内容正文:
第十章 浮力
一、选择题
1.如图所示的四个情景,没有受到浮力的物体是( )
A. 飘在空中的热气球 B. 遨游太空的“天宫一号”
C. 远航的巨轮 D. 沉底的鸡蛋
2.端午节那天,小明发现煮熟后的咸鸭蛋有的沉在水底,有的浮在水面(如图所示)。若甲的体积比乙小,则下列分析合理的是( )
A.甲的质量比乙大 B.甲受到的浮力等于重力
C.甲的密度比乙大 D.乙受到的浮力大于重力
3.将一个重为10N的物体轻轻放入盛有水的容器中,物体漂浮在水面上且溢出2N的水,则( )
A.物体受到的浮力等于10N B.物体受到的浮力等于2N
C.物体排开液体的重力等于2N D.物体排开液体的重力等于8N
4.采摘的新鲜草莓,用盐水浸泡可清洗表面的农药残留物。小梦把一个草莓放入盛有盐水的盆内进行清洗,草莓静止时如图所示,向盐水中再加一些盐,并轻轻搅拌,结果草莓开始上浮,最终漂浮。下列说法正确的是( )
A.草莓漂浮时,所受的浮力大于其重力 B.草莓由悬浮到上浮,受到的浮力减小
C.该草莓悬浮时比漂浮时所受的浮力大 D.草莓上浮时浮力等于其排开盐水的重力
5.如图所示,甲、乙两个相同的烧杯中装有密度相同的液体,将两个物体A、B分别放入甲、乙两杯液体中。静止时,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,两杯中的液体液面高度均为h。若A、B的质量分别为mA、mB,A、B的体积分别为VA、VB,A、B受到的浮力分别为FA、FB。下列判断中正确的是( )
A.若VA<VB,则一定有mA<mB
B.若mA<mB,则一定有FA<FB
C.甲杯中液体对容器底的压力大于乙杯中液体对容器底的压力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
6.如图所示,将重为5N 的小球挂在弹簧测力计下,当小球的一半体积浸在水中时,测力计示数为2N。下列说法正确的是 ( )
A.小球的体积为400cm3
B.小球的密度为1.25g/cm3
C.缓缓向下移动弹簧测力计,小球对测力计的拉力最小可达到1N
D.剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为5N
7.如图所示,底面积为 150cm2 的圆柱形容器中装有适量的水,将质量为 200g 的实心长方体物块放入水中(ρ水 = 1.0×103kg/m3),最终物块静止时有五分之一的体积露出水面,此时容器中水的深度为 30cm 。则 下列判断正确的是( )
A.该物块所受的浮力大小为 1N
B.该容器底部受到水的压力大小为 50N
C.该物块的密度为 0.75×103kg/m3
D.若要使物块浸没水中,施加在其上表面的压力至少要 0.5N
8.创新实验小组用如图所示的实验装置测量木块的密度,拉力传感器的示数反映的是绳对木块的拉力大小,往容器中缓慢加水,当木块的一半体积浸入水中时,拉力传感器的示数为;继续往容器中加水当木块完全浸没时,拉力传感器的示数为。水的密度为,则( )
A.木块浸没时受到的浮力为 B.木块的体积为
C.木块受到的重力为 D.木块的密度为
二、填空题
9. 如图所示,小陶子在家中洗碗时,他发现空碗可以漂浮在水面上,如图所示,此时碗受到的浮力 它自身的重力;当碗中有一定量的水时,碗会沉入水底,则沉底时碗受到的浮力 它漂浮时受到的浮力。
10.一艘驱逐舰满载时的排水量是5万吨,它从海洋驶入长江时,所受的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),它将 (选填“上浮”或“下沉”)一些。(g取)
11.如图所示,一个密度为的正方体物块漂浮在液面上,露出液面的体积占物块体积的,则该液体的密度是 kg/m3。
12.密度计是测量液体 的工具,有一支密度计先后放在A、B两种液体中,静止时,如图所示,由此可以判断,密度计在A液体中所受的浮力 在B液体中所受的浮力,A液体的密度 B液体的密度。(选填“>”、“<”或“=”)
13.底面积为300cm2的圆柱形壁容器内装有某种液体,容器上方用一段非弹性细线悬挂着重6N、底面积为100cm2的圆柱体A。容器底部有放水口。开始时,A 浸在液体中的深度为5cm,细线刚好伸直,如图所示,则A受到的浮力为 N,液体的密度为 kg/m3。已知细线能承受的最大拉力为4N,现使容器中液体缓缓流出,直到细线刚好被拉断为止,从细线刚好伸直到被拉断, 容器底受到液体的压强变化了 Pa。
三、实验探究题
14.小关同学在探究“影响浮力大小的因素”时做了如图所示的实验,请你根据小关的实验探究回答下列问题:
(1)为了探究浮力大小跟物体浸在液体中的深度的关系应选用图 ,理由是 ;
(2)比较图a、b、c可得到的结论是:液体的密度相同时, 越大,其浮力也越大;
(3)比较图a、c、e可用来探究物体所受浮力跟液体 的关系;
(4)【实验拓展】
①图中的金属块A (选填“能”或者“不能”)接触烧杯底部,若金属块A接触到了容器底部,则测出金属A受到的浮力 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”);
②试验后小关整理器材发现弹簧测力计使用前没有校零,对实验中所测的浮力 影响(选填“有”或“没有”) 。
15.创新实验小组利用弹簧测力计、石块、烧杯等器材,按照如图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)为减小测量误差并使操作最简便,最合理的操作步骤是 。
(2)如图B所示,在放入石块之前,烧杯中水量需要满足的要求是 。
(3)由图中实验数据可得出石块受到的浮力大小等于 N,石块排开液体受到的重力为 N。由此可以得出物体所受浮力的大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)排开液体所受重力。
(4)利用实验数据,进一步计算可知物块的密度为 g/cm3。()
四、计算题
16.如图甲,2023年2月10日,经过约7小时的出舱活动,神舟十五号航天员费俊龙、邓清明、张陆密切协同,完成出舱活动全部既定任务,出舱活动取得圆满成功。为了顺利出舱,航天员们都要在地面上经历“魔鬼式训练”。其中模拟失重水槽训练是其中的一项必修课,模拟失重训练水槽的原理是:通过增减配重和漂浮器,使宇航员悬浮在水中,模拟失重环境的操作效应。如图乙所示,质量为的宇航员,若所带配重及所着模拟宇航服质量为,人自身的密度设为。水的密度为,取。求:
(1)宇航员悬浮在水中时所受的总浮力;
(2)宇航员排开水的总体积;
(3)宇航员服手腕处有一块面积为小镜子,航天员可以通过它随时察看自己身上的各种开关。当小镜子处于水面以下处受到的压力为多大?
17. 如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。图是整个过程中弹簧测力计的示数/“与圆柱体下表面深度h变化关系的数据图象(容器厚度不计,整个过程容器中水未溢出,,)。求:
(1)圆柱体浸没时受到的浮力?
(2)圆柱体的密度?
(3)若盛水容器的底面积为,当圆柱体完全浸没时与圆柱体未浸入水前相比较,容器对水平桌面的压强增加了多少?
18. 如图甲所示,一个薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器中放着一个高为15cm、底面积为200cm2的均匀实心圆柱体M。缓慢向容器中加水,当水深h=10cm时停止加水,此时实心圆柱体M对容器底部的压强为1000Pa(如图乙)
(1)此时圆柱体受到的浮力大小;
(2)容器底部对圆柱体M的支持力大小;
(3)若继续向容器中缓慢加水直至水深h1=20cm(水未溢出),此时圆柱体M在水中的状态是漂浮、悬浮还是沉底,请通过计算说明(ρ水=1.0×103kg/m3)。
参考答案
1.B
2.B
3.A
4.D
5.B
6.D
7.D
8.B
9.等于;小于
10.不变;下沉
11.0.75×103
12.密度;=;>
13.6;1.2×103;400
14.a、c、d;液体密度和浸入液体的体积相同,深度不同;物体浸入液体的体积;密度;不能;偏大;没有
15.D、A、B、C;水面到达杯口;1;1;等于;4
16.(1)解: 因为宇航员悬浮,
所以;
答:宇航员在浮力水槽中训练时所受的浮力为;
(2)解:,
由可知,宇航员排开水的体积:;
答:宇航员排开水的体积为;
(3)解:镜子在水面以下深时受到水的压强:;
压力为:。
答:镜子在水面以下深时受到水的压力为。
17.(1)解:由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,圆柱体重力为
图像中h=7cm~9cm段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力为,所以圆柱体浸没时受到的浮力为
答:圆柱体浸没时受到的浮力为8N;
(2)解:圆柱体完全浸入水中时排开水的体积为
圆柱体的密度为
答:圆柱体的密度为1.5×103kg/m3;
(3)解:当圆柱体完全浸没时,容器对水平桌面的压力增加量为
容器对水平桌面的压强增加
答:当圆柱体完全浸没时与圆柱体未浸入水前相比较,容器对水平桌面的压强增加了800Pa。
18.(1)解:圆柱体M的底面积S=200cm2,水的深度为h=10cm,则圆柱体M排开水的体积
V排=Sh水=200cm2×10cm=2000cm3=2×10-3m3
圆柱体受到的浮力
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×2×10-3m3×10N/kg=20N
(2)解:实心圆柱体M对容器底部的压力为
F压=pS=1000Pa×200×10-4m2=20N
容器底部对圆柱体M的支持力和实心圆柱体M对容器底部的压力是一对相互作用力,大小相等,所以容器底部对圆柱体M的支持力F支=20N;
(3)解:圆柱体的重力
G=F浮+F支=20N+20N=40N
圆柱体的质量
圆柱体的体积
V=Sh=200×10-4m2×15×10-2m=3×10-3m3
圆柱体的密度
所以圆柱体仍处于沉底状态。
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