内容正文:
第十章 浮力
一、单选题
1.将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,鸡蛋下沉至杯底,如图(甲)所示,向水中加适量盐并使其溶解,鸡蛋恰好处于悬浮状态,如图(乙)所示,继续加盐并使其溶解,鸡蛋处于漂浮状态,如图(丙)所示.三种状态下鸡蛋受到的浮力分别为F甲、F乙、F丙,则F甲、F乙、F丙的关系为( )
A.F甲<F乙<F丙 B.F甲<F乙=F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲>F乙>F丙
2.将重为3N的某物体轻轻放入盛水容器中,溢出1N的水,则以下关于该物体受到的浮力F浮的大小判断正确的是( )
A.F浮一定是3N
B.F浮一定是1N
C.F浮不可能等于3N,但可能大于1N
D.F浮可能等于3N,也可能等于1N
3.将重 6 N 的物体浸没在装满水的杯中,溢出了 4 N 的水。 关于物体受到的浮力大小和最终的状态,判断正确的是( )
A.4 N 漂浮 B.6 N 漂浮
C.4 N 沉底 D.2 N 沉底
4.一艘轮船从河里驶入大海,会发生变化的是( )
A.浮力变大,船会下沉一些 B.浮力变小,船会上浮一些
C.浮力不变,船会上浮一些 D.浮力不变,船会下沉一些
5.两个相同的量筒内装有不同的液体甲、乙,将同一支密度计分别放入两液体中,静止后液面相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.密度计在乙液体中所受的浮力较大
C.密度计排开甲液体的质量大于乙液体的质量
D.甲液体对容器底部的压力大
6. 用细线将两个半径相同的实心小球A和B连接在一起,放入水中,静止后的状态如图所示,线已绷紧。下列判断正确的是( )
A.F浮A=GA B.F浮A=F浮B C.GA>GB D.ρA>ρ水
7.质量相同的两个实心物体甲和乙,体积之比V甲:V乙=2:3,将它们轻轻放入水中,静止时所受的浮力之比F甲:F乙=8:9,ρ水=1×103kg/m3,下列说法正确的是( )
A.甲,乙两物体都漂浮在水面上
B.甲物体漂浮在水面上,乙物体浸没于水中
C.乙物体的密度ρ乙=0.75×103kg/m3
D.乙物体的密度ρ乙=0.85×103kg/m3
8.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。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136N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是136N
C.该金属块的密度是7.8×103kg/m3
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
二、多选题
9.如图所示,水平桌面上有三个完全相同的容器,内装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为 FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系是ρA<ρB<ρC
C.容器对桌面的压力大小关系为 F 甲=F 乙=F 丙
D.容器底部受到水的压强大小关系为 p甲>p乙>p丙
10.小聪测量一块密度为,的橡皮泥的体积,过程如图。从量筒中取出橡皮泥后把它捏成一只小船,小船漂浮在水面,下列相关说法正确的是( )(g取10N/kg)
A.橡皮泥的体积是
B.橡皮泥的质量是4g
C.量筒中橡皮泥块受到的浮力是0.4N
D.小船受到的浮力是0.4N
11.物理课上。老师将整个橙子放入水中,漂浮在水面上,如图甲,将其切成大小两块,再次投入水中(杯中水量不变)。发现大块仍漂浮、小块缓慢沉入水底,如图乙,下列说法正确的是( )
A.大块橙子受到的浮力等于其重力
B.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小
C.两块橙子受到浮力之和等于整个橙子受到的浮力
D.甲图中杯底所受水的压强大于乙图中杯底所受水的压强
12.如图甲所示,边长为的均匀实心正方体用轻质细杆固定在容器底部,容器内底面积为。现向容器中缓慢加水至正方体刚好漫没为止,杆的弹力大小F随水深h变化的关系图像如图乙所示,取。则以下说法正确的是( )
A.杆的长度为
B.正方体密度为
C.整个过程中杆的最大弹力为
D.正方体浸没后撤去杆,则重新静止后,水对容器底部压强为
13.用弹簧测力计测量同一金属块在空气中、 体积露出水面时的力的大小如图所示。下列分析正确的是( )
A.金属块的质量是20kg
B.图乙中金属块受到的浮力大小为0.6N
C.金属块的体积是9×10-5m3
D.金属块的密度约为0.2×103kg/m3
14.水平桌面上底面积相同的两个容器甲和乙分别装有不同的液体,两个相同的小球分别放入甲、乙容器中静止时的情况如图所示(小球对甲容器底有压力,两液面相平),下列说法正确的是( )
A.甲中液体密度小于乙中液体密度
B.小球在甲容器液体中受到的浮力大于在乙容器液体中受到的浮力
C.甲中液体对容器底的压强小于乙中液体对容器底的压强
D.将甲中液体倒入乙容器中一部分,乙中的小球受到的浮力可能不变
15.某次实验,小明同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示;然后匀速放下物块,此过程中弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,水未溢出,水的密度是。下列说法中正确的是( )
A.物块受到的重力是12N
B.物块完全浸没在水中受到的浮力是2N
C.物块的密度为6g/cm3
D.物块刚好浸没时,物块下表面受到水的压强是1.25×103Pa
16.桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,让同学们进行区分,聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入两液体中静止时如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
A.密度计在乙液体中受到的浮力比甲液体中大
B.乙液体是浓盐水
C.乙容器对桌面的压力比甲大
D.两液体对容器底的压强相等
17.一长方体铁块按如图所示,从下表面与液面刚刚接触处下放至图中虚线位置.不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深关系的图象是( )
A. B.
C. D.
三、填空题
18.如图所示是我国首艘10万吨级智慧渔业大型工船“国信1号”。它的排水量为1.3×105t,则满载时大型工船受到的浮力为 N;浸入海面下2.5m处的船体受到海水的压强为 Pa。(ρ海水取1.0×103kg/m3)
19.如图是“远望6号”远洋测量船,排水量为25000吨,满载时受到的浮力为 N。“远望6号”可在南北纬60度以内的任何海域航行,完成对各类航天飞行器的海上跟踪、测控任务。满载的测量船在密度不同的海域漂浮时受到的浮力 (填“相同”或“不同”)。船静止在测控点,水下3m处船体受到海水的压强为 Pa。(g取10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)
20.如图是某同学在武汉海昌极地海洋公园参观时拍下的照片,他注意到水里的鱼吐出的泡泡在上升过程中是越来越大的,于是他分析:某气泡上升过程中受到水的压强是 的,受到的浮力大小是 的(以上均选填“变大”、“变小”或“不变”),气泡上升过程中做 运动。
21.如图所示,充满空气的气球和实心铁球均浸没在完全相同的两杯水中,然后放在被固定的天平上(此时天平无法摆动),已知气球和实心铁球的体积刚好相等,则气球内的气压 (大于/小于/等于)外界大气压。若左侧细线对气球的拉力为F1,右侧细线对铁球的拉力为F2,则F1 F2(大于/小于/等于)。若抽掉固定螺丝,让天平可以自由摆动,天平会 (左偏/右偏/保持平衡)(已知 )。
22.重为5牛的正方体物块,用细线挂在弹簧测力计下浸没在水中时,测力计的示数为2牛,则物块所受浮力的大小为 牛;增大物块浸没的深度,它所受浮力的大小将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);将细线剪断瞬间,物块所受合力的情况为 。
23.潜水员在较深的海水中工作时要穿抗压潜水服,这是由于海水的压强随着深度的增加而 ;若不考虑海水密度的变化,则潜水员在水中下潜过程中,所受浮力 .(均选填“增大”、“减小”或“不变”)
24.质量为375g的薄壁圆柱形容器放置于水平地面上,装有深的水,如图甲所示,把质量为、底面积为、高为的长方体物块A竖直放入水中,A刚好接触容器底部且无压力,如图乙所示,则物块A排开水的体积为 ;在乙图中沿着竖直方向截去A的一部分,并把截去部分从水中取出后(不计带出的水,A不吸水且始终竖立在水中),水对容器底部的压强为,A剩余部分对容器底部的压强为,当时,容器对水平面的压强为 。
25.水平桌面上有一装满水的溢水杯,杯底面积为100cm2,将重为4.8N的圆柱体A用细线悬挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中。
(1)此过程中,弹簧测力计的示数逐渐 ,这说明浮力大小与 有关;
(2)当A的一半浸入水中时弹簧测力计的示数为3.8N,如图甲所示,此时A受到的浮力为 N,此过程中,溢水杯底部受到水的压强 ;
(3)剪断细线,将A缓慢沉入水底,静止时如图乙所示(A与杯底不密合),与图甲相比,溢水杯对桌面的压强增加了多少 Pa?(写出必要的文字说明,表达式及最终结果)
26.如图甲所示,薄壁容器重5N,由上下两段横截面积不同的柱形共轴组合而成,上段横截面积为400cm2,下段高2cm、横截面积为200cm2。物体A是边长为10cm的正方体,杆B竖直放置,上端连着A,下端固定在容器底端,现向容器中缓慢加水,杆B受到物体A的作用力F的大小随水深h的变化规律如图乙所示。忽略杆B的质量和体积,杆B的长度为 cm,当h=12cn,容器对桌面的压强为 Pa。
四、实验探究题
27.如图所示是“探究影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
(1)图a中,弹簧测力计的示数为8N;图b中,物体受到的浮力为 N;
(2)比较图a、b、c中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与 有关;
(3)图c、d中,物体上、下表面压力差 (选填“相等”“图c大”或“图d大”);
(4)比较图 中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与液体的密度有关,并能计算出浓盐水的密度是 kg/m3,若向c中继续加入盐,并搅拌均匀,弹簧测力计的示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”);(,)
(5)比较图a、c、d中弹簧测力计的示数,可探究浮力的大小与物体浸没在液体中的 无关。
28.某同学用弹簧测力计下悬挂一均匀实心金属圆柱体浸在液体中。分别研究弹簧测力计示数与液体密度、物体在液体中深度的关系。实验时,该同学先把圆柱体浸没在不同液体中,分别记下了弹簧测力计.的示数,测得的实验数据如表1。然后把圆柱体浸在同种液体中,通过改变液面到圆柱体底部的距离,记下弹簧测力计的示数,测得实验数据如表2。
表1
液体密度ρ(x103千克/米3)
1.2
1.8
2.0
2.2
2.4
2.5
弹簧测力示数F(牛)
7.5
4.5
①
2.5
1.5
1.0
表2
液面到金属块底部的距离h米
0
0.21
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
弹簧测力示数F(牛)
11.1
9.9
8.7
7.5
7.5
②
③
根据实验数据,回答下列问题:
(1)根据表1、表2中的实验数据。请通过计算、分析,完成表1和表2中的空格填写① ;② ;③ .
(2)在图中,能正确反映表1中弹簧测力计示数液体密度之间关系是图中的 ;
A. B. C. D.
(3)在研究弹簧测力计示数与液体密度关系时,当液体密度为3.0×103千克/米3时。测得弹簧测力计的示数为0,请说明产生此现象的原因。
五、计算题
29.如图所示,圆柱形容器A的底面积为、高10cm,其中盛有6cm深的水。置于水平地面上底面为正方形的长方体B的质量为3.6kg、高20cm、底面积为。(,g取10N/kg)。求:
(1)B的密度;
(2)B对水平地面的压强;
(3)将B竖着放入容器中时,B受到的浮力。
30.把边长为10cm正方体A和圆球形B用细线拴在一起,放在水中静止时如图所示。细线的拉力为4N,B的体积是A的,求:
(1)物体A受到的浮力大小。
(2)若剪断细线,待物体A静止时,漂浮在液面上,下表面受到水的压强。
(3)物体B的密度是多少?
31.如图所示,是利用称重法测浮力的实验过程。面积为1m²的桌面上放有一个底面积为20cm²的烧杯,烧杯里装有200mL的水,弹簧测力计下竖直挂一物体。当把物体浸入水中1/3体积时,如图乙所示,弹簧测力计示数为12N;当物体浸入水中1/2体积时,如图丙所示,弹簧测力计示数为10N。求:
(1)当把物体全部浸没水中后,物体所受到的浮力;
(2)物体的质量;
(3)图丙相对图甲,水对容器底部压强的变化量。
32.如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为800g,杯的底面积为100cm2,现将一个质量为600g,体积为 的实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中(烧杯厚度不计,水未溢出).求:
(1)物体A 所受到的浮力;
(2)物体A一半浸入水中后,水对烧杯底部压强增大了多少?
(3)物体A 一半浸入水中后,烧杯对台秤表面的压强。
33. 救援队用吊绳打捞沉到水池底部的实心长方体沉箱,如图甲所示,提升过程中始终以的速度竖直向上匀速提起,图乙是吊绳的拉力随时间变化的图像,整个提起过程用时,取,水的密度为,不计水的阻力及水面高度的变化。求:
(1)长方体沉箱在出水过程中,绳子拉力做功的功率 选填“变大”、“变小”或“不变”。
(2)沉箱的密度为多大?
(3)打捞之前绳子松弛状态下,长方体对水池底部的压强为多大?
六、作图题
34.重为10牛的木块漂浮在液面上,用力的图示法在图中画出木块受到的浮力F浮。
35.如图所示,小球在水中上浮,请画出小球所受浮力和重力的示意图。
36.如图甲所示,水中有一重为G的长方体金属块,现需要用吊机将其从水中匀速吊离水面,t1时刻金属块上表面开始露出水面,t2时刻金属块全部离开水面,直到离开水面一定的高度处,请在图乙坐标系中画出吊机的拉力F随时间t变化的大致关系图像。
37.如图所示,重30N的小球浮力水面上,画出小球受到的浮力示意图。
七、综合题
38. 为了探究“液体内部的规律”和“浮力的影响因素”小华找来一平底薄壁硬塑料管、烧杯、水、盐水、天平、刻度尺和细沙,进行下面的实验。
在塑料管内装入适量的细沙,并用天平测出细沙与塑料管的总质量,然后把塑料管放在水或盐水中竖直漂浮,并用刻度尺测出液面到塑料管口的长度,把各项数据记录在下面的表格内。(塑料管底面积为2cm2)
表(一)(甲)
表(二)(乙)
次数
1
2
3
次数
4
5
6
塑料管与沙质量m/g
10
12
16
塑料管与沙质量m/g
9.6
12
14.4
液面到塑料管口长度h/cm
5
4
2
液面到塑料管口长度
6
5
4
(1)分析表一(或表二)中的1、2、3或4、5、6数据可知,同种液体的内部压强随 增加而增大,分析表一和表二中的1和5或 数据可知,液体内部压强大小还与液体的密度有关;
(2)分析表一(或表二)中的1、2、3或4、5、6数据可知,浸在液体中物体受到的浮力大小随着物体 增加而增大,分析表一和表二中的2与6数据可知,影响浸在液体中的物体受到浮力大小的影响因素是 ;
(3)表一中第3次实验塑料管底部受到水的压强是 Pa;表二中盐水的密度是 kg/m3。
39.
(1)如图所示,有两组同样的砖,A组一块,B组两块,每块砖平放时的长:宽:高为4:2:1。A组砖对水平地面的压力和压强分别为FA和pA,B组砖对水平地面的压力和压强分别为FB和pB,则FA FB, pA pB。填(“>”“ =”或“<” )
(2)弹簧测力计下悬挂一物体,当物体 的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N,当物体 的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力是 N,该物体的密度为 kg/m3。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
40.如图所示,一物体从a处下落掉入水中,进入水中后(b处为物体恰好完全进入水中的位置)继续往下运动,在c处时物体的速度减为0。已知物体的重力为6N,体积为(,)。
(1)求物体在b处时所受浮力的大小;
(2)物体在b处时所受到的浮力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)在c处时受到的浮力;
(3)在方框内代表物体的A点画出其在c处所受到的力的示意图;
(4)物体最终会处于 (选填“漂浮、“悬浮”或“沉底”)状态,请求出此时物体所受到的浮力大小。
答案解析
1.【答案】B
【解析】【解答】由乙丙两图中鸡蛋分别处于悬浮和漂浮状态可知,
鸡蛋均处于平衡状态,F浮=G物,所以F乙=F丙
由甲、乙两图可知,v排相等,而ρ甲<ρ乙,
根据公式F浮=ρ液gV排,则F甲<F乙,
所以F甲<F乙=F丙,B符合题意.
故答案为:B.
【分析】同一物体漂浮和悬浮时,受到的浮力和物体的自身重力相等,所以浮力相等,沉底时浮力小于重力.
2.【答案】D
【解析】【解答】将重为3牛的某物体轻轻放入盛水容器中,溢出1牛的水,有以下两种可能:
①若烧杯中水是满的,溢出烧杯的水重为1N,根据阿基米德原理可知
②若烧杯中水是不满的,溢出烧杯的水重为1N,说明物体排开的水的重力大于1N,根据阿基米德原理可知 ,另外,若物体漂浮或悬浮,物体受到的浮力 ,若物体下沉,物体受到的浮力 ,综上以上分析可得 ,ABC不符合题意,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物体的重力,可以判断物体受到的最大浮力;浮力等于物体排开液体的重力。
3.【答案】C
【解析】【解答】由题可知,把物体浸没在盛满水的溢水杯中,排开的水重G排=4N,根据阿基米德原理,物体受到的水的浮力F浮=G排=4N
则F浮<G物,根据物体的浮沉条件可知,物体沉底,ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
【分析】根据阿基米德原理,物体受到的水的浮力F浮=G排,根据物体的浮沉条件可知物体浮沉状态。
4.【答案】C
【解析】【解答】轮船从河里驶入大海,都是漂浮状态,故浮力等于重力,重力不变,浮力不变;又海水密度大,由阿基米德原理可得,在海里排开的液体体积变小,故船会上浮一些;综上,C符合题意。
故答案为:C。
【分析】漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力。
5.【答案】D
【解析】【解答】AB.因为密度计漂浮,密度计受到的浮力等于重力,所以密度计在两种液体中受到的浮力都大小相等。由图知,密度计甲排开液体的体积小于乙排开液体的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,甲液体的密度大于乙液体的密度,AB不符合题意;
C.密度计在两种液体中受到的浮力都大小相等,即在两种液体中排开液体的重力相等,故密度计排开甲液体的质量等于乙液体的质量,C不符合题意;
D.甲的密度较大,由,甲液体对容器底的压强大,根据压强公式有F=pS
所以甲液体对容器底的压力大,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】密度计都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力;根据阿基米德原理可知,物体排开液体的重力的大小关系,从而可知密度计排开液体质量的大小关系。
由图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
由p=ρ液gh判断液体对容器底的压强的大小,根据F=pS得出容器底所受压力的大小。
6.【答案】B
【解析】【解答】A.小球A受到重力、浮力和绳的拉力,A处于静止状态,受到的力是平衡力,所以
F浮A=GA+FA故A错误;
BC.两个小球的体积相同,都浸没水中,排开水的体积相同,由F浮=ρgV排可知AB小球受到的浮力相等,即F浮A=F浮B小球B受到重力、浮力和绳的拉力,B处于静止状态,受到的力是平衡力,所以
GB=F浮B+FB
由A可知A的重力
GA=F浮A-FA
B对A的拉力和A对B的拉力是相互作用力,大小相等,即FA=FB所以GA<GB
故C错误,B正确;
D.由A可知A的重力GA=F浮A-FA所以A的重力小于浮力,即GA<F浮A,mAg<F浮A,ρAVAg<ρ水VAg
ρA<ρ水故D错误。
故答案为:B。
【分析】A处于静止状态,受到的力是平衡力,两个小球的体积相同,AB小球受到的浮力相等。
7.【答案】C
【解析】【解答】设甲、乙两物体质量都为m,甲、乙两物体的体积分别为2V、3V .①若甲、乙均漂浮,因漂浮时物体受到的浮力和自身的重力相等,且甲乙两物体的质量相等,所以,甲、乙受到的浮力相等,即F甲:F乙=1:1,与题意不符,故该可能被排除,A不符合题意;②若甲、乙均浸没,则物体排开液体的体积和自身的体积相等,由F浮=ρgV排可知,它们受到的浮力之比:F浮甲:F浮乙= =2:3,与题意不符,故此种情况不可能;③由①②可知,只能是“甲、乙中一个物体漂浮,另一个物体浸没在水中”,因甲乙的质量相等,且甲的体积小于乙的体积,由ρ= 可知,甲的密度大于乙的密度,则甲物体浸没于水中,乙物体漂浮在水面上,B不符合题意;此时甲受到的浮力:F甲=ρ水gV甲=ρ水g×2V,乙受到的浮力:F乙=G乙=m乙g=ρ乙V乙g=ρ乙×3Vg;已知F甲:F乙=8:9,所以有: = = ,解得:ρ乙= ρ水= ×1.0×103kg/m3=0.75×103kg/m3,C符合题意,D不符合题意 .
故答案为:C .
【分析】浮力的大小和液体密度有关,和排开的液体的体积有关,根据物体排开的体积关系和浮力的比值分析物体在液体中的状态,综合计算物体的密度.
8.【答案】C
9.【答案】B,C
10.【答案】A,D
11.【答案】A,D
【解析】【解答】A.大块橙子在水中漂浮,根据二力平衡,受到的浮力等于其重力,故A正确;
B.小块橙子沉入水底时,水的密度不变,排开水的体积先变大后不变,根据,受到的浮力先变大后不变,故B错误;
C.整个橙子漂浮时,受到的浮力等于其重力,小块橙子沉底后,受到向上的支持力和浮力,
大块仍漂浮,则,由于增加了支持力,则总的浮力小于整个橙子受到的浮力,故C错误
D.乙图中总浮力比甲图小,根据V,排开的体积小,液面深度变小,根据,甲图中杯底所受水的压强大于乙图中杯底所受水的压强,故D正确。
故选AD。
【分析】漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力;沉底的物体受到支持力,浮力小于物体的重力;浮力减小,则排开液体的体积变小,液面深度变小,根据p=ρgh,液体压强变小。
12.【答案】A,D
13.【答案】B,C
【解析】【解答】A.金属重力2N,质量为
A不符合题意;
B.金属块受到的浮力大小为
B符合题意;
C.金属块在水中的体积
所以金属块的体积是
C符合题意;
D.金属块的密度约为 D不符合题意。
故答案为:BC。
【分析】求解浮力的大小,可以利用称重法求解,结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解物体排开水的体积,结合密度公式求解物体的密度即可。
14.【答案】A,C,D
15.【答案】A,B,C
16.【答案】B,C
17.【答案】A,C,D
【解析】【解答】解:当物体从开始浸入水中到完全浸入水中即浸没的过程中,物体排开液体的体积在逐渐变大,液体密度不变,因为F浮=ρ液V排g,所以物体受到的浮力变大;而当物体浸没以后,再向水中下沉的时候,物体排开液体的体积不再发生变化,所以物体受到的浮力不变.由此可知物体受到的浮力先变大后不变.故B正确、ACD错.
故选ACD.
【分析】首先我们要学会分析图象,知道一个物理量随着另外的一个物理量怎样变化,A图说明浮力随深度增加而减小,B图说明开始浮力随深度的增加而增大、后来与深度无关,c图说明浮力先不变再变大,D图说明浮力随深度增加而增大;
然后,根据我们所学过阿基米德原理F浮=ρ液v排g, 我们知道浮力的大小与液体的密度和物体浸入液体体积的大小有关,与物体浸没在水中的深度无关.我们一定要注意是“浸没”,当物体从开始浸入水中到完全浸入 水中即浸没的过程中,物体排开液体的体积在逐渐变大,液体密度不变,所以浮力是变大的.而当物体浸没以后,再向水中下沉的时候,物体排开液体的体积不再发 生变化,所以浮力是不变的.
18.【答案】1.3×109;2.5×104
19.【答案】2.5×108;相同;3.09×104
20.【答案】变小;变大;加速
21.【答案】大于;小于;右偏
【解析】【解答】气球浸没于水中,设气球上表面到水面的距离为h,对气球上表面分析,有p气=p0+ρ水gh
故气球内的气压大于外界大气压。
已知气球和实心铁球的体积刚好相等,设为V,且二者排开水的体积也等于V,若左侧细线对气球的拉力为F1,则F1=F浮气球-G气球=ρ水gV排气球-ρ空气gV气球=ρ水gV-ρ空气gV=(ρ水-ρ空气)gV①
右侧细线对铁球的拉力为F2,则F2=G铁球-F浮铁球=ρ铁gV铁球-ρ水gV排铁球=ρ铁gV-ρ水gV=(ρ铁-ρ水)gV②
因为2ρ水<ρ铁
所以F1-F2=(ρ水-ρ空气)gV-(ρ铁-ρ水)gV=(2ρ水-ρ铁-ρ空气)gV<0
即F1小于F2。
若抽掉固定螺丝,让天平可以自由摆动,天平的左盘受到的压力F左=G杯+G水+G气球
天平的右盘受到的压力F右=G杯+G水+G排
两盘中烧杯的重力相同,从图中可知两烧杯中水的体积相同,根据 和G=mg可知两烧杯中水的重力相同G气球=ρ空气gV<ρ水gV=G排
综上可知F左<F右
故天平会右偏。
【分析】力的作用是相互的,物体A对物体B施加一个力,那么物体B一定会对物体A施加一个等大反向的力;小球对水的作用力等于浮力,阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
22.【答案】3;不变;2牛,方向竖直向下
【解析】【解答】此为称量法测浮力, .
因为浮力液体密度和排开水的体积有关,与物体所在深度无关,所以增大物块浸没的深度,它所受浮力的大小不变.
将细线剪断瞬间,物块只受竖直向下的重力5 N和竖直向上的浮力3 N,所以物块所受合力为2 N,方向竖直向下.
故答案为:3;不变;方向竖直向下.
【分析】根据称重法,F浮=G-F示;因为全部浸没,V排=V,根据F浮=ρ液gV排可分析浮力变化情况.
23.【答案】增大;不变
【解析】【解答】潜水员下潜时深度逐渐增大,由公式p=ρgh可知,压强逐渐变大,故在较深的海水中工作时要穿抗压潜水服;当潜水员没入水中后,排开液体的体积不变,g不变,液体密度不变,根据F浮=G排=ρ液gV排,故受到的浮力不变.
故答案为:增大;不变.
【分析】潜水员在下潜过程中,深度越来越大,根据公式p=ρgh可知所受液体压强的变化.
由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知浮力的变化.
24.【答案】1650;1500
25.【答案】(1)变小;物体排开液体体积
(2)1.0;不变
(3)280Pa
【解析】【解答】(1)缓慢浸入水中时排开水的体积变大,圆柱体受到的浮力变大,由称重法F示 =F- F浮,弹簧测力计的示数逐渐小,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(2)此时A受到的浮力为F浮=F- F示=4.8N-3.8N=1.0N;浸入多少体积的物体就排除多少体积的水,因此溢水杯底部水的深度不变,根据可知受到水的压强大小不变。
(3)把溢水杯、水和物体A看做一个整体,根据整体受力平衡,图甲中溢水杯对桌面的压力为
F压=F支=G杯+G水+GA-F示= G杯+G水+F浮= G杯+G水+1N ①
剪断细线,A缓慢沉入水底,则由F浮=ρ水gV排可知,A沉底时受到的浮力F浮'=2F浮=2×1N=2N
增大的浮力为ΔF浮=F浮'-F浮=2N-1N=1N
此过程中溢出水的重力G溢=ΔF浮=1N
则图乙中水的重力为G水'=G水-G溢= G水-1N
图乙中溢水杯对桌面的压力F压'=G杯+G水'+GA= G杯+ G水-1N +4.8N= G杯+ G水+3.8N②
②-①可得,与图甲相比,溢水杯对桌面的压力增加量ΔF压=2.8N
则溢水杯对桌面的压强增加量为
【分析】(1)圆柱体A用细线悬挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中,随着浸入水中体积的增大,浮力会增大;
(2)利用公式求出当A的一半浸入水中时A受到的浮力;利用液体压强公式进行分析;
(3)如图甲,把溢水杯、水和物体A看做一个整体,整体受到向下的总重力、向上的拉力和桌面的支持力,根据力作用的相互性和整体受力平衡表示出图甲中溢水杯对桌面的压力;
剪断细线,将A缓慢沉入水底,由可知A沉底时受到的浮力大小,并求出浮力的增加量,由阿基米德原理可知此过程中溢出水的重力,图乙中溢水杯对桌面的压力等于溢水杯、剩余的水和物体A的总重力;根据两图中溢水杯对桌面的压力表达式可求出与图甲相比溢水杯对桌面的压力增加量,最后根据求出溢水杯杯对桌面的压强增加量。
(1)[1][2]将重为4.8N的圆柱体A用细线悬挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中,排开水的体积变大,由阿基米德原理可知圆柱体受到的浮力变大,由称重法测浮力
F示 =F- F浮
此过程中,弹簧测力计的示数逐渐小,这说明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)[1]当A的一半浸入水中时弹簧测力计的示数为3.8N,如图甲所示,此时A受到的浮力为
F浮=F- F示=4.8N-3.8N=1.0N
[2]此过程中,因溢水杯底部水的深度不变,根据可知受到水的压强大小不变。
(3)设溢水杯的重力为G杯,图甲中水的重力为G水,如图甲,把溢水杯、水和物体A看做一个整体,整体受到向下的总重力、向上的拉力(等于测力计的示数)和桌面的支持力,根据力作用的相互性和整体受力平衡可得,图甲中溢水杯对桌面的压力
F压=F支=G杯+G水+GA-F示= G杯+G水+F浮= G杯+G水+1N ①
剪断细线,A缓慢沉入水底,静止时如图乙,此时A排开水的体积为原来的2倍,则由F浮=ρ水gV排可知,A沉底时受到的浮力
F浮'=2F浮=2×1N=2N
所以从图甲到图乙,增大的浮力
ΔF浮=F浮'-F浮=2N-1N=1N
由阿基米德原理可知此过程中溢出水的重力
G溢=ΔF浮=1N
则图乙中水的重力为
G水'=G水-G溢= G水-1N
图乙中溢水杯对桌面的压力
F压'=G杯+G水'+GA= G杯+ G水-1N +4.8N= G杯+ G水+3.8N②
②-①可得,与图甲相比,溢水杯对桌面的压力增加量
ΔF压=2.8N
则溢水杯对桌面的压强增加量
26.【答案】3;2300
27.【答案】0.4;浸在液体中的体积(排开液体的体积);相等;a、d、e;1.1×103;变小;深度
28.【答案】(1)3.5;7.5;7.5
(2)A
(3)此时物体漂浮在液面上,故弹簧测力计的示数为0
【解析】【解答】(1)表1中,液体密度越大,弹簧测力计示数越小,仔细分析可以看出,液体密度每增大0.2 x103千克/米3 ,弹簧测力计示数F就减小1N,故表中空格处的数据为4.5N-1N=3.5N;表2中,当液面到金属块底部的距离达到并超过0.4m时,弹簧测力计的示数不再变化,始终保持7.5N,说明此时物体完全浸没,故表中空格处的数值为7.5N;
(2)表1中可以看出,弹簧测力计的示数F随液体的密度 增大而减小,故初步判断A、B可选,同时可以判断弹簧测力计的示数F不可能为负值,故B可以排除,只有A符合题意;
(3)根据称重法测浮力的表达式,F浮=G-F拉,当拉力为0时,F浮=G,即当液体的密度为 3.0×103千克/米3时 ,物体漂浮了液面上。
故答案为:(1)3.5,7.5,7.5;(2)A;(3)根据称重法测浮力的表达式,F浮=G-F拉,当拉力为0时,F浮=G,即当液体的密度为 3.0×103千克/米3时 ,物体漂浮了液面上。
【分析】(1)观察表中1的数据可以看出,随着液体密度的增大,弹簧测力计的示数在减小,通过计算得出变化的数量关系,即可得出表中空格处的数值;
观察表2中的数据可以看出,一开始当金属块底部距离液面越深时,弹簧测力计的示数越小,但当h达到0.4m时,弹簧测力计的示数不再改变,说明此时金属块已完全浸入液体中,其浮力大小不再改变,据此可得出表2空格处数值。
(2)表1中F随 的增大而减小,且不可能为负值,据此可以对四个图像做出判断。
(3)根据称重法测浮力的表达式,F浮=G-F拉,当拉力为0时,F浮=G,物体处于漂浮状态。
29.【答案】(1)解: B的体积为
B的密度为
答:B的密度为;
(2)解: B对地面的压力
B对地面的压强
答:B对水平地面的压强为;
(3)解: 因为,所以B可能漂浮。若漂浮
浸入水中的深度
因为,所以B会触底。
若容器足够高,B放入水中触底后,水的深度
所以有部分水溢出,所排开水的体积为
B受到的浮力
答:将B竖着放入容器中时,B受到的浮力为30N。
【解析】【分析】1)据题可知B的体积,B的质量为3.6kg,根据密度公式ρ=m/v计算
2)B对地面的压力等于重力,B的质量为3.6kg,重力计算公式G=mg,据此计算B的压力,B的受力面积为,根据P=F/S据此计算压强
3)根据物体浮沉的条件可知,所以B漂浮,浮力等于重力,根据浮力公式F浮=ρ液gV排可知
计算漂浮的体积,浸入水中的深度若容器足够高,B放入水中触底后,水的深度
所以有部分水溢出,所排开水的体积为,进而计算B的浮力
30.【答案】(1)10N;(2)600Pa;(3)
31.【答案】(1)解:设物体完全浸没与水中,收到浮力为F浮,物重为G,由图乙知物体浸入水中1/3体积时,根据阿基米德原理可知,此时受到浮力为 ,则 ······①
当物体浸入水中1/2体积时,受到浮力为 ,则 ······②
由①②解得G=16N
F浮=12N
即物体完全浸没与水中,收到浮力为12N。
答:当把物体全部浸没水中后,物体所受到的浮力为12N。
(2)解:物体的质量为
答:物体的质量1.6kg。
(3)解:图丙中物体收到浮力为
根据阿基米德原理
容器底面积为
则容器中液体上升
水对容器底部压强的变化量为
答:图丙相对图甲,水对容器底部压强的变化量3000Pa。
【解析】【分析】(1)利用称重法求解物体受到的浮力,结合物体浸入液体的体积求解物体全部浸入时受到的浮力;
(2)当物体处于漂浮或悬浮状态时,物体受到的重力等于浮力;结合物体的重力和g,相除求解物体的质量;
(3)结合物体受到的浮力求解物体排开液体的体积,分析液面高度的变化,求解液体内部的压强,利用公式p=ρgh,其中ρ是液体的密度,h是深度。
32.【答案】(1)解: 物体A的一半浸入水中时受到的浮力:
答:物体A 所受到的浮力为2N;
(2)解: 物体的重力:
细线对物体A的拉力:
由力的作用是相互的,水对A有向上的浮力,物体A对水有向下压力,
可得水对烧杯底部增大的压力:△F=F 沿=2N,
所以水对烧杯底部增大的压强:
答:物体A一半浸入水中后,水对烧杯底部压强增大了200Pa;
(3)解: 分析台秤受力可得:烧杯对台秤的压力等于烧杯和水的重力与物体A所受浮力之和,即:
烧杯对台秤的压强:
答:物体A一半浸入水中后,烧杯对台秤表面的压强为1000Pa.
【解析】【分析】(1)知道物体的体积,浸没水中排开水的体积,利用阿基米德原理求受到的浮力。
(2)利用G=mg求出A的重力,细线拉力等于重力减去浮力;根据力的作用是相互的,烧杯底受到增大压力等于A受到的浮力,由计算水对烧杯底部增大的压强。
(3)烧杯对台秤的压力等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,知道底面积,利用计算烧杯对台秤的压强。
33.【答案】(1)变大
(2)由图可知:沉箱的重力为,则质量为:;
浸没时,受到的浮力为:;
则:,
沉箱的密度为:。
答:沉箱的密度为;
(3)打捞之前绳子松弛状态下,长方体受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力、竖直向上的浮力,
由平衡力知长方体受到竖直向上的支持力为:;
由于物体间力的作用是相互的,所以长方体对容器底的压力等于容器对长方体的支持力,
即;
由图像知长方体出水的时间为,
长方体的高度为:,
长方体的底面积为:,
长方体对水池底部的压强为:。
答:打捞之前绳子松弛状态下,长方体对水池底部的压强为。
【解析】【解答】(1)根据乙图可知,长方体沉箱出水过程中,绳子的拉力不断增大,而速度不变,根据P=Fv可知,拉力的功率变大。
【分析】(1)根据乙图分析出水后拉力的变化,再根据P=Fv分析功率的变化;
(2)根据图片确定沉箱的重力和完全浸没时绳子的拉力,根据计算沉箱的质量,根据 计算它受到的浮力,根据 计算它的体积,根据 计算沉箱的密度。
(3)打捞之前绳子松弛状态下,长方体受到竖直向上的支持力、竖直向下的重力、竖直向上的浮力,根据平衡力的知识计算长方体受到的支持力大小,再根据相互作用力原理计算长方体对地面的压力。接下来根据s=vt计算长方体的高度,根据 计算长方体的底面积,最后根据 计算长方体对水池底部的压强。
34.【答案】解:如图所示;
【解析】【解答】木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据题意知道,木块受到的浮力是10N,选取标度为5N,则表示浮力的线段长度为标度的2倍,浮力的图示如下图所示:
【分析】物体受到的浮力竖直向上,浮力大小利用多个线段长度表示。
35.【答案】
【解析】【解答】重力方向向下,浮力向上,大小与重力相等,据此作图
【分析】根据重力与浮力的特点进行作图
重力:大小等于物体质量和重力加速度的乘积,方向向下
浮力与重力为相互作用力,所以浮力向上,大小等于重力。
36.【答案】
37.【答案】解:如图所示:
【解析】【解答】小球在水中处于漂浮状态,浮力等于重力,即F浮=G=30N,浮力的方向是竖直向上的,示意图如下:
【分析】小球在水中受到重力和浮力的作用,由于处于漂浮状态,并且静止,浮力等于重力,二者是一对平衡力;
力的示意图就是用一个带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点,浮力的方向是竖直向上的.
38.【答案】(1)液体深度;2和6
(2)排开液体的体积;液体的密度
(3)0.8×103;1.2×103
【解析】【解答】1) 分析表一(或表二)中的1、2、3或4、5、6数据可知,同种液体的内部压强随深度的增加而增加, 分析表一和表二中的1和5或 2和6 可知, 液体内部压强大小还与液体的密度有关
综上第1空为液体深度;第2空为2和6
2) 分析表一(或表二)中的1、2、3或4、5、6数据可知,浸在液体中物体受到的浮力大小随着物体 排开液体的体积增加而增加, 分析表一和表二中的2与6数据可知,影响浸在液体中的物体受到浮力大小的影响因素是 液体的密度
3) 表一中第3次实验塑料管底部受到水的压强p=F/s=16×10-3kg/ 2×10-4m2= 0.8×103Pa,,解得 盐水的密度是 1.2×103kg/m3
综上第1空为0.8×103;第2空为1.2×103
【分析】根据液体密度的影响因素、浮力的计算填空
1、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大
2、根据浮力公式 F浮=ρgv可知,浮力的大小与液体密度以及排开水的体积有关,物体完全浸没使,拉力不变化
39.【答案】(1)<;=
(2)9N;0.75×103
【解析】【解答】(1)放在水平地面上的物体对地面的压力等于物体的重力,所以FA=G,FB=2G
故FA<FB(1)由于每块砖平放时的长:宽:高为4:2:1,当高为l时,则宽为2l,长为4 l,则
故pA= pB(2)弹簧测力计下悬挂一物体,当物体 的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N,这时物体受到的浮力为
根据阿基米德原理这时浮力为
故有
当物体 的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N,这时物体受到的浮力为
根据阿基米德原理这时浮力为
故有
由
解之得G=9N,V=1.2×10-3m3
物体的质量为
物体密度为
由于 ,将物体放入水中静止时物体漂浮,这时物体受到的浮力为
【分析】处在水平面上的物体,物体对桌面的压力等于重力,结合压强的定义式p=F/S求解物体产生的压强,其中F是压力,S是受力面积。
40.【答案】10N;等于;;漂浮;6N
学科网(北京)股份有限公司
$$