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2020-2021 学年上海市松江区九年级(上)期末物理试卷(一模)
一、选择题(共16分)下列各题均只有一个正确选项,请将正确选项的代号用2B铅笔填涂在
答题纸的相应位置上,更改答案时,用橡皮擦去,重新填涂.
1.(3分)研究得出“导体中电流与电压的关系”的科学家是( )
A.安培 B.伏特 C.欧姆 D.帕斯卡
2.(3分)下列利用大气压工作的是( )
A.液位计 B.水果刀 C.吸尘器 D.密度计
3.(3分)一根铁丝被拉长后,下列物理量会发生变化的是( )
A.密度 B.质量 C.电阻 D.体积
4.(3分)浸没在水中质量相等的实心铝球和铜球(已知
铝
<
铜
),它们所受浮力的大小关
系为( ) ρ ρ
A.铜球大 B.铝球大 C.大小相等 D.无法确定
5.(3分)如图所示,由同种材料制成、长度相同的甲、乙两导体,并联在同一电路中,下列判
断正确的是( )
A.U甲 >U乙 B.I甲 >I乙 C.U甲 <U乙 D.I甲 <I乙
6.(3分)下列实验中,运用了相同科学研究方法的是( )
(1)探究串联电路中电阻的规律 (2)探究物质质量与体积的关系
(3)用电流表、电压表测电阻 (4)探究导体中电流与电压的关系
A.(1)与(3) B.(2)与(4) C.(1)与(2) D.(3)与(4)
7.(3分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,向右移动滑动变阻器滑片P
的过程中,变小的是( )A.电流表A 与电流表A 示数的比值
1 2
B.电流表A与电流表A 示数的比值
2
C.电流表A与电流表A 示数的差值
2
D.电流表A与电流表A 示数的差值
1
8.(3分)如图所示,质量相等的均匀正方体甲、乙置于水平地面上,若沿水平方向切去相同
厚度,切去部分质量为△m甲 、△m乙 ,剩余部分对地面压强为p甲 、p乙 ,则下列说法正确的
是( )
A.△m甲 一定大于△m乙 B.△m甲 可能大于△m乙
C.p甲 一定大于p乙 D.p甲 可能大于p乙
二、填空题(共26分)
9.(3分)上海地区家庭电路的电压为 伏,电视机与空调是 连接的,日光灯和
控制它的开关是 连接的(后两空均选填“串联”或“并联”)。
10.(3分)著名的 实验向人们显示了大气压存在,且很大;意大利科学家 首
先通过实验测定大气压大小,实验表明大气压随海拔高度增加而 。
11.(3分)某导体两端的电压为12伏,10秒内通过该导体横截面的电荷量为6库,通过它的
电流为 安,其电阻为 欧。当通过它的电流为0.3安时,该导体的电阻为
欧。
12.(3分)三峡大坝筑成上窄下宽,是因为液体内部压强随 增加而增大;船闸是利用
原理工作的;三峡水库底部受到水的压强可达8.3×105帕,则此处0.1m2面积上受到水的
压力为 牛。
13.(3分)浸没在水中的实心正方体金属块,受到水对它向下和向上的压力分别为4牛和12牛,则该金属块受到的浮力大小为 牛,方向 。若将该金属块浸没在盐水中
( < ),金属块受到的浮力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
水 盐水
14.(ρ3分)ρ如图所示是某同学设计的风力测定仪,O是转轴,OC是金属杆,下连受风板,AB
是一段圆弧形电阻,P点是金属杆与圆弧形电阻的接触点,R 是定值电阻。无风时,OC竖
0
直,风越大,OC杆偏转角度越大。金属杆OC与弧形电阻AB的组合,相当于是 ,
风力越大,电流表示数越 ,定值电阻R 的作用是 。
0
15.(3分)在如图所示电路中,电源电压为U且保持不变。闭合开关S,电路正常工作。一段
时间后,灯突然熄灭,若电路中只有一处故障,且只发生在灯L或电阻R处。为进一步确
定故障,现在AB两点间接入一个电压表。开关S由断开到闭合,若电压表指针发生偏转,
则故障是 ;若电压表指针不发生偏转,请写出电压表示数及对应的故障 。
16.(3分)在松软的雪地上行走,脚容易陷进雪地里,即使是干燥的硬水泥路面,坦克履带同
样也会轧出印痕来。所有材料能够承受的压强都有一定限度,超过这个限度,材料就会受
到损坏。下表所示是几种材料能够承受的最大压强及对应的密度值。
材料 实心黏土砖 混凝土 花岗岩 工具钢
(MU10) (C30) (Cr12Mov)
能承受的最大压 1×107 3×107 2.5×108 2.22×109
强(帕)
密度(×103千 1.6~1.8 2.3~2.5 2.6~2.9 7.8~7.9
克/3)
由表中数据可知,四种材料中可承受的最大压强最大的是 ;
①由表中数据可知,不同材料能承受的最大压强与其密度的关系是: ;
②如图所示是城市道路限制行车质量的标志,请根据压强公式推导说明限制行车质量不
③能过大的原因 。
三、作图题(共6分)
17.(3分)在图中,重为8牛的物体静止在水平地面上,请用力的图示法画出物体对地面的压
力。
18.(3分)在图所示电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。要求:闭合开
关S后,滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表的示数变小。
四、计算题(共24分)
19.(6分)物体排开水的体积为4×10﹣3米3,求它受到的浮力F浮 。
20.(6分)在如图所示电路中,电源电压为9伏且不变,电阻R 的阻值为10欧。闭合开关S,
2
电流表A的示数为1.2安,求:
(1)通过电阻R 的电流I ;
2 2
(2)电阻R 的阻值。
1
21.(6分)如图所示,边长为0.1米、密度为5×103千克/米3的均匀正方体甲和底面积为2×10﹣2m2、高为0.3米的薄壁圆柱形容器乙置于水平桌面上,乙容器内盛有0.2米深的水。求:
(1)甲的质量m甲 ;
(2)水对乙容器底部的压强p水 ;
(3)现将一个体积为3×10﹣3m3的物体丙分别置于正方体甲上方和浸没在乙容器内的水中,
甲对桌面压强的增加量△p甲 恰好为水对乙容器底部压强增加量△p水 的4.5倍,求物体丙
的密度 。
丙
ρ
22.(6分)在图1所示电路中,电源电压保持不变,电阻R 阻值为30欧。电路中两电表表盘
1
如图2所示,已知电流表0~3A量程已损坏。
(1)闭合开关S,若通过电阻R 的电流为0.2安,求电阻R 两端的电压U ;
1 1 1
(2)现对电路中的电源和滑动变阻器R 进行替换,替换后要求:闭合开关S,在移动滑动
2
变阻器滑片P的过程中,电压表示数分别能够达到4伏和12伏,且电路正常工作。有如下
三种方案:
方案一:电源电压为10伏,滑动变阻器上标有“100 2A”字样;
方案二:电源电压为25伏,滑动变阻器上标有“100Ω 1A”字样;
方案三:电源电压为20伏,滑动变阻器上标有“50 Ω 1.5A”字样。
请判断各方案的可行性并说明理由。 Ω
五、实验题(共18分)
23.(4分)在“用电压表测电压”实验中,连接电路时,电键应处于 状态(选填“闭
合”或“断开”),电压表应与被测物体 联连接(选填“串”或“并”),且电压
表的 接线柱靠近电源正极一侧。能与电源两端直接相连的是 (选填“电压表”或“电流表”)
24.(4分)如图1所示是探究液体内部压强与 关系的实验,实验中通过观察记录
来比较液体内部压强的大小。如图2所示是“验证 ”实验的情景,量筒中两次液
面 的 示 数 差 ( V ﹣ V ) 表 示 。
2 1
25.(9分)小松做“用电流表、电压表测电阻”实验。现有电源、待测电阻、电流表、电压表、
滑动变阻器、开关及导线若干,所有元件均完好。他正确连接电路,并将滑动变阻器滑片
置于一端。刚闭合开关时,观察到电流表示数为0.58安、电压表示数如图(a)所示;接着他
移动滑片至某位置,发现电流表示数为0.28安,电压表示数为2.8伏;他继续移动滑片至
另一端,发现电压表、电流表示数分别如图(b)、(c)所示。小松将实验数据依次记录在表
格中,实验过程中电表量程可能改变。
(1)该实验原理是 ;
(2)滑动变阻器的最大阻值为 欧;
(3)请将下表填写完整。(计算电阻时,精确到0.1欧)
物理量 电压U (伏) 电流I (安) 电阻R (欧) 待测电阻R 阻值(欧)
x x x x
实验序号
1 0.58
2 2.8 0.28
3
(4)小江认为小松的实验步骤中存在问题,这个问题是 。26.(5分)某小组同学研究当圆柱体浸入水中时,容器底部受到水压力的增加量和圆柱体所
受浮力大小的变化情况。实验选用由上、下两个横截面积不同的圆柱形构成的容器,如图
所示。实验时将重为8.0牛的圆柱体缓慢浸入水中,将圆柱体下表面到水面的距离h、弹簧
测力计的示数F
1
、容器底部受到水的压力F
2
记录在如表中,并计算出相应的浮力F浮 和水
对容器底部压力的增加量△F水 。
实验序号 h(厘米) F
1
(牛) F
2
(牛) F浮 (牛) △F水 (牛)
1 0 8.0 12.0 0 0
2 0.5 7.8 12.2 0.2 0.2
3 1.0 7.6 12.4 0.4 0.4
4 1.5 7.4 12.6 0.6 0.6
5 2.0 7.2 13.0 0.8 1.0
6 2.5 7.0 13.7 1.0 1.7
7 3.0 6.8 14.4 1.2 2.4
8 3.5 6.6 15.1 1.4 3.1
9 4.0 6.6 15.1 1.4 3.1
分析比较实验序号2~7数据中△F水 与h的变化关系,可得出的初步结论是:在圆柱体
①浸入水的过程中, ;
分析比较实验序号2~7数据中F浮 与h的变化关系,可得出的初步结论是:在圆柱体
②浸入水的过程中, ;
分析比较实验序号8和9数据发现,△F水 、F浮 不再随h的变化而变化,其原因是
③;
该组同学分析实验序号2~4数据可得出的结论是:在圆柱体浸入水的过程中,△F水 与
④F浮 大小相等。但实验序号5~9数据与上述结论不符,其原因是 ;
请根据实验数据推断:组成容器的上、下两部分圆柱形的横截面积之比为 。
⑤2020-2021 学年上海市松江区九年级(上)期末物理试卷(一模)
参考答案与试题解析
一、选择题(共16分)下列各题均只有一个正确选项,请将正确选项的代号用2B铅笔填涂在
答题纸的相应位置上,更改答案时,用橡皮擦去,重新填涂.
1.(3分)研究得出“导体中电流与电压的关系”的科学家是( )
A.安培 B.伏特 C.欧姆 D.帕斯卡
【分析】通过导体的电流与导体两端电压成正比,与导体的电阻成反比,这一规律最早由
德国科学家欧姆总结得出,这就是著名的欧姆定律。
【解答】解:在电阻一定时,通过导体的电流与导体两端电压成正比;在电压一定时,通过
导体的电流与电阻成反比。这就是著名的欧姆定律,是由德国物理学家欧姆最早发现并总
结得出的。
故选:C。
【点评】此题考查的是我们对物理学史的识记,属于基础知识,难度不大,容易解答
2.(3分)下列利用大气压工作的是( )
A.液位计 B.水果刀 C.吸尘器 D.密度计
【分析】大气压的存在能够解释很多现象,这些现象有一个共性:通过某种方法,使设备的
内部气压小于外界大气压,在外界大气压的作用下出现了这种现象。
【解答】解:A、液位计是底部相通,上端开口,利用连通器的原理制成的,故A不符合题意;
B、水果刀的刀刃锋利是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故B不符合题意。
C、用吸尘器“吸”灰尘时,吸尘器内空气流速大压强小,吸尘器外空气流速小压强大,在
压强差的作用下灰尘被“吸”入吸尘器中的,故C符合题意。
D、密度计是利用了物体的漂浮条件和阿基米德原理工作的,与大气压无关,故D不符合
题意。
故选:C。
【点评】此题考查的是大气压在生活中的应用,这就要求我们平时要多观察、多思考。
3.(3分)一根铁丝被拉长后,下列物理量会发生变化的是( )
A.密度 B.质量 C.电阻 D.体积
【分析】影响电阻的因素有:材料、长度、横截面积和温度有关。
【解答】解:将一段金属丝拉长之后只是形状改变,而密度是物质的特性,质量和体积是物体的特性,都不随物体的形状而改变。故ABD错误。
将一段金属丝拉长之后长度变长了,横截面积变小,所以电阻变大了。故C正确。
故选:C。
【点评】本题考查的都是一些基础知识,只要理解比热容、密度和熔点的概念及影响电阻
大小的因素是不难解答的。
4.(3分)浸没在水中质量相等的实心铝球和铜球(已知
铝
<
铜
),它们所受浮力的大小关
系为( ) ρ ρ
A.铜球大 B.铝球大 C.大小相等 D.无法确定
【分析】 质量相同的不同物质,体积大小用公式V= 比较;
①
浸没在液体中的物体,受到的浮力用公式F浮 = 液gV排 比较大小。
②【解答】解: ρ
= ,且m铜 =m铝 ,
铜
>
铝
,
①ρ ρ ρ
由公式V= 知,V铜 <V铝 ;
当两个金属球浸没在水中时,排开水的体积等于各自的体积,
②由公式F浮 = 液gV排 比较知:铝球受到的浮力较大。
故选:B。 ρ
【点评】此题考查的是密度计算公式和阿基米德原理的应用,知道两球体积大小关系,熟
悉阿基米德原理,是正确解答此题的前提。
5.(3分)如图所示,由同种材料制成、长度相同的甲、乙两导体,并联在同一电路中,下列判
断正确的是( )
A.U甲 >U乙 B.I甲 >I乙 C.U甲 <U乙 D.I甲 <I乙
【分析】在并联电路中,各支路两端的电压是相同的;导体的电阻与导体的材料、长度、横
截面积和温度有关;其它条件相同时,横截面积越大,电阻越小。
【解答】解:AC、由图可知,甲和乙并联在电路中,根据并联电路的电压关系可知,甲和乙两端的电压
是相同的,故AC错误;
BD、同种材料制成、长度相同的甲、乙两导体,甲的横截面积小,则甲的电阻大,电压相同,
根据欧姆定律可知,I甲 <I乙 ,故D正确,B错误。
故选:D。
【点评】本题考查了影响电阻大小的因素、并联电路的电压关系、欧姆定律的应用,难度不
大,要掌握。
6.(3分)下列实验中,运用了相同科学研究方法的是( )
(1)探究串联电路中电阻的规律 (2)探究物质质量与体积的关系
(3)用电流表、电压表测电阻 (4)探究导体中电流与电压的关系
A.(1)与(3) B.(2)与(4) C.(1)与(2) D.(3)与(4)
【分析】将每一个实例进行分析,明确采用的研究方法,就能找出属于同一类的选项。
【解答】解:(1)在串联电路中,两个电阻串联共同作用与一个电阻使用时产生的效果相同,
采用的是等效替代法;
(2)探究物质质量与体积的关系时,需要保持密度一定,改变物体体积,比较质量与体积
的变化规律,采用的是控制变量法;
(3)用电流表、电压表测电阻是通过伏安法测电阻的,属于转换法;
(4)探究导体中电流大小与导体两端电压的关系时,需要控制电阻不变,运用了控制变量
法。
所以(2)和(4)都采取了控制变量法,运用了相同的科学研究方法。
故选:B。
【点评】物理学中运用物理方法研究问题很常见,需要对几种常用方法熟练掌握。
7.(3分)在如图所示的电路中,电源电压保持不变。闭合开关S,向右移动滑动变阻器滑片P
的过程中,变小的是( )
A.电流表A 与电流表A 示数的比值
1 2B.电流表A与电流表A 示数的比值
2
C.电流表A与电流表A 示数的差值
2
D.电流表A与电流表A 示数的差值
1
【分析】由电路图可知,R 与R 并联,电流表A测干路电流,电流表A 测R 支路的电流,
1 2 1 1
电流表A 测R 支路的电流,根据滑片移动方向判定其电阻的变化,根据欧姆定律和并联
2 2
电路电流的特点分析三个电表示数的变化,然后分析各个选项,得出答案。
【解答】解:由电路图可知,R 与R 并联,电流表A测干路电流,电流表A 测R 支路的电
1 2 1 1
流,电流表A 测R 支路的电流;
2 2
向右移动滑动变阻器滑片P,滑动变阻器接入电路的电阻变大,根据欧姆定律可知,通过
滑动变阻器的电流减小,即电流表A 示数变小;
2
由于并联电路互不影响,电流表A 示数不变;
1
根据并联电路的电流关系可知,干路中的电流等于各支路电流的和,则电流表 A示数变
小;
A、电流表A 示数不变,电流表A 示数变小,则其比值变大,故A错误;
1 2
B、电流表A示数变小,电流表A 示数变小,两个电表减小的示数相同,则其比值变大,故
2
B错误;
C、电流表A与电流表A 示数的差值为电流表A 示数,保持不变,故C错误;
2 1
D、电流表A与电流表A 示数的差值为电流表A 示数,故差值是减小的,故D正确。
1 2
故选:D。
【点评】本题考查了电路的动态分析,涉及到并联电路的特点、欧姆定律的应用,关键是电
路串并联的辨别和电表所测电路元件的判断。
8.(3分)如图所示,质量相等的均匀正方体甲、乙置于水平地面上,若沿水平方向切去相同
厚度,切去部分质量为△m甲 、△m乙 ,剩余部分对地面压强为p甲 、p乙 ,则下列说法正确的
是( )
A.△m甲 一定大于△m乙 B.△m甲 可能大于△m乙
C.p甲 一定大于p乙 D.p甲 可能大于p乙【分析】(1)甲、乙质量相等,由 = ,得m= V= Sh,根据沿水平方向切去相同的厚度
ρ ρ ρ
h后,结合甲、乙的密度与底面积的乘积关系,由m= V得到切去的质量关系。
(2)由剩余部分质量m′=m﹣△m分析得到m甲 ′和ρm乙 ′大小关系,分析甲乙对地面
的压力,比较甲乙的底面积,根据压强公式比较甲乙对地面的压强大小。
【解答】解:AB、由图甲和乙都为正方体,h甲 >h乙 ,S甲 >S乙 ,所以V甲 >V乙 ,甲、乙质量
相等,由 = ,可得m= V,
ρ ρ
则 甲V甲 = 乙V乙 ,
甲ρS甲h甲 =ρ 乙S乙h乙 ,
ρ因为h甲 >h乙ρ,
所以 甲S甲 < 乙S乙 ,
现沿水ρ平方向切ρ 去切去相同的厚度h后,都为△h,切去的质量△m= △V,
△m甲 = 甲S甲 △h, ρ
△m乙 =ρ乙S乙 △h,
则△m甲ρ<△m乙 ,故AB都错误。
CD、因为 甲S甲h甲 = 乙S乙h乙 ,h甲 >h乙 ,S甲 >S乙 ,所以 甲 < 乙 ,
ρ ρ ρ ρ
甲乙都放在水平地面上,甲乙对地面的压强:p= = = = = = gh,
ρ
甲乙切去厚度相同,甲和乙剩余的高度:h'甲 =h甲 ﹣△h,h'乙 =h甲乙 ﹣△h,
因为h甲 >h乙 ,所以h'甲 >h'乙 ,
又因为 < ,
甲 乙
根据p=ρ gh得ρ ,甲乙对地面的压强有三种可能:
p甲 可能大ρ于p乙 ;
p甲 可能等于p乙 ;
p甲 可能小于p乙 。
故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题根据甲乙质量相等列出等式,判断甲乙的密度关系,这是本题的关键,如果固
体规则的柱体,根据p= gh判断固体对水平面的压强是常用的一种方法。
二、填空题(共26分) ρ9.(3分)上海地区家庭电路的电压为 22 0 伏,电视机与空调是 并联 连接的,日光灯
和控制它的开关是 串联 连接的(后两空均选填“串联”或“并联”)。
【分析】(1)要记住一些生活中常见的电压值,如:一节干电池的电压是1.5V;一节铅蓄电
池的电压是2V;家庭电路的电压为220V;动力电压为380V;对人体安全的电压为不高于
36V;
(2)家用电器工作互不影响,应并联使用;开关与用电器是串联的。
【解答】解:家庭电路的电压为220V;电视机与空调工作互不影响,为并联使用;开关控制
灯的通断,开关和所控制的电灯是串联连接的;
故答案为:220;并联;串联。
【点评】本题考查了家庭电路电压、用电器的连接方式、开关(电键)与灯间的连接方式等
问题,难度不大,熟练掌握基础知识即可正确解题。
10.(3分)著名的 马德堡半球 实验向人们显示了大气压存在,且很大;意大利科学家
托里拆利 首先通过实验测定大气压大小,实验表明大气压随海拔高度增加而 降低 。
【分析】 马德堡半球实验验证大气压的存在;
托里拆①利实验重在测量大气压值,1标准大气压所能支持的水银柱的高便是在托里拆
②利实验中测出的大气压值,根据液体压强公式可求出其数值,1 标准大气压=
1.013×105Pa;
大气压随高度的增加而减小;
【③解答】解: 马德堡半球实验用两个中间抽成真空而压合在一起的铜半球有力地证明了
大气压的存在①;
意大利科学家托里拆利,利用一根玻璃管测出了大气压所能支持的水银柱的高度,是
②76cm=760mm,水银柱的上方为真空,所以当时大气压等于76cm即760mm水银柱产生
的压强,这也就是后来规定的 1个标准大气压的大小,其具体数值是 p= 水银gh=
13.6×103kg/m3×9.8N/kg×0.76m≈1.013×105Pa。 ρ
离地面越高的地方,大气压越低;
③故答案为:马德堡半球;托里拆利;降低。
【点评】本题考查了对马德堡半球实验、托里拆利实验的掌握,同时考查了大气压强与海
拔高度的关系,属基础性题目。
11.(3分)某导体两端的电压为12伏,10秒内通过该导体横截面的电荷量为6库,通过它的
电流为 0. 6 安,其电阻为 2 0 欧。当通过它的电流为0.3安时,该导体的电阻为 2 0
欧。【分析】(1)知道10秒内通过该导体横截面的电荷量,根据I= 求出通过的电流,根据欧
姆定律求出其电阻;
(2)电阻是导体本身的一种性质,只与导体的材料、长度、横截面积和温度有关,与两端的
电压和通过的电流无关。
【解答】解:通过导体的电流:
I= = =0.6A,
由I= 可得,导体的电阻:
R= = =20 ;
Ω
因电阻是导体本身的一种性质,与两端的电压和通过的电流无关,
所以,当通过它的电流为0.3安时,该导体的电阻仍为20 不变。
故答案为:0.6;20;20。 Ω
【点评】本题考查了电流的定义式和欧姆定律的简单应用,关键是知道导体的电阻与两端
的电压和通过的电流无关。
12.(3分)三峡大坝筑成上窄下宽,是因为液体内部压强随 深度 增加而增大;船闸是利
用 连通器 原理工作的;三峡水库底部受到水的压强可达8.3×105帕,则此处0.1m2面
积上受到水的压力为 8.3×1 0 4 牛。
【分析】(1)液体的压强随深度增加而增大。
(2)连通器:上端开口,底部连通的容器叫连通器。
(3)根据p= 计算压力大小。
【解答】解:因为水的压强随深度增加而增大,所以三峡大坝筑成上窄下宽的形状,可以承
受更大的压强。
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,故利用了连通器原理。
根据 p= 可得,此处 0.1m2面积上受到水的压力为:F=pS=8.3×105Pa×0.1m2=
8.3×104N。
故答案为:深度;连通器;8.3×104。
【点评】本题综合考查了学生对连通器的原理、液体压强特点和压强定义式的掌握和运用,属于基础知识考查,难度不大。
13.(3分)浸没在水中的实心正方体金属块,受到水对它向下和向上的压力分别为4牛和12
牛,则该金属块受到的浮力大小为 8 牛,方向 竖直向上 。若将该金属块浸没在盐水
中( < ),金属块受到的浮力将 增大 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
水 盐水
【分析ρ 】(ρ1)浮力产生的原因:浸在液体中的物体,液体对物体向上的压力大于向下的压
力,物体受到向上和向下的压力差就是物体受到的浮力;据此求出物体浸没在水中时受到
的浮力,浮力的方向是竖直向上的。
(2)已知
水
<
盐水
,将该金属块浸没在水、盐水中,利用阿基米德原理F浮 = 液V排g分
析金属块受ρ 到的ρ浮力变化。 ρ
【解答】解:
(1)由浮力产生的原因可知,金属块受到的浮力:
F浮 =F向上 ﹣F向下 =12N﹣4N=8N;
浮力的方向是竖直向上的;
(2)已知
水
<
盐水
,将该金属块分别浸没在水、盐水中,排开液体的体积相同,
由F浮 = 液ρV排gρ可知,金属块受到的浮力:F浮水 <F浮盐水 ,即金属块受到的浮力将增大。
故答案为ρ:8;竖直向上;增大。
【点评】本题考查了浮力的计算、阿基米德原理的应用,关键是知道浮力产生的原因。
14.(3分)如图所示是某同学设计的风力测定仪,O是转轴,OC是金属杆,下连受风板,AB
是一段圆弧形电阻,P点是金属杆与圆弧形电阻的接触点,R 是定值电阻。无风时,OC竖
0
直,风越大,OC杆偏转角度越大。金属杆OC与弧形电阻AB的组合,相当于是 滑动变
阻器 ,风力越大,电流表示数越 大 ,定值电阻R 的作用是 保护电路 。
0
【分析】(1)滑动变阻器的原理是靠改变连入电路中电阻线的长度来改变电阻的;风力改
变,连入电路的电阻改变,电源电压不变,电路中的电流改变,电流表的示数改变;
(2)为防止因电路短路而烧坏电流表和电源,电路需要加一个定值电阻。【解答】解:(1)无风时OC是竖直的,连入电路的电阻是AB段,有风时,OC杆偏转一定
的角度,连入电路的电阻变为BP段,连入电路的电阻随风的大小而改变,风力测定仪相
当于滑动变阻器;风越强,OC杆偏转的角度越大,BP段越小,电阻变小,电源电压不变,
电路中的电流变大,电流表的示数越大;
(2)R 在电路中的作用是保护电路,防止风力过大,电阻太小,电流太大,将电流表和电源
0
烧坏。
故答案为:滑动变阻器;大;保护电路。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用以及电路图的作用,要注意滑动变
阻器工作原理的应用和电压表的正确使用。
15.(3分)在如图所示电路中,电源电压为U且保持不变。闭合开关S,电路正常工作。一段
时间后,灯突然熄灭,若电路中只有一处故障,且只发生在灯L或电阻R处。为进一步确
定故障,现在AB两点间接入一个电压表。开关S由断开到闭合,若电压表指针发生偏转,
则故障是 灯 L 短路 ;若电压表指针不发生偏转,请写出电压表示数及对应的故障 灯
泡 L 断路或 R 断路 。
【分析】闭合开关,电路正常工作,过一段时间,灯泡熄灭,说明电路发生了断路或灯泡L
短路;电压表指针偏转,说明电压表与电源之间是接通的,不偏转,则与电源之间是断开
的。
【解答】解:由图可知,该电路为串联电路,灯泡和R串联接入电路中;一段时间后,灯突然
熄灭,若电路中只有一处故障,说明电路发生了断路或灯泡L短路;
AB两点间接入一个电压表,此时电压表测量的是灯泡两端的电压,开关S由断开到闭合,
电压表测量的是灯泡两端的电压;若电压表指针发生偏转,则表明故障是L短路,电压表
测量的是一段导线两端的电压,电压表示数为0;若电压表指针不发生偏转,说明电压表
仍然测量的是电源电压,则故障是灯泡断路;
若R断路,接入电压表后,S断开时,电压表示数为0,S闭合后,电压表没有接入电路中,
示数为0,指针不偏转。
故答案为:灯L短路;灯泡L断路或R断路。
【点评】用电压表判断电路故障时,如果有示数,说明与电压表串联的元件是完好的;如果无示数,说明与电压表串联的元件有断路,或与电压表并联的元件短路。
16.(3分)在松软的雪地上行走,脚容易陷进雪地里,即使是干燥的硬水泥路面,坦克履带同
样也会轧出印痕来。所有材料能够承受的压强都有一定限度,超过这个限度,材料就会受
到损坏。下表所示是几种材料能够承受的最大压强及对应的密度值。
材料 实心黏土砖 混凝土 花岗岩 工具钢
(MU10) (C30) (Cr12Mov)
能承受的最大压 1×107 3×107 2.5×108 2.22×109
强(帕)
密度(×103千 1.6~1.8 2.3~2.5 2.6~2.9 7.8~7.9
克/3)
由表中数据可知,四种材料中可承受的最大压强最大的是 工具钢 ;
①由表中数据可知,不同材料能承受的最大压强与其密度的关系是: 材料的密度越大,
②能够承受的最大压强越大 ;
如图所示是城市道路限制行车质量的标志,请根据压强公式推导说明限制行车质量不
③
能过大的原因 由 p = = = ,受力面积一定时,车的质量越大,对道路的压强越大 ,
超过限度会损坏路面 。
【分析】(1)分析表格数据得出四种材料中可承受的最大压强最大的材料;
(2)分析表格数据中材料能承受的最大压强和密度对应的关系得出答案;
(3)水平面上物体的压力和自身的重力相等,根据p= 表示道路受到的压强,根据表达
式结合题意进行解答。
【解答】解:(1)由表格数据可知,实心黏土砖能承受的最大压强最小,工具钢能承受的最
大压强最大;
(2)由表中数据可知,材料的密度越大,能够承受的最大压强越大;
(3)因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以车对道路产生压强p= = = ,
则受力面积一定时,车的质量越大,压强越大,超过限度会损坏路面。故答案为:(1)工具钢;
(2)材料的密度越大,能够承受的最大压强越大;
(3)由p= = = ,受力面积一定时,车的质量越大,对道路的压强越大,超过限度会
损坏路面。
【点评】本题考查了压强公式的应用,从表格中获取有用的数据是关键,要注意物体对水
平面的压力和自身的重力相等。
三、作图题(共6分)
17.(3分)在图中,重为8牛的物体静止在水平地面上,请用力的图示法画出物体对地面的压
力。
【分析】画力的图示要先分析力的大小,方向和作用点,再确定标度,按照力的图示要求画
出这个力。
【解答】解:物体放在水平地面上,压力的大小与物体的重力大小相等,F=G=8N,方向垂
直于地面向下,作用点在地面,设定标度为4N,压力的图示如图:
【点评】注意压力的作用点在地面,方向与地面垂直,标度必须能被力的大小整除,最后要
标明力的大小。
18.(3分)在图所示电路中,有两根导线尚未连接,请用笔画线代替导线补上。要求:闭合开
关S后,滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表的示数变小。【分析】根据滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表示数变小,则表明电路中的电流变
小,滑动变阻器接入电路的电阻变大,据此分析。
【解答】解:
若该电路为并联电路,则电压表会测量电源电压,由于电源电压不变,所以电压表示数不
变,不符合题意,故该电路为串联电路(即灯泡和变阻器串联);
由图知,电流从电源的正极出来,先接到滑动变阻器,电压表的正接线柱与灯泡的右端相
连,所以电压表不可能并联到滑动变阻器的两端(否则电压表正负接线柱接反),则电压
表应并联在灯泡的两端,即电压表测量灯泡两端的电压;
滑动变阻器的滑片P向右移动时,电压表的示数变小,根据U=IR可知,电路中的电流减
小,则滑动变阻器接入电路的电阻应变大,故应将变阻器的左下接线柱接入电路中与灯泡
串联,如图所示:
【点评】本题考查了根据要求连接实物图,关键是明确变阻器和电压表的连接。
四、计算题(共24分)
19.(6分)物体排开水的体积为4×10﹣3米3,求它受到的浮力F浮 。
【分析】已知物体排开水的体积,利用阿基米德原理F浮 = 水V排g求物体受到的浮力。
【解答】解:物体排开水的体积V排 =4×10﹣3m3, ρ
物体受到的浮力:F浮 = 水V排g=1.0×103kg/m3×4×10﹣3m3×9.8N/kg=39.2N。
答:物体受到的浮力为3ρ9.2N。【点评】本题考查了阿基米德原理的应用,是一道基础题。
20.(6分)在如图所示电路中,电源电压为9伏且不变,电阻R 的阻值为10欧。闭合开关S,
2
电流表A的示数为1.2安,求:
(1)通过电阻R 的电流I ;
2 2
(2)电阻R 的阻值。
1
【分析】由电路图可知,R 与R 并联,电流表A测干路电流。
1 2
(1)根据并联电路的电压特点和欧姆定律求出R 支路的电流;
2
(2)根据并联电路的电流特点求出通过R 的电流,根据欧姆定律算出电阻R 的阻值。
1 1
【解答】解:由电路图可知,R 与R 并联,电流表A测干路电流;
1 2
(1)因并联电路中各支路两端的电压相等,
所以,通过电阻R 的电流为:
2
I = = =0.9A;
2
(2)因并联电路中干路电流等于各支路电流之和,
所以,通过R 的电流:
1
I =I﹣I =1.2A﹣0.9A=0.3A,
1 2
电阻R 的阻值:
1
R = = =30 。
1
Ω
答:(1)通过电阻R 的电流为0.9A;
2
(2)电阻R 的阻值为30 。
1
【点评】本题考查了并联电Ω路的特点和欧姆定律的应用,掌握并联电路干路电流等于各支
路电流的和是解题的关键。
21.(6分)如图所示,边长为0.1米、密度为5×103千克/米3的均匀正方体甲和底面积为2×10
﹣2m2、高为0.3米的薄壁圆柱形容器乙置于水平桌面上,乙容器内盛有0.2米深的水。求:
(1)甲的质量m甲 ;
(2)水对乙容器底部的压强p水 ;(3)现将一个体积为3×10﹣3m3的物体丙分别置于正方体甲上方和浸没在乙容器内的水中,
甲对桌面压强的增加量△p甲 恰好为水对乙容器底部压强增加量△p水 的4.5倍,求物体丙
的密度 。
丙
ρ
【分析】(1)已知甲的边长和密度,可以计算出甲的体积,然后根据 = 的变形公式计算
ρ
出甲的质量;
(2)根据p= gh来计算水对乙容器底部的压强p水 ;
(3)甲对桌面压ρ 强的增加量△p甲 恰好为水对乙容器底部压强增加量△p水 的4.5倍,根据
压强公式列出方程求解丙物体的密度。
【解答】解:(1)甲的边长a甲 =0.1m,物体的体积为V甲 =a甲 3=(0.1m)3=10﹣3m3,
根据 = 可知:甲物体的质量为m甲 = 甲V甲 =5×103kg/m3×10﹣3m3=5kg;
ρ ρ
(2)已知水的深度h=0.2m,水对容器底部的压强为p水 = 水gh=1×103kg/m3×9.8N/
kg×0.2m=1960Pa; ρ
(3)丙浸没在乙容器内的水中,所以排开水的体积V排 =V丙 =3×10﹣3m3 ,乙容器的底面
积S乙 =2×10﹣2m2,
所以排开水的高度h'= = =0.15m,容器高0.3m,原来水深0.2m,物体
丙浸没后部分水溢出,水面升高△h=0.1m,
由题意知,甲对桌面压强的增加量△p甲 恰好为水对乙容器底部压强增加量△p水 的4.5倍,
即△p甲 =4.5△p乙 ,那么 =4.5 水g△h,△F甲 =m丙g= 丙v丙g,S甲 =a甲 2=
ρ ρ
(0.1m)2=0.01m2,
所 以 = 4.5 水 g△ h , 化 简 代 入 数 据 后 , =
ρ
4.5×1×103kg/m3×0.1m,解得:
丙
=1.5×103kg/m3。
答:(ρ1)甲的质量m甲 为5kg;
(2)水对乙容器底部的压强p水 为1960pa;
(3)物体丙的密度
丙
是1.5×103kg/m3。
【点评】该题主要考查ρ了密度公式以及压强公式的应用,此题综合性强,计算也比较复杂。
22.(6分)在图1所示电路中,电源电压保持不变,电阻R 阻值为30欧。电路中两电表表盘
1
如图2所示,已知电流表0~3A量程已损坏。
(1)闭合开关S,若通过电阻R 的电流为0.2安,求电阻R 两端的电压U ;
1 1 1
(2)现对电路中的电源和滑动变阻器R 进行替换,替换后要求:闭合开关S,在移动滑动
2
变阻器滑片P的过程中,电压表示数分别能够达到4伏和12伏,且电路正常工作。有如下
三种方案:
方案一:电源电压为10伏,滑动变阻器上标有“100 2A”字样;
方案二:电源电压为25伏,滑动变阻器上标有“100Ω 1A”字样;
方案三:电源电压为20伏,滑动变阻器上标有“50 Ω 1.5A”字样。
请判断各方案的可行性并说明理由。 Ω
【分析】(1)已知电阻R 阻值为30 ,通过电阻R 的电流为0.2A,根据欧姆定律I= 的
1 1
Ω
变形公式计算出电阻R
1
两端的电压U
1
;
(2)图一中R 和滑动变阻器R 串联,电压表测量R 的电压,已知电流表0~3A量程已损
1 2 2
坏,说明电流表只能用0﹣0.6A的量程,所以图一的串联电路中允许通过的最大电流是
0.6A;闭合开关S,在移动滑动变阻器滑片P的过程中,电压表示数分别能够达到4伏和
12伏,且电路正常工作,所以电压表要用0﹣15V的量程;电压表示达到12V时,此时R
2
两端电压为12V,而串联电路中总电压等于各用电器电压之和,所以电源电压肯定大于
12V,方案一电源电压为10V不符合题意;然后假设电源电压是25V,当电压表示数是4V时,R 两端电压是21V,根据欧姆定律计算出此时电路中的电流,看电流是否超过电流表
1
最大量程;然后假设电源电压是20V,同理计算电路中电流是否会超过最大量程。
【解答】解:(1)闭合开关S,R 和滑动变阻器R 串联,已知R =30 ,通过电阻R 的电流
1 2 1 1
Ω
I =0.2A,根据欧姆定律I = 可知:
1 1
电阻R 两端的电压U =I R =0.2A×30 =6V;
1 1 1 1
(2)图一中电压表测的是滑动变阻器的Ω电压,闭合开关S,在移动滑动变阻器滑片P的过
程中,电压表示数分别能够达到4V和12V,且电路正常工作,串联电路中总电压等于各
个用电器电压之和,当电压表示数是12V时,电源电压肯定大于12V,而方案一中电压表
示数为10V,故方案一不符合题意;
已知电流表0~3A量程已损坏,说明电流表只能用0﹣0.6A的量程,所以图一的串联电
路中允许通过的最大电流是0.6A;
假设电源电压U'=25V,当电压表示数U '=4V时,由于串联电路总电压等于各用电器电
2
压之和,
此时R 两端电压U '=U'﹣U '=25V﹣4V=21V,根据欧姆定律可知:此时电路中的电流
1 1 2
I'= = =0.7A>0.6A,这样电流表会被烧坏,
故方案二不符合题意;
假设电压表示数为U''=20V,电压表示数U '=4V时,由于串联电路总电压等于各用电器
2
电压之和,
此时R 两端电压U ''=U''﹣U '=20V﹣4V=16V,根据欧姆定律可知:此时电路中电流
1 1 2
I''= = = ≈0.53A<0.6A,此时不会超过电流表最大量程,
而此时滑动变阻器接入的电阻R滑''= = =7.5 ,
Ω
当电压表示数U '''=12V时,此时R 两端电压为U '''=8V,根据欧姆定律可知此时电路中
2 1 1电流为I'''= = = ,
那么此时滑动变阻器的电阻R滑'''= = =45 ,说明选择“50 1.5A”的滑
Ω Ω
动变阻器符合条件,所以方案三符合题意。
故答案是:
(1)6V;(2)方案三可行,理由见解析。
【点评】本题主要考查了欧姆定律的应用以及电路元件选择的判断,综合性较强。
五、实验题(共18分)
23.(4分)在“用电压表测电压”实验中,连接电路时,电键应处于 断开 状态(选填“闭
合”或“断开”),电压表应与被测物体 并 联连接(选填“串”或“并”),且电压表
的 正 接线柱靠近电源正极一侧。能与电源两端直接相连的是 电压表 (选填“电压
表”或“电流表”)
【分析】(1)电压表并联在电路中,测量谁的电压就和谁并联;
(2)连接电路时,开关应断开;电压表应与被测电路并联,电压表正接线柱应靠近电源正
极一端。
【解答】解:为了保证电路安全,所以连接电路时,开关应断开,当检查完电路后,在没有故
障的前提下再闭合开关;
据电压表的正确使用可知,电压表应与被测电路并联,电压表正接线柱应靠近电源正极一
端,所以能与电源两端直接相连的是电压表;
故答案为:断开;并;正;电压表;
【点评】知道并理解电压表的正确使用是解决该题的关键。
24.(4分)如图1所示是探究液体内部压强与 液体密度 关系的实验,实验中通过观察记
录 U 形管两边液面的高度差 来比较液体内部压强的大小。如图2所示是“验证 阿
基米德原理 ”实验的情景,量筒中两次液面的示数差(V ﹣V )表示 物体排开液体的
2 1
体 积 。【分析】(1)液体内部压强的大小是通过液体压强计U形管两边液面的高度差来判断的,
高度差越大说明此时的液体压强越大,采用了转换法;
液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素
不变;
(2)阿基米德原理的内容:物体在液体中受到的浮力等于物体排开液体所受的重力;由称
重法可得出物体受到的浮力,根据G排 = 液gV排 可得出物体排开液体的重力。
【解答】解:(1)如图1所示,压强计金属盒ρ在液体中的深度相同,而液体的密度不同,故是
探究液体内部压强与液体密度关系的实验;根据转换法,实验中通过观察记录 U形管两
边液面的高度差来比较液体内部压强的大小;
(2)如图2所示,由称重法F浮 =F
1
﹣F
2
,可得出物体受到的浮力大小,根据G排 = 液gV排
可得出物体排开液体的重力,故是“验证阿基米德原理”实验的情景,量筒中两次ρ液面的
示数差(V ﹣V )表示物体排开液体的体积。
2 1
故答案为:(1)液体密度;(2)U形管两边液面的高度差;(3)阿基米德原理;(4)物体排开
液体的体积。
【点评】本题探究影响液体压强大小的因素,考查转换法、控制变量法和验证阿基米德原
理的方法。
25.(9分)小松做“用电流表、电压表测电阻”实验。现有电源、待测电阻、电流表、电压表、
滑动变阻器、开关及导线若干,所有元件均完好。他正确连接电路,并将滑动变阻器滑片
置于一端。刚闭合开关时,观察到电流表示数为0.58安、电压表示数如图(a)所示;接着他
移动滑片至某位置,发现电流表示数为0.28安,电压表示数为2.8伏;他继续移动滑片至
另一端,发现电压表、电流表示数分别如图(b)、(c)所示。小松将实验数据依次记录在表
格中,实验过程中电表量程可能改变。
(1)该实验原理是 R = ;(2)滑动变阻器的最大阻值为 2 0 欧;
(3)请将下表填写完整。(计算电阻时,精确到0.1欧)
物理量 电压U (伏) 电流I (安) 电阻R (欧) 待测电阻R 阻值(欧)
x x x x
实验序号
1 0.58
2 2.8 0.28
3
(4)小江认为小松的实验步骤中存在问题,这个问题是 闭合开关时滑动变阻器在最小阻
值处 。
【分析】(1)伏安法测量电阻的原理:R= 。
(3)实验过程中滑动变阻器的滑片从一端向另一端滑动,从第1、2次实验可以判断电流逐
渐变小,可以判断第3次实验电流要小于0.28A,确定电流表的量程,确定电流表的读数。
由于电源电压不变,实验过程中滑动变阻器的滑片从一端向另一端滑动,电流逐渐变小,
总电阻要逐渐变大,定值电阻的阻值不变,可以判断滑动变阻器的电阻逐渐变大,所以闭
合开关时,第1次实验滑动变阻器处于阻值最小,第3次实验滑动变阻器阻值最大。
因为滑动变阻器接入电阻逐渐变大,滑动变阻器两端电压变大,定值两端电压逐渐变小,
电压表示数逐渐变小,确定电压表的量程,确定电压表读数,根据欧姆定律求出每一次实
验定值电阻的阻值,求出定值电阻的阻值。
(2)第1次实验滑动变阻器被短路,只有定值电阻接入电路,根据电压表示数判断电源电
路,第3次实验滑动变阻器全部接入电路,根据串联电路电压特点求出滑动变阻器两端的
电压,知道此时电流,根据欧姆定律求出滑动变阻器最大电阻值。
(4)闭合开关时,滑动变阻器处于最大阻值处,电路中电流最小,滑动变阻器起保护电路
的作用。
【解答】解:(1)用电压表测量定值电阻两端的电压,用电流表测量定值电阻的电流,根据R= 求出定值电阻的阻值,所以实验原理:R= 。
(3)闭合开关,滑动变阻器从一端向另一端移动时,电流表示数从0.58A到0.28A,电流表
示数逐渐变小,可以确定第3次实验电流表示数小于0.28A,所以电流表(c)选择0~0.6A
量程,电流表示数是0.2A。
由于电源电压不变,实验过程中滑动变阻器的滑片从一端向另一端滑动,电流逐渐变小,
总电阻要逐渐变大,定值电阻的阻值不变,可以判断滑动变阻器的电阻逐渐变大,所以闭
合开关时,第1次实验滑动变阻器处于阻值最小,第3次实验滑动变阻器阻值最大。
由于实验过程中滑动变阻器的滑片从一端向另一端滑动,电流逐渐变小,根据欧姆定律得,
定值电阻两端的电压逐渐变小,所以电压表示数逐渐变小,电压表(b)的示数小于电压表
(a)的示数,所以电压表(a)选择0~15V量程,电压表示数是6V,电压表(b)选择0~6V
量程,电压表示数是2V,填入表格,如表格:
物理量 电压U (伏) 电流I (安) 电阻R (欧) 待测电阻R 阻值(欧)
x x x x
实验序号
1 6 0.58
2 2.8 0.28
3 2 0.2
对于第一次实验:定值电阻两端的电压是6V,电流是0.58A,则定值电阻的阻值是:R =
x1
= =10.3 ,
Ω
对于第二次实验:定值电阻两端的电压是2.8V,电流是0.28A,则定值电阻的阻值是:R
x1
= = =10.0 ,
Ω
对于第三次实验:定值电阻两端的电压是2V,电流是0.2A,则定值电阻的阻值是:R =
x1
= =10.0 ,
Ω
所以定值电阻的阻值为:R = = =10.1 。
x
Ω把数据填入表格:
物理量 电压U (伏) 电流I (安) 电阻R (欧) 待测电阻R 阻值(欧)
x x x x
实验序号
1 6.0 0.58 10.3 10.1
2 2.8 0.28 10.0
3 2.0 0.20 10.0
(2)在第1次实验时,滑动变阻器被断路,只有定值电阻接入电路,定值电阻两端的电压
是6V,可以判断电源电压是U=6V,
第3次实验时,滑动变阻器全部接入电路,可以判断滑动变阻器两端的电压为:U'=U﹣
U =6V﹣2V=4V,
x3
此时电路电流为0.2A,
所以滑动变阻器的最大阻值为:R'= = =20 。
Ω
(4)闭合开关时,滑动变阻器处于最大阻值处,电路中电流最小,滑动变阻器起保护电路
的作用,所以实验步骤中存在的问题是闭合开关时滑动变阻器处于阻值最小值处。
故答案为:(1)R= ;(2)20;(3)如下表:
物理量 电压U (伏) 电流I (安) 电阻R (欧) 待测电阻R 阻值(欧)
x x x x
实验序号
1 6.0 0.58 10.3 10.1
2 2.8 0.28 10.0
3 2.0 0.20 10.0
(4)闭合开关时滑动变阻器在最小阻值处。
【点评】本题综合性很强,首先根据电流表的示数变化,判断滑动变阻器是从最大值向最
小值移动还是从最小值向最大值移动,然后再根据串联电路中电阻分担电压的情况判断
电压表示数变化,判断电压表量程的选择,读出电压表示数,再根据欧姆定律求出每次实
验的电阻,最后求出电阻平均值;再找到滑动变阻器两端的电压和电流,求出滑动变阻器
的最大阻值等。
26.(5分)某小组同学研究当圆柱体浸入水中时,容器底部受到水压力的增加量和圆柱体所
受浮力大小的变化情况。实验选用由上、下两个横截面积不同的圆柱形构成的容器,如图
所示。实验时将重为8.0牛的圆柱体缓慢浸入水中,将圆柱体下表面到水面的距离h、弹簧
测力计的示数F
1
、容器底部受到水的压力F
2
记录在如表中,并计算出相应的浮力F浮 和水对容器底部压力的增加量△F水 。
实验序号 h(厘米) F
1
(牛) F
2
(牛) F浮 (牛) △F水 (牛)
1 0 8.0 12.0 0 0
2 0.5 7.8 12.2 0.2 0.2
3 1.0 7.6 12.4 0.4 0.4
4 1.5 7.4 12.6 0.6 0.6
5 2.0 7.2 13.0 0.8 1.0
6 2.5 7.0 13.7 1.0 1.7
7 3.0 6.8 14.4 1.2 2.4
8 3.5 6.6 15.1 1.4 3.1
9 4.0 6.6 15.1 1.4 3.1
分析比较实验序号2~7数据中△F水 与h的变化关系,可得出的初步结论是:在圆柱体
①浸入水的过程中, 随着圆柱体浸入水中深度越深,水对容器底部压力越大 ;
分析比较实验序号2~7数据中F浮 与h的变化关系,可得出的初步结论是:在圆柱体
②浸入水的过程中, 随着圆柱体浸入水中深度越深,圆柱体受到水的浮力越大 ;
分析比较实验序号8和9数据发现,△F水 、F浮 不再随h的变化而变化,其原因是 圆
③柱体全部浸入水中 ;
该组同学分析实验序号2~4数据可得出的结论是:在圆柱体浸入水的过程中,△F水 与
④F浮 大小相等。但实验序号5~9数据与上述结论不符,其原因是 容器上下横截面积不同
;
请根据实验数据推断:组成容器的上、下两部分圆柱形的横截面积之比为 2 : 7 。
⑤
【分析】(1)比较实验序号2~7数据,随着圆柱体下表面到水面距离h的增大,水对容器底部压力的增加量△F水 在逐渐变大;
(2)分析实验序号2~7数据数据,圆柱体受到的浮力F浮 的值都等于圆柱体下表面到水
面的距离h的4倍;
(3)比较实验序号8~9数据发现,△F水 、F浮 不再随h的变化而变化,由浮力计算公式F浮
= 液gV排 可得物体浸入水中的体积不再发生变化;
(4ρ)分析实验序号5~9数据得出的结论与分析实验序号2~4数据得出的结论不符是因
为容器横截面积发生改变造成的;
(5)由F浮 = 液gV排 可得F浮 = 液gsh,根据该公式可知造成△F水 的变化比率改变的原
因是容器上半ρ部分的圆柱横截面积ρ 与下半部分的不同,因而比率之比即为容器的上、下两
部分圆柱形的横截面积之比
【解答】解:(1)比较实验序号2~7数据,随着圆柱体下表面到水面距离h的增大,水对容
器底部压力的增加量△F水 在逐渐变大,说明在底面积不变时,当圆柱体浸入水中的深度
越深,则水对容器底部的压力越大;
(2)分析实验序号2~7数据数据,圆柱体受到的浮力F浮 的值都等于圆柱体下表面到水
面的距离h的4倍,说明物体所受浮力的大小与物体浸入液体的深度成正比关系;
(3)比较实验序号8~9数据发现,△F水 、F浮 不再随h的变化而变化,说明物体已完全浸
入水中,物体浸入水中的体积不再发生变化;
(4)容器上半部分的圆柱横截面积小于下半部分的,当物体开始进入水中,液体具有流动
性,对容器内壁压力不同,平衡了物体所受的力,因此,分析实验序号5~9数据得出的结
论与分析实验序号2~4数据得出的结论不符;
(5)根据实验数据,△F水 呈现的两种不同变化关系与容器的形状有关,容器是由上、下两
个横截面积不同的圆柱形构成的,实验中第2~4组数据,△F水 的变化比率为0.2,实验第
5~9组数据,△F水 的变化比率为0.7,则上下面积之比为2:7。
故答案为:(1)随着圆柱体浸入水中深度越深,水对容器底部压力越大;(2)随着圆柱体浸
入水中深度越深,圆柱体受到水的浮力越大;(3)圆柱体全部浸入水中;(4)容器上下横截
面积不同;(5)2:7。
【点评】本题考查学生对实验数据的分析能力,对浮力计算公式F浮 = 液gV排 ,阿基米德原理
的掌握,题目难度较大。 ρ