悬浮,浮力,所以浮力关系为
根据阿基米德原理
结合浮力与排开体积,乙中物体漂浮,即,且,说明;丙中物体悬浮,且,说明;甲中物体沉底,,且,说明,因此液体密度关系为
根据液体压强公式,液面深度相同,液体密度越大,压强越大,所以压强关系为
容器对桌面的压力等于总重力,容器相同,物体重力相同,液体体积
结合密度
液体质量为
因此总重力
容器底面积相同,根据,容器对桌面的压强为
故选C。
二、填空与作图题(本题共2题,16题作图2分,其余每空1分,共15分)
16. 如图甲所示,某物理兴趣小组在研究大气压强与海拔高度的关系时,操控着带有多功能传感装置的无人机,让其从地面飞到空中,再原路返回。在此过程中,无人机传感器记录的大气压强随时间的变化图线如图乙所示,其中A点和D点分别表示无人机从地面出发时和飞到最大高度(约为50米)时的数据。请回答下列问题:
(1)如图甲所示,当无人机匀速上升时,无人机对传感装置的拉力大小为,当无人机在空中悬停时,无人机对传感装置的拉力大小为,当无人机匀速下降时,无人机对传感装置的拉力大小为。若不考虑空气阻力,则、、的大小关系为_______;
(2)根据图乙中的图线,可以发现:无人机从点到点的飞行过程中,大气压强变化了约______;
(3)分析图乙中的图线及相关条件,可得出大气压强与海拔高度的关系是:________;
(4)结合压强知识及上述信息,分析从山脚到海拔较高的山顶过程中,有些游客的耳朵会感觉胀痛的原因。________。
(5)当无人机带着传感装置竖直匀速上升时,若传感装置突然从无人机上脱落,则脱落的瞬间:
①无人机受到的升力_________(选填“小于”“大于”或“等于”)无人机的重力;
②传感装置将会如何运动_______(选填“静止”“竖直向下运动”或“竖直向上运动”),请说明理由:________。
(6)如图丙所示,若无人机沿图中虚线方向,斜向上匀速飞行时,无人机下的传感装置处于____________(选填“平衡”或“非平衡”)状态,请在图丙中画出传感装置所受力的示意图____________(忽略空气阻力)。
【答案】(1)
(2)400 (3)海拔越高,大气压强越小
(4)从山脚到山顶海拔升高,外界大气压强减小,人耳内部气压大于外界大气压
(5) ①. 大于 ②. 竖直向上运动 ③. 物体具有惯性,传感装置随无人机匀速上升,脱落后由于惯性仍保持原来向上的运动状态,因此会继续竖直向上运动
(6) ①. 平衡 ②.
【解析】
【小问1详解】
三种情况下传感装置都处于平衡状态,不考虑空气阻力,拉力与重力二力平衡,拉力大小都等于传感装置的重力,重力不变,因此三个拉力大小相等。
【小问2详解】
由图乙可知,百帕,百帕,压强变化量
【小问3详解】
无人机上升过程海拔升高,大气压强逐渐降低,因此可知大气压随着海拔升高而降低。
【小问4详解】
人体内压强原本和外界大气压平衡,外界气压降低后,内外压强差使人耳感觉到胀痛。
【小问5详解】
原来匀速上升时,无人机升力等于无人机和传感装置的总重力;传感装置脱落后升力不变,升力大于无人机自身的重力;惯性是物体保持原来运动状态的性质,传感装置原来向上运动,因此脱落后瞬间仍向上运动。
【小问6详解】
无人机匀速飞行,传感装置做匀速直线运动,因此处于平衡状态;忽略空气阻力,传感装置只受重力(竖直向下)和拉力(竖直向上),两个力是平衡力,大小相等,做力的示意图时注意两线段等长。
17. 如图所示,是我国自主研发的全球最大级集装箱船——“东方瓦伦西亚”号。船长399.99米,宽61.3米,排水量约23.7万吨,满载高度约22层楼。请回答下列问题():
(1)当“东方瓦伦西亚”号从长江驶入大海中时,所受浮力____________(选填“变大”、“变小”或“不变”),船身会____________(选填“上浮一些”、“下沉一些”或“不上浮不下沉”),船底部所受液体的压力大小____________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)当“东方瓦伦西亚”号停靠在码头上装货物时,“东方瓦伦西亚”号受到的浮力会____________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(3)两艘轮船不能并排靠近航行,原因是两船体中间的水流速快,压强____________,容易导致船体相撞。
【答案】(1) ①. 不变 ②. 上浮一些 ③. 不变
(2)变大 (3)变小
【解析】
【小问1详解】
船始终处于漂浮状态,浮力等于自身总重力,船的重力不变,所以浮力不变;根据阿基米德原理,浮力不变时,海水密度,则排开液体的体积会减小,所以船身会上浮一些;浮力产生的原因是液体对物体上下表面的压力差,船顶部不受液体压力,所以浮力等于船底部受到的向上的压力,浮力不变,因此船底部所受液体压力也不变。
【小问2详解】
装货物时,船的总重力变大,而船始终漂浮,所以浮力会变大。
【小问3详解】
根据流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小。两船并排航行时,中间的水流速度快,压强变小,船外侧水流速度慢、压强大,内外压强差会把船推向一起,容易相撞。
三、实验探究题(本题共4小题,18题作图1分,其余每空1分,共30分)
18. 小明发现掉落地面的圆柱体会滚动一段距离,且在不同的面上滚动的距离不同。为探究其中的奥秘,他在水平桌面上搭起一个斜面,用圆柱体进行实验,并用毛巾、报纸、木板等来改变接触面的粗糙程度,如图1所示。
(1)实验中,圆柱体从同一斜面顶端由____________滚下;毛巾和报纸应铺设在图中____________(选填“ab”、“bc”或“abc”)对应的部分。
(2)实验中为了凸显阻力大小对物体运动的影响进而推出物体不受力时的运动情况,应让圆柱体在水平面上受到的阻力____________(选填“先大后小”或“先小后大”)。
(3)如图2所示,是用传感器采集到的圆柱体在斜面和水平面运动过程的“s-v”图像。
①由图像可知:接触面粗糙程度越小,圆柱体受到阻力越小,运动得越远,圆柱体速度减小得越____________。
②若圆柱体在水平面上所受的阻力为零,请在图2的丁图中画出小车在斜面和水平面的“速度与路程”图像____________。
(4)实验中运动的圆柱体最终会停下来,该现象说明力是____________(选填“维持”或“改变”)物体运动状态的原因。
(5)由此实验可联想到汽车由于具有____________,刹车时不能立即停下。雨天驾驶时应该____________(选填“增大”或“减小”)汽车之间的距离。
【答案】(1) ①. 静止 ②. bc
(2)先大后小 (3) ①. 慢 ②.
(4)改变 (5) ①. 惯性 ②. 增大
【解析】
【小问1详解】
实验中为了保证圆柱体到达水平面时的初速度相同,必须让其从同一斜面顶端由静止滚下。
毛巾和报纸作为改变接触面粗糙程度的材料,应当铺设在代表水平部分的bc段,以便探究不同阻力对水平运动距离的影响。
【小问2详解】
实验通过逐渐减小接触面的粗糙程度来观察圆柱体运动状态的变化,因此应让圆柱体在不同水平面上受到的阻力呈现先大后小的排列,从而合理外推至不受力时的运动情况。
【小问3详解】
观察图像中甲、乙、丙的图线变化可知,接触面粗糙程度越小,圆柱体受到阻力越小,圆柱体在水平面上滑行的路程越远,说明其速度减小得越慢。
若水平面上不受任何阻力,圆柱体在斜面加速后将在水平面上做匀速直线运动。
【小问4详解】
运动的圆柱体最终因为受到接触面的摩擦阻力而停止,其运动速度从有到无,该现象说明力是改变物体运动状态的原因。
【小问5详解】
汽车在刹车后无法立即停下,是因为汽车具有惯性,仍会保持原来的运动状态继续向前滑行。
雨天路面湿滑导致轮胎受到的摩擦阻力变小,汽车滑行的距离会相应变长,因此驾驶员为了安全应当增大汽车之间的行驶距离。
19. 如图所示,在探究“影响压力作用效果的因素”实验中,小明将废弃的矿泉水瓶(瓶子质量可忽略)装上水后分别放在海绵和砖块上进行实验:
(1)实验中,通过观察海绵的凹陷程度来比较压力的作用效果,这种研究方法也应用于____________。
A. 用排水法测石块的体积
B. 通过U形管压强计两端液面高度差反映液体压强的大小
(2)要探究压力的作用效果与压力大小的关系,可以选____________三次实验(填图中序号)。
(3)对比乙、丙两次实验,可得结论:其他条件一定时,____________,压力作用效果越明显。下列实例中,直接应用该结论的是____________。
A.菜刀要经常磨一磨 B.书包要用宽的背带 C.汽车限重
(4)你认为____________(选填“能”或“不能”)通过甲、乙两次实验来比较压力作用效果与压力大小的关系,理由是_________。
(5)若在乙实验中水对瓶底的压强、压力分别为、,在丙实验中水对瓶盖的压强、压力分别为、,则______,______(选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】(1)B (2)丙、丁、戊
(3) ①. 受力面积越小 ②. A
(4) ①. 不能 ②. 两次实验中接触面材料不同,无法通过凹陷程度比较压力作用效果
(5) ①. = ②. >
【解析】
【小问1详解】
实验中通过观察海绵凹陷程度来反映压力的作用效果,这种方法叫转换法。
A.用排水法测石块的体积,是利用排开水的体积等于石块体积,属于等效替代法。
B.通过 U 形管压强计两端液面高度差反映液体压强的大小,是将液体压强的大小转换为液面高度差,属于转换法。
故选B。
【小问2详解】
要探究压力作用效果与压力大小的关系,需要控制受力面积相同,改变压力大小。丙、丁、戊中,瓶子的受力面积相同,都是瓶底接触海绵,水的多少不同,压力不同,符合要求。
所以选丙、丁、戊三次实验。
【小问3详解】
乙、丙中,水的多少相同,即压力相同,受力面积不同,乙是瓶底接触海绵,丙是瓶盖接触海绵,海绵凹陷程度不同。因此可得结论:压力相同时,受力面积越小,压力作用效果越明显。
A.菜刀要经常磨一磨,是通过减小受力面积来增大压强,直接应用该结论。
B.书包要用宽的背带,是通过增大受力面积来减小压强,与结论相反。
C.汽车限重,是通过减小压力来减小压强,与受力面积无关。
故选A。
【小问4详解】
甲、乙两次实验不能比较压力作用效果与压力大小的关系,理由:甲和乙中,接触面的材料不同,甲是砖块,乙是海绵,无法通过凹陷程度来比较压力的作用效果,不符合控制变量法的要求。
【小问5详解】
乙、丙两图中,水的深度相同,根据可知,水的密度 ρ、g、深度h都相同,所以水对瓶底的压强与水对瓶盖的压强相等,即。
乙图中瓶底面积比丙图中瓶盖面积大,即,而瓶底和瓶盖的压强相等,即
根据公式可知,水对瓶底的压力大于水对瓶盖的压力,即。
20. 如图所示,实验小组在探究液体内部压强特点时,进行了如下实验:
(1)实验前,同学们发现U形管两边的液面总是出现如图甲所示的情景。为使U形管两侧液面相平,实验小组在U形管接头处加装了一个“三通接头”,如图乙所示。U形管与探头的橡胶管连接时,阀门K应处于____________(选填“打开”或“关闭”)状态,以确保U形管内的液面相平,此时U形管____________(选填“是”或“不是”)连通器。
(2)通过比较图丙和丁可知,当其他条件相同时,____________越大,液体的压强越大。因此拦河大坝修建得____________(选填“上宽下窄”或“上窄下宽”)。
(3)通过比较____________两图可知,液体压强与液体密度有关。实验小组进一步利用数字式压强传感器分别测量出盐水、纯净水压强随深度变化的关系图像如图庚所示,则图线____________对应的是在盐水中的情况。
(4)小超将两个相同的压强计按如图辛所示的方式组装,往A、B两个U形管中分别注入染色的酒精和水()。将探头重新放入盐水中某位置,U形管A和B两侧液面高度差如图辛所示,则酒精的密度____________()。保持探头位置不变,向盐水中注入适量清水,则左边U形管中的液面高度差将____________(填“变大”“变小”“不变”或“无法判断”)。
【答案】(1) ①. 打开 ②. 是
(2) ①. 液体深度 ②. 上窄下宽
(3) ①. 丁、戊 ②. a
(4) ①. ②. 变大
【解析】
【小问1详解】
U形管与探头的橡胶管连接时,阀门K应处于打开状态,此时两管内的气体与大气连通,U形管内的液面相平,因此时上端开口、下部连通,故此时U形管是连通器。
【小问2详解】
丙和丁中,液体都是水,液体密度相同,探头深度不同,丁中深度更深,U形管液面差更大,说明其他条件相同时,液体深度越大,液体的压强越大。
拦河大坝修建得上窄下宽,就是利用了液体压强随深度增加而增大的特点,下部能承受更大的压强。
【小问3详解】
要探究液体压强与密度的关系,需控制深度相同、改变液体密度,故选丁、戊两图。
根据可知,深度相同时,液体密度越大,压强越大。盐水密度大于纯净水,所以相同深度下盐水压强更大,对应图庚中的a图线。
【小问4详解】
由图可知,,,
探头在盐水中同一位置,受到的液体压强不变,因此两个U形管中液体产生的压强相等,即
保持探头位置不变,向盐水中注入适量水,液体重力变大,故液体对容器底的压力变大,根据可知,液体对容器底的压强变大,盐水密度变小,探头到容器底的深度不变,根据可知,探头到容器底的压强变小,所以探头到液面的压强变大,即高度差变大。
21. 如图所示,物理兴趣小组在“探究浮力的大小与哪些因素有关”时,进行了如下实验:
(1)如图A,把一个空饮料罐缓慢按入水中时,用力逐渐变大,这一现象可用_________三幅图所得的实验结论来解释;
(2)实验时,小明发现漏记了步骤F的弹簧测力计示数,此时示数应该是____________;
(3)对比C、D、G三次实验,____________(填“能”或“不能”)得出浮力大小与液体密度的关系,理由是_______;
(4)实验中,小明发现所测的浮力“”不等于所测的“”,造成这种结果的原因可能是____________;
A. 最初溢水杯中水的液面低于溢口
B. 整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(5)其他同学对实验提出了进一步改进措施,其中不合理的是________。
A. 应该换用不同液体进行多次实验,使结论具有普遍性
B. 实验中应该让物体完全浸没在液体中,控制排开液体的体积不变
【答案】(1)C、D、E
(2)3 (3) ①. 不能 ②. 没有控制物体排开液体的体积相同 (4)A (5)B
【解析】
【小问1详解】
把空饮料罐按入水中,用力变大,说明浮力变大。这一现象反映的是在液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。这一现象可用C、D、E三幅图所得的实验结论来解释。
【小问2详解】
根据阿基米德原理:,也等于排开液体的重力,由图C可知,物体重力
完全浸没在水中时浮力为
则步骤F的弹簧测力计示数为
【小问3详解】
对比 C、D、G 三次实验,不能得出浮力大小与液体密度的关系,因为D中物体部分浸入水中,G中物体完全浸没在酒精中,排开液体的体积不同。故理由是没有控制物体排开液体的体积相同。
【小问4详解】
浮力的可能原因:
A.最初溢水杯中水的液面低于溢口,导致溢出的水偏少,测得的偏小,故A符合题意。
B.弹簧测力计都没有校零,会导致所有测量值偏差相同,和的差值不受影响,故B不符合题意。
故选A。
【小问5详解】
A.换用不同液体多次实验,使结论具有普遍性,故A不符合题意;
B.实验中让物体完全浸没在液体中,控制排开液体的体积不变,这是探究浮力与液体密度关系的控制变量操作,但题目中探究的是浮力与排开体积、液体密度的关系,该操作限制了排开体积不变,无法探究浮力与排开体积的关系,故B符合题意。
故选B。
四、综合应用题(本题共3小题,共25分)
22. 如图所示,是一款新型无人驾驶智能收割机在收割小麦的情景。此款收割机在收割小麦时,将麦秸现场粉碎直接抛撒到地里成为有机肥,而将小麦直接收集到收割机顶端的粮仓中,做到“颗粒归仓”。为防止因收割机对耕地过度压实而干扰播种工作,收割机对耕地的压强一般被控制在以内。已知收割机自身质量为7t,车轮与耕地的总接触面积约为1.1m2,收割机运动时受到的阻力为其总重力的0.2倍。(g取10N/kg)求:
(1)收割机空载状态匀速直线运动时,发动机的牵引力;
(2)收割机的粮仓中小麦的重力不能超过多少。
【答案】(1)
(2)
【解析】
【小问1详解】
收割机的质量
收割机的重力
空载时收割机受到的阻力
收割机空载状态做匀速直线运动,牵引力与阻力是一对平衡力,大小相等,牵引力为
【小问2详解】
收割机对耕地允许的最大总压力为
水平地面上,收割机对耕地的压力等于总重力,因此收割机和小麦的最大总重力
收割机的粮仓中小麦的重力
23. 用高压锅隔水炖汤,不仅高效省时,还能保留营养,使汤的口感更鲜美。如图所示,在用高压锅隔水炖汤时,先在高压锅中放入蒸架和装了汤料的炖盅,接着在高压锅中加入水,盖上锅盖,为了保障安全性,还会在高压锅盖的出气孔上放一个限压阀。已知炖盅的底面积为,炖盅内汤的高度为,汤的密度为,出气孔的横截面积为,已知当时大气压强为,求:
(1)汤对炖盅底部的压强;
(2)汤对炖盅底部的压力;
(3)当锅内蒸汽产生的气压达到锅外大气压的2倍时,锅内蒸汽刚好能顶开限压阀自动放气,请计算此时锅内蒸汽对限压阀的压力大小。
【答案】(1)1080Pa
(2)10.8N (3)1.2N
【解析】
【小问1详解】
炖盅内汤的高度,汤的密度,汤对炖盅底部的压强
【小问2详解】
炖盅底部的受力面积等于炖盅的底面积,即
根据压强公式,得汤对炖盅底部的压力
【小问3详解】
锅内蒸汽产生的气压为锅外大气压的两倍,即
出气孔的横截面积
根据压强公式,得此时锅内蒸汽对限压阀的压力
24. 我国某地使用“沉管法”建跨海隧道:用钢筋水泥等材料浇筑若干个中空管段,用隔墙封闭两端并使其漂浮在水中;用拖船牵引至指定位置,向管段中的水箱注入海水使其下沉(如图所示);对下沉的多个管段进行依次连接,拆除隔墙形成隧道。已知,某管段的质量为300 t(含管段隔墙和水箱),总体积为。(海水密度取,取)求:
(1)该管段漂浮在海面上时,下表面所受到海水的压力;
(2)当该管段浸没在海水中时所受海水的浮力;
(3)该管段悬浮在水中时,水箱中水的重力。
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
管段质量 , 管段重力
管段漂浮时,浮力等于自身重力,即 ; 根据浮力产生的原因:浮力等于上下表面的压力差 ,漂浮时管段上表面露出水面,,因此
【小问2详解】
管段浸没海水中时,排开海水的体积等于管段总体积 ,根据阿基米德原理可得
【小问3详解】
管段悬浮时,总重力等于浮力,即 ,因此该管段悬浮在水中时,水箱中水的重力
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