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第一章——第三章 培优练习
一.选择题(共22小题)
1.燕子归巢时,沿图示虚线方向匀速直线滑翔。能正确表示这个过程中空气对燕子作用力方向的是( )
A.①沿着虚线向后 B.②竖直向上
C.③沿着虚线向前 D.④竖直向下
2.举重运动员举起杠铃不动时,对杠铃来说相互平衡的力是( )
A.人对杠铃的支持力和杠铃对人的压力
B.地面对人的支持力和人对杠铃的支持力
C.杠铃所受的重力和人对杠铃的支持力
D.人所受到的重力和人对地面的压力
3.两位同学使用弹簧拉力器比较臂力的大小,他们拉同一拉力器的三根弹簧,结果都将手臂撑直了,则( )
A.手臂粗的同学用的臂力大
B.手臂长的同学用的臂力大
C.两同学用的臂力一样大
D.无法比较用的臂力大小
4.一个木箱放在水平地面上,用水平向右的推力推木箱,但未推动,如图所示。木箱未被推动的原因的是( )
A.木箱不受摩擦力 B.推力小于摩擦力
C.木箱受到平衡力 D.木箱受到重力
5.关于运动和力的关系,下列说法正确的是( )
A.物体受到力的作用,运动状态一定改变
B.物体不受力的作用,一定保持静止状态
C.物体运动状态改变,一定是受到力的作用
D.物体运动状态没有发生改变,一定是没有受到力的作用
6.A、B两物体叠放在水平桌面上,在如图所示的三种情况下:
①甲图中两物体均处于静止状态;
②乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动;
③丙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以20m/s的速度做匀速直线运动。
比较上述三种情况下物体A在水平方向的受力情况,以下说法正确的是 ( )
A.三种情况下,A在水平方向都不受力
B.三种情况下,A在水平方向都受力且受力相同
C.①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力不同
D.①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力相同
7.如图所示,在一辆表面光滑且足够长的小车上,有质量为m1,m2的两个小球,(m1>m2)。两个小球原来随车一起运动,当车突然停止时,若不考虑其他阻力,则两个小球( )
A.一定相碰 B.一定不相碰
C.不一定相碰 D.无法确定
8.如图所示,光滑的地面上有一足够长的木板,木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为5牛时,木板向右做匀速直线运动,然后把拉力增大到10牛时,下列分析正确的是( )
A.弹簧测力计的示数为10牛
B.弹簧测力计的示数为5牛
C.木板仍向右做匀速直线运动
D.小木块此时受力不平衡
9.如图所示,A、B、C三个物体叠放在水平地面上,同时有F=2N的两个水平力分别作用于A、B两物体上,A、B、C三个物体仍处于静止状态,则不正确的是( )
A.A物体对B物体的摩擦力为2N,向左
B.地面对A物体的摩擦力为2N,向右
C.B物体对C物体的摩擦力为零
D.A物体受到5个力的作用
10.如图,木块竖立在小车上,随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。下列分析正确的是( )
A.木块没有受到小车的摩擦力
B.木块运动速度越大,惯性也越大
C.木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力
D.当小车受到阻力突然停止运动时,木块将向左倾倒
11.如图所示在平直路面上向右行驶的小车中,有一轻质弹簧,它的一端固定在车厢右壁,另一端与放在小车底板上的木块相连,此时弹簧处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是( )
A.若木块受到向右的摩擦力,则小车一定在做加速运动
B.若木块突然压缩弹簧,则小车一定在做加速运动
C.木块静止不动时,弹簧对木块的拉力和木块对弹簧的拉力是一对平衡力
D.当木块向前压缩弹簧时,木块的速度逐渐减小,说明木块的惯性在减小
12.如图所示,从车厢顶的A处有一小球自由落下,结果落在底板上的B处,则此时车厢所处的运动状态可能是( )
A.匀速向左运动 B.匀速向右运动
C.向左减速运动 D.向右减速运动
13.如图,正在运动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是( )
①向右做加速运动
②向右做减速运动
③向左做加速运动
④向左做减速运动
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
14.在工业生产中,常用传送带运送工件。水平传送带以1m/s的速度匀速向右传送,当工件放到传送带上后,其速度随时间变化的图象如图所示,则下列说法正确的( )
A.0~t1内,工件始终受到平衡力的作用
B.0~t1内,工件始终受到向右的摩擦力
C.0~t2内,工件的重力与传送带对工件的支持力始终是一对平衡力
D.0~t2内,工件的重力与工件对传送带的压力始终是一对相互作用力
15.上、下底及材料相同,质量相同的两圆台形物体置于水平地面上,如图放置,若用大小分别为Fa和Fb的力拉动物体在同一水平地面上做匀速直线运动,则( )
A.Fa>Fb B.Fa<Fb
C.Fa=Fb D.不知速度,无法判断
16.如图所示,小华将弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方体木块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运动,木块A处于静止时读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。在这一过程中,以下说法正确的是( )
A.木块A受到的是静摩擦力
B.木块A相对于地面是运动的
C.木块A所受摩擦力的方向向左
D.拉动木板的速度变大时,弹簧测力计示数变大
17.下列关于科学知识应用事例的叙述,错误的是( )
A.升空的热气球中气体的密度一定比空气小
B.潜水艇下沉时,浮力变小
C.农业上用适宜浓度的盐水把饱满结实的种子选出来
D.浮筒可用来打捞沉在水中的物体
18.将100g某物体放在盛满某液体的杯子里,溢出了液体80g,则( )
A.物体静止时漂浮在液面
B.物体会悬浮在该液体中
C.物体将沉入杯底
D.因不知液体和物体的密度,所以无法确定该物体的浮沉
19.用绳子将浸没在水下深处的铁块慢慢向上提起,直至完全提出水面。在这个过程中,铁块受到的浮力( )
A.保持不变
B.先保持不变,后逐渐变小
C.逐渐变小
D.先逐渐变小,后保持不变
20.重为5牛的小球轻放入盛满水的烧杯中,溢出重为4牛的水。若将该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,已知ρ酒<ρ水,则溢出酒精的重力大小( )
A.一定小于4牛 B.可能等于5牛
C.一定等于4牛 D.可能大于5牛
21.把体积为2×10﹣3m3、重为12N的物块放入水中,它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为( )
A.漂浮,F浮=20N B.漂浮,F浮=12N
C.沉底,F浮=20N D.沉底,F浮=12N
22.如图所示,把铁块放在空容器中,沿容器壁缓慢向容器中加水至虚线处。加水过程中,铁块受到浮力。则在加水的全过程中,容器底对铁块的支持力F与时间t的关系图象是( )
A. B.
C. D.
二.填空题(共13小题)
23.同一密度计在甲乙两种液体中如图所示,密度计受到的浮力为F甲和F乙,则F甲 F乙(选填“>”“<”或“=”,下同);甲乙两种液体的密度为ρ甲和ρ乙,则ρ甲 ρ乙。
24.如图所示,向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体,发现液面在同一水平线上,由此推知,两液体密度关系是ρ甲 ρ乙,液体对试管底部的压强关系是p甲 p乙(均选填“>”、“<”或“=”)。
25.如图所示,第一次甲单独用50N的力推墙,第二次甲推墙的力不变,乙用30N的力向左推甲,前后两次,人均未运动。则第二次推时,甲受到地面的摩擦力和墙壁受到推力大小分别是 。
26.水平面上的一物块受水平推力F的作用,推力F的大小与时间t的关系如图甲所示,物块的速度v与时间t的关系如图乙所示。
(1)图乙中阴影部分表示的科学量是 。
(2)与第2秒相比,第4秒物块所受到的摩擦力大小 (填“变大”“不变”或“变小”)。
27.如图甲所示,木块A下面是一长木板B,小明将弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方体木块A,实验时拉着长木板B沿水平地面向左运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。(不计弹簧测力计的自重)
(1)在长木板B运动的过程中,木块A所受摩擦力的大小为 牛。拉动速度变大,弹簧测力计示数 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)若木块A和长木板B的底面积之比为1:4,重力之比为1:1,如图乙所示,先将木块A放在水平地面上,再将长木板B叠放在木块A的正上方,则B对A的压强与A对水平地面的压强之比为 。
28.拔火罐是中医常用的一种治疗手段。正常情况下,人体皮肤内外受到的压强是 的。拔火罐时先用火将罐里的空气加热,然后迅速将罐子扣在患者的皮肤上,冷却后罐内的气压 (选填“大于”、“等于”或“小于”)外界大气压,罐子就会吸附在皮肤上。人体血液因体内压强 (选填“大于”、“等于”或“小于”)罐内压强而聚集在皮肤处,可观察到皮肤上被拔的部位留下圆形的血印。
29.用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力),让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上(如图甲),在刚接触轻弹簧的瞬间(如图乙),小球速度为5米/秒,从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(如图丙)的整个过程中,得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示,其中A为曲线的最高点,已知该轻弹簧每受到0.1牛的压力就缩短1厘米,并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
(1)从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球速度的变化情况是 ;
(2)实验中所用小球的质量为 千克。
30.如图所示,质量为1千克的圆柱玻璃管,横截面积为50厘米2,玻璃管壁排开水的体积不计。则玻璃管内密封气体的压强为 帕,H是 米。(设大气压P0=105Pa)
31.如图1所示,小明利用一根吸管制作一个简易密度计。
(1)小明把一些细铜丝塞入吸管的下端,并用石蜡将吸管的下端封闭起来,目的是使吸管能 在液体中。
(2)这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,受到的浮力大小 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)通过正确计算,在吸管上标出对应的刻度线,使图1制成了一个简易的吸管密度计,图2的四种刻度的标示合理的是 。
32.在测量大气压强的实验中,为消除活塞与针筒间摩擦力对实验的影响,某同学采用了图示装置。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,测得烧杯和水的总质量为
1.22Kg;然后把烧杯中的水缓慢向外抽出,当活塞刚开始向右滑动时,测得烧杯和水的总质量为820g,活塞面积为100mm2,轮轴间的摩擦和绳重不计。则所测大气压的值应为 Pa,活塞与针筒间摩擦力为 N.(g=10N/kg)
33.如图甲所示的容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱形,其横截面积分别为S1、S2,容器底部装有控制阀门。容器内装有密度为0.8×103kg/m3的液体,液体通过控制阀门匀速排出的过程中,容器底部受到液体的压强p随时间t变化关系如图乙所示。则阀门打开前液体的深度H= cm,上、下两部分横截面积之比S1:S2= 。
34.如图所示,在W形玻璃管中,从两边装入不同的液体,ABC是水,EFG是油,CDE是密闭的空气,已知H1=20cm,H2=23cm,H3=3cm,H4=4cm,则EFG管中油的密度为 。
35.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。
(3)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 。
(4)同学们发现测量结果偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因 。
(5)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。
三.计算题(共10小题)
36.有一个氢气球,其体积为1000米3,则氢气(空气的密度为1.29千克/米3.氢气的密度为0.09千克/米3)球在空中受到的浮力为多大?若氢气球本身、气球操作员及其他携带物体的总质量为1.0吨,则要用绳子拉住气球不至于飞走,绳子上的拉力至少多大?
37.把质地均匀的正方体物块竖直放在容器底部,如图甲所示,然后向容器内缓慢注入水,物块始终直立,物块对容器底部的压力与注入水质量的关系如图乙所示。
(1)物块完全浸没时的浮沉情况是 (选填“漂浮”、“悬浮”或“竖立在容器底上”),判断的理由是: ;
(2)物块的密度。
38.如图甲所示是小敏研究弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h的关系实验装置,其中A是底面积为25cm2的实心均匀圆柱形物体。用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到F与h的关系图像如图乙中实线所示。(g取10N/kg)
(1)完全浸没时,A受到水的浮力为 N。
(2)物体A的体积为多少?
(3)小敏换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图乙中虚线所示图像,则该液体密度为多少?
39.某同学设计了如图所示的装置测量的密度比水小的一塑料块密度,用测力计测出长方体塑料块的重力(如图甲),在底部固定有滑轮的容器中装适量的水(如图乙),用一根细线穿过滑轮将塑料块与测力计连接起来,竖直匀速向上拉测力计,F与时间的关系(如图丙)。求:
(1)塑料块受到的最大浮力是多少?
(2)塑料块的密度是多少?
40.某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一带有活塞(横截面积S=5cm2)并封闭了气体的密闭金属气缸,如图甲所示。某次实验过程中,活塞缓慢下压,记录数据后绘制出如图乙所示图象。请回答下列问题:
(1)活塞下压过程中,缸内气体质量 (选填“变小”、“变大”或“不变”);
(2)据图乙可知,缸内气体压强p与长度h成 比;
(3)经测量,当缸内气体压强p为1×105Pa时,缸内气体的密度为1.3kg/m3,那么,当缸内气体压强p为5×105Pa时,缸内气体的密度为 kg/m3。
41.在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长10厘米、横截面积50厘米2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧秤上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4牛,如图甲所示。已知弹簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到1牛的拉力时伸长1厘米,g取10牛/千克。若往容器内缓慢加水,当所加水的体积至1400厘米3时,弹簧秤示数恰为零。此过程中水面升高的高度△H与所加水的体积V的关系如图乙所示。
求:(1)容器的横截面积;
(2)塑料块的密度:
(3)弹簧测力计的示数为1N时,水面升高了多少?
(4)加水400cm3时,塑料块的浮力是多少?
42.圆柱形容器内放入一个体积为200cm3的长方体,现不断往容器内注水,并记录水的总体积V和水所对应的深度h,V和h的对应关系如图所示,求:
(1)长方体的底面积S1为多少?
(2)长方体受到的最大浮力为多少?
(3)长方体的密度为多少?
43.创新小组自制简易“浸没式液体密度计”,过程为:
①将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,示数如图甲所示。
②将小球浸没在水中,弹簧测力计示数如图乙所示。
③将小球浸没在某未知液体中,弹簧测力计示数如图丙所示。
已知ρ水=1×103kg/m3,问:
(1)该小球浸没在水中时所受浮力有多大?
(2)丙中未知液体的密度有多大?
(3)该密度计的最大测量值是 kg/m3
(4)在测量范围内,该“浸没式液体密度计”的刻度值分布 (均匀/不均匀)。
44.漏刻是我国古代一种用滴水来计量时间的仪器。
如图所示是漏刻的简单模型。图中容器A是底面积为250cm2的圆柱形薄壁玻璃缸,容器顶盖上有大小两个孔;B是用密度为0.5×103kg/m3塑料制作的边长为10cm立方体底托;C为质量可忽略不计、总长度为60cm的轻质塑料标尺,标尺的一端与底托相连,标尺上均匀的刻有厘米刻度;D为固定于容器盖口处的指示箭头。某次模拟计时实验中,同学们先将自来水龙头调至均匀间隙滴水状态,并测得水龙头每分钟滴水50滴,并用量筒测得每50滴水的体积为25.0cm3.再在容器A中加入适量水,将底托B放入水中,使其浮于水面上,此时标尺C呈竖直状态且位于大孔下方,指示箭头D恰好指于标尺的顶端零刻度处。此时开始滴水计时,假设整个计时过程标尺始终处于竖直状态,经过3小时后,问:
(1)指示箭头D应指在标尺上何处?
(2)此时标尺和底托所受的浮力是多少牛顿?
(3)此装置最多还能计时几小时?
(4)若要使此装置的计时总时间增加一倍,最简单的办法是什么?简要说明理由。
45.气体的密度与压强有关。为测量实验室内空气的密度,小明在实验室按如图所示步骤进行实验:
①如图甲,将一打足气的足球,放入装满水的容器中,测得溢出水的体积为426毫升。
②如图乙,将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中,用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒,同时调整量筒的位置,当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时,停止排气。共排气10次。
③如图丙,拔除气针和乳胶管,把排气后的足球放入装满水的容器中,测得溢出水的体积为420毫升。
(1)图乙中,当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气,其目的是 。
(2)图丙中,足球受到的浮力?
(3)根据测得的数据,计算实验室中空气的密度?
参考答案与试题解析
一.选择题(共22小题)
1.燕子归巢时,沿图示虚线方向匀速直线滑翔。能正确表示这个过程中空气对燕子作用力方向的是( )
A.①沿着虚线向后 B.②竖直向上
C.③沿着虚线向前 D.④竖直向下
【解答】解:燕子沿图示虚线方向匀速滑翔,受平衡力,即燕子的重力和空气对燕子的作用力是一对平衡力,大小相等,方向相反,所以空气对燕子的作用力方向竖直向上,即②的方向,故B正确,ACD错误。
故选:B。
2.举重运动员举起杠铃不动时,对杠铃来说相互平衡的力是( )
A.人对杠铃的支持力和杠铃对人的压力
B.地面对人的支持力和人对杠铃的支持力
C.杠铃所受的重力和人对杠铃的支持力
D.人所受到的重力和人对地面的压力
【解答】解:A、杠铃对人的压力受力物体是人,人队杠铃的举力受力物体是杠铃,受力物体不同,不符合“作用在同一物体上的两个力”这一条件,所以不是平衡力。
B、地面对人的支持力,是作用在人上面的力;人对杠铃的支持力是作用在杠铃上的力,两个力不是作用在同一物体上,所以不是平衡力。
C、杠铃静止,所以受到的重力和人对杠铃的支持力是一对平衡力。
D、人受到的重力是人受到的力;人对地面的压力是地面受到的,这两个力没有作用在同一物体上,所以这两个力不是平衡力。
故选:C。
3.两位同学使用弹簧拉力器比较臂力的大小,他们拉同一拉力器的三根弹簧,结果都将手臂撑直了,则( )
A.手臂粗的同学用的臂力大
B.手臂长的同学用的臂力大
C.两同学用的臂力一样大
D.无法比较用的臂力大小
【解答】解:因为弹簧所受拉力越大,伸长越长,所以在同样拉开三根弹簧的情况下,我们还要比较两位同学谁把弹簧拉得更长。它们都将手臂撑直了,那么手臂长的同学当然就用了更大的力。
故选:B。
4.一个木箱放在水平地面上,用水平向右的推力推木箱,但未推动,如图所示。木箱未被推动的原因的是( )
A.木箱不受摩擦力 B.推力小于摩擦力
C.木箱受到平衡力 D.木箱受到重力
【解答】解:用力水平向右推木箱,但没推动,木箱处于静止状态,水平方向上受到的推力、摩擦力是一对平衡力,大小相等。
故选:C。
5.关于运动和力的关系,下列说法正确的是( )
A.物体受到力的作用,运动状态一定改变
B.物体不受力的作用,一定保持静止状态
C.物体运动状态改变,一定是受到力的作用
D.物体运动状态没有发生改变,一定是没有受到力的作用
【解答】解:A、物体受到非平衡力的作用时,运动状态一定会发生改变,但是受到平衡力的作用时,运动状态就不会发生变化,故A错误;
B、物体不受力的作用时,可能处于静止状态或匀速直线运动状态,故B错误;
C、力是改变物体运动状态的原因,物体运动状态发生改变时,一定受到力的作用,故C正确;
D、物体运动状态没有发生改变,处于平衡状态,受平衡力或不受力,故D错误。
故选:C。
6.A、B两物体叠放在水平桌面上,在如图所示的三种情况下:
①甲图中两物体均处于静止状态;
②乙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以2m/s的速度做匀速直线运动;
③丙图中水平恒力F作用在B物体上,使A、B一起以20m/s的速度做匀速直线运动。
比较上述三种情况下物体A在水平方向的受力情况,以下说法正确的是 ( )
A.三种情况下,A在水平方向都不受力
B.三种情况下,A在水平方向都受力且受力相同
C.①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力不同
D.①中A在水平方向不受力,②、③中A在水平方向都受力但受力相同
【解答】解:甲图中,物体A和B都静止在水平桌面上,在水平方向上处于静止状态,受到的合力为零,所以物体A水平方向不受力;
乙图中,物体A和B一起做匀速直线运动,物体B受到拉力和摩擦阻力的作用,二力平衡;物体A水平方向上不受拉力作用,因此也不受摩擦力的作用,所以物体A水平方向不受力;
丙图中,尽管速度增大,物体A和B仍然一起做匀速直线运动,分析过程与乙图相同,物体A在水平方向仍然不受力。
故选:A。
7.如图所示,在一辆表面光滑且足够长的小车上,有质量为m1,m2的两个小球,(m1>m2)。两个小球原来随车一起运动,当车突然停止时,若不考虑其他阻力,则两个小球( )
A.一定相碰 B.一定不相碰
C.不一定相碰 D.无法确定
【解答】解:
车停止前,两个小球和小车一起做匀速直线运动,并且两个小球和小车具有共同的速度,当小车突然停止时,由于小球在光滑接触面上,因此两个小球由于惯性,还要保持原来大小不变的速度做匀速直线运动,由于两球的速度相同,相等时间内通过的距离相等,因此两个小球间的距离不变,一定不会相碰。
故选:B。
8.如图所示,光滑的地面上有一足够长的木板,木板上面放置一个小木块,小木块一端连接着弹簧测力计。当拉力F为5牛时,木板向右做匀速直线运动,然后把拉力增大到10牛时,下列分析正确的是( )
A.弹簧测力计的示数为10牛
B.弹簧测力计的示数为5牛
C.木板仍向右做匀速直线运动
D.小木块此时受力不平衡
【解答】解:(1)当拉力F为5牛时,木板做匀速直线运动,木板受到的摩擦力是5N,地面是光滑的,所以木板受到5N的摩擦力是木块施加的,由于物体间力的作用是相互的,所以木块受到木板的摩擦力是5N,方向水平向右;木块相对竖直的墙面是静止的,所以弹簧测力计示数是5N;
(2)当拉力F为10牛时,木板受到向右的拉力变为10N,但是由于木块对木板的压力不变,接触面粗糙程度不变,滑动摩擦力保持10N不变,所以木板向右进行加速运动。木块受到的摩擦力不变。木块相对竖直墙面处于静止状态,弹簧测力计示数保持5N不变,木块此时受力平衡。
综上所述,只有B正确,ACD错误。
故选:B。
9.如图所示,A、B、C三个物体叠放在水平地面上,同时有F=2N的两个水平力分别作用于A、B两物体上,A、B、C三个物体仍处于静止状态,则不正确的是( )
A.A物体对B物体的摩擦力为2N,向左
B.地面对A物体的摩擦力为2N,向右
C.B物体对C物体的摩擦力为零
D.A物体受到5个力的作用
【解答】解:
A、将B与C看成一个整体,此时受到水平向右大小为2N的拉力,因此A对B和C有个向左的静摩擦力,其大小为2N,故A正确;
B、以ABC整体为研究对象,由平衡条件得水平面对A的摩擦力为零,故B错误;
C、以C为研究对象,由平衡条件得知:B对C的摩擦力等于0,故C正确;
D、A受到重力、支持力、压力、向左的拉力F,和B给的向右的摩擦力,即5个力的作用,故D正确。
故选:B。
10.如图,木块竖立在小车上,随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动。下列分析正确的是( )
A.木块没有受到小车的摩擦力
B.木块运动速度越大,惯性也越大
C.木块对小车的压力与小车对木块的支持力是一对平衡力
D.当小车受到阻力突然停止运动时,木块将向左倾倒
【解答】解:A、由于木块随小车一起以相同的速度向右做匀速直线运动,不具备摩擦力产生的条件,所以它没有受到摩擦力的作用,故A正确;
B、物体的运动速度不影响惯性,惯性大小只与物体的质量有关,故B错误;
C、一对平衡力必须是大小相等、方向相反,在同一条直线上,作用在同一物体上的。而木块对小车的压力与小车对木块的支持力不是作用在同一物体上的力,不是一对平衡力,故C错误。
D、小车突然停止运动,而木块由于惯性仍然保持原来的运动状态,由于木块底部与小车存在摩擦,则木块将向右倾倒,故D错误。
故选:A。
11.如图所示在平直路面上向右行驶的小车中,有一轻质弹簧,它的一端固定在车厢右壁,另一端与放在小车底板上的木块相连,此时弹簧处于原长状态并保持水平。下列判断正确的是( )
A.若木块受到向右的摩擦力,则小车一定在做加速运动
B.若木块突然压缩弹簧,则小车一定在做加速运动
C.木块静止不动时,弹簧对木块的拉力和木块对弹簧的拉力是一对平衡力
D.当木块向前压缩弹簧时,木块的速度逐渐减小,说明木块的惯性在减小
【解答】解:由题意知,原来小车向右做匀速直线运动,木块、弹簧也随小车一起做匀速直线运动,此时弹簧处于原长状态。
A、若木块受到向右的摩擦力,说明木块向左运动或有向左运动的趋势,则这种情况是由于小车突然加速,而木块由于惯性仍保持原来的运动状态,从而造成木块向左运动或有向左运动的趋势,故A正确;B、若木块突然压缩弹簧,说明小车在突然减速,而木块由于惯性仍保持原来的运动状态,所以才会压缩弹簧,故B错误;
C、弹簧对木块的拉力和木块对弹簧的拉力,没有作用在同一物体上,故不是一对平衡力,故C错误;
D、惯性只与质量有关,质量不变,惯性不变,故D错误。
故选:A。
12.如图所示,从车厢顶的A处有一小球自由落下,结果落在底板上的B处,则此时车厢所处的运动状态可能是( )
A.匀速向左运动 B.匀速向右运动
C.向左减速运动 D.向右减速运动
【解答】解:AB、如果车匀速向左运动或匀速向右运动,小球从车顶落下时,由于惯性,小球向车行方向的运动速度和车前进的速度相同,小球会落到A点的正下方,故AB错误;
C、如果车向左进行减速运动,当小球从车顶落下时,小球向左的运动速度大于车前进的速度,小球会落到A点的左侧,即可能落在B点,故C正确;
D、如果车向右进行减速运动,当小球从车顶落下时,小球向右的运动速度大于车前进的速度,小球会落到A点的右侧,甚至碰到车厢的右侧厢体,故D错误。
故选:C。
13.如图,正在运动的小车上有一水平放置的弹簧,其左端固定在小车上,右端与一小球相连,设在某一段时间内小球与小车相对静止且弹簧处于压缩状态,若忽略小球与小车间的摩擦力,则在此段时间内小车可能是( )
①向右做加速运动
②向右做减速运动
③向左做加速运动
④向左做减速运动
A.①③ B.②④ C.②③ D.①④
【解答】解:对小球进行受力分析,因为弹簧处于压缩状态,所以小球受到向右的弹力。由于车的上表面光滑,没有摩擦力,故小球只受到向右的弹力。
①若小车向右做加速运动,小球由于惯性要保持原来的运动状态,则弹簧被压缩,受到向右的弹力;
②若小车向右做减速运动,小球由于惯性要保持原来的运动状态,则弹簧不会被压缩,不会受到向右的弹力;
③若小车向左做加速运动,小球由于惯性要保持原来的运动状态,则弹簧不会被压缩,不会受到向右的弹力;
④若小车向左做减速运动,小球由于惯性要保持原来的运动状态,则弹簧被压缩,受到向右的弹力;
综上分析可知,小车可能向右做加速运动,也可能向左做减速运动。
故选:D。
14.在工业生产中,常用传送带运送工件。水平传送带以1m/s的速度匀速向右传送,当工件放到传送带上后,其速度随时间变化的图象如图所示,则下列说法正确的( )
A.0~t1内,工件始终受到平衡力的作用
B.0~t1内,工件始终受到向右的摩擦力
C.0~t2内,工件的重力与传送带对工件的支持力始终是一对平衡力
D.0~t2内,工件的重力与工件对传送带的压力始终是一对相互作用力
【解答】解:图象的横坐标表示时间,纵坐标表示速度,根据图象判断物体的运动情况:
A、0~t1内,物体的速度随时间增大,工件做加速运动,受到非平衡力的作用,故A错误;
B、0~t1内,工件向右加速运动,工件在摩擦力的作用下运动,因此受到摩擦力的方向向右,故B正确;
C、0~t2内,工件竖直方向上处于静止状态,所以它的重力与传送带对它的支持力始终是一对平衡力,故C正确;
D、0~t2内,工件的重力与工件对传送带的压力尽管大小相等,但是方向相同,因此不是一对相互作用力,故D错误。
故选:BC。
15.上、下底及材料相同,质量相同的两圆台形物体置于水平地面上,如图放置,若用大小分别为Fa和Fb的力拉动物体在同一水平地面上做匀速直线运动,则( )
A.Fa>Fb B.Fa<Fb
C.Fa=Fb D.不知速度,无法判断
【解答】解:两圆台型物体AB质量相同,重力相同,放在水平地面上,对水平地面的压力相同,接触面粗糙程度相同,所以受到的滑动摩擦力相同,即fa=fb,两圆台型物体AB均做匀速运动,受力平衡,fa=Fa,fb=Fb;所以Fa=Fb;故ABD错误,故C正确。
故选:C。
16.如图所示,小华将弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方体木块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运动,木块A处于静止时读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。在这一过程中,以下说法正确的是( )
A.木块A受到的是静摩擦力
B.木块A相对于地面是运动的
C.木块A所受摩擦力的方向向左
D.拉动木板的速度变大时,弹簧测力计示数变大
【解答】解:A、因为木块和木板之间发生了相对滑动,因此这时的摩擦属于滑动摩擦,故A错误;
B、木块A相对于地面,位置没有变化,是静止的,故B错误;
C、摩擦力的方向跟物体相对运动的方向相反,因为木板水平向左运动,所以,木块相对木板来说是水平向右滑动了,因此它受到的摩擦力的方向水平向左,故C正确;
D、滑动摩擦力大小与物体运动速度大小无关,因此弹簧测力计的示数不会变化,故D错误。
故选:C。
17.下列关于科学知识应用事例的叙述,错误的是( )
A.升空的热气球中气体的密度一定比空气小
B.潜水艇下沉时,浮力变小
C.农业上用适宜浓度的盐水把饱满结实的种子选出来
D.浮筒可用来打捞沉在水中的物体
【解答】解:A、当气球里充的气体密度小于空气密度时,气球上升,故气球上升是因为气球里充的是密度小于空气的气体,故A正确。
B、潜水艇从水面上下沉时,排开水的体积变大,根据F浮=ρ水gV排可知潜水艇所受的浮力变大;潜水艇在水中下沉时,排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知潜水艇所受的浮力不变,故B错误。
C、.因为F浮<G物时物体会下沉,所以农民常用浓度适宜的盐水,使不饱满的种子浮起来,饱满结实的种子沉入水中,从而达到选种的目的,故C正确。
D、浮筒充满气后,体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,浮筒所受的浮力不变,充气后浮筒中的水被排出,浮筒的重力减小,当浮力大于重力时,浮筒就会浮起,所以,浮筒可用来打捞沉在水中的物体,故D正确。
故选:B。
18.将100g某物体放在盛满某液体的杯子里,溢出了液体80g,则( )
A.物体静止时漂浮在液面
B.物体会悬浮在该液体中
C.物体将沉入杯底
D.因不知液体和物体的密度,所以无法确定该物体的浮沉
【解答】解:要判断物体的浮沉条件,就要分别求出物体的重力和浮力,
物体的重力为:
G物=m物g=100×10﹣3kg×9.8N/kg=0.98N,
物体受到的浮力为:
F浮=G排=m排g=80×10﹣3kg×9.8N/kg=0.784N;
因为G物>F浮,
所以物体将下沉。
故选:C。
19.用绳子将浸没在水下深处的铁块慢慢向上提起,直至完全提出水面。在这个过程中,铁块受到的浮力( )
A.保持不变
B.先保持不变,后逐渐变小
C.逐渐变小
D.先逐渐变小,后保持不变
【解答】解:铁块从水下深处向上提起到刚好浸没时,排开水的体积不变,由F浮=ρgV排可知,其所受的浮力不变;
铁块从刚好浸没到完全提出水面时,排开水的体积变小,由F浮=ρgV排可知,其所受的浮力逐渐变小,
综上可知,铁块从水下深处向上提起,直至完全提出水面的过程中,受到的浮力先保持不变,后逐渐变小。
故选:B。
20.重为5牛的小球轻放入盛满水的烧杯中,溢出重为4牛的水。若将该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,已知ρ酒<ρ水,则溢出酒精的重力大小( )
A.一定小于4牛 B.可能等于5牛
C.一定等于4牛 D.可能大于5牛
【解答】解:由于小球轻放入装满水的烧杯中,溢出重为4牛的水,
则由阿基米德原理可知,小球在水中受到的浮力F浮=G排水=4N,
小球的重力G=5N,则:G>F浮,
所以由浮沉条件可知,小球在水中会下沉到烧杯的底部,小球的密度ρ球>ρ水,
根据F浮=ρ水gV排可知小球的体积:
V=V排=;
由于ρ酒<ρ水,ρ球>ρ水,则:ρ球>ρ酒;
根据物体的浮沉条件可知,该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,一定会下沉;
则小球此时受到浮力:F浮′=ρ酒gV=ρ酒g×=F浮;
由于ρ酒<ρ水,所以F浮′<F浮=4N,而F浮′=G排酒精,则排开酒精的重力小于4N;
若烧杯中盛满酒精,则溢出酒精的重力就等于排开酒精的重力;若烧杯中没有盛满酒精,则溢出酒精的重力小于排开酒精的重力;所以,溢出酒精的重力大小一定小于4N。
故选:A。
21.把体积为2×10﹣3m3、重为12N的物块放入水中,它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为( )
A.漂浮,F浮=20N B.漂浮,F浮=12N
C.沉底,F浮=20N D.沉底,F浮=12N
【解答】解:由阿基米德原理可知,当物体浸没在水中,其受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3=20N>12N,即浮力大于重力,
所以,根据浮沉条件可知,物体会上浮,最后漂浮在水面上;
由漂浮条件可知,当它静止时受到的浮力:F浮′=G=12N。
故选:B。
22.如图所示,把铁块放在空容器中,沿容器壁缓慢向容器中加水至虚线处。加水过程中,铁块受到浮力。则在加水的全过程中,容器底对铁块的支持力F与时间t的关系图象是( )
A. B.
C. D.
【解答】解:
(1)在铁块浸没水中之前,V排变大,因为F浮=ρ水V排g,所以铁块受到的浮力变大;
在铁块浸没水中之后,V排不变,因为F浮=ρ水V排g,所以铁块受到的浮力不变;可见铁块受到的浮力是先变大、后不变;
(2)∵F支=G﹣F浮,F浮先变大、后不变;
∴F支先变小、后不变;
图C说明容器底对铁块的支持力F随时间的增大,先变小、后不变,所以图C符合支持力的变化规律,
故选:C。
二.填空题(共13小题)
23.同一密度计在甲乙两种液体中如图所示,密度计受到的浮力为F甲和F乙,则F甲 = F乙(选填“>”“<”或“=”,下同);甲乙两种液体的密度为ρ甲和ρ乙,则ρ甲 > ρ乙。
【解答】解:由于密度计两次静止时都处于漂浮,则F浮=G,即密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G;
由图知,密度计排开液体的体积:V甲排<V乙排,由F浮=ρ液gV排可知:ρ甲>ρ乙。
故答案为:=;>。
24.如图所示,向两支同样的试管中注入质量相等的甲、乙两种液体,发现液面在同一水平线上,由此推知,两液体密度关系是ρ甲 > ρ乙,液体对试管底部的压强关系是p甲 > p乙(均选填“>”、“<”或“=”)。
【解答】解:由图知,V甲<V乙,
因为液体的质量相等,
根据ρ=知,
两种液体的密度:ρ甲>ρ乙,
又因为p=ρgh,两管液面相平(水深h相同),
所以两管中的液体对管底压强:p甲>p乙。
故答案为:>;>。
25.如图所示,第一次甲单独用50N的力推墙,第二次甲推墙的力不变,乙用30N的力向左推甲,前后两次,人均未运动。则第二次推时,甲受到地面的摩擦力和墙壁受到推力大小分别是 20N;50N 。
【解答】解:第二次推时,因甲推墙的力不变,则甲受到墙壁向右的50N的推力,乙向左的推力30N,还受到摩擦力的作用,这三个力平衡,则地面对甲的摩擦力为f甲′=50N﹣30N=20N,方向向左;墙壁受到甲的推力的作用为50N。
故答案为:20N;50N。
26.水平面上的一物块受水平推力F的作用,推力F的大小与时间t的关系如图甲所示,物块的速度v与时间t的关系如图乙所示。
(1)图乙中阴影部分表示的科学量是 路程 。
(2)与第2秒相比,第4秒物块所受到的摩擦力大小 不变 (填“变大”“不变”或“变小”)。
【解答】解:(1)由图乙可知,横坐标是时间,纵坐标是速度,则阴影部分的面积为vt=s,所以阴影部分表示的科学量是路程;
(2)由v﹣t图象可知,0﹣3s内物体做匀速直线运动(处于平衡状态),在3﹣6s内物体做减速直线运动,由F﹣t图象可知,0﹣3s过程拉力F1=4N,由二力平衡条件可知,物块受到水平面的摩擦力大小为4N;在3﹣6s内物体仍在运动,是滑动摩擦力,因物体受到的滑动摩擦力只与压力大小和接触面的粗糙程度有关,与物体运动的速度无关,摩擦力是4N,拉力和摩擦力大小不变。
故答案为:(1)路程;(2)不变。
27.如图甲所示,木块A下面是一长木板B,小明将弹簧测力计一端固定,另一端钩住长方体木块A,实验时拉着长木板B沿水平地面向左运动,读出弹簧测力计示数即可测出木块A所受摩擦力大小。(不计弹簧测力计的自重)
(1)在长木板B运动的过程中,木块A所受摩擦力的大小为 2.4 牛。拉动速度变大,弹簧测力计示数 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)若木块A和长木板B的底面积之比为1:4,重力之比为1:1,如图乙所示,先将木块A放在水平地面上,再将长木板B叠放在木块A的正上方,则B对A的压强与A对水平地面的压强之比为 1:2 。
【解答】解:(1)由于木块静止,处于平衡状态,所以弹簧测力计对木块的拉力与木块A受到的滑动摩擦力是一对平衡力,大小相等,由图甲知弹簧测力计的示数为2.4N,所以木块A受到的摩擦力大小为2.4N;
拉动速度变大时,木块A与木板之间的压力的大小和接触面的粗糙程度都没有变化,则A受到的摩擦力不变,所以弹簧测力计示数不变;
(2)由p=知B对A的压强与A对水平地面的压强之比为:
=====。
故答案为:(1)2.4;不变;(2)1:2。
28.拔火罐是中医常用的一种治疗手段。正常情况下,人体皮肤内外受到的压强是 相等 的。拔火罐时先用火将罐里的空气加热,然后迅速将罐子扣在患者的皮肤上,冷却后罐内的气压 小于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)外界大气压,罐子就会吸附在皮肤上。人体血液因体内压强 大于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)罐内压强而聚集在皮肤处,可观察到皮肤上被拔的部位留下圆形的血印。
【解答】解:正常情况下,人体皮肤内外受到的压强是相等的。拔火罐时先用火将罐里的空气加热,然后迅速将罐子扣在患者的皮肤上,冷却后罐内的气压小于外界大气压,罐子就会吸附在皮肤上。人体血液因体内压强大于罐内压强而聚集在皮肤处,可观察到皮肤上被拔的部位留下圆形的血印。
故答案为:相等;小于;大于。
29.用小球和弹簧等器材进行了如下实验与探究(不考虑空气阻力),让小球从某高度处由静止开始下落到竖直放置的轻弹簧上(如图甲),在刚接触轻弹簧的瞬间(如图乙),小球速度为5米/秒,从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短(如图丙)的整个过程中,得到小球的速度v和弹簧缩短的长度△x之间的关系如图丁所示,其中A为曲线的最高点,已知该轻弹簧每受到0.1牛的压力就缩短1厘米,并且轻弹簧在全过程中始终发生弹性形变。
(1)从小球接触弹簧到将弹簧压缩至最短的过程中,小球速度的变化情况是 先增大后减小 ;
(2)实验中所用小球的质量为 0.2 千克。
【解答】解:(1)根据图丁可知,开始小球的速度增大,后来速度减小;
(2)小球在下落过程中,速度变大,接触弹簧后,弹力先小于重力,小球的速度变大,当弹力等于重力时,小球的速度最大;继续向下运动,弹力大于重力,小球做减速运动,所以小球速度最大时,重力等于弹力;
由图可知,小球速度最大时,弹簧的形变量为0.2m,则小球的重力为:G=F=×0.1N=2N,
小球的质量为=0.2kg。
故答案为:先增大后减小;0.2。
30.如图所示,质量为1千克的圆柱玻璃管,横截面积为50厘米2,玻璃管壁排开水的体积不计。则玻璃管内密封气体的压强为 1.02×105 帕,H是 0.2 米。(设大气压P0=105Pa)
【解答】解:(1)物体的重力产生的压强:
p====1.96×103Pa,
所以管内气体的压强p气=p大气+p=1.0×105Pa+1.96×103Pa≈1.02×105Pa;
(2)因玻璃管内外的气压差等于高为H的水柱产生的压强,
所以H===0.2m。
故答案为:1.02×105;0.2。
31.如图1所示,小明利用一根吸管制作一个简易密度计。
(1)小明把一些细铜丝塞入吸管的下端,并用石蜡将吸管的下端封闭起来,目的是使吸管能 竖直漂浮 在液体中。
(2)这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,受到的浮力大小 不变 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)通过正确计算,在吸管上标出对应的刻度线,使图1制成了一个简易的吸管密度计,图2的四种刻度的标示合理的是 B 。
【解答】解:
(1)为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端塞入一些铜丝作为配重,降低吸管的重心,这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中;
(2)密度计是漂浮在液体中,根据物体的浮沉条件可知,密度计所受浮力等于自身的重力,由于密度计的重力不变,所以浮力保持不变,
(3)因为密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,则F浮液=G,即ρ液gSh=G,
则密度计浸入液体中的深度:h==×,根据数学知识可知,h和ρ液成反比,
所以刻度分布不均匀,且密度计的刻度由上至下数值逐渐增大;则密度变大时h变化越小,所以密度计的刻度是上疏下密,故B正确。
故答案为:(1)竖直漂浮;(2)不变;(3)B。
32.在测量大气压强的实验中,为消除活塞与针筒间摩擦力对实验的影响,某同学采用了图示装置。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,测得烧杯和水的总质量为
1.22Kg;然后把烧杯中的水缓慢向外抽出,当活塞刚开始向右滑动时,测得烧杯和水的总质量为820g,活塞面积为100mm2,轮轴间的摩擦和绳重不计。则所测大气压的值应为 1.02×105 Pa,活塞与针筒间摩擦力为 2 N.(g=10N/kg)
【解答】解:当注射器中的活塞开始向左滑动时,G1=1.22kg×10N/kg=12.2N,
对活塞受力分析:F+f=G1=12.2N;
当注射器中的活塞开始向右滑动时,G2=0.82kg×10N/kg=8.2N,
对活塞受力分析:F﹣f=G2=8.2N;
两式联立解得:F=10.2N,f=2N,
压强:p===1.02×105Pa;
故答案为:1.02×105;2。
33.如图甲所示的容器放置在水平地面上,该容器上、下两部分都是圆柱形,其横截面积分别为S1、S2,容器底部装有控制阀门。容器内装有密度为0.8×103kg/m3的液体,液体通过控制阀门匀速排出的过程中,容器底部受到液体的压强p随时间t变化关系如图乙所示。则阀门打开前液体的深度H= 15 cm,上、下两部分横截面积之比S1:S2= 1:4 。
【解答】解:(1)由乙图可知,当t=0s时,p=1200Pa,
由p=ρgh可得,阀门打开前液体的深度:H===0.15m=15cm;
(2)设容器上面部分液体的高度为h1,h1对应的液体压强p1=1200Pa﹣400Pa=800Pa,
则h1===0.1m=10cm,
所以容器下面部分液体的高度为h2=H﹣h1=15cm﹣10cm=5cm;
由于匀速排液,则后20s排出液体的体积是前10s排出液体体积的2倍,
由V=Sh可得,上、下两部分液体的体积关系为:2S1h1=S2h2,
则上、下两部分的横截面积之比为:===。
故答案为:15;1:4。
34.如图所示,在W形玻璃管中,从两边装入不同的液体,ABC是水,EFG是油,CDE是密闭的空气,已知H1=20cm,H2=23cm,H3=3cm,H4=4cm,则EFG管中油的密度为 0.8×103kg/m3 。
【解答】解:(1)ABC部分是水并且静止,外界为1标准大气压p0=1.01×105Pa,H1=20cm=0.2m,H4=4cm=0.04m,
由此可知,CDE部分气体的压强为:
p=p0+p水=p0+ρ水g(H1﹣H4)=1.01×105Pa+1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m﹣0.04m)=102600Pa。
(2)∵p=102600Pa,外界为1标准大气压p0=1.01×105Pa,H2=23cm=0.23m,H3=3cm=0.03m,
设EFG中油的密度为ρ1,
由此可知,CDE部分气体的压强为:
p=p0+p油=p0+ρ1g(H2﹣H3)=1.01×105Pa+ρ1×10N/kg×(0.23m﹣0.03m)=102600Pa,
∴ρ1=0.8×103kg/m3。
故答案为:0.8×103kg/m3。
35.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 把注射器内的空气排尽 。
(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。
(3)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 cm2 。
(4)同学们发现测量结果偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因 活塞与针筒壁之间存在摩擦 。
(5)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 11 N,所测大气压的值应为 9.0×104 Pa。
【解答】解:(1)根据实验原理p=可知,只有先排尽注射器内的空气后,刚拉动活塞时的拉力大小才等于大气压力,若注射器内存有空气,拉力小于大气压力,会使测量值偏小;
(3)由图2可知,注射器有刻度部分的容积为20mL,有刻度部分的长度为6.0cm,注射器活塞的横截面积S===cm2;
(4)造成误差的主要原因有注射器内的空气没有排尽、橡皮帽密封不好、刚拉动时弹簧测力计读数不准确、活塞与针筒壁之间存在摩擦等,但注射器内的空气没有排尽或橡皮帽密封不好会使测量值偏小;刚拉动时弹簧测力计读数不准确会使测量值偏大偏小都有可能;活塞与针筒壁之间存在摩擦会使测量值偏大,由此可知,测量结果偏大的原因是活塞与针筒壁之间存在摩擦;
(5)当活塞向左滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力F拉、水平向右的大气压力F大气、水平向右的摩擦力f,处于平衡状态,即F拉=F大气+f......①;
当活塞向右滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力F拉′、水平向右的大气压力F大气、水平向左的摩擦力f,处于平衡状态,即F大气=F拉′+f......②;
F拉=G1=m1g=4.1kg×10N/kg=41N......③;
F拉′=G1﹣G2=4.1kg×10N/kg﹣2.2kg×10N/kg=19N......④;
联立①②③④,解得,摩擦力f=11N,大气压力F大气=30N,
大气压强p===9×104Pa。
故答案为:(1)把注射器内的空气排尽;(3)cm2;(4)活塞与针筒壁之间存在摩擦;(5)11;9×104。
三.计算题(共10小题)
36.有一个氢气球,其体积为1000米3,则氢气(空气的密度为1.29千克/米3.氢气的密度为0.09千克/米3)球在空中受到的浮力为多大?若氢气球本身、气球操作员及其他携带物体的总质量为1.0吨,则要用绳子拉住气球不至于飞走,绳子上的拉力至少多大?
【解答】解:(1)氢气球受到的浮力:
F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV=1.29kg/m3×10N/kg×1000m3=1.29×104N;
(2)氢气球本身、气球操作员及其他携带物体的总重力G总=m总g=1.0×103kg×10N/kg=1.0×104N,
漂浮在空气中,
F浮=G总+F拉,
即:1.29×104N=1.0×104N+F拉,
解得F拉=2.9×103N。
答:球在空中受到的浮力为1.29×104N;要用绳子拉住气球不至于飞走,绳子的拉力为1.29×104N。
37.把质地均匀的正方体物块竖直放在容器底部,如图甲所示,然后向容器内缓慢注入水,物块始终直立,物块对容器底部的压力与注入水质量的关系如图乙所示。
(1)物块完全浸没时的浮沉情况是 竖立在容器底上 (选填“漂浮”、“悬浮”或“竖立在容器底上”),判断的理由是: 物体的重力大于浮力 ;
(2)物块的密度。
【解答】解:(1)由图可知,未注水时,容器底部受到的压力为6N,物体的重力为6N,
当物体浸没后,容器底部受到的压力为2N,则浮力为:F浮=6N﹣2N=4N,重力大于浮力,所以会下沉,即正方体物块会竖立在容器底上;
(2)由F浮=ρgV排可得,物体浸没时排开水的体积:
V排===4×10﹣4m3,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,物体的体积:V物=V排=4×10﹣4m3,
则物体的密度:
ρ物====1.5×103kg/m3。
故答案为:(1)竖立在容器底上;物体的重力大于浮力;(2)物体的密度为1.5×103kg/m3。
38.如图甲所示是小敏研究弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h的关系实验装置,其中A是底面积为25cm2的实心均匀圆柱形物体。用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到F与h的关系图像如图乙中实线所示。(g取10N/kg)
(1)完全浸没时,A受到水的浮力为 2 N。
(2)物体A的体积为多少?
(3)小敏换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图乙中虚线所示图像,则该液体密度为多少?
【解答】解:(1)由图乙可知,当h=0时,弹簧测力计的示数为3N,即物体A的重力G=3N,
由图乙可知,物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数F=1N,
则物体A受到水的浮力为:F浮=G﹣F=3N﹣1N=2N;
(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
由F浮=ρ液gV排可知,物体A的体积为:
V=V排===2×10﹣4m3;
(3)由图乙可知,物体完全浸没在未知液体中时弹簧测力计的示数F'=1.4N,
物体A浸没在未知液体中受到的浮力为:F浮′=G﹣F'=3N﹣1.4N=1.6N,
由F浮=ρ液gV排可知,该液体密度为:
ρ液====0.8×103kg/m3。
答:(1)2;
(2)物体A的体积为2×10﹣4m3;
(3)该液体密度为0.8×103kg/m3。
39.某同学设计了如图所示的装置测量的密度比水小的一塑料块密度,用测力计测出长方体塑料块的重力(如图甲),在底部固定有滑轮的容器中装适量的水(如图乙),用一根细线穿过滑轮将塑料块与测力计连接起来,竖直匀速向上拉测力计,F与时间的关系(如图丙)。求:
(1)塑料块受到的最大浮力是多少?
(2)塑料块的密度是多少?
【解答】解:
(1)由图甲可知,塑料块的重力G=4N,由图丙可知,塑料块浸没在水中时测力计的示数F=4N,
由力的平衡条件可得,塑料块受到的最大浮力:F浮大=F+G=4N+4N=8N;
(2)由F浮=ρgV排可得排开水的体积:
V排===8×10﹣4m3,
因为浸没,所以塑料块的体积V=V排=8×10﹣4m3;
塑料块的质量:m===0.4kg,
塑料块的密度:ρ===0.5×103kg/m3。
答:(1)塑料块受到的最大浮力是8N;
(2)塑料块的密度是0.5×103kg/m3。
40.某实验小组为了探究气缸内气体压强p与缸内气柱长度h的关系,设计了一带有活塞(横截面积S=5cm2)并封闭了气体的密闭金属气缸,如图甲所示。某次实验过程中,活塞缓慢下压,记录数据后绘制出如图乙所示图象。请回答下列问题:
(1)活塞下压过程中,缸内气体质量 不变 (选填“变小”、“变大”或“不变”);
(2)据图乙可知,缸内气体压强p与长度h成 反 比;
(3)经测量,当缸内气体压强p为1×105Pa时,缸内气体的密度为1.3kg/m3,那么,当缸内气体压强p为5×105Pa时,缸内气体的密度为 6.5 kg/m3。
【解答】解:
(1)气缸是封闭的,当活塞向下压,由于气缸内的气体含量并没有发生变化,所以它的质量并不发生改变;
(2)由图象可得:一定质量的气体,温度不变时,Ph乘积为一定值,即压强与气缸内气体的长度成反比;
(3)由图象乙可知,当气体压强p为1×105Pa时对应的缸内气体的长度为h1=10cm,
所以气缸内气体的体积为:V1=Sh1,
气缸内气体的质量为:m=ρ1V1=ρ1Sh1,
由图象乙可知,当气体压强p为5×105Pa时对应的缸内气体的长度为h2=2cm,在此过程中气体的质量不变,
所以m=ρ2V2=ρ2Sh2,
所以ρ1Sh1=ρ2Sh2,
解得:ρ2==ρ1=×1.3kg/m3=6.5kg/m3。
故答案为:(1)不变;(2)反;(3)6.5。
41.在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长10厘米、横截面积50厘米2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧秤上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4牛,如图甲所示。已知弹簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到1牛的拉力时伸长1厘米,g取10牛/千克。若往容器内缓慢加水,当所加水的体积至1400厘米3时,弹簧秤示数恰为零。此过程中水面升高的高度△H与所加水的体积V的关系如图乙所示。
求:(1)容器的横截面积;
(2)塑料块的密度:
(3)弹簧测力计的示数为1N时,水面升高了多少?
(4)加水400cm3时,塑料块的浮力是多少?
【解答】解:(1)从图象可以看出加水的体积V=1400cm3时,弹簧秤示数恰为零,则F浮=G=4N,△h=12cm,
则加入水的体积加上塑料块浸没在水中的体积等于容器的底面积和水面升高高度h的乘积,
即V水+V排=△hS,塑料块排开水的体积:V排===4×10﹣4m3=400cm3,
则容器的横截面积S===150cm2;
(2)当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4牛,可以知道塑料块的重力G=4N,
体积V=10cm×50cm2=500cm3=5×10﹣4m3,所以,塑料块的密度:
ρ===0.8×103kg/m3;
(3)根据图象,当所加水的体积至1400厘米3时,△H=12cm,弹簧秤示数恰为零,F浮=4N。
塑料块浸入水中的高度h1===0.08m=8cm,
塑料块下面新加入水的深度h2=12cm﹣8cm=4cm,当弹簧测力计的拉力为F拉=1N时,弹簧向下伸长1cm,
即塑料块下新加入水的深度h3=3cm,塑料块受的浮力F浮=G﹣F拉=4N﹣1N=3N。
此时塑料块浸入水中的高度h4===0.06m=6cm,
此时水面升高的高度△h1=3cm+6cm=9cm;
(4)由图示图象可知,加水400cm3时,
水面升高的高度:△H=×400cm3=cm=m,
400cm3水的深度:h==cm=m,
塑料块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×(m﹣m)×0.015m2=1.14N。
答:(1)容器的横截面积150cm2;
(2)塑料块的密度是0.8×103kg/m3;
(3)弹簧测力计的示数为1N时,水面升高了9cm;
(4)加水400cm3时,塑料块的浮力是1.14N。
42.圆柱形容器内放入一个体积为200cm3的长方体,现不断往容器内注水,并记录水的总体积V和水所对应的深度h,V和h的对应关系如图所示,求:
(1)长方体的底面积S1为多少?
(2)长方体受到的最大浮力为多少?
(3)长方体的密度为多少?
【解答】解:由图2可知,0~15cm的过程中水的总体积和对应的深度成正比;
15cm~21cm的过程中水的总体积和对应的深度成正比;
0~21cm的过程中水的总体积和对应的深度不成之比,则h=15cm后物体漂浮。
(1)15cm~21cm的过程中,由ΔV=S2Δh可得,容器的底面积:
S2===20cm2,
0~15cm的过程中,由ΔV=(S2﹣S1)Δh可得,长方体的底面积:
S1=S2﹣=20cm3﹣=8cm2;
(2)h=15cm时,物体恰好漂浮,物体排开水的体积:
V排=S1h=8cm2×15cm=120cm3=1.2×10﹣4m3,
长方体受到的最大浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10﹣4m3=1.2N;
(3)长方体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,长方体的重力:
G=F浮=1.2N,
由G=mg可得,长方体的质量:
m===0.12kg,
长方体的密度:
ρ===0.6×103kg/m3。
答:(1)长方体的底面积S1为8cm2;
(2)长方体受到的最大浮力为1.2N;
(3)长方体的密度为0.6×103kg/m3。
43.创新小组自制简易“浸没式液体密度计”,过程为:
①将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,示数如图甲所示。
②将小球浸没在水中,弹簧测力计示数如图乙所示。
③将小球浸没在某未知液体中,弹簧测力计示数如图丙所示。
已知ρ水=1×103kg/m3,问:
(1)该小球浸没在水中时所受浮力有多大?
(2)丙中未知液体的密度有多大?
(3)该密度计的最大测量值是 5×103 kg/m3
(4)在测量范围内,该“浸没式液体密度计”的刻度值分布 均匀 (均匀/不均匀)。
【解答】解:(1)由图甲可知:金属球的重力G=5N,由图乙可知:弹簧测力计的示数为F1=4N,
根据称重法可知小球在水中受到的浮力F浮1=G﹣F1=5N﹣4N=1N;
(2)由于小球处于浸没状态,则根据F浮=ρ液gV排可得小球的体积:V=V排1===1×10﹣4m3,
由图丙可知:弹簧测力计的示数为F2=3N,
根据称重法可知小球在液体中受到的浮力F浮2=G﹣F2=5N﹣3N=2N;
由于小球处于浸没状态,则根据F浮=ρ液gV排可得:液体的密度ρ液===2×103kg/m3;
(3)当测力计的示数为零时,所测的液体密度最大,则小球在密度最大的液体中受到的浮力F浮最大=G﹣0=5N﹣0N=5N;
则根据F浮=ρ液gV排可得:液体的最大密度ρ液最大===5×103kg/m3;
(4)在测量范围内,根据F浮=G﹣F和F浮=ρ液gV排可得液体的密度表达式:ρ===;
因ρ与F成一次函数,所以该“浸没式液体密度计”的刻度值分布均匀。
答:(1)该小球浸没在水中时所受浮力为1N;
(2)丙中未知液体的密度为2×103kg/m3;
(3)5×103;
(4)均匀。
44.漏刻是我国古代一种用滴水来计量时间的仪器。
如图所示是漏刻的简单模型。图中容器A是底面积为250cm2的圆柱形薄壁玻璃缸,容器顶盖上有大小两个孔;B是用密度为0.5×103kg/m3塑料制作的边长为10cm立方体底托;C为质量可忽略不计、总长度为60cm的轻质塑料标尺,标尺的一端与底托相连,标尺上均匀的刻有厘米刻度;D为固定于容器盖口处的指示箭头。某次模拟计时实验中,同学们先将自来水龙头调至均匀间隙滴水状态,并测得水龙头每分钟滴水50滴,并用量筒测得每50滴水的体积为25.0cm3.再在容器A中加入适量水,将底托B放入水中,使其浮于水面上,此时标尺C呈竖直状态且位于大孔下方,指示箭头D恰好指于标尺的顶端零刻度处。此时开始滴水计时,假设整个计时过程标尺始终处于竖直状态,经过3小时后,问:
(1)指示箭头D应指在标尺上何处?
(2)此时标尺和底托所受的浮力是多少牛顿?
(3)此装置最多还能计时几小时?
(4)若要使此装置的计时总时间增加一倍,最简单的办法是什么?简要说明理由。
【解答】解:(1)∵每分钟滴水50滴,每50滴水的体积为25.0cm3。
∴经过3小时后容器A增加的水的体积为:ΔV=25.0cm3/min×3×60min=4500cm3=4.5×10﹣3m3。
∴液面升高的高度h==18cm,即箭头D应指在标尺上的18cm位置;
(2)∵标尺和底托是处于漂浮状态的,
∴根据漂浮的条件可知:
F浮=G底托=m底托g=ρ塑料V底托g=ρ塑料(L底托)3g=0.5×103kg/m3×(0.1m)3×9.8N/kg=4.9N;
(3)此装置最多能增加的水的体积为:ΔVmax=250cm2×60cm=15000cm3,
根据每分钟滴水50滴,每50滴水的体积为25.0cm3可知:
此装置最多能计时的时间为tmax===600min=10h,
所以此装置最多还能计时为Δt=tmax﹣t=10h﹣3h=7h;
(4)根据tmax==分析可知:此装置的计时总时间要增加一倍,则应将容器A的底面积增加为原来的二倍。
45.气体的密度与压强有关。为测量实验室内空气的密度,小明在实验室按如图所示步骤进行实验:
①如图甲,将一打足气的足球,放入装满水的容器中,测得溢出水的体积为426毫升。
②如图乙,将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中,用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒,同时调整量筒的位置,当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时,停止排气。共排气10次。
③如图丙,拔除气针和乳胶管,把排气后的足球放入装满水的容器中,测得溢出水的体积为420毫升。
(1)图乙中,当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气,其目的是 使量筒内的气压等于外界大气压 。
(2)图丙中,足球受到的浮力?
(3)根据测得的数据,计算实验室中空气的密度?
【解答】解:(1)图乙中,当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气,其目的是使量筒内的气压等于外界大气压,便于测量排出空气的体积。
(2)已知把排气后的足球放入装满水的容器中,测得溢出水的体积为420mL,
此时足球受到的浮力:
F浮2=ρ水gV排2=1×103kg/m3×10N/kg×420×10﹣6m3=4.2N
(3)图甲中,足球漂浮,则足球的重力:
G1=F浮1=ρ水gV排1=1×103kg/m3×10N/kg×426×10﹣6m3=4.26N,
图丙中,足球漂浮,则足球的重力:
G2=F浮2=4.2N,
则排出空气的质量:
m气====6×10﹣3kg,
排出空气的体积:
V气=10×500cm3=5×10﹣3m3,
所以实验室中空气的密度:
ρ气===1.2kg/m3。
答:(1)使量筒内的气压等于外界大气压;
(2)图丙中,足球受到的浮力为4.2N;
(3)实验室中空气的密度为1.2kg/m3。
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