第八章 压强与浮力
一、单选题
1.如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B.在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小 C.先变小后变大 D.先变大后变小
2.图所示的实例中,目的是为了减小压强的是
A.削菠萝刀的刀尖做得很尖
B.在行李箱的底部安装有小轮
C.大型载重车安装有多个车轮
D.压路机上的碾子质量很大
3.端午节,小敏提着一盒粽子去看望长辈时,下列提法中手受到压强最大的是( )
A.用单手提单绳 B.用单手提双绳 C.用双手提单绳 D.用双手提双绳
4.如图所示,两个相同的柱形容器分别盛有两种不同液体,两个相同物体分别浸入液体中,物体静止后两液面恰好相平。若将两物体从液体中取出,则液面下降高度、和液体对容器底部的压强、的大小关系,判断正确的是( )
A., B.,
C., D.,
5.如图所示,将一方形木块放于水中,再将一方形冰块放于木块上,静止时水面正好和木、冰交界面共面,此时容器中水面高度为 h0。已知木块和冰块的密度关系是 ρ 木<ρ 冰,ρ 冰=0.9×103kg/m3,在冰块熔化过程中(冰熔化速度不变),水面的高度 h、木块露出水面的体积 V 随着冰块熔化的质量 m 的关系图像中,正确的是( )
A. B.
C. D.
6.如图所示,灰鹅在飞行途中突遇强风,会将身体翻转180°,以脚朝上但头保持不变的怪异姿势飞行,从而快速降低高度。转体前后所对应的模型是( )
A.转体前后都是甲模型
B.转体前后都是乙模型
C.转体前是甲模型,转体后是乙模型
D.转体前是乙模型,转体后是甲模型
7.两个质量不计的薄壁圆柱形容器甲和乙,高度相同但底面积不同,分别装满水和浓盐水后静置在水平桌面上,所装的水和浓盐水质量刚好相等。现在将两个完全相同的鸡蛋分别放入水和浓盐水中,待静止后鸡蛋的状态如图所示。水和浓盐水对容器底部的压强分别为p甲和p乙,甲和乙容器对桌面的压力分别为F甲和F乙,则下列关系正确的是( )
A.p甲<p乙,F甲>F乙 B.p甲<p乙,F甲<F乙
C.p甲=p乙,F甲>F乙 D.p甲=p乙,F甲<F乙
8.如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水,将质地均匀,且不吸水的a、b两实心体分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,a有五分之二的体积露出水面,b悬浮于水中,此时两烧杯液面刚好相平。若将b置于a上一起放入丙烧杯中,静止时a的上表面刚好与液面相平,整个过程中水均未溢出,下列说法正确的是( )
A.a的密度是0.4×103kg/m3 B.a、b的重力之比为5:3
C.a、b的体积之比为5:2 D. b的密度是0.8×103kg/m3
9.如图所示,将已校对好的弹簧测力计挂上物块后,轻轻的浸没于水中后,空烧杯中收集到100ml的水,g=10N/kg,关于该实验能得出的结论正确的是
A.在物块逐渐浸没过程中,A点处受到水的压强先变大后不变
B.弹簧测力计下的物块浸末后示数是1N
C.物块的体积小于100cm3
D.物块受到的浮力是1N
10.如图,将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过改变作用在大瓶侧面的压力大小,实现小瓶的浮与沉。则( )
A.用力捏大瓶,小瓶能实现悬浮
B.用力捏大瓶,小瓶内的气体密度变小
C.盖上小瓶瓶盖,捏大瓶也能使小瓶下沉
D.打开大瓶瓶盖,捏大瓶也能使小瓶下沉
二、填空题
11.中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度约10.9km,创造了中国载人深潜的新纪录,在此深度处潜水器受到的压强为 ______Pa,“奋斗者”号在深海下潜的过程中,所受浮力的大小 ______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。(假设海水的密度不变取ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
12.物理知识在生活中有若广泛应用,图所示的各实例中,应用连通器原理的是______;利用大气压强的是:______;利用阿基米德原理的是______。(均选填字母)
13.一艘轮船的排水量是100t,该船满载货物时受到水的浮力是 ___________N;若该轮船从大海驶入内河,船受到的浮力大小 ___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。( g取10N/kg )
14.如图所示,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中测量时示数是4N,浸没在水中测量时示数是1N,则此时物块受到水的浮力为______N,如果物块继续下沉,此物块所受到的浮力______(选填“增大”“减小”或“不变”),已知水的密度为,则物块的密度为______kg/m3。(结果保留2位小数)
15.如图所示,两薄壁圆柱形容器内分别盛有甲、乙两种液体放置在水平地面上,现从两容器中分别抽出部分液体,使甲、乙剩余部分的深度均为,若此时两液体对容器底部的压力相等;则甲、乙抽出部分的质量大小关系是________,液体对容器底部压强变化大小关系是________。(均选填“>”“<”或“=”)
三、综合题
16.阅读短文,回答问题。
嫦娥四号月背之旅
月球是地球的天然卫星,月球绕地球公转的周期与自转周期相同,所以月球总是同一面背对地球,这一面被称为月球背面。物体在月球上的重力只有地球上的。
月球背面与地球间的通讯是一个难题,为解决该问题,我国在2018年5月成功发射了人类史上首个月球信号中继卫星“鹊桥”(如图甲所示)。2018年12月8日,我国又将嫦娥四号探测器送入太空。嫦娥四号经历地月转移、近月制动、环月飞行和落月过程,最终在月球背面软着陆,成为人类史上首个着陆于月球背面的无人探测器。为避免嫦娥四号在着陆瞬间“闪着腰”,工作人员给它研制了4条强有力的“腿”,让它既能平稳着陆,又能有效“吸收”着陆时产生的冲击力,防止它携带的设备被震坏。在嫦娥四号的“腿”上,还“长着”脸盆一样的圆形“大脚掌”(如图乙所示)。“大脚掌”中央装有一个形如足弓的金属构件,可以有效分散冲击力。
嫦娥四号由着陆器与巡视器(即月球车,又称“玉兔二号”)组成,2019年1月3日,巡视器与着陆器成功分离,“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子有效增大了与月面间摩擦,顺利在月背表面行驶。“玉兔二号”配有全景相机、红外成像光谱仪、测月雷达等科学探测仪器,总质量仅135kg,是世界上质量最小的月球车。
(1)“鹊桥”中继星在轨道上运行时,受到的力_____(选填“是”或“不是”)平衡力;
(2)嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”可_____(选填“减小”或“增大”)对月面的压强;
(3)为增大与月面间的摩擦,“玉兔二号”采用的装置是_____;
(4)若“玉兔二号”每个轮子触月面积为100cm2,则“玉兔二号”在月球上的质量为_____kg,对水平月面的压力为_____N,对月面的压强为_____Pa(地球上g取10N/kg,月球对物体的引力约为地球的)。
17.如图(a)(b)所示,密度均为、高均为h的实心长方体甲和斜方体乙置于水平地面,横截面积均为S,乙的斜边长为l,对水平地面的压强分别为、。关于与的大小关系,两同学推导如下。
①小华:经查阅资料知斜方体体积,则______,所以______(选填“大于”“等于”或“小于”);
②小明:将甲、乙视为由无数个高为的均匀薄片叠加而成,如图(c)(d)所示,由于甲、乙每一薄片______相等,叠加后对地面的______相等,所以______(选填“大于”“等于”或“小于”)。
18.请阅读下列材料,回答相关问题:
地效飞行器,作为贴海面或水面高速行驶的运载工具,兼具舰船及飞机的特点,在近海军事行动中,有广泛的用途。地效飞行器利用地面效应提供支撑力来飞行。地效飞行器装有固定机翼,能贴近地面(或水面)飞行。机翼下表面离地面很近,形成气流的堵塞,使机翼升力增加,称为地面效应。由于地效这种特殊的现象,当飞机飞的特别贴近地面(或水面)时,它的升力会突然变得比正常情况下要大很多。地效飞行器在飞行过程中受到的阻力较小,因此其速度也快得多。如图所示为某型号地效飞行器,下表是它的一些参数。升阻比是指飞行器在飞行过程中,升力与飞行阻力的比值。
自重/kg 2400 最大载重/kg 1200 飞行高度/m 1-4
升阻比 20~40 单次最大飞行距离/km 600 飞行速/km/h 200
(1)下列飞行器中,升空原理与地效飞行器借助机翼获得升力的原理相同的是______;
A、热气球B、飞机C、火箭
(2)地效飞行器在水面上方飞行时,与水面脱离接触,大大减小了______。飞行器加速时,惯性将______(选填变大、变小或不变);
(3)地效飞行器满载后停在水面时受到的浮力是______N;(g取10N/kg)
(4)当飞行器受到的升力______总重时才能起飞(选填大于、等于或小于);地效飞行器匀速飞行,当飞行距离达到单次最大飞行距离时,所用时间是______小时。
19.现有甲、乙两个薄壁柱形容器质量分别为1千克和0.5千克,容器的底面积分别为0.015米2和0.01米2均放在水平桌面上,甲容器中装有米3的水,乙容器中装有米3的煤油,(千克/米3)求:
(1)水的质量m水。( )
(2)水对甲容器底的压强。( )
(3)现将甲容器的水倒一部分到乙容器中,使两容器底的压强相等,小明和小华分别算出:
计算过程
小明 甲容器倒出的水的高度为 ,
小华 甲容器倒出的水的质量为 ,
请判断:小明的计算过程是________,小华的计算过程是________(均选填“正确”或“错误”)。
(4)应在两容器中倒入还是抽出质量都为的同种液体,能使容器对桌面的压强相等,请你算出倒入或抽出液体的质量。______
试卷第1页,共3页
试卷第2页,共2页
参考答案:
1.A
【解析】
【详解】
由图可知,当试管从倾斜位置A到竖直位置B的过程中,液体深度变大,由p=ρgh可知,水对试管底部的压强变大。
故选A。
【点睛】
2.C
【解析】
【详解】
A. 削菠萝刀的刀尖做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A不符合题意;
B. 在行李箱的底部安装有小轮,是用滚动代替滑动来减小摩擦,故B不符合题意;
C. 大型载重车安装有多个车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C符合题意;
D. 压路机上的碾子质量很大,是在受力面积一定时,通过增大压力来增大压强,故D不符合意.
3.A
【解析】
【详解】
AC.用单手与用双手提起同一盒粽子,所受压力相等,用单手时受力面积小,所受压强最大,故A正确,C错误;
BD.用手提单绳与提双绳相比,压力大小相同,受力面积小,手受到的压强大,故BD错误。
故选A。
4.D
【解析】
【详解】
由图中可知,甲排开液体的体积小于乙排开液体的体积,故可知将两物体从液体中取出后,甲液体液面下降的高度将小于乙液体液面下降的高度,即
Δh甲<Δh乙
因取出物体前,两液体的液面高度相同,且取出液体后,甲液体液面下降的高度将小于乙液体液面下降的高度,故可知取出物体后,甲液体液面的高度将大于乙液体液面的高度,即
h甲>h乙
两物体静止时,一个漂浮,一个悬浮,都等于自身重力,因为两个物体相同,所以受到的浮力相等,即
F浮甲= F浮乙
又物体排开甲液体的体积小于物体排开乙液体的体积,故由F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度大于乙液体的密度,即
ρ甲>ρ乙
则由p=ρgh可知,甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强,即
p甲>p乙
故ABC错误,D正确。
故选D。
5.C
【解析】
【分析】
【详解】
AB.冰块熔化前,冰块和木块处于漂浮状态,所受浮力等于木块和冰块的总重力,冰块完全熔化后,所受浮力等于木块重力,浮力减小值等于冰块重力:冰块熔化前后质量不变,熔化后,排开水的体积减小值等于熔化后水的体积,所以冰块熔化前后液面高度不变,故AB错误;
CD.木块和冰块始终处于漂浮状态,由于冰的密度小于水的密度,冰块开始熔化后,冰块和木块总重力减小,所受浮力变小,木块开始露出液面,随冰块熔化质量变大,总重力逐渐变小,所受浮力变小,排开水的体积变小,木块露出液面体积变大,即
故木块露出水面的体积 V与冰块熔化质量成正比,故C正确,D错误。
故选C。
6.C
【解析】
【分析】
【详解】
转体前,因为灰鹅翅膀上表面向上凸下表面是平的,这样空气在上表面流速快压强小,下表面流速慢压强大,灰鹅受到了向上的升力,相当于甲模型;转体后,因为灰鹅翅膀下表面向下凸上表面是平的,这样空气在下表面流速快压强小,上表面流速慢压强大,灰鹅空气向下的力,使灰鹅降低高度,躲避强风,相当于乙模型。
故选C。
7.A
【解析】
【详解】
CD.由于圆柱形容器甲和乙高度相同,分别装满水、浓盐水后静置在水平桌面上,则液体的深度相同,鸡蛋在水中下沉,说明水的密度小于鸡蛋的密度,鸡蛋在盐水中漂浮,说明鸡蛋的密度小于盐水的密度,故ρ水<ρ盐水,根据可知,高度相同,故压强关系为
故CD错误;
AB.由图可知:鸡蛋在水下沉,在盐水中处于漂浮,则
所以
由于甲、乙分别装满水、浓盐水后静置在水平桌面上,所装的水和浓盐水质量刚好相等,则
放入水和浓盐水中鸡蛋完全相同的,则根据水平面上物体的压力和自身的重力相等可知
所以
故A正确;B错误。
故选A。
8.C
【解析】
【分析】
【详解】
A.由题意知,当a在甲烧杯中静止时,a有五分之二的体积露出水面,漂浮在水面上,根据阿基米德原理
G=F浮=G排=ρ水gV排
可得
ρagVa=ρ水gV排
因为a有五分之二的体积露出水面,则排开水的体积为
a的密度为
ρa=0.6ρ水=0.6×103kg/m3
故A错误;
BC.由图甲可得
由图乙可知
由图丙可知
通过上面三个式子联立可得Va:Vb=5:2,进而求得Ga:Gb=3:2,故B错误,C正确;
D.因为b悬浮在水中,根据阿基米德原理
G=F浮=G排=ρ水gV排
因为b完全浸没在水中,可得
ρbgVb=ρ水gVb
则
ρb=ρ水=1.0×103kg/m3
故D错误。
故选C。
9.A
【解析】
【详解】
A、由图知,溢水杯中的水没有装满,在物块逐渐浸入水中的过程,水面上升,A点处水的深度不断增加,当水面达到溢水口后虽有水溢出,但A点处水的深度不再增加,根据可知,A点处受到水的压强先变大后不变,故A正确;
BCD、由图可知,物块的重力G=2N,已知溢出水的体积为100ml,
假如原来溢水杯中装满水,由阿基米德原理可知,物块完全浸没时受到的浮力:,
在这种情况下,物体的体积,
则弹簧测力计下的物块浸没后的示数为:,
由于溢水杯没有装满,则排开水的体积大于溢出水的体积,所以浮力应大于1N,物体的体积应大于100cm3;因为实际的浮力大于1N,所以测力计示数应小于1N,故BCD错误;
故选A.
10.A
【解析】
【详解】
A.用力捏大瓶,水进入小瓶,使小瓶重力增大,逐渐下沉,所以小瓶能实现悬浮,故A符合题意;
B.用力捏大瓶,水进入小瓶,小瓶内气体体积变小,密度变大,故B不符合题意;
C.盖上小瓶瓶盖,捏大瓶,水不能进入小瓶,小瓶重力不变,不能下沉,故C不符合题意;
D.打开大瓶瓶盖,与外界大气压相通,捏大瓶时,水中压强不变,水不能进入小瓶,不能使小瓶下沉,故D不符合题意。
故选A。
11. 1.09×108 不变
【解析】
【分析】
【详解】
[1]海水深度
h=10.9km=10900m
潜水器受到的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10900km=1.09×108Pa
[2]“奋斗者”号在深海下潜的过程中,由于海水的密度不变,潜水器的体积不变,排开水的重力不变,浮力大小不变。
12. b c a
【解析】
【详解】
[1][2][3]液体密度计就是应用阿基米德原理制成的,利用阿基米德原理的是图a。
打开船闸的一端,船闸里的水位逐渐与外面相平,外面的船就可以开进船闸。然后把这一端船闸关闭。然后打开另一端的船闸,船闸里的水位逐渐与外面相等。船就可以开到另一端去,利用了连通器,应用连通器的是图b。
拔火罐在使用时,由于燃烧,内部的气压减小,小于外部气压,所以火罐被压在皮肤上,故其原理是利用了大气压,利用大气压强的是图c。
13. 106 不变
【解析】
【详解】
[1]排水量是指轮船满载时排开水的质量,则满载时轮船受到的浮力
F浮=G排=m排g=100×103kg×10N/kg=106N
[2]轮船从大海驶入内河的过程,一直处于漂浮状态,所以受到的浮力等于船的重力,而船的重力不变,则浮力的大小不变。
14. 3 不变
【解析】
【详解】
[1]根据题意,物体浸没在水中时主要受到三个力的作用,竖直向上的拉力和浮力,竖直向下的重力,这三个力处于平衡状态,所以物块浸没在水中受到浮力
[2]因物块浸没以后排开水的体积等于物体的体积,所以继续下沉时排开水的体积不变,由可知,物块所受的浮力不变。
[3]物块浸没以后排开水的体积等于物体的体积,由可知,物块的体积为
由可得,物块的质量为
则物块的密度为
15. < <
【解析】
【分析】
【详解】
[1]盛有甲、乙两种液体的两薄壁圆柱形容器内,分别放置在水平地面上,由于当甲、乙剩余部分的深度均为h时两液体对容器底部的压力相等,即F甲=F乙,由p=和p=ρgh得
ρ甲ghS甲=ρ乙ghS乙
所以
ρ甲S甲=ρ乙S乙
由于两薄壁圆柱形容器放置在水平地面上,则根据G=F=pS=ρghS可知
G甲<G乙
则
m甲<m乙
从两容器中分别抽出部分液体,由于两液体对容器底部的压力相等,则根据F=G可知
G甲’=G乙’
由于m=,所以
m甲’=m乙’
所以,△m甲<△m乙。
[2]液体对容器底部压强变化量
△p=
因为
△m甲<△m乙,S甲>S乙
所以△p甲<△p乙。
16. 不是 减小 带齿纹的轮子 135 225 3750
【解析】
【详解】
(1)[1]“鹊桥”中继星在轨道上运行时不是直线运动,运动方向不断变化,也就是状态不断变化,所以受到的力不是平衡力。
(2)[2]嫦娥四号探测器“腿”上的圆形“大脚掌”是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对月面的压强。
(3)[3]“玉兔二号”利用其底部6个带齿纹的轮子,可以增大与月面间摩擦。
(4)[4][5][6]玉兔二号在月球上时,所处的空间位置发生了变化,但质量仍为135kg不变,“玉兔二号”对水平月面的压力
受力面积
S=6×100cm2=600cm2=0.06m2
则“玉兔二号”对水平月面的压强
17. 等于 重力 压力 等于
【解析】
【详解】
(1)[1][2]已知斜方体体积,根据可得
所以固体对地面的压强大小与固体的密度和他人的高度有关,所以
(2)[3][4][5]将甲、乙视为由无数个高为的均匀薄片叠加而成,由图可知,甲、乙每一薄片面积相等,根据
可知,甲、乙每一薄片受到的重力相等;由于甲、乙等高,薄片均匀且每个高为,所以个数相等,叠加后对地面的压力相等,根据可知,甲、乙对地面的压强是相等的。
18. B 摩擦力 不变 3.6×104 大于 3
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]地效飞行器的机翼能获得向上的升力,是应用了流速越大流体的压强越小的原理。
A.热气球升空是利用物体的浮沉条件,故A不符合题意;
B.飞机的机翼能获得向上的升力,是应用了流速越大流体的压强越小的原理,故B符合题意;
C.火箭升空利用力的相互性,故C不符合题意。
故选B。
(2)[2]地效飞行器在水面上方飞行时,与水面脱离接触,可起到减小摩擦力的作用。
[3]惯性是物体本身的属性,由物体的质量大小决定,物体的质量越大,惯性越大,与物体的速度无关,故飞行器加速时,惯性将会不变。
(3)[4]地效飞行器满载的质量为
m=m自身+m载=2400kg+1200kg=3600kg
由阿基米德原理可得,停在水面时受到的浮力为
F浮=G物=mg=3600kg×10N/kg=3.6×104N
(4)[5]当飞行器受到的升力大于总重时才能起飞。
[6]单次最大飞行距离为600km,飞行速度为200km/h,由
可得,当飞行距离达到单次最大飞行距离时,所用时间为
19. 3kg 1960Pa 错误 正确 1.7kg
【解析】
【详解】
(1)[1]根据密度知识有
(2)[2]水放在底面积水平的且器壁竖直的容器中,水对容器底部的压力等于水的重力,水对甲容器底的压强为
(3)[3]当将一部分水倒入乙容器中时,乙容器中有两种液体,分别为水和油。而小明在计算液体对乙容器底部的压强时,犯了两个错误:一个他认为甲中液体下降的高度与乙中液面上升的高度相同。因为甲与乙的底面积不同,所以是从甲倒出水的高度与将水倒入乙中后乙中液面上升的高度是不相同的。二是没有将两种液体产生的压强分别计算。故小明的计算过程是错误的。
[4]小华从压力的变化角度进行计算,思路是正确的,数据计算也是正确的。
(4)[5]容器放在水平桌面上,所以容器对桌面的压力等于容器与其中液体的总重。
则甲容器对水平桌面的压强为
乙容器对水平桌面的压强为
设在两容器中分别加入出重力为G的同种液体,使两容器对桌面的压强相等,则
解得
G=16.66N
因为G为正值,说明要向容器中分别加入同种液体。液体的质量为
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页