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2015-2016学年重庆外国语学校八年级(下)期中物理试卷
一、选择题(每题3分,共30分)1.在前不久举行的第44届校运动会中,小英同学根据所学物理知识对所见到的场景进行估测,其中最接近实际的是( )A.校长打响第一枪时,先听到声音后看见烟雾B.放在水平看台上的物理课本质量约为5kgC.实心球投掷冠军最远可以将实心球投掷50mD.农夫山泉矿泉水瓶盖受到大气压强约为
1.0×105Pa2.如图所示,关于压强的说法中,正确的是( )A.图A中斧子用过一段时间后要磨一磨是为了减小压强B.图B中锅炉水位计是利用连通器的原理C.图C中饮料是在液体压强的作用下被压入口中的D.图D中的实验现象说明了流体的流速越快压强越大3.图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )A.图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大B.图B中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮4.下列物体没有受到浮力作用的是( )A.在水中嬉戏的小鸭B.在蓝天飞翔的老鹰C.深海潜游的鲸鱼D.深入河底的桥墩5.将重6N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了4N的水,物体受到的浮力是( )A.10NB.6NC.4ND.2N6.如图所示,一个未装满水的瓶子,正立放置在水平桌面上时,瓶子对桌面的压强为p1,瓶底受到水的压力为F1;倒立放置时瓶子对桌面的压强为p2,瓶盖受到水的压力为F2.下列关系正确的是( )A.p1<p2F1>F2B.p1>p2F1<F2C.p1<p2F1<F2D.p1>p2F1>F27.把一个实心小铝块轻轻放入盛满煤油的溢水杯中,溢出煤油的质量是8g;若把该铝块再轻轻放入盛满水银的溢水杯中,则溢出水银的质量是(已知ρ铝=
2.7g/cm3,ρ煤油=
0.8g/cm3,ρ水银=
13.6g/cm3)( )A.136gB.27gC.8gD.10g8.在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙所示.下列说法正确的是( )A.该木块的密度为
0.4×103kg/m3B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等C.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是53D.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是359.如图所示,在未盛满水的容器中漂浮着一只小船,船中装有一个铁球,铁球与小船质量相等,现将铁球取出放入容器中,小船仍漂浮在水面上,铁球沉底,下列说法正确的是( )A.水对小船的浮力小于水对铁球的浮力B.水对小船所减小的浮力等于水对铁球的浮力C.甲图容器对地面压强大于乙图容器对地面压强D.乙图中水对容器底的压强小于甲图中水对容器底的压强10.甲、乙两个质量相等的实心小球,密度分别为ρ甲、ρ乙,且ρ甲ρ乙=32.将它们放入足够深的水中,甲、乙两球静止时所受浮力之比可能的是( )A.32B.11C.ρ水ρ乙D.ρ水ρ甲
二、填空题(每空1分,共16分)11.浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力.这就是著名的______原理.12.如图所示,鸡蛋浸没在水中,逐渐向水中加入适量的盐使其溶解,鸡蛋会______(填“不动”、“下沉”或“上浮”),漏出液面之前鸡蛋受到的浮力会______.(填“变大”、“变小”或“不变”)13.2015年6月1日,重庆东方轮船公司所属“东方之星”号客轮,在长江水道翻沉,探测出沉船到水面的距离约为30m,则沉船受到水的压强约为______Pa,若沉船的舱门面积约
1.2m2,则舱门受到江水的压力约为______N.(已知ρ江水=
1.0×103kg/m3).14.如图7所示,在一盛水容器内有一挂着重物的气球悬浮在水中如图位置.当向容器内加入适量的水,气球受到水的压强会______(填“变大”、“变小”或“不变”),受到的浮力会______(填“变大”、“变小”或“不变”),气球和重物在水中的状态是______(填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)15.如图所示是朝天门码头停靠的“长江黄金七号”超五星游轮,船上配备直升机停机坪,高尔夫球场,商业艺术步行街,恒温游泳池等奢华设施,准载客人数为446人,满载时排水量为4200吨,则满载时排开水的重力为______N,受到的浮力为______N,排开水的体积为______m3.16.某实验小组用一量程为0~5N的弹簧测力计称量水中的小石块,如图所示,绳子对石块的最大拉力为______N,该弹簧测力计在水中最多能提起______N的石块.(已知ρ石头=
3.5×103kg/m3)17.2016年3月31日上午,在我校第44届田径运动会上.初2018级6班宁楚天同学为运动会准备的“小型航拍器”,全程拍摄了运动会开幕式盛况.如图所示,这架“会飞的照相机”属于四旋翼直升机,估计最大上升速度有6m/s,飞行速度达到20m/s,拍摄过程中时而悬停在空中,时而低空盘旋,时而加速飞行.遥控飞机上装载着高清摄像机,宁楚天熟练地操控着遥控器,他肩上背着一台视频终端,显示器里正在“直播”航拍的图象.请找出一个与航拍器相关的物理现象,并指出对应的物理知识.(不得与示例重复)物理现象航拍器加速飞行物理知识物体的运动状态发生了改变.物理现象______物理知识______.
三、实验探究题(18题4分,19题9分,20题6分,21题7分,共26分)18.在探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,小邹同学用一块海绵和两块规格相同的长方体砖块做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并分析回答下列问题
(1)压力作用效果的大小是通过比较海绵的______程度来确定.
(2)分析比较图乙和丙的实验现象,可以得出的结论______.
(3)分析比较______两幅图的实验现象,可得出结论当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越显著.
(4)本实验主要用到的研究方法是______.19.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验,请你根据小明的实验探究回答下列问题.
(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与______有关.
(2)比较图C与E可知,物体受到的浮力大小与______有关.
(3)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关.对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而______,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与浸没的深度______.
(4)在图E中物体受到的浮力是______N.
(5)图B中,水对杯底的压强______物体放入前水对杯底的压强,比较图C和E可知,水对杯底部的压强______盐水对烧杯底部的压强.(选填“大于”“小于”或“等于”)
(6)通过以上实验数据我们还能计算出盐水的密度是______kg/m3,物体的密度是______kg/m3.(g=10N/kg)20.如图1所示是小明同学探究“液体内部压强规律”的实验,请你和小明同学一起回答下面的问题
(1)甲图中,若挤压橡皮膜,压强计U形管两侧液面相平,说明该压强计______
(2)将压强计的探头放入水中,通过观察U形管两侧液面的______来判断探头处水的压强大小.
(3)比较图1乙和丙图,可以得到在同种液体、同一深度处,液体向各个方向的压强______.
(4)比较图1丙和丁图,可以得到同一种液体里,液体的压强随______的增加而增大.
(5)小明同学通过实验探究某液体内部的压强P与深度h的关系,根据实验数据绘制了如图2所示图象.该液体35cm深处的压强约是______Pa.该液体的密度为______kg/m3(保留两位有效数字)21.某组同学利用如图1所示的器材和步骤验证“阿基米德原理”
(1)为了操作简单和减小误差,图15中正确的操作顺序应该是______(填序号).
(2)在测量排开液体重力时,若先测桶和液体的总重力,把液体倒掉之后测空桶重力,这样测得的排开液体的重力会______(填“偏大”、“偏小”或者“不变”)
(3)按照正确操作顺序可计算出该物体受到的浮力F浮=______,排开液体重力G排=______(用字母表示)
(4)若同学们发现F浮______G排(填“>”、“<”或者“=”),则可以验证阿基米德原理.
(5)实验中,根据同学们发现的问题,老师对本实验的器材进行了改进,如图16甲所示,调节升降平台,使重物慢慢浸入液体中,如图乙所示,通过比较两个弹簧测力计两次示数之差,即可验证阿基米德原理,这次改进虽然简化了操作,减小了误差,但是同学们仍然提出了一些问题a、实验中小新同学发现,若最开始没有将水装满至与溢水杯的溢水口向平,则测得排开液体重力会______(填“偏大”、“偏小”或者“不变”)b、如果图2甲中小桶里最开始有少许液体没有擦干,测得排开液体的重力会______(填“偏大”、“偏小”或者“不变”)
四、论述与计算题(
22、23题各6分,24题8分,25题8分,共28分).22.水平桌面上放一本书,书的质量为
0.25kg,与桌面的接触面积为
0.05m2.(g取10N/kg)求
(1)书受到的重力.
(2)书对桌面的压强.23.一边长为10cm,密度为
0.8g/cm3的正方体木块,用细线置于容器的水中,如图所示,求
(1)木块所受的浮力大小?
(2)细线的拉力大小?
(3)细线剪断后,木块静止时,木块受到的浮力大小?24.如图所示,一个边长为1m的正方体静止在底面积为2m2的容器底(容器重力不计),上表面到水面的深度为h=2m,现在用一根粗细和重力不计的绳子将该正方体从水底竖直向上拉起,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中,正方体始终保持匀速运动,拉力大小随时间的变化关系如图所示,求
(1)正方体在露出水面前受到水的浮力是多少N?
(2)正方体离开容器底到露出水面前,绳子的拉力F1是多少N?
(3)正方体的密度是多少kg/m3?
(4)当正方体有一半露出水面时,容器对水平地面的压强为多少Pa?25.今年冬天,善于思考的小超在仙女山玩耍时,发现一块夹着矿石的冰块,其中冰与矿石的体积之比为501,小超将夹着矿石的冰块放入底面积为50cm2,盛有深度为36cm的盐水的圆柱形容器中,冰块处于漂浮状态,如图甲所示,小超测得此时冰块浸入盐水中的体积为380cm3.过一段时间,冰块完全熔化(假设盐水和水混合后体积不变),矿石沉入杯底,如图乙所示,水位上升了
1.6cm,(已知盐水的密度为
1.25g/cm3,冰的密度为
0.9g/cm3)求
(1)这块夹着矿石的冰块漂浮时受到的浮力;
(2)这块夹着矿石的冰块漂浮时盐水对容器底的压强;
(3)矿石的密度;
(4)矿石对容器底的压力. 2015-2016学年重庆外国语学校八年级(下)期中物理试卷参考答案与试题解析
一、选择题(每题3分,共30分)1.在前不久举行的第44届校运动会中,小英同学根据所学物理知识对所见到的场景进行估测,其中最接近实际的是( )A.校长打响第一枪时,先听到声音后看见烟雾B.放在水平看台上的物理课本质量约为5kgC.实心球投掷冠军最远可以将实心球投掷50mD.农夫山泉矿泉水瓶盖受到大气压强约为
1.0×105Pa【考点】质量的估测;长度的估测;大气压强的存在;声速;光的传播速度与光年.【分析】首先要对选项中涉及的几个物体的质量有个初步的了解,对于选项中的单位,可根据需要进行相应的换算或转换,排除与生活实际相差较远的选项,找出符合生活实际的答案.【解答】解A、校长打响第一枪时,枪声和烟雾是同时发生的,但光速比声速快,所以先看到烟雾后听到声音,故A不符合实际;B、两个苹果的质量在300g左右,一本物理课本的质量与此差不多,在300g=
0.3kg左右,故B不符合实际;C、初中学生校运动会投掷实心球的距离约为15m,不可能达到50m,故C不符合实际;D、海平面的压强接近1标准大气压,约为105Pa,所以农夫山泉矿泉水瓶盖收到的大气压强约为
1.0×105Pa,故D符合实际.故选D. 2.如图所示,关于压强的说法中,正确的是( )A.图A中斧子用过一段时间后要磨一磨是为了减小压强B.图B中锅炉水位计是利用连通器的原理C.图C中饮料是在液体压强的作用下被压入口中的D.图D中的实验现象说明了流体的流速越快压强越大【考点】增大压强的方法及其应用;连通器原理;大气压强的存在;流体压强与流速的关系.【分析】
(1)增大压强的方法在压力一定时,减小受力面积增大压强;在受力面积一定时,增大压力来增大压强;
(2)上端开口,下部连通的容器称为连通器,注入同一种液体,在液体不流动时连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上,这就是连通器的原理.
(3)吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,使管内气压减小,这样在外界大气压的作用下,饮料就被压进吸管里.
(4)根据流体压强与流速的关系(流体在流速越大的地方压强越小,在流速越小的地方压强越大)得出结论.【解答】解A、菜刀用过一段时间后,要磨一磨,是通过减小受力面积来达到增大压强的效果,故A错误;B、锅炉水位计的上、下两端分别与锅筒的蒸汽空间、水空间直接连接,因此水位计中水位与锅炉水位是一致的,水位计中的水位变化即为锅筒中水位的变化,利用了连通器,故B正确;C、用吸管吸饮料时,吸管内气压减小,小于外界大气压,在大气压的作用下饮料被压入吸管,故C错误;D、当向两张纸中间吹气时,中间的空气流动速度增大,压强减小;纸外侧的压强不变,纸受到向内的压强大于向外的压强,受到向内的压力大于向外的压力,纸在压力差的作用下向中间靠拢,说明气体流速越大的地方压强越小;故D错误.故选B. 3.图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )A.图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大B.图B中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮【考点】浮力的利用.【分析】
(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,受到的浮力与液体的密度和物体排开的液体的体积有关;
(2)将物体做成中空的可以通过增大排开液体的体积增大浮力;
(3)密度计是用来测量液体密度的工具,是根据物体漂浮时浮力与重力相等的原理制成的;
(4)浸在液体或气体中的物体都受到液体或气体对它施加的竖直向上的浮力,当物体受到的浮力大于重力或者物体密度小于气体密度时,物体上浮.【解答】解A.浸没在水中的潜水艇在下潜过程中,水密度和排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,所受的浮力不变,故A错误;B.巨轮之所以能够浮在水面上,是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力,故B正确;C.密度计测液体密度时,都是漂浮的,所以浮力都等于重力,在不同液体中,密度计所受浮力不变,故C错误;D.气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故D错误.故选B. 4.下列物体没有受到浮力作用的是( )A.在水中嬉戏的小鸭B.在蓝天飞翔的老鹰C.深海潜游的鲸鱼D.深入河底的桥墩【考点】浮力产生的原因.【分析】浸没在液体或空气中的物体,液体或气体对物体向上的压强大于向下的压强,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的作用,这个压力差是物体受到的浮力.【解答】解ABC中的物体浸在液体或气体中,因为液体、气体有流动性,因此液体或气体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力.故ABC选择中的物体均受浮力作用;D中的桥墩由于底面埋在地下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用.故选D. 5.将重6N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了4N的水,物体受到的浮力是( )A.10NB.6NC.4ND.2N【考点】浮力大小的计算.【分析】知道把物体轻轻放入盛满水的溢水杯中溢出水的重力,利用阿基米德原理求物体受到的浮力.【解答】解把物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中,排开的水重G排=4N,根据阿基米德原理可知物体受到的水的浮力F浮=G排=4N.故选C. 6.如图所示,一个未装满水的瓶子,正立放置在水平桌面上时,瓶子对桌面的压强为p1,瓶底受到水的压力为F1;倒立放置时瓶子对桌面的压强为p2,瓶盖受到水的压力为F2.下列关系正确的是( )A.p1<p2F1>F2B.p1>p2F1<F2C.p1<p2F1<F2D.p1>p2F1>F2【考点】压强大小比较;压力及重力与压力的区别.【分析】
(1)水平桌面上物体的压力和自身的重力相等.倒置后,由液体压强公式得出压强的变化情况;
(2)水对瓶盖和瓶底的压力,可以根据水产生的压力和水重力的关系进行分析,注意上下粗细一样的容器中,水对容器底的压力等于水的重力;上面粗、下面细的容器中水对容器底的压力小于水的重力;上面细、下面粗的容器中水的压力大于水的重力.【解答】解
(1)瓶对桌面的压力等于瓶和水的总重力,无论正放还是倒放,它们的总重力不变,即对桌面的压力不变,倒置后,瓶与桌面的接触面积小,故据p=可知,倒置后瓶对桌面的压强大,即p1<p2;
(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,一部分水压的是瓶子的侧壁,瓶盖受到的压力小于瓶中水的重力;因此即F1>F2.故选A. 7.把一个实心小铝块轻轻放入盛满煤油的溢水杯中,溢出煤油的质量是8g;若把该铝块再轻轻放入盛满水银的溢水杯中,则溢出水银的质量是(已知ρ铝=
2.7g/cm3,ρ煤油=
0.8g/cm3,ρ水银=
13.6g/cm3)( )A.136gB.27gC.8gD.10g【考点】密度公式的应用.【分析】铝块密度大于酒精的密度,在酒精中会下沉,根据密度公式求出铝块的体积,从而求出铝块的质量;当铝块放入水银中时,由于铝的密度小于水银的密度,因此它在水银中漂浮,受到的浮力等于铝块的重力,等于排开水银的重,再利用重力公式求排开(溢出)水银的质量.【解答】解已知ρ铝=
2.7g/cm3,ρ煤油=
0.8g/cm3,ρ水银=
13.6g/cm3,因为ρ铝>ρ酒精,所以铝块在酒精中下沉,铝块排开的酒精的体积(铝块的体积)由ρ=可得,V铝=V排===10cm3;根据ρ=,可得,铝块的质量m铝=ρ铝V铝=
2.7g/cm3×10cm3=27g;因为ρ铝<ρ水银,所以铝块在水银中漂浮,根据漂浮条件F浮=G铝=G排水银,根据G=mg,m排水银=m铝=27g,即溢出水银的质量为27g.所以ACD错误,B正确.故选B. 8.在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙所示.下列说法正确的是( )A.该木块的密度为
0.4×103kg/m3B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等C.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是53D.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是35【考点】物体的浮沉条件及其应用;压强大小比较.【分析】
(1)根据物体漂浮,浮力等于重力列出等式,求解木块的密度;
(2)根据p=ρ液gh判断水对容器底部的压强关系;
(3)根据F浮=ρ水gV排判断浮力的关系;
(4)根据浮力、拉力、重力的关系判断拉力的大小.【解答】解A、图乙中木块漂浮,所以根据F浮=ρ水gV排、G=mg和ρ=有ρ水g(1﹣)V=ρ木gV,则木块的密度ρ木==ρ水=×1×103kg/m3=
0.6×103kg/m3;故A错误;B、由题意知,甲图水的深度大于乙图水的深度,由p=ρ水gh可得,甲图中水对容器底的压强大,故B错误;C、甲图中,浮力F浮甲=ρ水gV,乙图中,F浮=ρ水g(1﹣)V=ρ水gV,则木块受到水的浮力之比F浮甲F浮乙==53,故C正确;D、由乙图知,木块的重力G=F浮乙=ρ水gV;甲图中,木块受重力、浮力和细绳的拉力作用,则拉力F=F浮甲﹣G=ρ水gV﹣ρ水gV=ρ水gV;故F F浮甲=ρ水gVρ水gV=25,故D错误;故选C. 9.如图所示,在未盛满水的容器中漂浮着一只小船,船中装有一个铁球,铁球与小船质量相等,现将铁球取出放入容器中,小船仍漂浮在水面上,铁球沉底,下列说法正确的是( )A.水对小船的浮力小于水对铁球的浮力B.水对小船所减小的浮力等于水对铁球的浮力C.甲图容器对地面压强大于乙图容器对地面压强D.乙图中水对容器底的压强小于甲图中水对容器底的压强【考点】物体的浮沉条件及其应用;压强大小比较.【分析】
(1)已知铁球与小船质量相等,可知其重力相同,再利用漂浮时,F浮=G分析水对小船和水对铁球的浮力关系;
(2)甲图中铁球在船中,漂浮在水面上,总浮力等于船和球的重力,水对小船所减小的浮力应等于铁球的重,而铁球所受浮力小于铁球的重力,据此分析判断水对小船所减小的浮力与水对铁球的浮力关系;
(3)容器对地面的压力等于容器和容器内水、物体的重力之和,利用p=分析两图中容器对地面的压强关系;
(4)比较两图中小船和铁球所受总浮力的变化,得到排开水的体积的变化,得出水面的高度关系,再根据p=ρgh分析两图中水对容器底部的压强关系;【解答】解A、已知铁球与小船质量相等,即G船=G球;现将铁球取出放入容器中,小船仍漂浮在水面上,则F浮船=G船;而铁球沉底,则F浮球<G球,所以F浮球<F浮船,故A错误;B、甲图中铁球在船中,整体漂浮在水面上,所以F浮总=G船+G球;乙图中小船漂浮在水面上,所以F浮船=G船,铁球沉底,F浮球<G球,所以,减小的浮力△F浮=G球>F浮球,故B错误;C、容器对地面的压力等于容器、水、物体的重力之和,同一容器,则质量相等,重力相等,铁球与小船质量相等,重力相等,故容器对地面的压力相等,容器的底面积相等,根据p=可知,甲图容器对地面压强等于乙图容器对地面压强;故C错误;D、甲图中F浮总=G船+G球;乙图中F浮总′=F浮船+F浮球,小船漂浮在水面上,F浮船=G船,故F浮总′=G船+F浮球,而铁球沉底,F浮球<G球,故F浮总>F浮总′;即乙图中小船和铁球受到的总浮力小于甲图中小船和铁球受到的总浮力,根据F浮=ρgV排可知,乙图中排开水的体积小于甲图中排开水的体积,同一个容器底面积相同,则甲图中水的深度大于乙图中水的深度,根据p=ρgh可知,甲图中水对容器底的压强大于乙图中水对容器底的压强,故D正确.故选D. 10.甲、乙两个质量相等的实心小球,密度分别为ρ甲、ρ乙,且ρ甲ρ乙=32.将它们放入足够深的水中,甲、乙两球静止时所受浮力之比可能的是( )A.32B.11C.ρ水ρ乙D.ρ水ρ甲【考点】物体的浮沉条件及其应用;密度公式的应用;浮力大小的计算.【分析】甲、乙两小球质量相等,则重力相等.当两小球都漂浮或一球漂浮一球悬浮时,浮力等于它们自身重力,浮力相等;当两小球都下沉时,排开水的体积等于它们自身的体积,根据F浮=ρ水gV排,它们的浮力比等于它们的体积比,它们的质量相等,根据密度公式,它们的体积比等于它们的密度的倒数比;当一个漂浮一个下沉时,因为乙的密度小,所以是甲下沉乙漂浮,则甲球的浮力F浮甲=ρ水gV甲、乙球的浮力F浮乙=G乙=G甲=ρ甲gV甲,即可得浮力比.【解答】解
①当两小球都漂浮或一球漂浮一球悬浮时,浮力等于它们自身重力.又因为两小球质量相等,则重力相等,浮力比为11.
②当两小球都下沉时,ρ甲=,ρ乙=,ρ甲ρ乙==32,则V甲V乙=23F浮甲=ρ水gV排甲=ρ水gV甲,F浮乙=ρ水gV排乙=ρ水gV乙,F浮甲F浮乙=V甲V乙=23.
③当一个漂浮一个下沉时,因为乙的密度小,所以是甲下沉乙漂浮,则F浮甲=ρ水gV排甲=ρ水gV甲,F浮乙=G乙=G甲=ρ甲gV甲,F浮甲F浮乙=ρ水gV甲ρ甲gV甲=ρ水ρ甲.故选B、D.
二、填空题(每空1分,共16分)11.浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力.这就是著名的 阿基米德 原理.【考点】阿基米德原理.【分析】阿基米德原理的内容是浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力.【解答】解浸在液体的物体所受的浮力,大小等于排开液体受到的重力,这就是阿基米德原理;其数学表达式是F浮=G排.故答案为阿基米德. 12.如图所示,鸡蛋浸没在水中,逐渐向水中加入适量的盐使其溶解,鸡蛋会 上浮 (填“不动”、“下沉”或“上浮”),漏出液面之前鸡蛋受到的浮力会 变大 .(填“变大”、“变小”或“不变”)【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理.【分析】水中加盐,食盐溶化后,水的密度增大;鸡蛋的体积不变,排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知鸡蛋受到的浮力增大;重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,在鸡蛋上浮过程中,重力不变,根据物体的浮沉条件判断.【解答】解如图所示,鸡蛋浸没在水中处于悬浮状态;逐渐向水中加入适量的盐使其溶解,盐水的密度增大,而鸡蛋排开水的体积不变,根据F浮=ρ液V排g可知鸡蛋受到的浮力变大,大于鸡蛋的重力,则鸡蛋会上浮;在鸡蛋上浮漏出液面之前,鸡蛋排开水的体积不变,盐水的密度不断变大,根据F浮=ρ液V排g可知鸡蛋受到的浮力变大.故答案为上浮;变大. 13.2015年6月1日,重庆东方轮船公司所属“东方之星”号客轮,在长江水道翻沉,探测出沉船到水面的距离约为30m,则沉船受到水的压强约为 3×105 Pa,若沉船的舱门面积约
1.2m2,则舱门受到江水的压力约为
3.6×105 N.(已知ρ江水=
1.0×103kg/m3).【考点】压强的大小及其计算;液体的压强的计算.【分析】知道沉船到水面的距离,根据p=ρgh求出沉船受到水的压强,又知道舱门面积,根据F=pS求出舱门受到江水的压力.【解答】解沉船受到水的压强p=ρgh=
1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa;由p=可得,舱门受到江水的压力F=pS=3×105Pa×
1.2m2=
3.6×105N.故答案为3×105;
3.6×105. 14.如图7所示,在一盛水容器内有一挂着重物的气球悬浮在水中如图位置.当向容器内加入适量的水,气球受到水的压强会 变大 (填“变大”、“变小”或“不变”),受到的浮力会 变小 (填“变大”、“变小”或“不变”),气球和重物在水中的状态是 下沉 (填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)【考点】液体的压强的特点;物体的浮沉条件及其应用.【分析】当向容器内加入适量的水,气球所处的深度增大,根据液体压强公式p=ρgh知,气球受到的压强增大,气球的体积减小,排开水的体积变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,气球受到的浮力减小,自重不变,即可由物体的浮沉条件分析判断.【解答】解原来重物和气球悬浮在水中,F浮=G;当向容器内加入适量的水,气球所处的深度增加,由公式p=ρgh知,气球受到水的压强增大,气球的体积变小,所以气球排开水的体积减小,由公式F浮=ρ液gV排知,气球受到的浮力减小,使得浮力小于自重而下沉;故答案为变大;变小;下沉. 15.如图所示是朝天门码头停靠的“长江黄金七号”超五星游轮,船上配备直升机停机坪,高尔夫球场,商业艺术步行街,恒温游泳池等奢华设施,准载客人数为446人,满载时排水量为4200吨,则满载时排开水的重力为
4.2×107 N,受到的浮力为
4.2×107 N,排开水的体积为 4200 m3.【考点】阿基米德原理;密度公式的应用;重力的计算.【分析】知道满载时的排水量,根据G=mg求出排开水的重力,根据阿基米德原理可知受到的浮力,再根据ρ=求出排开水的体积.【解答】解满载时排开水的重力G排=m排g=4200×103kg×10N/kg=
4.2×107N,由阿基米德原理可得,受到的浮力F浮=G排=
4.2×107N,由ρ=可得,排开水的体积V排===4200m3.故答案为
4.2×107;
4.2×107;4200. 16.某实验小组用一量程为0~5N的弹簧测力计称量水中的小石块,如图所示,绳子对石块的最大拉力为 5 N,该弹簧测力计在水中最多能提起 7 N的石块.(已知ρ石头=
3.5×103kg/m3)【考点】浮力大小的计算;力的合成与应用.【分析】根据弹簧测力计的量程可知绳子对石块的最大拉力,石块的体积也是浸没时排开水的体积,根据阿基米德原理表示出受到的浮力,根据G=mg=ρVg表示出小石块的重力,根据称重法表示出弹簧测力计的最大拉力即可求出石块的体积,进一步求出石块的重力.【解答】解由弹簧测力计的量程可知,绳子对石块的最大拉力F′=5N,设该弹簧测力计在水中提升石块的最大体积为V,则石块受到的浮力F浮=ρ水gV,石块受到的重力G=mg=ρ石Vg,由称重法可得,石块受到的浮力F浮=G﹣F′,即ρ水gV=ρ石Vg﹣F′,则石块的最大体积V===2×10﹣4m3,在水中提升石块的最大重力G=mg=ρ石Vg=
3.5×103kg/m3×2×10﹣4m3×10N/kg=7N.故答案为5;7. 17.2016年3月31日上午,在我校第44届田径运动会上.初2018级6班宁楚天同学为运动会准备的“小型航拍器”,全程拍摄了运动会开幕式盛况.如图所示,这架“会飞的照相机”属于四旋翼直升机,估计最大上升速度有6m/s,飞行速度达到20m/s,拍摄过程中时而悬停在空中,时而低空盘旋,时而加速飞行.遥控飞机上装载着高清摄像机,宁楚天熟练地操控着遥控器,他肩上背着一台视频终端,显示器里正在“直播”航拍的图象.请找出一个与航拍器相关的物理现象,并指出对应的物理知识.(不得与示例重复)物理现象航拍器加速飞行物理知识物体的运动状态发生了改变.物理现象 航拍器悬停在空中 物理知识 航拍器受到平衡力作用 .【考点】物理常识.【分析】
①航拍器悬停在空中,航拍器处于平衡状态,受到向下的重力和向上的升力作用,它们是一对平衡力;
②“会飞的照相机”工作原理是凸透镜成倒立缩小实像.【解答】答
①物理现象航拍器悬停在空中.物理知识航拍器受到平衡力作用.
②物理现象这架“会飞的照相机”.物理知识凸透镜成像.故答案为航拍器悬停在空中;航拍器受到平衡力作用.
三、实验探究题(18题4分,19题9分,20题6分,21题7分,共26分)18.在探究“压力作用效果与哪些因素有关”的实验中,小邹同学用一块海绵和两块规格相同的长方体砖块做了如图所示的一系列实验,请仔细观察,并分析回答下列问题
(1)压力作用效果的大小是通过比较海绵的 凹陷 程度来确定.
(2)分析比较图乙和丙的实验现象,可以得出的结论 在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显 .
(3)分析比较 乙、丁 两幅图的实验现象,可得出结论当受力面积相同时,压力越大,压力作用效果越显著.
(4)本实验主要用到的研究方法是 控制变量 .【考点】探究压力的作用效果跟什么因素有关的实验.【分析】压力的作用效果主要表现在物体的形变上,可以通过海绵的形变程度来反映压力作用效果是否明显.影响压力作用效果的因素是压力的大小和受力面积的大小探究压力的作用效果和压力大小的关系时就要保证受力面积一定;要探究压力的作用效果和受力面积的关系时就要保证压力的大小一定,这是控制变量法的运用.【解答】解
(1)实验中,压力的作用效果的大小是通过比较海绵的凹陷程度来确定,这是转换法的运用.
(2)分析比较乙和丙的实验现象,可以看出,压力相同,受力面积不同,效果不同,故可得出结论在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
(3)分析比较图乙、丁的实验现象,可以看出,受力面积相同,压力不同,效果不同,故可得出结论当受力面积相同时,压力越大,压力的作用效果越显著.
(4)本实验主要采用了控制变量的实验方法.故答案为
(1)凹陷;
(2)在压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)乙、丁;
(4)控制变量. 19.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验,请你根据小明的实验探究回答下列问题.
(1)比较图B和C可知,物体受到的浮力大小与 排开液体的体积 有关.
(2)比较图C与E可知,物体受到的浮力大小与 液体密度 有关.
(3)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关.对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而 增大 ,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与浸没的深度 无关 .
(4)在图E中物体受到的浮力是
2.4 N.
(5)图B中,水对杯底的压强 大于 物体放入前水对杯底的压强,比较图C和E可知,水对杯底部的压强 小于 盐水对烧杯底部的压强.(选填“大于”“小于”或“等于”)
(6)通过以上实验数据我们还能计算出盐水的密度是
1.2×103 kg/m3,物体的密度是 4×103 kg/m3.(g=10N/kg)【考点】探究浮力大小的实验.【分析】
(1)影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,要探究浮力和其中一个因素的关系,就要采用控制变量法控制另外一个因素一定;由此进行解答;由“称重法”可以测出物体在水中受浮力的大小.
(2)比较B和C;C与E实验,找出相同因素和不同因素,结合控制变量法的思想得出实验结论.
(3)根据F浮=G﹣F计算出在水中和盐水中受到的浮力,根据V排=计算出物体的体积,根据ρ液=计算出盐水的密度;根据重力计算公式和密度公式求出物体A的密度;
(4)烧杯底部受到的压强是液体压强,只与液体的密度和液体的深度有关,可以判断压强的变化情况.【解答】解
(1)由图B和图C所示实验可知,物体排开液体的密度相同而物体排开液体的体积不同,物体受到的浮力不同,排开液体体积越大,物体受到的浮力越大,由此可得物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大.
(2)分析图C与E,排开液体的体积相同,液体的密度不同,可得出浮力的大小与排开液体密度有关;
(3)探究物体浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关时,应控制液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素相同,实验B、C中物体在液体中浸没的深度改变的同时,其排开液体体积是变化的,实验证明浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大;当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度无关.
(4)由图A知G=8N,由图E知,F=
5.6N,所以F浮=G﹣F=8N﹣
5.6N=
2.4N;
(5)液体压强与液体的密度和液体的深度有关,图B中,物体放入后,烧杯内的水上升,由p=ρgh得物体放入后水对烧杯底部的压强增大;比较图C和E可知,杯中的水和盐水上升的高度相同,因为盐水的密度大于水的密度,所以水对杯底部的压强小于盐水对烧杯底部的压强.
(6)由AD知,浸没在水中时的浮力F浮水=8N﹣6N﹣2N;根据F浮=ρ水gV排得物体A的体积V=V排===2×10﹣4m3.由F浮=ρ盐水gV排得ρ盐水===
1.2×103kg/m3.由G=mg可知,A的质量m===
0.8kg,A的密度ρA===4×103kg/m3;故答案为
(1)排开液体的体积;
(2)液体密度;
(3)增大;无关;
(4)
2.4;
(5)大于;小于;
(6)
1.2×103;4×103. 20.如图1所示是小明同学探究“液体内部压强规律”的实验,请你和小明同学一起回答下面的问题
(1)甲图中,若挤压橡皮膜,压强计U形管两侧液面相平,说明该压强计 气密性差
(2)将压强计的探头放入水中,通过观察U形管两侧液面的 高度差 来判断探头处水的压强大小.
(3)比较图1乙和丙图,可以得到在同种液体、同一深度处,液体向各个方向的压强 相等 .
(4)比较图1丙和丁图,可以得到同一种液体里,液体的压强随 深度 的增加而增大.
(5)小明同学通过实验探究某液体内部的压强P与深度h的关系,根据实验数据绘制了如图2所示图象.该液体35cm深处的压强约是 4×103 Pa.该液体的密度为
1.14×103 kg/m3(保留两位有效数字)【考点】探究液体压强的特点实验.【分析】
(1)压强计测量液体压强时是通过橡皮膜来感知压强的,通过橡胶管中气体压强的变化来改变U形管中液面高度差的,若液体压强计气密性差,U形管两边液柱的高度差变化都很小;
(2)用压强计测量液体内部压强,U型管左右液面出现高度差,说明液体内部存在压强.
(3)
(4)液体压强跟液体密度和液体的深度有关,与方向无关.在液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大.
(5)根据图2中的图象,可直接读出当深度为35cm时液体压强的大小,利用公式p=ρgh求液体的密度.【解答】解
(1)若用手指不论轻压还是重压橡皮膜时,发现压强计U形管两侧液面相平,则说明该压强计的气密性差;
(2)在利用压强计探究液体的压强时,通过观察U形管两侧液面的高度差来判断探头处水的压强大小.
(3)比较图1乙和丙图,可以看出,液体相同,深度相同,橡皮膜的朝向不同,故可得到在同种液体、同一深度处,液体向各个方向的压强相等.
(4)比较图1丙和丁图,可以看出,液体相同,深度不同,故可得到同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大.
(5)读图2可以看出,当液体的深度为35cm时,其对应的压强值为4×103Pa.由公式p=ρgh可知,液体的密度为ρ==≈
1.14×103kg/m3.故答案为
(1)气密性差;
(2)高度差;
(3)相等;
(4)深度;
(5)4×103;
1.14×103. 21.某组同学利用如图1所示的器材和步骤验证“阿基米德原理”
(1)为了操作简单和减小误差,图15中正确的操作顺序应该是 (a)(d)(b)(c) (填序号).
(2)在测量排开液体重力时,若先测桶和液体的总重力,把液体倒掉之后测空桶重力,这样测得的排开液体的重力会 偏小 (填“偏大”、“偏小”或者“不变”)
(3)按照正确操作顺序可计算出该物体受到的浮力F浮= F1﹣F2 ,排开液体重力G排= F3﹣F4 (用字母表示)
(4)若同学们发现F浮 = G排(填“>”、“<”或者“=”),则可以验证阿基米德原理.
(5)实验中,根据同学们发现的问题,老师对本实验的器材进行了改进,如图16甲所示,调节升降平台,使重物慢慢浸入液体中,如图乙所示,通过比较两个弹簧测力计两次示数之差,即可验证阿基米德原理,这次改进虽然简化了操作,减小了误差,但是同学们仍然提出了一些问题a、实验中小新同学发现,若最开始没有将水装满至与溢水杯的溢水口向平,则测得排开液体重力会 偏小 (填“偏大”、“偏小”或者“不变”)b、如果图2甲中小桶里最开始有少许液体没有擦干,测得排开液体的重力会 偏大 (填“偏大”、“偏小”或者“不变”)【考点】探究浮力大小的实验.【分析】
(1)通过图a的弹簧测力计可读出物体的重力;通过b与a弹簧测力计的示数差可求出石块所受浮力的大小;图c中弹簧测力计的示数等于小桶的重加排出的水重;用小桶接水前,应先测出其重力;
(2)由于桶内壁上会粘有少量液体致使测量结果出现偏差;
(3)物体受到的浮力F浮=G﹣F拉;排开液体重力G排=G总﹣G桶;
(4)阿基米德原理浸在液体(或气体)里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力;
(5)若最开始没有将水装满至与溢水杯的溢水口相平,则物体刚开始排开的水不会向外溢出,致使测得排开水的重力会偏小;如果图2甲中小桶里最开始有少许液体没有擦干,测得排开液体的重力会偏大.【解答】解
(1)要先测物体的重力和空桶的重力,然后再把物体没入水中,测出物体受到的浮力,最后再测出桶和溢出水的重力,故正确的操作顺序为(a)(d)(b)(c);
(2)若先测桶和液体的总重力,把液体倒掉之后测空桶重力,会使空桶重力变大,这样测得的排开液体的重力会偏小;
(3)该物体受到的浮力F浮=G﹣F拉=F1﹣F2;排开液体重力G排=G总﹣G桶=F3﹣F4;
(4)阿基米德原理的内容是浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力,即,F浮=G排;
(5)a、若最开始没有将水装满至与溢水杯的溢水口相平,则物体刚开始排开的水不会向外溢出,致使测得排开水的重力会偏小;b、如果图2甲中小桶里最开始有少许液体没有擦干,测得排开液体的重力会偏大.故答案为
(1)(a)(d)(b)(c);
(2)偏小;
(3)F1﹣F2;F3﹣F4;
(4)=;
(5)偏小;偏大.
四、论述与计算题(
22、23题各6分,24题8分,25题8分,共28分).22.水平桌面上放一本书,书的质量为
0.25kg,与桌面的接触面积为
0.05m2.(g取10N/kg)求
(1)书受到的重力.
(2)书对桌面的压强.【考点】重力的计算;压强的大小及其计算.【分析】
(1)根据已知条件利用G=mg求重力;
(2)因为书放在水平桌面上,可知书对桌面的压力就等于其本身重力,再利用压强公式p=求压强.【解答】解
(1)书受到的重力G=mg=
0.25kg×10N/kg=
2.5N;
(2)书放在水平桌面上处于静止状态,书对桌面的压力是本身重力产生的,即F=G=
2.5N;书对桌面的压强为p===50Pa.答
(1)书受到的重力为
2.5N;
(2)书对桌面的压强是50Pa. 23.一边长为10cm,密度为
0.8g/cm3的正方体木块,用细线置于容器的水中,如图所示,求
(1)木块所受的浮力大小?
(2)细线的拉力大小?
(3)细线剪断后,木块静止时,木块受到的浮力大小?【考点】浮力大小的计算;密度公式的应用;物体的浮沉条件及其应用.【分析】
(1)知道木块的边长可求体积,物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力;
(2)知道木块的体积和密度,根据ρ=求出质量,再根据G=mg求出受到的重力,绳子的拉力等于木块受到的浮力减去受到的重力;
(3)木块的密度小于水的密度,剪短细绳静止时木块处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等.【解答】解
(1)木块的体积V木=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,因木块浸没在水中,排开水的体积等于其体积,所以,木块浸没在水中所受浮力F浮=ρ水gV木=
1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
(2)由ρ=可得,木块的质量m=ρV=
0.8×103kg/m3×1×10﹣3m3=
0.8kg,木块所受的重力G=mg=
0.8kg×10N/kg=8N,则细线的拉力F=F浮﹣G=10N﹣8N=2N;
(3)因木块的密度小于水的密度,所以,剪短细绳静止时木块处于漂浮状态,则受到的浮力F浮′=G=8N.答
(1)木块所受的浮力为10N;
(2)细线的拉力为2N;
(3)细线剪断后,木块静止时,木块受到的浮力为8N. 24.如图所示,一个边长为1m的正方体静止在底面积为2m2的容器底(容器重力不计),上表面到水面的深度为h=2m,现在用一根粗细和重力不计的绳子将该正方体从水底竖直向上拉起,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中,正方体始终保持匀速运动,拉力大小随时间的变化关系如图所示,求
(1)正方体在露出水面前受到水的浮力是多少N?
(2)正方体离开容器底到露出水面前,绳子的拉力F1是多少N?
(3)正方体的密度是多少kg/m3?
(4)当正方体有一半露出水面时,容器对水平地面的压强为多少Pa?【考点】浮力大小的计算;密度的计算;压强的大小及其计算.【分析】
(1)已知正方体的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算正方体浸没时受到的浮力;
(2)当重物未露出水面时,重物受到三个力的作用,即向上的拉力F
1、向上的浮力F浮和向下的重力G,三个力的关系为F1+F浮=G,据此计算拉力F1;
(3)根据G=mg计算出物体的质量,再根据密度公式ρ=计算出物体的密度;
(4)先根据图示和题意求出原来水的深度,从而求出正方体和水的总体积,再求出容器中水的体积,利用公式G水=m水g=ρ水V水g求出水的重力;当正方体有一半露出水面时,利用阿基米德原理的公式求出正方体此时所受的浮力;当正方体有一半露出水面时,容器对水平地面的压力等于水和正方体的总重力减去向上的拉力,即F压=G水+G﹣F拉=G水+F浮′,据此求出容器对水平地面的压力,进而根据压强公式求出容器对水平地面的压强.【解答】解
(1)正方体在露出水面前受到水的浮力F浮=ρ水gV排=
1.0×103kg/m3×10N/kg×(1m)3=1×104N;
(2)由图象可知,露出水面后绳子的拉力即为正方体的重力,则G=5×104N,当正方体未露出水面时,它受向上的拉力F
1、向上的浮力F浮和向下的重力G,根据力的平衡条件有F1+F浮=G,所以,正方体在露出水面前受到绳子的拉力F1=G﹣F浮=5×104N﹣1×104N=4×104N;
(3)根据G=mg可得,正方体的质量m===5×103kg,正方体的密度ρ===5×103kg/m3;
(4)由图和题意可知,正方体在露出水面前水的深度H=h+L=2m+1m=3m,正方体和水的总体积V总=S容器H=2m2×3m=6m3,则容器中水的体积V水=V总﹣V物=6m3﹣1m3=5m3,容器中水的重力G水=m水g=ρ水V水g=
1.0×103kg/m3×5m3×10N/kg=5×104N;当正方体有一半露出水面时,正方体受到水的浮力F浮′=ρ水gV排′=
1.0×103kg/m3×10N/kg××1m3=5×103N;根据称量法测浮力(或力的平衡条件)可知,F浮′=G﹣F拉,已知容器重力不计,当正方体有一半露出水面时,容器对水平地面的压力等于水和正方体的总重力减去向上的拉力,即F压=G水+G﹣F拉=G水+F浮′=5×104N+5×103N=
5.5×104N;此时容器对水平地面的压强为p===
2.75×104Pa.答
(1)正方体在露出水面前受到水的浮力是1×104N;
(2)正方体离开容器底到露出水面前,绳子的拉力F1是4×104N;
(3)正方体的密度是5×103kg/m3;
(4)当正方体有一半露出水面时,容器对水平地面的压强为
2.75×104Pa. 25.今年冬天,善于思考的小超在仙女山玩耍时,发现一块夹着矿石的冰块,其中冰与矿石的体积之比为501,小超将夹着矿石的冰块放入底面积为50cm2,盛有深度为36cm的盐水的圆柱形容器中,冰块处于漂浮状态,如图甲所示,小超测得此时冰块浸入盐水中的体积为380cm3.过一段时间,冰块完全熔化(假设盐水和水混合后体积不变),矿石沉入杯底,如图乙所示,水位上升了
1.6cm,(已知盐水的密度为
1.25g/cm3,冰的密度为
0.9g/cm3)求
(1)这块夹着矿石的冰块漂浮时受到的浮力;
(2)这块夹着矿石的冰块漂浮时盐水对容器底的压强;
(3)矿石的密度;
(4)矿石对容器底的压力.【考点】浮力大小的计算;密度的计算;压力及重力与压力的区别;液体的压强的计算.【分析】
(1)已知盐水的密度、冰块排开盐水的体积,根据阿基米德原理可计算冰块漂浮时受到的浮力.
(2)根据△h=计算液面上升的高度,已知原来盐水的深度,可得到现在盐水的深度,利用液体压强公式计算冰块漂浮时盐水对容器底的压强.
(3)冰熔化为水,质量不变,利用密度公式和题中条件表示出冰熔化为水的体积;将乙图与最初没有放入冰块相比,可得到增加的体积,而增加的体积等于矿石的体积与冰熔化为水的体积之和,据此列出方程组进行解答;已经求得石块的体积,根据V冰V石=501可得冰块中冰的体积,利用密度公式可求出冰块中冰的质量;再利用漂浮条件求出冰和矿石的总质量,从而可以求出石块的质量;利用密度公式可求出石块的密度.
(4)盐水和水混合后体积不变,但盐水的密度减小,利用已经求出的物理量计算此时盐水的密度;利用阿基米德原理计算石块沉底时受到的浮力,根据G=mg计算石块的重力,矿石对容器底的压力等于其重力与浮力之差,故可求解.【解答】解
(1)这块夹着矿石的冰块漂浮时受到的浮力F浮=ρ盐水gV排=
1.25×103kg/m3×10N/kg×380×10﹣6m3=
4.75N;
(2)由题意可知,容器中没有放入冰块时,盐水的深度h0=36cm,夹着矿石的冰块漂浮在盐水中时,液面上升的高度△h===
7.6cm,所以,此时盐水的深度h1=h0+△h=36cm+
7.6cm=
43.6cm=
0.436m,则冰块漂浮时盐水对容器底的压强p=ρ盐水gh1=
1.25×103kg/m3×10N/kg×
0.436m=5450Pa;
(3)已知V冰V石=501,则V冰=50V石,冰块中冰的质量m冰=ρ冰V冰=ρ冰×50V石=50ρ冰V石﹣﹣﹣﹣﹣﹣
①,冰熔化为水,质量不变,即m冰化水=m冰,则冰熔化为水的体积V冰化水===﹣﹣﹣﹣﹣﹣
②,冰块完全熔化后,水位上升了
1.6cm,则冰块完全熔化后,盐水的深度h2=h1+△h′=
43.6cm+
1.6cm=
45.2cm,整个过程,如下图所示由于盐水和水混合后各自体积不变,则乙图与最初没有放入冰块相比,增加的体积等于矿石的体积与冰熔化为水的体积之和;所以有S容器(h2﹣h0)=V石+V冰化水﹣﹣﹣﹣﹣﹣
③把
②代入
③可得S容器(h2﹣h0)=V石+,代入数据有50cm2×(
45.2cm﹣36cm)=V石+,解得V石=10cm3,把V石=10cm3代入
①可得冰块中冰的质量m冰=50ρ冰V石=50×
0.9g/cm3×10cm3=450g;夹着矿石的冰块漂浮在盐水中时,根据物体的漂浮条件可得G冰和石=F浮=
4.75N;则冰和矿石的总质量m冰和石===
0.475kg=475g;所以矿石的质量m石=m冰和石﹣m冰=475g﹣450g=25g;则矿石的密度ρ石===
2.5g/cm3=
2.5×103kg/m3;
(4)原来盐水的体积V盐水=S容器h0=50cm2×36cm=1800cm3,原来盐水的质量m盐水=ρ盐水V盐水=
1.25g/cm3×1800cm3=2250g,冰熔化为水的质量m冰化水=m冰=450g,冰熔化为水的体积V冰化水===450cm3;盐水和水混合后,此时盐水的密度ρ盐水′===
1.2g/cm3;矿石沉底时,其受到的浮力F浮石=ρ盐水′gV排′=
1.2×103kg/m3×10N/kg×10×10﹣6m3=
0.12N;矿石的重力G石=m石g=
0.025kg×10N/kg=
0.25N,矿石对容器底的压力F压=G石﹣F浮石=
0.25N﹣
0.12N=
0.13N.答
(1)这块夹着矿石的冰块漂浮时受到的浮力为
4.75N;
(2)这块夹着矿石的冰块漂浮时盐水对容器底的压强5450Pa;
(3)矿石的密度为
2.5×103kg/m3;
(4)矿石对容器底的压力为
0.13N.。