内容正文:
专题06 物体的沉浮
一、单选题
1.(24-25八下·上海延安初级中学·期中)某物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,则( )
A.密度计在甲液体中受到浮力更小 B.甲液体的密度更小
C.密度计在甲液体中受到浮力更大 D.甲液体的密度更大
2.(24-25八下·上海华东师范大学附属进华中学·期中)一个中学生在水中游泳时所受浮力大小约为( )
A.1N B.50N C. D.
3.(24-25八下·上海华东师范大学附属进华中学·期中)塑料球和木球用细绳相连放入水中时,木球露出水面的体积为它自身体积的,如图(a)所示。当把细绳剪断后,塑料球沉底,木球露出水面的体积是它自身体积的,这时塑料球受到池底对它的支持力为F,如图(b)所示。若已知塑料球和木球的体积之比是1∶8,则下列错误的是( )
A.木球的重力为4F
B.塑料球所受的浮力为F
C.塑料球的密度为2.0×103kg/m3
D.绳子剪断前后,两物体所受的总浮力相差2F
4.(24-25八下·上海奉贤区·期中)如图所示,在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,将同一个梨分别放入两容器中处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度大
B.梨两次排开液体的质量一样大
C.梨在乙液体中受到的浮力大
D.将乙图中露出液面的那部分梨削掉,梨将浸没在液体中
二、多选题
5.(24-25八下·上海徐汇区·期中)在学校游泳馆中,教练要求学生潜入水中2米深处捡取训练用具。关于学生在水下下潜时的情况,下列说法不正确的是( )
A.学生耳朵感受到的压强比在水面上方时大
B.水对学生的各个地方的压强在各个方向都相等
C.水对学生头顶的压强一定大于对脚底的压强
D.学生在水下下潜过程中,所受到的浮力与自身重力大小相等
三、填空题
6.(24-25八下·上海松江区(五四制)·期中)若货轮的排水量为1.5×104t,轮船自身质量为9000t,最多能装载货物的质量为________t。该货轮从长江驶入东海,轮船所受浮力_______,吃水深度________,到达目的地后,卸下货物,此时轮船所受浮力________(后三空均选填“变大”“变小”或“不变”)(ρ江水<ρ海水)。
7.(24-25八下·上海进才中学·期中)如图1所示,“海翼”是由中国科学院沈阳自动化研究所完全自主研发、拥有自主知识产权的水下滑翔机。“海翼”配备油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来,从而使得排开水的体积______(选填“增大”“减小”或“不变”),受到的浮力______(选填“大于”“小于”或“等于”)重力;而图2中传统潜水艇是通过改变______实现在水中的浮潜。
8.(24-25八下·上海崇明区九校·期中)2022年6月17日,我国第三艘国产航空母舰“福建号”成功下水,其满载排水量为88000t,如图所示。该航母满载时,受到的浮力为___________N,当舰载机飞离航母后,航母所受浮力变___________,舱底所受海水压强变___________。(,g取10N/kg)
9.(24-25八下·上海闵行区·期中)如图所示,刚倒入玻璃杯中的汽水会产生很多小气泡。此时,将一些葡萄干加入杯中,有些葡萄干会先沉入杯底。当这些葡萄干表面吸附足够的小气泡后,它们受到的浮力________重力,从而上浮;上浮到液面后,由于小气泡破裂,导致它们受到的浮力________重力,于是又沉入杯底。(选填“大于”“等于”或“小于”)
10.(24-25八下·上海奉贤区·期中)潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。如图所示,潜水艇在水中处于悬浮状态此时其所受浮力于重力大小关系为:=________(选填“>”、“=”或“<”);当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇将_______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);当潜水艇保持水面下10米深度从长江进入大海,则这艘潜水艇的水舱需要_______(选填“排水”、“进水”或“保持不变”)。
四、实验题
11.(24-25八下·上海松江区(五四制)·期中)在弹簧测力计下悬挂一个圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没在水中后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部刚好接触为止。图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像。
(1)圆柱体受到的重力是_________N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是_________N;
(3)分析图像BC段,可得出结论:物体完全浸入液体前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越_________(选填“大”或“小”);
(4)分析图像CD段,由此可以判断潜水艇浸没在水中的深度增大时,受到的浮力_________(选填“增大”“减小”或“不变”)。由上述结论推测:潜水艇是如何实现上浮和下沉的?并简述理由_________。
12.(24-25八下·上海延安初级中学·期中)下图中玻璃瓶是一个“伽利略彩球温度计”,可以粗略地测量环境温度。玻璃瓶中装有某种油性液体,浸有7个体积相同的彩球(分别标有15℃、18℃、21℃、24℃、27℃、30℃、33℃字样)。当外界温度在15℃-33℃范围内变化时,会有彩球随之上浮或下沉。为了了解该温度计的测温原理,小延查阅资料后得知:①每个彩球的密度都不相同,且不随温度变化而变化;②玻璃瓶中油性液体的密度会随着温度的变化而变化,它们的关系如下表所示
温度(℃)
20
30
40
50
60
密度(克/厘米3)
0.700
0.720
0.738
0.760
0.772
(1)该油性液体的密度与温度的关系是___。
(2)当环境温度为30℃时,标有30℃的彩球悬浮在液体中,所以该小球的密度为___。
(3)当环境温度升高时,以下说法正确的是___(选填字母“A、原本沉在底部的彩球上浮”;“B、原本浮在上面的彩球下沉”),理由是___。
(4)当2个小球浮在上面,5个小球沉底时,该环境温度在___范围内。
五、计算题
13.(24-25八下·上海徐汇区·期中)钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具,其主要由鱼钩、铅坠、浮漂(7颗相同浮子)构成,该钓具各部分参数如下表所示。假如垂钓时,浸没在水面下的浮子处于同一竖直线上,漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上,为浮子的理想状态(忽略鱼线弯曲造成的影响,即不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用)。如图乙所示,某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时,鱼饵的质量为,体积为,沉到水底后未与塘底紧密接触,有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮在水面上,且浮子处于理想状态。求:
名称
1颗浮子
铅坠
鱼钩
鱼线
质量
不计
体积
不计
不计
(1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力;
(2)请分析水面向下第一颗浮子的受力情况,用力的示意图画出它受到的所有力;
(3)当鱼饵静止在水平塘底时,鱼饵受到的支持力。
六、综合题
14.(24-25八下·上海杨浦区·期中)浮力来源于液体或气体在竖直方向上对物体的压力差。
(1)重为的物体A与重为的物体B,按如图1所示的方式叠放后,能漂浮在水中,下列说法中正确的是( )
A.物体B排开水的重力等于
B.物体B受到的浮力大小等于
C.如果把物体A取下放入水中,水位一定下降
D.水对物体B底部向上的压力等于
(2)如图2(a)、(b)所示,相同的乒乓球在水中和水面上都处于静止状态,其中一幅图是在天宫空间站微重力环境下浮力“消失”的实验结果,另一幅图为在地面上做的实验结果。
①浮力“消失”现象的是图______(选填“(a)”或“(b)”);
②浮力“消失”的原因是液体对小球______上下表面压力差(选填“有”或“没有”)。
③请在图2(b)中画出小球受到的力的示意图______。
1 / 2
学科网(北京)股份有限公司
$
专题06 物体的沉浮
一、单选题
1.(24-25八下·上海延安初级中学·期中)某物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,则( )
A.密度计在甲液体中受到浮力更小 B.甲液体的密度更小
C.密度计在甲液体中受到浮力更大 D.甲液体的密度更大
【答案】B
【详解】AC.密度计在两种液体中都处于漂浮状态,受到的浮力都等于密度计的重力,即,故AC不符合题意;
BD.密度计在甲液体中排开液体的体积较大,根据可得,甲液体的密度较小,即,故B符合题意,D不符合题意。
故选 B。
2.(24-25八下·上海华东师范大学附属进华中学·期中)一个中学生在水中游泳时所受浮力大小约为( )
A.1N B.50N C. D.
【答案】D
【详解】中学生的重力约为500N,游泳时所受浮力等于人体重力,所以中学生游泳时所受浮力约为500N。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
3.(24-25八下·上海华东师范大学附属进华中学·期中)塑料球和木球用细绳相连放入水中时,木球露出水面的体积为它自身体积的,如图(a)所示。当把细绳剪断后,塑料球沉底,木球露出水面的体积是它自身体积的,这时塑料球受到池底对它的支持力为F,如图(b)所示。若已知塑料球和木球的体积之比是1∶8,则下列错误的是( )
A.木球的重力为4F
B.塑料球所受的浮力为F
C.塑料球的密度为2.0×103kg/m3
D.绳子剪断前后,两物体所受的总浮力相差2F
【答案】D
【详解】A.细线剪断前,木球和塑料球漂浮,木球受自身重力、绳的拉力和浮力作用,根据力的平衡条件可得G木+F拉=F木浮1
由阿基米德原理可得F木浮1=ρ水gV排=0.625ρ水gV木
所以有G木+F拉=0.625ρ水gV木
细线剪断后,木球只受到重力与浮力的作用,此时木球受到的浮力为F木浮2=0.5ρ水gV木
即G木=0.5ρ水gV木
联立上式可得F拉=0.125ρ水gV木
细线剪断前,塑料球受到重力、绳的拉力和浮力作用,所以有G塑料=F拉+F塑料浮
塑料球沉底后,受到支持力、重力与浮力作用,因为塑料球始终浸没于水中,所以两次受到的浮力相等,则有G塑料=F+F塑料浮
由以上两式可得F拉=F
所以有F=0.125ρ水gV木
又因为G木=0.5ρ水gV木
所以由以上两式可得G木=4×0.125ρ水gV木=4F
故A正确,不符合题意;
B.由题意可知,塑料球的体积为0.125V木,因为塑料球始终浸没于水中,所以两次受到的浮力相等,为F塑料浮=ρ水gV塑料=ρ水g×0.125V木=F
故B正确,不符合题意;
C.细线剪断后,木球排开水的体积为自身体积的0.5倍,则根据阿基米德原理可得G木=ρ木V木g=ρ水gV排=0.5ρ水gV木
解得ρ木=0.5ρ水
细线剪断前,木球与塑料球漂浮,整体只受到重力与浮力的作用,木球排开水的体积为0.625V木,塑料球排开水的体积为V塑料=0.125V木,则排开水的总体积为V排总=0.625V木+0.125V木=0.75V木
根据力的平衡条件可得G总=G木+G塑料=ρ木V木g+ρ塑料×0.125V木g=ρ水gV排总=0.75ρ水gV木
将ρ木=0.5ρ水代入上式中,可解得ρ塑料=2ρ水=2.0×103kg/m3,故C正确,不符合题意;
D.绳子剪断前后,两物体受到的总浮力之差为F浮前-F浮后=(G木+G塑料)-(G木+GF塑料浮)=G塑料-F塑料浮=F
故D错误,符合题意。
故选D。
4.(24-25八下·上海奉贤区·期中)如图所示,在同一水平桌面上的两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,将同一个梨分别放入两容器中处于静止状态。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度大
B.梨两次排开液体的质量一样大
C.梨在乙液体中受到的浮力大
D.将乙图中露出液面的那部分梨削掉,梨将浸没在液体中
【答案】B
【详解】A.梨在甲中悬浮,则梨的密度等于甲液体的密度,在乙中漂浮,则梨的密度小于乙液体的密度,故可知乙的密度较大,故A错误;
BC.甲悬浮,所受浮力等于排开液体的重力,也等于梨的重力;乙漂浮,所受浮力等于排开液体的重力,也等于梨的重力,可知梨两次所受浮力一样大,梨两次排开液体的重力一样大,则梨两次排开液体的质量一样大,故B正确,C错误;
D.将乙图中漏出液面部分的梨削掉,梨的质量减小,但密度不变,梨的密度依然小于乙液体的密度,处于漂浮状态,但由于梨的质量减小,其重力也将减小,所受浮力也将减小,排开液体的体积将减小,梨将上浮,故D错误。
故选B。
二、多选题
5.(24-25八下·上海徐汇区·期中)在学校游泳馆中,教练要求学生潜入水中2米深处捡取训练用具。关于学生在水下下潜时的情况,下列说法不正确的是( )
A.学生耳朵感受到的压强比在水面上方时大
B.水对学生的各个地方的压强在各个方向都相等
C.水对学生头顶的压强一定大于对脚底的压强
D.学生在水下下潜过程中,所受到的浮力与自身重力大小相等
【答案】BCD
【详解】A.因为在同一种液体里,液体的压强随深度的增加而增大,所以水下2米处压强大于水面,即学生耳朵感受到的压强比在水面上方时大,故A正确,不符合题意;
B.学生的各个地方在水中的深度不等,故水对学生的各个地方的压强不等,故B错误,符合题意;
C.潜水时头与脚可能深度相同,由p=ρgh可知,头顶压强可能等于脚底压强,故C错误,符合题意;
D.学生在水下下潜过程中,根据浮沉条件可知,学生受到的浮力小于重力,故D错误,符合题意。
故选BCD。
三、填空题
6.(24-25八下·上海松江区(五四制)·期中)若货轮的排水量为1.5×104t,轮船自身质量为9000t,最多能装载货物的质量为________t。该货轮从长江驶入东海,轮船所受浮力_______,吃水深度________,到达目的地后,卸下货物,此时轮船所受浮力________(后三空均选填“变大”“变小”或“不变”)(ρ江水<ρ海水)。
【答案】 6×103 不变 变小 变小
【详解】[1]轮船漂浮在水面上,所受的浮力等于其重力。根据阿基米德原理,浮力又等于排开水的重力,故船的总质量等于排开水的质量,那么满载时,轮船至多能装载的货物的质量m货=m排-m船=1.5×104×103kg-9.0×103×103kg=6×106kg=6×103t
[2]轮船从长江驶入东海,都是处于漂浮状态,则所受的浮力等于重力,而重力保持不变,所以浮力也不变。
[3]轮船由长江入东海,液体的密度变大,而浮力不变,由得,排开液体的体积变小,所以吃水深度变小。
[4]卸下设备后,轮船所受的总重力变小,还是处于漂浮状态,则浮力还是等于轮船的总重力,那么浮力变小。
7.(24-25八下·上海进才中学·期中)如图1所示,“海翼”是由中国科学院沈阳自动化研究所完全自主研发、拥有自主知识产权的水下滑翔机。“海翼”配备油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来,从而使得排开水的体积______(选填“增大”“减小”或“不变”),受到的浮力______(选填“大于”“小于”或“等于”)重力;而图2中传统潜水艇是通过改变______实现在水中的浮潜。
【答案】 增大 大于 自身重力
【详解】[1][2]由题意得,“海翼”水下滑翔机配备的油囊鼓起来时,水下滑翔机所排开的水的体积增大,根据阿基米德原理可知,水下滑翔机所受浮力增大,当受到的浮力大于重力时,水下滑翔机就能实现上浮。
[3]传统潜水艇自身的体积不变,浸没在水中时的不变,根据阿基米德原理可知,潜水艇所受浮力不变,但传统潜水艇配备有水箱,用压缩空气排出水箱中的水,自身重力减小,当受到的浮力大于重力时,潜水艇上浮;往水箱中充水,自身重力增大,当受到的浮力小于重力时,潜艇下潜,所以,传统潜水艇是通过改变自身重力实现在水中的浮潜的。
8.(24-25八下·上海崇明区九校·期中)2022年6月17日,我国第三艘国产航空母舰“福建号”成功下水,其满载排水量为88000t,如图所示。该航母满载时,受到的浮力为___________N,当舰载机飞离航母后,航母所受浮力变___________,舱底所受海水压强变___________。(,g取10N/kg)
【答案】 8.8×108 小 小
【详解】[1]满载时受到的浮力为
[2]满载时航母漂浮,处于平衡状态,所受浮力和航母的总重是一对平衡力,舰载机飞离航母后,航母总重力变小,航母仍漂浮,根据知道,航母所受浮力会变小。
[3]航母将会上浮一些,舱底到海面的深度h会变小,而海水密度不变,由知道,舰底所受海水的压强变小。
9.(24-25八下·上海闵行区·期中)如图所示,刚倒入玻璃杯中的汽水会产生很多小气泡。此时,将一些葡萄干加入杯中,有些葡萄干会先沉入杯底。当这些葡萄干表面吸附足够的小气泡后,它们受到的浮力________重力,从而上浮;上浮到液面后,由于小气泡破裂,导致它们受到的浮力________重力,于是又沉入杯底。(选填“大于”“等于”或“小于”)
【答案】 大于 小于
【详解】[1]当葡萄干表面吸附足够小气泡后,排开液体体积增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,浮力增大,此时浮力大于重力,葡萄干上浮。
[2]葡萄干上浮到液面后,小气泡破裂,排开液体体积减小,浮力减小,此时浮力小于重力,葡萄干又沉入杯底。
10.(24-25八下·上海奉贤区·期中)潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。如图所示,潜水艇在水中处于悬浮状态此时其所受浮力于重力大小关系为:=________(选填“>”、“=”或“<”);当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇将_______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);当潜水艇保持水面下10米深度从长江进入大海,则这艘潜水艇的水舱需要_______(选填“排水”、“进水”或“保持不变”)。
【答案】 = 上浮 进水
【详解】[1]潜水艇在水中处于悬浮状态时,根据悬浮条件,物体所受浮力等于重力,即F浮=G
[2]当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇自身重力减小,而其排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,浮力不变。此时浮力大于重力,潜水艇将上浮。
[3]潜水艇保持水面下 10 米深度从长江进入大海,排开液体的体积不变,海水密度大于江水密度,根据F浮=ρ液gV排,浮力变大。要保持在水面下 10 米深度(悬浮状态 ),需增大自身重力,所以水舱需要进水。
四、实验题
11.(24-25八下·上海松江区(五四制)·期中)在弹簧测力计下悬挂一个圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没在水中后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部刚好接触为止。图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计示数F随圆柱体下降高度h变化的图像。
(1)圆柱体受到的重力是_________N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是_________N;
(3)分析图像BC段,可得出结论:物体完全浸入液体前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越_________(选填“大”或“小”);
(4)分析图像CD段,由此可以判断潜水艇浸没在水中的深度增大时,受到的浮力_________(选填“增大”“减小”或“不变”)。由上述结论推测:潜水艇是如何实现上浮和下沉的?并简述理由_________。
【答案】(1)12
(2)8
(3)大
(4) 不变 见解析
【详解】(1)由图像可知,当圆柱体还未浸入水中(h=0)时,弹簧测力计示数为12N,此时弹簧测力计的示数等于圆柱体的重力,即G=12N。
(2)当圆柱体完全浸没在水中时(h⩾7cm),弹簧测力计示数F = 4N。圆柱体浸没在水中时受到的浮力
(3)观察图像BC段,在物体完全浸入液体前,随着浸入液体深度的增加,弹簧测力计示数逐渐减小。
由可知,F减小则F浮增大,即物体完全浸入液体前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越大。
(4)[1]观察图像CD段,圆柱体继续下降,排开水的体积不变,弹簧测力计示数不变,说明圆柱体受到的浮力不变。潜水艇浸没在水中后排开水的体积不变,由此可以判断潜水艇浸没在水中的深度增大时,受到的浮力不变。
[2]由以上分析可知,潜水艇浸没在水中后,排开水的体积不变,受到浮力不变,根据物体浮沉条件可知,它是靠改变自身重力来实现上浮和下沉的。当潜水艇要上浮时,通过排出水舱中的水,减小自身重力,使浮力大于重力而上浮;当潜水艇要下沉时,向水舱中充水,增大自身重力,使重力大于浮力而下沉。
12.(24-25八下·上海延安初级中学·期中)下图中玻璃瓶是一个“伽利略彩球温度计”,可以粗略地测量环境温度。玻璃瓶中装有某种油性液体,浸有7个体积相同的彩球(分别标有15℃、18℃、21℃、24℃、27℃、30℃、33℃字样)。当外界温度在15℃-33℃范围内变化时,会有彩球随之上浮或下沉。为了了解该温度计的测温原理,小延查阅资料后得知:①每个彩球的密度都不相同,且不随温度变化而变化;②玻璃瓶中油性液体的密度会随着温度的变化而变化,它们的关系如下表所示
温度(℃)
20
30
40
50
60
密度(克/厘米3)
0.700
0.720
0.738
0.760
0.772
(1)该油性液体的密度与温度的关系是___。
(2)当环境温度为30℃时,标有30℃的彩球悬浮在液体中,所以该小球的密度为___。
(3)当环境温度升高时,以下说法正确的是___(选填字母“A、原本沉在底部的彩球上浮”;“B、原本浮在上面的彩球下沉”),理由是___。
(4)当2个小球浮在上面,5个小球沉底时,该环境温度在___范围内。
【答案】(1)该油性液体的密度随温度的升高而增大
(2)0.720g/cm3
(3) A 见解析
(4)18℃~21℃
【详解】(1)观察表格中的数据,当温度从20℃升高到30℃、40℃、50℃、60℃时,液体的密度分别从0.700g/cm3增大到0.720g/cm3、0.738g/cm3、0.760g/cm3、0.772g/cm3,所以可以得出该油性液体的密度随温度的升高而增大。
(2)当物体悬浮在液体中时,物体的密度等于液体的密度。已知当环境温度为30℃时,标有30℃的彩球悬浮在液体中,从表格中可知此时液体的密度为0.720g/cm3,所以该小球的密度为0.720g/cm3。
(3)[1][2]温度升高时液体密度增大,原本浮在上面的彩球密度比液体密度小,仍然漂浮。原本沉底的彩球所受浮力会变大,可能因密度小于液体密度而上浮。故B不符合题意,A符合题意。
故选A。
(4)当2个小球浮在上面,5个小球沉底时,说明此时液体的密度介于第2个上浮彩球的密度和第3个上浮彩球的密度之间。因为彩球上标的温度越高,其密度越大,15℃和18℃彩球浮在上面,21℃彩球沉底,根据前面悬浮时彩球密度等于液体密度的关系,可知此时液体密度小于21℃彩球的密度,大于18℃彩球的密度。从表格规律推测,该环境温度在18℃−21℃范围内。
五、计算题
13.(24-25八下·上海徐汇区·期中)钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具,其主要由鱼钩、铅坠、浮漂(7颗相同浮子)构成,该钓具各部分参数如下表所示。假如垂钓时,浸没在水面下的浮子处于同一竖直线上,漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上,为浮子的理想状态(忽略鱼线弯曲造成的影响,即不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用)。如图乙所示,某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时,鱼饵的质量为,体积为,沉到水底后未与塘底紧密接触,有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮在水面上,且浮子处于理想状态。求:
名称
1颗浮子
铅坠
鱼钩
鱼线
质量
不计
体积
不计
不计
(1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力;
(2)请分析水面向下第一颗浮子的受力情况,用力的示意图画出它受到的所有力;
(3)当鱼饵静止在水平塘底时,鱼饵受到的支持力。
【答案】(1)0.032N
(2)
(3)0.001N
【详解】(1)浸没在水中的1颗浮子受到的浮力为F浮子=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-7m3=0.008N
4颗浮子受到的总浮力为F浮子总=4F浮子=4×0.008N=0.032N
(2)水面向下第一颗浮子受浮力、重力和下方细线的拉力,如图所示:
(3)浮子、铅坠、鱼钩和鱼饵整体处于平衡状态,它们受到的浮力、重力和支持力合力为0;铅坠受到的浮力为F浮铅=ρ水gV排铅=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-7m3=0.001N
鱼饵受到的浮力为F浮饵=ρ水gV排饵=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-6m3=0.01N
根据力的平衡关系可知F浮子总+F浮铅+F浮饵+F支=G浮子总+G浮铅+G浮饵+G鱼钩
即F浮子总+F浮铅+F浮饵+F支=(m浮子总+m浮铅+m浮饵+m鱼钩)g
代入数据0.032N+0.001N+0.01N+F支=(4×4×10-4kg+9×10-4kg+1.5×10-3kg+4×10-4kg)×10N/kg
解得F支=0.001N。
六、综合题
14.(24-25八下·上海杨浦区·期中)浮力来源于液体或气体在竖直方向上对物体的压力差。
(1)重为的物体A与重为的物体B,按如图1所示的方式叠放后,能漂浮在水中,下列说法中正确的是( )
A.物体B排开水的重力等于
B.物体B受到的浮力大小等于
C.如果把物体A取下放入水中,水位一定下降
D.水对物体B底部向上的压力等于
(2)如图2(a)、(b)所示,相同的乒乓球在水中和水面上都处于静止状态,其中一幅图是在天宫空间站微重力环境下浮力“消失”的实验结果,另一幅图为在地面上做的实验结果。
①浮力“消失”现象的是图______(选填“(a)”或“(b)”);
②浮力“消失”的原因是液体对小球______上下表面压力差(选填“有”或“没有”)。
③请在图2(b)中画出小球受到的力的示意图______。
【答案】(1)D
(2) (a) 没有 见解析
【详解】(1)ABD.重为GA 的物体A与重为GB的物体B,按如图1所示的方式叠放后,能漂浮在水中,故物体B受到的浮力大小等于等于GA+GB ;根据阿基米德原理,物体B排开水的重力等于物体B受到的浮力大小;水对物体B底部向上的压力等于物体B受到的浮力,故AB错误,D正确;
C.若A的密度小于或等于水的密度,把物体A取下放入水中,B仍漂浮,A漂浮或悬浮,A、B受到的浮力和等于A和B的重力之和,故浮力保持不变,由阿基米德原理可知,排开水的体积不变,水位不变,故C错误。 故选D。
(2)①因为在太空中浮力已经消失,乒乓球不会向上飘,而是静止在水中不动,符合浮力“消失”现象的是图。
②在地球表面,浮力产生的原因是液体对浸入其中的物体上下表面产生的液体压力差,而液体内部产生压力的原因是液体受到重力。在空间站中或微重力环境下,液体相当于不受重力,因此不产生压力,也不产生浮力。浮力“消失”的原因是液体对小球没有上下表面压力差。
③小球受到的竖直向下重力及竖直向上的浮力的作用,作用点在小球的重心,如下所示:
1 / 2
学科网(北京)股份有限公司
$