内容正文:
限时练习:40min 完成时间:____月____日 天气:
作业15 浮力
一、浮力
位置
深度
压强
压力
图示
前、后六个面
相等
相等
F向后、F向前是一对平衡力,合力为零
左、右六个面
相等
相等
F向左、F向右是一对平衡力,合力为零
上、下两个面
上表面深度小于下表面深度
上表面所受压强小于下表面所受压强
F向下(F1)<F向上(F2)
F浮=F向上-F向下
2、 阿基米德原理
1.如图,一个放在斜面上杯子里的铁球,所受到的浮力的方向为( )
A.竖直向上 B.竖直向下
C.垂直于斜面向上 D.垂直于斜面向下
2.已知物块浸没在某液体中受到的浮力为6N,物体上表面受到的向下的压力为2N,则物体下表面受到的向上的压力为( )
A.4N B.8N C.12N D.3N
3.小金在做“验证阿基米德原理”的实验中,用弹簧测力计、小石块、溢杯、小桶等进行操作,用图(a)所示的溢杯和小桶收集石块排开的水,实验过程分别如图(b)、(c)、(d)、(e)所示。关于该实验,以下说法正确的是( )
A.若图(a)中溢水杯内未盛满水,不会影响验证结果
B.若图(b)中小桶内有少量水,会影响验证结果
C.若图(d)中石块未全部浸没水中,不会影响验证结果
D.若图中四个测量值满足F2-F1=F4-F3,该原理将得到验证
4.如图所示事例中,与浮力知识相关的是( )
A. 下水变管阻隔臭气
B. 拦河坝上窄下宽
C. 人漂浮在死海海面
D. 工人用吸盘搬运玻璃
5.如图所示,将一铁块用弹簧测力计悬挂起来,并逐渐缓慢浸入水中,下列能正确表示弹簧测力计示数与浸入深度关系的是( )
A. B.
C. D.
6.潜艇在下潜过程中,潜艇体积不变,则其受到的压强和浮力的变化情况是( )
A.压强逐渐变大,浮力逐渐变大 B.压强逐渐变大,浮力大小不变
C.压强逐渐变小,浮力逐渐变小 D.压强逐渐变小,浮力大小不变
7.如图,在轻质透明的薄塑料袋中装入适量水,将其挂在弹簧测力计下静止时示数为5N。将它缓慢浸入水中,直到弹簧测力计的示数为0N,则此时( )
A.塑料袋里水的重力为0N B.塑料袋受到水的浮力为0N
C.塑料袋所受浮力为5N D.弹簧测力计对塑料袋拉力为5N
8.如图所示,一个圆球甲和实心小铁块乙,由一条细线连接且在水中处于静止状态;若剪断细线,当甲、乙都静止时,甲所受的浮力将( )
A.减小且等于重力 B.增大且大于重力
C.不变且大于重力 D.减小且小于重力
9.如图,两个相同的空塑料瓶,瓶口扎上橡皮膜,用竖直向下的外力使空塑料瓶竖直的浸没在水中,甲瓶口朝上,乙瓶口朝下,则下列说法正确的是( )
A.对甲瓶向下的外力大于对乙瓶向下的外力
B.两瓶在水中受到的浮力相等
C.甲瓶口的橡皮膜向外凸起,乙瓶口的橡皮膜向内凹陷
D.甲瓶内的气压比乙瓶大,乙瓶内气体密度比甲瓶的大
10.在空气中测得某金属块的重力为G,将此金属块浸没在水中时示数为F,此金属块的密度ρ满足以下关系( )
A.
B.
C.
D.
11.将一杯水放在水平台秤上,台秤示数为900g;弹簧测力计下悬挂一物体A浸在水中保持静止(如图),台秤示数为1100g,弹簧测力计的示数为3N,则A物体重( )
A.14N B.5N C.3N D.1N
12.小金通过研究,得到“物体在液体中受到的浮力大小与液体密度、物体排开液体的体积有关,与物体浸入液体的深度无关”的结论。下列四组实验可以证明“物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关”的是( )
①弹簧测力计挂着浸在水中的铝块,慢慢下移,在铝块浸没前,弹簧测力计示数逐渐变小
②弹簧测力计挂着浸没在水中的铝块,让铝块再下移一段距离,弹簧测力计示数大小不变
③将两块相同的木块以横、竖不同的姿态放入水中,均漂浮在水面上
④弹簧测力计挂着铝块,先后将铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,弹簧测力计示数大小不变
A.只有②③ B.只有②④ C.只有②③④ D.①②③④
13.如图甲所示,使圆柱体缓慢下降,直至其全部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如乙所示。则圆柱体受到的重力是___N,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强是____Pa,圆柱体受到的最大浮力是______N。(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)
14.如图所示,a、b是能自由移动的物体,c、d是容器自身凸起的一部分,受到浮力的物体或部分有_________________。
15.铁块的体积是50cm3,浸没于水中,排开水的体积是________m3,排开的水重________N,受到的浮力是________N;若铁块的一半体积浸在煤油中,那么它受到的浮力是________N。(g取10N/kg,)
16.在“探究影响浮力大小的因素”实验中,同学们根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸入液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关;
④可能与物体的形状有关。
(1)请你写出能够支持猜想③的一个生活现象:_________;
(2)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为_________N;
(3)分析a、c、d三次实验,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度_________(选填“有关”或“无关”);分析_________三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验,可知在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力_________(选填“越大”或“越小”);
(4)为了研究猜想4,晓丽同学用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图f、g的实验,由此得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为该结论不可靠,主要原因是_________。
17.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明提出以下猜想,并做了如图所示的一系列实验。
猜想A:物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想B:物体所受浮力大小与物体所处的深度有关;
猜想C:物体所受浮力大小与液体的密度有关;
(1)根据甲、丁、戊三次实验是为了探究猜想______(填写相应字母);
(2)分析______三次的实验数据,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)该物体浸没在盐水中时所受的浮力为______N。
18.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,如图所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。(g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3)求:
(1)物块的质量;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力;
(3)物块刚好完全浸没时,水对物块下表面的压强。
19.悬浮在海水中的潜艇排开海水的质量为。(g取,海水的密度取)
(1)潜艇排开的海水的体积是多少?
(2)潜艇所受的浮力是多大?
(3)潜艇所受的重力是多大?
20.如图所示,体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,绳子重力不计)。求:
(1)木块此时受到浮力?
(2)木块的重力?
(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积?
21.如图所示,小明将一个质量为2kg的合金坦克模型悬挂于弹簧测力计下端,并使其浸没在水中处于静止状态。此时测力计的示数为10N。(已知图中盛水容器的底面积,g取,坦克模型未接触容器底部)
(1)求该坦克模型所受的浮力;
(2)求该坦克模型的体积;
(3)与坦克模型未放入水中时相比,坦克模型浸没后水对容器底部的压强增大多少?
1.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,则下列说法中正确的是( )
①物体的体积是800cm3
②物体受到的最大浮力是4N
③物体的密度是
④物体刚浸没时下表面受到水的压力是12N
A.只有①和③ B.只有②和④ C.只有②和③ D.只有①和④
2.某同学利用称重法探究浮力大小与哪些因素有关,选用一柱状铜块和多种密度小于铜的液体,实验装置如图。记录实验过程中弹簧测力计示数F、浮力大小F浮、排开液体的体积V排、液体的密度 ρ液 四个物理量,根据铜块浸在同种液体中的相关数据作出A、B两图像,根据铜块浸没在不同液体中的相关数据作出C、D两图像,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示,有两个完全相同的物体A和B,A的下端与物块甲通过轻质细绳相连,B的上面放着物块乙,A、B都刚好浸没于水中,则下列说法正确的是( )
A.物体A和B受到的浮力不相等 B.绳的拉力大于乙的重力
C.甲的重力大于乙的重力 D.甲的密度大于乙的密度
4.如图是“验证阿基米德原理”实验步骤简图,由(a)与(b)计算可得,由(c)与(d)计算可得______。小李根据右图步骤实验后,发现数据明显大于,他在实验中可能存在的问题是______。(填写序号)
①实验中物体碰到容器底部 ②实验中物体未浸没在水中
③物体浸入前溢水杯中水未装满 ④弹簧测力计始终未调零
5.小红所在的科技小组利用所学知识自制一杆秤(自重不计),如图.秤砣的质量m0为1kg,已知秤杆上0.5kg和2.5kg的两根刻度线相距10cm,则秤钩连接点A与提纽O点的距离是_____cm.小红又利用自制的弹簧测力计,想测出某金属块的密度,将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中,金属块静止时弹簧测力计的示数如图中甲、乙所示.则金属块的密度为______kg/m3.(酒精的密度为0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
6.小明用符合实验要求的圆柱体物块、小球、细线、量筒和适量的水测量某未知液体的密度。图中是小明正确测量过程的示意图。已知水的密度为1×103kg/m3,(g=10N/kg)。实验过程如下:
①将适量的水倒入量筒中,如图甲所示,量筒中水面所对应的示数为50cm3。
②把拴有小球的物块置于量筒内,并先使小球浸没在水中,如图乙所示,量筒中水面所对应的示数为54cm3。
③将拴有小球的物块置于量筒内的水中,如图丙所示,量筒中水面所对应的示数为74cm3。
④将待测液体倒入另一量筒中,如图丁所示,记录量筒中待测液体的体积。
⑤将上述石子和物块擦干后,置于量筒内的待测液体中,如图戊所示,量筒中液面所对应的示数为70cm3。由以上实验可知:
(1)在图丙中小球和物块在水中所受的总浮力为_______N。
(2)待测液体的密度为____kg/m3。
(3)在图丙中,若物块浸没在水中的体积为其,则在图丙与图戊两图,物块露出液面的高度之比为____。
7.如图,甲、乙两个实心圆柱体,甲的密度小于乙的密度,甲的重力为4N,乙的重力为6N。甲的高度为20cm,乙的高度为10cm,甲、乙的横截面积均为40cm2.现将甲、乙两物体用重力可忽略的细线串接起来放入容器的水中,此时容器中的水深h0=50cm,甲有一部分浮出水面,(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)水对容器底面产生的压强;
(2)细线对乙物体的拉力大小;
(3)甲浮出水面部分的高度。
1.将一由A和B构成、两端开口的玻璃制品的底部扎上薄橡皮膜,做成容器。A、B的横截面积分别为SA和SB,且SA=2SB=40cm2。(容器壁的厚度忽略不计)将容器固定在放有电子秤的铁架台上,使橡皮膜刚好与电子秤完全接触,且电子秤的示数为零,如图。往容器内缓慢倒入240g水后,水进入了容器中B部分,且在B内的高度为2cm,此时水对容器底的压强为______Pa。接下来将一小合金块浸没在容器中最后沉底,B内水面上升了1cm,电子秤的读数增加了100g,则合金块的密度为______kg/m3。
2.如图甲所示,边长为20cm的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2,高为10cm。向容器内缓慢 注入某种液体,圆柱体始终竖直,圆柱体对容器底部的压力与注入液体的质量关系如图乙所示,则未加入液体时,圆柱体对容器底部的压强为_______Pa。当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,注入液体体积为_________cm3。
3.为了研究柱形容器中水对容器底部的压力增加量、容器对桌面的压力增加量与哪些因素有关,某小组同学选用六个物体进行实验。他们将物体分别放入盛有等质量水的相同容器中,待物体静止后,将实验数据及现象记录在下表中。
序号
1
2
3
4
5
6
实验现象
物块重力G(N)
2.0
4.0
4.0
4.0
8.0
8.0
物块体积V(m3)
(N)
1.0
1.0
2.0
3.0
3.5
3.5
(N)
2.0
4.0
4.0
4.0
7.5
6.5
(1)分析实验序号1~4数据中与物块重力G的关系,可得出的初步结论:将物块浸没在装有水的容器中, ______ ;
(2)分析实验序号2~4数据中与物块体积V的数据及现象,可得出的初步结论:将物块浸没在装有水的容器中, ______ ;
(3)小红认为:物块浸没在装有水的容器中,若水溢出,水对容器底部的压强会变小,根据表格中的实验数据及现象,你认为小红的观点是 ______ (选填“正确”或“错误”);
(4)若将重为6N、体积为的物块浸没在上述装有水的容器中静止后,则 为 ______ N,为
______ N
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限时练习:40min 完成时间:____月____日 天气:
作业15 浮力
一、浮力
位置
深度
压强
压力
图示
前、后六个面
相等
相等
F向后、F向前是一对平衡力,合力为零
左、右六个面
相等
相等
F向左、F向右是一对平衡力,合力为零
上、下两个面
上表面深度小于下表面深度
上表面所受压强小于下表面所受压强
F向下(F1)<F向上(F2)
F浮=F向上-F向下
2、 阿基米德原理
1.如图,一个放在斜面上杯子里的铁球,所受到的浮力的方向为( )
A.竖直向上 B.竖直向下
C.垂直于斜面向上 D.垂直于斜面向下
【答案】A
【解析】放在斜面上杯子里的铁球,受到浮力作用,所受到的浮力的方向竖直向上。故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.已知物块浸没在某液体中受到的浮力为6N,物体上表面受到的向下的压力为2N,则物体下表面受到的向上的压力为( )
A.4N B.8N C.12N D.3N
【答案】B
【解析】由浮力的产生条件可知
由题可知,物体上表面受到的向下的压力F向下=2N,所以物体下表面受到的向上的压力
故选B。
3.小金在做“验证阿基米德原理”的实验中,用弹簧测力计、小石块、溢杯、小桶等进行操作,用图(a)所示的溢杯和小桶收集石块排开的水,实验过程分别如图(b)、(c)、(d)、(e)所示。关于该实验,以下说法正确的是( )
A.若图(a)中溢水杯内未盛满水,不会影响验证结果
B.若图(b)中小桶内有少量水,会影响验证结果
C.若图(d)中石块未全部浸没水中,不会影响验证结果
D.若图中四个测量值满足F2-F1=F4-F3,该原理将得到验证
【答案】C
【解析】A.若图(a)中溢水杯内未盛满水,会导致排开的液体偏少,导致排开的液体的重力偏小,故A错误;
B.排开的液体的重力等于收集溢出的水前后小桶总重力之差,所以图(b)中小桶内有少量水不会影响验证结果,故B错误;
C.浸在液体中的物体都受到向上的浮力,浮力浮大小等于它排开的液体的重力,与石块有没有全部浸没水中没有关系,故C正确;
D.根据图示信息可知,物体所受浮力F浮=F2-F3,排开的液体重力G排= F4-F1,所以测量值满足F2-F3= F4-F1,该原理得到验证,故D错误。
故选C。
4.如图所示事例中,与浮力知识相关的是( )
A. 下水变管阻隔臭气
B. 拦河坝上窄下宽
C. 人漂浮在死海海面
D. 工人用吸盘搬运玻璃
【答案】C
【解析】A.下水变管阻隔臭气,是利用连通器的原理,故A不符合题意;
B.拦河坝上窄下宽,是由于随着深度增加液体压强增大,故B不符合题意;
C.因为死海的盐含量很大,使海水的密度大于人的密度,于是人就浮在水面上了,故C符合题意;
D.工人用吸盘搬运玻璃利用了大气压的作用,故D不符合题意。
故选C。
5.如图所示,将一铁块用弹簧测力计悬挂起来,并逐渐缓慢浸入水中,下列能正确表示弹簧测力计示数与浸入深度关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】在铁块逐渐浸入水中的过程中,随着排开液体体积的增大,由阿基米德原理可知浮力也逐渐增大,由
F拉=G-F浮可知,弹簧测力计示数逐渐减小,当铁块完全浸没于水中时,物体排开液体的体积不再发生变化,那么浮力也将不变,弹簧测力计的示数不变,所以测力计的示数先减小后不变,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
6.潜艇在下潜过程中,潜艇体积不变,则其受到的压强和浮力的变化情况是( )
A.压强逐渐变大,浮力逐渐变大 B.压强逐渐变大,浮力大小不变
C.压强逐渐变小,浮力逐渐变小 D.压强逐渐变小,浮力大小不变
【答案】B
【解析】下潜过程中,深度越来越大,根据公式p=ρgh可知,所受液体压强越来越大,浸没以后排开水的体积不再改变,根据浮力公式F浮=ρgV排可知,浮力大小不变。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
7.如图,在轻质透明的薄塑料袋中装入适量水,将其挂在弹簧测力计下静止时示数为5N。将它缓慢浸入水中,直到弹簧测力计的示数为0N,则此时( )
A.塑料袋里水的重力为0N B.塑料袋受到水的浮力为0N
C.塑料袋所受浮力为5N D.弹簧测力计对塑料袋拉力为5N
【答案】C
【解析】A.在质量忽略不计的透明塑料袋中装入适量水,将其挂在弹簧测力计下静止时示数为5N,即塑料袋对弹簧测力计的拉力为5N,由于物体间力的作用是相互的,所以弹簧测力计对塑料袋拉力也是5N,由于弹簧测力计对塑料袋拉力与塑料袋内水的重力是一对平衡力,大小相等,所以塑料袋里水的重力为5N,故A不符合题意;
BCD.物体浸入水中,弹簧测力计的示数为0N,弹簧测力计对塑料袋拉力为0N,由称重法知塑料袋受到水的浮力为
根据阿基米德原理
即塑料袋排开水的重力为5N,故BD不符合题意,C符合题意。
故选C。
8.如图所示,一个圆球甲和实心小铁块乙,由一条细线连接且在水中处于静止状态;若剪断细线,当甲、乙都静止时,甲所受的浮力将( )
A.减小且等于重力 B.增大且大于重力
C.不变且大于重力 D.减小且小于重力
【答案】A
【解析】剪断细线前,甲静止时,受到竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力的作用,由力的平衡条件可得,,此时浮力大于重力,当剪断细线后,甲不受向下的拉力作用,由于浮力大于重力,所以甲会上浮,露出水面前,甲排开水的体积不变,由可知,甲受到浮力不变,露出水面后,浮力减小,当浮力等于重力时,甲漂浮在水面上,故A符合题意,BCD不符合题意
故选A。
9.如图,两个相同的空塑料瓶,瓶口扎上橡皮膜,用竖直向下的外力使空塑料瓶竖直的浸没在水中,甲瓶口朝上,乙瓶口朝下,则下列说法正确的是( )
A.对甲瓶向下的外力大于对乙瓶向下的外力
B.两瓶在水中受到的浮力相等
C.甲瓶口的橡皮膜向外凸起,乙瓶口的橡皮膜向内凹陷
D.甲瓶内的气压比乙瓶大,乙瓶内气体密度比甲瓶的大
【答案】A
【解析】甲瓶口朝上,乙瓶口朝下,乙瓶中橡皮膜处于较深的位置,所受压强更大,两瓶橡皮膜都向内凹陷,乙瓶凹陷更多,瓶内气压比甲瓶大,排开水的体积较小,受到的浮力较小,两瓶重力相同,施加的外力等于浮力减去重力,故A正确,B、C、D错误。
故选A。
10.在空气中测得某金属块的重力为G,将此金属块浸没在水中时示数为F,此金属块的密度ρ满足以下关系( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】金属块的重力为G,将此金属块浸没在水中时示数为F,则金属质量为,金属块受到的浮力为
金属浸没在水中,由可得,金属体积为
则金属的密度为
故选C。
11.将一杯水放在水平台秤上,台秤示数为900g;弹簧测力计下悬挂一物体A浸在水中保持静止(如图),台秤示数为1100g,弹簧测力计的示数为3N,则A物体重( )
A.14N B.5N C.3N D.1N
【答案】B
【解析】未放物体A时烧杯对台秤的压力为烧杯和水的重力之和,此时台秤对容器的支持力
F支=G=mg=0.9kg×10N/kg=9N
弹簧测力计下悬挂物体A浸在水中保持静止(如图),台秤示数为1100g,则此时台秤对容器的支持力
F支′=G′=m′g=1.1kg×10N/kg=11N
则对烧杯进行受力分析可得
F支′=F压+G=F浮+G
物体A浸在水中时,受到向上的浮力作用,所以物体A对烧杯有向下的压力,所以物体A所受浮力
F浮=F支′-G=11N-9N=2N
根据称重法可知测力计的示数
GA=F示+F浮=3N+2N=5N
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
12.小金通过研究,得到“物体在液体中受到的浮力大小与液体密度、物体排开液体的体积有关,与物体浸入液体的深度无关”的结论。下列四组实验可以证明“物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关”的是( )
①弹簧测力计挂着浸在水中的铝块,慢慢下移,在铝块浸没前,弹簧测力计示数逐渐变小
②弹簧测力计挂着浸没在水中的铝块,让铝块再下移一段距离,弹簧测力计示数大小不变
③将两块相同的木块以横、竖不同的姿态放入水中,均漂浮在水面上
④弹簧测力计挂着铝块,先后将铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,弹簧测力计示数大小不变
A.只有②③ B.只有②④ C.只有②③④ D.①②③④
【答案】C
【解析】①在铝块浸没前,随着铝块浸入水中深度的增加,物体排开水的体积增大,它受到的浮力在增大,由称重法在铝块浸没前,弹簧测力计示数逐渐变小,但不能得到“物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关”的结论,故①错误;
②当铝块完全浸没在水中后,无论再下移多深,物体排开水的体积都是不变的,它受到的浮力都不再改变,所以弹簧测力计示数大小不变,所以可以得出“物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关”的结论,故②正确;
③将两块相同的木块以横、竖不同的姿态放入水中,浸入水中的深度不一样,但均漂浮在水面上,说明了木块受到的浮力等于其重力,与浸入水中深度无关,故③正确;
④这个实验中,铝块虽然以不同的姿态部分浸入水中,但每次水面都到达同一标记处,说明铝块排开水的体积是相同的。而弹簧测力计示数大小不变,说明铝块受到的浮力也是相同的。这进一步证明了,在排开液体体积相同的情况下,浮力与物体的姿态(即浸入液体的深度,虽然这里深度略有不同,但关键是排开体积相同)无关。因此,故④正确。故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
13.如图甲所示,使圆柱体缓慢下降,直至其全部没入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如乙所示。则圆柱体受到的重力是___N,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强是____Pa,圆柱体受到的最大浮力是______N。(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)
【答案】 2.0 1000 0.5
【解析】[1]由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为2N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知
[2]由图知物体下降高度到10cm时,下表面接触水面,下降20cm时圆柱体刚好浸没水中,此时圆柱体下表面距水面距离是10cm,则下表面受到水的压强
[3]圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力为1.5N,则圆柱体受到的浮力
14.如图所示,a、b是能自由移动的物体,c、d是容器自身凸起的一部分,受到浮力的物体或部分有_________________。
【答案】a,b,d
【解析】由图可知,水对a物体上下表面产生了压力差,故a物体一定受浮力的作用;
b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b物体上下表面产生了压力差,故b物体也受浮力的作用;
c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c物体没有产生向上的压力差,故c物体不受浮力的作用
由图可知,水对d物体上下表面产生了压力差,故d物体受浮力的作用,因此受到浮力的物体或部分有a,b,d。
15.铁块的体积是50cm3,浸没于水中,排开水的体积是________m3,排开的水重________N,受到的浮力是________N;若铁块的一半体积浸在煤油中,那么它受到的浮力是________N。(g取10N/kg,)
【答案】 0.5 0.5 0.2
【解析】[1]铁块浸没于水中,排开水的体积是
[2]排开的水重
[3]铁块受到的浮力是
[4]若铁块的一半体积浸在煤油中,那么它受到的浮力是
16.在“探究影响浮力大小的因素”实验中,同学们根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸入液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关;
④可能与物体的形状有关。
(1)请你写出能够支持猜想③的一个生活现象:_________;
(2)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为_________N;
(3)分析a、c、d三次实验,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度_________(选填“有关”或“无关”);分析_________三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验,可知在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力_________(选填“越大”或“越小”);
(4)为了研究猜想4,晓丽同学用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图f、g的实验,由此得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为该结论不可靠,主要原因是_________。
【答案】 人在水中下沉,而在死海中却能漂浮(或鸡蛋在清水中下沉,而在一定浓度的盐水中可以漂浮等) 1.4 无关 a、b、c(或a、b、d) 越大 没有控制排开液体的体积相同
【解析】(1)[1]人在水中下沉,而在死海中却能漂浮(或鸡蛋在清水中下沉,而在一定浓度的盐水中可以漂浮等),由此说明浮力大小与液体的密度有关。
(2)[2]物体在空气中时弹簧测力计示数4.8N,物体在序号b中弹簧测力计的示数为3.4N,则物体P在序号b中所受浮力为
F浮=G﹣F=4.8N﹣3.4N=1.4N
(3)[3]a、c、d三次实验中,浸没的深度不同,弹簧测力计的示数相同,说明物体受到的浮力也相同,因此结论是浸没在液体中的物体所受的浮力大小与深度无关。
[4]要得出浮力大小与物体排开液体的体积有关的结论,应控制液体的密度相同,改变排开液体的体积,所以应分析a、b、c(或a、b、d)三次实验。
[5]由图可知,a、d、e三次实验中,在水中受到的浮力为
F浮水=G﹣Fd=4.8N﹣2.8N=2N
在盐水中受到的浮力为
F浮盐水=G﹣Fe=4.8N﹣2.4N=2.4N
即浮力大小与液体的密度有关,且在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
(4)[6]探究浮力的大小与物体的形状有关,应控制液体的密度和排开液体的体积相同,改变物体的形状,所以,小珍认为这个结论不可靠,理由是:没有控制排开液体的体积相同。
17.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明提出以下猜想,并做了如图所示的一系列实验。
猜想A:物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想B:物体所受浮力大小与物体所处的深度有关;
猜想C:物体所受浮力大小与液体的密度有关;
(1)根据甲、丁、戊三次实验是为了探究猜想______(填写相应字母);
(2)分析______三次的实验数据,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)该物体浸没在盐水中时所受的浮力为______N。
【答案】 C 甲、丙、丁 3.9
【解析】(1)[1]根据甲、丁、戊三次实验,由称重法测浮力
戊中受到的浮力较大,而丁、戊实验中排开液体的体积相同,而戊中排开液体的密度较大,故是为了探究猜想C。
(2)[2]研究浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变在液体中的深度,故分析甲、丙、丁三次的实验数据,结合称重法测浮力可知丙、丁中受到的浮力大小相同,故浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)[3]该物体浸没在盐水中时所受的浮力为
18.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,如图所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。(g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3)求:
(1)物块的质量;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力;
(3)物块刚好完全浸没时,水对物块下表面的压强。
【答案】(1)0.8kg;(2)4N;(3)400Pa
【解析】解:(1)由图可知,物体浸入水中之前测力计示数为8N,弹簧测力计拉力与重力是一对平衡力,故物体的重力为G=8N,物体的质量为
(2)物体全部浸入水中时,测力计的示数为F=4N,则在水中受到的浮力为
(3)由图可知,物体刚浸没水中时下表面所处深度
则下表面所受压强为
答:(1)物块的质量为;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力为;
(3)物块刚好完全浸没时,水对物块下表面的压强为。
19.悬浮在海水中的潜艇排开海水的质量为。(g取,海水的密度取)
(1)潜艇排开的海水的体积是多少?
(2)潜艇所受的浮力是多大?
(3)潜艇所受的重力是多大?
【答案】(1)
(2)
(3)
【解析】(1)由知道,潜艇排开海水的体积
(2)由阿基米德原理知道,潜艇所受浮力
(3)因潜艇时受到的浮力和自身的重力相等,所以,潜艇所受重力
20.如图所示,体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,绳子重力不计)。求:
(1)木块此时受到浮力?
(2)木块的重力?
(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积?
【答案】(1)2N(2)1.2N(3)1.2×10-4m3
【解析】(1)由于木块完全浸入水中,故V排=V物=200cm3;
由阿基米德原理可得:
F浮=ρ水gV排=1.0×103×10×200×10-6N=2N;
(2)对木块进行受力分析可得,木块的重力
G=F浮-F=2N-0.8N=1.2N;
(3)剪断绳子,木块静止漂浮在水面上,则此时浮力等于重力,即
F浮′=G物=1.2N;
再由阿基米德原理可得:F浮′=ρ水gV排′;
故此时排开水的体积
V排==1.2×10-4m3。
21.如图所示,小明将一个质量为2kg的合金坦克模型悬挂于弹簧测力计下端,并使其浸没在水中处于静止状态。此时测力计的示数为10N。(已知图中盛水容器的底面积,g取,坦克模型未接触容器底部)
(1)求该坦克模型所受的浮力;
(2)求该坦克模型的体积;
(3)与坦克模型未放入水中时相比,坦克模型浸没后水对容器底部的压强增大多少?
【答案】(1)10N;
(2);
(3)
【解析】(1)坦克模型所受的重力为
根据称重法测浮力可得,坦克模型所受的浮力为
(2)坦克模型浸没在水中排开液体的体积与坦克模型的体积相等,则坦克模型的体积为
(3)容器中水面上升的高度为
水对容器底部增大的压强为
1.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,则下列说法中正确的是( )
①物体的体积是800cm3
②物体受到的最大浮力是4N
③物体的密度是
④物体刚浸没时下表面受到水的压力是12N
A.只有①和③ B.只有②和④ C.只有②和③ D.只有①和④
【答案】A
【解析】①②由图乙可知,当h=0时,弹簧测力计的示数为12N,即物体的重力为12N,当时,弹簧测力计的示数保持4N不变,此时物体完全浸没在水中,物体受到的浮力最大,最大浮力为
物体完全浸没在水中,物体排开水的体积等于物体的体积,所以物体的体积为
故①正确,②错误;
③物体的质量为
物体的密度为
故③正确;
④物体刚浸没时物体所受浮力为8N,物体此时上表面没有受到水的压力,则物体刚浸没时下表面受到水的压力等于物体所受浮力,即物体刚浸没时下表面受到水的压力为8N,故④错误;综上所述,只有①和③正确,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.某同学利用称重法探究浮力大小与哪些因素有关,选用一柱状铜块和多种密度小于铜的液体,实验装置如图。记录实验过程中弹簧测力计示数F、浮力大小F浮、排开液体的体积V排、液体的密度 ρ液 四个物理量,根据铜块浸在同种液体中的相关数据作出A、B两图像,根据铜块浸没在不同液体中的相关数据作出C、D两图像,其中正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】AB.如图,表示拉力F与圆柱体排开液体的体积之间的关系,当圆柱体排开液体的体积增大时,圆柱体受到的浮力增大,则拉力减小,当圆柱体全部浸没时, 不在发生变化,物体受到的浮力不再变化,则拉力F也不再变化,故A错误,B正确;
CD.如图,要想正确表示浮力与液体的密度之间的关系,需要一定,根据 可知,一定时,与成正比,由此可知图线为过原点的一条斜线,故CD错误。
故选B。
3.如图所示,有两个完全相同的物体A和B,A的下端与物块甲通过轻质细绳相连,B的上面放着物块乙,A、B都刚好浸没于水中,则下列说法正确的是( )
A.物体A和B受到的浮力不相等 B.绳的拉力大于乙的重力
C.甲的重力大于乙的重力 D.甲的密度大于乙的密度
【答案】C
【解析】A.物体A和B排开水的体积相等,根据阿基米德原理可知,它们受到的浮力相等,故A错误;
B.物体A受平衡力,可得
解得,绳的拉力
物体B受平衡力,可得
解得,乙受的重力
因为A和B受到的浮力相等,所以,绳的拉力等于乙的重力,故B错误;
C.物体甲受平衡力,可得
由B解析可知,,代入可得
结合B选项分析可知,甲的重力大于乙的重力,故C正确;
D.甲和乙的体积关系无法比较,所以无法比较它们密度的大小关系,故D错误。
故选C。
4.如图是“验证阿基米德原理”实验步骤简图,由(a)与(b)计算可得,由(c)与(d)计算可得______。小李根据右图步骤实验后,发现数据明显大于,他在实验中可能存在的问题是______。(填写序号)
①实验中物体碰到容器底部 ②实验中物体未浸没在水中
③物体浸入前溢水杯中水未装满 ④弹簧测力计始终未调零
【答案】 ①③
【解析】[1]为排开水和桶的总重力,为空桶的重力,故计算可得排开水的重力,即。
[2]①物体接触了容器底部,使得弹簧测力计在液体中的示数偏小,由称重法知测量的浮力偏大,故①符合题意;
②实验中物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故②不符合题意;
③浸入物体前,溢水杯中水未装满会造成排到小桶内液体偏少,使得所测浮力偏大,故③符合题意;
④由于,,测量过程中测力计一直没有调零对实验结果没有影响,故④不符合题意。
故选①③。
5.小红所在的科技小组利用所学知识自制一杆秤(自重不计),如图.秤砣的质量m0为1kg,已知秤杆上0.5kg和2.5kg的两根刻度线相距10cm,则秤钩连接点A与提纽O点的距离是_____cm.小红又利用自制的弹簧测力计,想测出某金属块的密度,将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中,金属块静止时弹簧测力计的示数如图中甲、乙所示.则金属块的密度为______kg/m3.(酒精的密度为0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】 5 3
【分析】(1)由杠杆的原理可知如何增大测量范围,由0.5kg和2.5kg时的平衡方程可求得AO的距离;(2)分析物体的受力,可得出浮力等于重力减去拉力;根据阿基米德原理= =g,变形后可求金属块体积,再根据重力G求出质量m,最后利用ρ=,可求密度.
【解析】(1)设0.5kg时秤砣连接点与提纽O之间的距离为L,秤钩连接点A与提钮O点的距离是l;则由平衡关系知:gl=gL,gl=g(L+0.1);已知:=0.5kg,=2.5kg,=1kg;代值得:0.5×l=L…①,2.5×l=L+0.1…②两式联立得:l=0.05m=5cm;
(2)金属块浸没在水中时,拉力=2N,金属块受力情况为:G=+即G=g+2N,代入数值得:G=1000kg/×10N/kg×V+2N−−①;金属块浸没在酒精中时,拉力=2.2N;金属块受力情况为:G=+,即G=+2.2N,代入数值得:G=800kg/×10N/kg×V+2.2N−−②;由①和②得:G=3N,V=0.0001;金属块的质量为:m===0.3kg;
金属块的密度为:ρ3×kg/
6.小明用符合实验要求的圆柱体物块、小球、细线、量筒和适量的水测量某未知液体的密度。图中是小明正确测量过程的示意图。已知水的密度为1×103kg/m3,(g=10N/kg)。实验过程如下:
①将适量的水倒入量筒中,如图甲所示,量筒中水面所对应的示数为50cm3。
②把拴有小球的物块置于量筒内,并先使小球浸没在水中,如图乙所示,量筒中水面所对应的示数为54cm3。
③将拴有小球的物块置于量筒内的水中,如图丙所示,量筒中水面所对应的示数为74cm3。
④将待测液体倒入另一量筒中,如图丁所示,记录量筒中待测液体的体积。
⑤将上述石子和物块擦干后,置于量筒内的待测液体中,如图戊所示,量筒中液面所对应的示数为70cm3。由以上实验可知:
(1)在图丙中小球和物块在水中所受的总浮力为_______N。
(2)待测液体的密度为____kg/m3。
(3)在图丙中,若物块浸没在水中的体积为其,则在图丙与图戊两图,物块露出液面的高度之比为____。
【答案】 0.24 1.2×103 5︰9
【解析】(1)[1]由图丙和图甲可得,小球和物块排开水的体积为
由可得,排开水的质量为
根据阿基米德原理可得,小球和物块在水中所受的总浮力为
(2)[2]由图丁所示,未知液体的体积为
如图戊所示,量筒中水面所对应的示数为
小球和物块排开液体的体积为
已知小球和物块在未知液体中漂浮,根据
可得
则待测液体的密度为
(3)[3]由图甲、乙可知,小球的体积为
图丙中物块排开水的体积为
物体的体积为
物体露出水面的体积为
图戊中物块排开液体的体积为
物块露出液面的体积为
则圆柱体在丙戊两图中,露出液面的高度之比为
7.如图,甲、乙两个实心圆柱体,甲的密度小于乙的密度,甲的重力为4N,乙的重力为6N。甲的高度为20cm,乙的高度为10cm,甲、乙的横截面积均为40cm2.现将甲、乙两物体用重力可忽略的细线串接起来放入容器的水中,此时容器中的水深h0=50cm,甲有一部分浮出水面,(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)水对容器底面产生的压强;
(2)细线对乙物体的拉力大小;
(3)甲浮出水面部分的高度。
【答案】(1) ;(2) 2N;(2) 5cm
【解析】(1)由题可知,容器中水的深度为50cm合0.5m,水对容器底面产生的压强为
(2)乙物体的体积为
乙物体完全浸入液体中时,乙物体受到的浮力为
以乙物体为研究对象,在液体中静止时受向下重力,向上的浮力和绳子拉力作用,则细线对乙物体的拉力为
(3)以甲物体为研究对象,甲物理受到向下的重力,绳子对甲向下的拉力作用及向上的浮力作用,则甲所受浮力大小为
则甲排开液体体积为
则甲浸入液体的深度为
甲浮出水面部分的高度
答:(1)水对容器底面产生的压强;
(2)细线对乙物体的拉力大小2N;
(3)甲浮出水面部分的高度5cm;
1.将一由A和B构成、两端开口的玻璃制品的底部扎上薄橡皮膜,做成容器。A、B的横截面积分别为SA和SB,且SA=2SB=40cm2。(容器壁的厚度忽略不计)将容器固定在放有电子秤的铁架台上,使橡皮膜刚好与电子秤完全接触,且电子秤的示数为零,如图。往容器内缓慢倒入240g水后,水进入了容器中B部分,且在B内的高度为2cm,此时水对容器底的压强为______Pa。接下来将一小合金块浸没在容器中最后沉底,B内水面上升了1cm,电子秤的读数增加了100g,则合金块的密度为______kg/m3。
【答案】 700 4×103
【解析】[1]由得,容器内加入的水的体积为
依题意得
解得,水在容器B部分中的体积为
水在容器A部分中的体积为
容器A部分的高度为
水的总深度为
水对容器底的压强为
[2]接下来将一小合金块浸没在容器中最后沉底,B内水面上升了1cm,电子秤的读数增加了100g,容器是一个不规则容器,容器对电子称压力的改变量不等于合金的重力。容器对电子称的压力改变量为
合金的体积为
由阿基米德原理得,水对合金浮力为
水对容器底部增加的压力为
合金的重力为
由得,合金的质量为
合金块的密度为
2.如图甲所示,边长为20cm的薄壁正方体容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2,高为10cm。向容器内缓慢 注入某种液体,圆柱体始终竖直,圆柱体对容器底部的压力与注入液体的质量关系如图乙所示,则未加入液体时,圆柱体对容器底部的压强为_______Pa。当液体对容器底的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,注入液体体积为_________cm3。
【答案】 450
【解析】[1]由图乙可知,当注入液体的质量为0时,此时圆柱体对容器底部的压力F压等于圆柱体的重力G0,即
F压=G0=150N
故由 可得,圆柱体对容器底部的压强为
[2]由题意知,圆柱体的体积
已知正方体容器的底面积
圆柱体刚好浸没时,液体的体积为
由图乙可知,圆柱体刚好浸没时,注入液体的质量为2kg,则液体的密度为
根据阿基米德原理可得,当圆柱体刚被浸没时,它受到的浮力为
圆柱体刚好浸没时注入液体的质量为2kg;当注入液体质量m1小于或等于2kg时,容器内液体的深度为
其中
液体对容器底部的压强为
由图乙可知,当没有注入液体时圆柱体对容器底的压力为150N,即圆柱体的重力为150N,则注入液体后,容器对桌面的压力为
此时容器对桌面的压强为
已知
p1∶p2=1∶3------③
将①②代入③解得:m1=3kg,因
m1=3kg>2kg
所以圆柱体一定浸没。当注入液体的质量大于2kg时,即注入液体的深度大于10cm,因液体体积与圆柱体体积之和等于容器底面积乘以液体的深度,即
且根据可得液体的体积为
所以
则此时液体的深度为
此时液体对容器底部的压强为
容器对桌面的压强为
已知
p液∶p容=1∶3
所以
代入数据可得m=4.5kg,由可得,注入液体体积为
3.为了研究柱形容器中水对容器底部的压力增加量、容器对桌面的压力增加量与哪些因素有关,某小组同学选用六个物体进行实验。他们将物体分别放入盛有等质量水的相同容器中,待物体静止后,将实验数据及现象记录在下表中。
序号
1
2
3
4
5
6
实验现象
物块重力G(N)
2.0
4.0
4.0
4.0
8.0
8.0
物块体积V(m3)
(N)
1.0
1.0
2.0
3.0
3.5
3.5
(N)
2.0
4.0
4.0
4.0
7.5
6.5
(1)分析实验序号1~4数据中与物块重力G的关系,可得出的初步结论:将物块浸没在装有水的容器中, ______ ;
(2)分析实验序号2~4数据中与物块体积V的数据及现象,可得出的初步结论:将物块浸没在装有水的容器中, ______ ;
(3)小红认为:物块浸没在装有水的容器中,若水溢出,水对容器底部的压强会变小,根据表格中的实验数据及现象,你认为小红的观点是 ______ (选填“正确”或“错误”);
(4)若将重为6N、体积为的物块浸没在上述装有水的容器中静止后,则 为 ______ N,为 ______ N
【答案】 等于物块重力 与物块体积成正比 错误 3.5 4.5
【解析】(1)[1]分析实验序号1~4数据中与物块重力G的关系,可得出的初步结论:将物块浸没在装有水的容器中,在水未溢出时,等于物块重力G。
(2)[2]分析实验序号2~4数据中与物块体积V的数据及现象,可得出的初步结论:将物块浸没在装有水的容器中,与物块体积成正比。
(3)[3]根据表格中的实验数据及现象可知,水溢出,但是水对容器底部的压力增加量并不减小,而是保持不变,所以水对容器底部的压强不变,因此小红的观点是错误的
(4)[4]由实验6知,体积为5×10-4m3的物块浸没在上述装有水的容器中静止后水将溢出,
重为6N、体积为5×10-4m3的物块的密度为
由物体浮沉条件可知,物块浸没在容器底部,水溢出,增加的水的深度与实验5、6中增加的深度相同,根据,故若将重为6N、体积为5×10-4m3的物块浸没在上述装有水的容器中静止后,则
[5]容器对桌面的压力等于容器、容器内的水的重力及物块的重力之和;因实验中物块的体积为5×10-4m3,故若将重为6N、体积为5×10-4m3的物块浸没在上述装有水的容器中静止后,两次实验中溢出水的重力相同,容器内剩余水的重力同,和实验6相比,因物块的重力减小了
8N-6N=2N
故容器对桌面的压力也减小了2N,故此时
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