内容正文:
10.4沉与浮
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.小程同学在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计。现将其分别放入盛有不同液体的甲、乙两个烧杯中,它会竖直立在液体中,如图所示。下列判断正确的是( )
A.甲烧杯中液体的密度大
B.乙烧杯中液体的密度大
C.密度计在甲烧杯液体中受到的浮力较大
D.密度计在乙烧杯液体中受到的浮力较大
2.如图甲所示是被誉为“中国天眼()”的球面射电望远镜。由于FAST反射面板承受能力有限,在维修时科学家用直径的气球(气球内充入某种气体)系在作业人员身上,设计了如图乙所示的“微重力蜘蛛人”方案来减小对面板的压力。下列说法正确的是( )
A.作业人员受到的重力很微小
B.气球内应充入密度小于空气的气体
C.气球受到的浮力等于绳对气球的拉力
D.面板对人的支持力与人对面板的压力是一对平衡力
3.下列说法中正确的是( )
A.图甲中,同一艘轮船从长江驶入大海,浮力变大
B.图乙中,热气球中充入的是密度比空气大的气体
C.图丙中,可以说明物体浸没在液体中越深,所受的浮力越大
D.图丁中,同一密度计在两种液体中所受浮力Fa=Fb,两种液体的密度ρa<ρb
4.如图所示是关于浮力知识的应用实例,下列说法错误的是( )
A.图甲,良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
B.图乙,巨轮能浮在水面上是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图丙,艇里充的是密度小于空气的氦气
D.图丁,气球是利用填充气体的密度小于空气密度的方法来实现上浮
5.密度对自然万物和人类社会都有重要的意义,下列有关密度的说法错误的是( )
A.为了更好地适应生存环境,很多水生生物的密度与水的密度接近
B.化学实验中,利用向下排空气法可以收集密度比空气小的气体
C.密度是物质的一种性质,不同种类的物质密度一定不同
D.大江大河奔腾到海的过程中,泥沙因密度比水大不断沉降形成冲积平原
6.如图,一飞艇充入气体后的质量是1.5t,体积为1500m3(ρ空气=1.29kg/m3),下列关于飞艇的说法不正确的是( )(g取10N/kg)
A.用不会爆炸的氦气代替氢气做成的飞艇造价低廉、安全
B.飞艇的原理是浮力大于重力,可以漂在空中
C.该飞艇悬浮在空中时装入货物为435kg
D.如果装入货物是500kg,飞艇恰好匀速下降,阻力大小不变,要它匀速上升需要扔掉65kg的货物
7.如图所示的是海军055型驱逐舰,它是我国未来海军的中坚力量。其排水量为12000t,吃水深度为6.6m。关于该驱逐舰,下列分析正确的是( )
A.该驱逐舰在海上航行时受到的浮力大于重力
B.驱逐舰满载时受到的浮力约为
C.舰载直升机飞离后,驱逐舰受到的浮力变小
D.驱逐舰吃水深度越深,舰底受到水的压强越小
8.如图所示,小明取一根塑料吸管,下端塞入配重,如铁丝、铁屑等,并密封起来做成一个简易密度计,然后将这个自制的简易密度计分别放入甲、乙两种不同液体中。下列判断正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度大
B.在标记刻度时B处的示数应比A处的小
C.这个密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等
D.这个简易密度计的刻度是均匀的
9.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,下列说法正确的是( )
A.物体漂浮,F浮=2N B.物体悬浮,F浮=4N
C.物体沉在水底,F浮=2N D.物体漂浮,F浮=4N
10.如图所示,小张在木棒的一端缠绕一些铜丝,自制了一个简易密度计A。他将简易密度计A分别放入盛有甲、乙不同液体的两个烧杯中,静止时两烧杯液面相平,简易密度计A浸入甲、乙液体的深度之比为5∶3。下列说法正确的是( )
A.甲、乙液体中密度计受到浮力之比为5︰3
B.若甲液体密度为,则乙液体密度为
C.密度计底端在甲、乙中所受液体压强之比为1︰1
D.甲液体对烧杯底部的压强比乙液体对烧杯底部的压强大
二、填空题
11.轮船装满货物时排开水的 ,叫作轮船排水量。
12.我国古代曾发明过一种用作军事信号的“孔明灯”,如图所示,“孔明灯”上升过程中重力G和浮力的大小关系是G (选填“>”“<”或“=”)。
13.
(1)某导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t,此舰所受的浮力是 N,当它从海洋驶入长江时,所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(ρ海水=1.025×103kg/m3)
(2)为了保证航行的隐蔽性,某潜水艇在水中潜行,当它从长江进入大海中后,受到的浮力 ,潜水艇的重力 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
14.如图所示,明朝时郑和出使西洋用的大型“宝船”船队,其船体在结构上合理、精致、美观,达到了古代造船工艺的巅峰。当船满载货物与空载时相比,所受浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”);当船体从江河驶入海水后,所受浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
15.浮力
(1)浸在液体中的物体受到液体对它 的力,物理学中把这种力叫作浮力;
(2)浮力的方向: ;
(3)浸在液体(或气体)中的物体所受到的浮力是由于周围液体(或气体)对物体上、下表面存在 而产生的,用公式表示为 ;
(4)浮沉条件(从浮力与重力和物体密度与液体密度两方面考虑)
上浮: ;
漂泘: ;
悬浮: ;
下沉: 。
三、实验题
16.某小组同学在学习了“阿基米德原理的应用”后,想探究轮船的吃水深度的影响因素。他们用如图1形容器来模拟轮船,此时可以认为该柱形容器的吃水深度等于容器底部到水面的距离。然后他们将不同质量的物块放入不同底面积的柱形容器内。相关实验数据记录在如表中。
序号
物块质量
(克)
容器底面积
(厘米2)
吃水深度(厘米)
序号
物块质量
(克)
容器底面积
(厘米2)
吃水深度
(厘米)
1
50
100
0.7
5
50
50
1.2
2
100
100
1.2
6
100
50
2.2
3
150
100
1.7
7
150
50
3.2
4
200
100
2.2
8
200
50
4.2
(1)根据实验序号1与5(或2与6或3与7或4与8)相关现象和数据可得出的初步结论是:漂浮在水面上的不同柱形容器 。
(2)根据实验序号 ,相关现象和数据可得出的初步结论是:漂浮在水面上的同一柱形容器,容器底面积相同,所装物块质量越大,吃水深度越大。分析(2)中的结论时,柱形容器的吃水深度与所装物块的质量没有成正比关系的原因是: 。
(3)为了找出隐含的正比关系,该小组同学分别计算了物块质量增加量和吃水深度的增加量,分析实验序号1、2、3与4(或5、6、7与8)可得出的结论是漂浮在水面上的同一柱形容器, ,分析此结论时,组内同学认为现实生活中,上述结论仍不会成立。这一分析的依据是 。
(4)完成上述实验后,该小组同学发现同一艘轮船满载质量相同的货物,如图2吃水深度却有几个值。分析产生这一现象的原因是 。
四、综合题
17.如图所示,底面积为1×10-2米2的薄壁轻质柱形容器置于水平面上,容器内盛有0.1米深的水。
(1)求水的质量m水;
(2)将物块甲分别浸入不同液体中,液体均不溢出,观察物块在各液体中所处的状态、测得液体的密度ρ液及浸入液体中的体积V浸,并记录在下表中。
物块
甲
物块在液体中所处状态
漂浮
浸没
ρ液(×103千克/米3)
2
1.8
1.5
0.8
V浸(×10-6米3)
45
50
60
90
①分析比较表中甲漂浮时的V浸与ρ液的关系,可知: ;
②求物块甲的密度ρ甲。
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《10.4沉与浮》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
B
B
D
A
C
D
C
C
D
C
1.B
【详解】同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,浮力都等于重力,即密度计在甲、乙两液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力,由图知,密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,而F浮甲=F浮乙,根据F浮=ρ液V排g可知ρ甲<ρ乙,故ACD错误,B正确。
故选B。
2.B
【详解】A.由可知,人所受的重力与人的质量有关,作业人员受到的重力没有变化,故A错误;
B.气球里面充的气体的密度小于空气的密度,此时气球所受浮力大于自身重力,才能减小人对面板的压力,故B正确;
C.气球受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和竖直向下的拉力的作用,浮力等于重力和绳对气球的拉力之和,故C错误;
D.面板对人的支持力与人对面板的压力大小相等、方向相反、在同一直线上、作用于两个不同的物体上,是相互作用力,故D错误。
故选B。
3.D
【详解】A.图甲中,同一艘轮船从长江驶入大海,处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,浮力不变,故A错误;
B.热气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故B错误;
C.图丙中,将空饮料罐慢慢向下按,饮料罐浸没前,排开水的体积越来越大,由公式F浮=ρ液gV排可知,在水的密度一定时,饮料罐受到的浮力越来越大,所以向下按的力越来越大;当空饮料罐浸没后,浸没在水中越深,但排开水的体积不变,其受到的浮力不变,故C错误;
D.图丁中密度计在两种液体中均漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,由于密度计的重力不变,所以浮力关系为
Fa=Fa
由图可知
V排a>V排a
由F浮=ρ液gV排可得,两种液体的密度
ρa<ρb
故D正确。
故选D。
4.A
【详解】A.良种沉底,所受浮力小于自身的重力,次种漂浮在液面上,浮力等于自身重力,故A错误,符合题意;
B.巨轮之所以能够浮在水面上,是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力,故B正确,不符合题意;
C.飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小,体积相等时,重力小于浮力,故C正确,不符合题意;
D.气球是利用空气的浮力来工作的,当气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故D正确,不符合题意。
故选A。
5.C
【详解】A.为了更好地适应生存环境,很多水生生物的密度与水的密度接近,根据物体的浮沉条件得,水生生物的密度与水的密度接近时,在水中处于悬浮状态,可以在水中自由游动,故A正确,不符合题意;
B.化学实验中,根据物体的浮沉条件得,密度大的气体下沉,密度小的气体上浮,所以利用向下排空气法可以收集密度比空气小的气体,故B正确,不符合题意;
C.密度是物质的一种性质,不同种类的物质密度可能相同,例如煤油与酒精的密度相同,故C错误,符合题意;
D.大江大河奔腾到海的过程中,根据物体的浮沉条件得,泥沙因密度比水大不断沉降形成冲积平原,故D正确,不符合题意。
故选C。
6.D
【详解】A.氦气的化学性质很不活泼,利用氦气代替氢气填充飞艇,是为了使用更加安全,故A正确,不符合题意;
B.飞艇内充入气体的密度一定比空气密度小,体积相等时,重力小于浮力,可以漂在空中,故B正确,不符合题意;
C.飞艇在空气中所受浮力为
因为在空中悬浮,所以,所以
由可知,,故C正确,不符合题意;
D.装入货物的重力为
飞艇的重力为
匀速竖直下降时,所受阻力向上,整体处于平衡状态,故:
解得阻力为
匀速竖直上升时,所受阻力向下,整体处于平衡状态,故:,则
扔掉物体的重力为为
扔掉物体的质量为,故D错误,符合题意。
故选D。
7.C
【详解】A.驱逐舰在海上航行时,处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,驱逐舰受到的浮力等于总重力,故A错误;
B.根据阿基米德原理可知,驱逐舰满载时受到的浮力约为
故B错误;
C.舰载直升机飞离后,驱逐舰依然漂浮,受到的浮力等于重力,因总重力会减小,则驱逐舰受到的浮力也会减小,故C正确;
D.驱逐舰吃水深度越深,即h越大,根据可知舰底受到水的压强越大,故D错误。
故选C。
8.C
【详解】AC.因为同一个密度计放在甲、乙两种不同液体中都漂浮,这个密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计的重力,所以
由图知密度计排开液体的体积 ,根据知液体的密度为,即甲液体的密度比乙液体的密度小,故A错误,C正确;
B.根据知浮力不变时,密度计排开的液体的体积越大,液体的密度越小,所以密度计B处的刻度值应大于A处的刻度值,故B错误;
D.根据知,液体的密度为, 又, 由可知,与成反比例关系,则自制密度计的刻度不是均匀的,故D错误。
故选C。
9.D
【详解】由
得,物体的密度
则
所以物体在水中将漂浮;物体在水中受到的浮力
故D正确;ABC错误。
故选D。
10.C
【详解】A.同一支密度计置于甲、乙两种液体中都漂浮,由漂浮条件得到:,,因为密度计的重力不变,则有,即密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等,所以甲、乙液体中密度计受到浮力之比为1︰1,而不是5︰3,故A错误;
B.简易密度计A浸入甲、乙液体的深度之比为5︰3,设浸入甲液体的深度为,浸入乙液体的深度为,则;因为密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据,则有,又因为,所以有,即,则乙液体的密度为
故B错误;
C.根据浮力产生的原因,浮力等于物体上下表面受到的压力差,因为密度计漂浮在液体中,所以密度计底端受到的液体压力等于密度计受到的浮力,因为密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等,所以密度计底端受到的液体压力相等,且密度计的底面积S相同,根据可知,密度计底端在甲、乙中所受液体压强相等,即压强之比为1︰1,故C正确;
D.由选项B可知,且,所以,即;静止时两烧杯液面相平,即液体深度h相同,根据液体压强公式,因为,h相同,所以,即甲液体对烧杯底部的压强比乙液体对烧杯底部的压强小,故D错误。
故选C。
11.质量
【详解】轮船的排水量为轮船满载时排开水的质量。
12.<
【详解】由物体的浮沉条件知道,当物体的浮力大于自身的重力时,物体上浮;当物体的浮力等于自身重力时,物体悬浮;当物体的浮力小于自身的重力时,物体下沉。所以,“孔明灯”上升过程中,“孔明灯”自身的重力会小于受到的浮力,即。
13.(1) 不变
(2) 变大 变大
【详解】(1)[1]由阿基米德原理可知,此舰所受的浮力是
[2]由物体的浮沉条件可知,浮力等于自身重力,当它从海洋驶入长江时,处于漂浮状态,舰的重力不变,所受浮力不变。
(2)[1][2]潜水艇潜入水中后在水中潜行,当从长江进入大海中后,排开液体的体积不变,液体密度增大,根据知所受浮力增大;潜水艇在水面下从长江开到大海,说明其处于悬浮状态,浮力等于重力,由于受到的浮力变大,故重力变大。
14. 变大 不变
【详解】[1]船始终处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,当船满载货物与空载时相比,重力变大,所以,所受浮力变大。
[2]船在河里和海里都处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,当船体从江河驶入海水后,所受浮力不变。
15.(1)向上
(2)竖直向上
(3) 压力差
(4)
【详解】(1)浮力是液体(或气体)对浸在其中的物体产生的竖直向上的托力。
(2)浮力的方向始终是竖直向上的,与重力方向相反。
(3)[1][2]浮力产生的原因是因为:物体上下表面受到的液体(或气体)的压力差,计算公式
(4)[1][2][3][4]物体浮沉由浮力与重力的大小关系及密度关系共同决定:
上浮时,浮力大于重力,物体密度小于液体密度,即
漂浮时,浮力等于重力,物体密度仍小于液体密度,即
悬浮时,浮力等于重力,物体密度等于液体密度,即
下沉时,浮力小于重力,物体密度大于液体密度,即
16. 所装物块质量相同,底面积越小,吃水深度越大 1、2、3与4/5、6、7与8 柱形容器自身有质量 吃水深度的增加量与所装物块质量的增加量成正比 现实中的轮船并不是柱形 航行水域的水的密度不同
【详解】(1)[1]根据实验序号1与5(或2与6或3与7或4与8)知,1的质量都为50g,1的底面积为100厘米2,2的底面积为50厘米2,1的吃水深度为0.7cm,2的吃水深度为1.2cm,即可以得出漂浮在水面上的不同柱形容器,所装物块质量相同,底面积越小,吃水深度越大。
(2)[2]要探究吃水深度与所装物块质量的关系,需要控制底面积相同,所装物块质量不同,表格中1、2、3与4或5、6、7与8符合要求。
[3]因为柱形容器自身有质量使得柱形容器的吃水深度与所装物块的质量不成正比。
(3)[4][5]根据实验序号1、2、3与4(或5、6、7与8)知,底面积都为100厘米2,质量分别为50g、100g、150g、200g,质量的增加量都为50g,吃水深度依次为0.7cm、1.2cm、1.7cm、2.2cm,吃水深度的增加量都为0.5cm,即可得出的结论是漂浮在水面上的同一柱形容器吃水深度的增加量与所装物块质量的增加量成正比;而现实生活中的轮船不是柱形,而是下窄上宽,上述结论不会成立。
(4)[6]同一艘轮船满载质量相同的货物,排水量相同,浮力相同,根据F浮=ρ液gV排知,不同的海域海水的密度不同,轮船吃水的深度也不同。
17.(1)
(2) 物块甲漂浮时,V浸与ρ液成反比
【详解】(1)水的体积为
则水的质量
(2)[1]分析表中数据可知,物块甲漂浮时,V浸与ρ液的乘积为一个定值,可得:物块甲漂浮时,V浸与ρ液成反比。
[2]由表可知,物块甲的体积为
物块甲在密度为的液体中漂浮时,浮力等于重力,则有
则物块甲的密度
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