B.F甲 【解析】 滑动摩擦力大小的影响因素是压力大小和接触面的粗糙程度。两个物体对桌面的压力相等,但乙受力面积较小,乙压强较大。
C.F甲=F乙,p甲=p乙
D.F甲=F乙,p甲
5.[2014·潍坊]如图Z8-4所示,质量和底面积都相同的两个容器,分别装有质量和深度均相等的甲、乙两种不同液体,下列说法正确的是 ( B )
A.甲液体的密度等于乙液体的密度
B.两容器对桌面的压强大小相等
C.两容器底部所受液体的压强大小相等
D.两容器底部所受液体的压力大小相等
6.如图Z8-5所示,底面积不同的圆柱形容器A和B分别盛有甲、乙两种液体,两液面相平且甲的质量大于乙的质量。则此时液体对各自容器底部的压强pA、pB及压力FA、FB的关系是 ( D )
A.pA<pB,FA=FB
B.pA<pB,FA>FB
C.pA>pB,FA=FB
D.pA>pB,FA>FB
【解析】 由图可知甲的体积小于乙,而甲的质量大于乙的质量,所以甲的密度大于乙斩密度。深度相同,对底部的压强甲大于乙。两个都是直壁容器,对容器底部的压力等于液体的重力。
7.[2014·桂林]小明有一正立方体金属块,他想知道该金属块的密度,于是将金属块浸没在某种液体中,如图Z8-6图甲所示,在将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,画出了弹簧测力计拉力F随提起高度h变化的图像,如图乙所示。则该金属块的密度约为 ( D )
图Z8-6
A.2.7×103kg/m3
B.3.1×103kg/m3
C.3.5×103kg/m3
D.4.4×103kg/m3
【解析】 当金属块完全露出液面,没有浸入液体中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即在4cm以上,从图可知,该金属块重力:G=F拉=0.35N。
∵G=mg,∴金属块的质量为:m=G/g=0.35N/10N/kg=0.035kg。由图可知:正立方体金属块在2cm时开始露出液面,在4cm时离开液面,故边长为4cm-2cm=2cm,则V=(2cm)3=8cm3=8×10-6m3,金属块的密度:ρ金=m/V=0.035kg/8×10-6m3≈4.4×103kg/m3。
8.[2015?南京]取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图Z8-7所示。两次牙膏袋的质量m甲和m乙的大小关系是m甲__=__m乙;两次排开水的体积 V甲和V乙的大小关系是V甲__<__V乙;两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲__<__F乙;两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲__<__p乙。
图Z8-7
【解析】 牙膏袋的形状发生变化,但质量不变,所以m甲=m乙;甲下沉,F甲<G,乙漂浮,F乙=G,所以F甲<F乙;由F浮=ρ水gV排可得,V排甲<V排乙;所以h甲<h乙,由p=ρ水gh得,p甲<p乙。
9.[2015?苏州]如图Z8-8所示为“用天平和量筒测量盐水密度”的实验。
图Z8-8
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端0刻度线处,发现指针指在分度盘的左侧,应将平衡螺母向__右__调,使天平横梁平衡。
(2)用天平测出空烧杯的质量为30g,在烧杯中倒入适量的盐水,测出烧杯和盐水的总质量如图甲所示,则盐水的质量是__32__g。再将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,如图乙所示,盐水的密度为__1.07×103__kg/m3。
(3)小聪同学在实验中先测出空烧杯的质量m1,倒入盐水后测出其总质量m2,在将盐水倒入量筒的过程中,发现由于盐水较多,无法全部倒完,他及时停止了操作。同组同学讨论后认为仍可继续完成实验,于是小聪读出此时量筒中盐水的体积V,又加了一个步骤,顺利得出了盐水的密度。你认为增加的步骤是:__用天平测出剩余盐水和烧杯总质量m3__,请帮小聪写出计算盐水密度的表达式ρ=__(m2-m3)/V__。
【解析】 (2)由图甲可知,烧杯和盐水的总质量m总=60g+2g=62g,所以烧杯中盐水质量m=m总-m杯=62g-30g=32g;由图乙可知,盐水体积V=30mL=30cm3,所以盐水密度ρ=≈1.07g/cm3=1.07×103kg/m3。(3)倒入盐水后烧杯和盐水的总质量与剩余盐水和烧杯总质量之差就是倒入量筒中盐水的质量,所以增加的步骤为:用天平测出剩余盐水和烧杯的总质量m3;即倒入量筒中盐水的质量m=m2-m3,即得ρ=(m2-m3)/V。
10.[2014·邵阳]邵坪高速是连接邵阳市与新邵坪上沪昆高铁站的重要交通线,全长约34km,预计于今年年底正式通车。通车后,邵坪高速将与沪昆高铁实现无缝对接,有望实现1h左右从邵阳抵达长沙。若一辆小车质量为1.5×103kg,每个车轮与路面的接触面积为0.15m2。请计算(g取10N/kg):
(1)该小车的重力为多少牛?
(2)该小车静止在水平路面上对路面的压强为多少帕?
(3)若邵坪高速限速100km/h,该小车驶完邵坪高速全程最少需多少小时?
【答案】 (1)1.5×104N (2)2.5×104Pa (3)0.34h
11.[2014·绵阳]气凝胶是当今世界上密度最小的固体,一般常见的气凝胶为硅气凝胶,其密度仅为空气密度的3倍,看上去就像凝固的烟。将一块质量为3kg的硅气凝胶轻轻放在水平地面上,则它对地面的压力为(g取10N/kg)( B )
A.10N B.20N
C.30N D.40N
【解析】 硅气凝胶的重力为G=mg=3kg×10N/kg=30N,物体还要受到空气对它的浮力,因为密度仅为空气密度的3倍,所以空气对它的浮力F浮=1/3G=1/3×30N=10N。硅气凝胶对水平地面的压力为F=G-F浮=30N-10N=20N。
12.[2015·广东]如图Z8-9所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为600g,杯的底面积为100cm2,将一个质量为600g、体积为300cm3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中(烧杯的厚度忽略不计,杯内水没有溢出,g取10N/kg)。则:
图Z8-9
(1)物体A的密度是__2__g/cm3,当物体A的一半浸入水中后,水对烧杯底部的压强增大了__150__Pa。
(2)物体A所受的浮力为__1.5__N,细线对物体A的拉力为__4.5__N,台秤的示数为__7.5__N,此时烧杯对台秤的压强为__750__Pa。
13.[2015·河北]小明利用弹簧测力计测量石块的密度。(ρ水=1.0g/cm3,g取10N/kg)
(1)用细线将石块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的示数如图甲所示,石块重__4.8__N。
(2)将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示,石块受到的浮力F浮=__2__N。
(3)石块的体积V=__200__cm3。
(4)石块的密度ρ石块=__2.4__g/cm3。
[拓展]完成上述实验后,小明又将挂在弹簧测力计下的石块浸没在不同液体中,收集了下表中的数据。
弹簧测力计示数/N
3.2
2.6
1.9
1.2
液体的密度/(g?cm-3)
0.8
1.1
1.45__
1.8
(1)将表格补充完整。
(2)分析上表,小明得出此装置可制作“密度计”,此“密度计”的分度值是__0.05g/cm3(或50kg/m3)__。
【解析】 (1)由图甲可知,弹簧测力计示数为4.8N,即石块的重力G=4.8N。
(2)石块全部浸没在水中时,弹簧测力计示数为2.8N,即F=2.8N,则石块受到的浮力F浮=G-F=4.8N-2.8N=2N。
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,则:
V排===2×10-4m3=200cm3,即石块的体积为200cm3。
(4)石块的密度:
ρ====2.4×103kg/m3=2.4g/cm3。
[拓展](1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,V排一定时,F浮与ρ液成正比,观察第一组数据,弹簧测力计示数为3.2N,即F=3.2N,则石块受到的浮力F浮=G-F=4.8N-3.2N=1.6N,当弹簧测力计的示数为1.9N时,石块所受液体的浮力为4.8N-1.9N=2.9N,即排开液体的重力为2.9N,所以=,则液体的密度ρ液=1.45g/cm3。
(2)由于弹簧测力计的刻度盘是均匀的,可以取弹簧测力计相邻的两个刻度为研究对象。现在假设弹簧测力计示数为3.1N,此时石块所受液体的浮力为F′=4.8N-3.1N=1.7N,则有=,
则液体的密度ρ液=0.85g/cm3。故此“密度计”分度值为0.85g/cm3-0.8g/cm3=0.05g/cm3。
14.[2014·遂宁]如图Z8-11图甲所示,一个边长为1m的正方体静止在湖底,上表面离水面深度为h。现用一根粗细和重力不计的绳子,将该物体从水底竖直向上拉,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
甲 乙
图Z8-11
(1)物体在露出水面前受到水的浮力是多少?
(2)物体在露出水面前受到绳子的拉力是多少?
(3)物体的密度是多少?
【答案】 (1)104N (2)2×104N (3)3×103kg/m3
【解析】 (1)F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1m)3=104N。(2)由图像可知露出水面后绳子的拉力即物体的重力G=3×104N,当重物未露出水面时,拉力F1=G-F浮=3×104N-104N=2×104N。(3)物体的质量m===3×103kg,密度ρ=m/V=3×103kg/1m3=3×103kg/m3。
课件33张PPT。专题提升八 密度、压强、浮力综合应用1.密度
(1)特性:密度是物质的一种特性,与质量、体积的大小无关。在探究物质的质量和体积的关系时,得到同种物质的质量和体积的比值不变。
(2)测量:正确使用天平测质量,正确使用量筒测体积。测量液体体积时为了减小误差,通常采用“差值法”。
(3)气体密度:气体的密度会因为质量不变时体积的变化而变化。2.压强
(1)压力的作用效果:用海绵、细沙等易于发生形变的物体定性表示压力的作用效果。
(2)压强:压强是用来定量表示压力作用效果的。计算压强时,需注意规范解题。
(3)液体压强:液体压强受液体密度和液体深度的影响。
3.浮力
(1)称量法:F浮=G-F拉(三个力平衡)。
(2)原理法:F浮=G排液=ρ液gV排
(3)漂浮法:F浮=G物(即漂浮时:ρ液gV排=ρ物gV物)。类型之一 测量密度
[2015·常德]小亮同学利用“替代法”测量一粒花生米的密度,实验过程中如图Z8-1所示。在下列空格中填写适当内容。图Z8-1 (1)如图甲所示,选择一粒饱满的花生米放入装有适量水的透明烧杯中,发现花生米下沉至杯底,则花生米完全浸没在水中下沉时所受的浮力________重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)如图乙所示,往烧杯中逐渐加盐并充分搅拌,直至观察到花生米处于_________状态,随即停止加盐。
(3)如图丙所示,取出花生米,用调好的天平测出烧杯和盐水的总质量为__________g。
(4)将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,用天平测出空烧杯的质量为59g,如图丁所示,用量筒测出盐水的体积为________mL。小于悬浮11150 (5)通过公式计算出盐水的密度即可知花生米的密度,本实验中花生米的密度为________g/cm3(结果小数点后保留两位数字)。
1.04 【点悟】 利用替代法来测量花生米的密度,考查了对物体浮沉条件的应用及液体密度的测量,当物体的密度与液体密度相等时,物体在液体中悬浮,盐水的密度等于花生米的密度。 [2014·海南]小东在做测量盐水密度的实验,如图Z8-2所示。
(1)调节天平平衡时,若指针静止位置如图甲所示,则应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节。图Z8-2左 (2)小东的测量步骤如下:
①往空烧杯中倒入适量的盐水,测出烧杯和盐水的质量m1=48.2g;
②将烧杯中的一部分盐水倒入量筒,读出量筒中盐水的体积V为20mL;
③测出烧杯和剩余盐水的质量m2(如图乙所示)。
请你帮助他将下面的实验记录表填写完整。量筒中盐水
的质量m/g26.2221.1
类型之二 探究浮力的大小
[2015·福州]小华在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中,做了如图Z8-3所示的实验。图Z8-3 (1)比较甲和乙可知,物体受到的浮力F浮=_________。(用图中的物理量符号表示)
(2)分析乙和丙可知,弹簧测力计测得拉力大小关系是:F1________F2。(选填“>”“=”或“<”)
(3)通过乙和丁的探究,不能得到浮力大小与液体密度的关系,其原因是_________________不同。G-F1<排开液体的体积 【解析】 (1)由甲图可知物体重力为G;由乙图可知物体受到重力、拉力和浮力作用,三个力的关系为G=F1+F浮,所以物体受到的浮力F浮=G-F1。(2)由于F1=G-F浮乙,F2=G-F浮丙,物体都浸在水中,根据F浮=ρ液gV排,乙中排开水的体积大,F浮乙>F浮丙,所以F1<F2。(3)浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,探究浮力大小与液体密度的关系时应控制排开液体的体积相同,改变液体的密度。由乙和丁可知,水和盐水密度不同,物体排开水和盐水的体积也不同,所以不能得到浮力大小与液体密度的关系。 在“浮力的研究”实验中。
(1)取一铁块,把它挂在弹簧测力计的挂钩上,如图Z8-4图甲所示,当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块受到的浮力大小将__________。增大图Z8-4 (2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程。
①如图乙所示,用弹簧测力计测出石块的重力为F1;
②如图丙所示,用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2;
③如图丁所示,把石块浸入盛满水的溢水杯中,用该空烧杯盛接从溢水杯里被排出的水,当石块全部浸入水中时,读出弹簧测力计的示数为F3;
④如图戊所示,用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。 用F1、F2、F3、F4表示,实验中测得石块所受的浮力为____________,排出水的重力为_____________。根据该实验的测量数据,可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是_______________________________________ ___________________。
【解析】 用弹簧测力计测量物体重力大小和物体浸入水中的拉力大小,进行阿基米德原理的探究。浮力大小等于物体排开液体的重力,即F1-F3=F4-F2。
【点悟】 浮力的大小只与液体密度和排开液体体积有关,与液体的重力、液体的体积、物体的体积等无关。F1-F3F4-F2物体所受浮力大小等于排开水的重力(或F1-F3=F4-F2)类型之三 关于压强的分析和计算
为防止飞机冲出跑道造成事故,我国已成功研制出多孔泡沫混凝土,可将其铺设在跑道末端外延。总质量为45t、与地面接触总面积为0.9m2的波音737客机一旦冲出跑道,就会陷入泡沫混凝土中,实现快速、有效制动。携带救援装备,总质量100kg、单脚与地面接触面积为250cm2的救援人员在泡沫混凝土上自由走动,泡沫混凝土安然无恙,下列四种规格的泡沫混凝土中,符合要求的是(g取10N/kg) ( )C A.密度60kg/m3,最大承受压强2×104Pa
B.密度90kg/m3,最大承受压强3×104Pa
C.密度280kg/m3,最大承受压强4×105Pa
D.密度420kg/m3,最大承受压强6×105Pa
【解析】 飞机和救援人员对泡沫混凝土的压力分别为:F1=G1=m1g=4.5×104kg×10N/kg=4.5×105N;
F2=G2=m2g=100kg×10N/kg=1000N。飞机和救援人员在泡沫混凝土上自由走动时,对泡沫混凝土的压强分别为:p1=F1/S1=4.5×105N/0.9 m2=5×105Pa;p2=F2/S2=1000N/0.025m2=4×104Pa。泡沫混凝土能承受的压强应大于救援人员自由走动对泡沫混凝土的压强并且小于波音737客机对泡沫混凝土的压强。 如图Z8-5所示,放在水平地面上的两个实心长方体A、B,已知体积VA<VB,高度hA<hB,与地面的接触面积SA>SB,对地面的压强pA=pB。下列判断正确的是 ( )图Z8-5A A.A的密度一定大于B的密度
B.A的密度可能小于B的密度
C.A的质量一定小于B的质量
D.A的质量可能等于B的质量
【解析】 水平面上规则物体对地面的压强计算公式可变形为p=F/S=G/S=mg/S=ρgV/S=ρgSh/S=ρgh。已知A、B对地面的压强相等,根据A、B的高度即可比较密度大小;已知A、B对地面的压强相等,根据A、B与地面的接触面积即可比较其质量大小。 如图Z8-6所示,水平地面上甲、乙两圆柱形容器中的
液面相平,A、B、C三点液体的压强分别为pA、pB和pC。
(ρ酒精=0.8×103kg/m3)图Z8-6 (1)pA、pB和pC的大小关系是________________。
(2)要使水在C点的压强pC变小,可以采取的做法是________ __________ (写出一种即可)。
【解析】 同种液体内部液体压强随着深度的增加而增大;同一深度处,液体密度越大,压强越大。
【点悟】 对液体压强的分析应根据液体压强规律规范回答。固体压强的计算应注意压力与受力面积的一致性。pB<pA<pC倒出适量的水类型之四 密度、压强、浮力的综合解答
[2015·重庆]如图Z8-7所示,将一长方体
木块放入水平放置的圆柱形盛水容器中,
静止时木块有1/4的体积露出水面,这时容
器底部受到水的压强跟木块未放入水中时
相比,增大了120Pa;若在木块上放一块
铁块,使木块刚好全部压入水中,则铁块
的重力与木块重力之比是________,这时容器底部所受水的压强跟木块未放入水中时相比,增加了________Pa。图Z8-71∶3160
【点悟】 柱形容器内对容器底部的压强等于容器内物体的总重与容器底面积的比值。物体漂浮时浮力等于物体的总重。
不理解漂浮、悬浮原理致错
[2014·资阳]在A、B、C三个相同的烧杯内装有深度相同的液体,三种液体的密度关系是ρ1=ρ2>ρ3。将甲、乙、丙三个重力分别为G甲、G乙、G丙的实心小球分别放在A、B、C的液体中,其中甲球在A中沉入液体底部,乙球在B中恰好悬浮,丙球在C中漂浮在液面上。三个球的密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙,
体积关系是V甲>V乙=V丙,三个球所受浮力分别为F1、F2、
F3,三个烧杯里的液体对杯底的压强分别为p1、p2、p3,则以下判断的关系中正确的是 ( )
A.ρ甲>ρ乙=ρ丙
B.G甲=G乙>G丙
C.F1>F2>F3
D.p1=p2>p3
【错解】 A、D
【错因分析】 没有理解漂浮、悬浮的原理致错,漂浮时浮力大小等于重力,悬浮时浮力大小等于重力,但漂浮时V排小于V物,悬浮时V排等于V物。
∵甲下沉,乙悬浮,∴ρ甲>ρ1=ρ2=ρ乙,∵丙漂浮,ρ丙<ρ3,ρ2>ρ3,∴ρ乙>ρ丙,∴ρ甲>ρ乙>ρ丙;∵V甲>V乙,ρ甲>ρ乙,F浮甲
【正解】 C 1.[2015?雅安]两个底面积不等的圆柱形容器(S甲<S乙),分别盛有甲、乙两种不同的液体,将两个完全相同的小球分
别放入这两种液体中,小球静止时的位置如图Z8-8所示,
此时两液面刚好齐平。若将这两小球从液体中取出,则液
体对容器底部压强的变化量Δp甲、Δp乙的大小关系是( )A图Z8-8 A.Δp甲一定大于Δp乙
B.Δp甲一定等于Δp乙
C.Δp甲一定小于Δp乙
D.Δp甲可能小于Δp乙 2.先在溢水杯中装满水(水面与溢水口齐平),水深为10cm,水的质量为5kg,再放入一块重3N的木块,溢出的水全部用小烧杯接住(如图Z8-9所示)。小烧杯中水的重力等于_______N。(g取10N/kg)
【解析】 浮力的大小等于物体排开液体的重力,物体漂浮,浮力大小又等于物体的重力3N。图Z8-93