内容正文:
专题02 压强、浮力(期末复习讲义)
内 容 导 航
考情透视·目标导航 透析期末考向,锚定备考重心
知识梳理·方法技巧 梳理核心脉络,扫除知识盲区
知识点01 知识点02 知识点03 知识点04
知识点05 知识点06 知识点07 知识点08
典例引领·即时检测 精析典型例题,强化解题能力
考场练兵·分层实战 阶梯实战演练,验收复习成效
考情透视·目标导航
考查题型
内容要点
命题趋势
压强
压力、压强、影响压力作用效果的因素、增大/减小压强的方法、压强推论公式(p=ρgh)。
1.压强与浮力综合题已成为考试热点,对公式的综合运用和数值计算的能力要求大幅提高。
2.以真实情境为载体,贴近生活实际
(1)科技前沿:以“奋斗者”号潜水器(我国全海深载人潜水器,坐底深度10909米)为背景考查液体压强和浮沉条件的综合应用。
(2)工程实践:以三峡泄洪闸门、港珠澳大桥沉管对接为背景考查压强和连通器原理。
(3)生活场景:以洗水果(芒果沉底、油桃漂浮)为背景考查密度与浮沉条件的关系。
液体的压强
液体压强产生原因、液体压强的特点、液体压强计算公式:p = ρgh、液体对容器底的压力与液体重力的关系、连通器。
大气压强
证明大气压存在的实验、大气压的测量、大气压的变化、大气压的应用。
流体压强
流体压强与流速的关系、生活应用。
浮力
定义、产生原因、方向、浮力的测量、浮力大小的影响因素(实验探究)。
阿基米德原理
内容、公式及应用。
物体浮沉条件
浮沉条件、浮沉条件的应用。
压强与浮力综合
浮力与密度、压强三合一、容器中浸入物体后压力/压强变化。
知识梳理·方法技巧
知识点01 压强
1、压力
(1)概念:把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
(2)压力的方向:总是垂直于物体的受力面,指向受力物体的内部。
(3)压力的作用点:在被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心。
(4)压力与重力的关系:只有当物体放在水平面上,且物体在竖直方向不再受到其他的力时,这时物体对地面的压力在数值上等于物体的重力。
2、压强
(1)概念:物体所受压力的大小与受力面积之比,叫做压强,用p表示。
(2)公式:(适用于固体、液体和气体的压强),公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积。
(3)单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号Pa。1Pa=1N/m2,1Pa表示的物理意义是 1m2面积上受到压力是1N。
(4)变形公式:、
(5)推论公式:,条件:密度均匀,形状规则的实心柱体,自然放置在水平面上,且受力面就是物体的底面积
3、怎样减小或增大压强
目的
方法
实例
增大压强
压力一定时,减小受力面积
刀斧、切削工具的刀刃都磨得很薄、钉子、针
受力面积一定时,增大压力
自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大等
增大压力的同时减小受力面积
用铁锤用力钉钉子
减小压强
压力一定时,增大受力面积
高楼大厦的墙基很宽、铁轨下铺有枕木
受力面积一定时,减小压力
现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等
减小压力的同时增大受力面积
在冰面行走时,采用爬行并丢弃一些负重
4、压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验名称】压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)小课桌桌腿朝下放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(2)小课桌桌腿朝下放,上放砝码,放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(3)小课桌桌腿朝上放,上放砝码放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
【实验结论】当受力面积相同时,压力越大,压力的作用明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
【常考考向】
(1)转换法:通过海绵的凹陷程度反映压力的作用效果。
(2)控制变量法:①探究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变,只改变压力大小;②探究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变,只改变受力面积。
(3)海绵凹陷说明:力可以使物体发生形变。
(4)压力作用效果的物理表述:压强。
(5)在研究压力作用效果与受力面积的关系时:控制压力大小相同。
知识点02液体的压强、连通器
1、液体压强的特点
(1)产生原因:液体受到重力的作用和具有流动性。
(2)特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
2、液体压强的大小
(1)液体压强计算公式:
(2)液体压强公式:的的理解和运用
①应用公式p=ρgh时,各个物理量的单位都应统一取国际单位制。
②h表示液体的深度。深度是指自由液面到计算压强的那一点之间的竖直距离。
③从液体压强公式p=ρgh可以看出,液体压强只与液体的密度和深度有关,而与液体的体积、质量、容器的形状及地面面积无关。
④公式p=ρgh适用于静止液体,不适用于固体、气体和流动液体。
(3)液体对容器底的压力与液体重力的关系
F=G
F>G
F<G
液体产生向下的力刚好全部作用在容器底部
除液体产生向下的力全部作用在容器底部外,容器壁还受到了压力
液体产生向下的力没有全部作用在容器底部
容器壁是竖直的,容器壁对液体水平方向的压力对容器底没有影响
容器壁是向下倾斜的,容器壁对液体产生向下的压力
容器壁是向上倾斜的,承担了部分压力
F=pS=ρghS=ρgV=G
F=pS=ρghS>ρgV=G
F=pS=ρghS<ρgV=G
3、连通器
(1)连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
(2)连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
(3)连通器的应用:茶壶、洗手间下水管、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸、水塔供水系统、涵洞等。
4、探究液体压强与哪些因素有关
(1)压强计:①作用:测量液体内部压强的仪器
②构造:如图可知,液体压强计主要由U形管、橡胶管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分构成。
③原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受的压强的大小,这运用了物理科学方法中的转换法。
④压强计在使用时,应该注意:a.实验前应该检查压强计左右两液柱是否等高;如果不等高,则应取下橡皮膜重新安装。
b.实验前应该检查装置的气密性。检查方法是常常用手轻按橡皮膜,看压强计U形管两侧高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果两侧高度差不变,说明是漏气的。若是漏气的,则应该拆卸后重新安装。
(2)探究液体压强与哪些因素有关
【实验探究】探究液体压强与哪些因素有关
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)把探头放进盛水的容器中,注意观察U形管中两管液面的高度差。保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等。
(2)增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强和深度有什么关系。
(3)换用盐水,保持探头在清水和盐水中的深度相同,液体内部的压强是否与密度有关。
【实验结论】在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
【常考考向】
(1)转换法:通过U形管中液面的高度差反映液体压强大小
(2)控制变量法:①探究液体压强与深度的关系时,在同种液体中控制金属盒方向不变,改变金属盒的深度;②探究液体压强与方向的关系时,在同种液体中控制金属盒的深度不变,改变金属盒方向;③探究液体压强与密度的关系时,控制金属盒的方向和深度不变,选择不同的液体。
(3)实验前检查U形管压强计:
①检查U形管压强计的气密性:用手按压金属盒橡皮膜,观察U形管中液面高度差的变化,若变化明显则气密性良好,否则应拆下软管重新安装
②U形管内液面调平:不平的原因是软管中有过多气体,应拆下软管重新安装
(4)测量值小于计算值的原因:橡皮膜分担了压强(压力使橡皮膜发生了形变)
(5)(更换不同液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(6)压强计重的U型管不是连通器:有一端密封
知识点03大气压强
1、大气压强的存在
(1)定义:大气对浸在它里面的物体也有压强,叫做大气压强。简称大气压。
(2)大气压的产生原因:空气受重力作用,同时具有流动性,因此大气对浸在其中的物体表面就产生了压强。
(3)证明大气压强存在的实验:马德堡半球实验。
(4)应用:
2、大气压强的测量
(1)最早测定大气压的是意大利科学家托里拆利。
(2)大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强:
p大气 = p水银=ρ水银gh= =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。1标准大气压 p0= 1.013×105 Pa
3、大气压的变化
(1)大气压与高度的关系:海拔越高,气压越小;海拔越低,气压越大。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压大约减小100Pa。
(2)其它因素有天气、温度、体积等。
(1)天气:通常晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
(2)温度:当质量和体积不变时,气体温度越高,气压越大。
(3)体积:当质量和温度一定时,体积越小,气压越大。
(3)液体的沸点与大气压的关系:大气压越低,液体的沸点越低。
4、大气压的粗略测量
(1)用注射器粗略测量大气压
实验器材:注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等
测量方案:
①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L.
注射器针筒的横截面积:,大气压强:
(2)用吸盘粗略测量大气压
实验器材:吸盘、弹簧测力计、细线等
测量方案:
①用刻度尺测出吸盘的直径D;
②将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑 的水平面上;
③用力竖直往上拉吸盘,直到吸盘脱离地面,用 弹簧测力计测出拉脱吸盘所需拉力的大小为F;
④计算出大气压强表达式。
吸盘的面积:,大气压强:
知识点04流体压强
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
(2)流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
2、飞机的升力
(1)飞机机翼的形状:如图所示,可以看到机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
(2)升力产生的原因:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,机翼上方气体流速较大,对机翼上表面的压强较小;下方气体流速较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力(F=F2-F1)。
知识点05浮力
1、浮力
(1)定义:浸在液体中的物体,受到液体对物体向上托的力叫浮力。
(2)浮力的方向:竖直向上
(3)浮力的施力物体:液体或气体
(4)用弹簧测力计测浮力:“称重法”计算浮力:(F浮:物体所受浮力大小;G物:物体在空气中的重力;F拉:物体浸在液体中,弹簧测力计的示数)
2、决定浮力的大小
物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关;物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,所受的浮力就越大。
3、浮力产生的原因
(1)浮力产生的原因:物体上下表面所受的压力差。
(2)压力差法计算浮力:。
4、探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验探究】探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验过程】如图所示、按照 A、B、C、D、E 的顺序进行实验。
【实验结论】物体在液体中所受浮力的大小,与它排开液体的体积有关、与液体的密度有关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
【常考考向】
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积;②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度;③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度。
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关
(6)实验中所使用物体的选取:①物体的密度要大于实验所用液体的密度;②应选用体积较大的物体,因为体积越大,能变化的体积越大,浮力变化越大,实验效果越明显。
知识点06阿基米德原理
1、阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(2)公式:
(3)推导式:,其中指的是液体的密度,单位是kg/m3;指的是排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积;液体密度。
(5)阿基米德原理也适用于气体,此时。
(6)对原理的理解
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入(即浸没)”(V排=V物)和“部分浸入”(V排<V物)两种情况。
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
③阿基米德原理表明,浮力大小只和ρ液 、V排有关,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素无关。
2、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验探究】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验过程】(1)如图甲、乙,分别测量小桶和物块的重力,记下弹簧测力计的示数 F1、F2。
(2)如图丙,将物块浸没至装满水的溢水杯中,用小桶接住溢出的水,并记下弹簧测力计示数 F3。
(3)如图 D,测出桶和水的总重,记下弹簧测力计示数 F4。
【实验结论】物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力
【常考考向】
(1)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(2)排开液体所受的重力计算:G排=G总-G桶
(3)误差分析:①溢水杯没有盛满,溢水量少于实际排水量,测得排开液体所受的重力偏小;②先称总重再称空桶,桶中有水渍残留,测得排开液体所受的重力偏小;③物体先浸入溢水杯再称重,物体上有水附着,计算得物体所受的浮力偏大
(4)(更换液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(5)创新装置
知识点07浮与沉
1、物体的浮沉条件
(1)物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
>
<
=
=
实心体
>
<
=
>
<
处于动态(运动状态改变),受非平衡力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
(2)对物体沉浮条件的理解
①当时,物体在液体中上浮。随着物体不断上升,物体将有一部分露出液面,物体所受的浮力也随着减小,一直减小到时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮的最终状态是漂浮。
②当时,物体在液体中下沉,直到容器底部对物体产生一定的支持力,这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态,下沉运动结束。由此可知,物体下沉的最终状态是沉底。
2、浮力的应用
(1)浮力的应用实例
应用
原理
特点
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
(2)密度计原理:密度计在液体中呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
3、浮力的计算方法
(1)称重法:
(2)压力差法:
(3)公式法:
(4)平衡法:(漂浮、悬浮)
典例引领·即时检测
典例01
(24-25八年级下·河北唐山·期末)如图所示,一个质量分布均匀的正方体物块静止在水平地面上。下列说法正确的是( )
A.若沿竖直方向切去一部分,剩余部分对地面压力变大
B.若沿竖直方向切去一部分,剩余部分对地面压强变小
C.若沿水平方向切去一部分,剩余部分对地面压力变大
D.若沿水平方向切去一部分,剩余部分对地面压强变小
【答案】D
【详解】A.由于正方体平放在水平面上,它对地面的压力来自它本身的重力,当竖直切去一部分后,压力减小,故A错误;
B.若竖直切去一部分,物体的密度不变,高度不变,根据
可知剩余部分对地面的压强不变。故B错误;
CD.由于正方体平放在水平面上,它对地面的压力来自它本身的重力,当水平切去一部分后,压力减小,受力面积不变,根据可知剩余部分对地面的压强变小。故C错误,D正确。
故选D。
即时检测
1.边长为30cm的均匀正方体,放在水平桌面中央,如图所示,若沿水平方向截下一部分a立放在水平桌面上,使a对桌面压强为剩余部分b对桌面压强的1.5倍,则剩余部分b的高度为______cm。
【答案】20
【详解】因为物体是均匀正方体,所以,沿水平方向截下一部分a,a立放时对桌面压强
b对桌面压强,已知,即,正方体的棱长,解得剩余部分b的高度。
2.如图所示,质量分布均匀的物体A、B放在水平地面上,高度相同,A的底面积大于B的底面积,A对地面的压力等于B对地面的压力。若在两物体上部沿水平方向切去相同的厚度,mA'、mB'分别表示A、B剩余部分的质量,pA'、pB'分别表示剩余部分对地面的压强。下列判断正确的是( )
A.mA'>mB',pA'>pB' B.mA'=mB',pA'<pB'
C.mA'=mB',pA'>pB' D.mA'>mB',pA'<pB'
【答案】B
【详解】由题知,A、B对地面的压力,物体对水平地面的压力与物体的重力相等,因此 ,即;A、B高度h相同,底面积,由体积,可得。由可得,。因切去的厚度Δh相同,则剩余厚度Δh'相同。由柱体压强公式可知,剩余部分对水平地面的压强,,因,则;剩余质量,,因为,即,约去hg得。因此,即。故选B。
3.质量分布均匀的实心正方体A、B置于水平桌面上, 如图甲。将B沿水平方向截取高为h的柱体,并将该柱体叠放在A上,截取、叠放后A、B对桌面的压强随截取高度的变化如图乙所示。则B的边长为_____cm,A的重力为______N(g取10N/kg)。
【答案】 10 6
【详解】由图乙可知,当时,B剩余部分对水平桌面的压强为0,说明B被完全截取,所以正方体B的边长为10cm;
质量分布均匀的实心正方体置于水平桌面上,对水平桌面的压强
由图乙可知,B截取前对桌面的压强,则B的密度
当B截取2cm时,其剩余部分对桌面的压强
此时将截取的B物体叠放在A上,A对桌面的压强也是480Pa,即
记为式子①
因为B的重力
当B全部放在A上时,A对桌面的压强
记为式子②
联立式子①②可得
典例02
(24-25八年级下·辽宁辽阳·期末)(多选)水平桌面上有甲、乙两个质量和底面积相同的圆柱形和圆台形容器,容器内分别装有质量相等的不同液体,所装液体深度相同,下列说法正确的是( )
A.液体对容器底部的压强
B.液体对容器底部的压力
C.两容器对桌面的压强
D.两容器对桌面的压力
【答案】BC
【详解】AB.甲、乙为底面积相同的圆柱形和圆台形容器,容器内所装液体深度相同,因此乙容器液体体积大于甲容器液体体积,即,已知两容器内的液体质量相等,根据可知,。由于所装液体的深度相同,根据液体的压强公式可知,。由于两容器的底面积相同,根据可知,,故A错误,B正确;
CD.容器对桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,已知两容器的质量和液体的质量相等,则重力相等,因此两容器对桌面的压力相等。由于两容器的底面积也相等,根据可知,两容器对桌面的压强相等,故C正确,D错误;
故选BC。
即时检测
1.(多选)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
A.液体对容器底部的压强: B.液体对容器底部的压力:
C.容器对桌面的压力: D.容器对桌面的压强:
【答案】CD
【详解】AB.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体,乙容器中液体体积大于甲容器中液体体积,根据,甲容器中液体密度大于乙容器中液体密度。根据,液体对容器底部的压强,根据,液体对容器底部的压力,故AB错误;
C.容器对桌面的压力大小等于容器重力与液体重力之和,因此,故C正确;
D.根据,受力面积相同,容器对桌面的压强,故D正确。
故选CD。
2.如图所示,水平桌面上放有两个质量相同、底面积相等的薄壁容器,分别装有质量相同的a、b两种液体,容器中液面高度不同。两容器中液体对容器底的压强______,桌面对容器底的支持力______(均选填“>”、“<”或“=”)。
【答案】 < =
【详解】两种液体的质量相等,则它们的重力也相等。甲是柱状容器,a液体对底部的压力等于a液体重力,乙容器中盛有b液体的部分是缩口型,容器的侧壁对b液体产生挤压作用,b液体对底部的压力大于b液体的重力,故,底面积,根据可知,。
容器和液体的总质量相等,总重力相等,两个容器对水平桌面的压力相等,水平面上静止的物体,桌面对容器的支持力与容器的总重力是一对平衡力,故
3.如图所示,一个装满水的饮料瓶,原来正放在水平桌面上,现将其倒放在原来的水平桌面上,关于桌面受到瓶子的压力、压强,瓶底和瓶盖受到水的压力、压强,则( )
A.正放和倒放,桌面受到瓶子的压力不变,压强不变
B.正放时水对瓶底的压强小于倒放时水对瓶盖的压强
C.正放时水对瓶底的压强等于倒放时水对瓶盖的压强
D.正放时水对瓶底的压力等于倒放时水对瓶盖的压力
【答案】C
【详解】A.水平桌面上,瓶子对桌面的压力等于瓶子和水的总重力,总重力不变,因此正放、倒放时桌面受到的压力不变;正放受力面积是瓶底,面积大,倒放受力面积是瓶盖,面积小,根据压强公式,压力F不变,受力面积减小,倒放对桌面的压强更大,故A不符合题意;
BC.瓶子装满水,因此无论正放还是倒放,水的深度h不变;根据,水的密度ρ、g、深度h都不变,因此正放时水对瓶底的压强等于倒放时水对瓶盖的压强,故B不符合题意,C符合题意;
D.已经得出水的压强p相等,正放瓶底面积,根据F=pS,正放时水对瓶底的压力大于倒放时水对瓶盖的压力,故D不符合题意。
故选C。
典例03
(24-25八年级下·西藏昌都·期末)弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲;图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(取,),说法中不正确的是( )
A.物体的体积是400cm3 B.物体受到的最大浮力是5N
C.物体的密度是 D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是400Pa
【答案】B
【详解】A.根据图乙可知,物体的重力为9N,完全浸没到水中时的拉力为5N,所以物体完全浸没时受到的浮力为
由阿基米德原理计算可知物体体积为,故A正确;
B.物体完全浸没时受到的浮力为
故物体受到的最大浮力是4N,故B错误;
C.物体质量为
体积为,物体的密度为,故C正确;
D.从图乙可知,物体从刚接触水面到完全浸没下降了4cm,说明物体高度为4cm,物体刚浸没时下表面的压强为,故D正确。
本题选择描述错误的,故选B。
即时检测
1.如图所示,用弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中,物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图所示,则物块的重力为_______N,物体浸没时受到的浮力为_______N,未知液体的密度为_______kg/m3。(g取10N/kg)
【答案】 15 9 0.9×103
【详解】[1]从图乙可知,当物块刚好接触液体表面(即深度为0)时,拉力为15N,由二力平衡知识可得,物体所受重力
[2]当物块下表面浸入液体中的深度h大于10cm时,物块受到的拉力保持6N不变,则此时物体刚好浸没在液体中,根据称重法可知,物块浸没时受到的浮力
[3]当浸入深度h为10cm时,物块恰好完全浸没在液体中,则正方体物块的边长,则物块排开液体的体积,根据可得,未知液体的密度
2.(多选)如图甲为盛水的烧杯,用弹簧测力计吊着圆柱体缓慢下降,直至圆柱体全部浸入水中后再下降一段距离。整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h之间变化关系的图象如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是9N
B.圆柱体受到的最大浮力是6N
C.圆柱体的体积是
D.圆柱体的密度是
【答案】ABD
【详解】A.由图乙可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,圆柱体受到的重力是G=F=9N
故A正确;
B.当圆柱体受到的浮力最大时,它受到的拉力最小;由图乙知h为8cm之后,圆柱体完全浸没在水中,此时它受到的最小拉力为3N,此时受到的浮力最大
故B正确;
CD.由可得,圆柱体浸没时,圆柱体的体积等于物体排开水的体积,即
圆柱体的质量
则圆柱体的密度
故C错误,D正确。
故选ABD。
典例04
(24-25八年级下·湖南长沙·期末)有A、B两个正方体物块,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,则A受到的浮力是_______N;A的密度是________kg/m3,再将物块B放在A的上面,如图乙所示,物块A恰好完全浸没在水中,则物块B的质量是______kg。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】 10 0.4×103 1.5
【详解】[1][2]甲图中A漂浮受到的浮力与其重力相等,则浮力为
此时物体A排开液体的体积为
已知物体A有五分之三体积露出水面,则物体A的体积为
A的密度是
[3]乙图中物体A完全浸没,此时物体A受到的浮力为
A、B整体分析可知,A受到的浮力等于A、B两物体的总重力,则B物体的重力为
则物块B的质量是
即时检测
1.边长均为10cm、材料不同的实心正方体A和B,用质量不计的细线连接,轻轻放入某液体中,最终悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。剪断细线后,B物体对容器底的压力为3N,已知A的密度为,容器底面积为,则物体A的重力为___________N,该液体密度是___________。
【答案】 9
【详解】[1]正方体体积
A的重力
[2]原来A、B整体悬浮,总浮力等于总重力
因为,所以化简得①
剪断细线后,B沉底,B对容器底的压力等于B的重力减去B受到的浮力
变形得②
把②代入①,
解得
2.如图所示,在底面积为0.1 m2的长方体水槽中装入适量水,将一个质量为2.7 kg、边长为0.1 m的正方体金属块,放入到玻璃杯中,再将玻璃杯整体轻轻放入水槽内,此时水槽中的水面上升了3 cm;将金属块从玻璃杯中取出,并缓慢放入水中,直至沉入水槽底部。整个过程水未溢出,玻璃杯始终漂浮在水面上,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)金属块的密度及金属块放在玻璃杯中时,对玻璃杯底部的压强;
(2)金属块未取出时玻璃杯受到的浮力;
(3)金属块取出前和沉入水底后水槽内水面高度的变化量。
【答案】(1)2.7×103kg/m3,2700Pa
(2)30N
(3)1.7cm
【详解】(1)金属块为正方体, 金属块体积
金属块的密度为
金属块对玻璃杯底部的压力等于自身重力,即
金属块的底面积
金属块对玻璃杯底部的压强
(2)放入玻璃杯和金属块后整体排开水的总体积
玻璃杯和金属块整体漂浮,根据阿基米德原理,玻璃杯受到的浮力等于总浮力
(3)金属块取出前,玻璃杯受到的浮力等于总重力,则此时总排开水的体积为
金属块取出沉入水底后,玻璃杯仍漂浮,此时排开体积为玻璃杯排开体积加金属块自身体积,即
排开体积变化量为
代入数据得
水面高度变化量为
即取出金属块沉入水底后,水面下降,高度变化量为1.7cm。
典例05
(24-25八年级下·黑龙江佳木斯·期末)甲、乙两只完全相同的杯子放在水平桌面上,两杯中盛有密度相同的盐水。将两个质量相同、体积不同的小球A、B分别放入两杯盐水中,当两个小球静止时,两杯中盐水的液面恰好相平,此时小球所处的位置如图所示。小球A受到的浮力______小球B受到的浮力,小球A的密度______小球B的密度(均填“>”“<”或“=”)
【答案】 = <
【详解】[1][2]分析图甲和图乙,A球漂浮,B球悬浮,根据物体的浮沉条件可知,,;,,小球A、B质量相同,根据可知,它们的重力相同,即,所以;盐水密度相同,所以
即时检测
1.在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.密度计在甲杯中受到的浮力较大
B.甲杯液体的密度较大
C.乙杯底部受到液体的压强较大
D.密度计底部在甲杯中受到液体的压力较大
【答案】C
【详解】A.同一个密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力始终等于密度计自身重力,因此密度计在甲、乙中受到的浮力大小相等,故A错误;
B.根据阿基米德原理 ,浮力相等,由图可知密度计在甲中排开液体的体积大于在乙中排开液体的体积,即,因此可得液体密度 ,故B错误;
C.由图可知,两烧杯的液面相平,即液体深度 相同,根据液体压强公式 ,,因此乙杯底部受到液体的压强更大,故C正确;
D.密度计上表面露出液面,上表面不受液体的压力,液体对密度计的压力差(即浮力)等于下底部受到的压力;由于浮力相等,因此密度计底部在甲、乙中受到的压力大小相等,故D错误。
故选C。
2.三个完全相同的容器中装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器中,如图所示,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法错误的是( )
A.三个正方体的密度大小关系是
B.容器底受到水的压强大小关系为
C.容器对桌面的压力大小关系为
D.三个正方体受到的浮力大小关系为
【答案】B
【详解】D.由图可知,A排开水的体积最小,C排开水的体积最大,根据可知三个正方体受到的浮力大小关系为,故D正确,不符合题意;
A.由图可知,A、B、C三个体积相同的正方体均漂浮或悬浮,浮力等于重力。三个正方体受到的浮力大小关系为,则三个正方体的重力大小关系为,根据,则三个正方体的密度大小关系是,故A正确,不符合题意;
B.三个容器内水面高度相同,根据,容器底受到水的压强大小关系为,故B错误,符合题意;
C.容器底受到水的压强大小关系为,容器底面积相同,根据,容器底受到水的压力相同,则三个容器内水和正方体的总重力相同,则容器对桌面的压力大小关系为,故C正确,不符合题意。
故选B。
3.(多选)如图所示,水平桌面上放有甲、乙两个完全相同的圆柱形容器,容器中装有不同种类的液体,将A、B两个完全相同的长方体物块分别放入甲、乙两个容器的液体中,静止时两个容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.物块A在甲液体中排开液体的质量较大
B.若将A、B两个物块全部压入液体中,对B施加的压力较大
C.液体对容器底的压强p甲>p乙
D.容器对桌面的压力F甲<F乙
【答案】BD
【详解】A.因为此时A、B都处于漂浮状态,所以根据漂浮条件可知,此时两个长方体物块的浮力等于它们自身的重力,即,。又因为A、B是两个完全相同的长方体物块,所以。根据阿基米德原理可知物体受到的浮力等于排开液体的重力,即,因此,那么由可知,排开液体的质量,故A错误;
B.将物块全部压入液体时,施加的压力为,其中。从图中可知,因此结合和可得,又因为两个物体的重力和体积相同,所以,因此施加的压力,故B正确;
C.两个容器的液面恰好相平,即液体深度,因为,所以根据液体压强公式可得,故C错误;
D.容器对桌面的压力等于容器、液体和物块的总重力,即,因为两个容器和两个物块完全相同,所以和相同。又因为液面高度相同,甲容器中物块排开液体的体积更大,所以甲容器中的液体的体积更小,而且,那么根据可知,因此,故D正确。
故选BD。
考场练兵·分层实战
基础通关练(测试时间:10分钟)
1.下列实例中,属于减小压强的是( )
A.剪刀的刀刃做得很薄
B.注射器的针头很尖
C.压路机的碾子质量很大
D.铁轨铺在枕木上
【答案】D
【详解】A.剪刀的刀刃做得很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故A不符合题意;
B.注射器的针头很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,容易扎进皮肤,故B不符合题意;
C.压路机装有很重的碾子,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故C不符合题意;
D.铁轨下面铺放枕木,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D符合题意。
故选D。
2.如图所示的事例中,没有利用大气压强工作的是( )
A.用吸管喝饮料 B.用胶头滴管吸液体
C.吸盘吸在墙上 D.洗手盆装有存水弯
【答案】D
【详解】ABC.用吸管喝饮料利用大气压把饮料压进口中,用胶头滴管吸液体是利用大气压把液体压入管中,吸盘挂物钩使用时把里面的空气挤出来,在大气压的作用下“吸”在墙上;这三个现象都与大气压有关,故ABC不符合题意;
D.洗手盆下装的存水弯是根据连通器的原理制成的,与大气压无关,故D符合题意。
故选D。
3.关于浮力及其产生原因,下列说法正确的是( )
A.只有漂浮在液体表面的物体才受到浮力
B.浮力的产生原因是物体上下表面受到液体的压力差
C.浸没在液体中的物体,深度越深,受到的浮力越大
D.浮力的方向总是竖直向下
【答案】B
【详解】A.浸在液体或气体里的物体,只要上下表面存在压力差,就会受到浮力,不只是漂浮在液面的物体,故A错误;
B.浮力的本质就是物体上下表面受到液体的压力差,下表面压力大于上表面压力,合力就是浮力,故B正确;
C.根据阿基米德原理,浸没在液体中的物体,排开液体的体积不变,液体密度不变,受到的浮力不变,浮力大小与深度无关,故C错误;
D.浮力的方向总是竖直向上的,与重力方向相反,故D错误。
故选B。
4.一个质量为50kg的中学生,他的重力为____N (g取10N/ kg) ; 若他站在水平地面上,双脚与地面的接触面积为,则他对地面的压强为____Pa。
【答案】 500/
【详解】[1]根据可得,他的重力
[2]他站在水平地面上,对地面的压力等于自身重力,即
根据可得,他对地面的压强
5.小刘准备清洗如图甲所示的火锅,锅体由内外两个容器组成,小刘分别在内外两个容器中倒入 等质量的水,其形状可简化为如图乙所示,则_________容器底部受到水的压强更大,________容器底部受到水的压力更小(两空均选填“内”或“外”)。
【答案】 内 外
【详解】由图可知,内容器中水的深度更大,同种液体深度越大,压强越大,因此内容器底部受到的压强更大;内容器是下宽上窄的形状,容器底受到的水的压力大于水的重力,外容器是上宽下窄的形状,容器底受到的水的压力小于水的重力,已知两容器水的重力相等,因此外容器底部受到的压力更小。
6.在装修房屋时,工人师傅常用一根灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管,两人各持一端,靠在墙面的不同位置,当水静止时,两端液面___________,这样就能在墙面上确定等高点。这是利用了____________的原理。若将该装置从一楼拿到二十楼,会发现两端液面的高度差____________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 相平 连通器 不变
【详解】灌有水的透明塑料软管符合连通器的特点,上端开口、底部相连通。当塑料软管中的水静止时,根据连通器原理,连通器里的同一种液体不流动时,各容器中液面总是相平的,所以两端液面相平。
根据连通器原理,当同种液体在其中静止时,各容器中的液面总保持相平,高度差为零。将该装置从一楼拿到二十楼,此原理依然成立,液面高度差仍为零,故高度差不变。
7.如图所示为一种可感知外界气压变化的装置,内装适量有色液体。A为密闭球体,B为上端开口的玻璃管,底部与A相连。若将此装置从一楼拿到二十楼,大气压强会变______,使B管液面______(填“上升”“下降”或“不变”)。
【答案】 小 上升
【详解】海拔越高,空气越稀薄,大气压强越小。所以从一楼到二十楼,外界大气压强会变小;装置内A球是密闭的,内部气体压强p内不变。当外界大气压p外减小时,内外压强差将液体向外压,因此B管液面会上升。
8.如图甲,剪掉瓶底并拧去瓶盖,打开吹风机,纸条“主动”钻进瓶口,这是由于空气中流速大的位置压强__________。通过上述实验现象,我们来分析智能扫地机器人(图乙)的工作原理,其工作时是通过电机转动加快机器内部气流速度,使内部压强__________(填“小于”或“大于”)外界大气压强,从而将杂物“吸入”达到清扫的目的。
【答案】 小 小于
【详解】吹风机对着瓶底吹风时,瓶口处空气流速大,压强小;而纸条外侧的空气流速小,压强大,所以纸条会被压进瓶口;智能扫地机器人工作时,电机转动加快内部气流速度,使内部压强小于外界大气压强,杂物在外界大气压的作用下被压入机器内部,实现清扫。
9.小宁用一个弹簧测力计竖直拉着一个物体在空中静止时,弹簧测力计的示数为4.5N;然后将物体浸没在水中,弹簧测力计的示数如图所示,此时物体受到的浮力是________N;物体的体积为__________。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。)若将物体继续向下移动(物体未接触容器底),则弹簧测力计的示数大小__________(选填“变大”或“不变”或“变小”)。
【答案】 1.1 不变
【详解】[1]物体在空气中静止时,弹簧测力计示数等于物体重力,即,物体浸没在水中时,弹簧测力计示数为,此时物体受到的浮力是
[2]物体浸没在水中时,排开水的体积等于物体体积。根据阿基米德原理,变形得物体的体积为
[3]物体未接触容器底时,继续向下移动,其排开水的体积不变(始终等于物体体积),水的密度不变,根据阿基米德原理,浮力大小不变。由可知,重力G和浮力均不变,因此弹簧测力计的示数不变。
10.如图所示,将重为的圆柱体用细绳悬挂着竖直浸没在水中某一深度处,静止时上、下表面受到水的压力、分别为和,则受到水的浮力为___________,绳子的拉力为___________。
【答案】 4 6
【详解】根据压力差法可知,受到水的浮力为
圆柱体此时受到竖直向上的浮力、竖直向上的拉力和竖直向下的重力,在这三个力的作用下处于平衡状态,故绳子的拉力为
11.小明将溢水杯装满水,再用弹簧测力计挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,在这个过程中,弹簧测力计的示数将________,溢水杯底所受水的压强将________(以上两空选填“变大”、“变小”或“不变”),当铝块完全浸没在水中时,共溢出了200g水,则铝块受到的浮力是________N。(g取10N/kg)
【答案】 变小 不变 2
【详解】铝块缓慢浸入水中时,受到的浮力逐渐变大,根据称重法测浮力的公式,铝块重力不变,浮力变大,因此弹簧测力计的示数变小;溢水杯原本装满水,铝块浸入过程中,杯内水的深度始终不变,根据液体压强公式,水的密度和均不变,深度不变,所以溢水杯底所受水的压强不变;根据阿基米德原理,铝块受到的浮力等于排开水的重力。先将排开水的质量换算为,再计算,即铝块受到的浮力为。
12.一个西瓜的体积为,质量为5kg,若把西瓜浸没在水中,西瓜受到的浮力是________N,松手后,西瓜最终静止后受到的浮力是________N。(,)
【答案】 60 50
【详解】西瓜浸没时排开水的体积等于西瓜的体积,即
西瓜受到的浮力为
西瓜的重力
西瓜浸没时,,松手后西瓜上浮,最终静止时处于漂浮状态;根据漂浮条件,漂浮时浮力等于重力,即
13.如图所示,已知轮船的排水量为6000t,则轮船在海水中满载时受到的浮力是_______N。A和B两刻度线分别表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置,图中的轮船是在_______(选填“江水”或“海水”)中静止时的情况(ρ海水>ρ江水)。
【答案】 海水
【详解】轮船所受浮力
由于总重力G不变,则漂浮时轮船受到的浮力F浮不变,因,由可知,由图可知,此时液面在B处,排开液体的体积较小,所以轮船在海水中。
14.汤圆刚下锅时沉底,是因为此时汤圆受到的浮力________(选填“大于”“小于”或“等于”)自身重力;煮汤圆过程中,汤圆内部气体受热膨胀,导致排开水的体积________,汤圆受到的浮力随之________(前两个空选填“增大”“减小”或“不变”);当浮力________重力时,汤圆上浮,最终漂浮在水面。
【答案】 小于 增大 增大 大于
【详解】根据物体的浮沉条件,沉底时,物体受到的浮力小于自身重力;
汤圆内部气体受热膨胀,汤圆整体体积变大,导致排开水的体积增大;
根据阿基米德原理,水的密度和g均不变,排开水的体积增大时,汤圆受到的浮力会随之增大;
根据物体的浮沉条件,当物体受到的浮力大于自身重力时,物体会上浮,最终漂浮在水面上。
15.如图所示,用塑料瓶制成的潜水艇模型悬浮于水中,此时模型受到的浮力__________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力。当通过进、排气管向瓶中打气时,水对模型底部的压强将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 等于 变小
【详解】[1]潜水艇模型悬浮于水中,此时它受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力。根据物体的浮沉条件,当物体悬浮时,浮力等于重力,即。
[2]向瓶中打气时,瓶内气压增大,会将瓶内的水从进/排水口压出去,模型总重力减小,会上浮。在上浮过程中,模型浸入水中的深度减小,而水的密度和重力加速度g不变,根据液体压强公式可知,水对模型底部的压强变小。
16.如图所示,平底茶壶的质量是400g,底面积是0.004m2,内盛0.6kg的开水,放置在面积为1m2的水平桌面中央。g取10N/kg,试求:
(1)水对茶壶底部的压力;
(2)茶壶对桌面的压强。
【答案】(1)4.8N
(2)
【详解】(1)由题图可知,水深为
水对茶壶底部的压强为
根据可得,水对茶壶底部的压力为
(2)茶壶对桌面的压力等于茶壶的总重力,则茶壶对桌面的压力为
茶壶底面积为受力面积,茶壶对桌面的压强为
重难突破练(测试时间:20分钟)
1.选择优良种子播种,是农业丰收的基本保证,我国农民常采用的选种方法是盐水选种:将待选的种子放入浓度适当的盐水中后,良种沉入水底,次种则漂浮于水面(如下图所示),很快就能完成选种工作,。但盐水浓度的把握是关键,如果盐水的浓度太低,则可能( )
A.只有少量次种漂浮 B.良种漂浮,而次种下沉
C.所有种子都不受浮力 D.所有种子都漂浮在水面
【答案】A
【详解】将种子放入盐水中浸没,由于干瘪、虫蛀的种子重量较小,则受到的浮力大于重力,种子上浮,直至浮力等于重力时,漂浮于水面上; 而饱满的种子,本身重量较大,故重力大于所受浮力,种子会下沉。 但如果盐水的浓度太低,因为种子排开盐水的体积不变,根据阿基米德原理可知,种子受到盐水的浮力减小,所以只有少量次种漂浮,当种子受到的浮力大于种子重力时,就可以浮起来。故选 A。
2.曹冲称象的故事广为流传。如图,称象时,先让象站在船上,在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后,再将石头装入船中,直至船身上的标记与水面重合,所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是( )
A.甲图中船排开水的重力与大象所受浮力大小相等
B.船内石头增多的过程中船底受到水的压强不变
C.船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D.甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
【答案】D
【详解】A.甲图中船和大象整体漂浮,排开水的总重力等于船和大象的总重力(总浮力),不等于大象单独的浮力,故A错误;
B.船内石头增多时,船逐渐下沉,船底在水中的深度增大,根据液体压强公式 ,船底受到水的压强会变大,故B错误;
C.船内石头增多,船排开水的体积增大,根据 ,船受到的浮力会变大,故C错误;
D.两次实验中标记都与水面重合,说明两次船排开水的总体积相等,根据 ,和 都相等,因此两次船受到的浮力大小相等,故D正确。
故选D。
3.水平面上有两个相同的装满不同液体的溢水杯,将小球A分别放入两溢水杯中静止时如图甲、乙所示,甲杯溢出0.9N的液体,乙杯溢出0.8N的液体。下列说法正确的是( )
A.小球A在甲杯中受浮力,在乙杯中不受浮力
B.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
C.小球A重0.9N,A对乙杯底的压力为0.1N
D.甲杯中液体对杯底的压强等于乙杯中液体对杯底的压强
【答案】C
【详解】A.浸在液体中的物体都会受到浮力作用,小球A在乙杯中沉底,仍然受到浮力,故A错误;
B.根据浮沉条件:小球A在甲中漂浮,可得;小球A在乙中沉底,可得,因此。两个溢水杯相同,装满液体时杯中液体体积V相同,由得;放入小球后,甲杯对桌面总压力
甲中,因此
乙对桌面的总压力
因此;根据压强公式可知,受力面积S相等时,甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强,故B错误;
C.根据阿基米德原理可得,甲中小球所受浮力
小球漂浮时浮力等于重力,因此小球A所受的重力;乙中小球浮力
对小球受力分析,
乙杯对小球的支持力
根据力的作用是相互的,A对乙杯底的压力等于支持力,大小为0.1N,故C正确;
D.两杯原本装满液体,放入小球后液面深度h相等,又,根据液体压强公式可得,,即甲杯中液体对杯底的压强大于乙杯,故D错误。
故选C。
4.取一个柱形容器装入适量水,放在水平桌面上。把质量相同的甲、乙小球放入容器中,小球静止后位置如图所示。下列说法正确的是( )
A.两个小球的密度大小关系是
B.两个小球所受浮力大小关系是
C.两个小球排开液体体积关系是
D.取出乙小球(球不沾水),水对容器底部的压强变化量等于容器对桌面的压强变化量
【答案】D
【详解】A.甲在水中漂浮,说明;乙在水中悬浮,说明,因此,故A错误。
B.甲漂浮时浮力等于自身重力,乙悬浮时浮力也等于自身重力;已知甲乙质量相等,,因此,故B错误。
C.根据阿基米德原理,,因此,故C错误。
D.设柱形容器底面积为:取出乙后,水面下降高度,水对容器底的压强变化量
乙悬浮时,因此。容器对桌面的压力变化量等于乙的重力,容器对桌面的压强变化量。 因此,故D正确。
故选D。
5.有两个质量分布均匀的正方体A、B,A的质量为,边长为,将放置在水平桌面上,如图甲所示,A对桌面的压力为________N;将另一个正方体B叠放在的正上方如图乙所示,对水平桌面的压强增加了,则的重力________。
【答案】 20 40
【详解】水平面上物体对桌面的压力等于其自身重力
A与桌面的接触面积
压强的增加量是由B的重力引起的,故
6.如图甲,A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,B对地面的压强pB与L的变化关系如图乙所示,则A的高度h=______cm;若时,B对地面的压强为______Pa。
【答案】 10 5200
【分析】由乙图可知L的最大值为10cm,所以正方体A的边长为10cm,正方体B的边长是A的2倍,则B的边长为20cm,进一步计算B的底面积,当时,B对地面的压强为5000Pa,根据压强公式列方程可得B的重力,当时,B对地面的压强为6000Pa,算出A受到的重力;再把时A被切除了五分之一,利用压强公式计算分析。
【详解】由乙图可知L的最大值为10cm,所以正方体A的边长为10cm,A的高度
正方体B的边长是A的2倍,则B的边长为
当时,B对地面的压强为,物体对地面的压力等于自身重力,由可知
解得,当时,B对地面的压强为6000Pa,由可知
即
解得;当时,即A被切去了五分之一,A对地面的压强
B对地面的压强
7.如图所示的容器底面积为且足够高,柱形物体重,密度,底面积,与容器底部不密合,则的体积为_______。现往容器中加入水,则水对容器底部压强为_______。()
【答案】 500 800
【详解】物体A的质量
由得,A的体积
A的高度为
水的体积
A沉在容器底(A密度大于水),水在A周围的横截面积为
水的深度
A未浸没,故水对容器底的压强
8.如图甲所示,用水龙头往重为4N的容器中注水直到容器装满,已知水龙头每秒注水,水对容器底部的压强与时间的关系如图乙所示,第42s时,水的深度是______m,容器的底面积______。
【答案】 0.15 0.02
【详解】[1]由图乙可知,第42秒时水的压强,由知,第42秒时水的深度为
[2]由图乙知,第36秒时,容器下部较粗部分的体积装满,36秒时加水的体积为
36秒时加水的深度为
容器的底面积为
9.如图所示,重为6N的实心物块A浸没在水中保持静止状态,此时轻质细绳对物块A的拉力大小为4N,已知水的密度为,则物块A的密度为______ kg/m3。
【答案】/600
【详解】物块A浸没在水中静止,受力平衡,此时物块受到向上的浮力、向下的重力和向下的绳子拉力,根据平衡条件,得
物块A的体积,浸没在水中时所排开水的体积,根据阿基米德原理的推导公式,得
物块A的质量,由重力公式,得
物块A的密度,由密度公式,得
10.如图甲所示,一个金属块在钢绳拉力的作用下从水面上方匀速下降,直至金属块全部没入水中。图乙所示,是钢绳拉力随时间变化的关系图像。若不计水的阻力,水的密度为,取,则全部浸没后金属块受到的浮力是__________,金属块的密度是__________。
【答案】 500
【详解】阶段,金属块未接触水面,钢绳拉力等于金属块重力,即
阶段,金属块完全浸没在水中,此时钢绳拉力
根据称重法测浮力可得
金属块完全浸没时,有
根据阿基米德原理得金属块的体积
金属块的质量
金属块密度
11.如图所示,对木块施加一个竖直向下的压力F,使重为48N的木块刚好浸没在水中且保持静止状态,木块此时排开水的重为80N,木块的密度是_________。(,g取10N/kg)
【答案】
【详解】根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,此时木块受到的浮力为80N。木块浸没在水中,排开水的体积等于木块的体积,由阿基米德原理公式可算出木块的体积为
木块的质量
根据密度公式,木块的密度
12.如图所示,水平桌面上两个相同的容器中分别装有甲、乙两种液体,将边长分别为2cm和3cm的A、B两个正方体,按图示方式放入液体中,待静止后,A刚好浸没在甲液体中,B刚好浸没在乙液体中,且两容器中液面恰好相平。则A、B在甲、乙两种液体中所受浮力的大小关系为FA________FB,甲、乙液体对两个容器底的压强的大小关系为pA________pB,(前两空均选填“大于”“小于”或“等于”);若乙液体是水,将其中的正方体A从正方体B上方取下放入水中后,正方体B有露出水面,则正方体A的密度为________。
【答案】 等于 大于 0.675×103
【详解】[1]A、B两正方体视作一个整体,该整体在两液体中都处于漂浮状态,所以该整体在两液体中受到的浮力相等,故。
[2]已知A、B在两液体中所受浮力相等,由图可知,,,因为,所以,由阿基米德原理可知,;由于两个容器中液面相平,甲液体密度较大,根据可得,甲、乙液体对容器底的压强关系为。
[3]由乙图可知,浮力等于重力之和,可得
取下A后,正方体B有露出水面,处于漂浮状态,则B的重为
A的重力为
A的质量为
A的密度为
13.将一物体轻轻放入盛满水的溢水杯中,它漂浮在水面,有72g水溢出,再将其捞出擦干后,轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,它沉入杯底,静止后有64g酒精溢出,酒精的密度是0.8×103kg/m3,则该物体在酒精中受到的浮力___________其在水中受到的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”),该物体的密度为__________kg/m3。
【答案】 小于
【详解】物体在水中的浮力
物体在酒精中的浮力
所以物体在酒精中受到的浮力小于其在水中受到的浮力。
物体排开酒精的体积为
物体在酒精中沉底,故物体的体积为
物体所受的重力为
物体的质量为
物体的密度为
14.如图甲所示,一重为8 N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮,露出水面部分是A的,此时水面到杯底的距离为20 cm。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,如图乙所示,物体A刚好浸没水中,已知,则物体A的密度为____________;小球B的体积为____________。
【答案】 //670
【详解】[1]物体A漂浮,根据题意可得此时其排开水的体积与物体的体积之间的关系为
A受到的浮力与其重力之间的关系为
即有
即
即
物体A的密度
[2]因为物体A漂浮,其受到的浮力与重力相等,如图乙所示,当物体A刚好浸没水中时,其受到的浮力
图乙中将AB作为一个整体,它们受到竖直向上的浮力、和竖直向下的重力、,它们之间的关系为
则有
即
即
则有
15.实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)实验时,应先将弹簧测力计在________方向调零;a中将圆柱体铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐________,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和________;下图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体铁块下表面到水面距离h关系的图像是________(选填序号)。
A. B. C. D.
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重________ N,c、d中物块所受浮力均为________ N。由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度________关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力________。分析b、________三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是________。
【答案】(1) 竖直 变大 排开液体的体积 D
(2) 3.8 1.4 无
(3) 越大 e、f
(4)球体无法做到排开液体的体积不变的同时改变浸入深度
【详解】(1)[1]此实验弹簧测力计竖直使用,因此先在竖直方向调零。
[2]根据称重法,铁块重力G不变,弹簧测力计示数变小,说明铁块受到的浮力变大。
[3]铁块浸没前,深度增加的同时,排开液体的体积也增大了,没有控制变量,因此前后结论矛盾。
[4]物体未浸入时,拉力,起点在纵轴不为零处。随h增大,物体浸入体积变大,浮力变大,拉力F逐渐减小;物体完全浸没后,排开体积不变,浮力不变,拉力F保持不变,因此变化是“先降后平”,对应图像D。
(2)[1]弹簧测力计分度值为0.1N,物块重力读数为3.8N。
[2]c、d中拉力都为2.4N,浮力
[3]两次浮力相等,浸入深度不同,说明浸在同种液体中的物体,浮力大小与浸入深度无关。
(3)[1]b、d、e三次实验,e图中物体排开液体的体积最大,弹簧测力计的示数最小,由称重法可知浮力最大,可以得到浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力越大。
[2]要探究浮力与液体密度的关系,需要控制排开液体体积相同,改变液体密度,因此选b、e、f。
(4)本实验b、c、d探究浮力与深度的关系,需要控制排开液体的体积不变,只改变深度;原椭球形物块可以通过横竖放置,实现排开液体的体积不变、下表面深度不同”,但球体无法做到排开液体的体积不变的同时改变浸入深度,不能控制变量,因此无法完成探究。
16.某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,由__________两图得出物块所受浮力,再由另外两图得出物块排开水所受重力,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力;
(2)小组同学经过交流、评估和反思后,得出方便操作和减小误差最合理的操作步骤顺序是__________;(填入“甲、乙、丙、丁”的合理顺序)
(3)另外一个小组进行实验时。溢水杯中液体没有装满,导致测量到的排开液体重力会__________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)同学们换用不同的物体及不同的液体重复多次实验的目的是__________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
(5)物体没有完全浸没在水中。__________(选填“能”或“不能”)用此实验验证阿基米德原理。
(6)实验后,小组同学提出还可以利用该实验计算物体的密度,该物体的密度是____________()。
【答案】(1)甲、乙
(2)丁、甲、乙、丙
(3)偏小
(4)寻找普遍规律
(5)能
(6)
【详解】(1)甲图测物体重力,乙图测物体浸没时拉力,根据称重法,浮力,因此选甲、乙两图。
(2) 为避免空桶沾水导致空桶重力测量误差,以及方便操作,合理操作是先测空桶重力,再测物体重力,再将物体浸入溢水杯,最后测桶和排开水的总重力,因此最合理顺序为丁、甲、乙、丙。
(3)溢水杯未装满时,只有部分排开的水会溢出流入小桶,收集到的水比实际排开的水少,因此测得的排开液体重力偏小。
(4)本实验是探究规律类实验,换不同物体、液体多次实验,是为了避免偶然性,寻找普遍规律。
(5)阿基米德原理对部分浸入的物体同样成立,物体未完全浸没时,仍可测出浮力和排开液体的重力验证原理,因此能验证。
(6) 物体质量
完全浸没时,物体体积等于排开水的体积
物体密度
综合拓展练(测试时间:10分钟)
1.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住后从漏斗口向下持续吹气,然后将手指移开,发现乒乓球并不下落。在向下持续吹气的过程中,乒乓球上方气流速度________下方气流速度,导致上方气压________下方气压,从而产生压强差。(选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 大于 小于
【详解】[1][2]当从漏斗口向下用力吹气时,气流从漏斗壁快速流出,乒乓球上方气流的流速大、压强比较小,乒乓球的下方受到的大气压是不变的,乒乓球下方压强大于上方压强,产生向上的压力差托着乒乓球不会掉下来。
2.(2025·四川·中考真题)热爱劳动的果果同学在家煮鸡蛋,观察到放入水中的鸡蛋会沉到锅底。鸡蛋在浸没后继续下沉的过程中,受到水的压强________(选填“变大”或“不变”),浮力________ (选填“变大”或“不变”)。
【答案】 变大 不变
【详解】[1]液体的压强随深度的增大而增大。鸡蛋在浸没后继续下沉的过程中,受到水的压强随深度的增加而变大。
[2]浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关。鸡蛋在浸没后下沉过程中,液体的密度不变,排开液体的体积不变,受到的浮力不变。
3.(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。
4.(2025·四川内江·中考真题)如图所示,为保证安全,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。根据图中轮船判断下列说法正确的是( )
A.轮船在淡水中排开液体的体积最小
B.印度洋的海水密度比北大西洋的海水密度大
C.轮船在北大西洋区域和印度洋区域受到的浮力相等
D.轮船从北大西洋区域驶入印度洋区域时,受到的浮力变大
【答案】C
【详解】轮船始终漂浮,浮力始终等于轮船自身总重力;结合阿基米德原理 ,浮力不变时,液体密度越小,排开液体的体积越大,吃水深度越大(载重线位置越靠上)。
A.淡水密度小于海水,浮力不变,因此淡水中排开液体体积更大,故A错误;
B.印度洋线位置比北大西洋线更靠上,说明印度洋中轮船排开海水的体积更大,根据,浮力不变时,越大越小,因此印度洋海水密度更小,故B错误;
C.轮船始终漂浮,浮力始终等于轮船总重力,重力不变,因此在两个区域受到的浮力相等,故C正确;
D.轮船总重力不变,漂浮时浮力始终等于重力,因此从北大西洋驶入印度洋浮力不变,故D错误。
故选C。
5.(2025·四川攀枝花·中考真题)如图所示,质量分布均匀的圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,此时甲、乙对地面的压强相等。现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分对地面的压强、和压力、的大小关系是( )
A.、
B.、
C.、
D.、
【答案】A
【详解】由题意可知,圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,它们对地面的压力都等于其自身的重力,由、及可得,
未切之前可得,甲、乙对地面的压强相等即
如图所示,乙的高度比甲高,即,所以可得,甲的密度大于乙的密度即;现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分的高度相同,即,由可得,甲、乙剩余部分对地面的压强大小关系为;由图可知,甲、乙剩余部分的底面积关系是,由可得,甲、乙剩余部分对地面的压力大小关系为,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,置于水平桌面的三个相同烧杯,分别装有质量相等的三种不同液体,x、y和z是三种液体中距杯底等高的点,则( )
A.液体密度:
B.液体对烧杯底部的压强:
C.烧杯对桌面的压力:
D.x、y、z三点液体的压强:
【答案】D
【详解】A.三个烧杯相同,液体质量相等,由图可知液体体积,根据密度公式可知,,故A不符合题意;
B.液体对烧杯底部的压力等于液体的重力(柱形容器),三种液体质量相等,重力相等,因此三个烧杯底部受到的压力相同,烧杯底面积S相同,根据压强公式可得,液体对烧杯底部的压强,故B不符合题意;
C.烧杯对桌面的压力等于烧杯和液体的总重力,三个烧杯相同,烧杯受到的重力相同,液体质量相等,受到的重力相同,因此三个烧杯的总重力相等,烧杯对桌面的压力,故C不符合题意;
D.x、y、z三点距杯底等高,,根据液体压强公式得,x、y、z三点以下液体对烧杯底部产生的压强,x、y、z三点以上液体的压强为、、,液体对烧杯底部的压强,液体对烧杯底部的压强
x、y、z三点液体的压强,故D符合题意。
故选D。
7.(2025·四川·中考真题)热爱物理的小茗同学对如图所示的情境进行了观察和思考,以下分析中正确的是( )
A.漂浮的木头受到的浮力小于它受到的重力
B.悬浮的鲸鱼受到的浮力小于它受到的重力
C.沉底的石头受到的浮力小于它受到的重力
D.木头受到的浮力一定大于鲸鱼受到的浮力
【答案】C
【详解】AB.漂浮和悬浮的物体处于静止状态,受力平衡,浮力等于自身重力,因此漂浮的木头和悬浮的鲸鱼受到的浮力等于重力,故AB错误;
C.沉底的物体,重力等于浮力加上容器底的支持力,因此沉底的石头受到的浮力小于自身重力,故C正确;
D.根据阿基米德原理,液体密度相同时,浮力由排开液体的体积决定,图中木头排开水的体积远小于鲸鱼,因此木头受到的浮力更小,故D错误。
故选C。
8.(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。
9.(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。
10.(2025·青海西宁·中考真题)小西所在的兴趣小组,想探索“冰山一角”蕴含的物理知识。利用一个正方体模具装入水,放在冰箱中凝固成冰,再将冰块磨制成体积为的正方体,投入装有适量水的容器中进行实验和分析(实验过程中不考虑冰的熔化、、、g取)。
(1)请计算冰块的重力;
(2)请计算冰块所受的浮力;
(3)请计算冰块露出水面的体积与水下体积之比;
(4)假设冰块全部熔化后,请通过计算说明液面升降情况(不考虑温度、蒸发等影响)。
【答案】(1)
(2)
(3)1∶9
(4)见解析
【详解】(1)冰块的质量为
则冰块的重力
(2)冰的密度小于水的密度,根据物体的浮沉条件,冰块静止时漂浮,则冰块所受的浮力
(3)冰块静止时漂浮,浮力等于重力,则有,可得水下体积为
则露出水面的体积为
则冰块露出水面的体积与水下体积之比
(4)冰块未熔化时排开水的体积为
冰块熔化后质量不变,得到的水的体积为
故最终液面不升也不降。
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专题02 压强、浮力(期末复习讲义)
内 容 导 航
考情透视·目标导航 透析期末考向,锚定备考重心
知识梳理·方法技巧 梳理核心脉络,扫除知识盲区
知识点01 知识点02 知识点03 知识点04
知识点05 知识点06 知识点07 知识点08
典例引领·即时检测 精析典型例题,强化解题能力
考场练兵·分层实战 阶梯实战演练,验收复习成效
考情透视·目标导航
考查题型
内容要点
命题趋势
压强
压力、压强、影响压力作用效果的因素、增大/减小压强的方法、压强推论公式(p=ρgh)。
1.压强与浮力综合题已成为考试热点,对公式的综合运用和数值计算的能力要求大幅提高。
2.以真实情境为载体,贴近生活实际
(1)科技前沿:以“奋斗者”号潜水器(我国全海深载人潜水器,坐底深度10909米)为背景考查液体压强和浮沉条件的综合应用。
(2)工程实践:以三峡泄洪闸门、港珠澳大桥沉管对接为背景考查压强和连通器原理。
(3)生活场景:以洗水果(芒果沉底、油桃漂浮)为背景考查密度与浮沉条件的关系。
液体的压强
液体压强产生原因、液体压强的特点、液体压强计算公式:p = ρgh、液体对容器底的压力与液体重力的关系、连通器。
大气压强
证明大气压存在的实验、大气压的测量、大气压的变化、大气压的应用。
流体压强
流体压强与流速的关系、生活应用。
浮力
定义、产生原因、方向、浮力的测量、浮力大小的影响因素(实验探究)。
阿基米德原理
内容、公式及应用。
物体浮沉条件
浮沉条件、浮沉条件的应用。
压强与浮力综合
浮力与密度、压强三合一、容器中浸入物体后压力/压强变化。
知识梳理·方法技巧
知识点01 压强
1、压力
(1)概念:把垂直作用在物体表面上的力叫做压力。
(2)压力的方向:总是垂直于物体的受力面,指向受力物体的内部。
(3)压力的作用点:在被压物体的受力面上,作用点等效作用在接触面中心。
(4)压力与重力的关系:只有当物体放在水平面上,且物体在竖直方向不再受到其他的力时,这时物体对地面的压力在数值上等于物体的重力。
2、压强
(1)概念:物体所受压力的大小与受力面积之比,叫做压强,用p表示。
(2)公式:(适用于固体、液体和气体的压强),公式中的S是受力面积,它是施力物体挤压受力物体时,二者相互接触的面积,而不是其他面积。
(3)单位:在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,符号Pa。1Pa=1N/m2,1Pa表示的物理意义是 1m2面积上受到压力是1N。
(4)变形公式:、
(5)推论公式:,条件:密度均匀,形状规则的实心柱体,自然放置在水平面上,且受力面就是物体的底面积
3、怎样减小或增大压强
目的
方法
实例
增大压强
压力一定时,减小受力面积
刀斧、切削工具的刀刃都磨得很薄、钉子、针
受力面积一定时,增大压力
自行车刹车时必须用力握住车闸、压路机的碾子质量很大等
增大压力的同时减小受力面积
用铁锤用力钉钉子
减小压强
压力一定时,增大受力面积
高楼大厦的墙基很宽、铁轨下铺有枕木
受力面积一定时,减小压力
现代建筑中常采用空心砖、车辆限载等
减小压力的同时增大受力面积
在冰面行走时,采用爬行并丢弃一些负重
4、压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验名称】压力和受力面积对海绵形变的影响
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)小课桌桌腿朝下放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(2)小课桌桌腿朝下放,上放砝码,放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
(3)小课桌桌腿朝上放,上放砝码放在海绵上,观察海绵的凹陷的深度。
【实验结论】当受力面积相同时,压力越大,压力的作用明显;当压力相同时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
【常考考向】
(1)转换法:通过海绵的凹陷程度反映压力的作用效果。
(2)控制变量法:①探究压力的作用效果与压力大小的关系时,控制受力面积不变,只改变压力大小;②探究压力的作用效果与受力面积的关系时,控制压力大小不变,只改变受力面积。
(3)海绵凹陷说明:力可以使物体发生形变。
(4)压力作用效果的物理表述:压强。
(5)在研究压力作用效果与受力面积的关系时:控制压力大小相同。
知识点02液体的压强、连通器
1、液体压强的特点
(1)产生原因:液体受到重力的作用和具有流动性。
(2)特点:在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
2、液体压强的大小
(1)液体压强计算公式:
(2)液体压强公式:的的理解和运用
①应用公式p=ρgh时,各个物理量的单位都应统一取国际单位制。
②h表示液体的深度。深度是指自由液面到计算压强的那一点之间的竖直距离。
③从液体压强公式p=ρgh可以看出,液体压强只与液体的密度和深度有关,而与液体的体积、质量、容器的形状及地面面积无关。
④公式p=ρgh适用于静止液体,不适用于固体、气体和流动液体。
(3)液体对容器底的压力与液体重力的关系
F=G
F>G
F<G
液体产生向下的力刚好全部作用在容器底部
除液体产生向下的力全部作用在容器底部外,容器壁还受到了压力
液体产生向下的力没有全部作用在容器底部
容器壁是竖直的,容器壁对液体水平方向的压力对容器底没有影响
容器壁是向下倾斜的,容器壁对液体产生向下的压力
容器壁是向上倾斜的,承担了部分压力
F=pS=ρghS=ρgV=G
F=pS=ρghS>ρgV=G
F=pS=ρghS<ρgV=G
3、连通器
(1)连通器:上端开口、下端连通的容器叫做连通器。
(2)连通器的特点:连通器里装入同种液体,当液体不流动时,连通器各部分中的液面高度总是相同的。
(3)连通器的应用:茶壶、洗手间下水管、锅炉水位计、乳牛自动喂水器、船闸、水塔供水系统、涵洞等。
4、探究液体压强与哪些因素有关
(1)压强计:①作用:测量液体内部压强的仪器
②构造:如图可知,液体压强计主要由U形管、橡胶管、探头(由空金属盒蒙上橡皮膜构成)三部分构成。
③原理:放在液体里的探头上的橡皮膜受到液体压强的作用会发生形变,U形管左右两侧液面就会产生高度差,高度差的大小反映了橡皮膜所受的压强的大小,这运用了物理科学方法中的转换法。
④压强计在使用时,应该注意:a.实验前应该检查压强计左右两液柱是否等高;如果不等高,则应取下橡皮膜重新安装。
b.实验前应该检查装置的气密性。检查方法是常常用手轻按橡皮膜,看压强计U形管两侧高度差是否发生变化,如果变化,说明不漏气;如果两侧高度差不变,说明是漏气的。若是漏气的,则应该拆卸后重新安装。
(2)探究液体压强与哪些因素有关
【实验探究】探究液体压强与哪些因素有关
【实验装置和器材】
【实验过程】(1)把探头放进盛水的容器中,注意观察U形管中两管液面的高度差。保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,看看液体内部同一深度各方向的压强是否相等。
(2)增大探头在水中的深度,看看液体内部的压强和深度有什么关系。
(3)换用盐水,保持探头在清水和盐水中的深度相同,液体内部的压强是否与密度有关。
【实验结论】在液体内部的同一深度,向各个方向的压强都相等;深度越大,压强越大;液体内部压强的大小还与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大。
【常考考向】
(1)转换法:通过U形管中液面的高度差反映液体压强大小
(2)控制变量法:①探究液体压强与深度的关系时,在同种液体中控制金属盒方向不变,改变金属盒的深度;②探究液体压强与方向的关系时,在同种液体中控制金属盒的深度不变,改变金属盒方向;③探究液体压强与密度的关系时,控制金属盒的方向和深度不变,选择不同的液体。
(3)实验前检查U形管压强计:
①检查U形管压强计的气密性:用手按压金属盒橡皮膜,观察U形管中液面高度差的变化,若变化明显则气密性良好,否则应拆下软管重新安装
②U形管内液面调平:不平的原因是软管中有过多气体,应拆下软管重新安装
(4)测量值小于计算值的原因:橡皮膜分担了压强(压力使橡皮膜发生了形变)
(5)(更换不同液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(6)压强计重的U型管不是连通器:有一端密封
知识点03大气压强
1、大气压强的存在
(1)定义:大气对浸在它里面的物体也有压强,叫做大气压强。简称大气压。
(2)大气压的产生原因:空气受重力作用,同时具有流动性,因此大气对浸在其中的物体表面就产生了压强。
(3)证明大气压强存在的实验:马德堡半球实验。
(4)应用:
2、大气压强的测量
(1)最早测定大气压的是意大利科学家托里拆利。
(2)大气压支持760mm高的水银柱,即大气压等于760mm水银柱产生的压强:
p大气 = p水银=ρ水银gh= =13.6×103 kg/m3×9.8 N/kg×0.76 m=1.013×105 Pa。通常把这样大小的大气压叫做标准大气压。1标准大气压 p0= 1.013×105 Pa
3、大气压的变化
(1)大气压与高度的关系:海拔越高,气压越小;海拔越低,气压越大。在海拔3000m以内,大约每升高10m,大气压大约减小100Pa。
(2)其它因素有天气、温度、体积等。
(1)天气:通常晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高。
(2)温度:当质量和体积不变时,气体温度越高,气压越大。
(3)体积:当质量和温度一定时,体积越小,气压越大。
(3)液体的沸点与大气压的关系:大气压越低,液体的沸点越低。
4、大气压的粗略测量
(1)用注射器粗略测量大气压
实验器材:注射器、弹簧测力计、细线、刻度尺等
测量方案:
①把注射器的活塞推至注射器针筒的底端,然后用橡皮帽封住注射器小孔;
②用细线拴住注射器活塞颈部,使线的一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动针筒,当活塞刚开始滑动时,记下弹簧测力计的示数为F;
③读出注射器针筒上有刻度部分的容积V;
④用刻度尺测出注射器针筒上有刻度部分的长度L.
注射器针筒的横截面积:,大气压强:
(2)用吸盘粗略测量大气压
实验器材:吸盘、弹簧测力计、细线等
测量方案:
①用刻度尺测出吸盘的直径D;
②将吸盘四周沾上水,挤出里面的空气压在光滑 的水平面上;
③用力竖直往上拉吸盘,直到吸盘脱离地面,用 弹簧测力计测出拉脱吸盘所需拉力的大小为F;
④计算出大气压强表达式。
吸盘的面积:,大气压强:
知识点04流体压强
1、流体压强与流速的关系
(1)流体:物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体。
(2)流体压强与流速的关系:在气体和液体中,流速越大的位置压强越小,流速越小的位置压强越大。
2、飞机的升力
(1)飞机机翼的形状:如图所示,可以看到机翼截面的大致形状,其上表面呈弯曲的流线型,下表面则比较平。
(2)升力产生的原因:飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼。气流被机翼分成上、下两部分,由于机翼横截面的形状上、下不对称,机翼上方气体流速较大,对机翼上表面的压强较小;下方气体流速较小,对机翼下表面的压强较大。
机翼上表面受到的压强对机翼产生的压力F1,机翼下表面受到的压强对机翼产生的压力F2,因为机翼上、下表面存在压强差,这样就产生了向上的压力差,即飞机的升力(F=F2-F1)。
知识点05浮力
1、浮力
(1)定义:浸在液体中的物体,受到液体对物体向上托的力叫浮力。
(2)浮力的方向:竖直向上
(3)浮力的施力物体:液体或气体
(4)用弹簧测力计测浮力:“称重法”计算浮力:(F浮:物体所受浮力大小;G物:物体在空气中的重力;F拉:物体浸在液体中,弹簧测力计的示数)
2、决定浮力的大小
物体在液体中所受浮力的大小,与它浸在液体中的体积有关,与液体的密度有关;物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,所受的浮力就越大。
3、浮力产生的原因
(1)浮力产生的原因:物体上下表面所受的压力差。
(2)压力差法计算浮力:。
4、探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验探究】探究浮力的大小与哪些因素有关
【实验过程】如图所示、按照 A、B、C、D、E 的顺序进行实验。
【实验结论】物体在液体中所受浮力的大小,与它排开液体的体积有关、与液体的密度有关。物体排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
【常考考向】
(1)控制变量法:①探究浮力大小和排开液体体积的关系时,控制液体密度不变,改变漫入的体积;②探究浮力大小和液体密度的关系时,控制排开液体体积不变,改变液体密度;③探究浮力大小和浸没深度的关系时,控制排开液体的体积和液体密度不变,改变浸没的深度。
(2)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(3)浮力的方向与大小判断:竖直向上,弹簧测力计示数变小时,浮力变大
(4)绘制液体密度一定时,浮力F和物体浸人的深度h的关系图像
(5)物体所受浮力的大小与物体本身的形状、密度均无关
(6)实验中所使用物体的选取:①物体的密度要大于实验所用液体的密度;②应选用体积较大的物体,因为体积越大,能变化的体积越大,浮力变化越大,实验效果越明显。
知识点06阿基米德原理
1、阿基米德原理
(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(2)公式:
(3)推导式:,其中指的是液体的密度,单位是kg/m3;指的是排开液体的体积,单位是m3。
(4)变形式:物体排开液体的体积;液体密度。
(5)阿基米德原理也适用于气体,此时。
(6)对原理的理解
①物体“浸在液体里”包括“全部浸入(即浸没)”(V排=V物)和“部分浸入”(V排<V物)两种情况。
②浮力的大小等于被物体排开的液体受到的重力。
③阿基米德原理表明,浮力大小只和ρ液 、V排有关,与物体的形状、密度、浸没在液体中的深度及物体在液体中是漂浮、悬浮、沉在水底、还是运动等因素无关。
2、探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验探究】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系
【实验过程】(1)如图甲、乙,分别测量小桶和物块的重力,记下弹簧测力计的示数 F1、F2。
(2)如图丙,将物块浸没至装满水的溢水杯中,用小桶接住溢出的水,并记下弹簧测力计示数 F3。
(3)如图 D,测出桶和水的总重,记下弹簧测力计示数 F4。
【实验结论】物体受到的浮力等于它排开液体所受的重力
【常考考向】
(1)浮力的计算方法:F浮=G物-F示
(2)排开液体所受的重力计算:G排=G总-G桶
(3)误差分析:①溢水杯没有盛满,溢水量少于实际排水量,测得排开液体所受的重力偏小;②先称总重再称空桶,桶中有水渍残留,测得排开液体所受的重力偏小;③物体先浸入溢水杯再称重,物体上有水附着,计算得物体所受的浮力偏大
(4)(更换液体)多次实验的目的:寻找普遍规律,避免偶然性
(5)创新装置
知识点07浮与沉
1、物体的浮沉条件
(1)物体的浮沉条件
上浮
下沉
悬浮
漂浮
沉底
>
<
=
=
实心体
>
<
=
>
<
处于动态(运动状态改变),受非平衡力作用
可停留液体中任意深度
上浮过程的最终状态
下沉过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
(2)对物体沉浮条件的理解
①当时,物体在液体中上浮。随着物体不断上升,物体将有一部分露出液面,物体所受的浮力也随着减小,一直减小到时,物体就不再上浮并处于漂浮状态。由此可知,物体上浮的最终状态是漂浮。
②当时,物体在液体中下沉,直到容器底部对物体产生一定的支持力,这时物体在重力、浮力、支持力的作用下处于平衡状态,下沉运动结束。由此可知,物体下沉的最终状态是沉底。
2、浮力的应用
(1)浮力的应用实例
应用
原理
特点
轮船
采用空心的办法,增大排开水的体积,增大轮船受到的浮力
轮船的大小用排水量表示,轮船排水量=轮船满载时货物的质量+船身质量。
轮船航行时处于漂浮状态,只要轮船的重力不变,无论轮船是在海里还是在河里,它受到的浮力都不变,由于海水、河水密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,轮船在海里航行时浸在水下的体积较小
潜水艇
靠改变自身重力,实现上浮和下沉
浸没在水中的潜水艇排开的水的体积是始终不变的,所以潜水艇所受浮力始终不变。若要下沉,可吸水,使F浮<G;若要上浮,可排水,使F浮>G。
注意:在潜水艇浮出水面的过程中,因为排开水的体积逐渐减小,所以浮力逐渐减小。
气球和飞艇
气球和飞艇靠充入、排出密度较小的气体来实现升降
F浮=ρ空气gV排可知,G=ρ气gV+G壳,当F浮>G,气球(飞艇)可升上天空,若要使气球(飞艇)降回地面,可以放出一部分气体,使排开空气的体积减小,浮力减小;对于热气球,加热时内部空气膨胀,一部分空气排出,球内空气密度变小,使浮力大于重力而上升;停止加热,热空气冷却,使重力大于浮力而落地
(2)密度计原理:密度计在液体中呈漂浮状态,所受浮力大小不变,都等于它受到的重力。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度较大时,V排较小,密度计露出液体的体积较大,反之较小,因此密度计上的刻度值是上面小、下面大,且刻度不均匀。
3、浮力的计算方法
(1)称重法:
(2)压力差法:
(3)公式法:
(4)平衡法:(漂浮、悬浮)
典例引领·即时检测
典例01
(24-25八年级下·河北唐山·期末)如图所示,一个质量分布均匀的正方体物块静止在水平地面上。下列说法正确的是( )
A.若沿竖直方向切去一部分,剩余部分对地面压力变大
B.若沿竖直方向切去一部分,剩余部分对地面压强变小
C.若沿水平方向切去一部分,剩余部分对地面压力变大
D.若沿水平方向切去一部分,剩余部分对地面压强变小
即时检测
1.边长为30cm的均匀正方体,放在水平桌面中央,如图所示,若沿水平方向截下一部分a立放在水平桌面上,使a对桌面压强为剩余部分b对桌面压强的1.5倍,则剩余部分b的高度为______cm。
2.如图所示,质量分布均匀的物体A、B放在水平地面上,高度相同,A的底面积大于B的底面积,A对地面的压力等于B对地面的压力。若在两物体上部沿水平方向切去相同的厚度,mA'、mB'分别表示A、B剩余部分的质量,pA'、pB'分别表示剩余部分对地面的压强。下列判断正确的是( )
A.mA'>mB',pA'>pB' B.mA'=mB',pA'<pB'
C.mA'=mB',pA'>pB' D.mA'>mB',pA'<pB'
3.质量分布均匀的实心正方体A、B置于水平桌面上, 如图甲。将B沿水平方向截取高为h的柱体,并将该柱体叠放在A上,截取、叠放后A、B对桌面的压强随截取高度的变化如图乙所示。则B的边长为_____cm,A的重力为______N(g取10N/kg)。
典例02
(24-25八年级下·辽宁辽阳·期末)(多选)水平桌面上有甲、乙两个质量和底面积相同的圆柱形和圆台形容器,容器内分别装有质量相等的不同液体,所装液体深度相同,下列说法正确的是( )
A.液体对容器底部的压强
B.液体对容器底部的压力
C.两容器对桌面的压强
D.两容器对桌面的压力
即时检测
1.(多选)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
A.液体对容器底部的压强: B.液体对容器底部的压力:
C.容器对桌面的压力: D.容器对桌面的压强:
2.如图所示,水平桌面上放有两个质量相同、底面积相等的薄壁容器,分别装有质量相同的a、b两种液体,容器中液面高度不同。两容器中液体对容器底的压强______,桌面对容器底的支持力______(均选填“>”、“<”或“=”)。
3.如图所示,一个装满水的饮料瓶,原来正放在水平桌面上,现将其倒放在原来的水平桌面上,关于桌面受到瓶子的压力、压强,瓶底和瓶盖受到水的压力、压强,则( )
A.正放和倒放,桌面受到瓶子的压力不变,压强不变
B.正放时水对瓶底的压强小于倒放时水对瓶盖的压强
C.正放时水对瓶底的压强等于倒放时水对瓶盖的压强
D.正放时水对瓶底的压力等于倒放时水对瓶盖的压力
典例03
(24-25八年级下·西藏昌都·期末)弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲;图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(取,),说法中不正确的是( )
A.物体的体积是400cm3 B.物体受到的最大浮力是5N
C.物体的密度是 D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是400Pa
即时检测
1.如图所示,用弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中,物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图所示,则物块的重力为_______N,物体浸没时受到的浮力为_______N,未知液体的密度为_______kg/m3。(g取10N/kg)
2.(多选)如图甲为盛水的烧杯,用弹簧测力计吊着圆柱体缓慢下降,直至圆柱体全部浸入水中后再下降一段距离。整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h之间变化关系的图象如图乙所示,下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是9N
B.圆柱体受到的最大浮力是6N
C.圆柱体的体积是
D.圆柱体的密度是
典例04
(24-25八年级下·湖南长沙·期末)有A、B两个正方体物块,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,则A受到的浮力是_______N;A的密度是________kg/m3,再将物块B放在A的上面,如图乙所示,物块A恰好完全浸没在水中,则物块B的质量是______kg。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)
即时检测
1.边长均为10cm、材料不同的实心正方体A和B,用质量不计的细线连接,轻轻放入某液体中,最终悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。剪断细线后,B物体对容器底的压力为3N,已知A的密度为,容器底面积为,则物体A的重力为___________N,该液体密度是___________。
2.如图所示,在底面积为0.1 m2的长方体水槽中装入适量水,将一个质量为2.7 kg、边长为0.1 m的正方体金属块,放入到玻璃杯中,再将玻璃杯整体轻轻放入水槽内,此时水槽中的水面上升了3 cm;将金属块从玻璃杯中取出,并缓慢放入水中,直至沉入水槽底部。整个过程水未溢出,玻璃杯始终漂浮在水面上,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)金属块的密度及金属块放在玻璃杯中时,对玻璃杯底部的压强;
(2)金属块未取出时玻璃杯受到的浮力;
(3)金属块取出前和沉入水底后水槽内水面高度的变化量。
典例05
(24-25八年级下·黑龙江佳木斯·期末)甲、乙两只完全相同的杯子放在水平桌面上,两杯中盛有密度相同的盐水。将两个质量相同、体积不同的小球A、B分别放入两杯盐水中,当两个小球静止时,两杯中盐水的液面恰好相平,此时小球所处的位置如图所示。小球A受到的浮力______小球B受到的浮力,小球A的密度______小球B的密度(均填“>”“<”或“=”)
即时检测
1.在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.密度计在甲杯中受到的浮力较大
B.甲杯液体的密度较大
C.乙杯底部受到液体的压强较大
D.密度计底部在甲杯中受到液体的压力较大
2.三个完全相同的容器中装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器中,如图所示,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法错误的是( )
A.三个正方体的密度大小关系是
B.容器底受到水的压强大小关系为
C.容器对桌面的压力大小关系为
D.三个正方体受到的浮力大小关系为
3.(多选)如图所示,水平桌面上放有甲、乙两个完全相同的圆柱形容器,容器中装有不同种类的液体,将A、B两个完全相同的长方体物块分别放入甲、乙两个容器的液体中,静止时两个容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.物块A在甲液体中排开液体的质量较大
B.若将A、B两个物块全部压入液体中,对B施加的压力较大
C.液体对容器底的压强p甲>p乙
D.容器对桌面的压力F甲<F乙
考场练兵·分层实战
基础通关练(测试时间:10分钟)
1.下列实例中,属于减小压强的是( )
A.剪刀的刀刃做得很薄
B.注射器的针头很尖
C.压路机的碾子质量很大
D.铁轨铺在枕木上
2.如图所示的事例中,没有利用大气压强工作的是( )
A.用吸管喝饮料 B.用胶头滴管吸液体
C.吸盘吸在墙上 D.洗手盆装有存水弯
3.关于浮力及其产生原因,下列说法正确的是( )
A.只有漂浮在液体表面的物体才受到浮力
B.浮力的产生原因是物体上下表面受到液体的压力差
C.浸没在液体中的物体,深度越深,受到的浮力越大
D.浮力的方向总是竖直向下
4.一个质量为50kg的中学生,他的重力为____N (g取10N/ kg) ; 若他站在水平地面上,双脚与地面的接触面积为,则他对地面的压强为____Pa。
5.小刘准备清洗如图甲所示的火锅,锅体由内外两个容器组成,小刘分别在内外两个容器中倒入 等质量的水,其形状可简化为如图乙所示,则_________容器底部受到水的压强更大,________容器底部受到水的压力更小(两空均选填“内”或“外”)。
6.在装修房屋时,工人师傅常用一根灌有水(水中无气泡)且足够长的透明塑料软管,两人各持一端,靠在墙面的不同位置,当水静止时,两端液面___________,这样就能在墙面上确定等高点。这是利用了____________的原理。若将该装置从一楼拿到二十楼,会发现两端液面的高度差____________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
7.如图所示为一种可感知外界气压变化的装置,内装适量有色液体。A为密闭球体,B为上端开口的玻璃管,底部与A相连。若将此装置从一楼拿到二十楼,大气压强会变______,使B管液面______(填“上升”“下降”或“不变”)。
8.如图甲,剪掉瓶底并拧去瓶盖,打开吹风机,纸条“主动”钻进瓶口,这是由于空气中流速大的位置压强__________。通过上述实验现象,我们来分析智能扫地机器人(图乙)的工作原理,其工作时是通过电机转动加快机器内部气流速度,使内部压强__________(填“小于”或“大于”)外界大气压强,从而将杂物“吸入”达到清扫的目的。
9.小宁用一个弹簧测力计竖直拉着一个物体在空中静止时,弹簧测力计的示数为4.5N;然后将物体浸没在水中,弹簧测力计的示数如图所示,此时物体受到的浮力是________N;物体的体积为__________。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。)若将物体继续向下移动(物体未接触容器底),则弹簧测力计的示数大小__________(选填“变大”或“不变”或“变小”)。
10.如图所示,将重为的圆柱体用细绳悬挂着竖直浸没在水中某一深度处,静止时上、下表面受到水的压力、分别为和,则受到水的浮力为___________,绳子的拉力为___________。
11.小明将溢水杯装满水,再用弹簧测力计挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,在这个过程中,弹簧测力计的示数将________,溢水杯底所受水的压强将________(以上两空选填“变大”、“变小”或“不变”),当铝块完全浸没在水中时,共溢出了200g水,则铝块受到的浮力是________N。(g取10N/kg)
12.一个西瓜的体积为,质量为5kg,若把西瓜浸没在水中,西瓜受到的浮力是________N,松手后,西瓜最终静止后受到的浮力是________N。(,)
13.如图所示,已知轮船的排水量为6000t,则轮船在海水中满载时受到的浮力是_______N。A和B两刻度线分别表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置,图中的轮船是在_______(选填“江水”或“海水”)中静止时的情况(ρ海水>ρ江水)。
14.汤圆刚下锅时沉底,是因为此时汤圆受到的浮力________(选填“大于”“小于”或“等于”)自身重力;煮汤圆过程中,汤圆内部气体受热膨胀,导致排开水的体积________,汤圆受到的浮力随之________(前两个空选填“增大”“减小”或“不变”);当浮力________重力时,汤圆上浮,最终漂浮在水面。
15.如图所示,用塑料瓶制成的潜水艇模型悬浮于水中,此时模型受到的浮力__________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力。当通过进、排气管向瓶中打气时,水对模型底部的压强将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
16.如图所示,平底茶壶的质量是400g,底面积是0.004m2,内盛0.6kg的开水,放置在面积为1m2的水平桌面中央。g取10N/kg,试求:
(1)水对茶壶底部的压力;
(2)茶壶对桌面的压强。
重难突破练(测试时间:20分钟)
1.选择优良种子播种,是农业丰收的基本保证,我国农民常采用的选种方法是盐水选种:将待选的种子放入浓度适当的盐水中后,良种沉入水底,次种则漂浮于水面(如下图所示),很快就能完成选种工作,。但盐水浓度的把握是关键,如果盐水的浓度太低,则可能( )
A.只有少量次种漂浮 B.良种漂浮,而次种下沉
C.所有种子都不受浮力 D.所有种子都漂浮在水面
2.曹冲称象的故事广为流传。如图,称象时,先让象站在船上,在船身与水面交界处做上标记。让象上岸后,再将石头装入船中,直至船身上的标记与水面重合,所装石头的质量即为大象的质量。下列说法正确的是( )
A.甲图中船排开水的重力与大象所受浮力大小相等
B.船内石头增多的过程中船底受到水的压强不变
C.船内石头增多的过程中船受到的浮力大小不变
D.甲图中船所受浮力与乙图中船所受浮力大小相等
3.水平面上有两个相同的装满不同液体的溢水杯,将小球A分别放入两溢水杯中静止时如图甲、乙所示,甲杯溢出0.9N的液体,乙杯溢出0.8N的液体。下列说法正确的是( )
A.小球A在甲杯中受浮力,在乙杯中不受浮力
B.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
C.小球A重0.9N,A对乙杯底的压力为0.1N
D.甲杯中液体对杯底的压强等于乙杯中液体对杯底的压强
4.取一个柱形容器装入适量水,放在水平桌面上。把质量相同的甲、乙小球放入容器中,小球静止后位置如图所示。下列说法正确的是( )
A.两个小球的密度大小关系是
B.两个小球所受浮力大小关系是
C.两个小球排开液体体积关系是
D.取出乙小球(球不沾水),水对容器底部的压强变化量等于容器对桌面的压强变化量
5.有两个质量分布均匀的正方体A、B,A的质量为,边长为,将放置在水平桌面上,如图甲所示,A对桌面的压力为________N;将另一个正方体B叠放在的正上方如图乙所示,对水平桌面的压强增加了,则的重力________。
6.如图甲,A、B两个质量均匀的正方体放在水平地面上,B的边长是A的2倍。将A沿竖直方向切去宽为L的部分,把切去部分叠放在B上,B对地面的压强pB与L的变化关系如图乙所示,则A的高度h=______cm;若时,B对地面的压强为______Pa。
7.如图所示的容器底面积为且足够高,柱形物体重,密度,底面积,与容器底部不密合,则的体积为_______。现往容器中加入水,则水对容器底部压强为_______。()
8.如图甲所示,用水龙头往重为4N的容器中注水直到容器装满,已知水龙头每秒注水,水对容器底部的压强与时间的关系如图乙所示,第42s时,水的深度是______m,容器的底面积______。
9.如图所示,重为6N的实心物块A浸没在水中保持静止状态,此时轻质细绳对物块A的拉力大小为4N,已知水的密度为,则物块A的密度为______ kg/m3。
10.如图甲所示,一个金属块在钢绳拉力的作用下从水面上方匀速下降,直至金属块全部没入水中。图乙所示,是钢绳拉力随时间变化的关系图像。若不计水的阻力,水的密度为,取,则全部浸没后金属块受到的浮力是__________,金属块的密度是__________。
11.如图所示,对木块施加一个竖直向下的压力F,使重为48N的木块刚好浸没在水中且保持静止状态,木块此时排开水的重为80N,木块的密度是_________。(,g取10N/kg)
12.如图所示,水平桌面上两个相同的容器中分别装有甲、乙两种液体,将边长分别为2cm和3cm的A、B两个正方体,按图示方式放入液体中,待静止后,A刚好浸没在甲液体中,B刚好浸没在乙液体中,且两容器中液面恰好相平。则A、B在甲、乙两种液体中所受浮力的大小关系为FA________FB,甲、乙液体对两个容器底的压强的大小关系为pA________pB,(前两空均选填“大于”“小于”或“等于”);若乙液体是水,将其中的正方体A从正方体B上方取下放入水中后,正方体B有露出水面,则正方体A的密度为________。
13.将一物体轻轻放入盛满水的溢水杯中,它漂浮在水面,有72g水溢出,再将其捞出擦干后,轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,它沉入杯底,静止后有64g酒精溢出,酒精的密度是0.8×103kg/m3,则该物体在酒精中受到的浮力___________其在水中受到的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”),该物体的密度为__________kg/m3。
14.如图甲所示,一重为8 N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮,露出水面部分是A的,此时水面到杯底的距离为20 cm。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,如图乙所示,物体A刚好浸没水中,已知,则物体A的密度为____________;小球B的体积为____________。
15.实验小组探究浮力大小与哪些因素有关的实验过程如图所示。
(1)实验时,应先将弹簧测力计在________方向调零;a中将圆柱体铁块缓慢浸入水中,随着深度增加,弹簧测力计示数逐渐变小,铁块受到的浮力逐渐________,表明浮力与深度有关;铁块浸没后,继续增加深度,弹簧测力计示数不变,表明浮力与深度无关,前后结论不一致。分析发现以上实验某过程中同时改变了深度和________;下图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体铁块下表面到水面距离h关系的图像是________(选填序号)。
A. B. C. D.
(2)改用b中的物块继续探究,此物块重________ N,c、d中物块所受浮力均为________ N。由此可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度________关;
(3)根据b、d、e三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力________。分析b、________三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(4)若将b中的物体换成相同材料的球体,则不能完成b、c、d三次实验的探究,具体理由是________。
16.某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,由__________两图得出物块所受浮力,再由另外两图得出物块排开水所受重力,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力;
(2)小组同学经过交流、评估和反思后,得出方便操作和减小误差最合理的操作步骤顺序是__________;(填入“甲、乙、丙、丁”的合理顺序)
(3)另外一个小组进行实验时。溢水杯中液体没有装满,导致测量到的排开液体重力会__________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)同学们换用不同的物体及不同的液体重复多次实验的目的是__________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
(5)物体没有完全浸没在水中。__________(选填“能”或“不能”)用此实验验证阿基米德原理。
(6)实验后,小组同学提出还可以利用该实验计算物体的密度,该物体的密度是____________()。
综合拓展练(测试时间:10分钟)
1.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住后从漏斗口向下持续吹气,然后将手指移开,发现乒乓球并不下落。在向下持续吹气的过程中,乒乓球上方气流速度________下方气流速度,导致上方气压________下方气压,从而产生压强差。(选填“大于”“小于”或“等于”)
2.(2025·四川·中考真题)热爱劳动的果果同学在家煮鸡蛋,观察到放入水中的鸡蛋会沉到锅底。鸡蛋在浸没后继续下沉的过程中,受到水的压强________(选填“变大”或“不变”),浮力________ (选填“变大”或“不变”)。
3.(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
4.(2025·四川内江·中考真题)如图所示,为保证安全,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。根据图中轮船判断下列说法正确的是( )
A.轮船在淡水中排开液体的体积最小
B.印度洋的海水密度比北大西洋的海水密度大
C.轮船在北大西洋区域和印度洋区域受到的浮力相等
D.轮船从北大西洋区域驶入印度洋区域时,受到的浮力变大
5.(2025·四川攀枝花·中考真题)如图所示,质量分布均匀的圆柱状物体甲、乙放置在水平地面A上,此时甲、乙对地面的压强相等。现沿水平面B切去上方的部分后,甲、乙剩余部分对地面的压强、和压力、的大小关系是( )
A.、
B.、
C.、
D.、
6.(2025·四川绵阳·中考真题)如图所示,置于水平桌面的三个相同烧杯,分别装有质量相等的三种不同液体,x、y和z是三种液体中距杯底等高的点,则( )
A.液体密度:
B.液体对烧杯底部的压强:
C.烧杯对桌面的压力:
D.x、y、z三点液体的压强:
7.(2025·四川·中考真题)热爱物理的小茗同学对如图所示的情境进行了观察和思考,以下分析中正确的是( )
A.漂浮的木头受到的浮力小于它受到的重力
B.悬浮的鲸鱼受到的浮力小于它受到的重力
C.沉底的石头受到的浮力小于它受到的重力
D.木头受到的浮力一定大于鲸鱼受到的浮力
8.(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
9.(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
10.(2025·青海西宁·中考真题)小西所在的兴趣小组,想探索“冰山一角”蕴含的物理知识。利用一个正方体模具装入水,放在冰箱中凝固成冰,再将冰块磨制成体积为的正方体,投入装有适量水的容器中进行实验和分析(实验过程中不考虑冰的熔化、、、g取)。
(1)请计算冰块的重力;
(2)请计算冰块所受的浮力;
(3)请计算冰块露出水面的体积与水下体积之比;
(4)假设冰块全部熔化后,请通过计算说明液面升降情况(不考虑温度、蒸发等影响)。
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