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同步练习题
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同步练习题,共35页。试卷主要包含了本试卷分第I卷两部分等内容,欢迎下载使用。
第十章 压强和浮力 单元卷
班级___________ 姓名___________ 学号____________ 分数____________
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.本试卷分第I卷(选择题)和第II卷(非选择题)两部分。答卷前,考生务必将自己的班级、姓名、学号填写在试卷上。
2.回答第I卷时,选出每小题答案后,将答案填在选择题上方的答题表中。
3.回答第II卷时,将答案直接写在试卷上。
4、本章内容占70%,前面内容占30%。
第Ⅰ卷(选择题 共20分)
一、选择题(本题共10个小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2020•罗湖区校级模拟)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全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.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C.容器对桌面的压强关系是p'乙>p'丙>p'甲
D.小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
2.(2020•黄浦区一模)如图(a)所示,底面积不同的圆柱形容器分别盛有甲、乙两种液体,其密度为ρ甲和ρ乙.已知液体对各自容器底部的压强相等。现将甲、乙液体互换容器(均不溢出),如图(b)所示,甲、乙液体对容器底部压强的变化量分别为△p甲、△p乙则( )
A.ρ甲>ρ乙,△p甲>△p乙 B.ρ甲<ρ乙,△p甲<△p乙
C.ρ甲<ρ乙,△p甲=△p乙 D.ρ甲>ρ乙,△p甲=△p乙
3.(2020•重庆模拟)关于力与运动,下列说法正确的是( )
A.斧头具有很薄的刃是为了减小压强
B.滑雪运动员对滑雪板的压力和滑雪板对运动员的支持力是一对平衡力
C.游船上多上几位乘客后,游船所受的浮力会变大
D.坦克附上履带,通过增大接触面积是为了增大摩擦力
4.(2020•枣阳市校级一模)下列是小明在生活中观察到的一些现象,他根据所学的物理知识做出了自己的判断,其中正确的是( )
A.坐沙发比坐木凳舒服,利用了减小压力来减小压强的道理
B.骑共享单车过程中,捏闸减速是通过增大压力来增大摩擦
C.刹车时感到自己身体向前倾,是由于人受到惯性的作用
D.向两张自由下垂的纸片中间吹气,发现两纸向中间靠拢,说明流速越大的位置压强越大
5.(2020•崇明区一模)压力的方向( )
A.竖直向下 B.垂直向下 C.竖直向上 D.垂直受力面
6.(2020•虹口区一模)在图所示的实例中,利用连通器原理工作的是( )
A.水壶 B.吸盘式挂钩
C.注射器 D.灭火器喷口
7.(2020•长沙模拟)关于惯性的理解和现象解释,以下说法正确的是( )
A.一切物体都有惯性,所以月球上的物体也有惯性
B.高速公路汽车限速是为了安全,因为速度越大惯性越大
C.汽车紧急刹车时,由于惯性的作用,乘客因而向前倾
D.汽车驾驶员和乘客系上安全带能减小惯性,避免出现安全事故
8.(2020•兰山区模拟)下列关于力和运动的说法正确的是( )
A.绕地球运行的“北斗”卫星处于平衡状态
B.在空中高速飞行的子弹所受的力为重力和向前的动力
C.匀速直线行驶的列车内,一位同学相对于车厢竖直向上跳起,他会落在车厢内起跳点的后方
D.用力推桌子,桌子没动是因推力等于桌子受到的摩擦力
9.(2020•岳麓区校级模拟)如图所示,小宇对箱子施加水平推力,下列说法中错误的是( )
A.当推力为75N 时,箱子不动,此时推力等于地面对箱子的摩擦力
B.当推力增大时,箱子由静止开始运动,说明力可以改变物体的运动状态
C.当推力为100N 时,箱子做匀速直线运动,地面对箱子的摩擦力为100N
D.当推力为200N 时,箱子做加速直线运动,地面对箱子的摩擦力为200N
10.(2020•闵行区一模)形状相同、大小不同的长方体物块甲、乙置于水平地面上,两物块对地面的压强相等。将甲、乙均顺时针翻转90°,如图所示。若甲、乙对地面压强变化量的大小分别为△p甲、△p乙则( )
A.△p甲一定小于△p乙 B.△p甲一定等于△p乙
C.△p甲可能等于△p乙 D.△p甲一定大于△p乙
第II卷(非选择题 共80分)
二、填空题(每空1分,共26分)
11.(2020•香坊区一模)如图,将质量为1kg的某重物放在手指上,重物与手指的接触面积是1cm2,静止时,重物对手指的压力是 N,该重物对手指的压强是 Pa。
12.(2020春•渝中区校级月考)如图甲所示,在一个圆柱形的玻璃筒内放入一个圆柱体铝块,铝块的横截面积为10cm2,现以恒定的速度向筒内注水4min直到筒注满,筒内水的高度与注水时间的关系图象如图乙所示(g=10N/kg,ρ铝=2.7×103kg/m3)。则:当注水2min时,刚好将铝块浸没,则此时水对筒底的压强 Pa.当注满水时筒内水的总质量是 kg。
13.(2020•衡阳模拟)如图为英国某公司设计制造的一款“超级私人潜艇”。这款潜艇净重4吨,能抵达2000米的深海处,在水下可持续航行80小时。潜艇由一个电池组提供动力源,采用的声呐技术能够避免碰撞,还采用了数字远距离通讯系统。由材料可知:该潜艇承受的最大压强约为
Pa,潜艇受到的浮力不得小于 N.(g取10N/kg,海水的密度ρ=1.0×103kg/m3)
14.(2020•广东模拟)将适量橡皮泥包裹在吸管下端,制成了一只土密度计,将其分别放入盛有不同液体的甲、乙两个相同的容器中,静止时如图所示。若两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,密度计在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙.从观察到的现象可以判断:F甲 F乙,ρ甲 ρ乙;密度计两次排开液体的重力分别为G甲、G乙,则G甲 G乙.(均选填“<”“=”或“>”)
15.(2020•闵行区一模)如图所示,将重8牛、体积为1×10﹣3米3的正方体一半浸入水中并保持静止,此时正方体下表面受到的液体压力大小为 牛,弹簧测力计示数是 牛;若剪断绳子,待正方体静止后,它所受的浮力大小为 牛。(g取9.8N/kg)
16.(2020•崇明区一模)下列几个问题是物理学国际奥林匹克竞赛中留下的经典试题,今天同学们学习了物理以后挑战一下吧。判断其说法是正确的还是错误的:
①10牛的固体重物可以产生100牛的压力,其说法是 。
②10牛的水可以产生100牛的浮力,其说法是 。
③10牛的力可以产生10000帕的压强,其说法是 。
④10牛的水可以产生10000帕的压强,其说法是 。
17.(2017•河南模拟)如图是小明在儿童乐园玩滑梯的情景,他下滑时受到滑道对他的支持力,这个力是由于 发生弹性形变而产生 的,小明沿滑道以相同的速度下滑时,小明处于 (选 填“平衡”或“非平衡”)状态。
18.(2019春•睢县期中)在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉布、木板等)让小车从斜面顶端由静止开始滑下,观察同一小车从斜面的 (选填“相同”或“不同”)高度滑下后,在不同表面上运动的距离,如图所示。
(1)结论:平面越光滑小车运动的距离越远,说明小车受到的阻力越 ,速度减小得越 。
(2)推理:如果运动物体不受力,它将做 。
19.(2020•闵行区一模)在“探究影响液体内部压强大小的因素”实验中:
(1)所用仪器如图所示,它的名称是 。实验中,通过观察该仪器中的液面 比较液体内部压强的大小。
(2)如果用该实验器材研究液体内部压强与 的关系,则金属盒所处深度应 (选填“相同”或“不同”)。
三.作图题(共6分)
20.(2020•闵行区一模)重为10牛的物体静置在水平地面上。请在图中画出重物对地面压力的图示。
21.(2020•普陀区一模)在图中,重为4牛的小球静止在水中,用力的图示法画出该球所受的浮力F浮。
四.实验探究题(每空1分,共26分)
22.(2020•重庆模拟)某班物理实验小组的同学,在实验中验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验。
①由图甲可知,石块浸没在水中时,受到的浮力F浮= N,排开水的重力G排= N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是 (填序号)。
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
C.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
②小军改正错误后,得到石块浸没在水中的浮力为1N,则石块密度为 kg/m3;
若将图甲C中的小石块取出,将装有溢出水的小桶放入溢水杯漂浮,忽略水的损失,则此次从溢水杯中溢出的水为 g。
(2)方案二:如图乙所示,小川同学将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节水杯的高度。当小川逐渐调高升降台时,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”),且弹簧测力计A示数的变化量 B示数的变化量(选填“大于”、“小于”或“等于”),从而证明了F浮=G排.在这个过程中溢水杯对升降台C的压力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)甜甜同学认为:用天平、烧杯、水、细线也能测量出小石块的密度,主要实验步骤如下:
①如图丙所示,将烧杯中装入适量的水,置于天平上,天平平衡时的读数为m1;
②如图丁所示,接着用细线将石块拴住,使之完全浸没在上述烧杯的水中,天平平衡时的读数为m2(此时手向上拉住细线另一端,石块不接触杯壁和杯底,水不溢出);
石块的密度表达式为ρ石= ;(用上述实验步骤中出现的物理量的字母和ρ水来表示)
23.(2020•武汉模拟)小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点”(乙和丙容器中装的是同种液体)。
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 (选填“好”或“差”);调节好压强计后,U形管两边液面相平。
(2)小敏把探头分别浸入到图甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中,发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图乙的小,由此可以得出结论液体内部的压强跟液体的密度有关,他的结论是
(选填“正确”或“错误”)。
(3)比较图 ,得出探头浸入液体中的深度 (选填“越深”或“越浅”),U形管两边液柱的高度差就越大。
24.(2020•广东模拟)如图甲、乙、丙所示,小明利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)本实验是通过观察 来比较压力作用效果的。实验中用到的研究方法有 和转换法。
(2)通过比较图甲、乙,说明 ,压力的作用效果越明显。
(3)通过比较图 (填序号),说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系为p p′(选填“>”“<”或“=”)。
(5)实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
25.(2020•长宁区一模)冰块浮在水中时,大部分浸入水中;泡沫块浮在水中时,却只有小部分浸入水中。为探究浮在液体中的物体浸入液体的体积V浸与哪些因素有关,某小组同学用量杯、天平及若干实心物体等器材,分别放在两种液体中进行实验,如图所示。表一记录了他们实验时得到并整理的数据。
表一
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
液体的密度ρ液(g/cm3) | 1.0 | 1.0 | 1.2 | ||||||
物体的密度ρ物(g/cm3) | 0.4 | 0.6 | 0.6 | ||||||
物体的体积V物(cm3) | 50 | 100 | 150 | 50 | 100 | 150 | 50 | 100 | 150 |
浸入的体积V浸(cm3) | 20 | 40 | 60 | 30 | 60 | 90 | 25 | 50 | 75 |
表二
ρ物:ρ液 | 2:5 | 3:5 | 1:2 |
V浸:V物 |
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①分析表一中序号1、2与3(或4、5与6或7、8与9)的数据及相关条件可初步得出:当ρ液和ρ物相同, 。
②分析表一中序号 的数据及相关条件可初步得出:当ρ液和V物相同,ρ物越大,V浸越大。
③分析表一中序号4与7(或5与8或6与9)的数据及相关条件可初步得出:当 ,ρ液越大,V浸越小。
④小组同学进一步综合分析表一中的数据有了新发现,他们将经计算得到的数据记录在表二中(未全)。
表二中空缺的数据依次为 、 、 。按表二填写完整后的数据所反映的规律推理:若体积为180cm3、密度为0.5g/cm3的实心物体浮在密度为1.5g/cm3的液体中,则物体浸入液体的体积为 cm3。
五.计算题(共17分)
26.(2020•江西模拟)如图所示的平底玻璃杯的质量0.2kg,容积为250mL,厎面为20cm2,深为10cm,装满水后放在水平桌面上,求:(杯壁厚度不计,g取10N/kg)
(1)水对杯底的压强。
(2)装满水后玻璃杯对水平桌面的压强。
27.(2020•衡阳模拟)冰壶是由花岗岩凿磨而成,已知某冰壶质量为20kg,与冰面接触的总面积约为200cm2,冰壶的体积为8×10﹣3m3.(g取10N/kg)求:
(1)制作冰壶的花岗岩的密度;
(2)冰壶对冰面的压强。
28.(2020•衡阳县一模)如图所示,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。重力为12N,体积为2×10﹣3m3的木块A漂浮在水面上,如图甲所示;现将一体积为250cm3的合金块B放在木块A上方,木块A恰好有五分之四的体积浸入水中,如图乙所示。求:
(1)图甲中木块A受到浮力的大小;
(2)合金块B的密度。
29.(2019秋•吴兴区期末)如图甲所示,一个边长为10cm的立方体木块,下面用一段细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水,直到装满容器,如图乙所示。若细线中的拉力用F表示,容器中水的深度用h表示,如图丙,
(1)该木块完全浸没在水中所受的浮力为多少N?
(2)该木块的密度为多少?
六.综合能力题(共5分)
30.(2019春•盐湖区期中)阅读短文,回答问题。
帕斯卡在布莱特1648年表演了一个著名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。原来由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,其深度很大,使压强增大,便将桶压裂了。
这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。一个容器里的液体,容器底部(或侧壁)产生的压力远大于液体自身所受的重力,这对许多人来说是不可思议的。
实验原理
根据液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积这个原理。在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,则下部的压强越来越大,其液压终于超过木桶能够承受的上限,木桶随之裂开。人们在水中活动要承受一定的压强。屏住呼吸的潜水员在浅海中采集海参、珍珠贝;背着氧气瓶的潜水员在浅海中可以长时间地停留;若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于海水的压强随着深度的增加而增大,人体此时已无法承受海水的压强。如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力需要专门的潜水器,以抵抗巨大的水压。2012年我国蛟龙号载人潜水器顺利完成了7km级的深海潜水实验,这标志着我国深海潜水科技达到了一个新的水平。
回答问题
(1)帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的 有关。
(2)此实验的实验原理是 。
(3)潜水员若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于
。
(4)如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器,以抵抗巨大的水压。2012年我国蛟龙号载人潜水器顺利完成了 km级的深海潜水实验,蛟龙号载人潜水器在此深处所受到的海水压强为 Pa.(ρ海水=1.03×103kg/m3)
一、选择题(本题共10个小题,每小题2分,共20分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的)
1.(2020•罗湖区校级模拟)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全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.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C.容器对桌面的压强关系是p'乙>p'丙>p'甲
D.小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
【解答】
三个完全相同的小球,其质量、体积和密度都相同;
A、小球在甲中下沉,故ρ球>ρ甲,在乙容器中漂浮,故ρ球<ρ乙,在丙中悬浮,故ρ球=ρ丙;
所以三种液体的密度关系为:ρ甲<ρ丙<ρ乙,故A错误;
B、静止时三个容器的液面恰好相平,即深度h相等,由于乙液体的密度最大,根据p=ρgh可知,乙容器底受到的液体压强最大,甲容器底受到的液体压强最小,即p乙>p丙>p甲;故B错误;
C、开始时,液体的体积V甲=V乙=V丙,放入小球后,甲、丙溢出相同体积的液体,则剩余液体体积V甲′=V丙′;
由于ρ甲<ρ丙,故m甲<m丙,重力G甲<G丙,乙液体溢出的最少,故剩余液体体积V乙′最大;
又因为ρ乙最大,所以乙的质量最大、重力最大,故G甲<G丙<G乙;
容器相同,则容器重力相等,三个完全相同的小球,则小球的重力相等,容器对水平桌面的压力等于容器、容器内的液体和球的重力之和,即F甲<F丙<F乙;
由于受力面积相同,由p可得,p'乙>p'丙>p'甲,故C正确;
D、由图知,小球在丙容器中悬浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力与自身的重力相等;在甲容器中下沉,浮力小于其重力,所以小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲,故D错误。
故选:C。
2.(2020•黄浦区一模)如图(a)所示,底面积不同的圆柱形容器分别盛有甲、乙两种液体,其密度为ρ甲和ρ乙.已知液体对各自容器底部的压强相等。现将甲、乙液体互换容器(均不溢出),如图(b)所示,甲、乙液体对容器底部压强的变化量分别为△p甲、△p乙则( )
A.ρ甲>ρ乙,△p甲>△p乙 B.ρ甲<ρ乙,△p甲<△p乙
C.ρ甲<ρ乙,△p甲=△p乙 D.ρ甲>ρ乙,△p甲=△p乙
【解答】
(1)由图(a)可知,甲液体的深度小于乙液体的深度,
因液体对各自容器底部的压强相等,
所以,由p=ρgh的变形式ρ可知,甲液体的密度大于乙液体的密度,即ρ甲>ρ乙,故BC错误;
(2)因图(a)中,液体对各自容器底部的压强相等,且S1>S2,
所以,由p的变形式F=pS可知,甲液体对容器底部的压力大,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲液体的重力大,即G甲>G乙,
将甲、乙液体互换容器后,甲液体对容器底的压力不变(等于甲的重力),而受力面积发生变化,则甲液体对容器底部压强的变化量:
△p甲G甲(),
乙液体对容器底的压力不变(等于乙的重力),而受力面积发生变化,则乙液体对容器底部压强的变化量:
△p乙G乙(),
由G甲>G乙可知,G甲()>G乙(),即△p甲>△p乙,故A正确、D错误。
故选:A。
3.(2020•重庆模拟)关于力与运动,下列说法正确的是( )
A.斧头具有很薄的刃是为了减小压强
B.滑雪运动员对滑雪板的压力和滑雪板对运动员的支持力是一对平衡力
C.游船上多上几位乘客后,游船所受的浮力会变大
D.坦克附上履带,通过增大接触面积是为了增大摩擦力
【解答】A、斧头具有很薄的刃,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大斧头对物体的压强。故A错误;
B、运动员对滑雪板的压力和滑雪板对运动员的支持力,二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,作用在两个物体上,是一道相互作用力,故B错误;
C、物体漂浮,浮力等于重力,游船上多上几位乘客后,重力变大,故游船所受的浮力会变大。故C正确。
D、坦克附上履带,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D错误。
故选:C。
4.(2020•枣阳市校级一模)下列是小明在生活中观察到的一些现象,他根据所学的物理知识做出了自己的判断,其中正确的是( )
A.坐沙发比坐木凳舒服,利用了减小压力来减小压强的道理
B.骑共享单车过程中,捏闸减速是通过增大压力来增大摩擦
C.刹车时感到自己身体向前倾,是由于人受到惯性的作用
D.向两张自由下垂的纸片中间吹气,发现两纸向中间靠拢,说明流速越大的位置压强越大
【解答】A、坐沙发比坐木凳舒服,是利用了增大受力面积的方法来减小压强的;故A错误;
B、骑共享单车过程中,捏闸减速是通过增大压力来增大摩擦;故B正确;
C、刹车时感觉自己身体向前倾,是因为人具有惯性,不能说人受到惯性的作用,故C错误。
D、向两张自由下垂的纸片中间吹气,发现两纸向中间靠拢,说明流速越大的位置压强越小,故D错误;
故选:B。
5.(2020•崇明区一模)压力的方向( )
A.竖直向下 B.垂直向下 C.竖直向上 D.垂直受力面
【解答】压力是弹力,方向总是垂直于接触面,并指向被压物体,即压力的方向总是垂直于受力面。
故选:D。
6.(2020•虹口区一模)在图所示的实例中,利用连通器原理工作的是( )
A.水壶 B.吸盘式挂钩
C.注射器 D.灭火器喷口
【解答】A、茶壶的壶盖上有小孔,壶嘴上端有口,壶身和壶嘴底部相连通,是连通器,故A正确;
B、把吸盘紧压在光滑的墙上,把吸盘内的空气排出,大气压就把吸盘紧压在了墙上,在钩上可以挂衣服,所以吸盘式挂钩是利用大气压工作的,故B错误。
C、注射器在吸药液时,是利用大气压的作用来工作的,不符合连通器的特点,C错误;
D、灭火器喷口利用的是内部密闭部分的压强大于外界大气压强,不是利用连通器原理工作的,故D错误;
故选:A。
7.(2020•长沙模拟)关于惯性的理解和现象解释,以下说法正确的是( )
A.一切物体都有惯性,所以月球上的物体也有惯性
B.高速公路汽车限速是为了安全,因为速度越大惯性越大
C.汽车紧急刹车时,由于惯性的作用,乘客因而向前倾
D.汽车驾驶员和乘客系上安全带能减小惯性,避免出现安全事故
【解答】A、一切物体都具有惯性,物体在月球上同样具有惯性,故A正确;
B、惯性与质量有关,与速度无关。故B错误;
C、惯性是物体本身的一种性质,汽车紧急刹车时乘客向前倾,是因为乘客具有惯性,还要保持原来的状态;惯性不是力,不能说惯性的作用,故C错误;
D、系安全带不能改变驾驶员和乘客的质量,所以不能改变他们惯性的大小,故D错误。
故选:A。
8.(2020•兰山区模拟)下列关于力和运动的说法正确的是( )
A.绕地球运行的“北斗”卫星处于平衡状态
B.在空中高速飞行的子弹所受的力为重力和向前的动力
C.匀速直线行驶的列车内,一位同学相对于车厢竖直向上跳起,他会落在车厢内起跳点的后方
D.用力推桌子,桌子没动是因推力等于桌子受到的摩擦力
【解答】
A、绕地球运行的“北斗”卫星做圆周运动,运动方向不断变化,所以该卫星处于非平衡状态,故A错误;
B、在空中高速飞行的子弹所受的力只有重力和空气阻力,子弹能继续向前运动是由于惯性的缘故,故B错误;
C、列车匀速直线运动时,人从车厢地板上竖直向上跳起时,由于惯性人仍然保持与列车相同的运动速度和运动方向,所以会落回原处,故C错误;
D、用力推桌子,桌子没动,桌子处于平衡状态,水平方向上桌子受到的推力和摩擦力是一对平衡力,所以推力等于桌子受到的摩擦力,故D正确;
故选:D。
9.(2020•岳麓区校级模拟)如图所示,小宇对箱子施加水平推力,下列说法中错误的是( )
A.当推力为75N 时,箱子不动,此时推力等于地面对箱子的摩擦力
B.当推力增大时,箱子由静止开始运动,说明力可以改变物体的运动状态
C.当推力为100N 时,箱子做匀速直线运动,地面对箱子的摩擦力为100N
D.当推力为200N 时,箱子做加速直线运动,地面对箱子的摩擦力为200N
【解答】A、当推力为75N时,箱子不动,箱子受到的静摩擦力等于推力,故A正确,但不符合题意;
B、当小宇增大推力,箱子由静止开始运动,说明力可以改变物体的运动状态,故B正确,但不符合题意;
C、当推力为100N时,箱子做匀速直线运动,箱子受到的滑动摩擦力等于推力,故C正确,但不符合题意;
D、当推力为200N 时,箱子做加速直线运动,地面对箱子的摩擦力小于推力,即小于200N,故D错误,符合题意;
故选:D。
10.(2020•闵行区一模)形状相同、大小不同的长方体物块甲、乙置于水平地面上,两物块对地面的压强相等。将甲、乙均顺时针翻转90°,如图所示。若甲、乙对地面压强变化量的大小分别为△p甲、△p乙则( )
A.△p甲一定小于△p乙 B.△p甲一定等于△p乙
C.△p甲可能等于△p乙 D.△p甲一定大于△p乙
【解答】由题意可知,长方体物块甲、乙的形状相同,可设甲的长宽高为a、b、c,则乙的长宽高为ka、kb、kc,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,长方体物块对地面的压强pρgh,
则原来甲乙对地面的压强分别为:
p甲=ρ甲gc,p乙=ρ乙g×ka=kρ乙ga,
又因原来甲、乙对地面的压强相等,
所以,ρ甲gc=ρ乙g×ka,即ρ甲c=kρ乙a,
由a>c可得,ρ甲>kρ乙,
将甲、乙均顺时针翻转90°后,甲、乙对地面压强分别为:
p甲′=ρ甲ga,p乙′=ρ乙g×kc=kρ乙gc,
则甲、乙对地面压强变化量的大小分别为:
△p甲=p甲′﹣p甲=甲ga﹣ρ甲gc=ρ甲g(a﹣c),
△p乙=p乙﹣p乙′=kρ乙ga﹣kρ乙gc=kρ乙g(a﹣c),
由ρ甲>kρ乙可知,ρ甲g(a﹣c)>kρ乙g(a﹣c),即△p甲>△p乙。
故选:D。
第II卷(非选择题 共80分)
二、填空题(每空1分,共26分)
11.(2020•香坊区一模)如图,将质量为1kg的某重物放在手指上,重物与手指的接触面积是1cm2,静止时,重物对手指的压力是 N,该重物对手指的压强是 Pa。
【解答】(1)图中重物水平压在手指上,对手指的压力:
F=G=mg=1kg×10N/kg=10N;
(2)重物对手指的压强为:
p1×105Pa。
故答案为:10;1×105。
12.(2020春•渝中区校级月考)如图甲所示,在一个圆柱形的玻璃筒内放入一个圆柱体铝块,铝块的横截面积为10cm2,现以恒定的速度向筒内注水4min直到筒注满,筒内水的高度与注水时间的关系图象如图乙所示(g=10N/kg,ρ铝=2.7×103kg/m3)。则:当注水2min时,刚好将铝块浸没,则此时水对筒底的压强 Pa.当注满水时筒内水的总质量是 kg。
【解答】(1)由图乙可知,注水2min时,筒内水深h=10cm=0.1m,水刚好将铝块浸没,水对筒底的压强:
p=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)由于均匀地注水,故前、后2min注入水的体积相等;由图乙可知,后2min水升高的高度为0.05m,则,
V1=V2,
S容h1﹣S铝h1=S容h2,
S容×0.1m﹣S铝×0.1=S容×0.05m,
S容=2S铝=2×10﹣3m2,
水的总体积V水=S容h总﹣S铝h1=2×10﹣3m2×(0.1+0.05)m﹣10×10﹣4m2×0.1m=2×10﹣4m3,
水的总质量:
m水=ρ水V水=1×103×2×10﹣4kg=0.2kg;
故答案为:1000;0.2。
13.(2020•衡阳模拟)如图为英国某公司设计制造的一款“超级私人潜艇”。这款潜艇净重4吨,能抵达2000米的深海处,在水下可持续航行80小时。潜艇由一个电池组提供动力源,采用的声呐技术能够避免碰撞,还采用了数字远距离通讯系统。由材料可知:该潜艇承受的最大压强约为
Pa,潜艇受到的浮力不得小于 N.(g取10N/kg,海水的密度ρ=1.0×103kg/m3)
【解答】该潜艇能抵达2000米的深海处,
则该潜艇承受的最大压强约为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2000m=2×107Pa;
这款潜艇净重4吨,则潜艇受到的最小重力:G=mg=4000kg×10N/kg=4×104N,
当潜艇没有装载设备和乘员,处于漂浮状态时,此时排开水的体积最小,其受到的浮力最小,
所以该潜艇受到的浮力最小为F浮最小=G=4×104N,即浮力不小于4×104N。
故答案为:2×107;4×104。
14.(2020•广东模拟)将适量橡皮泥包裹在吸管下端,制成了一只土密度计,将其分别放入盛有不同液体的甲、乙两个相同的容器中,静止时如图所示。若两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,密度计在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙.从观察到的现象可以判断:F甲 F乙,ρ甲 ρ乙;密度计两次排开液体的重力分别为G甲、G乙,则G甲 G乙.(均选填“<”“=”或“>”)
【解答】由于密度计漂浮,则有:F浮=G,
所以,密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G,即F甲=F乙;
由图知,密度计排开液体的体积:V甲排>V乙排,根据F浮=ρ液gV排可知,液体的密度:ρ甲<ρ乙;
浮力相等,由阿基米德原理F浮=G排知,密度计两次排开液体的重力:G甲=G乙。
故答案为:=;<;=。
15.(2020•闵行区一模)如图所示,将重8牛、体积为1×10﹣3米3的正方体一半浸入水中并保持静止,此时正方体下表面受到的液体压力大小为 牛,弹簧测力计示数是 牛;若剪断绳子,待正方体静止后,它所受的浮力大小为 牛。(g取9.8N/kg)
【解答】
(1)正方体一半浸没在水中时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×9.8N/kg1×10﹣3m3=4.9N,
图中正方体一半露出水面,由浮力产生的原因可知F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面﹣0N=F下表面,
所以正方体下表面受到的液体压力大小:
F下表面=F浮=4.9N;
由F浮=G﹣F示可得,弹簧测力计的示数:
F示=G﹣F浮=8N﹣4.9N=3.1N;
(2)若正方体全部浸没在水中时受到的浮力:
F浮′=2F浮=2×4.9N=9.8N,
因为F浮′>G,
所以当剪断绳子时,正方体上浮,待正方体静止时漂浮在水面上,
此时正方体受到的浮力:F浮″=G=8N。
故答案为:4.9;3.1;8。
16.(2020•崇明区一模)下列几个问题是物理学国际奥林匹克竞赛中留下的经典试题,今天同学们学习了物理以后挑战一下吧。判断其说法是正确的还是错误的:
①10牛的固体重物可以产生100牛的压力,其说法是 。
②10牛的水可以产生100牛的浮力,其说法是 。
③10牛的力可以产生10000帕的压强,其说法是 。
④10牛的水可以产生10000帕的压强,其说法是 。
【解答】
①因物体产生的压力与物体的重力无关,所以10牛的固体重物可以产生100牛的压力,如把重为10N的物体放在水平面上,然后在物体上方施加竖直向下90N的力;
②因物体受到浮力的大小与液体的重力无关,所以10牛的水可以产生100牛的浮力,如然物体在水中排开液体的体积达到0.01m3时,受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m3=100N;
③10牛的力可以产生10000帕的压强,如把10N的物体放在水平面上,受力面积为0.001m2时,产生的压强p10000Pa;
④10牛的水可以产生10000帕的压强,如10N水的高度达到10m时,水产生的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10=10000Pa。
故答案为:①正确;②正确;③正确;④正确。
17.(2017•河南模拟)如图是小明在儿童乐园玩滑梯的情景,他下滑时受到滑道对他的支持力,这个力是由于 发生弹性形变而产生 的,小明沿滑道以相同的速度下滑时,小明处于 (选 填“平衡”或“非平衡”)状态。
【解答】
弹力是物体发生形变后,在恢复原状的过程中对与其接触的物体所产生的力;小明下滑时受到滑道对他的支持力,则受力物体是小明,施力物体是滑道,所以这个弹力是由于滑道发生弹性形变而对小明产生的。
图中滑道呈弧形,小明沿滑道下滑时,虽然速度大小不变,但运动方向不断变化,即小明的运动状态不断改变,因此小明处于非平衡状态。
故答案为:滑道;非平衡。
18.(2019春•睢县期中)在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,在水平桌面上铺上粗糙程度不同的物体(如毛巾、棉布、木板等)让小车从斜面顶端由静止开始滑下,观察同一小车从斜面的 (选填“相同”或“不同”)高度滑下后,在不同表面上运动的距离,如图所示。
(1)结论:平面越光滑小车运动的距离越远,说明小车受到的阻力越 ,速度减小得越 。
(2)推理:如果运动物体不受力,它将做 。
【解答】
在实验中,影响小车在水平面上运动距离的因素,除了阻力外,还有小车到达水平面时的初速度;通过让小车从相同斜面的顶端由静止开始滑下的方法来控制小车到达水平面的速度相同;
(1)小车在不同的表面上受到的阻力不同,其最终滑行的距离会不同,表面越光滑,摩擦阻力越小,滑行距离越远,速度减小得越慢;
(2)本实验中,如果运动的物体不受力,它的速度会保持不变,将做匀速直线运动。
故答案为:相同;(1)小;慢;(2)匀速直线运动。
19.(2020•闵行区一模)在“探究影响液体内部压强大小的因素”实验中:
(1)所用仪器如图所示,它的名称是 。实验中,通过观察该仪器中的液面 比较液体内部压强的大小。
(2)如果用该实验器材研究液体内部压强与 的关系,则金属盒所处深度应 (选填“相同”或“不同”)。
【解答】
(1)用来比较液体内部压强大小的仪器名称为压强计;
压强计是通过U形管中液面的高度差来反映被测压强大小的;
(2)液体压强与液体的密度和液体的深度有关,要探究液体内部的压强与深度的关系,需要应选用种类相同的液体,在液体的不同深度处进行实验。
故答案为:(1)压强计;高度差;(2)深度;不同。
三.作图题(共6分)
20.(2020•闵行区一模)重为10牛的物体静置在水平地面上。请在图中画出重物对地面压力的图示。
【解答】物体放在水平地面上,压力的大小与物体的重力大小相等,F=G=10N,方向垂直于地面向下,作用点在物体与地面的接触面的中点上,设定标度为5N,压力的图示如下图所示:
21.(2020•普陀区一模)在图中,重为4牛的小球静止在水中,用力的图示法画出该球所受的浮力F浮。
【解答】重为4N的小球静止在水中,受到的竖直向下的重力及水对其施加的竖直向上的浮力F浮为一对平衡力,大小相等,F浮=4N,浮力作用点可认为在球的球心,规定标度为2N,该球所受的浮力F浮的力示意图如下所示:
四.实验探究题(每空1分,共26分)
22.(2020•重庆模拟)某班物理实验小组的同学,在实验中验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验。
①由图甲可知,石块浸没在水中时,受到的浮力F浮= N,排开水的重力G排= N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是 (填序号)。
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
C.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
②小军改正错误后,得到石块浸没在水中的浮力为1N,则石块密度为 kg/m3;
若将图甲C中的小石块取出,将装有溢出水的小桶放入溢水杯漂浮,忽略水的损失,则此次从溢水杯中溢出的水为 g。
(2)方案二:如图乙所示,小川同学将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节水杯的高度。当小川逐渐调高升降台时,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”),且弹簧测力计A示数的变化量 B示数的变化量(选填“大于”、“小于”或“等于”),从而证明了F浮=G排.在这个过程中溢水杯对升降台C的压力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)甜甜同学认为:用天平、烧杯、水、细线也能测量出小石块的密度,主要实验步骤如下:
①如图丙所示,将烧杯中装入适量的水,置于天平上,天平平衡时的读数为m1;
②如图丁所示,接着用细线将石块拴住,使之完全浸没在上述烧杯的水中,天平平衡时的读数为m2(此时手向上拉住细线另一端,石块不接触杯壁和杯底,水不溢出);
石块的密度表达式为ρ石= ;(用上述实验步骤中出现的物理量的字母和ρ水来表示)
【解答】
(1)方案一:
①根据F浮=G﹣F可知,石块浸没在水中受到的浮力F浮=F1﹣F3=2.5N﹣1.4N=1.1N;
排开水的中力G排=F4﹣F2=2.2N﹣1.2N=1.0N;
所以,F浮>G排,
A、若最初溢水杯中的水未装至溢水口,则石块排开水的只有一部分溢出到桶中,排开水的重力G排减小,故A有可能;
B、若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数,那么所得浮力与排开水的重力大小应不变,故B不可能;
C、步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部,容器对石块有支持力,测的F3偏小,则利用F浮=F1﹣F3偏大,故C有可能;
故选:B;
②根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排知,
石块体积为:V石=V排1×10﹣4m3,
石块的密度:ρ2.5×103kg/m3;
若将图甲C中的小石块取出,将装有溢出水的小桶放入溢水杯漂浮,漂浮时小桶受到的浮力等于溢出水和小桶的总重力,当将石块取出后水面下降,减小的体积等于小桶中水的体积,所以此次从溢水杯中溢出的水的重力为小桶额重力,为1.2N,则溢出水的质量为m0.12kg=120g;
(2)方案二:重物浸入水中的体积越来越大时,排开液体的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,
因为F浮=G﹣F示,所以弹簧测力计A的示数F示=G﹣F浮变小;
又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大;
根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等;
将烧杯、水和物体看做一个整体,容器对升降台C的压力等于空杯和杯内水的总重与物体的重力之和再减去物体受到的拉力(大小等于测力计的示数),
即:F压=G杯+G杯内水+G物﹣F示,而G物﹣F示=F浮,
所以F压=G杯+G杯内水+F浮,根据阿基米德原理,F浮=G排水,
所以F压=G杯+G杯内水+G排水,由于杯内的水和排出的水的总重等于原来杯子里的水,是个定值,所以在这个过程中容器对升降台C的压力不变;
(3)①如图丙所示,将烧杯中装入适量的水,置于天平上,天平平衡时的读数为m1;
②如图丁所示,接着用细线将石块拴住,使之完全浸没在上述烧杯的水中,天平平衡时的读数为m2(此时手向上拉住细线另一端,石块不触杯壁和杯底,水不外溢),排开水的质量为m排=m2﹣m1;
若水的密度为ρ水,石块的体积:V石=V排,
石块的密度:ρ石。
故答案为:(1)①1.1;1.0;B;②2.5×103;120;(2)变小;等于;不变;(3)。
23.(2020•武汉模拟)小敏同学利用如图装置探究“液体内部压强的特点”(乙和丙容器中装的是同种液体)。
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 (选填“好”或“差”);调节好压强计后,U形管两边液面相平。
(2)小敏把探头分别浸入到图甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中,发现图甲中U形管两边液柱的高度差比图乙的小,由此可以得出结论液体内部的压强跟液体的密度有关,他的结论是
(选填“正确”或“错误”)。
(3)比较图 ,得出探头浸入液体中的深度 (选填“越深”或“越浅”),U形管两边液柱的高度差就越大。
【解答】(1)若用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计漏气,即气密性差;
(2)把探头分别浸入到甲、乙图中的两种液体(水和酒精)中,由图可知,没有控制探头所在的深度相同,所以不能得出液体内部的压强跟液体的密度有关的结论,故他的结论是错误的。
(3)研究液体压强与深度的关系时,应控制液体密度相同,改变深度,故小敏应该比较图乙、丙;探头浸入液体的深度越深,U形管两边液柱的高度差就越大,表示液体的压强就越大。
故答案为:(1)差; (2)错误; (3)乙丙; 越深。
24.(2020•广东模拟)如图甲、乙、丙所示,小明利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素。
(1)本实验是通过观察 来比较压力作用效果的。实验中用到的研究方法有 和转换法。
(2)通过比较图甲、乙,说明 ,压力的作用效果越明显。
(3)通过比较图 (填序号),说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,则图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系为p p′(选填“>”“<”或“=”)。
(5)实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示,发现它们对海绵的压力作用效果相同。由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
【解答】
(1)根据转换法,本实验是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的;
实验中用到的研究方法有控制变量法和转换法;
(2)通过比较图甲、乙知,受力面积一定,乙中压力大,海绵的凹陷程度大,这说明受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;
(3)探究压力的作用效果与受力面积时,应控制压力的大小不变,而受力面积不同,故应该比较图乙、丙,且可以得出结论:压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(4)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,与图丙相比,因压力大小和受力面积都相同,则根据p可知,图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系为p=p′;
(5)研究压力的作用效果与受力面积的关系时,要控制压力大小一定,实验时,小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,则压力大小不同,由此得出的结论是压力的作用效果与受力面积无关是错误的,他在探究过程中存在的问题是没有控制压力的大小相同。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;控制变量法;(2)受力面积一定时,压力越大;(3)乙、丙;(4)=;(5)没有控制压力的大小相同。
25.(2020•长宁区一模)冰块浮在水中时,大部分浸入水中;泡沫块浮在水中时,却只有小部分浸入水中。为探究浮在液体中的物体浸入液体的体积V浸与哪些因素有关,某小组同学用量杯、天平及若干实心物体等器材,分别放在两种液体中进行实验,如图所示。表一记录了他们实验时得到并整理的数据。
表一
实验序号 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
液体的密度ρ液(g/cm3) | 1.0 | 1.0 | 1.2 | ||||||
物体的密度ρ物(g/cm3) | 0.4 | 0.6 | 0.6 | ||||||
物体的体积V物(cm3) | 50 | 100 | 150 | 50 | 100 | 150 | 50 | 100 | 150 |
浸入的体积V浸(cm3) | 20 | 40 | 60 | 30 | 60 | 90 | 25 | 50 | 75 |
表二
ρ物:ρ液 | 2:5 | 3:5 | 1:2 |
V浸:V物 |
|
|
|
①分析表一中序号1、2与3(或4、5与6或7、8与9)的数据及相关条件可初步得出:当ρ液和ρ物相同, 。
②分析表一中序号 的数据及相关条件可初步得出:当ρ液和V物相同,ρ物越大,V浸越大。
③分析表一中序号4与7(或5与8或6与9)的数据及相关条件可初步得出:当 ,ρ液越大,V浸越小。
④小组同学进一步综合分析表一中的数据有了新发现,他们将经计算得到的数据记录在表二中(未全)。
表二中空缺的数据依次为 、 、 。按表二填写完整后的数据所反映的规律推理:若体积为180cm3、密度为0.5g/cm3的实心物体浮在密度为1.5g/cm3的液体中,则物体浸入液体的体积为 cm3。
【解答】
①横向分析表一中序号1、2与3(或4、5与6或7、8与9)的数据及相关条件知,物体的体积增大为原来的几倍,浸入的体积也增大为原来的几倍,即可初步得出:当ρ液和ρ物相同,V浸和V物成正比;
②序号1、2、3与4、5、6液体的密度相同,而序号1、4(或2、5或3、6)的物体的体积相同,故分析表一中序号1、4(或2、5或3、6)的数据及相关条件可初步得出:当ρ液和V物相同,ρ物越大,V浸越大;
③分析表一中序号4与7(或5与8或6与9)的数据及相关条件可初步得出:当V物和ρ物相同时,ρ液越大,V浸越小;
④分析表中序号1、2、3或4、5、6或7、8、9数据有:
;
;
;
故得出ρ物:ρ液=V浸:V物;
因ρ物:ρ液分别为2:5、3:5、1:2,
故表二中空缺的数据依次为2:5、3:5、1:2;
因ρ物:ρ液=V浸:V物,若体积为180cm3、密度为0.5g/cm3的实心物体浮在密度为1.5g/cm3的液体中,则物体浸入液体的体积为:
V浸V物180cm3=60cm3。
故答案为:
①V浸和V物成正比;②1、4(或2、5或3、6);③V物和ρ物相同时;④2:5;3:5;1:2;60。
五.计算题(共17分)
26.(2020•江西模拟)如图所示的平底玻璃杯的质量0.2kg,容积为250mL,厎面为20cm2,深为10cm,装满水后放在水平桌面上,求:(杯壁厚度不计,g取10N/kg)
(1)水对杯底的压强。
(2)装满水后玻璃杯对水平桌面的压强。
【解答】(1)玻璃杯内装满水后水的深度:
h=10cm=0.1m,
则水对杯底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)由ρ可得,玻璃杯内水的质量:
m水=ρV=1.0g/cm3×250cm3=250g=0.25kg,
玻璃杯对水平桌面的压力:
F=G总=(m水+m杯)g=(0.25kg+0.2kg)×10N/kg=4.5N,
玻璃杯对水平桌面的压强:
p′2250Pa。
答:(1)水对杯底的压强为1000Pa;
(2)装满水后玻璃杯对水平桌面的压强为2250Pa。
27.(2020•衡阳模拟)冰壶是由花岗岩凿磨而成,已知某冰壶质量为20kg,与冰面接触的总面积约为200cm2,冰壶的体积为8×10﹣3m3.(g取10N/kg)求:
(1)制作冰壶的花岗岩的密度;
(2)冰壶对冰面的压强。
【解答】(1)花岗岩的密度:
ρ2.5×103kg/m3;
(2)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,冰壶对冰面的压强:
p104Pa。
答:(1)制作冰壶的花岗岩的密度为2.5×103kg/m3;
(2)冰壶对冰面的压强为104Pa。
28.(2020•衡阳县一模)如图所示,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。重力为12N,体积为2×10﹣3m3的木块A漂浮在水面上,如图甲所示;现将一体积为250cm3的合金块B放在木块A上方,木块A恰好有五分之四的体积浸入水中,如图乙所示。求:
(1)图甲中木块A受到浮力的大小;
(2)合金块B的密度。
【解答】(1)图甲中木块A漂浮在水面上,
所以,图甲中木块A受到的浮力:F浮A=GA=12N。
(2)合金块B放在木块A上方时整体漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,
此时排开水的体积:
V排VA2×10﹣3m3=1.6×10﹣3m3,
此时木块A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×l.6×l0﹣3m3=16N,
B的重力:
GB=F浮﹣GA=16N﹣12N=4N,
由G=mg可得,合金的质量:
mB0.4kg=400g,
则合金块B的密度:
ρB1.6g/cm3=1.6×103kg/m3。
答:(1)图甲中木块A受到浮力的大小为12N;
(2)合金块B的密度为1.6×103kg/m3。
29.(2019秋•吴兴区期末)如图甲所示,一个边长为10cm的立方体木块,下面用一段细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水,直到装满容器,如图乙所示。若细线中的拉力用F表示,容器中水的深度用h表示,如图丙,
(1)该木块完全浸没在水中所受的浮力为多少N?
(2)该木块的密度为多少?
【解答】
(1)立方体木块的体积:V=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10﹣3m3;
木块完全浸没在水中时,V排=V=1×10﹣3m3;
木块浸没在水中所受的浮力:F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
(2)我们结合图丙将木块的各个状态分解出来,由题意可知,线拉直后,水还在倒入,所以木块排开水的体积继续增大,浮力增大,则下端线的拉力也相应增大;当木块浸没后,木块排开水的体积不变,浮力不变,则下端线的拉力也不变,
由图象可知,木块浸没时所受拉力最大为4N,由力的平衡条件可得F浮=G+F,
所以,木块的重力:G=F浮﹣F=10N﹣4N=6N,
则木块的质量:m0.6kg,
木块的密度:ρ0.6×103kg/m3。
答:(1)该木块浸没在水中所受的浮力为10N;
(2)该木块的密度为0.6×103kg/m3。
六.综合能力题(共5分)
30.(2019春•盐湖区期中)阅读短文,回答问题。
帕斯卡在布莱特1648年表演了一个著名的实验:他用一个密闭的装满水的桶,在桶盖上插入一根细长的管子,从楼房的阳台上向细管子里灌水。结果只用了几杯水,就把桶压裂了,桶里的水就从裂缝中流了出来。原来由于细管子的容积较小,几杯水灌进去,其深度很大,使压强增大,便将桶压裂了。
这就是历史上有名的帕斯卡桶裂实验。一个容器里的液体,容器底部(或侧壁)产生的压力远大于液体自身所受的重力,这对许多人来说是不可思议的。
实验原理
根据液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积这个原理。在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,则下部的压强越来越大,其液压终于超过木桶能够承受的上限,木桶随之裂开。人们在水中活动要承受一定的压强。屏住呼吸的潜水员在浅海中采集海参、珍珠贝;背着氧气瓶的潜水员在浅海中可以长时间地停留;若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于海水的压强随着深度的增加而增大,人体此时已无法承受海水的压强。如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力需要专门的潜水器,以抵抗巨大的水压。2012年我国蛟龙号载人潜水器顺利完成了7km级的深海潜水实验,这标志着我国深海潜水科技达到了一个新的水平。
回答问题
(1)帕斯卡“桶裂”实验可以很好地证明液体压强与液体的 有关。
(2)此实验的实验原理是 。
(3)潜水员若要在较深的海水中工作,就要穿抗压潜水服了,这是由于
。
(4)如果要潜入更深的海底,抗压潜水服也无能为力,需要专门的潜水器,以抵抗巨大的水压。2012年我国蛟龙号载人潜水器顺利完成了 km级的深海潜水实验,蛟龙号载人潜水器在此深处所受到的海水压强为 Pa.(ρ海水=1.03×103kg/m3)
【解答】(1)由帕斯卡做的实验知,在这个实验中,水的密度不变,但深度一再增加,则下部的压强越来越大,其液压终于超过木桶能够承受的上限,木桶随之裂开,所以该实验说明液体压强与液体深度有关。
(2)由材料可知,此实验的实验原理是液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积;
(3)液体的压强大小与深度有关,越深处压强越大,深水潜水员在潜水时要受到比在水面上大许多倍的压强,所以必须穿上高强度耐压的潜水服才行。
(4)我国蛟龙号载人潜水器已完成了7km级的潜水实验,
它潜入海面下7km深处受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×7000m=7.21×107Pa。
故答案为:(1)深度;(2)液体的压强等于密度、深度和重力加速度常数之积;(3)液体的压强随深度增加而增大;(4)7;7.21×107。
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