备战中考物理知识点过关培优训练∶压力与压强含详细答案
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
一、初中物理压力与压强问题
1.如图所示,水平地面上的柱体 A、B 高度相等,其底面积 S 的大小关系为 S A>S B.现分别从两柱体的上表面沿竖直方向往下切除部分后,发现 A、B 剩余部分对地面的压力、压强恰好均相等.则关于对切去部分的质量△m A、△m B以及底面积△S A、△S B的判断,正确的是()
A.△S A>△S B,△m A=△m B B.△S A>△S B,△m A>△m B
C.△S A<△S B,△m A>△B D.△S A<△S B,△m A<△m B
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
因为p=F G mg Vg Sgh
S S S S S
ρρ
=====ρgh,柱体 A、B 高度相等,且分别从两柱体的
上表面沿竖直方向往下切除部分后,A、B 剩余部分对地面的相等,所以有:
ρA gh=ρB gh,故ρA=ρB,水平地面上的柱体对地面的压力等于其重力,即F=G,根据
G=mg、ρ=可得,切去部分后A、B 剩余部分对地面的压力相等,所以有:
ρA(S A﹣△S A)gh=ρB(S B﹣△S B)gh,则S A﹣△S A=S B﹣△S B,又因为S A>S B,所以,△S A>△S B,故CD错误;
因为S A>S B,柱体 A、B 高度相等,所以A的体积大于B的体积,又因为ρA=ρB,所以,m A>m B,切去部分后A、B 剩余部对地面的压力相等,所以有:(m A﹣△m A)g=(m B﹣△m B)g,即m A﹣△m A=m B﹣△m B,所以,△m A>△m B,故A错误,B正确.故选B.
2.如图所示,弹簧测力计下端挂有高为 12.5cm、横截面积为 100cm2 的柱形物块,将物块放入底面积为 500cm2,质量忽略不计的圆柱形容器中。
当物块浸入水中深度为 2cm,弹簧测力计的示数为 8N,水对容器底部的压强为1.2×103Pa。
现向容器中加水至弹簧测力计的示数为 5N 时停止加水,已知弹簧的伸长与所受拉力成正比,当拉力为 1N 时弹簧伸长
1cm。
则下列说法中正确的是()
A.柱形物块所受重力大小为 8N
B.停止加水时水的深度为 15cm
C.在此过程中向容器中加入水的质量为 2.7kg
D.加水过程中水对容器底部增加的压力等于柱形物块变化的浮力
【答案】C
【解析】
【详解】
A.圆柱体浸在水中的深度是2cm,横截面积是100cm2,受到竖直向上的浮力为
F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×2×100×10-6m3=2N
圆柱体受到竖直向上8N的拉力.圆柱体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力和浮力是平衡力,所以
G=F浮+F拉=2N+8N=10N
故A错误;
B.注入水的质量为m,圆柱体受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力和拉力是平衡力,此时拉力是5N,重力是10N,受到的浮力
F=G-F拉'=10N-5N=5N
倒水之前弹簧测力计对圆柱体的拉力是8N,倒水之后弹簧测力计的对圆柱体的拉力是
5N,弹簧缩短3cm,圆柱体被向上拉动3cm,此时圆柱体已经距离原本水面高1cm处,并且物块还有5cm浸在水中,因此水面上升了6cm,原来水对容器底部的压强为
1.2×103Pa,则原来的水深
h=
p
g
ρ
水
=
3
33
1.210Pa
10kg/m10N/kg
⨯
⨯
=0.12m=12cm
停止加水时水的深度为
12cm +6cm=18cm
故B错误;
C.倒入水之后水深增加6cm,圆柱体的排开水的深度增加了
5cm-2cm=3cm
所以增加水的体积为
V=500cm2×6cm-100cm2×3cm=2700cm3
所以增加水的质量为
m=ρ水V=1g/cm3×2700cm3=2700g=2.7kg
故C正确;
D.加水过程中水对容器底部增加的压强为
△p=ρ水g△h=103kg/m3×10N/kg⨯0.06m=600Pa
水对容器底部增加的压力
△F=△p⨯S=600Pa⨯2×100×10-4m2=12N
柱形物块变化的浮力
△F浮=5N-2N=3N
故加水过程中水对容器底部增加的压力大于柱形物块变化的浮力,故D错误。
故选C。
3.如图甲,体积为1000cm 3的实心均匀正方体A ,自由放置在底面积为200cm 2、高为16cm 的薄壁柱形容器中,容器重力为10N ;底面积50cm 2、高为10cm 的长方体B 通过一轻质细线悬挂于天花板,细线拉力为12N ,A 与B 相距7cm ,现往容器中注入某种液体,当液体深度为15cm 时,细线拉力变为10N ,如图乙,此时液体对容器底的压强为1500Pa 。
下列说法正确的是( )
A .液体的密度为0.8g/cm 3
B .从甲图到乙图,A 物体克服重力做功42J
C .从甲图到乙图,容器对桌面的压力增加了34N
D .若轻轻剪断乙图中细线,待AB 物体静止后,容器对桌面的压强为2350Pa 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .液体深度为15cm 时,液体对容器底的压强为1500Pa ,由此可求液体的密度
33110kg/m 10N/kg 0.151500Pa m
p gh ρ=
==⨯⨯液 容器中的液体为水,故A 错误;
B .由题意知物体B 的重力为12N ,但在乙图中细线的拉力变成了10N ,由此可知物体A 对物体B 的支持力为2N ,所以B 对A 的压力也为2N 。
由乙图可知,物体A 被液体浸没的深度
15cm 7cm 8cm 0.08m h =-==浸
物体A 是体积为1000cm 3的实心均匀正方体,故其边长为10cm ,所以物体A 在乙中排开液体的体积
3343A 88
1000cm 800cm 810m 1010
V V V -==
=⨯==⨯浸排 所以物体A 受到的浮力
3343110kg/m 10N/kg 810m 8N F gV ρ-==⨯⨯⨯⨯=浮液排
故可得物体A 的重力
A 8N 2N 6N G F F =-=-=压浮
从甲图到乙图,A 物体克服重力做功
A 6N 0.07m 0.42J W G h ==⨯=
故B 错误; C .乙容器中水的体积
233200cm 15cm 800cm 2200cm V V V S h V =-=-=⨯-=浸浸水水整容
乙容器中水的质量
331g/cm 2200cm 2200g 2.2kg m V ρ==⨯==水水水
乙中水的重力
2.2kg 10N/kg 22N G m g ==⨯=水水
从甲图到乙图,容器对桌面的压力其增大值等于水的重力与B 对A 的压力之和
22N 2N 24N F G F =+=+=压增水
故C 错误;
D .乙图中剪断绳后,以AB 两物体为整体,其整体的质量
12N 6N
1.8kg 10N/kg
A B G G G m g g ++=
===整整 其整体体积为
33333A B 1000cm 500cm 1500cm 1.510m V V V -=+=+==⨯整
其整体的密度为
33
33
1.8kg 1.210kg/m 1.510m m V ρ-=
==⨯⨯整整整 因为其整体的密度大于水的密度,故该整体在水中处于沉底状态,由于两物块的高度之和为20cm ,而容器高度只有16cm ,所以该整体有4cm 高度露出水面,整体排开水的体积增大了
A B A B B 32322
6cm=5001010
1000cm 50cm cm V V V V S h ∆=∆+∆=
+⨯∆=⨯+⨯ 容器所剩体积
23200cm 1c c m=200m V S h =⨯=⨯剩剩容
所以溢出水的体积
223cm 200cm cm 500=300V V V =∆-=-溢剩
溢出水的重力
3343110kg/m 310m 10N/kg=3N G V g ρ-==⨯⨯⨯⨯溢水水溢
容器内所剩水的重力
22N 3N 19N G G G =-=-=剩溢水水水
容器对桌面的压力等于容器重力、所剩水的重力、物块A 的重力、物块B 的重力之和
10N 19N 6N 12N 47N A B F G G G G =+++=+++=剩水容
所以容器对桌面的压强
2247N 2350Pa 210m
F p S -=
==⨯容 故D 正确。
故选D 。
4.如图所示,三个底面积不同的圆柱形容器内分别盛有A 、B 、C 三种液体,它们对容器底部的压强相等,现分别从三个容器内抽出相同深度的液体后,剩余液体对容器底部的压强p A 、p B 、p C 的大小关系是 ( )
A .p A >p
B >p
C B .p A =p B =p C C .p A <p B <p C
D .p A =p C >p B 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
由图可知,三容器内所装液体的深度:h A >h B >h C , ∵p=ρgh ,三容器内液体对容器底部的压强相等, ∴三液体的密度:ρA <ρB <ρC ; ∵抽出相同深度的液体,
∴抽取液体的压强:△p A <△p B <△p C , 又∵原来它们对容器底部的压强相等, ∴剩余液体对容器底部的压强:p A >p B >p C . 故选A .
5.底面积为的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上. 现将体积为500cm 3、重为3N 的木块A 轻放入容器内的水中,静止时如图甲所示. 若将一重为6N 的物体B 用细绳系于A 的下方,使A 恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙所示,不计绳的重力及其体积. 则( )
A .物体
B 的密度为1.5×103kg/m 3 B .物体B 的体积为150cm 3
C .容器对桌面的压强增加800Pa
D .绳子受到的拉力为4N
【答案】A 【解析】 【分析】
本题综合考查压强,浮力综合应用能力,选取合适的研究对象分析受力,结合浮力、压强有关知识求解。
【详解】
AB .如图乙所示,A 恰好浸没在水中是,物体AB 悬浮,物体AB 所受浮力等于重力,即
A B F G G =+浮
ρ=+水排A B gV G G
排开水的总体积为
433
A B 333N+6N =910m 900cm 1.010kg m 10N kg
G G V g ρ-+=
=⨯=⨯⨯排水 又因为物体A 的体积为3500cm , 所以物体B 的体积为
333B A 900cm 500cm 400cm V V V =-=-=排
物体B 的质量为
B B 6N
0.6kg=600g 10N kg
G m g =
== 物体B 的密度为
333
B B 3
B 600g =
1.5g 1.510kg m 400cm m V ρ===⨯ 故A 项符合题意,B 项不符合题;
C .放上B 物体后,桌面对容器的压力增大了
B =G =6N F ∆压
容器对桌面的压强增加
426N
=600Pa 10010m
F p S -∆∆=
=⨯ 故C 项不符合题;
D .以B 物体为研究对象,B 物体受到向上的浮力和绳子对它的拉力作用,受到向下的重力作用,即
F F
G +=浮拉
又因为B 物体所受浮力为
3363B B 1.010kg m 10N kg 40010m =4N F gV ρ-==⨯⨯⨯⨯浮水
则绳子对B 物体的拉力为
64N=2N F G F N =-=-浮拉
绳子对B 物体的拉力与B 物体对绳子的拉力是一对相互作用力则 绳子受到的拉力为2N ,故D 选项不符合题意。
故选A 。
6.完全相同的圆柱体甲、乙置于水平地面上,将圆柱体分别置于它们的上方,甲、乙上表面受到的压强相等,如图所示。
现将A 、B 位置互换,互换前后甲、乙上表面受到压强变化量大小分别为A B p p ∆∆、,互换后甲、乙对地面的压强分别为p p 甲乙、,则
A .A
B p p p p ∆=∆>甲乙, B .A B p p p p ∆>∆=甲乙,
C .A B p p p p ∆=∆<甲乙,
D .A B p p p p ∆<∆=甲乙,
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
圆柱体甲、乙完全相同,将圆柱体AB 分别置于它们的上方,甲、乙上表面受到的压强相等,将A 、B 位置互换,互换前后甲、乙上表面受到压强并无变化,所以
A B p p ∆=∆
由图可知A 与圆柱体接触的积小于B 与圆柱体接触的面积, 所以
G A <G B
互换后甲、乙对地面的压力分别为
F 甲=
G 甲+G B F 乙=G 乙+G A
因此F 甲大于F 乙;由压强公式F
p S
=
可知 p 甲>p 乙
故选A 。
7.桌面上容器内盛有水,在一试管里面放一小球后,浮在水面上。
如图所示,现将小球取出,放入水中,下沉容器底部,试管仍浮在水面上,则( )
A .液面下降
B .液面上升
C .容器底受到水的压强不变
D .桌面受到的压强变小
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
AB .当小球在试管中时,试管处于漂浮状态,浮力等于试管和小球的总重力;当将小球取出并放入杯内水中时,小球下沉,试管仍竖直漂浮在水面上,小球受到的浮力小于重力,试管受到的浮力等于其重力,即总浮力减小;由F gV ρ=浮水排可知,排开水的体积减小,即大烧杯中的水面降低,故A 符合题意,B 不符合题意;
C .烧杯中的水面降低,由p gh ρ=可知,大烧杯底部受到的液体的压强变小,故C 不符合题意;
D .将小球取出,放入水中,烧杯、水、试管、小球的总重力不变,对桌面的压力不变,
根据F
p S
=
知桌面受到的压强不变,故D 不符合题意。
故选A 。
8.如图甲所示,密闭的容器中装有一定量的水,静止在水平桌面上,水对容器底的压力为F 甲,容器对桌面的压强为p 甲;若把该容器倒放在该桌面上,如图乙所示,水对容器底的压力为F 乙,容器对桌面的压强为p 乙,则( )
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 .无法确定
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以把该容器倒放在该桌面上,容器对水平桌面的压力不变,因容器倒放时受力面积变小,由F
p S
=可知,容器对水平桌面的压强变大;即
p p
<
甲乙
把该容器正放在该桌面上,杯中的水柱是上细下粗的,所以容器底受到的压力大于杯中水的重力;把该容器倒放在该桌面上,杯中的水柱是上粗下细的,一部分水的压力在容器侧壁上,所以容器底受到的压力小于杯中水的重力;所以有
F F
甲乙
>
故选C。
9.如图所示,甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上时对水平地面的压强相等,若分别在两物体上沿竖直方向截去厚度相同的部分并分别叠放在对方剩余部分的上方,此时压强p甲、p乙比较,正确的是()
A.可能是p甲> p乙B.一定是p甲> p乙
C.可能是p甲= p乙D.一定是p甲< p乙
【答案】B
【解析】
【详解】
甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上时对水平地面的压强相等,则
3
G
a
甲
甲
=3
G
a
乙
乙
,设a 甲
=5cm,a乙=10cm,截去厚度为2cm,则G甲=
1
8
G乙,叠放在对方剩余部分的上方后的压强
p甲=
3
32
510
3
5
G G
a
+
甲乙
甲
=
3
G
a
甲
甲
+3
1
3
G
a
⨯乙
甲
=
3
G
a
甲
甲
+
1
3
×
3
8G
a
甲
甲
=
3
11
3
G
a
⨯甲
甲
p乙=
3
82
105
8
10
G G
a
+
乙甲
乙
=3
G
a
乙
乙
+
3
1
2
G
a
⨯甲
乙
=3
G
a
乙
乙
+
1
2
×
3
1
8
G
a
乙
乙
=
17
16
×3
G
a
乙
乙
故p甲> p乙。
故选B。
10.如图所示,A、B 两个柱形容器(S A>S B,容器足够高),分别盛有质量相同的甲、乙两种液体,则下列说法正确的是()
A.分别向A、B 容器中倒入相同质量的甲、乙液体后,液体对容器底部的压强p 甲可能等于p 乙
B.分别从A、B 容器中抽出相同体积的甲、乙液体后,液体对容器底部的压强p 甲一定大于p 乙
C.分别向A、B 容器中倒入相同高度的甲、乙液体后,液体对容器底部的压力F 甲一定小于F 乙
D.分别从A、B 容器中抽出相同高度的甲、乙液体后,液体对容器底部的压强p 甲一定大于p 乙
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
由题知
m甲=m乙
根据重力大小公式G=mg得
G甲=G乙
由图可知
h甲>h乙,V甲>V乙
由密度公式
m
V
ρ=得
ρ甲<ρ乙
由于是柱形容器,有V=hS,根据液体压强公式p=ρgh、压强定义式
F
p
S
=和密度公式
m
V
ρ=可得,液体对容器底面压力为
F=pS=ρghS=ρVg=mg=G 则液体对容器底部的压强为
p=G S
又根据S A>S B,得
p甲<p乙
A.分别向A、B容器中倒入相同质量的甲、乙液体后,有
m甲’=m甲+Δm,m乙’=m乙+Δm 根据m甲=m乙得
m甲’=m乙’
则可得出
p甲′<p乙′
故A错误;
B.分别从A、B容器中抽出相同体积的甲、乙液体后,
m甲’=m甲-ΔVρ甲,m乙’=m乙-ΔVρ乙
根据m甲=m乙,ρ甲<ρ乙得
m甲’>m乙’
则
G甲’>G乙’
故无法得出p甲′与p乙′的确定关系,故B错误;
C.分别向A、B容器中倒入相同高度的甲、乙液体后,
m甲′=m甲+ρ甲ΔhS甲,m乙′=m乙+ρ乙ΔhS乙
故
G甲′=G甲+ρ甲gΔhS甲,G乙′=G乙+ρ乙gΔhS乙
则
p甲′=p甲+ρ甲gΔh,p乙′=p乙+ρ乙gΔh
根据p甲<p乙,ρ甲<ρ乙得
p甲+ρ甲gΔh<p乙+ρ乙gΔh
即
p甲′<p乙′
故C正确;
D.分别从A、B容器中抽出相同高度的甲、乙液体后,液体对容器底部的压强
m甲′=m甲-ρ甲ΔhS甲,m乙′=m乙-ρ乙ΔhS乙
故
G甲′=G甲-ρ甲gΔhS甲,G乙′=G乙-ρ乙gΔhS乙
则
p甲′=p甲-ρ甲gΔh,p乙′=p乙-ρ乙gΔh
故无法得出p甲′与p乙′的确定关系,故D错误。
故选C。
11.如图所示,盛有液体甲的薄壁圆柱形容器和均匀圆柱体乙放置在水平地面上。
现从容器中抽出一定高度的液体并沿水平方向切去相同高度的部分圆柱体乙,此时甲对容器底部的压力与乙对地面的压力相等。
若薄壁圆柱形容器和圆柱体乙原来对地面的压力分别为F甲和F乙,则()
A.F甲一定等于F乙B.F甲一定大于F乙
C.F甲一定小于F乙D.不能确定
【答案】C
【解析】
【详解】
从容器中抽出一定高度的液体并沿水平方向切去相同高度的部分圆柱体乙时,△h甲=△h
乙
,甲对容器底部的压力与乙对地面的压力相等,F甲余=F乙余,而此时剩余的高度为h甲余>h 乙余。
根据F甲=F乙时h甲余>h乙余进行推理可得出:△h甲=△h乙时△F甲<△F乙,即抽走的液体的压力小于切去相同高度的部分圆柱体乙的压力。
原来对地面的压力为F原= F余+△F,因为F甲余=F乙余,△F甲<△F乙,所以原来对地面的压力F甲一定小于F乙。
故选C。
12.如图所示,实心均匀正方体甲、乙放置在水平地面上,它们对地面的压强相等。
现沿竖直方向切去相同厚度d后,并将切去部分放置在对方剩余部分的上表面,它们对地面的压强变为p甲、p乙,则()
A.p甲一定大于p乙B.p甲可能小于p乙
C.p甲一定等于p乙D.p甲可能等于p乙
【答案】A
【解析】
【详解】
甲、乙两个均匀实心正方体放在水平地面上时对水平地面的压强相等,则
3
G
a
甲
甲
=3
G
a
乙
乙
,设a 甲
=5cm,a乙=10cm,截去厚度为2cm,则G甲=
1
8
G乙,叠放在对方剩余部分的上方后的压强
p甲=
3
32
510
3
5
G G
a
+
甲乙
甲
=
3
G
a
甲
甲
+3
1
3
G
a
⨯乙
甲
=
3
G
a
甲
甲
+
1
3
×
3
8G
a
甲
甲
=
3
11
3
G
a
⨯甲
甲
p乙=
3
82
105
8
10
G G
a
+
乙甲
乙
=3
G
a
乙
乙
+
3
1
2
G
a
⨯甲
乙
=3
G
a
乙
乙
+
1
2
×
3
1
8
G
a
乙
乙
=
17
16
×3
G
a
乙
乙
故p甲> p乙。
故选B。
13.下列函数图像能正确地描述两个物理量之间关系的是()
A.弹性限度内弹簧所受拉力与伸长关系
B.粗糙程度不变时,滑动摩擦力与压力关系
C.压力一定时,物体受到压强与受力面积关系
D.液体密度不变时,液体压强与深度关系
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
A.在弹性限度内,弹簧的伸长与所受拉力成正比关系,图像应是过原点的一条倾斜直线,故A不符合题意;
B.粗糙程度不变时,压力越大,滑动摩擦力越大,若压力为零,则摩擦力为零,而选项中图象反映的是压力为零,仍有摩擦力,故B不符合题意;
C.根据P=F
S
可知,压力一定时,物体受到压强与受力面积成反比,图像为双曲线的一部
分,故C符合题意;
D.根据P=gh
可知,液体密度不变时,液体压强与深度成正比关系,而选项中图象反映的是深度增大压强减小,故D不符合题意。
故选C。
14.水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。
将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所示,B球有一半体积露出液面,两容器内液面相平。
下列分析正确的是:()
A .两小球所受浮力A
B F F > B .两种液体的密度2ρρ=甲乙
C .两种液体对容器底部的压强甲乙p p >
D .两种液体对容器底部的压力12
F F =甲乙 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .A 小球在甲中悬浮,
B 小球在乙中漂浮,所受浮力等于各自自身重力,即
A A F G =,
B B F G =
A 、
B 两球完全相同,所以重力相等。
则A 、B 两球所受浮力相同,即A B F F =,故A 错误; B .根据浮水排F gV ρ=
可得,A 小球在甲中悬浮,则A 所受浮力为
A A F gV gV ρρ==甲甲排
B 小球在乙中漂浮且有一半体积露出液面,则B 所受浮力为
'
B B 1
2
F gV gV ρρ=
=排乙乙 由题意可知,A 、B 两球体积相等且所受浮力相等,即
A B A B
F F V V ==
联立可得甲、乙液体密度的关系为1
2
ρρ=甲乙,故B 错误; C . 由于两容器内液面相平,根据液p gh ρ=
可得,两种液体对容器底部的压强分别为
p gh ρ=甲甲 p gh ρ=乙乙
由上可知甲、乙液体的密度的关系是
ρρ<甲乙
所以<
甲乙p p ,故C 错误;
D .由于两容器底面积相同的,根据F
p S
=
可得,两种液体对容器底部的压力分别为 F p S hS g ρ==甲甲甲
F p S hS g ρ==乙乙乙
由上可知甲、乙液体的密度的关系是
12
ρρ=
甲乙 两种液体对容器底部的压力关系为1
2
F F =甲乙,故D 正确。
故选D 。
15.如图,形状、体积相同的长方体甲、乙至于水平地面,对地面的压力分别为F 甲、F
乙
,将他们顺时针旋转90°,此时甲乙对地面的压强为p '甲、p '
乙,对地面的压强变化量分
别为p ∆甲、p ∆乙。
若p ∆甲>p ∆乙,则( )
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 【解析】 【分析】 【详解】
因为顺时针旋转90°,高度的变化量
∆=∆甲乙h h
因为
h p g ρ∆=∆甲甲甲,h p g ρ∆=∆乙乙乙
p ∆甲>p ∆乙
所以
ρρ甲乙>
因为
V 甲=V 乙
根据m V ρ=得到
m 甲>m 乙
又因为在水平面竖直方向无外力,所以
F G m g ==甲甲甲,F G m g 乙乙乙==
所以
F 甲>F 乙
根据
F
p
S
=可知,
F甲>F乙、S S
''
甲乙
<
所以
p'
甲
>p'乙
故选A。
二、初中物理凸透镜成像的规律
16.在探究凸透镜成像规律"的实验中,蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图甲所示。
实验前,让一束平行光射向凸透镜,如图乙所示,移动光屏,直到在光屏上会聚成一点。
实验中,学生多次移动蜡烛和光屏的位置进行实验探究。
探究完成后,小明拿来一只眼镜放在蜡烛和凸透镜之间,且较靠近凸透镜,结果,光屏上原来清晰的像变模糊了,他只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时,又在光屏上观察到烛焰清晰的像。
下列有关说法中正确的是()
A.该凸透镜的焦距为60cm
B.随着蜡烛燃烧变短,光屏上的像将向上移动
C.当学生把蜡烛移动到80cm刻度处,再移动光屏,会成一个倒立、缩小的实像
D.小明拿来的眼镜是近视镜
【答案】BCD
【解析】
【详解】
A.由焦距的概念可知,
60cm50cm10cm
f=-=
所以该凸透镜的焦距为10cm,A错误;
B.凸透镜在光屏上成倒立的实像,随着蜡烛燃烧变短,光屏上的像将向上移动,B正确;C.由甲图知, 80cm刻度处到凸透镜的距离为
80cm50cm30cm
u=-=
所以
20cm2
u f
>=
因此在光屏上成一个倒立、缩小的实像,C正确;
D.只将光屏远离凸透镜到适当的位置又在光屏上得到蜡烛清晰的像,说明物距不变,像距增大了,也就是眼镜对光具有发散作用,因此小明的眼镜是凹透镜,凹透镜用来矫正近视眼也叫近视镜,D正确。
故选BCD。
17.当物体距离凸透镜8cm时,在透镜另一侧光屏上成一个清晰放大的实像;若保持物体与光屏的位置不变把凸透镜向光屏方向移动2cm,则在光屏上又成一清晰的缩小的像,物体与光屏的距离L和凸透镜的焦距f的说法正确的是()
A.L=18cm B.L=14cm
C.4cm<f<5cm D.5cm<f< 8cm
【答案】AC
【解析】
【分析】
【详解】
由于当光屏上成清晰放大的像后,物体及光屏均未移动,仅将凸透镜向光屏方向移动
2cm,又成清晰缩小的像,则根据光路是可逆的可知,此时物距与像距大小互换,此时物距为10cm,像距为8cm,成倒立缩小的实像,物体与光屏间的距离L=10cm+8cm=18cm。
由凸透镜成像规律可得
2f<10cm,f<8cm<2f
解得4cm<f<5cm,故选A C。
18.在探究凸透镜成像规律的实验中,小欢同学将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置时,恰好在凸透镜后30cm处的光屏上出现一个与蜡烛等大倒立的像:若将此蜡烛移至凸透镜前12cm处时,则()
A.光屏上出现倒立放大的实像
B.光屏上出现倒立缩小的实像
C.无论怎样移动光屏,光屏上均不会出现实像
D.将光屏远离凸透镜方向移动一段距离,光屏上才会出现倒立放大的实像
【答案】C
【解析】
【分析】
【详解】
距离凸透镜30cm的光屏上得到一个清晰的与物体等大的像,所以
v=30cm=2f
则
f=15cm
若现将物体移至透镜前12cm处时,此时物距
u=12cm
则物距应小于焦距,成正立、放大的虚像,虚像不能呈现在光屏上,故光屏上不会出现
像,故ABD不符合题意,C符合题意.
19.小明用自制的“水凸透镜”(向水透镜里注水时,水透镜的焦距将变小)来研究凸透镜成像规律,当他把自己的近视眼镜给水透镜“戴上”时,如图所示,光屏上原来清晰的像变得模糊,为了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是()
①将光屏靠近“水透镜”②将蜡烛远离“水透镜”③对“水透镜”注水④将光屏和蜡烛同时靠近“水透镜”
A.①和②都行B.②和③都行
C.①和③都行D.②和④都行
【答案】B
【解析】
【详解】
近视镜是凹透镜,给水透镜戴上近视镜后,相当于减弱了凸透镜的会聚能力,所以像远离了凸透镜,若要在光屏上得到像,须将光平远离透镜;或增大凸透镜的会聚能力,向水透镜中注水。
故选B。
20.如图所示,光屏上能看到烛焰清晰的像,下列操作不能使光屏上清晰的像变大的是()
A.保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调
B.保持蜡烛和光屏的位置不变,只将凸透镜向左移动适当距离
C.保持凸透镜的位置不变,将蜡烛和光屏都向右移动适当距离
D.换一个焦距更小的凸透镜,调整光屏至适当的位置
【答案】D
【解析】
【详解】
A.从图中可以看到,烛焰的物距u大于像距v,由于在光屏上能看到烛焰清晰的像,根据凸透镜的成像规律可知,这个像应该是倒立、缩小的实像;当保持凸透镜位置不变,将蜡烛和光屏的位置对调后,根据光路的可逆性可知,在光屏上也能看到烛焰清晰的像,此时
物距u小于像距v,根据凸透镜的成像规律可知,这个像应该是倒立、放大的实像,这个操作可以使光屏上清晰的像变大,A项不合题意;
B.保持蜡烛和光屏的位置不变,只将凸透镜向左移动适当距离,那么物距u会变小,像距v会变大,根据凸透镜的成像规律可知,当物距变小时,像距变大时,像会变大,所以能使光屏上清晰的像变大,B项不合题意;
C.保持凸透镜的位置不变,将蜡烛和光屏都向右移动适当距离,根据凸透镜的成像规律可知,当物距变小时,像距变大时,像会变大,能使光屏上清晰的像变大,C项不合题意;
D.换一个焦距更小的凸透镜,那么物距不变,根据凸透镜的成像规律可知,像距会变小,调整光屏至适当的位置,所成的清晰像会更小,不能使光屏上清晰的像变大,选项D 符合题意。
21.城市的很多街口都安装了 360°高清晰摄像头,由公安局实施 24 小时监控,来保护人民的安全,摄像机的像距几乎不变,但镜头的功能类似于人眼睛的晶状体,焦距可以调节,如图所示,某嫌疑犯在成像板上已经成清晰的像,此时镜头的焦点在 F 处,在监控此人的过程中(该人在成像板上的像保持清晰),下列说法正确的是()
A.不管该人走近还是走远,所成的像都是正立缩小的实像
B.如果该人远离镜头,镜头的焦点可能变在 a 点
C.如果该人靠近镜头,镜头的焦点可能变在 c 点
D.如果该人靠近镜头,镜头的焦点可能变在 b 点
【答案】D
【解析】
【详解】
A.该人走近还是走远时,所成的像是倒立的实像,不是正立的,A错误;
B.如果该人远离镜头,那么物距变大,像距变小,像更靠近焦点,如果还想要像成在成像板上,那么焦距应该变大,焦点不可能在a点,B错误;
C D.如果该人靠近镜头,那么物距变小,像距变大,像更远离焦点,如果还想要像成在成像板上,那么焦距应该变小,焦点不可能在c点,可能变在b点,C错误、D正确.
22.物体放在凸透镜前30厘米处;在透镜另一侧距离透镜20厘米的光屏上成清晰实像。
则()
A.焦距可能为18厘米
B.此时凸透镜成倒立放大的实像
C .当物体远离凸透镜10厘米,移动光屏找到实像后,此实像变大了
D .当物体靠近凸透镜10厘米,为了在光屏上得到清晰的实像,光屏应远离透镜10厘米 【答案】D 【解析】 【详解】
根据凸透镜的成像规律,当2u f >,2f v f <<,成倒立、缩小的实像,即u v >;由题意可以知道物距30cm u =,像距20cm v =,这种情况是成倒立、缩小的实像,即
30cm 2f >
20cm 2f f <<
化简可得
10cm 15cm f <<
所以凸透镜的焦距不可能是18cm ;当物体远离凸透镜10 cm ,物距变大,依然大于两倍焦距,像距变小,所成的实像会变小;当物体靠近凸透镜10 cm ,物距20cm u =,那么
2f u f <<
为了在光屏上得到清晰的实像,根据光路的可逆性,此时像距30cm v =,光屏应远离透镜10 cm ;故选D 。
23.小华在研究凸透镜成像规律时,将平行光正对凸透镜照射,另一侧的光屏移动到距凸透镜10厘米处时,得到一个最小最亮的光斑。
接着把光源换成蜡烛,调整好相关器材的高度,将凸透镜固定在光具座中央50厘米刻度线处,移动蜡烛到光具座的左端并点燃,再移动光屏至如图所示位置时,在光屏中央得到一个清晰的像。
保持凸透镜位置不变,通过移动蜡烛及光屏的位置,下列成像情况符合实际的是
A .若蜡烛放置在10厘米刻度线处,无论怎么移动光屏,都无法在光屏上呈现清晰的像
B .若蜡烛放置在30厘米刻度线处,移动光屏,可在光屏上呈清晰缩小的像
C .若蜡烛放置在35厘米刻度线处,移动光屏,可在光屏上呈清晰放大的像
D .若在如图位置成一个清晰的像以后,把原透镜更换为f=15cm 的新透镜,则光屏应该靠近透镜才能得到一个像 【答案】C 【解析】 【详解】
A 、若蜡烛放置在10厘米刻度线处,物距u=50cm ﹣10cm=40cm ,满足u >2f ,由凸透镜成像规律可知,成倒立、缩小的实像。
移动光屏,在光屏上能呈清晰的像,故A 错误;
B 、若蜡烛放置在30厘米刻度线处,物距u=50cm ﹣30cm=20cm ,满足u=2f 。
由凸透镜成像规律可知,成倒立、等大的实像,故B 错误;。