粤沪版物理八年级下册第九章 浮力与升力专题攻克
考试时间:90分钟;命题人:物理教研组
考生注意:
1、本卷分第I卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟
2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。
第I卷(选择题 30分)
一、单选题(10小题,每小题3分,共计30分)
1、关于气体压强,下列说法正确的是( )
A.高空飞行的大型客机,机翼上方空气流速大、压强小
B.能用吸管将杯中饮料吸进嘴里,是利用了嘴对饮料的吸力
C.一标准大气压可托起约76cm高的水柱
D.“八月秋高风怒号,卷我屋上三茅”,狂风吹过屋顶,上方空气流速快,压强变大
2、用弹簧测力计悬挂一实心物体,将物体从水面上方某一高度匀速下降,如图甲所示,物体下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙,根据图中信息可知( )
A.物体受到的重力是
B.物体的体积是
C.物体的密度是
D.物体浸没后,下表面受到水的压力保持不变
3、如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器里,装有适量的不同种液体,将三个完全相同的正方体分别放入各容器的液体中,静止后三者液面相平,甲中漂浮、乙中悬浮、丙中沉底.则下列判断错误的是( )
A.三种液体密度关系ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.三种液体对容器底部的压强关系p甲>p乙>p丙
C.三种液体对正方体的浮力关系F浮甲>F浮乙>F浮丙
D.三个容器对水平桌面的压力关系F甲>F乙>F丙
4、沿海城市,经常会受到台风的影响。当台风到来时,如图的外开式窗户若没有插好插销,很容易自动打开。这是由于( )
A.室外空气流速较大,压强较大 B.室外空气流速较大,压强较小
C.室内空气流速较大,压强较大 D.室内空气流速较大,压强较小
5、如图所示,是我国自主研发的C919商用大飞机。关于客机的相关物理知识下列说法正确的是( )
A.客机所在高空的大气压强,比海平面附近的大气压强更大
B.客机采用密度大的材料,可以减轻它受到的重力
C.客机升空利用了“空气流速大的地方压强小”的原理
D.客机在加速起飞阶段,受平衡力作用
6、在家庭实验室中,小明把一个鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底,如图甲所示;现向杯中加盐,鸡蛋悬浮,如图乙所示;再加盐鸡蛋漂浮,如图丙所示。下列判断正确的是( )
A.三种情况中液体的密度
B.鸡蛋排开液体的质量
C.鸡蛋在三种情况下的液体中受到的浮力
D.液体对杯底的压强
7、在地铁站,离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线,人必须站在安全线以外的区域候车,这是因为列车进站时车体附近( )
A.空气流速快、压强大 B.空气流速慢、压强大
C.空气流速快、压强小 D.空气流速慢、压强小
8、如图所示,下列说法正确的是( )
A. 吹纸条的活动说明气体流速大的地方压强大
B. 沉入水底的石头受到的浮力等于石头排开水的重力
C. 向右拉注射器的手柄,试管上浮
D. 铁球下沉过程中不受浮力
9、如图所示,我国首台自主设计、自主集成的载人潜水器“蛟龙”号,于6月24日在马里亚纳海沟区域进行下潜试验,成功突破7000米深度,创造了我国深潜新记录。关于潜水器“蛟龙”号的下潜过程,下列说法正确的是( )
A.“蛟龙”号下潜越深,所受海水压强越大
B.“蛟龙”号下潜过程中,所受海水压强不变
C.“蛟龙”号下潜过程中,某一侧面所受海水压力不变
D.“蛟龙”号下潜过程中,所受海水压力差减小
10、如图所示,水沸腾时,内部会产生大量气泡,在水中不断上升、变大。对于气泡所受压强和浮力的变化情况(气泡未露出液面时),下列说法正确的是( )
A.压强变小,浮力变小 B.压强变小,浮力变大
C.压强变大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
第Ⅱ卷(非选择题 70分)
二、填空题(5小题,每小题5分,共计25分)
1、如图,一重为0.5N的鸡蛋沉在水底,向水中加入食盐并搅拌,鸡蛋仍沉在水底,此过程中鸡蛋受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);继续加入食盐并搅拌,鸡蛋上浮,上浮过程中鸡蛋受到的浮力 0.5N(选填“>”、“=”或“<”);最终静止时,鸡蛋排开盐水的重力 0.5N(选填“>”、“=”或“<”)。
2、2021年12月9日,中国空间站太空授课以天地互动的方式举行,航天员王亚平为我们展示的浮力消失实验中,告诉我们浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压力差。若某物体在月球和地球上时都能悬浮在水中,那么物体在 (选填“月球”或“地球”)上所受浮力较大(已知月球上的重力约是地球上的六分之一)。
3、海水的密度大于河水的密度,军舰航行时,浮力 (选填“>”“<”或“=”)重力,当军舰(保持质量不变)由大海驶向河流的过程中,它所受到的浮力将 (选填“增大”、“不变”或“减小”),军舰排开水的体积将 (选填“增大”、 “不变”或“减小”)。
4、重力为15N的金属球浸没在水中时受到重力与浮力的合力大小为10.1N,其受到浮力的大小为 N,方向为 ,它的体积为 m3。
5、在远洋轮船的船舷上,都漆有几条“载重线”俗称“吃水线”。当轮船满载时,水面不能超过规定的“载重线”。如图所示为一艘远洋轮船载重的示意图,其中标有“W”的是北大西洋的载重线,标有“S”的是印度洋的载重线。当轮船由大西洋驶向印度洋时,轮船在海水中受到的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);由“载重线”可知印度洋海域海水密度 北大西洋海域海水密度(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
三、计算题(3小题,每小题7分,共计21分)
1、一底面积为300cm2的柱形薄壁容器内装有足够深的水,一个边长为10cm的正方体物块A漂浮在水面上,有 体积露出水面,如图甲所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)物块A的重力是多少?
(2)另有一长方体物块B,如图乙所示。把B单独放在物块A上表面中心位置,A和B一起漂浮在水面上,此时水面相对容器上升了1cm(图未画出),请通过计算说明物块B有没有部分体积浸入水中?物块B的重力又是多少?
2、装有水的圆柱形容器放在水平桌面上,如图甲所示。将一不吸水,体积为100cm3的石块用细线系着浸没在水中,容器中水的深度由10cm上升到12cm,如图乙所示。(容器壁厚度忽略不计ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)石块未放入水中时,容器底部受到水的压强;
(2)石块浸没在水中时,受到的浮力;
(3)容器中水的重力。
3、中国首艘国产航母001A于2017年4月26日正式下水(如图)。下水方式采用了漂浮式下水,这也是现代航母建造中普遍使用的下水方式。漂浮式下水是打开闸门让海水注入船坞(停泊、修理或制造船只的地方),船依靠浮力浮起后驶离船坞。(g取10N/kg,海水密度取1.0×103kg/m3)问:
(1)航母001A设计满载排水量约7万吨,那么它满载时受到的浮力是多少;
(2)水面下4m处海水产生的压强是多少;
(3)一位质量为60kg的歼15舰载机飞行员来到航母的水平甲板上,若双脚与甲板的接触面积是400cm2,则他双脚站立时对甲板的压强是多少。
四、实验探究(2小题,每小题12分,共计24分)
1、 “汤圆熟了的时候它会浮起来”,小明通过实验观察煮汤圆的过程,下表是他记录的部分数据和实验现象,(汤圆加热后,由于内部空气受热膨胀等原因使其体积变大,g取10N/kg):
加热时间t/min 1 2 3 4
汤圆质量m/g 15 18 20 20
汤圆在水中的位置
沉底 上浮 上浮 漂浮
(1)t=1min时,汤圆沉底,说明此时汤圆受到的浮力 (选填“大于”、“等于”、“小于”)重力;
(2)汤圆在第3min时的浮力 第1min时的浮力(选填“大于”、“等于”、“小于”),判断依据: ;
(3)t=4min汤圆漂浮时,受到的浮力为 N。
2、为了验证“浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度有关”,小明选用如图所示的圆柱体A(ρA>ρ水>ρ酒精)、已调好的弹簧测力计、两个装有适量水和酒精的烧杯进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①将圆柱体A悬挂在弹簧测力计下,静止时记录弹簧测力计的示数为F1。
②将圆柱体A下部的一格浸入水中,圆柱体不接触容器,静止时记录弹簧测力计的示数为F2。
③ ,静止时记录弹簧测力计的示数为F3。
(2)由F1 –F2 F1–F3(选填“=”或“≠”),可以验证“浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度有关”。
-参考答案-
一、单选题
1、【答案】A
【解析】【解答】A.流体压强与流速的关系是,流速越大,压强越小,高空飞行的大型客机,机翼上方空气流速大、压强小,A符合题意;
B.能用吸管将杯中饮料吸进嘴里,是利用了大气压把饮料压进嘴里,B不符合题意;
C.一标准大气压可托起约76cm高的汞柱,C不符合题意;
D.“八月秋高风怒号,卷我屋上三茅”,狂风吹过屋顶,上方空气流速快,压强变小,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】A.流体压强与流速的关系是,流速越大,压强越小。
B.用吸管将杯中饮料吸进嘴里,是利用了大气压。
C.一标准大气压可托起约76cm高的汞柱。
D.狂风吹过屋顶,上方空气流速快,压强小。
2、【答案】C
【解析】【解答】A.由图像可知,物重为G=9N
当物体完全浸没时,拉力为F=5N
则该物体受到的最大浮力为F=G-F=9N-5N=4N
A不符合题意;
B.由 可得物体的体积为
B不符合题意;
C.由
物体的质量为
物体的密度为
C符合题意;
D.物体下降过程中,下表面在水中的深度变大,由
可知,水对容器底部的压强变大,根据 可知,下表面受到的压力变大,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】求解浮力的大小,可以利用称重法求解,结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解物体排开水的体积,结合密度公式求解物体的密度即可。
3、【答案】C
【解析】【解答】A.根据物体浮沉条件可知,正方体在甲中漂浮,故ρ<ρ甲;正方体在乙中悬浮,故ρ=ρ乙;正方体在丙中沉底,故ρ>ρ丙;所以,三种液体密度关系为ρ甲>ρ乙>ρ丙
A正确,不符合题意;
B.三种液体深度相同,密度关系为ρ甲>ρ乙>ρ丙
根据 ,三种液体对容器底部的压强关系为p甲>p乙>p丙
B正确,不符合题意;
C.根据物体浮沉条件可知,正方体在甲中漂浮,故F浮甲=G;正方体在乙中悬浮,故故F浮乙=G;正方体在丙中沉底,故故F浮丙F浮丙
C错误,符合题意;
D.由图可知,三种液体的体积关系为V甲>V乙=V丙
三种液体密度关系为ρ甲>ρ乙>ρ丙
所以,三种液体的质量关系为m甲>m乙>m丙
则三个容器和其中的液体及正方体的总重关系为G甲>G乙>G丙
故三个容器对水平桌面的压力关系为F甲>F乙>F丙
D正确,不符合题意。
故答案为:C。
【分析】漂浮和悬浮时,物体受到的浮力等于物体的重力;漂浮的物体密度小于液体密度,悬浮物体的密度等于液体密度,沉底物体密度大于液体密度;根据液体密度和深度,可以判断液体压强大小关系。
4、【答案】B
【解析】【解答】当台风到来时,室外空气流速较大,压强较小,室内空气流速较小,压强较大,形成向外的压力差,外开式窗户若没有插好插销,很容易自动打开,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】流体压强大小与流速关系:在流体中流速越大地方,压强越小;流速越小的地方,压强越大。
5、【答案】C
【解析】【解答】A.大气压随海拔的升高而降低,故客机所在高空的大气压强,比海平面附近的大气压强更小,A选项错误;
B.客机采用密度小的材料,减轻它受到的重力,B选项错误;
C.客机升空运用了空气流速大,压强小,产生向上的升力,C选项正确;
D.客机在加速时,运动状态在变化,故其不是受平衡力的作用,D选项错误。
故答案为:C。
【分析】该题目考查的是流体压强与流速的关系,流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。
6、【答案】C
【解析】【解答】AC.鸡蛋在甲中沉入水底,则ρ甲<ρ鸡蛋,F甲<G
在图乙中悬浮,则ρ乙=ρ鸡蛋,F乙=G
在图丙中漂浮,则ρ丙>ρ鸡蛋,F丙=G
所以液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙
鸡蛋受到的浮力F甲<F乙=F丙
A不符合题意;C符合题意;
B.由于F浮=G排=m排g
可知:鸡蛋排开液体的质量m甲<m乙=m丙
B不符合题意;
D.由于向杯中不断加盐,则容器里液体重力G甲<G乙<G丙
由于盛水的杯是柱状容器,液体对容器底的压力F=G,则F甲<F乙<F丙
由 可知,液体对容器底的压强p甲<p乙<p丙
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】A、液体密度越大,就会把同一个物体托的越高。
B、排开液体质量的大小就是浮力大小关系。
C、根据物体浮沉条件,判断液体的浮力大小。
D、液体压强有液体密度和液体深度共同决定。
7、【答案】C
【解析】【解答】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,C符合题意,ABD不符合题意。
故答案为:C。
【分析】流体压强大小与流速关系:在流体中流速越大地方,压强越小;流速越小的地方,压强越大。
8、【答案】B
【解析】【解答】A.纸条飞起来,是因为下方压强大于上方压强,受到向上的托力。因为上方流动速度快,所以上方压强小,即流速大的地方压强小,A不符合题意;
B.根据阿基米德原理 可知,石头受到的浮力等于石头排开水的重力,B符合题意;
C.向右拉活塞,试管内水增加,试管可能下沉,C不符合题意;
D.浸在液体中的物体会受到液体的浮力,铁球下沉过程中会受浮力,D不符合题意。
故答案为:B。
【分析】流体在流速大的地方压强小,物体受到的浮力等于排开液体的重力;沉底的物体受到浮力的作用。
9、【答案】A
【解析】【解答】AB.下潜过程中,所处深度不断增大,由知,潜水器受到海水的压强越大,A符合题意;B不符合题意;
C.“蛟龙”号下潜过程中,所受压强增大,某一侧面的受力面积不变,由公式可知,某一侧面所受海水压力变大,C不符合题意;
D.由浮力产生的原因可知,“蛟龙”号下潜过程中,所受海水压力差其实就是它受到的浮力,由可知,海水的密度和排水体积不变,则浮力不变、压力差不变,D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】物体在液体中受到的压强与液体的密度和深度有关,压强变化用分析;根据阿基米德原理可判断浮力的变化。
10、【答案】B
【解析】【解答】液体沸腾时,液体内部会产生大量气泡,在液体中不断上升、变大;对于气泡所受水的压强,随深度的减小而减小,浮力与排开液体的体积成正比,气泡上升时,体积变大,因此浮力变大;B符合题意。
故答案为:B。
【分析】求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度;结合物体排开液体的体积,利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求解物体受到的浮力即可。
二、填空题
1、【答案】变大;>;=
【解析】【解答】鸡蛋沉在水底,当向水中加入食盐并搅拌,鸡蛋仍沉在水底,鸡蛋排开水的体积不变,因为向水中加盐,盐水的密度会比水大,由F浮 =ρ液 gV排 可知,鸡蛋受到的浮力变大;
当鸡蛋受到的浮力大于重力时,鸡蛋上浮,最终处于漂浮状态,浮力等于鸡蛋的重力,即F浮 =G=0.5N;
由阿基米德原理可知,鸡蛋最终静止时排开盐水的重力G排 =F浮 =0.5N。
【分析】水中加盐,食盐溶化后,水的密度增大;鸡蛋的体积不变,排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知鸡蛋受到的浮力变化;重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,重力不变,根据物体的浮沉条件回答;鸡蛋上浮,最终处于漂浮状态,受到的浮力等于排开盐水的重力,也等于鸡蛋重力。
2、【答案】地球
【解析】【解答】由题干可知,浮力来源于重力引起的液体在不同深度的压力差。根据阿基米德原理,浮力等于排开液体所受的重力,月球上的重力约是地球上的六分之一,又因为在悬浮时,浮力大小等于重力。所以某物体在月球和地球上时都能悬浮在水中,那么物体在地球上所受浮力较大。
【分析】结合浮沉条件及重力计算公式分析解答。
3、【答案】=;不变;增大
【解析】【解答】由于军舰漂浮,根据二力平衡,浮力等于重力,当军舰从海水行驶到河水中,仍然漂浮,浮力不变,当由于河水密度比海水密度小,则排开的体积变大。
故答案为:=;不变;增大。
【分析】漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力,当浮力不变时,液体的密度减小,排开液体的体积变大。
4、【答案】4.9;竖直向上;4.9×10-4
【解析】【解答】金属的密度大于水的密度,浸没在水中时,受到的浮力小于重力,故其受到的重力与浮力的合力为F合=G-F浮
故F浮=G-F合=15N-10.1N=4.9N
即金属球受到的浮力为4.9N,浮力的方向为竖直向上。又由 可得,金属球排开的体积为
当浸没在水中时V金属球=V排=4.9×10-4m3
【分析】沉底的物体的密度大于液体密度,受到的浮力小于重力;根据重力和物体间的合力计算浮力;浮力方向竖直向上;根据浮力和液体密度可以计算排开液体的体积。
5、【答案】不变;小于
【解析】【解答】当轮船由大西洋驶向印度洋时,船始终漂浮,浮力等于重力,重力一直不变,故浮力不变。
“W”的是北大西洋的载重线,标有“S”的是印度洋的载重线,说明在印度洋的载重线排开液体的体积大,根据 可知,密度小,故由“载重线”可知印度洋海域海水密度小于北大西洋海域海水密度。
【分析】轮船始终漂浮,根据漂浮条件分析轮船受到浮力的变化情况,再根据阿基米德原理分析河水和海水密度的大小关系。
三、计算题
1、【答案】(1)由题意可知,物块A是一个边长为10cm的正方体,则物块A的体积是
物块A的体积是 ,有 体积露出水面,那么有 体积浸没在水中,物块A排开水的体积是
物块A排开水的体积是 。
从甲图可以看到,物块A漂浮在水中,根据阿基米德原理可知,物块A受到的浮力大小是
物块A受到的浮力大小是6N,根据物体的浮沉条件可知,物块A漂浮在水中,物块A受到的重力大小等于其浮力大小,那么
物块A受到的重力大小是6N。
答:物块A的重力是6N;
(2)由题意可知,此时水面相对容器上升了1cm,柱形薄壁容器底面积为300cm2,则物块A排开水的体积增加量是
物块A排开水的体积增加量是 ;由(1)解析可知,物块A的体积是 ,物块A排开水的体积是 ,则物块A在水外的体积是
由于物块A排开水的体积增加量是 ,那么物块A在水外还剩的体积是
物块A在水外还剩的体积是 ,那么物块A没有完全浸没在水中,B单独放在物块A上表面中心位置,物块B没有部分体积浸入水中。
由以上计算可知,物块B没有部分浸入水中,则物块B自身的重力大小加上物块A的重力大小之和,等于这情况下物块A受到的浮力大小,由(1)解析可知,物块A受到的重力大小等于没有放物块B时的浮力大小,那么增加的浮力大小等于物块B的重力大小,即
物块B的重力大小是3N。
答:物块B没有部分体积浸入水中,物块B的重力是3N。
【解析】【分析】当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力;阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
2、【答案】(1)解:石块未放入水中时,容器底部受到水的压强为
(2)解:石块浸没在水中时,受到的浮力为
(3)解:根据题意,容器中水的深度每上升2cm,体积增加100cm3。故容器中水的体积为
容器中水的重力为
【解析】【分析】(1)根据液体密度和深度,计算液体压强大小;(2)利用液体密度和排开液体的体积计算浮力大小;(3)利用物体的质量计算重力大小。
3、【答案】(1)解:满载时排水量:m排=70000t=7×107kg,
航母满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=7×107kg×10N/kg=7×108N;
答:航母001A设计满载排水量约7万吨,那么它满载时受到的浮力是7×108N;
(2)解:水面下4m处海水产生的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/kg×10N/kg×4m=4×104pa。
答:水面下4m处海水产生的压强是4×104pa。
(3)解:在水平甲板上,对地面的压力:F=G=mg=60kg×10N/kg=600N,
站立时着地面积:S=0.04m2,
双脚站立时对甲板的压强:
p= = =1.5×104Pa;
答:他双脚站立时对甲板的压强是1.5×104Pa。
【解析】【分析】(1)利用阿基米德原理F浮=G排=m排g 求得 航母满载时受到的浮力 .
(2)利用 p=ρ海水gh 求得 水面下4m处海水产生的压强 .
(3)利用 p= 双脚站立时对甲板的压强 .
四、实验探究
1、【答案】(1)小于
(2)大于;根据阿基米德原理 ,汤圆的体积变大,排开液体的体积变大,那么汤圆在第3min时的浮力较大
(3)0.2
【解析】【解答】(1)t=1min时,汤圆沉底,这说明了汤圆受到浮力和容器对它向上的支持力,还有重力的作用,处于平衡状态,这时汤圆受到的浮力小于重力。(2)汤圆在第3min时的浮力大于第1min时的浮力;根据阿基米德原理 ,汤圆的体积变大,那么汤圆在第3min时的浮力较大。(3)t=4min汤圆漂浮时,受到的浮力大小等于重力,其质量是20g,那么受到的浮力
t=4min汤圆漂浮时,受到的浮力是0.2N。
【分析】(1)利用浮沉条件,当物体处于沉底状态时,物体受到的重力大于浮力;
(2)同理,利用浮沉条件,当物体所受到的浮力大于重力时,物体上浮;
(3)当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力。
2、【答案】(1)将圆柱体A下部一格浸入酒精中,圆柱体不接触容器
(2)≠
【解析】【解答】(1)③要探究浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度的关系,需要控制排开液体的体积相同,改变液体的密度,故需要将圆柱体A下部的一格浸入酒精中,圆柱体不接触容器,静止时记录弹簧测力计的示数为F3;(2)圆柱体A下部的一格浸入水中时的浮力:F浮1=F1-F2;圆柱体A下部的一格浸入酒精中时的浮力:F浮2=F1-F3;由F1-F2≠F1-F3可知,F浮1≠F浮2可得“浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度有关”。
【分析】(1)影响浮力的因素:液体的密度、排开液体的体积;根据控制变量法补充步骤;(2)根据称量法算出两次浮力,比较得出结论。