2025年中考物理二轮专题复习:浮力
2024-11-18
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特供
内容正文:
2025年中考物理二轮专题复习:浮力
【知识梳理】
一、浮力
(1)定义:浸在液体(或气体)中的物体会受到向上的力,这个力叫做浮力。
(2)浮力的施力物体是液体(或气体),方向是竖直向上。
(3)浮力产生的原因:浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)对物体向上的压力大于向下的压力,向上、向下的压力差即浮力F浮=F上–F下。
注意:若物体下部没有液体则物体不受浮力作用。例如插入河底淤泥中的木桩和已粘在杯底上的铁块都不受水的浮力。浸在气体中的物体也受到气体对它竖直向上的浮力,但一般情况下不考虑气体对物体的浮力。
二、决定浮力大小的因素
物体在液体中所受浮力的大小不仅与液体的密度有关;还与物体排开液体的体积有关,而与浸没在液体中的深度无关。
注意:弹簧测力计下挂着一个物体,当物体逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数逐渐减小,物体受到的浮力逐渐增大。将一个空心的金属球浸没在水中并上浮,随着露出水面的体积逐渐增大时,球所受的浮力将逐渐变小,球所受的重力不变,当球浮在水面静止时,所受浮力和它的重力相等。
三、浮力的计算
1.称重法:把物体挂在弹簧测力计上,记下弹簧测力计的示数为G,再把物体浸入液体中,记下弹簧测力计的示数F,则F浮=G–F。
2.原理法(根据阿基米德原理):利用阿基米德原理,F浮=G排=m排g=ρ液gV排,普遍适用于计算任何形状物体受到的浮力。
3.漂浮或悬浮条件:物体漂浮或悬浮时,物体处于平衡状态:F浮=G。
注意:(1)计算浮力时,可以依据物体所处状态和题目已知条件选择适当的方法来计算;
(2)将阿基米德原理与物体漂浮、悬浮条件结合在一起来计算浮力大小;
(3)漂浮、悬浮的物体F浮=G排=G物,m排=m物。
四、阿基米德原理
探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。
(1)实验器材:溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶。
(2)实验步骤:
①如图甲所示,用测力计测出金属块的重力;
②如图乙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时测力计的示数。同时,用小桶收集物体排开的水;
③如图丙所示,测出小桶和物体排开的水所受的总重力;
④如图丁所示,测量出小桶所受的重力。
结论1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式:
注意:在应用阿基米德原理时应注意:①“浸在”包含两种情况:一是物体有一部分浸在液体中,此时V排=V浸入<V物;二是物体全部没入液体中,此时V排=V浸入=V物。
②“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力”,这里要注意浮力本身是力,只能和力相等,很多同学常把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积”。力和体积不是同一物理量,不具有可比性;这里所受的重力,不是物体所受的重力,而是被排开液体所受的重力。
③由F浮=ρ液gV排,可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状,与在液体中是否运动,液体的多少等因素无关。
④阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小,等于它排开的气体所受的重力。即F浮=G排=ρ气gV排。
五、物体的浮沉条件
判断物体浮沉的条件:通常情况下,判断物体的浮沉有两种方法:一是根据力的关系来判断,即根据浮力和重力的大小关系,结合浮沉条件来判断;二是根据物体密度与液体密度的关系来判断。
判断方法
比较F浮和G物
比较ρ液和ρ物
上浮
F浮>G物
ρ液>ρ物
悬浮
F浮=G物
ρ液=ρ物
下沉
F浮<G物
ρ液<ρ物
注意:总有同学认为“上浮的物体受到的浮力大,下沉的物体受到的浮力小”,这种说法是不正确的。事实上物体的沉浮决定于物体受到的浮力和物体重力的大小关系,而不是只决定于物体受到的浮力大小。大石块受到的浮力再大,只要还小于自身的重力,就不会上浮;小木块受到的浮力再小,只要还大于自身的重力,就不会下沉。
悬浮与漂浮有相似之处,也有重要区别。相似之处是:物体都处于平衡状态,各自所受重力和浮力是大小相等的一对平衡力。重要区别是:(1)它们在液体中的位置不同,悬浮是物体可以静止在液体内部任一地方,而漂浮则是物体静止在液体表面上;(2)处于悬浮状态的物体,其密度与液体密度相等,处于漂浮状态的物体,其密度小于液体的密度,其体积大于物体排开液体的体积。
六、浮力的应用
(1)轮船是采用空心的方法来增大浮力的。轮船的排水量:轮船满载时排开水的质量。轮船从河里驶入海里,由于水的密度变大,轮船浸入水的体积会变小,所以会上浮一些,但是受到的浮力不变(始终等于轮船所受的重力)。
(2)潜水艇是靠改变自身的重力来实现上浮或下潜。
(3)气球和飞艇是靠充入密度小于空气的气体来实现升空的;靠改变自身体积的大小来改变浮力的。
(4)密度计是漂浮在液面上来工作的,它的刻度是“上小下大”。
注意:轮船在不同的水中(如江水、海水)都处在漂浮状态所受浮力相等;潜艇靠改变自身重力实现浮与沉,在没有露出水面之前潜水艇受到的浮力不变。气球升空时气球里充密度小于空气的气体。
【直击中考】
一.选择题(共18小题)
1.(2024•淄博)下列有关说法错误的是( )
A.气球飘浮,气球内充入密度比空气小的气体
B.飞机升空,机翼上方空气的流速大,压强大
C.船通过船闸,利用了连通器原理
D.潜艇浮沉,靠改变自身重力实现
2.(2024•日照)如图所示的四个事例中,关于压强的说法正确的是( )
A.甲为压路机,碾子做得很大,是为了减小压强
B.乙为安全锤,锤头做得很尖,是为了减小压强
C.丙图中加热后再密封的铁桶被压扁,是因为外部大气压强远大于内部压强
D.丁图中热气球能在空中自由升降,是利用“气体流速大的地方压强小”的原理
3.(2024•泸州)中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时,下列对该潜艇的说法中正确的是( )
A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉的
B.在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C.从长江潜行进入东海时,需要往水仓内注水
D.从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
4.(2024•兰州)将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中,已知两液体质量相等,两容器底面积相等但形状不同,A、B两物体静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面恰好相平,下列说法中正确的是( )
A.A物体体积大于B物体体积
B.甲液体密度大于乙液体密度
C.A物体所受浮力小于B物体所受浮力
D.甲、乙两液体对容器底部的压强相等
5.(2024•河南)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲<F乙<F丙
6.(2024•临沂)2024年1月29日,世界首款四座氢内燃飞机原型机成功首飞。如图所示,正在匀速升空的原型机( )
A.机身由密度较大的材料制成
B.所受空气的浮力等于自身重力
C.机翼下方的空气流速比上方的小
D.机舱外的大气压强越来越大
7.(2024•自贡)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
8.(2024•陕西)当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
9.(2024•临沂)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物块在液体中静止时两液面相平,如图所示。下列选项中的物理量,相等的是( )
A.两物块底部受到的压力
B.两物块排开液体的质量
C.两液体对烧杯底的压强
D.两烧杯对桌面的压强
10.(2024•枣庄)我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。“奋斗者”号在水面以下下潜过程中,受到( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强不变,浮力增大
C.压强增大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
11.(2024•巴中)一个体积为100cm3、质量为90g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )
A.漂浮,0.9N B.漂浮,1N C.沉底,0.9N D.沉底,1N
12.(2024•内江)“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的变化是(ρ海水>ρ水,忽略驱逐舰自重的变化)( )
A.浮力变大 B.浮力不变
C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
13.(2024•南通)将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中,静止时甲沉底如图所示,下列说法正确的是( )
A.若甲、乙体积相等,甲受到的浮力小
B.若甲、乙质量相等,甲受到的浮力小
C.向杯中加盐水后,乙受到的浮力变大
D.向杯中加酒精后,乙受到的浮力变大
14.(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
15.(2024•包头)如图,在游泳比赛中,运动员奋力向后划水,身体快速向前游动。关于运动员在水中受力和运动情况的分析,下列说法正确的是( )
A.运动员划水时不受浮力
B.运动员划水时受到水的推力向前游动
C.运动员加速划水,受到的惯性增大
D.运动员对水的力和水对运动员的力是一对平衡力
16.(2024•赤峰)在《浮力》单元复习课上,学生用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为G1;如图乙,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为G2。下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为F1和F2,它们的关系是F1>F2
B.鸡蛋的体积为
C.鸡蛋的密度为
D.鸡蛋的密度为
17.(2024•福建)质量为m0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m1、m2、m3,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(m1﹣m0)g
B.乙图中,草莓的质量为m2﹣m1﹣m0
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(m3﹣m2﹣m0)g
18.(2024•淮安)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上。现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
二.填空题(共6小题)
19.(2024•海南)用弹簧测力计悬挂一个实心柱体,将它浸入水中静止时,其上表面恰好与水面相平。此时弹簧测力计的示数为3N,柱体下表面受到水的压力为2N,则柱体受到的浮力为 N,其密度是 kg/m3(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。
20.(2024•贵州)泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而 ;茶叶充分吸水后由于其密度 水的密度而下沉。
21.(2024•威海)小明洗菜时发现体积较大的土豆沉入水底,体积较小的西红柿浮于水面,土豆受到的浮力 西红柿受到的浮力;他想测量土豆的密度,用细线将土豆挂在弹簧测力计下示数为2.4N,再将其完全浸没水中测力计示数为0.4N,则土豆的密度是 g/cm3。
22.(2024•德州)如图所示,水平桌面上有A、B两个相同容器,分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体,将两个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,A、B两容器对桌面的压力分别为F1、F2,则ρ1 ρ2,F1 F2(均选填“>”“<”或“=”)。
23.(2024•眉山)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,密度计在液体中受到浮力F甲 F乙,液体对杯底的压强p甲 p乙。(选填“<”、“=”或“>”)
24.(2024•兰州)一根轻质且不可拉伸的细线将一边长为10cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30cm时,细线刚好伸直;如图乙所示,当水深为36cm时,物体上表面恰好与水面相平,已知ρ水=1.0×103kg/m3,则此正方体物块的密度为 kg/m3,乙图中细线的拉力为 N。
三.计算题(共4小题)
25.(2024•济宁)小明测量某金属块的密度时,用托盘天平测量金属块的质量,平衡时右盘中的砝码情况和游码在标尺上的位置如图(a)所示;用量筒和水测量金属块的体积,相关信息如图(b)所示。求:(取g=10N/kg)
(1)金属块在水中所受浮力的大小。
(2)金属块的密度。
26.(2024•陕西)如图所示,将一个重为2.7N的实心金属块挂在弹簧测力计下端,使之浸没在水中,当测力计指针静止时,示数为1.7N。(g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3)
(1)金属块浸没在水中时,所受浮力是多少?
(2)金属块的体积是多少?
27.(2024•安阳)如图甲所示,底面积为的容器内装有适量的某种液体,A为长方体木块,其底面积为,C为压力传感器,用F表示压力传感器的示数,h表示木块A的下表面与液面间的距离。小强同学想利用此装置探究F与h的关系,他先把木块A放入液体中,当木块A静止时,测得木块A的下表面与液面间的距离为4cm,再用轻杆B缓慢向下压木块,逐渐改变h的大小,并记录下与之相对应的压力F的数值,依据数据作出如图乙所示的F﹣h图像,此过程中液体始终没有溢出容器,g=10N/kg。则:(不计传感器C和轻杆B的重力与体积)
(1)木块A的质量为多大?
(2)刚浸没时,木块A下表面所受压力为多大?
(3)木块A浸没后,与木块A放入液体前相比,液体对容器底部的压强增大了多少?
28.(2024•江西)如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为0.01m2,容器内盛有质量为4kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6kg,体积为1×10﹣3m3。g取10N/kg,求:
(1)木块的密度;
(2)木块受到的重力;
(3)木块受到的浮力;
(4)此时容器对水平桌面的压强。
浮力
参考答案与试题解析
一.选择题(共18小题)
1.(2024•淄博)下列有关说法错误的是( )
A.气球飘浮,气球内充入密度比空气小的气体
B.飞机升空,机翼上方空气的流速大,压强大
C.船通过船闸,利用了连通器原理
D.潜艇浮沉,靠改变自身重力实现
【分析】A.根据物体的沉浮条件判断;
B.根据气体流速与压强关系判断;
C.连通器是上面开口,下部联通的容器,当在容器中为同一种液体时,液体静止时各容器的液面相平;
D.由物体的沉浮条件可知,到重力大于浮力时,物体下沉,当重力小于浮力时,物体上浮。
【解答】解:A.气球中充入密度小于空气的气体,由物体的沉浮条件可知,物体上浮,故A正确,不符合题意;
B.飞机升空,机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,所以机翼上方的压强小于下方的压强,飞机可获得向上的升力,故B错误,符合题意;
C.连通器是上面开口,下部联通的容器,当在容器中为同一种液体时,当液体静止时,容器的液面相平,船通过船闸时就利用了这一原理,故C正确,不符合题意;
D.潜水艇要下沉,本身的重力要大于浮力,要上浮就要重力小于浮力,潜水艇本身的体积一定,要上浮或下沉,就要改变自身重力,故D正确,不符合题意。
故选:B。
【点评】本题考查了物体的沉浮条件,气体流速与压强的关系,连通器原理。
2.(2024•日照)如图所示的四个事例中,关于压强的说法正确的是( )
A.甲为压路机,碾子做得很大,是为了减小压强
B.乙为安全锤,锤头做得很尖,是为了减小压强
C.丙图中加热后再密封的铁桶被压扁,是因为外部大气压强远大于内部压强
D.丁图中热气球能在空中自由升降,是利用“气体流速大的地方压强小”的原理
【分析】(1)在受力面积一定时,增大压力可以增大压强。
(2)在压力一定时,减小受力面积,可以增大压强。
(3)铁桶加热,排出里面的空气,盖上盖子,冷却后桶内的压强变小,外面的大气压可以将铁桶压扁。
(4)热气球是利用空气的浮力来升空的。
【解答】A.根据压强公式可知:压路机的碾子质量很大,对地面的压力很大,是为了在受力面积一定时,增大压力来增大压强,故A错误;
B.安全锤做得很尖,是在压力一定时,通过减小受力面积增大压强的,故B错误;
C.加热铁桶过程中,铁桶内空气体积膨胀,质量减小,再密封铁桶,随着温度降低,内部气压降低,由于外部大气压强远大于内部压强,所以铁桶被压扁,故C正确;
D.热气球中充的是被燃烧器加热而体积膨胀的热空气,从而使密度小于外界空气密度,实现了空中飞行,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查的是空气的浮力和大气压的应用;知道增大压强的方法。
3.(2024•泸州)中国长征18号核潜艇引领中国核潜艇新高度。在进行战备训练时,下列对该潜艇的说法中正确的是( )
A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉的
B.在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力增大
C.从长江潜行进入东海时,需要往水仓内注水
D.从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变小
【分析】潜水艇是改变自身的重力来实现上浮、悬浮和下沉的。
海水的密度大于河水的密度,同体积的潜艇在海水中受到的浮力会变大。
【解答】解:A、潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮与下沉的,故A错误;
B、在水面下匀速下潜过程中,受到的浮力不变,故B错误;
C、从长江潜行进入东海时,受到的浮力会增大,根据物体的浮沉条件,此时要增大潜艇的重力,所以需要往水仓内注水,故C正确;
D、从长江潜行进入东海时,受到的浮力会变大,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查的是物体的浮沉条件;知道潜水艇的基本原理。
4.(2024•兰州)将质量相等的实心物体A、B分别放入装有甲、乙两种不同液体的容器中,已知两液体质量相等,两容器底面积相等但形状不同,A、B两物体静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面恰好相平,下列说法中正确的是( )
A.A物体体积大于B物体体积
B.甲液体密度大于乙液体密度
C.A物体所受浮力小于B物体所受浮力
D.甲、乙两液体对容器底部的压强相等
【分析】(1)根据容器形状判断甲、乙容器中液体的体积,根据密度公式判断甲、乙液体的密度大小;
(2)根据A、B浮沉状态结合密度公式判断A、B体积大小;
(3)根据A、B浮沉状态判断A、B受到的浮力大小;
(4)根据p=ρ液gh判断甲、乙两液体对容器底部的压强大小。
【解答】解:B、由图可知,甲容器中液体体积大于乙容器中液体的体积,即V甲>V乙,因两液体质量相等,根据密度公式可知,ρ甲<ρ乙,故B错误;
A、因A处于漂浮状态,故ρA<ρ甲;因B处于悬浮状态,故ρB=ρ乙,则ρA<ρB;
物体A、B质量相等,根据密度公式可知,VA>VB,故A正确;
C、因A处于漂浮状态,故FA浮=GA,
B处于悬浮状态,故FB浮=GB,
物体A、B质量相等,根据G=mg可知,GA=GB,因此A物体所受浮力等于B物体所受浮力,故C错误;
D、两容器中的液面恰好相平,且ρA<ρB,根据p=ρ液gh可知,乙液体对容器底部的压强大于甲液体对容器底部的压强,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查密度、密度大小与浮沉的关系、浮沉条件的应用和液体压强的大小比较等知识,综合性较强,有一定的难度。
5.(2024•河南)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲<F乙<F丙
【分析】甲、乙、丙三个位置船所排开水的体积逐渐变小,根据F浮=ρ水V排g可知所受浮力的大小。
【解答】解:甲、乙、丙三个位置船所排开水的体积逐渐变小,根据F浮=ρ水V排g可知所受浮力逐渐变小,故F甲>F乙>F丙。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,是一道综合题。
6.(2024•临沂)2024年1月29日,世界首款四座氢内燃飞机原型机成功首飞。如图所示,正在匀速升空的原型机( )
A.机身由密度较大的材料制成
B.所受空气的浮力等于自身重力
C.机翼下方的空气流速比上方的小
D.机舱外的大气压强越来越大
【分析】(1)因为飞机在天上飞要克服较大的空气阻力还要应付各种突发情况,材料除需要较高的牢固度外;飞机还要轻一些,太重的话,飞机起飞就需要更多的能量;
(2)飞机是利用流体压强与流速的关系获得升力的;
(3)根据飞机的位置和运动状态分析受力情况;
(4)大气压的大小与高度有关,高度越高,气压越小。
【解答】解:A、飞机材料除需要较高的牢固度外,质量要较小,因此要选择密度较小、硬度较大的材料,故A错误;
B、飞机是利用流体压强与流速的关系来获得升力的,不是利用浮力大于重力而加速上升的,所受空气的浮力小于自身重力,故B错误;
C、飞机匀速飞行时,等质量的空气在相同的时间内同时通过机翼的上表面和下表面,由于上表面弯曲,下表面平直,所以机翼上方的流速就大于机翼下方的流速,故C正确;
D、大气压随高度的增加而减小,国产大飞机在上升时,高度增加,机舱外的大气压将变小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题以飞机为载体,考查力学的多个知识点,虽然难度不大,但是综合性非常强,符合中考的命题思路。
7.(2024•自贡)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
【分析】(1)物体漂浮时,受到的浮力等于自身的重力;物体下沉时,浮力小于重力;
(2)根据p=ρgh分析受到的压强变化;
(3)浸入液体中的物体受到浮力的作用。
【解答】解:A、种子在上浮过程中所处的深度不断减小,由p=ρgh可知,种子受到的液体压强也在不断减小,故A错误;
B、根据物体浮沉条件可知,漂浮的种子受到的浮力大小等于其自身的重力,故B错误;
C、根据物体浮沉条件可知,下沉的种子密度比盐水的密度大,故C正确;
D、由物体的浮沉条件可知,沉底的种子受到的重力大小大于浮力,所以沉底的种子除了受重力和浮力的作用,还受容器底对其的支持力,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件、液体内部压强计算公式的应用、物体的受力分析等知识,难度不大。
8.(2024•陕西)当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
【分析】(1)当潜艇在高密度水层潜行时受到的浮力等于其自身的重力,当潜艇遇到海水断崖时,潜艇所处的海水密度突然变小;根据F浮=ρ液gV排判断出浮力的变化,当重力大于浮力时,会急剧向下掉;
(2)根据浮沉条件分析上浮的方法。
【解答】解:A、潜艇在高密度水层悬浮时,潜艇处于静止状态,所受的浮力等于其重力,A错误;
B、由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,V排不变,ρ液变小,因此所受的浮力变小,B错误;
C、潜艇遭遇“掉深”时潜艇受到的浮力小于重力,因此进行自救时,需快速排出水箱中的水,减小潜艇的重力,从而使重力小于潜艇受到的浮力才能重新上浮,C正确;
D、由阿基米的原理F浮=G排=ρ液gV排可知,潜艇从刚露出水面至漂浮在水面的过程中,ρ液不变,V排变小,其所受浮力变小,D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了浮沉条件的应用,利用所学知识解释潜艇的相关问题,关键是认真审题,从中得出相关信息。
9.(2024•临沂)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物块在液体中静止时两液面相平,如图所示。下列选项中的物理量,相等的是( )
A.两物块底部受到的压力
B.两物块排开液体的质量
C.两液体对烧杯底的压强
D.两烧杯对桌面的压强
【分析】(1)由图可知物块在液体中的状态,根据物体的浮沉条件可知物体的重力与受到浮力的关系,根据阿基米德原理和G=mg可知两物块排开液体的质量关系;
(2)根据浮力产生的原因可知两物块底部受到的压力关系;
(3)根据物体的浮沉条件可知,物块与液体的密度关系,据可知两烧杯中液体的密度关系,根据p=ρgh可知两液体对烧杯底部的压强关系;
(4)根据液体的密度关系和液体的体积关系,根据密度公式可知两烧杯中液体的质量关系,烧杯对桌面的压力等于烧杯和烧杯内液体的重力之和,根据p=可知两烧杯对桌面的压强关系。
【解答】解:B、由图可知,一个物块在液体中漂浮,一个物块在液体中悬浮,根据物体的浮沉条件可知,物块受到的浮力都等于自身的重力,由于两个物块是完全相同的,所以两个物块受到的浮力相等,根据阿基米德原理可知,两个物块排开液体受到的重力相等,根据G=mg可知,两个物块排开液体的质量相等,故B正确;
A、由第一幅图可知,物块漂浮在液体中,根据浮力产生的原因可知,物块底部受到液体的压力等于物块受到的浮力,由第二幅图可知,物块悬浮在液体中,根据浮力产生的原因可知,物块底部受到液体的压力等于物块受到的浮力与物块上表面受到液体的压力之和,由于物块受到浮力相等,所以第一幅图中物块底部受到的压力小于第二幅图中物块底部受到的压力,即两物块底部受到的压力不相等,故A错误;
C、根据物体的浮沉条件可知,第一幅图中物块的密度小于液体的密度,第二幅图中物块的密度等于液体的密度,所以第一幅图中液体的密度大于第二幅图中液体的密度,而液体的深度相同,所以第一幅图中液体对烧杯底部的压强大于第二幅图中液体对烧杯底部的压强,故C错误;
D、由图可知,第一幅图中液体的体积大于第二幅图中液体的体积,由以上分析可知,第一幅图中液体的密度大于第二幅图中液体的密度,由ρ=可知,第一幅图中液体的质量大于第二幅图中液体的质量,根据G=mg可知,第一幅图中液体的重力大于第二幅图中液体的重力,由于烧杯对桌面的压力等于烧杯和液体的总重力,所以第一幅图中烧杯对桌面的压力大于第二幅图中烧杯对桌面的压力,两个烧杯与桌面的接触面积相等,由p=可知,第一幅图中烧杯对桌面的压强大于第二幅图中烧杯对桌面的压强,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查物体的浮沉条件、液体压强公式以及密度公式的应用,是一道力学综合题,有一定的难度。
10.(2024•枣庄)我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。“奋斗者”号在水面以下下潜过程中,受到( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强不变,浮力增大
C.压强增大,浮力不变 D.压强不变,浮力不变
【分析】载人潜水器浸没入水中后,在继续下潜的过程中,所处的深度变大,由p=ρgh可知,潜水器受到海水的压强增大的变化情况;
排开海水的体积不变,海水密度不变,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,潜水器受到的浮力的变化情况。
【解答】解:载人潜水器浸没入水中后,在继续下潜的过程中,所处的深度变大,由p=ρgh可知,潜水器受到海水的压强增大;
排开海水的体积不变,海水密度不变,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,潜水器受到的浮力不变。
故选:C。
【点评】本题考查压强和浮力的有关知识,属于基础题目,难度不大。
11.(2024•巴中)一个体积为100cm3、质量为90g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )
A.漂浮,0.9N B.漂浮,1N C.沉底,0.9N D.沉底,1N
【分析】根据密度公式求出小球密度,根据物体的浮沉条件,判断出小球在水中的状态及所受浮力大小。
【解答】解:小球的密度:,由于小球的密度小于水的密度,所以将小球放入水中,静止后处于漂浮状态,
根据物体的浮沉条件可知,小球的重力G=F浮=0.9N,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查密度公式以及物体浮沉条件的应用,难度不大。
12.(2024•内江)“青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的变化是(ρ海水>ρ水,忽略驱逐舰自重的变化)( )
A.浮力变大 B.浮力不变
C.吃水深度变小 D.吃水深度不变
【分析】驱逐舰在海洋和长江中行驶时,都处于漂浮状态,所受的浮力都等于重力,结合阿基米德原理分析确定吃水深度变化。
【解答】解:当驱逐舰从海洋驶入长江时,驱逐舰仍然处于漂浮状态,浮力等于自身的重力;因舰船的重力不变,则所受的浮力不变;由于液体密度变小,所以根据V排=知驱逐舰排开水的体积增大,则吃水深度变大。故B正确、ACD错误。
故选:B。
【点评】本题考查浮力的有关知识,是一道综合题。
13.(2024•南通)将新鲜度不同的甲、乙两鸡蛋放入水中,静止时甲沉底如图所示,下列说法正确的是( )
A.若甲、乙体积相等,甲受到的浮力小
B.若甲、乙质量相等,甲受到的浮力小
C.向杯中加盐水后,乙受到的浮力变大
D.向杯中加酒精后,乙受到的浮力变大
【分析】(1)根据阿基米德原理分析回答;
(2)根据浮沉条件分析回答。
【解答】解:A、若甲、乙体积相等,由图可知,V排甲>V排乙,根据F浮=ρ水gV排可知,F浮甲>F浮乙,故A错误;
B、由图可知,乙漂浮,则F浮乙=G乙=m乙g,甲沉底,则F浮甲<G甲=m甲g,若甲、乙质量相等,则F浮乙>F浮甲,即甲受到的浮力小,故B正确;
C、向杯中加盐水后,液体密度变大,乙仍然处于漂浮状态,浮力等于重力,因此乙受到的浮力不变,故C错误;
D、向杯中加酒精后,液体密度变小,若乙处于悬浮状态,浮力等于重力;若乙沉底,浮力小于重力,因此乙受到的浮力可能不变,也可能变小,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用,解题的关键是利用好物体的漂浮条件。
14.(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。
15.(2024•包头)如图,在游泳比赛中,运动员奋力向后划水,身体快速向前游动。关于运动员在水中受力和运动情况的分析,下列说法正确的是( )
A.运动员划水时不受浮力
B.运动员划水时受到水的推力向前游动
C.运动员加速划水,受到的惯性增大
D.运动员对水的力和水对运动员的力是一对平衡力
【分析】(1)浮力产生的原因:物体上下表面存在这压力差;
(2)物体间力的作用是相互的;
(3)惯性大小只跟物体的质量有关;
(4)二力平衡的条件为作用在同一物体上的两个力大小相等,方向相反,作用在同一直线上。
【解答】解:A、运动员在划水时受到浮力,故A错误;
B、运动员划水时给水先后的力,物体间力的作用是相互的,水给运动员先前的力,故B正确;
C、运动员加速划水,受到的惯性不变,故C错误;
D、运动员对水的力和水对运动员的力不是同一物体,所以不是一对平衡力,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了浮力,力的相互性,惯性和平衡力的判断,属于综合题。
16.(2024•赤峰)在《浮力》单元复习课上,学生用溢水杯和弹簧测力计测量鸡蛋的密度。如图甲,先把鸡蛋缓慢放入盛满水的溢水杯中,鸡蛋沉底,测得溢出水的重力为G1;如图乙,再把同一个鸡蛋缓慢放入盛满盐水的溢水杯中,鸡蛋漂浮,测得溢出盐水的重力为G2。下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力分别为F1和F2,它们的关系是F1>F2
B.鸡蛋的体积为
C.鸡蛋的密度为
D.鸡蛋的密度为
【分析】(1)由图甲可知,鸡蛋在水中沉入水底,由图乙可知,鸡蛋在盐水中漂浮,根据物体的浮沉条件可知鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力与自身重力的关系,据此可知鸡蛋在水中和盐水中受到的浮力的大小关系;
(2)鸡蛋浸没在水中,鸡蛋的体积等于排开水的体积,根据重力公式和密度公式求出鸡蛋的体积;
(3)根据重力公式求出鸡蛋的质量,根据密度公式求出鸡蛋的密度。
【解答】解:A、由图甲可知,鸡蛋在水中沉入水底,由图乙可知,鸡蛋在盐水中漂浮,
根据物体的浮沉条件可知,鸡蛋在水中受到的浮力F1<G,在盐水中受到的浮力F2=G,
所以鸡蛋中水中受到的浮力小于在盐水中受到的浮力,即F1<F2,故A错误;
B、鸡蛋浸没在水中,鸡蛋的体积V=V排==,故B正确;
CD、根据阿基米德原理和物体的浮沉条件可知,鸡蛋的重力G=G2,
由G=mg可知,鸡蛋的质量m=,
则鸡蛋的密度:ρ====ρ水,故CD错误。
故选:B。
【点评】本题考查物体的浮沉条件、阿基米德原理、重力公式以及密度公式的应用,是一道力学综合题,有一定的难度。
17.(2024•福建)质量为m0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m1、m2、m3,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(m1﹣m0)g
B.乙图中,草莓的质量为m2﹣m1﹣m0
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(m3﹣m2﹣m0)g
【分析】(1)甲图中,根据G=mg求出水的重力,由于容器开口大,底部小,水对杯底的压力小于水的重力;
(2)乙图中,草莓漂浮,根据甲、乙示数求出草莓的质量;
(3)丙图中,草莓被细针压入水中,根据甲、丙示数得出草莓排开水的质量,根据密度公式求出草莓排开水的体积;根据阿基米德原理求出草莓受到的浮力,根据G=mg求出草莓的重力,根据力的平衡条件求出求出细针对草莓的压力。
【解答】解:A、甲图中,水的重力:G=m水g=(m1﹣m0)g,
由于容器开口大,底部小,水对杯底的压力小于水的重力,
即水对杯底的压力小于(m1﹣m0)g,故A错误;
B、乙图中,草莓漂浮,根据甲、乙示数可得,草莓的质量:m草莓=m2﹣m1,故B错误;
CD、丙图中,草莓被细针压入水中,根据甲、丙示数可得,草莓排开水的质量:m排=m3﹣m1,
草莓排开水的体积:V排==,故C正确;
草莓受到的浮力:F浮=G排=m排g=(m3﹣m1)g,
草莓受到的重力:G草莓=m草莓g=(m2﹣m1)g,
此时草莓受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、压力的作用,处于静止状态,
由力的平衡条件可得,细针对草莓的压力:F=F浮﹣G草莓=(m3﹣m1)g﹣(m2﹣m1)g=(m3﹣m2)g,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查重力、浮力、密度等公式的应用,以及力的平衡条件应用,综合性强,难度较大。
18.(2024•淮安)如图所示,甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,静置在水平面上。现将一杯子和木块以两种方式分别放在甲、乙两容器中,甲中杯子静止时漂浮在水面上,乙中木块紧贴杯底(杯中无气体)并与杯子一起悬浮在盐水中,下列说法中正确的是( )
A.甲容器对水平面的压强大于乙容器对水平面的压强
B.木块在甲容器中受到的浮力大于在乙容器中受到的浮力
C.甲容器中液面上升的高度大于乙容器中液面上升的高度
D.将乙容器中的杯子轻轻向下推动少许,杯子和木块将沉到容器底
【分析】A、通过容器中水和盐水的体积相同判断重力,再通过p=分析压强大小。
B、木块在甲容器中没有排开液体,浮力为0,在乙容器中有排开液体,浮力不为0。
C、将杯子和木块看成一个整体,整体所受重力相同,且各自等于浮力,再根据阿基米德原理判断排开液体体积大小,从而比较液面上升高度。
D、盐水是均匀的,上下密度相同,根据阿基米德原理,被向下推动后周围液体密度不变,浮力不变,应仍然保持悬浮。
【解答】解:
A、甲、乙两个相同的容器分别盛有体积相同的水和盐水,由于盐水密度大,根据m=ρV得到,盐水的质量大,因此乙容器的重力大,且相同容器底面积相同,根据p=可知,乙容器的压强大。故A错误。
B、木块在甲容器中没有排开液体,其所受重力与支持力平衡,浮力为0;在乙容器中浸没在盐水中,根据阿基米德原理得到浮力为ρ盐水gV木块,因此乙容器中木块所受浮力更大。故B错误。
C、将杯子和木块看成一个整体,整体所受重力相同,且各自等于浮力,因此两容器中整体所受浮力相等。根据阿基米德原理,F浮=ρ液gV排,可知密度更大的盐水中的排开体积更小。又由于Δ,两容器底面积相同,因此盐水中液面上升量小,甲容器液面上升的高度大于乙容器液面上升的高度,故C正确。
D、盐水是均匀的,上下密度相同,根据阿基米德原理,被向下推动后周围液体密度不变,浮力不变,应仍然保持悬浮。故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了液体的压强、浮力的比较,着重考查了阿基米德原理的综合分析、容器液面的高度变化量等知识,虽然没有太多复杂的计算但需要分析非常透彻,有一定的难度。
二.填空题(共6小题)
19.(2024•海南)用弹簧测力计悬挂一个实心柱体,将它浸入水中静止时,其上表面恰好与水面相平。此时弹簧测力计的示数为3N,柱体下表面受到水的压力为2N,则柱体受到的浮力为 2 N,其密度是 2.5×103 kg/m3(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。
【分析】(1)物体受到的浮力等于上下表面受到液体的压力差;
(2)根据压力差法求出物体的重力,利用G=mg求出物体的质量;根据阿基米德原理求出物体的体积,利用密度公式求出物体的密度。
【解答】解:用弹簧测力计悬挂一个实心柱体,将它浸入水中静止时,其上表面恰好与水面相平,柱体下表面受到水的压力为2N,则柱体受到的浮力为:
F浮=F下=2N;
此时弹簧测力计的示数为3N,根据F浮=G﹣F示可知,
G=F浮+F示=2N+3N=5N;
根据阿基米德原理可知,柱体的体积为:
V=V排===2×10﹣4m3,
柱体的密度为:
ρ====2.5×103kg/m3。
故答案为:2;2.5×103。
【点评】本题考查了浮力产生的原因、称重法求浮力、阿基米德原理和密度公式的应用,是一道较为简单的应用题。
20.(2024•贵州)泡茶时可以欣赏到茶叶在水中浮沉“起舞”。如图所示,冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,由于浮力大于重力而 上浮 ;茶叶充分吸水后由于其密度 大于 水的密度而下沉。
【分析】根据物体的浮沉条件分析解答。
【解答】解:冲泡茶叶时,部分茶叶表面附着气泡使其排开水的体积增大,浮力增大,当浮力大于重力时,茶叶会上浮;茶叶充分吸水后由于其密度大于水的密度,使得重力大于浮力而下沉。
故答案为:上浮;大于。
【点评】本题考查物体浮沉条件的应用,属于中档题。
21.(2024•威海)小明洗菜时发现体积较大的土豆沉入水底,体积较小的西红柿浮于水面,土豆受到的浮力 大于 西红柿受到的浮力;他想测量土豆的密度,用细线将土豆挂在弹簧测力计下示数为2.4N,再将其完全浸没水中测力计示数为0.4N,则土豆的密度是 1.2 g/cm3。
【分析】由F浮=ρ液gV排可知,液体密度一定,排开液体体积越大,所受浮力越大;先求出土豆完全浸没水中受到的浮力,再根据阿基米德原理求出土豆的体积,最后利用密度公式计算出土豆的密度。
【解答】解:西红柿和土豆都放在水里,液体密度一定,但土豆排开液体体积比西红柿大,由F浮=ρ液gV排可知,土豆所受浮力大;
由题意可知,土豆的重力为G=2.4N,土豆完全浸没水中受到的浮力为F浮=2.4N﹣0.4N=2N,
土豆的体积为V=V排===2×10﹣4m3,
土豆的密度是ρ土豆====1.2×103kg/m3=1.2g/cm3。
故答案为:大于;1.2。
【点评】此题考查了阿基米德原理和密度公式的应用,难度不大,属基础题。
22.(2024•德州)如图所示,水平桌面上有A、B两个相同容器,分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体,将两个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,A、B两容器对桌面的压力分别为F1、F2,则ρ1 > ρ2,F1 > F2(均选填“>”“<”或“=”)。
【分析】(1)根据物体的浮沉条件分析比较两液体的密度大小关系;
(2)由图可知两液体的体积关系,根据密度公式分析比较两液体的质量关系,容器对水平桌面的压力大小等于容器、液体和球的总重力,进而分析比较A、B两容器对桌面的压力大小关系。
【解答】解:(1)由图可知,小球在A容器中漂浮,由物体的漂浮条件可知,A容器中液体的密度与小球的密度关系为ρ1>ρ球,小球在B容器中悬浮,由物体的悬浮条件可知,B容器中液体的密度与小球的密度关系为ρ2=ρ球,则ρ1>ρ2;
(2)由图可知,两容器液面相平,则两液体的体积关系为V1>V2,由ρ=可知,两液体的质量关系为m1>m2,A容器对水平桌面的压力为F1=G1=(m容器+m1+m球)g,B容器对水平桌面的压力为F2=G2=(m容器+m2+m球)g,则F1>F2。
故答案为:>;>。
【点评】本题考查密度公式、重力公式和物体的浮沉条件,关键知道容器对水平桌面的压力大小等于容器、液体和球的总重力。
23.(2024•眉山)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,密度计在液体中受到浮力F甲 = F乙,液体对杯底的压强p甲 < p乙。(选填“<”、“=”或“>”)
【分析】(1)根据物体漂浮,浮力等于重力,比较浮力大小;
(2)由图可知,密度计排开液体之间的关系,根据阿基米德原理判断液体的密度关系;根据液体压强公式判断两个烧杯底部所受液体的压强关系。
【解答】解:由图可知,密度计在两液体中均处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知,F浮=G密,两个密度计完全相同,则重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;即F甲=F乙;
由图知,甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即ρ甲<ρ乙;
液面高度相同,根据p=ρgh可知,两个烧杯底部所受液体的压强p甲<p乙。
故答案为:=;<。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体漂浮条件和液体压强公式的应用,利用好物体漂浮条件F浮=G是解此类题目的关键。
24.(2024•兰州)一根轻质且不可拉伸的细线将一边长为10cm的正方体物块拴接在容器底部,如图甲所示,当水深为30cm时,细线刚好伸直;如图乙所示,当水深为36cm时,物体上表面恰好与水面相平,已知ρ水=1.0×103kg/m3,则此正方体物块的密度为 0.4×103 kg/m3,乙图中细线的拉力为 6 N。
【分析】根据水深的变化,求出细线刚好伸直时物块浸在水中的体积,利用浮沉条件、阿基米德原理及求得物块的密度;利用阿基米德原理结合受力分析计算细线的拉力。
【解答】解:(1)当水深为30cm时细线刚好伸直,水深为36cm时物块上表面恰好与水面向平,正方体物块边长为10cm,则细线刚好伸直时物块浸在水中的深度为h1=10cm﹣(36cm﹣30cm)=4cm,则浸在水中的体积V1=4cm×10cm×10cm=400cm3=4×10﹣4m3,根据阿基米德原理得此时所受浮力F浮1=ρ水gV1=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N,此时物块漂浮则G物=F浮1=4N,则物块质量m物===0.4kg,V物=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10﹣3m3,由求得物块的密度ρ物===0.4×103kg/m3;
(2)乙图中物块完全浸在水中静止,此时物块在重力、细线的拉力及浮力的作用下受力平衡,因此细线的拉力等于浮力减去物块重力,已知物块重G物=4N,物块完全浸没受到的浮力F浮=ρ水gV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,则细线拉力F=F浮﹣G物=10N﹣4N=6N。
故答案为:0.4×103;6。
【点评】本题考查了阿基米德原理和密度的简单计算及力的合成,是一道综合题。
三.计算题(共4小题)
25.(2024•济宁)小明测量某金属块的密度时,用托盘天平测量金属块的质量,平衡时右盘中的砝码情况和游码在标尺上的位置如图(a)所示;用量筒和水测量金属块的体积,相关信息如图(b)所示。求:(取g=10N/kg)
(1)金属块在水中所受浮力的大小。
(2)金属块的密度。
【分析】(1)物体的体积是量筒前后两次读数之差。根据阿基米德原理计算浮力;
(2)用天平测出金属块质量,利用ρ=求出金属块的密度;
【解答】×1{0}^{5}解:(1)金属块体积:V=60mL﹣40mL=20mL=20cm3=2×10﹣5m3;
阿基米德原理知,浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣5m3=0.2N,
(2)据图可知,此天平标尺的分度值是0.2g,故此时金属块的质量是:m=50g+10g+10g+5g+1.6g=86.6g=0.0866kg;
其密度为ρ===4.33×103kg/m3。
答:(1)金属块在水中所受浮力的大小是0.2N。
(2)金属块的密度是4.33×103kg/m3。
【点评】本题考查浮力与密度的计算,属于中档题。
26.(2024•陕西)如图所示,将一个重为2.7N的实心金属块挂在弹簧测力计下端,使之浸没在水中,当测力计指针静止时,示数为1.7N。(g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3)
(1)金属块浸没在水中时,所受浮力是多少?
(2)金属块的体积是多少?
【分析】(1)根据称重法可知金属块浸没在水中时所受浮力;
(2)根据V=V排=得出金属块的体积。
【解答】解:
(1)根据称重法可知金属块浸没在水中时,所受浮力F浮=G﹣F示=2.7N﹣1.7N=1N;
(2)金属块的体积V=V排===10﹣4m3。
答:(1)金属块浸没在水中时,所受浮力是1N;
(2)金属块的体积是10﹣4m3。
【点评】本题考查浮力的有关知识,是一道综合题。
27.(2024•安阳)如图甲所示,底面积为的容器内装有适量的某种液体,A为长方体木块,其底面积为,C为压力传感器,用F表示压力传感器的示数,h表示木块A的下表面与液面间的距离。小强同学想利用此装置探究F与h的关系,他先把木块A放入液体中,当木块A静止时,测得木块A的下表面与液面间的距离为4cm,再用轻杆B缓慢向下压木块,逐渐改变h的大小,并记录下与之相对应的压力F的数值,依据数据作出如图乙所示的F﹣h图像,此过程中液体始终没有溢出容器,g=10N/kg。则:(不计传感器C和轻杆B的重力与体积)
(1)木块A的质量为多大?
(2)刚浸没时,木块A下表面所受压力为多大?
(3)木块A浸没后,与木块A放入液体前相比,液体对容器底部的压强增大了多少?
【分析】(1)长方体木块A在浸入4cm受的浮力等于重力,由图乙可知物体A的高度是10cm,此时F和浮力的增加量相等,因为底面积一定浮力与高度成正比,6cm对应的浮力为6N,故4cm对应的浮力为4N,可求出物体A的质量
(2)刚浸没时木块下表面所受的压力等于物体A的重力加此时F;
(3)木块A浸没后,与木块A放入的液体前相比,液体对容器底部的压强增大量,可用压力增加量除以容器底面积,压力增加量就是物体浸没时的浮力。
【解答】(1)当F=0,h1=4cm时,A处于漂浮状态,F浮=GA,由图乙可知物体A的高度是10cm,此时F和浮力的增加量相等,ΔF浮=F=6N,
底面积一定浮力与高度成正比
所以
所以,
物体A的质量mA===0.4kg;
(2)物体刚浸没时木块下表面所受的压力F下=GA+F=4N+6N=10N,
(3))木块A浸没后,与木块A放入的液体前相比,液体对容器底部压力的增加量ΔF压=GA+F=4N+6N=10N,
液体对容器地面的压强增大量==1250Pa;
答:(1)木块A的质量为0.4kg;
(2)物体刚浸没时木块下表面所受的压力为10N;
(3)木块A浸没后,与木块A放入的液体前相比,液体对容器底部的压强增大了1250Pa。
【点评】本题考查了物体的沉浮条件,浮力,二力平衡,压强的计算,看懂图乙表示的意义是解题关键。
28.(2024•江西)如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为0.01m2,容器内盛有质量为4kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6kg,体积为1×10﹣3m3。g取10N/kg,求:
(1)木块的密度;
(2)木块受到的重力;
(3)木块受到的浮力;
(4)此时容器对水平桌面的压强。
【分析】(1)根据ρ=计算木块的密度;
(2)根据G=mg计算木块受到的重力;
(3)木块漂浮时,受到的浮力等于木块的重力;
(4)容器对水平桌面的压力等于容器中水和木块的总重力,根据p=计算容器对水平桌面的压强。
【解答】解:(1)木块的密度:ρ===0.6×103kg/m3;
(2)木块受到的重力:G=mg=0.6kg×10N/kg=6N;
(3)木块漂浮时,受到的浮力等于木块的重力,即:F浮=G=6N;
(4)容器对水平桌面的压力等于容器中水和木块的总重力,即:F=G总=m总g=(4kg+0.6kg)×10N/kg=46N,
容器对水平桌面的压强:p===4600Pa。
答:(1)木块的密度为0.6×103kg/m3;
(2)木块受到的重力为6N;
(3)木块受到的浮力为6N;
(4)此时容器对水平桌面的压强为4600Pa。
【点评】本题考查密度、重力、浮力和压强的计算,综合性强,但都属于基本公式的应用,难度一般。
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