内容正文:
专题4浮力应用——利用浮力测密度
知识点一、测固体的密度
[方法一] 请利用弹簧测力计、水、烧杯测出一块小石头(ρ物>ρ水)的密度。
① 实验原理 F浮=G-F拉 (称重法)
② 步骤
a 用弹簧测力计先测出小石块在空气中的重力记为G石;
b 用弹簧测力计悬吊着小石块,使之浸没在水杯中。并记下此时弹簧测力计的示数为F拉;
c 由F浮+F拉=G可求得小石块浸没在水中受到的浮力为F浮=G石-F拉;
d 由F浮=ρ液gV排和G=mg=ρ物gV物及V物=V排得。
[方法二] 利用量筒、水、细针测出不沉于水的蜡块(ρ物<ρ水)密度。
① 实验原理 F浮=G(漂浮法)
② 步骤
a 先往量筒中倒入适量的水,记下水的体积为V0;
b 然后往量筒中放入小蜡块,待小蜡块静止后,记下水面现在所对应的刻度为V1,即蜡块漂浮时V排=V1-V0;
c 用细针将蜡块全部按入水中,记下现在水面刻度为V2,此时蜡块的体积为V蜡=V2-V0;
d 利用漂浮条件F浮=G,即ρ水gV排=ρ蜡gV蜡得出。
知识点二、测液体的密度
[方法一]
原理 F浮=G-F拉和F浮=ρ液gV排。(称重法)
器材 弹簧测力计、烧杯、适量的水、适量的待测液体和一个密度大于水和液体的物体。
过程 用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的浮力,则有
即:。
[方法二]
原理 F浮=G物(漂浮法)
器材 量筒、水和待测液体、一个密度比水和待测液体小的物体。
过程 用上述器材分别测出物体在水中和待测液体中的V排即可,即:由G物=F浮水和G物=F浮液可知ρ水gV排水=ρ液gV排液,也即。
1.(2023秋•杭州期中)港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道,大桥在水下施工时,要向水中沉放大量的施工构件。现将边长2m的正方体沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲),钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化(如图乙)。下列选项说法正确的是(ρ海水=1.0×103kg/m3)( )
A.该正方体构件的质量为16t
B.表示正方体构件所受浮力变化的图像是①
C.该构件浸没在水中所受浮力为4×104N
D.该构件的密度是2.5×103kg/m3
2.(2023秋•西湖区月考)如图甲所示,江南小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,g取10N/kg,则下列说法中正确的是( )
A.金属块所受重力大小为26N
B.金属块的密度为2.3×103kg/m3
C.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为26N
D.金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为5×103Pa
3.(2023秋•滨江区校级期中)物块在空气中和浸没在水中时,弹簧测力计示数如图。下列判断正确的是( )
A.物块受到的浮力是1N
B.物块的体积是2×10﹣4m3
C.物块的密度是 3×103kg∕m3
D.物块浸没在水中时,越深所受浮力增大
4.(2023秋•东阳市月考)小李学习了浮力知识后,在家中进行了“物体浮沉条件”等相关研究,过程如下。
①图甲和乙:取两个完全相同的玻璃杯,倒等体积的水和白酒,液面高度为h0。
②图丙:把萝卜放入装有水的玻璃杯中,萝卜漂浮在水面上,液面高度为h1。
③图丁:把乙中的部分白酒倒入丙中,萝卜沉底,此时液面高度为h2。
④图戊:倒出若干白酒后,乙中剩余白酒液面高度为h3。
请回答以下问题。
(1)若图丙中的萝卜会吸水,且吸水后质量和体积均变大,但仍处于漂浮状态,此时的液面高度为h1′。则h1′ h1(选填“>”、“=”或“<”)。
(2)若不考虑水和白酒混合前后体积变化,ρ水表示水密度,请你用帮小李用相关字母表示萝卜的密度ρ萝卜= 。
5.(2023秋•拱墅区校级期中)小金在自己家找到了一个质地均匀、质量为550g、外形规则的长方体金属块,测得其长宽高分别为5cm、5cm、4cm,利用如图所示方法测量待测液体的密度。其中,弹簧测力计的量程为0﹣5N。
(1)当用该密度计测量某待测液体时,测力计示数为4.7N,此时长方体金属块所受的浮力为 N,该待测液体的密度为 g/cm3。
(2)这套装置制成的密度计,理论上它的测量范围是 。
6.(2023秋•西湖区月考)小双学习浮力知识后,在小菱的帮助下制作了一个可测量物体质量的“称”,如图甲所示小筒与大筒均为圆柱形容器。小筒和托盘的总质量为m,小筒底面积S小,大筒中装有适量的