全国中考物理热学问题求解方法的综合中考真题汇总及答案
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一、初中物理热学问题求解方法
1.关于物体的内能,热量和温度,下列说法正确的是
A.一个物体从外界吸收了热量,温度一定升高B.一个物体温度升高,它的内能一定增加
C.只要物体的温度不变,它的内能就一定不变D.温度高的物体比温度低的物体含有的热量多
【答案】B
【解析】
【详解】
A.一个物体从外界吸收了热量,温度不一定升高,比如晶体的熔化以及液体的沸腾,都在吸收热量,但温度没有改变,故A项错误;
B.一个物体温度升高,可能是吸收了热量,也可能是外界对物体做了功,所以内能一定增大,故B项正确;
C.物体的温度不变,有可能正在吸收或者放出热量,内能改变;也有可能外界对物体做功,物体的内能增加,或者物体对外界做功时,物体的内能减小,故C项错误;
D.热量是一个过程量,不能说物体含有多少热量,只能说物体吸收或者放出多少热量,故D项错误。
2.下列关于内能说法正确的是()
A.0℃的物体内能为零B.热量总是从内能大的物体向内能小的物体传递
C.温度高的物体比温度低的物体内能大D.物体内能增大,温度可能不变
【答案】D
【解析】
【详解】
A.一切物体,不论温度高低,都具有内能,所以0℃的物体内能不为零,A错误;
B.热量总是从温度高的物体向温度低的物体传递,内能大的物体温度可能较低,那么热量就可能是从内能小的物体向内能大的物体传递,B错误;
C.温度高的物体内能不一定大,内能还和质量、状态有关,C错误;
D.物体内能增大,温度可能不变,比如说0℃的冰熔化为0℃的水后,质量不变,温度不变,但是吸收了热量,内能变大,D正确。
3.用两个相同的电热水器给质量同为1.5kg 的甲物体和水加热,他们的温度随加热时间的变化关系如图所示,据此判断甲物体10 min吸收的热量为()
A .0.63×105J
B .0.9×105J
C .1.89×105J
D .3.78×105J
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由图象可知:用两个相同的电热器给质量相同的物质甲和水加热,水温度升高60℃需要20min ,甲物质加热10min 吸收的热量与水加热10min 吸收的热量的热量相同,且水10min 所吸收热量为20min 吸收热量的一半,即
()3511
=== 4.210J/kg 1.5kg 60=1.8910J 22
Q Q c m t ∆⨯⨯⋅⨯⨯⨯甲水水水水℃℃
故选C 。
4.一支刻好刻度的温度计,插入冰水混合物中时,水银柱长为4cm ;插入1标准大气压的沸水中时,水银柱长为24cm ,当温度计的水银柱长为16 cm 时,它所测量的实际温度是_________℃;如果实际温度为40℃,温度计水银柱长_________cm 。
【答案】60 12 【解析】 【详解】
[1]插入冰水混合物中时,水银柱顶端的位置代表0℃;插入1标准大气压的沸水中时,水银柱顶端的位置代表100℃,当温度计的水银柱长为16 cm 时,它所测量的实际温度
24cm 4cm 16cm 4cm
1000t
--=-℃℃
可解得60t =℃;
[2]如果实际温度为40℃,温度计水银柱长
24cm 4cm 4cm
100040l --=-℃℃℃
可解得12cm l =。
5.小明打开装有一定量“干冰”的月饼包装盒,发现空气中出现了“白雾”,这是因为干冰在升华过程中需___________热量,使空气中的水蒸气遇冷液化形成的。
气体在液化过程中要___________热量,所以被100℃的水蒸气烫伤比被100℃的水烫伤要严重。
【答案】吸收 放出 【解析】 【分析】 【详解】
[1]这是因为干冰在升华过程中需吸收热量,使空气中的水蒸气遇冷液化形成的。
[2]气体在液化过程中要放出热量,所以被100℃的水蒸气烫伤比被100℃的水烫伤要严重。
6.某款电磁炉广告称该款电磁炉的热效率可达65%以上,具有节能、高效的特点。
在一次综合实践活动中,“好奇”小组想测量该款电磁炉的加热效率以验证其广告的准确性,于是他们找来一台全新的电磁炉,包装盒中产品参数数据如下表所示:
(1)若电磁炉正常工作20min ,刚好将锅内5kg 、20℃的水,加热到80℃,求此电磁炉烧水时的效率[已知c 水=4.2×103J/(kg·℃)];
(2)小明家装有如图乙所示的电能表,某个时间段,仅有此电磁炉工作,在3min 内电能表表盘转了210圈,求此时电磁炉的实际功率。
【答案】(1)70%;(2)1400W 【解析】 【分析】
(1)知道水的质量、水的比热容、水温度的变化,利用吸热公式求水吸收的热量;已知电磁炉正常工作时的功率和通电时间,利用W
Pt =计算消耗的电能;水吸热为有用的能量,
电流消耗的电能为总的能量,据此求电磁炉的效率。
(2)若仅有此电磁炉工作时观察电能表,在3min 内电能表表盘要转了210圈,利用电能表的参数“3000r/(kW ·h)”求电磁炉工作3min 消耗的电能;利用W
P t
=求电磁炉的实际功率。
【详解】 (1)水吸收的热量
360(4.210J/kg 5kg 80201J ((.2)10))6Q cm t t =-=⨯⋅⨯⨯-=⨯吸℃℃℃
电磁炉正常工作20min ,消耗的电能
61500W 2060s 1.810J W Pt ==⨯⨯=⨯
则此电磁炉烧水时的效率
66
1.2610J 100%100%70%1.810J
Q W η⨯=⨯=⨯=⨯吸 (2)3min 内电路中消耗的电能
210r
0.07kW h 3000r/(kW h)
W '=
=⋅⋅
电磁炉的实际功率
0.07kW h
1.4kW 1400W
3h 60
W P t '⋅=
==='实 答:(1)此电磁炉烧水时的效率是70%;(2)此时电磁炉的功率为1400W 。
7.随着人们生活水平的提高,轿车已逐步进入普通家庭.若某轿车以20kW 的功率在平直公路上以20m/s 的速度匀速行驶1000s ,消耗汽油2L .[已知ρ油=0.7×103kg/m 3、q 油=4.6×107J/kg ,c 水=()3
4.210J/kg ⨯⋅℃].求:
(1)轿车做的功;
(2)汽油机的效率;(保留一位小数)
(3)如果汽油完全燃烧产生的热量中有4.2%被水箱中的质量为7kg 初温为20℃的水吸收,能使水的温度大约升高多少℃(1个标准大气压)? 【答案】(1)7210J ⨯;(2)31.1%;(3)80℃ 【解析】 【详解】
(1)由题意可知,轿车做的功为
720kW 1000s 210J W Pt ==⨯=⨯
(2)消耗汽油的质量为
33-330.710kg/210m 1.4k m g m V ρ==⨯=⨯⨯油油油
消耗汽油2L 放出的热量为
774.610J/kg 1.4kg 6.4410J Q q m ==⨯⨯=⨯油油放
汽油机的效率为
77210J 100%100%31.1%6.4410J
W Q η⨯=⨯=⨯≈⨯放
(3)设能使水的温度大约升高t ∆,由题意可知
4.2%Q c m t =∆水水放
可求得
()73
4.2% 4.2% 6.4410J
924.210J/kg 7kg
Q t c m ⨯⨯∆=
==⨯⋅⨯放水水℃℃ 由于这是在1个标准大气压下,水的最高温度为100℃,所以能使水的温度大约升高
100-2080=℃℃℃
答:(1)轿车做的功为7
210J
⨯;(2)汽油机的效率为31.1%;(3)如果汽油完全燃烧产生的热量中有4.2%被水箱中的质量为7kg初温为20℃的水吸收,能使水的温度大约升高80℃.8.如图所示,放置在水平地面上的两个均匀实心正方体A和B,物体A、B的边长分别为0.1米和0.2米。
物体A的密度为4×103千克/米3,物体B的质量为10千克。
求:
(1) 物体A的质量m A。
(2) 物体B对水平地面的压力F B。
(3) 在保持物体A、B原有放置方式不变的情况下,现将物体A、B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分,使剩余部分对水平地面的压强相等,求切去的质量△m。
【答案】(1)4千克(2)98牛(3)2千克
【解析】
【详解】
(1)物体A的质量:
m A=ρA V A=4×103kg/m3×(0.1m)3=4kg;
(2)物体B对水平地面的压力F B等于物体重力大小:
F B=
G B=m B g =10kg×9.8N/kg=98N;
(3)A物体的底面积:
S A=(0.1m)2=0.01m2,
B 物体的底面积:
S B=(0.2m)2=0.04m2,
将物体A. B各自沿水平方向在上部切去质量为△m的一部分,
根据p=
F
S
,由于物体对水平地面的压力等于剩余部分的重力,因剩余部分对水平地面的压强相等,故有:
A
A
G mg
S
-
=B
B
G mg
S
-
,
即:
A
B
G mg
G mg
-
-
=A
B
S
S,
整理后有:
A
B
m m
m m
-
-
=A
B
S
S,
代入已知量:
4kg
10kg
m
m
-
-
=
2
2
0.01m
0.04m
,
故切去的质量:
△m =2kg.
答:(1)物体A 的质量m A 为4kg (2)物体B 对水平地面的压力F B 为98N ;
(3)在保持物体A. B 原有放置方式不变的情况下,现将物体A. B 各自沿水平方向在上部切去质量为△m 的一部分,使剩余部分对水平地面的压强相等,切去的质量△m =2kg.
9.某单缸四冲程汽油机的气缸活塞面积为S m 2,一个冲程活塞在气缸中移动的距离是L m ,满负荷工作时做功冲程燃气的平均压强为P kPa ,飞轮1s 转动N 周,当汽油机满负荷工作时(不计摩擦与机器散热),1h 消耗汽油V L(汽油密度为ρkg/m 3,汽油热值为q J/kg)求: (1)汽油机的功率; (2)汽油机的效率.
【答案】(1) 500pSLN W ;(2)
91.810100%pSLN
Vq
ρ⨯⨯. 【解析】 【详解】
(1)燃气对活塞的平均压力
F =p ×103Pa ×S m 2=pS ×103 N ,
一个做功冲程中燃气对活塞做的功
W =FL =pSL ×103 J ,
飞轮每转两圈对外做功一次,所以1s 内飞轮转N 周,对外做功2
N
次,所以1s 内,燃气对活塞做的总功
W 总=W ×
2N = pSL ×103×2
N
J= 500pSLN J , 汽油机的功率
P =
500J
1s
W pSLN t =
总=500pSLN W ; (2)消耗V L 汽油放出的热量
Q 放=m 汽油q 汽油=ρ汽油V 汽油q 汽油=ρVq ×10-3J ,
汽油机1h 做的功
W 总1=P ×3600s=1.8×106pSLN J ,
汽油机的效率
η=69131.810J 1.810=100%=100%10J W pSLN pSLN
Q Vq Vq
ρρ-⨯⨯⨯⨯⨯总放. 答:(1)汽油机的功率是500pSLN W ;
(2)汽油机的效率是
91.810100%pSLN
Vq
ρ⨯⨯.
10.如图所示,是最新一款无人驾驶四轮小汽车原型图。
汽车自动驾驶时使用雷达传感器,以及激光测距器来了解周围的交通状况。
该款车质量3
12g 10.k ⨯,每个轮胎与地面接触面积为222.510m -⨯,当小车以20m/s 的速度在一段平直的公路上匀速行驶了8km 时,消耗的汽油为1.5L 。
假设燃油完全燃烧,汽油机的效率为30%,那么,求:
(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压强;
(2)在这段运动过程中,该汽车发动机做的有用功是多少?
(3)在这段运动过程中,该汽车的输出功率为多少?发动机提供的牵引力多大? (已知:汽油的密度为3
3
0.810kg /m ⨯,汽油的热值为7
4.510J /kg ⨯) 【答案】(1)51.210Pa ⨯;(2)71.6210J ⨯;(3) 4.05×104W ;2025N 【解析】 【详解】
(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压力
341.210kg 10N/kg 1.210N F G mg ===⨯⨯=⨯
受力面积
2224 2.510m 0.1m S -=⨯⨯=
根据压强公式的对地面的压强
452
1.210N 1.210Pa 0.1m
S p F ⨯==⨯= 对地面的压强是51.210Pa ⨯。
(2)消耗汽油的体积
3331.5L 1.5dm 1.510m V -===⨯
由m
V
ρ=
可得,消耗汽油的质量 33330.810kg/m 1.510m 1.2kg m V ρ-'==⨯⨯⨯=
汽油完全燃烧放出的热量
771.2kg 4.510J/kg 5.410J Q m q ='=⨯⨯=⨯放
由100%W
Q η=
⨯放
得 7730% 5.410J 1.6210J W Q η==⨯⨯=⨯放
该汽车发动机做的有用功1.62×107J 。
(3)由s
v t
=
可得,汽车运动的时间 8000m =400s 20m/s
s t v =
= 在这段运动过程中,该汽车的输出功率
741.6210J 4.0510W 400s
W P t ⨯===⨯
由W Fs =可得
71.6210J 2025N 8000m
W F s ⨯'===
该汽车的输出功率2025N 。
答:(1)该汽车静止在水平地面上时对地面的压强为1.2×105Pa 。
(2)在这段运动过程中,该汽车发动机做的有用功是1.62×107J 。
(3)在这段运动过程中,该汽车的输出功率为4.05×104W ,发动机提供的牵引力为2025N 。
11.如图甲是一款便携式电火锅,图乙是其简化电路图。
R 1、R 2均为电热丝,电火锅有加热和保温两个档,加热功率为440W ,保温功率为110 W 。
求:
(1)加热档工作时,电路中的电流是多少? (2)电热丝R 2的阻值是多少?
(3)若不计热量损失,该电火锅正常工作,把质量为0.55 kg 、初温为20℃的水加热到100℃,需要多少秒?[()3
4.210J/kg c ⋅=⨯水℃]
【答案】(1)2A ;(2)330Ω;(3)420s 【解析】 【分析】 【详解】
(1)根据2
U P R
=可知,当电阻较小时,电功率较大,这是加热档,从图乙可以看到,开关
连接1,电路中的电流是
440W
2A 220V
P I U =
==加热加热 (2)根据2
U P R
=可知,电热丝R 1阻值大小是
()2
2
1220V 110Ω440W
U R P ===加热
当开关连接2时,R 1、R 2串联接在电路,这是保温档,根据2
U P R
=可知,电路中的总电
阻是
()2
2
220V 440Ω110W
U R P ===总保温
可知电热丝R 2的阻值是
21-440Ω-110Ω330ΩR R R ===总
(3)根据Q cm Δt =可知,水吸收的热量是
()()354.210J/kg 0.55kg 100-20 1.84810J Q c m t =∆=⨯⋅⨯⨯=⨯吸水℃℃℃
不计热量损失,那么Q Q =吸放,该电火锅正常工作需要的时间是
51.84810J 420s 440W
Q t P ⨯=
==放加热
答:(1)加热档工作时,电路中的电流是2A ;(2)电热丝R 2的阻值是330Ω;(3)若不计热量损失,该电火锅正常工作,把质量为0.55 kg 、初温为20℃的水加热到100℃,需要时间是
420s 。
12.阅读图文,回答问题。
与伟大同行
这是一个著名物理学家发现一个伟大定律的实验装置! 仔细观察后回答:
(1)装置中的两个配重的重量不等,释放后大配重下降,小配重上升;通过反复对调左右两个配重,会使动叶轮不停地转动,从而导致热量计中水的温度______(填变化情况),原因是________。
(2)实验中科学家某次测得了的数据如下:小配重G 小=100N ,大配重G 大=520N ,每升降一
次配重各自移动的距离h =1m ,热量计中水的质量m =500g ,升降次数与水温变化的关系:
通过分析数据,科学家得出了结论:在上述现象中能量是守恒的!请你帮他补出计算、判断过程_______(只需分析一次实验): (3)本实验中的误差主要来源于________。
【答案】升高 机械能转化为内能 见解析,解得W Q =,说明能量守恒 克服摩擦做功,消耗一部分能量 【解析】 【分析】
(1)动叶轮不停的转动,叶轮对水做功,机械能转化成内能,水的温度升高。
(2)利用W Gh =计算消耗的机械能,Q cm Δt =来计算转化为的内能。
(3)机械能转化为的内能,包括水的内能和摩擦生热产生的内能。
【详解】
(1)[1][2]通过反复对调左右两个配重,会使动叶轮不停地转动,从而导致热量计中水的温度升高,因为对水做功,机械能转化为内能。
(2)[3]小配重重力G 小=100N ,大配重重力G 大=520N ,合力为420N ,每升降一次配重各自移动的距离为1m ,即绳子一端移动的距离是1m ,对水做的功为
420N 1m 420J W G h '==⨯=
由表格知,升降一次水温升高0.2℃,水吸收的热量是
()34.210J/kg 0.5kg 0.2420J Q cm t =∆=⨯⋅⨯⨯=℃℃
可见:W Q =,故机械能转化为内能的过程中,能量是守恒的。
(3)[4]机械能转化为内能时,转化为水的内能的同时,要克服摩擦消耗一部分机械能,即要摩擦生热消耗一部分能量,是实验误差的主要来源。
13.小明在探究某种物质在熔化前后其温度随加热时间变化的规律时,得到如下表的实验记录。
(1)请按上述实验数据在坐标格中作出温度随时间变化的图像____________。
(2)2.5min时该物质是________态。
6min时该物质是________态。
(3)熔化过程进行的时间大约是________min。
(4)根据上述数据,可以归纳出该物质在熔化过程中的特点是________。
(5)该物质的熔点是________。
【答案】固固、液混合 5 吸热但温度不变
80℃
【解析】
【分析】
(1)按表中数据在坐标格中先画点,再描线。
(2)晶体在熔化前为固态,熔化时为固液共存态,熔化完为液态。
(3)熔化过程是指物质开始熔化到完全熔化完,据此判断熔化时间。
(4)分析数据及图像得出物质在熔化过程中的特点:不断吸热,但温度保持不变。
(5)物质在熔化过程中的温度,叫做熔点。
【详解】
(1)[1]根据表格中的实验数据,在坐标格中以横坐标为时间,纵坐标为温度,然后通过描点法在坐标格中描出对应时间的温度,最后将各点用平滑曲线连接起来,得到温度随时间的变化的图像:
;
(2)[2]由图像知,该物质在2.5min时,还没有开始熔化,所以为固态。
[3]在第6min时,处于熔化过程当中,所以为固、液混合态。
(3)[4]由表格中数据及图像可知,该物质从第5min开始熔化,到第10min完全熔化完,所以熔化过程经历了
10min-5min=5min
(4)[5]由图像及数据知,该物质在熔化过程不断吸热,但温度保持不变。
(5)[6]由数据知,该物质在熔化过程温度保持80℃不变,是晶体,所以熔点为80℃。
14.为了比较水和沙子吸热本领的大小,小明在两个相同的烧杯中分别装入水和沙子,用两个相同的酒精灯对其加热。
(1)在实验前要控制水和沙子的____和____相同;
(2)比较水和沙子吸热升温快慢的方法有两种:
方法一:加热时间相同比较它们各自升高的温度;
方法二:______________;
(3)用两个相同的酒精灯对其加热的目的是____;
(4)如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,____(填“沙子”或“水”)升高的温度更高;
(5)实验中有些同学发现:刚开始加热时,情况与(4)结论不符,可能的原因是____;
(6)小丽家住市中心,奶奶嫌城市夏天太热不住她家,这激发了她探究城乡温差原因的兴趣。
她利用双休日时间和同学们一起在中午同一时刻测量了各个测试点的气温,并以此绘制出如图所示的“区域—温度”坐标图。
(a)从图中你发现____的温度比较高,这种现象我们称为“城市热岛效应”;
(b)请结合图中数据以及你的经验,找出一个造成热岛效应的原因:____;
(c)如何减少城市环境的热污染,请你提出一条合理化建议:____。
【答案】质量初温升高相同的温度比较它们的加热时间使水和沙子在相同的时间内吸收的热量相同沙子沙子受热不均匀市中心水泥、混凝土的比热容小多植树、建人工湖
【解析】
【分析】
=,物体吸收热量的多少与物体的质量和升高的温度有关,所以实验过程(1)根据Q cmΔt
中需控制沙子和水的质量和初温度相等;
(2)比较物体吸热本领的方法:吸收相同的热量,比较升高的温度;升高相同的温度,比较吸收的热量;
(3)实验中需控制水和沙子的受热情况相同,所以要选择两个相同的酒精灯;
=,沙子比热容小,升温就高;
(4)质量相同,加热相同的时间,根据Q cmΔt
(5)水可以进行对流,水的导热性较好;
(6)对于产生“城市热岛效应”原因可以从城市和农村的不同来分析,包括建筑物和道路;减少热污染要植树造林,多建绿地。
【详解】
(1)[1][2]实验前要控制水和沙子的质量和初温相同;
(2)[3]比较水和沙子升温的速度,可使水和沙子升高相同的温度,比较加热时间;也可给水和沙子加热相同的时间,比较升高的温度;
(3)[4]相同的酒精灯在相同的时间内放出的热量是相同的,为保证水和沙子在相等的时间内吸收的热量相同,需使用两个相同的酒精灯;
=,沙子比(4)[5]相同质量的水和沙子加热相同时间,说明吸收的热量相等,根据Q cmΔt
热容小,升温就高些;
(5)[6]由于水的导热性能比沙子的导热性能好,所以刚开始加热时,水升温快;
(6)[7](a)由统计数据可以看出,城市的温度较高;
[8](b)“城市热岛效应”主要是城市建筑多为砖瓦建筑,道路多为水泥路面,水泥道路和建筑物,它们的比热小,升温高;另外,城市汽车排放尾气多,尾气的热量也对空气升温起了作用;
[9](c)要解决“城市热岛效应”就要在城市中心多植树、建人工湖。
15.为了比较“沙子和水的吸热本领的大小”,小明做了如图所示的实验:在两个相同的烧杯中分别装好沙子和水,并在上方盖好玻璃片,用两个相同的酒精灯对其加热,实验数据记录如下表所示:
(1)在此实验中,用加热时间的长短来表示物质_________________;
(2)实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌,目的是______________________;
(3)分析表中的实验数据可知:质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水吸收的热量
__________(选填“大于”或“小于”)沙子吸收的热量;
(4)如果加热相同的时间,对于质量相同的水和沙子,__________(选填“沙子”或“水”)升高的温度更高;
(5)实验过程中,观察到装水的烧杯上方的玻璃片上有水珠出现,_______(选填“沙子”或“水”)上方的玻璃片温度更高,原因是______________;
(6)实验中有些同学发现,刚开始加热时,出现了沙子的温度反而比较低的情况,你认为可能的原因是:______________。
【答案】吸收热量的多少物质受热均匀大于沙子水水蒸气液化放热水的导热性能比沙子的导热性能好
【解析】
【分析】
(1)我们使用相同的酒精灯通过加热时间的长短来比较吸热多少,这种方法叫转化法;
(2)为使受热均匀,实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌;
(3)由表中数据分析回答;
(4)由(3)推理回答;
(5)分析装水烧杯上方的玻璃片内侧水珠的形成原因,利用液化放热的原理进行解释;
(6)从水和沙子导热性能不同分析。
【详解】
(1)[1]根据转换法,在此实验中,用加热时间的长短来表示物质吸收热量的多少;
(2)[2]实验过程中要不断的用玻璃棒搅拌,目的是物质受热均匀;
(3)[3]分析表中的实验数据可知:质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水加热的时间长,根据转换法,即水吸收的热量大于沙子吸收的热量;
(4)[4]由(3)的结论:质量相同的水和沙子,升高相同的温度时,水加热的时间长,推理有:如果加热相同的时间,质量相同的水和沙子,沙子升高的温度更高;
(5)[5][6]装水烧杯上方的玻璃片内侧的小水珠是由于水蒸发形成的水蒸气遇冷液化形成的,
而液化时要放热,所以烧杯上方的玻璃片温度比较高;
(6[7])实验中有些同学发现,刚开始加热时,出现了沙子的温度反而比较低的情况,可能的原因是:由于水的导热性能比沙子的导热性能好,所以刚开始加热时,水升温快。
二、初中物理浮力类问题
16.如图所示,弹簧测力计上端固定,将挂在弹簧测力计下端高为10cm 、横截面积为200cm 2的柱形物块缓慢放入底面积为400cm 2,质量为200g 且足够高的圆柱形容器内的水中。
当柱形物块直立静止时,物块浸入水中深度为4cm ,弹簧测力计的示数为16N , 已知弹簧测力计的称量范围为0~30N ,刻度盘上0~30N 刻度线之间的长度为30cm ,则下列说法中正确的是
A .柱形物块所受重力大小为16N
B .向容器中加水, 注入水的质量为7.2kg 时,物块刚浸没
C .物块刚浸没时,相对于如图状态,容器对桌面的压强的变化量为1200Pa
D .向容器中加水, 当注入水的质量为5kg 时弹簧测力计的示数为6N 【答案】D 【解析】 【分析】
本题考查浮力,压强等知识,综合性强,根据浮力压强公式求解。
需要注意的是注水时物体位置也会上升。
注入水的体积不等于排开水的体积。
【详解】
A .物块浸入水中深度为4cm ,排开水的体积
23200cm 4cm 800cm V S h ==⨯=浸排物
物块受到的浮力
63331.01g N 0kg 10N k 800108m m F gV ρ-==⨯⨯⨯=⨯浮水排
物块受到的重力
8N 16N 24N G F F =+=+=浮拉
故A 项错误;
B .物块刚浸没时排开水的体积
23200cm 10cm 2000cm V S h '==⨯=排
物物
物块受到的浮力
33631.010kg m 10N kg 200010m 20N F gV ρ-''==⨯⨯⨯⨯=浮
水排 物块受到的拉力
24204F G F N N N ''=-=-=浮拉
弹簧测力计拉力的变化量
16N 4N 12N F F F '∆=-=-=拉拉拉
弹簧测力计刻度盘上0∼30N 刻度线之间的长度为30cm ,弹簧测力计的受到的拉力和伸长量成正比,伸长1cm ,拉力增大1N ,所以弹簧缩短
121cm 12cm l ∆=⨯=
则物体在原来位置向上移动12cm ,所以注入水的的体积是弹簧缩短距离乘以容器的底面积与物体增加浸入深度乘以容器和物体的底面积的之差的和。
物块刚浸没时注入水的体积
()()2223+40012+4000066000V S l S S h cm cm cm cm cm cm =∆∆=⨯⨯-=-2注容容露物
注入水的质量
3363110kg/m 600010m 6kg m V ρ-==⨯⨯⨯=注注
故B 项错误;
C .物块刚浸没时,容器增加水的重力
6kg 10N/kg 60N G m g ==⨯=注增加
同时弹簧测力计拉力减小了12N ,则容器对桌面的压力的变化量
=60N+12N=72N F ∆压
容器对桌面的压强的变化量
-4272N
=
=1800Pa 40010m
F p S ∆∆=⨯压容 故C 项错误;
D .倒水之前弹簧测力计对物块的拉力是16N ,假设倒水之后弹簧测力计的对物块的拉力是6N ,拉力减小了
=16610F N N N ''∆-=拉
则物体所受浮力减小10N ,则排开水的体积增加
3333
10N ==110m 1.010kg m 10N kg
F V g ρ-∆'∆=⨯⨯⨯排
弹簧缩短10cm ,物块被向上拉动10cm ,注入水的体积
233113400cm 104cm 01400cm cm 0V S l -'=⨯⨯'===∆注
容 注入水的总体积为
333333=+=410m 110m 510m V V V ---'''∆⨯+⨯=⨯注
注1排 注入水的总质量为
3363110kg/m 500010m 5kg m V ρ-''==⨯⨯⨯=注
注, 故D 项正确。
故选D 。
17.相同的柱形容器内分别盛有不同液体。
将两个完全相同的物体浸入液体中,当物体静止后两液面刚好相平,如图所示,则下列判断中正确的是
A .容器对地面的压力F 甲>F 乙
B .液体密度ρ甲<ρ乙
C .液体对容器底部的压强p 甲=p 乙
D .物体排开液体的质量m 甲<m 乙
【答案】A 【解析】 【详解】
AB .因为物体在甲液体中漂浮,所以
ρ甲>ρ物,
物体在乙液体中悬浮,所以
ρ乙=ρ物,
所以
ρ甲>ρ乙,
由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据m =ρV 可知甲液体的质量大于乙液体的质量,根据G =mg 可知,甲液体的重力大于乙液体的
重力,又因为容器的重力相等、物体重力相等,且在水平面上压力大小等于重力大小,所以
F甲>F乙,
故A正确,B错误;
C.因为p=ρgh,h相同,ρ甲>ρ乙,所以对容器底部的压强p甲>p乙,故C错误;
D.物体在甲液体中漂浮,物体受到的浮力等于物体重力;在乙液体中悬浮,物体受到的浮力等于物体重力,所以物体受到的浮力相等,即
F甲=F乙;
根据阿基米德原理可知,
G甲排=G乙排,
根据G=mg可知物体排开液体的质量
m甲=m乙,
故D错误。
18.如图所示,甲容器内只有水,乙容器内有冰块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,三个相同的容器内水面高度相同.则下列说法正确的是
A.冰块的密度大于球的密度
B.若向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力变小
C.水对三个容器底的压力不同
D.三个容器中,甲容器对水平桌面的压力最小
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.冰块漂浮在乙容器中,
ρρ
<,
水
冰块
小球悬浮在丙容器中,
ρρ
=
,
小球水
所以
ρρ
<
小球
冰块
故A错误;
B .小球悬浮在丙容器中,
ρρ=小球水,
如果向丙容器中加入酒精,则液体密度减小,由浮排F gV ρ=可知,物块受到的浮力变
小,小球将下沉,故B 正确;
C .由题意可知,水的密度ρ与深度h 都相同,由液体压强公式:p gh ρ=可 知,
p p p ==甲乙丙,
由F
p S
=
可知,水对容器底的压力:F pS =,由于压强与容器底面积都相同,则水对容器底的压力:
F F F ==甲乙丙,
故C 错误;
D .在乙容器中,根据作用力和反作用力,容器(包括水和玻璃杯)施加给冰块一个竖直向上的浮力即F 浮,冰块会反过来施加给容器(包括水和玻璃杯)一个竖直向下的压力即
F 压,而
F F =压浮
这个压力会通过容器传导给桌面.冰块因为漂浮,所以
F G G ==浮排冰块.
所以,甲容器对于桌面的压力
F G G =+甲水杯,
乙容器对桌面的压力
F G G G G G G ='++='++乙水排杯水杯冰块,
因为
G G G G G ='+='+水水排水冰块,
因此,甲容器对于桌面的压力等于乙容器对桌面的压力;同理丙容器对于桌面的压力等于甲容器对桌面的压力,故D 错误.
19.如图所示,装有石块的小船浮在水面上时,所受浮力为1F ,当把石块卸入水中后,小船所浮力为2F ,池底对石块的支持力为N ,这时( )
A .石块所受的浮力为12F F N --
B .池底所受压力减小了N。