通关06质量与密度、压强、浮力-2024年中考物理专题三轮冲刺复习(全国通用)
展开知识点1:质量
【典例探究1】下列关于质量的说法,正确的是( )
A.把铁块轧成薄铁片,质量变小
B.冰箱里的一瓶矿泉水结冰,质量变小
C.把物理课本放在平邑和放在北京的质量是一样的
D.“神舟十三号”载人飞船从地球到空间站升空后,飞船内物资的质量变小
【解题思路】1.对质量概念的理解及应用
解答时牢记质量是物体的一种属性,不随物体的状态、形状、空间位置、温度等的变化而变化。即物体不少,质量不变。
2.生活中常见物体的质量估测
【答案】C
【解析】质量是物体的一种属性,不随形状、状态、位置和温度的改变而变化。
A.把铁块轧成薄铁片,形状改变了,质量不变,故A错误;
B.冰箱里的一瓶矿泉水结冰,状态改变了,质量不变,故B错误;
C.把物理课本放在平邑和放在北京,位置改变了,质量是一样的,故C正确;
D.“神舟十三号”载人飞船从地球到空间站升空后,位置改变了,飞船内物资的质量不变,故D错误。
故选C。
知识点2:天平
【典例探究1】用托盘天平测物体质量前,调节横梁平衡时,发现指针指在如图所示位置,这时应该( )
A.将平衡螺母向右旋一些 B.将平衡螺母向左旋一些 C.移动游码 D.直接开始测量质量
【解题思路】解题口诀“左偏右调,右偏左调”。
当调天平平衡时,指针向左偏转,则平衡螺母向右旋一些;指针向右偏转,则平衡螺母向左旋一些。
【答案】B
【大招快解】根据“左偏右调,右偏左调”,题目中指针向右偏,则应将平衡螺母向左移动。故选B。
【小结归纳】1.用天平测质量的步骤:
2.天平使用操作技巧
(1)测量前平衡螺母调平:左偏右调、右偏左调。
(2)测量过程中调平;左偏移动游码,右偏拿走最小砝码再移动游码。
知识点3:密度
【典例探究1】如图是将一个气球压入水中的过程(气球不会漏气且不会爆裂),球内气体的质量和密度变化情况是( )
A.质量变大,密度变大 B.质量不变,密度变小
C.质量变小,密度不变 D.质量不变,密度变大
【解题思路】
【答案】D
【解析】气球压入水中的过程中,只是位置改变,球内气体多少没有变化,则气球内气体质量不变;下压过程中气球受到水的压强增大,所以气球体积减小,则气球内气体体积变小,根据可知,质量不变,体积减小,所以密度增大。故 D正确。
【典例探究2】容积为250 mL的容器,装满水后的总质量为300 g,则容器质量为______g;若装满另一种液体后的总质量为250 g,则这种液体的密度为______g/cm。(ρ水=1.0×103kg/m3)
【解题思路】
【答案】50 0.8
【解析】根据密度公式可得,容器中水的质量为
m水=ρ水 V=1.0g/cm3×250 cm=250g
则容器的质量为
m容=m总-m水=300g-250g=50g
所求液体的质量为
m液=m总1-m容=250g-50g=200g
液体的体积为
V液=V=250cm3
则这种液体的密度为
知识点4:测量物质密度
量筒的读数:仰小俯大。
测量液体和形状不规则塑料块的密度
1.实验原理:ρ=eq \f(m,V)。
2.实验器材:天平、量筒、盐水、形状不规则的塑料块(不吸水)、烧杯、细线。
3.实验步骤:
(1)测量盐水的密度:
(1)测量盐水的密度:
①将待测液体倒入烧杯中,用天平测出烧杯和液体的总质量m1;
②将烧杯中液体的一部分倒入量筒,测出这部分液体的体积V;
③用天平测量烧杯和剩余液体的总质量m2;
④根据密度公式ρ=eq \f(m,V)可计算出盐水的密度。
(2)测量不规则塑料块的密度:
①用调好的天平测出塑料块的质量m;
②在量筒中倒入适量的水,读出水的体积V1;
③将铁块用细线系好,慢慢放入盛有适量水的量筒中,读出这时铁块和水的总体积V2;
④将铁块从水中捞出,把塑料块和铁块捆在一起,放入量筒中,再次读出水、铁块和塑料块的总体积V3;
⑤根据密度公式ρ=eq \f(m,V)可计算出不规则塑料块的密度。
测量固体的密度
1.实验器材:天平、砝码、量筒、水、细线等。
2.实验原理:ρ=eq \f(m,V)。
3.方法:
①用天平测出物体的质量m;
②在量筒中倒入适量的水,读出体积V1;
③用细线系好物体,浸没在量筒中,读出总体积V2,则物体体积为V=V2-V1;
④利用公式ρ=eq \f(m,V)得到物体的密度。
4.技巧点击:该实验应先测固体的质量,再测固体的体积,否则固体沾上水,质量就偏大了;用量筒测不规则固体体积时,采用排液法测量,这是一种科学方法叫做“等效替代法”。
【典例探究】在“探究固体的质量与体积的关系”的实验中
(1)将天平调节好以后,在左盘中放入铁块,向右盘中添加了几个砝码后,观察到天平的指针指在分度盘的位置如图甲所示;再添加一个质量最小的砝码,指针指在分度盘的位置如图乙所示。此时,应先取下质量最小的砝码,接着___________,直到指针指在分度盘的中央刻度线;
(2)小明用3个铁块、小丽用3个木块、小强用3个铝块分别进行实验,记录下实验数据。在老师的引导下,他们用这些实验数据做出了如图丙所示的关系图像。从图像可以看出:同种物质组成的不同物体,质量与体积的比值___________;不同物质组成的物体,质量与体积的比值一般___________。因此,这个比值反映的是物质的一种特性,物理学中把它定义为物质的密度;
(3)小明通过这次实验真正明白了人们常说的“铁比木头重”这句话的含义。下列说法能体现这句话正确含义的是___________。
A.铁比木头的质量大 B.相同体积的铁比木头的质量大
C.铁比木头的密度大 D.相同质量的铁比木头的体积小
【答案】移动游码 相同 不同 BC
【解析】【解析】(1)[1]将天平调节好以后,在左盘中放入铁块,向右盘中添加了几个砝码后,观察到天平的指针指在分度盘的中央刻度线的左侧;再添加一个质量最小的砝码,指针指在分度盘的中央刻度线的右侧;根据天平的使用,此时,应先取下质量最小的砝码,接着移动游码,直到指针指在分度盘的中央刻度线。
(2)[2][3]从图像可知,单独观察三个组中的任何一个组,同一物质是一条过原点的倾斜的直线,所以,同种物质组成的不同物体,质量与体积的比值相同;对比三个组,不同物质组成的物体,质量与体积的比值一般不同。
(3)[4]密度是物质的属性,不同物质的密度一般不同,铁这种物质比木头这种物质的密度大,我们通常说“铁比木头重”,其含义是体积相同的铁和木头相比,铁的质量比木头的质量大,反映了铁的密度比木头的密度大,故AD不符合题意,BC符合题意。
故选BC。
【归纳总结】1.测量液体密度的一般过程
2.测液体密度的误差分析
(1)液体倒入量筒中时少量附在量筒内壁,体积测量值偏小,密度偏大。
(2)先测容器的质量,再测容器和液体的总质量,由于容器壁有残留倒不干净,体积测量值偏小,密度偏大。
知识点5:密度的计算
知识点6:压强
【典例探究1】图示的四个实例中,为了增大压强的是( )。
A.饮料管的一端剪成斜口 B.铁轨下面铺枕木 C .较宽的书包背带 D.较大的图钉帽面积
【解题思路】改变压强的方法
【答案】A
【解析】饮料管的一端剪成斜口是减小受力面积,增大压强;在铁轨下面铺枕木、书包背带做得较宽、图钉帽的面积做得较大都是增大受力面积,减小压强,故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
【典例探究2】某同学质量为50kg,每只鞋底与地面的接触面积为200cm3,则他双脚站在水平地面上时,对地面的压力为________N,压强为________Pa。(g=10N/kg)
【解题思路】固体压强的计算公式
【答案】500 1.25×104
【解析】[1]质量为50kg,人的重力
G=mg=50kg×10N/kg=500N
由于静止在水平面上的物体对水平面的压力等于其自身重力,故他双脚站在水平地面上时,对地面的压力
F=G=500N
[2]每只鞋底与地面的接触面积为200cm3,双脚站在水平地面上时,他与地面的接触面积
S=200×2×10-4m2=4×10-2m2
他对地面的压强
【典例探究3】如图所示,甲、乙、丙是三个完全相同的圆柱体坚放在水平地面上,若把乙、丙中的阴影部分切除后,甲、乙、丙对水平地面的压强大小关系正确的是( )
A.p甲=p乙=p丙 B.p甲<p乙<p丙 C.p甲=p乙<p丙 D.p甲<p乙=p丙
【解题思路】解题口诀技巧“竖切不变横切小,斜切就看头比脚”。
解决固体压强切割问题,若竖直切割,则剩余部分固体压强不变(竖切不变);若水平横向切割,则剩余部分压强变小(横切小);若斜向切割,当剩余部分,上面(头)比下面(脚)大时,则剩余部分压强变大;当剩余部分,上面(头)比下面(脚)小时则剩余部分压强变小(斜切就看头比脚)。
【答案】C
【解题大招】根据大招“竖切不变”可知,图乙是竖直切割,则压强不变,故p甲=p乙;根据大招“斜切就看头比脚”可知,图丙是斜向切制,且剩余部分,头比脚大,则压强变大,故p甲<p丙;由此可得,p甲=p乙<p丙,故答案为C。
【典例探究4】如图所示,甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,它们对地面的压强相等。若在两个正方体的上部,沿水平方向分别截去相同高度的部分,则剩余部分对水平地面的压强关系是( )
A.p甲
p乙 C.p甲=p乙 D.无法判断
【解题思路】解题口诀技巧“极限法比压强”。
两个均匀实心柱状物体放在水平地面上,它们对地面的压强相等,当题目中要求沿水平方向切去相同体积或相同高度(厚度)时,可以假设其中一个物体被全部切去,则剩下的物体对桌面压力、压强更大,在没有全部切完的情况下,也有同样的结论。
【答案】B
【解题大招】利用极限法,假设切去的高度为乙的高度,则甲还剩余一部分,乙被全部切完,显然剩余部分压强的关系为甲的大于乙的,故答案为B。
知识点7:液体压强
【典例探究1】如图所示,铁桶重 18 N,桶的底面积为 180 cm,往桶里倒入 5 kg 的水,水的深度为20 cm,平放在面积为1m2的水平台面的中央(g=10 N/kg),则:
(1)桶底受到水的压力为多大?
(2)台面受到桶的压强为多大?
【解题思路】解题口诀技巧“固压先求力,液压先求p”。
求解压力、压强问题时,如果问的是固体压强。优先考虑通过受力分析求出压力,再利用公式求压强;如果问的是液体压力,应先考虑直接通过公式p=ρgh求出压强,再求压力。
【答案】(1)36N;(2)377.8Pa
【解题大招】(1)第一问求液压。先求压强
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
再求压力
F水=p水S=2×103Pa×0.018m2=36N
(2)第二问求固压。先求压力
F=G水+G桶=5kg×10N/kg+18N=68N
再求压强
【归纳总结】液体压强公式p=ρgh应用时的几点注意:
(1)由公式 p=ρgh可以看出,液体压强跟液体的密度和液体的深度有关而跟液体的质量、重力、体积以及容器的形状、底面积的大小无关。
(2)该公式只适用于静止的液体,且由p=ρgh计算出的压强是液体由于自身重力及流动性产生的压强,它不包括液体受到的外加压强。
(3)在液体压强公式中h 表示深度,而不是长度。h 指液面到液体内研究的点的竖直高度。,如图所示,甲图中A 点的深度为 30 cm,乙图中B点的深度为40 cm,丙图中C点的深度为50 cm。
(4)对于液体产生的压强和压力问题,一般解题思路是先根据液体压强的公式p=ρgh求出压强,再根据 F=pS 求出压力。
(5)对于液体对固体的压力、压强问题,先根据公式p=ρgh计算压强,再根据公式 F=pS 计算压力;对于固体对固体的压力、压强问题,一般是在水平面上,先根据压力等于重力求出压力,再根据公式计算压强。两种情况下的顺序一般不能颠倒。
【典例探究2】如图所示,某圆台形容器中装了部分水,如甲、乙两种方式放置。甲、乙两种情况下容器底面所受水的压力情况为:F甲____F乙(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【解题思路】解题口诀技巧“好容器省力,坏容器费力”。
在液体压强问题中,经常就出现一类问题:形杯问题,即杯口大或者杯口小的问题。好容器是指口大底小,侧壁托着里面的部分水,所以底面支持力比重力小,省力。坏容器是指口小底大,侧壁压着里面的部分水,所以底面支持力比重力大,费力。
【答案】大于
【解题大招】甲是坏容器,压着水,所以压力大于重力;乙是好容器,托着水,所以压力小于重力。故答案为:大于。
【典例探究3】如图所示,甲、乙两个相同的量筒放在同一水平面上,甲量筒内盛水,乙量筒内盛酒精,两个量筒内底部所受液体的压强相等,比较两液体内同一高度上A、B两点的液体压强pA和pB的大小,则( )
A .pA>pB B.pA=pB C .pA<pB D.无法判断
【解题思路】解题口诀技巧“等压鸡爪法”。
当已知两种液体中某两点的液体压强相等时,将压强相等的两点相连,即A1B1和A2B2,并找到两条等压线的交点O,从O点做等压线OA,则A点和B点压强相等,而 B 点深度大于 B'点,则 B点压强大于A 点压强。
【答案】C
【解题大招】将液压相等两点连线,即A1B1和A2B2,并找到两条等压线的交点 O,从O点做等压线OA,则A点和B'点压强相等,而B点深度大于B'点,则B点压强大于A点压强。故答案为C。
知识点8:大气压强
【典例探究】著名的_____________实验证明了大气压强的存在;____________实验测出了大气压强的值,该实验中管内水银柱上方为______;物理学把760mm水银柱产生的压强叫做1标准大气压,1标准大气压=________Pa;离地面越高的地方,大气压越____。
【解题思路】1.大气压的存在
2.大气压强变化的规律
3.大气压的测量
在托里拆利实验中,由于玻璃管内外水银柱高度差所产生的压强等于外界大气压,所以只要外界大气压不变,管内外水银柱的高度差就不变,与玻璃管的粗细、倾斜程度、槽中水银的多少无关。做托里拆利实验时,将玻璃管倾斜、改变玻璃管的粗细、改变玻璃管浸入水银槽中的深度都不会影响测量结果。
注意:水银柱的高度不是长度。
【答案】马德堡半球 托里拆利 真空 1.013×105 小
【解析】马德堡半球实验和托里拆利实验都是与大气压强有关的著名实验,前者证明了大气压的存在,后者测量出了大气压值;在托里拆利实验中,利用一根一端密闭的玻璃管测出了大气压所能支持的水银柱的高度,水银柱的上方为真空,1个标准大气压的大小,其具体数值是
p=
大气压强与高度的关系,高度越高,大气压强越小。
知识点9:浮力
【典例探究1】体积为 1000 cm3的金属块浸没在水中(g取10 N/kg),金属块所受浮力的大小为( )
A .1000N B.100N C .10N D.1N
【解题思路】压强浮力的数字密码“100cm,100Pa;一百粒米一顿饭”
当遇到题中明确g=10 N/kg,液体已知为水,给出深度,求解水产生的压强大小的问题时,可直接记忆 1 cm 水深对应 100 Pa 水的压强;当遇到题中明确g=10 N/kg,液体已知为水,给出物体排开水的体积求解物体受到浮力的问题时,可直接记忆排开水的体积为100cm2对应物体受到的浮力是1N,简称:“100cm,100Pa;一百粒米一顿饭”。
浮力的四种计算方法:
【答案】C
【解题大招】已知体积为 1000 cm的金属块浸没在水中,根据大招:压强浮力的数字密码“一百粒米一顿饭”在满足g=10 N/kg,且液体为水的条件下,1000cm3,10牛顿,浮力为10N,故选C。
知识点10:阿基米德原理
【典例探究1】物体漂浮在水面,有一半体积露出水面,则物体的密度为(ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A .1.0×103kg/m3 B.0.5×103kg/m3 C .2.0×103kg/m3 D.0.25×103kg/m3
【解题思路】解题口诀技巧“排总比找物业”。
浮沉条件大招:物体漂浮时可得到推论。
【答案】B
【解题大招】由得:,解得ρ物=0.5×103kg/m3,故选B。
【典例探究2】在图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力 F随时间t变化的图像,若不计水的摩擦力,则可算出该石料的密度为( )
A .1.6×103kg/m3 B.2.3×103kg/m3 C .2.8×103kg/m3 D.3.2×103kg/m3
【解题思路】解题口诀技巧“重浮比找物业”。
当物体浸没求解物体密度问题时,利用求解。
具体推导:。
【答案】C
【解析】由图像可知,物体重力为1400 N,浸没时物体所受的浮力为500 ,水的密度为1.0×103kg/m3 ,代人求解,可得ρ物=2.8×103kg/m3。故答案为C。
【典例探究3】如图甲所示:一个底面积为50cm2的烧杯装有酒精,把小石块放在木块上,静止时酒精深h1=16 cm;如图乙所示,若将小石块放入酒精中,液体深h2=12 cm,石块对杯底的压力F=1.6 N;如图丙所示,取出小石块后,酒精深h3=10 cm。则小石块的密度ρ石为___________kg/m3(g取10N/kg,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
【解题思路】解题口诀技巧“船球模型测密度”。
在遇到类似船球模型的应用求解物体密度的题型中,如图:
(当题目中是体积时:)
【答案】2.4×103
【解题大招】代入公式,故答案为2.4×103kg/m3。
知识点11:物体的浮沉条件
【典例探究1】放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中。当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,则( )
A .甲容器中液体的密度较小 B.乙容器底部受到液体的压强较小
C .甲容器所盛液体的质量较大 D.乙容器中物块受到液体的浮力较大
【解题思路】解题口诀技巧“低调,物大液小”。
在比较物体或液体密度的大小关系时,首先找到位置偏低的状态(低调)若相同液体比较物体密度,则位置偏低的物体密度大(物大);若相同物体比较液体密度,则位置偏低的物体所在液体密度小(液小)。
【答案】A
【解题大招】A.甲容器中物块的位置偏低,则根据“低调,物大液小”可知,甲容器中液体密度较小,故 A 正确;
B.由于乙容器中液体密度较大,深度相同,根据 p=ρ液gh可知,乙容器中液体压强较大,故 B错误;
C.由图可知,甲、乙容器中液体的体积关系是 V甲
故答案为A。
【典例探究2】如图甲所示,圆柱形容器中盛有适量的水,其内底面积为100cm2。弹簧测力计的下端挂着一个正方体花岗岩,将花岗岩从容器底部开始缓慢向上提起的过程中,弹簧测力计的示数F与花岗岩下表面距容器底部的距离h的关系如图乙所示。则花岗岩露出水面前所受水的浮力为____N;从开始提起到花岗岩完全离开水面,水对容器底部减小的压强为_______Pa(g取10 N/kg)。
【解题思路】
当遇到水平面上的柱形容器中液体对容器底部压强的变化量问题时,可以用大招求解。具体推导如下:;由压强公式可知,故。
【答案】2 200
【解析】由图像可知,花岗岩露出水面前所受的浮力为
F浮=5.6N-3.6N=2N
水对容器底部减小的压强,根据大招可得
故水对容器底部减小的压强为200Pa。
一、单选题
1.(2024·上海金山·一模)如图所示,放置在水平地面上的均匀圆柱体甲和乙,质量和高度均相等。沿水平方向在两柱体上截去相同高度后,剩余部分对地面的压强p甲、p乙和压力F甲、F乙的关系是( )
A.p甲<p乙,F甲=F乙B.p甲=p乙,F甲<F乙
C.p甲>p乙,F甲=F乙D.p甲=p乙,F甲>F乙
2.(23-24九年级上·上海·期中)如图质量、底面积相同的薄壁容器甲、乙、丙放在水平桌面上,甲为圆柱形,乙、丙为圆台形,分别装有A、B、C三种质量和深度均相同的液体,下列说法正确的是( )
A.液体的密度A>B>C
B.液体对容器底部的压强pB>pA>pC
C.液体对容器底部的压力FB
A.U形管中的液面位置B.茶壶倾斜时,壶身和壶嘴中的液面位置
C.下水道存水弯中的液面位置D.锅炉液位计液面的位置
4.(2024·广东·模拟预测)舞狮是我国最具特色的传统文化,如图为舞狮时“狮子乙”站在水平地面上,“狮子甲”站在“狮子乙”身上静止时的情景,下列说法正确的是( )
A.“狮子乙”受到的重力与地面对它的支持力是一对平衡力
B.“狮子乙”抬起一只脚后对地面的压力变大
C.“狮子甲”腾空而起过程中,其惯性增大
D.跃起的“狮子甲”最终落向地面,是因为受到重力的作用
5.(2024·全国·模拟预测)如图所示容器内放有一长方体木块M,上面压有一铁块m,木块浮出水面的高度为h1(图a);用细绳将该铁块系在木块的下面,木块浮出水面的高度为h2(图b);将细绳剪断后(图c),则木块浮出水面的高度h3为( )
A.B.
C.D.
二、多选题
6.(2024·河南驻马店·一模)如图所示,一装有适量水的杯子放在水平桌面上,小木块在绳子拉力的作用下浸没在水中,下列说法正确的是( )
A.剪断绳子,待小木块静止后,木块受到的浮力不变
B.沿杯壁缓慢加水,小木块受到绳子的拉力变大
C.沿杯壁缓慢加盐水,小木块受到的绳子的拉力变大
D.绳子剪断前后,水对容器底的压力变化量等于原来绳子的拉力大小
7.(2024·河南新乡·一模)实验探究课上,小敏利用土豆来探究物体的浮沉条件。她先取两个相同的烧杯并倒入相同多的水,接着将一半挖空的土豆放入水中,静止后如图甲所示,又将另一半挖空的土豆放在水面上,静止后如图乙所示。已知两次放入的土豆完全相同,关于甲、乙两图,下列说法正确的是( )
A.甲图中土豆排开的水所受的重力较小
B.甲图中水对容器底的压强较大
C.乙图中水对容器底的压力较大
D.乙图中土豆受到的浮力大于其自身重力
8.(2024·云南昆明·模拟预测)如图所示密度计,AB部分是粗细均匀的玻璃管,其上标有刻度,A、B两点分别是最上面和最下面的刻度位置,这个密度计的测量范围是1.00×103~1.50×103kg/m3;BC部分是一个玻璃泡,最下端泡内装有铅粒或水银,以保证密度计总能竖直地漂浮在液体中。该密度计质量为0.03kg,AB部分长L为0.1m,D为AB的中点,B处以下的体积为V。下列说法正确的是( )
A.密度计漂浮在不同液体中受到的浮力均相等
B.密度计的刻度越往上刻度值越大
C.D处刻度线的刻度值为1.20g/cm3
D.AB部分横截面积为1cm2
9.(2024·云南·一模)如图所示,放有适量水的烧杯置于水平桌面上,将一木块浸没到水中一定深度,剪断细线,木块开始上浮,最后漂浮在水面上,漂浮时有五分之二体积露出水面,已知水的密度为1.0×103kg/m3,下列叙述中正确的是( )
A.木块的密度为6.0×103kg/m3
B.在露出水面之前,木块所受浮力不变
C.在露出水面之前,木块所受浮力大于木块的重力
D.在木块浸没和漂浮两种情况下,水对烧杯底的压强相等
三、填空题
10.(2023·江苏苏州·中考真题)托盘天平相当于 杠杆。调节天平平衡时,指针如图甲,此时应将平衡螺母向 调节。测量物体质量时,右盘砝码及游码示数如图乙,物体质量为 g。
11.(2024·陕西西安·三模)小明做鉴别水和盐水的实验如图-1,用相同小桶盛装体积相同的水和盐水,分别用弹簧测力计测出其重力,左边的小桶中装的是 ;如图-2,将压强计做了改进,将两探头置于空气中时,U形管两侧液面相平,现将两探头分别放入盛有水和盐水的A、B两烧杯中,当两探头所处深度分别为hA和hB时,U形管两侧液面重新相平,则烧杯 中装的是盐水。如图-3,将同一支密度计分别放入水和盐水中,静止时的位置如图所示,则右侧容器中盛装的是 。
12.(2024·广西南宁·一模)某广场上的塑像由上方的名人塑像B和下方的底座A构成,整体可以简化为如图甲所示的模型。A、B是质量分布均匀的柱形物体,底面积分别为、,若沿水平方向将该模型切去一部分,并将切去部分放在同一水平地面上,剩余部分对水平地面的压强为,与切去部分的高度h的关系如图乙所示。则当时,A对水平地面的压力大小为 N;B的密度为 。
13.(2024·广东深圳·模拟预测)如图(a)所示,重为牛的潜艇悬停在海水某深度处,它排开海水的重力为 N。潜艇的水舱向外排出牛的海水后开始上浮,在图(b)所示位置时潜艇受到的浮力为 N。最终潜艇静止在图(c)所示海面,潜艇受到的浮力为 N。由此可见潜水艇是通过改变 实现上浮和下潜。
14.(2024·安徽合肥·一模)如图所示是我国海上主战舰艇“大连舰”,它的重力为,在海上静止时,排开海水的体积是 。(取)
四、作图题
15.(2024·河南焦作·一模)如图所示,鸡蛋在水中加速下沉。忽略鸡蛋受到的阻力,请在图中O点画出鸡蛋受力的示意图。
五、实验题
16.(2024·陕西西安·三模)近几年,西安市开始对老旧小区居民楼进行外墙保温隔热改造。某物理兴趣小组的同学们在综合实践活动中,选择研究保温材料的各种性能及其应用。他们从市场上选择了三种常见的保温隔热材料进行研究,如图,材料相关信息入下表。
(1)考虑到高空坠物存在安全隐患,同学们观察表格中缺少材料的密度信息,于是选取了表中的一种材料,利用家中的电子秤和一个矿泉水瓶进行密度测量,如图所示。
①先用电子秤测得材料的质量是0.4g;
②将矿泉水瓶装满水拧上瓶盖后,测得其质量为569.6g,拧下瓶盖,将材料缓慢放入瓶中并按压下去使其浸没且水不再溢出,再次拧上瓶盖并擦干瓶外的水,测得总质量为550g;
③则溢出水的质量为 g,材料的密度为 g/cm³。
(2)当保温材料厚度一定时,为了方便比较材料的性能,在表格中的项目里引入参数“Z”,单位为。同学们观察表格中是Z,猜想它可能与密度有一定关系;
①已知保温材料厚度为h,请推导出Z与材料密度ρ的关系Z= 。(结果用已知量的符号表示)
②三种材料厚度均为5cm,请利用上述实验中测出的密度值计算出该材料的Z值,从而推断出它是 号材料;
(3)请根据你家居住地的气候特点、房屋位置等因素及表格中保温材料的相关性能,为你居住的房屋选出一种合格的保温材料,并说明选择依据。(注:传热系数越大,保温性能越差)选择 号保温材料。
17.(2024·江西赣州·一模)小彬用如图所示的装置研究液体内部的压强。
(1)图1装置是测量液体内部压强的仪器。它的探头是由空金属盒蒙上橡皮膜构成的。如果液体内部存在压强,放在液体里的薄膜就会 ,U形管左右两侧液面就会产生 ;
(2)根据图2、图3所示现象可以研究:液体内部压强大小与 的关系。根据研究得出的结论,拦河坝应设计成 (选填“下宽上窄”或“下窄上宽”)的形状:
(3)如图3、图4所示,保持探头在水中的深度不变,改变探头的方向,观察U形管左右两侧液面的变化,得出结论: ;
(4)为研究液体内部压强大小是否与液体密度有关,小彬接着将浓盐水缓慢倒入图3所示容器的水中(液体未溢出、探头位置不变),静置待均匀混合后,观察到U形管左右两侧液面发生了变化,得出液体内部压强大小与液体密度有关的结论。小彬得出结论的实验过程是 (选填“正确”或“错误”)的,判断的依据是: ;
18.(2024·北京东城·一模)在学习浮力的知识时,小阳观察生活现象发现:浸没在水中的木块松手后会上浮,而浸没在水中的石块松手后会下沉。他由此猜想“浸入液体中的物体所受浮力的大小跟物体的密度有关”。小京为了证明小阳的观点是错误的,选用弹簧测力计、体积为的实心铁块A,体积为的实心铜块B,体积为10cm3的实心铜块C,烧杯、水和细线,小京选用以上器材,设计实验验证小阳的猜想是错误的。请你帮小京将实验步骤补充完整,并画出实验数据记录表格。(已知;)
(1)用细线拴住铁块A并挂在弹簧测力计下,测出A的重力为,记录A的重力及铁块的密度。将铁块A浸没在水中且不接触容器,记录弹簧测力计的示数, 将以上数据记入表格;
(2)根据公式 分别计算并记录物体受到的浮力;
(3)画出实验数据记录表格 ;
(4)由于物体的密度变化时, (选填“=”或“≠”),就可以证明小阳的观点是错误的。
六、综合题
19.(2024·新疆乌鲁木齐·一模)小红用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在柱形容器的底部,它的上端与不吸水的实心正方体A固定(不计细杆B及连接处的质量和体积),现缓慢地向容器中加水,力传感器的示数大小F随水深h变化的图象如图乙所示()。求:
(1)正方体A所受重力大小;
(2)当容器内水的深度为13cm时,正方体A受到的浮力大小;
(3)当容器内水的深度为4cm时,力传感器的示数大小为F,继续向容器中加水,当力传感器的示数大小变为0.2F时,水对容器底部的压强是多少?
七、计算题
20.(2024·北京东城·一模)如图所示,将一盛有水的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,容器的底面积为,容器的重力。用细线将一个小球固定在容器底部,当小球完全浸没在水中静止时,细线对小球的拉力为F。已知小球的重力,小球的体积为,此时容器内水深h=0.15m。水的密度,g取10N/kg。求:
(1)小球完全浸没在水中静止时,所受浮力的大小;
(2)细线对小球的拉力F的大小;
(3)水对容器底的压强p;
(4)剪断细线后,待物体静止后,容器对水平桌面的压力。
21.(2024·江西南昌·一模)小明想利用鸡蛋来研究物体的浮沉状况。他找来了一个鸡蛋,利用托盘天平测得质量为,利用排水法,测得鸡蛋的体积为。求:
(1)鸡蛋的密度为多少?
(2)请通过计算,判断鸡蛋在水中的浮沉状态;
(3)小明在烧杯中装入盐水,鸡蛋能恰好悬浮在盐水中,盐水的总质量为多少?
22.(2024·四川泸州·一模)如图是小明设计的浮力跷跷板,将完全相同的不吸水泡沫长方体A、B用不可伸长轻绳及定滑轮如图所示放置在水槽中,已知泡沫密度为0.2×103kg/m3,每块泡沫底面积为250cm2,高为20cm,水足够深,且泡沫长方体刚好有一半浸没在水中,不计一切摩擦(g取10N/kg)求:
(1)此时,绳子拉力为多大?
(2)在A端放上质量为m1=1kg的物体,绳子拉力为多大?
(3)先在A端放上质量为m1=1kg的物体,稳定后在B端放上质量为m2=2kg的物体,则放上m2前后B浸入水中的深度变化了多少?
项目
具体内容
说明
定义
某种物质组成的物体质量与体积的比值。
同种材料,同种物质,ρ不变,m与V成正比,即eq \f(m1,m2)=eq \f(V1,V2);物体的密度ρ与物体的质量、体积、形状无关,但与质量和体积的比值有关;密度随温度、压强、状态等改变而改变,不同物质的密度一般不同,所以密度是物质的一种特性。
公式
若用ρ表示密度,用m表示质量,用V表示体积,则ρ=eq \f(m,V),变形得m=ρV,V=eq \f(m,ρ)
单位
国际单位制:主单位是 kg/m3,常用单位是g/cm3。
单位换算关系:1 g/cm3=103 kg/m3
密度与温度
物体的密度受温度影响,一般温度越高物体的密度越小。
水在0~4摄氏度出现反膨胀现象,也就是温度越高密度越大。
密度
公式的
应用
鉴别物质——利用公式算出物质的密度,对照密度表,即可判断物质的种类。
求质量——对于质量无法直接测量的物体,只要知道其密度和体积,可利用公式m=ρV算出其质量。
求体积——对于体积无法直接测量的物体,只要知道其密度和质量,可利用公式V=eq \f(m,ρ)算出其体积。
测量物质的密度:物体的质量需要用天平测量,物体的体积需要用量筒测量,不规则形状固体的体积一般利用排水法测量。
具体描述
应用说明
与海拔的关系
海拔越高,气压越小
由于大气压是大气层受到重力作用而产生的,离地面越高,空气越稀薄
与天气、季节的关系
一般晴天比阴天气压高,冬天比夏天气压高
空气中水蒸气含量越大,气压越低
气体压强与体积的关系
温度不变时,气体体积越小,压强越大;气体体积越大,压强越小
打气筒打气和利用压缩制动原理的抽水机
项目
Ⅰ号
Ⅱ号
Ⅲ号
热传导系数W/(m·K)
0.033
0.042
0.065
吸水性%
≤0.08
≤0.2
≤0.5
隔音性
好
好
一般
最高使用温度/℃
75
65
600
Z/()
1.0
1.0
2.4
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