南充市白塔中学2023~2024学年度初二下期中物理试卷
全卷g=10N/kg 考试时间:70分钟
一、选择题(本大题共12小题,共38分。在每小题给出的四个选项中,其中1~10题只有一项符合题目要求,每小题3分;11、12题有多项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错的得0分)
1. 2024年2月17日,第十四届全国冬季运动会冰壶(公开组)混双循环赛结束第六轮较量,如图所示是冰壶比赛时的情境。下列说法正确的是( )
A. 冰壶运动越来越慢的过程中,惯性越来越小
B. 掷出后冰壶能继续运动,是由于冰壶受到惯性的作用
C. 投掷队员用力向后蹬起蹬器,人却向前运动是利用了物体间力的作用是相互的
D. 运动员推动冰壶滑行,某一时刻冰壶所受的一切外力消失,冰壶将静止不动
2. 某同学用已校零的弹簧测力计测量一物体的重力时,误将物体挂在了拉环上,如图所示,当物体静止时,弹簧测力计的示数是2.2N,则该物体的重( )
A. 等于2.2N B. 小于2.2N C. 大于2.2N D. 无法确定
3. 如图所示的各种情景中,下列说法正确的是( )
A. 甲图中:小明的书包背带比较宽,这样可以减小对肩部的压力
B. 乙图中:小丽用吸管能把饮料吸入口中,说明她对水产生了压力
C. 丙图中:压路机轮子的重量就等于对路面的压力,说明压力就是重力
D. 丁图中:洗手池的回水管做成U型,利用了连通器原理
4. 如图所示,甲乙丙是三个底面积和质量都相同、形状不同的容器,下列说法正确的是( )
A. 在三种容器装入水且水面恰好相平,液体对容器底部压力
B. 在三种容器分别装入质量相等的同种液体,液体对容器底部压强
C. 在三种容器分别装入质量相等的同种液体,液体对容器底部压力
D. 在甲容器分别装入质量相等的水、酒精、水银,则液体对容器底部压力
5. 如图所示,取完全相同的长方体1块、2块、3块分别竖放、平放、侧放在水平地面上,它们对地面的压强分别为pa、pb和pc(已知长方体的长>宽>高),则( )
A. pa=pc>pb B. pa=pc<pb C. pa>pb>pc D. pa<pb<pc
6. 将同一长方体分别水平与竖直放置在水中,长方体都保持静止。下列说法正确的是( )
A. 水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差相等
B. 水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差不相等
C. 水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差不相等
D. 水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差相等
7. 如图所示是一种水翼船,船体下安装了水翼.当船在高速航行时,水面下的水翼会使船体整体抬高从而减小水对船体的阻力.则水翼安装正确的是:( )
A. B. C. D.
8. 两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,其中分别装有质量相等的两种不同液体,甲容器中液体的密度为ρ甲,乙容器中液体的密度为ρ乙,液面高度如图所示。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为pA、pB;下列判断正确的是( )
A. ρ甲>ρ乙,pA= pB B. ρ甲<ρ乙,pA<pB
C. ρ甲>ρ乙,pA<pB D. ρ甲<ρ乙,pA> pB
9. 如图所示,在玻璃槽中装有水,p为两端开口的玻璃管(质量不计),q在水面下的深度为24cm,向管内缓缓注入硫酸铜溶液,当塑料片q恰好脱落时,玻璃管内液柱高度为( )
A. 15cm B. 18cm C. 20cm D. 22cm
10. 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. 水对杯子底部压强是1000Pa
C. 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
11. 大桥施工时,要向江中沉放大量施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(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。下列判断正确的是( )
A. 构件的边长为4m
B. 构件所受的最大浮力为8×104N
C. 浮力F 随h变化的图线是图乙中的①线
D. 构件的密度为2.5×103kg/m3
12. 有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯盛满酒精,乙溢水杯盛满某种液体.将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中,小球下沉到杯底,溢出酒精的质量是40g;将小球从甲溢水杯中取出擦干,轻轻放入乙溢水杯中,小球漂浮且有1/11的体积露出液面,溢出液体的质量是50g,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3 ,下列计算正确的是
A. 小球的质量是40g B. 小球的体积是50cm3
C. 液体的密度是1.1×103kg/m3 D. 小球的密度是0.9×103kg/m3
二、填空题(本大题共6小题,每空2 分,共 24分)
13. 如图所示,A、B为两个完全相同物体,5N的水平拉力F1和2N的水平拉力F2的作用下一起匀速向右运动,此时A对B的摩擦力大小为______N;若撤去拉力后,两个物体仍能一起向右做减速运动,此时B与地面之间的摩擦力大小为______N。(地面粗糙程度不变)
14. 如图所示,将边长为4cm、重2.4N的正方体合金块放在水面桌面上,合金块对桌面的压强为______________Pa,如果沿着图中虚线位置水平将金属块切成a、b两部分,将切下的a竖直放在水平面上,则a对地面的压强为______________Pa。
15. 如图所示,A、B两支完全相同的试管装有液体,A管底部受到的液体压强为pA,B管底部受到的液体压强为pB。若两试管装有同种液体则:pA______ pB;若两试管装有质量相等的不同液体则:pA______ pB。(选填“>”“<”或“=”)
16. 如图所示,“A”和“B”表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置。图示中的轮船是在______(填“江水”或“海水”)中停泊;往轮船上装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
17. 质量相等的甲、乙两个实心球,它们的体积之比为3∶1,则甲、乙两球的密度之比是___________;若将甲、乙都放入水中,静止时它们受到的浮力之比为5∶2,乙球的密度是___________。
18. 将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,细线的长度为______cm,则木块所受到的最大浮力为______N。
三、作图题(本大题共 2 小题,每题 2 分,共 4 分)
19. 如图所示,一小球漂浮在盛水的烧杯中,将烧杯放置在斜面上,各物体均处于静止状态,请作出小球的受力示意图和烧杯对斜面压力的示意图(小球的重心已标出)。
20. 如图所示,是一个正在奔跑中的小男孩,请画出他的脚对地面的力。
四、实验探究题(本大题共3小题,每空1分,共14分)
21. 如图所示,是“研究液体内部压强”的实验:
(1)该实验是通过U型管两侧______来反映被测压强大小的;
(2)比较乙、丙实验可知,液体内部压强与______有关;比较______实验可知,液体内部压强与液体的深度有关;
(3)如果保持乙实验中探头浸在液体中深度不变,然后将橡皮膜朝向不同方向,U形管两侧液面______(选填“会”或“不会”)出现高度差的变化。
22. 小明在探究“浮力大小与哪些因素有关”实验中,用到如下器材:测力计、高度为6cm的实心圆柱体金属块、相同的大烧杯若干、水、密度未知的某种液体、细线等。
(1)小明进行了如图所示的实验:A步骤所示测力计的示数为______N:用弹簧测力计挂着圆柱体缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出);
(2)分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟______有关,圆柱体浸没在水中时受到的浮力为______N;
(3)如图G所示,图线______(选填“a”或“b”)能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况;
(4)F图液体的密度是______kg/m3。
23. 小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量。
(Ⅰ)该实验还缺一个实验器材是______;
(2)实验前把注射器的活塞推到底端,目的是______,然后用橡皮帽封住小孔;
(3)该实验必须在水平方向进行测量,而不是竖直方向,这是为______;
(4)实验记录了弹簧测力计的示数为6N,有刻度部分的长度为4cm,则大气压强为______Pa;
(5)小明发现,在做此实验时活塞与注射器筒壁不完全密封,可能会使大气压的测量值______(选填“大于”或“小于”)真实值。
五、计算题(本大题共两小题,第24题8分,第25题12分,共 20 分。要求写出必要的文字说明、主要的计 算步骤和明确的答案)
24. 如图所示,放在水平桌面上的容器,侧壁有一个开口弯管,弯管内的液面高度,容器底部和顶部的面积都为,顶部到底部的高度,容器中液体密度为。求:
(1)液体对容器顶部的压强;
(2)液体对容器底部的压力。
25. 如图,装有水的圆柱形容器静止在水平桌面上,用细线拉着小球浸没在水中,已知小球的质量300g,体积500cm3,容器的底面积是400cm2。求:
(1)小球受到的浮力;
(2)小球受到细线的拉力;
(3)若剪断细绳后,小球静止时容器底受到水的压强变化了多少?南充市白塔中学2023~2024学年度初二下期中物理试卷
全卷g=10N/kg 考试时间:70分钟
一、选择题(本大题共12小题,共38分。在每小题给出的四个选项中,其中1~10题只有一项符合题目要求,每小题3分;11、12题有多项符合题目要求,全部选对得4分,选对但不全的得2分,有错的得0分)
1. 2024年2月17日,第十四届全国冬季运动会冰壶(公开组)混双循环赛结束第六轮较量,如图所示是冰壶比赛时的情境。下列说法正确的是( )
A. 冰壶运动越来越慢的过程中,惯性越来越小
B. 掷出后的冰壶能继续运动,是由于冰壶受到惯性的作用
C. 投掷队员用力向后蹬起蹬器,人却向前运动是利用了物体间力的作用是相互的
D. 运动员推动冰壶滑行,某一时刻冰壶所受的一切外力消失,冰壶将静止不动
【答案】C
【解析】
【详解】A.惯性大小只与质量有关,冰壶运动越来越慢的过程中,惯性大小不变,故A错误;
B.掷出后的冰壶能继续运动,是由于冰壶具有惯性,要保持原来的运动状态,惯性不是力,不能说受到惯性的作用。故B错误;
C.投掷队员用力向后蹬起蹬器时,人对起蹬器施加了向后的作用力, 同时,起蹬器对人施加了向前的作用力,使人向前运动,是利用了物体间力的作用是相互的,故C正确;
D.运动员推动冰壶滑行,某一时刻冰壶所受的一切外力消失,冰壶将以此时的速度做匀速直线运动,故D错误。
故选C。
2. 某同学用已校零的弹簧测力计测量一物体的重力时,误将物体挂在了拉环上,如图所示,当物体静止时,弹簧测力计的示数是2.2N,则该物体的重( )
A. 等于2.2N B. 小于2.2N C. 大于2.2N D. 无法确定
【答案】B
【解析】
【详解】当将弹簧测力计倒置过来后,把物体挂在提环上,因为弹簧测力计本身有重力,挂钩显示的示数等于弹簧测力计自身的重力和物体的重力之和,所以此时物体的重力要小于测力计示数2.2N,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
3. 如图所示的各种情景中,下列说法正确的是( )
A. 甲图中:小明的书包背带比较宽,这样可以减小对肩部的压力
B. 乙图中:小丽用吸管能把饮料吸入口中,说明她对水产生了压力
C. 丙图中:压路机轮子的重量就等于对路面的压力,说明压力就是重力
D. 丁图中:洗手池的回水管做成U型,利用了连通器原理
【答案】D
【解析】
【详解】A.小明的书包背带比较宽,是在压力一定时,通过增大受力面积减小压强,使肩部舒服,故A错误;
B.小丽用吸管能把饮料吸入口中,是大气压将饮料压入口中,而不是她对水产生了压力,故B错误;
C.轮子对地面的压力大小等于压路机的总重力大小,但是两种不同性质的力,不是同一个力,不能说压力就是重力,故C错误;
D.上端开口、底部相连通的容器叫连通器,由图可知,洗手池的回水管是连通器原理在生活中的应用,故D正确。
故选D。
4. 如图所示,甲乙丙是三个底面积和质量都相同、形状不同的容器,下列说法正确的是( )
A. 三种容器装入水且水面恰好相平,液体对容器底部压力
B. 在三种容器分别装入质量相等的同种液体,液体对容器底部压强
C. 在三种容器分别装入质量相等的同种液体,液体对容器底部压力
D. 在甲容器分别装入质量相等的水、酒精、水银,则液体对容器底部压力
【答案】C
【解析】
【详解】A.由题意知,甲乙丙三个容器内装入水,且水的液面高度相同,由p=ρgh可知,三容器底部受到水的压强相同,由于但容器底面积相同,由可知,三个容器中,水对容器底部压力相同,即
故A错误;
BC.由题意知,液体质量相同,甲中液体的高度最高,所以,由p=ρgh可知,液体对分别对三种容器底部压强关系为
甲中液体对底面的压强最大; C、质量相同,压强甲乙丙依次减小,所以底面积相同的情况下,压力也是甲乙丙依次减小 D、根据BC选项分析可知,高度变化越明显,压力越大,所以密度小的液体等质量体积更大,所以压力大小应该是酒精大于水大于水银
由于但容器底面积相同,由知,液体对容器底部压力关系为
故C正确,B错误;
D.根据BC选项分析可知,高度变化越明显,压力越大,所以密度小的液体等质量体积更大,其在甲容器中的深度更大,其对容器底部压强更大,则液体对容器底部的压力更大,所以压力大小应该是酒精大于水大于水银,故D错误。
故选C。
5. 如图所示,取完全相同的长方体1块、2块、3块分别竖放、平放、侧放在水平地面上,它们对地面的压强分别为pa、pb和pc(已知长方体的长>宽>高),则( )
A. pa=pc>pb B. pa=pc<pb C. pa>pb>pc D. pa<pb<pc
【答案】A
【解析】
【详解】长方体对水平地面的压强为
即它对水平地面的压强只与它的密度、高度有关,三个长方体完全相同,则它们的密度相同,由图可知,高度关系为
ha=hc>hb
所以,压强大小关系为
pa=pc>pb
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6. 将同一长方体分别水平与竖直放置在水中,长方体都保持静止。下列说法正确的是( )
A. 水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差相等
B. 水对长方体上、下表面的压强差不相等,压力差不相等
C. 水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差不相等
D. 水对长方体上、下表面的压强差相等,压力差相等
【答案】A
【解析】
【详解】长方体物块悬浮在水中,说明受到水的浮力不变,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体物块上下表面受到水的压力差不变;而长方体物块上下表面受到水的压强差
竖直放置比水平放置上下表面积小,所以长方体物块上下表面受到水的压强差不相等,综上分析知,故A正确,BCD错误。
故选A。
7. 如图所示是一种水翼船,船体下安装了水翼.当船在高速航行时,水面下的水翼会使船体整体抬高从而减小水对船体的阻力.则水翼安装正确的是:( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】
【详解】水翼的作用是在船高速行驶时将船体抬高,要使船体太高,船体需要受到向上的力.根据飞机升空的原理可知,若水翼也做成上凸下平的形状即可.故B正确.
8. 两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,其中分别装有质量相等的两种不同液体,甲容器中液体的密度为ρ甲,乙容器中液体的密度为ρ乙,液面高度如图所示。液体内A、B两点到容器底部的距离相等,其压强分别为pA、pB;下列判断正确的是( )
A. ρ甲>ρ乙,pA= pB B. ρ甲<ρ乙,pA<pB
C. ρ甲>ρ乙,pA<pB D. ρ甲<ρ乙,pA> pB
【答案】C
【解析】
【详解】两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,其中分别装有质量相等的两种不同液体,两容器底部受到的液体的压力大小等于液体的重力大小,根据
由题知两容器底部受到的液体压强相等
p甲=p乙
由图知甲容器中液体的深度小于乙容器中液体的深度,由p=ρ液gh知
ρ甲>ρ乙
甲容器底部受到的液体的压强大小等于A点以上液体产生的压强与A点以下液体产生的压强之和
p甲=pA+pA下
同理有
p乙=pB+pB下
由题意知液体内A、B两点到容器底部的距离相等,根据p=ρ液gh知A、B两点以下液体产生压强大小关系为
pA下>pB下 ①
因
p甲=p乙
即
pA+pA下=pB+pB下 ②
由①②可得出
pA
故选C。
9. 如图所示,在玻璃槽中装有水,p为两端开口的玻璃管(质量不计),q在水面下的深度为24cm,向管内缓缓注入硫酸铜溶液,当塑料片q恰好脱落时,玻璃管内液柱高度为( )
A 15cm B. 18cm C. 20cm D. 22cm
【答案】C
【解析】
【详解】不计塑料片的质量,塑料片q恰好脱落时、外液体对塑料片的压力相等,根据,玻璃管内、外液体对塑料片的压强相等。根据p=ρ液gh可得
ρ硫酸铜gh硫酸铜=ρ水gh水
即
1.2×103kg/m3×h硫酸铜=1.0×103kg/m3×24cm
解得:h硫酸铜=20cm,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
10. 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1000Pa
C. 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×0002m2=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。
11. 大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(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。下列判断正确的是( )
A. 构件的边长为4m
B. 构件所受的最大浮力为8×104N
C. 浮力F 随h变化的图线是图乙中的①线
D. 构件的密度为2.5×103kg/m3
【答案】BD
【解析】
【详解】C.由图可知,构件在浸入水中的过程是排开的水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②,故C错误;
A.从乙图中可以看出,当构件完全淹没时高度为2m,则构件边长为2m,故A错误;
BD.构件完全淹没时,排开水的体积
则构件所受的浮力最大为
此时钢绳的拉力。则有
即
解得。故BD正确。
故选BD。
12. 有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯盛满酒精,乙溢水杯盛满某种液体.将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中,小球下沉到杯底,溢出酒精的质量是40g;将小球从甲溢水杯中取出擦干,轻轻放入乙溢水杯中,小球漂浮且有1/11的体积露出液面,溢出液体的质量是50g,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3 ,下列计算正确的是
A. 小球的质量是40g B. 小球的体积是50cm3
C. 液体的密度是1.1×103kg/m3 D. 小球的密度是0.9×103kg/m3
【答案】BC
【解析】
【分析】
【详解】因为小球在乙溢水杯中漂浮,所以G球=F浮=G排,故m=m排=50g,故A错误;
又因为小球在甲溢水杯中沉底,所以V球=V排酒精===50 cm3 ,故B正确.
所以小球的密度:球== =1g/=1000kg/m3,故D错误;
因为小球在乙溢水杯中漂浮, G球=F浮,由阿基米德原理得,F浮= m排g=乙gV,
且G=ρ球gV,即乙gV=ρ球gV,
则小球的密度为:ρ乙=ρ球=1000kg/m3=1.1×103kg/m3.故C正确.
二、填空题(本大题共6小题,每空2 分,共 24分)
13. 如图所示,A、B为两个完全相同的物体,5N的水平拉力F1和2N的水平拉力F2的作用下一起匀速向右运动,此时A对B的摩擦力大小为______N;若撤去拉力后,两个物体仍能一起向右做减速运动,此时B与地面之间的摩擦力大小为______N。(地面粗糙程度不变)
【答案】 ①. 2 ②. 3
【解析】
【详解】[1]A做匀速直线运动,它在水平方向受到的拉力F2和B对A的摩擦力是一对平衡力,所以,B对A的摩擦力为2N,方向水平向右;A对B的摩擦力与B对A的摩擦力是一对相互作用力,大小相等,方向相反,所以,A对B的摩擦力大小为2N,方向水平向左。
[2]A、B在两个拉力作用下做匀速直线运动时,B在水平方向上受到向右的拉力、A对B的摩擦力及地面对B的摩擦力,受力平衡,所以,地面对B的摩擦力大小为
f地= F1-fA=5N-2N=3N
若撤去拉力后,两个物体仍能一起向右做减速运动,此时B对地面压力及接触面粗糙程度都没有改变,B与地面之间的摩擦力大小不变,仍为3N。
14. 如图所示,将边长为4cm、重2.4N的正方体合金块放在水面桌面上,合金块对桌面的压强为______________Pa,如果沿着图中虚线位置水平将金属块切成a、b两部分,将切下的a竖直放在水平面上,则a对地面的压强为______________Pa。
【答案】 ①. 1.5×103 ②. 1.5×103
【解析】
【详解】[1]因为合金块放在水面桌面上,所以压力
受力面积为
合金块对桌面的压强为
[2]合金块的体积为
合金块的质量为
合金块的密度为
将切下的a竖直放在水平面上,则a对地面的压强为
15. 如图所示,A、B两支完全相同的试管装有液体,A管底部受到的液体压强为pA,B管底部受到的液体压强为pB。若两试管装有同种液体则:pA______ pB;若两试管装有质量相等的不同液体则:pA______ pB。(选填“>”“<”或“=”)
【答案】 ①. = ②. >
【解析】
【详解】[1]由液体压强公式p=ρgh,若两试管装有同种液体,因为液体深度h相同,所以pA=pB。
[2]若两试管装有质量相等的不同液体,因为B管中液体的体积大,则液体的密度小于A管中液体的密度,两试管中液体的深度相同,所以pA>pB。
16. 如图所示,“A”和“B”表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置。图示中的轮船是在______(填“江水”或“海水”)中停泊;往轮船上装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】 ①. 海水 ②. 增大
【解析】
【详解】[1]轮船在海水或江水中都处于漂浮状态,受到的浮力不变,总等于轮船的重力;海水密度大于江水密度,根据阿基米德原理可知,和在江水中相比,轮船在海水中排开海水的体积较小,因此,由图可知,A刻线为轮船在江水中静止时液面的位置,B为轮船在海水中静止时液面的位置;此时轮船在水中液面与B处重合,所以,图示中的轮船是在海水中停泊。
[2]往轮船上装上货物后,发现船身下沉了一些,则轮船排开水的体积增大,根据阿基米德原理可知,它受到的浮力增大。
17. 质量相等的甲、乙两个实心球,它们的体积之比为3∶1,则甲、乙两球的密度之比是___________;若将甲、乙都放入水中,静止时它们受到的浮力之比为5∶2,乙球的密度是___________。
【答案】 ①. 1∶3 ②. 2.5×103kg/m3
【解析】
【详解】[1]质量相等的甲、乙两个实心球,它们的体积之比为3∶1,则甲、乙两球的密度之比是
[2]若将甲、乙都放入水中,静止时它们受到的浮力之比为5∶2,则不可能两球都漂浮,若两球都漂浮,则浮力等于重力,那么两球浮力之比为1∶1。若两球都沉底,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力之比即为体积之比,应该是3∶1,故两球只可能是一个漂浮,另外一个沉底,因为ρ甲∶ρ乙=1∶3,所以甲球密度小,故甲漂浮,乙沉底。甲球漂浮,则甲的浮力为甲的重力,故
F浮甲=G物=ρ甲gV甲
而乙球的浮力为 F浮乙= ρ水gV乙,因为静止时它们受到的浮力之比为5∶2,则可以列等式为
解得,又因为因为ρ甲∶ρ乙=1∶3,所以
18. 将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,细线的长度为______cm,则木块所受到的最大浮力为______N。
【答案】 ①. 7 ②. 15
【解析】
【详解】[1]由图乙可知,当深度为9cm时,木块所受容器底部的压力为0,此时木块开始上升;从第9cm到第16cm之间,木块一直处于漂浮状态,细线处于松弛状态;当深度为16cm时,细线被拉直,随后木块不再上升,液面上升到第22cm时,木块上边面与液面相平。则细线的长度为
[2]木块的高度为
则木块完全浸没时排开液体的体积为
此时木块所受的最大浮力为
三、作图题(本大题共 2 小题,每题 2 分,共 4 分)
19. 如图所示,一小球漂浮在盛水的烧杯中,将烧杯放置在斜面上,各物体均处于静止状态,请作出小球的受力示意图和烧杯对斜面压力的示意图(小球的重心已标出)。
【答案】
【解析】
【详解】小球静止在水面上,受到的重力和浮力是一对平衡力,平衡力大小相等、方向相反,因为重力方向竖直向下,所以浮力的方向竖直向上,小球受到的浮力方向竖直向上,作用点在小球重心上;烧杯对斜面的压力,在物体和斜面的接触面上找中点作为力的作用点,画一垂直斜面向下的线段,标出箭头,记为F压,如图所示:
20. 如图所示,是一个正在奔跑中的小男孩,请画出他的脚对地面的力。
【答案】
【解析】
【详解】向右奔跑的男生,与地面接触的这只脚有向左滑动的趋势,因此鞋底受到地面对它向右的摩擦力,作用点在鞋底与地面的接触点,根据力的作用是相互的可知地面受到的摩擦力水平向左,另外脚对地面有竖直向下的压力,故他的脚对地面的力如下图
四、实验探究题(本大题共3小题,每空1分,共14分)
21. 如图所示,是“研究液体内部压强”的实验:
(1)该实验是通过U型管两侧______来反映被测压强大小的;
(2)比较乙、丙实验可知,液体内部压强与______有关;比较______实验可知,液体内部压强与液体的深度有关;
(3)如果保持乙实验中探头浸在液体中深度不变,然后将橡皮膜朝向不同方向,U形管两侧液面______(选填“会”或“不会”)出现高度差的变化。
【答案】 ①. 液面高度差 ②. 液体的密度 ③. 丙、丁 ④. 不会
【解析】
【详解】(1)[1]该实验是通过U型管两侧液面高度差来反映被测压强大小的,液面高度差越大,所测液体压强越大,采用了转换法。
(2)[2]比较乙、丙实验,橡皮膜在液体中的深度相同,液体的密度不同,U型管两侧液面高度差不同,可知,液体内部压强与液体的密度有关。
[3]比较丙、丁实验,液体的密度相同,橡皮膜在液体中的深度不同,U型管两侧液面高度差不同,可知,液体内部压强与液体的深度有关。
(3)[4]如果保持乙实验中探头浸在液体中深度不变,然后将橡皮膜朝向不同方向,U形管两侧液面不会出现高度差的变化,说明在相同深度,液体向各个方向的压强相等。
22. 小明在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用到如下器材:测力计、高度为6cm的实心圆柱体金属块、相同的大烧杯若干、水、密度未知的某种液体、细线等。
(1)小明进行了如图所示的实验:A步骤所示测力计的示数为______N:用弹簧测力计挂着圆柱体缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出);
(2)分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟______有关,圆柱体浸没在水中时受到的浮力为______N;
(3)如图G所示,图线______(选填“a”或“b”)能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况;
(4)F图液体的密度是______kg/m3。
【答案】 ①. 2.7 ②. 排开液体的体积 ③. 0.3 ④. b ⑤.
【解析】
【详解】(1)[1]如图所示,A步骤中测力计分度值为0.1N,测力计的示数为2.7N。
(2)[2]B、C、D实验中,物体排开水的体积变大,测力计示数变小,根据称重法可知,物体受到的浮力变大,故分析实验步骤A、B、C、D,可以说明浮力大小跟排开液体的体积有关。
[3]图D中物体完全浸没,弹簧测力计的示数为2.4N,则圆柱体浸没在水中时受到的浮力为
(3)[4]由图可知,从步骤B到E,随着浸入液体深度变大,物体浸没前,排开液体的体积变大,测力计的示数变小,根据称重法可知,物体受到的浮力变大;物体浸没后,测力计示数不变,则受到的浮力不变。据此可知图线b能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况。
(4)[5]物体浸没在水中受到的浮力为0.3N,此时排开液体的体积即为金属块的体积,则金属块的体积为
由图F可知,实心圆柱体金属块完全浸没到未知液体中后测力计示数为2.1N,则根据称重法可知,浸没在未知液体中受到的浮力为
F图液体的密度为
23. 小明利用标有2.5mL的一次性注射器、弹簧测力计、细绳、橡皮帽等器材,对大气压的值进行测量。
(Ⅰ)该实验还缺一个实验器材是______;
(2)实验前把注射器的活塞推到底端,目的是______,然后用橡皮帽封住小孔;
(3)该实验必须在水平方向进行测量,而不是竖直方向,这是为______;
(4)实验记录了弹簧测力计的示数为6N,有刻度部分的长度为4cm,则大气压强为______Pa;
(5)小明发现,在做此实验时活塞与注射器筒壁不完全密封,可能会使大气压的测量值______(选填“大于”或“小于”)真实值。
【答案】 ①. 刻度尺 ②. 排尽筒内的空气,以免对结果产生影响 ③. 见解析 ④. ⑤. 小于
【解析】
【详解】(1)[1]该实验的实验原理是,而实验中的受力面积是根据计算出来的,所以实验中要测出注射器拉动的长度,需要用到刻度尺。
(2)[2]实验前把注射器的活塞推到底端,目的是排尽筒内的空气,以免对结果产生影响。
(3)[3]若该实验在竖直方向上进行,由于注射器受重力的作用,测得的拉力不等于大气压力,会对测量结果产生较大影响,所以在水平方向进行实验,可以提高实验的准确度。
(4)[4]已知注射器容积为
V=2.5mL=2.5cm3
注射器全部刻度的长度l=4cm,因为注射器为圆柱体,根据V=Sl可得
实验时,弹簧测力计的示数F=6N,则大气压强
(5)[5]活塞与注射器筒壁不完全密封,会使测得的拉力变小,最终所测量的大气压的值会小于真实值。
五、计算题(本大题共两小题,第24题8分,第25题12分,共 20 分。要求写出必要的文字说明、主要的计 算步骤和明确的答案)
24. 如图所示,放在水平桌面上的容器,侧壁有一个开口弯管,弯管内的液面高度,容器底部和顶部的面积都为,顶部到底部的高度,容器中液体密度为。求:
(1)液体对容器顶部的压强;
(2)液体对容器底部的压力。
【答案】(1)2×103Pa;(2)800N
【解析】
【详解】解:(1)容器顶所处的深度为
h顶=h1-h2=0.8m-0.6m=0.2m
容器顶部所受的压强为
p顶=ρgh顶=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
(2)容器底受的压强为
p底=ρgh底=ρgh1=1×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa
容器底受的压力为
F底=p底S=8×103Pa×0.1m2=800N
答:(1)液体对容器顶部的压强为2×103Pa;
(2)液体对容器底部的压力为800N。
25. 如图,装有水的圆柱形容器静止在水平桌面上,用细线拉着小球浸没在水中,已知小球的质量300g,体积500cm3,容器的底面积是400cm2。求:
(1)小球受到的浮力;
(2)小球受到细线的拉力;
(3)若剪断细绳后,小球静止时容器底受到水的压强变化了多少?
【答案】(1)5N;(2)2N;(3)减小50Pa
【解析】
【详解】解:(1)小球排开的体积
小球受到的浮力
(2)小球的重力为
小球静止在水中,受力平衡,故有
则小球受到细线的拉力为
(3)剪断细线后,小球只受重力和浮力,且浮力大于重力,所以小球会上浮,小球静止时漂浮,浮力为
小球漂浮时,排开体积为
小球静止时露出水面的体积为
容器水位下降了
容器底受的压强减小(变化)
答:(1)小球受到的浮力为5N;
(2)小球受到细线的拉力为2N;
(3)若剪断细绳后,小球静止时容器底受到水的压强减小了50Pa。