初中北师大版第八章 压强和浮力综合与测试单元测试课后测评
展开北师大版初中物理八年级下册第八章《压强与浮力》单元测试卷
考试范围:第八章;考试时间:75分钟;总分:80分
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
第I卷(选择题)
一、单选题(本大题共12小题,共24.0分)
1. 两个用同一种材料制成且完全相同的密闭圆台形容器正、反放置在同一水平桌面上,容器内装有质量和深度均相同的液体,如图所示。若它们分别在水平方向拉力F1和F2的作用下沿水平桌面做匀速直线运动,速度分别为0.2m/s和0.3m/s,器底部受到液体的压强分别为p1和p2.下列关系正确的是( )
A. p1=p2F1=F2 B. p1>p2F1
2. 如图所示,正方体A、B叠放在水平面上,A、B边长之比为1:2,若A对B的压强与B对水平面的压强相等,则A、B的密度之比为( )
A. 3:8 B. 3:4 C. 8:3 D. 4:3
3. 如图所示,水母身体外形像一把透明伞。水母身体内有一种特别的腺,腺能产生一氧化碳改变自身体积,从而能在水中上浮与下沉。下列判断正确的是 ( )
A. 水母漂浮时,所受浮力大于自身重力
B. 水母悬浮时,若体积变大时则会上浮
C. 水母在下沉过程中受到水的压强不变
D. 水母漂浮时比沉在水底时排开水的重力小
4. 如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
①容器对桌面的压力:F甲>F乙
②液体的密度:ρ甲=ρ乙
③液体对容器底部的压强:p甲>p乙
④容器对桌面的压强:p甲′=p乙′
A. 只有①和③ B. 只有①和④ C. 只有②和③ D. 只有③和④
5. 如图所示,连通器左端试管横截面的半径为2R,右端试管横截面的半径为R,左、右水面的高度分别为H、12H,那么打开开关K后,稳定后右管水面距离底部的高度为( )
A. 0.70H B. 0.75H C. 0.83H D. 0.90H
6. 如图所示,该船从上游河道驶入船闸过程中
A. 上游河道与闸室构成连通器
B. 下游河道与闸室构成连通器
C. 上游河道与下游河道构成连通器
D. 上游河道、闸室以及下游河道一起构成连通器
7. 在给病人输液时,为了使输液过程中,药液保持匀速下滴,下列装置中最为合适的是图中的
A. B.
C. D.
8. 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. 12N B. 7N C. 14N D. 5N
9. 关于物体受到的浮力,下列说法正确的是
A. 物体的密度越大,受到的浮力越大
B. 物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
C. 漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
D. 没入水中的物体在水中的位置越深受到的浮力越大
10. 甲溢水杯盛满密度为ρ1的液体,乙溢水杯盛满密度为ρ2的液体.将密度为ρ的小球A轻轻放入甲溢水杯,小球A浸没在液体中,甲溢水杯中溢出液体的质量是32g.将小球B轻轻放入乙溢水杯,小球B漂浮,且有16的体积露出液面,乙溢水杯中溢出液体的质量是40g.已知小球A与小球B完全相同,ρ大于ρ1,则下列选项中正确的是( )
A. 小球A的质量为32g B. 小球B的质量为48g
C. ρ1与ρ2之比为2:3 D. ρ1与ρ2之比为24:25
11. 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. 如图是同学们在家庭实验室中的一些小制作、小发明,对其解释不正确的是 ( )
A. 甲图中用圆珠笔芯制作的密度计,它的刻度是越往上越小
B. 乙图是制作的水气压计,试管口的塞子要多打孔与大气相通
C. 丙图潜艇的制作原理是通过吸水、排水的方法改变其重力,实现沉与浮
D. 丁图是一个冷热水混合淋浴器,它利用了流体压强与流速的关系
第II卷(非选择题)
二、填空题(本大题共4小题,共8.0分)
13. 如图中a所示,玻璃桌面上有四个鸡蛋,其中两个是生的,两个是熟的。
先对其中的甲、乙两个鸡蛋分别按图b的方式用相同的力捻一下,使它们在玻璃桌面上转动起来,结果鸡蛋乙转动的时间较长;再对其中的丙、丁两个鸡蛋分别按图b的方式用相同的力捻一下,使它们在玻璃桌面上转动起来,然后用手按住使之刚好停下,迅速把手移开,结果鸡蛋丙还能再转一、二圈,而鸡蛋丁却不再转动了。由上述现象判断两个熟鸡蛋分别是______,判断方法运用了我们所学的______方面的物理知识。
14. 如图,同一支密度计分别放置在甲、乙两种液体里均静止不动,则密度计在两种液体中所受的浮力F甲______F乙.两种液体的密度ρ甲______ρ乙.(选填“>”、“<”或“=”)
15. 如图,体积相同的两个正方体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全浸没水中,细线被拉直。已知A重6 N,B受到的浮力为10 N,A、B密度之比为3:8。细线对A的拉力为________N,B对水平容器底部的压强为________Pa。
16. 如图所示,吸盘由于受到______的作用会紧紧“吸附”在墙壁上;又由于吸盘与墙壁间有______,所以即使在吸盘挂一定的物体,吸盘也不会脱落。
三、作图题(本大题共2小题,共4.0分)
17. 如图所示,物体在斜面上匀速下滑,请画出斜面上的物体所受重力G和物体对斜面的压力F的示意图。
18. 如图所示,一烧杯静止在斜面上,烧杯内的水面上漂浮着一小球。请在图中作出小球受到的浮力F浮的示意图。
四、实验探究题(本大题共2小题,共12.0分)
19. 某科学实验小组利用注射器、弹簧测力计、刻度尺等器材测量大气压强的值,实验步骤如下:
(1)把注射器的活塞推至注射器筒的底端,然后用橡皮帽堵住注射器的小孔,这样做的目的是 ______。
(2)如图1,用细尼龙绳拴住注射器活塞的颈部,使绳的另一端与弹簧测力计的挂钩相连,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞刚被拉动时,记下弹簧测力计的示数为6N。
(3)如图2,用刻度尺测出注射器全部刻度的长度后,计算活塞的横截面积为 ______。
(4)同学们发现实验误差偏大,请分析,该实验过程中导致误差的原因 ______。
(5)针对以上实验带来的误差,小明对该实验进行了改进采用了图示3装置,将该注射器筒固定在水平桌面上,把活塞推至注射器筒底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,活塞通过水平细线与烧杯相连,向烧杯中缓慢加水,当活塞刚开始向左滑动时,测得杯与水的总质量为4.1kg;然后从烧杯中向外缓慢抽水,当抽出2.2kg水时,活塞又开始向右滑动,则活塞与注射器筒之间的摩擦力为 ______N,所测大气压的值应为 ______Pa。
20. 在“探究影响浮力大小因素”的实验中,在弹簧测力计下悬挂一圆柱体,当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,直到圆柱体下表面刚好与烧杯底接触为止,如图甲所示。
(1)分析图a、b、c,说明浮力的大小与 ______有关。
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用图 ______和图 ______的装置来进
行操作。
(3)小亮完成如图甲所示的实验后,把水换成另一种未知液体,重复上述实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的,弹簧测力计示数F与物体下降高度h的关系图像;那么物体浸没在这种液体中时受到的浮力F浮=______N,该未知液体的密度是 ______kg/m3,由此表明,浸在液体里的物体受到的浮力大小还与 ______有关。
五、计算题(本大题共4小题,共32.0分)
21. 在物理实验操作考核中,水平桌面上放置底面积为100 cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有12 cm的水[如图(甲)],某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图(乙)所示,当圆柱体下表面距液面为10 cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢出).如图(丙)所示(g取10 N/kg),求:
(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;
(2)圆柱体的体积;
(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强.
22. 如图甲,将一重为8 N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸入水中的体积占总体积的45.如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,静止时A上表面与水面刚好相平,如图乙.已知ρB=1.8×103kg/m3,g取10 N/kg.求:
(1)图甲中物体A受到的浮力.
(2)物体A的密度.
(3)小球B的体积.
23. 有一只泡沫塑料救生圈,质量为4kg,漂浮在水面上时,露出水面的体积是救生圈总体积34.当一个小孩躺在上面时,恰好使救生圈全部浸入水中.(取g=10N/kg)求:
(1)救生圈的密度;
(2)小孩的质量;
(3)若有一名质量为50kg的学生使用此救生圈,是否安全.【已知人的上身(约占人体积的25露出水面才安全,人的密度约为1.02×103kg/m3)】
24. 如图所示,把甲铁块放在木块上,木块恰好浸没于水中;把乙铁块系在这个木块下面,木块也恰好浸没于水中.已知铁的密度为7.9×103kg/m3,求甲、乙铁块的质量比.
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:容器内装有质量和深度均相同的不同液体,由图可知,V1
由p=ρ液gh可知,容器底部受到液体的压强p1>p2;
容器质量相同,内装液体的质量相同,则容器对桌面的压力相等,
又因为容器材料相同,放置在同一水平桌面上,即接触面的粗糙程度相同,
所以容器与桌面间的摩擦力相等,
在水平方向拉力F1和F2的作用下沿桌面做匀速直线运动,
所以拉力与摩擦力是一对平衡力,大小相等,即:F1=F2。
由上分析知,ABD错误,C正确。
故选:C。
(1)根据质量和体积的关系判断出液体的密度关系,由p=ρ液gh判断容器底受到压强的大小;
(2)根据影响摩擦力大小的因素判断出摩擦力的关系,由二力平衡条件判断拉力的大小。
本题主要考查了液体压强和二力平衡条件的应用,能够比较出两种液体的密度大小,判断出容器与桌面间的摩擦力大小是解决问题的关键,具有一定的综合性。
2.【答案】C
【解析】解:因为A、B边长之比为:aAaB=12,
所以A、B面积之比为:SASB=(aAaB)2=(12)2=14,
则体积之比为:VAVB=(aAaB)3=(12)3=18。
由题知,A对B的压强与B对水平地面的压强相等,即pA=pB,
根据p=FS可得,FASA=FBSB,则A对B的压力和B对地面的压力之比为FAFB=SASB=14,
所以A对B的压力为13,
此时压力等于其本身重力,所以GAGB=mAgmBg=13,即ρAVAgρBVBg=13,
所以ρAρB=83。
故选:C。
①已知正方体边长之比,可以得到底面积之比和体积之比;
②根据A对B的压强与B对水平地面的压强相等,可推出A对B的压力和B对地面的压力之比;进而推出A对B的压力。
③物体对水平面的压力等于其本身重力,据此利用p=FS、G=mg、ρ=mV计算密度之比。
此题涉及到里压强大小及其计算,密度的计算,重力的计算等知识点,解答此题的关键是注意压力与受力面积的对应性。
3.【答案】B
【解析】解:
A、根据物体漂浮条件可知,水母漂浮时,所受浮力等于自身重力,故A错误;
B、水母悬浮时,浮力等于其重力;若体积变大时,其排开水的体积变大,根据F浮=ρgV排知,浮力变大,浮力大于重力,则水母会上浮,故B正确;
C、水母在下沉过程中,深度增大,根据p=ρgh知,受到水的压强变大,故C错误;
D、水母漂浮时,浮力等于其重力,水母沉在水底时,浮力小于其重力,所以水母漂浮时受到的浮力大于其沉在水底时受到的浮力,由F浮=G排可知,水母漂浮时比沉在水底时排开水的重力大,故D错误。
故选:B。
(1)物体漂浮,浮力等于其重力;
(2)根据F浮=ρgV排,并结合物体浮沉条件分析解答;
(3)根据p=ρgh分析解答;
(4)浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于该物体所排开的液体受到的重力的大小。
此题考查阿基米德原理、物体浮沉条件和液体压强特点,具有一定的综合性,且难度适中,是一道好题,熟练运用相关物理规律是解答此题关键。
4.【答案】D
【解析】
【分析】
本题主要考查形状不规则的容器中,液体对容器底部压力的计算,这是本题的难点,也是重点,还要知道在水平面上,物体对水平面的压力等于物体自身的重力。
(1)容器对桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和,根据公式p=FS可求容器对桌面的压强;
(2)液体质量相同,根据图判断出两液体的体积,根据密度公式判断出两液体的密度;
(3)甲容器形状上下一样,液体对容器底部的压力等于自身的重力;乙容器上宽下窄,液体对容器底部的压力小于自身的重力。底面积相等,根据公式p=FS可比较液体对容器底部的压强。
【解答】
(1)水平桌面上,甲乙两个容器中两种液体质量相等,则重力相等,容器底面积和质量相同,故对桌面的压力F甲=F乙,由p=FS得,容器对桌面的压强:p甲′=p乙′,故①错误,④正确;
(2)因为容器底面积相同,液体同高,乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为质量相同,根据ρ=mV知 ρ甲>ρ乙,故②错误;
(3)乙容器上粗下细,液体对容器底部的压力小于自身的重力,甲容器为直壁容器,液体对容器底部的压力等于自身的重力,所以,甲图中液体对杯底的压力大于乙图中液体对杯底的压力,两个容器底面积相同,根据公式p=FS可知,图中液体对杯底的压强p甲>p乙,故③正确。
综上所述,①②错误,③④正确,故ABC错误,D正确。
故选D。
5.【答案】D
【解析】解:
当打开开关K时,左右容器构成一个连通器;由于连通器内液体静止时,液面相平,因此左边液体将下降,右面液体将升高,左右容器对容器底部产生的压强相等,并且左边减少水的体积等于右边增加水的体积;
设左边液体下降高度为x,
即左边液体下降后的压强是:p左=ρg(H−x);
右边液体上升后的压强是:p右=ρg(H2+π(2R)2xπR2);
即左右两侧的压强相等,所以
ρg(H−x)=ρg(H2+π(2R)2xπR2);
解得x=0.1H;
所以水面静止时,水面的高度为H−0.1H=0.9H;
故选:D。
本题主要考查对连通器构造特点的了解:上端开口,底部连通的仪器叫连通器。
当打开开关K时,左右容器构成一个连通器,根据连通器内液体静止时,液面相平求出此时液面的高度。
本题的解题关键有两个:(1)只有同种液体静止在连通器中,各部分直接与大气接触的液面才总是在同一水平面上。(2)减少水的体积等于增加水的体积。
6.【答案】A
【解析】
【分析】
此题考查连通器原理,难度不大,关键是根据题目中的条件(在船从上游河道驶入船闸过程中),利用连通器的结构特点分析解答。
上端开口,底部相连通的容器叫连通器,当所装同一种液体静止不流动时,各容器中的液面是相平的,据此分析判断。
【解答】
上端开口,底部相连通的容器叫连通器,当所装同一种液体静止不流动时,各容器中的液面是相平的,如图所示,在船从上游河道驶入船闸过程中:
A.上游河道与闸室上端开口,底部相连通,且上游河道与闸室液面相平,构成连通器,故A正确;
B.下游河道与闸室底部不连通,未构成连通器,故B错误;
C.上游河道与下游河道底部不连通,未构成连通器,故C错误;
D.上游河道、闸室底部连通,但与下游河道底部未连通,未构成连通器,故D错误。
故选A。
7.【答案】B
【解析】
【分析】
要使药液保持匀速下滴,应使药液流出时的压强保持不变,分析各图示情景,找出符合要求的选项。
本题考查的是大气压的应用,我们要学会用学过物理知识分析我们生活中的物理现象,此题有一定的难度,解题时要认真分析、用心思考。
【解答】
A.图所示装置中,随着瓶内药液流出,输液管出口处药液压强减小,药液下滴的速度减小,甚至药液不能滴出,不符合题意;
B.图所示装置中,随着液体的下滴,液体产生的压强与液面上方气体压强之和减小到大气压强之下时,空气就会进入瓶内,因此在整个输液过程中,瓶口处的压强始终等于大气压强,这样药液便匀速下滴,符合题意;
C.图所示装置中,瓶上边与大气相通,故瓶口处液体的压强等于大气压强与液体产生的压强之和,因药液不断输入血管时,药液高度降低,致使瓶口处压强减小,药液的下滴速度将减小,不符合题意;
D.图所示装置中,当药液输入过半,液面降低至通气口之下时,瓶口处液体压强的变化将与C完全相同,因此也不能保证药液匀速下滴,不符合题意。
故选B。
8.【答案】A
【解析】解: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A.
根据称重法计算出物体浸没在水中的浮力大小,再根据漂浮条件确定物体在水中的状态,最后根据漂浮条件计算物体受到的浮力大小.
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.
9.【答案】B
【解析】
【分析】
根据浮力公式F浮=ρgV排可知影响浮力大小的因素是液体密度和物体排开液体的体积。
本题考查浮力公式的应用,关键知道影响浮力大小的因素是液体密度和物体排开的液体的体积,与物体本身密度没有关系,本题主要考查排开水的体积的大小对浮力的影响。
【解答】
A.物体密度的大小和受到的浮力没有关系,故A错误;
B.根据浮力公式F浮=ρgV排可知,物体排开水的体积越大,受到的浮力越大,故B正确;
C.比较沉在水底的物体和漂在水面的物体受到的浮力大小,关键是看排开水的体积大小,不知道排开水的体积大小,无法比较,故C错误;
D.物体浸没以后,不管在什么位置,排开水的体积不变,所受浮力也不变,故D错误。
故选B。
10.【答案】C
【解析】根据阿基米德原理知,物体受到的浮力等于其排开的液体受到的重力,小球A浸没在密度为ρ1的液体中,ρ>ρ1,则重力大于浮力,小球A的质量大于溢出液体的质量32g,A错误.小球B漂浮在密度为ρ2的液体中,其受到的重力等于受到的浮力,质量等于排开液体的质量40g,B错误.小球A所受浮力FA=ρ1gV=m1g(V为小球的体积),小球B所受浮力FB=ρ2g56V=m2g,FAFB=ρ1gVρ2g56V=m1gm2g,则ρ1ρ2=m165m2=32g65×40g=23,C正确,D错误.
11.【答案】D
【解析】
【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。
根据称重法计算出物体浸没在水中的浮力大小,再根据漂浮条件确定物体在水中的状态,最后根据漂浮条件计算物体受到的浮力大小。
【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ABC错误,D正确。
故选D。
12.【答案】B
【解析】
【分析】
本题通过对几个小实验的解释,考查学生对物理现象及规律的了解,达到对物理基础知识的掌握,是一道基础题。
(1)液体密度越大,密度计浸入液体的体积越小;
(2)气压计的制作原理必须是与大气压不能相通,让它们之间有压强差,便于比较测量;
(3)物体的沉浮取决于物体受到的重力和浮力的大小;
(4)对于流体,流体的流速大的地方压强小。
【解答】
A.甲图中用圆珠笔芯制作的密度计,它的刻度是越往上越小;故该项解释正确,不符合题意。
B.乙图是制作的水气压计,试管口的塞子多打孔与大气相通,大气压和瓶内气体压强之间没有压强差,就不能比较测量;故该项解释错误,符合题意。
C.丙图潜艇浸没在水中,受到的浮力一定,通过排水减小潜艇的重力,使重力小于浮力,潜艇就上浮;吸水时增加潜艇的重力,使重力大于浮力,潜艇就下沉;故该项解释正确,不符合题意。
D.丁图是一个冷热水混合淋浴器,冷水在水管里流动时压强变小,热水在水面气体压强的作用下与冷水混合的,它是利用了流体压强与流速的关系;故该项解释正确,不符合题意。
故选B。
13.【答案】乙和丁 惯性
【解析】解:
生鸡蛋的蛋液和蛋壳是两部分,转动时,生鸡蛋的蛋壳受力开始转动,而蛋液由于惯性要保持原来静止的状态,从而给蛋壳一个阻力,所以生鸡蛋很快就停下来;熟鸡蛋的蛋液和蛋壳是一个整体,转动时,蛋壳和蛋液都受力开始转动,则熟鸡蛋转动的时间较长;由题知,鸡蛋乙转动的时间较长,故乙是熟鸡蛋;
再对其中的丙、丁两个鸡蛋分别按图b的方式用相同的力捻一下,使它们在玻璃桌面上转动起来,然后用手按住使之刚好停下,迅速把手移开;由于熟鸡蛋的蛋液和蛋壳是一个整体,所以当蛋壳受力静止时,蛋液也会停下来,即熟鸡蛋不再转动了,故鸡蛋丁是熟鸡蛋;而生鸡蛋的蛋壳受力静止时,蛋液由于惯性要保持原来运动的状态,所以生鸡蛋还能再转一、二圈,即鸡蛋丙是生鸡蛋;
综上分析可知,两个熟鸡蛋分别是乙和丁。
故答案为:乙和丁;惯性。
生鸡蛋和熟鸡蛋的区别是:生鸡蛋的蛋清、蛋黄是液体,和蛋壳不是一个整体;熟鸡蛋的蛋清、蛋黄是固体,和蛋壳是一个整体;故在转动起来后,据其内部的状态不同结合惯性的知识进行分析即可。
惯性不等同于惯性定律,惯性是物体本身的性质,而惯性定律讲的是运动和力的关系;惯性是物体固有的一种属性,不能说由于惯性的作用。
14.【答案】=;<
【解析】
【分析】
本题考查了阿基米德原理、物体的漂浮条件,利用好密度计漂浮(F浮=G)是解此类题目的关键。
密度计都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力、相等;由图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
【解答】
解:∵同一支密度计漂浮,
∴F浮=G,
∴密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G,
∴F浮=ρ液gV排=G,
由图知,密度计排开液体的体积:V甲排>V乙排,
∴液体的密度:ρ甲<ρ乙。
故答案为:=;<。
15.【答案】4;200
【解析】
【分析】
本题力学综合题,考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理、力的平衡知识的应用,对A、B进行正确的受力分析是关键。
(1)由题知,A、B密度之比ρA:ρB=3:8,VA:VB=1:1,利用G=mg=ρVg求A、B所受的重力之比;
A、B的体积相同,都为V,A排开水的体积V排A=V,B排开水的体积V排B=V,利用阿基米德原理求A、B所受的浮力之比;
知道B受到的浮力,根据A、B所受的浮力之比可求A受到的浮力;
细线对A的拉力大小等于A受到的浮力减去A的重力;
(2)已得出A、B的重力之比,知道A的重力,可求B的重力;对B受力分析,求出B对容器底部的压力,根据阿基米德原理和体积公式求出B的边长,在根据压强公式求对水平容器底部的压强
【解答】
(1)由题知,A、B密度之比ρA:ρB=3:8,VA:VB=1:1,
由G=mg=ρVg可得A、B所受的重力之比:
GA:GB=ρAVAgρBVBg=ρAρB=3:8;
已知A、B的体积相同,则A、B所受的浮力之比:F浮A:F浮B=ρ水V排Agρ水V排Bg=1:1;
由题知,B受到的浮力F浮B=10N,
因F浮A=F浮B=10N,
A受到向上的浮力、向下的重力和拉力,
由力的平衡条件可得细线对A的拉力大小:
F拉=F浮A−GA=10N−6N=4N;
(2)因为GA:GB=3:8,且GA=6N,
所以GB=83GA=83×6N=16N,
B对容器底部的压力:F压=GB−(F浮B+F拉)=16N−(10N+4N)=2N;
B的边长为:LB=3VB=3VB排=3F浮Bρ水g=310N1×103kg/m3×10N/kg=0.1m
B对水平容器底部的压强为p=F压SB=F压LB2=2N0.1m2=200Pa
16.【答案】大气压 摩擦力
【解析】
【分析】
塑料吸盘是大气压在生活中应用的实例。当重物拉挂钩时,拉力方向向下,阻碍其向下的力应该是向上的,而不是大气的压力,是吸盘与墙面的摩擦力使其能承受一定的拉力。
大气压将吸盘压在墙面上,但大气压方向朝向墙面,物体对挂钩的拉力朝下,因此,是摩擦力的作用与拉力相互平衡。
【解答】
使用塑料吸盘时,先挤走里边的空气,使其内部近似真空,气体压强非常小,外界大气压的作用就把它压在了比较光滑墙面上;
大气压强非常大,所以对挂钩产生的压力也很大,使挂钩与墙面之间有较大的摩擦力,摩擦力方向向上,是它的作用使挂钩可以承受较大的拉力而不脱落。
故答案为:大气压;摩擦力。
17.【答案】解:根据长方体对角线的交点确定出重心,然后过物体重心画带箭头的线段,方向竖直向下,即重力示意图。
在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段即压力示意图。
如图所示:
【解析】(1)重力是物体受到的力,因此根据规则物体的重心在物体的几何中心,重力的方向总是竖直向下的,过物体的重心表示出重力的方向即可;
(2)压力是接触面受到的力,因此压力的作用点在接触面上,即物体与接触面的中点;然后根据压力的方向垂直于受力面,并过压力作用点表示出压力的方向即可。
本题的关键是确定压力和重力的作用点和方向,并会用力的示意图表示力的三要素。
18.【答案】
【解析】
【分析】
解决本题的关键是要明确浮力的方向(竖直向上),并要掌握力的示意图的画法。
用带箭头的线段表示力的大小、方向和作用点;线段长度表示力的大小,起点或者终点表示力的作用点;箭头的方向表示力的方向。
【解答】
物体所受浮力的方向是竖直向上的。我们可以从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力,并标出F浮;如图所示:
。
19.【答案】把注射器内的空气排尽 103cm2 活塞与针筒壁之间存在摩擦 11 9.0×104
【解析】解:(1)根据实验原理p=FS可知,只有先排尽注射器内的空气后,刚拉动活塞时的拉力大小才等于大气压力,若注射器内存有空气,拉力小于大气压力,会使测量值偏小;
(3)由图2可知,注射器有刻度部分的容积为20mL,有刻度部分的长度为6.0cm,注射器活塞的横截面积S=Vh=20cm36.0cm=103cm2;
(4)造成误差的主要原因有注射器内的空气没有排尽、橡皮帽密封不好、刚拉动时弹簧测力计读数不准确、活塞与针筒壁之间存在摩擦等,但注射器内的空气没有排尽或橡皮帽密封不好会使测量值偏小;刚拉动时弹簧测力计读数不准确会使测量值偏大偏小都有可能;活塞与针筒壁之间存在摩擦会使测量值偏大,由此可知,实验误差偏大的原因是活塞与针筒壁之间存在摩擦;
(5)当活塞向左滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力F拉、水平向右的大气压力F大气、水平向右的摩擦力f,处于平衡状态,即F拉=F大气+f......①;
当活塞向右滑动时,活塞水平方向上受到水平向左的拉力F拉′、水平向右的大气压力F大气、水平向左的摩擦力f,处于平衡状态,即F大气=F拉′+f......②;
F拉=G1=m1g=4.1kg×10N/kg=41N......③;
F拉′=G1−G2=4.1kg×10N/kg−2.2kg×10N/kg=19N......④;
联立①②③④,解得,摩擦力f=11N,大气压力F大气=30N,
大气压强p=F大气S=30N103×10−4m2=9×104Pa。
故答案为:(1)把注射器内的空气排尽;(3)103cm2;(4)活塞与针筒壁之间存在摩擦;(5)11;9×104。
20.【答案】物体排开液体的体积 c d 4 0.8×103 液体的密度
【解析】(1)由F浮=G−F知,物体的重力不变,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计示数越小,浮力越大,所以分析图a、b、c,物体在液体中所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)图c和d,液体的密度和物体排开液体的体积相同,物体浸没在液体中的深度不同,可以探究物体受到的浮力跟浸没深度的关系。
(3)如图乙知,物体浸没在液体中受到的浮力:F液浮=G−F=6N−2N=4N。
物体浸没在水中受到的浮力F水浮=ρ水gV排,则V排=F水浮ρ水g,
物体浸没在液中受到的浮力F液浮=ρ液gV排,则V排=F液浮ρ液g,
物体浸没在水和液中,物体排开液体的体积相等,
所以,F水浮ρ水g=F液浮ρ液g,
又因为,物体浸没在水中受到的浮力F水浮=G′−F′=6N−1N=5N,
物体浸没在水中受到的浮力F液浮=4N,
则,5Nρ水g=4Nρ液g,
所以液体的密度为:ρ液=0.8×103kg/m3。
实验表明浮力大小不但跟物体排开液体的体积有关,还跟液体的密度有关。
故答案为:(1)物体排开液体的体积;(2)c;d;(3)4;0.8×103;液体的密度。
(1)分析图a、b、c,根据F浮=G−F,来判断浮力大小的影响因素。
(2)浮力大小跟液体密度和物体排开液体的体积有关,探究浮力大小跟物体浸没的深度关系时,控制液体的密度和物体排开液体的体积不变,改变物体浸没的深度。
(3)根据F浮=G−F求出物体在液体中受到的浮力大小。
物体浸没在水中和物体浸没在液体中,物体排开液体的体积相等,根据物体排开液体的体积相等列出等式,求出该液体的密度。
浮力大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关。
本题考查了利用浮力测量液体的密度、浮力大小的影响因素、称重法计算浮力大小等,是一道浮力综合实验题。
21.【答案】解:(1)由图乙可知,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数F1=3N,圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数F2=2N,
由称重法可得,圆柱体浸没在水中时所受到的浮力:F浮=F1−F2=3N−2N=1N;
(2)由F浮=ρ水gV排得,圆柱体浸没时排开水的体积:
V排=F浮ρ水g=1N1×103kg/m3×10N/kg=1×10−4m3=100cm3,
因圆柱体浸没在水中,则圆柱体体积:V=V排=100cm3;
(3)圆柱体未浸入水中时水的体积:
V水=S容⋅h=100cm2×12cm=1200cm3,
圆柱体沉入水底后,圆柱体与水的总体积:
V总=V水+V柱=1200cm3+100cm3=1300cm3,
则圆柱体沉底后水的深度为:
h′=V总S容=1300cm3100cm2=13cm=0.13m,
此时水对容器底部的压强:
p=ρ水gh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.13m=1.3×103Pa。
答:(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力为1N;
(2)圆柱体的体积为100cm3;
(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强为1.3×103Pa。
【解析】此题考查浮力、液体压强的计算,阿基米德原理,能够通过图象确定物体的重力和浸没时的浮力是解决此题的关键。
(1)根据图象分析出圆柱体未浸入水中时和浸没在水中后的拉力,根据公式F浮=G−F′求出圆柱体浸没在液体中所受的浮力;
(2)根据V=Sh求出根据F浮=ρ液gV排计算圆柱体浸没时排开液体的体积,即为圆柱体的体积;
(3)计算出水和圆柱体的总体积,然后利用V=Sh求出水的深度,再利用p=ρgh计算圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强。
22.【答案】(1)因为A漂浮在水中,所以F浮=GA=8 N
(2)根据F浮=ρ水gV排,得:V排=F浮ρ水g=8N1.0×103kg/m3×10N/kg=8×10−4m3;已知浸入水中的体积占总体积的45,则物体A的体积VA=54V排=54×8×10−4m3=1×10−3m3;根据G=mg=ρVg可得A的密度ρA=GAVAg=8N1×10−3m3×10N/kg=0.8×103kg/m3
(3)图乙中A、B共同悬浮,则F浮A+F浮B=GA+GB,根据F浮=ρ水gV排和G=mg=ρVg可得:ρ水g(VA+VB)=GA+ρBgVB;所以,VB=ρ水gVA−GA(ρB−ρ水)g=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10−3m3−8N(1.8×103kg/m3−1.0×103kg/m3)×10N/kg=2.5×10−4m3
【解析】略
23.【答案】解:(1)救生圈在水中漂浮时,F浮=G=mg,
,
救生圈的体积
,
救生圈的密度
ρ=mV=4kg1.6×10−2m3=0.25×103kg/m3.
(2)设小孩的质量为mˈ,救生圈的质量为m,则有
F′浮=G+G′=mg+mˈg,
F′浮=ρ水gV排=ρ水gV=mg+mˈg,
=1.0×103kg/m3×1.6×10−2m3−4kg=12kg.
(3)如果总浮力大于或等于学生和救生圈受到的总重力,就是安全的.
,
=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10−2+35×4.9×10−2m3
=454N.
G总=mg+m人g=(4+50)kg×10N/kg=540N,
因为F浮总
24.【答案】解:甲在木块上静止,
F浮木=G木+G甲,①
乙在木块下静止,
F浮木+F浮乙=G木+G乙,②
②−①,F浮乙=G乙−G甲,
即ρ水gV乙=ρ铁gV乙−ρ铁gV甲,
ρ铁V甲=(ρ铁−ρ水)V乙,
,
.
【解析】略
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