2023届中考物理解答题专练:物体的浮沉条件及应用
(共11题)
计算浮力的四种方法(写出表达式)
(1) 压力差法: 。
(2) 原理法: 。
(3) 称重法: 。
(4) 平衡法: (只适用于“悬浮”或“漂浮”状态)。
中国辽宁号航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰,舰长 、舰宽 ,满载时排水量达 。
(1) 它满载时船所受的重力为 ,所受的浮力为 。( 取 )
(2) 当舰载机着舰后,航空母舰受到的浮力将 (填“不变”“变小”或“变大”)。
密度计
(1) 密度计是测量 的仪器。如图甲所示的密度计是一密封玻璃管,下端装有铅粒,可以降低密度计的 ,从而让它能够竖直 在任何液体的液面上。密度计上端有刻度,液面所对的刻度值就是待测液体的密度值。密度计的原理是利用了物体漂浮在液面上时,浮力 重力,所以同一密度计漂浮在任何液体中时所受浮力 。根据公式 可知,同一密度计浸入液体中越深,即 越大,说明液体的密度越 ,因此密度计的刻度值是上 下 。
(2) 将同一支简易密度计先后放在图乙、丙所示两杯液体中,静止时所处位置如图所示,则图乙液体的密度 图丙液体的密度,密度计在图乙液体中受到的浮力 在图丙液体中受到的浮力。
物理学中把具有流动性的液体和气体统称为流体,当流体处于流动状态时,其内部各处的压强有什么规律呢?
小李同学将图()所示的玻璃管装置接到水流稳定的自来水管上,当水在玻璃管中流动时,可看到两个竖直管中液面的高度并不相同。从图中可以看出 、 两处管的粗细不同,因而 处流速小, 处流速大。可见流体的压强与流速之间有着一定的关系。
接着,小明又自制了一个飞机机翼模型,如图()将其固定在托盘测力计上,在模型的正前方用电扇迎面吹风来模拟飞机飞行时的气流。
(1) 由图()的实验现象,得出流体压强与流速之间的初步结论是 ;
(2) 在图()所示的实验中,电扇没有吹风时,托盘测力计示数等于机翼模型的重力大小。当电扇转动后,发现托盘测力计的示数减小了,请用上述实验结论分析原因 ;
(3) 下列情形中,能够运用上述实验结论进行解释的是 (选填序号)。
A、将氢气球放手后,它会飘向空中
B、地铁站台上,人必须在警戒线外候车
C、船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进
一艘轮船从江河驶入大海中。
(1) 请在空白处画出轮船在江河和大海中的受力示意图。(可以用一个黑点“”表示轮船)
(2) 轮船从江河驶入大海的过程中,轮船受到的浮力 (选填“变大”不变”或“变小”),你判断的依据是 。
(3) 轮船在大海中排开液体的体积 (选填“大于”“等于”或“小于”)轮船在江河中排开液体的体积,依据是 。
已知硝酸钾的溶解度随温度的升高而增大。一块体积为 的物块漂浮于 的硝酸钾饱和溶液中,如图甲所示,当温度改变时(假设物块和溶液体积不发生变化,析出晶体的体积忽略不计),物块排开液体的体积随温度发生的变化如图乙所示。试分析:
(1) 硝酸钾溶液温度从 降至 的过程中,其密度变化情况是 。
(2) 当温度为 时物块处于 (选填“漂浮”,“悬浮”或“沉底”),当温度为 时物块处于 (选填“漂浮”,“悬浮”或“沉底)。
(3) 若温度在 和 时,物块所受浮力分别为 和 ,则 (选填“”“”或“”)。
(4) 若硝酸钾溶液在 和 时,溶液对容器底部的压强分别为 和 ,则 (选填“”“”或“”)。
小明很喜欢观察,也很好学,他经常会问老师一些生活中的问题,请你帮忙解答下。
(1) 问题 :小明妈妈用带盖且密封性较好的锅煲汤,煮完后关闭煤气灶,略放了一会,小明去开锅,发现汤突然又沸腾了,请分析原因 。
(2) 问题 :一天,小明在帮妈妈洗碗,一只碗漂浮在水面,若将碗沉底,发现水面会下降,请分析原因 。
(3) 问题 :煮完开水,小明往热水壶中装入大半壶热水,塞好轻质木塞,过一会,“扑”一声,木塞飞起,请分析原因 。
小明发现生活中涉及许多的物理知识:
(1) 如图甲所示,自行车轮胎刻有花纹,是通过增大 来增大摩擦的;如图乙所示,在车轴内安装滚珠轴承,是通过 来减小摩擦的;如图丙所示,当手用力捏车闸时,是通过增大 来增大摩擦的。
(2) 某周日晚饭时,妈妈想炖牛肉,她嫌用普通锅太费时间就选用了如图所示的高压锅,这样做的原因是高压锅内的气压高于一标准大气压,水的沸点会 (选填“高于”或“低于”),更容易将食物煮熟。
(3) 小明把一个重为 的鸡蛋先后放入甲、乙两液体中,如图所示,鸡蛋在甲液体中悬浮,在乙液体中漂浮,则鸡蛋在甲液体中受到的浮力为 ,甲液体的密度 (选填“大于”、“等于”或“小于”)乙液体的密度。
年 月 日,神舟十一号飞船与天宫二号空间实验室成功实现自动交会对接,再次引发了中学生的科研热情。某校兴趣小组的同学制作“孔明灯”,他们将一个薄塑料袋开口向下,并在开口端安装一个很轻的框架,框架上固定一些燃料,燃料点燃后,当灯笼内的空气被加热到一定温度时,灯笼就能腾空而起,如图所示。该“孔明灯”的体积大约为 米 ,总质量约为 克,环境气温为 。下表给出了空气密度与温度的对应关系及相应温度下“孔明灯”内空气重力的大小。请依据表中的相关数据回答问题:
(1) 在环境气温下,空气的密度为 千克/米 。
(2) 空气密度随温度的变化关系是 。
(3) 灯内空气的温度至少要达到 ,孔明灯才能起飞(忽略燃料质量的变化)。
小易在帮妈妈煮饺子时候发现,生饺子放入锅中的时候是下沉的,随着饺子慢慢变熟,最后会浮在水面上,请用浮力的原理解释:
(1) 为什么饺子会下沉? 。
(2) 为什么饺子又上浮? 。
有甲、乙两支受到重力不同,但总长度和外形都相同的密度计漂浮在水面,甲浸入深度大,乙浸入深度小,如图所示。
(1) 作出两支密度计此时的受力示意图(用一黑点“·”表示密度计)。根据什么原理可以知道甲密度计所受各力的大小关系?它们的大小关系怎样?
(2) 哪支密度计受到的浮力大?你判断的依据是什么?
(3) 哪支密度计受到的重力大?你判断的依据是什么?
答案
一、综合应用题(共11题)
1. 【答案】
(1)
(2)
(3)
(4)
2. 【答案】
(1) ;
(2) 变大
3. 【答案】
(1) 液体密度;重心;漂浮;等于;相等;;小;小;大
(2) 小于;等于
4. 【答案】
(1) 流速越大的位置压强越小
(2) 电扇转动后,气流会流经飞机机翼模型,机翼模型上方凸空气通过的路程长,流速大,向下的压强小;机翼模型下方凹空气通过的路程短,流速小,向上的压强大,从而形成了一个向上的压强差,使托盘测力计的示数减小
(3) BC
【解析】
(1) 图中, 管比较粗, 管较细,在流量一定时,管子越细,水的流速就越大, 管上方液柱高说明压强大,由此可见流速越大的位置压强越小。
(3) A、氢气球升空是受到浮力。与流体压强无关。故A错误;
B 、地铁站台上,人必须在警戒线外候车,是为了防止火车速度快,造成周围空气流速加快,压强减小,在大气压的做一下,容易把人压入车底。故B正确;大风吹过,未插住插销的窗户向外推开,是因为室外空气流速加快,压强减小,室内气压大于室外造成的,故B正确;
C 、两船并排快速前行,可导致中间水流速变大,压强变小。水压着船向中间靠近,造成事故。所以船舶航行时应避免两艘靠近的船并排前进。故C正确。
5. 【答案】
(1)
(2) 不变;因为轮船在江河和大海中都处于漂浮状态,根据二力平衡条件得 ,由于船的重力 没变,所以轮船受到的浮力 不变
(3) 小于;由于轮船从江河驶入大海受到的浮力 不变,根据阿基米德原理 ,已知 ,所以轮船排开海水的体积 小于排开江河水的体积
6. 【答案】
(1) 减小
(2) 漂浮;沉底
(3)
(4)
【解析】
(1) 从题目中可以看出温度变化导致硝酸钾的溶解度变化,而使溶液密度变化,使排开水体积变化。在图甲中,物块排开水的重力等于物块的重力。在图乙中,溶液从 降至 过程中,排开液体的体积增大,而 ,故 减小。
(2) 从乙中看到后来排开液体体积不变,此时,由于物块已沉入水中,而在这之前物块处于漂浮水中。
(3) 由于 时和 时,物块的重力等于浮力,故 。
(4) 溶液在 时,物块悬浮于液体中,溶液在 时,物块沉于水中,物块悬浮于液体时,底部所受力为物块加液体的重力。
物块沉于液体时,底部总压力为物块加液体的重力,但物块部分压强大于其余部分的压强,故此时液体的压强会较小。
7. 【答案】
(1) 气压降低时,液体沸点降低
(2) 与漂浮时相比,沉底时碗排开水的体积减小
(3) 瓶内气压增大,对木塞做功,使木塞飞起
【解析】
(1) 小明妈妈用带盖且密封性较好的锅煲汤,煮完后关闭煤气灶,在这个过程中,锅降温,锅内的水蒸气液化形成小水珠,则锅内气压降压,汤的沸点液降低,所以会重新沸腾。
(2) 当碗漂浮时,碗受到的浮力等于重力;当碗下沉到水槽底部时,碗受的浮力小于重力,因此沉到水槽底部的碗所受到的浮力比漂浮时碗所受到的浮力小;由 的变形公式 可知,在液体密度一定时,物体受到的浮力越小,排开液体的体积越小,因此沉到水槽底部的碗排开水的体积小,因此液面将下降。
(3) 煮完开水,小明往热水壶中装入大半壶热水,塞好轻质木塞,过一会,“扑”一声,木塞飞起,原因一是瓶内温度高的水汽化形成水蒸气,瓶内气压增大,对木塞做功,使木塞飞起;二是瓶内气体受热膨胀,使瓶内气体压强大于外界大气压,对木塞做功,使木塞飞起。
8. 【答案】
(1) 接触面粗糙程度;变滑动摩擦为滚动摩擦(或滚动摩擦);压力
(2) 高于
(3) ;小于
【解析】
(1) :轮胎上刻有花纹,是通过增大接触面粗糙程度来增大摩擦的。
:在车轴内安装滚珠轴承,是通过滚动摩擦代替滑动摩擦来减小摩擦的。
:刹车时用力捏闸,是通过增大压力来增大摩擦。
(2) 高压锅煮食物时,水蒸气不易外泄,随着水温的升高,水不断地汽化成水蒸气,锅内气压增大,锅内水沸点会升高,这样食物容易煮熟。
(3) :
重为 的鸡蛋放入甲液体中,鸡蛋在甲中悬浮,鸡蛋在甲液体中受到的浮力为:
。
:
将鸡蛋放入乙液体中,在乙中漂浮,,故 ,而 ,由阿基米德原理,,,所以 ,即甲液体的密度小于乙液体的密度。
9. 【答案】
(1)
(2) 温度越高,密度越小
(3)
【解析】
(1) 当环境温度为 时,空气的密度为 千克/米 ;
(2) 由表格中的数据可知,当温度升高时,空气的密度减小;
(3) 孔明灯在空气中受到的浮力为 ;当孔明灯浮起时,说明受到的空气浮力刚好等于灯重与灯内热空气重力之和。即 ,,,所以热空气的密度 ,由空气密度和温度的对应关系知,在 之间,温度升高 ,空气密度减小 ,此时的空气密度为 ,较 减小 ,所以温度升高接近 ,即此时的温度约为 。
故答案为:;温度越高,密度越小;。
10. 【答案】
(1) 生饺子由于平均密度比水的密度大,刚放入锅中时,受到的浮力小于其重力,故会下沉
(2) 在煮饺子的过程中,饺子的体积在膨大,平均密度在一点点变小,受到的浮力渐渐增大,最终大于其自身的重力,故饺子煮熟之后会浮在水面上
11. 【答案】
(1) 密度计受力示意图如图甲、乙所示。
根据二力平衡条件可知甲密度计受到各力的大小关系。从受力分析可知,甲密度计受到浮力和重力作用,处于静止状态,所以浮力和重力的合力为零,即 。
(2) 甲密度计受到的浮力大。因为两支密度计总长度和外形都相同,甲浸入深度较深,所以甲的 大,
由公式 可知,在 相同时,甲密度计受到的浮力大。
(3) 甲密度计受到的重力大。因为乙密度计受到的重力和浮力也是一对平衡力,大小相等。甲密度计受到的浮力大于乙密度计受到的浮力,所以甲受到的重力大于乙受到的重力。