期末复习题——第八章压强与浮力北师大版八年级物理下册
一.选择题(共13小题)
1.下面关于压力和压强的说法中正确的是( )
A.受力面积一定时,物体受到的重力越大,产生的压强越大
B.物体受到的压力越大,产生的压强就越大
C.压力一定时,接触面越粗糙,压强就越大
D.受力面积不变时,产生的压强与压力的大小成正比
2.2023年太原市第四届“敬业杯”新课堂教学竞赛中,李老师在讲授“压强”这节课时,展示了甲、乙两人在完全相同的黏土上留下的深浅相同、大小不同的脚印,如图所示,则下列判断正确的是( )
A.甲所受的重力较大
B.甲所受的重力与乙的相等
C.甲对黏土的压强较大
D.乙对黏土的压强较小
3.用竖直向上的力F将底面积为S,重为G的木块紧压在天花板上,木块对天花板的压强是( )
A. B. C. D.
4.图中所示的四个实例中,为了减小压强的是( )
A.注射器针尖做得很尖
B.斧刃磨得很锋利
C.书包背带做得较宽
D.逃生锤头部制成锥形
5.质量相同的甲、乙两个容器,底面积相同,且装有质量相同的不同液体,将两容器放置在水平桌面上,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
B.甲容器中所装液体的密度大于乙容器中所装液体的密度
C.甲容器对水平桌面的压强等于乙容器对水平桌面的压强
D.甲容器底部受到液体的压力等于乙容器底部受到液体的压力
6.如图所示,关于液体中a、b、c、三点,下列压强大小关系正确的是(ρ酒精<ρ水)( )
A.pa>pb>pc B.pb>pa>pc C.pc>pa>pb D.pc>pb>pa
7.取一根直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,将塑料管竖直漂浮于某液体10cm深处。往管内加水,直到橡皮膜恰好变平时,管外液面比管内水面高2cm,如图所示。则液体的密度与水的密度之比为(ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A.5:4 B.4:5 C.5:1 D.1:5
8.小华想用空易拉罐来证明大气压强的存在,下列操作中能达到目的的是( )
A.用手捏空易拉罐,易拉罐变瘪
B.将空易拉罐密封后置于深水中,易拉罐变瘪
C.让空易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪
D.用注射器抽取密封易拉罐中的空气,易拉罐变瘪
9.“天宫课堂”第一课上,王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,如图。下列有关该现象的解释正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力方向向下
B.乒乓球受到的浮力小于重力
C.太空中重力消失时,浮力也就消失了
D.浮力和重力没有关系
10.质量为405g的长方体金属块,体积为150cm3,挂在细线下在水中静止,如图所示,金属块的下表面距烧杯底部3cm,距水面7cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g为10N/kg。则( )
A.金属块受到的浮力为15N
B.水对金属块下表面的压强为700Pa
C.金属块受到的浮力为150N
D.水对金属块下表面的压强为70Pa
11.小明把一个鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底,如图甲所示;现向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙所示;再加盐鸡蛋漂浮,如图丙所示。下列判断正确的是( )
A.三种情况中液体的密度ρ甲=ρ乙<ρ丙
B.鸡蛋排开液体的质量m甲=m乙>m丙
C.鸡蛋在三种情况下的液体中受到的浮力F甲<F乙=F丙
D.液体对杯底的压强p甲=p乙>p丙
12.体积相同的三个小球,放入水中静止时,三个小球的密度关系是ρB>ρC>ρ水>ρA,如图所示。则下列判断正确的是( )
A.A、B两球一定是空心的,C球一定是实心的
B.三个小球所受的重力关系是GB=GC>GA
C.三个小球所受的浮力关系是FB=FC>FA
D.三个小球底部位置处水的压强大小关系是pB>pC>pA
13.国产大飞机C919(图甲)已经频繁亮相国内各机场,飞机是利用机翼上、下表面流速的差异形成压强差产生向上的升力而升空(如图乙),以下现象没有利用这一原理的是( )
A.吹气后纸张靠拢
B.吹气时乒乓球不掉落
C.灌水后底部凸出更多
D.人要站在安全线外
二.多选题(共3小题)
(多选)14.甲、乙两正方体放海绵上,海绵形变程度相同,以下说法正确的是( )
A.甲的压强小于乙的压强
B.甲的密度大于乙
C.把乙竖直截去一定的宽度后,乙下陷程度不变
D.把甲放在乙上或把乙放在甲上,海绵下陷程度不变
(多选)15.如图所示,甲、乙两容器质量均为m0、底面积均为S,内装两种不同液体,两容器底部受到的液体压强均为p,液体质量分别为m甲和m乙,距离容器底部等高的位置有A、B两点,受到的液体压强分别为pA和pB,则( )
A.两容器底部受到的液体压力均为:F=pS
B.甲、乙液体密度关系为:ρ甲>ρ乙
C.A、B两点受到的液体压强关系为;pA<pB
D.乙容器对水平桌面的压力F=(m0+m乙)g
(多选)16.如图甲所示,将适量的某种液体加入到底面积为S的圆柱形平底玻璃容器里,然后缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度为h1时,容器处于直立漂浮状态。向玻璃容器中再加入体积为V的该液体后,容器下表面所处的深度为h2,容器仍处于直立漂浮状态,如图乙所示。下列说法正确的是(水的密度用ρ0表示)( )
A.甲图中水对玻璃容器下表面的压强为ρ0gh1
B.再加入液体的质量为ρ0V
C.液体的密度为
D.液体的密度为
三.填空题(共8小题)
17.小华质量为50kg,站在水平地面上,他双脚站立时对水平地面的压力为 N,他走路时对水平地面的压强会 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
18.将一未装满水的密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,则倒立时水对瓶盖的压强是 Pa:正立时水对瓶底的压力为F1,倒立时水对瓶盖的压力为F2,则F1 F2;正立时瓶底对桌面的压强是p1,倒立时瓶盖桌面的压强是p2,则p1 p2(选填>、=或<)。
19.如图所示,一个封闭薄容器中装满体积为1dm3的水后放在水平桌面上,已知容器的质量为200g,容器与桌面接触的面积为100cm2,容器中液面高为14cm,忽略容器壁厚度,容器对桌面的压强为 Pa。容器侧壁对水向下的压力为 N。
20.长江三峡水利枢纽,是当今世界上最大的水利枢纽工程。工程师把三峡水电站水库大坝设计成上窄下宽的形状,是因为水的深度越深、压强越 (选填“大”或“小”)。如图,这是三峡双线五级船闸,规模举世无双,它是运用了物理学中的 原理建造而成。
21.小明将如图所示的自制气压计从实验楼一层拿到六层,会观察到玻璃管内的水面 (填“上升”或“下降”),这是由于大气压随高度增加而 (填“增大”或“减小”)的缘故。
22.如图甲所示,木块A的重力为10N,将合金块B放在木块A上方,木块A恰好有五分之四的体积浸入水中;若将合金块B取下放到水中,如图乙所示,B沉底,木块A露出水面的体积为自身体积的二分之一,此时B受到容器底部的支持力为2N,则合金块B的重力 N,合金块B的密度 kg/m3,从图甲到图乙水对容器底部压力的变化了 N。
23.如图甲,将一重为8N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸入水中的体积占总体积的,此时水面到杯底的距离为20cm。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,静止时A上表面与水面刚好相平,如图乙。已知ρB=1.8×103kg/m3,物体A的密度为 kg/m3;小球B的体积为 m3。
24.如图甲所示,往B管中吹气,可看到A管中的水面上升,这说明在气体中流速越大的位置压强 (选填“越大”“不变”或“越小”);乙图是自制压强计,对着管上端吹气,管中水面上升,原因是瓶内气体压强 (选填“大于”“等于”或“小于”)大气压。
四.实验探究题(共5小题)
25.小强同学利用小桌、海绵及肥皂“探究影响压力的作用效果的因素”,实验探究过程如图所示。
(1)小强通过观察海绵的 来比较压力的作用效果,这里用的科学方法是 。
(2)比较 两图可知,在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)比较甲、乙两图可知, 。
(4)如图丁,小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,发现无论是大块还是小块肥皂对海绵的作用效果与之前一样,他经过分析、论证得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是 (选填“正确”或“错误”)的,理由是: 。
26.物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)通过比较 两图,可得出结论:同一种液体的压强随深度的增加而增大;
(3)通过比较D、E两图,可探究液体压强与 的关系;
(4)通过比较A、B、C三图,可得出结论:同种液体在相同深度向各个方向的压强 ;
(5)某次实验时,小王同学将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为10cm,此时U形管内外的气压差为 Pa。
27.如图甲所示,小明等同学用2mL的注射器(自重不计,活塞在筒内不能灵活拉动)、刻度尺和弹簧测力计(量程0~5N)等器材粗略测量学校所在地的大气压的数值。
(1)该实验中以 (针筒/活塞/弹簧测力计)为研究对象,根据 的原理来测出大气对它的压力,依据压强公式计算大气压强。
(2)小明将活塞推至底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞开始滑动后,记录弹簧测力计的示数F为4.6N;考虑到活塞和筒壁之间有摩擦,小明继续拉动活塞一段距离后缓慢将活塞退回注射器筒,在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计的示数F′为2.6N。
(3)小明又找来刻度尺测量注射器全部刻度的长度,如图乙所示,则该注射器活塞的横截面积是 cm2。
(4)综合以上数据可知当地的大气压强的测量值为 Pa。小明发现这个值与气压计测得的大气压值仍有较大的差距,可能的原因是 。
28.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中的不同深度,步骤如图A、B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
实验步骤 B C D E F
弹簧测力计的示数/N 2.2 2.0 1.7 1.7 1.9
(1)分析比较实验步骤A和 ,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;分析比较A、B、C、D可知:浮力大小与物体 有关;分析实验步骤A、E、F可知:浮力大小还与 有关。
(2)分析数据可知,F中液体的密度 (填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(3)金属块的密度为 kg/m3。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)
29.在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,某小组的同学用溢水杯、小桶、水、弹簧测力计、进行了如图1所示的操作:
(1)实验中,测得浮力为F浮= 。(用F1、F2、F3、F4中的某些字母表示)
(2)以下实验操作不影响得出“浮力等于排开液体的重力”结论的是 。
A.物体A入水前,水面未到达溢水杯的溢水口
B.图丙中物体未全部浸没在水中
C.图丙中物体A在浸入水中时触底并对溢水杯底部产生压力
D.先做丁步骤,再做甲步骤
(3)某同学在一组实验中测得的数据如图2,可以求出物体A的密度为 。(水的密度为1g/cm3)
(4)有同学提出,该实验只能证明“当物体密度比液体大时,阿基米德原理成立”,因此想利用上述实验中的器材和木块,设计“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中 (选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计,若 成立,则证明漂浮时阿基米德原理也成立。(后一空写式子,用F1、F2、F3、F4中的某些字母表示)
五.计算题(共3小题)
30.如图甲,阳阳在水平桌面上进行搭建积木游戏。柱体A是由质量均匀、大小相同的长方体积木搭建而成的,高度为10cm,将A中的积木逐块取下,并逐块往上叠放在圆形基座B的中央,直至全部叠放完成,基座B对桌面压强p随柱体A取下高度h的变化关系的图像如图乙所示,柱体A与基座B底面积分别为SA=0.01m2,SB=0.04m2。求:
(1)还未开始搭建时,基座B对桌面的压强。
(2)搭建结束时,基座B对桌面的压力。
(3)搭建结束时,柱体A对基座B的压强。
31.如图甲,用轻质细线将一不吸水的木块悬挂在弹簧测力计下,静止时测力计读数为3N;如图乙,将该木块静置于平放的盛水容器中,木块有的体积露出水面;如图丙,用竖直向下的力F压该木块时,木块刚好全部浸入水中且静止。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)图乙中木块所受的浮力大小;
(2)木块的体积;
(3)木块的密度;
(4)图丙中F的大小。
32.一底面积为30cm2的柱形容器放置在水平地面上,内放有一底面积10cm2、高20cm质地均匀的长方体木块(ρ木=0.9×103kg/m3),如图甲所示。缓慢向容器中注水,到一定深度时木块会漂浮,继续注水到距容器底24cm高度时停止。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)木块的质量及图甲中注水前木块对容器底的压强;
(2)注入水的体积;
(3)将木块沿水平方向切下质量为m的部分,换成等质量的合金块(ρ合金=2.5×103kg/m3)并用细线悬挂在木块下方且不与容器底接触,则木块剩余部分刚好浸没在水中,如图乙所示,求m的值。
期末复习题——第八章压强与浮力北师大版八年级物理下册
参考答案与试题解析
一.选择题(共13小题)
1.下面关于压力和压强的说法中正确的是( )
A.受力面积一定时,物体受到的重力越大,产生的压强越大
B.物体受到的压力越大,产生的压强就越大
C.压力一定时,接触面越粗糙,压强就越大
D.受力面积不变时,产生的压强与压力的大小成正比
【解答】解:A、受力面积一定时,压力越大,产生的压强越大,压强的大小与物体受到的重力大小没有直接关系,故A错误。
B、受力面积一定时,物体受到的压力越大,产生的压强就越大,故B错误。
C、压力一定时,受力面积越小,压强就越大,故C错误。
D、根据p=可得F=pS,可知受力面积不变时,产生的压强与压力的大小成正比,故D正确。
故选:D。
2.2023年太原市第四届“敬业杯”新课堂教学竞赛中,李老师在讲授“压强”这节课时,展示了甲、乙两人在完全相同的黏土上留下的深浅相同、大小不同的脚印,如图所示,则下列判断正确的是( )
A.甲所受的重力较大
B.甲所受的重力与乙的相等
C.甲对黏土的压强较大
D.乙对黏土的压强较小
【解答】解:由于甲、乙两人在沙滩上留下的脚印深浅相同,即压力的作用效果相同,所以甲、乙对沙滩的压强相等,故CD错误;
由图知,甲的脚印大,对沙滩的受力面积大,根据F=pS可知,甲对沙滩的压力大,由于水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,所以甲受到的重力大于乙受到的重力,故A正确,B错误。
故选:A。
3.用竖直向上的力F将底面积为S,重为G的木块紧压在天花板上,木块对天花板的压强是( )
A. B. C. D.
【解答】解:用竖直向上的力F将木块紧压在天花板上,此时物体对天花板的压力等于竖直向上的压力和木块的重力之差,即F压=F﹣G,则木块对天花板的压强为:
p==,故A正确。
故选:A。
4.图中所示的四个实例中,为了减小压强的是( )
A.注射器针尖做得很尖
B.斧刃磨得很锋利
C.书包背带做得较宽
D.逃生锤头部制成锥形
【解答】解:A、注射器针头做得很尖,在压力一定时,减小受力面积,增大了压强,故A不符合题意;
B、斧刃磨得很锋利,在压力一定时,减小受力面积,增大了压强,故B不符合题意;
C、书包背带做得较宽,在压力一定时,增大受力面积,减小了压强,故C符合题意;
D、逃生锤头部制成锥形,在压力一定时,减小受力面积,增大了压强,故D不符合题意。
故选:C。
5.质量相同的甲、乙两个容器,底面积相同,且装有质量相同的不同液体,将两容器放置在水平桌面上,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
B.甲容器中所装液体的密度大于乙容器中所装液体的密度
C.甲容器对水平桌面的压强等于乙容器对水平桌面的压强
D.甲容器底部受到液体的压力等于乙容器底部受到液体的压力
【解答】解:AB、根据题意可知,容器内液体的质量相同,根据图示可知,甲中液体的体积大,根据ρ=可知,甲中液体的密度小于乙中液体的密度;两个容器中液体的深度相同,根据p=ρgh可知,甲容器底部受到液体的压强小于乙容器底部液体受到的压强,故AB错误;
C、容器的质量相同,液体的质量相同,根据G=mg可知,甲、乙两个装置的总重力相同,对水平桌面的压力相同,受力面积相同,根据p=可知,甲容器对水平桌面的压强等于乙容器对水平桌面的压强,故C正确;
D、甲容器对水平桌面的压强等于乙容器对水平桌面的压强,底面积相同,根据F=pS可知,甲容器底部受到液体的压力小于乙容器底部受到液体的压力,故D错误。
故选:C。
6.如图所示,关于液体中a、b、c、三点,下列压强大小关系正确的是(ρ酒精<ρ水)( )
A.pa>pb>pc B.pb>pa>pc C.pc>pa>pb D.pc>pb>pa
【解答】解:由a、c两点可知,深度相同,即ha=hc,由于ρ酒精<ρ水,由p=ρgh得,pa>pc;
a、b两点可知,hb>ha,同种液体,密度相同,由p=ρgh得,pb>pa;综上所述,pb>pa>pc。,故B正确。
故选:B。
7.取一根直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,将塑料管竖直漂浮于某液体10cm深处。往管内加水,直到橡皮膜恰好变平时,管外液面比管内水面高2cm,如图所示。则液体的密度与水的密度之比为(ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A.5:4 B.4:5 C.5:1 D.1:5
【解答】解:橡皮膜恰好变平,说明橡皮膜上下受到压强相等,即p水=p液体,
根据液体压强公式p=ρgh知:ρ水gh水=ρ液体gh液体,
所以液体的密度与水的密度之比为:
===,故B正确。
故选:B。
8.小华想用空易拉罐来证明大气压强的存在,下列操作中能达到目的的是( )
A.用手捏空易拉罐,易拉罐变瘪
B.将空易拉罐密封后置于深水中,易拉罐变瘪
C.让空易拉罐从高处下落撞击地面,易拉罐变瘪
D.用注射器抽取密封易拉罐中的空气,易拉罐变瘪
【解答】解:A、用手捏易拉罐,手对易拉罐施力,使易拉罐变形、变瘪,与大气压无关,故A错误;
B、液体内部的压强随深度的增加而增大,将密封易拉罐置于深水中,受到水的压强很大,而使易拉罐变形,与大气压无关,故B错误;
C、易拉罐从高处下落撞击地面,地面给易拉罐一个很大的力,使易拉罐变形,与大气压无关,故C错误;
D、用注射器抽取密封易拉罐中的空气,使里面的气压变小,在外界大气压的作用下变形,故D正确。
故选:D。
9.“天宫课堂”第一课上,王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,如图。下列有关该现象的解释正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力方向向下
B.乒乓球受到的浮力小于重力
C.太空中重力消失时,浮力也就消失了
D.浮力和重力没有关系
【解答】解:浮力产生的原因:物体受到向上的压力大于向下的压力,存在压力差产生了浮力;在太空中水和乒乓球处于完全失重状态,水不会对浸入其中的物体产生压力,所以在太空失重环境下浮力消失,故C正确。
故选:C。
10.质量为405g的长方体金属块,体积为150cm3,挂在细线下在水中静止,如图所示,金属块的下表面距烧杯底部3cm,距水面7cm,水的密度为1.0×103kg/m3,g为10N/kg。则( )
A.金属块受到的浮力为15N
B.水对金属块下表面的压强为700Pa
C.金属块受到的浮力为150N
D.水对金属块下表面的压强为70Pa
【解答】解:AC、金属块浸没在水中,则V排=V=150cm3=1.5×10﹣4m3;
金属块受到的浮力为:F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1.5×10﹣4m3×10N/kg=1.5N,故AC错误;
BD、金属块的下表面距水面7cm,即h=7cm=0.07m,
水对金属块下表面的压强为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.07m=700Pa,故B正确,D错误。
故选:B。
11.小明把一个鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底,如图甲所示;现向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙所示;再加盐鸡蛋漂浮,如图丙所示。下列判断正确的是( )
A.三种情况中液体的密度ρ甲=ρ乙<ρ丙
B.鸡蛋排开液体的质量m甲=m乙>m丙
C.鸡蛋在三种情况下的液体中受到的浮力F甲<F乙=F丙
D.液体对杯底的压强p甲=p乙>p丙
【解答】解:由图可知:鸡蛋在甲中沉入水底,则ρ甲<ρ鸡蛋,F甲<G;
在图乙中悬浮,则ρ乙=ρ鸡蛋,F乙=G;
在图丙中漂浮,则ρ丙>ρ鸡蛋,F丙=G;
液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙,故A错误;
鸡蛋受到的浮力F甲<F乙=F丙,故C正确;
又F浮=G排=m排g,故鸡蛋排开液体的质量m甲<m乙=m丙,故B错误;
由于液体的深度相同,且液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙,根据p=ρgh可知液体对容器底的压强:p甲<p乙<p丙,故D错误。
故选:C。
12.体积相同的三个小球,放入水中静止时,三个小球的密度关系是ρB>ρC>ρ水>ρA,如图所示。则下列判断正确的是( )
A.A、B两球一定是空心的,C球一定是实心的
B.三个小球所受的重力关系是GB=GC>GA
C.三个小球所受的浮力关系是FB=FC>FA
D.三个小球底部位置处水的压强大小关系是pB>pC>pA
【解答】解:A、已知ρB>ρC>ρ水>ρA,根据物体的浮沉条件可知实心的B、C两球静止时沉入水中,实心A球静止时处于漂浮状态,由图可知A球漂浮、B球悬浮,C球沉底,所以B一定是空心的,A、C可能实心、也可能是空心,故A错误;
BC、三个小球体积相同,根据F浮=ρ水gV排可知三个小球受到的浮力:FA<FB=FC,故C正确;
物体漂浮或悬浮时,受到的浮力等于自身重力,物体沉底时,受到的浮力小于自身重力,根据物体的浮沉条件知:FA=GA、FB=GB、FC<GC,所以GA<GB<GC,故B错误;
D、根据液体压强公式p=ρgh可知深度越深,受到的液体压强越大,所以pA<pB<pC,故D错误。
故选:C。
13.国产大飞机C919(图甲)已经频繁亮相国内各机场,飞机是利用机翼上、下表面流速的差异形成压强差产生向上的升力而升空(如图乙),以下现象没有利用这一原理的是( )
A.吹气后纸张靠拢
B.吹气时乒乓球不掉落
C.灌水后底部凸出更多
D.人要站在安全线外
【解答】解:相等的时间内,空气经过机翼上面的路程大于下面的路程,机翼上面的空气流速大于下面的流速,机翼上面的压强小于下面的压强,出现压强差,出现了压力差,这个压力差就是机翼向上的升力,利用的是流体压强与流速的关系。
A、对着两张平行的纸吹气,两纸中间的空气流速大压强小,而两纸的外部空气流速小压强大,两纸受到两边向内的压力差,所以两张纸被压到一起,利用的是流体压强与流速的关系,故A不合题意。
B、向漏斗口吹气时,乒乓球上面的空气流速大,压强小;下方大气压不变,乒乓球在上下压强差的作用小不会掉下来,利用的是流体压强与流速的关系,故B不合题意。
C、灌水后底部凸出更多,是因为液体内部压强随着深度的增加而增大,没有利用流体压强与流速的关系,故C符合题意。
D、人在列车站台上候车要站在安全线外,是因为列车一侧空气流速大、压强小,人身后的空气流速小、压强大,会产生向列车一侧的压强差,使人发生危险,利用的是流体压强与流速的关系,故D不合题意。
故选:C。
二.多选题(共3小题)
(多选)14.甲、乙两正方体放海绵上,海绵形变程度相同,以下说法正确的是( )
A.甲的压强小于乙的压强
B.甲的密度大于乙
C.把乙竖直截去一定的宽度后,乙下陷程度不变
D.把甲放在乙上或把乙放在甲上,海绵下陷程度不变
【解答】解:A、由图可知,甲、乙两正方体放在海绵上时海绵的凹陷程度相同,即压力的作用效果相同,说明甲、乙对海绵的压强相等,故A错误。
B、正方体对水平面的压强p======ρgh,
由图可知h甲<h乙,且甲、乙对海绵的压强相等,根据p=ρgh可知ρ甲>ρ乙,即甲的密度大于乙,故B正确。
C、把乙竖直截去一定的宽度后,根据p=ρgh可知,乙剩余部分对海绵产生的压强不变,则乙下陷程度不变,故C正确。
D、把甲放在乙上或者把乙放在甲上,正方体对海绵的压力变大,受力面积不变,由p=可知正方体对海绵的压强变大,则海绵的凹陷程度变大,故D错误。
故选:BC。
(多选)15.如图所示,甲、乙两容器质量均为m0、底面积均为S,内装两种不同液体,两容器底部受到的液体压强均为p,液体质量分别为m甲和m乙,距离容器底部等高的位置有A、B两点,受到的液体压强分别为pA和pB,则( )
A.两容器底部受到的液体压力均为:F=pS
B.甲、乙液体密度关系为:ρ甲>ρ乙
C.A、B两点受到的液体压强关系为;pA<pB
D.乙容器对水平桌面的压力F=(m0+m乙)g
【解答】解:
A.两容器底部受到的液体压强均为p,底面积均为S,所以两容器底部受到的液体压力F=pS,故A正确;
B.因为两种液体对容器底面的压强相同,由图可知,甲液体的深度大,所以根据p=ρgh可知,甲液体的密度小,即ρ甲<ρ乙,故B错误;
C.A、B两点距离容器底部等高,且ρ甲<ρ乙,所以A、B两点以下部分的液体压强大小为pA下<pB下,因为两容器底部受到的液体压强相等,所以A上面部分的压强大于B上面部分的压强,即pA>pB,故C错误;
D.乙容器放在水平桌面上,它对桌面的压力等于乙容器与内部液体的总重力,即F=(m0+m乙)g,故D正确。
故选:AD。
(多选)16.如图甲所示,将适量的某种液体加入到底面积为S的圆柱形平底玻璃容器里,然后缓慢放入盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度为h1时,容器处于直立漂浮状态。向玻璃容器中再加入体积为V的该液体后,容器下表面所处的深度为h2,容器仍处于直立漂浮状态,如图乙所示。下列说法正确的是(水的密度用ρ0表示)( )
A.甲图中水对玻璃容器下表面的压强为ρ0gh1
B.再加入液体的质量为ρ0V
C.液体的密度为
D.液体的密度为
【解答】解:A.根据p=ρgh可得,甲图中水对玻璃容器下表面的压强为ρ0gh1,故A正确;
B.根据甲、乙可知,加入水中的液体的密度小于水的密度,再加入液体的质量不为ρ0V,故B错误;
CD.由于容器前后两次都处于直立漂浮状态,则液体的对容器的压力增加量等于水对水槽的压力增加量,即有ρ0g(h2﹣h1)gS=ρVg,
可得ρ=,
故C错误,D正确。
故选AD。
三.填空题(共8小题)
17.小华质量为50kg,站在水平地面上,他双脚站立时对水平地面的压力为 500 N,他走路时对水平地面的压强会 变大 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【解答】解:站立时压力:F=G=mg=50kg×10N/kg=500N;
他走路时,压力不变还等于重力即F=G=500N,但受力面积变小,根据公式p=可知,在F不变时,S减小,压强变大。
故答案为:500;变大。
18.将一未装满水的密闭矿泉水瓶,先正立放置在水平桌面上,再倒立放置,如图所示,则倒立时水对瓶盖的压强是 1.2×103 Pa:正立时水对瓶底的压力为F1,倒立时水对瓶盖的压力为F2,则F1 > F2;正立时瓶底对桌面的压强是p1,倒立时瓶盖桌面的压强是p2,则p1 < p2(选填>、=或<)。
【解答】解:(1)由图可知,倒立时水的深度为12cm,则倒立时水对瓶盖的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×12×10﹣2m=1.2×103Pa;
(2)正放时,瓶子中的水柱是粗细相同的,瓶子底部受到的压力等于瓶中水的重力;倒放时,瓶子中的水柱上面粗,下面细,有一部分液体作用在瓶子侧壁上,瓶盖受到的压力小于瓶中水的重力;瓶中水的重力是一定的,所以正放时水对瓶底的压力大于倒放时水对瓶盖的压力,即F1>F2;
(3)瓶子对水平桌面的压力大小等于瓶子和水的总重力,由于整个过程中瓶子和水的总重力不变,因此两次桌面受到的压力也不变,由图可知,正立时的受力面积比倒立时的受力面积大,由p=可知,正立时瓶底对桌面的压强小于倒立时瓶盖桌面的压强,即p1<p2。
故答案为:1.2×103;>;<。
19.如图所示,一个封闭薄容器中装满体积为1dm3的水后放在水平桌面上,已知容器的质量为200g,容器与桌面接触的面积为100cm2,容器中液面高为14cm,忽略容器壁厚度,容器对桌面的压强为 1200 Pa。容器侧壁对水向下的压力为 4 N。
【解答】解:容器重:G1=mg=0.2kg×10N/kg=2N;
水重:G2=ρgV=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
容器对水平桌面的压力:F=G1+G2=2N+10N=12N;
容器的底面积为100cm2=100×10﹣4m2=10﹣2m2;
容器对水平桌面的压强:p===1200Pa;
容器中水的深度h=14cm=0.14m,则水对容器底部的压强p1=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.14m=1400Pa,水对容器底部的压力F1=p1S=1400Pa×10﹣2m2=14N;
容器侧壁对水向下的压力F′=F1﹣G2=14N﹣10N=4N。
故答案为:1200;4。
20.长江三峡水利枢纽,是当今世界上最大的水利枢纽工程。工程师把三峡水电站水库大坝设计成上窄下宽的形状,是因为水的深度越深、压强越 大 (选填“大”或“小”)。如图,这是三峡双线五级船闸,规模举世无双,它是运用了物理学中的 连通器 原理建造而成。
【解答】解:(1)由p=ρgh可知:在液体密度一定的条件下,液体的压强随深度的增加而增大,所以拦河大坝修成“上窄下宽”的形状。
(2)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。故三峡双线五级船闸利用了物理学上的连通器原理。
故答案为:大;连通器。
21.小明将如图所示的自制气压计从实验楼一层拿到六层,会观察到玻璃管内的水面 上升 (填“上升”或“下降”),这是由于大气压随高度增加而 减小 (填“增大”或“减小”)的缘故。
【解答】解:将气压计从一楼拿到六楼时,高度在升高,大气压会随高度的增加而减小,外界大气压变小,瓶内气压大于外界大气压,会进一步向外压水柱,所以水柱将会升高;
(2)水气压计从实验楼一层拿到六层,大气压减小。
故答案为:上升;减小。
22.如图甲所示,木块A的重力为10N,将合金块B放在木块A上方,木块A恰好有五分之四的体积浸入水中;若将合金块B取下放到水中,如图乙所示,B沉底,木块A露出水面的体积为自身体积的二分之一,此时B受到容器底部的支持力为2N,则合金块B的重力 6 N,合金块B的密度 1.5×103 kg/m3,从图甲到图乙水对容器底部压力的变化了 2 N。
【解答】解:在图甲中,以AB为整体做为研究对象,受到竖直向上的浮力作用FB1,及竖直向下的重力的作用GAB,
因处于静止状态,故FA1=GAB=GB+GA=GB+10N…①
根据阿基米德原理:
FA1=FA1=ρ水gV排1=ρ水g××VA…②
在图乙中,A物体受到的浮力等于重力,FA2=GA=10N…③,
根据阿基米德原理:
FA2=ρ水gV排2=ρ水g××VA,…④
以B为研究对象,受到竖直向上的浮力作用FB和器底对其的支持力作用F支持及竖直下的重力作用GB,
且为静止状态,故GB=FB+F支持=FB+2N,…⑤
根据阿基米德原理:
FB=ρ水gVB,…⑥
由③④可得:ρ水g×VA=10N
1×103kg/m3×10N/kg×VA=10N
则,VA=2×10﹣3m3
由G=mg可得,mA===1kg,
则A的密度:ρA===0.5×103kg/m3,故A错误;
由②可得,FA1=ρ水gV排1=1×103kg/m3×10N/kg××2×10﹣3m3=16N,
由①可得,GB=FA1﹣GA=16N﹣10N=6N,
由⑤可得,GB=FB+2N,则6N=FB+2N,FB=4N,
由⑥可得,FB=ρ水gVB,
则4N=1×103kg/m3×10N/kg×VB,VB=4×10﹣4m3
由G=mg可得,mB===0.6kg,
则B的密度:ρB===1.5×103kg/m3;
根据甲图可知,容器底部受到的压力等于水和A、B的总重力;
根据乙图可知,容器底部受到的压力小于水和A、B的总重力,由于B受到容器底部的支持力为2N,因此水对容器底的压力减小2N。
故答案为:6;1.5×103;2。
23.如图甲,将一重为8N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸入水中的体积占总体积的,此时水面到杯底的距离为20cm。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,静止时A上表面与水面刚好相平,如图乙。已知ρB=1.8×103kg/m3,物体A的密度为 0.8×103 kg/m3;小球B的体积为 2.5×10﹣4 m3。
【解答】解:(1)因为A漂浮在水中,所以F浮=GA=8N;
根据F浮=ρ水gV排得:
V排===8×10﹣4m3;
已知浸入水中的体积占总体积的,则物体A的体积VA=V排=×8×10﹣4m3=1×10﹣3m3;
根据G=mg=ρVg可得,A的密度:ρA===0.8×103kg/m3;
(2)图乙中A、B整体悬浮,则F浮A+F浮B=GA+GB
根据F浮=ρ水gV排和G=mg=ρVg可得:
ρ水g(VA+VB)=GA+ρBgVB,
所以,VB===2.5×10﹣4m3。
故答案为:0.8×103;2.5×10﹣4。
24.如图甲所示,往B管中吹气,可看到A管中的水面上升,这说明在气体中流速越大的位置压强 越小 (选填“越大”“不变”或“越小”);乙图是自制压强计,对着管上端吹气,管中水面上升,原因是瓶内气体压强 大于 (选填“大于”“等于”或“小于”)大气压。
【解答】解:往B管中吹气,可以看到A管中的水面上升,原因是:往B管中吹气,吸管A上方空气的流速变大,压强减小,A管中液体受到向上的压强大于向下的压强,所以A管水上升;
从管子上端吹入少量气体,瓶内的气压等于大气压加上细管内水柱产生的压强,故瓶内气压大于瓶外大气压。
故答案为:越小;大于。
四.实验探究题(共5小题)
25.小强同学利用小桌、海绵及肥皂“探究影响压力的作用效果的因素”,实验探究过程如图所示。
(1)小强通过观察海绵的 凹陷程度 来比较压力的作用效果,这里用的科学方法是 转换法 。
(2)比较 乙、丙 两图可知,在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)比较甲、乙两图可知, 受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显 。
(4)如图丁,小强将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,发现无论是大块还是小块肥皂对海绵的作用效果与之前一样,他经过分析、论证得到的结论是:压力的作用效果与受力面积无关。你认为小强的方法是 错误 (选填“正确”或“错误”)的,理由是: 没有控制压力大小相同 。
【解答】解:(1)通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果,海绵凹陷程度大,压力作用效果越明显;通过海绵的凹陷程度反映作用效果,是转换法;
(2)图乙和图丙,压力大小相同,受力面积不同,海绵的凹陷程度不同,压力作用效果不同,可得:在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)甲、乙两图,受力面积大小相同,压力越大,海绵的凹陷程度越大,压力作用效果越明显,所以可得当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;
(4)将肥皂沿竖直方向切成大小不同的两块,压力变化,受力面积同时也发生变化,得出压力作用效果跟受力面积的关系,这个实验没有控制压力大小不同,就探究压力作用效果跟受力面积的关系,这个方法是错误的。
故答案为:(1)凹陷程度;转换法;(2)乙、丙;(3)受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越明显;(4)错误;没有控制压力大小相同。
26.物理课上,同学们利用压强计“研究液体内部压强”,进行了如下的操作。
(1)实验前,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 不漏气 (选填“漏气”或“不漏气”);
(2)通过比较 C、D 两图,可得出结论:同一种液体的压强随深度的增加而增大;
(3)通过比较D、E两图,可探究液体压强与 液体密度 的关系;
(4)通过比较A、B、C三图,可得出结论:同种液体在相同深度向各个方向的压强 相同 ;
(5)某次实验时,小王同学将探头放入水下,U形管两侧水面高度差为10cm,此时U形管内外的气压差为 1000 Pa。
【解答】解:(1)根据装置气密性的知识可知,用手指按压橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置不漏气;
(2)通过比较C、D两图,液体的密度不变,深度越深,液体的压强越大,所以,可得出结论:同一种液体的压强随深度的增加而增大;
(3)通过比较D、E两图,液体的深度是相同的,液体的密度不同,液体的压强就不同,所以,可探究液体压强与液体密度的关系;
(4)通过比较A、B、C三图,液体密度和液体深度相同时,橡皮膜的方向不同,U形管的液面高度差相同,所以,可得出结论:同种液体在相同深度向各个方向的压强相同;
(5)根据题意可知,U形管两侧水面高度差为10cm,此时U形管内外的气压差为p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×10×10﹣2m=1000Pa。
故答案为:(1)不漏气;(2)C、D;(3)液体密度;(4)相同;(5)1000。
27.如图甲所示,小明等同学用2mL的注射器(自重不计,活塞在筒内不能灵活拉动)、刻度尺和弹簧测力计(量程0~5N)等器材粗略测量学校所在地的大气压的数值。
(1)该实验中以 活塞 (针筒/活塞/弹簧测力计)为研究对象,根据 二力平衡 的原理来测出大气对它的压力,依据压强公式计算大气压强。
(2)小明将活塞推至底端,用橡皮帽封住注射器的小孔,然后水平向右慢慢拉动注射器筒,当注射器中的活塞开始滑动后,记录弹簧测力计的示数F为4.6N;考虑到活塞和筒壁之间有摩擦,小明继续拉动活塞一段距离后缓慢将活塞退回注射器筒,在活塞刚要到筒内底部时弹簧测力计的示数F′为2.6N。
(3)小明又找来刻度尺测量注射器全部刻度的长度,如图乙所示,则该注射器活塞的横截面积是 0.4 cm2。
(4)综合以上数据可知当地的大气压强的测量值为 9×104 Pa。小明发现这个值与气压计测得的大气压值仍有较大的差距,可能的原因是 筒内空气没有排尽 。
【解答】解:(1)当注射器中的活塞开始滑动时,由二力平衡知,可通过弹簧测力计示数知大气压力,此时弹簧测力计的示数与所受的大气压力相等,由此可知,该实验研究对象是活塞;
(3)由图乙可知,当注射器内体积为V=2.0mL=2.0cm3时,对应的长度为L=5.00cm,则该注射器活塞的横截面积是:
S===0.4cm2=4×10﹣5m2;
(4)外界大气对活塞的压力为F大气,筒与筒壁之间的摩擦为f,
第一次活塞被拉出注射器时,活塞受力情况为:F1=F大气+f,
第二次活塞退回注射器时,活塞受力情况为:F2=F大气﹣f,
则外界大气对活塞的压力为F大气=(F1+F2)=(4.6N+2.6N)=3.6N,
故当地的大气压强的测量值为:P===9×104Pa;
若筒内空气没有排尽,则所需拉力偏小,所测大气压值就偏小。
故答案为:(1)活塞;二力平衡;(3)0.4;(4)9×104;筒内空气没有排尽。
28.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中的不同深度,步骤如图A、B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
实验步骤 B C D E F
弹簧测力计的示数/N 2.2 2.0 1.7 1.7 1.9
(1)分析比较实验步骤A和 D、E ,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;分析比较A、B、C、D可知:浮力大小与物体 排开液体的体积 有关;分析实验步骤A、E、F可知:浮力大小还与 液体密度 有关。
(2)分析数据可知,F中液体的密度 小于 (填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(3)金属块的密度为 2.7×103 kg/m3。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)
【解答】解:(1)研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变浸没在液体中的深度,故由ADE图可知,物体排开液体的体积相同时,液体的密度相同,浸没的深度不同,浮力相同,所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
研究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积关系,要控制排开液体的密度相同,由分析比较A、B、C、D可知,液体的密度相同时,物体排开液体的体积不同,浮力不同,所以物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
由分析比较A、E、F可知:图知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,浮力大小不同,故可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(2)根据称重法可知:物块在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.7N﹣1.7N=1N;物块在另一液体中受到的浮力为:F浮′=2.7N﹣1.9N=0.8N;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物体排开液体的体积相同时,密度越大,受到的浮力越大,故F中液体密度小于水的密度。
(3)物块在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.7N﹣1.7N=1N;
V排===10﹣4m3
金属块的体积:V=V排=10﹣4m3
金属块的质量:m===0.27kg
金属块的密度:ρ===2.7×103kg/m3
故答案为:(1)D、E;排开液体的体积;液体的密度;(2)小于;(3)2.7×103。
29.在探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,某小组的同学用溢水杯、小桶、水、弹簧测力计、进行了如图1所示的操作:
(1)实验中,测得浮力为F浮= F2﹣F3 。(用F1、F2、F3、F4中的某些字母表示)
(2)以下实验操作不影响得出“浮力等于排开液体的重力”结论的是 B 。
A.物体A入水前,水面未到达溢水杯的溢水口
B.图丙中物体未全部浸没在水中
C.图丙中物体A在浸入水中时触底并对溢水杯底部产生压力
D.先做丁步骤,再做甲步骤
(3)某同学在一组实验中测得的数据如图2,可以求出物体A的密度为 2×103kg/m3 。(水的密度为1g/cm3)
(4)有同学提出,该实验只能证明“当物体密度比液体大时,阿基米德原理成立”,因此想利用上述实验中的器材和木块,设计“漂浮在液面上的物体所受浮力的大小是否遵循阿基米德原理”,实验过程中 丙 (选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)步骤不需要弹簧测力计,若 F2=F4﹣F1 成立,则证明漂浮时阿基米德原理也成立。(后一空写式子,用F1、F2、F3、F4中的某些字母表示)
【解答】解:
(1)由图甲看出,物体的重力是F2,物体浸没在水中弹簧测力计对物体的拉力是F3,物体浸没在水中受到的浮力F浮=F2﹣F3;
(2)A、当物体A入水前,水面未到达溢水杯的溢水口,物体放入溢水杯时,先要使溢水杯满了才可以向外排水,导致测量出的排开水的重力偏小,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故A会影响实验结论;
B、图丙中物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故B不会影响实验结论;
C、图丙中物体A在浸入水中时触底并对溢水杯底部产生压力,根据力的作用相互的,杯底将给物体A一个竖直向上的作用力,则弹簧测力计的示数偏小,进而测量的浮力偏大,导致浮力大于排开液体的重力,故C会影响实验结论;
D、先做丁步骤,再做甲步骤,会因丁步骤到甲步骤不能将杯内的水完全倒干净,进而导致测量出的排开水的重力偏小,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故D会影响实验结论;
故选:B;
(3)由图乙、丙,物体重力为2N,完全浸没测力计示数为1N,则浮力F=2N﹣1N=1N;
由阿基米德原理:F浮=ρ水gV排=ρ水gV物,
圆柱体的体积是:V物=V排==1×10﹣4m3,
圆柱体的密度是:
ρA==2×103kg/m3;
(4)物体漂浮在水面上,受到的浮力等于它的重力,测量漂浮的物体受到的浮力时,不需要用弹簧测力计提着物体,即丙步骤不需要弹簧测力计;
根据甲丁可得排开水的重力为F4﹣F1,而物体受到的浮力等于它的重力F2,则若F2=F4﹣F1成立,则证明漂浮时阿基米德原理也成立。
故答案为:(1)F2﹣F3;(2)B;(3)2×103kg/m3;(4)丙;F2=F4﹣F1。
五.计算题(共3小题)
30.如图甲,阳阳在水平桌面上进行搭建积木游戏。柱体A是由质量均匀、大小相同的长方体积木搭建而成的,高度为10cm,将A中的积木逐块取下,并逐块往上叠放在圆形基座B的中央,直至全部叠放完成,基座B对桌面压强p随柱体A取下高度h的变化关系的图像如图乙所示,柱体A与基座B底面积分别为SA=0.01m2,SB=0.04m2。求:
(1)还未开始搭建时,基座B对桌面的压强。
(2)搭建结束时,基座B对桌面的压力。
(3)搭建结束时,柱体A对基座B的压强。
【解答】解:
(1)根据图乙可知,当h=0时,基座B桌面的压强p1=1000Pa;
(2)搭建结束时,由图乙可知,基座B对桌面的压强p2=1500Pa,基座B对桌面的压力F2=p2SB=1500Pa×0.04m2=60N;
(3)还未开始搭建时,基座B桌面的压力F1=p1SA=1000Pa×0.01m2=10N,即基座B的重力GB=F1=10N;
搭建结束时,柱体A对基座B的压力FA=F2﹣GB=60N﹣10N=50N,
柱体A对基座B的压强pA===5000Pa。
答:(1)还未开始搭建时,基座B对桌面的压强是1000Pa;(2)搭建结束时,基座B对桌面的压力是60N;(3)搭建结束时,柱体A对基座B的压强是5000Pa。
31.如图甲,用轻质细线将一不吸水的木块悬挂在弹簧测力计下,静止时测力计读数为3N;如图乙,将该木块静置于平放的盛水容器中,木块有的体积露出水面;如图丙,用竖直向下的力F压该木块时,木块刚好全部浸入水中且静止。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)图乙中木块所受的浮力大小;
(2)木块的体积;
(3)木块的密度;
(4)图丙中F的大小。
【解答】解:(1)由图甲可知,木块的重力G=3N;图乙中木块为漂浮状态,所以木块受到的浮力F浮=G=3N;
(2)图乙中木块排开水的体积V排===3×10﹣4m3,
由题意可知,V排=(1﹣)V木,则V木=V排=3×10﹣4m3=5×10﹣4m3;
(3)木块的质量m===0.3kg,
木块的密度==0.6×103kg/m3;
(4)图丙中木块浸没时受到的浮力F浮1=ρ水gV排1=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3=5N,
此时木块受平衡力,则有F=F浮1﹣G=5N﹣3N=2N。
答:(1)图乙中木块所受的浮力大小为3N;(2)木块的体积为5×10﹣4m3;(3)木块的密度为0.6×103kg/m3;(4)图丙中F的大小为2N。
32.一底面积为30cm2的柱形容器放置在水平地面上,内放有一底面积10cm2、高20cm质地均匀的长方体木块(ρ木=0.9×103kg/m3),如图甲所示。缓慢向容器中注水,到一定深度时木块会漂浮,继续注水到距容器底24cm高度时停止。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)木块的质量及图甲中注水前木块对容器底的压强;
(2)注入水的体积;
(3)将木块沿水平方向切下质量为m的部分,换成等质量的合金块(ρ合金=2.5×103kg/m3)并用细线悬挂在木块下方且不与容器底接触,则木块剩余部分刚好浸没在水中,如图乙所示,求m的值。
【解答】解:(1)木块的体积:V木=10cm2×20cm=200cm3,根据密度公式得,木块的质量:m木=ρ木V木=0.9g/cm3×200cm3=180g;
长方体木块的质地均匀,注水前木块对容器底的压强为:p==ρ木gh=0.9×103kg/m3×10N/kg×0.2m=1800Pa;
(2)当水面距容器底24cm,此高度大于木块的高度,说明木块漂浮,G=F浮=ρ水V排g;mg=ρ水V排g;
此时木块排开水的体积V排===180cm3;
注入水的体积V水=Sh﹣V排=30cm2×24cm﹣180cm3=540cm3;
(3)图乙中整体悬浮,浮力等于重力
木块的体积V木=;
合金的体积V合=;
切换后整体的质量不变,
故ρ水g(V木+V合)h=m木g;
ρ水g(+)h=m木g;
代入数据1.0g/cm3×(+)=180g;
解得m=28.125g。
答:(1)木块的质量及图甲中注水前木块对容器底的压强1800Pa;
(2)注入水的体积540cm3;
(3)将木块沿水平方向切下质量为m的部分,换成等质量的合金块(ρ合金=2.5×103kg/m3)并用细线悬挂在木块下方且不与容器底接触,则木块剩余部分刚好浸没在水中,如图乙所示,求m的值为28.125g。