2025年中考物理(人教版)二轮专题复习:压强与浮力综合应用
2025-01-21
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内容正文:
2025年中考物理(人教版)二轮专题复习:压强与浮力综合应用
一.选择题(共13小题)
1.(2024秋•青浦区期末)重为5牛的小球轻放入盛满酒精的烧杯中,溢出的酒精重为4牛。若将该小球轻放入盛满水的烧杯中,已知ρ酒<ρ水,则溢出水的重力大小可能( )
A.小于4牛 B.等于5牛 C.等于4牛 D.大于5牛
2.(2024•自贡)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
3.(2024•秦都区校级模拟)将乒乓球压入水底,松手后乒乓球上浮过程中经过位置A和位置B,最终在位置C静止,如图所示。则乒乓球( )
A.在位置A时受到的浮力等于自身重力
B.从位置A至位置B的过程中,受到的浮力逐渐变大
C.从位置A至位置B的过程中,受到水的压强逐渐变大
D.在位置C时受到的浮力小于在位置A时受到的浮力
4.(2024•宝鸡模拟)如图将小玻璃瓶装适量的水倒扣装有适量水的塑料瓶中,使其恰好能漂浮在水面上,旋紧塑料瓶盖,这就做成“浮沉子”。用力抓握塑料瓶,小玻璃瓶就会往水下沉落;松开塑料瓶,它又会浮上来,调整握塑料瓶的力度,小玻璃瓶就可以悬浮在水中。下列说法正确的是( )
A.用力抓握塑料瓶,塑料瓶内气压变小
B.松开塑料瓶,部分水从小玻璃瓶口流入
C.小玻璃瓶下沉时受到塑料瓶中水的压强不变
D.小玻璃瓶悬浮在水中时,它所受的浮力和重力的大小相等
5.(2024•洪江市模拟)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体,将两个相同的小球分别放在两容器中,小球静止时,两容器液面相平,两个小球受到的浮力分别为F1、F2,则下列判断中正确的有( )
①F1>F2;
②F1<F2;
③ρ1<ρ2;
④甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强;
⑤甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力。
A.①⑤ B.②③ C.③④ D.④⑤
6.(2024秋•浦东新区期末)如图所示,将一块实心柱形金属块浸没在水中,金属块上、下表面受到水的压力分别为F1,F2。金属块在水中下沉过程中,下列说法中正确的是( )
A.F1变小 B.F2不变
C.F2与F1的差值变大 D.F2与F1的差值不变
7.(2024•长安区校级模拟)从“蛟龙号”到“奋斗者号”,我国载人潜水器一再刷新深海下潜深度的记录。图甲是“奋斗者号”。在某次竖直下潜中,若从“奋斗者号”刚好浸没开始计时,到返回水面结束计时,下潜深度h随时间t的变化关系如图乙所示。忽略海水密度变化和“奋斗者号”的形变,下列对“奋斗者号”的分析正确的是( )
A.在0~3min,处于匀速直线运动状态
B.在1~3min,受到海水的浮力逐渐变大
C.在4~6min,处于静止状态
D.在6~8min,受到海水的压强不变
8.(2024秋•淮阳区校级期末)在物理实践活动中,小华测量一个金属球的密度。如图甲所示,把一只空杯子放在水平桌面上,将金属球放入空杯中,向杯中缓慢加水至与杯口齐平,测得杯子、金属球和水的总质量为m1;如图乙所示,将金属球从杯子取出水面后滴干水,测得杯子和水的总质量为m2;如图丙所示,向杯中加水至与杯口齐平,测得此时水和杯子的总质量为m3。若水的密度为ρ水,则金属球的密度为( )
A.ρ水 B.ρ水
C.ρ水 D.ρ水
9.(2023秋•杨浦区期末)盛有水的相同柱形容器甲、乙置于水平地面。将柱体A、B竖直浸入水中,柱体静止时如图所示,此时测力计示数大于零。若放入前后容器对地面的压强变化量相等,则下列判断正确的是( )
A.柱体的质量mA=mB
B.柱体的体积VA=VB
C.柱体下表面受到液体压力FA=FB
D.柱体受到的浮力F浮A=F浮B
10.(2024•新城区校级模拟)如图所示,图甲的弹簧测力计下面挂一个圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将其逐渐浸入水中,图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h的变化关系图像。已知,g取10N/kg,不考虑液面的变化,则下列说法中错误的是( )
A.圆柱体的重力为9N
B.圆柱体所受的最大浮力为5N
C.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强为200Pa
D.圆柱体的密度为1.8×103kg/m3
11.(2024•潮阳区一模)图甲为我国古代的滴水计时工具——漏刻,图乙为它的模拟示意图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态。当受水壶中液面升高时,下列说法正确的是( )
A.箭尺受到的浮力变小
B.箭尺排开水的质量不变
C.箭尺排开水的重力变大
D.水对受水壶底压强不变
12.(2024•朝阳区一模)小阳将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再将电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零)。水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为m1。用细线系好小金属块,使其浸没在水中(不碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为m2。使金属块沉底并松手,如图丁所示,电子秤示数为m3。已知水杯的底面积为S,水的密度为ρ水,下列判断正确的是( )
A.乙图中,水对杯底的压强为
B.丁图中,金属块受到的浮力为m3g﹣m1g
C.金属块的密度为
D.丙图与乙图相比,水杯对电子秤增加的压力大于m2g﹣m1g
13.(2024秋•建邺区月考)科技探究小组正在进行探究浮力与压强的实验,设计了如图的实验,容器置于桌面上,物块a沉底,物块b漂浮在水面上,两物块体积不定,物块a、b的密度分别为ρa、ρb,若将物块a取出再放置在物块b上,下列说法正确的是( )
A.若物块a体积大于物块b,则ρa<ρb
B.物块a受到的浮力变大
C.液体对容器的压强增大
D.容器对桌面的压力增大
二.多选题(共3小题)
(多选)14.(2024•中山区一模)物理课上。老师将整个橙子放入水中,漂浮在水面上,如图甲,将其切成大小两块,再次投入水中(杯中水量不变)。发现大块仍漂浮、小块缓慢沉入水底,如图乙,下列说法正确的是( )
A.大块橙子受到的浮力等于其重力
B.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小
C.两块橙子受到浮力之和等于整个橙子受到的浮力
D.甲图中杯底所受水的压强大于乙图中杯底所受水的压强
(多选)15.(2024秋•宣威市期中)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
A.液体对容器底部的压力:F甲>F乙
B.容器对桌面的压力:F甲<F乙
C.液体对容器底部的压强:p甲>p乙
D.容器对桌面的压强:p'甲=p'乙
(多选)16.(2024•辽宁模拟)静止在水平面上的甲、乙两个相同的烧杯内分别装有不同的液体,将两个完全相同的小球分别放入两烧杯中,静止时如图所示,两烧杯的液面相平。下列判断正确的是( )
A.甲、乙两烧杯中,小球底部受到的液体压强相等
B.甲烧杯中液体的密度大于乙烧杯中液体的密度
C.甲烧杯对水平面的压强大于乙烧杯对水平面的压强
D.甲烧杯中小球排开液体的质量等于乙烧杯中小球排开液体的质量
三.填空题(共10小题)
17.(2024秋•松江区期末)在我国元代的《熬波图》中已经记载了人们估测盐水密度的方法:准备四种密度不同的对照液体,将四颗莲子分别浸在四种对照液体中,浸透后,莲子的密度与对照液体密度相同。再将莲子放入盛有盐水的竹管内,根据莲子的浮沉情况即可估测盐水的密度范围。
①这种方法与密度计原理相类似,都是应用了 原理。
②将四颗体积相同,浸在不同对照液体中的莲子放入盛有盐水的竹管内,莲子静止时如图所示,请判断:这四颗莲子密度的大小关系,并说明理由。 。
18.(2025•昆明校级一模)小明在粗细均匀的木棒一端缠绕一些细铜丝制成了如图所示的简易密度计(未标刻度,忽略铜丝的体积),为了给密度计标上刻度,小明将密度计分别放在水中和酒精中。密度计竖直漂浮在水中时,露出液面的长度L1为6.4cm,他在密度计上距顶端6.4cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为1.0g/cm3;密度计竖直漂浮在酒精中时,露出液面的长度L2为4cm,他在密度计上距顶端4cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为0.8g/cm3;利用上述数据,可计算出该密度计上对应密度值为1.2g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为 cm,根据上面的三条刻度线的对应值可知,密度计的刻度线是 的。
19.(2024秋•长宁区期末)排水量为1000吨的轮船,满载货物漂浮在水面上。此时,轮船受到的浮力为 牛;在该轮船驶入一片未知水域的过程中,船员发现船身在逐渐微微下沉,则轮船所受到的浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”),根据阿基米德原理和二力平衡条件可知该水域水体的密度 原来水域水体的密度(选填“大于”“等于”或“小于”)。
20.(2024秋•徐汇区期末)如图中玻璃瓶是一个“伽利略彩球温度计”,可以粗略地测量环境温度。玻璃瓶中装有某种液体,浸有7个体积相同的彩球(分别标有15℃、18℃、21℃、24℃、27℃、30℃、33℃字样),彩球体积不随温度变化而变化。当外界温度在15℃﹣33℃范围内变化时,会有彩球随之上浮或下沉,当所有彩球静止后,浮在上面的彩球中,标示温度值最低的那个彩球所标示的温度即此时环境的大致温度。
①当环境温度为10℃时, 彩球浮在液面上(选填“所有”“没有”或“部分”)。
②当环境温度升高时,液体密度 (选填“变大”“变小”或“不变”),说出理由: 。
21.(2024•琼山区校级二模)潜水艇的“掉深”指的是潜艇在水下航行时突然遇到密度较 的海水,浮力急剧减小,就会像汽车掉进悬崖一样急剧掉向海底,此时若想自救,潜艇应 (“向内充水”或“向外排水”)。
22.(2024•长安区校级模拟)夏天常把西瓜放在冷水里降温,现将一个质量为3.6kg的西瓜放在盛满冷水的桶中,西瓜漂浮,此时西瓜所受浮力为 N,若让它恰好浸没在水中,共溢出冷水4kg,则西瓜的体积是 m3,西瓜的密度是 g/cm3(,g=10N/kg)
23.(2024•丰县校级模拟)一艘轮船的排水量是8000吨,它装满货物在长江中航行时,受到的浮力是 N(g=10N/kg)。船从长江驶入大海时,受到的浮力 (选填“变大、变小、不变”),它将 一些。(选填“上浮、下沉”)
24.(2024•临高县校级模拟)小明同学用“雪碧”饮料瓶做了一个浮力秤,如图所示:当瓶中不放被测物体静止时,在瓶上与水面相平位置标记为零刻度线,再在瓶身上均匀标记其他刻度线,左侧标记的是长度值,右侧标上相应的质量值。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,其横截面积为50cm2,不放被测物体时浮力秤的总质量为170g,则浮力秤不放被测物体时,所受浮力为 N,浮力秤上“2cm”刻度线对应的被测物质量 g(水的密度为1.0g/cm3,g取10N/kg)。
25.(2024•定西模拟)2024年1月1日,国产首艘大型邮轮“爱达•魔都号”在上海吴淞口国际邮轮港正式开启商业首航。中国人乘坐自己的大型邮轮出海旅行的梦想成真。“爱达•魔都号”全长323.6米,总吨位为13.55万吨,航行时所受的浮力为 N,排开海水的体积为 m3(ρ海水=1×103kɡ/m3,g取10N/kg)。
26.(2024•茂南区校级模拟)一个小球受到的重力为4N,体积为5×10﹣4m3,当小球在水中浸没时,它受到的浮力大小为 N,放开手后,小球将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),小球静止时受到的浮力为 N。(,g取10N/kg)
2025年中考物理复习难题速递之压强与浮力综合应用
参考答案与试题解析
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
B
C
D
D
D
D
C
C
D
C
B
题号
12
13
答案
C
C
一.选择题(共13小题)
1.(2024秋•青浦区期末)重为5牛的小球轻放入盛满酒精的烧杯中,溢出的酒精重为4牛。若将该小球轻放入盛满水的烧杯中,已知ρ酒<ρ水,则溢出水的重力大小可能( )
A.小于4牛 B.等于5牛 C.等于4牛 D.大于5牛
【分析】根据小球受到重力和浮力判断出小球在酒精的状态,
比较小球的密度与酒精密度、水的密度,判断出小球放入盛有水的烧杯中后所处的状态;结合阿基米德原理和浮沉条件判断出小球在水中的浮力。
【解答】解:由于小球轻放入装满酒精的烧杯中,溢出重为4牛的酒精,
则由阿基米德原理可知,小球在酒精中受到的浮力F浮=G排酒精=4N,
小球的重力G=5N,则:G>F浮,
所以由浮沉条件可知,小球在酒精中会下沉到烧杯的底部,小球的密度ρ球>ρ酒精,由于ρ酒<ρ水,则小球在水中可能漂浮、悬浮或沉底;
若小球漂浮或悬浮,由浮沉条件和阿基米德原理知溢出水的重力大小为5N;
若小球沉底,小球排开水的体积与排开酒精的体积相同,且ρ酒<ρ水,根据F浮=ρ水gV排可知小球在水中受到的浮力大于在酒精中受到的浮力,但小于小球的重力,故B符合题意。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体浮沉条件的掌握和运用,有一定的难度。
2.(2024•自贡)在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子,下列说法正确的是( )
A.种子上浮过程中盐水对种子的压强变大
B.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
C.下沉的种子密度比盐水的密度大
D.沉底的种子只受到重力和支持力
【分析】(1)物体漂浮时,受到的浮力等于自身的重力;物体下沉时,浮力小于重力;
(2)根据p=ρgh分析受到的压强变化;
(3)浸入液体中的物体受到浮力的作用。
【解答】解:A、种子在上浮过程中所处的深度不断减小,由p=ρgh可知,种子受到的液体压强也在不断减小,故A错误;
B、根据物体浮沉条件可知,漂浮的种子受到的浮力大小等于其自身的重力,故B错误;
C、根据物体浮沉条件可知,下沉的种子密度比盐水的密度大,故C正确;
D、由物体的浮沉条件可知,沉底的种子受到的重力大小大于浮力,所以沉底的种子除了受重力和浮力的作用,还受容器底对其的支持力,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件、液体内部压强计算公式的应用、物体的受力分析等知识,难度不大。
3.(2024•秦都区校级模拟)将乒乓球压入水底,松手后乒乓球上浮过程中经过位置A和位置B,最终在位置C静止,如图所示。则乒乓球( )
A.在位置A时受到的浮力等于自身重力
B.从位置A至位置B的过程中,受到的浮力逐渐变大
C.从位置A至位置B的过程中,受到水的压强逐渐变大
D.在位置C时受到的浮力小于在位置A时受到的浮力
【分析】(1)物体在液体中的浮沉条件:上浮:F浮>G,悬浮:F浮=G,下沉:F浮<G;物体漂浮,浮力等于重力;
(2)根据F浮=ρ水gV排分析从位置A至位置B的过程中,乒乓球受到的浮力变化;
(3)根据p=ρgh分析从位置A至位置B的过程中,乒乓球受到水的压强变化。
【解答】解:AD.松手后乒乓球上浮过程中经过位置A和位置B,最终在位置C时漂浮,根据物体浮沉条件可知,在位置A时受到的浮力大于重力,在位置C时受到的浮力等于重力,所以在位置C时受到的浮力小于在位置A时受到的浮力,故A错误、D正确;
B.乒乓球在A、B位置时排开的水的体积相同,根据F浮=ρ水gV排可知,所受的浮力相等,故B错误;
C.从位置A至位置B的过程中,乒乓球所处水的深度变浅,根据p=ρgh可知,乒乓球受到水的压强逐渐变小,故C错误。
故选:D。
【点评】本题通过一个特定的场景,考查可乐物体浮沉条件、阿基米德原理和液体压强公式的应用,难度中等,相关公式和规律是关键。
4.(2024•宝鸡模拟)如图将小玻璃瓶装适量的水倒扣装有适量水的塑料瓶中,使其恰好能漂浮在水面上,旋紧塑料瓶盖,这就做成“浮沉子”。用力抓握塑料瓶,小玻璃瓶就会往水下沉落;松开塑料瓶,它又会浮上来,调整握塑料瓶的力度,小玻璃瓶就可以悬浮在水中。下列说法正确的是( )
A.用力抓握塑料瓶,塑料瓶内气压变小
B.松开塑料瓶,部分水从小玻璃瓶口流入
C.小玻璃瓶下沉时受到塑料瓶中水的压强不变
D.小玻璃瓶悬浮在水中时,它所受的浮力和重力的大小相等
【分析】浮力大于重力,物体上浮;浮力等于重力,物体悬浮;浮力小于重力,物体下沉;在气体质量一定时,气体体积越小、压强越大。
【解答】解:A、将小玻璃瓶装适量的水倒扣装满水的塑料瓶中,使其漂浮在瓶盖旋紧的大塑料瓶内的水面上,挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,塑料瓶内气压变大,故A错误;
B、松开塑料瓶,瓶内空气体积变大,塑料瓶内气压变小,部分水从小玻璃瓶口流出,故B错误;
C、小玻璃瓶下沉时,由p=ρgh可知小玻璃瓶受到的压强变大,故C错误;
D、挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,塑料瓶内气压变大,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,瓶内水的质量增加,重力大于浮力时,浮沉子下沉;当重力等于浮力时,浮沉子悬浮;当重力小于浮力时,浮沉子上浮,D正确。
故选:D。
【点评】此题是气压和浮力的一个综合考查,出错原因是很多同学不认识浮沉子。
5.(2024•洪江市模拟)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体,将两个相同的小球分别放在两容器中,小球静止时,两容器液面相平,两个小球受到的浮力分别为F1、F2,则下列判断中正确的有( )
①F1>F2;
②F1<F2;
③ρ1<ρ2;
④甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强;
⑤甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力。
A.①⑤ B.②③ C.③④ D.④⑤
【分析】(1)根据物体浮沉条件判断小球在两种液体中所受浮力与其重力的关系,进而得出小球在两种液体中所受浮力的大小关系;
(2)根据小球在甲、乙两杯中的状态判断两种液体与小球的密度关系,进而得出两种液体的密度关系;
(3)利用p=ρ液gh比较甲、乙两烧杯底受到液体的压强大小;
(4)根据两烧杯对水平桌面的压力等于烧杯、液体和小球的重力之和判断两烧杯对桌面的压力大小。
【解答】解:
①②因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,所以两个相同的小球在两杯中受到的浮力都等于小球的重力,则:F1=F2,故①②错误;
③由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,根据浮沉条件可知,ρ1>ρ球,ρ2=ρ球.所以ρ1>ρ2,故③错误;
③两杯中液面相平,ρ1>ρ2,所以根据p=ρ液gh可知,烧杯底受到液体的压强:p1>p2,故④正确。
④由于两球漂浮或悬浮,排开液体的重力等于球的重力,则两种情况下容器内的总重力等于等高的液体产生的压力,所以可以认为甲杯内液体的体积等于乙杯内液体的体积,且ρ1>ρ2,由G=mg=ρVg可知,甲杯内总重力较大,甲、乙两烧杯相同,所以甲杯对桌面的压力较大,故⑤正确。
故选:D。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
6.(2024秋•浦东新区期末)如图所示,将一块实心柱形金属块浸没在水中,金属块上、下表面受到水的压力分别为F1,F2。金属块在水中下沉过程中,下列说法中正确的是( )
A.F1变小 B.F2不变
C.F2与F1的差值变大 D.F2与F1的差值不变
【分析】(1)根据F=pS=ρghS分析金属块上、下表面受到水压力的变化;
(2)根据浮力产生的原因分析。
【解答】解:金属块浸没在水中,金属块在水中下沉过程中,深度增加,根据F=pS=ρghS知金属块上、下表面受到水的压力都增加;
金属块在水中下沉过程中,液体的密度相等,金属块排开水的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知金属块受到的浮力相等,根据浮力的产生原因可知上表面与下表面的压力差等于浮力的大小,所以F2与F1的差值不变,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查压强公式、浮力产生的原因以及阿基米德原理的应用,属于基础题。
7.(2024•长安区校级模拟)从“蛟龙号”到“奋斗者号”,我国载人潜水器一再刷新深海下潜深度的记录。图甲是“奋斗者号”。在某次竖直下潜中,若从“奋斗者号”刚好浸没开始计时,到返回水面结束计时,下潜深度h随时间t的变化关系如图乙所示。忽略海水密度变化和“奋斗者号”的形变,下列对“奋斗者号”的分析正确的是( )
A.在0~3min,处于匀速直线运动状态
B.在1~3min,受到海水的浮力逐渐变大
C.在4~6min,处于静止状态
D.在6~8min,受到海水的压强不变
【分析】(1)根据图像分析深度随时间的变化,得出速度大小是否改变;
(2)从刚好浸没时开始下潜到返回水面,在1~3min内潜水器排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知受到水的浮力变化;
(3)由h﹣t图象可知在4~6min内潜水器的速度,然后判断其状态;
(4)由h﹣t图象可知在6~8min内潜水器所处深度的变化,根据p=ρgh可知受到水的压强变化。
【解答】解:A.由图像知,在0~3min,下潜深度h 与时间t 的变化关系图线不是一条过原点的倾斜直线,所以,“奋斗者号”在0~3min不处于匀速直线运动状态,故A错误;
B.若从“奋斗者号”刚好浸没开始计时,则在1~3min,“奋斗者号”完全浸没在海水中,排开海水的体积不变,忽略海水密度变化,根据F浮=ρ水gV排,浮力不变,故B错误;
C.由图乙可知,在4~6min内,下潜深度h不变,说明潜水器的速度为0,处于静止状态,故C正确;
D.由图乙可知,在6~8min内潜水器所处的深度逐渐减小,即潜水器在上浮,由p=ρgh可知,潜水器受到海水的压强逐渐减小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了液体压强公式、阿基米德原理等,从图象中获取潜水器深度的变化是关键。
8.(2024秋•淮阳区校级期末)在物理实践活动中,小华测量一个金属球的密度。如图甲所示,把一只空杯子放在水平桌面上,将金属球放入空杯中,向杯中缓慢加水至与杯口齐平,测得杯子、金属球和水的总质量为m1;如图乙所示,将金属球从杯子取出水面后滴干水,测得杯子和水的总质量为m2;如图丙所示,向杯中加水至与杯口齐平,测得此时水和杯子的总质量为m3。若水的密度为ρ水,则金属球的密度为( )
A.ρ水 B.ρ水
C.ρ水 D.ρ水
【分析】根据甲、乙可知金属球的质量,根据乙、丙利用V=V排可知金属球的体积,根据密度公式可知金属球的密度。
【解答】解:根据甲、乙可知金属球的质量m=m1﹣m2,
根据乙丙可知金属球的体积V=V排,
根据密度公式可知金属球的密度ρρ水。
故选:C。
【点评】本题考查密度的计算,是一道综合题。
9.(2023秋•杨浦区期末)盛有水的相同柱形容器甲、乙置于水平地面。将柱体A、B竖直浸入水中,柱体静止时如图所示,此时测力计示数大于零。若放入前后容器对地面的压强变化量相等,则下列判断正确的是( )
A.柱体的质量mA=mB
B.柱体的体积VA=VB
C.柱体下表面受到液体压力FA=FB
D.柱体受到的浮力F浮A=F浮B
【分析】先分别计算将柱体A、B浸入水中后容器对地面的压强,在根据放入前后容器对地面的压强变化量相等,可进行判断。
【解答】解:因放入A.B柱体前后容器对地面的压强变化量相等,受力面积S相等,由△F=△pS知,放入前后容器又地面的压力变化量△F相等。而压力变化量来自A,B两物体排开水的重力即△F=GA排=GB排,根据阿基米德原理F浮=G排知,两柱体受到的浮力F浮A=F浮B,故选项D正确;
因GA=F+F浮A,GB=F浮B.因两柱体受到的浮力F浮A=F浮B,所以GA>GB由G=mg知mA>mB,故A选项错误;
因F浮A=ρ水gV排=ρ水gVA,F浮B=ρ水gV排′,由F浮A=F浮B 知VA=V排′,因B柱漂浮VB>V排′,可得VA<VB,故选项B错误;
根据浮力产生的原因知.A上下表面压力差等于A受到的浮力,F浮A=FA下﹣FA上,B下表面受到的压力等于B受到的浮力F浮B=FB下,因两柱体受到的浮力F浮A=F浮B,得FA下﹣FA上=FB下,得FA下>FB下,故选项C错误。
故选:D。
【点评】解答本题的关键是要先根据物体浮沉条件分析出物体浮沉状态,然后再根据阿基米德原理和物体浮沉条件去分析计算。
10.(2024•新城区校级模拟)如图所示,图甲的弹簧测力计下面挂一个圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将其逐渐浸入水中,图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h的变化关系图像。已知,g取10N/kg,不考虑液面的变化,则下列说法中错误的是( )
A.圆柱体的重力为9N
B.圆柱体所受的最大浮力为5N
C.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强为200Pa
D.圆柱体的密度为1.8×103kg/m3
【分析】(1)根据F浮=G﹣F′可知,当物体在空中受到的浮力为0时,弹簧测力计的示数最大,即为圆柱体的重力;
(2)圆柱体所受的浮力越大,弹簧测力计的示数越小,当弹簧测力计的示数最小时受到的浮力最大;
(3)由图象可知,当圆柱体在刚浸没时的深度,根据p=ρgh求出此时下表面受到的液体压强;
(4)圆柱体完全浸入水后,受到的浮力不变,此时圆柱体的体积和排开水的体积相等,利用阿基米德原理求得圆柱体的体积,利用G=mg和密度公式求出圆柱体的密度。
【解答】解:
A、由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中,G=F拉=9N,故A正确;
B、由图象可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,此时受到的浮力最大,圆柱体受到的最大浮力F浮=G﹣F=9N﹣4N=5N,故B正确;
C、由图象可知,圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度为h=5cm﹣2cm=3cm=0.03m,
下表面受到的液体压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa,故C错误;
D、由F浮=ρ水gV排得圆柱体的体积:
,
圆柱体的密度:
,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查了求重力、压强、浮力、密度等问题,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大;由图象获取所需信息是正确解题的关键。
11.(2024•潮阳区一模)图甲为我国古代的滴水计时工具——漏刻,图乙为它的模拟示意图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态。当受水壶中液面升高时,下列说法正确的是( )
A.箭尺受到的浮力变小
B.箭尺排开水的质量不变
C.箭尺排开水的重力变大
D.水对受水壶底压强不变
【分析】(1)根据物体的浮沉条件即可判断浮力的变化;
(2)根据阿基米德原理判断排开水的重力变化,根据重力公式判断排开水的质量变化;
(3)根据液体内部的压强与液体深度关系判断水对受水壶底压强。
【解答】解:A、因受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知箭尺受到的浮力等于箭尺的重力,由于箭尺的重力不变,则浮力不变,故A错误;
BC、由于箭尺受到的浮力不变,根据阿基米德原理可知排开水的重力等于箭尺受到的浮力,则箭尺排开水的重力不变,根据G=mg可知箭尺排开水的质量不变,故B正确,C错误;
D、当受水壶中液面升高时,由于液体密度一定,深度变大,则根据p=ρgh可知水对受水壶底压强变大,故D错误。
故选:B。
【点评】这道题通过古人计时原理考查物体的浮沉条件、阿基米德原理和液体压强公式的应用,极具趣味性。
12.(2024•朝阳区一模)小阳将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再将电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零)。水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为m1。用细线系好小金属块,使其浸没在水中(不碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为m2。使金属块沉底并松手,如图丁所示,电子秤示数为m3。已知水杯的底面积为S,水的密度为ρ水,下列判断正确的是( )
A.乙图中,水对杯底的压强为
B.丁图中,金属块受到的浮力为m3g﹣m1g
C.金属块的密度为
D.丙图与乙图相比,水杯对电子秤增加的压力大于m2g﹣m1g
【分析】(1)如图甲,将电子秤示数清零,由图乙可得水的质量,利用G=mg求水的重力,由于容器为口大底小的容器,水对容器底的压力小于水的重力,利用p可知水对容器底的压强与是否相等;
(2)由乙、丁图可知金属块的质量,利用G=mg求金属块的重力;由乙、丙图可知,金属块对水的压力,由于力的作用是相互的,金属块受到的浮力等于金属块对水的压力;
(3)由F浮=ρ水V排g可得金属块浸没水中排开水的体积,可得金属块的体积,再利用密度公式求金属块的密度;
(4)甲图中电子秤清零,乙图中水杯对电子秤的压力F1=G1=m1g,丙图中水杯对电子秤的压力F2=G2=m2g。
【解答】解:
A、如图甲,将电子秤示数清零,水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为m1,则水的质量为m1,水的重力G水=m1g,由于水杯口大底小,水对水杯底的压力小于水的重力,即F压<m1g,由p可知水对水杯底的压强p,故A错误;
B、由乙、丁图可知,金属块的质量m=m3﹣m1,金属块的重力G=mg=m3g﹣m1g;
由乙、丙图可知,金属块排开水的质量为m2g﹣m1g,则金属块受到的浮力F浮=m2g﹣m1g,故B错误;
C、由F浮=ρ水V排g可得金属块的体积V=V排,金属块的密度ρ,故C正确;
D、甲图中电子秤清零,乙图中水杯对电子秤的压力F1=G1=m1g,丙图中水杯对电子秤的压力F2=G2=m2g,丙图与乙图相比,水杯对电子秤增加的压力等于m2g﹣m1g,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了水对容器底的压强大小分析、重力和密度的测量,分析题图得出金属块浸没水中受到的浮力大小是关键,易错题!
13.(2024秋•建邺区月考)科技探究小组正在进行探究浮力与压强的实验,设计了如图的实验,容器置于桌面上,物块a沉底,物块b漂浮在水面上,两物块体积不定,物块a、b的密度分别为ρa、ρb,若将物块a取出再放置在物块b上,下列说法正确的是( )
A.若物块a体积大于物块b,则ρa<ρb
B.物块a受到的浮力变大
C.液体对容器的压强增大
D.容器对桌面的压力增大
【分析】(1)根据两个小球的浮沉情况及物体的浮沉条件,可判断出物体密度和液体密度的大小关系,物体漂浮,则物体密度小于液体密度;物体下沉,则物体密度大于液体密度;
(2)根据F浮=ρ液gV排,可判断出两个小球所受浮力的大小关系。
(3)根据物体的浮沉条件结合阿基米德原理分析;
(4)根据力的合成即可判断压力。
【解答】解:A、在水中a实心物块下沉,则水的密度小于a的密度,b漂浮,说明水的密度大于b的密度,故ρa>ρb,故A错误;
BC、原来是一个沉底,一个漂浮,整体的浮力小于a、b重力之和,叠放后,可能整体漂浮、悬浮,此时整体的浮力可能等于总重力,浮力变大了,如果整体是下沉,在整体排开液体的体积变大,故浮力增大,因而排开液体的体积变大,水面升高,液体的压强变大,而a可能是露出水面或浸没,因而排开水的体积减小或不变,浮力不可能变大;故B错误,C正确;
D、叠放后,液面升高,可能有水溢出,也可能不溢出,整体的重力可能减小,也可能不变,故对桌面的压力可能减小或不变,不可能增大,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查浮沉条件的应用与浮力和压强的分析,属于中档题。
二.多选题(共3小题)
(多选)14.(2024•中山区一模)物理课上。老师将整个橙子放入水中,漂浮在水面上,如图甲,将其切成大小两块,再次投入水中(杯中水量不变)。发现大块仍漂浮、小块缓慢沉入水底,如图乙,下列说法正确的是( )
A.大块橙子受到的浮力等于其重力
B.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小
C.两块橙子受到浮力之和等于整个橙子受到的浮力
D.甲图中杯底所受水的压强大于乙图中杯底所受水的压强
【分析】(1)根据漂浮条件和沉底的条件分析解答;
(2)由F浮=ρ水gV排分析,受到的浮力变化;
(3)漂浮时浮力等于重力,沉底时浮力小于重力;
(4)根据浮力的大小分析橘子排开的水的体积的大小关系和水的深度的关系,根据p=ρgh分析杯底受到的压强的大小关系。
【解答】解:A、大块橙子在水中处于漂浮状态,大块橙子受到的浮力等于其重力,故A正确;
B、小块橙子缓慢沉入水底的过程中,水的密度不变,橙子排开水的体积先变大后不变,由F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力大小先变大后不变,故B错误;
C、整个橙子在水中处于漂浮状态,整个橙子受到的浮力等于其重力,将小块放入水中,发现小块沉入水底,说明F小<G小;大块仍漂浮,则G大=F大,又因为G小+G大=G,F浮=F大+F小,则两块橙子受到浮力之和小于整个橙子受到的浮力,故C错误;
D、两块橙子受到浮力之和小于整个橙子受到的浮力,根据F浮=ρ水gV排可知两块橙子排开水的体积小于整个橙子排开水的体积,所以甲图中水的深度大于乙图中水的深度,根据p=ρ水gh可知,甲图中杯底受到水的压强大于乙图中杯底受到水的压强,故D正确。
故选:AD。
【点评】本题考查了浮沉条件和阿基米德原理的应用,本题难点在D选项的解答,关键是在于正确得出大、小橙子所受的重力与浮力的大小关系。
(多选)15.(2024秋•宣威市期中)如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
A.液体对容器底部的压力:F甲>F乙
B.容器对桌面的压力:F甲<F乙
C.液体对容器底部的压强:p甲>p乙
D.容器对桌面的压强:p'甲=p'乙
【分析】(1)液体质量相同,根据图判断出两液体的体积大小关系,根据密度公式判断出两液体的密度大小关系,根据p=ρgh判断液体对杯底压强的关系,再利用F=pS得出液体对容器底的压力大小关系;
(2)容器对桌面的压力等于容器的重力与液体的重力之和;根据p分析两容器对桌面的压强的关系。
【解答】解:
AC、从图中可知,乙中液体的体积大于甲中液体的体积,因为液体质量相同,根据ρ 可知ρ甲>ρ乙;
因两容器中液体的深度相同,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,液体对杯底的压强p甲>p乙,容器的底面积相同,根据F=pS可知液体对容器底部的压力:F甲>F乙,故AC正确;
BD、水平桌面上,甲、乙两个容器中两种液体质量相等,容器的质量相等,根据G=mg可知二者的总重力相等,因为容器对水平桌面的压力等于容器和液体的总重力,故容器对桌面的压力相等,即F甲′=F乙′;
容器的底面积相同,由p得,容器对桌面的压强为:p甲′=p乙′,故B错误、D正确。
故选:ACD。
【点评】此题主要考查了固体压强、液体压强、密度公式的应用,知道在水平面上,物体对水平面的压力等于物体自身的重力是解题的关键。
(多选)16.(2024•辽宁模拟)静止在水平面上的甲、乙两个相同的烧杯内分别装有不同的液体,将两个完全相同的小球分别放入两烧杯中,静止时如图所示,两烧杯的液面相平。下列判断正确的是( )
A.甲、乙两烧杯中,小球底部受到的液体压强相等
B.甲烧杯中液体的密度大于乙烧杯中液体的密度
C.甲烧杯对水平面的压强大于乙烧杯对水平面的压强
D.甲烧杯中小球排开液体的质量等于乙烧杯中小球排开液体的质量
【分析】根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力,得出排开液体质量的关系和液体密度关系,再根据p=ρgh和p判断杯底和水平面的压强关系。
【解答】解:
AB、根据浮沉条件可知,物体漂浮时ρ液>ρ物,物体悬浮时ρ液=ρ物,所以ρ液甲>ρ球,ρ液乙=ρ球,由此可得:ρ液甲>ρ液乙;两杯中液面相平,根据p=ρgh可知,ρ液甲>ρ液乙,所以烧杯底受到液体的压强:p液甲>p液乙,故A错误,B正确;
C、甲杯内液体的体积大,甲的密度大,由G=mg=ρVg可知,甲的重力较大,烧杯和小球均相同,所以甲杯对桌面的压力较大;又根据p可知,甲杯对桌面的压强较大,故C正确。
D、由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,所以两个相同的小球在两杯中受到的浮力相等,都等于小球的重力,甲烧杯中小球排开液体的质量等于乙烧杯中小球排开液体的质量,故D正确。
故选:BCD。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
三.填空题(共10小题)
17.(2024秋•松江区期末)在我国元代的《熬波图》中已经记载了人们估测盐水密度的方法:准备四种密度不同的对照液体,将四颗莲子分别浸在四种对照液体中,浸透后,莲子的密度与对照液体密度相同。再将莲子放入盛有盐水的竹管内,根据莲子的浮沉情况即可估测盐水的密度范围。
①这种方法与密度计原理相类似,都是应用了 漂浮 原理。
②将四颗体积相同,浸在不同对照液体中的莲子放入盛有盐水的竹管内,莲子静止时如图所示,请判断:这四颗莲子密度的大小关系,并说明理由。 ρD>ρC>ρA>ρB 。
【分析】密度计在液体中漂浮,受到的浮力等于密度计受到的重力。
【解答】解:①这种方法与密度计原理相类似,都是应用了漂浮原理。
②将四颗体积相同,浸在不同对照液体中的莲子放入盛有盐水的竹管内,莲子静止时如图所示,D悬浮,ρD=ρ盐水,A、B、C漂浮,它们的密度小于盐水的密度,B相比更漂,密度最小,C排开的体积较大,密度也较大,这四颗莲子密度的大小关系为:ρD>ρC>ρA>ρB。
故答案为:漂浮;ρD>ρC>ρA>ρB。
【点评】本题考查密度计的原理。
18.(2025•昆明校级一模)小明在粗细均匀的木棒一端缠绕一些细铜丝制成了如图所示的简易密度计(未标刻度,忽略铜丝的体积),为了给密度计标上刻度,小明将密度计分别放在水中和酒精中。密度计竖直漂浮在水中时,露出液面的长度L1为6.4cm,他在密度计上距顶端6.4cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为1.0g/cm3;密度计竖直漂浮在酒精中时,露出液面的长度L2为4cm,他在密度计上距顶端4cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为0.8g/cm3;利用上述数据,可计算出该密度计上对应密度值为1.2g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为 8 cm,根据上面的三条刻度线的对应值可知,密度计的刻度线是 不均匀且上小下大 的。
【分析】①密度计处于漂浮状态,所受浮力与重力大小相等,根据阿基米德原理,找到浮力的表达式结合二力平衡列方程组,可得刻度线到密度计顶端的距离;
②比较得到的数据,可知刻度线到密度计顶端的距离与液体的密度不成线性函数关系,可得密度计的刻度线的特点。
【解答】解:a.设简易密度计的横截面积为S,长度为L,重力为G,
密度计始终漂浮,则浮力等于重力,所以当密度计竖直漂浮在水中时,则有ρ水gV排水=G,即1×103kg/m3×10N/kg×S(L﹣0.064cm)=G ①
密度计竖直漂浮在酒精中时,则有ρ酒精gV排酒精=G,即0.8×103kg/m3×10N/kg×S(L﹣0.04cm)=G ②
联立①②,解得L=0.16m;
当密度计竖直漂浮在密度值为1.2g/cm3的液体中时,设1.2g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为L3,则有1.2×103kg/m3×10N/kg×S(0.16m﹣L3)=G ③
联立②③,解得L3=0.08m=8cm,即对应密度值为1.2g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为8cm;
b.对应0.8g/cm3、1g/cm3、1.2g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离分别为4cm、6.4cm、8cm,据此可知刻度线到密度计顶端的距离与液体的密度不成线性函数关系,所以密度计的刻度线是不均匀且上小下大的。
故答案为:8;不均匀且上小下大。
【点评】本题算式稍复杂,计算难度较大。
19.(2024秋•长宁区期末)排水量为1000吨的轮船,满载货物漂浮在水面上。此时,轮船受到的浮力为 1×107 牛;在该轮船驶入一片未知水域的过程中,船员发现船身在逐渐微微下沉,则轮船所受到的浮力 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”),根据阿基米德原理和二力平衡条件可知该水域水体的密度 小于 原来水域水体的密度(选填“大于”“等于”或“小于”)。
【分析】(1)知道轮船的排水量(满载时排开水的质量),利用阿基米德原理求轮船满载时受到的浮力;
(2)轮船漂浮,浮力不变;船体下沉,则根据漂浮条件和阿基米德原理可求得密度变化。
【解答】解:
(1)满载时轮船受到水的浮力:F浮=G排=m排g=1000×103kg×10N/kg=1×107N;
(2)在该轮船驶入一片未知水域的过程中,轮船漂浮,浮力不变,船身在逐渐微微下沉,V排变大,根据F浮=ρ液gV排可知液体的密度变小。
故答案为:1×107;不变;小于。
【点评】本题考查浮力的计算和阿基米德原理的应用,难度不大。
20.(2024秋•徐汇区期末)如图中玻璃瓶是一个“伽利略彩球温度计”,可以粗略地测量环境温度。玻璃瓶中装有某种液体,浸有7个体积相同的彩球(分别标有15℃、18℃、21℃、24℃、27℃、30℃、33℃字样),彩球体积不随温度变化而变化。当外界温度在15℃﹣33℃范围内变化时,会有彩球随之上浮或下沉,当所有彩球静止后,浮在上面的彩球中,标示温度值最低的那个彩球所标示的温度即此时环境的大致温度。
①当环境温度为10℃时, 所有 彩球浮在液面上(选填“所有”“没有”或“部分”)。
②当环境温度升高时,液体密度 变小 (选填“变大”“变小”或“不变”),说出理由: 浮力大小不变,排开的液体的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,液体密度变小 。
【分析】根据物体的浮沉条件和阿基米德原理分析。
【解答】解:①彩球体积相同,均浸没液体中时所受浮力相同;当环境温度为10℃时,此时液体的密度最大,都大于彩球的密度,所以彩球都漂浮;
②低温彩球最后上浮,说明其重力最大;彩球能上浮,说明温度降低后,其受到浮力变大;彩球体积不随温度变化而变化,由F浮=ρ液gV排可知,ρ液变大,所以温度降低,液体密度变大,反之,温度升高,液体密度变小。
故答案为:①所有;②变小;浮力大小不变,排开的液体的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,液体密度变小。
【点评】本题考查阿基米德原理、物体的浮沉条件的灵活运用,难度不大。
21.(2024•琼山区校级二模)潜水艇的“掉深”指的是潜艇在水下航行时突然遇到密度较 小 的海水,浮力急剧减小,就会像汽车掉进悬崖一样急剧掉向海底,此时若想自救,潜艇应 向外排水 (“向内充水”或“向外排水”)。
【分析】潜水艇的“掉深”指的是潜艇在水下航行时突然遇到密度较小的海水,由F浮=ρ水gV排可知浮力的变化;
急剧减小,此时浮力小于重力,潜水艇就会像汽车掉进悬崖一样急剧掉向海底,此时若想自救,潜艇应向外排水,使浮力大于重力,潜水艇减速,直到开始上浮。
【解答】解:潜水艇的“掉深”指的是潜艇在水下航行时突然遇到密度较小的海水,由F浮=ρ水gV排可知,浮力急剧减小,此时浮力小于重力,潜水艇就会像汽车掉进悬崖一样急剧掉向海底,此时若想自救,潜艇应向外排水,使浮力大于重力,潜水艇减速,直到开始上浮。
故答案为:小;向外排水。
【点评】本题考查浮沉条件的应用,是一道综合题。
22.(2024•长安区校级模拟)夏天常把西瓜放在冷水里降温,现将一个质量为3.6kg的西瓜放在盛满冷水的桶中,西瓜漂浮,此时西瓜所受浮力为 36 N,若让它恰好浸没在水中,共溢出冷水4kg,则西瓜的体积是 4×10﹣3 m3,西瓜的密度是 0.9 g/cm3(,g=10N/kg)
【分析】西瓜漂浮时,所受浮力等于西瓜的重力,根据F浮=G=mg求西瓜所受的浮力;浸没在水中时,西瓜的体积等于它排开水的体积,根据密度公式求西瓜的体积和西瓜的密度。
【解答】解:西瓜漂浮时,所受浮力等于西瓜的重力,即:
F浮=G=mg=3.6kg×10N/kg=36N;
因为西瓜浸没在水中,则西瓜的体积等于排开水的体积,即:
;
西瓜的密度:。
故答案为:36;4×10﹣3;0.9。
【点评】本题考查物体漂浮条件和密度公式的应用,知道物体浸没在液体中时,排开液体的体积与物体的体积相等是关键之一。
23.(2024•丰县校级模拟)一艘轮船的排水量是8000吨,它装满货物在长江中航行时,受到的浮力是 8×107 N(g=10N/kg)。船从长江驶入大海时,受到的浮力 不变 (选填“变大、变小、不变”),它将 上浮 一些。(选填“上浮、下沉”)
【分析】排水量为满载时排开水的质量,利用阿基米德原理求轮船满载时所受的浮力。
根据从长江驶入大海,轮船都漂浮,受到的浮力都等于轮船受到的重力,得出受到浮力的大小关系,知道长江水和海水的密度关系,根据阿基米德原理F浮=ρgV排可知排开水的体积的变化,然后可知船身相对于水面是上浮还是下沉。
【解答】解:m排=8000t=8×106kg,
由阿基米德原理可得,它装满货物在长江中航行时所受浮力为:
F浮=G排=m排g=8×106kg×10N/kg=8×107N,
因为轮船始终漂浮,则F浮=G船,且船的重力不变,
所以,轮船由长江驶入大海后,受到的浮力不变,
又因为F浮=ρ液gV排,且海水的密度大于江水的密度,即液体的密度变大,
所以,轮船排开海水的体积变小,则船身将上浮一些。
故答案为:8×107;不变;上浮。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用,本题的难点是确定由船从长江驶入大海后浮力不变(因为船始终漂浮),这是容易出错的地方。
24.(2024•临高县校级模拟)小明同学用“雪碧”饮料瓶做了一个浮力秤,如图所示:当瓶中不放被测物体静止时,在瓶上与水面相平位置标记为零刻度线,再在瓶身上均匀标记其他刻度线,左侧标记的是长度值,右侧标上相应的质量值。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,其横截面积为50cm2,不放被测物体时浮力秤的总质量为170g,则浮力秤不放被测物体时,所受浮力为 1.7 N,浮力秤上“2cm”刻度线对应的被测物质量 100 g(水的密度为1.0g/cm3,g取10N/kg)。
【分析】①图中所示状态浮力秤处于漂浮的状态,所以浮力等于重力;
②根据V=Sh可得,浮力秤上2cm刻度线对应的排开液体的体积,由F=ρgV得对应的增加的浮力即被测物体的重力,由G=mg可得被测物体的质量值。
【解答】解:①图中所示状态浮力秤处于漂浮的状态,所以浮力等于重力,即F浮=G物=m物g=0.17kg×10N/kg=1.7N;
②浮力秤上2cm刻度线对应的增加排开液体的体积为:V排=Sh=0.005m2×0.02m=1×10﹣4m3,
对应的增加的浮力为:
,
对应的增加的重力为:G1=F浮1=1N,
对应的被测物体的质量值为:
。
故答案为:1.7;100。
【点评】本题考查漂浮状态利用二力平衡求浮力,难度适中。
25.(2024•定西模拟)2024年1月1日,国产首艘大型邮轮“爱达•魔都号”在上海吴淞口国际邮轮港正式开启商业首航。中国人乘坐自己的大型邮轮出海旅行的梦想成真。“爱达•魔都号”全长323.6米,总吨位为13.55万吨,航行时所受的浮力为 1.355×109 N,排开海水的体积为 1.355×105 m3(ρ海水=1×103kɡ/m3,g取10N/kg)。
【分析】根据满载时的排水量利用阿基米德原理求出满载时受到的浮力;利用阿基米德原理求出排开海水的体积。
【解答】解:“爱达•魔都号”满载时,处于漂浮状态,此时浮力等于重力,即浮力为:
F浮=G排=m排g=13.55×107kg×10N/kg=1.355×109N;
由F浮=ρ海水ρ海gV排可得,排开海水的体积为:
V排1.355×105m3。
故答案为:1.355×109;1.355×105。
【点评】本题考查二力平衡条件、物体的漂浮条件、阿基米德原理公式的应用。
26.(2024•茂南区校级模拟)一个小球受到的重力为4N,体积为5×10﹣4m3,当小球在水中浸没时,它受到的浮力大小为 5 N,放开手后,小球将 上浮 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),小球静止时受到的浮力为 4 N。(,g取10N/kg)
【分析】(1)小球浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力;
(2)比较小球受到的重力和浸没时受到的浮力然后判断放手后小球在水中的浮沉状态,进一步根据浮沉条件求出此时受到的浮力。
【解答】解:(1)将小球浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3=5N;
(2)因当小球在水中浸没时,F浮>G,
所以放手后小球上浮最终漂浮,漂浮时小球受到的浮力:F浮′=G=4N。
故答案为:5;上浮;4。
【点评】本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,关键是知道物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等。
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