2025年中考备考物理复习之浮力(中等生版)
2024-08-15
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内容正文:
2025年中考备考物理复习之浮力
一.选择题(共16小题)
1.(2023•临沂)水平桌面上甲、乙两个质量相等但底面积不同的圆柱形容器内装有质量相等的不同液体,两个完全相同的物体在甲、乙两容器中静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.甲容器中的物体所受浮力大
B.甲容器中的液体的密度大
C.乙容器对水平桌面的压强大
D.乙容器底部所受液体的压力大
2.(2021•临沂)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示。则( )
A.物体a的密度大
B.物体b受到的浮力小
C.甲容器底部受到的压力小
D.两容器对桌面的压强一样大
3.(2020•青岛)(单选)探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N,下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.3N
B.利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C.利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D.利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
4.(2020•临沂)2019年12月17日,我国第一艘国产航母“山东舰”(如图)在海南三亚某军港交付海军。下列说法正确的是( )
A.停在静止航母上的舰载机受力平衡
B.相对航母,起飞的舰载机是静止的
C.舰载机起飞时,空气浮力大于重力
D.舰载机起飞后,航母所受浮力增大
5.(2024•枣庄模拟)将同一物块分别放入两种不同的液体中,静止后如图所示。若两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,静止时物块所受的浮力分别为F甲、F乙,已知物块在甲液体时,其下表面受到水的压力为2.3牛,上表面受到水的压力为1.5牛,则( )
A.F甲=3.8牛 ρ甲>ρ乙
B.F乙=3.8牛 ρ甲<ρ乙
C.F甲=0.8牛 ρ甲>ρ乙
D.F乙=0.8牛 ρ甲<ρ乙
6.(2024•莒南县二模)如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列分析正确的是( )
A.对背心进行放气后,潜水员将往上浮
B.对背心进行充气后,潜水员受到海水的浮力变小
C.在海中水平游动时,潜水员受到海水的压强不变
D.向海底下潜过程中,潜水员受到海水的压强变小
7.(2024•蒙阴县三模)2024年世界泳联花样游泳世界杯于4月5日至7日在国家游泳中心举行。如图是某参赛选手比赛时的情景,下列关于该选手在运动过程中的说法正确的是( )
A.该选手在水下下潜的过程中,前胸与后背受到的压强差在变大
B.该选手用力划水才能向前游动,使该选手前进的施力物体是水
C.该选手漂在水面上时所受的浮力大于其所受的重力
D.该选手向后划水的力与水对该选手的力是一对平衡力
8.(2024•潍坊)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为5×10﹣6m3,三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类
液体密度/(kg•m﹣3)
a液体
0.5×103
b液体
1×103
c液体
2×103
A.三条刻线的间隔距离不相等
B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等
D.密度计在b液体中的浸入体积为3×10﹣5m3
9.(2022•临沂)2022年5月21日凌晨,我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇(如图)以30m/min的平均速度顺利升至9050m高空,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。正在升空的浮空艇( )
A.平均速度为5m/s
B.所受大气压强逐渐减小
C.所受空气浮力逐渐增大
D.所受空气浮力小于重力
10.(2022•临沂)我国自主研制的亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域。驳船因载有“海基一号”而多排开海水的质量( )
A.等于3万吨 B.大于3万吨 C.小于3万吨 D.都有可能
11.(2021•德州)水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度不同的食盐水,将两个完全相同的小球分别放入两容器中,小球静止时,两容器液面相平(如图所示)。若甲、乙两容器中食盐水的密度分别为ρ1、ρ2,两小球在甲、乙两容器中受到的浮力分别为F1、F2。下列说法正确的是( )
A.F1<F2、ρ1>ρ2
B.甲容器底部受到食盐水的压强大于乙容器底部受到食盐水的压强
C.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
D.若将乙容器中的食盐水及小球倒入甲容器中,充分混合后两小球均沉底
12.(2021•日照)思思用弹簧测力计、烧杯、适量的水测量大樱桃的密度,烧杯的重力为G0、底面积为S。如图甲,他用弹簧测力计测出数枚大樱桃的重力为G。如图乙,烧杯内水的深度为h。如图丙,将大樱桃浸没于水中,弹簧测力计的示数为F,取水的密度为ρ。下列说法正确的是( )
A.乙图中,烧杯对桌面的压强
B.这些樱桃的体积为
C.丙图中,烧杯底受到水的压强为
D.樱桃的密度为为
13.(2024•蓬莱区二模)水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别装有体积相同而密度不同的两种液体。现将质量相同、体积不同的A、B两个小球分别放入甲、乙两容器中,静止时如图所示。则下列说法正确的是( )
A.两容器中液体的密度ρ甲<ρ乙
B.液体对容器底的压强p甲<p乙
C.小球A、B受到的浮力FA=FB
D.容器对水平桌面的压力F甲=F乙
14.(2024•微山县二模)如图所示,已知鸡蛋的质量为55克,体积为50cm3。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是( )
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55牛
B.图乙中盐水的密度是1.1×103千克/米3
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙<F丙
15.(2024•莱芜区一模)济南是一座泉水城市,游客乘坐画舫穿行其间,可以尽享“不出城郭而获山水之怡,身居闹市而有林泉之致”的都市休闲意趣,当乘客陆续登船时,下列说法中正确的是( )
A.船身会下沉一些,船所受到的浮力不变
B.船身会下沉一些,船所受到的浮力增大
C.船身会上浮一些,船所受到的浮力减小
D.船身会上浮一些,船所受到的浮力增大
16.(2024•巨野县二模)静止在水平桌面上的三只相同的烧杯盛有不同的液体,三个相同的小球在液体中静止时,三液面相平,如图所示( )
A.图甲的烧杯底部压强最小
B.图乙的小球所受浮力大于重力
C.图丙的小球所受浮力最大
D.三烧杯对桌面的压强大小相等
二.填空题(共6小题)
17.(2022•东营)池塘中有一块体积为450cm3的石头,浸没在水中时受到的浮力为 N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
18.(2024•枣庄)如图甲所示,使圆柱体缓慢下降,直至其全部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如乙所示,则圆柱体受到的最大浮力是 N,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强是 Pa,圆柱体受到的浮力是 N。(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)
19.(2022•东营)2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,从青藏高原成功上浮到海拔9032米的高空,创造了大气科学观测海拔高度世界纪录。浮空艇里充的是密度 (选填“大于”或“小于”)空气的气体;当通过收放缆绳控制浮空艇“驻空”悬停时,我们选择的参照物是 。
20.(2020•临沂)如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验步骤之一,弹簧测力计的示数为 N;若石块重2.6N,则它所受浮力为 N。
21.(2023•威海)如图所示,长方体容器内装有水,将苹果放入后漂浮(水未溢出),则水对容器底增加的压力 苹果的重力,苹果下方M点与相同深度的N点受到水的压强分别pM、pN,则pM pN。
22.(2023•淄博)如图,将高为5cm的长方体木块缓慢放入盛满水的容器中,静止时木块在水面上漂浮,下表面到水面的距离为3cm,排开水的重力为3N。则木块下表面受到水的压强是 Pa,木块受到的浮力是 N,木块的质量是 kg,木块的密度是 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
三.作图题(共1小题)
23.(2023•东营)如图所示,一枚鸡蛋漂浮在盛有盐水的容器中。请画出该鸡蛋的受力示意图。
四.实验探究题(共6小题)
24.(2024•菏泽)物理学习小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用同一金属块依次进行如下步骤的操作:
根据上述实验步骤,完成下列问题:
(1)步骤A中金属块重 N;
(2)步骤B中金属块受到的浮力为 N;
(3)分析 三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关;
(4)若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,测力计的示数 1.6N(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)结合已学知识,根据步骤A、C,计算出金属块的体积为 m3(ρ水=1.0×103kg/m2,g取10N/kg)。
25.(2020•潍坊)已知水的密度为1.0×103kg/m3,某兴趣小组用一薄壁量杯(杯壁体积忽略不计)制作了一个测量液体密度的简易装置,操作如下:
(1)在量杯内装入适量细沙后放入水中,量杯在水中竖直静止时,如图甲所示。此时量杯浸入水中的体积为 mL;
(2)将该装置放入某液体中,静止时如图乙所示,则该液体的密度为 kg/m3;某同学将一小石子放入量杯,静止时如图丙所示,则小石子质量是 g。
26.(2023•烟台)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小? 。哪些能够计算出物体排开液体的重力大小?(用图中的序号表示) 。
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系? 。
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作? 。
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么?(写出一条即可) 。
27.(2022•德州)如图甲所示,某实验小组利用实心圆柱金属块探究“浮力的大小跟哪些因素有关”。
(1)金属块的重力是 N。
(2)比较实验步骤①④⑤可知,浮力大小与 有关。
(3)当金属块从接触水面到浸没于水中,直至更深位置(未触底),在图乙中能表示此过程金属块所受浮力F与浸入水中深度关系的图像是 (选填“a”或“b”)。
(4)该实验运用的主要科学探究方法是 。
(5)如果在实验中不小心使金属块碰到容器底,且与容器底有力的作用,则测出的浮力将偏 。
(6)进一步学习了阿基米德原理之后,利用图甲中的测量数据,还可以计算出其他一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中不能计算出的是 。(选填字母)
A.金属块的体积;
B.金属块的密度;
C.盐水的体积;
D.盐水的密度。
28.(2020•济南)(1)小丽发现:体积大的铁块质量大、体积大的木块质量也大、水也是这样。于是,她选用水来“探究同种物质的质量与体积的关系”。
①小丽测量水的质量需要的器材有:盛水的容器、水、烧杯和 。
②小丽为了简化实验,找来一个小杯,通过实验得到下列数据:
实验次数
水的质量/g
水的体积
1
10.1
1小杯
2
20.0
2小杯
3
29.9
3小杯
分析表中的实验数据,小丽可以得到的实验结论是:水的质量与体积成 比。
③小梅用另一种杯子按小丽的方法“探究水的质量与体积的关系”,得出了与小丽完全相同的结论.在与小丽交流时,发现这种实验方法虽然简单,但由他们的实验数据得出的质量与体积的 不一致。为解决这一问题,他们决定用量筒替代小杯继续进行探究…
(2)小明用如图所示装置来验证“浸在液体中的物体受到浮力的作用”。
①由图甲可知,小明选用的石块的重力是 N。
②如图乙、丙所示,挂在弹簧测力计挂钩上的石块浸入水中时,小明通过观察发现弹簧测力计示数 (选填“变大”“变小”或“不变”),则说明“浸在水中的石块受到了浮力的作用”。
③小明要得出“浸在液体中的物体受到浮力的作用”的实验结论,他还要选用 来继续做更多次的实验。
29.(2024•鄄城县三模)某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块(不吸水)、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)如图所示的四个实验步骤,最科学合理的实验顺序是 。根据图中的实验数据可求出石块的密度为 kg/m3。
(2)兴趣小组的同学换用不同的物体(不吸液体)或液体按科学合理的顺序进行了多次实验,由实验数据得出F浮 G排(选填“>”“<”或“=”),从而验证了阿基米德原理的正确性。
(3)图丁中,小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强 (选填“逐渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”)。
(4)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,则图 步骤中可不使用弹簧测力计。
(5)其中一个同学每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,其他步骤无误,因而他会得出F浮 G排(小桶中液体所受重力)的结论。(选填“>”“<”或“=”)
五.计算题(共3小题)
30.(2024•夏津县二模)我国从远古时代就开始利用浮力了。据考古工作者发现,在距今7500年前的新石器时期,我国古代劳动人民就制造出了独木舟,如图所示,该独木舟所用木材的质量为60kg。(g取10N/kg,),求:
(1)独木舟底部距离水面10cm时,底部受到的压强是多少?
(2)空载的独木舟漂在水面上时受到的浮力为多少牛?
(3)空载时,该独木舟排开液体的体积是多少?
31.(2024•东昌府区二模)如图所示,水平桌面上放置一圆柱形容器,其内底面积为200cm2,容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门K控制的出水口,物体A是边长为10cm的正方体。用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止,此时有1/5的体积露出水面,细线受到的拉力为12N,容器中水深为18cm。已知细线能承受的最大拉力为15N,细线断裂后物体A下落过程不翻转,物体A不吸水,g取10N/kg。
(1)此时容器底受到水的压强;
(2)求物体A的密度;
(3)打开阀门K,使水缓慢流出,则细线刚好断裂时,物体浸入水中的深度。
32.(2024•肥城市二模)2024年2月055型万吨大型驱逐舰奔赴南海某海域执行战备训练任务时的场景,如图所示。该舰满载时,排水量为12000t,吃水深度6.6m。海水的密度1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)满载时,该舰受到的浮力;
(2)在水下6.6m深处,面积为50cm2的水平船底受到海水的压力。
六.综合能力题(共1小题)
33.(2023•滨州)“且夫水之积也不厚,则其负大舟也无力。覆杯水于坳堂之上,则芥为之舟;置杯焉则胶,水浅而舟大也。”出自战国庄子的《逍遥游》。从文中大舟与水的关系,我们可以得到这样的启示:求大学问,干大事业,必须打下坚实、深厚的基础。但从物理的角度,“水之积也不厚,则其负大舟也无力。”是指水的深度还是水的质量呢?即物体能否在水中漂浮(所受浮力的大小),究竟与水的深度有关还是与水的质量有关呢?为了探究这一问题,某兴趣小组用烧杯、水、圆柱形木块、刻度尺等器材,进行了如下探究,如图所示。
将两个完全相同的底面积为8cm2,高为10cm的圆柱形木块,分别放入底面积为10cm2和12cm2的甲、乙两个容器中。分别向两个容器中加水,观察和记录每个容器每次加水的深度和木块的状态,实验数据及现象记录如下表。实验中,容器足够高,无水溢出,不考虑木块吸水,ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg。根据实验现象和实验数据,求:
实验次数
容器中水深(h/cm)和木块的状态
甲容器
甲容器中木块
乙容器
乙容器中木块
1
4cm
不能浮起
4cm
不能浮起
2
5cm
不能浮起
5cm
不能浮起
3
6cm
刚好浮起
6cm
刚好浮起
4
7cm
浮起
7cm
浮起
(1)甲容器中木块刚好浮起时,水对容器底部的压强。
(2)木块的密度。
(3)木块刚好浮起时,甲、乙容器分别加入水的质量。并由计算结果和实验现象判断:木块能否浮起,取决于容器中水的深度还是水的质量?
(4)实验完成,把木块从甲容器拿出,甲容器对桌面压强的变化量。
2025年中考备考物理复习之浮力
参考答案与试题解析
一.选择题(共16小题)
1.(2023•临沂)水平桌面上甲、乙两个质量相等但底面积不同的圆柱形容器内装有质量相等的不同液体,两个完全相同的物体在甲、乙两容器中静止时如图所示。下列判断正确的是( )
A.甲容器中的物体所受浮力大
B.甲容器中的液体的密度大
C.乙容器对水平桌面的压强大
D.乙容器底部所受液体的压力大
【分析】(1)(2)根据物体的浮沉条件分析物体受到的浮力的大小关系、液体密度的大小关系;
(3)水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,根据p=分析容器对水平桌面的压强的大小关系;
(4)根据容器的形状分析液体对容器底部压力的大小关系。
【解答】解:
AB、根据图示可知,物体在甲中处于悬浮状态,受到的浮力等于自身的重力,液体的密度等于物体的密度;在乙中处于漂浮状态,受到的浮力等于自身的重力,液体的密度大于物体的密度,所以物体在甲、乙中受到的浮力相同,乙容器中液体的密度大于甲容器中液体的密度,故AB错误;
C、容器的质量相同,重力相同,液体的重力、物体的重力相同,所以甲、乙两个装置的总重力是相同的,对水平面的压力相同,乙的受力面积小,根据p=可知,乙容器对水平桌面的压强大,故C正确;
D、根据图示可知,两个容器都是规则形状的,则容器底部受到的压力都等于液体和物体的重力,所以两个容器底部受到的压力大小相同,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了物体浮沉条件的应用、压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
2.(2021•临沂)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示。则( )
A.物体a的密度大
B.物体b受到的浮力小
C.甲容器底部受到的压力小
D.两容器对桌面的压强一样大
【分析】(1)根据物体的浮沉条件分析物体密度的大小;
(2)根据阿基米德原理判定浮力的大小;
(3)根据p=ρgh判断甲、乙两容器中的液体对容器底部的压强大小,根据F=pS分析容器底部受到的压力的大小;
(4)根据容器对桌面的压力等于容器的重力和容器内部物体重力之和,可判断两容器对桌面的压力大小,根据p=分析桌面受到的压强的大小。
【解答】解:A、a在液体中漂浮,a的密度要小于液体的密度,b在液体中悬浮,b的密度等于液体的密度,所以a的密度要小于b的密度,故A错误;
B、液体的密度不变,a和b的体积相同,由图可知,a排开的液体的体积要小于b排开的液体的体积,根据F浮=ρ液gV排可知,b受到的浮力大,故B错误;
C、液体的密度和深度相同,根据p=ρgh可知,甲、乙两容器中的液体对容器底部的压强相同,底面积相同,根据F=pS可知,容器底部受到液体的压力相同,故C错误;
D、由于b悬浮,则b所受的浮力F浮b=Gb=Gb排,即b的重力等于排开液体的重力;a漂浮,则a所受的浮力F浮a=Ga=Ga排,即a的重力等于排开液体的重力;因为两液面相平,且是同种液体,所以结合上面分析可知两容器中液体与物体的总重力相同,即装置的总重力相同,两容器对桌面的压力大小相等,由p=得,甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了物体浮沉条件、阿基米德原理、压强和密度公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
3.(2020•青岛)(单选)探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N,下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.3N
B.利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C.利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D.利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
【分析】浮力的大小与物体排开的液体的体积和液体的密度有关;探究影响浮力因素时采用的是控制变量法;
利用称重法测浮力可以求出物块浸没在液体中受到的浮力。
【解答】解:A、金属块a浸没在水中时,根据称重法测浮力可知,受到浮力的大小为F浮=G﹣F乙=1.6N﹣1.0N=0.6N,故A错误;
B、根据甲、乙可知,物体浸在液体的体积不同,排开的液体的体积不同,所以可以探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系,故B错误;
C、根据乙、丙可知,物体的重力相同、物体的密度不同、物体的体积不同,浸没在同种液体中时排开的液体的体积不同,测力计示数不同,探究浮力与密度关系时,需要控制物体的体积相同(排开液体的体积相同),物体的密度不同,故C错误;
D、根据丙、丁可知,同一个物体浸没在不同液体中,排开的液体的体积相同,液体的密度不同,所以可以探究浮力的大小与液体密度的关系,故D正确。
故选:D。
【点评】本题目就是考查学生对阿基米德实验的掌握程度,看学生能否掌握每个步骤,以及每一步要测量的对象,只要基本知识掌握扎实,题目不难做出。
4.(2020•临沂)2019年12月17日,我国第一艘国产航母“山东舰”(如图)在海南三亚某军港交付海军。下列说法正确的是( )
A.停在静止航母上的舰载机受力平衡
B.相对航母,起飞的舰载机是静止的
C.舰载机起飞时,空气浮力大于重力
D.舰载机起飞后,航母所受浮力增大
【分析】(1)处于平衡状态的物体受到的合力为零;
(2)判断物体运动还是静止的,关键看研究对象相对于参照物的位置是否变化,若相对于参照物位置在改变,则运动;若相对于参照物位置没有发生改变,则静止;
(3)流体的压强与流速有关,流速越大,压强越小;
(4)根据物体的浮沉条件分析浮力的变化。
【解答】解:
A、停在静止航母上的舰载机处于静止状态,受到的合力为0,受力平衡,故A正确;
B、相对航母,起飞的舰载机与航母之间有位置的变化,是运动的,故B错误;
C、起飞时,由于机翼的特殊形状,机翼上面的空气流动速度快,压强小,产生向上的升力,此升力大于重力,飞机才能够上升;飞机不是利用浮力升空的,故C错误;
D、航母静止在水面上,处于漂浮状态,浮力等于重力;舰载机起飞后,航母的重力减小,则所受浮力减小,故D错误。
故选:A。
【点评】本题以山东舰为背景,考查了与流体压强和流速的关系、物体浮沉条件等相关的多个知识点,体现了物理知识在生活实际中的应用。
5.(2024•枣庄模拟)将同一物块分别放入两种不同的液体中,静止后如图所示。若两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,静止时物块所受的浮力分别为F甲、F乙,已知物块在甲液体时,其下表面受到水的压力为2.3牛,上表面受到水的压力为1.5牛,则( )
A.F甲=3.8牛 ρ甲>ρ乙
B.F乙=3.8牛 ρ甲<ρ乙
C.F甲=0.8牛 ρ甲>ρ乙
D.F乙=0.8牛 ρ甲<ρ乙
【分析】(1)物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,据此判断物块在两液体中受到的浮力关系;
由图可知物块在两液体中排开液体的体积关系,根据阿基米德原理可知两液体的密度关系;
(2)从浮力产生的原因来考虑,利用公式F浮=F下表面﹣F上表面计算浮力的大小。
【解答】解:(1)由图可知,物体在甲液体中悬浮,在乙液体中漂浮,
因物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,且同一物体的重力不变,所以,F甲=F乙=G;
由图可知,V排甲>V排乙,由F浮=ρgV排的变形式:ρ液=可知,甲容器中液体的密度较小,即ρ甲<ρ乙,故AC错误;
(2)甲物体受到的浮力为:F浮=F下表面﹣F上表面=2.3N﹣1.5N=0.8N,即F乙=F甲=0.8N,故D正确,B错误。
故选:D。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,利用好同一物体的重力不变较为关键。
6.(2024•莒南县二模)如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列分析正确的是( )
A.对背心进行放气后,潜水员将往上浮
B.对背心进行充气后,潜水员受到海水的浮力变小
C.在海中水平游动时,潜水员受到海水的压强不变
D.向海底下潜过程中,潜水员受到海水的压强变小
【分析】(1)根据F浮=ρ液V排g分析判断浮力变化情况;
(2)根据p=ρgh分析判断压强变化情况。
【解答】解:AB、潜水员正潜没在海水中,对背心进行放气后,背心的体积变小,排开海水的体积变小,由F浮=ρ液gV排可知,受到海水的浮力变小;潜水员将会下沉;对背心进行充气后,背心的体积变大,排开海水的体积变大,同理可知,受到海水的浮力变大,故AB错误;
CD、海水的密度不变,根据p=ρgh可知,潜水员在海中水平游动时,水平游动时,深度不变,受到的海水的压强不变,向海底下潜过程中,深度增加,受到的海水的压强变大,故C正确、D错误。
故选:C。
【点评】本题考查阿基米德原理、液体压强公式的掌握和运用,正确判断海水的深度变化和排开海水的体积变化是关键。
7.(2024•蒙阴县三模)2024年世界泳联花样游泳世界杯于4月5日至7日在国家游泳中心举行。如图是某参赛选手比赛时的情景,下列关于该选手在运动过程中的说法正确的是( )
A.该选手在水下下潜的过程中,前胸与后背受到的压强差在变大
B.该选手用力划水才能向前游动,使该选手前进的施力物体是水
C.该选手漂在水面上时所受的浮力大于其所受的重力
D.该选手向后划水的力与水对该选手的力是一对平衡力
【分析】A、选手在水中下潜,所处的深度变大,根据p=ρ水gh可知后背受到水的压强的变化;
B、力是物体对物体的作用,物体间力的作用是相互的;
C、物体漂浮时所受的浮力等于其重力;
D、选手向后划水的力与水对该选手向前的力是一对相互作用力。
【解答】解:A.该选手在水下下潜的过程中,深度变大,根据p=ρgh可知,选手受到水的压强变大,但选手的前胸与后背的高度差不变,所以前胸与后背受到的压强差不变,故A错误;
B.由于力的作用是相互的,该选手用力划水,给水一个向后的力,水施加给选手一个向前的力,使选手前进,此力的施力物体是水,故B正确;
C.该选手漂在水面上时,处于漂浮状态,选手所受的浮力等于其所受的重力,故C错误;
D.该选手向后划水的力与水对该选手的力,这两个力分别作用在水和选手身上,是一对相互作用力,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查浮力和压强以及相互作用力的有关知识,是一道综合题。
8.(2024•潍坊)物理兴趣小组把吸管的下端密闭并缠绕一段细铜丝(细铜丝体积忽略不计),自制一个简易密度计。如图所示,密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,且保持竖直姿态。密度计在三种液体中静止时,在密度计上与液面平齐处各标记一条刻线,共得到三条刻线。已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为5×10﹣6m3,三种液体密度如表格所示,下列分析正确的是( )
液体种类
液体密度/(kg•m﹣3)
a液体
0.5×103
b液体
1×103
c液体
2×103
A.三条刻线的间隔距离不相等
B.密度计的质量为0.1kg
C.密度计在三种液体中所受浮力不相等
D.密度计在b液体中的浸入体积为3×10﹣5m3
【分析】(1)密度计在三种液体中时,均漂浮,漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力,由浮力产生的原因可知,密度计受到的浮力等于下表面受到的压力,设密度计下表面积为S,列出等式F浮=G=ρ液gV排=ρ液gSh,求得h的表达式,然后根据a、b、c三种液体的密度关系分析三条刻线的间隔距离是否相等;
(2)已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,已知浸入体积,由F浮=G可求得密度计的质量;
(3)密度计在三种液体中时,均处于漂浮状态,漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力;
(4)由F浮=ρ液gV排可求得,密度计在b液体中的浸入体积。
【解答】解:A、密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力等于下表面受到的压力,漂浮状态时密度计受到的浮力都等于重力,设密度计下表面积为S,即F浮=G=ρ液gV排=ρ液gSh,故密度计浸入液体的深度为:
h=由表格可知,b液体密度为a液体密度的2倍,c液体密度为b液体密度的2倍,故密度计浸入a液体的深度是浸入b液体深度的2倍,密度计浸入b液体的深度是浸入c液体深度的2倍,故三条刻线的间隔距离不相等,故A正确;
B、已知密度计在c液体中,有的体积浸入液体,浸入体积为5×10﹣6m3,则F浮=G,即ρcgV排=G=mg,
则密度计的质量:m=ρcV排=2×103kg/m3×5×10﹣6m3=0.01kg,故B错误;
C、密度计分别放入a、b、c三种液体中时,均漂浮在液体中,故密度计受到的浮力都等于重力,故密度计在三种液体中所受浮力相等,故C错误;
D、由F浮=ρ液gV排可得,密度计在b液体中的浸入体积为:
V排b======1×10﹣5m3,故D错误。
故选:A。
【点评】本题涉及的知识点较多,考查阿基米德原理、物体的浮沉条件的应用,难点是将阿基米德原理和物体的浮沉条件结合起来使用。
9.(2022•临沂)2022年5月21日凌晨,我国自主研制的“极目一号”Ⅲ型浮空艇(如图)以30m/min的平均速度顺利升至9050m高空,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。正在升空的浮空艇( )
A.平均速度为5m/s
B.所受大气压强逐渐减小
C.所受空气浮力逐渐增大
D.所受空气浮力小于重力
【分析】(1)根据单位换算可求平均速度;
(2)地球表面的高度越高,大气压越小;
(3)根据F浮=ρ空气gV排分析解答;
(4)匀速上浮的浮空艇浮力等于重力。
【解答】解:A、平均速度v=30m/min==0.5m/s,故A错误;
B、正在升空的浮空艇,距离地球表面的高度逐渐升高,所受大气压强逐渐减小,故B正确;
C、正在升空的浮空艇,距离地球表面的高度越高,空气密度越小,由F浮=ρ空气gV排可知所受空气浮力逐渐减小,故C错误;
D、浮空艇上浮,由浮沉条件知其浮力大于重力,故D错误。
故选:B。
【点评】本题主要考查了平均速度、大气压、浮力以及运动与力,是一道综合题。
10.(2022•临沂)我国自主研制的亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域。驳船因载有“海基一号”而多排开海水的质量( )
A.等于3万吨 B.大于3万吨 C.小于3万吨 D.都有可能
【分析】亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域,驳船漂浮,多排开海水的质量等于导管架“海基一号”的质量。
【解答】解:亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域,驳船漂浮,Δm排=Δm=3万吨,多排开海水的质量等于导管架“海基一号”的质量。
故选:A。
【点评】本题主要考查了物体的浮尘条件,漂浮的物体排开液体的质量等于物体的质量,常见题目。
11.(2021•德州)水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度不同的食盐水,将两个完全相同的小球分别放入两容器中,小球静止时,两容器液面相平(如图所示)。若甲、乙两容器中食盐水的密度分别为ρ1、ρ2,两小球在甲、乙两容器中受到的浮力分别为F1、F2。下列说法正确的是( )
A.F1<F2、ρ1>ρ2
B.甲容器底部受到食盐水的压强大于乙容器底部受到食盐水的压强
C.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
D.若将乙容器中的食盐水及小球倒入甲容器中,充分混合后两小球均沉底
【分析】(1)根据物体浮沉条件判断小球在两种液体中所受浮力与其重力的关系,进而得出小球在两种液体中所受浮力的大小关系;
根据小球在甲、乙两容器中的状态判断两种液体与小球的密度关系,进而得出两种液体的密度关系;
(2)利用p=ρ液gh比较甲、乙两容器底受到液体的压强大小;
(3)根据两容器对水平桌面的压力等于容器、液体和小球的重力之和判断两容器对桌面的压力大小;
(4)根据混合后液体密度与小球密度的大小判断出小球的浮沉。
【解答】解:A、小球在甲中沉底,小球的重力大于浮力,小球的密度大于甲盐水的密度,小球在乙中悬浮,小球的重力等于浮力,小球的密度等于乙盐水的密度,由于小球相同,所以小球在甲盐水受到的浮力小于在乙盐水中受到的浮力,甲盐水的密度小于乙盐水的密度,即F1<F2、ρ1<ρ2,故A错误;
B、两容器中液面相平,由A知ρ1<ρ2,所以根据p=ρ液gh可知,容器底受到液体的压强:p甲<p乙,故B错误;
C、由于两球沉底或悬浮,排开液体的体积相同,由于液面相平,液体和球的总体积相同,所以甲、乙中盐水的体积相同,且ρ1<ρ2,由G=mg=ρVg可知,甲容器内总重力较小,甲、乙两容器相同,所以甲容器对桌面的压力较小,故C错误;
D、由于ρ1<ρ2,当将乙容器中的食盐水及小球倒入甲容器中,充分混合后,混合后盐水的密度均小于小球的密度,所以两球均沉底,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(沉底、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
12.(2021•日照)思思用弹簧测力计、烧杯、适量的水测量大樱桃的密度,烧杯的重力为G0、底面积为S。如图甲,他用弹簧测力计测出数枚大樱桃的重力为G。如图乙,烧杯内水的深度为h。如图丙,将大樱桃浸没于水中,弹簧测力计的示数为F,取水的密度为ρ。下列说法正确的是( )
A.乙图中,烧杯对桌面的压强
B.这些樱桃的体积为
C.丙图中,烧杯底受到水的压强为
D.樱桃的密度为为
【分析】(1)利用ρ=和G=mg求出烧杯中水的重力,烧杯对水平桌面的压力大小等于烧杯和水的总重力,利用p=求出烧杯对桌面的压强;
(2)利用二次称重法求出樱桃受到的浮力,利用F浮=ρ液gV排求出樱桃的体积;
(3)利用力的平衡条件求出烧杯底受到的压力,根据p=求出烧杯底受到水的压强;
(4)利用 ρ=求出樱桃的密度。
【解答】解:A、由题意得,烧杯中水的质量:
m水=ρV水=ρSh,
烧杯中水的重力:
G水=m水g=ρShg,
乙图中,烧杯放在水平桌面上,烧杯对桌面的压力:
F乙=G水+G0=ρShg+G0,
乙图中,烧杯对桌面的压强:
p乙===ρhg+,
故A错误;
B、由二次称重法得,樱桃受到的浮力:
F浮=G﹣F,
樱桃浸没在水中,樱桃的体积:
V樱桃=V排==,
故B错误;
C、丙图中,烧杯底受到水的压力大小:
F丙=G水+F浮=ρShg+G﹣F,
烧杯底受到水的压强:
p丙===ρhg+,
故C正确;
D.樱桃的质量:
m樱桃=,
樱桃的密度:
ρ樱桃===
故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了称重法求浮力和阿基米德原理、压强定义式、密度公式的综合应用等,利用好称重法测浮力是本题的关键。
13.(2024•蓬莱区二模)水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别装有体积相同而密度不同的两种液体。现将质量相同、体积不同的A、B两个小球分别放入甲、乙两容器中,静止时如图所示。则下列说法正确的是( )
A.两容器中液体的密度ρ甲<ρ乙
B.液体对容器底的压强p甲<p乙
C.小球A、B受到的浮力FA=FB
D.容器对水平桌面的压力F甲=F乙
【分析】(1)根据浮沉条件,判断浮力大小关系,根据F浮=ρ液gV排分析液体密度大小关系;
(2)根据浮沉条件和阿基米德原理判断出AB排开液体的重力的关系,进而判断出甲、乙液体对容器底的压力的关系,根据p=判断出甲、乙液体对容器底压强的关系;
(3)根据甲、乙液体体积和密度的关系,根据ρ=判断出甲、乙液体质量的关系,根据G=mg判断出甲、乙液体重力的关系,根据在水平面上压力等于重力判断出对桌面压力的关系。
【解答】解:AC、两球质量相等,其重力也相等,
甲图,小球A漂浮,浮力等于重力,即F甲=G;
乙图,小球B悬浮,浮力等于重力,即F乙=G,
所以A球受到的浮力等于B球受到的浮力,故C正确;
根据F浮=ρ液gV排,在浮力相同时,由图知VA排<VB排,所以ρ甲>ρ乙,故A错误;
B、因为甲、乙液体的体积相同,由于甲液体的密度大于乙液体的密度,根据知,甲液体的质量大于乙液体的质量,根据G=mg知,甲液体的重力大于乙液体的重力;AB球的重力相等,两球在甲、乙液体中漂浮或悬浮,与容器底不接触,容器为柱形容器,液体对容器底的压力等于液体的重力与小球重力之和,则甲液体对容器底的压力大于乙液体对容器底的压力,容器的底面积相同,根据知,液体对容器底的压强p甲>p乙,故B错误;
D、甲、乙液体体积相同,由A知ρ甲>ρ乙,由ρ=可知,m甲>m乙,G甲>G乙;
两容器质量相同,则容器的重力相同,小球质量相同,其重力也相等,两容器对桌面的压力分别为F甲=G器+G球+G甲,F乙=G器+G球+G乙,所以F甲>F乙,故D错误。
故选:C。
【点评】此题主要考查的是学生对液体压强计算公式和固体压强计算公式的理解和掌握,是一道综合题,有一定的难度。
14.(2024•微山县二模)如图所示,已知鸡蛋的质量为55克,体积为50cm3。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是( )
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55牛
B.图乙中盐水的密度是1.1×103千克/米3
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙<F丙
【分析】(1)根据物体的浮沉条件分析浮力的大小;
(2)根据密度公式求出鸡蛋的密度,物体悬浮在液体中时,物体的密度等于液体的密度;
(3)物体漂浮时,浮力等于自身的重力;
(4)根据浮沉条件比较浮力的大小。
【解答】解:
A、图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力小于重力,鸡蛋的重力为G=mg=0.055kg×10N/kg=0.55N,即浮力小于0.55N,故A错误;
B、鸡蛋的密度为:ρ===1.1g/cm3=1.1×103kg/m3,图乙中,鸡蛋悬浮在盐水中时,由浮沉条件可知鸡蛋的密度等于盐水的密度,则盐水的密度为1.1×103kg/m3,故B正确;
C、图丙中鸡蛋漂浮,所受浮力等于鸡蛋自身的重力,故C错误;
D、图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力F甲<G鸡蛋;
图乙中鸡蛋悬浮在液体中时,则浮力F乙=G鸡蛋;
图丙中鸡蛋漂浮,则浮力F丙=G鸡蛋,
所以三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙=F丙,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了密度的计算和物体浮沉条件的应用,计算过程要注意单位的换算。
15.(2024•莱芜区一模)济南是一座泉水城市,游客乘坐画舫穿行其间,可以尽享“不出城郭而获山水之怡,身居闹市而有林泉之致”的都市休闲意趣,当乘客陆续登船时,下列说法中正确的是( )
A.船身会下沉一些,船所受到的浮力不变
B.船身会下沉一些,船所受到的浮力增大
C.船身会上浮一些,船所受到的浮力减小
D.船身会上浮一些,船所受到的浮力增大
【分析】物体漂浮,浮力等于重力,据此分析乘客陆续登船时的浮力变化,然后根据阿基米德原理判断船排开水的体积变化,从而得出船身上浮还是下沉。
【解答】解:物体漂浮,浮力等于重力,当乘客陆续登船时,重力增加,但船仍然漂浮在水面上,故船所受到的浮力浮力增大,
水的密度不变,根据F浮=ρgV排可知,船排开水的体积变大,故船身会下沉一些。
故ACD错误,B正确。
故选:B。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用、阿基米德原理的应用,知道物体漂浮,浮力等于重力是解答此题关键。
16.(2024•巨野县二模)静止在水平桌面上的三只相同的烧杯盛有不同的液体,三个相同的小球在液体中静止时,三液面相平,如图所示( )
A.图甲的烧杯底部压强最小
B.图乙的小球所受浮力大于重力
C.图丙的小球所受浮力最大
D.三烧杯对桌面的压强大小相等
【分析】(1)首先根据小球在三种液体中的状态,利用物体浮沉条件得出三种液体的密度大小关系,再利用液体压强公式得出三个烧杯底部受到的压强大小关系;
(2)根据小球在乙液体中的状态,利用物体浮沉条件得出图乙的小球所受浮力与重力的大小关系;
(3)首先根据小球在三种液体中的状态,利用物体浮沉条件得出小球在三种液体中所受浮力与重力的大小关系;
(4)把烧杯作为一个整体,烧杯对桌面的压力等于烧杯、烧杯内液体和小球的总重力;利用密度和重力公式,结合图示得出三种液体的重力大小关系,进而可得出三只烧杯对桌面压力的大小关系,再利用p=分析得出三烧杯对桌面的压强大小关系。
【解答】解:A、小球在甲液体中沉底,在乙液体中悬浮,在丙液体中漂浮,根据物体浮沉条件可知,甲液体的密度小于小球的密度,乙液体的密度等于小球的密度,丙液体的密度大于小球的密度,所以三种液体的密度关系为ρ甲<ρ乙<ρ丙;三个相同的小球在液体中静止时,三液面相平;根据p=ρ液gh可知,图甲的烧杯底部压强最小,故A正确;
B、小球在乙液体中悬浮,根据物体浮沉条件可知,图乙的小球所受浮力等于重力,故B错误;
C、小球在甲液体中沉底,在乙液体中悬浮,在丙液体中漂浮,根据物体浮沉条件可知,小球在甲液体中受到的浮力小于重力,在乙液体和丙液体中受到的浮力相等,都等于重力,故C错误;
D、由A知,三种液体的密度关系为ρ甲<ρ乙<ρ丙,由图可知,三种液体的体积关系为V甲=V乙<V丙,则根据G=mg、ρ=可得三种液体的重力关系为,G甲<G乙<G丙;三只烧杯相同,则其重力相等;三个相同的小球,则其重力相当。烧杯对桌面的压力等于烧杯、烧杯内液体和小球的总重力,所以三只烧杯对桌面的压力关系为F甲<F乙<F丙;又因为三只烧杯相同,底面积相同,所以根据p=可知,三烧杯对桌面的压强关系为p甲<p乙<p丙,故D错误。
故选:A。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用、液体压强和固体压强的大小比较,具有较强的综合性,难度较大。根据物体浮沉条件得出三种液体的密度大小关系是关键;利用密度和重力公式,结合图示得出三种液体的重力大小关系是难点。
二.填空题(共6小题)
17.(2022•东营)池塘中有一块体积为450cm3的石头,浸没在水中时受到的浮力为 4.5 N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【分析】根据阿基米德原理可求出石头浸没在水中时受到的浮力。
【解答】解:石头浸没在水中时,排开水的体积等于石头的体积,所以受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×450×10﹣6m3=4.5N。
故答案为:4.5。
【点评】本题主要考查了阿基米德原理的应用,关键知道是石头浸没在水中时排开水的体积等于石头的体积,难度不大。
18.(2024•枣庄)如图甲所示,使圆柱体缓慢下降,直至其全部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如乙所示,则圆柱体受到的最大浮力是 2 N,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强是 1000 Pa,圆柱体受到的浮力是 2 N。(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)
【分析】由图可知0﹣10cm时圆柱体未浸入液体,测力计的示数即为圆柱体的重力,所以从图中可读出圆柱体的重力大小。由图象20cm后可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,为最大值,根据称重法计算最大浮力;根据p=ρgh得到刚好全部浸没时,下表面受到水的压强。圆柱体刚好全部浸没时受到的浮力等于最大浮力。
【解答】解:由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为20N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=20N,物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的最大浮力F浮=G﹣F=20N﹣18N=2N,
当圆柱体刚好全部浸没时,浸入的深度h=20cm﹣10cm=10cm=0.1m,
物体下表面受到压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,
此时圆柱体受到的浮力F浮1=F浮=2N。
故答案为:2;1000;2。
【点评】本题考查称重法测浮力、液体压强,属于综合题。
19.(2022•东营)2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,从青藏高原成功上浮到海拔9032米的高空,创造了大气科学观测海拔高度世界纪录。浮空艇里充的是密度 小于 (选填“大于”或“小于”)空气的气体;当通过收放缆绳控制浮空艇“驻空”悬停时,我们选择的参照物是 地面 。
【分析】(1)浮空艇是利用在空气中受到的浮力来工作的,根据物体的浮沉条件判断浮空艇里充的气体密度和空气密度的关系;
(2)研究物体是否运动,关键是看被研究的物体与所选的标准(即参照物)之间的相对位置是否发生了改变,如果发生改变,则物体是运动的;如果未发生变化,则物体是静止的。
【解答】解:(1)浮空艇是利用在空气中受到的浮力来工作的,由物体的浮沉条件可知,当艇内气体的密度小于空气的密度时,才可以升空;
(2)当通过收放缆绳控制浮空艇“驻空”悬停时,浮空艇相对于地面没有发生位置的变化,即浮空艇相对于地面是静止的,所以我们选择的参照物是地面。
故答案为:小于;地面。
【点评】本题考查了浮空艇的升空原理和参照物的选择,难度不大,易于解答。
20.(2020•临沂)如图是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验步骤之一,弹簧测力计的示数为 1.6 N;若石块重2.6N,则它所受浮力为 1 N。
【分析】根据弹簧测力计的分度值读数,已知石块的重力,根据称重法求出它受到的浮力。
【解答】解:由图可知,该测力计的分度值为0.1N,物体浸没在水中时测力计的示数为1.6N;
已知石块重2.6N,则由称重法可得它受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.6N﹣1.6N=1N;
故答案为:1.6;1。
【点评】本题考查了弹簧测力计的读数和浮力的测量,属于基础知识。
21.(2023•威海)如图所示,长方体容器内装有水,将苹果放入后漂浮(水未溢出),则水对容器底增加的压力 等于 苹果的重力,苹果下方M点与相同深度的N点受到水的压强分别pM、pN,则pM 等于 pN。
【分析】(1)由于是长方体容器,则水对容器底的压力等于水的重力,当苹果放入后漂浮时,由于水未溢出,则水对容器底增加的压力等于苹果排开的水的重力,根据阿基米德原理即可判断水对容器底增加的压力与苹果的重力的大小关系;
(2)根据液体压强公式即可判断苹果下方M点与相同深度的N点受到水的压强的大小关系。
【解答】解:(1)由于是长方体容器,则水对容器底的压力等于水的重力,当苹果放入后漂浮时,由于水未溢出,则水对容器底增加的压力等于苹果排开的水的重力;
根据漂浮条件和阿基米德原理可知苹果排开的水的重力等于苹果的重力;
所以,水对容器底增加的压力等于苹果的重力;
(2)由于M点与N点的深度相同,根据液体压强公式p=ρgh可知苹果下方M点与相同深度的N点受到水的压强相等,即pM=pN。
故答案为:等于;等于。
【点评】本题考查了液体压强公式、物体漂浮条件、阿基米德原理的应用,关键是知道M点与N点的深度相同。
22.(2023•淄博)如图,将高为5cm的长方体木块缓慢放入盛满水的容器中,静止时木块在水面上漂浮,下表面到水面的距离为3cm,排开水的重力为3N。则木块下表面受到水的压强是 300 Pa,木块受到的浮力是 3 N,木块的质量是 0.3 kg,木块的密度是 0.6×103 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【分析】由p=ρ水gh可得木块下表面受到水的压强;根据阿基米德原理F浮=G排可得木块受到的浮力;根据漂浮条件可求出木块的重力,由G=mg可得木块的质量;由F浮=ρ液gV排可知木块排开水的体积,根据V=Sh可得出木块的体积,根据密度公式可得木块的密度。
【解答】解:木块下表面受到水的压强为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa;
由阿基米德原理可知,木块受到的浮力F浮=G排=3N;
由物体的浮沉条件可知,物体漂浮时,物体的重力:G=F浮=3N,
由G=mg可得,木块的质量:m木===0.3kg;
由F浮=ρ液gV排可知,木块排开水的体积:V排===3×10﹣4m3,
由题意可知,木块的体积:V木=S木h木==V排=3×10﹣4m3=5×10﹣4m3,
木块的密度:ρ木===0.6×103kg/m3;
故答案为:300;3;0.3;0.6×103。
【点评】本题考查压强、浮力、密度的计算,是一道综合题,但难度不大。
三.作图题(共1小题)
23.(2023•东营)如图所示,一枚鸡蛋漂浮在盛有盐水的容器中。请画出该鸡蛋的受力示意图。
【分析】根据鸡蛋漂浮在盐水中可知鸡蛋受到的浮力与重力是一对平衡力,由此作图即可。
【解答】解:由题知,鸡蛋漂浮在盐水中,鸡蛋受到的重力和浮力是一对平衡力,所以两力大小相等,
重力方向竖直向下,浮力竖直向上,从重心开始竖直向上、竖直向下画出有向线段表示出浮力和重力,线段的长短相等,如下图所示:
。
【点评】作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点。
四.实验探究题(共6小题)
24.(2024•菏泽)物理学习小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用同一金属块依次进行如下步骤的操作:
根据上述实验步骤,完成下列问题:
(1)步骤A中金属块重 2.6 N;
(2)步骤B中金属块受到的浮力为 0.4 N;
(3)分析 ACD 三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关;
(4)若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,测力计的示数 大于 1.6N(选填“大于”、“小于”或“等于”);
(5)结合已学知识,根据步骤A、C,计算出金属块的体积为 1×10﹣4 m3(ρ水=1.0×103kg/m2,g取10N/kg)。
【分析】(1)根据弹簧测力计的分度值读出物体的重力;
(2)根据称重法得出在实验步骤B中金属块所受浮力;
(3)分析实验步骤B、C、D,根据称重法测浮力,可知CD实验受到的浮力大小不同,由图找出相同量和不同量,分析得出浮力大小跟变化量的关系;
(4)根据浮力大小与液体密度的关系进行分析;
(5)根据阿基米德原理:F浮水=ρ水gV排=ρ水gV物,得出V物。
【解答】解:(1)由A知,物体静止,所受重力与拉力相等,根据测力计的示数得出物体的重力为2.6N;
(2)在实验步骤B中,金属块受重力、浮力、拉力,根据受力平衡可得:F浮水=G﹣F示=2.6N﹣2.2N=0.4N;
(3)分析实验步骤A、C、D,可知CD两次实验受到的浮力大小不同。在两次实验中排开液体的体积相同,但排开液体的密度不同,因此可以说明浮力大小跟液体的密度有关;
(4)根据(3)得到的结论,液体密度越大,浮力越大,弹簧测力计示数越小,故把盐水换成密度比水小的酒精,液体密度变小,浮力因此而变小,故拉力变大,因此测力计示数应大于1.6N;
(5)由实验AC,物体浸没在水中受到的浮力:F浮水=G﹣F示=2.6N﹣1.6N=1N,根据阿基米德原理:F浮水=ρ水gV排=ρ水gV物,得到V物===1×10﹣4m3。
故答案为:(1)2.6;(2)0.4;(3)ACD;(4)大于;(5)1×10﹣4。
【点评】本题探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验,考查用测力计测量浮力、控制变量法、阿基米德原理的运用和密度公式的运用等知识,整体综合性较强。
25.(2020•潍坊)已知水的密度为1.0×103kg/m3,某兴趣小组用一薄壁量杯(杯壁体积忽略不计)制作了一个测量液体密度的简易装置,操作如下:
(1)在量杯内装入适量细沙后放入水中,量杯在水中竖直静止时,如图甲所示。此时量杯浸入水中的体积为 20 mL;
(2)将该装置放入某液体中,静止时如图乙所示,则该液体的密度为 0.8×103 kg/m3;某同学将一小石子放入量杯,静止时如图丙所示,则小石子质量是 5.6 g。
【分析】(1)根据量筒的分度值读数;
(2)物体漂浮时,浮力等于重力;量筒在水中和液体中都处于漂浮状态,浮力相同,根据量筒排开的水和液体的体积,利用阿基米德原理求出液体密度的大小;
物体漂浮时浮力等于重力;将石子放入量筒后,石子的重力等于其排开的液体受到的重力。
【解答】解:
(1)由图甲知,量杯的分度值为1mL,此时量杯浸入水中的体积为20mL,即量杯排开水的体积为20mL。
(2)由图乙知,将该装置放入某液体中,静止时量杯浸入液体中的体积为25mL,即量杯排开液体的体积为25mL.量杯在水和液体中均处于漂浮状态,浮力都等于重力,F浮水=F浮液,即ρ水gV排水=ρ液gV排液,ρ水V排水=ρ液V排液,
液体的密度为:ρ液=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3,
某同学将一小石子放入量杯,静止时如图丙所示,量杯排开液体中的体积为32mL,量杯所受浮力增加量即为小石子重力,即
G石=ΔF浮=ρ液gΔV排液=0.8×103kg/m3×10N/kg×(32﹣25)×10﹣6m3=0.056N;
小石子的质量为:m===0.0056kg=5.6g。
故答案为:(1)20;(2)0.8×103;5.6。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用、物体的浮沉条件,利用好物体的浮沉条件是解答本题的关键。
26.(2023•烟台)某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,利用哪些步骤能够计算出物体所受的浮力大小? ②和③ 。哪些能够计算出物体排开液体的重力大小?(用图中的序号表示) ①和④ 。
(2)通过实验数据可以发现,浮力大小与物体排开的液体所受的重力有什么关系? 浮力大小与物体排开的液体所受的重力相等 。
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该进行怎样的操作? 换用不同的液体和物体多次实验 。
(4)另外一个小组进行实验后,发现浮力大小与物体排开液体重力不相等,在排除误差因素的情况下,出现这个结果的原因可能是什么?(写出一条即可) 烧杯中的水没有装满 。
【分析】(1)根据称重法测浮力分析需要测量的物理量,物体排开液体的重力等于小桶和排开液体的总重力减去空桶的重力;
(2)根据称重法测浮力求出物体的受到的浮力,比较计算出的浮力和物体排开液体的重力得出它们之间的关系;
(3)用归纳法得出普遍性的结论,一要选用的样本有代表性,二要数量足够多;
(4)浮力大小与物体排开液体重力不相等,可能是排开液体的重力与溢出水的重力不同,或者由于物体碰到烧杯壁导致用称重法测浮力计算出的浮力不等于物体受到的浮力,据此分析。
【解答】解:(1)由称重法测浮力可知,要计算出物体所受的浮力需要测出物体的重力和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数,因此由②和③能够计算出物体所受的浮力;
物体排开液体的重力等于小桶和排开液体的总重力减去空桶的重力,因此由①和④能够计算出物体排开液体的重力大小;
(2)由称重法测浮力可知,物体所受的浮力:F浮=G﹣F拉=2.0N﹣1.5N=0.5N,
物体排开液体的重力:G排=G﹣G=1.0N﹣0.5N=0.5N,
则浮力大小与物体排开的液体所受的重力大小相等;
(3)为了使结论具有普遍性,该小组还应该换用不同的液体和物体多次实验;
(4)浮力大小与物体排开液体重力不相等,可能是排开液体的重力与溢出水的重力不同,因此可能是烧杯中的水没有装满,还有可能是物体碰到烧杯壁,导致物体浸在液体中时弹簧测力计的示数变小。
故答案为:(1)②和③;①和④;(2)浮力大小与物体排开的液体所受的重力相等;(3)换用不同的液体和物体多次实验;(4)烧杯中的水没有装满。
【点评】本题研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,考查称重法测浮力、数据处理、归纳法的应用和实验误差分析。
27.(2022•德州)如图甲所示,某实验小组利用实心圆柱金属块探究“浮力的大小跟哪些因素有关”。
(1)金属块的重力是 2.7 N。
(2)比较实验步骤①④⑤可知,浮力大小与 液体密度 有关。
(3)当金属块从接触水面到浸没于水中,直至更深位置(未触底),在图乙中能表示此过程金属块所受浮力F与浸入水中深度关系的图像是 b (选填“a”或“b”)。
(4)该实验运用的主要科学探究方法是 控制变量法 。
(5)如果在实验中不小心使金属块碰到容器底,且与容器底有力的作用,则测出的浮力将偏 大 。
(6)进一步学习了阿基米德原理之后,利用图甲中的测量数据,还可以计算出其他一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中不能计算出的是 C 。(选填字母)
A.金属块的体积;
B.金属块的密度;
C.盐水的体积;
D.盐水的密度。
【分析】(1)金属块受到的重力大小等于弹簧测力计的示数;
(2)通过比较①④⑤三次实验的数据,根据实验控制的变量与实验现象得出结论;
(3)由F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力与液体的密度和它排开液体的体积有关,据此分析;
(4)研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变,分析实验中相同量和不同量,结合称重法测浮力得出浮力大小与变化量的关系;
(5)金属块碰到容器底部,受到支持力,由F浮=G﹣F示分析;
(6)利用F浮=ρ液gV排和ρ=,根据已知量进行分析即可。
【解答】解:(1)由①可知,金属块受到的重力大小等于弹簧测力计的示数,为2.7N。
(2)步骤①④⑤中,金属块排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,由此可知:浮力大小与液体密度有关。
(3)金属块刚接触水面时,所受浮力为0,随着浸入水中深度的增加,物体排开水的体积逐渐增大,所受浮力增大,当物体全部浸没在水中时,物体排开水的体积不变,浮力大小不再变化,因此符合的是图像b。
(4)要探究的问题有多个影响因素时,探究与某一因素的关系应控制其他因素不变,这是控制变量法。
(5)金属块碰到容器底部,受到支持力,会使弹簧测力计的示数偏小,由F浮=G﹣F示可知,测出的浮力偏大。
(6)根据①③可得金属块浸没在水中受到的浮力F浮水,根据阿基米德原理可计算出金属块浸没时排开水的体积,即金属块的体积,A可以;根据①可得金属块的重力,从而计算出金属块的质量,由①③计算出金属块的体积,根据ρ=即可得到金属块的密度,B可以;根据①⑤可得金属块浸没在盐水中受到的浮力F浮盐水,金属块的体积可以得到,即金属块浸没在盐水中排开盐水的体积,根据阿基米德原理可计算出盐水的密度,D可以;盐水的体积不能通过该实验得出,C不可以。
故答案为:(1)2.7;(2)液体密度;(3)b;(4)控制变量法;(5)大;(6)C。
【点评】本题探究影响浮力大小的因素,考查称重法测浮力、控制变量法及数据分析、阿基米德原理和密度公式的运用。
28.(2020•济南)(1)小丽发现:体积大的铁块质量大、体积大的木块质量也大、水也是这样。于是,她选用水来“探究同种物质的质量与体积的关系”。
①小丽测量水的质量需要的器材有:盛水的容器、水、烧杯和 天平 。
②小丽为了简化实验,找来一个小杯,通过实验得到下列数据:
实验次数
水的质量/g
水的体积
1
10.1
1小杯
2
20.0
2小杯
3
29.9
3小杯
分析表中的实验数据,小丽可以得到的实验结论是:水的质量与体积成 正 比。
③小梅用另一种杯子按小丽的方法“探究水的质量与体积的关系”,得出了与小丽完全相同的结论.在与小丽交流时,发现这种实验方法虽然简单,但由他们的实验数据得出的质量与体积的 数量关系(比值) 不一致。为解决这一问题,他们决定用量筒替代小杯继续进行探究…
(2)小明用如图所示装置来验证“浸在液体中的物体受到浮力的作用”。
①由图甲可知,小明选用的石块的重力是 3 N。
②如图乙、丙所示,挂在弹簧测力计挂钩上的石块浸入水中时,小明通过观察发现弹簧测力计示数 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”),则说明“浸在水中的石块受到了浮力的作用”。
③小明要得出“浸在液体中的物体受到浮力的作用”的实验结论,他还要选用 不同的物体和液体 来继续做更多次的实验。
【分析】(1)①天平测量物体的质量;
②根据表格数据得出结论;
③同种物质质量与体积的比值相同,不同种物质质量和体积的比值不相等;
(2)①根据弹簧测力计的分度值读出弹簧测力计的示数;
②根据弹簧测力计的示数分析解答;
③根据实验的目的可知多次实验的目的。
【解答】解:(1)①质量的测量工具是天平,所以测量水的质量需要的器材有:盛水的容器、水、烧杯和天平;
②分析数据可知水的质量与体积的比值基本上是相等的,说明水的质量与体积成正比;
③由于杯子测量体积时误差较大,所以由他们的实验数据得出的质量与体积的数量关系不一致;
(2)①由图甲可知,小明选用的石块的重力是3N;
②由图乙丙知挂在弹簧测力计挂钩上的石块浸入水中时,石块浸入水中的体积变大,弹簧测力计示数变小,则说明“浸在水中的石块受到了浮力的作用”;
小明要得出“浸在液体中的物体受到浮力的作用”的普遍结论,他还要选用不同的物体和液体来继续做更多次的实验。
故答案为:(1)①天平;②正;数量关系(比值);(2)①3;②变小;③不同的物体和液体。
【点评】此题是“探究同种物质质量与体积的关系”实验和验证“浸在液体中的物体受到浮力的作用”的实验,考查了质量和体积的关系及影响浮力的因素。
29.(2024•鄄城县三模)某物理兴趣小组利用弹簧测力计、水、小石块(不吸水)、溢水杯、小桶、细线等实验器材探究浮力的大小与排开液体所受到的重力的关系。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)如图所示的四个实验步骤,最科学合理的实验顺序是 丙、甲、丁、乙 。根据图中的实验数据可求出石块的密度为 2.8×103 kg/m3。
(2)兴趣小组的同学换用不同的物体(不吸液体)或液体按科学合理的顺序进行了多次实验,由实验数据得出F浮 = G排(选填“>”“<”或“=”),从而验证了阿基米德原理的正确性。
(3)图丁中,小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),液体对杯底的压强 一直不变 (选填“逐渐变大”“一直不变”或“逐渐变小”)。
(4)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,则图 丁 步骤中可不使用弹簧测力计。
(5)其中一个同学每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,其他步骤无误,因而他会得出F浮 > G排(小桶中液体所受重力)的结论。(选填“>”“<”或“=”)
【分析】(1)对于实验的合理顺序,我们应把握住两点:一是小桶是用来接排出的水,在接水之前必须先测出空桶的重;二是物块要先测重力,再读出浸入水中弹簧测力计的示数;
由图甲得出小石块的重力,利用G=mg计算其质量大小,由甲、丁图得出小石块浸没水中排开水的体积,可得小石块的体积,利用密度公式计算小石块的密度;
(2)根据甲、丁两图得出物体受到的浮力,根据乙、丙得出排开水的重力,分析数据得出结论;
(3)根据公式p=ρgh分析水对溢水杯底的压强变化;
(4)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,此物体会漂浮在液面上,因此可以不用弹簧测力计,利用物体的漂浮条件求浮力;
(5)若溢水杯中水没有装满,可导致溢出水的重力小于排开水的重力。
【解答】解:(1)为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力,应先测量空桶的重,然后再测出石块的重力,并直接浸入水中观察测力计的示数,最后测排出的水和小桶的总重,求排出的水的重力.因此,最合理的顺序应为:丙、甲、丁、乙;
由图甲得出小石块的重力G=2.8N,其质量:
m===0.28kg,
由甲、丁两图得出物体受到的浮力F浮=2.8N﹣1.8N=1N;
由F浮=ρ水V排g可得小石块的体积:
V=V排===1×10﹣4m3,
小石块的密度:
ρ===2.8×103kg/m3;
(2)根据乙、丙得出排开水的重力:G排=2N﹣1N=1N,由甲、丁两图得出物体受到的浮力F浮=2.8N﹣1.8N=1N;
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它排开液体的重力;
(3)小石块逐渐浸入液体过程中(未接触溢水杯),溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变;
(4)如果换用密度小于液体密度的物体(不吸液体)来进行该实验,此物体会漂浮在液面上,物体受到的浮力等于物体的重力,则图丁步骤中可不使用弹簧测力计;
(5)其中一个同学每次进行图甲步骤时,都忘记将溢水杯中液体装满,则G排偏小,实验时认为G排=G溢,因而他会得出F浮>G排的结论。
故答案为:(1)丙、甲、丁、乙;2.8×103;(2)=;(3)一直不变;(4)丁;(5)>。
【点评】本题探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系,考查实验操作顺序、称重法测浮力、密度的计算、数据分析、阿基米德原理及密度公式的运用。
五.计算题(共3小题)
30.(2024•夏津县二模)我国从远古时代就开始利用浮力了。据考古工作者发现,在距今7500年前的新石器时期,我国古代劳动人民就制造出了独木舟,如图所示,该独木舟所用木材的质量为60kg。(g取10N/kg,),求:
(1)独木舟底部距离水面10cm时,底部受到的压强是多少?
(2)空载的独木舟漂在水面上时受到的浮力为多少牛?
(3)空载时,该独木舟排开液体的体积是多少?
【分析】(1)独木舟底部距离水面10cm时,根据p=ρ水gh得出底部受到的压强。
(2)根据F浮=G舟=mg得出空载的独木舟漂在水面上时受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理计算独木舟排开液体的体积。
【解答】解:(1)独木舟底部距离水面h=10cm=0.1m;
根据液体压强公式知,底部受到的压强
;
(2)空载独木舟的重力;
G=mg=60kg×10N/kg=600N
根据漂浮的条件知,所受的浮力等于自身重力
F浮=G=600N;
(3)据阿基米德原理得,独木舟排开液体的体积
。
答:(1)底部受到的压强是1000Pa;
(2)漂在水面上时受到的浮力为600N;
(3)独木舟排开液体的体积为0.06m3。
【点评】本题考查密度、浮力和压强的有关计算,是一道综合题。
31.(2024•东昌府区二模)如图所示,水平桌面上放置一圆柱形容器,其内底面积为200cm2,容器侧面靠近底部的位置有一个由阀门K控制的出水口,物体A是边长为10cm的正方体。用不可伸长的轻质细线悬挂放入水中静止,此时有1/5的体积露出水面,细线受到的拉力为12N,容器中水深为18cm。已知细线能承受的最大拉力为15N,细线断裂后物体A下落过程不翻转,物体A不吸水,g取10N/kg。
(1)此时容器底受到水的压强;
(2)求物体A的密度;
(3)打开阀门K,使水缓慢流出,则细线刚好断裂时,物体浸入水中的深度。
【分析】(1)根据p=ρgh计算压强;
(2)根据物体平衡求出物体A的重力,进而求出质量,利用密度公式ρ=求物体A的密度;
(3)根据物体A浸没的体积求出物体A浸入水的深度,当细线刚好断裂时,根据物体受力情况求出物体A此时受到的浮力,
利用F浮=ρ水gV排即可求出浸没的体积,然后求出浸入水的深度。
【解答】解:(1)容器中水深为h=18cm=0.18m
此时水对容器底的压强
;
(2)物体A的体积:V=a3=(0.1m)3=1×10﹣3m3;
由于用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,则此时排开液体的体积为:
;
此时受到的浮力为:
;
对物体受力分析得,物体A的重力
G=F+F浮=12N+8N=20N;
物体A的质量:
;
物体A的密度
;
(3)细线刚好断裂时,根据物体受力分析得
F浮'=G﹣F′=20N﹣15N=5N
根据F浮=ρ液gV排得:
V排===5×10﹣4m3;
则物体现在浸入水中的深度
h'===0.05m。
答:(1)物体A受到的浮力为8N;
(2)物体A的密度为2×103kg/m3;
(3)细线刚好断裂时,物体现在浸入水中的深度为0.05m。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用、重力公式和密度公式的应用,并考查受力分析的问题,综合性强,难度较大。
32.(2024•肥城市二模)2024年2月055型万吨大型驱逐舰奔赴南海某海域执行战备训练任务时的场景,如图所示。该舰满载时,排水量为12000t,吃水深度6.6m。海水的密度1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)满载时,该舰受到的浮力;
(2)在水下6.6m深处,面积为50cm2的水平船底受到海水的压力。
【分析】(1)根据阿基米德原理求出满载时,该舰受到的浮力;
(2)根据p=ρgh求出水下6.6m深处的海水压强,根据p=求出水平船底受到海水的压力。
【解答】解:(1)根据阿基米德原理可知,F浮=G排=mg=12000×1000kg×10N/kg=1.2×108N;
(2)在水下6.6m深处船底所受海水压强:;
由p=可知,水平船底所受海水压力:F=pS=6.6×104Pa×50×10﹣4m2=330N。
答:(1)满载时,该舰受到的浮力是1.2×108N;
(2)在水下6.6m深处,面积为50cm2的水平船底受到海水的压力是330N。
【点评】本题考查阿基米德原理、液体压强公式以及压强定义公式的应用,是一道基础题。
六.综合能力题(共1小题)
33.(2023•滨州)“且夫水之积也不厚,则其负大舟也无力。覆杯水于坳堂之上,则芥为之舟;置杯焉则胶,水浅而舟大也。”出自战国庄子的《逍遥游》。从文中大舟与水的关系,我们可以得到这样的启示:求大学问,干大事业,必须打下坚实、深厚的基础。但从物理的角度,“水之积也不厚,则其负大舟也无力。”是指水的深度还是水的质量呢?即物体能否在水中漂浮(所受浮力的大小),究竟与水的深度有关还是与水的质量有关呢?为了探究这一问题,某兴趣小组用烧杯、水、圆柱形木块、刻度尺等器材,进行了如下探究,如图所示。
将两个完全相同的底面积为8cm2,高为10cm的圆柱形木块,分别放入底面积为10cm2和12cm2的甲、乙两个容器中。分别向两个容器中加水,观察和记录每个容器每次加水的深度和木块的状态,实验数据及现象记录如下表。实验中,容器足够高,无水溢出,不考虑木块吸水,ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg。根据实验现象和实验数据,求:
实验次数
容器中水深(h/cm)和木块的状态
甲容器
甲容器中木块
乙容器
乙容器中木块
1
4cm
不能浮起
4cm
不能浮起
2
5cm
不能浮起
5cm
不能浮起
3
6cm
刚好浮起
6cm
刚好浮起
4
7cm
浮起
7cm
浮起
(1)甲容器中木块刚好浮起时,水对容器底部的压强。
(2)木块的密度。
(3)木块刚好浮起时,甲、乙容器分别加入水的质量。并由计算结果和实验现象判断:木块能否浮起,取决于容器中水的深度还是水的质量?
(4)实验完成,把木块从甲容器拿出,甲容器对桌面压强的变化量。
【分析】(1)根据表中数据可知甲容器中木块刚好浮起时水的深度,根据p=ρgh求水对容器底部的压强;
(2)根据体积公式求出甲容器中木块排开水的体积,根据阿基米德原理求出木块受到的浮力,根据物体的漂浮条件求出木块的重力,根据G=mg求出木块的质量,根据体积公式求出木块的体积,根据密度公式求出木块的密度;
(3)根据表中数据可知木块刚好浮起时,甲、乙容器中水的深度,根据体积公式分别求出两容器中水的体积,根据密度公式求出水的质量,并进行比较,结合表中木块刚好浮起时,甲、乙容器中水的深度分析判断木块能否浮起,取决于容器中水的深度还是水的质量;
(4)容器对桌面的压力等于容器水和木块的总重力,据此求出实验完成,把木块从甲容器拿出,甲容器对桌面的压力变化量,根据p=求出甲容器对桌面压强的变化量。
【解答】解:(1)由表中数据可知,甲容器中木块刚好浮起时水的深度h=6cm,
此时水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣2m=600Pa;
(2)甲容器中木块排开水的体积:V排=S木h排=8cm2×6cm=48cm3,
则木块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×48×10﹣6m3=0.48N,
由物体的漂浮条件可知,木块的重力:G木=F浮=0.48N,
由G=mg可知,木块的质量:m木===0.048kg=48g,
木块的体积:V木=S木h木=8cm2×10cm=80cm3,
则木块的密度:ρ木===0.6g/cm3=0.6×103kg/m3;
(3)由表中数据可知木块刚好浮起时,甲、乙容器中水的深度均为6cm,
则甲、乙容器中水的体积分别为:
V水甲=(S甲﹣S木)h=(10cm2﹣8cm2)×6cm=12cm3,
V水乙=(S乙﹣S木)h=(12cm2﹣8cm2)×6cm=24cm3,
由ρ=可知,甲、乙容器中水的质量分别为:
m水甲=ρ水V水甲=1×103kg/m3×12×10﹣6m3=1.2×10﹣4kg=12g,
m水乙=ρ水V水乙=1×103kg/m3×24×10﹣6m3=2.4×10﹣4kg=24g,
即木块刚好浮起时,甲、乙容器中加入水的质量不同,而加入水的深度相同,因此木块能否浮起,取决于容器中水的深度;
(4)容器对桌面的压力等于容器水和木块的总重力,
实验完成,把木块从甲容器拿出,此时改变的只有木块的重力,则甲容器对桌面的压力变化量:ΔF=G木=0.48N,
甲容器对桌面压强的变化量:Δp===480Pa。
答:(1)甲容器中木块刚好浮起时,水对容器底部的压强为600Pa;
(2)木块的密度为0.6×103kg/m3;
(3)木块刚好浮起时,甲、乙容器加入水的质量分别为12g和24g,木块能否浮起,取决于容器中水的深度;
(4)实验完成,把木块从甲容器拿出,甲容器对桌面压强的变化量为480Pa。
【点评】本题液体密度公式、重力公式、压强公式、压强定义式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的应用和分析数据归纳结论的能力。
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2024/8/14 15:47:05;用户:组卷16;邮箱:zyb016@xyh.com;学号:41418979
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