内容正文:
9.5物体的浮与沉
一、探究物体上浮和下沉的条件
1.小明继续探究物体的浮沉条件,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块、蜡块、细线、水及其他简单辅助器材。
第一小组:探究铜块的下沉条件。实验中,他们用两种方法测量了铜块受到的浮力:
方法1:称重法,测量过程及示数如图甲所示,则铜块所受的浮力为 N;
方法2:阿基米德原理法,测量过程与示数如图乙所示,则铜块排开水的体积为 mL,根据F浮= 可计算出浮力,通过实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是 ;
第二小组:探究蜡块上浮的条件,要测量蜡块浸没时的浮力,你准备选用第一组上述两方法中方法 ,另一方法不可行的原因: ;
于是,第二小组旳同学对测量浮力实验进行了设计改进,请将实验步骤填写完整,并写出表达式:
实验步骤:①在量筒中装入适量的水,记下体积V1;
②: ;
③求得木块浸没在水中时受到的浮力,F浮= 。
二、物体浮沉的条件
2.小明帮妈妈洗菜时发现,放在盆中的茄子浮在水面如图甲所示,而土豆沉在盆底如图乙所示,他用所学的物理知识对此现象作出一些分析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力小于它受到的重力
B.茄子的密度大于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变
D.土豆排开水的重力小于自身的重力
3.在“探究怎样使物体上浮或下沉”的实验中,小明用手将重1.9N,体积为2×10-4m3的苹果压入水中,直到苹果浸没在水中,苹果浸没时受到的浮力大小为 N。松手后苹果将 (选填“上浮”或“悬浮”或“下沉”),最后静止时,苹果受到的浮力大小是 N。(g取10N/kg)
4.如图所示,在位置A处画出挤压雪碧瓶时,“浮沉子”下沉时所受力的示意图。
5.小明在盛有水的烧杯中放入一枚质量为55g,体积为 50cm3的鸡蛋,静止时如图甲所示;在水中缓慢加入食盐,使其溶解,鸡蛋静止时如图乙所示,处于悬浮状态;继续加入食盐,鸡蛋静止时有部分体积露出液面,如图丙所示,处于漂浮状态。其中 g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)图甲中鸡蛋受到的浮力;
(2)图乙中盐水的密度;
(3)图丙中鸡蛋受到的浮力 。
三、物体浮沉条件的实际应用
6.“中国核潜艇之父”黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献,获得了国家最高科学技术奖。佳佳也深受鼓舞,制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是( )
A.潜水艇模型是通过改变潜水艇的重力实现沉浮的
B.在水下悬浮时,它受到的浮力等于自身重力
C.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜水艇下沉
D.潜艇在下潜过程中所受水的压强变大
7.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”即上浮.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
8.如图,孔明灯通过加热灯罩内的空气,使孔明灯内部的空气密度比外部空气密度 (填“大”或“小”),这样,孔明灯 (填“重力减小”或“浮力增大”),当浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)重力时,孔明灯就会上升。
9.如图所示,明朝时郑和出使西洋用的大型“宝船”船队,其船体在结构上合理、精致、美观,达到了古代造船工艺的巅峰。当船满载货物与空载时相比,所受浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”),若其载重量为3000吨,所受浮力大小为 N。当船体从江河驶入海水后,所受浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
四、漂浮原理的应用
10.如图所示,放在水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有三种不同的液体,静止时三个容器的液面恰好相平。则下列判断正确的是( )
①物体A受到的浮力F甲浮=F乙浮=F丙浮
②容器对桌面的压力F甲<F乙<F丙
③液体的密度ρ甲>ρ乙>ρ丙
④液体对容器底的压强p甲<p乙=p丙
A.只有①② B.只有②④ C.只有①③ D.只有③④
11.现有一形状不规则的木块,小明同学用图甲、乙、丙所示的步骤测出了木块的密度,实验步骤如下:
(1)向容器内倒入适量的水,水的体积记为V1;
(2)将木块轻轻放入容器中,液面上升至V2;
(3)用细针将木块按压,使木块浸没于水中,液面上升至V3.请写出下列物理量的表达式:木块的质量m= ,木块的体积V= ,木块密度ρ= 。(密度ρ水为已知)
12.小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
(1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能 在液体中;
(2)将吸管放到水中的情景如图(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景如图(b)所示,浸入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,h与ρ液、ρ水及H的关系式是h= ;
(3)小明根据图(a)在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),再利用上述关系式进行计算,标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出)。其中0.9刻度线与1.0刻度线之间的距离 (>/</=)1.1刻度线与1.0刻度线之间的距离;
(4)若图(a)、图(b)中液体均为水,密度计由装有不同质量的金属丝、粗细均匀的相同吸管制成,密度计浸入水中的深度H>h。则图(a)中吸管中的金属丝质量 (>/</=,下同)图(b)中吸管中的金属丝质量,图(a)中密度计的测量范围 图(b)中密度计的测量范围。
13.如图甲所示,把边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时有五分之三的体积浸入水中,然后在其上表面放一块小柱体,小柱体放在木块上面时对木块的压强为2000Pa,如图乙所示,静止时方木块刚好能全部浸入水中。(g取10N/kg)求:
(1)甲图中木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)小柱体的底面积。
14.据报道,新西兰某一男孩8年前投放的漂流瓶在1.9万公里外的西班牙海岸被人发现。如果你在长江投放一个漂流瓶,漂流瓶从长江漂入大海,则漂流瓶受到的浮力及它露出水面的体积的变化情况是(ρ水<ρ海水)( )
A.浮力不变,露出水面体积变大
B.浮力变大,露出水面体积不变
C.浮力不变,露出水面体积变小
D.浮力变小,露出水面体积变大
15.如图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
B.图B中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
16.刚下锅的汤圆沉在水底,煮熟后的漂浮在水面上,则煮熟后的汤圆( )
A.受到的浮力等于重力,排开水的体积比刚下锅的小
B.受到的浮力大于重力,排开水底体积比刚下锅的小
C.受到的浮力等于重力,排开水的体积比刚下锅的大
D.受到的浮力大于重力,排开水的体积比刚下锅的大
17.如图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底。若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2。现有以下判断:
(1)若m1>m2,则F1一定小于F2;(2)若m1=m2,则F1一定大于F2;(3)若V1=V2,则F1一定小于F2;(4)若V1>V2,则F1一定大于F2
其中正确的是( )
A.(1)(3) B.(1)(4) C.(2)(3) D.(2)(4)
18.如图所示,两个完全相同的玻璃缸装满了水,其中a水中漂浮着一只大鸭子,b水中漂浮着一只小鸭子。两只鸭子所受浮力 (a/b)较大,容器底部所受水的压力 (相同/不相同),若把两个缸放到台秤上称量,台秤示数 (相同/不相同)。
19.洗水果时,发现芒果体积比油桃大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,如图所示。它们受到的浮力大小关系为 ;用天平正确测量油桃的质量是82.4g;油桃的体积一定 (>/</=)82.4cm3。
20.某物体的质量为3.6kg,体积为310-3m3。拿着将其浸没在水中,物体所受的浮力为 N,松手后物体会 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),该物体静止时在竖直方向上受到 个力的作用,排开水的质量为 kg。(g取10N/kg)
21.将一小球轻轻放入盛满水的溢杯中,静止后溢出19g水,小球排开水的体积为 cm3;擦干后,又将小球轻轻放入盛满酒精的溢杯中,静止后溢出了16g酒精;则小球的质量是 g,在水中处于 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”)状态,小球的密度是 kg/m3。(已知ρ酒精=0.8×103kg/m3)
22.在图中,重为0.5牛的鸡蛋静止在盐水中,请画出该鸡蛋所受力的示意图。
23.现有两只薄壁圆柱形大、小筒.大筒中装有水,小筒的质量为100g,底面积为10cm2,其壁上标有距底部高度的刻度线,小筒放入大筒的水中时,小筒能直立在水中(图中未画出).(g取10N/kg)
(1)小明将某物体放入小筒时,此时小筒底部距离水面高度为15cm,如图1所示,则该物体的质量为 g,现只要在15cm的刻度线处标上该物体的质量值,据此方法,即可将该装置改装成测量物体的质量的仪器;
(2)若在该装置上标上质量刻度,则“0”刻度线应该标在 cm刻度处,该装置能测量待测物体的最大质量为 g;
(3)经过分析,小明发现该装置还能够测量液体密度,测量时将待测液体倒入小筒,并使小筒底部没入水中深度均控制为20cm,(小筒中液体未出)如图2所示.
①按上述要求,当小明在小筒中倒入水时,水面恰好达到小筒壁上 cm刻度线处,并在此处标注水的密度值,据此方法,即可将该装置改装成一个密度秤;
②若在小桶上N处标注水的密度值1.0g/cm3,P处标注密度为0.8g/cm3,如图3所示,若刻度线P和Q到刻度线N的间距相等,则密度为1.2g/cm3应标注在刻度线 (选填“Q上方”、“Q下方”或“Q处”);
③为提高该装置的精度,现需增大上述标记的P、N标记的间距,下列方法可行的是 (选填选项前的字母)
a.仅换用横截面积更大的大筒 b.仅将大筒中换用密度比水大的液体
c.仅增加小筒的质量 d.仅增大小筒底部浸入水中的深度
A.a和b B.b和c C.b和d D.c和d
24.如图所示,水平桌面上的盛水烧杯底面积为100cm2,将质量为1kg的正方体木块放入烧杯中静止时,木块的一半体积浸在水中。(水的密度为ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)此时木块所受的浮力;
(2)木块的体积;
(3)木块的密度。
《9.5物体的浮与沉》参考答案
题号
2
6
7
10
14
15
16
17
答案
D
C
B
A
A
A
C
C
1. 0.2 20 ρ液gV排 重力大于浮力 2 不能测出蜡块浸没时的浮力 见解析
ρ液g(V2-V1)
【详解】[1]甲图中,铜块的重力为2.2N,浸没后弹簧测力计的示数为2N,利用称重法,可计算出铜块受到的浮力为
[2]图乙中,根据量筒的刻线,可求排开液体的体积为
[3]根据阿基米德原理计算出铜块受到的浮力。
[4]因为铜块所受的浮力小于铜块的重力,根据物体的浮沉条件可知,铜块会沉底。
[5][6]因为蜡块放在水中会漂浮,不会完全浸没,不能测出蜡块浸没时的浮力。所以应选用方法2。
[7]将蜡块放入水中、用细铁丝将蜡块按入水中、记下量筒的示数V2。
[8]根据阿基米德原理可计算木块受到的浮力为F浮=ρ液g(V2-V1)。
2.D
【详解】A.茄子处于漂浮状态,茄子受到的浮力等于它受到的重力,故A错误;
B.茄子处于漂浮状态,茄子的密度小于水的密度;土豆处于沉底状态,土豆的密度大于水的密度;所以,茄子的密度小于土豆的密度,故B错误;
C.放入土豆后,水的深度变大,所以,放入土豆后水对盆底的压强变大,故C错误;
D.土豆处于沉底状态,土豆受到的浮力小于自身的重力,土豆受到的浮力等于土豆排开水的重力,所以,土豆排开水的重力小于自身的重力,故D正确。
故选D。
3. 2 上浮 1.9
【详解】[1]将苹果全部压入水中后,苹果排开水的体积等于苹果的体积,即
V排=V=2×10-4m3
苹果浸没时受到的浮力为
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N
[2]浸没在水中的苹果,受到的浮力F浮=2N,而重力G=1.9N,比较可知
F浮>G
故松手后苹果将上浮。
[3]苹果最后静止时漂浮在水面上,此时受到的浮力等于苹果的重力,即
F浮′=G=1.9N
4.
【详解】“浮沉子”下沉时受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力作用且重力大于浮力,过A点做竖直向下、竖直向上的带箭头的直线,分别表示重力、浮力,如图所示:
5.(1)0.5N;(2)1.1g/cm3;(3)0.55N
【详解】解:(1)图甲中鸡蛋受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10-6m3=0.5N
(2)鸡蛋的密度
鸡蛋处于悬浮状态,图乙中盐水的密度
ρ盐水=ρ=1.1g/cm3
(3)图丙中鸡蛋处于漂浮状态,受到的浮力
F浮′=G=mg=55×10-3kg×10N/kg=0.55N
答:(1)图甲中鸡蛋受到的浮力是0.5N;
(2)图乙中盐水的密度是1.1g/cm3;
(3)图丙中鸡蛋受到的浮力是0.55N。
6.C
【详解】A.当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,所受浮力不变,因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇所受的重力来实现的,故A正确,不符合题意;
B.在水下悬浮时,处于平衡状态,说明受力平衡,即它受到的浮力等于自身重力,故B正确,不符合题意;
C.向内推注射器活塞,水会被压出试管,此时模型的自重减小,模型上浮,故C错误,符合题意;
D.潜艇在下潜过程中,在水中的深度变大,根据可知,其所受水的压强变大,故D正确,不符合题意。
故选D。
7.B
【分析】浮力大于重力,物体上浮;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.
【详解】挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,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,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉;松开手,小瓶内水面上的空气体积增大,压强减小,浮沉子里面被压缩的空气把水压出来,此时浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮,当浮沉子的重力等于它所受的浮力,它就悬浮;潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同,综上所述,B说法错误,符合题意故选B.
8. 小 重力减小 大于
【详解】[1][2][3]孔明灯通过加热灯罩内的空气,空气热胀冷缩,使孔明灯内部的空气密度比外部空气密度小,因此孔明灯整体的重力减小,由物体沉浮条件可知,当孔明灯所受浮力大于自身重力时,孔明灯就会上升。
9. 变大 3×107 不变
【详解】[1]船漂浮在水面上,浮力和重力相等,满载时船的总重力大于空载时的总重力,故船满载货物与空载时相比,所受浮力变大。
[2]浮力大小为
[3]船从江河驶入海水后,仍然处于漂浮状态,所受浮力仍等于其重力,所以浮力不变。
10.A
【详解】①根据图示可知,甲悬浮,乙丙漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等
F甲浮=F乙浮=F丙浮
故①正确;
②③④由图可知,物体排开的液体的体积关系为
V甲>V乙>V丙
由于
F甲浮=F乙浮=F丙浮
根据阿基米德原理可知
ρ甲<ρ乙<ρ丙
故③错误;
因为丙的密度最大,并且液体的深度相同,丙容器底所受的压强最大,所以
p甲<p乙<p丙
所以液体对容器底产生的压力大小为
根据容器对桌面的压力F总=F液+G容可知,容器对桌面的压力为
F甲<F乙<F丙
故④错误,②正确;
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
11. ρ水(V2﹣V1) V3﹣V1
【详解】[1][2][3]由图乙可知,木块处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,即
F浮=G=mg
由甲乙可知,木块排开水的体积
V排=V2-V1
木块排开水的体积
G排=m排g=ρ水V排g=ρ水(V2-V1)g
由阿基米德原理可得
F浮=G排
mg=ρ水(V2-V1)g
则木块的质量
m=ρ水(V2-V1)
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由甲丙可知,木块的体积
V=V3-V1
木块的密度
12. 漂浮 > > >
【详解】(1)[1]为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端塞入一些金属丝作为配重,这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中。
(2)[2]设吸管的底面积为S,根据物体浮沉条件可知
F浮=ρgV排=ρgSh
F浮水=F浮液=G
即
ρ水gSH=ρ液gSh
所以
(3)[3]吸管在(a)、(b)图中均漂浮,F浮=G,所以在水和另一种液体中密度计受到的浮力相等,由F浮=ρgV排,可知液体密度越大,密度计排开液体的体积越小,所以密度计上端刻度小、下端刻度大,即1.1刻线是在1.0刻线的下方;h与ρ水、ρ液,及H的关系式是,由于不同液体不同,所以相邻刻线的间距不均匀,越往上刻度越稀疏,故0.9刻度线与1.0刻度线之间的距离大于1.1刻度线与1.0刻度线之间的距离。
(4)[4]若图(a)、图(b)中液体均为水,密度计由装有不同质量的金属丝、粗细均匀的相同吸管制成,由漂浮的条件可知
F浮=ρgV排=G
由题图可知,密度计浸入水中的深度H>h,图(a)中吸管浸入水中较多,排开水的体积较大,因此受到的浮力较大,其重力较大,由G=mg可知,图(a)中吸管中的金属丝质量大于图(b)中吸管中的金属丝质量。
[5]由
F浮=ρgV排=ρgSh=G
可得
密度计的横截面积,长度均相同,图(a)中吸管中的金属丝质量大于图(b)中吸管中的金属丝质量,那么图(a)中密度计的重力大于图(b)中密度计的重力,因此图(a)中密度计的测量范围大于图(b)中密度计的测量范围。
13.(1)6N;(2)0.6×103kg/m3;(3)2×10-3m2
【详解】解:(1)甲图中木块排开水的体积
甲图中木块受到的浮力
F浮甲=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N
(2)因木块漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,所以,木块的重力
G木=F浮甲=6N
木块的密度
(3)木块完全浸没时受到的浮力
F浮=ρ水gV木=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10N
因静止时图乙方木块刚好能全部浸入水中,受到的浮力和它们的总重力相等,所以,小柱体的重力
G柱=G总-G木=F浮-G木=10N-6N=4N
小柱体的底面积
答:(1)甲图中木块受到的浮力是6N;
(2)木块的密度是0.6×103kg/m3;
(3)小柱体的底面积是2×10-3m2。
14.A
【详解】漂流瓶在水中漂浮,受到的浮力等于重力,重力不变,则浮力不变;由于海水密度大于长江淡水密度,根据公式可知,漂流瓶从长江漂入大海,露出水面的体积变大,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
15.A
【详解】A.将物体做成中空的可以通过增大排开液体的体积来增大浮力。巨轮之所以能够浮在水面上,是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力,故A正确;
B.浸没在水中的潜水艇在下潜过程中,水的密度和排开水的体积都不变,由F浮=ρ液gV排可知,所受的浮力不变,故B错误;
C.密度计测液体密度时,都是漂浮的,浮力都等于重力,密度计在不同液体中的重力不变,则所受浮力不变,故C错误;
D.气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故D错误。
故选A。
16.C
【详解】BD.煮熟后的汤圆漂浮在水面上,物体漂浮时浮力等于重力,故BD错误,不符合题意;
AC.刚下锅的汤圆沉在水底,浮力小于重力,煮熟后的汤圆漂浮在水面上,物体漂浮时浮力等于重力,所以煮熟后的汤圆浮力增大,则排开水的体积比刚下锅的大,故A错误,不符合题意;C正确,符合题意。
故选C。
17.C
【详解】(1)若m1>m2,则由G=mg可知G1大于G2,由于苹果漂浮,浮力等于重力,梨子下沉,浮力小于重力,则可知苹果所受浮力F1一定大于梨子所受浮力F2,故(1)错误;(2)若m1=m2,则由G=mg可知G1等于G2,由于苹果漂浮,浮力等于重力,梨子下沉,浮力小于重力,则可知苹果所受浮力F1一定大于梨子所受浮力F2,故(2)正确;(3)若V1=V2,由图可知梨子排开水的体积大于苹果排开水的体积,由可知,苹果所受浮力F1一定小于梨子所受浮力F2,故(3)正确;(4)若V1>V2,由图无法判断排开水的体积大小关系,无法比较所受浮力大小关系,故(4)错误;综合可知(2)(3)正确,故选C。
18. a 相同 相同
【详解】[1]由题可知,两只鸭子都漂浮在水中,处于漂浮状态,受到的浮力等于自身的重力,大鸭子的重力大于小鸭子的重力,故大鸭子受到的浮力大于小鸭子受到的浮力,故两只鸭子中a受到的浮力较大。
[2]由于两个完全相同的玻璃缸装满了水,鸭子漂浮在水面上,玻璃缸内水的深度相同,根据液体压强的公式
可知,液体密度相同,深度相同,对玻璃缸底部的压强相同,玻璃缸的底面积相同,根据压强的公式可得,液体对玻璃缸底部的压力为
F=pS
故液体对玻璃缸底部的压力相同。
[3]由于鸭子都处于漂浮状态,于是有
F浮=G排=G鸭
即放入鸭子后排开水的重力等于鸭子自身的重力,所以两玻璃缸的总重力相同,由公式
G=mg
可知,两玻璃缸的总质量相同,故放在电子秤上的示数相同。
19. > >
【详解】[1] 芒果比油桃体积大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,则芒果排开水的体积比油桃大,由可知,芒果受到的浮力大于油桃受到的浮力。
[2] 油桃漂浮,则密度小于水的密度,所以油桃的体积
20. 30 下沉 3 3
【详解】[1]因为物体浸没,则
物体所受的浮力为
物体所受的浮力为30N。
[2]物体的重力
因为浮力小于重力,松手后物体会下沉。
[3]物体静止时,处于沉底状态,竖直方向上受到,重力、浮力、支持力三个力的作用。
[4]排开水的质量
排开水的质量为3kg。
21. 19 19 漂浮 0.95×103
【详解】[1]小球排开水即为溢出的水,体积为
[2][3]将小球轻轻放入盛满酒精的溢杯中,静止后溢出了16g酒精,根据阿基米德原理可知排开酒精的体积为
可知在水中处于漂浮状态,此时所受浮力大小等于自重,则小球的质量是19g。
[4]因为小球的重力大于排开酒精的重力,所以小球在酒精中会沉底,排开酒精的体积即为自身体积,则小球的密度是
22.
【详解】重为0.5N的鸡蛋静止悬浮在盐水中,鸡蛋处于平衡状态,鸡蛋受到竖直向下的重力与竖直向上的浮力是一对平衡力,大小相等,所以鸡蛋受到的浮力为
F浮=G=10N
两个力的作用点画在鸡蛋的重心上,如图所示:
23. 50 10 300 10 Q上方 C
【详解】第一空.小桶的质量m筒=100g,则小桶的重力为:
G筒= m筒g=0.1kg×10N/kg=1N;
将物体放入小筒时,小筒底部距离水面高度h=15cm,则此时排开水的体积为:
V排=Sh=10×10-4m2×0.15m=1.5×10-4m3,
则小桶和物体受到的浮力为:
==1.5N,
因小桶漂浮,此时小桶和物体总重力等于浮力,即:
G筒+G物=F浮.
则物体的重力为:
G物=F浮-G筒=1.5N-1N=0.5N,
物体的质量为:
m物===0.05kg=50g.
第二空.要找到“0”刻度线,应将空小筒放入水中,此时小筒底部距离水面高度(水面到达小筒的刻度线)即为“0”刻度线.因空小筒在水中是漂浮的,则其受到的浮力等于其自身重力,即
F浮′=G筒=1N,
此时小筒排开水的体积为:
V排′===1×10-4m3,
小筒底部距离水面高度h′===0.1m=10cm,
即该质量测量仪的“0”刻度线应该标在10cm刻度处.
第三空.通过以上分析可知,小筒上的10cm刻度线为0g,15cm刻度线为50g,则每1cm代表的质量为=10g/cm.由图可知,小筒上最大刻度线为40cm,到“0”刻度线有30cm,则该装置能测量待测物体的最大质量为:
m最大=10g/cm×30cm=300g.
第四空.当在小筒中倒入水时,使小筒底部没入水中深度为20cm.则可计算倒入小筒中的水质量为:
m水=10g/cm×(20-10)cm=100g=0.1kg,
其体积为:
V水===0.1×10-3m3,
则小筒中水面达到小筒壁的刻度线(小筒中倒入水的深度)为:
h===0.1m=10cm.
即在小筒10cm刻度处标注水的密度值,据此方法,即可将该装置改装成一个密度秤.
第五空.由题意可知,不管注入何种液体,都使小筒浸入水中的深度到20cm刻度线,即注入小筒中的液体质量都是m液=100g.且由以上分析可知,N处为小筒10cm刻度线.当注入密度为0.8g/cm3的液体时,其体积为:
V0.8===125cm3,
则该液体液面到达小筒壁的刻度线(即P处)为:
h0.8===12.5cm,
则P到N的距离为12.5cm-10cm=2.5cm;
当注入密度为1.2g/cm3的液体时,其体积为:
V1.2===83.33cm3,
则该液体液面到达小筒壁的刻度线为:
h1.2===8.33cm,
则该液面到N的距离为10cm-8.33cm =1.67cm,小于P到N的距离.所以可判断密度为1.2g/cm3应标注在刻度线Q的上方.
第六空.为提高该装置的精度,需增大P、N标记的间距.
a.换用横截面积更大的大筒,对小筒浸入水中的深度和其内液面到达的刻度线P、N没有影响.故a不可行.
b.将大筒中换用密度比水大的液体后,小筒浸入水中到20cm刻度线时,小筒受到的浮力会增大,则须往小筒中加入更多的液体,使得液面到达的刻度线升高,从而增大P、N间距.故b可行.
c.增加小筒的质量后,小筒浸入水中到20cm刻度线时,小筒受到的浮力不变,则往小筒中加入的液体要减少,使得液面到达的刻度线降低,从而会减小P、N间距.故c不可行.
d.增大小筒底部浸入水中的深度,即小筒浸入水中的刻度线大于20cm,则小筒受到的浮力会增大,须往小筒中加入更多的液体,使得液面到达的刻度线升高,从而增大P、N间距.故d可行.
故选择C选项.
24.(1)10N
(2)2×10﹣3m3
(3)0.5×103kg/m3
【详解】(1)由题意可知,木块漂浮在水面上,由物体浮沉条件可知,此时木块所受的浮力F浮=G木=m木g=1kg×10N/kg=10N。
(2)由可得木块排开水的体积为
因木块的一半体积浸在水中,则木块的体积
(3)根据可得木块的密度为
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