内容正文:
课时训练(九)A 浮力 阿基米德原理
一、选择题
1.(2024兰州模拟)如图K9A-1所示,取一个瓶口内径略小于乒乓球直径的饮料瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶里注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮;若用手指堵住瓶口,不久就可观察到乒乓球上浮起来,此实验说明了 ( )
图K9A-1
A.浮力产生的原因
B.连通器原理
C.大气存在压强
D.液体的压强与液体的密度和深度有关
2.(2024天水麦积区模拟)如图K9A-2所示为金鱼吐出的某个气泡在温度恒定的水中上升过程的示意图。下列关于该过程中气泡内气体密度,气泡受到的压强、浮力变化情况,叙述正确的是 ( )
图K9A-2
A.密度和浮力都不变,压强变小
B.密度和浮力都变大,压强变小
C.密度变小,浮力和压强都变大
D.密度变小,浮力变大,压强变小
3.(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K9A-3甲所示,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;如图乙所示,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 ( )
图K9A-3
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ρ水
D.鸡蛋的密度为ρ盐水
4.(2023遂宁)为防止溺水事故的发生,老张研发出了如图K9A-4所示的救生手环,并在观音湖进行了性能测试。他戴上该手环下潜到湖面下5 m处(未接触湖底),打开手环开关,手环瞬间弹出一个体积为33 dm3的气囊,随后气囊将老张带出水面。已知老张的质量为63 kg,密度是1.05×103 kg/m3,不计手环的质量和体积。则下列说法正确的是(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)( )
图K9A-4
A.老张的体积是60 cm3
B.下潜过程中,老张受到的浮力不断变大
C.气囊完全打开瞬间,老张受到的合力为300 N
D.手环在水下5 m深处时,受到水的压强是5.25×104 Pa
二、填空题
5.(2024上海)小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体,此时弹簧测力计的示数为3.0 N。他将物体浸没在水中,此时弹簧测力计的示数变为2.0 N,则浮力的大小是 N,方向为 ;若将物体继续向下匀速移动,则弹簧测力计的示数大小 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
6.(2024达州)如图K9A-5所示,一重为20 N的正方体木块静止在盛水的薄壁柱形容器中,已知容器底面积S=200 cm2,则木块下底面受到水的压力为 N,木块放入容器前后水对容器底部的压强变化量为 Pa。
图K9A-5
7.如图K9A-6甲所示,物体A是棱长为10 cm的正方体,杆B一端固定在容器底,一端连着A,现缓慢向容器中加水至A刚好浸没为止,B受到A的作用力F随水深变化的图像如图乙所示。已知容器底面积为400 cm2,不计B的质量和体积。当h水=9 cm时,A受到的浮力为 N;当A刚好浸没时,B对容器底的作用力为 N。(g取10 N/kg)
图K9A-6
三、实验题
8.(2024山西)小明发现木头在水中是漂浮的,而铁块在水中会下沉,他猜想浮力的大小与浸没在液体中的物体的密度有关。为此他进行了如下探究,请你帮助他完成实验。
图K9A-7
实验思路:
(1)选取体积相同、 不同的物体A和B分别浸没在水中,测出其所受浮力并进行比较。
实验过程:
(2)按照实验思路依次进行如图K9A-7所示的操作,从图甲中可知物体A所受的浮力为 N;观察图乙可知物体B在水中受到的拉力为 N,并计算出物体B所受的浮力。
实验结论:
(3)分析实验数据,可得出初步结论: 。
四、计算题
9.水平面上有一个溢水杯,溢水杯中装满水,如图K9A-8所示,将小球A放入溢水杯中静止时,溢水杯溢出水的体积V为1×10-4 m3,弹簧测力计示数为3 N。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。
(1)求小球A在溢水杯中受到的浮力。
(2)请画出小球A在溢水杯中静止时的受力分析图,并求小球A受到的重力。
(3)求小球A的密度。
图K9A-8
【参考答案】
1.A
2.D [解析]气泡在上升过程中,所处深度减小,根据p=ρgh可知,其受到水的压强变小;气泡的体积变大,排开水的体积变大,根据公式F浮=ρ液gV排可知,其受到水的浮力变大;气泡内气体质量不变,体积变大,根据ρ=可知,气泡内气体的密度变小。故D正确。
3.B [解析]鸡蛋在水中沉底,浮力小于重力,鸡蛋在盐水中漂浮,浮力等于重力,所以F1<F2,A错误;鸡蛋在水中沉底,排开水的体积等于鸡蛋的体积,由阿基米德原理可得,鸡蛋的体积V=V排=,B正确;鸡蛋在盐水中漂浮,浮力等于重力,即F浮=G2=G鸡蛋,鸡蛋的质量:m=,鸡蛋的密度:ρ=,C和D均错误。
4.C
5.1 竖直向上 不变
[解析]由题意可知,物体的重力为3 N,将物体浸没在水中,物体受到竖直向上的浮力,由称重法可知,F浮=G-F示=3 N-2 N=1 N;物体浸没在水中,若将物体继续向下匀速移动,物体排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力不变,由F示=G-F浮可知,弹簧测力计的示数大小不变。
6.20 1000
7.6 4
[解析]由图乙可知,当水深在0~3 cm时,杆B受到物体A的作用力不变,该作用力等于A的重力;水深在3~9 cm时,杆B受到A的作用力逐渐变小,原因是物体A受到的浮力变大,由此可知,杆B的长度为3 cm;当水深为9 cm时,杆B受到物体A的作用力为0,此时物体A受到的重力和浮力相等,物体此时浸入水中的深度:h浸=9 cm-3 cm=6 cm,物体A排开水的体积:V排=Sh浸=(10 cm)2×6 cm=600 cm3=6×10-4 m3,
物体A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-4 m3=6 N,
物体A的重力:G=F浮=6 N;
当A刚好浸没时,排开水的体积:V排'=V=(10 cm)3=1000 cm3=1×10-3 m3,
物体A浸没时受到的浮力:
F浮'=ρ水gV排'=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3=10 N,
由于A静止,处于平衡态,竖直方向受到的重力、浮力和杆的拉力,三力平衡,则杆的拉力:
F杆=F浮'-G=10 N-6 N=4 N,
因为物体间力的作用是相互的,物体A对杆的力也为4 N,杆静止,处于平衡态,物体A对杆的力与容器底对杆的力是一对平衡力,大小相等,所以容器底对杆的力为4 N,由力的作用是相互的可知,杆对容器底的作用力为4 N。
8.(1)密度 (2)1.2 2.8
(3)浮力的大小与浸没在液体中的物体的密度无关
9.解:(1)小球A在溢水杯中受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-4 m3=1 N。
(2)如图所示
小球A在竖直向上的拉力、竖直向上的浮力以及竖直向下的重力的作用下静止,处于平衡状态,所以小球A受到的重力:GA=F浮+F拉=1 N+3 N=4 N。
(3)小球A的质量:mA==0.4 kg,
小球A的体积:VA=V=1×10-4 m3,
小球A的密度:ρA==4×103 kg/m3。
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