10.3 物体的浮沉条件及应用-2025-2026学年人教版八年级下册物理
2026-02-03
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内容正文:
10.3物体的浮沉条件及应用
一.选择题(共17小题)
1.小延洗水果时,发现体积较大的香瓜漂浮在水面上,而体积较小的李子却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是( )
A.李子的密度小于香瓜的密度
B.香瓜受到的浮力大于它受到的重力
C.若将香瓜浸没在水中,它受到的浮力大于受到的重力
D.李子受到的浮力大于它受到的重力
2.如图所示,在甲、乙两个相同的烧杯中装同种液体,将一个空塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸入液体中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,若使这两次药瓶在液体中的位置相同,此时两烧杯中液面也相平。则下列说法正确的是( )
A.橡皮膜受到液体压强大小关系是p甲>p乙
B.瓶内气体密度的大小关系是ρ甲>ρ乙
C.桌面受到的压强大小关系是p甲>p乙
D.如果此时甲图中药瓶处于悬浮状态,则乙图中药瓶将下沉
3.在以下各情况中,物体受到的浮力增大的是( )
A.轮船由长江驶入东海
B.浸没在水中的石块继续下沉的过程中
C.跳水运动员入水的过程中
D.轮船在码头卸载货物
4.鱼通过调节鱼鳔中的气体体积来控制浮沉。如图所示,一条大鱼静止在水缸中,位置1是悬浮在水中,位置2是漂浮在水面,且有一部分露出水面,则状态2相对状态1而言,有( )
A.水缸中水面高度下降
B.水缸中水面高度上升
C.状态2鱼鳔中的气体体积较大
D.状态2鱼鳔中的气体体积较小
5.小林组用塑料瓶、螺母、进排气管(重力忽略不计)等器材,制成如图所示的潜水艇模型。将潜水艇放入水中,使其上浮或下沉。下列分析正确的是( )
A.向瓶中充气时,从瓶内向外排水,潜水艇将上浮
B.潜水艇受到的浮力大于它排开水的重力
C.从瓶中抽气时,潜水艇所受浮力变大,上浮
D.潜水艇下沉过程中,水对螺母的压强不变
6.盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,把种子倒入盐水中,搅拌稳定后如图所示,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种。有关盐水选种过程中说法正确的是( )
A.良种受到的浮力等于重力,次种受到的浮力大于重力
B.若良种和次种的体积相同,则两者的浮力也一定相同
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.向杯中加入适量的盐并搅拌,可选出更加饱满的种子
7.航海学习小组的同学们开展了用橡皮泥进行“造船”比赛的活动,看谁的小船装载的“货物”最多(船始终漂浮),他们各自用相同的橡皮泥制作了一艘小船,放在盛有不同体积水的相同水槽中,然后把不同数量的相同泥丸当作“货物”装进去,最终水槽中水面相平,如图所示。下列说法正确的是( )
A.图甲中的小船所受的浮力大
B.两艘小船排开水的重力相等
C.图乙中小船排开水的体积小
D.甲、乙两水槽底部受到水的压强大小相等
8.如图所示是我国辽宁舰和山东舰开展双航母编队演练时,歼﹣15舰载机从航母上起飞的场景。下列说法中正确的是( )
A.歼﹣15舰载机从航母上起飞前后,航母所受的浮力保持不变
B.歼﹣15舰载机从航母上起飞后,航母底部所受的液体压强将变小
C.歼﹣15舰载机的空中飞行是利用了空气对它的浮力
D.推动歼﹣15舰载机高速飞行的力是歼﹣15舰载机对燃气的推力
9.安全救援知识告诉我们,在空书包里塞上某种物品拉上拉链后扔给落水者,可以实现紧急安全救援。以下几种物品中不适合塞进书包的是( )
A.多块泡沫块
B.多个拧紧瓶盖的空矿泉水瓶
C.多块海绵
D.多包充气包装好的薯片
10.如图所示,某些鱼的浮沉靠鱼鳔充气时膨胀,放气时收缩实现,下列说法正确的是( )
A.鱼的浮沉是通过改变自身重力实现的
B.鱼静止在水中时,受到的浮力等于鱼的重力
C.鱼想让鱼鳔膨胀,在浅处比深处难些
D.鱼鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
11.如图所示,物理小组利用潜水艇模型(忽略进气排气管的体积),探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是( )
A.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
B.若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
C.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
D.用打气筒向模型中打气,模型上浮
12.测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,如图甲所示。图乙和图丙是自制的一支简易密度计(在木棒的一端缠绕一些铜丝做成),先后被放入盛有不同液体的两个烧杯中。下列说法错误的是( )
A.图甲中密度计越靠近上方的刻度,其相应的密度数值越小
B.乙杯中液体的密度比丙杯中液体的密度小
C.乙杯中密度计底部液体压强大于丙杯中密度计底部液体压强
D.乙杯中密度计底部受到液体的压力与丙杯中相等
13.如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
C.在标记刻度时B的示数应比A小
D.适当增加配重铁丝的质量可以提高密度计的灵敏度
14.核潜艇是我国海军的战略利器,如图是核潜艇训练时的场景。下列对此核潜艇分析正确的是( )
A.在海水中下潜时,它所受浮力逐渐变大
B.浮在水面时,它排开水的重力等于自身重力
C.在海水中漂浮和悬浮时,它受到的浮力相等
D.下潜过程中,海水对它底部的压强不变
15.目前世界上遇“掉深”唯一生还的是中国372核潜艇。所谓“掉深”是当海水温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,如图所示情景。若有潜艇潜航至此水域时会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。下列说法正确的是( )
A.潜艇从漂浮状态下潜至全部浸没的过程,所受浮力变小
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜水艇在高密度水层悬浮时,所受浮力小于重力
16.下列说法正确的是( )
A.轮船是利用空心的办法来增大所受浮力
B.密度计漂浮在密度越大的液体中所受浮力越大
C.拦河大坝修得“上窄下宽”是为了减小水的压强
D.在连通器内的液体,各部分与大气相接触的液面总是相平的
17.如图甲所示是被誉为“中国天眼(FAST)”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7.6m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
二.填空题(共5小题)
18.中国电影《哪吒之魔童闹海》上映至今已斩获近160亿票房,暂列全球影史票房榜第5位。如图所示是一个哪吒形象的PVC玩具,其质量约为60g,体积约为50cm3,用手将其浸没在水中,松手后“哪吒”将 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”),待“哪吒”静止时所受浮力大小为 N。
19.2019年12月17日,由我国自主建造的第一艘国产航母—山东舰,正式交付海军。该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼15舰载机,若每架舰载机质量为2.5吨。(海水的密度取1.03×103kg/m3)
(1)舰载机起飞时,以舰载机为参照物,航母是 (选填“运动”或“静止”)的。在标准排水量时,航母所受的浮力为 N;当航母从海水密度较小的港口驶达密度较大的远海时,其浮力 (选填“变大”“不变”或“变小”);
(2)航母舰体材料为合金钢,合金钢比钢的硬度 ,国产航母使用的“超级钢”具有极佳的抗压性、延展性和焊接性,合金钢是 (选填“金属”或“合成”)材料。当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了 m3。(结果保留一位小数)
20.如图所示,桌面上有甲、乙两个完全相同的装满了水的玻璃缸。其中甲水中漂浮着一只小鸭子,乙水中漂浮着一只大鸭子。若两只鸭子受到的浮力分别为F浮甲、F浮乙,玻璃缸对桌面的压力分别为F甲、F乙。则F浮甲 F浮乙,F甲 F乙。
21.如图所示,小芳用手将重1.5N,体积为1.6×10﹣4m3的苹果逐渐压入水中,直到苹果刚好浸没,此过程中水对容器底部的压强将 (填“增大”“减小”或“不变”),松手后苹果将 (填“上浮”“悬浮”或“下沉”),最后静止时,苹果受到的浮力大小为 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
22.某实验小组利用矿泉水瓶做如下实验:
(1)如图甲,拧瓶盖时发现瓶盖侧面有一条条竖纹,竖纹的作用主要是 。
(2)在空矿泉水瓶中装入少量热水并迅速倒出,再马上盖上瓶盖看到瓶子变瘪了,如图乙所示,验证的是 的存在。
(3)用一个矿泉水瓶和两根吸管可以制成“口吹喷雾器”,如图丙所示,它的原理是流体的流速越大,压强越 。
(4)如图丁,利用矿泉水瓶和玻璃小瓶可以做成“浮沉子”,当用力挤压矿泉水瓶时,玻璃小瓶会 。(选填“上浮”或“下沉”)
三.实验探究题(共2小题)
23.小敏同学用旅游带回来的火山石(俗称“浮石”),开展了以下实验探究。
①用调节好的电子天平,测出空烧杯的质量m1;
②测出火山石的质量m2;
③将火山石浸没在水中直至外部空隙全部被填满后取出,擦去表面游离的水珠,测出它的质量m3;
④再将火山石浸没在装满水的溢水杯中,用烧杯接住溢出的水,测出烧杯和溢出水的总质量m4。
请你和他一起分析回答以下问题:
(1)根据实验获得的数据,计算这块火山石的密度。
(2)结合实验获得的数据及所学知识,解释火山石称为“浮石”的原因。
24.“制作简易密度计”的跨学科实践活动中,同学们需要用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作一个简易密度计。
(1)将制作完成的密度计放入液体中,使其处于竖直 状态,根据 原理可知,此时密度计所受浮力等于所受重力。
(2)将自制密度计分别放入水中和密度分别为1.1g/cm3、1.2g/cm3的食盐水中,待密度计稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度C处应标示的密度值为 g/cm3。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,请你提出一条合理的改进措施: 。
(3)将制作好的简易密度计置于水中(如图乙),量出水面至封口端的距离为H,此时密度计受到的浮力为F1;再将同一密度计置于盐水中(如图丙),量出盐水液面至封口端的距离为h,此时密度计受到的浮力为F2,则F1 F2(选填“<”“=”或“>”),忽略细铜丝的体积,盐水的密度ρ盐水= (用ρ水、H、h表示)。
(4)其他小组制作了A、B两个简易密度计(如图丁):分别放入水中时,水面恰好与A密度计最上面刻度线齐平,与B密度计最下面刻度线齐平,如果要用它们测量密度稍小于水的另一种液体的密度,则应选用 密度计(选填“A”或“B”)。
四.计算题(共2小题)
25.如图甲所示,水平桌面上放有一底面积为80cm2的溢水杯,在溢水杯中装满水。现将一正方体木块(不吸水)轻轻放入杯中,木块漂浮时从溢水口溢出60mL水。用手缓慢将木块压入水中(手不碰水),如图乙所示,当木块上表面刚好与水面相平时,溢出水的体积增加到100mL(g取10N/kg,)。求:
(1)木块漂浮时所受浮力的大小;
(2)木块上表面与水面刚好相平时手对木块压力F的大小;
(3)木块的密度。
26.如图,水平地面上有底面积为300cm2,不计质量的薄壁盛水柱形容器A,内有质量为400g、边长为10cm、质量分布均匀的正方体物块B,通过一根细线与容器底部相连,此时水面距容器底30cm,(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)物体受到的浮力;
(2)绳子的拉力;
(3)剪断绳子,待物块静止后水对容器底的压强变化量;
(4)剪断绳子,待物块静止后容器底对桌面的压力。
参考答案与试题解析
一.选择题(共17小题)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
C
D
C
C
A
D
D
B
C
B
B
题号
12
13
14
15
16
17
答案
C
C
B
C
A
B
一.选择题(共17小题)
1.小延洗水果时,发现体积较大的香瓜漂浮在水面上,而体积较小的李子却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是( )
A.李子的密度小于香瓜的密度
B.香瓜受到的浮力大于它受到的重力
C.若将香瓜浸没在水中,它受到的浮力大于受到的重力
D.李子受到的浮力大于它受到的重力
【分析】(1)当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,据此确定樱桃、香瓜密度与水的密度关系,从而确定樱桃、香瓜的密度关系;
(2)当物体的重力大于受到的浮力时物体下沉,当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,当物体的重力小于受到的浮力时物体上浮;根据阿基米德原理结合图判断樱桃、香瓜所受浮力的关系、排开液体质量的关系以及重力的关系。
【解答】解:AB.根据物体的浮沉条件可知,香瓜漂浮在水面,说明香瓜的密度小于水的密度,且漂浮时浮力等于重力;李子沉在水底,说明李子的密度大于水的密度,所以李子的密度大于香瓜的密度,故AB错误;
C.香瓜原本漂浮,浮力等于重力;若将香瓜浸没在水中,此时香瓜排开水的体积变大,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排知,浸没时V排增大,浮力会变大,所以此时浮力大于重力,故C正确;
D.李子沉在水底,此时浮力小于重力,所以D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对重力公式、物体浮沉条件的掌握和运用,灵活运用好物体的浮沉条件是本题的关键。
2.如图所示,在甲、乙两个相同的烧杯中装同种液体,将一个空塑料药瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直地浸入液体中,一次瓶口朝上,一次瓶口朝下,若使这两次药瓶在液体中的位置相同,此时两烧杯中液面也相平。则下列说法正确的是( )
A.橡皮膜受到液体压强大小关系是p甲>p乙
B.瓶内气体密度的大小关系是ρ甲>ρ乙
C.桌面受到的压强大小关系是p甲>p乙
D.如果此时甲图中药瓶处于悬浮状态,则乙图中药瓶将下沉
【分析】A、液体的内部压强随深度的增大而增大;搞清橡皮膜所处的深度h,并运用液体压强公式p=ρgh,可比较两橡皮膜所受压强大小,
B、根据两橡皮膜所受压强大小可知橡皮膜的形变程度,由此可知瓶内气体的体积变化,由于药瓶内气体质量一定,由公式ρ可知两次瓶内气体密度的大小关系;
C、由题意知,此时两烧杯中液面也相平,根据瓶内气体的体积的变化可知甲、乙中液体的体积,由公式G=mg=ρVg可知两种液体重力的大小关系,由烧杯对水平桌面的压力为F=G杯+G液+G瓶可知烧杯对桌面的压力大小关系,由公式可知烧杯对水平桌面的压强大小关系;
D、根据浮沉条件可判断其最终的浮沉状况。
【解答】解:A、在同种液体中,液体的压强随深度的增加而增大,所以尽管两次药瓶在液体里的位置相同,但橡皮膜在液体中的深度不同,即:h上<h下,根据p=ρgh可知橡皮膜受到液体压强大小关系是p甲<p乙,故A错误;
B、由于p甲<p乙,则乙中的橡皮膜凹的更明显,瓶内气体的体积变小,则:V甲瓶>V乙瓶,根据ρ可知瓶内气体密度的大小关系为:ρ甲<ρ乙,故B错误;
C、由题意知,甲、乙两个相同的烧杯中液面相平,则容器里液体和瓶子的总体积相等,由于V甲瓶>V乙瓶,则V液甲<V液乙,由于烧杯中装同种液体,根据G=mg=ρVg可知烧杯中液体重力的大小关系为:G液甲<G液乙,由烧杯对水平桌面的压力为F=G杯+G液+G瓶可知,在G杯、G瓶一定时,烧杯对桌面的压力大小关系为:F甲<F乙,
由公式p可知,在烧杯底面积相同时,烧杯对水平桌面的压强大小关系为:p′甲<p′乙,故C错误;
D、乙瓶瓶内空气的密度变大,若甲图中药瓶处于悬浮状态,由于烧杯中装同种液体,则乙图中药瓶会下沉,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查压强大小的比较以及浮力大小的比较,要求学生能控制变量应用公式分析物理量的大小关系,难度适中。
3.在以下各情况中,物体受到的浮力增大的是( )
A.轮船由长江驶入东海
B.浸没在水中的石块继续下沉的过程中
C.跳水运动员入水的过程中
D.轮船在码头卸载货物
【分析】根据物体漂浮时浮力等于重力;
根据F浮=ρ液gV排判断浮力的变化。
【解答】解:A、轮船由长江驶入东海,船始终处于漂浮状态,此时F浮=G,由于重力不变,因此船受的浮力大小不变,故A不符合题意;
B、浸没在水中的石块继续下沉的过程中,排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排知浮力不变,故B不符合题意;
C、跳水运动员入水的过程中,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排知浮力增大,故C符合题意;
D、因轮船漂浮在液面上,受到的浮力等于重力,当轮船卸载货物时,受到的重力在减小,因此轮船受到的浮力减小,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】主要考查了阿基米德原理的应用和物体漂浮时浮力和重力的关系,关键是知道轮船漂浮浮力等于重力。
4.鱼通过调节鱼鳔中的气体体积来控制浮沉。如图所示,一条大鱼静止在水缸中,位置1是悬浮在水中,位置2是漂浮在水面,且有一部分露出水面,则状态2相对状态1而言,有( )
A.水缸中水面高度下降
B.水缸中水面高度上升
C.状态2鱼鳔中的气体体积较大
D.状态2鱼鳔中的气体体积较小
【分析】(1)当物体漂浮或悬浮时,其浮力等于自身的重力;
(2)运用控制变量法,先找到相同的量,再利用公式F浮=ρ水gV排进行分析。
【解答】解:当鱼漂浮或悬浮时,鱼受到的浮力等于自身的重力,所以鱼在水缸中,当它浮在水面时,与悬浮在水中相比,浮力不变;
阿基米德原理F浮=ρ水gV排分析,浮力不变,液体密度不变,所以两次排开的液体不变,水面高度也不变;
状态2时,鱼有一部分露出水面,说明此时鱼鳔中的气体体积较大,故C正确、ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用,有一定难度。
5.小林组用塑料瓶、螺母、进排气管(重力忽略不计)等器材,制成如图所示的潜水艇模型。将潜水艇放入水中,使其上浮或下沉。下列分析正确的是( )
A.向瓶中充气时,从瓶内向外排水,潜水艇将上浮
B.潜水艇受到的浮力大于它排开水的重力
C.从瓶中抽气时,潜水艇所受浮力变大,上浮
D.潜水艇下沉过程中,水对螺母的压强不变
【分析】(1)(3)向瓶中充气或抽气时,根据模型重力和浮力的关系分析其浮沉情况;
(2)根据阿基米德原理分析;
(4)根据p=ρgh分析压强的变化。
【解答】解:
A、向瓶中充气时,瓶内气压变大,模型中的一部分水被排出,使得模型的重力变小,浮力不变,浮力大于重力,模型会上浮,故A正确;
B、根据阿基米德原理可知,潜水艇受到的浮力等于它排开水的重力,故B错误;
C、从瓶中抽气时,一部分水会进入模型中,使得模型的重力变大,浮力不变,重力大于浮力,模型会下沉,故C错误;
D、潜水艇下沉过程中,深度变大,根据p=ρgh可知,水对螺母的压强变大,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了物体浮沉条件、阿基米德原理的应用、液体压强计算公式的应用,属于基础题。
6.盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,把种子倒入盐水中,搅拌稳定后如图所示,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种。有关盐水选种过程中说法正确的是( )
A.良种受到的浮力等于重力,次种受到的浮力大于重力
B.若良种和次种的体积相同,则两者的浮力也一定相同
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.向杯中加入适量的盐并搅拌,可选出更加饱满的种子
【分析】物体的浮沉条件:浸没液体中的物体,如果浮力大于重力,物体上浮;如果浮力小于重力,物体下沉;如果浮力等于重力,物体悬浮,据此回答。
【解答】解:
A.良种沉入容器底,则所受的浮力小于自身重力,次种漂浮,则所受的浮力等于自身的重力,故A错误;
B.良种和次种的体积相同,良种沉底,次种漂浮,良种排开盐水的体积比次种的大,据阿基米德原理知,良种受到的浮力大,故B错误;
C.选种时,盐水的密度要适当,要比良种的密度小,良种才能沉底,要比次种的密度大,次种才能浮于水面,故C错误;
D.向杯中加入适量的盐并搅拌,盐水的密度变大,使得一些不是很饱满的种子浮出水面,可选出更加饱满的种子,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查浮力的有关知识,是一道基础题。
7.航海学习小组的同学们开展了用橡皮泥进行“造船”比赛的活动,看谁的小船装载的“货物”最多(船始终漂浮),他们各自用相同的橡皮泥制作了一艘小船,放在盛有不同体积水的相同水槽中,然后把不同数量的相同泥丸当作“货物”装进去,最终水槽中水面相平,如图所示。下列说法正确的是( )
A.图甲中的小船所受的浮力大
B.两艘小船排开水的重力相等
C.图乙中小船排开水的体积小
D.甲、乙两水槽底部受到水的压强大小相等
【分析】物体漂浮时,浮力等于自身的重力;根据阿基米德原理判定排开的水的重力和排开的水的体积的大小;利用p=ρgh比较受到水的压强大小。
【解答】解:A、由图知,甲图小船中的“货物”少,甲中小船的重力要小于乙中小船的重力,由于两只船都处于漂浮状态,浮力等于重力,故甲中的小船所受的浮力小,乙中的小船所受的浮力大,故A错误;
B.根据阿基米德原理,物体所受的浮力等于其排开的液体的重力,即F浮=G排。因为F乙浮>F甲浮,所以乙船排开水的重力大于甲船排开水的重力,即G乙排>G甲排,故B错误;
C.根据浮力公式F浮=ρ液gV排,最终排开水的体积。因为F乙浮>F甲浮,且水的密度ρ水相同,所以乙船排开水的体积大于甲船排开水的体积,即V乙排>V甲排,故C错误;
D、由题意知,小船中放入不同的“货物”时,甲、乙中水的深度相同,根据液体压强公式p=ρgh可知甲、乙两水槽底部受到水的压强大小相等,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体浮沉条件的应用以及液体压强公式的应用,是一道综合题。
8.如图所示是我国辽宁舰和山东舰开展双航母编队演练时,歼﹣15舰载机从航母上起飞的场景。下列说法中正确的是( )
A.歼﹣15舰载机从航母上起飞前后,航母所受的浮力保持不变
B.歼﹣15舰载机从航母上起飞后,航母底部所受的液体压强将变小
C.歼﹣15舰载机的空中飞行是利用了空气对它的浮力
D.推动歼﹣15舰载机高速飞行的力是歼﹣15舰载机对燃气的推力
【分析】(1)物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等;
(2)根据液体压强公式p=ρgh分析舰底受到压强的变化;
(3)物体间力的作用是相互的。
【解答】解:A.歼﹣15舰载机从航母上起飞前后,航母始终漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,当舰载机飞离航母后,航母的重力减小,所受的浮力减小,故A错误;
B.歼﹣15舰载机从航母上起飞后,航母将会上浮一些,深度h减小,根据p=ρgh可知,舰底所受海水的压强减小,故B正确;
CD、歼﹣15舰载机的空中飞行时向后喷射燃气,对空气有一个向后的力,由于物体间力的作用是相互的,空气对舰载机有一个向前的推力,使舰载机前进,故CD错误。
故选:B。
【点评】本题考查了浮沉条件的应用、压强以及物体间力的作用是相互的等,有一定的综合性,但总体难度不大
9.安全救援知识告诉我们,在空书包里塞上某种物品拉上拉链后扔给落水者,可以实现紧急安全救援。以下几种物品中不适合塞进书包的是( )
A.多块泡沫块
B.多个拧紧瓶盖的空矿泉水瓶
C.多块海绵
D.多包充气包装好的薯片
【分析】体积一定时,平均密度比水的密度小很多的物品,重力较小,能额外提供较大的浮力,书本的平均密度比水的密度相近,不能提供较大的浮力。
【解答】解:ABD.泡沫块的密度较小,可以漂浮在水面上;空矿泉水瓶、充气包装好的薯片,可以增大排开水的体积,来增大浮力,都可以帮助落水者漂浮在水面上,故ABD适合塞进书包;
C.海绵会吸水,吸水后的海绵的重力增大,当重力大于浮力,海绵会沉入水底,无法对落水者起到救援作用,故不适合塞海绵,故C不适合塞进书包。
故选:C。
【点评】本题考查浮沉条件的应用,属于基础题。
10.如图所示,某些鱼的浮沉靠鱼鳔充气时膨胀,放气时收缩实现,下列说法正确的是( )
A.鱼的浮沉是通过改变自身重力实现的
B.鱼静止在水中时,受到的浮力等于鱼的重力
C.鱼想让鱼鳔膨胀,在浅处比深处难些
D.鱼鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
【分析】鱼鳔里面是空气,改变鱼鳔的体积也就改变了排开水的体积(不会改变自身质量),从而改变所受浮力的大小,达到控制自身浮沉的目的;
物体悬浮时,所受浮力等于重力;
在同种液体中,液体内部压强随深度的增加而增大,随深度的减小而减小。
【解答】解:AD、鱼鳔充气时膨胀,鱼的体积变大,其排开水的体积变大,由阿基米德原理可知鱼受到的浮力变大,排开水的重力变大,浮力大于重力,鱼将上浮;鱼鳔放气时收缩,鱼的体积变小,其排开水的体积变小,由阿基米德原理可知鱼受到的浮力变小,浮力小于自身的重力时,鱼将下沉,故鱼的浮沉是通过改变自身体积来实现的,故AD错误;
B、鱼静止在水中时,相当于悬浮在水中,此时受到的浮力等于鱼的重力,故B正确;
C、鱼鳔膨胀时,鱼的肚子鼓起,需克服外部水对鱼的压强,因同种液体内部的压强随深度的减小而减小,所以,鱼想让鳔膨胀,在浅处比深处容易些,故C错误。
故选:B。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用、液体压强的特点,属于综合题。
11.如图所示,物理小组利用潜水艇模型(忽略进气排气管的体积),探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是( )
A.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
B.若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
C.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
D.用打气筒向模型中打气,模型上浮
【分析】潜水艇是通过改变自身的重力来实现上浮和下沉,当潜水艇浸没在水中的时候,根据F浮=ρ水gV排可知,此时V排不变,因此潜水艇受到的浮力也不变。
【解答】解:A.模型所受浮力与液体密度和排开液体的体积有关,浸没后排开液体体积不变,所受浮力大小不变,故A正确;
B.潜艇悬浮时,潜艇所受浮力等于自身重力,想要潜艇上浮,需要减小重力,是通过将水仓中的水排出潜艇达到减小重力的目的,故B错误;
C.潜水艇能上浮或下沉是通过向水仓中排水或注水来改变自重实现的,故C正确;
D.用打气筒向模型中打气,模型内气压增大,会将模型内的水通过进水口排出,从而减小模型的重力,从而上浮,故D正确。
故选:B。
【点评】此题考查潜水艇的工作原理,即通过改变自身的重力来实现上浮和下沉。
12.测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,如图甲所示。图乙和图丙是自制的一支简易密度计(在木棒的一端缠绕一些铜丝做成),先后被放入盛有不同液体的两个烧杯中。下列说法错误的是( )
A.图甲中密度计越靠近上方的刻度,其相应的密度数值越小
B.乙杯中液体的密度比丙杯中液体的密度小
C.乙杯中密度计底部液体压强大于丙杯中密度计底部液体压强
D.乙杯中密度计底部受到液体的压力与丙杯中相等
【分析】(1)密度计上的刻度代表了液体密度的大小,根据ρ液可知,密度计排开液体的体积越大时,所测液体的密度越小;
(2)从图可知,密度计放在乙、丙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系;从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系;
(3)根据浮力产生的原因进行分析。
【解答】解:A、根据ρ液可知,密度计浸入液体的深度越大,即排开液体的体积越大时,液体的密度越小,则密度计越靠近上方的刻度,其相应的密度数值越小,故A正确;
B、同一支密度计放在乙、丙两种液体中都漂浮,均等于密度计的重力,即密度计在乙、丙两种液体中受到的浮力相等,
由图知密度计排开液体的体积关系为V排乙<V排丙,根据ρ液可知,在密度计所受浮力相等时,乙、丙液体的密度关系为ρ乙<ρ丙,故B正确;
CD、由浮力产生的原因可知,F浮=F向上﹣F向下,因为密度计漂浮在液面,所以上表面受到的压力为零,
则由浮力产生的原因可得F浮=F向上=pS,
所以,乙、丙两杯中液体对密度计下表面的压强相等,乙杯中密度计底部受到液体的压力与丙杯中相等,故D正确,C错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体的漂浮条件的掌握和运用,利用好密度计测液体密度时漂浮(F浮=G)是解题的关键。
13.如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断错误的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
C.在标记刻度时B的示数应比A小
D.适当增加配重铁丝的质量可以提高密度计的灵敏度
【分析】(1)从图可知,密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系;从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系,从而可以判断密度计A和B两处刻度值的大小关系;
(3)为了使测量结果更准确,使密度计上两条刻度线之间的距离大一些,阿基米德原理可判断出方法。
【解答】解:ABC、因为同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,所以F浮甲=F浮乙=G,故B正确;
由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,根据F浮=ρ液V排g知ρ甲<ρ乙,故A正确;
浮力不变,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C错误;
D.增加配重铁丝的质量,会使密度计的自重增加,漂浮时,浮力等于重力,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积会增加,浸入液体的部分会变长,测量相同密度的液体,密度计的变化长度更大,因此可以提高密度计的灵敏度,故D正确,不符合题意。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体的漂浮条件的掌握和运用,利用好密度计测液体密度时漂浮(F浮=G)是本题的关键。
14.核潜艇是我国海军的战略利器,如图是核潜艇训练时的场景。下列对此核潜艇分析正确的是( )
A.在海水中下潜时,它所受浮力逐渐变大
B.浮在水面时,它排开水的重力等于自身重力
C.在海水中漂浮和悬浮时,它受到的浮力相等
D.下潜过程中,海水对它底部的压强不变
【分析】(1)浸没在水中的物体受到的浮力等于它排开的液体受到的重力。
(2)漂浮在水面的物体受到的浮力等于重力。
(3)液体的压强与液体的密度和深度有关。
【解答】解:A.根据F浮=ρ液gV排,核潜艇在海面下下潜的过程中,海水密度保持不变,排开海水体积也不变,所以所受浮力不变,故A错误;
B.根据F浮=G排,当核潜艇漂浮在水面时,处于平衡状态,此时它受到的浮力等于它自身所受的重力,即F浮=G,所以G排=G,也就是核潜艇漂浮在水面时,排开的海水所受重力等于它所受重力,故B正确;
C.物体漂浮或悬浮时,所受浮力都等于自身重力,即F浮=G,核潜艇悬浮时水仓中水更多,整体重力更大,所以悬浮时所受浮力比漂浮时更大,故C错误;
D.根据p=ρgh,核潜艇在海水中下潜的过程中,海水密度不变,深度增大,所以所受海水的压强增大,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查的是潜水艇的基本原理;知道液体的压强规律和物体的浮沉条件。
15.目前世界上遇“掉深”唯一生还的是中国372核潜艇。所谓“掉深”是当海水温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,如图所示情景。若有潜艇潜航至此水域时会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。下列说法正确的是( )
A.潜艇从漂浮状态下潜至全部浸没的过程,所受浮力变小
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜水艇在高密度水层悬浮时,所受浮力小于重力
【分析】(1)潜艇从漂浮状态下潜至全部浸没的过程中,液体密度不变,排开水的体积变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,所受浮力变大;
(2)潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,潜艇的体积不变,即排开水的体积不变,但海水密度变小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知潜艇所受的浮力变小;
(3)潜艇遭遇“掉深”时,为了自救,潜艇需要通过快速排出水箱中的水,可以减小潜艇的总重力,当重力减小到与浮力相等或更小时,潜艇就可以停止下沉或开始上浮;
(4)潜水艇在高密度水层悬浮时,处于平衡状态,所受的浮力与重力是一对平衡力,大小相等。
【解答】解:A.潜艇从漂浮状态下潜至全部浸没的过程中,液体密度不变,排开液体的体积变大。由阿基米德原理可知所受浮力变大,故A错误;
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,潜艇排开水的体积不变,海水密度变小。由阿基米德原理可知潜艇所受的浮力变小,故B错误;
C.潜艇遭遇“掉深”时,是由于进入低密度水层,所受浮力突然减小,导致浮力小于重力而急速下沉。为了自救,潜艇需要减小自身的重力。通过快速排出水箱中的水,可以减小潜艇的总重力,当重力减小到与浮力相等或更小时,潜艇就可以停止下沉或开始上浮。故C正确;
D.潜水艇在高密度水层悬浮时,处于平衡状态,所受的浮力与重力是一对平衡力,大小相等。故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查潜水艇原理和物体的浮沉条件,难度中等。
16.下列说法正确的是( )
A.轮船是利用空心的办法来增大所受浮力
B.密度计漂浮在密度越大的液体中所受浮力越大
C.拦河大坝修得“上窄下宽”是为了减小水的压强
D.在连通器内的液体,各部分与大气相接触的液面总是相平的
【分析】(1)采用空心的办法可以增大浮力;
(2)物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体,浮力大于重力,上浮;浮力等于重力,悬浮;浮力小于重力,下沉;漂浮时,浮力与重力相等;
(3)根据液体压强的特点可知:液体压强随着深度的增加而增大;
(4)连通器是指上端开口底部连接的容器,连通器内如果只装同种液体,在液面静止时,各部分的液面总保持相平,即在同一高度。
【解答】解:A、轮船是采用空心的办法增大可以利用的浮力,使轮船能漂浮在水平面上,故A正确;
B、用同一密度计测量不同液体的密度时,由于密度计始终处于漂浮状态,浮力都等于其重力,所以密度计所受的浮力不变,故B错误;
C、液体压强随着深度的增加而增大,拦河大坝修得上窄下宽是为了减少对坝底的压强,防止大坝被冲毁,而题目中没有说明是对减小对坝底的压强,故C错误;
D、静止在连通器内的同种液体,各部分与大气接触的液面总是相平的,故D错误。
故选:A。
【点评】本题为力学综合题,考查了浮力、压强、连通器的相关知识,利用所学知识解释了实际问题,真正体现了学以致用!
17.如图甲所示是被誉为“中国天眼(FAST)”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7.6m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
【分析】(1)物体所受的重力G=mg,则重力的大小与质量有关,据此分析;
(2)气球是依靠空气的浮力升空的,从密度与浮力的角度进行分析即可;
(3)根据气球的运动状态分析其受力情况;
(4)二力平衡的条件:大小相等、方向相反、在同一直线上、作用于同一物体上,缺一不可;
相互作用力的条件: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。
【解答】解:A、由G=mg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。
【点评】本题考查了浮力的利用、相互作用力等知识,属于基础知识的考查。
二.填空题(共5小题)
18.中国电影《哪吒之魔童闹海》上映至今已斩获近160亿票房,暂列全球影史票房榜第5位。如图所示是一个哪吒形象的PVC玩具,其质量约为60g,体积约为50cm3,用手将其浸没在水中,松手后“哪吒”将 下沉 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”),待“哪吒”静止时所受浮力大小为 0.5 N。
【分析】根据F浮=ρ水gV排算出“哪吒”完全浸没时受到的浮力,由G=mg算出“哪吒”的重力,比较浮力与重力判断出再根据浮沉条件可判松手后物体的浮沉状态,最后根据静止后的状态再判断浮力的大小。
【解答】解:“哪吒”浸没时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣6m3=0.5N,
“哪吒”的重力为:G=mg=60×10﹣3kg×10N/kg=0.6N,
因为F浮<G,所以松手后“哪吒”将下沉,直至沉底,待“哪吒”静止时,排开水的体积等于“哪吒”的体积,则浮力F浮=0.5N。
故答案为:下沉;0.5。
【点评】本题考查浮力公式的计算与浮沉条件的运用,属于基础应用题,要掌握。
19.2019年12月17日,由我国自主建造的第一艘国产航母—山东舰,正式交付海军。该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼15舰载机,若每架舰载机质量为2.5吨。(海水的密度取1.03×103kg/m3)
(1)舰载机起飞时,以舰载机为参照物,航母是 运动 (选填“运动”或“静止”)的。在标准排水量时,航母所受的浮力为 5×108 N;当航母从海水密度较小的港口驶达密度较大的远海时,其浮力 不变 (选填“变大”“不变”或“变小”);
(2)航母舰体材料为合金钢,合金钢比钢的硬度 大 ,国产航母使用的“超级钢”具有极佳的抗压性、延展性和焊接性,合金钢是 金属 (选填“金属”或“合成”)材料。当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了 87.4 m3。(结果保留一位小数)
【分析】(1)物体与参照物之间位置变化,则物体是运动的,与参照物之间位置不变,物体是静止的;知道航母满载时的排水量(满载时排开水的质量),利用阿基米德原理F浮=G排=m排g求航母受到的浮力;
当航母从海水密度较小的港口驶达密度较大的远海时,始终处于漂浮状态,浮力大小等于重力,据此分析浮力大小变化。
(2)合金钢属于合金是金属材料,它比钢的硬度更大;航母始终处于漂浮状态,飞机起飞后,减小的浮力等于飞机重力,根据密度公式计算海水的体积。
【解答】解:(1)舰载机起飞时,以舰载机为参照物,航母的位置发生变化,因此航母是运动的。
排水量为排开水的质量,根据阿基米德原理,物体所受浮力大小等于排开液体的重力,在标准排水量5万吨时,航母所受的浮力为:;
当航母从海水密度较小的港口驶达密度较大的远海时,一直处于漂浮状态,浮力大小都等于重力,因此其浮力不变。
(2)合金钢属于合金是金属材料,它比钢的硬度更大。
当36架舰载机全部飞离航母后,减小的总重力为G=36mg=36×2.5×103kg×10N/kg=9×105N;
减少的重力与减少的浮力大小相同,航母排开海水的体积减少了:
。
故答案为:(1)运动;5×108;不变;
(2)大;金属;87.4。
【点评】本题考查机械运动的判断、浮力计算、密度公式的运用,综合性较强,掌握物体浮沉条件是解题的关键。
20.如图所示,桌面上有甲、乙两个完全相同的装满了水的玻璃缸。其中甲水中漂浮着一只小鸭子,乙水中漂浮着一只大鸭子。若两只鸭子受到的浮力分别为F浮甲、F浮乙,玻璃缸对桌面的压力分别为F甲、F乙。则F浮甲 < F浮乙,F甲 = F乙。
【分析】(1)大鸭子的重力大于小鸭子重力,鸭子漂浮时浮力等于重力,由此可知两只鸭子所受的浮力的大小关系;
(2)鸭子漂浮在水面上,鸭子受到的浮力与其重力相等,则鸭子的重力等于排开水的重力,再根据桌面受到的压力等于总重力得出桌面受到压力的大小关系。
【解答】解:大鸭子的重力大于小鸭子重力,鸭子漂浮时浮力等于各自的重力,由此可知大鸭子受到的浮力大,则F浮甲<F浮乙;
因为鸭子漂浮,所以F浮=G排=G鸭,即:放入鸭子后排开水的重力等于鸭子的重力,所以两个玻璃缸的总重相同,则两个玻璃缸对桌面的压力一样大,即F甲=F乙。
故答案为:<;=。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用、阿基米德原理的应用,具有一定的综合性,但难度不是很大,关键是熟练掌握相关基础知识。
21.如图所示,小芳用手将重1.5N,体积为1.6×10﹣4m3的苹果逐渐压入水中,直到苹果刚好浸没,此过程中水对容器底部的压强将 变大 (填“增大”“减小”或“不变”),松手后苹果将 上浮 (填“上浮”“悬浮”或“下沉”),最后静止时,苹果受到的浮力大小为 1.5 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【分析】(1)根据水面高度的变化,利用p=ρgh分析压强的变化;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排求出苹果所受浮力;根据苹果重力与浮力的大小关系可知苹果的浮沉状态;
(3)苹果静止后处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件可知苹果受到的浮力大小。
【解答】解:(1)小芳用手将苹果逐渐压入水中,直到苹果刚好浸没,由于苹果排开的水的体积逐渐变大,液面逐渐升高,根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强将变大;
(2)将苹果全部压入水中后,苹果排开水的体积等于苹果的体积,即:V排=V=1.6×10﹣4m3;
苹果浸没时受到的浮力为:
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10﹣4m3=1.6N;
浸没在水中的苹果,受到的浮力F浮=1.6N,而重力G=1.5N,
比较可知:F浮>G,故松手后苹果将上浮;
(3)苹果最后静止时漂浮在水面上,此时受到的浮力等于苹果的重力,即:F浮′=G=1.5N;
故答案为:变大;上浮;1.5。
【点评】熟练运用阿基米德原理的公式和物体的受力情况,是解答此题的关键。
22.某实验小组利用矿泉水瓶做如下实验:
(1)如图甲,拧瓶盖时发现瓶盖侧面有一条条竖纹,竖纹的作用主要是 增大摩擦 。
(2)在空矿泉水瓶中装入少量热水并迅速倒出,再马上盖上瓶盖看到瓶子变瘪了,如图乙所示,验证的是 大气压 的存在。
(3)用一个矿泉水瓶和两根吸管可以制成“口吹喷雾器”,如图丙所示,它的原理是流体的流速越大,压强越 小 。
(4)如图丁,利用矿泉水瓶和玻璃小瓶可以做成“浮沉子”,当用力挤压矿泉水瓶时,玻璃小瓶会 下沉 。(选填“上浮”或“下沉”)
【分析】(1)增大摩擦的方法:在接触面粗糙程度一定时,增大压力;在压力一定时,增大接触面的粗糙程度。
(2)在空矿泉水瓶中装入少量热水并迅速倒出,再马上盖上瓶盖看到瓶子变瘪了,验证的是大气压的存在。
(3)流体的流速越大,压强越小。
(4)改变物体浮沉的方法:改变物体的重量、改变物体的形状、改变物体的大小。
【解答】解:(1)拧瓶盖时,发现瓶盖侧面有一条条竖纹,通过增大接触面的粗糙程度,从而增大摩擦力,使瓶盖更容易拧开。
(2)在空矿泉水瓶中装入少量热水并迅速倒出,再马上盖上瓶盖看到瓶子变瘪了,可验证的大气压的存在,因为过一会儿瓶内水蒸气液化,瓶内气体压强变小,瓶子在外界大气压作用下慢慢向内凹陷,看到瓶子变瘪了。
(3)从上面吸管吹气,则下方吸管的上端口的空气流速变大,吸管中的水面上升,说明吸管上下两端产生压强差,由于大气压不变,所以吸管的上端口的气压变小,故它的原理是流体的流速越大,压强越小。
(4)挤压矿泉水瓶,瓶内空气被压缩,气压增大,将压强传递给水,水被压入小瓶中,小瓶的重力增大;小瓶排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,小瓶受到的浮力不变,则浮力小于重力,所以小瓶会下沉。
故答案为:(1)增大摩擦;(2)大气压;(3)小;(4)下沉。
【点评】本题考查了增大摩擦的方法,大气压的存在,液体压强与流速的关系,”浮沉子“的分析。
三.实验探究题(共2小题)
23.小敏同学用旅游带回来的火山石(俗称“浮石”),开展了以下实验探究。
①用调节好的电子天平,测出空烧杯的质量m1;
②测出火山石的质量m2;
③将火山石浸没在水中直至外部空隙全部被填满后取出,擦去表面游离的水珠,测出它的质量m3;
④再将火山石浸没在装满水的溢水杯中,用烧杯接住溢出的水,测出烧杯和溢出水的总质量m4。
请你和他一起分析回答以下问题:
(1)根据实验获得的数据,计算这块火山石的密度。
(2)结合实验获得的数据及所学知识,解释火山石称为“浮石”的原因。
【分析】(1)由图②可知火山石的质量,由图①④可知火山石排开水的质量,计算出体积,代入公式计算出密度;
(2)与水的密度进行比较,小于水的密度,浮在水面上。
【解答】解:(1)由图可知,火山石的质量m2=40.0g
溢出水的质量m水=m4﹣m1=160.8g﹣60.8g=100.0g
火山石的体积等于溢出水的体积
则火山石的密度
(2)由计算可知,ρ石<ρ水,即火山石的密度小于水的密度。根据物体的沉浮条件可知,火山石可以漂浮在水中,所以称为“浮石”。
答:(1)这块火山石的密度为0.4g/cm3;
(2)火山石的密度小于水的密度,所以火山石能浮在水面上,被称为“浮石”。
【点评】此题考查了浮沉条件的应用。
24.“制作简易密度计”的跨学科实践活动中,同学们需要用一根长约20cm的圆柱状饮料吸管、一段细铜丝、石蜡等材料制作一个简易密度计。
(1)将制作完成的密度计放入液体中,使其处于竖直 漂浮 状态,根据 物体的沉浮 原理可知,此时密度计所受浮力等于所受重力。
(2)将自制密度计分别放入水中和密度分别为1.1g/cm3、1.2g/cm3的食盐水中,待密度计稳定后用记号笔分别在液面齐平处标出刻度A、B、C(如图甲),刻度C处应标示的密度值为 1.2 g/cm3。在标记刻度过程中,发现相邻两刻度线之间的距离较小,为提高测量精度,在保证密度计总质量不变的前提下,请你提出一条合理的改进措施: 减小吸管的底面积 。
(3)将制作好的简易密度计置于水中(如图乙),量出水面至封口端的距离为H,此时密度计受到的浮力为F1;再将同一密度计置于盐水中(如图丙),量出盐水液面至封口端的距离为h,此时密度计受到的浮力为F2,则F1 = F2(选填“<”“=”或“>”),忽略细铜丝的体积,盐水的密度ρ盐水= (用ρ水、H、h表示)。
(4)其他小组制作了A、B两个简易密度计(如图丁):分别放入水中时,水面恰好与A密度计最上面刻度线齐平,与B密度计最下面刻度线齐平,如果要用它们测量密度稍小于水的另一种液体的密度,则应选用 B 密度计(选填“A”或“B”)。
【分析】(1)根据密度计测量密度的原理可知,密度计在液体中所处的状态;物体处于漂浮状态,由物体的沉浮条件可知,物体所受的浮力等于重力;
(2)密度计漂浮在液面上,受到的浮力等于重力,故密度计在液体中受到的浮力相等,密度计的底面积不变,由阿基米德原理可知密度计在液体中浸入深度与液体密度的关系;密度计在受到的浮力等于总重力,总质量不变,密度计在液体中受到的浮力不变,由阿基米德原理原理可知F浮=V排ρ液g=Shρ液g,由此分析采取的措施;
(3)同一密度计在测量不同的液体的密度时,都处于漂浮状态,受到的浮力都等于重力;根据密度计所受的浮力相同由阿基米德原理原理求出盐水的密度;
(4)密度计漂浮在液体中,重力等于浮力G=F浮=V排ρg=Shρg,由此可知密度减小,密度计浸入液体中的深度变大,据此确定答案。
【解答】解:(1)密度计测量液体的密度时竖直漂浮在液体中,由物体的沉浮条件可知,密度计受到的浮力等于其重力;
(2)密度计漂浮在液面上,受到的浮力等于重力G=F浮=V排ρ液g=Shρ液g,故浮力一定,密度计在液体的浸入高度h与液体的密度成反比,所以C处对于的密度值是1.2g/cm3,由G=F浮=V排ρ液g=Shρ液g得密度计浸入高度h,在两种不同的液体中浸入液体中的高度差Δh=h1﹣h2,故要增大Δh可减小吸管的底面积;
(3)同一密度计测量密度是,受到的浮力都等于重力,所以F1=F2;密度计在水、盐水中受到的浮力相等即V排水ρ水g=V排盐水ρ盐水g,
SHρ水=Shρ盐水,
故
(4)密度计测量液体时,浸入液体中的高度h,所以浸入高度与液体的密度成反比,图丁中,用密度计A测量水的密度时,水面恰好与A密度计最上面刻度线齐平,所以用它测量密度稍小于水的另一种液体的密度时,浸入深度变大,故用A不可以,应选用B。
故答案为:(1)漂浮;物体的沉浮;(2)1.2;减小吸管的底面积;(3)=;;(4)B。
【点评】本题考查了密度计测量密度的原理,提高测量密度精确度的方法。
四.计算题(共2小题)
25.如图甲所示,水平桌面上放有一底面积为80cm2的溢水杯,在溢水杯中装满水。现将一正方体木块(不吸水)轻轻放入杯中,木块漂浮时从溢水口溢出60mL水。用手缓慢将木块压入水中(手不碰水),如图乙所示,当木块上表面刚好与水面相平时,溢出水的体积增加到100mL(g取10N/kg,)。求:
(1)木块漂浮时所受浮力的大小;
(2)木块上表面与水面刚好相平时手对木块压力F的大小;
(3)木块的密度。
【分析】(1)根据阿基米德原理求出所受的浮力;
(2)根据物体的漂浮条件求出物块的重力,根据物块刚好浸没时排开水的体积等于物块的体积结合阿基米德原理求出物块此时受到的浮力,根据力的平衡条件求出手对物块上表面的压力;
(3)根据G=mg求出木块的质量,根据ρ求出木块的密度。
【解答】解:(1)木块漂浮时所受的浮力:
F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×60×10﹣6m3=0.6N;
(2)由物体的漂浮条件可知,物块的重力:G=F浮=0.6N,
当物块刚好浸没时排开水的体积:V排'=V=100mL=100cm3=10﹣4m3,
此时受到的浮力:F浮'=ρ水gV排'=1×103kg/m3×10N/kg×10﹣4m3=1N,
由力的平衡条件可知,此时手对物块上表面的压力:F压=F浮'﹣G=1N﹣0.6N=0.4N;
(3)因为木块漂浮,
所以G=F浮=0.6N;
木块的质量:
m0.06kg,
木块的密度:
ρ0.6×103kg/m3。
答:(1)木块漂浮时所受浮力的大小为0.6N;
(2)木块上表面与水面刚好相平时手对木块压力F的大小为0.4N;
(3)木块的密度是0.6×103kg/m3。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体漂浮条件以及密度公式的应用,关键是公式及其变形式的灵活运用,计算时要注意单位的换算。
26.如图,水平地面上有底面积为300cm2,不计质量的薄壁盛水柱形容器A,内有质量为400g、边长为10cm、质量分布均匀的正方体物块B,通过一根细线与容器底部相连,此时水面距容器底30cm,(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)物体受到的浮力;
(2)绳子的拉力;
(3)剪断绳子,待物块静止后水对容器底的压强变化量;
(4)剪断绳子,待物块静止后容器底对桌面的压力。
【分析】(1)木块浸没在水中,求出木块的体积,即排开水的体积,利用F浮=ρ水gV排计算木块受到的浮力;
(2)利用G=mg求出木块的重力,物体在水中受到三个力的作用:重力、浮力和绳子的拉力。已知物重和浮力,两者之差就是绳子的拉力;
(3)根据漂浮时浮力与重力的关系得出木块受到的浮力;根据F浮=ρ液gV排得出木块排开水的体积,根据V排的变化得出水深度的变化,从而可得压强的变化;
(4)绳子断前后容器对水平地面的压力都等于容器、水、木块的重力之和。
【解答】解:(1)木块浸没在水中,则V排=V木=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
物体浸没时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
(2)木块的重力:GB=mBg=400×10﹣3kg×10N/kg=4N,
绳子的拉力为:F=F浮﹣GB=10N﹣4N=6N;
(3)剪断绳子,待物块B静止后漂浮,F浮′=G=4N;
由F浮=ρ液gV排可得木块漂浮时排开水的体积:
V排′4×10﹣4m3;
液面下降的深度为:
Δh0.02m;
水对容器底的压强变化量:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa;
(4)容器内水的体积:
V=Sh=300cm2×30cm﹣1000cm3=8000cm3=8×10﹣3m3,
由ρ可得,水的质量m水=ρV=1.0×103kg/m3×8×10﹣3m3=8kg,
因不计质量的薄壁盛水柱形容器,
则容器对水平地面的压力F=G总=(m水+mB)g=(0.4kg+8kg)×10N/kg=84N,绳子断之后,容器对桌面的压力不变,仍为84N。
答:(1)物体受到的浮力为10N;
(2)绳子的拉力为6N;
(3)剪断绳子,待物块静止后水对容器底的压强变化量为200Pa;
(4)剪断绳子,待物块静止后容器底对桌面的压力为84N。
【点评】本题考查液体压强的计算,浮力的计算,物体的沉浮条件的应用。注意固体压强的计算要利用公式p,木块在水中的浮力要利用浮力的公式来计算,木块漂浮时的浮力要利用漂浮的条件来求,因此,解题时选对方法才能起到事半功倍的效果。
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