第10章 流体的力现象
第Ⅰ卷(选择题,共30分)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.兴趣小组用如图所示装置探究压强与流速的关系,将吹风机对准竖管上端管口向下吹风,在三个水平玻璃管的右端口处同时释放相同规格的乒乓球,某时刻乒乓球处于如图所示的位置。下列说法合理的是( )
A.乒乓球运动是因受到竖管气流的吸引力
B.该装置中三个水平玻璃管的横截面积不同
C.三个水平玻璃管的左端开口处压强不相同
D.该装置可以测量竖管中各处的压强大小
2.一艘远洋货轮在装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力( )
A.不变 B.变大 C.变小 D.无法确定
3.我国奋斗者号载人潜水器在马里亚纳海沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。奋斗者号在水面以下下潜过程中,受到( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强不变,浮力增大
C.压强增大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
4.如图所示,新鲜鸡蛋沉在盛有纯水的容器底部,若要其上浮,(已知ρ酒精<ρ植物油<ρ纯水<ρ浓盐水)可往容器中加( )
A.酒精 B.植物油 C.纯水 D.浓盐水
5.用硬塑料瓶、胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型,不计进排气管体积,要让原来悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮,应使瓶内气体( )
A.先增加后停止 B.先减少后停止
C.先增加后减少 D.先减少后增加
6.如图所示,小明将一支密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中。若甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,静止时密度计所受的浮力分别为F甲、F乙,则( )
A.ρ甲>ρ乙,F甲>F乙 B.ρ甲>ρ乙,F甲=F乙
C.ρ甲<ρ乙,F甲=F乙 D.ρ甲<ρ乙,F甲7.如图所示是小明设计的风速测试仪原理图,其中探头安装在虚线框中,探头与金属杆、滑片P相连。当滑片P向上移动时,灯泡越亮,表示风力越大。下列能够实现“灯泡越亮,表示风力越大”的探头形状是( )
A B C D
8.中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着国家科技的飞速发展,这些梦想正在一步步变为现实。下列对于如图所示的“国之重器”的分析中,正确的是( )
甲 乙 丙 丁
A.图甲,AS700飞艇在空中悬浮时所受浮力大于其自身重力
B.图乙,C919客机升空时,机翼上方空气的流速小,压强小
C.图丙,山东号航母上的舰载机起飞后,航母受的浮力变小
D.图丁,093型核潜艇在下潜过程中,水舱应该放水
9.人体的密度和水的密度相当,一个重500 N的中学生,在空气中受到的浮力约为(ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ空=1.29 kg/m3)( )
A.0.5 N B.0.65 N C.5 N D.6.5 N
10.将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中,已知两液体质量相等,两容器底面积相等但形状不同,A、B两物体静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面恰好相平,下列说法正确的是( )
A.A物体体积大于B物体体积
B.甲液体密度大于乙液体密度
C.A物体所受浮力小于B物体所受浮力
D.甲、乙两液体对容器底部的压强相等
第Ⅱ卷(非选择题,共70分)
二、填空题(每空2分,共28分)
11.如图所示,小华利用自制喷雾器浇花。当小华推动注射器的活塞时,瓶子里的水就沿吸管上升并且喷射出去。这是因为,小华推动注射器的活塞时使吸管上方空气流速 ,吸管上方空气的压强 。
12.小红煮汤圆时发现,生汤圆放入锅中,由于浮力 (选填“大于”或“小于”)重力而下沉;煮熟的汤圆因其内部受热膨胀,浮力 (选填“增大”或“减小”),汤圆上浮。
13.094A型战略核潜艇是我国自主研发目前国内最先进的核潜艇。核潜艇是通过改变 大小来实现上浮和下沉的,浸没在水中的核潜艇上浮(未露出液面)时,所受浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
14.如图所示是我国自主研发的极目一号Ⅲ型浮空艇,其成功上浮到海拔9 032 m的高空,创造了大气科学观测海拔世界纪录。浮空艇里充的是密度 (选填“大于”或“小于”)空气的气体,使浮空艇受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)自身的重力,从而实现上升。
15.如图所示,一支重0.4 N的试管管口朝下,管内封了适量的空气,恰好静止在水中央,此时它受到的浮力是 N。若将试管向下轻轻一压,放手后试管运动状态是 。
16.随着我国第三艘航母福建舰下水,中国人民解放军海军正式迈入三航母时代。该舰满载时的排水量约为8×104 t,则它满载时停靠在港口所受浮力约为 N;当航母从水密度较小的港口驶达密度较大的远海时,其所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10 N/kg)
17.如图所示为浮力控制背心,它可以通过与气瓶相连的充气阀和放气阀对气囊进行充气或放气来实现浮沉。潜水员某次执行任务,潜到水下15 m深处时,潜水员恰好悬浮在水中,潜水员与浮力背心设备的总质量为80 kg,那么潜水员和设备排开水的总体积为 m3。若潜水员想上浮到水面,只需打开气囊的 阀即可。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
三、作图题(共4分)
18.如图所示放在斜面上的杯子,杯子的水中有一个小球正在下沉,请画出小球在水中受力的示意图。
四、实验探究题(19题7分,20题6分,21题6分,共19分)
19.在“探究物体的浮与沉”实验中,华华老师演示了如图所示的几个实验。
甲 乙 丙 丁 戊
[设计实验和进行实验]
(1)如图甲所示,卷成团的牙膏皮放在盛水的烧杯中会沉于杯底;将该牙膏皮弄成空心后,它却立在水中(如图乙所示)。牙膏皮受到的重力不变,在乙中排开水的体积 ,故受到的浮力 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)如图丙、丁所示,两个相同的烧杯中水量相等,将两块相同的橡皮泥分别做成实心球形和碗形,分别放入杯中后,橡皮泥静止时,丁杯中的水面上升得高,丁杯中橡皮泥所受的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)丙杯中橡皮泥所受的浮力。
(3)如图戊所示,鸡蛋沉在装有水的烧杯底部,向水中不断加盐,使鸡蛋慢慢上升、悬浮,最后漂浮。鸡蛋由底部上升到悬浮的过程中,鸡蛋受到的浮力 ,由悬浮到上浮且未浮出水面前,其受到的浮力 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
[分析与论证]通过以上三个实验,我们可以发现,重力不变时,可以通过改变 或 来改变浮力的大小,从而改变物体的浮沉状态。
20.某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实验。
图1 图2
(1)弹簧测力计使用前应 。
(2)实验步骤如图1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)若 (填字母)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=F2-F4
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2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入装满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 (选填“变大”“变小”或“不变”),且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点 (填字母,多选)。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,弹簧测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
21.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,实验操作如下,实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。(图中所用容器底面积是50 cm2,均为相同的平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水和另一液体)
(1)测量前,需沿 方向将弹簧测力计调零。
(2)实验中,物块浸没在水中受到的浮力是 N。
(3)如果对比B、E两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,这种做法是 (选填“正确”或“不正确”)的,理由是 。
(4)由 两次实验可得出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)完成E实验操作后,用弹簧测力计将物块向上拉出液面一小部分,弹簧测力计示数变为2.8 N,此操作会使容器中的液面下降 cm。
五、计算题(22题10分,23题9分,共19分)
22.“飞天”兴趣小组在模拟搭建月球科研基地时,选取了某种砖块作为建筑材料,钻取了一块圆柱体样品(样品不吸水)。已知g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,求:
甲 乙
(1)如图甲所示,利用弹簧测力计测得样品重力为4.2 N,该样品的质量m。
(2)如图乙所示,该样品浸没在水中时受到的浮力F浮。
(3)该样品的密度ρ。
(4)当该样品上表面距水面4 cm处时,样品上表面所受水的压强p。
23.如图甲所示,弹簧测力计下面挂着一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。如图乙所示是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。已知ρ水=
1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)圆柱体的体积。
(2)圆柱体的密度。
(3)若将圆柱体全部浸入另一种液体中,弹簧测力计示数为2.4 N,该液体的密度。
甲 乙第10章 流体的力现象
第Ⅰ卷(选择题,共30分)
一、选择题(每小题3分,共30分)
1.兴趣小组用如图所示装置探究压强与流速的关系,将吹风机对准竖管上端管口向下吹风,在三个水平玻璃管的右端口处同时释放相同规格的乒乓球,某时刻乒乓球处于如图所示的位置。下列说法合理的是( C )
A.乒乓球运动是因受到竖管气流的吸引力
B.该装置中三个水平玻璃管的横截面积不同
C.三个水平玻璃管的左端开口处压强不相同
D.该装置可以测量竖管中各处的压强大小
2.一艘远洋货轮在装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力( B )
A.不变 B.变大 C.变小 D.无法确定
3.我国奋斗者号载人潜水器在马里亚纳海沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。奋斗者号在水面以下下潜过程中,受到( C )
A.压强增大,浮力增大 B.压强不变,浮力增大
C.压强增大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
4.如图所示,新鲜鸡蛋沉在盛有纯水的容器底部,若要其上浮,(已知ρ酒精<ρ植物油<ρ纯水<ρ浓盐水)可往容器中加( D )
A.酒精 B.植物油 C.纯水 D.浓盐水
5.用硬塑料瓶、胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型,不计进排气管体积,要让原来悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮,应使瓶内气体( D )
A.先增加后停止 B.先减少后停止
C.先增加后减少 D.先减少后增加
6.如图所示,小明将一支密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中。若甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,静止时密度计所受的浮力分别为F甲、F乙,则( B )
A.ρ甲>ρ乙,F甲>F乙 B.ρ甲>ρ乙,F甲=F乙
C.ρ甲<ρ乙,F甲=F乙 D.ρ甲<ρ乙,F甲7.如图所示是小明设计的风速测试仪原理图,其中探头安装在虚线框中,探头与金属杆、滑片P相连。当滑片P向上移动时,灯泡越亮,表示风力越大。下列能够实现“灯泡越亮,表示风力越大”的探头形状是( C )
A B C D
8.中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着国家科技的飞速发展,这些梦想正在一步步变为现实。下列对于如图所示的“国之重器”的分析中,正确的是( C )
甲 乙 丙 丁
A.图甲,AS700飞艇在空中悬浮时所受浮力大于其自身重力
B.图乙,C919客机升空时,机翼上方空气的流速小,压强小
C.图丙,山东号航母上的舰载机起飞后,航母受的浮力变小
D.图丁,093型核潜艇在下潜过程中,水舱应该放水
9.人体的密度和水的密度相当,一个重500 N的中学生,在空气中受到的浮力约为(ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ空=1.29 kg/m3)( B )
A.0.5 N B.0.65 N C.5 N D.6.5 N
10.将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中,已知两液体质量相等,两容器底面积相等但形状不同,A、B两物体静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面恰好相平,下列说法正确的是( A )
A.A物体体积大于B物体体积
B.甲液体密度大于乙液体密度
C.A物体所受浮力小于B物体所受浮力
D.甲、乙两液体对容器底部的压强相等
第Ⅱ卷(非选择题,共70分)
二、填空题(每空2分,共28分)
11.如图所示,小华利用自制喷雾器浇花。当小华推动注射器的活塞时,瓶子里的水就沿吸管上升并且喷射出去。这是因为,小华推动注射器的活塞时使吸管上方空气流速 变大 ,吸管上方空气的压强 减小 。
12.小红煮汤圆时发现,生汤圆放入锅中,由于浮力 小于 (选填“大于”或“小于”)重力而下沉;煮熟的汤圆因其内部受热膨胀,浮力 增大 (选填“增大”或“减小”),汤圆上浮。
13.094A型战略核潜艇是我国自主研发目前国内最先进的核潜艇。核潜艇是通过改变 自身重力 大小来实现上浮和下沉的,浸没在水中的核潜艇上浮(未露出液面)时,所受浮力 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
14.如图所示是我国自主研发的极目一号Ⅲ型浮空艇,其成功上浮到海拔9 032 m的高空,创造了大气科学观测海拔世界纪录。浮空艇里充的是密度 小于 (选填“大于”或“小于”)空气的气体,使浮空艇受到的浮力 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)自身的重力,从而实现上升。
15.如图所示,一支重0.4 N的试管管口朝下,管内封了适量的空气,恰好静止在水中央,此时它受到的浮力是 0.4 N。若将试管向下轻轻一压,放手后试管运动状态是 下沉 。
16.随着我国第三艘航母福建舰下水,中国人民解放军海军正式迈入三航母时代。该舰满载时的排水量约为8×104 t,则它满载时停靠在港口所受浮力约为 8×108 N;当航母从水密度较小的港口驶达密度较大的远海时,其所受浮力 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g取10 N/kg)
17.如图所示为浮力控制背心,它可以通过与气瓶相连的充气阀和放气阀对气囊进行充气或放气来实现浮沉。潜水员某次执行任务,潜到水下15 m深处时,潜水员恰好悬浮在水中,潜水员与浮力背心设备的总质量为80 kg,那么潜水员和设备排开水的总体积为 0.08 m3。若潜水员想上浮到水面,只需打开气囊的 充气 阀即可。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
三、作图题(共4分)
18.如图所示放在斜面上的杯子,杯子的水中有一个小球正在下沉,请画出小球在水中受力的示意图。
答案:如图所示
四、实验探究题(19题7分,20题6分,21题6分,共19分)
19.在“探究物体的浮与沉”实验中,华华老师演示了如图所示的几个实验。
甲 乙 丙 丁 戊
[设计实验和进行实验]
(1)如图甲所示,卷成团的牙膏皮放在盛水的烧杯中会沉于杯底;将该牙膏皮弄成空心后,它却立在水中(如图乙所示)。牙膏皮受到的重力不变,在乙中排开水的体积 变大 ,故受到的浮力 变大 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)如图丙、丁所示,两个相同的烧杯中水量相等,将两块相同的橡皮泥分别做成实心球形和碗形,分别放入杯中后,橡皮泥静止时,丁杯中的水面上升得高,丁杯中橡皮泥所受的浮力 大于 (选填“大于”“小于”或“等于”)丙杯中橡皮泥所受的浮力。
(3)如图戊所示,鸡蛋沉在装有水的烧杯底部,向水中不断加盐,使鸡蛋慢慢上升、悬浮,最后漂浮。鸡蛋由底部上升到悬浮的过程中,鸡蛋受到的浮力 变大 ,由悬浮到上浮且未浮出水面前,其受到的浮力 变大 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
[分析与论证]通过以上三个实验,我们可以发现,重力不变时,可以通过改变 排开液体体积 或 液体密度 来改变浮力的大小,从而改变物体的浮沉状态。
20.某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”的实验。
图1 图2
(1)弹簧测力计使用前应 在竖直方向调零 。
(2)实验步骤如图1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)若 C (填字母)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=F2-F4
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2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入装满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”),且A、B示数的变化量 相等 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点 BC (填字母,多选)。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,弹簧测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
21.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,实验操作如下,实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。(图中所用容器底面积是50 cm2,均为相同的平底薄壁圆柱形容器,物块不吸水和另一液体)
(1)测量前,需沿 竖直 方向将弹簧测力计调零。
(2)实验中,物块浸没在水中受到的浮力是 2.0 N。
(3)如果对比B、E两次实验,得出“浮力的大小与液体密度有关”的结论,这种做法是 不正确 (选填“正确”或“不正确”)的,理由是 没有控制排开液体的体积不变 。
(4)由 C、D 两次实验可得出结论:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)完成E实验操作后,用弹簧测力计将物块向上拉出液面一小部分,弹簧测力计示数变为2.8 N,此操作会使容器中的液面下降 1 cm。
五、计算题(22题10分,23题9分,共19分)
22.“飞天”兴趣小组在模拟搭建月球科研基地时,选取了某种砖块作为建筑材料,钻取了一块圆柱体样品(样品不吸水)。已知g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,求:
甲 乙
(1)如图甲所示,利用弹簧测力计测得样品重力为4.2 N,该样品的质量m。
(2)如图乙所示,该样品浸没在水中时受到的浮力F浮。
(3)该样品的密度ρ。
(4)当该样品上表面距水面4 cm处时,样品上表面所受水的压强p。
解析:(1)由图甲可知,样品受到的重力G=F拉1=4.2 N,
由G=mg可得,样品的质量m===0.42 kg。
(2)由图乙可知,该样品浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F拉2=4.2 N-
1.2 N=3 N。
(3)样品浸没在水中,由F浮=ρ水gV排可得,物体的体积V=V排==
=3×10-4 m3,
物体的密度ρ===1.4×103 kg/m3。
(4)p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.04 m=400 Pa。
答案:(1)0.42 kg (2)3 N (3)1.4×103 kg/m3
(4)400 Pa
23.如图甲所示,弹簧测力计下面挂着一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。如图乙所示是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图像。已知ρ水=
1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)圆柱体的体积。
(2)圆柱体的密度。
(3)若将圆柱体全部浸入另一种液体中,弹簧测力计示数为2.4 N,该液体的密度。
甲 乙
解析:(1)由图像知,圆柱体的重力G=12 N,浸没时的拉力F1=4 N,圆柱体浸没在水中所受的浮力F浮=G-F1=12 N-4 N=8 N,
圆柱体浸没时,排开水的体积等于自身的体积,根据阿基米德原理可得V=V排===8×10-4 m3。
(2)根据G=mg可得,圆柱体的质量m===1.2 kg,
圆柱体的密度ρ===1.5×103 kg/m3。
(3)圆柱体浸没在另一种液体中,弹簧测力计的示数为2.4 N,所受的浮力F浮1=G-F2=12 N-2.4 N=9.6 N,
该液体的密度ρ液====1.2×103 kg/m3。
答案:(1)8×10-4 m3 (2)1.5×103 kg/m3
(3)1.2×103 kg/m3
