内容正文:
第十章《浮力》基础检测卷
(本试卷共24题,80分,建议考试时间为80分钟)
注意事项
1. 答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2. 答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3. 考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题
(本题共9小题,每小题2分,共18分。在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一项符合题目要求,第7~9题有多项符合题目要求,全部选对的得2分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.下列水中的物体没有受到浮力的是( )
A.水面戏水的鸭子 B.水中游弋的小鱼
C.水中大桥的桥墩 D.海底水草的叶子
【答案】C
【解析】【解答】ABD、物体浸在液体中,因为液体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。故ABD选择中的物体均受浮力作用;
C、水中的桥墩由于底面埋在淤泥下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。
故选:C。
【分析】 浸没在液体或空气中的物体,液体或气体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力。
2.如图所示,将一块实心柱形金属块浸没在水中,金属块上、下表面受到水的压力分别为、。金属块在水中下沉过程中,下列说法中正确的是( )
A.变小 B.不变
C.与的差值变大 D.与的差值不变
【答案】D
【解析】【解答】 解:金属块浸没在水中,金属块在水中下沉过程中,深度增加,根据F=pS=ρghS知金属块上、下表面受到水的压力都增加;
金属块在水中下沉过程中,液体的密度相等,金属块排开水的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知金属块受到的浮力相等,根据浮力的产生原因可知上表面与下表面的压力差等于浮力的大小,所以F2与F1的差值不变,故D正确。
故选:D。
【分析】 (1)根据F=pS=ρghS分析金属块上、下表面受到水压力的变化;
(2)根据浮力产生的原因分析。
3.下列四个情景中,受到的浮力增大的物体是( )
A.从深水处游向海岸沙滩的鲸鱼 B.从长江驶入大海的轮船
C.海面下正在下沉的潜水艇 D.在码头装载货物的轮船
【答案】D
【解析】【解答】A、从深水处游向海岸沙滩的鲸鱼,排开水的体积逐渐减小,由阿基米德原理可知鲸鱼受到的浮力减小,故A错误;
B、从长江驶入大海的轮船,始终漂浮,浮力等于自身重力,浮力不变,故B错误;
C、海面下正在下沉的潜水艇,排开水的体积不变,由阿基米德原理可知潜艇受到的浮力不变,故C错误;
D、在码头装载货物的轮船,漂浮在水面上,F浮=G,自身重力越来越大,受到水的浮力越来越大,故D正确。
故选:D。
【分析】(1)根据阿基米德原理公式F浮=ρgV排可知,影响浮力大小的因素有液体密度和物体排开液体的体积;
(2)物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等。
4.和平方舟号是中国专门为海上医疗救护“量身定做”的专业大型医院船,船身全长178米,最大宽度为24米,排水量为14300t。上图是和平方舟号执行任务时的场景。下列有关和平方舟号的说法正确的是( )
A.和平方舟号所受浮力的方向竖直向下
B.直升机降落后,和平方舟号所受浮力不变
C.航行中,和平方舟号受到的浮力等于它的总重力
D.航行中,和平方舟号所受浮力与自身重力是一对相互作用力
【答案】C
【解析】【解答】A.根据浮力的基本性质,浮力方向始终竖直向上,因此和平方舟船所受浮力方向也是竖直向上的,选项A说法错误;
B.当直升机降落时,和平方舟船仍保持漂浮状态,此时浮力与总重力平衡。由于直升机降落增加了总重量,导致船所受浮力相应增大,因此选项B说法错误;
C.在航行过程中,和平方舟号始终处于漂浮状态,根据浮沉条件可知,其受到的浮力始终等于它的总重力,故选项C正确;
D.和平方舟船作为漂浮体,其浮力与重力满足平衡力条件:大小相等、方向相反、作用在同一直线上且作用于同一物体,因此选项D说法错误。
正确答案为C。
【分析】1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
4、力和运动:物体静止或者做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用。
5.如图所示,小明在探究“水对物体的浮力”实验时,用弹簧测力计吊起一只装满水的薄塑料袋(袋内不留空气),将这袋水逐渐浸入水中,观察弹簧测力计示数,关于此过程下列说法中正确的是( )
A.测力计示数减小,说明塑料袋所受的浮力减小
B.测力计示数减小,说明浮力与物体浸入液体中的深度有关
C.测力计示数为零时,塑料袋的上下表面压力差为零
D.测力计示数为零时,说明塑料袋所受浮力等于它自身的重力
【答案】D
【解析】【解答】解:AB、 盛水的塑料袋浸入水中,弹簧测力计的示数等于塑料袋的重力减去受到的浮力,浸入体积增大,塑料袋受到的浮力增大,则弹簧测力计的示数减小。可见,弹簧测力计示数减小,说明塑料袋所受的浮力增大,浸入液体中的深度改变,同时改变了排开液体的体积,不能说明浮力与物体浸入液体中的深度有关,故AB错误;
CD、 当弹簧测力计的示数为0时,说明塑料袋处于漂浮状态,则塑料袋所受浮力等于它自身的重力, 上下表面压力差等于浮力,故C错误,D正确。
故选:D。
【分析】 (1)(2)塑料袋浸入水中,弹簧测力计的示数等于塑料袋的重力减去受到的浮力,浸入体积增大、受到的浮力增大,弹簧测力计的示数减小;
(3)(4)塑料袋自身重力等于拉力(弹簧测力计的示数)加上浮力,若弹簧测力计的示数为0,则塑料袋所受浮力等于它自身的重力。
6.如图所示是装有等质量水的相同容器,将质量相等的橡皮泥捏成不同形状,放入甲、乙容器中,静止时橡皮泥小球悬浮在水中,橡皮泥小船浮在水面,如图所示。下列说法正确的是( )
A.橡皮泥在甲容器受到的浮力小于在乙容器受到的浮力
B.橡皮泥在甲、乙容器排开水的重力不相等
C.橡皮泥在甲、乙容器受到的浮力相等
D.甲容器底面受到水的压强小于乙容器底面受到水的压强
【答案】C
【解析】【解答】ABC.根据浮沉条件可知,橡皮泥在甲中悬浮,则橡皮泥的浮力等于重力;在乙中漂浮,则橡皮泥的浮力等于重力,故浮力的大小关系为F甲=F乙。
根据阿基米德原理F浮=G排可知,橡皮泥在甲、乙容器排开水的重力相等,故AB错误,C正确;
D.根据题意可知,甲、乙容器中装入等量的水,则水的深度相同;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,橡皮泥排开水的体积为,
容器的底面积相同,则水面上升的高度关系为;
故甲、乙中的水面高度相同,由p=ρgh知道,液体对容器底部的压强关系为,
故D错误。
故选C。
【分析】ABC.根据浮沉条件比较橡皮泥受到浮力的大小,根据阿基米德原理F浮=G排比较二者排开水的重力大小;
D.根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较二者排开水的体积大小,进行判断水面的高度大小,最后根据液体压强公式p=ρgh比较容器第受到水的压强大小。
7.中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着国家科技的飞速发展,这些梦想正在一步步变为现实.对于如图所示的“国之重器”的分析,其中正确的是( )
A.甲图,AS700飞艇中充入气体的密度小于空气的密度
B.乙图,093型核潜艇在浮出水面过程中,受到的浮力变大
C.丙图,C919客机升空时,飞机受到的浮力大于飞机受到的重力
D.丁图,“山东号”航母上的舰载机起飞后,航母受到的浮力变小
【答案】A,D
【解析】【解答】A.甲图,AS700飞艇中充入气体的密度小于空气的密度,这样可使飞艇受到的浮力大于自身重力而升空,故A正确;
B.乙图,093型核潜艇在浮出水面过程中,V排变小,根据阿基米德原理F浮=ρgV排可知,液体密度不变时,受到的浮力变小,故B错误;
C.丙图,C919客机升空时,机翼上方空气的流速大、压强小;机翼下方空气流速小、压强大,从而产生向上的压力差,即飞机的升力,与浮力无关,故C错误;
D.丁图,“山东号”航母上的舰载机起飞后,航母的总重力减小,根据漂浮时浮力等于重力,则受到的浮力变小,故D正确。
故选AD。
【分析】(1)气球和飞艇里充的是密度小于空气的气体;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρgV排可判断浮力的变化;
(3)飞机的升力:机翼上下表面产生向上的压力差;
(4)根据漂浮时,物体的浮力等于自身的重力分析。
8.盛有适量水的柱形容器静止在水平桌面上,先把质量与碗相等的土豆放置于碗中,再将其一起放入柱形容器,碗和土豆在水中处于漂浮状态,如图甲所示;再把土豆从碗中取出轻放入水中,静止时土豆沉底,碗处于漂浮状态,如图乙所示,下列说法正确的是
A.乙图中土豆沉底后受浮力
B.甲图中碗受到的浮力等于乙图中碗受到的浮力
C.甲图容器对桌面的压强大于乙图容器对桌面的压强
D.甲图容器中的水对容器底部的压力大于乙图容器中的水对容器底部的压力
【答案】A,D
【解析】【解答】A、乙图中土豆沉底后,下表面受到水的压强,故受到浮力,故A正确;
B、甲、乙中的碗都是漂浮,浮力等于重力,甲图中有土豆,故重力大,故甲图的浮力大于乙图的浮力,故B错误;
C、由于容器对桌面的压力等于容器的总重力,所以容器对桌面的压力不变,由可知容器对桌面的压强不变,故C错误;
D、在甲图中,土豆和碗整体受到的浮力为等于土豆和碗的重力之和,在乙图中,土豆沉底,浮力小于自身的重力,土豆和碗整体受到的浮力为:F乙=F浮碗+F土豆浮小于土豆和碗的重力之和,由F浮=ρ水gV排可知,乙图浮力较小,故土豆和碗整体排开水的体积减小,水面下降,根据p=ρ液gh知,水对容器底部的压强减小,根据F=pS知,压力减小,即甲图容器中的水对容器底部的压力大于乙图容器中的水对容器底部的压力,故D正确。
故选:AD。
【分析】(1)根据浮力产生的原因分析;
(2)根据漂浮的条件分析浮力大小;
(3)由于容器对桌面的压力等于容器的总重力,根据可判断容器对桌面的压强变化。
(4)根据物体沉浮条件和阿基米德原理可知排开水体积的变化,从而可知容器内液面的变化,结合压强公式分析液体压强和压力的变化。
9.如图甲所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器的底面积为 S.弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块,从水面开始缓慢浸入水中,在金属块未触底且水未溢出的过程中,测力计示数F随金属块浸入水中深度h 的关系图象如图乙.下列分析正确的是( ).
A.金属块逐渐浸入水的过程中,其受到的浮力一直在减小
B.金属块的高度为h1
C.金属块的密度为
D.金属块浸没后与入水前相比,水平桌面受到的压强增加
【答案】C,D
【解析】【解答】A.金属逐渐浸入水中的过程,排开液体体积增大,液体密度不变,根据阿基米德原理可知,浮力逐渐增大。故A错误;
B.当浸入深度达到h1时,弹簧测力计示数不再改变,则物体此时完全浸入水中,故金属块高度为h1;故B错误;
C.当下降高度为0时,弹簧测力计示数为金属块重力,则金属块的质量为
下降高度为h1时,弹簧测力计示数为F2,则当物体完全浸入水中时浮力为
F=F1-F2
根据阿基米德原理可得物体的体积为
金属块的密度为
故C正确;
D.浸没后,由于力的作用是相互的,物体受到的浮力
F=F1-F2
则对对桌面增加的压力为F增=F,增加的压强为
故D正确。
故答案为:CD。
【分析】金属块逐渐浸入水的过程,由于浸没的体积变大,根据阿基米德原理即可判断浮力变化;金属块是从水面开始缓慢浸入水中,当弹簧测力计的示数开始不变时,表示金属块刚刚浸没;由于液面上升,所以根据金属块的高度要大于此时下降的高度;当物体在空中,弹簧测力计的示数等于金属块的重力;由图乙得出金属块浸没时弹簧测力计的示数,利用称重法可得受到的浮力,根据阿基米德原理求解。
二、填空题(本题共6小题,每空1分,共12分)
10.为了探究浮力产生的原因,小明做了以下实验:取一个大的塑料瓶子,用剪刀剪去底部(如图甲),将一个乒乓球放在里面(如图乙),轻轻向瓶中倒水,水已没过乒乓球,发现有水缓慢流出瓶口,但乒乓球不浮上来(如图丙),此时乒乓球 (填“受”或“不受”)浮力作用。用瓶盖盖紧瓶口,当乒乓球下方充满水后(如图丁),乒乓球迅速上浮,这是因为乒乓球 (填“受”或“不受")浮力作用。
【答案】不受;受
【解析】【解答】浮力产生的根本原因是液体(或气体)对物体上下表面存在压力差,且向上的压力大于向下的压力。
图丙状态(不受浮力):在图丙中,乒乓球的下方与瓶口紧密接触,水无法进入乒乓球的底部,导致乒乓球下表面没有受到水向上的压力。虽然上表面受到水向下的压力,但由于缺乏向上的压力差,根据浮力产生的条件,乒乓球此时不受浮力作用。
图丁状态(受浮力):在图丁中,瓶盖紧密封闭,乒乓球下方充满了水,下表面受到了水向上的压力,且该压力大于上表面受到的向下的压力,形成了压力差。因此,乒乓球此时受到浮力作用,迅速上浮。
故答案为:不受;受。
【分析】1、浮力的产生原因:浸在液体中的物体受到液体对它向上和向下的压力差。公式为F浮=F向上-F向下。当F向上>F向下时,物体受浮力。当F向上=0或 F向上 F向下时,物体不受浮力。
2、特殊情况的浮力判断:对于底部与容器底部紧密接触(如黏住、密封)的物体,如果液体无法进入其底部接触面,则物体下表面不受向上的液体压力,因此不会受到浮力。
11.如图所示,国之重器“东方红3”成功试水,成为世界上排水量最大的科考船。该船排水量为5800t,在水中静止时受到的最大浮力为 N。当船员从船上卸载货物后,船受到的浮力 (填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】5.8×107;变小
【解析】【解答】(1)“东方红3”排水量为5800t,由阿基米德原理可知轮船在水中静止时受到的最大浮力:F浮=G排=m排g=5800×103kg×10N/kg=5.8×107N;
(2)轮船漂浮在水面上,浮力等于重力,当船员从船上卸载货物后,船的重力减小,受到的浮力减小。
故答案为:5.8×107;变小。
【分析】(1)排水量是轮船满载时排开水的质量,求出轮船满载时的重力,根据阿基米德原理求出最大浮力。
(2)根据漂浮的条件分析当船员从船上卸载货物后浮力变化。
12.盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙挑选种子(良种、次种)的方法,选种时配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,漂浮的是 种,若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适当的 。
【答案】次;盐
【解析】【解答】(1)根据物体的浮沉条件可知,良种密度大于盐水的密度则,良种下沉;次种密度小于盐水的密度,所以次种漂浮。
(2)越饱满的种子密度越大,若要选出更饱满的种子,则需要增大盐水的密度,那么要往盐水中加入适当的盐。
【分析】(1)物体密度大于液体密度,则物体下沉;物体密度等于液体密度,则物体悬浮;物体密度小于液体密度,则物体漂浮;
(2)根据越饱满的种子密度越大分析需要盐水密度增大还是减小即可。
13.小刚在物理实践活动中自制了简易密度计,如图是密度计在水中的情形,此时水面在刻度A处,如果将该密度计放在盐水中液面会在A点的 方(选填“上”或“下”),若该密度计两次排开液体的质量分别为m1、m2,则m1 m2。(选填“小于”、“等于”或“大于”)
【答案】下;等于
【解析】【解答】根据物体漂浮时,浮力等于重力的原理,制作密度计,此时F浮=G。 密度计重力不变,在水中和盐水中受到的浮力相等,根据F浮=ρ液gV排, 浮力相等时,密度ρ盐水>ρ水,ρ液越大,V排越小。 即密度计在盐水中排开盐水的体积小于在水中排开水的体积,则盐水中液面会在A点的下方。
根据阿基米德原理F浮 =G排=m排g,密度计受到的浮力相等,即F浮水=F浮盐水,则m1g=m2g,可得m1=m2。
【分析】密度计漂浮,受到的浮力等于自身的重力,根据,浮力F浮不变,液体密度越大,排开液体的体积越小;浮力一定时,排开液体的重力相等,排开的质量相等。
14.如图所示,重为7牛的金属块A静止在水面下,弹簧测力计的示数为4牛,则金属块A所受浮力为 牛。剪断连接金属块的细线,金属块下沉过程中,其上表面受到水的压强将 ,水对金属块向上、向下的压力差将 。(后两空选填“变大”“变小”“不变”)
【答案】3;变大;不变
【解析】【解答】 当金属块静止在水面下时,根据称重法原理,其受到的浮力可通过公式计算得出。已知重力G=7N,弹簧测力计示数F示=4N,因此浮力大小为。
若剪断连接金属块的细线,金属块会下沉。此时,金属块上表面浸入水中的深度h增大。根据液体压强公式可知,随着h的增加,金属块上表面受到的水压会相应增大。
在金属块下沉过程中,其排开水的体积保持不变。根据阿基米德原理,金属块所受浮力大小不变。再结合浮力产生的原因公式可以得出,金属块受到的向上和向下压力差将维持不变。
【分析】1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、压强的计算:公式为p=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强相同。
15.两个底面积不等的圆柱形容器,分别盛有甲、乙两种不同的液体,将两个完全相同的小球分别浸入这两种液体中,小球静止时的位置如图所示,此时两液面刚好齐平。两个小球所受浮力F甲 F乙,若将这两小球从液体中取出,则液体对容器底部的压强的变化量∆p甲 ∆p乙(选填“>”“=”或“<”)。
【答案】=;>
【解析】【解答】 第1、2空、 两个完全相同的小球分别在甲、乙两种液体中处于漂浮和悬浮状态。根据物体浮沉条件可知,无论是漂浮还是悬浮状态,小球所受浮力都等于其重力,即满足浮力与重力平衡的关系。由于两小球完全相同,它们的重力相等,因此受到的浮力也相等,都等于小球的重力。当将小球从液体中取出时,容器底部减少的压力等于小球的重力,因此两种情况下减小的压力相同。
然而,由于甲容器的底面积S甲小于乙容器的底面积S乙,根据压强变化公式可以得出:
Δp甲 > Δp乙
这表明在底面积较小的甲容器中,液体对容器底部压强的变化更大。
综上答案:=;>。
【分析】核心考点:物体浮沉条件、液体压强变化量。
涉及知识点:漂浮/悬浮时浮力等于重力、压力变化量等于物体重力、压强公式。
常见易错点:忽略压力变化量等于小球重力,误判压强变化量大小。
解题关键:利用浮沉条件判断浮力相等,明确压力变化量等于小球重力,再结合压强公式分析。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
16.如图所示,斜面上静止放置一个盛水的杯子,一个皮球漂浮在水面上,请画出皮球所受的浮力示意图以及杯子对斜面的压力的示意图。
【答案】
【解析】【解答】物体受到的浮力竖直向上,过小球的重心,竖直向上画一条带箭头的线段,标F浮;在斜面上,沿垂直于斜面向下的方向画带箭头的线段,表示压力,用符号F表示;如图所示:
【分析】物体受到的浮力竖直向上;物体受到的压力和斜面垂直。
17.图所示,一个实心小球悬浮在水中,请在O点画出小球所受重力G和浮力的示意图。
【答案】
【解析】【解答】解:小球悬浮在水面,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力的作用,且二力的大小相等、作用点均在重心上,如图所示:
四、实验探究题(本题共4小题,每空1分,共26分)
18.重庆一中物理兴趣小组的同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”时,提出了如下猜想:
A.可能跟物体浸入液体的深度有关;
B.可能跟物体的重力有关;
C.可能跟物体浸入液体的体积有关;
D.可能跟液体的密度有关;
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验:铜块和铁块的体积相同
(1)分析图中的①、③(或①、④),说明浸在液体中的物体受到 (选填“竖直”或“斜”)向上的浮力;比较①、④可知铁块浸没在水中时所受的浮力是 N;
(2)铁块从位置④→⑤的过程中,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变,可以验证猜想A是 (选填“正确”或“错误”)的;
(3)铁块从位置③→④的过程中,弹簧测力计的示数减小,说明铁块受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),可以验证猜想 (选填“A”“B”“C”或“D”)是正确的;
(4)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想B是错误的;
分析比较 两次实验可得结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关;
【答案】(1)竖直;2
(2)错误
(3)变大;C
(4)⑥⑦
【解析】【解答】(1)图①、③铁块在浸入液体中时测力计的示数变小,说明浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,使得弹簧测力计示数减小。由①可知,铁块的重力为3.0N,根据称重法计算以及 ④ 可知,铁块浸没在水中时所受的浮力 ;
(2)铁块从位置④→⑤的试验中,物体排开液体的体积不变,弹簧测力计示数不变,所以物体受到的浮力与物体浸入液体的深度无关,因此可以验证猜想A是错误的。
(3)铁块从位置③→④的过程中可知,弹簧测力计的示数减小,由此可知,浮力与物体浸在液体中的体积有关,因此可以验证猜想C是正确的。
(4)分析比较⑥⑦两次实验可知,试验的变量为浸没液体的密度,弹簧测力计的示数不同,由此可知,浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
【分析】1、称重法测量物体浮力:先测出物体的重力,然后将物体浸入水中,弹簧测力计的示数就会减小,减小的示数就是物体受到的浮力;
2、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排 , 所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;
3、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
4、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度.
19.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为 N。
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N.石块排开的水所受的重力可由图中 (填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论: 。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是______。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其它步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
【答案】(1)3.8
(2)1.4;AD
(3)浮力大小等于物体排开液体的重力
(4)A
(5)能
【解析】【解答】(1)由图B可知,石块的重力等于弹簧测力计的示数,弹簧测力计示数为3.8N,则石块的重力大小为3.8N。
(2)由图B可知石块的重力G=3.8N,由图C可知,石块浸没在盛满水的溢水杯中时,弹簧测力计的示数F=2.4N,则石块受到的浮力大小为:
由图A可知,空桶重力 G空桶=1.2N,由图D可知,空桶可排开水的总重力 G总=2.6N,则小桶中排开的水的总重力为:
所以石块排开的水所受的重力可由图中AD两个步骤测出。
(3)由以上步骤,可得出结论:浮力大小等于物体排开液体的重力。
(4)A.本实验的目的是探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系,是为探究普遍规律,故A符合题意;
BC.用原来的方案将水换成酒精进行实验,可探究物体浸入酒精时浮力的大小与排开酒精所受重力的关系;用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验,这样可以探究其他物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系,有利于探究普遍规律,故BC不符合题意。
故选A。
(5)在步骤C的操作中,其它步骤操作正确,只将石块的一部分浸入水中,石块排开水的体积减小,石块受到的浮力减小,排开水的重力减小,但石块所受浮力大小依然等于石块排开的液体受到的重力,所以能得到与(3)相同的结论。
【分析】(1)由图B可读出石块的重力;
(2)根据称重法可求出石块浸没在盛满水的溢水杯中受到的浮力;
根据进行分析;
(3)比较石块受到的浮力跟石块排开水受到重力的关系,得出结论;
(4)该实验为使结论具有普遍性和代表性,应换用不同液体和物体进行实验;
(5)根据阿基米德原理,物体受到浮力大小等于排开液体的重力,排开液体的体积越大,受到浮力越大。
(1)由图B可知,弹簧测力计示数为3.8N,则石块的重力为
(2)[1]由图B、C可知,石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为
[2]石块排开的水所受的重力可由图中A、D两个步骤测出。步骤A测出空桶重力,步骤D测出小桶中排开的水的总重力
(3)由于石块受到的浮力大小等于桶中排开的水的重力,所以可得出结论:浮力大小等于物体排开液体的重力。
(4)A.用原来的方案和器材多次测量取平均值,这样做的目的是减小误差,而本实验的目的是探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系,是为了探究普遍规律,不是为了减小误差,故A符合题意;
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验,这样可以探究物体浸入酒精时浮力的大小与排开液体所受重力的关系,有利于探究普遍规律,故B不符合题意;
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验,这样可以探究其他物体所受浮力的大小与排开液体所受重力的关系,有利于探究普遍规律,故C不符合题意。
故选A。
(5)只将石块的一部分浸入水中,石块排开水的体积减小,则排开水的重力减小,石块收到的浮力减小,但石块所受浮力大小仍等于石块排开的液体受到的重力,所以能得到与(3)相同的结论。
20.小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
【答案】上;增大;0.3;越大;无关;1.1;不变;没有控制物体排开液体的体积相同
【解析】【解答】(1)①将物块部分浸入水中时,物体受到竖直向下的重力和弹簧测力计对它向上的拉力。由于弹簧测力计的示数减小,则水对物体的作用力为竖直向上,即竖直向上的浮力。
②物块部分浸入水中后,物体排开液体使液面上升,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,则水对容器底部的压强变大。
③如图甲所示时,弹簧测力计的分度值为0.1N,示数为2.4N,则浮力。
(2)①根据图片甲、乙、丙可知,液体的密度相同时,排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,根据可知,则物体受到的浮力越大,那么得到结论:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
②根据图片丙、丁可知,物体在水中的深度增加,弹簧测力计示数不变,受到的浮力不变,说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度无关。
(3)①根据甲和丁图可知,物体的重力为2.7N,浸没在水中时弹簧测力计示数为1.7N,
物体受到的浮力;
则物体排开水的体积;
根据甲戊两图可知,当物体完全浸没在盐水中时,受到的浮力
;
因此盐水的密度。
②在实验前,弹簧测力计并未调零,由于浮力是弹簧测力计的两次示数之差,所以计算得到的浮力是准确的,则算出的盐水密度不变。
(4)要探究物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关,需控制物体排开液体的体积、液体的密度相同,小王同学将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,则在改变深度的同时,物体排开液体的体积也改变了,故该方案不合理之处是没有控制物体排开液体的体积相同。
【分析】 (1)①根据平衡力的知识确定浮力的方向;
②根据液体压强公式p=ρ液gh分析;
③根据称重法计算浮力;
(2)①根据控制变量法分析解答;
②根据重力公式求出物块的质量,根据阿基米德原理求出物块的体积,根据密度公式求得物体的密度;
(3)①根据称重法计算水和盐水的浮力,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排解答;
②根据浮力等于两次的差值分析解答;
(4)根据控制变量法分析解答。
21.“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,称得其总质量为10g。
(1)制作时,先将吸管两端剪平,在其下端塞入适量细铜丝并用石蜡把端口密封,目的是降低 ,将制作完成的密度计放入液体中,使其处于竖直 状态(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),该密度计稳定在液体中时受到的浮力为 N。
(2)将自制密度计分别放入水中和密度分别为、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 。
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;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,则 (选填“<”“=”或“>”),忽略细铜丝的体积,盐水的密度 (用、H、h表示)。
【答案】(1)重心;漂浮;0.1
(2)1.2;使用更细的吸管
(3)=;
【解析】【解答】(1)①物体的重心越低,则物体越稳定。如果吸管内没有铜丝,那么吸管会平躺在水面上。而制作时在吸管下端塞入细铜丝并用石蜡封口,可以降低重心,使密度计能竖直漂浮在水面上。
②当密度计漂浮在液面上时,浮力等于重力,即。
(2)①密度计漂浮在液面上,受到的浮力等于重力,则有,
故浮力一定时,密度计在液体浸入的深度与所在液体的密度成反比。
根据甲图可知,C处时密度计浸入液体的深度最短,则液体密度最大,即标示的密度值为。
②为在保证总质量不变的前提下,则密度计排开液体的体积相同。根据V=Sh可知,减小吸管的横截面积(使用更细的吸管),则浸入深度变化更明显,测量越精确。
(3)①根据题意可知,同一密度计测量液体时始终处于漂浮状态,则它受到的浮力都等于重力,因此;
②密度计在水、盐水中受到的浮力相等,
;
即;
;
;
解得:。
【分析】(1)①物体的重心越低,则物体越稳定,据此分析吸管下端塞入铜丝的目的;
②根据漂浮条件计算此时密度计受到的浮力。
(2)①根据漂浮条件和阿基米德原理推导出浮力随深度变化的关系式,据此判断密度计浸入深度和液体密度的大小关系即可;
②根据V=Sh可知,当体积相同时,吸管的横截面积越小则浸入深度越大;
(3)①根据漂浮条件比较密度计受到浮力的大小;
②根据浮沉条件和阿基米德原理列出等式,从而得到盐水密度的表达式。
(1)[1][2]制作时在吸管下端塞入细铜丝并用石蜡封口,目的是降低重心,使密度计能竖直漂浮。
[3]漂浮状态下,浮力等于重力,故该密度计稳定在液体中时受到的浮力
(2)[1]密度计漂浮在液面上,受到的浮力等于重力,则有
故浮力一定时,密度计在液体浸入的深度与所在液体的密度成反比。因此,刻度C处应标示的密度值为。
[2]为提高测量精度,增大相邻刻度线间距,在保证总质量不变的前提下,可减小吸管的横截面积(使用更细的吸管),这样在排开液体体积变化相同时,浸入深度变化更明显。
(3)[1]同一密度计测量液体时,漂浮状态下,受到的浮力都等于重力,因此
[2]密度计在水、盐水中受到的浮力相等,即
整理可得,盐水的密度
五、综合应用题(本题共3小题,共20分)
22.(6分)年月日,中国首艘超深水大洋钻探船“梦想”号在广州顺利完成首次试航。“梦想”号配置世界一流的磁屏蔽实验室和全球首套船载岩心自动传输存储系统,其质量约为,具备海域的钻探能力。估算:取,海水的密度取
(1)“梦想”号漂浮在海面时受到的浮力;
(2)“梦想”号漂浮时排开海水的体积;
(3)当“梦想”号钻杆到达深度时,受到海水的压强。
【答案】解:(1)“梦想”号在海面上漂浮,浮力等于重力,所受浮力为:
(2)由阿基米德原理可得:得排开海水的体积为:
(3)当“梦想”号钻杆到达深度时,受到海水的压强为为:
答:(1)“梦想”号漂浮在海面时受到的浮力为3.3×108N;
(2)“梦想”号漂浮时排开海水的体积为3.3×104m3;
(3)当“梦想”号钻杆到达1000m深度时,受到海水的压强为1×107Pa。
【解析】【分析】(1)“梦想”号在海面上漂浮,浮力等于重力,已知“梦想”号的质量,根据可求出所受浮力;
(2)已知“梦想”号所受的浮力、海水的密度,根据求出排开海水的体积;
(3)已知“梦想”号钻杆到达的深度、海水的密度,根据求出受到海水的压强。
23.(8分)在物理实验操作考试中,小马同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示;然后匀速放下物块,此过程中弹簧测力计示数与物块下表面浸入水中的深度的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,实验过程中水始终未溢出(水的密度为,取),求:
(1)物块的质量;
(2)物块受到的最大浮力;
(3)物块的密度;
(4)物块刚好浸没时,物块下表面受到的水的压强。
【答案】(1)解:由图像知,物块浸入水中前弹簧测力计的示数为12N,即物块的重力为12N,G=12N,根据G=mg得,物块的质量
答:(1)物块的质量为1.2;
(2)解:物块浸没时,排开水体积保持不变,且最大,根据F浮=ρ液gV排可知,物块所受浮力保持不变,且最大,则弹簧测力计的示数保持不变,由图像知,此时弹簧测力计的示数为F示=10 N
所以物块受到的最大浮力 F浮=G−F示=12N−10N =2N
答:物块受到的最大浮力为;
(3)解:物块浸没时排开水的体积等于物块的体积,故物块的体积
物块的密度
答:物块的密度为;
(4)解:由图像可知,物块刚好浸没时,物块下表面浸入水中的深度
物块下表面受到的水的压强
答:物块刚好浸没时,物块下表面受到的水的压强为。
【解析】【分析】(1)根据,计算物体的质量大小;
(2)根据物体的重力和拉力差,计算物体受到的浮力;
(3)根据,计算物体排开液体的体积,根据,计算物体的密度;
(4)根据p=ρgh,计算液体压强的大小。
(1)由图像知,物块浸入水中前弹簧测力计的示数为12N,即物块的重力为12N,G=12N,根据G=mg得,物块的质量
(2)物块浸没时,排开水体积保持不变,且最大,根据F浮=ρ液gV排可知,物块所受浮力保持不变,且最大,则弹簧测力计的示数保持不变,由图像知,此时弹簧测力计的示数为F示=10 N
所以物块受到的最大浮力 F浮=G−F示=12N−10N =2N
(3)物块浸没时排开水的体积等于物块的体积,故物块的体积
物块的密度
(4)由图像可知,物块刚好浸没时,物块下表面浸入水中的深度
物块下表面受到的水的压强
答:(1)物块的质量为1.2;
(2)物块受到的最大浮力为;
(3)物块的密度为;
(4)物块刚好浸没时,物块下表面受到的水的压强为。
24.(6分)阅读短文,回答问题:
核潜艇
庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。我国某核潜艇H最大潜深350m,完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮.已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m3,江水密度ρ江为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会 ,(选填“上浮”、“下沉”或“不变”)将给核潜艇带来安全隐患.为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是 (选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”)。
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,说明 ;核潜艇H所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为 N。
(4)该核潜艇H在深海某区域内以某一速度匀速下降,在到达一定深度后从水舱中向外排出6t的海水,经过一段时间,核潜艇H以相同的速度匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇H所受阻力仅与速度有关。则核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为 N。
【答案】(1)D
(2)下沉;从水舱中向外排水
(3)力的作用是相互的;1.92×106
(4)3×104
【解析】【解答】解:(1)A、核潜艇在水下需要承担较大的压强,核潜艇的外壳用硬度大的特种钢材制成,故A错误;
B、核潜艇是通过改变自身重力达到浮沉的,故B错误;
C、核潜艇悬浮和漂浮时排开水的体积不同,根据阿基米德原理可知所受浮力不相等,故C错误;
D、核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,排开液体的体积不变,密度变小,根据阿基米德原理可知所受浮力减小,故D正确;
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,会造成核潜艇所受浮力减小,核潜艇将会下沉;因为核潜艇是通过改变自身重力达到浮沉的,为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是从水舱中向外排水,减小自身重力,实现上浮;
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后,由于物体间力的作用是相互的,海水对螺旋桨施加一个向前的推力;由乙图可知,当航速的平方(v²)为100 m²/s²(即航速v=10m/s)时,核潜艇受到的阻力为f=3×106N,列式f=kv2 然后代入数据,当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为;(4)核潜艇在同一区域潜行所受浮力相同,速度相同,所受阻力大小相同,核潜艇下潜时:G=f+F浮,核潜艇上浮时:G'+f=F浮,G-G'=6×103kg×10N/kg=6×104N,解得f=3×104N。
故答案为:(1)D;(2)下沉;从水舱中向外排水;(3)力的作用是相互的;1.92×106;
(4)3×104。
【分析】 (1)核潜艇在水下需要承担较大的压强,核潜艇的外壳用硬度大的特种钢材制成;核潜艇是通过改变自身重力达到浮沉的;核潜艇悬浮和漂浮时排开水的体积不同;核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,排开液体的体积不变,密度变小;
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,会造成核潜艇所受浮力减小,核潜艇将会下沉;为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是从水舱中向外排水,减小自身重力;
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后,由于物体间力的作用是相互的,海水对螺旋桨施加一个向前的推力;根据图乙可得当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力;
(4)核潜艇在同一区域潜行所受浮力相同,速度相同,所受阻力大小相同,可以求得核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小。
(1)A.由于核潜艇要下潜到水中,会受到水的压力,这压力较大,不能用硬度小的钢材制成,故A错误;
B.核潜艇自身体积不能改变,它是通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮,故B错误;
C.核潜艇悬浮和漂浮时排开液体的体积不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,那么所受的浮力也不相等,故C错误;
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,液体的密度变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,排开液体的体积不变,所受的浮力变小,故D正确。
故选D。
(2)[1]核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层,海水密度突然变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,排开海水的体积不变,那么所受的浮力变小,在重力作用下,核潜艇将会下沉。
[2]为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是从水舱中向外排水,这样核潜艇的重力变小,使核潜艇不再下沉。
(3)[1]螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,螺旋桨对海水向后的力,而海水对螺旋桨向前的力,这说明力的作用是相互的。
[2]从图乙可以看到,所受的海水阻力与航速的关系可设为,由图乙中的数据可得到k的大小是,那么当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力是
核潜艇H所受的海水阻力是。
(4)设核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为f1,由题意可知匀速下降时,,以相同的速度匀速上升时,
由上面两式解得,核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为。
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第十章《浮力》基础检测卷
(本试卷共24题,80分,建议考试时间为80分钟)
注意事项
1. 答卷前,考生务必将自己的姓名、准考证号填写在答题卡上。
2. 答选择题时,选出每小题答案后,用2B铅笔把答题卡对应题目的答案标号涂黑。如需改动,用橡皮擦干净后,再选涂其他答案标号。答非选择题时,将答案写在答题卡上。写在本试卷上无效。
3. 考试结束后,将本试卷和答题卡一并交回。
一、选择题
(本题共9小题,每小题2分,共18分。在每小题给出的四个选项中,第1~6题只有一项符合题目要求,第7~9题有多项符合题目要求,全部选对的得2分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.下列水中的物体没有受到浮力的是( )
A.水面戏水的鸭子 B.水中游弋的小鱼
C.水中大桥的桥墩 D.海底水草的叶子
2.如图所示,将一块实心柱形金属块浸没在水中,金属块上、下表面受到水的压力分别为、。金属块在水中下沉过程中,下列说法中正确的是( )
A.变小 B.不变
C.与的差值变大 D.与的差值不变
3.下列四个情景中,受到的浮力增大的物体是( )
A.从深水处游向海岸沙滩的鲸鱼 B.从长江驶入大海的轮船
C.海面下正在下沉的潜水艇 D.在码头装载货物的轮船
4.和平方舟号是中国专门为海上医疗救护“量身定做”的专业大型医院船,船身全长178米,最大宽度为24米,排水量为14300t。上图是和平方舟号执行任务时的场景。下列有关和平方舟号的说法正确的是( )
A.和平方舟号所受浮力的方向竖直向下
B.直升机降落后,和平方舟号所受浮力不变
C.航行中,和平方舟号受到的浮力等于它的总重力
D.航行中,和平方舟号所受浮力与自身重力是一对相互作用力
5.如图所示,小明在探究“水对物体的浮力”实验时,用弹簧测力计吊起一只装满水的薄塑料袋(袋内不留空气),将这袋水逐渐浸入水中,观察弹簧测力计示数,关于此过程下列说法中正确的是( )
A.测力计示数减小,说明塑料袋所受的浮力减小
B.测力计示数减小,说明浮力与物体浸入液体中的深度有关
C.测力计示数为零时,塑料袋的上下表面压力差为零
D.测力计示数为零时,说明塑料袋所受浮力等于它自身的重力
6.如图所示是装有等质量水的相同容器,将质量相等的橡皮泥捏成不同形状,放入甲、乙容器中,静止时橡皮泥小球悬浮在水中,橡皮泥小船浮在水面,如图所示。下列说法正确的是( )
A.橡皮泥在甲容器受到的浮力小于在乙容器受到的浮力
B.橡皮泥在甲、乙容器排开水的重力不相等
C.橡皮泥在甲、乙容器受到的浮力相等
D.甲容器底面受到水的压强小于乙容器底面受到水的压强
7.中国人自古就有“上天入海”的梦想,随着国家科技的飞速发展,这些梦想正在一步步变为现实.对于如图所示的“国之重器”的分析,其中正确的是( )
A.甲图,AS700飞艇中充入气体的密度小于空气的密度
B.乙图,093型核潜艇在浮出水面过程中,受到的浮力变大
C.丙图,C919客机升空时,飞机受到的浮力大于飞机受到的重力
D.丁图,“山东号”航母上的舰载机起飞后,航母受到的浮力变小
8.盛有适量水的柱形容器静止在水平桌面上,先把质量与碗相等的土豆放置于碗中,再将其一起放入柱形容器,碗和土豆在水中处于漂浮状态,如图甲所示;再把土豆从碗中取出轻放入水中,静止时土豆沉底,碗处于漂浮状态,如图乙所示,下列说法正确的是
A.乙图中土豆沉底后受浮力
B.甲图中碗受到的浮力等于乙图中碗受到的浮力
C.甲图容器对桌面的压强大于乙图容器对桌面的压强
D.甲图容器中的水对容器底部的压力大于乙图容器中的水对容器底部的压力
9.如图甲所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器的底面积为 S.弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块,从水面开始缓慢浸入水中,在金属块未触底且水未溢出的过程中,测力计示数F随金属块浸入水中深度h 的关系图象如图乙.下列分析正确的是( ).
A.金属块逐渐浸入水的过程中,其受到的浮力一直在减小
B.金属块的高度为h1
C.金属块的密度为
D.金属块浸没后与入水前相比,水平桌面受到的压强增加
二、填空题(本题共6小题,每空1分,共12分)
10.为了探究浮力产生的原因,小明做了以下实验:取一个大的塑料瓶子,用剪刀剪去底部(如图甲),将一个乒乓球放在里面(如图乙),轻轻向瓶中倒水,水已没过乒乓球,发现有水缓慢流出瓶口,但乒乓球不浮上来(如图丙),此时乒乓球 (填“受”或“不受”)浮力作用。用瓶盖盖紧瓶口,当乒乓球下方充满水后(如图丁),乒乓球迅速上浮,这是因为乒乓球 (填“受”或“不受")浮力作用。
11.如图所示,国之重器“东方红3”成功试水,成为世界上排水量最大的科考船。该船排水量为5800t,在水中静止时受到的最大浮力为 N。当船员从船上卸载货物后,船受到的浮力 (填“变大”“不变”或“变小”)。
12.盐水选种是我国古代劳动人民发明的一种巧妙挑选种子(良种、次种)的方法,选种时配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,漂浮的是 种,若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适当的 。
13.小刚在物理实践活动中自制了简易密度计,如图是密度计在水中的情形,此时水面在刻度A处,如果将该密度计放在盐水中液面会在A点的 方(选填“上”或“下”),若该密度计两次排开液体的质量分别为m1、m2,则m1 m2。(选填“小于”、“等于”或“大于”)
14.如图所示,重为7牛的金属块A静止在水面下,弹簧测力计的示数为4牛,则金属块A所受浮力为 牛。剪断连接金属块的细线,金属块下沉过程中,其上表面受到水的压强将 ,水对金属块向上、向下的压力差将 。(后两空选填“变大”“变小”“不变”)
15.两个底面积不等的圆柱形容器,分别盛有甲、乙两种不同的液体,将两个完全相同的小球分别浸入这两种液体中,小球静止时的位置如图所示,此时两液面刚好齐平。两个小球所受浮力F甲 F乙,若将这两小球从液体中取出,则液体对容器底部的压强的变化量∆p甲 ∆p乙(选填“>”“=”或“<”)。
三、作图题(本题共2小题,每小题2分,共4分)
16.如图所示,斜面上静止放置一个盛水的杯子,一个皮球漂浮在水面上,请画出皮球所受的浮力示意图以及杯子对斜面的压力的示意图。
17.图所示,一个实心小球悬浮在水中,请在O点画出小球所受重力G和浮力的示意图。
四、实验探究题(本题共4小题,每空1分,共26分)
18.重庆一中物理兴趣小组的同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”时,提出了如下猜想:
A.可能跟物体浸入液体的深度有关;
B.可能跟物体的重力有关;
C.可能跟物体浸入液体的体积有关;
D.可能跟液体的密度有关;
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验:铜块和铁块的体积相同
(1)分析图中的①、③(或①、④),说明浸在液体中的物体受到 (选填“竖直”或“斜”)向上的浮力;比较①、④可知铁块浸没在水中时所受的浮力是 N;
(2)铁块从位置④→⑤的过程中,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变,可以验证猜想A是 (选填“正确”或“错误”)的;
(3)铁块从位置③→④的过程中,弹簧测力计的示数减小,说明铁块受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),可以验证猜想 (选填“A”“B”“C”或“D”)是正确的;
(4)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想B是错误的;
分析比较 两次实验可得结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关;
19.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为 N。
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N.石块排开的水所受的重力可由图中 (填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论: 。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是______。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其它步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
20.小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关,并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
21.“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,称得其总质量为10g。
(1)制作时,先将吸管两端剪平,在其下端塞入适量细铜丝并用石蜡把端口密封,目的是降低 ,将制作完成的密度计放入液体中,使其处于竖直 状态(选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),该密度计稳定在液体中时受到的浮力为 N。
(2)将自制密度计分别放入水中和密度分别为、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 。
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;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,则 (选填“<”“=”或“>”),忽略细铜丝的体积,
盐水的密度 (用、H、h表示)。
五、综合应用题(本题共3小题,共20分)
22.(6分)年月日,中国首艘超深水大洋钻探船“梦想”号在广州顺利完成首次试航。“梦想”号配置世界一流的磁屏蔽实验室和全球首套船载岩心自动传输存储系统,其质量约为,具备海域的钻探能力。估算:取,海水的密度取
(1)“梦想”号漂浮在海面时受到的浮力;
(2)“梦想”号漂浮时排开海水的体积;
(3)当“梦想”号钻杆到达深度时,受到海水的压强。
23.(8分)在物理实验操作考试中,小马同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示;然后匀速放下物块,此过程中弹簧测力计示数与物块下表面浸入水中的深度的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,实验过程中水始终未溢出(水的密度为,取),求:
(1)物块的质量;
(2)物块受到的最大浮力;
(3)物块的密度;
(4)物块刚好浸没时,物块下表面受到的水的压强。
24.(6分)阅读短文,回答问题:
核潜艇
庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。我国某核潜艇H最大潜深350m,完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮.已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m3,江水密度ρ江为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会 ,(选填“上浮”、“下沉”或“不变”)将给核潜艇带来安全隐患.为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是 (选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”)。
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,说明 ;核潜艇H所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为 N。
(4)该核潜艇H在深海某区域内以某一速度匀速下降,在到达一定深度后从水舱中向外排出6t的海水,经过一段时间,核潜艇H以相同的速度匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇H所受阻力仅与速度有关。则核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为 N。
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