上海市风华中学2023-2024九年级上学期月考物理试卷(10月份)(含解析)
2023-2024学年上海市风华中学九年级(上)月考物理试卷(10月份)
一、单项选择题(共24分)
1.(3分)把一块大石头雕刻成石像后,不变的物理量是( )
A.质量 B.体积 C.密度 D.重力
2.(3分)下列实例中,属于增大压强的是( )
A.图钉尖很尖 B.书包带较宽
C.铁轨铺枕木 D.单板滑雪板较宽
3.(3分)下列装置中利用大气压强工作的是( )
A.破窗锤 B.船闸
C.液位计 D.吸盘
4.(3分)下列器件中,属于应用连通器原理的是( )
A.吸尘器
B.注射器
C.体温计
D.茶壶
5.(3分)一张报纸平摊在桌面上,对桌面的压强约为1帕,九年级第一学期的物理课本有60页,平放在桌面上时,课本对桌面的压强约为( )
A.60帕 B.30帕 C.15帕 D.120帕
6.(3分)如图所示,一个实心均匀正方体静止在水平面上,沿水平方向截去一部分后,剩余部分质量、密度、对水平面的压力和压强四个物理量中,改变的有( )
A.一个 B.二个 C.三个 D.四个
7.(3分)如图所示,均匀正方体甲、乙放在水平地面上,若在两物体上部沿水平方向切去一定的厚度,使剩余部分的高度相等,已知切去的质量Δm甲>Δm乙,则甲、乙剩余部分对地面的压力F甲和F乙、压强p甲和p乙的关系是( )
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
8.(3分)如图所示,盛有一定量水的圆柱形容器A和B分别置于水平面。现将甲、乙两实心球分别浸没在A、B容器的水中,容器中均无水溢出。此时,水对两容器底部的压强增加量相等,两容器对水平地面的压强增加量也相等。则甲、乙实心球的质量m甲、m乙和密度ρ甲、ρ乙的关系是( )
A.m甲一定大于m乙,ρ甲一定大于ρ乙
B.m甲可能小于m乙,ρ甲一定小于ρ乙
C.m甲可能大于m乙,ρ甲可能大于ρ乙
D.m甲一定大于m乙,ρ甲一定等于ρ乙
二、填空题(共27分)
9.(4分)压力是 作用于物体表面并指向物体表面的力。压强是表示压力 的物理量。如图所示,现用10N的水平力把物体按在墙上,物体与竖直墙面的接触面积是20cm2,墙面受到的压强是 Pa,它表示每平方米受力面积上所受的 。
10.(4分)水银的密度为13.6×103千克/米3,它表示每立方米的水银的 ,意大利科学家 利用水银测出大气压强的值约等于76 (填单位)水银柱产生的压强,在该实验中若玻璃管顶端不慎被打破,管内水银将 (选填“上升”或“下降”)。
11.(4分)生活中蕴含着很多物理知识:大坝建设的上窄下宽是因为水的压强会随着 的增大而增大;著名的 实验证明了大气压强存在且很大;海拔高度越高,空气越稀薄,大气压强就越 (选填“大”或“小”)。如图所示的拔火罐,在工作时罐内气压 外界大气压强(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
12.(2分)如图(a)中的拖拉机安装履带后,减小了它对泥地的 ;根据 知识,可用图(b)的装置进行排空气法来收集气体。(均填写物理概念)
13.(3分)一座深海油井爆炸起火,为堵住漏油井口,石油公司派出了多个水下机器人潜入到海底作业。机器人在下潜过程中,受到水的压强将 (选填“增大”、“不变”、“减小”),机器人下潜到1000m深的漏油井口处时,受到海水的压强为 Pa,如果漏油井口的面积为0.2m2,则海水在这块面积上产生的压力为 N。(取ρ海水=1×103kg/m3)
14.(4分)边长为0.2米、0.1米、0.05米,重为10牛的长方体物块侧放于水平地面上时,它对水平地面的压强为 帕。当把它 (选填“平”、“侧”或“竖”)放时它对水平地面的压强最大。若沿竖直方向向下切去一部分,则剩余部分对水平地面的压力 ,剩余部分对水平地面的压强 (以上两空均选填“不变”、“变大”或“变小”)。
15.(2分)如图所示,放置于水平桌面上的A、B两轻质容器,底面积相等,装有同种液体,且液面高度相同。则液体对A容器底部的压力 液体对B容器底部的压力,容器A对地面的压强 容器B对地面的压强(填“大于”、“小于”或“等于”)。
16.(4分)小华同学用吸管喝盒装牛奶如图所示,吸了一大口发现奶盒变扁了。在物理的学习中,小华知道了力可以使物体发生形变,并通过查阅资料获得以下信息:
(1)牛奶盒里牛奶上方有一定质量封闭气体;
(2)在20℃时,一定质量封闭气体压强随体积变化如下表所示。
体积V(mL) 0.1 0.2 0.3 0.4
气体压强p(Pa) 1×105 5×104 3.33×104 2.5×104
①由数据可知在20℃时,一定质量封闭气体压强与体积的关系是: ;
②指出包装盒变扁的原因,并写出分析过程: 。
三、作图题(共6分)
17.(3分)如图所示,物体重10牛,用力的图示法画出地面受到的压力F。
18.(3分)在图中,小球的重力大小为8牛,请用力的图示法在图中画出小球静止时受到的浮力。
四、计算题(共31分)
19.(6分)一个质量是100g的容器,装满水后质量是200g,装满某种液体后总质量是180g,求
(1)容器的容积;
(2)这种液体的密度。
20.(6分)“智能平衡车”是一种新型的代步工具,如图所示,其车身质量约为10千克,重力为600牛的学生使用该“平衡车”在小区内行驶时,轮胎与地面的总接触面积为0.01米2,求:该学生使用“平衡车”在小区内行驶时,
①“平衡车”对地面的压力F;
②“平衡车”对地面的压强p。
21.(9分)放在水平地面上的轻质薄壁圆柱形容器的高度为0.2米、底面积为2×10﹣2米2,容器中盛有深度为0.1米的水。现向容器中缓缓投入密度为2×103千克/米3,质量为2千克的实心物块(全部浸没于水中)。求:
①放入物块前,水对容器底部的压强p水;
②放入物块后,水对容器底部的压强p'水;
③放入物块后,容器对水平地面的压强p'容。
22.(10分)如图所示,底面积为2×10﹣2米2的轻质薄壁圆柱形容器甲放置在水平地面上,内部盛有质量为4千克的水。求:
①水对容器底部的压力F水;
②容器甲对水平地面的压强p容;
③现将体积为1×10﹣3米3的正方体乙浸没在甲容器的水中后,测得水对容器底部的压强变化量Δp水为196帕,容器对水平地面的压强变化量Δp容为1176帕,求正方体乙的重力G乙。
五、实验题(共12分)
23.(6分)在“测定盐水密度”的实验中,实验原理是 ,用 测量质量,用 测量体积。如图所示的实验装置是 ,它可以用來 (选填“测量”或“探究”)液体内部压强的仪器。实验室根据托里拆利实验制成的 气压计用来测量大气压强。
24.(6分)在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验。他们在两端开口、粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片,并将玻璃管竖直插入液体槽中,然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,如图所示,直至观察到薄片恰好脱离管口下落。记录玻璃管的管口面积S,槽中液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度h,测出注入管中水的质量m,运用公式p===计算出管内水产生的压强p。改变深度h,重复实验。甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验。数据如表中:(薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计)
小组 槽中液体密度ρ(×103千克/米3) 实验序号 深度h(米) 管口面积S(×10﹣4米2) 质量m(×10﹣3千克) 管内水产生的压强p(铂)
甲 0.8 1 0.05 5 20 392
2 0.1 5 40 784
3 0.2 5 80 1568
4 0.2 10 160 1568
乙 1.0 5 0.05 5 25 490
6 0.1 5 50 980
7 0.2 5 100 1960
丙 1.2 8 0.05 5 30 582
9 0.1 5 60 1176
10 0.2 5 120 2352
(1)在此实验中,经分析得出,当薄片恰好脱离管口时,薄片处管外液体的压强 管内水产生的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)各组同学分析了本组的实验数据和相关条件,其中:甲组同学由实验序号3与4初步判断:本实验研究结论的获得与玻璃管的粗细 (选填“有关”或“无关”)。乙组同学分析实验序号 的数据,得出初步结论:同种液体内部的压强与深度成正比。
(3)三组同学互动交流,分析实验序号1与5与8的数据,发现液体内部压强(p1、p2、p3)与液体密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足的数学关系式: ,可以得出的初步结论:相同深度,液体内部压强与液体密度 。
(4)进一步综合分析表中数据,经运算归纳得出:液体内部压强与 的比值是一个定值。
月份)
参考答案与试题解析
一、单项选择题(共24分)
1.(3分)把一块大石头雕刻成石像后,不变的物理量是( )
A.质量 B.体积 C.密度 D.重力
【答案】C
【分析】①物体所含物质的多少叫质量,质量与物体的形状、状态、位置和温度无关,与物质的多少有关;
②在物体种类一定时,物质多少发生改变时,体积发生变化;
③单位体积的某种物质的质量叫这种物质的密度,同种物质密度一定,与质量、体积无关;
④物体受到的重力与其质量成正比。
【解答】解:
A、大石头雕刻成石像的过程中,组成石像的物质总量减少,所以质量减少。此选项不符合题意;
B、大石头雕刻成石像的过程中,组成石像的物质总量减少,所以体积减少。此选项不符合题意;
C、大石头雕刻成石像的过程中,组成石像的物质总量虽然减少,但物质种类没有变化,所以密度不变。此选项符合题意;
D、因为物体受到的重力与质量成正比,由A知,石像质量减小,所以重力减小。此选项不符合题意。
故选:C。
2.(3分)下列实例中,属于增大压强的是( )
A.图钉尖很尖 B.书包带较宽
C.铁轨铺枕木 D.单板滑雪板较宽
【答案】A
【分析】压强大小跟压力大小和受力面积大小有关;
增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力;
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
【解答】解:A、图钉尖做得尖锐,是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,故A符合题意。
BCD、书包带做得较宽、铁轨下面铺枕木、滑雪板做得较大都是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故BCD不符合题意。
故选:A。
3.(3分)下列装置中利用大气压强工作的是( )
A.破窗锤 B.船闸
C.液位计 D.吸盘
【答案】D
【分析】大气压的应用大多是利用内外的气压差,所以要判断是否是大气压的应用,要注意有没有形成这个“气压差”。
【解答】解:A、汽车上的破窗锤,前部做得较尖锐,主要是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强,与大气压无关,故A不符合题意。
BC、船闸、液位计都是上端开口、底部连通的容器,属于连通器的应用,与大气压无关,故BC不符合题意。
D、将吸盘按在墙壁上时,吸盘内的气压减小,吸盘在外面大气压的作用下,被紧紧地压在墙壁上,故D符合题意。
故选:D。
4.(3分)下列器件中,属于应用连通器原理的是( )
A.吸尘器
B.注射器
C.体温计
D.茶壶
【答案】D
【分析】连通器的结构特征是上端开口、底部相连通,判断是不是连通器要根据这两个特征。
【解答】解:
A、吸尘器利用的是流体压强和流速的关系,不是连通器,故A不符合题意;
B、注射器吸取药液时利用的是大气压,不是连通器,故B不符合题意;
C、体温计是利用液体的热胀冷缩的性质制成的,不是连通器,故C不符合题意;
D、茶壶的壶身和壶嘴上端都开口,底部相互连通,是连通器,故D符合题意;
故选:D。
5.(3分)一张报纸平摊在桌面上,对桌面的压强约为1帕,九年级第一学期的物理课本有60页,平放在桌面上时,课本对桌面的压强约为( )
A.60帕 B.30帕 C.15帕 D.120帕
【答案】B
【分析】一张报纸平摊在桌面上,对桌面的压强约为1Pa,根据p======ρgh可知,物理课本一张纸放在桌面上对桌面的压强也约为1Pa,九年级第一学期的物理课本有60页,即30张纸,根据p=可知课本对桌面的压强。
【解答】解:一张报纸平摊在桌面上,对桌面的压强约为1Pa,
根据p======ρgh可知,物理课本一张纸放在桌面上对桌面的压强也约为1Pa,
九年级第一学期的物理课本有60页,即30张纸,则物理课本对桌面压力是一张纸对桌面压力的30倍,桌面的受力面积不变,根据p=可知,课本对桌面的压强是一张课本纸对桌面压强的30倍,即30Pa。
故选:B。
6.(3分)如图所示,一个实心均匀正方体静止在水平面上,沿水平方向截去一部分后,剩余部分质量、密度、对水平面的压力和压强四个物理量中,改变的有( )
A.一个 B.二个 C.三个 D.四个
【答案】C
【分析】质量是指物体所含物质的多少,是物体的已知属性;
密度是物质的特性,表示某种物质单位体积的质量;
在水平面上物体对水平面的压力等于物体自身的重力,对地面的压强p=判断出压强的变化。
【解答】解:
(1)实心均匀正方体静止在水平面上,对地面的压力等于其自身所受重力,沿水平方向截去一部分后,所含物质变少,质量变小;
(2)由于物体所受重力与质量成正比,质量变小,所以重力变小,对地面的压力变小;
(3)由于物质种类没有变化,故密度不变;
(4)沿水平方向截去一部分后,对地面的压力变小、受力面积不变,由p=得压强变小。
综上所述,物体的质量变小、对地面的压力变小、密度不变、对地面的压强变小,即三个量变化。
故选:C。
7.(3分)如图所示,均匀正方体甲、乙放在水平地面上,若在两物体上部沿水平方向切去一定的厚度,使剩余部分的高度相等,已知切去的质量Δm甲>Δm乙,则甲、乙剩余部分对地面的压力F甲和F乙、压强p甲和p乙的关系是( )
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】A
【分析】根据图示确定出切去部分的体积关系、高度关系,再根据切去的质量Δm甲>Δm乙,结合m=ρV=Sh判断出甲、乙的密度关系及ρS乘积的关系,又因为剩余部分的高度相同,根据G=mg=ρShg可判断出剩余部分的重力关系,再根据水平面上的物体对水平面的压力等于其重力确定出剩余部分对地面的压力关系;再根据均匀正方体甲、乙对地面的压力相等得出甲乙密度的关系;然后由压强公式p=推导出均匀实心正方体对地面压强的表达式p=ρhg,然后据此表达式分析解答此题。
【解答】解:由图可知,在两物体上部沿水平方向切去一定的厚度,使剩余部分的高度相等,则切去的部分的体积关系:V甲切<V乙切,
甲切去的质量为:Δm甲=ρ甲V甲切=ρ甲S甲h甲切,
乙切去的质量为:Δm乙=ρ乙V乙切=ρ乙S乙h乙切,
又因为切去的质量Δm甲>Δm乙,
所以甲、乙密度关系为:ρ甲>ρ乙,
又因为切去的高度关系:h甲切<h乙切,
所以ρ甲S甲>ρ乙S乙,
因为剩余部分的高度相等,
所以甲、乙剩余部分的重力分别为:
G甲剩=ρ甲S甲hg,
G乙剩=ρ乙S乙hg,
所以G甲剩>G乙剩,
又因为放在水平地面上的均匀实心正方体对地面的压力等于其重力,
所以甲、乙剩余部分对地面的压力关系为:F甲>F乙,
放在水平地面上的均匀实心正方体对地面的压力相等,
放在水平地面上的均匀实心正方体对地面的压强:p====ρhg,
在两物体上部沿水平方向切去一定的厚度,剩余部分的高度相等,
根据p=ρhg可知,甲、乙剩余部分对地面压强关系:p甲>p乙,
故A正确。
故选:A。
8.(3分)如图所示,盛有一定量水的圆柱形容器A和B分别置于水平面。现将甲、乙两实心球分别浸没在A、B容器的水中,容器中均无水溢出。此时,水对两容器底部的压强增加量相等,两容器对水平地面的压强增加量也相等。则甲、乙实心球的质量m甲、m乙和密度ρ甲、ρ乙的关系是( )
A.m甲一定大于m乙,ρ甲一定大于ρ乙
B.m甲可能小于m乙,ρ甲一定小于ρ乙
C.m甲可能大于m乙,ρ甲可能大于ρ乙
D.m甲一定大于m乙,ρ甲一定等于ρ乙
【答案】D
【分析】水对两容器底部的压强增加量相等,根据液体压强公式p=ρgh可知两容器内水面上升的高度相同,根据体积公式表示Δh,由图可知A、B两容器底面积的大小关系,进一步确定甲、乙两球的体积的大小关系;
两容器对水平地面的压强增加量也相等,两容器对水平地面的压力增加量等于两球的重力,根据p=表示两容器对水平地面的压强增加量,由图可知A、B两容器底面积的大小关系,进一步确定甲、乙两球的重力的大小关系,根据G=mg可得甲、乙实心球的质量的大小关系,根据ρ=可知甲、乙实心球的密度的大小关系。
【解答】解:水对两容器底部的压强增加量相等,根据液体压强公式p=ρgh可知两容器内水面上升的高度相同,
根据体积公式可得Δh==﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
由图可知SA>SB,所以V甲>V乙;
两容器对水平地面的压强增加量也相等,两容器对水平地面的压力增加量等于两球的重力,
根据p=可得=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
因SA>SB,所以G甲>G乙;
根据G=mg可得甲、乙实心球的质量m甲>m乙,
可得=,
根据G=mg=ρVg可知ρ甲=ρ乙。
故选:D。
二、填空题(共27分)
9.(4分)压力是 垂直 作用于物体表面并指向物体表面的力。压强是表示压力 作用效果 的物理量。如图所示,现用10N的水平力把物体按在墙上,物体与竖直墙面的接触面积是20cm2,墙面受到的压强是 5000 Pa,它表示每平方米受力面积上所受的 压力是5000N 。
【答案】垂直;作用效果;5000;压力是5000N。
【分析】(1)压力是垂直作用于物体表面并指向物体表面的力;
(2)压强是表示压力作用效果的物理量;
(3)根据p=求出墙面受到的压强;
(4)1Pa表示1m2面积上受到的压力是1N。
【解答】解:压力是垂直作用于物体表面并指向物体表面的力;
压力的作用效果用压强来表示;
墙面受到的压强:p===5000Pa;
它表示每平方米受力面积上所受的压力是5000N。
故答案为:垂直;作用效果;5000;压力是5000N。
10.(4分)水银的密度为13.6×103千克/米3,它表示每立方米的水银的 质量为13.6×103千克 ,意大利科学家 托里拆利 利用水银测出大气压强的值约等于76 cm (填单位)水银柱产生的压强,在该实验中若玻璃管顶端不慎被打破,管内水银将 下降 (选填“上升”或“下降”)。
【答案】质量为13.6×103千克;托里拆利;cm;下降。
【分析】用单位体积的质量确定密度意义;
意大利科学家托里拆利首次测定了大气压强的值;
在托里拆利实验中,管内上方是真空,是管外的大气压支持着管内的水银柱,即管内水银柱产生的压强等于管外的大气压。当若玻璃管顶端不慎被打破,就构成了一个连通器。
【解答】解:水银密度为13.6×103千克/米3,它表示体积为1立方米的水银的质量为13.6×103千克;
意大利科学家托里拆利首次测定了大气压强的值,约为76cm水银柱产生的压强;
当若玻璃管顶端不慎被打破时,管内的水银与外界的大气相通,此时外界大气压对管内水银也有个向下的压强,所以管内的水银不仅不会从小孔喷出,反而会立即下降。此时托里拆利管和水银槽实际上是构成了一个连通器,最终液面会相平。
故答案为:质量为13.6×103千克;托里拆利;cm;下降。
11.(4分)生活中蕴含着很多物理知识:大坝建设的上窄下宽是因为水的压强会随着 深度 的增大而增大;著名的 马德堡半球 实验证明了大气压强存在且很大;海拔高度越高,空气越稀薄,大气压强就越 小 (选填“大”或“小”)。如图所示的拔火罐,在工作时罐内气压 小于 外界大气压强(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】深度;马德堡半球;小;小于。
【分析】(1)液体的压强随着深度的增大而增大;
(2)1654年格里克在德国马德堡作了著名的马德堡半球实验,马德堡半球实验有力地证明了:①大气压的存在;②大气压很大;
(3)大气压与高度的关系是:海拔越高,气压越低; (4)拔火罐利用的是罐内气压小于外界气压工作的。
【解答】解:大坝建设的上窄下宽是因为水的压强会随着深度的增大而增大;著名的马德堡半球实验证明了大气压强的存在且很大;海拔高度越高,空气越稀薄,大气压强就越小;拔火罐时先用火将罐里的空气加热,然后迅速将罐子扣在患者的皮肤上,冷却后罐内的气压小于外界大气压,罐子在外界大气压的作用下就会吸附在皮肤上。
故答案为:深度;马德堡半球;小;小于。
12.(2分)如图(a)中的拖拉机安装履带后,减小了它对泥地的 压强 ;根据 密度 知识,可用图(b)的装置进行排空气法来收集气体。(均填写物理概念)
【答案】压强;密度
【分析】(1)减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积来减小压强;在受力面积一定时,减小压力来减小压强;
(2)收集方法的选择是根据:难溶于水或不易溶于水用排水法收集,密度比空气大用向上排空气法收集,密度比空气小用向下排空气法收集。
【解答】解:
在拖拉机对地面的压力基本不变的条件下,安装宽大的履带,增大地面的受力面积,从而减小拖拉机对地面的压强,不陷进地里;
用图(b)的装置进行排空气法来收集气体,若某气体密度比空气大可以用向上排空气法收集,利用的是密度知识。
故答案为:压强;密度。
13.(3分)一座深海油井爆炸起火,为堵住漏油井口,石油公司派出了多个水下机器人潜入到海底作业。机器人在下潜过程中,受到水的压强将 增大 (选填“增大”、“不变”、“减小”),机器人下潜到1000m深的漏油井口处时,受到海水的压强为 1.5×107 Pa,如果漏油井口的面积为0.2m2,则海水在这块面积上产生的压力为 3×106 N。(取ρ海水=1×103kg/m3)
【答案】增大;1.5×107;3×106。
【分析】(1)液体的压强与液体的密度和深度有关,在液体密度一定时,深度越大,液体压强越大,即用公式p=ρ液gh来计算液体的压强。
(2)压强、压力和受力面积的关系是p=。
【解答】解:(1)液体产生的压强随深度的增加而增大,1500m深的海底产生的压强是p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1500m=1.5×107Pa。
(2)根据压强与压力的关系式p=,因此海水在面积为0.2m2的漏油井口产生的压力F=pS=1.5×107Pa×0.2m2=3×106N。
故答案为:增大;1.5×107;3×106。
14.(4分)边长为0.2米、0.1米、0.05米,重为10牛的长方体物块侧放于水平地面上时,它对水平地面的压强为 1000 帕。当把它 竖 (选填“平”、“侧”或“竖”)放时它对水平地面的压强最大。若沿竖直方向向下切去一部分,则剩余部分对水平地面的压力 变小 ,剩余部分对水平地面的压强 不变 (以上两空均选填“不变”、“变大”或“变小”)。
【答案】1000;竖;变小;不变。
【分析】(1)物体放在地面上对地面的压力等于物体自身的重力,先求出侧放时物体与地面接触面积,根据p=求出物体对水平地面的压强;
(2)根据p=可知,当压力一定时,受力面积越小,压强越大;
(3)若沿竖直方向向下切去一部分,则剩余部分的重力减小,而物体对地面的压力等于自身的重力,据此可知压力的变化情况;
(4)根据p======ρgh可知剩余部分对地面的压强变化情况。
【解答】解:物体放在地面上对地面的压力:F=G=10N,
长方体物块侧放于水平地面上与地面的接触面积S=0.2m×0.05m=0.01m2,
长方体物块侧放于水平地面上时,它对水平地面的压强:p===1000Pa;
根据p=可知,当压力一定时,受力面积越小,压强越大,物体竖放时与地面的接触面积最小,所以物体竖放时对水平地面的压强最大;
若沿竖直方向向下切去一部分,剩余部分的重力减小,则物体对地面的压力变小;
沿竖直方向向下切去一部分后,物体的密度和高度不变,根据p======ρgh可知,剩余部分对地面的压强不变。
故答案为:1000;竖;变小;不变。
15.(2分)如图所示,放置于水平桌面上的A、B两轻质容器,底面积相等,装有同种液体,且液面高度相同。则液体对A容器底部的压力 等于 液体对B容器底部的压力,容器A对地面的压强 小于 容器B对地面的压强(填“大于”、“小于”或“等于”)。
【答案】等于;小于。
【分析】根据液体压强的计算公式p=ρgh可知,同种液体对容器底部的压强关系,再根据p=比较压力大小,根据固体压强公式p=可知容器对桌面的压强关系。
【解答】解:
(1)由题知,两容器中装有同种液体,且液面高度相同,即液体的密度和深度都相同,
根据p=ρgh可知,液体对A容器底部的压强和液体对B容器底部的压强相等,
根据p=的变形公式F=pS可知,底面积相等时,液体对A容器底部的压力和液体对B容器底部的压力相等;
(2)A、B容器中装有同种液体,由图可知,A容器中液体的体积小于B容器中液体的体积,由G=mg=ρVg可知液体的重力GA<GB,
容器质量忽略不计,故容器的重力可忽略,容器放在水平桌面上,则对桌面的压力FA<FB,
底面积相等,即SA=SB,由p桌=可得pA<pB,即容器A对桌面的压强较小。
故答案为:等于;小于。
16.(4分)小华同学用吸管喝盒装牛奶如图所示,吸了一大口发现奶盒变扁了。在物理的学习中,小华知道了力可以使物体发生形变,并通过查阅资料获得以下信息:
(1)牛奶盒里牛奶上方有一定质量封闭气体;
(2)在20℃时,一定质量封闭气体压强随体积变化如下表所示。
体积V(mL) 0.1 0.2 0.3 0.4
气体压强p(Pa) 1×105 5×104 3.33×104 2.5×104
①由数据可知在20℃时,一定质量封闭气体压强与体积的关系是: 一定质量封闭气体,压强与体积成反比 ;
②指出包装盒变扁的原因,并写出分析过程: 吸了一大口牛奶后,盒内的气体的体积变大,压强就会变小,由于外界大气压不变,使盒内气压小于盒外大气压,奶盒在大气压作用下被压扁 。
【答案】(1)一定质量封闭气体,压强与体积成反比;(2)吸了一大口牛奶后,盒内的气体的体积变大,压强就会变小,由于外界大气压不变,使盒内气压小于盒外大气压,奶盒在大气压作用下被压扁。
【分析】(1)根据表中数据分析;
(2)结合盒内气压的变化以及大气压来分析。
【解答】解:(1)由数据可知在20℃时,一定质量封闭气体压强与体积的关系是:一定质量封闭气体,压强与体积成反比;
(2)吸了一大口牛奶后,盒内的气体的体积变大,压强就会变小,由于外界大气压不变,使盒内气压小于盒外大气压,奶盒在大气压作用下被压扁。
故答案为:(1)一定质量封闭气体,压强与体积成反比;(2)吸了一大口牛奶后,盒内的气体的体积变大,压强就会变小,由于外界大气压不变,使盒内气压小于盒外大气压,奶盒在大气压作用下被压扁。
三、作图题(共6分)
17.(3分)如图所示,物体重10牛,用力的图示法画出地面受到的压力F。
【答案】
【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=10N,方向垂直于地面向下,作用点在地面,设定标度为5N,压力的图示如图:
18.(3分)在图中,小球的重力大小为8牛,请用力的图示法在图中画出小球静止时受到的浮力。
【答案】
【分析】分析小球的受力情况,根据二力平衡确定浮力大小,确定力的标度,据此画出浮力的示意图。
【解答】解:因为小球在液体中处于漂浮状态,小球受到的重力与浮力是一对平衡力,二力大小相等,方向相反,所以浮力的大小为:
F浮=G=8N;
小球受到的浮力的方向竖直向上,作用点在小球的重心;
规定标度为4N,浮力的图示如下图所示:
四、计算题(共31分)
19.(6分)一个质量是100g的容器,装满水后质量是200g,装满某种液体后总质量是180g,求
(1)容器的容积;
(2)这种液体的密度。
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)根据容器质量和装满水后总质量求出水的质量,然后根据密度公式变形,代入数值即可求出水的体积,即容器的容积。
(2)根据容器质量和装满另一种液体后总质量求出该液体的质量,然后根据密度公式变形,代入数值即可求出该液体的密度。
【解答】解:(1)m水=m总1﹣m容=200g﹣100g=100g,
由ρ=得容器容积:
V=V水===100cm3;
(2)m液=m总2﹣m容器=180g﹣100g=80g,
另一种液体的体积:V液=V=100cm3,
所以ρ液===0.8g/cm3。
答:(1)容器的容积是100cm3;
(2)这种液体密度是0.8g/cm3
20.(6分)“智能平衡车”是一种新型的代步工具,如图所示,其车身质量约为10千克,重力为600牛的学生使用该“平衡车”在小区内行驶时,轮胎与地面的总接触面积为0.01米2,求:该学生使用“平衡车”在小区内行驶时,
①“平衡车”对地面的压力F;
②“平衡车”对地面的压强p。
【答案】①“平衡车”对地面的压力F为700N;
②“平衡车”对地面的压强p为7×104Pa。
【分析】(1)根据G=mg分别求出平衡车的重力,“平衡车”对地面的压力F等于平衡车和学生的重力之和;
(2)根据p=求出“平衡车”对地面的压强p。
【解答】解:①平衡车的重力:G车=m车g=10kg×10N/kg=100N,
“平衡车”对地面的压力:F=G车+G学生=100N+600N=700N;
②“平衡车”对地面的压强:p===7×104Pa。
答:①“平衡车”对地面的压力F为700N;
②“平衡车”对地面的压强p为7×104Pa。
21.(9分)放在水平地面上的轻质薄壁圆柱形容器的高度为0.2米、底面积为2×10﹣2米2,容器中盛有深度为0.1米的水。现向容器中缓缓投入密度为2×103千克/米3,质量为2千克的实心物块(全部浸没于水中)。求:
①放入物块前,水对容器底部的压强p水;
②放入物块后,水对容器底部的压强p'水;
③放入物块后,容器对水平地面的压强p'容。
【答案】(1)放入物块前,水对容器底部的压强p水为1000Pa;
(2)放入物块后,水对容器底部的压强p'水为1500Pa;
(3)放入物块后,容器底部对水平地面的压强p'容为2000Pa。
【分析】(1)已知放入物块前容器中水的深度,根据液体压强公式计算水对容器底部的压强;
(2)根据密度公式计算物块的体积,比较V物+V水与容器容积的大小关系可知放入物体后水是否会溢出,进一步根据体积公式计算此时水的深度,根据液体压强公式计算此时水对容器底部的压强p'水;
(3)首先得出放入物块后容器中水的体积,根据密度公式、重力公式计算水的重力,根据重力公式计算物体的重力,容器对水平地面的压力等于水的重力与物体的重力之和,根据压强公式计算容器底部对水平地面的压强。
【解答】解:(1)放入物块前,容器中水的深度:h=0.1m,
水对容器底部的压强p水=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa;
(2)放入物块前,容器中水的体积:V水=Sh=2×10﹣2m2×0.1m=2×10﹣3m3,
容器的容积:V容=Sh容=2×10﹣2m2×0.2m=4×10﹣3m3,
物块的体积:V物===1×10﹣3m3,
因为V物+V水=1×10﹣3m3+2×10﹣3m3=3×10﹣3m3<4×10﹣3m3,所以放入物体后水不会溢出,
此时水的深度:h′===0.15m,
水对容器底部的压强p'水=ρ水gh′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(3)放入物块后容器中水的体积:V水=2×10﹣3m3,
水的重力:G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3=20N,
物体的重力:G物=m物g=2kg×10N/kg=20N,
容器对水平地面的压力等于剩余水的重力与物体的重力之和,则容器底部对水平地面的压强p'容====2000Pa。
答:(1)放入物块前,水对容器底部的压强p水为1000Pa;
(2)放入物块后,水对容器底部的压强p'水为1500Pa;
(3)放入物块后,容器底部对水平地面的压强p'容为2000Pa。
22.(10分)如图所示,底面积为2×10﹣2米2的轻质薄壁圆柱形容器甲放置在水平地面上,内部盛有质量为4千克的水。求:
①水对容器底部的压力F水;
②容器甲对水平地面的压强p容;
③现将体积为1×10﹣3米3的正方体乙浸没在甲容器的水中后,测得水对容器底部的压强变化量Δp水为196帕,容器对水平地面的压强变化量Δp容为1176帕,求正方体乙的重力G乙。
【答案】①容水对容器底部的压力F水为39.2N;
②容器甲对水平地面的压强p容=1960Pa;
③正方体乙的重力G乙=29.4N。
【分析】①容器对水平地面的压力等于水的重力;
②根据p容=求压强;
③根据h=求出正方体乙放入水中液面上升的高度,再根据V=Sh求增加水的体积,与正方体乙比较,从而判断容器对水平面的压强增加量进行计算得。
【解答】解:①由图知,轻质容器甲的重力不计,水对容器底部的压力F水=G水=m水g=4kg×9.8N/kg=39.2N;
②底面积S=2×10﹣2m2,
容器对水平地面的压强:p容===1960Pa;
③容器中液面上升的高度:Δh水===0.02m;
水面上升部分的体积:ΔV水=S甲Δh水=2×10﹣2m2×0.02m=0.4×10﹣3m3<V乙,
所以有水溢出,溢出水的质量:m溢=ρ水V溢=ρ水(V乙﹣ΔV水)=1.0×103kg/m3×(1×10﹣3m3﹣0.4×10﹣3m3)=0.6kg;
溢出水的重力:G溢=m溢g=0.6kg×9.8N/kg=5.88N;
故容器对桌面的压强变化量:Δp容==,
则正方体乙的重力:G乙=ΔpS+G溢=1176Pa×2×10﹣2m2+5.88N=29.4N。
答:①容水对容器底部的压力F水为39.2N;
②容器甲对水平地面的压强p容=1960Pa;
③正方体乙的重力G乙=29.4N。
五、实验题(共12分)
23.(6分)在“测定盐水密度”的实验中,实验原理是 ρ= ,用 天平 测量质量,用 量筒 测量体积。如图所示的实验装置是 液体压强计 ,它可以用來 探究 (选填“测量”或“探究”)液体内部压强的仪器。实验室根据托里拆利实验制成的 水银 气压计用来测量大气压强。
【答案】ρ=;天平;量筒;液体压强计;探究;水银。
【分析】在“测定盐水密度”的实验中,实验原理是ρ=;用天平测量质量,量筒测量体积;
压强计可以显示液体压强,不能具体测出数值,托里拆利实验可以测量大气压。
【解答】解:在“测定盐水密度”的实验中,实验原理是ρ=;用天平测量质量,量筒测量体积;
如图是液体压强计,可以探究液体压强,不能具体测出数值,实验室根据托里拆利实验制成的水银气压计用来测量大气压强。
故答案为:ρ=;天平;量筒;液体压强计;探究;水银。
24.(6分)在“探究液体内部的压强与哪些因素有关”的实验中,甲、乙、丙三组同学分别以槽中液体为研究对象进行实验。他们在两端开口、粗细均匀的玻璃管的下端贴一个比管口稍大的塑料薄片,并将玻璃管竖直插入液体槽中,然后顺着管壁从上端开口处向管内缓缓注水,如图所示,直至观察到薄片恰好脱离管口下落。记录玻璃管的管口面积S,槽中液体密度ρ和玻璃管插入液体的深度h,测出注入管中水的质量m,运用公式p===计算出管内水产生的压强p。改变深度h,重复实验。甲组同学还选用了粗细不同的玻璃管进行实验。数据如表中:(薄片的重力、玻璃管的厚度忽略不计)
小组 槽中液体密度ρ(×103千克/米3) 实验序号 深度h(米) 管口面积S(×10﹣4米2) 质量m(×10﹣3千克) 管内水产生的压强p(铂)
甲 0.8 1 0.05 5 20 392
2 0.1 5 40 784
3 0.2 5 80 1568
4 0.2 10 160 1568
乙 1.0 5 0.05 5 25 490
6 0.1 5 50 980
7 0.2 5 100 1960
丙 1.2 8 0.05 5 30 582
9 0.1 5 60 1176
10 0.2 5 120 2352
(1)在此实验中,经分析得出,当薄片恰好脱离管口时,薄片处管外液体的压强 等于 管内水产生的压强(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(2)各组同学分析了本组的实验数据和相关条件,其中:甲组同学由实验序号3与4初步判断:本实验研究结论的获得与玻璃管的粗细 无关 (选填“有关”或“无关”)。乙组同学分析实验序号 5、6、7 的数据,得出初步结论:同种液体内部的压强与深度成正比。
(3)三组同学互动交流,分析实验序号1与5与8的数据,发现液体内部压强(p1、p2、p3)与液体密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足的数学关系式: p1:p2:p3=ρ甲:ρ乙:ρ丙 ,可以得出的初步结论:相同深度,液体内部压强与液体密度 成正比 。
(4)进一步综合分析表中数据,经运算归纳得出:液体内部压强与 液体密度和深度的乘积 的比值是一个定值。
【答案】(1)等于;(2)无关;5、6、7;(3)p1:p2:p3=ρ甲:ρ乙:ρ丙;成正比;(4)液体密度和深度的乘积。
【分析】(1)薄片恰好脱离管口时,受到平衡力的作用,受力面积相同,压强相同。
(2)甲组同学由实验序号3、4的液体一定、深度一定、粗细不同,但是压强相同,得到液体压强跟粗细的关系;
由于薄片恰好脱离管口时,管内压强和管外压强相等,乙组同学根据管外压强和液体深度的比值确定同种液体内部的压强与深度成正比。
(3)要想得到相同深度,液体内部的压强与液体密度成正比,液体内部压强与题意密度的比值为定值。
(4)液体内部压强跟液体深度成正比,跟液体的密度成正比,再从液体压强跟液体深度和液体密度的乘积是否为定值去分析。
【解答】解:(1)当薄片恰好脱离管口时,受到平衡力的作用,薄片上下的受力面积相同,根据p=,薄片处管外液体的压强等于管内水产生的压强。
(2)甲组同学实验3、4,液体的密度一定、深度一定,管的粗细不同,但是液体的压强相同,所以玻璃管的粗细与本实验研究结论无关;
乙组同学实验5、6、7,=9.8,保持不变,所以在液体密度一定时,同种液体内部的压强与深度成正比。
(3)实验1、5、8,液体的深度一定,发现=0.49,保持不变,相同深度,液体内部的压强与液体密度成正比。液体内部的压强(p1、p2、p3)与密度(ρ甲、ρ乙、ρ丙)满足关系p1:p2:p3=ρ甲:ρ乙:ρ丙。
(4)液体密度一定时,保持不变;液体深度一定时,保持不变。经过计算=9.8,保持不变为定值。
故答案为:(1)等于;(2)无关;5、6、7;(3)p1:p2:p3=ρ甲:ρ乙:ρ丙;成正比;(4)液体密度和深度的乘积。