第十章 流体的力现象(举一反三重难点训练)物理教科版八年级下册
2026-01-15
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2份
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89页
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理教科版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第10章 流体的力现象 |
| 类型 | 题集-专项训练 |
| 知识点 | 探究阻力对物体运动的影响 |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 29.52 MB |
| 发布时间 | 2026-01-15 |
| 更新时间 | 2026-01-15 |
| 作者 | 明今理化 |
| 品牌系列 | 学科专项·举一反三 |
| 审核时间 | 2026-01-15 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/55967807.html |
| 价格 | 4.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
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内容正文:
第十章 流体的力现象
【题型1 流体压强与流速的关系】 1
【题型2 辨析物体是否受到浮力】 4
【题型3 浮力的方向以及产生原因】 7
【题型4 根据浮力的产生原因计算浮力的大小】 10
【题型5 称重法测量浮力】 13
【题型6 探究影响浮力大小的因素(实验题)】 16
【题型7 阿基米德原理(实验题)】 24
【题型8 阿基米德原理的应用】 32
【题型9 同种液体中比较浮力和密度的大小】 34
【题型10 不同种液体中比较浮力和密度的大小】 38
【题型11 改变物体的浮与沉】 43
【题型12 判断物体的浮与沉】 46
【题型13 浮与沉 生活中的运用】 48
【题型14 浮力与深度的图像关系】 52
【题型15 上方或下方有绳子的计算】 56
【题型1 流体压强与流速的关系】
1.汽车在高速行驶时,只需略微打开天窗,就可以实现高效的“换气”功能,净化车内空气,如图所示,下列选项与此原理相同的是( )
A. 热气球能够升空
B. 飞机的机翼做成流线型
C. 注射器吸取药液
D. 摩擦过的尺子吸引碎纸屑
2.学习了“流体压强”的知识后,聪明的小明做了如下的实验,他用3D打印机制作了四种模型,分别固定在支架上如图所示,其中能获得向上升力的是( )
A. B.
C. D.
3.如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住后从漏斗口向下持续吹气,然后将手指移开,发现乒乓球并不下落。在向下持续吹气的过程中,乒乓球上方气流速度 下方气流速度,导致上方气压 下方气压,从而产生压强差。(选填“大于”“小于”或“等于”)
4.如图所示,在高铁站的站台上,离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线。当列车驶过时,带动周围空气流动,距离列车越近的地方空气流速越大。根据流体压强与流速关系,站台上产生 方向的压强差(选填“站台指向列车”或“列车指向站台”),并且离列车越近,压强差越 ,因此如果人越过安全线,即使与车辆保持一定的距离,也是非常危险的。
5.用吸管喝水主要依靠了 的作用。如图,小明利用吸管进行自制喷雾器,他往水平放置的吸管中吹气,可以看到竖直放置的吸管中水面上升,这是因为气体流速大,压强 。
【题型2 辨析物体是否受到浮力】
6.如图所示的四个情景中的物体,没有受到水或空气的浮力作用的是( )
A.遨游太空的中国空间站
B.漂浮在海面的大型游轮
C.在水中下沉的苹果
D.飞向天空的飞机
7.如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则 受浮力, 不受浮力, 受到水的压强最大。
8.如图所示,太空中物体不受重力,乒乓球在水中静止时 (选填“受”或“不受”)浮力作用。若此时在水中放一个实心铁球,铁球 (选填“会”或“不会”)沉入水中。
9.“天宫课堂”上宇航员王亚平演示了浮力“消失”的实验,教室里同学们同步做对比实验,如图所示。乒乓球静止时, 图符合浮力“消失”现象,此时乒乓球 (选填“受到”或“不受”)水的作用力。
10.小明同学认为“金属块在水中,不受到水的浮力”,聪明的小旭同学做了如图所示的实验,加水前后弹簧的形变不同,说明了在水中的物体 (选填“受到”或“不受到”)浮力,该力的施力物体是 。
【题型3 浮力的方向以及产生原因】
11.如图所示,将同一长方体分别水平与竖直放置在某液体中,物块在不同情景下受到的( )
A.上下表面压强差不等,上下表面压力差相等
B.上下表面压强差相等,上下表面压力差不等
C.上下表面压强差相等,上下表面压力差相等
D.上下表面压强差不等,上下表面压力差不等
12.如图所示,鸡蛋在盐水中受到浮力,图中画出了几个力的方向,鸡蛋所受的浮力是( )
A. B.
C. D.
13.如图所示,有一个重力为G的长方体悬浮在液体中,其受到的浮力为,液体对长方体向下和向上的压力分别为和。下列说法错误的是( )
A.
B.
C.长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D.若物体悬浮于更深的位置,与图示位置相比,、之差不变
14.乒乓球按入水中时会感到有点费力,松手后乒乓球迅速浮起来,说明乒乓球受到了力的作用,这个力的施力物体是 ,方向为 。
15.如图所示,将一个乒乓球用细线系在容器底部,然后向容器中倒入适量的水,容器起初放在水平木板上,缓慢抬起木板一端,随着的改变,悬线与水平面的夹角不变,这说明浮力的方向总是 的;将细绳剪断后,乒乓球会上浮,这说明力可以改变物体的 。
【题型4 根据浮力的产生原因计算浮力的大小】
16.如图所示,我们研究浸没在液体(密度为ρ液)中的长方体,分析它受力的情况。长方体上、下表面的面积为S,上、下表面所处的深度分别记为h1、h2(h2>h1)。下列说法不正确的是( )
A.长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡
B.液体对长方体上表面的压力F1=ρ液gh1S
C.长方体上、下表面受到液体对它的压力差为F2﹣F1=ρ液Sg(h2﹣h1)
D.浸在液体中的长方体排开的液体所受的重力等于G排=ρ液g(h2﹣h1)S
17.浸没在水中的某物体上表面受到的水的压力为,如果物体在水中受到的浮力为,那么物体下表面受到的水的压力大小是 ,浮力的方向是 。
18.浸没在水中的物体,受到水对它向上、向下的压力分别为15N、6N,其受到的浮力大小为 N。增大物体浸在水中的深度,物体受到的向上和向下的压力差将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
19.用弹簧测力计悬挂重为的圆柱体,放入水中,静止时弹簧测力计示数如图所示,则圆柱体所受浮力为 N;若此时圆柱体下表面所受水的压力为,则物体上表面所受水的压力是 N。
20.如图所示,用针将重为3N的长方体小木块压入水中浸没,静止时木块上表面受到水的压力为5N,下表面受到水的压力为10N,则木块受到的浮力大小为 N;针对木块的压力为 N。
【题型5 称重法测量浮力】
21.一个重为3N的物体,浸没在水中时,弹簧测力计的示数为2N,则该物体受到的浮力为( )
A.3N B.2N C.1N D.5N
22.如图所示,将小石块挂在弹簧测力计下如图甲,再浸没入水中(石块没有碰到烧杯底部)如图乙,静止时测力计示数分别是4N和3N,下列说法错误的是( )
A.石块的重力力是4N B.水对石块的浮力是3N
C.水对石块的浮力是1N D.图乙中,石块受的力有重力、拉力和浮力
23.如图所示,把重2.5N的石块挂在弹簧测力计上,将石块浸没在水中,弹簧测力计示数变为1.5N。下列有关说法正确的是( )
A.石块所受浮力方向竖直向下 B.石块浸没在水中受到的浮力为1N
C.石块上、下表面受到的压力差为1.5N D.石块下表面受到的压力为2N
24.如图所示是研究“在水中下沉的物体是否受到浮力”实验。依据实验可知圆柱体物体所受的重力为 N,圆柱体物体上、下表面所受水的压力差为 N。
25.浸没在水中的木块A(左图),其上表面受到水的压力F1=8N,下表面受到水的压力 F2=13N,请问木块A所受浮力大小为 ;用弹簧测力计称物体B(右图) G物=19N,将物体B浸没水中后称弹簧测力计示数为F拉=11N,物体B所受浮力为 N。
【题型6 探究影响浮力大小的因素(实验题)】
26.小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下并未调零,则算出的盐水密度 ;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面的高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与图乙数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
27.小理同学在进行探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验,实验装置和实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。
(1)②图中物体A所受浮力大小为 N;
(2)分析图①②③可以得到的结论是物体所受的浮力与 无关;
(3)若要探究浮力与液体密度的关系,应该选① 三个实验步骤来比较。
(4)小理同学所用的盐水的密度是 kg/m3(已知水的密度为,g取10N/kg)
28.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)。
(1)金属块的重力为 N,金属块在图C中受到的浮力为 N。
(2)分析比较图A、B、C、D可知:金属块浸入液体的 越大,它所受的浮力越 (选填“大”或“小”)。
(3)分析比较图A、D、E可知:当金属块浸没入水中后,所受浮力的大小与它浸没后的深度 (选填“有关”或“无关”);分析比较图A、E、G可知:浮力大小与 有关。
(4)若图C中挂钩下的细线突然断了,金属块在下沉过程中,所受浮力将 (选填“不变”、“增大”或“先增大后不变”)。
29.毛毛同学为探究浮力的大小跟什么因素有关,做了如图1的实验,其中B、C、D、E容器里面液体均为水。
(1)图1D中物体受到的浮力是 N;
(2)由C、D两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度 关;
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,能正确表示物体所受浮力F与物体底面浸入水中深度h关系的图像是图2中的 ;
(4)图1中的物块的密度是 kg/m3,若图1E中液体不是水,则其密度为 kg/m3时,物体对容器底部压力刚好为零。
30.探究“浮力大小与哪些因素有关”时的实验情景如图所示,弹簧测力计下方所挂铜块是底面积为5cm2、高为6cm的实心圆柱。
(1)分析A、D、E三个实验步骤,观察到 ,说明物体所受浮力大小跟浸没深度无关;
(2)步骤C中,铜块所受的浮力= N;
(3)步骤F中溶液的密度为 g/cm3;(结果保留一位小数)
(4)分析实验步骤A、E、F可以得出结论:当 一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大;
(5)安安继续设计了图G所示的装置测量一木块的密度:往容器中缓慢加水,当木块体积的一半浸入水中时,拉力传感器的示数为;继续往容器中加水,当木块完全浸入水中时,拉力传感器的示数为。若水的密度为,则木块的密度= (请用、、来表示)。
【题型7 阿基米德原理(实验题)】
31.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶等器材,按照如图所示步骤,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。图中数值为测力计示数。
(1)由题可知,小石块的重力为 N。
(2)图C实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致测出的G排 (选填“偏大”或“偏小”);
(3)若将金属块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则 (选填“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
(4)若图C中溢水杯中水深为0.1m,溢水杯底面积为80cm2,求水对溢水杯底的压强和压力。(写出必要的文字说明、计算过程及最后结果,g=10N/kg)。
32.如图所示是实验小组用均质不吸水金属块、弹簧测力计、小桶和溢水杯探究“浮力与哪些因素有关”的实验。
(1)实验前,小组同学应在 方向对弹簧测力计进行调零处理;从实验中可知金属块的质量为 g。
(2)在图丙实验中,金属块完全浸没时受到的浮力大小是 N。
(3)小组同学比较图甲、乙、丙三次实验可知,金属块受到的浮力大小与其 有关;比较图 三次实验可知,金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)实验结束后,小组同学测量了金属块完全浸没在水中时小桶中水的重力大小如图戊所示,可知金属块完全浸没在水中时排开水的重力大小为 N;分析发现,金属块浸没在水中时排开水的重力大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)金属块浸没在水中时受到的浮力大小,这就是著名的“阿基米德原理”。
(5)若小组同学分析实验数据时发现,金属块浸没在水中时排开水的重力大小小于金属块浸没在水中时受到的浮力大小,出现这样情况的原因可能是 。
33.某实验小组“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验过程如图所示:
(1)如图甲所示,物体的质量为 kg。
(2)分析甲、丙、丁实验可得:浮力大小跟物体浸没在液体中的深度 关。
(3)分析甲、乙、丙实验可得:当液体密度相同时,物体 越大,浮力越大。
(4)为探究浮力大小与液体密度的关系,可取相同规格的溢水杯(装满盐水),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丁实验比较。
(5)请你结合图中数据,计算出本实验中物体的密度为 kg/m3()
(6)实验小组在实验过程中发现:当物体受到的浮力越大时,排出的水就越多,物体所受浮力大小与其排开水的重力大小有什么关系?于是他们补测了丁中排开水和小桶的总重力以及空小桶(已擦干)的重力,如图戊、己所示。
①丁中物体所受浮力F浮= N;由戊、己两图可得物体排开水的重力G排= N。
②由此可初步得到实验结论:浸在液体中的物体受到的浮力F浮 G排,这就是著名的 原理。
(7)从物体下表面刚接触水面开始逐渐浸入水中,直至浸没,浸没后继续缓慢地增大物体在水中的深度(未接触到容器底),同时记录弹簧测力计的示数和物体下表面的深度。如图能正确反映物体所受浮力F浮和物体下表面深度h关系的图像是 。
A. B.
C. D.
34.李佳和同学们利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶和足量的水等实验器材,做“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验,进行了如图所示的操作。
(1)由 两图得出物块所受浮力,再由另外两图得出物块排开液体所受重力,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力;
(2)小组同学经过交流、评估和反思后,得出方便操作和减小误差最合理的操作步骤顺序是 ;(填入“甲、乙、丙、丁”的合理顺序)
(3)实验时,若空桶内装有少量水,则会导致测出的 (选填“偏大”、“偏小”或“不影响”);
(4)为了得到更普遍的结论,接下来的操作中合理的是______(选填字母);
A.用原来的方案和器材多次测量求平均值
B.将物块换成小石块,用原来的方案再次进行实验;
(5)实验后,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范准备好溢水杯,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,铝块始终不与溢水杯接触,如图所示。当铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,观察到电子秤的示数变化情况是 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
35.小青在实验室利用不会吸水的橡皮泥、弹簧测力计、烧杯、水和细线等物品,进行了如图所示的实验,图中数据为相应实验时弹簧测力计的示数(g取10N/kg):
(1)为了探究浮力的大小与哪些因素有关,小青将橡皮泥捏成一个球体后,用细线将其挂在弹簧测力计挂钩上,进行了图中实验。由A、B、C实验可知,当液体密度一定时, 越大,橡皮泥所受浮力越大;由A、D、E实验可知,橡皮泥所受浮力与 有关;
(2)在E实验中,球体浸没时受到的浮力为 N,容器中盐水的密度为 g/cm3;
(3)为探究浮力与物体浸入液体中的深度是否有关,她把同一块橡皮泥捏成粗细不同的圆柱体,分别浸入水中一半,若弹簧测力计的示数 ,说明物体所受浮力与浸入液体中的深度无关;
(4)为了验证阿基米德原理,她将装满水的溢水杯放在升降台上,进行了F实验,当逐渐调高升降台时,发现随着球体浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,这一过程中弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【题型8 阿基米德原理的应用】
36.天津某天然浴场的水底布满了小石子,游泳者从浅水区走向深水区的过程中,下列关于游泳者脚底的感受和分析合理的是( )
A.越来越疼,因为人受到的浮力越来越小
B.越来越不疼,因为人受到的浮力越来越大
C.越来越不疼,因为小石子对人的支持力越来越大
D.没有什么变化,因为人受到的重力没有变化
37.一条油轮在长江中航行时,排开水的体积是,油轮受到的浮力为 N。(g取10N/kg)
38.如图所示,将木块轻轻放入盛满水的溢水杯中,用烧杯接收溢出的水,测得烧杯中水的质量为56g,接着用细针缓缓将木块全部压入水中,测得烧杯中水的质量为80g。已知,g取10N/kg,则木块的质量为 g,密度为 kg/m3。
39.一金属块在空气中称重时示数为27N,把它全部浸入水中称时弹簧测力计的示数为17N,则该金属块受到的浮力是 N,排开水的重力是 N.
40.被誉为“海上丝绸之路”见证一一宋代沉船“南海一号”,被成功打捞出海。“南海一号”沉没于水下20m深,亚洲第一吊“华天龙”缓慢吊起沉船,沉船出水前,受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),这艘宋代古船排水量为600t,则古船在满载时受到的浮力为 N。(,海水的密度为)
【题型9 同种液体中比较浮力和密度的大小】
41.体积相等的甲、乙、丙三个实心小球,放入水中,甲漂浮,乙悬浮,丙下沉。如图所示。则( )
A.三个小球所受的浮力是
B.三个小球的密度是
C.三个小球的质量是
D.三个小球排开水的质量是
42.小华将一个李子和一个香瓜放入水槽内的水中,静止后,发现李子沉到水槽底部,香瓜漂浮在水面上,如图所示。下列说法正确的是( )
A.李子的密度小于水的密度
B.香瓜的密度大于李子的密度
C.香瓜受到的浮力小于李子受到的浮力
D.若往水中加适量酒精香瓜可能悬浮
43.如图所示,某同学在厨房劳动时发现,小小的樱珠沉在水底,而较大的苹果会漂在水面,下列判断正确的是( )
A.苹果在水中受到的浮力比重力大
B.樱珠在水中受到的浮力比重力小
C.樱珠比苹果排开水的体积大
D.苹果的密度与水的密度相等
44.水平桌面上的烧杯中装有适量的水,把两个均匀实心小球A和B放入烧杯中,静止时小球A处于悬浮状态,小球B处于漂浮状态,如图所示,已知两个小球质量相同。下列说法正确的是( )
A.小球B受到的浮力大于B受到的重力
B.小球A受到的浮力大于小球B受到的浮力
C.小球A排开水的重力等于小球B排开水的重力
D.小球A的密度小于小球B的密度
45.体积相同的甲、乙、丙、丁四个铁球放在水中静止时如图8所示,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.丁球质量最小
D.甲球空心部分体积最小
【题型10 不同种液体中比较浮力和密度的大小】
46.放置在水平桌面上的甲、乙两个完全相同的容器中盛有不同的液体,小强将两个完全相同的鸡蛋分别放入甲、乙两个容器中,鸡蛋静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面相平,下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在两容器中受到的浮力大小相等
B.乙容器中液体的密度较小
C.甲液体对容器底部的压强大
D.甲容器对水平桌面的压力较大
47.在两支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙两种不同液体的相同烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大 B.试管在乙液体中排开的液体质量较小
C.两个烧杯底部所受液体压力相等 D.两支试管底部所受液体压强相等
48.两个完全相同的烧杯中装入甲、乙两种液体,将A、B两个完全相同的小球放入液体中,现象如图所示,则下列分析正确的是( )
A.甲、乙两种液体的密度关系ρ甲<ρ乙
B.两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系p甲<p乙
C.小球B受到烧杯底部的支持力可能为零
D.小球A受到的浮力可能小于小球B受到的浮力
49.将一个新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中,鸡蛋静止在两个容器中的位置如图所示。则下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中受到的浮力大
B.鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C.鸡蛋的密度大于水的密度
D.鸡蛋的密度小于浓盐水的密度
50.三个相同容器内分别装有不同的液体,现将三个完全相同的物体放入容器中,静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系是
B.液体对容器底部的压强关系是
C.液体的密度关系是
D.容器对桌面的压强关系是
【题型11 改变物体的浮与沉】
51.如图所示,新鲜鸡蛋沉在盛有纯水的容器底部,若要其上浮,可加(已知)( )
A.清水 B.食用油 C.盐 D.酒精
52.如图所示,某些鱼的浮沉靠鳔的胀缩实现,下列说法正确的是( )
A.当鳔膨胀时,鱼会上浮
B.当鳔收缩时,鱼的浮力不变
C.鱼的浮沉与轮船的原理相似
D.当鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
53.如图所示,利用潜水艇模型,探究潜水艇在水中如何实现浮沉。下列说法中正确的是( )
A.潜水艇能上浮或下沉是通过改变浮力实现的
B.若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
C.用打气筒向模型中打气模型上浮
D.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力变大
54.一艘远洋轮船装上货物后,船和货物总质量为8×106kg,则船在海洋中航行所受到的浮力是 N(g取10N/kg)。同一艘轮船从海里驶进河里,受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),船身相对于水面将 (选填“上浮’、“下沉”或“不变”)。
55.一个质量是50g的鸡蛋悬浮在盐水中,它受到的浮力是 N,如果往盐水中再加入少许的盐(盐可以完全溶解),鸡蛋将 (选填“上浮”或“下沉”),再次静止时鸡蛋所受的浮力为 (选填“大于”“小于”或“等于”)鸡蛋的重力。
【题型12 判断物体的浮与沉】
56.将重为4N,体积为6×10-4m3的物体投入一个装有适量水的烧杯中,溢出200g水。当物体静止时,下列判断正确的是( )
A.物体漂浮,F浮=2N B.物体悬浮,F浮=6N
C.物体漂浮,F浮=4N D.物体沉在水底,F浮=2N
57.将重为9N的物体全部压入水中,物体排开的水所受的重力为12N,此时物体受到的浮力为 N;放开物体,物体将 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。特物体静止时所受浮力为 N。
58.如图所示,白玛用手将重,体积为的苹果压入水中,请在图中画出苹果所受浮力的示意图 ,并标明浮力的大小。她松手后苹果将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。(,)
59.一个密度为、体积为0.5dm3的木块浸没在水中时所受的浮力是 N,浮在水面上所受到的浮力 (g取10N/kg)。
60.一个物体质量为,其体积为,把它浸没在水中后放手,它将 ( 选填“上浮”或“下沉"或“悬浮”),它最终静止时所受到的浮力为 ( 已知, )。
【题型13 浮与沉 生活中的运用】
61.某同学用铅笔、细铁丝制作一支简易密度计,他将密度计先后放在盛有不同液体甲、乙两个相同容器中,当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。以下说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度较小 B.乙容器中液体的密度较小
C.甲容器中密度计受到的浮力较小 D.乙容器对水平桌面的压强较大
62.用盐水浸种是筛选饱满种子的措施之一。如图所示,把待选种子放入盐水中,饱满种子会沉在盐水底部,不饱满的种子会浮出液面。下列说法正确的是( )
A.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子受到的浮力大
B.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子密度大
C.浮出液面的种子上浮过程中受到的压强变大
D.沉在盐水底部的种子密度比盐水密度大
63.潜艇从海中高密度水层驶入低密度水层时,急速掉落的现象称为“掉深”,如题图所示,下列关于“掉深”原因的解释正确的是( )
A.潜艇的质量变小 B.潜艇所受压强变大
C.潜艇所受浮力变小 D.潜艇所受重力变大
64.长沙市文化旅游广电局携“快乐长沙、韵味星城”定制热气球亮相欧洲最大热气球节——布里斯托热气球节,如图所示,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,使得气球内空气密度 ,热气球受到的浮力增大,当浮力 热气球自身重力时,热气球就开始上升。
65.为保证安全,海船的船舷上画有载重线,如图是部分载重线。当船从北大西洋驶入印度洋时,船受到的浮力 ;根据载重线,可知北大西洋的海水密度 印度洋的海水密度,判断的理由是: 。
【题型14 浮力与深度的图像关系】
66.如图甲所示,小明课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他把一个实心物体挂在弹簧测力计的挂钩上,且浸没在水中,然后将其匀速拉出水面,弹簧测力计示数随物体上升距离的变化情况如图乙所示。则实心物体浸没时所受的浮力为 N。实心物体的密度为 kg/m3。
67.在如图所示的甲图中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图像。若不计水的阻力,则该石料完全浸没在水中时所受到的浮力为 N,该石料的密度为 。
68.如图甲所示,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一小段。图乙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。分析图像可知,圆柱体重力是 N;圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;圆柱体浸没时排开水的重力是 N;圆柱体的体积是 cm3;圆柱体的长度是 cm。(忽略液面变化)
69.建设桥梁的过程中,要向水中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1,钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示。则:构件所受浮力F1随h的变化图像是 ,构件所受的最大浮力为 N,构件所受的重力为 N,构件的密度为 kg/m3。(,g取10N/kg)
70.将棱长为2m的正方体沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲所示),钢绳的拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化,如图乙所示,其中反映浮力随h变化的图线是 (选填序号);物体浸没后所浮力大小为 N;根据图象可知,该物体的重力为 N。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
【题型15 上方或下方有绳子的计算】
71.如图所示,重为10N、体积为1.2×103cm3的实心正方体,用细绳吊着浸入盛水的容器中,此时容器中水面高度为30cm。则水对容器底部的压强为 Pa;剪断细绳后,物体最终在水中 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”)。(ρ水=1.0×103kg/m3)
72.如图所示,用细线拉着A物体浸没在盛水的容器中且保持静止。A物体重力为10N,体积为5×10﹣4m3,此时细线对A物体的拉力为 N;剪断细线后,当物体和水静止时,水对容器底部的压强将 (填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
73.如图所示,质量为0.6kg,体积为800cm3的长方体木块浸没在装有某种液体的柱形容器中,且保持静止,细线对木块的拉力为2N。g=10N/kg,求:
(1)浸没时木块受到的浮力;
(2)此液体的密度;
(3)剪断细线待木块静止后,木块所受的浮力。
74.水平放置的平底薄壁柱形容器A重1N,底面积是,内装有一些水,一个不吸水的正方体木块B重4N,边长为10cm,通过一体积可以忽略长度为15cm的细线与容器底部相连,如图所示,B最终静止时有一半的体积浸入水中,(取,)求:
(1)绳子对B的拉力是多大;
(2)容器对水平桌面的压强是多大;
(3)将细绳剪断,待物块B静止后,求水对容器底部压强的变化量。
75.如图1所示,将一底面积为的长方体木块用细线系在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水,直到木块的上表面与液面相平,如图2所示。木块底部受到水的压强p随容器中水的深度h的变化规律如图3所示。已知水的密度为。求:
(1)木块的重力;
(2)木块的密度;
(3)细线上最大拉力。
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第十章 流体的力现象
【题型1 流体压强与流速的关系】 1
【题型2 辨析物体是否受到浮力】 4
【题型3 浮力的方向以及产生原因】 7
【题型4 根据浮力的产生原因计算浮力的大小】 10
【题型5 称重法测量浮力】 13
【题型6 探究影响浮力大小的因素(实验题)】 16
【题型7 阿基米德原理(实验题)】 24
【题型8 阿基米德原理的应用】 32
【题型9 同种液体中比较浮力和密度的大小】 34
【题型10 不同种液体中比较浮力和密度的大小】 38
【题型11 改变物体的浮与沉】 43
【题型12 判断物体的浮与沉】 46
【题型13 浮与沉 生活中的运用】 48
【题型14 浮力与深度的图像关系】 52
【题型15 上方或下方有绳子的计算】 56
【题型1 流体压强与流速的关系】
1.汽车在高速行驶时,只需略微打开天窗,就可以实现高效的“换气”功能,净化车内空气,如图所示,下列选项与此原理相同的是( )
A. 热气球能够升空
B. 飞机的机翼做成流线型
C. 注射器吸取药液
D. 摩擦过的尺子吸引碎纸屑
【答案】B
【详解】汽车高速行驶时,天窗处空气流速大,根据流体压强与流速的关系(流速大的地方压强小),车内空气会在压强差作用下被 “压” 出,实现换气。
A.热气球升空是利用空气的浮力,热气球内空气受热膨胀,密度变小,浮力大于重力时升空,与流体压强和流速关系无关。故A不符合题意;
B.飞机机翼做成流线型,飞行时,机翼上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,产生向上的升力,利用了流体压强与流速的关系,和汽车天窗换气原理相同。故B符合题意;
C.注射器吸取药液是利用大气压,拉动活塞时,注射器内气压减小,外界大气压将药液压入注射器,与流体压强和流速关系无关。故C不符合题意;
D.摩擦过的尺子吸引碎纸屑是因为尺子摩擦后带电,具有吸引轻小物体的性质(静电现象),与流体压强和流速关系无关。故D不符合题意。
故选B。
2.学习了“流体压强”的知识后,聪明的小明做了如下的实验,他用3D打印机制作了四种模型,分别固定在支架上如图所示,其中能获得向上升力的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】AB.该模型上下对称,模型上下的空气流速差不多,所以不会获得向上升力,故AB错误;
C.因为模型上表面弯曲,下表面平直,相同时间内,空气经过上方的路程比下方路程长,流速大,压强小,模型在压强差下产生向上的升力,故C正确;
D.因为模型下表面弯曲,上表面平直,相同时间内,空气经过下方的路程比上方路程长,流速大,压强小,模型在压强差下产生向下的力,故D错误。
故选C。
3.如图所示,在倒置的漏斗里放一个乒乓球,用手指托住后从漏斗口向下持续吹气,然后将手指移开,发现乒乓球并不下落。在向下持续吹气的过程中,乒乓球上方气流速度 下方气流速度,导致上方气压 下方气压,从而产生压强差。(选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】 大于 小于
【详解】[1][2]当从漏斗口向下用力吹气时,气流从漏斗壁快速流出,乒乓球上方气流的流速大、压强比较小,乒乓球的下方受到的大气压是不变的,乒乓球下方压强大于上方压强,产生向上的压力差托着乒乓球不会掉下来。
4.如图所示,在高铁站的站台上,离站台边缘一定距离的地方标有一条安全线。当列车驶过时,带动周围空气流动,距离列车越近的地方空气流速越大。根据流体压强与流速关系,站台上产生 方向的压强差(选填“站台指向列车”或“列车指向站台”),并且离列车越近,压强差越 ,因此如果人越过安全线,即使与车辆保持一定的距离,也是非常危险的。
【答案】 站台指向列车 大
【详解】[1][2]列车驶过时,列车附近空气流速大、压强小,站台远处空气流速小、压强大。因此,站台上会产生“站台指向列车”的压强差;且离列车越近,空气流速差异越大,压强差也就越大,人越容易被外侧高压推向列车,所以要站在安全线外。
5.用吸管喝水主要依靠了 的作用。如图,小明利用吸管进行自制喷雾器,他往水平放置的吸管中吹气,可以看到竖直放置的吸管中水面上升,这是因为气体流速大,压强 。
【答案】 大气压 小
【详解】[1]当我们用吸管喝水时,吸管内的空气被吸出,管内的气压会降低,而外界的大气压强相对较高,会把杯子里的水“压”进吸管,进而进入我们的口中。
[2]往水平放置的吸管中吹气时,竖直放置的吸管上方空气的流动速度较大,压强较小,在水面上方气压作用下水面上升喷出。
【题型2 辨析物体是否受到浮力】
6.如图所示的四个情景中的物体,没有受到水或空气的浮力作用的是( )
A.遨游太空的中国空间站
B.漂浮在海面的大型游轮
C.在水中下沉的苹果
D.飞向天空的飞机
【答案】A
【详解】浮力产生的原因是物体上下表面存在压力差,若物体下表面没有受到液体或气体的压力,则物体不受浮力作用。
A.太空中没有空气,遨游太空的空间站不受气体的压力,所以没有受浮力作用,故A符合题意;
B.漂浮在海面上的大型游轮,部分浸在水中,其下表面受到水向上的压力,所以受浮力作用,故B不符合题意;
C.在水中下沉的苹果,其下表面受到水向上的压力,所以受到浮力作用,故C不符合题意;
D.飞向天空的飞机浸在空气中,其下表面受到空气向上的压力,所以受到浮力作用,故D不符合题意。
故选A。
7.如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则 受浮力, 不受浮力, 受到水的压强最大。
【答案】 ABC D D
【详解】[1]由图知道,水对A、C物体上、下表面产生了压力差,故A、C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、下表面产生了向上的压力差,故B物体一定受浮力的作用。
[2]D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D物体上、下表面没有产生向上的压力差,故D物体一定不受浮力的作用。
[3]液体的密度相同,D所处的深度最大,根据p=ρgh知道,D受到水的压强最大。
8.如图所示,太空中物体不受重力,乒乓球在水中静止时 (选填“受”或“不受”)浮力作用。若此时在水中放一个实心铁球,铁球 (选填“会”或“不会”)沉入水中。
【答案】 不受 不会
【详解】[1][2]在太空中,物体都处于失重状态。乒乓球在水中静止时,没有受到水的压力,所以不受浮力;在水中放一个实心铁球,由于铁球处于失重状态,也不受浮力,铁球不会沉入水中。
9.“天宫课堂”上宇航员王亚平演示了浮力“消失”的实验,教室里同学们同步做对比实验,如图所示。乒乓球静止时, 图符合浮力“消失”现象,此时乒乓球 (选填“受到”或“不受”)水的作用力。
【答案】 乙 不受
【详解】[1][2]在地球上,乒乓球会漂浮在水面上,受到水的浮力的作用;在太空中,物体都处于失重状态,乒乓球在水中静止时,没有受到水的压力,所以不会受到浮力,即乒乓球没有受到力,乒乓球可以在水中任意位置悬浮,故乙图符合浮力“消失”现象,此时乒乓球不受水的作用力。
10.小明同学认为“金属块在水中,不受到水的浮力”,聪明的小旭同学做了如图所示的实验,加水前后弹簧的形变不同,说明了在水中的物体 (选填“受到”或“不受到”)浮力,该力的施力物体是 。
【答案】 受到 水
【详解】[1][2]加水前,金属块受到弹簧的弹力和重力的作用,并且这两个力是一对平衡力;加水后,弹簧的形变程度变小,即受到的弹力变小,而其重力不变,所以一定还受到一个竖直向上的力,而这个力就是金属块受到的浮力,浮力的施力物体是水。
【题型3 浮力的方向以及产生原因】
11.如图所示,将同一长方体分别水平与竖直放置在某液体中,物块在不同情景下受到的( )
A.上下表面压强差不等,上下表面压力差相等
B.上下表面压强差相等,上下表面压力差不等
C.上下表面压强差相等,上下表面压力差相等
D.上下表面压强差不等,上下表面压力差不等
【答案】A
【详解】根据可知,物块上下表面压强差为,由于同一长方体分别水平与竖直放置在某液体中,,所以,即上下表面压强差不相等;同一物体浸没在液体中,受到的浮力等于物体上下表面受到液体的压力差,即
由于,所以放置方式不同,浸没的体积相同,所受浮力相同,所受压力差相同;故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
12.如图所示,鸡蛋在盐水中受到浮力,图中画出了几个力的方向,鸡蛋所受的浮力是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【详解】鸡蛋悬浮在液体中,此时鸡蛋上、下表面受到的压力不同,这个压力差就是鸡蛋所受浮力,因为浮力的方向总是竖直向上的,所以F3正确,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
13.如图所示,有一个重力为G的长方体悬浮在液体中,其受到的浮力为,液体对长方体向下和向上的压力分别为和。下列说法错误的是( )
A.
B.
C.长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡
D.若物体悬浮于更深的位置,与图示位置相比,、之差不变
【答案】B
【详解】A.液体压强的大小与深度有关,同一液体中,深度越深,压强越大,所以悬浮在液体中的长方体,上表面受到液体的压强小于下表面受到液体的压强。根据可知,长方体上表面受到液体的压力小于下表面受到液体的压力,即,故A正确,不符合题意;
B.长方体悬浮在液体中,处于平衡状态。对长方体进行受力分析,长方体受到竖直向下的重力G、竖直向下的压力、竖直向上的压力,所以有,故B错误,符合题意;
C.长方体悬浮在液体中时,在相同深度处,长方体相对侧面受到的液体压强相等,根据可知,长方体的相对侧面所受液体的压力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,满足二力平衡的条件,所以长方体相对侧面所受液体的压力相互平衡,故C正确,不符合题意;
D.若物体悬浮于更深的位置,上下表面的深度差不变,则上下表面受到的压强差不变,受力面积不变,根据可知,所以上下表面受到的压力差不变,即、之差不变,故D正确,不符合题意。
故选B。
14.乒乓球按入水中时会感到有点费力,松手后乒乓球迅速浮起来,说明乒乓球受到了力的作用,这个力的施力物体是 ,方向为 。
【答案】 水 竖直向上
【详解】[1]将乒乓球按入水中时会感到有点费力,此时乒乓球受到了竖直向下重力,和竖直向上的浮力,是浮力让松手后的乒乓球上浮,浮力的施力物体是水。
[2]浮力产生的原因是上下表面压力差,下表面受到的压力大于上表面所受的压力,故浮力的方向是竖直向上的。
15.如图所示,将一个乒乓球用细线系在容器底部,然后向容器中倒入适量的水,容器起初放在水平木板上,缓慢抬起木板一端,随着的改变,悬线与水平面的夹角不变,这说明浮力的方向总是 的;将细绳剪断后,乒乓球会上浮,这说明力可以改变物体的 。
【答案】 竖直向上 运动状态
【详解】[1]由题意可知,当向容器中倒入适量的水时,乒乓球处于受力平衡状态,乒乓球在竖直向下的重力、细线的拉力、水的浮力三个力的作用下平衡,所以,将一个乒乓球用细线系在容器底部,然后向容器中倒入适量的水,容器起初放在水平木板上,发现细线沿竖直方向,缓慢抬起木板一端,随着的改变,悬线与水平面的夹角不变,始终与水平面垂直;这说明浮力的方向总是竖直向上的。
[2]将细绳剪断后,向下的细线的拉力消失,这时乒乓球所受竖直向上的浮力大于竖直向下的重力,此时乒乓球的受力不再平衡,所受合力不再为零,受到的浮力大于重力,乒乓球由静止开始上浮,运动状态发生变化,这说明力可以改变物体运动状态。
【题型4 根据浮力的产生原因计算浮力的大小】
16.如图所示,我们研究浸没在液体(密度为ρ液)中的长方体,分析它受力的情况。长方体上、下表面的面积为S,上、下表面所处的深度分别记为h1、h2(h2>h1)。下列说法不正确的是( )
A.长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡
B.液体对长方体上表面的压力F1=ρ液gh1S
C.长方体上、下表面受到液体对它的压力差为F2﹣F1=ρ液Sg(h2﹣h1)
D.浸在液体中的长方体排开的液体所受的重力等于G排=ρ液g(h2﹣h1)S
【答案】C
【详解】
A.根据相同深度液体向各个方向的压强相等的特点可知,长方体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,则长方体两个相对的侧面所受液体的压力同时作用在长方体上,且大小相等、方向相反、作用在同一条直线上是一对平衡力,故A正确,不符合题意;
B.液体对长方体上表面的压强:p1=ρ液gh1,由
可知,液体对长方体上表面的压力
F1=p1S=ρ液gh1S
故B正确,不符合题意;
C.液体对长方体下表面的压强:p2=ρ液gh2,由
可知,液体对长方体下表面的压力
F2=p2S=ρ液gh2S
因此长方体上、下表面受到液体对它的压力差
F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液g(h2﹣h1)S
故C错误,符合题意;
D.由浮力产生的原因可知,物体受到的浮力
F浮=F2﹣F1=ρ液g(h2﹣h1)S
由阿基米德原理可知,浸在液体中的长方体排开的液体所受的重力
G排=F浮=ρ液g(h2﹣h1)S
故D正确,不符合题意。
故选C。
17.浸没在水中的某物体上表面受到的水的压力为,如果物体在水中受到的浮力为,那么物体下表面受到的水的压力大小是 ,浮力的方向是 。
【答案】 70 竖直向上
【详解】[1][2]根据浮力的产生原因,物体下表面受到的水的压力为
浮力的方向始终是竖直向上的。
18.浸没在水中的物体,受到水对它向上、向下的压力分别为15N、6N,其受到的浮力大小为 N。增大物体浸在水中的深度,物体受到的向上和向下的压力差将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】 9 不变
【详解】[1]根据浮力的产生原因可知,物体受到的浮力为
[2]浸没在液体中的物体,当所处的深度增加时,V排不变,液体密度不变,由可得物体受到的浮力不变,则物体受到向上和向下的压力差不变。
19.用弹簧测力计悬挂重为的圆柱体,放入水中,静止时弹簧测力计示数如图所示,则圆柱体所受浮力为 N;若此时圆柱体下表面所受水的压力为,则物体上表面所受水的压力是 N。
【答案】 3 12
【详解】[1]根据称重法测浮力,浮力,其中,,则圆柱体所受浮力为
[2]根据浮力产生的原因,浮力等于物体上下表面所受水的压力差,即
已知,,则
20.如图所示,用针将重为3N的长方体小木块压入水中浸没,静止时木块上表面受到水的压力为5N,下表面受到水的压力为10N,则木块受到的浮力大小为 N;针对木块的压力为 N。
【答案】 5 2
【详解】[1]根据压力差法可得木块受到的浮力为
[2]图中木块静止,受到竖直向下的重力、竖直向下的压力、竖直向上的浮力,在这三个力的作用下处于平衡状态,由平衡力可得,针对木块的压力为
【题型5 称重法测量浮力】
21.一个重为3N的物体,浸没在水中时,弹簧测力计的示数为2N,则该物体受到的浮力为( )
A.3N B.2N C.1N D.5N
【答案】C
【详解】当物体浸没在水中时,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力。这三个力处于平衡状态,即重力等于浮力与拉力之和。所以物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的示数,即
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
22.如图所示,将小石块挂在弹簧测力计下如图甲,再浸没入水中(石块没有碰到烧杯底部)如图乙,静止时测力计示数分别是4N和3N,下列说法错误的是( )
A.石块的重力力是4N B.水对石块的浮力是3N
C.水对石块的浮力是1N D.图乙中,石块受的力有重力、拉力和浮力
【答案】B
【详解】由图甲及二力平衡的条件可知,石块的重力大小等于弹簧测力计的示数,为4N,而图乙中,石块受到水的浮力、弹簧测力计的拉力和自身的重力,则由力的平衡条件可得水对石块的浮力为F浮=G-F拉=4N-3N=1N,故ACD正确,不符合题意,B错误,符合题意。
故选B。
23.如图所示,把重2.5N的石块挂在弹簧测力计上,将石块浸没在水中,弹簧测力计示数变为1.5N。下列有关说法正确的是( )
A.石块所受浮力方向竖直向下 B.石块浸没在水中受到的浮力为1N
C.石块上、下表面受到的压力差为1.5N D.石块下表面受到的压力为2N
【答案】B
【详解】A.重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,故A错误;
B.对物体进行受力分析,可知,所以石块浸没在水中受到的浮力为
故B正确;
C.浮力等于物体上、下表面受到的压力差,所以石块上、下表面受到的压力差为
故C错误;
D.根据可知,石块上下表面的表面积未知,石块所处的深度未知,所以无法求出石块下表面受到的压力,故D错误。
故选B 。
24.如图所示是研究“在水中下沉的物体是否受到浮力”实验。依据实验可知圆柱体物体所受的重力为 N,圆柱体物体上、下表面所受水的压力差为 N。
【答案】 3.2 1
【详解】[1]由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,弹簧测力计的示数等于圆柱体所受的重力G=3.2N。
[2]圆柱体浸没水中测力计示数,圆柱体所受浮力
因为浮力就等于液体对物体上下表面的压力差,所以,圆柱体物体上、下表面所受水的压力差为。
25.浸没在水中的木块A(左图),其上表面受到水的压力F1=8N,下表面受到水的压力 F2=13N,请问木块A所受浮力大小为 ;用弹簧测力计称物体B(右图) G物=19N,将物体B浸没水中后称弹簧测力计示数为F拉=11N,物体B所受浮力为 N。
【答案】 5N 8
【详解】[1]根据浮力的产生原因可知木块A所受浮力大小为
[2]根据称重法,物体B所受浮力为
【题型6 探究影响浮力大小的因素(实验题)】
26.小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下并未调零,则算出的盐水密度 ;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面的高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与图乙数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
【答案】(1) 上 变大 0.3
(2) 越大 无关
(3) 1.1 不变
(4)不合理;实验中未控制物体排开液体的体积相同
【详解】(1)[1]弹簧测力计示数减小,说明物体受到了浮力的作用,浮力的方向是竖直向上的。
[2]物块浸入水中后水面升高,容器底部深度增大,根据可知,水对容器底部的压强变大。
[3]图甲中弹簧测力计示数为2.4N,则受到的浮力为
(2)[1]甲、乙、丙中,物块排开水的体积逐渐增大,测力计示数逐渐减小,浮力逐渐增大,说明同种液体中,排开液体体积越大,浮力越大。
[2]丙、丁中,物块完全浸没,深度变化但测力计示数不变,浮力不变,说明物体浸没在同种液体中时浮力与深度无关。
(3)[1]物体浸没在水中受到的浮力为
而物体浸没在盐水中受到的浮力为
由可知有
由此可得
[2]实验前,弹簧测力计指针在零刻度线以下未调零,测量的重力会偏大,计算出的浮力偏大,但物体受到的浮力是重力与弹簧测力计示数之差,保持不变,因此算出的盐水密度保持不变。
(4)要探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关需要控制物体排开液体的体积相同,而横放与竖放时,露出水面高度相同但排开液体的体积不同,无法探究浮力与深度的关系。
27.小理同学在进行探究“浮力的大小与什么因素有关”的实验,实验装置和实验过程中弹簧测力计的示数如图所示。
(1)②图中物体A所受浮力大小为 N;
(2)分析图①②③可以得到的结论是物体所受的浮力与 无关;
(3)若要探究浮力与液体密度的关系,应该选① 三个实验步骤来比较。
(4)小理同学所用的盐水的密度是 kg/m3(已知水的密度为,g取10N/kg)
【答案】(1)1
(2)物体浸没的深度
(3)③⑤
(4)
【详解】(1)根据称重法可知,②图中物体A所受浮力大小为
(2)分析图①②③,液体的密度和物体A排开液体的体积相同,物体A浸没的深度不同,弹簧测力计的示数相同,根据称重法可知,物体A受到的浮力相同,故可得物体所受的浮力与物体浸没的深度无关。
(3)根据控制变量法,要想探究浮力与液体密度的关系,应控制物体排开液体的体积相同,只改变液体的密度,因此应选①③⑤三个实验步骤来比较,此时弹簧测力计的示数不同,根据称重法可知,物体受到的浮力不同,可知物体所受的浮力与液体的密度有关。
(4)由图①③实验,根据称重法可知,物体A在水中受到的浮力为
物体A完全浸没,物体A的体积等于排开水的体积,根据阿基米德原理可知
由图①⑤实验,根据称重法可知,物体A在盐水中受到的浮力为
则盐水的密度为
28.在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出)。
(1)金属块的重力为 N,金属块在图C中受到的浮力为 N。
(2)分析比较图A、B、C、D可知:金属块浸入液体的 越大,它所受的浮力越 (选填“大”或“小”)。
(3)分析比较图A、D、E可知:当金属块浸没入水中后,所受浮力的大小与它浸没后的深度 (选填“有关”或“无关”);分析比较图A、E、G可知:浮力大小与 有关。
(4)若图C中挂钩下的细线突然断了,金属块在下沉过程中,所受浮力将 (选填“不变”、“增大”或“先增大后不变”)。
【答案】(1) 5 0.6
(2) 体积 大
(3) 无关 液体的密度
(4)先增大后不变
【详解】(1)[1]如图A所示,在空气中弹簧测力计的示数等于物体重力,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为5N,即金属块的重力为
[2]金属块在图C中受到的弹簧测力计的拉力为
所受的浮力为
(2)分析比较图A、B、C、D可知:金属块浸入液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,根据称重法可知金属块所受的浮力越大。
(3)[1]分析比较图A、D、E可知:当金属块浸没入水中后,深度改变,弹簧测力计示数不变,根据称重法可知金属块所受的浮力不变,可得所受浮力的大小与它浸没后的深度无关。
[2]分析比较图A、E、G可知:金属块排开液体的体积相同,盐水和水的密度不同,弹簧测力计的示数不同,根据称重法可知金属块所受浮力不同,可得浮力大小与液体的密度有关。
(4)若图C中挂钩下的细线突然断了,金属块在下沉过程中,开始时排开水的体积不断变大,浸没后排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知所受的浮力先增大后不变。
29.毛毛同学为探究浮力的大小跟什么因素有关,做了如图1的实验,其中B、C、D、E容器里面液体均为水。
(1)图1D中物体受到的浮力是 N;
(2)由C、D两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度 关;
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,能正确表示物体所受浮力F与物体底面浸入水中深度h关系的图像是图2中的 ;
(4)图1中的物块的密度是 kg/m3,若图1E中液体不是水,则其密度为 kg/m3时,物体对容器底部压力刚好为零。
【答案】(1)1
(2)无
(3)C
(4) 4×103 1.2×103
【详解】(1)根据称重法,由1A图、1D图得,物体浸没在水中所受的浮力为
(2)从图中A、C、D可得出,物体浸没在水中不同深度,根据称重法可知,物体受到的浮力相同,说明浸没在液体中的物体所受浮力的大小与浸没深度无关。
(3)用测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到刚浸没在水中的过程中,物体排开液体的体积逐渐变大,受到浮力变大,从开始浸没在水到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,排开液体的体积不变,受到的浮力大小不变,故能正确表示物体所受浮力与物体底面浸入水中深度关系的图象是图2中的C。
(4)[1]由阿基米德原理可得:……①
物体的重力为4N,根据可得:……②
浸没时,联立①②解得
[2]图1E中,物体对容器底部压力刚好为零,,即
由阿基米德原理可知……①
由上一问可知:……②
①÷②得液体的密度为
30.探究“浮力大小与哪些因素有关”时的实验情景如图所示,弹簧测力计下方所挂铜块是底面积为5cm2、高为6cm的实心圆柱。
(1)分析A、D、E三个实验步骤,观察到 ,说明物体所受浮力大小跟浸没深度无关;
(2)步骤C中,铜块所受的浮力= N;
(3)步骤F中溶液的密度为 g/cm3;(结果保留一位小数)
(4)分析实验步骤A、E、F可以得出结论:当 一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大;
(5)安安继续设计了图G所示的装置测量一木块的密度:往容器中缓慢加水,当木块体积的一半浸入水中时,拉力传感器的示数为;继续往容器中加水,当木块完全浸入水中时,拉力传感器的示数为。若水的密度为,则木块的密度= (请用、、来表示)。
【答案】(1)步骤、中弹簧测力计的示数相等
(2)
(3)
(4)排开液体的体积
(5)
【详解】(1)根据控制变量法,要探究物体所受浮力大小跟浸没深度无关,需改变物体的深度,液体密度相同,排开液体体积相同,分析A、D、E三个实验步骤,可观察到步骤D、E中弹簧测力计的示数相等,实心圆柱所处水中深度不同,由称重法可知,D、E中实心圆柱受到的浮力相等,说明物体所受浮力大小跟浸没深度无关。
(2)根据称重法,步骤A中物体重力为2.7N,步骤C中,弹簧测力计示数为2.5N,铜块所受的浮力
(3)由A、E可知物体浸没在水中受到的浮力
物体的体积
由A、F可知物体浸没在溶液中受到的浮力
中溶液的密度
(4)根据控制变量法,步骤A、E、F中,物体排开液体体积相同,液体密度不同,物体在水中所受浮力0.3N,在液体中所受浮力0.4N,液体密度大,物体所受浮力更大,因此分析实验步骤A、E、F可以得出结论:排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
(5)设木块的重力为G,当木块的一半体积浸入水中时,拉力传感器的示数为F1,则有⋯⋯①
当木块完全浸入水中时,拉力传感器的示数为F2,则有⋯⋯②
把②代入①中可得
由②①可得
由可知,木块的密度为
【题型7 阿基米德原理(实验题)】
31.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯、小桶等器材,按照如图所示步骤,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系。图中数值为测力计示数。
(1)由题可知,小石块的重力为 N。
(2)图C实验时,若溢水杯中未装满水,则会导致测出的G排 (选填“偏大”或“偏小”);
(3)若将金属块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则 (选填“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
(4)若图C中溢水杯中水深为0.1m,溢水杯底面积为80cm2,求水对溢水杯底的压强和压力。(写出必要的文字说明、计算过程及最后结果,g=10N/kg)。
【答案】(1)3.8
(2)偏小
(3)能
(4),8N
【详解】(1)图 B 中弹簧测力计的示数即为小石块的重力,因此小石块的重力为3.8N。
(2)若溢水杯未装满水,小石块排开的水不能全部溢出,导致测得的排开水的重力G排偏小。
(3)阿基米德原理适用于所有浸在液体中的物体,木块漂浮时浮力等于重力,排开液体的重力也等于浮力,因此能验证阿基米德原理。
(4)水对溢水杯底的压强
水对溢水杯底的压力
32.如图所示是实验小组用均质不吸水金属块、弹簧测力计、小桶和溢水杯探究“浮力与哪些因素有关”的实验。
(1)实验前,小组同学应在 方向对弹簧测力计进行调零处理;从实验中可知金属块的质量为 g。
(2)在图丙实验中,金属块完全浸没时受到的浮力大小是 N。
(3)小组同学比较图甲、乙、丙三次实验可知,金属块受到的浮力大小与其 有关;比较图 三次实验可知,金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)实验结束后,小组同学测量了金属块完全浸没在水中时小桶中水的重力大小如图戊所示,可知金属块完全浸没在水中时排开水的重力大小为 N;分析发现,金属块浸没在水中时排开水的重力大小 (选填“大于”“小于”或“等于”)金属块浸没在水中时受到的浮力大小,这就是著名的“阿基米德原理”。
(5)若小组同学分析实验数据时发现,金属块浸没在水中时排开水的重力大小小于金属块浸没在水中时受到的浮力大小,出现这样情况的原因可能是 。
【答案】(1) 竖直 270
(2)1
(3) 排开液体的体积 甲、丙、丁
(4) 1 等于
(5)溢水杯中水未装满
【详解】(1)[1]弹簧测力计使用前应在竖直方向调零,因为实验中是在竖直方向测量力的大小。
[2]从实验甲中,可知金属块的重力
由可得
(2)在图丙实验中,金属块完全浸没,此时受力情况,由丙图弹簧测力计可知,,则
(3)[1]甲、乙、丙实验中液体密度相同,甲中金属块未浸入液体,乙中金属块部分浸没在液体内,丙中金属块完全浸没在液体内,所受的浮力分别为,
由此可知,金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。
[2]要想得出金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关,应控制浸入液体的密度和排开液体的体积相同,同时改变深度,则由此可知需要比较图甲、丙、丁三次实验。
(4)[1][2]由图戊可知,金属块完全浸没在水中排开水的重力大小
分析发现,,则金属块浸没在水中时排开水的重力大小等于金属块浸没在水中时受到的浮力大小。
(5)若金属块浸没在水中时排开水的重力小于受到的浮力,可能是溢水杯没有装满水,导致部分水没有溢出,排到小桶中的水的重力偏小。
33.某实验小组“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验过程如图所示:
(1)如图甲所示,物体的质量为 kg。
(2)分析甲、丙、丁实验可得:浮力大小跟物体浸没在液体中的深度 关。
(3)分析甲、乙、丙实验可得:当液体密度相同时,物体 越大,浮力越大。
(4)为探究浮力大小与液体密度的关系,可取相同规格的溢水杯(装满盐水),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丁实验比较。
(5)请你结合图中数据,计算出本实验中物体的密度为 kg/m3()
(6)实验小组在实验过程中发现:当物体受到的浮力越大时,排出的水就越多,物体所受浮力大小与其排开水的重力大小有什么关系?于是他们补测了丁中排开水和小桶的总重力以及空小桶(已擦干)的重力,如图戊、己所示。
①丁中物体所受浮力F浮= N;由戊、己两图可得物体排开水的重力G排= N。
②由此可初步得到实验结论:浸在液体中的物体受到的浮力F浮 G排,这就是著名的 原理。
(7)从物体下表面刚接触水面开始逐渐浸入水中,直至浸没,浸没后继续缓慢地增大物体在水中的深度(未接触到容器底),同时记录弹簧测力计的示数和物体下表面的深度。如图能正确反映物体所受浮力F浮和物体下表面深度h关系的图像是 。
A. B.
C. D.
【答案】(1)0.28
(2)无
(3)排开液体的体积
(4)浸没
(5)
(6) 1.4 1.5 = 阿基米德
(7)D
【详解】(1)由图甲可知物体的重力大小是2.8N,由可知物体的质量
(2)分析甲、丙、丁实验,物体排开液体的体积和密度相同,浸没在液体中的深度不同,测力计的示数相同,由称重法可知,物体受到的浮力相同,故可得:浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
(3)根据称重法,物体在乙中受到的浮力
物体在丙中受到的浮力
分析甲、乙、丙实验数据可知,液体的密度相同,而物体在乙中排开液体的体积比丙小,在乙中受到的浮力也比丙小,故可得:当液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(4)为探究浮力大小与液体密度的关系,应控制除密度以外的其他因素相同,与丁实验比较,即可取相同规格的装满盐水的溢水杯,用弹簧测力计吊着同一物体使其浸没在盐水中,使其排开液体的体积相同,然后读出弹簧测力计示数。
(5)由图可知,物体浸没在丙中,排开水的体积等于物体的体积,根据可得,物体的体积
则物体的密度
(6)[1]根据称重法,由甲、丁两图可得,物体在丁图中受到的浮力
[2]由戊、己两图可得,物体排开水的重力
[3][4]在误差允许的范围内,可初步得到实验结论:浸在液体中的物体受到的浮力,这就是著名的阿基米德原理。
(7)根据题意,当物体没有完全浸入时,浸入深度越深,弹簧测力计示数越小,物体所受浮力越大,当物体浸没之后,深度加深,弹簧测力计示数不变,物体所受浮力不变,故选D。
34.李佳和同学们利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶和足量的水等实验器材,做“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验,进行了如图所示的操作。
(1)由 两图得出物块所受浮力,再由另外两图得出物块排开液体所受重力,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力;
(2)小组同学经过交流、评估和反思后,得出方便操作和减小误差最合理的操作步骤顺序是 ;(填入“甲、乙、丙、丁”的合理顺序)
(3)实验时,若空桶内装有少量水,则会导致测出的 (选填“偏大”、“偏小”或“不影响”);
(4)为了得到更普遍的结论,接下来的操作中合理的是______(选填字母);
A.用原来的方案和器材多次测量求平均值
B.将物块换成小石块,用原来的方案再次进行实验;
(5)实验后,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范准备好溢水杯,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,铝块始终不与溢水杯接触,如图所示。当铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,观察到电子秤的示数变化情况是 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】(1)甲、乙
(2)丁、甲、乙、丙
(3)不影响
(4)B
(5)不变
【详解】(1)根据称重法,由甲、乙两图得出物块所受浮力
再由丙丁两图得出物块排开液体所受重力G排=1N,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(2)为了使小桶在接水之后可直接计算水的重力,应先测量空桶的重。然后再测出物体的重力,将溢水杯装满水,并直接浸入水中观察测力计的示数,最后测排出的水和小桶的总重,求排出的水的重力。所以,合理的顺序是丁、甲、乙、丙;
(3)实验时,若空桶内装有少量水,根据
则会导致测出的G排不影响。
(4)由一组数据得出的结论有偶然性,为了得到更普遍的结论,接下来的操作中是将物块换成小石块,用原来的方案再次进行实验,综上分析知,故B符合题意,A不符合题意。
故选B。
(5)设溢水杯的重力为G杯,杯中水的重力为G水,铝块未浸入水中时溢水杯对电子秤压力为
由阿基米德原理可得
铝块浸没在水中静止时,溢水杯对电子秤压力为
即
观察到电子秤的示数不变。
35.小青在实验室利用不会吸水的橡皮泥、弹簧测力计、烧杯、水和细线等物品,进行了如图所示的实验,图中数据为相应实验时弹簧测力计的示数(g取10N/kg):
(1)为了探究浮力的大小与哪些因素有关,小青将橡皮泥捏成一个球体后,用细线将其挂在弹簧测力计挂钩上,进行了图中实验。由A、B、C实验可知,当液体密度一定时, 越大,橡皮泥所受浮力越大;由A、D、E实验可知,橡皮泥所受浮力与 有关;
(2)在E实验中,球体浸没时受到的浮力为 N,容器中盐水的密度为 g/cm3;
(3)为探究浮力与物体浸入液体中的深度是否有关,她把同一块橡皮泥捏成粗细不同的圆柱体,分别浸入水中一半,若弹簧测力计的示数 ,说明物体所受浮力与浸入液体中的深度无关;
(4)为了验证阿基米德原理,她将装满水的溢水杯放在升降台上,进行了F实验,当逐渐调高升降台时,发现随着球体浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,这一过程中弹簧测力计乙的示数会 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1) 排开液体体积 液体的密度
(2) 2.4 1.2
(3)相同
(4)变大
【详解】(1)[1]由图可知,A是在空气中,B是部分浸入水中,C是橡皮泥全部浸入水中,弹簧测力计示数逐渐变小,根据称重法即可知,浮力逐渐变大,说明当液体密度一定时,橡皮泥排开液体的体积越大,橡皮泥所受浮力越大。
[2]由图可知,D是橡皮泥完全浸没在水中,E是完全浸没在盐水中,且所处深度相同,在盐水中时弹簧测力计示数更小,说明橡皮泥受到的浮力更大,因此说明橡皮泥所受浮力与液体密度有关。
(2)[1][2]根据称重法,在E实验中,球体浸没时受到的浮力
同理可得,在D实验中,球体浸没时受到的浮力
由于两次实验球体都浸没,所以排开液体的体积都等于球体的体积,根据阿基米德原理可得
即
(3)浸入水中一半即排开液体的体积相同,所以若弹簧测力计示数相同,说明受到的浮力相等,即浮力与深度无关。
(4)由图F可知,当逐渐升高升降台,物体浸入水中体积变大,排出水增多,乙的示数变大,同时,物体所受浮力变大,甲的示数变小。
【题型8 阿基米德原理的应用】
36.天津某天然浴场的水底布满了小石子,游泳者从浅水区走向深水区的过程中,下列关于游泳者脚底的感受和分析合理的是( )
A.越来越疼,因为人受到的浮力越来越小
B.越来越不疼,因为人受到的浮力越来越大
C.越来越不疼,因为小石子对人的支持力越来越大
D.没有什么变化,因为人受到的重力没有变化
【答案】B
【详解】游泳者从浅水区走向深水区时,排开水的体积逐渐变大,根据阿基米德原理可知,人受到的浮力越来越大。人受到重力G、浮力F浮和小石子的支持力F支,三者满足
重力不变,浮力变大时,支持力会越来越小,脚底受到的压力减小,所以会越来越不疼。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
37.一条油轮在长江中航行时,排开水的体积是,油轮受到的浮力为 N。(g取10N/kg)
【答案】
【详解】根据阿基米德原理可知,油轮受到的浮力为
38.如图所示,将木块轻轻放入盛满水的溢水杯中,用烧杯接收溢出的水,测得烧杯中水的质量为56g,接着用细针缓缓将木块全部压入水中,测得烧杯中水的质量为80g。已知,g取10N/kg,则木块的质量为 g,密度为 kg/m3。
【答案】 56
【详解】[1][2]木块静止漂浮在水面时,其所受的重力与浮力二力平衡,大小相等,又由阿基米德原理可知,木块所受的浮力等于它排开的水所受的重力,故
因此木块的质量
木块被全部压入水中后,排开的水质量为80g,故木块的体积
其密度
39.一金属块在空气中称重时示数为27N,把它全部浸入水中称时弹簧测力计的示数为17N,则该金属块受到的浮力是 N,排开水的重力是 N.
【答案】 10 10
【详解】[1]由称重法测浮力得,金属块受到的浮力为
[2]由阿基米德原理知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,金属块排开水的重力为10N。
40.被誉为“海上丝绸之路”见证一一宋代沉船“南海一号”,被成功打捞出海。“南海一号”沉没于水下20m深,亚洲第一吊“华天龙”缓慢吊起沉船,沉船出水前,受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),这艘宋代古船排水量为600t,则古船在满载时受到的浮力为 N。(,海水的密度为)
【答案】 不变
【详解】[1][2]沉船出水前,船排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,沉船受到的浮力不变;由阿基米德原理可知,古船满载时受到的浮力等于它排开水的重力,古船在满载时受到的浮力
【题型9 同种液体中比较浮力和密度的大小】
41.体积相等的甲、乙、丙三个实心小球,放入水中,甲漂浮,乙悬浮,丙下沉。如图所示。则( )
A.三个小球所受的浮力是
B.三个小球的密度是
C.三个小球的质量是
D.三个小球排开水的质量是
【答案】D
【详解】AD.体积相等的甲、乙、丙三个实心小球,三个球排开水的体积V乙=V丙>V甲
由F浮=ρ水gV排得三个球受到的浮力F甲<F乙=F丙
由阿基米德原理可知三个小球排开水的重力G排甲<G排乙=G排丙
由可知三个小球排开水的质量
故A不符合题意,D符合题意。
BC.甲球处于漂浮状态,则ρ甲<ρ水
乙球处于悬浮状态,则ρ乙=ρ水
丙球沉底,则ρ丙>ρ水
所以三个小球的密度是
三个小球的体积V甲=V乙=V丙
由m=ρV可知三个小球的质量
故BC不符合题意。
故选D。
42.小华将一个李子和一个香瓜放入水槽内的水中,静止后,发现李子沉到水槽底部,香瓜漂浮在水面上,如图所示。下列说法正确的是( )
A.李子的密度小于水的密度
B.香瓜的密度大于李子的密度
C.香瓜受到的浮力小于李子受到的浮力
D.若往水中加适量酒精香瓜可能悬浮
【答案】D
【详解】AB.由题意可知,香瓜漂浮在水面上,李子沉在水底,由物体浮沉条件可知,香瓜的密度小于水的密度,李子的密度大于水的密度,则香瓜的密度小于李子的密度,故AB错误;
C.据图可知,香瓜排开液体的体积大于李子排开液体的体积,液体的密度相同,根据可知,香瓜受到的浮力大于李子受到的浮力,故C错误;
D.若往水中加适量酒精,液体的密度会变小,当刚好和香瓜的密度相等时,香瓜会悬浮,故D正确。
故选D。
43.如图所示,某同学在厨房劳动时发现,小小的樱珠沉在水底,而较大的苹果会漂在水面,下列判断正确的是( )
A.苹果在水中受到的浮力比重力大
B.樱珠在水中受到的浮力比重力小
C.樱珠比苹果排开水的体积大
D.苹果的密度与水的密度相等
【答案】B
【详解】A.苹果漂浮在水面上,根据浮与沉的条件可知,苹果受到的浮力等于重力,故A错误;
B.樱珠沉入水底,根据浮与沉的条件可知,樱珠受到的浮力小于重力,故B正确;
C.由图可知,樱珠比苹果排开水的体积小,故C错误;
D.苹果漂浮,浮力等于重力,则有
由图可知,苹果的体积大于苹果排开水的体积,即,结合上式可知,苹果的密度小于水的密度,故D错误。
故选B。
44.水平桌面上的烧杯中装有适量的水,把两个均匀实心小球A和B放入烧杯中,静止时小球A处于悬浮状态,小球B处于漂浮状态,如图所示,已知两个小球质量相同。下列说法正确的是( )
A.小球B受到的浮力大于B受到的重力
B.小球A受到的浮力大于小球B受到的浮力
C.小球A排开水的重力等于小球B排开水的重力
D.小球A的密度小于小球B的密度
【答案】C
【详解】AB.小球A处于悬浮状态,小球B处于漂浮状态,所受浮力大小等于自身重力大小。已知两个小球质量相同,根据G=mg可知两球的重力相同,故两球所受的浮力大小相同,故AB错误;
C.根据阿基米德原理,浮力等于排开水的重力,已知两个小球受到的浮力大小相同,则小球A排开水的重力等于小球B排开水的重力,故C正确;
D.两球的重力相同,则两小球质量相等,如图所示,小球A的体积小,根据可知小球A的密度大于小球B的密度,故D错误。
故选C。
45.体积相同的甲、乙、丙、丁四个铁球放在水中静止时如图8所示,下列说法正确的是( )
A.
B.
C.丁球质量最小
D.甲球空心部分体积最小
【答案】B
【详解】AB.甲球和乙球都处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件,浮力等于重力,根据阿基米德原理,可得
可得物体的平均密度,由图可知,甲球排开水的体积小于乙球排开水的体积 ,而两球的体积相同,所以甲球的密度小于乙球的密度,故A错误,B正确;
C.由图可知,甲乙漂浮,浮力等于重力,丙悬浮,浮力也等于重力,丁沉底浮力小于重力,又因为排开水的体积
根据阿基米德原理,可知
所以,即丁的质量最大,故C错误;
D.四个球都是铁球,但状态不同,说明它们都是空心的,球的总体积
所以
由于球的总体积和铁的密度是定值,质量m越小,空心部分的体积就越大。由C的分析可知,甲球的质量最小,所以甲球的空心部分体积最大。故D错误。
故选B。
【题型10 不同种液体中比较浮力和密度的大小】
46.放置在水平桌面上的甲、乙两个完全相同的容器中盛有不同的液体,小强将两个完全相同的鸡蛋分别放入甲、乙两个容器中,鸡蛋静止时的状态如图所示,此时两容器中的液面相平,下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在两容器中受到的浮力大小相等
B.乙容器中液体的密度较小
C.甲液体对容器底部的压强大
D.甲容器对水平桌面的压力较大
【答案】A
【详解】A.两个鸡蛋完全相同,重力相等。甲中鸡蛋悬浮,浮力等于重力();乙中鸡蛋漂浮,浮力也等于重力()。因此,鸡蛋在两容器中受到的浮力大小相等,故A正确;
B.悬浮时液体密度等于物体密度();漂浮时液体密度大于物体密度(),则,故B错误;
C.两容器液面相平(深度相等),根据,,则乙液体对容器底部的压强大,故C错误;
D.容器完全相同,液面相平但,且甲中鸡蛋排开液体体积更大(鸡蛋排开液体体积,,故甲液体体积,乙液体体积,)。根据分析得乙容器中液体质量更大,由得乙容器中的液体重力更大,乙容器中总重力()更大,故乙容器对桌面的压力较大,故D错误。
故选A。
47.在两支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙两种不同液体的相同烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大 B.试管在乙液体中排开的液体质量较小
C.两个烧杯底部所受液体压力相等 D.两支试管底部所受液体压强相等
【答案】D
【详解】AB.因两支相同的平底试管内装入等量铁砂,则两支试管的总重力G相同,由于装入等量铁砂的相同平底试管在两液体中都漂浮,所以两试管受到的浮力
F甲=F乙=G
根据阿基米德原理可知
F浮=G排=m排g
所以试管排开的液体质量相等,故AB错误;
C.由图可知,排开的液体体积V排甲>V排乙,而F甲=F乙,由F浮=ρgV排可知,ρ甲<ρ乙,由图可知,放入试管后烧杯中的液面等高,根据p=ρgh可知,烧杯底部所受压强p甲<p乙,由于两烧杯的底面积相同,由F=pS知两个烧杯底部所受液体压力F甲′<F乙′,故C错误;
D.物体受到的浮力等于物体上下表面受到液体的压力差,而试管的上表面受到液体的压力为0,即
F浮=F下表面-F上表面=F下表面
由于受到的浮力相等,所以试管下表面受到的压力相等,即:F甲″=F乙″,两支相同试管的底面积相同,由可知,试管底部受液体压强p甲′=p乙′,故D正确。
故选D。
48.两个完全相同的烧杯中装入甲、乙两种液体,将A、B两个完全相同的小球放入液体中,现象如图所示,则下列分析正确的是( )
A.甲、乙两种液体的密度关系ρ甲<ρ乙
B.两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系p甲<p乙
C.小球B受到烧杯底部的支持力可能为零
D.小球A受到的浮力可能小于小球B受到的浮力
【答案】C
【详解】A.由图知,小球A在甲中漂浮,则;小球B在乙中沉底或悬浮,则;由于两个小球完全相同,则,所以,故A错误;
B.由图知,液体的深度相同,且,根据可知,两个烧杯底部受到液体的压强的大小关系,故B错误;
C.由于小球B在乙中沉底或悬浮,所以当小球B悬浮时,浮力等于重力,小球B受到烧杯底部的支持力为零,故C正确;
D.小球A在甲中漂浮,则;小球B在乙中沉底或悬浮,则;两小球完全相同,质量相等,则,所以A受到的浮力大于或等于B受到的浮力,故D错误。
故选C。
49.将一个新鲜的鸡蛋分别浸入盛有水和浓盐水的容器中,鸡蛋静止在两个容器中的位置如图所示。则下列说法正确的是( )
A.鸡蛋在水中受到的浮力大
B.鸡蛋在水和浓盐水中受到的浮力一样大
C.鸡蛋的密度大于水的密度
D.鸡蛋的密度小于浓盐水的密度
【答案】C
【详解】AB.鸡蛋在水和盐水中排开的体积相同,而盐水的密度大于水的密度,据阿基米德原理得,鸡蛋在盐水中受到的浮力大,故AB错误;
CD.鸡蛋在水中下沉,在盐水中悬浮,据物体的浮沉条件知,鸡蛋的密度大于水的密度、等于盐水的密度,故C正确,D错误。
故选C。
50.三个相同容器内分别装有不同的液体,现将三个完全相同的物体放入容器中,静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系是
B.液体对容器底部的压强关系是
C.液体的密度关系是
D.容器对桌面的压强关系是
【答案】C
【详解】由图可知,物体在甲中漂浮,所以物体受到的浮力,乙中悬浮,因此,丙中物体沉底,因此。
A.由分析得,,故A错误;
BC.由阿基米德原理,结合图中可知,物体在甲中排开液体的体积小于物体的体积,在乙和丙中排开液体的体积等于物体的体积,即
因为浮力
所以液体密度
此时三个容器中液体深度相同,根据可知,液体对容器底的压强
故B错误,C正确;
D.容器放在水平桌面上,对桌面的压力大小等于总的重力,即
容器与物体都相同,即重力相同,由于放入物体后,液体深度相同,即液面以下体积相同,因为
所以
根据得,,且液体密度
所以
即
因此
再由,容器相同,受力面积相同,所以压强与压力成正比,即
故D错误。
故选 C。
【题型11 改变物体的浮与沉】
51.如图所示,新鲜鸡蛋沉在盛有纯水的容器底部,若要其上浮,可加(已知)( )
A.清水 B.食用油 C.盐 D.酒精
【答案】C
【详解】A.向杯内加水、不会改变水的密度,不能增大鸡蛋受到的浮力,不能使鸡蛋上浮,故A不符合题意;
B.向杯中加植物油,植物油不溶于水,不会改变水的密度,不能增大鸡蛋受到的浮力,不能使鸡蛋上浮,故B不符合题意;
C.向杯中加盐,盐溶解后,使水的密度增大,在鸡蛋排开水的体积不变的情况下,由知道,鸡蛋受到的浮力增大,当受到的浮力大于鸡蛋重时,鸡蛋将上浮,故C符合题意;
D.向杯中加酒精,只能使杯内水的密度减小,使鸡蛋受到的浮力减小,不能使鸡蛋上浮,故D不符合题意。
故选C。
52.如图所示,某些鱼的浮沉靠鳔的胀缩实现,下列说法正确的是( )
A.当鳔膨胀时,鱼会上浮
B.当鳔收缩时,鱼的浮力不变
C.鱼的浮沉与轮船的原理相似
D.当鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
【答案】A
【详解】A.当鳔膨胀时,排开水的体积变大,浮力变大,浮力大于重力,鱼会上浮,故A正确;
B.当鳔收缩时,排开水的体积变小,浮力变小,故B错误;
C.鱼的浮沉是通过鳔膨胀或收缩改变排开水的体积从而实现上浮或下沉,轮船的工作原理是漂浮,所以原理不同,故C错误;
D.当鳔膨胀时,排开水的体积变大,由可知,鱼排开水的质量变大,则排开水的重力变大,故D错误。
故选A。
53.如图所示,利用潜水艇模型,探究潜水艇在水中如何实现浮沉。下列说法中正确的是( )
A.潜水艇能上浮或下沉是通过改变浮力实现的
B.若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
C.用打气筒向模型中打气模型上浮
D.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力变大
【答案】C
【详解】A.潜水艇的上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的,故A错误;
B.模型原来处于悬浮状态,说明 ,若想要模型上浮,需要增大浮力或者减小重力,题中“使模型中进水”重力增加,不符合,故B错误;
C.根据B中解析可知,题中“向模型中打气”使得V排变大,则浮力变大,此时浮力大于重力,模型会上浮,故C正确;
D.模型浸没后,下沉过程中排开液体的体积不变,所以模型的浮力不变,故D错误。
故选C。
54.一艘远洋轮船装上货物后,船和货物总质量为8×106kg,则船在海洋中航行所受到的浮力是 N(g取10N/kg)。同一艘轮船从海里驶进河里,受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),船身相对于水面将 (选填“上浮’、“下沉”或“不变”)。
【答案】 8×107 不变 下沉
【详解】[1]因为轮船漂浮在水面上,故所受到的浮力等于自身的重力即
F浮=G=mg=8×106kg×10N/kg=8×107N
[2]同一艘轮船从海里驶进河里,均处于漂浮状态,浮力大小等于重力,因重力没有发生变化,故浮力不变。
[3]当轮船从海里驶入河里时,浮力不变,但水的密度减小,根据阿基米德原理可知
浮力不变,水的密度减小,排开水的体积增大,故此时轮船将下沉一些。
55.一个质量是50g的鸡蛋悬浮在盐水中,它受到的浮力是 N,如果往盐水中再加入少许的盐(盐可以完全溶解),鸡蛋将 (选填“上浮”或“下沉”),再次静止时鸡蛋所受的浮力为 (选填“大于”“小于”或“等于”)鸡蛋的重力。
【答案】 0.5 上浮 等于
【详解】[1]当鸡蛋悬浮在盐水中时,根据浮沉条件可知
[2]往盐水中再加入少许的盐(盐可以完全溶解),根据可知,悬浮在盐水中时,盐水密度变大,排开液体的体积不变,则所受到的浮力变大,则
所以鸡蛋上浮。
[3]再次静止时,鸡蛋漂浮在水面上,根据浮沉条件可知
因为鸡蛋重力不变,所以浮力不变,还等于鸡蛋的重力。
【题型12 判断物体的浮与沉】
56.将重为4N,体积为6×10-4m3的物体投入一个装有适量水的烧杯中,溢出200g水。当物体静止时,下列判断正确的是( )
A.物体漂浮,F浮=2N B.物体悬浮,F浮=6N
C.物体漂浮,F浮=4N D.物体沉在水底,F浮=2N
【答案】C
【详解】物体重为4N,所以它的质量为
物体的密度
由于物体的密度小于水的密度,所以把物体放入水中后将漂浮,漂浮时物体所受的浮力等于物体的重力,所以浮力为4N。故C正确,ABD错误。
故选C。
57.将重为9N的物体全部压入水中,物体排开的水所受的重力为12N,此时物体受到的浮力为 N;放开物体,物体将 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”)。特物体静止时所受浮力为 N。
【答案】 12 上浮 9
【详解】[1]由阿基米德原理知,浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体所受的重力,故此时物体受到的浮力为
F浮=G排=12N
[2][3]因为浸没时,F浮>G物,所以物体将上浮,最终漂浮,浮力等于重力,即
F'浮=G物=9N
58.如图所示,白玛用手将重,体积为的苹果压入水中,请在图中画出苹果所受浮力的示意图 ,并标明浮力的大小。她松手后苹果将 (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。(,)
【答案】 上浮
【详解】[1]苹果受到的浮力大小为
方向竖直向上,如图所示:
[2]苹果受到浮力大于重力,所以松手后苹果将上浮。
59.一个密度为、体积为0.5dm3的木块浸没在水中时所受的浮力是 N,浮在水面上所受到的浮力 (g取10N/kg)。
【答案】 5 2
【详解】[1]木块浸没在水中时,排开水的体积
木块受到的浮力
[2]根据和可得,木块受到的重力
因为木块的密度小于水的密度,所以木块浮在水面上时处于漂浮状态,因为物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以此时木块受到的浮力
60.一个物体质量为,其体积为,把它浸没在水中后放手,它将 ( 选填“上浮”或“下沉"或“悬浮”),它最终静止时所受到的浮力为 ( 已知, )。
【答案】 下沉 2.2
【详解】[1][2]木块所受重力
当物体完全浸没时
浸没在水中时受到的浮力
所以
把它浸没在水中后放手,物体下沉。最终静止时受到的浮力为2.2N。
【题型13 浮与沉 生活中的运用】
61.某同学用铅笔、细铁丝制作一支简易密度计,他将密度计先后放在盛有不同液体甲、乙两个相同容器中,当密度计静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。以下说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度较小 B.乙容器中液体的密度较小
C.甲容器中密度计受到的浮力较小 D.乙容器对水平桌面的压强较大
【答案】B
【详解】ABC.由图可知,密度计在甲、乙两容器中都是漂浮状态,所受的浮力等于其重力,所以所受浮力相等,密度计在乙液体中排开液体的体积大,根据可知,乙液体的密度小于甲液体的密度,故AC错误,B正确;
B.两容器中液面恰好相平,密度计在乙液体中排开液体的体积大,故甲液体的体积大于乙液体的体积,因为甲液体的密度大于乙液体的密度,故甲液体的质量大于乙液体的质量。因为桌面受到的压力等于烧杯、液体、密度计的重力总和,故;因容器底面积相等,根据,甲容器对水平桌面的压强较大,故D错误。
故选B。
62.用盐水浸种是筛选饱满种子的措施之一。如图所示,把待选种子放入盐水中,饱满种子会沉在盐水底部,不饱满的种子会浮出液面。下列说法正确的是( )
A.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子受到的浮力大
B.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子密度大
C.浮出液面的种子上浮过程中受到的压强变大
D.沉在盐水底部的种子密度比盐水密度大
【答案】D
【详解】A.沉在底部的饱满种子,排开盐水的体积等于自身的体积(因为完全浸没);
浮出液面的不饱满种子,排开盐水的体积小于自身的体积(因为部分露出液面)。
由于饱满种子体积通常更大,且两者都在同一盐水中(密度相同),所以沉在底部的种子排开液体的体积更大,根据阿基米德原理,沉在底部的种子受到的浮力也更大。故A错误;
BD.根据物体的浮沉条件,浮出液面的种子密度小于盐水密度;沉在盐水底部的种子密度大于盐水密度。因此,浮出液面的种子密度比沉在盐水底部的种子密度小,故B错误,D正确;
C.液体内部的压强随深度的增加而增大。浮出液面的种子上浮过程中,其所处的深度减小,因此受到的压强变小,故C错误。
故选D。
63.潜艇从海中高密度水层驶入低密度水层时,急速掉落的现象称为“掉深”,如题图所示,下列关于“掉深”原因的解释正确的是( )
A.潜艇的质量变小 B.潜艇所受压强变大
C.潜艇所受浮力变小 D.潜艇所受重力变大
【答案】C
【详解】A.潜艇的质量是其自身的固有属性,不会因为从高密度水层驶入低密度水层而发生改变,故A错误;
B.潜艇所受压强变大是“掉深”过程中深度增加导致的结果,并非引发“掉深”现象的原因,故B错误;
C.根据阿基米德原理,潜艇从高密度水层进入低密度水层时,水的密度减小,而潜艇排开水的体积保持不变,所以潜艇受到的浮力变小;当浮力小于自身重力时,潜艇会急速下落,这正是“掉深”现象的原因,故C正确;
D.潜艇的重力由其自身质量和搭载物的质量决定,不会因为水层密度的变化而变大,故D错误。
故选C。
64.长沙市文化旅游广电局携“快乐长沙、韵味星城”定制热气球亮相欧洲最大热气球节——布里斯托热气球节,如图所示,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,使得气球内空气密度 ,热气球受到的浮力增大,当浮力 热气球自身重力时,热气球就开始上升。
【答案】 变小 大于
【详解】[1]根据密度公式,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,而空气质量不变,所以气球内空气密度变小。
[2]根据物体的浮沉条件可知,当浮力大于自身重力时,物体上浮,故气球上升。
65.为保证安全,海船的船舷上画有载重线,如图是部分载重线。当船从北大西洋驶入印度洋时,船受到的浮力 ;根据载重线,可知北大西洋的海水密度 印度洋的海水密度,判断的理由是: 。
【答案】 不变 大于 见解析
【详解】[1]当船从北大西洋驶入印度洋时,轮船始终漂浮,浮力等于轮船的总重力,总重力不变,因此轮船受到的浮力将不变。
[2][3]由图可知,标有北大西洋载重线在标有印度洋载重线下方,说明轮船在北大西洋时的吃水深度较小,排开海水的体积较小,根据F浮=ρ液V排g可知,在浮力一定时,排开海水的体积较小,则海水的密度较大,因此北大西洋海水密度大于印度洋海水密度。
【题型14 浮力与深度的图像关系】
66.如图甲所示,小明课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他把一个实心物体挂在弹簧测力计的挂钩上,且浸没在水中,然后将其匀速拉出水面,弹簧测力计示数随物体上升距离的变化情况如图乙所示。则实心物体浸没时所受的浮力为 N。实心物体的密度为 kg/m3。
【答案】 0.7 3×103
【详解】[1]由图乙可知,当实心物体完全露出水面时,弹簧测力计的示数为F=2.1N,此示数等于它的重力
G=F=2.1N
由图乙可知,实心物体完全浸没时弹簧测力计的示数F1=1.4N,所以实心物体完全浸没时所受浮力
F浮=G-F1=2.1N-1.4N=0.7N
[2]实心物体的体积
实心物体的密度
67.在如图所示的甲图中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图像。若不计水的阻力,则该石料完全浸没在水中时所受到的浮力为 N,该石料的密度为 。
【答案】 500
【详解】[1]由图乙可知,0~t1内,拉力大小不变,此时石料未接触水面,因石料匀速下降,则石料的重力等于拉力,为
第t1~t2之间,拉力逐渐减小,说明石料慢慢浸入水中,且浸入水中的体积逐渐变大,受到的浮力逐渐变大。完全浸没后,即t2之后,拉力为,则石料全部浸没在水中时所受的浮力为
[2]由阿基米德原理可知,石料的体积为
石料的质量为
则石料的密度为
68.如图甲所示,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一小段。图乙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。分析图像可知,圆柱体重力是 N;圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;圆柱体浸没时排开水的重力是 N;圆柱体的体积是 cm3;圆柱体的长度是 cm。(忽略液面变化)
【答案】 12 8 8 800 4
【详解】[1]由图乙可知,当h=0时,弹簧测力计的示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,物体的重力等于弹簧测力计的示数,即G=12N。
[2]由图乙可知,当h=7cm后,弹簧测力计的示数不变,始终为4N,说明此时圆柱体已经浸没在水中,根据称重法可得,圆柱体受到的浮力为
F浮=G-F拉=12N-4N=8N
[3]根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开液体的重力,所以圆柱体浸没时排开水的重力为
G排=F浮=8N
[4]由于圆柱体浸没在水中时,受到的浮力为8N,所以根据公式可得,圆柱体排开液体的体积,即圆柱体的体积为
[5]根据图乙可知,当圆柱体下降的高度为3cm时,此时圆柱体的下表面刚开始接触水面,当圆柱体下降的高度为7cm时,圆柱体恰好完全浸没在水中,所以圆柱体的长度为
L=7cm-3cm=4cm
69.建设桥梁的过程中,要向水中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1,钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示。则:构件所受浮力F1随h的变化图像是 ,构件所受的最大浮力为 N,构件所受的重力为 N,构件的密度为 kg/m3。(,g取10N/kg)
【答案】 ② 8×104 2.4×105 3×103
【详解】[1]由图可知,构件在浸入水中的过程是排开的水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②。
[2]根据图乙知,从开始浸入到浸没,下降的高度等于其边长,为2m,构件完全淹没时,排开液体的体积
钢绳拉力
构件所受浮力
[3][4]根据受力平衡可知
构件所受的重力
构件的密度
70.将棱长为2m的正方体沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲所示),钢绳的拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化,如图乙所示,其中反映浮力随h变化的图线是 (选填序号);物体浸没后所浮力大小为 N;根据图象可知,该物体的重力为 N。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
【答案】 ② 8×104 1.6×105
【详解】[1]物体从刚接触水面到完全浸没在水中,物体排开水的体积逐渐增大,受到的浮力逐渐增大,受到的拉力逐渐减小,当物体浸没在水中后,物体受到的浮力和拉力保持不变。根据图象知②表示浮力大小变化,①表示拉力大小变化。
[2]正方体的体积
物体浸没在水中受到的浮力
[3]当物体浸没在水中,物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的拉力,这三个力是平衡力,即
由图可知竖直向上的浮力和竖直向上的拉力大小相等,即
所以物体的重力
【题型15 上方或下方有绳子的计算】
71.如图所示,重为10N、体积为1.2×103cm3的实心正方体,用细绳吊着浸入盛水的容器中,此时容器中水面高度为30cm。则水对容器底部的压强为 Pa;剪断细绳后,物体最终在水中 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”)。(ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】 3000 漂浮
【详解】[1]水对容器底部的压强为
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa
[2]由G=mg可得,该物体的质量为
该物体的密度为
剪断细线后,由于正方体的密度小于水,因此最终会在水中漂浮。
72.如图所示,用细线拉着A物体浸没在盛水的容器中且保持静止。A物体重力为10N,体积为5×10﹣4m3,此时细线对A物体的拉力为 N;剪断细线后,当物体和水静止时,水对容器底部的压强将 (填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】 5 不变
【详解】[1]由可知,A物体浸没在水中受到的浮力
则细线对它的拉力
[2]因为F浮<G,所以A物体会沉底;因为剪断细线前A物体浸没在水中,V排不变,水的深度不变,由可知,水对容器底部的压强不变。
73.如图所示,质量为0.6kg,体积为800cm3的长方体木块浸没在装有某种液体的柱形容器中,且保持静止,细线对木块的拉力为2N。g=10N/kg,求:
(1)浸没时木块受到的浮力;
(2)此液体的密度;
(3)剪断细线待木块静止后,木块所受的浮力。
【答案】(1)8N
(2)
(3)6N
【详解】(1)木块的重力为
木块浸没静止时受到的浮力为
(2)根据可知,此液体的密度为
(3)由于浸没时浮力大于重力,剪断细线后木块上浮,木块静止后漂浮,漂浮时木块所受的浮力为
74.水平放置的平底薄壁柱形容器A重1N,底面积是,内装有一些水,一个不吸水的正方体木块B重4N,边长为10cm,通过一体积可以忽略长度为15cm的细线与容器底部相连,如图所示,B最终静止时有一半的体积浸入水中,(取,)求:
(1)绳子对B的拉力是多大;
(2)容器对水平桌面的压强是多大;
(3)将细绳剪断,待物块B静止后,求水对容器底部压强的变化量。
【答案】(1)1N
(2)2000Pa
(3)50Pa
【详解】(1)木块边长l=10 cm,总体积为
木块有一半体积浸入水中,故木块浸入的体积为
则浮力的大小为
由静止平衡可知,绳子拉力
(2)容器中水深约为
水的体积为
水的重力为
容器连同水和木块的总重力为
故容器对桌面的压强
(3)将细绳剪断后,木块因自身密度小于水而漂浮,最终静止时浮力等于木块重力为
木块的新浸入体积
比剪断前浸入的体积减少了
水面随之下降的高度为
水对容器底部压强的变化量
75.如图1所示,将一底面积为的长方体木块用细线系在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水,直到木块的上表面与液面相平,如图2所示。木块底部受到水的压强p随容器中水的深度h的变化规律如图3所示。已知水的密度为。求:
(1)木块的重力;
(2)木块的密度;
(3)细线上最大拉力。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)由图像可知,当木块底部受到的压强为时,此时木块刚好漂浮,受到重力和浮力作用,故有
(2)由图像可知,当木块底部受到的压强为时,木块刚好浸没水中,此时受到的浮力为
由阿基米德原理可知
木块的密度为
(3)由图像可知,当木块完全浸没水中时,此时绳子上的拉力最大,故有
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