内容正文:
期末复习(三) 浮力
考查点1 浮力大小的影响因素
【例1】如图所示,甲、乙、丙是探究浮力大小与哪些因素有关的实验装置,浸没在液体中的物体都相同.若选 两个装置,可以探究浮力大小是否与物体所处深度有关;若选乙、丙两个装置,可以探究浮力大小是否与有关.
分析:(1)甲、乙两个装置,烧杯中的液体都是水,但物体浸没在水中的深度不同;(2)乙、丙两个装置,物体在液体中浸没的深度相同,但水和酒精的密度不同.比较弹簧测力计的示数就可以得出结论.
答案:甲、乙 液体密度
考查点2 阿基米德原理
【例2】如图所示,烧杯的底面积是200 cm2,里面装有一定量的水(图甲),用弹簧测力计悬挂物体,使其浸没在水中(图乙),水位升高到B处,示数是18 N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处,示数是23 N(不计物体带出的水,g取10 N/kg),下列判断中正确的是()
①物体的质量是2.8 kg;②物体的体积是1×10-3 m3;③物体浸没时受到的浮力是15 N;④从乙到丙,水对烧杯底面的压强减小了260 Pa.
A.①②④
B.①②③
C.①②
D.③④
考查点3 物体的浮沉条件及应用
【例3】丽丽使用电子秤称得一个鸡蛋的质量为55 g,将其放入水中后沉入水底.逐渐向水中加盐,待鸡蛋悬浮于水中静止时,鸡蛋所受浮力大小为 N;沉底时鸡蛋受到的浮力为F1,悬浮时鸡蛋受到的浮力为F2,则F1 (填“>”“<”或“=”)F2.(g取10 N/kg)
1.(贵阳期末)如图所示,一枚鸡蛋静止在盛有清水的容器底部,现逐渐向其中加入食盐并搅拌,鸡蛋逐渐向上运动直至浮出水面.关于这一过程,下列说法正确的是 ( )
A.液体密度一直不变
B.鸡蛋所受的浮力一直不变
C.鸡蛋上浮过程中所受的重力逐渐变小
D.鸡蛋漂浮时所受浮力与重力大小相等
2.南极海面时常漂浮着美丽的冰山.冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰.据科学分析,全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高.下列判断正确的是 ( )
A.冰山所受的浮力一定大于它所受的重力
B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
3.甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示.将它们浸没在水中释放,在其稳定后,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 ( )
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
4.小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上,他想知道此过程中水面高度是否会变化,于是进行了探究:首先将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如图所示;然后将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将 ( )
A.下降 B.上升
C.不变 D.无法判断
5.(大庆中考)如图所示,将一体积为10 cm3且质量分布均匀的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为8 cm3;若将木块从中间锯掉一半,将剩余部分再次轻轻放入装满该液体的溢水杯中,则该液体会溢出 ( )
A.3 cm3 B.4 cm3 C.5 cm3 D.6 cm3
6.质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA∶ρB=3∶2,将它们分别放入足够多的水中,物块所受浮力分别为FA和FB,当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能是 ( )
A.1∶1 B.2∶3
C.ρ水∶ρA D.ρ水∶ρB
7.如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降;图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图像.若不计水的阻力,则石料的密度为 ( )
A.1.8×103 kg/m3 B.2.8×103 kg/m3
C.2.0×103 kg/m3 D.3.2×103 kg/m3
8.(昆明官渡区期末)如图所示,两只完全相同的盛水容器放在台秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝),两球全部没入水中,此时容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,台秤的示数分别为F1和F2,则 ( )
A.F1=F2,T1=T2 B.F1<F2,T1>T2
C.F1=F2,T1>T2 D.F1>F2,T1<T2
9.(贵阳期末)甲、乙两个相同容器中装有等体积的水,将材质不同的A、B两球分别放入两容器中,静止后容器中的水面高度相同,两球的状态如图所示.此时B球受到的 与重力是一对平衡力;A、B两球的质量mA (填“>”“<”或“=”)mB.
10.将重18 N、体积为2×10-3 m3的蜡块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在酒精中,则蜡块受到的浮力是 N,此时弹簧测力计的示数是 N.(g取10 N/kg,ρ酒精=0.8×103 kg/m3 )
11.如图所示,将悬挂在弹簧测力计上的实心铝球浸没在装满水的溢水杯中,铝球静止时,弹簧测力计的示数为3.4 N,已知水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,铝的密度ρ铝=2.7×103 kg/m3,则铝球的体积为 m3,铝球浸没在水中时所受浮力为 N.
12.如图所示,有一实心长方体悬浮在油和盐水中,浸在油中和盐水中的体积之比为3∶2.则该物体在油中受到的浮力与物体的重力之比为 ;该物体密度为 kg/m3.(ρ油=0.7×103 kg/m3,ρ盐水=1.2×103 kg/m3)
13.(贵阳期末)如图所示,重为G的木块漂浮在装有适量水的容器中,无弹性细线的一端固定在容器底部,另一端连接木块,细线此时处于弯曲状态.现向容器中缓慢注水直至刚好没过木块上表面,请画出这一过程中木块所受浮力的大小随时间变化关系的大致图像.
14.(贵阳期中)如图所示,同一支密度计分别漂浮在甲、乙两种液体中,密度计在两种液体中所受的浮力的大小关系是什么?请判断甲、乙两种液体的密度大小关系,并说明理由.
15.下面的甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物块、小桶和水做“探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”的实验情景.
(1)在实验操作前,细心的小天同学指出情景甲中存在错误,该错误是 .
(2)纠正错误后,甲、乙、丙、丁正确的操作顺序为 ;该实验预期要获得的结论是 (用字母表示).
(3)完成实验后,小桃同学发现实验桌上有一瓶用于测量密度的盐溶液,她思考之后建议:利用浮力来测量该液体的密度,经过组内一番讨论,仅增加了戊图(溢水杯中是盐水)所示操作,此时弹簧测力计的示数为F5,则待测盐溶液的密度ρ液可表示为或,其中X= (用F1、F5表示).
16.在物理综合实践活动中,同学们利用粗细均匀的饮料吸管、金属丝、石蜡制作了简易密度计,在饮料吸管的一端塞入适量的金属丝,再用石蜡封口.
(1)同学们在饮料吸管塞入金属丝的目的是使简易密度计能 漂浮在液体中.
(2)同学们在给自制的简易密度计标注刻度时,将密度计放到水中的情景如图1所示,在密度计与水面齐平处标注1.0 g/cm3,并用刻度尺测得浸入的长度H.然后将密度计放到另一液体中的情景如图2所示,测得浸入的长度h.则:
①密度计在图1中所受浮力F1与图2中所受浮力F2的大小关系是F1 (填“>”“<”或“=”)F2;
②水和液体的密度大小关系是ρ水 (填“>”“<”或“=”)ρ液;
③写出液体密度的表达式:ρ液= (用H、h、ρ水表示).
(3)同学们把这支简易密度计放入密度为1.1×103 kg/m=的盐水中,盐水液面在密度计1.0 g/cm3刻度线的 (填“上方”或“下方”).
(4)标注好刻度后,同学们发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出如下改进方案,其中可行的是 .
A.换更大的容器盛放液体做实验
B.换更细的吸管制作密度计
C.换稍长的吸管制作密度计
D.适当减小密度计的配重
17.如图所示,将边长为5 cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1 kg(g取10 N/kg).求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强.
18.如图所示,圆柱形容器中盛有某种液体,该液体的密度为0.8×103 kg/m3.一个体积为103 cm3、重力为6 N的实心物体被细线系在容器底部,此时液体的深度为60 cm.求:
(1)液体对容器底部的压强;
(2)细线对物体的拉力;
(3)剪断细线后,物体最终露出液体表面的体积.
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期末复习(三) 浮力
考查点1 浮力大小的影响因素
【例1】如图所示,甲、乙、丙是探究浮力大小与哪些因素有关的实验装置,浸没在液体中的物体都相同.若选 两个装置,可以探究浮力大小是否与物体所处深度有关;若选乙、丙两个装置,可以探究浮力大小是否与有关.
分析:(1)甲、乙两个装置,烧杯中的液体都是水,但物体浸没在水中的深度不同;(2)乙、丙两个装置,物体在液体中浸没的深度相同,但水和酒精的密度不同.比较弹簧测力计的示数就可以得出结论.
答案:甲、乙 液体密度
考查点2 阿基米德原理
【例2】如图所示,烧杯的底面积是200 cm2,里面装有一定量的水(图甲),用弹簧测力计悬挂物体,使其浸没在水中(图乙),水位升高到B处,示数是18 N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处,示数是23 N(不计物体带出的水,g取10 N/kg),下列判断中正确的是()
①物体的质量是2.8 kg;②物体的体积是1×10-3 m3;③物体浸没时受到的浮力是15 N;④从乙到丙,水对烧杯底面的压强减小了260 Pa.
A.①②④
B.①②③
C.①②
D.③④
分析:设物体重为G,当物体浸没在水中时,F示=G-F浮,将物体缓慢提出,当水位下降到AB的中点C时,排开水的体积减半,浮力减半,可得F示′=G-F浮,联立方程组可求G和物体浸没时受浮力大小;再根据阿基米德原理的推导公式F浮=ρ水V排g求物体浸没时排开水的体积,即物体的体积; 从乙到丙,由排开水的体积的变化求出烧杯内水面下降的高度,再利用压强公式求出压强的减小值.
答案:C
考查点3 物体的浮沉条件及应用
【例3】丽丽使用电子秤称得一个鸡蛋的质量为55 g,将其放入水中后沉入水底.逐渐向水中加盐,待鸡蛋悬浮于水中静止时,鸡蛋所受浮力大小为 N;沉底时鸡蛋受到的浮力为F1,悬浮时鸡蛋受到的浮力为F2,则F1 (填“>”“<”或“=”)F2.(g取10 N/kg)
分析:根据物体的浮沉条件可知,鸡蛋在水中沉底,则鸡蛋在水中所受的浮力小于重力;在盐水中悬浮时,鸡蛋所受的浮力等于鸡蛋自身的重力,据此判断两种情况下的浮力大小关系.
答案:0.55 <
1.(贵阳期末)如图所示,一枚鸡蛋静止在盛有清水的容器底部,现逐渐向其中加入食盐并搅拌,鸡蛋逐渐向上运动直至浮出水面.关于这一过程,下列说法正确的是 (D)
A.液体密度一直不变
B.鸡蛋所受的浮力一直不变
C.鸡蛋上浮过程中所受的重力逐渐变小
D.鸡蛋漂浮时所受浮力与重力大小相等
2.南极海面时常漂浮着美丽的冰山.冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰.据科学分析,全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高.下列判断正确的是 (C)
A.冰山所受的浮力一定大于它所受的重力
B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
3.甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示.将它们浸没在水中释放,在其稳定后,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 (B)
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
4.小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上,他想知道此过程中水面高度是否会变化,于是进行了探究:首先将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如图所示;然后将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将 (B)
A.下降 B.上升
C.不变 D.无法判断
5.(大庆中考)如图所示,将一体积为10 cm3且质量分布均匀的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为8 cm3;若将木块从中间锯掉一半,将剩余部分再次轻轻放入装满该液体的溢水杯中,则该液体会溢出 (B)
A.3 cm3 B.4 cm3 C.5 cm3 D.6 cm3
6.质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA∶ρB=3∶2,将它们分别放入足够多的水中,物块所受浮力分别为FA和FB,当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能是 (D)
A.1∶1 B.2∶3
C.ρ水∶ρA D.ρ水∶ρB
7.如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降;图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图像.若不计水的阻力,则石料的密度为 (B)
A.1.8×103 kg/m3 B.2.8×103 kg/m3
C.2.0×103 kg/m3 D.3.2×103 kg/m3
8.(昆明官渡区期末)如图所示,两只完全相同的盛水容器放在台秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝),两球全部没入水中,此时容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,台秤的示数分别为F1和F2,则 (C)
A.F1=F2,T1=T2 B.F1<F2,T1>T2
C.F1=F2,T1>T2 D.F1>F2,T1<T2
9.(贵阳期末)甲、乙两个相同容器中装有等体积的水,将材质不同的A、B两球分别放入两容器中,静止后容器中的水面高度相同,两球的状态如图所示.此时B球受到的浮力与重力是一对平衡力;A、B两球的质量mA=(填“>”“<”或“=”)mB.
10.将重18 N、体积为2×10-3 m3的蜡块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在酒精中,则蜡块受到的浮力是16N,此时弹簧测力计的示数是2N.(g取10 N/kg,ρ酒精=0.8×103 kg/m3 )
11.如图所示,将悬挂在弹簧测力计上的实心铝球浸没在装满水的溢水杯中,铝球静止时,弹簧测力计的示数为3.4 N,已知水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,铝的密度ρ铝=2.7×103 kg/m3,则铝球的体积为2×10-4m3,铝球浸没在水中时所受浮力为2N.
12.如图所示,有一实心长方体悬浮在油和盐水中,浸在油中和盐水中的体积之比为3∶2.则该物体在油中受到的浮力与物体的重力之比为7∶15;该物体密度为0.9×103 kg/m3.(ρ油=0.7×103 kg/m3,ρ盐水=1.2×103 kg/m3)
13.(贵阳期末)如图所示,重为G的木块漂浮在装有适量水的容器中,无弹性细线的一端固定在容器底部,另一端连接木块,细线此时处于弯曲状态.现向容器中缓慢注水直至刚好没过木块上表面,请画出这一过程中木块所受浮力的大小随时间变化关系的大致图像.
14.(贵阳期中)如图所示,同一支密度计分别漂浮在甲、乙两种液体中,密度计在两种液体中所受的浮力的大小关系是什么?请判断甲、乙两种液体的密度大小关系,并说明理由.
答:因为是同一支密度计漂浮, 所以F浮=G. 所以密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G, 所以F浮=ρ液V排g=G.由图知,密度计排开液体的体积:V甲排>V乙排, 所以液体的密度:ρ甲<ρ乙.
15.下面的甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物块、小桶和水做“探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”的实验情景.
(1)在实验操作前,细心的小天同学指出情景甲中存在错误,该错误是溢水杯中水面未到达溢水杯口.
(2)纠正错误后,甲、乙、丙、丁正确的操作顺序为丁、甲、乙、丙;该实验预期要获得的结论是F1-F2=F3-F4(用字母表示).
(3)完成实验后,小桃同学发现实验桌上有一瓶用于测量密度的盐溶液,她思考之后建议:利用浮力来测量该液体的密度,经过组内一番讨论,仅增加了戊图(溢水杯中是盐水)所示操作,此时弹簧测力计的示数为F5,则待测盐溶液的密度ρ液可表示为或,其中X=F1-F5(用F1、F5表示).
16.在物理综合实践活动中,同学们利用粗细均匀的饮料吸管、金属丝、石蜡制作了简易密度计,在饮料吸管的一端塞入适量的金属丝,再用石蜡封口.
(1)同学们在饮料吸管塞入金属丝的目的是使简易密度计能竖直漂浮在液体中.
(2)同学们在给自制的简易密度计标注刻度时,将密度计放到水中的情景如图1所示,在密度计与水面齐平处标注1.0 g/cm3,并用刻度尺测得浸入的长度H.然后将密度计放到另一液体中的情景如图2所示,测得浸入的长度h.则:
①密度计在图1中所受浮力F1与图2中所受浮力F2的大小关系是F1=(填“>”“<”或“=”)F2;
②水和液体的密度大小关系是ρ水<(填“>”“<”或“=”)ρ液;
③写出液体密度的表达式:ρ液=ρ水(用H、h、ρ水表示).
(3)同学们把这支简易密度计放入密度为1.1×103 kg/m=的盐水中,盐水液面在密度计1.0 g/cm3刻度线的下方(填“上方”或“下方”).
(4)标注好刻度后,同学们发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出如下改进方案,其中可行的是B.
A.换更大的容器盛放液体做实验
B.换更细的吸管制作密度计
C.换稍长的吸管制作密度计
D.适当减小密度计的配重
17.如图所示,将边长为5 cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1 kg(g取10 N/kg).求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强.
解:(1)木块受到的浮力:
F浮=G排=m排g=0.1 kg×10 N/kg=1 N;
(2)正方体木块的体积:
V木=(0.05 m)3=1.25×10-4 m3,
因为木块漂浮,所以G木=F浮=1 N.
因为G木=m木g=ρ木V木g,所以木块的密度:
=0.8×103 kg/m3;
(3)由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力:F=F浮=1 N,
木块的底面积:
S=(0.05 m)2=0.002 5 m2,
木块下表面受到的水的压强:
18.如图所示,圆柱形容器中盛有某种液体,该液体的密度为0.8×103 kg/m3.一个体积为103 cm3、重力为6 N的实心物体被细线系在容器底部,此时液体的深度为60 cm.求:
(1)液体对容器底部的压强;
(2)细线对物体的拉力;
(3)剪断细线后,物体最终露出液体表面的体积.
解:(1)液体的深度为60 cm,即h=60 cm=0.6 m,
液体对容器底部的压强:
p=ρgh=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×0.6 m=4 800 Pa;
(2)物体的体积为10 cm3,即V物=103 cm3=0.001 m3,
物体全部浸没在液体中,
所以V排=V物=0.001 m3,
物体受到的浮力:
F浮=ρ液V排g=0.8×103 kg/m3×0.001 m3×10 N/kg=8 N,
细线对物体的拉力:
F拉=F浮-G物=8 N-6 N=2 N;
(3)剪断细线后,物体处于漂浮状态,
所以此时受到的浮力:F浮′=G物=6 N,
此时物体排开液体的体积:
=0.000 75 m3=750 cm3.
物体最终露出液体表面的体积:
V露=V物-V排′=103 cm3-750 cm3=250 cm3.
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