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5.1假期作业:浮力 专项训练 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期
一、单选题
1.如图a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球放入水中静止不动时,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中正确的是( )
A.它们在水中的体积关系是: B.它们的重力关系是:
C.它们的密度关系是: D.它们所受的浮力关系是:
【答案】C
【详解】A.由题可知a与b质量相等,则a、b两球重力相等,且a球漂浮,b球悬浮,根据物体浮沉条件可知两球浮力相同,由阿基米德原理可得,故a、b两球在水中的体积关系为,且b球与c球完全浸没并体积相同,故三球在水中的体积相等,故A错误;
B.由图可知b球与c球完全浸没且体积相同,由阿基米德原理可得两球浮力相等,由浮沉条件可得,,故,故B错误;
C.根据浮沉条件可得密度关系为,,,因此,故C正确;
D.由阿基米德原理可得,三球排开液体体积相等时,三球浮力相等。故D错误。
故选C。
2.大多数鱼类通过鱼鳔充、放气改变自身体积,实现上浮与下沉。悬浮在鱼缸中的鱼,鼓起鱼鳔上浮,最终漂浮在水面(如图)。若悬浮和漂浮时鱼均处于静止状态,不计鱼所受重力的变化,则与悬浮状态相比,鱼处于漂浮状态时,下列说法正确的是( )
A.鱼受到的浮力变小 B.鱼受到的浮力不变
C.鱼缸内的水面降低 D.鱼缸内的水面升高
【答案】B
【详解】AB. 根据浮沉条件,鱼悬浮时静止,浮力等于自身重力,即
漂浮时也处于平衡状态,且题目说明不计重力变化,因此浮力依然等于重力,即
因此和悬浮状态相比,漂浮时鱼受到的浮力大小不变,故A错误,B正确;
CD. 根据阿基米德原理,浮力不变、水的密度不变。因此鱼排开水的体积(浸入水中的体积)不变。 鱼缸内水的体积不变,排开水的体积不变,因此水面高度不变,故CD错误。
故选B。
3.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.只有上浮的物体才受到浮力,下沉的物体没有受到浮力
B.体积不同的物体浮在水面上时,体积大的物体受到的浮力一定大
C.密度大于水的物质构成的物体也可以浮在水面上
D.物体只有浸在液体中才会受到浮力的作用
【答案】C
【详解】AD.浸在液体或气体中的物体都会受到浮力,与物体上浮或下沉无关,故AD错误;
B.物体浮在水面上时浮力等于自身重力,浮力大小由物体重力决定,与体积大小无直接关系,故B错误;
C.密度大于水的物质若做成空心结构,增大排开水的体积,也可以浮在水面上,故C正确。
故选C。
4.小林前往科技馆参观,观察到众多构思巧妙的趣味物理实验,针对这些实验的相关解释,下列说法正确的是( )
A.科技馆里的轮船模型漂浮在水面上,此时模型受到的浮力等于自身重力
B.科技馆展厅的电视机遥控器,是利用紫外线传递控制信号的
C.当游客将手放在静电球上时,头发会竖起来,这是因为头发都带上了异种电荷而相互排斥
D.当风吹向“球吸”展品两球中间时,两球会相互靠拢,是利用流体流速越大压强越大的原理
【答案】A
【详解】A.轮船模型漂浮在水面上处于平衡状态,根据二力平衡条件,其受到的向上的浮力必然等于向下的自身重力,故A正确;
B.电视机遥控器是利用红外线(而非紫外线)的不可见光特性来传递控制信号的,故B错误;
C.头发接触静电球后竖起,是因为头发带上了同种电荷,同种电荷相互排斥导致头发散开,故C错误;
D.两球靠拢是利用了流体流速越大压强越小(而非越大)的原理,两球中间气流快压强小,外部气压将球向中间压,故D错误。
故选A。
5.神舟二十一号载人飞船返回舱于2025年11月14日,在东风着陆场安全着陆。如图所示,静止在地面上的返回舱受到竖直向上的支持力,这个力产生的原因是( )
A.地面发生形变 B.返回舱发生形变 C.地球的引力 D.空气的浮力
【答案】A
【详解】静止在地面上的返回舱受到的支持力,施力物体是地面,是由于地面发生弹性形变而产生的,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
6.如图甲所示是一种彩球“温度计”。密闭的“温度计”内装有特殊液体,液体密度随温度升高而变小。液体中有编号为1-5的体积相同、质量不同的彩球,每个彩球上标有特定的温度值(忽略热胀冷缩)。小球静止时,哪个小球悬浮,它的温度就是当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图,编号为4的彩球所标温度值为22℃,相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2℃。下列说法正确的是( )
A.乙图中,彩球2和4所受的浮力:
B.彩球2和4的密度:
C.彩球4在26℃时会漂浮
D.彩球2悬浮时,环境温度为26℃
【答案】D
【详解】A.乙图中,,根据阿基米德原理可知,故A错误;
B.乙图中,彩球2漂浮,说明;彩球4沉在液体中,说明,因此,故B错误;
C. 彩球4所标温度为,说明时,4悬浮;当温度为时,温度升高,液体密度减小,因此,会沉底,故C错误;
D.已知相邻编号彩球温度间隔为,4号温度为,编号越小标注温度越高,因此2号标注温度为;根据题意,悬浮彩球的标注温度就是当前环境温度,因此彩球2悬浮时,环境温度为,故D正确。
故选D。
7.如图是小明为班级试验田选择颗粒饱满的花种,他将配制好的一定浓度的盐水倒入烧杯中,漂浮于水面的是次种,沉入容器底的是良种。下列说法正确的是( )
A.往盐水中加入适当的盐可选出更饱满种子
B.静止时,次种受到的浮力小于重力
C.上浮过程中,种子受到的浮力小于它排开的水的重力
D.往烧杯中加入适当的盐,烧杯底部受到盐水的压强减小
【答案】A
【详解】A.饱满种子密度更大,往盐水中加盐后,盐水密度增大,只有密度更大的更饱满种子才会沉底,密度较小的次种依然漂浮,因此可以选出更饱满的种子,故A正确;
B.次种静止时漂浮在水面,根据浮沉条件,漂浮物体受到的浮力等于自身重力,故B错误;
C.根据阿基米德原理,任何情况下种子受到的浮力都等于它排开盐水的重力,故C错误;
D.往烧杯中加盐后,盐水密度增大,液面深度几乎不变,根据液体压强公式,密度增大则烧杯底部受到的压强增大,故D错误。
故选A。
8.我国南方传统农耕中常用的“竹筒水秤”,是一种简易的水位测量工具。农民在灌溉时,将一根底部固定有配重的细竹筒漂浮在水渠中,竹筒上标有刻度。当水渠因降雨导致水面上升时,下列说法正确的是( )
A.竹筒排开水的体积变小
B.竹筒排开水的重力不变
C.竹筒排开水的质量变小
D.竹筒受到的浮力变大
【答案】B
【详解】由题可知,竹筒漂浮在水渠中,根据物体的浮沉条件可知竹筒受到的浮力等于竹筒自身所受的重力,由于竹筒所受的重力不变,则竹筒受到的浮力不变,根据阿基米德原理可知,故竹筒排开水的重力不变,排开水的质量不变,排开水的体积不变。故ACD错误,B正确。
故选B。
9.图是我国自主研制的电动型载人飞艇AS700D,飞艇主气囊充入氦气后产生出巨大的净浮力,在飞行时电动机带动螺旋桨高速旋转,螺旋桨向后推动空气,从而获得向前的推力。2个副气囊内充装的是空气。飞艇装有200多千克的镇重水,飞艇下落时,通过抛投镇重水,确保飞艇缓慢着地。下列说法错误的是( )
A.螺旋桨向后推动空气,从而获得向前的推力,说明力的作用是相互的
B.飞艇垂直地面匀速上升时,处于平衡状态
C.飞艇在上升过程中,将副气囊内的部分空气排出,则飞艇所受浮力变大
D.飞艇下落时,抛投镇重水,可以减小飞艇的惯性
【答案】C
【详解】A.螺旋桨向后推动空气,根据力的作用是相互的,空气会给螺旋桨一个向前的反作用力,从而使飞艇获得向前的推力。故A正确,不符合题意;
B.飞艇垂直地面匀速上升时,速度大小和方向都不变,运动状态保持不变,处于平衡状态,故B正确,不符合题意;
C.飞艇所受的浮力由排开空气体积和空气密度决定,飞艇的总体积由主气囊和副气囊的总体积决定,排出副气囊内的部分空气,不会改变飞艇的总体积;上升过程中空气密度会减小,因此飞艇所受浮力会变小,而非变大。故C错误,符合题意。
D.惯性的大小只与物体的质量有关,质量越小,惯性越小。抛投镇重水后,飞艇的总质量减小,因此惯性减小。故D正确,不符合题意。
故选C。
10.妍妍捡到一块石头,用电子秤和玻璃杯测量其密度,为避免石头从水中取出时沾水影响测量结果,设计了如图所示的测量过程。下列判断不正确的是(不计绳子的质量和体积,水的密度为,取)( )
A.从水中取出石头时,带出了1g的水
B.根据实验数据,可得出石头密度为
C.石头沉在水底时,仍受到浮力的作用
D.石头沉在水底时,杯底对石头的支持力为0.24N
【答案】D
【分析】通过测量石头的质量和体积,利用密度公式计算石头的密度,并分析实验过程中水的带出对测量结果的影响以及石头在水底时杯底对石头的支持力。
【详解】A.从水中取出石头时,石块带出水的质量为
故A正确,不符合题意;
B.①②两步中可得水的质量为
利用水的质量结合④步可得排水的体积,且排水体积与石头的体积相等,则石块的体积为
可得出石头密度为
故B正确,不符合题意;
C.浸在液体中的物体都会受到浮力,石头沉底时仍然浸没在水中,因此仍然受浮力,故C正确,不符合题意;
D.石头沉在水底时,受到的浮力为
石块的重力为
杯底对石头的支持力为
故D错误,符合题意。
故选D。
11.当海水所含盐分随深度和温度发生变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法错误的是( )
A.潜艇从刚下沉到完全沉入海面以下的过程中,其所受浮力在变大
B.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速往水箱中吸水
C.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力变小
D.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力等于其重力
【答案】B
【详解】A.由阿基米德原理可知,潜艇刚下沉到完全沉入海面以下的过程中,不变,V排变大,其所受浮力变大,故A正确,不符合题意;
B.潜艇遭遇“掉深”时潜艇受到的浮力小于重力,因此进行自救时,需快速排出水箱中的水,减小潜艇的重力,从而使重力小于潜艇受到的浮力才能重新上浮,故B错误,符合题意;
C.由阿基米德原理可知,潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,V排不变,变小,因此所受的浮力变小,故C正确,不符合题意;
D.潜艇在高密度水层悬浮时,潜艇处于静止状态,所受的浮力等于其重力,故D正确,不符合题意。
故选B。
12.如图所示,潜水员浸没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气。下列对潜水员(含气瓶)分析正确的是( )
A.下潜过程中,潜水员受到的压强不变
B.对背心进行充气后,潜水员受到的浮力变大
C.对背心进行充气后,潜水员排开海水的重力变小
D.对背心进行放气后,潜水员受到的浮力小于排开海水的重力
【答案】B
【详解】A.向海底下潜过程中,深度增大,根据液体压强公式可知,受到海水的压强变大,故A错误;
B.对背心进行充气后,排开液体的体积变大,根据可知,则受到的浮力变大,故B正确;
C.对背心进行充气后,排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知,受到海水的浮力变大,浮力等于潜水员排开海水的重力,故潜水员排开海水的重力变大,故C错误;
D.根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体所受浮力大小等于它排开液体所受重力,所以对背心进行放气后,受到的浮力等于排开海水的重力,故D错误。
故选B。
13.小丽在家煮饺子时,将生饺子放入水中会下沉。加热到沸腾后,她改用小火维持沸腾,看到水面上白雾升腾,饺子煮熟后都漂浮了。下列关于煮饺子的过程说法正确的是( )
A.水沸腾后用小火加热,水的温度会降低 B.白雾的形成是汽化现象
C.饺子漂浮时,浮力大于重力 D.饺子煮熟后,体积增大,受到的浮力增大
【答案】D
【详解】A.水沸腾时的特点是吸收热量,但温度保持不变,所以水沸腾后用小火加热,水的温度不会降低,故A错误;
B.白雾是水蒸气遇冷液化形成的小水滴,属于液化现象,并非汽化现象,故B错误;
C.饺子漂浮时,根据物体的浮沉条件,此时浮力等于重力,故C错误;
D.生饺子放入水中会下沉,浮力小于重力,饺子煮熟后,由下沉变为漂浮,浮力等于重力,所以受到的浮力增大,故D正确。
故选D。
14.炎炎夏日来临,小明的家长喜欢喝冰镇饮料,某次小明帮家长在饮料中放入冰块后如图所示,饮料恰好满杯,估测露出液面部分的冰块约为2cm3。饮料的密度等于水的密度,不受温度等因素影响,下列说法正确的是( )
A.小明的家长埋怨放冰块过多,等冰块熔化后液体会溢出
B.小明估测出此时冰块的总体积约为20cm3
C.冰块漂浮,说明受到的浮力大于冰块的重力
D.冰块熔化前后,杯子对桌面的压强变小
【答案】B
【详解】A.冰块漂浮在水面上,受到的浮力等于冰块的重力,由与得,冰块的质量等于排开的水的质量,冰熔化后质量不变,则,由得,则,即冰熔化成的水的体积等于冰排开的水的体积,则冰块熔化后,饮料刚好装满,不会有液体溢出,故A错误;
B.由得,则
则,故B正确;
C.由物体的浮沉条件可知,冰块漂浮,受到的浮力等于冰块的重力,故C错误;
D.冰块熔化前后,杯子的总重力不变,杯子对桌面的压力不变,受力面积不变,由得,杯子对桌面的压强不变,故D错误。
故选B。
二、多选题
15.如图,小明在探究漂浮的物体所受浮力大小与排开液体的重力大小关系时,将一个底面积为S,装满水的溢水杯放在电子秤上,然后将一个质量为m的木块轻轻放入水中,并用小烧杯接住全部溢出的水。则下列说法正确的是( )
A.木块受到水的浮力大于mg B.小烧杯中溢出水的重力为mg
C.电子秤的示数保持不变 D.溢水杯底受到的压强增大
【答案】BC
【详解】A.木块漂浮在水面上,根据漂浮条件,木块受到的浮力等于自身重力,即,故A错误;
B.根据阿基米德原理,浮力等于排开(溢出)水的重力,即。结合,可得,即小烧杯中溢出水的重力为mg,故B正确;
C.放入木块前,电子秤的总压力对应溢水杯和满水的总重力;放入木块后,重力为mg的水溢出到电子秤外的小烧杯,同时电子秤上增加了重力为mg的木块,因此总压力为
总重力不变,因此电子秤的示数保持不变,故C正确;
D.溢水杯原本是装满水的,放入木块后水仍然满溢,水的深度h不变,根据液体压强公式,水的密度ρ、深度h都不变,因此溢水杯底受到水的压强不变,故D错误。
故选BC。
16.为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力把漂浮在油面上的工件缓慢压入油中,如图甲所示。工件的下表面与油面的距离为,力与的大小关系如图乙所示()。下列说法正确的是( )
A.工件的边长为0.3m B.工件的质量为60kg
C.工件受到的最大浮力为2000N D.工件密度与油的密度之比为
【答案】BD
【详解】A.由图乙可知,当时,工件浸入油的深度为;当h大于0.5m后,压力F保持为400N不变,说明此时工件完全浸没,据此可知,工件的边长为,故A错误;
B.当时,
工件刚好漂浮,此时施加的力,根据物体漂浮时
工件的质量
故B正确;
C.工件完全浸没受到的最大浮力为
故C错误;
D.当时,工件漂浮在油面上,所以,即
所以
故D正确。
故选BD。
17.“家的温暖在热气腾腾的火锅里”,小明在家庭聚餐中观察到很多与物理有关的现象。下列对相关物理量的估计,与实际情况较相符的是( )
A.一个肉丸所受浮力约为2N B.烫嘴的肉片温度约为35℃
C.电火锅的加热功率约1000W D.电火锅的工作电压为220V
【答案】CD
【详解】A.一个普通肉丸质量约为,重力约;若肉丸漂浮,浮力等于重力;若肉丸沉底,浮力小于重力,因此浮力远小于,故A不符合题意;
B.火锅中水沸腾时温度约,刚捞出的烫嘴肉片温度接近;接近人体体温,不会烫嘴,故B不符合题意;
C.家用电火锅属于大功率加热电器,加热功率通常在之间,故C符合题意;
D.我国家庭电路的标准供电电压为,电火锅接家庭电路工作,工作电压就是,故D符合题意。
故选CD。
18.用刻度尺和记号笔在一根长度为20cm的吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10g,能竖直漂浮在液体中,制成一个简易密度计。当将它放入密度为的水中时,浸入的深度为H,如图所示,(g取10N/kg,水的密度为),下列说法是正确的是( )
A.密度计在水中受到的浮力是0.1N
B.若放入的酒精中,密度计浸入深度为0.8H
C.将它放入密度为的不同液体中,浸入的深度h与液体密度之间的关系应符合图乙中a
D.为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,应减少铁屑的质量
【答案】AC
【详解】A.密度计漂浮在水中,根据漂浮条件,浮力等于重力,则密度计在水中受到的浮力为
故A正确;
B.密度计始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变。设密度计的横截面积为S,根据则有
可得若密度计放入的酒精中,密度计浸入深度
故B错误;
C.将密度计放入密度为的不同液体中,密度计受到的浮力不变,根据
可得
密度计受到的浮力、、密度计的横截面积S均为定值,则浸入的深度h与液体密度之间成反比,所以浸入的深度h与液体密度之间的关系应符合图乙中a,故C正确;
D.由题意可知,两条刻度线间的距离为
由该式可知,可增加简易密度计所受的重力,即增大铁屑的质量,使两条刻度线间的距离大一些,故D错误。
故选AC。
19.如图甲所示,小程同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平 静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,则下列说法中正确的是( )
A.金属块所受重力大小为46N
B.金属块的体积为
C.金属块浸入深度越大所受到的浮力越大
D.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为20N
【答案】AD
【分析】运用称重法计算浮力;根据阿基米德原理,可求出排开水的体积,推导金属块的体积。
【详解】A.当金属块下底面下降高度时,金属块还未接触水面,弹簧测力计的拉力等于金属块的重力,此时示数为,因此金属块所受重力大小为,故A正确;
BD.当后,金属块完全浸没在水中,拉力稳定为,根据称重法可知,浮力为
根据阿基米德原理可知,完全浸没时金属块体积
故B错误,D正确;
C.浮力大小和排开水的体积有关,金属块完全浸没后,浸入深度增加,排开水的体积不变,浮力也不变,故C错误。
故选AD。
20.2024年2月6日,在多哈游泳世锦赛女子十米跳台决赛中,中国选手全红婵夺得冠军,也拿下了她跳水生涯的金牌大满贯。如图所示为其参加比赛时的分解动作示意图。若不考虑空气阻力,下列有关全红婵说法中正确的是( )
A.站立在跳台上时,全红婵对跳台的压力和跳台对全红婵的支持力是一对平衡力
B.起跳后,能继续向上运动是因为受到惯性的作用
C.在下落的过程中,运动状态不断改变
D.入水过程中,所受的浮力变大
【答案】CD
【详解】A.站立在跳台上时,全红婵对跳台的压力和跳台对全红婵的支持力作用在不同的物体上,因此不是一对平衡力,是一对相互作用力,故A错误;
B.起跳后,能继续向上运动是因为全红婵具有惯性,惯性是物体的固有属性,而不是力。“受到惯性的作用”表述有误,故B错误;
C.在下落的过程中,不考虑空气阻力,只受到重力作用,受力不平衡,做加速运动,运动状态不断改变,故C正确;
D.入水过程中,全红婵排开水的体积逐渐变大,根据,所受浮力变大,故D正确。
故选CD。
21.如图甲所示,水平桌面上放置了一个底面积为的薄壁容器(质量不计),容器内水深10cm。小明将自制“潜水艇”放入容器内的水中,“潜水艇”恰好悬浮,如图乙所示,容器内水面高度上升2cm;打开“潜水艇”进水阀门,空腔内开始进水,“潜水艇”下沉,最终“潜水艇”沉底且空腔充满水。已知“潜水艇”空腔体积为,,g取。“潜水艇”从悬浮到沉底的过程中,下列说法正确的是( )
A.“潜水艇”悬浮时受到的浮力为3N
B.“潜水艇”沉底时受到的浮力等于悬浮时受到的浮力
C.“潜水艇”沉底时,容器对水平桌面的压强变大
D.“潜水艇”沉底时水对容器底的压强为1100Pa
【答案】BD
【详解】AB.容器内水面高度从10cm上升2cm,排开水的体积为
由阿基米德原理可得“潜水艇”受到的浮力为
“潜水艇”始终浸没在水中,液体的密度不变,排开液体的体积不变,根据阿基米德原理可知,其受到的浮力不变;故A错误,B正确;
C.“潜水艇”沉底时,容器对桌面的压力等于总重力,总重力不变,故压力不变,因而容器对水平桌面的压强不变,故C错误;
D.“潜水艇”沉底时,空腔体积为,充满水,故减小的高度
此时的深度
压强,故D正确。
故选BD。
22.如图所示是关于浮力知识的应用实例,下列说法正确的是( )
A.图甲,次种所受浮力大于重力
B.图乙,巨轮能浮在水面上是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图丙,艇里充的是密度小于空气的氦气
D.图丁,潜水艇是通过改变浮力来实现上浮和下沉
【答案】BC
【详解】A.根据浮沉条件,次种漂浮,所以,故A错误;
B.根据分析,巨轮是利用空心增大了排开液体的体积,增大浮力实现漂浮的,故B正确;
C.根据浮沉条件,气艇浸没在空气中要实现上浮:,悬浮,此过程可以通过调整气囊中气体量改变自身密度实现,所以气艇内气体的密度应小于空气的密度,而氦气的密度小于空气的密度,所以气艇内充的是密度小于空气的氦气,故C正确;
D.潜水艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的,故D错误。
故选BC。
三、填空题
23.我国科学家研发的固体浮力材料已成功用于万米深海探测,该材料的核心是“微球”(直径很小的空心玻璃球)。若用质量为90g,密度为,的玻璃制成“微球”后和粘合剂粘合制成一块固体浮力材料,其内部结构的放大示意图如图所示,粘合剂的密度为,粘合剂体积占固体浮力材料总体积的,制成后的固体浮力材料密度为。这块固体浮力材料中空心部分的体积为______;这块固体浮力材料的总质量______g;这块固体浮力材料中粘合剂的重力为______N。
【答案】 380 270 1.8
【详解】设固体浮力材料的体积是V,则粘合剂的体积为,这块固体浮力材料的质量为
解得,粘合剂的体积为
“微球”的体积为
空心部分的体积为
这块固体浮力材料的总质量为
这块固体浮力材料中粘合剂的质量为
粘合剂的重力为
24.将一长方体物块浸没在一个装有足够深的水的容器中,物块恰好处于悬浮状态,如图所示。物块的上表面受到的水的压力为2N,物块受到的浮力大小为1.6N,则该物块下表面受到的水的压力为___________N;如果使物块再下沉2cm,则它受到的浮力大小为___________N。
【答案】 3.6 1.6
【详解】[1]浮力产生的原因是浸在液体中的物体上下表面受到的液体压力差。
已知浮力,上表面压力,物块下表面受到的水的压力
[2]浮力大小与液体密度和浸在液体中的体积有关,物块再下沉后,仍然完全浸没在水中,故浸在水中的体积不变,水的密度也不变,所以所受的浮力也不变,仍为。
25.物理与生活密不可分,如图甲所示口服液吸管外壁呈棱状条纹,在用吸管喝药时,药液在________的作用下可更顺畅地进入口中;如图乙是“和田玉,扬州工”的代表作《大禹治水图》,雕刻刀能够雕刻玉石,说明刻刀比玉石的________大;如图丙和图丁,将一只质量为0.1 kg的橘子直接放入水中会漂浮在水面上,则排开水的体积为________cm3(ρ水=1.0×103 kg/m3),取出剥皮后再放入水中,发现去皮的橘子沉在水底了,说明去皮后的橘子受到的浮力________(选填“大于”、“等于”或“小于”)重力。
【答案】 大气压 硬度 100 小于
【详解】用吸管喝药时,吸管内气压减小,药液在大气压的作用下进入口中;雕刻刀能够雕刻玉石,说明刻刀的硬度比玉石的硬度大。
橘子漂浮时浮力等于重力,即,由阿基米德原理,所以,根据,排开水的质量
排开水的体积为
去皮后的橘子沉在水底,根据物体浮沉条件,此时橘子受到的浮力小于自身重力。
26.为了探究浮力与物体的密度和液体密度的关系,运用了体积相同,密度不同的A、B、C三个圆柱体,用弹簧测力计测得它们的重力分别为4N、4.5N和5N。在a图中物体A所受浮力大小为 ___________N,比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的密度 ___________关。
【答案】 1 无
【详解】[1]由a图可知,A浸没在水中时测力计示数,A所受的浮力
[2]由于A、B、C是三个圆柱体体积相同,都浸没在水中,故排开液体的体积相同,由b图可知,B浸没在水中时测力计示数,B所受的浮力
由c图可知,C浸没在水中时测力计示数,C所受的浮力
受到浮力均为1N,故浮力的大小与物体的密度无关。
27.如图甲所示,一个质量为270g的铝块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铝块的下表面刚好接触某未知液体的液面。将铝块缓慢浸入液体,弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙所示。则铝块浸没时所受的浮力为___________N。
【答案】1.2
【详解】铝块的质量是
铝块重力
由图可知,铝块浸没时弹簧测力计的示数
根据称重法知,浸没时所受的浮力
28.为验证浮力的大小是否跟液体的密度有关,小明进行了如图的实验:将重为3N的石块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和盐水中并静止。从弹簧测力计读数的变化,可看出石块在盐水中所受浮力___________石块在水中所受浮力(选填“大于”、“小于”),说明浮力的大小确实与液体的密度有关。实验中石块两次都是浸没,是为了让V排水与V排盐水___________,从而达到控制变量的目的。
【答案】 大于 相等
【详解】由图知,物体在盐水中时测力计的示数更小,根据可知,石块在盐水中所受浮力大于石块在水中所受浮力;实验中使石块分别完全浸没在水和盐水中,是为了使石块排开液体的体积相等。
29.如图所示,一艘轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后,先关闭阀门B和闸门D,再打开阀门A,闸室水面与上游水面最终会相平,船闸利用了_________原理;当轮船从密度较小的长江驶入密度较大的东海后,它所受浮力_________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】 连通器 不变
【详解】[1]船闸两端开口,底部相连通,利用了连通器原理。
[2]当轮船从密度较小的长江驶入密度较大的东海后,它始终漂浮在水面上,所受浮力等于轮船的重力,轮船的重力不变,轮船所受的浮力不变。
30. “天宫课堂”第一课中,“神舟十三号”乘组三位航天员变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲,并向全球直播。小李同学也观看了直播,小李在看“浮力消失实验”时,发现空间站中的乒乓球没有浮上来,如图甲所示。同学们在课堂上做相同的实验,乒乓球却能漂浮在水面上,如图乙所示。小李为弄清楚其中的原因,对浮力的相关知识进行了如下探究。
(1)如图丙所示,把两个乒乓球放入瓶口向下、底部被剪开的矿泉水瓶中,当向瓶中加水时,上面的乒乓球漂浮,底部的乒乓球却没有上浮。小李思考得出结论:上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向___________的压力而上浮;而底部的乒乓球由于仅有上表面受到水向___________的压力而没有受到浮力,所以没有上浮。(两空均选填“上”或“下”)
(2)“太空教师”告诉我们,“天宫”中的乒乓球处于失重状态,水虽然具有流动性,但其内部却不会对放入其中的乒乓球表面任何一个位置产生压力,乒乓球上下表面就不会产生___________,乒乓球___________(选填“受”或“不受”)浮力作用,所以___________(选填“会”或“不会”)浮上来。
【答案】(1) 上 下
(2) 压力差 不受 不会
【详解】(1)[1][2]上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向上的压力而上浮;而底部的乒乓球由于下表面没有水,没有受到水向上的压力,只受到上表面的水向下的压力而没有浮力,所以没有上浮。
(2)[1][2][3]浮力的产生原因是浸在液体中的物体上下表面有压力差。在太空中水和乒乓球处于完全失重状态,水不会对浸入其中的乒乓球产生压力,则乒乓球上下表面就不会产生压力差,所以乒乓球没有受到浮力的作用,不会浮上来。
31.在《三国演义》中,诸葛亮的“草船借箭”可谓神乎其神。诸葛亮趁夜黑雾大,率领一大队草船驶向曹营。曹营中的士兵以为有敌来袭,拼命地向草船射箭。此时,诸葛亮的草船受到的水的浮力将______(选填“增大”“减小”或“不变”)。当草船排开水的体积为时,草船受到的浮力为______N。,g取10N/kg)
【答案】 增大
【详解】[1]船在水中漂浮,即浮力等于自身的重力,故曹营中的士兵拼命地向草船射箭,即船的重力增加,所以船所受的浮力增大;
[2]根据阿基米德原理可知,。
32.如图所示,小明和家人放飞一盏孔明灯。已知外界空气密度为1.3kg/m3。
(1)若点燃后灯的体积为0.5m3,则灯受到的浮力大小是________N;
(2)放手后灯加速上升,此时灯受到的浮力大小________其受到的重力大小;灯内气体密度___________1.3kg/m3。(均选择“A.大于”“B.等于”或“C.小于”)
【答案】(1)6.37
(2) A C
【详解】(1)根据阿基米德原理可得灯受到的浮力大小
(2)[1]孔明灯加速上升,根据力与运动的关系可知,孔明灯受到竖直向上的浮力大于竖直向下的重力。
[2]根据浮沉条件可知,当灯内气体的密度小于外界空气的密度,孔明灯受到的总重力小于其所受的浮力,孔明灯就会上升。
33.复兴大桥是江西省最大跨度的钢混组合梁钢箱拱桥。复兴大桥施工时,施工人员要向河中沉放大量的施工构件。假设某正方体构件被缓缓吊入江水中,正方体构件浸没在水中缓缓下降的过程中受到水的浮力________(选填“增大”“减小”或“不变”)。下图是竣工后的复兴大桥,假设浸入水中的桥墩体积为,则桥墩受到的浮力是________N。(g取10N/kg,水的密度是)
【答案】 不变 0
【详解】[1][2]根据阿基米德原理,正方体构件浸没在水中缓缓下降时,水的密度、排开水的体积(等于构件体积)均保持不变,因此浮力不变;桥墩是固定在河床底部的,其底部没有受到水的向上的压力,即桥墩没有排开具有流动性的水(实际为0),根据浮力产生的原因(上下表面的压力差),桥墩受到的浮力为。
34.三峡大坝是当今世界上综合效益最大的水利工程。
(1)如图所示,大坝一般都是“上窄下宽”。从固体压强的角度看,这是因为大坝对下方的地基有压强,可以通过增大______的方式,减小大坝对下方的地基的压强。从液体压强角度看,液体的压强随______的增大而增大,“上窄下宽”可以承受更大的水压;大坝______受到浮力的作用(选填“会”或“不会”)。
(2)三峡工程修筑了五级船闸方便船只通行,船闸是利用了______的原理。
【答案】(1) 受力面积 深度 不会
(2)连通器
【详解】(1)[1][2][3]大坝上窄下宽,从地基作用看,增大了地基的受力面积,根据知,减小压强。根据液体压强可知,水的压强随深度的增大而增大。 浮力产生的原因是浸在液体或气体里的物体受到液体或气体对物体向上的和向下的压力差,大坝的底部没有水,不受水对它向上的压力,不会受到浮力。
(2)船闸应用了连通器内同种液体静止时液面保持相平的原理工作的。
35.如图是琦航同学去龙虎山研学时拍摄的风景,竹筏载着游客漂浮在水面上,受到水______的浮力,此时竹筏的重力______(选填“大于”“小于”或“等于”)其排开水的重力。
【答案】 竖直向上 小于
【详解】[1][2]浮力的方向始终竖直向上。竹筏载着游客漂浮在水面上,处于平衡状态,此时竹筏与游客的总重力等于浮力,由阿基米德原理可知,此时浮力等于其排开水的重力。故竹筏的重力小于其排开水的重力。
四、实验题
36.小霞同学按照如图甲所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体浸没在水中时受到的浮力是______N;
(2)由A、B、C三幅图可得出结论:物体受到的浮力大小与______有关;
(3)由______三幅图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)由A、D、E三幅图可得出结论:同一物体浸没在液体中时,液体的密度越大,物体受到的浮力越______;
(5)由图中的数据可知,物体的密度是______;
(6)同组的小明还想用图乙所示装置验证阿基米德原理。将装满水的溢水杯放在升降台上,当逐渐调高升降台时,小明发现随着物体浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,乙的示数变大,若弹簧测力计甲的示数变化量______(选填“大于”“小于”或“等于”)乙的示数变化量,则证明阿基米德原理正确,该原理用公式表示是______;
(7)使用图乙所示装置进行实验时,以下情况会对实验产生影响的是______(多选,选填字母)。
A.溢水杯中的水没有加至与溢水口相平 B.物体没有浸没在水中
C.实验前小桶内有少量的水 D.溢水杯中溢出的水洒在桌上一些
【答案】(1)1
(2)物体排开液体的体积
(3)A、C、D
(4)大
(5)
(6) 等于
(7)AD
【详解】(1)由图A、C可知,物体浸没在水中时受到的浮力
(2)根据A、B、C可知,液体密度不变,改变了排开液体的体积,弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力大小不同,可以得到物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)探究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系时,应控制液体的密度、排开液体的体积相同,深度不同,故选A、C、D三图进行比较。
(4)由A、D、E三幅图可知,物体排开液体的体积相同,D图中弹簧测力计的示数较小,由称重法可知浮力较大,水的密度大于酒精的密度,可以得到同一物体浸没在液体中时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
(5)物体的体积
物体的密度
(6)由称重法可知弹簧测力计甲的示数变化量等于物体受到的浮力,乙的示数变化量等于排开液体的重力,若弹簧测力计甲的示数变化量等于乙的示数变化量,则证明阿基米德原理正确,物体受到的浮力等于其排开水的重力,即。
(7)A.如果实验前溢水杯中的水没有加至与溢水口相平,部分排开水的体积没有溢出,溢出水的体积小于排开水的体积,导致物体受到的浮力大于此时它排开水所受重力,故A符合题意;
B.物体没有完全浸没在水中,物体受到的浮力减小,排开液体的重力减小,浮力仍等于排开水的重力,故B不符合题意;
C.如果实验前小桶内有少量的水,物体排开水后,小桶重力的两次示数之差仍为排开水的重,不影响实验结果,故C不符合题意;
D.溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上,会导致测量的排开水所受重力偏小,影响实验结论,故D符合题意。
故选AD。
37.小云想知道酱油的密度,于是她和小慧用天平和量筒做了如下实验。
(1)将天平放在水平台面上,完成平衡调节。
(2)用天平测出空烧杯的质量为,在烧杯中倒入适量的酱油,测出烧杯和酱油的总质量如图甲所示,则烧杯中酱油的质量为__________:将烧杯中的酱油全部倒入量筒中,量筒中酱油的体积如图乙所示,则酱油的密度为__________。
(3)小云用这种方法测出的酱油的密度会__________(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
(4)小慧想起还可以利用浮力知识自制密度计测液体密度。小慧将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝,初步做成了一支密度计。为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值。
b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值。
c.像标示弹簧测力计刻度的方法一样,他以两刻度线间的长度表示,将整个铅笔均匀标上刻度。
d.他将做好的密度计放入酱油中进行检验,发现标记的刻度与所测酱油密度不符。
①如图丙所示为小慧制作的密度计,你认为刻度0.9应该在__________(选填“”或“”)点,
②在实验步骤c中,小明这样均匀标示刻度对不对?__________。若被测液体的密度为,密度计浸入被测液体的深度为(如图丁)、自制密度计的质量为,铅笔的横截面积为,请你推导出与的关系式:__________(用给定的字母表示推导结果)。
【答案】 46.0 偏大 不对
【详解】[1][2]天平测量物体质量时,物体质量等于砝码质量加上游码对应刻度值,则烧杯和酱油的总质量,烧杯中酱油的质量为
量筒中酱油的体积
根据密度公式,可得酱油的密度为
[3]将烧杯中的酱油倒入量筒时,由于烧杯中会残留部分酱油,造成测量的酱油体积偏小,则测得的酱油的密度会偏大。
[4]密度计始终漂浮,浮力等于自身重力,由可知,在浮力不变时,液体密度越小,排开液体的体积越大,没入水中的深度越深,因为,即刻度0.9应该在1.0的上面,即P点。
[5][6]密度计处于漂浮状态时,重力等于浮力,即,即 ,则
由关系式可知,h和是反比例关系,因此刻度不均匀,均匀标注刻度是不对的。
38.某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,由__________两图得出物块所受浮力,再由另外两图得出物块排开水所受重力,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力;
(2)小组同学经过交流、评估和反思后,得出方便操作和减小误差最合理的操作步骤顺序是__________;(填入“甲、乙、丙、丁”的合理顺序)
(3)另外一个小组进行实验时。溢水杯中液体没有装满,导致测量到的排开液体重力会__________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)同学们换用不同的物体及不同的液体重复多次实验的目的是__________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
(5)物体没有完全浸没在水中。__________(选填“能”或“不能”)用此实验验证阿基米德原理。
(6)实验后,小组同学提出还可以利用该实验计算物体的密度,该物体的密度是____________()。
【答案】(1)甲、乙
(2)丁、甲、乙、丙
(3)偏小
(4)寻找普遍规律
(5)能
(6)
【详解】(1)甲图测物体重力,乙图测物体浸没时拉力,根据称重法,浮力,因此选甲、乙两图。
(2) 为避免空桶沾水导致空桶重力测量误差,以及方便操作,合理操作是先测空桶重力,再测物体重力,再将物体浸入溢水杯,最后测桶和排开水的总重力,因此最合理顺序为丁、甲、乙、丙。
(3)溢水杯未装满时,只有部分排开的水会溢出流入小桶,收集到的水比实际排开的水少,因此测得的排开液体重力偏小。
(4)本实验是探究规律类实验,换不同物体、液体多次实验,是为了避免偶然性,寻找普遍规律。
(5)阿基米德原理对部分浸入的物体同样成立,物体未完全浸没时,仍可测出浮力和排开液体的重力验证原理,因此能验证。
(6) 物体质量
完全浸没时,物体体积等于排开水的体积
物体密度
39.探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究回答下列问题。
(1)比较乙图和丙图可知,物体受到的浮力大小与物体排开液体的________有关;
(2)比较丁图和戊图可知,物体受到的浮力大小与液体的________有关;
(3)比较丙图和________图可知,物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)比较丙图和戊图,图中水对烧杯底部的压强________(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对烧杯底部的压强;
(5)小红由实验中的数据计算出物体A的体积为________。()
【答案】(1)体积
(2)密度
(3)丁
(4)大于
(5)100
【详解】(1)比较乙图和丙图,液体都是水,即液体密度相同,而物体排开水的体积不同(丙图中物体排开水的体积更大)。
根据称重法测浮力,乙图中
丙图中
浮力不同,所以,物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)比较丁图和戊图,物体都是完全浸没,即排开液体的体积相同,丁图中的液体是水,戊图中的液体是酒精,液体密度不同。
根据称重法测浮力,丁图中浮力
戊图中浮力
浮力不同,所以,物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(3)要探究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关,需要控制液体密度和排开液体的体积相同,改变深度。丙图和丁图中,液体都是水,密度相同,物体都是完全浸没,排开液体的体积相同,只是物体浸入深度不同,且弹簧测力计示数相同,浮力相同。所以,比较丙图和丁图可知,物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)根据液体压强公式,丙图和戊图中,烧杯底部液体的深度相同,因为,和相同,所以水对烧杯底部的压强大于酒精对烧杯底部的压强。
(5)由图甲知物体重力,由图丙知物体浸没在水中时弹簧测力计示数,可得物体浸没在水中时受到的浮力
再根据,可得
40.小明与小李在游泳时发现游泳圈在水中漂浮着,小李把游泳圈用力往水里按压,发现越往下按越费力,于是两人回家后进行了如下探究:
(1)如图甲所示,小明用电子秤测量了水与杯子的质量。他还发现将长方体浸入水中,手提着绳子的力在减小,电子秤示数在增大,说明物体受到了________力;
(2)小明将一个长方体物块分别按照图乙和丙的方式将物体一半的体积浸入水中,发现两次电子秤的示数相同,这个结果说明,当物体浸入的体积相同时,物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度________(选填“有关”或“无关”);
(3)在图戊中装有1kg的某种液体,小明将同一物体分别浸没在水和这种液体中,如图丁、戊所示。他发现浮力大小还与________有关;
(4)小明做完这个实验后,用气球模拟游泳圈,想用实验的方式来探究为什么越往下按越费力,如图己所示,他将气球用细木棍往水里按,发现电子秤的示数增大,由此他得出结论:当液体密度相同时,物体浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越________(选填“大”或“小”);他记录了气球恰好浸没时电子秤的示数,然后再把气球往下按(未触底),发现电子秤的示数在逐渐减小,原因是________。
【答案】(1)浮
(2)无关
(3)液体密度
(4) 大 深度越深,水的压强越大,气球体积减小,受到的浮力也就减小
【详解】(1)当长方体浸入水中时,手提绳子的拉力减小,电子秤示数增大,说明物体受到了向上的浮力。
(2)乙、丙两次实验中,物体浸入液体的体积相同,只是浸入深度不同,但电子秤示数相同,说明物体受到的浮力大小相同,因此,浮力大小与物体浸入液体的深度无关。
(3)在戊中装有1kg的某种液体,将同一物体分别浸没在水和这种液体中,如图丁、戊所示电子秤增大的示数不同,浮力不等,改变的是液体的密度,说明浮力大小还与液体的密度有关。
(4)电子秤示数增大,说明物体对液体的向下的反作用力增大,即物体受到的浮力变大,由此得出:液体密度相同时,物体浸入液体的体积越大,浮力越大;气球被继续往下按(未触底)时,水的压强随深度增加而增大,气球受到的水的压强增大,体积会被压缩,导致排开液体的体积减小,浮力减小,因此电子秤示数逐渐减小。
41.小海用浮力知识测出他家里所用瓷碗的密度(),操作步骤如下:
①如图甲所示,他向自制溢水杯中注满水,然后让瓷碗漂浮在水面上,用电子秤测出排开水的质量;
②他向溢水杯中注满水,______,用电子秤测出排开水的质量(已知):
(1)请将②中的操作步骤补充完整______;
(2)根据测量数据,可计算出瓷碗的密度______。
【答案】(1)将瓷碗沉入溢水杯的水底
(2)
【详解】(1)第一步可以通过漂浮条件得到瓷碗的质量,第二步需要测出瓷碗自身体积,因此需要让瓷碗完全浸没在水中,沉入水底后排开水的体积就等于瓷碗的体积。
(2)瓷碗漂浮时,根据漂浮条件,浮力等于重力,即
因此瓷碗的质量
瓷碗浸没时,排开水的体积等于瓷碗体积,根据,因此瓷碗体积
瓷碗密度
五、计算题
42.同学们用塑料吸管和铜丝制作密度计,将吸管底部密封后缠绕铜丝,如图(a)所示。已知吸管为均质细杆,其直径为d,截面积为;吸管及铜丝的总质量为mg。
(1)盛有水的容器置于水平地面上,将自制密度计放入容器中,如图(b)所示
①若容器中水的质量为1.5kg,求水的体积V水;
②若密度计的排水体积为5×10-6 m3,求密度计所受浮力F浮的大小;
③求水对密度计底部的压强p水。(用字母表示)
(2)如图(c)所示,将密度计放入盛有酒精的小瓶,发现酒精溢出。为避免溢出,是改变吸管直径,还是改变铜丝的质量,请通过计算说明可行方案。
【答案】(1)①;②0.05N;③
(2)减少铜丝的质量
【详解】(1)①由可知,水的体积
②密度计所受浮力
③密度计没入水中的深度
水对密度计底部的压强
(2)自制密度计漂浮在不同密度的酒精中时,浮力不变,根据可知,酒精溢出是由于偏大,由于密度计漂浮,浮力等于密度计受到的重力,所以在质量不变的情况只改变吸管的直径不能减少;减少铜丝的质量,使浮力变小,这样排开的液体体积减小,可防止酒精溢出。
43.如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为,当它停在水面上时,求:
(1)受到的浮力
(2)排开水的体积。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)飞机总重力
由漂浮条件得飞机受到的浮力
(2)排开水的体积
44.学校物理实验小组要测量一实心圆柱体(不吸水且不溶于水)的密度,进行了如下操作:如图甲所示,在水平桌面上放置一个盛水的薄壁溢水杯,溢水口距离杯底高度,溢水杯重力是4N。溢水杯中水深。现将一实心圆柱体轻轻放入水中,如图乙,圆柱体静止后漂浮在水面上,测得水面上升了3cm,已知圆柱体高,底面积是,溢水杯底面积是圆柱体底面积的2倍。。
(1)求圆柱体漂浮时所受的浮力。
(2)求圆柱体的密度。
(3)若在圆柱体的正上方放置一个金属块(图未画出),使圆柱体刚刚浸没入水中,求此时溢水杯对水平桌面的压强。
【答案】(1)6N
(2)
(3)
【分析】第3问先判断水面是否达到溢水杯口,然后求出水对杯底的压强和压力,再根据受力平衡得到溢水杯受到桌面的支持力,根据相互作用力的关系,得到溢水杯对桌面的压力,最后根据压强定义式求出溢水杯对水平桌面的压强。
【小题1】溢水杯底面积
排开水的体积
根据阿基米德原理,圆柱体漂浮时所受的浮力
【小题2】由于圆柱体漂浮,所以重力等于浮力
由可得,圆柱体的质量
圆柱体密度
【小题3】圆柱体完全浸没时排开水的体积
溢水杯还能容纳的体积
所以有水溢出,水面到达溢水杯口。,圆柱体浸没时,因为,所以圆柱体未接触溢水杯底。水对杯底的压强为
水对杯底的压力为
溢水杯受到水平桌面的支持力为
根据相互作用力的关系,溢水杯对桌面的压力为,桌面受到的压强
六、综合题
45.如图1所示,“新光华”号半潜船是我国自行研制的全球第二大半潜船,其最大下潜深度为30 m,满载排水量约。如图2所示,工作时通过调节压载水舱中的海水量,使甲板下潜至预定水深,待货物到达甲板上方,再次排空压载水舱中的水,使甲板浮出水面,完成装载过程。
(1)“新光华”号船身采用特种钢材制造,已知钢材的质量为,则这种钢材的密度为_____;半潜船是利用该材料制成________(选填“A实心”或“B空心”)的办法,可以增大浮力,从而漂浮在水面上;
(2)“新光华”号从长江驶入东海时,船身会_____(选填“A上浮”或“B下沉”);行驶过程中,其他船只不能与“新光华”号近距离并排航行,是因为两船内侧水流速度大,压强_____,易造成碰撞事故;
(3)“新光华”号的工作原理与密度计的工作原理_____(选填“A相同”或“B不同”);
(4)求“新光华”号满载时所受的浮力;(写出计算过程)
(5)当半潜船从图2乙的状态变到图2丙的状态后:
①浮力的大小_____(选填“A变大”“B变小”或“C不变”),并说明理由。_______________;
②图2乙中给水舱加入海水的重力_____图2丙中货物的重力(选填“A大于”“B小于”或“C等于”)。
【答案】(1) B
(2) A 小
(3)A
(4)已知满载排水量, 根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力
(5) B 液体密度不变,从乙状态到丙状态,半潜船排开海水的体积减小,根据,浮力变小 A
【详解】(1)根据密度公式
钢材密度大于水,做成空心可以增大排开水的体积,从而增大浮力,使船漂浮在水面,因此选B。
(2)半潜船从长江驶入东海始终漂浮,浮力等于自身总重力,重力不变因此浮力不变,海水密度大于江水密度,根据,变大则减小,因此船身上浮;根据流体压强规律:流体流速越大,压强越小,两船并排航行时内侧水流速度大、压强小,外侧压强大,容易将船压向一起造成碰撞事故。
(3)半潜船和密度计都是利用漂浮时浮力等于自身总重力的原理工作,因此工作原理相同。
(4)已知满载排水量, 根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力
(5)液体密度不变,从乙状态到丙状态,半潜船排开海水的体积减小,根据,浮力变小;乙状态漂浮:,丙状态漂浮:,因为,所以,推导可得,即注入海水的重力大于货物重力。
46.学校校医室新进一批100mL装的医用消毒酒精,需快速初步检测其密度是否符合合格标准。请你结合浮力相关知识,完成自制适配小瓶的微型密度计、标定合格刻度、优化检测精度的全流程任务,解决实际检测问题。
【任务一】估算密度计的设计质量
(1)为适配100mL小瓶的检测场景,需先对密度计的质量进行预设计。将预制作的密度计放入密度为0.87g/cm3的标准酒精中,密度计漂浮时排开酒精的体积为1mL,请通过计算,得出该密度计的设计质量为多少克?(g取10N/kg)
【任务二】优化密度计的制作方案
(2)选用实心塑料杆作为标度杆,搭配低密度泡沫塑料球作为浮子、下端缠绕铜丝作为配重,制作出初代微型密度计(如图甲)。将该密度计放入100mL的酒精样品瓶中测试时,发现密度计下端触碰瓶底,无法正常漂浮完成检测(如图乙)。请结合物体漂浮条件,提出两条合理的结构优化改进措施:
①___________;
②___________。
【任务三】标定密度计的合格刻度区间
(3)结构优化后,密度计可正常漂浮使用(如图丙)。现将密度计放入合格密度下限的标准酒精中,酒精密度为ρa,液面稳定后,对应标度杆的刻度位置为A;再将密度计放入合格密度上限的标准酒精中,酒精密度为ρb,液面对应标度杆的刻度位置为B.已知ρa<ρb,请判断:B位置在A位置的___________(选填“上方”或“下方”),并写出你的判断依据:___________。
【任务四】提升密度计的检测分辨精度
(4)消毒酒精的密度在ρa~ρb区间内为合格产品,测试中发现标度杆上A、B两个合格刻度的间距过小,不利于现场快速读数检测。为了增大合格区间的刻度间距,方便读数,应换用直径更大还是更小的实心塑料杆作为标度杆?并说明理由。
【答案】(1)0.87g
(2) 减少下端铜丝的质量,减小密度计总重力 换用体积更大的泡沫浮子,增大密度计受到的浮力
(3) 下方 密度计始终漂浮,浮力等于自身重力,重力不变则浮力不变。根据可知,由于,所以排开液体体积,所以B在A的下方。
(4)应换用直径更小的实心塑料杆。 理由:A、B对应的排开液体体积差是定值,由
其中为标度杆横截面积,为刻度间距。直径越小,横截面积越小,相同体积差对应的高度差越大,刻度间距更大,方便读数。
【详解】(1)密度计漂浮时,根据漂浮条件,浮力等于自身重力,即 , 由阿基米德原理 且 ,因此
该密度计的质量
(2)[1][2]密度计下端碰瓶底,说明密度计重力过大,或浮力不足导致下沉到底部,改进措施:①减少下端铜丝的质量,减小密度计总重力;②换用体积更大的泡沫塑料浮子,增大密度计受到的浮力。
(3)略
(4)略
试卷第34页,共35页
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5.1假期作业:浮力 专项训练 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期
一、单选题
1.如图a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球放入水中静止不动时,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中正确的是( )
A.它们在水中的体积关系是: B.它们的重力关系是:
C.它们的密度关系是: D.它们所受的浮力关系是:
2.大多数鱼类通过鱼鳔充、放气改变自身体积,实现上浮与下沉。悬浮在鱼缸中的鱼,鼓起鱼鳔上浮,最终漂浮在水面(如图)。若悬浮和漂浮时鱼均处于静止状态,不计鱼所受重力的变化,则与悬浮状态相比,鱼处于漂浮状态时,下列说法正确的是( )
A.鱼受到的浮力变小 B.鱼受到的浮力不变
C.鱼缸内的水面降低 D.鱼缸内的水面升高
3.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.只有上浮的物体才受到浮力,下沉的物体没有受到浮力
B.体积不同的物体浮在水面上时,体积大的物体受到的浮力一定大
C.密度大于水的物质构成的物体也可以浮在水面上
D.物体只有浸在液体中才会受到浮力的作用
4.小林前往科技馆参观,观察到众多构思巧妙的趣味物理实验,针对这些实验的相关解释,下列说法正确的是( )
A.科技馆里的轮船模型漂浮在水面上,此时模型受到的浮力等于自身重力
B.科技馆展厅的电视机遥控器,是利用紫外线传递控制信号的
C.当游客将手放在静电球上时,头发会竖起来,这是因为头发都带上了异种电荷而相互排斥
D.当风吹向“球吸”展品两球中间时,两球会相互靠拢,是利用流体流速越大压强越大的原理
5.神舟二十一号载人飞船返回舱于2025年11月14日,在东风着陆场安全着陆。如图所示,静止在地面上的返回舱受到竖直向上的支持力,这个力产生的原因是( )
A.地面发生形变 B.返回舱发生形变 C.地球的引力 D.空气的浮力
6.如图甲所示是一种彩球“温度计”。密闭的“温度计”内装有特殊液体,液体密度随温度升高而变小。液体中有编号为1-5的体积相同、质量不同的彩球,每个彩球上标有特定的温度值(忽略热胀冷缩)。小球静止时,哪个小球悬浮,它的温度就是当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图,编号为4的彩球所标温度值为22℃,相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为2℃。下列说法正确的是( )
A.乙图中,彩球2和4所受的浮力:
B.彩球2和4的密度:
C.彩球4在26℃时会漂浮
D.彩球2悬浮时,环境温度为26℃
7.如图是小明为班级试验田选择颗粒饱满的花种,他将配制好的一定浓度的盐水倒入烧杯中,漂浮于水面的是次种,沉入容器底的是良种。下列说法正确的是( )
A.往盐水中加入适当的盐可选出更饱满种子
B.静止时,次种受到的浮力小于重力
C.上浮过程中,种子受到的浮力小于它排开的水的重力
D.往烧杯中加入适当的盐,烧杯底部受到盐水的压强减小
8.我国南方传统农耕中常用的“竹筒水秤”,是一种简易的水位测量工具。农民在灌溉时,将一根底部固定有配重的细竹筒漂浮在水渠中,竹筒上标有刻度。当水渠因降雨导致水面上升时,下列说法正确的是( )
A.竹筒排开水的体积变小
B.竹筒排开水的重力不变
C.竹筒排开水的质量变小
D.竹筒受到的浮力变大
9.图是我国自主研制的电动型载人飞艇AS700D,飞艇主气囊充入氦气后产生出巨大的净浮力,在飞行时电动机带动螺旋桨高速旋转,螺旋桨向后推动空气,从而获得向前的推力。2个副气囊内充装的是空气。飞艇装有200多千克的镇重水,飞艇下落时,通过抛投镇重水,确保飞艇缓慢着地。下列说法错误的是( )
A.螺旋桨向后推动空气,从而获得向前的推力,说明力的作用是相互的
B.飞艇垂直地面匀速上升时,处于平衡状态
C.飞艇在上升过程中,将副气囊内的部分空气排出,则飞艇所受浮力变大
D.飞艇下落时,抛投镇重水,可以减小飞艇的惯性
10.妍妍捡到一块石头,用电子秤和玻璃杯测量其密度,为避免石头从水中取出时沾水影响测量结果,设计了如图所示的测量过程。下列判断不正确的是(不计绳子的质量和体积,水的密度为,取)( )
A.从水中取出石头时,带出了1g的水
B.根据实验数据,可得出石头密度为
C.石头沉在水底时,仍受到浮力的作用
D.石头沉在水底时,杯底对石头的支持力为0.24N
11.当海水所含盐分随深度和温度发生变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法错误的是( )
A.潜艇从刚下沉到完全沉入海面以下的过程中,其所受浮力在变大
B.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速往水箱中吸水
C.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力变小
D.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力等于其重力
12.如图所示,潜水员浸没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气。下列对潜水员(含气瓶)分析正确的是( )
A.下潜过程中,潜水员受到的压强不变
B.对背心进行充气后,潜水员受到的浮力变大
C.对背心进行充气后,潜水员排开海水的重力变小
D.对背心进行放气后,潜水员受到的浮力小于排开海水的重力
13.小丽在家煮饺子时,将生饺子放入水中会下沉。加热到沸腾后,她改用小火维持沸腾,看到水面上白雾升腾,饺子煮熟后都漂浮了。下列关于煮饺子的过程说法正确的是( )
A.水沸腾后用小火加热,水的温度会降低 B.白雾的形成是汽化现象
C.饺子漂浮时,浮力大于重力 D.饺子煮熟后,体积增大,受到的浮力增大
14.炎炎夏日来临,小明的家长喜欢喝冰镇饮料,某次小明帮家长在饮料中放入冰块后如图所示,饮料恰好满杯,估测露出液面部分的冰块约为2cm3。饮料的密度等于水的密度,不受温度等因素影响,下列说法正确的是( )
A.小明的家长埋怨放冰块过多,等冰块熔化后液体会溢出
B.小明估测出此时冰块的总体积约为20cm3
C.冰块漂浮,说明受到的浮力大于冰块的重力
D.冰块熔化前后,杯子对桌面的压强变小
二、多选题
15.如图,小明在探究漂浮的物体所受浮力大小与排开液体的重力大小关系时,将一个底面积为S,装满水的溢水杯放在电子秤上,然后将一个质量为m的木块轻轻放入水中,并用小烧杯接住全部溢出的水。则下列说法正确的是( )
A.木块受到水的浮力大于mg B.小烧杯中溢出水的重力为mg
C.电子秤的示数保持不变 D.溢水杯底受到的压强增大
16.为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力把漂浮在油面上的工件缓慢压入油中,如图甲所示。工件的下表面与油面的距离为,力与的大小关系如图乙所示()。下列说法正确的是( )
A.工件的边长为0.3m B.工件的质量为60kg
C.工件受到的最大浮力为2000N D.工件密度与油的密度之比为
17.“家的温暖在热气腾腾的火锅里”,小明在家庭聚餐中观察到很多与物理有关的现象。下列对相关物理量的估计,与实际情况较相符的是( )
A.一个肉丸所受浮力约为2N B.烫嘴的肉片温度约为35℃
C.电火锅的加热功率约1000W D.电火锅的工作电压为220V
18.用刻度尺和记号笔在一根长度为20cm的吸管上标出长度刻度,用石蜡将标0cm的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为10g,能竖直漂浮在液体中,制成一个简易密度计。当将它放入密度为的水中时,浸入的深度为H,如图所示,(g取10N/kg,水的密度为),下列说法是正确的是( )
A.密度计在水中受到的浮力是0.1N
B.若放入的酒精中,密度计浸入深度为0.8H
C.将它放入密度为的不同液体中,浸入的深度h与液体密度之间的关系应符合图乙中a
D.为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,应减少铁屑的质量
19.如图甲所示,小程同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平 静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,则下列说法中正确的是( )
A.金属块所受重力大小为46N
B.金属块的体积为
C.金属块浸入深度越大所受到的浮力越大
D.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为20N
20.2024年2月6日,在多哈游泳世锦赛女子十米跳台决赛中,中国选手全红婵夺得冠军,也拿下了她跳水生涯的金牌大满贯。如图所示为其参加比赛时的分解动作示意图。若不考虑空气阻力,下列有关全红婵说法中正确的是( )
A.站立在跳台上时,全红婵对跳台的压力和跳台对全红婵的支持力是一对平衡力
B.起跳后,能继续向上运动是因为受到惯性的作用
C.在下落的过程中,运动状态不断改变
D.入水过程中,所受的浮力变大
21.如图甲所示,水平桌面上放置了一个底面积为的薄壁容器(质量不计),容器内水深10cm。小明将自制“潜水艇”放入容器内的水中,“潜水艇”恰好悬浮,如图乙所示,容器内水面高度上升2cm;打开“潜水艇”进水阀门,空腔内开始进水,“潜水艇”下沉,最终“潜水艇”沉底且空腔充满水。已知“潜水艇”空腔体积为,,g取。“潜水艇”从悬浮到沉底的过程中,下列说法正确的是( )
A.“潜水艇”悬浮时受到的浮力为3N
B.“潜水艇”沉底时受到的浮力等于悬浮时受到的浮力
C.“潜水艇”沉底时,容器对水平桌面的压强变大
D.“潜水艇”沉底时水对容器底的压强为1100Pa
22.如图所示是关于浮力知识的应用实例,下列说法正确的是( )
A.图甲,次种所受浮力大于重力
B.图乙,巨轮能浮在水面上是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图丙,艇里充的是密度小于空气的氦气
D.图丁,潜水艇是通过改变浮力来实现上浮和下沉
三、填空题
23.我国科学家研发的固体浮力材料已成功用于万米深海探测,该材料的核心是“微球”(直径很小的空心玻璃球)。若用质量为90g,密度为,的玻璃制成“微球”后和粘合剂粘合制成一块固体浮力材料,其内部结构的放大示意图如图所示,粘合剂的密度为,粘合剂体积占固体浮力材料总体积的,制成后的固体浮力材料密度为。这块固体浮力材料中空心部分的体积为______;这块固体浮力材料的总质量______g;这块固体浮力材料中粘合剂的重力为______N。
24.将一长方体物块浸没在一个装有足够深的水的容器中,物块恰好处于悬浮状态,如图所示。物块的上表面受到的水的压力为2N,物块受到的浮力大小为1.6N,则该物块下表面受到的水的压力为___________N;如果使物块再下沉2cm,则它受到的浮力大小为___________N。
25.物理与生活密不可分,如图甲所示口服液吸管外壁呈棱状条纹,在用吸管喝药时,药液在________的作用下可更顺畅地进入口中;如图乙是“和田玉,扬州工”的代表作《大禹治水图》,雕刻刀能够雕刻玉石,说明刻刀比玉石的________大;如图丙和图丁,将一只质量为0.1 kg的橘子直接放入水中会漂浮在水面上,则排开水的体积为________cm3(ρ水=1.0×103 kg/m3),取出剥皮后再放入水中,发现去皮的橘子沉在水底了,说明去皮后的橘子受到的浮力________(选填“大于”、“等于”或“小于”)重力。
26.为了探究浮力与物体的密度和液体密度的关系,运用了体积相同,密度不同的A、B、C三个圆柱体,用弹簧测力计测得它们的重力分别为4N、4.5N和5N。在a图中物体A所受浮力大小为 ___________N,比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的密度 ___________关。
27.如图甲所示,一个质量为270g的铝块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铝块的下表面刚好接触某未知液体的液面。将铝块缓慢浸入液体,弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙所示。则铝块浸没时所受的浮力为___________N。
28.为验证浮力的大小是否跟液体的密度有关,小明进行了如图的实验:将重为3N的石块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和盐水中并静止。从弹簧测力计读数的变化,可看出石块在盐水中所受浮力___________石块在水中所受浮力(选填“大于”、“小于”),说明浮力的大小确实与液体的密度有关。实验中石块两次都是浸没,是为了让V排水与V排盐水___________,从而达到控制变量的目的。
29.如图所示,一艘轮船由下游经过船闸驶往上游。船进入闸室后,先关闭阀门B和闸门D,再打开阀门A,闸室水面与上游水面最终会相平,船闸利用了_________原理;当轮船从密度较小的长江驶入密度较大的东海后,它所受浮力_________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
30. “天宫课堂”第一课中,“神舟十三号”乘组三位航天员变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲,并向全球直播。小李同学也观看了直播,小李在看“浮力消失实验”时,发现空间站中的乒乓球没有浮上来,如图甲所示。同学们在课堂上做相同的实验,乒乓球却能漂浮在水面上,如图乙所示。小李为弄清楚其中的原因,对浮力的相关知识进行了如下探究。
(1)如图丙所示,把两个乒乓球放入瓶口向下、底部被剪开的矿泉水瓶中,当向瓶中加水时,上面的乒乓球漂浮,底部的乒乓球却没有上浮。小李思考得出结论:上面的乒乓球由于下表面有水,受到水向___________的压力而上浮;而底部的乒乓球由于仅有上表面受到水向___________的压力而没有受到浮力,所以没有上浮。(两空均选填“上”或“下”)
(2)“太空教师”告诉我们,“天宫”中的乒乓球处于失重状态,水虽然具有流动性,但其内部却不会对放入其中的乒乓球表面任何一个位置产生压力,乒乓球上下表面就不会产生___________,乒乓球___________(选填“受”或“不受”)浮力作用,所以___________(选填“会”或“不会”)浮上来。
31.在《三国演义》中,诸葛亮的“草船借箭”可谓神乎其神。诸葛亮趁夜黑雾大,率领一大队草船驶向曹营。曹营中的士兵以为有敌来袭,拼命地向草船射箭。此时,诸葛亮的草船受到的水的浮力将______(选填“增大”“减小”或“不变”)。当草船排开水的体积为时,草船受到的浮力为______N。,g取10N/kg)
32.如图所示,小明和家人放飞一盏孔明灯。已知外界空气密度为1.3kg/m3。
(1)若点燃后灯的体积为0.5m3,则灯受到的浮力大小是________N;
(2)放手后灯加速上升,此时灯受到的浮力大小________其受到的重力大小;灯内气体密度___________1.3kg/m3。(均选择“A.大于”“B.等于”或“C.小于”)
33.复兴大桥是江西省最大跨度的钢混组合梁钢箱拱桥。复兴大桥施工时,施工人员要向河中沉放大量的施工构件。假设某正方体构件被缓缓吊入江水中,正方体构件浸没在水中缓缓下降的过程中受到水的浮力________(选填“增大”“减小”或“不变”)。下图是竣工后的复兴大桥,假设浸入水中的桥墩体积为,则桥墩受到的浮力是________N。(g取10N/kg,水的密度是)
34.三峡大坝是当今世界上综合效益最大的水利工程。
(1)如图所示,大坝一般都是“上窄下宽”。从固体压强的角度看,这是因为大坝对下方的地基有压强,可以通过增大______的方式,减小大坝对下方的地基的压强。从液体压强角度看,液体的压强随______的增大而增大,“上窄下宽”可以承受更大的水压;大坝______受到浮力的作用(选填“会”或“不会”)。
(2)三峡工程修筑了五级船闸方便船只通行,船闸是利用了______的原理。
35.如图是琦航同学去龙虎山研学时拍摄的风景,竹筏载着游客漂浮在水面上,受到水______的浮力,此时竹筏的重力______(选填“大于”“小于”或“等于”)其排开水的重力。
四、实验题
36.小霞同学按照如图甲所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体浸没在水中时受到的浮力是______N;
(2)由A、B、C三幅图可得出结论:物体受到的浮力大小与______有关;
(3)由______三幅图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)由A、D、E三幅图可得出结论:同一物体浸没在液体中时,液体的密度越大,物体受到的浮力越______;
(5)由图中的数据可知,物体的密度是______;
(6)同组的小明还想用图乙所示装置验证阿基米德原理。将装满水的溢水杯放在升降台上,当逐渐调高升降台时,小明发现随着物体浸入水中的体积变大,弹簧测力计甲的示数变小,乙的示数变大,若弹簧测力计甲的示数变化量______(选填“大于”“小于”或“等于”)乙的示数变化量,则证明阿基米德原理正确,该原理用公式表示是______;
(7)使用图乙所示装置进行实验时,以下情况会对实验产生影响的是______(多选,选填字母)。
A.溢水杯中的水没有加至与溢水口相平 B.物体没有浸没在水中
C.实验前小桶内有少量的水 D.溢水杯中溢出的水洒在桌上一些
37.小云想知道酱油的密度,于是她和小慧用天平和量筒做了如下实验。
(1)将天平放在水平台面上,完成平衡调节。
(2)用天平测出空烧杯的质量为,在烧杯中倒入适量的酱油,测出烧杯和酱油的总质量如图甲所示,则烧杯中酱油的质量为__________:将烧杯中的酱油全部倒入量筒中,量筒中酱油的体积如图乙所示,则酱油的密度为__________。
(3)小云用这种方法测出的酱油的密度会__________(选填“偏大”“偏小”或“准确”)。
(4)小慧想起还可以利用浮力知识自制密度计测液体密度。小慧将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝,初步做成了一支密度计。为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值。
b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值。
c.像标示弹簧测力计刻度的方法一样,他以两刻度线间的长度表示,将整个铅笔均匀标上刻度。
d.他将做好的密度计放入酱油中进行检验,发现标记的刻度与所测酱油密度不符。
①如图丙所示为小慧制作的密度计,你认为刻度0.9应该在__________(选填“”或“”)点,
②在实验步骤c中,小明这样均匀标示刻度对不对?__________。若被测液体的密度为,密度计浸入被测液体的深度为(如图丁)、自制密度计的质量为,铅笔的横截面积为,请你推导出与的关系式:__________(用给定的字母表示推导结果)。
38.某实验小组为了研究浮力大小与物体排开液体重力的关系,进行了下面的实验,如图所示:
(1)实验过程中,由__________两图得出物块所受浮力,再由另外两图得出物块排开水所受重力,可初步得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力;
(2)小组同学经过交流、评估和反思后,得出方便操作和减小误差最合理的操作步骤顺序是__________;(填入“甲、乙、丙、丁”的合理顺序)
(3)另外一个小组进行实验时。溢水杯中液体没有装满,导致测量到的排开液体重力会__________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)同学们换用不同的物体及不同的液体重复多次实验的目的是__________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
(5)物体没有完全浸没在水中。__________(选填“能”或“不能”)用此实验验证阿基米德原理。
(6)实验后,小组同学提出还可以利用该实验计算物体的密度,该物体的密度是____________()。
39.探究“影响浮力大小的因素”时,小红做了如图所示的实验。请你根据她的实验探究回答下列问题。
(1)比较乙图和丙图可知,物体受到的浮力大小与物体排开液体的________有关;
(2)比较丁图和戊图可知,物体受到的浮力大小与液体的________有关;
(3)比较丙图和________图可知,物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)比较丙图和戊图,图中水对烧杯底部的压强________(选填“大于”“小于”或“等于”)酒精对烧杯底部的压强;
(5)小红由实验中的数据计算出物体A的体积为________。()
40.小明与小李在游泳时发现游泳圈在水中漂浮着,小李把游泳圈用力往水里按压,发现越往下按越费力,于是两人回家后进行了如下探究:
(1)如图甲所示,小明用电子秤测量了水与杯子的质量。他还发现将长方体浸入水中,手提着绳子的力在减小,电子秤示数在增大,说明物体受到了________力;
(2)小明将一个长方体物块分别按照图乙和丙的方式将物体一半的体积浸入水中,发现两次电子秤的示数相同,这个结果说明,当物体浸入的体积相同时,物体所受浮力大小与物体浸入液体的深度________(选填“有关”或“无关”);
(3)在图戊中装有1kg的某种液体,小明将同一物体分别浸没在水和这种液体中,如图丁、戊所示。他发现浮力大小还与________有关;
(4)小明做完这个实验后,用气球模拟游泳圈,想用实验的方式来探究为什么越往下按越费力,如图己所示,他将气球用细木棍往水里按,发现电子秤的示数增大,由此他得出结论:当液体密度相同时,物体浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越________(选填“大”或“小”);他记录了气球恰好浸没时电子秤的示数,然后再把气球往下按(未触底),发现电子秤的示数在逐渐减小,原因是________。
41.小海用浮力知识测出他家里所用瓷碗的密度(),操作步骤如下:
①如图甲所示,他向自制溢水杯中注满水,然后让瓷碗漂浮在水面上,用电子秤测出排开水的质量;
②他向溢水杯中注满水,______,用电子秤测出排开水的质量(已知):
(1)请将②中的操作步骤补充完整______;
(2)根据测量数据,可计算出瓷碗的密度______。
五、计算题
42.同学们用塑料吸管和铜丝制作密度计,将吸管底部密封后缠绕铜丝,如图(a)所示。已知吸管为均质细杆,其直径为d,截面积为;吸管及铜丝的总质量为mg。
(1)盛有水的容器置于水平地面上,将自制密度计放入容器中,如图(b)所示
①若容器中水的质量为1.5kg,求水的体积V水;
②若密度计的排水体积为5×10-6 m3,求密度计所受浮力F浮的大小;
③求水对密度计底部的压强p水。(用字母表示)
(2)如图(c)所示,将密度计放入盛有酒精的小瓶,发现酒精溢出。为避免溢出,是改变吸管直径,还是改变铜丝的质量,请通过计算说明可行方案。
43.如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为,当它停在水面上时,求:
(1)受到的浮力
(2)排开水的体积。
44.学校物理实验小组要测量一实心圆柱体(不吸水且不溶于水)的密度,进行了如下操作:如图甲所示,在水平桌面上放置一个盛水的薄壁溢水杯,溢水口距离杯底高度,溢水杯重力是4N。溢水杯中水深。现将一实心圆柱体轻轻放入水中,如图乙,圆柱体静止后漂浮在水面上,测得水面上升了3cm,已知圆柱体高,底面积是,溢水杯底面积是圆柱体底面积的2倍。。
(1)求圆柱体漂浮时所受的浮力。
(2)求圆柱体的密度。
(3)若在圆柱体的正上方放置一个金属块(图未画出),使圆柱体刚刚浸没入水中,求此时溢水杯对水平桌面的压强。
六、综合题
45.如图1所示,“新光华”号半潜船是我国自行研制的全球第二大半潜船,其最大下潜深度为30 m,满载排水量约。如图2所示,工作时通过调节压载水舱中的海水量,使甲板下潜至预定水深,待货物到达甲板上方,再次排空压载水舱中的水,使甲板浮出水面,完成装载过程。
(1)“新光华”号船身采用特种钢材制造,已知钢材的质量为,则这种钢材的密度为_____;半潜船是利用该材料制成________(选填“A实心”或“B空心”)的办法,可以增大浮力,从而漂浮在水面上;
(2)“新光华”号从长江驶入东海时,船身会_____(选填“A上浮”或“B下沉”);行驶过程中,其他船只不能与“新光华”号近距离并排航行,是因为两船内侧水流速度大,压强_____,易造成碰撞事故;
(3)“新光华”号的工作原理与密度计的工作原理_____(选填“A相同”或“B不同”);
(4)求“新光华”号满载时所受的浮力;(写出计算过程)
(5)当半潜船从图2乙的状态变到图2丙的状态后:
①浮力的大小_____(选填“A变大”“B变小”或“C不变”),并说明理由。_______________;
②图2乙中给水舱加入海水的重力_____图2丙中货物的重力(选填“A大于”“B小于”或“C等于”)。
46.学校校医室新进一批100mL装的医用消毒酒精,需快速初步检测其密度是否符合合格标准。请你结合浮力相关知识,完成自制适配小瓶的微型密度计、标定合格刻度、优化检测精度的全流程任务,解决实际检测问题。
【任务一】估算密度计的设计质量
(1)为适配100mL小瓶的检测场景,需先对密度计的质量进行预设计。将预制作的密度计放入密度为0.87g/cm3的标准酒精中,密度计漂浮时排开酒精的体积为1mL,请通过计算,得出该密度计的设计质量为多少克?(g取10N/kg)
【任务二】优化密度计的制作方案
(2)选用实心塑料杆作为标度杆,搭配低密度泡沫塑料球作为浮子、下端缠绕铜丝作为配重,制作出初代微型密度计(如图甲)。将该密度计放入100mL的酒精样品瓶中测试时,发现密度计下端触碰瓶底,无法正常漂浮完成检测(如图乙)。请结合物体漂浮条件,提出两条合理的结构优化改进措施:
①___________;
②___________。
【任务三】标定密度计的合格刻度区间
(3)结构优化后,密度计可正常漂浮使用(如图丙)。现将密度计放入合格密度下限的标准酒精中,酒精密度为ρa,液面稳定后,对应标度杆的刻度位置为A;再将密度计放入合格密度上限的标准酒精中,酒精密度为ρb,液面对应标度杆的刻度位置为B.已知ρa<ρb,请判断:B位置在A位置的___________(选填“上方”或“下方”),并写出你的判断依据:___________。
【任务四】提升密度计的检测分辨精度
(4)消毒酒精的密度在ρa~ρb区间内为合格产品,测试中发现标度杆上A、B两个合格刻度的间距过小,不利于现场快速读数检测。为了增大合格区间的刻度间距,方便读数,应换用直径更大还是更小的实心塑料杆作为标度杆?并说明理由。
试卷第4页,共18页
试卷第1页,共18页
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