内容正文:
物 理
(全卷g=10 N/kg,ρ水=1×103 kg/m3)
一、选择题(每小题3分,共36分)
1.下列物理量最接近实际的是( )
A.一颗鸡蛋悬浮于盐水中受到的浮力为5 N B.教室内的大气压为1×104 pa
C.一本物理书对水平桌面的压力为2.5 N D.中学生双脚站立对地面的压强为1.5×105 pa
2.关于压力和压强,下列说法中正确的是( )
A.压力的方向总是竖直向下 B.放在水平桌面上的物体,受到的压力就是重力
C.压强越大,压力的作用效果越明显 D.压力大小相同,接触面积越大,压强越小
3.下列关于浮力的说法中,正确的是( )
A.因为F浮=F向上-F向下,则浸在水中的物体受到浮力,其F向上一定大于F向下
B.不能直接利用“称重法”测量漂浮在水面木块所受的浮力
C.容器中G水=2 N,能产生的最大浮力一定小于2 N
D.将物体浸在装有水的容器中,物体所受浮力的大小与溢出水的体积成正比
4.如图1所示,生活中一些现象涉及物理知识,下列说法正确的是( )
A.图1甲高压锅利用了海拔越高,气压越高,沸点越高
B.图1乙轮船的排水量是指满载时轮船排开水的质量
C.图1丙啄木鸟的尖嘴是为了减小压强
D.图1丁拦河大坝利用了连通器的原理
5.如图2所示是常见的压强与浮力实验示意图,关于图中的说法正确的是( )
A.图2甲,将自制气压计从山脚移到山顶,细玻璃管中的液面会上升
B.图2乙,在教室里,若将玻璃管稍微倾斜一点,管内外水银面的高度差仍然是76 mm
C.图2丙,同一密度计依次放入装有足量酒精和水的容器中,密度计上浮,浮力变小
D.图2丁,压强计U形管液柱高度差Δh会随着h1的增大而减小
6.如图3所示,潜艇在水下潜行时,突遇前方海水密度急剧变小,会导致潜艇不受控制急速下沉(这就是潜艇的掉深现象),下列说法错误的是( )
A.潜艇在密度均匀的高密度水层下潜时,m排不变
B.潜艇突遇“掉深”时,所受浮力突然减小
C.潜艇在“掉深”过程中,受到的液体压强增大
D.遇到“掉深”时为尽快脱险,潜艇的水舱需向外排水增大浮力
7.置于水平面上的两个质量、底面积均相等的薄壁容器内均装有一定量的水。分别在甲、乙容器中放入体积相同的两物体A、B,水面刚好相平,如图4所示,下列说法错误的是( )
A.A、B两物体受到的浮力相等 B.A、B两物体的密度关系:ρA<ρB
C.甲、乙两容器底受到水的压力相等 D.两容器对水平面的压力大小关系:F甲>F乙
8.2026年3月我国公开了全球首列国产仿生/新型无人潜航器--“翱翔”V型仿生蝠鲼潜航器,完成水下爆炸物探测任务。某科研机构按一定比例做了一个缩小的空心仿真模型,体积为500 cm3、重4 N。将这片海域简化为一个装有足够多水的薄壁柱形容器,并置于水平地面上,将模型放入容器中,漂浮于水面上,如图5所示。下列说法正确的是( )
A.模型漂浮时,浸在水中的体积为总体积的五分之一
B.若模型从容器中吸入部分水后悬浮,吸水后液面会下降
C.若要让模型沉底,只需要从容器中吸入0.1 kg的水
D.若模型从容器中吸入部分水后沉底,容器对水平面的压强变化量为0 Pa
9.如图6甲所示,一足够高的容器置于水平面上,液体对容器底的压强为p甲,如图6乙所示,均匀柱体对水平面的压强为p乙,且p甲>p乙。现沿虚线a取出适量的液体,沿虚线b切走柱体上部分,剩余液体对容器底部的压强为p'甲,剩下的柱体压强为p'乙,下列说法正确的是( )
A.若取走部分Δm甲=Δm乙,则p'甲一定大于p'乙
B.若取走部分Δh甲=Δh乙,则p'甲一定大于p'乙
C.若取走部分ΔV甲=ΔV乙,则p'甲一定大于p'乙
D.若取走部分Δm甲=Δm乙,将切下的乙柱体放入剩余的甲液体中,则p甲一定等于p'甲
10.如图7甲所示,弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量未知液体的烧杯上方离液面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入液体中,无液体溢出。图7乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像。则下列说法正确的是( )
A.物体的体积为400 cm3
B.物体受到的最大浮力为5 N
C.当物体刚好浸没时,下表面受到的压强为400 Pa
D.当物体浸没时,烧杯对桌面的压力增加了4 N
11.如图8所示,水平地面上的台秤上放置一个质量为100 g、底面积为200 cm2烧杯,烧杯内装有深10 cm的水。现将一个质量为1 kg的实心物体A用细线吊着,将其一半浸入烧杯的水中,整个过程中水不溢出,此时烧杯内水深为12 cm。下列说法正确的是( )
A.物体A浸没时受到的浮力4 N B.剪断细线后烧杯对台秤的压力31 N
C.A物体的密度为0.5 g/cm3 D.剪断细线前后水对烧杯底部的压力变化量为2 N
12.如图9甲所示,置于水平面上的薄壁容器其质量为200 g、底面积为200 cm2、高12 cm,水深10 cm。现将由同种材料制成的正方体A和球B(A、B用质量、体积不计的细线相连)置于容器中,A的边长为10 cm,它与B的体积之比为10:1,静止后如图9乙所示,液面与杯口相平,A浸入水中的深度为6 cm。再剪断细线,A浸入水中的深度变化了5 cm,如图9丙,此时容器内水深h,下列说法正确的是( )
A.物体A是空心的,A的材料密度为0.1 g/cm3 B.丙图容器对桌面的压强为1350 pa
C.丙图h=9.5 cm D.B受到的支持力为4 N
二、填空作图题(每空、每图1分,共20分)
13.如图10所示,将两个吸盘对接,用力挤出空气后难以将其分开,模拟了历史上著名的__________实验,证明大气压的存在。某些汽车会在车尾安装一种名为“气流偏导器”的装置。当气流经过气流偏导器下方较窄通道时,流速________(选填“变大”“变小”或“不变”),压强变小,从而增大了车辆对地面的压力,提高行驶稳定性。
14.为了保证安全,轮船的船舷上画有载重线,载重线是船舶在允许的最大载重情况下水面位置的水平线。当船从印度洋缓慢驶入北大西洋时,轮船受到的浮力将________(选填“变大”“变小”或“不变”),如图11所示印度洋与北大西洋的海水密度ρ印________ρ北(选填“>”“<”或“=”)。
15.太极拳是我国非物质文化遗产。如图12所示,质量为50 kg的小蜀在练习太极拳,他双脚与水平地面的接触面积是400 cm2,当他从甲姿势换成乙姿势后,其对地面的压强________(选填“变大”“变小”或“不变”),乙姿势时他对地面的压强为________Pa。
16.如图13所示的热气球,其下方开口处燃烧液化气,随着热气球内部气体温度升高,热气球开始离地,徐徐升空,则热气球内的气体密度________(选填“大于”“小于”或“等于”)空气密度;体积为600 m3的热气球悬浮在空中时,热气球包括内部气体、吊篮和乘客的总重为________N。(ρ空气=1.3 kg/m3)
17.如图14所示,两个底面积相同且质量相等的容器甲和乙放置在水平桌面上,向容器中分别注入两种不同的液体,已知距容器底部等高的A、B两点所受液体的压强相等,则两容器中液体密度ρ甲________ρ乙,容器底部所受液体的压力F甲________F乙。(均选填“>”“=”或“<”)
18.如图15所示,小鲁设计制作了一个微型密度计来测量小瓶酒精的密度,当密度计分别在密度为ρA和ρB的酒精中漂浮时,液面分别位于标度杆的A和B两位置,若ρA<ρB,则________(选填“A”、“B”)在上方。当密度计在密度为0.85 g/cm3的酒精中漂浮时,标度杆浸入酒精的长度h=4 mm,若该密度计总质量为1.7 g,标度杆横截面积为0.25 cm2,则轻质浮子的体积为________cm3。
19.如图16所示,一个底面积为250 cm2的圆柱形平底容器放在水平桌面上。在容器内放入一个底面积为200 cm2、高为15 cm、密度为0.8 g/cm3的圆柱形实心物体(与容器底不密合)。向容器内缓慢注水,当该物体对容器底的压强恰好为零时,水对容器底部的压强为________Pa,此时将物体往上提1 cm,则物体稳定时受到的浮力为________N。
20.如图17所示是古人打捞铁牛的情景。铁牛质量为3.1 t,体积为0.4 m3,沉没于河底(未与底部密合)。用大船装满沙子,把铁牛用轻绳系到船上(轻绳刚好拉直且无拉力,不计绳的形变),船和沙子的总质量为5 t。铁牛浸没在水中时受到的浮力为________N,打捞时慢慢地卸掉船上的沙子。则至少需从船中取出________kg的沙子,才能使铁牛和船刚好一起上浮。
21.如图18甲所示,足够高薄壁柱形容器放在水平地面上,容器底面积为300 cm2,容器内放有一体积为2000 cm3的柱形物体A,用一条质量、体积忽略不计的细绳,两端分别系于物体A底部中心和容器中心。现缓慢向容器中加水,水对容器的底部的压强p1与容器对桌面的压强p2的关系如图18乙所示(水不会溢出)。当p2=1100 Pa时,容器中水的深度为________m;若绳子拉力刚好达到最大值F1时,将物体A沿竖直方向切去八分之一并取出(剩余部分保持直立),待液面稳定后绳子拉力大小为F2,则F1:F2=________。
22.(1)如图19,画出大坝在A点受到水的压力示意图;
(2)如图20,该气球在空气中受到0.2 N的浮力,在图中画出它受到的浮力F浮的示意图。
三、实验题(每空1分,23题6分,24题8分,25题8分,共22分)
23.小鲁利用弹簧测力计、金属块、水、小桶等器材进行了验证阿基米德原理的实验:
(1)为了方便操作、减小测量误差,图21甲中最合理的实验顺序是________;
A.④①②③ B.④②①③ C.①②③④ D.②①③④
(2)按照正确的实验步骤操作,当测量结果满足________________时,说明阿基米德原理成立(用弹簧测力计示数F1、F2、F3、F4表示):若在步骤①中,只将金属块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则________(选填“能”或“不能”)得到相同的结论;
(3)以下关于实验过程中的操作,不会影响验证结果的是________;
A.图①中溢水杯内未盛满水 B.图①中金属块触碰了烧杯底部
C.整个实验过程中弹簧测力计未调零
(4)小能对此实验进行了改进:将装满水的溢水杯放在升降台上,装置如图21乙所示。缓慢调高升降台,使重物逐渐浸入水中(重物不与容器接触),随着浸入深度增加,弹簧测力计A示数的变化量________(选填“大于”“小于”或“等于”)弹簧测力计B示数的变化量。在此过程中,溢水杯对升降台的压力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
24.小鲁用U形管压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”。
(1)图22甲中U形管压强计________(选填“是”或“不是”)连通器;
(2)完成了仪器的组装后,发现U形管两边的液面出现如图甲所示的情景,于是小鲁将U形管右侧高出部分的液体倒出,接下来会看到的现象是:U形管两边的液面________高度差(选填“有”或“无”);
(3)调整好后,他轻压探头的橡皮膜,发现U形管内两液面有明显的高度差并保持稳定,说明该装置的气密性________(选填“良好”或“较差”);
(4)小鲁比较图22乙A、B、C,可得出结论:同一液体、同一深度,液体内部向各个方向的压强________;
(5)小鲁继续探究液体内部压强与深度的关系,他改变橡皮膜浸入水中的深度H,记录U形管两侧水面的高度差h,多次实验,记录数据,如下表1所示。分析数据可得出结论:在相同液体内部,深度越深,压强越________;
H/cm
5.0
6.0
7.0
8.0
9.0
10.0
11.0
13.0
14.0
h/cm
4.6
5.2
6.0
6.6
7.4
8.2
9.0
10.4
11.2
表1
(6)小鲁发现,虽然U形管和水槽中装入的是相同的水,但是U形管两侧水面的高度差h与探头浸入水中的深度H不相等。还能从表1中发现数据变化的规律是:随着H的增大,h与H的差值________(选填“变大”“变小”或“不变”),呈现这种规律的原因可能是________________________________________;
(7)如图22丙所示,小鲁用一根与U形管内径相等的直玻璃管替代探头,并在玻璃管上标注刻度,下端管口标为“0”刻度线。若将玻璃管分别竖直放入不同液体中,保持深度H1=10.0 cm不变,当放入某种液体时U形管两侧水面的高度差h1=12.0 cm,则该液体的密度为________kg/m3。
25.小鲁“探究影响浮力大小的因素”的实验过程如图23甲所示,一个带有盖子的圆筒自重为0.9 N,图23甲a中圆筒内可以添加一定液体并密封。
(1)图23甲a中弹簧测力计的示数为________N;
(2)图23甲b中圆筒在水中受到的浮力为________N;通过比较________三幅图,可知:物体所受浮力的大小与排开液体体积有关;图23甲d中圆筒内液体的重力是图c中的两倍,通过比较图23甲c和d,可知:物体所受浮力的大小与物体的重力________(选填“有关”“无关”);
(3)通过比较图23甲c和e,发现浮力的大小与液体密度有关。小鲁受启发利用圆筒(高为h)自制一个如图23乙所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计顶部的距离h0;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到密度计顶部的距离h1,则此溶液的密度ρ液=________(用h、h0、h1和ρ水表示);
③若适当增大圆筒内配重的质量,这支密度计所能测量液体密度的最大值将________(选填“变小”“不变”或“变大”);
(4)小鲁进一步得到启发,设计了如图23丙所示的密度计来测量一块岩石的密度,他将适量的配重颗粒装入粗细均匀的薄壁圆筒中并封闭筒口,将圆筒放入盛有适量水的薄壁大容器中,大容器的横载面积是圆筒的横截面积的4倍。圆筒静止后用记号笔在圆筒对应水面位置标记“0”,在大容器的水面位置标出初始水位线。将待测岩石用细线挂在圆筒下方,放入水中静止后(细线的质量、体积忽略不计,岩石始终不触底),如图23丁所示,测出圆筒静止后水面到标记“0”和到初始水位线的距离分别为h1=4.8 cm和h2=2 cm,则该岩石的密度为________g/cm3;若岩石吸收了部分水(吸水后体积不变),则所测密度________(选填“无影响”“偏大”或“偏小”)。
四、计算题(26题6分,27题8分,28题8分,共22分)
26.小鲁想利用电子秤称出手对易拉罐压力的大小。找来电子秤,放在水平台上未放物体时示数为零,和一质量为200 g,底面积为100 cm2,高为15 cm的圆柱形玻璃杯,如图24所示,在杯中装满红墨水后,小鲁将一质量为50 g的易拉罐缓慢压入杯中,部分红墨水溢出到秤盘中,直到秤的示数显示1.8 kg。则:
(1)此时玻璃杯底部所受红墨水的压强为多少?
(2)此时手对易拉罐的压力为多少N?(ρ红墨水=1×103 kg/m3)
27.如图25甲所示,一底面积为150 cm2的容器中装有8 cm的水。如图25乙所示,是一高为20 cm,密度为0.6 g/cm3的长方体物体A。现将物体A放入容器中触底后液面上升了4 cm。又在A底部的中间挖去一高为10 cm,底面积为S的柱体B,并将B再放入容器中,最后容器中液面下降了0.4 cm。求:
(1)图25甲中容器底部受到水的压力为多少?
(2)挖去的B的底面积S为多少cm2?
(3)最终物体A对容器底部的压强为多少?
28.如图26甲所示“振华30”是全球起重能力最强的单臂自航式起重船。起重船的主要工作就是将重物起吊移至指定位置,起重船自身质量14万吨,单臂架最大可达1.2万吨固定吊重。为了防止起重船吊装重物时发生倾斜,如图26乙所示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。鲁巴科技小组设计了水箱自动控制进水装置,如图26丙所示。水箱重为5 N,圆柱体A底面积为SA=50 cm2,高10 cm,用不可伸长的轻质细杆与容器底的传感器相连,通过力传感器触发开关(杆和力传感器质量、体积均忽略不计),控制水泵自动进水。当传感器示数为零时,容器对地面压强为1950 pa。设定物体刚好浸没时水位达到最高,杆对A的力F随加水体积变化如图26丁所示。
(1)A浸没时所受浮力的大小?
(2)物体A的密度为多少g/cm3?
(3)容器的底面积应设计为多少cm2?
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