内容正文:
课时训练(九)B 物体的浮沉条件及应用
一、选择题
1.(2023山西)妈妈生日那天,小梦给妈妈煮饺子时发现,当把饺子放入沸腾的水中后,饺子先下沉到锅底,过了一会儿又上浮,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是(不考虑饺子的吸水性) ( )
A.饺子下沉过程中,受到水的压强不变
B.饺子上浮过程中,受到的浮力小于它所受的重力
C.饺子上浮过程中,受到的浮力等于它排开的水所受的重力
D.饺子在水面漂浮时,受到的浮力大于它所受的重力
2.(2022北京)甲、乙、丙三个实心小球的质量m和体积V如下表所示,将它们浸没在水中释放,稳定后,三个小球所受的浮力分别为F甲、F乙和F丙。下列判断正确的是( )
小球
甲
乙
丙
m/g
30
40
54
V/cm3
60
50
20
A.F甲>F乙>F丙 B.F乙>F甲>F丙
C.F丙>F乙>F甲 D.F甲>F丙>F乙
3.潜艇的截面示意图如图K9B-1所示,它工作时可以从长江潜行到大海,已知海水的密度大于江水的密度,下列说法正确的是( )
图K9B-1
A.在海面下不断下潜时,受到的浮力变大
B.当潜艇悬浮在海水中时,潜艇总重力大于同体积海水的重力
C.当它从长江潜行到大海时,应向水舱中适当充水
D.潜艇是靠改变自身重力和受到的浮力来实现浮沉的
4.在相同的溢水杯中分别盛满不同的液体,再放入两个完全相同的实心小球,如图K9B-2所示。当小球静止时,甲、乙两杯中溢出液体的质量分别是40 g和50 g,g取10 N/kg,则下列说法正确的是 ( )
图K9B-2
A.小球的质量是40 g
B.小球的密度为1.25 g/cm3
C.甲杯中小球受到的浮力小于0.4 N
D.甲杯中液体密度小于乙杯中液体密度
5.(2024达州)如图K9B-3所示,水平桌面上两相同电子秤,上面分别放有相同的圆柱形容器,容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的A、B两个小球分别放入液体中静止时,A球沉底、B球漂浮,此时液体深度h甲<h乙,液体对容器底部压强相等。下列说法正确的是 ( )
图K9B-3
A.液体密度ρ甲<ρ乙
B.两小球受到的浮力FA=FB
C.两电子秤示数相等
D.将A、B两个小球取出后(忽略带出的液体),左侧电子秤示数变化较大
6.(2024枣庄)将一底面积为200 cm2的圆柱形容器放置于水平面上,容器内放一个底面积50 cm2、高20 cm的圆柱体,如图K9B-4甲所示,缓慢向容器中注水到一定深度时圆柱体漂浮,继续注水到25 cm时停止,在整个注水过程中,圆柱体始终处于直立状态,其注水质量m与容器中水的深度h的关系图像如图乙所示(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg),则以下说法正确的是 ( )
图K9B-4
A.当圆柱体漂浮时,露出水面的高度为9 cm
B.圆柱体的密度为0.64×103 kg/m3
C.注水停止时,水对圆柱体底部的压强为2500 Pa
D.向容器内注水的总质量是4200 g
二、填空题
7.如图K9B-5所示,A、B两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,由此可判断甲、乙两种液体的密度大小关系为ρ甲 ρ乙;若物块A在甲、乙两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,则F甲 F乙。(均选填“>”“<”或“=”)
图K9B-5
8.如图K9B-6所示,小华制作了一个简易的密度计:他选择一根较长的塑料吸管,将碎石塞入管中下端并用石蜡封口,使吸管在液体中时能在竖直方向上保持 (选填“上浮”“漂浮”或“下沉”)状态,此时密度计受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)其受到的重力。把密度计放入水中,露出水面的长度是8 cm,再将密度计放入某液体中,露出液面的长度是7 cm,则此液体的密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)水的密度。
图K9B-6
9.(2024齐齐哈尔)如图K9B-7所示,有一个内外壁皆为圆柱形的平底容器,内装足够深的水。将一个质地均匀的正方体物体悬挂在竖直放置的弹簧测力计下(图中未画出弹簧测力计)。当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为7 N;当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为4 N。现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时,所受到的浮力是 N,该物体的密度为 kg/m3。(g取10 N/kg)
图K9B-7
三、计算题
10.如图K9B-8所示为我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰,该舰标准排水量为5×104 t,可同时停放36架“歼-15”舰载机,每架舰载机质量为25 t,g取10 N/kg。
(1)在标准排水量时,该航母所受的浮力为多大?
(2)航母在某海域训练,此海域的海水密度为1.02×103 kg/m3,当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减小了多少立方米?(结果保留两位小数)
图K9B-8
【参考答案】
1.C [解析]饺子下沉过程中,饺子在水中所处的深度变大,由p=ρgh可知,受到水的压强变大,A错误;饺子上浮过程中,由浮沉条件可知,饺子受到的浮力大于它受到的重力,B错误;饺子上浮过程中,由阿基米德原理可知,饺子所受的浮力等于它排开水所受的重力,C正确;饺子在水面漂浮时,受到的浮力等于它所受的重力,D错误。
2.B 3.C 4.D
5.D [解析]放入小球后,两容器中液体高度h甲<h乙,液体对容器底部压强相等,根据液体压强公式p=ρgh得出:ρ甲>ρ乙,A错误。A球在甲液体中沉底,B球在乙液体中漂浮,故两球排开液体体积关系为V甲>V乙,且ρ甲>ρ乙,则根据F浮=ρ液gV排可知A球所受浮力较大,即FA>FB,B错误。此时液体对容器底部压强相等,因为两容器完全相同,故两个容器底部所受液体压力相等。由于A球沉底,重力大于浮力,故A球会对容器底部产生压力,则左侧容器对电子秤的压力大于右侧容器对电子秤的压力,C错误。根据上面的分析,FA>FB,GA>FA,GB=FB,因此两球质量关系mA>mB,故将两球取出后,左侧电子秤示数变化较大,D正确。
6.D [解析]由图乙知,当注水高度为16 cm时,圆柱体恰好漂浮,此时圆柱体浸入水中的深度为16 cm,露出水面的高度为h=h圆柱体-h1=20 cm-16 cm=4 cm,A错误。圆柱体漂浮时,所受的浮力等于自身重力,此时排开水的体积V排=S圆柱体h1=50 cm2×16 cm=800 cm3=8×10-4 m3;圆柱体的重力:G=F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8×10-4 m3=8 N;圆柱体的质量:m==0.8 kg;圆柱体的体积:V=S圆柱体h圆柱体=50 cm2×20 cm=1000 cm3=0.001 m3;圆柱体的密度:ρ==0.8×103 kg/m3,B错误。由A可知,圆柱体漂浮时,圆柱体浸入水中的深度为16 cm,即圆柱体底部所处的深度为16 cm,当停止注水时,圆柱体底部所处的深度不变,仍为16 cm=0.16 m,则水对圆柱体底部的压强:p=ρ水gh2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.16 m=1600 Pa,C错误。水的深度为25 cm时,水及圆柱体浸入水中部分的总体积:V总=Sh2=200 cm2×25 cm=5000 cm3=5×10-3 m3;停止注水时,水的真正体积:V1=V总-V排=5×10-3 m3-8×10-4 m3=4.2×10-3 m3;水的总质量:m水=ρ水V1=1.0×103 kg/m3×4.2×10-3 m3=4.2 kg=4200 g,D正确。
7.> >
8.漂浮 等于 小于
9.9 0.9×103
[解析]由阿基米德原理和称重法测浮力可得:ρ水g×V=G-7 N,ρ水g×V=G-4 N;联立可得G=9 N,V=1×10-3 m3;物体的密度:ρ==0.9×103 kg/m3;将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时,处于漂浮状态,所受到的浮力等于物体的重力9 N。
10.解:(1)航母始终处于漂浮状态,在标准排水量时,由阿基米德原理可知,航母所受的浮力:
F浮=G排=m排g=5×104 ×103 kg×10 N/kg=5×108 N。
(2)36架舰载机全部飞离航母后,排开海水所受重力的减小量:
ΔG排=Δm排g=m舰载机g=36×2.5×104 kg×10 N/kg=9.0×106 N,
航母排开海水的体积减小量:
ΔV排==882.35 m3。
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