文档内容
八年级下册物理学霸赛考卷02(解析版)
初中物理
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版八年级下册第7-10章。
2.g=10N/kg。
3.本卷平均难度系数0.2。
第Ⅰ卷 选择题
一、选择题(本题共12小题,每小题3分,共36分。在每小题给出的四个选项中,只有
一项是符合题目要求的)
1.某实验探究小组用如图所示的装置探究摩擦力。第一次以速度 v 匀速拉动木板,测力
1
计A、B示数稳定时,其示数分别为12N、5N;第二次以速度v (v >v )匀速拉动木
2 2 1
板,则测力计A、B示数稳定后B的示数为( )
A.17N B.5N C.7N D.12N
【答案】B
【解答】解:实验过程中,弹簧测力计A沿水平方向拉着物块木板做运动,木块A处于
静止状态,受到摩擦力与测力计的拉力为一对平衡力,根据二力平衡,此时滑动摩擦力
的大小等于弹簧测力计B的示数;滑动摩擦力的大小与压力、接触面粗糙程度有关,与
木板的运动速度无关,第一次以速度v 匀速拉动木板,测力计A、B示数稳定时,其示
1
数分别为12N、5N;第二次以速度v (v >v )匀速拉动木板,则测力计A、B示数稳
2 2 1
定后B的示数不变,为5N。
故选:B。
2.如图所示,A、B为完全相同的两个开口容器(足够高),阀门 K直径可忽略,分别盛
有8cm、6cm深的水,A、B之间用导管连接,初始时阀门K关闭,下列说法正确的是
( )A.初始时阀门K关闭,A侧容器底受到的压强为200Pa
B.初始时阀门K关闭,B容器受到水的压强为1000Pa
C.将阀门K打开,待水不流动时,水的A、B两容器底的压力之比为3:4
D.将阀门K打开,待水不流动时,水的A、B两容器底的压力之比为6:7
【答案】C
【解答】解:A、初始时阀门 K 关闭,A 容器底受到水的压强:p
A
= 水gh
A
=
1.0×103kg/m3×10N/kg×8×0.01m=800Pa,故A错误; ρ
B、初始时阀门 K 关闭,B 容器底受到水的压强:p
B
= 水gh
B
=1.0×103kg/m3×10N/
kg×6×0.01m=600Pa,故B错误; ρ
CD、根据题中的插图可知,打开阀门后,两容器中的液面会相平,A液面下降2cm,变
为h '=8cm﹣2cm=6cm,
A
B液面上升2cm,变为h '=6cm+2cm=8cm,
B
由p= gh可知,将阀门K打开,待水不流动时,水对 A、B两容器底的压强之比:
p
A
′:ρp
B
′= 水gh
A
′: 水gh
B
′=h
A
′:h
B
′=6cm:8cm=3:4,
ρ ρ
由p= 可知,此时压力之比:F :F =p ′S:p ′S=p ′:p ′=3:4,故C正确、
A B A B A B
D错误。
故选:C。
3 . 如 图 所 示 , 以 下 与 压 强 知 识 相 关 的 实 验 中 分 析 不 正 确 的 是 ( )A.甲图实验,能够说明液体压强随深度的增加而增大
B.乙图实验,压有砝码的桌子放在细沙上,砝码越重,桌腿下陷越深
C.丙图实验,测出拉动注射器活塞时的拉力和活塞的面积,可估测大气压强的值
D.丁图实验,在教室内可以用水代替水银做托里拆利实验
【答案】D
【解答】解:A.甲图实验,小孔所处深度越深处,液体从小孔中喷射越远,可以表明
液体压强随深度的增加而增大,故A正确;
B.乙图实验,压有砝码的桌子放在细沙上,砝码越重,对细沙的压力越大,桌腿下陷
越深,故B正确;
C.丙图实验,测出拉动注射器活塞时的拉力和活塞的面积,利用压强定义式可估测大
气压强的值,故C正确;
D.丁图实验,在教室内不可以用水代替水银做托里拆利实验,因为一个大气压相当于
10m高的水柱产生的压强,故D错误。
故选:D。
4.某学校科学探究小组的同学们制作了如图所示的实验装置。装水的大瓶上端开口,下部
侧壁开孔,并与粗细不均匀的水平管及竖直的A、B管连通。小瓶装满水后,开口向下
倒扣在大瓶中,并固定在支架上。则下列说法中正确的是( )
A.大瓶水位缓慢下降后,小瓶中的水会迅速全部流入大瓶中
B.若同时打开止水阀S 、S ,待水面稳定后,B管的水面高于A管的水面
1 2C.若关闭止水阀S ,打开止水阀S ,当管内水面稳定后,用鼓风机在B管管口处沿水
2 1
平方向吹气,B管内水面将下降
D.若关闭止水阀S ,打开止水阀S ,待水面稳定后,A、B两管的水面与大瓶中水面
2 1
一样高
【答案】D
【解答】解:A.大气压能支撑起约10m高的水柱,远高于小瓶的高度,大瓶水位缓慢
下降后,未到小瓶瓶口处,在大气压作用下,小瓶中的水不会全部流入大瓶中,故 A错
误;
B.若同时打开止水阀S 、S ,待水面稳定后,A管处水的流速小于B管处,流速越大,
1 2
压强越小,B管的水面低于A管的水面,故B错误;
C.若关闭止水阀S ,打开止水阀S ,当管内水面稳定后,若用鼓风机在B管管口处沿
2 1
水平方向吹气,流速越大,压强越小,B管内气压变低,水面将上升,故C错误;
D.上端开口下端连通的容器叫做连通器,关闭止水阀S ,打开止水阀S ,待水面稳定
2 1
后,A、B两管与大瓶构成连通器,A、B两管的水面与大瓶中水面一样高,故D正确。
故选:D。
5.一个重为12N的实心球挂在弹簧测力计下,当球一半体积浸入水中时,测力计示数为
5N。把球从弹簧测力计上取下并投入水中静止时,物体受到的浮力( )
A.5N B.7N C.14N D.12N
【答案】D
【解答】解:由题意可知,球的一半体积浸入水中,所受的浮力为:F浮 =G﹣F=12N
﹣5N=7N,
物体全部浸没水中,排开水的体积为原来的两倍,即此时所受的浮力为:F浮'=2F浮 =
2×7N=14N>12N,所以球投入水中静止时,处于漂浮状态,此时物体所受的浮力等于
自身的重力,即为12N,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选:D。
6.如图1是“浮沉子”:装有适量水的小瓶开口朝下漂浮在大瓶内的水面上,拧紧大瓶的
瓶盖使其密封,两瓶内均有少量空气。将小瓶视为圆柱形容器,底面积为 S,忽略其壁
厚(即忽略小瓶自身的体积)。当小瓶漂浮时,简化模型如图2所示,此时大瓶内的气
压为p ,小瓶内空气柱的高度为h。手握大瓶施加适当的压力,使小瓶下沉并恰好悬浮
0
在图3所示的位置。将倒置的小瓶和小瓶内的空气看成一个整体A,A的质量为m,水
的密度为 ,下列说法错误的是( )
水
ρA.小瓶内的空气被压缩,浮力减小,故而下沉
B.图3,浮沉子所受浮力大小等于mg
C.图2、3中,浮沉子内部空气密度之比为
D.图2中,浮沉子内的空气压强为
【答案】C
【解答】解:A、当施加适当的压力握大瓶时,小瓶内的空气被压缩,体积变小,根据
公式F浮 = 水gV排 可知,浮力减小,所以下沉,故A正确;
B、由图3可ρ 知,A处于悬浮状态,由物体的浮沉条件可知,图3中A所受浮力:F浮 =
G=mg,故B正确;
C、图2中小瓶内空气的体积为V=Sh,由图3可知,A处于悬浮状态,
由物体的悬浮条件可知,图3中A所受浮力:F浮'=G=mg,
由F浮 = 液gV排 可知,图3中A排开水的体积:V排'= = = ,
ρ
因为忽略小瓶自身的体积,所以图3中空气的体积:V'=V排'= ,
由于图2和图3中小瓶内空气的质量不变,
由 = 可知,图2和图3中小瓶内空气的密度之比: = = =
ρ= ,故C错误;
D、已知浮沉子的质量为m,瓶对封闭的空气的压力等于瓶子的重力,即F=G=mg,
所以瓶子产生的压强p瓶 = = = ,浮沉子内空气的压强等于大气压强与瓶的压强
之和,所以p空 =p
0
+p瓶 =p
0
+ ,故D正确。
故选:C。
7.如图所示,在质量、高度均相等的甲、乙两圆柱体上沿水平方向切去相同的厚度,并将
切去部分叠放至对方剩余部分上表面的中央,如图所示。若此时甲′、乙′对地面的压
力、压强分别为F′
甲
、F′
乙
、p′
甲
、p′
乙
,则( )
A.F′
甲
>F′
乙
,p′
甲
>p′
乙
B.F′
甲
<F′
乙
,p′
甲
>p′
乙
C.F′
甲
=F′
乙
,p′
甲
=p′
乙
D.F′
甲
=F′
乙
,p′
甲
>p′
乙
【答案】D
【解答】解:①因为质量、高度均相等的甲、乙两圆柱体,
所以,此时的重力即为压力,则F甲 =F乙 ;
因为S甲 <S乙 ,
所以,由p= 可知p甲 >p乙 ,
②因为质量、高度均相等的甲、乙两圆柱体,沿水平方向切去相同的厚度,
则截取部分的质量相同,剩下的部分质量相同,
故剩下的部分对地面的压力相同,
所以,将切去部分叠放至对方剩余部分上表面的中央,则此时甲′、乙′对地面的压力
F甲 ′=F乙 ′,
又因为甲乙剩余部分对水平地面的接触面积不变,所以,由p= 可知,p甲 ′>p乙 ′。
故选:D。
8.如图甲所示,足够高且质量为1kg的长方体薄壁容器C置于水平地面,不吸水的AB两
物体叠放置于容器内,A为正方体,B为长方体,A、B的高度均为0.1m,缓慢向容器
中加水,直到容器中水的深度为0.12m时停止加水,所加水的质量与容器中水的深度关
系如图乙所示。停止加水后,将物体A取走,水面下降了3cm。接着向容器中继续注水,
当水对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比为8:9时,再将A物体放入水中(设
物体上、下表面始终与水面平行)。关于以上过程,下列说法正确的是( )
A.容器C的底面积为600cm2
B.长方体B的重力为32N
C.第2次加水结束后,容器中水的质量为5.6kg
D.将A物体放入水中,当A静止时,容器底部受到水的压力为80N
【答案】C
【解答】解:A、由图乙可知,当水的深度为h =0.08m时,容器内加入水的质量为m
1
水1
=1.6kg;当水的深度为h
2
=0.12m时,容器内加入水的质量为m水2 =4.8kg;而当水
的深度为h =0.08m时,加水的质量变化出现转折点,由于物体B的高度为0.1m,因此
1
转折点时,物体A、B恰好漂浮,则水的深度由h 增加到h 时,水的深度增加量为:Δh
1 2
=h ﹣h =0.12m﹣0.08m=0.04m,
2 1
容器内水的质量的增加量为:Δm=m水2 ﹣m水1 =4.8kg﹣1.6kg=3.2kg,
增加的水的体积为:ΔV= = =3.2×10﹣3m3,故容器的底面积为:S容 = = =0.08m2=800cm2,故A正确;
B、当水的深度为h =0.08m时,此时水的体积为:
1
V水1 = = =1.6×10﹣3m3,
则物体B浸入水中的体积为:V排 =S容h
1
﹣V水1 =0.08m2×0.08m﹣1.6×10﹣3m3=4.8×10
﹣3m3,
则B的底面积为:S = = =0.06m2=600cm2,
B
由于A和B漂浮,根据物体浮沉条件可得,A和B的总重力为:
G
AB
=F浮 = 水gV排 =1.0×103kg/m3×10N/kg×4.8×10﹣3m3=48N,
ρ
则A和B的总质量为:m = = =4.8kg,
AB
原来A和B的整体处于漂浮状态,且B浸入水中的深度为0.08m,
将物体A取走,水面下降了3cm,根据减小的浮力等于减小的重力,
A的重力为:G
A
=F浮'= 水gV排'= 水gS容h降 =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m2×0.03m=
24N, ρ ρ
A的质量为:m = = =2.4kg,
A
B的质量为:m =m ﹣m =4.8kg﹣2.4kg=2.4kg,
B AB A
B的重力为:G =m g=2.4kg×10N/kg=24N,故B错误;
B B
C、因为水对容器底部压力的受力面积与容器对桌面压力的受力面积相同,根据 p=
可得,水对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比等于水对容器底部的压力与容器对
桌面的压力之比,
即 = = = ,即 = ,
解得:m水 =5.6kg,即为第2次加水结束后容器中水的质量为5.6kg,故C正确;
D、正方体A的密度为:
A
= = =2.4×103kg/m3>
水
,
因此再把A放入水中,A ρ会沉底(浸没在水中), ρ
此时A受到的浮力为:
F浮A = 水V A排g=1.0×103kg/m3×(0.1m)3×10N/kg=10N,
由力作用ρ 的相互性可知,A对水的压力等于A受到的水的浮力,而此时B物体处于漂浮
状态,
所以水对容器底部的压力为:F=G水+G
B
+F浮A =(m水+m
B
)g+F浮A =(5.6kg+2.4kg)
×10N/kg+10N=90N,故D错误。
故选:C。
9.如图甲所示,把弹簧下端固定在容器底部,上端固定在棱长为10cm的正方体木块上,
此时木块上表面与水面相平,水深为22cm,弹簧作用力为F。已知弹簧体积、质量忽略
不计,原长为10cm,弹簧受到拉力的作用时,弹簧伸长的长度ΔL与所受拉力F的关系
如图乙所示,容器的底面积为200cm2。则下列判断正确的是( )
A.木块受到水的浮力为8N
B.木块的密度为0.6×103kg/m3
C.打开出水口,当弹簧作用力大小再次等于F时关闭出水口,容器内剩余水的质量为
2.2kg
D.打开出水口,当弹簧恰好恢复原长时关闭出水口,此时水对容器底的压强变化量为
200Pa
【答案】C【解答】解:A.木块上表面与液面相平时,木块排开水的体积:
V排 =V木 =L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
木块受到水的浮力:
F浮 = 水gV排 =1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;故A错误;
B.木ρ块上表面与水面相平时,木块上表面距离容器底的距离为 h=22cm,此时弹簧的
伸长量ΔL=h﹣h木 ﹣h弹簧原长 =22cm﹣10cm﹣10cm=2cm,
由图乙可知,当ΔL=2cm时,弹簧对物体的拉力F拉 =2N,此时木块处于平衡状态,合
力为零,木块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力及弹簧的拉力,则F浮 =G木+F拉 ,
则木块的重力G木 =F浮 ﹣F拉 =10N﹣2N=8N,
木块的质量 ,
木块的密度 ,故B错误;
C.当弹簧作用力大小再次等于F时,此时弹簧被压缩,木块受到弹簧对其竖直向上的
力,F=2N,由图乙可知此时ΔL=2cm,弹簧的长度L'=L﹣2cm=10cm﹣2cm=8cm=
0.08m,
木块在竖直方向受到向下的重力,向上的浮力,向上的弹力,三个力合力为零,即 G木
=F浮 ′+F弹 ,
此时木块受到的浮力F浮 ′=F浮 ′=G木 ﹣F弹 =8N﹣2N=6N,
利 用 阿 基 米 德 原 理 可 知 木 块 排 开 水 的 体 积
,
木块浸入水中的深度 ,
此时水的深度h'=L'+h浸 ′=0.08m+0.06m=0.14m,
则 容 器 内 剩 余 水 的 体 积根 据 m = V 可 知 容 器 内 剩 余 水 的 质 量
ρ
,故C正确;
D.当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,弹簧的长度L =10cm=0.1m,
0
此时木块受到的浮力等于自身重力,即 ,
木块排开水的体积 ,
木块浸入水中的深度 ,
此时水的深度为 ,
水深度的变化量Δh=h水 ﹣h''=0.22m﹣0.18m=0.04m,
利 用 p = gh 可 知 此 时 水 对 容 器 底 的 压 强 变 化 量 为
ρ
,故D错误。
故选:C。
10.青花瓷是中国瓷器的主流品种之一,如图甲所示,色白花青跃然于杯,小明想测量这
个厚壁(厚度不可忽略)敞口青花瓷杯的密度,他用电子秤测量出此杯的质量是160g,
将底面积为100cm2的圆柱形水槽内注入适量水,如图乙所示,再将青花瓷杯放入水槽
内,静止时漂浮于水面上,此时水深为16cm;用细棒缓慢向下压杯,当杯口与水面相
平时,水深17cm,且水始终未溢出;再向下压青花瓷杯,瓷杯沉底,此时水深15cm。
已知水的密度
水
=1.0×103kg/m3,g 取 10N/kg。关于此过程,下列说法正确的是
( ) ρ
A.容器内水的质量是400g
B.青花瓷杯漂浮水面时杯中最多可以装100cm3的水
C.青花瓷杯的密度是0.8g/cm3D.细棒对青花瓷杯的最大的压力是10N
【答案】B
【解答】解:
A、将青花瓷杯放入水槽内,静止时漂浮于水面上,此时青花瓷杯受到的浮力等于自身
重力,
即F浮 =G=mg=160×10﹣3kg×10N/kg=1.6N,
青花瓷杯漂浮时浸入水中的体积:V
排
= = =
1.6×10﹣4m3=160cm3;
水槽内水的体积:V水 =Sh
1
﹣V排 =100×10﹣4m2×0.16m﹣1.6×10﹣4m3=1.44×10﹣3m3,
水槽内水的质量:m水 = 水V水 =1.0×103kg/m3×1.44×10﹣3m3=1.44kg=1440g,故A错
误; ρ
B、青花瓷杯没有放入水槽中时,水槽内水的深度:h = = =
0
0.144m=14.4cm,
杯口与水面相平时排开水的体积:V排 ′=S(h
2
﹣h
0
)=100cm2×(17cm﹣14.4cm)=
260cm3,
则青花瓷杯漂浮时最多可以装水的体积:V装水 =V排 ′﹣V排 =260cm3﹣160cm3=
100cm3,故B正确;
C、瓷杯的体积等于瓷杯沉底时排开水的体积,即 V=V排 ″=S(h
3
﹣h
0
)=100cm2×
(15cm﹣14.4cm)=60cm3,
青花瓷杯的密度: = = ≈2.7g/cm3,故C错误;
ρ
D、瓷杯从漂浮到杯口与水面相平时,排开水的体积变化量:
ΔV排 =V排 ′﹣V排 =260cm3﹣160cm3=100cm3=1×10﹣4m3,
则细棒对青花瓷杯的最大的压力:
F压 =ΔF浮 = 水gΔV排 =1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,故D错误。
故选:B。 ρ
11.如图所示,用手向上给弹簧6N的拉力,下列说法中不正确的是( )A.手对弹簧的拉力是由于弹簧发生形变而产生的
B.弹簧对手的拉力是由于弹簧发生形变而产生的
C.弹簧对手的拉力也是6N
D.在一定范围内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长量就越大
【答案】A
【解答】解:A、弹力是物体发生弹性形变而产生的力,手对弹簧的拉力是手发生了弹
性形变而产生的力,而选项A说是由于弹簧发生形变而产生的,故A错误;B、弹力是
物体发生弹性形变而产生的力,弹簧对手的拉力是由于弹簧发生形变而要恢复形变的过
程中产生的给手的力。故B正确;C、手给弹簧的拉力是弹力,根据物体间力的作用是
相互的,且作用力与反作用力的大小相等,则弹簧也给手一个力,大小也是 6N。故C
正确;D、考查弹簧测力计的原理,在一定范围内,弹簧受到的拉力越大,弹簧的伸长
量就越大,注意在表述时不要忘了前提条件是在一定弹性限度范围内。故 D正确;故选:
A。
12.如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内分别装有密度不同的液体。在两烧杯中,距
离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等,烧杯甲、乙对桌面的压强
为p甲 、p乙 ,若将两个体积相等的实心物体M、N分别轻轻地放入甲、乙量容器中,发
现M漂浮在甲液面上,N悬浮在乙液体中,两容器中液体均未溢出。则下列说法正确的
是( )
A.甲、乙两烧杯对桌面的压强p甲 与p乙 的大小无法确定
B.M、N两物体的密度关系为 >
M N
C.放入M、N两物体后,容器ρ底增加ρ 的压强为Δp甲 <Δp乙
D.放入M、N两物体后,容器对桌面增加的压力为ΔF甲 =ΔF乙
【答案】C【解答】解:(1)由图知,A、B所处的深度关系为h >h ,
A B
因A、B两点压强相等,即p =p ,
A B
所以,由p= gh的变形式 = 可知,两液体的密度关系为
甲
<
乙
,
因圆柱形容器ρ内液体对容器ρ底部的压力和液体的重力相等, ρ ρ
所以,由G=F=pS可知,A点和B点液面以上两液体的重力相等,
又因A、B两点距离杯底同一高度,
所以,A点和B点液面以下两液体的体积相等,
由G=mg= Vg可知,A点液面以下液体的重力小于B点液面以下液体的重力,
综上可知,甲ρ容器内液体的重力小于乙容器内液体的重力,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由p= = = 可知,甲、乙两烧杯对桌面的压强关系为p甲 <p乙 ,
故A错误;
(2)将两个体积相等的实心物体M、N分别轻轻地放入甲、乙量容器中,发现M漂浮
在甲液面上,N悬浮在乙液体中,
因物体的密度小于液体的密度时漂浮,物体密度等于液体密度时悬浮,
所以,
M
<
甲
,
N
=
乙
,则
M
<
N
,故B错误;
(3)因ρ实心ρ物体ρM、ρN的体积ρ相等ρ,M漂浮在甲液面上时排开甲液体的体积小于N悬
浮在乙液体中排开液体的体积,
所以,由Δh= 可知,放入M、N两物体后,乙烧杯内液面上升的高度较大,
由Δp= gΔh可知,乙烧杯内的液体密度大,上升的高度大,则乙容器底增加的压强大,
即Δp甲 <ρ Δp乙 ,故C正确;
(4)因乙液体的密度大,N排开液体的体积大,
所以,由F浮 = gV排 可知,M受到的浮力小于N受到的浮力,
因物体漂浮或悬ρ浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,实心物体的重力关系为G <G ,
M N
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,由ΔF=G物 可知,容器对桌面增加的压力为ΔF甲 <ΔF乙 ,故D错误。
故选:C。第Ⅱ卷 非选择题
二.填空题(本题共6小题,每空3分,共18分)
13.利用高脚玻璃杯做几个小实验:
(1)倒入适量的水,用湿手摩擦杯口,由于物体振动会发出声音,改变杯内水的质量,
声音的 音调 会发生改变。
(2)如图所示,纸片被迅速击打出去后,鸡蛋却落入杯中,是因为鸡蛋具有 惯性 。
(3)在杯中装满水后,杯口朝下,竖直向上提杯(杯口未离开水面)的过程中,杯内
水 充满 (选填“减少”或“充满”)。
【答案】(1)音调;(2)惯性;(3)充满。
【解答】解:(1)用湿手摩擦杯口杯口时,改变杯内水量,杯子振动的频率变化,音
调改变;
(2)纸片被迅速击打出去后,板上的鸡蛋不随纸板一起飞出的原因是鸡蛋具有惯性,
要保持原来的静止状态,用力迅速击打硬纸板,硬纸板飞出去,鸡蛋由于惯性没有一起
飞出,在重力的作用下落入杯中;
(3)在本实验中,杯内是充满水而没有空气的,当竖直向上提杯时,虽然杯内水柱有
向下的压强,但这个压强远小于大气压,所以水柱不会下降,故杯内仍然是充满水的。
故答案为:(1)音调;(2)惯性;(3)充满。
14.如图示数,重力为8N的一木块放在水平面上,上表面固定一轻滑轮(不计滑轮摩
擦)。轻绳绕过滑轮后,一端固定在右侧墙上,另一端始终用大小为F =6N的力竖直
1
向上拉,木块向右匀速运动。这个过程中木块受到的摩擦力大小为 6 N.若将绳端
拉力方向改为水平向右,木块仍能匀速运动,这时拉力大小为F ,则F 小于 2F
2 1 2
(大于/等于/小于)。【答案】见试题解答内容
【解答】解:始终用大小为F 的力竖直向上拉,木块向右匀速运动,木块受到向右的拉
1
力和向左的摩擦力一对平衡力,大小相等,故摩擦力f =F=F =6N;
1 1
若将绳端拉力方向改为水平向右,木块仍能匀速运动,这时拉力大小为F ,则物体受向
2
右的两个F 和向左的摩擦力一对平衡力,大小相等,即2F =f ,即F = f
2 2 2 2 2
因为影响滑动摩擦力的因素是压力和接触面的粗糙程度,当绳子竖直向上拉时,对物体
有竖直向上的拉力,物体对地面的压力小于重力,当改为水平向右拉时,物体对水平面
的压力等于重力,即当拉力改为水平方向后,压力增大,摩擦力增大,即f >f ,
2 1
故F = f > F ,即F 小于2F 。
2 2 1 1 2
故答案为:6;小于。
15.如图甲所示,有一质量分布均匀的圆柱体A和平底薄壁圆柱形容器B。圆柱体A的高
度为 14cm,底面积为 100cm2,密度为 2g/cm3。容器 B 重1.5N,高 5cm,底面积为
150cm2,装有部分水。若沿水平方向将柱体A切去Δh的高度放入容器B中,切去部分
始终沉底。圆柱体A剩余部分和容器B对桌面压强的大小与切去高度Δh的关系如图乙
所示。则一开始水的深度为 2 cm;当圆柱体A剩余部分和此时容器B对地面的压
强之比为9:10,则切去高度Δh为 8 cm。
【答案】(1)2cm;(2)8cm。
【解答】解:(1)由乙图可知,当Δh=0cm时,容器B对桌面的压强为300Pa,容器
B对桌面的压力F=pS=300Pa×150cm2=4.5N,容器B中水受到的重力为G水 =F﹣G容 =4.5N﹣1.5N=3N,
水的质量为 m= = =0.3kg=300g,水的体积 V= = =
300cm3,
水的深度为h= = =2cm;
(2)当水的体积和A切去的体积刚好等于容器的容积时,即 V水+S
A
×Δh
1
=S容h容 ,
300cm3+100cm2×Δh =150cm2×5cm,解得:A切去的高度Δh =4.5cm,
1 1
①当A切去高度Δh≤4.5cm时,
圆柱体A剩余部分对地面的压强p = g×(0.14m﹣Δh);
A A
ρ
此时容器B对地面的压强p = = = ,
B
根据圆柱体 A 剩余部分和此时容器 B 对地面的压强之比为 9:10,代入数据可得
Δh≈7.9cm>4.5cm,不符合题意;
②当A切去高度4.5cm<Δh≤5cm时,有水溢出,容器B中剩余水的体积V剩 =V容 ﹣
V A切 =S容h容 ﹣S A Δh,
剩余水的重力G剩 = 水g×(S容h容 ﹣S
A
Δh),
圆柱体A剩余部分对ρ地面的压强p
A
=
A
g×(0.14m﹣Δh);
ρ
此时容器B对地面的压强p = = ,
B
根据圆柱体 A 剩余部分和此时容器 B 对地面的压强之比为 9:10,代入数据可得
Δh≈8.7cm>5cm,不符合题意。
③当A切去Δh>5cm时,A剩下的高度为14cm﹣Δh,圆柱体A剩余部分对地面的压
强p = g×(0.14﹣Δh);
A A
容器B中ρ 剩余水的体积V剩 =(S容 ﹣S
A
)h容 =(150cm2﹣100cm2)×5cm=250cm3,
容器B中剩余水的质量m= V=1g/cm3×250cm3=250g=0.25kg,
容器B中剩余水受到的重力ρG=mg=0.25kg×10n/kg=2.5N,
容器B对地面的压强p == =
B根据圆柱体A剩余部分和此时容器B对地面的压强之比为9:10,代入数据可得Δh=
0.08m=8cm>5cm,符合题意。
故答案为:(1)2cm;(2)8cm。
16.如图甲所示,装有水的薄壁柱形容器放置在水平桌面上,拉力传感器拉着实心柱体重
物A浸没在水中,重物上表面与水面相平,已知重物底面积为S,容器底面积为2S。拉
力传感器拉着重物从图甲位置开始缓慢竖直上升,传感器所受拉力 F随重物底部到容器
底部距离h变化的关系图线如图乙,不计水的阻力。当重物浸没在水中时所受浮力为
2 N;水对容器底部的最大压强为 5×1 0 3 Pa。 ( 水 =1.0×103kg/m3)
ρ
【答案】2;5×103。
【解答】解:由图乙可知,当重物 A浸没在水中时,传感器所受的拉力 F =3N,重物
1
A底部到容器底部的距离h =0.1m,当A离开水面时,重物A底部到容器底部的距离h
1 2
=0.3m,所以重物A的重力G=F =5N,由称重法可知,重物A浸没时在水中受到的
2
浮力为:F浮 =G﹣F
1
=5N﹣3N=2N;
根据阿基米德原理F浮 =G排 = 水gV排 可知,重物A的体积为:V=V排 = =
ρ
=2×10﹣4m3,
由图乙可知,A上升的高度为:h =h ﹣h =0.3m﹣0.1m=0.2m,设A的高度为h ,则
3 2 1 A
有ΔV水 =S容h
3
=(S容 ﹣S
A
)h
A
,即2S×0.2m=(2S﹣S)h
A
,解得h
A
=0.4m,
A浸没时水的深度h水 最大,则h水 =h
A
+h
1
=0.4m+0.1m=0.5m,则水对容器底部的最大
压强为:p= 水gh水 =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa。
故答案为:2ρ;5×103。17.张老师在研究浮力产生原因时,做了如下实验,如图是由容器A和B构成的连通器,
B容器底的中间部分有一个面积为80cm2方形孔,将密度为0.6g/cm3、边长为10cm的正
方体木块放在B容器中,且把容器底的正方形孔密合覆盖,然后向 B容器缓慢注入
15cm深的水,发现木块没有上浮,静止在B容器底部。正方体木块的质量为 0.6
kg,B容器中木块上表面所受的水的压力为 5 N,为使B容器中的木块上浮,至少
需要在A容器中注入距离B容器底 13.7 5 cm深的水。
【答案】0.6;5;13.75。
【解答】解:(1)正方体木块的体积:V=L3=(10cm)3=1000cm3=0.001m3,
根据 = 可得正方体木块的质量:m= 木V=0.6×103kg/m3×0.001m3=0.6kg;
(2)ρ由图可知:木块上表面的深度h=1ρ5cm﹣10cm=5cm=0.05m,
木块上表面受到水的压强为p= gh=1000kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa,
ρ
根据p= 可得上表面所受水的压力为:F=pS=500Pa×0.01m2=5N,方向:垂直上表
面向下;
(2)木块的重力为G=mg=g=0.6kg×10N/kg=6N,
则为使B容器中的木块上浮,至少A中所注入的水所产生的向上的压力:F =F+G=
1
5N+6N=11N,
A中水在孔处所要产生的压强应为p = = =1375Pa;
1
因此根据p= gh可得A中水的深度为 h = = =
1
0.1375m=13.7 ρ 5cm。
故答案为:0.6;5;13.75。
18.如图所示,在水平桌面上,有一个轻质薄壁圆柱形容器甲和圆柱体乙,其中容器甲内
盛有10cm深的某种液体,且液体的密度小于乙的密度,甲、乙底面积之比为 S甲 :S乙=2:1,在乙物体上方沿水平方向截取一段厚度为 h的物体,并将截取的物体平稳地放
入容器甲的液体中,此时,甲容器对桌面的压强随截取厚度h的变化关系如图丙所示,
则液体的密度为 0.8×1 0 3 kg/m3;当截取厚度h =10cm时,容器对桌面的压强为
1
p ,当截取厚度h =15cm时,容器对桌面的压强为P ,则p :p = 2 6 : 3 3 。
1 2 2 1 2
【答案】0.8×103;26:33。
【解答】解:(1)由图丙可知,当没有放入物体乙时,甲容器对桌面的压强为800Pa,
由于容器为轻质薄壁圆柱形,所以容器底受到压强等于桌面受到的压强,由 p= gh可
ρ
知液体的密度: = = =0.8×103kg/m3;
ρ
(2)如图所示:
图中AB段,纵坐标压强p随横坐标h变化更平缓,表明容器内液体从A点开始有溢出,
过B点后液体不在溢出,由此可知容器的高度为h =12cm,
B
所以图中A点,液面刚到容器口时,液面上升高度h升 =h
B
﹣h
0
=12cm﹣10cm=2cm,
根据体积公式可得h升S甲 =h
A
S乙 ,
由容器和物体底面积之比S甲 :S乙 =2:1,可知图中A点截取厚度h
A
=4cm,
容 器 对 桌 面 的 压 强 : p = = = =
A,
所 以 物 体 乙 的 密 度 = =
乙
ρ
=2×103kg/m3;
当截取厚度 h =10cm>4cm 时,液体有溢出,容器对桌面的压强为 p ,则 p =
1 1 1
﹣﹣﹣﹣﹣①
当 截 取 厚 度 h = 15cm > 4cm 时 , 容 器 对 桌 面 的 压 强 为 p , 则 p =
2 2 2
﹣﹣﹣﹣﹣②
由 ① ② 可 得 , = =
= 。
故答案为:0.8×103;26:33。
三.实验探究题(本题共2小题,每题5分,共10分)
19.在探究影响液体压强大小的因素实验中,小明用同一个压强计做了如图所示的甲、乙
丙三次实验(烧杯中的液体均未溢出)。甲乙金属探头深度相同,U形管中液面的高度
差h乙 >h丙 >h甲 。(1)组装好的完好的压强计中的U形管 不是 (选填“是”或“不是”)连通器。
(2)比较实验甲乙可知:液体压强与 液体密度 有关。
(3)小明又找来了密度未知的液体,做了如图丁所示的实验,U形管中液面的高度差h
丙 >h丁 ,关于丙、丁容器中液体密度的大小关系,你认为正确的是 A 。
A.
盐水
>
液
B.
盐水
<
液
C.无法比较
(4)ρ 在图丁ρ 中当竖直向ρ 上缓慢ρ 取出探头时,在探头露出液面之前探头所受的浮力 变
大 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】见试题解答内容
【解答】解:
(1)压强计使用之前,要调节U形管两边的液面位置要相平,这个组装好的压强计一
端是封闭的,不符合上端开口,底部连通的特点,所以不是连通器;
(2)比较甲、乙实验可知,在液体的深度相同时,图甲中用的是水,图乙中是盐水,
盐水的密度大于水的密度,因此U形管内水面出现高度差比较大,说明液体内部压强与
液体的密度有关系;
(3)与丁图相比,丙图中深度较小,压强却较大,可知盐水密度大于液体密度,故 A
正确;
(4)在图丁中当竖直向上缓慢取出探头时,由于探头深度变小,所以压强变小,探头
上的橡皮膜凹陷程度变小,探头排开水的体积变大,据F浮 =G排 = 水gV排 可知,此时
所受的浮力逐渐变大。 ρ
故答案为:(1)不是;(2)液体密度;(3)A;(4)变大。
20.小林在探究“浮力大小与哪些因素有关的实验中,用到如下器材:分度值为0.1N的弹
簧测力计、金属块a、金属块b、大小柱形容器若干、水,密度未知的某种液体,细线
等。小林进行了如图1所示的实验,用弹簧测力计挂着金属块a缓慢地浸入液体中不同
深度,步骤如图B、C、D、E、F(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
弹簧测力计示数N 1.6 1.2 0.7 0.7 1.1
(1)步骤A中,弹簧测力计的示数为 2.7 N,根据表计算,步骤D中金属块a所受
浮力F= 2 N;
(2)根据表中的数据,可知物体的浮力与深度 无关 (选填“无关”或“有关”);
还可以更换液体密度进行多次实验,目的是 使实验结论具有普遍性 。表中某种液体
的密度是 0.8×1 0 3 kg/m3;
(3)同组的小黄想测量金属块b的密度,但她只有天平和烧杯,于是她进行了如图 2
操作:
①将金属块b放在已调好平衡的天平左盘,测得金属块的质量为 60g,再将装有适量水
的烧杯放入天平的左盘,这时右盘中的砝码和游码所在的位置如图2甲所示,则烧杯和
水的总质量为 12 4 g;
②接着用细线系住金属块b,悬挂在铁架台上,让金属块b浸没在水中,细线和金属块
b都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,右盘中砝码的总质量及游码质量值总和为
144g,则金属块b的密度为 3×1 0 3 kg/m3。
【答案】(1)2.7;2;(2)无关;使实验结论具有普遍性;0.8×103;(3)①124;
②3×103。
【解答】解:(1)弹簧测力计的一个大格代表1N,一个小格代表0.1N,弹簧测力计示数是2.7N。
金属块a的重力是2.7N,步骤D中金属块a浸没在水中,弹簧测力计示数是0.7N,所以
金属块a受到的浮力:F浮 =G﹣F=2.7N﹣0.7N=2N。
(2)由实验A、D、E得,物体浸没在不同深度,弹簧测力计示数相同,金属块受到的
浮力相等,所以物体的浮力与深度无关。
更换液体密度进行多次实验,目的是多次实验使实验结论具有普遍性。
由实验A、E知,金属块a浸没在水中受到的浮力:F浮水 =G﹣F=2.7N﹣0.7N=2N,金
属块排开水的体积:V排水 = ,
由实验A、F知,金属块a浸没在液体中受到的浮力:F浮液 =G﹣F'=2.7N﹣1.1N=
1.6N,金属块排开液体的体积:V排液 = ,
因为物体浸没在水和液体中,所以V排水 =V排液 ,
即, = ,
= ,
液体的密度为:
液
=0.8×103kg/m3;
(3)①烧杯和水ρ 的总质量为:m'=100g+20g+4g=124g。
②接着用细线系住金属块b,悬挂在铁架台上,让金属块b浸没在水中,细线和金属块
b都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,右盘中砝码的总质量及游码质量值总和为
144g,
则天平左盘增加的压力为ΔG=Δmg=(0.144g﹣0.124g)×10N/kg=0.2N,
物体间力的作用是相互的,可以判断金属块b受到的浮力是F'浮水 =0.2N,
金 属 块 b 的 体 积 等 于 金 属 块 b 排 开 水 的 体 积 : V = V' 排 水 = ==2×10﹣5m3,
金属块b的质量:m=60g=0.06kg,
金属块b的密度: = = =3×103kg/m3。
故答案为:(1) ρ 2.7;2;(2)无关;使实验结论具有普遍性;0.8×103;(3)
①124;②3×103。
四.计算题(本题共3小题,每题12分,共36分)
21.如图甲所示,长方体 A 的底面是边长为 10cm 的正方形,高为 20cm,密度为
2×103kg/m3,A竖直放置在水平桌面上对桌面的压强为p 。现将长方体中间沿竖直方向
1
挖出一个高为h的小长方体B,B的底面是边长为5cm的小正方形。将B竖直放置在水
平桌面上(如图乙),B对桌面的压强为p ,此时A对桌面的压强为p ,若p =p ,求:
2 3 2 3
(1)压强p 的值;
1
(2)高度h的值;
(3)向被挖的长方体A中装入适量的水,A对桌面的压强为p (如图丙);将B沿竖
4
直方向切去一半(如图丁),把剩余部分放入A的水中,最终沉底,待水不再溢出,此
时A对桌面的压强为p 。若p :p =9:10,求溢出水的质量。
5 4 5
【答案】(1)压强p 的值为4000Pa;
1
(2)高度h的值为0.16m;
(3)溢出水的质量为0.02kg。
【解答】解:(1)原长方体A的重力为:
G =m g= V g= S h g=2×103kg/m3×(0.1m)2×0.2m×10N/kg=40N,
A A A A A A A
A竖直放置在ρ 水平桌ρ面上对桌面的压力为:F
1
=G
A
=40N,所以,A竖直放置在水平桌面上对桌面的压强为:
p= = =4000Pa;
l
(2)现将长方体A中间沿竖直方向挖出一个高为h的小长方体B,剩余部分对桌面的
压强为:
p = = = = g(h ﹣ ),
3 A A
ρ
又因为柱体对支持面的压强p= = = = = gh,
则B对桌面的压强为:p 2 = A hg, ρ
且p 2 =p 3 ,则有: ρ
hg= g(h ﹣ ),
A A A
ρ ρ
所以,h= = =0.16m;
(3)因为p =p = hg=2×103kg/m3×0.16m×10N/kg=3200Pa,
3 2 A
G
B
=m
B
g=
A
V
B
g=ρA S
B
hg=2×103kg/m3×(0.05m)2×0.16m×10N/kg=8N,
向被挖的长ρ方体A中ρ装入适量的水,A对桌面的压强为:
p = = =p + ,
4 3
将B沿竖直方向切去一半,把剩余部分放入A的水中,最终沉底,待水不再溢出,此时
A对桌面的压强为:
p = = =p + + ,
5 3
若p :p =9:10,则有:
4 5= ,
代入数据解得:m溢 =0.02kg。
答:(1)压强p 的值为4000Pa;
1
(2)高度h的值为0.16m;
(3)溢出水的质量为0.02kg。
22.如图,置于水平桌面上的容器装有某种液体,液体的体积为 2.0×10﹣3m3,液体的深为
0.5m,若容器重为20N、底面积为2.0×10﹣3m2,容器底受到液体的压强为5.0×103Pa(g
取10N/kg)。求:
(1)液体的密度;
(2)液体对容器底的压力;
(3)距容器底高为0.2m处A点的液体压强;
(4)装着液体的容器对桌面的压强。
【答案】(1)液体的密度为1000kg/m3。
(2)液体对容器底的压力为10N。
(3)距容器底高为0.2m处A点的液体压强为3000Pa。
(4)这个装着液体的容器对桌面的压强为2×104Pa。
【解答】解:(1)由液体压强公式p= gh变形得:
ρ
液体的密度: = = =1000kg/m3;
ρ
(2)由p= 可得,液体对容器底的压力:
F=pS=5×103Pa×2×10﹣3m2=10N;(3)A点距离水面的距离:h′=0.5m﹣0.2m=0.3m,
A点的液体压强:p′= 水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;
ρ
(4)由 = 可得,容器内液体的质量:
m液 = Vρ=1000kg/m3×2.0×10﹣3m3=2kg;
液体的ρ重力为:
G液 =m液g=2kg×10N/kg=20N;
容器对桌面的压力为:
F′=G容+G液 =20N+20N=40N;
容器对桌面的压强为:
p′= = =2×104Pa;
答:(1)液体的密度为1000kg/m3。
(2)液体对容器底的压力为10N。
(3)距容器底高为0.2m处A点的液体压强为3000Pa。
(4)这个装着液体的容器对桌面的压强为2×104Pa。
23.如图所示,甲、乙两个相同的轻质薄壁圆柱形容器(高为1m,底面积为0.05m2)放置
在水平地面上,且容器内分别盛有深度都为 0.8m 的水和酒精。求:( 酒 =
0.8×103kg/m3, 水 =1.0×103kg/m3) ρ
(1)水对容器甲ρ 底部的压强p水 。
(2)若将一物体A放入甲中,恰能使水对容器甲底部的压强最大,物体A的最小质量。
(3)现将密度为 的实心物体B先后慢慢放入水和酒精中,发现两容器都有液体溢出,
B
当物体B静止后,ρ甲、乙容器对地面的压强增加量相同,且溢出酒精的体积为 1×10﹣
2m3。判断物体的沉浮状态,并求出物体的密度 。
B
ρ
【答案】(1)水对容器甲底部的压强p水 为8×103Pa;
(2)若将一物体A放入甲中,恰能使水对容器甲底部的压强最大,物体 A的最小质量为10kg;
(3)实心物体B的密度为0.9×103kg/m3。
【解答】解:(1)水对容器甲底部的压强:
p水 = 水gh水 =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8m=8×103Pa;
(2)ρ根据p= gh可知恰能使水对容器甲底部的压强最大时是容器里水的深度最大,则
当物体A排开ρ的水充满容器甲时水的深度最大,此时物体A处于漂浮时物体A的质量
最小,
则:V
A排
=V
0
=S容Δh=5×10﹣2m2×(1m﹣0.8m)=1×10﹣2m3;
根据漂浮条件和阿基米德原理可得:G A =F A浮 ,则:m A g= 水gV A排 ,
所以,物体A的最小质量:m A = 水V A排 =1.0×103kg/m3×1×ρ10﹣2m3=10kg;
(3)实心物体B先后慢慢放入水ρ和酒精中,设溢出的水重为ΔG水 ,溢出的酒精重为
ΔG酒精 ,
已知:Δp甲 =Δp乙 ,由于甲、乙两个相同的容器是轻质薄壁圆柱形,
则: = ,
所以,ΔG水 =ΔG酒精 ,
根据G=mg= Vg可得溢出的水和酒精的体积之比为:
ρ
= = = ;
假设实心物体B漂浮在酒精液面上(它也漂浮在水面上),F浮 大小都等于实心物体B
的重力大小G ,
B
设容器液面上方的空间体积为V ,
0
则: 酒精g(V
0
+ΔV酒精 )= 水g(V
0
+ΔV水 )
ρ ρ
所以, = > ,
所以本假设不成立;
假设实心物体B都浸没在液体中,则:V排水 =V排酒精 ,
所以, = = ,所以本假设不成立。
所以实心物体B只可能漂浮在水面上、浸没在酒精中。
因此,V
A
=V排酒精 =V
0
+ΔV酒精 =5×10﹣2m2×(1m﹣0.8m)+1×10﹣2m3=2×10﹣2m3,
ΔV水 = ΔV酒精 = ×1×10﹣2m3=8×10﹣3m3,
m B =m排水 = 水 (V 0 +ΔV水 )=1.0×103kg/m3×(5×10﹣2m2×0.2m+8×10﹣3m3)=18kg,
ρ
= = =0.9×103kg/m3。
B
ρ答:(1)水对容器甲底部的压强p水 为8×103Pa;
(2)若将一物体A放入甲中,恰能使水对容器甲底部的压强最大,物体 A的最小质量
为10kg;
(3)实心物体B的密度为0.9×103kg/m3。