力学培优冲刺---解答题4—2020-2021学年华师大版八年级科学暑假专题（含答案）

力学培优冲刺---解答题4
1.气体的密度与压强有关。为测量实验室内空气的密度，小明在实验室按如图所示步骤进行实验：
①如图甲，将一打足气的足球，放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为426毫升。
②如图乙，将500毫升装满水的量筒倒置于水槽中，用气针和乳胶管将足球中的气体慢慢排入该量筒，同时调整量筒的位置，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时，停止排气。共排气10次。
③如图丙，拔除气针和乳胶管，把排气后的足球放入装满水的容器中，测得溢出水的体积为420毫升。
（1）图乙中，当量筒内外水面都与500毫升刻度线相平时停止排气，其目的是________。
（2）根据测得的数据，计算实验室中空气的密度。
2.在学习物体的浮沉条件时，小李做了一个观察鸡蛋悬浮的实验，其主要操作步骤如下：如图所示，先在水平桌面上放置一个大锥形瓶，向瓶中装满水，再取一个鸡蛋，称得其质量为55g,将它轻轻放入水中，发现鸡蛋沉至容器底部，此时用溢水杯接收溢出的水，称得的溢出水的质量为50克，然后，向瓶中溶解食盐直到鸡蛋恰好悬浮起来为止。
（1）容器中放入鸡蛋后，水对容器底部的压强如何变化？________（选填“增大”、“不变”或“减小”）
（2）鸡蛋沉至容器底部时，所受到的浮力为多少？
（3）当鸡蛋恰好悬浮起来时，鸡蛋所受到的浮力又为多少？此时盐水的密度是多少？（列式计算）
3.为了增加学生的国防知识，同学到东海舰队参观某型号潜水艇。潜水艇的艇壳是用高强度的特种钢板制造，最大下潜深度可达350m。潜水艇的总体积为1.5×103 m3 ， 艇内两侧有水舱，潜水艇截面如图所示。通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的自重，从而使其下沉或上浮（海水密度为1.03× 103 kg/m3）。
（1）水舱未充海水时，潜水艇总重力为9. 27×106 N,此时，漂浮在海面上的潜水艇排开海水的体积是多少？
（2）为使潜水艇完全潜入海水中， 至少应向水舱充入海水的重力是多少？
（3）潜水艇的艇壳用高强度的特种钢板制造的原因是什么？
4.如何利用一把刻度尺，一个大烧杯和水测量一个陶瓷小碗的密度？
5.圆柱形容器内放入一个体积为200cm3的长方体，现不断往容器内注水，并记录水的总体积V和水所对应的深度h，V和h的对应关系如图所示，求：
（1）长方体的底面积S1为多少？
（2）长方体受到的最大浮力为多少？
（3）长方体的密度为多少？
6.国之重器载人潜水器“奋斗者”号潜水器在马里亚纳海沟10909米深处成功坐底，完成万米海试并成功返航。“奋斗者”号体积约为30米3 ， 空载时质量约为24吨。
（1）“奋斗者”号空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
（2）请结合相关公式推理说明“奋斗者”号从水面上方进入水面直到坐底成功，整个过程中潜水器受到的浮力的变化过程。
（3）潜水器要想完成下潜上浮，离不开自身的压载铁。“奋斗者”号身上装配了四块压载铁，总重量将近2吨，当“奋斗者”号在水底完成采样作业，准备上浮的时候，它会抛出两块压载铁，开始上浮。请说明“奋斗者”号完成采样作业，慢慢上浮的过程中潜水器受到的各个力的变化过程。
7.?如图甲所示，放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用，力F的大小以及物体A的运动速度大小V随时间t的变化情况如图乙所示。
（1）当t=7s时，物体A受到的摩擦力f的大小为________?N，方向为________?。
（2）根据图乙有关信息，请用公式P=Fv，求F=10N时该力的功率。
（3）如图丙所示，在A的两侧分别挂上柱状重物B、C，且C的一部分浸人水中。已知GB=20N，Gc=50N，C的横截面积为30cm2 ， 长度足够，水够深。则当物体A不受摩擦力作用时，C的下底面受到的水的压强是多少?若物体A移动就会触发报警装置(图中未画出)，当物体A不移动时，最高水位与最低水位的差是多少?(g取10N／kg)
8.实心长方体甲和长方体乙分别放置在水平地面上（如图1）。甲的质量为12千克，密度为0.6×103千克/米3 ， 底面积为4×10-2米2。乙的质量为5.4千克，底面积为6×10-2米2。

求：
（1）图1中，长方体中对水平地面的压力。
（2）图1中，长方体乙对水平地面的压强。
（3）若在甲的上方水平截去一段，并将截下部分叠放在乙的正上方后（如图2），甲剩余部分对水平地面的压强恰好等于此时乙对水平地面压强，则甲截下部分的高度为多少米？
9.如图，某物块用细线系在弹簧测力计下，在空气中称时示数是 15N，浸没在水中称时示数是 5N。求：（取 g=10N/kg）

（1）浸没在水中物体所受到浮力为多少牛？
（2）物块的体积为多少？物块的密度为多少？
（3）若浸没在另一种液体中称量，弹簧秤的示数为 4 牛，求这种液体的密度。

10.某同学用圆柱形容器制作了一个测量物体质量的装置，它的底部较重，可以竖直漂浮在水面，总质量为0.21kg、底面积为3×10-3m2 ， 不放物体时，在与水面所对应位置处标为质量的“0”刻度线，如图。请解答下列问题：(g取10N/kg)

（1）不放物体时，该装置所受的浮力是多大？
（2）如图所示，在该装置中放入一个体积为1.5×10－5 m3的物块A，它的底部在水面下的深度h＝0.11 m。此时，该装置受到的浮力是多大？与水面所对应位置处的刻度线应标为多少克？ （3）物块A的密度是多少？
参考答案
1.【答案】 （1）使量筒内的气压等于外界气压
（2）解：G1=F浮1=ρ水gV排1=1×103千克/米3×10牛/千克×426×10-6米3=4.26牛
G2=F浮2=ρ水gV排2=1×103千克/米3×10牛/千克×420×10-6米=4.2牛
排出空气的质量m气=G气/g=（G1-G2）/g
=（4.26牛-4.2牛）/10牛/千克=6×10-3千克
排出空气的体积V气=10×500毫升=5000毫升=5×10-3米3
ρ气=m气/V气=6×10-3千克/5×10-3米3=1.2千克/米3
答：实验室中空气的密度为1.2千克/米3。
【考点】密度公式的应用，浮力大小的计算
2.【答案】 （1）不变
（2）0.5N
（3）0.55N；ρ蛋=m/v=55克/50厘米3=1.1克/厘米3 ??????????
?盐水密度与鸡蛋密度相等=1.1克/厘米3
【考点】密度公式的应用，阿基米德原理，物体的浮沉条件及其应用
3.【答案】 （1）解： 当潜水艇在水面漂浮时，它受到的浮力等于重力；
即F浮=G= 9. 27×106?N ；
那么潜水艇排开海水的体积为：V排=F浮gρ海水=9. 27×106N10N/kg×1.03×103kg/m3=900m3；
（2）解：当潜水艇完全浸没时，
它受到的浮力为：F浮=ρ海水gV排=1.03×103kg/m3×10N/kg×1.5×103m3=15.45×106N；
需要充入海水的重力为：G海水=F浮-G=15.45×106N- 9. 27×106?N = 6.18×106?N ；
（3）解：液体内部的压强随深度的增大而增大。

【考点】二力平衡的条件及其应用，影响液体压强大小的因素，阿基米德原理
4.【答案】 a.先在大烧杯中注入水，量出此时水的高度；记为 h1；
b.放入陶瓷小碗，处于漂浮状态，并量出此时水的高度，记为 h2 ， G碗=F浮=ρ水gV排=ρ水gS底（h2-h1），则m碗=ρ水S底（h2-h1）；
c.将碗浸入水中，沉于杯底，并量出此时水的高度，记为 h3 ， 则V碗=S底（h3-h1）；
d.计算得 ρ碗=m碗V碗=ρ水?2??1?3??1
【考点】阿基米德原理，浮力大小的计算
5.【答案】 （1）解：由图2可知，0～15cm的过程中水的总体积和对应的深度成正比；15cm～21cm的过程中水的总体积和对应的深度成正比；0～21cm的过程中水的总体积和对应的深度不成之比，则h=15cm后物体漂浮。15cm～21cm的过程中，由ΔV=S2Δh可得，容器的底面积 S2=ΔVΔ?=300cm3-180cm321cm?15cm =20cm2
0～15cm的过程中，由ΔV=(S2-S1) Δh可得，长方体的底面积 S1=S2?ΔVΔ?'=20cm3-180cm315cm =8cm2
答：长方体的底面积S1为8cm2
（2）解：h=15cm时，物体恰好漂浮，物体排开水的体积V排=S1h=8cm2×15cm=120cm3=1.2×10-4m3
长方体受到的最大浮力F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.2×10-4m3=1.2N
答：长方体受到的最大浮力为1.2N；
（3）解：长方体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，所以，长方体的重力G=F浮=1.2N
长方体的质量 m=Gg=12N10N/kg =0.12kg
长方体的密度 ρ=mV=0.12kg200×10-4m3 =0.6×103kg/m3
答：长方体的密度为0.6×103kg/m3。
【考点】密度公式的应用，浮力大小的计算
6.【答案】 （1）奋斗者”号空载漂浮在水面时受到的浮力：
F浮=G排=m排g=24×103kg×10N/kg=2.4×105N。
（2）奋斗者”号从水面上方进入水面直到坐底成功的过程中，它排开水的体积先增大再保持不变，根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知，它受到的浮力先变大后不变。
（3）重力减小，浮力先不变后减小
【考点】浮力大小的计算，浮力的变化
7.【答案】 （1）10N；水平向左
（2）由乙图可知，0～6s间有一拉力F=10N时的点，物体处于静止状态，则该力的功率为0W；8s以后，拉力F=10N时，物体A以5m/s做匀速直线运动，则该力的功率P=Fv=10N×5m/s=50W；
（3）当物体A不受摩擦力时，物体C受到的浮力：F浮=GC-GB=50N-20N=30N，
根据浮力产生的原因F浮=pS可得，C的下底面受到的水的压强：
p=F浮/S=30N/30×10?4m2=1×104Pa；当物体A静止受摩擦力时，物体C受到的浮力：
受到水平向右的静摩擦力为12N时，物体受到的浮力：
F浮′=f+GC-GB=12N+50N-20N=42N，
②受到水平向左的静摩擦力为12N时，物体受到的浮力：
F浮″=GC-GB-f=50N-20N-12N=18N，
物体C所受浮力的最大变化量：
△F浮=F浮′-F浮″=42N-18N=24N，
∵F浮=ρgV排 ， V=Sh，
∴最高水位与最低水位的差：
△h=△V/S=△F浮/ρgS=24N/1.0×103kg/m3×10N/kg×30×10?4m2=0.8m。
【考点】二力平衡的条件及其应用，力与运动的关系，阿基米德原理，功率计算公式的应用
8.【答案】 （1）F甲=G甲=12千克×10牛/千克=120牛
（2）F乙=G乙=5.4千克×10牛/千克=54牛
P乙=F乙/S乙=54牛/6×10-2米2=900帕
（3）设从甲上截下部分的重量为G??????? （G甲-G）/S甲=（G乙-G）/S乙
（120牛-G）/4×10-2米=（54牛+6）/6×10-2米2???????? 解得G=50.4牛
甲截去的体积V=G/ρg=50.4牛/（600千克/米3×10牛/千克）=8.4×10-3米3
甲截去的高度h=V/S=8.4×10-3米3/0.04米2=0.21米
【考点】压强的大小及其计算
9.【答案】 （1）F 浮=G－F 示=15N－5N=10N
（2）∵物块浸没水中，F浮=ρ水V排g，V=V排=1×10－3m3
ρ物=GVg =1.5×103kg/m3
（3）ρ液=F浮′/V排g=1.1×103kg/m3
【考点】阿基米德原理，浮力大小的计算
10.【答案】 （1）解：该装置的重力：G0＝mg＝0.21kg×10N/kg＝2.1N，
∵装置漂浮，
∴F浮＝G0＝2.1N
答：不放物体时，该装置所受的浮力是2.1N
（2）解：放入A后，该装置排开水的体积：V＝Sh＝3×10?3m2×0.11m＝3.3×10?4m3 ，
所受浮力：F浮′＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3.3×10?4m3＝3.3N，
∵该装置仍漂浮，∴G总＝F浮′＝3.3N物块A的重力：GA＝G总?G0＝3.3N?2.1N＝1.2N，
物块A的质量：mA＝ GAg ＝ 1.2N10N/kg ＝0.12kg
（3）解：物块A的密度：ρA＝ mAV ＝ 0.12kg1.5×10?5m3 ＝8×103kg/m3。
答：物块A的密度是8×103kg/m3。
【考点】密度公式的应用，阿基米德原理，浮力大小的计算