精品解析:重庆南开中学2025-2026学年度下学期八年级半期(期中)物理质量监测
2026-05-14
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | - |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | - |
| 类型 | 试卷 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-期中 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 重庆市 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 5.34 MB |
| 发布时间 | 2026-05-14 |
| 更新时间 | 2026-05-14 |
| 作者 | 匿名 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-14 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57870867.html |
| 价格 | 5.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
内容正文:
南开中学2025—2026学年度(下)初2027届半期
物理质量监测
注意事项:
1.试题的答案书写在答题卡上,不得在试卷上直接作答。
2.全卷取,水的密度。
一、选择题(本题共18个小题,每小题只有一个选项最符合题意,每小题2分,共36分。)
1. 小开是一名初二学生,下列是他对自己相关物理量的估测,最合理的是( )
A. 所受重力大约为50 N
B. 双脚站在水平地面对地压强约为
C. 在教室内受到的空气浮力约为500 N
D. 在教室内所受的大气压约为
2. 下列四个实例中,目的是为了减小压强的是( )
A. 用锋利的刀切苹果 B. 盲道上有凸起
C. 压路机碾轮的质量很大 D. 载重汽车很多车轮
3. 如图所示的实例中,主要利用连通器原理工作的是( )
A. U形“反水弯” B. 活塞式抽水机
C. U形管压强计 D. 液压千斤顶
4. 下列与压力压强有关的生产生活实例中,说法正确的是( )
A. 汽车上斜坡时,对地面的压力方向是竖直向下的
B. 三峡大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底受到水的压强大
C. 青藏高原用高压锅煮食物,是因为海拔越高,大气压越大
D. 飞机能够腾空而起是因为机翼下表面气体的流速大压强小
5. 关于浮力,下列说法中正确的是( )
A. 浮力的单位是帕斯卡
B. 水中沉底的鹅卵石所受浮力小于其重力
C. 静止在水中的物体,受到的浮力大小等于自身的重力
D. 体积不同的物体漂浮在水面上时,体积大的物体受到的浮力一定大
6. 如图所示,小李同学利用所学知识自制了一个“热气球”:他将一次性保鲜袋撑开后倒扣在点燃的蜡烛上方,加热一段时间后松手,保鲜袋向上飘去。下列分析正确的是( )
A. 加热一段时间后,“热气球”内的空气密度会变大
B. 加热一段时间后,“热气球”内的空气质量会变大
C. 松手后“热气球”向上飘起,其受到的浮力大于受到的重力
D. 松手后“热气球”将向上一直做匀速直线运动
7. 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. 人应该呼气后屏住呼吸,以便增大浮力
B. 头部后仰能减少人体质量,使人漂浮在水面
C. 头部后仰会减少身体浸入水中的体积
D. 手伸出水面会减少浸入水中的体积,导致浮力不足
8. 将一支密度计先后放入盛有甲、乙两种液体的相同烧杯中,静止后液面高度相同,如图所示。若密度计在甲、乙液体中所受浮力分别是和,甲、乙两种液体密度分别是和,甲、乙两种液体对容器底部产生的压强分别是和,则( )
A. B. C. D.
9. 将一瓶装满水的农夫山泉,先倒立放置在水平桌面上(如图甲),再将其侧放(如图乙)。两次放置时,瓶子对桌面的压力分别为、,水对瓶盖的压强分别为、,其中关系描述正确的是( )
A. B.
C. D.
10. 将质量为500 g、体积为的物体放入盛水的烧杯中,物体静止时,判断正确的是( )
A. 漂浮, B. 悬浮,
C. 漂浮, D. 沉底,
11. 两个相同容器内分别盛满同种液体,现将两个体积相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A. 小球的密度关系是
B. 液体对容器底部的压强关系是
C. 容器对桌面的压强关系是
D. 小球受到的浮力大小关系是
12. 如图所示,A、B是两个边长之比为,密度之比为的实心正方体,按甲、乙两种不同的方式叠放在水平地面上,下列说法错误的是( )
A. A、B重力之比为
B. 图甲中A对B的压力小于图乙中B对A的压力
C. 地面受到的压力之比是
D. 图甲中B对地的压强大于图乙中B对A的压强
13. 如图所示,将完全相同的两个长方体分别水平与竖直浸没在水中。下列说法正确的是( )
A. 两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差相等
B. 两个长方体上、下表面压强差相等,上、下表面压力差相等
C. 两个长方体上、下表面压强差相等,上、下表面压力差不等
D. 两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差不等
14. 隔板从中间将容器隔开两边分别装有盐水、淡水(),甲、乙实心球体积相同,若甲、乙所受的重力和排开液体所受的重力如下表,则两球静止在液体中时的情形可能是( )
实心球
实心球的重力/N
排开液体的重力/N
甲
5
5
乙
8
5
A. B.
C. D.
15. 如图甲,一圆柱形容器底部中央放置一密度为的正方体木块,现向容器中缓慢匀速注水,直到水面到达容器最高处,注水过程中,木块所受浮力为,容器对地面的压力为,水对容器底的压强为,水对木块底的压强为,则,,,随时间t变化的图像中,错误的是( )
A. B.
C. D.
16. 如图所示,现有一质量为5 kg、体积为的正方体物体,轻质细杆的一端固定在物体上,另一端固定在轻质薄壁容器底部。当水的深度为60 cm时,物体恰好浸没,下列分析中错误的是( )
A. 物体的密度为
B. 细杆对物体的作用力为30 N
C. 水对容器底的压力大于容器对桌面的压力
D. 当水的深度为50 cm时,细杆对物体的作用力为20 N
17. 如图所示,两个不吸水的实心小球甲和乙,用不可伸长的细线系住,放入水中静止后,甲有3/4的体积露出水面,乙与容器底部接触,细线被拉直。已知甲的重力为4N,甲受到的浮力为5N,甲乙的体积之比为,密度之比为。下列说法正确的是( )
A. 乙受到的浮力为1.25N
B. 甲的密度为
C. 乙对容器底部的压力为3N
D. 若剪断细线,甲乙静止后水对容器底的压力变化了4N
18. 如图所示,放在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器,高12cm,底面积为。甲容器内装有水,圆柱体A浸没在水底,水面与容器口齐平。A重10N,高10cm,受到容器底部的支持力为2N。将A从甲容器底部竖直提升直至离开水面,此过程中,水对容器底部的压强为p,提升高度为h。再将A竖直放入乙容器内,乙容器内装有质量为m,密度为的某种液体(图中未画出)。松开后最终液面与A顶部的距离为2cm,A受到的浮力为7.2N。,,则下列判断正确的是( )
①A的底面积为 ②当时,
③可能为 ④m最大值为360g
A. ①② B. ②③ C. ②③④ D. ③④
二、填空作图题(本题共9个小题,每空1分,共18分。)
19. 古希腊科学家______发现:浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力;1654年著名的______实验证明了大气压强的存在。
20. 潜水艇是靠改变自身__________来实现上浮和下潜的,潜水艇在下潜过程中底部受到水的压强__________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
21. 如图凝聚着我国古代劳动人民智慧的世界文化遗产——都江堰水利工程,其在引水灌溉,防洪减灾方面发挥着重要作用。枯水季节,内江河床较低,水由于受到__________力的作用落入内江;洪水季节,由于宝瓶口的限流作用,导致内江水的流速较小,压强较__________,大量的水涌入外江。
22. 如图小明将体积为的合金块,缓慢放入装满水的容器中,合金块静止时对容器底的压力是30 N,则合金块的浮力为__________N,合金块的密度是__________。
23. 如图甲所示,在水平面上放置一盛水的容器,容器内水面到容器底部的距离为0.3 m,A、B两点位于同一水平面,A点距容器底部的竖直距离为0.1 m,则A点受到水的压强为为__________Pa。将容器移到斜面上后如图乙所示,水对A、B两点的压强________(选填“大于”“小于”或“等于”)。
24. 如图所示,薄壁玻璃杯中装有的水,水深10cm,若玻璃杯的重力为2N,玻璃杯的底面积为;则水对杯底的压力为______N,玻璃杯对水平桌面的压强为______Pa。(,)
25. 将绳子一端固定在重5N,底面积为的圆柱形容器底部中央,另一端系好棱长为10cm的正方体木块,如图甲。然后沿容器壁缓慢倒入水,注水过程中木块一直保持竖直状态,木块受到的浮力与容器中液体的深度h的关系如图乙,则木块漂浮时的浮力是______N;木块刚浸没时,容器对桌面的压强为______Pa(,,绳重忽略不计)。
26. 如图甲所示,有一个圆柱形游泳池,泳池中有一足够高的圆柱形小船,池底有一圆柱形水质检测仪A,测量员站在小船中,用轻绳将池底的检测仪A缓慢拉起并放入小船中,轻绳拉力F随检测仪A上升高度h变化的关系图像如图乙所示,忽略游泳池中水深度的变化,已知小船的底面积是检测仪A底面积的50倍,整个过程中,人、小船和检测仪A均处于平衡状态,检测仪A不吸水。检测仪A的质量为______kg。若以A刚露出水面为初始状态,A继续上升后轻绳的拉力变为(),请写出小船底部受到水的压强的变化量与拉力的关系式:______。
27. 按要求完成下列作图:
(1)如图甲,请在O点作出木块受到的浮力的示意图;
(2)如图乙,请作出木块对挡板A的压力F的示意图。
三、实验探究题(本题共3个小题,28小题7分,29小题7分,30小题8分,共22分。)
28. (一)在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”实验中,小南同学利用木条、橡皮泥、包装带和若干个相同的钩码进行探究活动。
(1)如图甲所示,将橡皮泥做成长方体平放于木条上方,把包装带撕成相同宽度的两段,并将两段包装带绕过橡皮泥,在包装带下方挂上不同数量的钩码后,包装带使橡皮泥发生不同程度的凹陷,这是为了探究压力的作用效果与_______的关系。
(2)为了继续探究压力的作用效果与受力面积的关系,小南将橡皮泥恢复原状,把包装带撕成不同宽度的两段,两包装带下方挂________数量的钩码(选填“相同”或“不同”),这里用到的科学探究方法是_______。
(3)坦克的履带很宽,这是利用________来减小压力作用的效果(选填“增大压力”或“增大受力面积”)。
(二)小南利用托里拆利实验装置测量重庆某地的大气压强。
(4)如图乙所示,当地大气压强等于__________cm高的汞柱产生的压强,若实验中玻璃管内不慎混入少量空气,则测量值________(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
(5)若换成直径更大的玻璃管,则管内外水银面的高度差将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
29. 如图所示为“探究液体压强与哪些因素有关”的实验:
(1)使用前用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液面依然相平,则说明装置_______(选填“漏气”或“不漏气”),接下来的操作是_______。
A.将U形管换成更细的
B.取下软管重新安装
C.将装置移至高山上进行实验
(2)排除上述故障后,小南在做图甲、乙的实验过程中发现,U形管中液面的高度差变大,这是因为液体压强大小与液体的_________有关。从图乙到图丙的实验过程中,U形管中液面的高度差继续变大,这是因为液体压强大小与液体的_________有关。比较_________两图可知液体压强大小与容器的形状无关。
(3)小南测得图乙中U形管左右两侧水面的高度差为3 cm,则橡皮管内气体的压强比当地气压大__________Pa。
(4)保持探头到容器底部的高度不变,往图丙盐水溶液中继续加水(无溢出)搅拌均匀后,探头处受到的压强将__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
30. 如图所示是小南同学进行的“探究阿基米德原理”实验过程。
(1)由步骤B、C两步可以测出物块浸在水中时受到的浮力_______N。
(2)由图A和图_______可得出该物块排开水所受的重力,比较与,就可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力的关系,从而初步验证阿基米德原理。
(3)若步骤B中的水未达到溢水口,根据实验数据计算会发现物体所受浮力_______(选填“大于”“小于”或“等于”)溢出水所受的重力。
(4)由步骤B、D两步可以测出物体的密度为________。
(5)若烧杯底面积为,从步骤C到D,烧杯对水平桌面的压强增大________Pa。
(6)小南对实验进行了改进,如图F所示,将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,发现随着物块浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计甲的示数变化量________(选填“大于”“小于”或“等于”)弹簧测力计乙的示数变化量;
(7)小南继续对浮力的相关问题进行探究,他将如图乙所示的圆柱状玻璃筒放入图甲的水槽中进行实验。
①圆筒水平截面内底面积为,外底面积为,在筒壁外侧从底端起沿竖直方向向上有显示高度的刻度;
②小南使圆筒直立漂浮于水面后,在圆筒内缓慢注入少量某种未知液体,记录下此时筒内液面和筒外水面在筒外壁上的刻度值、(如图丙所示),再分批添加液体,记录多组、数据,通过描点作图的方法作出图像(如图丁所示)。若筒底厚度可忽略不计,则该液体密度值为________;若筒底厚度不能忽略,则上述液体密度测量值与真实值相比较会_________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
四、计算题(本题共3小题,31题6分,32题9分,33题9分,共24分,解答应写出必要的文字说明、步骤和公式,只写出最后结果不给分。)
31. 2026年4月20日,中国人民解放军海军辽宁舰(舷号16)航母编队,由北向南航经台湾海峡,进入南海海域执行年度计划内例行战备训练与跨区机动任务,辽宁舰舰长约304.5 m,舰宽约70.5 m,满载排水量67500 t,满载时吃水深度10.5 m,采用常规动力、蒸汽轮机推进,最大航速约32节。(海水密度取)求:
(1)辽宁舰满载时受到的浮力;
(2)辽宁舰满载时舰底受到海水的压强。
32. 如图所示,一个底面积为、重为10N的薄壁溢水杯置于水平桌面上,溢水口到杯底的高度为15cm,溢水杯内水深13cm,用一根细绳系住边长为10cm、重为8N的正方体物体缓慢下降到溢水杯内,如图所示,求:
(1)物体浸入水中前溢水杯中水的重力;
(2)当物体体积的浸入水中时,细绳受到的拉力;
(3)剪断细绳,当物体静止后,容器对桌面的压强。
33. 如图甲所示,物理跨学科实践小组设计了一款水陆双栖的双浮筒飞机模型,浮筒可在竖直方向上下移动,使飞机在载重变化时保持机身吃水深度不变,增强稳定性。如图乙所示,每个浮筒可看作规则的实心长方体,长20 cm、宽5 cm、高6 cm,飞机总质量(含浮筒)为,空载时浮筒浸入深度。()求:
(1)飞机空载漂浮时,单个浮筒底部受到水的压力;
(2)飞机空载漂浮时,机身(不含浮筒)所受的浮力;
(3)当浮筒下移至完全浸没时,飞机达到最大载重,现欲将最大载重增加至1400 g,且保持飞机机身吃水深度不变,每个浮筒至少增加的高度。
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南开中学2025—2026学年度(下)初2027届半期
物理质量监测
注意事项:
1.试题的答案书写在答题卡上,不得在试卷上直接作答。
2.全卷取,水的密度。
一、选择题(本题共18个小题,每小题只有一个选项最符合题意,每小题2分,共36分。)
1. 小开是一名初二学生,下列是他对自己相关物理量的估测,最合理的是( )
A. 所受重力大约为50 N
B. 双脚站在水平地面对地压强约为
C. 在教室内受到的空气浮力约为500 N
D. 在教室内所受的大气压约为
【答案】B
【解析】
【详解】A.中学生的质量约为50kg,根据重力公式(g取)得,重力为
远大于50N,故A不符合题意;
B.中学生的重力 ,双脚站立时对地面的压力
双脚与地面的接触面积约为,根据压强公式得 ,与 接近,故B符合题意;
C.中学生的体积,人体密度与水的密度相近,则
空气密度约为,根据阿基米德原理得,在教室所受空气浮力约为
远小于 ,故C不符合题意;
D.标准大气压约为 ,教室内的大气压接近标准大气压,故D不符合题意。
故选 B。
2. 下列四个实例中,目的是为了减小压强的是( )
A. 用锋利的刀切苹果 B. 盲道上有凸起
C. 压路机碾轮的质量很大 D. 载重汽车很多车轮
【答案】D
【解析】
【详解】A.用锋利的刀切苹果,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.盲道上有凸起的圆点,是为了在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B不符合题意;
C.压路机碾轮的质量很大,则对路面的压力很大,可在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故C不符合题意;
D.载重车装有很多车轮,是为了在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D符合题意。
故选 D。
3. 如图所示的实例中,主要利用连通器原理工作的是( )
A. U形“反水弯” B. 活塞式抽水机
C. U形管压强计 D. 液压千斤顶
【答案】A
【解析】
【详解】连通器的定义是:上端开口、底部互相连通的容器,当连通器内装入同种液体且液体静止时,各部分液面保持相平,据此分析:
A.符合连通器“上端开口、底部连通”的特征,利用连通器原理工作,存水可以隔绝下水道臭气,故A符合题意;
B.利用大气压工作,将水抽到高处,没有利用连通器原理,故B不符合题意;
C.压强计的一端是封闭的,不满足“上端开口”的连通器要求,不是连通器,故C不符合题意;
D.利用帕斯卡原理(密闭液体可以大小不变地传递压强)工作,没有利用连通器原理,故D不符合题意。
故选A。
4. 下列与压力压强有关的生产生活实例中,说法正确的是( )
A. 汽车上斜坡时,对地面的压力方向是竖直向下的
B. 三峡大坝的坝体横截面上窄下宽,是因为坝底受到水的压强大
C. 青藏高原用高压锅煮食物,是因为海拔越高,大气压越大
D. 飞机能够腾空而起是因为机翼下表面气体的流速大压强小
【答案】B
【解析】
【详解】A.压力的方向始终垂直于接触面,故汽车对斜坡的压力方向是垂直斜坡向下,故A错误;
B.液体压强随深度的增加而变大,三峡大坝修成上窄下宽的形状,是因为大坝下部受到水的压强大于上部受到的压强,故B正确;
C.大气压随海拔的升高而减小,水的沸点随气压的减小而降低,青藏高原海拔较高,大气压较低,气压低于1标准大气压时,水的沸点就会低于100℃,所以要用高压锅煮食物,故C错误;
D.飞机机翼“上凸下平”的造型使得飞机在飞行时,机翼上方的空气流速大,压强小,下方流速小,压强大,于是飞机上下表面有个向上的压力差,这个压力差就是飞机获得的向上的升力,故D错误。
故选 B。
5. 关于浮力,下列说法中正确的是( )
A. 浮力的单位是帕斯卡
B. 水中沉底的鹅卵石所受浮力小于其重力
C. 静止在水中的物体,受到的浮力大小等于自身的重力
D. 体积不同的物体漂浮在水面上时,体积大的物体受到的浮力一定大
【答案】B
【解析】
【详解】A.浮力是力,力的单位是牛顿,帕斯卡是压强的单位,故A错误;
B.物体在液体中沉底的条件是所受浮力小于自身重力,因此沉底的鹅卵石所受浮力小于重力,故B正确;
C.只有漂浮或悬浮在水中静止的物体,浮力才等于自身重力;如果物体静止在容器底部,浮力小于重力,故C错误;
D.漂浮物体的浮力等于自身重力,浮力大小由物体重力决定,和物体体积无关,体积大的物体重力不一定大,浮力不一定大,故D错误。
故选B。
6. 如图所示,小李同学利用所学知识自制了一个“热气球”:他将一次性保鲜袋撑开后倒扣在点燃的蜡烛上方,加热一段时间后松手,保鲜袋向上飘去。下列分析正确的是( )
A. 加热一段时间后,“热气球”内的空气密度会变大
B. 加热一段时间后,“热气球”内的空气质量会变大
C. 松手后“热气球”向上飘起,其受到的浮力大于受到的重力
D. 松手后“热气球”将向上一直做匀速直线运动
【答案】C
【解析】
【详解】AB.他将一次性保鲜袋撑开后倒扣在点燃的蜡烛上方加热,保鲜袋内的空气受热膨胀,体积增大,质量不变,密度减小,故AB错误;
C.因为保鲜袋内的空气受热体积增大,排开空气的体积增大,根据阿基米德原理,其所受的空气浮力增大,质量又没有变,浮力就会大于重力,“热气球”向上飘起,故C正确;
D.“热气球”向上飘起加热停止,保鲜袋内空气的体积又会减小,排开空气的体积减小,浮力会减小,最终保鲜袋又落下来,松手后“热气球”不会向上一直做匀速直线运动,故D错误。
故选C。
7. 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. 人应该呼气后屏住呼吸,以便增大浮力
B. 头部后仰能减少人体质量,使人漂浮在水面
C. 头部后仰会减少身体浸入水中的体积
D. 手伸出水面会减少浸入水中的体积,导致浮力不足
【答案】D
【解析】
【详解】A.呼气后屏住呼吸,人体排开水的体积变小,受到的浮力减小,故A错误;
B.质量是物体所含物质的多少,头部后仰不能减少人体质量,故B错误;
C.头部后仰时,人体重心后移,会把原本露在空气中的后脑勺、后颈部压入水中,从而增大身体浸入水中的体积,故C错误;
D.手伸出水面会减少浸入水中的体积,根据,会导致浮力不足,故D正确。
故选D。
8. 将一支密度计先后放入盛有甲、乙两种液体的相同烧杯中,静止后液面高度相同,如图所示。若密度计在甲、乙液体中所受浮力分别是和,甲、乙两种液体密度分别是和,甲、乙两种液体对容器底部产生的压强分别是和,则( )
A. B. C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.密度计在甲、乙液体中都处于漂浮状态,根据漂浮条件,密度计受到的浮力等于自身重力。同一支密度计重力不变,因此,故AB不符合题意;
C.由图可知,排开液体的体积关系为,根据阿基米德原理可知,浮力相等时,排开液体的体积越大,液体密度越小,因此可得,故C符合题意;
D.静止后液面高度相同,已知,根据液体压强公式可得,故D不符合题意。
故选C。
9. 将一瓶装满水的农夫山泉,先倒立放置在水平桌面上(如图甲),再将其侧放(如图乙)。两次放置时,瓶子对桌面的压力分别为、,水对瓶盖的压强分别为、,其中关系描述正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知,无论倒放还是侧放,瓶子对桌面的压力都等于瓶子的重力,即,故CD错误;瓶子倒放在水平桌面上瓶中水的深度大于瓶子侧放在水平桌面上瓶中水的深度,根据p=ρgh可知,倒放时水对瓶盖的压强大于侧放时水对瓶盖的压强,即p1>p2,故A错误,B正确。
故选B。
10. 将质量为500 g、体积为的物体放入盛水的烧杯中,物体静止时,判断正确的是( )
A. 漂浮, B. 悬浮,
C. 漂浮, D. 沉底,
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知,物体的密度
根据物体的浮沉条件可知,物体在水中处于漂浮状态,此时其受到的浮力
故选A。
11. 两个相同容器内分别盛满同种液体,现将两个体积相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A. 小球的密度关系是
B. 液体对容器底部的压强关系是
C. 容器对桌面的压强关系是
D. 小球受到的浮力大小关系是
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中小球漂浮,根据浮沉条件可得;乙图中小球悬浮,可得;由题意知是同种液体,相同,因此小球的密度关系为,故A错误;
B.两个容器原本都盛满液体,放入小球后液体溢出,最终容器内液面深度相同,且液体密度相同,根据液体压强公式,可得液体对容器底部的压强关系为,故B错误;
C.容器对桌面的压力 ,根据阿基米德原理可知,根据浮沉条件可知,因此,故。两个容器完全相同,原来盛满同种液体,原液体总重力相等,因此总压力;容器底面积相同,根据可得,容器对桌面的压强,故C正确;
D.根据阿基米德原理,液体密度相同,两个小球的体积相同,甲中小球漂浮,排开液体体积;乙中小球悬浮,排开液体体积,则,因此,故D错误。
故选 C。
12. 如图所示,A、B是两个边长之比为,密度之比为的实心正方体,按甲、乙两种不同的方式叠放在水平地面上,下列说法错误的是( )
A. A、B重力之比为
B. 图甲中A对B的压力小于图乙中B对A的压力
C. 地面受到的压力之比是
D. 图甲中B对地的压强大于图乙中B对A的压强
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题意可知,A、B重力之比,故A正确,不符合题意;
B.图甲中A对B的压力大小等于,图乙中B对A的压力大小等于,而,所以图甲中A对B的压力小于图乙中B对A的压力,故B正确,不符合题意;
C.地面受到的压力大小等于两个物体的总重力,无论叠放方式如何,总重力不变,因此地面受到的压力大小相等,即地面受到的压力之比是,故C正确,不符合题意;
D.图甲中B对地的压强
图乙中B对A的压强
由于,
所以
由此可知图甲中B对地的压强小于图乙中B对A的压强,故D错误,符合题意;
故选D。
13. 如图所示,将完全相同的两个长方体分别水平与竖直浸没在水中。下列说法正确的是( )
A. 两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差相等
B. 两个长方体上、下表面压强差相等,上、下表面压力差相等
C. 两个长方体上、下表面压强差相等,上、下表面压力差不等
D. 两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差不等
【答案】A
【解析】
【详解】长方体上、下表面压强差,如图所示,两个长方体的不相等,故它们上、下表面压强差不等;
浮力的本质是浸在液体中物体上下表面受到的压力差,即,而两个长方体完全相同,都浸没在水中,排开水的体积相等,根据阿基米德原理可知,二者浮力相等,因此上下表面的压力差相等;
综上所述,两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差相等,故选A。
14. 隔板从中间将容器隔开两边分别装有盐水、淡水(),甲、乙实心球体积相同,若甲、乙所受的重力和排开液体所受的重力如下表,则两球静止在液体中时的情形可能是( )
实心球
实心球的重力/N
排开液体的重力/N
甲
5
5
乙
8
5
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】甲球所受的重力为 ,排开液体所受的重力也为 ,根据阿基米德原理,甲球受到的浮力等于其排开液体的重力,即
因此,甲球在液体中可能处于悬浮或漂浮状态。乙球所受的重力为 ,排开液体所受的重力为 ,说明乙球受到的浮力小于其重力,即
因此,乙球在液体中会下沉;由于,故甲球在盐水中,乙球在淡水中。由题意可知,两球的体积相同,记为,两球排开液体的重力相同,即
根据阿基米德原理,有
根据公式,,则甲排开液体的体积小于乙排开液体的体积,即
故甲应当处于漂浮状态。故选 B。
15. 如图甲,一圆柱形容器底部中央放置一密度为的正方体木块,现向容器中缓慢匀速注水,直到水面到达容器最高处,注水过程中,木块所受浮力为,容器对地面的压力为,水对容器底的压强为,水对木块底的压强为,则,,,随时间t变化的图像中,错误的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】A.木块密度小于水的密度,最终会漂浮在水面。木块未漂浮时,浮力,随着注水时间增加,木块浸入深度增大,线性增大;木块漂浮后,浮力始终等于木块重力,保持不变。因此随 先增大后不变,图像符合规律,故A正确,不符合题意;
B.容器对地面的压力等于容器、木块、水的总重力, 时还未注水,压力已经等于容器和木块的总重力,不为0;匀速注水,水的重力随时间均匀增加,总压力均匀增大。因此有初始值,随 线性增大,图像符合规律,故B正确,不符合题意;
C.水对容器底的压强为,木块未漂浮时,木块静止在容器底,单位时间内注入水体积恒定,水面上升速度,上升速率更快,压强增加更快,图像斜率更大;木块漂浮时,木块随水面上升,水面上升速度,上升速率变慢,压强增大幅度变小,图像斜率比木块未漂浮时的斜率小,图像不符合规律,故C错误,符合题意;
D.木块未漂浮时,木块底部到容器底部的高度随水深增加而增大,由液体压强公式得,其压强随着线性增大;木块漂浮后,浮力不变,木块底部受到的压力等于浮力,由得,保持不变。因此随 先增大后不变,图像符合规律,故D正确,不符合题意。
故选 C。
16. 如图所示,现有一质量为5 kg、体积为的正方体物体,轻质细杆的一端固定在物体上,另一端固定在轻质薄壁容器底部。当水的深度为60 cm时,物体恰好浸没,下列分析中错误的是( )
A. 物体的密度为
B. 细杆对物体的作用力为30 N
C. 水对容器底的压力大于容器对桌面的压力
D. 当水的深度为50 cm时,细杆对物体的作用力为20 N
【答案】D
【解析】
【详解】A.由题意可知,物体的密度,故A正确,不符合题意;
B.如图所示,物体完全浸没静止在水中,故其受到浮力、重力和细杆对其的拉力共同作用,且
所以细杆对物体的拉力
故B正确,不符合题意;
C.物体在水中受到水对其浮力的作用,则物体对水也有反作用力,其大小与相等,故水对容器底的压力
容器与细杆均轻质,故可忽略它们自重,所以容器对桌面的压力
而由可知,故,即水对容器底的压力大于容器对桌面的压力,故C正确,不符合题意;
D.物体为正方体,故其边长
水深60cm时物体恰好浸没,当水的深度为50cm时,物体浸没部分体积
此时物体排开水的体积
所以其受到的浮力
物体的重力
所以此时细杆对物体的有向上的力
故D错误,符合题意。
故选D。
17. 如图所示,两个不吸水的实心小球甲和乙,用不可伸长的细线系住,放入水中静止后,甲有3/4的体积露出水面,乙与容器底部接触,细线被拉直。已知甲的重力为4N,甲受到的浮力为5N,甲乙的体积之比为,密度之比为。下列说法正确的是( )
A. 乙受到的浮力为1.25N
B. 甲的密度为
C. 乙对容器底部的压力为3N
D. 若剪断细线,甲乙静止后水对容器底的压力变化了4N
【答案】C
【解析】
【分析】根据阿基米德原理结合受力分析做题。
【详解】A.甲有3/4的体积露出水面,则甲排开水的体积为
乙浸没,甲乙的体积之比为,则乙排开水的体积为
甲乙排开水的体积相等,根据,甲乙受到的浮力相同,所以乙受到的浮力为5N,故A错误;
B.甲排开水的体积为
则甲的体积为
则甲的密度为,故B错误;
C.细线拉力为
甲乙的体积之比为,密度之比为,则甲乙重力之比为
则乙的重力为
根据力的平衡条件,乙受到的支持力为
根据力的相互作用,乙对容器底部的压力为,故C正确;
D.若剪断细线,根据物体的浮沉条件,最终甲漂浮,乙沉底,乙受到的浮力不变,甲受到的浮力为
总的浮力变化量为
根据力的相互作用,水对容器底的压力变化了1N,故D错误。
故选C。
18. 如图所示,放在水平桌面上的甲、乙两个相同薄壁圆柱形容器,高12cm,底面积为。甲容器内装有水,圆柱体A浸没在水底,水面与容器口齐平。A重10N,高10cm,受到容器底部的支持力为2N。将A从甲容器底部竖直提升直至离开水面,此过程中,水对容器底部的压强为p,提升高度为h。再将A竖直放入乙容器内,乙容器内装有质量为m,密度为的某种液体(图中未画出)。松开后最终液面与A顶部的距离为2cm,A受到的浮力为7.2N。,,则下列判断正确的是( )
①A的底面积为 ②当时,
③可能为 ④m最大值为360g
A. ①② B. ②③ C. ②③④ D. ③④
【答案】C
【解析】
【分析】根据阿基米德原理求解①,根据液体压强公式求解②;对于③④,应分类讨论液面高于A顶部2cm和低于A顶部2cm的情况。
【详解】①甲中A受到的浮力为
则A的体积为
则A的底面积为
②甲中水的体积为
当时,水的深度为
则水对容器底部的压强为
③④再将A竖直放入乙容器内,A受到的浮力为7.2N,小于重力,所以A触底。液面与A顶部的距离为2cm,若液面高于A顶部2cm,则A浸没,此时液面与容器口齐平。液体密度为
此时液体质量为
若液面低于A顶部2cm,则A排开液体的体积为
则液体密度为
此时液体质量为
所以可能为,m最大值为360g。故C正确,ABD错误。
故选C。
二、填空作图题(本题共9个小题,每空1分,共18分。)
19. 古希腊科学家______发现:浮力的大小等于物体排开的液体所受的重力;1654年著名的______实验证明了大气压强的存在。
【答案】 ①.
阿基米德 ②.
马德堡半球
【解析】
【详解】略
20. 潜水艇是靠改变自身__________来实现上浮和下潜的,潜水艇在下潜过程中底部受到水的压强__________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 ①. 重力 ②. 变大
【解析】
【详解】潜水艇浸没在水中时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知它受到的浮力不变,潜水艇是通过吸水、排水改变自身重力,来实现上浮和下潜的。
潜水艇在下潜过程中,所处的深度逐渐增大,由液体压强公式可知,水的密度不变,深度h增加,所以其底部受到水的压强变大。
21. 如图凝聚着我国古代劳动人民智慧的世界文化遗产——都江堰水利工程,其在引水灌溉,防洪减灾方面发挥着重要作用。枯水季节,内江河床较低,水由于受到__________力的作用落入内江;洪水季节,由于宝瓶口的限流作用,导致内江水的流速较小,压强较__________,大量的水涌入外江。
【答案】 ①. 重 ②. 大
【解析】
【详解】地球表面的所有物体都受到重力作用,重力方向竖直向下,因此水会向低处流动,在重力作用下落入河床更低的内江。
根据流体压强与流速的关系:流体流速越小,压强越大。洪水季节内江流速较小,因此压强更大,大量水就会涌入外江。
22. 如图小明将体积为的合金块,缓慢放入装满水的容器中,合金块静止时对容器底的压力是30 N,则合金块的浮力为__________N,合金块的密度是__________。
【答案】 ①. 10 ②. 4
【解析】
【详解】合金块浸没在水中,排开水的体积等于合金块体积
根据阿基米德原理,浮力
容器对合金的支持力与合金对容器底的压力是相互作用力,大小相等,即
合金块静止在容器底,受力平衡,则合金重力
合金质量
合金密度
23. 如图甲所示,在水平面上放置一盛水的容器,容器内水面到容器底部的距离为0.3 m,A、B两点位于同一水平面,A点距容器底部的竖直距离为0.1 m,则A点受到水的压强为为__________Pa。将容器移到斜面上后如图乙所示,水对A、B两点的压强________(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【答案】 ①. 2000 ②. 大于
【解析】
【详解】A点深度
A点受到水的压强
静止液体的液面始终保持水平,液体深度是液面到该点的竖直距离。由图乙可知,A点的深度大于B点的深度,根据,液体密度和不变,深度越大压强越大,因此大于。
24. 如图所示,薄壁玻璃杯中装有的水,水深10cm,若玻璃杯的重力为2N,玻璃杯的底面积为;则水对杯底的压力为______N,玻璃杯对水平桌面的压强为______Pa。(,)
【答案】 ①. 5 ②. 1200##
【解析】
【详解】水对杯底的压强为
则水对杯底的压力为
水的重力为
玻璃杯对水平桌面的压力为
则玻璃杯对水平桌面的压强为
25. 将绳子一端固定在重5N,底面积为的圆柱形容器底部中央,另一端系好棱长为10cm的正方体木块,如图甲。然后沿容器壁缓慢倒入水,注水过程中木块一直保持竖直状态,木块受到的浮力与容器中液体的深度h的关系如图乙,则木块漂浮时的浮力是______N;木块刚浸没时,容器对桌面的压强为______Pa(,,绳重忽略不计)。
【答案】 ①. 5 ②. 2000
【解析】
【详解】木块漂浮时,浮力等于重力,结合图乙可知,木块漂浮时的浮力为5N,木块刚浸没时的浮力为10N。容器中液体的深度为15cm时,绳子完全伸展开。容器中液体的深度从15cm变为(木块刚好浸没)的过程中,木块排开水的体积变化量为
则水面上升的高度为
则木块刚好浸没时,容器中液体的深度为
木块漂浮时的浮力为5N,则木块重力为5N。木块刚浸没时的浮力为10N,则木块的体积为
则木块刚好浸没时,容器中水的体积为
则容器中水的重力为
则木块刚浸没时,容器对桌面的压力为
则容器对桌面的压强为
26. 如图甲所示,有一个圆柱形游泳池,泳池中有一足够高的圆柱形小船,池底有一圆柱形水质检测仪A,测量员站在小船中,用轻绳将池底的检测仪A缓慢拉起并放入小船中,轻绳拉力F随检测仪A上升高度h变化的关系图像如图乙所示,忽略游泳池中水深度的变化,已知小船的底面积是检测仪A底面积的50倍,整个过程中,人、小船和检测仪A均处于平衡状态,检测仪A不吸水。检测仪A的质量为______kg。若以A刚露出水面为初始状态,A继续上升后轻绳的拉力变为(),请写出小船底部受到水的压强的变化量与拉力的关系式:______。
【答案】 ①. 25 ②.
【解析】
【详解】由图乙可知,检测仪A完全离开水面后,轻绳拉力为250N,则检测仪A的重力为250N,则检测仪A的质量为
由图乙可知,检测仪A浸没时,轻绳拉力为50N,则检测仪A受到的浮力为
则检测仪A的体积为
检测仪A从刚好露出水面到完全出水上升的高度为,则检测仪A的高度为0.5m,则检测仪A的底面积为
则小船底面积为
对小船受力分析,则小船受到的浮力为,根据浮力的产生原因,小船底部受到水的压强
若以A刚露出水面为初始状态(),时,压强变化量
27. 按要求完成下列作图:
(1)如图甲,请在O点作出木块受到的浮力的示意图;
(2)如图乙,请作出木块对挡板A的压力F的示意图。
【答案】(1) (2)
【解析】
【小问1详解】
从木块重心点开始,沿竖直向上的方向画一条带箭头的线段,标注即可。
【小问2详解】
在木块和挡板的接触面(挡板一侧)取作用点,沿垂直挡板指向挡板内部的方向,画一条带箭头的线段,标注即可。
三、实验探究题(本题共3个小题,28小题7分,29小题7分,30小题8分,共22分。)
28. (一)在“探究压力的作用效果跟什么因素有关”实验中,小南同学利用木条、橡皮泥、包装带和若干个相同的钩码进行探究活动。
(1)如图甲所示,将橡皮泥做成长方体平放于木条上方,把包装带撕成相同宽度的两段,并将两段包装带绕过橡皮泥,在包装带下方挂上不同数量的钩码后,包装带使橡皮泥发生不同程度的凹陷,这是为了探究压力的作用效果与_______的关系。
(2)为了继续探究压力的作用效果与受力面积的关系,小南将橡皮泥恢复原状,把包装带撕成不同宽度的两段,两包装带下方挂________数量的钩码(选填“相同”或“不同”),这里用到的科学探究方法是_______。
(3)坦克的履带很宽,这是利用________来减小压力作用的效果(选填“增大压力”或“增大受力面积”)。
(二)小南利用托里拆利实验装置测量重庆某地的大气压强。
(4)如图乙所示,当地大气压强等于__________cm高的汞柱产生的压强,若实验中玻璃管内不慎混入少量空气,则测量值________(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
(5)若换成直径更大的玻璃管,则管内外水银面的高度差将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】(1)压力大小
(2) ①. 相同 ②. 控制变量法
(3)增大受力面积 (4) ①. 75 ②. 偏小
(5)不变
【解析】
【小问1详解】
包装带宽度相同,即受力面积相同,挂了不同数量的钩码,即压力不同,所以探究的是压力大小对作用效果的影响。
【小问2详解】
探究与受力面积的关系时,需要控制压力相同,即挂相同数量的钩码,只改变受力面积,即改变包装带宽度,这是典型的控制变量法。
【小问3详解】
坦克很重,所以通过加宽履带来增大受力面积,从而减小对地面的压强,防止陷入泥土中。
【小问4详解】
玻璃管内水银面到水银槽液面的竖直高度为750mm,即75cm。
若混入少量空气,空气会产生一定的压强向下压水银柱,导致水银柱高度降低,所以测量值偏小。
【小问5详解】
托里拆利实验中,水银柱的高度差只与外界大气压有关,与玻璃管的直径大小无关,所以换成直径更大的玻璃管,高度差不变。
29. 如图所示为“探究液体压强与哪些因素有关”的实验:
(1)使用前用手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液面依然相平,则说明装置_______(选填“漏气”或“不漏气”),接下来的操作是_______。
A.将U形管换成更细的
B.取下软管重新安装
C.将装置移至高山上进行实验
(2)排除上述故障后,小南在做图甲、乙的实验过程中发现,U形管中液面的高度差变大,这是因为液体压强大小与液体的_________有关。从图乙到图丙的实验过程中,U形管中液面的高度差继续变大,这是因为液体压强大小与液体的_________有关。比较_________两图可知液体压强大小与容器的形状无关。
(3)小南测得图乙中U形管左右两侧水面的高度差为3 cm,则橡皮管内气体的压强比当地气压大__________Pa。
(4)保持探头到容器底部的高度不变,往图丙盐水溶液中继续加水(无溢出)搅拌均匀后,探头处受到的压强将__________(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1) ①. 漏气 ②. B
(2) ①. 深度 ②. 密度 ③. 丁、戊
(3)300 (4)变大
【解析】
【小问1详解】
若按压橡皮膜后U形管液面仍相平,说明装置漏气,按压时管内气压无法变化,此时需要取下软管重新安装,解决漏气问题,更换U形管或移动位置都无法解决漏气。
【小问2详解】
甲、乙实验中,液体密度相同,探头深度不同,U形管中液面的高度差不同,说明液体压强与深度有关。
乙到丙的实验,探头深度相同,液体密度不同,U形管中液面的高度差不同,说明液体压强与液体密度有关。
探究液体压强和容器形状的关系,需要控制液体密度、探头深度相同,只改变容器形状,因此比较丁、戊两图即可得到结论。
【小问3详解】
橡皮管内气体和大气压的压强差等于U形管液面高度差产生的压强,故
【小问4详解】
保持探头到容器底部的高度不变,在容器中加水,容器底部受到液体压力会增大,故容器底部受到的压强增大;而探头以下部分深度不变,加清水后液体密度变小,故探头以下部分液体压强变小,然而容器底压强变大,所以探头处压强变大。
30. 如图所示是小南同学进行的“探究阿基米德原理”实验过程。
(1)由步骤B、C两步可以测出物块浸在水中时受到的浮力_______N。
(2)由图A和图_______可得出该物块排开水所受的重力,比较与,就可以得到浮力的大小跟物块排开水所受重力的关系,从而初步验证阿基米德原理。
(3)若步骤B中的水未达到溢水口,根据实验数据计算会发现物体所受浮力_______(选填“大于”“小于”或“等于”)溢出水所受的重力。
(4)由步骤B、D两步可以测出物体的密度为________。
(5)若烧杯底面积为,从步骤C到D,烧杯对水平桌面的压强增大________Pa。
(6)小南对实验进行了改进,如图F所示,将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度。当逐渐调高升降台时,发现随着物块浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计甲的示数变化量________(选填“大于”“小于”或“等于”)弹簧测力计乙的示数变化量;
(7)小南继续对浮力的相关问题进行探究,他将如图乙所示的圆柱状玻璃筒放入图甲的水槽中进行实验。
①圆筒水平截面内底面积为,外底面积为,在筒壁外侧从底端起沿竖直方向向上有显示高度的刻度;
②小南使圆筒直立漂浮于水面后,在圆筒内缓慢注入少量某种未知液体,记录下此时筒内液面和筒外水面在筒外壁上的刻度值、(如图丙所示),再分批添加液体,记录多组、数据,通过描点作图的方法作出图像(如图丁所示)。若筒底厚度可忽略不计,则该液体密度值为________;若筒底厚度不能忽略,则上述液体密度测量值与真实值相比较会_________(选填“偏大”“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1) 0.8
(2)E (3)大于
(4)
(5)80 (6)等于
(7) ①. 1.4 ②. 无影响
【解析】
【小问1详解】
物块浸在水中时受到的浮力
【小问2详解】
排开水的重力,因此需要A(空桶重力)和E(桶和排开水总重),故填E。
【小问3详解】
水未达到溢水口时,只有部分排开的水溢出,测得的溢出水重力小于实际排开重力,因此物体所受浮力大于溢出水的重力。
【小问4详解】
物体浸没时浮力
由,,得
【小问5详解】
从C到D,浮力变化量
物体对水的压力变化量等于,排开的水溢出后,烧杯对桌面的压力变化 ,因此压强变化
【小问6详解】
甲的示数变化量等于浮力变化量,乙的示数变化量等于排开水的重力变化量,由阿基米德原理,因此弹簧测力计甲的示数变化量等于乙的示数变化量。
【小问7详解】
注入液体后,增加的液体重力等于增加的浮力:
代入图丁数据、,、,整理得
推导过程中筒底厚度会在等式两边抵消,因此对测量结果无影响。
四、计算题(本题共3小题,31题6分,32题9分,33题9分,共24分,解答应写出必要的文字说明、步骤和公式,只写出最后结果不给分。)
31. 2026年4月20日,中国人民解放军海军辽宁舰(舷号16)航母编队,由北向南航经台湾海峡,进入南海海域执行年度计划内例行战备训练与跨区机动任务,辽宁舰舰长约304.5 m,舰宽约70.5 m,满载排水量67500 t,满载时吃水深度10.5 m,采用常规动力、蒸汽轮机推进,最大航速约32节。(海水密度取)求:
(1)辽宁舰满载时受到的浮力;
(2)辽宁舰满载时舰底受到海水的压强。
【答案】(1)
6.75×108N (2)
1.05×105Pa
【解析】
【小问1详解】
辽宁舰满载时所受浮力
【小问2详解】
辽宁舰满载时舰底受到海水的压强
32. 如图所示,一个底面积为、重为10N的薄壁溢水杯置于水平桌面上,溢水口到杯底的高度为15cm,溢水杯内水深13cm,用一根细绳系住边长为10cm、重为8N的正方体物体缓慢下降到溢水杯内,如图所示,求:
(1)物体浸入水中前溢水杯中水的重力;
(2)当物体体积的浸入水中时,细绳受到的拉力;
(3)剪断细绳,当物体静止后,容器对桌面的压强。
【答案】(1)
26N (2)
2N (3)
2000Pa
【解析】
【小问1详解】
物体浸入水中前溢水杯中水的体积
水的重力
【小问2详解】
正方体物体的边长,物体体积为
物体体积浸入水中的体积即排开水的体积
根据阿基米德原理得,物体受到的浮力
物体静止时受力平衡,细绳对物体的拉力
根据力的作用是相互的可知,细绳受到的拉力为。
【小问3详解】
物体的质量
物体的密度
因此物体静止后漂浮在水面,浮力等于重力
漂浮时排开水的体积
溢水杯到溢水口的总容积
溢出的水的体积
溢出的水的重力
容器对桌面的总压力
容器对桌面的压强
33. 如图甲所示,物理跨学科实践小组设计了一款水陆双栖的双浮筒飞机模型,浮筒可在竖直方向上下移动,使飞机在载重变化时保持机身吃水深度不变,增强稳定性。如图乙所示,每个浮筒可看作规则的实心长方体,长20 cm、宽5 cm、高6 cm,飞机总质量(含浮筒)为,空载时浮筒浸入深度。()求:
(1)飞机空载漂浮时,单个浮筒底部受到水的压力;
(2)飞机空载漂浮时,机身(不含浮筒)所受的浮力;
(3)当浮筒下移至完全浸没时,飞机达到最大载重,现欲将最大载重增加至1400 g,且保持飞机机身吃水深度不变,每个浮筒至少增加的高度。
【答案】(1)2N (2)22N (3)6cm
【解析】
【小问1详解】
由题意知,空载时浮筒浸入深度
根据液体压强公式得,单个浮筒底部受到水的压强为
单个浮筒底面积为
由得,单个浮筒底部受到水的压力为
【小问2详解】
由题意知,飞机空载漂浮时,总浮力等于总重力,即
由于浮筒顶部露出水面,顶部压力为0,故两个浮筒的总浮力等于底部总压力,即
总浮力为浮筒浮力与机身浮力之和,因此机身浮力为
【小问3详解】
浮筒体积
由阿基米德原理,原浮筒完全浸没时,总浮力为
飞机依然漂浮,则原最大载重满足
解得
因此载重增加量
机身吃水深度不变,浮力增加仅来自新增浮筒,设每个浮筒增加高度Δh,平衡时增加的浮力等于增加的总重力,
即 ,整理得:
解得
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