初中物理压强和浮力解答题

在《空气的存在》一课中，教材里设计了如图所示的活动：“用粗铁丝做的夹子夹住空易拉罐，并向空易拉罐中倒入少许水。然后对易拉罐加热，有大量水汽逸出时，把易拉罐开口朝下扣在冷水中（不要扣入得太深），观察现象。”如果实验现象能成为空气存在的证据，活动中应该看到什么现象？请你解释产生这一现象的原因。

风是永不枯竭的能源。自古以来风能就受到人们的青睐，帆船、风车都是对风能的利用。现在，由于电能的广泛利用，风力发电得到世界各国的高度重视。

（1）风力发电机是根据　　原理制成的。为提高捕获风能的效率，叶片设计是风力发电机研制的核心技术之一，叶片截面制成图甲的形状，当风以图乙所示的角度流经叶片时，叶片会按　　方向转动（选填“顺时针”或“逆时针” $)$。

（2）由于远海的风能资源更丰富，海上发电必定会向远海发展。远海发电机需安装在漂浮式基础上（如图丙），若它们的总质量达11200吨，则漂浮式基础的总体积至少需要多少米 ${}^3$？（海水密度取 $1.0\times {10}^3$千克 $/$米 ${}^3)$

（3）传统的火力发电不仅会释放各种大气污染物，而且效率不高，每生产1千瓦时的电能需要消耗标准煤约0.4千克。若功率为30000千瓦的风力发电机组工作24小时，相当于替代标准煤多少吨？

炎热的天，某些城市的街道上有雾炮车在向空中喷水，它比普通洒水车的降温、净化空气的效果更好（雾炮车的参数如下表所示）

（1）雾炮车净化空气主要针对的污染物是　　。

（2）雾炮车的降温效果更好，原因是喷出的极细水珠增加了　　，从而加快了水的蒸发。

（3）已知某古桥的桥面能承受的最大压强为 $6\times {10}^5$帕，通过计算判断该雾炮车能否满载通过？

雾炮车的部分参数
空载时质量 最大装水量 满载时轮胎与地面的总接触面积	6000千克 10000千克 0.4米 ${}^2$

目前全国少数城市已投入使用超级电容公交车。超级电容器是一种新型电能存储设备，像蓄电池一样也有正、负两极，可通过安装在各公交站点的充电桩快速充满电，让车能够继续正常行驶。在制动过程中，电车又能通过发电机回收部分能量为超级电容充电，安全高效环保。

假设某型号的超级电容公交车载满乘客时总质量为15吨，某次运行时从充电桩充满电后电车储存的能量约为 $2\times {10}^7$焦，能以10米 $/$秒的速度保持匀速直线行驶6千米，能量利用的效率为 $90\%$。

（1）电车发电机的工作原理是　　。

（2）若公交车载满乘客时车胎与地面的总接触面积为0.4米 ${}^2$，求公交车对地面的压强。

（3）若公交车在该次运行中受到的阻力恒定，则牵引力大小是多少？

（4）若公交车在该次运行中电容器输出电压为300伏，不计电容器输出电能时的能量损耗，则工作电路的电流有多大？

如图所示，将密度为0.6克 $/$厘米 ${}^3$、高度为10厘米，底面积为20厘米 ${}^2$的圆柱体放入底面积为50厘米 ${}^2$的容器中，并向容器内加水。 $(g$取10牛 $/$千克）

（1）当水加到2厘米时，求圆柱体对容器底的压力大小。

（2）继续向容器中加水，当圆柱体对容器底压力为0时，求圆柱体在液面上方和下方的长度之比。

如图甲，有一轻质杆，左右各挂由同种金属制成、质量分别为 $m_1$和 $m_2(m_1>m_2)$的实心物块后恰好水平平衡。

（1）求左右悬挂点到支点 $O$的距离 $L_1$与 $L_2$之比。

（2）将两物分别浸没于水中（如图乙），杆将会　　（选填“左端下降”“右端下降“或“仍然平衡” $)$，试通过推导说明。

2017年央视春晚桂林分会场的节目令人难忘，不论从舞台的搭建，还是从灯光的运用以及演员的表演来看，都无可挑剔。

（1）据专家介绍，临江而建的观众席平台每1m²的承重标准达到了4000N，由此可知，观众席平台能承受的压强可达多少帕斯卡？

（2）如图所示，在空中表演的舞蹈演员，由钢丝绳牵引着随音乐上下或左右移动。若演员向上移动4m所用的时间为10s，则移动的平均速度是多少？

在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中；

（1）如图甲所示，依次将物体缓缓浸入水中。

①从位置2→3的过程中，物体受到的重力　 　，受到的浮力　   　。（均选填“变大”、“变小”或“不变”）

②从位置3→4的过程中，物体受到的浮力不变，说明物体受到的浮力与浸没的深度

　   　（选填“有关”或“无关”）。

③图乙中的　   　（选填“a”或“b”）能反映测力计示数在甲图实验过程中的变化。

④实验中用手提着测力计，可能会使测力计示数不稳定，你的改进建议是　                                      　。

（2）课本中提到，物体在空气中也会受到浮力作用，因此小禹设计了一个测量空气浮力大小的实验；

①排尽一个大气球内部的空气，测出气球的重力G_球；

②将适量的氢气充入气球，用细线扎紧封口，按图丙所示测出拉力的大小F_拉；

③根据F_浮＝F_拉+G_球，求出气球所受浮力大小（细线重力和摩擦忽略不计）。小禹的实验方案中，计算浮力的方法有误，错误是　                 　。

如图甲所示，放在水平桌面上的圆柱形容器的底面积为100cm ²，装有20cm深的水，容器的质量为0.02kg，厚度忽略不计。A、B是由密度不同的材料制成的两实心物块，已知B物块的体积是A物块体积的 $\frac{1}{8}$ ．当把A、B两物块用细线相连放入水中时，两物块恰好悬浮，且没有水溢出，如图乙所示，现剪断细线，A物块上浮，稳定后水对容器底的压强变化了60Pa，物块A有 $\frac{1}{4}$ 体积露出水面。已知水的密度为1.0×10 ³kg/m ³，g取10N/kg。试求：

（1）如图甲所示，容器对水平桌面的压强；

（2）细线被剪断后水面的高度差；

（3）A、B两物块的密度。

某比赛，两选手分别用六根完全相同的长方体木条搭建了甲、乙两木筏。如图1所示，两木筏静止在水面。

（1）以点代替木筏，在方框内（图画出甲木筏的受力示意图。

（2）甲木筏的质量为，底面积为，求甲木筏浸入水中的深度。，

（3）甲木筏所受浮力　　乙木筏所受浮力（选填“”“ ”“ ” 。写出你的分析过程。

测量液体密度的仪器叫做密度计。图（a）和图（b）是自制的简易密度计，它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，将其放入盛有不同液体的两个烧杯中。

（1）请判断哪杯液体密度大，并说明理由。

（2）实验室的密度计的上部是一个用来标刻度的空心圆柱形玻璃管，管下部为一玻璃泡，内装有铅粒。某密度计圆柱形玻璃管长L＝10cm，横截面积S＝2.5cm²，该密度计总质量m＝20g，将它放入水中静止时，水面距玻璃管上端为4cm；将此密度计放入未知液体中静止时，发现液面距玻璃管上端为2cm。求这种液体的密度以及密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值。（已知水的密度为1.0×10³kg/m³，g＝10N/kg）

小明在学习了大气压的知识后，对气体压强与哪些因素有关作出了猜想，下表是他猜想的几个因素和关系以及实例。

序号	影响因素	关系	实例
1	质量	质量增大，压强增大	充气玩具充气过多易爆裂
2	体积	体积减小，压强增大	吹气后的气球用力挤压易爆裂
3	温度	，压强增大	夏天自行车容易爆胎

（1）请在表格中划横线处填上合适的内容。

（2）为了研究气体压强与这些因素之间量的关系，他做了如下实验：用注射器密封一段空气柱，保证其温度不发生变化的情况下，研究气体压强与它的体积之间的关系，此实验中他运用了　 　的研究方法。如图所示，他可以通过注射器上面的刻度直接读出气体的体积V，用弹簧秤竖直向上拉注射器活塞来改变气体的体积。如果已知注射器活塞的横截面积为s，（活塞与注射器壁之间的摩擦、活塞重都忽略不计），当地大气压为标准大气压P₀，当弹簧秤的示数为F时，注射器内气体的压强计算表达式为P＝　　。

（3）通过实验，他得到了表中一些数据：

P（×10^5Pa）	1.0	0.8	0.5	0.4
V（×10^﹣^5m^3）	1	1.25	2	2.5

观察表中数据，可以初步确定，在质量和温度不变的条件下，气体压强与体积成　　。

小明同学想探究木块所受浮力大小与排开的液体之间有什么样的关系。按照如图所示的实验方法去探究上述问题，探究结果：

（1）浸入水中的木块所受的浮力F_浮＝ 　N；

（2）木块排开的水受到的重力G_排＝　 　N；

（3）比较F_浮和G_排的大小，可以发现F_浮　 　G_排（填“＞”、“＜”或“＝”）。

某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材，按照图所示的步骤，探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。

（1）先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力，其中石块的重力大小为　3.8　 $N$。

（2）把石块浸没在盛满水的溢水杯中，石块受到的浮力大小为　　 $N$．石块排开的水所受的重力可由　　（填字母代号）两个步骤测出。

（3）由以上步骤可初步得出结论：浸在水中的物体所受浮力的大小等于　　。

（4）为了得到更普遍的结论，下列继续进行的操作中不合理的是　　。

$A$．用原来的方案和器材多次测量取平均值

$B$．用原来的方案将水换成酒精进行实验

$C$．用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验

（5）另一实验小组在步骤 $C$的操作中，只将石块的一部分浸在水中，其他步骤操作正确，则　　（选填“能”或“不能” $)$得到与（3）相同的结论。

如图是一款备受青年人喜爱的双轮电动平衡车，已知该车重 $200N$，设计的最大行驶速度为 $5m/s$。试问：

（1）该电动平衡车水平行驶时，电动机将　电　能转为　　能。

（2）体重为 $600N$的小强站在车上，轮胎与水平地面的总接触面积为 $40c{m}^2$，则车对地面的压强为多少？

（3）在水平路面上，当车以最大速度匀速行驶 $24\mathit{km}$时，所受阻力恒为 $25N$，则车行驶的时间和功率分别为多少？