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人教版初中物理八下同步分层练 书禾物理
《10.1浮力》分层练习题
【核心知识点清单】
浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)对它竖直向上的托力,这个力叫做浮力。
浮力的方向:竖直向上。
浮力的施力物体:液体(或气体)。
浮力的测量(称重法): ,其中 为物体在空气中的重力, 为物体浸入液体中时弹簧测力计的示数。
浮力产生的原因:液体对物体向上和向下的压力差,即F浮=F向上−F向下。
影响浮力大小的因素:浮力大小只与液体密度和物体排开液体的体积有关,与物体浸没的深度、物体的密度、形状等无关。
【易错点提醒】
“浸在”与“浸没”的区别:“浸在”包括部分浸入和完全浸没;“浸没”是指物体全部浸入液体中。浮力大小与排开液体的体积有关,浸没后深度变化不影响浮力。
浮力的方向总是竖直向上:不要误认为“垂直向上”或“与物体表面垂直”。
浮力产生需要压力差:当物体底部与容器底部紧密接触(如桥墩、沉船)时,下表面不受液体压力,物体不受浮力。
【解题技巧点拨】
称重法测浮力:先用弹簧测力计测出物体重力 ,再测出物体浸入液体中时的拉力 ,则浮力 。这是计算浮力的基本方法。
压力差法:若知道物体上、下表面受到液体的压力,则。适用于形状规则的物体(如立方体、圆柱体)。
一、基础层(15题)——覆盖核心概念与简单应用
1. 关于浮力,下列说法中正确的是( )
A. 只有浮在水面上的物体才受到浮力
B. 沉入水底的物体不受浮力
C. 浸在液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力
D. 浮力的方向是垂直向上的
2. 如图所示,一个重为10 N的物体挂在弹簧测力计下,当物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为7 N,则物体受到的浮力大小为( )
A. 10 N B. 7 N C. 3 N D. 17 N
3. 下列关于浮力产生原因的说法,正确的是( )
A. 浸在液体中的物体,受到液体对它向上的压力
B. 浸在液体中的物体,受到液体对它向下的压力
C. 浸在液体中的物体,受到液体对它向上和向下的压力差
D. 浸在液体中的物体,受到液体对它向左和向右的压力差
4. 将同一物体分别放入水和盐水中,物体在水中沉底,在盐水中漂浮。则物体在______中受到的浮力较大,这是因为______。
5. 一个立方体浸没在水中,它的上表面受到水的压力为15 N,下表面受到水的压力为25 N,则这个立方体受到的浮力为______N,方向______。
6. 关于浮力,下列说法错误的是( )
A. 浮力的方向总是竖直向上的
B. 浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的
C. 物体浸在液体中的体积越大,受到的浮力一定越大
D. 物体浸没在液体中的深度越深,受到的浮力越大
7. 将一只空塑料瓶的瓶口朝下压入水中,你会感到水对瓶子有向______的力,这是因为瓶子受到水对它的______。
8. 用弹簧测力计测量浮力大小的实验中,先测出物体在空气中的重力G,再测出物体浸入液体中时弹簧测力计的示数F,则物体受到的浮力 ______。这种测量浮力的方法叫做______法。
9. 潜水员从水下2 m深处下潜到5 m深处的过程中,他所受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”),原因是______。
10. 先用弹簧测力计测出物块在空气中的重力;再测出物块浸在液体中时测力计的示数;物块浸在水中时所受的浮力_________N。如图所示,物体浸没在盐水中时,受到的浮力大小为_________N;从图乙、丙可知,浮力的大小与液体的_________有关。
11. 一个物体挂在弹簧测力计下,示数为5 N。当物体浸没在水中时,弹簧测力计示数为3 N,则物体受到的浮力为______N。若将物体继续向下移动(未触底),弹簧测力计的示数将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
12. 下列物体中,不受浮力的是( )
A. 水中下沉的石块
B. 水面上漂浮的树叶
C. 空中飞行的飞机
D. 桥墩(与河底紧密接触)
13. 将金属块浸没在水中,当金属块上表面距水面10 cm时,它受到的浮力为 ;当金属块上表面距水面20 cm时,它受到的浮力为 。则 ______ (选填“>”“<”或“=”),理由是______ 。
14. A、B、C是三个体积相同的立方体,它们浸没在同种液体中,A最浅,B较深,C最深。它们受到的浮力、、 的大小关系是______,原因是 。
15. 将一个小石块用细线系住挂在弹簧测力计下,测得其重力为4.5 N。当小石块浸没在水中时,弹簧测力计示数为2.5 N,则小石块受到的浮力为______N。若将小石块浸没在酒精中,弹簧测力计示数将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
二、提升层(10题)——知识综合运用与实验分析
16. 在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明做了如图所示的实验(图略)。他先用弹簧测力计测出铁块的重力,然后将铁块缓慢浸入水中,并记录弹簧测力计的示数。实验数据如下表:
实验次数
浸入体积
弹簧测力计示数/N
1
未浸入
4.0
2
1/4
3.5
3
1/2
3.0
(1)分析实验数据,可得出的结论是: 。
(2)若继续将铁块浸没在水中更深的位置(未触底),弹簧测力计示数将 (选填“变大”“变小”或“不变”),说明浮力大小与______无关。
17. 在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,将同一物体分别浸入水和酒精中,弹簧测力计的示数不同。该实验是为了探究浮力大小与______的关系,得到的
结论是: 。
18. 一个圆柱体浸没在水中,它的上表面受到水的压力为5 N,下表面受到水的压力为13 N,则圆柱体受到的浮力为______N。若将圆柱体向下移动一些(仍浸没),则上下表面的压力差将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
19. 在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,某同学先用弹簧测力计测出物体重力为2.5 N,再测出空桶重力为0.5 N,然后将物体浸没在盛满水的溢水杯中,此时弹簧测力计示数为1.8 N,用桶接住排开的水,最后测出桶和水的总重力为1.2 N。则物体受到的浮力为______N,排开水的重力为______N。比较两者大小,可以初步得出
结论: 。
20. 某同学在探究“浮力的大小与哪些因素有关”时,做了如图所示的实验(图略)。他先将一个长方体金属块挂在弹簧测力计下,测出重力为4.8 N。然后逐渐浸入水中,记录如下表:
深度/cm
0
2
4
6
8
10
12
示数/N
4.8
4.2
3.6
3.0
2.4
2.4
2.4
(1)分析表中数据,可知当金属块浸入深度为6 cm时,受到的浮力为______N。
(2)从深度8 cm到12 cm,弹簧测力计示数不变,说明金属块已经______,此时浮力大小为______N。
(3)该金属块的体积约为______cm³。(g取10 N/kg, )
21. 将同一物体分别浸没在密度为和的两种液体中,弹簧测力计的示数分别为和,且。则两种液体的密度关系是 ______ (选填“>”“<”或“=”),理由是______。
22. 将一铁块用细线系在弹簧测力计下,测得其重力为7.9 N。当铁块一半体积浸入水中时,弹簧测力计示数为6.9 N;当铁块全部浸入水中时,弹簧测力计示数为5.9 N。求:
(1)铁块一半体积浸入时受到的浮力;
(2)铁块全部浸入时受到的浮力;
(3)铁块的体积。(g取10 N/kg, )
23. (多选)关于浮力,下列说法正确的是( )
A. 物体在液体中受到的浮力大小与物体的密度有关
B. 物体在液体中受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关
C. 物体在液体中受到的浮力大小与液体的密度有关
D. 物体浸没在液体中的深度越深,受到的浮力越大
24. 一个重为2 N的鸡蛋放入水中,鸡蛋沉底,此时鸡蛋受到的浮力______2 N(选填“大于”“小于”或“等于”)。若向水中加盐并搅拌,鸡蛋会上浮,说明浮力大小与______有关。
25. 如图,甲为盛水的烧杯,上方有一个弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降直至全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数 F 与圆柱体下降高度 h 变化关系的图像如图乙所示。分析图像可知,当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为___________ Pa,圆柱体全部浸没在水中时所受的浮力大小为___________N。
三、拓展层(5题)——实验探究与综合应用
26. 在“探究浮力与什么因素有关的关系”的实验中:
小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。
(1)如图甲所示,将圆柱体挂在弹簧测力计下端静止时,弹簧测力计的示数为5N,由___________知识可知,圆柱体的重力大小为___________N;
(2)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与___________有关;
(3)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用___________图的装置来进行操作;
(4)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是___________N,圆柱体的体积是___________m3(g取10N/kg);
(5)用图示实验数据测出盐水的密度是___________kg/m3。
27. 在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,某小组进行了如下操作:
① 用弹簧测力计测出物体的重力;
② 用弹簧测力计测出空桶的重力;
③ 将物体浸入盛满水的溢水杯中,用桶接住排开的水,读出弹簧测力计的示数;
④ 测出桶和水的总重力。
(1)物体受到的浮力 (用所测物理量表示)。
(2)排开水的重力 (用所测物理量表示)。
(3)若 ,则可得出结论: 。
(4)实验过程中,如果溢水杯中的水没有加满,会导致测得的 (选填“偏大”或“偏小”)。
28. 阅读材料,回答问题。
在航海史上,曾经发生过这样的惨剧:一艘装满货物的轮船在海上航行时,由于船底被礁石撞了一个大洞,海水涌入船舱,船逐渐下沉。船沉入海底后,人们试图打捞沉船,但发现沉船与海底淤泥紧密接触,很难打捞。为什么沉船与海底紧密接触后难以打捞?请从浮力产生的角度解释。
29. 小华利用弹簧测力计、烧杯、水、细线和一个金属块,测量金属块的密度。他的实验步骤如下:
(1)用弹簧测力计测出金属块的重力;
(2)将金属块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数;
(3)计算金属块的密度表达式: (用 、 、 表示)。
(4)若实验中金属块没有完全浸没,测得的密度值会 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
30. 某同学设计“探究浮力大小与物体形状是否有关”实验。他用弹簧测力计挂着同一块橡皮泥,分别捏成球形、立方体、长条形等不同形状,将它们浸没在同一杯水中,观察弹簧测力计的示数。
(1)该实验的变量是__________,控制不变的量是__________、 。
(2)若弹簧测力计示数相同,说明浮力大小与物体形状 (选填“有关”或“无关”)。
(3)请对该实验方案提出一条改进建议。
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参考答案与详细解析
基础层解析
1. C
【解析】浸在液体中的物体(包括漂浮、悬浮、沉底)都受到液体对它的浮力,方向竖直向上。A、B错误;D错误,浮力方向是竖直向上,不是垂直向上。
【易错点】 浮力方向总是竖直向上,不要与“垂直”混淆。
2. C
【解析】由称重法: 。
【易错点】 注意公式为重力减去拉力,不要加错。
3. C
【解析】浮力产生的原因是液体对物体向上和向下的压力差。
【易错点】 压力差是上下表面的压力差,不是左右或前后。
4. 盐水;物体在盐水中漂浮,浮力等于重力;在水中沉底,浮力小于重力,重力相同,所以盐水中的浮力较大
【解析】同一物体重力相同,在水中沉底时 ,在盐水中漂浮时 ,所以盐水中的浮力较大。
【易错点】 注意根据物体状态判断浮力与重力的关系。
5. 10;竖直向上
【解析】 ,方向竖直向上。
6. D
【解析】物体浸没后,深度增加但排开液体的体积不变,浮力不变。D错误。
【易错点】 浮力与深度无关(浸没后)。
7. 上;浮力
【解析】将瓶口朝下压入水中,水对瓶子有向上的力,即浮力。
8. G - F;称重
【解析】标准填空。
9. 不变;潜水员完全浸没后排开水的体积不变
【解析】下潜过程中,潜水员排开水的体积不变(已浸没),液体密度不变,浮力不变。
10. 【答案】 1 1.1 密度
【详解】
[1] 由图甲所示可知,物体的重力为 ,由图乙所示可知,物块完全浸没在水中时,测力计示数为 ,根据称重法可知所受浮力为
[2] 如图丙所示,物体浸没在盐水中时,测力计示数为 ,根据称重法可知所受浮力为
[3] 由图乙和图丙可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,可知所受浮力不同,由此可得,浮力大小与液体的密度有关。
11. 2;不变
【解析】 。浸没后继续下移,排开液体体积不变,浮力不变,弹簧测力计示数不变。
12. D
【解析】桥墩与河底紧密接触,下表面不受液体压力,没有压力差,不受浮力。
【易错点】 物体底部与容器底紧密接触时不受浮力。
13. =;物体完全浸没后排开水的体积相同
【解析】金属块浸没后,排开水的体积不变,浮力不变,与深度无关。
14. ;它们排开液体的体积相同
【解析】三个立方体体积相同且完全浸没,排开液体体积相同,液体密度相同,浮力相等。
15. 2;变大
【解析】 。酒精密度小于水,浸没后排开液体体积相同,浮力变小,弹簧测力计示数变大。
提升层解析
16. (1)浮力大小与物体排开液体的体积有关,排开液体体积越大,浮力越大。 (2)不变;深度
【解析】由数据可知,浸入体积越大,弹簧测力计示数越小,浮力越大。浸没后示数不变,浮力不变,与深度无关。
17. 液体密度;在排开液体体积相同时,液体密度越大,浮力越大
【解析】同一物体浸没在不同液体中,排开液体体积相同,弹簧测力计示数不同说明浮力不同,原因是液体密度不同。
18. 8;不变
【解析】 。浸没后深度增加,上下表面压力同时增大,但压力差(即浮力)不变。
19. 0.7;0.7;浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体所受的重力
【解析】由称重法: 。排开水重 。两者相等,验证阿基米德原理。
【易错点】 注意测量顺序和差值计算。
20. (1)1.8 (2)完全浸没;2.4 (3)240
【解析】(1)深度6 cm时示数3.0 N,浮力=4.8-3.0=1.8 N。(2)深度8 cm后示数不变,说明完全浸没,浮力=4.8-2.4=2.4 N。(3)由 , 。
21. >;物体浸没时,排开液体体积相同,浮力越大说明液体密度越大,由 得
【解析】弹簧测力计示数小说明浮力大,由 知,液体密度大。
22. (1)1.0 N (2)2.0 N (3)2.0×10⁻⁴ m³
【解析】(1)一半浸入时浮力 ;(2)全部浸入时浮力 ;(3)由 得 。
23. B、C
【解析】浮力大小与液体密度和排开液体体积有关,与物体密度、形状、浸没深度无关。
【易错点】 多选,注意排除干扰项。
24. 小于;液体密度
【解析】鸡蛋沉底,浮力小于重力。加盐后液体密度增大,浮力增大,鸡蛋上浮。
25.【答案】 400 6
【详解】由乙图知,圆柱体下降高度为 4 cm 时,下表面接触水面,下降 8 cm 时圆柱体刚好浸没水中,此时圆柱体下表面距水面距离是
则下表面受到水的压强为
由图乙知,物重为
物体浸没时受到的拉力为 ,浸没时受到的浮力为
拓展层解析
26. 【答案】 二力平衡 5 物体排开液体的体积 丙、丁 4
4×10-⁴ 1.1×10³
【详解】
(1) [1][2] 重力的方向是竖直向下,测量重力依据的原理是二力平衡,弹簧测力计的示数为 5 N,圆柱体的重力大小为 G = 5 N。
(2) [3] 由图甲、乙、丙所示实验可知,物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同,物体受到的浮力不同,由此可知,浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3) [4] 探究浮力与物体浸入液体深度的关系,应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同,由图示实验可知,图丙、丁所示实验中物体排开液体的密度、物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同,可以选用图丙、丁所示实验探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系。
(4) [5][6] 由图甲、丙所示实验可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力
F浮 = G −F示水= 5N−1N = 4N
由公式 F浮 = ρ水 g V排
得圆柱体的体积
V = V排水 = F浮/(ρ水×g) = 4N/(1×10³kg/m³×10N/kg)= 4×10-4m³
(5) [6] 由图甲、戊所示实验可知,圆柱体浸没在盐水中所受浮力
F浮盐水 = G − F示盐水 = 5 N − 0.6 N = 4.4 N
由公式 F浮 = ρ液 g V排
可得盐水的密度为
ρ盐水= F浮盐水/(V排×g)=4.4N/(4×10-4m³×10 N/kg) =1.1×10³kg/m³
27. (1) (2) (3)浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开的液体所受的重力 (4)偏小
【解析】溢水杯未加满,排开的水量小于物体排开的体积,导致 偏小。
28. 沉船与海底淤泥紧密接触,船底不再受到海水向上的压力,只有船顶向下的压力,因此浮力消失(或浮力变得很小),难以打捞。
【解析】浮力产生需要上下表面压力差,下表面不受力时浮力为零。
29. (3) (4)偏小
【解析】由称重法: ,若完全浸没则 , 。若未完全浸没, ,计算出的密度偏小。
30. (1)物体形状;液体密度;排开液体的体积(或浸没) (2)无关 (3)应控制橡皮泥的质量不变(或每次浸没时排开液体的体积相同)
【解析】探究形状的影响需控制排开液体的体积相同,即每次完全浸没且橡皮泥质量相同(体积相同)。改进建议:将橡皮泥捏成不同形状,但都浸没在同一液体中,且确保没有水进入橡皮泥内部。
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