2026年中考物理三轮复习专题练习:压强与浮力综合
2026-06-13
|
37页
|
432人阅读
|
17人下载
摘要:
**基本信息**
聚焦压强与浮力综合应用,通过23道选择/多选题构建"概念辨析-公式推导-综合计算"三阶训练体系,强化物理观念与科学推理能力。
**专项设计**
|模块|题量/典例|方法提炼|知识逻辑|
|----|---------|---------|---------|
|基础应用|12单选|浮沉条件判断、压力差法求浮力|从密度比较切入,建立"受力分析-状态判断-公式选择"推理链|
|综合计算|11多选|图像分析、动态平衡方程|整合p=ρgh与F浮=ρ液gV排,突出临界状态与变量控制思想|
内容正文:
压强与浮力综合
一.选择题(共12小题)
1.在物理实践活动中,同学们用橡皮泥造“船”,比赛谁造的“船”承载量大。如图所示,将所造的小船放入盛有适量水的长方体容器中,再往船中加入绿豆直至水面恰好与小船边沿相平(整个过程容器中的水未溢出)。则在逐渐向“小船”中加入绿豆的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小船受到的浮力大小保持不变
B.容器底部受到水的压力大小将保持不变
C.小船底部受到水的压强将逐渐变小
D.容器底受水压力大小的增加量等于小船中所增加的绿豆重量
2.水平桌面上有两个完全相同的容器,装有质量相等的盐水和清水,小明先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗,草莓在盐水和清水中的浮沉情况如图所示(草莓由盐水到清水带走的盐水和草莓质量、体积的变化均忽略不计)。下列判断正确的是( )
①草莓a的密度小于草莓b的密度
②草莓c在盐水和清水中所受浮力相等
③草莓b和c在清水中受到的浮力一定相等
④两容器中有草莓时,对水平桌面的压强相等
A.② B.①④ C.①③ D.①②③④
3.小科自制“浮力秤”,用来称量物体的质量,如图所示。它是由浮体和外筒构成的,浮体包括小筒和秤盘。已知小筒的质量为50g,筒内装入100g的细砂,底面积为20cm2,可浸入水中的最大深度为20cm,秤盘的质量为10g,外筒是足够高的透明大筒,容器壁厚度可忽略不计。下列说法正确的是( )
A.不放物体时,小筒底部受到的压力是1.6N
B.该秤能称出物体的最大质量是400g
C.小筒上的表示质量的刻度线是均匀的,且刻度的特点是上小下大
D.若想增大该浮力秤的最大测量值,可以减小透明大筒中液体的密度
4.如图所示,两个底面积和质量都相同的容器甲和乙静置于水平地面上,将同一小球分别放入装有不同液体A、B的这两个容器中,小球静止时两容器内液面恰好相平。下列说法中正确的是( )
A.小球受到的浮力F浮甲<F浮乙
B.液体的密度ρA=ρB
C.液体对容器底的压力F甲<F乙
D.容器对地面的压强p甲>p乙
5.小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃所受到的浮力大于乙樱桃所受到的浮力
C.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
D.甲樱桃的密度大于乙樱桃的密度
6.如图是小虎自制的浮沉子,将装有适量水的小玻璃瓶的瓶口向下,使其涨浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过改变作用在大瓶侧面的压力大小,实现小瓶的浮与沉,则( )
A.用力捏大瓶,小瓶受到的浮力保持不变
B.用力捏大瓶,小瓶内的气体密度变大
C.用力捏大瓶,大瓶受到的摩擦力变大
D.打开大瓶瓶盖,捏大瓶可使小瓶下沉
7.如图甲所示,圆柱形平底容器置于水平桌面上,其底面积为1000cm2。在容器内放入一个边长为20cm的正方体物块,物块底部的中心通过一段细线与容器底部相连。向容器内缓慢注入某种液体直至将其注满,如图乙所示。已知在注入液体的过程中细线对物块的拉力F随液体深度h的变化关系图像如图丙所示。(g=10N/kg)( )
A.物块受到的重力等于72N
B.液体的密度为0.8×103kg/m3
C.h=10cm时,物块对容器底的压力为18N
D.若将细线剪断,当物块静止时,液体对容器底部的压强为5800Pa
8.水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器内装有不同的液体,将三个完全相同的长方体A、B、C分别放入容器内的液体中,静止时的位置如图所示,三个容器中的液面相平,则正确的是( )
A.长方体受到的浮力:F浮A<F浮B<F浮C
B.液体对容器底的压强:p甲=p乙=p丙
C.长方体下表面受到液体的压力:FA>FB=FC
D.容器对桌面的压力:F甲=F乙=F丙
9.将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示,下列说法正确的是( )
A.三个小球的质量大小关系是m甲>m乙>m丙
B.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙<F丙
C.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p′甲>p′乙=p′丙
10.小庄同学在一个空的药瓶瓶口扎上橡皮膜,将其竖直地浸入不同液体中,一次瓶口朝上,另一次瓶口朝下,如图所示,两容器完全相同且液面相平,这两次药瓶在液体中的位置和橡皮膜的凹陷程度均相同。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图中,药瓶受到的浮力大小相等
B.甲、乙两图中,容器对桌面的压强相等
C.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
D.乙容器中橡皮膜受到的压强大于甲容器中橡皮膜受到的压强
11.如图所示,水平桌面上三个相同的烧杯中装满甲、乙、丙三种不同液体,将完全相同的三个小球分别放入三个烧杯中,球在甲液体中沉底且对杯底有压力,球在乙液体中漂浮,球在丙液体中悬浮,下列说法正确的是( )
A.甲、乙、丙液体的密度大小关系:ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.三个小球排开液体质量的大小关系:m甲=m丙>m乙
C.小球放入后与放入前相比,烧杯对桌面的压强变化量大小关系:Δp甲>Δp乙=Δp丙
D.若将三个小球取出(小球带出的液体忽略不计),液面稳定后,液体对容器底部压力变化量的大小关系是:ΔF甲=ΔF乙=ΔF丙
12.水平桌面上有两个相同的容器甲和乙,分别盛有密度不同的液体P和Q,林林将同一个橙子先后放入两容器中,橙子静止时液面到容器底的高度相等,如图所示。下列判断正确的是( )
A.橙子在液体Q中受到的浮力大
B.液体对甲、乙容器底的压力一样大
C.甲容器底所受压强小于乙容器底所受压强
D.橙子排开液体P的质量大于排开液体Q的质量
二.多选题(共11小题)
(多选)13.如图所示密度计,AB部分是粗细均匀的玻璃管,其上标有刻度,A、B两点分别是最上面和最下面的刻度位置,这个密度计的测量范围是1.00×103kg/m3~1.50×103kg/m3;BC部分是一个玻璃泡,最下端泡内装有铅粒或水银,以保证密度计总能竖直地漂浮在液体中。该密度计质量为0.03kg,AB部分长L为0.1m,D为AB的中点,B处以下的体积为V。下列说法正确的是( )
A.密度计漂浮在不同液体中受到的浮力均相等
B.密度计的刻度越往上刻度值越大
C.D处刻度线的刻度值为1.20g/cm3
D.AB部分横截面积为1cm2
(多选)14.如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的酒精,将质地均匀,且不吸酒精的a、b两实心体分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,a有的体积露出液面,b悬浮于液体中,此时两烧杯液面刚好相平。若将b置于a上一起放入丙烧杯中,静止时a有的体积露出液面,整个过程中液体均未溢出,下列说法正确的是( )
A.a的密度是0.2×103kg/m3
B.a、b的质量之比为1:2
C.a、b的体积之比为3:1
D.b的密度是1.0×103kg/m3
(多选)15.我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大装载质量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量装载质量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图所示,玻璃杯底面积为80cm2,质量为200g,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.玻璃杯底所受水的压强为550Pa
B.玻璃杯底所受水的压力为4.4N
C.铁块的质量为480g
D.铁块的质量为240g
(多选)16.航天员王亚平在中国空间站微重力环境中,用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球悬停在水中,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做同样的实验,用吸管把乒乓球压入水中,取出吸管后,乒乓球会迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。请你结合所学知识,判断下列说法中正确的是( )
A.图甲实验中,水对乒乓球的压力的合力几乎为零
B.图甲实验中,乒乓球所受重力可以忽略,因此它不具有惯性
C.图乙实验中,水中上浮的乒乓球所受水的浮力等于它的重力
D.图乙实验中,漂浮的乒乓球所受水向上的压力大小等于它所受的重力
(多选)17.如图甲所示,长方体木块通过体积不计的细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部,再缓慢注入水,直至图乙所示。注水过程中,木块所受浮力的大小随杯中水的深度变化如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A.细线的长度为15cm
B.木块的横截面积为100cm2
C.木块的密度为0.8×103kg/m3
D.细线对木块的最大拉力为12N
(多选)18.如图所示,放在水平桌面上的两个质量和底面积相同的容器,分别装有密度不同的甲、乙两种液体。将两个体积相同的小球a、b分别放入两容器中静止时,容器底部受到的液体压强相等。下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度ρ甲>ρ乙
B.a、b两个小球的质量ma<mb
C.放入小球后,容器底部对桌面的压力F甲=F乙
D.若将a球放入乙液体中,b球放入甲液体中,静止时,两球所受浮力Fa>Fb
(多选)19.将一边长为10cm的立方体物块(物块不吸水),用轻绳(不可伸长)拴在底面积为200cm2的薄壁容器底部,向足够高的容器中逐渐加水,如图甲所示,在这一过程中,木块受到的浮力F随水深度h变化的图像如图乙所示,下列分析正确的是( )
A.木块的重力为8N
B.细线长度为16cm
C.当h=18cm时,物体下表面受到水的压力为18N
D.当h=20cm时剪断轻绳,当物块静止时水对容器底部的压强减小了100Pa
(多选)20.水平桌面上放一容器,将两根完全相同的橡皮筋,一端固定在容器底部,另一端分别与体积和形状都相同的甲、乙物块相连。向容器内加水后水面位置如图所示,此时甲物块和乙物块保持静止不动。下列说法正确的是( )
A.甲物块受到的浮力等于乙物块受到的浮力
B.甲物块的密度大于乙物块的密度
C.甲物块下表面受到的压强小于乙物块下表面受到的压强
D.剪断与两个物块相连的橡皮筋,当物块静止后,容器对水平桌面的压强变小
(多选)21.如图所示,两个不吸水的实心小球甲和乙,用不可伸长的细线系住,放入水中静止后,甲有一半的体积露出水面,乙与容器底部接触,细线被拉直。已知甲的重力为4N,甲受到的浮力为8N,甲、乙的体积之比为2:1,甲、乙的密度之比为1:6,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10/kg。下列说法正确的是( )
A.细线对甲的拉力为4N
B.乙受到的浮力为8N
C.甲的密度为0.25×103kg/m3
D.容器底部对乙的支持力为4N
(多选)22.两个质量相等、底面积相同的容器置于水平桌面上,分别装有质量相等的甲、乙两种液体,有四个体积相等的实心小球A、B、C、D,其中C、D两球完全相同。如图所示,将它们分别放入两容器中,B球悬浮在甲液体中,A球漂浮在乙液体中,C球、D球在两种液体中沉到底部。则下列说法中正确的是( )
A.四个球中A球的密度最小
B.C、D两球在两种液体中受到的浮力相等
C.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
D.甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强
(多选)23.水平桌面上放置一底面积为S的薄壁圆筒形容器,内盛某种液体,将质量分别为mA、mB、mC,密度分别为ρA、ρB、ρC的均匀实心小球A、B、C放入液体中,A球漂浮,B球悬浮,C球下沉,如图所示,它们所受的浮力分别为FA、FB、FC.下列选项正确的是( )
A.若mA=mB=mC,则FA=FB=FC
B.若VA=VB=VC,则FA<FB=FC
C.将C球截去部分后,剩余部分可能上浮
D.只取出B球,容器中液面的高度降低了
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
题号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
答案
D
B
A
D
C
B
B
C
D
C
C
题号
12
答案
C
二.多选题(共11小题)
题号
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
答案
ACD
AB
ABD
AD
AC
AD
AD
AC
ABC
ACD
BD
一.选择题(共12小题)
1.在物理实践活动中,同学们用橡皮泥造“船”,比赛谁造的“船”承载量大。如图所示,将所造的小船放入盛有适量水的长方体容器中,再往船中加入绿豆直至水面恰好与小船边沿相平(整个过程容器中的水未溢出)。则在逐渐向“小船”中加入绿豆的过程中,下列说法中正确的是( )
A.小船受到的浮力大小保持不变
B.容器底部受到水的压力大小将保持不变
C.小船底部受到水的压强将逐渐变小
D.容器底受水压力大小的增加量等于小船中所增加的绿豆重量
【答案】D
【分析】(1)由于小船一直漂浮在水面上,根据物体漂浮条件可知,小船受到的浮力大小等于小船和豆粒的总重力的大小,由题意可知,在逐渐装入豆粒的过程中,小船和豆粒的总重力在逐渐变大,由此可得出结论;
(2)根据浮力浮变化和F浮=ρ水gV排可小船排开水的体积的变化,从而判断出小船浸没水中深度的变化,根据p=ρgh判断出小船底和容器底部部受到水压强的变化;
(3)根据浮力变化量等于绿豆增大的重力,结合柱形容器的液体压力等于液体的重力加上排开液体的重力分析。
【解答】解:A、由于小船一直漂浮在水面上(船未沉底),根据物体漂浮条件F浮=G物可知,小船受到的浮力大小等于小船和豆粒的总重力的大小,由题意可知,在逐渐装入豆粒的过程中,小船和豆粒的总重力逐渐变大,由此可知,小船受到的浮力逐渐变大,故A错误;
BC、根据F浮=ρ水gV排可知,当ρ水一定时,小船受到的浮力变大,小船排开水的体积也变大,小船浸没在水中的深度增加,根据p=ρgh知小船底部受到水的压强变大,而容器中的水位也升高,故深度变大,容器底受到的压强变大,故压力变大,故BC错误;
D、根据小船始终漂浮,增大的浮力等于增大的重力,故增大排开液体的重力等于增大的绿豆重量,由于柱形容器底部受到的压力等于水的重力加上排开液体的重力,因而容器底受水压力大小的增加量等于小船中所增加的绿豆重量,故D正确。
故选:D。
【点评】本题主要考查物体的漂浮条件,阿基米德原理、液体压强公式以及固体压强公式的应用,其中正确分析小船受到的浮力大小的变化是解题的关键。
2.水平桌面上有两个完全相同的容器,装有质量相等的盐水和清水,小明先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗,草莓在盐水和清水中的浮沉情况如图所示(草莓由盐水到清水带走的盐水和草莓质量、体积的变化均忽略不计)。下列判断正确的是( )
①草莓a的密度小于草莓b的密度
②草莓c在盐水和清水中所受浮力相等
③草莓b和c在清水中受到的浮力一定相等
④两容器中有草莓时,对水平桌面的压强相等
A.② B.①④ C.①③ D.①②③④
【答案】B
【分析】(1)根据物体的浮沉条件分析a和b密度的大小;
(2)根据阿基米德原理分析草莓c受到的浮力的大小以及草莓b和c在清水中受到的浮力大小;
(3)根据容器的总重力分析压力的大小,根据p分析水平面受到的压强的大小。
【解答】解:①由左图可知,草莓a漂浮,草莓a的密度要小于液体的密度,草莓b悬浮,草莓b的密度要等于液体的密度,因此草莓a的密度小于草莓b的密度,故①正确;
②草莓c在盐水和清水中是全部浸没的,排开的液体的体积相同,但液体的密度不同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,所受浮力不相等,故②错误;
③草莓b和c在清水中排开液体的体积等于自身的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,若两草莓体积相等,则草莓b和c在清水中受到的浮力一定相等,若两草莓体积不相等,则草莓b和c在清水中受到的浮力一定不相等,故③错误;
④两容器相同,液体的质量相同,重力相同,草莓的重力相同,容器的总重力相同,对桌面的压力相同,容器的底面积相同,根据p可知,两容器中有草莓时,对水平面的压强相等,故④正确。
故选:B。
【点评】此题考查阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用,是一道综合性很强的题目,对学生要求较高,只有对相关知识点熟练掌握,并能灵活运用,才能正确作答。
3.小科自制“浮力秤”,用来称量物体的质量,如图所示。它是由浮体和外筒构成的,浮体包括小筒和秤盘。已知小筒的质量为50g,筒内装入100g的细砂,底面积为20cm2,可浸入水中的最大深度为20cm,秤盘的质量为10g,外筒是足够高的透明大筒,容器壁厚度可忽略不计。下列说法正确的是( )
A.不放物体时,小筒底部受到的压力是1.6N
B.该秤能称出物体的最大质量是400g
C.小筒上的表示质量的刻度线是均匀的,且刻度的特点是上小下大
D.若想增大该浮力秤的最大测量值,可以减小透明大筒中液体的密度
【答案】A
【分析】根据漂浮时浮力等于重力,结合阿基米德原理逐项分析解答。
【解答】解:A、不放物体时,小筒和沙子漂浮,浮力等于重力,根据浮力产生的原因知,此时底部受到的压力等于浮力,即等于小筒的总重力,故F=G=(0.01kg+0.05kg+0.1kg)×10N/kg=1.6N,故A正确;
B、底面积为20cm2,可浸入水中的最大深度为20cm,浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×20×10﹣6m3=4N;
根据浮沉条件知,此时物体的重力与小筒、沙子和托盘总重力为4N;
即m×10N/kg+1.6N=4N;
解得m=0.24kg=240g;故B错误;
C、根据mg+1.6N=ρ水gSh;故质量m与h是一次函数关系,故刻度均匀,而浸入的深度越大,质量越大,故刻度是上大下小,故C错误;
D、想增大该浮力秤的最大测量值,必须增大最大浸入时的浮力,在体积不变时,只能增大液体的密度,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查漂浮的条件与阿基米德原理的应用,属于中档题。
4.如图所示,两个底面积和质量都相同的容器甲和乙静置于水平地面上,将同一小球分别放入装有不同液体A、B的这两个容器中,小球静止时两容器内液面恰好相平。下列说法中正确的是( )
A.小球受到的浮力F浮甲<F浮乙
B.液体的密度ρA=ρB
C.液体对容器底的压力F甲<F乙
D.容器对地面的压强p甲>p乙
【答案】D
【分析】(1)由图可知:A球在甲液体中漂浮,B球在乙液体中悬浮,且两个完全相同的小球A、B的重力相同,根据漂浮和悬浮的条件即可判断浮力的大小关系。
(2)根据浮沉条件即可判断两液体密度的大小关系;
(3)根据p=ρ液gh比较两种液体对容器底部的压强,根据F=pS比较两容器底部受到液体的压力关系;
(4)根据图示可知,容器中液体A、B的液体体积关系,根据G=mg=ρVg可知液体A、B的重力大小关系,进而判断出两容器对水平桌面压力的关系,根据p判断两个容器对水平桌面压强的关系。
【解答】解:
A.由图知,小球在A液体中漂浮,在B液体中悬浮,且两个完全相同的小球的重力相同,由浮沉条件可知此时两球所受浮力都等于各自的重力,则两小球所受浮力F浮甲=F浮乙,故A错误;
B.小球在A液体中漂浮,则ρ球<ρA;小球在B液体中悬浮,则ρ球=ρB,由于小球完全相同,则有ρA>ρB,故B错误;
C.因A液体的密度大于B液体的密度,且深度相同,则根据公式 p=ρgh可知,两种液体对容器底部的压强pA>pB,又因两容器底面积相同,所以由F=pS可知,甲容器底部受到液体的压力大于乙容器底部受到液体的压力,故C错误;
D.由图示可知,甲中液体A的体积大于乙中液体B的体积,且ρA>ρB,由G=mg=ρVg可知,液体A的重力大于液体B的重力,又因为容器质量相同,则容器甲、液体A和小球的总重力大于容器乙、液体B和小球的总重力,所以甲对水平地面的压力大于乙对水平地面的压力,根据p知两个容器对水平地面的压强p甲>p乙,故D正确。
故选:D。
【点评】此题综合考查了物体浮沉条件及其应用、压强大小的比较等知识点,是一道综合性较强的题目,本题也可以利用阿基米德原理比较两种液体的密度关系。
5.小明在厨房清洗樱桃时发现,有的樱桃漂浮在水面上,有的沉底。两颗体积相等的樱桃在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲樱桃所受浮力大于自身重力
B.甲樱桃所受到的浮力大于乙樱桃所受到的浮力
C.甲樱桃的质量小于乙樱桃的质量
D.甲樱桃的密度大于乙樱桃的密度
【答案】C
【分析】当物体沉底时,浮力小于其重力,当物体漂浮或悬浮时,其浮力等于自身的重力,据此比较小球受到的浮力大小。
【解答】解:A、甲樱桃漂浮在水面上,根据浮沉条件,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,故A错误。
B、两颗樱桃体积相等,甲漂浮、排开水的体积更小,乙沉底、排开水的体积更大。根据阿基米德原理,甲受到的浮力小于乙受到的浮力,故B错误。
C、甲的浮力等于自身重力,乙的浮力小于自身重力,又因为甲的浮力比乙小,所以甲的重力更小,质量也就更小,故C正确。
D、物体密度小于液体密度时漂浮,大于液体密度时沉底,因此甲的密度小于水的密度,乙的密度大于水的密度,甲密度更小,故D错误。
故选:C。
【点评】此题主要考查物体浮沉条件及其应用,根据物体浮沉条件,结合图示得出密度大小关系是解答此题关键。
6.如图是小虎自制的浮沉子,将装有适量水的小玻璃瓶的瓶口向下,使其涨浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过改变作用在大瓶侧面的压力大小,实现小瓶的浮与沉,则( )
A.用力捏大瓶,小瓶受到的浮力保持不变
B.用力捏大瓶,小瓶内的气体密度变大
C.用力捏大瓶,大瓶受到的摩擦力变大
D.打开大瓶瓶盖,捏大瓶可使小瓶下沉
【答案】B
【分析】根据物体的浮沉条件即可判断:浮力大于重力,物体上浮;浮力小于重力,物体下沉。
根据大瓶静止受力平衡分析摩擦力大小;
在气体质量一定时,气体体积越小,密度越大。
【解答】解:AB、挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,瓶内气压变大,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,小瓶内的气体质量不变,体积变小,由ρ密度变大,这时小瓶里进入一些水,它的重力增加,大于瓶子(含内部水)受到的浮力,就向下沉;当刚刚浸没时,就处于悬浮状态,故A错误、B正确;
C、用力捏大瓶,大瓶静止,受力平衡,竖直方向的摩擦力与重力平衡,重力不变,故受到的摩擦力不变,故C错误;
D、松开大瓶瓶盖,用力捏大瓶,大瓶上方的气压不变,水不能进入小瓶中,所以小瓶不会下沉,故D错误。
故选:B。
【点评】此题是摩擦力、大气压和浮力的一个综合考查,出错原因是很多同学不认识浮沉子。
7.如图甲所示,圆柱形平底容器置于水平桌面上,其底面积为1000cm2。在容器内放入一个边长为20cm的正方体物块,物块底部的中心通过一段细线与容器底部相连。向容器内缓慢注入某种液体直至将其注满,如图乙所示。已知在注入液体的过程中细线对物块的拉力F随液体深度h的变化关系图像如图丙所示。(g=10N/kg)( )
A.物块受到的重力等于72N
B.液体的密度为0.8×103kg/m3
C.h=10cm时,物块对容器底的压力为18N
D.若将细线剪断,当物块静止时,液体对容器底部的压强为5800Pa
【答案】B
【分析】(1)先分析图丙的拉力变化图像,因为当液体深度从30cm到35cm时拉力从0变为恒定值,此时浮力变化量等于拉力变化量,可根据阿基米德原理求得液体密度;
当物体完全浸没时,根据图像可求其浸入的体积的变化和受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排可得液体密度;
(2)当拉力恒定后,物块完全浸没,此时物块受重力、浮力和拉力,因为受力平衡,根据公式V=a3可求物体的体积,根据阿基米德原理求出正方体物块浸没时受到的浮力,根据力的平衡条件求出圆柱体的重力;
(3)h=10cm时,物块静止在容器底,求出物块排开液体的体积,根据阿基米德原理求出物块受到的浮力,根据力的平衡条件求出物块对容器底的压力;
(4)根据V=Sh求出容器的容积,然后减去物块的体积即为杯中注满液体时液体的体积,杯中注满液体后,若再将细线剪断,求出当物块静止时液体和物块浸入液体中的总体积,然后除以容器的底面积即为容器内液体的深度,根据p=ρgh求出液体对容器底部的压强。
【解答】解:B.由丙图像可以看出,30cm到35cm时,液面变化了35cm﹣30cm=5cm,拉力从0变为16N,
这表明物块从刚好漂浮到完全浸没,浮力变化量等于拉力变化量ΔF浮=ΔF拉=16N,
此过程中物块排开液体体积的变化量:;
根据F浮=ρ液gV排可得液体密度:,故B正确;
A.正方体物块的体积,
由图丙可知,当水深为35cm以后,绳子的拉力不再发生变化,则h=35cm时,物块恰好完全浸没,则物块排开液体的体积为,,
物块完全浸没时,
物块静止受平衡力作用,则:F浮=G+F拉,
所以,G=F浮﹣F拉=64N﹣16N=48N,故A错误;
C.当h=10cm时,物块排开液体的体积,
此时物块受到的浮力,
物块受平衡力,故物块对容器底的压力F压=G﹣F浮1=48N﹣32N=16N,故C错误;
D.容器的容积,
液体的体积,
剪断细线,物块静止时漂浮,F浮2=G=48N,
此时排开液体体积,
此时液体体积与物块排开液体体积之和:,
液体深度,
液体对容器底部的压强,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了力的平衡条件、物体的浮沉条件、密度公式、重力公式、液体压强公式、压强定义式和阿基米德原理的应用,明白图丙中30cm和35cm圆柱体所处的状态是解题的关键。
8.水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器内装有不同的液体,将三个完全相同的长方体A、B、C分别放入容器内的液体中,静止时的位置如图所示,三个容器中的液面相平,则正确的是( )
A.长方体受到的浮力:F浮A<F浮B<F浮C
B.液体对容器底的压强:p甲=p乙=p丙
C.长方体下表面受到液体的压力:FA>FB=FC
D.容器对桌面的压力:F甲=F乙=F丙
【答案】C
【分析】(1)当物体漂浮或悬浮时,其浮力等于自身的重力;
(2)(3)液体内部压强和液体的密度和液体的深度有关;物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力;
(4)此时容器对桌面的压力等于容器的重力和容器内部物体、液体重力之和。
【解答】解:A、根据图示可知,A悬浮,B、C漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故F浮A=F浮B=F浮C,故A错误;
B、由于A悬浮,故ρ甲=ρ物;B漂浮,故ρ乙>ρ物;C漂浮,故ρ丙>ρ物;由于C浸入的体积小于B浸入的体积,所以丙中液体的密度大于乙中液体的密度,即ρ丙>ρ乙,甲中液体密度最小,故三种液体密度关系:ρ甲<ρ乙<ρ丙;而液体的深度相同,由p=ρgh可知,丙容器底所受的压强最大,其次是乙,再次是甲,故液体对容器底的压强:p甲<p乙<p丙,故B错误;
C、因为物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力,因此甲下表面受到的压力大于浮力;乙、丙上表面受到的压力为零,因此乙丙下表面受到液体的压力等于浮力,且相等,即FA>FB=FC,故C正确;
D、据图示可知,物体的体积不变,液面的高度相同,丙中物体排开的液体的体积最小,则丙中液体的体积最大,由于ρ甲<ρ乙<ρ丙,则丙中液体的质量最大,且A、B、C三个物体相同,丙容器和液体的质量最大,根据G=mg可知,丙容器的重力最大,丙容器对桌面的压力最大,其次是乙,最小的是甲,故容器对桌面的压力F甲<F乙<F丙,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体的浮沉条件、液体压强公式的掌握和运用,根据提供情景灵活选用公式分析判断是本题的关键。
9.将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示,下列说法正确的是( )
A.三个小球的质量大小关系是m甲>m乙>m丙
B.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙<F丙
C.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p′甲>p′乙=p′丙
【答案】D
【分析】(1)甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,根据物体的浮沉条件分析判断三个小球密度的关系,由于甲乙丙三个实心小球体积相同,根据m=ρV即可判断三个小球的质量大小关系;
(2)由图可确定三个烧杯中小球的V排关系,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断浮力大小关系;
(3)由于三个相同烧杯中都装满水,由图可判断液面深度的关系,从而根据p=ρgh判断烧杯底部受到水的压强的关系;
(4)由于烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力,则根据相同的烧杯的重力关系,球的重力关系和排开水的重力关系,先判断出压力的关系,进一步即可判断压强关系。
【解答】解:A、甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,所以甲球的密度大于水的密度,乙球的密度小于水的密度,丙球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是:ρ甲>ρ丙>ρ乙,根据m=ρV可知:质量大小关系是m甲>m丙>m乙.故A错误。
B、由于甲乙丙三个实心小球体积相同,则根据图可知排开水的体积关系:V甲排=V球,V乙排<V球,V丙排=V球,所以V甲排=V丙排>V乙排,根据F浮=ρ液V排g可知:F甲=F丙>F乙,故B错误。
C、因为三个相同烧杯中都装满水,放入球后烧杯中液面高度不变,根据p=ρgh可知烧杯底部受到水的压强相等,即:p甲=p乙=p丙;故C错误。
D、三个相同烧杯中都装满水,里面的水的重力G水相等,由于烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力,则放入物体后对桌面的压力变化为:F=G容器+G水+G球﹣G排和G排=F浮,据此可得:
F′甲=G容器+G水+G甲﹣G排甲=G容器+G水+G甲﹣F甲;
F′乙=G容器+G水+G乙﹣G排乙=G容器+G水+G乙﹣F乙;
F′丙=G容器+G水+G丙﹣G排丙=G容器+G水+G丙﹣F丙;
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则G甲>F甲;G乙=F乙;G丙=F丙;
所以F′甲>F′乙=F′丙;
由于容器的底面积相同,根据p可得:
烧杯底部对桌面的压强的关系是p′甲>p′乙=p′丙;故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了学生分析推理的能力,本题中解题的关键是由物体在水中所处的状态判断其密度和浮力大小的关系、知道烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力。
10.小庄同学在一个空的药瓶瓶口扎上橡皮膜,将其竖直地浸入不同液体中,一次瓶口朝上,另一次瓶口朝下,如图所示,两容器完全相同且液面相平,这两次药瓶在液体中的位置和橡皮膜的凹陷程度均相同。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图中,药瓶受到的浮力大小相等
B.甲、乙两图中,容器对桌面的压强相等
C.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
D.乙容器中橡皮膜受到的压强大于甲容器中橡皮膜受到的压强
【答案】C
【分析】(1)根据橡皮膜形变分析压强,结合深度比较密度大小;
(2)根据压强公式比较容器底的压强;
(3)根据阿基米德原理比较浮力大小;
(4)根据液体的密度结合体积分析重力大小关系,结合压力等于总重力和压强公式分析。
【解答】解:CD、这两次药瓶在液体中的位置和橡皮膜的凹陷程度均相同,说明橡皮膜受到的压强相等,而乙图橡皮膜深度大,根据p=ρ液gh知,乙的密度小,故C正确,D错误;
A、瓶子相同,橡皮膜形变相同,故排开液体的体积相等,根据阿基米德原理知,甲的密度大,浮力大,故A错误;
B、由于两容器完全相同且液面相平,液体的体积相等,甲液体的密度大,故甲总重力大,因而对桌面的压力大,受力面积相等,故甲的压强大,故B错误;
故选:C。
【点评】本题考查压强和浮力的综合,属于较难题。
11.如图所示,水平桌面上三个相同的烧杯中装满甲、乙、丙三种不同液体,将完全相同的三个小球分别放入三个烧杯中,球在甲液体中沉底且对杯底有压力,球在乙液体中漂浮,球在丙液体中悬浮,下列说法正确的是( )
A.甲、乙、丙液体的密度大小关系:ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.三个小球排开液体质量的大小关系:m甲=m丙>m乙
C.小球放入后与放入前相比,烧杯对桌面的压强变化量大小关系:Δp甲>Δp乙=Δp丙
D.若将三个小球取出(小球带出的液体忽略不计),液面稳定后,液体对容器底部压力变化量的大小关系是:ΔF甲=ΔF乙=ΔF丙
【答案】C
【分析】(1)根据图中物体的沉浮情况,得出对应浮力与重力、液体密度和物体密度关系。
(2)根据阿基米德原理可知:F浮=G排=m排g,要判断m排大小关系,只需要判断物体受到的浮力关系。
(3)由于烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力,则根据相同的烧杯装满水的,球的重力关系和排开水的重力关系,判断出压力的关系,在根据p判断压强关系。
(4)浮力是液体对物体上下表面的压力差,本质是水对物体向上的压力,力的作用是相互的,所以可得到物体对水向下的压力大小等于物体受到的浮力;在柱形容器中,物体放入或取出后容器底部变化的液体压力就等于物体变化的浮力,即F液压=ΔF浮。
【解答】解:
AB、A球沉底部,物体受到的浮力F甲<GA,液体密度ρ甲<ρA,
B球漂浮,物体受到的浮力F乙=GB,液体密度ρ乙>ρB,
C球悬浮,物体受到的浮力F丙=GC,液体密度ρ丙=ρC,
因三个小球完全相同,可得到三容器中液体的密度大小关系是:ρ乙>ρ丙>ρ甲;
也可得到三容器中物体受到浮力的大小关系是:F甲<F乙=F丙,
F浮=G排=m排g,三个小球排开液体质量的大小关系是:m甲<m乙=m丙;故AB错误;
C、烧杯底部对桌面的压力等于容器中所有物体的总重力,
放入物体前烧杯对桌面的压力为:F=G容器+G水﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
放入物体后烧杯对桌面的压力为:F'=G容器+G水+G球﹣G排﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
三个相同烧杯中都装满水,里面的水的重力G水相等,
据此可得:放入物体前后烧杯对桌面的压力变化量:ΔF=F'﹣F=G球﹣G排,
由阿基米德原理知:G排=F浮,所以ΔF=G球﹣G排=G球﹣F浮,
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则GA>F甲,GB=F乙,GC=F丙;
由于mA=mB=mC,则GA=GB=GC,所以ΔF甲>ΔF乙=ΔF丙,
又由p可知,由于三容器底面积相同,故Δp甲>Δp乙=Δp丙,故C正确;
D、柱形容器中,ΔF液压=ΔF浮,由于容器中物体受到浮力的大小关系是:F甲<F乙=F丙,
故取出物体后液体对容器底部压力的变化量的大小关系为:ΔF甲<ΔF乙=ΔF丙,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生分析推理的能力,本题中解题的关键是由物体在水中所处的状态判断其密度和浮力大小的关系、知道烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力。其中对变化量的考查难度很大。
12.水平桌面上有两个相同的容器甲和乙,分别盛有密度不同的液体P和Q,林林将同一个橙子先后放入两容器中,橙子静止时液面到容器底的高度相等,如图所示。下列判断正确的是( )
A.橙子在液体Q中受到的浮力大
B.液体对甲、乙容器底的压力一样大
C.甲容器底所受压强小于乙容器底所受压强
D.橙子排开液体P的质量大于排开液体Q的质量
【答案】C
【分析】(1)根据浮沉条件,判断浮力大小关系;
(2)根据F浮=ρ液gV排分析液体密度大小关系;根据p=ρgh进行分析压强和压力关系;
(3)根据阿基米德原理分析排开的液体的重力和质量的关系。
【解答】解:A、由图可知,同一个橙子在甲、乙中漂浮,浮力等于重力,所以浮力相同,故A错误;
B、根据F浮=ρ液gV排,在浮力相同时,由图知V甲排>V乙排,所以ρ甲<ρ乙,即液体P的密度比液体Q的密度小,液体对容器底部的压强比图乙中液体对容器底部的压强小,根据F=pS知,液体对甲容器底的压力比乙小,故B错误,C正确;
D、橙子受到的浮力相同,根据阿基米德原理可知,排开的液体的重力相同,根据G=mg可知,排开的液体的质量相同,故D错误。
故选:C。
【点评】此题主要考查的是学生对阿基米德原理、物体的浮沉条件、液体压强计算公式的理解和掌握,难度不大。
二.多选题(共11小题)
(多选)13.如图所示密度计,AB部分是粗细均匀的玻璃管,其上标有刻度,A、B两点分别是最上面和最下面的刻度位置,这个密度计的测量范围是1.00×103kg/m3~1.50×103kg/m3;BC部分是一个玻璃泡,最下端泡内装有铅粒或水银,以保证密度计总能竖直地漂浮在液体中。该密度计质量为0.03kg,AB部分长L为0.1m,D为AB的中点,B处以下的体积为V。下列说法正确的是( )
A.密度计漂浮在不同液体中受到的浮力均相等
B.密度计的刻度越往上刻度值越大
C.D处刻度线的刻度值为1.20g/cm3
D.AB部分横截面积为1cm2
【答案】ACD
【分析】(1)根据物体漂浮的条件分析;
(2)根据密度计的特点分析;
(3)根据漂浮时浮力不变,结合阿基米德原理分析;
(4)根据浮力相等,结合阿基米德原理分析解答。
【解答】解:A、密度计漂浮在不同液体中,都处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,则受到的浮力相等,故A正确;
B、根据F浮=ρ液gV排,密度与排开液体的体积成反比,所以密度计的刻度越往上刻度值越小,故B错误;
C、该密度计的质量m=0.03kg=30g,
浸入水中时,根据F浮=G=mg,则有mg=ρ水g(V+SL);
30g=1.0g/cm3(V+0.5cm2×10cm);
放入液体中:25g=ρBV;
这个密度计B处刻度为1.5g/cm3,
浸入水中时,mg=1.0g/cm3×g(V+SL);——①
B处刻度为1.5g/cm3,mg=1.5g/cm3×gV;——②
D处时,mg=ρDg(V+SL);——③
联立①②③,解得:ρD=1.20g/cm3,故C正确;
D、根据F浮=G=mg,则有mg=ρ水gV;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
mg=ρmaxg(V+SL);﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤
联立④⑤解得:S=1cm2;
故选:ACD。
【点评】本题考查密度计的分析与应用,属于难题。
(多选)14.如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的酒精,将质地均匀,且不吸酒精的a、b两实心体分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,a有的体积露出液面,b悬浮于液体中,此时两烧杯液面刚好相平。若将b置于a上一起放入丙烧杯中,静止时a有的体积露出液面,整个过程中液体均未溢出,下列说法正确的是( )
A.a的密度是0.2×103kg/m3
B.a、b的质量之比为1:2
C.a、b的体积之比为3:1
D.b的密度是1.0×103kg/m3
【答案】AB
【分析】(1)(4)物体所受浮力大小等于所排开液体的重力,由此结合阿基米德原理列出等式,求出两物体的密度;
(3)根据物体浮沉条件列等式求出两物体体积之比;
(2)根据密度公式求出两物体密度之比。
【解答】解:AD、当a、b静止时,a有的体积露出液面,b悬浮于液体中,根据物体浮沉条件,可列式ρagVa=ρ酒精gVa;ρbgVb=ρ酒精gVb;
解得ρaρ酒精0.8×103kg/m3=0.2×103kg/m3;ρb=ρ酒精=0.8×103kg/m3,故A正确,D错误。
C、若将b置于a上一起放入丙烧杯中,静止时a有的体积露出液面,根据物体浮沉条件,ρagVa+ρbgVb=ρ酒精g(1)Va,代入数据化简得,故C错误;
B、,故B正确。
故选:AB。
【点评】此题考查了密度公式的应用、物体浮沉条件、阿基米德原理,难度中等。
(多选)15.我国的智能船舶“明远”号矿砂船最大装载质量为40万吨,这么大的货船通过国际港口时,工作人员通常是通过读取货船没入海水中的深度来测量装载质量。物理小组根据这个原理,利用圆柱形玻璃杯制作出可测量物体质量的“浮力秤”。如图所示,玻璃杯底面积为80cm2,质量为200g,将未知质量的铁块放入玻璃杯中,静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm。ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.玻璃杯底所受水的压强为550Pa
B.玻璃杯底所受水的压力为4.4N
C.铁块的质量为480g
D.铁块的质量为240g
【答案】ABD
【分析】(1)已知静止时玻璃杯浸入水中的深度和水的密度,由液体压强公式可求玻璃杯底面所受水的压强;知道压强、受力面积,由公式F=pS可求玻璃杯底面所受水的压力;
(2)已知玻璃杯的质量,由重力公式可求空玻璃杯的重力;
知道玻璃杯上、下表面受到水的压力,由压力差法可求玻璃杯受到水的浮力;
装有铁块的玻璃杯在水中处于漂浮状态,由物体的浮沉条件求出玻璃杯和铁块的总重力,进一步求出铁块的重力,再由重力公式求出铁块的质量。
【解答】解:AB、静止时玻璃杯浸入水中的深度为5.5cm,
则玻璃杯底面所受水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5.5×10﹣2m=550Pa;
由p可知玻璃杯底面所受水的压力:F=pS=550Pa×80×10﹣4m2=4.4N;,故AB正确;
CD、空玻璃杯的重力:G杯=m杯g=200×10﹣3kg×10N/kg=2N;
因玻璃杯上表面受到水的压力为零,下表面受到的压力F=4.4N,则由压力差法F浮=F向上﹣F向下可知,玻璃杯受到水的浮力:F浮=F=4.4N,
由图甲可知,装有铁块的玻璃杯在水中处于漂浮状态,
根据物体的浮沉条件可知,玻璃杯和铁块的总重力:G总=F浮=4.4N;
则铁块的重力:G铁=G总﹣G杯=4.4N﹣2N=2.4N,
由G=mg可得铁块的质量:
m0.24kg=240g。故C错误,D正确。
故选:ABD。
【点评】本题考查了液体压强和压力的计算、物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用;解题的关键是掌握物体的浮沉条件,熟练运用相关公式。
(多选)16.航天员王亚平在中国空间站微重力环境中,用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球悬停在水中,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做同样的实验,用吸管把乒乓球压入水中,取出吸管后,乒乓球会迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。请你结合所学知识,判断下列说法中正确的是( )
A.图甲实验中,水对乒乓球的压力的合力几乎为零
B.图甲实验中,乒乓球所受重力可以忽略,因此它不具有惯性
C.图乙实验中,水中上浮的乒乓球所受水的浮力等于它的重力
D.图乙实验中,漂浮的乒乓球所受水向上的压力大小等于它所受的重力
【答案】AD
【分析】(1)太空属于微重力环境,乒乓球所受重力几乎为零,由力的平衡条件可知,水对乒乓球的浮力几乎为零;
(2)质量是物体惯性大小的量度,一切物体都具有惯性;
(3)上浮时浮力大于重力;
(4)漂浮的乒乓球处于平衡状态,根据二力平衡条件判断。
【解答】解:A、在中国空间站微重力环境中,图甲中乒乓球所受重力几乎为零,乒乓球悬停处于平衡状态,因此水对乒乓球的浮力几乎为零,即乒乓球所受压力及压力差都为零,故A正确;
B、一切物体都具有惯性,故B错误;
C、水中上浮的乒乓球所受水的浮力大于它的重力,故C错误;
D、图乙实验中,漂浮的乒乓球处于平衡状态,因此乒乓球所受水向上的压力即为乒乓球所受浮力,和重力大小相等,方向相反,故D正确。
故选:AD。
【点评】本题考查了对太空环境的了解、惯性的概念及其应用、浮力的产生以及浮沉条件的应用,属于力学综合题。
(多选)17.如图甲所示,长方体木块通过体积不计的细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部,再缓慢注入水,直至图乙所示。注水过程中,木块所受浮力的大小随杯中水的深度变化如图丙所示,则下列说法正确的是( )
A.细线的长度为15cm
B.木块的横截面积为100cm2
C.木块的密度为0.8×103kg/m3
D.细线对木块的最大拉力为12N
【答案】AC
【分析】(1)根据图像分析,当水深为25cm时,细线刚好拉直,据此分析细线长度。
(2)根据图像求出两次的排开液体的体积,进一步求出横截面积。
(3)利用阿基德米原理,我们可以根据木块漂浮时所受的浮力求得木块的重,根据完全浸没后木块所受的浮力求得木块的体积,进而求得木块的密度。
(4)木块完全浸没时,在拉力、重力、浮力的作用下处于平衡状态。
【解答】解:由图可知,0≤h<10cm,浮力从0上升到8N,表明木块逐渐被浸入水中,排开水的体积增大,此阶段木块未完全浸没,且是沉底状态;
当水深10cm≤h≤25cm,浮力恒定为8N,说明物体处于漂浮状态,浮力等于重力,此阶段绳子逐渐被拉直,当h=25cm时,绳子恰好被拉直,即绳子长度为25cm﹣10cm=15cm;
25cm<h≤acm,由于绳子被拉直,继续注水,物体浸入深度增大,受到的浮力增大,大于重力,直至完全浸没,浮力不变,对物体受力分析可得F=F浮﹣G。
A.当水深10cm≤h≤25cm,绳子逐渐被拉直,绳子长度为15cm,故A正确;
BC.当h1=10cm时,物体刚好漂浮,即G=F浮1=8N,
此时木块浸入水中的体积
所以木块的横截面积
木块的质量
当h=acm物体完全浸没,此时浮力为F浮a=10N,木块排开水的体积等于木块体积,
木块的体积
木块密度,故B错误,C正确;
D.重力不变,当h=acm物体完全浸没,浮力最大,细线对木块的拉力最大,即Fmax=F浮a﹣G=10N﹣8N=2N,故D错误。
故选:AC。
【点评】本题的难点在于通过图象获得木块在不同阶段所受浮力的情况,若能正确理解图象,本题可顺利解答。
(多选)18.如图所示,放在水平桌面上的两个质量和底面积相同的容器,分别装有密度不同的甲、乙两种液体。将两个体积相同的小球a、b分别放入两容器中静止时,容器底部受到的液体压强相等。下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度ρ甲>ρ乙
B.a、b两个小球的质量ma<mb
C.放入小球后,容器底部对桌面的压力F甲=F乙
D.若将a球放入乙液体中,b球放入甲液体中,静止时,两球所受浮力Fa>Fb
【答案】AD
【分析】(1)由图知,因甲、乙两种不同的液体的深度的关系,根据p=ρgh判断出液体的密度;
(2)根据物体浮沉条件和阿基米德原理得出小球的重力与受到的浮力关系,比较两容器中液体的体积和排开液体的体积之和关系,根据G=mg=ρVg比较液体和小球排开液体的总重力关系,从而得出两容器对桌面的压力关系;
(3)根据物体的浮沉条件,判断出物体密度和液体密度的关系,根据甲、乙液体密度的关系,判断出a、b球的密度关系,根据密度公式判断出甲、乙两球质量的关系;
(4)分别比较a球与乙液体的密度关系和b球与甲液体的密度关系,进而判断两球在液体中的状态,根据阿基米德原理和浮沉条件表示出Fa和Fb,从而比较两球的浮力关系。
【解答】解:A、由图知,甲液体的深度小于乙液体的深度,两个容器底部受到的液体压强相等,根据p=ρgh可知,ρ甲>ρ乙,故A正确;
B、因为a在甲液体中处于悬浮状态,所以ρ甲=ρa,因为b在乙液体中处于漂浮状态,所以ρ乙>ρb,又因为ρ甲>ρ乙,所以ρa>ρb,根据ρ可知,当两球体积相同时,ma>mb,故B错误;
C、将两个小球a、b分别放入两容器中静止时,容器底部受到的液体压强相等,且两容器的底面积相等,由F=pS可知此时两液体对容器底的压力相等,即F甲液=F乙液﹣﹣﹣﹣①;
液体对容器底的压力为:F液=p液S=ρ液ghS,其中Sh为容器底面正上方液柱的体积,则液体对容器底的压力等于容器底面正上方液柱的重力,且需要将小球替换为与浸入部分等体积的甲、乙两液体,如下图所示,也就是此时红色液柱的重力相等,
根据漂浮条件和阿基米德原理可知,两小球排开液体的重力和自身的重力相等,
则小球漂浮或悬浮时,容器对桌面的压力:F=G容+G液+G球=G容+G液+G排=G容+G液总,
对甲容器来说,因容器是上大下小的形状,则甲容器对桌面的压力F甲>G容+F甲液﹣﹣﹣﹣②,
而乙容器为柱形容器,则乙容器对桌面的压力F乙=G容+F乙液﹣﹣﹣﹣③,
所以由①②③可知,放入小球后,容器底部对桌面的压力关系为F甲>F乙,故C错误;
D、由BC知ρa=ρ甲>ρ乙>ρb知:若将a球放入乙液体中,处于沉底状态,浮力小于重力,即Fa=ρ乙gV排=ρ乙gV,b球放入甲液体中会漂浮,即Fb=Gb=ρbgV,
因为ρ乙>ρb,所以力Fa>Fb,故D正确。
故选:AD。
【点评】此题综合考查了阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用、压强的大小比较等知识点,是一道综合性较强的题目。
(多选)19.将一边长为10cm的立方体物块(物块不吸水),用轻绳(不可伸长)拴在底面积为200cm2的薄壁容器底部,向足够高的容器中逐渐加水,如图甲所示,在这一过程中,木块受到的浮力F随水深度h变化的图像如图乙所示,下列分析正确的是( )
A.木块的重力为8N
B.细线长度为16cm
C.当h=18cm时,物体下表面受到水的压力为18N
D.当h=20cm时剪断轻绳,当物块静止时水对容器底部的压强减小了100Pa
【答案】AD
【分析】立方体木块的边长为10cm,分析图乙可知,水深在0~8cm时,木块静止在容器底部;水深为8cm时,木块刚好漂浮,继续加水,木块缓慢上升(可认为木块处于漂浮状态);水深为16cm时,细线刚好拉直;水深为18cm时,木块刚好浸没;
A、从图像中找出木块漂浮时受到的浮力,根据漂浮条件可以求出木块的重力;
B、细线拉直时,细线长度等于此时水深减去木块浸在水中的深度;
C、当h=18cm时,木块刚好浸没;根据p=ρ水gh求出物体下表面受到水的压强,然后利用F=pS求出压力;
D、要计算液体对容器底部的压强减小量,就要先计算出水面下降的高度,且Δh,然后利用Δp=ρ水gΔh求出液体对容器底部的压强减小量。
【解答】解:立方体木块的边长为10cm,分析图乙可知,水深在0~8cm时,木块静止在容器底部;水深为8cm时,木块刚好漂浮,继续加水,木块缓慢上升(可认为木块处于漂浮状态);水深为16cm时,细线刚好拉直;水深为18cm时,木块刚好浸没;
A、由图像可知,水深在8cm﹣16cm时,木块受到的浮力F浮=8N且保持不变,该过程中木块处于漂浮状态,根据漂浮条件可知木块的重力G木=F浮=8N,故A正确;
B、由前面分析可知,木块漂浮时浸入水中的深度h浸=8cm,
当水深为16cm时,细线刚好拉直,则细线的长度l=h2﹣h浸=16cm﹣8cm=8cm,故B错误;
C、当h=18cm时,木块刚好浸没,则物体下表面所处的深度为h下=L=10cm=0.1m,
则物体下表面受到水的压强p下=ρ水gh下=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,则受到水的压力为F下=p下S木=1000Pa×(0.1m)2=10N,故C错误;
D、木块漂浮时浸在水中的体积V浸=S木h浸=(10cm)2×8cm=800cm3,
立方体木块的体积V木=(10cm)3=1000cm3,
当h=20cm时,木块全部浸没在水中;剪断轻绳,当木块静止时,木块漂浮在水面上,
则V露=V木﹣V浸=1000cm3﹣800cm3=200cm3,
剪断细线后,水面下降的高度:
Δh1cm=0.01m,
则液体对容器底部的压强减小量为:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa,故D正确。
故选:AD。
【点评】本题考查了浮沉条件、阿基米德原理和液体压强公式的综合应用,解题的关键是分析清楚在水深0~8cm、8cm~16cm、16cm~18cm时木块的状态。
(多选)20.水平桌面上放一容器,将两根完全相同的橡皮筋,一端固定在容器底部,另一端分别与体积和形状都相同的甲、乙物块相连。向容器内加水后水面位置如图所示,此时甲物块和乙物块保持静止不动。下列说法正确的是( )
A.甲物块受到的浮力等于乙物块受到的浮力
B.甲物块的密度大于乙物块的密度
C.甲物块下表面受到的压强小于乙物块下表面受到的压强
D.剪断与两个物块相连的橡皮筋,当物块静止后,容器对水平桌面的压强变小
【答案】AC
【分析】(1)由题知,两物体的体积、形状相同,浸没在同一种液体中,根据阿基米德原理得出两物体受到的浮力大小关系。
(2)甲、乙浮力相同,橡皮筋相同但伸长不同,由此可知其重力关系,然后可知其质量关系,两者体积相同,由密度公式分析其密度关系;
(3)根据p=ρgh分析下表面受到的压强关系;
(4)剪断与两个物块相连的橡皮筋,当物块静止后,容器对水平桌面的压力不变,受力面积不变,由压强公式分析压强变化。
【解答】解:A、已知两个体积、形状相同的甲、乙物块,由于浸没在同种液体中,则排开液体的体积相同,
根据F浮=ρ液V排g可知,它们受到的浮力:F甲=F乙;故A正确;
B、甲、乙浮力相同,橡皮筋相同但伸长不同,说明甲重力小、质量小,两者体积相同,说明甲的密度小于乙的密度,故B错误;
C、由图可知,甲物块下表面距离液面的深度小于乙物块下表面距离液面的深度,由于浸没在同种液体中,由p=ρgh可知,甲物块下表面受到的压强小于乙物块下表面受到的压强,故C正确;
D、剪断与两个物块相连的橡皮筋,当物块静止后,容器对水平桌面的压力不变,还是等于容器、液体、物体的总重力,受力面积不变,由p可知,当物块静止后,容器对水平桌面的压强不变,故D错误。
故选:AC。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理的掌握和运用,认真审题利用好提供的条件、灵活选用公式是关键。
(多选)21.如图所示,两个不吸水的实心小球甲和乙,用不可伸长的细线系住,放入水中静止后,甲有一半的体积露出水面,乙与容器底部接触,细线被拉直。已知甲的重力为4N,甲受到的浮力为8N,甲、乙的体积之比为2:1,甲、乙的密度之比为1:6,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10/kg。下列说法正确的是( )
A.细线对甲的拉力为4N
B.乙受到的浮力为8N
C.甲的密度为0.25×103kg/m3
D.容器底部对乙的支持力为4N
【答案】ABC
【分析】(1)对甲受力分析得出绳子的拉力;
(2)根据甲、乙排开液体的体积比较浮力大小;
(3)根据阿基米德原理和G=mg=ρVg列式计算甲的密度;
(4)根据乙的密度和与甲的体积计算重力与浮力,受力分析得出支持力。
【解答】解:
A、由题知,甲的重力为4N,甲受到的浮力为8N,且细线被拉直,则甲受到向上的浮力、向下的重力和拉力而处于平衡状态,所以满足F浮甲=G甲+F拉,则细线的拉力:F拉=F浮甲﹣G甲=8N﹣4N=4N,故A正确;
B、甲、乙的体积之比为2:1,甲有一半的体积露出水面,则甲排开水的体积是甲体积的一半,所以甲、乙排开水的体积相等,根据F浮=ρ水gV排可知,甲、乙受到的浮力相等,即乙受到的浮力也为8N,故B正确;
C、已知F浮甲=8N,由阿基米德原理可得:ρ水gV排=8N;
甲的重力为4N,根据G=mg=ρVg可得:ρ甲gV甲=4N;
此时V排V甲,解得ρ甲ρ水=0.25×103kg/m3,故C正确;
D、甲、乙的密度之比为1:6,甲、乙的体积之比为2:1,
由密度公式可知甲、乙的质量之比为,则m乙=3m甲,即乙的质量是甲的3倍,根据G=mg可知乙的重力是甲重力的3倍,故G乙=3G甲=3×4N=12N;
已知乙与容器底部接触,则乙受到向上的支持力、浮力、拉力和向下的重力而处于平衡状态,
所以F支+F浮乙+F拉=G乙,则乙受到的支持力:F支=G乙﹣F浮乙﹣F拉=12N﹣8N﹣4N=0N,故D错误。
故选:ABC。
【点评】本题考查浮力、密度、浮沉条件的应用,属于中档题。
(多选)22.两个质量相等、底面积相同的容器置于水平桌面上,分别装有质量相等的甲、乙两种液体,有四个体积相等的实心小球A、B、C、D,其中C、D两球完全相同。如图所示,将它们分别放入两容器中,B球悬浮在甲液体中,A球漂浮在乙液体中,C球、D球在两种液体中沉到底部。则下列说法中正确的是( )
A.四个球中A球的密度最小
B.C、D两球在两种液体中受到的浮力相等
C.甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
D.甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强
【答案】ACD
【分析】A、根据密度公式结合图中的体积比较液体的密度,根据浮沉条件比较球的密度;
B、C、D两球完全相同,且都全部浸没在液体中,故排开液体的体积相同,已知两液体的密度大小关系,根据F浮=ρ液gV排可知C球受到的浮力与D球受到的浮力的大小关系;
C、四个小球的体积相等,从图中可知B球排开液体的体积大于A球排开液体的体积,已知两液体的密度大小关系,根据F浮=ρ液gV排可知B球受到的浮力与A球受到的浮力的大小关系,且两球分别处于悬浮和漂浮状态,根据F浮=G可知两球的重力的大小关系,C、D两球完全相同,两容器的质量相同,根据F压=G总可知甲容器对桌面的压力与乙容器对桌面的压力的大小关系,;
D、已知甲容器对桌面的压力与乙容器对桌面的压力的大小关系,且容器的重力相等,据此得出甲液体对容器底的压力与乙液体对容器底的压力的大小关系,容器的底面积相同,根据p可知甲液体对容器底的压强与乙液体对容器底的压强的大小关系。
【解答】解:A.从图中装有质量相等的甲、乙两种液体,从形状和高度可知,甲液体的体积小于乙液体的体积,根据可知ρ甲>ρ乙,
根据浮沉条件知,C球沉底,故ρC>ρ甲,B球悬浮,故ρB=ρ甲,D球沉底,故ρD>ρ乙,A球漂浮,故ρA<ρ乙,综上可知,四个球中A球的密度最小,故A正确;
B.根据浸没时排开液体的体积等于小球的体积,C、D两球完全相同,故排开液体的体积相同,根据F浮=ρ液gV,已知ρ甲>ρ乙,C球受到的浮力大于D球受到的浮力,故B错误;
C.四个小球的体积相等,从图中可知B球排开液体的体积大于A球排开液体的体积,已知ρ甲>ρ乙,根据F浮=ρ液gV可知B球受到的浮力大于A球受到的浮力,且两球分别处于悬浮和漂浮状态,根据F浮=G可知GB>GA
C、D两球完全相同,两容器的质量相同,根据F压=G总可知甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,故C正确;
D.甲液体对容器底的压力等于甲液体与C、B球排开甲液体的重力之和,乙液体对容器底的压力小于乙液体重力与A、D球排开乙液体的重力之和,左侧容器内甲液体的重力与C、B球排开甲液体的重力之和大于右侧容器内乙液体的重力与A、D球排开乙液体的重力之和,则甲液体对容器底的压力大于乙液体对容器底的压力,容器的底面积相同,根据可知甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强,故D正确。
故选:ACD。
【点评】本题考查浮沉条件与阿基米德原理以及密度公式的应用,属于难题。
(多选)23.水平桌面上放置一底面积为S的薄壁圆筒形容器,内盛某种液体,将质量分别为mA、mB、mC,密度分别为ρA、ρB、ρC的均匀实心小球A、B、C放入液体中,A球漂浮,B球悬浮,C球下沉,如图所示,它们所受的浮力分别为FA、FB、FC.下列选项正确的是( )
A.若mA=mB=mC,则FA=FB=FC
B.若VA=VB=VC,则FA<FB=FC
C.将C球截去部分后,剩余部分可能上浮
D.只取出B球,容器中液面的高度降低了
【答案】BD
【分析】由图可知,小球A漂浮,小球B悬浮,小球C沉底。
(1)当mA=mB=mc时三小球的重力相等,物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,物体下沉时受到的浮力小于自身的重力,据此判断三小球受到的浮力关系;
根据三个小球在水中的状态,利用物体浮沉条件比较其密度大小;
(2)当VA=VB=VC时,根据图示可知三个球排开液体体积的关系,再利用F浮=ρ液gV排可知三小球受到的浮力关系;
(3)物体的密度大于液体的密度时,物体沉底,将C球截去部分后,剩余部分的密度不变,据此判断剩余部分在液体中的状态;
(4)先根据F浮=ρ液gV排求出排开液体的体积,再利用V=Sh的应用求出液面高度的变化。
【解答】解:A、若mA=mB=mc,则GA=GB=Gc=G,
因物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,物体下沉时受到的浮力小于自身的重力,所以,小球A和B受到的浮力等于自身的重力,小球C受到的浮力小于自身的重力,则有:FA=FB=G,FC<G
即FA=FB>FC,故A错误;
B、若VA=VB=VC,根据图示可知,V排A<V排B=V排C
由F浮=ρ液gV排可知,FA<FB=FC,故B正确;
C、因物体的密度大于液体的密度时,物体沉底,所以,将C球截去部分后,剩余部分的密度不变,剩余部分一定仍沉底,故C错误;
D、由F浮=ρ液gV排和G=mg可知,B排开液体的体积:V排B
因此只取出B球,由V=Sh可得,容器中液面降低的高度:Δh,故D正确。
故选:BD。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理的理解和应用,涉及到重力、体积公式的应用,综合性较强,理清题意,分析清楚各种情况的状态是解决该题的关键,其难度很大。
第1页(共1页)
学科网(北京)股份有限公司
$
相关资源
示范课
由于学科网是一个信息分享及获取的平台,不确保部分用户上传资料的 来源及知识产权归属。如您发现相关资料侵犯您的合法权益,请联系学科网,我们核实后将及时进行处理。