浮力典型易错 ----2024-2025学年人教版物理八年级下学期
2025-03-10
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内容正文:
浮力典型易错
一.选择题(共51小题)
1.三个体积相同而材料不同的球A、B、C,分别静止在不同深度的水里,以下说法正确的是( )
A.A球所受的浮力最小 B.A球所受的浮力最大
C.C球所受的浮力最大 D.C球所受的浮力最小
2.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.浮力的施力物体只能是液体
B.浮力的方向不一定总是竖直向上
C.正在水中下沉的石头受到浮力的作用
D.只有漂浮在水面的物体才受到浮力的作用
3.下列不属于利用浮沉条件工作的是( )
A.轮船 B.潜水艇 C.飞机 D.热气球
4.如图,把小石块挂在弹簧测力计上,示数为2.5N,再将石块浸没在盐水中,示数变为1.5N,利用以上信息能求解的物理量是( )
A.石块的体积 B.排开盐水的重
C.石块的密度 D.盐水的密度
5.水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有两种不同液体。将两个相同的小球A、B分别放入两种液体中,两球静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。则下列说法中正确的( )
A.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
B.A球受到的浮力小于B球受到的浮力
C.A球排开液体的重力等于B球排开液体的重力
D.B球受到的浮力大于它所受的重力
6.将重5N的物体放入盛满水的容器中,容器溢出3N重的水,物体受到的浮力( )
A.可能等于3N B.一定等于3N C.可能等于2N D.一定等于5N
7.小岳测得一个石块重7N,然后将石块浸没在水中时弹簧测力计的读数为4N,则石块浸没在水中时受到的浮力为( )
A.4N B.3N C.7N D.11N
8.形状不同的铜块、铁块、铝块和铅块,浸没在水中的不同深处,如果它们受到的浮力相等,则可以确定( )
A.它们的质量相等 B.它们的体积相等
C.它们所受的重力相等 D.它们都是实心的
9.同一支密度计先后放在甲、乙两杯液体中,静止时的位置如图所示,密度计在两种液体中受到的浮力为F甲、F乙,两种液体的密度为ρ甲、ρ乙。下列判断正确的是( )
A.F甲>F乙 B.ρ甲=ρ乙 C.F甲=F乙 D.ρ甲>ρ乙
10.如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲中只有水,乙中有一小球漂浮于水面上,丙中悬浮着一个小物块,则下列四个说法正确的是(ρ盐水>ρ水>ρ酒精)( )
A.水对三个容器底部的压力关系:F甲=F乙=F丙
B.水对三个容器底部的压强关系:p甲<p乙<p丙
C.如果向乙中加入盐水,小球受到的浮力变大
D.如果向丙中加入酒精,物块受到的浮力不变
11.我国传统文化博大精深,许多俗语蕴含着丰富的物理知识。俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会沉底,下列有关说法不正确的是( )
A.漂浮的西瓜受到的浮力大于自身的重力
B.沉底的李子受到的浮力小于自身的重力
C.漂浮的西瓜的密度小于沉底的李子的密度
D.一个沉底的李子受到的浮力小于一个漂浮的西瓜受到的浮力
12.排水量为1000t的轮船,满载货物从长江航行到大海时( )
A.轮船受到的浮力变大 B.轮船浸在水面下的体积不变
C.轮船排开水的质量不变 D.轮船下沉一些
13.将质量为200g的木块放入水中,木块静止后,受到的浮力大小为(ρ木=0.5×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.2N B.4N C.20N D.40N
14.大国重器——“奋斗者”号,凝聚中国智慧,深入万米海底显神通。2020年11月10日,在马里亚纳海沟成功坐底,下潜深度达到10909米,刷新我国载人深潜新纪录,ρ水=1.0×103kg/m3)下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号匀速下潜过程中受到的重力大于浮力
B.“奋斗者”通过改变浮力的大小来实现上浮和下潜
C.“奋斗者”号在海面下下潜过程中受到的浮力变大
D.“奋斗者”号下潜到10000米时受到的海水压强为1×108Pa
15.已知河水的密度小于海水的密度,当一艘轮船从河里驶向大海时,下列说法中正确的是( )
A.轮船受到的重力变大 B.轮船排开水的体积变小
C.轮船将下沉 D.轮船受到的浮力变小
16.如图所示,体积相同的两个实心小球甲、乙用细线连接在一起,把它们放入水中恰好处于悬浮状态,并且细线被拉紧。则下列说法正确的是( )
A.甲乙两球的密度ρ甲>ρ乙
B.两球受到浮力F甲=F乙
C.剪断细线后,两球仍悬浮
D.剪断细线前后容器底受到水的压强不变
17.如图,有一木块紧直地漂浮在水面上,有的体积露出水面,若将露出水面部分的体积切出,则( )
A.木块剩余部分将全部悬浮在水中
B.木块剩余部分会漂浮,剩余部分的会浸入水中
C.木块剩余部分会漂浮、剩余部分的会浸入水中
D.木块剩余部分会下沉入水底
18.在物理课上,唐老师用自制教具演示了如下实验:将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球(直径略大于瓶口直径),往饮料瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止,如图所示,然后用手堵住瓶口,一会儿乒乓球浮起来了,以下分析正确的是( )
A.图中乒乓球静止时没有受到浮力作用
B.乒乓球上浮过程中,受到的浮力始终不变
C.乒乓球上浮过程中,受到的浮力等于受到的重力
D.图中乒乓球静止时受到的支持力与受到的重力平衡
19.在家庭实验室中,小明把鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底如图甲;向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙;再加盐鸡蛋漂浮如图丙,三种情况下,各物理量间的关系正确的是(鸡蛋质量不变,忽略加盐对水体积的影响)( )
A.液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.鸡蛋受到的浮力F甲<F乙<F丙
C.鸡蛋排开液体的质量m甲=m乙>m丙
D.鸡蛋排开液体的重力G甲>G乙>G丙
20.一圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的两种液体中,均处于漂浮状态,如图所示,圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2,则( )
A.ρ1<ρ2 F1<F2 B.ρ1>ρ2 F1>F2
C.ρ1<ρ2 F1=F2 D.ρ1>ρ2 F1=F2
21.小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝然后将它分别置于甲,乙两杯液体中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲杯液体的密度较大
B.乙杯液体的密度较大
C.木棒在甲杯液体中受到的浮力较大
D.木棒在乙杯液体中受到的浮力较大
22.把一个体积为100cm3,质量为60g的物体放入水中。物体静止时,它所受到的浮力及浸入水中的体积分别为( )
A.1N;100cm3 B.0.6N; 60cm3
C.0.6N; 40cm3 D.0.5N; 50cm3
23.放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中.当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示。则下列说法正确的是( )
A.乙容器底部受到液体的压强较大
B.甲容器中物块排开液体的重力较大
C.甲容器中液体的密度较大
D.乙容器中物块受到液体的浮力较大
24.2021年4月23日,海军三型主战舰艇—长征18号艇、大连舰、海南舰在海南三亚某军港集中交接入列如图所示,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席交接入列活动并登上舰艇视察。针对新入列舰艇的说法正确的是( )
A.大连舰、海南舰受到的重力小于其浮力
B.长征18号潜艇下潜时,受到的浮力和压强都增大
C.当海南舰上舰载直升机起飞后,该舰排开水的体积会减小
D.长征18号潜艇受到的重力等于其浮力时,该艇一定处于漂浮状态
25.用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触).物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系,如图乙所示(g取10N/kg)。下列说法不正确的是( )
A.物块的重力是8N
B.物块的密度是2×103kg/m3
C.物块完全浸没在水中受到的浮力为4N
D.从物块刚好浸没水中到h=10cm过程中,物块受到的浮力一直变大
26.把一支密度计先后放入甲、乙、丙三种不同的液体中,静止时如图所示,那么甲、乙、丙三种液体的密度大小关系为( )
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙 B.ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.ρ甲>ρ丙>ρ乙 D.ρ丙<ρ甲<ρ乙
27.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的烧杯,杯中分别装有适量甲、乙液体,将一个由某种材料制成的空心球放入甲液体中时,小球漂浮;当把它放入乙液体中时,小球悬浮,此时两烧杯液面相平。则下列判断正确的是( )
A.球在甲、乙两种液体中受到的浮力不相等
B.甲液体的密度小于乙液体的密度
C.装有甲液体烧杯对桌面的压强大于装有乙液体烧杯对桌面的压强
D.甲液体对烧杯底的压强等于乙液体对烧杯底的压强
28.把体积相同的木块和铁块置于水中,静止时,木块浮在水面,铁块沉入水底,这时木块和铁块受到的浮力分别为F木和F铁。则( )
A.F木<F铁 B.F木=F铁 C.F木>F铁 D.无法确定
29.将小球放入装满水的溢水杯中,溢出45克水,再将这个小球放入装满酒精的溢水杯中,溢出40克酒精,则下列说法正确的是(ρ酒精=0.8g/cm3)( )
A.小球的质量为15g B.小球的质量为40g
C.小球的密度是0.8g/cm3 D.小球的密度是0.9g/cm3
30.如图所示,鸡蛋放入清水中时沉入水底,现将清水中加盐后鸡蛋浮出水面,由以上现象,下列判断中不正确的是( )
A.鸡蛋的密度小于盐水的密度
B.浮在盐水中的鸡蛋所受的浮力比沉在清水中所受浮力大
C.鸡蛋受到的重力小于在盐水中所受的浮力
D.鸡蛋受到的重力大于在清水中所受的浮力
31.将同一小球先后放入装有密度不同的液体的甲、乙两容器中,静止时两容器中液面高度相同,如图所示,则( )
A.甲容器中的液体密度较大
B.甲容器中小球所受浮力大
C.乙容器底部所受到液体的压强大
D.乙容器中小球排开液体的质量大
32.如图所示,两个完全相同的容器里装有适量的水后,在容器中分别放入质量相同的A、B两个物体,A物体漂浮在水面上,B物体悬浮在水中,此时两个容器内水面高度相同。下列说法中正确的是( )
A.A物体比B物体排开水的质量小
B.水对两个容器底的压力一样大
C.如果再向甲容器中加入盐水,A物体受到的浮力增大
D.如果再向乙容器中加入酒精,B物体受到的浮力不变
33.如图所示,物理小组利用体积为170cm3的潜水艇模型(忽略进气、排气管的体积),探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是( )
A.模型浸没在水中受到的浮力为1.7N
B.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
C.若要让悬浮的模型上浮,应使模型中进水
D.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
34.完全相同的甲、乙圆柱形容器放在水平桌面上,分别盛有质量相等的两种液体。相同的小球A、B分别放入两容器中,两球静止后如图所示,A球漂浮,B球悬浮。要将A、B两球所受的浮力分别为FA、FB,甲、乙两容器对桌面的压强分别为p甲和p乙,则下列结论中正确的是( )
A.FA>FB P甲<p乙 B.FA=FB p甲<p乙
C.FA<FB p甲>p乙 D.FA=FB p甲=p乙
35.如图甲所示,一底面积为100cm2、密度为ρA的实心圆柱体A,用细线拴在一个空容器的底部,然后向容器中加入某种液体(ρ液>ρA)直到圆柱体上表面与液面相平(整个过程圆柱体始终处于竖直状态),乙图是圆柱体下表面受到液体的压强与容器中液体深度的变化关系图像,g=10N/kg。则下列判断正确的是( )
A.乙图中的p1=810Pa
B.液体对圆柱体的最大浮力为10.8N
C.圆柱体A的密度为0.72×103kg/m3
D.细线对圆柱体的最大拉力为18N
36.体积相等的物体A、B、C浸入某种液体中,平衡后如图所示,它们受到液体的浮力大小分别为FA、FB、FC。则( )
A. FA<FB<FC B.FA>FB>FC
C.FA<FB=FC D.FA=FB>FC
37.为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块始终不与溢水杯接触。则下列四个选项中,判断正确的是( )
A.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强变大
B.铝块浸没在水中静止时,细线对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
C.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数不变
D.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压力变小
D.若将开关S2与电压表互换位置,其他不变,也能测量出Rx的阻值
39.已知ρ铜>ρ铝>ρ水>ρ煤油,下列说法正确的是( )
A.同样重的实心铜块甲、乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,所受浮力F甲<F乙
B.同样重的实心铜块和铝块,都浸没在煤油中,所受浮力F铜<F铝
C.同样重的实心铜块和铝块,铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,所受浮力F铜>F铝
D.体积相同的实心铜块和铝块,铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,所受浮力F铜>F铝
40.将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的同规格烧杯中,甲球沉底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.三个小球的密度大小关系是ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙<F丙
C.三个小球的质量大小关系是m甲>m丙>m乙
D.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p丙>p乙
41.测量液体密度的仪器叫做密度计。将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(如图甲)。图乙、丙是自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的。将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中。以下说法正确的是( )
A.密度计越靠近下方的刻度,其相应的密度数值越小
B.密度计在乙杯中受到的浮力大于丙杯中受到的浮力
C.如果在乙杯中继续加入乙液体,密度计浸入的深度不变
D.乙杯中液体的密度比丙杯中液体的密度大
42.小明找来三个相同的烧杯,质量均为m,分别装上相同体积的甲、乙、丙三种不同的液体,再将烧杯放在同一个水槽中,静止时如图所示,其中丙杯内液体的液面与水面刚好相平。则下列说法正确的是( )
A.三个烧杯所受浮力相等
B.甲液体的质量最大
C.丙液体的密度比水小
D.丙液体的密度与水的密度相等
43.甲、乙两种物质的质量和体积关系图象如图所示,分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两个实心物体,浸没在水中,放手待物体稳定后( )
A.甲物体密度是2kg/m3
B.甲、乙两物体的密度之比是1:3
C.乙漂浮,甲受浮力大
D.甲漂浮,乙受浮力大
44.图示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,其中a是塑料块,b是金属块,它们的重力和体积均不相等。根据图示中实验结果,一定能得出浮力的大小与以下哪个量有关( )
A.物体浸在液体中的深度 B.物体浸在液体中的体积
C.液体的密度 D.物体的密度
45.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为FA>FB>FC
D.容器对桌面的压强大小关系为pA=pB=pC
46.如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个底面积为160cm2的实心圆柱体,把它从盛有足量水的容器上方离水面某一高度处缓慢下降(其底面始终与水面相平),使其逐渐浸没入水中某一深度。如图乙所示是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象。下列说法错误的是( )
A.圆柱体的重力为12N
B.圆柱体的高度为5cm
C.圆柱体刚浸没时,下表面受到水的压力为4N
D.圆柱体的密度为1.5g/cm3
47.等体积的木球A和铁球B被细线系住,浸没在水中,如图所示,下列说法正确的是( )
A.两球均处于悬浮状态
B.两球所受的浮力相等
C.木球可能空心,铁球一定实心
D.剪断细绳后,水对容器底部的压强不变
48.放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为10﹣4m2,将一体积为2×10﹣4m3的木块放入水中静止时,有体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中错误的是(已知:水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.木块的密度为0.8×103kg/m3
B.木块漂浮时排开水的质量为160g
C.浸没水中时细线对木块的拉力为0.6N
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
49.将同一物体分别放入底面积均为100cm2的薄壁容器甲、乙两容器中,发现物体有的体积浸入a液体中,而物体在b液体中处于悬浮状态。已知乙容器中液体b为水,物体静止时两容器中液面高度均为10cm,ρ水=1.0×103kg/m3。下列说法正确的是( )
A.物体在液体a中受到的浮力较大
B.放入物体后,甲容器对水平桌面的压力比乙小
C.放入物体后,乙容器底受到水的压力小于10N
D.液体a的密度为2.0×10³kg/m³
50.如图所示,底面积相同的甲、乙两个容器放在水平桌面上,容器内的水面相平。现将a、b两个体积相同的实心物体分别放入甲、乙两个容器内,静止时a沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。下列说法正确的是( )
A.a、b两物体的密度ρa=ρb
B.a、b两物体的质量ma<mb
C.a、b两物体所受的浮力Fa>Fb
D.放入a、b两物体后,甲、乙容器底部所受水的压强p甲>p乙
51.为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块不与溢水杯接触,不考虑细线体积.则下列四个选项中,判断正确的是( )
A.铝块浸没在水中静止时,细线对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
B.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数不变
C.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压力变小
D.松手后,水对溢水杯底的压强最终会变大
二.多选题(共1小题)
52.如图所示,五一假期小玉在旅游景区买了一个工艺品,他将工艺品放入盛满水的溢水杯中,用电子秤测得下列数据,以下推算正确的是( )
A.工艺品受到的重力G=(m2﹣m3)g
B.工艺品受到的浮力为F浮=(m2﹣m3)g
C.工艺品的体积V=
D.工艺品的密度ρ=ρ水
三.填空题(共2小题)
53.A、B是两个不溶于水的物块,用一根细线连接在一起,先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中,处于如图甲、乙所示的静止状态。试判断两种情况下,烧杯中水面的高度h甲、h乙的大小关系为h甲 h乙(选填“大于”“小于”或“等于”)。
54.一个盛有适量水的烧杯(足够高)水平放置在电子秤上(如图甲);小南将物块挂在弹簧测力计下并缓缓下放,使物块部分浸入水中(如图乙);之后撤去拉力,物块沉底(如图丙)。则物块的质量为 g,乙图中测力计示数为 N。
四.实验探究题(共5小题)
57.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,王瑞用弹簧测力计、圆柱体、四个装有适量水和盐水的同样的烧杯、小桶,对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究,实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如实验序号对应的图所示。请按要求回答下列问题:
(1)通过实验①可测得圆柱体所受重力为 N;
(2)通过实验①②③可知,圆柱体受到的浮力大小与排开水的 有关;
(3)通过实验 (填实验序号)可知,圆柱体受到的浮力大小与浸入水的深度无关;
(4)通过实验⑤可知圆柱体在盐水中所受浮力为 N;通过①④⑤可知,物体所受液体的浮力与液体的 有关;
(5)王瑞按照①⑥⑦⑧的实验顺序探究圆柱体所受浮力与排开水的重力的关系,上述实验操作更合理的顺序应该是 。该实验中,圆柱体浸没在水中所受浮力是 N。通过实验可知圆柱体浸没水中所受浮力等于圆柱体排开水所受的 ;
(6)王瑞利用浮力的知识测量瓷碗的密度。首先如图甲所示,向溢水杯中注满水,然后让瓷碗漂浮在水面上,用电子秤测出排开水的质量是m1;然后如图乙所示,向溢水杯中注满水,然后让瓷碗沉入水底,用电子秤测出排开水的质量是m2。根据测量数据,可得瓷碗的密度ρ碗= (用已知量和测量量表达)。
58.如图A、B、C、D、E是探究“某圆锥形物体所受浮力的大小与哪些因素有关”的实验步骤。
(1)本实验探究主要运用的科学探究方法是: 。
(2)由步骤A、E可知,物体浸没在酒精中时受到的浮力是 N。
(3)由步骤A、B、C可得出结论:物体受到的浮力大小与 有关;由步骤A、C、D可得出结论:物体受到的浮力与物体浸没在液体中的深度 。
(4)由步骤A、D、E可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 有关。
(5)用弹簧秤拉着圆锥形物体从水面缓慢浸入水中,描绘弹簧秤示数F随圆锥形物体浸入深度h变化的关系图像,最符合实际的是 。
59.在探究“影响浮力大小的因素“的实验中,小明利用弹簧测力计、一个金属块、两个相同烧杯、适量的水(ρ水=1.0×103kg/m3)和煤油,完成了A、B、C实验,如图所示。
(1)由图A、B可知,金属块浸没在水中所受浮力为 N;若此时剪断细线,该金属块将 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
(2)由图B、C可知,浮力大小与 有关。
(3)图D是小明根据实验数据绘制的图象,能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离h关系的图象为 (选填“a”或“b”)。
(4)根据实验数据可知:金属块的体积为 m3,煤油的密度为 kg/m3。
(5)小明利用空铝筒(内径比硬币直径稍大)、刻度尺和硬币,测量某饮料的密度。
①用刻度尺测量出铝筒的高l0;
②往铝筒中装入适量的硬币,然后将铝筒放入水中,静止时用刻度尺测出铝筒露出水面的高度l1,如图甲所示;
③取出铝筒,擦净,放入某饮料中,静止时用刻度尺测出铝筒露出液面的高l2,如图乙所示;
④饮料的密度为ρ饮料= 。(用已知量和测量量的符号表示,已知水的密度为ρ水)
五.计算题(共1小题)
60.图甲是修建码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速下降的情景。图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象(取水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)长方体A的高度。
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力。
(3)长方体A的密度。
浮力典型易错
参考答案与试题解析
一.选择题(共51小题)
1.三个体积相同而材料不同的球A、B、C,分别静止在不同深度的水里,以下说法正确的是( )
A.A球所受的浮力最小 B.A球所受的浮力最大
C.C球所受的浮力最大 D.C球所受的浮力最小
【分析】已知三个小球体积相同,都放在同一液体中,所受浮力看排开液体的体积,排开体积大的所受浮力大。
【解答】解:根据物体排开液体的体积大小判断浮力。三球的体积相等,由图可知BC完全沉没,排开液体的体积相同,A漂浮,则三球排开水的体积关系:VA<VB=VC,因此A球受到的浮力最小,A项正确。
故选:A。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,关键知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。
2.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.浮力的施力物体只能是液体
B.浮力的方向不一定总是竖直向上
C.正在水中下沉的石头受到浮力的作用
D.只有漂浮在水面的物体才受到浮力的作用
【分析】(1)浸在液体(或气体)中的物体都受到液体(或气体)产生的向上托的力,即受浮力作用。
(2)浮力方向总是竖直向上的。
【解答】解:A、物体浸在空气中也会受到浮力的作用,故A错误;
B、浮力方向是竖直向上的,故B错误;
CD、浸在液体中的物体会受到液体产生的向上托的力,即受浮力作用,漂浮的物体受浮力,下沉的物体也受浮力,故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】此题考查浮力产生的原因和浮力的方向,属于基础题。
3.下列不属于利用浮沉条件工作的是( )
A.轮船
B.潜水艇
C.飞机
D.热气球
【分析】根据物体的浮沉条件分析。
【解答】解:
A、轮船在水中始终漂浮,利用了浮沉条件,故A不符合题意;
B、潜水艇是依靠改变自身的重力来实现上浮和下沉的,利用了浮沉条件,故B不符合题意;
C、机翼的形状上凸下平,飞机起飞或滑行时,机翼上方的空气流速大、压强较小,机翼下方的空气流速小、压强大,所以机翼受到一个向上的压强差,从而产生向上的升力,与浮沉条件无关,故C符合题意;
D、热气球是利用在空气中的浮力来工作的,当被燃烧器加热的空气密度小于气球周围空气的密度时,浮力大于重力,热气球才可以升空,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对物体的浮沉条件、流体的压强与流速的关系的掌握和运用。
4.如图,把小石块挂在弹簧测力计上,示数为2.5N,再将石块浸没在盐水中,示数变为1.5N,利用以上信息能求解的物理量是( )
A.石块的体积 B.排开盐水的重
C.石块的密度 D.盐水的密度
【分析】把小石块挂在弹簧测力计上,示数为2.5N,则石块的重力为2.5N,再将石块浸没在盐水中,示数变为1.5N,根据称重法可知石块所受浮力;据阿基米德原理可知排开盐水的重力。
【解答】解:把小石块挂在弹簧测力计上,示数为2.5N,则石块的重力为2.5N,
再将石块浸没在盐水中,示数变为1.5N,根据称重法可知石块所受浮力F浮=G﹣F示=2.5N﹣1.5N=1N;
根据阿基米德原理可知排开盐水的重G排=F浮=1N。
由于条件有限,无法计算石块的体积、密度和盐水的密度。
故选:B。
【点评】本题考查浮力计算的有关问题,需灵活运用相关公式进行解题。
5.水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有两种不同液体。将两个相同的小球A、B分别放入两种液体中,两球静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。则下列说法中正确的( )
A.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
B.A球受到的浮力小于B球受到的浮力
C.A球排开液体的重力等于B球排开液体的重力
D.B球受到的浮力大于它所受的重力
【分析】(1)根据物体的浮沉条件分析小球密度与液体密度的关系;
(2)(4)根据浮沉条件,判断浮力大小关系,物体漂浮或悬浮时,浮力等于重力;
(3)根据阿基米德原理分析小球排开的液体的重力的关系。
【解答】解:
A、由图可知,A在甲中悬浮,A的密度等于甲液体的密度,B在乙中漂浮,B的密度小于乙液体的密度;由于A和B相同,密度也相同,所以甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度,故A错误;
BD、两球质量相等,其重力也相等,甲图,小球A悬浮,浮力等于重力,即F甲=G;乙图,小球B漂浮,浮力等于重力,即F乙=G,所以A球受到的浮力等于B球受到的浮力,故BD错误;
C、两个小球受到的浮力相同,根据阿基米德原理可知,排开的液体的重力也是相同的,故C正确。
故选:C。
【点评】此题主要考查了阿基米德原理、物体浮沉条件的应用,难度不大。
6.将重5N的物体放入盛满水的容器中,容器溢出3N重的水,物体受到的浮力( )
A.可能等于3N B.一定等于3N C.可能等于2N D.一定等于5N
【分析】根据阿基米德原理可知物体受到的浮力。
【解答】解:根据阿基米德原理可知物体受到的浮力F浮=G排=3N。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,属于对基础知识得考查,难度较小。
7.小岳测得一个石块重7N,然后将石块浸没在水中时弹簧测力计的读数为4N,则石块浸没在水中时受到的浮力为( )
A.4N B.3N C.7N D.11N
【分析】物体受到的浮力等于物体的重力和物体浸没在水中弹簧测力计的示数之差,根据F浮=G﹣F示求出物体所受浮力。
【解答】解:石块的重力为7N,浸没在水中,弹簧测力计的示数是4N,所以石块受到的浮力:
F浮=G﹣F示=7N﹣4N=3N,故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查称重法计算浮力,是一道基础题。
8.形状不同的铜块、铁块、铝块和铅块,浸没在水中的不同深处,如果它们受到的浮力相等,则可以确定( )
A.它们的质量相等 B.它们的体积相等
C.它们所受的重力相等 D.它们都是实心的
【分析】形状不同的铜块、铁块、铝块和铅块,浸没在水中的不同深处,如果它们受到的浮力相等,
根据F浮=ρ水gV排可知它们排开水的体积相同,据此分析。
【解答】解:形状不同的铜块、铁块、铝块和铅块,浸没在水中的不同深处,如果它们受到的浮力相等,
根据F浮=ρ水gV排可知它们排开水的体积相同,故它们的体积相同。
因条件有限,无法得知它们所受重力、质量和是否为实心。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,属于基础题。
9.同一支密度计先后放在甲、乙两杯液体中,静止时的位置如图所示,密度计在两种液体中受到的浮力为F甲、F乙,两种液体的密度为ρ甲、ρ乙。下列判断正确的是( )
A.F甲>F乙 B.ρ甲=ρ乙 C.F甲=F乙 D.ρ甲>ρ乙
【分析】(1)物体的沉浮条件:当物体的重力大于浮力时,物体下沉,当物体的重力小于浮力时,物体上浮直至漂浮,当物体的重力等于浮力时,物体悬浮或漂浮。密度计在甲、乙两种液体里都是漂浮,根据漂浮条件判断出密度计受到浮力的大小关系。
(2)从图可知,密度计浸没在甲、乙两种液体中体积的大小关系,从而可利用公式ρ液=判断出两种液体密度的大小关系。
【解答】解:(1)同一支密度计在甲、乙两种液体里都漂浮,所以,F浮=G,因此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,即F甲=F乙=G;
(2)由图可知,密度计在甲、乙两种液体中排开液体的体积:V甲排>V乙排,根据F浮=ρ液gV排可知液体密度的关系为:ρ甲<ρ乙;
综上所述,C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体的漂浮条件,利用好密度计漂浮(F浮=G)是解此类题目的关键。
10.如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲中只有水,乙中有一小球漂浮于水面上,丙中悬浮着一个小物块,则下列四个说法正确的是(ρ盐水>ρ水>ρ酒精)( )
A.水对三个容器底部的压力关系:F甲=F乙=F丙
B.水对三个容器底部的压强关系:p甲<p乙<p丙
C.如果向乙中加入盐水,小球受到的浮力变大
D.如果向丙中加入酒精,物块受到的浮力不变
【分析】(1)应用液体压强公式比较液体对容器底的压强关系,应用压强公式的变形公式求出液体对容器底的压力关系;
(2)根据物体浮沉条件和浮力公式判断浮力如何变化。
【解答】解:AB、由题意可知,水的密度ρ与深度h都相同,由液体压强公式:p=ρgh可知,p甲=p乙=p丙,由p=可知,水对容器底的压力:F=pS,由于压强与容器底面积都相同,则水对容器底的压力:F甲=F乙=F丙,故A正确,B错误;
C、小球漂浮在乙容器中,小球的密度小于水的密度,向乙容器中加入盐水,液体密度增大,小球仍然漂浮在液面上,那么小球受到的浮力等于小球的重力,小球的重力没变,小球受到的浮力不变,故C错误;
D、物块悬浮在丙容器中,ρ物块=ρ水,如果向丙容器中加入酒精,则液体密度减小,物块下沉,排开液体的体积不变,仍然等于物块的自身体积,由F浮=ρ液gV排可知,物块受到的浮力变小,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、物体浮沉条件的掌握和运用,本题关键:一是知道物体密度小于液体密度时物体漂浮,物体密度等于液体密度时物体悬浮,当物体的密度大于液体的密度时,物体下沉;二是影响液体压强的因素是液体密度和液体深度。
11.我国传统文化博大精深,许多俗语蕴含着丰富的物理知识。俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会沉底,下列有关说法不正确的是( )
A.漂浮的西瓜受到的浮力大于自身的重力
B.沉底的李子受到的浮力小于自身的重力
C.漂浮的西瓜的密度小于沉底的李子的密度
D.一个沉底的李子受到的浮力小于一个漂浮的西瓜受到的浮力
【分析】西瓜漂浮在水面上,说明西瓜的密度比水小,西瓜受到的浮力等于重力;李子沉于水中,说明李子的密度比水大,李子受到的浮力小于李子的重力;
西瓜排开的水的体积大,根据阿基米德原理分析西瓜和李子受到浮力的大小。
【解答】解:ABC、西瓜漂浮在水面上,西瓜受到的浮力等于自身的重力,ρ瓜<ρ水;李子在水中下沉,李子受到的浮力要小于自身的重力;ρ李子>ρ水,所以,ρ李子>ρ瓜,故A错误,BC正确;
D、西瓜排开的水的体积大,根据阿基米德原理可知,西瓜受到的浮力要大于李子受到的浮力,故D正确。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对物体浮沉条件的掌握和运用,物体的浮沉条件可变成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮; ②ρ物=ρ液,悬浮; ③ρ物>ρ液,下沉。解题中应注意灵活运用。
12.排水量为1000t的轮船,满载货物从长江航行到大海时( )
A.轮船受到的浮力变大
B.轮船浸在水面下的体积不变
C.轮船排开水的质量不变
D.轮船下沉一些
【分析】轮船都漂浮,受到的浮力都等于轮船受到的重力,据此得出受到浮力的大小关系;
知道长江水和海水的密度关系,根据阿基米德原理分析排开长江水和海水体积的大小关系,得出是上浮、还是下沉。
【解答】解:AC、因为轮船漂浮,所以F浮=G,则轮船受到长江水和海水的浮力都等于轮船受到的重力G,都等于轮船排开液体的重力,则排水量不变,故A错误,C正确;
BD、船受到的浮力不变,根据F浮=ρ液gV排可知,由于ρ江水<ρ海水,所以,V排江水>V排海水,排开液体的体积将变小,轮船将上浮一些,故BD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体的浮沉条件,知道轮船漂浮(F浮=G)是解此类题目的突破口,利用好阿基米德原理是关键。
13.将质量为200g的木块放入水中,木块静止后,受到的浮力大小为(ρ木=0.5×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.2N B.4N C.20N D.40N
【分析】因为ρ木<ρ水,故木块放入水中静止后,木块在水中漂浮,根据F浮=G=mg求出木块受到的浮力。
【解答】解:木块的质量m=200g=0.2kg,
因为ρ木<ρ水,故木块放入水中静止后,木块在水中漂浮,
则木块受到的浮力F浮=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N。
故选:A。
【点评】本题考查了浮沉条件的应用和浮力的计算,判断木块静止时的状态是关键。
14.大国重器——“奋斗者”号,凝聚中国智慧,深入万米海底显神通。2020年11月10日,在马里亚纳海沟成功坐底,下潜深度达到10909米,刷新我国载人深潜新纪录,ρ水=1.0×103kg/m3)下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号匀速下潜过程中受到的重力大于浮力
B.“奋斗者”通过改变浮力的大小来实现上浮和下潜
C.“奋斗者”号在海面下下潜过程中受到的浮力变大
D.“奋斗者”号下潜到10000米时受到的海水压强为1×108Pa
【分析】(1)匀速运动时,潜水器受到的重力和浮力是一对平衡力,大小相等;
(2)(3)根据F浮=ρ水gV排和物体的浮沉条件分析;
(4)已知海水的深度,根据公式p=ρgh可求受到的海水的压强。
【解答】解:
A、潜水器在水下匀速下潜的过程中,潜水器受到的重力和浮力是一对平衡力,大小相等,故A错误;
BC、潜水器潜在水中时,液体密度不变,它排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,其浮力不变,所以潜水器不是通过改变浮力大小来实现上浮和下沉的,而是通过改变自身重力来实现上浮或下沉的,故BC错误;
D、“奋斗者”号受到海水的压强约为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1×108Pa,故D正确。
故选:D。
【点评】此题主要考查的是学生对液体压强、浮力、浮沉条件的理解和掌握,综合性较强,难度不大。
15.已知河水的密度小于海水的密度,当一艘轮船从河里驶向大海时,下列说法中正确的是( )
A.轮船受到的重力变大 B.轮船排开水的体积变小
C.轮船将下沉 D.轮船受到的浮力变小
【分析】轮船在海里和内河里都漂浮,受到的浮力都等于轮船受到的重力,从而得出所受浮力的大小变化,根据阿基米德原理得出排开液体体积的变化。
【解答】解:
AD、轮船无论在海中还是内河中,都是漂浮的,浮力都等于重力,所以当一艘轮船从河里驶向大海时,它所受的浮力不变,故AD错误;
BC、轮船受到河水和海水的浮力都等于轮船受到的重力G,即:ρ液gV排=G,由于ρ河水<ρ海水,所以轮船排开水的体积:V河水>V海水,排开水的体积将变小,轮船将上浮一些,故C错误,B正确。
故选:B。
【点评】此题考查了物体浮沉条件中漂浮状态的应用,此时浮力与重力相等,此题是基础性知识,但学生很容易在此处出错。
16.如图所示,体积相同的两个实心小球甲、乙用细线连接在一起,把它们放入水中恰好处于悬浮状态,并且细线被拉紧。则下列说法正确的是( )
A.甲乙两球的密度ρ甲>ρ乙
B.两球受到浮力F甲=F乙
C.剪断细线后,两球仍悬浮
D.剪断细线前后容器底受到水的压强不变
【分析】(1)物体的浮沉条件:上浮:F浮>G;悬浮:F浮=G;下沉:F浮<G;或①ρ物<ρ液,上浮; ②ρ物=ρ液,悬浮; ③ρ物>ρ液,下沉;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断甲乙球排开液体的体积变化。
【解答】解:A、甲球受到的浮力F浮甲、重力G甲和绳子向下的拉力F,由于甲球处于静止平衡状态合力为零,则F浮甲=G甲+F,则F浮甲>G甲;乙球受到的浮力F浮乙、重力G乙和绳子向上的拉力F,由于铁球处于静止平衡状态合力为零,则F浮乙+F=G乙,则F浮乙<G乙;由于F浮甲>G甲,则甲球的密度小于水的密度;由于F浮乙<G乙,则乙球的密度大于水的密度,所以乙球的密度大于甲球的密度,故A错误;
B、甲和乙的体积相同,液体的密度相同,根据阿基米德原理可知,浮力相同,故B正确;
D、剪短细绳后,受力不平衡,F浮甲>G甲,浮乙<G乙,则甲球上浮,乙球下沉,由于甲球处于漂浮,排开水的体积减小,则甲球受到的减小,乙球仍处于浸没状态,则乙球受到的浮力不变,所以,甲乙两球共同受到的浮力减小,则排开水的体积减小,所以水面高度降低,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查物体受力平衡的分析问题,物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,要学会根据浮沉情况判断浮力和重力的关系及液体密度和物体密度的关系,同时会根据浮力和重力的关系及液体密度和物体密度的关系来判断物体的浮沉情况。
17.如图,有一木块紧直地漂浮在水面上,有的体积露出水面,若将露出水面部分的体积切出,则( )
A.木块剩余部分将全部悬浮在水中
B.木块剩余部分会漂浮,剩余部分的会浸入水中
C.木块剩余部分会漂浮、剩余部分的会浸入水中
D.木块剩余部分会下沉入水底
【分析】根据物体漂浮时,浮力等于重力的特点进行分析,F浮=ρ液gV排,G=ρ物gV物,根据浮力与重力相等,得出物体密度和水密度的关系,从而根据浮沉条件分析得出结论。
【解答】解:木块漂浮,所以F浮=G
则ρ木gV木=ρ水g(1﹣)V木,则ρ木=ρ水;
若将上面部分切去,则由于木块的密度不变,仍漂浮,根据ρ木gV木′=ρ水gV排′得,V排′=V木′,即木块剩余部分浸没在水中。
故选:B。
【点评】此题考查了物体浮沉条件的应用,同时考查了密度公式的应用,根据木块漂浮的状态,得出木块密度和水的密度关系是解决此题的关键。
18.在物理课上,唐老师用自制教具演示了如下实验:将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球(直径略大于瓶口直径),往饮料瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止,如图所示,然后用手堵住瓶口,一会儿乒乓球浮起来了,以下分析正确的是( )
A.图中乒乓球静止时没有受到浮力作用
B.乒乓球上浮过程中,受到的浮力始终不变
C.乒乓球上浮过程中,受到的浮力等于受到的重力
D.图中乒乓球静止时受到的支持力与受到的重力平衡
【分析】(1)根据浮力产生的原因进行分析;
(2)乒乓球静止时受到水的压力、重力和支持力作用,在这几个力的作用下处于静止状态;
(3)浮力大于重力,物体上浮;根据阿基米德原理判断浮力的变化情况。
【解答】解:
A、图中乒乓球静止时,虽然有少量水从瓶口侧面流出,但乒乓球下表面没有受到水的压力,由浮力产生的原因可知此时乒乓球不受浮力作用,故A正确;
B、乒乓球上浮过程中,露出水面之前,排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力不变,露出水面的过程中,排开水的体积变小,浮力减小,故B错误。
C、乒乓球上浮过程中,受到的浮力大于重力;露出水面的过程中,重力不变,浮力减小,当乒乓球漂浮时浮力等于重力,故C错误;
D、图中乒乓球静止时,受重力、水的压力和瓶口的支持力,在这三个力的作用下处于平衡状态,因此图中乒乓球静止时受到的支持力与受到的重力不平衡,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了平衡力的分析、阿基米德原理的应用及浮力产生的原因,在学习过程中,要注重理解。
19.在家庭实验室中,小明把鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底如图甲;向杯中加盐,鸡蛋悬浮如图乙;再加盐鸡蛋漂浮如图丙,三种情况下,各物理量间的关系正确的是(鸡蛋质量不变,忽略加盐对水体积的影响)( )
A.液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.鸡蛋受到的浮力F甲<F乙<F丙
C.鸡蛋排开液体的质量m甲=m乙>m丙
D.鸡蛋排开液体的重力G甲>G乙>G丙
【分析】同一只鸡蛋的重力不变,根据图甲中沉底、图乙中悬浮、图丙中漂浮,利用物体的浮沉条件即可判断三种情况下鸡蛋所受浮力之间的关系;根据阿基米德原理判定鸡蛋排开的液体的质量的大小关系。
【解答】解:鸡蛋在甲中沉入水底,则ρ甲<ρ鸡蛋,F甲<G;
在图乙中悬浮,则ρ乙=ρ鸡蛋,F乙=G;
在图丙中漂浮,则ρ丙>ρ鸡蛋,F丙=G;
所以,液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙,故A正确;
鸡蛋受到的浮力F甲<F乙=F丙,故B错误;
根据F浮=G排=m排g可知:鸡蛋排开液体的重力G甲<G乙=G丙;根据G=mg可知,鸡蛋排开液体的质量m甲<m乙=m丙,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,记住条件是关键,要注意同一只鸡蛋的重力不变。
20.一圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的两种液体中,均处于漂浮状态,如图所示,圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2,则( )
A.ρ1<ρ2 F1<F2 B.ρ1>ρ2 F1>F2
C.ρ1<ρ2 F1=F2 D.ρ1>ρ2 F1=F2
【分析】根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系,根据阿基米德原理判断液体密度关系。
【解答】解:
(1)由图可知,同一圆柱体在两种液体中都处于漂浮状态,由于物体漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,所以,同一圆柱体在两液体中所受浮力相等,都等于圆柱体的重力;
(2)圆柱体在两液体中所受浮力F1=F2,由图可知:V排1<V排2,根据ρ液=可知:ρ1>ρ2,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了物体浮沉条件的应用,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。
21.小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝然后将它分别置于甲,乙两杯液体中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲杯液体的密度较大
B.乙杯液体的密度较大
C.木棒在甲杯液体中受到的浮力较大
D.木棒在乙杯液体中受到的浮力较大
【分析】细木棒在甲乙两种液体中都漂浮,所受浮力都等于木棒重,受浮力相等,再结合阿基米德原理分析即可。
【解答】解:(1)物体的质量不变,在两液体中均处于漂浮状态,则说明在两种液体中所受浮力相同;故CD错误;
(2)当F浮相同时,V排大的液体密度小,由图知甲V排的大,所以甲的密度小,乙液体的密度大,故B正确,A错误。
故选:B。
【点评】本题考查物体的浮沉条件,物体的浮沉条件为中考中的热点,注意漂浮时物体所受的浮力等于物体所受的重力。
22.把一个体积为100cm3,质量为60g的物体放入水中。物体静止时,它所受到的浮力及浸入水中的体积分别为( )
A.1N;100cm3 B.0.6N; 60cm3
C.0.6N; 40cm3 D.0.5N; 50cm3
【分析】知道物体的体积和物体的质量,利用密度公式求物体的密度,和水的密度比较确定物体在水中的状态,再计算浮力大小和排开水的体积(浸入水中的体积)。
【解答】解:
物体的密度:
ρ物===0.6g/cm3;
因为ρ物<ρ水,
所以物体静止时在水中漂浮,
则物体在水中受到的浮力:
F浮=G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N;
又因为F浮=ρ水gV排,
所以物体浸入水的体积:
V浸=V排===6×10﹣5m3=60cm3。
故选:B。
【点评】在此题的计算与判断中,既用到了阿基米德原理,又要利用浮沉条件,搞清在什么时候运用什么知识去解决,是此题的关键。
23.放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中.当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示。则下列说法正确的是( )
A.乙容器底部受到液体的压强较大
B.甲容器中物块排开液体的重力较大
C.甲容器中液体的密度较大
D.乙容器中物块受到液体的浮力较大
【分析】(1)根据物体的浮沉条件判断浮力与重力的关系;
(2)根据物体的浮沉情况判断出物体密度与液体密度的关系;
(3)根据p=ρ液gh得出容器底受到压强的关系。
【解答】解:物体在甲中悬浮,则ρ甲=ρ物,在乙中漂浮,则ρ乙>ρ物,则乙的密度大于甲的密度;
深度相同,由p=ρ液gh可知,乙的密度较大,乙液体对容器底的压强大;
甲悬浮,F浮甲=G排甲=G;乙漂浮,则F浮乙=G排乙=G,物块受到的浮力相同,甲、乙容器中物块排开液体的重力相同;
综上所述,A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题主要考查了物体浮沉条件及液体压强公式的应用,关键能够根据浮沉情况判断出液体的密度、所受浮力的关系。
24.2021年4月23日,海军三型主战舰艇—长征18号艇、大连舰、海南舰在海南三亚某军港集中交接入列如图所示,中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席交接入列活动并登上舰艇视察。针对新入列舰艇的说法正确的是( )
A.大连舰、海南舰受到的重力小于其浮力
B.长征18号潜艇下潜时,受到的浮力和压强都增大
C.当海南舰上舰载直升机起飞后,该舰排开水的体积会减小
D.长征18号潜艇受到的重力等于其浮力时,该艇一定处于漂浮状态
【分析】(1)(4)物体在液体中的浮沉条件:漂浮:F浮=G;悬浮:F浮=G;下沉:F浮<G;
(2)根据阿基米德原理分析浮力的大小,根据p=ρgh分析受到的压强的变化;
(3)舰载直升机飞离后,海南舰自重减小,因其仍漂浮,根据漂浮条件F浮=G判断浮力的变化;根据阿基米德原理F浮=ρgV排判断海南舰排开的水的体积的变化。
【解答】解:
A、大连舰、海南舰在水中处于漂浮状态,受到的重力等于其浮力,故A错误;
B、潜艇下潜的过程中,所处深度h增大,排开水的体积V排不变,因为p=ρ水gh,F浮=ρ水gV排,水的密度ρ水不变,所以潜艇下潜时,它受到的压强变大,受到的浮力不变,故B错误;
C、海南舰始终漂浮于水面上,由漂浮条件可知,浮力等于重力,即F浮=G,当舰载直升机起飞后,海南舰的重力G减小,因海南舰仍处于漂浮状态,故所受浮力F浮要减小;因浮力减小,由阿基米德原理F浮=ρgV排可知,排开水的体积减小,故C正确;
D、长征18号潜艇受到的重力等于其浮力时,该艇可能处于漂浮状态,也可能处于悬浮状态,故D错误。
故选:C。
【点评】本题综合利用了浮沉条件(漂浮条件)和阿基米德原理、液体内部压强的计算公式的应用,要求灵活运用。
25.用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触).物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系,如图乙所示(g取10N/kg)。下列说法不正确的是( )
A.物块的重力是8N
B.物块的密度是2×103kg/m3
C.物块完全浸没在水中受到的浮力为4N
D.从物块刚好浸没水中到h=10cm过程中,物块受到的浮力一直变大
【分析】(1)由图象可知,弹簧测力计的最大示数,此时物块未浸入水中,物块重力等于最大示数;由图得出物块浸没在水中时弹簧测力计的示数,利用称重法求出受到的浮力;
(2)利用F浮=ρ液V排g求物体的体积,利用G=mg求物体的质量,利用密度公式求物体的密度;
(3)从物块刚好浸没水中到h=10cm过程中,从图中可知测力计的示数一直不变,根据F浮=G﹣F示可知物体受到浮力的变化情况。
【解答】解:
AC、由图象可知,弹簧测力计的最大示数F最大=8N,此时物块未浸入水中,则物块的重力G=F最大=8N;
物块浸没在水中时弹簧测力计的示数F示=4N,
由称重法看到,物块完全浸没在水中受到的浮力:F浮=G﹣F示=8N﹣4N=4N,故AC正确;
B、物块完全浸没在水中时,由F浮=ρ水gV排得物块的体积:
V=V排===4×10﹣4m3,
物块的质量:
m===0.8kg,
物块的密度:
ρ物===2×103kg/m3,故B正确;
D、从物块刚好浸没水中到h=10cm过程中,由图象可知测力计的示数一直不变,根据F浮=G﹣F示可知,物体受到的浮力一直不变,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理的应用,分析图象得出相关信息是关键。
26.把一支密度计先后放入甲、乙、丙三种不同的液体中,静止时如图所示,那么甲、乙、丙三种液体的密度大小关系为( )
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙 B.ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.ρ甲>ρ丙>ρ乙 D.ρ丙<ρ甲<ρ乙
【分析】自制的密度计都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
【解答】解:因为自制的密度计漂浮,
所以F浮=G,即密度计受到的浮力都等于密度计受到的重力G,即F浮=ρ液gV排=G,
因为由图知,密度计排开液体的体积:
V丙>V甲>V乙,
所以液体的密度:ρ丙<ρ甲<ρ乙。
故选:D。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体的浮沉条件,利用好密度计漂浮(F浮=G)是解此类题目的关键。
27.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的烧杯,杯中分别装有适量甲、乙液体,将一个由某种材料制成的空心球放入甲液体中时,小球漂浮;当把它放入乙液体中时,小球悬浮,此时两烧杯液面相平。则下列判断正确的是( )
A.球在甲、乙两种液体中受到的浮力不相等
B.甲液体的密度小于乙液体的密度
C.装有甲液体烧杯对桌面的压强大于装有乙液体烧杯对桌面的压强
D.甲液体对烧杯底的压强等于乙液体对烧杯底的压强
【分析】(1)同一物体无论漂浮或悬浮,其浮力都等于排开液体的重,也等于自身的重力;在浮力相同时,排开的液体体积越大,说明液体的密度是越小的;
(2)根据甲乙液体体积的关系和密度公式判断出甲乙液体质量的关系,根据G=mg判断出两烧杯的总重力,根据在水平面上压力等于重力判断出两烧杯对桌面的压力,根据p=判断出两烧杯对桌面压强的关系;
(3)根据p=ρgh分析甲乙液体对烧杯低压强的大小。
【解答】解:A、因为球在甲中漂浮、乙中悬浮,所以浮力都等于自身的重力,即物体在甲、乙两烧杯中受到的浮力相等,故A错误;
B、根据F浮=ρ液gV排可知,在浮力相同时,乙杯中的V排大,所以甲液体的密度大于乙液体的密度,故B错误;
C、由图知甲液体的体积大于乙液体的体积,又由于甲液体的密度大于乙液体的密度,根据m=ρV知甲液体的质量大于乙液体的质量,甲、乙烧杯的质量相同,小球的质量也相同,所以盛有甲液体烧杯的总质量大,根据G=mg知盛有甲液体烧杯的总重力也大,对桌面的压力也大,根据p=知装有甲液体烧杯对桌面的压强大于装有乙液体烧杯对桌面的压强,故C正确;
D、由B知甲液体的密度大于乙液体的密度,且液面相平,根据p=ρgh知甲液体对烧杯底的压强大于乙液体对烧杯底的压强,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查物体的沉浮条件、液体压强公式以及固体压强公式的应用,关键知道物体漂浮时浮力等于自身的重力。
28.把体积相同的木块和铁块置于水中,静止时,木块浮在水面,铁块沉入水底,这时木块和铁块受到的浮力分别为F木和F铁。则( )
A.F木<F铁 B.F木=F铁 C.F木>F铁 D.无法确定
【分析】因为二者的体积相同,可得铁块和木块排开水的体积关系,再根据阿基米德原理判断二者受到的浮力关系。
【解答】解:因为铁块和木块体积相等,且木块浮在水面,铁块沉入水底,
所以铁块排开水的体积比木块排开水的体积大,
因为F浮=ρ水v排g,
所以铁块受到水的浮力比木块受到水的浮力大,即:F木<F铁。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体的浮沉条件的掌握和运用,能根据物体的浮沉确定铁块和木块排开水的体积关系是本题的关键。
29.将小球放入装满水的溢水杯中,溢出45克水,再将这个小球放入装满酒精的溢水杯中,溢出40克酒精,则下列说法正确的是(ρ酒精=0.8g/cm3)( )
A.小球的质量为15g B.小球的质量为40g
C.小球的密度是0.8g/cm3 D.小球的密度是0.9g/cm3
【分析】(1)已知溢出水和酒精的质量,根据ρ=分别求出小球在水和酒精中溢出的液体体积,然后比较其大小判断得出小球在水里所处的状态;根据漂浮条件和阿基米德原理即可求出小球的质量;
(2)根据阿基米德原理求出小球酒精中受到的浮力,由重力公式求出小球的重力,即可判断小球在酒精中处于浸没状态,根据溢出的酒精体积即可得出小球的体积,然后利用密度公式可求得小球的密度。
【解答】解:
(1)根据ρ=得,溢出水和酒精的体积分别为:
V排水===45cm3;
V排酒精===50cm3;
由于V排水<V排酒精,所以可知小球在水中是处于漂浮状态,
根据漂浮条件和阿基米德原理可知:G球=G排水,
即m球g=m排水g,所以,小球的质量m球=m排水=45g;故AB错误;
(2)小球在酒精中受到的浮力:F浮2=G排2=m排酒精g=0.04kg×10N/kg=0.4N;
小球的重力:G球=m球g=0.045kg×10N/kg=0.45N;
由于F浮2<G,则小球在酒精中下沉,处于浸没状态,
所以,小球的体积:V球=V排酒精=50cm3,。
小球的密度ρ球===0.9g/cm3,故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了阿基米德原理、浮沉条件和密度公式的应用,注意小球排开水的体积、排开酒精的体积与小球体积的关系,关键是判断小球在水和酒精中所处的状态。
30.如图所示,鸡蛋放入清水中时沉入水底,现将清水中加盐后鸡蛋浮出水面,由以上现象,下列判断中不正确的是( )
A.鸡蛋的密度小于盐水的密度
B.浮在盐水中的鸡蛋所受的浮力比沉在清水中所受浮力大
C.鸡蛋受到的重力小于在盐水中所受的浮力
D.鸡蛋受到的重力大于在清水中所受的浮力
【分析】(1)蛋在盐水中上浮,说明鸡蛋的密度小于盐水的密度;
(2)根据鸡蛋在清水和盐水中的浮沉判断出浮力与重力的关系,进而判断出鸡蛋在清水和盐水中受到浮力的关系。
【解答】解:A、因为鸡蛋在盐水中上浮,所以鸡蛋的密度比盐水的密度小,故A正确;
B、浮在盐水中的鸡蛋所受的浮力F1=G,沉在清水中鸡蛋受浮力F2<G,所以浮在盐水中的鸡蛋所受的浮力比沉在清水中所受浮力大,故B正确;
C、鸡蛋在盐水中漂浮,所以鸡蛋受到的重力等于鸡蛋在盐水中所受的浮力,故C错误;
D、鸡蛋在清水中下沉,鸡蛋的重力大于所受浮力,故D正确。
故选:C。
【点评】本题综合应用物体的浮沉条件、漂浮条件分析解决实际生活现象,有难度,属于难题。
31.将同一小球先后放入装有密度不同的液体的甲、乙两容器中,静止时两容器中液面高度相同,如图所示,则( )
A.甲容器中的液体密度较大
B.甲容器中小球所受浮力大
C.乙容器底部所受到液体的压强大
D.乙容器中小球排开液体的质量大
【分析】(1)根据物体浮沉条件,结合图示分析,对两液体的密度大小和小球在两液体中所受浮力大小以及排开液体质量的大小作出判断;
(2)根据液体压强公式p=ρgh分析,对两容器中液体对底部的压强大小作出判断。
【解答】解:设甲容器中的液体为甲液体,乙容器中的液体为乙液体。
A、由图可知,小球在甲液体中漂浮,甲液体密度大于小球的密度;小球在乙液体中悬浮,乙的液体密度等于小球的密度,甲容器中的液体密度较大,则两容器中液体的密度:ρ甲>ρ乙,故A正确;
BD、由图可知,小球在甲液体中漂浮,浮力等于重力,在乙液体中悬浮,浮力等于重力,所以小球在甲、乙液体中受到的浮力相等,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g知两容器中小球排开液体的质量相等,故BD错误;
C、由图可知,甲乙两容器内液体深度相同,ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh知,两容器底面受到液体的压强:p甲液>p乙液,故C错误。
故选:A。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用、压强的大小比较,熟知物体浮沉条件是解答此题关键。
32.如图所示,两个完全相同的容器里装有适量的水后,在容器中分别放入质量相同的A、B两个物体,A物体漂浮在水面上,B物体悬浮在水中,此时两个容器内水面高度相同。下列说法中正确的是( )
A.A物体比B物体排开水的质量小
B.水对两个容器底的压力一样大
C.如果再向甲容器中加入盐水,A物体受到的浮力增大
D.如果再向乙容器中加入酒精,B物体受到的浮力不变
【分析】(1)根据AB的状态,利用物体浮沉条件判断它们受到的浮力大小,然后利用阿基米德原理判断它们排开水的质量关系;
(2)首先根据p=ρgh判断水对两个容器底部的压力关系,然后利用p=判断水对两个容器底的压力大小;
(3)物体漂浮或悬浮,受到的浮力都等于物体重;
(4)当物体的密度大于液体的密度时,物体下沉;当物体的密度小于液体的密度时,物体上浮(漂浮);当物体的密度等于液体的密度时,物体处于悬浮状态。
【解答】解:A、A漂浮,B悬浮,受到的浮力均等于其自身重力,AB质量相等,则重力相等,所以AB受到的浮力相等,根据阿基米德原理可知,排开水的重力相等,根据G=mg知,排开水的质量相等,故A错误;
B、两个容器内水面高度相同,根据p=ρgh知,水对两个容器底部的压强相等,两个完全相同的容器,则底面积相等,根据p=知,水对两个容器底的压力一样大,故B正确;
C、木块漂浮在乙容器中,所以向乙容器中加入盐水,液体密度增大,木块仍然漂浮在液面上,那么木块受到的浮力等于木块的重力,木块的重力没变,所以木块受到的浮力不变,故C错误;
D、如果再向乙容器中加入酒精,液体的密度变小,物体会沉底,排开的液体的体积不变,根据阿基米德原理可知,B物体受到的浮力变小,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、物体浮沉条件的掌握和运用,本题关键:一是知道物体密度小于液体密度时物体漂浮,物体密度等于液体密度时物体悬浮,当物体的密度大于液体的密度时,物体下沉;二是影响液体压强的因素是液体密度和液体深度。
33.如图所示,物理小组利用体积为170cm3的潜水艇模型(忽略进气、排气管的体积),探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是( )
A.模型浸没在水中受到的浮力为1.7N
B.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
C.若要让悬浮的模型上浮,应使模型中进水
D.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
【分析】潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮和下沉,当潜水艇浸没在水中的时候,根据F浮=ρ水gV排可知,此时V排不变,因此潜水艇受到的浮力也不变。
【解答】解:A、模型浸没在水中受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×170×10﹣6m3=1.7N,故A正确;
B、潜水艇通过改变自身的重力来实现上浮和下沉,故B错误;
C、若要让模型上浮,应使模型受到的浮力大于模型自身的重力,因此模型应往外排水,故C错误;
D、模型浸没后继续下沉的过程中,模型排开的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,模型受到的浮力不变,故D正确。
故选:D。
【点评】此题考察潜水艇的工作原理,即通过改变自身的重力来实现上浮和下沉。
34.完全相同的甲、乙圆柱形容器放在水平桌面上,分别盛有质量相等的两种液体。相同的小球A、B分别放入两容器中,两球静止后如图所示,A球漂浮,B球悬浮。要将A、B两球所受的浮力分别为FA、FB,甲、乙两容器对桌面的压强分别为p甲和p乙,则下列结论中正确的是( )
A.FA>FB P甲<p乙 B.FA=FB p甲<p乙
C.FA<FB p甲>p乙 D.FA=FB p甲=p乙
【分析】(1)甲、乙是两个完全相同的小球,漂浮和悬浮时受到的浮力都等于重力,由此可知两小球受浮力大小关系;
(2)容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的重力之和,两容器底面积相同,根据压强公式判断甲、乙两容器对桌面的压强大小。
【解答】解:(1)由图可知,甲球漂浮,乙球悬浮,
所以两球受到的浮力都等于各自的重力,
而两个小球是相同的,重力相等,
所以FA=FB;
(2)完全相同的甲、乙圆柱形容器放在水平桌面上,分别盛有质量相等的两种液体。
则两容器底面积相等,重力相等,两容器内液体的重力相等,
将完全相同的小球A、B分别放入两容器中,
则两小球重力相等,
容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的重力之和,
所以两容器对桌面的压力相等,
根据p=可知,甲、乙两容器对桌面的压强相等,即p甲=p乙。
故选:D。
【点评】本题考查压强公式和浮力的应用,关键知道物体漂浮时浮力等于重力,物体密度小于液体密度,物体悬浮时浮力等于重力,物体密度等于液体密度。同时还要知道容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的重力之和。
35.如图甲所示,一底面积为100cm2、密度为ρA的实心圆柱体A,用细线拴在一个空容器的底部,然后向容器中加入某种液体(ρ液>ρA)直到圆柱体上表面与液面相平(整个过程圆柱体始终处于竖直状态),乙图是圆柱体下表面受到液体的压强与容器中液体深度的变化关系图像,g=10N/kg。则下列判断正确的是( )
A.乙图中的p1=810Pa
B.液体对圆柱体的最大浮力为10.8N
C.圆柱体A的密度为0.72×103kg/m3
D.细线对圆柱体的最大拉力为18N
【分析】(1)根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入液体中的深度为h1=9cm;由于从9cm到14cm,木块一直处于漂浮,浸入液体中的深度不变;当液面的高度为14cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时液面的高度为20cm;据此得出木块的高度h,当液面的高度是20cm时,圆柱体下表面受到液体的压强是1800Pa,根据液体压强的公式p=ρ液gh可得出得出液体的密度和圆柱体下表面受到液体的压强;
(2)先计算圆柱体的体积,进而得出圆柱体排开液体体积的最大值,根据F浮大=ρ液gV排得出液体对圆柱体的最大浮力;
(3)根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入液体中的深度为h1=9cm,根据p=得出圆柱体下表面受到液体的压力F下,根据浮力产生的原因得F浮=F下,由于漂浮,根据G=F浮得出圆柱体的重力,根据G=mg=ρVg得出圆柱体的密度;
(4)根据F拉=F浮大﹣G得出细线对圆柱体的最大拉力。
【解答】解:
A、根据图象乙可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入液体中的深度为h1=9cm;由于从9cm到14cm,木块一直处于漂浮,浸入液体中的深度不变;当液面的高度为14cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时液面的高度为20cm;所以木块的高度h=9cm+(20cm﹣14cm)=15cm=0.15m,当液面的高度是20cm时,圆柱体下表面受到液体的压强是1800Pa,液体的密度:
ρ液===1.2×103kg/m3;
液体中的深度为h1=9cm=0.09m,圆柱体下表面受到液体的压强:
p1=ρ液gh=1.2×103kg/m3×10N/kg×0.09m=1080Pa,故A错误;
B、圆柱体的体积:
V=Sh=100×10﹣4m2×0.15m=1.5×10﹣3m3,
液体对圆柱体的最大浮力:
F浮大=ρ液gV排=1.2×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣3m3=18N,故B错误;
C、根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入液体中的深度为h1=9cm,圆柱体下表面受到液体的压力F下=p1S=1080Pa×100×10﹣4m2=10.8N,
根据浮力产生的原因得F浮=F下=10.8N,
由漂浮条件可知,圆柱体的重力G=F浮=10.8N,
圆柱体的密度:
ρ=====0.72×103kg/m3,故C正确;
D.细线对圆柱体的最大拉力为F拉=F浮大﹣G=18N﹣10.8N=7.2N,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了液体压强公式和浮力产生原因,浮力的计算,力的合成及二力平衡的应用,读图是解题的关键。
36.体积相等的物体A、B、C浸入某种液体中,平衡后如图所示,它们受到液体的浮力大小分别为FA、FB、FC。则( )
A.FA<FB<FC B.FA>FB>FC C.FA<FB=FC D.FA=FB>FC
【分析】由题知,A、B、C三球的体积相等,根据三球在液体中的状态,得出排开液体的体积大小关系,再根据阿基米德原理判断出三球受到的浮力大小关系。
【解答】解:由题知,A球排开水的体积最小,B球和C球排开水的体积相同,根据公式F浮=ρ液gV排可知,B球和C球所受浮力相同,A所受浮力最小,即:FA<FB=FC。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用,由图得出三球排开水的体积关系是本题的关键。
37.为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块始终不与溢水杯接触。则下列四个选项中,判断正确的是( )
A.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强变大
B.铝块浸没在水中静止时,细线对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
C.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数不变
D.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压力变小
【分析】(1)可根据公式p=ρgh和F=pS分析水对溢水杯底的压强和压力的变化情况;
(2)铝块浸没在水中静止时,铝块受到重力、浮力以及拉力的作用,据此分析;
(3)根据阿基米德原理判断铝块受到浮力和排开水的重力关系,再判断溢水杯总重的变化
【解答】解:AD、铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,
根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变,
根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变,故AD错误;
B、根据阿基米德原理可知,物体所受的浮力等于排开水的重力,
铝块浸没在水中静止时,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力作用,
绳对铝块的拉力等于铝块的重力和浮力之差,
F拉=G﹣F浮=ρ铝gV铝﹣ρ水gV铝=(ρ铝﹣ρ水)gV铝;G排=ρ水gV铝,且ρ铝﹣ρ水≠ρ水,
所以绳对铝块的拉力不等于铝块排开水的重力,故B错误;
C、由于溢水杯中装满水,铝块浸入水中静止时,由阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开水的重力(溢出水的重力),而铝块对水的压力大小与浮力相等(即该压力等于溢出水的重力),
F=G杯+G水,F=G杯+G水﹣G排+F浮,
所以溢水杯对电子秤的压力不变,则电子秤示数不变,故C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了阿基米德原理、液体压强和压力公式的应用,对铝块正确受力分析、熟练应用阿基米德原理可正确解题。
38.利用一个电压表和阻值已知的电阻R0测量电阻Rx的阻值。选择了满足实验要求的器材,电源两端电压不变,并连接了如图所示实验电路。闭合开关S1,断开开关S2,电压表的示数为U1;闭合开关S1和S2,电压表的示数为U2,则下列说法中正确的是( )
A.Rx的表达式为Rx=R0
B.Rx的表达式为Rx=R0
C.实验过程中,通过R0的电流始终相同
D.若将开关S2与电压表互换位置,其他不变,也能测量出Rx的阻值
【分析】根据电路图可知,闭合开关S1,断开开关S2,R0和Rx串联,电压表测量R0两端的电压;闭合开关S1和S2,Rx被短路,电路中只有R0一个,电压表测量R0两端的电压,也是电源电压;再根据欧姆定律分析电路中的电流,并求出Rx的表达式。
【解答】解:(1)闭合开关S1和S2,Rx被短路,电路中只有R0,电压表测量R0两端的电压,也是电源电压,即电源电压为U2;闭合开关S1,断开开关S2,R0和Rx串联,电压表测量R0两端的电压,即R0的电压为U1;
由串联电路的电压特点可得,Rx两端的电压Ux=U2﹣U1,
Rx的阻值表达式:Rx===×R0,故AB错误;
(2)根据电路图可知,闭合开关S1,断开开关S2,R0和Rx串联,电压表测量R0两端的电压,通过R0的电流I=;
闭合开关S1和S2,Rx被短路,电路中只有R0,电压表测量R0两端的电压,也是电源电压,此时通过R0的电流I′=;
因为U1和U2不相等,所以实验过程中,通过R0的电流并不相同,故C错误;
(3)若将开关S2与电压表互换位置,即电压表并联在Rx两端,开关S2和R0并联,其他不变,实验原理和原来的原理是一样的(都是利用了串联电路的特点和欧姆定律),所以也能测量出Rx的阻值,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了串联电路的特点和欧姆定律的应用,分清开关闭合、断开时电路的连接方式和电表所测的电路元件是关键。
39.已知ρ铜>ρ铝>ρ水>ρ煤油,下列说法正确的是( )
A.同样重的实心铜块甲、乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,所受浮力F甲<F乙
B.同样重的实心铜块和铝块,都浸没在煤油中,所受浮力F铜<F铝
C.同样重的实心铜块和铝块,铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,所受浮力F铜>F铝
D.体积相同的实心铜块和铝块,铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,所受浮力F铜>F铝
【分析】根据G=mg=ρVg的变形式V=比较两金属块的体积关系,物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,根据浮=ρ液gV排比较受到的浮力关系。
【解答】解:A.由G=mg=ρVg的变形式V=知,同样重的两个实心铜块甲和乙的体积相等,甲浸没在水中和乙浸没在煤油中时排开液体的体积相等,由F浮=ρ液gV排和ρ水>ρ煤油知,甲受到的浮力大,故A错误;
B.由G=mg=ρVg的变形式V=和ρ铝<ρ铜知,同样重的实心铝块和铜块,铝块的体积大,都浸没在煤油中,铝块排开煤油的体积大,由F浮=ρ液gV排知,铝块受到的浮力大,故B正确;
C.由G=mg=ρVg的变形式V=和ρ铝<ρ铜知,同样重的实心铝块和铜块,铝块的体积大,铜块浸没在煤油中和铝块浸没在水中时,铝块排开水的体积大,且水的密度大于煤油的密度,由F浮=ρ液gV排知,铝块受到的浮力大,故C错误;
D.体积相等的空心铝块和铜块,铜块浸没在煤油中,铝块浸没在水中,排开液体的体积相等,由F浮=ρ液gV排和ρ煤油<ρ水知,铝块受到的浮力大,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了阿基米德原理和密度公式、重力公式的应用,要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
40.将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的同规格烧杯中,甲球沉底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.三个小球的密度大小关系是ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙<F丙
C.三个小球的质量大小关系是m甲>m丙>m乙
D.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p丙>p乙
【分析】(1)甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,根据物体的浮沉条件分析判断三个小球密度的关系,由于甲乙丙三个实心小球体积相同,根据m=ρV即可判断三个小球的质量大小关系;
(2)由图可确定三个烧杯中的V排关系,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断浮力大小关系;
(3)由于三个相同烧杯中都装满水,由图可确定判断液面高度的关系,从而根据p=ρgh判断烧杯底部受到水的压强的关系。
【解答】解:AC、甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,所以甲球的密度大于水的密度,乙球的密度小于水的密度,丙球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是:ρ甲>ρ丙>ρ乙,且三个实心小球体积相同,根据m=ρV可知,三个小球的质量大小关系是m甲>m丙>m乙,故A错误,C正确;
B、由于甲、乙、丙三个实心小球体积相同,由图可知排开水的体积关系:V甲排=V球,V乙排<V球,V丙排=V球,所以V甲排=V丙排>V乙排,根据F浮=ρ液V排g可知浮力大小关系是:F甲=F丙>F乙,故B错误;
D、因为三个相同烧杯中都装满水,水的深度h相同,根据p=ρgh可知烧杯底部受到水的压强相等,即:p甲=p乙=p丙,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生分析推理的能力,本题中解题的关键是由物体在水中所处的状态判断其密度和浮力大小的关系。
41.测量液体密度的仪器叫做密度计。将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(如图甲)。图乙、丙是自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的。将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中。以下说法正确的是( )
A.密度计越靠近下方的刻度,其相应的密度数值越小
B.密度计在乙杯中受到的浮力大于丙杯中受到的浮力
C.如果在乙杯中继续加入乙液体,密度计浸入的深度不变
D.乙杯中液体的密度比丙杯中液体的密度大
【分析】(1)密度计是用来测量液体密度的测量仪器,根据题中信息可知,液体的密度越大,排开液体的体积越小,从而判断密度计刻度的特点;
(2)从图可知,密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系;
(3)如果在乙杯中继续加入乙液体,密度计仍漂浮,浮力不变,液体的密度不变,根据阿基米德原理判断出排开液体体积的变化,进而判断出密度计浸入的液体深度的变化;
(4)从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系,来判断C、D是否符合题意。
【解答】解:A、同一物体浮在不同液体中F浮一定时,根据F浮=ρ液V排g知V排、ρ液成反比可知,液体的密度越大,排开液体的体积越小,所以密度计的刻度越靠下密度值越大,故A错误;
B、同一个密度计放在乙、丙液体中都漂浮,密度计在乙、丙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,即F浮乙=F浮丙=G,故B错误;
C、如果在乙杯中继续加入乙液体,密度计仍漂浮,浮力不变,液体的密度不变,根据F浮=ρ液V排g知密度计排开液体的体积不变,密度计浸入的深度不变,故C正确;
D、由图知密度计排开液体的体积V排乙>V排丙,且浮力相等,根据F浮=ρ液V排g知ρ乙<ρ丙,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体的漂浮条件的掌握和运用,利用好密度计测液体密度时漂浮(F浮=G)是本题的关键。
42.小明找来三个相同的烧杯,质量均为m,分别装上相同体积的甲、乙、丙三种不同的液体,再将烧杯放在同一个水槽中,静止时如图所示,其中丙杯内液体的液面与水面刚好相平。则下列说法正确的是( )
A.三个烧杯所受浮力相等
B.甲液体的质量最大
C.丙液体的密度比水小
D.丙液体的密度与水的密度相等
【分析】(1)判断烧杯排开水的体积,由浮力的公式F浮=ρgV排判断浮力的大小;
(2)根据F浮=G判断出烧杯与液体总重力的关系,进一步得出液体的重力关系,再利用G=mg判断出液体质量的关系,最后利用密度公式得出三种液体的密度关系;
(3)对丙进行受力分析可知:F浮=G杯+G丙液,然后分别用阿基米德原理的应用、重力公式和密度公式表示浮力和重力,进一步得出丙液体密度与水密度的关系。
【解答】解:
A、由图可知:V甲排<V丙排<V乙排;由F浮=ρgV排可知:烧杯所受的浮力:F乙>F丙>F甲,故A错误;
BCD、根据F浮=G可知:烧杯与液体的总重力:G乙>G丙>G甲,由于烧杯相同,所以三种液体的重力关系:G乙液>G丙液>G甲液,
由G=mg可知,液体的质量关系:m乙液>m丙液>m甲液,
由于三种液体的体积相同,由ρ=可得,ρ乙液>ρ丙液>ρ甲液;
对丙进行受力分析可知:F浮=G杯+G丙液,
由F浮=ρgV排、G=mg和ρ=可得:ρ水gV排=ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
因烧杯有一定厚度,且丙液体液面与水面相平,则右边烧杯排开水的总体积等于烧杯自身浸入的体积加上丙液体的体积,即V排=V杯浸+V丙液,
所以①式可写为ρ水gV杯浸+ρ水gV丙液=ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液,
因为ρ杯>ρ水,所以ρ水gV杯浸<ρ杯gV杯,则ρ水gV丙液>ρ丙液gV丙液,所以ρ水>ρ丙液,故C正确,BD错误。
故选:C。
【点评】本题是有关重力公式、密度公式以及浮力知识的综合运用,关键利用好阿基米德原理及物体漂浮时,浮力与重力的关系。
43.甲、乙两种物质的质量和体积关系图象如图所示,分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两个实心物体,浸没在水中,放手待物体稳定后( )
A.甲物体密度是2kg/m3
B.甲、乙两物体的密度之比是1:3
C.乙漂浮,甲受浮力大
D.甲漂浮,乙受浮力大
【分析】(1)根据图像读出一组甲、乙两种物质质量和体积的对应值,根据ρ=求出两种物质的密度即为甲、乙两个实心物体的密度,然后求出甲、乙两物体的密度之比;
(2)由题意可知,甲、乙两个实心物体的体积相等,比较两种物质和水的密度关系并判断出物体稳定后所处的状态以及排开水的体积关系,根据F浮=ρ液gV排得出所受浮力的大小关系。
【解答】解:AB.由图像可知,当m甲=m乙=2g时,V甲=1cm3,V乙=3cm3,
则ρ甲===2g/cm3=2000kg/m3,
ρ乙===g/cm3,
即甲物体的密度为2g/cm3,乙物体的密度为g/cm3,
甲、乙两物体的密度之比:
ρ甲:ρ乙=2g/cm3:g/cm3=3:1,故AB错误;
CD.由题意可知,甲、乙两个实心物体的体积相等,
由ρ甲>ρ水>ρ乙可知,物体稳定后,甲物体沉底,乙物体漂浮,且V排甲>V排乙,
由F浮=ρ液gV排可知,甲物体受到的浮力大,故C错误、D正确。
故选:C。
【点评】本题考查了密度公式和物体浮沉条件、阿基米德原理的应用,从图像中获取有用的信息是关键。
44.图示为“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,其中a是塑料块,b是金属块,它们的重力和体积均不相等。根据图示中实验结果,一定能得出浮力的大小与以下哪个量有关( )
A.物体浸在液体中的深度 B.物体浸在液体中的体积
C.液体的密度 D.物体的密度
【分析】影响浮力大小的因素是液体的密度、排开液体的体积,利用好控制变量法即可解决。
【解答】解:A、比较乙、丙两图知,都是a物体,重力和体积都相同,物体浸没在水中,排开水的体积相同,弹簧测力计的示数相同,浮力相同,说明浮力与物体浸在液体中的深度无关,故A不符合题意;
B、比较甲、乙两图知,都是a物体,重力和体积都相同,物体排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不相同,浮力不相同,说明浮力与物体浸在液体中的体积有关,故B符合题意;
C、要探究浮力大小与液体的密度是否有关,需要控制物体排开液体的体积相同,改变液体的密度,由图知乙、丙排开液体的体积相同,但液体的密度液相同,不能探究浮力大小与液体的密度是否有关,甲乙丙与丁的液体密度不同,但排开液体的体积也不相同,不能浮力大小与液体的密度是否有关,故C不符合题意;
D、要探究浮力大小与物体的密度是否有关,需要控制液体的密度相同、排开液体的体积相同,改变物体的密度,但由于a、b物体的体积不同,不能控制物体排开液体的体积相同,不能探究浮力大小与物体的密度是否有关,故D不符合题意。
故选:B。
【点评】本题考查了影响浮力大小因素的实验,掌握控制变量法是解题的关键。
45.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为FA>FB>FC
D.容器对桌面的压强大小关系为pA=pB=pC
【分析】(1)由图得出A、B、C三个正方体排开水的体积关系,根据阿基米德原理即可判断物体受到的浮力大小关系;
(2)由图A、B、C三个正方体所处的状态,判定其浮力和重力的关系;然后根据三者的浮力大小、利用浮沉条件判断物体密度与水的密度大小关系;
(3)利用p=ρgh判断容器底受到水的压强关系,根据F=pS判定压力的大小关系;
(4)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开液体的重力,分析出整个装置的压力的大小关系,根据p=分析压强的大小。
【解答】解:由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
A、由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,
根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A错误;
B、由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,
由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;由于正方体A、B、C的体积相同,
根据ρ==可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
C、由图可知物体底部的深度,h甲=h乙=h丙,由p=ρgh可知,液体底部压强关系是p甲=p乙=p丙,容器的底面积相同,根据F=pS可知,容器底部受到水的压力大小相同,故C错误;
D、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,
由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,
即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;
由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,
根据p=可知,容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故D正确。
故选:D。
【点评】此题考查阿基米德原理、液体压强公式和密度公式的应用等,是一道综合性较强的题目,但难度不是很大。
46.如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个底面积为160cm2的实心圆柱体,把它从盛有足量水的容器上方离水面某一高度处缓慢下降(其底面始终与水面相平),使其逐渐浸没入水中某一深度。如图乙所示是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象。下列说法错误的是( )
A.圆柱体的重力为12N
B.圆柱体的高度为5cm
C.圆柱体刚浸没时,下表面受到水的压力为4N
D.圆柱体的密度为1.5g/cm3
【分析】A、由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可得出圆柱体的重力;
D、图像中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F拉2=4N,
根据F浮=G﹣F拉2得出圆柱体浸没时受到的浮力,由F浮=ρ水gV排得圆柱体完全浸入水中时排开水的体积,
根据G=mg得出圆柱体的质量,根据ρ=得出圆柱体的密度;
B、圆柱体全部浸没后排开水的体积等于圆柱体的体积,据此得出体积V,根据h=得出圆柱体的高度;
C、已知圆柱体的高,可得出圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度,
根据p=ρ水gh得出刚浸没时下表面受到的水压强,根据p=可知下表面受到水的压力。
【解答】解:A、由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,圆柱体重力G=F拉1=12N,故A正确;
D、图像中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F拉2=4N,
圆柱体浸没时受到的浮力:
F浮=G﹣F拉2=12N﹣4N=8N;
由F浮=ρ水gV排得圆柱体完全浸入水中时排开水的体积:
V排===8×10﹣4m3,
圆柱体的质量:
m===1.2kg,
圆柱体的密度:
ρ===1.5×103kg/m3=1.5g/cm3,故D正确;
B、圆柱体全部浸没后排开水的体积等于圆柱体的体积,故V=V排=8×10﹣4m3,圆柱体的高度h===0.05m﹣5cm,故B正确;
C、圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度为h=5cm=0.05m,
因此刚浸没时下表面受到的液体压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa,根据p=可知下表面受到水的压力F=pS=500Pa×160×10﹣4m2=8N,故C错误。
故选:C。
【点评】本题用到的知识点有重力、质量、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理、压强的计算等,考查学生结合图像对所学知识进行综合分析的能力,难度较大。
47.等体积的木球A和铁球B被细线系住,浸没在水中,如图所示,下列说法正确的是( )
A.两球均处于悬浮状态
B.两球所受的浮力相等
C.木球可能空心,铁球一定实心
D.剪断细绳后,水对容器底部的压强不变
【分析】(1)物体处于悬浮状态,是受到的重力和浮力是一对平衡力;
(2)木球A和铁球B都浸没在水中,根据阿基米德原理即可判断所受浮力的大小;
(3)在细线的拉力作用下处于静止状态的木球和铁球,若木球和铁球都是实心的,细线对它们都有拉力作用,据此可知木球和铁球是否是实心不能判断;
(4)剪断细绳后,由于木球上浮,铁球下沉,根据液面的变化,利用p=ρgh即可判断水对容器底部压强的变化。
【解答】解:A、木球A和铁球B在细线的拉力作用下处于静止状态,都是受三个力的作用下处于平衡的,故木球和铁球不是悬浮;故A错误;
B、体积相等的木球和铁球都浸没在水中,则排开水的体积相等,根据阿基米德原理可知所受浮力的大小相等,故B正确;
C、木球A和铁球B在细线的拉力作用下处于静止状态,由于木的密度小于水的密度,铁的密度大于水的密度,所以木球和铁球都是实心的,细线对它们都有拉力作用,所以木球和铁球是否是实心不能判断;故C错误;
D、剪断细绳后,由于木球上浮,铁球下沉,则木球排开水的体积变小,液面下降,的变化,根据p=ρgh可知水对容器底部的压强变小,故D错误。
故选:B。
【点评】本题是有关浮力、液体压强和物体平衡状态的应用,关键掌握阿基米德原理及浮沉条件,并能够熟练运用各种公式。
48.放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为10﹣4m2,将一体积为2×10﹣4m3的木块放入水中静止时,有体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中错误的是(已知:水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.木块的密度为0.8×103kg/m3
B.木块漂浮时排开水的质量为160g
C.浸没水中时细线对木块的拉力为0.6N
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
【分析】(1)图甲中木块漂浮在水面上,有体积露出水面,此时受到的浮力和自身的重力相等,据此列出等式,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg算出木块的密度;
(2)木块漂浮时,求出排开水的体积,然后根据m=ρV求出排开水的质量;
(3)图乙中,木块浸没水中,根据F浮=ρ水gV排算出物体浸没在水中时物块A受到的浮力,根据平衡力算出浸没水中时细线对A的拉力;
(4)甲、乙两图所示情况,容器里的水和木块仍然在容器中,总重力仍等于木块、水、容器的重力之和,总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=判断出容器对桌面压强的变化。
【解答】解:
A、木块处于漂浮状态,有体积露出水面,则V排=(1﹣)V木=V木,
此时浮力等于重力,即:F浮=G,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg得,ρ水g(1﹣)V木=ρ木gV木,
所以,ρ木=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3,故A正确;
B、木块漂浮时,排开水的体积:V排=V木=×2×10﹣4m3=1.6×10﹣4m3,
根据ρ=可得排开水的质量:m排=ρ水V排=1.0×103kg/m3×1.6×10﹣4m3=0.16kg=160g,故B正确;
C、图乙中,木块浸没水中受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N;
木块的重力为:G木=ρ木gV木=0.8×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=1.6N;
则木块浸没水中时细线对木块的拉力为:F拉=F浮﹣G木=2N﹣1.6N=0.4N,故C错误;
D、甲、乙两图所示情况,木块和水仍然在容器中,总重力仍等于木块、水、容器的重力之和,总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=知容器对桌面的压强不变,故D正确。
故选:C。
【点评】本题考查了阿基米德原理、密度、固体压强、物体的沉浮条件的应用、液体压强等知识,能够判断出甲、乙两图所示情况容器的总重力不变是关键。
49.将同一物体分别放入底面积均为100cm2的薄壁容器甲、乙两容器中,发现物体有的体积浸入a液体中,而物体在b液体中处于悬浮状态。已知乙容器中液体b为水,物体静止时两容器中液面高度均为10cm,ρ水=1.0×103kg/m3。下列说法正确的是( )
A.物体在液体a中受到的浮力较大
B.放入物体后,甲容器对水平桌面的压力比乙小
C.放入物体后,乙容器底受到水的压力小于10N
D.液体a的密度为2.0×10³kg/m³
【分析】A、现将同一物体分别放入两容器中,由物体的状态,根据漂浮和悬浮的规律分析回答;
B、根据G=ρ水V水g可知甲中液体的重力大于乙中水的重力,容器对水平桌面的压力等于容器重力与水的重力再加上物体的重力,据此分析;
C、根据p=求出乙容器中水对容器底部的压力大小;
D、乙图容器中为水,由物体的浮沉条件可知物体的密度ρ物等于水的密度,
在甲中,物体受到浮力等于物体的重力,结合阿基米德原理,从而得出即液体a的密度大小。
【解答】解:A、现将同一物体分别放入两容器中,物体有的体积浸入a液体中,处于漂浮状态,F浮1=G,b液体中物体处于悬浮状态,F浮2=G,故F浮1=F浮2,物体在液体中受到的浮力相等,A错误;
B、乙图容器中为水,因在b液体中物体处于悬浮状态,故物体的密度ρ物等于水的密度,即ρ物=ρ水,
物体在a中漂浮,则a的密度要大于物体的密度,所以a的密度要大于b的密度,a的体积要大于b的体积,根据G=ρ液V液g可知,a的重力要大于b的重力,容器对水平桌面的压力等于容器重力与水的重力再加上物体的重力,故放入物体后,甲容器对水平桌面的压力比乙大,B错误;
C、根据p=,乙容器中水对容器底部的压力:F=pS=ρ水ghS=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m×100×10﹣4m2=10N,C错误;
D、在甲中,物体有的体积浸入a液体中,由阿基米德原理,:
物体受到的浮力:
F浮1=ρ液g×V排=ρ液g×﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
由于F浮1=G,
即F浮1=G=ρ物g×V﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②得:
ρ液g×=ρ物g×V,
故ρ液=2ρ物=2ρ水=2.0×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查阿基米德原理、密度公式、重力公式及压强公式和压力公式与浮沉条件的运用,综合性强,有一定难度。
50.如图所示,底面积相同的甲、乙两个容器放在水平桌面上,容器内的水面相平。现将a、b两个体积相同的实心物体分别放入甲、乙两个容器内,静止时a沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。下列说法正确的是( )
A.a、b两物体的密度ρa=ρb
B.a、b两物体的质量ma<mb
C.a、b两物体所受的浮力Fa>Fb
D.放入a、b两物体后,甲、乙容器底部所受水的压强p甲>p乙
【分析】(1)物体的浮沉条件:ρ物>ρ液,下沉;ρ物=ρ液,悬浮;ρ物<ρ液,上浮;
(2)体积相同的物体,质量与密度成正比;
(3)在液体密度相同时,物体受到的浮力与排开液体的体积成正比;
(4)在液体密度相同时,液体产生的压强与深度成正比。
【解答】解:A、将a、b两个物体分别放入甲、乙两个容器内,静止时a沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。由物体浮沉条件知:ρa>ρ水,ρb=ρ水。故A错误;
B、由上知,ρa>ρ水,ρb=ρ水。所以ρa>ρb。已知a、b体积相同,由公式m=ρV知,ma>mb。故B错误;
C、已知a、b体积相同,静止时a沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。所以两个物体排开水的体积V排相同。由F浮=ρ液gV排知,两个物体受到的浮力相同,即Fa=Fb。故C错误;
D、已知a、b体积相同,甲、乙两个容器的底面积相同且容器内的水面相平。将两个物体分别放入甲、乙两个容器内,甲容器内水面上升幅度更大,也就是增加的深度更大。由p=ρgh知:放入a、b两物体后,甲、乙容器底部所受水的压强p甲>p乙。故D正确。
故选:D。
【点评】此题是一道力学综合题,考查了物体浮沉条件、密度计算公式、阿基米德原理和液体压强公式的应用,熟悉基本规律,确定两个物体与水的密度关系,是正确解答此题的第一步。
51.为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块不与溢水杯接触,不考虑细线体积.则下列四个选项中,判断正确的是( )
A.铝块浸没在水中静止时,细线对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
B.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数不变
C.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压力变小
D.松手后,水对溢水杯底的压强最终会变大
【分析】(1)可根据公式p=ρgh和F=pS分析水对溢水杯底的压强和压力的变化情况;
(2)铝块浸没在水中静止时,铝块受到重力、浮力以及拉力的作用,据此分析;
(3)根据阿基米德原理判断铝块受到浮力和排开水的重力关系,再判断溢水杯总重的变化
【解答】解:A、根据阿基米德原理可知,物体所受的浮力等于排开水的重力,
铝块浸没在水中静止时,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力作用,
绳对铝块的拉力等于铝块的重力和浮力之差,
F拉=G﹣F浮=ρ铝gV铝﹣ρ水gV铝=(ρ铝﹣ρ水)gV铝;G排=ρ水gV铝,且ρ铝﹣ρ水≠ρ水,
所以绳对铝块的拉力不等于铝块排开水的重力,故A错误;
B、由于溢水杯中装满水,铝块浸入水中静止时,由阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开水的重力(溢出水的重力),而铝块对水的压力大小与浮力相等(即该压力等于溢出水的重力),
F=G杯+G水,F=G杯+G水﹣G排+F浮,
所以溢水杯对电子秤的压力不变,则电子秤示数不变,故B正确。
CD、铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,
根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变,
根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变,故CD错误;
故选:B。
【点评】本题考查了阿基米德原理、液体压强和压力公式的应用,对铝块正确受力分析、熟练应用阿基米德原理可正确解题。
二.多选题(共1小题)
52.如图所示,五一假期小玉在旅游景区买了一个工艺品,他将工艺品放入盛满水的溢水杯中,用电子秤测得下列数据,以下推算正确的是( )
A.工艺品受到的重力G=(m2﹣m3)g
B.工艺品受到的浮力为F浮=(m2﹣m3)g
C.工艺品的体积V=
D.工艺品的密度ρ=ρ水
【分析】(1)分析图中的B、C可知工艺品的质量等于m2﹣m3,然后利用G=mg求出工艺品受到的重力;
(2)分析图中的A、C可知排开的水的质量,然后根据阿基米德原理可知工艺品受到的浮力;
(3)b图中,根据F浮=ρ液gV排即可求出排开的水的体积;由于工艺品浸没在水中,则工艺品的体积与排开的水的体积相等;
(4)根据密度公式ρ=即可求出工艺品的密度。
【解答】解:A、由图B、C可知,工艺品的质量:m=m2﹣m3,则工艺品受到的重力:G=mg=(m2﹣m3)g,故A正确;
B、由于溢水杯是盛满水的,则由图A、C可知,排开的水的质量:m排=m1﹣m3,根据阿基米德原理可知工艺品受到的浮力:F浮=G排=m排g=(m1﹣m3)g;故B错误;
C、由于工艺品浸没在水中,则根据F浮=ρ液gV排可得:V=V排===,故C正确;
D、工艺品的密度:ρ===ρ水,故D错误。
故选:AC。
【点评】本题考查溢水杯的使用、阿基米德原理和密度公式的应用,关键是从图中得出相关信息。
三.填空题(共2小题)
53.A、B是两个不溶于水的物块,用一根细线连接在一起,先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中,处于如图甲、乙所示的静止状态。试判断两种情况下,烧杯中水面的高度h甲、h乙的大小关系为h甲 等于 h乙(选填“大于”“小于”或“等于”)。
【分析】把AB看作一个整体,因为都是漂浮体,浮力都等于重力,两种情况下物体排开水的体积相同。
【解答】解:把AB当做一个物体进行受力分析:
因为漂浮,所以,甲图物体受到的浮力:F甲=GA+GB;
因为漂浮,所以,乙图物体受到的浮力:F乙=GA+GB;
故两种情况下,F甲=F乙;根据F浮=ρ水V排g可知,排开液体的体积也相同,根据h=可知,h甲=h乙;
故答案为:等于。
【点评】将阿基米德原理F浮=ρ水V排g和漂浮条件F浮=G联合使用,是解决此类题目的关键。
54.一个盛有适量水的烧杯(足够高)水平放置在电子秤上(如图甲);小南将物块挂在弹簧测力计下并缓缓下放,使物块部分浸入水中(如图乙);之后撤去拉力,物块沉底(如图丙)。则物块的质量为 400 g,乙图中测力计示数为 3.4 N。
【分析】(1)由图可知:图甲中,电子秤的示数为烧杯和烧杯里的水的的总质量,图丙中电子秤的示数为烧杯和烧杯里的水和物块的总质量,据此即可求出物块的质量;
(2)图乙中,由于物块排开的水没有溢出,则电子秤的示数为烧杯和烧杯里的水和排开的水的总质量,则根据图甲乙可知排开的水的质量,据此即可得出物块受到的浮力,然后根据物块受力平衡求出测力计示数。
【解答】解:(1)由图甲、丙可知,物块的质量为:m=m丙﹣m甲=900g﹣500g=400g;
(2)图乙中,由于物块排开的水没有溢出,则由图甲、乙可知,物块排开的水的质量:m排=m乙﹣m甲=560g﹣500g=60g;
则物块受到浮力:F浮=G排=m排g=60×10﹣3kg×10N/kg=0.6N,
物块的重力为:G=mg=400×10﹣3kg×10N/kg=4N,
则图乙中测力计示数为:F=G﹣F浮=4N﹣0.6N=3.4N。
故答案为:400;3.4。
【点评】本题考查阿基米德原理、称重法的应用等,关键是知道电子秤的示数为烧杯和烧杯里的物体的总质量。
四.实验探究题(共5小题)
55.小宇在拆装手电筒时,看到手电筒的小灯泡上标有“2.5V”字样,但上面的电流值已经模糊不清,他想通过实验测量该小灯泡正常发光时的电阻,图甲为小宇连接的实验电路。
(1)经检查,小宇发现电路的连接有两处错误,请在图甲中接错的导线上打“×”,并改正。(导线不得交叉)
(2)电路正确连接后,小宇将滑动变阻器的滑片移至阻值最大处,闭合开关,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近3V,发生这种现象的原因可能是 小灯泡断路 。
(3)排除故障后,小宇移动滑动变阻器的滑片,当电压表示数为2.5V时,电流表示数如图乙所示,则该小灯泡的额定电流为 0.2 A,正常发光时的电阻为 12.5 Ω。
(4)完成上述实验后,小宇又分别测出了当小灯泡两端的电压分别为2V和3V时通过小灯泡的电流,以此来求出小灯泡正常发光时的平均电阻值,小宇的操作正确吗?原因是 不正确,因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大,不是定值,不能求平均电阻 。
(5)完成实验后,小宇又设计了如图丙所示的实验电路来测量未知额定电压的小灯泡正常发光时的电阻,已知定值电阻的阻值为R0。闭合开关S,调节滑动变阻器,当电流表A1的示数为I1时,小灯泡正常发光,此时A2的示数为I2,则小灯泡正常发光时的电阻的表达式为R1= (用I1、I2、R0表示)
【分析】(1)滑动变阻器一上一下的与灯泡串联,根据电源电压判断出电压表的量程;
(2)闭合开关后,发现小灯泡不亮,电流表无示数,电压表的示数接近3V,说明电路中几乎无电流,电压表能与电源相通,故是灯处断路了;
(3)根据电流表的读数方法(电流表读数:首先确定使用的量程,然后确定每一个大格和每一个小格代表的示数),读出电流表示数,根据R=计算出电阻;
(4)灯丝的电阻随温度的升高而增大,电压越大,灯丝的温度越高;
(5)由欧姆定律求出R0的电压为U0=R0I1,根据并联电路电压的规律知灯的额定电压,根据并联电路电流的规律得出灯的额定电流,根据R=计算出小灯泡正常发光时的电阻。
【解答】解:(1)滑动变阻器一上一下的与灯泡串联,由于电源电压为3V,所以电压表选用0﹣3V与小灯泡并联,见下图:
(2)当闭合开关后,灯不亮,电流表无示数,说明发生了断路;而电压表有示数,说明电压表能与电源相通,故是小灯泡断路;
(3)电流表选用0~0.6A量程,分度值是0.02A,示数为0.2A,
小灯泡正常发光时的电阻为:
R===12.5Ω;
(4)由于灯丝的电阻随温度的升高而增大,不是定值,不能求平均电阻;
(5)具体操作是:
闭合开关S,调节滑动变阻器使电流表A1的示数为I1时,小灯泡正常发光,此时电流表A2的示数为I2,
由并联电路电压规律及欧姆定律I=可知,R0的电压为U0=I1R0,由并联电路电流的规律,灯的额定电流为:
I额=I2﹣I1,则小灯泡正常发光的电阻为:
R1==。
故答案为:(1)见上图;(2)小灯泡断路;(3)0.2;12.5;(4)不正确,因为小灯泡的电阻随温度的升高而增大,不是定值,不能求平均电阻;(5)。
【点评】本题考查了电路的连接、故障的分析、电表的读数、操作过程、电功率的测量、数据处理等知识,综合性强;最后一步难度较大。
56.要测量一个约为数百欧的电阻Rx的阻值,器材有:干电池两节,电压表(量程为0~3V、0~15V)、滑动变阻器(100Ω 2A)和电阻箱(0~9999Ω)各一个,开关、导线若干。测量电路如图甲所示。
(1)和通常使用的“伏安法”不同,这次实验没有选用电流表。请你简要说明原因: 电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电流的大小 。
(2)在接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移到 端。
(3)连接好电路,闭合开关,移动滑动变阻器滑片,使电压表示数如图乙所示为 2.5 V。
(4)接下来把电路中的待测电阻Rx替换为电阻箱,然后要进行的操作是: 保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V 。
【分析】(1)由题意知,电源电压为3V,Rx的阻值约为数百欧,根据欧姆定律可知,电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电路中的电流大小;
(2)为保护电路,闭合开关接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处;
(3)根据电压表所选量程及指针位置读数;
(4)本实验方案是利用等效法来测得Rx的阻值大小,当电阻箱与Rx分别与滑动变阻器串联在同一电源两端,且滑动变阻器接入电路的阻值不变时,调节电阻箱接入电路的阻值,使其两端的电压与Rx原来两端的电压相等,则根据串联电路分压特点可知,阻值等于电阻箱接入电路的阻值大小。
【解答】解:(1)由题意知,电源电压为3V,Rx的阻值约为数百欧,根据欧姆定律可知,电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电路中的电流大小,故没有选用电流表进行实验;
(2)为保护电路,闭合开关接通电路前,应将滑动变阻器的滑片P移至阻值最大处,即将滑片P移到b端;
(3)在图乙中,电压表所选量程为0~3V,分度值为0.1V,电压表的示数为2.5V;
(4)本实验方案是利用等效法来测得Rx的阻值大小,当电阻箱与Rx分别与滑动变阻器串联在同一电源两端,且保持滑动变阻器接入电路的阻值不变时,调节电阻箱接入电路的阻值,使其两端的电压仍为2.5V,则根据串联电路分压规律可知,滑动变阻器两端的电压为:U滑=U﹣Ux=U﹣U箱=3V﹣2.5V=0.5V,即U滑不变,
且:Ux:U滑=Rx:R滑=R箱:R滑,由此可得:Rx的阻值等于电阻箱接入电路的阻值大小。所以,接下来的操作为:保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V。
故答案为:(1)电路中的电流很小,不能用电流表准确测出电流的大小;(2)b;(3)2.5;(4)保持滑动变阻器滑片P的位置不变,调节电阻箱,使电压表的示数仍为2.5V。
【点评】本题考查实验测量电阻的大小,采用等效法测量大阻值电阻,关键是正确理解及应用等效法设计实验,难度较大。
57.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,王瑞用弹簧测力计、圆柱体、四个装有适量水和盐水的同样的烧杯、小桶,对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究,实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如实验序号对应的图所示。请按要求回答下列问题:
(1)通过实验①可测得圆柱体所受重力为 3 N;
(2)通过实验①②③可知,圆柱体受到的浮力大小与排开水的 体积 有关;
(3)通过实验 ①③④ (填实验序号)可知,圆柱体受到的浮力大小与浸入水的深度无关;
(4)通过实验⑤可知圆柱体在盐水中所受浮力为 2.2 N;通过①④⑤可知,物体所受液体的浮力与液体的 密度 有关;
(5)王瑞按照①⑥⑦⑧的实验顺序探究圆柱体所受浮力与排开水的重力的关系,上述实验操作更合理的顺序应该是 ⑦①⑥⑧ 。该实验中,圆柱体浸没在水中所受浮力是 2 N。通过实验可知圆柱体浸没水中所受浮力等于圆柱体排开水所受的 重力 ;
(6)王瑞利用浮力的知识测量瓷碗的密度。首先如图甲所示,向溢水杯中注满水,然后让瓷碗漂浮在水面上,用电子秤测出排开水的质量是m1;然后如图乙所示,向溢水杯中注满水,然后让瓷碗沉入水底,用电子秤测出排开水的质量是m2。根据测量数据,可得瓷碗的密度ρ碗= (用已知量和测量量表达)。
【分析】(1)根据测力计分度值得出物体的重力;
(2)比较实验①②③的相同量和不同量,根据控制变量法分析解答;
(3)研究浮力与浸入水的深度的关系,要控制排开液体的体积和密度相同,结合称重法分析;
(4)根据称重法F浮=G﹣F算出圆柱体在盐水中的浮力;
比较实验①④⑤的相同量和不同量,根据控制变量法分析解答;
(5)要先测圆柱体的重力和空桶的重力,然后再把圆柱体没入水中,测出圆柱体受到的浮力,最后再测出桶和溢出水的重力;
根据称重法F浮=G﹣F算出圆柱体在水中的浮力,根据G排=G总﹣G桶分析解答;
(6)利用物体漂浮条件可得瓷碗的重力,然后利用G=mg求出其质量;根据ρ=算出瓷碗排开水的体积,即瓷碗的体积,最后利用ρ=计算瓷碗的密度。
【解答】解:(1)测力计分度值为0.2N,圆柱体所受重力为3N;
(2)通过实验①②③可知排开液体的密度相同,排开液体的体积不同,测力计示数不同,根据称重法,受到的浮力不同,故浮力的大小与排开液体的体积有关;
(3)要研究浮力与浸入水的深度的关系,要控制排开液体的体积和密度相同,故分析③④两图可知,当圆柱体浸没水中后,弹簧测力计的示数不变,根据称量法可知,浮力不变,则所受浮力的大小与它浸入水中的深度无关;
(4)根据称量法知⑤中圆柱体在盐水中受到的浮力:
F浮=G﹣F=3N﹣0.8N=2.2N;
④中圆柱体在水中受到的浮力:
F浮′=G﹣F′=3N﹣1N=2N;
所以通过①④⑤可知,物体所受液体的浮力与液体的密度有关;
(5)合理的实验顺序是:
⑦测出空的小桶所受的重力;
①用测力计测出某物体所受的重力;
⑥把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出此时测力计的示数,同时,用小桶收集物体排开的水;
⑧测出小桶和物体排开的水所受的总重力;
所以合理顺序为⑦、①、⑥、⑧;
由(4)知物体浸没水中的浮力为2N,
圆柱体排开水的重力为:
G排=G⑧﹣G⑦=2.5N﹣0.5N=2N,
所以通过实验可知圆柱体浸没水中所受浮力等于圆柱体排开水所受的重力;
(6)由漂浮条件可知,开始瓷碗漂浮在水面上,浮力等于瓷碗的重力,即G瓷碗=F浮,
由阿基米德原理可知F浮=G排,
所以G瓷碗=G排,即m瓷碗=m1,
向溢水杯中注满水,让瓷碗沉入水底,
由密度公式得,排开水的体积:V水=,
瓷碗的体积等于溢出水的体积,即V瓷碗=V水=,
则瓷碗的密度:
ρ碗===。
故答案为:(1)3;(2)体积;(3)①③④;(4)2.2;密度;(5)⑦①⑥⑧;2;重力;(6)。
【点评】本题探究影响浮力大小的因素和阿基米德原理的探究,考查了测力计读数、控制变量法、称重法测浮力、实验现象分析、物体的浮沉条件等知识,还考查了特殊的方法测量密度。
58.如图A、B、C、D、E是探究“某圆锥形物体所受浮力的大小与哪些因素有关”的实验步骤。
(1)本实验探究主要运用的科学探究方法是: 控制变量法 。
(2)由步骤A、E可知,物体浸没在酒精中时受到的浮力是 0.8 N。
(3)由步骤A、B、C可得出结论:物体受到的浮力大小与 物体排开液体的体积 有关;由步骤A、C、D可得出结论:物体受到的浮力与物体浸没在液体中的深度 无关 。
(4)由步骤A、D、E可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 密度 有关。
(5)用弹簧秤拉着圆锥形物体从水面缓慢浸入水中,描绘弹簧秤示数F随圆锥形物体浸入深度h变化的关系图像,最符合实际的是 。
【分析】(1)物体所受浮力的大小与排开液体的密度和排开液体的体积有关,研究液体中的物体所受浮力的大小与排开液体体积的关系时,要控制物体液体的密度相同,体积不相同;
研究液体中的物体所受浮力的大小与液体的深度的关系时,要控制物体排开液体的体积和密度都相同,这用到了控制变量法;
(2)由图AE可知,根据称重法求出物体浸没在酒精中时受到的浮力;
(3)找出步骤A、B、C和A、C、D的相同量和不同量,根据控制变量法分析解答;
(4)找出步骤A、D、E的相同量和不同量,根据控制变量法分析解答;
(5)明确横纵轴表示的内容,再分析F随h的变化趋势,与表格中的实验结果相对照。
【解答】解:(1)物体所受浮力的大小与排开液体的密度和排开液体的体积有关,研究时用到了控制变量法;
(2)由图A、E可知,根据称重法,物体浸没在酒精中时受到的浮力:
F浮酒精=G﹣F=4N﹣3.2N=0.8N;
(3)由图A、B、C可知,物体浸在水中的体积变大,弹簧测力计的示数变小,根据F浮=G﹣F可知,物体受到的浮力变大,则说明:物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大;
由图C、D可知,物体浸没后,物体排开液体的体积不变,弹簧测力计的示数相同,根据称重法,物体受到浮力大小相同,则说明物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)由步骤A、D、E可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,根据F浮=G﹣F可知,物体受到的浮力不同,这说明:物体受到的浮力大小与液体的密度有关;
(5)因为圆锥形物体“下小上大”,所以随着圆锥形物体浸入水中的深度增加,排开水的体积也增加,但是排开水的体积增大的幅度在变大,根据F浮=ρ液gV排知,浮力变大,且浮力增大的幅度在变大;
根据F浮=G﹣F可知,测力计的示数变小,且测力计示数变小的幅度在变大(即图线逐渐变陡),到圆锥体完全浸没后,浮力不变,测力计的示数也不变,故B图符合题意。
故答案为:(1)控制变量法;(2)0.8;(3)物体排开液体的体积;无关;(4)密度;(5)B。
【点评】本题探究影响浮力大小的因素,考查称重法测浮力、阿基米德原理、控制变量法以及图象的判断等知识,综合性强,有一定的难度。
59.在探究“影响浮力大小的因素“的实验中,小明利用弹簧测力计、一个金属块、两个相同烧杯、适量的水(ρ水=1.0×103kg/m3)和煤油,完成了A、B、C实验,如图所示。
(1)由图A、B可知,金属块浸没在水中所受浮力为 1 N;若此时剪断细线,该金属块将 下沉 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
(2)由图B、C可知,浮力大小与 液体的密度 有关。
(3)图D是小明根据实验数据绘制的图象,能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离h关系的图象为 a (选填“a”或“b”)。
(4)根据实验数据可知:金属块的体积为 10﹣4 m3,煤油的密度为 0.8×103 kg/m3。
(5)小明利用空铝筒(内径比硬币直径稍大)、刻度尺和硬币,测量某饮料的密度。
①用刻度尺测量出铝筒的高l0;
②往铝筒中装入适量的硬币,然后将铝筒放入水中,静止时用刻度尺测出铝筒露出水面的高度l1,如图甲所示;
③取出铝筒,擦净,放入某饮料中,静止时用刻度尺测出铝筒露出液面的高l2,如图乙所示;
④饮料的密度为ρ饮料= ρ水 。(用已知量和测量量的符号表示,已知水的密度为ρ水)
【分析】(1)在图A、B中,根据称重法测浮力法求出金属块浸没在水中所受浮力;
浸没在液体中的物体,当浮力大于重力,物体上浮;当浮力等于重力,物体悬浮;浮力小于重力,物体下沉;
(2)物体受到的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,研究浮力大小与其中一个因素的关系时,要控制另一个因素不变;找出实验中相同量和不同量,结合称重法得出浮力与变化量的关系;
(3)在浸没前,金属块所受浮力随金属块的下表面到水面距离h增大而变大,浸没后,排开液体的体积不变,所受浮力与深度无关;
(4)根据称量法算出物体在没有中的浮力,由阿基米德原理F浮水=ρ水gV排得出物体排开水的体积即物体的体积和液体的密度。
【解答】解:(1)在图A、B中,根据称重法测浮力,金属块浸没在水中所受浮力为:
F浮水=G﹣F=2.7N﹣1.7N=1N;
若此时剪断细绳,因2.7N>1N,该金属块在水中将下沉;
(2)分析图B、C可知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,测力计示数不同,由称重法物体受到的浮力不同,说明浮力大小跟液体的密度有关;
(3)因F=ρ液gV排,在浸没前,金属块的下表面到水面距离h增大导致排开液体的体积增大,金属块所受浮力随金属块的下表面到水面距离h增增大而变大;
当浸没后,排开液体的体积不变,浮力不变,所受浮力与深度无关,因此,只有选项a符合题意。
(4)金属块浸没水中,由阿基米德原理F浮水=ρ水gV排可得金属块的体积:
V=V排===10﹣4m3;
由图AC、所示实验可知,金属块浸没在煤油中受到的浮力:
F浮′=G﹣F′=2.7N﹣1.9N=0.8N,
由F浮=ρ液gV排可知煤油的密度为:
ρ液体===0.8×103kg/m3;
(5)设铝筒的底面积是S,
铝筒在水中漂浮时,铝筒在水中受到的浮力:F浮水=ρ水gV排水=ρ水g(l0﹣l1),
铝筒在饮料中漂浮时,铝筒在饮料中受到的浮力:F浮饮料=ρ饮料gV排饮料=ρ饮料g(l0﹣l2),
铝筒在水中漂浮和在饮料中漂浮,根据漂浮条件得,浮力都等于铝筒的重力,故浮力相等,
则,ρ水g(l0﹣l1)=ρ饮料g(l0﹣l2),
则饮料的密度:ρ饮料=ρ水。
故答案为:(1)1;下沉;(2)液体的密度;(3)a;(4)10﹣4;0.8×103;(5)ρ水。
【点评】本题考查称重法测浮力、控制变量法、数据分析、阿基米德原理及密度公式的运用。
五.计算题(共1小题)
60.图甲是修建码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速下降的情景。图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象(取水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)长方体A的高度。
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力。
(3)长方体A的密度。
【分析】(1)从图象中得出长方体A由下底面接触水面到刚好浸没所用的时间,然后然后利用v=计算长方体A的高度。
(2)分析钢绳拉力随时间t变化的图象,得出重力大小,当长方体A完全浸入后,浮力等于重力减去拉力,据此计算长方体A浸没在水中后受到的浮力;
(3)求出了长方体A受到的浮力,由阿基米德原理计算出A的体积,从而计算出A的密度。
【解答】解:
(1)由图乙可知,长方体A从下底面接触水面到刚好浸没所用的时间:t=15s﹣10s=5s,
根据v=可得,长方体A的高度:s=vt=0.3m/s×5s=1.5m;
(2)由图乙可知,前10s钢绳的拉力不变,等于物体A的重力,此时物体在水面以上,
所以拉力与重力是一对平衡力,则:G=F=3×104N,
10~15s,钢绳的拉力减小,是物体A从与水面接触到完全浸没,
由图可知,当A完全浸入水中时,拉力F′=1×104N,
所以石料受到的浮力:F浮=G﹣F′=3×104N﹣1×104N=2×104N;
(3)根据F浮=ρ水gV排可得,A的体积:
V=V排===2m3,
所以A的密度:
ρ====1.5×103kg∕m3;
答:(1)长方体A的高度为1.5m。
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力为2×104N。
(3)长方体A的密度为1.5×103kg∕m3。
【点评】本题考查了速度公式的应用,平衡力的应用、浮力、密度的计算,解题关键是通过图乙确定A的重力,并根据浮力等于重力减去拉力求出长方体A浸没在水中后受到的浮力。
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日期:2021/8/14 19:54:12;用户:季冬冬;邮箱:15614875927;学号:39135015
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