江苏省南通市第一初级中学2023-2024学年八年级下学期5月学情调研物理试卷(解析版)
展开1. 如图所示是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A. 图(甲)中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B. 图(乙)中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C. 图(丙)中液体的密度越大,密度计漂浮时受到的浮力就越大
D. 图(丁)中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
【答案】B
【解析】
【详解】A.浸没在水中潜水艇在下潜过程中,水密度和排开水的体积不变,由知道,所受的浮力不变,故A错误;
B.巨轮之所以能够浮在水面上,是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力,故B正确;
C.密度计测液体密度时,都是漂浮的,所以浮力都等于重力,在不同液体中,密度计所受浮力不变,故C错误;
D.气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故D错误。
故选B。
2. 小杰同学在游玩海底世界时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升时受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A. 浮力不变,压强不变B. 浮力变小,压强变小
C. 浮力变大,压强变大D. 浮力变大,压强变小
【答案】D
【解析】
【详解】气泡上升时,体积不断变大,排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知,气泡受到的浮力变大;气泡上升时,在水中的深度变小,受到水的压强变小,所以,气泡内的气体压强也变小,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
3. 俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉,对此现象,下列说法正确的是( )
A. 西瓜的密度比李子的密度大B. 西瓜漂浮时所受浮力大于重力
C. 李子下沉过程中所受水的压强不变D. 李子浸没后,下沉过程中所受浮力大小不变
【答案】D
【解析】
【详解】试题分析:西瓜漂浮在水面上,ρ瓜<ρ水;李子在水中下沉,ρ李子>ρ水,所以,ρ李子>ρ水,故A错误;西瓜漂浮时所受浮力与重力是一对平衡力,大小相等,故B错误;李子下沉过程中,所处深度h变大,根据p=ρgh可知,所受水的压强变大,故C错误;李子浸没后,排开水的体积等于李子本身的体积,不再变化,根据F浮=ρgV排可知,下沉过程所受浮力大小不变,故D正确;故应选D.
【考点定位】物体的浮沉条件及其应用
4. 一只水桶装满水,总重为60N,其中空桶重20N,用这个水桶从井里提水,当水桶尚未露出水面之前,人所用的拉力为( )
A. 40NB. 小于20NC. 0ND. 等于20N
【答案】B
【解析】
【详解】空桶重20N,当把空桶浸到水中时,水桶受到重力,浮力和拉力三个力的作用,故拉力大小等于重力与浮力之差,所以应小于桶的重力20N,故答案选B.
5. 有一个实心球形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为20N;当把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为9N,把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力是( )
A. 9NB. 11NC. 20ND. 22N
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】实心球形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为20N,则物体重力G=20N;把物体一半体积浸入水中时:V排=V,根据称重法可知浮力
F浮=G−F=20N−9N=11N
根据阿基米德原理可知
F浮=ρ水gV排=ρ水gV =ρ水gV
当物体全部浸没在水中时V′排=V,根据阿基米德原理可知此时的浮力
F′浮=ρ水gV′排=ρ水gV=2F浮=2×11N=22N>20N
即F′浮>G,故物体上浮,直至漂浮,物体漂浮时受到的浮力
F′′浮=G=20N
故选C。
6. 如图所示,在水平桌面上有甲乙两个相同的烧杯,烧杯内分别装有不同的液体,把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯液体中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中沉底,两液面相平.关于这一现象,下列说法中正确的是
A. 甲杯中液体密度小于乙杯中的液体密度
B. 甲杯中的鸡蛋排开液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力
C. 甲杯中的液体对杯底的压强等于乙杯中的液体对杯底的压强
D. 甲乙两个烧杯对水平桌面的压强相等
【答案】B
【解析】
【详解】由图可知,鸡蛋在甲、乙两杯中分别处于漂浮和下沉状态,物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等;物体下沉时,浮力要小于重力,故鸡蛋在甲中受到的浮力大于在乙中受到的浮力,根据阿基米德原理知:鸡蛋排开甲液体的重力大于乙杯中的鸡蛋排开液体的重力,故B正确;
ρ甲>ρ鸡蛋时鸡蛋漂浮,ρ乙<ρ鸡蛋时鸡蛋下沉,故甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,两杯中液面相平,由p=ρgh可知,甲杯底压强大于乙杯底压强,故AC错误.
因为鸡蛋在甲中漂浮,乙中下沉,V排甲<V排乙,又因为两液面相平,液体的体积与排开液体的体积之和相同;
所以甲液体的体积大于乙液体的体积,知ρ甲>ρ乙根据m=ρV知,m甲>m乙,G甲>G乙
甲乙两个烧杯对水平桌面的压力:F=G液体+G鸡蛋+G容器,所以F甲>F乙,根据p=知,甲烧杯对水平桌面的压强大于乙烧杯对水平面的压强,故D错误.
7. 长江上,一艘满载货物的轮船在卸完一半货物后,该艘轮船( )
A. 会浮起一些,所受浮力变小B. 会浮起一些,所受浮力变大
C. 会下沉一些,所受浮力变大D. 会始终漂浮,所受浮力不变
【答案】A
【解析】
【详解】因轮船在江水中,处于漂浮状态,浮力等于重力,在码头卸下货物后,轮船重力变小,则受到的浮力变小,由公式V排=知,排开水的体积减小,轮船要上浮一些。
故选A。
8. 将水平桌面上的大烧杯装满水,然后往杯中轻放入一小球,溢出的水共100g,据此现象,下列判断正确的是(g取10N/kg)( )
A. 水对烧杯底的压强会增大B. 小球的质量不小于100g
C. 小球的体积一定大于100cm3D. 小球受到的浮力等于0.1N
【答案】B
【解析】
【详解】(1)烧杯原来装满水,小球漂浮在水面上,小球所受浮力
F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N
因为
F浮=G排=m排g=G球=m球g
小球的质量
m球=m排=100g
排开水的体积
V排==100cm3<V球
放入小球后水深不变,对容器底的压强不变。烧杯原来装满水,小球沉入水底,小球所受浮力
F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N
因为
F浮=G排=m排g<G球=m球g,
小球的质量
m球>m排=100g
排开水的体积
v′排==100cm3=V球
放入小球后水深不变,对容器底的压强不变。
故选B。
9. 将体积相同材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮和丙球悬浮,如图所示,下列说法正确的是( )
A. 三个小球受到的浮力大小关系是
B. 三个小球的质量大小关系是
C. 三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是
D. 三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲、乙、丙三个实心小球体积相同,由图可知,甲球和丙球排开水的体积相同,乙球排开水的体积最小,根据可知三个小球受到的浮力大小关系是,故A错误;
B.甲沉底,则甲球的密度大于水,乙漂浮,则乙球的密度小于水,丙悬浮,则丙球的密度等于水,则三球密度关系为,三个实心小球体积相同,根据,三个小球的质量大小关系是,故B错误;
C.设原本容器和水的总重力为,则放入小球后,甲球沉底,浮力小于重力,根据,甲容器对桌面的压力为
乙球漂浮,浮力等于重力,则乙容器对桌面的压力为
丙球悬浮,浮力等于重力,则丙容器对桌面的压力为
则三个烧杯底部对桌面的压力关系为
烧杯底面积相同,则三个烧杯底部对桌面的压强大小关系为
故C正确;
D.三个烧杯中的水高度相同,根据,三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系为
故D错误。
故选C。
10. 小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图)。他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是( )
A. 用力捏大瓶,小瓶内的气体密度变大
B. 无论怎样挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”都不可能悬浮在水中
C. 如果小瓶中的水过少,小瓶将无法下沉
D. 松开大瓶瓶盖,用力捏大瓶,小瓶不会下沉
【答案】B
【解析】
【详解】A.挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,瓶内空气压强增大,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,小瓶内的气体质量不变,体积减小,则小瓶内的气体密度变大,故A正确,不符合题意;
B.挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,一部分水被压入小瓶中,即浮沉子里进入一些水,它的重力增加,重力等于它受到的浮力,会悬浮在水中,故B错误,符合题意;
C.如果小瓶中的水过少,它的重力小于或等于浮力,小瓶将无法下沉,故C正确,不符合题意;
D.松开大瓶瓶盖,大瓶子内气压等于外界大气压,用力捏大瓶,瓶内气压保持不变,则小瓶内的水量不会改变,则小瓶不会下沉,故D正确,不符合题意。
故选B。
11. 在学校举办的“自主创新实验”活动中,创新小组制作了如图所示的沉船打捞模型,用注射器通过胶管向“浮筒”中充气或从“浮筒”中抽气,就可以使“浮筒”上浮或下沉,若将“浮筒”从如图所示的位置上浮直至露出水面,从而带动沉船上浮(胶管在水中的体积变化忽略不计)。下列分析正确的是( )
A. “浮筒”上浮过程中所受的浮力逐渐变大
B. “浮筒”露出水面过程中排开水的重力逐渐变小
C. “浮筒”上浮过程中“沉船”底部受到水的压强保持不变
D. 当“浮筒”处于悬浮状态时向外抽气,其所受重力等于浮力
【答案】B
【解析】
【详解】A.由F浮=ρgV排可知,当浮筒在上浮过程总,始终浸没,所以浮力不变,故A错误;
B.田F浮=ρgV排可知,“浮筒”露出水面过程中排开水的体积变小,故受到的浮力变小,故B正确;
C.由p=ρgh可知,沉船在上浮过程中,h变小,船底部受到水的压强变小,故C错误;
D.当“浮筒”处于悬浮状态时向外抽气,其所受重力增大,排开水的体积不变,故受到的浮力不变,重力大于浮力,故D错误。
故选B。
12. 如图,一个装有适量水的薄壁轻质塑料筒漂浮在一杯液体中,则该液体的密度约为( )
A. 2.1×103kg/m3B. 1.5×103kg/m3C. 0.7×103kg/m3D. 0.3×103kg/m3
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】薄壁轻质塑料筒,说明塑料筒的质量不计,薄壁轻质塑料筒漂浮在一杯液体中,则浮力等于自身重力
即
则
由图可知,约为,故
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
13. 如图所示的简单机械,属于省力杠杆的是
A. 吊车吊臂
B. 撬棒
C. 筷子
D. 钓鱼竿
【答案】B
【解析】
【详解】A.吊车吊臂在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故A错误;
B.撬棒在使用过程中,动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故B正确;
C.筷子在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故C错误;
D.钓鱼竿在使用过程中,动力臂小于阻力臂,是费力杠杆,故D错误.
14. 《墨经》最早记述了杠杆原理.如图中“标”“本”表示力臂,“权”“重”表示力.以下说法符合杠杆原理的是
A. “权”小于“重”时,A端一定上扬
B. “权”小于“重”时,“标”一定小于“本”
C. 增大“重”时,应把“权”向A端移
D. 增大“重”时,换用更小的“权”
【答案】C
【解析】
【详解】解:
A.根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,因为不知道“标”和“本”的大小关系,无法确定“权”和“标”的乘积与“重”和“本”乘积的大小的关系,故A错误.
B.根据杠杆平衡条件,“权”小于“重”时,“标”一定大于“本”,故B错误.
C.根据杠杆平衡条件,“本”不变,增大“重”时,因为“权”不变,“标”会变大,即应把“权”向A端移,故C正确.
D.使用杆秤时,同一杆秤“权”不变,“重”可变,不同“重”对应不同的“标”.若更换更小的“权”,“标”也会变得更大,不符合秤的原理,故D错误.
答案为C.
15. 要用15N的力刚好提起重20N的物体,可以应用下列简单机械中的哪一种(不计机械自重及摩擦)( )
A. 杠杆B. 定滑轮C. 动滑轮D. 以上都可以
【答案】A
【解析】
【详解】A.使用杠杆时可以调节力臂,若使动力臂与阻力臂之比是4∶3,这样就可以用15N的力刚好提起20N的重物,故A正确;
B.因定滑轮不能省力,只能改变力的方向,所以不能用15N的力刚好提起20N的重物,故B错误。
CD.不计机械自重及摩擦,使用动滑轮可以省一半的力,则提起20N的重物时,动力只需要10N,所以不能用15N的力刚好提起20N的重物,故CD错误。
故选A。
16. 如图所示,一根绳子绕过定滑轮,一端拴在物体上,另一端拴在弹簧测力计上,沿四个不同方向匀速拉起物体,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,则F1、F2、F3、F4的大小关系为( )
A. F1>F2>F3>F4B. F1=F2=F3=F4
C. F1
【答案】B
【解析】
【详解】定滑轮实质是一个等臂杠杆,使用定滑轮不能省力,无论沿哪个方向匀速拉起物体,力的大小都相等,故F1=F2=F3=F4,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
17. 如图所示,形状规则、密度均匀的木板AB放在水平桌面上,OA=2OB.当B端挂30 N的重物G时,木板A端刚刚开始翘起,木板重为
A. 10 NB. 15 NC. 30 ND. 60 N
【答案】D
【解析】
【详解】由于形状规则、密度均匀的木板AB的中点为重心,O为支点,如图:
因为OA=2OB,则木板重力G′的力臂为L1=;
重物G的力臂L2=OB, 根据杠杆平衡条件得:G′×L1=G×L2
所以G′=60N
【点睛】因为形状规则、密度均匀,所以重心所在位置即是阻力的作用点,且结合题意可知,O点是支点.
18. 踮脚是一项很好的有氧运动(如图),它简单易学,不受场地的限制,深受广大群众的喜爱,踮脚运动的基本模型是杠杆,下列分析正确的是( )
A. 脚后跟是支点,是省力杠杆
B. 脚后跟是支点,是费力杠杆
C. 脚掌与地面接触的地方是支点,是省力杠杆
D. 脚掌与地面接触的地方是支点,是费力杠杆
【答案】C
【解析】
【详解】如下图所示,踮脚时,脚掌与地面接触的地方是支点,小腿肌肉对脚的拉力向上,从图中可知动力臂大于阻力臂,是省力杠杆,故应选C。
19. 如图所示,在轻质杠杆上吊一重物G,在一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F,使杠杆缓慢地从OA转至OB,则在转动过程中( )
A. F不变,杠杆是省力杠杆B. F变大,杠杆是省力杠杆
C. F不变,杠杆是费力杠杆D. F变大,杠杆是费力杠杆
【答案】B
【解析】
【详解】在杠杆一端施加一个始终与杠杆垂直的动力F,此时动力的力臂是最长的,且阻力的作用点在中间,阻力臂一定小于动力臂,所以是省力杠杆;
如图杠杆从图示位置转至水平位置的过程中,阻力臂逐渐变大;
根据杠杆的平衡条件,在阻力、动力臂不变时,阻力臂变大,动力F也会变大.
故B正确,ACD错误.
20. 如图,一长方体金属块浸没在盛有适量密度可改变的盐水容器中。盐水的密度始终小于金属块的密度。下列表示金属块受到的浮力F1、容器对金属块的支持力F2随盐水密度ρ变化的关系图线中,可能正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】
【详解】AB.盐水的密度始终小于金属块的密度,金属块全部浸入盐水中,金属块排开盐水的体积不变,由F浮=ρgV排可知,当排开盐水的体积一定时,浮力与盐水的密度成正比,因此F1与ρ成正比,是一条过原点的倾斜直线,故AB错误;
CD.容器对金属块的支持力
F2=G-F浮=G-ρgV排
容器对金属块的支持力F2和盐水密度ρ是一次函数关系,故C正确,D错误。
故选C。
二、填空题:共12分。
21. 园园煮汤圆时发现,生汤圆放入锅内,由于浮力______(选填“大于”或“小于”)重力而下沉;煮熟的汤圆因其内部受热膨胀,浮力_____(选填“增大”或“减小”),汤圆上浮。若一个汤圆的体积约为20cm3,那么它在上浮过程中(未露出水面)所受浮力约为______N(g取10N/kg)。
【答案】 ①. 小于 ②. 增大 ③. 0.2
【解析】
【详解】[1]园园煮汤圆时发现,生汤圆放入锅内,由于浮力小于重力而下沉;煮熟的汤圆因其内部受热膨胀,体积变大,浮力增大,当浮力大于重力时汤圆上浮。
[2]汤圆所受浮力
22. 如图所示,水平桌面上放置的两个相同的圆柱形容器中盛有甲和乙两种不同液体,将一支密度计分别放入这两种不同液体中,静止后的情形如图所示,两液面相平,则甲液体的密度______乙液体的密度(选填“大于”、“等于”、“小于”);密度计在甲液体中受到的浮力______在乙液体中受到的浮力(选填“大于”、“等于”、“小于”);原容器中甲液体的质量______乙液体的质量(选填“大于”、“等于”、“小于”)。
【答案】 ①. 大于 ②. 等于 ③. 大于
【解析】
【详解】[1]同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则
即:密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计的重力G,由图可知,密度计排开液体的体积
根据公式可得
故
[2] 同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则
[3]图中两液面相平,图甲中密度计浸没在液体中的体积小于图乙中密度计浸没在液体中的体积,所以图甲中液体的体积大于图乙中液体的体积,由于
根据可知,原容器中甲液体的质量大于乙液体的质量。
23. 如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭.甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p1和p2,缸对桌面的压强分别为p1′和p2′.两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为:p1 _______p2,p1′_______p2′,F1_______F2,若乙图中小玩具鸭的质量为15g,它排开水的体积是_______cm3.
【答案】 ①. = ②. = ③. > ④. 15
【解析】
【详解】由图可知,玩具鸭放入后水的深度h仍然相同,根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强相等,即:
p1=p2;
因甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时,水的质量相等,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等可知,甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等;根据漂浮条件和阿基米德原理可知:
G物=F浮=G排,
即玩具鸭的重力与溢出水的重力相等;所以漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等,由于玻璃缸完全相同(底面积相同),则由p=可知,缸对桌面的压强相等,即:
p1′=p2′;
根据甲乙两图可知,甲缸中鸭子排开水的体积大,则甲缸中鸭子受到的浮力大,即:
F1>F2;
若乙图中小玩具鸭的质量为15g,则漂浮条件和阿基米德原理可知:
G排=F浮=G物,
即:
m排g=m物g,
所以,
m排=m物=15g,
由ρ=可得它排开水的体积:
V排==15cm3。
24. 一辆小汽车陷进了泥潭,司机按图所示的甲、乙两种方式安装滑轮,均可能将小汽车从泥潭中拉出.你认为甲方式中滑轮的作用是_________;设两种方式将汽车拉出的最小力的大小分别是F1、F2;则F1 ______F2(填“>”“<”或“=”).
【答案】 ①. 改变力的方向; ②. >
【解析】
【详解】甲中使用的是定滑轮,不省力,但要改变用力的方向,乙中使用的是动滑轮,可以省力,但费一倍的距离,所以F1>F2.
【点睛】本题考查了两种滑轮的特点.使用动滑轮可以省力,但不能改变用力的方向而费距离,使用定滑轮不省力,但可改变用力的方向.
三、作图题:共6分
25.
(1)如图,放在斜面上的水杯中漂浮着一个小球,画出小球所受浮力和水杯对斜面压力。
(2)如图甲所示的是制作蒜蓉时用到的工具的压蒜器,如图乙所示的是压蒜器的示意图。用压蒜器压蒜时ABO可以看作一个杠杆,请你在图乙中画出压蒜时的最小动力的示意图和阻力的力臂。
(3)画出使杠杆在图中所示位置平衡的最小力F。
【答案】(1) (2)
(3)
【解析】
【小问1详解】
小球受到的浮力方向竖直向上,作用点在小球的重心,用F1表示,在斜面上选取物体与接触面的中点为压力作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F2,如图所示:
【小问2详解】
图中的压蒜器在压蒜时,支点在O点,由图知,阻力F2的方向向上,阻力有绕着O点逆时针转动的效果,为使杠杆平衡,则动力F1应绕着O点按顺时针方向转动,故动力F1的方向斜向下方,作用点在A点,根据杠杆平衡条件,当动力F1垂直OA时,OA为最大动力臂,动力最小。由支点O向阻力F2的作用线作垂线段,即为阻力臂L2,如图所示:
【小问3详解】
根据杠杆平衡条件,要使动力最小,在阻力和阻力臂不变的情况下应使动力臂最小,图中A点距离支点最远,应选择A点为动力的作用点,当动力F1垂直OA时,OA为最大动力臂,动力最小,为使杠杆平衡,动力应垂直于OA向上,如图所示:
四、实验探究题:共28分。
26. 如图所示,为测量某种液体的密度,小华用弹簧测力计、量筒、小石块和细线进行了如下操作:
a、将小石块浸没在待测液体中,记下弹簧测力计示数F1和量筒中液面对应的刻度V1;
b、读出量筒中待测液体的体积V2;
c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下,记下测力计示数F2。
(1)使用弹簧测力计前,应检查指针是否指在_______;
(2)为了较准确地测量液体的密度,图中合理的操作顺序应为_______(填对应字母代号);
(3)小石块浸没在待测液体中时,排开液体的重为G=_______;
(4)待测液体的密度可表示为ρ液=________;
(5)小华还算出了小石块的密度,其表达式为ρ石=________。
【答案】 ①. 0刻度线 ②. c、a、b ③. ④. ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1]使用弹簧测力计前,应检查指针是否对准0刻度线,如有偏差,需要调零。
(2)[2]若先测量体积,石头带有水,误差比较大,故先测量石头的重力,再测量石头的体积,为了较准确地测量液体的密度,图中合理的操作顺序应为:
c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下,记下测力计示数F2;
a、将小石块浸没在待测液体中,记下弹簧测力计示数F1和量筒中液面对应的刻度V1;
b、读出量筒中待测液体的体积V2。
(3)[3]小石块浸没在待测液体中时,阿基米德原理可知,排开液体的重为
(4)[4]根据,待测液体的密度
(5)[5]石头的质量为
小石块浸没在待测液体中时,石头的体积为
小石块的密度
27. 小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。
(1)小明列举了三个常识:
常识1:木头漂在水面,铁钉沉在水底:
常识2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些;
常识3:人从浅水区走向深水区,感觉身体变轻。他对此做出了三个猜想:
猜想1:浮力与浸入液体的深度有关;
猜想2:浮力与液体的密度有关;
猜想3:浮力与物体的密度有关;
其中符合常识3的是猜想______(填序号)。
(2)为了验证上述猜想是否正确,小明依次做了如下实验:
①根据A、B、C的结果,可得猜想1是______(选填“正确”或“错误”)的;根据A、C、D的结果,可得猜想1是______(选填 “正确”或“错误”)的。深入分析上述现象,可得浮力大小与______有关,与浸入深度______;
②接下来根据A、D、E______(选填“能”或“不能”)对猜想2进行验证;
③为验证猜想3,小明在老师的指导下,将瓶子中的沙子倒掉一些减小物体密度,接着他仿照步骤D进行实验,发现此时测力计示数小于1.8N,便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是______。
【答案】 ①. 1 ②. 正确 ③. 错误 ④. 排开液体的体积 ⑤. 无关 ⑥. 能 ⑦. 没测量倒出一些沙子后瓶子的重力
【解析】
【分析】
【详解】(1)[1]人从浅水区走向深水区,浸入水的深度变大,同时感觉身体变轻,即受到的浮力变大,所以符合常识3的是猜想1:浮力与浸入物体的深度有关。
(2)[2]根据A、B、C的结果,物体浸入水中的深度不同,受到的浮力也不同,浸入水中深度大的,浮力较大,可得猜想1是正确的。
[3]根据A、C、D的结果,物体浸入水中的深度不同,受到的浮力相同,所以可得猜想1是错误的。
[4][5]B、C实验中物体浸入液体的深度不同,排开液体的体积也不同,物体受到的浮力不同;而C、D实验中物体浸入液体的深度不同,但是排开液体的体积相同,物体受到的浮力相同,所以,可得浮力大小与排开液体的体积有关,与浸入深度无关。
[6]研究浮力与液体的密度有关,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,故接下来根据A、D、E能对猜想2进行验证。
[7]根据称重法测浮力,F浮=G-F,将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度,则此时瓶子和沙子重力小于2.8N,为验证猜想3,即浮力与物体的密度有关,应测量出倒出沙子后瓶子的重力,才能算出此时受到的浮力,故小明在该实验环节中存在的问题是没有测量倒出一些沙子后瓶子的重力。
28. 小华在实验室测量物质的密度。
(1)把天平放在水平台上,游码放在标尺左端零刻度线处,指针静止时位置如图甲所示,小华向__________调节平衡螺母,使横梁平衡。
(2)小华利用天平和量筒测量了果汁密度,过程如下:
①用天平测出空烧杯的质量为28.2g;
②向烧杯中倒入适量果汁,用天平测出烧杯和果汁的总质量如图乙所示,其质量为__________g;
③将烧杯中的果汁全部倒入量筒中,测出果汁的体积为。
④果汁的密度__________。
⑤测量出的果汁密度值会__________(填“偏大”或“偏小)。
(3)在测量一个弹力球的密度时,由于弹力球无法放进量筒内,小华用溢水杯,借助一个小烧杯和一个空的酸奶盒,利用量筒和水(已知)测出了弹力球的密度,请将她的实验步补充完整。
①如图丙所示,溢水杯中盛满水,空酸奶盒漂浮在水中;
②将弹力球用细线系好放入溢水杯中浸没,空酸奶盒仍漂浮,从溢水杯中溢出了一部分水,如图丁所示,用量筒测出__________的体积为。测完后将量筒中的水倒净;
③将弹力球取出,放入酸奶盒中共同漂浮,从溢水杯中又溢出了部分水,如图戊所示,用量筒测出__________的体积为。
④弹力球的密度表达式__________(用、、表示)。
⑤若在实验步骤③中,将沾有水的弹力球放入酸奶盒中,将导致测出的弹力球的密度__________(选填偏大、偏小、不变)
【答案】(1)右 (2) ①. 59.4 ②. ③. 偏大
(3) ①. 溢出水 ②. 溢出水 ③. ④. 不变
【解析】
【小问1详解】
图甲中指针偏左,说明左侧质量偏大,应向右移动平衡螺母。
【小问2详解】
[1]由图乙可知,烧杯和果汁的总质量为
[2]量筒中果汁的质量
果汁的密度
[3]将玻璃杯中的果汁倒入中量筒测量体积的时候,玻璃杯壁上一定沾有部分果汁,从而导致所测体积偏小,由公式知,密度偏大。
【小问3详解】
[1]将弹力球用细线系好放入溢水杯中浸没,空酸奶盒仍漂浮,从溢水杯中溢出了一部分水,如图丁所示,用量筒测出溢出水的体积为,弹力球的体积等于溢出水的体积,即。
[2]将弹力球取出,放入酸奶盒中共同漂浮,从溢水杯中又溢出了部分水,如图戊所示,用量筒测出又溢出水的体积,图丙和图戊相比,放入弹力球后溢出的水的体积为。
[3]根据漂浮条件和阿基米德原理知:增加的浮力就是弹力球的重力,即
则弹力球的质量
弹力球的密度
[4]将弹力球取出放入酸奶盒中时,弹力球会粘一些水,但这些水在酸奶盒中处于漂浮状态,排开水的体积等于自身的体积,无论弹力球粘水多少,对溢出水的体积无影响,即对测出弹力球的质量无影响,所以对测出弹力球的密度无影响。
29. 小明在探究杠杆平衡条件的实验中,所用杠杆质量分布均匀,每个钩码质量均为50g.
(1)实验前没有挂钩码时,发现杠杆右端高,要使杠杆在水平位置平衡,应将杠杆左端的螺母向_____调节.调节平衡后,如图甲所示,在杠杆的左边A处挂四个钩码,要使杠杆在水平位置平衡,应在杠杆右端B处挂同样的钩码_____个.若将A、B两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1格,那么杠杆_____(选填“左”或“右”)端将会下沉.
(2)实验中小明发现用图乙所示的方式悬挂钩码,杠杆也能在水平位置平衡,但老师建议不宜采用这种方式,其主要原因为_____.
A.一个人无法独立操作 B.不方便测量力臂
C.力和力臂数目过多,不易得出结论 D.杠杆受力不平衡
(3)完成实验后小明突发奇想,想利用该杠杆(重心始终位于O点)制作一个可以直接测量质量的“杆秤”.
①如图丙所示,以杠杆上的A点为支点,当在C位置挂3个钩码,杠杆在水平位置刚好平衡,则该杠杆的质量_____g.然后小明将C位置的3个钩码取下,挂到右侧作为“秤砣”.
②为了将该“杆秤”的零刻度线标在A位置处,小明应在图丙C位置处装配一质量为_____g的吊盘.
③接着小明在图丁的D位置标记上该“杆秤”能测的最大质量_____g,并将其它质量数均匀标记在AD之间的刻度线上,完成“杆秤”的制作.
④小红用小明制作好的“杆秤”测一物体的质量,不留意只将两个钩码作为“秤砣”来使用,则小红的测量结果会_____(选填“偏小”、“依然准确”或“偏大”).
【答案】 ①. 右 ②. 3 ③. 右 ④. C ⑤. 100 ⑥. 150 ⑦. 600 ⑧. 偏大
【解析】
【详解】(1)[1]杠杆右高,应将杠杆向右端调节,使杠杆在水平位置平衡;
[2]设杠杆的分度值为L,一个钩码的重为G,根据杠杆平衡条件F1L1=F2L2得,nG×2L=2G×3L,所以n=3(个);
[3]将A. B两点下方所挂的钩码同时向支点O靠近1个格,则杠杆左端:F1L1=4G×2L=8GL,杠杆右端:F2L2=3G×3L=9GL,故右端下沉;
(2)[4]实验中小明的实验方式要考虑杠杆的重力对实验的影响,增大了实验的难度,力和力臂数目过多,不易得出结论,故C正确,ABD错误.
(3)①[5]以杠杆上的A点为支点,当在C位置挂3个钩码,杠杆在水平位置刚好平衡,设杠杆的质量为m,则:3m钩码g2L+15mgL=45mg4L;解得:m=2m钩码=2×50g=100g;
②[6]为了将该“杆秤”的零刻度线标在A位置处,由①可知,小明应在图丙C位置处装配的吊盘的质量应等于三个钩码的质量,即150g;
③[7]小明在图丁的D位置挂上3个钩码后,设物体的最大质量为m′,由杠杆的平衡条件可知:m′g2L=3m钩码g8L,解得:m′=12m钩码=12×50g=600g;
④[8]小红用小明制作好的“杆秤”测一物体的质量,不留意只将两个钩码作为“秤砣”来使用,则秤砣的质量减小,阻力减小,由杠杆的平衡条件可知阻力臂变大,读数变大.
五、计算题:共6分。
30. 2015年5月31日,一场特大暴雨突袭莆田,致使某村庄一千多名群众被洪水围困!武警某部官兵利用冲锋舟为受困群众开辟了水上生命线,该冲锋舟自重为,满载时排开水的体积为,吃水深度为0.5m。(已知,取),求:
(1)冲锋舟满载时所受的浮力是多少?
(2)假设每人的平均质量为60kg,为保证安全,冲锋舟最多能承载多少人?
【答案】(1)
(2)15人
【解析】
【小问1详解】
满载时排开水的体积为,冲锋舟满载时所受的浮力为
【小问2详解】
冲锋舟满载时,设人的总重为,有,即
求得
由题意知
所以冲锋舟最多能承载的人数为
则冲锋舟最多能承载15人。
六、综合题:共8分。
31. 阅读短文,回答问题。
绝境重生的372舰艇
海水跃层也称“跃变层”,它是指海水中某水文要素在竖直方向上出现突变或不连续剧变的水层,如果海水跃层是上层密度大、下层密度小的状态,形成负密度梯度跃变层,被称为“海中断崖”。潜艇在水下航行中,如突遭海中断崖,急剧掉向海底,称为“掉深”,大多数常规潜艇的有效潜深为300m,潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,会被巨大的海水压力破坏,造成失事。
我军372潜艇一次远航战备巡逻中,碰见“掉深”的情况,这次潜艇掉的又快又深,潜艇的主机舱管路发生破损,艇长王红理瞬间发出命令:“损管警报!向所有水柜供气!”。不到10秒钟,应急供气阀门打开,所有水柜开始供气;1分钟内,上百个阀门关闭,数十种电气设备关闭;2分钟后,全艇各舱室封舱完毕。但“掉深”依然继续。3分钟后,掉深终于停止,深度计开始缓慢回升。372潜艇闯过鬼门关,化险为夷,创下了同类潜艇深度自拔的新纪录,创造了我军乃至世界潜艇史上的奇迹。
(1)“海中断崖”通常指滑艇遇到海水密度跃层,潜艇所处的海水密度突然变__________(选填“大”或“小”),所受的浮力突然__________(选填“增大”或“减小”),失去平衡急剧下沉的一种现象。
(2)潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,会被巨大的海水压力破坏,造成失事。这是由于海水的压强随深度的增大而__________。
(3)“向所有的水柜供气”的目的是__________。
(4)实施高压供气、关闭各种阀门后,潜艇掉深有所减缓,但不会立即停止,这是因为__________。
(5)潜水器从刚好浸没开始计时,下潜到返回水面共用时10min,显示器上分别显示全过程深度与时间的图像如图所示,下列分析正确的是__________;
A. 1~3min深潜器受到的浮力小于4~6min
B. 4~6min,可能处于悬停阶段
C. 1~3min,潜水器受力平衡
D. 6~8min,潜水器排开水体积变小
(6)若某型号潜水器体积约,未增加压载铁时总质量为22吨,下潜最大深度可到达3000m。它靠所带的压载铁实现无动力下潜、悬停和上浮。设海水密度均匀,下潜到3000m深度时,至少应加压载铁__________t();
(7)悬停的潜水器抛掉压载铁,接下来的运动中,潜水器还会受到阻力,且速度越大,阻力也越大,如果深度足够最终潜水器会__________(选填“加速”、“匀速”或“减速”)上浮。
【答案】(1) ①. 小 ②. 减小
(2)增大 (3)排出水柜内的水,减小自身重力,使潜艇快速上浮
(4)惯性 (5)B
(6)29 (7)匀速
【解析】
【小问1详解】
[1]根据“海中断崖”现象可知,海水跃层是上层密度大、下层密度小,滑艇遇到海水密度跃层,潜艇所处的海水密度突然变小。
[2]因此由可知,海中断崖的海水密度减小,会造成潜艇受到的浮力减小。
【小问2详解】
根据可知,潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,深度增加,压强增大,即海水的压强随深度的增大而增大。
【小问3详解】
潜艇能够在海底自由的上浮和下潜靠的是改变自身重力来实现的;“向所有的水柜供气”的目的是排出水柜内的水,减小自身重力,使潜艇快速上浮。
【小问4详解】
实施高压供气、关闭各种阀门后,潜艇掉深有所减缓,由于潜艇具有惯性,要继续保持原来的运动状态,所以不会立即停止。
【小问5详解】
潜水器从刚好浸没开始计时,1~3min和4~6min潜水器都是完全浸没,排开水的体积都等于潜水器的体积,又因为液体密度不变,根据排知。1~3min深潜器受到的浮力与4~6min时相等,故A错误;由图知4~6min时,深度不变,可能处于悬停阶段,故B正确;由图知1~3min潜水器下潜的深度与时间不成正比,说明潜水器不是匀速下潜,此时潜水器受力不平衡,故C错误;因为潜水器从刚好浸没开始计时,6~8min时潜水器还在液面以下,潜水器排开水的体积不变,故D错误。故选B。
【小问6详解】
潜水器完全浸没时受到的浮力
潜水器的重力为
压载铁的重力
压载铁的质量为
【小问7详解】
悬停的潜水器所受浮力等于重力,抛掉压载铁时重力减小,重力小于浮力,潜水器会加速上浮,由于潜水器还会受到阻力,且速度越大,阻力也越大,当浮力等于阻力与重力之和时,潜水器会匀速上浮。
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