内容正文:
第十章 浮力
一、单选题
1.如图所示,我国辽宁号航母群前往西太平洋进行远海训练。在一次训练过程中,一架舰载机降落在航母的甲板上,随后又起飞离开。则下列说法正确的是( )
A.漂浮在海面上的航母所受的浮力大于它所受的总重力
B.当舰载机飞离航母时,航母底部受到海水的压力变大
C.当舰载机降落在航母上时,受到的浮力将变小
D.当舰载机静止在航母上时,舰载机所受的重力与航母对舰载机的支持力是一对平衡力
2.当轮船从大海驶往长江的过程中(海水的密度大于江水的密度),下列说法正确的是( )
A.它受到的浮力变大 B.它受到的浮力变小
C.它下沉了一些 D.它上浮了一些
3.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
4.潜水员由水面下深处潜入更深处的过程中,他受到的压强、浮力变化情况是( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强增大,浮力不变
C.压强不变,浮力增大 D.压强减小,浮力不变
5.如图所示,A、B、C三个完全相同的杯子盛有不同体积的水,现将三个质量相同,材料不同的实心金属球甲、乙、丙分别浸没在A、B、C三个盛水的杯子中(水均未溢出),且各杯中的水面达到同一高度.下列关于甲、乙、丙对杯子底部压力大小的判断正确的是( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
6.如图所示,将一铁块用弹簧测力计悬挂起来,并逐渐浸入水中,下列能正确表示铁块所受浮力与浸入深度关系的是
A. B.
C. D.
7.如图甲所示为盛有适量水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的正方体,将正方体缓慢下降,直至将正方体逐渐浸入水中。整个过程中弹簧测力计示数F与正方体下降高度h变化关系的图像如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.正方体的质量是16kg
B.正方体的密度是1.6×103kg/m3
C.方体刚好浸没时,下表面受到水的压强是400Pa
D.正方体刚好浸没时,下表面受到水的压力是8N
8.将铁、铜、铅制成三个体积相同的实心金属球(ρ铁<ρ铜<ρ铅),用细线拴好,分别挂在三只完全相同的弹簧测力计下,将三个金属球没入水中,但不碰容器底,关于三只弹簧测力计的示数说法正确的是 ( )
A.挂着铁球的弹簧测力计示数最小
B.挂着铜球的弹簧测力计示数最小
C.挂着铅球的弹簧测力计示数最小
D.三个弹簧测力计示数相同
9. 如图所示,水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的实心小球A、B分别放入两烧杯中,当两球静止时,两液面高度相同,下列说法正确的是( )
A.A球密度大于乙液体密度 B.甲液体对烧杯底的压强较大
C.两种液体对烧杯底的压强相等 D.乙液体对烧杯底的压强较大
二、多选题
10.学习完浮力知识后,细心的小丽同学进行了知识梳理,如图所示,关于物体受到的浮力及其应用,下列说法正确的是( )
A.图甲所示,孔明灯内的气体密度小到一定程度后,孔明灯便可升空
B.图乙所示,轮船从长江驶入海洋的过程中,浮力不变
C.图丙所示,良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
D.图丁所示,潜水艇浸没后下沉过程中,浮力不变
11.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
12.小明将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再将电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零)。水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为m1。用细线系好小金属块,使其浸没在水中(不触碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为m2。使小金属块沉入水底并松开手,如图丁所示,电子秤示数为m3。已知水杯的底面积为S,水的密度为ρ水。下列判断正确的是( )
A.乙图中,水对杯底的压强小于
B.丁图中,小金属块受到的浮力为
C.小金属块的密度为
D.丙图与乙图相比,水杯对电子秤的压力增加量大于
13.把一个质量为30g、体积为50cm3的物块轻放入盛满水的烧杯中,当物块静止时,下列说法中正确的是( )
A.溢出水的质量为30g B.溢出水的质量为50g
C.水对杯底的压强不变 D.水对杯底的压强变大
14.水平桌面上的甲、乙两容器底面积相同,分别盛有质量相等的a、b两种不同液体,将体积相等、材料不同的正方体物块c、d分别放入两种液体中,静止时两容器中的液面相平,如图所示。下列说法正确的是( )
A.a液体的密度大于b液体的密度
B.c物块的密度小于d物块的密度
C.c物块受到的浮力大于d物块受到的浮力
D.放入物块后,甲容器底受到的压强小于乙容器底受到的压强
15.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明用弹簧测力计、圆柱体、四个装有适量水和盐水的同样的烧杯,对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究,实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如图9所示。下列说法中正确的是( )
甲 乙 丙 丁 戊
A.圆柱体完全浸没在水中受到的浮力为2N
B.比较图甲、丙、戊说明圆柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度有关
C.比较图甲、丁、戊说明圆柱体受到的浮力大小与液体的种类有关
D.根据图中数据可计算出圆柱体的密度是1.2×103kg/m3
16.水平桌面上有一个底面积为的圆柱形容器,质量为(容器的厚度忽略不计),容器底部有个由阀门B控制的出水口,容器中装入深的水。现将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块A,将合金块A浸没在容器中的水中,如图甲所示。打开阀门B缓慢放水过程中,弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示,整个过程中金属块始终不与容器底部接触。下列说法正确的是( )
A.随着放水时间的增加,合金块A受到的浮力先不变,后减小为
B.合金块A受到的最大浮力为
C.合金块A的密度为
D.阀门B未打开时容器对水平面的压强为
17.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变化的图像,g取10N/kg。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34N
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20N
D.该金属块的密度是3.4×103kg/m3
18.水平桌面上放置装有适量水的烧杯, A 、B 为两个材料相同且不吸水的实心小球, B 球的体积是A 球的1.5倍。先将A 球放入烧杯中,溢出水的质量35g,如图甲所示;再放入B球,又溢出水的质量60g, 如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.A球受到的浮力等于自身的重力
B.B 球受到的浮力大小为0.6N
C.A 球的质量是35g
D.图乙中,放入B 球前后,烧杯对桌面的压力大小不变
三、填空题
19.如图所示是某同学在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,由此他分析:鱼吐出的泡泡在上升过程中受到的水的压强是 的,受到的浮力是 的。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
20.在“天宫课堂”中,航天员王亚平用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球悬停在水中,如图-1所示,这是由于在中国空间站中,乒乓球不再受到重力和 力,所以会悬停不动。在地面课堂的同学们也做同样的实验:用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球会迅速上浮直至漂浮,如图-2所示,乒乓球露出水面前,浮力 重力。(选填“大于”“小于”或“等于”)
21.“055型驱逐舰”是我国自主设计、生产的新一代驱逐舰,据媒体报道其相关技术领先世界,其满载时排水量将达到12000t,该舰在长江航道满载航行时,排开河水的质量是 kg(已知),该舰从海里驶入河里,它受到的浮力大小将 。(填“变大”,“变小”或“不变”)
22.如图所示,是某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”,又称“载重线”,其中标有W的是北大西洋“载重线”,标有S的是印度洋“载重线”。当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时,远洋轮船在北大西洋受到的浮力 (选填“大于”、“等于”或“小于”)在印度洋受到的浮力;北大西洋的海水密度 印度洋的海水密度。(选填“大于”“等于”或“小于”)。
23.水深2米处水的压强为 帕,重为10牛,体积为5×10﹣4m3的石块浸没在水中受到的浮力大小为 牛,它受到重力与浮力的合力大小为 牛.
24.中国自主研发的“海斗一号”无人潜水器在10000米深处(已知海水的密度1.03×103kg/m3),海水对潜水器的压强大小为 Pa。“海斗一号”在完成了岩石状物体的抓取和其他工作后,抛载上浮,假定潜水器在上浮的过程中体积保持不变,则未露出水面前,它所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(g=10N/kg)
25.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200cm2,现将一个质量为500g,体积为400cm3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,g取10N/kg)。
(1)物体A所受到的浮力为 N;
(2)物体A一半浸入水中后,水对烧杯底部压强增大了 Pa;
(3)剪断绳子,当物体A再次静止时,台秤示数变化了 kg。
26.如图甲所示,用弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中,物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图乙所示,则物块受到的重力为 N,物块刚好浸没在液体中时其下表面浸入的深度为 cm,未知液体的密度为 kg/m3。(g取10N/kg)
27.如图所示,一薄壁轻质圆柱形容器(重力不计),底部面积是8×103cm2,内放一重为5N、边长为0.1m的正方体木块(与容器底不密合),现向容器内缓慢注入一定量水后,当木块对容器底的压力恰好为0时,则容器内水的深度为 cm;容器对水平面的压强为 Pa.
四、实验探究题
28.为证明“重力大的物体受到的浮力一定大”的观点是错误的,小亮利用符合实验要求的弹簧测力计、烧杯、水和体积相等的实心铜块和铝块等器材进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请帮他补充完整;
①将铜块悬挂在弹簧测力计下,测量铜块受到的重力并记录;
②在烧杯中装入适量的水,将悬挂在弹簧测力计下的铜块浸没(不接触烧杯)于水中,静止时记录弹簧测力计的示数;
③用公式 计算铜块所受浮力并记录;
④仿照上述步骤,测量铝块受到的重力,记录铝块 时的弹簧测力计的示数,并计算铝块所受浮力。
(2)由于,且 (选填“>”、“=”或“<”),就可以证明这种观点是错误的。
29.学习浮力知识时,小郎同学已经探究出:浸没在液体中的物体所受的浮力和它排开的液体受到的重力相等,他想知道:部分浸入液体中的物体受到的浮力和它排开的液体受到的重力是否相等?于是他走进实验室,选择了溢水杯、水、弹簧测力计、蜡块(密度比水小)、小桶、细线这些器材.进行实验.
(1)请你简述他的实验操作过程.
(2)在实验中,弹簧测力计在使用时有哪些注意事项?(两条即可)
(3)写出利用测量数据进行验证的过程.
30.小京为了证明“浸没在水中的物体所受的浮力大小与水的体积有关”的观点是错误的,他利用符合实验要求的弹簧测力计、量筒、水和金属块等器材进行实验。
(1)以下是他的主要实验步骤,请帮他补充完整:
①将金属块悬挂在弹簧测力计下,测量金属块受到的重力G并记录;
②在量筒中装入适量的水,记录水的体积V, ,静止时记录弹簧测力计的示数F;
③ ,静止时记录弹簧测力计的示数F;
④利用公式 分别计算金属块所受浮力F浮1、F浮2并记录。
(2)根据水的体积变化,F浮1 F浮2(选填“=”或“≠”),就可以证明这种观点是错误的。
31.小虹利用弹簧测力计、实心圆柱体物块、烧杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因素有关。她提出如下猜想,设计并进行了实验。猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关;猜想c:浮力大小与液体的密度有关。小虹的操作步骤及测量数据如图所示:
(1)由测量数据可得:B步骤中圆柱体物块受到水的浮力为 N;
(2)分析 (填出步骤的序号)三次实验的数据,可以验证猜想a是错误的;
(3)分析A、B、C三次实验,可知浮力大小与 有关;
(4)利用图中的测量数据,还可以计算出其它一些物理量(水的密度已知),下列物理量中不能计算出的是 (填序号)。
A.物块的体积B.物块的密度C.盐水的体积D.盐水的密度
五、计算题
32.小刚同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了一个“水秤”模型,可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知透明大筒足够深,其底面积S=0.05m2,小筒的高度H=0.4m,底面积S1=0.02m2,小筒和秤盘的总重为20N,小筒筒壁的厚度可忽略不计,假设在整个称量过程中小筒下表面始终与水面平行。ρ水=1×103kg/m3。求:
(1)该“水秤”的零刻度线应该在何处,即A点距小筒底部的距离;
(2)当该“水秤”达到最大称量限度时,小筒筒底受到水的压强;
(3)如图乙,在秤盘放上物体后,就可以称量物体所受的重力,某次该“水秤”称量一个体积为1.2×10﹣2m3的实心木块时,该“水秤”模型恰好达到了最大称量限度,求木块的密度。
33.如图1所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行)求:
(1)圆柱体浸没时受到的浮力?
(2)圆柱体的体积?
(3)圆柱体的密度?
六、作图题
34.画出烧杯中小球所受到的浮力.
35.一艘执行任务的潜水艇正在加速下沉,如图所示,O为重心,请画出它受到的重力和浮力的示意图。
36.如图所示,鸡蛋悬浮在盐水中,请画出鸡蛋受到的重力 和浮力 的示意图。
37.如图 甲所示,在杯子的底部竖直固定着一根杆,杆的顶部固定着一个重力为 G的物体。现向杯中缓慢注水,t1时刻水面刚好与物体下表面接触,t2时刻水面刚好与物体的上表面齐平,t3时刻水刚好从杯口溢出。已知物体的密度小于水的密度。请在乙图的坐标图中画出物体对竖直杆的作用力随时间变化的大致图像。
七、综合题
38.现有一个不吸水材料的长方体A,底面积为,体积为,质量为0.9kg。将它放入底面积为,装有适量水的薄壁圆柱形容器中,容器足够高,A漂浮于水面(如图甲所示)。(,)
(1)求A的重力;
(2)求A的底部受到的液体压强;
(3)如图乙所示,将重10N,体积为的长方体B(不吸水)置于A上,待两物体静止时,请判断B浸入水中的情况: (选填“不会浸入”或“部分浸入”或“全部浸入”并说明理由 ,求放入B后容器内水面上升的高度。 )
39.小熙家的桌子上放着一个漂亮的鱼缸,如图所示。鱼缸的质量为3kg,底面积为,鱼缸内水和鱼等的总质量为30kg,水深26cm。(已知,g取10N/kg)
(1)鱼缸中金鱼吐出的气泡在上升过程中,体积逐渐变大,所受压强逐渐 ,所受浮力逐渐 (均选填“增大”、“减小”或“不变”);
(2)水对鱼缸底部的压力是多少?
(3)鱼缸对桌面的压强是多少?
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变化的图像。求:
(1)分析图像可知,圆柱体重力是 N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(3)圆柱体的体积是 m3;
(4)圆柱体的密度是 g/dm3;
(5)分析图像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”);
(6)分析图像CD段,可得结论 。
41.为进行浮力相关实验,小明将支架与升降台放置于水平桌面上,将力传感器固定在支架上,底面积为40cm2的实心均匀圆柱体A通过轻质细线与力传感器相连,力传感器可测量细线拉力的大小。薄壁柱形筒水怀B放在水下升降台上,如图甲所示,从某时刻开始让升降台上升使A逐渐浸入水中,力传感器所测力的大小与升降台上升高度h的关系如图乙所示。不计细线的伸崩,A始终保持竖直,且不吸水。完成下列问题(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。
(1)当升降台从5cm升到8cm,分析图像可知浮力大小与 有关;
(2)通过分析图像知圆柱体A的重力为 N;
(3)将升降台高度降到初始位置,换用与水深度相等的酒精,重复上述步骤,发现升降台上升18cm时,力传感器示数为F2,F1<F2,分可知浮力大小与 有关;(ρ酒<ρ水)
(4)请根据图乙中数据计算出圆柱体A的密度为 kg/m3。
答案解析
1.【答案】D
【解析】【解答】A.漂浮在海面上的航母受到重力和浮力的作用,这两个力是一对平衡力,大小相等,A不符合题意;
B.当舰载机飞离航母时,航母受到的浮力变小,航母上浮,航母浸入海水的深度变浅,根据可知,航母底部受到海水的压力变小,B不符合题意;
C.当舰载机降落在航母上时,航母的总重力变大,浮力变大,根据阿基米德原理可知,航母排开的液体的体积变大,航母将下沉一些,C不符合题意;
D.当舰载机静止在航母上时,舰载机所受的重力与航母对舰载机的支持力符合二力平衡的四个条件,是一对平衡力,D符合题意。
故答案为:D。
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;漂浮物体的重力增大,浮力增大;静止的物体受到的重力和支持力是平衡力。
2.【答案】C
【解析】【解答】当轮船从大海驶往长江的过程中,处于漂浮状态,轮船的重力不变,受到的浮力不变,海水的密度大于江水的密度,根据阿基米德原理 得到 ,所以轮船下沉一些。
故答案为:C。
【分析】漂浮的物体受到的浮力和物体的重力相等,当液体的密度减小时,排开的液体的体积变大。
3.【答案】B
4.【答案】B
【解析】【解答】潜水员在下潜过程中,深度越来越大,由液体压强公式p=ρ液gh可知,潜水员在下潜过程中,所受的压强逐渐增大;由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,而液体的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,在潜水员继续下潜过程中,受到的浮力大小不变,B符合题意,ACD不符合题意。
故答案为:B。
【分析】根据p=ρ液gh,判断压强变化;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,判断浮力大小。
5.【答案】C
【解析】【解答】解:由图可知,三个杯子中水的体积关系为VA<VB<VC,
因材料不同的实心金属球甲、乙、丙分别浸没在A、B、C三个盛水的杯子中时,各杯中的水面达到同一高度,
所以,三个实心金属球的体积关系为V甲>V乙>V丙,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,三实心金属球排开液体的体积和自身的体积相等,
由F浮=ρgV排可知,三球受到的浮力关系为F甲>F乙>F丙,
因三个实心金属球的质量相等,
所以,由F压=G﹣F浮=mg﹣F浮可知,甲、乙、丙对杯子底部压力大小关系为:
F压甲<F压乙<F压丙,即丙最大.
故选C.
【分析】根据图象可知三杯子中水体积的关系,材料不同的实心金属球甲、乙、丙分别浸没在A、B、C三个盛水的杯子中时,各杯中的水面达到同一高度,据此可知三金属球的体积关系,然后得出三球的体积关系,根据阿基米德原理可知受到的浮力关系,根据三金属球对杯子底部压力等于自身的重力减去受到的浮力判断对杯子底部压力的大小关系.
6.【答案】D
7.【答案】D
8.【答案】A
【解析】【解答】由题知,V铁=V铜=V铅,因为金属球浸没水中,所以V铁排=V铜排=V铅排因为F浮=ρ水V排g,所以F浮铁=F浮铜=F浮铅;因为ρ=m/V,ρ铁<ρ铜<ρ铅,V铁=V铜=V铅,所以m铁<m铜<m铅因为G=mg,所以G铁<G铜<G铅因为G=F浮+F示,F浮铁=F浮铜=F浮铅;所以F示铁<F示铜<F示铅.所以挂着铁球的弹簧测力计示数最小,A符合题意,
故答案为:A。
【分析】由于是浸没在水中,排开水的体积等于金属球的体积,根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排得出受浮力大小关系;再根据密度公式ρ=得出三者的质量关系;根据重力公式得出三者重力关系,因为金属球重等于金属球受到的浮力加上拉力(弹簧测力计的示数),据此比较弹簧测力计示数的大小关系.
9.【答案】B
【解析】【解答】A.小球的密度是相同的,甲中小球漂浮,所以,乙中小球悬浮,所以,A错误;
BCD.因为,两液面高度相同,由可知液体对烧杯底的压强,B正确,CD错误;
故选B。
【分析】根据浮沉条件判断液体密度与物体密度关系:上浮或者漂浮时,下沉或沉底时,悬浮时。液体对烧杯底的压强由公式判断大小。
10.【答案】A,B,D
【解析】【解答】A.孔明灯内的气体受热膨胀,密度变小,小于空气密度时,孔明灯受到的浮力大于自身重力,便可升空,A符合题意;
B.轮船从长江驶入海洋时,依然漂浮,浮力等于自身重力,重力不变,浮力不变,B符合题意;
C.良种沉底,受到了支持力,浮力小于重力,次种漂浮,此时浮力等于重力,C不符合题意;
D.潜水艇浸没后下沉时,深度变大,液体密度和排开液体的体积不变,浮力不变,D符合题意。
故答案为:ABD.
【分析】物体密度小于液体密度时,物体上浮;漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;液体密度和排开液体的体积一定,浮力不变。
11.【答案】A,C
12.【答案】A,C
13.【答案】A,C
【解析】【解答】物块的密度:ρ=m/V=30g/50cm3=0.6g/cm3 ,因物体的密度小于水的密度,所以,当物块静止时,处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,即F浮 =G,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力F浮 =G排 ,则G排 =G,由G=mg可得,m排 =m=30g,A符合题意、B不符合题意;
因为物块静止时,杯内水的深度不变,所以,由p=ρgh可知,水对杯底的压强不变,C符合题意,D不符合题意,
故答案为:AC。
【分析】当物块静止时,处于漂浮状态,根据漂浮条件和阿基米德原理求出排开水的重力,计算出溢出水的质量;根据液体压强p=ρgh可计算水对杯底的压强。
14.【答案】B,D
【解析】【解答】A.根据图片可知,液面相平,物体d浸入体积较小,则液体的体积Va>Vb。液体质量ma=mb,根据可知,液体密度ρa<ρb,故A错误;
BC.根据图片可知,排开液体的体积Va排<Vb排,液体密度ρa<ρb,根据根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物块受到的浮力F浮c<F浮d。二者都漂浮在液体中,即它们的重力都等于浮力,那么Gc<Gd。二者体积相等,根据可知,物块的密度ρc<ρd,故B正确,C错误;
D.液体的密度ρa<ρb,且液面相平,根据式p=ρ液gh可知,甲容器底部受到液体压强小于乙容器底部受到的压强,故D正确。
故选BD。
【分析】A.根据图片比较液体体积大小,再根据比较液体密度大小;
BC.首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较浮力大小,再根据漂浮条件比较重力大小,最后根据比较物体密度大小;
D.根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到液体压强大小。
15.【答案】A,C
【解析】【解答】(1)在图甲中,测力计分度值为0.2N,示数为3N,由甲丁图,根据称重法测浮力,圆柱体浸没在水中受到的浮力:F浮=G﹣F示=3N﹣1N=2N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,A符合题意;(2)圆柱体受到的浮力大小与控制柱体排开液体的体积和密度有关:研究柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度关系时,要控制柱体排开液体的体积和密度相同,深度不同,而图丙、戊中液体的密度不相同,深度相同,不能研究圆柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度的关系,B不符合题意;研究圆柱体受到的浮力大小与液体的种类的关系时,要控制排开液体的体积相同,深度相同,根据称重法,比较图甲、丁、戊可知:圆柱体浸没在水和盐水中(排开液体的体积等于物体本身的体积)的浮力大小不相同,说明圆柱体受到的浮力大小与液体的种类有关,C符合题意;(3)由①知,圆柱体浸没在水中受到的浮力:F浮=2N,根据阿基米德原理,F浮=ρ水gV排=ρ水gV,圆柱体的体积:V= ﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,圆柱体的密度:ρ= = = ﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,由①②③得:圆柱体的密度:ρ= =1.5ρ水=1.5×103kg/m3,D不符合题意。
故答案为:AC。
【分析】先利用称重法测出物体浸在液体中受到的浮力,再测出物体排开液体的重力,涉及到控制变量法在实际的中具体运用(研究液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度的关系时,要控制物体排开液体的体积相同;研究液体中的物体所受浮力的大小与液体的深度的关系时,要控制物体排开液体的体积和密度都相同).
16.【答案】A,D
17.【答案】B,C
18.【答案】A,B,D
19.【答案】变小;变大
【解析】【解答】气泡在上升过程中,所处深度减小,根据p=ρ液gh可知受到水的压强变小,气泡的体积变大,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知受到水的浮力变大。
故答案为:变小;变大。
【分析】气泡在上升过程中,根据P=ρ液gh判断压强的大小变化,可知气泡体积的变化,根据F浮=ρ液gV排判断浮力的大小变化。
20.【答案】浮;大于
21.【答案】1.2×107;不变
22.【答案】等于;大于
23.【答案】20000;5;5
【解析】【解答】解:(1)水深2米处水的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=20000Pa;
(2)体积为5×10﹣4m3的石块浸没在水中受到的浮力为:F浮=G排=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×5×10﹣4m3×10N/kg=5N;
(3)浮力与重力的合力为:F合=G﹣F浮=10N﹣5N=5N;
故答案为:20000;5;5.
【分析】(1)运用液体压强公式p=ρgh,可求压强大小.
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排,可求浮力;
(3)方向相反的两个力的合力为:两个力之差.
24.【答案】1.03×108;不变
【解析】【解答】(1)海水对潜水器的压强p=ρ液gh= 1.03×103kg/m3 ×10N/kg×10000m=1.03×108Pa;
(2) 潜水器在上浮的过程中体积保持不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,潜水器受到的浮力保持不变。
【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh计算海水对潜水器的压强;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化。
25.【答案】2;100;0.3
【解析】【解答】解:(1)根据阿基米德原理可知,排开水的体积等于物体体积的一半,物体A的一半浸入水中时受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg××400×10-6m3=2N
(2)物体A一半浸入水中后,由力的作用是相互的,水对A有向上的浮力,则物体A对水有向下压力,所以水对烧杯底部增大的压力ΔF=F浮=2N
则水对烧杯底部增大的压强
(3)由重力公式可知物体的重力GA=mAg=0.5kg×10N/kg=5N
烧杯和水的总重力G总=m总g=0.8kg×10N/kg=8N
根据力的作用的相互性可知,剪断细线之前,物体A对水向下的作用力F压=F浮=2N
根据力的平衡的条件可知,托盘台秤受到的压力等于烧杯与水的总重力、物体A对水向下的作用力之和,F=G总+F压=8N+2N=10N
当把细线剪断后,水未溢出,不管物体是漂浮或沉底,托盘台秤受到的压力等于烧杯与水的总重力、物体A重力之和,即F'=G总+GA=8N+5N=13N
所以,剪断绳子,当物体A再次静止时,台秤示数受到的压力变化量ΔF'=F'-F=13N-10N=3N
则台秤示数的变化量
答:(1)2;(2)100;(3)0.3。
【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,由压强公式计算水对烧杯底部增大的压强;
(3)根据力的平衡的条件可知,原来托盘台秤受到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。
当把细线剪断后,不管物体是漂浮或沉底,托盘台秤受到的压力都等于烧杯和水的重力、物体A重力之和,然后可求台秤示数。
26.【答案】15;10;0.9×103
【解析】【解答】(1)根据图像可知,当物体浸入水中深度为零时,测力计的示数为15N,则物体的重力G=15N;
(2)根据图像可知,当浸入水中深度为10cm时拉力保持不变,即此时刚好全部浸没水中,那么正方体的棱长为10cm;
(3)正方体的体积V=L3=(0.1m)3=0.001m3;
则液体的密度:。
【分析】①当物体浸入水中的深度为0时,它此时不受浮力,即测力计的示数等于物体的重力;
②当物体浸入水中时,随着深度的增大,排开液体的体积增大,则受到的浮力增大,而测力计的示数减小。当物体完全浸没水中时,它排开液体的体积不变,则受到的浮力不变,那么测力计的示数不变,据此确定物体刚好浸没时的深度;
③根据V=L3计算出正方体的体积,再根据阿基米德原理的变形式计算液体的密度。
27.【答案】5;500
【解析】【解答】当木块对容器底的压力恰好为0时,木块处于漂浮状态,
则此时木块受到的浮力:F浮=G=5N,
由F浮=ρgV排可得,木块排开水的体积:V排= = =5×10﹣4m3,
木块的底面积:S木=(0.1m)2=0.01m2,
由V=Sh可得,容器内水的深度:h= = =0.05m=5cm;
容器底面积S容=8×103cm2=0.8m2,
容器中水的体积:V水=(S容﹣S木)h=(0.8m2﹣0.01m2)×0.05m=3.95×10﹣2m3,
容器内水的重力:G水=m水=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×3.95×10﹣2m3×10N/kg=395N,
容器对水平面的压力:F=G+G水=5N+395N=400N,
容器对水平面的压强:p= = =500Pa.
【分析】结合物体受到的浮力,利用阿基米德原理的变形公式求解排开水的体积,进而求解水的深度;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。
28.【答案】;浸没(不接触烧杯)于水中静止时;=
29.【答案】(1)解:①蜡块用细线拴好,用弹簧测力计分别测出蜡块重力G1和小桶的重力G2;
②把蜡块慢慢放入盛满水的溢水杯中,使蜡块排开的水全部溢到小桶中;
③用弹簧测力计测出小桶和水的总重G3;
(2)解:使用前要检查弹簧测力计指针与零刻度线是否对齐,若不对齐,要调整至对齐;测重力时,要使测力计内的弹簧的轴线方向竖直等;
(3)解:蜡块在水中漂浮时受到的浮力F浮等于蜡块的重力G1,排开水的重力G排=G3﹣G2,比较F浮与G排大小,若两者大小相等,则说明部分浸入液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力;若两者大小不相等,则说明部分浸入液体中的物体受到的浮力不等于它排开的液体受到的重力.
【解析】【分析】将蜡块放在盛满水的溢水杯中,用弹簧测力计测算出溢到小桶中的水的重力,而蜡块漂浮时的浮力等于重力,由此即可比较蜡块的浮力和排开水的重力大小即可.
30.【答案】将金属块浸没在水中且不与量筒接触;向量筒中加水,记录水的体积V,将金属块浸没在水中且不接触量筒;F浮=G-F;=
31.【答案】0.7;A、C、D;物体排开液体的体积;C
32.【答案】(1)0.1m;(2)4×103Pa;(3)0.5×103kg/m3
33.【答案】(1)8N;(2);(3)
34.【答案】解:如下图所示:
【解析】【解答】解:物体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F浮,如下图所示:
【分析】(1)当小球悬浮在水面时,受到的浮力方向竖直向上,大小等于重力,作用点在重心上;(2)用一条带箭头的线段把浮力的大小、方向、作用点表示出来,就是浮力的示意图.
35.【答案】
36.【答案】解:如图所示:
【解析】【解答】鸡蛋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,并标出符号 ;鸡蛋悬浮在盐水中,鸡蛋受到的重力与浮力大小相等,方向相反,作用点都在重心,同理作出重力的示意图,并标出符号 。如图所示:
。
【分析】作重力的示意图,力的作用点在物体几何中心上,方向竖直向下,重力用字母G表示。作浮力的示意图,力的作用点在物体几何中心上,方向竖直向上,用字母F浮表示浮力。
37.【答案】
38.【答案】(1)解:A的重力
(2)解:A漂浮于水面,则A受到的浮力
物体A排开水的体积
物体A浸入水中的深度
A的底部受到的液体压强
(3)部分浸入;物体A和B的总重力物体A和B的总体积若AB浸没在水中,则所受浮力则AB静止时漂浮在水面上,排开水的总体积比较可得,,则物体B部分浸入水中。;放入B后增加的浮力增加排开水的体积放入B后容器内水面上升的高度
【解析】【分析】(1)A的重力GA=mg,代入数据求得。(2)如图所示,A漂浮在水面上受浮力作用,且浮力等于重力即F浮A=GA,根据阿基米德原理,所以A排开液体的体积为,所以求出物体A浸入水中的深度,根据液体压强公式知pA=ρ水ghA浸,三式代入数值即可求得。(3)A的重力为9N,B的重力为10N,即若AB完全浸没在水中时,VAB=1.5×10-3m3+5×10-4m3=2×10-3m3,根据阿基米德原理,此时物体AB的浮力为F浮=ρ液gV排=20N>19N,所以AB最后漂浮在水面上,但由于最大的浮力为19N,所以此时排开水的体积根据阿基米德原理可知为=1.9×10-3m3,所以物体B部分浸入水中。且放入B后增加的浮力为B的重力,所以排开水的体积代入数值计算,所以。
39.【答案】减小;增大;260N;
40.【答案】12;8;8×10﹣4;1.5×103;大;图像CD段随着浸入液体的深度逐渐增加,测力计的读数不变,说明物体全部浸没水中后,浮力大小不变或者说物体浸没到液体中后,物体所受的浮力与物体浸入的深度无关。
【解析】【解答】(1)由图乙可知,当时,弹簧测力计的示数为12N,此时圆柱体处于空气中时,根据二力平衡条件可知,弹簧测力计的示数等于物体的重力大小,;
(2)由图乙知道,从开始,弹簧测力计示数F拉保持不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,受到的拉力是,圆柱体受到的浮力:
(3)圆柱体浸没时排开水的体积等于物体的体积,由阿基米德原理可F浮=ρ液gV排得,圆柱体的体积:
(4)圆柱体重力,物体的质量:
由知道,圆柱体的密度:
(5)图像BC段说明,物体浸没液体之前,随着浸入液体的深度逐渐增加,V排的逐渐增大,测力计的读数在减小,可得结论:物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越增大;
(6)图像CD段随着浸入液体的深度逐渐增加,测力计的读数不变,说明物体全部浸没水中后,浮力大小不变或者说物体浸没到液体中后,物体所受的浮力与物体浸入的深度无关。
【分析】根据图像,AB段表示圆柱体未接触水面时的重力,读数为12N,因此圆柱体的重力是12N。BC段显示随着圆柱体浸入水中的深度增加,弹簧测力计的读数逐渐减小,说明浮力在增加。CD段则表明当圆柱体完全浸没后,浮力不再随深度变化。通过这些分析,可以计算出圆柱体的重力、浮力、体积和密度,并得出关于浮力与深度关系的结论。
41.【答案】(1)物体排开液体体积
(2)12
(3)液体密度
(4)2×103
【解析】【解答】(1)圆柱体A浸入水中时,受竖直向下的重力G、水对其竖直向上的浮力F浮以及力传感器对其竖直向上的拉力F,且三力平衡,则有G=F浮+F;所以F随F浮的增大而减小。当升降台从5cm升到8cm过程中,A浸入水中越来越多,即A排开液体体积的体积越来越大,由乙图中F减小可知,A受到的浮力变大,所以浮力大小与物体排开液体体积有关。
(2)由图乙可知,当升降台从0cm升到5cm过程中,A未浸入水中,受竖直向下的重力G、力传感器对其竖直向上的拉力F,且二力平衡,则有G=F;此时传感器拉力F=12N,所以A重力G=12N。
(3)将水换成酒精,液体密度变小,传感器示数由 F1 变成更大的 F2 ,根据G=F浮+F,可知浮力变小了,所以可得结论浮力大小与液体密度有关。
(4)由图乙知,升降台升到5cm时,A底部刚接触水面;升到8cm时,A部分浸入水中,且水面正好上升到水杯的溢水口,此时F=10N,所以F浮1=G-F=12N-10N=2N,根据阿基米德原理,有。当升降台从8cm升到18cm过程中,A继续逐渐浸入水中直至浸没,A排开的水从溢水口排出,A浸入水的高度多了10cm,则此过程排开水的体积,所以A的体积为VA=V排=V排1+V排2=2×10-4m3+4×10-4m3=6×10-4m3。A重力为12N,所以根据重力公式,可求质量;再根据密度公式,可求A的密度。
【分析】本题关键在于辨析清楚乙图中每个阶段、每个临界值与圆柱体在液体中浸没情况的对应关系。
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