内容正文:
第十章 浮力
一、单选题
1.如图所示,将两个完全相同的鸡蛋分别放入盛有不同液体的烧杯中,鸡蛋在甲杯中悬浮,在乙杯中漂浮,且两杯液体的液面相平。则下列判断正确的是( )
A.两种液体的密度关系为
B.鸡蛋排开两种液体的质量关系为
C.鸡蛋受到两种液体的浮力关系为
D.两种液体对容器底部的压强关系为
2.一艘轮船从海里驶入河里,轮船受到的浮力大小将( )
A.变大 B.变小
C.不变 D.先变小后变大
3.下列几种物体,不受浮力的是( )
A.停靠在港口的我国第二艘航空母舰“山东舰”
B.正在下潜的我国自主设计研发的“蛟龙号”
C.正在执行巡逻任务的“歼20”战斗机
D.在太空绕地球运行的中国空间站
4.两个相同的容器中盛有同种液体,现将体积相同的甲乙两物块分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器液面恰好相平,如图所示。则( )
A.甲物块所受浮力较大B.乙物块底部受到的压强较小
C.甲所在容器中液体的质量较大D.乙所在容器底部受到的压强较小
5.用弹簧测力计测量一金属块的重力为8N,将此物体完全浸入水中时弹簧测力计示数为3N,从水中拿出后,浸没于另一未知液体,弹簧测力计示数为4N,物体始终未接触容器壁和容器底,则下列说法错误的是( )
A.物块完全浸没在水中时受到的浮力为5N
B.物块的体积为500cm3
C.物块的密度为1.6g/cm3
D.未知液体的密度为0.5g/cm3
6.一个立方体木块,细线的一端跟木块底部相连,另一端固定在容器底,如图甲所示(容器高比细线与木块边长之和大得多),现向容器中慢慢加水直到加满,如图乙所示。用F表示绳子受到的拉力,用h表示容器中水的深度,则下列图象正确的是( )
A. B.
C. D.
7.图甲是边长为a、用均匀材料制成的正方体物块,它漂浮时露出液面的高度为h,液体密度为,把它从液体中拿出并擦干后,放在水平地面上,如图乙所示,则下列说法中错误的是( )
A.组成物块材料的密度为
B.物块所受的重力为
C.物块放在水平地面上,它对地面的压强为
D.在图乙中为了能使物块绕CC′边转动,在AA′边上施加的力F至少是
8.已调零的电子秤放在水平桌面上,将装满水的薄壁溢水杯放在电子秤上,如图所示。此时溢水杯中水深8cm,电子秤的示数是0.33kg。将一重为3N的物体放入溢水杯中(溢出的水用另一容器接收,不会流到电子秤上),静止时物体沉入水底。已知溢水杯的底面积为3×10-3m2,水的密度为1.0×103kg/m3,物体的体积是100cm3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.放入物体前,溢水杯底受到的液体压强为8000Pa
B.放入物体后,当物体静止时,液体对容器底部的压力增大了1N
C.放入物体后,当物体静止时,电子秤的示数为0.53kg
D.放入物体后,当物体静止时,溢水杯对电子秤的压强为1100Pa
9.如图所示,水平面上有两个相同的溢水杯,分别装满不同的液体,将同一个小球分别放入溢水杯中静止时,从甲杯中溢出了0.6N的液体,从乙杯中溢出了0.4N的液体.下列说法错误的是
A.小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
B.小球的重力等于0.6N,在乙杯中受到的浮力等于0.4N
C.甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度
D.小球放入前,甲杯底对桌面的压强等于乙杯底对桌面的压强
二、多选题
10.如图所示,某同学将两个完全相同的物体A、B分别放到甲、乙两种液体中。物体静止时,A漂浮,B悬浮,且两液面相平,容器底部受到的液体压强分别为p甲、p乙,物体A、B所受浮力分别为FA、FB。则下列选项正确的是( )
A.p甲>p乙 B.p甲<p乙 C.FA=FB D.FA>FB
11.下列情景中受到浮力的物体是( )
A. 航行的辽宁舰B. 下潜的“奋斗者”号
C. 浸在水中的桥墩D. 空中飞行的飞艇
12.把一个材质均匀的正方体,分别投入A、B、C三种液体中,静止后的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.在A液体中正方体受到浮力最大
B.三种液体中C液体密度最接近正方体的密度
C.三种液体中的A密度最大
D.正方体的密度大于三种液体中的任意一种
13.如图所示,当热气球喷火装置“喷火”时,气囊内的空气被加热并排出一部分后,气球上浮。下列关于其升空原因的说法正确的是( )
A.加热时气囊内气体密度不变
B.气囊排开空气的重力大于自身重力
C.气囊内气体密度小于空气密度
D.气囊所受的浮力大于它排开空气的重力
14.某潜水艇在海面下隐蔽跟踪某个目标,现根据战时需要上浮或下潜(但始终未露出海面)。在下潜过程中潜水艇所受的重力为G1、浮力为F1;上浮过程中所受的重力为G2、浮力为F2。则( )
A.F1<F2,G1=G2 B.F1=F2,G1>G2
C.F1>G1,F2<G2 D.F1<G1,F2>G2
15.两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有甲、乙两种不同的液体。将体积相同、密度不同的实心小球A、B分别放入容器中静止,A球沉底,B球漂浮。如图所示,h1<h2,且两种液体对容器底的压强相等,则( )
A.两个小球的重力:GA>GB
B.两个小球的浮力:F浮A>F浮B
C.两种液体的密度:ρ甲<ρ乙
D.两个容器对桌面的压强:p甲=p乙
16.如图所示,甲、乙两个完全相同的杯子,分别倒入相同体积的水和浓盐水。将同一个鸡蛋,静止时鸡蛋在甲杯中下沉、在乙杯中悬浮。则下列说法正确的是( )
A.鸡蛋的密度大于甲杯中液体的密度
B.乙杯中鸡蛋受到的浮力等于重力
C.甲杯底部受到的液体压强小于乙杯底部受到的液体压强
D.甲杯中鸡蛋受到的浮力大于乙杯中鸡蛋受到的浮力
三、填空题
17.小明用细线系住重为5N的物体,使其完全浸没在能满水的溢水杯中,物体排开的水重为4N,此时物体所受的浮力为 N,松于后,物体将 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
18.某长方体悬挂在弹簧测力计下,静止在空气中测力计的示数为10牛;若该立方体一半浸在水中测力计的示数变为5.1牛(如图所示),则此时长方体所受水的浮力为 N,浮力的方向为竖直向上;若撤去弹簧测力计的拉力,将该长方体放入水中,当它静止时上下表面所受压力差为 N。
19.在图所示的大鱼和小鱼的争论中, 鱼的说法是正确的,这是因为当两条鱼浸没在同种液体中时, 越大,受到的浮力就越大。
20.轮船满载时,船和货物总重105N,则轮船的排水量是 ,同一艘轮船从河里驶进海洋,受到的浮力 (选填“不变”、“变大"或“变小”).
21.如图所示,辽宁舰是我国第一艘航空母舰,舰长304m,舰宽70.5m,航母吃水深度10.5m,满载时排水量为67500t,可搭载各类战机,设海水的密度约为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg。
(1)辽宁舰满载时所受浮力为 N,此时舰底所受水的压强约为 Pa。
(2)当战机歼15飞离航空母舰后,航空母舰受到的浮力 , 舰底受到水的压强 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
22.为保护领土安全,国家在钓鱼岛周边海域部署了航母;当舰载直升机起飞后,舰体会略微上浮一些,舰艇底受到海水的压强将 ,舰艇受到的浮力 (均选填“变大”“不变”或“变小”)。
23.小龙在活塞式抽水机的启发下,制作了一个如图甲所示的模型。该模型是一个上窄下宽的柱状容器,由支架固定不动,其底部用轻质活塞A密封,已知活塞的横截面积是100cm2,不计活塞运动过程所受的摩擦力。向容器中注入适量的水后,放入一个重8N、密度为0.8g/cm3、底面积为50cm2的柱体B,柱体B沉底。现用竖直向上的力F缓慢匀速推动活塞使水能从上端溢水口C流出,力F的大小与活塞上升距离h的关系如图乙所示。则初始注入的水重是 N;在活塞移动过程中,水对活塞的压强最大值为 Pa。
24.小明同学利用上面器材进行了浮力的探究实验:
(1)图A中用细线将合金块挂在弹簧测力计下,测出它的 大小;
(2)将合金块浸入装满水的溢水杯中如图B所示,合金块所受浮力是 N;
(3)比较图B和图C可知,合金块在水中所受浮力与浸没的 无关.
25.如图所示,如图所示,将一长方体木块放入水平放置的圆柱形盛水容器中静止时,木块有的体积露出水面,这时容器底部受到水的压强跟木块未放入水中时相比,增大了600Pa;若在木块上放一块铁块,使木块刚好全部压入水中,则铁块的重力与木块重力之比是 ,这时容器底部所受水的压强跟木块未放入水中时相比,增加了 Pa。
四、实验探究题
26.如图所示,为了探究浮力的大小,某同学将一个挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中,分别记下圆柱体下表面所处的深度h、弹簧测力计相应的示数F,并将实验数据记录在下表中。
(1)如图是第2次实验的情景,金属块的重力为 N,此时金属块所受浮力的大小为 N。
(2)分析表中第4次和第5次实验数据,说明浸没在液体中的物体受到的浮力大小与深度 (选填“有关”或“无关”)。
实验次数
1
2
3
4
5
6
h/cm
0
4
8
10
12
16
F/N
6.75
5.75
4.75
4.25
4.25
2.00
(3)第6次实验中,金属块所受浮力的大小为 N,容器底对金属块的支持力大小为 N。
27.为研究在盛有水的容器中放入球体后,容器底部受到水的压力增加量△F跟球体的关系,某小组同学选用了四个重力G均为5牛、体积不同(V甲<V乙<V丙<V丁)的球体进行实验.实验中,他们分别将球体放入盛有等质量水的相同容器中,并待球体静止后,得到容器底部受到水的压力增加量△F.实验数据和现象见下表.
实验序号
1
2
3
4
5
放入的球体
/
甲
乙
丙
丁
△F(牛)
0
1
3
5
5
实验
现象
①分析比较实验序号2~5中△F和G的大小关系及相关条件,可得出的初步结论是:重力相同体积不同的球体放入盛有等质量水的相同容器中, .
②分析比较实验序号1~5中△F的大小变化、现象及相关条件,可得出的初步结论是:重力相同体积不同的球体放入盛有等质量水的相同容器中, .
28.在“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验中,小杜提出了以下猜想:
猜想1:与液体的密度有关;
猜想2:与物体排开液体的体积有关;
猜想3:与物体浸在液体中的深度有关;
猜想4:与物体形状有关。
(1)物体的重力为 N,B中物体所受浮力为 N;
(2)分析A、B、C实验可得,在同种液体中, 越大,浮力越大;
(3)分析A、C、D实验可得:浮力大小跟物体浸在液体中的 无关;
(4)为探究猜想1,可用弹簧测力计吊着同一物体使其 在盐水中,读出弹簧测力计示数,并与D实验比较来验证猜想;
(5)小杜用A、D、E实验探究猜想4,其中D与E中物体的体积和材料均相同,由此可知猜想4是 (选填“正确”或“错误”)的。
29.从日常生活中,小明注意到了以下与浮力相关的现象:
现象1:木头漂在水面,铁钉沉在水底;
现象2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些;
现象3:用手把空饮料罐按入水中,饮料罐浸入越深,手会感到越吃力。
为了探究浮力大小与哪些因素有关,小明进行了以下五图所示的实验。
(1)实验前,小明根据现象3做出了以下两个猜想,分析图甲、乙、丙、丁可知,猜想 (填序号)正确。
①浮力大小与物体浸入液体的体积有关
②浮力大小与物体浸入液体的深度有关
(2)分析图 可知,浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关。
(3)小明发现已知水的密度,利用此实验还可以直接计算出盐水密度,但是他在操作中不小心让图戊中的金属块接触了容器底部并与容器底有力的作用,此时计算出的盐水密度将会 (选填“偏大”“偏小”或“仍然准确”)。
五、计算题
30.如图所示,一个质量为,边长为的正方体物块A静止浮在水面。求:(g取10N/kg;ρ水=1×kg/)
(1)物块所受浮力;
(2)物块下表面所受水的压强。
31.2022年6月17日上午,中国举行第三艘航空母舰(如图所示)下水命名仪式,航母命名为“中国人民解放军福建舰”,舷号为“18”,这是中国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母,满载排水量约8×104t。海水的密度近似取1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)航母满载时受到海水的浮力;
(2)航母满载时排开海水的体积。
32.边长10cm、质量为0.6kg的正方体物体放入盛有某种液体的容器中,物体漂浮在液面上如图甲所示。求:
(1)物体的密度;
(2)物体(如图甲)漂浮时,此时物体下表面的压强;
(3)若从漂浮状态用力缓慢向下压物体,发现当物体向下运动2cm时,液面也正好上升2cm。此时物体刚好浸没在液体中(如图乙),液体的密度是多少?
33.某实验创新小组测量某金属块的密度.进行了如下实验:用弹簧测力计测出小烧杯和金属块的重量分别为0.6N和2.7N。再把金属块放入装满水的溢水杯中,测出小烧杯和溢出水的总重量为1.5N,()。请根据以上实验步骤,求:
(1)求溢出水的质量;
(2)金属块的体积;
(3)金属块的密度。
34. 一个质量为的空玻璃瓶,其瓶身为圆柱形内装高的水密封后放在水平地面上,如图甲所示,再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后,瓶内、外液面的高度差如图乙和丙所示(,g取,瓶壁厚度忽略不计)。求:
(1)玻璃瓶底的面积;
(2)图乙中玻璃瓶受到的浮力;
(3)未知液体的密度。
六、作图题
35.在图中,重为4牛的小球静止在水中,用力的图示法画出该球所受的浮力F浮。
36.如图,请画出漂浮在水面上的玩具鸭受到的浮力示意图.
37.一个盛有水的容器中有一个重力为5N的小球漂浮,容器放在斜面上,如图所示,在图中画出小球所受力的示意图。
七、综合题
38. 请阅读下列材料,并回答问题。
仿生学潜水艇自古以来,自然界就是人类各种技术思想、工程原理及重大发明的源泉。鱼儿在水中有自由来去的本领,人们就模仿鱼类的形体造船,以木桨仿鳍。我国古代劳动人民观察鱼在水中用尾巴的摇摆而游动、转弯,他们就在船尾上架置木桨。通过反复的观察、模仿和实践,逐渐改成橹和舵,增加了船的动力,掌握了使船转弯的手段。
鱼儿还能在水中自由自在的上浮和下潜,你们知道是为什么吗?在鱼的肚腔的软腹部位有鱼鳔,鱼鳔里面全是气体,可以收缩或膨胀,如图所示。鱼鳔是鱼游泳时在水中深浅位置的调节器,当鱼在栖息的水层用尾鳍使鱼体稍鱼鳔向下沉时,随着水深增加,水对鱼体的压强增大,鱼体对鱼鳔的压强增大,鱼鳔收缩,鱼肚变小,减少鱼体排水量,所受浮力变小,鱼便自然下潜。反之,鱼从较深处向原栖息水层上层游动时,水压减小,鱼鳔膨胀使鱼肚变大,鱼体排水量增加,鱼所受浮力加大,自然上浮。人们发明潜水艇的灵感就来自可以在水中任意上下游动的鱼。
在人类的历史中,人类从动物身上得到许许多多宝贵的启示,根据动物的体型结构和特殊功能,发明了各种先进的设备应用于生活中,这就是仿生学。同学们,神奇的大自然,等待着你们去观察、去学习。希望你们通过学习物理,能以物理学视角去认识自然、理解自然,从自然界获得更多的启示。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)当鱼上浮时,鱼鳔会 选填“收缩”或“膨胀”;
(2)鱼是通过改变自身的 来改变所受的浮力实现上浮或下沉;潜水艇是通过改变自身的 来实现上浮或下沉的。
39.根据如图所示的四幅图,在下面空格处填入恰当的内容。
(1)甲图:船闸的设计应用了 原理;
(2)乙图:向两张纸片中间向下吹气,可观察到两纸片靠拢,其因是 ;
(3)丙图:铁桶内放些水,烧开后把开口堵住,再浇上冷水,可看到铁桶变扁了,其原因是 把铁桶压扁了;
(4)丁图:向水舱中注水潜艇会下沉,是增加了潜艇的 。
40.在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象。求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是 N;圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(2)圆柱体的体积是 ;圆柱体的密度是 ;(g取10N/kg)
(3)分析图象BC段,可得结论:物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越 (选填“大”或“小”);
(4)分析图象CD段,可得结论 。
答案解析
1.【答案】D
2.【答案】C
3.【答案】D
4.【答案】C
【解析】【解答】A.甲乙的体积相同,由图知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 知,在液体密度相同时,甲物块所受浮力小于乙物块所受的浮力,A不符合题意;
B.由图知乙物块底部的深度大于甲物块底部的深度,根据 知在液体密度相同时,乙物块底部受到的压强较大,B不符合题意;
C.当两物块静止时,两容器液面恰好相平,液体的体积与物块排开液体体积的总和相等,由图知甲排开液体的体积小于乙排开液体的体积,所以甲液体的体积大于乙液体的体积,根据 知在密度相同时,甲所在容器中液体的质量较大,C符合题意;
D.已知深度相同,液体的密度相同,由 可知甲、乙液体对容器底的压强相等,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】液体密度相同时,排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;根据液体的密度和深度,可以判断液体压强的大小;利用液体密度和体积的乘积,计算质量。
5.【答案】D
6.【答案】B
【解析】【解答】解:向容器中慢慢加水,物体浸入水中,一开始因为排开水的体积小,物体受到的浮力小于重力,细线没有被拉直,拉力为0;
随着水的增多,排开水的体积越来越大,当物体受到的浮力大于物体重时,物体开始上升,当细线被拉直,细绳的拉力增大;
当物体全浸入水中,排开水的体积不变、浮力不变,细线的拉力不变;
由此可见细线的拉力是先为0,不断增大,最后不变。
故答案为:B。
【分析】利用阿基米德原理及木块的受力情况分析解答即可.
7.【答案】D
【解析】【分析】
A、因为物块漂浮,所以F浮=ρgV排=ρga2(a-h)=G=mg=ρ物gV=ρ物ga3,整理得ρ物=ρ(a-h)/a,故A选项正确.
B、A选项中已经求得ρ物=ρ(a-h)/a,则物块所受的重力G=mg=ρ物gV=ρ物ga3=ρga3(a-h)/a=(a-h)ρga2,故B选项正确.
C、物块放在水平地面上,此时压力F=G,S=a2,则物块对地面的压强.故C选项正确.
D、物体重力为G=mg=ρ物Vg=ρ物a3g,根据杠杆平衡条件Fl1=GL2,所以.故D选项错误.
故选D
【点评】本题考查的面比较广,有浮力、密度、压强和杠杆等的计算,重点是各种公式的应用,难点是做出力臂的大小,这是最容易出错的,也是最难的。
8.【答案】C
【解析】【解答】放入溢水杯前,杯底受到水的压强:p=ρ液gh=103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa,故A错误;
放入物体后,当物体静止时,水面高度不变,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,水对杯底的压强不变。根据F=pS可知,水对杯底的压力不变,故B错误;
该物体的密度为:;
由于物体密度大于水的密度,因此物体在水中下沉;
则它静止时受到的浮力:F浮力=ρ液体gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N;
那么排开水的重力G排=F浮力=1N;
则溢水杯对电子秤的压力:F=G容器+G水+G-G排=0.33kg×10N/kg+3N-1N=5.3N;
那么溢水杯对电子秤的压强:,
故D错误;
放入物体后,当物体静止时,电子秤的示数:,
故C正确。
故选C。
【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh计算溢水杯底部受到水的压强;
(2)首先根据液体压强公式p=ρ液gh分析容器底部受到压强的变化,再根据F=ps确定液体对容器底部压力的变化;
(3)首先根据计算物体的密度,再与水的密度比较,从而确定物体的浮沉状态。然后根据阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排计算物体受到的浮力,也就是排出液体的重力,最后根据F=G容器+G水+G-G排计算电子秤受到的压力,根据计算 溢水杯对电子秤的压强;
(4)根据计算电子秤的示数。
9.【答案】D
【解析】【解答】A.小球在甲杯中中处于漂浮状态,所受的浮力等于小球的重力;小球在乙杯中中沉底,所受的浮力小于小球的重力,所以小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力,故A正确;
B.小球在甲杯中漂浮,小球的重力等于小球在甲杯中受到的浮力,根据阿基米德原理,小球所受的浮力等于排开甲液体所受的重力,所以小球的重力等于排开液体的重力为0.6N;小球在乙杯中受到的浮力等于小球排开乙液体的重力为0.4N,故B正确;
C.小球漂浮在甲杯中,小球的密度小于甲杯中的液体密度,小球在乙杯中沉底,小球的密度大于乙杯中的液体的密度,所以甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,故C正确;
D.甲乙是两个相同的溢水杯,杯子重力相等;两杯中装入液体的体积相同,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,由可知,甲杯中液体的重力大于乙杯中液体的重力,根据可知,小球放入前,甲杯底对桌面的压强大于乙杯底对桌面的压强 ,故D错误;
故答案为D。
【分析】A.物体漂浮:F浮= G物;物体沉底:F浮 < G物;
B.阿基米德原理,小球所受的浮力等于排开甲液体所受的重力;
C.物体漂浮:;物体沉底:;
D.根据比较液体重力关系;
再根据比较容器对桌面的压强。
10.【答案】A,C
11.【答案】A,B,D
【解析】【解答】A.浸在水中的物体受到了向上的力,上下表面压力差即为浮力,所以航行的辽宁舰受到浮力,A符合题意;
B.下潜的“奋斗者”号,浸没在水中,上下表面压力差即为浮力,故会受到向上的浮力,B符合题意;
C.浸在水中的桥墩,下表面没有受到向上的压力,故该物体不受浮力,C不符合题意;
D.空中飞行的飞艇,浸没在空气中,也会受到浮力,D符合题意。
故答案为:ABD。
【分析】物体在气体或液体中,受到上下表面的压力差,物体受到浮力。
12.【答案】B,C
13.【答案】B,C
14.【答案】B,D
【解析】【解答】
解:在海水中,潜水艇所受F浮=ρ海水gV排,始终没有露出水面,所以所受浮力不变,F浮=F1=F2;
可以通过“让海水进入压力舱”增大自重、“将海水排除压力舱”减小自重,F浮>G2,
潜水艇上浮,F浮<G1,潜水艇下沉,由于F浮=F1=F2,则G1>G2,故BD符合题意.
故答案为:BD.
【分析】在海水里,潜水艇F浮=ρ海水gV排,在海水密度、排开水的体积不变时,所受浮力不变;潜艇通过改变自身重力的大小来改变F浮与G的关系,实现下潜和上浮.
15.【答案】A,B
16.【答案】A,B,C
17.【答案】4;下沉
【解析】【解答】(1)根据阿基米德原理F浮力=G排得到,此时物体受到的浮力F浮力=G排=4N;
(2)松手后,由于F浮力<G,因此物体将下沉。
【分析】(1)根据阿基米德原理F浮力=G排计算;
(2)根据浮沉条件判断物体的状态。
18.【答案】4.9;9.8
【解析】【解答】由题可知,把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为F示=5.1N,此时物体所受浮力F浮=G-F示=10N-5.1N=4.9N
根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,物体全部浸没水中时所受浮力F浮′=2F浮=2×4.9N=9.8N
因为物体全部浸没水中时浮力F浮′<G
所以当撤去弹簧秤的拉力,将该长方体放入水中,当它静止时,物体下沉;因为物体浸没水中受到的浮力等于上下表面受到水的压力差,所以物体上下表面所受的压力差ΔF=F浮′=9.8N
【分析】根据物体的重力和进入液体中测力计的示数差, 可以计算浮力;根据排开液体的体积变化,判断浮力的大小。
19.【答案】大;排开液体的体积(重力)
20.【答案】10t;不变
【解析】【解答】轮船漂浮,排开水的重力等于物体的重力,因为船和货物的重力为105N,所以排开的水的质量为,轮船从河里驶入海洋,仍然漂浮,浮力等于船和货物的重力,浮力不变。
【分析】漂浮的物体受到的浮力等于物体的重力;根据重力可以计算物体的质量。
21.【答案】;;变小;变小
22.【答案】变小;变小
【解析】【解答】解:(1)航母上搭载的飞机全部起飞后,航母的舰体会略微上浮一些,也就是航母底部在水中的深度减小,根据液体压强的计算公式p=ρgh可知,航母底受到海水的压强变小.(2)舰载机群飞离后,航母仍漂浮,但自重G减小,因此航母所受浮力减小.
故答案为:变小;变小.
【分析】(1)根据液体的压强特点来分析;
(2)物体漂浮时,浮力等于重力。
23.【答案】5;1700
24.【答案】重力;0.5;深度
【解析】【解答】(1)用细线将合金块挂在弹簧测力计下,此时可得物体的重力G;
(2)由图A知,G=2N;
由图B知,F=1.5N,则F浮=G﹣F=2N﹣1.5N=0.5N;
(3)B、C两图物体都浸没在水中,深度不同,但浮力相同,可知合金块在水中所受浮力与浸没的深度无关.
故答案为:(1)重力;(2)0.5;(3)深度.
【分析】(1)物体在空气中受到的拉力等于物体的重力;
(2)根据F浮=G﹣F计算出物体的浮力;
(3)分析B、C两图相同的量和不同的量,得出浮力与浸没深度的关系.
25.【答案】1:3;800
26.【答案】6.75;1;无关;2.50;2.25
27.【答案】F ≤ G;由实验序号1~4可知,球体浸入水的体积越大,F越大
28.【答案】2.8;0.4;物体排开液体的体积;深度;完全浸没;错误
29.【答案】(1)①
(2)甲、丁、戊(或甲、丙、戊)
(3)偏大
【解析】【解答】(1)根据图片可知,在实验甲、乙、丙中,物体排开水的体积不断增大,而测力计示数不断减小,由F浮=G-F拉可知,物体受到的浮力不断增大,说明浮力大小与物体浸入液体的体积大小有关,即猜想①正确;
而丙、丁实验中,浸入液体的深度不同,但是测力计示数相同,即两实验中受到的浮力相同,那么说明浮力大小与浸入液体的深度无关,可得猜想②是错误的,
故选猜想①。
(2)根据控制变量法的要求可知,研究浮力与液体的密度有关时,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,故选实验甲、丁、戊或甲、丙、戊。
(3)根据题意可知,实验中不小心使戊图中物体接触了容器底部,由于底部支持力的作用,则测力计示数变小。根据F浮=G-F拉可知,故F浮盐水变大。根据可知,则盐水的密度将偏大。
【分析】 (1)(2)浮力大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关,跟其它因素没有关系;物体受到的浮力大小与物体排开液体的密度和体积有关,研究浮力大小与其中一个因素的关系时,要控制另一个因素不变;
(3)如果他在实验中不小心使戊图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则测力计示数变小,根据称重法分析F浮盐水变化,确定测量的盐水密度值的变化。
(1)分析图甲、乙、丙知,物体排开水的体积不同,测力计示数不同,由称重法知,两实验中受到的浮力不同,猜想①正确;而丙、丁实验中,浸入液体的深度不同,两实验中,测力计示数相同,由称重法知,两实验中受到的浮力相同,可得猜想②是错误的,故选猜想①。
(2)研究浮力与液体的密度有关,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,可以比较甲、丁、戊三次实验,也可以比较甲、丙、戊三次实验。
(3)如果他在实验中不小心使戊图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则测力计示数变小,导致F示盐水变小,根据称重法,故F浮盐水变大,由得,盐水的密度,则测量的盐水密度值将偏大。
30.【答案】(1)5N;(2)500Pa
31.【答案】(1);(2)
32.【答案】(1)0.6×103kg/m3;(2)600Pa;(3)1×103kg/m3
33.【答案】(1)0.09kg;(2)9×10-5m3;(3)3×103kg/m3
34.【答案】(1)解:设玻璃瓶的底面积为,甲、乙、丙图中,高度
玻璃瓶中水的重力
图乙中:玻璃瓶处于漂浮状态,物体排开水的体积
根据物体的漂浮条件可知浮力等于其总重力,即
则
所以
则玻璃瓶底面积
答:玻璃瓶底的面积为;
(2)解:物体排开水的体积
图乙中玻璃瓶受到的浮力
答:图乙中玻璃瓶受到的浮力为;
(3)解:图丙中:玻璃瓶处于漂浮状态,物体排开液体的体积
玻璃瓶在水中和在液体中受的浮力相等,则
未知液体的密度
答:未知液体的密度为。
【解析】【分析】(1)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,据此列出等式,然后即可求出玻璃瓶底的面积。
(2)根据阿基米德原理求出浮力大小。
(3)根据杯子在水中和在图丙的液体中受的浮力相等列出等式,解出液体密度。
35.【答案】
【解析】【解答】物体在液体中,受到的浮力竖直向上,利用某一线段长度表示2N,画两段长度表示浮力4N,如图 。
【分析】利用多段线段长度表示力的大小;浮力方向竖直向上。
36.【答案】解:如图所示
【解析】【解答】玩具鸭所受浮力的方向是竖直向上的,从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力,并标出,如图所示:
【分析】物体所受浮力的方向是竖直向上的。
37.【答案】
38.【答案】(1)膨胀
(2)体积;重力
【解析】【解答】(1)根据“鱼从较深处向原栖息水层上层游动时,水压减小,鱼鳔膨胀使鱼肚变大,鱼体排水量增加,鱼所受浮力加大,自然上浮”可知,当鱼上浮时,鱼鳔会膨胀;
(2)鱼是通过改变自身的体积来改变所受的浮力实现上浮或下沉;潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮或下沉的。
【分析】(1)根据“鱼从较深处向原栖息水层上层游动时,水压减小,鱼鳔膨胀使鱼肚变大,鱼体排水量增加,鱼所受浮力加大,自然上浮”分析解答;
(2)根据(1)中的分析确定鱼的浮沉方法,根据潜水艇的浮沉方法解答。
39.【答案】(1)连通器
(2)流速大的地方压强小
(3)大气压
(4)重力
【解析】【解答】(1)由图可知,船闸底部连通,两端开口,是连通器,所以船闸的设计应用了连通器原理。
(2)向两张纸片中间向下吹气,纸片中间空气流速大,根据流体压强与流速的关系可知,流体流速大的地方,压强小,所以两纸片靠拢。
(3)在薄皮铁桶内放些水,烧开后把开口堵住,再浇上冷水,铁桶内的气压减小,桶内的压强小于外界大气压,在大气压的作用下,铁桶被压扁了,说明大气有压强。
(4)向水舱中注水,水舱中说的质量变大,潜艇的重力变大,此时重力大于浮力,所以潜艇会下沉。
【分析】(1)船闸底部连通,两端开口,是连通器;
(2)根据流体压强与流速的关系可知,流体流速大的地方,压强小;
(3)大气压强是空气受到重力作用而产生的;
(4)重力大于浮力,潜艇会下沉。
40.【答案】(1)12;8
(2);1.5
(3)大
(4)浮力大小跟物体的浸没深度无关
【解析】【解答】(1) 第1空、 由图象可知, 当 时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中, 根据二力平衡条件可知, G=12N。故该空填”12“;
第2空、 从 开始,弹簧测力计示数F'不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,则圆柱体浸没在水中时,受到的浮力: 8N。故该空填”8“;
(2) 第1空、 因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρ液V排g得,圆柱体的体积:
。故该空填” “;
第2空、 由G 可得,物体的质量:
,
则圆柱体的密度:
。故该空填”1.5“;
(3) 第1空、 分析图象BC段,物体完全浸没前,物体在液体中的深度逐渐增加,测力计读数在减小,说明受到的浮力增大;故该空填” 大 “;
(4) 第1空、 分析CD,物体完全浸没,浸没的深度变化,测力计的示数不变,可知浮力大小不变,可得结论:浮力大小与物体浸没的深度无关.故该空填” 浮力大小跟物体的浸没深度无关 “。
【分析】由题知,物体缓慢下落,整个过程中物体受力平衡,图象反映的是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h的变化关系。分析图象AB段,物体还没浸入水中,由二力平衡知物重;分析图象CD段,物体全部浸没水中,对物体受力分析 ;)物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,由阿基米德原理求出圆柱体排开水的体积和自身的体积相等;由公式 求出质量,再由 求出物体的密度;分析BC段, 为物体慢慢浸入液体,直到浸没的过程,弹簧测力计的读数逐渐变小,由图知浮力的变化; 分析CD段,完全浸没时测力计的变化,得出浮力的变化。
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