福建省厦门市双十中学2023-2024学年下学期八年级期中考试试卷-物理(原卷版+解析版)
展开本试卷共8页。试卷满分100分,考试时间90分钟
考生注意:
1.答题前,考生务必在试题卷、答题卡规定位置填写本人准考证号、姓名等信息。核对答题卡上粘贴的条形码的“准考证号、姓名”与本人准考证号、姓名是否一致。
2.选择题每小题选出答案后,用2B铅笔把答题卡上对应题目的答案标号涂黑,如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。非选择题答案用0.5毫米黑色签字笔在答题卡上相应位置书写作答,在试题卷上答题无效。
3.本试卷中g取
一、选择题(本大题共14小题。每小题2分,共28分。每小题只有1个选项符合题意)
1. 三峡船闸是世界上级数最多,水位落差最大,输水系统承担水头最大的内河船闸,下列物品与三峡船闸工作原理相同的是( )
A. 吸盘B. 茶壶C. 吸尘器D. 抽水机
【答案】B
【解析】
【详解】船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器。
A.吸盘使用时,将里面气体排出,内部气压减小,外界大气压将吸盘压在物体上,故A不符合题意;
B.茶壶的结构是上端开口,下部连通,即是一个连通器,故B符合题意;
C.吸尘器是利用流体的压强与流速的关系工作的,与连通器无关,故C不符合题意;
D.抽水机是利用大气压工作的,与连通器无关,故D不符合题意。
故选B。
2. 图为建筑工地上常用的破碎锤,下列说法正确的是( )
A. 前端比较尖,为了增大压力B. 前端比较尖,为了增大压强
C. 底座比较宽大,为了减小压力D. 底座比较宽大,为了增大压强
【答案】B
【解析】
【详解】AB.前端比较尖,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A错误,B正确;
CD.底座比较宽大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故CD错误。
故选B。
3. 如图是街头随处可见的共享单车,它应用了很多关于摩擦力的知识。下列是通过增大压力的方式来增大摩擦的是( )
A. 自行车踏板上的花纹B. 给轴承处加润滑油C. 刹车时用力捏闸D. 车轮轴承中装滚珠
【答案】C
【解析】
【详解】A.自行车路板上的花纹,是在压力一定时,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,故A不符合题意;
B.给轴承处加润滑油,是通过使接触面分离来减小摩擦力,故B不符合题意;
C.刹车时用力捏闸,是在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦力,故C符合题意;
D.车轮轴承中装滚珠,是用滚动代替滑动来减小摩擦力,故D不符合题意。
故选C。
4. 正在冰面上滑动的冰壶,如果冰壶所受的外力同时消失,那么它将( )
A. 做匀速直线运动B. 改变原来运动的方向
C. 做加速运动D. 立即停下来
【答案】A
【解析】
【详解】根据牛顿第一定律我们知道,物体不受外力作用时,原来静止的物体将永远保持静止状态;原来运动的物体将永远做匀速直线运动,速度的大小和方向都不改变。因为物体原来是运动状态,当外力突然消失,物体仍然保持原来的运动状态,所以物体将沿原来的运动方向、原来的速度做匀速直线运动,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
5. 下列物体处于平衡状态的是( )
A. 加速冲向终点的百米运动员B. 正在匀速直线行驶的高铁
C. 沿光滑滑梯下滑的小男孩D. 正在升空的火箭
【答案】B
【解析】
【详解】A.加速冲向终点的百米运动员,运动状态发生改变,不处于平衡状态,故A不符合题意;
B.正在匀速直线行驶的高铁,运动状态不随时间发生改变,处于平衡状态,故B符合题意;
C.沿光滑滑梯下滑小男孩沿滑梯向下做加速运动,运动状态发生改变,不处于平衡状态,故C不符合题意;
D.正在升空的火箭做加速运动,运动状态发生改变,不处于平衡状态,故D不符合题意。
故选B。
6. 大小相等的两个力与作用于物体上,能使物体处于平衡状态的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】作用在同一物体上的两个力,如果大小相等、方向相反、作用在同一直线上,这两个力是一对平衡力,此时物体处于平衡状态,
AB.两个力不在一条直线上,这两个力不是一对平衡力,不能使物体处于平衡状态,故AB不符合题意;
C.两个力不在同一个物体上,这两个力不是一对平衡力,不能使物体处于平衡状态,故C不符合题意;
D.两个力作用在同一个物体上,且这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上,这两个力是一对平衡力,能使物体处于平衡状态,故D符合题意。
故选D。
7. 下列关于压强估测与实际相符的是( )
A. 一张A4纸平铺在桌面对桌面的压强为0.8Pa
B. 八年级物理书平放桌面对桌面的压强为
C. 普通中学生双脚站在水平地面上,对地面的压强约为
D. 珠穆朗玛峰顶部的大气压约为
【答案】A
【解析】
【详解】A.一张A4纸质量约4.9g,A4纸的尺寸是210mm×297mm,面积是
0.21m×0.297m=0.06237m2
一张A4纸平铺在桌面对桌面的压强为
故A符合题意;
B.物理课本对桌面的压力大小等于其重力,约为2N,其与桌面的接触面积约为
S课本=0.25m×0.16m=0.04m2
则它对桌面的压强为
故B不符合题意;
C.中学生的重力约为500N,双脚与地面的接触面积约为400cm2,对地面的压强约为
故C不符合题意;
D.标准大气压约为1.0×105Pa,大气压随着海拔的增高而减小,所以珠穆朗玛峰顶部的大气压小于1.0×105Pa,故D不符合题意。
故选A。
8. 如图,将自制气压计从致远楼一楼带到六楼的过程中,细管内水柱的高度和外界气压的变化情况分别是( )
A. 上升,降低B. 下降,升高
C. 上升,升高D. 下降,降低
【答案】A
【解析】
【详解】大气压随海拔高度的增加而减小,所以从山脚到山顶大气压会降低,又因瓶内空气的压强不变,所以在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,使管内水柱上升。
故选A。
9. 如图所示,在平直的地面上,一辆汽车沿着水平方向匀速向西运动,下列与其相关的各对力中,属于平衡力的是( )
A. 汽车受到的推力和汽车受到的阻力
B. 汽车受到的推力和汽车受到的重力
C. 汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力
D. 汽车受到的重力和汽车对地面的压力
【答案】A
【解析】
【详解】AB.汽车在水平路面上匀速直线运动时,处于平衡状态,在水平方向受到两个力:推力和阻力,它们是一对平衡力;在竖直方向受到两个力:重力和支持力,它们是一对平衡力。故A符合题意,故B不符合题意;
CD.平衡力必须作用在同一物体上,汽车对地面的压力和地面对汽车的支持力,受力物体分别是地面和汽车,受力物体不是同一物体;汽车受到的重力和汽车对地面的压力,受力物体分别是汽车和地面,受力物体不是同一物体,故CD不符合题意。
故选A。
10. “等效法”可以很好把一些复杂物理过程简化为一种简单的物理过程,下列四个处理问题的方法属于“等效法”的是( )
A. 用光线描述光传播B. 用力的示意图描述力
C. 用合力简化物体的受力D. 用光滑平面建立理想模型
【答案】C
【解析】
【详解】A.研究光学时,用光线描述光的传播路径和方向,采用的是模型法,故A不符合题意;
B.力是抽象的,用力的示意图描述力,采用的是模型法,故B不符合题意;
C.在探究力的合成中,引入合力的概念,采用的是等效替代法,故C符合题意;
D.用光滑平面建立理想模型,采用的是模型法,故D不符合题意。
故选C。
11. 有一质地均匀的长方体放在水平地面上,对地面的压强为p1,若把长方体沿图示的虚线方向竖直切成a、b两部分,使b的体积是a的二倍,取走a后,剩余部分b对地面的压强为p2,则( )
A. p2=p1B. p2
【答案】A
【解析】
【详解】由题意可知,该长方体对地面的压强为p1,设该长方体的重力为G,底面积为
根据压强公式可得
若把长方体沿图示的虚线方向竖直切成a、b两部分,使b的体积是a的二倍,则
b部分与地面的接触面积为
b部分对地面的压力为
根据压强公式可得,剩余部分b对地面的压强为
可知;故A符合题意,B、C、D不符合题意。
故选A。
12. 如图所示,设水对底面的压强为p,瓶子对桌面的压强为p′。将瓶子从正放(图甲)变为倒放(图乙),则p和p′的变化情况是( )
A. p变小,p′变小B. p变小 ,p′变大
C. p变大 , p′变小D. p变大 ,p′变大
【答案】D
【解析】
【详解】由于瓶内水不满,而瓶子上细下粗,所以倒过来时水的深度变大,由公式p=ρgh可知,水对瓶塞的压强变大,即p变大;瓶对桌面的压力等于瓶和里面水的总重力,无论瓶口朝上还是朝下,它们的重力不变,所以对桌面的压力也不变,但倒过来后受力面积变小,所以对桌面的压强变大,即p′变大。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
13. 如图,我国一艘第三代093B型攻击核潜艇在一次军事演习中,停在水面下300m处,后根据演习指令,上浮至200m处悬停,在此过程中( )
A. 只需向水舱内充水
B. 只需水舱向外排水
C. 需先水舱向外排水,后向水舱内充水
D. 需先向水舱内充水,后水舱向外排水
【答案】C
【解析】
【详解】核潜艇悬停时受到的重力和浮力大小相等。核潜艇完全没入水面之后,海水的密度不变,排开海水的体积不变,根据可知,受到的浮力不变。核潜艇要上浮,需要浮力大于重力,需先将水舱内的水排出;当上浮至200m处悬停,此时重力需要等于浮力,由于浮力不变,所以需要向水舱向内充水,使重力等于浮力核潜艇才能悬停在200m处。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
14. 如图所示,小物块A和弹簧放在光滑的水平面上,弹簧左端固定于竖直墙面,向左移动物块A并压缩弹簧至B处,静止释放物块A,此后物块的运动是( )
A. 一直加速B. 一直匀速C. 先加速后匀速D. 先加速后减速
【答案】C
【解析】
【详解】如图所示,当压缩弹簧时,弹簧具有弹性势能,在恢复形变时,弹性势能转化为动能,使物块获得一定的速度,且在物块离开弹簧时,速度达到最大;物块离开弹簧后,因水平面光滑,它在水平方向不受力,故物块将做匀速直线运动。综上所述,静止释放物块A,此后物块的运动是先加速后匀速.只有选项C符合题意。
故选C。
二、填空题(本大题共6小题。每空1分,共12分)
15. 从2021年开始,我国宇航员在中国空间站分别于2021年12月9日、2022年3月23日、2022年10月12日完成了三次太空授课,让我们体会到物理的奥秘。第一节天宫课堂,宇航员老师演示失重状态下的浮力实验,用吸管将体积约为的乒乓球按入水中约10cm的深度(如图),此时水对乒乓球的压强约为______Pa,乒乓球受到的浮力约为______N。
【答案】 ①. 0 ②. 0
【解析】
【详解】[1]太空中失重状态下,水不会产生压力,也不会产生压强,此时水对乒乓球的压强约为零。
[2]水对放入其中的乒乓球不会产生压力的作用,所以乒乓球不会受到浮力的作用,乒乓球受到的浮力为零。
16. 从2021年开始,我国宇航员在中国空间站分别于2021年12月9日、2022年3月23日、2022年10月12日完成了三次太空授课,让我们体会到物理的奥秘。第二节天宫课堂,北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”也当起了“助教”。“冰墩墩”吉祥物抛出,它并没有像在地面上一样掉落,而是沿着直线“飞”了出去(如图)。冰墩墩做匀速直线运动,验证了______定律,该定律揭示了______的关系。
【答案】 ①. 牛顿第一 ②. 运动和力
【解析】
【详解】[1][2]“冰墩墩”吉祥物抛出,做匀速直线运动,运动的物体不受力的作用将保持匀速直线运动,验证了牛顿第一定律,牛顿第一定律揭示的是运动和力之间的关系。
17. 从2021年开始,我国宇航员在中国空间站分别于2021年12月9日、2022年3月23日、2022年10月12日完成了三次太空授课,让我们体会到物理的奥秘。第三节天宫课堂,宇航员老师对水球吹气,水球振动幅度大;当在原水球中加入铁球后水球振动幅度变小(如图)。猜想可能是加入铁球后整个球的______变大,惯性变大,运动状态更难改变;也可能是水受力运动,铁球由于惯性想保持______,造成振幅变小。
【答案】 ①. 质量 ②. 静止
【解析】
【详解】[1][2]惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,惯性只跟质量有关。当在原水球中加入铁球后水球振动幅度变小(如图)。猜想可能是加入铁球后整个球的质量变大,惯性变大,运动状态更难改变;也可能是水受力运动,铁球由于惯性想保持静止,造成振幅变小。
18. 如图所示,玻璃罩的内、外两侧分别吸着一个吸盘,慢慢抽掉玻璃罩内的空气,观察到玻璃罩______(选填“内侧”或“外侧”)的吸盘脱落,由此可知,吸盘能吸在玻璃罩上是因为______的作用。
【答案】 ①. 内侧 ②. 大气压
【解析】
【详解】[1][2]吸盘能吸在玻璃罩上是因为吸盘内的气压小于外界的气压,在外界大气压的作用下被压在玻璃罩上;用抽气机慢慢抽掉真空罩内的空气,真空罩外的大气压不变,所以真空罩外的吸盘不会脱落;真空罩内部的气压减小,当真空罩内的气压小于内侧吸盘内的气压时,内侧的吸盘会脱落。
19. 如图是一款儿童泡泡枪。当手按动开关时,枪膛内的小风扇就会转动,使枪膛内的空气流速变快,压强变______,在______的作用下,下方容器内的皂液会流入枪膛形成液膜。
【答案】 ①. 小 ②. 大气压
【解析】
【详解】[1][2]根据流速与压强的关系可知,当手按动开关时,枪膛内的小风扇就会转动,枪膛内的空气流速变快,压强变小,在大气压的作用下,下方容器的皂液会流入枪膛形成液膜。
20. 两个相同的圆柱形容器分别盛有甲、乙两种不同液体,现将两个相同的小球分别浸入这两种液体中,静止后小球在液体中的位置如图,两容器液面齐平。放入小球后液体对容器底部的压强分别为、,放入小球前后液体对容器底部压力的变化量分别为、,则:______;______(两空均选填“>”“<”或“=”)。
【答案】 ①. > ②. =
【解析】
【详解】[1]将两个完全相同的小球分别浸入这两种液体中,甲中小球漂浮,ρ甲>ρ球,乙中小球悬浮,ρ乙=ρ球,故ρ甲>ρ乙,液体深度h甲=h乙,所以,根据p=ρgh可知,p甲>p乙。
[2]两个小球完全相同,则小球重力相等,根据漂浮和悬浮可知,浮力都等于球的重力,则将球放入后,容器底部增加的压力都等于球的重力,故增加的压力相等,即ΔF甲=ΔF乙。
三、作图题(本大题2小题,每题2分,共4分)
21. 如图所示,重2N的玩具鸭漂浮在水面,画出玩具鸭受到的浮力示意图。
【答案】
【解析】
【详解】玩具鸭所受的重力方向竖直向下,它所受浮力的方向是竖直向上的,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,如下图:
22. 如图所示,用9N的力将一个重为6N的木块压在竖直墙面上,请画出物体在竖直方向的受力示意图。
【答案】
【解析】
【详解】木块处于静止状态,在竖直方向上受到重力G和摩擦力f的作用,这两个力大小相等,方向相反,是一对平衡力,作用点画在木块的重心处。如图所示:
四、简答题(本大题1小题,共4分)
23. 从古至今中华民族一直对天空充满憧憬,从“嫦娥奔月”的想象,到今天国产大飞机C919商业飞行圆满成功,我们从未停止对天空的探索。试利用所学的物理知识解释:
(1)大飞机C919利用流线型机翼升空的原理;
(2)“孔明灯”升空的原理。
【答案】见解析
【解析】
【详解】(1)飞机飞行时,飞机的机翼上方突起,机翼上方空气流速大于下方空气流速,根据流体流速越大压强越小,机翼上方空气压强小于下方压强,飞机受到压强差而产生向上的压力差,受到向上的升力,从而升空。
(2)孔明灯内部空气被加热后,其体积变大,密度变小,小于周围空气的密度,从而在空气浮力的作用下升起。
五、实验题(本大题共5小题,共30分)
24. 利用如图所示的装置,探究“阻力对物体运动的影响”。
(1)小车从同一斜面同一高度由______滑下,目的是控制小车每次滑到水平面时的______相同;
(2)此实验中记录小车滑行的距离______;
A.反映物体减速的快慢
B.反映物体所受摩擦力的大小
C.既反映物体减速的快慢,又可反映物体所受摩擦力的大小
(3)第一次实验时,发现小车在棉布表面运动时,超过了棉布的长度还没有停止,如何改进实验______;
(4)改进实验后,发现实验小车在棉布运动距离小于木板表面运动距离,分析得出的结论是______;
(5)实验完成后,同学们在一起讨论运动和力的关系,其中观点正确的是______。
A.物体受力,运动状态一定改变
B.物体不受力,一定会保持静止
C.物体运动,一定受到力的作用
D.物体运动状态改变,一定受力
【答案】 ①. 静止 ②. 速度 ③. C ④. 降低小车释放高度 ⑤. 见解析 ⑥. D
【解析】
【详解】(1)[1][2]根据控制变量法,让小车从同一高度由静止滑下,目的是为了控制小车每次滑到水平面时的速度相同。
(2)[3]实验中通过观察小车滑行的距离来反映阻力对物体运动的影响和物体减速的快慢,用到转换法,故选C。
(3)[4]第一次实验时,发现小车在棉布表面运动时,超过了棉布的长度还没有停止,说明小车到达水平面的速度较大,可以降低小车释放的高度。
(4)[5]木板光滑,阻力较小,小车运动的距离较远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,据此推理,若小车在水平方向上不受力的作用时,小车通过的距离无限长,将一直运动下去。
(5)[6]A.物体受力平衡时,运动状态不变,故A错误;
B.根据牛顿第一定律,物体不受力,会保持静止或匀速直线运动,不一定静止,故B错误;
C.根据牛顿第一定律,物体不受力的作用,也可以做匀速直线运动,故C错误;
D.力是改变物体运动状态的原因,物体运动状态改变,一定受力,故D正确。
故选D。
25. 探究小组在探究液体压强的实验中进行了如图所示的操作。
(1)实验中,探究液体压强的工具是______;
(2)甲、乙两图是探究液体压强与______的关系,实验中液体内部压强的大小变化是通过______反映出来的;
(3)对比丙、丁得出:液体压强与盛液体的容器形状______(选填“有关”“无关”);
(4)为了探究液体压强与液体密度的关系,小组成员将压强计的探头先后放入水和煤油中的某一深度处,发现两次U形管两侧液面高度差几乎相同,下面改进操作能使实验效果更加明显的是______。
A.U形管中换用密度更小的液体
B.U形管换成更细的
C.烧杯中的水换成盐水
【答案】 ①. 微小压强计 ②. 深度 ③. U形管两边液面的高度差 ④. 无关 ⑤. AC
【解析】
【详解】(1)[1]实验中,探究液体压强的工具是微小压强计。
(2)[2]由甲、乙两图可知,探头浸入液体的种类相同,而浸在水中的深度不同,所以探究的是液体压强与深度的关系。
[3]液体内部压强大小无法直接观察出来,而是通过压强计U形管两边液面的高度差反映出来的,高度差越大,说明液体压强越大,这是转换法的应用。
(3)[4]丙、丁实验中,液体的密度和深度相同,容器形状不同,而U形管两边液面的高度差相同,故对比丙、丁可得:液体压强与盛液体的容器形状无关。
(4)[5]小明将压强计的探头先后放入水和煤油中的某一深度处,发现U形管两侧液面高度差几乎相等,说明这两次实验中,液体对探头的压强几乎相等。若我们想明显地观察到两次实验的区别,就应该让U形管内液面的高度差有较大的差别。
A.烧杯内液体对探头产生的压强一定时,将U形管中换用密度更小的液体后,根据p=ρgh可知,U形管两侧液面的高度差增大,能使实验效果更加明显,故A符合题意;
B.烧杯内的液体对探头产生的压强一定时,U形管两边的高度差一定,与U形管的粗细无关,则该方法不能使实验效果更加明显,故B不符合题意;
C.将烧杯中的水换成盐水后,在探头深度不变的情况下,盐水对探头的压强更大,这将导致左侧压强计中液柱的高度差更大,能使实验效果更加明显,故C符合题意。
故选AC。
26. 如图所示,小鹭探究压力作用效果的影响因素实验。
(1)实验中是通过比较海绵的______来确定压力作用效果的大小;
(2)为探究压力作用的效果跟压力大小的关系,应该通过图中______两次实验进行比较得出结论;
(3)分析B、C两图,可以得到的初步结论是:______;
(4)小鹭将C图所示的装置放在斜面上,如D图所示,发现海绵的凹陷比C图中凹陷小,可能的原因是______;
(5)小鹭将均匀的金属板放在原海绵边缘,发现海绵出现E图中所示形变,试判断图中①②两处压强大小的关系______。
【答案】 ①. 凹陷程度 ②. AB ③. 见解析 ④. 见解析 ⑤. <
【解析】
【详解】(1)[1]根据转换法,图中压力的作用效果是通过海绵的凹陷程度来体现的。
(2)[2]探究压力作用的效果跟压力大小的关系,应控制受力面积相同而压力大小不同,由图示实验可知,应选择图A、B两次实验进行比较得出结论。
(3)[3]通过比较图B和C知,压力相同,C中受力面积大,海绵的凹陷程度小,即压力作用效果不明显,故说明压力一定,受力面积越小,压力作用效果越明显。
(4)[4]D图小桌斜压在海绵上对海绵的压力小于其重力,C图中对海绵的压力等于重力,受力面积相同,D图中压力较小,压力作用效果不明显,D图海绵的凹陷比C图中凹陷小。
(5)[5]将均匀的金属板放在原海绵边缘,由图E可知,②处海绵的凹陷程度较大,说明压力作用效果较大,即压强较大,所以
p①
27. 小吴同学对“阿基米德原理”进行了实验验证:
(1)他首先对弹簧测力计沿竖直方向进行______;
(2)然后依次进行图①②的实验,其中图②中测力计示数为______N,然后他将物块逐渐浸入水中至一定深度处,测力计示数先减小后保持不变,静止时如图③所示,对此正确的解释是:浸在水中的物体所受浮力的大小随着______增大而增大。接下来又进行了图④的实验,由图①②③④中数据可知:物块在水中所受浮力大小______(大于/等于/小于)排开水的重力大小,初步验证了阿基米德原理的成立;
(3)只将水换成盐水重复如图③④所示的实验,第③④次测力计的示数分别变为0.6N、1.4N,由此发现在盐水中阿基米德原理依然成立。他还发现:在物体排开液体体积相同时,______越大,物体所受的浮力越大;物体在盐水中所受到的浮力大小为 ______N;他所用盐水的密度为______g/cm3;
(4)为了进一步验证结论是否具有普遍性,小吴同学用同一物块和图①中小桶,进行了如图⑤⑥所示的实验,若图⑥中小桶和桶中水的总重力等于______ N,表明:物体漂浮时阿基米德原理依然成立。
【答案】 ①. 调零 ②. 1.8 ③. 物体排开水的体积 ④. 等于 ⑤. 液体的密度 ⑥. 1.2 ⑦. ⑧. 2.0
【解析】
【详解】(1)[1]由于要用弹簧测力计测量物体的重力和物体受到浮力,且物体的重力和浮力的方向都是在竖直方向上,由此可知,弹簧测力计应在竖直方向上调零。
(2)[2]由图②中的弹簧测力计可知,弹簧测量力计的分度值为0.1N,弹簧测力计的示数是1.8N。
[3]浸没前物体浸入水中的深度逐渐增大时,测力计的示数逐渐减小,其原因是物体浸入水中的体积逐渐增大,排开水的体积也逐渐增大,由此可得:浸在水中的物体受到的浮力的大小随物体排开水的体积的增大而增大。
[4]由②③可知物体受到的浮力大小为
由①④可知物体排开水受到的重力为
由此可得:物体浸在水中受到的浮力大小等于物体排开水受到的重力。
(3)[5]由于盐水密度大于水的密度,物体浸没在盐水的受到的浮力为
物体浸没在水中受到的浮力为
由此可得:在物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
[6][7]由将水换为盐水,重复③④所示的实验可知,物体浸没在盐水中受到的浮力为
物体浸没在水中受到的浮力
物体的体积为
物体浸没在盐水中排开盐水的体积等于物体的体积,即
盐水的密度为
(4)[8]由图①可知小桶重0.2N,由图②可知物体重1.8N,图⑤中小容器漂浮,且此时没有水溢出;在小容器中放入物体后,小容器和物体漂浮;由漂浮条件可知,增加的重力等于增加的浮力,即;若物体漂浮时阿基米德原理依然成立,则,由此可知;所以图⑥中小桶和桶中水的总重力为
28. 如图是利用一根吸管制作一个简易密度计。
(1)在吸管中装入一些铜丝作为配重,并用蜡封住吸管的下端使底部平整,然后让它竖直漂浮在水中,若将它放入液体中后不能竖直漂浮,请提出改进做法:______;
(2)O位置处的刻度值为______;测量某液体时,液面下的深度,则位置处的刻度值比O位置处的刻度值______;
(3)小明发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是______;
A.换稍大点的容器做实验
B.换稍粗的吸管制作密度计(质量不变)
C.将的吸管适当剪短
D.适当增加密度计的配重
(4)若测量液体密度时,密度计接触到容器的底部,测得的密度值______(选填“大于”“小于”和“等于”)实际值。
【答案】 ①. 在吸管下端再放入一些 ②. 1 ③. 小 ④. D ⑤. 大于
【解析】
【详解】(1)[1]为了让吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端装入一些铜丝作为配重,这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中,若将它放入液体中后不能竖直漂浮,则可以在吸管下端再放入一些铜丝。
(2)[2]由图a可知,吸管置于水中丙处于竖直漂浮状态,吸管与水面相交位置O处的刻度为水的密度值1.0g/cm3。
[3]密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,则
F浮水=F浮液=G
即
ρ水gSh1=ρ液gSh2=G
由于h2>h1,所以ρ液<ρ水,即O′位置处的刻度值比O位置处的刻度值小。
(3)[4]因为F浮液=G,即ρ液gSh=G,要使得h变大,可使G变大或使S变小,具体做法是适当增加密度计的配重,或用更细的细管,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
(4)[5]密度计接触到容器的底部,密度计不能继续向下运动,没入液体中的体积偏小,因为密度计越往下越大,测量的密度值偏大。
六、计算题(本大题共3小题,共22分)
29. 中国人民解放军海军福建舰(简称福建舰),是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,配置电磁弹射和阻拦装置,满载排水量,如图所示。当福建舰匀速直线航行时,受到的阻力是总重力的0.01倍。ρ海水=1.0×103kg/m3求:
(1)在水面下5m深处,船体受到的海水的压强;
(2)福建舰满载时,受到的浮力;
(3)福建舰匀速直线航行时,需要的动力为多少?
【答案】(1)5.15×104Pa;(2)8×108N;(3)8×106N
【解析】
【详解】解:(1)在水面下5m深处,船体受到的海水的压强为
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m=5.15×104Pa
(2)满载时,福建舰漂浮,受到的浮力等于自身的重力,则浮力为
F浮=G排=m排g=8×107kg×10N/kg=8×108N
(3)福建舰漂浮,受到的浮力等于自身的重力,福建舰的重力为
G=F浮=8×108N
福建舰匀速直线航行时,水平方向受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等,所以牵引力为
F=f=0.01G=0.01×8×108N=8×106N
答:(1)在水面下5m深处,船体受到的海水的压强为5.15×104Pa;
(2)福建舰满载时,受到的浮力为8×108N;
(3)福建舰匀速直线航行时,需要的动力为8×106N。
30. 某科技小组通过实验研究“物体处于平衡状态时支持力跟拉力的关系”。如图1所示,他们将调好的电子秤放置在水平桌面上,把一个系有细线的边长为0.1m的正方体合金块放置在电子秤托盘中央,再用数字测力计竖直向上拉合金块。他们根据实验数据绘制了随变化的图像,如图2所示。求:
(1)合金块受到的重力G;
(2)当时,计算合金块对电子秤产生的压强p。
【答案】(1)16N;(2)600Pa
【解析】
【详解】解:(1)由图2可知,支持力FN跟拉力FT的关系是一次函数,可设为
FN=kFT+b
把FN=12N、FT=4N和FN=2N、FT=14N代入可得
12N=k×4N+b①
2N=k×14N+b②
由①和②可得
k=-1,b=16N
支持力FN跟拉力FT的关系
FN=-FT+16N
当FT=0N时,FN=16N,此时物体受到的支持力和重力是一对平衡力,二力大小相等,则合金块受到的重力
G=FN=16N
(2)当FT=10N时,FN′=6N,因合金块对电子秤的压力和电子秤对合金块的支持力是一对相互作用力,所以,金块对电子秤的压力
F=FN′=6N
合金块的底面积
S=L2=0.1m×0.1m=0.01m2
合金块对电子秤产生的压强
答:(1)合金块受到的重力是16N;
(2)当时,计算合金块对电子秤产生的压强是600Pa。
31. 科创小组设计了水库水位报警装置模型,其顶部开有小孔,如图所示。其中A为压力传感器,B是密度为不吸水材料制成高,底面积的圆柱体。B能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动。水面上涨,当圆柱体对压力传感器的压力为2N,触发报警装置。求:
(1)“水库”未注水时,圆柱体B对支持面的压强;
(2)当模型内水深为多少时,圆柱体B对支持面的压力为0;
(3)刚触发报警装置时,圆柱体B浸在液体中的体积为多少?
【答案】(1)1500Pa;(2)0.15m;(3)9.5×10-4m3
【解析】
【详解】解:(1)“水库”未注水时,圆柱体B对支持面的压强
(2)水对圆柱体B的压强等于圆柱体B对支持面的压强,圆柱体B对支持面的压力为0,此时水的深度
(3)B的重力
GB=mBg=ρSBhBg=0.6×103kg/m3×50×10-4m2×0.25m×10N/kg=7.5N
刚触发报警装置时圆柱体对压力传感器的压力为2N,因力的作用是相互的,则传感器对圆柱体向下的压力也为2N,由力的平衡条件可知,此时B受到的浮力
F浮=GB+F1=7.5N+2N=9.5N
B排开水的体积为
答:(1)“水库”未注水时,圆柱体B对支持面的压强是1500Pa;
(2)当模型内水深为0.15m时,圆柱体B对支持面的压力为0;
(3)刚触发报警装置时,圆柱体B浸在液体中的体积为9.5×10-4m3。
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