云南省重点大学实验中学2022-2023学年八年级下学期期中物理测试卷及参考答案
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这是一份云南省重点大学实验中学2022-2023学年八年级下学期期中物理测试卷及参考答案,共30页。试卷主要包含了选择题,填空题,作图题,实验探究题,综合题等内容,欢迎下载使用。
云南重点大学实验中学2022-2023学年八年级下学期期中
物理试卷
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.(3分)下列估测值中,最符合实际的是( )
A.1标准大气压下大气压可以托起约10m高水柱
B.漂浮在死海上的人所受浮力约为600N
C.一位初中生游泳时排开水的体积约为0.5m3
D.昆明的大气压为1.013×105Pa
2.(3分)下列说法正确的是( )
A.自行车匀速转弯时受力平衡
B.人在站立和行走时,脚对水平地面的压强相等
C.乘坐地铁时抓紧扶手,是为了减小惯性
D.足球踢飞后始终受到重力
3.(3分)下列实验或现象中运用了相同物理知识的是( )
A.①② B.④⑤ C.③④ D.②③
4.(3分)下列四幅图中,属于增大受力面积减小压强的是( )
A.压路机的碾子很宽
B.水坝修成上窄下宽
C.飞镖的头很尖
D.载重汽车多车轮
5.(3分)如图所示,某同学用弹簧测力计斜向上拉动物体A,使A在水平面上做匀速直线运动,拉力方向与水平面夹角为θ,下列说法正确的是( )
A.物体A只受到测力计的拉力与摩擦力是一对平衡力
B.物体A受到多个力的作用,处于平衡状态
C.物体A对地面的压力与地面对A的支持力是一对平衡力
D.物体A对测力计的拉力和该同学对测力计的拉力是一对相互作用力
6.(3分)下列四个现象中,一个力作用的效果与另外几个力同时作用的效果不等效的是( )
A.一只甲壳虫和一群蚂蚁匀速移动同一片树叶的力
B.一个同学和两个同学匀速地将同一桶水从地面搬到桌子上的力
C.一头牛将一辆轿车和一群人将一辆卡车从泥沼中拉出来的力
D.两个人坐在一艘小船上,只有其中一个人划和两个人划,使船匀速运动的力
7.(3分)带有橡胶塞的口服液所配置的吸管,通常一端做成尖口,其侧面刻有棱状条纹,如图所示,下列有关分析正确的是( )
A.吸管尖口可以增大对橡胶塞的压力
B.使用时,吸管a端比b端更容易插入橡胶塞
C.棱状条纹可以减小吸管与橡胶塞间的摩擦
D.棱状条纹有利于大气压将口服液压入口中
(多选)8.(3分)如图所示,水平桌面上放着底面积相等的甲、乙两个薄壁轻质容器,分别装有同种液体,且它们的深度相同。则下列说法正确的是( )
A.两容器底部所受液体的压力F甲=F乙
B.两容器底部所受液体的压强p甲=p乙
C.两容器底部对桌面的压力F′甲=F′乙
D.两容器底部对桌面的压强p′甲=p′乙
(多选)9.(3分)如图,松手后,压在杯底的乒乓球会弹离水面。下列说法正确的是( )
A.乒乓球上浮过程中,受到的浮力不变
B.乒乓球弹离水面后上升,是由于乒乓球具有惯性
C.乒乓球上浮过程中,水对乒乓球的压强不断减小
D.乒乓球露出水面前,受到的浮力大小不变
(多选)10.(3分)如图所示,水平地面O点两侧粗糙程度不同,物体一直受到沿水平方向3N的力F,物体经过M点开始计时,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置,物体在MO段做匀速直线运动。则关于该物体的运动说法正确的是( )
A.物体在OQ段也做匀速直线运动
B.MN段受到的摩擦力大小等于3N
C.OQ段受到的摩擦力大小大于3N
D.MN段的摩擦力大于OP段的摩擦力
二、填空题(本大题共6小题,11~15题每小题2分,16题4分,共14分)
11.(2分)如图所示,左手平压气球,右手指顶住气球,气球静止。左手对气球的压力 (小于/等于/大于)右手指对气球的压力,左手对气球的压强 (小于/等于/大于)右手指对气球的压强。
12.(2分)北京冬奥会引人注目,被称为“冰上国际象棋”的冰壶运动更是锦上添花,冰壶被运动员推出后仍能继续前进是因为冰壶具有 ,运动员两只脚作用分别是蹬冰与滑行,冰壶鞋材质不同,分别是特制塑料底与橡胶底,已知橡胶比塑料更防滑,那么蹬冰脚的鞋是 (选填“塑料”或“橡胶”)底。
13.(2分)如图所示,是河水中的漩涡,漩涡中心处水的流速相对边沿处水的流速大,压强 (选填“大”或“小”),从而形成压力差,会使周边物体 漩涡(选填“靠近”或“远离”)。
14.(2分)如图所示,三峡大坝是集防洪、航运、发电于一体的世界最大水利枢纽。坝体高185m,最大蓄水深度175m,坝体建有多个泄洪深孔,每个泄洪深孔闸门大小为63m2,通过开启闸门泄洪,蓄满水时深孔距水面平均深度30m,则深孔处水的压强为 Pa;五级船闸是世界上最大的 。(g=10N/kg)
15.(2分)如图甲所示,物块在水平拉力F的作用下在粗糙程度相同的水平长木板上运动,拉力F与时间t关系如图乙所示,物块运动的速度v与时间t关系如图丙所示,则物块在0~2s内所受摩擦力 拉力(选填“小于”、“等于”或者“大于”);6~8s内所受拉力为 N(图乙中未画出)。
16.(4分)阅读短文,回答问题。
失重
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物处于静止和匀速下降,再让其加速下降,同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同,就等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然间减小了。老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面压力就小于人受到的重力”,小赵在老师指导下到电梯内做失重实验,如图甲,他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台,如图乙所示,在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,描绘出了体重秤的示数随时间t的变化图象如图丙所示。已知小赵的实际质量为60kg(g取10N/kg)。
(1)电梯静止时,小赵对秤台的压力为 N;此时小赵受到的重力与小赵受到的 力是一对平衡力;
(2)根据图丙分析,小赵在 (选填“0~t1”、“t1~t2”、“t2~10”)段时间内处于失重状态,此时小赵所受合力方向 (选填“竖直向上”、“竖直向下”或“无”)。
三、作图题(本大题共2小题,每小题2分,共4分)
17.(2分)在图中画出图钉对竖直墙壁压力F的示意图。
18.(2分)如图所示,画出在水中的实心小球所受的浮力示意图。
四、实验探究题(本大题共4小题,第18题6分,第19题8分,第20题6分,第21题4分共24分)
19.(6分)如图1所示,“在探究阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料,小车自斜面顶端由静止开始滑下,比较小车在水平面运动的距离。请回答问题:
(1)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是 ;
(2)实验发现小车受到的阻力越小,小车运动距离越 ;
(3)进一步推理可知,若水平面绝对光滑(小车不受阻力),则小车会在水平面上做 运动;
(4)世界上并没有不受力的物体,今年的3月23日,王亚平老师在天宫课堂演示太空抛物,进一步论证了牛顿第一定律的正确性,生动演示了天地抛物之间的区别。如图2所示,OA、OB、OC分别表示三条运动轨迹,其中能近似描述被抛出的冰墩墩运动轨迹的是 (选填“OA”、“OB”或“OC”);
(5)请完成表格设计:A部分应填 (选填“小车运动的路程”和“水平部分的材料”)。
实验序号
A
小车所受阻力的情况
B
①
②
③
(6)本实验采用了实验加推理的方法,下列实验也采用此方法的是 。(填序号)
A.探究声音能否在真空中传播
B.探究重力大小与物体质量的关系
C.探究影响压力作用效果的因素
D.探究怎样使物体上浮或下沉
20.(8分)(一)如图1在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中。
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 (选填“好”或“差”);
(2)图1甲、乙两图是探究液体压强与 的关系,结论是: ;
(3)由图1丙、丁两图进行实验对比,得出液体压强与盛液体的容器形状 (选填“有关”或“无关”);
(4)某同学匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图1戊所示,这个容器可能是图2中的 ;
(二)在探究“二力平衡的条件”的实验中,小艳同学采用的实验装置如图3所示。
(1)小艳同学的实验装置中采用轻小卡片的目的是减小其 对实验的影响;
(2)在装置图3中,将卡片旋转一定角度,如图4所示,松手后,发现卡片旋转后又恢复原状。这说明两个力必须作用在 上,物体才能平衡。为了验证上述结论,能否采用“将卡片往下拉过一定距离(如图5所示)”的操作方式,请判断并说明判断理由: 。
21.(6分)在探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”实验中,某实验小组用图甲所示的装置进行实验。
(1)用图甲所示的实验步骤进行实验,为减小测量误差并使操作最简便,最合理的操作步骤是 (填字母)。
(2)如图甲所示,物体受到的浮力F浮= ,物体排开液体的重力G排= 。若它们相等,则阿基米德原理成立(两空均用测力计示数所对应的字母表示)。
(3)在实验过程中,若F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是 (填字母)。
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有调零
C.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
(4)另一实验小组设计了方案二,如图乙所示。将装满水的溢水杯放在升降台G上,缓慢调高升降台,且容器不与重物接触时,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计E的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),且弹簧测力计E示数的变化量 F示数的变化量(选填“大于”“小于”或“等于”),从而证明了F浮=G排。
22.(4分)2020年2月11日晚,一条消息刷爆了朋友圈。“NASA(美国宇航局)说因为今天地球完美的角度,是唯一一天可以让扫把独自站立的日子。”怎样证明这条消息是否正确呢?设计实验: 若实验现象是 ,则证明这条消息是错误的。
五、综合题(本大题共2小题,每小题9分,共18分)
23.(9分)如图所示,一平底茶壶质量是400g,底面积为40cm2,茶壶的厚度不计,放置在一水平桌面上,茶壶内盛0.6kg的水,把该茶壶放置在一水平桌面的正中央,此时水对壶底的压力为4.8N,(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)茶壶对桌面的压强;
(2)水对茶壶底部的压强;
(3)壶中水的深度。
24.(9分)小明同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了如图甲所示的“水秤”模型,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示,已知透明大桶足够深,小筒的高度为H=0.2m,底面积为S=0.02m2,小筒和秤盘总重量为2N,小筒壁的厚度可忽略不计。g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)如图甲所示,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力为多大。
(2)该浮力秤的零刻度线应标在小筒上何处(即A点距小筒底部的距离)。
(3)如图乙,在秤盘上放物体后,就可以称量物体所受重力,则该“水秤“模型最大能称量的物体重力为多大。
答案解析
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,第1~7题只有一项符合题目要求,第8~10题有多项符合题目要求。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.(3分)下列估测值中,最符合实际的是( )
A.1标准大气压下大气压可以托起约10m高水柱
B.漂浮在死海上的人所受浮力约为600N
C.一位初中生游泳时排开水的体积约为0.5m3
D.昆明的大气压为1.013×105Pa
【分析】首先要对选项中涉及的几种物理量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案。
【解答】解:A.一个标准大气压约1.013×105Pa,根据p0=ρ水gh可得能托起的水柱高度为:h==≈10.34m,10.34m约为10m不符合题意;
B.人漂浮在死海上时,死海对人的浮力等于人的重力,成年人的重力约600N,所以人所受浮力大约为600N,故B符合实际;
C.人的密度与水接近,初中生的质量约50kg,故一位初中生游泳时排开水的体积约为自身体积,V===0.05m3,故C不符合实际;
D.一个标准大气压约为p0=1.013×105Pa,大气压的大小与高度有关,离地面越高的地方,大气压也越小,昆明位于云贵高原,所以,昆明的大气压低于1.013×105Pa,故D不符合实际。
故选:B。
【点评】此题考查对生活中常见物理量的估测,结合对生活的了解和对物理单位的认识,找出符合实际的选项即可。
2.(3分)下列说法正确的是( )
A.自行车匀速转弯时受力平衡
B.人在站立和行走时,脚对水平地面的压强相等
C.乘坐地铁时抓紧扶手,是为了减小惯性
D.足球踢飞后始终受到重力
【分析】(1)物体在平衡力的作用下会保持静止状态或匀速直线运动状态;
(2)明确人对地面的压力和受力面积的变化,根据压强公式p=分析判断;
(3)物体保持原来运动状态不变的性质叫做惯性,惯性大小与物体的质量有关,质量越大,惯性越大;
(4)地球附近的物体都受重力作用。
【解答】解:A、自行车转弯时其方向发生了改变,不是平衡状态,所以不是受到平衡力的作用,故A错误;
B、人在站立和行走时,对地面的压力大小不变,但和地面的接触面积发生了变化,由压强的计算公式p=可知,脚对水平地面的压强不相等,故B错误;
C、乘坐地铁时抓紧扶手,是为了防止由于惯性带来的伤害,但不能减小惯性,故C错误;
D、在空中飞行的足球,仍受到重力作用,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了对平衡力的判断、重力、惯性、压强等概念的理解,有一定综合性,但难度不大。
3.(3分)下列实验或现象中运用了相同物理知识的是( )
A.①② B.④⑤ C.③④ D.②③
【分析】(1)大气受重力,具有流动性,因此大气存在压强;
(2)在气体和液体中,流速大的位置压强小。
【解答】解:(1)用吸管吸饮料时,嘴内的气压小于外界大气压,饮料在大气压力作用下被压入嘴中,利用了大气压;
(2)热气球升空利用了空气浮力;
(3)向悬挂的气球一侧吹气,吹气的那一侧空气流速大压强小,因此气球向吹气的那侧飘;
(4)飞机起飞好似利用流体压强与流速的关系,等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于机翼上表面弯曲,下表面平直,所以空气通过机翼上表面的流速大,压强较小;通过下表面的流速较小,压强大,所以飞机受到一个向上的升力;
(5)撤去酒精灯,被封口的易拉罐在大气压的作用下变瘪了。
所以③④的原理相同,都是应用的流体压强与流速的关系;①⑤原理相同,都是应用大气压的原理。
故选:C。
【点评】本题考查了学生的识图能力,注重了观察分析能力的考查,是中考的热点问题。
4.(3分)下列四幅图中,属于增大受力面积减小压强的是( )
A.压路机的碾子很宽
B.水坝修成上窄下宽
C.飞镖的头很尖
D.载重汽车多车轮
【分析】减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力;
增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力。
【解答】解:A、压路机上的碾子质量很大,在受力面积一定时,增大压力来增大压强,故A不符合题意;
B、水坝修成上窄下宽,是因为液体内部的压强与深度有关,深度越深,压强越大,故B不符合题意;
C、飞镖的箭头很尖,在压力一定时,减小受力面积来增大压强,故C不符合题意;
D、载重汽车装有许多车轮,在压力一定时,增大受力面积来减小压强,故D符合题意。
故选:D。
【点评】平时学习物理知识时要多联系生活实际、多举例、多解释,提高利用所学物理知识分析实际问题的能力。
5.(3分)如图所示,某同学用弹簧测力计斜向上拉动物体A,使A在水平面上做匀速直线运动,拉力方向与水平面夹角为θ,下列说法正确的是( )
A.物体A只受到测力计的拉力与摩擦力是一对平衡力
B.物体A受到多个力的作用,处于平衡状态
C.物体A对地面的压力与地面对A的支持力是一对平衡力
D.物体A对测力计的拉力和该同学对测力计的拉力是一对相互作用力
【分析】(1)二力平衡条件:大小相等、方向相反、作用在同一直线上、作用在同一物体上;
(2)保持静止或匀速直线运动的物体处于平衡状态;
(3)一对平衡力的条件: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。
(4)一对相互作用力的条件:大小相等、方向相反、作用在两个物体上,作用在同一条直线上。
【解答】解:A、根据图示可知,拉力与摩擦力不在同一直线上,不是一对平衡力,故A错误;
B、在多个力的共同作用下,物体做匀速直线运动,说明处于平衡状态,故B正确;
C、物体对地面的压力与地面对物体的支持力作用在两个物体上,所以不是一对平衡力,故C错误;
D、物体A对测力计的拉力和该同学对测力计的拉力作用在同一个物体上,所以不是一对相互作用力,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查了物体受力分析、平衡状态的特点及一对平衡力和相互作用力的辨析,正确、全面理解规律是解答的关键。
6.(3分)下列四个现象中,一个力作用的效果与另外几个力同时作用的效果不等效的是( )
A.一只甲壳虫和一群蚂蚁匀速移动同一片树叶的力
B.一个同学和两个同学匀速地将同一桶水从地面搬到桌子上的力
C.一头牛将一辆轿车和一群人将一辆卡车从泥沼中拉出来的力
D.两个人坐在一艘小船上,只有其中一个人划和两个人划,使船匀速运动的力
【分析】根据一个力和几个力的合力的作用效果是否相同进行解答。
【解答】解:A、一只甲壳虫和一群蚂蚁匀速移动同一片树叶的力,都是同一树叶移动,力的作用效果相同,故A正确;
B、一个同学和两个同学匀速地将同一桶水从地面搬到桌子上的力,都是一桶水搬到桌子上,力的作用效果相同,故B正确;
C、一头牛将一辆轿车和一群人将一辆卡车从泥沼中拉出来的力,牛拉的是轿车,人拉的是卡车,力的作用效果不同,故C错误;
D、两个人坐在一艘小船上,只有其中一个人划和两个人划,使船匀速运动的力,力的作用效果相同,故D正确。
故选:C。
【点评】此题考查了对合力概念的理解,属于基础知识,比较简单。
7.(3分)带有橡胶塞的口服液所配置的吸管,通常一端做成尖口,其侧面刻有棱状条纹,如图所示,下列有关分析正确的是( )
A.吸管尖口可以增大对橡胶塞的压力
B.使用时,吸管a端比b端更容易插入橡胶塞
C.棱状条纹可以减小吸管与橡胶塞间的摩擦
D.棱状条纹有利于大气压将口服液压入口中
【分析】(1)从增大压强角度分析吸管一端做成尖口与平口相比的好处;
(2)从大气压的角度分析吸管表面棱状条纹的作用;
(3)增大摩擦的方法:在压力一定时,增大接触面的粗糙程度;在接触面的粗糙程度时,增大压力。
【解答】解:AB、吸管一端做成尖口,插入时,胶塞的受力面积比平口小,根据p=可知,压力大小相等时,尖口对胶塞产生的压强比平口大,吸管容易插入胶塞中,因此使用时,吸管b端比a端更容易插入橡胶塞,故AB错误。
CD、棱状条纹作用:空气进入瓶内,使瓶内气体与大气相通,在大气压的作用下吸入口服液,不是为了减小吸管与橡胶塞间的摩擦,故D正确,C错误。
故选:D。
【点评】此题考查增大压强的方法、大气压的应用,在日常生活中,有些现象看起来好像差不多,但其蕴含的物理原理却完全不同,如何将其与理论联系在一起是解决这类问题的关键。
(多选)8.(3分)如图所示,水平桌面上放着底面积相等的甲、乙两个薄壁轻质容器,分别装有同种液体,且它们的深度相同。则下列说法正确的是( )
A.两容器底部所受液体的压力F甲=F乙
B.两容器底部所受液体的压强p甲=p乙
C.两容器底部对桌面的压力F′甲=F′乙
D.两容器底部对桌面的压强p′甲=p′乙
【分析】已知两容器中同种液体深度相同,根据p=ρgh得出液体对容器底的压强大小关系,根据F=pS得出液体对容器底的压力大小关系;
已知两容器的底面积相同,且两容器中的同种液体深度相同,由图示可知两容器中液体的体积大小关系,根据m=ρV得出液体质量大小关系,物体对水平桌面的压力等于它的重力大小,根据F=G总=m总g得出两容器对桌面的压力大小关系;
已知两容器的底面积相等,根据p=得出两容器对桌面的压强大小关系。
【解答】解:AB、已知两容器中同种液体的深度相同,由p=ρ液gh可知,液体对容器底的压强大小关系为:p甲=p乙;
已知两容器的底面积相同,由F=pS可知,液体对容器底的压力大小关系为:F甲=F乙,故AB正确;
CD、已知两容器的底面积相同,且两容器中的同种液体深度相同,由图可知,甲、乙两容器中的液体体积关系为:V甲>V乙,由m=ρV可知,甲、乙两容器中的液体质量大小关系为:m甲>m乙,因为物体对水平桌面的压力等于它的重力大小,已知两容器的质量相同,根据F=G总=m总g可知,两容器对桌面的压力大小关系为:F'甲>F'乙;已知容器的底面积相等,由p=可知,两容器对桌面的压强大小关系为:p'甲>p'乙,故CD错误。
故选:AB。
【点评】本题考查固体压强和压力、液体压强和压力的大小比较,关键是能正确把握公式、控制变量进行比较。
(多选)9.(3分)如图,松手后,压在杯底的乒乓球会弹离水面。下列说法正确的是( )
A.乒乓球上浮过程中,受到的浮力不变
B.乒乓球弹离水面后上升,是由于乒乓球具有惯性
C.乒乓球上浮过程中,水对乒乓球的压强不断减小
D.乒乓球露出水面前,受到的浮力大小不变
【分析】(1)乒乓球在上浮过程中,分两个过程:一是全浸入水中的上升过程,二是露出水面到脱离水面;
分析两个过程水的深度变化以及乒乓球所处的深度,利用液体压强公式p=ρgh判断水对杯底的压强变化和乒乓球所受到水的压强变化;
分析两个过程排开水的体积变化,利用阿基米德原理F浮=ρ水V排g得出受到的浮力变化;
(2)乒乓球脱离水面,由于惯性将继续上升。
【解答】解:AD、乒乓球上浮过程中,先是全浸入水中的上升过程,此过程排开水的体积不变,由F浮=ρ水V排g可知,它受到的浮力不变;然后是露出水面的过程,此过程排开水的体积变小,由F浮=ρ水V排g可知,它受到的浮力变小;所以乒乓球在上浮过程中,受到的浮力先不变、后变小,故A错误,D正确;
B、乒乓球弹离水面后不再受浮力作用,由于惯性将继续上升一段距离,故B正确;
C、乒乓球在上浮过程中,在露出水面前,乒乓球所处的深度逐渐减小,由p=ρgh可知乒乓球所受到水的压强逐渐减小,故C正确。
故选:BCD。
【点评】本题考查了液体压强公式、阿基米德原理的应用以及惯性的知识,分析题图得出乒乓球在上浮过程中排开水的体积变化和水的深度变化是关键。
(多选)10.(3分)如图所示,水平地面O点两侧粗糙程度不同,物体一直受到沿水平方向3N的力F,物体经过M点开始计时,每经过相同时间,用虚线框记录物体的位置,物体在MO段做匀速直线运动。则关于该物体的运动说法正确的是( )
A.物体在OQ段也做匀速直线运动
B.MN段受到的摩擦力大小等于3N
C.OQ段受到的摩擦力大小大于3N
D.MN段的摩擦力大于OP段的摩擦力
【分析】(1)判断物体是否做匀速直线运动,采用相同时间比较通过的路程的方法,若相同时间内通过的路程相等,则物体做匀速直线运动;若相同的时间内通过的路程不相等,则物体做变速直线运动;
(2)处于平衡状态的物体,一定受平衡力的作用;处于非平衡状态的物体,一定受非平衡力的作用。据此结合物体的运动状态分析解答。
【解答】解:
A、由图可知,物体在OQ段,在相同时间内通过的路程不相等(做加速运动),所以,物体在OQ段不是做匀速直线运动;故A错误;
BC、由图可知,物体在MN段和在OP段受到的拉力相等,通过的路程相等,MN段所用时间大于OP段,物体在MN段做匀速直线运动,摩擦力等于拉力;物体在OP段做加速运动,摩擦力小于拉力,所以物体在MN段的摩擦力大于OP段的摩擦力,OQ段受到的摩擦力大小小于3N,MN段的摩擦力大于OP段的摩擦力,故BD正确,AC错误。
故选:BD。
【点评】此题考查了速度与物体运动、摩擦力的大小、二力平衡条件及其应用,是一道综合性较强的题目,读懂图示,并能从中获得相关信息加以分析是解答此题的关键。
二、填空题(本大题共6小题,11~15题每小题2分,16题4分,共14分)
11.(2分)如图所示,左手平压气球,右手指顶住气球,气球静止。左手对气球的压力 等于 (小于/等于/大于)右手指对气球的压力,左手对气球的压强 小于 (小于/等于/大于)右手指对气球的压强。
【分析】(1)从气球所处的平衡状态入手,左手对气球的压力等于右手指对气球的压力。
(2)压强的大小由压力的大小和受力面积的大小来确定。在压力相同的情况下,只需比较受力面积的大小即可。
【解答】解:(1)气球静止,受到两手的压力是一对平衡力;
则左手对气球的压力等于右手指对气球的压力。
(2)由于压力相同,右边手指的受力面积小,由p=可知右边手指受到的压强较大。
故答案为:等于;小于。
【点评】本题考查了学生对压强公式的掌握和运用,分析时要用好控制变量法。
12.(2分)北京冬奥会引人注目,被称为“冰上国际象棋”的冰壶运动更是锦上添花,冰壶被运动员推出后仍能继续前进是因为冰壶具有 惯性 ,运动员两只脚作用分别是蹬冰与滑行,冰壶鞋材质不同,分别是特制塑料底与橡胶底,已知橡胶比塑料更防滑,那么蹬冰脚的鞋是 橡胶 (选填“塑料”或“橡胶”)底。
【分析】(1)物体保持原来运动状态不变的性质叫惯性;
(2)有益的摩擦需要增大,据此根据滑动摩擦力大小的影响因素分析解答。
【解答】解:(1)冰壶被运动员推出后仍能继续前进是因为冰壶具有惯性,仍然要保持原来的运动状态;
(2)蹬冰时,鞋与冰面之间的摩擦为有益摩擦,需要增大,橡胶比塑料更防滑,穿橡胶底可以通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力,因此蹬冰脚的鞋是橡胶底。
故答案为:惯性;橡胶。
【点评】本题结合体育运动情景考查了增大摩擦的方法、惯性,具有一定的综合性,但难度不大。
13.(2分)如图所示,是河水中的漩涡,漩涡中心处水的流速相对边沿处水的流速大,压强 小 (选填“大”或“小”),从而形成压力差,会使周边物体 靠近 漩涡(选填“靠近”或“远离”)。
【分析】流体压强与流速的关系:流体流速大的地方、压强小,流体流速小的地方、压强大,据此分析回答。
【解答】解:漩涡中心处水的流速较快,压强较小,而漩涡边沿水的流速相对中心处的流速较慢,压强较大,从而形成一个向旋涡中心的压力差,从而导致周边物体靠近漩涡。
故答案为:小;靠近。
【点评】联系实际生活,明确不同位置水流的速度不同是突破此题的关键。此题考查学生的分析能力,要求学生对题目所涉及的内容要熟练掌握,并能学以致用。
14.(2分)如图所示,三峡大坝是集防洪、航运、发电于一体的世界最大水利枢纽。坝体高185m,最大蓄水深度175m,坝体建有多个泄洪深孔,每个泄洪深孔闸门大小为63m2,通过开启闸门泄洪,蓄满水时深孔距水面平均深度30m,则深孔处水的压强为 3×105 Pa;五级船闸是世界上最大的 连通器 。(g=10N/kg)
【分析】知道蓄满水时深孔距水面平均深度,根据p=ρ液gh求出深孔处水的压强;
上端开口、下端连通的容器叫连通器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器中各液面总是相平的,船闸是利用连通器原理工作的。
【解答】解:深孔处水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa;
五级船闸是世界上最大的连通器。
故答案为:3×105;连通器。
【点评】本题考查了液体压强公式和固体压强公式的应用,是一道较简单的应用题。
15.(2分)如图甲所示,物块在水平拉力F的作用下在粗糙程度相同的水平长木板上运动,拉力F与时间t关系如图乙所示,物块运动的速度v与时间t关系如图丙所示,则物块在0~2s内所受摩擦力 等于 拉力(选填“小于”、“等于”或者“大于”);6~8s内所受拉力为 3 N(图乙中未画出)。
【分析】(1)由v﹣t图像可知,0﹣2s内物体速度为0,即物体处于静止状态,由二力平衡条件可知木块受到摩擦力与拉力的大小关系;
(2)滑动摩擦力的大小与压力大小、接触面的粗糙程度有关,与物体的运动速度无关;
由v﹣t图像可知,3﹣5s内物体做匀速直线运动,处于平衡状态,受到的滑动摩擦力和拉力是一对平衡力,二力大小相等,根据F﹣t图像读出拉力的大小即可得出滑动摩擦力的大小,再根据影响滑动摩擦力大小的因素可知物体在6﹣8s内受到的摩擦力大小。
【解答】解:
(1)由v﹣t图像可知,0﹣2s内物体速度为0,即物体处于静止状态;物体在水平方向上受到的摩擦力与拉力是一对平衡力,所以物体在0﹣2s内受到的摩擦力等于拉力;
(2)由v﹣t图像可知,3﹣5s内物体做匀速直线运动,受平衡力作用,即物体受到的拉力和滑动摩擦力为一对平衡力,由F﹣t图像可知,此时物体受到的拉力为3N,则物体受到的滑动摩擦力为3N;
由v﹣t图像可知,6﹣8s内物体做匀速直线运动,而该过程中物体对水平面的压力大小和接触面的粗糙程度均不变,因此物体在6﹣8s内受到的滑动摩擦力仍为3N。
故答案为:等于;3。
【点评】本题从两个图像分析物体的运动状态、拉力大小,已知条件都包含在图像中,考查了学生的读图能力,综合性强,有一定的难度。
16.(4分)阅读短文,回答问题。
失重
在一次太空知识讲座中,老师让同学们做一个实验:用弹簧测力计竖直悬挂一个重物,分别使重物处于静止和匀速下降,再让其加速下降,同学们发现,重物在静止和匀速下降时,弹簧测力计的示数相同,就等于物体所受的重力;而加速下降时,却看到弹簧测力计的示数明显减小,好像物体的重力突然间减小了。老师解释说:“这在物理学上称为失重现象,失重就是物体对支持物的压力或悬挂物的拉力小于物体实际所受重力的现象。如当人们乘电梯加速下降时,人对电梯地面压力就小于人受到的重力”,小赵在老师指导下到电梯内做失重实验,如图甲,他将一个体重秤放在电梯水平地面上,然后站上秤台,如图乙所示,在电梯向下运动的过程中,他记录下体重秤在不同时间段的示数及对应的时间,描绘出了体重秤的示数随时间t的变化图象如图丙所示。已知小赵的实际质量为60kg(g取10N/kg)。
(1)电梯静止时,小赵对秤台的压力为 600 N;此时小赵受到的重力与小赵受到的 支持 力是一对平衡力;
(2)根据图丙分析,小赵在 0~t1 (选填“0~t1”、“t1~t2”、“t2~10”)段时间内处于失重状态,此时小赵所受合力方向 竖直向下 (选填“竖直向上”、“竖直向下”或“无”)。
【分析】(1)电梯静止时,小赵对秤台的压力等于其重力,重力和支持力是平衡力。
(2)根据已知小赵的实际质量为60kg,结合图象可知在哪段时间内处于失重状态,根据重力和支持力大小得到合力以及所受合力方向。
【解答】解:(1)电梯静止时,小赵对秤台的压力:F=G=mg=60kg×10N/kg=600N;此时小赵受到的重力与支持力是平衡力;
(2)失重并不是失去重量了,而是物体对支持物的压力小于物体所受重力的现象;已知小赵的实际重力为60kg,由图象可知,在0~t1阶段,小赵的质量为45kg,则小赵对秤台的压力:F′=m′g=45kg×10N/kg=450N<G;此时处于失重状态;此时小赵所受支持力为450N,小赵所受合力为F合=G﹣F′=600N﹣450N=150N;小赵所受合力方向竖直向下。
故答案为:(1)600;支持;(2)0~t1;竖直向下。
【点评】此题考查了平衡力、压力及重力与压力的区别、失重状态等,有一定难度。
三、作图题(本大题共2小题,每小题2分,共4分)
17.(2分)在图中画出图钉对竖直墙壁压力F的示意图。
【分析】力的示意图,就是用一条带箭头线段表示出力的三要素,线段的长度表示力的大小,线段的起点表示力的作用点,箭头表示力的方向。根据力的示意图的定义,将图钉对墙的压力的方向、作用点表示出来。
【解答】解:首先要确定压力的作用点,由图可知,压力的作用点在图钉和墙壁接触的位置,然后沿着垂直于墙壁的方向画一带箭头的线段,然后标注号F,如下图
【点评】本题考查了力的示意图的画法,特别注意压力的方向总是与受力面垂直。
18.(2分)如图所示,画出在水中的实心小球所受的浮力示意图。
【分析】先分析小球受到的浮力,再按力的示意图的要求画图。
【解答】解:水中的小球受竖直向上的浮力,作用在小球的重心上,小球所受浮力的示意图如图所示:
【点评】本题考查物体受力示意图的作图,属于基础性题目。
四、实验探究题(本大题共4小题,第18题6分,第19题8分,第20题6分,第21题4分共24分)
19.(6分)如图1所示,“在探究阻力对物体运动的影响”实验中,在水平木板上铺上粗糙程度不同的材料,小车自斜面顶端由静止开始滑下,比较小车在水平面运动的距离。请回答问题:
(1)为了得出科学结论,三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是 控制小车下滑到水平面时的速度相同 ;
(2)实验发现小车受到的阻力越小,小车运动距离越 远 ;
(3)进一步推理可知,若水平面绝对光滑(小车不受阻力),则小车会在水平面上做 匀速直线 运动;
(4)世界上并没有不受力的物体,今年的3月23日,王亚平老师在天宫课堂演示太空抛物,进一步论证了牛顿第一定律的正确性,生动演示了天地抛物之间的区别。如图2所示,OA、OB、OC分别表示三条运动轨迹,其中能近似描述被抛出的冰墩墩运动轨迹的是 OB (选填“OA”、“OB”或“OC”);
(5)请完成表格设计:A部分应填 水平部分的材料 (选填“小车运动的路程”和“水平部分的材料”)。
实验序号
A
小车所受阻力的情况
B
①
②
③
(6)本实验采用了实验加推理的方法,下列实验也采用此方法的是 A 。(填序号)
A.探究声音能否在真空中传播
B.探究重力大小与物体质量的关系
C.探究影响压力作用效果的因素
D.探究怎样使物体上浮或下沉
【分析】(1)由控制变量法,要控制小车下滑到水平面时的速度相同;
(2)根据实验现象分析;
(3)根据(2)推理回答;
(4)据牛顿第一定律可得,当物体不受任何外力的作用时,物体将保持静止或匀速直线运动;
(5)在探究“阻力对物体运动的影响”的实验中,要记录的内容包括水平面的材料、阻力大小情况、小车运动的路程等;
(6)本实验采用了实验加推理的方法,据此分析。
【解答】解:(1)为了得出科学结论,由控制变量法,三次实验中小车每次都从斜面上同一位置由静止自由下滑,这样做的目的是控制小车下滑到水平面时的速度相同;
(2)木板表面最光滑,小车运动时受到的阻力最小,通过的距离最长,实验发现小车受到的阻力越小,小车运动距离越远;
(3)进一步推理可知,若水平面绝对光滑(小车不受阻力),则小车通过的距离元无限长,即会在水平面上做匀速直线运动;
(4)将冰墩墩抛出后,冰墩墩处于失重状态,物体将保持原来的运动状态,即做匀速直线运动,故冰墩墩会沿着OB运动;
(5)实验中,就记录的内容包括水平面的材料、阻力大小情况、小车运动的路程等,因此(A)的内容应为“水平面的材料”;(B)的内容应为“小车运动的路程”。
(6)本实验采用了实验加推理的方法;
A.在探究声音能否在真空中传播的实验中,发现玻璃罩内的气体越少,听到闹钟声音越小,最后推理若为真空,将听不到闹钟声,说明真空不能传播声音,故A符合题意;
B.在探究重力大小与物体质量的关系时通过实验直接得出重力与质量的关系,采用了归纳法,没有用到实验推理法,故B不符合题意;
C.探究影响压力作用效果的因素时用到了控制变量法,故C不符合题意;
D.探究怎样使物体上浮或下沉时通过实验直接得出通过重力与浮力的关系得出物体上浮或下沉的条件,没有用到实验推理法,故D不符合题意。
故选:A。
故答案为:(1)控制小车下滑到水平面时的速度相同;(2)远;(3)匀速直线;(4)OB;(5)水平部分的材料;(6)A。
【点评】本题“在探究阻力对物体运动的影响”,考查控制变量法、推理法和牛顿第一定律的运用。
20.(8分)(一)如图1在探究“影响液体内部压强大小的因素”的实验中。
(1)实验中,首先必须检查压强计能否正常使用,若用手指不论轻压还是重压探头的橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性 差 (选填“好”或“差”);
(2)图1甲、乙两图是探究液体压强与 液体深度 的关系,结论是: 深度越大、压强越大 ;
(3)由图1丙、丁两图进行实验对比,得出液体压强与盛液体的容器形状 无关 (选填“有关”或“无关”);
(4)某同学匀速地向某容器内注满水,容器底所受水的压强与注水时间的关系如图1戊所示,这个容器可能是图2中的 C ;
(二)在探究“二力平衡的条件”的实验中,小艳同学采用的实验装置如图3所示。
(1)小艳同学的实验装置中采用轻小卡片的目的是减小其 重力 对实验的影响;
(2)在装置图3中,将卡片旋转一定角度,如图4所示,松手后,发现卡片旋转后又恢复原状。这说明两个力必须作用在 同一条直线 上,物体才能平衡。为了验证上述结论,能否采用“将卡片往下拉过一定距离(如图5所示)”的操作方式,请判断并说明判断理由: 不能,因为没有控制两个力的方向相反 。
【分析】(一)(1)压强计测量液体压强时是通过橡皮膜来感知压强的,通过橡胶管中气体压强的变化来改变U形管中液面高度差的,若液体压强计气密性差,U形管两边液柱的高度差变化都很小;
(2)要探究液体压强与深度的关系,需保持液体的密度一定;
(3)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,需保持液体的密度和深度一定;
(4)观察图象,容器底所受水的压强随注水时间缓慢变大,再针对每个容器的特点,选择合适的答案;
(二)(1)实验中,用到了小卡片,是因为小卡片的质量很小,其重力远小于卡片受到的拉力,重力可以忽略;卡片平衡时,用剪刀将卡片从中间剪开,两个力不再作用在同一物体上;
(2)探究二力平衡的实验时,需要采用控制变量法。
【解答】解:(1)若用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,发现U形管两边液柱的高度差变化都很小,则说明该压强计的气密性差;调节好压强计后,U形管两边液面保持相平。
(2)比较甲、乙可知,液体的密度相同,金属盒浸没的深度不同,因此,探究的是液体压强与深度的关系,可得出的结论是:同种液体,压强随深度的增加而增大;
(3)图丙与丁中,同为盐水,深度相同,只有容器的形状不同,并且U形管中液面的高度差也相同,说明,液体压强与盛放液体的容器形状无关。
(4)根据图象,容器底所受水的压强随注水时间增加缓慢变大,开始快,后来变慢。当匀速地向某容器内注满水时,根据p=ρgh可知,容器内水面高度应该是缓慢增高,先快后慢。故C正确,ABD错误。
故选:C;
(二)(1)由于小卡片的质量很小,重力远小于卡片受到的拉力,所以选用轻质小卡片目的是忽略卡片重力对实验的影响;当小卡片平衡时,用剪刀从中间剪断小卡片,由于二力不在同一物体上,所以两侧砝码落下,说明二力平衡的又一个条件是:两个力必须在同一物体上;
(2)小卡片转过一定角度后,两个力不再作用在同一直线上,这是为了探究不在同一直线上的两个力对物体平衡的影响;将卡片往下拉过一定距离”此时两个力虽然不在同一条直线上,但同时两个力的方向也不是相反的,不符合控制变量法的要求。
故答案为:(1)差;(2)液体深度;深度越大、压强越大;(3)无关;(4)C;(二)(1)重力;(2)同一条直线;不能,因为没有控制两个力的方向相反。
【点评】本题考查了压强计的工作原理以及探究的是二力平衡的条件,综合性较强,难度适中。
21.(6分)在探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”实验中,某实验小组用图甲所示的装置进行实验。
(1)用图甲所示的实验步骤进行实验,为减小测量误差并使操作最简便,最合理的操作步骤是 BACD (填字母)。
(2)如图甲所示,物体受到的浮力F浮= F1﹣F3 ,物体排开液体的重力G排= F4﹣F2 。若它们相等,则阿基米德原理成立(两空均用测力计示数所对应的字母表示)。
(3)在实验过程中,若F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是 B (填字母)。
A.最初溢水杯中的水未装至溢水口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有调零
C.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯的底部
(4)另一实验小组设计了方案二,如图乙所示。将装满水的溢水杯放在升降台G上,缓慢调高升降台,且容器不与重物接触时,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计E的示数 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”),且弹簧测力计E示数的变化量 等于 F示数的变化量(选填“大于”“小于”或“等于”),从而证明了F浮=G排。
【分析】(1)方案一为了使实验更加简便,可以先测量小桶的重力,再测量物体的重力;
(2)物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力;要验证阿基米德原理就要测出物体的浮力和物体排开液体所受重力,两者进行比较即可验证;
(3)A、若最初溢水杯中的水未装至溢水口会使溢出的水偏少;
B、若弹簧测力计都没有校零,四次测量结果都偏大,且都偏大相同的数值,据此判断浮力的变化以及排开水的重力的变化;
C、石块浸没后,碰触到溢水杯底部,容器对石块有支持力,测的F3偏小,根据称量法分析解答即可;
(4)根据阿基米德原理可知,重物浸入水中的体积越来越大时受到的浮力变大,根据称重法可知弹簧测力计E示数的变化;此时重物排开水的体积变大即溢出水的体积变大,据此可知弹簧测力计F示数的变化;再根据阿基米德原理判断弹簧秤E的示数变化量和弹簧秤F的示数变化量之间的关系。
【解答】解:
(1)为了减小误差,可以先测量小桶的重力,再测量物体的重力,故顺序为BACD;
(2)甲图中A测出了物体的重力,甲图中C测量的是物体浸在水中弹簧测力计的拉力,物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力,所以图中AC两个步骤是为了测量浮力的大小;
由实验过程可知,物体浸没液体中受到的浮力:F浮=F1﹣F3,物体排开液体的重力:G排=F4﹣F2;若它们相等,则阿基米德原理成立;
(3)A、若最初溢水杯中的水未装至溢水口,则石块排开水的只有一部分溢出到桶中,排开水的重力G排减小,故A有可能;
B、若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数,那么所得浮力与排开水的重力大小应不变,故B不可能;
C、步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部,容器对石块有支持力,测的F3偏小,则利用F浮=F1﹣F3偏大,故C有可能;
故选:B;
(4)方案二中,重物浸入水中的体积越来越大时,排开液体的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,因为F浮=G﹣F示,所以弹簧测力计A的示数F示=G﹣F浮变小;
又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大,溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计F的示数变大;
根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计E示数的变化量和弹簧测力计F的示数变化量相等。
故答案为:(1)BACD;(2)F1﹣F3;F4﹣F2;(3)B;(4)变小;等于。
【点评】本题为探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”实验,涉及称重法测浮力、阿基米德原理等知识,同时考查了实验过程、注意的事项和对实验误差的分析及对实验方案的改进,综合性强,难度大。
22.(4分)2020年2月11日晚,一条消息刷爆了朋友圈。“NASA(美国宇航局)说因为今天地球完美的角度,是唯一一天可以让扫把独自站立的日子。”怎样证明这条消息是否正确呢?设计实验: 等过了今天,只用一把扫把做实验 若实验现象是 扫把能站立 ,则证明这条消息是错误的。
【分析】根据要探究的结论设计合理的验证方法。
【解答】解:等过了今天,只用一把扫把做实验,只要扫把能站立,证明这条消息是错误的。
故答案为:等过了今天,只用一把扫把做实验;扫把能站立。
【点评】本题考查探究性实验的设计,属于基础题。
五、综合题(本大题共2小题,每小题9分,共18分)
23.(9分)如图所示,一平底茶壶质量是400g,底面积为40cm2,茶壶的厚度不计,放置在一水平桌面上,茶壶内盛0.6kg的水,把该茶壶放置在一水平桌面的正中央,此时水对壶底的压力为4.8N,(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)茶壶对桌面的压强;
(2)水对茶壶底部的压强;
(3)壶中水的深度。
【分析】(1)根据G=mg计算总重力,茶壶对桌面的压力等于总重力,根据p=计算茶壶对桌面的压强;
(2)根据p=计算水对茶壶底的压强;
(3)根据h=计算水的深度。
【解答】解:(1)茶壶和水的总重力G=(m壶+m水)g=(0.4kg+0.6kg)×10N/kg=10N,
茶壶对桌面的压力F=G=10N,
茶壶对桌面的压强p===2500Pa;
(2)水对茶壶底部的压强p′===1200Pa;
(3)壶中水的深度h===0.12m。
答:(1)茶壶对桌面的压强2500Pa;
(2)水对茶壶底部的压强1200Pa;
(3)壶中水的深度0.12m。
【点评】本题考查了固体、液体压强的计算,解答本题的关键是知道茶壶对桌面的压力等于总重力,根据p=计算压强,水对茶壶底的压强可以用p=ρgh或p=。
24.(9分)小明同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了如图甲所示的“水秤”模型,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示,已知透明大桶足够深,小筒的高度为H=0.2m,底面积为S=0.02m2,小筒和秤盘总重量为2N,小筒壁的厚度可忽略不计。g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)如图甲所示,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力为多大。
(2)该浮力秤的零刻度线应标在小筒上何处(即A点距小筒底部的距离)。
(3)如图乙,在秤盘上放物体后,就可以称量物体所受重力,则该“水秤“模型最大能称量的物体重力为多大。
【分析】(1)当秤盘上不放物体时漂浮,根据物体的漂浮条件求小筒受到的浮力;
(2)根据F浮=ρ液gV排算出当秤盘上不放物体时小筒排开水的体积,由V=Sh算出A点距小筒底部的距离;
(3)根据F浮′=ρ液gV排算出在秤盘上放物体后小筒受到的最大浮力,根据平衡力算出物体的最大重力。
【解答】解:(1)因为当秤盘上不放物体时,小筒漂浮,小筒和秤盘总重G0=2N,
所以此时小筒受到的浮力为:F浮=G0=2N;
(2)根据F浮=ρ液gV排得当秤盘上不放物体时,小筒排开水的体积为:
V排===2×10﹣4m3,
由V=Sh得A点距小筒底部的距离:
h===0.01m;
(3)在秤盘上放物体后小筒受到最大浮力为:
F浮′=ρ液gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×0.2m=40N,
物体的最大重力为:
G=F浮′﹣G0=40N﹣2N=38N,
答:(1)当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力为是2N;
(2)该“浮力秤”的零刻度线应标在小筒上距小筒底部0.01m处;
(3)该“水秤”模型最大能称量的物体重量为38N。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,知道物体漂浮时受到浮力等于自身的重力,这是解决本题的关键。
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