内容正文:
专题05 浮力
(试题分值:60分 测试时间:60分钟)
一、单项选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个正确答案)
1.静止在水平桌面上的圆柱形溢水杯中盛满水,测得杯中水所受重力为G,用弹簧测力计测量一个石块的重力为G1,如图甲所示。再把这个石块缓缓浸没在溢水杯中然后保持静止,如图乙所示,此时弹簧测力计的示数为F。则下列判断中正确的是( )
A.乙图中石块受到的浮力大小为F
B.乙图中石块排开水的重力大小为F
C.乙图中水对溢水杯底的压力大小为G
D.乙图中水对溢水杯底的压力大小为G1+G2
2.如图甲所示,盛有液体的圆柱形容器置于水平桌面上,容器的底面积为,容器对桌面的压强为。用细线拴一体积为的实心金属球,将金属球浸没在液体中,如图乙所示,细线对金属球的拉力是,容器对桌面的压强为。将细线剪断,金属球沉到容器底部,如图丙所示。g取。下列判断正确的是( )
A.金属球所受浮力是
B.金属球的密度是
C.图丙中容器对桌面的压强为
D.图丙中金属球对容器底部的压力是
3.在图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中,图乙是钢绳拉力随时间变化的图像,若不计水的阻力,则下面计算出的石料有关物理量错误的是( )
A.石料的质量为250kg
B.浸没水中后受到的浮力为
C.石料的密度为
D.当石料浸没水中后,所受浮力不变
4.如图,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物体放入水中,物体漂浮,台秤示数为375g(如图乙),物体上表面始终保持水平,用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g(如图丙);将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8N。过程中水始终未溢出,以下说法正确的是( )
A.物体的质量为125g
B.物体的密度为0.5
C.从图丙到图丁,电子台秤的示数增加了80g
D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8N
5.两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底,如图甲;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。则( )
A.小球A的质量等于小球B的质量
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.甲液体对容器底部的压力大于乙液体对容器底部的压力
D.在甲液体中小球A对容器底的压力小于小球B对容器底的压力
6.“水下断崖”是指海洋中上层海水的密度高,下层海水的密度低的状态:潜艇在航行时如果遇到“水下断崖”会急速“掉深”,带来不可预测的危险。有关这种现象,下列说法正确的是( )
A.潜艇从高密度海水驶入低密度海水区域时浮力不变
B.“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入低密度海水区域时会急速下沉
C.“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入高密度海水区域时会急速上浮
D.遇到“水下断崖”时,为尽快脱险,需要向潜水艇的水舱内供气排水以增大潜艇浮力
7.两个完全相同的容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底如图甲所示; 放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示,两容器中液面刚好相平,则下列说法正确的是( )
A.小球 A 的质量大于小球 B 的质量
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.小球A 在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中的浮力
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
8.两个质量、底面积均相同,形状不同的容器A、B,盛有质量相等的不同液体放置在水平桌面上,现将两个体积相同的物块甲、乙分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A.两容器底部受到的液体压强相等
B.甲物块受到的浮力小于乙物块受到的浮力
C.取出两物块后,A容器底部受到的液体压力大于B容器底部受到的液体压力
D.取出两物块后,A容器对桌面的压强小于B容器对桌面的压强
9.小明将吸管的一端缠绕一些细铜丝,并用石蜡封口,自制一个简易密度计。水平桌面上,两个完全相同的容器分别装有甲、乙两种液体,将该密度计依次放入甲、乙两种液体中,静止时,液面相平,如图下列正确的是( )
A.密度计越靠上的刻度,对应的密度值越大
B.密度计在甲液体中比在乙液体中受到的浮力小
C.甲液体对容器底的压力小于乙液体对容器底的压力
D.若将原密度计底部再多缠几圈细铜丝,则密度计相邻两刻度线之间的距离变小
10.如图所示,是055型驱逐舰“101南昌舰”,2020年1月12日正式入列服役,标志着中国人民解放军海军驱逐舰实现由第三代向第四代的跨越。作为中国自主研制的055型驱逐舰首舰,其排水量为12000t,吃水深度为6.6m。关于该驱逐舰涉及的物理知识,下列说法中正确的是( )
A.排水量指的是驱逐舰满载时排开水的重力
B.驱逐舰吃水深度越深,舰底受到水的压强越大
C.该驱逐舰在海上航行时受到的浮力大于重力
D.该驱逐舰从内河航行到大海里面后会下沉一些
二、多项选择题(本题包括5小题,每小题2分,共10分。漏选得1分,选错不得分。)
11.小京洗水果时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是( )
A.桔子的密度小于芒果的密度
B.桔子受到的浮力小于芒果受到的浮力
C.桔子受到的浮力大于它受到的重力
D.桔子受到的重力小于芒果受到的重力
12.将质量、体积相同的两乒乓球分别浸没在置于地面和太空的两杯水中,观察到甲杯中乒乓球上浮,而乙杯中乒乓球静止不动,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲杯水中乒乓球上浮过程中受到的浮力大于重力
B.乙杯中乒乓球静止不动,是因为杯中水的密度为零
C.甲杯中乒乓球的密度大于乙杯中乒乓球的密度
D.乙杯中乒乓球所受浮力为零
13.某同学将盛有适量水的烧杯放在压力秤上,其示数为2N,如图甲所示;将一个长方体木块放入水中,木块漂浮时压力秤的示数为2.75N,如图乙所示;用细针将木块压入水中使其全部浸没,始终保持本块。上表面水平,此时压力秤的示数为3.25N,如图丙所示,已知水的密度为1.0g/cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.该木块的重力为2.75N
B.该木块的密度为0.6g/cm3
C.丙图中,木块所受浮力为1.25N
D.丙图中,木块处于静止状态,水对木块的合力为0N
14.在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙所示。下列说法不正确的( )
A.木块的密度是0.6×103kg/m3
B.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是3∶5
C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是5∶2
D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
15.如图所示,桌面上有一个密度为的实心小球,甲、乙两个分别盛满密度为、两种不同液体的溢水杯。溢水杯是大小相同的。将小球放入甲溢水杯中,静止后溢出液体的体积和质量分别为、,此时小球受到的浮力为;将小球放入乙溢水杯中,静止后溢出液体的体积和质量分别为、,此时小球受到的浮力为。下列判断正确的是( )
A.若,则一定不小于
B.若小球在两个烧杯中都沉底,且,则小球对甲烧杯底的压力大于小球对乙烧杯底的压力
C.要使且,则甲烧杯对桌面的压强小于乙烧杯对桌面的压强
D.若,有可能不等于
三、实验题(本题2小题,每空1分,共8分)
16.某小组的同学用溢水杯、弹簧测力计、小烧杯、水、石块、铁架台及细线等设计了如图所示的实验装置“验证阿基米德原理”。()
(1)如图甲所示,若石块从接触水面到刚好浸没水中的过程中,左边弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)根据实验中所测的物理量可列等式 (用图中字母表示),从而验证了阿基米德原理。
(3)以下情况会影响实验结论成立的是 。(选填“A”、“B”或“C”)
A.图甲中水面未到达溢水杯的溢水口 B.图乙中石块未全部浸没在水中
C.溢水杯装满的是盐水
(4)同学们用酒精代替水,将石块完全浸没,发现此时的变大,说明浮力的大小与 有关。
17.在“探究影响浮力大小因素”的实验中,小开同学准备了以下实验器材:电子秤、足够高的柱形薄壁容器(质量为100g)、金属块(质量为400g)、轻质细杆、水、盐水。实验步骤如图所示,其中A、B、C、D容器中是水,E容器中是盐水。
(1)在C步骤中合金块浸没在水中受到的浮力为 N;
(2)分析图A、B、C、D可知,浮力的大小与物体 无关;
(3)小开在E中倒入等质量的盐水,可知浮力的大小还与 有关;
(4)分析实验数据可知盐水的密度为 kg/m3。
四、计算题(本题2小题,共17分)
18.(8分)将一个圆柱体金属块竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=2.7N。再把它浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数F2=1.7N,如图所示。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)金属块浸没在水中时受到的浮力大小;
(2)金属块的密度。
19.(9分)如图所示,一个敞口圆台形容器受到的重力为5N,底面积为25cm2,将质量为500g的水倒入容器中水的深度为25cm。取g为10N/kg。求:
(1)水对容器底的压强;
(2)容器对桌面的压强;
(3)若将体积为50cm3、质量为40g的正方体木块A放入容器中的水中,木块静止时受到的浮力(木块放入容器的过程水均水未溢出)。
五、简答题(本题1小题,共5分)
20.小明在学习浮沉条件后,希望能做出物体在水中处于悬浮的状态。于是小明在气球(体积易受环境因素影响)下面挂一小金属块,放入水中某处恰好使金属块和气球处于悬浮状态,小明记得老师曾经讲过悬浮在水中的物体可以悬浮于液面下任何位置,于是他伸手将水中的气球和金属块往下移动一段距离,假设水足够深,他让气球和金属块在此处静止后,松开手,你认为气球和金属块是否仍然可以在该处悬浮?请判断并说明理由。
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专题05 浮力
(试题分值:60分 测试时间:60分钟)
一、单项选择题(本题包括10小题,每小题2分,共20分。每小题只有一个正确答案)
1.静止在水平桌面上的圆柱形溢水杯中盛满水,测得杯中水所受重力为G,用弹簧测力计测量一个石块的重力为G1,如图甲所示。再把这个石块缓缓浸没在溢水杯中然后保持静止,如图乙所示,此时弹簧测力计的示数为F。则下列判断中正确的是( )
A.乙图中石块受到的浮力大小为F
B.乙图中石块排开水的重力大小为F
C.乙图中水对溢水杯底的压力大小为G
D.乙图中水对溢水杯底的压力大小为G1+G2
【答案】C
【解析】A.根据称重法,乙图中石块受到的浮力大小为,故A错误;
B.根据阿基米德原理可知,物体排开水所受的重力等于物体受到的浮力,所以排开水的重力为,故B错误;
CD.溢水杯可看成圆柱体,水对溢水杯底的压力与水的重力大小相等,乙图中由于排出水的重力与物体受到的浮力大小相等,根据力的作用是相互的,物体给水的压力与物体受到的浮力大小相等,因此溢水杯的底部受到的压力仍然为G,故C正确,D错误。
故选C。
2.如图甲所示,盛有液体的圆柱形容器置于水平桌面上,容器的底面积为,容器对桌面的压强为。用细线拴一体积为的实心金属球,将金属球浸没在液体中,如图乙所示,细线对金属球的拉力是,容器对桌面的压强为。将细线剪断,金属球沉到容器底部,如图丙所示。g取。下列判断正确的是( )
A.金属球所受浮力是
B.金属球的密度是
C.图丙中容器对桌面的压强为
D.图丙中金属球对容器底部的压力是
【答案】C
【解析】A.如图甲,容器对水平桌面的压力为
如图乙,容器对水平桌面的压力为
金属球对液体向下的压力为
液体对金属球的浮力等于液体对金属球的向上的压力差,因为力的作用是相互的,所以金属球受到的浮力为
故A错误;
B.金属球的重力为
金属球的密度为
故B错误;
C.图丙中容器对桌面的压力为
图丙中容器对桌面的压强为
故C正确;
D.与图乙相比,图丙中金属球受到的重力、浮力不变,根据力的平衡可知,金属球对容器底部的压力等于图乙中细线对金属球的拉力,是9N,故D错误。
故选C。
3.在图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中,图乙是钢绳拉力随时间变化的图像,若不计水的阻力,则下面计算出的石料有关物理量错误的是( )
A.石料的质量为250kg
B.浸没水中后受到的浮力为
C.石料的密度为
D.当石料浸没水中后,所受浮力不变
【答案】C
【解析】A.由图像知道,AB段拉力大小不变,此时石料未接触水面,根据测力计的示数知道,石料的重力
G=F=2500N
则石料的质量
故A正确,不符合题意;
B.BC段拉力逐渐减小,说明石料慢慢浸入水中,且浸入水中的体积逐渐变大,受到的浮力逐渐变大,在C点恰好完全浸没,此时测力计的示数为1500N,所以
F浮=G-F=2500N-1500N=1000N
故B正确,不符合题意;
C.石料完全浸没时,排开水的体积等于自身体积,根据可得石料的体积
则石料的密度
故C错误,符合题意;
D.当石料浸没水中后,排开水的体积不变,由知道,受到的浮力不变,故D正确,不符合题意。
故选C。
4.如图,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物体放入水中,物体漂浮,台秤示数为375g(如图乙),物体上表面始终保持水平,用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g(如图丙);将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8N。过程中水始终未溢出,以下说法正确的是( )
A.物体的质量为125g
B.物体的密度为0.5
C.从图丙到图丁,电子台秤的示数增加了80g
D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8N
【答案】D
【解析】A.由图甲可知,水和杯子的总质量为300g,放入物体后,总质量变为375g,所以物体的质量为
故A错误;
B.用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g,则排开水的质量为
排开水的体积为
物体浸没,排开水的体积等于物体的体积,则物体的密度为
故B错误;
C.从图丙到图丁,物体排开水的体积不变,水的深度不变,由可知,水对台秤的压强不变,由可知,台秤受到的压力不变,所以台秤的示数不变,故C错误;
D.从图丙到图丁,物体排开水的体积不变,所以浮力不变,浮力指的是物体上下表面受到的压力差,物块下表面受到水的压力增加了0.8N,所以物块上表面受到水的压力也增加了0.8N,故D正确。
故选D。
5.两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底,如图甲;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。则( )
A.小球A的质量等于小球B的质量
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.甲液体对容器底部的压力大于乙液体对容器底部的压力
D.在甲液体中小球A对容器底的压力小于小球B对容器底的压力
【答案】D
【解析】A.在乙液体中,A漂浮,则A的密度小于乙液体的密度;B下沉,B的密度大于乙液体的密度;比较可知,A的密度小于B的密度;两个小球的体积相同,根据m=ρV,A的质量小于B的质量,故A错误;
B.由图可知,A在甲液体中沉底,则A的密度大于甲液体的密度;A在乙液体中漂浮,则A的密度小于乙液体的密度;比较可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,故B错误;
C.由B可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,此时两容器中液体的深度相同,根据p=ρgh可知,甲液体对容器底部的压强小于乙液体对容器底部的压强,两容器的底面积相同,根据F=pS可知,甲液体对容器底部的压力小于乙液体对容器底部的压力,故C错误;
D.由A可知,A的质量小于B的质量,由G=mg可知GA<GB,由于A、B在甲液体中都沉底,由F浮=ρ液V排g可得,两球在甲液体中受到的浮力相同,则根据G=F浮+F支可知支持力F支=G-F浮,所以F支A<F支B,因为物体间力的作用是相互的,所以F压A<F压B,故D正确。
故选D。
6.“水下断崖”是指海洋中上层海水的密度高,下层海水的密度低的状态:潜艇在航行时如果遇到“水下断崖”会急速“掉深”,带来不可预测的危险。有关这种现象,下列说法正确的是( )
A.潜艇从高密度海水驶入低密度海水区域时浮力不变
B.“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入低密度海水区域时会急速下沉
C.“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入高密度海水区域时会急速上浮
D.遇到“水下断崖”时,为尽快脱险,需要向潜水艇的水舱内供气排水以增大潜艇浮力
【答案】B
【解析】ABC.根据“海中断崖”现象可知,海水上层密度大、下层密度小,由F浮=ρ液V排g可知,潜艇受到的浮力减小,因此“水下断崖”的危险在于潜水艇在驶入低密度海水区域时会急速下沉,故AC错误,B正确;
D.向潜艇内的水舱供气的目的是减小潜艇的重力,而不能改变潜艇所受浮力,当重力小于浮力时,潜艇上浮,故D错误。
故选B。
7.两个完全相同的容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底如图甲所示; 放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示,两容器中液面刚好相平,则下列说法正确的是( )
A.小球 A 的质量大于小球 B 的质量
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.小球A 在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中的浮力
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
【答案】D
【解析】A.如乙图所示,在乙液体中A漂浮,则A的密度小于乙液体的密度,B下沉,则B的密度大于乙液体的密度;比较可知,A的密度小于B的密度;两个小球的体积相同,根据可知,当体积相同时密度越大质量越大,即A的质量小于B的质量,故A错误;
B.如甲图所示,A、B实心小球在甲液体中均下沉,则甲液体的密度均小于两个小球的密度,由乙图可知,乙液体的密度大于A的密度,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,故B错误;
C.由图可知,在甲液体中A球下沉,则,在乙液体中A球漂浮,则,所以,故C错误;
D.完全相同的两个容器中装的两种液体液面刚好相平,说明两种液体体积相同;由B中分析可知甲液体的密度小于乙液体的密度,根据可知,当体积相同时密度越大则质量越大,说明乙液体的质量较大;根据可知,乙液体的重力大于甲液体的重力;又因为甲乙中的容器和A、B小球完全一样,两个容器都是放在水平桌面上,所以乙容器对桌面的压力较大,根据可知,当受力面积相同时,压力越大压强越大,所以甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强,故D正确。
故选D。
8.两个质量、底面积均相同,形状不同的容器A、B,盛有质量相等的不同液体放置在水平桌面上,现将两个体积相同的物块甲、乙分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A.两容器底部受到的液体压强相等
B.甲物块受到的浮力小于乙物块受到的浮力
C.取出两物块后,A容器底部受到的液体压力大于B容器底部受到的液体压力
D.取出两物块后,A容器对桌面的压强小于B容器对桌面的压强
【答案】C
【解析】A.容器A、B中液体质量相等,由图可知,A中液体体积较小,根据可知A中液体密度较大,两容器中液面恰好相平,根据可知A容器底部受到的液体压强较大,故A错误;
B.甲物块悬浮,则密度等于A中液体密度,乙物块漂浮,则密度小于B中液体密度,A中液体密度大于B中液体密度,所以甲物块密度大于乙物块密度,物块甲、乙体积相同,根据和可知甲物块重力大于乙物块,甲物块悬浮,乙物块漂浮,均浮力等于重力,所以甲物块受到的浮力大于乙物块受到的浮力,故B错误;
C.取出两物块后,A容器底部受到的液体压力大于液体重力,B容器底部受到的液体压力等于液体重力,容器A、B中液体质量相等,即重力相等,所以A容器底部受到的液体压力大于B容器底部受到的液体压力,故C正确;
D.取出两物块后,容器A、B中液体质量相等,容器A、B质量相等,所以容器A、B对桌面的压力相等,容器A、B底面积均相同,根据,则取出两物块后,A容器对桌面的压强等于B容器对桌面的压强,故D错误。
故选C。
9.小明将吸管的一端缠绕一些细铜丝,并用石蜡封口,自制一个简易密度计。水平桌面上,两个完全相同的容器分别装有甲、乙两种液体,将该密度计依次放入甲、乙两种液体中,静止时,液面相平,如图下列正确的是( )
A.密度计越靠上的刻度,对应的密度值越大
B.密度计在甲液体中比在乙液体中受到的浮力小
C.甲液体对容器底的压力小于乙液体对容器底的压力
D.若将原密度计底部再多缠几圈细铜丝,则密度计相邻两刻度线之间的距离变小
【答案】C
【解析】A.密度计浸入液体深度越小,液体密度越大,所以密度计越往上的刻度,对应密度越小,故A错误;
B.密度计始终漂浮,浮力大小等于密度计的重力,所以浮力相等,故B错误;
C.由于甲、乙液面相平,甲液体的密度小,所以甲液体比乙液体对容器底的压强小,因为容器的底面积相同,由F=pS可知,甲液体对容器底的压力小于乙液体对容器底的压力,故C正确;
D.密度计底部多缠几圈细铜丝,密度计自身重力变大,根据公式F浮=ρ液ghS=G,液体密度相同时,密度计的浸没深度h增大,所以密度计的测量范围变小,所以相邻两刻度的距离变大,故D错误。
故选C。
10.如图所示,是055型驱逐舰“101南昌舰”,2020年1月12日正式入列服役,标志着中国人民解放军海军驱逐舰实现由第三代向第四代的跨越。作为中国自主研制的055型驱逐舰首舰,其排水量为12000t,吃水深度为6.6m。关于该驱逐舰涉及的物理知识,下列说法中正确的是( )
A.排水量指的是驱逐舰满载时排开水的重力
B.驱逐舰吃水深度越深,舰底受到水的压强越大
C.该驱逐舰在海上航行时受到的浮力大于重力
D.该驱逐舰从内河航行到大海里面后会下沉一些
【答案】B
【解析】A.满载时的排水量指的是满载时驱逐舰排开水的质量,不是排开水的重力,故A错误;
B.根据液体压强特点可知,该驱逐舰吃水深度越深,舰底受到水的压强越大,故B正确;
C.驱逐舰在海上航行时处于漂浮状态,所受的浮力等于它的重力,故C错误;
D.驱逐舰始终漂浮在水面上,它所受的浮力就等于它自身的重力,重力不变,浮力自然也不会变化。因此,当从内河航行到大海时,水的密度增大,轮船的排水体积就会减小一些,所以会上浮一点,故D错误。
故选B。
二、多项选择题(本题包括5小题,每小题2分,共10分。漏选得1分,选错不得分。)
11.小京洗水果时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是( )
A.桔子的密度小于芒果的密度
B.桔子受到的浮力小于芒果受到的浮力
C.桔子受到的浮力大于它受到的重力
D.桔子受到的重力小于芒果受到的重力
【答案】ABD
【解析】A.桔子漂浮在水面上,其密度小于水的密度;芒果沉在水底,芒果的密度大于水的密度;所以,桔子的密度小于芒果的密度,故A正确;
B.体积较大的芒果却沉在水底,体积较小的桔子漂浮在水面上,故芒果排开水的体积较大,由公式F浮=ρ液gV排判断芒果所受的浮力较大,故B正确;
C.桔子漂浮,桔子受到的浮力等于它受到的重力,故C错误;
D.桔子的密度小于芒果的密度,同时,桔子的体积小于芒果的体积,根据密度公式知,桔子的质量小于芒果的质量,根据G=mg知,桔子受到的重力小于芒果受到的重力,故D正确。
故选ABD。
12.将质量、体积相同的两乒乓球分别浸没在置于地面和太空的两杯水中,观察到甲杯中乒乓球上浮,而乙杯中乒乓球静止不动,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲杯水中乒乓球上浮过程中受到的浮力大于重力
B.乙杯中乒乓球静止不动,是因为杯中水的密度为零
C.甲杯中乒乓球的密度大于乙杯中乒乓球的密度
D.乙杯中乒乓球所受浮力为零
【答案】AD
【解析】A. 甲为在地面实验室进行的实验,甲杯水中乒乓球上浮,说明受到的浮力大于重力,故A正确;
B. 密度是物质的一种特性,与位置无关,故即使在太空水的密度和在地球上一样,故B错误;
C. 乒乓球在地面实验室和太空实验室,质量、体积都不变,由据可知密度不变,故C错误;
D. 在没有重力的条件下,排开液体所受的重力为零,即不受浮力,所以乙杯中的乒乓球静止不动,故D正确。
故选AD。
13.某同学将盛有适量水的烧杯放在压力秤上,其示数为2N,如图甲所示;将一个长方体木块放入水中,木块漂浮时压力秤的示数为2.75N,如图乙所示;用细针将木块压入水中使其全部浸没,始终保持本块。上表面水平,此时压力秤的示数为3.25N,如图丙所示,已知水的密度为1.0g/cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.该木块的重力为2.75N
B.该木块的密度为0.6g/cm3
C.丙图中,木块所受浮力为1.25N
D.丙图中,木块处于静止状态,水对木块的合力为0N
【答案】BC
【解析】A.木块的重力
G=2.75N-2N=0.75N
故A错误;
BC.由甲、丙图可得
F浮=3.25N-2N=1.25N
木块的质量
木块的体积
木块的密度
故BC正确;
D.图丙中,由于木块处于静止状态,则木块受到平衡力,所以水对木块的合力大小等于浮力的大小,水对木块的合力为1.25N,故D错误。
故选BC。
14.在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙所示。下列说法不正确的( )
A.木块的密度是0.6×103kg/m3
B.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是3∶5
C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是5∶2
D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
【答案】BCD
【解析】A.由乙图知,木块漂浮在水面上,则木块的重力
即,所以
故A正确,不符合题意;
B.甲图中,浮力
乙图中,浮力
甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比
故B错误,符合题意;
C.甲图中,木块受重力、浮力和细绳的拉力作用,则拉力
则
故C错误,符合题意;
D.以整体为研究对象,甲、乙对桌面的压力都等于容器、水和木块的总重力,因此甲图中容器对水平桌面的压力等于乙图中容器对水平桌面的压力,故D错误,符合题意。
故选BCD。
15.如图所示,桌面上有一个密度为的实心小球,甲、乙两个分别盛满密度为、两种不同液体的溢水杯。溢水杯是大小相同的。将小球放入甲溢水杯中,静止后溢出液体的体积和质量分别为、,此时小球受到的浮力为;将小球放入乙溢水杯中,静止后溢出液体的体积和质量分别为、,此时小球受到的浮力为。下列判断正确的是( )
A.若,则一定不小于
B.若小球在两个烧杯中都沉底,且,则小球对甲烧杯底的压力大于小球对乙烧杯底的压力
C.要使且,则甲烧杯对桌面的压强小于乙烧杯对桌面的压强
D.若,有可能不等于
【答案】ABC
【解析】A.由题意知,若
ρ1<ρ2
当小球都下沉时,实心小球排开液体的体积等于其自身体积,即
V1=V2
当小球在两种液体中都漂浮时,受到的浮力等于小球的重力,根据F浮=ρ液gV排可得,实心小球排开液体的体积,即溢出液体的体积关系为
V1>V2
当小球在甲中悬浮时,在乙中漂浮时,溢出液体的体积关系为
V1>V2
当在甲中下沉时,在乙中漂浮,则可知实心球在甲中排开液体的体积大于在乙中排开液体的体积,即溢出液体的体积关系为
V1>V2
当在甲中下沉时,在乙中悬浮,即溢出液体的体积关系为
V1=V2
综上所述可知,若
ρ1<ρ2
则V1一定不小于V2,故A正确;
B.由题意知,小球在两个烧杯中都沉底,其中
ρ1<ρ2
根据F浮=ρ液gV排可得,小球在甲中受到的浮力小于乙中受到的浮力,即
F1<F2
则小球对甲烧杯底的压力为
小球对乙烧杯底的压力为
则
即小球对甲烧杯底的压力大于小球对乙烧杯底的压力,故B正确;
C.若放入小球溢出液体的体积为
V1>V2
则小球在两烧杯中可能为悬浮或漂浮状态,由F浮=ρ液gV排可得,此时液体的密度关系为
ρ1<ρ2
且排开液体的重力等于小球受到的浮力,即
G1=G2
因相同的溢水杯,球放入前溢水杯装满液体,故放入前液体体积相等,由
G=mg=ρVg
可得,甲烧杯内液体的重力小于乙烧杯内液体的重力,则此时两烧杯对桌面的压力(等于烧杯重力和液体重力之和)的关系为
G总1<G总2
当放入小球后,甲烧杯对桌面的压力为
F剩1=G剩1=G总1+G球-G1
同理,乙烧杯对桌面的压力为
F剩2=G剩2=G总2+G球-G2
结合上面条件可知
F剩1<F剩2
因相同的溢水杯底面积相同,由可得,甲烧杯对桌面的压强小于乙烧杯对桌面的压强,故C正确;
D.当小球在甲、乙溢水杯中悬浮和漂浮时,受到的浮力等于重力,即
F1=F2
根据阿基米德原理可知,小球排开甲液体和乙液体的重力均等于小球受到的浮力,即
G1=G2
由G=mg可得,m1一定等于m2,故D错误。
故选ABC。
三、实验题(本题2小题,每空1分,共8分)
16.某小组的同学用溢水杯、弹簧测力计、小烧杯、水、石块、铁架台及细线等设计了如图所示的实验装置“验证阿基米德原理”。()
(1)如图甲所示,若石块从接触水面到刚好浸没水中的过程中,左边弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)根据实验中所测的物理量可列等式 (用图中字母表示),从而验证了阿基米德原理。
(3)以下情况会影响实验结论成立的是 。(选填“A”、“B”或“C”)
A.图甲中水面未到达溢水杯的溢水口 B.图乙中石块未全部浸没在水中
C.溢水杯装满的是盐水
(4)同学们用酒精代替水,将石块完全浸没,发现此时的变大,说明浮力的大小与 有关。
【答案】(1)变小 (2) (3)A (4)液体密度
【解析】(1)石块从接触水面到刚好浸没水中的过程中,石块排开水的体积变大,浮力变大,所以拉力变小,测力计示数变小。
(2)由实验数据,若有
F1-F3=F4-F2
则可得出结论:物体所受浮力等于排开的水重,即可验证阿基米德原理。
(3)图甲中水面未到达溢水杯的溢水口,会导致溢出水的体积小于排开水的重力,会影响实验结论的成立。由阿基米德原理可知,石块未全部浸没在水中和溢水杯装满盐水对实验结论没有影响。故BC不符合题意,A符合题意。
故选A。
(4)两次石块完全浸没,V排不变,用酒精代替水,改变了液体的密度,F3变大,由
F浮=G-F拉=F1-F3
可知,F浮变小,说明浮力的大小与液体密度有关。
17.在“探究影响浮力大小因素”的实验中,小开同学准备了以下实验器材:电子秤、足够高的柱形薄壁容器(质量为100g)、金属块(质量为400g)、轻质细杆、水、盐水。实验步骤如图所示,其中A、B、C、D容器中是水,E容器中是盐水。
(1)在C步骤中合金块浸没在水中受到的浮力为 N;
(2)分析图A、B、C、D可知,浮力的大小与物体 无关;
(3)小开在E中倒入等质量的盐水,可知浮力的大小还与 有关;
(4)分析实验数据可知盐水的密度为 kg/m3。
【答案】 1 在液体中的深度 液体的密度 1.2×103
【解析】(1)[1]C步骤中,悬挂在轻质细杆上的合金块受到水竖直向上的浮力。物体间力的作用是相互的,合金块同时给水一个竖直向下的压力,作用在容器底部,导致电子秤的示数增加。对比A图,增加的压力和浮力大小相等,故C步骤中合金块浸没在水中受到的浮力
F浮C=(mC-mA)g=(0.4kg-0.3kg)×10N/kg=1N
(2)[2]分析图A、B、C、D可知,合金块排开水的体积增大时,电子秤的示数变大,结合(1)分析可知,合金块受到的浮力变大;合金块浸没在水中时,无论深度如何改变,电子秤的示数依然不变,即合金块受到的浮力不变。可得:浮力的大小与物体排开液体的体积有关,与物体在液体中的深度无关。
(3)[3]小开在E中倒入等质量的盐水,与D相比,合金块排开液体的体积不变,液体的密度改变,电子秤的示数改变,即合金块受到的浮力改变,可知浮力的大小还与液体的密度有关。
(4)[4]分析图A、D、E可知,合金块浸没在水中和盐水中时,其排液的体积都等于合金块的体积。将合金块受到盐水的浮力与其受到水的浮力作比,并代入阿基米德原理,则有
①
且
②
联立①②,解得盐水的密度
ρ盐水=1.2ρ水=1.2×1.0×103kg/m3=1.2×103kg/m3
四、计算题(本题2小题,共17分)
18.(8分)将一个圆柱体金属块竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=2.7N。再把它浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数F2=1.7N,如图所示。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)金属块浸没在水中时受到的浮力大小;
(2)金属块的密度。
【答案】(1);(2)
【解析】解:(1)根据称重法可得,金属块浸没在水中受到的浮力为
(2)金属块的质量为
金属块的体积为
金属块的密度为
答:(1)金属块浸没在水中时受到的浮力大小为1.0N;
(2)金属块的密度为。
19.(9分)如图所示,一个敞口圆台形容器受到的重力为5N,底面积为25cm2,将质量为500g的水倒入容器中水的深度为25cm。取g为10N/kg。求:
(1)水对容器底的压强;
(2)容器对桌面的压强;
(3)若将体积为50cm3、质量为40g的正方体木块A放入容器中的水中,木块静止时受到的浮力(木块放入容器的过程水均水未溢出)。
【答案】(1)2500Pa;(2)4000Pa;(3)0.4N
【解析】解:(1)水对容器底部的压强
p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500Pa
(2)水的重力
G水=m水g=0.5kg×10N/kg=5N
容器对桌面的压力
F=G水+G容器=5N+5N=10N
容器对桌面的压强
(3)木块的密度
可知在水中静止时木块漂浮,所受的浮力
F浮=G木=m木g=40×10-3kg×10N/kg=0.4N
答:(1)水对容器底部的压强为2500Pa;
(2)容器对桌面的压强为4000Pa;
(3)若将体积为50cm3,质量为40g的正方体木块放入容器中的水中,木块静止时受到的浮力为0.4N。
五、简答题(本题1小题,共5分)
20.小明在学习浮沉条件后,希望能做出物体在水中处于悬浮的状态。于是小明在气球(体积易受环境因素影响)下面挂一小金属块,放入水中某处恰好使金属块和气球处于悬浮状态,小明记得老师曾经讲过悬浮在水中的物体可以悬浮于液面下任何位置,于是他伸手将水中的气球和金属块往下移动一段距离,假设水足够深,他让气球和金属块在此处静止后,松开手,你认为气球和金属块是否仍然可以在该处悬浮?请判断并说明理由。
【答案】见解析
【解析】原来金属块和气球悬浮在水中,浮力
F浮=G
将水中的气球和金属块往下移动一段距离,所处的深度增大,由公式p=ρgh可知气球受到水的压强增大,气球的体积变小,所以气球排开水的体积减小,由公式F浮=ρ液gV排可知,气球受到的浮力减小,使得浮力小于自重而向下运动,最后沉在水下。
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