广东省佛山市南海区桂城街道映月中学2021-2022学年八年级下学期第一次月考物理试卷(解析版)
一、单项选择题(7题,共21分)。
1.(3分)如图是跳水运动员跳板跳水时的情景,跳板跳水运动有起跳、腾空、下落、入水几个阶段,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.跳板被压弯,说明力可以改变物体的运动状态
B.腾空过程中,运动员的运动状态不变
C.在最高点时,运动员不受力的作用
D.在下落过程中,只有重力对运动员做功
2.(3分)如图所示是医疗机器人抱着病人在水平地面上匀速前行的情景。与病人所受重力是一对平衡力的是( )
A.病人对机器人的压力 B.机器人对病人的支持力
C.机器人对地面的压力 D.地面对机器人的支持力
3.(3分)如图所示,水平桌面上有一长为L,质量分布均匀的木板M,右端与桌边相齐,在水平力F的作用下,沿直线向右匀速离开桌边但未落下,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M对桌面的压强变小,压力不变
B.M对桌面的压强不变,压力不变
C.M对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.M对桌面的压强变大,摩擦力变小
4.(3分)如图所示的容器中装满水,A、B、C三处位置水的压强分别是pA、pB、pC,则( )
A.pA=pB=pC B.pA<pB<pC C.pA>pB>pC D.pA>pB<pC
5.(3分)关于下面四幅图说法中错误的是( )
A.图甲所示托里拆利实验中,将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度不变
B.图乙所示排水管U形“反水弯”是一个连通器
C.图丙所示往B管吹气,A管中水面上升,是因为流体中流速越大的位置压强越大
D.图丁所示把这自制气压计从山下移到山顶,细管内的水柱上升
6.(3分)游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法.质量为50kg的小蓉佩戴游泳圈后,能静静地漂浮在水面上,如图所示.游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是( )
A.5000N B.500N C.50N D.5N
7.(3分)如图小车上表面水平、足够长且无摩擦,上面放置的物块A、B与小车一起以相同速度v向右匀速直线运动,不计空气阻力。小车遇到障碍物立刻停止,A、B会否在车上相撞?( )
A.不会,与A、B质量无关
B.可能会,与A、B质量有关
C.可能会,与A、B初始间距有关
D.一定会,与A、B初始间距无关
二、填空题(本大题7小题,每空1分,共21分)
8.(3分)日常生活中的物品可以进行很多物理实验,如双手挤压空矿泉水瓶使其发生形变,力越大,形变越大,表明力的作用效果与 有关;倒入空矿泉水瓶内一些热水,摇晃后立即盖紧瓶盖,过一会儿发现瓶子会慢慢向内凹陷,此现象可以证明 是存在的。将空矿泉水瓶倒在水平桌面上,用力向它的侧面吹气它会滚动,但用同样大小的力向它瓶底部吹气它却不容易运动,这表明在压力相同的条件下滑动摩擦大于 摩擦。
9.(3分)小强在立定跳远起跳时,用力向后蹬地,就能获得向前的力,这是因为物体间力的作用是 的,这个使小强向前的力施力物体是 ;小强最后落回地面是因为受到 的作用。
10.(3分)一个箱子重为100N,放在水平面上,受8N的水平推力,箱子未动,这时箱子受到的摩擦力应 。当水平推力增大到15N时,箱子恰好做匀速运动。这时箱子受到的摩擦力应 。当水平推力增大到20N时,条子做加速运动,此时箱子受到的摩擦力为 N。
11.(3分)三峡工程大坝设计高度为185m。小型轮船通过大坝要乘电梯,大型轮船通过大坝要通过船闸,船闸工作时利用的原理是 ;某地水库堤坝坝底水深已达30m,严重威胁着下游群众的生命安全,此时堤坝底部受到水的压强为 Pa。若该水库堤坝所能承受的最大压强为3.2×105Pa,则最多还允许水位上涨 m。(取ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
12.(2分)如图,用8N水平力F把一个重6N的楔形物块压在竖直墙上保持静止,楔形物块A、B为平面,A面面积为0.02m2,B面面积为0.04m2。则物块受到墙的摩擦力大小为 N,墙受到的压强为 Pa。增大F,物块仍保持静止,它受到墙的摩擦力大小 (选填“增大”“不变”“减小”)。
13.(3分)物理知识在生活中有广泛的应用,病人输液时用的吊瓶就是一例。如图所示,A管是输液管、B管是空气管。在输液过程中。如果发现病人的血液沿输液管回流,可将吊瓶适当地升高,使流入患者血管处药液的压强 (选填“变大”“变小”“不变”)。B管的作用是保持瓶口处的压强始终等于 。
14.(3分)某航母满载时排水量是67000t,吃水深度(海面到船底的距离)为10m,海水的密度为1.03×103kg/m3,该航母在海上满载航行时受到的浮力是 N,此时航母底部受到海水的压强为 Pa;如果航母上部分飞机起飞离开航母,航母受到的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
三、作图题(本愿7分)
15.(3分)如图所示,用手指顶住汤匙,使汤匙处于静止状态,请画出此时汤匙所受的重力示意图。
16.(2分)如图所示,水平力F把一个物块压在竖直墙上保持静止,请画出物体对墙的压力以及物体受到的支持力和重力的示意图。
17.(2分)列车在平直的轨道上做匀速运动,请在图中,作出此时列车在水平方向上所受到的力的示意图。
四、实验题(本大题3小题,共20分)
18.(6分)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲、乙、丙所示。
(1)图中压力的作用效果是通过观察 来比较压力作用效果的。 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图 (填序号)和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系为p p′(填“>”“<”或“=”)。
(4)小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此得出的结论:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 。
19.(7分)为了探究“当接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与压力的关系”,小马同学设计了如图甲所示的实验装置。
(1)实验过程中,弹簧测力计 (选填“必须”或“不必”)沿水平方向拉着物块在水平长木板上做直线运动。
(2)实验中木块在弹簧测力计的拉力作用下做匀速直线运动,则木块所受滑动摩擦力的大小 (选填“大于”、“小于”或“等于”)弹簧测力计的示数。
(3)在同一次实验中,小马发现,当用不同的速度匀速拉同一物块,弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 (选填“有关”或“无关”)。
(4)在实验中,小马通过改变物块的重力进行多次实验,记录的数据如下表。通过分析可知,当接触面粗糙程度不变时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越 。
次数 1 2 3 4 5 6
木块的重力(N) 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
测力计读数(N) 0.8 1.3 1.6 1.9 2.4 2.8
(5)本次实验采用的研究方法是 。
(6)小马在老师的指导下对实验装置进行改进,用如图乙所示的方式测滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中 (选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动水平长木板做直线运动。
20.(7分)如图所示是“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系“实验的四个步骤
甲:测出实心金属块所受的重力。
乙:把金属块浸没在装满水的溢水杯中,测出金属块所受的浮力,并用小桶收集金属块排开的水。
丙:测出小桶和排出的水的总重力。
丁:测出空小桶的重力。
(1)实验的过程中步骤合理的顺序应该是 ;
(2)图乙中金属块受到的浮力为 N,金属块排开液体所受重力可由 两个步骤测出。
(3)通过实验可初步得到结论是:浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它 。
(4)以下情况会影响实验结论的是 。
A.图甲:金属块在浸入在水中前,溢水杯内未盛满水
B.图乙:金属块没有全部浸没在水中
C.图丁:小桶内有少量水
(5)利用题图中的测量数据,可测出金属块的密度为 kg/m3。(g取10N/kg;ρ水=1.0×103kg/m3)
(6)利用题图中实验的器材,以及用密度小于水的蜡块代替金属块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力大小是否遵循阿基米德原理”,实验中 (选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)步骤不需要弹簧测力计。
五、计算题(本大题2小题,共6分+7分=13分)
21.(6分)如图所示,水平桌面的中央放着一个重为20N的平底鱼缸,其容积为6×10﹣3m3,底面积为250cm2,鱼缸内装有0.2m深的水,水的质量为5.5kg。已知水的密度ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)鱼缸底部受到水的压力。
(2)鱼缸对桌面产生的压强。
22.(7分)如图所示,在水平地面上有一个装有水的圆柱形容器(水的深度不变),一物体浸没在容器底部(非密合),现用弹簧测力计将物体缓慢拉出。弹簧测力计的示数为F,物体下表面距容器底的距离为h,F与h的关系如图所示,求;(g取10N/kg。ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)物体浸没在水中所受的浮力;
(2)物体的密度;
(3)物体上表面刚出水面时,水对下表面产生的压强。
六、综合能力题(本大题3小题,共18分)
23.(6分)如图1是标准大气压下,质量为比的水的体积﹣温度图,可根据图1中的信息回答以下问题:
(1)一般情况下,物质会“热胀冷缩”。“热胀冷缩”指的是物体温度升高,体积变大,温度降低,体积变小的现象.水在哪一个温度范围内不符合“热胀冷缩”? 。
(2)水在4℃时的密度 。(选填以下对应的字母)
A.最小
B.最大
C.和其它温度下的密度一样
(3)图2中圆柱形容器装有适量的8℃的水,现将水的温度降低至0℃的过程中(此过程水的质量不变,不考虑圆柱形容器的热胀冷缩),容器底部受到水的压强如何变化? (选填以下对应的字母)
A.不变
B.无法判断
C.先变大,后变小
D.先变小,后变大
24.(6分)不同海拔高度的大气压与水的沸点近似值见表,从化区与龙门县交界处的天堂顶是广州最高海拔高度,约为1.2km,广州塔观景台的海拔高度约为500m。(ρ水银=13.6×103kg/m3,g=10N/kg)
海拔高度(km) 大气压强(kpa) 水沸点(℃)
3 70 91
2 80 93
1 90 97
0 101 100
(1)随着海拔高度减小,大气压强 (选填“增大”“不变”“减小”),天堂顶上水的沸点比在市区平地 (选填“高”“低”);
(2)小明利用图1简易气压计测量广州塔观景台上的大气压强,从广州塔底部到观景台,气压计玻璃管中的液面会 (选填“上升”“下降”“不变”);
(3)在天堂顶用图2装置测大气压,显示如图,则当时该处大气压相当于 cm高的水银柱所产生的压强,该压强是多少 Pa;若将装置放在密闭室,抽出室内空气过程中,管内液面 (选填“上升”“下降”“不变”)。
25.(7分)在研究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验前,把水注入U形管压强计并调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的水面 。
(2)实验通过观察U形管两侧的 来比较液体内部压强的大小,这里运用了实验方法是 。
(3)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择: 两图进行对比,结论是:液体压强与盛液体的容器形状 。(选填“有关”或“无关”)
(4)某时,图丁中U形管左侧水柱高为5cm,右侧水柱高为10cm,则此时橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 ,U形管底部受到的水的压强为 。
参考答案与试题解析
一、单项选择题(7题,共21分)。
1.(3分)如图是跳水运动员跳板跳水时的情景,跳板跳水运动有起跳、腾空、下落、入水几个阶段,不计空气阻力,下列说法正确的是( )
A.跳板被压弯,说明力可以改变物体的运动状态
B.腾空过程中,运动员的运动状态不变
C.在最高点时,运动员不受力的作用
D.在下落过程中,只有重力对运动员做功
【分析】(1)力的作用效果有两个:①力可以改变物体的形状即使物体发生形变。②力可以改变物体的运动状态,包括物体的运动速度大小发生变化、运动方向发生变化。
(2)力是物体对物体的作用,发生力的作用时,至少要有两个物体,其中受到力的作用的物体叫受力物体,对别的物体施加了力的物体叫施力物体。
(3)做功的两个必要因素:1.作用在物体上的力;2.物体在力的方向上通过的距离(即力和距离的方向要一致);
二者缺一不可。
【解答】解:A、跳板被压弯,形状发生了变化,说明力可以改变物体的形状,故A错误。
B、腾空过程中,运动员的位置与速度在变化,运动员的运动状态变化,故B错误。
C、在最高点时,运动员竖直方向上的速度为零,但受到竖直向下的重力作用,故C错误。
D、在下落过程中,运动员受到竖直向下的重力作用,在重力方向上移动了距离,则只有重力对运动员做功,故D正确。
故选:D。
【点评】理解力的两个作用效果,会分析物体的受力,理解做功的必要因素,可解答此题。
2.(3分)如图所示是医疗机器人抱着病人在水平地面上匀速前行的情景。与病人所受重力是一对平衡力的是( )
A.病人对机器人的压力 B.机器人对病人的支持力
C.机器人对地面的压力 D.地面对机器人的支持力
【分析】二力平衡的条件:作用在同一个物体上,大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
【解答】解:
病人受机器人的支持力,方向竖直向上,根据二力平衡的条件可知,与病人重力相平衡的力的方向应是竖直向上的,且作用在病人上,所以机器人对病人的支持力与病人所受重力是一对平衡力,故B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】平衡力和相互作用力的区别只有一个,那就是否作用在同一个受力物体上,作用在同一个受力物体上的是平衡力,作用在不同受力物体上的是相互作用力。
3.(3分)如图所示,水平桌面上有一长为L,质量分布均匀的木板M,右端与桌边相齐,在水平力F的作用下,沿直线向右匀速离开桌边但未落下,在此过程中,下列说法正确的是( )
A.M对桌面的压强变小,压力不变
B.M对桌面的压强不变,压力不变
C.M对桌面的压强变大,摩擦力不变
D.M对桌面的压强变大,摩擦力变小
【分析】①在水平面上,压力的大小是由物体的重力产生的,而压强的大小受压力大小和受力面积的大小影响,由接触面积的变化,再利用压强公式p=可求得压强的变化。
②摩擦力与压力和接触面的粗糙程度有关,与受力面积无关。
【解答】解:①放在水平桌面上的木块对桌面的压力来自于自身的重力,此时压力和重力相等,因为木块的重力不变,所以在这一过程中,木块对桌面的压力也不变;在压力不变的情况下,随着物体被缓慢推出,受力面积逐渐减小,由p=可知,压强逐渐增大。
②因为压力和接触面的粗糙程度都不变,故摩擦力不变。
故选:C。
【点评】本题考查压强公式的应用和影响滑动摩擦力的因素,此题中要先分析压力的变化,明确压力是不变的,再根据压力不变时,压强与受力面积成反比,判断出压强是增大的。
4.(3分)如图所示的容器中装满水,A、B、C三处位置水的压强分别是pA、pB、pC,则( )
A.pA=pB=pC B.pA<pB<pC C.pA>pB>pC D.pA>pB<pC
【分析】从图中可知A、B、C三处位置水的深度大小关系,根据p=ρ水gh可知A、B、C三处位置水的压强大小关系。
【解答】解:从图中可知A、B、C三处位置水的深度大小关系为:hA<hB<hC,根据p=ρ水gh可知A、B、C三处位置水的压强分别是pA<pB<pC。
故选:B。
【点评】本题考查压强大小的比较,关键是得出A、B、C三处位置水的深度大小关系。
5.(3分)关于下面四幅图说法中错误的是( )
A.图甲所示托里拆利实验中,将竖直玻璃管倾斜,水银柱的高度不变
B.图乙所示排水管U形“反水弯”是一个连通器
C.图丙所示往B管吹气,A管中水面上升,是因为流体中流速越大的位置压强越大
D.图丁所示把这自制气压计从山下移到山顶,细管内的水柱上升
【分析】(1)托里拆利实验能测出大气压的值,其根据是管内水银柱产生的压强等于大气压。外界大气压不变,当玻璃管倾斜时,管内水银柱高不变,但长度变长;
(2)上端开口底部相连通的容器叫做连通器,连通器的特点是容器中的同种液体不流动时,各个容器中液面总是相平的;
(3)流体流速越快的位置压强越小,据此判断;
(4)把水气压计从山下带到山上时,发生变化的是海拔高度,而大气压随海拔的升高而减小,因此可从瓶内外的气压差来分析。
【解答】解:A、在托里拆利实验中,水银柱的高度是指管内水银面到水银槽中水银面的垂直高度,这一高度是由外界大气压决定的,因此在大气压是不变的情况下,玻璃管倾斜,水银柱高度不变,但水银柱长度会变长,故A正确;
B、排水管的U形“反水弯”是一个连通器,故B正确;
C、A管中水面上升,是因为向B管中吹气时,上方空气流速大、压强小,故C错误;
D、把水气压计从山下带到山上,瓶内空气的压强不变,而外界大气压随高度的增加而减小,此时在瓶内气压的作用下,会有一部分水被压入玻璃管,因此管内水柱的高度会升高,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查了托里拆利实验的过程与原理、流速与压强的关系、以及气压与高度的关系等,是一道综合题。
6.(3分)游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法.质量为50kg的小蓉佩戴游泳圈后,能静静地漂浮在水面上,如图所示.游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是( )
A.5000N B.500N C.50N D.5N
【分析】根据重力公式算出重力,人体的密度与水的密度差不多,根据密度公式ρ=算出人体的体积,小蓉漂浮在水面时,约有的体积露出水面,根据F浮=ρ水gV排算出浮力;
当小蓉漂浮在水面上时,受重力、浮力和游泳圈对她的作用力,据此算出游泳圈对她的作用力大小.
【解答】解:小蓉的重力为:G=mg=50kg×10N/kg=500N,
人体的密度与水的密度差不多,约为1.0×103kg/m3,
根据密度公式ρ=知,人体的体积为:
V===0.05m3,
小蓉漂浮在水面时,约有的体积露出水面,即:V排=(1﹣)V=V=×0.05m3=0.045m3,
小蓉漂浮时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.045m3=450N,
当小蓉漂浮在水面上时,受重力、浮力和游泳圈对她的作用力,
所以游泳圈对她的作用力大小为:F=G﹣F浮=500N﹣450N=50N,故C符合实际.
故选:C。
【点评】本题考查了重力的计算、密度计算、浮力计算和受力分析,是一道有难度的题.
7.(3分)如图小车上表面水平、足够长且无摩擦,上面放置的物块A、B与小车一起以相同速度v向右匀速直线运动,不计空气阻力。小车遇到障碍物立刻停止,A、B会否在车上相撞?( )
A.不会,与A、B质量无关
B.可能会,与A、B质量有关
C.可能会,与A、B初始间距有关
D.一定会,与A、B初始间距无关
【分析】根据牛顿第一定律分析两个物体的运动情况。
【解答】解:小车的表面是光滑的,两物体与小车间不存在摩擦力;小车遇到障碍物突然停止后,由于AB在水平方向上不受力,根据牛顿第一定律可知,A、B两物体仍然会做匀速直线运动,所以它们之间的距离保持不变,不会相撞,与A、B质量无关。
故选:A。
【点评】本题考查了对牛顿第一定律的应用,常见题目。
二、填空题(本大题7小题,每空1分,共21分)
8.(3分)日常生活中的物品可以进行很多物理实验,如双手挤压空矿泉水瓶使其发生形变,力越大,形变越大,表明力的作用效果与 力的大小 有关;倒入空矿泉水瓶内一些热水,摇晃后立即盖紧瓶盖,过一会儿发现瓶子会慢慢向内凹陷,此现象可以证明 大气压 是存在的。将空矿泉水瓶倒在水平桌面上,用力向它的侧面吹气它会滚动,但用同样大小的力向它瓶底部吹气它却不容易运动,这表明在压力相同的条件下滑动摩擦大于 滑动 摩擦。
【分析】力的三要素是力的大小、方向、作用点,它们都共同影响着力的作用效果;
地球周围的物体都受到大气压的作用;
在接触面与物体间压力相同的情况下,滚动摩擦力小于滑动摩擦力。
【解答】解:双手挤压空矿泉水瓶使其发生形变,力越大,形变越大,施加的力增大,瓶子变形程度就加大,这表明力的作用效果跟力的大小有关;
往空矿泉水瓶内注入少量的热水,摇晃后倒掉,此时瓶内空气大部分被水蒸气排出,立即盖紧瓶盖,过一会儿,瓶内的水蒸气液化成水,使瓶内的气压减小,而瓶外大气压不变,则瓶子在大气压力的作用下慢慢向内凹陷;
将空矿泉水瓶倒在水平桌面上,用力向它的侧面吹气它会滚动,但用同样大小的力向它瓶底部吹气它却不容易运动,这表明在压力相同的条件下滑动摩擦大于滑动摩擦。
故答案为:力的大小;大气压;滑动。
【点评】本题考查了力的作用效果、大气压强、摩擦力,学生平时学会利用身边的器材做实验,多动手、多思考,提高分析解决问题的能力。
9.(3分)小强在立定跳远起跳时,用力向后蹬地,就能获得向前的力,这是因为物体间力的作用是 相互 的,这个使小强向前的力施力物体是 地面 ;小强最后落回地面是因为受到 重力 的作用。
【分析】(1)物体间力的作用是相互的;
(2)地球附近的一切物体都受到重力的作用。
【解答】解:
由于物体间力的作用是相互的,人蹬地面给地面一个向后的力,反过来地面给人一个向前的力,使人向前运动,由于重力的作用,人最终落下来。
故答案为:相互;地面;重力。
【点评】本题考查了相互作用力和重力,是一道基础题,难度不大。
10.(3分)一个箱子重为100N,放在水平面上,受8N的水平推力,箱子未动,这时箱子受到的摩擦力应 8N 。当水平推力增大到15N时,箱子恰好做匀速运动。这时箱子受到的摩擦力应 15N 。当水平推力增大到20N时,条子做加速运动,此时箱子受到的摩擦力为 15 N。
【分析】(1)掌握二力平衡条件,知道一对平衡力的大小相等、方向相反、作用在同一直线上;
(2)掌握影响摩擦力大小的因素:压力和接触面的粗糙程度。
【解答】解:
箱子受8N的水平推力,箱子未动,说明箱子处于静止状态,则在水平方向上所受的推力与摩擦力相互平衡,摩擦力等于推力等于8N;
当水平推力增大到15N时,箱子恰好做匀速运动,所以此时摩擦力与推力是一对平衡力,大小等于15N;
当水平推力增大到20N时,箱子对地面的压力和接触面的粗糙程度不变,所以摩擦力不变,仍为15N。
故答案为:8N;15N;15。
【点评】此题考查了二力平衡条件的应用,当物体处于静止状态或匀速直线运动状态时,受平衡力的作用,是一道基础性题目。
11.(3分)三峡工程大坝设计高度为185m。小型轮船通过大坝要乘电梯,大型轮船通过大坝要通过船闸,船闸工作时利用的原理是 连通器 ;某地水库堤坝坝底水深已达30m,严重威胁着下游群众的生命安全,此时堤坝底部受到水的压强为 3×105 Pa。若该水库堤坝所能承受的最大压强为3.2×105Pa,则最多还允许水位上涨 2 m。(取ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【分析】(1)上端开口、底部连通的仪器叫连通器。
(2)知道水深,利用p=ρgh即可求出堤坝底部受到水的压强。
(3)知道该水库堤坝所能承受的最大压强,利用液体压强公式p=ρgh求出水的最大深度,再减去水库堤坝坝底水深可得最多还允许水位上涨高度。
【解答】解:(1)三峡大坝船闸的闸室通过闸门的下端与上、下游连通,形成连通器,工作进利用了连通器的原理。
(2)堤坝底部受到水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa。
(3)水库中水的最大深度为:
h最大===32m,
水面最多还能上升的高度:
Δh=h最大﹣h=32m﹣30m=2m。
故答案为:连通器;3×105;2。
【点评】本题考查了学生对连通器原理、液体压强计算公式掌握和运用,解答此题的关键是求出水库水的最大深度,再减去水库里水的实际深度,问题可解。
12.(2分)如图,用8N水平力F把一个重6N的楔形物块压在竖直墙上保持静止,楔形物块A、B为平面,A面面积为0.02m2,B面面积为0.04m2。则物块受到墙的摩擦力大小为 6 N,墙受到的压强为 200 Pa。增大F,物块仍保持静止,它受到墙的摩擦力大小 不变 (选填“增大”“不变”“减小”)。
【分析】(1)(3)物块静止时有向下的运动趋势,受到的摩擦力竖直向上,与重力平衡,f=G;
(2)在水平方向上,物块受到的墙对它的支持力与所受压力F平衡,大小为4N,物块对墙的压力与墙对物块的支持力相互作用,大小为4N;根据公式p=求得物块对墙的压强。
【解答】解:(1)物块静止时有向下的运动趋势,受到的摩擦力竖直向上,与重力平衡,摩擦力的大小为:f=G=6N;
(2)在水平方向上,物块受到的墙对它的支持力与所受压力F平衡,大小为8N,物块对墙的压力与墙对物块的支持力相互作用,大小为8N,
则物块对墙的压强为:p===200pa;
.增大F,物块仍保持静止,受到的摩擦力竖直向上,与重力平衡,它受到墙的摩擦力大小还是6N,保持不变。
故答案为:6;200;不变。.
【点评】本题考查二力平衡条件的应用及压强的计算,要求学生能进行的简单的受力分析,难度不大。
13.(3分)物理知识在生活中有广泛的应用,病人输液时用的吊瓶就是一例。如图所示,A管是输液管、B管是空气管。在输液过程中。如果发现病人的血液沿输液管回流,可将吊瓶适当地升高,使流入患者血管处药液的压强 变大 (选填“变大”“变小”“不变”)。B管的作用是保持瓶口处的压强始终等于 大气压 。
【分析】(1)病人的血液沿输液管回流,是因为血压大于药液产生的压强,将吊瓶适当地升高,可以提高药液深度,增大药液对血管处的压强,据此分析;
(2)随着药液逐渐的流入血管,药瓶中的药液逐渐减少,液体压强也逐渐减小;B进气管就起到了作用,在大气压的作用下,空气进入瓶内,补充了液体压强的减少,使瓶内气压始终等于大气压。
【解答】解:(1)将吊瓶适当地升高,增大了药液深度,使药液对血管处的压强增大,防止血液沿输液管回流;
(2)当药瓶中的药液逐渐减少时,药液产生的压强逐渐减小,在大气压的作用下,空气通过B进气管进入瓶内,保持瓶口处的压强与大气压相等,使药液匀速流下。
故答案为:变大;大气压。
【点评】本题考查的是大气压的应用,我们要学会用学过物理知识分析我们生活中的物理现象,此题较难,要认真分析、用心思考。
14.(3分)某航母满载时排水量是67000t,吃水深度(海面到船底的距离)为10m,海水的密度为1.03×103kg/m3,该航母在海上满载航行时受到的浮力是 6.7×108 N,此时航母底部受到海水的压强为 1.03×105 Pa;如果航母上部分飞机起飞离开航母,航母受到的浮力将 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【分析】(1)根据航母处于漂浮状态,所受浮力与航母重力平衡即可求出航母满载时受到的浮力;
(2)已知航母的吃水深度,根据液体压强公式p=ρ液gh即可求出航母底部受到海水的压强;
(3)如果航母上部分飞机起飞离开航母,航母的总重力变小,根据F浮=G总可知航母受到的浮力的变化情况。
【解答】解:
(1)航母处于漂浮状态,所受浮力与航母重力平衡,由于满载排水量为67000t,即:
m排=67000t=6.7×107kg,
所以,航母满载时所受浮力为:
F浮=G排=m排g=6.7×107kg×10N/kg=6.7×108N;
(2)由于航母的吃水深度约为10m(海面到船底的距离),即h=10m,所以,船底受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10m=1.03×105Pa;
(3)如果航母上部分飞机起飞离开航母,航母的总重力变小,根据F浮=G总可知航母受到的浮力将变小。
故答案为:6.7×108;1.03×105;变小。
【点评】本题考查了浮沉条件的应用以及液体压强公式,是一道基础题,难度不大。
三、作图题(本愿7分)
15.(3分)如图所示,用手指顶住汤匙,使汤匙处于静止状态,请画出此时汤匙所受的重力示意图。
【分析】汤匙处于静止状态,受到的重力和支持力相平衡,根据重力的方向是竖直向下的,从汤匙重心做竖直向下的力即可。
【解答】解:重力的方向是竖直向下的,从汤匙重心画一条带箭头的竖直向下的有向线段,用G表示,如图所示:
【点评】本题考查了重力的示意图的作法。不管物体怎样运动,重力的方向总是竖直向下的。
16.(2分)如图所示,水平力F把一个物块压在竖直墙上保持静止,请画出物体对墙的压力以及物体受到的支持力和重力的示意图。
【分析】作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点。
【解答】解:物体对墙的压力方向垂直墙壁并指向墙壁,作用点在物体与墙壁的接触面中点,物体受到的支持力垂直墙壁并指向物体,物体受到的重力方向竖直向下,物体受到的支持力和重力作用点都在物体的重心上,如图所示:
【点评】在画力的示意图时,若需要画出物体受到的多个力的示意图时,要将这几个力画成共点力。
17.(2分)列车在平直的轨道上做匀速运动,请在图中,作出此时列车在水平方向上所受到的力的示意图。
【分析】由列车在平直的轨道上向右做匀速直线运动,因此列车受到水平向右的拉力和水平向左的摩擦力作用,并且二力是一对平衡力;则确定物体的重心,然后过重心表示出拉力和摩擦力的方向和大小。
【解答】解:因为列车在平直的轨道上向右的方向上做匀速直线运动,处于平衡状态,根据二力平衡的条件可得,列车受到大小相等的水平向右的牵引力和水平向左的摩擦力作用,因此过列车重心作水平向右的拉力和水平向左摩擦力。如图所示:
【点评】本题考查力的示意图的画法以及二力平衡条件的应用情况,会用示意图表示力的三要素。
四、实验题(本大题3小题,共20分)
18.(6分)利用小桌、海绵、砝码等探究影响压力作用效果的因素,如图甲、乙、丙所示。
(1)图中压力的作用效果是通过观察 海绵的凹陷程度 来比较压力作用效果的。 可以 (填“可以”或“不可以”)用沙子代替海绵来完成实验。
(2)通过比较图 乙 (填序号)和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显。
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,比较图丙中海绵受到的压强p和图丁中木板受到的压强p′的大小关系为p = p′(填“>”“<”或“=”)。
(4)小明将小桌换成砖块,并将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,如图戊所示。发现它们对海绵的压力作用效果相同,由此得出的结论:压力的作用效果与受力面积无关。你认为他在探究过程中存在的问题是 没有控制压力大小不变 。
【分析】(1)本实验通过海绵的凹陷程度来反映压力的作用效果,采用了转换法;选用的受压材料形变要明显;
(2)(4)压力的作用效果与压力的大小和受力面积的大小有关,实验时应采用控制变量法,
即探究压力的作用效果与压力大小的关系时应控制受力面积的大小不变,
探究压力的作用效果与受力面积时应控制压力的大小不变。据此分析回答;
(3)因受压材料不同,故不能受压材料的凹陷程度比较,根据p=分析。
【解答】解:(1)根据转换法,图中压力的作用效果是通过观察海绵的凹陷程度来比较压力作用效果的。因沙子受压形变明显,故我们可以用沙子代替海绵来完成实验;
(2)研究压力的作用效果与受力面积关系时,要控制压力一定,故通过比较图乙和图丙,说明压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显;
(3)将该小桌和砝码放在如图丁所示的木板上,根据p=,因压力和受力面积相同,故图丙中海绵受到的压强p等于图丁中木板受到的压强的大小p′,p=p′;
(4)研究压力的作用效果与受力面积的关系要控制压力大小相等,将砖块沿竖直方向切成大小不同的两块,对支持面的压力大小发生了改变,故他在探究过程中存在的问题是:没有控制压力大小不变。
故答案为:(1)海绵的凹陷程度;可以;(2)乙;(3)=;(4)没有控制压力大小不变。
【点评】本题探究“压力的作用效果跟什么因素有关”的实验,主要考查控制变量法及转换法的应用,体现了对过程和方法的考查。
19.(7分)为了探究“当接触面粗糙程度相同时,滑动摩擦力大小与压力的关系”,小马同学设计了如图甲所示的实验装置。
(1)实验过程中,弹簧测力计 必须 (选填“必须”或“不必”)沿水平方向拉着物块在水平长木板上做直线运动。
(2)实验中木块在弹簧测力计的拉力作用下做匀速直线运动,则木块所受滑动摩擦力的大小 等于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)弹簧测力计的示数。
(3)在同一次实验中,小马发现,当用不同的速度匀速拉同一物块,弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(4)在实验中,小马通过改变物块的重力进行多次实验,记录的数据如下表。通过分析可知,当接触面粗糙程度不变时,接触面受到的压力越大,滑动摩擦力越 大 。
次数 1 2 3 4 5 6
木块的重力(N) 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0
测力计读数(N) 0.8 1.3 1.6 1.9 2.4 2.8
(5)本次实验采用的研究方法是 控制变量法 。
(6)小马在老师的指导下对实验装置进行改进,用如图乙所示的方式测滑动摩擦力发现效果更好。图乙实验中 不一定 (选填“一定”或“不一定”)要匀速拉动水平长木板做直线运动。
【分析】(1)用弹簧测力计水平匀速拉动物块,物块做匀速直线运动,处于平衡状态,由平衡条件可知,滑动摩擦力等于测力计的示数。
(2)根据二力平衡的条件分析;
(3)分析题意得出结论;
(4)根据表中数据分析,滑动摩擦力与接触面受到的压力的关系。
(5)本次实验采用的研究方法是控制变量法。
(6)根据木块相对于长木板相对静止,受到平衡力分析。
【解答】解:(1)实验过程中,弹簧测力计必须沿水平方向拉着物块做匀速直线运动,此时物块处于平衡状态,由平衡条件可知,滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数。
(2)实验中木块在弹簧测力计的拉力作用下做匀速直线运动,根据二力平衡,则木块所受滑动摩擦力的大小等于弹簧测力计的示数;
(3)在同一次实验中,小明发现,当用不同的速度匀速拉物块A,弹簧测力计的示数不变,说明滑动摩擦力的大小与物体运动速度的大小无关;
(4)通过表中数据分析可知,当接触面粗糙程度不变时,接触面受到的压力越大,测力计示数越大,滑动摩擦力越大;
(5)本次实验采用的研究方法是控制变量法;
(6)如图乙所示的方式测量滑动摩擦力,木块相对于长木板相对静止,受到的测力计的拉力与受到的摩擦力为一对平衡力,此时木块处于平衡状态,故图乙实验中不一定要匀速拉动长木板。
故答案为:(1)必须;(2)等于;(3)无关;(4)大;(5)控制变量法;(6)不一定。
【点评】本题探究滑动摩擦力的大小与哪些因素有关,考查实验原理及控制变量法的运用和对实验方案的评估,体现了对过程和方法的考查。
20.(7分)如图所示是“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系“实验的四个步骤
甲:测出实心金属块所受的重力。
乙:把金属块浸没在装满水的溢水杯中,测出金属块所受的浮力,并用小桶收集金属块排开的水。
丙:测出小桶和排出的水的总重力。
丁:测出空小桶的重力。
(1)实验的过程中步骤合理的顺序应该是 丁、甲、乙、丙 ;
(2)图乙中金属块受到的浮力为 1 N,金属块排开液体所受重力可由 丙、丁 两个步骤测出。
(3)通过实验可初步得到结论是:浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它 排开的液体受到的重力 。
(4)以下情况会影响实验结论的是 A 。
A.图甲:金属块在浸入在水中前,溢水杯内未盛满水
B.图乙:金属块没有全部浸没在水中
C.图丁:小桶内有少量水
(5)利用题图中的测量数据,可测出金属块的密度为 2.8×103 kg/m3。(g取10N/kg;ρ水=1.0×103kg/m3)
(6)利用题图中实验的器材,以及用密度小于水的蜡块代替金属块,探究“漂浮在液面上的物体所受浮力大小是否遵循阿基米德原理”,实验中 乙 (选填“甲”、“乙”、“丙”、“丁”)步骤不需要弹簧测力计。
【分析】(1)为消除桶内沾有水对测量排开液体的重力影响,要先测合金块的重力和空桶的重力,然后再把金属块没入水中,测出合金块受到的浮力,最后再测出桶和溢出水的重力;
(2)根据称重法F浮=G﹣F算出浮力,根据G排=G总﹣G桶分析解答;
(3)比较浮力和排开水所受的浮力得出结论;
(4)溢水杯的水没装满,会导致有一部分水没有排出溢水杯;小桶内有少量水会导致排开水的质量偏小;
(5)根据阿基米德原理求出金属块的体积,利用ρ==求出金属块的密度;
(6)物体漂浮在水面上时受到的浮力等于物体的重力,此时不需要用弹簧测力计提着木块,据此分析图示答题。
【解答】解:(1)最合理的实验顺序是:
丁:测出空小桶的重力;
甲:测出实心金属块所受的重力;
乙:把金属块浸没在装满水的溢水杯中,测出金属块所受的浮力,并用小桶收集金属块排开的水;
丙:测出小桶和排出的水的总重力;
故正确顺序为:丁、甲、乙、丙;
(2)(3)空气中物体的重力为G=2.8N;水中弹簧测力计的示数为F′=1.8N,
物体在水中受到的浮力为:
F浮=G﹣F′=2.8N﹣1.8N=1N;
由图丁可知,空桶的重力G桶=0.5N,
由图丙可知,水和桶的重力G总=1.5N,
所以溢出水的重力为:
G排=G总﹣G桶=1.5N﹣0.5N=1N;
根据计算结果,可见F浮=G排,说明浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力,即F浮=G排;
(4)A.图乙中水面未到达溢水杯的溢水口,物体放入溢水杯时,先要使溢水杯满了才可以向外排水,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故A符合题意;
B.图乙中物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故B不符合题意;
C.图丁小桶内有少量水,小桶的重力大,测量的小桶和水的总重力也偏大,但G排=G总﹣G桶不变,所以对实验没有影响,故C不符合题意;
故选:A;
(5)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得金属块的体积:
V排===1×10﹣4m3,
因为浸没,所以V物=V排=1×10﹣4m3,
物体质量为:
m===0.28kg,
物体密度为:
ρ===2.8×103kg/m3;
(6)物体漂浮在水面上,受到的浮力等于它的重力,测量漂浮的物体受到的浮力时,不需要用弹簧测力计提着物体,即乙步骤不需要弹簧测力计。
故答案为:(1)丁、甲、乙、丙;(2)1;丙、丁;(3)排开的液体受到的重力;(4)A;(5)2.8×103;(6)乙。
【点评】此题是探究阿基米德原理实验,考查了对实验过程的掌握、称重法测浮力和数据分析,要掌握。
五、计算题(本大题2小题,共6分+7分=13分)
21.(6分)如图所示,水平桌面的中央放着一个重为20N的平底鱼缸,其容积为6×10﹣3m3,底面积为250cm2,鱼缸内装有0.2m深的水,水的质量为5.5kg。已知水的密度ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)鱼缸底部受到水的压力。
(2)鱼缸对桌面产生的压强。
【分析】(1)知道容器内水的深度,根据p=ρgh求出鱼缸底部受到水的压强,再利用公式F=pS求出鱼缸底部受到水的压力;
(2)知道鱼缸内水的质量,根据G=mg求出水的重力,鱼缸对桌面的压力等于水和鱼缸的重力之和,利用p=求出鱼缸对桌面产生的压强。
【解答】解:(1)鱼缸底部受到水的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,
由p=可得,鱼缸底部受到水的压力:
F=pS=2000Pa×250×10﹣4m2=50N;
(2)鱼缸内水的重力:
G水=m水g=5.5kg×10N/kg=55N,
鱼缸对桌面的压力:
F′=G水+G鱼缸=55N+20N=75N,
鱼缸对桌面产生的压强:
p′===3000Pa。
答:(1)鱼缸底部受到水的压力为50N;
(2)鱼缸对桌面产生的压强为3000Pa。
【点评】本题考查了学生对压强定义式和液体压强公式以及重力公式的掌握与运用,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等。
22.(7分)如图所示,在水平地面上有一个装有水的圆柱形容器(水的深度不变),一物体浸没在容器底部(非密合),现用弹簧测力计将物体缓慢拉出。弹簧测力计的示数为F,物体下表面距容器底的距离为h,F与h的关系如图所示,求;(g取10N/kg。ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)物体浸没在水中所受的浮力;
(2)物体的密度;
(3)物体上表面刚出水面时,水对下表面产生的压强。
【分析】(1)根据图象可知:物体完全浸没在水中弹簧测力计的示数为4N,物体离开水面后弹簧测力计的示数不变,为12N,则此时测力计的示数为物体重力;根据F浮=G﹣F即可求出浮力;
(2)根据F浮=ρ液gV排求出物体的体积;然后根据G=mg求出物体质量,利用ρ=求出物体的密度;
(3)由于圆柱形容器中水的深度不变,则根据图象可知物体的高度,由此可知物体上表面刚出水面时下表面所处的深度,然后p=ρgh可以求出对下表面产生的压强。
【解答】解:
(1)分析图象数据可知:物体A处于浸没时,弹簧测力计的示数为4N,物体离开水面后弹簧测力计的示数不变,为12N,则物体重力G=12N;
所以,物体浸没在水中所受的浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N;
(2)根据F浮=ρ液gV排可得,物体的体积:
V=V排===8×10﹣4m3;
由G=mg得,物体质量:
m===1.2kg,
则物体的密度:
ρ===1.5×103kg/m3;
(3)由于圆柱形容器中水的深度不变,由图象数据可知:物体的高度L=8cm﹣5cm=3cm=0.03m,
则物体上表面刚出水面时下表面所处的深度h=L=0.03m,
所以水对下表面的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa。
答:(1)物体浸没在水中所受的浮力为8N;
(2)物体的密度为1.5×103kg/m3;
(3)物体上表面刚出水面时,水对下表面产生的压强为300Pa。
【点评】本题考查阿基米德原理、密度公式、重力公式和称重法求浮力等,关键是知道物体完全浸没时排开水的体积和物体本身的体积相等,注意水面的深度不变,据此可求出物体的高度。
六、综合能力题(本大题3小题,共18分)
23.(6分)如图1是标准大气压下,质量为比的水的体积﹣温度图,可根据图1中的信息回答以下问题:
(1)一般情况下,物质会“热胀冷缩”。“热胀冷缩”指的是物体温度升高,体积变大,温度降低,体积变小的现象.水在哪一个温度范围内不符合“热胀冷缩”? 0℃~4℃ 。
(2)水在4℃时的密度 B 。(选填以下对应的字母)
A.最小
B.最大
C.和其它温度下的密度一样
(3)图2中圆柱形容器装有适量的8℃的水,现将水的温度降低至0℃的过程中(此过程水的质量不变,不考虑圆柱形容器的热胀冷缩),容器底部受到水的压强如何变化? A (选填以下对应的字母)
A.不变
B.无法判断
C.先变大,后变小
D.先变小,后变大
【分析】(1)由图像可直接看出哪一个温度范围内不符合“热胀冷缩”的规律;
(2)由图像可发现4℃时水的体积最小,根据可比较此时密度的大小;
(3)由于水的体积随温度的变化而变化,于是水的密度发生改变,水的深度也发生改变,因此不能利用p=ρgh来比较压强变化,可根据水的重力等于水对容器底部的压力来判断。
【解答】解:
(1)由图像可知0℃~4℃时,随着水的温度升高水的体积反而减小,不符合“热胀冷缩”规律;
(2)水在4℃时体积最小,根据可得此时水的密度最大;
(3)将8℃的水温度降低至0℃的过程中,水的质量不变,受到的重力不变,水对容器底部的压力不变,因此容器底部受到水的压强不变。
【点评】本题主要考查分析图像的能力,特别注意容器底部受到水的压强这一解决问题方法。
24.(6分)不同海拔高度的大气压与水的沸点近似值见表,从化区与龙门县交界处的天堂顶是广州最高海拔高度,约为1.2km,广州塔观景台的海拔高度约为500m。(ρ水银=13.6×103kg/m3,g=10N/kg)
海拔高度(km) 大气压强(kpa) 水沸点(℃)
3 70 91
2 80 93
1 90 97
0 101 100
(1)随着海拔高度减小,大气压强 增大 (选填“增大”“不变”“减小”),天堂顶上水的沸点比在市区平地 低 (选填“高”“低”);
(2)小明利用图1简易气压计测量广州塔观景台上的大气压强,从广州塔底部到观景台,气压计玻璃管中的液面会 上升 (选填“上升”“下降”“不变”);
(3)在天堂顶用图2装置测大气压,显示如图,则当时该处大气压相当于 65 cm高的水银柱所产生的压强,该压强是多少 8.84×105 Pa;若将装置放在密闭室,抽出室内空气过程中,管内液面 下降 (选填“上升”“下降”“不变”)。
【分析】(1)分析表格数据可知:距离地面越低,大气压强越大;液体的沸点跟气压有关,气压增大,沸点升高;气压减小,沸点降低。
(2)气压计液面平衡时有:p内=p外+p液柱,由此分析解题;
(3)由图2读出玻璃管液面与水银槽液面的竖直高度差即为此时该处的大气压,然后根据液体压强公式计算;将图2装置放在密闭室,抽出室内空气,室内大气压将减小,则室内大气压托起水银柱的高度将减小,据此分析判断。
【解答】解:
(1)由表格中数据分析:随着海拔高度减小,大气压强增大;天堂顶上水的沸点低于97℃,低于在市区平地水的沸点高于97℃;
(2)气压计液面平衡时有:p内=p外+p液柱,从广州塔底部到观景台,p内不变,p外减小,所以p液柱增大,液面上升;
(3)由图2读出玻璃管液面与水银槽液面的竖直高度差h=65cm=0.65m,即为此时该处的大气压p相当于65cm高的水银柱所产生的压强;
由液体压强计算公式可得,p=ρ水银gh=13.6×103kg/m3×10N/kg×0.65m=8.84×105Pa;
将图2装置放在密闭室,抽出室内空气,室内大气压将减小,则室内大气压托起水银柱的高度将减小,所以管内液面将下降。
故答案为:(1)增大;低;(2)上升;(3)65;8.84×105;下降。
【点评】本题考查了气体压强与高度的关系、沸点与气压的关系,属于基础题型。
25.(7分)在研究液体压强的实验中,进行了如图所示的操作:
(1)实验前,把水注入U形管压强计并调整U形管压强计,使左右两边玻璃管中的水面 相平 。
(2)实验通过观察U形管两侧的 高度差 来比较液体内部压强的大小,这里运用了实验方法是 转换法 。
(3)要探究液体压强与盛液体的容器形状是否有关,应选择: 丙、丁 两图进行对比,结论是:液体压强与盛液体的容器形状 无关 。(选填“有关”或“无关”)
(4)某时,图丁中U形管左侧水柱高为5cm,右侧水柱高为10cm,则此时橡皮管内气体的压强与大气压之差约为 500Pa ,U形管底部受到的水的压强为 1000Pa 。
【分析】(1)液体压强的大小采用压强计U形管左右液面差来反映,实验前首先使左右两边的玻璃管中的液面相平;
(2)压强计是通过U形管中水面的高度差来反映被测压强大小的,这用到了转换法;
(3)探究液体压强跟深度关系时,保持液体的密度、方向、容器形状相同;探究液体压强跟密度的关系时,保持液体的深度、方向、容器形状相同;探究液体压强跟方向的关系时,保持液体的密度、深度、容器形状都相同。探究液体压强跟容器形状的关系时,保持液体的密度、深度、方向都相同;
(4)根据p=ρgh进行分析。
【解答】解:(1)因为本装置是通过U形管中液面的高度差来反映压强大小的,故在实验前应先使玻璃管中两侧的水面相平;
(2)压强计是通过U形管中水面的高度差来反映被测压强大小的,这用到了转换法;
(3)图丙与丁中,同为盐水,深度相同,只有容器的形状不同,并且U形管中液面的高度差也相同,说明,液体压强与盛放液体的容器形状无关;
(4)U形管两侧液面高度差为Δh=10cm﹣5cm=5cm,则此时橡皮管内气体的压强与大气压之差约为Δp=ρgΔh=1000kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa,
U形管底部所处的深度是该处到自由液面的竖直高度,U形管底部所处的深度为10cm=0.1m,则U形管底部受到水的压强为p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
故答案为:(1)相平;(2)高度差;转换法;(3)丙、丁;无关;(4)500Pa;1000Pa。
【点评】对压强计结构与用法的了解是完成本实验的基础,在实验中控制变量法的运用依然是运用的主要研究方法,因此,搞清实验过程中的变量与控制量才是实验成功的关键。
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