内容正文:
专题五:浮力
【轮船,潜水艇,密度计,液面变化,沉浮判断,组合模型,浮力秤,台秤示数,浮力实验,坐标图等】
【例1】如图所示,“辽宁号”航空母舰是中国海军配备的第一艘可搭载固定翼飞机的常规动力航空母舰, “辽宁号”航空母舰的服役,标志着中国海军取得了辉煌的成果。当歼-15 舰载机全部飞离航母后,则有( )
A. 航母将上浮,所受浮力减小
B.航母将下沉,所受浮力增大
C.航母将下沉,所受浮力减小
D.航母始终漂浮,所受浮力不变
【例2】半潜船可用来运输大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲) ;装载时向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙) ;待货物被拖到甲板上时,排出水舱中的水,船体所受重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3,则以下判断正确的是( )。
A.F1>F3>F2 B.F2>F3>F1 C.F3>F1>F2 D.F3>F2>F1
【例3】如图所示,一般远洋轮船上标有在不同海域航行时的吃水线位 当这艘满载的船在不同水域航行时,下列说法正确的是( )
A.这艘船受到的浮力F印度洋<F北大西洋
B.这艘船排开海水的质量m印度洋<m北大西洋
C.印度洋和北大西洋水的密度ρ印度洋<ρ北大西洋
D.这艘船排开水的体积V印度洋<V北大西洋
【例4】如图所示,潜水艇在海面下根据需要实现上浮或下潜(但始终未露出海面)。潜水艇下潜时受到的重力为G1、浮力为F1;在上浮时,受到的重力为G2、浮力为F2,下列关系正确的是( )
A. F1>G1,F2<G2
B.F1<G1,F2>G2
C.F1<F2,G1=G2
D.F1=F2,G1<G2
【例5】小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个浮沉子(如图),他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”上浮,下列说法错误的是( )
A.“浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力
B.无论怎样挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”不可能悬浮在水中
C.“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
【例6】如图所示为水产养殖户用来测量海水盐浓度的盐度计,使用该盐度计测量盐度时,需将其放入装有一 定量海水的容器内,当盐浓度正好时,标记线与液面持平;当盐浓度不够时,标记线在液面下方,提醒要及时加盐。以下关于海水盐度计的说法正确的是( )
A.盐度计的刻度值A大于B
B.当向容器内加盐后,盐度计会上浮一些
C.盐度计在液面上静止时,受到的浮力大于重力
D.增加盐度计玻璃管的直径,可以提高其精确度
【例7】如图所示,密度均匀的木块漂浮在水面上,现沿虚线将下部分截去,则剩下的部分将( )
A. 上浮一些 B. 静止不动 C. 下沉一些 D. 无法确定
【例8】一密度均匀的实心物体悬浮在某一种液体中,若将此物体切成大小不等的两块,并轻轻取出大的一块,余下的一块在液体中( )
A.将上浮 B.将下沉 C.仍然是悬浮 D.以上情况都有可能出现
【例9】有甲、乙、丙三个实心物体,密度分别为ρ甲=0.85g/cm3,ρ乙=1.05g/cm3,ρ丙=1.25g/cm3。现将它们放在密度为1.05g/cm3的液体中,当三个物体静止时,甲、乙、丙三个物体所在的位置对应图中所示的序号可能是( )
A.1 、 2 、 4 B.1 、 4 、 3 C.1 、 2 、 3 D.2 、 3 、 4
【例10】一个小球的质量为300g,体积为200cm3。把它浸没在水中后放手,当小球静止时下列说法正确的是( )
A.受到浮力为 200 g B.漂浮在水面上
C.悬浮水中 D.受到浮力为 2 N
【例11】如图所示,一个充气的气球下面挂一个金属块,把它放入水中某处恰能静止,如果把金属块及气球的位置轻轻向下移动些,则金属块及气球( )
A.仍能静止 B.向下运动 C.向上运动 D.不能确定
【例12】一个铅球和两个铁球,它们体积相同,使其分别浸入水和煤油中,如图所示,若三者受到的浮力分别为 F1 F2、F3,则以下正确的是( )(ρ煤油=0.8×103kg/m3)
A.F1=F2=F3 B.F1=F2>F3 C.F1>F2=F3 D.F1>F2>F3
【例13】如图所示,两个完全相同的柱形容器放在水平卓面上, 分别装有甲、乙两种不同的液体。a、b是体积相等的两 小球,a 球漂浮在液面上,b 球沉没在容器底。甲液面高于乙液面 , 且 两种液体对容器底的压强相等 。 则( )
A. 两种液体的密度ρ甲=ρ乙
B.两种液体的质量 m甲=m乙
C.两个小球所受的重力 Ga>Gb
D.两个小球所受的浮力 Fa<Fb
【例14】如图所示,三个完全相同的杯子盛满水,然后将甲、乙两球分别放入两个杯子中,甲球浮在水面上,而乙球可以停在水中的任何位置,则三个杯子的总重量哪个大( )
A. 放甲球的杯子最大
B.放乙球的杯子最大
C.没放球的杯子最大
D.三个杯子一样大
【例15】将铁块B压在木块A上,A有部分露出水面(如图甲),将B取出吊在A下(不计细线的质量和体积),A仍有部分露出水面(如图乙)。则两种情况下,容器内水面高度 ( )
A. 甲图中水面高
B.乙图中水面高
C.两图中水面一样高
D.无法确定
【例16】资料显示:牛奶中掺水量越多,牛奶密度越小。小丽想通过测定密度来比较二种牛奶品质的优劣,她自制了一个可测液体密度的“浮标”——在竹筷子下面缠绕一些铁丝,如图甲所示。
(1)分别将“浮标”浸入A、B两牛奶中,待静止后,筷子上与液面相平的位置分别标记为A和B,如图乙所示。比较标线A和B的上下位置,可知A、B牛奶的密度为ρA ρB,由此可知A、B牛奶品质的优劣。
(2)在实际测量过程中,发现“浮标”杆上的二条标记线靠得很近,为了更易区分,请你提出一条改进“浮标”的建议 。
【例17】杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。
(1)茶叶漂浮在水面,是因为浮力 重力(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【例18】如图所示为探究“浮力的大小等于什么”的实验。
(1)以上探究中,不重复操作的合理顺序是 (只填字母)。若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式 成立则可得出结论F浮=G排
(2)在C步骤倾斜的烧杯中装满水的目的是 .
(3)该结论F浮=G排 适用于气体(填“能”或"不能”)。
【例19】木块在水中漂浮,铁块在水中下沉。浮力的大小是否跟物体的密度有关呢?某同学用溢水杯、质量不计的薄壁玻璃瓶、若干完全相同的透明塑料杯、水、浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙等器材进行了如下实验:
①往玻璃瓶里装满水并拧紧盖子;
②把玻璃瓶放入装水的溢水杯中,用塑料杯接住溢出来的水,如图所示;
③将玻璃瓶里的物质分别换成浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙并装满,重复以上实验;
④比较每次溢出来水的体积。
请回答下列问题:
(1)溢水杯里所装水的多少应该以 为准。
(2)若每次溢出来水的体积 ,则初步说明物体所受的浮力与物体的密度无关,否则与物体的密度有关。
(3)本实验可以通过比较每次溢出来水的体积多少来比较物体所受浮力的大小,这样做的依据是 。
【例20】小徐发现将提着的物体浸在水中,会感觉省力一些,物体浸入越多省力感觉越强烈。于是猜想:浮力大小是否与物体排开液体的体积有关?他设计了实验来验证自己的猜想。实验中用了一块 的金属块,把体积划成三等分。实验得到了如表中的实验数据。
实验次数
物体排开水的体积/cm3
物体的重力G/N
测力计的示数F/N
浮力
1
100
6
5
1
2
200
6
4
______
3
300
6
3
3
4
300
6
3
3
(1)表中空格内的数据是 ;
(2)分析表中的数据,可以得到的结论是 ;
(3)小徐提出还应该用酒精等其他液体重复这个实验,目的是 。
【例21】秤盘上放一只盛有足量水的大烧杯,盘秤此时的示数为10牛顿,现将一个5牛顿的木块用细绳吊在弹簧秤下,慢慢放入水中(水不溢出),当弹簧秤的示数是3.5牛时,该物体受到的浮力是 N. 盘秤的示数 N。
【例22】如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2 N,将一个重力为1.2 N,体积为2×10−4 m3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中。(g取10 N/kg)
(1)物体A所受浮力是多少?
(2)细线对物体A的拉力为多少?
(3)当把细线剪断后,物体A受到的浮力为多少,台秤的示数为多少?
【例23】水平桌面上放置一底面积为100cm2,重为6N的柱形容器,容器内装有20cm深的某液体,将一体积为400cm3的物体A悬挂在弹簧测力计上,弹簧测力计示数为10N,让物体从液面上方逐渐浸入直到浸没在液体中(如图),弹簧测力计示数变为5.2N。(柱形容器的厚度忽略不计,容器内液体没有溢出,物体未接触器底)求:
(1)物体浸没在液体中时受到的浮力;
(2)容器内液体的密度;
(3)物体浸没时容器对桌面的压强。
【例24】某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台,浮力秤”,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小筒底面积为0.01平方米,小筒的高度是0.2米,小筒和秤盘总重为 6N。
(1)秤盘上不放物体,此时浮力秤浸入的深度是多少?(即零刻度线所在位置)
(2)该浮力秤最多能称量多少质量的物体?(即量程)
【课堂练习】
1、2020年10月138至17日解放军封锁整个台湾海峡,举行实弹射击演习,震慑台独分子。如图为某新型万吨级导弹驱逐舰(满载排水量达12500t)正在海上训练。下列说法正确的是( )
A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下的
B.发射导弹后,驱逐舰所受浮力不变
C.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
D.发射导弹后,驱逐舰会上浮一些
2、2020年4月23日,“雪龙”号考察船圆满完成历时198天的南极考察任务,返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示三种情况:图甲中铁锚部分浸入水中;图乙中铁锚完全浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙(忽略铁链的体积),它们的大小关系是( )
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
3、某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是( )
A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
4、2021年3月23日,巴拿马籍大型货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅,如图所示。28日海水涨潮、运河水位上升,但“长赐号”仍处于搁浅状态,29日“长赐号”脱离运河河底,此时水位还在持续升高,最终调转船头回归正常航道。28~29日,海水涨潮、运河水位持续上升过程中,“长赐号”受到的浮力( )
A. 先变大后不变
B.先不变后变大
C.一直变大
D.一直不变
5、潜水艇从江河潜航到大海后,所受的浮力将( )
A.不变 B.变大
C.变小 D.条件不足,无法判断
6、海权握,国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.悬浮和漂浮时受到的浮力不相等
B.潜水艇是通过改变浮力大小实现上浮和下沉的
C.上浮过程中所受浮力逐渐变小
D.潜水艇完全入水后,下沉越深,所受浮力越大
7、如图所示,一只未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水面上,露出长度为L,当把蜡烛水面以上部分截掉后剩余部分( )
A.还会重新露出水面,露出的长度等于L
B.不会重新露出水面
C.还会重新露出水面,露出的长度大于L
D.还会重新露出水面,露出的长度小于L
8、
9、 如图所示,两支相同的自制密度计均漂浮于甲、乙两种液体中,两支自制密度计受到的浮力分别为
F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,则、( )
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙 C.ρ甲<ρ乙 D.ρ甲=ρ乙
9、如图所示,自制浮力秤是由轻质塑料桶和配重组成,其中P、Q为自制浮力秤上的两根刻度线,其中一根是空浮在水中时液面重合,另一根是装入1N的钩码时的刻度线,现在自制浮力秤中放入某物体,此时浮力秤静止于水中的液面到Q、P的距离相等。下列分析不正确的是( )
A.加入配重的目的是增加浮力秤的稳定性
B.该浮力秤静止在水中时浮力与重力相等
C.Q点是装入1N钩码时的刻度线
D.用直径更大的秤体,可以使PQ间距变大,提高精度
10、冬至,是我国的二十四节气之一,在这一天,我们会吃汤圆过冬至。小科发现汤圆刚放入水中时会沉入锅底,而当汤圆煮熟时则会浮出水面,针对此现象,小科同学用简化图模拟烧煮一段时间后的汤圆分布图(其中A、B、C表示汤圆),则以下分析正确的是( )
A.A汤圆与锅底接触,则A的密度一定大于水的密度
B.B汤圆静止时,浮力等于重力
C.C汤圆浮出水面,则C汤圆的密度等于水的密度
D.若此时在水中加入适量的白砂糖,则B汤圆所受浮力减小
11、小滨将质量为120克的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出100cm3的水,则物体( )
A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中
C.沉在溢水杯底部 D.受到1.2牛的浮力
12、一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有68g水溢出。将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64g酒精溢出。酒精的密度是0.8×103kg/m3,则物块的密度是(g取10N/kg)( )
A.1.10×103kg/m3 B.0.94×103kg/m3
C.0.90×103kg/m3 D.0.85×103kg/m3
13、如图所示,一木块下面用细线系一铝块,把它放人水中某处恰好处于静止状态,如果往杯中缓慢注入一些水,则木块及铝块( )
A.向上运动 B.仍然静止 C.向下运动 D.上下晃动
14、三个实心球甲、乙、丙体积相等,在液体中静止时的位置如图所示,下面说法正确的是( )
A.三个球所受浮力一样大 B.甲、乙两球的重力相等
C.乙球的密度小于丙球的密度 D.甲球的质量大于丙球的质量
15、如图,在甲、乙、丙三个相同容器中盛有质量相同的不同液体,将三个相同的铁球分别下沉到各容器底部,当铁球静止时,试比较三容器底部所受铁球的压力( )
A.甲最小 B.乙最小 C.丙最小 D.一样大
16、如图所示,已知鸡蛋的质量为55克,体积为50立方厘米。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是( )
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55牛
B.图乙中盐水的密度是1.1×103kg/m3
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙<F丙
17、如图所示,将两只同样盛满水的溢水杯放在天平的两盘时天平平衡。将一木块放在右盘的溢水杯中木块漂浮在水面上,并将溢出的水取走后,天平最终( )
A. 右盘高
B. 保持平衡
C. 右盘低
D.无法确定
18、如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝),将其全部没入水中,此时两容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,磅秤的示数分别为F1和F2,则( )
A. F1=F2 T1=T2
B.F1>F2 T1<T2
C.F1=F2 T1>T2
D.F1<F2 T1>T2
19、如图(a),在一个较大的容器中盛有水,水中放有一个木块,木块上面放有物体A,此时木块漂浮;如果将A从木块上拿下,并放入水中,当木块和A都静止时(水未溢出),下面说法正确的是( )
A.当A的密度小于水的密度时,容器中水面上升
B.当A的密度大于水的密度时,容器中水面上升
C.当A的密度等于水的密度时,容器中水面下降
D.当A的密度大于水的密度时,将A拿下后悬挂在木块下面,如图(b),容器中水面不变
20、如图,一杯果汁(密度大于水),加冰后液面正好同杯口相平。则在冰块熔化过程中( )
A. 液面不变,液体不溢出
B.液面不变,液体溢出
C.液面下降
D.无法确定
21、弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯(可看成柱形)上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲;图乙是弹簧测力计示数与物体下降高度变化关系的图像,则下列说法错误的是( )
A.物体的体积是
B.物体的密度是
C.物体刚浸没时下表面受到水的压力是
D.物体完全浸没后与最初时相比,烧杯底部受到水的压力增大了
22、如图所示,一艘轮船在甲海洋中航行,水面在轮船上的A位置,当该轮船驶入乙海洋中时,水面在轮船上的B位置。设轮船的总质量不变,轮船在甲、乙两海洋中所受浮力分别为F1和F2,甲乙两海洋的海水密度分别为ρ1和ρ2。则F1 F2,ρ1 ρ2。(都选填“>”、“<"或“=”)
23、小明同学将一只苹果放入水中,苹果在水里处于悬浮状态,则此苹果的密度为 kg/m3 。小明从水中取出苹果,分成一个大块和一个小片(如图所示),再将小片放入水中,发现小片河入水中,据此现象可以推断:若将大块浸没水中,松手后大块将会 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
24、某兴趣小组的同学制作潜水艇模型如图所示,通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶吹气就可使改变烧瓶的沉浮状态(忽略瓶内空气的质量、烧瓶体积),若通过胶管向烧瓶内吹气,则瓶内气压会 (选填“增大”或“减少”),液面 (选填“升高”或“降低”),潜水艇模型将 (选填“上浮”或“下沉”)。
25、俗话说“瓜浮李沉”(西瓜的质量远远大于李子),意思是西瓜投入水中可以漂浮,李子投入水中会下沉。漂浮的西瓜受到的浮力 李子受到的浮力,西瓜的密度 李子的密度。(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
26、如图所示,将一块橡皮泥放入水中,橡皮泥沉入水底(图甲),取出橡皮泥将其捏成船状,再将其放入水中,橡皮就可以漂浮在水面上(图乙),两次橡皮泥所受的重力 G甲 G乙,
两次排开水的体积 V甲 V乙,
两次受到的浮力 F甲 F乙(前三空均选填“>”“<”或“=”)。
这个实验说明空心法可以 浮力。
27、 如图所示,一支重0.4N的试管管口朝下,管内封住适量的空气恰好悬浮在水中,此时它受到的浮力是
N。若用手指轻轻按压一下试管底,则试管将会 (选填“先下沉后上浮”、“一直下沉”或“先下沉后悬浮”)。
28、水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个用不同材料制成的正方体 A、B(VA<VB),按如图两种方式放入两种液体中,待静止后 B 刚好浸没在甲液体中,A 刚好浸没在乙液体中,两杯中液面恰好相平。
(1)若把 AB 看成整体,在甲液体中 AB 所受的浮力 乙液体中 AB 所受的浮力。
(2)甲液体的容器对水平桌面的压力 乙液体的容器对水平桌面的压力。(均选填“>”“<”或“=”)
29、将密度为0.9g/cm3、边长为10cm的立方体冰块,放入盛有水的柱状容器中,静止时冰块有2cm露出水面,如图所示。对容器缓慢加热,直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中,冰块融化后,水面高度 (选填“上升”、“下降”或“不变”),水对容器底部的压力增大了 N。
30、某校“制作浮力秤”项目研究小组想研究浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系?
[方案设计]
器材:悬挂式电子秤、金属块(4.0N)、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。
步骤.①将金属块挂在电子秤下,读取电子秤示数并记录;
②将金属块浸没在盛水的烧杯中,读取电子秤示数并记录,然后取出金属块擦干;
③按照步骤②的操作,换用不同密度的溶液,多次重复实验。
[数据处理]
实验编号
1
2
3
4
5
6
7
液体密度ρ液(g/cm3)
-
0.8
1.9
1.2
1.4
1.9
2.0
电子秤示数F拉(N)
4.0
3.6
3.5
3.4
3.3
2.6
2.0
浮力大小F浮(N)
-
0.4
0.5
x
0.7
1.4
1.0
[交流分析]
(1)表格中x的数据是 ;
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的是 ;
(3)小组同学对实验数据进行了分析讨论,认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子科读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是 。
31、在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关 猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关 猜想4:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填序号)。
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N.然后进行如图3所示的实验。
①在序号a的实验中物所受的浮力为 N。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所受的浮力越 。
④比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力 关。
(3)为了研究猜想3,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是 。
(4)若A的重力为4N,水的密度为1.0g/cm3,则浓盐水的密度为 。
32、如图甲所示,一弹簧测力计下悬挂底面积为40cm2的圆柱体,水平桌面上放置底面积为100cm2,质量为500g的圆筒,筒内装有30cm深的某液体。现将圆柱体从圆筒上方离液面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入液体中,弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系图像如图乙所示(圆筒的厚度忽略不计,圆柱体下降过程中没有液体从筒中溢出,g取10N/kg)。求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力;
(2)筒内液体密度;
(3)当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强。
33、如图所示,容器底部用一根细绳拉住一木球,使木球全部浸入水中,已知木球的密度是水的密度的 ,木球体积为0.15米3,g=10N/kg,求:
(1)水对球的浮力有多大?
(2)绳对球的拉力有多大?
(3)若细绳剪断后,小球静止时,露出水面的体积是多大?
34、小明学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤,他将一段密度为0.5×103 kg/m3、横截面积为0.02 m2、长度为50 cm的粗细均匀的木料进行不吸水处理后,上部装上轻质秤盘,再将其竖立水中,如图所示.(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)空载时浮力秤所受的浮力是多少牛?
(2)浮力秤的0刻度线的位置距木料下表面多少厘米?
(3)此浮力秤的最大测量值是多少?
(4)为了使其量程更大,可以将此浮力秤放入密度 (选填“更大”或“更小”)的液体中。
35、如图甲所示,一个体积是0.8dm3的立方体木块,下面用一段细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水,直到细线拉直,如图乙所示。若细线的拉力用F表示,倒入容器中水的深度用h表示。图丙是浮力随水深度h变化的图像。
(1)图丙中的B点对应木块在水中的位置是处于 状态。
(2)C点时,拉力为4N,此时该木块在水中所受的浮力为多少?
(3)该木块的密度为多少?
【课后练习】
1、将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(使铅笔竖直浮在液体中),制成了一个很有用的土仪器。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途,下列说法中不正确的是( )
A.乙图中的土仪器排开液体体积最小,所受浮力最小
B.土仪器的制作运用了物体的漂浮条件
C.用它可以比较不同液体密度的大小
D.橡皮泥捏黏在铅笔的一端目的是使土仪器在液体中能处于竖直漂浮状
2、体积相同的铜、铁、铝和木四个小球,放入水中静止时情况如图所示,已知这四个小球的密度关系是ρ铜>ρ铁>ρ铝>ρ水>ρ木头,则下列判断正确的是( )
A.四个小球的重力关系是:G铝>G铁>G木头>G铜
B.四个小球所受的浮力关系是:F铜>F木头>F铁=F铝
C.铝球、木球一定是实心的,铜球和铁球一定是空心的
D.四个小球的质量关系是:m铝>m铁>m铜>m木头
3、如图所示,将甲、乙两个容器放在水平桌面上,甲、乙两容器的底面积分别为S甲和S乙,甲容器中盛有密度为ρ1的液体,乙容器中盛有密度为ρ2的液体。现将体积相等的A、B两个物体分别放入甲、乙两容器后,物体A悬浮,物体B漂浮且有一半体积露出液面,此时两容器液面相平。液体对甲容器底部的压强p1,压力为F1;液体对乙容器底部的压强为p2,压力为F2。已知物体A与物体B的密度之比为2:3,S乙=3S甲,则下列判断正确的是( )
A. p1=p2,9F1=F2
B.p1<p2,9F1=F2
C.p1=p2,6F1=F2
D.p1<p2,6F1=F2
4、将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬置状态(如图),在冰块浸入的过程中,台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”);在冰块熔化过程中,容器内液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”),台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。(冰的密度为0.9×103 kg/m3,酒精的密度为0.8×103kg/m3,整个过程中无液体溢出)
5、重为8N的物体挂在弹簧测力计下面,浸没在如图所示圆柱形容器的水中,此时弹簧测力计的示数为6N,求:
(1)物体受到的浮力;
(2)物体的密度
6、某校兴趣小组模仿“曹冲称象”制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图所示。已知玻璃杯的质量为200g,底面积为40cm 2,高度为15cm。求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(注:水未进入杯内),杯子受到的浮力。
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。
(3)此浮力秤的最大称量(即量程)。
7、如图所示,将密度为0.6克/厘米3、高度为10厘米、底面积为20厘米2的圆柱体放入底面积为50厘米2的容器中,并向容器内加水
(1)当水加到2厘米时,求圆柱体对容器底的压力大小
(2)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,求圆柱体在液面上方和下方的长度之比。
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专题五:浮力
【轮船,潜水艇,密度计,液面变化,沉浮判断,组合模型,浮力秤,台秤示数,浮力实验,坐标图等】
【例1】如图所示,“辽宁号”航空母舰是中国海军配备的第一艘可搭载固定翼飞机的常规动力航空母舰, “辽宁号”航空母舰的服役,标志着中国海军取得了辉煌的成果。当歼-15 舰载机全部飞离航母后,则有( )
A. 航母将上浮,所受浮力减小
B.航母将下沉,所受浮力增大
C.航母将下沉,所受浮力减小
D.航母始终漂浮,所受浮力不变
【答案】A
【例2】半潜船可用来运输大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲) ;装载时向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙) ;待货物被拖到甲板上时,排出水舱中的水,船体所受重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3,则以下判断正确的是( )。
A.F1>F3>F2 B.F2>F3>F1 C.F3>F1>F2 D.F3>F2>F1
【答案】B
【例3】如图所示,一般远洋轮船上标有在不同海域航行时的吃水线位 当这艘满载的船在不同水域航行时,下列说法正确的是( )
A.这艘船受到的浮力F印度洋<F北大西洋
B.这艘船排开海水的质量m印度洋<m北大西洋
C.印度洋和北大西洋水的密度ρ印度洋<ρ北大西洋
D.这艘船排开水的体积V印度洋<V北大西洋
【答案】C
【例4】如图所示,潜水艇在海面下根据需要实现上浮或下潜(但始终未露出海面)。潜水艇下潜时受到的重力为G1、浮力为F1;在上浮时,受到的重力为G2、浮力为F2,下列关系正确的是( )
A. F1>G1,F2<G2
B.F1<G1,F2>G2
C.F1<F2,G1=G2
D.F1=F2,G1<G2
【答案】B
【例5】小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个浮沉子(如图),他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”上浮,下列说法错误的是( )
A.“浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力
B.无论怎样挤压矿泉水瓶侧面,“浮沉子”不可能悬浮在水中
C.“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
【答案】B
【例6】如图所示为水产养殖户用来测量海水盐浓度的盐度计,使用该盐度计测量盐度时,需将其放入装有一 定量海水的容器内,当盐浓度正好时,标记线与液面持平;当盐浓度不够时,标记线在液面下方,提醒要及时加盐。以下关于海水盐度计的说法正确的是( )
A.盐度计的刻度值A大于B
B.当向容器内加盐后,盐度计会上浮一些
C.盐度计在液面上静止时,受到的浮力大于重力
D.增加盐度计玻璃管的直径,可以提高其精确度
【答案】B
【例7】如图所示,密度均匀的木块漂浮在水面上,现沿虚线将下部分截去,则剩下的部分将( )
A. 上浮一些 B. 静止不动 C. 下沉一些 D. 无法确定
【答案】C
【例8】一密度均匀的实心物体悬浮在某一种液体中,若将此物体切成大小不等的两块,并轻轻取出大的一块,余下的一块在液体中( )
A.将上浮 B.将下沉 C.仍然是悬浮 D.以上情况都有可能出现
【答案】C
【例9】有甲、乙、丙三个实心物体,密度分别为ρ甲=0.85g/cm3,ρ乙=1.05g/cm3,ρ丙=1.25g/cm3。现将它们放在密度为1.05g/cm3的液体中,当三个物体静止时,甲、乙、丙三个物体所在的位置对应图中所示的序号可能是( )
A.1 、 2 、 4 B.1 、 4 、 3 C.1 、 2 、 3 D.2 、 3 、 4
【答案】A
【例10】一个小球的质量为300g,体积为200cm3。把它浸没在水中后放手,当小球静止时下列说法正确的是( )
A.受到浮力为 200 g B.漂浮在水面上
C.悬浮水中 D.受到浮力为 2 N
【答案】D
【例11】如图所示,一个充气的气球下面挂一个金属块,把它放入水中某处恰能静止,如果把金属块及气球的位置轻轻向下移动些,则金属块及气球( )
A.仍能静止 B.向下运动 C.向上运动 D.不能确定
【答案】B
【例12】一个铅球和两个铁球,它们体积相同,使其分别浸入水和煤油中,如图所示,若三者受到的浮力分别为 F1 F2、F3,则以下正确的是( )(ρ煤油=0.8×103kg/m3)
A.F1=F2=F3 B.F1=F2>F3 C.F1>F2=F3 D.F1>F2>F3
【答案】B
【例13】如图所示,两个完全相同的柱形容器放在水平卓面上, 分别装有甲、乙两种不同的液体。a、b是体积相等的两 小球,a 球漂浮在液面上,b 球沉没在容器底。甲液面高于乙液面 , 且 两种液体对容器底的压强相等 。 则( )
A. 两种液体的密度ρ甲=ρ乙
B.两种液体的质量 m甲=m乙
C.两个小球所受的重力 Ga>Gb
D.两个小球所受的浮力 Fa<Fb
【答案】D
【例14】如图所示,三个完全相同的杯子盛满水,然后将甲、乙两球分别放入两个杯子中,甲球浮在水面上,而乙球可以停在水中的任何位置,则三个杯子的总重量哪个大( )
A. 放甲球的杯子最大
B.放乙球的杯子最大
C.没放球的杯子最大
D.三个杯子一样大
【答案】D
【例15】将铁块B压在木块A上,A有部分露出水面(如图甲),将B取出吊在A下(不计细线的质量和体积),A仍有部分露出水面(如图乙)。则两种情况下,容器内水面高度 ( )
A. 甲图中水面高
B.乙图中水面高
C.两图中水面一样高
D.无法确定
【答案】C
【例16】资料显示:牛奶中掺水量越多,牛奶密度越小。小丽想通过测定密度来比较二种牛奶品质的优劣,她自制了一个可测液体密度的“浮标”——在竹筷子下面缠绕一些铁丝,如图甲所示。
(1)分别将“浮标”浸入A、B两牛奶中,待静止后,筷子上与液面相平的位置分别标记为A和B,如图乙所示。比较标线A和B的上下位置,可知A、B牛奶的密度为ρA ρB,由此可知A、B牛奶品质的优劣。
(2)在实际测量过程中,发现“浮标”杆上的二条标记线靠得很近,为了更易区分,请你提出一条改进“浮标”的建议 。
【答案】(1)小于(<)
(2)“浮标”的杆做得更细些,或给浮标缠绕更多铁丝
【例17】杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。
(1)茶叶漂浮在水面,是因为浮力 重力(填“大于”“小于”或“等于”)。
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)等于(2)不变
【例18】如图所示为探究“浮力的大小等于什么”的实验。
(1)以上探究中,不重复操作的合理顺序是 (只填字母)。若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式 成立则可得出结论F浮=G排
(2)在C步骤倾斜的烧杯中装满水的目的是 .
(3)该结论F浮=G排 适用于气体(填“能”或"不能”)。
【答案】(1)DBCA;F2-F3=F1-F4 (2)便于准确测出排开液体的重力 (3)能
【例19】木块在水中漂浮,铁块在水中下沉。浮力的大小是否跟物体的密度有关呢?某同学用溢水杯、质量不计的薄壁玻璃瓶、若干完全相同的透明塑料杯、水、浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙等器材进行了如下实验:
①往玻璃瓶里装满水并拧紧盖子;
②把玻璃瓶放入装水的溢水杯中,用塑料杯接住溢出来的水,如图所示;
③将玻璃瓶里的物质分别换成浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙并装满,重复以上实验;
④比较每次溢出来水的体积。
请回答下列问题:
(1)溢水杯里所装水的多少应该以 为准。
(2)若每次溢出来水的体积 ,则初步说明物体所受的浮力与物体的密度无关,否则与物体的密度有关。
(3)本实验可以通过比较每次溢出来水的体积多少来比较物体所受浮力的大小,这样做的依据是 。
【答案】(1)有少量水溢出
(2)相等
(3)阿基米德原理F浮=ρ液gV排
【例20】小徐发现将提着的物体浸在水中,会感觉省力一些,物体浸入越多省力感觉越强烈。于是猜想:浮力大小是否与物体排开液体的体积有关?他设计了实验来验证自己的猜想。实验中用了一块 的金属块,把体积划成三等分。实验得到了如表中的实验数据。
实验次数
物体排开水的体积/cm3
物体的重力G/N
测力计的示数F/N
浮力
1
100
6
5
1
2
200
6
4
______
3
300
6
3
3
4
300
6
3
3
(1)表中空格内的数据是 ;
(2)分析表中的数据,可以得到的结论是 ;
(3)小徐提出还应该用酒精等其他液体重复这个实验,目的是 。
【答案】(1)2
(2)浮力大小与物体排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,浮力越大
(3)使实验具有普遍性
【例21】秤盘上放一只盛有足量水的大烧杯,盘秤此时的示数为10牛顿,现将一个5牛顿的木块用细绳吊在弹簧秤下,慢慢放入水中(水不溢出),当弹簧秤的示数是3.5牛时,该物体受到的浮力是 N. 盘秤的示数 N。
【答案】1.5;11.5
【例22】如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2 N,将一个重力为1.2 N,体积为2×10−4 m3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中。(g取10 N/kg)
(1)物体A所受浮力是多少?
(2)细线对物体A的拉力为多少?
(3)当把细线剪断后,物体A受到的浮力为多少,台秤的示数为多少?
【答案】(1)物体A的一半浸入水中时,
受到的浮力。
(2)此时物体A共受到重力、浮力和细线的拉力作用,
根据二力平衡的知识得到:G=F浮+F拉,
则细线对物体A的拉力为F拉=G-F浮=1.2N-1N=0.2N。
(3)物体A的密度:;
所以当把细线剪断后,物体A在水中漂浮,
则F浮′=G=1.2N;
根据力的作用的相互性可知,物体A对水向下的作用力F压=F浮′=1.2N,
根据力的平衡的条件可知,托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,
即F=G总+F压=2N+1.2N=3.2N。
【例23】水平桌面上放置一底面积为100cm2,重为6N的柱形容器,容器内装有20cm深的某液体,将一体积为400cm3的物体A悬挂在弹簧测力计上,弹簧测力计示数为10N,让物体从液面上方逐渐浸入直到浸没在液体中(如图),弹簧测力计示数变为5.2N。(柱形容器的厚度忽略不计,容器内液体没有溢出,物体未接触器底)求:
(1)物体浸没在液体中时受到的浮力;
(2)容器内液体的密度;
(3)物体浸没时容器对桌面的压强。
【答案】(1)10N-5.2N=4.8N,因此物体浸没在液体中时受到的浮力为4.8N。
(2) 0.48kg÷0.0004m3=1.2×103kg/m3
因此容器内液体的密度为1.2×103kg/m3
(3)液体的体积V液=100cm2×20cm=2000cm3=2×10-3m3,
液体的重力G液=m液g=ρ液V液g=1.2×103kg/ m3×2×10-3m3×10N/kg=24N,
容器对桌面的压力F=(G液+G容器+G物)-F拉=(24N+6N+10N)-5.2N=34.8 N,
受力面积:S=100 cm2=10-2m2,
p==3480Pa。
【例24】某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台,浮力秤”,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小筒底面积为0.01平方米,小筒的高度是0.2米,小筒和秤盘总重为 6N。
(1)秤盘上不放物体,此时浮力秤浸入的深度是多少?(即零刻度线所在位置)
(2)该浮力秤最多能称量多少质量的物体?(即量程)
【答案】(1)秤盘上不放物体,始终在水面漂浮,即浮力等于重力,
即F浮力=G=ρ液gV排;
6N=103kg/m3×10N/kg×(0.01m2×h浸);
解得:h浸=0.06m;
(2) 当浮力秤上物体的质量最大时,此时小筒和秤盘的总重和物体的重力之和等于此时受到的浮力,
即F浮力'=G总+G;
ρ液gV排'=G总+G;
103kg/m3×10N/kg×(0.01m2×0.2)=6N+m×10N/kg;
解得:m=1.4kg。
【课堂练习】
1、2020年10月138至17日解放军封锁整个台湾海峡,举行实弹射击演习,震慑台独分子。如图为某新型万吨级导弹驱逐舰(满载排水量达12500t)正在海上训练。下列说法正确的是( )
A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下的
B.发射导弹后,驱逐舰所受浮力不变
C.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
D.发射导弹后,驱逐舰会上浮一些
【答案】D
2、2020年4月23日,“雪龙”号考察船圆满完成历时198天的南极考察任务,返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示三种情况:图甲中铁锚部分浸入水中;图乙中铁锚完全浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙(忽略铁链的体积),它们的大小关系是( )
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
【答案】C
3、某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是( )
A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
【答案】B
4、2021年3月23日,巴拿马籍大型货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅,如图所示。28日海水涨潮、运河水位上升,但“长赐号”仍处于搁浅状态,29日“长赐号”脱离运河河底,此时水位还在持续升高,最终调转船头回归正常航道。28~29日,海水涨潮、运河水位持续上升过程中,“长赐号”受到的浮力( )
A. 先变大后不变
B.先不变后变大
C.一直变大
D.一直不变
【答案】A
5、潜水艇从江河潜航到大海后,所受的浮力将( )
A.不变 B.变大
C.变小 D.条件不足,无法判断
【答案】B
6、海权握,国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.悬浮和漂浮时受到的浮力不相等
B.潜水艇是通过改变浮力大小实现上浮和下沉的
C.上浮过程中所受浮力逐渐变小
D.潜水艇完全入水后,下沉越深,所受浮力越大
【答案】A
7、如图所示,一只未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水面上,露出长度为L,当把蜡烛水面以上部分截掉后剩余部分( )
A.还会重新露出水面,露出的长度等于L
B.不会重新露出水面
C.还会重新露出水面,露出的长度大于L
D.还会重新露出水面,露出的长度小于L
【答案】D
8、 如图所示,两支相同的自制密度计均漂浮于甲、乙两种液体中,两支自制密度计受到的浮力分别为
F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,则、( )
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙 C.ρ甲<ρ乙 D.ρ甲=ρ乙
【答案】C
9、如图所示,自制浮力秤是由轻质塑料桶和配重组成,其中P、Q为自制浮力秤上的两根刻度线,其中一根是空浮在水中时液面重合,另一根是装入1N的钩码时的刻度线,现在自制浮力秤中放入某物体,此时浮力秤静止于水中的液面到Q、P的距离相等。下列分析不正确的是( )
A.加入配重的目的是增加浮力秤的稳定性
B.该浮力秤静止在水中时浮力与重力相等
C.Q点是装入1N钩码时的刻度线
D.用直径更大的秤体,可以使PQ间距变大,提高精度
【答案】D
10、冬至,是我国的二十四节气之一,在这一天,我们会吃汤圆过冬至。小科发现汤圆刚放入水中时会沉入锅底,而当汤圆煮熟时则会浮出水面,针对此现象,小科同学用简化图模拟烧煮一段时间后的汤圆分布图(其中A、B、C表示汤圆),则以下分析正确的是( )
A.A汤圆与锅底接触,则A的密度一定大于水的密度
B.B汤圆静止时,浮力等于重力
C.C汤圆浮出水面,则C汤圆的密度等于水的密度
D.若此时在水中加入适量的白砂糖,则B汤圆所受浮力减小
【答案】B
11、小滨将质量为120克的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出100cm3的水,则物体( )
A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中
C.沉在溢水杯底部 D.受到1.2牛的浮力
【答案】C
12、一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有68g水溢出。将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64g酒精溢出。酒精的密度是0.8×103kg/m3,则物块的密度是(g取10N/kg)( )
A.1.10×103kg/m3 B.0.94×103kg/m3
C.0.90×103kg/m3 D.0.85×103kg/m3
【答案】D
13、如图所示,一木块下面用细线系一铝块,把它放人水中某处恰好处于静止状态,如果往杯中缓慢注入一些水,则木块及铝块( )
A.向上运动 B.仍然静止 C.向下运动 D.上下晃动
【答案】B
14、三个实心球甲、乙、丙体积相等,在液体中静止时的位置如图所示,下面说法正确的是( )
A.三个球所受浮力一样大 B.甲、乙两球的重力相等
C.乙球的密度小于丙球的密度 D.甲球的质量大于丙球的质量
【答案】C
15、如图,在甲、乙、丙三个相同容器中盛有质量相同的不同液体,将三个相同的铁球分别下沉到各容器底部,当铁球静止时,试比较三容器底部所受铁球的压力( )
A.甲最小 B.乙最小 C.丙最小 D.一样大
【答案】B
16、如图所示,已知鸡蛋的质量为55克,体积为50立方厘米。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是( )
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55牛
B.图乙中盐水的密度是1.1×103kg/m3
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙<F丙
【答案】B
17、如图所示,将两只同样盛满水的溢水杯放在天平的两盘时天平平衡。将一木块放在右盘的溢水杯中木块漂浮在水面上,并将溢出的水取走后,天平最终( )
A. 右盘高
B. 保持平衡
C. 右盘低
D.无法确定
【答案】B
18、如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝),将其全部没入水中,此时两容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,磅秤的示数分别为F1和F2,则( )
A. F1=F2 T1=T2
B.F1>F2 T1<T2
C.F1=F2 T1>T2
D.F1<F2 T1>T2
【答案】C
19、如图(a),在一个较大的容器中盛有水,水中放有一个木块,木块上面放有物体A,此时木块漂浮;如果将A从木块上拿下,并放入水中,当木块和A都静止时(水未溢出),下面说法正确的是( )
A.当A的密度小于水的密度时,容器中水面上升
B.当A的密度大于水的密度时,容器中水面上升
C.当A的密度等于水的密度时,容器中水面下降
D.当A的密度大于水的密度时,将A拿下后悬挂在木块下面,如图(b),容器中水面不变
【答案】D
20、如图,一杯果汁(密度大于水),加冰后液面正好同杯口相平。则在冰块熔化过程中( )
A. 液面不变,液体不溢出
B.液面不变,液体溢出
C.液面下降
D.无法确定
【答案】B
21、弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯(可看成柱形)上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲;图乙是弹簧测力计示数与物体下降高度变化关系的图像,则下列说法错误的是( )
A.物体的体积是
B.物体的密度是
C.物体刚浸没时下表面受到水的压力是
D.物体完全浸没后与最初时相比,烧杯底部受到水的压力增大了
【答案】D
22、如图所示,一艘轮船在甲海洋中航行,水面在轮船上的A位置,当该轮船驶入乙海洋中时,水面在轮船上的B位置。设轮船的总质量不变,轮船在甲、乙两海洋中所受浮力分别为F1和F2,甲乙两海洋的海水密度分别为ρ1和ρ2。则F1 F2,ρ1 ρ2。(都选填“>”、“<"或“=”)
【答案】=;>
23、小明同学将一只苹果放入水中,苹果在水里处于悬浮状态,则此苹果的密度为 kg/m3 。小明从水中取出苹果,分成一个大块和一个小片(如图所示),再将小片放入水中,发现小片河入水中,据此现象可以推断:若将大块浸没水中,松手后大块将会 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
【答案】1×103;上浮
24、某兴趣小组的同学制作潜水艇模型如图所示,通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶吹气就可使改变烧瓶的沉浮状态(忽略瓶内空气的质量、烧瓶体积),若通过胶管向烧瓶内吹气,则瓶内气压会 (选填“增大”或“减少”),液面 (选填“升高”或“降低”),潜水艇模型将 (选填“上浮”或“下沉”)。
【答案】增大;降低;上浮
25、俗话说“瓜浮李沉”(西瓜的质量远远大于李子),意思是西瓜投入水中可以漂浮,李子投入水中会下沉。漂浮的西瓜受到的浮力 李子受到的浮力,西瓜的密度 李子的密度。(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
【答案】大于;小于
26、如图所示,将一块橡皮泥放入水中,橡皮泥沉入水底(图甲),取出橡皮泥将其捏成船状,再将其放入水中,橡皮就可以漂浮在水面上(图乙),两次橡皮泥所受的重力 G甲 G乙,
两次排开水的体积 V甲 V乙,
两次受到的浮力 F甲 F乙(前三空均选填“>”“<”或“=”)。
这个实验说明空心法可以 浮力。
【答案】=;<;<;增大
27、如图所示,一支重0.4N的试管管口朝下,管内封住适量的空气恰好悬浮在水中,此时它受到的浮力是 N。若用手指轻轻按压一下试管底,则试管将会 (选填“先下沉后上浮”、“一直下沉”或“先下沉后悬浮”)。
【答案】0.4;一直下沉
28、水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个用不同材料制成的正方体 A、B(VA<VB),按如图两种方式放入两种液体中,待静止后 B 刚好浸没在甲液体中,A 刚好浸没在乙液体中,两杯中液面恰好相平。
(1)若把 AB 看成整体,在甲液体中 AB 所受的浮力 乙液体中 AB 所受的浮力。
(2)甲液体的容器对水平桌面的压力 乙液体的容器对水平桌面的压力。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】(1)= (2)<
29、将密度为0.9g/cm3、边长为10cm的立方体冰块,放入盛有水的柱状容器中,静止时冰块有2cm露出水面,如图所示。对容器缓慢加热,直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中,冰块融化后,水面高度 (选填“上升”、“下降”或“不变”),水对容器底部的压力增大了 N。
【答案】上升;1
30、某校“制作浮力秤”项目研究小组想研究浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系?
[方案设计]
器材:悬挂式电子秤、金属块(4.0N)、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。
步骤.①将金属块挂在电子秤下,读取电子秤示数并记录;
②将金属块浸没在盛水的烧杯中,读取电子秤示数并记录,然后取出金属块擦干;
③按照步骤②的操作,换用不同密度的溶液,多次重复实验。
[数据处理]
实验编号
1
2
3
4
5
6
7
液体密度ρ液(g/cm3)
-
0.8
1.9
1.2
1.4
1.9
2.0
电子秤示数F拉(N)
4.0
3.6
3.5
3.4
3.3
2.6
2.0
浮力大小F浮(N)
-
0.4
0.5
x
0.7
1.4
1.0
[交流分析]
(1)表格中x的数据是 ;
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的是 ;
(3)小组同学对实验数据进行了分析讨论,认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子科读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是 。
【答案】(1)0.6 (2)控制排开液体的体积相等 (3)金属块碰到烧杯底部
31、在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关 猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关 猜想4:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填序号)。
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N.然后进行如图3所示的实验。
①在序号a的实验中物所受的浮力为 N。
②比较序号 的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所受的浮力越 。
④比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力 关。
(3)为了研究猜想3,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是 。
(4)若A的重力为4N,水的密度为1.0g/cm3,则浓盐水的密度为 。
【答案】(1)4
(2)1;a、d、e;大;无
(3)没有控制排开液体的体积相同
(4)1.2×103kg/m3
32、如图甲所示,一弹簧测力计下悬挂底面积为40cm2的圆柱体,水平桌面上放置底面积为100cm2,质量为500g的圆筒,筒内装有30cm深的某液体。现将圆柱体从圆筒上方离液面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入液体中,弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系图像如图乙所示(圆筒的厚度忽略不计,圆柱体下降过程中没有液体从筒中溢出,g取10N/kg)。求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力;
(2)筒内液体密度;
(3)当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强。
【答案】(1)由图象知,当h=0时,此时弹簧测力计的示数为18N,圆柱体的重力等于弹簧测力计的示数,则G=18N;
当h≥17cm时,弹簧测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时圆柱体受到的拉力F拉=12N;
圆柱体浸没液体时受到的浮力:F浮=G-F拉=18N-12N=6N;
(2)由图知从7cm时弹簧测力计的示数逐渐减小,到17cm弹簧测力计的示数不变,
所以圆柱体额高度为:17cm-7cm=10cm,
圆柱体浸没在液体中,排开液体的体积:V排=V=Sh=40cm2×10cm=400cm3=4×10-4m3,
液体的密度:;
(3)液体的体积:V液=S′h液=100cm2×30cm=3000cm3=3×10-3m3,
液体的质量:m液=ρ液V液=1.5×103kg/m3×3×10-3m3=4.5kg,
将圆柱体、圆筒、液体看做一个整体,
圆筒对地面的压力:F=(m液+m筒)g+G-F拉=(4.5kg+0.5kg)×10N/kg+18N-12N=56N,
受力面积S=100cm2=0.01m2,
圆筒对地面的压强:。
33、如图所示,容器底部用一根细绳拉住一木球,使木球全部浸入水中,已知木球的密度是水的密度的 ,木球体积为0.15米3,g=10N/kg,求:
(1)水对球的浮力有多大?
(2)绳对球的拉力有多大?
(3)若细绳剪断后,小球静止时,露出水面的体积是多大?
【答案】(1)解:F浮 =ρ水gV排 = 1×103kg/m3×10N/kg×0.15m3 = 1500N
(2)解:G = mg = ρVg = 0.6×103kg/m3×10N/kg×0.15m3 = 900N
F拉 = F浮 - G = 1500N - 900N = 600N
(3)解:绳子剪断后,小球静止时状态为漂浮
F浮=G=900N
V排= = =0.09m3
V露=V-V排=0.15m3-0.09m3=0.06m3
34、小明学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤,他将一段密度为0.5×103 kg/m3、横截面积为0.02 m2、长度为50 cm的粗细均匀的木料进行不吸水处理后,上部装上轻质秤盘,再将其竖立水中,如图所示.(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)空载时浮力秤所受的浮力是多少牛?
(2)浮力秤的0刻度线的位置距木料下表面多少厘米?
(3)此浮力秤的最大测量值是多少?
(4)为了使其量程更大,可以将此浮力秤放入密度 (选填“更大”或“更小”)的液体中。
【答案】(1)解:F浮 = G物 = ρ物V物g = ρ物Shg
F浮 = 0.5×103kg/m3×0.02m2×0.5m×10N/kg = 50N
(2)解:V排 = F浮/ρ水g = 50N/(1.0×103kg/m3×10N/Kg) = 5×10-3 m3
h排 = V排/S = 5×10-3 m3/2×10-2 m2 = 25 cm
(3)解:F总浮 = ρ水gV物 = ρ水gsh
F总浮 = 1.0×103Kg/m3×10N/Kg×0.02m2×0.5m = 100N
F量程 = F总浮 - G物 = 100N - 50N = 50 N
(2) 更大
35、如图甲所示,一个体积是0.8dm3的立方体木块,下面用一段细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水,直到细线拉直,如图乙所示。若细线的拉力用F表示,倒入容器中水的深度用h表示。图丙是浮力随水深度h变化的图像。
(1)图丙中的B点对应木块在水中的位置是处于 状态。
(2)C点时,拉力为4N,此时该木块在水中所受的浮力为 牛顿?
(3)该木块的密度为多少?
【答案】(1)漂浮
(2)8
(3)解:由图象可知,木块浸没时所受拉力最大为4牛, 由力的平衡条件可得F浮=G+F,
则木块的重力:G=F浮-F=8N-4N=4N,
木块的密度: 。
【课后练习】
1、将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(使铅笔竖直浮在液体中),制成了一个很有用的土仪器。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途,下列说法中不正确的是( )
A.乙图中的土仪器排开液体体积最小,所受浮力最小
B.土仪器的制作运用了物体的漂浮条件
C.用它可以比较不同液体密度的大小
D.橡皮泥捏黏在铅笔的一端目的是使土仪器在液体中能处于竖直漂浮状
【答案】A
2、体积相同的铜、铁、铝和木四个小球,放入水中静止时情况如图所示,已知这四个小球的密度关系是ρ铜>ρ铁>ρ铝>ρ水>ρ木头,则下列判断正确的是( )
A.四个小球的重力关系是:G铝>G铁>G木头>G铜
B.四个小球所受的浮力关系是:F铜>F木头>F铁=F铝
C.铝球、木球一定是实心的,铜球和铁球一定是空心的
D.四个小球的质量关系是:m铝>m铁>m铜>m木头
【答案】A
3、如图所示,将甲、乙两个容器放在水平桌面上,甲、乙两容器的底面积分别为S甲和S乙,甲容器中盛有密度为ρ1的液体,乙容器中盛有密度为ρ2的液体。现将体积相等的A、B两个物体分别放入甲、乙两容器后,物体A悬浮,物体B漂浮且有一半体积露出液面,此时两容器液面相平。液体对甲容器底部的压强p1,压力为F1;液体对乙容器底部的压强为p2,压力为F2。已知物体A与物体B的密度之比为2:3,S乙=3S甲,则下列判断正确的是( )
A.p1=p2,9F1=F2 B.p1<p2,9F1=F2
C.p1=p2,6F1=F2 D.p1<p2,6F1=F2
【答案】B
4、将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬置状态(如图),在冰块浸入的过程中,台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”);在冰块熔化过程中,容器内液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”),台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。(冰的密度为0.9×103 kg/m3,酒精的密度为0.8×103kg/m3,整个过程中无液体溢出)
【答案】增大;下降;增大
5、重为8N的物体挂在弹簧测力计下面,浸没在如图所示圆柱形容器的水中,此时弹簧测力计的示数为6N,求:
(1)物体受到的浮力;
(2)物体的密度
【答案】(1)解: 物体受到的浮力:F浮=G-F拉=8N-6N=2N;
(2)解:
该物体的体积:;
该物体的密度:。
6、某校兴趣小组模仿“曹冲称象”制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图所示。已知玻璃杯的质量为200g,底面积为40cm 2,高度为15cm。求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(注:水未进入杯内),杯子受到的浮力。
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。
(3)此浮力秤的最大称量(即量程)。
【答案】(1)解:∵杯子在水中漂浮
∴F浮=G=mg=0.2kg×10N/Kg=2N
(2)解:V排=F浮/(ρ水·g)=2×10-4m3=200cm3
H= =5cm
(3)解:当液面与杯口齐平时为最大称量,此时杯子仍然漂浮
所以,G总=F浮=ρ水·g· V排=6N
m总= =0.6Kg=600g
M=m总-m0=400g
7、如图所示,将密度为0.6克/厘米3、高度为10厘米、底面积为20厘米2的圆柱体放入底面积为50厘米2的容器中,并向容器内加水
(1)当水加到2厘米时,求圆柱体对容器底的压力大小
(2)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,求圆柱体在液面上方和下方的长度之比。
【答案】(1)圆柱体的体积:V=Sh=20cm2×10cm=200cm3=2×10-4m3,
圆柱体的重力:G=mg=ρ柱Vg=0.6×103kg/m3×2×10-4m3×10N/kg=1.2N;
当水加到2cm时,圆柱体排开水的体积:V排=Sh′=20cm2×2cm=40cm3=4×10-5m3,
圆柱体受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-5m3=0.4N,
此时圆柱体受到向上的浮力、向上的支持力和向下的重力,
由力的平衡条件可得,容器对圆柱体的支持力:F支=G-F浮=1.2N-0.4N=0.8N;
因为容器对圆柱体的支持力与圆柱体对容器底的压力是一对相互作用,所以F压=F支=0.8N;
(2) 当圆柱体对容器底压力为0时,容器对圆柱体的支持力也为0,
此时物体漂浮,F浮=G,
则ρ水gV排=ρ物gV,
ρ水gS柱h下=ρ物gS柱h物,
ρ水h下=ρ物h物,
则:;
即:。
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