内容正文:
8.3浮与沉
一、单选题
1.孔明灯是利用空气浮力升空的。下列物体中,与孔明灯升空原理相同的是( )
A.火箭 B.飞机 C.飞艇 D.卫星
2.如下图所示,“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是( )
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
3.如图所示是小明在“跨学科实践课”上利用材料做出的密度计,下列说法正确的是( )
A.密度计漂浮时所受浮力小于其自身重力
B.用同一密度计在不同液体中测密度时,其所受浮力不同
C.向水中加入食盐后密度计会下沉
D.密度计所受浮力大小等于排开液体的重力
4.绿豆汤可以消暑解毒,张亮在煮绿豆汤前,将绿豆倒入盛水的容器中,发现成熟饱满的绿豆甲沉入水底,干瘪、虫蛀的绿豆乙漂浮在水面上,下列关于其所受浮力与重力的分析正确的是( )
A.甲受到的浮力小于重力,乙受到的浮力大于重力
B.甲受到的浮力小于重力,乙受到的浮力等于重力
C.甲受到的浮力大于重力,乙受到的浮力等于重力
D.甲受到的浮力等于重力,乙受到的浮力小于重力
5.小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
C.向水中加盐,甲樱桃会下沉
D.向水中加盐,盆底受到的液体压强变小
6.用盐水浸种是筛选饱满种子的措施之一。如图所示,把待选种子放入盐水中,饱满种子会沉在盐水底部,不饱满的种子会浮出液面。下列说法正确的是( )
A.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子受到的浮力大
B.浮出液面的种子比沉在盐水底部的种子密度大
C.浮出液面的种子上浮过程中受到的压强变大
D.沉在盐水底部的种子密度比盐水密度大
7.俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉。对此现象,下列说法正确的是( )
A.西瓜的密度比李子的密度大
B.西瓜漂浮时所受浮力大于重力
C.李子下沉过程中所受水的压强不变
D.李子浸没后,下沉过程中所受浮力大小不变
8.把一金属块浸没在盛满酒精的杯子中时,从杯子中溢出了8 g酒精;若把它浸没在盛满水的杯子中,从杯中溢出水的质量为()( )
A.12.5 g B.10 g C.8 g D.6.4 g
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.用密度计测量酒精的密度,是一种初步判断酒精是否合格的简单办法。如图所示是跨学科实践小组的同学们设计的微型密度计。主要由标度杆、浮子、配重等构成。把调好配重的微型密度计放入标准消毒酒精中。待微型密度计静止时,依据液面的位置在标度杆上做一个记号。则微型密度计( )
A.在水中时排开水的质量大于自身的质量
B.在水中时受到水向上的压力大于自身的重力
C.在标准消毒酒精中浸入的更深一些
D.在标准消毒酒精中受到的浮力更大
11.自制的简易密度计如图所示,它是在木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态。下列说法正确的是( )
A.木棒越粗,测量误差越小
B.密度计浸入液体的体积越大,说明该液体的密度越小
C.密度计漂浮在水面上静止时,水对密度计的浮力大于它的重力
D.密度计漂浮在水面上静止时,把露出的部分剪去,剩余的部分在水面下静止不动
12.课外实践活动中,小雨用橡皮泥造“船”并放入水中,往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量,如图所示。在逐渐装入豆粒的过程中(船未沉底)( )
A.小船受的浮力不变 B.小船浸在水中的体积变小
C.小船受的浮力变大 D.小船受的浮力大于它和豆粒的总重力
二、填空题
13.小敏在游泳时发现,当她吸足一口气,放松身体时,就能自然地漂浮在水面上;当她将气呼出后,身体就会慢慢下沉。这是因为呼气后,她排开水的体积________,受到的浮力________,当浮力________重力时就会下沉。
14.一个重5N的木块漂浮在水面上,它受到的浮力大小为__________N,若向水中加盐,木块受到的浮力将__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
15.随着我国科技的进步和无数海洋人的努力和探索,“奋斗者”号载人深潜器于2020年11月10日,在马里亚纳海沟深度10909m处成功坐底,成为中国载人深潜新坐标。“奋斗者”号两侧配有压载铁,通过改变其数量来控制下沉、上浮或悬停。
(1)“奋斗者”号是通过__________的方法实现下潜或上浮的。
(2)假定海水的密度处处相同,则“奋斗者”号在下潜过程中船体受到的压力变化是__________。
三、实验题
16.测试微型密度计
(1)简易密度计上的刻度分布是_________(选填“均匀”或“不均匀”)的;
(2)小华利用不同吸管成功自制了几支密度计,其中精确度最高的密度计是_________;
A.长度最长的 B.横截面积最小的
C.质量最大的 D.浸入水中的深度最深的
(3)利用笔芯可自制密度计。为使笔芯_________漂浮在液体中,同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯,应该选用_________。将所选笔芯放入水中,在笔芯上标出液面的位置A,将笔芯放入酒精()中,标出液面的位置B,如图所示,笔芯在水中和酒精中受到的浮力分别为和,两者的大小关系为:_________。将笔芯放入密度为的液体中,则位置C和D中,液面对应的位置可能是_________。
答案及其解析
1.C
【解析】A.火箭升空依靠燃料燃烧产生的反冲作用而获得动力(即力的作用是相互的),与空气浮力无关,故A不符合题意;
B.飞机升空依靠机翼上下表面流体压强差产生的升力,与空气浮力不同,故B不符合题意。
C.飞艇升空依靠内部填充的氢气或氦气产生的浮力,与孔明灯原理相同,故C符合题意。
D.卫星升空依靠火箭推力,运行依靠地球引力提供向心力,与空气浮力无关,故D不符合题意。
故选C。
2.A
【解析】在万米深海处继续下潜的过程中,根据和可知,“奋斗者”号排开水的体积不变,深度变大,故“奋斗者”号受到海水的浮力不变,压强变大,故A正确,BCD错误。
故选A。
3.D
【解析】A.密度计工作时漂浮在液面上,根据物体的浮沉条件可知,密度计漂浮时所受浮力等于其自身重力,故A错误;
B.用同一密度计在不同液体中测密度,密度计静止后始终漂浮在液面上,它所受浮力始终等于其自身重力,它的重力不变,所以浮力也不变,即所受浮力相同,故B错误;
C.向水中加入食盐后,液体密度会变大,但密度计仍漂浮在液面上,它所受浮力等于其自身重力,它的重力不变,所以浮力也不变,根据可得,变小,所以密度计会上浮一些,故C错误。
D.根据阿基米德原理,密度计所受浮力大小等于排开液体的重力,故D正确。
故选D。
4.B
【解析】由题可知,成熟饱满的绿豆甲沉入水底,根据浮沉条件可知,其受到的浮力小于重力,即,干瘪、虫蛀的绿豆乙漂浮在水面上,其受到的浮力等于重力,即,故ACD错误,B正确。
故选 B。
5.B
【解析】A.由图可知,甲樱桃处于漂浮状态,乙樱桃沉底,根据物体的浮沉条件可知,漂浮时浮力等于重力,即
沉底时浮力小于重力,即,故A错误;
B.两颗樱桃的体积相同,由图可知,两者排开水的体积,根据阿基米德原理可知,甲樱桃所受的浮力小于乙樱桃所受的浮力,即,由于,,所以,所以,故B正确;
C.向水中加盐,液体密度增大,由阿基米德原理可知,樱桃所受的浮力将增大,甲樱桃的位置要上浮一些,最终仍漂浮,故C错误;
D.向水中加盐,液体密度增大,由公式可知,在深度h不变时,盆底受到的液体压强将变大,故D错误。
故选B。
6.D
【解析】A.沉在底部的饱满种子,排开盐水的体积等于自身的体积(因为完全浸没);
浮出液面的不饱满种子,排开盐水的体积小于自身的体积(因为部分露出液面)。
由于饱满种子体积通常更大,且两者都在同一盐水中(密度相同),所以沉在底部的种子排开液体的体积更大,根据阿基米德原理,沉在底部的种子受到的浮力也更大。故A错误;
BD.根据物体的浮沉条件,浮出液面的种子密度小于盐水密度;沉在盐水底部的种子密度大于盐水密度。因此,浮出液面的种子密度比沉在盐水底部的种子密度小,故B错误,D正确;
C.液体内部的压强随深度的增加而增大。浮出液面的种子上浮过程中,其所处的深度减小,因此受到的压强变小,故C错误。
故选D。
7.D
【解析】A.当物体漂浮时;当物体下沉时。则西瓜漂浮时西瓜密度比水小;李子下沉时李子密度比水大,则西瓜的密度比李子密度小。故A错误;
B.当物体漂浮时,。则西瓜漂浮时所受浮力等于它自身重力,故B错误;
C.液体压强随深度增加而增大。李子下沉过程中,深度增加,所受水的压强增大,故C错误;
D.李子浸没后,下沉过程中排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,李子所受浮力不变,故D正确。
故选D。
8.B
【解析】由可得,溢出酒精的体积
金属块的体积
把金属块浸没在盛满水的杯中时,溢出水的体积
则溢出水的质量为
故选B。
9.A
【解析】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.C
【解析】AB.微型密度计漂浮在水面上,受到水向上的压力为浮力,此时浮力等于重力,即排开水的重力等于自身重力,故AB不符合题意;
CD.漂浮状态的微型密度计,浮力等于重力,密度计重力不变,在水中所受浮力等于其在酒精中所受浮力,酒精的密度小于水的密度,由可知,在标准消毒酒精中密度计排开液体体积变大,即浸入的更深一些,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
11.B
【解析】A.木棒越粗,相同密度变化下,密度计浸入深度的变化越小,测量误差会越大,而非越小,故A错误。
B.密度计始终漂浮,浮力等于重力(),根据阿基米德原理,越大,说明越小,故B正确。
C.漂浮状态下,浮力与重力是一对平衡力,大小相等,而非浮力大于重力,故C错误。
D.密度计漂浮在水面时,受到的浮力等于重力,当截去密度计露出水面的部分时,重力变小,浮力大于重力,密度计会上浮,最终处于漂浮状态,故D错误。
故选B。
12.C
【解析】ABC.根据公式,液体密度不变,g不变,在逐渐装入豆粒的过程中,小船浸在液体中的体积逐渐变大,即小船排开水的体积变大,所以小船所受的浮力变大,故AB不符合题意,C符合题意;
D.在逐渐装入豆粒的过程中,船始终处于漂浮状态,所以小船受的浮力等于它和豆粒的总重力,故D不符合题意。
故选C。
13. 减小 减小 小于
【解析】[1][2][3]根据阿基米德原理,浮力大小与排开水的体积 成正比。呼气后的体积变化:呼气时,人体内空气减少,体积缩小,导致排开水的体积减小;浮力变化:由于 减小,浮力也减小;浮力与重力的关系:漂浮时浮力等于重力;呼气后,浮力减小,当浮力小于重力(),人体会下沉。
14. 5 不变
【解析】[1]根据物体浮沉条件可得,木块漂浮在水面上,则木块受到水的浮力为
[2]如果在水中加入一些盐,水的密度变大,根据物体的浮沉条件可知,木块静止后仍然在水中漂浮,木块受到的浮力等于其重力,木块的重力不变,所以木块受到的浮力不变。
15.(1)改变自身重力
(2)变大
【解析】(1)“奋斗者”号两侧配有压载铁,增加压载铁数量时自身重力增大,大于浮力就下潜;减少压载铁数量时自身重力减小,小于浮力就上浮;重力等于浮力时就悬停。所以“奋斗者”号是通过改变自身重力的方法实现下潜或上浮的。
(2)由液体压强公式,可知“奋斗者”号在下潜过程中深度不断增大,船体受到的海水压强逐渐变大。又由压强公式的变形式,可知船体受到的压力也变大。
16.(1)不均匀
(2)B
(3) 竖直 用了一半油墨的旧笔芯 = D
【解析】(1)简易密度计利用漂浮原理,满足,由此可得,与成反比关系,不是线性关系,所以刻度分布是不均匀的。
(2)A. 长度长可能增加测量范围,但不直接影响刻度灵敏度,故A不符合题意;
B. 密度计的精确度取决于其能区分不同液体密度的能力,横截面积S越小,相同密度变化对应的浸入深度变化h越大,刻度间隔越大,精度越高,故B符合题意;
C. 质量大会影响密度计的漂浮位置,但不会提高灵敏度,故C不符合题意;
D. 浸入深度与密度计的材料和密度有关,并非决定精确度的关键因素,故D不符合题意。
故选B。
(3)[1][2]笔芯竖直漂浮时,更方便观察液面高度,旧笔芯用了一半油墨,重心更低,更容易保持竖直漂浮,所以应选用用了一半油墨的旧笔芯。
[3]笔芯在水和酒精中都处于漂浮状态,此时,所以
[4]液体密度为的介于酒精和水密度之间,根据,可知密度越大,排开液体体积变化越小,所以对应的位置应该在中线以下,所以液面对应的位置可能是D。
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