内容正文:
10.1 浮力
一、单选题:
1.下列关于浮力的说法正确的是( )
A. 浮力都是由水产生的 B. 在不同的液体中,浮力的方向会不同
C. 只有固体才能受到浮力的作用 D. 浮力的方向与重力的方向相反
2.一个水桶重,装满水重,挂在测力计上,然后把水桶全部浸没在水中,测力计的示数( )
A. 大于,小于 B. 小于
C. 大于 D. 无法判定
3.某同学猜想:“浸没在液体中的固体所受的浮力可能跟固体的形状有关”,于是选用烧杯、水、细线、弹簧测力计和两块橡皮泥设计实验,则这两块橡皮泥应满足的条件是( )
A. 体积不同,形状相同 B. 体积相同,形状不同
C. 体积相同,形状相同 D. 体积不同,形状不同
4.图甲是航天员王亚平在空间站做的乒乓球浮力消失实验,图乙为某物理老师做的浮力实验。下列说法错误的是( )
A. 液体内部存在向各个方向的压强,是由于液体受重力,且有流动性
B. 图甲,太空中水的质量为零,因此对乒乓球没有浮力
C. 图甲,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失
D. 图乙,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用
5.一铁块在空气中称重为,浸没在水中,弹簧测力计的示数为,则( )
A. 铁块所受的浮力是 B. 铁块所受的浮力是
C. 铁块所受的浮力是 D. 铁块所受的浮力是
6.将半杯水放在水平台秤上,台秤示数为;弹簧测力计下悬挂一物体浸在水中保持静止如图所示,台秤示数为,弹簧测力计的示数为,则物体的重为( )
A. B. C. D.
7.一重为的正方体物块放入装有水的容器中,静止时如图所示。已知物块上表面受到水的压力,以下说法中正确的是( )
A. 物块所受到的浮力为
B. 物块下表面受到水的压力为
C. 物块左表面受到水的压力为
D. 继续往容器中加入水,物块上下两个表面的压力差不变
8.如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为,上表面受到水向下的压力为,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A. B. C. D.
9.如图所示,浸没在液体中的圆柱体,上表面受到液体的压力为,下表面受到液体的压力为,所受浮力为,则下列大小关系判断一定正确的是( )
A. B.
C. D.
10.小华利用饮料瓶完成了如图所示的实验,可以证明大气压存在的是( )
A. 瓶子悬空水不流出
B. 水从侧孔喷出,水的深度越深,水喷得越远
C. 用手弹开纸片,钢球掉入瓶中
D. 将瓶按入水中感到费力
二、填空题:
11.已知某一物体受到的重力为,把它挂在弹簧测力计下方,并将它浸没在水中静止时,弹簧测力计的示数为则该物体受到的浮力为 ,物体受到的浮力方向是 。
12.如图所示,重的长方体物块用细线系住浸没在水中,物块上表面受到水向下的压力为,下表面受到水向上的压力为,则物块受到的浮力大小为 ,方向 此时细线对物块的拉力为
13.如图所示,、是自由移动的物体,、是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则、、、四个物体中受到浮力作用的物体是 。
三、实验探究题:
14.实验桌上有满足实验需要的如下器材:弹簧测力计、体积不同的铝块若干、细线、大烧杯、量筒、水。小英利用上述器材设计实验证明:浸在水中的物体所受的浮力大小跟物体排开水的体积成正比。请你完成下列部分实验步骤:
用细线将一个铝块系挂在__________的弹簧测力计下端,测出__________并记在实验数据记录表中;
在量筒中注入适量的水,读出__________,将系挂在弹簧测力计下端的铝块__________在量筒内的水中,不碰容器底和壁,此时量筒中水面对应的刻度值用表示,并读出此时弹簧测力计的示数为,将、、的数据记在数据记录表中;
用细线将另一铝块系挂在调节好的弹簧测力计下,测出重力为,并记在实验数据记录表中;将铝块浸没在量筒内的水中,此时量筒中水面对应的刻度值用表示,并读出此时弹簧测力计的示数为,将、的数据记在实验数据记录表中;
仿照步骤再做________次实验,依次读出,,,并将数据记在实验数据记录表中;
根据排__________,浮__________分别计算出次的排和浮的数据,并分别记在实验数据记录表中;
画出实验数据记录表:_______。
15.小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。
小明列举了三个常识:
常识:木头漂在水面,铁钉沉在水底
常识:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些;
常识:人从浅水区走向深水区,感觉身体变轻;
他对此做出了三个猜想:
猜想:浮力与浸入液体的深度有关;
猜想:浮力与液体的密度有关;
猜想:浮力与物体的密度有关;
其中符合常识的是猜想______填序号。
为了验证上述猜想是否正确,小明依次做了如下实验:
根据、、的结果,可得猜想是______选填“正确”或“错误”的;根据、、的结果,可得猜想是______选填“正确”或“错误”的。深入分析上述现象,可得浮力大小与______有关,与浸入深度______;
接下来根据、、 ______选填“能”或“不能”对猜想进行验证;
为验证猜想,小明在老师的指导下,将瓶子中的沙子倒掉一些减小物体密度,接着他仿照步骤进行实验,发现此时测力计示数小于,便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是______。
四、计算题:
16.一个竖直悬挂在水中的圆柱体,上表面受到水的压力为,底部受到水的压力为,你认为这个物体受到水的浮力为多大?
17.如图所示的容器中,有一正方体悬浮在水中,它的上表面受到水的压强为,下表面受到水的压强为求:
正方体上表面受到水向下的压力;
正方体下表面受到水向上的压力;
正方体在水中受到的浮力是多少牛;
浮力的方向如何.取
18.弹簧测力计拉着一密度的金属球放在容器底部,容器内装有某种液体,如图甲所示。用弹簧测力计将其从底部匀速拉出液面的过程中,弹簧测力计的示数随时间变化的图像如图乙所示,根据图像信息。取求:
金属球的质量;
金属球浸没在液体中受到的浮力;
筒内液体的密度。
19.小明在学习了“浮力”之后,做了一个观察鸡蛋悬浮的实验。实验步骤如下:先在水平桌面上放置一个横截面积为的圆筒形容器筒壁的厚度可忽略不计,向容器中注入深的水;再取一个鸡蛋,称得其质量为,将它轻轻放入水中,发现鸡蛋沉至容器底部,如图甲所示,此时测得水面升高了;然后,逐步向容器中加食盐并不停地搅动,直到鸡蛋恰好悬浮起来为止,如图乙所示。取,通过计算回答:
鸡蛋的体积是多少?
鸡蛋的密度是多少?
当鸡蛋悬浮时,鸡蛋受到的浮力是多少?
当鸡蛋悬浮时,容器底部受到的盐水压强是多少?
答案和解析
1.【答案】
【解析】解:、浮力产生的原因是液体对物体的压力差产生的,是物体浸入的液体产生的,物体不一定是浸入水中,其它的液体如煤油、酒精灯都可以。故该选项说法不正确。
B、浮力是液体对物体的向上和向下的压力差,方向总是与物体受到的竖直向上的压力方向一致,浮力方向不会变化,则该选项中说法不正确。
C、浮力是对浸在液体中的物体产生的,物体不一定只是固体,其它的物体如水面上的油、水中的水银也一样受到浮力的作用。则该选项中说法不正确。
D、浮力是液体对物体的向上和向下的压力差,方向与物体受到的向上的压力方向一致,总是竖直向上的,这与竖直向下的重力方向相反。则该选项说法正确。
故选:。
根据浮力的产生原因和阿基米德原理去分析;
浮力是由于液体对物体的竖直向上和竖直向下的压力差产生的,方向总是与物体受到的竖直向上的压力方向一致。
阿基米德原理告诉我们:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于它排开的液体受到的重力。
本题从多方面、多角度考查浮力的产生原因。一定正确理解浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力。
2.【答案】
3.【答案】
【解析】【分析】要浸没在液体中的固体所受的浮力跟固体的形状的关系,要控制液体密度和排开液体的体积不变。
【解答】解:要探究浮力与物体形状的关系,需保持液体密度和排开液体的体积不变,所以应该选用体积相同,形状不同的橡皮泥,故ACD错误,B正确。
故选:。
4.【答案】
【解析】A.由于液体受到重力作用,且具有流动性,所以液体内部向各个方向都有压强,故A正确,不符合题意;
B.质量是物体的一种属性,与物体的位置无关,太空中水的质量不为零,故B错误,符合题意;
C.图甲,太空中乒乓球处于失重状态,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失,故C正确,不符合题意;
D.图乙,乒乓球浸没在液体中,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用,故D正确,不符合题意。
故选B。
5.【答案】
【解析】【分析】
本题主要考查从力平衡来计算浮力,较为简单。
根据物体受到的三个力利用力平衡进行解答。
【解答】
一铁块在空气中称重为,浸没在水中,弹簧测力计的示数为,此时物体受到重力,拉力和浮力的作用,故浮力大小为:
,故选D。
6.【答案】
7.【答案】
8.【答案】
9.【答案】
【解析】【分析】
浸在液体中的物体,受到向上和向下的压力差,就是物体受到液体的浮力,这就是浮力产生的原因。
此题考查了学生对浮力产生的原因的理解,知道浮力等于物体受到的向上和向下的压力差是关键。
【解答】
浮力产生的原因就是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差,因此,该圆柱体所受浮力为,由此可得,故B正确,ACD错误。
故选:。
10.【答案】
【解析】解:、纸片能托住水不流出,是因为大气压给纸片一个向上的作用力,因此该实验能证明大气压的存在,故A正确;
B、水从侧孔喷出,水的深度越深,水喷得越远,说明同种液体内部压强随着液体深度的增加而增大,与大气压无关,故B错误;
C、用手弹开纸片,钢球掉入瓶中,钢球没有随纸片一起运动,说明钢球具有惯性,同时钢球掉入瓶中,是因为钢球受到重力作用,与大气压无关,故C错误;
D、将瓶按入水中感到费力,是因为瓶子排开水的体积增大,受到的浮力增大,瓶子给手向上的作用力增大,与大气压无关,故D错误。
故选:。
逐一分析各选项中现象产生的原因,找出符合题意的答案。
本题考查证明大气压存在的实例,难度不大。
11.【答案】
竖直向上
【解析】解:知道物体在空气中和浸没在水中时弹簧测力计的示数,利用称重法求出物体受到的浮力:
;
浮力的方向始终竖直向上。
12.【答案】
竖直向上
【解析】物体在液体中所受的浮力等于物体上下两个表面的压力差,其方向一直竖直向上,由题意可得,由于长方体物块浸没在水中处于静止状态,其受平衡力作用,则拉力.
13.【答案】、、
【解析】【分析】根据浮力产生的原因是液体或气体对物体上下表面的压力差;对、、、逐一分析即可。
【解答】
解:由图可知,水对物体上下表面产生了的压力差,故物体一定受浮力的作用; 物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对物体上下表面产生了的压力差,故物体也受浮力的作用; 物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对物体上下表面没有产生压力差,故物体不受浮力的作用; 水对物体上下表面产生了的压力差,故物体受浮力的作用。 综上分析可知,只有物体、和部分受到浮力作用。 故答案为:、、。
14.【答案】调好的,铝块受到的重力,
水的体积,浸没
排 , 浮
量筒水的体积
金属块和水的总体积
金属块排开水的体积排
金属块的重力
金属块浸在水中弹簧测力计的示数
金属块受到的浮力浮
【解析】弹簧测力计使用前要根据测量力的方向进行调零,测重力要在竖直方向上调零。在进行本次实验时,应先用调好的弹簧测力计测量出铝块受到的重力,并记在实验数据记录表中。
接下来往量筒中注入适量的水,并读出此时水的体积,接着把挂在弹簧测力计下端的铝块浸没在量筒内的水中,不碰容器底和壁,此时量筒中水面会发生变化,变化后对应的刻度值用表示,同时读出弹簧测力计此时的示数为,将、、的数据记录表中。
由题意可知,是又做了四次实验。故按照步骤的操作,分别再进行次实验,并将实验数据记录在实验数据表中。
铝块浸没入水中之前,水的体积为,将铝块浸没入水中时,量筒内水体积发生变化变化,使用量筒利用“排水法”可得铝块排开水的体积,即
体积不同的铝块浸没入水中时,其排开水的体积不同,同时弹簧测力计示数也不同,即其受到的浮力不同,根据称重法可得出铝块受到水的浮力,即浮
据此分别计算出次的排和浮的数据,并记在实验数据记录表中。
综合上述信息,可画出实验数据记录表格,如图所示:
量筒水的体积
金属块和水的总体积
金属块排开水的体积排
金属块的重力
金属块浸在水中弹簧测力计的示数
金属块受到的浮力浮
15.【答案】;正确;错误;排开液体的体积;无关;能;没有测量出此时瓶子含有沙子的重力。
【解析】解:
木人从浅水区走向深水区,感觉身体变轻,是因为物体排开的液体体积变大,浮力变大;
其中符合常识的是与物体的深度有关,即符合常识的是猜想;
、实验中物体在水中的深度不同,测力计示数不同,由称重法,两实验中受到的浮力不同,根据、、的结果,可得猜想是正确的;
而、实验中,浸入液体的深度不同,两实验中,测力计示数相同,由称重法,两实验中受到的浮力相同,根据、、的结果,可得猜想是错误的;
B、实验中排开液体的体积不同,而、实验中排开液体的体积相同,深入分析上述现象,可得:浮力大小与排开液体的体积有关,与浸没在液体的深度无关;
研究浮力与液体的密度有关,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,故接下来根据、和能对猜想进行验证;
根据称重法测浮力,,
将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度,则此时瓶子含有沙子的重力小于,为验证猜想,即浮力与物体的密度有关,应测量出此时瓶子含有沙子的重力中,故小明在该实验环节中存在的问题是没有测量出此时瓶子含有沙子的重力。
故答案为:
;正确;错误;排开液体的体积;无关;能;没有测量出此时瓶子含有沙子的重力。
人从浅水区走向深水区,感觉身体变轻,说明人受到的浮力变大,此过程中人浸入水中的深度以及排开水的体积发生了变化,据此分析;
分析、、实验中相同量和不同量,根据测力计示数不同,由称重法比较两实验中受到的浮力关系,据此回答;
B、实验中排开液体的体积不同,而、实验中排开液体的体积相同,据此分析;
物体受到的浮力大小与物体排开液体的密度和体积有关,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;
根据称重法测浮力,,
将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度,则此时瓶子含有沙子的重力小于,据此分析回答。
本题探究浮力的影响因素,考查物体的浮沉条件、称重法测浮力、控制变量法、数据分析和对实验方案的评估。
16.【答案】
【解析】物体浸在液体或气体中,物体将受到的液体或气体对它产生的压力,求出合力,即受到的浮力,从而得出浮力产生的原因是液体或气体对物体上下表面的压力差。
本题考查了浮力的计算,知道浮力产生的原因是关键。
17.【答案】解:由,
则;
由,
则.
由,
正方体的棱长,
正方体上表面或下表面的面积.
;
;
;
浮力的方向总是竖直向上的.
18.【答案】解:由图乙可知,金属球的重力为,金属球的质量为
根据称重法可知
浮
金属球的体积为
因金属球浸没在液体中时排开液体的体积和自身的体积相等,即排,由浮液排可得,筒内液体的密度为
答:金属球的质量为;
金属球浸没在液体中受到的浮力为;
筒内液体的密度为。
【解析】详细答案和解答过程见答案
19.【答案】解:
因为鸡蛋浸没在水中,则鸡蛋的体积:;
鸡蛋的密度:;
鸡蛋的重力:;
因为悬浮所以;
因为悬浮所以;
.
答:鸡蛋的体积是;鸡蛋的密度是;当鸡蛋悬浮时,鸡蛋受到的浮力;当鸡蛋悬浮时,容器底部受到的盐水压强是。
【解析】本题考查了密度公式的应用、根据平衡力求浮力和液体压强的计算。
鸡蛋完全浸没在水中,则鸡蛋排开水的体积就是鸡蛋的体积;
已知鸡蛋的质量和体积,由密度公式计算机它的密度;
鸡蛋悬浮时所受的浮力等于自身的重力;
鸡蛋悬浮时盐水的密度等于鸡蛋的密度,再由液体压强公式计算盐水对容器底部的压强。
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