内容正文:
第九章浮力
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.将一重为40N的物体放入盛满水的溢水杯中,从杯中溢出30N的水,则该物体受到浮力是( )
A.50N B.40N C.30N D.10N
2.下列水中的物体没有受到浮力的是( )
A.水面戏水的鸭子 B.水中游弋的小鱼
C.水中大桥的桥墩 D.海底水草的叶子
3.如图所示,物理老师用弹簧测力计悬挂重为10N的石块并将其浸入水中,静止时弹簧测力计的示数为6N,此时石块所受浮力的大小和方向分别是( )
A.4N,竖直向上 B.6N,竖直向上
C.4N,竖直向下 D.10N,竖直向下
4.在弹簧测力计下挂一个石块,下列情况中弹簧测力计的示数最小的是( )
A.石块静止在空气中 B.石块浸没在水中 C.石块浸没在酒精中 D.石块浸没在盐水中
5.下列事例中的人或物体没有受到浮力的是( )
A.漂浮在死海中悠闲阅读的人 B.在大气层中缓慢上升的气球
C.在月背采样的嫦娥六号 D.校科技展中,小明放飞的“孔明灯”
6.如图所示,a、b是两种物质的质量与体积关系的图像,分别用a、b两种物质制成质量相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中,松手稳定后( )
A.甲漂浮,甲受浮力大于乙 B.乙悬浮,乙受浮力大于甲
C.甲沉底,甲受浮力小于乙 D.乙沉底,乙受浮力小于甲
7.如图所示,圆锥体重为G,浸没在水中静止时受到水对它向上的压力为F1,向下的压力为F2,这两个力之间的关系是( )
A.F1>F2 B.F1=F2 C.F1<F2 D.无法判断
8.图甲是研究弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h关系的实验装置,其中A是实心均匀圆柱形物体,用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到F与h的关系图像如图乙所示,从图像中不能得出下列选项的是( )
A.在浸没前,随着物体A逐渐浸入水中,水对容器底部的压强将变大
B.完全浸没时,A受到水的向上和向下的压力差为7N
C.在浸没后,圆柱体A受到的浮力大小与h无关
D.圆柱体A的高度为12
9.一个体积为100cm3、质量为80g的球放入足够深的水中,静止后的状态及所受浮力大小为( )
A.漂浮 0.8N B.漂浮 1N C.悬浮 0.8N D.沉底 1N
10.如图所示,水平桌面上放置着两个完全相同的甲、乙两个烧杯,其中一个烧杯盛有盐水,另一个盛有水。小明将吸管的一端封口并缠绕细铜丝制作了一个简易密度计,将该密度计分别放入甲、乙两烧杯中,此时液面相平。下列有关说法正确的是( )
A.甲烧杯中的液体是盐水
B.密度计在两个烧杯中排开液体的重力相等
C.甲乙两烧杯对桌面的压力相等
D.两液体对甲、乙容器底的压强相等
二、填空题
11.浮力的测量:先在空气中用弹簧测力计测出物体的重力G,再把物体浸在液体中读出弹簧测力计的示数F,则物体所受的浮力 。
12.物体浸在液体中所受的浮力大小,与下列因素有关的是: (选填序号)。
①浸在液体中的体积;②液体的密度;③物体的体积;④物体浸没后的深度。
13.小明将空矿泉水瓶在中部切开,拧去瓶盖,把瓶嘴(口)倒放在桌面上,放入一个乒乓球在瓶颈处静止,如图所示,现向瓶内快速倒满水,他发现乒乓球静止在原处,瓶嘴有水缓慢流出,此时乒乓球所受瓶颈的支持力 (选填“小于”“等于”或“大于”)乒乓球的重力。若加上瓶盖并拧紧,瓶嘴内水面会上升,当到达瓶颈处与乒乓球下表面接触时,乒乓球迅速向上浮起,这是因为乒乓球受到 的作用。
14.浮力
(1)定义:浸在液体(或气体)中的物体受到 的力,这个力叫作浮力;
(2)方向:总是 的;
(3)“称重法”测浮力:利用弹簧测力计测出物体在空气中的重力G和物体浸在液体中受到的拉力F,则物体受到的浮力F浮= 。
15.从力的角度认识物体的浮沉
受力示意图
F浮与G的大小关系
F浮>G
F浮=G
F浮<G
浮沉情况及最终状态
上浮,最终
可 在液体内任何位置
下沉,最终
三、实验题
16.为了探究“物体的浮沉条件”,灵灵同学在老师的指导下完成了以下实验,如图所示。(取10N/kg,)
步骤一:用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力,如图甲所示;
步骤二:用手拿着这个空玻璃瓶浸没在水中,放手后发现玻璃瓶上浮;
步骤三:将一个物块装入玻璃瓶并盖上盖子,放入水中放手后发现玻璃瓶下沉;
步骤四:取出玻璃瓶并擦干瓶上的水,挂在弹簧测力计上,保持玻璃瓶竖直,然后从图乙位置慢慢浸入水中,并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数与玻璃瓶下表面浸入水中深度的关系如图丙所示。
(1)装有物块的玻璃瓶全部浸没时受到的浮力是 N。
(2)图丙中段表示玻璃瓶受到的浮力逐渐 ,这说明物体所受浮力大小与 有关;BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
(3)步骤二中空玻璃瓶浸没时受到的浮力为 N。
(4)灵灵认真分析以上实验数据和现象后发现,物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,分析可得出结论:物体上浮的条件是 。
(5)当玻璃瓶刚好浸没时,下表面受到水的压强为 Pa。
(6)细心的灵灵同学发现玻璃瓶上还标有100mL的字样,请教后得知这表示玻璃瓶的容积,于是他灵机一动,在装有物块的玻璃瓶内装满水,再用弹簧测力计测出总重力,如图丁所示,此时弹簧测力计示数为3.1N,根据以上数据他算出了物块的密度约为 kg/m3。(结果保留一位小数)
四、综合题
17.如图(a)是我国自主研发的潜水器“奋斗者”号,创造了10909米的载人深潜记录。下潜前水舱注水并挂好压载铁,在马里亚纳海沟成功坐底,达到最大深度后,抛掉适量压载铁等相关技术,实现上浮。
(1)如图(b)所示,是潜水器正在从水面加速下潜时的情景,O点是它的重心,请在图上画出潜水器此时所受浮力和重力G的示意图;
(2)当“奋斗者”号完全潜入水中时,排开水的体积为,求潜水器受到的浮力;(取)
(3)利用所学物理知识解释:“奋斗者”号上浮时,为什么不像潜艇那样采用压载水舱排水来改变自身重力的方法,而是通过抛掉适量压载铁来实现呢?
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《第九章浮力》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
C
C
A
D
C
C
A
D
A
B
1.C
【详解】阿基米德原理的内容是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力;依题意得,物体排开水的重力为30N,则物体受到的浮力为30N,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.C
【详解】ABD.水面戏水的鸭子、水中游弋的小鱼、海底水草的叶子,这些物体浸在液体中,因为液体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,故ABD不符合题意;
C.水中的桥墩由于底面埋在淤泥下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,则桥墩不受浮力作用,故C符合题意。
故选C。
3.A
【详解】由题意得,石块的重力,石块静止时弹簧测力计对石块的拉力,此时石块所受的浮力方向是竖直向上的,浮力大小
故BCD不符合题意,A符合题意。
故选A。
4.D
【详解】石块在空气中时,测力计示数等于石块的重力;由于石块密度大于水、酒精、盐水的密度,故将石块放在水、酒精、盐水中,石块会浸没,即排开液体的体积等于石块的体积;由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排
可知石块在盐水中所受的浮力最大,水中次之,酒精中最小;由称重法测浮力可知,测力计示数等于石块的重力减去所受浮力,故石块浸没在盐水中时测力计示数最小,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
5.C
【详解】A.漂浮在死海中的人,下表面受到水的压力,水对人上下表面有压力差,所以人受到水的浮力作用,由于浮力等于重力,所以漂浮,故A不符合题意;
BD.在大气层中上升的气球和“孔明灯”在空气中,空气对其上下表面存在压力差,所以它们受到空气的浮力作用,由于浮力大于重力,所以上升,故BD不符合题意;
C.月球上没有空气,所以在月背采样的嫦娥六号不受浮力,故C符合题意。
故选C。
6.C
【详解】由图可得,a物质的密度为
b物质的密度为
则有,根据物体的浮沉条件可知,用a、b两物质制成的甲、乙两实心物体在水中稳定后,甲下沉,乙漂浮。则,由于甲、乙两个实心物体的质量相等,所以,比较可知,,故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
7.A
【详解】静止在水中的圆锥体受到浮力作用,根据浮力产生的原因,则有
所以F1>F2,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
8.D
【详解】A.在浸没前,随着物体A逐渐浸入水中,排开水的体积增大,水的深度增加,根据可知,水对容器底部的压强将变大,故A正确,不符合题意;
B.由乙图可知,物块A在未浸入水中时弹簧测力计的示数为12N,即物块A所受的重力G=F=12N
完全浸没时,A受到拉力为5N,则此时A受到的浮力大小为
即此时A受到水的向上和向下的压力差为7N,故B正确,不符合题意;
C.在浸没后,弹簧测力计的示数不变,由称重法可知浮力大小不变,受到的浮力大小与h无关,故C正确,不符合题意;
D.根据可知,可以根据浮力大小求出圆柱体A的体积,但题目中没有告知圆柱体A的底面积,故无法求出圆柱体A的高度,故D错误,符合题意。
故选D。
9.A
【详解】当小球完全浸没后受到的浮力为
小球的重力为
由于,小球会加速上浮,最终漂浮,浮力等于重力为0.8N,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
10.B
【详解】A.同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,根据浮沉条件知,此时密度计所受浮力都等于自身重力,即浮力是相同的;由图可知,密度计在乙杯液体中排开的液体的体积小,根据F浮=ρ液gV排可知,乙杯液体的密度大,乙烧杯中的液体是盐水,故A错误;
B.由A知同一支密度计放在甲、乙两种液体中时,受到的浮力相同,由阿基米德原理F浮=G排知密度计在两个烧杯中排开液体的重力相等,故B正确;
C.由于两个烧杯完全相同,甲、乙的液面相平,且V甲排>V乙排,所以甲杯中液体的体积小于乙杯中液体的体积,且ρ甲<ρ乙,根据G=mg=ρ液Vg可知,两烧杯中液体的重力G甲<G乙;由于水平桌面放置两个完全相同的烧杯,则压力F=G液+G杯,所以甲烧杯对桌面的压力小于乙烧杯对桌面的压力,故C错误;
D.深度相同,由于乙液体的密度大,根据p=ρgh可知,乙杯中液体对容器底的压强更大,故D错误。
故选B。
11.
【详解】物体浸在液体中静止时,受到竖直向上的浮力、弹簧测力计向上的拉力以及竖直向下的重力,则物体所受的浮力。
12.①②
【详解】由阿基米德原理的公式F浮=ρ液gV排可知,物体在液体中所受的浮力大小与排开液体的体积即物体浸在液体中的体积和浸入液体的密度有关,与物体的体积及物体浸没后的深度无关,故选①②。
13. 大于 浮力
【详解】[1]当水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出时,乒乓球上表面受到水竖直向下的压力,下表面由于没有水,不受水的压力,此时乒乓球还受重力和瓶颈对它的支持力,乒乓球静止在原处,受力平衡,根据力的平衡知识可知,此时乒乓球受到的水向下的压力、瓶颈对乒乓球的支持力和乒乓球的重力之间的大小关系为。所以此时乒乓球所受瓶颈的支持力大于乒乓球的重力。
[2]若加上瓶盖并拧紧,水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流到乒乓球的下面,瓶嘴内水面会上升,当到达瓶颈处与乒乓球下表面接触时,乒乓球下表面会受到水的压力,由浮力产生的原因可知,此时乒乓球会受到浮力,因浮力大于重力乒乓球将上浮。
14.(1)向上
(2)竖直向上
(3)G-F
【详解】(1)根据浮力的定义可知,浸在液体(或气体)中的物体受到向上托起的力,这个力就叫做浮力。
(2)浮力产生的原因在于液体或气体对物体向上和向下的压力差,浮力方向与重力的方向相反,是竖直向上的。
(3)将物体挂在弹簧测力计下,把物体浸在液体中时会发现弹簧测力计的示数会变小,变小的原因是因为物体受到浮力的作用,因此弹簧测力计的示数减小多少,说明物体受到浮力就是多少,这种计算浮力的方法称为称重法,即
15. 漂浮 悬浮 沉底
【详解】[1]上浮的物体因为受到的浮力大于自身的重力,上升到液体表面会有一部分体积露出液面,导致浮力变小,小到和物体的重力大小相等时,最终漂浮在液面上。
[2]据图可知,物体浸没在液体中,且此时受到的浮力大小等于其重力的大小,根据二力平衡可知,物体会悬浮在液体内任何位置。
[3]下沉的物体因为受到的浮力小于自身的重力,物体会下沉到容器底部,对容器底部产生压力,最终沉底。
16.(1)1.8
(2) 变大 物体排开液体的体积 无关
(3)1.8
(4)浮力大于物体重力
(5)600
(6)3.3×103
【详解】(1)由图丙得,装有物块的玻璃瓶全部浸没时受到的浮力是
(2)[1][2]图丙中段玻璃瓶受到的拉力不断减小,玻璃瓶的总重力不变,由得,图丙中段玻璃瓶受到的浮力逐渐变大;此过程中玻璃瓶排开水的体积变大,这说明物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
[3]BC段物体浸没在水中,物体浸没在水中的速度改变,物体受到的拉力不变,说明物体受到的水的浮力不变,说明物体受到的浮力大小与浸没的深度无关。
(3)步骤二中空玻璃瓶浸没时排开水的体积与装有物块的玻璃瓶浸没时排开水的体积相同,由得,玻璃瓶受到的浮力相同,则步骤二中空玻璃瓶浸没时受到的浮力为1.8N。
(4)由图甲得,测力计的分度值为0.2N,示数为1.4N,即空玻璃瓶的重力为1.4N,空玻璃瓶浸没时受到的浮力为1.8N,此时空玻璃瓶受到的浮力大于重力,空玻璃瓶上浮,说明物体上浮的条件是浮力大于物体重力。
(5)由图丙得,当玻璃瓶刚好浸没时,玻璃瓶下表面浸入水中深度为6cm,此时下表面受到水的压强为
(6)由图丙得,玻璃瓶与物块的重力为2.4N。细心的灵灵同学发现玻璃瓶上还标有100mL的字样,请教后得知这表示玻璃瓶的容积,于是他灵机一动,在装有物块的玻璃瓶内装满水,再用弹簧测力计测出总重力,此时弹簧测力计示数为3.1N,此时瓶中装的水的重力为
由得,玻璃瓶中装的水的体积为
物块的体积为
物块的重力为
物块的密度约为
17.(1)
(2)
(3)见解析
【详解】(1)潜水器正在从水面加速下潜,受到重力大于浮力,重力竖直向下,符号为G;浮力竖直向上,且浮力和重力在同一条直线上,如图所示:
(2)潜水器受到的浮力
(3)潜水器下潜的深度远大于一般潜艇,在深海高压环境下,采用压载水舱排水来改变自身重力的方法对舱体和密封性要求极高,且需要的压力特别大,设计和制作难度大,成本高,而通过抛掉适量压载铁来实现上浮更为简便,降低了技术难度和风险。
学科网(北京)股份有限公司
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