名称 | 人教版初中物理八年级下册:9.2液体的压强 达标作业(word版含解析) | ![]() | |
格式 | doc | ||
文件大小 | 1.6MB | ||
资源类型 | 教案 | ||
版本资源 | 人教版 | ||
科目 | 物理 | ||
更新时间 | 2021-01-27 20:41:38 |
④三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲′=p乙′=p丙′
A.只有①③ B.只有①④ C.只有②③ D.只有③④
11.如图所示,密封的“凸”字形容器中装满水,放在水平桌面中央,若把它倒置,则水对容器底部的压强P1和容器对桌面的压强P2的变化情况是( )
A.P1增大,P2增大 B.P1增大,P2不变
C.P1不变,P2不变 D.P1不变,P2增大
12.有一种生活在田野的小老鼠,它把自己的洞穴打在了小斜坡上,如图所示,这个洞穴有两个入口B和C,以及一个存放粮食的地方A.有一次下大雨,水从斜坡上方的C洞口灌到洞穴里,则( )
A.水面最高会到达存放粮食处A的顶端
B.水面最高会到达洞口B的顶端
C.水面最高会到达洞口C的顶端
D.洞穴内所有的水都会从B处流出
13.如图所示,帕斯卡曾经用一个装满水的密闭木桶,在桶盖上插了一根细长的管子,向细管子里灌水,结果只加了几杯水,就把木桶压裂了,这个实验说明了( )
A.液体压强与液体密度有关 B.液体压强与液体深度有关
C.液体压强与管子粗细有关 D.液体压强与液体质量有关
14.一个质量为3kg、底面积为100cm2、装有20cm深的水的圆柱形容器放在水平桌面上,容器的厚度忽略不计。A、B是由密度不同的材料制成的两实心物块,已知A物块的体积是B物块体积的2倍。当把A、B两物块用细线相连放入水中时,两物块恰好悬浮,且没有水溢出,如图,现剪断细线,稳定后水对容器底的压强变化了50Pa,物块A有体积露出水面。下列说法正确的( )
A.A物体体积为150cm3
B.物体A、B放入后,容器对桌面的压强为5.3×102Pa
C.B物体密度为1.5×103kg/m3
D.细线剪断待B静止后,B对容器底的压力为1.4N
15.某同学在“研究液体内部的压强”的实验中,选择如图所示的器材,容器中用隔板分成左右两部分,隔板下部有一圆孔用薄橡皮膜封闭。在容器左、右两侧分别倒入水和某种液体后,橡皮膜相平。下列说法正确的是( )
A.本实验可得出结论:在同种液体内部,深度越大,压强越大
B.左右两侧分别抽取同体积的水和液体,橡皮膜有可能保持不变形
C.左侧水的质量有可能等于右侧液体的质量
D.在左右两侧分别加入同质量的水和液体,橡皮膜将向右凸出
16.如图所示,水平桌面上的圆台形容器内有一块冰.当这块冰全部融化成水后,下列说法正确的是
A.桌面受到的压力不变
B.桌面受到的压强变大
C.容器底的内表面受到的压力变大
D.容器底的内表面受到的压强变小
17.利用水电站枢纽,可以集中天然水流的落差形成水头,改善生态环境,促进经济发展。
某水电站总库容200亿立方米,混凝土双曲拱坝最大坝高260米,顶宽12米,最大底宽66米。电站左岸、右岸地下厂房共有16台水轮发电机组。建成后具有以发电为主,兼有防洪拦沙、改善下游航运条件和发展库区通航等综合效益。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)水电站库区建成后,该地区空气湿度会增大,这与水的______(填物态变化名称)有关:
(2)从压强角度分析说明水电站混凝土双曲拱坝筑成“上窄下宽”的好处______;
(3)水电站枢纽最大总泄洪量约为40000立方米1秒。泄洪10分钟即可装满一个西湖。若以最大总泄洪量泄洪,10分钟内所泄出水的质量______。
18.(1)如图甲所示,温度计的读数方法正确的是________(选填“A”、“B”或“C”),示数为________℃;
(2)如图乙所示,用刻度尺测量物体的长度,物体长度为________cm;
(3)如图丙所示,将压强计的金属盒放在同种液体中,金属盒面的朝向不同。要观察到U形管两侧液面的高度差相等,必须控制金属盒面的中心在液体的_______相等,由上述实验可知:液体内部某一点,来自各个方向的压强大小是_______的;不增加器材,用这套装置还可以探究液体内部压强与_______的关系。
19.如图所示,高H=0.2米、底面积S=4×10-3米2的圆柱形容器放在水平地面上,容器内盛有h=0.18米高的水:
(1)求容器中水的质量____;
(2)求水对容器底部的压力_____;
(3)若将一个体积为1×10-4米3的均匀实心立方体物块轻轻浸入容器中的水中,实心物块的密度至少为____________时,水对容器底部的压强达到最大值。(本空格不需要写解答过程)求出:最大压强值为多少______?
20.如图所示,水平地面上有一质量为1千克的薄壁柱形容器,另有一个质量为4千克的圆柱体甲,甲的底面积是容器底面积的一半。容器中盛有水,将甲放入水中,分别测出甲放入容器前后,容器对水平桌面的压强p容、水对容器底部的压强p水,如下表所示:
容器对桌面、水对容器底压强 甲放入前 甲放入后
p容 (帕) 2450 4410
p水 (帕) 1960 2450
①求圆柱体甲放入容器前水的深度;
②求容器的底面积;
③放入圆柱体甲后,通过计算判断柱形容器的水是否有溢出;
④请判断甲在水中的状态并说明理由(提示:漂浮、浸没、未浸没等);
⑤求圆柱体甲的密度。
21.工程砼(混凝土)泵车(图),助力中国建筑优质高效。砼泵车的核心部件是两个直径约250mm,长2m的活塞式压力缸(称为泵),两个压力缸交替吸进流质状的混凝土,在活塞巨大的压力下推送进输送管道,输送管道在输送臂的支撑下将混凝土输送至各浇筑点。下表是某工程砼泵车的部分技术参数。请解答下列问题:
型号 JH62-XR
项目 单位
最大理论输送量 m?/h 180
混凝土最大出口压力 MPa 12/8.5
额定工作压力 MPa 32
泵送频率 min-1 29/19
混凝土缸径*行程 mm 260*2000
最大布料(高度/半径/深度) / 62/58.6/43
发动机功率 HP 420-550HP
混凝土容重 kN/ m? 24
(1)由混凝土的容重可以求得泵车输送的混凝土的密度约为__________kg/m3;
(2)按照最大理论输送量计算,1小时可输送混凝土多少吨_____?
(3)若泵车取垂直输送状态,混凝土达最大高度时对底部输送口产生的压强是多少____?
(4)实际输送时泵车在底部输送口提供的压强比问题(3)的计算值大得多,其原因是什么______?(说出两条最主要的原因)
22.如图所示,水平地面上放有上下两部分均为柱形的薄壁容器重9N;上下两部分的横截面积之比为1∶5,高度均为10cm;容器中倒入2kg 水,深度为8cm。(g取10N/kg)求:
(1)水对容器底面的压强是多少Pa?____________
(2)容器对水平地面的压强多少Pa?____________
(3)容器上部分的横截面积是多少cm2?____________
(3)往容器内加水,水的深度为____________m时,水对容器底面的压力与容器对地面的压力相等。
23.一质量为200g的柱形容器由A、B两部分组成,底部通过阀门相连通,且两部分底面积之比SA:SB=1:2,在A中有一底面积为100cm2,高为20cm,密度为0.4×103kg/m3圆柱体M,M底部中心位置通过一条长度为10cm的细绳与A的底部紧密相连,最初阀门紧闭,容器两部分均装有一定量的水,如图,此时M对容器底部的压强为200Pa,A中水的质量为0.6kg,容器对水平桌面的压强为2500Pa(g取10N/kg).求:
(1)最初M对容器底的压力;
(2)打开阀门,当B中水对容器底部的压强减小300Pa时,物体M克服重力做功多少J?
(3)打开阀门后,当A、B中水静止不流动时,细线对M的拉力为多大?
24.重为10牛、底面积为米2的薄壁容器内盛有0.3米深的水,放在水平桌面的中央,若容器对桌面的压强为帕。求:
(1)水对容器底的压强p水。__________
(2)容器对桌面的压力F容器。_________
(3)小张和小林两位同学分别计算了容器中水的重力G水,小张的答案为15牛,小林的答案为29.4牛。请判断,小张的答案是__________的,小林的答案是_________ 的。(均选填“正确”或“错误”)。
25.2019年4月23日海军节阅舰式的核潜艇(如图1)是国家的战略重器,是维护国家安全的基石之一.
(1)核能是_____(填“可”或“不可”)再生能源,核潜艇中的核反应堆发生的链式反应是_____(填“可以”或“不可以”)控制的,目前人类大力发展核能、太阳能等能源,可有效缓解全球气候_____(填“变暖”或“变冷”)的趋势.
(2)核潜艇在水中水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水的密度变小)时,潜艇会突然下沉,将给潜艇带来安全隐患,此时应立即将潜艇水舱中的水全部排出,使潜艇受到的重力_____(填“大于”或“小于”)它的浮力,由于_____,潜艇还会下沉一段距离才会上浮.
(3)核潜艇水平匀速行驶过程中,遇到紧急情况,迅速调整艇身仰角(与水平方向的夹角)至30°开始上浮,上浮过程中潜艇始终以不变的速度沿艇身方向行驶,潜艇的深度计显示的潜艇在海面下的深度随时间变化的关系如图2,潜艇在第75s时受到的海水压强为_____Pa(潜艇高度不计),海水密度取1.03×103kg/m3),上浮过程中潜艇的速度大小为_____m/s.(g=10N/kg)
26.三峡水电站
三峡水电站,又称三峡工程、三峡大坝.位于中国重庆市到湖北省宜昌市之间的长江干流上.大坝位于宜昌市上游不远处的三斗坪,并和下游的葛洲坝水电站构成梯级电站.它是世界上规模最大的水电站,也是中国有史以来建设最大型的工程项目.而由它所引发的移民搬迁、环境等诸多问题,使它从开始筹建的那一刻起,便始终与巨大的争议相伴.三唤水电站的功能有十多种,航运、发电、种植等等.1994年正式动工兴建2003年开始蓄水发电,2009年全部完工水电站大坝高185米,蓄满水高175米,水库长600余公里,安装32台单机容量为70万千瓦的水电机组,是全世界最大的(装机容量)水力发电站.2010年7月三峡电站机组实现了电站1820万千瓦满出力168小时运行试验目标.(日发电量可突破4.3亿度电!占全国日发电量的5%左右).1949年,中国总发电量仅为43亿度.
由于大坝提高了上游水位,所以轮船通过大坝必须经过船闸进行升降.停在闸室的船舶靠水的浮力,随闸宣的水位升降,与上游或下游水面齐平,达到克服水位差的目的因此,营运费用比较低,是过船建筑物中的一种主要型式.三峡水电开发是中国可持续发展,尤其是清洁能源开发的一个重要里程碑.
阅读短文回答问题(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)三峡大坝为什么要设计成上窄下宽的形状________?
(2)当上游水库蓄满水是坝底受到的水的压强是______Pa.
(3)轮船通过三峡大坝要走大坝的船闸,三峡船闸利用的是______原理.
参考答案
1.B
【详解】
由图可知,甲乙试管相同、横截面积相同,乙试管液柱长、体积大,即甲容器中的液体体积要比乙容器中的液体体积小,因液体质量相同,所以甲液体的密度比乙液体密度大,又因为两试管中液面等高,所以由液体压强公式p=ρgh可知,
p甲>p乙
故选B。
2.A
【详解】
由题意知,两容器中装有同种液体且液面相平,则液体的密度相同,深度也相同,根据可知,两容器底部受到液体的压强相等,即
=
又因为容器底面积相等,根据P=FS可知,两容器底部受到液体的压力相等,即
=
故A正确,符合题意;BCD错误,不符合题意。
故选A。
3.B
【详解】
由图可知,容器四周有凸出部分,且凸出部分水和酒精的体积相等,由ρ=的变形式m=ρV可知,凸出部分所装水的质量大于酒精的质量;因酒精和水的总质量相等,所以,去除凸出部分后,规则部分所装水的质量小于酒精的质量;因规则部分液体对容器底部的压力和自身的重力相等,所以,水对容器底部的压力小于酒精对容器底部的压力,即;由p=可知,水对容器底部的压强小于酒精对容器底部的压强,即p甲<p乙 ;故B正确,ACD错误。
故选B。
4.A
【详解】
ABCD.对于柱形体来说,液体对底的压力等于液体的重力,当冰熔化后,压力不变,所以液体对容器底部压强不变,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5.D
【详解】
根据液体压强公式可知,液体压强与液体深度有关,深度越深压强越大,由于水坝左侧水面高于右侧,B和C两点处于同一高度,A和C两点到各自液面的距离相等,即hA=hC<hB,则pA=pC<pB。
故选D。
6.B
【分析】
利用液体的压强及密度公式来解决问题。
【详解】
由于是柱状容器,所以冰融化过程,容器底部受到的压力不变,则有
可得
;
由已知
h=h2-h1=-h1
此为①式;
设开始时盐水及冰的质量为m,则有
此为②式;
联立①②得
h=h1
剩余的冰全部熔化之后,液面又会上升
h'=h3-h2=-
此为④式;
又因为
此为⑤式;
将②⑤代入④得
h'=h1
所以
h'=h
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
7.C
【分析】
考查增大和减小摩擦的方法、连通器的原理、增大压强的方法
【详解】
A.有些北方城市常常在大雪后将煤渣撒在结冰的路面上,是利用增大接触面粗糙程度来增大摩擦,故A错误;
B.自行车前轮胎的花纹是竖纹,是为了减小有害摩擦;后轮胎的花纹是横纹,是为了增大有益摩擦,故B错误;
C.某卫生间的地漏结构如图所示,存水杯与下水管连接。这是利用连通器的原理,防止下水管中的“异味”通过地漏进入室内,从而达到密封的效果,故C正确;
D.破窗锤的尖端做成圆锥形,是为了减小受力面积,增大接触点对玻璃的压强,故D错误。
故选C。
8.B
【分析】
液体内部压强与液体的深度和液体的密度有关,所以据题目中浴缸的形状分析判断即可解决.
【详解】
据图可知,浴缸的形状是上宽下窄,所以在向浴缸中倒水时,相同时间倒入相同质量的水,但水在浴缸中的增加的高度越来越小,所以容器底部所受的液体的压强的增加量也会越来越小,故B是正确的;
故选B.
9.B
【分析】
要解决此题,需要用到液体压强公式p=gh;根据液体质量一定,即体积一定时,若倾斜放置,液柱深度减小,便可得出三种情况下压强的大小关系。
【详解】
试管装一定量的水,按甲、乙,丙三种方式方式放置时,体积不变,乙种方式放置时液面高度最高,根据可知,底部受到的压强乙最大。
故选B。
10.D
【详解】
①的相同的试管装入等量铁砂则它们的重力相等,在三种液体中都漂浮,所以试管受到的浮力:F甲=F乙=F丙=G,故①错误。
②由图可知:排开的液体体积V排甲>V排乙>V排丙,而F甲=F乙=F丙,则根据F浮=ρ水V排g可知,ρ甲<ρ乙<ρ丙,由于烧杯相同,液面相同,根据图示可知:三种液体的体积V甲<V乙<V丙;根据G=mg=ρVg可知:G甲<G乙<G丙,故②错误。
③由图可知:放入试管后液面等高,ρ甲<ρ乙<ρ丙,根据p=ρgh可得:烧杯底部所受压强p甲<p乙<p丙,故③正确;
④物体受到的浮力等于物体上下表面受到液体的压力差,而上表面受到的压力为0,所以F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,由于受到的浮力相等,所以下表面受到的压力相等,即:F甲′=F乙′=F丙′,由p=可得:p甲′=p乙′=p丙′,故④正确。
故选D。
11.D
【详解】
正放与倒放,容器底所处的深度不变,容器底受到的压强也就不变。正放与倒放,容器对桌面的压力不变,倒放后,桌面的受力面积减小,桌面受到的压强变大,故选D。
12.B
【详解】
当有水进入洞穴时,由于A端是封闭的,故水会封住一部分空气,不会到达A端顶部;根据连通器原理,洞穴满水后B、C两处的水面必相平,故水面只能到达B处;只有高于B处的水会流出,低于B处的水不会从B处流出。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
13.B
【详解】
由帕斯卡做的实验可知,由于虽然管很细,但由于高度很大,水的深度大,而使水产生了很大的压强,所以该实验说明影响水产生压强大小的因素是水的深度。
故选B。
14.C
【详解】
A.由可得,细线被剪断后水面高度的减小量
此时物块A有体积露出水面,则A露出水面的体积和容器内减少的体积相等,即
则物体A的体积
故A错误;
B.圆柱形容器内水的体积
由可得,水的质量
容器和水的总重力为
A物块的体积是B物块体积的2倍,则
A物块的重力为
B物块的重力为
容器对水平桌面的压强
故B错误;
C.细线被剪断后A漂浮,物块A有体积露出水面,则
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,由和可得
则
已知A物块的体积是B物块体积的2倍,即
剪断细线前,AB两物块恰好悬浮,则根据、和可得
B物体的密度
故C正确;
D.因为B物块的重力为1.5N,B浸没在水中,则
B物块受到的浮力
所以B对容器底的压力为
故D错误。
故选C。
15.BC
【详解】
A.题干中自变量是液体密度,控制变量是液体压强,因变量是液体深度,A错误;
B.水对橡皮膜的压强
p水=ρ水gh水=ρ水g
其中V水为橡皮膜上方水的体积;液体对橡皮膜的压强
p液=ρ液gh液=ρ液g
其中V液为橡皮膜上方液体的体积;去掉相同体积的水和液体后,水对橡皮膜的压强变为
p水'=ρ水g
液体对橡皮膜的压强变为
p液'=ρ液g
当
V水=V液
时,即
橡皮膜保持不变形。B正确;
C.根据液体压强公式p=ρgh,由于
h水<h液
所以
ρ水>ρ液
隔板左右两侧液体体积无法比较,当
V水<V液
时,根据m=ρV,则可能存在
m水=m液
C正确;
D.两侧液体对橡皮膜变化的压强为
Δp=ρgΔh=ρgVS=ρgmρS=mgS
所以水对橡皮膜变化的压强为
Δp水=mgS水
液体对橡皮膜变化的压强为
Δp液=mgS液
由于
S水>S液
所以
Δp水<Δp液
橡皮膜会向左凸出。D错误。
故选BC。
16.AD
【分析】
①固体能够传递压力,水平桌面受到的压力等于容器及容器内物体的总重力;固体压强的大小用公式比较;
②液体对容器底的压力不一定等于液体的重力,压力大小与容器的形状有关;在受力面积一定时,不同状态的物体对容器底的压强用公式比较.
【详解】
A、容器重力不变,冰熔化成水重力也不变,容器和水对桌面的压力等于容器重和水重之和.所以桌面受到的压力不变.此选项正确,符合题意;
B、容器与桌面的接触面积一定,因为压力不变,所以由公式知,压强也不变.此选项错误,不符合题意;
C、容器上口大,下口小,冰熔化成水后,压力有一部分作用在容器壁上,因此底部受到的压力减小.此选项错误,不符合题意;
D、冰熔化前后,与容器底的接触面积不变,由C知,压力减小,根据公式得:压强减小.此选项正确,符合题意.
故选AD.
17.汽化 见解析 2.4×1010kg
【详解】
(1)[1]空气湿度大,即空气中水蒸气的含量大,原因是水吸收热量后汽化为水蒸气弥漫在空气中。
(2)[2]从坝体对地基的作用看,坝体上窄下宽,可以增大地基的受力面积,减小坝体对地基的压强;从水对坝体的作用看,因为水的压强随深度的增大而增大,所以,大坝通常筑成上窄下宽的形状,可以承受更大的液体压强。
(3)[3]10分钟泄洪水的体积
V=40000m3/s×10×60s=2.4×107m3
泄洪水的质量
m=ρV=1.0×103kg/m3×2.4×107m3=2.4×1010kg
18.B 48 3.15 深度 相等 液体深度
【详解】
(1)[1]温度计读数时,视线应与液面凹面最低处相平,故B正确。
[2]由图知,温度的分度值为1℃,示数为48℃。
(2)[3]刻度尺的分度值为1mm,物体的长度为
(3)[4]U形管两侧液面的高度差相等,说明金属盒在液体中受到的压强相等,根据液体内部压强的特点知,必须控制金属盒面的中心在液体的深度相等。
[5]由上述实验可知:液体内部某一点,来自各个方向的压强大小是相等的。
[6]由知,液体为水,故还可以探究的是:液体内部压强与深度的关系。
19.
【详解】
(1)[1]容器内水的体积
容器中水的质量
(2)[2]水对容器底的压强
水对容器底部的压力
(3)[3]因容器的高H=0.2米,容器内盛有h=0.18米高的水,则当水的深度达到0.2m时(即水的深度增加0.02m时,)底部的压强达到最大值,故 实心立方体物块轻轻浸入容器中的水中排开的水的体积:
因实心立方体物块的体积
所以
此物块漂浮在水面上,则由
即
则
解得
[4]当水的深度达到0.2m时底部的压强达到最大值
20.①0.2m;②2×102m2 ;③无水溢出;④浸没;⑤4×103kg/m3.
【详解】
①放入前水的深度为
②甲放入前后,容器对桌面的压强差为
所以容器的底面积为
③甲放入水中,容器对水平桌面增大的压力
F容=p S容=(4410Pa-2450Pa)×2×102m2=39.2N
G甲=mg==39.2N
F容=G甲,所以无水溢出。
④因为p容>p水,所以圆柱体甲在水中一定沉底,且S甲=,p水后<2p 水前,所以甲在水中一定浸没(若未浸没时,S甲=,后来水的深度h水后=2h水前,p水后=2p 水前)。
⑤因为F容=G甲,所以无水溢出,所以水升高的高度为
甲的体积等于排开水的体积为
V甲=V排=S容h水=2×102m2×0.05m=1×103m3
所以甲的密度为
答:①圆柱体甲放入容器前水的深度为0.2米;
②容器的底面积为2×102m2;
③放入圆柱体甲后,通过计算判断柱形容器的水没有溢出;
④甲在水中浸没并沉底;
⑤圆柱体甲的密度为4×103kg/m3。
21.2.4×l03 432t 1.488×l06Pa 在管道中输送混凝土要克服较大的摩擦阻力;混凝土在终端出口还要保持一定的推送压力
【详解】
(1)[1]有题可知混凝土容重为24kN/m?,即表示1m?的混凝土的重力为24kN则混凝土的密度为
(2)[2]混凝土最大理论输送量为180m?/h,按照最大理论输送量计算,1小时可输送混凝土为
(3)[3]若泵车取垂直输送状态,混凝土达最大高度时对底部输送口产生的压强为
(4)[4]实际输送时泵车在底部输送口提供的压强比问题(3)的计算值大得多是因为:在管道中输送混凝土要克服较大的摩擦阻力;混凝土在终端出口还要保持一定的推送压力。
22.800Pa 1160Pa 0.005m2 0.145
【详解】
(1)[1]水对容器底面的压强
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
(2)[2]水的体积
V水==2×10-3m3
容器的底面积
S==0.025m2
容器对水平地面的压力
F= G容+G水=G容+m水g=9N+2kg×10N/kg=29N
容器对水平地面的压强
p容器==1160Pa
(3)[3]容器上下两部分的横截面积之比为1∶5,容器上部分的横截面积
S上=S=×0.025m2=0.005m2
(4)[4]假设添入水后,水的深度为h总,由于容器上部分内有水时,水对容器底面的压力才能大于水本身的重力,而容器下部的深度为10cm(合0.1m),故水的深度大于0.1m,添加水后,水对容器底面的压力
F1=p1S=ρgSh总
容器对水平地面的力
F2=G容+G水=G容+ρgSh+ρgS上(h总-h)
F1= F2
ρgSh总= G容+ρgSh+ρgS上(h总-h)
1×103kg/m3×10N/kg×0.025m2×h总=9N+1×103kg/m3×10N/kg×0.025m2×0.1m+1×103kg/m3×10N/kg×0.005m2×(h总-0.1m)
h总=0.145m
23.(1)2N;(2)0.4J;(3)8N.
【分析】
(1)根据固体压强公式的变形公式求解;
(2)通过对最初状态的圆柱体M受力分析,求解出其受到的浮力,应用阿基米德原理解出此时水的深度,接着运用密度及体积公式求出容器A、B的底面积;然后将B中减少的水转换到A中,求出此时A中水的体积(此处判断细绳是否处于绷直状态),根据M的漂浮状态求出其液面以下的高度,将圆柱体M等效成等质量的水,进而求出A中所有水(包含等效水)的深度,则可求出圆柱体M上升的高度,根据最终求出克服重力做的功;
(3)根据先求解容器、圆柱体M以及水的总重,进而求出所有水的质量、体积;将水分成圆柱体M底面以下部分和以上部分,根据几何关系解出此时圆柱体M液面以下的高度,应用阿基米德原理求出此时M的浮力,通过对圆柱体M受力分析最后求出细线对M的拉力.
【详解】
(1)根据固体压强公式可得,最初M对容器底的压力:
;
(2)圆柱体M的质量:
,
最初M受到的浮力:
,
根据可知,最初M排开水的体积:
则最初A容器中水的深度为:
,
最初A容器中水的体积为:
,
则A容器的底面积为:
,
B容器的底面积为:
,
当B中水对容器底部的压强减小300Pa时,根据可知,B中水的减少量为:
,
此时A中水的总质量为:
,
则A中水的总体积为:
,
假设细绳处于绷直状态,则至少需要水的体积为:
,
所以细绳未达到绷直状态,此时M处于漂浮状态,其重力与浮力平衡,则有
,
根据可知排开水的体积为:
,
则此时M浸入液面以下的高度为:
,
则此时A中水的深度为:
,
所以M上升的高度为:
,
物体M克服重力做功为:
;
(3)根据可知,容器、圆柱体M以及水的总重为:
,
则容器中所有水的质量为:
,
水的总体积为:
,
细绳处于拉伸状态时,圆柱体M底面以下部分的水的体积为:
,
则上部剩余水的体积为:
,
此时圆柱体M浸入水中的高度为:
,
圆柱体M受到的浮力为:
,
对圆柱体M进行受力分析可知,细线对M的拉力为:
.
答:(1)最初M对容器底的压力为2N;(2)打开阀门,当B中水对容器底部的压强减小300Pa时,物体M克服重力做功0.4J;(3)打开阀门后,当A、B中水静止不流动时,细线对M的拉力为8N.
【点睛】
本题具有很强的综合性,难度也很大,考查知识涉及到密度公式、重力公式、浮力公式、体积公式、压强公式、功的公式、阿基米德原理以及物体的沉浮应用,其中穿插着数学里的体积相关求解思想,要求学生熟练掌握以上所有知识点外,还要有较高的空间想象能力和立体几何计算能力.
24.3000帕 25牛 正确 错误
【详解】
(1)[1]水对容器底的压强为:
p水=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;
(2)[2]根据p=,容器对桌面的压力为:
F容器=p容器S=2.5×103Pa×1×10-2m2=25N;
(3)[3][4]容器对水平桌面的压力大小为25N,则容器和水的总重力大小为25N,容器重10N,则容器中水的重力为:
G水= G总- G容器=25N-10N=15N,
所以小张的答案是正确的,小林的答案是错误的。
25.不可 可以 变暖 小于 惯性
【详解】
(1)核能也称原子能,是一种高效率持久的能源。核能发电是利用铀235的核分裂连锁反应释出大量热能,将水变成水蒸气,利用这些蒸气来推动发电机发电。因为核能的原料是矿产材料,属于不可再生能源;核潜艇中的核反应堆反应方式属于核裂变,是可以控制的;核能清洁高效,不产生温室气体,可有效缓解全球变暖的趋势。
(2)核潜艇将艇中的水排出,潜艇的质量减少,所受到的重力变小,根据阿基米德原理,潜艇排开水的重力等于其所受到的浮力,潜艇排开水的体积不变,故潜艇所受到的重力小于浮力;物体都具有惯性,所以潜艇会保持下沉的状态一段时间后才会上浮。
(3)如图可知,在50s~100s内,时间与深度所组成的方程为,当时,,所以此时受到的海水压强为:
潜艇在竖直方向上的速度等于在50s~100s内,时间与深度所组成的方程的斜率的绝对值,为,因为艇身和水平方向呈夹角,所以潜艇的速度为。
26.液体压强随深度的增加而增大 1.75×106 连通器
【详解】
(1).因为液体的压强随深度的增加而增大,为了大坝能承受更大的水压,大坝做成上窄下宽的形状;
(2).水深h=175m,坝底受到水的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×175m=1.75×106Pa;
(3).船闸是由闸室和上、下游闸门以及上、下游阀门组成.若船要从上游驶向下游,先打开上游阀门,使闸室和上游构成连通器,水相平后,打开上游闸门,船驶入闸室;然后打开下游阀门,使下游和闸室构成连通器,闸室和下游水位相平时,打开下游闸门,船驶入下游,分析可知,船闸是利用连通器原理工作的.