【备考2023】浙教版科学“冲刺重高”压轴训练（三十六）：摩擦力、浮力、压力压强（含解析）

1.已知两个实心圆柱体A、B的底面积之比为1:3，高度之比为2:3，构成A、B两个圆柱体物质的密度分别为ρA和ρB，将B放在水平地面上，A叠放在B上面(如图甲所示)，B对地面的压强为p1，若把B叠放在A上面(如图乙所示)，B对A的压强为p2。若p1:p2=1:2，则ρA：ρB为（　　）
A．3︰2 B．1︰3 C．2︰9 D．9︰4
2.某同学自己设计了一个粗略测量大气压强的实验：把两个橡胶皮碗对在一起，用力挤出中间的空气，如图所示．把皮碗悬吊起来，在皮碗下挂重物，逐渐增加所挂的重物，测出最多能挂的物重G，再测出此时皮碗的直径d，皮碗自重忽略不计．则根据这些数据计算大气压P的公式是 (　　)
A． B．
C． D．
3．在测量大气压强的实验中，为消除活塞与针筒间的摩擦力对实验的影响，某同学设计了如图所示装置。将注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连。向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯中水的质量为880g；然后向外缓慢抽水，当活塞刚开始向右滑动时，测得杯中水的质量为460g。烧杯质量为100g，活塞面积为7.7×10-5m2，g取10N/kg，轮轴间的摩擦和细线重不计。则所测大气压的值应为（　　）
A．1.2×105Pa B．1.1×105Pa C．1.0×105Pa D．0.9×105Pa
4.如图为同种材料制成的实心圆柱体A和B放在水平地面上，它们的高度之比为2:1，底面积之比为1:2，则它们的质量mA:mB和对地面的压强pA:pB分别为（　　）
A．mA:mB＝2:1，pA:pB＝2:1 B．mA:mB＝1:1，pA:pB＝2:1
C．mA:mB＝1:1，pA:pB＝1:1 D．mA:mB＝2:1，pA:pB＝1:1
5.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．物体受到的最大浮力是5牛
B．物体的体积是500厘米3
C．物体的密度是2.25×103千克/米3
D．物体浸没后，下表面受到水的压力保持不变。
6.如图甲所示，高5cm、重5N的长方体物块被弹簧固定在烧杯底部。现向烧杯中匀速缓慢加水，水位高度H随时间变化如图乙所示（整个过程中，弹簧每受到1N的力伸长或压缩1cm，弹簧体积及所受浮力忽略不计）。下列说法正确的是（　　）
A．t1时刻，弹簧处于伸长状态
B．t1~t2时刻，弹簧的长度变化了15cm
C．t.时刻，物体所受的浮力为10N
D．该物体的密度为0.4×103kg/m3
7.如图所示容器内放有一长方体木块M，上面压有一铁块m，木块浮出水面的高度为h1(图a)；用细绳将该铁块系在木块的下面，木块浮出水面的高度为h2(图b)；将细绳剪断后(图c)，则木块浮出水面的高度h3为(　　)
A．h1+ρ铁(h2-h1)／ρ水 B．h2+ρ铁(h2-h1)／ρ水
C．h1+ρ木(h2-h1)／ρ水 D．h2+ρ木(h2-h1)／ρ水
8.如图，四个完全相同的环形磁铁a、b、c、d套在塑料支架的光滑杆上，静止时磁铁a、b、c悬浮在空中，d压在塑料支架底板上，若每个磁铁受到的重力均为G，磁铁a的上表面是N极，则(　　)
A．磁铁b的上表面是N极 B．磁铁c的上表面是S极
C．磁铁d对底板的压力是G D．磁铁d对底板的压力是4G
9.两根完全相同的条形磁铁A和B，重力都为G，按图所示直立在水平桌面上，设磁铁A对B的压力为F1，磁铁B对桌面的压力为F2，则（　　）
A．F1＝G F2＝2G B．F1＞G F2＞2G
C．F1＞G F2＝2G D．F1＜G F2＝2G
10.如图所示，甲、乙为两个实心均匀正方体，它们对水平地面的压力相等，现分别沿水平方向或竖直方向将两个正方体切去一部分，它们剩余部分对地面压强为P甲和P乙，下列判断正确的是（　　）
A．若沿水平方向切去相同质量，P甲可能大于P乙
B．若沿水平方向切去相同质量，P甲可能等于P乙
C．若沿竖直方向切去相同质量，P甲可能大于P乙
D．若沿竖直方向切去相同体积，P甲一定小于P乙
11.小明想测一块密度小于水的泡沫（泡沫不吸水）的密度，现在手中测量工具只有刻度尺，他借助手中一大一小两个圆柱形玻璃容器设计了如下实验：
①在大桶中装入适量水，将小桶放入其中，处于漂浮状态，测得小桶露出水面高度为 h1，大桶中水面高度为 H1，如图甲所示。
②将泡沫放在小桶上，整体仍处于漂浮，测得小桶漏出水面高度为 h2，大桶中水面高度为 H2， 如图乙所示。
③将小桶放在泡沫上，整体仍处于漂浮，测得小桶漏出水面高度为 h3，大桶中水面高度为 H3， 如图丙。求：
（1）图丙中泡沫受到的重力和它的浮力　 　（“是”或“不是”）一对平衡力。
（2）乙图中大桶中水面高度 H2　 　丙图中大桶中水面高度 H3（选填“大于”“小于”或“等于”）。（3）泡沫密度表达式为ρ泡＝　 　（用 h1，h2，h3 和ρ水表示）。
12.如图所示，体积为1×10-3m3，材料相同的两个金属球，分别连接在弹簧的一端，弹簧的另一端固定在容器的底部。甲图装置内是水，弹簧对球向上的弹力为79N，则该球的重力为　 　牛。乙图装置内是某种液体，弹簧对球向上弹力为81N，则该种液体的密度为　 　kg/m3（g取10N/kg）。设想从某一天起，地球的引力减为一半，则甲图中的弹簧对物体的弹力　 　（弹簧处于压缩状态）（填“不变”、“减小一半”或“增加两倍”）。
13.如图甲所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上方连有正方体甲，容器侧面的底部有一个由阀门K控制的出水口。此时物体甲刚好完全浸没在水中，接着打开阀门K，缓慢放水，直至物体甲恰好离开水面，再关闭阀门K。这个过程中，弹簧的弹力F与物体露出水面的体积V的关系如图乙所示，已知物体甲的密度为0.6×103kg/m3，体积为V0，不计弹簧所受浮力。则：
（1）B点时弹簧的弹力大小为　 　牛；
（2）点A与点C的纵坐标a、c的绝对值之比为　 　。
14.为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油，需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压轴入油内，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。小科觉得图中CB的延长线BA线是没有意义的，老师告诉他，当力F为负值时，标明它的方向与原来的方向相反了。
（1）分析BC段：随着h的增大，油对工件底面的压强将　 　（选填“变大”、“变小”或“不变”。）
（2）若A点的坐标为(a，0)，则a=　 　，从图像分析，a表示工件一个屋里量的值，这个量就是工件的　 　。
（3）求C点所对应的状态下，油对工件下底面的压强（不考虑大气压强）　 　。
（4）求油的密度　 　。
15.某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值，实验步骤如下：
（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是　 　。
（2）如图1，用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部，使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连，然后水平向右慢慢拉动注射器筒，当注射器中的活塞刚被拉动时，记下弹簧测力计的示数为6N。
如图2，用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后，计算活塞的横截面积为　 　。
（3）同学们发现实验误差偏大，请分析，该实验过程中导致误差的原因　 　。
（4）针对以上实验带来的误差，小明对该实验进行了改进采用了图示3装置，将该注射器筒固定在水平桌面上，把活塞推至注射器筒底端，用橡皮帽封住注射器的小孔，活塞通过水平细线与烧杯相连，向烧杯中缓慢加水，当活塞刚开始向左滑动时，测得杯与水的总质量为4.1kg；然后从烧杯中向外缓慢抽水，当抽出2.2kg水时，活塞又开始向右滑动，则活塞与注射器筒之间的摩擦力为　 　N，所测大气压的值应为　 　Pa。
16.现有正方体空心金属盒和实心球各一个，实心球的体积为100cm3，如图甲所示，把实心球和金属盒用细绳相连放入水中静止后，金属盒没入水中的体积为200cm3，若将细绳剪断，实心球沉入水底，金属盒静止时没入水中的体积为120cm3，如图乙所示，不计细绳的重力和体积，水的密度为ρ水＝1.0×103kg/m3，求：
（1）金属盒所受重力的大小；
（2）实心球所受重力的大小；
（3）图甲中细绳的拉力大小。
17.如图， 高压锅是家庭厨房中常见的炊具，利用它可将食物加热到 100℃以上，它省时高效，深受消费者 欢迎。
（1）高压烹调，食物为什么容易煮熟　 　
（2）小明测得家中高压锅出气孔的横截面积 S 为 12mm2，压在出气孔上的安全阀的质量为 72g，g 取 10N/kg， 计算安全阀自重对出气孔处气体所产生的压强。
（3）当高压锅内气压增大到某一值时，锅内气体就能自动顶开安全阀放气。在外界为标准大气压的环境下， 该高压锅内的气体能达到的最大压强是多少？ 对照图所示水的沸点与气压的关系图线， 利用这种高压锅烧 煮食物时可以到达的最高温度大约是多少？(大气压值取 1.0×105Pa)
参考答案
1.D
【解析】A叠放在B上，B对地面的压强：；
B叠放在A上，B对A的压强：；
则；
；
解得：ρA：ρB=9：4。 故选D。
2.C
【解析】当皮碗刚刚被拉开时，它受到的大气压力等于物体的重力，即F=G；
皮碗的受力面积为：；
那么大气压强。 故选C。
3．C
【解析】当注射器中的活塞开始向左滑动时，G1=（0.88+0.1）kg×10N/kg=9.8N，对活塞受力分析：f+F=G1=9.8N；
当注射器中的活塞开始向右滑动时，G2=（0.46+0.1）kg×10N/kg=5.6N，对活塞受力分析：F-f=G2=5.6N；
两式联立解得：F=7.7N；
所以 故答案为：C
4.B
【解析】（1）根据公式m=ρV得到：；
（2）根据F=G=mg得到：；
根据可知，它们对地面的压强之比：。 故选B。
5.C
【解析】A.据乙图可知，物体的重力是9N，物体浸没时测力计的示数为5N，
那么物体受到的最大浮力：，故A错误；
B.物体的体积：，故B错误；
C.物体的密度为：，故C正确；
D.物体浸没后，下表面的深度不断增大，受到水的压强不断增大；根据公式F=pS可知，下表面受到的压力不断增大，故D错误。 故选C。
6.C
【解析】A. t1时刻， 物块处于静止状态，那么它受到的弹力和重力相互平衡，即弹力向上，那么弹簧被压缩，故A错误；
B.根据乙图可知，t1时刻时，弹簧的长度是5cm，即物块下表面距离烧杯底部5cm；当t2时刻时，物块上表面距离烧杯底部20cm，下表面距离烧杯底部：20cm-5cm=15cm，即现在弹簧长度是15cm，那么这段时间弹簧伸长了：15cm-5cm=10cm，故B错误；
C.t1时刻时，因为受到5N的压力，所以它缩短了5cm，这时弹簧长5cm，那么弹簧原长是：5cm+5cm=10cm；t2时刻时，弹簧长度是15cm，所以它伸长了5cm，即产生向下的拉力5N。根据F浮=G+F得到，物体这时受到的浮力是10N，故C正确；
D.物块的体积是： ；
物块的密度为： ；
故D错误。 故选C。
7.A
【解析】设木块底面积为S，高h，a、b中把M、m看做一个整体，且都处于漂浮状态，所以它们排开水的体积相同，故可得铁块体积为(h2-h1)S，其质量m=ρ铁(h2-h1)S---------①
由图a，受到的浮力等于两个物体的总重，利用平衡条件可得ρ水gS(h-h1)=(m+M)g ---------②
由图c，物体M处于漂浮状态，浮力等于重力，利用平衡条件可得ρ水gS(h-h3)=Mg ---------③
联立 ①②③解得h3=h1+ρ铁(h2-h1)/ ρ水故答案为：A
8.D
【解析】A.磁铁a的上表面是N极，则下表面是S极，磁铁b与a相互排斥，故b的上表面是S极，下表面是N极，故A错误；
B.磁铁b上表面是S极，下表面是N极，c与b排斥，故c的上表面是N极，下表面是S极，故B错误；
C.Da、b、c在d上悬浮，d的磁力肯定支撑着a、b、c，力的作用是相互的，d自然受到3G的向下压力，再加上自身重为G，故d对底板压力为4G．故C错误，D正确。 故选D。
9.C
【解析】（1）A在B上面保持静止状态，它受到竖直向上的支持力，竖直向下的重力和吸引力。根据二力平衡的知识得到：F支持=G+F吸引，因此支持力大于重力G。A对B的压力与B对A的支持力为一对相互作用力，二者大小相等，因此A对B的压力F1>G。
（2）将A和B看做一个整体，它们的总重力为2G。根据二力平衡的条件可知，地面对B的支持力F支持'=2G。因为B对地面的压力和地面对B的支持力为一对相互作用力，所以二者相等，即B对地面的压力F2 =2G。 故选C。
10.D
【解析】已知它们对水平地面的压力相等，
根据F=G=mg可知，它们的重力相等，质量相等，
由 可知，因为S甲>S乙，所以p甲原来＜p乙原来；
若沿水平方向切去相同质量，
则剩余部分的质量也相等，
即剩余部分的重力相等；
由图示可知，S甲＞S乙，
由可知，剩余部分对地面的压强p甲＜p乙，故A、B错误；
当沿竖直方向切去一部分后，根据p=ρgh可知，甲乙对地面的压强都不变，则p甲一定小于p乙，故C错误，D正确。 故选D。
11.（1）不是（2）等于（3）
【解析】（1）图丙中，泡沫受到的浮力等于自身重力与小桶的压力之和，肯定大于泡沫的重力，二者大小不等，肯定不是平衡力。
（2）乙和丙中，将泡沫和小桶看作一个整体，它们都在水面漂浮，那么它们受到的浮力都等于自身重力，即它们受到的浮力相等。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，它们排开水的总体积相等，根据V总=V水+V排可知，乙和丙中水面高度相等，即H2=H3。
（3）比较甲和乙可知，乙中小桶增大的浮力等于泡沫的重力，
即泡沫重力G=△F浮=ρ液g△V排=ρ水g（h1-h2）S；
比较乙和丙可知，小桶排开水的体积的减小量就等于泡沫的体积，
即V=△V排'=（h3-h2）S;
则泡沫的密度为：。
12.89；0.8×103；减小一半
【解析】（1）小球受到重力、弹力以及浮力作用，而弹力大小等于重力与浮力的差；
在水中时，小球的重力G=F浮水+F弹水=ρ水gV排+F弹水=1000kg/m3×10N/kg×1×10-3m3+79N=89N；
（2）在某种液体中，小球所受的浮力F浮液=G-F弹液=89N-81N=8N，
所以液体的密度=；
（3）当地球引力减为一半时，g将变为原来的一半，而F浮=ρgV排，因此浮力也减为原来的一半，即重力与浮力之差变为原来的一半，因此弹簧被压缩的长度变为原来的一半，弹簧对物体的弹力减为原来的一半。
13.（1）0（2）2：3
【解析】（1）根据图乙可知，B点时对应的横坐标为0，即此时弹簧测力计的示数为0N。
（2）根据图乙可知，A点时物体露出水面的体积为0，此时物体全部浸没在水中，
此时弹簧受到的弹力向下，为：F=F浮-G木=ρ水gV排-ρgV；
在C点弹簧的弹力与原来方向相反，且达到最大，
即此时弹簧的弹力向上，
此时物体完全露出水面，不受浮力，
那么弹力为：F'=G=ρgV；
点A和点C时的弹力之比为：
F：F'=（ρ水gV排-ρgV）：-ρgV=（ρ水-ρ）：-ρ=(1×103kg/m3-0.6×103kg/m3)：0.6×103kg/m3=2：3。
即点A与点C的纵坐标a、c的绝对值之比为2：3。
14.（1）变大（2）400；重力（3）4000Pa（4）0.8×103kg/m3
【解析】（1）在BC段中随着h的增大，根据p=ρgh可知，工件下底面的压强大小将变大。
（2）根据图乙可知，横轴上每格表示200N，那么则a=400。A在虚线部分，则F的方向竖直向上，根据二力平衡的条件可知：G=F+F浮。A点对应的深度h=0，此时物体不受浮力，那么G=F，即此时a表示工件的重力。
（3）由图乙坐标系，可知C点处，h=0.5m，则F浮=G+FC=400N+600N=1000N。
C点时工件的上表面没有油，不会受到向下的压力，则油对工件下底面的压力F=F浮=1000N，
则油对工件下底面的压强。
（4）工件的质量，
物体的边长为a=0.5m，则体积V=（0.5m）3=0.125m3。
该工件的密度
15.（1）排尽装置内的空气（2）3.33cm2（3）存在摩擦力（4）11；0.9×105
【解析】（1）把注射器的活塞推至注射器筒的底端，然后用橡皮帽堵住注射器的小孔，这样做的目的是排尽装置内的空气。
（2）根据图2可知，注射器针筒有刻度的长度为L=6cm，容积V=2mL，则活塞的横截面积为：；
（3）同学们发现实验误差偏大，该实验过程中导致误差的原因：存在摩擦力。
（4）当活塞向左滑动时，它受到向右的大气压力和摩擦力，向左的拉力，
根据二力平衡的知识得到：G=F+f ；
即4.1kg×10N/kg=F+f ①；
当活塞向右滑动时，它受到向右的大气压力，向左的拉力和摩擦力，
根据二力平衡的知识得到：G'=F-f ；
即（4.1kg-2.2kg）×10N/kg=F-f ②；
①②联立得到：F=30N，f=11N。
则大气压强为：。
16.（1）解： 根据图乙可知，金属盒漂浮在水面上，受到的浮力等于重力，
由F浮=G和F浮=ρ水gV排可知，
金属盒的重力：G=F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×120×10-6m3=1.2N；
答：金属盒所受重力的大小为1.2N
（2）解：根据图甲可知，金属盒和金属球一起漂浮，
则金属盒和小球受到的浮力等于小球和金属的总重力，则
此时小球受到的浮力：F球浮=ρ水gV球排=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N，
此时金属盒受到的浮力：F盒浮=ρ水gV盒排=1.0×103kg/m3×10N/kg×200×10-6m3=2N，
由F总浮=G+G球可得，球的重力：G球=F总浮-G=F球浮+F盒浮-G=1N+2N-1.2N=1.8N；
答：实心球所受重力的大小为1.8N
（3）解：图甲中实心球处于静止状态，
因此球受到的重力、浮力以及拉力是平衡力，
即F球浮+F=G，
则细绳的拉力：F=G-F球浮=1.8N-1N=0.8N。
答：图甲中细绳的拉力大小为0.8N
17.（1）气压高， 液体的沸点高
（2）安全阀的重力：G=mg=0.072kg×10N/kg=0.72N；
气孔的面积：S=12mm2=1.2×10-5m2，
安全阀对气孔处气体产生的压强：；
（3）由题意知：锅内气压等于一标准大气压与安全阀对气体压强之和为高压锅能达到的最大压强，
则锅内最大气压是1.0×105Pa+6×104Pa=1.6×105Pa。
对照图象可知，当气压为1.6×105Pa时，所对应的温度大约是115℃。
【解析】（1）高压锅的原理是：气压越大，水的沸点越高。
摩擦力、浮力、压力压强