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华师大 八上科学1-3章 期中复习
一.选择题
1.某同学乘坐观光电梯甲正在加速上升,该同学发现身旁另一观光电梯乙中的人在向下运动。则观光电梯乙相对于地面的运动情况是( )
A.一定向下运动 B.一定静止不动
C.一定向上运动 D.以上情况都有可能
2.实心球前抛是我市中考体育选考项目之一,关于已经正确抛出的实心球分析正确的是( )
A.实心球上升到最高点时受平衡力的作用
B.实心球下降过程中速度增大,说明力是维持物体运动的原因
C.假如正在上升的实心球所受的力全部消失,它会沿原来运动方向一直运动下去
D.实心球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性力的作用
3.平衡车是一种代步工具,主要依靠自身重心的偏移控制平衡车向任何方向前进。平衡车水平前进时,下列说法正确的是( )
A.平衡车在匀速转弯时,受平衡力的作用
B.遇到紧急情况时,平衡车因受到惯性作用不能立即停下来
C.平衡车的轮胎上刻有花纹是为了增大摩擦
D.当人站在平衡车上静止时,平衡车受到的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
4.如图所示,用两只手指压住铅笔的两端并保持静止,左边手指受到铅笔的压力为F1、压强为p1,右边手指受到铅笔的压力为F2、压强为p2,下列说法正确的是( )
A.右边手指感觉比左边手指疼,是因为力的作用是相互的
B.F2和F2是一对平衡力,所以F1=F2
C.右边手指感觉比左边手指疼,是因为左手受到的压强小于右手受到的压强
D.此实验只能验证压力作用效果与受力面积的关系
5.如图所示,在水平放置的书架上,并排立放着12本相同的书,如果取走6本,则书架受到的( )
A.压力和压强都减小一半 B.压力减小一半,压强不变
C.压力减小一半,压强增大一倍 D.压力不变,压强增大一倍
6.如图所示,小华将弹簧测力计一端固定,另端钩住木块A,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向左匀速运动,并保持A静止,读出弹簧测力计示数可测木块A所受摩擦力大小,在木板运动过程中,以下说法正确的是( )
A.木块A受到的重力与木块A对长木板的压力是相互作用力
B.木块A所受摩擦力方向水平向右
C.长木板所受的重力与地面对长木板的支持力是一对平衡力
D.当在水平方向快速拉动长木板时,木块A受到的滑动摩擦力大小是不变的
7.如图所示的实例中,属于利用连通器原理的是( )
A.船闸B.飞机机翼
C.超声清洗器D.载人潜水器
8.如图所示,M、N两个物体叠放在水平面上,同时有F=6N的两个水平力分别作用于M、N两物体上,使两个物体都处于静止状态,下列分析正确的是( )
A.地面对N的摩擦力为0
B.M和N之间摩擦力为0
C.地面对N的摩擦力为6N,方向水平向左
D.地面对N的摩擦力为6N,方向水平向右
9.如图所示,一长方体木块,置于同一粗糙水平面上,甲图木块竖放,乙图木块平放,丙图木块平放并在其上加一重物。在甲、乙、丙三种情况下,匀速拉动长方体所需的水平力分别为F甲、F乙、F丙,则下列关系正确的是( )
A.F甲>F乙=F丙 B.F甲=F乙>F丙
C.F甲<F乙=F丙 D.F甲=F乙<F丙
10.如图所示,质地均匀、粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上,已知它们的密度之比ρA:ρB=1:2,对地面的压强之比pA:pB=1:3,则( )
A.它们的高度之比hA:hB=3:2 B.它们的受力面积之比SA:SB=4:3
C.它们对地面的压力之比FA:FB=1:3 D.它们的质量之比mA:mB=2:3
11.黄老师在X地的课室做托里拆利实验,测得大气压为px,如图甲所示;与此同时,江老师在Y地用同样的装置做了该实验(两地g值相等),测得大气压为py,如图乙所示。忽略温度的影响,由图可知,下列情况符合事实的是( )
A.px大于py
B.px小于py
C.py等于760mm高的水银柱产生的压强
D.px等于758mm高的水银柱产生的压强
12.在水平桌面上,有完全相同的圆柱形容器甲和乙,盛有质量相等的同种液体。将体积相同、材料不同的小球A和B分别放入两容器中,结果A球漂浮,B球悬浮,如图所示。A、B两球所受的浮力分别为FA和FB,甲、乙两容器对桌面的压强分别为p甲和p乙,则下列结论中正确的是( )
A.FA<FB p甲<p乙 B.FA<FB p甲>p乙
C.FA>FB p甲>p乙 D.FA>FB p甲<p乙
13.在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住浸没在入水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上且有的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
B.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:2
C.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
D.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2:5
14.如图所示,一密闭容器放在桌面上,如图(a)所示,此时液体对容器底的压力为F1,容器对桌面的压强为p1;将容器倒立放置,此时液体对容器底的压力为F2,容器对桌面的压强为p2,如图(b)所示。则下列说法正确的是( )
A.F1=F2 p1=p2 B.F1>F2 p1<p2
C.F1>F2 p1>p2 D.F1<F2 p1<p2
15.图甲是a、b两种物质的质量与体积的关系图象.分别用a、b两种物质制成的两个实心正方体的棱长之比为1:2.将它们如图乙叠放在水平地面上时,a对b的压强和b对地面的压强之比为( )
A.4:3 B.3:4 C.1:2 D.2:1
16.小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重,并将一端封闭,制作了一只简易密度计。将其先后放入甲、乙两杯液体中,密度计静止时,如图所示,下列说法正确的是( )
A.密度计在甲杯液体中受到的浮力更大
B.密度计的刻度线不均匀,上疏下密
C.用更细的吸管制作的密度计一定能使测量结果更精确
D.用密度计测可乐密度时,由于有气泡附着在上方,测量值偏小
17.用弹簧测力计竖直挂一铁球,当铁球露出水面体积时,弹簧测力计示数为4N;当铁球浸入水中体积时,弹簧测力计示数为1N,取下该铁球放入水中,铁球静止时受到的浮力是( )
A.18N B.14N C.8N D.10N
18.2022年6月17号,我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰“福建舰”顺利下水,关于福建舰下列说法错误的是( )
A.福建舰由长江驶入东海,浮力不变
B.保护福建舰的潜水艇要浮出水面,应该排水减小自身的重力
C.舰载飞机升空时,利用了“流体流速越大压强越小”的原理
D.当福建舰航母上的舰载飞机起飞后,航空母舰受到的浮力不变
19.水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,A、B、C是三个相同的长方体,将它们分别放入三个容器的液体中,静止时,三个容器内的液面相平,如图所示,则下列判断正确的是( )
A.物体受到的浮力F浮A>F浮B>F浮C
B.液体对容器底的压强p甲>p乙>p丙
C.物体下表面受到液体向上的压力FA=FB=FC
D.容器对桌面的压力F甲<F乙<F丙
20.小东将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子杆上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,如图甲所示。然后将一木块(ρ木<ρ水)轻轻放入溢水杯的水中,木块最终漂浮在水面,并用小烧杯承接溢出的水,如图乙所示。则下列四个选项中判断正确的是( )
A.甲图中水对溢水杯底的压力比乙图中水对溢水杯底的压力大
B.甲图中水对溢水杯底的压强比乙图中水对溢水杯底的压强小
C.甲图中电子秤示数大小等于乙图中电子秤示数大小
D.木块在水中漂浮时,木块受到的重力大于木块排开水的重力
21.如图甲所示为边长为20cm的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2、高为10cm。向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终竖直,圆柱体对容器底部的压力与注入液体的质量关系如图乙所示。则下列表述正确的是( )
①圆柱体的密度小于液体的密度
②当注入液体质量为2kg时,圆柱体所受的浮力为20N
③当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,注入液体质量为3kg
④当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,圆柱体下表面受到的液体压力为32.5N
A.只有①③正确 B.只有②③正确
C.只有②④正确 D.只有②③④正确
22.将一个漂浮在油面上的立方体工件用竖直向下的力F缓缓地压入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。已知力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。则下列说法正确的是( )
A.立方体工件的质量是4kg
B.油的密度是0.6×103kg/m3
C.C点对应条件下,油对工件下底面的压强为2.4×103Pa
D.D点对应条件下,工件受到的浮力是1000N
二.填空题
23.在“探究压力的作用效果”实验中,小明一只手掌压在气球上,另一只手的食指顶住气球,气球静止时,两侧凹陷程度不同,这是在探究压力作用效果与 的关系;右手对气球的压力 左手指对气球的压力,右手对气球的压强 左手指对气球的压强。(后两空选填“大于”“等于”或“小于”)
24.如图所示,甲物重40N,乙物重30N,甲、乙均静止,不计测力计自重及绳子与定滑轮之间的摩擦力,则弹簧测力计的示数为 N,如果甲物体是边长为10cm的正方体,则甲物体对水平地面的压强为 Pa。
25.高速列车快捷便利,方便百姓出行。
(1)列车的座位实现个性化设计,座位扶手上有凹凸不平的花纹是为了 。可调节靠背和座椅的设计增大人与座椅的受力面积,从而 ,使人感到更加舒服。
(2)高速行驶的列车车厢中用细线吊着一个小球,当出现图示情景时,列车在做 直线运动。若列车行驶过程中突然急刹车,此时小球将向 侧摆动。
26.如图所示,长木板重12N,现将其底面积的三分之二与水平桌面接触且静止时木板对桌面的压力为 N;在水平外力作用下推动木板缓慢向左运动,直至木板全部移到桌面,在这个过程中,木板对桌面的压强 ,木板所受摩擦力的大小 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
27.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙,杯中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中,待A、B两小球静止时,如图所示,则小球A的质量 小球B的质量。若往乙容器中加入适量的盐水,静置后,擦干外壁,甲杯对桌面的压力 乙杯对桌面的压力。(两空均选填“>”
“<”或“=”)。
28.小明利用18cm长的吸管、细砂、石蜡等材料自制密度计。
(1)小明先将吸管的一端用石蜡封口,再向其中加入适量细砂,初步做成了一支密度计,加入细砂的目的是使吸管能 在液体中;
(2)小明将自制的密度计放入水中,测得浸入水中的长度H为12.0cm,他在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同);接着,他在吸管上距密封端 cm处划一刻度线标上“0.8”;用同样的方法标定好其它刻度后,用它测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,测得的密度偏 (小/大)。
29.如图所示,用量程0~5N的弹簧测力计,测量未知液体的密度。根据图中读数可知,物块浸没水中受到的浮力是 N,未知液体的密度为 g/cm3。将图中弹簧测力计刻度用密度值标注,制成弹簧密度计,物块浸没在待测液体中,可直接读得待测密度值,则此密度计的测量范围是 。(ρ水=1.0×103kg/m3)
30.如图所示,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上。溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中(铝块始终不与溢水杯接触),铝块浸入的过程中,电子秤示数 ,水对溢水杯底的压力 。(选填“增大”“不变”或“减少”)
31.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其F﹣t和v﹣t图象分别如乙、丙所示,由图象可知,当t=1s时,物体受到的摩擦力是 N,当t=3s时,物体受到的摩擦力是 N。
32.如图所示,电梯内放一电子台秤,台秤上放一物块,物块和电梯停在一楼,当电梯突然向上做加速运动时,台秤的示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);若电梯即将到达十楼时,电梯开始减速上升,则台秤示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”),物块的惯性将 (选填“增大”、“减小”或“保持不变”)。
33.某次演练中,直升飞机悬停于高空,一伞兵(含伞)跳伞后竖直降落,其速度v与时间t的关系如图所示,在0~t1内,伞兵受到的重力 (选填“<”“=”或“>”)阻力;在 (选填“t1~t2”或“t2~t3”)内,伞兵受到的阻力保持不变,此时受到的重力 (选填“<”“=”或“>”)阻力。某运动员用头顶回远处飞来的足球,说明力可以改变物体的 。
34.如图是实心球离开手后在空中的运动轨迹(不考虑空气阻力的影响),实心球离开手后能继续向前运动是由于 。当实心球运动到最高点Q时,所受的外力全部消失,实心球将 (选填“静止”、“沿a方向运动”、“沿b方向运动”或“沿c方向运动”)。
35.(1)如图A是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38t,当它停在水面上时,排开水的体积是 m3;
(2)如图B甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图B乙是绳子拉力F随时间t变化的图像。根据图像信息可推知:该金属块的密度是 g/cm3。
三.实验探究题
36.某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行竖直调零;
(2)实验步骤如图所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮= ;
(3)以下选项中若 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系;
A.F1﹣F2=F3﹣F4 B.F1﹣F3=F4﹣F2 C.F3﹣F2=F1﹣F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图己所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐变小,B的示数逐渐变大,且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”);
(5)在丁图中,金属块从刚接触水面到刚好浸没的过程中,水对溢水杯底的压强将 ;金属块完全浸没水中后,在水面下匀速下沉但未触底的过程中,弹簧测力计的示数将 。(两空均选填“变大”、“变小”或“保持不变”)
(6)若按照甲丙丁戊乙顺序进行实验,预估最终的实验结果是浮力的大小 (选填“等于”“大于”或“小于”)它排开的液体所受的重力。
37.如图所示,是小莹同学用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)使用前小莹应检查装置是否漏气,方法是用手无论轻压还是重压橡皮膜,若U形管中的液面都不能灵活升降,则说明该装置 (填“漏气”或“不漏气”)。该实验是通过U形管内液面 来显示液体内部压强大小。
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,则需通过 (填写下列正确选项前字母)方法可以进行调节。
A.拆除软管重新安装
B.从U形管内向外倒出适量水
C.向U形管内添加适量水
(3)比较图中 三图可知:同一深度,同种液体内部向各个方向的压强 (选填“相等”或“不相等”)。
(4)比较丁戊两图可知:在同一深度,液体内部压强与液体 有关;小莹同学在实验过程中发现丁戊两图的实验现象差别太小,不利于观察,若想使橡皮膜在水或盐水中的同一深度处U形管左右液面的高度差更加明显,则她可以将U形管内的原来的水换成比水密度 (选填“更大”或“更小”)的液体。
(5)保持图戊中橡皮膜的位置不变,在图戊中的烧杯中放入一个小木块,则待木块静止后,橡皮膜所受到的液体压强将 (选填“变大”、“变小”、“不变”或“无法比较”)。
38.小明“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,如图1所示。
(1)根据 原理,当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 运动时,木块所受滑动摩擦力的大小 拉力大小,如图甲所示。
(2) 两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)由图1中甲、乙两图可知:当接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙滑动摩擦力越 (选填“大”或“小”)。
(4)实验后小组交流讨论时发现:在实验中很难使木块做匀速直线运动。于是小丽设计了如丁图所示的实验装置,该装置的优点是 长木板做匀速直线运动(选填“需要”或“不需要”)。在拉动长木板过程中,长木板B对A的摩擦力方向向 (选填“左”或“右”)。
(5)实验拓展:如图2甲所示,放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用,F﹣t和v﹣t图象分别如图2乙、丙所示。则物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为 N。
四.计算题
39.科技小组的同学用长方体泡沫塑料A和三脚架、灯泡等制作了一个航标灯模型,总重为5N,A底部和浮子B用细线相连;水位上升时浮子B下降,水位下降时浮子B上升,使航标灯静止时A浸入水中的深度始终为6cm,排开水的质量为600g,浮子B重为0.5N(不计绳重和绳子与滑轮之间的摩擦,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
求:(1)泡沫塑料A底部受到的水的压强。
(2)泡沫塑料A静止时受到的浮力。
(3)航标灯静止时,浮子B的体积。
40.某电动汽车,质量为1.8t,车轮与路面接触的总面积为750cm2,该车在水平路面上直线行驶12km,用时10min,受阻力是车重的0.05倍,求:
(1)该车匀速行驶时的速度是多少m/s?
(2)车静止时,水平路面对车的支持力是多少?
(3)匀速行驶过程中,汽车受到的牵引力是多少?
(4)车静止在水平路面上时,车对路面的压强是多少?
41.如图,平底茶壶的质量是400g,底面积是0.004m2,内盛0.6kg的开水,放置在面积为1m2的水平桌面中央。(ρ水=1000kg/m3,g=10N/kg)
试求:(1)水对茶壶底部的压强;
(2)水对茶壶底部的压力;
(3)茶壶对桌面的压强。
42.如图所示,圆柱体甲和薄壁圆柱形容器乙置于水平地面上。甲的重力为10N,密度为2.5×103kg/m3,底面积为5×10﹣3m2,乙容器底面积为2×10﹣2m2,内装水。求:
(1)乙容器内水面下15cm处水的压强p水;
(2)若将甲浸没在乙容器的水中后(无水溢出),水对乙容器底部压强增加量?
(3)若从甲下表面刚好接触水面开始,竖直向下移动3cm时,无液体溢出,甲物体下表面受水的压力为多少?
43.小才同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了“水秤”模型,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示,已知透明大桶足够深,小筒的高度为H=0.3m,底面积为S=0.02m2,小筒和秤盘总重量为30N,小筒壁的厚度可忽略不计。ρ=1.0×103kg/m3。求:
(1)如图甲所示,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力为多大;
(2)该浮力秤的零刻度线应标在小筒上何处,即A点距小筒底部的距离;
(3)如图乙,在秤盘上放物体后,就可以称量物体所受重力,则该“水秤”模型最大能称量的物体重力为多少N?
44.如图甲所示,底面积100cm2、高度为50cm的圆柱形容器中装满了水,底部中央固定有一根体积不计沿竖直方向的细杆,细杆的上端连接着密度为0.6g/cm3的圆柱体A,容器的底部安装有阀门。现打开阀门控制水以50cm3/s流出,同时开始计时,水对容器底部的压力随时间变化的规律如图乙所示。求:
(1)阀门未打开前水对容器底部的压强。
(2)当t=52s时,细杆对物体的作用力大小。
参考答案与试题解析
一.选择题(共22小题)
1.某同学乘坐观光电梯甲正在加速上升,该同学发现身旁另一观光电梯乙中的人在向下运动。则观光电梯乙相对于地面的运动情况是( )
A.一定向下运动 B.一定静止不动
C.一定向上运动 D.以上情况都有可能
解:由题知,甲加速上升,乙相对于甲向下运动,则乙相对于地面的运动情况有三种可能:乙向下运动;乙静止不动;乙向上运动,但速度比甲慢。
故选:D。
2.实心球前抛是我市中考体育选考项目之一,关于已经正确抛出的实心球分析正确的是( )
A.实心球上升到最高点时受平衡力的作用
B.实心球下降过程中速度增大,说明力是维持物体运动的原因
C.假如正在上升的实心球所受的力全部消失,它会沿原来运动方向一直运动下去
D.实心球离开手后还能继续向上运动是由于受到惯性力的作用
解:A、实心球上升到最高点时受到竖直向下的重力的作用和向后的阻力的作用,二力的方向不是相反的,受到非平衡力,故A错误;
B、实心球下降过程中速度增大,因为重力大于阻力,故B错误;
C、假如正在上升的实心球所受的力全部消失,由于球是运动的,则其运动状态不变,将做匀速直线运动,故C正确;
D、实心球离开手后还能继续向上运动是由于实心球具有惯性,惯性是物体的一种性质,不是力,不能说受到惯性力的作用,故D错误。
故选:C。
3.平衡车是一种代步工具,主要依靠自身重心的偏移控制平衡车向任何方向前进。平衡车水平前进时,下列说法正确的是( )
A.平衡车在匀速转弯时,受平衡力的作用
B.遇到紧急情况时,平衡车因受到惯性作用不能立即停下来
C.平衡车的轮胎上刻有花纹是为了增大摩擦
D.当人站在平衡车上静止时,平衡车受到的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
解:
A、平衡车在匀速转弯时,运动方向发生变化,则平衡车动状态发生变化,所以平衡车一定受到非平衡力作用,故A错误;
B、遇到紧急情况时,平衡车不能立即停下来,是因为平衡车具有惯性,惯性不是力,不能说受到惯性作用,故B错误;
C、平衡车的轮胎上刻有花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故C正确;
D、当人站在平衡车上静止时,平衡车受到的重力与地面对它的支持力大小不等,所以不是一对平衡力,故D错误。
故选:C。
4.如图所示,用两只手指压住铅笔的两端并保持静止,左边手指受到铅笔的压力为F1、压强为p1,右边手指受到铅笔的压力为F2、压强为p2,下列说法正确的是( )
A.右边手指感觉比左边手指疼,是因为力的作用是相互的
B.F2和F2是一对平衡力,所以F1=F2
C.右边手指感觉比左边手指疼,是因为左手受到的压强小于右手受到的压强
D.此实验只能验证压力作用效果与受力面积的关系
解:
B、铅笔处于静止状态,受到的两手指的压力是一对平衡力,所以两手指对铅笔的压力相等,由于手指对铅笔的压力与铅笔对手的压力是一对相互作用力,所以铅笔对两手指的压力也相等,即Fl=F2,F1和F2没有作用在同一个物体上,不是一对平衡力,故B错误;
AC、由图可知,右手指的受力面积比较小,根据压强公式p=知,右手指受到的压强比较大,即p1<p2,所以右边手指感觉比左边手指疼,故A错误,C正确;
D、实验中,若增大压力,手指会感觉到更疼,这说明压力的作用效果还与压力大小有关,故D错误。
故选:C。
5.如图所示,在水平放置的书架上,并排立放着12本相同的书,如果取走6本,则书架受到的( )
A.压力和压强都减小一半
B.压力减小一半,压强不变
C.压力减小一半,压强增大一倍
D.压力不变,压强增大一倍
解:并排立放着12本同样的书,如果取走6本,则压力减小一半,受力面积也减小一半,由压强公式P=可得压强不变。
故选:B。
6.如图所示,小华将弹簧测力计一端固定,另端钩住木块A,木块下面是一长木板,实验时拉着长木板沿水平地面向左匀速运动,并保持A静止,读出弹簧测力计示数可测木块A所受摩擦力大小,在木板运动过程中,以下说法正确的是( )
A.木块A受到的重力与木块A对长木板的压力是相互作用力
B.木块A所受摩擦力方向水平向右
C.长木板所受的重力与地面对长木板的支持力是一对平衡力
D.当在水平方向快速拉动长木板时,木块A受到的滑动摩擦力大小是不变的
解:(1)相互作用力的条件是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,作用在不同的物体上,木块A受到的重力与木块A对长木板的压力不符合相互作用力的条件,故A说法错误;
(2)在水平方向快速拉动长木板的过程中,木块A相对地面处于静止状态,受到的测力计的拉力与木块受到的摩擦力为一对平衡力,大小相同,故在用力F将木板向左拉出的过程中,无论是否匀速直线运动,木块受到的滑动摩擦力均等于弹簧测力计的示数,且大小不变,方向与弹簧测量的拉力方向相反,即A所受摩擦力方向向左,故B说法错误,D说法正确;
(3)二力平衡的条件是大小相等,方向相反,作用在一条直线上,作用在一个物体上,长木板所受的重力与地面对长木板的支持力不符合二力平衡的条件,故C说法错误;
故选:D。
7.如图所示的实例中,属于利用连通器原理的是( )
A.船闸 B.飞机机翼
C.超声清洗器 D.载人潜水器
解:A、图中船闸在使用时,闸室分别与上游或下游构成上端开口下部连通的容器,属于连通器的应用,故A正确;
B、由于机翼上表面弯曲,下表面平直,所以机翼上、下方的空气流速不同,因此产生一个向上的升力,不是利用连通器原理工作的,故D错误;
C、超声清洗器利用了声能够传递能量,故C错误;
D、载人潜水器是通过改变自身重力实现上浮和下沉,与浮力有关,与连通器无关,故D错误;
故选:A。
8.如图所示,M、N两个物体叠放在水平面上,同时有F=6N的两个水平力分别作用于M、N两物体上,使两个物体都处于静止状态,下列分析正确的是( )
A.地面对N的摩擦力为0
B.M和N之间摩擦力为0
C.地面对N的摩擦力为6N,方向水平向左
D.地面对N的摩擦力为6N,方向水平向右
解:ACD、把MN看成一个整体,处于静止状态,受到平衡力的作用,在水平方向上受向左的拉力F和向右的拉力F,由于两力拉力大小相等,所以整体在水平方向上只受两个拉力,地面对N没有摩擦力,故A正确,CD错误;
B、对M分析,M在水平方向上受水平向左的拉力F和N对M向右的静摩擦力,因为M处于静止状态,受到的这两个力是平衡力,大小相等,所以f1=F=6N,故B错误。
故选:A。
9.如图所示,一长方体木块,置于同一粗糙水平面上,甲图木块竖放,乙图木块平放,丙图木块平放并在其上加一重物。在甲、乙、丙三种情况下,匀速拉动长方体所需的水平力分别为F甲、F乙、F丙,则下列关系正确的是( )
A.F甲>F乙=F丙 B.F甲=F乙>F丙
C.F甲<F乙=F丙 D.F甲=F乙<F丙
解:
(1)甲、乙两图中,虽然木块的放置方式不同,但它对水平面的压力大小等于自身的重力,而重力不变,所以其对水平面的压力大小相同,且接触面的粗糙程度相同,所以这两种情况下摩擦力的大小相等;
由于木块做匀速直线运动,拉力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知F甲=F乙=f;
(2)丙图中,在木块上加放一个重物后,木块对接触面的压力变大,接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力变大,即f′>f;
木块仍然做匀速直线运动,拉力和摩擦力是一对平衡力,根据二力平衡条件可知F丙=f′;
由此可知F甲=F乙<F丙。
故选:D。
10.如图所示,质地均匀、粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上,已知它们的密度之比ρA:ρB=1:2,对地面的压强之比pA:pB=1:3,则( )
A.它们的高度之比hA:hB=3:2
B.它们的受力面积之比SA:SB=4:3
C.它们对地面的压力之比FA:FB=1:3
D.它们的质量之比mA:mB=2:3
解:(1)因为质地均匀粗细相同的实心圆柱体A、B放在水平地面上,
所以,其对地面的压强:p======ρgh,
所以pA=ρAghA,pB=ρBghB;
已知ρA:ρB=1:2,pA:pB=1:3,
则 ==×=,
所以 =×=,
即它们的高度之比hA:hB=2:3,故A错误;
(2)已知pA:pB=1:3,两圆柱体的粗细相同,即SA:SB=1:1,故B错误;
由p=可知:==×=,故C正确;
由F=G=mg可知:===,故D错误。
故选:C。
11.黄老师在X地的课室做托里拆利实验,测得大气压为px,如图甲所示;与此同时,江老师在Y地用同样的装置做了该实验(两地g值相等),测得大气压为py,如图乙所示。忽略温度的影响,由图可知,下列情况符合事实的是( )
A.px大于py
B.px小于py
C.py等于760mm高的水银柱产生的压强
D.px等于758mm高的水银柱产生的压强
解:在托里拆利实验中,玻璃管内外水银面的高度差反映了大气压强的大小,玻璃管内水银柱产生的压强等于大气压强,水银柱的高度是指玻璃管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度;
故图甲测得的大气压px等于750mm高的水银柱产生的压强,图乙测得的大气压py等于760mm﹣20mm=740mm高的水银柱产生的压强,因此px大于py,故A符合题意,BCD 不符合题意。
故选:A。
12.在水平桌面上,有完全相同的圆柱形容器甲和乙,盛有质量相等的同种液体。将体积相同、材料不同的小球A和B分别放入两容器中,结果A球漂浮,B球悬浮,如图所示。A、B两球所受的浮力分别为FA和FB,甲、乙两容器对桌面的压强分别为p甲和p乙,则下列结论中正确的是( )
A.FA<FB p甲<p乙 B.FA<FB p甲>p乙
C.FA>FB p甲>p乙 D.FA>FB p甲<p乙
解:(1)由题意可知A和B两球的体积相等,由图可知A球排开液体的体积小于B球,
由F浮=ρ液gV排可知,A球受到的浮力小于B球受到的浮力,即FA<FB,故CD错误;
(2)因物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,FA=GA,FB=GB,
所以,GA<GB,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,且两容器相同,液体的质量相等,
所以,由F=G=mg可知,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力,
由可知,p甲<p乙,故B错误、A正确。
故选:A。
13.在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住浸没在入水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上且有的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
B.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:2
C.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
D.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2:5
解:A、将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,木块排开水的体积变小,容器内水的深度变小,由p=ρgh可知,甲中水对容器底部的压强大于乙,故A错误;
B、设木块的体积为V,则甲中排开水的体积V甲=V,乙中排开水的体积V乙=(1﹣)V=V,则甲、乙两图中木块受到水的浮力之比为F浮甲:F浮乙=ρ水gV:ρ水gV=5:3,故B错误;
C、将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,容器和容器内水、木块的总重力不变,对桌面的压力仍等于总重力,故甲图中容器对水平桌面的压力等于乙图中容器对水平桌面的压力,故C错误;
D、因木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以木块的重力:G=F浮乙=ρ水gV,
图甲中绳子的拉力:F拉=F浮甲﹣G=ρ水gV﹣ρ水gV=ρ水gV,
则甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比:
F拉:F浮甲=ρ水gV:ρ水gV=2:5,故D正确。
故选:D。
14.如图所示,一密闭容器放在桌面上,如图(a)所示,此时液体对容器底的压力为F1,容器对桌面的压强为p1;将容器倒立放置,此时液体对容器底的压力为F2,容器对桌面的压强为p2,如图(b)所示。则下列说法正确的是( )
A.F1=F2 p1=p2 B.F1>F2 p1<p2
C.F1>F2 p1>p2 D.F1<F2 p1<p2
解:(1)正放时,液体对容器底的压力,
F1=p1S1=ρgh1S1>G,
倒置时,液体对容器底的压力:
F2=p2S2=ρgh2S2<G,
所以F1>F2,故AD错误;
(2)容器质量相同,液体质量相同,则总重力相等,
因为在水平面上压力等于重力,所以压力相等,即F1压=F2压,
根据p=知,倒置受力面积减小,压强变大,即p1<p2,故B正确,C错误。
故选:B。
15.图甲是a、b两种物质的质量与体积的关系图象.分别用a、b两种物质制成的两个实心正方体的棱长之比为1:2.将它们如图乙叠放在水平地面上时,a对b的压强和b对地面的压强之比为( )
A.4:3 B.3:4 C.1:2 D.2:1
解:根据图甲可知,当ma=4g时,Va=2cm3,当mb=2g,Vb=4cm3,则a、b的密度之比:====,
a、b两种物质制成的两个实心正方体的棱长之比为1:2,则两个实心正方体的底面积之比=,体积之比=,
根据G=mg,m=ρV可得两个实心正方体重力之比===,
a对b的压强和b对地面的压强之比:====。
故选:A。
16.小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重,并将一端封闭,制作了一只简易密度计。将其先后放入甲、乙两杯液体中,密度计静止时,如图所示,下列说法正确的是( )
A.密度计在甲杯液体中受到的浮力更大
B.密度计的刻度线不均匀,上疏下密
C.用更细的吸管制作的密度计一定能使测量结果更精确
D.用密度计测可乐密度时,由于有气泡附着在上方,测量值偏小
解:
A.同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则F浮甲=F浮乙=G,即浮力是相同的,故A错误;
B.根据阿基米德原理可知,液体的密度ρ液=,设密度计的横截面积为S,密度的变化量与密度计浸入液体深度h之间的关系:Δρ=﹣=()=m(﹣)=(﹣)
=×,由上式可知,Δρ与Δh=h﹣h'不成正比,因此密度计的刻度线不均匀;当密度计浸入的越深,即h越大时,同样的Δh=h﹣h',Δρ会更小,故密度计的刻度上疏下密,故B正确;
C.用更细的吸管制作的密度计时,同样的密度变化量Δρ需要Δh=h﹣h'的变化量更大,因此能使测量结果更精确,但塑料管太细,在液体深度较浅时,密度计容易触底,使测量结果不准确,故C错误;
D.用密度计测可乐密度时,由于有气泡附着在密度计上方,使得密度计进入饮料的体积偏小,测得饮料的密度值偏大,故D错误。
故选:B。
17.用弹簧测力计竖直挂一铁球,当铁球露出水面体积时,弹簧测力计示数为4N;当铁球浸入水中体积时,弹簧测力计示数为1N,取下该铁球放入水中,铁球静止时受到的浮力是( )
A.18N B.14N C.8N D.10N
解:当铁球露出水面体积时,则V排1=V,
根据物体受力平衡和阿基米德原理可知:
G=F浮1+F拉1=ρ水gV排1+F拉1=1×103kg/m3×10N/kg×V+4N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当铁球浸入水中体积时,则V排2=V,
根据物体受力平衡和阿基米德原理可知:
G=F浮2+F拉2=ρ水gV排2+F拉2=1×103kg/m3×10N/kg×V+1N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②得:V=1.8×10﹣3m3;
所以物体重力:
G=F浮1+F拉1=1×103kg/m3×10N/kg××1.8×10﹣3m3+4N=10N,
若物体全部浸没在水中时受的浮力:
F浮=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×1.8×10﹣3m3=18N
则:F浮>G,即:当取下该物体将它放入足量的水中,铁球静止时会漂浮,
所以物体在水中静止时F浮′=G=10N。
故选:D。
18.2022年6月17号,我国自主设计建造的首艘弹射型航空母舰“福建舰”顺利下水,关于福建舰下列说法错误的是( )
A.福建舰由长江驶入东海,浮力不变
B.保护福建舰的潜水艇要浮出水面,应该排水减小自身的重力
C.舰载飞机升空时,利用了“流体流速越大压强越小”的原理
D.当福建舰航母上的舰载飞机起飞后,航空母舰受到的浮力不变
解:A、福建舰由长江驶入东海,始终漂浮,根据物体浮沉条件可知,在长江和东海中受到的浮力都等于其自身重力,其自身重力不变,所以浮力不变,故A正确;
B、保护福建舰的潜水艇要浮出水面,应该排水减小自身的重力,当自身重力小于浮力时,潜水艇上浮,故B正确;
C、舰载飞机升空时,飞机的机翼能获得向上的升力,是应用了流体流速越大的位置压强越小的原理,故C正确;
D、当福建舰航母上的舰载飞机起飞后,航空母舰仍然漂浮,浮力等于其重力,其重力减小,则受到的浮力减小,故D错误。
故选:D。
19.水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,A、B、C是三个相同的长方体,将它们分别放入三个容器的液体中,静止时,三个容器内的液面相平,如图所示,则下列判断正确的是( )
A.物体受到的浮力F浮A>F浮B>F浮C
B.液体对容器底的压强p甲>p乙>p丙
C.物体下表面受到液体向上的压力FA=FB=FC
D.容器对桌面的压力F甲<F乙<F丙
解:
A、根据图示可知,A悬浮,B、C漂浮,所以物体所受的浮力与自身的重力相等,因三个长方体的质量相同、重力相同,所以F浮A=F浮B=F浮C,故A错误;
B、由A知,F浮A=F浮B=F浮C,由图知V排甲>V排乙>V排丙,
根据F浮=ρ液V排g可得液体密度的关系:ρ甲<ρ乙<ρ丙,
三容器的液面等高,根据p=ρ液gh可知,液体对容器底的压强p甲<p乙<p丙,故B错误;
C、因为物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力,所以甲下表面受到的压力大于浮力;
乙、丙上表面受到的压力为零,所以乙、丙下表面受到液体的压力等于浮力,且相等;
由此可知物体下表面受到液体的压力 FA>FB=FC;故C错误。
D、甲、乙、丙三个容器完全相同,三个长方体的质量相同,则重力相同,
三容器液面相平,由图知液体的体积V甲<V乙<V丙,且ρ甲<ρ乙<ρ丙,
所以由m=ρV可知,三容器内液体的质量m甲<m乙<m丙,液体的重力G甲液<G乙液<G丙液,
则容器及容器内液体和物体的总重力G甲<G乙<G丙,
因容器对桌面的压力等于容器、液体和物体的总重力,
所以F甲<F乙<F丙,故D正确。
故选:D。
20.小东将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子杆上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,如图甲所示。然后将一木块(ρ木<ρ水)轻轻放入溢水杯的水中,木块最终漂浮在水面,并用小烧杯承接溢出的水,如图乙所示。则下列四个选项中判断正确的是( )
A.甲图中水对溢水杯底的压力比乙图中水对溢水杯底的压力大
B.甲图中水对溢水杯底的压强比乙图中水对溢水杯底的压强小
C.甲图中电子秤示数大小等于乙图中电子秤示数大小
D.木块在水中漂浮时,木块受到的重力大于木块排开水的重力
解:AB、由图知甲、乙溢水杯中水的高度相同,根据p=ρ水gh知甲、乙图中水对溢水杯底的压强相等,由F=pS知甲、乙图中水对溢水杯底的压力相等,故AB错误;
C、由乙图知木块处于漂浮状态,木块受到的浮力等于其重力,再由阿基米德原理知浮力等于排开液体受到的重力,所以物体的重力等于排开液体的重力,所以甲、乙图中电子秤示数大小相等,故C正确;
D、由阿基米德原理和漂浮条件知木块在水中漂浮时木块受到的重力等于木块排开水的重力,故D错误。
故选:C。
21.如图甲所示为边长为20cm的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2、高为10cm。向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终竖直,圆柱体对容器底部的压力与注入液体的质量关系如图乙所示。则下列表述正确的是( )
①圆柱体的密度小于液体的密度
②当注入液体质量为2kg时,圆柱体所受的浮力为20N
③当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,注入液体质量为3kg
④当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,圆柱体下表面受到的液体压力为32.5N
A.只有①③正确 B.只有②③正确
C.只有②④正确 D.只有②③④正确
解:①、由图乙可知,当注入液体质量大于2kg时,圆柱体对容器底部的压力不变,说明此时圆柱体浸没在液体中,即圆柱体沉底了,由浮沉条件可知,圆柱体的密度大于液体密度,故①错误;
②、由题意知,圆柱体的底面积为:S柱=200cm2=0.02m2,
其高为h=10cm=0.1m,则圆柱体的体积:V柱=S柱h=0.02m2×0.1m=2×10﹣3m3;
正方体容器的底面积S容=0.2m×0.2m=0.04m2;
圆柱体刚好浸没时,液体的体积为:V液体=(S容﹣S柱)h=(0.04m2﹣0.02m2)×0.1m=2×10﹣3m3;
由图乙可知,圆柱体刚好浸没时,注入液体的质量为2kg,
则液体的密度:
ρ液===1.0×103kg/m3;
根据阿基米德原理可得,当圆柱体刚被浸没时,它受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=ρ液gV柱=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3=20N,故②正确;
③④、由②知,圆柱体刚好浸没时注入液体的质量为2kg;
当注入液体质量m1小于或等于2kg时,容器内液体的深度h′=(ΔS=S容﹣S柱=0.04m2﹣0.02m2=0.02m2);
液体对容器底部的压强p1=ρ液g×=﹣﹣﹣﹣﹣①′;
由图乙可知,当没有注入液体时圆柱体对容器底的压力为150N,即圆柱体的重力为150N;
则注入液体后,容器对桌面的压力为:F=150N+m1g,
容器对桌面的压强p2==﹣﹣﹣﹣﹣②′,
已知p1:p2=1:3﹣﹣﹣﹣﹣﹣③′,
将①′②′代入③′解得:m1=3kg;
因m1=3kg>2kg,所以圆柱体浸没;
当液体的质量大于2kg时,注入液体的深度大于10cm,此时液体的体积与圆柱体体积之和等于容器的底面积乘以液体的深度,即V液+V柱=S容h′;
又由ρ=可得液体的体积V液=;
所以h′=,此时液体对容器底的压强p液=ρ液gh′=……④′;
容器对桌面的压强p容==……⑤′;
又p液:p容=1:3……⑥′
解④′⑤′⑥′三式可得:m=4.5kg,故③错误;
圆柱体下表面受到的液体压力为F=p液S柱=×0.02m2=×0.02m2=32.5N,故④正确;
综上所述,可知ABD错误,C正确。
故选:C。
22.将一个漂浮在油面上的立方体工件用竖直向下的力F缓缓地压入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。已知力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。则下列说法正确的是( )
A.立方体工件的质量是4kg
B.油的密度是0.6×103kg/m3
C.C点对应条件下,油对工件下底面的压强为2.4×103Pa
D.D点对应条件下,工件受到的浮力是1000N
解:
A、由图乙可知,A点在CB的延长线上,且h与F是一次函数关系,设为h=kF+b上,函数过(0,0.2)和(600,0.5)两点,所以可解得函数为h=5×10﹣4F+0.2;
当h=0时(即物体刚离开液面),解得F=﹣400;由题意可知它表示的量就是工件受到的重力,即当浸入深度为0时(工件在空气中),要用400N的力向上提起,所以工件的重力G=400N,
则立方体工件的质量:m===40kg,故A错误;
B、由图象知,C点所对应状态,即工件刚好完全浸入h=0.5m,即立方体工件的边长是0.5m,
当浸入深度为0.2m时,F=0,说明工件处于漂浮状态,
此时V排=Sh浸=0.5m×0.5m×0.2m=0.05m3;
工件处于漂浮,则F浮=G,即:ρ油gV排=G;
则油的密度:ρ油===0.8×103kg/m3,故B错误;
C、C点所对应状态,即工件刚好完全浸入h=0.5m,
油对工件下底面的压强:p=ρ油gh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.5m=4×103Pa;故C错误;
D、图乙中,h≥0.5m的CD段,力F的大小不再发生变化,而对工件受力分析知:力F和木块的重力之和等于木块受到的浮力,当力F不再发生变化时,也就说明了工件所受浮力不再发生变化(即浸没在油中),所以D点处工件所受的浮力:F浮=G+FC=400N+600N=1000N;故D正确。
故选:D。
二.填空题(共13小题)
23.在“探究压力的作用效果”实验中,小明一只手掌压在气球上,另一只手的食指顶住气球,气球静止时,两侧凹陷程度不同,这是在探究压力作用效果与 受力面积 的关系;右手对气球的压力 等于 左手指对气球的压力,右手对气球的压强 小于 左手指对气球的压强。(后两空选填“大于”“等于”或“小于”)
解:气球静止处于平衡状态,受到两手的压力是一对平衡力,二者大小相等,所以左手指对气球的压力等于右手对气球的压力;
由于压力相同,气球左边的受力面积小于右边的受力面积,由p=可知右手对气球的压强小于左手指对气球的压强,所以探究的是压力作用效果与受力面积的关系。
故答案为:受力面积;等于;小于。
24.如图所示,甲物重40N,乙物重30N,甲、乙均静止,不计测力计自重及绳子与定滑轮之间的摩擦力,则弹簧测力计的示数为 30 N,如果甲物体是边长为10cm的正方体,则甲物体对水平地面的压强为 1000 Pa。
解:
乙由于自身的重力对弹簧测力计施加了一个向右的30N的拉力,弹簧测力计的示数等于30N;
甲受到竖直向上的拉力、竖直向上的支持力和竖直向下的重力,
F支=G甲﹣F拉=40N﹣30N=10N。
甲物体对水平地面的压力F=F支=10N,
甲物体底面积S=10cm×10cm=100cm2=0.01m2,
甲物体对水平地面的压强p===1000Pa。
故答案为:30;1000。
25.高速列车快捷便利,方便百姓出行。
(1)列车的座位实现个性化设计,座位扶手上有凹凸不平的花纹是为了 增大摩擦 。可调节靠背和座椅的设计增大人与座椅的受力面积,从而 减小压强 ,使人感到更加舒服。
(2)高速行驶的列车车厢中用细线吊着一个小球,当出现图示情景时,列车在做 加速 直线运动。若列车行驶过程中突然急刹车,此时小球将向 右 侧摆动。
解:(1)座位扶手上有凹凸不平的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦;
可调节靠背和座椅的设计增大人与座椅的受力面积,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强。
(2)列车上的小球开始随车一起向右运动,当列车突然加速时,小球由于惯性仍保持原来的运动状态,所以会向左倾。
若列车行驶过程中突然急刹车,而小球由于惯性仍然向前运动,故小球将向右运动。
故答案为:(1)增大摩擦;减小压强;(2)加速;右。
26.如图所示,长木板重12N,现将其底面积的三分之二与水平桌面接触且静止时木板对桌面的压力为 12 N;在水平外力作用下推动木板缓慢向左运动,直至木板全部移到桌面,在这个过程中,木板对桌面的压强 变小 ,木板所受摩擦力的大小 不变 。(后两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
解:(1)木板静止时对桌面的压力等于其本身的重力,即F=G=12N;
(2)在水平外力作用下推动木板缓慢向左运动,直至木板全部移到桌面,
在这个过程中,木板对桌面的压力不变,受力面积变大,由p=可知,对桌面的压强变小;
因滑动摩擦力的大小只与压力和接触面的粗糙程度有关,
所以,在这个过程中,木板对桌子的压力不变,接触面的粗糙程度不变,则木板所受摩擦力的大小不变。
故答案为:12;变小;不变。
27.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙,杯中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中,待A、B两小球静止时,如图所示,则小球A的质量 < 小球B的质量。若往乙容器中加入适量的盐水,静置后,擦干外壁,甲杯对桌面的压力 < 乙杯对桌面的压力。(两空均选填“>”
“<”或“=”)。
解:(1)由于小球A、B体积相同,由图可知,小球A漂浮在水面上,小球A排开水的体积小于小球A的体积,小球B悬浮在水中,小球B排开水的体积等于小球B的体积,所以小球A排开水的体积小于小球B排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排可知:当ρ液、g相同时,V排越大,F浮越大,所以小球A受到水的浮力小于小球B受到水的浮力;
由图可知,小球A漂浮在水面上,小球A受到的浮力大小等于小球A的重力,小球B悬浮在水中,小球B受到的浮力大小等于小球B的重力,所以小球A的重力小于小球B的重力,根据m=可知,小球A的质量小于小球B的质量;
(2)若往乙容器中加入适量的盐水,乙容器内液体密度变大,静置后,小球B将漂浮在液面上,由于小球A、B均漂浮在液面上,根据物体的浮沉条件可知物体受到的浮力等于物体的重力;
甲杯对桌面的压力大小等于甲杯自身的重力、甲杯内水的重力、小球A的重力之和,即甲杯对桌面的压力大小等于甲杯自身的重力、甲杯内水的重力、小球A排开水受到的重力之和,即甲杯对桌面的压力大小等于甲杯自身的重力、甲杯内装满水(不放小球A)的重力;
乙杯对桌面的压力大小等于乙杯自身的重力、乙杯内水的重力、小球B的重力之和,即乙杯对桌面的压力大小等于乙杯自身的重力、乙杯内盐水的重力、小球B排开盐水受到的重力之和,即甲杯对桌面的压力大小等于乙杯自身的重力、乙杯内装满盐水(不放小球B)的重力;
由于甲、乙两溢水杯相同,盐水密度大于水的密度,所以甲杯装满水的质量小于乙杯装满盐水的质量,根据G=mg可知,甲杯装满水的重力小于乙杯装满盐水的重力,故甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力。
故答案为:<;<。
28.小明利用18cm长的吸管、细砂、石蜡等材料自制密度计。
(1)小明先将吸管的一端用石蜡封口,再向其中加入适量细砂,初步做成了一支密度计,加入细砂的目的是使吸管能 竖直漂浮 在液体中;
(2)小明将自制的密度计放入水中,测得浸入水中的长度H为12.0cm,他在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同);接着,他在吸管上距密封端 15 cm处划一刻度线标上“0.8”;用同样的方法标定好其它刻度后,用它测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,测得的密度偏 大 (小/大)。
解:(1)取一根粗细均匀的吸管,为了让吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端加入适量细砂作为配重并用石蜡封口,这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中;
(2)由于吸管在两种液体中均漂浮,
所以F浮=G,重力相等,故F浮1=F浮2;
设吸管的底面积为S,即ρ水gSH=ρ液gSh,
吸管浸入液体的深度为:
h===15cm;
由于密度计漂浮时浮力等于重力,重力不变,则浮力不变;
根据F浮=ρ液gV排可知排开液体的体积不变,
当测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,此时,V排=V气泡+V浸,
所以,密度计浸入可乐中的体积变小,根据G=F浮液=ρ液gV浸知液体密度的偏大。
故答案为:(1)竖直漂浮;(2)15;大。
29.如图所示,用量程0~5N的弹簧测力计,测量未知液体的密度。根据图中读数可知,物块浸没水中受到的浮力是 2 N,未知液体的密度为 1.2 g/cm3。将图中弹簧测力计刻度用密度值标注,制成弹簧密度计,物块浸没在待测液体中,可直接读得待测密度值,则此密度计的测量范围是 0~2g/cm3 。(ρ水=1.0×103kg/m3)
解;物体没有浸入水中时,测力计的示数等于物体的重力,由图中数据可知,物块重G=4N;
由图可知,物块受到的浮力大小:F浮=G﹣F示4N﹣2N=2N;
根据公式F浮=ρ水gV排得,排开水的体积:
V排水===2×10﹣4m3,
同一物块浸没时,排开液体的体积等于排开水的体积,即V排液=V排水=2×10﹣4m3,
由右图可知,物块完全浸没在未知液体中受到的浮力F浮液=G﹣F示′=4N﹣1.6N=2.4N;
根据公式F浮=ρ液gV排得,未知液体的密度:ρ液===1.2×103kg/m3=1.2g/cm3;
①当弹簧测力计的示数为F小=0时,物体浸没在液体中受到的最大浮力,F浮大=G﹣F小=4N﹣0N=4N,
V排=V排水=2×10﹣4m3,
根据公式F浮=ρ液gV排得,待测液体的最大密度:ρ液大===2×103kg/m3=2g/cm3;
②当物块还没有浸入液体中时,弹簧测力计的示数为F示=G=4N,此时所测液体的密度:ρ液小=0g/cm3;
所以此密度计的测量范围是0~2g/cm3。
故答案为:2;1.2;0~2g/cm3。
30.如图所示,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上。溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中(铝块始终不与溢水杯接触),铝块浸入的过程中,电子秤示数 不变 ,水对溢水杯底的压力 不变 。(选填“增大”“不变”或“减少”)
解:由于溢水杯中装满水,铝块浸入水中静止时,由阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开水的重力(溢出水的重力),而铝块对水的压力大小与浮力相等(即该压力等于溢出水的重力),
铝块未浸入水中时,电子秤示数:F=G杯+G水,
铝块浸没在水中静止时,电子秤示数:F=G杯+G水﹣G排+F浮=G杯+G水,
所以溢水杯对电子秤的压力不变,则电子秤示数不变;
铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,
根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变;
根据公式p=的变形式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变。
故答案为:不变;不变。
31.如图甲所示,放在水平地面上的物体,受到方向不变的水平推力F的作用,其F﹣t和v﹣t图象分别如乙、丙所示,由图象可知,当t=1s时,物体受到的摩擦力是 2 N,当t=3s时,物体受到的摩擦力是 4 N。
解:
由丙图可知,0~2s物体速度为零,处于静止状态,则水平方向受到的摩擦力和推力是一对平衡力;由乙图可知,物体所受推力为2N,所以t=1s时摩擦力为2N,速度为0;
由丙图可知,4s~6s内,物体做匀速直线运动,此时物体受力也平衡,即物体受到的推力与摩擦力是一对平衡力,由乙图可知,物体所受推力为4N,则滑动摩擦力为4N;
由丙图可知,2~4s物体加速运动,滑动摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,且此两因素都不变,所以摩擦力大小不变,即t=3s时,物体受到的摩擦力与4s~6s时摩擦力相等为4N。
故答案为:2;4。
32.如图所示,电梯内放一电子台秤,台秤上放一物块,物块和电梯停在一楼,当电梯突然向上做加速运动时,台秤的示数将 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”);若电梯即将到达十楼时,电梯开始减速上升,则台秤示数将 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”),物块的惯性将 保持不变 (选填“增大”、“减小”或“保持不变”)。
解:
当电梯突然向上做加速运动时,台秤上的物块由于具有惯性,仍要保持原来的静止状态,所以对台秤的压力增大,此时台秤的示数将变大;
当电梯即将到达十楼时,电梯开始减速上升,台秤上的物块由于具有惯性,仍要保持原来的运动状态,所以对台秤的压力变小,此时台秤的示数将变小;
惯性大小只跟物体的质量大小有关,跟物体运动速度等都没有关系,所以物块的惯性将保持不变。
故答案为:变大;变小;保持不变。
33.某次演练中,直升飞机悬停于高空,一伞兵(含伞)跳伞后竖直降落,其速度v与时间t的关系如图所示,在0~t1内,伞兵受到的重力 > (选填“<”“=”或“>”)阻力;在 t2~t3 (选填“t1~t2”或“t2~t3”)内,伞兵受到的阻力保持不变,此时受到的重力 = (选填“<”“=”或“>”)阻力。某运动员用头顶回远处飞来的足球,说明力可以改变物体的 运动状态 。
解:
(1)从图象可知,在0~t1内,伞兵的速度在增大,即伞兵向下做加速运动,则受到的重力大于阻力;
在t 1~t2内,速度减小,即伞兵向下做减速运动,其受到的重力小于阻力;
在t2~t3内,速度不变,即伞兵向下做匀速运动,重力等于阻力,重力不变,则阻力不变;
(2)某运动员用头顶回远处飞来的足球,说明力可以改变物体的运动状态。
故答案为:>;t2~t3;=;运动状态。
34.如图是实心球离开手后在空中的运动轨迹(不考虑空气阻力的影响),实心球离开手后能继续向前运动是由于 惯性 。当实心球运动到最高点Q时,所受的外力全部消失,实心球将 沿a方向运动 (选填“静止”、“沿a方向运动”、“沿b方向运动”或“沿c方向运动”)。
解:
实心球被抛出后,由于惯性要保持原来的运动状态继续向前运动;
此时实心球主要受到重力作用,重力改变小球的运动状态,所以实心球在上升过程中,速度不断减小,最后在竖直方向速度是零,但由于惯性,在水平方向仍然运动,若此时的重力消失,据牛顿第一运动定律知,实心球将沿水平方向做匀速直线运动,即沿a方向运动。
故答案为:惯性;沿a方向运动。
35.(1)如图A是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38t,当它停在水面上时,排开水的体积是 38 m3;
(2)如图B甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图B乙是绳子拉力F随时间t变化的图像。根据图像信息可推知:该金属块的密度是 4 g/cm3。
解:(1)当飞机停在水面上时,由漂浮条件可得飞机受到的浮力:
F浮=G=mg=38×103kg×10N/kg=3.8×105N,
根据F浮=ρ水gV排可得排开水的体积:V排===38m3;
(2)当金属块完全露出液面时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,
由图可知,该金属块重力为:G=F拉1=60N;
当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为45N,
则金属块浸没时受到的浮力为:F浮=G﹣F拉2=60N﹣45N=15N;
由F浮=ρgV排可得,金属块的体积:V金=V排2===0.0015m3,
由G=mg可得,金属块的质量:m===6kg,
金属块的密度:ρ===4×103kg/m3=4g/cm3。
故答案为:38;4。
三.实验探究题(共3小题)
36.某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行竖直调零;
(2)实验步骤如图所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮= F1﹣F3 ;
(3)以下选项中若 B 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系;
A.F1﹣F2=F3﹣F4
B.F1﹣F3=F4﹣F2
C.F3﹣F2=F1﹣F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图己所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐变小,B的示数逐渐变大,且A、B示数的变化量 相等 (选填“相等”或“不相等”);
(5)在丁图中,金属块从刚接触水面到刚好浸没的过程中,水对溢水杯底的压强将 保持不变 ;金属块完全浸没水中后,在水面下匀速下沉但未触底的过程中,弹簧测力计的示数将 保持不变 。(两空均选填“变大”、“变小”或“保持不变”)
(6)若按照甲丙丁戊乙顺序进行实验,预估最终的实验结果是浮力的大小 大于 (选填“等于”“大于”或“小于”)它排开的液体所受的重力。
解:(2)由图甲可知物体的重力G=F1,由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F′=F3,则物体受到的浮力F浮=G﹣F′=F1﹣F3;
(3)由图乙可知空烧杯的重力为F2,由图戊可知物体浸没时排开液体与烧杯的总重力为F4,则物体浸没时排开液体的重力G排=F4﹣F2,
当F浮=G排即F1﹣F3=F4﹣F2可知,物体受到浮力的大小与排开液体所受重力相等,故B符合题意,AC不符合题意;
故选:B;
(4)如图己所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,由称重法F浮=G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变小,
重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,由阿基米德原理可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等;
(5)开始实验时溢水杯中的水应该满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh知水对溢水杯底的压强不变;
金属块在水面下匀速下沉但未触底的过程中,金属块排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知浮力不变,由F浮=G﹣F知弹簧测力计示数不变;
(6)若按照甲丙丁戊乙顺序进行实验,先测量桶和排开液体的总重力,再测空桶的重力,由于桶内壁上会沾一些水,导致所测量的排开液体的重力偏小,那么浮力的大小就会大于它排开的液体所受的重力。
故答案为:(2)F1﹣F3;(3)B;(4)相等;(5)不变;保持不变;(6)大于。
37.如图所示,是小莹同学用压强计探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验过程。
(1)使用前小莹应检查装置是否漏气,方法是用手无论轻压还是重压橡皮膜,若U形管中的液面都不能灵活升降,则说明该装置 漏气 (填“漏气”或“不漏气”)。该实验是通过U形管内液面 高度差 来显示液体内部压强大小。
(2)若在使用压强计前,发现U形管内水面已有高度差,则需通过 A (填写下列正确选项前字母)方法可以进行调节。
A.拆除软管重新安装
B.从U形管内向外倒出适量水
C.向U形管内添加适量水
(3)比较图中 甲、乙、丙 三图可知:同一深度,同种液体内部向各个方向的压强 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
(4)比较丁戊两图可知:在同一深度,液体内部压强与液体 液体密度 有关;小莹同学在实验过程中发现丁戊两图的实验现象差别太小,不利于观察,若想使橡皮膜在水或盐水中的同一深度处U形管左右液面的高度差更加明显,则她可以将U形管内的原来的水换成比水密度 更小 (选填“更大”或“更小”)的液体。
(5)保持图戊中橡皮膜的位置不变,在图戊中的烧杯中放入一个小木块,则待木块静止后,橡皮膜所受到的液体压强将 变大 (选填“变大”、“变小”、“不变”或“无法比较”)。
解:(1)U形管两侧液面高度差表示液体内部压强的大小,应用了转换法,将液体内部压强转换为了U形管液面高度差;手轻轻按压几下橡皮膜,如果U形管中的液体不能灵活升降,则说明装置漏气;
实验中通过U形管内液面高度差来反映液体内部压强的大小,这是转换法的应用;
(2)使用前发现U形管内水面已有高度差,拆除软管重新安装,使U形管两侧液面相平,才能继续使用,故A正确;
(3)探究同一深度液体内部压强的大小关系时,需要控制液体的密度相同、深度相同,方向不同,所以需要对比甲、乙、丙三图;三图中U形管液面的高度差相同,压强相同,故结论为:同一深度,同种液体内部向各个方向的压强相等;
(4)比较丁戊两图可知,液体的深度相同,密度不同,U形管液面高度差不同,压强不同,所以结论为:在同一深度,液体内部压强与液体密度有关;
盐水的密度略大于水的密度;深度相同时,液体的压强与液体的密度有关,密度差别越大,U形管液面高度差越大;为了使实验效果更明显,可以将U形管内的原来的水换成比水密度更小的液体;
(5)放入小木块后,小木块会排开一定体积的液体,液面高度升高,橡皮膜所处的深度变大,根据p=ρgh可知,橡皮膜受到的液体的压强变大。
故答案为:(1)漏气;高度差;(2)A;(3)甲、乙、丙;相等;(4)液体密度;更小;(5)变大。
38.小明“探究滑动摩擦力的大小与什么因素有关”的实验中,如图1所示。
(1)根据 二力平衡 原理,当弹簧测力计沿水平方向拉着木块做 匀速直线 运动时,木块所受滑动摩擦力的大小 等于 拉力大小,如图甲所示。
(2) 甲、丙 两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)由图1中甲、乙两图可知:当接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙滑动摩擦力越 大 (选填“大”或“小”)。
(4)实验后小组交流讨论时发现:在实验中很难使木块做匀速直线运动。于是小丽设计了如丁图所示的实验装置,该装置的优点是 不需要 长木板做匀速直线运动(选填“需要”或“不需要”)。在拉动长木板过程中,长木板B对A的摩擦力方向向 左 (选填“左”或“右”)。
(5)实验拓展:如图2甲所示,放在水平地面上的物体C受到方向不变的水平拉力F的作用,F﹣t和v﹣t图象分别如图2乙、丙所示。则物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为 4 N。
解:(1)实验中,应在水平方向拉着木块做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,滑动摩擦力大小等于拉力大小,即等于弹簧测力计示数;
(2)由图中甲、丙两图可知,接触面粗糙程度相同,压力不同,故可以得出在接触面粗糙程度相同时,压力越大,滑动摩擦力越大;
(3)由甲、乙两图可知,压力一定,乙中接触面更粗糙,滑动摩擦力较大,故得出当接触面受到的压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大;
(4)A相对地面处于静止状态,受到测力计的拉力与受到B施加的摩擦力为一对平衡力,大小相等,只要拉动了长木板B,小木块A就在长木板B上滑动,A与B之间的摩擦力就是滑动摩擦力,长木板B对A的摩擦力方向水平向左,其大小与物体相对运动的速度无关;故该装置的优点是不需要长木板做匀速直线运动;
(5)实验拓展:由图2丙知,6~9s物体做匀速直线运动,受到的拉力与摩擦力为一对平衡力,大小相等,由图2乙知拉力为4N,所以6~9s物体C受到的摩擦力大小等于4N,因3~6s物体C受到的摩擦力也是滑动摩擦力,由于压力大小和接触面粗糙程度不变,则受到摩擦力大小不变,故物体C在第4秒时受到的摩擦力大小为4N。
故答案为:(1)二力平衡;匀速直线;等于;(2)甲、丙;(3)大;(4)不需要;左;(5)4。
四.计算题(共6小题)
39.科技小组的同学用长方体泡沫塑料A和三脚架、灯泡等制作了一个航标灯模型,总重为5N,A底部和浮子B用细线相连;水位上升时浮子B下降,水位下降时浮子B上升,使航标灯静止时A浸入水中的深度始终为6cm,排开水的质量为600g,浮子B重为0.5N(不计绳重和绳子与滑轮之间的摩擦,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
求:(1)泡沫塑料A底部受到的水的压强。
(2)泡沫塑料A静止时受到的浮力。
(3)航标灯静止时,浮子B的体积。
解:(1)A底部受到水的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa;
(2)由阿基米德原理可知,泡沫塑料A静止时受到的浮力:
F浮A=G排A=m排Ag=0.6kg×10N/kg=6N;
(3)A受到的绳子的拉力:
FA=F浮A﹣G=6N﹣5N=1N;
绳子对B向下的拉力为:FB=FA=1N,
浮子B受到的浮力为:F浮B=GB+FB=0.5N+1N=1.5N,
由F浮=ρ液gV排 可知,浮子B排开水的体积:
V排B===1.5×10﹣4m3,
由图可知,浮子B浸没在水中,所以浮子B的体积:
VB=V排B=1.5×10﹣4m3。
答:(1)泡沫塑料A底部受到水的压强是600Pa;
(2)泡沫塑料A静止时受到的浮力是6N;
(3)航标灯静止时,浮子B的体积为1.5×10﹣4m3。
40.某电动汽车,质量为1.8t,车轮与路面接触的总面积为750cm2,该车在水平路面上直线行驶12km,用时10min,受阻力是车重的0.05倍,求:
(1)该车匀速行驶时的速度是多少m/s?
(2)车静止时,水平路面对车的支持力是多少?
(3)匀速行驶过程中,汽车受到的牵引力是多少?
(4)车静止在水平路面上时,车对路面的压强是多少?
解:(1)该车在水平路面上直线行驶12km=12000m,用时10min=600s,
所以该车匀速行驶时的速度为:v===20m/s;
(2)该汽车的质量为1.8t=1800kg,所以该汽车的重力为G=mg=1800kg×10N/kg=1.8×104N,
车静止时,水平路面对车支持力的大小等于车的重力,即F支=G=1.8×104N;
(3)汽车匀速行驶,处于平衡状态,所以汽车的牵引力等于汽车所受阻力,汽车受阻力是车重的0.05倍,即F牵=f=0.05G=0.05×1.8×104N=900N;
(4)汽车对地面的压力等于重力,即F压=G=1.8×104N,
汽车与路面的接触面积S=750cm2=7.5×10﹣2m2,所以车对路面的压强为:p===2.4×105Pa。
答:(1)该车匀速行驶时的速度为20m/s;
(2)车静止时,水平路面对车的支持力为1.8×104N;
(3)匀速行驶过程中,汽车受到的牵引力为900N;
(4)车静止在水平路面上时,车对路面的压强为2.4×105Pa。
41.如图,平底茶壶的质量是400g,底面积是0.004m2,内盛0.6kg的开水,放置在面积为1m2的水平桌面中央。(ρ水=1000kg/m3,g=10N/kg)
试求:(1)水对茶壶底部的压强;
(2)水对茶壶底部的压力;
(3)茶壶对桌面的压强。
解:(1)水对茶壶底部的压强p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)水对茶壶底部的压力F=pS=1200Pa×0.004m2=4.8N;
(3)茶壶对桌面的压力F=mg=(m壶+m水)g=(0.4kg+0.6kg)×10N/kg=10N;
壶对桌面的压强p===2.5×103Pa。
答:(1)水对茶壶底部的压强是1200Pa;
(2)水对茶壶底部的压力是4.8N;
(3)茶壶对桌面的压强是2.5×103Pa。
42.如图所示,圆柱体甲和薄壁圆柱形容器乙置于水平地面上。甲的重力为10N,密度为2.5×103kg/m3,底面积为5×10﹣3m2,乙容器底面积为2×10﹣2m2,内装水。求:
(1)乙容器内水面下15cm处水的压强p水;
(2)若将甲浸没在乙容器的水中后(无水溢出),水对乙容器底部压强增加量?
(3)若从甲下表面刚好接触水面开始,竖直向下移动3cm时,无液体溢出,甲物体下表面受水的压力为多少?
解:
(1)乙容器内水面下15cm处水的压强:
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(2)将甲轻轻放入乙容器水中浸没后,无水溢出,
由G=mg和ρ=可得,物体甲排开水的体积:
V排=V甲====4×10﹣4m3,
乙容器内水面上升的高度:
△h===0.02m,
乙容器底部压强的增加量:
△p水=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa;
(3)甲下表面刚好接触液面,再竖直向下移动3cm时,水面上升高度:
△h===0.01m;
则此时甲物体下表面受到水的压强:
p下=ρ水gh下=ρ水g(△h′+△h)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.03m+0.01m)=400Pa。
甲物体下表面受水的压力:
F下=p下S甲=400Pa×5×10﹣3m2=2N。
答:(1)乙容器内水面下15cm处水的压强p水为1500Pa;
(2)若将甲浸没在乙容器的水中后(无水溢出),水对乙容器底部压强增加量为200Pa;
(3)若从甲下表面刚好接触水面开始,竖直向下移动3cm时,无液体溢出,甲物体下表面受水的压力为2N。
43.小才同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了“水秤”模型,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示,已知透明大桶足够深,小筒的高度为H=0.3m,底面积为S=0.02m2,小筒和秤盘总重量为30N,小筒壁的厚度可忽略不计。ρ=1.0×103kg/m3。求:
(1)如图甲所示,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力为多大;
(2)该浮力秤的零刻度线应标在小筒上何处,即A点距小筒底部的距离;
(3)如图乙,在秤盘上放物体后,就可以称量物体所受重力,则该“水秤”模型最大能称量的物体
重力为多少N?
解:(1)因为当秤盘上不放物体时,小筒漂浮,小筒和秤盘总重G0=30N,
所以此时小筒受到的浮力为:F浮=G0=30N;
(2)根据F浮=ρ液gV排得当秤盘上不放物体时,小筒排开水的体积为:
V排===2×10﹣3m3,
由V=Sh得A点距小筒底部的距离:
h===0.1m;
(3)在秤盘上放物体后小筒受到最大浮力为;
F浮′=ρ液gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×0.3m=60N,
物体的最大重力为:
G=F浮′﹣G0=60N﹣30N=30N。
答:(1)当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力为是20N;
(2)该“浮力秤”的零刻度线应标在小筒上距小筒底部0.1m处;
(3)该“水秤”模型最大能称量的物体重量为30N。
44.如图甲所示,底面积100cm2、高度为50cm的圆柱形容器中装满了水,底部中央固定有一根体积不计沿竖直方向的细杆,细杆的上端连接着密度为0.6g/cm3的圆柱体A,容器的底部安装有阀门。现打开阀门控制水以50cm3/s流出,同时开始计时,水对容器底部的压力随时间变化的规律如图乙所示。求:
(1)阀门未打开前水对容器底部的压强。
(2)当t=52s时,细杆对物体的作用力大小。
解:(1)由于容器高50cm,容器装满了水,所以容器中水深h=50cm=0.5m,阀门未打开前水对容器底部的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa;
(2)由图乙可知,0~40s,40s~64s,64s~84s三个时间段,水对容器底部的压力随时间变化的规律分别为一段线段,在40s时,水面恰好与圆柱体A的上表面相平,在64s时,水面恰好与圆柱体A的下表面相平,
所以0~40s时间段流出水的体积V1=50cm3/s×40s=2000cm3,
40s~64s时间段流出水的体积V2=50cm3/s×(64s﹣40s)=1200cm3,
64s~84s时间段流出水的体积V3=50cm3/s×(84s﹣64s)=1000cm3,
根据V=Sh可分别求出
0~40s时间段水下降的高度h1===20cm,
64s~84s时间段水下降的高度h3===10cm,
所以圆柱体A的高度h2=h﹣h1﹣h3=50cm﹣20cm﹣10cm=20cm,
圆柱体A的底面积SA=S容﹣=100cm2﹣=40cm2,圆柱体A的体积VA=SAh2=40cm2×20cm=800cm3,
圆柱体A的质量mA=ρAVA=0.6g/cm3×800cm3=480g=0.48kg,圆柱体A的重力GA=mAg=0.48kg×10N/kg=4.8N,
由图乙可知,40s~64s水面匀速下降,40s~64s内下降的高度为20cm,所以40s~52s水面下降的高度h4=×(52s﹣40s)=10cm,
当t=52s时,圆柱体A浸在水中的体积V排=SA(h2﹣h4)=40cm2×(20cm﹣10cm)=400cm3,圆柱体A受到水的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×400×10﹣6m3=4N,
由于圆柱体A处于静止状态,所以圆柱体A受到重力、浮力、细杆对A的作用力处于平衡状态,故细杆对A的作用力F=GA﹣F浮=4.8N﹣4N=0.8N
答:(1)阀门未打开前水对容器底部的压强是5000Pa;
(2)当t=52s时,细杆对物体的作用力大小是0.8N
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