内容正文:
专题09 浮力
1.(2024·福建)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A. 甲图中,水对杯底的压力为 B. 乙图中,草莓的质量为
C. 丙图中,草莓排开水的体积为 D. 丙图中,细针对草莓的压力为
2.(2020·福建)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面,细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2∶5,那么( )
A. A、B所受的重力之比为5∶2 B. A、B所受的浮力之比为1∶2
C. 细线对A的拉力大小为1N D. B对容器底部的压力为零
3.(2020·福建)五月五,是端午,蒸角粽,挂葛蒲,香囊身边佩,龙舟水上浮。下列说法正确的是( )
A. 蒸角棕是用热传递的方式改变粽子的内能
B. 挂在墙上的葛蒲只受重力
C. 佩在身上的香囊只受绳子的拉力
D. 龙舟依靠浮力向前运动
4.(2021·福建)如图,将一边长为10 cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中、木块静止时露出液面的高度为2 cm,液面比放入前升高1 cm,容器底部受到液体的压强变化了80 Pa,则木块底部受到液体压强为______Pa,木块受到的浮力为______N。
5.(2020·福建)我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当潜水器下潜到1.0×104m深度静止时,受到海水的压强约为______Pa(ρ海水取1.03×103kg/m3,g取10N/kg);在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自重,从而上浮。
6.(2024·福建)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图1,播水壶不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间。
(1)测滴水量:播水壶装满水后,计划用烧杯接取滴水。为了减小误差,测量滴水的质量应选择以下方案中的______(填写序号)。
①先测空烧杯质量,接水后再测滴水和烧杯的总质量。
②先测滴水和烧杯的总质量,倒去水后再测烧杯质量。
测得1min滴水的质量为80g,则1刻钟(15min)滴水的体积为______;
(2)分析测算:圆筒形受水壶内部底面积,浮箭总重6N,长方体浮块的底面积、高3cm。受水壶内无水时,指针对应标尺的位置标记为“←开始滴水”。滴水后,当浮箭刚浮起时,受到的浮力为______N,此时受水壶内的水面高度为______cm;
(3)标尺定标:图2的标尺上每一格表示1cm,请你在标尺上对应位置标出“←3刻钟”______;
(4)成品试测:经检测,漏刻每1刻钟的实际时间均超出15min,发现随着播水壶内水量减少,滴水间隔时间越来越长。为使滴水间隔时间相同,小组讨论后,将滴水壶装置改进成如图3所示,依据的物理知识是______。
7.(2023·福建)用透明圆筒制作测量液体密度的密度计。
(1)获取相关数据:
①已知圆筒底面积为S;
②调节天平平衡时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,此时应将平衡螺母向_________移。如图,用调好的天平测得空圆筒质量_________g;向圆筒中倒入适量水,用天平测得圆筒与水的总质量为81.4g,计算得到圆筒内水的体积_________cm3。
(2)制作液体密度计:
待测液体在圆筒上体积为V0的水面处做标记,如图甲所示。倒掉圆筒内的水,倒入待测液体至标记处,使待测液体体积为V0。将圆筒放入水中,圆筒处于漂浮状态,如图乙。测量圆筒浸入水中的深度h,则待测液体密度_________(用m、S、h、V0、ρ水表示)。根据计算结果在圆筒外壁标记刻度线和密度值;
(3)用自制密度计测量某种液体密度时,发现圆筒触底无法漂浮,请提出一条改进建议:_________。
8. (2020·福建)在测量某液体密度的实验中。
(1)把托盘天平在水平工作台上,将游码移到标尺左端______刻度线处,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向______调节,使天平横梁平衡;
(2)将装有待测液体的烧杯放在天平左盘,平衡时,右盘砝码质量和称量标尺上的示数值如图乙,待测液体和烧杯的总质量为______g;
(3)将烧杯中适量的液体倒入量筒内,液面位置如图丙,则量筒中的液体体积为______mL。称得剩余液体和烧杯的总质量为22g,则液体的密度为______g/cm3;
(4)小明提出另一种测量待测液体密度的方案,器材有弹簧测力计、金属块、水和两个烧杯。简要步骤如下:
①分别往两个烧杯中装适量的水和待测液体;
②将金属块挂在弹簧测力计下,静止时测力计示数记为F1;
③将挂着的金属块浸没在水中(未接触烧杯),静止时测力计示数记为F2;
④将挂着的金属块浸没在待测液体中(未接触烧杯),静止时测力计示数记为F3;
⑤液体的密度ρ液=______ (用ρ水及测得的物理量表示)。
9. (2023·福建)小华利用氦气球与探空仪了解空气状况。如图甲所示,质量为0.4kg的探空仪静止在水平桌面上,与桌面接触面积为0.02m2。在室内测试时,将探空仪固定在充有氦气的气球上,释放后氦气球恰好能携带探空仪悬浮在空中,如图乙所示。已知球壳质量为0.23kg,球内氦气的密度为0.17kg/m3,室内空气的密度为1.22kg/m3。求:
(1)探空仪所受的重力;
(2)探空仪对水平桌面的压强;
(3)悬浮时氦气球的体积(计算浮力时,不计探空仪的体积和球壳的厚度)。
10.(2022·福建)如图是一款能自动浮沉的潜水玩具,正方体潜水器内装有智能电磁铁,将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中,容器放置在水平铁板上,不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离l,自动调节电磁铁电流大小,改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前,潜水器处于漂浮状态。闭合开关,潜水器启动后先匀速下沉,完全浸入水中后,变为加速下沉直至容器底部,下沉全过程F随l变化的关系保持不变,水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm,重为5N,容器的底面积为1000cm2,水深为25cm。求:
(1)潜水器漂浮时受到的浮力;
(2)下沉全过程潜水器重力所做的功;
(3)潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。
10.(2024·福州十六中中考模拟)某物理兴趣小组在学习了浮力的相关知识后,利用身边器材做了如下实验,在柱状水杯中加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,如图所示,观察到土豆静止漂浮在水面上,如图甲所示:向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;当注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示:继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. 漂浮在水面上时,土豆受到的浮力大于重力
B. 悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等
C. 沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力
D. 沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化
11.(2024·龙岩市中考模拟)如图所示为我国某次军演中,参加演习的某舰艇飞机起飞试验,当战斗机从军舰上起飞后( )
A. 舰体略上浮,受到浮力不变 B. 舰体略上浮,受到浮力变小
C. 舰体略下沉,受到浮力不变 D. 舰体略下沉,受到浮力变大
12.(2024·泉州五中中考模拟)如图中的情景节选自我国古代科技著作《天工开物》,下列说法正确的是( )
A. 甲图“六桨客船”中,划水的船桨属于省力杠杆
B. 乙图“河池山锡”中,水由高处流下是因为受到惯性作用
C. 丙图“竹笆沉底”中,船上装载的竹笆越多时,船受到的水的浮力越小
D. 丁图“没水采珠”中,水面下的采珠人下潜的越深时受到水的压力越大
13.(2024·泉州一中中考模拟)做中学是学习物理的有效方法,小一在学习了潜水艇知识后,利用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型,不计进排气管体积,要让原本悬浮的潜水艇下沉,采取的措施是使瓶内气体( )
A. 减少 B. 增加
C. 先增加后减少 D. 先减少后增加
14.(2024·福州十九中中考模拟)如图所示,水平桌面上两个完全相同的玻璃缸装满了水,水中漂浮着大、小两只材质相同的玩具鸭。甲、乙两图中,水对玻璃缸底的压强分别为p1和p1;玻璃缸对桌面的压强分别为p3和p4;两只玩具鸭受到水的浮力分别为F1和F2;则它们的大小关系为( )
A. p1=p2, p3<p4 , F1=F2 B. p1<p2, p3<p4, F1<F2
C. p1>p2, p3=p4 , F1=F2 D.
15.(2024·龙岩市中考适应性练习)实心正方体木块(不吸水)漂浮在水上,如图所示,此时浸入水中的体积为6×10-4m3,然后在其上表面放置一个重4N的铝块,静止后木块上表面刚好与水面相平(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),则该木块( )
A. 木块的重力是10N
B. 木块的体积是0.6×10-3 m3
C. 木块的密度是0.6×103 kg/m3
D. 放置铝块后,木块下表面受到水的压强增大了500Pa
16.(2024·宁德市中考模拟)甲、乙两个完全相同的柱形容器,静止放在水平桌面上,容器中分别盛有体积相同的A、B两种液体,将一个小球先后放入两个容器中,静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A. A、B两种液体的密度ρA<ρB
B. 小球在A、B两种液体中所受浮力
C. 甲、乙两个容器对桌面的压强p甲<p乙
D. 甲、乙两个容器对桌面的压力
17.(2024·三明市大田县中考模拟)硝酸钾的溶解度随温度的变化如下表。如图所示,一个小球悬浮在50℃硝酸钾溶液中,烧杯底部还留有一定量的硝酸钾固体,此时硝酸钾溶液的密度是,小球受到的浮力是;当温度下降至20℃时,硝酸钾溶液的密度是,小球受到的浮力是,此过程中溶液体积变化忽略不计,则( )
温度(℃)
10
20
30
40
50
60
溶解度(克)
20.9
31.6
45.8
63.9
85.8
110
A. B. C. D.
18.(2024·福州立志中学中考模拟)如图,重为,底面积为的圆柱形容器放在水平桌面上,容器高,内有的水,用一质量和体积均不计的轻杆悬挂一个底面积为,密度为的圆柱体,从接触液面开始计时,以的速度匀速向下移动,当时,物块完全浸没,则( )
A. 当向下移动的距离为时,物体所受浮力为
B. 当时,水对容器底的压强为1300Pa
C. 物块的高为
D. 完全浸没后,容器对桌面的压力为
19.(2024·泉州五中中考模拟)如图甲所示,将一圆柱体木块用细线栓在没有水的容器底部,然后向容器中逐渐加水。图乙是木块所受浮力随容器中水的深度变化的图象。下列说法正确的是( )
①木块的重力为10N
②木块的底面积为100cm2
③木块刚好浸没时,液体对容器底的压强为1600Pa
④木块的密度为0.8×103kg/m3
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④
20.(2024·泉州一中中考模拟)如图甲所示,竖直细杆(质量不计)的上端通过力传感器连在天花板上,力传感器可以显示出细杆上端受到作用力的大小,下端与正方体物块相连。现向底面积为的薄壁空水箱中加水,力传感器的示数大小随水箱中加入水质量变化的图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A. 正方体物块质量为
B. 正方体物块边长
C. 加水到C点时,水对容器底部的压强是
D. 当加入的水质量是时,物块恰好所受浮力最大
21.(2024·福州市区县联考)小红用密度计测量液体的密度,如图所示,密度计0.8刻度位于1.0刻度的___________(选填“上方”或“下方”),液面正好位于密度计0.8和1.0刻度正中间,则该液体的密度___________(选填“等于”、“略小于”或“略大于”)。
22.(2024·泉州一中中考模拟)端午节是每年的农历五月初五,它是我国首个入选世界非遗的节日,而赛龙舟是端午节最重要的节日民俗活动之一。如图所示是赛龙舟的情景,龙舟中有14名运动员。运动员向后划桨时,船就前进,使龙舟前进的力的施力物体是_________。若每名运动员的质量均为,则运动员全部坐上龙舟后龙舟所受浮力将增加_________N。
23.(2024·三明市二模)如图,水平桌面上放置着装有酒精和水的相同薄壁柱状容器和一小球,容器底面积均为100cm2。现将小球先后放入酒精和水中,小球静止时,排开酒精和水的质量分别为80g和90g,则小球在酒精中静止时处于 _______(填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态。放入小球后,水对容器底部的压强变化了 _______Pa。(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
24.(2024·莆田市中考模拟)如图所示是某商场厕所的自动冲水装置,浮筒A是边长为20cm的正方体,盖片B的面积为(盖片B质量、厚度不计),连接AB的是长为30cm,体积和质量都不计的硬杆。当供水管流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被拉开,此时自锁装置锁住浮筒,水通过排水管流出冲洗厕所。则浮筒A刚好浸没时受到的浮力为______N,浮筒A的质量是______kg。
25.(2024·福州十六中中考模拟)小莉模拟古人利用浮力打捞铁牛,模拟过程和测量数据如图所示。①把正方体M放在架空水槽底部的方孔处(忽略M与水槽的接触面积),往水槽内装入适量的水,把一质量与M相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮,如图甲所示;②向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,杯底到M上表面的距离等于M的边长,如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度h=_________cm;③用细线连接水杯和M,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从杯中取出,当铁砂取完后,M恰好可被拉起,完成打捞后,如图丙所示。则M与水杯的底面积之比为___________。
26.(2024·福州立志中学中考模拟)“泰坦尼克号”轮船是当时世界上最大、最豪华的客轮,该船空载排水量为46000t,满载排水量为66000t,当它满载从内陆河港口驶入大西洋时,它的排水量将______(选填“增大”“减小”或“不变”),该船的载货重为______N(g取10N/kg)。
27.(2024·福州十九中中考模拟)如图所示是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图,AOB为可绕固定点O转动的轻质杠杆,已知OA∶OB=1∶2,A端用细绳挂一空心铝球,质量为2.7kg。当铝球一半体积浸在水中,在B端施加5N的竖直向下的拉力F时,杠杆恰好在水平位置平衡,此时A端受到的拉力为___________N;若A端的细绳老化断裂后,则空心铝球最终受到的浮力为___________N。
28.(2024·福州一中中考模拟)如图,轻质杠杆的左右力臂之比为1∶5,A、B两物体完全相同,它们的密度为,体积为,底面积为,当平衡时,物体A的下表面所受压强为,则物体A受到的浮力为___________,物体B对地面的压力为___________。
29.(2024·福州八中中考模拟)在长为20cm均匀细木棱的一端缠绕一些细铜丝,制成两个完全相同的简易密度计。现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示为它们竖直静止在液体中的情况,两个简易密度计所受的浮力分别为F甲和F乙;密度计在甲液体中露出液面的长度为10cm,在乙液体中露出液面的长度为13cm,若乙液体为水时,甲液体的密度ρ甲=__________kg/m3。
30.(2024·厦门部分学校中考模拟)如图所示是一个水位监测仪的简化模型。杠杆AB质量不计,A端悬挂着物体M,B端悬挂着物体N,支点为O,BO=4AO。物体M下面是一个压力秤,物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体,放在水槽中,当水槽中无水时,物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零,此时压力秤的示数也为零。已知物体N的质量m=4kg,高度H=1m,横截面积S=20cm2(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。则物体N的密度为 __________kg/m3,物体M的质量为 _______kg;向水槽内加水,当压力秤的示数F=40N时,水槽内水的深度 ________m。
31.(2024·龙岩市中考模拟)如图所示,重1N的小球漂浮在水面上,请用力的示意图表示出小球所受的重力和浮力。
32.(2024·福州十六中中考模拟)小明同学想测出妹妹的玩具——弹力球的密度,但是发现该小球放在水中时会漂浮在水面上,无法测出它的体积。于是他设计了以下实验步骤:
A.调节天平平衡后,测量小球质量m,如图甲所示;
B.用细线在小球下吊一个边长的正方体小铁块放入装水的量筒中,静止时量筒液面如图乙所示,记录此时量筒的示数。
C.取走小球,将小铁块单独留在水中,静止时量筒液面如图丙所示,记录此时量筒的示数。
D.利用密度公式计算出结果。
(1)用天平测出小球的质量___________g,小球的体积___________,计算出小球的密度___________;此值要比真实值偏___________(选填“大”或“小”)。
(2)若已知水的密度,图丙中,小铁块上下表面所受水的压力差大小___________N。
33.(2024·厦门市部分学校中考模拟)小闽同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。探究过程及有关数据如图所示。
(1)金属块浸没在水中所受的浮力是_________N;
(2)观察A、B、C、D四个图(填图的序号)可得出金属块受到的浮力大小与_________有关;
(3)小闽还想在实验室中验证阿基米德原理;
①方案一,小闽用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知,石块排开水的重力G排=_________N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是_________(填字母);
A.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部
②方案二,如图乙,小闽将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小闽逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数_________(选填“增大”“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量_________(选填“大于”“小于”或“等于”)B的示数变化量,从而证明了F浮=G排。
34.(2024·宁德市中考模拟)小宁“探究影响浮力大小的因素”的实验过程如图甲所示,图中带有盖子的圆筒可以密封,圆筒中可以添加砝码(每个砝码重为1N)。
(1)图a中弹簧测力计的示数是______N;
(2)通过比较图a和c,圆筒浸没在水中受到的浮力为______N;通过比较图b和c,可知:物体所受浮力的大小与______有关;通过比较图c和d,圆筒所受浮力的大小______(选填“相等”或“不相等”),可知:物体所受浮力的大小与物体______无关;
(3)通过比较图c和e,发现浮力的大小与液体密度有关。小宁受启发利用圆筒自制一个如图乙所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计底部的距离 ;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到密度计底部的距离 ,则此溶液的密度 =______g/cm3;
③若适当增大圆筒中配重的质量,这支密度计所能测量液体密度的最大值______(选填“减小”、“不变”或“增大”) 。
35.(2024·福州市八县联考)某物理兴趣小组做了如图所示的实验来研究物体在液体中所受浮力的有关问题。
(1)从图AB可以看出,物体A浸在水中时,所受浮力大小为_________N;此时在B图中加盐,弹簧测力计示数会_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)由图ABC可以看出物体浸在水中时受到的浮力与_________有关;
(3)如图ABCD所示,由于图D弹簧测力计老旧导致示数指针掉落,请判断指针对应的位置示数为___N;
(4)通过图ACE可以得出的结论是:____________________________________;
(5)已知图F中物体B为体积为的长方体,物体下表面受到的水的压力大小为2N,则上表面受到的水的压力大小为_________N。(,g取10N/kg)
36.(2024·龙岩市中考适应性练习)小红同学利用如图所示的实验装置,验证阿基米德原理,溢水杯已经装满水,当物块浸入水中时, 水会流入小空桶内;
(1) 由实验中的数据可知,物块浸没在水中时受到的浮力为_________N;
(2)如果实验前溢水杯未装满水,实验测得的排开水的重力将会_________;
(3)小红同学用酒精代替水重复实验,用酒精继续实验的目的是___________。
37.(2024·福州十九中中考模拟)项目式学习小组同学利用两种方法测量实验室已经配制好的盐水的密度。
(1)A小分组同学利用天平和量筒测量盐水密度,如图所示:
①实验前,将托盘天平放在水平工作台上,游码移到标尺的“0”刻度线处,指针静止在如图甲所示位置,此时应将右端的平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节,使天平水平平衡。
②将盛有适量盐水的烧杯放在天平的左盘,天平重新平衡时,右盘所加砝码及游码位置如图乙所示,烧杯和盐水的总质量为___________g;将烧杯中的盐水倒入量筒,观察到量筒内的液面如图丙所示,再测得此时烧杯的质量为30.0g,配制盐水的密度为___________kg/m³。
(2)B小分组同学利用电子秤、烧杯、细线和一个实心铝块等器材,对该盐水的密度进行测量。
①在烧杯中倒入适量盐水放置在电子秤上(如图甲);
②将系好细线的铝块缓缓浸没在盐水中保持静止(如图乙),盐水未溢出;
③将铝块缓慢沉底后松开细线(如图丙)
④测得盐水的密度为___________g/cm³。
(3)对A、B小分组实验进行分析,发现B小分组所测盐水密度的结果更接近真实值,A小分组的测量结果误差较大是由挂在___________(选填“烧杯”或“量筒”)壁上的盐水造成的。
(4)小组同学还想测量一枚质量为15g金戒指的密度,金子的密度大约为水的密度的20倍,小华同学认为利用图丙的量筒可测量体积,小睿同学认为利用图甲乙两个步骤可测量体积,你认为哪个同学的方案更合理,理由是___________。
38.(2024·福州十六中三模)实验小组的同学利用学过的物理知识测定一块吊坠的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺左端______处时,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应向______调节平衡螺母,使横梁平衡;
(2)将吊坠放在天平左盘中,向右盘中加砝码并调节游码直到横梁平衡。此时,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则吊坠的质量是______g;
(3)往量筒中倒入50mL水,将吊坠浸没在水中,液面位置如图乙所示,则吊坠的密度是______;
(4)整理实验器材时发现,使用的砝码有磨损,则测得的密度值偏______;
(5)实验小组讨论后,不用砝码,只利用天平、两个相同的烧杯、量筒和水也能测出吊坠的密度。请将实验步骤补充完整。
①在两个烧杯中倒入等量的水,分别放在已调平衡的天平的左右盘中如图丙所示;
②将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水到A处时横梁平衡,记下加水的体积为,如图丁所示;
③___________,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平衡,并记下再次加入水的体积为;
④吊坠密度的表达式为______。(用、、表示)
39.(2024·福州八中中考模拟)某实验小组的同学利用天平和量筒等器材测量一块玉石的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺__________处,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应向右调节__________,使横梁在水平位置平衡;
(2)将玉石放在天平的左盘中,向右盘中加减砝码并调节游码至天平平衡。此时,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则玉石的质量是__________g;
(3)向量筒中加入50mL的水,将玉石浸没在水中,液面的位置如图乙,则玉石的密度__________kg/m3;
(4)若实验结束后,发现游码上粘了一小块橡皮泥,则所测玉石的密度__________(选填“大于”、“等于”或“小于”)玉石的真实值;
(5)小赵同学认为不用砝码,使用天平、两个相同的烧杯、量筒和水(水的密度用ρ水表示)等器材也能测出玉石的密度。实验步骤如下:
①两个相同的烧杯分别放在天平的左右两盘中,向两烧杯中加入适量的水至天平平衡,如图丙所示:
②在量筒中加入适量的水,记录量筒中水的体积V1;
③将拴好细线的玉石缓慢浸没在左盘烧杯的水中(不接触烧杯底和壁),用量筒向右盘的烧杯中加水至天平平衡,如图丁所示,记录此时量筒中水的体积V2;
④让玉石缓慢沉至水底,松开细线,继续用量筒向右盘的烧杯中加水至天平平衡,如图戊所示,记录此时量筒中水的体积V3;
⑤玉石密度的表达式为ρ=__________(用V1、V2、V3和ρ水表示)。
40.(2024·福州市区县联考)经过一段时间的学习,同学们想把弹簧测力计改装成测量液体密度的密度秤(水的密度,铁的密度)。
(1)第一小组用同一小桶分别盛满不同的液体(如图甲所示),用弹簧测力计测出空小桶所受的重力为1N,装满水后总重为3N,倒掉水再装满另一液体时总重为4N,则该液体密度为 ____________kg/m3,用这样的方法分别在弹簧测力计的示数处标注对应其他液体的密度;
(2)第二小组用弹簧测力计挂同重为5N的重物分别浸没在不同液体中(如图乙所示),将物体浸没在水中时示数为3N,则该密度秤能测量的最大密度为 ____________kg/m3;用这样的方法分别在弹簧测力计的示数处标注对应其他液体的密度;
(3)第三小组利用弹簧测力计和一铁块进行下列的探究活动(如图丙所示)。
①首先,他们称得此铁块所受的重力(G=7.9N),然后将铁块浸没在待测液体中,设此时弹簧测力计的示数为F,则待测液体的密度表达式为ρ=______(用G、F、ρ铁表示)。依据此规律,他们在弹簧测力计的示数处标注对应其他液体的密度值,做成了一支密度秤;
②当利用该此密度秤测某液体密度时,指针在7.1N的位置,则该刻度应标记为 __________kg/m3;
③下列能正确反映液体的密度ρ与测力计示数F之间关系的是 _____(选填选项);
④水银的密度是水的十几倍,利用该密度秤能否测出水银的密度并说明理由:____。
41.(2024·福州屏东中学中考模拟)小华在探究“影响浮力大小的因素”实验时,用弹赞测力计挂着同一金属块进行了如图所示的实验操作(ρ水=1.0×103kg/m3、ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg);
(1)分析实验A、C、D可知:浮力的大小跟物体浸没的深度__________;
(2)分析实验A、D、E可知:物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力__________;
(3)利用图中的实验数据、还可求出金属块的密度为__________kg/m3;
(4)如图(2)所示,小华把该金属块分别浸入到另外的甲、乙两种液体中时,弹簧测力计的示数相同,且金属块的下表面到容器底部的距离也相等,此时金属块受到的浮力为__________N,则甲液体对容器底部的压强__________(选填“大于”、“小于”或“等于”)乙液体对容器底部的压强。
(5)小华还想用天平和一杯浓盐水(已知浓盐水的密度为ρ0)及其他辅助器材测量密度均匀的萝卜的密度:
①用天平测出萝卜的质量为m1;
②把萝卜轻轻放入浓盐水中漂浮,如图丙,用记号笔记下液面在萝下上的位置;
③取出萝卜擦干,用刀沿记号将萝卜切成a、b两块,测出b块的质量为m2;萝卜密度的表达式为ρ=__________(用字母m1、m2和ρ0表示)。
42.(2024·福州十六中中考模拟)“曹冲称象”是家喻户晓的典故,兴趣小组受此启发,找来一个上端开口的空透明圆筒,底部用细线系一块质量适当的铁块,然后将其静止放置在水中,如图(1)所示,此时圆筒浸入水中的深度为5cm,水面与圆筒A点相平。利用此装置标上刻度后放入水中,可以方便地测量出物体的质量。在圆筒内放上一个物体后,如图2所示,圆筒浸入水中的深度为10cm,水面与圆筒B点相平。已知圆筒底面积为10cm2,圆筒和铁块总重为0.6N,装置始终处于漂浮状态,圆筒始终竖直。
(1)图1中,铁块所受到的浮力为多大?
(2)图2中圆筒底部受到水的压力为多大?
(3)利用此装置测量时,圆筒B点的刻度线对应的质量应为多少?
43.(2024·福州市八县联考)如图所示,我国自主品牌的一款新能源越野车一仰望U8,能做到原地掉头、应急浮水等功能。该车质量为3460kg,当它停在水平地面时,车胎与地面接触总面积0.08m²。求:
(1) 仰望U8受到的重力。
(2)仰望U8停在水平地面时,它对地面的压强。
(3)重为540N 的驾驶员驾驶仰望U8,漂浮在水面排开水的体积。
44.(2024·福州市区县联考)小明设计了图甲所示的自动冲水模拟水箱,边长为10cm的立方体塑料块A与长方体橡胶块B用细线相连,A在上B在下,B完全堵住出水口,使水无法流出,现向容器中缓慢加水,水箱中水的深度h与加水的质量m之间的关系如图乙,,水箱底部的面积(含出水口)S=200cm2,ρA<ρ水<ρB,,求:
(1)当水深为h1时,水对水箱底部的压强;
(2)塑料块A的重力;
(3)继续向水箱中加水至h3=16cm时,加水的质量m3;
(4)当塑料块A刚被浸没时,恰好将B提起,水将从排水管流出,则B的重力。
45.(2024·福州一中中考模拟)小明同学设计了一个体验压强和浮力的实验装置,其剖面图如图甲所示,容器的立体图如图乙所示。薄壁容器由上下两个柱状体组合而成,下部分容器高度,横截面积,上部分容器高度,横截面积,容器的质量为,另有一圆柱形实心铁棒,铁棒横截面积,长度。用细绳绕过定滑轮连接铁棒,控制铁棒的升降与暂停。铁棒先静置于容器口的上方,向容器内注入深度的水后,缓慢让铁棒下降,待浸没后铁棒停止下降;铁棒始终保持竖直且未与容器底部接触(,g取)。求:
(1)注入的水质量;
(2)静止时铁棒所受浮力;
(3)铁棒浸没后桌面所受的压力;
(4)水对容器底部的压力。
46.(2024·福州八中中考模拟)如图甲图中密度为ρ=2.0g/cm3长方体A置于水平面上,乙图所示底面积为100cm2的容器内装有足够深的水,质量mB=0.4kg的长方体B静止于水中。已知SB=80cm2,SA=50cm2;长方体B的高度hB=10cm,长方体A的高度hA=15cm。如图丙若将A沿水平方向切割厚度为l,并将切割部分C切置于长方体B上表面中心部分(已知ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)物体B受到的重力;
(2)物体B恰好浸没时受到的浮力;
(3)当l=4cm时,水对容器底部压强变化量;
(4)当l=6cm时,C对B上表面产生的压强大小。
47.(2024·龙岩市中考适应性练习)如图所示,由江南造船厂与大连造船厂共同承建的055型驱逐舰是目前我国最新型的防空导弹驱逐舰。该导弹驱逐舰满载排水量为1.23×104t,在海面上以恒定功率做直线运动,其牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示,其运动速度v随时间t的关系如图乙所示。已知ρ海水=1.05×103 kg/m3,g=10N/kg。求该驱逐舰:
(1)在水下6m处有一面积为200cm2的观察窗口,窗口受到水的压力大小;
(2)满载时在匀速航行的过程中所受浮力的大小;
(3)航行1min牵引力所做的功。
48.(2024·厦门市部分学校中考模拟)在物理项目化学习活动中,某科技小组的同学设计了如图甲所示的船只升降实验模型。模型中的船厢A和所盛水的总重为5N,圆柱形浮筒B底面积为,重为18N。电路中电源电压恒定,为定值电阻,压敏电阻(表面绝缘,厚度不计)固定于容器C底部,上表面积为,阻值随所受水的压力变化关系如图乙所示。关闭排水阀,向C中注入适量水后关闭进水阀,装置静止时,测得C中水深为20cm,B浸入水中的深度为7cm(未浸没),闭合开关S,此时电流表示数;再次打开进水阀,向C中缓慢注入一定质量的水,浮筒B上升,使A下降30cm,稳定后电流表示数。若不计绳重和摩擦,水的密度,g取10N/kg,求:
(1)B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力;
(2)动滑轮的重力;
(3)C中水深为20cm时阻值;
(4)电路中电源电压值。
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!2
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!1
学科网(北京)股份有限公司
$$
专题09 浮力
1.(2024·福建)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A. 甲图中,水对杯底的压力为 B. 乙图中,草莓的质量为
C. 丙图中,草莓排开水的体积为 D. 丙图中,细针对草莓的压力为
【答案】C
【解析】
【详解】A.甲图中,水的重力为
由于杯子不是柱体,所以水对杯底的压力小于水的重力,即
故A错误;
B.乙图中,草莓漂浮,受到的浮力等于草莓的重力,即,根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力等于排开水的重力,即
所以草莓的质量为
故B错误;
C.根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力
草莓浸没时排开水的体积
故C正确;
D.丙图中,草莓受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向下的细针的压力,根据力的平衡条件可知,细针对草莓的压力
故D错误。
故选C。
2.(2020·福建)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面,细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2∶5,那么( )
A. A、B所受的重力之比为5∶2 B. A、B所受的浮力之比为1∶2
C. 细线对A的拉力大小为1N D. B对容器底部的压力为零
【答案】D
【解析】
【详解】ACD.AB的体积相同,B受到的浮力为8N,由阿基米德原理可知物体A和B的体积
VA=VB=
A的密度
A、B密度之比为2∶5,B的密度
B的重力
GB=mBg=ρBVBg=1.25×103kg/m3×8×10-4m3×10N/kg=10N
A、B所受的重力之比为
GA∶GB=4N∶10N=2∶5
AB受力情况如图所示:
由力的平衡可知
F浮A=F+GA
=6N
F=2N
GB=F+F浮B+N
GB=2N+8N+N=10N
N=0N
B受到支持力为零,由力的作用相互性可知B对容器底部的压力为零,故AC错误,D正确。
B.A、B所受的浮力之比为
F浮A∶F浮B=6N∶8N=3∶4
故B错误。
故选D。
3.(2020·福建)五月五,是端午,蒸角粽,挂葛蒲,香囊身边佩,龙舟水上浮。下列说法正确的是( )
A. 蒸角棕是用热传递的方式改变粽子的内能
B. 挂在墙上的葛蒲只受重力
C. 佩在身上的香囊只受绳子的拉力
D. 龙舟依靠浮力向前运动
【答案】A
【解析】
【详解】A.蒸角棕时,吸收热量,是用热传递的方式改变粽子的内能,故A正确;
B.挂在墙上的葛蒲受到重力和拉力的作用,故B错误;
C.佩在身上香囊受到重力和绳子的拉力,故C错误;
D.人向后划水给水以向后的作用力,水给龙舟向前的力,使龙舟向前运动,利用物体间力的作用是相互的,故D错误。
故选A。
4.(2021·福建)如图,将一边长为10 cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中、木块静止时露出液面的高度为2 cm,液面比放入前升高1 cm,容器底部受到液体的压强变化了80 Pa,则木块底部受到液体压强为______Pa,木块受到的浮力为______N。
【答案】 ①. 640 ②. 6.4
【解析】
【分析】
【详解】[1]木块放入液体后,液面升高的高度,容器底部受到液体的压强变化,由可知,液体密度
木块边长10cm,静止时露出液面的高度为2cm,所以木块底浸在液体中的深度
木块底部受到液体压强
[2]木块排开的液体的体积
木块受到的浮力
5.(2020·福建)我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当潜水器下潜到1.0×104m深度静止时,受到海水的压强约为______Pa(ρ海水取1.03×103kg/m3,g取10N/kg);在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自重,从而上浮。
【答案】 ①. 1.03×108 ②. 大于
【解析】
【详解】[1]当潜水器号下潜至1.0×104m深处时,受到海水的压强
p=ρ水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×1.0×104m=1.03×108Pa
潜水器受到海水的压强为1.03×108Pa。
[2]潜水器悬浮时,浮力等于自重,在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,自重减小,V排不变,所受浮力不变,浮力大于自重,从而上浮。
6.(2024·福建)“漏刻”是古代一种滴水计时的工具。项目式学习小组制作了一个漏刻,装置如图1,播水壶不断滴水,受水壶内由标尺与浮块组成的浮箭上升后,通过指针指向浮箭上标尺的刻度即可读取时间。
(1)测滴水量:播水壶装满水后,计划用烧杯接取滴水。为了减小误差,测量滴水的质量应选择以下方案中的______(填写序号)。
①先测空烧杯质量,接水后再测滴水和烧杯的总质量。
②先测滴水和烧杯的总质量,倒去水后再测烧杯质量。
测得1min滴水的质量为80g,则1刻钟(15min)滴水的体积为______;
(2)分析测算:圆筒形受水壶内部底面积,浮箭总重6N,长方体浮块的底面积、高3cm。受水壶内无水时,指针对应标尺的位置标记为“←开始滴水”。滴水后,当浮箭刚浮起时,受到的浮力为______N,此时受水壶内的水面高度为______cm;
(3)标尺定标:图2的标尺上每一格表示1cm,请你在标尺上对应位置标出“←3刻钟”______;
(4)成品试测:经检测,漏刻每1刻钟的实际时间均超出15min,发现随着播水壶内水量减少,滴水间隔时间越来越长。为使滴水间隔时间相同,小组讨论后,将滴水壶装置改进成如图3所示,依据的物理知识是______。
【答案】 ①. ② ②. 1200 ③. 6 ④. 2 ⑤. ⑥. 根据,水的深度保持不变,出水口的液体压强不变
【解析】
【详解】(1)[1]①先测空烧杯质量,接水后再测滴水和烧杯的总质量,这样两次的质量差就是水的质量,但在操作过程中,烧杯中的水不能全部倒出,导致测量的质量差偏小,误差较大;
②先测滴水和烧杯的总质量,再倒去水测烧杯质量,这样两次的质量差就是水的质量,质量差基本等于水的质量,误差较小。
故选②。
[2]15min滴水的质量
m = 80g × 15 = 1200g = 1.2kg
由可得,15min滴水的体积
(2)[3]当浮箭刚浮起时,浮箭处于漂浮状态,受到的浮力
[4]由可得,浮箭排开水的体积
由V=Sh可得,受水壶内的水的高度
(3)[5]当浮箭刚浮起时,受水壶内水的质量是
从开始滴水到当浮箭刚浮起所用时间为
浮箭开始浮起后每刻钟上升的高度为
3刻钟时浮箭上升的高度
则3刻钟在标尺上的对应的位置是在开始滴水往下数格处,见下图:
(4)[6]将滴水壶装置改进成如图3所示,相当于一个连通器,当播水壶内水量减少时,播水壶内液面下降,受水壶内液面上升,使播水壶内液面与受水壶内液面相平,从而使滴水间隔时间相同。
7.(2023·福建)用透明圆筒制作测量液体密度的密度计。
(1)获取相关数据:
①已知圆筒底面积为S;
②调节天平平衡时,指针指在分度盘中央刻度线的左侧,此时应将平衡螺母向_________移。如图,用调好的天平测得空圆筒质量_________g;向圆筒中倒入适量水,用天平测得圆筒与水的总质量为81.4g,计算得到圆筒内水的体积_________cm3。
(2)制作液体密度计:
待测液体在圆筒上体积为V0的水面处做标记,如图甲所示。倒掉圆筒内的水,倒入待测液体至标记处,使待测液体体积为V0。将圆筒放入水中,圆筒处于漂浮状态,如图乙。测量圆筒浸入水中的深度h,则待测液体密度_________(用m、S、h、V0、ρ水表示)。根据计算结果在圆筒外壁标记刻度线和密度值;
(3)用自制密度计测量某种液体密度时,发现圆筒触底无法漂浮,请提出一条改进建议:_________。
【答案】 ①. 右 ②. 31.4 ③. 50 ④. ⑤. 往容器中加足够多的水
【解析】
【详解】(1)[1]调节天平平衡时,指针偏向分度盘中央刻度线的左侧,应将平衡螺母向右端移动,才能使天平横梁水平平衡。
[2]由图可知,空圆筒质量质量
m=20g+10g+1.4g=31.4g
圆筒内水的质量
[3]圆筒内水的体积
(2)[4]倒入待测液体后,圆筒排开水的体积
圆筒受到的浮力
圆筒处于漂浮状态,圆筒与待测液体的总重力等于浮力
则待测液体密度
(3)[5]用自制密度计测量某种液体密度时,发现圆筒触底无法漂浮,圆筒受到浮力小于重力,即排开液体的体积太小,则可以往容器中加足量的水。
8. (2020·福建)在测量某液体密度的实验中。
(1)把托盘天平在水平工作台上,将游码移到标尺左端______刻度线处,指针位置如图甲所示,应将平衡螺母向______调节,使天平横梁平衡;
(2)将装有待测液体的烧杯放在天平左盘,平衡时,右盘砝码质量和称量标尺上的示数值如图乙,待测液体和烧杯的总质量为______g;
(3)将烧杯中适量的液体倒入量筒内,液面位置如图丙,则量筒中的液体体积为______mL。称得剩余液体和烧杯的总质量为22g,则液体的密度为______g/cm3;
(4)小明提出另一种测量待测液体密度的方案,器材有弹簧测力计、金属块、水和两个烧杯。简要步骤如下:
①分别往两个烧杯中装适量的水和待测液体;
②将金属块挂在弹簧测力计下,静止时测力计示数记为F1;
③将挂着的金属块浸没在水中(未接触烧杯),静止时测力计示数记为F2;
④将挂着的金属块浸没在待测液体中(未接触烧杯),静止时测力计示数记为F3;
⑤液体的密度ρ液=______ (用ρ水及测得的物理量表示)。
【答案】 ①. 零 ②. 右 ③. 82 ④. 50 ⑤. 1.2 ⑥. ⋅ρ水
【解析】
【详解】(1)[1][2]实验前,将天平放在水平台面上,将游码移到标尺的零刻线处,调节平衡螺母,使天平静止时指针指在分度盘的中央刻度线上,图中指针偏向分度盘的左侧,将平衡螺母向右调节。
(2)[3]天平平衡时物体的质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值;由图知,标尺的分度值为0.2g,则待测液体和烧杯的总质量
m总=50g+20g+10g+2g=82g
待测液体和烧杯的总质量为82g。
(3)[4]如图乙所示, 量筒的分度值为1 mL,量筒中液体的体积为50cm3。
[5]量筒内液体的质量
m=82g−22g=60g
液体的密度为
ρ===1.2g/cm3
待测液体的密度为1.2g/cm3。
(4)[6]由题知,金属块在被测液体中受到的浮力
F浮=F1−F3
根据阿基米德原理得
F1−F3=ρVg
所以
V=
金属块在水中受到的浮力
F′浮= F1−F2
根据阿基米德原理得
F1−F2=ρ水Vg
所以
V=
因为金属块浸没在被测液体中和浸没中水中的体积相等,所以
=
则未知液体密度的表达式
ρ=⋅ρ水
9. (2023·福建)小华利用氦气球与探空仪了解空气状况。如图甲所示,质量为0.4kg的探空仪静止在水平桌面上,与桌面接触面积为0.02m2。在室内测试时,将探空仪固定在充有氦气的气球上,释放后氦气球恰好能携带探空仪悬浮在空中,如图乙所示。已知球壳质量为0.23kg,球内氦气的密度为0.17kg/m3,室内空气的密度为1.22kg/m3。求:
(1)探空仪所受的重力;
(2)探空仪对水平桌面的压强;
(3)悬浮时氦气球的体积(计算浮力时,不计探空仪的体积和球壳的厚度)。
【答案】(1)4N;(2)200Pa;(3)0.6m3
【解析】
【详解】解:(1)探空仪的重力
(2)探空仪对水平桌面的压力
探空仪对水平桌面的压强
(3)气球悬浮
①
氦气球受到浮力
②
由①和②得到悬浮时氦气球的体积
答:(1)探空仪所受的重力是4N;
(2)探空仪对水平桌面的压强是200Pa;
(3)悬浮时氦气球的体积是0.6m3。
10.(2022·福建)如图是一款能自动浮沉的潜水玩具,正方体潜水器内装有智能电磁铁,将它放入装有水的圆柱形薄壁容器中,容器放置在水平铁板上,不计容器的重力。潜水器启动后通过传感器测出其底部与铁板间的距离l,自动调节电磁铁电流大小,改变潜水器与铁板间的吸引力F的大小。闭合开关前,潜水器处于漂浮状态。闭合开关,潜水器启动后先匀速下沉,完全浸入水中后,变为加速下沉直至容器底部,下沉全过程F随l变化的关系保持不变,水深变化的影响忽略不计。已知潜水器的边长为10cm,重为5N,容器的底面积为1000cm2,水深为25cm。求:
(1)潜水器漂浮时受到的浮力;
(2)下沉全过程潜水器重力所做的功;
(3)潜水器沉底静止后容器对铁板的压强。
【答案】(1)5N;(2)1J;(3)2700Pa
【解析】
【详解】解:(1)潜水器处于漂浮状态时,潜水器受到的浮力
(2)潜水器的底面积
由
能够得出,漂浮时浸入水中的深度
潜水器下降的距离
潜水器的重力所做的功
(3)潜水器匀速下沉时,随的变化关系式为
解得
依题意,潜水器浸没后加速下沉,随的变化关系不变
即
潜水器沉底静止时,,受到的吸力,潜水器漂浮时,潜水器受到的重力等于它排开水的重力,因此潜水器和水的总重等于容器中只装25cm深的水重,容器的底面积
潜水器和水的总重
潜水器沉底静止时,容器对铁板的压力
由得,容器对铁板的压强
答:(1)潜水器漂浮时受到的浮力为5N;
(2)下沉全过程潜水器重力所做的功1J;
(3)潜水器沉底静止后容器对铁板的压强为2700Pa。
10.(2024·福州十六中中考模拟)某物理兴趣小组在学习了浮力的相关知识后,利用身边器材做了如下实验,在柱状水杯中加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,如图所示,观察到土豆静止漂浮在水面上,如图甲所示:向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;当注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示:继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是( )
A. 漂浮在水面上时,土豆受到的浮力大于重力
B. 悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等
C. 沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力
D. 沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化
【答案】B
【解析】
【详解】A.土豆漂浮在水面上时,根据物体的沉浮条件可知:土豆受到的浮力与其重力大小相等,故A错误;
B.土豆悬浮在盐水中时,根据物体的沉浮条件可知:土豆的密度与此时盐水的密度相等,故B正确;
C.土豆漂浮时受到的浮力等于重力,土豆沉到底部后,受到的浮力小于重力,则沉到底部后,土豆受到的浮力小于漂浮时受到的浮力,故C错误;
D.沉到底部后,土豆排开水的体积不变,继续注入清水,盐水的密度变小,由可知土豆受到的浮力变小,故D错误。
故选B。
11.(2024·龙岩市中考模拟)如图所示为我国某次军演中,参加演习的某舰艇飞机起飞试验,当战斗机从军舰上起飞后( )
A. 舰体略上浮,受到浮力不变 B. 舰体略上浮,受到浮力变小
C. 舰体略下沉,受到浮力不变 D. 舰体略下沉,受到浮力变大
【答案】B
【解析】
【详解】航母始终处于漂浮状态,受到的浮力等于重力 ,当战斗机从航母上起飞后,航母重力变小,所以航母受到的浮力变小,根据可知排开水体积变小,舰体略上浮,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
12.(2024·泉州五中中考模拟)如图中的情景节选自我国古代科技著作《天工开物》,下列说法正确的是( )
A. 甲图“六桨客船”中,划水的船桨属于省力杠杆
B. 乙图“河池山锡”中,水由高处流下是因为受到惯性作用
C. 丙图“竹笆沉底”中,船上装载的竹笆越多时,船受到的水的浮力越小
D. 丁图“没水采珠”中,水面下的采珠人下潜的越深时受到水的压力越大
【答案】D
【解析】
【详解】A.划水的船桨使用时动力臂小于阻力臂,属于费力杠杆,故A错误;
B.水由高处流下是因为受到竖直向下的重力,故B错误;
C.船处于漂浮状态,受到的浮力等于船的总重,船上装载的竹笆越多时,船的总重越大,船受到的水的浮力越大,故C错误;
D.水压强随深度增加而增大,水面下的采珠人下潜的越深时,受到水的压强越大,受到水的压力也越大,故D正确。
故选D。
13.(2024·泉州一中中考模拟)做中学是学习物理的有效方法,小一在学习了潜水艇知识后,利用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型,不计进排气管体积,要让原本悬浮的潜水艇下沉,采取的措施是使瓶内气体( )
A. 减少 B. 增加
C. 先增加后减少 D. 先减少后增加
【答案】A
【解析】
【详解】因为潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的,所以要让原本悬浮的潜水艇下沉,此时应向外排气,使瓶内气体减少,使水进入瓶内,使潜艇受到的重力大于浮力,实现下沉,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
14.(2024·福州十九中中考模拟)如图所示,水平桌面上两个完全相同的玻璃缸装满了水,水中漂浮着大、小两只材质相同的玩具鸭。甲、乙两图中,水对玻璃缸底的压强分别为p1和p1;玻璃缸对桌面的压强分别为p3和p4;两只玩具鸭受到水的浮力分别为F1和F2;则它们的大小关系为( )
A. p1=p2, p3<p4 , F1=F2 B. p1<p2, p3<p4, F1<F2
C. p1>p2, p3=p4 , F1=F2 D.
【答案】D
【解析】
【详解】由题知,两个完全相同的玻璃缸装满了水,水深相同,根据p=ρgh可知,水对玻璃缸底的压强:p1=p2;因为玻璃缸对桌面的压力等于玻璃缸和水的总重力加上玩具鸭的重力,而玩具鸭漂浮,受到的浮力等于重力,由阿基米德原理可知,F浮=G排,则鸭子的重力与鸭子排开水的重力相等。所以玻璃缸对桌面的压力相等,又因为受力面积相同,根据可知,玻璃缸对桌面的压强:p3=p4;因为玩具鸭漂浮,所以F浮=G,因为两只玩具鸭材质相同,且大玩具鸭的体积大,所以大玩具鸭的重力大,则大玩具鸭受到的浮力大,即F1<F2。综上可知,p1=p2,p3=p4,F1<F2,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
15.(2024·龙岩市中考适应性练习)实心正方体木块(不吸水)漂浮在水上,如图所示,此时浸入水中的体积为6×10-4m3,然后在其上表面放置一个重4N的铝块,静止后木块上表面刚好与水面相平(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),则该木块( )
A. 木块的重力是10N
B. 木块的体积是0.6×10-3 m3
C. 木块的密度是0.6×103 kg/m3
D. 放置铝块后,木块下表面受到水的压强增大了500Pa
【答案】C
【解析】
【详解】A.未放置铝块前,木块受到的浮力
因木块漂浮,所以木块的重力
G木=F浮=6N
故A不符合题意;
B.放置铝块后,因为整体漂浮,所以此时木块受到的浮力
F浮'=G木+G铝=6N+4N=10N
因为放置铝块后,木块上表面刚好与水面相平即木块正好完全浸没;则木块的体积(木块排开水的体积)
故B不符合题意;
C.由G=mg得木块的质量
则木块密度
故C符合题意;
D.因实心正方体木块的体积为1×10-3m3,则边长为0.1m,底面积
S=0.1m×0.1m=0.01m2
根据浮力产生的原因,放入铝块后,木块下表面受到压力的增大量等于增大的浮力,即
ΔF=ΔF浮=4N
则木块下表面受到水的压强增大量
故D不符合题意。
故选C。
16.(2024·宁德市中考模拟)甲、乙两个完全相同的柱形容器,静止放在水平桌面上,容器中分别盛有体积相同的A、B两种液体,将一个小球先后放入两个容器中,静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A. A、B两种液体的密度ρA<ρB
B. 小球在A、B两种液体中所受浮力
C. 甲、乙两个容器对桌面的压强p甲<p乙
D. 甲、乙两个容器对桌面的压力
【答案】D
【解析】
【详解】AB.小球在A液体中漂浮,浮力等于重力,且,小球在B液体中沉底,浮力小于重力,且,所以A、B两种液体的密度ρA>ρB,小球在A、B两种液体中所受浮力,故AB错误;
CD.A、B两种液体体积相同,ρA>ρB,根据,A液体的质量较大,小球相同,则甲容器的总质量较大,根据可知甲容器的总重力较大,所以甲、乙两个容器对桌面的压力 ,容器底面积相同,根据可知甲、乙两个容器对桌面的压强p甲>p乙。故C错误,D正确。
故选D。
17.(2024·三明市大田县中考模拟)硝酸钾的溶解度随温度的变化如下表。如图所示,一个小球悬浮在50℃硝酸钾溶液中,烧杯底部还留有一定量的硝酸钾固体,此时硝酸钾溶液的密度是,小球受到的浮力是;当温度下降至20℃时,硝酸钾溶液的密度是,小球受到的浮力是,此过程中溶液体积变化忽略不计,则( )
温度(℃)
10
20
30
40
50
60
溶解度(克)
20.9
31.6
45.8
63.9
85.8
110
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】
【详解】AB.由题可知,50℃时,小烧杯中溶液已经是饱和溶液,由于硝酸钾的溶解度随温度的升高而增大,当温度下降时,溶解度减少,溶液体积不变,质量减小,则溶液的密度减少,即,故AB不符合题意;
CD.根据悬浮时F浮=G物,得
F甲=G物
沉底时
F乙+F支=G物
所以F甲>F乙,故C错误,D正确。
故选D。
18.(2024·福州立志中学中考模拟)如图,重为,底面积为的圆柱形容器放在水平桌面上,容器高,内有的水,用一质量和体积均不计的轻杆悬挂一个底面积为,密度为的圆柱体,从接触液面开始计时,以的速度匀速向下移动,当时,物块完全浸没,则( )
A. 当向下移动的距离为时,物体所受浮力为
B. 当时,水对容器底的压强为1300Pa
C. 物块的高为
D. 完全浸没后,容器对桌面的压力为
【答案】A
【解析】
【详解】A.当向下移动的距离为1cm时,物体排开水增加的体积
水面上升的高度
物体浸入水中的深度
h浸=h+∆h=1cm+1cm=2cm
物体排开水的体积
物体所受浮力
故A符合题意;
B.当t1=1.5s时,物体向下移动距离
h1=vt1=2cm/s×1.5s=3cm
由A分析知,物体下移1cm,液面上升1cm,物体下移3cm,液面升高3cm,容器内有10cm水,水面高应13cm,但容器高12cm,此时将有水溢出,水深只有12cm,所以此时水对容器底的压强
水对容器底的压强
故B不符合题意;
C.t=3时,下移的距离
h2=vt=2cm/s×3s=6cm
但t1=1.5s时,水面上升到容器口,水面实际上升了2cm,则物体的高度
h物=h2+2cm=6cm+2cm=8cm
故C不符合题意;
D.完全浸没时,有部分水溢出容器。此时容器中水的总质量
水的重力
G=mg=2.4kg×10N/kg=24N
水和容器的总重力
G总=G+G容器=24N+3N=27N
此时容器对桌面的压力等于总重力为27N,故D不符合题意。
故选A。
19.(2024·泉州五中中考模拟)如图甲所示,将一圆柱体木块用细线栓在没有水的容器底部,然后向容器中逐渐加水。图乙是木块所受浮力随容器中水的深度变化的图象。下列说法正确的是( )
①木块的重力为10N
②木块的底面积为100cm2
③木块刚好浸没时,液体对容器底的压强为1600Pa
④木块的密度为0.8×103kg/m3
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ③④
【答案】B
【解析】
【详解】①由题意和图像可知,当容器中水深度在6cm~12cm时,木块处于漂浮状态,受到的浮力和重力大小相等,因此木块的重力
G=F浮=6N
故①错误;
②由图像可知,木块全部浸没时,受到的浮力为10N,由F浮=ρ水gV排可知,木块的体积
由图像知物体在0~6cm和12~16cm时浮力改变,即浸入深度改变,因而物体的高度为
6cm+(16﹣12)cm=10cm
木块的底面积
故②正确;
③木块刚好浸没时
h=16cm=0.16m
液体对容器底的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1600Pa
故③正确;
④木块的重力G=6N,木块的质量
已求得木块的体积V=1×10﹣3m3,则木块的密度
故④错误。
综上所述,②③正确,故B正确,A、C、D错误。
故选B。
20.(2024·泉州一中中考模拟)如图甲所示,竖直细杆(质量不计)的上端通过力传感器连在天花板上,力传感器可以显示出细杆上端受到作用力的大小,下端与正方体物块相连。现向底面积为的薄壁空水箱中加水,力传感器的示数大小随水箱中加入水质量变化的图像如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A. 正方体物块质量为
B. 正方体物块边长
C. 加水到C点时,水对容器底部的压强是
D. 当加入的水质量是时,物块恰好所受浮力最大
【答案】C
【解析】
【详解】结合题意,可以分析到乙图中A点为水面恰好到物块下表面时,C点为水面恰好到物块上表面时的情况。
A.物块浸入水中前,传感器对物块的拉力等于物体的重力,传感器示数大小等于物体的重力由乙图可知为4N,故物块的质量
故A错误;
B.物块完全浸没时,受到传感器向下6N的压力,物块平衡建立平衡等式
因此物块所受浮力大小为10N,根据阿基米德原理,物块排开液体体积
物块浸没,物体体积等于排开液体体积,因此正方体物块边长为10cm,故B错误;
C.A点为水面恰好到物块下表面时,加水质量为1kg,加水的体积为
容器底面积200cm2,故物体下表面到容器底的高度
加水到C点时,水到容器底的深度为物块边长(由B可知)加物体下表面到容器底的高度15cm,故水对容器底部的压强是
故C正确;
D.物块恰好所受浮力时为水恰好到物块上表面时,此时水深为15cm(由C可知)物块加水的总体积为
物块体积为1000cm3(由B可知),故加入水的体积为2000cm3,加入水的质量
故D错误。
故选C。
21.(2024·福州市区县联考)小红用密度计测量液体的密度,如图所示,密度计0.8刻度位于1.0刻度的___________(选填“上方”或“下方”),液面正好位于密度计0.8和1.0刻度正中间,则该液体的密度___________(选填“等于”、“略小于”或“略大于”)。
【答案】 ①. 下方 ②. 略小于
【解析】
【详解】[1][2]密度计测液体密度时,处于漂浮状态,受到的浮力不变,始终等于自身重力,其受到的浮力,密度计浸入液体的体积越大,液体密度越小,所以密度计的刻度上小下大,且上疏下密,液面正好位于密度计0.8和1.0刻度正中间,则该液体的密度略小于。
22.(2024·泉州一中中考模拟)端午节是每年的农历五月初五,它是我国首个入选世界非遗的节日,而赛龙舟是端午节最重要的节日民俗活动之一。如图所示是赛龙舟的情景,龙舟中有14名运动员。运动员向后划桨时,船就前进,使龙舟前进的力的施力物体是_________。若每名运动员的质量均为,则运动员全部坐上龙舟后龙舟所受浮力将增加_________N。
【答案】 ①. 水 ②. 8232
【解析】
【详解】[1]运动员向后划桨时,船桨给水一个向后的力,根据力的作用是相互的,水给桨一个向前的力,使船前进,因此使龙舟前进的力的施力物体是水。
[2]龙舟始终漂浮状态,浮力等于重力大小。运动员全部坐上龙舟后重力增加
23.(2024·三明市二模)如图,水平桌面上放置着装有酒精和水的相同薄壁柱状容器和一小球,容器底面积均为100cm2。现将小球先后放入酒精和水中,小球静止时,排开酒精和水的质量分别为80g和90g,则小球在酒精中静止时处于 _______(填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态。放入小球后,水对容器底部的压强变化了 _______Pa。(ρ酒精=0.8×103kg/m3)
【答案】 ①. 沉底 ②. 90
【解析】
【详解】[1]由可知,小球排开水的体积
排开酒精的体积
即
且
若小球在两种液体中均浸没,则小球排开液体的体积均等于小球的体积,即
不符合题意;
小球在酒精中受到的浮力
小球在水中受到的浮力
若小球在两种液体中均漂浮,则小球受到的浮力均等于小球的重力,即小球在两种液体中受到的浮力相等,不符合题意;所以小球浸没在酒精中,漂浮在水中。
[2]放入小球后,水面上升的高度为
液体对容器底部的压强增大量为
24.(2024·莆田市中考模拟)如图所示是某商场厕所的自动冲水装置,浮筒A是边长为20cm的正方体,盖片B的面积为(盖片B质量、厚度不计),连接AB的是长为30cm,体积和质量都不计的硬杆。当供水管流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被拉开,此时自锁装置锁住浮筒,水通过排水管流出冲洗厕所。则浮筒A刚好浸没时受到的浮力为______N,浮筒A的质量是______kg。
【答案】 ①. 80 ②. 4
【解析】
【详解】[1]浮筒A刚好浸没时受到的浮力为
[2]浮筒A刚好浸没时,盖片B的深度为
h=30cm+20cm=50cm=0.5m
盖片B受到的压强为
盖片B受到的压力为
对浮筒A、硬杆和盖片整体受力分析,有
则浮筒A的质量是
25.(2024·福州十六中中考模拟)小莉模拟古人利用浮力打捞铁牛,模拟过程和测量数据如图所示。①把正方体M放在架空水槽底部的方孔处(忽略M与水槽的接触面积),往水槽内装入适量的水,把一质量与M相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮,如图甲所示;②向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,杯底到M上表面的距离等于M的边长,如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度h=_________cm;③用细线连接水杯和M,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从杯中取出,当铁砂取完后,M恰好可被拉起,完成打捞后,如图丙所示。则M与水杯的底面积之比为___________。
【答案】 ①. 9 ②. 2∶9
【解析】
【详解】[1]根据甲、乙两图可知,向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,液面上升的距离为
由此可知当加入质量与水杯相同的铁砂液面上升3cm,因为铁砂与柱形薄壁水杯质量相等,因此不加铁砂时,水杯浸入水中的深度为3cm,因此如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度
[2]由图乙可知,装入铁砂后烧杯下降6cm,则增加的浮力为
ΔF浮=ρ水ΔV排g=ρ水g×6cm×S杯
取出铁砂的拉力的增量等于ΔF浮。因铁砂的质量是水杯的2倍,并由甲图可知,烧杯受到的浮力为
F浮=ρ水g×3cm×S杯=G杯
又因为M的质量与水杯的质量相等,因此,M受到的重力大小也为F浮。当铁砂取完后,M恰好可被拉起可知,杯底到M上表面的距离等于M的边长,铁砂产生的浮力刚好的与M正方体的重力和上表面的压力,则
化简得
①
根据甲丙两图可知,增加的排开水的体积是
且增加的浮力等于正方体M的重力与所受浮力之差,则有
化简得
在甲图中,排开水的体积为
则有
②
①②两式联立可得
26.(2024·福州立志中学中考模拟)“泰坦尼克号”轮船是当时世界上最大、最豪华的客轮,该船空载排水量为46000t,满载排水量为66000t,当它满载从内陆河港口驶入大西洋时,它的排水量将______(选填“增大”“减小”或“不变”),该船的载货重为______N(g取10N/kg)。
【答案】 ①. 不变 ②.
【解析】
【详解】[1]当它满载从内陆河港口驶入大西洋时,它受到的浮力不变,仍等于它的总重力,所以,它的排水量将不变。
[2]该船漂浮于水面上,受到的浮力始终等于它的重力,空载时,它的重力为
满载时,船和货物的总重为
该船的载货重为
27.(2024·福州十九中中考模拟)如图所示是抽水马桶水箱进水自动控制的结构原理图,AOB为可绕固定点O转动的轻质杠杆,已知OA∶OB=1∶2,A端用细绳挂一空心铝球,质量为2.7kg。当铝球一半体积浸在水中,在B端施加5N的竖直向下的拉力F时,杠杆恰好在水平位置平衡,此时A端受到的拉力为___________N;若A端的细绳老化断裂后,则空心铝球最终受到的浮力为___________N。
【答案】 ①. 10 ②. 27
【解析】
【详解】[1][2]铝球的重力
G=mg=2.7kg×10N/kg=27N
已知OA∶OB=1∶2,由杠杆平衡的条件可得
FA×OA=FB×OB
即
FA×1L=5N×2L
解得:FA=10N。铝球受到的浮力
F浮=G-FA=27N-10N=17N
空心铝球的体积
铝球的平均密度
因铝球的平均密度小于水的密度,则空心铝球最终漂浮在水面上,受到的浮力等于其重力,则空心铝球最终受到的浮力为27N。
28.(2024·福州一中中考模拟)如图,轻质杠杆的左右力臂之比为1∶5,A、B两物体完全相同,它们的密度为,体积为,底面积为,当平衡时,物体A的下表面所受压强为,则物体A受到的浮力为___________,物体B对地面的压力为___________。
【答案】 ①. 25N ②. 69N
【解析】
【详解】[1][2]物体A的下表面所受压强为,则物体A浸入水中的深度为
物体A排开水的体积为
由可得物体A受到的浮力为
物体A的重力为
物体A的重力为
则杠杆左端受到的拉力为
由杠杆平衡条件可得
则杠杆右端受到的拉力为
对B进行受力分析,B受到竖直向下的重力,竖直向上的支持力和绳子对其向上的拉力,B的重力等于A的重力,即。则B受到的竖直向上的支持力为
因B受到的地面对其的支持力与物体B对地面的压力是一对相互作用力,二者大小相等,因此物体B对地面的压力为69N。
29.(2024·福州八中中考模拟)在长为20cm均匀细木棱的一端缠绕一些细铜丝,制成两个完全相同的简易密度计。现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示为它们竖直静止在液体中的情况,两个简易密度计所受的浮力分别为F甲和F乙;密度计在甲液体中露出液面的长度为10cm,在乙液体中露出液面的长度为13cm,若乙液体为水时,甲液体的密度ρ甲=__________kg/m3。
【答案】0.7×103
【解析】
【详解】由图可知,简易密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,此时F浮=G,因同一支密度计的重力不变,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,即F甲=F乙。设密度计的底面积为S,若乙液体是水,则在水中时
F乙=ρ水V排水g=ρ水gSh水
在甲液体中
F甲=ρ甲V排甲g=ρ甲gSh甲
由于F甲=F乙,则
ρ水gSh水=ρ甲gSh甲
所以,解得
30.(2024·厦门部分学校中考模拟)如图所示是一个水位监测仪的简化模型。杠杆AB质量不计,A端悬挂着物体M,B端悬挂着物体N,支点为O,BO=4AO。物体M下面是一个压力秤,物体N是一个质量分布均匀的实心圆柱体,放在水槽中,当水槽中无水时,物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零,此时压力秤的示数也为零。已知物体N的质量m=4kg,高度H=1m,横截面积S=20cm2(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。则物体N的密度为 __________kg/m3,物体M的质量为 _______kg;向水槽内加水,当压力秤的示数F=40N时,水槽内水的深度 ________m。
【答案】 ①. 2×103 ②. 16 ③. 0.5
【解析】
【详解】[1]横截面积S=20cm2=0.002m2,则物体N的体积
V=SH=0.002m2×1m=2×10-3m3
物体N的密度为
[2]水槽中无水时,物体N下端与水槽的底部恰好接触且压力为零,此时压力传感器的示数也为零,此时杠杆处于平衡状态,根据杠杆的平衡条件可知
m1g×AO=mg×BO
m1×1=4kg×4
m1=16kg
[3]M的重力为
G1=m1g=16kg×10N/kg=160N
则A端受到的拉力为
FA=G1﹣F=160N﹣40N=120N
根据杠杆的平衡条件可知
FA×AO=FB×BO
则B端受到的拉力为
FB=FA×=120N×=30N
N的重力为
G2=m2g=4kg×10N/kg=40N
N浸入水中,受到竖直向上的拉力和浮力、竖直向下的重力,则浮力为
F浮=G2﹣FB=40N﹣30N=10N
根据阿基米德原理可知,N排开的水的体积为
则N浸入水中的深度即水的深度为
31.(2024·龙岩市中考模拟)如图所示,重1N的小球漂浮在水面上,请用力的示意图表示出小球所受的重力和浮力。
【答案】
【解析】
【详解】小球漂浮在水面上,根据物体的漂浮条件可知,小球受到的浮力
F浮=G=1N
浮力的方向总是竖直向上的,用一条有向线段来表示小球受到的浮力F浮,而重力总是竖直向下的,用一条有向线段来表示小球受到的重力G,小球受力的示意图,如图所示:
32.(2024·福州十六中中考模拟)小明同学想测出妹妹的玩具——弹力球的密度,但是发现该小球放在水中时会漂浮在水面上,无法测出它的体积。于是他设计了以下实验步骤:
A.调节天平平衡后,测量小球质量m,如图甲所示;
B.用细线在小球下吊一个边长的正方体小铁块放入装水的量筒中,静止时量筒液面如图乙所示,记录此时量筒的示数。
C.取走小球,将小铁块单独留在水中,静止时量筒液面如图丙所示,记录此时量筒的示数。
D.利用密度公式计算出结果。
(1)用天平测出小球的质量___________g,小球的体积___________,计算出小球的密度___________;此值要比真实值偏___________(选填“大”或“小”)。
(2)若已知水的密度,图丙中,小铁块上下表面所受水的压力差大小___________N。
【答案】 ①. 8.2 ②. 10 ③. 0.82 ④. 小 ⑤. 0.08
【解析】
【详解】(1)[1]在使用天平称量物体质量时,物体的质量等于砝码质量加上游码对应的刻度值,由图甲知,砝码质量为
5g+2g=7g
游码分度值为0.2g,此时游码对应的刻度值为1.2g,则小球的质量为
[2]由图乙和丙知,量筒的分度值为2mL,小球浸没在水中时,量筒的示数为
取走小球后,量筒的示数为
则小球的体积为
由可得,小球的密度为
[4]当小球从水中取出时,小球会沾上并带走一些水,使得量筒内剩余水的体积变小,则量筒的示数变小,从而导致测的小球体积偏大,由可知,所测得密度值变小,因此,用此方法测得木球的密度值要比真实值偏小。
(2)[5]由题意知,小铁块的体积为
由于其浸没在水中,其排开水的体积等于其自身体积,即
由F浮=ρ液gV排可得,小铁块在水中受到的浮力为
根据浮力产生的原因可知,小铁块在水中上下表面受到水的压力差就是其受到水的浮力,即
33.(2024·厦门市部分学校中考模拟)小闽同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。探究过程及有关数据如图所示。
(1)金属块浸没在水中所受的浮力是_________N;
(2)观察A、B、C、D四个图(填图的序号)可得出金属块受到的浮力大小与_________有关;
(3)小闽还想在实验室中验证阿基米德原理;
①方案一,小闽用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知,石块排开水的重力G排=_________N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是_________(填字母);
A.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部
②方案二,如图乙,小闽将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小闽逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数_________(选填“增大”“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量_________(选填“大于”“小于”或“等于”)B的示数变化量,从而证明了F浮=G排。
【答案】 ①. 4 ②. 排开液体体积 ③. 0.4 ④. A ⑤. 减小 ⑥. 等于
【解析】
【详解】(1)[1]由图A可知,金属块的重力G=10N,由图D可知金属块浸没时弹簧测力计的示数F′=6N,则金属块浸没在水中所受的浮力
F浮=G-F′=10N-6N=4N
(2)[2]由A、B、C、D四个图可知,金属块排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,据此可得出金属块受到的浮力大小与排开液体的体积有关。
(3)[3]小闽用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知,石块的重力F1=2N,石块浸没时弹簧测力计的示数F3=1.5N,则石块浸没在水中受到的浮力
F浮=F1-F3=2N-1.5N=0.5N
空小桶的重力F2=0.5N,空小桶和排开水的总重力F4=0.9N,则排开水的重力
G排=F4-F2=0.9N-0.5N=0.4N
[4]A.发现F浮≠G排,若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数,那么所得浮力与排开水的重力大小应不变,故A符合题意;
B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部,容器对石块有支持力,测的F3偏小,则利用F浮=F1-F3偏大,故B不符合题意。
故选A。
[5]如图乙,小闽将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小闽逐渐调高升降台,重物浸入水中的体积变大,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,所以弹簧测力计A的示数
F′=G-F浮
弹簧测力计A的示数减小。
[6]又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大;根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等,从而证明了F浮=G排。
34.(2024·宁德市中考模拟)小宁“探究影响浮力大小的因素”的实验过程如图甲所示,图中带有盖子的圆筒可以密封,圆筒中可以添加砝码(每个砝码重为1N)。
(1)图a中弹簧测力计的示数是______N;
(2)通过比较图a和c,圆筒浸没在水中受到的浮力为______N;通过比较图b和c,可知:物体所受浮力的大小与______有关;通过比较图c和d,圆筒所受浮力的大小______(选填“相等”或“不相等”),可知:物体所受浮力的大小与物体______无关;
(3)通过比较图c和e,发现浮力的大小与液体密度有关。小宁受启发利用圆筒自制一个如图乙所示的密度计,实验步骤如下:
①让密度计漂浮在水中,测得此时水面到密度计底部的距离 ;
②让密度计漂浮在某溶液中,测得此时液面到密度计底部的距离 ,则此溶液的密度 =______g/cm3;
③若适当增大圆筒中配重的质量,这支密度计所能测量液体密度的最大值______(选填“减小”、“不变”或“增大”) 。
【答案】 ①. 1.4 ②. 0.6 ③. 浸入液体体积 ④. 相等 ⑤. 物体的重力 ⑥. 1.2 ⑦. 增大
【解析】
【详解】(1)[1] 图a中弹簧测力计分度值为0.1N,示数为1.4N,即放入一个钩码的圆筒重力为1.4N。
(2)[2] 图c中圆筒浸没在水中时,测力计示数为0.8N,根据称重法,圆筒浸没在水中受到的浮力为
[3] 比较图b和c,只有物体浸入液体的体积不同,测力计示数不同,则浮力不同,可得:物体所受浮力的大小与浸入液体的体积有关。
[4][5] 图d中,测力计示数为1.8N,则受到的浮力为
所以图c和d中浮力相同,只有物体的重力不同,说明物体所受浮力的大小与物体重力大小无关。
(3)[6] 密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变,根据则有
解得此溶液的密度为
[7] 若适当增大圆筒中配重的质量,则密度计的重力变大,则浮力变大,根据,在不变时,液体的密度变大,所以这支密度计所能测量液体密度的最大值增大。
35.(2024·福州市八县联考)某物理兴趣小组做了如图所示的实验来研究物体在液体中所受浮力的有关问题。
(1)从图AB可以看出,物体A浸在水中时,所受浮力大小为_________N;此时在B图中加盐,弹簧测力计示数会_________(选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)由图ABC可以看出物体浸在水中时受到的浮力与_________有关;
(3)如图ABCD所示,由于图D弹簧测力计老旧导致示数指针掉落,请判断指针对应的位置示数为___N;
(4)通过图ACE可以得出的结论是:____________________________________;
(5)已知图F中物体B为体积为的长方体,物体下表面受到的水的压力大小为2N,则上表面受到的水的压力大小为_________N。(,g取10N/kg)
【答案】 ①. 0.5 ②. 变小 ③. 排开液体的体积 ④. 3 ⑤. 见解析 ⑥. 1
【解析】
【详解】(1)[1]由图A可知,物体A的重力为4N,B图中弹簧测力计示数为3.5N,由称重法可知,物体A所受浮力为
[2]在B图中加盐,则液体密度变大,物体排开水的体积不变,由可知,物体受到的浮力变大,由
可知,弹簧测力计的示数会变小。
(2)[3]图BC中,液体密度不变,C图中物体排开水的体积变大,弹簧测力计示数减小,由
可知,C图中物体受到的浮力变大,因此可知,物体浸在水中时受到的浮力与物体排开液体的体积有关。
(3)[4]图CD中,物体完全浸没在水中,排开水的体积相同,液体的密度相同,因此CD中物体受到的浮力相同,由称重法可知,弹簧测力计的示数也相同,因此图D中弹簧测力计的示数也为3N。
(4)[5]图C中弹簧测力计的示数小于图E中弹簧测力计示数,由
可知图C中物体受到的浮力大于图E,两图中物体排开水的体积相同,酒精的密度小于水的密度,因此可以得出结论:物体受到的浮力与液体密度有关,当排开水的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
(5)[6]由阿基米德原理可知,F中物体受到的浮力为
浮力指物体在流体(包括液体和气体,)中,上下表面所受的压力差,已知物体下表面受到水对其向上的压力大小为2N,因此物体上表面受到的水的向下的压力大小为
36.(2024·龙岩市中考适应性练习)小红同学利用如图所示的实验装置,验证阿基米德原理,溢水杯已经装满水,当物块浸入水中时, 水会流入小空桶内;
(1) 由实验中的数据可知,物块浸没在水中时受到的浮力为_________N;
(2)如果实验前溢水杯未装满水,实验测得的排开水的重力将会_________;
(3)小红同学用酒精代替水重复实验,用酒精继续实验的目的是___________。
【答案】 ①. 0.5 ②. 偏小 ③. 寻找普遍性规律
【解析】
【详解】(1)[1]由图可知,物块的重为
G=F1=2N
物块浸没在水中时受到的拉力为
F拉=F3=1.5N
根据称重法可知,物块浸没在水中时受到的浮力
F浮=G-F拉=2N-1.5N=0.5N
(2)[2]如果实验前溢水杯未装满水,则物块刚开始浸入时没有水溢出,因此实验测得的排开水的重力将会偏小。
(3)[3]用酒精代替水重复实验,改变实验方法进行多次实验可以避免实验的偶然性,寻找普遍性规律,所以用酒精继续实验的目的是寻找普遍性规律。
37.(2024·福州十九中中考模拟)项目式学习小组同学利用两种方法测量实验室已经配制好的盐水的密度。
(1)A小分组同学利用天平和量筒测量盐水密度,如图所示:
①实验前,将托盘天平放在水平工作台上,游码移到标尺的“0”刻度线处,指针静止在如图甲所示位置,此时应将右端的平衡螺母向___________(选填“左”或“右”)调节,使天平水平平衡。
②将盛有适量盐水的烧杯放在天平的左盘,天平重新平衡时,右盘所加砝码及游码位置如图乙所示,烧杯和盐水的总质量为___________g;将烧杯中的盐水倒入量筒,观察到量筒内的液面如图丙所示,再测得此时烧杯的质量为30.0g,配制盐水的密度为___________kg/m³。
(2)B小分组同学利用电子秤、烧杯、细线和一个实心铝块等器材,对该盐水的密度进行测量。
①在烧杯中倒入适量盐水放置在电子秤上(如图甲);
②将系好细线的铝块缓缓浸没在盐水中保持静止(如图乙),盐水未溢出;
③将铝块缓慢沉底后松开细线(如图丙)
④测得盐水的密度为___________g/cm³。
(3)对A、B小分组实验进行分析,发现B小分组所测盐水密度的结果更接近真实值,A小分组的测量结果误差较大是由挂在___________(选填“烧杯”或“量筒”)壁上的盐水造成的。
(4)小组同学还想测量一枚质量为15g金戒指的密度,金子的密度大约为水的密度的20倍,小华同学认为利用图丙的量筒可测量体积,小睿同学认为利用图甲乙两个步骤可测量体积,你认为哪个同学的方案更合理,理由是___________。
【答案】 ①. 右 ②. 76.0 ③. 1.15×103 ④. 1.08 ⑤. 烧杯 ⑥. 小睿的方案更合理,量筒的分度值大于戒指的体积
【解析】
【详解】(1)①[1]将托盘天平放在水平工作台上,游码移到标尺的``0''刻度线处,指针静止在如图甲所示位置,指针偏左,应将右端的平衡螺母向右调节,使天平水平平衡。
②[2]由图乙可知,烧杯和盐水的总质量
[3]由图丙可以看出量筒中盐水的体积
量筒中盐水的质量
盐水的密度
(2)[4]由甲、乙可知,烧杯和盐水的质量为,烧杯、盐水以及排开盐水的质量之和为,则排开盐水的质量为
由图甲、丙知,铝块的质量为
铝块的体积为
因铝的体积等于被排开的盐水的体积,所以盐水的密度为
(3)[5]造成在学校测量结果与真实值的差异较大的原因可能是将烧杯中的盐水倒入量筒时,没有倒尽,使得盐水的体积偏小,根据可知,测量的盐水的密度偏大。
(4)金戒指的质量m=15g, 金戒指的体积约为
量筒的分度值为2mL,即2cm3,量筒的分度值大于戒指的体积,所以不能用量筒测量戒指的体积,故小睿同学的方案更合理。
38.(2024·福州十六中三模)实验小组的同学利用学过的物理知识测定一块吊坠的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺左端______处时,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应向______调节平衡螺母,使横梁平衡;
(2)将吊坠放在天平左盘中,向右盘中加砝码并调节游码直到横梁平衡。此时,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则吊坠的质量是______g;
(3)往量筒中倒入50mL水,将吊坠浸没在水中,液面位置如图乙所示,则吊坠的密度是______;
(4)整理实验器材时发现,使用的砝码有磨损,则测得的密度值偏______;
(5)实验小组讨论后,不用砝码,只利用天平、两个相同的烧杯、量筒和水也能测出吊坠的密度。请将实验步骤补充完整。
①在两个烧杯中倒入等量的水,分别放在已调平衡的天平的左右盘中如图丙所示;
②将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水到A处时横梁平衡,记下加水的体积为,如图丁所示;
③___________,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平衡,并记下再次加入水的体积为;
④吊坠密度的表达式为______。(用、、表示)
【答案】 ①. 零刻度线 ②. 右 ③. 32.2 ④. ⑤. 大 ⑥. 将吊坠直接放在左盘烧杯的水中 ⑦.
【解析】
【详解】(1)[1][2]根据托盘天平的使用规则可知,首先把天平放在水平桌面上,然后将游码调到标尺左端零刻度线处,若发现指针偏向分度盘的左侧,说明左侧较重,所以把平衡螺母向右调节,才能使天平平衡。
(2)[3]根据托盘天平的读数规则可知,左盘上物体的质量等于右盘砝码的质量与标尺上游码所表示的示数之和,所以吊坠的质量为
m=20g+10g+2.2g=32.2g
(3)[4]由图可知,该量筒的分度值为2mL,根据液面所在的位置可知,此时量筒的示数为64mL,由题意可知,吊坠的体积等于量筒中水增加的体积,即吊坠的体积为
V=64mL-50mL=14mL=14cm3
根据密度公式可得,该吊坠的密度为
(4)[5]使用的砝码有磨损,会导致测量的质量偏大,根据可知,测得的密度值偏大。
(5)[6][7]天平是一个等臂杠杆,将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水到A处时横梁平衡,记下加水的体积为, 此时右侧增加的水的重力等于右侧吊坠所受到的浮力,即,可得
所以此时V排=V1,又因为吊坠在水中处于浸没状态,所以
V吊坠=V排=V1
将吊坠直接放在左盘烧杯的水中,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平衡,并记下再次加入水的体积为,此时天平两侧的重力大小相等,所以右侧增加的水的重力等于吊坠的重力,即可得吊坠的重力为
所以吊坠的质量为
根据密度公式可得,该吊坠的密度为
39.(2024·福州八中中考模拟)某实验小组的同学利用天平和量筒等器材测量一块玉石的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺__________处,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应向右调节__________,使横梁在水平位置平衡;
(2)将玉石放在天平的左盘中,向右盘中加减砝码并调节游码至天平平衡。此时,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则玉石的质量是__________g;
(3)向量筒中加入50mL的水,将玉石浸没在水中,液面的位置如图乙,则玉石的密度__________kg/m3;
(4)若实验结束后,发现游码上粘了一小块橡皮泥,则所测玉石的密度__________(选填“大于”、“等于”或“小于”)玉石的真实值;
(5)小赵同学认为不用砝码,使用天平、两个相同的烧杯、量筒和水(水的密度用ρ水表示)等器材也能测出玉石的密度。实验步骤如下:
①两个相同的烧杯分别放在天平的左右两盘中,向两烧杯中加入适量的水至天平平衡,如图丙所示:
②在量筒中加入适量的水,记录量筒中水的体积V1;
③将拴好细线的玉石缓慢浸没在左盘烧杯的水中(不接触烧杯底和壁),用量筒向右盘的烧杯中加水至天平平衡,如图丁所示,记录此时量筒中水的体积V2;
④让玉石缓慢沉至水底,松开细线,继续用量筒向右盘的烧杯中加水至天平平衡,如图戊所示,记录此时量筒中水的体积V3;
⑤玉石密度的表达式为ρ=__________(用V1、V2、V3和ρ水表示)。
【答案】 ①. 零刻度线 ②. 平衡螺母 ③. 32.2 ④. 2.3×103 ⑤. 小于 ⑥.
【解析】
【详解】(1)[1]在使用天平前,应将天平放在水平台上或水平桌面上,将游码移到标尺左端零刻度线处。
[2]指针偏向分度盘的左侧,说明横梁左端下沉,应向右调节平衡螺母,直到横梁在水平位置平衡。
(2)[3]由图甲可知,称量出的玉石的质量
(3)[4]向量筒中加入50mL的水,将玉石浸没在水中,液面的位置在64mL处,则玉石的体积
则玉石的密度
(4)[5]物体的质量等于砝码总质量加上游码对应的刻度值;若实验结束后,发现游码上粘了一小块橡皮泥,则称量的物体质量会偏小,由可知,所测玉石的密度小于玉石的真实值。
(5)[6]将拴好细线的玉石缓慢浸没在左盘烧杯的水中(不接触烧杯底和壁),用量筒向右盘的烧杯中加水直到横梁在水平位置恢复平衡,加水的体积为(V1-V2),此时天平两侧所称物质的总质量相等,则总重力大小相等,右侧增加的水的重力等于玉石排开水的重力,即
所以玉石的体积
让玉石缓慢沉入水底,松开细线,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁再次在水平位置恢复平衡,两次加入水的体积为(V1-V3),此时天平两侧所称物质的总质量大小仍相等,则天平右盘烧杯中两次增加的水的总质量等于玉石的质量,玉石的质量
……①
且
……②
由①②可得,玉石的密度
40.(2024·福州市区县联考)经过一段时间的学习,同学们想把弹簧测力计改装成测量液体密度的密度秤(水的密度,铁的密度)。
(1)第一小组用同一小桶分别盛满不同的液体(如图甲所示),用弹簧测力计测出空小桶所受的重力为1N,装满水后总重为3N,倒掉水再装满另一液体时总重为4N,则该液体密度为 ____________kg/m3,用这样的方法分别在弹簧测力计的示数处标注对应其他液体的密度;
(2)第二小组用弹簧测力计挂同重为5N的重物分别浸没在不同液体中(如图乙所示),将物体浸没在水中时示数为3N,则该密度秤能测量的最大密度为 ____________kg/m3;用这样的方法分别在弹簧测力计的示数处标注对应其他液体的密度;
(3)第三小组利用弹簧测力计和一铁块进行下列的探究活动(如图丙所示)。
①首先,他们称得此铁块所受的重力(G=7.9N),然后将铁块浸没在待测液体中,设此时弹簧测力计的示数为F,则待测液体的密度表达式为ρ=______(用G、F、ρ铁表示)。依据此规律,他们在弹簧测力计的示数处标注对应其他液体的密度值,做成了一支密度秤;
②当利用该此密度秤测某液体密度时,指针在7.1N的位置,则该刻度应标记为 __________kg/m3;
③下列能正确反映液体的密度ρ与测力计示数F之间关系的是 _____(选填选项);
④水银的密度是水的十几倍,利用该密度秤能否测出水银的密度并说明理由:____。
【答案】 ①. 1.5×103 ②. 2.5×103 ③. ρ铁 ④. 0.8×103 ⑤. C ⑥. 不能 因为ρ水银>ρ铁,铁块在水银中漂浮,不能浸没在水银中
【解析】
【详解】(1)[1]装满水水的重力为
G水=3N﹣1N=2N,
装满液体的重力为
G液=4N﹣1N=3N
因桶的容积不变,故有
故液体密度为
(2)[2]该密度秤能测量的最大密度,也就是当重物完全浸没在液体中时,测力计没有拉力,浮力大小等于重力,由题意可知,这个浮力大小为
F浮′=G重=5N
由题可知,用弹簧测力计挂一重5N的重物后,将物体浸没在水中时示数为3N,这个浮力大小
F浮=G重﹣F拉=5N﹣3N=2N
水的密度为1.0×103kg/m3,根据阿基米德原理可知,排开水的体积为
因为浸没,故重物的体积为
V重=V排=2×10﹣4m3
因F浮′=5N,由阿基米德原理可知,液体的最大密度为
(3)[3]由G=mg=ρgV可知,铁块的体积
将金属块浸没在待测液体中,则有
V排=V
根据称重法可知
F浮=G﹣F
由阿基米德原理可知,则液体的密度为
[4]当利用该密度计测某液体密度时,指针在7.1N的位置,即F=7.1N,则
[5]根据中可以看出,液体的密度ρ随弹簧测力计的示数F的增大而减小,故初步判断只有C可选。
[6]因为ρ水银>ρ铁,铁块在水银中漂浮,不能浸没在水银中,故利用该密度秤不能测出水银的密度。
41.(2024·福州屏东中学中考模拟)小华在探究“影响浮力大小的因素”实验时,用弹赞测力计挂着同一金属块进行了如图所示的实验操作(ρ水=1.0×103kg/m3、ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg);
(1)分析实验A、C、D可知:浮力的大小跟物体浸没的深度__________;
(2)分析实验A、D、E可知:物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力__________;
(3)利用图中的实验数据、还可求出金属块的密度为__________kg/m3;
(4)如图(2)所示,小华把该金属块分别浸入到另外的甲、乙两种液体中时,弹簧测力计的示数相同,且金属块的下表面到容器底部的距离也相等,此时金属块受到的浮力为__________N,则甲液体对容器底部的压强__________(选填“大于”、“小于”或“等于”)乙液体对容器底部的压强。
(5)小华还想用天平和一杯浓盐水(已知浓盐水的密度为ρ0)及其他辅助器材测量密度均匀的萝卜的密度:
①用天平测出萝卜的质量为m1;
②把萝卜轻轻放入浓盐水中漂浮,如图丙,用记号笔记下液面在萝下上的位置;
③取出萝卜擦干,用刀沿记号将萝卜切成a、b两块,测出b块的质量为m2;萝卜密度的表达式为ρ=__________(用字母m1、m2和ρ0表示)。
【答案】 ①. 无关 ②. 越大 ③. 4×103 ④. 0.7 ⑤. 大于 ⑥.
【解析】
【详解】(1)[1]由图C、D可知,金属块排开水的体积相同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,由称重法知浮力相同,故浮力大小跟物体浸没的深度无关。
(2)[2]比较图D和图E可知,由称重法可得,D中物体受到的浮力大小为
E中物体受到的浮力大小为
实验中物体排开液体体积相同,D中液体密度比E中液体密度大,它受到的浮力就越大。
(3) [3][4]由图A、D可知,由称重法可得,D中金属块受到的浮力大小为
由阿基米德原理,知,金属块的体积为
金属块的密度为
(4)[5]由题知把该金属块分别浸入到甲、乙两种液体中时,弹簧测力计的示数相同,根据称重法可知金属块在甲、乙两种液体中受到的浮力大小相等,而由浮力产生的原因可知甲、乙两种液体对金属块的下表面产生的压力大小,同时由压强公式可知;再结合阿基米德原理和,可知两种液体的密度大小,由金属块的下表面到容器底部的距离相等,结合液体压强公式p=ρgh求出甲、乙两种液体从金属块下表面对容器底部的压强,甲、乙两种液体对容器底部的压强等于各自上下两部分压强之和,由此可知。
(5)[6]由题意可知本题要利用浮力相关知识测量密度,把物体轻轻放入浓盐水中漂浮时,物体受到的浮力和物体的重力平衡,大小相等,故需要测出物体的质量;则物体受到的浮力为
由得b块物体的体积为
物体密度的表达式为
42.(2024·福州十六中中考模拟)“曹冲称象”是家喻户晓的典故,兴趣小组受此启发,找来一个上端开口的空透明圆筒,底部用细线系一块质量适当的铁块,然后将其静止放置在水中,如图(1)所示,此时圆筒浸入水中的深度为5cm,水面与圆筒A点相平。利用此装置标上刻度后放入水中,可以方便地测量出物体的质量。在圆筒内放上一个物体后,如图2所示,圆筒浸入水中的深度为10cm,水面与圆筒B点相平。已知圆筒底面积为10cm2,圆筒和铁块总重为0.6N,装置始终处于漂浮状态,圆筒始终竖直。
(1)图1中,铁块所受到的浮力为多大?
(2)图2中圆筒底部受到水的压力为多大?
(3)利用此装置测量时,圆筒B点的刻度线对应的质量应为多少?
【答案】(1)0.1N;(2)1N;(3)0.05kg
【解析】
【详解】解:(1)图1中,装置处于漂浮状态,则
F浮筒+F浮铁=G
ρ水gV排+F浮铁=G
代入数据可得
1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10×10-6m3+F浮铁=0.6N
解得铁块所受到的浮力F浮铁=0.1N。
(2)图2中,圆筒浸入水中的深度为10cm,圆筒底部受到水的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10-2m=1×103Pa
圆筒底部受到水的压力
(3)不放物体时,圆筒处于漂浮状态,A点应标上“0”刻度线,放入物体时,圆筒下降了5cm,排开水的体积增加了
因圆筒处于漂浮状态,故放入物体的重力等于增加的浮力,即
G物=ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-5m3=0.5N
物体的质量
即圆筒B点的刻度线对应的质量应为0.05kg。
答:(1)图1中,铁块所受到的浮力为0.1N;
(2)图2中圆筒底部受到水的压力为1N;
(3)利用此装置测量时,圆筒B点的刻度线对应的质量应为0.05kg。
43.(2024·福州市八县联考)如图所示,我国自主品牌的一款新能源越野车一仰望U8,能做到原地掉头、应急浮水等功能。该车质量为3460kg,当它停在水平地面时,车胎与地面接触总面积0.08m²。求:
(1) 仰望U8受到的重力。
(2)仰望U8停在水平地面时,它对地面的压强。
(3)重为540N 的驾驶员驾驶仰望U8,漂浮在水面排开水的体积。
【答案】(1)34600N;(2)4.325×105Pa;(3)3.514m3
【解析】
【详解】解:(1)该车质量为3460kg,受到的重力
G=mg=3460kg×10N/kg=34600N
(2)当它静止在水平地面时,它对地面的压力等于重力, 即
F=G=34600N
车胎与地面接触总面积为0.08m2,仰望U8对水平地面的压强
(3)漂浮在水面时,根据浮沉条件可知,该车受到的浮力等于车与驾驶员的总重力,则浮力
F浮=G+G人=34600N+540N=35140N
排开水的体积
答:(1)仰望U8受到的重力是34600N;
(2)仰望U8停在水平地面时,它对地面的压强是4.325×105Pa;
(3)漂浮在水面排开水的体积是3.514m3。
44.(2024·福州市区县联考)小明设计了图甲所示的自动冲水模拟水箱,边长为10cm的立方体塑料块A与长方体橡胶块B用细线相连,A在上B在下,B完全堵住出水口,使水无法流出,现向容器中缓慢加水,水箱中水的深度h与加水的质量m之间的关系如图乙,,水箱底部的面积(含出水口)S=200cm2,ρA<ρ水<ρB,,求:
(1)当水深为h1时,水对水箱底部的压强;
(2)塑料块A的重力;
(3)继续向水箱中加水至h3=16cm时,加水的质量m3;
(4)当塑料块A刚被浸没时,恰好将B提起,水将从排水管流出,则B的重力。
【答案】(1)200Pa;(2)4N;(3)2kg;(4)2N
【解析】
【详解】解:(1)根据图像当水深为h1时,高度均匀变化,故液体的压力等于重力
此时水的受力面积为
水对水箱底部的压强
根据液体的压强公式知,此时水的高度为
此时水的高度等于B的高度,即。
(2)塑料块A变长为10cm。由图乙可知,当加水到6cm时,此时物体A将浮起,A浸入水中的深度
物体A排开水的体积
物体A此时受到的浮力为
因为物体A将要被浮起,浮力等于重力,由于A与B用细线相连,则
(3)由图知细线刚好拉直时,此时水的深度为16cm,则细线长度
加水的质量
(4)因为B下表面没有水,所以B应该不受到水的浮力,水恰能从排水口流出,排开水的体积
所以A浸没时受到的浮力为
此时绳的拉力
因为B上表面所处深度
所以水对B上表面的压力
所以B的重力
答:(1)当水深为h1时,水对水箱底部的压强是200Pa;
(2)塑料块A的重力是4N;
(3)继续向水箱中加水至h3=16cm时,加水的质量是2kg;
(4)当塑料块A刚被浸没时,恰好将B提起,则B的重力是2N。
45.(2024·福州一中中考模拟)小明同学设计了一个体验压强和浮力的实验装置,其剖面图如图甲所示,容器的立体图如图乙所示。薄壁容器由上下两个柱状体组合而成,下部分容器高度,横截面积,上部分容器高度,横截面积,容器的质量为,另有一圆柱形实心铁棒,铁棒横截面积,长度。用细绳绕过定滑轮连接铁棒,控制铁棒的升降与暂停。铁棒先静置于容器口的上方,向容器内注入深度的水后,缓慢让铁棒下降,待浸没后铁棒停止下降;铁棒始终保持竖直且未与容器底部接触(,g取)。求:
(1)注入的水质量;
(2)静止时铁棒所受浮力;
(3)铁棒浸没后桌面所受的压力;
(4)水对容器底部的压力。
【答案】(1)2kg;(2)12N;(3)34N;(4)40N
【解析】
【详解】解:(1)容器内水的体积
注入水的质量
(2)铁棒的体积
浸没时,铁棒排开水的体积等于自身的体积,所以静止时铁棒所受的浮力
(3)容器的重力
G容器=m容器g=0.2kg×10N/kg=2N
注入水的重力
G水=m水g=2kg×10N/kg=20N
铁棒浸没后,对水的压力等于所受的浮力,所以铁棒浸没后,桌面所受的压力
F1=G容器+G水+F浮=2N+20N+12N=34N
(4)铁棒浸没后,水在下部分容器上升的高度
h下=h1-h水=0.12m-0.10m=0.02m
此部分排开水的体积
水在上部分容器中排开的体积
水在上部分容器中上升的高度
水的深度
h=h1+h上=0.12m+0.08m=0.2m
水对容器底的压强
水对容器底部的压力
答:(1)注入水的质量为2kg;
(2)静止时铁棒所受浮力F浮为12N;
(3)铁棒浸没后桌面所受的压力F1为34N;
(4)水对容器底部的压力F2为40N。
46.(2024·福州八中中考模拟)如图甲图中密度为ρ=2.0g/cm3长方体A置于水平面上,乙图所示底面积为100cm2的容器内装有足够深的水,质量mB=0.4kg的长方体B静止于水中。已知SB=80cm2,SA=50cm2;长方体B的高度hB=10cm,长方体A的高度hA=15cm。如图丙若将A沿水平方向切割厚度为l,并将切割部分C切置于长方体B上表面中心部分(已知ρ水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)物体B受到的重力;
(2)物体B恰好浸没时受到的浮力;
(3)当l=4cm时,水对容器底部压强变化量;
(4)当l=6cm时,C对B上表面产生的压强大小。
【答案】(1)4N;(2)8N;(3)400Pa;(4)800Pa
【解析】
【详解】(1)由重力计算公式
故物体B受到的重力为4N。
(2)由阿基米德浮力公式,物体B恰好浸没时受到的浮力
故物体B恰好浸没时受到的浮力为8N。
(3)放置物体C后,将引起水对容器底部压强的变化,此时变化量为
故水对容器底部压强变化量为400Pa。
(4)当l=6cm时,此时物体C重为
若物体C恰好浸没时受到的浮力
因物体B、C总重超过物体B恰好浸没时受到的浮力但小于B、C同时浸没时受到的浮力,故C也处于漂浮状态,由B受力平衡可知
得
故C对B上表面产生的压强大小为800Pa。
47.(2024·龙岩市中考适应性练习)如图所示,由江南造船厂与大连造船厂共同承建的055型驱逐舰是目前我国最新型的防空导弹驱逐舰。该导弹驱逐舰满载排水量为1.23×104t,在海面上以恒定功率做直线运动,其牵引力F随时间t的变化关系如图甲所示,其运动速度v随时间t的关系如图乙所示。已知ρ海水=1.05×103 kg/m3,g=10N/kg。求该驱逐舰:
(1)在水下6m处有一面积为200cm2的观察窗口,窗口受到水的压力大小;
(2)满载时在匀速航行的过程中所受浮力的大小;
(3)航行1min牵引力所做的功。
【答案】(1)1260N;(2)1.23×108N;(3)3×108J
【解析】
【详解】解:(1)在水下6m处观察窗口受到水的压强为
窗口受到水的压力大小为
(2)由阿基米德原理可得,驱逐舰满载时受到的浮力
(3)由图乙知该驱逐舰匀速直线航行时速度为5m/s,由图甲知此时的牵引力为1×106N,则牵引力做功的功率
航行1min=60s牵引力所做的功
答:(1)窗口受到水的压力大小为1260N;
(2)满载时在匀速航行的过程中所受浮力的大小为1.23×108N;
(3)匀速直线航行时牵引力做功的功为3×108W。
48.(2024·厦门市部分学校中考模拟)在物理项目化学习活动中,某科技小组的同学设计了如图甲所示的船只升降实验模型。模型中的船厢A和所盛水的总重为5N,圆柱形浮筒B底面积为,重为18N。电路中电源电压恒定,为定值电阻,压敏电阻(表面绝缘,厚度不计)固定于容器C底部,上表面积为,阻值随所受水的压力变化关系如图乙所示。关闭排水阀,向C中注入适量水后关闭进水阀,装置静止时,测得C中水深为20cm,B浸入水中的深度为7cm(未浸没),闭合开关S,此时电流表示数;再次打开进水阀,向C中缓慢注入一定质量的水,浮筒B上升,使A下降30cm,稳定后电流表示数。若不计绳重和摩擦,水的密度,g取10N/kg,求:
(1)B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力;
(2)动滑轮的重力;
(3)C中水深为20cm时阻值;
(4)电路中电源电压值。
【答案】(1);(2)4N;(3)100Ω;(4)4.8V
【解析】
【详解】解:(1)根据题意可知,当B浸入水中的深度为7cm时,B浸入水中的体积为
由可得,B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力为
(2)模型中的船厢A和所盛水的总重为5N,又根据滑轮组可知,,可知绳子对动滑轮的拉力为
浮筒B对动滑轮向下的拉力为
对动滑轮进行受力分析可知
则可得
(3)C中水深为20cm时,水对容器C底部的压强为
又C的上表面积为,则对C的底部的压力为
根据图乙可知,当压力为10N时,的阻值为
(4)在容器C中注水后,船厢A总重力不变,滑轮组细绳的拉力不变,则浮筒B受到竖直向上的拉力不变,由可知,浮筒B受到的浮力不变,所以,浮筒B浸入水中的深度仍为7cm不变,在容器C中再注入一定质量的水,浮筒B将上升,使船厢A下降30cm,浮筒B浸入水中的深度不变,所以水面上升10cm,容器底部受到水的压强的增加量为
压敏电阻受到的压力增加量为
此时压敏电阻受到的总压力为
根据图乙可知,此时的阻值为
根据欧姆定律可得
联立解得
则电路中电源电压值为
答:(1)B浸入水中的深度为7cm时所受的浮力为;
(2)动滑轮的重力为4N;
(3)C中水深为20cm时阻值为100Ω;
(4)电路中电源电压值为4.8V。
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!2
原创精品资源学科网独家享有版权,侵权必究!1
学科网(北京)股份有限公司
$$