内容正文:
2025年盐城中考物理终极冲刺提分特训10-《浮力》(押题猜想)
【押题解读】
在盐城中考物理中浮力是重要考点,以下是具体考情分析:
1.选择题:常考查浮力的基本概念,如浮力产生的原因、物体浮沉条件的判断等。
2.填空题:可能涉及简单的压强计算,以及对生活中压强现象的定性分析。
3.实验探究题:重点考查影响浮力大小因素的探究。
4. 计算题:通常会综合多个知识点,将压强、浮力与力学中的功和功率、简单机械等相结合,考查学生的综合分析和计算能力。
未来中考浮力的命题可能会更加注重基础知识的理解和应用,突出实验和探究能力的考查,加强跨学科知识的融合,注重创新思维和解题策略的考查。
【2025年中考考点梳理】
考点1 浮力
1.浮力
1.定义:液体和气体对浸在其中的物体都有竖直向上的力,这个力叫做浮力.
2.产生原因:如图所示,浸在液体(或气体)中的物体,其上、下表面受到液体(或气体)对它的压力不同,且向上的压力大于向下的压力,这个压力差就是物体受到的浮力,公式为F浮=F向上-F向下,当物体漂浮时,F向下=0N.
(
F
向
上
F
向下
F
向
上
)
3.影响因素:物体浸在液体(或气体)中的体积越大,液体(或气体)的密度越大,物体受到的浮力越大
2.阿基米德原理
1. 内容:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2. 公式:F浮=G排=m排g=.ρ液表示液体密度,单位为kg/m3;V排表示物体排开液体的体积,单位为m3
(注:当物体部分浸入液体时V排<V物,当物体完全浸没时V排=V物)
3. 变形式:求液体密度:ρ液= ;求排开液体的体积:V排= .
4. 适用范围:阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体.
考点2物体的沉浮条件
1.物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体,浮沉情况由重力和浮力的大小关系共同决定。对物体进行受力分析,物体在悬浮时,重力和浮力是一对平衡力,若是上浮,则浮力大于重力,若是下沉,则浮力小于重力;漂浮时物体处于平衡状态,重力等于浮力。
浮力表达式:F浮=ρ液gV排,重力表达式:G=mg=ρ物gV物
①物体浸没在液体中,有上浮、下沉以及悬浮三种情况,都满足V排=V物。
上浮:F浮>G,ρ液gV排>ρ物gV物,ρ液>ρ物
下沉:F浮<G,ρ液gV排<ρ物gV物,ρ液<ρ物
悬浮:F浮=G,ρ液gV排=ρ物gV物,ρ液=ρ物
②物体漂浮时,物体部分浸入液体中,V排<V物。
漂浮:F浮=G,ρ液gV排=ρ物gV物,V排<V物,ρ液>ρ物
③判断物体浮沉条件,有两种方法:比较F浮与G大小关系或比较ρ液与ρ物的大小关系。
④切片问题:密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把同一物体切成大小不等的两块放入同一液体中,则大块、小块都悬浮(或漂浮),即浮沉情况没有发生改变,和没有切割前相同,因为物块切割前后密度始终没有发生改变。此时的浮沉情况可由密度来进行判断。
考点4-浮沉条件的应用
(1)轮船①工作原理:空心法,即把密度比水大的钢材制成空心的,使它能排开更多的水,增大可利用的浮力,从而漂浮在水面上,这是浮沉条件的应用;
②轮船可以漂浮在水面上,轮船的重力等于浮力,也可以根据浮沉条件中密度关系进行分析:轮船的平均密度小于水的密度;
③同一搜轮船,不论在海里航行,还是在河里航行,浮力均等于重力,所以浮力不变,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,由于海水和河水的密度不同,ρ海水>ρ河水,故轮船在海水里排开的体积小于河里,即河里吃水深度(吃水线)大于海里。轮船的排水量=船自身重量+满载时货物的重量
(2)潜水艇
靠改变自重来实现上浮或下沉的。当潜水艇需要下潜时,就打开两侧的水舱,当水舱注水后,潜水艇重力变大,超过水的浮力,它就开始下沉。当潜水艇需要上浮时,就启动压缩机,用高压的空气将水舱内的水排出,潜水艇自身重力减小,就可以上浮。
(3)气球和飞艇
热气球和飞艇通过加热空气或氢气、氦气等措施,使球内密度小于球外空气密度到一定程度,从而使气球上升到空中,若要使充有氦气或氢气的气球降回地面,可以放出球内的一部分气体,使气球体积缩小,减小浮力;对于热气球,只要停止加热,热空气冷却,气球体积就会缩小,浮力减小。
(4)密度计密度计示数不均匀,刻度值呈上小下大特点分布。同一支密度计在测量不同液体时,受到的浮力都相同,均等于密度计的重力(二力平衡),但若液体密度大,则密度计浸入体积小,若液体密度小,则浸入体积大。故密度计上刻度示数为上小下大。
(5)排水量:F浮=排水量(千克)×g轮船的满载重量,一般是以排水量表示的,即是排开水的质量,船也是浮体,根据浮体平衡条件得:船受到的总F浮=G总=排水量(千克)×g,就是船排开水的重,即是浮力,又等于船、货的总重力。
【押题猜想】
一.选择题(24分)
1.在《哪吒2》中,以下哪个情景中的物体一定受到浮力作用?( )
A. 哪吒踩着风火轮在云端高速飞行 B. 敖丙操控的冰龙在天空中穿梭
C. 太乙真人的葫芦漂浮在东海海面上 D. 申公豹使用法术让巨石悬浮在空中
2. 图所示的四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是( )
A.航天员行走“太空” B.运动员点燃奥运会火炬 C.热气球冉冉升空 D.飞机翱翔蓝天
3. 如图所示,用弹簧测力计悬挂重10N的金属块浸入水中,弹簧测力计的示数为7N。此时金属块所受浮力的大小和方向是( )
A. 7N,竖直向上 B. 10N,竖直向下 C. 3N,竖直向下 D. 3N,竖直向上
第3题图 第4题图 第5题图 第6题图
4.如图全红婵参加女子单人十米跳台比赛时的分解动作示意图。不考虑空气阻力,下列对全红婵的分析正确的是 ( )
A.在跳台静止时,只受到重力作用 B.到达最高点时,受到平衡力作用
C.从最高点到入水前的过程中,惯性不变 D.入水过程中,所受浮力方向取决于入水的角度
5. 如图,一条小溪中有一个小球随着溪流漂流而下,则此小球所受浮力的方向应是( )
A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
6.如图所示的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体密度有关”的操作是 ( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
7. 一长方体铁块按图所示,从下表面与液面刚刚接触时下放至图中虚线位置。能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小F浮与铁块下表面浸入液体深度h深关系的图像是( )
A. B. C. D.
8. 俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉.对此现象,下列说法正确的是( )
A. 西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力 B. 李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小
C. 西瓜漂浮时所受的浮力大于自身重力 D. 李子下沉过程中受到的浮力大于重力
第8题图 第9题图 第10题图
9. 两个完全相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体,将完全相同的两个小球分别放入容器中,当两球静止时液面恰好相平,小球所处的位置如图所示.设甲、乙两种液体对容器底部的压力大小分别为F甲和F乙,两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,则它们的关系是( )
A. F甲<F乙,ρ甲<ρ乙 B. F甲<F乙,ρ甲>ρ乙
C. F甲>F乙,ρ甲<ρ乙 D. F甲>F乙,ρ甲>ρ乙
10. 如图所示,水平桌面上有一个底面积为100cm2、质量为200g的圆柱形容器,容器内有一块质量为60g,体积是100cm3的木块.然后向容器中注水,则(g=10N/kg)( )
A. 注水前,木块对容器底部的压力为600N
B. 木块的密度是0.6kg/m3
C. 注水后当木块漂浮时,容器对桌面的压强和注水前相等
D. 注水后当木块漂浮时,木块排开水的质量为60g
11. 一枚重量为G的鸡蛋悬浮在盐水中,如图所示。往盐水中继续均匀缓慢加盐,鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图象可能是下图中的( )
A. B. C. D.
12. 如图是同学们在家庭实验室中的一些小制作、小发明,对其解释不正确的是
A. 甲图中用圆珠笔芯制作的密度计,它的刻度是越往上越小
B. 乙图是制作的水气压计,试管口的塞子要多打孔与大气相通
C. 丙图是用注射器制作潜艇,其原理是通过吸水、排水的方法改变其重力,实现沉与浮的
D. 丁图是一个冷热水混合淋浴器,它利用了流体压强与流速的关系
二.填空题(24分)
13.盐城大纵湖是著名的水乡,当地渔民常用一种“丝网船”捕鱼。这种船采用轻质材料制成,空船时能漂浮在水面上,是因为船受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自身重力;当渔民向船上装载捕获的鱼虾后,船排开水的体积会______(选填“增大”“减小”或“不变”);若船的质量为50kg,装满鱼虾后总质量为200kg,此时船受到的浮力为______N。(g = 10N/kg)
第13题图 第14题图 第15题图 第16题图
14.“白毛浮绿水,红掌拨清波”出自骆宾王的《咏鹅》。当一只质量为3kg的鹅漂浮在水面上时,它受到的浮力大小为______N(g取10N/kg);若鹅排开水的体积为2500cm^{3},则此时鹅受到的浮力为______N;若鹅潜入水中,它排开水的体积会______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
15.我国自主研制的超大直径盾构机“沧渊号”重达481.5吨的巨型刀盘成功下井,为海太长江隧道左线盾构始发筑牢了坚实根基。若将“沧渊号”刀盘看作一个长方体,假设它在运输过程中,被一个大型起重机匀速吊起,此时刀盘受到的拉力为______N,刀盘所受浮力______(选填“变大”“变小”“不变”或“为零” );当刀盘被缓慢浸入水中,随着浸入体积的增大,刀盘所受浸入______(g取10N/kg ,不考虑水的阻力 )。
16.图中用手将空的饮料罐缓慢按入水中,在饮料罐浸没之前,越往下按,需要用的力越________,说明饮料罐受到的浮力越_________,这个实验现象告诉我们,浮力的大小跟物体排开液体的________有关。
17.一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;乙图中物体所受浮力为______N。
第17题图 第18题图 第19题图 第20题图
18. 如图所示,将质量为0.4kg的木块放入盛水的烧杯后,则该烧杯底部受到水的压强___________(选填:“变大”、“变小”、“不变”)。静止时木块所受浮力的大小为________N,浮力的方向是________;(g=10N/kg)
19. 在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同.从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲_____F乙、两杯液体的密度ρ甲_____ρ乙、两个烧杯底部所受液体的压强p甲_____p乙(选填”大于”、“小于”或”等于“)
20. 如图所示,将边长为5cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时受到的浮力为1N,此时木块浸没在水中的体积为______;从杯中溢出水的质量为______kg,该正方形木块的密度为______g/cm3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
三.解答题(共52分)
21、(4分)作图题
(1)如图物体浮在容器中的水面上,将容器放在斜面上,请画出物体的受到浮力的示意图。
(2)按要求作图:请画出图中潜艇加速上浮时所受重力和浮力的示意图.
22.(8分)如图所示为活动卡上的几个实验。
(1)如图(a)所示实验过程是定量研究浸没在液体中的物体受到的浮力与 _____之间的关系,量筒中盛放是水,物体受到的浮力可以用 ______表示,V2 -V1表示______;
(2)如图(b)所示,在探究压力的作用效果与哪些因素有关时,将铅笔压在大拇指和食指之间,观察到手指肌肉下陷情况不同,这是在探究 ________的关系;
(3)在探究液体压强规律的实验中,在空饮料瓶底部的同一深度处扎三个小孔,瓶中装满水后,观察到如(c)所示的现象,这说明 _______;
(4)如图(d)所示是 __________实验的过程,实验中若玻璃管倾斜,管内水银柱的高度将 ________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
23.(9分)小陶子在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,做了如图所示的实验,请你根据他的实验探究回答下列问题:(已知物体A的底面积为20cm2)
(1)步骤A所示弹簧测力计的示数为______N;用弹簧测力计挂着物体缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E所示(液体均未溢出),观察并记录测力计的示数;
(2)在实验步骤C中物体所受浮力F浮=______N;
(3)分析实验步骤A、B、C可以说明浮力大小跟______有关;分析实验步骤A、C、E,可以说明浮力大小跟______有关;
(4)他还根据相关数据算出了步骤B中物体下表面受到水的压力是______N,步骤E中盐水的密度是______kg/m3;
(5)小陶子还想利用一个密度为0.9g/cm3的小球来测量某液体的密度,具体方法如下:
①取一个容积为100mL的空烧杯,并放入小球;
②在烧杯中缓慢倒入密度为0.8g/cm3酒精,发现倒入32g的酒精后,恰好将烧杯装满;
③取出小球,擦干表面的酒精,并将烧杯中的酒精倒掉,擦干烧杯再次放入小球,然后缓慢倒入某液体,发现倒入56g的该液体恰好将烧杯装满。则:该小球在该液体中的状态是______(选填“沉底”、“悬浮”或“漂浮”),小球的质量是______g,此该液体的密度是______g/cm3。
24.(7分)小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。
(1)小明依次做了如下实验:
①根据A、C的结果,可得该塑料瓶浸没在水中受到的浮力;
②根据A、B、C的结果,可得:浮力大小与___________有关,根据A、D、E的结果,可得:浮力大小与 ___________有关;
③可以计算出盐水的密度为___________kg/m3;
④为验证浮力和物体的密度是否有关,小明将瓶子中的沙子倒掉一些相当于减小物体密度。接着他仿照步骤D进行实验,发现此时测力计示数小于1.8N,便认为浮力和物体的密度有关。小明在该实验环节中存在的问题是 ___________;
(2)根据A、B 、C、D的结果,发现无法确定浮力和物体浸入液体深度的关系。实验兴趣小组将一个长方体,用记号笔进行16等分,如图甲所示。用弹簧测力计分别挂在挂钩1和2处,浸入水中至第2条线与液面保持相平,如图乙、丙所示。观察弹簧测力计示数,并记下F1和F2的值;
①两次实验均将长方体浸入水中至第2条线(从下往上数),其目的是___________;
②实验小组发现:F1___________F2(选填“大于”、“小于”或“等于”),于是他们推导出两次实验中长方体所受的浮力关系;
(3)如图丁所示是小明利用不同的粗细均匀吸管制成的密度计竖直漂浮在水中时的情形,其中密度计_________(选填“①”、“②”或“③”)在测量其他液体密度时结果更精确。
25. (6分)如图是公园的水上娱乐设施一水上滚筒,小朋友们在水上滚筒内尽情运动,快乐嬉戏,已知某水上滚筒直径为2m,质量为50kg、最大排水量为0.2m3。
(1)未载人时,计算滚筒漂浮在水面上时排开水的体积;
(2)假设每个小朋友的平均质量为40kg,为保证安全,水上滚筒最多能承载几个小朋友?
26. (8分)如图,密度为0.4×103kg/m3、体积为10﹣3m3的正方体木块,用一条质量可忽略不计的细绳系住,绳的两端分别系于木块底部中心和容器底部中心.绳子的长度为15cm,细绳可承受的最大拉力为6N,g=10N/kg开始时,容器内有一定量的水,木块处于漂浮状态,但细绳仍然松软.
(1)求此时木块受到的浮力;
(2)当向容器中注水,直到细绳对木块的拉力达到最大值,在细绳断裂前的一瞬间停止注水,则此时木块浸入水中的体积为多大?
(3)绳子断开瞬间容器底部受到水的压强是多大?
27.(10分)阅读短文,回答问题:
“蓝鲸号”下水
2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水(如图所示) ,它是将水面高速艇与水下潜器相结合的一种新型船型。“蓝鲸号”长11米、排水量12吨,水面续航可达数百公里,可实现数十米深的下潜和水下航行,能在水下静态悬浮一个多月。“蓝鲸号”能在台风来临前潜入水下躲避风浪,台风经过中心位置附近时,通过搭载的探空火箭和探测设备探测海洋气象数据,也可用于水下地形地貌测绘、拍摄、水质取样以及水下电缆管线巡检等多个领域的探索。
“蓝鲸号”的很多技术都与浮力知识密切相关,比如它通过改变自身重力来实现浮沉,下潜时向艇内水舱注水,重力增大,当重力大于浮力就下潜;上浮时将水舱中的水排出,重力减小,当重力小于浮力就上浮 。在水下悬浮时,它受到的浮力等于重力。而且它的艇身设计也考虑到了浮力的影响,特殊的形状能保证它在水中受到合适的浮力,稳定航行。
(1)“蓝鲸号”在水面航行时,它受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自身重力;当它下潜过程中,排开水的体积______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)“蓝鲸号”的排水量为12吨,它满载时受到的浮力为______N,排开水的体积为______m3。
(3)“蓝鲸号”从水面逐渐下潜到数十米深的过程中,受到水的压强逐渐______(选填“增大”“减小”或“不变”),它受到水的浮力______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)当“蓝鲸号”在水下静态悬浮一个多月时,下列说法正确的是( )
A. 它只受到浮力作用 B. 它受到的浮力大于重力
C. 它受到的浮力等于重力 D. 它受到的浮力小于重力
(5)“蓝鲸号”在执行水下地形地貌测绘任务时,若它的艇身有一处面积为0.02m^{2},此处受到水的压强为5×10^{5}Pa,则此处受到水的压力为______N;若此时它排开水的体积为10m3,它受到的浮力为______N。(g = 10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3 )
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2025年盐城中考物理终极冲刺提分特训10-《浮力》(押题猜想)
【押题解读】
在盐城中考物理中浮力是重要考点,以下是具体考情分析:
1.选择题:常考查浮力的基本概念,如浮力产生的原因、物体浮沉条件的判断等。
2.填空题:可能涉及简单的压强计算,以及对生活中压强现象的定性分析。
3.实验探究题:重点考查影响浮力大小因素的探究。
4. 计算题:通常会综合多个知识点,将压强、浮力与力学中的功和功率、简单机械等相结合,考查学生的综合分析和计算能力。
未来中考浮力的命题可能会更加注重基础知识的理解和应用,突出实验和探究能力的考查,加强跨学科知识的融合,注重创新思维和解题策略的考查。
【2025年中考考点梳理】
考点1 浮力
1.浮力
1.定义:液体和气体对浸在其中的物体都有竖直向上的力,这个力叫做浮力.
2.产生原因:如图所示,浸在液体(或气体)中的物体,其上、下表面受到液体(或气体)对它的压力不同,且向上的压力大于向下的压力,这个压力差就是物体受到的浮力,公式为F浮=F向上-F向下,当物体漂浮时,F向下=0N.
(
F
向
上
F
向下
F
向
上
)
3.影响因素:物体浸在液体(或气体)中的体积越大,液体(或气体)的密度越大,物体受到的浮力越大
2.阿基米德原理
1. 内容:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
2. 公式:F浮=G排=m排g=.ρ液表示液体密度,单位为kg/m3;V排表示物体排开液体的体积,单位为m3
(注:当物体部分浸入液体时V排<V物,当物体完全浸没时V排=V物)
3. 变形式:求液体密度:ρ液= ;求排开液体的体积:V排= .
4. 适用范围:阿基米德原理不仅适用于液体,也适用于气体.
考点2物体的沉浮条件
1.物体的浮沉条件
浸没在液体中的物体,浮沉情况由重力和浮力的大小关系共同决定。对物体进行受力分析,物体在悬浮时,重力和浮力是一对平衡力,若是上浮,则浮力大于重力,若是下沉,则浮力小于重力;漂浮时物体处于平衡状态,重力等于浮力。
浮力表达式:F浮=ρ液gV排,重力表达式:G=mg=ρ物gV物
①物体浸没在液体中,有上浮、下沉以及悬浮三种情况,都满足V排=V物。
上浮:F浮>G,ρ液gV排>ρ物gV物,ρ液>ρ物
下沉:F浮<G,ρ液gV排<ρ物gV物,ρ液<ρ物
悬浮:F浮=G,ρ液gV排=ρ物gV物,ρ液=ρ物
②物体漂浮时,物体部分浸入液体中,V排<V物。
漂浮:F浮=G,ρ液gV排=ρ物gV物,V排<V物,ρ液>ρ物
③判断物体浮沉条件,有两种方法:比较F浮与G大小关系或比较ρ液与ρ物的大小关系。
④切片问题:密度均匀的物体悬浮(或漂浮)在某液体中,若把同一物体切成大小不等的两块放入同一液体中,则大块、小块都悬浮(或漂浮),即浮沉情况没有发生改变,和没有切割前相同,因为物块切割前后密度始终没有发生改变。此时的浮沉情况可由密度来进行判断。
考点4-浮沉条件的应用
(1)轮船①工作原理:空心法,即把密度比水大的钢材制成空心的,使它能排开更多的水,增大可利用的浮力,从而漂浮在水面上,这是浮沉条件的应用;
②轮船可以漂浮在水面上,轮船的重力等于浮力,也可以根据浮沉条件中密度关系进行分析:轮船的平均密度小于水的密度;
③同一搜轮船,不论在海里航行,还是在河里航行,浮力均等于重力,所以浮力不变,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,由于海水和河水的密度不同,ρ海水>ρ河水,故轮船在海水里排开的体积小于河里,即河里吃水深度(吃水线)大于海里。轮船的排水量=船自身重量+满载时货物的重量
(2)潜水艇
靠改变自重来实现上浮或下沉的。当潜水艇需要下潜时,就打开两侧的水舱,当水舱注水后,潜水艇重力变大,超过水的浮力,它就开始下沉。当潜水艇需要上浮时,就启动压缩机,用高压的空气将水舱内的水排出,潜水艇自身重力减小,就可以上浮。
(3)气球和飞艇
热气球和飞艇通过加热空气或氢气、氦气等措施,使球内密度小于球外空气密度到一定程度,从而使气球上升到空中,若要使充有氦气或氢气的气球降回地面,可以放出球内的一部分气体,使气球体积缩小,减小浮力;对于热气球,只要停止加热,热空气冷却,气球体积就会缩小,浮力减小。
(4)密度计密度计示数不均匀,刻度值呈上小下大特点分布。同一支密度计在测量不同液体时,受到的浮力都相同,均等于密度计的重力(二力平衡),但若液体密度大,则密度计浸入体积小,若液体密度小,则浸入体积大。故密度计上刻度示数为上小下大。
(5)排水量:F浮=排水量(千克)×g轮船的满载重量,一般是以排水量表示的,即是排开水的质量,船也是浮体,根据浮体平衡条件得:船受到的总F浮=G总=排水量(千克)×g,就是船排开水的重,即是浮力,又等于船、货的总重力。
【押题猜想】
一.选择题(24分)
1.在《哪吒2》中,以下哪个情景中的物体一定受到浮力作用?( )
A. 哪吒踩着风火轮在云端高速飞行 B. 敖丙操控的冰龙在天空中穿梭
C. 太乙真人的葫芦漂浮在东海海面上 D. 申公豹使用法术让巨石悬浮在空中
【答案】:C
【解析】:A选项:哪吒踩着风火轮飞行,主要依靠风火轮的推进力和自身法术,并非依靠空气的浮力,且浮力远小于其重力与飞行所需升力,因此不受浮力作用; B选项:冰龙在天空中穿梭是通过法术驱动,并非依靠空气浮力维持飞行,空气对冰龙的作用力不属于浮力范畴;C选项:太乙真人的葫芦漂浮在海面上,根据浮力定义,浸在液体(海水)中的物体受到向上的压力差,即浮力,且浮力等于葫芦的重力,使其保持漂浮状态,该选项正确;D选项:巨石悬浮是申公豹法术作用的结果,并非受到空气浮力,空气中的浮力远不足以支撑巨石的重力,因此巨石不受浮力作用。
2. 图所示的四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是( )
A.航天员行走“太空” B.运动员点燃奥运会火炬 C.热气球冉冉升空 D.飞机翱翔蓝天
【答案】C
【解析】A.航天员“行走”太空是因为太空中处于失重状态,故A不符合题意;B..运动员点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力,故B不符合题意;C.主要依靠空气浮力而“飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气的密度,故C符合题意; D.飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系,故D不符合题意.故选C.
3. 如图所示,用弹簧测力计悬挂重10N的金属块浸入水中,弹簧测力计的示数为7N。此时金属块所受浮力的大小和方向是( )
A. 7N,竖直向上 B. 10N,竖直向下 C. 3N,竖直向下 D. 3N,竖直向上
【答案】D
【解析】物体所受的浮力等于测力前后两次读数之差F浮=10N-7N=3N浮力的方向是竖直向上的。故ABC错误,D正确。故选D。
第3题图 第4题图 第5题图 第6题图
4.如图全红婵参加女子单人十米跳台比赛时的分解动作示意图。不考虑空气阻力,下列对全红婵的分析正确的是 ( )
A.在跳台静止时,只受到重力作用 B.到达最高点时,受到平衡力作用
C.从最高点到入水前的过程中,惯性不变 D.入水过程中,所受浮力方向取决于入水的角度
【答案】C
【解析】选手在跳台静止时,受到重力和支持力的作用,且二力平衡,故A错误;选手到达最高点时,不计空气阻力,她只受到重力作用,因而受力不平衡,故B错误;惯性的大小只与质量有关,从最高点到入水前的过程中,质量大小不变,则惯性不变,故C正确;选手所受浮力的方向始终竖直向上,与入水的角度无关,故D错误。
5. 如图,一条小溪中有一个小球随着溪流漂流而下,则此小球所受浮力的方向应是( )
A. F1 B. F2 C. F3 D. F4
【答案】C
【解析】小球随着溪流漂流而下,所受浮力与重力是一对平衡力,浮力的方向总是竖直向上的,即与重力的方向相反。故ABD不符合题意,C符合题意。故选C。
6.如图所示的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体密度有关”的操作是 ( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
【答案】D
【解析】 ③④物体都是浸没,排开液体的体积相同,液体的密度不同,所以由①③④可探
7. 一长方体铁块按图所示,从下表面与液面刚刚接触时下放至图中虚线位置。能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小F浮与铁块下表面浸入液体深度h深关系的图像是( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】铁块下表面与液面接触慢慢下降过程中,排开液体的体积慢慢变大,所受浮力也越来越大;图像是向上升的;当物体全部浸没后,物体受到的浮力大小不变。图像为平直的。
故选B。
8. 俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉.对此现象,下列说法正确的是( )
A. 西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力 B. 李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小
C. 西瓜漂浮时所受的浮力大于自身重力 D. 李子下沉过程中受到的浮力大于重力
【答案】A
【解析】A.西瓜漂浮在水面上,西瓜受到的浮力等于重力,李子沉于水中,李子受到的浮力小于李子的重力;西瓜重力比李子的重力大,所以西瓜在水中受到的浮力比李子受的浮力大,故A正确;B. 李子下沉过程中,排开水的体积先变大后不变,所受的浮力先变大后不变,故B错误;C.西瓜漂浮时所受的浮力等于自身重力,故C错误;D.李子下沉过程中受到的浮小于大于重力,故D错误。故选A。
第8题图 第9题图 第10题图
9. 两个完全相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体,将完全相同的两个小球分别放入容器中,当两球静止时液面恰好相平,小球所处的位置如图所示.设甲、乙两种液体对容器底部的压力大小分别为F甲和F乙,两种液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,则它们的关系是( )
A. F甲<F乙,ρ甲<ρ乙 B. F甲<F乙,ρ甲>ρ乙
C. F甲>F乙,ρ甲<ρ乙 D. F甲>F乙,ρ甲>ρ乙
【答案】D
【解析】小球在甲液体中漂浮,ρ甲ρ球,小球在乙液体中悬浮,ρ乙ρ球,因为ρ甲ρ乙,p=ρgh,h相同,所以对容器底部的压强p甲p乙,两个完全相同的容器,底面积相同,根据F=pS,则F甲F乙,故ABC不符合题意,D符合题意。故选D。
10. 如图所示,水平桌面上有一个底面积为100cm2、质量为200g的圆柱形容器,容器内有一块质量为60g,体积是100cm3的木块.然后向容器中注水,则(g=10N/kg)( )
A. 注水前,木块对容器底部的压力为600N
B. 木块的密度是0.6kg/m3
C. 注水后当木块漂浮时,容器对桌面的压强和注水前相等
D. 注水后当木块漂浮时,木块排开水的质量为60g
【答案】D
【解析】A.注水前,木块对容器底部的压力
故A不符合题意;B.木块的密度
故B不符合题意;C.注水后当木块漂浮时,容器对桌面的受力面积不变,压力增大,由得,压强增大,故C不符合题意;D.注水后当木块漂浮时,木块受到的浮力
则排开水的质量故D符合题意。故选D。
11. 一枚重量为G的鸡蛋悬浮在盐水中,如图所示。往盐水中继续均匀缓慢加盐,鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图象可能是下图中的( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】因为鸡蛋悬浮在盐水中时,根据悬浮条件可知:浮力等于鸡蛋的重力;往盐水中继续均匀缓慢加盐,盐水密度增大,浮出水面前鸡蛋排开水的体积不变,根据公式F浮=ρgV排可知鸡蛋所受浮力逐渐增大;浮出水面后鸡蛋漂浮时,继续加盐,盐水的密度增大,同时鸡蛋露出的体积变大,排开液体的体积减小,浮力逐渐减小,直到所受浮力等于鸡蛋的重力,浮力不再变化;因此,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像应该是开始浮力变大,然后减小,最后不变。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。
12. 如图是同学们在家庭实验室中的一些小制作、小发明,对其解释不正确的是
A. 甲图中用圆珠笔芯制作的密度计,它的刻度是越往上越小
B. 乙图是制作的水气压计,试管口的塞子要多打孔与大气相通
C. 丙图是用注射器制作潜艇,其原理是通过吸水、排水的方法改变其重力,实现沉与浮的
D. 丁图是一个冷热水混合淋浴器,它利用了流体压强与流速的关系
【答案】B
【解析】A.甲图中用圆珠笔芯制作的密度计,它的刻度是越往上越小;故该项解释正确;
B.乙图是制作的水气压计,试管口的塞子多打孔与大气相通,大气压和瓶内气体压强之间没有压强差,就不能比较测量;故该项解释错误;C.丙图潜艇浸没在水中,受到的浮力一定,通过排水减小潜艇的重力,使重力小于浮力,潜艇就上浮;吸水时增加潜艇的重力,使重力大于浮力,潜艇就下沉;故该项解释正确;D.丁图是一个冷热水混合淋浴器,冷水在水管里流动时压强变小,热水在压强的作用下与冷水混合的,它是利用了流体压强与流速的关系;故该项解释正确。故选:B。
二.填空题(24分)
13.盐城大纵湖是著名的水乡,当地渔民常用一种“丝网船”捕鱼。这种船采用轻质材料制成,空船时能漂浮在水面上,是因为船受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自身重力;当渔民向船上装载捕获的鱼虾后,船排开水的体积会______(选填“增大”“减小”或“不变”);若船的质量为50kg,装满鱼虾后总质量为200kg,此时船受到的浮力为______N。(g = 10N/kg)
【答案】等于; 增大; 2000N
【解析】:根据物体的浮沉条件,当物体漂浮时,处于平衡状态,此时物体受到的浮力等于自身重力 ,所以空船漂浮在水面上,船受到的浮力等于自身重力。当向船上装载鱼虾后,船的总重力增大,因为船仍然漂浮,浮力始终等于重力,所以浮力增大。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,在液体密度ρ液不变,g不变的情况下,浮力增大,船排开水的体积会增大。装满鱼虾后船处于漂浮状态,浮力等于总重力,根据G = mg,总质量m = 200kg,g = 10N/kg,则F浮=G=mg = 200kg×10N/kg = 2000N ,所以此时船受到的浮力为2000N。
第13题图 第14题图 第15题图 第16题图
14.“白毛浮绿水,红掌拨清波”出自骆宾王的《咏鹅》。当一只质量为3kg的鹅漂浮在水面上时,它受到的浮力大小为______N(g取10N/kg);若鹅排开水的体积为2500cm^{3},则此时鹅受到的浮力为______N;若鹅潜入水中,它排开水的体积会______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 30;25;变大 。
【解析】 当鹅漂浮在水面上时,根据物体的漂浮条件,浮力等于重力。已知鹅的质量m = 3kg,g = 10N/kg,由G=mg可得重力G = 3kg×10N/kg = 30N,所以浮力F浮=G = 30N。已知鹅排开水的体积V排=2500cm3=2.5×10-3m3 ,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10-3m3=25N。鹅潜入水中,其排开液体的体积等于自身的体积,而漂浮时排开液体的体积小于自身的体积,所以排开水的体积会变大 。故答案依次为:30;25;变大 。
15.我国自主研制的超大直径盾构机“沧渊号”重达481.5吨的巨型刀盘成功下井,为海太长江隧道左线盾构始发筑牢了坚实根基。若将“沧渊号”刀盘看作一个长方体,假设它在运输过程中,被一个大型起重机匀速吊起,此时刀盘受到的拉力为______N,刀盘所受浮力______(选填“变大”“变小”“不变”或“为零” );当刀盘被缓慢浸入水中,随着浸入体积的增大,刀盘所受浸入______(g取10N/kg ,不考虑水的阻力 )。
【答案】 4.815×106;为零;变大。
【解析】:“沧渊号”刀盘质量m = 481.5吨 = 481500kg,根据G = mg,可得其重力G = 481500kg×10N/kg =4.815×106 N 。因为刀盘被匀速吊起,处于平衡状态,拉力和重力是一对平衡力,大小相等,所以拉力F = G =4.815×106N。刀盘在空气中,没有排开液体,根据浮力产生的条件,此时刀盘所受浮力为零 。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,当刀盘被缓慢浸入水中,水的密度ρ液不变,g不变,随着浸入体积V排的增大 ,刀盘所受浸入变大。
故答案依次为:4.815×106;为零;变大。
16.图中用手将空的饮料罐缓慢按入水中,在饮料罐浸没之前,越往下按,需要用的力越________,说明饮料罐受到的浮力越_________,这个实验现象告诉我们,浮力的大小跟物体排开液体的________有关。
【答案】大 大 体积
【解析】把瓶子压入水中,瓶子受到的力有竖直向下的重力、向下的压力和向上的浮力。如果某一时刻当作平衡状态来分析,则有,而瓶子的重力是一定的,当我们把瓶子向下压入水中体积越大,需要对瓶子施加向下的压力也越大,故根据力的平衡关系,则瓶子受到的浮力也越大。根据实验的过程当我们把瓶子向下压入水中体积越大,浮力也越大,可知浮力增大的原因是因为瓶子浸入水的体积增大了,故浮力增大的原因是排开液体的体积增加了。
17.一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;乙图中物体所受浮力为______N。
【答案】400 3.4 0.6
【解析】由图甲和图丙比较可知,物块的质量为 物块所受的重力大小为烧杯放在水平面上,则烧杯及液体所受重力与烧杯对电子秤的压力大小相等,图甲烧杯对电子秤的压力为
图乙烧杯对电子秤的压力为由图乙和图甲比较可知,图乙中物体所受浮力为在图乙中物体处于静止状态,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力等三个力的作用,由力的平衡条件可得弹簧测力计对物体的拉力为
第17题图 第18题图 第19题图 第20题图
18. 如图所示,将质量为0.4kg的木块放入盛水的烧杯后,则该烧杯底部受到水的压强___________(选填:“变大”、“变小”、“不变”)。静止时木块所受浮力的大小为________N,浮力的方向是________;(g=10N/kg)
【答案】 变大 4 竖直向上
【解析】根据可知,当放入木块后,水位上升,所以烧杯底部受到水的压强变大。
木块静止时漂浮,所受浮力等于重力,所以浮力的方向是竖直向上。
19. 在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同.从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲_____F乙、两杯液体的密度ρ甲_____ρ乙、两个烧杯底部所受液体的压强p甲_____p乙(选填”大于”、“小于”或”等于“)
【答案】 等于 小于 小于
【解析】由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,此时所受浮力等于其重力,即F浮=G,两密度计完全相同,重力相等,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,F甲=F乙;甲中密度计排开液体的体积大于乙中密度计排开液体的体积,根据F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即ρ甲<ρ乙;液面高度相同,根据p=ρgh可知,甲烧杯底部受到的压强小,即p甲<p乙。
20. 如图所示,将边长为5cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时受到的浮力为1N,此时木块浸没在水中的体积为______;从杯中溢出水的质量为______kg,该正方形木块的密度为______g/cm3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
【答案】 10-4m3 0.1 0.8
【解析】块受到的浮力F浮=G排=m排g=1N;从杯中溢出水的质量m排==0.1kg
木块浸没在水中的体积V排==10-4m3;正方体木块的体积V木=(0.05m)3=1.25×10-4m3因木块漂浮,所以G木=F浮=1N;因为G木=m木g=ρ木V木g
所以木块的密度ρ木==0.8×103kg/m3
三.解答题(共52分)
21、(4分)作图题
(1)如图物体浮在容器中的水面上,将容器放在斜面上,请画出物体的受到浮力的示意图。
(2)按要求作图:请画出图中潜艇加速上浮时所受重力和浮力的示意图.
【答案】
【解析】(1)浮力的方向竖直向上,作用点在物体的重心,过物体重心,沿竖直向上的方向画一条有向线段,用F浮表示,如图;(2)潜水艇受到的重力竖直向下,而浮力竖直向上,且浮力应大于重力,如图。
22.(8分)如图所示为活动卡上的几个实验。
(1)如图(a)所示实验过程是定量研究浸没在液体中的物体受到的浮力与 _____之间的关系,量筒中盛放是水,物体受到的浮力可以用 ______表示,V2 -V1表示______;
(2)如图(b)所示,在探究压力的作用效果与哪些因素有关时,将铅笔压在大拇指和食指之间,观察到手指肌肉下陷情况不同,这是在探究 ________的关系;
(3)在探究液体压强规律的实验中,在空饮料瓶底部的同一深度处扎三个小孔,瓶中装满水后,观察到如(c)所示的现象,这说明 _______;
(4)如图(d)所示是 __________实验的过程,实验中若玻璃管倾斜,管内水银柱的高度将 ________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】 (1)物体排开液体的重力 F1 -F2 物体排开液体的体积 (2) 压力的作用效果与受力面积的关系 (3) 同一液体,同一深度处,液体向各个方向的压强相等 (4) 托里拆利 不变
【解析】(1如图(a)所示实验,可以得到物体的重力和浸没在液体中弹簧测力计的示数以及物体排开液体的体积,根据称重法可求受到的浮力,根据密度公式和重力公式可求排开液体的重力,即可探究物体受到的浮力与排开液体之间的关系。由称重法可知物体受到的浮力F浮=F1-F2物体排开液体的体积V=V2-V1(2)将铅笔压在大拇指和食指之间时,两手指之间的压力相等,笔尖的受力面积小,笔尾的受力面积大,两手指的下陷程度不同,故图(b)实验是探究压力的作用效果与受力面积的关系。(3)在空饮料瓶底部的同一深度处扎三个小孔,瓶中装满水后水射出的距离相等,说明了同一液体,同一深度处,液体向各个方向的压强相等。(4)如图(d)所示是托里拆利实验的过程,由于水银柱的高度是由外界大气压的大小决定的,外界大气压不变,若玻璃管倾斜,管内外水银面的高度差不变。
23.(9分)小陶子在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,做了如图所示的实验,请你根据他的实验探究回答下列问题:(已知物体A的底面积为20cm2)
(1)步骤A所示弹簧测力计的示数为______N;用弹簧测力计挂着物体缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E所示(液体均未溢出),观察并记录测力计的示数;
(2)在实验步骤C中物体所受浮力F浮=______N;
(3)分析实验步骤A、B、C可以说明浮力大小跟______有关;分析实验步骤A、C、E,可以说明浮力大小跟______有关;
(4)他还根据相关数据算出了步骤B中物体下表面受到水的压力是______N,步骤E中盐水的密度是______kg/m3;
(5)小陶子还想利用一个密度为0.9g/cm3的小球来测量某液体的密度,具体方法如下:
①取一个容积为100mL的空烧杯,并放入小球;
②在烧杯中缓慢倒入密度为0.8g/cm3酒精,发现倒入32g的酒精后,恰好将烧杯装满;
③取出小球,擦干表面的酒精,并将烧杯中的酒精倒掉,擦干烧杯再次放入小球,然后缓慢倒入某液体,发现倒入56g的该液体恰好将烧杯装满。则:该小球在该液体中的状态是______(选填“沉底”、“悬浮”或“漂浮”),小球的质量是______g,此该液体的密度是______g/cm3。
【答案】(1) 8 (2)2 (3)物体排开液体的体积 液体密度 (4)1 1.2×103 (5)漂浮 54 1.1
【解析】(1)弹簧测力计的分度值为0.4N,其示数为8N。(2)在实验步骤C中物体所受浮力为F浮=G﹣F=8N﹣6N=2N;(3)分析实验步骤A、B、C可知,随着物体排开液体的体积增大,所受浮力也增大,说明浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。分析比较实验步骤A、C、E可知,,物体排开的液体的体积相同,液体的密度不同,浮力不同,可以说明浮力大小跟液体的密度有关。(4)由浮力产生的原因可知,步骤B中物体下表面受到水的压力等于浮力的大小,即F=F浮B=8N﹣7N=1N在步骤C中,物体受到的浮力F浮=2N,在步骤E中,物体受到的浮力F'浮=G﹣FE=8N﹣5.6N=2.4N;物体排开盐水的体积等于C中排开水的体积等于自身的体积,所以V排水=V排液;根据阿基米德原理;所以盐水的密度为
;(5)①取一个容积为100mL=100cm3
的空烧杯,并放入小球;②在烧杯中缓慢倒入密度为0.8g/cm3酒精,发现倒入32g的酒精后,恰好将烧杯装满;酒精的体积为则小球的体积为V=100cm3﹣40cm3=60cm3;小球的质量为m球=ρ球V=0.9g/cm3×60cm3=54g;设小球悬浮或沉底,则倒满液体时,液体的体积为V液=100cm3﹣60cm3=40cm3则液体的密度为;液体的密度大于球的密度,故球在液体中是漂浮的。球漂浮时受到的浮力等于重力;根据阿基米德原理可知,球排开的液体的体积液体的体积为V液=100cm3﹣V'=0.0001m3﹣根据密度公式可知,液体的质量为即解得ρ液=1.1×103kg/m3=1.1g/cm3
24.(7分)小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。
(1)小明依次做了如下实验:
①根据A、C的结果,可得该塑料瓶浸没在水中受到的浮力;
②根据A、B、C的结果,可得:浮力大小与___________有关,根据A、D、E的结果,可得:浮力大小与 ___________有关;
③可以计算出盐水的密度为___________kg/m3;
④为验证浮力和物体的密度是否有关,小明将瓶子中的沙子倒掉一些相当于减小物体密度。接着他仿照步骤D进行实验,发现此时测力计示数小于1.8N,便认为浮力和物体的密度有关。小明在该实验环节中存在的问题是 ___________;
(2)根据A、B 、C、D的结果,发现无法确定浮力和物体浸入液体深度的关系。实验兴趣小组将一个长方体,用记号笔进行16等分,如图甲所示。用弹簧测力计分别挂在挂钩1和2处,浸入水中至第2条线与液面保持相平,如图乙、丙所示。观察弹簧测力计示数,并记下F1和F2的值;
①两次实验均将长方体浸入水中至第2条线(从下往上数),其目的是___________;
②实验小组发现:F1___________F2(选填“大于”、“小于”或“等于”),于是他们推导出两次实验中长方体所受的浮力关系;
(3)如图丁所示是小明利用不同的粗细均匀吸管制成的密度计竖直漂浮在水中时的情形,其中密度计_________(选填“①”、“②”或“③”)在测量其他液体密度时结果更精确。
【答案】 (1)②排开液体体积 液体密度 ③1.1×103 ④没有测出瓶子(含有沙子的)重力 (2)①控制排开液体的体积相同 ②等于 (3)②
【解析】(1)①由A、B、C三图中弹簧测力计的示数不同可知,浮力的大小与物体排开液体的体积有关,浸入液体的体积越大,浮力越大。②由A、D、E可知,将塑料瓶浸没在不同液体中时,弹簧测力计示数不同,因此可知浮力的大小与液体密度有关,浸入液体体积相同时,液体密度越大,浮力越大。③由图A、C或A、D可知,塑料瓶浸没在水中受到的浮力F浮=G-F=2.8N-1.8N=1N塑料瓶的体积
由图A、E可知,塑料瓶浸没在盐水中受到的浮力F浮′=G-F′=2.8V-1.7N=1.1N;根据公式F浮=ρ液V排g可得,盐水的密度;④小明将瓶子中的沙子倒掉一些后,瓶子的重力变小了,根据公式F浮=G-F可知,浮力的大小等于塑料瓶的重力G和浸入液体中时弹簧测力计的示数F之差,不能只看浸入液体时弹簧测力计示数G,因此小明在实验环节中存在的问题是没有测此时瓶子的重力。(2)①两次实验均将长方体浸入水中至第2条线处的目的是控制长方体浸入液体的体积相同。②根据公式F浮=ρ液V排g可知,在图乙和丙中,长方体受到的浮力相同,因此由公式F浮=G-F可知,弹簧测力计示数相同,即F1等于F2。(3)密度计的特点是刻度不均匀,上疏下密,上小下大,而且分度值越小越准确;深度越深,刻度间隔越大,由图丁可知②所处深度最深,刻度间隔最大,测量结果最精确。
25. (6分)如图是公园的水上娱乐设施一水上滚筒,小朋友们在水上滚筒内尽情运动,快乐嬉戏,已知某水上滚筒直径为2m,质量为50kg、最大排水量为0.2m3。
(1)未载人时,计算滚筒漂浮在水面上时排开水的体积;
(2)假设每个小朋友的平均质量为40kg,为保证安全,水上滚筒最多能承载几个小朋友?
【答案】(1)0.05m3;(2)3个
【解析】(1)滚筒的重力G总=m总g=50kg×9.8N/kg=490N∵滚筒漂浮,∴滚筒受到的浮力
F浮=G总=490N又∵F浮=ρ水V排g∴V排==0.05m3
(2)滚筒受到的最大浮力F最大=ρ水V最大g=1×103kg/m3×0.2m3×9.8N/kg=1960N;一个人的重力G人=m人g=50kg×9.8N/kg=490N则水上滚筒最多能承载的人数
n=3人
26. (8分)如图,密度为0.4×103kg/m3、体积为10﹣3m3的正方体木块,用一条质量可忽略不计的细绳系住,绳的两端分别系于木块底部中心和容器底部中心.绳子的长度为15cm,细绳可承受的最大拉力为6N,g=10N/kg开始时,容器内有一定量的水,木块处于漂浮状态,但细绳仍然松软.
(1)求此时木块受到的浮力;
(2)当向容器中注水,直到细绳对木块的拉力达到最大值,在细绳断裂前的一瞬间停止注水,则此时木块浸入水中的体积为多大?
(3)绳子断开瞬间容器底部受到水的压强是多大?
【答案】(1)4N;(2)1×10﹣3m3;(3)2.5×103Pa.
【解析】 (1)根据ρ可得,木块的质量:m=ρV=0.4×103kg/m3×10−3m3=0.4kg,木块的重力:G木=mg=0.4kg×10N/kg=4N,木块处于漂浮状态,浮力等于其重力,所以此时木块受到的浮力:F浮=G木=4N;(2)绳子拉力最大时,木块受力平衡,则F′浮=ρ水gV′排=G木F绳,此时木块浸入水中的体积:V′排 =1×10−3m3;(3)由于V′排=V,说明木块刚好浸没时细绳的拉力达到最大值,正方体木块体积10−3m3,则正方体木块的边长为0.1m,底面积为10−2m2,当细绳断裂时,木块浸入水中的深度:h′浸0.1m,断开瞬间,容器中水的深度:h=L绳h′浸=0.15m0.1m=0.25m,此时容器底部受到水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m=2.5×103Pa.
27.(10分)阅读短文,回答问题:
“蓝鲸号”下水
2025年4月28日,全球首艘高速可潜无人艇“蓝鲸号”下水(如图所示) ,它是将水面高速艇与水下潜器相结合的一种新型船型。“蓝鲸号”长11米、排水量12吨,水面续航可达数百公里,可实现数十米深的下潜和水下航行,能在水下静态悬浮一个多月。“蓝鲸号”能在台风来临前潜入水下躲避风浪,台风经过中心位置附近时,通过搭载的探空火箭和探测设备探测海洋气象数据,也可用于水下地形地貌测绘、拍摄、水质取样以及水下电缆管线巡检等多个领域的探索。
“蓝鲸号”的很多技术都与浮力知识密切相关,比如它通过改变自身重力来实现浮沉,下潜时向艇内水舱注水,重力增大,当重力大于浮力就下潜;上浮时将水舱中的水排出,重力减小,当重力小于浮力就上浮 。在水下悬浮时,它受到的浮力等于重力。而且它的艇身设计也考虑到了浮力的影响,特殊的形状能保证它在水中受到合适的浮力,稳定航行。
(1)“蓝鲸号”在水面航行时,它受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自身重力;当它下潜过程中,排开水的体积______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)“蓝鲸号”的排水量为12吨,它满载时受到的浮力为______N,排开水的体积为______m3。
(3)“蓝鲸号”从水面逐渐下潜到数十米深的过程中,受到水的压强逐渐______(选填“增大”“减小”或“不变”),它受到水的浮力______(选填“增大”“减小”或“不变”)。
(4)当“蓝鲸号”在水下静态悬浮一个多月时,下列说法正确的是( )
A. 它只受到浮力作用 B. 它受到的浮力大于重力
C. 它受到的浮力等于重力 D. 它受到的浮力小于重力
(5)“蓝鲸号”在执行水下地形地貌测绘任务时,若它的艇身有一处面积为0.02m^{2},此处受到水的压强为5×10^{5}Pa,则此处受到水的压力为______N;若此时它排开水的体积为10m3,它受到的浮力为______N。(g = 10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3 )
【答案】(1)等于;不变;(2)1.2×105;12;(3)增大;不变;(4)C;(5)1×104;1×105
【解析】(1)物体漂浮时,浮力等于重力,所以“蓝鲸号”在水面航行时,它受到的浮力等于自身重力;它下潜过程中,排开水的体积等于艇身的体积,艇身体积不变,所以排开水的体积不变。(2)根据阿基米德原理F浮=G排=m排g,m排=12吨 = 12000kg ,F浮=12000kg×10N/kg = 1.2×105N; (3)液体压强随深度的增加而增大,“蓝鲸号”从水面逐渐下潜到数十米深的过程中,深度增大,所以受到水的压强逐渐增大;因为排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排,液体密度和排开液体体积都不变,所以它受到水的浮力不变。(4)物体悬浮时,浮力等于重力,所以“蓝鲸号”在水下静态悬浮时,它受到的浮力等于重力,C选项正确。(5)根据F = pS ,F = 5×105Pa×0.02m2=1×104N;由F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m3=1×105N。
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