5.1假期作业:浮力 综合练习题 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期
2026-05-04
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理人教版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 第十章 浮力 |
| 类型 | 题集-综合训练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-单元练习 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | ZIP |
| 文件大小 | 29.42 MB |
| 发布时间 | 2026-05-04 |
| 更新时间 | 2026-05-08 |
| 作者 | 初中物理志强工作室 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-04 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57685654.html |
| 价格 | 1.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
以浮力为核心,整合浮沉条件、阿基米德原理及密度计算,通过图像分析、实验探究与实际情境题,构建从概念到综合应用的逻辑体系。
**综合设计**
|模块|题量/典例|题型特征|知识逻辑|
|----|-----------|----------|----------|
|基础概念应用|单选1-3、填空20-22|结合生活现象,考查浮沉条件及浮力产生原因|从浮力定义到浮沉条件的直接应用,强化物理观念|
|图像分析|单选1/4/8、多选14|F-h图像、力传感器示数变化分析|通过图像提取信息,训练科学思维中的模型建构与推理|
|实验探究|实验26-28|阿基米德原理验证、密度测量误差分析|体现科学探究要素,注重证据获取与结论推导|
|综合计算|计算29-33|浮力与压强、重力、密度综合计算|整合多知识点,形成“浮力公式-密度计算-压强分析”逻辑链|
|实际情境|科普34-35、单选7/9|潜水艇、彩球温度计等科技与生活场景|联系科学态度与责任,实现知识迁移应用|
内容正文:
5.1假期作业:浮力综合练习题 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期
一、单选题
1.如图甲所示,用弹簧测力计将圆柱体从盛水的容器中缓慢提出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示(忽略液面的变化,g取10N/kg),下列说法中正确的是( )
①圆柱体浸没时受到的浮力是2N ②圆柱体受到的重力是3N
③圆柱体的密度是2.5g/cm3 ④圆柱体的底面积是20m3
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
2.两个相同的小球分别放入盛满甲、乙液体的同款溢水杯中,静止时的情况如图所示,甲溢水杯溢出的液体,乙溢水杯溢出的液体。则(g取)( )
A.左图中球所受浮力比右图中球大
B.右图中球所受重力比左图中球小
C.甲液体密度比乙液体密度大
D.左图杯底所受液体压强比右图杯底所受液体压强小
3.生活中的许多现象都与我们学过的物理知识有关。下列说法正确的是( )
A.用吸管将豆浆吸入嘴里利用了嘴巴的吸力
B.独木舟浮在水面上,是因为它受到的浮力大于重力
C.高压锅容易将食物煮熟,利用了液体沸点随气压的增大而升高
D.坐沙发比板凳舒服,是因为坐沙发受力面积大,可减少人对沙发的压力
4.如图甲所示为一个浮力感应装置,竖直细杆的上端通过力传感器连在天花板上,传感器可以显示出细杆的上端受到作用力的大小,下端与物体M相连,细杆及连接处的重力可忽略不计。向图甲所示的空水箱中加水直到刚好加满,图乙是力传感器的示数大小随水箱中加入水质量变化的图像,取。下列说法正确的是( )
A.物体M的重力为4N
B.物体M完全浸没后,受到细杆作用力方向竖直向上
C.水箱中注入6kg的水时,物体M所受浮力大小为8N
D.物体M的密度为
5.某科技小组制作了一个简易浮力秤,他们剪掉空塑料瓶的瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖上系一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,当瓶中不放被测物体静止时,在瓶上与水面相平位置标记为零刻度线,再在瓶身上均匀标记其他刻度线,在刻度线左侧标记长度值,右侧标记相应的质量值,即做成一个简易浮力秤,如图所示。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,其横截面积为,不放被测物体时浮力秤的总质量为200g,水的密度为,g取,瓶身始终保持竖直漂浮,下列说法正确的是( )
A.浮力秤上2cm刻度线对应的质量值为200g
B.浮力秤中所放物体质量为600g时,浮力秤受到的浮力为6N
C.增大浮力秤下方悬挂石块的质量,该浮力秤的质量的分度值不变
D.将该空浮力秤从水中移至密度为的酒精中,浮力秤所受浮力变小
6.图甲是彩球“温度计”,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,随着温度升高,这种液体的密度会减小,液体中有5个挂有温度标牌的彩球,彩球体积(包括标牌)相等,其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时,悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图,编号为2的彩球标牌所标温度值为,相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为。下列说法正确的是( )
A.彩球2在时所受浮力小于时所受浮力
B.当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时,5个彩球均漂浮
C.若有1个彩球漂浮,4个彩球沉底,则环境温度t满足
D.要增大该温度计能测得的最高温度,可增加一个与彩球1体积相等、质量更小的彩球
7.“中国核潜艇之父”黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献,获得了国家最高科学技术奖。小雨同学深受鼓舞,制作了如图所示的潜水艇模型。不考虑水的阻力,下列分析正确的是( )
A.该模型是通过改变潜水艇的重力实现浮沉的
B.该模型在水下匀速上升时,浮力大于自身重力
C.该模型在水下匀速上升时,受到水的压强变大
D.向内推注射器活塞,可排出试管中的水,实现潜水艇下沉
8.图甲是实践小组设计的自动储水箱简图,竖直细杆固定在水箱底部,浮筒可沿细杆上下移动,水箱中水深为0.1m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零:水深为0.4m时,浮筒开始接触进水阀门;水深为0.6m时,浮筒使进水阀门完全关闭,浮筒所受浮力和水深h关系的图像如图乙。以下说法中正确的是( )
A.浮筒的底面积为
B.时,水对箱底的压强为3000Pa
C.h从0.4m到0.6m的过程中,浮筒排开水的重力保持不变
D.h从0.1m到0.4m的过程中,水对浮筒底部的压强保持不变
9.如图,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力等于重力,次种所受浮力小于重力
B.若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适当的盐
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.若良种和次种的体积相同,则全部种子受到的浮力相同
10.小巴想探究物体所受浮力大小与排开液体重力的定量关系,主要实验步骤如图所示。下列分析正确的是( )
A.物体排开液体所受的重力为1.3N
B.物体受到的浮力大小为1.2N
C.图1水对溢水杯底压力等于图4水对溢水杯底的压力
D.图1溢水杯对桌面的压力比图4溢水杯对桌面的压力大1N
二、多选题
11.如图所示是某同学用自制的密度计先后测量甲、乙两种不同浓度的白酒密度,密度计静止时,两烧杯中的白酒液面相平.下列说法中正确的是( )
A.密度计在甲种白酒中所受的浮力大 B.密度计排开甲、乙两种不同浓度白酒的质量相等
C.甲种白酒的密度值大于乙种白酒 D.乙烧杯底部所受白酒的压强大
12.如图甲所示,质量不计的竖直细杆的上端通过力传感器连在天花板上,力传感器可以显示出细杆上端受到各个方向作用力的大小,细杆下端与重为4N的正方体物块M相连。现向底面积为、质量为1kg的薄壁空水箱中加水,力传感器的示数大小随水箱中加入水量的变化关系如图乙所示(g取10N/kg),则( )
A.物块受到的最大浮力为6N
B.物块的下表面到容器底部的距离为5cm
C.当物块M刚好完全浸没时,水箱对桌面的压强是2400Pa
D.当加入水的质量为2kg时,物块所受浮力最大
13.浮沉条件在日常生活中有广泛的应用,从简单的物体漂浮到复杂的建筑结构设计,都有其独特的用途。下列四幅图中关于浮沉条件的应用说法正确的是( )
A.图甲中密度计测量的液体密度越大,密度计受到的浮力越大
B.图乙中盐水选种时,下沉的种子密度比盐水的密度大
C.图丙中热气球是通过自带的加热器调节气囊中气体的密度来控制升降
D.图丁中古人打捞铁牛时,浮船受到的浮力等于铁牛的重力
14.用弹簧测力计吊着一实心物体从水面上方某一高度匀速下降,如图甲所示,物体下降过程中,弹簧测力计示数F与下降高度h关系如图乙(忽略液面变化),根据图中信息可知(水的密度)正确的是( )
A.物体受到的最大浮力是4N
B.物体的体积是40cm3
C.物体的密度是
D.物体浸没后,下表面受到水的压力保持不变
15.小明将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再将电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零)。水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为。用细线系好小金属块,使其浸没在水中(不触碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为。使小金属块沉入水底并松开手,如图丁所示,电子秤示数为。已知水杯的底面积为,水的密度为。下列判断正确的是( )
A.乙图中,水对杯底的压强大于
B.小金属块的密度为
C.丙图与乙图相比,水杯对电子秤的压力增加量等于
D.丁图中,小金属块受到的浮力为
三、填空题
16.如图,水平桌面上放置一个质量200g、底面积、高30cm的薄壁柱形容器,容器中装有适量水。现将底面积、高10cm、密度的均匀长方体A,与底面积、高8cm、密度的均匀长方体B,用一根长为4 cm的细绳竖直连接,细绳的质量、体积忽略不计且不可伸长,能承受的最大拉力为4N(如图甲)。将连接好的A、B整体放入容器中,绳恰好拉直且无拉力(如图乙),此时B的浮力为__________N;将A、B取出后沿水平方向切掉一半的A并把切掉部分牢固粘在B的正下方,重新放入容器中(如图丙、丁),液面稳定后水对容器底部的压强为p1;此时继续往容器中加入水,液面稳定后,水对底部的压强为p2,则=___________(不计操作中带出的水和粘胶的质量体积)
17.如图所示,台秤上水平放置一个装有适量水且足够高底面积为的烧杯,一个质量为600g、体积为的实心物体A用细线系住,将其一半浸入烧杯的水中,则物体A受到的浮力为________N;若剪断细线,物体A静止后,烧杯对台秤的压强变化了________Pa。
18.在物理课堂上老师用注射器为同学们演示了很多有趣的实验:如图甲,水槽中放入适量染成红色的水,活塞向外拉,瓶内长吸管就会有水喷出,形如内置的喷泉,此实验证明了________的存在;如图乙为潜水艇模型,进气排气管所受浮力大小忽略不计。要使处于悬浮状态的潜水艇下沉,可通过________(选填“向内推”或“向外拉”)动注射器活塞来实现,在此过程中潜水艇所受浮力大小________(选填“变大”、“不变”或“变小”);如图丙向两乒乓球中间吹气,两球靠拢,说明流速越大的位置,压强越________(选填“大”或“小”)。
19.如图所示,某次表演用的热气球大小基本不变,表演时在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,密度_____,热气球总重力______,所受的浮力______(前三空均选填“变大”“变小”或“不变”);在热气球加速上升的过程中,它受到的浮力_____(选填“大于”“等于”或“小于”)重力。
20.如图所示,烧杯中重为5N的木块在水中上浮,最终漂浮。木块在上浮且还未露出水面的过程中,受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”);木块最终漂浮在水面上时受到的浮力为______ N。
21.一个气球下面挂着一个金属球,一起浸没在装有水的圆柱形容器中保持静止,如图所示,现沿容器壁缓缓注入一定量的水,则气球受到的浮力将___________(选填“变大”、“变小”或“不变”),金属球和气球的整体将___________(选填“向上运动”、“向下运动”或“静止不动”)。
22.长沙市文化旅游广电局携“快乐长沙、韵味星城”定制热气球亮相欧洲最大热气球节——布里斯托热气球节,如图所示,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,使得气球内空气密度___________,热气球受到的浮力增大,当浮力___________热气球自身重力时,热气球就开始上升。
23.2024年12月26日,沪苏湖高铁开通运营,长三角铁路营业里程突破1.5万千米,其中高铁营业里程超7700千米。如图甲所示是高铁列车驶出车站的场景。
(1)列车内的窗户旁配有如图乙所示的救生锤,当遇到紧急情况时,可以用它的锥形锤头敲击玻璃,将玻璃砸碎,使人能安全逃生。用锥形锤头敲击玻璃是为了_________(选填“增大”或“减小”)敲击玻璃时的压强;
(2)当列车高速驶过站台时,站台上的安全员都会要求旅客站在黄色安全线的外侧(如图丙所示)。这是因为列车高速驶过站台时,列车和旅客之间空气的流动速度_________、压强_________(前两空均选填“变大”或“变小”),使旅客受到一个_________(选填“朝向”或“远离”)列车的压力,站在安全线外侧,可以保障旅客的安全;
(3)第(2)题中设置“安全线”是生活中防止因“流体压强与流速的关系”而对人造成伤害的措施,同时生活中的某些飞行器也利用这一物理原理获得升力飞上天空,如_________(选填“火箭”或“飞机”)就是利用这一物理原理获得升力的。当然,生活中的某些飞行器是利用其他原理升空的,如飞艇就是向其内部充入密度_________(选填“大于”或“小于”)空气密度的气体,使其所受浮力大于所受重力从而达到升空的目的。
24.饺子原名“娇耳”,是由医圣张仲景发明的。饺子下锅后要用勺子背面沿锅沿轻轻推动饺子,使饺子在锅中旋转游动,防止饺子刚下锅后与锅底紧密接触造成局部粘结,如图所示,用勺子背而不是勺子边缘推饺子是通过______的方法减小压强的;饺子刚放入锅中沉底,熟了以后就会飘起来,在饺子由刚放入到飘起来过程中,饺子所受的浮力大小变化情况是______(忽略饺子质量的变化)。
25.(1)潜水艇是通过改变 ___________来实现上浮和下潜的。图1中潜水艇继续下潜时,潜水舱受到的浮力 ___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。要使潜水艇上浮,应对水舱 ___________(选填“注水”或“排水”),此时潜水艇受到的浮力 ___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在形状规则的木棒的一端缠绕一些铜丝可做成一种自制简易密度计,现将其分别放入装有液体密度为ρ甲和ρ乙的两个烧杯中,如图2所示,该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1和m2,则m1___________m2(均选填“>”“=”或“<”),若密度计浸在甲、乙液体中的深度分别为h1和h2,若ρ甲=ρ水,则乙液体的密度ρ乙=___________(用h1、h2及ρ水表示)。
四、实验题
26.实验小组探究“浮力大小与哪些因素有关”,其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。
(1)由图甲可知,实验所用物块重______N,图乙中物块所受浮力为______N;
(2)根据图甲、乙、丙三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力______;分析甲、______三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(3)分析甲、______三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度无关;
(4)由以上实验数据可推算出实验中所用盐水的密度为______。(已知)
27.小明同学用托盘天平和量筒测定了某品牌酸奶的密度。
(1)小明将托盘天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻度线处时,发现指针如图甲所示,他应将横梁右端的平衡螺母向______调节,使天平平衡;
(2)小明使用天平测量瓶和酸奶总质量天平平衡时如图乙,则总质量为______g;然后他将瓶中的酸奶倒入量筒中,如图丙,接着测出瓶的质量为50.4g,计算酸奶的密度为______g/cm3;
(3)小丽发现小明测体积时,由于酸奶比较黏稠,有酸奶粘在量筒壁上流不下去,造成测量的酸奶密度______(填“偏大”、“偏小”或“保持不变”);
(4)小明想利用制作简易密度计直接测量液体的密度,于是在综合实践活动课上,取一根长度为L的饮料吸管下端放入适量的铅粒并用石蜡密闭制作了一个简易密度计,然后进行了如下实验:
a.将其放入盛有水的烧杯中,竖直静止后,测出液面上的吸管长度h1(如图丁);
b.在水中加入适量食盐后,测出液面上的吸管长度h2(如图戊);
①在步骤a到b的过程中,密度计受到的浮力______(填变化)。
②盐水密度表达式:=______(用、L、h1、h2表示)
28.某班物理实验小组的同学,通过实验验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验。由图甲可知,石块浸没在水中时,受到的浮力_____,排开水的重力_____;
(2)发现所测的“”不等于所测的“G溢”,造成这种结果的原因可能是_____;
A.最初烧杯中水的液面未装至烧杯口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(3)方案二,如图乙所示,小倩将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小倩逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,升降台受到的压力_____(选填“变大”、“变小”、“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量_____(选填“大于”、“小于”、“等于”)B的示数变化量,从而证明了阿基米德原理;
(4)为了使实验结论更具有普遍性和代表性,该同学还可_____(填“A”或“B”);
A.多次测量取平均值 B.换用其他液体多次实验
(5)实验可得结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于_____的大小;
五、计算题
29.如图所示,圆柱形薄壁容器重为10N,底面积为200cm2,盛有重为20N的水;用细线系着体积为200cm3的实心铝块,将其浸没在水中。(已知:ρ铝=2.7×103kg/m3)求:
(1)铝块在水中受到的浮力;
(2)细线对铝块的拉力;
(3)铝块浸没在水中不与容器底部接触时,容器对水平桌面的压强。
30.如图甲,是我国自主研发的具有多项发明专利的深海养殖网箱。其结构如图乙所示,该设备由储水浮舱、网箱、竖直缆绳及海底系泊锚组成,通过调节浮舱水量和缆绳长度控制浮力与缆绳拉力,实现模块化安装并提升抗风浪稳定性。在无风浪的状态下,储水浮舱(装有水)和网箱的总重力为,网箱材料排开海水的体积为,储水浮舱总体积,有的体积露出海面,两根缆绳有拉力。(缆绳、系泊锚的体积忽略不计,取)求:
(1)在图乙中画出储水浮舱在无风浪状态下受到浮力的示意图,并标出储水浮舱所受浮力大小;
(2)在无风浪的状态下,缆绳的总拉力;
(3)台风来临,系泊锚会自动缩短缆绳,使整个浮舱完全浸没,同时缆绳的总拉力变为,请判断储水舱应向外排水还是向内注水,并计算排出水或注入水的重力。
31.水平升降台上有一个足够深、底面积为300cm2的柱形容器,容器中水深20cm,现将底面积为100cm2、高20cm的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测力计下端,使A浸入水中,稳定后A的下表面距水面3cm,此时物体受到的浮力为F浮,弹簧测力计的示数F为19N,(已知弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短1cm,g取10N/kg)求:
(1)此时A受到的浮力F浮;
(2)物体A的密度;
(3)若在A的下表面距水面3cm时,使升降台上升5cm,再次稳定后,测力计的示数。
32.我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射航母福建舰,排水量约为,舰体吃水深度为11m。其电磁弹射器可在3s内将一架质量为30t的舰载机从静止加速至,弹射距离约为90m,电磁弹射器对舰载机的水平牵引力约为。海水密度取,取。
(1)弹射过程中,舰载机在水平方向上受到的阻力约为,则舰载机在水平方向上所受合力大小为_________N,方向是_________;
(2)求航母满载时所受浮力;
(3)求航母满载时海水对舰体底部的压强;
(4)求电磁弹射器对舰载机做功的功率。
33.如图甲所示,一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小F与长度L的关系如图乙所示。(,g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)求此过程:
(1)水对物块底部的压强;
(2)此时物块受到的浮力;
(3)此时弹簧对物块的拉力;
(4)物块的密度。
六、科普阅读题
34.某物理兴趣小组在学习完浮力知识后,对潜水艇产生了很大的兴趣。于是,小组同学查阅很多资料进行学习和研究。
大国重器——潜艇
中国先后研制生产过五种潜艇,有汉级、宋级、明级三个类别,建造总数超过一百三十艘。潜艇在海水中潜行靠收排海水来控制自重,从而完成上浮和下潜过程,控制自己的潜行深度。潜艇在潜行时最怕出现“掉深”,也叫“海中断岸”,“掉深”是指潜艇下潜至某海域后骤然下降的现象。我国海军372潜艇曾遭遇过“掉深”,发生“掉深”时艇长立即发出命令:“损管警报!向所有水柜供气!”。不到10秒钟,应急供气阀门打开;1分钟内,上百个阀门关闭;2分钟后,全艇各舱室封舱完毕,3分钟后“掉深”终于停止,潜艇开始缓慢上浮。372潜艇闯过鬼门关,创造了我军乃至世界潜艇史上的奇迹。
(1)当仪表显示海水压强为4.6×106 Pa时,潜艇表面1cm2的面积受到海水压力为______ N。
(2)如图甲,潜艇在a位置静止,水舱阀门关闭,水平航行到b位置时突然下沉,则a、b两处海水的密度关系为ρa______ρb (选填“>”“<”或“=”)。
(3)“向所有水柜供气”的目的是______。
(4)若用如图乙装置模拟潜艇从b位置开始下沉时竖直方向的运动过程,在f处时,水瓶排开水受的重力______水瓶受的总重力(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(5)同学们了解到丙中a图所示的潜艇形状是头部粗,尾部细。由此提出疑问,若潜艇头部细,尾部粗,所受水的阻力是否相同?于是他选取完全相同的模型A和B,按照丙中b图所示进行探究,其中滑轮②的作用是______;丙中 c图为探究过程俯视图,t0时刻重物开始下落,t1时刻发现模型B运动的更远,说明模型B在运动过程中,所受液体阻力较______。
35.阅读短文,回答问题。
综合实践活动——伽利略彩球温度计的项目化学习活动
【问题缘起】如图甲为伽利略彩球温度计,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,其液体的密度随着温度变化而改变。观察发现里面的彩球(每个彩球及其标牌的总体积相等,其热胀冷缩可以忽略)在一天中不同时刻所处的位置会发生变化。小明感到好奇,也进行了研究制作。
【原理分析】彩球温度计中的特殊液体密度随温度的变化而变化,导致小球浮沉状态发生变化,当小球悬浮时,挂牌温度与液体温度相等。
【项目研究】小明用、、三个体积均为的小球(小球的体积变化可忽略不计)和特殊液体制成简易“温度计”,用以研究液体密度与温度的关系。
【观察记录】在、、时,、、小球浮沉状态如图乙所示。
【信息处理】
(1)小球对应的温度标记应是___________℃。如图乙③中小球受到浮力___________其重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)下列图乙中简易“温度计”的说法中,不正确的是___________。
A.小球在时所受浮力等于其时所受浮力
B.环境温度从升至,小球所受浮力变小
C.、、三个小球的质量大小关系为
D.随着环境温度的升高,特殊液体的密度会减小
(3)假设特殊液体温度每升高其密度变化,当温度由升高到时,图乙中小球受到的支持力___________(选填“增加”或“减小”)了___________N。(取10N/kg)
(4)如图乙,当环境温度为时,液体对、、三小球底部的压强分别为、和,其中___________(选填“”“”或“”)最大。
【交流评价】
(5)小明想要增大图乙中简易“温度计”能测得的最高温度,可增加一个体积相等、质量比球___________(选填“”“”或“”)更___________(选填“大”或“小”)的球。
【拓展应用】
(6)小明家中也购买了一个如图丙所示的彩球温度计,某天小明发现只有“16℃”“18℃”的小球沉底,其它小球均漂浮,则此时的气温范围为___________。
试卷第4页,共16页
试卷第1页,共16页
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5.1假期作业:浮力综合练习题 -2025-2026学年人教版物理八年级下学期
一、单选题
1.如图甲所示,用弹簧测力计将圆柱体从盛水的容器中缓慢提出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系如图乙所示(忽略液面的变化,g取10N/kg),下列说法中正确的是( )
①圆柱体浸没时受到的浮力是2N ②圆柱体受到的重力是3N
③圆柱体的密度是2.5g/cm3 ④圆柱体的底面积是20m3
A.①③ B.①④ C.②③ D.②④
【答案】A
【详解】分析①②:当圆柱体完全离开水面后,弹簧测力计拉力等于圆柱体重力,由图乙得,当圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计拉力,根据称重法,浸没时浮力,因此说法①正确,②错误。
分析③:根据阿基米德原理,圆柱体浸没时体积
圆柱体质量
则圆柱体密度,说法③正确。
分析④:由图乙可知,圆柱体从开始露出水面到完全露出水面,上升高度为
即圆柱体高度
则底面积
且④单位为体积单位,数值、单位均错误,说法④错误。
综上,①③正确,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
2.两个相同的小球分别放入盛满甲、乙液体的同款溢水杯中,静止时的情况如图所示,甲溢水杯溢出的液体,乙溢水杯溢出的液体。则(g取)( )
A.左图中球所受浮力比右图中球大
B.右图中球所受重力比左图中球小
C.甲液体密度比乙液体密度大
D.左图杯底所受液体压强比右图杯底所受液体压强小
【答案】D
【详解】A.根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,
,所以,故A错误;
B.两个小球完全相同,则密度,质量、重力G均相同。故B错误;
C.甲中小球沉底,; 乙中小球漂浮,; 因此,故C错误;
D.两溢水杯液面高度相同,即液体深度h相同,根据,因为,所以,即左图杯底所受液体压强比右图小,故D正确。
故选 D。
3.生活中的许多现象都与我们学过的物理知识有关。下列说法正确的是( )
A.用吸管将豆浆吸入嘴里利用了嘴巴的吸力
B.独木舟浮在水面上,是因为它受到的浮力大于重力
C.高压锅容易将食物煮熟,利用了液体沸点随气压的增大而升高
D.坐沙发比板凳舒服,是因为坐沙发受力面积大,可减少人对沙发的压力
【答案】C
【详解】A.吸管吸饮料时,是先把吸管内的空气吸走,吸管内气压减小,在外界大气压的作用下,饮料被压进吸管里,故A错误;
B.独木舟浮在水面上,根据物体的浮沉条件可知,它受到的浮力等于重力,故B错误;
C.高压锅通过增大气压使水的沸点升高,从而提高温度加快食物煮熟,故C正确;
D.压力一定时,增大受力面积可以减小压强,沙发受力面积大,在压力(等于人体重)不变时,通过增大受力面积减小压强,使人感觉舒适,但压力并未减少,故D错误。
故选C。
4.如图甲所示为一个浮力感应装置,竖直细杆的上端通过力传感器连在天花板上,传感器可以显示出细杆的上端受到作用力的大小,下端与物体M相连,细杆及连接处的重力可忽略不计。向图甲所示的空水箱中加水直到刚好加满,图乙是力传感器的示数大小随水箱中加入水质量变化的图像,取。下列说法正确的是( )
A.物体M的重力为4N
B.物体M完全浸没后,受到细杆作用力方向竖直向上
C.水箱中注入6kg的水时,物体M所受浮力大小为8N
D.物体M的密度为
【答案】D
【详解】A.由图乙可知,水箱中没有水时,力传感器对物体M的拉力等于物体M的重力,即,故A错误;
B.物体M完全浸没后,力传感器示数为,对M受力分析可知,M处于平衡状态,受到竖直向下的重力和压力,竖直向上的浮力。则此时浮力为
,浮力向上,重力向下,因此细杆对M的作用力方向竖直向下,故B错误;
C.由图乙可知,加水质量达到时,M已经完全浸没,浮力不再发生变化,因此注入水时,M受到的浮力仍为,故C错误;
D.物体M完全浸没时,根据阿基米德原理,M的体积
M的质量
M的密度
故D正确。
故选D。
5.某科技小组制作了一个简易浮力秤,他们剪掉空塑料瓶的瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖上系一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,当瓶中不放被测物体静止时,在瓶上与水面相平位置标记为零刻度线,再在瓶身上均匀标记其他刻度线,在刻度线左侧标记长度值,右侧标记相应的质量值,即做成一个简易浮力秤,如图所示。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,其横截面积为,不放被测物体时浮力秤的总质量为200g,水的密度为,g取,瓶身始终保持竖直漂浮,下列说法正确的是( )
A.浮力秤上2cm刻度线对应的质量值为200g
B.浮力秤中所放物体质量为600g时,浮力秤受到的浮力为6N
C.增大浮力秤下方悬挂石块的质量,该浮力秤的质量的分度值不变
D.将该空浮力秤从水中移至密度为的酒精中,浮力秤所受浮力变小
【答案】C
【详解】A.浮力秤对应2cm刻度线时,增加的排开水体积为
浮力秤竖直漂浮,浮力等于总重力,增加的浮力等于被测物体的重力,即,则对应的质量值为,故A错误;
B.放入质量的物体后,总质量为
即,故B错误;
C.设相邻刻度的长度差为,对应的质量差满足
化简得,只与液体密度、瓶身横截面积、刻度长度差有关,和下方悬挂石块的质量无关,因此增大石块质量,质量分度值不变,故C正确。
D.空浮力秤的总重力不变,在酒精中仍然漂浮,浮力等于自身总重力,因此浮力大小不变, 故D错误。
故选C。
6.图甲是彩球“温度计”,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,随着温度升高,这种液体的密度会减小,液体中有5个挂有温度标牌的彩球,彩球体积(包括标牌)相等,其热胀冷缩可以忽略。当有彩球悬浮时,悬浮的彩球标牌上的温度值就是所测得的当前环境温度。图乙为这个温度计的示意图,编号为2的彩球标牌所标温度值为,相邻编号的彩球标牌上的温度值间隔为。下列说法正确的是( )
A.彩球2在时所受浮力小于时所受浮力
B.当环境温度处于该温度计可测得的最低温度时,5个彩球均漂浮
C.若有1个彩球漂浮,4个彩球沉底,则环境温度t满足
D.要增大该温度计能测得的最高温度,可增加一个与彩球1体积相等、质量更小的彩球
【答案】C
【详解】A.彩球2在26℃时悬浮(浮力等于重力),在22℃时液体密度更大(温度低、密度大),彩球处于漂浮状态,受到的浮力也等于重力,因此两次受到浮力相同,故A错误;
B.由图乙可知,彩球2在26℃时悬浮,彩球1此时沉底,说明彩球1的密度大于彩球2的密度,其所标温度值小于彩球2,为24℃,所以3到5依次为28℃、30℃、32℃,在可测得的最低温度时,液体密度最大,因为温度计的原理是“只有悬浮的那个彩球显示温度”,最低温度时应该是编号最小、温度值最低的彩球(如1号)悬浮,而不是“5个均漂浮”,故B错误;
C.1个漂浮、4个沉底,说明液体的密度介于沉底彩球中最小密度和漂浮的彩球密度之间。根据编号温度标值(2号为26℃,间隔2℃,则1号24℃、3号28℃、4号30℃、5号32℃),温度越低彩球密度越大,所以应是1-4号沉底,5号漂浮,液体密度小于4号密度且大于5号密度,即液体温度在30℃~32℃之间,故C正确;
D.因为温度越高,液体密度越小,所以要增大能测得的最高温度,需要增加一个密度更小的彩球,因为彩球体积相同,而原有的五个彩球中,5号标识温度最高,密度最小,所以新增的彩球应与彩球5体积相等但质量更小,故D错误。
故选C。
7.“中国核潜艇之父”黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献,获得了国家最高科学技术奖。小雨同学深受鼓舞,制作了如图所示的潜水艇模型。不考虑水的阻力,下列分析正确的是( )
A.该模型是通过改变潜水艇的重力实现浮沉的
B.该模型在水下匀速上升时,浮力大于自身重力
C.该模型在水下匀速上升时,受到水的压强变大
D.向内推注射器活塞,可排出试管中的水,实现潜水艇下沉
【答案】A
【详解】A.潜水艇模型通过注射器向试管中充气或抽气,来改变试管内的水量,从而改变自身重力。浮力不变时,改变重力即可实现浮沉。因此,模型是通过改变自身重力实现浮沉的,A正确;
模型在水下匀速上升时,处于平衡状态,受到的浮力与自身重力是一对平衡力,大小相等。因此浮力等于重力,B错误;
模型在水下匀速上升时,深度减小,根据液体压强公式,水的压强会变小,C错误;
向内推注射器活塞,会向试管内压入空气,排出试管中的水,使模型的重力减小,重力小于浮力,模型会上浮,而非下沉,D错误。
故选A。
8.图甲是实践小组设计的自动储水箱简图,竖直细杆固定在水箱底部,浮筒可沿细杆上下移动,水箱中水深为0.1m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零:水深为0.4m时,浮筒开始接触进水阀门;水深为0.6m时,浮筒使进水阀门完全关闭,浮筒所受浮力和水深h关系的图像如图乙。以下说法中正确的是( )
A.浮筒的底面积为
B.时,水对箱底的压强为3000Pa
C.h从0.4m到0.6m的过程中,浮筒排开水的重力保持不变
D.h从0.1m到0.4m的过程中,水对浮筒底部的压强保持不变
【答案】D
【详解】A.水箱中水深为0.1m时,浮筒对水箱底部的压力刚好为零,由图乙可知浮力为2.5N,排开水的体积
浮筒的底面积为
故A错误;
B.时,水对箱底的压强为
故B错误;
C.由图乙可知,h从0.4m到0.6m的过程中,浮筒受到的浮力增大,由阿基米德原理可知排开水的重力增大,故C错误;
D.由图乙可知,h从0.1m到0.4m的过程中,浮筒所受浮力不变,处于漂浮状态,由
可知浮筒底部受到的压力不变,底面积不变,由可知水对浮筒底部的压强保持不变,故D正确。
故选D。
9.如图,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,下列说法正确的是( )
A.良种所受浮力等于重力,次种所受浮力小于重力
B.若要选出更饱满的种子,则需要往盐水中加入适当的盐
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.若良种和次种的体积相同,则全部种子受到的浮力相同
【答案】B
【详解】A.根据物体的浮沉条件,当物体下沉时,其所受的浮力小于自身的重力 。良种沉入容器底,所以良种受到的浮力小于其重力。当物体漂浮时,其所受的浮力等于自身的重力 ,次种漂浮于盐水面,所以次种受到的浮力等于其重力,故A错误;
BC.更饱满的种子”意味着种子的密度更大。盐水选种的原理是利用密度差异进行筛选。目前,密度小于盐水的次种漂浮,密度大于盐水的良种下沉。如果希望筛选出密度更大的种子(即“更饱满”的种子),就需要提高盐水的密度,因此应该适当加入盐,故B正确,C错误;
D.根据阿基米德原理,物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力,即
良种沉底,是完全浸没的,所以它排开盐水的体积等于它自身的体积
次种漂浮,是部分浸没的,所以它排开盐水的体积小于它自身的体积
所以即使良种和次种的体积相同,由于它们排开盐水的体积不同 ,所以它们受到的浮力也不同,良种和次种浸在同一盐水中,良种排盐水体积大,良种受到的浮力大,故D错误。
故选B。
10.小巴想探究物体所受浮力大小与排开液体重力的定量关系,主要实验步骤如图所示。下列分析正确的是( )
A.物体排开液体所受的重力为1.3N
B.物体受到的浮力大小为1.2N
C.图1水对溢水杯底压力等于图4水对溢水杯底的压力
D.图1溢水杯对桌面的压力比图4溢水杯对桌面的压力大1N
【答案】C
【详解】A.物体排开液体所受的重力,故A错误;
B.物体受到的浮力大小,故B错误;
C.本实验中溢水杯初始是装满水的,放入物体后,溢出部分水,溢水杯内水的深度不变,由可知水对溢水杯的底部压强不变,溢水杯的底面积不变,由可知,图1水对溢水杯底压力等于图4水对溢水杯底的压力,故C正确;
D.图1中溢水杯对桌面的压力
图4中溢水杯对桌面的压力
根据力的作用相互性,物体对水的压力
由阿基米德原理可知
所以
可以得到图1溢水杯对桌面的压力和图4溢水杯对桌面的压力大小相等,故D错误。
故选C。
二、多选题
11.如图所示是某同学用自制的密度计先后测量甲、乙两种不同浓度的白酒密度,密度计静止时,两烧杯中的白酒液面相平.下列说法中正确的是( )
A.密度计在甲种白酒中所受的浮力大 B.密度计排开甲、乙两种不同浓度白酒的质量相等
C.甲种白酒的密度值大于乙种白酒 D.乙烧杯底部所受白酒的压强大
【答案】BC
【分析】从图可知,密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系;根据阿基米德原理分析液体密度的大小和排开液体质量的关系;然后根据判定容器底部压强的大小。
【详解】A.密度计漂浮在白酒中,则密度计所受重力和浮力是一对平衡力,同一个密度计的重力不变,故密度计在甲、乙两种白酒中所受的浮力一样大,故A不符合题意;
B.由阿基米德原理可知,物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受的重力,由于浮力相等,所以密度计排开白酒的重力相等,由可知,密度计排开甲、乙两种白酒的质量相等,故B符合题意;
C.因为密度计在甲、乙两种白酒中所受的浮力一样大,密度计在甲种白酒中排开白酒的体积小,由可知,甲种白酒的密度大,故C符合题意;
D.因为甲种白酒的密度大,且白酒深度相同,由可知,甲烧杯底部所受白酒的压强大,故D不符合题意。
故选 BC。
12.如图甲所示,质量不计的竖直细杆的上端通过力传感器连在天花板上,力传感器可以显示出细杆上端受到各个方向作用力的大小,细杆下端与重为4N的正方体物块M相连。现向底面积为、质量为1kg的薄壁空水箱中加水,力传感器的示数大小随水箱中加入水量的变化关系如图乙所示(g取10N/kg),则( )
A.物块受到的最大浮力为6N
B.物块的下表面到容器底部的距离为5cm
C.当物块M刚好完全浸没时,水箱对桌面的压强是2400Pa
D.当加入水的质量为2kg时,物块所受浮力最大
【答案】BD
【详解】A.物体的重力为4N。由题图乙可知,C点后M受力情况不再发生变化,此时有浮力最大值
故A错误;
B.由题图乙可知,当水为1kg时,M刚接触到水,水的体积为
此时水面高度为
故B正确;
CD.C点物体完全浸没,且C点后M受力情况不再发生变化,此时有浮力最大值,加入水的质量为,物块完全浸没时,,由,得物块体积
物块边长
水的深度
水箱中水的体积
水的质量
水箱加水到C点时对桌面的压强
故C错误,D正确。
故选BD。
13.浮沉条件在日常生活中有广泛的应用,从简单的物体漂浮到复杂的建筑结构设计,都有其独特的用途。下列四幅图中关于浮沉条件的应用说法正确的是( )
A.图甲中密度计测量的液体密度越大,密度计受到的浮力越大
B.图乙中盐水选种时,下沉的种子密度比盐水的密度大
C.图丙中热气球是通过自带的加热器调节气囊中气体的密度来控制升降
D.图丁中古人打捞铁牛时,浮船受到的浮力等于铁牛的重力
【答案】BC
【详解】A.密度计是根据物体的漂浮条件来工作的,不论液体密度大小如何,密度计受到的浮力都等于重力,浮力大小不变,故A错误;
B.当物体密度大于液体密度时,物体在液体中下沉。故图乙中下沉的种子密度比盐水的密度大,故B正确;
C.热气球的工作原理是:气囊内的气体被加热器加热后,体积膨胀,密度变小(小于外界空气密度),此时热气球受到的浮力大于自身重力,从而上升;当停止加热,气囊内气体温度降低,密度变大,浮力小于重力时,热气球下降。即通过自带的加热器调节气囊中气体的密度来控制升降。故C正确;
D.图丁中古人打捞铁牛时,船和铁牛的总重等于船和铁牛受到的浮力,故D错误。
故选BC。
14.用弹簧测力计吊着一实心物体从水面上方某一高度匀速下降,如图甲所示,物体下降过程中,弹簧测力计示数F与下降高度h关系如图乙(忽略液面变化),根据图中信息可知(水的密度)正确的是( )
A.物体受到的最大浮力是4N
B.物体的体积是40cm3
C.物体的密度是
D.物体浸没后,下表面受到水的压力保持不变
【答案】AC
【详解】A.由图像知,物重,当物体完全浸没时,拉力,则该物体受到的最大浮力
故A正确;
B.由得物体的体积
故B错误;
C.根据知物体的质量为
物体的密度为
故C正确;
D.物体下降过程中,下表面在水中的深度变大,由可知,水对容器底部的压强变大,根据可知下表面受到的压力变大,故D错误。
故选AC。
15.小明将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再将电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零)。水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为。用细线系好小金属块,使其浸没在水中(不触碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为。使小金属块沉入水底并松开手,如图丁所示,电子秤示数为。已知水杯的底面积为,水的密度为。下列判断正确的是( )
A.乙图中,水对杯底的压强大于
B.小金属块的密度为
C.丙图与乙图相比,水杯对电子秤的压力增加量等于
D.丁图中,小金属块受到的浮力为
【答案】BC
【详解】A.如图甲,将电子秤示数清零,水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为m1,则水的质量为m1,水的重力G水=m1g,由于水杯口大底小,水对水杯底的压力小于水的重力,即F压<m1g,由可知,水对水杯底的压强 ,故A错误;
D.由乙、丙图可知,金属块排开水重力为m2g-m1g,根据阿基米德原理可知,金属块受到的浮力F浮=m2g-m1g=(m2-m1)g
金属块在丁图中受到的浮力与在丙图中受到的浮力相等,即丁图中,小金属块受到的浮力为(m2-m1)g,故D错误 ;
B.由乙、丁图可知,金属块的质量m=m3-m1,金属块的重力G=mg=m3g-m1g
由F浮=ρ水V排g可得金属块的体积
金属块的密度
故B正确;
C.甲图中电子秤清零,乙图中水杯对电子秤的压力F1=G1=m1g
丙图中水杯对电子秤的压力F2=G2=m2g
丙图与乙图相比,水杯对电子秤增加的压力等于m2g-m1g=(m2-m1)g
故C正确。
故选BC。
三、填空题
16.如图,水平桌面上放置一个质量200g、底面积、高30cm的薄壁柱形容器,容器中装有适量水。现将底面积、高10cm、密度的均匀长方体A,与底面积、高8cm、密度的均匀长方体B,用一根长为4 cm的细绳竖直连接,细绳的质量、体积忽略不计且不可伸长,能承受的最大拉力为4N(如图甲)。将连接好的A、B整体放入容器中,绳恰好拉直且无拉力(如图乙),此时B的浮力为__________N;将A、B取出后沿水平方向切掉一半的A并把切掉部分牢固粘在B的正下方,重新放入容器中(如图丙、丁),液面稳定后水对容器底部的压强为p1;此时继续往容器中加入水,液面稳定后,水对底部的压强为p2,则=___________(不计操作中带出的水和粘胶的质量体积)
【答案】 12 19︰22
【分析】本题A、B取出后,将A截取一半粘在B下部,重新放入水中后,计算总密度及两部分密度,得出加水前绳没有被拉直,需要根据排开水的体积和水的体积求水深。
【详解】[1]长方体B完全浸没在水中,
则受到的浮力
[2] A、B的平均密度
等于水的密度。A、B取出前绳恰好拉直且无拉力,所以A处于漂浮状态,浮力等于重力,则有,可计算出A浸入水中深度
图乙中水深
则水的体积为
A、B取出后,将A截取一半粘在B下部,设A剩余部分为C,粘在一起后的物体为D,C的密度等于A的密度,C的底面积等于A的底面积,
D的底面积等于B的底面积,D的高度
D的密度
大于水的密度,重新放入容器液面稳定后,D沉底。C漂浮,重力等于浮力,有,则C浸入水中的深度
则液面稳定后水深
水对容器底的压强
原来水和C、D的总体积
继续加水后,C、D悬浮且绳刚好被拉直需满足总水深
水和C、D总体积
需要继续加水的体积
而题中继续加水恰好,所以此时C、D恰好悬浮,绳被拉直,水对容器底的压强
则
17.如图所示,台秤上水平放置一个装有适量水且足够高底面积为的烧杯,一个质量为600g、体积为的实心物体A用细线系住,将其一半浸入烧杯的水中,则物体A受到的浮力为________N;若剪断细线,物体A静止后,烧杯对台秤的压强变化了________Pa。
【答案】
4
200
【详解】[1]由题意可知,物体A一半浸入水中时,排开水的体积为
根据阿基米德原理,物体受到的浮力为
[2]由密度公式得物体A的密度
因此剪断细线后,物体A静止时处于漂浮状态,此时浮力等于重力,即
浮力增加量为
根据力的作用是相互的,物体A受到的浮力增加量等于它对水的压力增大量,因此烧杯对台秤的压力增大量
烧杯底面积
根据压强公式,烧杯对台秤的压强变化量为
18.在物理课堂上老师用注射器为同学们演示了很多有趣的实验:如图甲,水槽中放入适量染成红色的水,活塞向外拉,瓶内长吸管就会有水喷出,形如内置的喷泉,此实验证明了________的存在;如图乙为潜水艇模型,进气排气管所受浮力大小忽略不计。要使处于悬浮状态的潜水艇下沉,可通过________(选填“向内推”或“向外拉”)动注射器活塞来实现,在此过程中潜水艇所受浮力大小________(选填“变大”、“不变”或“变小”);如图丙向两乒乓球中间吹气,两球靠拢,说明流速越大的位置,压强越________(选填“大”或“小”)。
【答案】 大气压/气压/大气压强 向外拉 不变 小
【详解】[1]对于图甲实验,活塞向外拉,瓶内空气被抽出,瓶内气压变小,在外界大气压作用下,将水压入瓶内,水从长吸管喷出,证明了大气压的存在。
[2][3]如图乙所示,当潜水艇悬浮时,重力等于浮力。当潜水艇下沉时,液体的密度、潜水艇排开液体体积不变,根据可知,其受到的浮力不变,所以要使潜水艇下沉,则需潜水艇受到的重力大于浮力,即需增大潜水艇的重力,故需向外拉动注射器活塞,使水进入潜水艇中。
[4]如图丙所示,向两乒乓球中间吹气时,两球中间空气流速较大,两球外侧空气流速较小;两球靠拢,说明两乒乓球中间的压强比两乒乓球外侧的压强小。可以说明流速越大的位置,压强越小。
19.如图所示,某次表演用的热气球大小基本不变,表演时在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,密度_____,热气球总重力______,所受的浮力______(前三空均选填“变大”“变小”或“不变”);在热气球加速上升的过程中,它受到的浮力_____(选填“大于”“等于”或“小于”)重力。
【答案】 变小 变小 不变 大于
【详解】[1]当燃烧液化气使热气球内部气体温度升高时,气体受热膨胀。由于热气球下方是开口的,膨胀后的部分气体会溢出气球。这意味着气球内部气体的质量减小,而气球的体积(容积)基本不变。根据密度公式 ,质量减小,体积不变,所以内部气体的密度变小。
[2]热气球的总重力等于球皮、吊篮以及内部气体的重力之和。由于内部一部分气体受热溢出,内部气体的质量减小,导致热气球的总质量减小。根据,热气球的总重力变小。
[3]热气球浸没在空气中,其受到的浮力取决于外部空气的密度和热气球排开空气的体积。题目中提到“热气球大小基本不变”,说明排开空气的体积不变;外部空气密度空气也不变。因此,热气球所受的浮力不变。
[4]热气球在竖直方向上受到向上的浮力和向下的重力。当热气球加速上升时,说明它受到的合力方向向上。即向上的力(浮力)必须大于向下的力(重力),所以浮力大于重力。
20.如图所示,烧杯中重为5N的木块在水中上浮,最终漂浮。木块在上浮且还未露出水面的过程中,受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”);木块最终漂浮在水面上时受到的浮力为______ N。
【答案】 不变 5
【详解】[1]根据阿基米德原理,木块上浮且未露出水面时,液体密度、g均不变,木块排开水的体积也不变,因此受到的浮力不变。
[2]物体漂浮时,受力平衡,浮力等于自身重力,这是浮沉条件。已知木块重力为5N,因此漂浮时受到的浮力为5N。木块最终静静地漂浮在水面上,此时木块受到水的浮力大小等于木块的重力,为5N。
21.一个气球下面挂着一个金属球,一起浸没在装有水的圆柱形容器中保持静止,如图所示,现沿容器壁缓缓注入一定量的水,则气球受到的浮力将___________(选填“变大”、“变小”或“不变”),金属球和气球的整体将___________(选填“向上运动”、“向下运动”或“静止不动”)。
【答案】 变小 向下运动
【详解】[1][2]开始,气球和金属球在水中悬浮,所受的浮力等于它们的重力。当向容器中再注入一定量水时,水面升高,水对气球的压强会增大,气球的体积会被压缩,气球排开的水的体积会减小,气球所受的浮力会变小。这样,气球和金属球所受的浮力就会小于它们的重力,金属球和气球整体将向下运动。
22.长沙市文化旅游广电局携“快乐长沙、韵味星城”定制热气球亮相欧洲最大热气球节——布里斯托热气球节,如图所示,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,使得气球内空气密度___________,热气球受到的浮力增大,当浮力___________热气球自身重力时,热气球就开始上升。
【答案】 变小 大于
【详解】[1]根据密度公式,当热气球内部空气被加热时,空气体积变大,而空气质量不变,所以气球内空气密度变小。
[2]根据物体的浮沉条件可知,当浮力大于自身重力时,物体上浮,故气球上升。
23.2024年12月26日,沪苏湖高铁开通运营,长三角铁路营业里程突破1.5万千米,其中高铁营业里程超7700千米。如图甲所示是高铁列车驶出车站的场景。
(1)列车内的窗户旁配有如图乙所示的救生锤,当遇到紧急情况时,可以用它的锥形锤头敲击玻璃,将玻璃砸碎,使人能安全逃生。用锥形锤头敲击玻璃是为了_________(选填“增大”或“减小”)敲击玻璃时的压强;
(2)当列车高速驶过站台时,站台上的安全员都会要求旅客站在黄色安全线的外侧(如图丙所示)。这是因为列车高速驶过站台时,列车和旅客之间空气的流动速度_________、压强_________(前两空均选填“变大”或“变小”),使旅客受到一个_________(选填“朝向”或“远离”)列车的压力,站在安全线外侧,可以保障旅客的安全;
(3)第(2)题中设置“安全线”是生活中防止因“流体压强与流速的关系”而对人造成伤害的措施,同时生活中的某些飞行器也利用这一物理原理获得升力飞上天空,如_________(选填“火箭”或“飞机”)就是利用这一物理原理获得升力的。当然,生活中的某些飞行器是利用其他原理升空的,如飞艇就是向其内部充入密度_________(选填“大于”或“小于”)空气密度的气体,使其所受浮力大于所受重力从而达到升空的目的。
【答案】(1)增大
(2) 变大 变小 朝向
(3) 飞机 小于
【详解】(1)救生锤的锤头顶部非常尖,是在压力一定时,减小逃生锤和玻璃的受力面积,可以增大逃生锤对玻璃的压强,以便打破玻璃顺利逃生。
(2)[1][2][3]当列车驶进站台时,会带动人和车之间的空气流动速度加快,此时人外侧的空气流动速度慢,根据流体压强与流速的关系可知:人和车之间的空气流动速度大压强小,人外侧空气流速小压强大,会产生一个朝向列车的压强差,将人推向列车,易出现危险。
(3)[1]飞机机翼的形状是上凸下平,当飞机在跑道上滑行时,空气流过机翼,由于机翼上方空气流速大,压强小;机翼下方空气流速小,压强大。这样机翼上下表面就存在压强差,从而产生向上的压力差,这个压力差就是飞机获得的升力,所以飞机是利用“流体压强与流速的关系”获得升力的。
[2]飞艇是利用浮力升空的,根据阿基米德原理可知,要使飞艇所受浮力大于所受重力从而升空,需要向其内部充入密度小于空气密度的气体,这样飞艇的总重力就会小于它排开空气的重力,即浮力大于重力,飞艇就能升空。
24.饺子原名“娇耳”,是由医圣张仲景发明的。饺子下锅后要用勺子背面沿锅沿轻轻推动饺子,使饺子在锅中旋转游动,防止饺子刚下锅后与锅底紧密接触造成局部粘结,如图所示,用勺子背而不是勺子边缘推饺子是通过______的方法减小压强的;饺子刚放入锅中沉底,熟了以后就会飘起来,在饺子由刚放入到飘起来过程中,饺子所受的浮力大小变化情况是______(忽略饺子质量的变化)。
【答案】 增大受力面积 先变大再变小后不变
【详解】[1]压强与压力和受力面积有关。用勺子背而不是勺子边缘推饺子,是在压力一定时,通过增大受力面积的方法减小压强的。
[2]饺子刚放入锅中沉底,浮力小于重力。随着不断加热,饺子受热膨胀,体积变大,则排开水的体积变大,根据,浮力变大,当浮力大于重力时,饺子开始上浮,当饺子开始浮出水面时,排开水的体积变小,浮力变小。最终饺子漂浮,浮力始终等于重力,重力不变,则浮力不变。所以在饺子由刚放入到飘起来过程中,饺子所受的浮力大小变化情况是先变大再变小后不变。
25.(1)潜水艇是通过改变 ___________来实现上浮和下潜的。图1中潜水艇继续下潜时,潜水舱受到的浮力 ___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。要使潜水艇上浮,应对水舱 ___________(选填“注水”或“排水”),此时潜水艇受到的浮力 ___________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)在形状规则的木棒的一端缠绕一些铜丝可做成一种自制简易密度计,现将其分别放入装有液体密度为ρ甲和ρ乙的两个烧杯中,如图2所示,该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1和m2,则m1___________m2(均选填“>”“=”或“<”),若密度计浸在甲、乙液体中的深度分别为h1和h2,若ρ甲=ρ水,则乙液体的密度ρ乙=___________(用h1、h2及ρ水表示)。
【答案】 自身的重力 不变 排水 不变 =
【详解】(1)[1]潜水艇靠自身水舱的吸水和排水,来改变自身的重力,从而改变重力与浮力的大小关系,来实现上浮和下沉。
[2]图1中潜水艇继续下潜时,排开水的体积不变,由F浮=ρ液V排g可知潜水舱受到的浮力不变。
[3][4]要使潜水艇上浮,应对水舱排水来减小它自身的重力,当重力小于浮力时,潜水艇上浮,此时排开水的体积不变,潜水艇受到的浮力不变。
(2)[5][6]密度计放在两种液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,两次浮力相等,根据阿基米德原理可知两次排开液体的重力相等,所以两次排开液体的质量相等,即m1=m2;
若ρ甲=ρ水,设密度计的底面积为S,在甲液体中排开液体的体积V排甲=Sh1,在甲液体中排开液体的体积V排乙=Sh2,密度计放在两种液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,即
F浮甲=F浮乙=G
由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知
ρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙
ρ甲gSh1=ρ乙gSh2
若ρ甲=ρ水,则乙液体的密度
四、实验题
26.实验小组探究“浮力大小与哪些因素有关”,其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。
(1)由图甲可知,实验所用物块重______N,图乙中物块所受浮力为______N;
(2)根据图甲、乙、丙三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力______;分析甲、______三次实验可知,排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关;
(3)分析甲、______三次实验可知,浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度无关;
(4)由以上实验数据可推算出实验中所用盐水的密度为______。(已知)
【答案】(1) 3.8 1.5
(2) 越大 丁、戊
(3)丙、丁
(4)
【详解】(1)[1]图甲中,弹簧测力计的分度值是0.1N,其读数是3.8N,即物块重力。
[2]根据称重法,图乙中物块所受浮力为
(2)[1]图乙中物块所受浮力,图丙中物块所受浮力,可得出结论浸在同种液体中的物体所受浮力大小与排开液体的体积有关,排开液体的体积越大,所受浮力越大。
[2] 图丁中物块所受浮力,图戊物块所受浮力,可得出结论排开液体的体积相同时,物体所受浮力大小与液体密度有关。
(3)图丙中物块所受浮力,图丁中物块所受浮力,可得出结论浸在同种液体中的物体所受浮力大小与浸在液体中的深度无关。
(4)图丁中物块所受浮力,根据阿基米德原理有
图戊物块所受浮力,有
两式相除得盐水的密度为
27.小明同学用托盘天平和量筒测定了某品牌酸奶的密度。
(1)小明将托盘天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零刻度线处时,发现指针如图甲所示,他应将横梁右端的平衡螺母向______调节,使天平平衡;
(2)小明使用天平测量瓶和酸奶总质量天平平衡时如图乙,则总质量为______g;然后他将瓶中的酸奶倒入量筒中,如图丙,接着测出瓶的质量为50.4g,计算酸奶的密度为______g/cm3;
(3)小丽发现小明测体积时,由于酸奶比较黏稠,有酸奶粘在量筒壁上流不下去,造成测量的酸奶密度______(填“偏大”、“偏小”或“保持不变”);
(4)小明想利用制作简易密度计直接测量液体的密度,于是在综合实践活动课上,取一根长度为L的饮料吸管下端放入适量的铅粒并用石蜡密闭制作了一个简易密度计,然后进行了如下实验:
a.将其放入盛有水的烧杯中,竖直静止后,测出液面上的吸管长度h1(如图丁);
b.在水中加入适量食盐后,测出液面上的吸管长度h2(如图戊);
①在步骤a到b的过程中,密度计受到的浮力______(填变化)。
②盐水密度表达式:=______(用、L、h1、h2表示)
【答案】(1)左
(2) 72.4 1.1
(3)偏大
(4) 不变
【详解】(1)天平调平遵循:左偏右调,右偏左调,图甲指针偏右,说明右侧更重,因此平衡螺母向左调节。
(2)天平总质量 = 砝码质量 + 游码示数:砝码总质量为,标尺分度值为,游码示数为,因此总质量为
酸奶的质量为总质量减去空瓶质量
量筒中酸奶体积
因此密度
(3)酸奶粘在量筒壁上,会导致测得的酸奶体积偏小,而质量测量准确,根据,体积偏小时,计算得到的密度偏大。
(4)密度计始终漂浮在液体中,漂浮时浮力等于自身重力,密度计重力不变,因此浮力不变。 设饮料吸管的横截面积为,根据漂浮条件可得,密度计在水中①
密度计在盐水中②
由①②联立可得盐水密度
28.某班物理实验小组的同学,通过实验验证阿基米德原理。
(1)方案一:小军用石块按照如图甲所示的实验步骤依次进行实验。由图甲可知,石块浸没在水中时,受到的浮力_____,排开水的重力_____;
(2)发现所测的“”不等于所测的“G溢”,造成这种结果的原因可能是_____;
A.最初烧杯中水的液面未装至烧杯口
B.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
(3)方案二,如图乙所示,小倩将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小倩逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,升降台受到的压力_____(选填“变大”、“变小”、“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量_____(选填“大于”、“小于”、“等于”)B的示数变化量,从而证明了阿基米德原理;
(4)为了使实验结论更具有普遍性和代表性,该同学还可_____(填“A”或“B”);
A.多次测量取平均值 B.换用其他液体多次实验
(5)实验可得结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于_____的大小;
【答案】(1) 1.1 1.0
(2)A
(3) 不变 等于
(4)B
(5)它排开液体所受的重力
【详解】(1)根据称重法测浮力可得
排开水的重力为总重减空桶重,即
(2)若溢水杯最初液面未到杯口,石块排开的水只有一部分溢出,测得的偏小,导致;若弹簧测力计都未校零,所有示数的偏差是固定值,计算差值时偏差会抵消,不影响结果。故选A。
(3)对溢水杯受力分析可知,重物浸入水中时,重物对水向下的压力等于浮力,重物排开的水离开溢水杯,根据阿基米德原理,因此溢水杯对升降台的总压力不变;弹簧测力计A的示数变化量等于浮力大小,弹簧测力计B的示数变化量等于排开水的重力大小,二者相等。
(4)本实验是探究实验,不是测量具体物理量,因此需要换用其他液体多次实验,让结论更具普遍性,故选B。
(5)阿基米德原理结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于它排开液体所受重力的大小。
五、计算题
29.如图所示,圆柱形薄壁容器重为10N,底面积为200cm2,盛有重为20N的水;用细线系着体积为200cm3的实心铝块,将其浸没在水中。(已知:ρ铝=2.7×103kg/m3)求:
(1)铝块在水中受到的浮力;
(2)细线对铝块的拉力;
(3)铝块浸没在水中不与容器底部接触时,容器对水平桌面的压强。
【答案】(1)2N
(2)3.4N
(3)
【详解】(1)铝块浸没在水中,排开水的体积,根据阿基米德原理,得铝块在水中受到的浮力
(2)铝块的重力
铝块静止受力平衡,因此细线对铝块的拉力
(3)铝块浸没在水中时,水对铝块的浮力与铝块对水的压力为相互作用力,即有
铝块浸没在水中不与容器底部接触时,容器对水平桌面的压强
30.如图甲,是我国自主研发的具有多项发明专利的深海养殖网箱。其结构如图乙所示,该设备由储水浮舱、网箱、竖直缆绳及海底系泊锚组成,通过调节浮舱水量和缆绳长度控制浮力与缆绳拉力,实现模块化安装并提升抗风浪稳定性。在无风浪的状态下,储水浮舱(装有水)和网箱的总重力为,网箱材料排开海水的体积为,储水浮舱总体积,有的体积露出海面,两根缆绳有拉力。(缆绳、系泊锚的体积忽略不计,取)求:
(1)在图乙中画出储水浮舱在无风浪状态下受到浮力的示意图,并标出储水浮舱所受浮力大小;
(2)在无风浪的状态下,缆绳的总拉力;
(3)台风来临,系泊锚会自动缩短缆绳,使整个浮舱完全浸没,同时缆绳的总拉力变为,请判断储水舱应向外排水还是向内注水,并计算排出水或注入水的重力。
【答案】(1)
(2)
;
(3)
应向外排水,
【详解】(1)由题意得,储水浮舱排开海水的体积
根据阿基米德原理,储水浮舱受到的浮力
浮力方向竖直向上,作用点画在储水浮舱重心处,据此作图。
(2)将储水浮舱和网箱视为整体,总排开海水体积为
整体受到的总浮力
整体静止,根据力的平衡条件,向上的总浮力等于向下的总重力与缆绳总拉力之和,即 , 因此缆绳总拉力
(3)整个浮舱完全浸没后,整体总排开海水体积
此时整体的总浮力
整体受力平衡,满足 ,其中
代入数据得
,说明总重力,需要减少
因此储水浮舱应向外排水,排出水的重力为
31.水平升降台上有一个足够深、底面积为300cm2的柱形容器,容器中水深20cm,现将底面积为100cm2、高20cm的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测力计下端,使A浸入水中,稳定后A的下表面距水面3cm,此时物体受到的浮力为F浮,弹簧测力计的示数F为19N,(已知弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短1cm,g取10N/kg)求:
(1)此时A受到的浮力F浮;
(2)物体A的密度;
(3)若在A的下表面距水面3cm时,使升降台上升5cm,再次稳定后,测力计的示数。
【答案】(1)3N
(2)
(3)16N
【详解】(1)初始排开水的体积
根据阿基米德原理
(2)对A进行受力分析,A静止受力平衡,
由可得A的质量
A的体积
A的密度
(3)容器中水的总体积
初始状态下,A的下表面距水面3cm,为h2,总体积等于容器中水的体积与物体浸入水中体积之和,可得,即
解得,所以A下表面距离容器底
在圆柱体A的下表面距水面3cm时,使升降台上升5cm,静止时,设圆柱体A的下表面距水面的距离为h3cm,此时圆柱体A受到的浮力为
此时浮力变化了(h3-3)N,弹簧受到的拉力减小了(h3-3)N,弹簧的长度就缩短了(h3-3)cm。圆柱体A的下表面距容器底的距离为
则有
解得h3=6cm,此时容器中的水深为6cm+10cm+6cm=22cm
则此时受到的浮力大小为6N,弹簧测力计的示数为
32.我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射航母福建舰,排水量约为,舰体吃水深度为11m。其电磁弹射器可在3s内将一架质量为30t的舰载机从静止加速至,弹射距离约为90m,电磁弹射器对舰载机的水平牵引力约为。海水密度取,取。
(1)弹射过程中,舰载机在水平方向上受到的阻力约为,则舰载机在水平方向上所受合力大小为_________N,方向是_________;
(2)求航母满载时所受浮力;
(3)求航母满载时海水对舰体底部的压强;
(4)求电磁弹射器对舰载机做功的功率。
【答案】(1) 与舰载机运动方向相同
(2)
(3)
(4)
【详解】(1)由题意可知,舰载机水平方向受牵引力和阻力,两个力方向相反,舰载机受到的合力
合力方向与较大的牵引力方向一致,即水平向前,与舰载机运动方向相同。
(2)航母满载时漂浮在海面,根据物体漂浮条件和阿基米德原理,浮力等于排开海水的总重力。由题意得,排开海水的质量
排开海水的重力
因此满载浮力
(3)舰底受到的压强
(4)牵引力做的功
电磁弹射器对舰载机做功的功率
33.如图甲所示,一轻质弹簧上端固定,下端连接正方体物块,物块上表面恰与水面相平,物块的边长为10cm,水深为20cm,弹簧的上端与容器底部之间的高度为35cm,弹簧的弹力大小F与长度L的关系如图乙所示。(,g取10N/kg,弹簧未超过弹性限度)求此过程:
(1)水对物块底部的压强;
(2)此时物块受到的浮力;
(3)此时弹簧对物块的拉力;
(4)物块的密度。
【答案】(1)1000Pa
(2)10N
(3)20N
(4)
【详解】(1)由题意得,物块上表面与水面相平,物块边长
因此物块底部所处深度
水对物块底部的压强
(2)物块浸没在水中,排开水的体积等于物块的体积,物块体积
即
此时物块受到的浮力
(3)由图甲可得弹簧此时的长度
由图乙可知,弹簧原长
弹簧伸长量
由图乙,拉力
(4)物块静止,受力平衡,重力等于浮力与弹簧拉力之和,即
物块的质量
根据密度公式
六、科普阅读题
34.某物理兴趣小组在学习完浮力知识后,对潜水艇产生了很大的兴趣。于是,小组同学查阅很多资料进行学习和研究。
大国重器——潜艇
中国先后研制生产过五种潜艇,有汉级、宋级、明级三个类别,建造总数超过一百三十艘。潜艇在海水中潜行靠收排海水来控制自重,从而完成上浮和下潜过程,控制自己的潜行深度。潜艇在潜行时最怕出现“掉深”,也叫“海中断岸”,“掉深”是指潜艇下潜至某海域后骤然下降的现象。我国海军372潜艇曾遭遇过“掉深”,发生“掉深”时艇长立即发出命令:“损管警报!向所有水柜供气!”。不到10秒钟,应急供气阀门打开;1分钟内,上百个阀门关闭;2分钟后,全艇各舱室封舱完毕,3分钟后“掉深”终于停止,潜艇开始缓慢上浮。372潜艇闯过鬼门关,创造了我军乃至世界潜艇史上的奇迹。
(1)当仪表显示海水压强为4.6×106 Pa时,潜艇表面1cm2的面积受到海水压力为______ N。
(2)如图甲,潜艇在a位置静止,水舱阀门关闭,水平航行到b位置时突然下沉,则a、b两处海水的密度关系为ρa______ρb (选填“>”“<”或“=”)。
(3)“向所有水柜供气”的目的是______。
(4)若用如图乙装置模拟潜艇从b位置开始下沉时竖直方向的运动过程,在f处时,水瓶排开水受的重力______水瓶受的总重力(选填“大于”“小于”或“等于”)。
(5)同学们了解到丙中a图所示的潜艇形状是头部粗,尾部细。由此提出疑问,若潜艇头部细,尾部粗,所受水的阻力是否相同?于是他选取完全相同的模型A和B,按照丙中b图所示进行探究,其中滑轮②的作用是______;丙中 c图为探究过程俯视图,t0时刻重物开始下落,t1时刻发现模型B运动的更远,说明模型B在运动过程中,所受液体阻力较______。
【答案】(1)460
(2)>
(3)排出水柜内的水,减小潜艇自身重力
(4)大于
(5) 改变力的方向 小
【详解】(1)当仪表显示海水压强为时,根据压强公式,则潜艇表面的面积受到海水压力为
(2)潜艇在a位置静止,水舱阀门关闭,此时浮力等于重力,水平航行到b位置时突然下沉,说明浮力小于重力,则潜艇所受浮力减小,排开液体的体积不变,根据阿基米德原理可知,液体密度减小,故a、b两处海水的密度相比,。
(3)“向所有的水柜供气”的目的是排出水柜内的水,减小自身重力,使潜艇快速上浮。
(4)用如图乙装置模拟潜艇此后竖直方向的运动过程,在e处浮力等于重力,由于具有惯性,继续向下运动,水瓶仍然下沉;由于继续排水,f处浮力大于重力,即水瓶排开水受的重力大于f处水瓶受的总重力。
(5)[1]图中滑轮在使用时,轴的位置固定不动,是定滑轮,作用是改变力的方向。
[2]所挂重物的质量相等,模型所受拉力相等,重物同时开始下落,一段时间后发现模型B运动较快,说明模型B在运动过程中,所受液体阻力较小。
35.阅读短文,回答问题。
综合实践活动——伽利略彩球温度计的项目化学习活动
【问题缘起】如图甲为伽利略彩球温度计,其密闭玻璃容器内装有一种特殊液体,其液体的密度随着温度变化而改变。观察发现里面的彩球(每个彩球及其标牌的总体积相等,其热胀冷缩可以忽略)在一天中不同时刻所处的位置会发生变化。小明感到好奇,也进行了研究制作。
【原理分析】彩球温度计中的特殊液体密度随温度的变化而变化,导致小球浮沉状态发生变化,当小球悬浮时,挂牌温度与液体温度相等。
【项目研究】小明用、、三个体积均为的小球(小球的体积变化可忽略不计)和特殊液体制成简易“温度计”,用以研究液体密度与温度的关系。
【观察记录】在、、时,、、小球浮沉状态如图乙所示。
【信息处理】
(1)小球对应的温度标记应是___________℃。如图乙③中小球受到浮力___________其重力(选填“大于”“等于”或“小于”)。
(2)下列图乙中简易“温度计”的说法中,不正确的是___________。
A.小球在时所受浮力等于其时所受浮力
B.环境温度从升至,小球所受浮力变小
C.、、三个小球的质量大小关系为
D.随着环境温度的升高,特殊液体的密度会减小
(3)假设特殊液体温度每升高其密度变化,当温度由升高到时,图乙中小球受到的支持力___________(选填“增加”或“减小”)了___________N。(取10N/kg)
(4)如图乙,当环境温度为时,液体对、、三小球底部的压强分别为、和,其中___________(选填“”“”或“”)最大。
【交流评价】
(5)小明想要增大图乙中简易“温度计”能测得的最高温度,可增加一个体积相等、质量比球___________(选填“”“”或“”)更___________(选填“大”或“小”)的球。
【拓展应用】
(6)小明家中也购买了一个如图丙所示的彩球温度计,某天小明发现只有“16℃”“18℃”的小球沉底,其它小球均漂浮,则此时的气温范围为___________。
【答案】(1) 19 小于
(2)C
(3) 增加 0.012
(4)pc
(5) a 小
(6)18~20℃
【详解】(1)[1]由题意可知,当小球悬浮时,挂牌温度与液体温度相等,由图乙②b小球悬浮,此时环境温度(即液体温度)为19℃,所以小球b对应的温度应标记为19℃。
[2]如图乙③中小球b沉底,根据物体的浮沉条件可知,小球b受到的浮力小于其重力。
(2)A.小球a在时处于漂浮状态,F浮=Ga;时,小球a处于悬浮状态,F浮′=Ga,故小球a在时所受浮力等于其时所受浮力,故A正确,不符合题意;
D.当液体温度升高时,小球b先漂浮,再悬浮,这一过程中小球b的浮力不变,但浸入液体中的体积逐渐增大,由F浮=ρ液gV排可知,液体的密度变小;b球由悬浮到沉底过程中,根据浮沉条件可知,其受到的浮力减小,但浸没后V排不变,根据F浮=ρ液gV排可知,液体的密度变小,所以得出液体A的密度随温度的升高而减小,故D正确,不符合题意;
B.液体的密度随温度的升高而减小,环境温度从升至,液体密度变小;小球始终浸没,V排不变,所受浮力变小,故B正确,不符合题意;
C.①图中,c悬浮,c球受到的Fc=Gc;②图中,b悬浮,b球受到的Fb=Gb; ③图中,a悬浮,a球受到的Fa=Ga;由于液体的密度随温度的升高而减小,且Va=Vb=Vc,由F浮=ρ液gV排可知,Fc>Fb>Fa,所以Gc>Gb>Ga,根据G=mg可知,mc>mb>ma,故C错误,符合题意。
故选C。
(3)[1]由于液体的密度随温度的升高而减小,所以25℃时,小球c沉底,且密度变小,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力变小,根据F支=F压=G-F浮可知,小球受到的支持力增加。
[2]特殊液体温度每升高其密度变化,温度由升高到时,升高了2℃,故密度变化了,升高到时,小球c一直沉底,所以小球c受到的浮力的变化量为ΔF浮=F浮-F浮′=ρgVc-ρ′gVc=(ρ-ρ′)gVc=0.06×103kg/m3×10N/kg×2×10-5m3=0.012N
(4)当环境温度为10℃时,液体密度变大,小球c也会漂浮,三球都漂浮,根据浮沉条件可知,三球受到的浮力相等。由于小球c最后漂浮,排开的液体体积最大,浸在液体中最深,根据p=ρgh可知,小球c底部受到的压强最大。
(5)[1][2]由于液体的密度随温度的升高而减小,所以要使“温度计”能测得的最高温度,液体密度更小,而小球需悬浮,所以可增加一个体积相等、密度更小的小球,根据m=ρV可知,该小球的质量比球a更小。
(6)当温度降低到小球所标注的温度值时,该小球会浮起。只有“16℃”、“18℃”的小球沉底,则温度大于“18℃”,另外分析可知,“20℃”、“22℃”、“24℃”的小球上浮,则温度小于“20℃”,故此时的气温范围18℃~20℃。
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