第1章水和水的溶液第3讲　沉浮条件及其应用课件-2024-2025学年浙教版八年级上册科学

2024-09-20

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第1章　水和水的溶液第3讲　沉浮条件及其应用 1 夯实基础 2 拓展提高 3 冲刺竞赛目录 1 夯实基础选择题 1．将一半径为R的实心金属球，用细线拉着，匀速缓慢地放入水深为2R的盛水容器中，直至容器底部，水未溢出。下图能反映金属球从水面刚接触处开始至容器底部过程中，所受浮力的大小F与金属球浸入水中深度h的关系的是(　　) C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 2．如图所示，一个放砝码的蒸发皿浮在水槽的水面上，蒸发皿底部到水面的距离为h，当不断地向水中加食盐时，下列各图中，正确反映h与食盐质量之间关系的是(　　) D 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 3．把质量相等的实心铁球和实心铝球，分别挂在弹簧秤下，然后将它们分别全部浸入水中，比较弹簧秤示数，则(　　) A．挂铁球的读数大于挂铝球的读数 B．挂铁球的读数小于挂铝球的读数 C．挂铁球的读数等于挂铝球的读数 D．无法研究读数大小 A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 4．如图所示，一支未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉，使蜡烛能直立漂浮在水面上，露出长度为L，当把蜡烛水面以上部分截掉后，剩余部分(　　) A．还会重新露出水面 B．不会重新露出水面 C．以上两种可能都有 D．无法判断是否会重新露出水面 A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 5．我区首艘千吨级维权执法专用海监船“中国海监1118”号在梧州顺利下水，这将增强海监队伍在北部湾海域的执法能力。当海监船从河里驶入海里时，下列说法正确的是(　　) A．船所受的浮力大于重力 B．船体下沉一些 C．船所受的浮力小于重力 D．船体上浮一些 D 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 6．如图所示是“辽宁号”航母搭载着“舰载机”试飞演习的场景，下列说法正确的是(　　) A．当舰载机静止在航母上时，航母受到的浮力与它们的总重力大小相等 B．当舰载机飞离航母时，航母将上浮，航母受到的浮力将变大 C．当舰载机降落在航母上时，航母将下沉，航母受到的浮力将变小 D．不论舰载机静止在航母上，还是飞离航母，航母受到的浮力大小都不变 A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 7．将一小石块和小木块抛入一杯水中，结果发现木块浮在水面上，而石块却沉入水中。就此现象，下列分析正确的是(　　) A．木块受到浮力，石块不受浮力 B．石块沉入水中，所受浮力小于自身的重力 C．木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力 D．木块浮在水面上，所受浮力大于自身的重力 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 8．小明在课外活动中用三块大小相同的橡皮泥做成小船，把它们放在盛有水的水槽中，然后往小船内放入不同重量的物体，它们均能漂浮在水面上，如图所示。针对此现象，下列说法正确的是(　　) A．三条小船受到的浮力相等 B．三条小船底面受到的压力相等 C．小船所装物体越重，受到的浮力越大 D．小船所装物体越轻，受到的浮力越大 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 9．关于潜水艇的上浮和下沉，下列说法正确的是(　　) A．潜水艇是通过改变自身重力达到上浮和下沉的 B．潜水艇是通过改变浮力达到上浮和下沉的 C．潜水艇下沉越深，所受浮力越大 D．潜水艇浮出水面的过程中，所受浮力不变 A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 10．我国首台载人潜水器“蛟龙号”在太平洋马里亚纳海沟，进行7 km级海试，如图所示。“蛟龙号”采用向空气舱中注入海水实现下沉，用抛弃压载铁的办法实现上浮。“蛟龙号”下沉、上浮的原理是(　　) A．下沉时靠减小浮力，上浮时靠增大浮力 B．下沉时靠增加自重，上浮时靠减小自重 C．下沉时靠减小浮力，上浮时靠减小自重 D．下沉时靠增加自重，上浮时靠增大浮力 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 11．选择优良种子是农业丰收的基本保证，盐水选种是我国农民常采用的选种方法：将待选的种子放入浓度适当的盐水中后，良种沉入水底，次种则漂浮于水面，很快就能完成选种工作，如图所示。但盐水浓度的把握是关键，如果盐水的浓度太低，则可能(　　) A．所有种子都漂浮在水面 B．所有种子都不受浮力 C．只有少量次种漂浮 D．良种漂浮，而次种下沉 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 12．透明玻璃杯中装有三种液体和四个实心固体，静止时如图所示，它们的密度如表所示。其中固体C和液体2分别是(　　) A．塑料、水 B．塑料、菜油 C．橡皮、水 D．橡皮、蜂蜜实验物品密度ρ/(g/cm3) 壹元硬币 7.2 橡皮 1.3 塑料 0.9 泡沫 0.1 蜂蜜 2.0 水 1.0 菜油 0.8 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 13．小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图)。他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下，使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上，矿泉水瓶内留有少量空气，拧紧瓶盖使其密封，用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉，松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是(　　) A．“浮沉子”下沉时，所受重力大于它受到的浮力 B．无论怎样挤压矿泉水瓶侧面，“浮沉子”不可能悬浮在水中 C．“浮沉子”上浮时，小瓶内的压缩空气会将内部的水压出 D．潜水艇与“浮沉子”沉浮的原理相同 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 14．如图，物体S在水中静止，当向杯中十分缓慢地加水时，物体S将会(　　) A．加速上升 B．保持静止 C．加速下降 D．无法确定 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 15．鱼鳔是鱼体内可以涨缩的气囊，是鱼类的沉浮器官。鱼鳔主要是通过改变下列哪一个因素来实现沉浮的(　　) A．鱼的重力 B．鱼的质量 C．鱼排开水的体积 D．鱼受到的压强 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 16．打捞水底的沉船，下面采取的措施中不合理的是(　　) A．使沉船与水底淤泥尽量分离 B．使用费力机械把沉船拉起来 C．清除船体中的泥沙，使船变轻 D．将浮筒与船绑在一起，再排出浮筒内的水 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 17．如图所示，一个烧杯中盛有石蜡油、水和水银三种液体，液体之间并不溶合。将一实心铅块(铅的密度是11.3 g/cm3)轻轻放入烧杯中，图中能正确显示出铅块静止时位置的是(　　) B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 18．科考队员在南极惊奇地发现长方体冰山，边缘齐整宛如人工切割，测得长方体冰山露出海面的高度为4 m，冰山在海面下的深度为(ρ冰＝0.9×103 kg/m3，ρ海水＝1.1×103 kg/m3)(　　) A．18 m B．22 m C．36 m D．40 m A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 19．A、B是两个不溶于水的物块，用一根细线连接在一起，先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中，处于如图甲、乙所示的静止状态。试判断两种情况下，烧杯中水面的高度h甲、h乙的大小关系为(　　) A．h甲＜h乙 B．h甲＞h乙 C．h甲＝h乙 D．无法判断 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 20．在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计，将其分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中处于静止状态，如图所示，若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙，甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。则(　　) A．F甲＜F乙 B．F甲＞F乙 C．ρ甲＞ρ乙 D．ρ甲＜ρ乙 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 2 拓展提高一、选择题 1．如图所示，Q为铜制零件，其上部为边长L＝0.2m的立方体，下部为边长l＝0.1m的立方体。Q的下表面与容器底部粘合，且水面恰好与Q上表面相平，则零件所受的浮力为(g取10N/kg)(　　) A．0 N B．20 N C．60 N D．80 N C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 2．如图所示，立方体木块下面用一段细线与容器底相连(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水，若细线中的拉力用F表示，容器中水的深度用h表示，那么，在图中可以正确描述拉力F随深度h的变化关系的图像是(　　) C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 3．将一蜡块分别放入装有不同种液体的完全相同的甲、乙两容器中。静止时，两容器中液面相平，其中蜡块在甲液体中沉底，在乙液体中漂浮(如图所示)。关于蜡块在甲乙两液体中分别受到的浮力F甲和F乙、甲乙两容器底分别受到液体的压强p甲和p乙的大小，正确的是(　　) A．F甲>F乙，p甲＝p乙 B．F甲＝F乙，p甲＝p乙 C．F甲<F乙，p甲<p乙 D．F甲>F乙，p甲>p乙 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 4．正方体木块A、长方体铝块B及铁球C体积相等，将它们都浸没在水中，如图所示，则下列说法正确的是(　　) A．铁球C受到的浮力大 B．铝块B受到的浮力大 C．木块A受到的浮力大 D．三物体受到的浮力一样大 D 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 5．如图所示，在容器中放一个上、下底面积均为10cm2、高为6cm，体积为80cm3的均匀对称石鼓，其下底表面与容器底部完全紧密接触，石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平，则石鼓受到的浮力是(　　) A．0 N B．0.2 N C．0.6 N D．0.8 N B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 6．如图所示，甲图中圆柱形容器中装有适量的水。将密度均匀的木块A放入水中静止时，有的体积露出水面，如图乙所示，此时水对容器底部的压强比图甲中水对容器底部的压强增加了300 Pa。若在木块A上表面轻放一个质量为m1的物块，平衡时木块A仍有部分体积露出水面，如图丙所示，此时水对容器底部的压强比图甲中水对容器底部的压强增加了400 Pa。若将容器中的水换成另一种液体，在木块A上表面轻放一个质量为m2的物块，使平衡时木块A露出液面部分与丙图相同，如图丁所示。若m1∶m2＝5∶1，则下列说法中正确的是(　　) A．木块A的质量mA与m1之比为1∶3 B．在丁图中，液体的密度为0.6×103 kg/m3 C．木块A的密度为0.4×103 kg/m3 D．在图丙中，木块A露出水面的体积与木块A的体积之比是1∶5 D 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 7．如图所示，质量相等的A、B、C三个小球，放在同一液体中，结果A球漂浮、B球悬浮、C球下沉到容器底部，下列说法正确的是(　　) A．如果三个小球都是空心的，则它们的体积可能相等 B．如果三个小球的材料相同，则A、B两球一定是空心的 C．如果三个小球都是空心的，则它们所受浮力的大小关系为FA>FB>FC D．如果三个小球都是实心的，则它们密度的大小关系为ρA>ρB>ρC B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 8．如图所示是游泳时用的救生圈，游泳时要根据自身情况选用合适的救生圈，否则会连人带救生圈没入水中，危及生命。小明体重为490 N，他选用了一个重为10 N，体积为50 L的救生圈，当小明使用这个救生圈在水中(水深远大于小明的身高)保持静止时，下列判断正确的是(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg)(　　) A．小明和救生圈有体积露出水面，处于漂浮状态 B．小明和救生圈没入水中，处于悬浮状态 C．小明和救生圈一起沉入水底 D．以上三种情况都有可能 A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 9．一艘轮船从长江驶入东海，下列说法中正确的是(　　) A．由于轮船始终浮在水面上，所以它受到的浮力不变 B．由于海水的密度大，所以轮船在海洋里受到的浮力大 C．由于海水的密度大，所以它在海洋里排开水的质量会变小 D．由于海水的密度大，所以它在海洋里排开水的体积会变大 A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 10．如图所示，边长为a、密度均匀的正方体物块静止于河岸边，在BB′边上施加一个力F，使其绕DD′边转动掉落于河水中，它漂浮时露出水面的高度为h，水的密度为ρ，则下列说法中错误的是(　　) B．物块漂浮在水面时底面受水的压强为ρg(a－h) C．物块的重力为(a－h)ρga D．物块的重力为(a－h)ρga2 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 11．如图所示，小明用常见生活材料制成浮力天平：①在横板正中垂直钉竖板，两板成“⊥”状，在竖板正中用细线挂上重锤；②在横板两端下方粘同规格的空饮料瓶；③在横板两端上方粘同规格的塑料盘，使用时，左盘放物体，右盘放砝码。下列说法中正确的是(　　) A．空置时，若重锤向右偏，可在木板右端粘橡皮泥 B．称量时，若重锤向左偏，可在木板右端粘橡皮泥 C．天平的最大称量接近于一个饮料瓶排开水的质量 D．天平的最大称量接近于两个饮料瓶排开水的质量 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 12．如图所示，将一个实心木球(密度比水小)和一个实心铁球(密度比水大)用细线连接起来，它们正好悬浮在水中，并且细线被拉紧。下列分析正确的是(　　) A．木球受到的浮力小于它受到的重力 B．铁球受到的浮力小于它受到的重力 C．木球对铁球的拉力小于铁球对木球的拉力 D．剪断细线后，铁球和木球仍然停留在原位置 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 13．如图所示容器内放有一长方体木块M，上面压有一铁块m，木块浮出水面的高度为h1(图a)；用细绳将该铁块系在木块的下面时，木块浮出水面的高度为h2(图b)；将细绳剪断后(图c)，木块浮出水面的高度h3为(　　) A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 14．有甲、乙两个相同的溢水杯分别盛满密度为ρ1、ρ2的液体，放在水平桌面上。若将体积为30 cm3的小球A轻放入甲溢水杯，小球A浸没在液体中，从甲杯溢出30 g液体。若将小球A轻放入乙溢水杯，小球A静止时有体积露出液面，从乙杯溢出40 g液体。若用细线分别拉住小球A浸没在两杯液体中静止，如图所示，此时，两杯中液体的质量分别为m1、m2，液体对杯底的压力分别为F1、F2，两杯对桌面的压力差为4.1 N。已知：小球A的密度ρA＞ρ1。(g取10 N/kg)则下列判断正确的是(　　) A．m1＝500 g B．m2＝1000 g C．F1＝4.3 N D．F2＝8.8 N C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航二、解答题 15．有一量杯，注入体积为500亳升的水，然后将一个体枳是50 cm3，质量为55克的新鲜鸡蛋放在水中，鸡蛋下沉。现陆续向水中加盐并轻轻搅拌。最后鸡蛋悬浮在水中，若此时量杯示数为552毫升，则所加盐的质量为______克。(ρ水＝1.0×103 kg/m3) 52.2 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 16．如图所示，装有部分水的试管竖直漂浮在圆柱形竖直透明容器中的水面上，试管内水面与容器底部的距离为h，现将某物块放入该试管，物块完全浸没在试管的水中，发现此时试管内水面与容器底部的距离恰好又变为h，若试管排水横截面积与容器横截面积之比为1∶5，而试管内外径之比为5∶6，则新放入的物块密度为__________kg/m3。(已知水的密度等于1.0×103 kg/m3) 7.2×103 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 17．如图所示，正方体木块漂浮在水面上，有总体积的露出水面，不可伸长的悬线处于松弛状态，已知绳可能承受的最大拉力为5 N，木块边长为0.1 m，容器底面积为0.03 m2，容器底有一阀门K，求：上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (1)木块的密度；【解析】∵木块漂浮，∴F浮＝G木。 ∵F浮＝ρ水V排g，G木＝ρ木V木g， ∴ρ水V排g＝ρ木V木g。 0.8×103 kg/m3 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (2)打开阀门使水缓慢流出，当细绳断裂的一瞬间关闭阀门，此时木块排开水的体积为多少？【解析】如图，当细绳断裂时，F浮′＋F最大＝G木，设此时木块排开水的体积为V排′，则： ρ水V排′g＋F最大＝ρ木V木g，即：1.0×103kg/m3×V排′×10N/kg＋5N＝0.8×103kg/m3×(0.1m)3×10N/kg，解得：V排′＝3×10－4m3。 3×10－4 m3 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (3)在绳断后，木块再次漂浮时，容器底受到水的压强与断绳的瞬间相比，容器底受水的压强怎样变化？改变了多少？(g取10 N/kg，提示：相互作用的两个力总是等大的) 增大了170 Pa 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航【解析】因为绳可能承受的最大拉力为5N，因此在细绳断开后木块再次漂浮时，浮力增加5N，排开水体积增加：由F浮＝ρgV排可得，水面上升： Δp＝ρgΔh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.017m＝170Pa。即容器底受水的压强增大了170Pa。上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 18．我国“探索一号”科考船在马里亚纳海域开展了我国海洋科技发展史上第一次综合性万米深渊科考活动。其中我国自主研制的“海斗号”无人潜水器最大潜深达H＝10 767 m，创造了我国无人潜水器的最大下潜及作业深度纪录。已知“探索一号”的满载排水量为m＝6 250 t，船长l＝94.45 m，宽d＝17.9 m，最大吃水深度为h＝8 m，海水的密度ρ海水＝1.03×103 kg/m3，“海斗号”无人潜水器观察窗面积为S＝400 cm2，取g＝10 N/kg。求：上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (1)“探索一号”排开海水的最大体积V排； 6068m3 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (2)“海斗号”下潜到最深处时观察窗受到海水的压力F。【解析】F＝pS＝ρ海水gHS＝1.03×103 kg/m3×10N/kg×10767m×400×10－4m2≈4.44×106N。 4.44×106N 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 19．小柯为测某实心金属块的密度进行了如下实验。实验步骤： ①让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中，如图甲； ②将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为20毫升，如图乙； ③从水中取出金属块，并将金属块直接置于小空筒内，小空筒仍漂浮在水面，测得此时小烧杯中水的体积为64毫升，如图丙。上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (1)计算被测金属块的密度。 3.2 g/cm3 (2)小华认为，在实验步骤③中取出的金属块沾有水，建议擦干后再将金属块置于小空筒内。若按小华这种建议进行实验，则金属块密度的测量值与真实值相比偏大还是偏小？简要说明理由。偏小；将擦干的金属块置于小空筒内后，总重力减小，由于小空筒漂浮，说明受到的浮力减小，测得金属块的质量偏小。上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 3 冲刺竞赛一、选择题 1．(双选)一个底面积为S的烧杯装有一定质量的水，将一木块放入水中静止时如图甲所示，烧杯中水深为h1；将一小正方体石块放在木块上，如图乙所示，烧杯中水深为h2；若将石块放入水中，如图丙所示，烧杯中水深为h3。则关于石块的质量m、体积V石、石块的密度ρ石、石块放入烧杯后对杯底的压力F，下列判断正确的是(　　) BC 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 2．某工厂为抗洪抢险的解放军战士赶制一批“救生衣”。这种救生衣是将泡沫塑料包缝在背心上。它的技术指标之一是，穿上这种救生衣必须使人的头部露出水面。制作前，设计人员要通过搜集数据来估算每个救生衣的最小体积。下列是设计人员搜集到的一些数据。 ①人体的质量m人；②人体的密度ρ人；③人体的体积V人；④人体头部体积与人体体积的比例关系a；⑤水的密度ρ水；⑥泡沫塑料的密度ρ衣；⑦泡沫塑料的质量m衣。你认为知道哪些数据就能完成这一要求(　　) A．①②④⑤⑥ B．①②⑤⑥⑦ C．①④⑥⑦ D．②③⑤⑥ A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 3．如图所示，在一个一端开口的U形管内装有水，管的左端封闭着一些空气，水中有一支小试管浮在水面，小试管中也封闭着一些空气。向右管中注入水，则小试管相对左管内的水面变化情况是(　　) A．小试管将上浮 B．小试管将向下沉一些 C．小试管将先向下沉一些，再上浮 D．无法判断 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 4．一种液体的密度随深度而增大，它的变化规律是ρ＝ρ0＋kh，式中ρ0、k是常数，h表示深度。设深度足够，有一个密度为ρ′的实心小球投入此液体中，且ρ′＞ρ0，则正确的判断是(　　) A．小球将一沉到底，不再运动 B．小球将漂浮在液面，不能下沉 D 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 5．如图所示，在盛有某液体的圆柱形容器内放有一木块A，在木块的下方用轻质细线悬挂一体积与之相同的金属块B，金属块B浸没在液体内，而木块漂浮在液面上，液面正好与容器口相齐。某瞬间细线突然断开，待稳定后液面下降了h1；然后取出金属块B(不考虑水的损失)，液面又下降了h2；最后取出木块A，液面又下降了h3。由此可判断A与B的密度比为(　　) D 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 6．如图所示，在容器里盛有一部分水银，在水银面上浮着一铁球。若在容器里再轻轻地注入一定量水，则铁球相对于原来的位置要(　　) A．上升 B．下降 C．不变 D．都有可能 A 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 7．如图，某装有水的容器中漂浮着一块冰，在水的表面上又覆盖着一层油。已知水面高度h1，油面高度为h2，则当冰融化之后(　　) A．水面高度h1升高，油面高度h2升高 B．水面高度h1升高，油面高度h2降低 C．水面高度h1降低，油面高度h2升高 D．水面高度h1降低，油面高度h2降低 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 8．如图所示，在一块长方形的泡沫塑料上用细线缚着一块卵石，使它漂浮在盛水的玻璃缸的水上，这时泡沫塑料恰好露出一半体积，玻璃缸里的水面在缸壁的a处。现将泡沫塑料和卵石翻个身，使卵石在泡沫塑料的下面，并仍放在原来玻璃缸的水中，当它平衡时(　　) A．因泡沫塑料和卵石浸入水中的体积增大，故水面在a处以上 B．因泡沫塑料和卵石浸入水中的体积不变，故水面仍在a处 C．因泡沫塑料和卵石浸入水中的体积减小，故水面在a处以下 D．因泡沫塑料和卵石受到的浮力增大，故水面在a处以上 B 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 9．图中容器内盛有水，一块冰包有小木块和铁钉，漂浮于水面。当冰全部融化，水面的高度将(　　) A．升高 B．不变 C．下降 D．以上情形都可能发生 C 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 10．如图1所示，边长为10 cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连，容器中液面与A上表面齐平。从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时，细线中拉力F随时间t的变化图像如图2所示。木块密度ρ＝0.5×103 kg/m3，容器的底面积为200 cm2，g＝10 N/kg，下列说法不正确的是(　　) A．随着液体的排出，木块受到的浮力先减小后不变然后再减小 B．容器中的液体是水 C．抽液机每秒钟排出液体的质量是10 g D．第30 s时，木块露出液面的高度是2 cm D 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航二、解答题 11．如图所示是一个水位高度控制装置的示意图，当水位到达高H时，水恰好顶起塞子A从出水孔流出，水位下降后，塞子A又把出水孔堵住，塞子A底部是半径为r的半球，半球恰好塞入出水孔中。已知球的体积公式是V＝，球表面积公式是S球＝4πr2，圆面积公式是S圆＝πr2，水的密度为ρ，为满足水位高度自动控制的要求，塞子的质量应为多少？上一页下一返回导航上一页下一页返回导航【解析】假设半球下表面处全部为液体，则半球受到的浮力F浮方向竖直向上，由阿基米德原理可知， F下＝p下S圆＝p液S圆＝ρgH×πr2，方向竖直向上，半球受到的浮力F浮等于半球下表面与上表面所受液体对它的压力合力，上一页下一返回导航上一页下一页返回导航上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 12．某同学用圆柱形容器制作了一个测量物体质量的装置，它的底部较重，可以竖直漂浮在水面，其总质量为0.21 kg、底面积为3×10－3m2。不放物体时，与水面所对应位置处的刻度线的标定值m0为“0”，如图甲所示，求该装置所受的浮力F1。若在该装置中放入一个体积为1.5×10－5m3的物块，圆柱形容器的底部在水面下的深度h＝0.11 m，如图乙所示，求该装置受到的浮力F2和此时与水面所对应位置处的刻度线的标定值m。(友情提示：一定要画受力分析图。) 2.1N　3.3N　120g 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航【解析】以圆柱形容器为研究对象，受力分析如图甲所示；以圆柱形容器和物块的整体为研究对象，受力分析如图乙所示； (1)该装置的重力： G1＝mg＝0.21kg×10N/kg＝2.1N，由图甲，根据二力平衡条件可知： F1＝G1＝2.1N。上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (2)该装置排开水的体积为：V排＝Sh＝3×10－3m2×0.11m＝3.3×10－4m3，所受的浮力为：F2＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×3.3×10－4m3＝3.3N，由图乙，根据二力平衡条件可知：G2＝F2＝3.3N。物块的重力：G物＝G2－G1＝3.3N－2.1N＝1.2N。所以与水面所对应位置处的刻度线应标为120g。上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 13．现有下列实验器材：物理天平一台，盛有水的烧杯一个，铜管材料一小块，蜡(蜡芯材料)一大块和细线若干。某学生在没有测量长度的器材的情况下，利用所给仪器，按以下实验步骤测量一根已知长度的铜管内径。已知铜管长度L＝8.12 cm，水的密度ρ0＝1.0 g/cm3。请在横线处填写相应的表达式或数据：上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 ①调节物理天平；②把小铜块分别置于空气中、水中称量，得出平衡时砝码的质量分别为m1、m2，则小铜块密度计算表达式ρ1＝_______；③小蜡块在空气中称量，平衡时砝码的质量为m3，把小铜块与小蜡块捆在一起浸没于水中称量，平衡时砝码的质量为m4，则蜡的密度计算表达式ρ2＝______________；④将铜管中塞满蜡；⑤把含有蜡芯的铜管分别置于空气中和水中称量，平衡时砝码的质量分别为m、m′，则可求出铜管内径d。下表为某次测量得到的数据：根据以上数据，可求解出的铜管内径d的值为：d＝________。物理量 m1 m2 m3 m4 m m′ 平均值 6.15 5.41 4.30 4.95 17.20 13.19 0.58cm 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 14．如图所示，一个底部非常薄的圆柱形杯子，装满密度为ρ1的液体，恰好浮在密度分别为ρ1和ρ2的两种不相溶液体的分界面间，下方液体密度ρ2，且ρ2＞ρ1。已知杯子的外径为2R，内径为2r，杯子浸入下方液体的深度为h。若杯底出现一个小洞，密度为ρ2的液体将经小洞流入杯里，求当液体不再经小洞流入杯里时，圆柱形杯子浸入密度为ρ2的液体的深度。上一页下一返回导航上一页下一页返回导航【解析】设杯子的质量为m，杯子的高度为L，杯内液体的质量为m1，浮力为F浮，则mg＋m1g＝F浮；杯子浮在两种液体的分界面上，杯子在上面液体部分的体积(含杯壁)为V1，杯子在下面液体部分的体积(含杯壁)为V2，那么杯子受到的浮力：F浮＝ρ1gV1＋ρ2gV2＝ρ1gπR2(L－h)＋ρ2gπR2h，根据平衡条件可得： mg＋ρ1gπr2L＝ρ1gπR2(L－h)＋ρ2gπR2h……① 当杯底出现一个小洞，密度为ρ2的液体将经小洞流入杯里，将上面的液体排出去，这个过程一直进行到当杯内两种液体的分界面与杯外两种液体的分界面相平，此时杯子也处于平衡状态，所以可以列出与上面类似的等式：上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 mg＋ρ1gπr2(L－H)＋ρ2gπr2H＝ρ1gπR2(L－H)＋ρ2gπR2H……② ①－②得： ρ1gπr2L－ρ1gπr2(L－H)－ρ2gπr2H＝ρ1gπR2(L－h)＋ρ2gπR2h－ρ1gπR2(L－H)－ρ2gπR2H， ρ1gπr2L－ρ1gπr2L＋ρ1gπr2H－ρ2gπr2H＝ρ1gπR2L－ρ1gπR2h＋ρ2gπR2h－ρ1gπR2L＋ρ1gπR2H－ρ2gπR2H， ρ1gπr2H－ρ2gπr2H＝ρ2gπR2h－ρ1gπR2h＋ρ1gπR2H－ρ2gπR2H， ρ1r2H－ρ2r2H＝ρ2R2h－ρ1R2h＋ρ1R2H－ρ2R2H， ρ1r2H－ρ2r2H－ρ1R2H＋ρ2R2H＝ρ2R2h－ρ1R2h，上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 15．如图所示是自冲水装置，柱形水箱截面积为0.2m2，箱内浮筒P是圆柱形，底面积为200 cm2(质量不计)，出水口有厚度不计，质量为0.5 kg的盖板Q，面积为50 cm2，与P底部用细线相连，当连线恰好被拉直时，水箱底与浮筒P的底部距离L为20 cm，若进水管的进水量为0.54 m3/h，请计算：上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (1)水箱中水的深度为多少？【解析】设浮筒浸入水的深度为a，把浮筒P、挡板Q看作一个整体， GQ＋F压＝F浮， mQg＋ρ水g(a＋L)SQ＝ρ水V排g， mQ＋ρ水(a＋L)SQ＝ρ水V排， 500g＋1g/cm3×(a＋20cm)×50cm2＝1g/cm3×200cm2×a，解得：a＝10cm，水箱内水的深度： h＝a＋L＝10cm＋20cm＝30cm； 30cm 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (2)每两次放水的时间间隔为多少分钟？ 1.5min 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航【解析】当水下冲时，盖板被翻起，压力消失。当浮子P的浮力和Q的重力平衡时，盖板又自动盖下。则有：MQg＝F浮P， MQg＝ρ水g(h′－L)SP， MQ＝ρ水(h′－L)SP， 500g＝1g/cm3×(h′－20cm)×200cm2 解得：h′＝22.5cm＝0.225m，上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 16．如图甲所示，一个圆柱形容器置于水平桌面上，容器重G容＝5 N，容器高h容＝33 cm。容器内放入一个实心长方体A，底面积SA＝200 cm2、高hA＝10 cm，A底部的中心通过一段细绳与容器底部相连，向容器内缓慢注入水，一段时间后停止了注水，然后把实心长方体B放在A的正上方，水面恰好与B的上表面及容器口相平(如图乙所示)，且ρB＝3ρA。已知在整个过程中细线对物块的拉力F随水深度h的变化关系图像如图丙所示。(绳重、体积和形变均不计，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g＝10 N/kg。)求：上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (1)绳子的长度。【解析】如图丙所示，当深度为h2＝25cm时，绳子处于拉直状态，A刚好浸没。绳子的长度为：L＝h2－hA＝25cm－10cm＝15cm； 15cm 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (2)当停止加水，还未加上物体B时，容器底部对水平桌面的压力。 119N 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航【解析】如图丙所示，当水的深度为h1＝20cm时，绳子刚好被拉直且没有力的作用，此时A浸在水中的深度为：hA浸＝h1－L＝20cm－15cm＝5cm， A受到的浮力：FA浮1＝ρ水gV排A＝1.0×103kg/m3×10N/kg×(200×5×10－6)m3＝10N，由物体的漂浮特点可得：GA＝FA浮1＝10N， ρB＝3ρA＝1.5×103kg/m3，当水的深度达到25cm时，继续加水，绳子的拉力不再改变，表明A所受的浮力不再改变，可知水深25cm时A刚好浸没，上一页下一返回导航上一页下一页返回导航此A受到的浮力为：FA浮2＝ρ水gVA＝1.0×103kg/m3×10N/kg×(200×10×10－6)m3＝20N，拉力F0＝FA浮2－GA＝20N－10N＝10N，深度h3＝31cm时，停止加水并把B放入水中，深度h4＝33cm时，A、B恰好浸没在水中，绳子的拉为 F0，根据力的平衡知识可得： GA＋GB＋ F0＝FA浮2＋FB浮，上一页下一返回导航上一页下一页返回导航即：10N＋ρBgVB＋ ×10N＝20N＋ρ水gVB，可得：VB＝800cm3，当把B浸没在水中后，VB排＝VB，容器中的水面由31cm升到33cm，设容器的底面积为S，可得： S×(33cm－31cm)＝VB排，解得：S＝400cm2，当停止加水，还未加上物体B(即水的深度为h3＝31cm)时，水的总体积： V水＝Sh3－VA＝400cm2×31cm－200cm2×10cm＝10400cm3，容器底部对水平桌面的压力：。 F＝G总＝G容＋G水＋GA＝G容＋ρ水gV水＋GA＝5N＋1.0×103kg/m3×10N/kg×(10400×10－6)m3＋10N＝119N；上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 (3)物体A和B的位置如图乙所示，若将细绳剪断，求细绳剪断前后，物体静止时，水对容器底部压强的变化量。 150Pa 上一页下一返回导航上一页下一页返回导航 17．容器水平底面上有一个大小为a×b的长方形洞。用半径为a，长度为b的圆柱体盖住此洞(如图所示为其侧视图)．现往容器里慢慢注入密度为ρ的液体，试分析说明圆柱体的质量M应该多大，才能使它在任何液位下不会浮起。上一页下一返回导航上一页下一页返回导航上一页下一返回导航上一页下一页返回导航给您提供最优质的服务谢谢观赏 A．物块的密度为 A．h1＋(h2－h1) B．h2＋(h2－h1) C．h1＋(h2－h1) D．h2＋(h2－h1) ∵木块总体积的露出水面， ∴V排＝V木，∴ρ木＝ρ水＝×1.0×103kg/m3＝0.8×103kg/m3。 ΔV排＝＝＝0.0005m3， Δh＝＝≈0.017m，【解析】“探索一号”排开海水的最大体积V排＝＝＝＝≈6068m3。 A．m＝(h3－h2)Sρ水 B．ρ石＝ρ水 C．F＝(h2－h3)ρ水gS D．V石＝(h3－h2)S C．小球经过一段运动过程，最终悬浮在深h＝处 D．小球经过一段运动过程，最终悬浮在深h＝处 A． B． C． D． ρπr2(H＋r) F浮＝ρgV排＝ρgV半球＝ρg××πr3＝ρgπr3；由p＝可知，半球下表面受到的液体压力：即：F浮＝F上－F下，F上＝F下＋F浮＝πr2ρgH＋ρgπr3，半球恰好塞入出水口中，所以塞子的重力G＝F上＝πr2ρgH＋ρgπr3，塞子的质量应为m＝＝＝πr2ρH＋ρπr3＝ρπr2(H＋r)。物块的质量：m物＝＝＝0.12kg＝120g。 ρ0 ρ0 h 解得：H＝h。 t＝＝＝0.025h＝1.5min。 ρA＝＝＝＝0.5×103kg/m3，【解析】剪断细绳后，A、B不再受拉力的作用，所以最终会露出水面，AB减小的浮力为其浸没在水中时绳子的拉力ΔF浮＝F0＝6N，水面下降的高度：Δh＝＝＝＝0.015m，水对容器底部压强的变化量：Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.015m＝150Pa。圆柱体的质量M应为bρ，才能使它在任何液位下不会浮起。【解析】120度扇形的面积＝πa2 三角形面积＝， 120度弓形的面积＝－，当液体淹没圆柱体时，圆柱体所受的浮力最大，最大浮力为则F浮＝2×bρg， M应该至少为M＝＝bρ。 $$

第1章 水和水的溶液第3讲 沉浮条件及其应用 课件-2024-2025学年浙教版八年级上册科学

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