内容正文:
第九章 浮力
一、单选题
1.把同一小球放入盛有不同液体的四个烧杯中,出现以下四种不同的浮沉现象,有关浮力和重力的关系,下列几种描述中正确的是( )
A.F浮<G B.F浮=G C.F浮>G D.F浮<G
2.某同学利用同一密度计来测量甲、乙两种液体的密度,其测量情况如图所示,则甲、乙两种液体的密度关系是 ( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.不能确定
3.如图所示,一个空的硬塑料瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸入水中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,这两次药瓶在水里的位置相同,以下说法正确的是( )
①甲、乙两图中塑料瓶受到水的浮力不相等
②甲图中塑料瓶的橡皮膜向瓶内凹,乙图中塑料瓶的橡皮膜向瓶外凸起
③甲、乙两图中橡皮膜受到水的压强不相等
④甲、乙两图中橡皮膜的形变程度相同
A.①③ B.③ C.②③ D.②④
4.如图所示,甲、乙两球在水中静止。比较它们密度的大小关系,则( )
A.ρ乙>ρ水=ρ甲 B.ρ乙=ρ水>ρ甲
C.ρ乙=ρ水=ρ甲 D.ρ乙>ρ水>ρ甲
5.小梦学习小组在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,选用弹簧测力计、烧杯、水、盐、细线、体积相同的实心铁块和铜块(ρ铁<ρ铜)等器材进行实验,如图所示。下列实验过程中,弹簧测力计的示数会变大的是( )
A.铜块替换铁块仍浸没在图示位置
B.改变浸没在水中铁块的浸没深度
C.向烧杯中加适量的盐并轻轻搅动
D.铁块从接触水面到全部浸没水中
6.如图所示为一种被称作“跟屁虫”的辅助装备,是游泳安全的保护神.“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成,两者之间由一根线连接.正常游泳时,连接线是松弛的,气囊漂浮着,跟人如影相随.在体力不支等情况下,可将气囊压入水中,防止人下沉,在此情况下( )
A.人的重力减小了 B.人所受的重力方向改变了
C.气囊排开水的体积变小了 D.气囊受到的浮力变大了
7.如图,饭后小丽在洗碗时发现水槽中的碗,既可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,下列说法正确的是( )
A.碗沉入水底时所受的浮力大于它漂浮时所受的浮力
B.碗沉入水底时和漂浮时所排开的水的体积不会改变
C.碗沉入水底时比漂浮在水面上水对容器底部的压强变小了
D.沉入水底的碗处于静止状态,此时浮力等于重力
8.如图所示,一个底面积为S的圆筒形容器放置在水平桌面上,将体积相同的三个均匀实心小球放入液体中,A球飘浮,B球悬浮,C球下沉,下列选项正确的是( )
A.由图可知三个球的密度关系
B.三个球在液体中受到的浮力
C.将C球截去部分后,则C球剩余的部分可能上浮
D.若只取出A球,液体对容器底部压强减小了
9.某水底打捞作业中,需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水,如图所示是吊车钢丝绳拉力F随石柱下表面距水底深度h变化的图像,水的阻力和液面变化忽略不计,则下列判断正确的是( )
A.该长方体石柱高为3m
B.该长方体石柱重力为7500N
C.该长方体石柱底面积为0.25m2
D.该长方体石柱的密度为0.6×10kg/m3
二、多选题
10.如图所示,体积相等的三个小球静止在水中,关于它们受到的浮力和压强的大小关系正确的是( )
A.FA>FB=FC B.FA<FB=FC C.pA<pB<pC D.pA<pB=pC
11.近年来,中国科技成就让世人瞩目:入海“蛟龙”、探月“嫦娥”、中国高铁、国产大飞机C919……大批对国民经济和社会发展有重大影响的标志性科技创新成果不断涌现。下列说法正确的是( )
A.入海“蛟龙”在海面下下沉过程中受到的压强变大、浮力变大
B.高铁列车运行速度增大时,其惯性不变
C.国产大飞机C919上升过程中,机舱外的大气压变小
D.绕月飞行的“嫦娥”如果不受任何外力作用,将会一直绕月球做圆周运动
12.把装有水的圆柱形容器放在水平桌面上,将石块和木块用细绳(忽略细绳的质量和体积)系住放入圆柱形容器中,石块和木块静止后,如图甲所示;将细绳剪断后,石块和木块在水中静止时,如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.乙图中木块所受浮力大于甲图中木块所受浮力
B.乙图中石块所受浮力等于甲图中石块所受浮力
C.乙图中容器对桌面的压强等于甲图中容器对桌面的压强
D.乙图中水对容器底的压强等于甲图中水对容器底的压强
13.如上图所示,质量为600g、高为11cm、底面积为的柱形容器放在水平桌面,容器中装有质量为2kg的水,将一个高度为20cm,底面积为的长方体实心物块放入柱形容器中,此时长方体实心物块浸入水中的体积为,对容器底的压力为6N;若从长方体物块上方沿水平方向切去一定厚度,再将切去部分竖直放回柱形容器中,则下列说法中正确的是( )
A.水平切割物块前,柱形容器中水的深度
B.水平切割物块前,柱形容器对水平桌面的压强
C.若切去的厚度时,切去部分浸入水中将下沉水底
D.若切去的厚度时,剩下的物块对容器底的压力
14.课外实践活动中,小雨用橡皮泥造“船”并放入水中,往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量,如图所示,在逐渐装入豆粒的过程中(船未沉底)( )
A.小船受的浮力不变
B.小船排开水的质量变大
C.小船浸在水中的体积变小
D.小船受的浮力等于它和豆粒的总重力
15.小红用大塑料瓶(大瓶)和开口的小玻璃瓶(小瓶)制作了如图甲所示的“浮沉子”。装有适量水的小瓶开口朝下漂浮在大瓶内的水面上,拧紧大瓶的瓶盖使其密封,两瓶内均有少量空气,小瓶内空气的质量可忽略不计,通过挤压大瓶可实现小瓶的浮沉挤压过程中,小瓶不接触大瓶瓶壁。小瓶可视为圆柱形容器,其底面积S=2cm2,高h=7.5cm,忽略其底和壁的厚度。初始状态小瓶漂浮,大瓶中的气体压强为105Pa,此时简化的模型如图乙所示,两瓶内水面的高度差h1=3cm,小瓶开口处到大瓶内水面的距离h2=7cm。水的密度ρ水=1.0g/cm3,取g=10N/kg。下列说法正确的是( )
A.当小瓶下沉时,若取小瓶、小瓶中气体和小瓶中的水整体为研究对象,则重力不变,浮力减小
B.初始状态小瓶漂浮时,小瓶内的气体压强为100300Pa
C.小瓶的质量为6g
D.用适当大小的力挤压大瓶,使小瓶恰好悬浮时,小瓶内空气的体积为6cm3
16.如图,放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同容器内盛有不同液体,现将同一物块分别放入两个容器中处于静止时,两容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器对桌面的压强较小
B.乙容器中物块受到液体的浮力较大
C.甲容器中液体的密度较小
D.乙容器底部受到液体的压强较大
三、填空题
17.将一实心小物块轻轻放入装满水的烧杯中,物块漂浮在水面上,有 的体积露出水面,从烧杯中溢出的水重为1N,则物块漂浮时与未放入物块时相比较.烧杯中的水对烧杯底部的压力将 (减小/不变/增大),物块的质量是 g;若用与物块相同材料制成一个1cm3的实心物体,其质量为 kg.
18.如图所示,用细线将质量为300g的木块系住,使木块浸没在水中,当木块静止时细线对木块的拉力为1N,则此时木块所受的浮力为 N;剪断细线后当木块再次静止时木块受到的浮力为 N(忽略木块吸水和沾水的影响)。
19.观察金鱼缸中小金鱼口中吐出的小气泡,在升至水面的过程中(如图所示),水对气泡的压强 ;气泡所受到的浮力 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
20.如图,将一边长为10cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中。木块静止时露出液面的高度为2cm,液面比放入前升高1cm,容器底部受到液体的压强变化了80Pa,则液体密度为 kg/m3,木块底部受到液体压强为 Pa,木块受到的重力为 N。(g=10N/kg)
21.浸在液体中的物体受到 的浮力,如果一个重5N的物体,漂浮在水面上,那么它排开的液体所受的重力大小为 N.
22. 一艘潜水艇悬浮在水中,由于需要补给而浮出水面;浮出水面和悬浮在水中相比,潜水艇所受浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
23.小芳同学在探究“浮力的大小等于什么”时,用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶等进行实验操作,如图所示a、b、c、d是四个步骤示意图.设四个图中弹簧测力计的读数分别是F1、F2、F3、F4,由四个图中 两个图的弹簧测力计的读数可以求出小石块受到的浮力;被排开液体的重力为 ;如果关系式 成立,就可以得到著名的阿基米德原理.
24.如图所示,小冬把装满水的烧杯放在空盘子里,将一个空饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,罐底所受水的压强越 ,受到的浮力 (选填“越大”“越小”或“不变”)。溢出的水流入盘中,收集并测量出盘中水的体积为,则饮料罐受到的浮力大小为 N。(g取)
25.如图所示,A、B是分别盛有适量的煤油和水的相同容器,底面积均为,置于水平桌面上。现将一实心小球分别放入A、B两容器中,小球静止后排开煤油和水的体积分别为和,则小球在水中受到的浮力为 N,小球的密度为 ,小球静止在B容器中时,液体对容器底部的压强增大了 Pa(,,取,小球放入容器中时均无液体溢出)。
四、实验探究题
26.某同学设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)如图所示,当物块浸入装满水的溢水杯中时,所受到的浮力大小为 N;
(2)根据图中数据可以得出:浸在液体中的物体所受的浮力大小 排开液体所受的重力大小;
(3)为了使得实验结论具有普遍性,该同学换用盐水代替C图中溢水杯中的水来重新进行实验,当他将同样的物块浸没到盐水中时弹簧测力计的示数 2.4N(选填“大于”、“小于”或“等于”)
27.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小红做了如图所示实验。
(1)分析 (填实验序号)实验数据,可知浮力大小与物体浸在液体中的体积成正比;分析 (填实验序号)实验数据,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(2)分析③⑤两次实验,可知浸在液体中的物体受到浮力的大小与 有关;
(3)若先完成实验②,再完成实验①,则测得的浮力将 (选填“偏大”或“偏小”);
(4)根据图中实验数据计算出盐水的密度为 。
28.小张在家中自制了一个简易密度计并用它来测定盐水的密度.
实验器材有:刻度尺、圆柱形竹筷、细铅丝、烧杯、水、待测盐水.
实验步骤如下:
①用刻度尺测出竹筷的长度L
②竹筷的下端缠上适量的细铅丝
③把自制的密度计放入盛水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h1(如图所示)
④把自制的密度计放入盛盐水的烧杯中,静止后用刻度尺测出液面上竹筷的长度h2
根据上面的你步骤回答下列问题:
(1)竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是 (选填“降低重心”或“增大支撑面”)使竹筷能竖直漂浮在液面.
(2)密度计是利用浮力 重力的条件工作的,竹筷下表面受到水的压强 竹筷下表面受到盐水的压强(均选填“大于”、“等于”、或“小于”)
(3)被测液体的密度越大,密度计排开液体的体积 (选填“越小’”或“越大”)
(4)被测盐水的密度表达式:ρ盐水= (不计铅丝体积,水的密度为ρ水)
五、计算题
29.如图所示,“新光华”号半潜船是国内最大、全球第二大半潜船。其最大下潜深度为30m,满载排水量约1×105t。工作时,如图甲、乙、丙所示,通过调节压载水舱中的海水量,使甲板下潜至预定水深。待货物到达甲板上方,再次调节舱中海水量,使甲板浮出水面,完成装载过程。g取10N/kg,通过计算回答:
(1)最大下潜时,“新光华”号底部受到海水的压强是多少?
(2)满载时,“新光华”号所受浮力是多少?
30.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,如图甲所示。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与喜器接触)。物块下放过程中,水面位始终不变,弹簧测力计示数与物块下表面浸入水中的深度的关系如图乙所示。求:
(1)物体的质量。
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力。
(3)物块的密度。
31. 如图所示,水平桌面上有一个薄壁溢水杯,底面积是,装满水后水深,总质量是。把一个木块不吸水轻轻放入水中,待木块静止时,木块浸入水中的体积是整个木块体积的一半,从杯中溢出水的质量是。求:水的密度,取
(1)木块受到的浮力;
(2)水对溢水杯底的压强;
(3)水对溢水杯底的压力;
(4)木块的密度。
32.如图所示,圆柱形木块A与质量不计且足够高的薄壁圆柱形容器B分别放置于水平桌面上,已知A的密度,高为,底面积为;容器B内盛有深的水。小开从A的上表面沿水平方向截取高为h的圆柱木块,并将截取部分放入容器B中;当时,容器B对地面的压强为,求:
(1)未放入截取的木块前,水对容器B底部压强;
(2)的圆柱木块的质量;
(3)容器B的底面积;
(4)当截取的木块放入容器B后,容器B对桌面的压强是剩余木块A对桌面压强的8倍,此时容器B中截取的木块所受到的浮力。
六、作图题
33.一装有水的烧杯放在斜面上静止不动,将一实心小木球A轻轻放入水中,静止时如图所示,画出小木球A受力的示意图。
34.如题甲图所示,这是油条的制作过程。请在图乙中画出油条漂浮在热油中的受力示意图。
35.如图甲所示,无弹性细线一端固定在盛有水的容器底部,另一端与完好的乒乓球相连,细线处于绷直状态。某时刻细线突然断裂,乒乓球由位置A开始上浮,经过位置B后跃出水面到达最高点位置C。请在图乙中画出细线断裂后乒乓球所受合力大小随位置变化的大致图象。
七、综合题
36.如图所示是我国进行第38次南极科学考察时用到的雪龙2号极地考察船,是全球第一艘采用船艏、船艉双向破冰技术的极地科考破冰船,能够在1.5米厚冰环境中连续破冰航行,是我国自主研制的世界最先进的常规动力破冰船,其满载时的排水量约为则:(取)
(1)雪龙2号满载漂浮在海面上时,它受到的浮力 (选填“大于”“等于”或“小于”)它自身和所载货物的总重力。
(2)求雪龙2号满载时排开海水的体积。
(3)求当雪龙2号的吃水深度为时,雪龙2号船底受到的压强。
37.如图所示为2024年2月055型万吨大型驱逐舰奔赴南海某海域执行战备训练任务时的场景。该舰满载排水量为12500t,吃水深度8m。海水的密度为1.1×103kg/m3。求:
(1)满载时,该舰受到的浮力;
(2)满载时,舰底受到海水的压强;
(3)若驱逐舰从海水平均密度较大的太平洋驶向海水平均密度较小的印度洋,重力近似不变。请分析驱逐舰行驶过程中吃水深度怎样变化?
答案解析
1.【答案】B
【解析】【解答】A.小球处于漂浮状态,处于平衡状态,满足二力平衡,所以浮力等于重力,故A错误;
B.小球悬浮,处于平衡状态,满足二力平衡,所以浮力等于重力,故B正确;
C.小球下沉,重力大于浮力,故C错误;
D.小球处于上浮,浮力小于重力,故D错误。
故选B。
【分析】根据物体的浮沉条件判断浮力和重力的大小关系。
2.【答案】C
3.【答案】A
4.【答案】B
5.【答案】A
【解析】【解答】 A、实心铁块和铜块体积相同,,根据密度公式得,m铁< m铜,G铁<G铜根据得,F浮铁=F浮铜,根据F浮=G-F拉得,F拉铁<F拉铜,所以,铜块替换铁块仍浸没在图示位置,弹簧测力计的示数会变大,故A正确;
B、在铁块浸没在水中不同的深度时,液体密度不变,排开水的体积不变, 根据可知浮力不变,铁块重力不变,所以弹簧测力计示数不变,故B错误;
C、向杯中加盐并轻轻搅动,液体的密度变大,在排开液体的体积不变时,浮力变大,铁块重力不变,所以弹簧测力计示数变小,故C错误;
D、铁块浸在水中的体积逐渐增大,排开液体的体积变大,液体密度不变时,浮力变大,铁块重力不变,故弹簧测力计示数变小,故D错误。
故选:A。
【分析】 (1) 密度与质量的关系公式:,即同种物质组成的物体的质量与体积成正比。
(2) 阿基米德原理:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开液体所受的重力。
(3) 物体在液体中所受浮力的大小,只跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关,与物体本身的密度、运动状态、浸没在液体中的深度等因素无关。
6.【答案】D
【解析】【分析】在地球附近,由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力,重力的方向是竖直向下的,将气囊压入水中时,人受重力的大小和方向不变,但排开水的体积变大,浮力变大,防止人下沉.
【解答】把气囊压入水中,人受到重力的大小和方向不变,所以A、B不符合题意;
在体力不支等情况下,人下沉,把气囊压入水中,排开水的体积变大,浮力变大,所以C不符合题意、D对.
故选D.
【点评】本题考查了重力知识和阿基米德原理,以及浮力的利用,属于基础题.
7.【答案】C
【解析】【解答】A、由于碗浸没时是下沉,浮力小于重力,而漂浮时与碗重力相等,所以碗沉底时所受的浮力小于漂浮时所受的浮力,故A错误;
B、因为碗沉底时所受的浮力小于漂浮时所受的浮力,根据阿基米德原理可知,碗沉入水底时排开水的体积小于漂浮时所排开水的体积,故B错误;
C、碗由漂浮变为沉底时,碗排开水的体积减小,水面低,根据p=gh可知,水对容器底的压强变小,故C正确;
D、沉入水底的碗处于静止状态,此时浮力小于重力,故D错误。故选:C。
【分析】(1)根据碗沉底时,浮力小于碗的重力,而漂浮时浮力与碗的重力相等,据此分析;
(2)利用阿基米德原理分析碗沉入水底时和漂浮时所排开的水的体积的关系;
(3)利用p=pgh比较压强的变化;(4)碗沉底时,浮力小于碗的重力。
8.【答案】D
9.【答案】C
10.【答案】B,C
11.【答案】B,C
12.【答案】B,C
13.【答案】A,B,D
14.【答案】B,D
【解析】【解答】AD.在逐渐装入豆粒的过程中,船的总重力增大。船漂浮,浮力等于船的总重力,所以船受到的浮力变大,A错误D正确;
B.船受到的浮力为,所以船排开水的质量变大,B正确;
C.船受到的浮力为,浮力增大,所以船浸在水中的体积增大,C错误;
故选BD。
【分析】船始终漂浮,,小船浸入水中体积就是船排开水的体积。
15.【答案】B,C,D
16.【答案】A,C,D
【解析】【解答】由图甲可知物块悬浮,由图乙可知物块漂浮,因物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,且同一物块的重力不变,所以,两容器中物块受到液体的浮力相等,B不符合题意;因物体的密度小于液体的密度是漂浮、物体的密度等于液体的密度是悬浮,且同一物块的密度不变,所以,ρ甲=ρ物<ρ乙,即甲容器中液体的密度较小,C符合题意;因两容器中的液面恰好相平,所以,由p=ρgh可知,乙容器底部受到液体的压强较大,D符合题意;由阿基米德原理可知,物块在甲、乙中排开液体的重力和自身的重力相等,即排开甲乙液体的重力相等,由图可知,V排甲>V排乙,则甲中液体的体积小于乙中液体的体积,由m=ρV可知,甲中液体的质量小于乙中液体的质量,又因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,由F=G=mg可知,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力,由p=F/S可知,甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强,A符合题意,
故答案为:ACD。
【分析】物块在甲杯液体中悬浮,液体对容器底的压力等于鸡蛋重加上液体重;物块在乙杯液体中漂浮,液体对容器底的压力等于鸡蛋重加上液体重;再根据p=ρgh判断液体对容器底的压强.
17.【答案】不变;100;7.5×10﹣4
【解析】【解答】解:(1)烧杯中盛满水,放入物块后,液体的深度不变,根据p=ρgh可知烧杯底部受到压强不变,杯底部受到的压力不变.(2)∵F浮=G排=G=mg
∴m= =0.1kg=100g(3)设物体的体积为V,则浸入水中的体积为V排
∵物体漂浮在水面上,∴F浮=G=ρ物gV,
物体 露出水面,所以V排= V物,
因为物体漂浮,所以F浮=G物,则ρ水gV排=ρ物gV物,
整理得ρ物= ρ水=0.75×103kg/m3.再根据m=ρv=0.75×103kg/m3×1×10﹣6m3=7.5×10﹣4kg.
故答案为:不变;100;7.5×10﹣4.
【分析】液体对底部的压强和深度有关,根据阿基米德原理,物体受到的浮力和排开的液体的重力相等,当物体漂浮时,浮力和物体的重力相等,所以可以就是物体的重力和质量,物体的密度等.
18.【答案】4;3
【解析】【解答】木块的重力为G=mg=0.3kg×10N/kg=3N,细线拉住木块,处于静止状态,根据受力平衡,F浮=G+F拉=3N+1N=4N;剪断细线后,由于浮力大于木块的重力,木块上浮,最后漂浮,根据二力平衡条件,此时F浮'=G=3N。
【分析】根据G=mg,计算重力大小;根据物体受到的力,计算浮力;漂浮的物体,受到的浮力等于重力。
19.【答案】变小;变大
20.【答案】0.8×103;640;6.4
【解析】【解答】由题意可知,木块静止时露出液面的高度为2cm,液面比放入前升高1cm,容器底部受到液体的压强变化了80Pa,由p=ρ液gh可得,液体的密度
木块底部所处的深度h浸=10cm-2cm=8cm=0.08m,木块底部受到液体压强p木=ρ液gh浸=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.08m=640Pa
木块排开液体的体积V排=Sh浸=(10cm)2×8cm=800cm3=8×10-4m3,木块受到的浮力F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×8×10-4m3=6.4N,木块处于漂浮状态,由漂浮条件可知木块的重力G=F浮=6.4N
【分析】根据压强和液体深度,计算液体密度;利用液体密度和深度可以计算液体压强;根据液体密度和体积,可以计算物体受到的浮力。
21.【答案】向上;5
【解析】【解答】浸在液体的物体所受的浮力,大小等于它排开液体受到的重力,方向竖直向上,物体处于漂浮状态,所以浮力等于重力等于5N,浮力的方向是竖直向上的.
故答案为:向上;5.
【分析】重5N的物体漂浮在水面上静止,则受到的重力G和浮力F浮是一对平衡力.
22.【答案】变小
【解析】【解答】 第1空 : 潜水艇悬浮在水中时,排开水的体积等于潜水艇的体积;当它浮出水面时,排开水的体积变小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,水的密度不变,排开的水的体积变小,所以浮力变小。故该空填“变小”
【分析】 思路为:首先明确潜水艇悬浮时排开水体积等于自身体积,浮出水面后排开水体积减小。然后根据阿基米德原理,在液体密度不变的情况下,排开液体体积减小则浮力减小。
23.【答案】a、c;F4﹣F2;F4﹣F2=F1﹣F3
【解析】【解答】解:(1)根据F浮=G﹣F′可知,小石块受到的浮力等于小石块的重力F1减掉小石块在水中弹簧测力计的示数F3;故应选a、c;(2)d弹簧测力计的示数F4(即桶和排开水的重力之和)减掉b中弹簧测力计的示数F2(即空桶的重力)等于被排开液体的重力;故F4﹣F2;(3)如果关系式F4﹣F2=F1﹣F3成立,就可以得到著名的阿基米德原理.
故答案为:a、c;F4﹣F2;F4﹣F2=F1﹣F3.
【分析】(1)根据称重法可知,要想测出小石块受到的浮力,应测出小石块的重力和小石块在水中弹簧测力计的示数;(2)排开水的重力等于排开的水和小桶的重力之和减掉空桶的重力;(3)要验证阿基米德原理是否成立,应比较排开水的重力和物体所受浮力的大小.
24.【答案】大;越大;1.5
【解析】【解答】(1)饮料罐浸入水中越深,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,罐底所受水的压强越大;饮料罐排开水的体积增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,饮料罐受到的浮力越大。
(2)饮料罐受到的浮力F浮力=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×150×10-6m3=1.5N。
【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh分析罐底受到水的压强变化,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析受到浮力的变化;
(2)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算饮料罐受到的浮力。
25.【答案】0.36;0.9×103;36
26.【答案】1.4;等于;小于
27.【答案】(1)①②③;①③④
(2)液体密度
(3)偏大
(4)
【解析】【解答】(1)由图①②③可知,物体浸入水中的体积不同,弹簧测力计的示数不同,由称重法F浮=G-F知物体受到的浮力不同,且物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大,即浮力大小与物体浸在液体中的体积成正比;
由图中①③④可知,物体排开水的体积相同,浸入水的深度不同,弹簧测力计示数相同,由称重法知,物体受到的浮力相等,说明浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(2)由图知,③⑤两次实验中,排开液体的体积相同,物体浸入液体的密度不同,由称重法知,物体受到的浮力不同,说明浸在液体中的物体受到浮力的大小与液体密度有关;
(3)物体从水中取出后会沾有少部分水,若先完成实验②,再完成实验①,会使所测物体重力偏大,物体浸在水中时弹簧测力计示数F测量准确,由F浮=G-F知,所测得浮力偏大;
(4)由图①知,物体的重力G=4N,
由图③知,物体浸没在水中时,弹簧测力计示数F=3N,
物体受到的浮力F浮=G-F=4N-3N=1N,
由阿基米德原理可得,物体的体积为:,
由图⑤知,物体浸没在盐水中时,弹簧测力计示数F'=2.8N,
物体受到盐水的浮力F浮'=G-F'=4N-2.8N=1.2N,
则盐水的密度:。
故答案为:(1)①②③;①③④;(2)液体密度;(3)偏大;(4)1.2×103。
【分析】(1)(2)浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,根据控制变量法结合图示分析判断;
(3)物体从水中取出后会沾有少部分水,根据称重法分析判断。
(4)根据计算出物体的体积,由称重法计算物体浸没在盐水中时受到的浮力,由阿基米德原理计算出盐水的密度。
28.【答案】(1)降低重心
(2)等于;等于
(3)越小
(4) ρ水
【解析】【解答】(1)重心越低,稳度越大,故竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是降低重心使竹筷能竖直漂浮在液面;(2)密度计不管放入哪种液体中,都是漂浮,所以浮力等于自身的重力;故重力相同,浮力相同,所以将该自制的密度计放入水或盐水中时,都是漂浮,浮力相等,据浮力的产生原因:“浮力的大小等于浸入液体中的物体上下表面的压力差”可知,F浮=F下﹣F上=F下﹣0=p下S﹣0=p下S;由于浮力相等,所以p下相等,故竹筷下表面受到水的压强 等于竹筷下表面受到盐水的压强;(3)据F浮=ρ液gV排可知,同一密度计,在不同液体中的浮力相同,液体密度越大,排开液体的体积就越小;(4)在水中时:F浮=ρ水gV排1=ρ水gs(L﹣h1); 在盐水中时:F浮=ρ盐水gV排2=ρ盐水gs(L﹣h2);因为浮力相等所以:ρ水gs(L﹣h1)=ρ盐水gs(L﹣h2);即:ρ盐水= ρ水。
【分析】液体密度的测量与计算,涉及到密度计的使用(竹筷下端缠上适量的细铅丝,主要目的是降低重心使竹筷能竖直漂浮在液面)与浮力的知识有关(漂浮条件,浮力与重力相等,列出浮力表达式F浮=ρ液gV排,通过数学中的分式推到出排开液体的体积关系,即推导出盐水的密度式),需要学生能够灵活得将密度与浮力联系起来.
29.【答案】(1)3×105Pa;(2)1×109N
30.【答案】(1)解由图象可知,弹簧测力计的最大示数,此时物块未浸入水中,则物块重力
物体的质量
答:物体的质量为1.8kg;
(2)解物块完全浸没水中时弹簧测力计的示数,此时物体受到水的浮力
答:物块完全浸没在水中受到的浮力为8N;
(3)解由得物体的体积
物体的密度
答:物块的密度为2.25×103kg/m3。
【解析】【分析】(1)当物体浸入水中的深度为零时,它不受浮力,则此时弹簧测力计的示数就等于物体的重力,然后根据计算物体的质量。
(2)当物体浸没在水中时,它排开水的体积最大,则受到的浮力最大而测力计的示数最小。根据 计算物体此时受到的浮力即可。
(3)物体的体积等于排开水的体积,即 ,再根据 计算物体的密度。
31.【答案】(1)解: 由阿基米德原理可得木块所受的浮力:;
答:木块受到的浮力为;
(2)解:水对溢水杯底的压强:,
答:水对溢水杯底的压强;
(3)解:由可得水对溢水杯底的压力:;
答:水对溢水杯底的压力为;
(4)解:因为木块漂浮在水面上,所以,
即:,
木块浸入水中的体积是整个木块体积的一半,则有:,
所以木块的密度:。
答:木块的密度。
【解析】【分析】(1)根据F浮=G排=mg,计算物体受到的浮力;
(2)根据p=ρgh,计算液体压强的大小;
(3)根据F=pS,计算压力的大小;
(4)结合漂浮时,物体受到的浮力等于物体的重力,可以计算重力大小。
32.【答案】(1)400Pa;(2)0.24kg;(3)300cm2;(4)6N
33.【答案】解:如图所示:
【解析】【解答】小球受到重力的作用点为小球的重心,重力方向竖直向下,浮力的方向总是竖直向上的,如图所示:
【分析】小球漂浮,浮力等于重力,进一步画出力的示意图即可。
34.【答案】
【解析】【解答】 油条的制作过程 , 油条会漂浮在热油中 ,油条漂浮在液体中受到重力和浮力的作用,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,根据物体的浮沉条件可知,浮力的大小等于自身的重力,受力示意图如图所示:
【分析】 当油条漂浮时,油条受到的浮力方向竖直向上,大小等于重力的大小,作用点在油条重心上。
35.【答案】
36.【答案】(1)等于
(2)解: 由阿基米德原理和 可得, 雪龙2号满载时排开海水的体积为:
(3)船底受到的压强为:$
【解析】【解答】(1)雪龙2号满载漂浮在海面上时,根据物体的浮沉条件可知,它受到的浮力等于它自身和所载货物的总重力。
(2)根据题意可知,雪龙2号满载时排开海水的质量为m排=14000t=1.4×107kg,
由可知,雪龙2号满载时排开海水的体积:;
(3)雪龙2号的吃水深度为7m时,雪龙2号船底受到的压强:P=ρ海水gh=1.4×103kg/m3×10N/kg×7m=9.8×104Pa。
答:(1)等于;
(2)雪龙2号满载时排开海水的体积为1×104m3;
(3)当雪龙2号的吃水深度为7m时,雪龙2号船底受到的压强为9.8×104Pa。
【分析】(1)物体漂浮时,浮力等于自身的总重力;
(2)根据题意可知雪龙2号满载时排开海水的质量,根据密度公式求出雪龙2号满载时排开海水的体积;
(3)根据p=ρgh求出当雪龙2号的吃水深度为7m时,雪龙2号船底受到的压强p=ρ海水gh。
37.【答案】(1)1.25×108N;(2)8.8×104Pa;(3)驱逐舰行驶过程中吃水深度会变大
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