专题5压强和浮力——2022-2023年湖北省中考物理试题分类(有解析)

专题5压强和浮力——2022-2023年湖北省中考物理试题分类
一.选择题(共11小题)
1.(2023 恩施州)如图所示,每块砖的质量相等,长、宽、高分别是40cm、20cm、10cm,以三种方式摆放在水平地面上。比较地面受到压强p甲、p乙、p丙的大小,正确的是(  )
A.p甲>p乙>p丙 B.p乙>p甲>p丙
C.p丙>p乙>p甲 D.p乙>p丙>p甲
2.(2023 湖北)下列生产生活实例中,主要应用压强知识的是(  )
A.公交车上的破窗锤 B.铅垂线
C.滚动轴承 D.撬石头
3.(2023 宜昌)下列生产生活实例中属于减小压强的是(  )
A.载重汽车有很多个宽大的车轮
B.冰刀鞋的刀刃做得很薄
C.破窗锤的敲击端做成锥状
D.切蛋器上的不锈钢丝做得很细
4.(2023 武汉)同学们可能做过这样的实验:在敞口塑料瓶侧壁上钻两个大小相同的小圆孔a、b,注入水,水从两个小圆孔喷出。在某一时刻,从两个小圆孔喷出的水分别落到水平地面上的c、d两处,其中d离塑料瓶远些,如图所示。下列说法正确的是(  )
A.图中d是从a孔喷出水的落点
B.这次实验初步说明水内部压强的大小与水的深度有关
C.这次实验初步说明液体内部压强的大小与液体的密度有关
D.在相同的时间内a孔喷出水的质量比b孔喷出水的质量多
5.(2022 宜昌)在如图所示的托里拆利实验中,会使测得的大气压数值变小的是(  )
A.将玻璃管稍微倾斜
B.将玻璃管稍微下压
C.用密度更小的液体替代水银
D.玻璃管内混入空气
6.(2022 荆门)下列各图所示的情境中,利用了“流体压强与流速的关系”原理的是(  )
A.图甲中飞机机翼形状,可以产生升力
B.图乙中水库堤坝设计成“上窄下宽”
C.图丙中茶壶壶嘴的高度不能低于壶盖处
D.图丁中用吸管喝饮料
7.(2022 随州)2022年5月14日国产大飞机C919首飞试验成功(如图)。有网友兴奋地说,中国商飞将可能成为继波音和空客之后的第三大民航飞机制造者。有报道称C919最大起飞质量达77吨,如此庞然大物能飞上天,下列说法中正确的是(  )
A.C919不能垂直地面腾空而起,先滑行再起飞是为了让乘客充分欣赏机场景色
B.C919起飞原理是利用了流体压强与流速的关系
C.C919在高空水平飞行时机翼下方空气的流速远大于机翼上方空气的流速
D.C919在长长的跑道上加速滑行再逐渐离地起飞,此过程飞机对地面的压力增大,对地面的压强也增大
8.(2022 黄石)如图所示的容器静止放在水平桌面上,4支管中液面相平,下列说法正确的是(  )
A.b点处向上的压强小于向下的压强
B.c管液柱最长,c点处压强最大
C.d管液体体积最大,d点处压强最大
D.4支管中液体的密度相同
9.(2023 黄冈)物理课上,老师将整个橙子放入水中,漂浮在水面上,如图甲。将其切成大小两块,再次投入水中,发现大块仍漂浮,小块缓慢沉入水底,如图乙。下列说法正确的是(  )
A.整个橙子的密度等于水的密度
B.大块橙子受到的浮力大于其重力
C.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小
D.两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力
10.(2023 武汉)铁架台的水平底座上有一只溢水杯,贴近溢水杯有一底面积为20cm2的圆柱形小桶(不计侧壁厚度)。弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上,下端悬挂一重力为1.2N、密度为4×103kg/m3的金属块。初始时,金属块有的体积浸在水中,弹簧测力计的示数为F1,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,如图所示。接着竖直向上提溢水杯,当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力为T1;提着溢水杯竖直向上缓慢移动,当金属块刚好浸没在水中时,水对小桶底部的压强为p,弹簧测力计的示数为F2,提绳竖直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水,则下列说法正确的是(  )
A.金属块体积为300cm3 B.F1﹣F2=0.18N
C.p=150Pa D.T2=T1
11.(2022 荆门)如图1所示,水平放置的容器中装有密度为0.8×103kg/m3的某种液体,体积为9.6×10﹣3m3的长方体漂浮在液体中,排开液体的体积为6.0×10﹣3m3。如图2所示,对长方体施加竖直向下的外力,使其上表面刚好浸没在液体中并保持静止状态。则(  )
A.长方体的密度为0.625×103kg/m3
B.长方体的重力为60N
C.刚好浸没时长方体所受的浮力为36N
D.刚好浸没时长方体所受的外力为28.8N
二.多选题(共1小题)
(多选)12.(2023 仙桃)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ρA>ρB>ρC
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<FA<FC
D.容器对桌面的压力F甲=F乙=F丙
三.填空题(共10小题)
13.(2023 湖北)小明用矿泉水瓶做了以下实验:
(1)用弹簧测力计沿水平方向匀速直线拉动装满水的水瓶,弹簧测力计示数如图甲,则瓶底所受摩擦力大小为    N。将瓶中水倒出部分后,重复上述实验,观察到弹簧测力计示数如图乙。分析两次实验数据,可以得到结论:在接触面粗糙程度相同时,   滑动摩擦力越大。
(2)在水瓶的不同位置扎三个小孔,取下瓶盖,观察到水从小孔喷出的现象如图丙,此现象表明:同种液体内部压强的大小与液体的    有关。
14.(2023 荆州)2023年5月28日,中国东方航空使用中国商飞全球首架交付的C919大型客机,从上海虹桥机场飞往北京首都机场,开启了国产大飞机C919的全球首次商业载客飞行,如图所示。飞机在升空过程中,乘客行李箱的惯性    (选填“变大”、“变小”或“不变”);乘客相对于座椅是    (选填“静止”或“运动”)的;此时机翼    方(选填“上”或“下”)的空气流速快,压强小;随着海拔高度的升高,外界大气压强    (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
15.(2023 荆州)如图甲所示的密闭容器,壁厚忽略不计。其底部是边长为5cm的正方形,容器中装有高度为8cm的水,此时水对容器底的压强为    Pa。将容器倒置并使其在水中竖直漂浮,如图乙所示,容器内外水面的高度差为2cm,该容器的质量为    g。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
16.(2023 随州)物理课《压强》正在愉快地进行,在“举例与辩论”环节小刚与小强成了“正方与反方”,小刚主张履带式挖掘机的履带是减小压强的例子,因为在松软的泥土上它没有陷进去;小强则认为挖掘机从门前平展的水泥路面经过时,钢铁履带上的棱条将路面压出许多“破损的白痕”属于增大压强。
请你运用“压力、受力面积、压强三者关系”对双方的观点进行分析说明:
(1)同一挖掘机在松软的泥土上(提示:受力面积如何,压强如何):   ;
(2)同一挖掘机在水泥路面上(提示:受力面积如何,压强如何):   。
17.(2022 十堰)如图是抗击“新冠”疫情使用的负压救护车,车内空间为负压舱,它能有效防护病毒再传播,负压装置的主要部分是一个抽气机,将经消毒、杀菌处理后的被污染空气    (选填“从车内抽出”或“抽入至车内”),使车内气压    (选填“高于”、“低于”或“等于”)车外大气压,在    作用下,清洁的空气只能由车外流向车内。
18.(2022 黄石)蹦床是很多小朋友喜爱的游戏项目,小朋友站在蹦床上时受到蹦床对他向上的弹力,这是因为    (选填“小朋友”或“蹦床”)形变产生的;小朋友在空中先上升后下降,说明力可以改变    ;在某一瞬间,小朋友感觉地面离他越来越近,这是因为他选择    作为参考系;若小朋友重200N,站立不动时双脚和蹦床接触的面积为100cm2,则他对蹦床的压强是    Pa。
19.(2022 襄阳)一块厚为10cm、质地均匀的长方体物块放在水平地面上。若沿如图所示的斜面将物块切成完全相同的两块,把这两块水平分开后依然平放在水平地面上,它们对地面的压强分别为1000Pa和1500Pa,则物块的密度为    kg/m3。(g取10N/kg)
20.(2022 鄂州)2022年3月,即将建成的亚洲最大货运机场—鄂州花湖机场完成试飞任务。该机场距离北京、上海、广州均约为1000km,飞机从鄂州抵达其中任何一地的时间均约为1.5h,则飞机飞行的平均速度约为    km/h(结果保留一位小数);飞机是利用流体流速越大的位置压强越    的原理升空的,起飞过程中,发动机将燃料的化学能转化为    能,再转化为    能。
21.(2023 宜昌)如图重为0.5N的鸡蛋漂浮在装有淡盐水的玻璃杯中,鸡蛋受到的浮力是    N,若再往玻璃杯中加盐,鸡蛋受到的浮力将    (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
22.(2022 襄阳)一质地均匀的长方体放在水中(小部分露出水面,大部分没入水中),现在将它露出水面的部分截取走,剩余部分静止时仍漂浮于水面上。若第二次漂浮时露出水面的体积是物体原体积的,则此长方体的密度为    g/cm3。(ρ水=1.0g/cm3)
四.实验探究题(共5小题)
23.(2023 恩施州)如图,利用微小压强计,做探究液体内部压强的实验。
(1)如图甲所示,用手按压橡皮膜,U形管两侧液面出现高度差,是因为橡皮管内的气压    (选填“大于”“小于”或“等于”)外界大气压。
(2)将压强计的探头浸入水中,观察到现象如图乙、丙、丁所示,这是比较同一液体内相同深度    的压强大小,实验结论是同一液体内:   。
24.(2023 黄冈)小明用压强计探究液体的压强与哪些因素有关。
(1)使用压强计前要检查装置的气密性:用手指轻压探头橡皮膜,观察U形管的    ;
(2)小明把压强计的探头浸入水中一定深度,把探头分别朝侧面、朝下、朝上(如图A、B、C),发现U形管左右两侧的液面高度差保持不变,说明在同种液体内部的同一深度,   的压强都相等;
(3)小明根据图D和E实验得出“液体的密度越大,压强越大”的结论,请指出小明实验中存在的问题:   ;
(4)压强计通过U形管左右两侧的液面高度差大小,反映探头薄膜所受压强大小,应用了转换法。量筒、刻度尺、弹簧测力计等测量工具的设计原理也应用了这种方法的是    。在使用压强计时,待探究液体与U形管中液体的密度差越    (选填“大”或“小”),实验现象越明显。
25.(2023 湖北)如图是小青“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验,弹簧测力计示数的大小关系是:F1>F2>F3。
(1)乙图中物块受浮力大小的表达式F浮乙=   ;
(2)小青比较甲、乙、丙三图,得出浮力大小与深度有关的结论,有同学指出这个结论不可靠,原因是    ;
(3)如果实验中水的密度大于液体的密度,则弹簧测力计示数大小关系应满足F3   F4(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
26.(2022 湖北)如图,小丽利用弹簧测力计、实心圆柱体物块等器材探究浮力的大小跟哪些因素有关,提出了以下猜想:
猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关;
猜想b:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想c:浮力大小与液体的密度有关。
(1)如图A所示,可知圆柱体重    N;B步骤中圆柱体受到水的浮力为    N。
(2)分析C步骤与    步骤(填字母)的数据,可以验证猜想a是错误的。
(3)比较B步骤与E步骤的数据,不能得出浮力的大小与液体密度的关系,其原因是    。
(4)写出能够支持猜想b的一个生活现象:   。
(5)该圆柱体的密度为    kg/m3。
27.(2022 十堰)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,小明提出如下猜想:
A.可能与液体密度有关
B.可能与物体浸在液体中的体积有关
C.可能与物体密度有关
D.可能与物体浸没在液体中的深度有关
他们领取的实验器材有:柱形铁块一个、弹簧测力计一个、一杯水(适量)、细线(体积忽略不计)。
(1)只用这些器材,可以验证上述猜想中的B和    (选填字母序号)是否正确。
(2)如图是探究猜想B的实验过程,将铁块悬挂在弹簧测力计下静止在空气中时,弹簧测力计示数为F1;将铁块部分浸入水中时,弹簧测力计示数为F2,此时铁块受到的浮力大小表达式为F浮=   (用题中物理量符号表示)。将铁块浸没在水中时,弹簧测力计示数为F3,则F2   F3(选填“大于”、“小于”或“等于”)。分析比较F1、F2、F3的大小与浮力的关系,可以得到结论:铁块浸在水中的体积越大,受到的浮力越大。
五.计算题(共2小题)
28.(2022 湖北)底面积300cm2、深度20cm的薄壁圆柱形容器重6N,放置在水平桌面上,其中盛有6cm深的水,如图甲;然后将一质量为2.7kg的实心正方体铝块放入水中,如图乙。(ρ铝=2.7×103kg/m3)求:
(1)铝块的体积是多少m3?
(2)图甲中容器对水平桌面的压强为多少Pa?
(3)放入铝块后,水对容器底部的压强增加了多少Pa?
29.(2022 随州)2022年5月15日新闻,“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔4300米的营地升空到9000米,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。
假设在此前的一次实验中,浮空艇(表皮很薄的气囊)体积为9000m3,内部充有氦气和空气的混合气体,其密度为0.2kg/m3,浮空艇的表皮及外壁仪器舱总质量为2×103kg,浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上(如图),该浮空艇周围空气的密度为1.2kg/m3,g取10N/kg,缆绳的重力不计,仪器舱体积可忽略不计。求:
(1)浮空艇内气体的质量;
(2)浮空艇所受到的浮力;
(3)为了有效控制浮空艇,要求锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍,则锚泊车的质量是多少?
六.综合能力题(共1小题)
30.(2022 襄阳)一底面积为8cm2的容器放置在水平地面上(如图甲所示),内放有一创意“潜艇”模型。“潜艇”是由高20cm、底部嵌有金属块的塑料制成的柱体(ρ塑料=0.8×103kg/m3)。缓慢向图甲所示容器中注水到一定深度时“潜艇”会漂浮,继续注水到24cm时停止,注水质量m与容器中水的深度h的m﹣h关系图象如图乙所示。当把“潜艇”水平切掉一部分后,剩余部分放入水中恰好悬浮(如图丙所示),测得“潜艇”剩余部分的质量为0.05kg。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)图丙中“潜艇”剩余部分悬浮于水中时受到的浮力为    N;由图乙分析可知,当注水深度为    cm时,“潜艇”对容器底部压力刚好为0;
(2)注水停止时水对容器底部的压力;
(3)“潜艇”水平切掉的高度Δh以及图乙中m1的值各为多少?
七.解答题(共1小题)
31.(2022 黄石)兴趣小组用厚壁容器(内有空腔)、轻软管制成潜水艇模型,开始下水试验:先把模型内空腔充满水,沉入水底,如图①;通过进气管打气,排出空腔内一半的水,模型上升至悬浮状态,如图②;再继续打气,排出空腔内所有存水,模型上升至水面漂浮,如图③,露出水面的体积为整个模型总体积的。若不计进气管和排水孔的体积,整个模型的总体积为3×10﹣3m3;全过程忽略水封空气的体积随压强的变化,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)模型的总重力G。
(2)模型内部空腔的容积V空。
(3)模型沉在水底时,受到底面的支持力N。
(4)请描绘出在缓慢打气过程中,模型露出水面的体积V1与空腔内的气体体积V2之间的关系图象,并列式说明。
八.科普阅读题(共1小题)
32.(2022 恩施州)阅读短文,回答问题。
超导磁流体推进器
磁流体推进器(MHD)由磁体、电极和通道三部分构成,如图所示。磁流体推进器可为贯通海水的通道建一个强磁场,能对导电的海水产生电磁力的作用,使之在通道内运动,若海水涌向船尾,水便会推动船舶前进。因采用超导磁体作为磁场来源,获称为超导磁流体推进器。
其推进原理利用了“磁场对通电直导体的作用”,工作过程中把电磁能直接转换成流体动能,以喷射推进新技术取代传统螺旋桨的推进,具有低噪音等特点,具有重大推广价值。
中科院从上世纪九十年代开始此项技术研究,第一艘超导磁流体推进实验船“HEMS﹣1”于1998年研制成功。
请回答下列问题:
(1)磁流体推进器的核心组件由    、电极和通道构成。
(2)为减小空气和海水的影响,实验船上部主体可加工成    (选填“上凸下平”、“上平下凸”或“上下对称”)的流线型。
(3)若上述实验船驶入清江,船身受到的大气压会    (选填“小于”、“等于”或“大于”)在海上时受到的大气压,利用河水    (选填“能”或“不能”)获得动力。
参考答案与试题解析
一.选择题(共11小题)
1.【解答】解:设一块砖的重力为G,根据图示可知,F甲=3G,F乙=3G,F丙=3G,
由p可得p甲,
p乙,
p丙,
所以p乙>p丙>p甲,故D正确。
故选:D。
2.【解答】解:A.公交车上的破窗锤,通过减小受力面积增大压强,故用了压强的知识,故A符合题意;
B.铅垂线应用了重力的方向竖直向下,故B不符合题意;
C.滚动轴承是用滚动代替滑动减小摩擦,故C不符合题意;
D.撬石头的撬棒是利用杠杆的平衡条件来省力,故D不符合题意。
故选:A。
3.【解答】解:A、载重汽车有很多个宽大的车轮,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故A符合题意。
B、冰刀鞋的刀刃做得很薄,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B不合题意。
C、破窗锤的敲击端做成锥状,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故C不合题意。
D、切蛋器上的不锈钢丝做得很细,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故D不合题意。
故选:A。
4.【解答】解:A、由图可知,a处液体的深度比b处液体的深度小,由液体压强的特点可知,a处液体的压强小于b处液体的压强,因此a孔喷出水的距离小于b空喷出水的距离,即d是从a孔喷出水的落点,c是从a孔喷出水的落点,故A错误;
BC、由图可知,小孔位置越低,水的深度越深,水喷出得越远,表示水的压强越大,说明液体内部压强的大小跟液体的深度有关,故B正确、C错误;
D、a孔的位置比b空的位置高,水的深度小,液体压强小,则水的流速慢,若两孔大小相同,则相同时间内a空流出水的质量小,故D错误。
故选:B。
5.【解答】解:AB、托里拆利实验中,是否倾斜、上提下压、管的粗细都不影响水银柱的高度,故AB错误。
C、托里拆利实验中,用密度更小的液体替代水银,液柱的高度变大,故C错误。
D、若玻璃管内混进了少许空气,则p水银+p空气=p大气,所以空气会产生一定的压强,从而抵消掉一部分外界大气压,最终测量结果会偏小,故D正确。
故选:D。
6.【解答】解:A.相等时间内,空气经过飞机机翼上方时,路程长,空气流速大,空气压强小,空气经过飞机机翼下方时,路程短,空气流速小,空气压强大,故飞机受到向上的压强差,受到向上的升力作用,这是利用流体压强跟流速的关系,故A符合题意;
B.水库堤坝制成上窄下宽的形状,为了防止液体压强随深度的增加而增大给堤坝造成危害,故B不符合题意;
C.壶嘴和壶身构成连通器,连通器中装同种液体时,液体静止时,液面相平,所以茶壶壶嘴的高度不能低于壶盖处,故C不符合题意;
D.用吸管喝饮料,吸气时吸管内的气压减小,饮料在大气压作用下进入嘴里,这是利用大气压的结果,故D不符合题意。
故选:A。
7.【解答】解:
ABC、飞机的机翼上凸下平,飞机飞行时,在相同时间内,空气经过机翼上方的路程长,速度大,压强小;空气经过下方的路程短,速度小,压强大,从而使飞机获得向上的升力,当升力足够大时,飞机能起飞,所以飞机不能垂直地面腾空而起,故AC错误,B正确;
D、C919在长长的跑道上加速滑行再逐渐离地起飞的过程中,飞机受到的升力变大,对地面的压力变小,地面的受力面积不变,根据p,地面受到的压强变小,故D错误。
故选:B。
8.【解答】解:A、根据液体压强特点,液体内部朝各个方向的压强都相等,故b点处液体向上的压强等于向下的压强,故A错误;
BC、根据连通器的特点,连通器里只有一种液体且液体静止不流动时,各容器中液面保持相平,由液体压强公式可得,各容器底部受到的压强相等,故BC错误;
D、由题意可知,4个容器中的液面相平,所以容器中是同种液体,且密度相同,故D正确。
故选:D。
9.【解答】解:A、整个橙子放入水中,橙子漂浮在水面上,所以整个橙子的密度小于水的密度,故A错误;
B、大块橙子在水中处于漂浮状态,大块橙子受到的浮力等于其重力,故B错误;
C、小块橙子缓慢沉入水底的过程中,水的密度不变,橙子排开水的体积先变大后不变,由F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力大小先变大后不变,故C错误;
D、整个橙子在水中处于漂浮状态,整个橙子受到的浮力等于其重力,将小块放入水中,发现小块沉入水底,说明F小<G小;大块仍漂浮,则G大=F大,又因为G小+G大=G,F浮=F大+F小,则两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力,故D正确。
故选:D。
10.【解答】解:A、金属块的质量m金0.12kg,
根据ρ可得金属块的体积:V金3×10﹣5m3=30cm3,故A错误;
B、初始时,金属块有的体积浸在水中,受重力G金、浮力F浮和弹簧测力计的拉力F1的作用,
此时排开水的体积:V排V金3×10﹣5m3=6×10﹣6m3,
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣6m3=0.06N,
根据受力平衡可得:G金=F浮+F1,
所以,F1=G金﹣F浮=1.2N﹣0.06N=1.14N;
当金属块浸没在水中,受重力G金、浮力F浮′和弹簧测力计的拉力F2的作用,
则排开水的体积:V排′=V金=3×10﹣5m3,
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣5m3=0.3N,
根据受力平衡可得:G金=F浮′+F2,
所以,F2=G金﹣F浮′=1.2N﹣0.3N=0.9N;
则F1﹣F2=1.14N﹣0.9N=0.24N,故B错误;
C、初始时,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,当金属块浸没在水中,G溢=F浮′﹣F浮=0.3N﹣0.06N=0.24N,
由于水对小桶底部的压力:F=G溢=0.24N,则水对小桶底部的压强p120Pa,故C错误;
D、当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力:T1=G杯+G水+G排=G杯+G水+F浮=G杯+G水+0.06N;
当金属块刚好浸没在水中时,提绳竖直向上的拉力:T2=G杯+G水﹣G溢+G排′=G杯+G水﹣G溢+F浮′=G杯+G水﹣0.24N+0.3N=G杯+G水+0.06N;
所以,T1=T2,故D正确。
故选:D。
11.【解答】解:B、长方体漂浮在液体中,由物体的浮沉条件可知,长方体的重力等于其受到的浮力,
即G=F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×6.0×10﹣3m3=48N,故B错误;
C、刚好浸没时,V浸没=V=9.6×10﹣3m3,
长方体所受的浮力:
F浮′=ρ液gV浸没=0.8×103kg/m3×10N/kg×9.6×10﹣3m3=76.8N,故C错误;
A、长方体的质量m4.8kg,
长方体的密度ρ长方体0.5×103kg/m3,故A错误;
D、在外力作用下,长方体浸没在液体中,由F+G=F浮′,则外力大小F=F浮′﹣G=76.8N﹣48N=28.8N,故D正确。
故选:D。
二.多选题(共1小题)
12.【解答】解:ABC、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。根据图中容器的形状知,C的体积最大,B的体积最小,根据ρ,C的密度最小,B的密度最大,
故ρB>ρA>ρC,
根据液体的压强p=ρgh知,深度相同,液体对容器底部的压强pB>pA>pC,
根据液体的压力F=pS知,底面积相同,液体对容器底部的压力FB>FA>FC,故B正确,AC错误;
D、容器对桌面的压力等于杯子和液体的总重力,杯子和液体的质量都相同,总重力相等,因而对桌面的压力相等,故D正确。
故选:BD。
三.填空题(共10小题)
13.【解答】解:(1)只有沿水平方向拉着物体做匀速直线运动,物体在水平方向上受到平衡力的作用,根据二力平衡,拉力大小才等于摩擦力的大小,由图知,测力计分度值为0.2N,示数为2.6N,故摩擦力大小等于2.6N。
在图甲操作的基础上,将瓶中水倒出部分后,瓶对水平面的压力减小,再次沿水平方向拉着木块做直线运动,测力计示数为2.2N,故摩擦力大小等于2.2N。因接触面粗糙程度不变,压力减小,摩擦力减小,可以得到结论:在接触面粗糙程度相同时,压力越大滑动摩擦力越大。
(2)根据题意可知,加水后三个小孔到水面的深度不同,且下方小孔水喷得更急、更远,该实验表明:同种液体内部压强的大小与液体的深度有关,压强随深度的增大而增大。
故答案为:(1)2.6;压力越大;(2)深度。
14.【解答】解:飞机在升空过程中,乘客行李箱的质量大小不变,则惯性不变;
以座椅为参照物,乘客与座椅之间的位置没有改变,故乘客相对于座椅是静止的;
在飞机升空时,即飞机受到向上的升力,此时对于机翼来说,机翼上方的空气流速大,压强小,而机翼下方飞空气流速小,压强大,故飞机在较大的向上的升力的作用下升空。
随着海拔高度的升高,外界大气压强会变小。
故答案为:不变;静止;上;变小。
15.【解答】解:(1)此时水对容器底的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa;
(2)容器排开水的体积V排=V水+V空=Sh+SΔh=5cm×5cm×8cm+5cm×5cm×2cm=250cm3,
容器所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×250×10﹣6m3=2.5N,
容器和水的重力G=F浮=2.5N,
容器和水的质量m0.25kg,
水的体积V水=Sh=5cm×5cm×8cm=200cm3,
水的质量m水=ρ水V水=1g/cm3×200cm3=200g=0.2kg,
容器的质量m容=m﹣m水=0.25kg﹣0.2kg=0.05kg=50g。
故答案为:800;50。
16.【解答】解:(1)同一挖掘机在松软的泥土上时,下面的履带全部与泥土接触,受力面积大,压强小;
(2)同一挖掘机在水泥路面上时,只有下面棱与地面接触,受力面积小,压强大。
故答案为:(1)受力面积大,压强小;(2)受力面积小,压强大。
17.【解答】解:负压救护车的原理:车内空间为负压舱,小于外界大气压,因此必须用抽气机将被污染的空气经过消毒、杀菌处理后从车内抽出,使车内气压低于车外大气压,在大气压作用下,清洁的空气只能由车外流向车内。
故答案为:从车内抽出;低于;大气压。
18.【解答】解:小朋友站在蹦床上,蹦床发生形变产生一个对小朋友向上的弹力;
小朋友被弹起后,是先上升后下落,说明力可以改变物体的运动状态;
小朋友下落时,感觉地面离他越来越近,是以自身为参照物;
小朋友对蹦床的压强为:p2×104Pa。
故答案为:蹦床;物体的运动状态;自身;2×104。
19.【解答】解:地面上的物体对地面的压力等于自身的重力,
设长方体物块的重力为2G,将物块切成完全相同的两块,则每一块的重力为G,
它们对水平地面的压强之比为:,
设S左=3S,则S右=2S,所以长方体的底面积为5S,
由p左1000Pa可得:G=3000Pa×S,
则长方体对地面的压强:p1200Pa,
由pρgh可得长方体物块的密度:
ρ1.2×103kg/m3。
故答案为:1.2×103。
20.【解答】解:飞机飞行的平均速度:
v666.7km/h;
该飞机起飞时,其升力是利用气体流速越大的位置,压强越小的原理;
起飞过程中,燃料的化学能先转化为内能,内能再转化为机械能。
故答案为:666.7;小;内;机械。
21.【解答】解:鸡蛋漂浮在装有淡盐水的玻璃杯中,鸡蛋受到的浮力F浮=G=0.5N;
若再往玻璃杯中加盐,盐水的密度变大,则鸡蛋仍漂浮在液面上,则浮力等于重力,鸡蛋的重力不变,则鸡蛋受到的浮力不变。
故答案为:0.5;不变。
22.【解答】解:长方体放在水中小部分露出水面,大部分没入水中,说明长方体处于漂浮状态,且长方体的密度与水的密度比较接近;
漂浮时长方体受到的浮力等于重力,即F浮=G,
根据F浮=ρ液gV排和G=mg=ρVg可得:ρ水gV排=ρVg,
整理可得:,
则V排V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
将它露出水面的部分截取走,剩余部分的体积为V排,
同理可得第二次漂浮时:,
则V排′V排V﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
第二次漂浮时露出水面的体积是物体原体积的,即③,
将①②代入③,化简解得ρ=0.2g/cm3(不符合题意,舍去)或0.8g/cm3,即此长方体的密度为0.8g/cm3。
故答案为:0.8。
四.实验探究题(共5小题)
23.【解答】解:(1)如图甲所示,用手按压橡皮膜,U形管两侧液面出现高度差,且U形管左侧液面低于右侧液面,说明压强计左侧胶管内的气压大于外界大气压;
(2)将压强计的探头浸入水中,观察到现象如图乙、丙、丁所示,探头所处深度相同,改变金属盒朝向,U形管内左右两侧液面高度差不变,这说明在同一液体内,同一深度,液体向各个方向的压强相等。
故答案为:(1)大于;(2)不同方向;同一深度,液体向各个方向的压强相等。
24.【解答】解:(1)为了能使实验顺利进行,检查实验装置的气密性,使用前用手指按压强计的橡皮膜,观察U形管的两侧液面高度差;
(2)比较图A、B、C,它们除了探头橡皮膜的方向不同其它都相同,两边液面高度差相同,说明在同种液体内部的同一深度,向着各个方向的压强相同;
(3)液体压强与密度和深度有关系,要研究液体压强与密度的关系,需要保持液体深度相同,由图D和E知,压强计的金属盒在两种液体中的深度是不同的,由于没有控制液体深度相同,所以结论不可靠;
(4)拉弹簧的力越大,弹簧的伸长就越大,根据此原理制成了弹簧测力计,即用弹簧的伸长大小,间接反映力的大小,用到了转换法;量筒、刻度尺可以直接读出液体体积的大小和长度的大小,没有用到转换法;
探头在不同液体中的深度相同,根据p=ρgh可知,深度相同,液体的密度越大压强越大,所以待探究液体与U形管中液体的密度差越大,两侧液面高度差越大,实验现象越明显。
故答案为:(1)两侧液面高度差;(2)向着各个方向;(3)没有控制液体深度相同;(4)弹簧测力计;大。
25.【解答】解:(1)甲图中物体的重力大小等于F1,乙图中弹簧测力计对物体的拉力大小为F2,根据称重法物块受浮力大小的表达式F浮乙=F1﹣F2;
(2)比较甲、乙、丙三图可知,液体的密度不变,金属块排开的液体的体积不同,由于没有控制物体排开液体的体积相同,所以不能探究浮力大小与深度的关系,因此,小青同学的结论不可靠;
(3)丙、丁两图物体全部浸没,排开液体体积相同,由于ρ水>ρ液;根据F浮=ρ液gV排可知,F浮水>F浮液;根据F浮=G﹣F拉可知,在水中受到的浮力F浮水=F1﹣F3,在某液体中受到的浮力F浮液=F1﹣F4,则F1﹣F3>F1﹣F4,因此F3小于F4。
故答案为:(1)F1﹣F2;(2)没有控制物体排开液体的体积相同;(3)小于。
26.【解答】解:(1)在图A中,弹簧测力计的分度值为0.2N,此时测力计的示数为2.4N,即圆柱体的重力为:G=2.4N;
在图B中,测力计的示数为FB=2N,则此时圆柱体受到的浮力为:F浮B=G﹣FB=2.4N﹣2N=0.4N;
(2)浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,要探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度是否有关,应控制液体密度和物体排开液体的体积相同,与C步骤这两个因素相同的是D步骤,在这两个步骤中,测力计的示数相同,根据F浮=G﹣F示可知,在深度不同时,圆柱体受到的浮力不变,说明浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关,即猜想a是错误的;
(3)浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,要验证浮力大小与液体的密度有关,应控制物体排开液体的体积相同,比较B、E步骤可知,液体种类不同的同时,圆柱体排开液体的体积也不同,虽然测力计示数不同,即物体受到的浮力不同,但由于未控制圆柱体排开液体的体积相同,故不能得出:”浮力的大小与液体密度有关“的结论;
(4)我们在水中走动时,越到深处,脚底感觉到的压力越小,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关,在液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(5)由A、D步骤数据可知,圆柱体浸没在水中受到的浮力为:F浮D=G﹣FD=2.4N﹣1.4N=1N,
圆柱体浸没在水中时,排开水的体积等于圆柱体的体积,
由F浮=ρ液gV排可得,圆柱体的体积为:V=V排D10﹣4m3,
由G=mg=ρVg可得,圆柱体的密度为:ρ2.4×103kg/m3。
故答案为:(1)2.4;0.4;(2)D;(3)未控制圆柱体排开液体的体积相同;(4)我们在水中走动时,越到深处,脚底感觉到的压力越小;(5)2.4×103。
27.【解答】解:(1)实验器材中除了水以外,没有其他液体,所以不能探究浮力大小和液体密度的关系;物体也只有一个,不能探究浮力大小和物体密度的关系;可以通过改变物体在水中不同深度,来探究浮力大小和物体浸没在水中的深度的关系;
(2)根据称重法可知:F浮=F1﹣F2,铁块浸没在水中时,排开体积变大,浮力变大,弹簧测力计示数变小,则F2大于F3。
故答案为:(1)D;(2)F1﹣F2;大于。
五.计算题(共2小题)
28.【解答】解:(1)铝块的体积为:V铝10﹣3m3;
(2)放入铝块前,圆柱形容器中水的重力为:
G水=m水g=ρ水V水g=ρ水S容h水g=1.0×103kg/m3×300×10﹣4m2×6×10﹣2m×10N/kg=18N,
容器对水平桌面的压力等于容器和水的总重力,即:F=G总=G水+G容=18N+6N=24N,
容器对水平桌面的压强为:p容800Pa;
(3)铝块的边长为:L铝0.1m,
铝块的底面积为:S铝=(L铝)2=(0.1m)2=0.01m2=100cm2,
由图乙可知,加入铝块后,水的深度为:h水′9cm,
水对容器底部的压强增加量为:Δp水=ρ水gΔh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×(9﹣6)×10﹣2m=300Pa。
答:(1)铝块的体积为10﹣3m3;
(2)容器对水平桌面的压强为800Pa;
(3)水对容器底部的压强增加量为300Pa。
29.【解答】解:(1)由ρ可知,浮空艇内气体的质量:
m气=ρ气V=0.2kg/m3×9000m3=1.8×103kg;
(2)由题意可知,浮空艇排开空气的体积:
V排=V=9000m3,
则浮空艇所受到的浮力:
F浮=ρ空气gV排=1.2kg/m3×10N/kg×9000m3=1.08×105N;
(3)浮空艇和艇内气体的总重力:
G总=m总g=(1.8×103kg+2×103kg)×10N/kg=3.8×104N,
由力的平衡条件可知,缆绳拉力:
F=F浮﹣G总=1.08×105N﹣3.8×104N=7×104N,
因为锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍,所以锚泊车的重力:
G车=3F=3×7×104N=2.1×105N,
由G=mg可知,锚泊车的质量:
m2.1×104kg。
答:(1)浮空艇内气体的质量为1.8×103kg;
(2)浮空艇所受到的浮力为1.08×105N;
(3)为了有效控制浮空艇,要求锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍,则锚泊车的质量是2.1×104kg。
六.综合能力题(共1小题)
30.【解答】解:
(1)由题知,“潜艇”剩余部分的质量为0.05kg,剩余部分放入水中恰好悬浮,
此时“潜艇”受到的浮力:F浮=G剩=m剩g=0.05kg×10N/kg=0.5N;
由图乙可知,当注入水的深度在18cm时,图象出现拐点,且此后注入相同深度的水时水的质量增大,而“潜艇”高是20cm,所以,当注入水的深度h1=18cm时,“潜艇”恰好处于漂浮状态,此时“潜艇”对容器底部压力刚好为0;
(2)注水到24cm时停止,水的深度h2=24cm=0.24m,
水对容器底部的压强:p=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2.4×103Pa,
水对容器底部的压力:F=pS=2.4×103Pa×8×10﹣4m2=1.92N;
(3)当注入水深度h=18cm=0.18m时,“潜艇”恰好处于漂浮状态,
由浮漂条件有:F浮=G总=G切+G剩,
所以:ρ水gV排=m切g+m剩g,
即:ρ水gS潜×0.18m=ρ塑gS潜×Δh+m剩g﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当把“潜艇”水平切掉一部分后,剩余部分放入水中恰好悬浮时,F浮′=G剩′,
即:ρ水gS潜(0.2m﹣Δh)=m剩g﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
①式﹣②式,化简解得:Δh=0.1m=10cm;
将Δh=0.1m代入②,解得:S潜=5×10﹣4m2=5cm2,
所以“潜艇”恰好处于漂浮状态时注入水的体积:
V1=(S容﹣S潜)h1=(8cm2﹣5cm2)×18cm=54cm3,
此过程中注水的质量:m1=ρ水V1=1.0g/cm3×54cm3=54g。
答:(1)0.5;18;
(2)注水停止时水对容器底部的压力为1.92N;
(3)“潜艇”水平切掉的高度Δh为10cm,图乙中m1的值为54g。
七.解答题(共1小题)
31.【解答】解:(1)由F浮=ρ水gV排可得,题图③中模型漂浮时,排开液体的体积为总体积的1;受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg3×10﹣3m3=20N;
模型漂浮在水面上,所以模型受到的重力G=F浮=20N;
(2)当模型悬浮时,V排=V物,根据阿基米德原理知,受到的浮力F悬浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3=30N;
则模型悬浮时空腔内水的重力为G水=F悬浮﹣F浮=30N﹣20N=10N;
空腔内水的质量m水1kg;
空腔内水的体积V水1.0×10﹣3m3;
所以空腔的体积:V=2V水=2×1.0×10﹣3m3=2.0×10﹣3m3;
(3)当模型充满水时,空腔内水的重力G水总=m水g=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×2.0×10﹣3m3×10N/kg=20N;
当模型充满水时,模型的总重力为G总=G水总+G=20N+20N=40N;
模型沉底时受到的浮力F沉=F悬浮=30N;
模型沉底时对容器底面的压力和受到底面的支持力是一对相互作用力,则支持力
F支=G总﹣F沉=40N﹣30N=10N;
(4)当空腔内充入气体体积V2增大时,模型的总重力减小,当重力小于浮力时,即V2>1×10﹣3m3时,模型上浮,直至露出水面;当空腔内充入气体体积V2继续增大时,模型露出水面的体积V1增大,一直到V2=2×10﹣3m3时露出水面的体积V1达到1×10﹣3m3,
即G+ρ水g(V﹣V2)=ρ水g(V物﹣V1),根据表达式知,V1﹣V2是一次函数关系,
其V1﹣V2图像如答图所示:
答:(1)模型的总重力G为20N。
(2)模型内部空腔的容积V空为2.0×10﹣3m3;
(3)模型沉在水底时,受到底面的支持力10N。
(4)请描绘出在缓慢打气过程中,模型露出水面的体积V1与空腔内的气体体积V2之间的关系图象如图见解答。
八.科普阅读题(共1小题)
32.【解答】解:(1)由文中的信息可知:磁流体推进器由磁体、电极和通道三部分构成;
(2)为减小空气和海水的影响,应使实验船上部主体的上下两个面受到的空气和海水的流体压强相等,根据流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小可知,实验船上部主体可加工成上下对称的流线型;
(3)由于清江的海拔高度比海上高,所以船身在清江上受到的大气压小于在海上时受到的大气压;
因为磁流体推进器可为贯通海水的通道建一个强磁场,能对导电的海水产生电磁力的作用,所以液体必须导电才能获得动力,由于河水也能导电,因此利用河水能获得动力。
故答案为:(1)磁体;(2)上下对称;(3)小于;能。

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