7. 如图3—7所示,往量杯中匀速注水直至注满,则图3—8中表示此过程量杯底部受到水的压强p随时间t变化的曲线合理的是(

图3—8
A
B

D
B
)。图3—8
A
B
D
答案
7.B
解析
【分析】
要解决此题,需先明确量杯的形状特征,再结合匀速注水的特点分析液面上升速度,最后利用液体压强公式判断压强随时间的变化规律,进而选出合理图像。
【解析】
1. 确定量杯形状:题目中的量杯为下窄上宽的容器,其横截面积S随水的深度增加而逐渐增大;
2. 分析液面上升速度:匀速注水时,相同时间Δt内注入水的体积ΔV相同,由体积公式ΔV = S·Δh可得Δh = ΔV/S,由于S逐渐变大,因此相同时间内液面上升的高度Δh逐渐减小,即液面上升越来越慢;
3. 推导压强变化:根据液体压强公式p = ρgh,水的密度ρ和g为定值,压强p随液面高度h的变化而变化,h上升越慢则p的增加也越慢,反映在p-t图像上,曲线的斜率会逐渐减小(曲线向上凸);
4. 选项判断:A选项为斜率不变的直线(对应柱形容器),不符合规律;B选项为斜率逐渐减小的曲线,符合分析;C、D选项不符合压强变化特点,故正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
液体压强公式、体积与横截面积的关系
【点评】
本题结合量杯注水过程考查液体压强的变化规律,核心是通过容器横截面积的变化分析液面上升速度,进而推导压强的变化特点,需要学生灵活运用公式并具备图像分析能力,属于初中物理的基础应用题型。
【难度系数】
0.6
要解决此题,需先明确量杯的形状特征,再结合匀速注水的特点分析液面上升速度,最后利用液体压强公式判断压强随时间的变化规律,进而选出合理图像。
【解析】
1. 确定量杯形状:题目中的量杯为下窄上宽的容器,其横截面积S随水的深度增加而逐渐增大;
2. 分析液面上升速度:匀速注水时,相同时间Δt内注入水的体积ΔV相同,由体积公式ΔV = S·Δh可得Δh = ΔV/S,由于S逐渐变大,因此相同时间内液面上升的高度Δh逐渐减小,即液面上升越来越慢;
3. 推导压强变化:根据液体压强公式p = ρgh,水的密度ρ和g为定值,压强p随液面高度h的变化而变化,h上升越慢则p的增加也越慢,反映在p-t图像上,曲线的斜率会逐渐减小(曲线向上凸);
4. 选项判断:A选项为斜率不变的直线(对应柱形容器),不符合规律;B选项为斜率逐渐减小的曲线,符合分析;C、D选项不符合压强变化特点,故正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
液体压强公式、体积与横截面积的关系
【点评】
本题结合量杯注水过程考查液体压强的变化规律,核心是通过容器横截面积的变化分析液面上升速度,进而推导压强的变化特点,需要学生灵活运用公式并具备图像分析能力,属于初中物理的基础应用题型。
【难度系数】
0.6
8. 将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水。图3-9中能粗略描述这个过程浮力随时间变化关系的是(

图3-9
C
)。图3-9
答案
8.C
解析
【分析】
要解决该问题,需分阶段分析鸡蛋在加清水过程中的浮力变化:
1. 初始阶段:鸡蛋在浓盐水中漂浮,根据漂浮条件,浮力等于自身重力G,此时浮力保持G不变;
2. 加入清水后,液体密度逐渐减小,在鸡蛋未完全浸没前,鸡蛋仍处于漂浮状态,浮力始终等于重力G,浮力不变;
3. 当鸡蛋完全浸没后,继续加清水,液体密度持续减小,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,此时$V_{排}$等于鸡蛋体积(恒定),$\rho_{液}$减小,因此浮力逐渐减小;
4. 鸡蛋下沉至杯底静止后,浮力不再变化,且此时浮力小于重力G。
综上,浮力的变化规律为:先保持G不变,再缓慢减小,最后保持不变,对应选项C。
【解析】
分阶段分析浮力变化:
① 鸡蛋初始漂浮在浓盐水中,由漂浮条件得:$F_{浮}=G$,此阶段浮力为G,保持不变;
② 向杯中加清水,液体密度$\rho_{液}$减小,鸡蛋未完全浸没时仍漂浮,浮力仍等于G,浮力不变;
③ 鸡蛋完全浸没后,$V_{排}=V_{蛋}$(恒定),继续加清水,$\rho_{液}$减小,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,浮力随$\rho_{液}$减小而减小;
④ 鸡蛋沉底后,浮力不再变化,且小于G。
结合图像,只有选项C符合该变化规律。
【答案】
C
【知识点】
浮力、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题结合物体浮沉条件和阿基米德原理,分析浮力随液体密度变化的过程,需明确鸡蛋完全浸没前后排液体积的变化对浮力的影响,是对浮力知识点的综合应用。
【难度系数】
0.5
要解决该问题,需分阶段分析鸡蛋在加清水过程中的浮力变化:
1. 初始阶段:鸡蛋在浓盐水中漂浮,根据漂浮条件,浮力等于自身重力G,此时浮力保持G不变;
2. 加入清水后,液体密度逐渐减小,在鸡蛋未完全浸没前,鸡蛋仍处于漂浮状态,浮力始终等于重力G,浮力不变;
3. 当鸡蛋完全浸没后,继续加清水,液体密度持续减小,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,此时$V_{排}$等于鸡蛋体积(恒定),$\rho_{液}$减小,因此浮力逐渐减小;
4. 鸡蛋下沉至杯底静止后,浮力不再变化,且此时浮力小于重力G。
综上,浮力的变化规律为:先保持G不变,再缓慢减小,最后保持不变,对应选项C。
【解析】
分阶段分析浮力变化:
① 鸡蛋初始漂浮在浓盐水中,由漂浮条件得:$F_{浮}=G$,此阶段浮力为G,保持不变;
② 向杯中加清水,液体密度$\rho_{液}$减小,鸡蛋未完全浸没时仍漂浮,浮力仍等于G,浮力不变;
③ 鸡蛋完全浸没后,$V_{排}=V_{蛋}$(恒定),继续加清水,$\rho_{液}$减小,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,浮力随$\rho_{液}$减小而减小;
④ 鸡蛋沉底后,浮力不再变化,且小于G。
结合图像,只有选项C符合该变化规律。
【答案】
C
【知识点】
浮力、阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题结合物体浮沉条件和阿基米德原理,分析浮力随液体密度变化的过程,需明确鸡蛋完全浸没前后排液体积的变化对浮力的影响,是对浮力知识点的综合应用。
【难度系数】
0.5
9. 如图3-10甲所示,烧杯里盛有$6°\mathrm{C}$的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示。现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到$0°\mathrm{C}$的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是(

A.先上浮然后下沉
B.浮力变小,一直下沉
C.先下沉然后上浮
D.浮力变大,一直上浮
A
)。A.先上浮然后下沉
B.浮力变小,一直下沉
C.先下沉然后上浮
D.浮力变大,一直上浮
答案
9.A
解析
【分析】
首先,小球在6℃的水中恰好悬浮,根据悬浮条件可知小球的密度等于6℃时水的密度。接着观察水的密度随温度变化的图像,明确温度从6℃降到0℃的过程中,水的密度变化分为两个阶段:6℃到4℃时水的密度逐渐增大,4℃到0℃时水的密度逐渐减小。再结合浮沉条件,对比小球密度和不同温度下水的密度关系,判断小球的浮沉情况。
【解析】
1. 确定小球密度:小球在6℃水中悬浮,根据悬浮条件$\rho_{物}=\rho_{液}$,可得$\rho_{球}=\rho_{水(6℃)}$。
2. 分析6℃→4℃阶段:由图乙可知,水的密度在4℃时最大,从6℃降到4℃的过程中,水的密度逐渐增大,此时$\rho_{水}>\rho_{球}$。根据浮沉条件,当$\rho_{液}>\rho_{物}$时,物体上浮,因此此阶段小球上浮。
3. 分析4℃→0℃阶段:从4℃降到0℃的过程中,水的密度逐渐减小,当水的密度减小到等于$\rho_{球}$时,小球悬浮;继续降温到0℃时,水的密度小于$\rho_{球}$,根据浮沉条件,物体下沉,因此此阶段小球最终下沉。
综上,小球的浮沉情况是先上浮然后下沉。
【答案】
A
【知识点】
物体浮沉条件、密度与温度的关系
【点评】
本题结合水的特殊密度变化规律与浮沉条件,需要分阶段分析温度变化时液体密度的改变,进而判断小球的浮沉,考查学生对知识点的综合应用能力,易错点在于未分阶段分析密度变化。
【难度系数】
0.5
首先,小球在6℃的水中恰好悬浮,根据悬浮条件可知小球的密度等于6℃时水的密度。接着观察水的密度随温度变化的图像,明确温度从6℃降到0℃的过程中,水的密度变化分为两个阶段:6℃到4℃时水的密度逐渐增大,4℃到0℃时水的密度逐渐减小。再结合浮沉条件,对比小球密度和不同温度下水的密度关系,判断小球的浮沉情况。
【解析】
1. 确定小球密度:小球在6℃水中悬浮,根据悬浮条件$\rho_{物}=\rho_{液}$,可得$\rho_{球}=\rho_{水(6℃)}$。
2. 分析6℃→4℃阶段:由图乙可知,水的密度在4℃时最大,从6℃降到4℃的过程中,水的密度逐渐增大,此时$\rho_{水}>\rho_{球}$。根据浮沉条件,当$\rho_{液}>\rho_{物}$时,物体上浮,因此此阶段小球上浮。
3. 分析4℃→0℃阶段:从4℃降到0℃的过程中,水的密度逐渐减小,当水的密度减小到等于$\rho_{球}$时,小球悬浮;继续降温到0℃时,水的密度小于$\rho_{球}$,根据浮沉条件,物体下沉,因此此阶段小球最终下沉。
综上,小球的浮沉情况是先上浮然后下沉。
【答案】
A
【知识点】
物体浮沉条件、密度与温度的关系
【点评】
本题结合水的特殊密度变化规律与浮沉条件,需要分阶段分析温度变化时液体密度的改变,进而判断小球的浮沉,考查学生对知识点的综合应用能力,易错点在于未分阶段分析密度变化。
【难度系数】
0.5
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