内容正文:
9.3物体的浮沉
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.热气球以恒定速度竖直下降至空中某一高度时,有一物体从热气球中脱落,若热气球所受浮力保持不变,则热气球( )
A.将立即上升 B.将一直下降
C.合力向下 D.合力向上
2.如图所示,核潜艇是捍卫我国主权的战略利器。根据不同任务的要求,核潜艇需要在水面漂浮或在不同深度处悬浮(假设海水密度保持不变)。下列说法正确的是( )
A.下潜时受到的压强不变 B.下潜时受到的浮力减小
C.露出水面上升的过程中受到的浮力减小 D.漂浮时受到的浮力大于排开海水的重力
3.下列实例中,主要依靠空气的浮力而升空的是( )
A.①③ B.③④ C.②④ D.①④
4.质地均匀的实心物体悬浮在水中,将物体截成大小不等的两块后,仍放入水中,则( )
A.大块下沉,小块悬浮
B.大块下沉,小块上浮
C.两块都上浮
D.两块都悬浮
5.在跨学科实践活动中,同学们在一端封闭、粗细均匀的玻璃管中填入配重,使玻璃管能竖直漂浮在液体中,制成了密度计。下列密度计中,刻度标注可能正确的是( )(单位:)
A. B.
C. D.
6.关于物体的沉浮条件及应用实例,下列分析合理的是( )
A.干瘪、虫蛀的种子漂浮在盐水上,所受浮力等于重力
B.热气球匀速上升时,浮力大于重力
C.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面上,是通过改变自身重力实现的
D.飞艇里所充气体密度大于空气密度
7.两个完全相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体,将完全相同的两个小球分别放入容器中,当两球静止时,液面相平,球所处的位置如图所示,设甲、乙两种液体对容器底的压强大小分别为p甲、p乙,则它们的关系是( )
A.p甲=p乙 B.p甲>p乙 C.p甲<p乙 D.无法确定
8.如图所示,欢欢同学把一个苹果丢入水中,发现苹果下沉一段距离后又向上运动,最终漂浮在水面上。下列分析正确的是( )
A.在下沉的过程中,苹果受到水的压强不变
B.在下沉的过程中,苹果受到水的浮力不变
C.在水面漂浮时,苹果受到的浮力大于它受到的重力
D.在整个过程中,苹果受到浮力的方向总是竖直向下
9.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
10.如图甲所示,底面积200cm2的轻质薄壁柱形容器放置于水平桌面上。底面积100cm2,高度16cm的柱体A通过不可伸长的细线与容器底部相连。向容器中注入某种液体,细线上拉力F与容器中液体深度h的关系如图乙所示,当液体深度h为30cm时,马上停止注入液体并切断细线,下列说法中错误的是( )
A.液体的密度为0.8g/cm3
B.柱体A的密度为0.6g/cm3
C.切断细线到A静止时,A上升的高度为10cm
D.切断细线,待A静止后,液体对容器底部的压强是2240Pa
二、填空题
11.一个物体所受的重力为10N,将其全部浸没在水中时,排开的水受到的重力为20N,此时它所受浮力大小为 N,放手后物体将 (选填“上浮”、“下沉“或“悬浮”),静止时物体所受浮力的大小为 N。
12.如图所示的仪器可以测量液体的 ,利用了 原理,其刻度值从上往下逐渐 (选填“变大”或“变小”)。
13.物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体由静止释放,如果它的密度 液体的密度,物体将 ;如果它的密度 液体的密度,物体可以 在液体内;如果它的密度 液体的密度,物体将 。
14.如图是一支用废圆珠笔芯自制的密度计。A、B是密度计在水和酒精中液面的位置,其中液面 是水面位置。将密度计放入酱油中,静止时浮力 重力,请在图中标注出酱油液面的大概位置() 。
15.玻璃密度计是测量 的工具,它是根据漂浮在液面上的物体所受的浮力等于重力的原理制造与工作的。如图所示,玻璃密度计的刻度是下 (大/小,下同)上 ,实际标注的刻度是纯水密度的倍数。玻璃密度计通常有两种:一种用于测密度比纯水大的液体,叫重表;另一种用于测密度比纯水小的液体,叫轻表。图所示的密度计是 表,其所测液体的密度为 。
三、实验题
16.兴趣小组探究影响浮力大小的因素。
(1)提出如下猜想
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关
猜想2:与物体浸在液体中的体积有关
猜想3:与液体的密度有关
小组为验证上述猜想,用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等,按图甲步骤进行实验:
①利用磁力将4个磁力块组合成长方体物块;
②根据图A、B、C的测量结果,小明认为猜想1是正确的,小华却认为不一定正确。你觉得小华的理由是 ;
③小华为了证明自己的想法,利用上述器材设计实验D,根据A、B、D的测量结果,可得:浮力大小与物体浸在液体中的深度无关,请在图D中画出她实验时长方体物块的放置图;
④根据 的结果,可得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关;
⑤根据图A、C、E的结果,得出浮力大小还与 有关;
(2)小华把4个磁力块组合成图乙,她还能探究浮力大小与 的关系;
(3)由以上实验可以测出磁力块的密度为 g/cm3,图E中盐水的密度为 g/cm3;
(4)爱思考的小明又进一步研究水产生的浮力与水自身重力的关系,设计了如下实验:取两个相同的容积均为300mL的一次性塑料杯甲、乙(杯壁厚度和杯的质量不计),甲杯中装入50g水,乙杯中装入100g水,然后将乙杯放入甲杯中,发现乙杯浮在甲杯中。这时甲杯中水产生的浮力为 N;这个实验说明,液体 (选填“能”或“不能”)产生比自身重力大的浮力。
四、综合题
17.边长为0.1m的正方体木块,漂浮在水面上时,有的体积露出水面,如图甲所示。将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块表面上放一重2N的石块。静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图乙所示。取,已知水的密度,。通过计算求:
(1)木块的密度;
(2)图乙中液体的密度;
(3)如图丙所示,将图乙中的石块用细线悬挂在木块下方后放入液体中,木块露出液面部分的体积为 。剪短细线后,液面会 (选填“上升”“下降”或“不变”)。
学科网(北京)股份有限公司
《9.3物体的浮沉》参考答案
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
答案
D
C
A
D
B
A
B
B
C
C
1.D
【详解】热气球以恒定的速度竖直下降时处于平衡状态,受到的总重力和浮力是一对平衡力,两个力大小相等,方向相反。从热气球里脱落出一个物体后,热气球受到的总重力减小,若热气球所受到的浮力保持不变,则此时热气球受到的总重力小于浮力,热气球受到的合力的方向向上。故D正确,ABC错误。
故选 D。
2.C
【详解】A.根据液体压强公式p=ρgh可知,液体的密度不变时,深度越大,压强越大,核潜艇下潜时受到的压强变大,故A错误;
BCD.根据阿基米德原理
核潜艇下潜时,排开水的体积不变,受到的浮力不变,核潜艇露出水面上升的过程中,排开水的体积减小,受到的浮力减小,漂浮时受到的浮力等于排开海水的重力,故BD错误,C正确。
故选C。
3.A
【详解】①飞艇工作时,需要向飞艇内充入比空气密度小的气体,从而利用浮力来飞行; ②飞机是利用机翼上下方空气的流速不同产生的升力升空的; ③热气球里利用气球里的空气受热后体积变大,密度变小后小于外部空气密度,气球受浮力作用而上升; ④火箭升空靠气体的反作用力而获得动力。 综上分析,依靠空气的浮力而升空的物体是①③,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
4.D
【详解】物体悬浮在水中的条件是物体的密度等于水的密度();该物体质地均匀,截成大小不等的两块后,每一块的密度仍与原物体密度相同,即;根据浮沉条件,当物体密度等于液体密度时,物体处于悬浮状态,因此两块都会悬浮在水中,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
5.B
【详解】根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重量。当密度计漂浮在液体中时,它排开液体的重量等于它自身的重量。设密度计的质量为,则重力为。浮力等于排开液体的重量,即,其中是液体密度,是排开液体的体积。玻璃管横截面积,排开液体的体积,是浸入深度,则,平衡时有,则,即与成反比。玻璃管粗细均匀,横截面积恒定,因此刻度标注不可能均匀分布。增加时减小,即液体密度越大,浸入深度越小,刻度间隔更密集,即刻度为“上小下大,上疏下密”。故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
6.A
【详解】A.干瘪、虫蛀的种子漂浮在盐水上,根据物体的浮沉条件可知,所受浮力等于重力,故A符合题意;
B.热气球匀速上升时处于平衡状态,受到的浮力和重力是一对平衡力,二力大小相等,故B不符合题意;
C.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,橡皮泥的重力不变、是通过改变排开水的体积来实现漂浮的,故C不符合题意;
D.飞艇升到空中,根据物体的浮沉条件可知,应充入密度比空气小的气体,使得浮力大于重力而升到空中的,故D不符合题意。
故选A。
7.B
【详解】完全相同的两个小球放入两容器中,当两球静止时,甲图小球漂浮在表面上,说明甲液体的密度大于小球的密度;而乙图的小球在水中悬浮,所以乙液体的密度等于小球的密度,故甲液体的密度大于乙液体的密度;根据公式p=ρgh可知,深度相同时,甲的密度大于乙的密度,则甲液体对容器底的压强大,即p甲>p乙,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
8.B
【详解】A.由知道,液体的压强大小与液体的密度和物体所处的深度有关,苹果在下沉的过程中,所处的深度h变大,受到水的压强就变大,故A错误;
B.由知道,浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关,苹果在下沉的过程中,液体的密度和排开液体的体积都没有发生变化,所以受到水的浮力不变,故B正确;
C.由物体浮沉条件可知,在水面漂浮时,苹果受到的浮力等于它受到的重力,故C错误;
D.浮力的方向总是竖直向上的,故D错误。
故选B。
9.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。
10.C
【详解】AB.由图乙可知,当容器中液体深度h1=24cm时,柱体A恰好浸没,此时细线上拉力为3.2N,此时柱体A排开液体的体积
V排=VA=SAhA=100cm2×16cm=1600cm3=1.6×10﹣3m3
柱体A受到的浮力
F浮=ρ液gV排=ρ液g×1.6×10﹣3m3
因柱体A恰好浸没时受到竖直向上的浮力、竖直向下重力和细线的拉力作用处于平衡状态,所以,由柱体A受到的合力为零可得
F浮=GA+F
即
ρ液g×1.6×10﹣3m3=GA+F①
细绳的长度
L=h1﹣hA=24cm﹣16cm=8cm
由图乙可知,当容器中液体深度h2=20cm时,细线刚好拉直,但柱体仍然漂浮,此时柱体A排开液体的体积
V排′=SA(h2﹣L)=100cm2×(20cm﹣8cm)=1200cm3=1.2×10﹣3m3
由物体漂浮条件可得
GA=F浮′=ρ液gV排′=ρ液g×1.2×10﹣3m3②
由①②可得
又有
GA=mAg=ρAVAg
代入②可得
故AB正确,不符合题意;
C.柱形容器内液体的体积
V液=S容h﹣VA=200cm2×30cm﹣1600cm3=4400cm3
切断细线到A静止时,柱形容器内液体的深度
因物体漂浮时,浸没的深度
h浸=h2﹣L=20cm﹣8cm=12cm
所以A上升的高度
△h=h′﹣h浸﹣L=28cm﹣12cm﹣8cm=8cm
故C错误,符合题意;
D.切断细线,待A静止后,液体对容器底部的压强
p=ρ液gh′=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.28m=2240Pa
故D正确,不符合题意。
故选C。
11. 20 上浮 10
【详解】[1]将物体全部浸没在水中时,已知排开的水受到的重力为20N,由阿基米德原理知此时物体所受的浮力也为20N。
[2]由于物体受到的浮力20N大于物体的自重10N,所以放手后物体上浮。
[3]静止时漂浮,浮力等于重力为10N。
12. 密度值 漂浮 变大
【详解】[1]如图所示,其标注的单位是g/cm3,它是密度计,可以测量液体的密度。
[2][3]密度计在液体中漂浮,受到的浮力等于其重力,密度计重力不变,浮力不变。根据阿基米德原理可知,液体密度越大,密度计排开液体的体积越小,液面越靠近密度计下方,所以刻度值从上往下逐渐变大。
13. 小于 上浮 等于 悬浮 大于 下沉
【详解】浸没在液体中的物体受到液体的浮力F浮和重力G两个力的作用
[1][2]因为物体排开水的体积等于物体的体积,即V排=V物
所以F浮=ρ液V排g=ρ液V物g,G=m物g=ρ物V物g,如果F浮>G,ρ液V物g>ρ物V物g,ρ液>ρ物,物体将上浮。
[3][4]如果F浮=G,ρ液V物g=ρ物V物g,ρ液=ρ物,物体将悬浮。
[5][6]如果F浮<G,ρ液V物g<ρ物V物g,ρ液<ρ物,物体将下沉。
14. B 等于
【详解】[1]密度计在水和酒精中都处于漂浮,所受的浮力都等于自身的重力,即在水和酒精中所受的浮力相等,水的密度大于酒精的密度,据知,密度计在酒精中排开的液体体积更大,在水中排开的液体体积更小,所以液面B是水面位置。
[2]密度计放入酱油中,静止时漂浮,所受的浮力等于自身的重力。
[3]酱油的密度大于水的密度(),密度计在水和酱油中所受的浮力相等,则在水中排开的液体体积更大,在酱油中排开的液体体积更小,则C的位置在B之下,如图所示:
15. 液体密度 大 小 重
【详解】[1][2][3]常用玻璃密度计是用来测液体密度的工具,玻璃密度计的工作原理是基于阿基米德原理,即浸在流体中的物体所受到的向上的浮力等于物体所排开的流体的重量;由知,浸入液体体积越大则该液体密度越小,故 图中密度计的刻度是越往下值越大,所以密度计的刻度是下大上小。
[4][5]由图可知改密度计体积最大处对应的密度是,即它所测的液体密度为大于等于水的密度,故为重表;目前改密度计浸入部分与液面相平的读数即该液体密度为
16.(1) 未控制物体浸在液体中的体积相同 A、B、C 液体的密度
(2)物体形状
(3) 1.25 1.125
(4) 1 能
【详解】(1)[1]探究物体受到的浮力与物体在液体中深度关系,需要控制物体排开液体的体积相同,而A、B、C步骤中未控制物体排开液体的体积相同,因此猜想1不一定正确。
[2]为了研究浮力大小与物体浸在液体中的深度无关,控制物体浸在液体中的体积相同,图B中物体被竖直吊起,排开液体的体积等于物体体积的一半,图D中可以将物体水平吊起,让物体的一半浸入液体中,这样可以保持物体排开液体的体积相同,浸入液体的深度不同,如图所示:
[3]探究浮力大小与物体浸在液体中的体积关系,需要控制液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,因此根据A、B、C的结果可得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关。
[4]图A、C、E物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,此时弹簧测力计的示数不同,物体受到的浮力不同,说明浮力大小还与液体的密度有关。
(2)把4个磁力块进行不同的组合,可以改变物体的形状,将它们全部浸没在同一液体中,排开液体的体积相同,改变物体的形状,可以探究浮力大小与物体形状的关系。
(3)[1]磁力吸块完全浸没水中后受到的浮力为
磁力吸浸没后排开水的体积与自身体积相等,则磁力吸的体积为
磁力吸块的密度为
[2]磁力吸完全浸没在盐水中受到的浮力为
磁力吸完全浸没后排开液体的体积不变,则盐水的密度为
(4)[1]乙杯处于漂浮状态,所以甲杯中水产生的浮力
[2]甲杯中液体的重力
因为,所以液体能产生比自身重力大的浮力。
17.(1)
600 kg/m3
(2)
800kg/m3
(3)
80
下降
【详解】(1)设木块密度为、体积为V。木块漂浮在水中时有的体积露出,则其余 的体积浸在水里,浮力等于木块重力,故有 ,所以
(2)木块重力
石块重2 N,则木块和石块的总重力
图乙中木块恰好全部浸没,木块排开液体的体积,把木块和石块看成一个整体,处于漂浮状态,则木块受到的浮力等于木块和石块的总重力,有,即
解得。
(3)[1]石块体积
图丙把石块和木块看成一个整体,也是处于漂浮状态,其排开液体的体积等于图乙中的,即
由等量代换可得木块露出部分的体积就等于石块的体积,即
[2]图丙中,石块和木块整体漂浮,浮力等于石块和木块的总重力,将石块放入液体中,由于石块的密度大于液体的密度,石块受到的浮力小于重力,此时石块和木块受到的浮力之和小于石块和木块的总重力,浮力减小,减小,则液面会下降。
学科网(北京)股份有限公司
$