第十章 流体的力现象
一、选择题(每题3分,共30分)
1.1738年伯努利发现了流体压强与流速有关,以下选项利用伯努利这一发现的是
( )
A.机翼受升力使飞机飞上蓝天
B.火箭受推力飞向太空
C.轮船经船闸从下游开到上游
D.潜水艇从海底上浮
2.如图所示是体育、娱乐活动用的热气球,充的是被燃烧器烧热而体积膨胀的热空气.要使已经升空的热气球上升或下降,下列说法正确的是
( )
A.继续对热空气加热可以使热气球上升
B.继续对热空气加热可以使热气球下降
C.停止对热空气加热可以使热气球上升
D.热气球停在空中静止不动时,球内空气的密度与球外空气密度一样大
3.如图所示,以下四个关于“气体压强与流速的关系”的场景中,压强p1>p2的是
( )
4.一艘轮船从长江航行驶入东海的过程中,若排开江水和海水的体积分别为V江、V海,排开江水和海水的质量分别为m江、m海(ρ江<ρ海),则
( )
A.V江=V海,m江B.V江>V海,m江C.V江>V海,m江=m海
D.V江5.水平桌面上有两个完全相同的溢水杯和烧杯,溢水杯中水面均与溢水口平齐.将甲、乙两个实心小球分别放入溢水杯中,最终甲漂浮在水面上,乙沉在杯底,如图所示.现有以下判断:
(1)甲的质量一定大于乙的质量;
(2)甲的质量一定小于乙的质量;
(3)甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力;
(4)甲的密度一定小于乙的密度.
其中正确的是
( )
A.(1)(3)
B.(2)(4)
C.(2)(3)
D.(3)(4)
6.向一个塑料瓶中装入一定质量的液体后密闭,把它分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,所受浮力分别为F甲、F乙,如图所示.不计塑料瓶的质量和瓶壁、瓶盖的体积,下列判断正确的是
( )
A.ρ甲大于ρ乙,F甲大于F乙
B.ρ甲小于ρ乙,F甲等于F乙
C.ρ甲小于ρ乙,F甲大于F乙
D.ρ甲大于ρ乙,F甲等于F乙
7.如图所示,当溢水杯盛满密度为ρ1的液体时,把实心物块放入杯中,物块漂浮,静止后溢出的液体质量为m1;当溢水杯盛满密度为ρ2的液体时,把同一物块放入杯中,物块沉底,静止后溢出的液体质量为m2.则物块的密度为
( )
A.ρ2
B.ρ1
C.ρ1
D.ρ2
8.2019年4月辽宁舰参加了我国海军在青岛举行的盛大庆祝活动.辽宁舰满载排水量约6.5万吨,其下水时,先向船坞内注水,使其浮起,然后在拖船牵引下缓缓移出船坞,停靠码头.(g=10
N/kg)以下分析正确的是
( )
A.船坞内注水过程中,航母所受的浮力大小不变
B.停靠码头安装设备的过程中,船底所受水的压强变大
C.辽宁舰满载时受到的浮力约为6.5×109
N
D.舰载机起飞时,机翼下方空气流速大于机翼上方空气流速,从而获得升力
9.将塑料块、铁块、冰块和空心球放入一盛有水的容器中,静止时它们的状态如图所示,下列分析正确的是
( )
A.冰完全熔化后,铁块上表面受到的压力减小
B.冰完全熔化后,空心球处于悬浮状态
C.在水中加盐,铁块对容器底部的压强不变
D.在水中加盐,塑料块露出水面的体积会减小
10.[多选]如图所示,将均匀细木杆的一端缠绕一些铜丝,铜丝端浸没入液体中后,木杆就可以竖直漂浮,从而制成一支简易密度计.把它放在水中,液面到木杆下端的距离为l1;把它放在盐水中,液面到木杆下端的距离为l2.以下说法正确的是
( )
A.密度计在两种液体中所受浮力相等
B.密度计在盐水中所受的浮力大一些
C.l1>l2
D.l1二、填空题(每空2分,共22分)
11.如图所示,将充足气的篮球和套扎在气针尾端的气球一起放在灵敏电子秤上,观察灵敏电子秤的示数.将扎在气球上的气针头插入篮球的气门内,气球随即膨胀,此时灵敏电子秤的示数会 (填“变大”“不变”或“变小”).这个实验可以说明 .?
第11题图 第12题图
12.如图是一款新型无叶电风扇,与传统电风扇相比,具有易清洁、气流稳、更安全等特点.工作时,底座中的电动机将空气从进风口吸入,吸入的空气经压缩后进入圆环空腔,再从圆环空腔上的细缝高速吹出,夹带周边的空气一起向前流动,导致圆环空腔正面风速远大于背面风速.风扇正常运行时,圆环空腔正面气体压强 背面气体压强;相同时间内,细缝口流出空气的质量 进风口流进空气的质量.(均填“大于”“等于”或“小于”)?
13.夏天把西瓜放在冷水中降温,西瓜浸没于水中后松手,西瓜会上浮,是由于 ;用手捞出西瓜的过程中,人感觉越来越费力,由此可以猜想浮力大小与 有关.?
14.把体积为2×10-3
m3,重为12
N的物块放入水中,当它静止时受到的浮力大小为 N.(g取10
N/kg)?
15.如图所示,将物体A放入水中时悬浮,将物体B放入水中时有一半的体积露出水面,将物体A置于物体B上再放入水中时,物体B有三分之一的体积露出水面,则两物体的体积VA∶VB= ,物体B的密度是 kg/m3.?
16.如图1所示,是小勇探究弹簧测力计的示数F与物体下表面离水面距离h的关系的实验装置,其中A是底面积为
25
cm2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2中实线所示.完全浸入水中时,A受到的水的浮力为 N,小勇换用另一种未知液体重复上述实验,并绘制出图2中虚线所示图像,则该未知液体的密度为 kg/m3.(g取10
N/kg)?
三、实验探究题(第17小题10分,第18小题10分,第19小题12分,共32分)
17.为了探究浮力大小与哪些因素有关,某兴趣小组的同学用同一物体进行了如图所示的操作,并记下物体静止时弹簧测力计的示数.图乙中物体未放入前溢水杯装满水,物体浸没后用量筒测出溢出水的体积,如图丁所示.
(1)为了探究浮力的大小与液体密度的关系,应选择 两图;该小组同学通过比较F1和 的大小,得到“浮力大小与物体浸没的深度有关”的结论,产生错误的原因是 .?
(2)物体浸没在水中时所受浮力大小为 N,盐水的密度为 kg/m3.?
18.同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师做的如图甲所示的演示实验.课后复习时,物理兴趣小组的同学们,提出了一个新的实验方案,并动手制作出了如图乙所示实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是自制的溢水杯,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升或下降),G为铁架台.
甲
乙
(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数 ,弹簧测力计B的示数 (均填“变大”“变小”或“不变”).?
(2)比较弹簧测力计A的示数的变化量ΔFA和弹簧测力计B的示数的变化量ΔFB,它们的大小关系是ΔFA ΔFB(填“>”“<”或“=”),由此说明物体所受的浮力等于 .?
(3)对比图甲和图乙两组实验,新的实验与原实验比较有哪些优点或缺点?请写出任意一条: .?
19.小明到森林公园游玩,在森林公园里捡到一个形状不规则且不溶于水的物体,在物理老师的帮助下到实验室进行了如下操作.
(1)把该物体放入装有一定质量水的透明玻璃杯中,发现物体下沉至杯底,如图甲所示,说明该物体的密度 水的密度,此时物体所受浮力 物体的重力,对杯底的压力 物体的重力.(均填“大于”“等于”或“小于”)?
(2)小明往杯中逐渐加盐并搅拌,直至观察到待测物体悬浮,随即停止加盐,如图乙所示;
(3)小明测出一只待用的空烧杯的质量为63.8
g;
(4)他取出玻璃杯中待测物体,把盐水倒入空烧杯,用调好的天平测杯子和盐水的总质量,如图丙所示,天平的读数为 g;?
(5)将烧杯中的盐水全部倒入量筒,如图丁所示,量筒内盐水的体积为 mL;?
(6)通过以上实验,可以得到待测物体的密度为 kg/m3.?
四、计算题(第20题6分,第21题10分,共16分)
20.如图所示是湖南师范大学学生发明的水上自行车,车下固定5个充满气的气囊,每个气囊的体积均为3.0×10-2
m3,已知该水上自行车的总质量为25
kg,不计车轮浸入水中的体积.(g取10
N/kg)
(1)当自行车停放在水面上没人骑行时,气囊排开水的总体积为多少?
(2)当质量为75
kg的人骑行时,固定在正中间的1个气囊破裂,该自行车是否还能安全骑行?请通过计算说明.
21.如图所示,薄壁圆柱形容器置于水平地面上,容器的底面积为8×10-3
m2,容器高
0.2
m,内盛
0.17
m深的水.A1和A2为两个均匀实心立方体物块(不吸水),A1的质量为
0.185
kg,A2的体积为
3.2×10-4
m3.(已知ρ水
=
1.0×103
kg/m3,g取10
N/kg)
(1)水对容器底部的压力为多少?
(2)将A1释放,浸没在水中,静止后受到容器底对它的支持力为
0.6
N,求A1的体积.
(3)只将A2缓慢浸入水中,当水对容器底部的压强最大时,A2的密度至少是多少?
答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
A
A
A
C
D
B
A
B
B
AC
11. 变小 空气也能产生浮力
12. 小于 等于
13. 西瓜受到的浮力大于重力 物体排开液体的体积
14. 12
15. 1∶6 0.5×103
16. 2 0.8×103
17. (1)甲、丙 F2 物体与容器底接触 (2)0.5 1.2×103
18. (1)变小 变大 (2)= 物体排开液体的重力
(3)(只写一条,答案合理即可)优点:物体所受浮力大小和物体排开液体的重力大小关系对比明显,容易得出结论;缺点:升降平台上升时,塑料袋下降,操作难度大
19. (1)大于 小于 小于 (4)121 (5)55 (6)1.04×103
20.解:(1)当自行车停放在水面上没人骑行时,自行车处于漂浮状态,则自行车受到的浮力F浮=G车=m车g=25
kg×10
N/kg=250
N,
由F浮=ρ水gV排可得,气囊排开水的体积
V排===0.025
m3.
(2)当质量为75
kg的人骑行恰好漂浮时,受到的浮力
F'浮=G总=(m人+m车)g=(75
kg+25
kg)×10
N/kg=1
000
N,
气囊排开水的体积V'排===0.1
m3,
剩余气囊的总体积V=4×3.0×10-2
m3=0.12
m3,
因V'排21.解:(1)p=ρ水gh水=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×0.17
m=1.7×103
Pa,
由p=可得F压=pS=1.7×103
Pa×8×10-3
m2=13.6
N.
(2)A1受到的浮力F1浮=G1-F支,即ρ水gV1=G1-F支=m1g-F支,
则V1===1.25×10-4
m3.
(3)将A2缓慢浸入水中,当水面上升至0.2
m时,水对容器底的压强最大,此时A2排开水的体积V排=V容-V水=S(h容-h水)=8×10-3
m2×(0.2
m-0.17
m)=2.4×10-4
m3此时A2漂浮,A2的密度最小,即F2浮=G2,ρ水gV排=ρ2gV2,
则ρ2===0.75×103
kg/m3.