第九章 浮力第三节 物体的浮沉 分层练习2025-2026学年沪粤版物理八年级下册
2026-05-20
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资源信息
| 学段 | 初中 |
| 学科 | 物理 |
| 教材版本 | 初中物理沪粤版八年级下册 |
| 年级 | 八年级 |
| 章节 | 9.3 物体的浮沉 |
| 类型 | 作业-同步练 |
| 知识点 | - |
| 使用场景 | 同步教学-新授课 |
| 学年 | 2026-2027 |
| 地区(省份) | 全国 |
| 地区(市) | - |
| 地区(区县) | - |
| 文件格式 | DOCX |
| 文件大小 | 2.42 MB |
| 发布时间 | 2026-05-20 |
| 更新时间 | 2026-05-20 |
| 作者 | xkw_270 |
| 品牌系列 | - |
| 审核时间 | 2026-05-20 |
| 下载链接 | https://m.zxxk.com/soft/57955626.html |
| 价格 | 1.00储值(1储值=1元) |
| 来源 | 学科网 |
|---|
摘要:
**基本信息**
本练习以物体浮沉条件为核心,通过基础概念辨析、公式计算、图像分析及实际应用四层设计,实现从单一知识点到综合能力的进阶,有效培养物理观念与科学思维。
**分层设计**
|层次|知识覆盖|设计特色|
|----|----------|----------|
|基础层|浮沉条件基本判断|以选择、填空形式辨析漂浮/悬浮的密度、浮力与重力关系,如木块与小球浮沉比较|
|提升层|浮沉条件计算|结合密度、体积进行浮力公式应用,如空心铁球浮沉判断、橡皮泥浮沉实验分析|
|综合层|浮力图像问题|通过弹簧测力计示数-深度图像考查浮力变化、密度计算,培养科学推理能力|
|应用层|实际情境应用|联系潜水艇、轮船、气球等科技实例(如“奋斗者”号、“极目一号”),体现科学态度与社会责任|
内容正文:
沪粤版(2024)八年级下册 第九章 浮力第三节 物体的浮沉 分层练习
物体的浮沉条件
1、如图所示,三个完全相同的容器内装有适量的水后,在乙容器内放入木块漂浮在水面上,丙容器内放一个实心小球悬浮在水中,此时,甲、乙、丙三个容器内水面高度相同,下列说法正确的是( )
A.乙容器中木块的密度等于丙容器中小球的密度
B.三个容器中的水对容器底部的压力相等
C.如果向乙容器中加入盐水(ρ盐水>ρ水),木块受到的浮力变大
D.如果向丙容器中加入酒精(ρ酒精<ρ水),小球受到的浮力不变
2、如图所示,某些鱼的浮沉靠鳔的胀缩实现,下列说法正确的是( )
A.当鳔膨胀时,鱼会上浮
B.当鳔收缩时,鱼的浮力不变
C.鱼的浮沉是通过改变自身重力实现的
D.当鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
3、水平桌面上有两个底面积相同的容器,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所示,A球有一半体积露出液面,两容器内液面相平。则两小球所受浮力大小关系是FA FB,两种液体对容器底部的压力大小关系是F甲______F乙。
4、将两个质量相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入甲、乙两杯水中,静止时如图所示,由此可知,橡皮泥的密度 水的密度,甲杯中橡皮泥所受的浮力 乙杯中橡皮泥所受的浮力。(两空均选填“大于”“小于”或“等于”)
有关物体浮沉条件的计算
1、用同材料制成、质量相等的空心方形盒和实心玩具鱼,把玩具鱼密封在盒内,再将盒放入水中,盒在水中如图所示位置静止,已知材料密度为ρ,方形盒的体积为V,水的密度为ρ水,则下列说法正确的是( )
A.玩具鱼的质量为ρ水V
B.方形盒与玩具鱼的体积之比为ρ:ρ水
C.方形盒空心部分的体积为VV
D.水对盒下表面的压力为ρ水gV
2、有一个不吸水的小球,其质量为40g,体积为30cm3,先把它轻轻放入盛水的溢水杯中(能保证小球漂浮或浸没),当小球静止时,溢出水的质量为10g,则小球受到的浮力为(g取10N/kg)( )
A.0.3N
B.0.1N
C.0.2N
D.0.4N
3、把体积为200cm3的物块放入水中,当它静止时浸入水中的体积为160cm3,则该物块静止时排开水的质量是 g,受到的浮力大小为 N,该物块的密度为 kg/m3。(水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
4、(1)一个小球所受的重力为5N、体积为5×10-4m3,将它浸没在水中时,小球所受浮力为 N,浮力的方向是 的。放开手后,小球将 (选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)。(g取10N/kg)
(2)如图,一只重3N的青蛙玩具漂浮在斜面上的水杯中,请画出青蛙所受力的示意图。
5、一个空心铁球重为4.5N,体积为。使它浸没在水中,放手后它是上浮、下沉还是悬浮?(g取)
6、如图甲所示,将边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时木块有的体积露出水面;若将石块放到木块上方,静止时木块刚好全部浸入水中如图乙所示。容器底面积为400cm2。求:
(1)未放石块时木块受到的浮力;
(2)石块的重力;
(3)放上石块前后,容器对地面的压强变化量。
有关浮力图像问题的计算
1、图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是8N
B.圆柱体受到的最大浮力是4N
C.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700Pa
2、如图甲所示,喜欢动手动脑的小高同学在弹簧测力计下端用轻质细线系着底面积为40cm2的实心圆柱体,圆柱体浸没在水中,不与容器壁、容器底接触。现将其以1cm/s的速度匀速拉出水面,弹簧测力计示数F随圆柱体上升时间t的变化关系如图乙所示。不计圆柱体表面所沾水和细线体积,下列说法正确的是( )
A.圆柱体的重力大小为15N
B.圆柱体的密度为3×103kg/m3
C.容器底面积为100cm2
D.圆柱体上表面刚要露出水面时,下表面受到水的压强为1250Pa
3、如图甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。则:
(1)分析图像可知,圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(2)该圆柱体的密度是 kg/m3;
(3)分析图像CD段,可得出结论: 。
4、如图甲所示,一个底面积为、质量为270g的金属块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,金属块的下表面刚好接触某未知液体的液面。将金属块缓慢浸入液体,液面足够高,弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙所示,则液体的密度为 ,金属的密度为 。()
5、图甲所示是使用汽车打捞水下重物的示意图,汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t的变化图象,设t=0s时汽车开始提升重物,不计绳重和绳与滑轮的摩擦。求:(g取10 N/ kg)
(1)重物露出水面前,汽车对重物的拉力。
(2)打捞前,重物上表面所受水的压强。
(3)重物露出水面前受到的浮力。
6、小平同学按图所示的步骤做“探究浮力大小与哪些因素有关”实验。
(1)通过比较步骤甲、乙、丙可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与物体排开液体的 有关;比较步骤甲、 、丁可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;比较甲、丁、 可以探究浮力大小与液体密度的关系。
(2)若完成实验后,小平发现整个实验中弹簧测力计都忘记了校零,则测得物体浸没在水中受到的浮力与真实值相比 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(3)用弹簧测力计拉着物体从水面缓慢浸入水中,根据实验数据描绘的弹簧测力计示数随物体浸入深度变化的关系图像如下图所示,其中最符合实际的是___________(填字母)。
A.
B.
C.
(4)小平又做了图所示的实验,图中的四个实验步骤(ABCD)的最佳顺序是 。若弹簧测力计的示数和的大小关系为 ,则验证了“阿基米德原理”:浸入液体中的物体所受的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小。
潜水艇
1、核潜艇是我国海军的战略利器,如图所示。在训练时,对该潜艇的分析正确的是(海水密度不变)( )
A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B.浮在水面时,排开的水所受的重力等于自身重力
C.在海水中上浮时,所受的浮力逐渐变大
D.下潜过程中,海水对潜艇底部的压强不变
2、2023年初,“奋斗者”号潜水器圆满完成国际首次环大洋洲载人深游科考任务,顺利返回三亚,如图所示,本航次中,“奋斗者”号最大下潜深度约,这是人类首次抵达蒂阿曼蒂那海沟开展实地观察和取样。当“奋斗者”完全潜入水中时,排开水的体积为,海水的密度为,取。下列说法错误的是( )
A.潜水器是通过改变自身重力实现上浮或下沉的
B.潜水器下潜过程中浮力小于重力
C.在深处,潜水器受到海水的压强是
D.当潜水器完全潜入水中时,所受浮力为
3、一艘科考潜水艇在深海考察活动中,悬浮在水面下200m处,然后根据指令下潜至300m处保持悬浮,海水密度不变。在此过程中( )
A.只需向水舱内充水
B.只需让水舱向外排水
C.需先让水舱向外排水,后向水舱内充水
D.需先向水舱内充水,后让水舱向外排水
4、如图,一艘核潜艇在一次军事演习中,先悬停在水面下200m处,根据演习指令,需要下潜至300m处悬停,在此过程中浮力大小 (选填“变大”“不变”或“变小”),为完成此下潜过程,需要向水舱内充水、排水的情是 。
5、如图所示,同学们利用饮料瓶设计了很多奇妙的物理实验。
(1)水从开口矿泉水瓶的小孔喷出,水面降低,水喷出的距离变短,说明水产生的压强与 有关;
(2)用饮料瓶、透明胶带、螺母、塑料管按图制作了一只潜水艇模型。为使潜水艇下沉,则必须从进排气管处 (选填“吹气”或“吸气”),潜水艇从图中位置下沉的过程中所受到水的浮力 ;(选填“减小”“不变”或“增大”)
(3)如图是小明制作的“浮沉子”。为观察到小瓶在水中的浮沉现象,大瓶瓶盖应该 (选填“旋紧”“拧开”或“旋紧拧开都可以”);为使漂浮于水面上的小瓶子下沉,小明应
(选填“松开”“捏紧”)手指。
6、如图所示,某科技小组利用容积为500mL、质量为20g、厚度不计的饮料瓶做成了潜水艇模型,已知图中螺母配重为100g、体积忽略不计,进排水口和进排气管的质量和体积均忽略不计,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)潜水艇模型浸没在水中时受到的浮力;
(2)为了使潜水艇模型恰好悬浮在水中,需要在饮料瓶中装入多少克的水?
轮船
1、2023年12月27日,中国首艘超深水大洋科考钻探船——“梦想”号顺利完成首次试航。“梦想”号总重为33000t,具备海域11000m的钻探能力。海水密度为,取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.“梦想”号从大海驶入内河会上浮一些
B.“梦想”号从大海驶入内河,其船底受到的水的压力变小
C.“梦想”号静止在海面时,排开海水的体积为
D.海面下1000m深处海水的压强为
2、如图所示的是世界上最大的豪华邮轮之一“海洋魅力”号,长361m,宽66m,满载时排水量达22.5万吨,满载时吃水深度达30m,可以搭载6360名游客。下列相关说法正确的是(g取,)( )
A.轮船匀速航行时,所受浮力方向竖直向下
B.轮船漂浮在海面上,所受浮力大于重力
C.满载时船受到的浮力为
D.游客下船后船受到的浮力保持不变
3、2022年11月10日,第三艘075型两栖攻击舰安徽舰亮相:075型两栖攻击舰是中国最新一代两栖作战的武器装备,具备立体登陆作战能力。如图所示,这艘攻击舰最大排水量约为,吃水深度为。下列说法正确的是( )
A.军舰航行时,受到的浮力大于军舰的总重力
B.直升机从军舰上飞走后,军舰所受浮力不变
C.军舰吃水深度越深,舰底受到水的压强越大
D.因为流速越大的位置流体压强越小,所以两艘军舰可以近距离并排航行
4、如图为我国第二大半潜船“新耀华”号,它主要用于运输无法分割吊装的超大型装备。该船的排水量为8万吨,配有108个压载水舱,最大下潜吃水30.5m,该船满载时受到的浮力为 N;当“新耀华”号要上浮时,应向压载水舱中 (选填“注入”或“排出”)水。
5、我国从远古时代就开始利用浮力了。据考古工作者发现,在距今7500年前的新石器时期,我国古代劳动人民就制造出了独木舟,如图所示。该独木舟所用木材的体积为,质量为60kg,g取10N/kg,。请完成以下问题:
(1)古人把“独木”掏空成“舟”,这是为了 (选填“增大”或“减小”)可利用的浮力;乘舟下河捕鱼,与出发时相比,满载归来时舟要 (选填“上浮”或“下沉”)一些。
(2)制作该独木舟所用材料的密度为多少?
(3)空载的独木舟漂在水面上时受到的浮力为多少?
(4)空载的独木舟漂在水面上时排开水的体积为多少?
气球与飞艇
1、(新科技)2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ 型浮空艇从海拔4300米的科考营地顺利升空后达到9032米,超过珠峰高度,创造浮空艇大气科学观测世界纪录。如图所示是“极目一号”Ⅲ型浮空艇在空中上升的情景,假设浮空艇的体积保持不变,海拔越高空气的密度越小,下列分析正确的是( )
A.浮空艇内所充气体的密度大于空气密度
B.浮空艇上升过程中所受的浮力保持不变
C.浮空艇上升过程中受到的大气压强变大
D.浮空艇受到的浮力等于它排开空气所受的重力
2、在如图所示的四个实例中,是利用空气浮力的是( )
A.匀速行驶的列车 B.加速起飞的飞机
C.发射升空的火箭 D.匀速上升的气球
A.答案A
B.答案B
C.答案C
D.答案D
3、气球和飞艇是利用空气对它的 升到空中的,是靠改变气囊的体积调节 大小来控制升降的。
4、如图所示,充满氢气的气象探测气球携带探空仪(体积不计)在高空测量,工作完毕后释放部分氢气,气球体积缩小,所受浮力随之 ,气球下落。气球球囊(厚度不计)、细绳及探空仪的总质量为1.2 kg,空气密度为1.29 kg/m3,当它恰能缓慢下降时,球内氢气密度为0.09 kg/m3,此时气球的体积为 m3。
5、热气球是一种用热空气作为浮升气体的气球,是人类最早的飞行工具,由球囊、吊篮和加热装置三部分构成,如图所示。中国普遍使用的是七级热气球,体积为2000m3,空载时球囊布料、吊篮和加热装置总质量为300kg。空气加热后密度减小,温度达100℃ 时密度为0.95kg/m3,常温时空气密度为1.29kg/m3。假设热气球周围空气均处于常温状态,内部空气温度恒定为100℃ 球囊外壳、吊篮、加热装置体积忽略不计,求:
(1)热气球内部空气的质量;
(2)热气球受到的浮力;
(3)热气球若要正常离地,能负载的最大质量。
6、阅读短文,回答问题:
2022年5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ 型浮空艇从海拔4270m的科考营地顺利升空,4点40分达到9032m,超过珠峰8848.32m的高度,创造浮空艇大气科学观测世界纪录。
“极目一号”Ⅲ 型浮空艇的体积约9000m3,总质量约为2.6t,内部上层充满氦气,中间隔开,下层是空气.随着高度升高,通过排出下面部分的空气,调节整个浮空艇的压差在安全范围内.通过与地面锚泊设备连接的系揽进行升空和驻空,通过系揽里的两根电线给整个载荷供电,通过搭载的各种探测仪器展开垂直观测,助力揭示青藏高原环境变化机理,对推动高原可持续发展、推进国家生态文明建设、促进全球生态环境保护产生深远影响。
(1)“极目一号”上升的平均速度 (选填“大于”“小于”或“等于”)人正常行走的速度;
(2)浮空艇内的氦气密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)艇外空气密度;
(3)艇体材料除应具有高强度特性外还应具有怎样的特性?(写出一种即可) 。
沪粤版(2024)八年级下册 第九章 浮力第三节 物体的浮沉 分层练习(参考答案)
1物体的浮沉条件
1、如图所示,三个完全相同的容器内装有适量的水后,在乙容器内放入木块漂浮在水面上,丙容器内放一个实心小球悬浮在水中,此时,甲、乙、丙三个容器内水面高度相同,下列说法正确的是( )
A.乙容器中木块的密度等于丙容器中小球的密度
B.三个容器中的水对容器底部的压力相等
C.如果向乙容器中加入盐水(ρ盐水>ρ水),木块受到的浮力变大
D.如果向丙容器中加入酒精(ρ酒精<ρ水),小球受到的浮力不变
【答案】B
【解析】根据物体的浮沉条件可知,木块漂浮在水中,木块的密度小于水的密度,小球悬浮在水中,小球的密度等于水的密度,因此小球的密度大于木块的密度,故A错误;三个容器中水面的高度相同,根据可知,水对容器底部的压强相等,三个容器的底面积相同,由可知,三个容器中的水对容器底部的压力相等,故B正确;如果向乙容器中加入盐水,导致液体的密度变大,木块的密度仍然小于液体的密度,仍然会漂浮,浮力等于其重力,保持不变,故C错误;如果向丙容器中加入酒精,导致液体的密度变小,小球的密度会大于液体的密度,导致小球下沉,小球仍处于浸没状态,排开液体的体积不变,由可知,小球受到的浮力变小,故D错误。
2、如图所示,某些鱼的浮沉靠鳔的胀缩实现,下列说法正确的是( )
A.当鳔膨胀时,鱼会上浮
B.当鳔收缩时,鱼的浮力不变
C.鱼的浮沉是通过改变自身重力实现的
D.当鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
【答案】A
【解析】由题意可知:当鱼鳔膨胀时,鱼的质量不变,鱼的重力也不变,但鱼排开水的体积变大,由阿基米德原理可知:鱼受到的浮力变大;当鱼受到的浮力大于重力时,根据物体的浮沉条件可知:鱼会上浮,故A正确;
由题意可知:当鱼鳔收缩时,鱼排开水的体积变小,由阿基米德原理可知:鱼受到的浮力变小,故B错误;
鱼鳔的膨胀或收缩不改变鱼的质量,则鱼的重力不变,但鱼鳔的胀缩改变鱼排开水的体积,由阿基米德原理可知:鱼的浮力会改变,即鱼的浮沉是通过改变排开液体的体积实现浮沉的,故C错误;
当鱼鳔膨胀时,鱼排开水的体积变大,鱼受到的浮力变大,根据阿基米德原理可知:鱼受到的浮力大小等于鱼排开水的重力,即当鳔膨胀时,鱼排开水的重力变大,故D错误。
3、水平桌面上有两个底面积相同的容器,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所示,A球有一半体积露出液面,两容器内液面相平。则两小球所受浮力大小关系是FA FB,两种液体对容器底部的压力大小关系是F甲______F乙。
【答案】= >
【解析】如图,A球漂浮于液面,受到的浮力等于它的重力;B球悬浮于液体中,受到的浮力等于它的重力;两小球重力相等,所以它们受到的浮力也相等,即两小球所受浮力大小关系是FA=FB。A球处于漂浮状态,则;B球处于悬浮状态,则;两小球密度相同,所以两种液体密度关系为;两液体深度相同,则根据可知,液体对容器底的压强关系为,两容器底面积相同,根据可知,两种液体对容器底部的压力大小关系是F甲 >F乙。
4、将两个质量相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入甲、乙两杯水中,静止时如图所示,由此可知,橡皮泥的密度 水的密度,甲杯中橡皮泥所受的浮力 乙杯中橡皮泥所受的浮力。(两空均选填“大于”“小于”或“等于”)
【答案】大于;小于。
【解析】实心球橡皮泥沉到容器底部,根据物体浮沉条件可知,橡皮泥的密度大于水的密度;
实心球橡皮泥受到的浮力:F球<G①
碗状橡皮泥漂浮在水面,碗状橡皮泥受到的浮力:F碗=G②
由①②可得:F球<F碗。
2有关物体浮沉条件的计算
1、用同材料制成、质量相等的空心方形盒和实心玩具鱼,把玩具鱼密封在盒内,再将盒放入水中,盒在水中如图所示位置静止,已知材料密度为ρ,方形盒的体积为V,水的密度为ρ水,则下列说法正确的是( )
A.玩具鱼的质量为ρ水V
B.方形盒与玩具鱼的体积之比为ρ:ρ水
C.方形盒空心部分的体积为VV
D.水对盒下表面的压力为ρ水gV
【答案】C
【解析】由于方形盒和实心玩具鱼整体悬浮时,总重力等于浮力,即G总=F浮=ρ水gV,则玩具鱼的重力G1G总ρ水gV,玩具鱼的质量m1ρ水V,故A错误;
假设方形盒和实心玩具鱼分别为m,则玩具鱼的体积V1=,方形盒和实心玩具鱼的总重力G总=2mg;根据阿基米德原理得盒的体积V,所以盒与玩具鱼的体积之比,故B错误;
根据盒与玩具鱼的体积之比,变形得实心玩具鱼的体积V1,因为同种材料制成质量相等的方形盒和实心玩具鱼,所以方形盒中材料的体积等于实心玩具鱼的体积,即V方盒=V1,则盒空心部分的体积V空心=V﹣V方盒=V﹣V1=VV,故C正确;
根据压力差法可知,水对盒的浮力等于水对盒下表面的压力减去水对盒上表面的压力,所以水对盒下表面的压力大于水对盒的浮力,即水对盒下表面的压力大于ρ水gV,故D错误。
2、有一个不吸水的小球,其质量为40g,体积为30cm3,先把它轻轻放入盛水的溢水杯中(能保证小球漂浮或浸没),当小球静止时,溢出水的质量为10g,则小球受到的浮力为(g取10N/kg)( )
A.0.3N
B.0.1N
C.0.2N
D.0.4N
【答案】A
【解析】小球的密度:ρ1.33g/cm3>ρ水,
由物体的浮沉条件可知,小球轻轻放入盛水的溢水杯中,小球将沉底,
则小球排开水的体积V排=V=30cm3,
小球受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×30×10﹣6m3=0.3N;
3、把体积为200cm3的物块放入水中,当它静止时浸入水中的体积为160cm3,则该物块静止时排开水的质量是 g,受到的浮力大小为 N,该物块的密度为 kg/m3。(水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】 160 1.6 0.8×103
【解析】已知物块浸入水中的体积为160cm3,物块排开水的体积为160cm3,则排开水的质量
m排=ρ水V=1.0×103kg/m3×160×10-6m3=0.16kg=160g
物块受到的浮力大小
F浮=G排=m排g=0.16kg×10N/kg=1.6N
由题意可知,物块漂浮在水中,则物块的重力
物块的质量
物块的密度
4、(1)一个小球所受的重力为5N、体积为5×10-4m3,将它浸没在水中时,小球所受浮力为 N,浮力的方向是 的。放开手后,小球将 (选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)。(g取10N/kg)
(2)如图,一只重3N的青蛙玩具漂浮在斜面上的水杯中,请画出青蛙所受力的示意图。
【答案】(1) 5 竖直向上 悬浮 (2)见解析图
【解析】(1)小球浸没在水中排开液体的体积为
小球所受浮力为
浮力的方向与重力的方向相反,是竖直向上的。
放开手后,由于小球受到的重力是5N,浸没在水中受到的浮力也为5N,即
根据物体的浮沉条件可知,小球将悬浮在水中。
(2)一只重3N的青蛙玩具漂浮在斜面上的水杯中,此时青蛙受到竖直向下的重力与竖直向上的浮力的作用,两力等大,过青蛙的重心分别做竖直向下、竖直向上的带箭头的直线,分别表示重力、浮力,浮力的大小均为3N,如图
5、一个空心铁球重为4.5N,体积为。使它浸没在水中,放手后它是上浮、下沉还是悬浮?(g取)
【答案】悬浮
【解析】当铁球浸没在水中时,排开水的体积V排=V=0.45dm3=4.5×10-4m3
铁球受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4.5×10-4m3=4.5N
因为F浮=G,所以铁球在水中悬浮。
6、如图甲所示,将边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时木块有的体积露出水面;若将石块放到木块上方,静止时木块刚好全部浸入水中如图乙所示。容器底面积为400cm2。求:
(1)未放石块时木块受到的浮力;
(2)石块的重力;
(3)放上石块前后,容器对地面的压强变化量。
【答案】(1)6N
(2)4N
(3)100Pa
【解析】(1)未放石块时木块受到的浮力为
(2)由题图甲木块漂浮可得,木块的重力为
木块刚好全部浸入水中时所受浮力为
对木块受力分析可得
则石块的重力为
(3)由图可知,水没有溢出,则放石块前后,容器底部所受总压力之差正好是石块的重力差,为4 N,容器底面积
则压强变化量
3有关浮力图像问题的计算
1、图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是8N
B.圆柱体受到的最大浮力是4N
C.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700Pa
【答案】C
【解析】由图像可知,h=0时,F1=12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡可知, 圆柱体重力为,故A错误;
由图像可知,h在7~9cm之间时,F3=4N,拉力不变,说明物体此时完全浸没在水中,此时浮力最大,最大浮力为,故B错误;
物体的体积为
物体的质量为
物体的密度为
故C正确;
由图像可知,h=3cm时,圆柱体开始浸入水中,h=7cm时,圆柱体完全浸没在水中,由此可知,圆柱体的高度为
由可知,圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为
故D错误。
2、如图甲所示,喜欢动手动脑的小高同学在弹簧测力计下端用轻质细线系着底面积为40cm2的实心圆柱体,圆柱体浸没在水中,不与容器壁、容器底接触。现将其以1cm/s的速度匀速拉出水面,弹簧测力计示数F随圆柱体上升时间t的变化关系如图乙所示。不计圆柱体表面所沾水和细线体积,下列说法正确的是( )
A.圆柱体的重力大小为15N
B.圆柱体的密度为3×103kg/m3
C.容器底面积为100cm2
D.圆柱体上表面刚要露出水面时,下表面受到水的压强为1250Pa
【答案】D
【解析】由图乙可知,当上升时间大于20s时,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数为20N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力为20N,故A错误;
由图乙可知,圆柱体在0~10s内,圆柱体一直浸没水中,排开水的体积不变,根据知圆柱体所受浮力不变,根据称重法可得,圆柱体受到的最大浮力为
由可得圆柱体的体积为
根据可知,圆柱体的质量为
圆柱体的密度为
故B错误;
圆柱体从第10s开始上表面露出水面,第20s完全离开水面,则圆柱体高度为
容器底面积为
故C错误;
圆柱体的高度为
圆柱体上表面刚露出水面时,下表面距离水面的距离为0.125m,则下表面受到水的压强为
故D正确。
3、如图甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止。图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。则:
(1)分析图像可知,圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(2)该圆柱体的密度是 kg/m3;
(3)分析图像CD段,可得出结论: 。
【答案】(1)4
(2)
(3)见解析
【解析】(1)由图乙知,AB段,圆柱体未接触水面,弹簧测力计的示数为6N,即圆柱体的重力为6N;BC段是浸入水中,尚未浸没的过程;CD段已经浸没水中,此过程测力计的示数为2N,据称重法测浮力知,浸没水中时,圆柱体所受的浮力
(2)圆柱体浸没水中,排开水的体积等于自身的体积,据阿基米德原理得,圆柱体的体积
圆柱体的质量
圆柱体的密度
(3)圆柱体浸没后继续下降,即浸入深度变大,所受的浮力保持不变。所以可得:物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关。
4、如图甲所示,一个底面积为、质量为270g的金属块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,金属块的下表面刚好接触某未知液体的液面。将金属块缓慢浸入液体,液面足够高,弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙所示,则液体的密度为 ,金属的密度为 。()
【答案】
【解析】金属块的重力为
根据图像可知,当金属块浸入的深度为10cm时,弹簧测力计的示数为,金属块继续浸入,弹簧测力计的示数不变,由此可知,金属块的高度为
金属块浸没在液体中时受到的浮力为
金属块的体积为
当金属块浸没在液体中时,金属块排开液体的体积等于金属块的体积,即
液体的密度
金属块的密度
5、图甲所示是使用汽车打捞水下重物的示意图,汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的功率P随时间t的变化图象,设t=0s时汽车开始提升重物,不计绳重和绳与滑轮的摩擦。求:(g取10 N/ kg)
(1)重物露出水面前,汽车对重物的拉力。
(2)打捞前,重物上表面所受水的压强。
(3)重物露出水面前受到的浮力。
【答案】 (1)3500N
(2)1×105pa
(3)500N
【解析】(1)由图乙可知,重物露出水面前,汽车功率为700W,汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动运动,根据功率公式
解得F1=3500N。
(2)由图乙可知,从开始打捞到重物上表面漏出水面,共用时50s,故重物上表面到水面深度为
根据液体压强公式,重物上表面所受水的压强为
(3)由图乙可知,重物露出水面后,汽车功率为800W,汽车以恒定的速度v=0.2m/s向右运动运动,根据功率公式
解得F2=4000N,重物露出水面前受到的浮力
6、小平同学按图所示的步骤做“探究浮力大小与哪些因素有关”实验。
(1)通过比较步骤甲、乙、丙可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与物体排开液体的 有关;比较步骤甲、 、丁可以得出结论:同种液体中,物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;比较甲、丁、 可以探究浮力大小与液体密度的关系。
(2)若完成实验后,小平发现整个实验中弹簧测力计都忘记了校零,则测得物体浸没在水中受到的浮力与真实值相比 (选填“偏大”“不变”或“偏小”)。
(3)用弹簧测力计拉着物体从水面缓慢浸入水中,根据实验数据描绘的弹簧测力计示数随物体浸入深度变化的关系图像如下图所示,其中最符合实际的是___________(填字母)。
A.
B.
C.
(4)小平又做了图所示的实验,图中的四个实验步骤(ABCD)的最佳顺序是 。若弹簧测力计的示数和的大小关系为 ,则验证了“阿基米德原理”:浸入液体中的物体所受的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小。
【答案】(1)体积 丙 戊
(2)不变
(3)C
(4)DBAC
【解析】(1)观察步骤甲、乙、丙可以发现,物体逐渐浸入水中,排开水的体积逐渐增大,液体的密度不变,弹簧测力计示数逐渐减小,即浮力逐渐增大,所以可得出结论:物体受到的浮力大小与排开液体体积有关。
观察步骤甲、丙、丁可以发现,物体逐渐浸入水中,排开水的体积不变,液体的密度不变,弹簧测力计示数不变,即浮力大小不变,所以可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
观察步骤甲、丁、戊可以发现,同一个物体浸没在不同液体中,排开的液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计示数不同,即浮力大小不同,所以可以探究浮力大小与液体密度的关系。
(2)浮力等于物体重力与弹簧测力计的示数之差,整个实验中弹簧测力计都忘记了校零不影响差值,故测得物体浸没在水中受到的浮力与真实值相比不变。
(3)随着物体浸入水中的深度增加,排开水的体积也增加,根据F浮=ρ液gV排知,浮力与排开水的体积成正比;根据F浮=G-F可知,弹簧测力计的示数与物体排开水的体积是一次函数关系,到物体完全浸没后,浮力不变,测力计的示数也不变,故C图符合题意。
(4)最合理的实验顺序是:
1、测出空桶的重力;
2、测出物体所受到的重力;
3、把物体浸在装满水的溢水杯中,测出测力计的示数;
4、测出桶和排开的水受到的重力;
故正确顺序为:DBAC。
小平又做了如图的实验,浮力为
排开液体的重力
若F2-F1=F3-F4,则验证了“阿基米德原理”:浸入液体中的物体所受的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小。
4潜水艇
1、核潜艇是我国海军的战略利器,如图所示。在训练时,对该潜艇的分析正确的是(海水密度不变)( )
A.通过改变排开水的体积来实现上浮与下沉
B.浮在水面时,排开的水所受的重力等于自身重力
C.在海水中上浮时,所受的浮力逐渐变大
D.下潜过程中,海水对潜艇底部的压强不变
【答案】B
【解析】潜水艇通过改变自身重力来实现浮沉,故A错误;
浮出水面时,处于二力平衡状态,由阿基米德原理知
故B正确;
上浮时,潜艇的排水体积不变,故所受浮力大小不变,故C错误;
下潜时,深度不断增加,根据压强公式可知,海水对底部的压强不断增大,故D错误;
2、2023年初,“奋斗者”号潜水器圆满完成国际首次环大洋洲载人深游科考任务,顺利返回三亚,如图所示,本航次中,“奋斗者”号最大下潜深度约,这是人类首次抵达蒂阿曼蒂那海沟开展实地观察和取样。当“奋斗者”完全潜入水中时,排开水的体积为,海水的密度为,取。下列说法错误的是( )
A.潜水器是通过改变自身重力实现上浮或下沉的
B.潜水器下潜过程中浮力小于重力
C.在深处,潜水器受到海水的压强是
D.当潜水器完全潜入水中时,所受浮力为
【答案】C
【解析】潜水艇在水中排开水的体积不变,由阿基米德原理可知受到的浮力不变,为了实现上浮和下沉,是通过改变自身的重力来实现的,故A正确,不符合题意;
根据浮沉条件,物体受到的浮力小于重力,物体下沉,所以潜水器下潜过程中,浮力小于重力,故B正确,不符合题意;
在深处,潜水器受到海水的压强p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10010m=1.001×108Pa
故C错误,符合题意;
当潜水器完全潜入水中时,所受浮力为F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×51m3=5.1×105N
故D正确,不符合题意。
3、一艘科考潜水艇在深海考察活动中,悬浮在水面下200m处,然后根据指令下潜至300m处保持悬浮,海水密度不变。在此过程中( )
A.只需向水舱内充水
B.只需让水舱向外排水
C.需先让水舱向外排水,后向水舱内充水
D.需先向水舱内充水,后让水舱向外排水
【答案】D
【解析】潜水艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的,根据指令下潜至300m,即要下沉,此时需要增加潜水艇的重力,向水舱内充水,后潜水艇要在300m处保持悬浮,处于平衡状态,则受到的浮力需要和潜水艇的重力大小相等,因此再向水舱外排水,使重力的大小等于浮力的大小,因此是先向水舱内充水,后让水舱向外排水,故D符合题意,ABC不符合题意。
4、如图,一艘核潜艇在一次军事演习中,先悬停在水面下200m处,根据演习指令,需要下潜至300m处悬停,在此过程中浮力大小 (选填“变大”“不变”或“变小”),为完成此下潜过程,需要向水舱内充水、排水的情是 。
【答案】 不变 先充水再排水
【解析】核潜艇从水面下200m处下潜至300m处的过程中,核潜艇排开液体的体积不变,由公式可知,核潜艇受到的浮力大小不变。
由题意可知,核潜艇先下潜再悬浮,因整个过程中核潜艇所受浮力向上,且保持不变,开始时,核潜艇先悬停在水面下200m处,此时核潜艇受到的浮力等于重力,核潜艇下潜时,重力应大于浮力,故需要增大核潜艇的重力,即需要充水,而核潜艇下潜至300m处悬停时,所受浮力等于重力,故此时应减小核潜艇的重力,即需要排水,故为完成此下潜过程,需要向水舱内先充水再排水。
5、如图所示,同学们利用饮料瓶设计了很多奇妙的物理实验。
(1)水从开口矿泉水瓶的小孔喷出,水面降低,水喷出的距离变短,说明水产生的压强与 有关;
(2)用饮料瓶、透明胶带、螺母、塑料管按图制作了一只潜水艇模型。为使潜水艇下沉,则必须从进排气管处 (选填“吹气”或“吸气”),潜水艇从图中位置下沉的过程中所受到水的浮力 ;(选填“减小”“不变”或“增大”)
(3)如图是小明制作的“浮沉子”。为观察到小瓶在水中的浮沉现象,大瓶瓶盖应该 (选填“旋紧”“拧开”或“旋紧拧开都可以”);为使漂浮于水面上的小瓶子下沉,小明应
(选填“松开”“捏紧”)手指。
【答案】(1)水的深度
(2)吸气 不变
(3)旋紧 捏紧
【解析】(1)水从开口矿泉水瓶的小孔喷出,水面降低,水喷出的距离变短,即深度越小,压强越小,说明水产生的压强与深度有关。
(2)潜水艇的原理是通过改变自身重力来实现上浮和下潜的,为使潜水艇下沉,需要增加重力,则必须从进排气管处吸气,使水进入潜水艇。
潜水艇在图中位置已浸没在水中,下沉的过程中,排开液体的体积不变,根据阿基米德原理可知,潜水艇从图中位置下沉的过程中所受到水的浮力不变。
(3)为观察到小瓶在水中的浮沉现象,大瓶内的空气必须是密封的,所以大瓶瓶盖应该旋紧,小瓶需要通过瓶内的水的多少改变小瓶的重力,所以小瓶瓶口应该开口,且开口方向应该向下。为使漂浮于水面上的小瓶子下沉,应将水压入小瓶中,小瓶中水的质量增加,整个小瓶所受重力大于浮力时瓶子下沉,要使小瓶中水的质量增加,则需要用力挤压大瓶,大瓶侧壁在力的作用下发生形变;大瓶中的水面上升,瓶内空气被压缩,瓶内空气压强增大,将水压入小瓶中,所以小明应捏紧手指。
6、如图所示,某科技小组利用容积为500mL、质量为20g、厚度不计的饮料瓶做成了潜水艇模型,已知图中螺母配重为100g、体积忽略不计,进排水口和进排气管的质量和体积均忽略不计,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)潜水艇模型浸没在水中时受到的浮力;
(2)为了使潜水艇模型恰好悬浮在水中,需要在饮料瓶中装入多少克的水?
【答案】 (1)5N
(2)380g
【解析】(1)潜水艇模型浸没在水中时受到的浮力
(2)潜水艇模型恰好悬浮在水中,模型的总重力等于浮力,即
由得,模型的总质量为
则需要在饮料瓶中装入的水的质量为
5轮船
1、2023年12月27日,中国首艘超深水大洋科考钻探船——“梦想”号顺利完成首次试航。“梦想”号总重为33000t,具备海域11000m的钻探能力。海水密度为,取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.“梦想”号从大海驶入内河会上浮一些
B.“梦想”号从大海驶入内河,其船底受到的水的压力变小
C.“梦想”号静止在海面时,排开海水的体积为
D.海面下1000m深处海水的压强为
【答案】D
【解析】“梦想”号从大海驶入内河,仍处于漂浮状态,浮力等于重力,但液体的密度减小,则排开液体的体积增大,船会下沉一些,故A错误;
根据浮力产生的原因,浮力等于上下表面的压力差,船只有下表面有压力,则下表面的压力大小等于浮力,其大小不变,故B错误;
排开海水的体积为
故C错误;
D.海面下1000m深处海水的压强为
故D正确。
2、如图所示的是世界上最大的豪华邮轮之一“海洋魅力”号,长361m,宽66m,满载时排水量达22.5万吨,满载时吃水深度达30m,可以搭载6360名游客。下列相关说法正确的是(g取,)( )
A.轮船匀速航行时,所受浮力方向竖直向下
B.轮船漂浮在海面上,所受浮力大于重力
C.满载时船受到的浮力为
D.游客下船后船受到的浮力保持不变
【答案】C
【解析】浮力的方向总是竖直向上的,故A错误;
轮船漂浮在海面上,所受浮力等于轮船的重力,故B错误;
满载时排水量达22.5万吨,则满载时船受到的浮力为,故C正确;
因为轮船一直漂浮在水面,浮力等于重力,当游客下船后,船的总重力变小,所以浮力变小,故D错误。
3、2022年11月10日,第三艘075型两栖攻击舰安徽舰亮相:075型两栖攻击舰是中国最新一代两栖作战的武器装备,具备立体登陆作战能力。如图所示,这艘攻击舰最大排水量约为,吃水深度为。下列说法正确的是( )
A.军舰航行时,受到的浮力大于军舰的总重力
B.直升机从军舰上飞走后,军舰所受浮力不变
C.军舰吃水深度越深,舰底受到水的压强越大
D.因为流速越大的位置流体压强越小,所以两艘军舰可以近距离并排航行
【答案】C
【解析】军舰航行时,漂浮在水面上,浮力等于军舰总重力,故A错误;
军舰漂浮,浮力始终等于重力,直升机从军舰上飞走后,军舰总的重力减小,浮力也会减小,故B错误;
军舰吃水深度越深,舰底到水面深度越深,液体压强随深度增大而增大,则舰底受到水的压强也越大,故C正确;
因为流体流速越大的位置压强越小,两艘军舰近距离并排航行,中间流速大压强小,会使两船相撞,故D错误。
4、如图为我国第二大半潜船“新耀华”号,它主要用于运输无法分割吊装的超大型装备。该船的排水量为8万吨,配有108个压载水舱,最大下潜吃水30.5m,该船满载时受到的浮力为 N;当“新耀华”号要上浮时,应向压载水舱中 (选填“注入”或“排出”)水。
【答案】 8×108 排出
【解析】船满载时受到的浮力等于排开水的重力
F浮=G排=m排g=8×107kg×10N/kg=8×108N
“新耀华”要上浮时,在浮力不变的情况下,应将压载水舱的水排出舱外,以减小其重力,当重力小于浮力时则会上浮。
5、我国从远古时代就开始利用浮力了。据考古工作者发现,在距今7500年前的新石器时期,我国古代劳动人民就制造出了独木舟,如图所示。该独木舟所用木材的体积为,质量为60kg,g取10N/kg,。请完成以下问题:
(1)古人把“独木”掏空成“舟”,这是为了 (选填“增大”或“减小”)可利用的浮力;乘舟下河捕鱼,与出发时相比,满载归来时舟要 (选填“上浮”或“下沉”)一些。
(2)制作该独木舟所用材料的密度为多少?
(3)空载的独木舟漂在水面上时受到的浮力为多少?
(4)空载的独木舟漂在水面上时排开水的体积为多少?
【答案】 (1) 增大 下沉
(2)
(3)600N
(4)0.06m3
【解析】(1)独木舟与轮船的原理相同,是利用“空心”来增大可以利用的浮力。
根据物体的浮沉条件,漂浮在水面的独木舟受到的浮力总是等于重力,乘舟下河捕鱼,与出发时相比,满载归来时舟的总重变大,则浮力变大,根据可知V排变大,即舟浸入水中的体积会变大,会下沉一些。
(2)制作该独木舟所用材料的密度为
(3)根据物体的浮沉条件,空载的独木舟漂在水面上时受到的浮力大小等于其受到的重力,
(4)空载的独木舟漂在水面上时排开水的体积为
6气球与飞艇
1、(新科技)2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ 型浮空艇从海拔4300米的科考营地顺利升空后达到9032米,超过珠峰高度,创造浮空艇大气科学观测世界纪录。如图所示是“极目一号”Ⅲ型浮空艇在空中上升的情景,假设浮空艇的体积保持不变,海拔越高空气的密度越小,下列分析正确的是( )
A.浮空艇内所充气体的密度大于空气密度
B.浮空艇上升过程中所受的浮力保持不变
C.浮空艇上升过程中受到的大气压强变大
D.浮空艇受到的浮力等于它排开空气所受的重力
【答案】D
【解析】浮空艇从地面由静止升空,受到的浮力大于重力,即
根据阿基米德原理可得
已知浮空艇的体积保持不变,即
则
即浮空艇内充入的气体的密度小于空气的密度,故A错误;
根据阿基米德原理可知,浮空艇受到的浮力为
又因
即大小不变,g不变,空气密度随高度的增加而减小,所以F浮变小,故B错误;
海拔越高,大气压强越小,所以浮空艇上升过程中大气对它的压强越来越小,故C错误;
由阿基米德原理可知
即浮空艇上升过程中受到的浮力等于它排开空气的重力,故D正确。
2、在如图所示的四个实例中,是利用空气浮力的是( )
A.匀速行驶的列车 B.加速起飞的飞机
C.发射升空的火箭 D.匀速上升的气球
A.答案A
B.答案B
C.答案C
D.答案D
【答案】D
【解析】匀速行驶的列车、加速起飞的飞机、发射升空的火箭都是利用物体间力的作用是相互的使它们运动,故ABC不符合题意;
匀速上升的热气球受到空气的浮力作用,因而热气球会上浮,是利用了空气的浮力,故D符合题意。
3、气球和飞艇是利用空气对它的 升到空中的,是靠改变气囊的体积调节 大小来控制升降的。
【答案】 浮力 浮力
【解析】气球和飞艇是气体浮力的利用,若气球受到的浮力大于气球的重力,气球受到的合力向上,故气球上升;当放出气球里面的气体时,气球体积将会减小,故排开空气的体积也会减小,根据阿基米德原理F=ρgV排可知,所受浮力减小,当合力向下时气球可降回地面。因此气球和飞艇是利用空气对它的浮力升到空中的,是靠改变气囊的体积调节浮力大小来控制升降的。
4、如图所示,充满氢气的气象探测气球携带探空仪(体积不计)在高空测量,工作完毕后释放部分氢气,气球体积缩小,所受浮力随之 ,气球下落。气球球囊(厚度不计)、细绳及探空仪的总质量为1.2 kg,空气密度为1.29 kg/m3,当它恰能缓慢下降时,球内氢气密度为0.09 kg/m3,此时气球的体积为 m3。
【答案】 减小 1
【解析】工作完毕后释放部分氢气,气球体积缩小,根据可知,气球所受浮力随之减小。
气球缓慢下降时,气球受到的浮力与重力是一对平衡力,大小相等,所以受到的浮力为
根据阿基米德原理可得
所以有
所以气球的体积为
5、热气球是一种用热空气作为浮升气体的气球,是人类最早的飞行工具,由球囊、吊篮和加热装置三部分构成,如图所示。中国普遍使用的是七级热气球,体积为2000m3,空载时球囊布料、吊篮和加热装置总质量为300kg。空气加热后密度减小,温度达100℃ 时密度为0.95kg/m3,常温时空气密度为1.29kg/m3。假设热气球周围空气均处于常温状态,内部空气温度恒定为100℃ 球囊外壳、吊篮、加热装置体积忽略不计,求:
(1)热气球内部空气的质量;
(2)热气球受到的浮力;
(3)热气球若要正常离地,能负载的最大质量。
【答案】(1)1900kg;(2)25800N;(3)380kg
【解析】(1)热气球内部空气的质量为
(2)气球受到的浮力
(3)球囊内气体重力
热气球布料、吊篮和加热装置总重力
恰好离地时浮力等于总重力,则最大负载重力
最大负载质量为
6、阅读短文,回答问题:
2022年5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ 型浮空艇从海拔4270m的科考营地顺利升空,4点40分达到9032m,超过珠峰8848.32m的高度,创造浮空艇大气科学观测世界纪录。
“极目一号”Ⅲ 型浮空艇的体积约9000m3,总质量约为2.6t,内部上层充满氦气,中间隔开,下层是空气.随着高度升高,通过排出下面部分的空气,调节整个浮空艇的压差在安全范围内.通过与地面锚泊设备连接的系揽进行升空和驻空,通过系揽里的两根电线给整个载荷供电,通过搭载的各种探测仪器展开垂直观测,助力揭示青藏高原环境变化机理,对推动高原可持续发展、推进国家生态文明建设、促进全球生态环境保护产生深远影响。
(1)“极目一号”上升的平均速度 (选填“大于”“小于”或“等于”)人正常行走的速度;
(2)浮空艇内的氦气密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)艇外空气密度;
(3)艇体材料除应具有高强度特性外还应具有怎样的特性?(写出一种即可) 。
【答案】小于 小于 密度小
【解析】(1)“极目一号”上升的时间
t=4︰40︰00-1︰26︰00=3h14min=11640s“极目一号”上升的路程
h=9032m-4270m=4762m则“极目一号”上升的平均速度为
人正常行走的速度约为1.1m/s,所以“极目一号”上升的平均速度小于人正常行走的速度。
(2)浮空艇在空气中上浮,根据浮沉条件可知,浮空艇内的氦气密度小于艇外空气密度。
(3)艇体材料除了高强度外,还需要耐腐蚀性、密度小、耐高温等特点。
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