内容正文:
第十章 浮力 (B卷•培优卷)
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版2024八年级下册第10章。
一、填空题(每空2分,作图每题2分,共28分)
1.(23-24八年级下·安徽合肥·期中)若阿基米德原理成立,则 (用图中的字母表示),阿基米德原理内容是:浸在液体中物体所受浮力大小等于 。
2.(2024·山东威海·中考真题)小明洗菜时发现体积较大的土豆沉入水底,体积较小的西红柿浮于水面,土豆受到的浮力 西红柿受到的浮力;他想测量土豆的密度,用细线将土豆挂在弹簧测力计下示数为2.4N,再将其完全浸没水中测力计示数为0.4N,则土豆的密度是 。
3.(23-24八年级下·安徽池州·期末)夏天喜欢游泳的人越来越多,周末小明带上爸爸给他买的充气垫去游泳馆游泳,充上气后充气垫呈长方体,质量是2kg,体积是0.15m³。当小明整个人完全趴在充气垫上时,充气垫刚好有的体积浸入水中(忽略充气垫的形变),此时充气垫受到的浮力是 N;小明的体重是 N。
4.(2024·安徽六安·模拟预测)如图所示为芜湖的“渡江第一船”。在1949年4月20日渡江战役中,该船以锐不可当之势第一个突破长江之险,为渡江战役的胜利吹响了号角。若这艘船浸入水中的平均横截面积为,平均吃水深度为0.6m,则这艘“渡江第一船”在江水中受到的浮力是 N。(江水的密度为,g取10N/kg)
5.(23-24八年级下·安徽合肥·期末)某薄壁密闭容器(自重忽略不计)中装有500cm³的水。将容器放入某液体中静止时如图甲所示,则该容器受到的浮力大小为 N, 若将容器倒置并使其在液体中竖直漂浮静止时如图乙所示,容器排开液体的体积 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
6.(23-24八年级下·安徽池州·期末)小明同学利用塑料矿泉水瓶(大瓶)和薄壁小圆柱形玻璃瓶(小瓶)制作了“浮沉子”,小瓶的横截面积为S。小瓶中装入适量水后瓶口朝下放入大瓶中,拧紧大瓶瓶盖使其密封,两瓶内均有适量空气,水的密度记为ρ水。当小瓶漂浮时如图甲所示,手用力按压大瓶使小瓶恰好悬浮在图乙所示的位置,则小瓶和小瓶内空气整体受到的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”),此时小瓶内的空气柱长度为h1,水柱长度为h2,小瓶和小瓶内空气整体受到的浮力是 (用字母表示)。
7.(22-23八年级下·安徽阜阳·期末)在19届亚运会上,中国游泳队获得了优异成绩。质量为60kg的运动员在游泳时,假设全部浸入水中,运动员受到的浮力是 N,游泳时身体露出一部分时受到水的浮力会 。(已知人的密度和水的差不多)
8.(22-23八年级下·安徽合肥·期中)如图所示, 容器底部一根中间为圆柱形的管子与大气相连, 管的直径为 不计管的厚度。现在管子上方压一个边长为 的塑胶正方体, 将管口封住, 使容器中盛有一定质量的水。已知大气压强为 ,塑胶正方体的密度为 。当水面恰好在塑胶正方体高的中点时, 塑胶正方体受到的水对它的浮力大小为 。当容器中所盛水的水面到塑胶正方体底面的高度满足一定的条件时, 塑胶正方体能封住管口, 不让水从管子的孔中流出, 则该条件是 。(计算时保留小数点后两位)
二、单项选择题(每小题3分,共30分)
9.(23-24八年级下·安徽宿州·期末)如图所示,将一个打足气的篮球和一个套扎在气针上的未充气的玩具气球,一起悬挂在杠杆的一端。调节杠杆另一端的钩码,使杠杆呈水平状态。将气针插入篮球的气孔中,篮球中的部分空气就充入气球中。则( )
A.杠杆会向左倾斜 B.杠杆会向右倾斜
C.杠杆仍将保持水平平衡 D.篮球内的气体温度会上升
10.(22-23八年级下·安徽滁州·期中)将同一长方体分别水平、竖直放置在水中,使其处于静止状态,如图所示。两种情况下,它所受到的向上、向下的压强差分别为和,向上、向下的压力差分别为和,则下列判断中正确的是( )
A., B.,
C., D.,
11.(22-23八年级下·安徽亳州·期末)如图所示,装满水的甲、乙两个相同水槽,放在水平桌面上。甲水槽内放一个质量较小的鸭子A,乙水槽内放一个质量较大的鸭子B,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两水槽底部受到水的压强大小相等
B.鸭子A、B受到浮力大小相等
C.甲、乙两水槽对水平桌面的压强大小不相等
D.鸭子A、B排出水的质量相等
12.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期末)水平桌面上的烧杯内盛有一定的水,一个实心冰块静止地漂浮在水面上。当冰块熔化后,烧杯内水的各个位置的压强如何变化( )
A.都变大 B.都变小
C.有的位置变大,有的位置变小 D.都不变
13.(2024·陕西·中考真题)当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
14.(23-24八年级下·安徽亳州·期末)把重为G的石块挂在弹簧测力计下,将石块分别浸没在水和酱油中,石块没有碰到容器的底部和侧壁,测力计的示数分别为F1和F2,以下说法不正确的是( )
A.石块在水和酱油中受到的浮力比是
B.石块的体积是
C.弹簧测力计示数大小关系是F1F2
D.酱油的密度是
15.(2024·北京房山·一模)小华洗草莓时发现草莓漂浮在水面上,他想知道草莓的密度,于是用家里的电子秤进行测量。首先测出杯子和水的质量为210g,如图甲所示;然后再将草莓放入水中漂浮,此时电子秤的示数为237g,如图乙所示;最后用一根细针压草莓使其浸没在水中且不接触杯子,杯子中没有水溢出,此时电子秤的示数为240g,如图丙所示。ρ水=1.0(103kg/m3,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.草莓的质量为30g
B.草莓的体积为27cm3
C.细针对草莓的压力为0.3N
D.草莓的密度约为0.9(103kg/m3
16.(2024·安徽蚌埠·三模)如图所示,底面积为 150cm2 的圆柱形容器中装有适量的水,将质量为 200g 的实心长方体物块放入水中(ρ水 = 1.0×103kg/m3),最终物块静止时有五分之一的体积露出水面,此时容器中水的深度为 30cm 。则 下列判断正确的是( )
A.该物块所受的浮力大小为 1N B.该容器底部受到水的压力大小为 50N
C.该物块的密度为 0.75×103kg/m3 D.若要使物块浸没水中,施加在其上表面的压力至少要 0.5N
17.(2024·福建·中考真题)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A.甲图中,水对杯底的压力为 B.乙图中,草莓的质量为
C.丙图中,草莓排开水的体积为 D.丙图中,细针对草莓的压力为
18.(2024·湖北武汉·中考真题)如图甲所示,水平桌面上有一个质量为100g、底面积为的圆柱形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距离为15cm,杯中装有部分水,此时溢水杯对桌面的压强为。将挂在弹簧测力计下端密度为的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为,水对溢水杯底部的压强为;当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为,溢水杯对桌面的压强为。已知,下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
三、实验探究题(每空2分,共32分)
19.(23-24八年级下·安徽阜阳·期末)文文同学利用如图所示的实验步骤探究浮力大小的影响因素。
(1)由实验数据可以初步得出探究的结果,物体所受浮力大小与 有关;
(2)实验中同组的小熙发现物体受到浮力时,会排开一定的水,为了探究物体所受浮力和排开液体重力的关系,于是他们又用盛满水的溢水杯设完成了如图所示的实验,发现与的差值和与的差值大小相同,由此可知铁球浸没在水中所测得的结论是:物体浸在液体中时受到浮力的大小等于 ;
(3)在交流讨论时,他们认为应该将A换成其他材料的物体并换用不同的液体多次实验,其目的是: 。
20.(23-24八年级下·安徽池州·期末)如图甲所示,选择弹簧测力计、实心金属块、溢水杯和清水等进行“探究浮力的大小”。
(1)实验过程中,最优化的步骤是 (写序号);
(2)实验中浸在水中金属块受到的浮力是 ,排开水的重力是 ,如果上述两项相等,则阿基米德原理得以验证(以上两空均用图中字母表示);
(3)甲图所示实验完成后,实验小组成员又补充了乙图所示实验(金属块没有完全浸没),此次实验 (选“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
21.(23-24八年级下·安徽宿州·期末)在没有弹簧测力计的情况下,小林同学用电子秤、木块、杯子和水完成了“验证阿基米德原理”的实验,如图所示(木块不吸水)。
A.用电子秤测木块的质量 B.用电子秤测杯子和溢出水的总质量
C.用电子秤测空杯子的质量 D.将木块缓慢放入装满水的溢水杯中,杯子收集溢出的水
(1)为了减小误差,合理的实验顺序是 (用字母表示);
(2)若 (写出、、的等量关系),则可以得出物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系;
(3)D实验步骤时,木块放入水中后,溢水杯对水平桌面的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)若D步骤中,在放入木块前溢水杯中的水未装满,则会导致测得排开水的质量 (选填“偏大”“偏小”或“不影响”)。
22.(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)小迪同学利用弹簧测力计、烧杯、水(ρ水=1.0×103kg/m3)、未知密度的小石块、咸奶茶和不吸水的细线,巧妙地设计实验,完成了:
①浮力相关内容的复习;②测量内蒙古风味美食咸奶茶的密度。请完成下列问题:
(1)要测量小石块浸没在水中的浮力,最合适的实验顺序是 (选填“A→B”或“B→A”);
(2)根据上述实验数据计算出小石块的密度是 kg/m3;
(3)咸奶茶的密度表达式 ρ茶= (用F1、F2、F3、ρ水表示)。
四、计算题(第23小题4分,第24小题6分,共10分;解答有必要的公式和过程)
23.(2024·安徽阜阳·一模)小明同学根据自己所学的知识制作了密度计(能测液体密度的器材),他选用了一个高12cm。底面积为5cm2的圆柱形直管,并在里面装有金属小颗粒,如图所示。密度计总重0.3N,浸入该液体中的深度为6cm,此时在密度计与液面相平的a点处可以标上该液体的密度值。求:
(1)密度计在液体中竖直漂浮时,液体对密度计底部的压强是多大?
(2)在a点处所标出的该液体的密度是多少?
(3)密度计所能测量的液体密度的最小值(此时密度计刚好能竖直浸没在液体中)是多少?
24.(2024·安徽合肥·模拟预测)某兴趣小组“探究浮力大小与排开液体重力关系”实验过程如下:
①用电子秤称量一不倒翁的质量,示数为36g,如图甲;
②将盛满水的溢水杯和空烧杯放在两个电子秤上,并去皮(就是将被测物体放在电子秤上,此时将电子秤示数清零,之后显示的示数为增加的质量),盛满水的溢水杯水深12cm,如图乙。
③将不倒翁缓慢放入盛满水的溢水杯中,水从溢水杯流入空烧杯,不倒翁漂浮在水面,稳定后,溢水杯下电子秤示数不变,烧杯下电子秤示数为36g,如图丙。(,g=10N/kg)求:
(1)在盛满水的溢水杯中,水对溢水杯底部的压强;
(2)图丙中不倒翁受到水的浮力;
(3)利用浮力的知识说明:盛满水的溢水杯下的电子秤在放入不倒翁前后,示数保持不变。
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第十章 浮力 (B卷•培优卷)
(考试时间:90分钟 试卷满分:100分)
注意事项:
1.测试范围:人教版2024八年级下册第10章。
一、填空题(每空2分,作图每题2分,共28分)
1.(23-24八年级下·安徽合肥·期中)若阿基米德原理成立,则 (用图中的字母表示),阿基米德原理内容是:浸在液体中物体所受浮力大小等于 。
【答案】 F4-F1 见解析
【解析】[1]若阿基米德原理成立,则F浮=G排,由图可知
F2-F3=F4-F1
[2]阿基米德原理内容是:浸在液体中物体所受浮力大小等于物体排开的液体所受的重力大小。
2.(2024·山东威海·中考真题)小明洗菜时发现体积较大的土豆沉入水底,体积较小的西红柿浮于水面,土豆受到的浮力 西红柿受到的浮力;他想测量土豆的密度,用细线将土豆挂在弹簧测力计下示数为2.4N,再将其完全浸没水中测力计示数为0.4N,则土豆的密度是 。
【答案】 大于 1.2
【解析】[1]根据可知,土豆的体积较大,西红柿的体积较小,则土豆受到的浮力大于西红柿受到的浮力。
[2]根据称重法测浮力可知,土豆的重力为2.4N,土豆受到的浮力为
土豆沉入水底,体积等于其排开水的体积,为
土豆的密度为
3.(23-24八年级下·安徽池州·期末)夏天喜欢游泳的人越来越多,周末小明带上爸爸给他买的充气垫去游泳馆游泳,充上气后充气垫呈长方体,质量是2kg,体积是0.15m³。当小明整个人完全趴在充气垫上时,充气垫刚好有的体积浸入水中(忽略充气垫的形变),此时充气垫受到的浮力是 N;小明的体重是 N。
【答案】 500 480
【解析】[1]排开水的体积为
充气垫受到的浮力为
[2]充气垫的重力为
G=mg=2kg×10N/kg=20N
由于充气垫处于漂浮状态,受到的浮力等于小凡和充气垫的总重力,所以小明受到的重力为
G小明=F浮力-G=500N-20N=480N
4.(2024·安徽六安·模拟预测)如图所示为芜湖的“渡江第一船”。在1949年4月20日渡江战役中,该船以锐不可当之势第一个突破长江之险,为渡江战役的胜利吹响了号角。若这艘船浸入水中的平均横截面积为,平均吃水深度为0.6m,则这艘“渡江第一船”在江水中受到的浮力是 N。(江水的密度为,g取10N/kg)
【答案】
【解析】根据题意可得,这艘“渡江第一船”在江水中排开江水的体积为
根据阿基米德原理可得,这艘“渡江第一船”在江水中受到的浮力是
5.(23-24八年级下·安徽合肥·期末)某薄壁密闭容器(自重忽略不计)中装有500cm³的水。将容器放入某液体中静止时如图甲所示,则该容器受到的浮力大小为 N, 若将容器倒置并使其在液体中竖直漂浮静止时如图乙所示,容器排开液体的体积 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 5 不变
【解析】[1]甲图中,容器漂浮,容器受到的浮力与重力相等,则浮力为
[2]将容器倒置并使其在液体中竖直漂浮静止时如图乙所示,容器仍然漂浮,浮力等于重力,即浮力不变,则容器排开液体的体积不变。
6.(23-24八年级下·安徽池州·期末)小明同学利用塑料矿泉水瓶(大瓶)和薄壁小圆柱形玻璃瓶(小瓶)制作了“浮沉子”,小瓶的横截面积为S。小瓶中装入适量水后瓶口朝下放入大瓶中,拧紧大瓶瓶盖使其密封,两瓶内均有适量空气,水的密度记为ρ水。当小瓶漂浮时如图甲所示,手用力按压大瓶使小瓶恰好悬浮在图乙所示的位置,则小瓶和小瓶内空气整体受到的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”),此时小瓶内的空气柱长度为h1,水柱长度为h2,小瓶和小瓶内空气整体受到的浮力是 (用字母表示)。
【答案】 不变 ρ水gSh1
【解析】[1][2]甲图中小瓶和小瓶内空气整体处于漂浮状态,所受浮力等于所受重力大小;乙图中小瓶悬浮时小瓶和瓶内空气受到的总重力不变,悬浮时浮力大小仍然等于重力大小,则它们整体受到的浮力不变。小瓶内空气的体积为
则小瓶和瓶内空气整体受到的浮力为
7.(22-23八年级下·安徽阜阳·期末)在19届亚运会上,中国游泳队获得了优异成绩。质量为60kg的运动员在游泳时,假设全部浸入水中,运动员受到的浮力是 N,游泳时身体露出一部分时受到水的浮力会 。(已知人的密度和水的差不多)
【答案】 600 变小
【解析】[1]已知人的密度和水的差不多,则运动员的体积为
假设全部浸入水中,运动员受到的浮力是
[2]游泳时身体露出一部分时,运动员排开水的体积减小,由可知,人受到的浮力会变小。
8.(22-23八年级下·安徽合肥·期中)如图所示, 容器底部一根中间为圆柱形的管子与大气相连, 管的直径为 不计管的厚度。现在管子上方压一个边长为 的塑胶正方体, 将管口封住, 使容器中盛有一定质量的水。已知大气压强为 ,塑胶正方体的密度为 。当水面恰好在塑胶正方体高的中点时, 塑胶正方体受到的水对它的浮力大小为 。当容器中所盛水的水面到塑胶正方体底面的高度满足一定的条件时, 塑胶正方体能封住管口, 不让水从管子的孔中流出, 则该条件是 。(计算时保留小数点后两位)
【答案】 546.50 h<34.31cm
【解析】[1]下表面由水深得到压强,即为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2500Pa
那么下表面积(与水接触)
浮力的产生是上下表面的压力差,则
F浮=pS=2500Pa×0.2186m2=546.50N
[2]塑胶立方体受到的重力为
G塑=m塑g=ρ塑V塑g=0.6×103kg/m3×0.5m×0.5m×0.5m×10N/kg=750N
当G>F浮力,即750N≥ρ水ghS,则
750N≥1.0×103kg/m3×10N/kg×h×0.2186m2
解得
h≤0.3431m=34.31cm
二、单项选择题(每小题3分,共30分)
9.(23-24八年级下·安徽宿州·期末)如图所示,将一个打足气的篮球和一个套扎在气针上的未充气的玩具气球,一起悬挂在杠杆的一端。调节杠杆另一端的钩码,使杠杆呈水平状态。将气针插入篮球的气孔中,篮球中的部分空气就充入气球中。则( )
A.杠杆会向左倾斜 B.杠杆会向右倾斜
C.杠杆仍将保持水平平衡 D.篮球内的气体温度会上升
【答案】A
【解析】ABC.将气针插入篮球的气孔中,篮球中的部分空气就充入气球中,篮球与气球排开空气的体积变大,篮球与气球受到的浮力变大,篮球与气球重力不变,篮球与气球对杠杆的拉力等于篮球与气球重力与浮力之差,则篮球与气球对杠杆的拉力变小,杠杆左端的力与力臂的成积不变,篮球与气球对杠杆的拉力的力臂也不变,则此时杠杆左端力与力臂的乘积大于杠杆右边力与力臂的乘积,故杠杆会向左倾斜,故A符合题意,BC不符合题意;
D.篮球内的气体对外做功,温度降低,故D不符合题意。
故选A。
10.(22-23八年级下·安徽滁州·期中)将同一长方体分别水平、竖直放置在水中,使其处于静止状态,如图所示。两种情况下,它所受到的向上、向下的压强差分别为和,向上、向下的压力差分别为和,则下列判断中正确的是( )
A., B.,
C., D.,
【答案】A
【解析】由题意知,同一长方体在水中,水平、竖直放置在水中,且处于悬浮状态,则两种情况下长方体排开水的体积相等,根据得,两种情况下长方体所受水的浮力相同,而浮力等于长方体上、下表面受到水的压力差,所以长方体上、下表面受到水的压力差不变,即
由可得,长方体受到的向上、向下的压强差为
而竖直放置比水平放置时,长方体上、下表面积小,所以两种情况下长方体上、下表面受到水的压强差不相等。故A正确,BCD错误。
故选A。
11.(22-23八年级下·安徽亳州·期末)如图所示,装满水的甲、乙两个相同水槽,放在水平桌面上。甲水槽内放一个质量较小的鸭子A,乙水槽内放一个质量较大的鸭子B,则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两水槽底部受到水的压强大小相等
B.鸭子A、B受到浮力大小相等
C.甲、乙两水槽对水平桌面的压强大小不相等
D.鸭子A、B排出水的质量相等
【答案】A
【解析】A.甲、乙两个完全相同的水槽装满了水,玩具鸭放入后水的深度h仍然相同,根据p=ρgh可知,水对水槽底的压强相等,故A正确;
B.由于鸭子漂浮,浮力等于鸭子的重力,由于鸭子A的质量较小,重力小,受到的浮力也小,故B错误;
C.由于鸭子漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可知
G物=F浮=G排
即鸭子的重力与溢出水的重力相等,则整个装置的重力是相同的,对桌面的压力也是相同的,由可知,甲、乙两水槽对水平桌面的压强大小相等,故C错误;
D.由于鸭子漂浮,鸭子的重力与溢出水的重力相等,由于鸭子A的质量小于鸭子B的质量,根据G=mg可知,鸭子A的重力小于鸭子B的重力,所以鸭子A排开水的重力小于鸭子B排开水的重力,由G=mg可知,鸭子A排开水的质量小于鸭子B排开水的质量,故D错误。
故选A。
12.(23-24八年级下·安徽蚌埠·期末)水平桌面上的烧杯内盛有一定的水,一个实心冰块静止地漂浮在水面上。当冰块熔化后,烧杯内水的各个位置的压强如何变化( )
A.都变大 B.都变小
C.有的位置变大,有的位置变小 D.都不变
【答案】D
【解析】冰熔化前,漂浮在水面上,浮力等于重力,即
则
冰熔化后,熔水的体积为
则
则冰熔化前后,液面高度不变,烧杯内水的各个位置的压强不变。故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
13.(2024·陕西·中考真题)当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
【答案】C
【解析】A.潜艇在高密度水层悬浮时,潜艇处于静止状态,所受的浮力等于其重力,故A错误;
B.由阿基米德原理知道,潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,不变,变小,因此所受的浮力变小,故B错误;
C.潜艇遭遇“掉深”时潜艇受到的浮力小于重力,因此进行自救时,需快速排出水箱中的水,减小潜艇的重力,从而使重力小于潜艇受到的浮力才能重新上浮,故C正确;
D.由阿基米的原理知道,潜艇从刚露出水面至漂浮在水面的过程,所受的浮力变小。故D错误。
故选C。
14.(23-24八年级下·安徽亳州·期末)把重为G的石块挂在弹簧测力计下,将石块分别浸没在水和酱油中,石块没有碰到容器的底部和侧壁,测力计的示数分别为F1和F2,以下说法不正确的是( )
A.石块在水和酱油中受到的浮力比是
B.石块的体积是
C.弹簧测力计示数大小关系是F1F2
D.酱油的密度是
【答案】D
【解析】A.根据力的平衡可知,石块在水中受到的浮力F浮水=G-F1,在酱油中受到的浮力力F浮油=G-F2,则石块在水和酱油中受到的浮力比是,故A正确,不符合题意;
B.由阿基米德原理得,石块的体积是
故B正确,不符合题意;
C.由F浮=ρ液gV排得,石块排开液体的体积相同,因为酱油的密度比水大,则石块在酱油中受到的浮力大,所以弹簧测力计示数大小关系是F1≠F2,故C正确,不符合题意;
D.由F浮=ρ液gV排得,酱油的密度
故D错误,符合题意;
故选D。
15.(2024·北京房山·一模)小华洗草莓时发现草莓漂浮在水面上,他想知道草莓的密度,于是用家里的电子秤进行测量。首先测出杯子和水的质量为210g,如图甲所示;然后再将草莓放入水中漂浮,此时电子秤的示数为237g,如图乙所示;最后用一根细针压草莓使其浸没在水中且不接触杯子,杯子中没有水溢出,此时电子秤的示数为240g,如图丙所示。ρ水=1.0(103kg/m3,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.草莓的质量为30g
B.草莓的体积为27cm3
C.细针对草莓的压力为0.3N
D.草莓的密度约为0.9(103kg/m3
【答案】D
【解析】A.草莓的质量为
故A错误;
C.细针对草莓的压力为
故C错误;
B.丙图中,草莓完全浸没,受到的浮力为
则草莓的体积为
故B错误;
D.草莓的密度为
故D正确。
故选D。
16.(2024·安徽蚌埠·三模)如图所示,底面积为 150cm2 的圆柱形容器中装有适量的水,将质量为 200g 的实心长方体物块放入水中(ρ水 = 1.0×103kg/m3),最终物块静止时有五分之一的体积露出水面,此时容器中水的深度为 30cm 。则 下列判断正确的是( )
A.该物块所受的浮力大小为 1N B.该容器底部受到水的压力大小为 50N
C.该物块的密度为 0.75×103kg/m3 D.若要使物块浸没水中,施加在其上表面的压力至少要 0.5N
【答案】D
【解析】A.根据图可知,物体处于漂浮状态,浮力等于重力,即该物块所受的浮力大小为
故A错误;
B.器中水的深度为 30cm,产生的压强是
该容器底部受到水的压力大小为
故B错误;
C.物块静止时有五分之一的体积露出水面,则浸没在水中的部分占总体积的五分之四,即
根据A可知,物体排开液体的体积是
结合①②式,物体的体积是
该物块的密度为
故C错误;
D.若要使物块浸没水中,受到的浮力是
施加在其上表面的压力就是前后两次的浮力差,即
所以施加在其上表面的压力至少要0.5N,故D正确。
故选D。
17.(2024·福建·中考真题)质量为的杯子,装入适量的水后放在水平的电子秤上,如图甲;接着把草莓轻放入水中,草莓漂浮,如图乙;然后用细针将草莓轻压入水中,如图丙;水均未溢出,电子秤示数依次为、、,不计细针体积。下列判断正确的是( )
A.甲图中,水对杯底的压力为 B.乙图中,草莓的质量为
C.丙图中,草莓排开水的体积为 D.丙图中,细针对草莓的压力为
【答案】C
【解析】A.甲图中,水的重力为
由于杯子不是柱体,所以水对杯底的压力小于水的重力,即
故A错误;
B.乙图中,草莓漂浮,受到的浮力等于草莓的重力,即,根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力等于排开水的重力,即
所以草莓的质量为
故B错误;
C.根据阿基米德原理可知,草莓受到的浮力
草莓浸没时排开水的体积
故C正确;
D.丙图中,草莓受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向下的细针的压力,根据力的平衡条件可知,细针对草莓的压力
故D错误。
故选C。
18.(2024·湖北武汉·中考真题)如图甲所示,水平桌面上有一个质量为100g、底面积为的圆柱形平底薄壁溢水杯,杯底上表面到溢水口的距离为15cm,杯中装有部分水,此时溢水杯对桌面的压强为。将挂在弹簧测力计下端密度为的圆柱体从水面上方逐渐浸入水中,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为,水对溢水杯底部的压强为;当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为,溢水杯对桌面的压强为。已知,下列结论正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】D
【解析】A.当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为2.4N,溢出到小桶中的水重为1N,圆柱体下表面受到的压力为,溢水杯对桌面的压强为。已知,与圆柱体未浸入水中时对比,压强变化量为,根据力的作用的相互的,此时压力增大量等于圆柱体受到的浮力与溢出到小桶中的水重之差,则有
圆柱体的重力为
圆柱体的质量为
圆柱体的体积
圆柱体的密度
故A错误;
B.当圆柱体浸没在水中时,如图乙所示,此时溢出到小桶中的水重为1N,乙杯中的水加上物体的体积为
则乙杯中水的体积为
当圆柱体一半浸在水中时,受到的浮力
则原来水总的重力为1N,则溢出的体积为
则水的总体积为
当圆柱体一半浸在水中时,排开液体的体积为
则圆柱体一半浸在水中时,水的体积加上排开液体的体积
则此时水并没有溢出,此时液体的深度
则圆柱体一半浸在水中时,水对溢水杯底部的压强为
故B错误;
C.由上可知,水的总重力
当圆柱体浸没在水中时,水对溢水杯底部的压强为
故C错误;
D.根据浮力产生的原理,当圆柱体一半浸在水中时,圆柱体下表面受到的压力为
当圆柱体浸没在水中时,圆柱体下表面受到的压力为,则有
故D正确。
故选D。
三、实验探究题(每空2分,共32分)
19.(23-24八年级下·安徽阜阳·期末)文文同学利用如图所示的实验步骤探究浮力大小的影响因素。
(1)由实验数据可以初步得出探究的结果,物体所受浮力大小与 有关;
(2)实验中同组的小熙发现物体受到浮力时,会排开一定的水,为了探究物体所受浮力和排开液体重力的关系,于是他们又用盛满水的溢水杯设完成了如图所示的实验,发现与的差值和与的差值大小相同,由此可知铁球浸没在水中所测得的结论是:物体浸在液体中时受到浮力的大小等于 ;
(3)在交流讨论时,他们认为应该将A换成其他材料的物体并换用不同的液体多次实验,其目的是: 。
【答案】 物体排开液体的体积、密度 它排开的液体所受的重力 避免实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性。
【解析】(1)[1]从实验数据中,我们可以观察到,当物体浸入水中的体积(即排开水的体积)发生变化时,物体所受的浮力也随之变化。具体来说,当物体浸入水中的体积增大时,物体所受的浮力也增大;反之,当物体浸入水中的体积减小时,物体所受的浮力也减小。因此,我们可以初步得出结论:物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。从实验数据中,我们还可以观察到,当物体浸入盐水和水中,液体的密度发生变化时,物体所受的浮力也随之变化,因此,我们可以初步得出结论:物体所受浮力大小与液体的密度也有关。
(2)[2]F1(物体在空气中的重力)与F2(物体浸没在水中时弹簧测力计的示数)的差值(即物体所受的浮力)与F3(排开水的重力)与F4(空桶的重力)的差值(即排开水的重力)大小相同。由此我们可以得出结论:物体浸在液体中时受到浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。这就是阿基米德原理的内容。
(3)[3]在交流讨论时,同学们认为为了实验的准确性和可靠性,应该将A换成其他材料的物体并换用不同的液体进行多次实验。这样做的目的是:避免实验的偶然性,使实验结论更具有普遍性。因为不同的材料和液体可能会对实验结果产生影响,所以通过多次实验可以排除这些因素的影响,从而得到更加准确的结论。
20.(23-24八年级下·安徽池州·期末)如图甲所示,选择弹簧测力计、实心金属块、溢水杯和清水等进行“探究浮力的大小”。
(1)实验过程中,最优化的步骤是 (写序号);
(2)实验中浸在水中金属块受到的浮力是 ,排开水的重力是 ,如果上述两项相等,则阿基米德原理得以验证(以上两空均用图中字母表示);
(3)甲图所示实验完成后,实验小组成员又补充了乙图所示实验(金属块没有完全浸没),此次实验 (选“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
【答案】 ⑤②①③④ F1 - F2 F3 - F4 能
【解析】(1)[1]由实验可知,我们应先测量溢水桶的重力,然后把小桶放在溢水口的下面,再测实心金属块的重力,然后将其慢慢浸入清水中,用溢水桶接溢出来的水,最后测量溢水桶和溢出水的总重,因此实验顺序为⑤②①③④。
(2)[2]根据称重法,此时金属块的受到的浮力为
F浮=F1-F2
[3]排开液体的重等于桶和水的总重减去桶的重,即排开水的重力为
G=F3-F4
(3)[4]因为阿基米德原理在任何情况下都是适用的,所以物体没有完全浸入水中时,物体受到的浮力仍等于排开液体的重力,用此实验仍然可以验证阿基米德原理。
21.(23-24八年级下·安徽宿州·期末)在没有弹簧测力计的情况下,小林同学用电子秤、木块、杯子和水完成了“验证阿基米德原理”的实验,如图所示(木块不吸水)。
A.用电子秤测木块的质量 B.用电子秤测杯子和溢出水的总质量
C.用电子秤测空杯子的质量 D.将木块缓慢放入装满水的溢水杯中,杯子收集溢出的水
(1)为了减小误差,合理的实验顺序是 (用字母表示);
(2)若 (写出、、的等量关系),则可以得出物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系;
(3)D实验步骤时,木块放入水中后,溢水杯对水平桌面的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(4)若D步骤中,在放入木块前溢水杯中的水未装满,则会导致测得排开水的质量 (选填“偏大”“偏小”或“不影响”)。
【答案】 CADB 不变 偏小
【解析】(1)[1]为了减小误差,与操作方便,先用电子秤测空杯子的质量m3;用电子秤测木块的质量m1 ;将木块缓慢放入装满水的溢水杯中,杯子收集溢出的水 ;用电子秤测杯子和溢出水的总质量m2 。合理的实验顺序是CADB。
(2)[2]木块漂浮在水面上,木块受到的浮力等于木块的重力,即
木块排开的水的重力为
若
即
则可以得出物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(3)[3]D实验步骤时,木块放入水中后,木块受到的浮力等于木块的重力,等于木块排开水的重力,则此时溢水杯的总重力不变,则溢水杯对水平桌面的压力等于溢水杯的总重力不变。
(4)[4]若D步骤中,在放入木块前溢水杯中的水未装满,木块排开的水不会全部流入溢水杯中,则会导致测得排开水的质量偏小。
22.(2024·内蒙古呼和浩特·中考真题)小迪同学利用弹簧测力计、烧杯、水(ρ水=1.0×103kg/m3)、未知密度的小石块、咸奶茶和不吸水的细线,巧妙地设计实验,完成了:
①浮力相关内容的复习;②测量内蒙古风味美食咸奶茶的密度。请完成下列问题:
(1)要测量小石块浸没在水中的浮力,最合适的实验顺序是 (选填“A→B”或“B→A”);
(2)根据上述实验数据计算出小石块的密度是 kg/m3;
(3)咸奶茶的密度表达式 ρ茶= (用F1、F2、F3、ρ水表示)。
【答案】(1)A→B (2) (3)
【解析】(1)测量小石块浸没在水中的浮力的方法是:先测出小石块的重力G,然后把小石块浸没在水中,读数弹簧测力计的示数F示,则小石块受到的浮力为
若先把石块浸没水中测量,取出石块后,由于石块沾水,测量的重力偏大,浮力偏大,所以最合适的实验顺序是A→B。
(2)小石块的质量为
小石块受到的浮力为
小石块的体积为
小石块的密度是
(3)小石块在咸奶茶中受到的浮力
小石块排开奶茶的体积
根据阿基米德原理可得,咸奶茶的密度为
四、计算题(第23小题4分,第24小题6分,共10分;解答有必要的公式和过程)
23.(2024·安徽阜阳·一模)小明同学根据自己所学的知识制作了密度计(能测液体密度的器材),他选用了一个高12cm。底面积为5cm2的圆柱形直管,并在里面装有金属小颗粒,如图所示。密度计总重0.3N,浸入该液体中的深度为6cm,此时在密度计与液面相平的a点处可以标上该液体的密度值。求:
(1)密度计在液体中竖直漂浮时,液体对密度计底部的压强是多大?
(2)在a点处所标出的该液体的密度是多少?
(3)密度计所能测量的液体密度的最小值(此时密度计刚好能竖直浸没在液体中)是多少?
【答案】(1)600Pa;(2)1.0×103kg/m3;(3)500kg/m3
【解析】解:(1)已知玻璃管浸入水中的深度
h=6cm=0.06m
玻璃管底部受到管外水对它向上的压强
p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa
(2)玻璃管处于漂浮,则
F浮=G=0.3N
根据F浮=ρ液gV排可得,液体的密度是
故a点处所标出的该液体的密度是1.0×103kg/m3。
(3)根据F浮=ρ液gV排可知,密度计排开液体的体积达到最大时,液体密度最小。所以根据漂浮条件可知
F浮′=F浮水=G
即
ρ最小gV排最大=ρ水gV排水
所以
ρ最小gSL=ρ水gSh
则
答:(1)密度计在液体中竖直漂浮时,液体对密度计底部的压强是600Pa;
(2)在a点处所标出的该液体的密度是1.0×103kg/m3;
(3)密度计所能测量的液体密度的最小值是500kg/m3。
24.(2024·安徽合肥·模拟预测)某兴趣小组“探究浮力大小与排开液体重力关系”实验过程如下:
①用电子秤称量一不倒翁的质量,示数为36g,如图甲;
②将盛满水的溢水杯和空烧杯放在两个电子秤上,并去皮(就是将被测物体放在电子秤上,此时将电子秤示数清零,之后显示的示数为增加的质量),盛满水的溢水杯水深12cm,如图乙。
③将不倒翁缓慢放入盛满水的溢水杯中,水从溢水杯流入空烧杯,不倒翁漂浮在水面,稳定后,溢水杯下电子秤示数不变,烧杯下电子秤示数为36g,如图丙。(,g=10N/kg)求:
(1)在盛满水的溢水杯中,水对溢水杯底部的压强;
(2)图丙中不倒翁受到水的浮力;
(3)利用浮力的知识说明:盛满水的溢水杯下的电子秤在放入不倒翁前后,示数保持不变。
【答案】(1)1200Pa;(2)0.36N;(3)见解析
【解析】解:(1)盛满水的溢水杯中,水对溢水杯底部的压强为
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×12×10﹣2m=1200Pa
(2)由图可知,不倒翁漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可知,不倒翁受到的浮力为
F浮=G物=m物g=36×10﹣3kg×10N/kg=0.36N
(3)由图丙可知,不倒翁漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可知,不倒翁受到的浮力等于不倒翁自身的重力,根据阿基米德原理可知,不倒翁受到浮力等于排开水受到的重力,所以不倒翁的重力等于不倒翁排开水受到的重力,即盛满水的溢水杯中放入不倒翁的重力等于不倒翁排开水的重力,所以电子秤在放入不倒翁前后,示数保持不变。
答:(1)在盛满水的溢水杯中,水对溢水杯底部的压强为1200Pa;
(2)图丙中不倒翁受到水的浮力为0.36N;
(3)见解析。
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