教科版物理八下第十章 流体的力现象单元检测(培优卷)
一、选择题(每题3分,共45分)
1.(2024八下·曹县期末)下列四幅图中,物理现象的解释错误的是( )
A.甲图:两张纸中间向下吹气,流速越大的位置压强越小,两张纸会向中间靠拢
B.乙图:从山脚下爬到泰山之巅,自制气压计液柱高度会降低
C.丙图:塑料瓶中的水短时间内不会全部流掉的原因是受到大气压的作用
D.丁图:人快速吸气的时候管内液面上升,快速吹气的时候管内液面也上升
【答案】B
【知识点】大气压强与高度的关系;大气压的综合应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】A.甲图:两张纸中间向下吹气,中间空气流速大压强小,两张纸会受到指向中间的压力差,所以会向中间靠拢,故A正确不符合题意;
B.乙图:当从山脚下爬到泰山之巅时,海拔升高,大气压降低,所以液柱高度会升高,故B错误符合题意;
C.丙图:盆景中的自动供水装置中的塑料瓶中的水不会流出,是因为大气压作用在盆内水面,支撑起了塑料瓶内的水柱,故C正确不符合题意;
D.丁图:人快速吸气的时候,A管上方空气流速大压强小,在大气压的作用下,A管中的水面上升,快速吹气的时候,A管上方空气流速大,压强小,所以A管中的水面也上升,故D正确不符合题意。
故选B。
【分析】AD.根据流体压强和流速的关系判断;
B.根据大气压强随高度的变化规律分析大气压强变化,再根据p内=p水+p大气分析水柱压强变化,进而确定水柱的高度变化;
C.根据大气压强的知识分析。
2.(2024八下·清河期末)看似“轻”的空气,却有很大作用。以下事例中,能利用流体压强与流速的关系来解释的是( )
A.塑料吸盘“吸”在光滑的墙上
B.用吸管吸饮料
C.茶壶盖上开小孔便于把水倒出
D.火车进站时,人要站在安全线以外
【答案】D
【知识点】大气压的综合应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】A.吸盘内部的气体压强小,大气压的作用下被压在了墙面上,故A不符合题意;
B.吸吸管时,管内气压小于外界大气压,故B不符合题意;
C.小孔是为了使水壶内外的气压相等,利用了连通器的原理,故C不符合题意;
D.靠近火车的那一侧的空气流速快压强小,远离火车的那一侧的空气流速小压强大,这个压强差容易将人压向行驶的火车,故D符合题意。
故选D。
【分析】流体包括液体和气体,流体压强与流速的关系:流体在流速越快的地方压强越小,在流速越慢的地方压强越大。分析各个实例应用的原理找出符合题意的选项。
3.(2024八下·沭阳期末)某同学一只手拿着羽毛球筒(两端开口)的中部,另一只手用力击打球筒的上端,将羽毛球从筒中取出,如图所示,则( )
A.羽毛球从筒的上端出来
B.说明空气流速大的地方压强大
C.羽毛球只受到重力和摩擦力
D.羽毛球在球筒中运动时,受到的摩擦力向上
【答案】A
【知识点】重力及其大小的计算;惯性及其现象;摩擦力的方向;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】 A、羽毛球筒在力的作用下向下运动,而羽毛球由于惯性而保持静止,所以羽毛球会从筒的上端出来,故A正确;
B、一切物体都具有惯性,该操作利用了物体具有惯性,不能说明空气流速大的地方压强小,故B错误;
C、对羽毛球进行受力分析,羽毛球受到重力和摩擦力,以及筒壁对它的压力,故C错误;
D、羽毛球相对球筒向上运动,摩擦力与相对运动方向相反,即受到的摩擦力向下,故D错误。
故选:A。
【分析】 (1)惯性是物体的固有属性,它指的是物体能够保持原来的运动状态不变的一种性质。
(2)空气流速大的地方压强小。
(3)滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
(4)对物体进行受力分析,得出结论。
4.(2024八下·湘潭期末) 国产大飞机(图甲)已经频繁亮相国内各机场,飞机是利用机翼上、下表面流速的差异形成压强差产生向上的升力而升空(如图乙),以下现象没有利用这一原理的是( )
A.吹气后纸张靠拢
B.吹气时乒乓球不掉落
C.灌水后底部凸出更多
D.人要站在安全线外
【答案】C
【知识点】飞机的升力
【解析】【解答】飞机机翼的升力来自于上下表面的大气压力差。
A.吹气后纸张靠拢,是因为中间空气流速大而压强小,周围空气将纸张压到一起,故A不合题意;
B.吹气时乒乓球不掉落,是因为乒乓球上方空气流速大而压强小,下面的空气对它产生向上的压力差,故B不合题意;
C.灌水后底部凸出更多,说明液体压强随深度的增加而增大,故C符合题意;
D.人要站在安全线外,是因为列车经过时空气流速大而气压小,周围空气对乘客产生推力,有危险,故D不合题意。
故选C。
【分析】分析各个选项中包含的物理原理,然后与机翼受到升力的产生原因判断。
5.(2024八下·娄星期中) 如图所示,教室里的天花板下面装有多挡位吊扇,当吊扇正常工作时,关于吊扇对天花板的拉力与其重力 大小的判断,下列说法中正确的是( )
A.吊扇在高挡位工作时,拉力等于重力
B.吊扇在低挡位工作时,拉力大于重力
C.电扇在任意挡位工作时,拉力等于重力
D.电扇在任意挡位工作时,拉力小于重力
【答案】D
【知识点】流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】风扇在运动时,上方的空气流速快,导致压强小,下方对上方有大气压的作用,所以拉力小于重力,D正确,ABC错误
综上选D
【分析】根据压强和流速的关系判识选项
压强和流速的关系:压强越大,流速越小,应用为风扇扇叶上凸,空气流速快,导致压强较小,形成向上的升力
6.(2023八下·深圳期中)将同一长方体分别水平与竖直放置在水中,长方体都保持静止。下列说法正确的是( )
A.水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差相等
B.水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差不相等
C.水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差不相等
D.水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差相等
【答案】A
【知识点】浮力及其产生原因
【解析】【解答】相同物体在水中水平和竖直放置时,排开液体的体积相同,所以受到的浮力相等,浮力是物体上下表面的压力差,所以压力差相等;由于水平放置和竖直放置时深度不同,压强不同,A符合题意;BCD不符合题意。
故答案为:A.
【分析】液体密度相同时,深度越深,液体压强越大; 排开液体的体积相同,物体受到的浮力相等。
7.(2018-2019学年沪科版物理八年级下学期 9.1 认识浮力 同步练习)如图所示,取一个瓶口内径略小于乒乓球的矿泉水瓶,去掉底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶内注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验可以用来说明( )
A.浮力产生的原因
B.阿基米德原理
C.大气存在压强
D.液体的压强与液体的密度和深度有关
【答案】A
【知识点】浮力及其产生原因
【解析】【解答】A、开始时乒乓球受到上面液体压强和大气压的作用,下部没有液体只受大气压的作用,向上的压强小于向下的压强,向上的压力小于向下的压力,乒乓球不能上浮。当用手堵住瓶口,乒乓球下面有水,乒乓球下面也受到液体压强和大气压的作用,向上的液体压强大于向下的液体压强,乒乓球上浮,跟浮力产生的原因有关系。A符合题意。
B、阿基米德原理是研究浸在水中的物体受到的浮力和排开液体重力的关系,该实验不能测出这两个力的大小,B不符合题意;
C、乒乓球上下都受到大气压的作用相同,开始乒乓球不上浮,后来又上浮,不是大气压的作用。C不符合题意。
D、乒乓球上升时,液体的密度一定,可以说明液体压强和深度有关,液体越深,液体的压强越大,但不能说明液体的压强与液体的密度有关。D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】浮力产生的原因:物体受到向上的压力大于向下的压力,存在压力差产生了浮力.
8.如图,一条小溪中有一个小球随着溪流漂流而下,则此小球所受浮力的方向应是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
【答案】C
【知识点】浮力的示意图
【解析】【解答】解:小球随着溪流漂流而下,所受浮力与重力是一对平衡力,浮力的方向总是竖直向上的,即与重力的方向相反.
故选C.
【分析】根据浮力的方向(竖直向上)分析解答.
9.潜水艇在水面下继续向深水处下潜的过程中,所受浮力和压强( )
A.浮力不变,压强增大 B.浮力不变,压强不变
C.浮力变大,压强增大 D.浮力变大,压强不变
【答案】A
【知识点】液体压强的特点;阿基米德原理
【解析】【解答】潜水员在深水中下潜的过程中,深度变大,由p=ρ液gh可知,受到水的压强变大;
排开水的体积不变,由F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力不变.
故选A.
【分析】潜水员下潜过程中,深度增大,排开水的体积不变,根据液体压强公式及阿基米德原理来判断浮力和压强的变化情况.
10.(2024八下·汕头期中)如图甲所示,一个实心圆柱体金属块在细绳竖直向上的拉力的作用下,从水面下一定深度开始竖直向上以的速度匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(假设水面不动)。如图乙所示的是绳子的拉力F随时间t变化的图像。结合图像中的信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块的重力为
B.浸没在水中时金属块受到的浮力大小是
C.金属块的密度为
D.圆柱体的高度是
【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】解:A: 由图乙可知,AB段拉力不变,物体重力不变,由称重法知浮力不变,物体完全在水下,BC段拉力变大,所以浮力变小,物体逐渐露出水面,CD段拉力不变,表明物体完全露出水面。CD段物体完全露出水面,拉力等于物体的重力,所以金属块的重力为30N,AB段拉力不变,物体完全在水下,此时金属块受到的浮力的大小是F浮=G-F拉=30N-20N=10N,故A错误;
B:AB段拉力不变,物体完全在水下,此时金属块受到的浮力的大小是F浮=G-F拉=30N-20N=10N,故B错误;
C.金属块的质量 浸没时,物体的体积等于排开水的体积,故金属块的体积
金属块的密度
故C正确;
D:BC端物体逐渐露出水面,高度 ,故D错误。
综上所述,本题选C。
【分析】(1)分析绳子拉力随时间t变化的图象,当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动,但未露出液面,此时金属块排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,此时的浮力不变,绳子的拉力也不变,即为图中的AB段,当金属块完全露出水面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,则可求出金属块重;
(2)当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求金属块排开水的体积 (金属块的体积),知道金属块的重力,利用重力公式求金属块的质量,最后利用密度公式求金属块的密度;
(4)BC段物体逐渐露出水面,根据速度公式算出圆柱体的高度。
11.(粤沪版物理科目八年级下册第九章第2节阿基米德原理同步练习)有一个实心球形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为12N;当把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N.把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力是( )
A.5N B.7N C.14N D.12N
【答案】D
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N,
浮力F浮=G﹣F=12N﹣5N=7N;
根据阿基米德原理F液=ρ水gV排可知,物体全部浸没水中时浮力F’浮=2F浮=2×7N=14N;
浮力F浮大于物体的重力G,故物体上浮,直至漂浮,
物体此时受到的浮力:F’’浮=G=12N.
故选:D.
【分析】本题考查了浮力的计算方法(漂浮条件.阿基米德原理),涉及到用称重法测量物体受到的浮力,知识点多,要能熟练解答
12.(2018八下·开州期末)水平地面上有底面积为300cm2、不计质量的薄壁盛水柱形容器A,内有质量为400g、边长为10cm、质量分布均匀的正方体物块B,通过一根长10cm的细线与容器底相连,如图所示,此时水面距容器底30cm,则下列相关说法错误的是()
A.此时物块B受到的拉力为6N
B.容器对水平地面的压力是84N
C.剪断绳子,待物块静止后水平地面受到的压强变化了200Pa
D.剪断绳子,待物块静止后水对容器底的压强变化了200Pa
【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;力与图象的结合;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】A. 木块的重力:GB=mBg=0.4kg×10N/kg=4N,木块浸没在水中,则V排=V木=(10cm)3=1000cm3=1×10 3m3,物体浸没时受到的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10 3m3=10N,绳子的拉力为:F=F浮 GB=10N 4N=6N;A不符合题意;
B. 容器内水的体积V=Sh=300cm2×30cm 1000cm3=8000cm3=8×10 3m3,由ρ= 可得,水的质量m水=ρV=1.0×103kg/m3×8×10 3m3=8kg,因不计质量的薄壁盛水柱形容器,则容器对水平地面的压力F=G总=(m水+mB)g=(0.4kg+8kg)×10N/kg=84N,B不符合题意;
C. 绳子断和断之前,容器对桌面的压力不变,受力面积不变,故剪断绳子,待物块静止后水平地面受到的压强没有变化,C符合题意;
D. 物块B的重力:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N,剪断绳子,待物块B静止后漂浮,F′浮=G=4N;由F浮=ρ液gV排可得,木块漂浮时排开水的体积:V′排= =4×10 4m3,液面下降的深度为:△h= =0.02m,水对容器底的压强变化量:△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa.D不符合题意;
故答案为:C.
【分析】根据物体的质量计算重力,利用排开水的体积计算受到的浮力,根据总重力计算对地面的压力,根据液面深度计算液体的压强的大小.
13.如图甲所示,在一只薄塑料袋中装满盐水(盐水的密度为1.2g/cm3),用细线扎紧袋口,用弹簧测力计测得其所受重力为12N;再将这个装水的塑料袋浸入烧杯内的水中,如图乙所示,当弹簧测力计示数为3N时,(不计塑料袋和细线的重),以下说法正确的是( )
A.烧杯的水面上升,好像多了12N
B.水对杯底的压力增加了9N
C.袋内水面与烧杯中的水面相比比烧杯中的水面低
D.袋内外水面高低无法判断
【答案】B
【知识点】力的合成与应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】解:用弹簧测力计测得其所受重力为12N;塑料袋浸入烧杯内的水中时,弹簧测力计示数为3N,则装盐水的塑料袋受到的浮力F浮=G排=G﹣F=12N﹣3N=9N;因塑料袋放入水中时排开的水没有溢出烧杯;所以烧杯里会增加9N的水,对杯底的压力增加了9N;
又∵V盐水===1×10﹣3m3,
V排===0.9×10﹣3m3,
∴V盐水>V排;即袋内盐水体积大于烧杯中排开的水的体积;
所以袋内水面比烧杯中的水面高.
综上分析,只有B正确.
故选B.
【分析】要比较两水面的高低,应抓住关键点:若两水面相平,弹簧测力计示数会为零.
14.(2024八下·隆回期末)体积相同的A、B两木块,放入水中静止时,情况如图所示,设它们的密度分别为、,受到的浮力分别为、,则下列关系中正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)由题意知,,由图可知:,水的密度一定,由可知,;
(2) A、B两个木块漂浮在水中,则,
所以,,而,
可知,故选:C。
【分析】(1)根据阿基米德原理判断甲乙球受浮力的大小关系;
(2)首先根据漂浮条件:,判断重力关系;然后根据公式判断密度关系。
15.(2024八下·西安月考)小明对传感器感兴趣,他将力传感器固定在容器底部,用轻硬细杆连接力传感器和柱形物块M,如图甲所示,力传感器能够显示细杆所受的压力或拉力(不计细杆的质量和体积)。现缓慢向容器中加水,力传感器的示数F随水深h变化的图像如图乙所示,下列分析错误的是( )
A.物块M的重力为15N
B.当水深为9cm时,物块M所受浮力为9N
C.物块M的密度为
D.物块M刚浸没时,水对容器底的压强为1300Pa
【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;浮力的利用
【解析】【解答】A.由图可知,h≤6cm时,细杆受到的压力等于物体M的重力,物块M的重力为15N,故A正确,不符合题意;
B.当水深为9cm时,细杆受到的压力为6N,所以细杆对物体M向上的支持力为6N,根据称重法可知则物块M所受浮力为F浮=G-F支=15N-6N=9N,故B正确,不符合题意;
C.根据重力公式G=mg计算物块M的质量为,当h=11cm时,M受到的浮力恰好等于重力;当力传感器的示数F为9N时,M刚好浸没,受到的浮力为F浮'=G+F拉=15N+9N=24N,根据浮力公式计算物体M的体积为;结合密度公式计算物块M的密度为
,故C正确,不符合题意;
D.当h=11cm时,M受到的浮力等于重力F浮''=G=15N,根据浮力公式计算可知排水的体积
,所以M的底面积为
,进而计算可知M的高度为;
物块M刚浸没时,容器内水的深度h水=6cm+8cm=14cm=0.14m,根据压强公式计算水对容器底的压强为,故D错误,符合题意。
故选D。
【分析】1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;;
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
4、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同;
5、称重法测量物体浮力:先测出物体的重力,然后将物体浸入水中,弹簧测力计的示数就会减小,减小的示数就是物体受到的浮力。
二、填空题(每空2分,共22分)
16.(2024八下·九龙坡期末)如图所示,有AB为两个实心正方体,A的重力为12N,B的边长为10cm,重力为8N;现将物体AB重叠放入装水的容器中,B与容器未紧密贴合。已知容器的底面积,此时水深5cm,则水对容器底部的压力为 N,将B沿竖直方向切去 N,可使AB剩余部分对容器底部的压强为2000Pa。
【答案】10;2
【知识点】二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】(1)根据,水对容器底部的压力为
(2)容器中水的体积
设沿竖直方向切去后,剩余的边长为x,此时B浸入液体的深度为h,则有
此时B浸入液体的深度为
AB剩余部分对容器底部的压强为2000Pa,则
联立以上两式解得
其中x1不合题意,舍去,切去后剩余部分的边长为7.5cm,切去部分的边长为2.5cm,即切取部分为B的,因此切去部分的重力为2N。
【分析】(1)根据密度公式p可得B的质量,由G=mg可得B的重力;
(2)当切去厚度为2.5cm时,可知B的一边长度和与容器底部接触的底面积,再求剩余部分B的重力,由 可知AB剩余部分受到的浮力,根据 可得AB剩余部分对容器底部的压强。
17.(2024八下·重庆市月考)小牟在被誉为“中国工艺玻璃之都”的河间市购买了一套玻璃杯具,为测量玻璃的密度,他把外底面积为S1,内底面积为S2,高为10cm的厚壁薄底玻璃杯A放在一个底面积为S3的足够高的容器B中,如图甲所示,玻璃杯A的外底和容器B的内底正中央用一根长为1cm的轻细线相连。他沿容器B的内壁缓慢注水,水的深度h与注水的体积V关系如图乙所示。当V=500cm3时,水对容器B底部的压强为 Pa,玻璃的密度为 g/cm3。
【答案】500;2.5
【知识点】密度公式及其应用;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据图乙,结合深度,计算压强p=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;注水500cm3,水底面积为,到700cm3时,玻璃杯浮起,细线被拉直,容器底面积,玻璃杯外底面积S1=200cm2-100cm2=100cm2,漂起前,排开水的体积为V排=S1h1=100cm2×5cm=500cm3,此时受到的浮力等于玻璃杯的重力,G=F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10-6m3=5N;质量为;当注入水的总体积为1800cm3时,玻璃杯装满水,则玻璃杯的体积为V杯=S3h杯=V水总=200cm3×10cm-1800cm3=200cm3,玻璃杯的密度为。
【分析】根据p=ρgh,计算液体压强;根据容器中液面高度变化,利用,计算底面积;根据底面积和液体高度,判断判断排开液体的体积;根据F浮=ρ液gV排,计算浮力,物体漂浮时,浮力和物体的重力相等;根据,计算质量;利用体积差,计算物体的体积;根据,计算密度。
18.小明同学利用上面器材进行了浮力的探究实验:
(1)图A中用细线将合金块挂在弹簧测力计下,测出它的 大小;
(2)将合金块浸入装满水的溢水杯中如图B所示,合金块所受浮力是 N;
(3)比较图B和图C可知,合金块在水中所受浮力与浸没的 无关.
【答案】重力;0.5;深度
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)用细线将合金块挂在弹簧测力计下,此时可得物体的重力G;
(2)由图A知,G=2N;
由图B知,F=1.5N,则F浮=G﹣F=2N﹣1.5N=0.5N;
(3)B、C两图物体都浸没在水中,深度不同,但浮力相同,可知合金块在水中所受浮力与浸没的深度无关.
故答案为:(1)重力;(2)0.5;(3)深度.
【分析】(1)物体在空气中受到的拉力等于物体的重力;
(2)根据F浮=G﹣F计算出物体的浮力;
(3)分析B、C两图相同的量和不同的量,得出浮力与浸没深度的关系.
19.(2024八下·从江月考) 一艘轮船装满货物时的排水量为8000t,那么这艘轮船所受浮力为 N。如果它从长江驶入大海(ρ江水<ρ海水),船排开液体的体积 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】8×107;变小
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】由阿基米德原理可知,轮船受到的浮力等于排开水的重力,即
轮船在长江和大海中都处于漂浮状态,受到的浮力都等于自身重力,如果它从长江驶入大海,因,由 可知,轮船排开水的体积将变小。
【分析】 根据轮船都漂浮,受到的浮力都等于轮船受到的重力(自身重不变);得出了受到浮力的大小关系,知道长江水和海水的密度关系,根据阿基米德原理分析排开长江水和海水体积的大小关系。
20.(2024八下·重庆市月考)为了在立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作垃圾缓缓地压入油内,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,小行觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的,老师告诉他,力F为负值时, 表明它的方向与原来的方向相反了。在C点所对应状态下,工件所受的浮力为 N。油的密度为 .
【答案】1000;800kg/m3
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】根据图像,物体浸入0.2m时,不需要拉力,此时物体漂浮,G=F浮1,当压力为600N时,深度再增大,压力不变,物体完全浸没,此时物体受到压力+重力=浮力,则600N+ρ液g(0.5m)2×0.2m=ρ液g(0.5m)3;计算ρ液=800kg/m3;则在C时,受到的浮力为F浮=ρ液g(0.5m)3=800kg/m3×10N/kg×(0.5m)3=1000N。
【分析】根据物体受到的力是平衡力,根据F浮=ρ液gV排计算浮力,结合图像,判断物体的边长。
三、综合题(共5分)
21.(2024八下·花都期末)体积相同的小球A和B放入甲和乙两种不同的液体中,两球静止时的情景如图所示。两球的重力以及排开液体的重力如图所示。(已知,,)
小球 重力/N 排开液体的重力/N
A 1.2 1.2
B 1 0.8
(1)根据以上信息可得B球应该是放入 (选填“甲”或“乙”)液体中,你的依据是: ;
(2)请在图中画出浸在甲液体中的小球静止时的受力示意图;
(3)求小球A排开液体的体积;
(4)求小球A的体积。
【答案】甲;B球重力大于浮力,处于沉底状态;;80cm3;10-4m3
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)由表格数据,根据,小球A所受浮力等于重力,物体漂浮或悬浮,是放入乙液体中的漂浮状态,B球重力大于浮力,应该是放入甲液体中,处于沉底状态。
(2)浸没在甲液体中的B球受到重力,浮力以及容器底对其支持力的作用,在三个力的共同作用下处于平衡状态,故支持力等于0.2N。如图所示:
(3)计算小球A在乙液体中排开乙液体体积
(4)依题意,小球A体积与B体积相等,则
【分析】(1)漂浮物体,受到的浮力等于物体的重力,沉底的物体,受到的浮力小于自身重力;
(2)根据小球受到的力,画出对应的力的示意图;
(3)根据,可以计算排开液体的体积;
(4)根据,计算物体的体积。
四、作图题(共2分)
22.(2017-2018学年人教版物理八年级下学期 第十章 浮力 质量检测试卷)图如图所示,质量为3╳104kg的鲸静止在海里,g取10N/kg,画出鲸的受力示意图。
【答案】解:如图所示:
【知识点】重力示意图;平衡力的辨别;平衡状态的判断;浮力的示意图
【解析】【解答】由图可知,鲸静止在海水中,处于悬浮状态,则鲸鱼受到的重力和浮力是一对平衡力,大小相等,即F浮=G=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N,过鲸鱼的重心,分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,并分别用G和F浮表示,如图所示:
【分析】对此时的鲸进行受力分析,根据二力平衡求出此时鲸受到的浮力大小;然后按照力的示意图的画法画出其受力示意图.
五、实验探究题(共13分)
23.(2019八下·上饶期中)学习了“流体压强”的知识后,小明在家里做了如下的实验:
(1)由图甲所示的实验,只打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a 管液面高度 b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a 管液面高度 b管液面高度.(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”).
(2)在图乙所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数
(3)在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球(如图丙).然后从漏斗口向下用力吹气,再将手指移开,乒乓球 (选填“会”或“不会”)掉下来.
(4)小明想,能否用压强计探究气体压强与流速关系呢?他设计了如图A所示的实验装置,小明用嘴向玻璃管中吹气,U形管内液面高度差如图B所示,此时玻璃管内D点的气体压强为p1,速度为v1;小华再次吹气后,U形管内液面高度差如图C所示,此时玻璃管内D点的气体压强为p2,速度为v2.则p1 p2,v1 v2.(选填“<”、“=”或“>”)
(5)城市建设中,为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,工人们设计了如下方案.黑色部分为墙面凸出部分,“M”为安装在过道顶的电风扇,其中既有效又节能( )
【答案】(1)等于;大于
(2)减小
(3)不会
(4);
(5)C
【知识点】流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】(1)由图所知只打开A阀门,左边容器和a、b两管构成连通器,根据连通器的原理可知此时a 管液面高度等于b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,图中,左管比较粗,右管较细.在流量一定时,管子越细,水的流速就越大.根据流体中流速大的地方压强小可知a 管液面高度大于b管液面高度.(2)电扇转动后,气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上方凸空气通过的路程长,流速大,向下的压强小;机翼模型下方凹空气通过的路程短,流速小,向上的压强大,从而形成了一个向上的压强差,是托盘测力计的示数减小.(3)从漏斗口向下用力吹气,乒乓球上方空气流速大压强小,乒乓球下方空气流速小压强大,乒乓球受到向上的压强大于向下的压强,乒乓球不会掉下来.(4)向玻璃管中吹气时,由流速大的位置压强小可知,U形管左管内气压小于外界大气压,则两侧气体压强差=水柱产生的压强,即p大气 p左=p水;
图B中,U形管的液面高度差大,水柱产生的压强大,说明左管内气压小,即此时D处的气体压强p1小,空气流速v1大;
图C中,U形管的液面高度差小,水柱产生的压强小,说明左管内气压大,即此时D处的气体压强p2大,空气流速v2小;所以,p1
v2.(5)要想让风经过过道,过道左右两端的气压应该不同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度不同.
如A图,过道左右两端的通风道相同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同,不合理.
如图B,过道左右两端的通风道相同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同,不合理.
如图C,过道右端的通风道有凸起,所以相同时间风经过过道右端的通风道时的路程长,则风速较快,所以过道右端的气压小于左端的气压,所以空气会从过道的左端流向右端,过道中有风通过.此方案不需要消耗其他能量,既有效又节能.此方案合理.
如图D,过道中有电动机,电动机工作时过道中空气流动速度加快,气压减小,空气会从过道口流进来而通风,但需要消耗电能,故此方案虽有效但不节能,不合理.
【分析】(1)各容器是连通器时,容器中的液面相平,当液体流动时,流动大的地方压强小;(2)流体流越大,压强越小;(3)根据流速不同,压强不同,漏斗口的乒乓球在吹气时,不会掉落;(4)气体在流速大的地方压强小,U型管中液面上升;(5)利用鼓起的墙面使空气流速不同,产生的压强不同,利于空气流动。
24.(2023八下·港南期中)在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,主要实验步骤如下:
a.将一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下,按如图甲所示组装器材。
b.向空烧杯中缓慢注入清水,直到没过金属体一段距离(烧杯未加满水),如图乙中①~⑤所示,待示数稳定后分别读取弹簧测力计的示数~。
c.如图乙中⑥所示,再向烧杯中加入适量盐,并轻轻搅拌,直至弹簧测力计示数稳定后读数为。
(1)分析图乙①②③④中弹簧测力计的示数,可以得出浮力的大小跟 有关。在图乙⑤中,金属体所受到的浮力 (用测量量~表示);
(2)由图乙中的①④⑤,可以得出浮力的大小跟物体浸没的 无关的结论。金属体的体积 (用已知量、g和测量量~表示);
(3)因为浮力的大小跟液体的密度有关,可知图⑤、⑥中, (选填“>、=或<”),图⑥中盐水密度:= (用已知量来和测量量~表示)。
【答案】排开液体体积;F1-F5;深度;;>;
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】探究浮力与哪些因素有关时,
(1)根据图①②③④,液体密度不变,排开液体的体积不同,探究浮力跟物体排开液体体积的关系;
根据图⑤,计算金属体所受的浮力:F浮=F1-F5;
(2)根据图①④⑤,液体密度和排开液体的体积相同,深度不同,探究浮力大小跟物体浸没的深度的关系。
根据金属块完全浸没时的浮力:F浮=F1-F5=水gV排,计算金属体的体积:;
(3)液体的密度越大,浮力越大,盐水的密度大于水的密度,物体在盐水中的浮力大,弹簧测力计的拉力小,即F5>F6;图⑥中物体受到的浮力为F盐水=F1-F6,
根据: ,计算盐水密度:。
【分析】(1)根据物体的重力和浸没在液体中测力计的拉力差,计算浮力;
(2)当液体的密度和排开液体的体积相同,改变深度,探究浮力和深度的关系;根据,可以计算排开液体体积的大小;
(3)排开液体的体积一定时,液体密度越大,受到的浮力越大, 测力计的拉力越小;根据,可以计算液体密度的大小。
六、科普阅读题(共6分)
25.(2024八下·汕头期中)阅读短文,回答文后问题。
热气球
如图所示,热气球是一种由球囊、吊篮和燃烧器三部分构成的飞行器,球囊用轻薄且不透气的材料制成,开口处用耐火材料制成,吊篮可以装载燃烧器、人员或物品,升空时,燃烧器加热球囊内的空气,空气受热膨胀,密度变小,到一定温度时,气球受到的空气浮力就能使气球带着吊篮一起升空,在空中,控制燃烧器的加热速度,可以调整气囊中空气的温度,从而控制气球的升降。热气球受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算,热气球横向移动主要依靠风力,现今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动。
(1)下列物体中,升空原理和热气球相同的是____。
A.孔明灯 B.火箭 C.飞机 D.风筝
(2)海拔高度越高空气密度越小,若热气球的体积变化忽略不计,则热气球上升过程中所受浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)热气球匀速竖直上升过程中,其所受的合力为 (选填“大于零”、“等于零”或“小于零”)。从吊篮里掉出一个物体,物体掉落时相对吊篮静止,则该物体掉出后将 (选填“立即下落”、“先向上再下落”或“保持静止”)。
(4)热气球的球囊、燃烧器、吊篮及携带人员、物品的总重为,气球的体积为,若外界空气密度为。当热气球正好缓慢匀速上升时,忽略风力和空气阻力,则该热气球所受的浮力是 ,球内热空气的密度是 。
【答案】(1)A
(2)变小
(3)等于零;先向上再下落
(4)26000;1kg/m3
【知识点】大气压强的存在;大气压强与高度的关系;浮力及其产生原因;浮力的利用
【解析】【解答】(1)A.空气受热后体积膨胀,热空气比同体积的冷空气轻,热空气会上升,热气球、孔明灯就是利用热空气上升的原理升空的。故A正确;
B.火箭升空是依靠燃料燃烧产生的推力。故B 错误;
C.飞机机翼在飞行过程中上下表面产生压力差,从而产生向上的升力。故C 错误;
D.风筝能升空的原理,主要是靠风的推力升扬于空中。故D错误。
综上所述,正确答案为 A。
(2) 第1空、 由材料可知,“热气球受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算,即: 当海拔升高,空气密度减小时,热气球受到的浮力也会减小。故该空填“ 变小 ”;
(3) 第1空、 热气球匀速竖直上升过程中,处于平衡状态,受力平衡,即其所受的合力为零。故该空填“ 等于零 ”;
第2空、 物体随吊篮一起升空,由于物体具有惯性,所以物体从吊篮中落下时,由于惯性会继续上升一段距离,而后由于重力的作用会下落。故该空填“ 先向上再下落 ”;
(4) 第1、2空, 热气球的球囊、燃烧器、吊篮及携带人员、物品的总重力
由阿基米德原理可知,热气球在空中受到的浮力
热气球匀速上升,受力平衡,则热气球内热空气的重力
热空气的质量
由 可知,球内热空气的密度
。
故1空填“ 26000 ”,2空填“ 1kg/m3 ”。
【分析】各个选项关于不同物体升空原理的正确性,得出热气球利用热空气上升原理升空是正确的。根据材料,明确随着海拔升高、空气密度减小,热气球浮力会变小。对于热气球匀速竖直上升,从平衡状态得出合力为零;对于物体从吊篮中落下,依据惯性原理分析其运动状态为先向上再下落。中通过对热气球总重力、浮力的分析计算,得出热空气的重力、质量和密度,思路是先根据已知条件逐步推导计算出相关物理量。
七、计算题(共7分)
26.(2024八下·百色期中)一个质量是1.3kg、底面积是2×10-2m2的鱼缸放在水平桌面中央,内盛有 0.1m 深的水,水的质量是2.5kg, 将一物体挂在弹簧测力计上,测力计示数为 5N, 将物体浸入水中某一位置保持静止(如图,水未溢出),测力计示数变为3N.(ρ水=1.0×103kg/m3)则:
(1)放入物体前,水对鱼缸底部的压力为多少
(2)物体受到的浮力为多少
(3)鱼缸对桌面的压强多大
【答案】(1)解:水对鱼缸底部的压强:p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
水对鱼缸底部的压力为:
F=pS=1×103Pa×2×10-2m2=20N;
(2)解:物体浸入水中时物体受到的浮力:F浮=G-F'=5N-3N=2N;
(3)解:鱼缸和水的总重力:G=(m+m')g=(2.5kg+1.3kg)×10N/kg=38N,
此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与物体对水的压力(等于水对物体的浮力)之和,
则此时鱼缸对桌面的压强:。
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ水gh水可计算此时水对鱼缸底部的压强,根据F=pS计算水对鱼缸底部的压力;
(2)根据称重法测浮力的公式F浮=G-F'计算物体浸入水中时物体受到的浮力;
(3)根据G=mg求出鱼缸和水的总重力,此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与水对物体的浮力之和,再根据可求出鱼缸对桌面的压强。
1 / 1教科版物理八下第十章 流体的力现象单元检测(培优卷)
一、选择题(每题3分,共45分)
1.(2024八下·曹县期末)下列四幅图中,物理现象的解释错误的是( )
A.甲图:两张纸中间向下吹气,流速越大的位置压强越小,两张纸会向中间靠拢
B.乙图:从山脚下爬到泰山之巅,自制气压计液柱高度会降低
C.丙图:塑料瓶中的水短时间内不会全部流掉的原因是受到大气压的作用
D.丁图:人快速吸气的时候管内液面上升,快速吹气的时候管内液面也上升
2.(2024八下·清河期末)看似“轻”的空气,却有很大作用。以下事例中,能利用流体压强与流速的关系来解释的是( )
A.塑料吸盘“吸”在光滑的墙上
B.用吸管吸饮料
C.茶壶盖上开小孔便于把水倒出
D.火车进站时,人要站在安全线以外
3.(2024八下·沭阳期末)某同学一只手拿着羽毛球筒(两端开口)的中部,另一只手用力击打球筒的上端,将羽毛球从筒中取出,如图所示,则( )
A.羽毛球从筒的上端出来
B.说明空气流速大的地方压强大
C.羽毛球只受到重力和摩擦力
D.羽毛球在球筒中运动时,受到的摩擦力向上
4.(2024八下·湘潭期末) 国产大飞机(图甲)已经频繁亮相国内各机场,飞机是利用机翼上、下表面流速的差异形成压强差产生向上的升力而升空(如图乙),以下现象没有利用这一原理的是( )
A.吹气后纸张靠拢
B.吹气时乒乓球不掉落
C.灌水后底部凸出更多
D.人要站在安全线外
5.(2024八下·娄星期中) 如图所示,教室里的天花板下面装有多挡位吊扇,当吊扇正常工作时,关于吊扇对天花板的拉力与其重力 大小的判断,下列说法中正确的是( )
A.吊扇在高挡位工作时,拉力等于重力
B.吊扇在低挡位工作时,拉力大于重力
C.电扇在任意挡位工作时,拉力等于重力
D.电扇在任意挡位工作时,拉力小于重力
6.(2023八下·深圳期中)将同一长方体分别水平与竖直放置在水中,长方体都保持静止。下列说法正确的是( )
A.水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差相等
B.水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差不相等
C.水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差不相等
D.水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差相等
7.(2018-2019学年沪科版物理八年级下学期 9.1 认识浮力 同步练习)如图所示,取一个瓶口内径略小于乒乓球的矿泉水瓶,去掉底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶内注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮。若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来。此实验可以用来说明( )
A.浮力产生的原因
B.阿基米德原理
C.大气存在压强
D.液体的压强与液体的密度和深度有关
8.如图,一条小溪中有一个小球随着溪流漂流而下,则此小球所受浮力的方向应是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
9.潜水艇在水面下继续向深水处下潜的过程中,所受浮力和压强( )
A.浮力不变,压强增大 B.浮力不变,压强不变
C.浮力变大,压强增大 D.浮力变大,压强不变
10.(2024八下·汕头期中)如图甲所示,一个实心圆柱体金属块在细绳竖直向上的拉力的作用下,从水面下一定深度开始竖直向上以的速度匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处(假设水面不动)。如图乙所示的是绳子的拉力F随时间t变化的图像。结合图像中的信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块的重力为
B.浸没在水中时金属块受到的浮力大小是
C.金属块的密度为
D.圆柱体的高度是
11.(粤沪版物理科目八年级下册第九章第2节阿基米德原理同步练习)有一个实心球形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为12N;当把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N.把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力是( )
A.5N B.7N C.14N D.12N
12.(2018八下·开州期末)水平地面上有底面积为300cm2、不计质量的薄壁盛水柱形容器A,内有质量为400g、边长为10cm、质量分布均匀的正方体物块B,通过一根长10cm的细线与容器底相连,如图所示,此时水面距容器底30cm,则下列相关说法错误的是()
A.此时物块B受到的拉力为6N
B.容器对水平地面的压力是84N
C.剪断绳子,待物块静止后水平地面受到的压强变化了200Pa
D.剪断绳子,待物块静止后水对容器底的压强变化了200Pa
13.如图甲所示,在一只薄塑料袋中装满盐水(盐水的密度为1.2g/cm3),用细线扎紧袋口,用弹簧测力计测得其所受重力为12N;再将这个装水的塑料袋浸入烧杯内的水中,如图乙所示,当弹簧测力计示数为3N时,(不计塑料袋和细线的重),以下说法正确的是( )
A.烧杯的水面上升,好像多了12N
B.水对杯底的压力增加了9N
C.袋内水面与烧杯中的水面相比比烧杯中的水面低
D.袋内外水面高低无法判断
14.(2024八下·隆回期末)体积相同的A、B两木块,放入水中静止时,情况如图所示,设它们的密度分别为、,受到的浮力分别为、,则下列关系中正确的是( )
A., B.,
C., D.,
15.(2024八下·西安月考)小明对传感器感兴趣,他将力传感器固定在容器底部,用轻硬细杆连接力传感器和柱形物块M,如图甲所示,力传感器能够显示细杆所受的压力或拉力(不计细杆的质量和体积)。现缓慢向容器中加水,力传感器的示数F随水深h变化的图像如图乙所示,下列分析错误的是( )
A.物块M的重力为15N
B.当水深为9cm时,物块M所受浮力为9N
C.物块M的密度为
D.物块M刚浸没时,水对容器底的压强为1300Pa
二、填空题(每空2分,共22分)
16.(2024八下·九龙坡期末)如图所示,有AB为两个实心正方体,A的重力为12N,B的边长为10cm,重力为8N;现将物体AB重叠放入装水的容器中,B与容器未紧密贴合。已知容器的底面积,此时水深5cm,则水对容器底部的压力为 N,将B沿竖直方向切去 N,可使AB剩余部分对容器底部的压强为2000Pa。
17.(2024八下·重庆市月考)小牟在被誉为“中国工艺玻璃之都”的河间市购买了一套玻璃杯具,为测量玻璃的密度,他把外底面积为S1,内底面积为S2,高为10cm的厚壁薄底玻璃杯A放在一个底面积为S3的足够高的容器B中,如图甲所示,玻璃杯A的外底和容器B的内底正中央用一根长为1cm的轻细线相连。他沿容器B的内壁缓慢注水,水的深度h与注水的体积V关系如图乙所示。当V=500cm3时,水对容器B底部的压强为 Pa,玻璃的密度为 g/cm3。
18.小明同学利用上面器材进行了浮力的探究实验:
(1)图A中用细线将合金块挂在弹簧测力计下,测出它的 大小;
(2)将合金块浸入装满水的溢水杯中如图B所示,合金块所受浮力是 N;
(3)比较图B和图C可知,合金块在水中所受浮力与浸没的 无关.
19.(2024八下·从江月考) 一艘轮船装满货物时的排水量为8000t,那么这艘轮船所受浮力为 N。如果它从长江驶入大海(ρ江水<ρ海水),船排开液体的体积 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
20.(2024八下·重庆市月考)为了在立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作垃圾缓缓地压入油内,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,小行觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的,老师告诉他,力F为负值时, 表明它的方向与原来的方向相反了。在C点所对应状态下,工件所受的浮力为 N。油的密度为 .
三、综合题(共5分)
21.(2024八下·花都期末)体积相同的小球A和B放入甲和乙两种不同的液体中,两球静止时的情景如图所示。两球的重力以及排开液体的重力如图所示。(已知,,)
小球 重力/N 排开液体的重力/N
A 1.2 1.2
B 1 0.8
(1)根据以上信息可得B球应该是放入 (选填“甲”或“乙”)液体中,你的依据是: ;
(2)请在图中画出浸在甲液体中的小球静止时的受力示意图;
(3)求小球A排开液体的体积;
(4)求小球A的体积。
四、作图题(共2分)
22.(2017-2018学年人教版物理八年级下学期 第十章 浮力 质量检测试卷)图如图所示,质量为3╳104kg的鲸静止在海里,g取10N/kg,画出鲸的受力示意图。
五、实验探究题(共13分)
23.(2019八下·上饶期中)学习了“流体压强”的知识后,小明在家里做了如下的实验:
(1)由图甲所示的实验,只打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a 管液面高度 b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a 管液面高度 b管液面高度.(两空均选填“大于”、“等于”或“小于”).
(2)在图乙所示的实验中,电扇转动后,托盘测力计的示数
(3)在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住乒乓球(如图丙).然后从漏斗口向下用力吹气,再将手指移开,乒乓球 (选填“会”或“不会”)掉下来.
(4)小明想,能否用压强计探究气体压强与流速关系呢?他设计了如图A所示的实验装置,小明用嘴向玻璃管中吹气,U形管内液面高度差如图B所示,此时玻璃管内D点的气体压强为p1,速度为v1;小华再次吹气后,U形管内液面高度差如图C所示,此时玻璃管内D点的气体压强为p2,速度为v2.则p1 p2,v1 v2.(选填“<”、“=”或“>”)
(5)城市建设中,为了解决“H”形地下通道中过道的通风问题,工人们设计了如下方案.黑色部分为墙面凸出部分,“M”为安装在过道顶的电风扇,其中既有效又节能( )
24.(2023八下·港南期中)在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,主要实验步骤如下:
a.将一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下,按如图甲所示组装器材。
b.向空烧杯中缓慢注入清水,直到没过金属体一段距离(烧杯未加满水),如图乙中①~⑤所示,待示数稳定后分别读取弹簧测力计的示数~。
c.如图乙中⑥所示,再向烧杯中加入适量盐,并轻轻搅拌,直至弹簧测力计示数稳定后读数为。
(1)分析图乙①②③④中弹簧测力计的示数,可以得出浮力的大小跟 有关。在图乙⑤中,金属体所受到的浮力 (用测量量~表示);
(2)由图乙中的①④⑤,可以得出浮力的大小跟物体浸没的 无关的结论。金属体的体积 (用已知量、g和测量量~表示);
(3)因为浮力的大小跟液体的密度有关,可知图⑤、⑥中, (选填“>、=或<”),图⑥中盐水密度:= (用已知量来和测量量~表示)。
六、科普阅读题(共6分)
25.(2024八下·汕头期中)阅读短文,回答文后问题。
热气球
如图所示,热气球是一种由球囊、吊篮和燃烧器三部分构成的飞行器,球囊用轻薄且不透气的材料制成,开口处用耐火材料制成,吊篮可以装载燃烧器、人员或物品,升空时,燃烧器加热球囊内的空气,空气受热膨胀,密度变小,到一定温度时,气球受到的空气浮力就能使气球带着吊篮一起升空,在空中,控制燃烧器的加热速度,可以调整气囊中空气的温度,从而控制气球的升降。热气球受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算,热气球横向移动主要依靠风力,现今乘热气球飞行已成为人们喜爱的一种航空体育运动。
(1)下列物体中,升空原理和热气球相同的是____。
A.孔明灯 B.火箭 C.飞机 D.风筝
(2)海拔高度越高空气密度越小,若热气球的体积变化忽略不计,则热气球上升过程中所受浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(3)热气球匀速竖直上升过程中,其所受的合力为 (选填“大于零”、“等于零”或“小于零”)。从吊篮里掉出一个物体,物体掉落时相对吊篮静止,则该物体掉出后将 (选填“立即下落”、“先向上再下落”或“保持静止”)。
(4)热气球的球囊、燃烧器、吊篮及携带人员、物品的总重为,气球的体积为,若外界空气密度为。当热气球正好缓慢匀速上升时,忽略风力和空气阻力,则该热气球所受的浮力是 ,球内热空气的密度是 。
七、计算题(共7分)
26.(2024八下·百色期中)一个质量是1.3kg、底面积是2×10-2m2的鱼缸放在水平桌面中央,内盛有 0.1m 深的水,水的质量是2.5kg, 将一物体挂在弹簧测力计上,测力计示数为 5N, 将物体浸入水中某一位置保持静止(如图,水未溢出),测力计示数变为3N.(ρ水=1.0×103kg/m3)则:
(1)放入物体前,水对鱼缸底部的压力为多少
(2)物体受到的浮力为多少
(3)鱼缸对桌面的压强多大
答案解析部分
1.【答案】B
【知识点】大气压强与高度的关系;大气压的综合应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】A.甲图:两张纸中间向下吹气,中间空气流速大压强小,两张纸会受到指向中间的压力差,所以会向中间靠拢,故A正确不符合题意;
B.乙图:当从山脚下爬到泰山之巅时,海拔升高,大气压降低,所以液柱高度会升高,故B错误符合题意;
C.丙图:盆景中的自动供水装置中的塑料瓶中的水不会流出,是因为大气压作用在盆内水面,支撑起了塑料瓶内的水柱,故C正确不符合题意;
D.丁图:人快速吸气的时候,A管上方空气流速大压强小,在大气压的作用下,A管中的水面上升,快速吹气的时候,A管上方空气流速大,压强小,所以A管中的水面也上升,故D正确不符合题意。
故选B。
【分析】AD.根据流体压强和流速的关系判断;
B.根据大气压强随高度的变化规律分析大气压强变化,再根据p内=p水+p大气分析水柱压强变化,进而确定水柱的高度变化;
C.根据大气压强的知识分析。
2.【答案】D
【知识点】大气压的综合应用;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】A.吸盘内部的气体压强小,大气压的作用下被压在了墙面上,故A不符合题意;
B.吸吸管时,管内气压小于外界大气压,故B不符合题意;
C.小孔是为了使水壶内外的气压相等,利用了连通器的原理,故C不符合题意;
D.靠近火车的那一侧的空气流速快压强小,远离火车的那一侧的空气流速小压强大,这个压强差容易将人压向行驶的火车,故D符合题意。
故选D。
【分析】流体包括液体和气体,流体压强与流速的关系:流体在流速越快的地方压强越小,在流速越慢的地方压强越大。分析各个实例应用的原理找出符合题意的选项。
3.【答案】A
【知识点】重力及其大小的计算;惯性及其现象;摩擦力的方向;流体压强与流速的关系
【解析】【解答】 A、羽毛球筒在力的作用下向下运动,而羽毛球由于惯性而保持静止,所以羽毛球会从筒的上端出来,故A正确;
B、一切物体都具有惯性,该操作利用了物体具有惯性,不能说明空气流速大的地方压强小,故B错误;
C、对羽毛球进行受力分析,羽毛球受到重力和摩擦力,以及筒壁对它的压力,故C错误;
D、羽毛球相对球筒向上运动,摩擦力与相对运动方向相反,即受到的摩擦力向下,故D错误。
故选:A。
【分析】 (1)惯性是物体的固有属性,它指的是物体能够保持原来的运动状态不变的一种性质。
(2)空气流速大的地方压强小。
(3)滑动摩擦力的方向与物体相对运动的方向相反。
(4)对物体进行受力分析,得出结论。
4.【答案】C
【知识点】飞机的升力
【解析】【解答】飞机机翼的升力来自于上下表面的大气压力差。
A.吹气后纸张靠拢,是因为中间空气流速大而压强小,周围空气将纸张压到一起,故A不合题意;
B.吹气时乒乓球不掉落,是因为乒乓球上方空气流速大而压强小,下面的空气对它产生向上的压力差,故B不合题意;
C.灌水后底部凸出更多,说明液体压强随深度的增加而增大,故C符合题意;
D.人要站在安全线外,是因为列车经过时空气流速大而气压小,周围空气对乘客产生推力,有危险,故D不合题意。
故选C。
【分析】分析各个选项中包含的物理原理,然后与机翼受到升力的产生原因判断。
5.【答案】D
【知识点】流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】风扇在运动时,上方的空气流速快,导致压强小,下方对上方有大气压的作用,所以拉力小于重力,D正确,ABC错误
综上选D
【分析】根据压强和流速的关系判识选项
压强和流速的关系:压强越大,流速越小,应用为风扇扇叶上凸,空气流速快,导致压强较小,形成向上的升力
6.【答案】A
【知识点】浮力及其产生原因
【解析】【解答】相同物体在水中水平和竖直放置时,排开液体的体积相同,所以受到的浮力相等,浮力是物体上下表面的压力差,所以压力差相等;由于水平放置和竖直放置时深度不同,压强不同,A符合题意;BCD不符合题意。
故答案为:A.
【分析】液体密度相同时,深度越深,液体压强越大; 排开液体的体积相同,物体受到的浮力相等。
7.【答案】A
【知识点】浮力及其产生原因
【解析】【解答】A、开始时乒乓球受到上面液体压强和大气压的作用,下部没有液体只受大气压的作用,向上的压强小于向下的压强,向上的压力小于向下的压力,乒乓球不能上浮。当用手堵住瓶口,乒乓球下面有水,乒乓球下面也受到液体压强和大气压的作用,向上的液体压强大于向下的液体压强,乒乓球上浮,跟浮力产生的原因有关系。A符合题意。
B、阿基米德原理是研究浸在水中的物体受到的浮力和排开液体重力的关系,该实验不能测出这两个力的大小,B不符合题意;
C、乒乓球上下都受到大气压的作用相同,开始乒乓球不上浮,后来又上浮,不是大气压的作用。C不符合题意。
D、乒乓球上升时,液体的密度一定,可以说明液体压强和深度有关,液体越深,液体的压强越大,但不能说明液体的压强与液体的密度有关。D不符合题意。
故答案为:A。
【分析】浮力产生的原因:物体受到向上的压力大于向下的压力,存在压力差产生了浮力.
8.【答案】C
【知识点】浮力的示意图
【解析】【解答】解:小球随着溪流漂流而下,所受浮力与重力是一对平衡力,浮力的方向总是竖直向上的,即与重力的方向相反.
故选C.
【分析】根据浮力的方向(竖直向上)分析解答.
9.【答案】A
【知识点】液体压强的特点;阿基米德原理
【解析】【解答】潜水员在深水中下潜的过程中,深度变大,由p=ρ液gh可知,受到水的压强变大;
排开水的体积不变,由F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力不变.
故选A.
【分析】潜水员下潜过程中,深度增大,排开水的体积不变,根据液体压强公式及阿基米德原理来判断浮力和压强的变化情况.
10.【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】解:A: 由图乙可知,AB段拉力不变,物体重力不变,由称重法知浮力不变,物体完全在水下,BC段拉力变大,所以浮力变小,物体逐渐露出水面,CD段拉力不变,表明物体完全露出水面。CD段物体完全露出水面,拉力等于物体的重力,所以金属块的重力为30N,AB段拉力不变,物体完全在水下,此时金属块受到的浮力的大小是F浮=G-F拉=30N-20N=10N,故A错误;
B:AB段拉力不变,物体完全在水下,此时金属块受到的浮力的大小是F浮=G-F拉=30N-20N=10N,故B错误;
C.金属块的质量 浸没时,物体的体积等于排开水的体积,故金属块的体积
金属块的密度
故C正确;
D:BC端物体逐渐露出水面,高度 ,故D错误。
综上所述,本题选C。
【分析】(1)分析绳子拉力随时间t变化的图象,当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动,但未露出液面,此时金属块排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,此时的浮力不变,绳子的拉力也不变,即为图中的AB段,当金属块完全露出水面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,则可求出金属块重;
(2)当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求金属块排开水的体积 (金属块的体积),知道金属块的重力,利用重力公式求金属块的质量,最后利用密度公式求金属块的密度;
(4)BC段物体逐渐露出水面,根据速度公式算出圆柱体的高度。
11.【答案】D
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N,
浮力F浮=G﹣F=12N﹣5N=7N;
根据阿基米德原理F液=ρ水gV排可知,物体全部浸没水中时浮力F’浮=2F浮=2×7N=14N;
浮力F浮大于物体的重力G,故物体上浮,直至漂浮,
物体此时受到的浮力:F’’浮=G=12N.
故选:D.
【分析】本题考查了浮力的计算方法(漂浮条件.阿基米德原理),涉及到用称重法测量物体受到的浮力,知识点多,要能熟练解答
12.【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;力与图象的结合;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】A. 木块的重力:GB=mBg=0.4kg×10N/kg=4N,木块浸没在水中,则V排=V木=(10cm)3=1000cm3=1×10 3m3,物体浸没时受到的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10 3m3=10N,绳子的拉力为:F=F浮 GB=10N 4N=6N;A不符合题意;
B. 容器内水的体积V=Sh=300cm2×30cm 1000cm3=8000cm3=8×10 3m3,由ρ= 可得,水的质量m水=ρV=1.0×103kg/m3×8×10 3m3=8kg,因不计质量的薄壁盛水柱形容器,则容器对水平地面的压力F=G总=(m水+mB)g=(0.4kg+8kg)×10N/kg=84N,B不符合题意;
C. 绳子断和断之前,容器对桌面的压力不变,受力面积不变,故剪断绳子,待物块静止后水平地面受到的压强没有变化,C符合题意;
D. 物块B的重力:G=mg=0.4kg×10N/kg=4N,剪断绳子,待物块B静止后漂浮,F′浮=G=4N;由F浮=ρ液gV排可得,木块漂浮时排开水的体积:V′排= =4×10 4m3,液面下降的深度为:△h= =0.02m,水对容器底的压强变化量:△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa.D不符合题意;
故答案为:C.
【分析】根据物体的质量计算重力,利用排开水的体积计算受到的浮力,根据总重力计算对地面的压力,根据液面深度计算液体的压强的大小.
13.【答案】B
【知识点】力的合成与应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】解:用弹簧测力计测得其所受重力为12N;塑料袋浸入烧杯内的水中时,弹簧测力计示数为3N,则装盐水的塑料袋受到的浮力F浮=G排=G﹣F=12N﹣3N=9N;因塑料袋放入水中时排开的水没有溢出烧杯;所以烧杯里会增加9N的水,对杯底的压力增加了9N;
又∵V盐水===1×10﹣3m3,
V排===0.9×10﹣3m3,
∴V盐水>V排;即袋内盐水体积大于烧杯中排开的水的体积;
所以袋内水面比烧杯中的水面高.
综上分析,只有B正确.
故选B.
【分析】要比较两水面的高低,应抓住关键点:若两水面相平,弹簧测力计示数会为零.
14.【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)由题意知,,由图可知:,水的密度一定,由可知,;
(2) A、B两个木块漂浮在水中,则,
所以,,而,
可知,故选:C。
【分析】(1)根据阿基米德原理判断甲乙球受浮力的大小关系;
(2)首先根据漂浮条件:,判断重力关系;然后根据公式判断密度关系。
15.【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;浮力的利用
【解析】【解答】A.由图可知,h≤6cm时,细杆受到的压力等于物体M的重力,物块M的重力为15N,故A正确,不符合题意;
B.当水深为9cm时,细杆受到的压力为6N,所以细杆对物体M向上的支持力为6N,根据称重法可知则物块M所受浮力为F浮=G-F支=15N-6N=9N,故B正确,不符合题意;
C.根据重力公式G=mg计算物块M的质量为,当h=11cm时,M受到的浮力恰好等于重力;当力传感器的示数F为9N时,M刚好浸没,受到的浮力为F浮'=G+F拉=15N+9N=24N,根据浮力公式计算物体M的体积为;结合密度公式计算物块M的密度为
,故C正确,不符合题意;
D.当h=11cm时,M受到的浮力等于重力F浮''=G=15N,根据浮力公式计算可知排水的体积
,所以M的底面积为
,进而计算可知M的高度为;
物块M刚浸没时,容器内水的深度h水=6cm+8cm=14cm=0.14m,根据压强公式计算水对容器底的压强为,故D错误,符合题意。
故选D。
【分析】1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;;
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
4、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同;
5、称重法测量物体浮力:先测出物体的重力,然后将物体浸入水中,弹簧测力计的示数就会减小,减小的示数就是物体受到的浮力。
16.【答案】10;2
【知识点】二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】(1)根据,水对容器底部的压力为
(2)容器中水的体积
设沿竖直方向切去后,剩余的边长为x,此时B浸入液体的深度为h,则有
此时B浸入液体的深度为
AB剩余部分对容器底部的压强为2000Pa,则
联立以上两式解得
其中x1不合题意,舍去,切去后剩余部分的边长为7.5cm,切去部分的边长为2.5cm,即切取部分为B的,因此切去部分的重力为2N。
【分析】(1)根据密度公式p可得B的质量,由G=mg可得B的重力;
(2)当切去厚度为2.5cm时,可知B的一边长度和与容器底部接触的底面积,再求剩余部分B的重力,由 可知AB剩余部分受到的浮力,根据 可得AB剩余部分对容器底部的压强。
17.【答案】500;2.5
【知识点】密度公式及其应用;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据图乙,结合深度,计算压强p=ρgh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;注水500cm3,水底面积为,到700cm3时,玻璃杯浮起,细线被拉直,容器底面积,玻璃杯外底面积S1=200cm2-100cm2=100cm2,漂起前,排开水的体积为V排=S1h1=100cm2×5cm=500cm3,此时受到的浮力等于玻璃杯的重力,G=F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10-6m3=5N;质量为;当注入水的总体积为1800cm3时,玻璃杯装满水,则玻璃杯的体积为V杯=S3h杯=V水总=200cm3×10cm-1800cm3=200cm3,玻璃杯的密度为。
【分析】根据p=ρgh,计算液体压强;根据容器中液面高度变化,利用,计算底面积;根据底面积和液体高度,判断判断排开液体的体积;根据F浮=ρ液gV排,计算浮力,物体漂浮时,浮力和物体的重力相等;根据,计算质量;利用体积差,计算物体的体积;根据,计算密度。
18.【答案】重力;0.5;深度
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)用细线将合金块挂在弹簧测力计下,此时可得物体的重力G;
(2)由图A知,G=2N;
由图B知,F=1.5N,则F浮=G﹣F=2N﹣1.5N=0.5N;
(3)B、C两图物体都浸没在水中,深度不同,但浮力相同,可知合金块在水中所受浮力与浸没的深度无关.
故答案为:(1)重力;(2)0.5;(3)深度.
【分析】(1)物体在空气中受到的拉力等于物体的重力;
(2)根据F浮=G﹣F计算出物体的浮力;
(3)分析B、C两图相同的量和不同的量,得出浮力与浸没深度的关系.
19.【答案】8×107;变小
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】由阿基米德原理可知,轮船受到的浮力等于排开水的重力,即
轮船在长江和大海中都处于漂浮状态,受到的浮力都等于自身重力,如果它从长江驶入大海,因,由 可知,轮船排开水的体积将变小。
【分析】 根据轮船都漂浮,受到的浮力都等于轮船受到的重力(自身重不变);得出了受到浮力的大小关系,知道长江水和海水的密度关系,根据阿基米德原理分析排开长江水和海水体积的大小关系。
20.【答案】1000;800kg/m3
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】根据图像,物体浸入0.2m时,不需要拉力,此时物体漂浮,G=F浮1,当压力为600N时,深度再增大,压力不变,物体完全浸没,此时物体受到压力+重力=浮力,则600N+ρ液g(0.5m)2×0.2m=ρ液g(0.5m)3;计算ρ液=800kg/m3;则在C时,受到的浮力为F浮=ρ液g(0.5m)3=800kg/m3×10N/kg×(0.5m)3=1000N。
【分析】根据物体受到的力是平衡力,根据F浮=ρ液gV排计算浮力,结合图像,判断物体的边长。
21.【答案】甲;B球重力大于浮力,处于沉底状态;;80cm3;10-4m3
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)由表格数据,根据,小球A所受浮力等于重力,物体漂浮或悬浮,是放入乙液体中的漂浮状态,B球重力大于浮力,应该是放入甲液体中,处于沉底状态。
(2)浸没在甲液体中的B球受到重力,浮力以及容器底对其支持力的作用,在三个力的共同作用下处于平衡状态,故支持力等于0.2N。如图所示:
(3)计算小球A在乙液体中排开乙液体体积
(4)依题意,小球A体积与B体积相等,则
【分析】(1)漂浮物体,受到的浮力等于物体的重力,沉底的物体,受到的浮力小于自身重力;
(2)根据小球受到的力,画出对应的力的示意图;
(3)根据,可以计算排开液体的体积;
(4)根据,计算物体的体积。
22.【答案】解:如图所示:
【知识点】重力示意图;平衡力的辨别;平衡状态的判断;浮力的示意图
【解析】【解答】由图可知,鲸静止在海水中,处于悬浮状态,则鲸鱼受到的重力和浮力是一对平衡力,大小相等,即F浮=G=mg=3×104kg×10N/kg=3×105N,过鲸鱼的重心,分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,并分别用G和F浮表示,如图所示:
【分析】对此时的鲸进行受力分析,根据二力平衡求出此时鲸受到的浮力大小;然后按照力的示意图的画法画出其受力示意图.
23.【答案】(1)等于;大于
(2)减小
(3)不会
(4);
(5)C
【知识点】流体压强与流速关系的探究实验
【解析】【解答】(1)由图所知只打开A阀门,左边容器和a、b两管构成连通器,根据连通器的原理可知此时a 管液面高度等于b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,图中,左管比较粗,右管较细.在流量一定时,管子越细,水的流速就越大.根据流体中流速大的地方压强小可知a 管液面高度大于b管液面高度.(2)电扇转动后,气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上方凸空气通过的路程长,流速大,向下的压强小;机翼模型下方凹空气通过的路程短,流速小,向上的压强大,从而形成了一个向上的压强差,是托盘测力计的示数减小.(3)从漏斗口向下用力吹气,乒乓球上方空气流速大压强小,乒乓球下方空气流速小压强大,乒乓球受到向上的压强大于向下的压强,乒乓球不会掉下来.(4)向玻璃管中吹气时,由流速大的位置压强小可知,U形管左管内气压小于外界大气压,则两侧气体压强差=水柱产生的压强,即p大气 p左=p水;
图B中,U形管的液面高度差大,水柱产生的压强大,说明左管内气压小,即此时D处的气体压强p1小,空气流速v1大;
图C中,U形管的液面高度差小,水柱产生的压强小,说明左管内气压大,即此时D处的气体压强p2大,空气流速v2小;所以,p1v2.(5)要想让风经过过道,过道左右两端的气压应该不同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度不同.
如A图,过道左右两端的通风道相同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同,不合理.
如图B,过道左右两端的通风道相同,所以过道左右两端的通风道中的空气流动速度相同,不合理.
如图C,过道右端的通风道有凸起,所以相同时间风经过过道右端的通风道时的路程长,则风速较快,所以过道右端的气压小于左端的气压,所以空气会从过道的左端流向右端,过道中有风通过.此方案不需要消耗其他能量,既有效又节能.此方案合理.
如图D,过道中有电动机,电动机工作时过道中空气流动速度加快,气压减小,空气会从过道口流进来而通风,但需要消耗电能,故此方案虽有效但不节能,不合理.
【分析】(1)各容器是连通器时,容器中的液面相平,当液体流动时,流动大的地方压强小;(2)流体流越大,压强越小;(3)根据流速不同,压强不同,漏斗口的乒乓球在吹气时,不会掉落;(4)气体在流速大的地方压强小,U型管中液面上升;(5)利用鼓起的墙面使空气流速不同,产生的压强不同,利于空气流动。
24.【答案】排开液体体积;F1-F5;深度;;>;
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】探究浮力与哪些因素有关时,
(1)根据图①②③④,液体密度不变,排开液体的体积不同,探究浮力跟物体排开液体体积的关系;
根据图⑤,计算金属体所受的浮力:F浮=F1-F5;
(2)根据图①④⑤,液体密度和排开液体的体积相同,深度不同,探究浮力大小跟物体浸没的深度的关系。
根据金属块完全浸没时的浮力:F浮=F1-F5=水gV排,计算金属体的体积:;
(3)液体的密度越大,浮力越大,盐水的密度大于水的密度,物体在盐水中的浮力大,弹簧测力计的拉力小,即F5>F6;图⑥中物体受到的浮力为F盐水=F1-F6,
根据: ,计算盐水密度:。
【分析】(1)根据物体的重力和浸没在液体中测力计的拉力差,计算浮力;
(2)当液体的密度和排开液体的体积相同,改变深度,探究浮力和深度的关系;根据,可以计算排开液体体积的大小;
(3)排开液体的体积一定时,液体密度越大,受到的浮力越大, 测力计的拉力越小;根据,可以计算液体密度的大小。
25.【答案】(1)A
(2)变小
(3)等于零;先向上再下落
(4)26000;1kg/m3
【知识点】大气压强的存在;大气压强与高度的关系;浮力及其产生原因;浮力的利用
【解析】【解答】(1)A.空气受热后体积膨胀,热空气比同体积的冷空气轻,热空气会上升,热气球、孔明灯就是利用热空气上升的原理升空的。故A正确;
B.火箭升空是依靠燃料燃烧产生的推力。故B 错误;
C.飞机机翼在飞行过程中上下表面产生压力差,从而产生向上的升力。故C 错误;
D.风筝能升空的原理,主要是靠风的推力升扬于空中。故D错误。
综上所述,正确答案为 A。
(2) 第1空、 由材料可知,“热气球受到的空气浮力可以用阿基米德原理计算,即: 当海拔升高,空气密度减小时,热气球受到的浮力也会减小。故该空填“ 变小 ”;
(3) 第1空、 热气球匀速竖直上升过程中,处于平衡状态,受力平衡,即其所受的合力为零。故该空填“ 等于零 ”;
第2空、 物体随吊篮一起升空,由于物体具有惯性,所以物体从吊篮中落下时,由于惯性会继续上升一段距离,而后由于重力的作用会下落。故该空填“ 先向上再下落 ”;
(4) 第1、2空, 热气球的球囊、燃烧器、吊篮及携带人员、物品的总重力
由阿基米德原理可知,热气球在空中受到的浮力
热气球匀速上升,受力平衡,则热气球内热空气的重力
热空气的质量
由 可知,球内热空气的密度
。
故1空填“ 26000 ”,2空填“ 1kg/m3 ”。
【分析】各个选项关于不同物体升空原理的正确性,得出热气球利用热空气上升原理升空是正确的。根据材料,明确随着海拔升高、空气密度减小,热气球浮力会变小。对于热气球匀速竖直上升,从平衡状态得出合力为零;对于物体从吊篮中落下,依据惯性原理分析其运动状态为先向上再下落。中通过对热气球总重力、浮力的分析计算,得出热空气的重力、质量和密度,思路是先根据已知条件逐步推导计算出相关物理量。
26.【答案】(1)解:水对鱼缸底部的压强:p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
水对鱼缸底部的压力为:
F=pS=1×103Pa×2×10-2m2=20N;
(2)解:物体浸入水中时物体受到的浮力:F浮=G-F'=5N-3N=2N;
(3)解:鱼缸和水的总重力:G=(m+m')g=(2.5kg+1.3kg)×10N/kg=38N,
此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与物体对水的压力(等于水对物体的浮力)之和,
则此时鱼缸对桌面的压强:。
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ水gh水可计算此时水对鱼缸底部的压强,根据F=pS计算水对鱼缸底部的压力;
(2)根据称重法测浮力的公式F浮=G-F'计算物体浸入水中时物体受到的浮力;
(3)根据G=mg求出鱼缸和水的总重力,此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与水对物体的浮力之和,再根据可求出鱼缸对桌面的压强。
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