湖北省荆门市东宝区重点中学2022-2023学年八年级下学期期中物理试卷及参考答案
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这是一份湖北省荆门市东宝区重点中学2022-2023学年八年级下学期期中物理试卷及参考答案,共30页。试卷主要包含了选择题等内容,欢迎下载使用。
湖北省荆门市东宝区重点中学2022-2023学年八年级下学期期中物理试卷
一、选择题:(12×2分=24分)
1.(2分)下列函数图像能正确地描述两个物理量之间关系的是( )
A.物体所受重力与质量关系
B.弹性限度内弹簧伸长与所受拉力关系
C.压力一定时,物体受到压强与受力面积关系
D.浸没在液体中的物体,所受浮力与浸入深度的关系
2.(2分)关于踢足球涉及的力学知识,下列说法不正确的是( )
A.脚对足球施力时,足球对脚没有力的作用
B.足球受力发生形变,说明力可以改变物体的形状
C.足球受力由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态
D.用力越大,足球运动得越远,说明力的作用效果与力的大小有关
3.(2分)关于重力和质量的关系,以下几种说法中正确的是( )
A.1kg等于9.8N,重力方向总是竖直向下
B.将10kg物体从地球带到月球上,其质量和重力都要变小
C.天平和弹簧测力计在月球上将无法正常使用
D.地面某位置处,同一物体受到的重力跟它的质量成正比
4.(2分)由于不遵守交通法规酿成的交通事故频繁发生,国家加大了对违反交通法规的处罚力度。关于汽车安全行驶的规定和措施,下列说法正确的是( )
A.汽车在行驶过程中减速惯性也随之减小
B.汽车在雨水路面上刹车距离长,是因为受到惯性的作用
C.安全带主要是在汽车突然刹车时来减小惯性给司机和乘客带来的伤害
D.汽车匀速上坡,汽车所受重力和地面对它的支持力是一对平衡力
5.(2分)自行车是节能环保的交通工具,关于小华骑自行车上学的情形。下列说法正确的是( )
A.自行车所受重力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
B.自行车所受重力与自行车对地面的压力是一对相互作用力
C.自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
D.自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力是一对相互作用力
6.(2分)如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为F
B.甲、乙两图中物体A均受到地面对它的摩擦力大小均为F
C.甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0,物体B受到的摩擦力为F
D.乙图中物体A受到地面对它的摩擦力为F,物体B受到的摩擦力为0
7.(2分)下列现象中,属于减小压强的是( )
A.蚊子尖尖的口器
B.车轮表面有许多凹凸不平的花纹
C.推土机前端的铁铲非常锋利
D.火车轨道铺在枕木上
8.(2分)关于下面四幅图的说法正确的是( )
A.如图:将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度变大
B.如图:盆景中的水位能保持一定高度,是利用了连通器原理
C.如图:A管中水面上升,是因为流体中流速越大的位置压强越大
D.如图:把水气压计从山下移到山顶,细管内的水柱上升
9.(2分)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
10.(2分)如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2。下列说法正确的是( )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C.F1、F2和F浮的大小关系是F2﹣F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,长方体上下表面压力差不变,压强差变大
11.(2分)如图所示是“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的几个实验情景,F1、F2、F3、F4分别为图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的读数。下列说法正确的是( )
A.为完成探究实验,图甲中溢水杯不一定要盛满液体
B.实验中物体不完全浸没水中也能得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系
C.在实验误差范围内,F1、F2、F3、F4的大小关系满足:F1+F2=F3+F4
D.既能减小实验误差,又能使操作简便,最合理的实验顺序是甲、丁、乙、丙
12.(2分)两个完全相同的密闭圆台形容器一正一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,它们分别在水平拉力F1和F2的作用下沿桌面做匀速直线运动,速度分别为v和2v,容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>p2,F1=F2 B.p1>p2,F1<F2
C.p1=p2,F1=F2 D.p1<p2,F1>F2
二.非选择题:(46分)
13.(3分)如图,载有消毒液的无人机在城市街道上空飞行,使无人机上升的力的施力物体是 (“螺旋桨”或“空气”),在均匀喷洒消毒液的过程中,无人机的惯性 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。若在无人机下方用细线悬挂一个重物,不考虑空气阻力,当无人机水平匀速飞行时,悬挂重物的细线 偏离竖直方向。(选填“会”或“不会”)。
14.(4分)小明上完体育课后,从学校小卖部买了一瓶纯净水。
(1)如图甲,向空矿泉水瓶内倒入热水迅速倒出并盖紧瓶盖,瓶子变瘪,证实 的存在。
(2)如图乙,用一根细绳拉着空矿泉水瓶在光滑的桌面上做匀速圆周运动,空矿泉水瓶的运动状态 (选填“发生”或“没有”)变化。
(3)若小明用手握住竖直的纯净水瓶不动(如图丙),然后逐渐加大握瓶子的力,则该瓶子受到的摩擦力的大小 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)如图丁,将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,用力向它的侧面吹气它会滚动,但用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动,这表明:滚动摩擦 滑动摩擦(选填“大于”或“小于”)。
15.(3分)如图小王同学双脚与地面的接触面积为4×10﹣2米2,请根据图中某些情况下的压强数值估算:
(1)小王同学的重力。
(2)小王同学平躺时与床面的接触面积。
(3)小王同学背着重力为40牛的书包行走时对水平地面的压强。
16.(3分)2023年2月3日,中国某民用飞艇由于不可控因素飘到美国上空,被美国炒作为“间谍气球”,原来这是一个用于气象等科研的飞艇,在西风带影响下,偏离了预定轨道,随着气流飘到了美国,应该是“纯属意外”。充满氦气的气象探测气球携带探空仪(体积不计),在高空测量时,当气球随季风某短时间水平匀速运动时,此时浮力 重力(选填“大于”“等于”或“小于”),工作完毕后释放部分氦气,气球体积缩小,所受浮力随之 (选填“变大”“变小”或“不变”),气球下落,此时排开空气的体积约为2×105m3,则此时受到的浮力为 N。(ρ空气=l.3kg/m3)
17.(1分)画出图中正在空中运动的足球所受力的示意图(空气阻力忽略不计)。
18.(2分)如图所示,一个木块在光滑水平面上以v0的速度做匀速直线运动,冲上粗糙斜面后最终静止在C点。请作出物体在B点的摩擦力和在C点对斜面的压力示意图。
19.(4分)小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做匀速度直线运动,根据 知识,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)由 两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)比较甲、乙两实验得到结论,在如图三个实例中, (填选项字母)是此结论的应用。
(4)丙图中,若增大弹簧测力计的拉力,拉动木块A和砝码一起做直线运动,此时木块A所受滑动摩擦力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),
20.(4分)探究“阻力对物体运动的影响”。同学们利用图甲所示的装置,让小车自斜面某一高度从静止开始滑下,小车从同一高度滑下后,在不同物体表面上运动的距离如图甲所示。
(1)每次都让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,是为了使小车在滑到斜面底端时具有相同的 。
(2)根据这个实验推理:若水平面绝对光滑,那么小车将一直保持 。说明运动的物体 力来维持(选填“需要”或“不需要”)。
(3)应用:当篮球飞行到空中A点时,如图乙所示,若它所受的一切外力消失了,则篮球的运动轨迹是 (选填图中数字)。
21.(5分)某同学探究液体内部压强的特点,实验过程如图所示。
(1)实验中,通过观察压强计U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受的压强的大小,此物理方法叫 。
(2)如图1、2、3所示,可得到的结论为:在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强 (填“相等”或“不等”)。
(3)通过比较图1与图 可知三峡大坝设计成上窄下宽的原因。
(4)在图6实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将 (选填“变大”、“变小”或“无法判断”)
(5)小王用图7所示的装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜刚好变平,她测量了以下物理量:
A、右侧待测液体到容器底的深度h1
B、右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C、左侧水到容器底的深度h3
D、左侧水到橡皮膜中心的深度h4
请你推导出待测液体密度的表达式为ρ= (选择题中合适的字母和ρ水表示)。
22.(5分)小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验,请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)利用a、c、e三图,可探究浮力大小与 的关系;
(2)小明对a、b、c和d四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关,对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积增大而 ,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与浸没的深度 。
(3)由实验中的有关实验数据,可以算出盐水的密度为 kg/m3。
(4)为了研究浮力大小是否与物体形状有关,小丽同学用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图f、g的实验,由此得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为该结论错误,其原因是 。
23.(6分)如图所示,一平底玻璃杯放在面积为1m2的水平桌面上,内装150g的水,杯子与桌面的接触面积是10cm2(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)求距容器底部3cm的A点受到的水的压强;
(2)求水对杯底的压力;
(3)若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103Pa,求玻璃杯的质量。
24.(6分)龙凤山公园施工时,要向水中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入水中(如图甲)。在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1,钢绳拉力F2的变化如图乙所示。
(1)浮力F1随h变化的图线是图乙中的 (选填“①”或“②”)图线,由此图可知正方体构件的边长为 m。
(2)构件所受的最大浮力为多少?
(3)构件的密度是多少?
答案解析
一、选择题:(12×2分=24分)
1.(2分)下列函数图像能正确地描述两个物理量之间关系的是( )
A.物体所受重力与质量关系
B.弹性限度内弹簧伸长与所受拉力关系
C.压力一定时,物体受到压强与受力面积关系
D.浸没在液体中的物体,所受浮力与浸入深度的关系
【分析】先思考图象中两个物理量的关系是怎样的,再看图象中所反应的这两个物理量的关系与这个关系是否吻合。
【解答】解:A、.对于同种物质其质量与体积成正比,故该图像反映的不是正比关系,故A错误;
B、在弹性限度内,弹簧的伸长与所受的拉力成正比,图中反映的不是正比关系,故B错误;
C、压力一定时,物体受到的压强与受力面积的关系成反比,故C正确;
D、液体的密度不变时,浸没在液体中的物体排开液体的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知浮力不变,所以浸没在液体中的物体,所受浮力与浸入深度无关,故D错误。
故选:C。
【点评】本题利用图象分析物理学中一些物理量之间的关系,涉及的知识点多,需要学生把这些物理量之间的关系理解透彻,能用不同的表达方法来描述它们的关系。
2.(2分)关于踢足球涉及的力学知识,下列说法不正确的是( )
A.脚对足球施力时,足球对脚没有力的作用
B.足球受力发生形变,说明力可以改变物体的形状
C.足球受力由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态
D.用力越大,足球运动得越远,说明力的作用效果与力的大小有关
【分析】(1)物体间力的作用是相互的,两个力是作用力和反作用力。
(2)力的作用效果有两个:①力可以改变物体的形状即使物体发生形变。②力可以改变物体的运动状态,包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化。
(3)力的大小、方向和作用点叫做力的三要素,三要素不同,力的作用效果不同。
【解答】解:A、物体间力的作用是相互的,所以脚对足球施力时,足球对脚有力的作用,故A不正确;
B、足球受力发生形变,说明力可以改变物体的形状,故B正确;
C、足球受力由静止变为运动,说明力可以改变物体的运动状态,故C正确;
D、用力越大,足球运动得越远,说明力的作用效果与力的大小有关,故D正确。
故选:A。
【点评】此题考查了力的作用特点(相互的)和力的作用效果,属于基本规律和概念的应用。
3.(2分)关于重力和质量的关系,以下几种说法中正确的是( )
A.1kg等于9.8N,重力方向总是竖直向下
B.将10kg物体从地球带到月球上,其质量和重力都要变小
C.天平和弹簧测力计在月球上将无法正常使用
D.地面某位置处,同一物体受到的重力跟它的质量成正比
【分析】(1)地球表面及附近的一切物体都受到重力的作用,重力的方向总是竖直向下的;
(2)物体所含物质的多少叫做质量,物体的质量不随形状、状态和位置而改变;
(3)根据天平和测力计的原理分析;
(4)重力与质量的关系:G=mg。
【解答】解:A、kg是质量的单位,N是力的单位,故不能说1kg等于9.8N;故A错误;
B、质量是物体本身的一种属性,只有在所含物质的多少发生变化时才会改变,如果只是改变了位置,则质量不会发生改变;将10kg物体从地球带到月球上,物体仅是位置发生变化,所以质量不变;月球上物体的重力是地球上重力的,所以物体到达月球后,其受到的重力减小;故B错误;
C、天平是利用压力等于重力来测量物体质量的,弹簧测力计可以通过弹簧形变的大小反映拉力的大小;月球引力虽然小于地球,但物体和砝码受到的引力减小程度相同,所以在月球上可以正常使用天平和弹簧测力计;故C错误;
D、物体受到的重力与物体质量的关系为G=mg,即地面某位置处,物体受到的重力跟它的质量成正比;故D正确。
故选:D。
【点评】此题考查了重力和质量的关系,属于简单的判断题。需要明确的是g=9.8N/kg是一个常量。
4.(2分)由于不遵守交通法规酿成的交通事故频繁发生,国家加大了对违反交通法规的处罚力度。关于汽车安全行驶的规定和措施,下列说法正确的是( )
A.汽车在行驶过程中减速惯性也随之减小
B.汽车在雨水路面上刹车距离长,是因为受到惯性的作用
C.安全带主要是在汽车突然刹车时来减小惯性给司机和乘客带来的伤害
D.汽车匀速上坡,汽车所受重力和地面对它的支持力是一对平衡力
【分析】(1)惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,其大小只取决于物体的质量;安全带是为了防止在紧急刹车时人会前冲而带来的伤害;
(2)平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上。
【解答】解:A、惯性是物体保持原来运动状态不变的性质,其大小只与物体的质量有关,汽车减速时其惯性不变,故A错误;
B、惯性的大小只与物体的质量有关,汽车在雨水路面上刹车距离长,是因为摩擦力减小,而惯性是不变的,且“受到惯性作用”说法是不对的,故B错误;
C、安全带主要是在汽车突然刹车时减小人由于惯性向前冲而可能对司机和乘客带来的伤害,故C正确;
D、汽车在匀速上坡时,汽车所受重力竖直向下,地面对它的支持力与坡道垂直,二力不在一条直线上,不是一对平衡力,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查物理知识在交通法规中的应用,在生活中要注意体会物理知识的应用。
5.(2分)自行车是节能环保的交通工具,关于小华骑自行车上学的情形。下列说法正确的是( )
A.自行车所受重力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
B.自行车所受重力与自行车对地面的压力是一对相互作用力
C.自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力是一对平衡力
D.自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力是一对相互作用力
【分析】二力平衡的条件是:大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上;
一对相互作用力的条件是:大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上。
【解答】解:A、地面对自行车的支持力大小等于自行车和人的重力之和,因此,自行车所受重力与地面对自行车的支持力大小不相等,不是一对平衡力,故A错误;
B、自行车所受重力与自行车对地面的压力方向都是向下的,不是一对相互作用力,故B错误;
C、自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力作用在不同的物体上,不是一对平衡力,故C错误;
D、自行车对地面的压力与地面对自行车的支持力大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在两个物体上,是一对相互作用力,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了平衡力与相互作用力的辨别,明确各自的四个条件,逐一对照可做出判断。
6.(2分)如图所示,叠放在一起的物体A和B,在大小为F的恒力作用下沿水平面做匀速直线运动,则下列结论中正确的是( )
A.甲、乙两图中物体B所受摩擦力大小均为F
B.甲、乙两图中物体A均受到地面对它的摩擦力大小均为F
C.甲图中物体A受到地面对它的摩擦力为0,物体B受到的摩擦力为F
D.乙图中物体A受到地面对它的摩擦力为F,物体B受到的摩擦力为0
【分析】在分析时,分别以整体、A、B为研究对象进行分析,且物体处于匀速直线运动状态时,受平衡力的作用。
【解答】解:
AC、甲图,AB同时向前做匀速直线运动,所以AB之间没有相对运动的趋势,B不受摩擦力的作用,故AC错误;
B、以AB整体为研究对象,在水平方向受地面的摩擦和拉力F,这两个力相互平衡,则f=F,两种情况下A受到的摩擦力相等,故B正确;
D、由B分析知,乙图A受到的摩擦力为F;以B为研究对象,B做匀速运动,所以受平衡力,因此B水平方向除受拉力F作用,还受水平向左的摩擦力作用,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查了摩擦力大小的判定,将甲、乙两图相互对比,关键是能够对整体和部分进行受力分析,根据平衡力的知识进行判断,对学生来说应属于难题。
7.(2分)下列现象中,属于减小压强的是( )
A.蚊子尖尖的口器
B.车轮表面有许多凹凸不平的花纹
C.推土机前端的铁铲非常锋利
D.火车轨道铺在枕木上
【分析】(1)增大压强的方法:在受力面积一定时,增大压力;在压力一定时,减小受力面积;
(2)摩擦力大小跟压力大小、接触面粗糙程度有关。压力一定时,接触面越粗糙,摩擦力越大;在接触面粗糙程度一定时,压力越大,摩擦力越大;
(3)减小压强的方法:在受力面积一定时,减小压力;在压力一定时,增大受力面积。
【解答】解:A、蚊子的口器很尖,在压力一定时,减小了受力面积,增大了压强,故A不符合题意;
B、车轮的表面刻有凹凸不平的花纹,这是在压力不变的情况下,通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦的,故B不符合题意;
C、推土机前端的铁铲非常锋利,在压力一定时,减小了受力面积,增大了压强,故C不符合题意;
D、用枕木垫在铁轨上,在压力一定时,增大了受力面积,减小了压强,故D符合题意。
故选:D。
【点评】这是一道与生活联系非常密切的物理题,在我们日常生活中经常需要根据实际情况来增大或减小压强,要学会学以致用,活学活用,这才是学习物理的真正意义。解答时,要注意使用控制变量法。
8.(2分)关于下面四幅图的说法正确的是( )
A.如图:将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度变大
B.如图:盆景中的水位能保持一定高度,是利用了连通器原理
C.如图:A管中水面上升,是因为流体中流速越大的位置压强越大
D.如图:把水气压计从山下移到山顶,细管内的水柱上升
【分析】(1)玻璃管倾斜只会改变水银柱的长度,而高度不会发生变化;
(2)上端开口,下部连通的容器称为连通器,注入同一种液体,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上,这就是连通器的原理;
(3)流体流速越快的位置压强越小,据此判断;
(4)把水气压计从山下带到山上时,发生变化的是海拔高度,而大气压随海拔的升高而减小,因此可从瓶内外的气压差来分析。
【解答】解:A、在托里拆利实验中,水银柱的高度是指管内水银面到水银槽中水银面的竖直高度,这一高度的大小是由外界大气压决定的,所以不会因玻璃管的倾斜而改变。如果把玻璃管倾斜一定角度,则水银柱的长度就会相应变长,故A错误;
B、盆景水位保持一定高度是大气压支撑水没有流出来,故B错误;
C、A管中水面上升,是因为流体中流速越大的位置压强越小,故C错误;
D、把水气压计从山下带到山上,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增加而减小,此时在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会升高,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查托里拆利实验时水银柱的测量,“高度”和“长度”的关系,连通器,流速与压强的关系,以及气压与高度的关系,是一道综合题。
9.(2分)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
【分析】(1)根据p=ρgh判断液体对杯底压强的关系;
(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)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=可求容器对桌面的压强。
【解答】解: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=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,所以ρ甲>ρ乙,故②错误;
③由图知,两容器中液体的深度相同,由②知ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh知,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。
故选:D。
【点评】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。
10.(2分)如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2。下列说法正确的是( )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C.F1、F2和F浮的大小关系是F2﹣F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,长方体上下表面压力差不变,压强差变大
【分析】液体对浸入的物体向各个方向都有压强,压强随深度的增加而增大;
物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力。
【解答】解:A.长方体的六个表面都会受到液体压力,故A错误;
B.液体内部压强的大小与深度有关,深度越深,压强越大,根据F=pS可知,F2>F1,故B错误;
C.根据浮力产生的原因可知,浮力等于物体上下表面的压力差,即浮力为:F浮=F2﹣F1,故C正确;
D.若物体浸没于更深的位置,但上下表面的深度差不变,所以受到的压强差不变,受力面积不变,受到的压力差不变,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了浮力产生的原因和液体压强的特点,是一道典型题。
11.(2分)如图所示是“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的几个实验情景,F1、F2、F3、F4分别为图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的读数。下列说法正确的是( )
A.为完成探究实验,图甲中溢水杯不一定要盛满液体
B.实验中物体不完全浸没水中也能得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系
C.在实验误差范围内,F1、F2、F3、F4的大小关系满足:F1+F2=F3+F4
D.既能减小实验误差,又能使操作简便,最合理的实验顺序是甲、丁、乙、丙
【分析】前两次步骤中测空桶和物体的重力,然后再将物体浸没在液体中,测出拉力,最后测出排出的水和空桶的总重力;根据称重法即可求出浮力。根据物块排开水所受的重力G排等于桶和排开水的总重减去空桶的重即可分析判断。
【解答】解:A、物体放入水中前,溢水杯应该是装满水的,否则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积,物块排开水所受的重力变小,得不出正确结果,故A错误;
B、实验中物体不完全浸没水中也能得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系,故B正确;
C、由图可知:F4测空桶的重力,F1测物体的重力,F2是物体浸没在液体中时的测力计的拉力,F3测出排出的水和空桶的总重力,
根据称重法测浮力可知:F浮=F1﹣F2,排开液体的重力:G排=F3﹣F4,
根据阿基米德原理可知,物体所受浮力等于其排开水的重力,即F浮=G排;所以有:F1﹣F2=F3﹣F4,故C错误;
D、若按图中甲、乙、丙、丁的顺序进行实验时,先测量水和桶的总重力,再测量空桶的重力,由于空桶中有残留的水使得空桶的重力偏大,会导致排开水的重力偏小,应该先测量物体或空桶的重力,再将物体放入水中,得出弹簧测力计的示数,最后测出桶和水的总重力,即按丁、甲、乙、丙或甲、丁、乙、丙,为了操作简便应先测空桶的重力,再测物体的重力,因此最合理的实验顺序是丁、甲、乙、丙,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用和称重法求浮力,关键明确溢水杯对桌面的压力等于溢水杯的总重力。
12.(2分)两个完全相同的密闭圆台形容器一正一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,它们分别在水平拉力F1和F2的作用下沿桌面做匀速直线运动,速度分别为v和2v,容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>p2,F1=F2 B.p1>p2,F1<F2
C.p1=p2,F1=F2 D.p1<p2,F1>F2
【分析】(1)由题意可知,两个密闭圆台形容器完全相同,且容器内液体的质量和深度相同,由图可知两液体的体积关系,根据ρ=比较两液体的密度关系,利用p=ρgh判断容器底部受到液体的压强关系;
(2)完全相同容器的质量相等,且液体的质量相等,根据F=G=mg可知两容器对水平桌面的压力相等,根据影响滑动摩擦力的大小因素判断两容器运动时受到的滑动摩擦力关系,物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,据此判断水平拉力F1和F2的大小关系。
【解答】解:
(1)因两个密闭圆台形容器完全相同,且容器内液体的质量和深度相同,
所以,由图可知,两液体的体积关系为V1<V2,
由ρ=可知,两液体的密度关系为ρ1>ρ2,
由p=ρgh可知,容器底部受到液体的压强关系为p1>p2,故CD错误;
(2)因完全相同容器的质量相等,且液体的质量相等,
所以,由F=G=mg可知,两容器对水平桌面的压力相等,
因滑动摩擦力的大小只与接触面的粗糙程度和压力的大小有关,与其它因素无关,
所以,两容器运动时受到的滑动摩擦力相等,
又因物体做匀速直线运动时处于平衡状态,受到的拉力和摩擦力是一对平衡力,
所以,两容器分别在水平拉力F1和F2的作用下沿桌面做匀速直线运动时,则有F1=F2=f,故A正确、B错误。
故选:A。
【点评】本题考查了密度公式和液体压强公式、影响滑动摩擦力大小因素以及二力平衡条件的应用,正确的判断两液体的密度和滑动摩擦力的大小是关键。
二.非选择题:(46分)
13.(3分)如图,载有消毒液的无人机在城市街道上空飞行,使无人机上升的力的施力物体是 空气 (“螺旋桨”或“空气”),在均匀喷洒消毒液的过程中,无人机的惯性 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。若在无人机下方用细线悬挂一个重物,不考虑空气阻力,当无人机水平匀速飞行时,悬挂重物的细线 不会 偏离竖直方向。(选填“会”或“不会”)。
【分析】(1)力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;
(2)惯性大小只跟物体的质量大小有关,跟物体是否受力、是否运动、运动速度等都没有关系,质量越大,惯性越大;
(3)从相对运动的角度可判断水平匀速飞行时细线的状态。
【解答】解:(1)当无人机的电机带动旋翼(螺旋桨)转动时,对下方空气施加向下的作用力,根据物体间力的作用是相互的,空气对它施加向上的反作用力(即为升力),所以获得升力的施力物体是空气;
(2)在均匀喷洒消毒液的过程中,无人机质量变小,所以惯性减小;
(3)当无人机水平匀速飞行时,不计空气阻力,重物与飞机保持相对静止,重物处于平衡状态,则细线对重物的拉力方向是竖直向上的(否则细线的拉力与重物的重力不平衡),所以悬挂重物的细线不会偏离竖直方向。
故答案为:空气;减小;不会。
【点评】此题考查力的作用的相互性、惯性以及平衡力,难度不大。
14.(4分)小明上完体育课后,从学校小卖部买了一瓶纯净水。
(1)如图甲,向空矿泉水瓶内倒入热水迅速倒出并盖紧瓶盖,瓶子变瘪,证实 大气压 的存在。
(2)如图乙,用一根细绳拉着空矿泉水瓶在光滑的桌面上做匀速圆周运动,空矿泉水瓶的运动状态 发生 (选填“发生”或“没有”)变化。
(3)若小明用手握住竖直的纯净水瓶不动(如图丙),然后逐渐加大握瓶子的力,则该瓶子受到的摩擦力的大小 不变 。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)如图丁,将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,用力向它的侧面吹气它会滚动,但用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动,这表明:滚动摩擦 小于 滑动摩擦(选填“大于”或“小于”)。
【分析】(1)瓶内水蒸气液化成水,使瓶内的气压减小,在大气压的作用下,瓶子被压瘪;
(2)当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,其运动状态不变;而运动方向或运动速度大小的变化都说明运动状态改变。
(3)瓶子静止,处于平衡状态,竖直方向受到的重力和摩擦力是一对平衡力,大小相等;
(4)滚动摩擦比滑动摩擦小,以滚动代替滑动可以减小摩擦。
【解答】解:
(1)往空矿泉水瓶内注入少量的热水,瓶内气体受热膨胀,此时瓶内空气大部分被水蒸气排出瓶外,迅速倒出热水并盖紧瓶盖,过一会儿,瓶内的水蒸气液化成水,使瓶内的气压减小,在大气压的作用下,瓶子被压瘪了;
(2)用一根细绳拉着空矿泉水瓶在光滑的桌面上做匀速圆周运动,矿泉水瓶的运动方向始终在改变,因此空矿泉水瓶的运动状态发生改变;
(3)手握瓶子静止在空中,瓶子受到竖直向下的重力和竖直向上的摩擦力是一对平衡力,因为瓶子的重力不变,所以在逐渐加大握瓶子的力时,该瓶子受到的摩擦力的大小不变;
(4)将空矿泉水瓶放倒在水平桌面上,用力向它的侧面吹气它会滚动,但用同样的力向它的底部吹气它却不容易滑动,这表明:滚动摩擦小于滑动摩擦。
故答案为:(1)大气压;(2)发生;(3)不变;(4)小于。
【点评】本题通过一个矿泉水瓶考查了大气压、运动状态的改变,以及二力平衡条件的应用等知识点,充分说明了生活与物理的紧密联系,平时学习物理时注意联系实际。
15.(3分)如图小王同学双脚与地面的接触面积为4×10﹣2米2,请根据图中某些情况下的压强数值估算:
(1)小王同学的重力。
(2)小王同学平躺时与床面的接触面积。
(3)小王同学背着重力为40牛的书包行走时对水平地面的压强。
【分析】(1)由图可知人站立时对地面的压强,根据G=F=pS算出小王同学的重力;
(2)由图可知人躺着时对床面的压强,根据公式计算平躺时与床面的接触面积;
(3)背着重力为40牛的书包行走时,根据F=G总计算人对地面的压力,受力面积为单脚与地面的接触面积,再根据计算行走时对地面的压强。
【解答】解:(1)由图可知人站立时对地面的压强p=1.5×104Pa;
则小王同学的重力为:
G=F=pS=1.5×104Pa×4×10﹣2m2=600N;
(2)由图可知人躺着时对床面的压强为:p′=3×103Pa;
小王同学平躺时与床面的接触面积:
S′===0.2m2;
(3)小王同学背着重力为40牛的书包行走时,对水平地面的压力:F″=G总=600N+40N=640N;
小王行走时与地面的接触面积:S″=4×10﹣2m2×=2×10﹣2m2;
则行走时对地面的压强:
p″===3.2×104Pa。
答:(1)小王同学的重力为600N;
(2)小王同学平躺时与床面的接触面积为0.2m2;
(3)小王同学背着重力为40牛的书包行走时对水平地面的压强为3.2×104Pa。
【点评】本题考查压强的计算以及压强变形公式的应用,易出错的是走路时和站立时脚与地面的接触面积不同。
16.(3分)2023年2月3日,中国某民用飞艇由于不可控因素飘到美国上空,被美国炒作为“间谍气球”,原来这是一个用于气象等科研的飞艇,在西风带影响下,偏离了预定轨道,随着气流飘到了美国,应该是“纯属意外”。充满氦气的气象探测气球携带探空仪(体积不计),在高空测量时,当气球随季风某短时间水平匀速运动时,此时浮力 等于 重力(选填“大于”“等于”或“小于”),工作完毕后释放部分氦气,气球体积缩小,所受浮力随之 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”),气球下落,此时排开空气的体积约为2×105m3,则此时受到的浮力为 2.6×106 N。(ρ空气=l.3kg/m3)
【分析】(1)气球随季风某短时间水平匀速运动时,处于平衡状态,根据二力平衡条件可知浮力和重力的大小关系;
(2)利用公式F浮=ρ空气gV排分析所受浮力的变化;
(3)利用公式F浮=ρ空气gV排可求出气球受到的浮力。
【解答】解:(1)气球随季风某短时间水平匀速运动时,处于平衡状态,气球受到的浮力和重力是一对平衡力,大小相等,则此时浮力等于重力;
(2)工作完毕后释放部分氢气,气球体积缩小,排开空气的体积减小,由F浮=ρ空气gV排可知,气球所受浮力随之变小;
(3)气球下落,此时排开空气的体积约为2×105m3,则此时受到的浮力为:
F浮=ρ空气gV排=1.3kg/m3×10N/kg×2×105m3=2.6×106N。
故答案为:等于;变小;2.6×106。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体浮沉条件的应用,属于基础题。
17.(1分)画出图中正在空中运动的足球所受力的示意图(空气阻力忽略不计)。
【分析】不计空气阻力,空中运动的足球只受重力作用;重力的方向竖直向下,作用点在球心,据此画出足球的受力示意图。
【解答】解:不计空气阻力,空中运动的足球只受重力作用,重力的方向竖直向下,作用点在球心,如图所示
【点评】本题考查了力的示意图的画法,对物体进行正确的受力分析是关键。
18.(2分)如图所示,一个木块在光滑水平面上以v0的速度做匀速直线运动,冲上粗糙斜面后最终静止在C点。请作出物体在B点的摩擦力和在C点对斜面的压力示意图。
【分析】根据摩擦力的方向总是与物体运动的方向或相对运动趋势的方向相反确定木块在B处所受摩擦力的方向,然后根据力的示意图的画法画出摩擦力;
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。
【解答】解:物体冲上粗糙斜面,物体向上运动,故物体在B点受到的摩擦力方向沿斜面向下;
在斜面上选取木块C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向下、带箭头的线段,符号为F,如图所示:
【点评】力的示意图是用画图的方法表示力的三要素的,所以找准力的大小、方向和作用点是画力的示意图的关键。
19.(4分)小明按如下步骤完成探究“影响滑动摩擦力大小的因素”的实验。
(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做匀速度直线运动,根据 二力平衡 知识,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)由 甲、丙 两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)比较甲、乙两实验得到结论,在如图三个实例中, B (填选项字母)是此结论的应用。
(4)丙图中,若增大弹簧测力计的拉力,拉动木块A和砝码一起做直线运动,此时木块A所受滑动摩擦力 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”),
【分析】(1)测量滑动摩擦力的实验原理是二力平衡。
(2)在接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大。
(4)丙图中,只增大拉力,滑动摩擦力不变,此时木块做变速直线运动。
【解答】解:(1)实验时用弹簧测力计沿水平方向拉动木块,使其在水平桌面上做匀速度直线运动,根据二力平衡知识,可知滑动摩擦力的大小等于拉力的大小。
(2)由甲、丙两图可知:当接触面粗糙程度一定时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越大。
(3)比较甲、乙两实验得到结论,在压力一定时,接触面越粗糙,滑动摩擦力越大,在如图三个实例中:A是增大压力来增大摩擦力的,B是增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力的,C是变滑动摩擦为滚动摩擦来减小摩擦力的,故B符合题意,AC不符合题意。
(4)丙图中,若增大弹簧测力计的拉力,因为压力和接触面的粗糙程度不变,拉动木块A和砝码一起做直线运动,此时木块A所受滑动摩擦力不变。
故答案为:(1)二力平衡;(2)甲、丙;(3)B;(4)不变。
【点评】知道影响滑动摩擦力大小的因素;知道控制变量法在本实验中的应用。
20.(4分)探究“阻力对物体运动的影响”。同学们利用图甲所示的装置,让小车自斜面某一高度从静止开始滑下,小车从同一高度滑下后,在不同物体表面上运动的距离如图甲所示。
(1)每次都让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,是为了使小车在滑到斜面底端时具有相同的 速度 。
(2)根据这个实验推理:若水平面绝对光滑,那么小车将一直保持 匀速直线运动 。说明运动的物体 不需要 力来维持(选填“需要”或“不需要”)。
(3)应用:当篮球飞行到空中A点时,如图乙所示,若它所受的一切外力消失了,则篮球的运动轨迹是 2 (选填图中数字)。
【分析】(1)根据控制变量法,要保证小车到达水平面时的速度相等;
(2)根据实验现象推理回答;
(3)根据牛顿第一定律,当物体不受任何外力时,将保持静止状态或匀速直线运动状态。
【解答】解:(1)每次都让小车从同一斜面的同一高度由静止开始滑下,是为了使小车在滑到斜面底端时具有相同的速度。
(2)木板表面越光滑,阻力最小,小车运动的距离最远,这说明小车受到的阻力越小,速度减小得越慢,假如小车受到的阻力为零,小车的运动状态将不会改变,做匀速直线运动,说明运动不需要力来维持;
(3)当篮球飞到空中A点时,若它受到的一切外力同时消失,则篮球将沿原来方向做匀速直线运动,即沿2的方向做匀速直线运动。
故答案为:(1)速度;(2)匀速直线运动;不需要;(3)2。
【点评】本题探究阻力对物体运动的影响实验,考查了控制变量法在实验中的应用及实验结论得出方法,要注意推理法的应用。
21.(5分)某同学探究液体内部压强的特点,实验过程如图所示。
(1)实验中,通过观察压强计U形管两端液面的高度差来显示橡皮膜所受的压强的大小,此物理方法叫 转换法 。
(2)如图1、2、3所示,可得到的结论为:在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强 相等 (填“相等”或“不等”)。
(3)通过比较图1与图 图5 可知三峡大坝设计成上窄下宽的原因。
(4)在图6实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),橡皮膜受到的液体压强将 变大 (选填“变大”、“变小”或“无法判断”)
(5)小王用图7所示的装置测量未知液体的密度:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到橡皮膜刚好变平,她测量了以下物理量:
A、右侧待测液体到容器底的深度h1
B、右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2
C、左侧水到容器底的深度h3
D、左侧水到橡皮膜中心的深度h4
请你推导出待测液体密度的表达式为ρ= (选择题中合适的字母和ρ水表示)。
【分析】(1)根据转换法,通过观察U形管中两管液面的高度差来反映被测压强大小的,液面高度差越大,液体压强越大;
(2)由图1、2、3可知,在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强相等;
(3)液体压强大小跟液体深度和密度有关。探究液体压强跟深度关系时,控制液体的密度不变,改变液体深度;
(4)在图6实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),液面到金属盒的压强需要采用杯底的压强减去探头到底部的压强而判断;
(5)观察到橡皮膜相平,则左右液体产生的压强相同,根据p=ρ液gh,可求出液体的密度的表达式。
【解答】解:(1)压强计在使用过程中是通过观察U形管中两端液面的高度差来反映被测压强大小的,这种方法是我们物理实验中常用到的转换法;
(2)由图1、2、3可知,在同种液体的同一深度,液体内部向各个方向的压强相等;
(3)通过比较图1、图5两图可知,液体密度相同,深度越大,液体压强越大,三峡大坝下方受到的压强比上方大,所以下方大坝要建的宽一点。
(4)在图6实验中,保持金属盒位置不变,在容器中加入适量清水与其均匀混合后(液体不溢出),探头处压强等于杯底压强减去下方液体的压强,而加水后杯底的压力增大,压强增大;探头到杯底的液体密度变小,减小的压强变小,故探头处的压强增大;
(5)实验时,橡皮膜两侧受到的压强容易观察,利用水和液体在橡皮膜处的压强相等来计算液体压强,分别测量出待测液体和水到橡皮膜中心的深度,根据橡皮膜左侧和右侧的压强相等,即p左=p右,由液体压强公式得ρ水gh4=ρgh2,解得待测液体密度的表达式为:ρ=。
故答案为:(1)转化法;(2)相等;(3)图5;(4)变大;(5)。
【点评】本题考查了液体压强的特点及液体压强的计算,涉及到两种物理学方法:控制变量法和转换法,解题时注意实验过程的分析和实验结论的表述都要采用控制变量法。
22.(5分)小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验,请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)利用a、c、e三图,可探究浮力大小与 液体密度 的关系;
(2)小明对a、b、c和d四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关,对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积增大而 增大 ,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与浸没的深度 无关 。
(3)由实验中的有关实验数据,可以算出盐水的密度为 1.2×103 kg/m3。
(4)为了研究浮力大小是否与物体形状有关,小丽同学用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图f、g的实验,由此得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为该结论错误,其原因是 没有控制排开液体的体积相同 。
【分析】(1)(2)浮力大小与排开液体的密度和体积有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;
(3)由阿基米德原理F浮=ρ液gV排,d、e中物体浸没,故排开液体的体积相同,列方程求出盐水的密度;
(4)要探究浮力与物体形状的关系,就要控制液体密度和物体排开液体的体积相同,然后改变物体的形状,据此分析解答。
【解答】解:(1)a、c、e三次实验步骤中,排开液体的体积相同,液体的密度不同,可以探究浮力大小与液体密度的关系;
(2)小明对a、b、c和d四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关,对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度无关;
(3)物体A浸没在水中受到的浮力,F水=G﹣Fd=4N﹣3N=1N,
物体A浸没在盐水中受到的浮力,F盐水=G﹣Fe=4N﹣2.8N=1.2N,
而d、e中物体浸没,故排开液体的体积相同,
故有=,
故盐水的密度为:
ρ盐水=×ρ水=×1.0×103kg/m3=1.2×103kg/m3;
(4)探究浮力的大小与物体的形状有关,应控制液体的密度和排开液体的体积相同,改变物体的形状,故小珍认为这个结论不可靠,理由是:没有控制排开液体的体积相同。
故答案为:(1)液体密度;(2)增大;无关;(3)1.2×103;(4)没有控制排开液体的体积相同。
【点评】本题探究“浮力的大小与哪些因素有关”实验,考查控制变量法、称重法测浮力。
23.(6分)如图所示,一平底玻璃杯放在面积为1m2的水平桌面上,内装150g的水,杯子与桌面的接触面积是10cm2(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)求距容器底部3cm的A点受到的水的压强;
(2)求水对杯底的压力;
(3)若桌面所受玻璃杯的压强是2.7×103Pa,求玻璃杯的质量。
【分析】(1)先根据图示求出A点距离水面的深度,然后根据p=ρgh求出距容器底部3cm的A点受到的水的压强;
(2)知道杯内水深和水的密度,利用p=ρgh求水对杯底的压强,又知道杯底的底面积,利用F=pS求水对杯底的压力;
(3)知道桌面所受玻璃杯的压强,根据F=pS求出桌面所受玻璃杯的压力即为玻璃杯的总重力,根据G=mg求出玻璃杯的总质量,然后减去水的质量即为玻璃杯的质量。
【解答】解:(1)根据图示可知,A点距离水面的深度:hA=12cm﹣3cm=9cm=0.09m,
距容器底部3cm的A点受到的水的压强:pA=ρ水ghA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa;
(2)杯内水的深度:h=12cm=0.12m,
水对杯底的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa,
由p=可得,水对杯底的压力:F=pS=1200Pa×10×10﹣4m2=1.2N;
(3)桌面所受玻璃杯的压力:F′=p′S=2.7×103Pa×10×10﹣4m2=2.7N,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,玻璃杯的总质量:m====0.27kg=270g,
则玻璃杯的质量:m杯=m﹣m水=270g﹣150g=120g。
答:(1)距容器底部3cm的A点受到的水的压强为900Pa;
(2)水对杯底的压力为1.2N;
(3)玻璃杯的质量为120g。
【点评】本题考查了液体压强公式和压强定义式的应用,关键是知道水平面上物体的压力和自身的重力相等。
24.(6分)龙凤山公园施工时,要向水中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入水中(如图甲)。在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1,钢绳拉力F2的变化如图乙所示。
(1)浮力F1随h变化的图线是图乙中的 ② (选填“①”或“②”)图线,由此图可知正方体构件的边长为 2 m。
(2)构件所受的最大浮力为多少?
(3)构件的密度是多少?
【分析】(1)由图可知,构件在浸入水的过程中排开水的体积逐渐变大,所以浮力也逐渐变大,构件所受浮力随h变化的图线是②;
从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m;
(2)已知构件的边长a=2m,根据V=a3求体积,则当构件完全浸没时,浮力最大,根据F浮=ρ水gV排求最大浮力;
(3)已知拉力和浮力,根据重力等于拉力和浮力之和求构件的重力,根据G=mg求构件的质量,由ρ=求构件密度。
【解答】解:(1)由图可知,构件在浸入水的过程中排开水的体积逐渐变大,所以浮力也逐渐变大,构件所受浮力随h变化的图线是②;
从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m;
(2)已知构件的边长a=2m,则体积V=(2m)3=8m3;则当构件完全浸没时,浮力最大,V排=V=8m3,最大浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104N;
(3)由乙图可知,钢绳拉力F2=1.6×105N,F浮=8×104N;则构件的重力G=F2+F浮=1.6×105N+8×104N=2.4×105N;
构件的质量m===2.4×104kg;
则构件的密度ρ===3×103kg/m3。
故答案为:(1)②;2;(2)构件所受的最大浮力8×104N;(3)构件的密度是3×103kg/m3。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用,重点是能从图中得出相关信息,难点是利用浮力、拉力以及构件重力的关系求构件的密度。
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