初中物理苏科版八年级下册第十章 压强和浮力综合与测试当堂达标检测题
展开这是一份初中物理苏科版八年级下册第十章 压强和浮力综合与测试当堂达标检测题,共37页。试卷主要包含了如图,如图的实例中,属于增大压强的是等内容,欢迎下载使用。
2018–2019学年第二学期八年级物理《压强与浮力》测试(1)
一.选择题(共12小题)
1.下列工具中,主要利用连通器原理工作的是( )
A.温度计 B.液位计 C.订书机 D.抽水机
2.下列小实验都与压强有关,其中能证明大气压强存在的是( )
A. B. C. D.
3.如图(a)中,同种材料制成的甲、乙两个实心立方体,甲、乙两物体对水平桌面的压强分别为80帕和40帕。如图(b),把甲放在乙的上面时,乙对桌面的压强是( )
A.120帕 B.240帕 C.360帕 D.480帕
4.如图所示,小成的书桌上放着一本字典,字典的一部分悬空在桌面以外小成发现后将字典水平推回桌面内,在这个推动的过程中( )
A.字典对桌面的压力大小变小
B.字典对桌面的压强变大
C.只有匀速推动时桌面对字典的摩擦力大小才不变
D.无论是否匀速推动,桌面对字典的摩擦力大小都不变
5.如图所示,在高铁站,离站台边缘一定距离的地方有一条黄色安全线,人必须站在安全线以外的区域候车。这是因为动车进站时车厢附近( )
A.空气流速快,压强小 B.空气流速慢,压强小
C.空气流速快,压强大 D.空气流速慢,压强大
6.小明在宠物店买了淡水热带鱼,为方便带回家,商家将鱼放在装有水的轻薄的塑料袋里。如果小明将装着魚且没有打开的塑料袋直接放入家里的淡水鱼缸中,则图中最有可能发生的情况是( )
A.B.C.D.
7.两个不计质量,底面积不等的圆柱形容器(S甲<S乙),分别盛有甲、乙两种密度分别为ρ甲、ρ乙的液体。将两个完全相同的小球分别放入这两种液体中,小球静止时的位置如图,此时两液面刚好齐平,两球受到的浮力分别为F甲、F乙;液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙.若将这两小球从液体中取出,则液体对容器底部压强的变化量△p甲、△p乙,则下列关系式中正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.F甲>F乙 C.p甲=p乙 D.△p甲>△p乙
8.如图7所示是我国研制的大型特种用途民用飞机“鲲龙”AG600,AG600是一款大型水陆两栖飞机,最大航速是460km/h;最大起飞质量时53.5t,一次可吸水12t;可以满足森林灭火和水上救援的需要。下面说法错误的是( )
A.飞机飞行时,机翼上表面受到酌气压小于机翼下表面的气压
B.飞机静止在水面上,吸水后飞机底部受到水的压强将变大
C.飞机在空中水平匀速飞行时,受到的升力最大为5.35×104N
D.飞机静止在水面上,吸满水后浸入水中的体积将增大12m3
9.如图的实例中,属于增大压强的是( )
A.挖掘机装有宽大的履带B.大型载重车装有很多车轮C.书包背带做得较宽D.切熟鸡蛋的钢丝很细
10.同一个鸡蛋先后放入清水、淡盐水和浓盐水中,静止时,鸡蛋在图甲中沉底、在图乙中悬浮,在图丙中漂浮,如图所示。由此可知鸡蛋受到的浮力( )
A.F浮乙=F浮丙 B.F浮甲=F浮乙
C.F浮甲>F浮丙 D.F浮乙<F浮丙
11.如图为我国自主研发的C919大型商用客机,下列说法中正确的是( )
A.客机平稳飞行时,坐在座位上的乘客相对客机是运动的
B.制造客机时,为了减轻客机质量可选用密度较大的材料
C.客机在高空受到的大气压强比地面附近受到的大气压强小
D.客机的机翼制作成“上凸下平”形状是为了减小空气对飞机的阻力
12.如图所示,三个质量和底面积均相同的容器甲、乙、丙放置在水平桌面上,若在容器中都装入等质量的水(水不溢出),下列说法正确的是( )
A.三个容器底部受到水的压力相等
B.甲容器底部受到水的压力最大
C.甲容器底部对桌面的压力最小
D.丙容器底部对桌面的压力最大
二.填空题(共15小题)
13.我国新型99式主战坦克作战能力达到国际先进水平,战斗全重可达55t,该坦克静止在水平地面时履带着地的总面积约为10m2,其对地面的压力为 N,对水平地面的压强约为 Pa.(g取10N/kg)
14.如图,小明质量是60kg,当他站在静止的电梯里,他的鞋子与电梯地板接触的面积共400cm2,可得小明对电梯地板的压强p1为 ,当电梯匀速下降时,小明对地板的压强为p2,则p1 p2(选填“>”、“<”或“=”)(g=10N/kg)
15.C919大型客机是我国首款自主研发的大型客机,飞机的质量为45t,停在跑道上时轮胎与地面总接触面积为1.5m2,该飞机对跑道的压强为 Pa.飞机在地面滑行起飞时,由于机翼上方空气流速越快,气体压强越 ,使它对地面的压力 (选填“变大”、“不变”、“变小”)。(g取10N/kg)
16.历史上第1个证明大气压存在的实验是 ,一个标准大气压能托起的水银柱高度是 m。
17.一艘总质量约20万吨的超级油轮,其航行时所受的浮力约为 N,当其给某船队的船只提供油料后,油轮底部所受的海水压强 (选填“增大”、“不变”或“减少”)。
18.把一只鸡蛋放在盛满水的杯子里,鸡蛋沉在杯底,再把杯子放在水龙头下方打开水龙头,让水一直在杯中满溢,这时可发现鸡蛋会浮起来,其原因是接近水面的地方水流速度比下面 ,压强比下面 ,鸡蛋受到向上的力,所以鸡蛋浮了起来。(均选填“大”或“小”)
19.如图甲,用吸管能将杯中饮料吸入口中,是利用了 的作用:如图乙,把饮料吸管A插在盛水的杯子中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端,往B管中吹气,A管中的水面将 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
20.如图所示,三个完全相同的容器内装有适量的水后,在乙、丙两容器中分别放入质量相等的木块和小球,木块漂浮在水面上,小球悬浮在水中,此时,甲、乙、丙三个容器内水面高度相同,三个容器中水对容器底的压强 (选填“相等”、“不相等”),如果向乙容器中加入盐水,木块受到的浮力将 (选填“变大”、“不变”、“变小”)
21.进藏的游客常会发生头晕、头痛、恶心、呕吐、呼吸加快、四肢麻木等症状的“高原反应”,这是因为大气压随高度增加而 (选填“减小”、“不变”或“增大”);海拔较高的高原上用普通锅煮不熟饭,是因为高原上的大气压较低,导致水的沸点 (选填“降低”、“不变”或“升高”)的缘故。
22.如图所示,有两个实心正方体物块AB叠放在水平地面,物体A重30N,B重10N,则B对A的压力与A对地面的压力之比为 ;若物块A与物块B的边长之比为2:1则B对A的压强与A对地面的压强之比为 ,物块A与B的密度之比为 。
23.如图所示的是某同学自制的气压计,他给广口瓶装满带颜色的水用插了细玻璃管的橡皮塞盖紧并使玻璃管中有一定高度的水柱。他把这个自制气压计从山脚拿到山顶,发现管内的液柱高度 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是大气压随高度的增加而 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
24.利用如图所示的装置可探究机翼升力产生的原因,用鼓风机向模型左端吹气,观察到压强计两侧液面出现 ,这是由于通过机冀模型上方的空气流速 (选填“大”或“小”)、压强小造成的。
25.一根轻质小弹簧原长10厘米,两端分别连接在容器底部和物体A上,将水逐渐注入容器,当物体的一半浸入水中时,弹簧长12厘米,如图(a)所示。把水倒出,改用密度为 0.8×103千克/米3的油注入容器,当物体A全部浸入油中时,弹簧长15厘米,如图(b)所示。前后两种情况下物体受到的浮力之比为 ;物体A的密度为 千克/米3。
26.如图所示,一只锥形烧瓶量得它的上口径与底径之比为1:3,放在水平桌面上,容器内有两种互不相溶的液体充满容器,且上、下两部分液体恰好深度相同。已知上、下两种液体的密度之比为ρ1:ρ2=1:2,设上部液体对下部液体的压力为F1,下部液体对瓶底的压力为F2,则F1:F2= 。
27.质量相等的甲、乙两个实心均匀正方体物块放在水平地面上,密度关系是ρ甲>ρ乙,当在甲、乙两物块上,分别放重为G1、G2的物体或分别施加竖直向上的力F1、F2(F1、F2均小于物块重力)时,甲、乙两物块对水平地面的压强相等,则G1 G2,F1 F2。
三.作图题(共3小题)
28.请在图中画出小球所受的浮力和烧杯对斜面的压力。
29.图中,物体漂浮在水面上,请作出物体受到的重力G和浮力F的示意图。
30.如图所示,重5N的物体静止在斜面上,请画出物体对斜面压力的示意图。
四.实验探究题(共6小题)
31.在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验时,同学们利用小桌、海绵、砝码等器材做了如图1所示的系列实验。
(1)观察比较图甲、乙的情况可以得到结论是:受力面积一定时, ,压力的作用效果越明显。
(2)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应比较 两图的实验。
(3)有些公共汽车配备逃生锤,遇害到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选如图2中的 。
32.利用身边的物品就可以完成一些物理探究,为研究液体内部压强特点,如图甲所示,小华将透明塑料瓶底部剪去,蒙上橡皮膜后扎紧如图甲所示。
(1)将瓶压入水中,橡皮膜向内凹,如乙图所示,说明水对橡皮膜有压强;将瓶向下压,橡皮膜内凹的程度变大,说明液体内部压强与液体的 有关,我们用橡皮膜的凹陷程度来表示液体压强大小,这种研究方法是 法。
(2)如丙图所示,接着将某液体缓慢倒入瓶中,当内外液面相平时,橡皮膜仍向内凹,说明液体内部压强与液体的 有关。且倒入的液体 水(选填“是”或者“不是”)。
(3)将甲图中装置倒置,然后在瓶口紧密连接一根无色透明胶管,并灌注红墨水,如丁图所示。使胶管内液面高于橡皮膜,将塑料瓶蒙橡皮膜的一端朝各个方向放置,橡皮膜都向外凸,说明液体内部压强的方向是 。
(4)装置丁图 一个连通器(选填“是”或者“不是”或“不一定是”)。
33.在探究“影响液体内部压强大小的因素”实验中:
(1)实验前,应调整U型管压强计,使左右两边玻璃管中的液面 。如图甲用手按压强计的橡皮膜,U型管内水面出现高度差,并且在一段时间内不下降,这样操作的目的是: 。
(2)将橡皮膜放入酒精中,U型管内水面也出现高度差,这说明 。
(3)比较乙、丙实验可知,液体内部压强与液体 有关;比较丙、丁实验可知,液体内部压强与液体的 有关。
(4)为了进一步研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等,他们应控制的量有 和 ,要改变的是 。
34.探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验时,如题图所1示,依次将体积为100cm3的物体缓缓浸入某液体中(液体未溢出);根据实验数据绘制了测力计的示数F与物体的下表面浸入液体中的深度h的关系图象如图2所示。(g=10N/kg)
(1)分析图2发现,物体浸没在液体中后,测力计示数不再变化,说明浸没在液体中的物体所受的浮力大小与 (选填“物体体积”或“排开液体体积”)有关。
(2)物体密度为 g/cm3,若把该物体直接放入此液体中,静止时物体受到容器底的支持力F支为 N。
(3)当h=4cm时,物体受到浮力为 N,下表面所受压强为 Pa;整个过程,物体下表面所受液体压强p与其浸入液体中深度h的关系图象应该是图3中的 。
(4)将容器中液体更换为水,发现当物体浸没时测力计的示数大于浸没在原来液体中时的示数,说明浸在液体中的物体所受浮力大小还与 有关。
35.小华和小琳在老师的指导下,对“浮力的大小与哪些因素有关”进行了实验探究。
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
猜想4:浮力的大小可能与物体的形状有关
(1)小琳在家中利用身边的物品做实验,她用手把饮料罐按入水中,水面上升的越高,人会感到越吃力。这个事实可以支持猜想 (填序号)。
(2)他们为了研究猜想1和猜想2,选用了体积相同、重力不同的三个圆柱形物体A、B、C并测出了它们的重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行了如下图所示的实验。
①比较图中序号为a、b、c的三次实验,得出的结论是:浮力的大小与 。
②比较图中序号为 的三次实验可以得出初步结论:浮力的大小与液体的密度有关,液体的密度越大,物体所受的浮力也越大。
36.探究“硬币起飞”的条件。
(一)查寻规律:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下空气流速v与压强P的关系可表示为+p=C,式中C是常量,ρ表示空气密度。根据上述关系式可知
(1)常量C表示空气流速为0时的 。
(二)设计实验:本研究需要知道硬币的质量m(或重力G)和硬币上(或下)表面面积S。
(2)某同学采用图1所示的方法测定硬币上(或下)表面面积。
①测得硬币的直径D= 厘米。
②根据数学公式S=即可算出硬币上(或下)表面面积。
(3)请你设计一个测定硬币质量(或重力)的实验方案。 。
(三)探究条件:如图2所示,在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气,气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。
(4)根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强p下= 。
(5)刚好将硬币吹起时,硬币上、下表面的压力差△F= 。
(四)得出结论:
(6)请写出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式 (用ρ、S、m或G表示)。
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.下列工具中,主要利用连通器原理工作的是( )
A.温度计 B.液位计 C.订书机 D.抽水机
【分析】几个底部互相连通的容器,注入同一种液体,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上,这就是连通器的原理。结合选项中物品的结构与使用特点可做出判断。
【解答】解:A、温度计是利用液体的热胀冷缩原理制成的,故A不合题意;
B、锅炉液位计是上端开口,底部相连的容器,构成了一个连通器,故B符合题意;
C、订书机中应用了多种物理知识,包括杠杆、压强等,与连通器无关,故C不合题意;
D、抽水机是利用大气压的原理来工作的,与连通器无关,故D不合题意。
故选:B。
【点评】本题考查连通器的原理,关键知道连通器是上端开口,底部相连的,液面静止时保持相平。
2.下列小实验都与压强有关,其中能证明大气压强存在的是( )
A. B. C. D.
【分析】(1)压力的作用效果与压力和受力面积的大小有关,压力越大、受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(2)液体内部存在压强,液体压强随深度的增加而增大;
(3)马德堡半球实验有力的证明了大气压的存在;
(4)流体压强与流速的关系,流速越大,压强越小。
【解答】解:
A、压力的作用效果与压力和受力面积的大小有关,压力相同、受力面积越小,压力的作用效果越明显,与大气压无关,故A错误;
B、如图实验,当微小压强计的探头在水中深度逐渐增大时,U形管两边液面高度差变大,与大气压无关,故B错误;
C、“覆杯”实验证明了大气压的存在,并且大气压很大,故C正确;
D、如图实验,向纸上方吹气时,纸会向上运动,可知流速快的地方压强小,有大气压无关,故D错误。
故选:C。
【点评】本题为力学综合题,考查了学生对压力作用效果的影响因素、液体内部压强的特点、大气压的存在以及流体压强与流速的关系,虽知识点多、但都属于基础,难度不大。
3.如图(a)中,同种材料制成的甲、乙两个实心立方体,甲、乙两物体对水平桌面的压强分别为80帕和40帕。如图(b),把甲放在乙的上面时,乙对桌面的压强是( )
A.120帕 B.240帕 C.360帕 D.480帕
【分析】水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据重力公式、密度公式、体积公式、压强公式得出立方体对水平地面的压强,从而得出立方体的边长,进一步得出立方体的重力,把甲放在乙的上面时,乙对地面的压力等于甲乙的重力之和,受力面积等于乙的底面积,利用p=求出乙对地面的压强。
【解答】解:因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,立方体对水平地面的压强:
p======ρgh,
则立方体的边长:
L=,
立方体的重力:
G=mg=ρVg=ρL3g=ρ()3g=,
把甲放在乙的上面时,乙对桌面的压强:
p======360Pa。
故选:C。
【点评】本题考查了压强的计算,利用好规则、均匀物体(立方体、正方体、圆柱体等)对水平面的压强公式p=ρgh是关键。
4.如图所示,小成的书桌上放着一本字典,字典的一部分悬空在桌面以外小成发现后将字典水平推回桌面内,在这个推动的过程中( )
A.字典对桌面的压力大小变小
B.字典对桌面的压强变大
C.只有匀速推动时桌面对字典的摩擦力大小才不变
D.无论是否匀速推动,桌面对字典的摩擦力大小都不变
【分析】(1)字典对桌面压力大小等于字典重力;
(2)字典在推动过程中,与桌面的接触面积发生了变化,根据压强的计算公式P=,字典对桌面的压强也相应发生变化;
(3)影响摩擦力大小的因素有压力和接触面的粗糙程度。
【解答】解:A、只要字典重心在桌面上,字典对桌面的压力大小就等于字典的重力,故A错误;
B、推动过程中,压力不变,受力面积变大,根据压强的计算公式P=,对桌面的压强变小,故B错误;
CD、无论是否匀速运动,压力和接触面的粗糙程度都不变化,因此摩擦力大小不变,故C错误、D正确。
故选:D。
【点评】物体在水平面上时,对平面的压力大小等于物体的重力;物体在运动过程中摩擦力大小都不在变化,这个摩擦力叫最大摩擦力。
5.如图所示,在高铁站,离站台边缘一定距离的地方有一条黄色安全线,人必须站在安全线以外的区域候车。这是因为动车进站时车厢附近( )
A.空气流速快,压强小 B.空气流速慢,压强小
C.空气流速快,压强大 D.空气流速慢,压强大
【分析】当火车驶过站台时会带动周围空气流动速度加快,从而造成人周围空气流速不同,结合流体压强与流速的关系即可解决此题。
【解答】解:当列车驶进站台时,会带动车厢附近的空气流动速度加快,此时车厢远处的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知:车厢远处空气流速慢压强大,而车厢附近流速快压强小,会产生一个向内侧的压强差,将人推向火车,易出现危险,所以人必须站在安全线以外的区域候车。
故选:A。
【点评】解答这类题目的思路是先确定哪里的流体流速大,压强小,在这个压力差的作用下便产生了什么现象。
6.小明在宠物店买了淡水热带鱼,为方便带回家,商家将鱼放在装有水的轻薄的塑料袋里。如果小明将装着魚且没有打开的塑料袋直接放入家里的淡水鱼缸中,则图中最有可能发生的情况是( )
A.B.C.D.
【分析】热带鱼悬浮在袋内的水中,热带鱼的密度等于水的密度,这样,袋内外水的密度相同,袋内水和热带鱼的总重力才等于受到的浮力;可得:排开水的体积等于自身的体积,据此分析判断。
【解答】解:根据题意可知,塑料袋和鱼缸中的水均为淡水,且轻薄塑料袋的重力可忽略不计;
由图知,热带鱼悬浮在袋内的水中,则热带鱼的密度等于水的密度;
将塑料袋浸入水中,袋内外水的密度相同,只有当袋中水和鱼的总体积等于排开水的体积V排时,袋内水和热带鱼的总重力才等于受到的浮力,才能处于静止状态,即此时内外液面应相平。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用,能根据密度关系得出物体在水中的浮与沉是关键。
7.两个不计质量,底面积不等的圆柱形容器(S甲<S乙),分别盛有甲、乙两种密度分别为ρ甲、ρ乙的液体。将两个完全相同的小球分别放入这两种液体中,小球静止时的位置如图,此时两液面刚好齐平,两球受到的浮力分别为F甲、F乙;液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙.若将这两小球从液体中取出,则液体对容器底部压强的变化量△p甲、△p乙,则下列关系式中正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.F甲>F乙 C.p甲=p乙 D.△p甲>△p乙
【分析】(1)由图可知:A中小球悬浮,B中小球漂浮,则根据悬浮和漂浮的条件来即可判断浮力大小关系;
根据浮沉条件即可判断液体密度的大小。
(2)由p=ρgh可知,液体对容器底部的压强关系;
(3)因为两个容器都是规则容器,因此将小球取出后,容器底部减小的压力等于小球的重力,又已知两容器底面积的关系,根据△p=可知液体对容器底部的压强的变化量的关系。
【解答】解:读图可知,小球在甲液体中悬浮,小球在乙液体中漂浮;
AB、根据悬浮和漂浮的条件可知:小球所受的浮力都等于它自身的重力,所以两个小球所受的浮力相等;
根据浮沉条件可知:小球的密度与甲液体的密度相等,小球的密度小于乙液体的密度,所以,乙液体的密度较大;故AB错误;
C、因为乙液体的密度较大,已知两液面刚好齐平,由p=ρgh可知,液体对容器底部的压强分别为p甲<p乙.故C错误;
D、由图知,两个小球完全相同,根据漂浮和悬浮可知,浮力都等于球的重力,则将球取出后,容器底部减小的压力等于球的重力,故减小的压力相等,即△F甲=△F乙;
又因为S甲<S乙,由△p=可知,△p甲>△p乙.故D正确。
故选:D。
【点评】此题综合考查了阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用、压强的大小比较等知识点,是一道综合性较强的题目。
8.如图7所示是我国研制的大型特种用途民用飞机“鲲龙”AG600,AG600是一款大型水陆两栖飞机,最大航速是460km/h;最大起飞质量时53.5t,一次可吸水12t;可以满足森林灭火和水上救援的需要。下面说法错误的是( )
A.飞机飞行时,机翼上表面受到酌气压小于机翼下表面的气压
B.飞机静止在水面上,吸水后飞机底部受到水的压强将变大
C.飞机在空中水平匀速飞行时,受到的升力最大为5.35×104N
D.飞机静止在水面上,吸满水后浸入水中的体积将增大12m3
【分析】(1)机翼的形状是上凸下平,相同时间内空气通过机翼上方时的路程大于下方的路程,通过上方的速度大于下方的速度,上方的压强小于下方的压强,机翼受到向上的压力差的作用。
(2)利用p=ρgh分析水对飞机底部的压强的变化;
(3)飞机在空中水平匀速飞行时受力平衡,根据飞机的重力即可判断;
(4)根据漂浮时浮力等于重力算出吸满水后静止在水面上时增加的浮力,根据阿基米德原理的变形公式算出排开水的体积增加量。
【解答】解:
A、机翼的形状是上凸下平,相同时间内空气通过机翼上方的路程大于下方的路程,则机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,机翼上方的压强小于下方的压强,从而产生向上的升力作用,故A正确;
B、飞机静止在水面上,吸水后,飞机底部所处的深度变大,由p=ρgh可知水对飞机底部的压强将变大,故B正确;
C、由于飞机的最大起飞质量是53.5t,则飞机的最大重力G最大=m最大g=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N,
飞机在空中水平匀速飞行时,受力平衡,则受到的最大升力:F升最大=G最大=5.35×105N,故C错误;
D、飞机静止在水面上时处于漂浮状态,浮力等于重力,
所以,吸满水后静止在水面上时增加的浮力△F浮=G水;
根据阿基米德原理可得:ρ水g△V排=m水g,
则浸入水中体积的增大量:△V排===12m3;故D正确。
故选:C。
【点评】本题为力学综合题,考查重力公式、液体压强公式和物体漂浮条件的应用,要求认真审题,灵活应用相关公式。
9.如图的实例中,属于增大压强的是( )
A.挖掘机装有宽大的履带B.大型载重车装有很多车轮C.书包背带做得较宽D.切熟鸡蛋的钢丝很细
【分析】(1)增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积来增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强。
(2)减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,减小压力来减小压强。
【解答】解:
A、挖掘机装有宽大的履带,是在压力一定时,增大受力面积来减小压强。不符合题意。
B、大型载重车装有很多车轮,是在压力一定时,增大受力面积来减小压强。不符合题意。
C、书包带很宽,在压力一定时,增大受力面积来减小压强,不符合题意。
D、切熟鸡蛋的钢丝很细,是在压力一定时,减小受力面积来增大压强,符合题意。
故选:D。
【点评】掌握压强大小的影响因素,掌握增大和减小压强的方法。能把压强知识应用到生活中。
10.同一个鸡蛋先后放入清水、淡盐水和浓盐水中,静止时,鸡蛋在图甲中沉底、在图乙中悬浮,在图丙中漂浮,如图所示。由此可知鸡蛋受到的浮力( )
A.F浮乙=F浮丙 B.F浮甲=F浮乙
C.F浮甲>F浮丙 D.F浮乙<F浮丙
【分析】当浮力等于重力时,物体漂浮或悬浮;当浮力小于重力时,物体下沉,据此分析图甲、乙、丙中浮力与重力的关系;
【解答】解:同一个鸡蛋在甲图中鸡蛋沉底,F浮甲<G,
在乙图中鸡蛋悬浮,F浮乙=G,
在丙图中鸡蛋漂浮,F浮丙=G,
所以,F浮甲<F浮乙=F浮丙,
故A正确,BCD错误;
故选:A。
【点评】本题考查了物体浮沉条件的应用;关键是知道物体漂浮时浮力和重力相等,物体下沉时浮力小于重力。
11.如图为我国自主研发的C919大型商用客机,下列说法中正确的是( )
A.客机平稳飞行时,坐在座位上的乘客相对客机是运动的
B.制造客机时,为了减轻客机质量可选用密度较大的材料
C.客机在高空受到的大气压强比地面附近受到的大气压强小
D.客机的机翼制作成“上凸下平”形状是为了减小空气对飞机的阻力
【分析】(1)研究对象与参照物之间的相对位置如果发生改变,物体是运动的;如果未发生变化,物体是静止的;
(2)制造客机时,要尽可能地减轻其质量,如何减轻质量,可以利用公式m=ρV分析;
(3)大气压随着高度的增加而减小;
(4)流体流速越大的位置,压强越小。
【解答】解:A、客机平稳飞行时,以静坐在座位上的乘客为参照物时,乘客和乘坐的飞机之间的位置没有发生变化,所以相对于静坐在座位上的乘客为参照物,客机是静止的,故A错误;
B、客机的体积一定,由m=ρV可知,材料的密度越小,客机的质量越小,所以制造客机时采用密度小的材料,可以减轻其质量,故B错误;
C、大气压随着高度的增加而减小,所以客机在高空所受的大气压强,比地面附近的大气压强小,故C正确;
D、客机机翼表面制作成“上凸下平”制造形状,利用了流体压强与流速的关系,使上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,从而产生升力,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查流体流速与压强的关系、密度的应用与物质鉴别、运动与静止的相对性、气压与高度的关系,是一道综合题目,但总体难度不大,掌握基础知识即可正确解题。
12.如图所示,三个质量和底面积均相同的容器甲、乙、丙放置在水平桌面上,若在容器中都装入等质量的水(水不溢出),下列说法正确的是( )
A.三个容器底部受到水的压力相等
B.甲容器底部受到水的压力最大
C.甲容器底部对桌面的压力最小
D.丙容器底部对桌面的压力最大
【分析】(1)由图可知,知道装入水的质量相等,可知各容器内水的深度关系,然后根据液体压强的公式分析容器底部受到水的压强的大小关系;然后利用p=分析三个容器底部所受水的压力关系。
(2)容器底部对桌面的压力等于容器和容器内水的重力之和。
【解答】解:(1)如图三容器装入相同质量的水,
因为容器的底面积相同,
所以三容器内水的深度:h甲>h乙>h丙,
又因为p=ρgh,
所以容器底部受到水的压强p甲>p乙>p丙;
所以由p=得F=pS可知,三个容器底部所受水的压力甲最大,其次是乙,再次是丙;即F甲>F乙>F丙;故A错误,B正确;
(2)三个质量相同的容器,则重力相同,
在容器中都装入等质量的水(水不溢出),则容器内水的重力相等,
容器底部对桌面的压力等于容器和容器内水的重力之和,
所以三容器底部对桌面的压力相等。故CD错误。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对压强公式和液体压强公式的掌握和运用,对液体压强大小变化分析关键是确定深度大小,对固体压强的大小情况分析关键是确定压力和受力面积的大小。
二.填空题(共15小题)
13.我国新型99式主战坦克作战能力达到国际先进水平,战斗全重可达55t,该坦克静止在水平地面时履带着地的总面积约为10m2,其对地面的压力为 5.5×105 N,对水平地面的压强约为 5.5×104 Pa.(g取10N/kg)
【分析】静在水平面上的物体,对水平面的压力大小等于物体的重力,根据p=求得对水平地面的压强。
【解答】解:坦克静止时对地面的压力F=G=mg=55×103kg×10N/kg=5.5×105N,
对水平地面的压强p===5.5×104Pa。
故答案为:5.5×105;5.5×104。
【点评】本题考查压强的计算,知道水平面上的物体,对水平面的压力大小等于物体的重力是关键。
14.如图,小明质量是60kg,当他站在静止的电梯里,他的鞋子与电梯地板接触的面积共400cm2,可得小明对电梯地板的压强p1为 1.5×104 ,当电梯匀速下降时,小明对地板的压强为p2,则p1 = p2(选填“>”、“<”或“=”)(g=10N/kg)
【分析】(1)当他站在静止的电梯里时对电梯地板的压力等于自身的重力,根据F=G=mg求出其大小,受力面积等于他的鞋子与电梯地板接触的面积,利用p=求出对电梯地板的压强;
(2)当电梯匀速下降时处于平衡状态,人对地板的压力仍然等于自身的重力,此时的受力面积不变,根据p=得出答案。
【解答】解:(1)当他站在静止的电梯里时对电梯地板的压力:
F=G=mg=60kg×10N/kg=600N,
受力面积:
S=400cm2=0.04m2,
对电梯地板的压强:
p1===1.5×104Pa;
(2)当电梯匀速下降时处于平衡状态,人对地板的压力仍然等于自身的重力,此时的受力面积不变,
由p=可知,小明对地板的压强不变,即p1=p2。
故答案为:1.5×104;=。
【点评】本题考查了压强的计算和压强大小的比较,关键是知道电梯静止或做匀速运动时地板受到的压力和自身的重力相等。
15.C919大型客机是我国首款自主研发的大型客机,飞机的质量为45t,停在跑道上时轮胎与地面总接触面积为1.5m2,该飞机对跑道的压强为 3×105 Pa.飞机在地面滑行起飞时,由于机翼上方空气流速越快,气体压强越 小 ,使它对地面的压力 变小 (选填“变大”、“不变”、“变小”)。(g取10N/kg)
【分析】(1)飞机静止在跑道上,对跑道的压力F=G=mg,然后根据计算飞机对跑道的压强;
(2)流体压强与流速的关系,气体在流速大的地方压强小,在流速小的地方压强大,飞机在地面滑行起飞时,机翼上下方所受到的压力差形成向上的升力,对地面的压力减小。
【解答】解:
(1)飞机静止在跑道上,对跑道的压力:
F=G=mg=45×103kg×10N/kg=4.5×105N;
则飞机对跑道的压强:
p==═3×105Pa;
(2)飞机静止时,对地面压力等于重力;飞机在地面滑行起飞时,由于机翼上方空气流速快,气体压强小,机翼下方空气的流速慢,气体压强大,因而机翼上方气体的压强小于机翼下方气体的压强,机翼上下方所受到的压力差形成向上的升力,从而使得飞机对地面的压力小于车的重力。
故答案为:3×105;小;变小。
【点评】本题考查了压强大小的计算、流体压强和流速的关系。要求学生理解流体压强与流速的关系,并能解释一些简单的生活应用,如:候车时站在安全线内、飞机起飞的升力等。
16.历史上第1个证明大气压存在的实验是 马德堡半球实验 ,一个标准大气压能托起的水银柱高度是 0.76 m。
【分析】(1)著名的马德堡半球实验,证明了大气压强的存在;
(2)意大利著名的科学家托里拆利利用实验测定了一个标准大气压能够支持760mm高的水银柱,即一标准大气压相当于760mm水银柱所产生的压强。
【解答】解:
(1)由课本中提到的物理史实可知,著名的马德堡半球实验第一个证明了大气压强的存在;
(2)意大利科学家托里拆利所做的实验最早测得大气压的值,一个标准大气压支持的水银柱的高度为h=760mm=0.76m。
故答案为:马德堡半球实验;0.76。
【点评】此题主要考查的是大气压强的存在证明实验﹣﹣马德堡半球实验,以及大气压强的测量﹣﹣托里拆利实验和大气压强的数值,属于识记性内容,比较简单。
17.一艘总质量约20万吨的超级油轮,其航行时所受的浮力约为 2×109 N,当其给某船队的船只提供油料后,油轮底部所受的海水压强 减小 (选填“增大”、“不变”或“减少”)。
【分析】(1)知道游轮的质量,利用漂浮条件F浮=G=mg可求出油轮所受的浮力;
(2)在给某船以的船只提供油料后,油轮自重减小,因油轮仍漂浮,受到的浮力减小;根据阿基米德原理判断上浮还是下沉,再根据液体压强公式可知船底所受海水压强的变化。
【解答】解:
(1)由于油轮漂浮在水面上,油轮所受的浮力:
F浮=G=mg=20×104×103kg×10N/kg=2×109N;
(2)由题知,在给某船队的船只提供油料后,油轮自重减小,
由于油轮仍漂浮,F浮=G,所以,油轮所受浮力减小;
根据F浮=ρ水V排g可知,油轮排开水的体积减小,则油轮将上浮一些,油轮底部所处的深度减小,由p=ρgh可知游轮底部所受海水的压强减小。
故答案为:2×109;减小。
【点评】本题考查了物体浮沉条件、阿基米德原理、液体压强的应用,让物理走进生活,体现了学以致用,要注重生活中与物理有关的知识。
18.把一只鸡蛋放在盛满水的杯子里,鸡蛋沉在杯底,再把杯子放在水龙头下方打开水龙头,让水一直在杯中满溢,这时可发现鸡蛋会浮起来,其原因是接近水面的地方水流速度比下面 大 ,压强比下面 小 ,鸡蛋受到向上的力,所以鸡蛋浮了起来。(均选填“大”或“小”)
【分析】对于流体来说,流速越大,压强越小,流速越小,压强越大。据此分析即可解答。
【解答】解:把鸡蛋放在盛满水的杯子里,鸡蛋沉在杯底,再把杯子放在水龙头下方,打开水龙头,由于接近水面的地方水流速度大、压强小,而鸡蛋下面水的流速小、压强大,所以鸡蛋在较大压强差的作用下被压起来,故鸡蛋浮了起来。
故答案为:大;小。
【点评】此题考查流体压强和流速的关系,难度不大。平时学习物理知识时要多联系生活实际、多举例、多解释,提高利用所学物理知识分析实际问题的能力。
19.如图甲,用吸管能将杯中饮料吸入口中,是利用了 大气压 的作用:如图乙,把饮料吸管A插在盛水的杯子中,另一根吸管B的管口贴靠在A管的上端,往B管中吹气,A管中的水面将 上升 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
【分析】(1)饮料在大气压力作用下被压入嘴中;
(2)流体的压强跟流速有关,流速越快的地方压强反而越小。
【解答】解:如图甲,用力一吸气,吸管内的气压小于外界大气压,饮料在外界大气压的作用下,被压入口腔内,利用了大气压。
当用B管用力吹气时,A管上端空气流速变大,因为流速大的地方压强小,所以A管上端压强变小,下端大气压没有变化,从而形成了向上的压强差,因此A管中的水面会上升。
故答案为:大气压;上升。
【点评】此题考查了大气压的应用、流体压强和流速的关系,对于流体压强问题,要明确被研究的物体,物体的哪两个侧面流体流速不同,判断两个侧面的压强情况,判断物体在压强差作用下的运动情况。
20.如图所示,三个完全相同的容器内装有适量的水后,在乙、丙两容器中分别放入质量相等的木块和小球,木块漂浮在水面上,小球悬浮在水中,此时,甲、乙、丙三个容器内水面高度相同,三个容器中水对容器底的压强 相等 (选填“相等”、“不相等”),如果向乙容器中加入盐水,木块受到的浮力将 不变 (选填“变大”、“不变”、“变小”)
【分析】(1)三个相同的容器内水面高度相同,根据p=ρgh可知其对容器底的压强;
(2)物体漂浮或悬浮,受到的浮力都等于物体重。
【解答】解:
(1)由题知,此时甲、乙、丙三个容器内水面高度相同,根据p=ρgh可知,三个容器中水对容器底的压强相等;
(2)木块漂浮在乙容器的水中,向乙容器中加入盐水,液体密度增大,木块仍然漂浮在液面上,那么木块受到的浮力仍然等于木块的重力,木块的重力不变,则木块受到的浮力不变。
故答案为:相等;不变。
【点评】本题考查物体浮沉条件的应用,知道漂浮物体所受浮力与重力相等,同时等于其排开液体的重力。同时还考查了液体压强的大小判断,关键是掌握压强公式:p=ρgh。
21.进藏的游客常会发生头晕、头痛、恶心、呕吐、呼吸加快、四肢麻木等症状的“高原反应”,这是因为大气压随高度增加而 减小 (选填“减小”、“不变”或“增大”);海拔较高的高原上用普通锅煮不熟饭,是因为高原上的大气压较低,导致水的沸点 降低 (选填“降低”、“不变”或“升高”)的缘故。
【分析】海拔越高、气压越小;气压越低,液体的沸点越低。
【解答】解:气压大小和海拔高度有关,海拔越高气压越小,进藏的游客常会发生头晕、头痛、恶心、呕吐、呼吸加快、四肢麻木等症状的“高原反应”,这是因为大气压随高度增加而减小;
气压越小沸点越低,1标准大气压下,水的沸点是100℃,高原上,由于海拔较高,大气压小于1标准大气压,水的沸点小于100℃,所以高原上用普通锅煮不熟饭,是因为用普通锅烧煮时,水的沸点低于100℃。
故答案为:减小;降低。
【点评】本题主要考查学生对:气压大小和海拔高度有关,以及气压和沸点的关系的理解和掌握。
22.如图所示,有两个实心正方体物块AB叠放在水平地面,物体A重30N,B重10N,则B对A的压力与A对地面的压力之比为 1:4 ;若物块A与物块B的边长之比为2:1则B对A的压强与A对地面的压强之比为 1:1 ,物块A与B的密度之比为 3:8 。
【分析】(1)水平面上物体的压力和自身的重力相等,B对A的压力等于B的重力,A对地面的压力等于A和B的重力之和,据此求出B对A的压力与A对地面的压力之比;
(2)根据S=L2求出物块A与物块B的底面积之比,根据p=求出B对A的压强与A对地面的压强之比;
(3)根据V=L3求出物块A与物块B的体积之比,利用G=mg=ρVg求出物块A与B的密度之比。
【解答】解:(1)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,B对A的压力等于B的重力,A对地面的压力等于A和B的重力之和,
则B对A的压力与A对地面的压力之比:
===;
(2)物块A与物块B的边长之比为2:1,
由S=L2可得,物块A与物块B的底面积之比:
==()2=()2=,
则B对A的压强与A对地面的压强之比:
==×=×=;
(3)由V=L3可得,物块A与物块B的体积之比:
==()3=()3=,
由G=mg=ρVg可得,物块A与B的密度之比:
==×=×=。
故答案为:1:4; 1:1; 3:8。
【点评】本题考查了压力之比和压强之比、密度之比的计算,分清两种情况下受力面积和压力是关键。
23.如图所示的是某同学自制的气压计,他给广口瓶装满带颜色的水用插了细玻璃管的橡皮塞盖紧并使玻璃管中有一定高度的水柱。他把这个自制气压计从山脚拿到山顶,发现管内的液柱高度 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”),原因是大气压随高度的增加而 减小 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【分析】大气压随高度的增加而减小,小红拿着自制气压计从1楼乘坐电梯到20楼后,高度增加,大气压减小,使得管内水位升高、水柱高度增加。
【解答】解:这个自制气压计从山脚拿到山顶,由于高度增加,外界大气压减小,又因瓶内空气的压强不变,且瓶内气压大于外界大气压,会进一步向外压水柱,所以玻璃管内水柱的高度会升高。说明大气压随高度的增加而变小。
故答案为:变大;减小。
【点评】学生利用身边的器材做成气压计探究大气压的变化,知道大气压随高度增加而减小的规律是解决此题的关键,用所学的知识分析判断,学以致用。
24.利用如图所示的装置可探究机翼升力产生的原因,用鼓风机向模型左端吹气,观察到压强计两侧液面出现 高度差 ,这是由于通过机冀模型上方的空气流速 大 (选填“大”或“小”)、压强小造成的。
【分析】流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;流速越小,压强越大。
【解答】解:由于模型做成上凸下平的形状,同一股气流在相同的时间内,通过模型的上方和下方,上方气流通过时经过的路程大,速度大,压强小;下方气流通过时经过的路程小,速度小,压强大;模型下方压强大于上方压强,故U型管右侧液面高度高,左侧高度低,即压强计两侧液面出现高度差。
故答案为:高度差;大。
【点评】对于流速和流体压强的问题,一定要明确被研究的物体的两个侧面的流体流速,用流速来分析流体压强,用压强来分析压力,通过压力差来分析物体受到的作用。
25.一根轻质小弹簧原长10厘米,两端分别连接在容器底部和物体A上,将水逐渐注入容器,当物体的一半浸入水中时,弹簧长12厘米,如图(a)所示。把水倒出,改用密度为 0.8×103千克/米3的油注入容器,当物体A全部浸入油中时,弹簧长15厘米,如图(b)所示。前后两种情况下物体受到的浮力之比为 5:8 ;物体A的密度为 300 千克/米3。
【分析】知道水的密度和油的密度,知道两种情况排开液体的体积关系,利用阿基米德原理求受到的浮力关系;
在a图,GA+F拉a=F水=ρ水Vg;在b图,GA+F拉b=F油=ρ油Vg,分别求出拉力的表达式,根据弹簧性质可得两种情况拉力大小关系,据此求出mA与V的比值即A的密度。
【解答】解:∵F浮=ρ液V排g,
∴前后两种情况下物体受到的浮力之比:
F水:F油=ρ水V排水g:ρ油V排油g=ρ水Vg:ρ油Vg=1×103kg/m3×Vg:0.8×103kg/m3×Vg=5:8;
在a图,对于A来说:
GA+F拉a=F水=ρ水Vg,
∴F拉a=ρ水Vg﹣GA
在b图,对于A来说:
GA+F拉b=F油=ρ油Vg,
F拉b=ρ油Vg﹣GA,
由题知,根据弹簧性质知道F拉a:F拉b=△La:△Lb=2:5,
(ρ水Vg﹣GA):(ρ油Vg﹣GA)=2:5,
即:(ρ水Vg﹣mAg):(ρ油Vg﹣mAg)=2:5,
解得:
ρA==300kg/m3。
故答案为:5:8;300。
【点评】本题考查了学生对密度公式、阿基米德原理、弹簧的性质(在弹性限度内,弹簧的伸长与拉力成正比)的了解与掌握,分析时要求灵活运用公式,知识点多、综合性强,属于难题!
26.如图所示,一只锥形烧瓶量得它的上口径与底径之比为1:3,放在水平桌面上,容器内有两种互不相溶的液体充满容器,且上、下两部分液体恰好深度相同。已知上、下两种液体的密度之比为ρ1:ρ2=1:2,设上部液体对下部液体的压力为F1,下部液体对瓶底的压力为F2,则F1:F2= 4:27 。
【分析】首先利用r=求出锥形烧瓶的中间的口径与底径之比,然后根据S=πr2求出锥形烧瓶的中间面积与底面积之比,
再根据p=ρgh表示出上部液体对下部液体的压强和下部部液体对瓶底的压强的表达式,
最后根据F=pS表示出上部液体对下部液体的压力和下部液体对瓶底的压力的表达式,进而求出压力之比。
【解答】解:锥形烧瓶的上口径与底径之比r1:r2=1:3,
则中间的口径r=
故锥形烧瓶的中间的口径与底径之比:
r:r2=:r2=:r2=2:3,
由S=πr2得,锥形烧瓶的中间面积与底面积之比:
S:S2=πr2:π=r2:=4:9,
由p=ρgh得,上部液体对下部液体的压强:
p1=ρ1gh,
下部部液体对瓶底的压强:
p2=ρ1gh+ρ2gh,
由p=得,上部液体对下部液体的压力:
F1=p1S=ρ1ghS,
下部液体对瓶底的压力:
F2=p2S=(ρ1gh+ρ2gh)S2,
则====,
即:F1:F2=4:27。
故答案为:4:27。
【点评】本题考查了学生对压强公式及液体压强公式的掌握和应用,注意公式及变形公式的灵活运用,对于形状不规则的容器,先根据p=ρgh求压强,再利用F=pS求压力是正确解题的关键。
27.质量相等的甲、乙两个实心均匀正方体物块放在水平地面上,密度关系是ρ甲>ρ乙,当在甲、乙两物块上,分别放重为G1、G2的物体或分别施加竖直向上的力F1、F2(F1、F2均小于物块重力)时,甲、乙两物块对水平地面的压强相等,则G1 < G2,F1 > F2。
【分析】压强与压力和受力面积有关,所以本题需要先求出甲、乙两物块的底面积。根据甲、乙的质量关系和密度关系可得出它们的体积关系,因为它们都是正方体,所以就能知道它们的底面积关系。
当在甲、乙两物块上分别放上重为G1、G2的物体时,此时甲对地面的压力等于甲的重力与G1之和;乙对地面的压力等于乙的重力与G2之和。因为甲、乙两物块对水平地面的压强相等,所以知道甲、乙的底面积关系就能知道甲、乙对地面的压力关系,然后用甲、乙对地面的压力减去甲、乙的重力,就可以得出G1与G2的关系。
当在甲、乙两物块上分别施加竖直向上的F1、F2时,此时甲对地面的压力等于甲的重力减去F1;乙对地面的压力等于乙的重力减去F2.因为甲、乙两物块对水平地面的压强相等,所以知道甲、乙的底面积关系就能知道甲、乙对地面的压力关系,然后用甲、乙的重力减去减去甲、乙对地面的压力,就可以得出F1与F2的关系。
【解答】解:因为甲、乙的质量相等,ρ甲>ρ乙,所以V甲<V乙。
又因为甲、乙都是正方体,所以L甲<L乙,则s甲<s乙。
当在甲、乙两物块上分别放上重为G1、G2的物体时:
甲对地面的压力:F甲=G甲+G1,
乙对地面的压力:F乙=G乙+G2,
因为P甲=P乙,s甲<s乙,所以F甲<F乙,
又因为m甲=m乙,所以G甲=G乙,则G1<G2。
当在甲、乙两物块上分别施加竖直向上的F1、F2时:
甲对地面的压力:F甲=G甲﹣F1,
乙对地面的压力:F乙=G乙﹣F2,
因为F甲<F乙,G甲=G乙,所以F1>F2。
故答案为:<;>。
【点评】解答本题需要学生具备一定的综合分析能力,这道题涉及的公式有三个:密度计算公式,重力计算公式,压强计算公式。涉及的力有重力、压力、竖直向上的力。解题的突破口是通过甲、乙的质量关系,密度关系得出面积关系,再通过面积关系和压强关系得出压力关系,最终得出G1与G2、F1与F2的大小关系。
三.作图题(共3小题)
28.请在图中画出小球所受的浮力和烧杯对斜面的压力。
【分析】(1)物体受到的浮力方向竖直向上,作用点在物体的重心;
(2)压力是接触面受到的力,因此压力的作用点在接触面上,即烧杯与接触面的中点;然后根据压力的方向垂直于受力面,并过压力作用点表示出压力的方向即可。
【解答】解:
(1)小球受到的浮力F浮方向竖直向上,作用点在小球的重心;
(2)在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F,可得烧杯对斜面的压力示意图。如图所示:
【点评】本题的关键是确定浮力和压力的作用点和方向,并会用力的示意图表示力的三要素。注意浮力的方向始终竖直向上。
29.图中,物体漂浮在水面上,请作出物体受到的重力G和浮力F的示意图。
【分析】物体漂浮时,浮力等于重力,重力的方向总是竖直向下和浮力的方向总是竖直向上,过重心表示出重力和浮力的大小和方向。
【解答】解:因为物体漂浮,所以F浮=G,过重心作竖直向下的重力和竖直向上的浮力,如图所示:
【点评】本题考查漂浮条件的应用和力的示意图画法,注意作用点要画在实际位置;同一个图中画多个力,用线段的长短表示力的大小。
30.如图所示,重5N的物体静止在斜面上,请画出物体对斜面压力的示意图。
【分析】物体对斜面的压力,作用在斜面上,作用点就画在斜面上,方向是垂直斜面并且指向斜面内部。
【解答】解:物体对斜面的压力的作用点在物体与斜面接触面的中点处,过此点与斜面垂直向下的力,即为压力,如下图:
【点评】本题考查了力的示意图的画法,力的示意图要表示出力的作用点和力的方向,压力的受力物体是斜面,因此这个力的作用点不能画在物体上。
四.实验探究题(共6小题)
31.在探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验时,同学们利用小桌、海绵、砝码等器材做了如图1所示的系列实验。
(1)观察比较图甲、乙的情况可以得到结论是:受力面积一定时, 压力越大 ,压力的作用效果越明显。
(2)要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应比较 乙、丙 两图的实验。
(3)有些公共汽车配备逃生锤,遇害到紧急情况时,乘客可以用逃生锤打破玻璃逃生,为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选如图2中的 D 。
【分析】力可以使物体发生形变,物体的形变量越大,力的作用效果越明显;压力的作用效果跟压力大小和受力面积有关;根据控制变量法的要求,根据实验控制的变量与实验现象分析图示现象,然后答题。
【解答】解:(1)观察比较图甲、乙的情况可以看出,受力面积相同,但压力不同,故可得到结论是:受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(2)根据控制变量法,要探究压力的作用效果跟受力面积的关系,应保持压力不同,改变受力面积人,故应比较乙、丙两图的实验。
(3)为了更容易打破玻璃,逃生锤外形应选受力面积最小的,故应选图中的D。
故答案为:(1)压力越大;(2)乙、丙;(3)D。
【点评】本题考查了对压力作用效果影响因素实验过程和现象的分析,应用控制变量法分析图示实验现象即可正确解题。
32.利用身边的物品就可以完成一些物理探究,为研究液体内部压强特点,如图甲所示,小华将透明塑料瓶底部剪去,蒙上橡皮膜后扎紧如图甲所示。
(1)将瓶压入水中,橡皮膜向内凹,如乙图所示,说明水对橡皮膜有压强;将瓶向下压,橡皮膜内凹的程度变大,说明液体内部压强与液体的 深度 有关,我们用橡皮膜的凹陷程度来表示液体压强大小,这种研究方法是 转换 法。
(2)如丙图所示,接着将某液体缓慢倒入瓶中,当内外液面相平时,橡皮膜仍向内凹,说明液体内部压强与液体的 密度 有关。且倒入的液体 不是 水(选填“是”或者“不是”)。
(3)将甲图中装置倒置,然后在瓶口紧密连接一根无色透明胶管,并灌注红墨水,如丁图所示。使胶管内液面高于橡皮膜,将塑料瓶蒙橡皮膜的一端朝各个方向放置,橡皮膜都向外凸,说明液体内部压强的方向是 朝向各个方向 。
(4)装置丁图 不是 一个连通器(选填“是”或者“不是”或“不一定是”)。
【分析】(1)液体的压强随深度的增加而增加;
(2)液体压强的大小通过橡皮膜的凹陷程度表现出来,根据p=ρgh分析解答;
(3)在液体内部向各个方向的压强相等;
(4)上端开口下端连通的装置是连通器。
【解答】解:(1)将瓶向下压,深度越深,压强越大,橡皮膜内凹的程度越大说明液体的压强随深度的增加而增加;
我们用橡皮膜的凹陷程度来表示液体压强大小,这种研究方法是转换法;
(2)如丙图所示,接着将某液体缓慢倒入瓶中,当内外液面相平时,橡皮膜仍向内凹,说明液体内部压强与液体的密度有关,在深度相同时,液体的密度越大,压强越大;
液体压强的大小通过橡皮膜的凹陷程度表现出来,当塑料瓶内外液面相平时,橡皮膜向内凹,说明向上的水的压强大,故倒入液体的密度小于水的密度,故不是水;
(3)液体压强的大小通过橡皮膜的凹陷程度表现出来的,所以将塑料瓶橡皮膜的一端朝各个方向放置,橡皮膜都向外凸,说明液体内部向各个方向都有压强;
(4)使装置保持丁图所示位置不变,在橡皮膜上戳个洞,这样塑料瓶与胶管构成上端开口、下端连通的一个连通器,连通器里装同种液体在不流动时液面相平。
故答案为:(1)深度;转换;(2)密度;不是;(3)朝向各个方向;(4)不是。
【点评】本题考查了液体压强的特点、连通器的特点等知识,是一道综合题,但难度不大。
33.在探究“影响液体内部压强大小的因素”实验中:
(1)实验前,应调整U型管压强计,使左右两边玻璃管中的液面 相平 。如图甲用手按压强计的橡皮膜,U型管内水面出现高度差,并且在一段时间内不下降,这样操作的目的是: 检查U型管压强计的气密性是否良好 。
(2)将橡皮膜放入酒精中,U型管内水面也出现高度差,这说明 液体内部有压强 。
(3)比较乙、丙实验可知,液体内部压强与液体 密度 有关;比较丙、丁实验可知,液体内部压强与液体的 深度 有关。
(4)为了进一步研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等,他们应控制的量有 液体密度 和 液体深度 ,要改变的是 橡皮膜探头的方向 。
【分析】(1)压强计使用前应检查气密性是否良好,并保证U型管两侧液面相平;
(2)用压强计测量液体内部压强,U型管左右液面差越大,液体内部压强越大。
(3)液体压强跟液体密度和液体的深度有关。在液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大;在液体深度一定时,液体密度越大,液体的压强越大。
(4)液体压强跟液体密度和液体的深度有关。探究液体压强跟金属盒方向关系时,控制液体的密度和液体的深度不变。
【解答】解:(1)实验前,应调整U型管压强计,使左右两边玻璃管中的液面相平;如图甲用手按压强计的橡皮膜,U型管内水面出现高度差,并且在一段时间内不下降,这样操作的目的是:检查U型管压强计的气密性是否良好;
(2)如图甲用手按压强计的橡皮膜,手对橡皮膜有压强,U型管内水面出现高度差;将橡皮膜放入酒精中,U型管内水面也出现高度差,这说明液体内部有压强;
(3)比较乙、丙实验可知,液体的深度相同,密度不同,U型管左右液面差不同,液体内部压强不同,所以液体内部压强与液体的密度有关。
比较丙、丁实验可知,液体的密度相同,深度不同,U型管左右液面差不同,液体内部压强不同,所以液体内部压强与液体的深度有关。
(4)液体压强跟液体密度和液体的深度有关。研究在同一深度,液体向各个方向的压强是否相等,他们应控制液体的密度和深度不变,改变金属盒的方向。
故答案为:(1)相平;检查U型管压强计的气密性是否良好;(2)液体内部有压强;(3)密度; 深度; (4)液体密度; 液体深度; 橡皮膜探头的方向。
【点评】本题考查探究液体压强的实验,关键是将课本知识内容记忆清楚,仔细分析即可。
34.探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验时,如题图所1示,依次将体积为100cm3的物体缓缓浸入某液体中(液体未溢出);根据实验数据绘制了测力计的示数F与物体的下表面浸入液体中的深度h的关系图象如图2所示。(g=10N/kg)
(1)分析图2发现,物体浸没在液体中后,测力计示数不再变化,说明浸没在液体中的物体所受的浮力大小与 排开液体体积 (选填“物体体积”或“排开液体体积”)有关。
(2)物体密度为 5 g/cm3,若把该物体直接放入此液体中,静止时物体受到容器底的支持力F支为 3.9 N。
(3)当h=4cm时,物体受到浮力为 1.1 N,下表面所受压强为 440 Pa;整个过程,物体下表面所受液体压强p与其浸入液体中深度h的关系图象应该是图3中的 B 。
(4)将容器中液体更换为水,发现当物体浸没时测力计的示数大于浸没在原来液体中时的示数,说明浸在液体中的物体所受浮力大小还与 液体密度 有关。
【分析】(1)物体A浸没在水中之前,物体浸入液体中的体积越大,弹簧测力计的示数越小,浮力越大,当完全浸没后,排开液体的体积不变,浮力不变,从而判断出影响浮力的因素;
(2)由图象可知物体重力,再由密度公式可求物体的密度;
对放入水中的物体受力分析和平衡力的知识算出静止时物体受到容器底的支持力;
(3)根据称量法测量浮力,根据阿基米德原理算出液体的密度,根据p=ρgh算出下表面所受压强;
由p=ρgh分析物体A下表面所受液体压强p与其浸入水中深度h的关系得出答案;
(4)根据影响浮力的因素分析解答。
【解答】解:(1)物体A浸没在水中之前,物体浸入水中的体积越大,弹簧测力计的示数越小,浮力越大,当完全浸没后,排开液体的体积不变,浮力不变,说明浸没在液体中的物体所受的浮力大小与排开液体体积有关;
(2)由图2可知,h=0时,弹簧秤的示数等于重力,故G=5N;
物体的质量:m===0.5kg,
物体的密度:ρ===5×103kg/m3=5g/cm3;
物体浸没在液体中时,弹簧测力计的示数不变,故F示=3.9N,F浮=G﹣F示=5N﹣3.9N=1.1N;
若把该物体直接放入此液体中,静止时物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向上的支持力,
所以容器底的支持力F支=G﹣F浮=5N﹣1.1N=3.9N;
(3)当h=4cm时,物体受到浮力为:F浮=G﹣F示=5N﹣3.9N=1.1N;
根据F浮=ρgV排可得,液体的密度为:ρ液===1.1×103kg/m3
下表面所受压强:p=ρgh=1.1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=440Pa;
根据p=ρgh可知,物体A下表面所受液体压强p随其浸入水中深度h的增大而增大,且p与h成正比,选项中B符合;
(4)将容器中液体更换为水,发现当物体浸没时测力计的示数大于浸没在原来液体中时的示数,根据F浮=G﹣F′可知浮力减小,说明浸在液体中的物体所受浮力大小还与液体的密度有关。
故答案为:(1)排开液体体积;(2)5;3.9; (3)1.1;440;B; (4)液体密度。
【点评】本题考查了探究浮力的大小与哪些因素有关的实验和密度的测量实验,综合了密度、压强、浮力的有关知识,综合性强。
35.小华和小琳在老师的指导下,对“浮力的大小与哪些因素有关”进行了实验探究。
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
猜想4:浮力的大小可能与物体的形状有关
(1)小琳在家中利用身边的物品做实验,她用手把饮料罐按入水中,水面上升的越高,人会感到越吃力。这个事实可以支持猜想 3 (填序号)。
(2)他们为了研究猜想1和猜想2,选用了体积相同、重力不同的三个圆柱形物体A、B、C并测出了它们的重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行了如下图所示的实验。
①比较图中序号为a、b、c的三次实验,得出的结论是:浮力的大小与 物体的重力无关 。
②比较图中序号为 ade 的三次实验可以得出初步结论:浮力的大小与液体的密度有关,液体的密度越大,物体所受的浮力也越大。
【分析】(1)浮力是竖直向上的,根据手的感觉来感知浮力的变化;通过水面的变化来判断物体排开液体体积的关系;从而提出浮力和物体排开液体体积关系的猜想;
(2)根据控制变量法分析,
①比较序号为a、b、c的三次实验的物体所受浮力的大小变化和变化的因素,得出浮力物体的质量之间的关系;
②根据得出结论应比较找出其它因素相同,只液体的密度不同的改变三次实验,即是可以得出那样结论的实验。
【解答】解:(1)用手把空的饮料罐按入水中,手就会感受到竖直向上的浮力,越往下按,浮力越大;空饮料罐向下按入的过程中,水面会升高,空饮料罐排开水的体积比较大;由此得出猜想:浮力的大小与物体排开液体的体积有关,即这个事实可以支持猜想3。
(2)①序号为a、b、c的三次实验中,物体的体积和浸没的液体都相同,不同因素是物体的重力;
由图可知测力计的示数分别为:3N、3.5N、4N,而三个圆柱形物体A、B、C的重分别为4N、4.5N和5N,根据称重法F浮=G﹣F,则所受浮力分别为1N、1N、1N,可见浮力相等,于是可得结论是:浮力的大小与物体的重力无关;
②结论:浮力的大小与液体的密度有关;液体的密度越大,同一物体受到的浮力也越大。根据控制变量法可知:实验应该是保持物体的物体的体积、质量、浸没的深度等因素相同,变化的量是液体的密度;则符合要求的实验是:a、d、e三次实验;
故答案为:(1)3;(2)①物体的重力无关;②a、d、e。
【点评】本题考查了控制变量法在实验探究中的应用和称重法的应用,如果一个现象受到多个因素的影响,研究其中一个因素的作用时,一定采用控制变量法,一定要注意保证其它因素是相同的。
36.探究“硬币起飞”的条件。
(一)查寻规律:在地面附近同一高度或高度差不显著的情况下空气流速v与压强P的关系可表示为+p=C,式中C是常量,ρ表示空气密度。根据上述关系式可知
(1)常量C表示空气流速为0时的 压强或p 。
(二)设计实验:本研究需要知道硬币的质量m(或重力G)和硬币上(或下)表面面积S。
(2)某同学采用图1所示的方法测定硬币上(或下)表面面积。
①测得硬币的直径D= 1.85 厘米。
②根据数学公式S=即可算出硬币上(或下)表面面积。
(3)请你设计一个测定硬币质量(或重力)的实验方案。 先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量 。
(三)探究条件:如图2所示,在水平桌面上放置一个硬币并沿箭头所示方向吹气,气流通过硬币上部,由于硬币下面没有气流通过,从而产生压力差,给硬币一个向上的动力。
(4)根据上述流速与压强的关系式可知,硬币下方空气压强p下= C 。
(5)刚好将硬币吹起时,硬币上、下表面的压力差△F= G 。
(四)得出结论:
(6)请写出刚好将硬币吹起时吹气速度v的表达式 v=或v= (用ρ、S、m或G表示)。
【分析】(一)首先明确,在流体中,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大;
在计算C时,要把握住“空气流速为0”的条件,将其代入已知的公式即可得出C表示的物理量。
(二)测量硬币的直径所用的是平移法,相邻两个硬币与刻度尺的接触部分之间的距离,即为硬币的直径;
(三)解答这一小题,要抓住三点:
①题目给出的空气流速和压强的关系式;②硬币下方的空气流速为0;③硬币刚要被抬起时,仍处于平衡状态;
然后根据题目所求的物理量进行相应的代值计算和受力分析即可。
(四)解答该题要从题目给出的公式来入手考虑;
延续(5)的思路,将硬币上下方的压力差用F=PS表示出来,通过所列等式来寻求V的表达式。
【解答】解:
(一)(1)根据关系式为+p=C可知,常量C表示空气流速为0时的压强或p。
(二)设计实验:
①由图可知刻度尺上共测量了四个直径,四个直径的总长度为:7.40cm,
则每个硬币的直径为:7.40cm÷4=1.85cm。
(3)测定硬币质量(或重力)的实验方案。
方案一:先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量。
方案二:先利用弹簧测力计称出多个硬币的总重力),然后计算出单个硬币的重力。
(三)探究条件:
(4)在吹硬币时,硬币下方的空气流速为0,代入公式ρv2+p=C中,可得ρ×0+p下=C,即:硬币下方空气压强p下=C。
(5)吹硬币时,硬币受到三个力的共同作用:硬币上表面的压力F上、下表面的压力F下、硬币的自重G;
那么刚好被吹起时,F下=F上+G,即:硬币上、下表面的压力差为△F=G。
(四)得出结论:
(6)刚好吹起硬币时可看作硬币受到平衡力的作用,即△F=G。
此时硬币上方的压强为:p上=C﹣ρv2;
硬币下方的压强为:p下=C(空气流速为0);
那么硬币上下方的压强差为:p下﹣p上=△p=ρv2;
由△F=△p•S得ρv2•S=G,即:v==;
故答案为:(1)压强;
(2)①1.85;
(3)先利用天平称出多个硬币的总质量,然后计算出单个硬币的质量;
(4)C;
(5)G;
(6)v=或v=。
【点评】本题的解题关键有以下几点:(1)流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;流速越小,压强越大。(2)知道用累积法测量微小物体的长度、质量或重力。(3)会用平衡力进行近似计算。
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