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备战2022 浙教版科学 中考高频考点 加强练 第32讲 浮力
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第32讲 浮力
一、单选题
1.如图所示,已知鸡蛋的质量为55克,体积为50立方厘米。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是( )
A. 图甲中鸡蛋所受浮力为0.55牛
B. 图乙中盐水的密度是1.1×103千克/米3
C. 图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D. 图中三种状态下浮力的大小关系是F甲
A. 一起向上运动 B. 一起向下运动 C. 静止不动 D. 条件不足,无法判断
3.如图为金鱼吐出的某个气泡在恒温水中上升过程的示意图。下列关于该过程中气泡内气体密度和气泡所受浮力的变化情况,叙述正确的是( )
A. 密度和浮力都不变 B. 密度和浮力都变大
C. 密度变小,浮力不变 D. 密度变小,浮力变大
4.因强风吹袭,“长赐号”巨型货轮在通过苏伊士运河时,船身偏离航道,导致船头触底搁浅,堵塞造成运河双向断航。下列对船头触底搁浅巨轮的分析中,正确的是( )
A. 巨轮受到的浮力等于它的重力 B. 巨轮受到的浮力大于它的重力
C. 巨轮受到的浮力小于它的重力 D. 巨轮受到的浮力和航行时一样大
5.小明将一只鸡蛋放在盛有水的烧杯中,然后向烧杯中逐渐加食盐,观察到鸡蛋的浮沉变化如图所示。甲、乙、丙中鸡蛋所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙 , 它们的大小关系正确的是( )
A. F甲=F乙=F丙 B. F甲=F乙
A. B.
C. D.
7.某科学兴趣小组制作的潜水艇模型如图所示.通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶 中吹气,就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮.当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A 管吸气,烧瓶将会( )
A. 上浮,它受到的浮力增大 B. 下沉,它受到的浮力不变
C. 下沉,它受到的浮力变小 D. 上浮,它受到的浮力不变
8.如图所示体积相同的铝球、铜块和木块浸在液体中,下列说法中,正确的是( )
A. 铝球受到的浮力最小 B. 木块受到的浮力最小
C. 铜块受到的浮力最小 D. 它们受到的浮力一样大
9.如图所示,质量为30kg的小孩趴在游泳圈上,假设人体平均密度和水密度相近,则游泳圈受到的浮力大小最接近于( )
A. 3000N B. 300N C. 30N D. 3N
10.如图所示,将一个生鸡蛋放入盛有清水的烧杯中,然后逐渐向水里添加食盐并轻轻搅动,观察发生的现象。图中大致反映鸡蛋所受浮力的大小F浮与液体密度ρ液关系的图像是( )
A. B.
C. D.
11.半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。以下图象能正确表示同一艘半潜船从图甲到图丙受到的浮力变化的是( )
A. B.
C. D.
12.太平洋海水的密度比印度洋海水的密度小。一艘潜水艇保持深度不变从太平洋潜行到印度洋,则该潜水艇受到的( )
A. 重力不变,浮力不变 B. 重力增加,浮力增加
C. 重力增加,浮力减小 D. 重力减小,浮力减小
13.一个石块被斜抛入水中,沿虚线方向斜向下运动,最后沉在水底。石块在水中运动时所受浮力F的方向是( )
A. B.
C. D.
14.“辽宁号”航空母舰是中国人民解放军海军第一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰。如图所示,当飞机降落到航母后,则( )
A. 航母将上浮,所受浮力减小 B. 航母将上浮,所受浮力增大
C. 航母将下沉,所受浮力增大 D. 航母将下沉,所受浮力减小
15.下列情景中没有受到浮力的物体是( )
A. 海中下潜的“蛟龙”号 B. 上升的热气球
C. 航行的“辽宁号” D. 太空遨游的“天宫一号”
二、填空题
16.如图是小科自制的简易水陆两栖车模型,整“车"质量0.1千克。
(1)接通电路后,尾部叶片转动,推动车子向前,这说明物体间力的作用是________ 的;
(2)当它在水中处于漂浮状态时,受到的浮力为________牛。
17.泡茶时杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。
(1)茶叶漂浮在水面时,浮力________重力。(填“大于”、“小于”或“等于")
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将________。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)茶叶冲泡后,房间里能够闻到浓郁茶香的原因是________。
18.如图甲所示,他在盛热水的茶杯中放进一片茶叶,茶叶上附有三个的球形气泡,茶叶的体积与三个的球形气泡的总体积相等,此时它恰好处于悬浮状态。如果一个气泡的体积为1×10-8m3 , 则这片茶叶的重力约为________N。然后他在茶杯上盖紧盖子,很快将会发现这片茶叶________(选填“上浮”“下沉”)。
19.木块A重为3N,体积为500cm3 , 如图所示,用细线拉着A浸没于盛水的圆柱形容器中,木块A受到的浮力是________N,若剪断绳子,则木块静止时受到的浮力是________N。(g取10N/kg)
20.如图所示,一支重0.4N的试管管口朝下,管内封住适量的空气恰好悬浮在水中,此时它受到的浮力是________N。若用手指轻轻按压一下试管底,则试管将会________(选填“先下沉后上浮”、“一直下沉”或“先下沉后悬浮”)。
三、实验探究题
21.某校“制作浮力秤”项目研究小组,制成如图所示浮力秤。使用过程中,发现称量范围较小,有待提升改造。
【原理分析】浮力秤是利用物体漂浮时,F浮=G物的原理工作的:浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关。
【问题提出】浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系?
【方案设计】
器材:悬挂式电子秤、金属块(4.0N)、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。
步骤:①将金属块挂在电子秤下,读取电子秤示数并记录;
②将金属块浸没在盛水的烧杯中,读取电子秤示数并记录,然后取出金属块擦干;
③按照步骤②的操作,换用不同密度的溶液,多次重复试验。
【数据处理】
实验编号
1
2
3
4
5
6
7
液体密度ρ液(g/cm3)
—
0.8
1.0
1.2
1.4
1.9
2.0
电子秤示数F拉(N)
0.4
3.6
3.5
3.4
3.3
2.6
3.0
浮力大小F浮(N)
—
0.4
0.5
X
0.7
1.4
1.0
【交流分析】
(1)表格中x的数据是________;
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的是________;
(3)小组同学对实验数据进行了分析讨论,认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是________;
(4)【得出结论】……
【知识应用】根据以上探究,写出一种增大浮力秤称量范围的方法________。
22.学习了浮力知识后,小金用表面贴有白纸的木板、弹簧、金属块、细线等制作了一个液体密度计。弹簧下端挂上金属块,指针静止时的位置标为A;将金属块浸没在水中而不接触容器,指针静止时的位置B处标记为1.0;将金属块浸没于密度为0.8g/cm3的酒精中而不接触容器,在指针静止时的位置C处标记为0.8。
(1)C 处应在B处的________(选填“上方”或“下方”)。
(2)B 与 C 的中点处应标注的值________(选填“<”“>”或“=”)0.9。
(3)标记完刻度后发现刻度A与B之间的距离较小,为了增大最小刻度之间的距离,可采取的做法是________(写出一种即可)。
23.学习浮力知识后,小华想制作一个密度计,他制作步骤如下:
a、取一根饮料吸管,将铁丝从吸管的下端塞入作为配重,并用石蜡将吸管的下端封起来。
b、将其漂浮在水中,在吸管上标出水面的位置,测出该位置到吸管下端的距离,即吸管浸入水中的深度H,如图所示。
c、推导:设吸管横截面积为S,在水中漂浮,故浮力与重力二力平衡,所以G=ρ水gSH;若漂浮在其它液体中,则浸入的深度h会因液体密度的改变而改变,但浮力仍与重力平衡,即G=ρ液gSh。
(1)小华制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力________重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。步骤a中,将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重是为了降低吸管的重心,从而让它能够竖直的漂浮在液面上。
(2)通过对步骤c的分析,请推导出漂浮在ρ液液体中时,浸入深度h=________(用ρ水、ρ液、H表达).
(3)若吸管漂浮在水中时H=7.2cm,漂浮在某液体中时h=9cm,则液体密度为________kg/m3。
(4)制作完毕后,小黄发现两个相邻密度值刻度线之间的距离较小,请提出一个方法,使两条刻度线之间的距离增大一些,进而使测量结果更精确。方法是________。
24.“水能载舟,亦能覆舟”,那么水的浮力的大小跟哪些因素有关呢?某同学做了如图所示的实验。
(1)图(b) 中物体受到的浮力是________N;
(2)由(b)(c)可以得出的结论是________;
(3)2020年11月10日,我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功潜入10909米海底,创下中国载人深潜新的深度纪录。下潜到上万米的海底难度非常大,其主要原因是________。
25.在学习阿基米德原理后,为探究“物体浸没前,浮力大小与物体浸入水中深度的关系”,某小组利用一块形状不规则石块、弹簧秤、烧杯、水、细线、记号笔等器材进行实验,请写出实验步骤。
四、解答题
26.把质地均匀的正方体物块竖直放在容器底部,如图甲所示,然后向容器内缓慢注入水,物块始终直立,物块对容器底部的压力与注入水质量的关系如图乙所示,g=10N/kg。
(1)物块完全浸没时的浮沉情况是________(选填“漂浮”“悬浮”或“竖立在容器底上”),判断的理由是________。
(2)物块的密度是多少?
27. 2020年11月28日,“奋斗者”号全海深载人潜水器成功完成万米海试并胜利返航。“奋斗者”体积约为10米3 , 空载时质量约为6吨,最大荷载240千克。
(海水密度取1.0×10kg/m3 , g取10N/kg)
(1)“奋斗者”在水下100米时受到的浮力为多大?
(2)已满载的“奋斗者”在下沉时是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的海水?
(3)任务完成后,起重机把重最大荷载的“奋斗者”吊到母船上,起重机滑轮装置原理如图,在滑轮装置作用下,“奋斗者”离开水面后缓慢竖直上升7m后到达甲板,绳子自由端运动了28米,已知滑轮装置的机械效率为78%,求绳子自由端拉力为多少?
28.2020年11月10日,我国具有完全知识产权的“奋斗者”号载人潜水器(如图)任马里亚纳海沟成功坐底,此次坐底深度10909米,创造了中国载人深潜的新纪录。“奋斗者”号的关键技术是耐高压材料和固体浮力材料,以钛合金为“蛋形舱体”的外壳,海试时承受住约1.12×108帕的压强,外壳总体积约34米3 , 满载质量约36吨,含4块共2吨左右的压载铁,准备上浮时需要抛掉压载铁即可实现上浮。请回答(海水密度取1.0×103干克/米3 , g取10牛/千克):
(1)下列关于潜水器下沉和上浮时的叙述中正确的有________;
A.浸入越深受到海水压强越大
B.下沉时受到的浮力一直会变大
C.坐底后对海床没有压力作用
D.抛掉压载铁后浮力大于重力才能上浮
(2)“奋斗者”号载人潜水器坐底时舱体受到的浮力有多大?
(3)“奋斗者”号载人潜水器海试时所承受的压强相当于干多少吨的物体直接作用在4米2的水平地面上?
29.兴趣小组自制简易“浸没式液体密度计”,活动过程如下:①将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,静止时测力计示数为5牛(图甲);②将小球浸没在水中,静止时测力计示数为4牛(图乙);③将小球浸没在某未知液体中,静止时测力计示数为3牛(图丙)。
求:
(1)小球在水中受到浮力。
(2)小球的体积。
(3)根据上述实验过程及该密度计的构造,下列说法合理的是 。
A.小球的密度为3×103 kg/m3
B.丙图容器内所装液体的密度为3×103 kg/m3
C.该浸入式液体密度计的最大测量值为5×103kg/m3
D.该浸没式液体密度计的刻度值分布均匀
30.如图所示,有一软木块,体积是100cm3 , 置于水中静止时,有60cm3露出水面,求:
(1)木块所受的浮力;
(2)木块的密度;
(3)若要将软木块完全浸没在水中,则至少要在软木块上加多少竖直向下的力?
31.在《三国演义》中诸葛亮的“草船借箭”可谓神乎其神。请你根据所学的科学知识回答以下问题:(g取10牛/千克)
(1)诸葛亮乘夜黑雾大,率领一大队草船驶向曹营,曹营中的士兵以为有敌来袭,拼命的向草船射箭。此时,诸葛亮的草船受到水的浮力将________(填“增大”、“减小”或“不变”)
(2)诸葛亮能够借箭成功,主要还利用的大雾,使曹操恐怕有埋伏,不敢出兵。他曾说过“亮已于三日前算定今天有大雾,因此敢任三日之限。”诸葛亮描述的是赤壁三日后的天气情况,下列成语中描述天气是( )
A.阴转多云
B.雷电交加
C.和风细雨
D.冬暖夏凉
(3)当草船排开水的体积为6m3时,船受到的浮力为多少牛?(写出计算过程)
五、综合说理题
32.科学课上,老师给同学们展示了一个有趣的玩具“水母精灵”(如图甲):只要用力挤压塑料瓶,“水母精灵”就会下沉;松开塑料瓶,它就会上浮;控制挤压的力度,它可以停留在瓶子中间。仔细观察发现,“水母精灵”左右两侧各有一个小孔(如图乙);“水母”头部被分隔成上下两室,上室封闭有空气,两个小孔就在下室的侧壁,水可通过小孔进出下室。结合下图,请运用所学知识解释“水母精灵”能上下浮沉的原因。
33.将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,如图所示,鸡蛋沉入水底,鸡蛋重为0.5N然后逐渐向水中加入食盐并使其溶解,请画出在鸡蛋渐渐浮起到静止的过程中,鸡蛋所受的浮力随加入食盐的质量m变化的图像,并对此作出合理解释。
34.橡皮泥的密度比水大,它会在水中下沉,你利用什么办法可以使橡皮泥漂浮在水面,并用你所学到的物理知识解释。
35.小珍同学善于观察,她注意到一个有趣的现象:在无风的寒冷的冬天,用吸管沿水平方向吹出的肥皂泡常常是先上升,一段时间后才开始下降(如图)。而这种现象在炎热的夏天不明显。请结合所学知识,解释冬天吹肥皂泡时出现这种现象的原因。(不计空气阻力)
答案解析部分
一、单选题
1.答案: B
考点:密度公式的应用,物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)(3)(4)根据浮沉条件比较浮力和重力的大小关系。
(2)首先根据ρ=mV计算出鸡蛋的密度,再根据浮沉条件计算盐水的密度。
解答:鸡蛋的重力为G=mg=0.055kg×10N/kg=0.55N。
图甲中,鸡蛋在清水里下沉,则浮力小于重力,即小于0.55N,故A错误;
鸡蛋的密度为ρ=mV=55g50cm3=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3。图乙中,鸡蛋在盐水中悬浮,则盐水密度等于鸡蛋密度,故B正确;
图丙中,鸡蛋在盐水中漂浮,则浮力等于重力,故C错误;
根据浮沉条件可知,三种状态下浮力的大小关系为:F甲
2.答案: A
考点:阿基米德原理,物体的浮沉条件及其应用
分析:水温升高后,气体的体积会膨胀,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析它们受到浮力的变化,再根据浮沉条件判断它们运动状态的变化。
解答:原来气球和铁块在水中处于悬浮状态,
那么它们受到的浮力等于总重力。
当水温升高后,气体的体积会膨胀,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,气球受到的浮力增大;
因为浮力大于重力,
所以它们一起向上运动。
故选A。
3.答案: D
考点:密度公式的应用,阿基米德原理
分析:分析气泡上升过程中体积的变化,根据ρ=mV分析气体密度的变化,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化。
解答:气泡在上升过程中,受到的压强逐渐减小,则它的体积逐渐变大,根据公式ρ=mV可知,气体的密度减小;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,气泡受到的浮力逐渐变大,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
4.答案: C
考点:物体的浮沉条件及其应用
分析:根据浮沉条件分析判断。
解答:船头触底搁浅的巨轮,此时它处于沉底状态,即它受到的浮力肯定小于重力,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
5.答案: D
考点:物体的浮沉条件及其应用
分析:根据浮沉条件分析比较。
解答:在甲中鸡蛋下沉,则浮力F甲
6.答案: A
考点:浮力的变化
分析:根据浮沉条件分析浮力的大小变化即可。
解答:半潜船始终在水面漂浮,它受到的浮力始终等于它的总重力。当向船体内加水时,船体重力增大,那么它受到的浮力增大;将货物拖到甲板上后,排出水,船体重力减小,那么它受到的浮力减小,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
7.答案: B
考点:阿基米德原理,物体的浮沉条件及其应用
分析:根据浮沉条件分析判断。
解答:原来烧瓶在水中悬浮,那么它受到的浮力等于重力。当吸气时,外面的水会进入烧瓶内,从而使烧瓶的总重力大于浮力,因此烧瓶会下沉。
烧瓶排开水的体积保持不变,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,它受到的浮力不变,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
8.答案: D
考点:浮力大小的计算
分析:根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排比较浮力的大小。
解答:体积相同的铝球、铜块和木块完全浸没在水中时,它们排开水的体积等于自身体积,即排开水的体积相等。根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,它们受到的浮力一样大,故D正确,而A、B、D错误。
故选D。
9.答案: B
考点:物体的浮沉条件及其应用
分析:根据浮沉条件和二力平衡的知识解答。
解答:质量30kg的小孩趴在游泳圈上,在水面保持漂浮,根据二力平衡的知识可知,游泳圈受到的浮力等于游泳圈和小孩的重力之和。因为游泳圈的重力可以忽略,那么浮力等于小孩的体重,即F浮=G=30kg×10N/kg=300N。
故选B。
10.答案: C
考点:浮力的变化
分析:加入食盐后,盐水的密度会增大,根据浮沉条件和阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化情况即可。
解答:在开始的一端时间内,鸡蛋在盐水里处于下沉状态,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,随着盐水密度的增大,鸡蛋受到的浮力逐渐增大;
当盐水的密度等于鸡蛋的密度时,鸡蛋开始悬浮,此时浮力等于重力;
随着盐水密度的增大,鸡蛋最终漂浮,此时受到的浮力还是等于重力。
因此鸡蛋受到的浮力先增大后不变。
故选C。
11.答案: A
考点:浮力的变化
分析:当轮船漂浮时,它受到的浮力等于重力,根据半潜船的重力变化分析浮力的变化即可。
解答:开始时,半潜船漂浮在水面上,它受到的浮力等于空船的重力;向船体内加水,船的自重增大,那么它受到的浮力增大;当放上货物后,排出船体中的水时,自重减小,浮力逐渐减小。由于上面装载有货物,因此最终浮出水面时,浮力大于空船时的浮力,故A正确,而B、C、D错误。
故选A。
12.答案: B
考点:物体的浮沉条件及其应用,浮力的变化
分析:根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化,根据浮沉条件分析重力的变化。
解答:潜艇始终浸没在海水中,它排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,从太平洋到印度洋时,海水密度变大,那么它受到的浮力变大。因为悬浮时浮力等于重力,所以潜水艇的重力增大,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
13.答案: D
考点:浮力产生的原因
分析:根据浮力的方向判断。
解答:无论物体处在什么位置,它受到浮力的方向始终是竖直向上的,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
14.答案: C
考点:阿基米德原理,物体的浮沉条件及其应用
分析:根据浮沉条件判断浮力的变化,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断上浮还是下沉。
解答:航母始终在水面漂浮,那么它受到的浮力始终等于自身重力。当飞机降落到航母后,航母的重力增大,因此它受到的浮力增大。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,海水的密度不变,当浮力增大时,航母排开水的体积变大,因此将下沉,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
15.答案: D
考点:浮力产生的原因
分析:浸在液体里的物体,受到向下和向上的压力差,这个压力差就是它受到的浮力,据此分析判断。
解答: 海中下潜的“蛟龙”号和 航行的“辽宁号”浸在水中, 上升的热气球浸在空气中,它们都会受到浮力,故A、B、C不合题意;
太空遨游的“天宫一号”周围既没有水,也没有空气,肯定不受浮力,故D符合题意。
故选D。
二、填空题
16.答案: (1)相互
(2)1
考点:力的作用是相互的,物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)甲对乙施加力,乙也同时对甲施加反作用力,这就是物体间力的作用的相互性。
(2)根据浮沉条件计算出漂浮时两栖车模型受到的浮力。
解答:(1)接通电路后,尾部叶片转动,对空气施加向后的力,同时空气对车子施加向前的力,推动车子向前,这说明物体间力的作用是相互的;
(2)当模型在水中漂浮时,根据浮沉条件可知,它受到的浮力F浮=G=mg=0.1kg×10N/kg=1N。
17.答案: (1)等于
(2)不变
(3)温度越高分子的热运动越剧烈(或者分子在不停地做无规则运动)
考点:分子的热运动,物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)根据浮沉条件可知物块在水中将漂浮,此时物体所受浮力等于重力。
(2)只有当把物体放在水平面上时,对水平面的压力才等于物体的重力。
(3)分子运动论的内容:物质是由大量分子组成的;分子永不停息地做无规则的运动;分子间存在相互作用的引力与斥力。
解答:(1)由于茶叶是漂浮在水面上的,浮力等于重力。
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯的质量和底面积均不改变,那么重力不改变,因此对桌面的压力将不变。
(3)茶叶冲泡后,房间里能够闻到浓郁茶香的原因是温度越高分子的热运动越剧烈。
故答案为:(1)等于(2)不变(3)温度越高分子的热运动越剧烈(或者分子在不停地做无规则运动)
18.答案: 6×10-4;下沉
考点:阿基米德原理,物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)茶叶与两气泡整体受重力和浮力而平衡,根据阿基米德原理和平衡条件求解重力大小,
(2)若在茶杯上盖紧盖子,随着水的蒸发,内部气体压强变大,据此分析气泡体积的变化,进而确定受到浮力的变化,最后判断茶叶的浮沉状态。
解答:(1)茶叶的体积与三个气泡的总体积相等,
那么茶叶和气泡的总体积为:V总=1×10-8m3×3+1×10-8m3×3=6×10-8m3;
茶叶悬浮,则有G=F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×6×10−8m3×10N/kg=6×10−4N;
(2)若在茶杯上盖紧盖子,因杯内上方的空气被密闭,杯内水蒸气逐渐增加,则杯内气压变大,气泡的体积变小,茶叶受到的浮力变小,小于重力,所以茶叶下沉。
19.答案: 5;3
考点:阿基米德原理,物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算木块A受到的浮力;
(2)比较浮力和重力的大小关系,从而确定剪断绳子后木块的状态,最后选择合适的方法计算出它受到的浮力。
解答:(1)木块A受到的浮力是F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×(500×10-6m3)=5N;
(2)当木块完全浸没时,因为F浮>G,所以剪断绳子后木块会上浮,最终在水面漂浮。根据二力平衡额知识可知,此时木块受到的浮力F浮'=G=3N。
20.答案: 0.4;一直下沉
考点:物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)根据浮沉条件计算试管受到的浮力;
(2)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析试管受到浮力的变化,再与试管的重力比较,根据浮沉条件确定它的运动状态。
解答:(1)试管在水中悬浮,那么它受到的浮力等于重力,即浮=G=0.4N;
(2)若用手轻轻按压一下试管底部,那么里面空气的体积缩小,则试管排开水的体积减小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力减小。因为浮力小于重力,所以试管将会一直下沉。
三、实验探究题
21.答案: (1)0.6
(2)控制排开液体的体积相等
(3)金属块碰到烧杯底部
(4)换用密度比水大的液体
考点:浮力的变化
分析:(1)将表格中电子秤的示数和浮力大小相加,找到其中的数量关系,从而计算出X的值。
(2)浮力的大小与排开液体的体积和液体密度有关,探究液体密度对浮力大小的影响时,必须控制排开液体的体积相等。
(3)根据表格找到液体密度和电子秤示数的变化规律,从而计算出第6次实验中电子秤的示数,然后与实际示数比较即可;
(4)根据表格得到结论,利用这个结论分析增大浮力秤称量范围的方法。
解答:(1)根据表格可知,每组对应的电子秤示数和浮力大小的和都是4N,则表格中X的值为:4N-3.4N=0.6N。
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的是控制排开液体的体积相等;
(3)将第2组和第3组比较可知,液体密度增加2g/cm3 , 浮力增大0.1N,则第6次实验中,液体密度比第5组增大:1.9g/cm3-1.4g/cm3=0.5g/cm3 , 此时浮力增大:0.1N×0.5g/cm30.2g/cm3=0.25N , 此时浮力应该为:3.3N-0.25N=3.05N。因为2.6N<3.05N,所以可能是金属块碰到烧杯底部。
(4)根据表格可知,液体的密度越大,金属块紧密时受到的浮力越大,因此增大浮力秤称量范围的方法为:换用密度比水大的液体。
22.答案: (1)下方
(2)=
(3)增大金属块体积(增大同材料金属块的质量)或用更软的弹簧
考点:密度公式的应用,二力平衡的条件及其应用,阿基米德原理
分析:(1)首先根据阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排比较受到浮力的大小关系,再根据F=G-F浮比较弹簧测力计的示数大小;测力计的示数越大,指针静止时所对的位置越靠下;
(2)根据阿基米德原理和二力平衡的知识得到测力计的示数与液体密度的数学关系式,然后判断二者之间的定量关系,从而确定B与C中点处的刻度值;
(3)根据(2)中得到的数学关系式分析解答。
解答:(1)根据阿基米德原理F浮力=ρ液体gV排可知,金属块完全浸没时受到的浮力与液体密度成正比;因为0.8g/cm3<1g/cm3 , 所以标记为0.8时的浮力小于标记为1时的浮力。根据F=G-F浮可知,标记为0.8时的弹簧测力计的示数大于标记为1时的示数,因此C处应在B处的下方。
(2)当金属块完全浸没在液体中时,
弹簧测力计的示数:F=G-F浮=G-ρ液体gV排=-ρ液体gV排+G;
其中G、g和V排都是常量,因此测力计的示数F与液体密度ρ液为一次函数关系。
即密度增大多少倍,测力计的示数也减少多少倍。
因为B与C之间的示数F肯定等于这两个示数和的一半,
所以标注的刻度值应该为1和0.8的一半,
即中点处的标注值等于(1+0.8)/2=0.9。
(2)刻度A和B之间的距离较小,即测力计的示数F偏小。
根据公式F=G-ρ液体gV排=ρgV-ρ液体gV排=(ρ-ρ液体)gV排可知,
增大测力计示数F的方法:
①增大金属块的体积;
②换用更软的弹簧,相同的拉力才会伸长更大的长度。
23.答案: (1)等于
(2)h=ρ水H/ρ液
(3)0.8×103kg/m3
(4)在吸管下端塞入质量更大的物体作为配重或用更细的吸管制作密度计
考点:密度公式的应用,物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)根据二力平衡的知识比较浮力和重力的大小关系。
(2)密度计的重力不变,以此为等量关系将前后两个数学式连接在一起,然后进行推断计算;
(3)将数值带入(2)中得到的计算式,然后计算即可;
(4)根据G=ρ水gSH分析可知,两个刻度之间的距离H与密度计的重力G成正比,与吸管的横截面积成反比,据此分析解决方法。
解答:(1)当密度计漂浮在液面上时,它受到的浮力与重力相互平衡。根据二力平衡的条件可知,此时它受到的浮力等于重力。
(2)在不同液体中,密度计的重力不变,
即ρ水gSH=ρ液gSh;
ρ水H=ρ液h
解得:h=ρ水Hρ液;
(3)根据h=ρ水Hρ液得到:9cm=1g/cm3×7.2cmρ液;
解得:ρ液体=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3;
(4)小黄发现两个相邻密度值刻度线之间的距离较小,使两条刻度线之间的距离增大一些,进而使测量结果更精确。方法是:
①在吸管下端塞入质量更大的物体作为配重;
②用更细的吸管制作密度计。
24.答案: (1)0.4
(2)(在液体密度相同时,)物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力越大
(3)液体内 部的压强随液体深度的增加而增大,万米水深压强太大
考点:影响液体压强大小的因素,浮力大小的计算
分析:(1)根据公式F浮力=G-F拉计算出物体受到的浮力;
(2)分析b、c两个实验中,影响浮力大小的哪个因素不同,哪些因素相同,然后根据控制变量法的要求描述实验结论;
(3)根据液体压强随深度变化的规律分析解答。
解答:(1)图(b) 中物体受到的浮力是F浮力=G-F拉=8N-7.6N=0.4N;
(2)b和c中,液体都是水,那么液体的密度相同;b中和c中物体排开水的体积不同,因此得到结论:在液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力越大。
(3)下潜到上万米的海底难度非常大,其主要原因是:液体内部的压强随液体深度的增加而增大,万米水深压强太大。
25.答案: 步骤1:在烧杯中加入适量水;
步骤2:将一石块用细线悬挂在弹簧秤下,缓缓放入水中至某一位置(未浸没),用记号笔在烧杯壁上标记水位与石块的深度,并记录弹簧秤示数F1;
步骤3:取出石块,更换其悬挂方向,缓缓放入水中直至水位上升到标记处,用记号笔标记石块的深度,记录弹簧秤示数F2;
步骤4:比较前后两次实验中石块的深度和F1、F2的大小;
步骤5:用同一石块设置不同水位(或不同浸入体积)重复实验,得出结论。
考点:浮力的变化
分析:一块形状不过规则的物体,当浸入深度相同但悬挂方向不同时,排开水的体积也不会相同,那么它受到的浮力就会不同,根据F拉=G-F浮可知,弹簧测力计的示数也就不同,据此可以得到浮力大小与深度没有关系的结论。为了保证实验结论的客观公正,实验要通过改变深度的方法多做几次,据此设计实验步骤即可。
解答:步骤1:在烧杯中加入适量水;
步骤2:将一石块用细线悬挂在弹簧秤下,缓缓放入水中至某一位置(未浸没),用记号笔在烧杯壁上标记水位与石块的深度,并记录弹簧秤示数F1;
步骤3:取出石块,更换其悬挂方向,缓缓放入水中直至水位上升到标记处,用记号笔标记石块的深度,记录弹簧秤示数F2;
步骤4:比较前后两次实验中石块的深度和F1、F2的大小;
步骤5:用同一石块设置不同水位(或不同浸入体积)重复实验,得出结论。
四、解答题
26.答案: (1)竖立在容器底上;物体的重力大于浮力,木块与容器底部之间始终有压力
(2)当没有注水时,容器底部的压力等于物块的重力,则物体的重力G=F=8N;
物块完全浸没时受到的浮力:F浮力=G-F压力=8N-3N=5N;
物块的体积:V=V排=F浮ρ水g=5N103kg/m3×10N/kg=5×10-4m3;
物块的密度:ρ=GgV=8N10N/kg×5×10-4m3=1.6×103kg/m3。
考点:密度公式的应用,阿基米德原理,浮力大小的计算,物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)向容器中注水后,随着水面的升高,物块排开水的体积不断增大,则它受到的浮力不断增大,根据F压力=G-F浮力可知,物块对容器底部的压力不断减小。当物体完全浸没在水中后,它排开水的体积不变,受到的浮力不变,自然对容器底部的压力保持不变。如果压力变为零,则说明物块漂浮起来了;如果压力不为零,那么物块处于下沉状态,据此分析解答。
(2)首先根据V排=F浮ρ水g计算出物块的体积,再根据ρ=GgV计算出物块的密度。
解答:(1)物块完全浸没时的浮沉情况是、竖立在容器底上,判断的理由是:物体的重力大于浮力,木块与容器底部之间始终有压力。
27.答案: (1) F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m3=105N
(2) G=(m1+m2)g=(6000kg+240kg)×10N/kg=6.24×104N
G海水=F浮-G=105N-6.24×104N=3.76×104N
V海水=G海水ρ海水g=3.76×104N1.0×103kg/m3×10N/kg=3.76m3
(3) η=GhFs=6.24×104N×7m28m×F=78%, F=2.0×104N
考点:二力平衡的条件及其应用,浮力大小的计算,机械效率的计算
分析:(1)根据阿基米德原理 F浮=ρ液gV排 计算“奋斗者”受到的浮力;
(2)首先根据G=m总g计算出潜水器和最大载荷的总重力,然后根据G海水=F浮-G计算出注入海水的重力, 最后根据密度公式 V海水=G海水ρ海水g 计算出注入海水的体积;
(3)根据W有=Gh计算出滑轮组做的有用功,根据W总=Fs计算出总功,根据机械效率的公式η=W有W总列出方程计算出自由端的拉力即可。
28.答案: (1)A、D
(2)F浮=ρ液gV排=1.0×103千克/米3×10牛/千克×34米3=3.4×105牛
(3)F=PS=1.12x108帕x4米2=4.48x10*牛
G=F=4.48×108牛
m=G/g=4.48×108牛/10牛/千克-1=4.48×107千克=4.48×104吨
考点:二力平衡的条件及其应用,压强的大小及其计算,浮力大小的计算,物体的浮沉条件及其应用,液体压强计算公式的应用
分析:(1)①根据液体压强公式p=ρ液gh判断;
②根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析判断;
③根据二力平衡的知识判断;
④根据浮沉条件判断。
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算舱体受到的浮力;
(3)首先根据G=F=pS计算出潜水器受到的压力,再根据m=Gg计算出物体的质量。
解答:(1)A.根据公式p=ρ液gh可知,进入越深,潜水器受到的海水压强越大,故A正确;
B.当潜水器完全浸没在水中时,它排开海水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力不变,故B错误;
C.潜水器坐底后,它受到浮力、支持力和重力,根据二力平衡的条件可知,它受到的支持力F=G-F浮力。潜水器受到的支持力和它对海床的压力为一对相互作用力,则它对海床有压力,故C错误;
D.根据浮沉条件可知,当潜水器上浮时,它受到的浮力大于重力,故D正确。
故选AD。
29.答案: (1)根据甲和乙两图可知,小球在水中受到的浮力F浮力=G-F拉=5N-4N=1N;
(2)小球的体积V=V排=F浮力ρ液g=1N103kg/m3×10N/kg=10-4m3;
(3)C,D
考点:密度公式的应用,阿基米德原理,浮力大小的计算
分析:(1)根据二力平衡的知识计算出小球在水中受到的浮力;
(2)根据V=V排=F浮力ρ液g计算出小球的体积;
(3)①根据ρ=GgV计算出小球的密度;
②首先根据F浮力=G-F拉计算出小球在液体中受到的浮力,再根据ρ液=F浮gV排计算未知液体的密度;
③当测力计的示数为零时,小球受到的浮力最大,此时液体的密度最大;
④推导得出液体密度和测力计的示数之间的关系式,根据关系式的特点判断。
解答:(1)根据甲和乙两图可知,小球在水中受到的浮力F浮力=G-F拉=5N-4N=1N;
(2)小球的体积V=V排=F浮力ρ液g=1N103kg/m3×10N/kg=10-4m3;
(3)A.小球的密度为:ρ=GgV=5N10N/kg×10-4m3=5×103kg/m3 , 故A错误;
B.小球在丙中浸没时受到的浮力:F浮力'=G-F拉'=5N-3N=2N;
则液体的密度为:ρ液'=F浮'gV排=2N10N/kg×10-4m3=2×103kg/m3 , 故B错误;
C.当测力计的示数为零时,小球受到的浮力最大,即小球受到的最大浮力为5N;
此时液体的密度为:ρ液''=F浮''gV排=5N10N/kg×10-4m3=5×103kg/m3;
则该密度计的最大测量值为5×103kg/m3 , 故C正确;
液体的密度为:ρ液=F浮gV排=G-F拉gV=-F拉×1gV+GgV , 其中G、g、V都是常量,则液体密度与测力计的示数为一次函数关系,所以密度计上的刻度值分布均匀,故D正确。
故选CD。
30.答案: (1)解:木块受到的浮力为 F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×(100−60)×10−6m3=0.4N
(2)解:∵木块漂浮,
∴ G=F浮=0.4N
∵ G=mg
∴木块质量 m=Gg=0.4N10N/kg=0.04kg
木块的密度为 ρ=mV=0.04kg10×10−6m3=0.4×103kg/m3
(3)解:木块全部浸入水中,受到的浮力
F浮1=G排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10−6m3=1N
需要施加的压力 F压=F浮1-G木=1N-0.4N=0.6N
考点:密度公式的应用,浮力大小的计算,物体的浮沉条件及其应用
分析:(1)首先根据V排=V-V露计算出木块排开水的体积,然后根据 F浮=ρ水gV排 计算出木块受到的浮力。
(2)当木块漂浮时,它受到的浮力等于重力,据此计算出木块的重力,然后根据公式m=Gg计算出木块的质量,最后根据 ρ=mV 计算出木块的密度;
(3)当木块完全浸没水中时,它排开水的体积等于自身体积,首先根据阿基米德原理F浮1=ρ水gV排'计算出此时木块受到的浮力,然后根据 F压=F浮1-G木 计算出在木块上施加的压力。
31.答案: (1)增大
(2)A,B,C
(3)据阿基米德原理可知,F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6m3=60000N
考点:阿基米德原理,物体的浮沉条件及其应用,天气与气候的区别与联系
分析:(1)根据浮沉条件分析浮力的变化;
(2)天气是一定区域短时段内的大气状态(如冷暖、风雨、干湿、阴晴等)及其变化的总称;气候是长时间内气象要素和天气现象的平均或统计状态,时间尺度为月、季、年、数年到数百年以上。
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算船受到的浮力。
解答:(1)草船始终在水面漂浮,根据二力平衡的条件可知,它受到的浮力始终等于船的重力。当船上插满箭时,船的重力增大,那么它受到的浮力增大。
(2)阴转多云、雷电交加和和风细雨,都是描述的一天之内短时间内的大气状态,属于天气,而冬暖夏凉描述的是某个季节长时间内的天气现象的平均状态,属于气候,故选ABC。
(3)船受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6m3=60000N。
五、综合说理题
32.答案: 原理:密闭气体(气体质量一定时)体积越小压强越大,体积越大压强越小物体浮沉条件:浮力大于重力,物体上浮;浮力小于重力,物体下沉;浮力等于重力,物体悬浮;
解释:挤压塑料瓶,瓶内上方空气被压缩,将压强传递给水,水通过小孔被压入“水母精灵”下方的水室中,将上方气室里的空气压缩。这时,水室里进入了一些水,使“水母”的重力增加,当重力大于它受到的浮力时,就下沉。松开手,瓶内上方空气体积增大,压强减小,气室内被压缩的空气把水室内的水压出,此时,“水母”的重力小于它所受的浮力,因此上浮。当挤压力度适当,“水母”重力等于它受到的浮力时,便可悬浮(停留)在水中某一位置
考点:阿基米德原理,物体的浮沉条件及其应用,气体压强跟体积的关系
分析:①密闭气体(气体质量一定时)体积越小压强越大,体积越大压强越小;
②物体浮沉条件:浮力大于重力,物体上浮;浮力小于重力,物体下沉;浮力等于重力,物体悬浮,据此分析解答。
33.答案:
考点:阿基米德原理,浮力的变化
分析:根据物体的浮沉条件和阿基米德原理判断鸡蛋所受浮力的变化。
解答:开始时,鸡蛋沉入水底时,受到的浮力小于重力;逐渐向水中加入食盐时,盐水的密度变大,由F浮=ρgV排可知,鸡蛋所受浮力逐渐增大。当浮力大于重力时鸡蛋上浮;最终状态是漂浮,此时鸡蛋的浮力和重力相等,以后无论怎样增加食盐,由浮沉条件可知,鸡蛋所受浮力都不会变化。
因此浮力的变化为先增大,直至大于重力0.5N,然后减小,直至最终等于0.5N,如下图所示:
34.答案: 把橡皮泥捏成空心的小船排开水的体积变大,由阿基米德原理公式F浮=ρ水gV排可得小船排开水的体积体积越大,所受的浮力越大,故可以得出采用空心的方法可以增大物体的浮力,使橡皮泥漂浮在水面。
考点:物体的浮沉条件及其应用
分析:采用空心的方法可以增大物体的浮力。
35.答案: (1)肥皂泡受到的浮力大于受到的重力的原因分析(肥皂泡内气体密度小,浮力大)(2)肥皂泡上升的原因(浮力大于重力)(3)肥皂泡受到的浮力减小的原因分析(肥皂泡内的气体温度下降体积减少)(4)肥皂泡下降的原因(浮力小于重力)
考点:物体的浮沉条件及其应用
分析:肥皂泡在空气中是上升还是下降,取决于它的浮力和重力的大小关系。开始时,肥皂泡的温度高,体积大,后来温度低,体积小,根据阿基米德原理对浮力的大小进行分析,并与重力进行比较,确定肥皂泡的运动状态即可。
解答: 在无风的寒冷的冬天,用吸管沿水平方向吹出的肥皂泡 ,由于它的温度高体积大,所以受到的浮力大于重力,那么肥皂泡先上升。一段时间后,肥皂泡的温度下降体积减小,受到的浮力小于重力,于是它们又开始下降。
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