物理 热学问题求解方法 培优易错试卷练习(含答案)附答案
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一、初中物理热学问题求解方法
1.在两个相同的杯子内盛有质量相等的热水和冷水,将一半热水倒入冷水杯内,冷水杯内的温度升高21℃,若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内,冷水杯内的水温会升高()
A.9℃B. 8℃C. 6℃D. 5℃
【答案】C
【解析】
【详解】
设一杯水的质量为m,热水的初温为t热,冷水的初温t冷,将一半的热水倒入容器中后共同的温度为t,因不计热损失,所以,由Q=cm△t可得:Q放=Q吸,即:
c 1
2
m△t热=cm△t冷,
解得:
△t热=2△t冷=2×21℃=42℃,据此可设t冷=0℃,则t=21℃,
t热=21℃+42℃=63℃,
若再将热水杯内剩余热水的一半再次倒入冷水杯内时,相当于同时向冷水中倒3
4
杯热水,
则:
c 3
4
m(t热-t′)=cm(t′-t冷)
即
3
4
(63℃-t′)=t′-0
解得:
t′=27℃,
所以,冷水温度将再升高:
△t=t′-t=27℃-21℃=6℃。
故C符合题意。
2.小明猜想水中加入别的物质后,一定会对水的凝固点产生影响,为了验证这一猜想,他将一些盐放入水中,并把盐水用容器盛好放入冰箱,研究盐水的凝固过程。
每隔一定时间,小明就观察盐水状态、测出温度,并将凝固过程记录的温度数据画成了凝固图像,如图甲。
如果将一个装有冰水混合物的试管放入正在熔化的盐冰水混合物中如图乙,则下列说法正确的是
A.由甲图可知,盐水的凝固点为2℃
B.由甲图可知,盐水的凝固过程用时20min
C.乙图中,试管中冰水混合物中的冰会变少
D.乙图中,烧杯中盐冰水混合物中水会变多
【答案】D
【解析】
【详解】
A.由甲图可知,温度保持不变的温度是-2℃,故该盐水的凝固点是-2℃,故A错误;B.由甲图可知,盐水的凝固过程用时
20min-10min=10min
故B错误;
CD.冰水混合物的温度是0℃,而盐冰水混合物的温度是-2℃,所以冰水混合物会向盐冰水混合物放热,冰水混合物中的水会达到凝固结冰的条件,故冰水混合物中的冰会变多,而盐冰水混合物吸收热量熔化,烧杯中盐冰水混合物中水会变多,故C错误,D正确。
3.实验室有一只读数不准确的温度计,在测冰水混合物的温度时,其读数为20℃,在测一标准大气压下沸水的温度时,其读数为80℃,下面分别是温度计示数为41℃时对应的实际温度和实际温度为60℃时温度计的示数,其中正确的是()
A.41℃,60℃B.21℃,40℃
C.35℃,56℃D.35℃,36℃
【答案】C
【解析】
【分析】
我们知道在一标准大气压下冰水混合物的温度是0℃,沸水的温度是100℃.所以这支温度计上的示数20℃所对应的实际温度是0℃,示数80℃对应的实际温度是100℃;由于20℃到80℃之间有60个格,那么用实际的100℃除以60格就是这支温度计一个小格表示的温
度值了,即100
60
℃;那么当示数为41℃时,从20℃到41℃之间有21个格,用
21×100
60
℃算出的就是实际的温度;实际温度为60℃时对应的温度根据上述原理同样可
求。
【详解】
当温度为41℃时,实际温度:
14120100
()630
5t =⨯
=﹣℃℃, 当实际温度为60℃时,对应的温度:
60
60100
2056t =+⨯
=℃℃℃; 故选C 。
4.2019年12月27日晚,“长征五号遥三”运载火箭成功发射,如图所示。
该火箭的起飞质量约为870t ,起飞升力约为1.05×107N ,关于该火箭,下列说法正确的是( )
A .火箭利用“流体中流速小的位置压强大”的原理获得升力
B .火箭尾部喷气口热得发红,是通过做功改变了火箭尾部的内能
C .火箭发射时腾起的“白气”是液态水吸热汽化形成的
D .火箭起飞时受到向上的合力约为1.8×106 N (g 取10 N/kg ) 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .火箭发射是利用物体间力的作用是相互的原理来升空的,与流速小压强大没有关系,故A 错误;
B .火箭尾部喷气口热得发红,是通过热传递的方式改变了火箭尾部的内能,故B 错误;
C .图中火箭尾部产生大量的“白气”,是因为尾气中的水蒸气遇冷发生了液化现象,故C 错误;
D .火箭的起飞质量约为870t ,重力
568.710kg 10N/kg 8.710N G mg ==⨯⨯=⨯
由于G 竖直向下,起飞升力F 竖直向上,且G F <,所以二力的合力方向向上,大小为
7661.0510N 8.710N 1.810N F F G =-=⨯-⨯=⨯合
故D 正确。
故选D 。
5.小明在探究“物质的放热能力与哪些因素有关”时,分别用质量相等的水和另一种液体进行对比实验,并用图象对实验数据进行了处理,如图所示实验中,水和另一种液体在相同时间内放出的热量相等,分析图像可以得(已知c c >水液体)
A .乙物质是水
B .另一种液体的比热容为8.4×103J/(kg·
℃) C .甲的放热能力比乙强 D .乙比甲更适合作汽车发动机的冷却液
【答案】C 【解析】 【详解】
A .由题意可知,在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等,由题中的图象可以看出,乙液体的温度降低的快,甲液体温度降低慢;根据热量的计算公式Q cm t =∆放可知,在质量相等、初温相同、放热也相同的情况下,温度降低得多的比热容小;所以甲液体的比热容大,所以甲液体是水;故A 项不符合题意;
B .由题图可知:甲乙两种液体的初温是60℃,放热15分钟后甲液体的末温是40℃,乙液体的末温是20℃,则水放出的热量:
34.210J/kg 6040Q c m m t ==⨯⋅⨯∆⨯-水水水水水放(℃)(℃℃);
乙放出的热量:
6020t Q c m c m ==-∆⨯⨯乙乙乙乙乙放乙(℃℃);
而水和乙液体的质量相同,即m m =乙水;在相同时间内水和另一种液体放出的热量相等,则有:
34.210J/kg 60406020m c m ⨯⋅⨯⨯-=⨯⨯-乙乙水(℃)(℃℃)(℃℃);
解得,3
2.110J/kg c =⨯⋅乙(℃);故B 项不符合题意;
C .由于甲液体的比热容大,所以甲的放热能力比乙强,故C 项符合题意;
D .由于水的比热容比较大,所以水比较适合用作发动机的冷却液;即甲比乙更适合作汽车发动机的冷却液;故D 项不符合题意。
6.甲、乙两容器中装有质量相等的水,水温分别为20℃和70℃,现将一温度为80℃的金属球放入甲容器中,热平衡后水温升高到40℃,然后迅速取出金属球并放入乙容器中,热平衡后以容器中水温为(不计热量散失和水的质量的变化): A .65℃ B .60℃
C .55℃
D .50℃
【答案】B 【解析】 【详解】
当将金属球放入甲容器中时,金属球放出的热量与水吸收的热量相等,即:
Q 金=Q 水
设金属球的质量为m 金、比热容为c 金、水的质量为m 水、水的比热容为c 水,则:
Q 金=c 金m 金(80℃-40℃) Q 水=c 水m 水(40℃-20℃)
因为Q 金=Q 水,所以
c 金m 金(80℃-40℃)=c 水m 水(40℃-20℃)
化简得:
2=1
c m c m 水水
金金; 当将金属球放入乙容器中时,乙容器中的水放出的热量与金属球吸收的热量相等,即:
Q 水′=Q 金′
由于甲乙容器中的水的质量相等,又是同一个金属球,所以仍设金属球的质量为m 金、比热容为c 金、水的质量为m 水、水的比热容为c 水,此时两者共同的温度为t ℃,则:
Q 水′=m 水c 水(70℃-t ℃) Q 金′=m 金c 金(t ℃-40℃)
因为:Q 水′=Q 金′所以
m 水c 水(70℃-t ℃)=m 金c 金(t ℃-40℃)
由于:
2=1
c m c m 水水
金金 可得:
2(70℃-t ℃)=t ℃-40℃
解得t =60℃,故选B .
7.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 。
8.柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是( ) A .吸气、压缩 B .压缩、排气 C .吸气、压缩、排气 D .排气 【答案】D 【解析】 【详解】
吸气冲程中,汽油机吸入的是汽油和空气的混合气体,柴油机吸入的只有空气,所以吸气冲程不同;柴油机属于压燃式点火,所以在压缩冲程中,柴油机比汽油机压缩程度高,所以压缩冲程不同;汽油机气缸顶部有个火花塞,柴油机气缸顶部有个喷油嘴,柴油机采用压燃式点火,汽油机采用点燃式点火,所以做功冲程不同;排气冲程只是将废气排出,所以柴油机和汽油机在一个工作循环中的四个冲程完全相同的冲程是排气冲程;通过以上分析可知,故选D 。
9.炎热的夏天,开了空调的房间窗户玻璃上常常会结一层水雾,则水雾是水蒸气_____(填物态变化)成小水珠附着在玻璃窗____侧,使玻璃变模糊,水蒸气变成水珠会____热量。
东北地区寒冷的冬天,房间窗户上会结一层美丽的冰花,这是水蒸气______(填物态变化)形成的小冰晶附着在玻璃窗_____侧。
【答案】液化 外 放出 凝华 内 【解析】 【详解】
[1][2][3]水雾是水蒸气液化成小水珠附着在玻璃窗的;这是因为玻璃窗外侧的水蒸气遇上冰冷的玻璃窗,液化成小水珠,是附着在玻璃窗外侧的;水蒸气变成水珠会放出热量; [4][5]东北地区寒冷的冬天,房间窗户上会结一层美丽的冰花,这是水蒸气凝华形成的;这是房间内温度较高的水蒸气遇上冰冷的窗,凝华形成的,这是附着在玻璃窗内侧。
10.如图所示,在大玻璃瓶与小玻璃瓶内各装入适量的水,将小瓶瓶口向下放入大瓶,使 小瓶恰好悬浮。
塞紧大瓶瓶塞,用气筒向大瓶内打气,小瓶会_____(选填“下沉”、“上浮” 或“继续悬浮”);继续打气直到瓶塞跳起,此过程中的能量转化与四冲程汽油机的________冲程相同。
【答案】下沉 做功 【解析】 【分析】 【详解】
[1]由题意可知,小瓶相当于一个“浮沉子”,其原理为:用气筒向大瓶内打气,大瓶内水面上方气压增大,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将小瓶中的空气压缩,这时小瓶里进入一些水,其重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉。
[2]当瓶塞跳起时,此过程大瓶上方的气体对瓶塞做功,大瓶内气体的内能减少,瓶塞的机械能增大,即内能转化为机械能,又因为汽油机的做功冲程的能量转化也是内能转化为机械能,所以此过程中的能量转化与四冲程汽油机的做功冲程相同。
11.将一杯热水倒入盛有一些冷水的容器中,冷水的温度升高了10 ℃,这是通过______的方式改变了冷水的内能。
又向容器内倒入同样一杯热水,冷水的温度又升高了6℃。
如果再向容器内倒入同样三杯热水,则冷水温度可再升高______℃(不计热量损失)。
【答案】热传递 9 【解析】 【分析】 【详解】
[1]热水倒入冷水中,热水放出热量,冷水吸收热量,冷水温度升高,是通过热传递的方式改变冷水的内能。
[2]热水倒入冷水中,热水放出的热量等于冷水吸收的热量,设一杯的热水质量为m ,初温为t ,冷水的质量为m 0,由热平衡方程可得第一次加入热水时
0(10)10cm t cm -=⨯℃℃
第二次加入热水时
0(16)()6cm t c m m -=+⨯℃℃
两式相减得03m m =,代入解得40t =℃。
若再加入同样三杯热水,设升高的温度为t ∆,则
03(4016)=(2)cm t c m m t --∆+∆℃℃
解得9t ∆=℃。
12.在探究热现象的实验中,小明用烧杯、试管、温度计、圆底烧瓶等器材进行了如下实验.
(1)小明用图甲所示的装置“探究冰熔化时温度的变化规律”,根据实验数据绘制了温度随时间变化的图象,如图乙所示,比较图乙中BC段与CD段可知,该物质在BC段处于
__________(选填“固态”“液态”或“固液共存”)状态,此过程中物质的温度______(选填“增加”“减少”或“不变”)
(2)在“观察水的沸腾”的实验中:
①装如图丙的实验装置时,对M、N两个铁圈高度的定位,_______(选填:需要/不需要)点燃酒精灯,先固定铁圈_________(选填M或N),再固定另一铁圈的高度;
②你指出图丙中实验操作错误之处是___________,改正错误后,继续实验.当水温升高到90℃时,每隔1min记录一次水的温度,直到水沸腾后再持续几分钟为止.数据记录如表:
时间/min012345678
温度/℃9092949898989898
③第3min温度计示数如图丁所示,此时水的温度是_____℃;上面戊图中的______(填“a”或“b”)是水在沸腾时的情况;
④在沸腾过程中,温度将_______(填“升高”、“降低”或“不变”),有同学认为为了方便读出温度计的示数,将温度计从沸水中拿出来进行观察读数,则会导致所测温度偏
________(填“高”或“低”);
(3)生活中使用的电烙铁的烙铁头是一种合金.所谓合金就是不同金属(也包括一些非金属)在熔化过程中形成的一种融合物或冷却后的固态.如表列出了几种金属的熔点和沸点(在标准大气压下),其中难以与表中其他金属形成合金的是__________________.
金属铁铜锌银金
熔点/℃153********.59621064
沸点/℃2750256790722122807
【答案】固液共存不变需要 N 温度计的玻璃泡碰到了容器底部 96 a 不变低
锌
【解析】
【详解】
(1)[1]该物质在BC段处于固液共存状态,是熔化过程;
[2]晶体熔化过程中,继续吸热,但温度不变,内能增加;
(2)①[3] [4]因要使酒精灯的外焰正好能给烧杯加热,所以需要先点燃酒精灯,组装实验仪器时,应根据酒精灯及其火焰的高度先固定铁圈N,再固定铁圈N上面的部分,这样可以避免重复调整;
②[5]由图知,温度计的玻璃泡接触了烧杯的底部,会导致测量结果偏高;
③[6]温度计的分度值是1℃,此时是零上,液柱上表面对准了90℃上面第6个小格处,读作96℃;
[7]a中气泡在上升过程中,体积逐渐增大,是因为水沸腾时上下温度一致,气泡在深度大的水中受到的压强比在深度小的水中受到的压强大造成的,所以是沸腾时的现象,b中气泡在上升过程中体积逐渐减小,是因为下面的水比上面的水温度高,热胀冷缩的缘故,所以是沸腾前的现象.
④[8]液体沸腾时,不断吸收热量,温度保持不变;
[9]温度计从水中取出读数,由于空气温度低于液体温度,所以示数会下降,导致所测温度偏低;
(3)[10]由于金属锌的沸点低,小于其它金属的熔点,因此锌和其它金属无法完成液态时混合.
13.探究水沸腾时温度变化的特点:
(1)如图甲、乙所示,是小明同学在实验中,用数码相机拍摄的水沸腾前和沸腾时的两张照片,其中_____是水沸腾时的情况;
(2)实验前,向烧杯中倒入热水而不是冷水,这样做是为了_____;
(3)由实验数据绘制出温度随时间变化的图像,如图丙所示。
根据记录的数据,水的沸点是_____℃;可得出水沸腾时温度变化的特点:不断吸热,温度_____。
【答案】甲缩短实验加热时间 98 不变
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1]水沸腾时,烧杯中水的温度是均匀的,气泡上升时,受到水的压强越来越小,那么气泡体积会变大,从甲、乙两图可以看到,甲是水沸腾时的情况。
(2)[2]实验前,向烧杯中倒入热水而不是冷水,因为冷水加热,需要更长时间才能达到想要的温度,用热水会缩短实验加热时间。
(3)[3]从图丙可以看到,第4min开始,水的温度保持在98℃不变,可以推测水的沸点是98℃。
[4]可得出水沸腾时温度变化的特点:不断吸热,但是温度保持不变。
14.(1)如图甲是探究“冰在熔化时温度变化规律”实验,图乙是根据实验数据画出的图象。
由图乙可知,冰在熔化过程持续吸热,温度_____(选填“升高”、“不变”或“降低”),冰是_____(选填“晶体”或“非晶体”);第6分钟时冰处于_____(选填“固态”、“液态”或“固液共存态”)。
(2)小云用如图所示装置探究水的沸腾。
组装实验器材时,应按照_____的顺序(选填“自上而下”或“自下而上”);实验室现有:A.水银温度计(﹣20℃~120℃);B.酒精温度计(﹣80℃~60℃);C.体温计;D.寒暑表等不同种类的温度计,本实验应选用的温度计是_____(选填“A”、“B”、“C”或“D”);实验中小云观察到水在沸腾前和沸腾时水中气泡的上升情况不同,如图甲、乙所示。
表示沸腾前气泡上升情况的是图_____(选填“甲”或“乙”)。
【答案】不变晶体固液共存自下而上 A 甲
【解析】
【详解】
(1)[1][2]从图乙可以看到冰在熔化过程,从第2min到第8min,温度保持不变,由此可以知道冰是晶体;
[3]第6min时,冰的温度还是不变,此时有一部分冰已经熔化成水,但没有全部熔化,应该处于固液共存态;
(2)[4]组装实验器材时,应按照自下而上的顺序组装,因为不能确定温度计的具体高度是多少;
[5]本实验应选用的温度计是水银温度计,因为水沸腾时,温度能达到100℃,酒精温度计最高温度只能是60℃,体温计、寒暑表这两个量程也不够大;
[6]水沸腾前,温度不均匀,烧杯上面的水温度较低,下面的水温度较高,下面的热气泡上升遇上低温的水时,一部分会液化成水,那么气泡会变小,故表示沸腾前气泡上升情况的是图甲。
15.为了比较甲乙两种液体的吸热能力,某同学设计了以下实验:
a. 在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的甲乙两种液体
b. 用温度计分别测出甲乙两种液体的初温
c. 在两个烧杯中分别装入功率相同的电热器,且加热时间相同
d. 用温度计分别测出甲乙两种液体的末温
(1)在上述a、b、c、d四个实验步骤中,步骤a存在错误,该步骤中错误的内容应改为_____;
(2)步骤c中“加热时间相同”是为了使甲乙两种液体__________;
(3)更正步骤a中的错误后.得到如图所示的甲乙两种液体的温度随时间变化的关系图象.若将液体甲和液体乙加热相同的时间,则液体__________温度升高得快,甲乙两种液体比热容的大小关系是c甲__________c乙.
【答案】装入等质量的甲乙两种液体吸收的热量相同甲<
【解析】
【详解】
(1)[1]依题意,比较甲乙两种液体的吸热能力,根据吸收热量的公式Q=cm△t可知,实验需要采用控制变量法,控制甲乙的质量,故在两个同样的烧杯中,分别装入等体积的甲乙两种液体是不合理的,应当装入等质量的甲乙液体;
(2)[2]吸收热量的多少可以用加热时间的长短来体现出来,相同的热源在相同的时间内放出的热量相等,为了比较两种液体的吸热能力,应当控制加热时间,所以步骤c加热时间相同是为了使两种液体吸收相等的热量;
(3)[3]甲、乙两种液体质量和初温都相同,观察图象可知:在相同时间内温度变化较大的是甲;
[4]因使用的是相同的“电热器”加热,所以在相同时间内甲、乙两种液体吸收的热量相同;
根据
Q
c
m t
=
∆
可知,在两种液体质量相等,吸收的热量相同时,当升高温度越大,它的比
热容就越小,所以c甲<c乙。
二、初中物理浮力类问题
16.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 =500cm 2×6cm-100cm 2×3cm=2700cm 3
所以增加水的质量为
m =ρ水V =1g/cm 3×2700cm 3=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/m 3×10N/kg ⨯0.06m=600Pa
水对容器底部增加的压力
△F=△p ⨯S=600Pa ⨯2×100×10-4m 2=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 。
17.如图所示,在物理实验中,小明把鸡蛋放入盛有不同浓度盐水的杯中,在这三种情况中,各物理量之间的关系正确的是( )
A .鸡蛋受到的浮力F 甲<F 乙<F 丙
B .鸡蛋排开液体的质量m 甲=m 乙>m 丙
C .容器对桌子的压强p 甲<p 乙<p 丙
D .液体对容器底部的压强△p 甲>△p 乙=△p 丙 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .根据物体的浮沉条件,乙中的鸡蛋悬浮在水中,受到的浮力等于重力;丙中的鸡蛋漂浮在水面,受到的浮力也等于重力,那么应该F F =乙丙,A 错误;
B .设鸡蛋的重力是G ,根据物体的浮沉条件可得,
G F >浮甲、G F =浮乙、G F =浮丙,
由此可得
F F F <=浮甲浮乙浮丙
根据阿基米德原理,鸡蛋排开液体所受的重力等于鸡蛋受到的浮力,由此可得
G G G <=甲乙丙
鸡蛋排开液体的质量关系是
m m m <=甲乙丙
B 错误;
C .由图可以看到,甲容器对桌子的压强
G G G F p S S
++=
=蛋杯甲液
甲甲 乙容器对桌子的压强
G G G F p S S
++==蛋杯乙液
乙乙
丙容器对桌子的压强
G G G F p S S
++=
=蛋杯丙液
丙丙 还可以知道,甲容器中液体的体积和乙容器中液体的体积的关系
V V =甲液乙液,ρρ<甲液乙液,
所以
m m <甲液乙液,G G <甲液乙液,
由此可知
p p <甲乙;
乙容器中液体的体积和丙容器中液体的体积的关系
V V <乙液丙液,ρρ<乙液丙液,
所以
m m <乙液丙液,G G <乙液丙液,p p <乙丙;
C 正确;
D .液体对甲容器底部的压强改变量
()'''
p p p gh gh g h h ρρρ∆=-=-=-甲甲液甲液甲液甲液甲液甲液甲液
液体对乙容器底部的压强改变量
()'''p p p gh gh g h h ρρρ∆=-=-=-乙乙液乙液乙液乙液乙液乙液乙液
可知
''
h h =甲液乙液,ρρ<甲液乙液,
所以
p p ∆<∆甲乙;
对于p ∆乙与p ∆丙,可知
G F p S S ∆∆==蛋
乙 G F p S S
∆∆=
=蛋
丙 由此可知p p ∆=∆乙丙,那么
p p p ∆<∆=∆甲乙丙
D 错误.
18.如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m 的正方体物块A ,容器中水的深度为40cm 时,物块A 刚好完全浸没在水中,容器侧面的底部有一个由阀门B 控制的出水口,打开阀门B ,使水缓缓流出,当物块A 有2/5的体积露出水面时,弹簧恰好处于自然伸长状态(即恢复原长没有发生形变),此时关闭阀门B 弹簧受到的拉力F 跟弹簧的伸长量ΔL 关系如图所示(不计弹簧所受的浮力,物块A 不吸水)则下列分析不正确的是( )
A .打开阀门前物块A 受到的浮力10N
B .物块A 的密度0.6×10kg/m 3
C .物块A 刚好完全浸没在水中时,弹簧伸长了2cm
D .弹簧恰好处于自然伸长状态时水对容器底部的压强3.6×103Pa 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .打开阀门前,物块A 刚好完全浸没在水中,则
V 排=V A =(0.1 m)3=1×10−3m 3
所以
F 浮=ρ水gV 排=1.0×103kg/m 3×10N/kg×1×10−3m 3=10N
故A 正确;
B .当弹簧恰好处于自然伸长状态,物块A 是处于漂浮状态,故F 浮=G 得
ρ水gV 排=ρA gV A
所以
ρ水×
3
5
V A =ρA V A 则
ρA=
A
V
V
排ρ
水
=A
A
3
5
V
V
ρ水=
3
5
×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3
故B正确;
CD.漂浮时,物块受平衡力,由题意知
G=F′浮=ρ水gV′排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1−
3
5
)×1×10−3m3=6N
全部浸没时,根据物块A受平衡力作用可知:弹力
F=F浮−G=10N−6N=4N
由图象可知此时弹簧伸长了ΔL=2cm,所以弹簧处于自然状态时水深
h=40cm−25×10cm−2cm=34cm=0.34m
水对容器底部压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.34m=3.4×103Pa
故C正确,D错误。
故选D。
19.如图所示,浸入某液体中的物体恰好悬浮。
物体的上、下表面积1S和2S,并且12
<
S S;此时物体下表面与上表面受到液体的压力差为F
∆;现用手将物体缓慢下压一段距离,松手后( )
A.物体保持悬浮,因为F
∆不变
B.物体保持悬浮,但F
∆变大
C.物体将上浮,因为F
∆变大
D.物体将下沉,因为F
∆变小
【答案】B
【解析】
【详解】
物体悬浮在液体中,说明其密度等于液体的密度;现用手将物体缓慢下压一段距离后,物体和液体的密度均不变,该物体仍然悬浮。
根据F gV
ρ
=
浮液排
知,用手将物体缓慢下压一段距离后,液体密度不变,排开液体的体积不变,浮力不变;因为浮力产生的原因:上下表面所受的压力差,此时浮力=下表面压力-上表面压力-侧面压力,当深度增加时,侧面压力变大,所以F
∆变大,故B项符合题意、ACD项不符合题意;
20.如图,一足够高的薄壁圆柱形容器重为6N,容器的底面积是200cm2,装有20cm的水.现将高为10cm、底面积为80cm2的圆柱物体A轻轻放入水中(假设物体A在液体中始终保持竖直),待静止后A漂浮在水中,此时物体A有9cm浸在水面下;再向容器中加油(假设油漂浮在水面上且油、水不会混溶),直到A刚好浸没.已知:水的密度为1g/cm3,油的密度为0.8g/cm3.则下列说法错误的是
A.物体A漂浮在水面时,容器底对水平面的压强为2660Pa
B.从加油开始到物体A刚好浸没静止的过程中,物体A克服自身重力做功0.1152J C.当A刚好浸没静止时,浸入水中的体积为400cm3
D.从加油开始到物体A刚好浸没静止的过程中,液体对容器底部的压强变化量为240Pa 【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
A.容器内水的体积:
V水=Sh水=200cm2×20cm=4000cm3,
容器内水的质量:
m水=ρ水V水=1g/cm3×4000cm3=4000g=4kg,
容器水的重力:
G水=m水g=4kg×10N/kg=40N,
物体A排开水的体积:
V排=S A h浸=80cm2×9cm=720cm3=7.2×10-4m3,
物体A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×7.2×10-4m3=7.2N,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,物体A的重力:
G A=F浮=7.2N,
容器底对水平面的压力:
F=G容+G水+G A=6N+40N+7.2N=53.2N,
容器底对水平面的压强:。