内容正文:
第十章浮力练习题
一、单选题
1.图中小球受到的浮力的方向是( )
A.1 B.2 C.3 D.4
2.下列水中的物体没有受到浮力的是( )
A.水面戏水的鸭子 B.水中游弋的小鱼
C.水中大桥的桥墩 D.海底水草的叶子
3.在弹簧测力计下挂一一个实心物体,弹簧测力计的示数为F;如果把物体浸没在水中,物体静止时弹簧测力计的示数是。则该物体的密度是( )
A.1.25×103kg/m3 B.1.0×103kg/m3
C.1.5×103kg/m3 D.0.8×103kg/m3
4.学习浮力时,老师组织同学们进行了以下体验活动:将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,如图所示用手试着慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;空筒全部没入水中后,继续试着把它压向桶底,体会手的感受。根据活动中的感受,大家提出了以下四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系
B.浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系
C.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系
5.南海黄岩岛事件后,中国制造航母的呼声越来越高。一架舰载机飞离航母后,则( )
A.航母将上浮,所受浮力减小
B.航母将上浮,所受浮力增大
C.航母将下沉,所受浮力增大
D.航母将下沉,所受浮力减小
6.如图是用同一支密度计测量甲、乙两种液体密度时的情景,相同的两烧杯中液面相平,下列说法正确的是( )
A.密度计上的刻度值上大下小
B.甲液体的密度比乙液体的密度大
C.甲图密度计受到的浮力比乙大
D.甲液体的质量比乙液体的质量小
7.如图甲所示,放在水平桌面上的溢水杯装满水,用弹簧测力计挂一个实心铁块,示数为F1;如图乙所示,将铁块缓慢浸没水中(未接触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F2。下列判断正确的是( )
A.水对溢水杯底部的压强p甲<p乙
B.溢水杯对桌面的压力F甲<F乙
C.铁块的密度
D.小烧杯中水的重力G=F1-F2
8.如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
C.在标记刻度时B的示数应比A小
D.适当增加配重铁丝的质量可以提高密度计的灵敏度
9.两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙,制成了A、B两支密度计,放入同一个盛有水的烧杯中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.密度计A所受浮力较小
B.密度计B所受重力较小
C.两密度计底部所受水的压强相等
D.两密度计在水面处的刻度值不同
10.将重20N的某金属块挂在弹簧测力计下,当金属块体积的浸入水中时,金属块静止,测力计的示数为15N。则当金属块全部浸没在水中(不接触容器底和容器壁)时,弹簧测力计的示数为( )
A.12N B.10N C.18N D.5N
11.在一个底面积为 150cm2足够深的容器内有一定量的水,将一个高14cm、横截面积 50cm2的圆柱形实心塑料块挂在一条橡皮筋上,此时圆柱体的下表面刚好与水面接触,如图,当每次向容器中注入100g 水时,橡皮筋收缩 0.2cm,要想把圆柱体刚好淹没,需要向容器中注入水的质量为( )
A.2000g B.200g C.1750g D.1800g
二、填空题
12.在水中,鱼、漂浮的木头、静止在水底的石头的位置如图所示。木头受到的浮力 它自身的重力,鱼受到的浮力 它自身的重力,石头受到的浮力 它自身的重力。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
13.将一个新鲜的鸡蛋分别浸入甲、乙两个水杯中,静止后如图所示,则鸡蛋在两液体中的浮力关系是F甲 F乙,两个杯中液体的密度关系是ρ甲 ρ乙。
14.下图所示的是大鱼和小鱼的争论。你认为哪条鱼的说法正确?答: 。理由是 。
15.我国自行设计的水下滑翔机“海翼”成功下潜至6329米,打破世界纪录。“海翼”的外形设计成流线型,是为了减小阻力;在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”以减小重力,这是利用了碳纤维材料具有 的特性。在滑翔机的肚子里安装有一个类似于鱼鳔的油囊,而且肚子里的电池也可以前后移动,当滑翔机需要下潜的时候,“鱼鳔”就缩小,浮力减小,同时电池向前移动,使得整体重心前移,水下滑翔机就头部朝下向下滑行……当需要上浮的时候,“鱼鳔”就会鼓起来,浮力增大,同时电池向后移动,这样就会抬起头向上滑行,翅膀使得滑翔机在上浮的过程中可以向前跑,“海翼”号的上浮和下沉是通过 来实现的。
16.学习了浮力的知识后小明同学进行了如下实验,他将一个小碗侧放入盛有水的容器中,如图甲所示,静止时小碗沉入水底,如图乙所示,此时小碗所受浮力 小碗的重力;接下来,他将小碗平放在水面上,松手后,小碗漂浮在水面上,如图丙所示,此时小碗所受浮力 小碗的重力;图乙中小碗所受浮力 图丙中小碗所受浮力。(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
17.如图所示,热气球下方开口处燃烧液化气,随着热气球内部气体温度升高,热气球体积膨胀到一定程度时,热气球开始离地,徐徐升空,此时热气球受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于”)热气球的重力;在加热过程中,热气球内部气体的密度 (选填“变大”“变小”或“不变”);如果充入气体后气球和吊篮的总质量为100kg,体积为150m3,则气球可以搭载重 N的货物悬浮在空中。(,g取)
18.如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙,则圆柱体的重力为 N,圆柱体受到的最大浮力是 N。
三、实验题
19.小华开展“探究浮力的大小跟排开液体重力的关系”实验:
(1)小华先拿一个石块开展实验,如图1所示,A、B、C、D、E是她的五个步骤的示意图,为减少误差,操作的合理顺序应该是 (按顺序填写序号)。比较A、C两图可知石头受到的浮力为 N,通过本次实验可得结论:浮力的大小 它排开液体重力;
(2)小华又拿一个与石块重力相同但密度不同的木块开展实验,如图2所示的步骤F,发现将木块放入水中时,木块可以漂浮在水面上,弹簧测力计示数为0N,如图所示的步骤G,和石块的实验步骤C比较后,小华认为:浮力的大小和物体的密度有关。小明认为结论没有说服力,因为 ;
(3)通过实验数据可求出石块的密度是 kg/m3。
20.春辉同学做“探究浮力大小与液体密度、物体排开液体体积的关系”实验,如下图所示,A、B为同种材料的金属块(体积VA<VB),液体密度ρ浓盐水>ρ海水,均在物体静止时对弹簧测力计进行读数(其中F1、F2分别为乙、丙两图中测力计示数)。
(1)如图甲所示,春辉测量金属块A所受重力为 N;
(2)他将金属块A分别浸没在浓盐水和清水中,如图乙、丙所示,初步得出的实验结论是: 相同时,液体密度越大,物体所受浮力越 ;
(3)春辉又将金属块B浸没在清水中(如图丁所示),测得其受到的浮力为1.2N。春辉分析图甲、图丙和图丁得出了“浮力大小与物体排开液体体积的关系”;而玉丽同学思考:对比图甲,图乙和图丁,同时结合(2)的实验结论,是否也能分析出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”呢 ?请针对玉丽的思考写出你的分析。
四、计算题
21.2022年5月15日新闻,“巅峰使命”珠峰科考项目组成功将自主研发的浮空艇从海拔4300米的营地升空到9000米,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。假设在此前的一次实验中,浮空艇(表皮很薄的气囊)体积为9000m3,内部充有氦气和空气的混合气体,其密度为0.2kg/m3,浮空艇的表皮及外壁仪器舱总质量为2×103kg,浮空艇用缆绳系在一辆锚泊车上(如图)。该浮空艇周围空气的密度为1.2kg/m3,g取10N/kg,缆绳的重力不计,仪器舱体积可忽略不计。求:
(1)浮空艇内气体的质量;
(2)浮空艇所受到的浮力;
(3)为了有效控制浮空艇,要求锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍,则锚泊车的质量是多少?
试卷第1页,共3页
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1.A
【详解】浮力的方向是竖直向上的,图中1方向是竖直向上,故小球受到的浮力的方向是1方向。
故选A。
2.C
【详解】ABD.水面戏水的鸭子、水中游弋的小鱼、海底水草的叶子,这些物体浸在液体中,因为液体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,故ABD不符合题意;
C.水中的桥墩由于底面埋在淤泥下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,则桥墩不受浮力作用,故C符合题意。
故选C。
3.C
【详解】该物体的浮力为
把物体浸没在水中,排开液体的体积等于物体的体积
该物体的密度为
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
4.C
【详解】由阿基米德原理可知:物体在液体中受到浮力的大小,与液体的密度和排开液体的体积有关,由于深桶中装有水,则液体的密度一定,据此可以得出最有探究价值且易于探究的科学问题是研究浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系,故ABD不符合题意;C符合题意。
故选C。
5.A
【详解】由于舰载机飞离后,航母仍漂浮,由浮沉条件知道
F浮=G
但航母自重G减小,所以,航母所受浮力减小,又因为,所以,排开水的体积要减小,航母将上浮一些,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.D
【详解】ABC.因为密度计在两种液体中都是漂浮,所以浮力等于重力,由F浮=ρ液gV排得
ρ液=
浮力相等,在甲中排开液体的体积大,所以甲的密度小于乙液体的密度,甲图所示的刻度小于乙图所示的刻度,所以密度计的刻度是上小下大,故ABC错误;
D.相同的两烧杯中液面相平,密度计在甲中排开液体的体积大,甲中液体的体积小于乙中液体的体积,甲的密度小于乙液体的密度,由m=ρV可知甲液体的质量比乙液体的质量小,故D正确。
故选D。
7.D
【详解】A.根据可知,无论排开多少液体,溢水杯的深度不变,故水对溢水杯底部的压强相等,故A错误;
B.水对溢水杯底部的压强相等,受力面积相同,根据可知,溢水杯对桌面的压力相等,故B错误;
C.根据称重法测浮力可知,浮力大小为
铁块的体积等于排开水的体积,为
铁块的密度为
故C错误;
D.根据阿基米德原理可知,铁块受到的浮力等于排开液体所受的重力,故小烧杯中水的重力为
故D正确。
故选D。
8.C
【详解】ABC.因为该密度计在甲、乙两液体中都是漂浮状态,所以可知密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于自身的重力,而密度计在甲液体中时排开液体的体积更大,则由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度要小于乙液体的密度,而图中A点表示的是甲液体的密度,B点表示的时乙液体的密度,所以在标记刻度时B的示数应比A大,故AB正确,不符合题意,C错误,符合题意;
D.增加配重铁丝的质量,会使密度计的自重增加,漂浮时,浮力等于重力,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积会增加,浸入液体的部分会变长,测量相同密度的液体,密度计的变化长度更大,因此可以提高密度计的灵敏度,故D正确,不符合题意。
故选C。
9.A
【详解】A.根据阿基米德原理
F浮=ρ液gV排
A、B均漂浮在水中,故液体密度相同。由图可知
VB排>VA排
可得
FB浮>FA浮
故A正确;
B.密度计处于漂浮状态,浮力和重力的关系为
F浮=G计
因为
FB浮>FA浮
所以
GB>GA
故B错误;
C.A、B浸没的深度关系为
hA<hB
根据液体压强公式
p=ρgh
可得
pA<pB
故C错误;
D.密度计是用来测量液体密度的仪器,密度计漂浮时,在液面处的刻度就是所测液体的密度,A、B均为密度计,漂浮在水上,所以两密度计在水面处的刻度都是水的密度,故D错误。
故选A。
10.D
【详解】根据题意,当金属块体积的浸入水中时,金属块受到的浮力为
则当物体完全浸没在水中时,物体受到的浮力为
则根据称重法,可得弹簧测力计的示数为
故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
11.A
【详解】由题意可知,每加100g水,则每次加水的体积
一次加水后,橡皮筋收缩0.2cm,则加入的水要填充圆柱体底部与水面间的空间,这个空间的体积为
其余的水的体积为
这些水要填充圆柱体侧壁与容器侧壁间的空间,这些水的高度(圆柱体被淹没的高度)为
则14cm高的圆柱体恰好被淹没,应该加水的次数为
需加水的质量为
故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
12. 等于 等于 小于
【详解】[1]由图可知,木头漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可知,木头受到的浮力等于它自身的重力。
[2]由图可知,鱼悬浮在水中,根据物体的浮沉条件可知,鱼受到的浮力等于它自身的重力。
[3]由图可知,石头沉在水底,根据物体的浮沉条件可知,石头受到的浮力小于它自身的重力。
13. > >
【详解】[1][2]鸡蛋在甲、乙中的状态分别为悬浮和沉底,由物体的浮沉条件可知,甲水杯中液体的密度等于鸡蛋密度,乙水杯中液体的密度小于鸡蛋密度,即。根据阿基米德原理,甲、乙水杯中,排开液体的体积相等,所以。
14. 大鱼 大鱼排开水的体积大
【详解】[1][2]据图可知,大鱼排开水的体积大于小鱼排开水的体积,根据浮力的影响因素可知,大鱼受到的浮力大,因此大鱼的说法是正确的。
15. 密度小 改变自身体积
【详解】[1]由题意知,用碳纤维材料制成的“衣服”以减小重力,这是利用了碳纤维材料密度小的特点,在体积相同时,密度越小,其质量越轻,则其重力越小。
[2]“海翼”配备油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来,排开液体的体积增大,由F浮=ρ液V排g可知,浮力增大,使浮力大于重力,物体上浮;需要下沉时,油囊会缩小,排开液体的体积减小,由F浮=ρ液V排g可知,浮力减小,使浮力小于重力,物体下沉;因此“海翼”号的上浮和下沉是通过改变自身体积来实现的。
16. 小于 等于 小于
【详解】[1][2][3]图乙中小碗沉底,小碗所受浮力小于小碗重力;图丙中小碗漂浮,小碗所受浮力等于小碗重力;由于两图中小碗重力相等,所以图乙中小碗所受浮力小于图丙中小碗所受浮力。
17. 大于 变小 950
【详解】[1]热气球徐徐升空时,其体积不变,排开空气的体积不变,所受的浮力不变,而气球内部体积膨胀时,热空气从球口流出,球内气体质量减小,重力减小,小于浮力,所以升空。
[2]在加热过程中,热气球内部气体温度升高,其气体体积增大,则气球内部的气体密度减小。
[3]热气球悬浮在空中时,排开气体的体积
受到的浮力
气球和吊篮的的重力
由于热气球悬浮在空中,则热气球受到的浮力等于热气球和吊篮与货物的重力,则气球可以搭载的货物
18. 0.35 0.1
【详解】[1]根据图甲及图乙,h=0到h=2cm这一阶段,物体完全浸入水中,h=2cm到h=4cm这一阶段,物体由一部分浸入到水中,h>4cm这一阶段,物体完全离开水,此时弹簧测力计的示数就等于物体所受重力大小,由图乙可知为0.35N。
[2]由阿基米德原理可知,h=0到h=2cm这一阶段,物体完全浸入水中,排开水的体积最大,受到的浮力最大,此时弹簧测力计的示数即弹簧测力计对物体拉力的大小为0.25N,则有二力平衡原理可得圆柱体受到的最大浮力为F浮=G-F拉=0.35N-0.25N=0.1N。
19. AEBCD(或EABCD、EBACD) 1 等于 没有控制变量,石块和木块排开水的体积不相同 4×103
【详解】(1)[1]为减小误差,可先测出空桶的重力,然后测出石块的重力,先测物体的重力,然后测出物体在中的拉力,从而得出浮力的大小,所以顺序应该为AEBCD(或EABCD、EBACD)。
[2][3]由A知
G=4N
由C知
F=3N
可得
F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N
小桶重力为0.5N,排开的液体和小桶总重为1.5N,则排开液体的重力为1N,通过实验可得浮力的大小等于它排开液体重力。
(2)[4]木块和石块排开水的体积不同,没有控制变量唯一,所以不能得出浮力与物体密度的关系。
(3)[5]石块的质量m=;由F浮=ρ液gV排得,石块的体积
V=V排=
则
ρ====×1.0×103kg/m3=4×103kg/m3
20. 4 排开液体体积 大 能 见解析
【详解】(1)[1]图甲是用弹簧测力计测量金属块A的重力,弹簧测力计分度值为0.1N,示数4N,即金属块A所受重力为4N。
(2)[2][3]由图乙、丙可知,金属块A浸没在浓盐水和清水中排开液体的体积相同,受到的浮力分别为
F浮乙=G-F1=4N-2.8N=1.2N
F浮丙=G-F2=4N-3N=1N
由此看出,浓盐水的密度大,金属块受到的浮力大,故可得结论:排开液体体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。
(3)[4][5]因为ρ浓盐水>ρ水,由(2)知,其他条件相同时,物体在水中受到浮力应小一些,而实验中物体在清水中受到的浮力却等于盐水中受到的浮力,是因为在清水中排开液体体积较大,所以能分析出“浮力大小与物体排开液体体积的关系。
21.(1)1.8×103kg;(2)1.08×105N;(3)2.1×104kg
【详解】解:
(1)由得
(2)由阿基米德原理得
(3)浮空艇受4个力而平衡
所以为
又因为要求锚泊车的重力是缆绳拉力的三倍
答:(1)浮空艇内气体的质量为1.8×103kg
(2)浮空艇所受的浮力为1.08×105N
(3)锚泊车的质量是2.1×104kg
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