内容正文:
【王牌物理】2025八下阶段性调研试题十
第十章浮力 培优卷 难度系数0.24
命题人 王兆敏
满分 70 分,时间 60 分钟
1、 填空题(共6题;每空1分,共14分)
1.死海是世界著名的咸水湖,当人完全浸入死海时,人受到的浮力 人受到的重力,所以人就会自然向上浮起;当人浮在海面上时,人受到的浮力 人受到的重力(选填“大于”、“小于”、“等于”).
2.如图所示,台秤上放有一个装有一定量水的容器,台秤的读数为12N,某人用细绳吊一个体积为200cm3、重为6N的小石块浸没在容器的水中,石块没有触到容器底,则台秤的读数为 N;若在绳子拉力作用下石块下沉到底后,台秤读数为15N,则绳子的拉力为 N(g=10N/kg)。
T2 T3T4
3.两个相同的容器中分别装满了水,把两个完全相同的长方体A、B分别轻轻放入两杯水中,最后静止时如图所示。
(1)A排开水的重力 (选填“大于”“等于”或“小于”)B排开水的重力;
(2)A下表面受到水的压力 (选填“大于”“等于”或“小于”)B下表面受到水的压力。
4.如图甲所示的密闭容器,壁厚忽略不计,其底部是边长为5cm的正方形,容器内装有6cm的水,此时水对容器底的压强为 Pa。将容器倒置并使其在水中竖直漂浮,如图乙所示,容器内外水面的高度差为3cm,则容器的质量为 g。(,g取10N/kg)
5.如图所示,用力拉着重为的长方体金属块,当金属块完全浸入水中时,拉力为,则此时金属块受到的浮力为 ,若金属块上表面受到水的压力为,则金属块下表面受到水的压力为 。现将金属块从图中位置缓慢拉至底部刚好离开水面,此过程中金属块所受的拉力 选填“变大”“不变”或“变小”。
T5 T6
6.如图甲所示,水平面上有一个薄壁容器,容器中有一定质量的水,现将以质量为m的物块放入水中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中水中的体积为物块体积的,则物块的密度为 ;如图乙用力缓慢向下压物块直使物块恰好浸没在水中,此时力的大小为 ;如图丙在物块下方用细线系一合金块使物块恰好浸没在水中,则合金块的体积大小应为 。(已知水的密度为ρ水,ρ合金=7ρ水)
二、选择题(共16分。其中第7—12小题为单选题,每小题2分。第13—14小题为双选题,每小题2分,多选、错选不得分,漏选得1分)
7. 探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中,受到浮力的大小必为0.3N
B.利用甲、乙,可以得出:同一物体浸入水中深度越深,所受浮力越大的结论
C.利用乙、丙,可以得出:在同种液体中,物体密度越大,所受浮力越大的结论
D.利用丙、丁,可以初步得出:同一物体浸没在密度越大的液体中所受浮力越大的结论
8. 有两个圆柱形容器,分别盛有深度相同的水和某种未知液体。现用弹簧测力计挂着一个圆柱体,先后将圆柱体逐渐浸入水和未知液体中,如图甲所示(水和未知液体都未溢出)。图乙、丙所示分别为弹簧测力计的示数F随着圆柱体下表面在水和未知液体中深度的变化图像,下列判断正确的是( )
A.圆柱体在水中受到的最大浮力大于圆柱体在未知液体中受到的最大浮力
B.圆柱体下表面在水中深度为60cm时,下表面受到的压力为6N
C.未知液体的密度为1.25×103kg/m3
D.取下圆柱体放入水中,圆柱体静止时对容器底部的压强为500Pa
9.水平桌面上的薄壁圆柱形容器中盛有适量的酒精,容器底面积为80cm2,用细线拴着体积为100cm3的金属球沉入容器底,这时液体深度为10cm,金属球对容器底的压力为1.9N,如图所示。则下列判断正确的是( )
A.金属球的密度为2.7×103kg/m3
B.容器中液体所受重力大小为6.4N
C.金属球在液体中所受浮力大小为1N
D.取出金属球后,容器对桌面的压强减小了100Pa
10.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
11. 在两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底如图甲所示,放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.A的质量等于B的质量
B.A在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中受到的浮力
C.B在甲、乙两种液体中受到的浮力相等
D.在甲液体中A受到的浮力等于B受到的浮力
T11 T12
12.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中装满不同的液体。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.9N的液体,乙杯溢出0.8N的液体。则下列说法正确的是( )
A.甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度
B.液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
C.小球在甲杯中排开液体质量小于在乙杯中排开液体质量
D.小球的重力小于0.9N,它在乙杯中受到的浮力是0.8N
13.(双选)甲、乙、丙三个烧杯中均装有适量的酒精(=0.8×103kg/m3),现有质地均匀,不吸且不溶于酒精的a、b两实心柱体,质量之比为3∶1,把它们分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,如图甲、乙所示,若将b置于a上面一起放入丙烧杯中,静止时a的上表面刚好与液面相平,如图丙,下列说法正确的是( )
A.a的密度为=0.4×103kg/m3
B.a、b的体积之比为4∶1
C.在图甲中a的下表面液体压强与图丙中a的下表面液体压强之比为3∶4
D.在图甲中a有五分之一的体积露出液面
T13 T14
14.(双选)如图(甲)所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图(乙)是绳子拉力F随时间t变化的图象,g取10 N/kg。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34 N
B.在t1至t2时间段内金属块在水中受到的浮力逐渐减小
C.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是54 N
D.该金属块的密度是2.7×103 kg/m3
三、作图题(每题2分,共4分)
15.在图中,画出静止在水面上的小球的受力示意图,并标注力的符号.
T15 T16
16.如图所示,小球漂浮在静止于斜面上的杯内液体中,请画出小球所受的力。
4、 实验探究题(共3小题,每空1分,共18分)
17.在“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验时,小红提出如下猜想:
猜想一:浮力的大小跟物体排开液体的体积有关;
猜想二:浮力的大小跟液体的密度有关;
猜想三:浮力的大小跟物体的密度有关;
(1)如图1所示甲、乙、丙三次实验,可以验证猜想 是正确的;
(2)小红在验证猜想二时,根据测得的实验数据描绘出浮力与液体密度的关系图像,如图2所示。她分析后发现,由于误将物体受到的拉力当作了浮力,导致图像甲未经过坐标原点。由此可以推断:物体受到的浮力大小与液体密度的关系图像应是图2中的 (选填“乙”、“丙”或“丁”)。由此说明当 相同时,液体密度越 ,物体所受浮力越大;
图1 图2
(3)小红根据将物块A浸没在不同密度的液体中时,弹簧测力计的示数不同的特点,将弹簧测力计上的刻度用密度值标注,来测量不同液体的密度。已知物块A重3N,则该弹簧测力计上可标注的密度最大值为 ;
(4)为验证猜想三,小红选用了与物体A密度不同的物体B进行实验,她将物体B逐渐浸入水中,容器中的水面上升至图丁所示位置时(做上标记O),弹簧测力计示数恰好变为0。取出物体B后(B带出的水忽略不计),小红又将物体A缓慢浸入水中,她在水面上升到 (选填“O点之上”“O点”或“O点之下”)位置时,读取弹簧测力计的示数,判断浮力的大小与物体密度是否有关。同组的其它同学认为小红的这个实验在操作上有一定难度不容易控制并有明显误差,提出了多种改进意见,你认为合理的是 ;
A.选两个质量相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
B.选两个体积相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
C.选两个密度相等、体积不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
18.小清利用弹簧测力计、金属块、水、小桶等器材进行了验证阿基米德原理的实验,如图甲所示。
(1)为了方便操作、减小测量误差,图甲中最合理的实验顺序是 ;
A.①②③④ B.④②①③ C.④①②③ D.②①③④
(2)按照正确的实验步骤操作,图甲步骤①中弹簧测力计下悬挂物体受到水的浮力为 ,图甲步骤③中小桶内水的重力为 。当测量结果满足 时,说明阿基米德原理成立;(均用弹簧测力计示数、、、中的部分或全部表示)
(3)小清对此实验进行了改进:用两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯、小桶等器材,组装成图乙中的装置。实验时逐渐向下移动水平横杆,重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中直至刚好浸没,观察到弹簧测力计A的示数逐渐减小,弹簧测力计B的示数逐渐增大。弹簧测力计A的示数变化量为,弹簧测力计B的示数变化量为。若它们的大小关系满足 (选填“>”“=”或“<”),则说明阿基米德原理成立。在这个过程中,溢水杯对升降台的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)做完上述实验后,组员小亮想利用图乙中的装置测量一个苹果的密度,步骤如下:
①将苹果轻轻放入装满水的溢水杯中,如图丙所示(实验中的小桶容积足够大),弹簧测力计B的示数变化量为;
②将苹果取出擦干,将溢水杯加满水,再将小桶中的水倒掉擦干后,用牙签将苹果全部压入溢水杯中,如图丁所示,弹簧测力计B的示数变化量为。
则该苹果的密度表达式为 (用、和等已知物理量的符号表示);
若步骤②中,未将溢水杯完全加满水,则所测得的苹果密度将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
19. 小桂利用刻度尺、柱形烧杯、冰块和水,设计了一个实验,测出另一个小合金块的密度,具体操作顺序如图所示:
步骤①:烧杯中装有适量水,测出水深为H1;
步骤②:将冰块慢慢置于水中漂浮,测出此时水深为H2;
步骤③:将小合金块放在冰块上,与冰块共同漂浮,待水面静止后,测出此时水深为H3;
步骤④:静置烧杯至冰块完全熔化后,测出水深为H4,此时与步骤③相比,水对烧杯底的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
以上步骤①至④中,不需要步骤 也可以测出小合金块密度;则小合金块密度ρ= (选用H1、H2、H3、H4和ρ水表示)。
五、计算题(共16分。要求写出必要的文字说明、公式、主要的运算过程、数值和单位)
20.(8分)如图所示,是心理学中的萨提亚冰山理论模型,它将人的“行为”和“内在”比作一座漂浮在水面上的巨大冰山。露在水面上的部分指能够被外界看到的行为表现或应对方式,大约只占冰山整体体积的八分之一;另外藏在水底的八分之七则指长期压抑并被我们忽略的“内在”。若冰山的质量为,海水的密度为,冰的密度为。
(1)求海水下10m深处冰山所受海水的压强;
(2)求此冰山受到的浮力(不计冰熔化);
(3)根据题中所给数据,通过计算判断这样的冰山是否符合物理规律。
21.(8分)如图,将一不吸水的边长为 5cm的正方体合金块挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数为75N;如图,将合金块浸没在水中,弹簧测力计的示数为6.25N, 水的深度为40cm,(已知水的密度为1.0×103kg/m3, g取10N/kg)问:
(1)合金块块浸没在水中受到的浮力是多大?
(2)此时容器底部受到水的压强;
(3)若将该合金块静止平放在水平桌面上,则它对桌面的压强是多大?
【王牌物理】2025八下阶段性调研试题十
第十章浮力 培优卷 难度系数0.24
答案解析部分
1.【答案】大于;等于
2.【答案】14;3
3.【答案】等于;等于
4.【答案】600;75
5.【答案】;;变大
6.【答案】;;
7.【答案】D
8.【答案】D
9.【答案】A
10.【答案】C
11.【答案】D
12.【答案】A
13.【答案】B,C
14.【答案】B,,D
15.【答案】
16.【答案】
17.【答案】一;丙;排液体积;大;1.5×103;O点;B
18.【答案】B;;;;=;不变;;偏大
19.【答案】变小;①;
20.【答案】解:(1)海水下10m深处冰山所受海水的压强
p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1.0×105Pa。
答:海水下10m深处冰山所受海水的压强为;
(2)冰山漂浮在水面上,由物体浮沉条件可知,其受到的浮力等于自身重力,即
;
答:此冰山受到的浮力为;
(3)冰山藏在水下部分的体积,即冰山排开水的体积为
冰山的体积
冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值
;
则露出水面的冰山约占冰山总体积的。所以这样的冰山符合物理规律。
答:这样的冰山是符合物理规律。
21.【答案】(1)解:合金块块浸没在水中受到的浮力为:;
答:合金块块浸没在水中受到的浮力是1.25N。
(2)解:此时容器底部受到水的压强为:;
答:此时容器底部受到水的压强为4×103Pa。
(3)解:将该合金块静止平放在水平桌面上,则它对桌面的压力为:F'=G=7.5N,
则它对地面的压强为:;
答:若将该合金块静止平放在水平桌面上,则它对桌面的压强是3×103Pa。
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【王牌物理】2025八下阶段性调研试题十
第十章浮力 培优卷 难度系数0.24
命题人 王兆敏
满分 70 分,时间 60 分钟
1、 填空题(共6题;每空1分,共14分)
1.死海是世界著名的咸水湖,当人完全浸入死海时,人受到的浮力 人受到的重力,所以人就会自然向上浮起;当人浮在海面上时,人受到的浮力 人受到的重力(选填“大于”、“小于”、“等于”).
【答案】大于;等于
【解析】【解答】人完全浸入海水时,因为F浮 =ρ海水 gV,G=ρ人 Vg,ρ海水 >ρ人 ,所以F浮 >G,人向上浮起;当人浮在海面上时,因为人漂浮在海面上,所以人受到的浮力:F浮 ′=G.
故答案为:大于;等于
2.如图所示,台秤上放有一个装有一定量水的容器,台秤的读数为12N,某人用细绳吊一个体积为200cm3、重为6N的小石块浸没在容器的水中,石块没有触到容器底,则台秤的读数为 N;若在绳子拉力作用下石块下沉到底后,台秤读数为15N,则绳子的拉力为 N(g=10N/kg)。
【答案】14;3
【解析】【解答】首先台秤的示数显示的是整个容器对台秤的压力
所以以整体为研究对象,石块进入后,整体对台秤压力的变化是用石块的重力减去绳子的拉力
浸没的小石块受到的浮力为
所以细绳对小石块的拉力为
小石块浸没在水中,则台秤的读数为
又因为,所以当台秤的示数为15N时,绳子对小石块的拉力为
综上第1空为14;第2空为3
3.两个相同的容器中分别装满了水,把两个完全相同的长方体A、B分别轻轻放入两杯水中,最后静止时如图所示。
(1)A排开水的重力 (选填“大于”“等于”或“小于”)B排开水的重力;
(2)A下表面受到水的压力 (选填“大于”“等于”或“小于”)B下表面受到水的压力。
【答案】等于;等于
【解析】【解答】(1)由得,A排开水的重力等于B排开水的重力。两个完全相同的长方体A、B均漂浮在水面,受到的浮力均等于重力,AB重力相等,浮力相等。
(2) A下表面受到水的压力等于A受到的浮力,B下表面受到水的压力等于B受到的浮力,则A下表面受到水的压力等于B下表面受到水的压力。
4.如图甲所示的密闭容器,壁厚忽略不计,其底部是边长为5cm的正方形,容器内装有6cm的水,此时水对容器底的压强为 Pa。将容器倒置并使其在水中竖直漂浮,如图乙所示,容器内外水面的高度差为3cm,则容器的质量为 g。(,g取10N/kg)
【答案】600;75
【解析】【解答】 容器内装有6cm的水 ,根据P=ρgh计算水对容器底的压强p=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,分析可知容器排开水的体积V排=V水+V空=Sh+SΔh=225cm3,由浮力公式F=ρgv可计算容器所受的浮力F浮=ρ水gV排=2.25N,根据G=mg计算容器和水的质量m=G/g=0.225kg,根据密度公式计算计算水的质量m水=ρ水Sh=1g/cm6×150cm3=150g=0.15kg,
容器的质量m容=m﹣m水=0.225kg﹣0.15kg=0.075kg=75g
5.如图所示,用力拉着重为的长方体金属块,当金属块完全浸入水中时,拉力为,则此时金属块受到的浮力为 ,若金属块上表面受到水的压力为,则金属块下表面受到水的压力为 。现将金属块从图中位置缓慢拉至底部刚好离开水面,此过程中金属块所受的拉力 选填“变大”“不变”或“变小”。
【答案】;;变大
【解析】【解答】(1)物体重力G=20N;根据称重法知物体受到水的浮力:F浮=G-F拉=20N-8N=12N,
(2)根据浮力产生的原因——压力差法计算公式:F浮=F向上-F向下,则金属块下表面所受到的压力为:F向上=F浮十F向下=12N+10N=22N。
(3)将金属块从图中位置缓慢拉至底部刚好离开水面,金属块排开水的体积逐渐变小,根据阿基米德原理可知所受的浮力逐渐变小,根据F=G-F浮可知此过程中金属块所受的拉力F变大。
故答案为:12;22;变大。
6.如图甲所示,水平面上有一个薄壁容器,容器中有一定质量的水,现将以质量为m的物块放入水中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中水中的体积为物块体积的,则物块的密度为 ;如图乙用力缓慢向下压物块直使物块恰好浸没在水中,此时力的大小为 ;如图丙在物块下方用细线系一合金块使物块恰好浸没在水中,则合金块的体积大小应为 。(已知水的密度为ρ水,ρ合金=7ρ水)
【答案】;;
【解析】【解答】根据图甲,物块漂浮在水面上,根据二力平衡原理,物体受到的浮力等于自身重力,即重力,,;
根据图乙可知,物体浸没,受到的浮力F浮'=ρ水gV,物体的重力G物=mg,则物体的体积为:
物体处于静止状态,受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、压力F处于平衡状态,图乙中的力;
合金块和物块恰好浸没在水中,物块和合金块的重力与水对物块和合金块的浮力相等,即G物+G合金=F浮,则mg+ρ合金gV合金=ρ水g(V+V合金),,
合金块的体积为:
二、选择题(共16分。其中第7—12小题为单选题,每小题2分。第13—14小题为双选题,每小题2分,多选、错选不得分,漏选得1分)
7. 探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中,受到浮力的大小必为0.3N
B.利用甲、乙,可以得出:同一物体浸入水中深度越深,所受浮力越大的结论
C.利用乙、丙,可以得出:在同种液体中,物体密度越大,所受浮力越大的结论
D.利用丙、丁,可以初步得出:同一物体浸没在密度越大的液体中所受浮力越大的结论
【答案】D
【解析】【解答】 探究浮力的大小跟哪些因素有关时,
A.金属块a重力1.6N,浸没在水中,受到浮力的大小为F浮=1.6N-1.0N=0.3N,A不符合题意;
B.利用甲、乙,液体密度相同,排开液体的体积不同,受到的浮力不同,可以得出:同一物体排开液体体积越大,所受浮力越大,B不符合题意;
C.利用乙、丙,物体质量相同时,密度不同,物体的体积不同,排开液体体积不同,浮力不同,可以得出:在同种液体中,排开液体体积越大,所受浮力越大,C不符合题意;
D.利用丙、丁,排开液体体积相同,液体密度不同,受到的浮力不同,可以得出:同一物体浸没在密度越大的液体中,所受浮力越大,D符合题意。
故答案为:D.
8. 有两个圆柱形容器,分别盛有深度相同的水和某种未知液体。现用弹簧测力计挂着一个圆柱体,先后将圆柱体逐渐浸入水和未知液体中,如图甲所示(水和未知液体都未溢出)。图乙、丙所示分别为弹簧测力计的示数F随着圆柱体下表面在水和未知液体中深度的变化图像,下列判断正确的是( )
A.圆柱体在水中受到的最大浮力大于圆柱体在未知液体中受到的最大浮力
B.圆柱体下表面在水中深度为60cm时,下表面受到的压力为6N
C.未知液体的密度为1.25×103kg/m3
D.取下圆柱体放入水中,圆柱体静止时对容器底部的压强为500Pa
【答案】D
【解析】【解答】 A.由图甲可知,圆柱体在水中浸没时受到的浮力为F浮水=7.2N-1.2N=6N,
由图乙知,当圆柱体浸入水中深度为20cm时测力计的示数减小到0,则此时它受到的浮力等于重力,即圆柱体在液体中浸没时受到的浮力为7.2N,所以圆柱体在水中浸没时受到的浮力小于圆柱体在未知液体中受到的最大浮力,故A错误;
B.圆柱体的质量为,
由图像甲可知,圆柱体浸入液体的体积
,
圆柱体浸入水中的深度为25cm刚好完全浸没,圆柱体的高度为25cm=0.25m,
则圆柱体的底面积为;
圆柱体下表面在水中深度为60cm时,
下表面受到的压强:p=ρ液gh=103kg/m3×10N/kg×0.6m=6000Pa;
则此时下表面受到的压力:F=pS=6000Pa×2.4×10-3m2=14.4N,
故B错误;
C.由图乙知,当圆柱体在液体中的深度达到h=20cm=0.2m时,弹簧测力计的示数为0,受到的浮力F浮液=G=7.2N,
由图丙可知,当圆柱体在液体中的深度达到0.2m,
此时圆柱体排开液体的体积为,
未知液体的密度为,
故C错误;
D.当圆柱体静止在容器底部时,它对容器底部的压力:F压=G-F浮=7.2N-6N=1.2N;
则圆柱体对容器底部的压强:
故选D。
9.水平桌面上的薄壁圆柱形容器中盛有适量的酒精,容器底面积为80cm2,用细线拴着体积为100cm3的金属球沉入容器底,这时液体深度为10cm,金属球对容器底的压力为1.9N,如图所示。则下列判断正确的是( )
A.金属球的密度为2.7×103kg/m3
B.容器中液体所受重力大小为6.4N
C.金属球在液体中所受浮力大小为1N
D.取出金属球后,容器对桌面的压强减小了100Pa
【答案】A
【解析】【解答】 (1)金属球浸没液体中排开水的体积:
V排=V球=100cm3=1×10-4m3,
将金属球从液体中取出,液面减小值:
液体对容器底的压强改变了100Pa,
即:Δp=ρ液gΔh=100Pa,
ρ液×10N/kg×0.0125m=100Pa,
解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
金属球沉入容器底,受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=0.8N,故A错;
(2)容器中液体体积:
V液=Sh-100cm3=80cm2×10cm-100cm3=700cm3=7×10-4m3,
液体的重力:
G液=m液g=ρ液V液g=0.8×103kg/m3×7×10-4m3×10N/kg=5.6N;故B错误。
(3)金属球对容器底的压力:F压=G球-F浮,
金属球的重力:
G球=F浮+F压=0.8N+1.9N=2.7N,
小球取出后对桌面的压力减小,减小的压力等于金属球的重力,
取出金属球后,容器对桌面的压强减小量: ;故C错误;
(4)金属球的质量:
金属球的密度: ,故D正确。
故选:D。
10.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】【解答】A.,杯子不是柱体,即,故A错误;
B.,且,所以,故B错误;
C.,,故C正确;
D.细针对草莓的压力,
故D错误。
故选C。
11. 在两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底如图甲所示,放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.A的质量等于B的质量
B.A在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中受到的浮力
C.B在甲、乙两种液体中受到的浮力相等
D.在甲液体中A受到的浮力等于B受到的浮力
【答案】D
【解析】【解答】A.由图乙可知,A球排开液体的体积小于B球排开液体的体积,根据可得,A球所受的浮力小于B球所受的浮力;因为A漂浮在液面,则A球的重力等于A球所受的浮力,因为B球沉底,则B球的重力大于B球所受的浮力,由此可得A球的重力小于B球的重力,故A的质量小于B的质量,故A错误;
B.A球在甲液体中沉底,A在甲液体中受到的浮力小于A的重力,A球在乙液体中漂浮,A在乙液体中受到的浮力等于A的重力,故A在甲液体中受到的浮力小于在乙液体中受到的浮力,故B错误;
C.A球在甲液体中沉底,A的密度大于甲液体密度,A球在乙液体中漂浮,A的密度小于乙液体密度,可得甲液体密度小于乙液体密度;B在甲乙液体中都沉底,排开液体体积相同,根据可得,B在甲液体中受到的浮力小于B在乙液体中受到的浮力,故C错误;
D.AB在甲液体中都沉底,液体密度和排开液体的体积都相同,根据可得,在甲液体中A受到的浮力等于B受到的浮力,故D正确;
故答案为D。
12.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中装满不同的液体。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.9N的液体,乙杯溢出0.8N的液体。则下列说法正确的是( )
A.甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度
B.液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
C.小球在甲杯中排开液体质量小于在乙杯中排开液体质量
D.小球的重力小于0.9N,它在乙杯中受到的浮力是0.8N
【答案】A
【解析】【解答】A.由图,甲杯中液体密度比小球的密度大,乙杯中液体密度比小球的密度小,所以甲杯中液体比乙杯中液体的密度大,故A正确;
B.两杯液体深度相同,甲中的液体密度大,据,甲杯底受到液体的压强比乙大,故B错误;
C.小球在甲中排开液体的重力比乙的大,据,甲中排开液体的质量比乙的大,故C错误;
D.甲中小球漂浮,浮力等于重力,据,小球的重力为0.9N,小球在乙杯中沉底,排开水的重力为0.8N,据,小球所受的浮力为0.8N,故D错误。
故选A。
13.甲、乙、丙三个烧杯中均装有适量的酒精(=0.8×103kg/m3),现有质地均匀,不吸且不溶于酒精的a、b两实心柱体,质量之比为3∶1,把它们分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,如图甲、乙所示,若将b置于a上面一起放入丙烧杯中,静止时a的上表面刚好与液面相平,如图丙,下列说法正确的是( )
A.a的密度为=0.4×103kg/m3
B.a、b的体积之比为4∶1
C.在图甲中a的下表面液体压强与图丙中a的下表面液体压强之比为3∶4
D.在图甲中a有五分之一的体积露出液面
【答案】B,C
【解析】【解答】A.a、b质量之比,则,丙图中a所受的浮力等于a、b重力之和,
即,
a受到的浮力为,则,
a的密度为:,
故A错误;
B.b的密度,a、b体积之比:
,故B正确;
C.图甲中,则,图丙中a下表面的深度为la,下表面的压强之比:,故C正确;
D.a漂浮在液面上,即,则,解得,
a露出水面的体积,故D错误。
故选BC。
14.如图(甲)所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图(乙)是绳子拉力F随时间t变化的图象,g取10 N/kg。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34 N
B.在t1至t2时间段内金属块在水中受到的浮力逐渐减小
C.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20 N
D.该金属块的密度是2.7×103 kg/m3
【答案】B,D
【解析】【解答】A、当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
从图可知,该金属块重力为:,故A错误;
B、从图可知,绳子的拉力在时间段内逐渐的变大,则由公式可知,
金属块的重力不变,而拉力逐渐的变大,所以浮力逐渐变小。故B正确。
C、当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为34N,则金属块受到的浮力大小为:
.故C错;
D、因为,
所以金属块排开水的体积(金属块的体积):
,
由G=mg得,金属块的质量为:,
金属块的密度为:,故D对;
故选:BD。
三、作图题(每题2分,共4分)
15.在图中,画出静止在水面上的小球的受力示意图,并标注力的符号.
【答案】
【解析】【解答】小球收到浮力和重力两个力的作用,大小相等,方向相反,如图
16.如图所示,小球漂浮在静止于斜面上的杯内液体中,请画出小球所受的力。
【答案】
【解析】【解答】因为小球漂浮在液体中,所以F浮=G,从小球的球心(重心)作竖直向下有向线段,用G表示小球的重力;作竖直向上的有向线段用F浮表示浮力,如图所示:
实验探究题(共3小题,每空1分,共18分)
17.在“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验时,小红提出如下猜想:
猜想一:浮力的大小跟物体排开液体的体积有关;
猜想二:浮力的大小跟液体的密度有关;
猜想三:浮力的大小跟物体的密度有关;
(1)如图1所示甲、乙、丙三次实验,可以验证猜想 是正确的;
(2)小红在验证猜想二时,根据测得的实验数据描绘出浮力与液体密度的关系图像,如图2所示。她分析后发现,由于误将物体受到的拉力当作了浮力,导致图像甲未经过坐标原点。由此可以推断:物体受到的浮力大小与液体密度的关系图像应是图2中的 (选填“乙”、“丙”或“丁”)。由此说明当 相同时,液体密度越 ,物体所受浮力越大;
图1 图2
(3)小红根据将物块A浸没在不同密度的液体中时,弹簧测力计的示数不同的特点,将弹簧测力计上的刻度用密度值标注,来测量不同液体的密度。已知物块A重3N,则该弹簧测力计上可标注的密度最大值为 ;
(4)为验证猜想三,小红选用了与物体A密度不同的物体B进行实验,她将物体B逐渐浸入水中,容器中的水面上升至图丁所示位置时(做上标记O),弹簧测力计示数恰好变为0。取出物体B后(B带出的水忽略不计),小红又将物体A缓慢浸入水中,她在水面上升到 (选填“O点之上”“O点”或“O点之下”)位置时,读取弹簧测力计的示数,判断浮力的大小与物体密度是否有关。同组的其它同学认为小红的这个实验在操作上有一定难度不容易控制并有明显误差,提出了多种改进意见,你认为合理的是 ;
A.选两个质量相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
B.选两个体积相等、密度不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
C.选两个密度相等、体积不同的实心物体分别浸没在水中,比较浮力大小
【答案】一;丙;排液体积;大;1.5×103;O点;B
【解析】【解答】(1)液体的密度相同,排开液体的体积不同,浮力不同,可以验证猜想一是正确的;
(2)浮力与液体密度的关系为①,②
都符合一次函数的定义,故物体受到的浮力大小与液体密度的关系图像应是图2中的丙图;由此说明当排开液体的体积相同时,液体的密度越大,浮力越大。
(3)物体A浸没在水中所受的浮力为
物体A的体积为
液体的密度为
则该弹簧测力计上可标注的密度最大值为。
(4)在水面上升到O点保证排开液体的体积相同,液体的密度相同,观察弹簧测力计的示数,
A.没有保证排开液体的体积相同,故A不符合题意;
B.保证排开液体的体积相同,液体的密度相同,物体的密度不同,故B符合题意;
C.没有保证排开液体的体积相同,故C不符合题意。
故选B。
18.小清利用弹簧测力计、金属块、水、小桶等器材进行了验证阿基米德原理的实验,如图甲所示。
(1)为了方便操作、减小测量误差,图甲中最合理的实验顺序是 ;
A.①②③④ B.④②①③ C.④①②③ D.②①③④
(2)按照正确的实验步骤操作,图甲步骤①中弹簧测力计下悬挂物体受到水的浮力为 ,图甲步骤③中小桶内水的重力为 。当测量结果满足 时,说明阿基米德原理成立;(均用弹簧测力计示数、、、中的部分或全部表示)
(3)小清对此实验进行了改进:用两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯、小桶等器材,组装成图乙中的装置。实验时逐渐向下移动水平横杆,重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中直至刚好浸没,观察到弹簧测力计A的示数逐渐减小,弹簧测力计B的示数逐渐增大。弹簧测力计A的示数变化量为,弹簧测力计B的示数变化量为。若它们的大小关系满足 (选填“>”“=”或“<”),则说明阿基米德原理成立。在这个过程中,溢水杯对升降台的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)做完上述实验后,组员小亮想利用图乙中的装置测量一个苹果的密度,步骤如下:
①将苹果轻轻放入装满水的溢水杯中,如图丙所示(实验中的小桶容积足够大),弹簧测力计B的示数变化量为;
②将苹果取出擦干,将溢水杯加满水,再将小桶中的水倒掉擦干后,用牙签将苹果全部压入溢水杯中,如图丁所示,弹簧测力计B的示数变化量为。
则该苹果的密度表达式为 (用、和等已知物理量的符号表示);
若步骤②中,未将溢水杯完全加满水,则所测得的苹果密度将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】B;;;;=;不变;;偏大
【解析】【解答】(1)需要先测量出物体的重力和空桶的重力,然后再将物体浸入水中,读出此时的弹簧测力计示数,最后收集排开的水并测量其重力。正确的实验顺序是B选项:④②①③,故B符合题意。
(2)根据称重法计算得出,物体排开的水的重力,
当结果满足F浮=G排,即时,说明阿基米德原理成立;
(3)如果阿基米德原理成立,那么物体受到的浮力就应该等于它排开的水的重力,即ΔFA=ΔFB;物体受到的浮力等于其排开液体所受的重力,因此水杯对升降台的压力不变;
(4)苹果漂浮时苹果受到的浮力等于它排开水的重力,即,
由于苹果漂浮,所以,苹果完全浸没时排开水的重力:
即
苹果的密度表达式为:
如果步骤②中未将溢水杯完全加满水,那么计算出的苹果排开水的体积偏小,使测得的苹果密度偏大。
19. 小桂利用刻度尺、柱形烧杯、冰块和水,设计了一个实验,测出另一个小合金块的密度,具体操作顺序如图所示:
步骤①:烧杯中装有适量水,测出水深为H1;
步骤②:将冰块慢慢置于水中漂浮,测出此时水深为H2;
步骤③:将小合金块放在冰块上,与冰块共同漂浮,待水面静止后,测出此时水深为H3;
步骤④:静置烧杯至冰块完全熔化后,测出水深为H4,此时与步骤③相比,水对烧杯底的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
以上步骤①至④中,不需要步骤 也可以测出小合金块密度;则小合金块密度ρ= (选用H1、H2、H3、H4和ρ水表示)。
【答案】变小;①;
【解析】【解答】1)冰块的体积大,排水体积大,所以液体上升高度高,冰块完全熔化后,液体上升高度减小,根据P=ρgh可知h变小,压强变小
2)设合金的底面积为S,则合金的体积为V=(H4-H2)S,有阿基米德原理可知,物体受到浮力等于排开液体的重力,有乙可知,ρ水(V丙排-V乙排)=ρ水S(H3-H2),所以合金的密度为ρ=ρ水S(H3-H2)/(H4-H2)S=,由公式可知不需要步骤 ①
综上第1空、变小;第2空、①;第3空、
五、计算题(共18分。要求写出必要的文字说明、公式、主要的运算过程、数值和单位)
20.如图所示,是心理学中的萨提亚冰山理论模型,它将人的“行为”和“内在”比作一座漂浮在水面上的巨大冰山。露在水面上的部分指能够被外界看到的行为表现或应对方式,大约只占冰山整体体积的八分之一;另外藏在水底的八分之七则指长期压抑并被我们忽略的“内在”。若冰山的质量为,海水的密度为,冰的密度为。
(1)求海水下10m深处冰山所受海水的压强;
(2)求此冰山受到的浮力(不计冰熔化);
(3)根据题中所给数据,通过计算判断这样的冰山是否符合物理规律。
【答案】解:(1)海水下10m深处冰山所受海水的压强
p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1.0×105Pa。
答:海水下10m深处冰山所受海水的压强为;
(2)冰山漂浮在水面上,由物体浮沉条件可知,其受到的浮力等于自身重力,即
;
答:此冰山受到的浮力为;
(3)冰山藏在水下部分的体积,即冰山排开水的体积为
冰山的体积
冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值
;
则露出水面的冰山约占冰山总体积的。所以这样的冰山符合物理规律。
答:这样的冰山是符合物理规律。
【解析】【分析】(1)根据p=ρ液gh计算海水下10m深处冰山所受海水的压强;
(2)冰山漂浮在水面上,由物体浮沉条件可知,其受到的浮力等于自身重力,即
;
(3)根据计算冰山排开水的体积,再根据计算冰山的体积,
最后计算冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值。
21.如图,将一不吸水的边长为 5cm的正方体合金块挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的示数为75N;如图,将合金块浸没在水中,弹簧测力计的示数为6.25N, 水的深度为40cm,(已知水的密度为1.0×103kg/m3, g取10N/kg)问:
(1)合金块块浸没在水中受到的浮力是多大?
(2)此时容器底部受到水的压强;
(3)若将该合金块静止平放在水平桌面上,则它对桌面的压强是多大?
【答案】(1)解:合金块块浸没在水中受到的浮力为:;
答:合金块块浸没在水中受到的浮力是1.25N。
(2)解:此时容器底部受到水的压强为:;
答:此时容器底部受到水的压强为4×103Pa。
(3)解:将该合金块静止平放在水平桌面上,则它对桌面的压力为:F'=G=7.5N,
则它对地面的压强为:;
答:若将该合金块静止平放在水平桌面上,则它对桌面的压强是3×103Pa。
【解析】【分析】(1)根据F浮=G﹣F求出合金块块浸没在水中受到的浮力;
(2)根据p=ρgh可求出此时容器底部受到水的压强;
(3)根据 可求出合金块对桌面的压强。
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