内容正文:
第十章浮力自主检测
一、单选题:本大题共8小题,共24分。
1.下列物体没有受到浮力的是( )
A. 漂在水面上的树叶 B. 沉在水底的石块
C. 飘在太空中的航天员 D. 吸在装满水的鱼缸内壁上的鱼
2.将一只空矿泉水瓶向水中缓慢下压,如图甲、乙所示。此过程中,手对空矿泉水瓶的压力( )
A. 变大 B. 变小 C. 不变 D. 无法判断
3.某物体重8N,把它放进盛满水的烧杯中,溢出的水重6N,则它受到的浮力为( )
A. 6N B. 8N C. 2N D. 14N
4.小红在阳台种了几株番茄苗,番茄成熟后,她将一个番茄先后浸没在盛有水和盐水的容器中静止,释放后发现番茄在水中下沉,在盐水中上浮。下列说法正确的是( )
A. 番茄密度比水大
B. 番茄在水中受到的浮力较大
C. 番茄在盐水中受到的浮力小于它排开盐水的重力
D. 将番茄露出盐水部分切去,盐水对容器底部的压强将增大
5.如图所示,重力为G的金属块静止在水面下,弹簧测力计的示数为T,金属块下表面受到水的压力为F。下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
6.如图所示,水面下同一深度有两艘完全相同的潜艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的是( )
A. 正在下潜的是甲潜艇
B. 露出水面前,两艘潜艇所受的浮力相同
C. 露出水面前,上浮潜艇所受的浮力不断增大
D. 正在下潜的潜艇所受的浮力不断减小
7.如图,通过一根不可伸长的细线将物体a悬挂在弹簧测力计下,物体a分别浸没在水和酒精中并保持静止时,弹簧测力计的示数分别为2N和,,,g取,则下列结论正确的是( )
A. 物体a的质量为3kg B. 物体a的体积为
C. 物体a的密度为 D. 物体a在水中受到的浮力为2N
8.如图所示,小明洗碗时发现,向漂浮在水面上的碗中加水,碗浸入水的深度越来越大,当水量增加到一定程度时,碗浸没水中,直至沉底。假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,则下列关于碗受到的浮力随时间变化规律的图像可能是( )
A. B.
C. D.
二、填空题:本大题共3小题,共18分。
9.将一个小气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,细线与水平面的夹角将 选填“改变”或“保持不变”,剪断细线,小气球将沿 方向运动,这说明浮力的方向是 。
10.2024年12月,我国自主研制建造的076型两栖攻击舰首舰——“中国人民解放军海军四川舰”正式下水,该舰排水量满载时排开水的质量万余吨。若以排水量4万吨来计算,该舰满载时所受浮力大小为 N。不考虑燃料质量变化,该舰由海水密度较小的近海驶向海水密度较大的远海区域时,排开海水的体积将 选填“变大”“变小”或“不变”。取
11.底面积为的圆柱形薄壁容器内装有某种液体,容器上方用一段非弹性细线悬挂着重6N、底面积为的圆柱体A,容器底部有出水口。开始时,A浸在液体中的深度为5cm,细线刚好伸直,如图所示,则A受到的浮力 选填“大于”“等于”或“小于”的重力,液体的密度为 。已知细线能承受的最大拉力为4N,现使容器中液体缓缓流出,直到细线刚好被拉断为止,从细线刚好伸直到被拉断,容器底受到液体的压强变化了 Pa。取
三、计算题:本大题共2小题,共16分。
12.如图所示,水平地面上有一圆柱形容器,容器中装有一定量的水,一个体积的正方体A悬浮在水中,g取,水的密度。完成下列问题:
求出A所受的浮力大小;
分析说明A所受浮力方向为什么竖直向上。
13.如图甲所示,我国自主建造重为的导管架“海基二号”需要用驳船运输到指定位置,安装在超过300m深的海域搭建石油开采平台。而亚洲最大驳船的最大载重只有,该驳船可看作长200m、宽50m、高14m的规则长方体,其最大吃水深度为7m。某修造厂通过加宽驳船解决了超重难题,如图乙是驳船加宽后的示意图,加宽后驳船的最大吃水深度不变。取求:
水深300m处的压强;
加宽前,驳船空载时排开水的体积;
若驳船体积每增加,自重增加,为了安全装载“海基二号”,驳船总宽度至少应增加多少;请你另外设计一种改装驳船的方法只说方法,不计算。
四、实验探究题:本大题共2小题,共32分。
14.小明在海边游泳时,发现塑料泡沫板浮在水面上,石块却沉入水底。由此,他进行了有关浮力的实验探究。
如图甲所示,用弹簧测力计测出石块的重力为 N。
将石块缓慢浸入水中,弹簧测力计示数 ,石块浸没后,在触底之前,弹簧测力计示数 ,说明浮力的大小与 有关。
将 相同的实心铜块和铝块分别浸没于水中,若发现它们所受的浮力大小 ,说明浮力的大小与物体密度无关。
将一个两端蒙有橡皮膜的玻璃管,分别以图乙和图丙的方式浸没于水中,能反映浮力产生原因的是图 。
15.物理兴趣小组用粗细均匀且横截面积为S的塑料吸管、细沙、热熔胶枪、热熔胶制作了一款简易密度计。将吸管下端用热熔胶封闭,向吸管中装入适量细沙后,把它放入水中,密度计在水中静止时的状态如图甲所示。此时它浸入水中的深度为 H,在吸管上标记水面位置,此位置对应水的密度值。小华回想起曾用沉入水中的铝块探究阿基米德原理的过程,又提出了新的问题:漂浮的密度计是否满足呢?接下来,小华进行了实验探究。
如图甲所示,密度计漂浮在水中,则 选填“>”“=”或“<”,测出密度计的重力,可知浮力的大小要探究漂浮的密度计是否满足,还需测出,若 则可间接得出。
由于没有弹簧测力计,小华用电子秤可直接显示物体质量测量密度计的质量和排开水的质量,步骤如下:
用电子秤测量密度计的质量
用电子秤测量小烧杯的质量
把密度计轻轻放入装满水的溢水杯中,用小烧杯收集溢水杯中被密度计排开的水;
用电子秤测量小烧杯和排开水的总质量。
测量数据如表所示:
物理量
数据
20
38
58
20
分析数据可知:密度计的质量与密度计排开水的质量大小 。又因为,则可得出和的关系。
小华又将密度计放入另一种液体中,密度计静止时状态如图乙所示,浸入液体中的深度为h。根据上述实验结论可知密度计排开水的质量与排开的另一种液体的质量 。通过推导可得另一种液体的密度 用符号H、h、表示。
小华又将该密度计放入不同的液体中,并在密度计上标明对应的密度值,如图丙所示,则密度计上密度值的大小关系正确的是 。
A.
B.
五、综合题:本大题共1小题,共10分。
16.制作“浮沉子”。如图所示,将装有适量水的小瓶瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上。请画出小瓶漂浮时的受力示意图图中黑点表示小瓶的重心 。将大塑料瓶密封后,用力挤压侧面,看到小瓶下沉,请解释下沉的原因: 。
答案和解析
1.【答案】C
【解析】太空中没有空气,故飘在太空中的航天员不受浮力作用,故选C。
2.【答案】A
【解析】将一只空矿泉水瓶向水中缓慢下压,矿泉水瓶浸入水中的体积变大,根据阿基米德原理知,浮力变大;对矿泉水瓶进行受力分析,矿泉水瓶受重力、水对它的浮力和手对它的压力作用,这三个力相互平衡,则手对它的压力等于浮力减去其重力,故手对空矿泉水瓶的压力变大。
3.【答案】A
【解析】根据阿基米德原理可知,该物体排开的水重6N,其受到的浮力也为6N。
4.【答案】A
【解析】番茄在水中下沉,根据物体的浮沉条件可知,番茄的密度大于水的密度,即,故A正确;释放后,番茄在水中沉底,浮力小于重力,在盐水中最终漂浮,浮力等于重力,番茄在盐水中的浮力更大,故B错误;根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,番茄在盐水中受到的浮力等于它排开盐水的重力,故C错误;切去露出部分后,番茄仍漂浮,排开盐水的体积减少,液面下降,盐水深度减小,由可知,盐水对容器底部的压强将减小,故D错误.故选
5.【答案】C
【解析】设金属块上表面受到水的压力为,由浮力产生的原因可知,金属块受到的浮力等于金属块上下表面受到水的压力差,
金属块在水中受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力、竖直向上的拉力T,且金属块处于平衡状态,则。
由得,故A、B错误;由得,,故C正确,D错误。
6.【答案】B
【解析】露出水面前,两艘潜艇排开水的体积大小相等且未发生变化,由阿基米德原理可知,它们所受的浮力大小相等且不发生变化,故B正确,C、D错误;
当潜艇受到的浮力大于重力时会上浮,当潜艇受到的浮力小于重力时会下潜;
由题图可知,乙潜艇水舱中的水较多,乙潜艇的重力较大,所以,正在下潜的是乙潜艇,故A错误。
7.【答案】C
【解析】物体a浸没在液体中受到浮力、重力、拉力的作用,静止时,浸没在水中时,浸没在酒精中时,即,由可知,,代入数据解得,则物体a的体积,故B错误;
物体a浸没在水中时受到的浮力,物体a的重力,物体a的质量,故A、D错误;
物体a的密度,故C正确。
8.【答案】D
【解析】最初没有向碗中加水时,碗漂浮,受到的浮力等于自身重力;
向漂浮在水面上的碗中加水,假如碗里水的质量是缓慢均匀增加的,在碗未浸没水中时,碗仍处于漂浮状态,碗受到的浮力为碗的重力和碗中的水的重力之和,浮力也是均匀增大的,其图像为一条倾斜直线;
当碗浸没水中,碗下沉直至沉底,排开水的体积为碗自身的体积,此时碗受到的浮力小于碗自身的重力小于时碗受到的浮力,因碗排开水的体积不再变化,由可知,碗受到的浮力也不变,为一条平行于时间轴的直线,故选D。
9.【答案】保持不变
竖直向上
竖直向上
【解析】浮力的方向总是竖直向上的,所以缓慢抬起木板的一端,随着的改变,细线将始终与水平面垂直;剪断细线,小气球将沿竖直向上的方向运动。
10.【答案】
变小
【解析】根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开的液体所受重力。四川舰排水量为4万吨,即,则四川舰满载时所受浮力四川舰始终处于漂浮状态,浮力等于自身总重力,当海水密度增大,由可知,浮力不变,减小,所以排开海水的体积变小。
11.【答案】等于
400
【解析】细线刚好伸直,则圆柱体没有受到细线的拉力作用,
此时圆柱体处于漂浮状态,A受到的浮力大小等于其重力大小,即
圆柱体排开液体的体积,
液体的密度
细线刚好被拉断时,A受到的浮力的减小量等于细线的最大拉力,
即,
由可知圆柱体排开液体体积的减小量
,
则液面下降的高度,
所以容器底受到液体压强的减小量
。
12.【答案】一个体积的正方体A悬浮在水中,
A所受的浮力大小是
液体压强随深度的增大而增大,A下表面所处的深度比上表面所处的深度大,则A下表面所受水的压强大于上表面所受水的压强,则水对A下表面向上的压力大于水对A上表面向下的压力,这就是A所受浮力方向竖直向上的原因。
13.【答案】水深300m处的压强为
。
加宽前,驳船满载时受到的浮力为
,
加宽前,驳船的自重为,
驳船空载时排开水的体积为
。
驳船载重增加量为,
驳船加宽后浮力增加量为
,
驳船加宽后自重增加量为,
由可得驳船总宽度增加量至少为。
改装驳船的方法:
①增加驳船长度;
②增加驳船高度;
③在驳船周围增加浮筒。言之有理即可
14.【答案】
变小
不变
物体排开液体的体积
体积
相等
丙
【解析】测力计的分度值为,其示数为,故石块的重力为。
石块浸入水中时受到水的浮力作用,浮力的方向为竖直向上,根据称重法可知,将石块缓慢浸入水中,石块排开水的体积变大,石块受到的浮力变大,受到测力计的拉力变小,弹簧测力计的示数变小;石块浸没后,在触底之前,石块排开水的体积不变,石块受到的浮力不变,受到测力计的拉力不变,测力计的示数不变;由此可说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
根据及控制变量法可知,若要探究浮力的大小与物体密度的关系,需控制物体排开液体的体积和液体的密度相同,所以,将体积相同的实心铜块和铝块分别浸没于水中,若发现它们所受的浮力大小相等,则说明浮力的大小与物体的密度无关。
当两端蒙有橡皮膜的玻璃管沿水平方向放置时,由于同一深度的液体压强相等,且受力面积相等,所以水对玻璃管两端的橡皮膜的压力和的大小相等;当玻璃管沿竖直方向放置时,水对玻璃管两端橡皮膜的压力大于,压力差,这个压力差就是液体对物体的浮力,所以丙图可以说明浮力的产生原因。
15.【答案】=
/
相等
相等
B
【解析】密度计漂浮在水中,处于平衡状态,则测出,若,则有。
由实验表格数据知,密度计的质量与排开水的质量相等。因、,所以。
由于密度计在两种液体中均处于漂浮状态,根据二力平衡条件可知,故密度计排开水的质量与排开另一种液体的质量相等。
由阿基米德原理可知,,而,所以,即,所以。
密度计漂浮时,液体密度越小,浸入液体越深因为需要排开更多体积的液体以平衡重力。反之,液体密度越大,浸入越浅。
16.【答案】
小瓶漂浮时受力平衡,竖直向上的浮力和竖直向下的重力大小相等,二力的作用点画在重心上;当用力挤压大塑料瓶侧面后,大瓶内气体体积变小、压强变大,小瓶中的水增多,小瓶和瓶中水的总重力增大,重力大于浮力,所以小瓶会下沉。
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