
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
重庆南开中学2023-2024学年八年级下期中物理模拟试卷
展开一、选择题(每题只有一个选项符合题意,每题2分,共36分)
1. “生活处处皆物理”,以下估测数据符合实际的是( )
A. 一本初二物理课本的质量约2kg
B. 一个鸡蛋的重力大约是5N
C. 中学生站立时对地面的压强约为104Pa
D. 漂浮在水面上的乒乓球受到的浮力约10N
【答案】C
【解析】
【详解】A.一本物理书的质量约为200g=0.2kg,故A不符合题意;
B.一颗鸡蛋的质量约为50g=0.05kg,其重力约为
G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N
故B不符合题意;
C.中学生的体重在G=500N左右,双脚与地面的接触面积在
S=500cm2=0.05m2
左右,站立在水平地面上时对地面的压强为
故C符合题意;
D.一个乒乓球的质量约为7g,当乒乓球漂浮在水面上时,受到的浮
F浮=G=mg=0.7×10﹣3kg×10N/kg=0.007N
故D不符合题意。
故选C。
2. 如图的物品都是在生活或学习中所使用的工具,正常使用时属于费力杠杆的是( )
A. 核桃夹B. 裁纸刀试卷源自 来这里 全站资源一元不到! 每日更新,汇集全国各地小初高最新试卷。C. 食品夹D. 托盘天平
【答案】C
【解析】
【详解】AB.核桃夹和裁纸刀在使用时,动力臂大于阻力臂,根据杠杆平衡条件可知,动力小于阻力,属于省力杠杆,故AB不符合题意;
C.食品夹使用时动力臂小于阻力臂,根据杠杆平衡条件可知,动力大于阻力,属于费力杠杆,故C符合题意;
D.托盘天平使用时动力臂等于阻力臂,属于等臂杠杆,故D不符合题意。
故选C。
3. 生活中摩擦无处不在,有害摩擦需要减小,有益摩擦需要增大,如图中的现象中属于减小摩擦的是( )
A. 防滑垫有凸起点B. 行李箱安装滚轮
C. 用力填涂机读卡D. 鞋底加深槽纹
【答案】B
【解析】
【详解】A.防滑垫有凸起点,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.行李箱安装滚轮,用滚动代替滑动,减小了摩擦力,故B符合题意;
C.用力填涂机读卡,在接触面粗糙程度一定时,通过增大压力来增大摩擦,故C不符合题意;D.鞋底加深槽纹,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D不符合题意。
故选B。
4. 郡园五节,精彩纷呈。如图所示是同学们在舞台上进行精彩的舞蹈表演,展示了长郡学子的风采。关于其中所涉及力学知识的说法正确的是( )
A. 在空中飘动的丝带没有惯性
B. 起跳时,利用了力的作用是相互的
C. 起跳后,在空中飞舞的同学不受重力的作用
D. 起跳时,人对舞台的压力小于舞台对人的支持力
【答案】B
【解析】
【详解】A.一切物体都具有惯性,故A错误;
B.起跳时,脚向后蹬地,因为力的作用是相互的,地面会给脚一个向前的力,利用了力的作用是相互的,故B正确;
C.起跳后,在空中飞舞的同学会受到重力的作用,故C错误;
D.起跳时,人对舞台的压力与舞台对人的支持力是一对相互作用力,大小相等,故D错误。
故选B。
5. 如图所示是物理八年级下册教材中的演示实验或示例图片,关于图片的描述正确的是( )
A. 甲图,蚊子尖尖口器可以增大对皮肤的压力
B. 乙图,水壶内壶嘴的水面高于壶身的水面
C. 丙图,吸盘能紧紧的贴在墙上证明了大气压的存在D. 丁图,吹入少量气体后,瓶内气体压强小于大气压强
【答案】C
【解析】
【详解】A.蚊子口器比较尖,这是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强的,故A错误;
B.茶壶是连通器原理在生活中的实际应用。当用茶壶装水,水面静止时,壶嘴和壶身内的水面是相平的,故B错误;
C.吸盘内气压低于吸盘外大气压,吸盘大气压力作用下被压在墙面上,故C正确;
D.从管子上端吹入少量气体,使瓶内气体压强大于大气压,故D错误。
故选C。
6. 中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着国家科技的飞速发展,这些梦想正在一步步变为现实。对于如图所示的“国之重器”的分析,其中正确的是( )
A. 甲图,AS700飞艇在空中悬浮时所受浮力大于其自身重力
B. 乙图,093型核潜艇在浮出水面过程中,受到的浮力变大
C. 丙图,C919客机升空时,机翼上方空气的流速大,压强大
D. 丁图,“山东号”航母上的舰载机起飞后,航母受到的浮力变小
【答案】D
【解析】
【详解】A.甲图,AS700飞艇在空中悬浮时处于平衡状态,所受浮力等于其自身重力,故A错误;
B.乙图,093型核潜艇在浮出水面过程中,排开水的体积变小,根据可知受到的浮力变小,故B错误;
C.丙图,C919客机升空时,机翼上方空气的流速大,压强小,下方流速小,压强大,因而产生向上的升力,故C错误;
D.丁图,“山东号”航母始终漂浮,浮力等于重力,舰载机起飞后,重力变小,所以浮力变小,故D正确。
故选D。
7. 初二年级的物理兴趣小组在探究“阻力对物体运动的影响”实验中,完成了如图所示的实验,下列有关这个实验的说法正确的是( )
A. 实验中应把小车从斜面的不同高度由静止释放
B. 图中三次实验小车都会停下来,说明物体的运动需要力来维持
C. 由图中小车在三个表面上的实验现象可以直接得出牛顿第一定律
D. 小车在水平面上运动时,小车受到的重力和支持力是一对平衡力
【答案】D
【解析】
【详解】A.根据控制变量法,实验中应把小车从斜面的同一高度由静止释放,目的是控制小车下滑到水平面的速度相同,故A错误;
B.图中三次实验小车都会停下来,是因为小车在水平方向上受到阻力的作用,说明力是改变物体运动状态的原因,故B错误;
C.小车在木板表面上受到的阻力最小,通过的距离最长,据此推理,若小车在水平方向下不受力的作用,通过的距离无限长,即做匀速直线运动,牛顿第一定律是在上面三个实验的基础上推理归纳概括出来的,故C错误;
D.小车在水平面上运动时,小车受到的重力和支持力,大小相等、方向相反、作用在同一直线上,作用在同一物体上,是一对平衡力,故D正确。
故选D。
8. 如图所示,体积相等甲、乙两个铝球用轻质细线相连,放入水中刚好能悬浮,已知其中一个球为空心、另一个为实心。下列判断不正确的是( )
A. 甲球为空心,乙球为实心B. 甲球受到的浮力大于其受到的重力
C. 甲球受到的浮力大于乙球受到的浮力
D. 若剪断细线,则甲球将上浮、乙球将下沉
【答案】C
【解析】
【详解】BC.如图中两球正好悬浮在水中,受力平衡。甲球受到重力G甲、浮力F甲和乙对甲的拉力F拉,G甲+F拉=F甲,则F甲>G甲,即:甲球受到的浮力大于其受到的重力;乙球受到重力G乙、浮力F乙和甲对乙的拉力F拉′,G乙=F拉′+F乙;则G乙>F乙;由于甲、乙两个铝球的体积相等,则浸没在水中排开水的体积相等,根据F浮=ρ水gV排可知甲、乙两个铝球受到浮力相等,故B正确,不符合题意,C错误,符合题意;
A.F甲>G甲,G乙>F乙,浮力相等,所以,G甲<G乙,由于甲、乙是体积相等的铝球,其中一个球为空心、另一个为实心,则甲球为空心,乙球为实心,故A正确,不符合题意;
D.若剪断细线,则G甲<F甲,甲球将上浮;则G乙>F乙,乙球将下沉,故D正确,不符合题意。
故选C。
9. 如图所示,一冰块放入烧杯中,冰块对杯底压力为F1、压强为p1;当冰熔化成水后,水对杯底的压力为F2,压强为p2。则下列判断正确的是( )
A. F1>F2B. F1<F2C. p1>p2D. p1=p2
【答案】C
【解析】
【详解】冰化成水后,质量不变,重力不变,因水平面上柱形容器中液体对容器底的压力和自身的重力相等,所以,冰熔化前后对杯底的压力不变;但冰熔化成水时,受力面积变大,根据可得压强变小,故C正确,ABD错误。
故选C。
10. 如图所示,水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,甲容器内装有一定量的水,乙容器中装的水比甲容器多,丙容器中装有与乙等体积的盐水,则甲、乙、丙容器底部受到液体的压强、、的大小关系是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【解析】
【详解】甲乙对比,液体均是水,密度相同,乙中水的深度更大,根据可知;乙丙对比,深度相同,丙中盐水密度更大,根据可知。所以甲、乙、丙容器底部受到液体的压强、、的大小关系为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
11. 如图,密闭的奶茶饮料平放在水平桌面上,若将该饮料倒置过来放在桌面上,压力、压强的变化情况是( )
A. 杯子对桌面的压力减小
B. 杯子对桌面的压强不变
C. 杯内奶茶对杯子底的压力减小
D. 杯内奶茶对杯子底的压强减小
【答案】D
【解析】
【详解】A.杯子对桌面的压力等于杯子与饮料的重力之和,无论正放,还是倒放,杯子与饮料的重力不变,则杯子对桌面的压力不变,故A不符合题意;
B.杯子对桌面的压力不变,受力面积变大,根据p可知,杯子对桌面的压强减小,故B不符合题意;C.倒置前,容器上宽下窄,此时的压力小于饮料的重力;倒置后,容器上窄下宽,此时的压力大于饮料的重力,杯内奶茶对杯子底的压力增大,故C不符合题意;
D.由图可知,正放时,杯中饮料的深度h较大,根据可知,正放时饮料对杯底的压强较大,即,故杯内饮料对杯子底的压强减小,故D符合题意。
故选D。
12. 底面积之比为1∶2的圆柱体A、B重叠放在水平地面上,如图所示,已知A受到的重力为5N、B受到的重力为10N,则A对B的压力与B对地面的压力之比、A对B的压强与B对地面的压强之比分别为( )
A. ;B. ;
C. ;D. ;
【答案】A
【解析】
【详解】A对B的压力与B对地面的压力之比为
根据,A对B的压强与B对地面的压强之比为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
13. 如图所示,完全相同的试管A、B中分别盛有两种液体,将试管B倾斜,使两试管中液面相平,两试管中液体对试管底部的压强分别为pA、pB。下列说法中正确的是( )
A. 若B试管中的液体是水,则pB=1000Pa
B. 若pA=pB,则试管A中液体的密度大于试管B中液体的密度
C. 若pA
【答案】C
【解析】
【详解】A.若B试管中的液体是水,则水对试管底部的压强
故A错误;
B.A、B两试管中液体的深度h相同,由可知,若pA=pB,则试管A中液体的密度等于试管B中液体的密度,故B错误;
C.A、B两试管中液体的深度h相同,由可知,若pA
故选C。
14. 如图所示,水平桌面上有一个重力为1N、底面积为20cm2的杯子,杯内盛有重力为2N的水,静止时液面高度为8cm,下列说法中正确的是( )
A. 水对杯子底部的压力是2N
B. 水对杯子底部的压强是1000PaC. 杯子对水平桌面的压力为2.6N
D. 杯子对水平桌面的压强为1500Pa
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由题意可知,杯子底部的水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
水杯的底面积为20cm2,所以水对杯子底部的压力为
F=pS=800Pa×0.002m2=1.6N
故AB错误;
CD.将杯子和水作为一个整体进行分析,杯子对水平桌面的压力大小等于杯子和水的总重力大小,即
F压=G杯+G水=1N+2N=3N
杯子对水平桌面的压强为
故C错误,D正确。
故选D。
15. 将一个重为30N的物体用细线悬挂着缓慢放入一个盛水容器中(水未盛满容器,且足够深),物体静止时溢出20N的水,则物体在水中受到的浮力可能是( )
A. 10NB. 18NC. 25ND. 35N
【答案】C
【解析】
【详解】物体放入未盛满水的容器,溢出的水重20N,则物体排开水重大于20N,即物体受到的浮力大于20N;又由于物体用细线悬挂放入水中,当物体漂浮或悬浮时受到的浮力最大为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
16. 水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,装有不同的液体,将两个完全相同的圆柱体A、B分别放入甲、乙容器的液体中,圆柱体静止时的位置如图所示,此时两个容器中的液面相平。则下列说法中正确的是( )
A. 物体受到的浮力
B. 液体的密度关系是
C. 液体对容器底部的压力
D. 取出物体后,液体对容器底部压强的变化量
【答案】D
【解析】
【详解】AB.圆柱体相同,在甲中悬浮,浮力等于重力,圆柱体密度等于甲液体密度;圆柱体在乙中漂浮,浮力等于重力,圆柱体密度小于乙液体密度。重力相同,所以物体受到的浮力,液体的密度关系是。故AB错误;
C.两个容器中的液面相平,即深度相同,又因为,根据可知乙液体对容器底压强较大,容器底面积相同,根据可知乙液体对容器底压力较大,即,故C错误;
D.取出物体后,液体对容器底部压力的变化量相同,均等于圆柱体的重力,容器底面积相同,根据可知液体对容器底部压强的变化量相同,即,故D正确。
故选D。
17. 如图所示,底面积不同的圆柱形容器中分别盛有甲、乙两种液体,甲、乙液体对各自容器底部的压力相等,若在两容器内分别抽出相同体积的液体,则剩余液体的质量、的关系是( )
A. 可能等于B. 一定大于C. 可能小于D. 一定小于
【答案】B
【解析】
【详解】甲、乙液体对各自容器底部的压力等于各自的重力,压力相等,则说明甲、乙液体重力相等,根据,则质量相等。由图可知,,根据可知。若在两容器内分别抽出相同体积的液体,根据可知抽走的甲液体质量较小,则剩余的甲液体质量较大。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
18. 如图甲所示,放在水平面上的轻质薄壁容器由两个柱状体组合而成,原来装有10cm深的水,下部分容器横截面积为500cm2、高15cm,上部分容器横截面积为200cm2,高为16cm的实心圆柱体A用细绳悬吊在天花板下,A的下表面刚好与水面相平,现往容器里加水直至加满,圆柱体A所受浮力F与加水的体积V的关系如图乙所示。下列判断正确的是( )
A. 圆柱体A受到的重力为16N
B. 当A受到的浮力刚好增加到10N时,往容器里加水的体积为2400cm3
C. 在A受到的浮力为5N时,剪断细绳,A静止时,水对容器底部的压强为2000Pa
D. 在A受到的浮力为5N时,剪断细绳,A静止时,容器对水平面的压强为1600Pa
【答案】D
【解析】
【详解】A.由图乙可知,当加入水的体积V1=2000cm3时,图像出现拐点,则此时水刚好把下半部分填满且A受到的浮力F1=5N;由阿基米德原理可知,此时A排开水的体积为
A的底面积为
则A的体积为
VA=SAhA=100cm2×16cm=1600cm3=1.6×10-3m3
若A全部浸没在水中时,受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10-3m3=16N
由图乙可知A受到的最大浮力为10N,说明当A受到的浮力F2=10N时A恰好漂浮,则A的重力
GA=F2=10N
故A错误;
B.当A受到的浮力刚好增加到10N时,由阿基米德原理可知,此时A排开水的体积为
此时A浸入水中的深度为
此时向容器内注入水的体积为
V水=S下h浸1+S上(h浸2﹣h浸1)﹣V排2=500cm2×(15cm﹣10cm)+200cm2×[10cm﹣(15cm﹣10cm)]﹣1000cm3=2500cm3
故B错误;
C.在A受到的浮力为5N时,剪断细绳,A将下沉,最终漂浮在水面,剪断后水面上升的高度为
此时容器内水的深度为
h=h下+∆h=15cm+2.5cm=17.5cm
此时水对容器底的压强为
p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.175m=1750Pa
故C错误;
D.在A受到的浮力为5N时,剪断细绳,A将下沉,最终漂浮在水面,此时容器内水的体积为
V水=V0+V1=S下h0+V1=500cm2×10cm+2000cm3=7000cm3
则水的质量为m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×7000×10﹣6m3=7kg
则水的重力为
G水=m水g=7kg×10N/kg=70N
因为容器为轻质薄壁容器,则容器对桌面的压力等于水和A的重力之和,则容器对桌面的压力为
F=G水+GA=70N+10N=80N
则容器对水平面的压强为
故D正确。
故选D。
二、填空作图题(每空、每图1分,共18分)
19. 历史上证明大气压强存在最著名的实验是 ________实验。同学们的课桌,桌面的面积为0.25m2,若大气压为1×105Pa,则桌面受到的大气压力为 ________N。
【答案】 ①. 马德堡半球 ②. 2.5×104N
【解析】
【详解】[1]1654年格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验,马德堡半球实验有力地证明了大气压的存在。
[2]由得,桌面受到的大气压力为
20. 十八世纪,法国造纸商孟格菲兄弟在欧洲发明了热气球。要使热气球升空,需要对内部气体进行较长时间的加热,使得内部气体密度______空气密度(选填“大于”、“小于”或“等于”)。已知某热气球的体积是,在空气中受到的浮力为______N()。
【答案】 ①. 小于 ②. 25800
【解析】
【详解】[1][2] 要使热气球升空,需要对内部气体进行较长时间的加热,气体受热膨胀,体积变大,使得内部气体密度小于空气密度。热气球在空气中受到的浮力为
21. 初二的小明同学学习了密度计的原理后,用一根筷子,在一端绕一些铁丝制作了一个简易密度计,现将它分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它分别竖直静止在液体中时,在甲、乙中受到的浮力F甲________F乙;烧杯中液体密度的大小关系ρ甲________ρ乙(两空均选填“小于”、“等于”或“大于”)。
【答案】 ①. 等于 ②. 小于
【解析】
【详解】[1]由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,此时F浮=G,因为两个密度计完全相同,重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,即F甲=F乙。
[2]因为甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,密度计在两种液体中所受的浮力相等,根据F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即ρ甲<ρ乙。
22. 如图所示,将完全相同的a、b两个长方体分别水平与竖直放置在盛水的容器中(h1<h2),恰好能悬浮在水中,它们上、下表面所受水的压强差Δpa________Δpb,上下表面所受水的压力差为Fa________Fb(两空均选填“小于”、“等于”或“大于”)。
【答案】 ①. 小于 ②. 等于
【解析】
【详解】[1]液体内部压强随深度增加而增大,竖直放置比水平放置时的高度差大,所以长方体物块竖直放置比水平放置上下表面受到水的压强差大,即Δpa小于Δpb。
[2]图中两种放置方式木块都处于悬浮状态,说明受到水的浮力相等,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体上下表面受到水的压力差相等,即Fa=Fb。
23. 如图所示,装有水的容器中放有长方体A,下端由细线连接到容器底部,容器底面积为200cm2,A上表面恰好与水面齐平,已知A重为6N,细线的拉力为4N,则正方体A受到的浮力为 ________N;若将细线剪断,当A静止时,与未剪断细线相比容器底部受到水的压强变化量Δp为 ________Pa。
【答案】 ①. 10 ②. 200
【解析】
【详解】[1]正方体A完全浸没在水中,在重力、浮力和细线对它的拉力的作用下保持平衡,由力的平衡条件可得,正方体A受到的浮力为
F浮=G+F拉=6N+4N=10N
[2]根据F浮=ρ水gV排可得正方体A完全浸没在水中时排开水的体积
V排=1×10﹣3m3
若将细线剪断,待A静止后漂浮,则
F浮′=G=6N
由F浮=ρ水gV排可得,A漂浮时排开水的体积
V排′=6×10﹣4m3
水面下降的深度为
Δh=0.02m
则水对容器底的压强变化量
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa
24. 将一小球轻轻放入盛满水的溢水杯中,静止后溢出19g水,则小球在水中受到的浮力为 ________N;取出小球擦干水后,又将小球轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,静止后溢出了16g酒精,则小球的密度是 ________。(已知ρ酒精=0.8g/cm3)
【答案】 ①. 0.19 ②. 0.95g/cm3
【解析】
【详解】[1]该物块小球放在水中时,受到的浮力
F浮=G排=m排g=0.019kg×10N/kg=0.19N
[2]该小球放在酒精中时,受到的浮力
F浮′=G排′=m排′g=0.016kg×10N/kg=0.16N
通过上面的计算可知,小球在酒精中受到的浮力小于小球在水中所受的浮力,而物块的重力不变,因此小球在水和酒精中不可能都漂浮,只能是一漂一沉;由于酒精的密度小于水的密度,则小球放入酒精中一定是下沉的,则根据F浮=ρ液gV排得,小球的体积
小球在水中时,其排开水的体积
因为排开水的体积小于排开酒精的体积,所以小球在水中漂浮;因为小球在水中漂浮,所以小球的重力等于浮力(排开水的重力),则
m物=m排水=19g
则小球的密度
25. 如图所示,底面积为的薄壁圆柱形容器放在水平桌面的中央,容器中装有23cm深的水,此时水对容器底部压力为______N。将一个重3N、高为8cm、底面积为的实心圆柱体用细线拉着,物体下表面刚碰到水面,然后竖直缓慢使物体下移6cm后保持静止(水没有溢出),则此时物体下表面受到水的压强为______Pa。
【答案】 ①. 23 ②. 750
【解析】
【详解】[1] 水对容器底部压强为
则此时水对容器底部压力为
[2] 物体下移6cm后,若水面不动,排开水的体积为
水位上升的高度为
则
实心圆柱体密度为
则圆柱体会漂浮在水面上,浮力等于重力,根据浮力产生原因可知,此时物体下表面受到水的压力为
则物体下表面受到水的压强为
26. 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,且A、B的密度之比ρA∶ρB=l∶4, 底面积之比SA∶SB=4∶1,若沿水平方向将该模型切去高度为Δh的一部分,并将切去部分竖直正放在同一水平面上。切去部分对水平面的压强为p1,剩余部分对水平面的压强为p2。其中p1与切去部分的高度Δh的关系如图乙所示。则名人塑像B的密度 ρB=_________kg/m3。若要使得p1= p2,则需要切掉的高度Δh=_________cm。
【答案】 ①. 2×103 ②. 8
【解析】
【详解】[1]由题意可知,当Δh=20cm时,塑像B全部被切去,即塑像B的高度为hB=20cm,此时对水平面的压强为
则名人塑像B的密度为
[2]由[1]和题意可得,底座A的密度为
由题图可知,当Δh=20cm时,B恰好被切完;当Δh>20cm时,切去的部分包括全部的B和部分的A,由乙图可知,A的高度为
hA=40cm-20cm=20cm
若要使得切去部分对水平面的压强等于剩余部分对水平面的压强,分两类情况讨论,如下:
①当Δh<20cm时,设切去部分的高度为Δh1,切去部分对水平面的压强为
剩余部分对水平面的压强为
A、B的密度之比ρA∶ρB=l∶4, 底面积之比SA∶SB=4∶1,因此当时,解得Δh1=8cm,符合题意。
②当Δh>20cm时,设切去部分的高度为Δh2,切去部分对水平面的压强为
剩余部分对水平面的压强为
解得,Δh2=20cm,不符合题意;
③当Δh=20cm时,B刚好被切完,切去部分对水平面的压强为
剩余部分,即A对水平面的压强为
由于A和B密度不等,故切去部分对水平面的压强不等于剩余部分对水平面的压强,不符合题意。
27. 如图所示,小球漂浮在水面上,请画出小球所受浮力的示意图。
【答案】
【解析】
【详解】浮力的方向总是竖直向上,作用点位于物体的重心位置,如图所示:
28. 如图所示,O点为支点,画出杠杆处于静止状态时动力F的力臂h。
【答案】
【解析】
【详解】过支点O作F的垂线段h,h为动力臂,如图所示:
三、实验探究题(28题6分、29题8分、30题8分,共22分)
29. 在“探究枉杆平衡条件”的实验中,小虎用到了以下的实验器材:刻度均匀的杠杆(每格5cm)、支架、弹簧测力计、刻度尺、细线和质量为50g的钩码若干个。
(1)实验前,杠杆的位置如图甲所示,小虎需将杠杆右端的平衡螺母向 ________(选填“左”或“右”)调节,使杠杆水平平衡,方便实验过程中直接在杠杆上读出 ________;
(2)实验中,在杠杆两侧挂上不同数量的钩码并调整位置让杠杆水平平衡,得到了如下表的实验数据,分析数据可归纳出杠杆的平衡条件:________(用字母表示);
(3)如图乙所示,此时杠杆处于水平平衡,若将两边的钩码同时各去掉一个,则杠杆的 ________端会下沉(选填“左”或“右”);
(4)如图丙所示,小虎在杠杆B点用弹簧测力计竖直向下拉,杠杆保持水平平衡,测力计的示数为 ________N,若测力计由a位置逐渐转到b位置,杠杆始终保持水平平衡,测力计的示数将 ________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 ①. 右 ②. 力臂大小 ③. ④. 右 ⑤. 3 ⑥. 变大
【解析】
【详解】(1)[1][2]实验次数
动力F1/N
动力臂l1/m
阻力F2/N
阻力臂l2/m
1
2.5
0.2
2
0.25
2
2
0.15
1.5
0.2
3
1.5
0.1
1.0
0.15
杠杆不在水平位置,左端向下倾斜,右端上翘,故应向右调节平衡螺母,使杠杆在水平位置平衡,支点到力的作用线的距离就是力臂,因此是为了便于测量力臂大小。
(2)[3]分析实验数据,可归纳出杠杆的平衡条件:动力×动力臂=阻力×阻力臂,即。
(3)[4]设杠杆每个格的长度为L,每个钩码的重力为G,若将两边的钩码同时各去掉一个,根据杠杆的平衡条件,则左侧
右侧
因为 杠杆不能平衡,右端下沉。
(4)[5]由图根据杠杆平衡条件可知,代入数据可得
解得:FB=3N。
[6]根据杠杆的平衡条件分析,将测力计绕B点从a位置转动到b位置过程中,钩码的重力不变,其阻力臂OA不变,即阻力与阻力臂的乘积不变,而动力臂在从a到b的过程逐渐减小,动力F逐渐增大。
30. 小南和小渝在完成了第九章《压强》的学习后,利用课余时间完成了如下的探究实验:
如图1的甲、乙所示是小南用已经调节好的压强计探究“液体内部压强”的实验;
如图2的A、B、C所示是小渝利用一瓶矿泉水和海绵探究压力的作用效果的实验,瓶中水的体积关系;
(1)小南同学检查液体压强计时发现按与不按金属盒的橡皮膜,U形管压强计两侧的液面均处在同一水平线上,则说明装置______(选填“漏气”或“不漏气”);保持探头位置不变,将橡皮膜朝着不同方向,U形管两侧液面的高度差不变,表明在液体内部同一深度各个方向压强______;
(2)把探头慢慢下移,发现U形管两边液面的高度差逐渐增大,从而得知:在同一种液体里,液体的压强随液体______的增加而增大;
(3)保持图1甲金属盒的位置不变,并将一杯浓盐水倒入烧杯中搅匀后,实验情形如图1乙所示,小南发现U形管两例液面高度差变大了,从而他得出“液体的密度越大,液体压强越大”的结论。你认为他的分析不妥的原因是______;(4)如图2所示,小渝通过分析比较图中______两次实验可以探究压力的作用效果与受力面积的关系;
(5)分析图2中B、C两次实验可以得出结论:在______相同时,压力越______,压力的作用效果越明显;
(6)在图2A中水对瓶底的压力为,图B中水对瓶盖的压力为,则______(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】 ①. 漏气 ②. 相等 ③. 深度 ④. 没有控制深度不变 ⑤. A、B ⑥. 受力面积 ⑦. 大 ⑧. 大于
【解析】
【详解】(1)[1] 小南同学检查液体压强计时发现按与不按金属盒的橡皮膜,U形管压强计两侧的液面均处在同一水平线上,即不产生高度差,则说明装置漏气。
[2] 保持探头位置不变,将橡皮膜朝着不同方向,U形管两侧液面的高度差不变,压强不变,说明与方向无关,即表明在液体内部同一深度各个方向压强相等。
(2)[3] 因为在同一种液体里,液体的压强随液体深度的增加而增大,所以把探头慢慢下移,深度增加,U形管两边液面的高度差逐渐增大。
(3)[4] 根据题意可知,实验操作改变了液体的密度同时改变了探头的深度,没有控制变量,因而分析不对。
(4)[5] 探究与受力面积的关系,必须控制压力相等,即水的多少相同,受力面积不同,因而选择A、B两次实验可以探究压力的作用效果与受力面积的关系。
(5)[6][7] B、C两次实验,受力面积相同,而水的多少不同,使得压力不同,B比C压力大,下陷深度大,可以得出结论:在受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越明显。
(6)[8] 图2A中容器是柱形,水对瓶底的压力 等于水的重力,图2B中瓶子下小上大,水对瓶盖的压力小于液体的重力,而液体的重力不变,则大于。
31. 学习完密度、浮力相关知识后,雯雯在实验室进行以下实验,如图所示:
(1)使用弹簧测力计测重力时,应该对弹簧测力计在竖直方向上进行__________;(2)比较图步骤A、B、C可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与__________有关;
(3)要探究浮力大小与液体密度的关系,应该选择图中的__________三次实验步骤;
(4)已知酒精的密度为0.8×103kg/m3,则图步骤E中弹簧测力计的拉力为__________ N;
(5)雯雯分析发现,如果把水换成其他液体,测力计的示数就会不同,于是他把测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改为测量液体密度的“密度计”,原测力计的2.5N刻度处应标注为__________kg/m3,此“密度计”相邻密度刻度线间距是__________(选填“均匀”或“不均匀”);
(6)完成上述实验后,悦悦想利用浮力知识来测金属块的密度,于是找来了刻度尺、水、水槽、柱形的薄玻璃杯等器材,进行如下实验,如图所示:
①将玻璃杯漂浮在盛有水的玻璃水槽中,如图甲所示,用刻度尺测出此时水槽中水的 深度为H1;
②将金属块轻轻放入水槽中,如图乙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为H2;
③将金属块从水槽中取出,平稳放在烧杯中,如图丙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为H3;
④已知水的密度为ρ水,则金属块的密度表达式为ρ= __________(用已知的物理量表示);
⑤同组的小林对悦悦的实验过程提出质疑,认为将金属块从水中取出时会沾水,导测量的密度会产生误差,你认为由于金属块沾水会导致悦悦测出金属块的密度将________(选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)
【答案】 ①. 调零 ②. 浸入液体的体积 ③. D、E ④. 3.2 ⑤. ⑥. 均匀 ⑦. ⑧. 无影响
【解析】
【详解】(1)[1]为了减小实验误差,使用弹簧测力计测重力时,需要对弹簧测力计在竖直方向上进行调零。
(2)[2]比较A、B、C可知,物体浸入液体中的体积不同,随着物体浸入液体中的体积增大,物体受到的浮力在不断地增大,说明物体受到的浮力大小与浸入液体的体积有关。
(3)[3]要探究浮力大小与液体密度的关系,需要保证物体浸入液体的体积一定,由图可知,应该选择图中的D、E进行实验。
(4)[4]由题图A可知,物体的重力为4N,由题图D可知,物体浸没在水中受到的拉力为3N,物体浸没在水中受到的浮力为
物体的体积为
物体浸没在酒精中,受到的浮力为
弹簧测力计的示数为
(5)[5][6]根据题意可知,弹簧测力计的示数为
由于始终不变,不变,只与有关,且在数值上始终为,当时,可得
由于也就是刻度只与有关,均匀变化,则刻度均匀变化。
(6)④[7]根据①②可知,金属块的体积为
根据甲、丙两图可知都是漂浮,增加金属块的重力等于增加的排开水的所受的重力,故金属块的重力为
故金属块的质量为
则金属块的密度为
⑤[8]由于整体处于漂浮状态,设带出来的水的重力为,则测得的浮力会增加,则水槽中多增加的排开水的重力为,刚开始水槽中的水减小了,故水面的高度不变,根据
可知,对金属块的密度测量没有影响。
四、论述与计算题(本题共3个小题,31题6分,32题9分,33题9分,共24分。解答应写出必要的文字说明、步骤和公式,只写出最后结果不给分。)
32. 如图所示,质量为860kg的国产轿车“糯玉米”,静止在水平路面时车轮与地面接触的总面积为2×10-2m2;匀速行驶时轿车受到的阻力为车重的0.1倍,求:
(1)轿车静止在水平路面时对地面的压强大小;
(2)轿车匀速行驶中受到的牵引力大小。
【答案】(1)4.3×105Pa;(2)860N
【解析】
【详解】解:(1)轿车静止在水平路面时对地面的压力为
F=G=mg=860kg×10N/kg=8600N
轿车静止在水平路面时对地面的压强为
(2)匀速行驶时轿车受到的阻力为车重的0.1倍,所以阻力为
f=0.1G=0.1×8600N=860N
由于车匀速行驶,牵引力与阻力平衡,所以牵引力大小为
F引=f=860N
答:(1)轿车静止在水平路面时对地面的压强大小为4.3×105Pa;
(2)轿车匀速行驶中受到的牵引力大小为860N。
33. 如图所示,水平桌面上放有一薄壁圆柱形容器,它的重力为5N、底面积为250cm2,容器内装有4.5kg的水。现将一体积为1000cm3的正方体A缓慢放入水中,A沉底,测得水对容器底部压强变化量为200Pa,容器对水平地面的压强变化量为3000Pa。求:
(1)A放入前,容器中水的体积;
(2)A放入前,容器对桌面的压强;
(3)A放入后,A对容器底部的压力。
【答案】(1)4.5×10﹣3m3;(2)2000Pa;(3)70N
【解析】
【详解】解:(1)根据得A放入前,容器中水的体积为
(2)水的重力为
G水=m水g=4.5kg×10N/kg=45N
A放入前,容器对桌面的压力为
F=G水+G容器=45N+5N=50N
A放入前,容器对桌面的压强为
(3)根据p=ρgh得容器中水面上升的高度
水面上升部分的体积
∆V水=S∆h水=250×10﹣4m2×0.02m=5×10﹣4m3=500cm3<VA
所以有水溢出,溢出水的质量
m溢=ρ水V溢=ρ水(VA﹣∆V水)=1.0×103kg/m3×(1000×10﹣6m3﹣5×10﹣4m3)=0.5kg
溢出水的重力
G溢=m溢g=0.5kg×10N/kg=5N
故容器对桌面的压强变化量
则正方体A的重力
GA=∆p容S+G溢=3000Pa×250×10﹣4m2+5N=80N
正方体A受到的浮力为F浮=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×1000×10﹣6m3=10N
A对容器底部的压力为
F压=GA﹣F浮=80N﹣10N=70N
答:(1)A放入前,容器中水的体积为4.5×10﹣3m3;
(2)A放入前,容器对桌面的压强为2000Pa;
(3)A放入后,A对容器底部的压力为70N。
34. 在科技节上,小南用力的传感器设计了如图所示的力学装置,竖直细杆B的上端通过力的传感器固定在天花板上,它的下端与实心正方体A固定(不计细杆B及连接处的质量和体积),力的传感器可以显示出细杆B的上端所受作用力的大小。底部附近装有阀门的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器底面积为。A的边长为10cm、密度为。正方体A有的体积浸入水中,此时容器内水深20cm。求:
(1)正方体A底部受到的水的压强;
(2)力的传感器的示数;
(3)打开阀门逐渐放水,当力的传感器的示数为3N时,与放水前相比,容器对桌面的压强的变化量。
【答案】(1)600Pa;(2)2N;(3)
【解析】
【详解】解:(1)正方体A浸入水中的深度为
则正方体A底部受到的水的压强为
p=ρ水gh浸=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa
(2)正方体A受到的浮力为
正方体A的重力为
GA=mAg=ρAVAg=0.4×103kg/m3×(0.1m)3×10N/kg=4N,则细杆B对A的作用力表现为压力,大小为
F=F浮﹣GA=6N﹣4N=2N
(3)打开阀门逐渐放水,排开水的体积减小,受到的浮力减小,细杆B对A的作用力减小,当减小到0时,A恰好处于漂浮状态,继续放水,浮力继续减小,细杆B对A的作用力表现拉力,当力的传感器的示数为3N时,受到的浮力为
F浮'=GA﹣F'=4N﹣3N=1N
则此时排开水的体积为
此时A浸入的深度为
则水面下降的高度为
则水对容器底压强变化量为
薄壁柱形容器的内外底面积相同,则与放水前相比,容器对桌面的压强的变化量也为。
答:(1)正方体A底部受到的水的压强为600Pa;
(2)力的传感器的示数为2N;
(3)打开阀门逐渐放水,当力的传感器的示数为3N时,与放水前相比,容器对桌面的压强的变化量为。
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