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备战2022年中考物理真题提分专练——浮力
展开这是一份备战2022年中考物理真题提分专练——浮力,共164页。试卷主要包含了2N时,排开水的质量是0, 3等内容,欢迎下载使用。
备战2022年中考物理真题提分专练——浮力
1.(2021齐齐哈尔)在木棒的一端缠绕几圈细铜丝,制成一支简易液体密度计,将其先后放入盛有甲、乙两种液体的相同烧杯中,处于静止状态,且放入密度计后液面高度相同,如图所示。若密度计在甲、乙液体中所受浮力分别是F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别是ρ甲、ρ乙,甲、乙两种液体对容器底部产生的压强分别是p甲、p乙,则( )
A. F甲
A.A、B两小球排开液体的质量相等
B.小球B的密度可能大于小球A的密度
C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D.甲杯底受到的液体压强大于乙杯底所受液体压强
3. (2021北部湾)2020年10月,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功下潜到,创造了中国载人深潜的新纪录。“奋斗者”号在水下下潜的过程中,受到的压强和浮力变化情况正确的是( )
A. 压强变小,浮力不变 B. 压强不变,浮力变小
C. 压强变大,浮力不变 D. 压强不变,浮力变大
4. (2021龙东)两个相同的烧杯、中分别盛有两种不同液体,将两个完全相同的小球分别放入两烧杯中,当两小球静止时所处位置如图所示,且两烧杯中液面相平,液体对烧杯底部的压强和,它们的大小关系是( )
A. B. C. D. 无法确定
5.(2021深圳)有一个泡沫加在指南针上,漂浮在水面上,指南针有偏移,下列说法正确的是()
A.指南针磁偏角是由宋代科学家沈括提出的
B.水下10cm处的压强为1×105 Pa
C.如果外力消失,指南针会沉到水底
D.当指南针和泡沫总重为0.2N时,排开水的质量是0.2kg
6.(2021嘉兴)如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是( )
A. 向海底下潜过程中,受到海水的压强变大
B. 海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C. 对背心进行放气后,受到海水的浮力变大
D. 对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
7.(2021遂宁)小明将体积相等的A、B、C三个不同水果放入水中静止后,A漂浮、B悬浮、C沉底,如右图所示。关于它们的密度和受到的浮力大小判断正确的是( )
A. B.
C. D.
8.(2021莱芜、钢城)学习浮力时,老师组织同学们进行了以下体验活动:将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,如右图所示用手试着慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;空筒全部没入水中后,继续试着把它压向桶底,体会手的感受.根据活动中的感受,大家提出了以下四个问题,其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系? B.浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系?
C.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系? D.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系?
9.(2021淄博)课外实践活动中,小雨用橡皮泥造“船”并放人水中,往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量,如图所示。在逐渐装入豆粒的过程中(船未沉底) ( )
A.小船受的浮力不变
B.小船排开水的质量变大
C.小船浸在水中的体积变小
D.小船受的浮力大于它和豆粒的总重力
10.(2021伊春)质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA:ρB=3:2,分别放入足够多的水中,物块所受浮力分别为FA和FB,当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能的是( )
A. 1:1 B. 2:3 C. ρ水:ρA D. ρ水:ρB
11.(2021伊春)两个完全相同的烧杯A、B中分别盛有两种不同液体,将两个完全相同的小球分别放入两烧杯中,当两小球静止时所处位置如图所示,且两烧杯中的液面相平。两烧杯对桌面的压强分别为pA和pB,它们的大小关系是( )
A. pA>pB B. pA
A. 小球在c处受力平衡 B. 小球在a处释放瞬间受力不平衡
C. 由a运动到b,小球的机械能增加 D. 由b运动到c,小球的机械能守恒
13.(2021绍兴)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<F乙<F丙
14.(2021营口)如图所示,水平桌面上甲、乙两个底面积不同的烧杯,分别盛有A、B两种不同液体,此时杯底受到液体的压强相同,将两个完全相同的小球分别放入两个烧杯中,静止后,小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮(没有液体溢出)。下列判断正确的是( )
A.甲烧杯中液体A的密度小于乙烧杯中液体B的密度
B.放入小球后液体对甲杯底的压力大于液体对乙杯底的压力
C.放入小球后液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
D.甲烧杯中小球受到的浮力等于乙烧杯中小球受到的浮力
15.(2021乐山)用细绳连在一起的气球和铁块,恰能悬浮在盛水的圆柱形容器内的某一位置(如图实线所示),若用一细铁丝(铁丝体积不计)将铁块轻轻向下压较长一段距离后(如图虚线所示),气球受到的浮力、气球和铁块在水中的浮沉情况及水对容器底部的压强将
A.变小,下沉、变小 B.变小,下沉、不变
C.不变,悬浮、变小 D.不变,悬浮、不变
16.(2021舟山)如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是( )
A.向海底下潜过程中,受到海水的压强变大
B.海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C.对背心进行放气后,受到海水的浮力变大
D.对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
17.(2021德阳)2020年11月10日,中国载人潜水器“奋斗者”号在西太平洋马里亚纳海沟成功坐底,创造了中国载人深潜的新纪录,标志着我国的深潜事业又迈上了一个崭新的台阶。如图所示,假设海水的密度不变,在“奋斗者”号潜水器下潜过程中,下列分析合理的( )
A.潜水器所受海水对它的压强大小不变
B.潜水器始终只受到海水对它向下的压强
C.潜水器所受到的浮力随深度的增大而增大
D.潜水器所受浮力的大小始终等于它排开海水的重力
18. (2021内江)潜艇在国防中起到了重要作用,下列关于潜艇涉及的相关知识正确的是( )
A. 潜艇的浮沉是通过改变自身体积实现的
B. 潜艇浸没在水中越深,受到的浮力越大
C. 悬浮在水中的潜艇受到的浮力等于自身重力
D. 水对潜艇上表面的压强大于下表面的压强
19. (2021眉山)放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为,将一体积为的木块放入水中静止时,有体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中错误的是(已知:水的密度为,)( )
A. 木块的密度为
B. 木块漂浮时排开水的质量为
C. 浸没水中时细线对木块的拉力为
D. 甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
20.(2021泸州) 小王同学做了下面几个家庭实验,以下说法正确的是( )
A. 图甲,缓慢拉动纸片,鸡蛋未落入杯中,说明鸡蛋不受重力
B. 图甲,快速抽出纸片,鸡蛋落入杯中,说明鸡蛋具有惯性
C. 图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,说明鸡蛋密度大于盐水密度
D. 图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,增加盐水浓度鸡蛋将下沉
21. (2021衡阳)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同的小球而材质不同的小球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则它们在水中所受浮力相等的是( )
A. 甲和乙 B. 乙和丙 C. 丙和丁 D. 甲和丁
22. (2021武汉)如图所示,弹簧测力计下悬挂着不吸水的圆柱体,圆柱体质量为180g。不计厚度的平底容器置于水平桌面上,质量为100g,底面积为50cm2,高为8cm,容器内盛有质量为350g的水。当圆柱体浸入水中静止时,圆柱体未接触容器,弹簧测力计示数为1.4N,此时容器对水平桌面的压强是( )
A. 7.8×102Pa B. 8.0×102Pa C. 9.8×102Pa D. 1.18×103Pa
23.(2021昆明)一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置,处于静止状态(如图5所示).现用手轻轻 向下推一下气球,那么手离开气球后,气球和铁块的运动情况是
A.加速向下运动 B.匀速向下运动C,减速向下运动 D.仍然处于静止状态
24. (2021牡丹江、鸡西)放在水平桌面上的甲乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放在两容器中,当物块静止时,两容器中的液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,则( )
A. 甲容器中物块排开液体的重力较大
B. 甲容器底受到的压强大
C. 乙容器中的液体密度大
D. 乙容器中物块受到的浮力大
25. (2021衡阳)如图所示是某载人潜水器,它可以在4500米的水下连续工作。若海水密度约为,潜水器悬浮在海水中时的总质量为。下列说法正确的是( )
A. 潜水器在海面上漂浮时浮力大于重力
B. 潜水器上浮和下潜是靠改变浮力大小实现的
C. 潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为1.8×105N
D. 潜水器在海面下4500米处作业时,受到的海水压强为
26. (2021临沂)2021年4月7日,我国自主研发的深海钻探“利剑”——“海牛Ⅱ号”抵达2060m的海底,并成功下钻231m,刷新了深海海底钻机的世界纪录。在海面下匀速竖直下潜的“海牛Ⅱ号”( )
A. 重力不做功 B. 机械能不变
C. 所受压强减小 D. 排开海水的质量不变
27. (2021南京)下列有关中学生的估测符合实际的是( )
A. 眨眼一次的时间约为3s
B. 正常步行的速度约为1.4km/h
C. 游泳时受到的浮力约为500N
D. 完成一次引体向上做的功约为2000J
28. (2021北京)测量工具为我们的工作和生活带来了极大的便利,而成功制作测量工其需要科技人员的创造性劳动,小慧通过自制密度计。体验动手与动脑相结合的劳动过程。她在粗细均匀的木棒一端缠绕一些细铜丝制成简易密度计(未标刻度)。该密度计放在水和酒精中时均竖直漂浮,露出液面的长度用L表示(如图8所示),已知酒精的密度为0.8g/cm3,水的密度为1.0g/cm3为了给简易密度计标刻度,小慧将该密度计放入酒精中,密度计静止时L为6cm,她在密度计上距顶端6cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为1.0g/cm3。利用上述数据,可计算出该密度计上对应密度值为1.25 g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为
A. 9.2cm B. 9.6cm C. 10cm D. 10.4cm
29.(2021南充)甲、乙两实心物体在水中的浮沉情况如图所示,它们的质量分别为、,体积分别为、,密度分别为、,所受浮力分别为、,下列说法正确的是( )
A.若,则一定有 B.若,则一定有
C.若,则一定有 D.若,则一定有
30.(2021南充)以下表述错误的是( )
A.飞艇和飞机获得升力的原理相同
B.氢气球在空中上升过程中受气压影响体积会变大
C.热气球充的是加热后体积膨胀的热空气
D.潜水艇工作时是通过改变自身重力的方式来实现浮沉的
31.(2021武威)了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。下列关于科学史说法正确的是( )
A. 牛顿总结出了浮力大小的计算方法
B. 法拉第发现了电磁感应现象
C. 伽利略准确地测出了大气压的数值
D. 汤姆逊提出了原子的核式结构模型
32.(2021天水)了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要.下列关于科学史说法正确的是( )
A.牛顿总结出了浮力大小的计算方法 B.法拉第发现了电磁感应现象
C.伽利略准确地测出了大气压的数值 D.汤姆逊提出了原子的核式结构模型
33. (2021呼和浩特)伽利略年轻的时候,他很喜欢阿基米德鉴定王冠的故事。然而他对这个故事感到有点儿不满足,因为故事中没有介绍测定王冠中金、银含量的方法。他想出了一个很简单的方法。他做了一杆小秤,如图所示,先在等臂的情况下测一纯金块的质量(图a),然后将金块浸没在水中,保持砝码数量不变,但将其悬挂点移至A点,以使秤杆恢复平衡,并在A点做一刻度(图b)。下一步用纯银块代替金块重复上述步骤,于是得到又一刻度B(图c与d)。最后用待测的王冠代替银块,得到王冠在水中时砝码的位置C(图e与f)。(依题意图a、b中金块质量、砝码和盘的总质量均为m1,设各图中支点距左端悬挂点的力臂均为L,图b中右侧力臂为L1,图d中右侧力臂为L2,图f中右侧力臂为L3,王冠中金、银的体积分别为V金、V银)。下列结论正确的是
A. 由杠杆平衡条件得b图中:
B. 黄金密度为
C. 纯银密度与王冠平均密度分别为、
D. 王冠中金银的体积比
34.(2021丽水)科学研究是以实验为基础的,下列有关实验的说法正确的是( )
A. 该实验说明重力的方向是竖直向下的
B. 用黄豆和芝麻混合实验证明了分子间有空隙
C. 通过该实验直接得出牛顿第一定律
D. 该实验说明浮力大小随物体浸没深度的增大而增大
35.(2021日照)思思用弹簧测力计、烧杯、适量的水测量大樱桃的密度,烧杯的重力为G0、底面积为S。如图甲,他用弹簧测力计测出数枚大樱桃的重力为G。如图乙,烧杯内水的深度为h.如图丙,将大樱桃浸没于水中,弹簧测力计的示数为F,取水的密度为ρ。下列说法正确的是 ( )
A.乙图中,烧杯对桌面的压强G0S
B.这些樱桃的体积为G−Fρ
C.丙图中, 烧杯底受到水的压强为ρgh+G−FS
D.樱桃的密度为为G−FGρ
36.(2021青岛)如图所示,舰载机既要在航母上起飞,又要在航母上降落。下列说法正确的是
A.舰载机加速升空的过程中,它的机械能不变
B.空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中,舰载机动能不变
C.舰载机的着舰速度越快,它的惯性越大
D.舰载机着舰时,阻拦索的拉力改变了它的运动状态
37.(2021沈阳)2020年12月17日,首艘国产航母“山东”号将迎来入列一周年,国产航母满载时排水量为67000t,吃水深度10.5m可搭载航载机36架,它满载时受到海水的浮力是 N,山东舰底部所受海水的压强为 Pa。(g取10N/kg,p海水=1.0×103kg/m3)
38.(2021呼伦贝尔、兴安盟)如图甲所示,底面积 S 为 25cm2 的圆柱形平底容器内装有适量的未知液体,将容器放入水中处于直立漂浮状态,容器下表面所处深度 h1=10cm,该容器受到的浮力是 N; 如图乙所示,从容器中取出 100cm3 的液体后,当容器下表面所处深度 h2=6.8cm 时,该容器仍处于直立漂浮状态,则未知液体的密度是 kg/m3 。(g 取 10N/kg)
39.(2021丹东)如图所示,有一实心长方体悬浮在油和盐水中,浸在油中和盐水中的体积之比为3:2。则该物体在油中受到的浮力与物体的重力之比为 ;该物体密度为 kg/m3。(ρ油=0.7×103kg/m3,ρ盐水=1.2×103kg/m3)
40.(2021武威)2020年11月10日,奋斗者号在马里亚纳海沟成功下潜坐底深度10909米,刷新中国载人深潜的新纪录。假设海水的密度为 1.02×103kg/m3 且不变,奋斗者号在水中上浮且未浮出水面过程中,受到水的浮力________(选填 “变大”、“变小”或“不变”);则奋斗者号在 10000m 深处受到的压强是________ Pa 。( g=10N/kg )
41.(2021丽水)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。
42.(2021上海)某物体重 2kg,重力大小为 N,方向 ,将该物体丢入水中排开液体的体积为 1×10-3 立方米,它受到的浮力为 。
43. (2021通辽)用密度为的泡沫制做长2m、宽1.5m、厚长方体简易浮桥,浮桥在河水中最大承重为______(,g取),此浮桥空载时分别放到海水和河水中,下表面受到的压强分别为和,则______(填“>”“<”或“=”)。
44.(2021张家界)中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度约10.9km,创造了中国载人深潜的新纪录,在此深度处潜水器受到的压强为______ Pa,“奋斗者”号在深海下潜的过程中,所受浮力的大小______ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(假设海水的密度不变取ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
45. (2021眉山)2021年4月23日,我国海军长征18号战略核潜艇在海南三亚某军港入列,其排水量为1.2万吨。该潜艇的核反应堆是通过______释放核能(选填“核裂变”或“核聚变”);核潜艇是通过改变______来实现上浮或下潜的(选填“自身重力”或“所受浮力”)。
46.(2021扬州)利用料笔芯自制密度计,同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用 将所选笔芯放入水中,它能 漂浮在水中,在笔芯上标水面的位置A,将笔芯放人酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,如图所示,该笔芯漂浮在水中和酒精中时受到的浮力大小 ,已知水的密度p=1,0g/cm3酒精的密度P=0.8g/cm3,若笔芯漂浮在密度为0.9g/cm3的液体中,则液面对应的位置可能是 (填“C或D)
47. (2021桂林)如图所示,充满氢气的气象探测气球携带探空仪(体积不计)探空仪在高空测量,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m0,空气密度为ρ空,当它恰能缓慢下降时,球内氢气密度为ρ氢,此时气球的体积为______(用题中已知物理量表示)。
48. (2021荆州)2021年4月,中国海军组织辽宁舰航母编队在台湾周边海域进行训练,海军055型驱逐舰首舰南昌舰现身航母编队,如图所示。南昌舰是中国吨位最大的驱逐舰,满载时排水量达1.236107kg,则舰侧距水面3m深处受到海水的压强为_______Pa。南昌舰满载时排开海水体积为_______m3(g=10N/kg,海水=1.03103kg/m3)
49. (2021贵港)大山同学在综合实践活动课中自制密度计。他找来一根粗细均匀的木棍,表面涂上蜡,在它的一端绕上适量的金属丝。把这个装置放在水中,静止后在液面所在处刻上刻度,并标上“1.0”;再将这个装置放在煤油中,静止后在液面所在处刻上刻度,并标上“0.8”;最后将此装置放入某种液体中,静止后在液面所在处刻上刻度h,如图所示。把木棍拿出液体后,用刻度尺量出刻度h与刻度“0.8”的距离是3.8cm,刻度“1.0”与刻度“0.8”之间的距离是2.0cm。则h到木棍底部的距离为_______cm,该液体的密度是_______kg/m3。(假设金属丝的体积忽略不计,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ煤油=0.8×103kg/m3,密度的计算结果小数点后面保留两位小数)
50. (2021内江)如图所示,瓶子在手中保持静止,请画出瓶子在竖直方向的受力示意图。
51.(2021乐山)如图所示,重为G的小船静止在水面上,画出小船所受力的示意图。
52. (2021河南)在“探究影响浮力大小的因素”实验中,同学们根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸入液体中的深度有关;②の与物体排开液体的体积有关:③与液体的密度有关。
(1)请你写出能够支持猜想③的一个生活现象:_____________________________。
(2)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图13所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为_______N。
(3)分析a、c、d三次实验,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度______(选填“有关”或“无关”);分析_________三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验,可知在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力___________(选填“越大”或“越小”)。
(4)本实验不仅可以探究影响浮力大小的因素,从实验数据还可求出物体P的密度为_____________kg/im3。(已知ρ水=10×103kg/im3,g取10N/kg)
53. (2021哈尔滨)春辉同学做“探究浮力大小与液体密度、物体排开液体体积的关系”实验,如下图所示,A、B为同种材料的金属块(体积VA
(1)如图甲所示,春辉测量金属块A所受重力为_______N;
(2)他将金属块A分别浸没在浓盐水和清水中,如图乙、丙所示,初步得出的实验结论是:______相同时,液体密度越大,物体所受浮力越_______;
(3)春辉又将金属块B浸没在清水中(如图丁所示),测得其受到的浮力为1.2N。春辉分析图甲、图丙和图丁得出了“浮力大小与物体排开液体体积的关系”;而玉丽同学思考:对比图甲,图乙和图丁,同时结合(2)的实验结论,是否也能分析出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”呢______?请针对玉丽的思考写出你的分析。______
54. (2021郴州)某物理兴趣小组探究在不使用天平、量简的情况下测量合金块和液体密度的方法,并进行了以下实验:
第一步:如图甲所示,用弹簧测力计测量合金块所受的重力,其示数为4N;
第二步:如图乙所示,将该合金块浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为3N;
第三步:将该合金块从水中取出并擦干,再浸没到如图丙所示的待测液体中,静止时弹簧测力计示数如图丁所示。
根据以上实验,请回答下列问题:
(1)使用弹簧测力计测量前,应观察它的指针是否_______,若没有,则进行调整;
(2)该合金块浸没在水中时受到的浮力为_______N;
(3)该合金块的密度为_______kg/m3
(4)图丁中弹簧测力计读数是_______N,待测液体的密度是_______kg/m3
55. (2021宜昌)端午节家庭聚会后,小鹏的父亲将喝剩的白酒交给他,要他利用所学的物理知识测出白酒的密度。家中没有量筒,只找到了一个弹簧测力计和一个废旧的铁块,于是他在两只玻璃杯中分别装入水和白酒,进行了如下操作:
①将铁块悬挂在弹簧测力计下方,读出测力计的示数F1,如图甲所示;
②把铁块浸没在水中,读出测力计示数F2;
③把铁块浸在白酒中,读出测力计示数F3。请你回答下列问题:
(1)弹簧测力计示数F1=______N;
(2)图中他有操作错误的是图_______(选填“甲”、“乙”、“丙”),请指出错误之处______;
(3)更正错误操作后,测力计的示数变成F4,请你帮小鹏推导出创洒密度的表达式ρ酒=______。(用字母符号表示,水的密度为ρ水)
56. (2021陕西)小明做了鉴别水和盐水的实验(ρ水 <ρ盐水)。如图-1,用相同烧杯盛装体积相同的水和盐水,分别放在已调平的天平两托盘上,右侧烧杯中盛装的是______。 如图-2,将同一压强计的金属盒分别放人水和盐水中同一深度处,右侧容器中盛装的是______。如图-3,用同一测力计挂着相同的铝球分别放人水和盐水中,盛装水的容器对应的测力计示数较______(选填“大”或“小”)。
57. (2021广安)小李同学在探究“影响浮力大小因素”时,依次做了如图甲所示实验。
观察并分别比较图中有关数据可知:
(1)当物体浸没在水中时,受到浮力为_________N。
(2)分析图A、C、D可得,物体在液体中所受浮力大小与_________有关。
(3)当物体从接触水面开始,到浸没于水中,直至浸没到更深位置(未触底),在图乙中能表示出此过程物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图象是________(选填“①”或“②”)。
(4)小李在实验中主要用到的科学探究方法是________。
58. (2021成都)小虹利用弹簧测力计、实心圆柱体物块、烧杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因素有关。小虹提出如下猜想,设计并进行了实验。
猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关:
猜想b:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想c:浮力大小与液体的密度有关。
(1)小虹确定了测量浮力的方法:用弹簧测力计先测出物体的重力G,接着将物体浸入液体中静止时,读出测力计对物体的拉力,可计算出物体所受的浮力。其测量原理利用了______;
A.与G是一对平衡力
B.与G是相互作用力
C.与是相互作用力
D.、和G是一组平衡力
(2)小虹的操作步骤及测量数据如图所示。
由测量数据可得:B步骤中圆柱体物块受到水的浮力为______N;
(3)分析图中A步骤与______步骤的数据,可以验证猜想a是错误的;(填出步骤的序号)
(4)进一步学习了阿基米德原理之后,利用图的测量数据,还可以计算出其它一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中不能计算出的是______。
A.物块的体积 B.物块的密度 C.盐水的体积 D.盐水的密度
59.(2021伊春)小明在验证“阿基米德原理”实验中:
(1)用已调零的弹簧测力计,按照图甲中所示顺序进行实验操作,测力计的示数分别为:F1、F2、F3、F4,由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮= ______ ,测得铁球排开水所受的重力表达式为G排= ______ (用此题中所给字母表示);
(2)小明预期要获得的结论是:______ (用此题中所给字母表示);
(3)在读数正确的情况下,小明由实验数据发现:铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排,而且超出了误差允许的范围,得出此实验结果的原因可能是______ (写出一条即可);
(4)小明分析发现了此实验操作中存在的问题并加以改正。进一步思考:如果实验中物体没有完全浸没水中,能否验证“阿基米德原理”。正确的观点是______ (选填“能”或“不能”)验证;
(5)他又进行了如下深入探究:将溢水杯中注满水放在电子秤上。如图乙所示,其示数为m1,将铁球用细线悬挂轻轻放入水中浸没,待杯中水停止外溢时,如图丙所示,其示数为m2,则m1 ______ m2(选填“>”、“=”、“<”)。
60. (2021贵港)如图所示是某物理兴趣小组验证“阿基米德原理”的实验操作过程示意图。
(1)验证阿基米德原理实验的合理顺序是______;(填字母代号)
(2)金属块浸入溢杯前,溢杯里水面高度应______;
(3)金属块浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(4)金属块的密度为______kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(5)比较______(填字母代号)和______(填字母代号)的操作可得出结论:浸入液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小。
61.(2021营口)探究小组的同学们利用天平、量筒等实验器材测量一个金属块的密度,具体实验操作如下:
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的 处,此时指针位置如图甲所示,要使天平平衡,应向 调节平衡螺母。
(2)把金属块放在天平左盘,向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置,天平平衡后,右盘中砝码质量和游码的位置如图乙所示,金属块的质量是 g。
(3)在量筒中加入20mL水,读数时视线应与凹液面底部 ,将金属块轻轻放入量筒中,如图丙所示,则金属块的体积是 cm3。
(4)金属块的密度是 kg/m3。
(5)实验时,若将(2)、(3)两个步骤顺序对调,这种方法测出的金属块的密度与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)
(6)小强同学又取来一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口,制成一个能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计,用这个简易密度计测量某液体的密度,实验步骤如下:(ρ水=1.0×103kg/m3)
①用刻度尺测出密度计的长度是10cm;
②将密度计放入盛有水的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是4cm;
③将密度计从水中取出并擦干,然后放入盛有被测液体的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是2cm;
④被测液体的密度是 g/cm3。
62. (2021宁夏)某同学学习了密度知识后,对测量物质的密度产生了浓厚的兴趣。
(1)他利用天平和量筒测量土豆的密度。具体过程如下:
①用调好的天平测量土豆的质量,天平平衡时如图甲所示,则土豆的质量是__________g。
②他用一个大烧杯自制溢水杯,将土豆缓慢浸没在大烧杯中,同时用小桶收集溢出的水,将小桶收集的水倒入量筒后如图乙所示,则土豆的密度为__________,测出的土豆密度值__________(选填“偏大”或“偏小”)。(结果保留2位小数)
(2)他想知道胡麻油的密度,于是找来了透明容器、普通玻璃杯A、适量的水、一瓶胡麻油、刻度尺、滴管、记号笔和一个面积为S粗细均匀的玻璃杯B。测量过程如下:
①在透明容器中加入适量的水,将A杯放入透明容器中如图甲所示。
②在B杯中加入适量水,用刻度尺测量出水柱的高度,并标记水面位置如图乙所示。
③将B杯中适量的水倒入A杯中,用记号笔标记出A杯与水面相交的位置如图丙所示,并用刻度尺量出B杯中剩余水柱的高度;
④接下来他的操作是:__________
则胡麻油的密度表达式是:=________。(用测量量和已知量的符号表示,已知水的密度为)推导过程是:_________。
63.(2021云南)某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行 。
(2)实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮= 。
(3)以下选项中若 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.F1﹣F2=F3﹣F4
B.F1﹣F3=F4﹣F2
C.F3﹣F2=F1﹣F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 ,B的示数逐渐 ,且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是 (多选)
A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察测力计A、B示数的变化
64.(2021伊春)创新小组自制简易“浸没式密度计”过程如下(已知水的密度为1.0×103kg/m3);
(1)将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,弹簧测力计示数如图甲所示为4N;
(2)将小球浸没在水中时,弹簧测力计示数如图乙所示为3N;
(3)将小球浸没在某未知液体中时,弹簧测力计示数如图丙所示为2.8N;则经计算即可得出小球的密度为______ kg/m3,未知液体密度为______ kg/m3。
65. (2021长沙)学完阿基米德原理之后,小伟和小雪用如图所示的实验装置做了一个课外实验。他们将溢水杯放在电子秤上,向溢水杯中加水后(如图甲所示),在表格中记录下测力计A、B及电子秤的第一次实验数据:然后他们将物体缓慢下降,当物体的部分体积浸在水中时(如图乙所示),记录下第二次实验数据:剪断系在物体上的细线,将物体缓慢沉入到水底后(如图丙所示),记录下第三次的实验数据。(取g=10N/kg)
(1)观察乙、丙两图可知物体在______图中所受浮力更大,是因为此时物体浸在水中的______更大;
(2)在整理数据时,小雪和小伟发现第三次实验中测力计B的示数记录不同,小雪记的是0.62N,小伟记的是0.42N,他们讨论推理后认为有一个数据是正确的,请判断谁的记录是正确的,并说明理由______。
66.(2021沈阳)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
(1)分析比较实验步骤A和 ,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;分析比较A、B、C、D可知:浮力大小与物体 有关;分析实验步骤A、E、F可知:浮力的大小还与 有关。
(2)分析实验数据可知,F中液体密度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是 N,金属块密度为 kg/m3.(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
67. (2021北部湾)学习了密度知识后,小华用天平和量筒测量食用油的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺______端零刻度线处,发现指针指在分度盘右侧,此时应将平衡螺母向______端调节,使横梁平衡;
(2)称出空烧杯的质量为,将适量的食用油倒入烧杯,称出烧杯和食用油的总质量如图甲所示,则烧杯中食用油的质量为______,接着,将烧杯中的食用油倒入量筒中,示数如图乙所示,则食用油的密度为_____;
(3)本次实验测得食用油的密度______(选填“偏大”或“偏小”),主要原因是______;
(4)小华查阅资料和深入思考后,找到了测量液体密度更精确简便的方法,操作如下:
①如图甲、乙所示,把适量待测液体和水分别倒入两容器中并置于两电子秤上,再将两电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零);
②将系好细线的小物块(不吸收液体)缓慢浸没到待测液体中保持静止(未触底),液体未溢出,如图丙所示,记下电子秤的示数;
③将小物块取出,擦干后再缓慢浸没到水中保持静止(未触底),水未溢出,如图丁所示,记下电子秤的示数;
④则该液体密度表达式______。(已知水的密度为)
68. (2021阜新)小明用“天平和量筒测量盐水的密度”。
(1)实验原理是 。
(2)小明先将托盘天平放在水平桌面上,调节天平平衡。接下来小明按照下面步骤开始操作:
①测出空烧杯质量为29.2g;
②测出烧杯和盐水总质量;其数值如图甲所示为 g;
③将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,盐水体积如图乙所示,则盐水的密度
ρ= kg/m3,此实验方法测出盐水的密度会 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)小明在学习浮力相关知识后,认为利用弹簧测力计、小石块、细线、分别装有适量盐水和水的烧杯等器材,同样可以测出盐水密度(实验时石块不能碰到容器底和容器壁)。请你帮助小明完成下列实验操作:
①将小石块用细线系好,挂在弹簧测力计下端,记下弹簧测力计示数G;
②将挂在弹簧测力计下的小石块,浸没在水中,记下弹簧测力计示数F1;
③取出石块并擦干,将挂在弹簧测力计下的小石块 ,记下弹簧测力计示数为F2;
④盐水密度表达式ρ盐水= 。(用所测量的物理符号表示,水的密度ρ水)
69.(2021赤峰)(1)复习“验证阿基米德原理”实验时,小明设计了如下表所示的实验数据记录表格。
①请把表格第一行中缺少的I、Ⅱ两部分内容补充完整:I ;II 。
②验证完阿基米德原理后,小组继续深入讨论时发现还可以利用其中一次的实验数据(如图所示)和水的密度算出所用物块的密度,则物块密度ρ物= kg/m3。
(2)科技制作小组在一次课外实践活动中,用一根装有适量配重的长饮料吸管,使其能竖直漂浮在水中,制成了简易密度计。为了能准确地在吸管上标注出不同液体密度所对应的刻度,则必须测量的量是
A.吸管的总长度 B.容器中水的深度
C.吸管浸入水中的长度 D.吸管及配重的重力
70. (2021荆门)目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机,是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要,研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为460km/h,发动机巡航推力为5×104N。
(1)AG600在高空所受的大气压强,比水面附近的大气压强___;为了执行灭火任务飞机停在水面吸水,随着吸水量增加,它受到的浮力_(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)某次试飞中AG600以最大速度满载巡航1h,消耗燃油2×103kg,燃油完全燃烧产生的内能__J,发动机的工作效率为____(燃油的热值取4.6×107J/kg)。
71. (2021恩施州)如图,柱状容器下方装有一阀门,容器底面积为S=200cm2,另有一边长为L1=10cm的正方体木块,表面涂有很薄的一层蜡,防止木块吸水(蜡的质量可忽略),现将木块用细绳固定在容器底部,再往容器内倒入一定量的水,使木块上表面刚好与水面相平,绳长L2=20cm,木块的密度为ρ木=0.6×103kg/m3。求:
(1)图中水对容器底的压强?
(2)若从阀门放出m1=300g的水后,木块受到的浮力多大?
(3)若从阀门继续放出m2=200g的水后,细绳的拉力多大?
72. (2021牡丹江、鸡西)如图甲所示,一边长为10cm的正方体物块漂浮于足够高、底面积为0.02m2的盛有足量水的圆柱形容器中,有体积露出水面,ρ水 = 1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)该物块受到浮力;
(2)物块的密度。
73. (2021黄石)如图所示,将密度为0.6×103kg/m3,高度为8cm,底面积为20cm2的实心圆柱体竖直放在底面积为100cm2水平放置的容器中(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)没加水时,圆柱体对容器底的压强;
(2)向容器内加水,当水加到3cm深时,求容器底对圆柱体的支持力大小;
(3)继续向容器中加水,当水深为6cm时,求圆柱体竖直静止时,圆柱体浸入水中的深度h。
74. (2021武汉)如图甲所示,某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动,这辆挖掘机有两条履带,每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱,每个浮箱(可视为长方体)宽为1.5m,高为2m,合金密度为8.0×103kg/m3。
(1)某次测试中,质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机,从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m,到达水平地面。
①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时,挖掘机对斜坡的压力的示意图;
②在上述过程中,驾驶员的重力做了多少功?
(2)如图甲所示,开始时机械臂伸直且静止,O、A、B三点在同一直线上,OA=10m,AB=0.5m,机械臂和斗铲整体的重心在A点;机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后,机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止,这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力(支持力垂直于机械臂)之比为5:7,则机械臂和斗铲的总质量是多少?
(3)已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示,不计履带排开水的体积和驾驶员的质量,除2个完全相同的浮箱外,挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中,2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m,则每个浮箱的长度至少是多少?
75.(2021泸州) 智能制造是第四次工业革命的核心技术,如图所示是为圆柱体涂抹防护油的智能装置。其外壳是敞口的长方体容器,距容器底面h0处固定一支撑板C,C的中心有一小圈孔,圆柱体放在支撑板C的正中央。长方体的左下角有注油口,防护油能够匀速注入长方体容器内部,当油的深度为0.175m时,圆柱体刚好浮起离开支撑板C。随着液面升高,圆柱体竖直上浮,当油面上升到压力传感器时,停止注油,此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力。已知h0=0.1m,小圆孔面积S0=8×10-3m2,圆柱体底面积S=2×10-2m2,圆柱体重I2N,支撑板C的厚度不计,g取10N/kg。求:
(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积;
(3)圆柱体的高度。
76.(2021上海)“蛟龙号”悬停时,上表面深度为 7000 米,重力为 2.2×105N.
①蛟龙号悬停时,求 F 浮;
②蛟龙号的 P 很大相当于手掌上放一辆 7×105 牛的卡车,手掌面积为 0.01m2,求P 的估值;
③推论 P 液=ρ液gh;
④已知蛟龙号上表面海水密度随深度增大而增大。设液体压强为 P’,海水密度为ρ’,上表面深度为 h’,能不能说明 P’= ρ’gh’,并说明理由。
77.(2021青海)随着生态环境的改善,我省化隆县群科镇黄河边成了天鹅的栖息地。某只天鹅的质量为9kg,若该天鹅每只脚掌与地面的接触面积为200cm2,g取10N/kg。求:
(1)这只天鹅双脚站立在水平地面时,其对地面的压强是多少?
(2)当这只天鹅漂浮在河面时,其浸在河水中的体积是多少?
78.(2021绵阳)小文同学借助力传感开关为自家太阳能热水器设计向水箱注水的自动控制简易装置。装置示意图如图所示,太阳能热水器水箱储水空间是底面积0.4m2,高0.6m的长方体。考虑既充分利用太阳能又节约用水,小文设计水箱储水量最少不少于0.04m3,最大不超过0.16m3(图中未标注最大和最少水位)。
力传感开关通过细绳在水箱内悬挂一根细长的圆柱形控制棒,并根据受到的细绳拉力大小打开水泵开关向水箱注水,或者断开水泵开关停止向水箱注水,水泵开关状态与细绳拉力大小的关系如表所示。
已知控制棒重G=18N,密度ρ=1.5×103kg/m3。不计细绳质量与体积,计算储水量时控制棒排水体积忽略不计,水的密度ρ0=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。小文完成设计和安装,自动控制简易装置按照设计正常工作。求:
(1)水箱底受到水的最大压强;
(2)控制棒排开水的最小体积;
(3)控制棒的长度。
79.(2021凉山州)一质量为600 g,密度为0.6 g/cm3的正方体木块用细线系于底面积为40 cm2容器的水中,如图所示,求:
(1)木块所受的浮力大小是多少?
(2)将细线剪断后,木块静止时,容器底部受到水的压强变化了多少?
80.(2021重庆B卷) 小军发现一个质量为1.6kg.不吸水的新型圆台体建筑材料,他只有量程为SN的弹簧测力计,设计了如图17所示装置进行实验。重为8N、底面积为100cm2的薄壁容器M内盛有2000cm3的水,容器M置于水平地面,当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5N,此时材料浸没在水中静止且未触底,求:
(1)材料受到的重力:
材料未放入前容器对水平地面的压强:
(3)材料的密度。
81.(2021盘锦)如图所示,容器中水深60cm,电动机以恒定不变的功率,向上匀速提升质量为1kg的石块,石块在水中上升速度为0.25m/s,石块的密度为2.5×103kg/m3。若提升过程中,石块受到水的阻力、绳子自重和摩擦等都不计。(g取10N/kg)请计算:
(1)石块露出水面前,水对容器底的压强;
(2)石块露出水面前受到的浮力;
(3)石块出水后匀速上升的速度。
82. (2021呼和浩特)小亮为探究金属做成的轮船能浮在水面的原因。他找到一块实心立方体金属块,用测力计测出金属块的重力为27N,把它放入盛水的圆柱形容器中,金属块沉底,水面深度由15cm升高到20cm,容器底面积为200cm2,然后他把这个金属块加工成船型(加工过程中质量和体积不变),成功漂浮在水面上。()求:
(1)水深20cm时,水对容器底的压强及金属块沉底静止时,金属块对容器底的压强;
(2)沉底与漂浮两次排开水的体积差。
83.(2021达州)如图甲、乙所示,物体M先后浸没在水和浓盐水中(ρ盐水>ρ水),用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出水面,拉力F和F′随时间t变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力,物体M不吸水、不沾水,g=10N/kg。
(1)图丙中______ (选填“A”“B”)曲线表示拉力F随时间t变化的图像。
(2)求物体M浸没在水中受到的浮力。
(3)如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1,完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0,浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为η2,已知η0:η1=25:24,η0:η2=20:19,求物体M浸没在盐水中的浮力。
84. (2021威海)甲、乙、丙三人用图中所示装置打捞水中重物。端点为A、B的木棒中点为C,端点为D、H的木棒中点为E;两根木棒质地均匀,均为圆柱体,重力均为150N;重物的体积为、重力为1200N;A、B、H是三人对木棒施力的作用点,C与D之间、E与重物之间均通过轻绳相连,打捞过程中两根轻绳始终紧绷,三人用竖直向上的力使两根木棒始终以相同的速度同步匀速提升重物,最终将重物打捞出水。(不计轻绳的质量及水的阻力,g=10N/kg,)
(1)重物浸没在水中时受到的浮力大小为多少?
(2)重物浸没在水中时,打捞过程中轻绳对D点的拉力大小为多少?
(3)若重物浸没在水中时,被提升的高度为1m,请计算整个装置在此过程中的机械效率。
85. (2021新疆)一端开口的圆柱形容器厚度均匀,容器的内底面积S1=200m2,外底面积S2=250m2,将圆柱形容器(内有质量可忽略的空气)倒扣于水中静止时如图所示。已知容器内外液面的高度差h1=5m,容器口与容器外部液面的高度差h2=8cm,大气压强取1.0×105Pa。求:
(1)外部大气对容器底的压力;
(2)容器口处的水产生的压强;
(3)圆柱形容器所受重力。
86.(2021遵义)一艘质量为2000t的货轮沉没在主航道60m深的水底。相关部门派出满载排水量为4000t的打捞船进行打捞。经过现场勘探后得知沉船排开水的体积为1500m3,决定采用浮筒打捞法(利用充满水的钢制浮筒靠自重下沉,在水下充气将筒内水排出,借助浮力将沉船浮出水面)进行打捞。若打捞时所用钢制浮筒体积为200m3,浮筒充气排水后的质量为30t。(水的密度为1.0×103kgm3,g取10N/kg)求:
(1)60m深的水底受到水的压强;
(2)打捞船满载时受到的浮力;
(3)要成功打捞沉船,至少需要多少个浮筒?
87.(2021无锡)2020年11月10日,中国万米载人深潜器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,深度达10909m。图甲是“奋斗者”号模型,图乙是它的部分结构示意图。“奋斗者”号总质量为20t,其底部装配有质量为2t的可抛弃压载铁,中部安装有固体浮力材料,载人舱为空心球体。除载人舱及部分电路设施外,其余部分与海水相通。“奋斗者”号在海水中依靠改变自身重力和受到的海水浮力实现无动力下潜和上浮。不考虑海水的流动影晌,忽略深潜器部件受到海水压力后的体积变化。(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)若在10909m深度处,海水产生的压强为1.1×105Pa,此处海水在载人舱外壳2×10﹣4m2的面积上产生的压力为多少?
(2)若固体浮力材料质量为2400kg,密度为600kg/m3。求:
①固体浮力材料的体积为多少?
②固体浮力材料完全浸没在海水中时,受到的浮力和自身重力之差为多少?
(3)“奋斗者”号完全浸没在海水中后匀速下潜,接近海沟底部时,抛掉质量为m的压载铁后悬浮在海水中,待海底科研任务结束后,抛掉剩余的全部压载铁后匀速上浮至海面。若“奋斗者”号只在竖直方向实现下潜和上浮,船身与水平面平行,下潜和上浮过程中所受阻力大小不变、方向与运动方向相反,压载铁的密度为8.0×103kg/m3,则“奋斗者”号在抛掉质量为m的压载铁后所受海水的浮力为________N。
88. (2021仙桃江汉油田潜江天门)我国自主研制的“蛟龙号”潜水器是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器,其主要技术参数如下表。“蛟龙号”主要采用声呐通讯,实现深海与陆地的联系;通过改变压载铁的数量,来控制其下沉或上浮;任务完成后,“向阳红09”船用牵引绳将其吊到甲板上。
(1)“蛟龙号”潜水器在深海工作主要通过______(选填“电磁波”或“声波”)通信与陆地联系;若每节蓄电池电压为1.6V,为保证“蛟龙号”正常供电,串联的蓄电池不得少于______节;
(2)“蛟龙号”下潜到深海7000m处,求海水对“蛟龙号”观察窗的玻璃上产生的压力;( )(不考虑大气压的影响)
(3)“蛟龙号”抛卸所有压载铁后上浮,直到漂浮在海面上,然后由起重装置将其吊离水面。图甲是某次起重装置将漂浮在海面上的无人空载“蛟龙号”匀速吊离水面的情景,牵引绳拉力的功率随时间变化的图象如图乙,图中,求时刻“蛟龙号”排开海水的体积。( )(不考虑海水的阻力)
89. (2021贵港)A、B、C是密度为ρ=4×103kg/m3的某种合金制成的三个实心球,A球质量为mA=80g,甲和乙是两个完全相同的木块,其质量为m甲=m乙=240g,若把B和C挂在杠杆的两边,平衡时如图1所示。若用细线把球和木块系住,在水中平衡时如图2所示,甲有一半体积露出水面,乙浸没水中。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)B、C两球体积之比;
(2)细线对A球的拉力大小;
(3)C球的质量。
90.(2021黔东南)将边长为0.1m均匀、实心的正方体木块投入水中。木块静止时有14的体积露出水面,如图21所示。(取g-10N/kg),求:
(1)木块静止时,受到水的浮力是多少?
(2)该木块的密度是多少?
(3)木块静止时,木块底部受到水的压强是多少?
91. (2021怀化)某工人用如图所示的滑轮组匀速打捞水中的工件。已知工件的体积为30dm3,密度为。每个滑轮的重力为20N,不计绳与滑轮间的摩擦、绳重及水的阻力。(,)求:
(1)工件浸没在水中时所受的浮力;
(2)工件受到的重力;
(3)工件在水中上升6m的过程中(工件始终浸没在水中),工人做了多少功。
92.(2021齐齐哈尔)如图为中国新一代通用型导弹驱逐舰169号(武汉舰),它是052B型导弹驱逐舰。其满载时的排水量约为7×103t,当驱逐舰以72km/h的速度匀速直线航行时,受到的阻力是自身总重力的0.01倍。求:(海水密度近似取1.0×103kg/m3)
(1)在水面下3m深处,船体受到的海水的压强是多少?
(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?
(4)驱逐舰满载时以72km/h的速度匀速航行,受到的牵引力是多少?
93.(2021武威)如图所示为我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼-15舰载机,每架舰载机质量为25吨, g=10N/kg 。求:
(1)在标准排水量时,航母所受的浮力为多大?
(2)航母在某海域训练,此海域的海水密度 1.02×103kg/m3 ,当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了多少立方米?(结果保留两位小数)
94.(2021绥化)水槽的底面积S1=9×10-3m2,装有5cm深的水,将其置于水平面上。有一重力是9N,底面积S2=4×10-3m2、高L=10cm的圆柱体。如图所示,用弹簧测力计将其由水面位置缓慢放入水槽中,当其刚好接触水槽底部时,弹簧测力计的示数为5.4N。(两接触面之间的水忽略不计,且水没有溢出)求:
(1)圆柱体刚好接触水槽底部时,受到的浮力是多少?
(2)整个过程中,圆柱体的重力做功是多少?
(3)圆柱体静止后,撤走弹簧测力计,与放入圆柱体前相比,水槽对水平面的压强增加多少?
(4)圆柱体静止后,水对槽底的压强是多少?
95.(2021湖州)2020年11月10日,中国“奋斗者”号载人潜水器在“地球第四极”——马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。
(1)“奋斗者”号采用的钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀,与下列哪种材料类型相同?______ 。
①塑料
②不锈钢
③玻璃
(2)“奋斗者”号下潜时,外部携带了4块压载铁,总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如图所示。试计算4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力约为多少?(压载铁的密度近似为8×103千克/米 3,海水的密度近似为水的密度)
(3)完成水下作业之后,“奋斗者”号抛去压载铁上浮,为了使“奋斗者”号在深海有足够大的浮力返航,采用了一种新的固体浮力材料,由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求,该材料需要具备怎样的性质?______ (答出一点即可)。
96.(2021滨州)如图所示,在水平桌面上,有一质量为2kg的实心小球和一薄壁圆柱形容器,容器中装有水。现将小球轻轻放入容器后,小球浸没在水中并静止在容器底部,水未溢出。分别测出小球放入前后水对容器底部的压强p水,小球放入前后容器对水平桌面的压强p桌,如表所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)小球的重力。
(2)小球放入前,容器中水的深度。
(3)小球的密度。
97. (2021自贡)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为10cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度L与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平时水深24cm(g=10N/kg,p水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)物体上表面与液面相平时所受到水的浮力
(2)物体的密度
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
98. (2021呼和浩特)科学家利用光与微粒(100毫米左右)发生相互作用的特性,发明了一种用激光来操纵微粒的工具——光镊子。其原理是:当一束会聚的激光束从光疏媒质进入光密媒质时发生折射(如图题1所示),光束的会聚程度将减弱,光束在界面受到向下的力;当一束会聚的激光束从光密媒质进入光疏媒质时发生折射(如图题2所示),光束的会聚程度将增强,光束在界面受到向上的力。
(1)现有一束向某点会聚的激光束射向折射率大于周围介质的小球,试分析图3所示情况下,小球受到激光束的总作用力方向。
(2)用光镊子捕获和移动在水中的玻璃小球十分方便,可以对小球施加一个竖直向上的捕获力。实验时,将混有玻璃小球的水溶液滴在载玻片上,然后利用光镊子将玻璃小球提离载玻片,并在水中移动,设光镊子的捕获力与激光的功率成正比。已知实验过程中玻璃小球都浸没在水中,小球的密度ρ=2.0×103kg/m3,体积V=8.0×10−18m3。实验发现当激光功率为P=16mW时,恰好能将玻璃小球提离载玻片。求:
①此时光镊子产生的捕获力;
②实验过程中当用功率P'=30mW的激光作用在该小球时,求此时玻璃小球受到的合力大小。
备战2022年中考物理真题提分专练——浮力参考答案
1.(2021齐齐哈尔)在木棒的一端缠绕几圈细铜丝,制成一支简易液体密度计,将其先后放入盛有甲、乙两种液体的相同烧杯中,处于静止状态,且放入密度计后液面高度相同,如图所示。若密度计在甲、乙液体中所受浮力分别是F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别是ρ甲、ρ乙,甲、乙两种液体对容器底部产生的压强分别是p甲、p乙,则( )
A. F甲
【解析】解:AB、同一支密度计的重力G一定,由物体漂浮条件可知,密度计漂浮在两种液体中所受浮力大小为:F甲=G,F乙=G,即F甲=F乙,故A、B错误;
C、如图所示,密度计排开液体的体积关系为:V排甲
D、相同烧杯中放入密度计后液面高度相同时,即烧杯内液体深度相同,且液体密度ρ甲>ρ乙,由液体压强公式p=ρ液gh可知,
液体对烧杯底的压强p甲>p乙,故D错误。
故选:C。
2.(2021沈阳)甲、乙两个完全相同的烧杯,盛有同种液体,放在水平桌面上。如图所示,将体积相同的A、B两个实心小球分别放入甲、乙烧杯中,当小球静止时液面刚好相平。则下列判断正确的是( )
A.A、B两小球排开液体的质量相等
B.小球B的密度可能大于小球A的密度
C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D.甲杯底受到的液体压强大于乙杯底所受液体压强
【答案】C。
【解析】解:
A、由题意和图示可知,A、B的体积相同,A排开液体的体积大,且是同种液体,根据m排=ρ液V排可知,A排开液体的质量较大,故A错误;
B、两个物体分别放入同种液体中,A悬浮,则A的密度等于液体的密度;B漂浮,则B的密度小于液体的密度;所以小球A的密度大于小球B的密度,故B错误;
C、由于A悬浮,则A所受的浮力F浮A=GA=GA排,即A的重力等于排开液体的重力;
B漂浮,则B所受的浮力F浮B=GB=GB排,即B的重力等于排开液体的重力;
因为两液面相平,且是同种液体,所以结合上面分析可知两容器中液体与物体的总重力相同,即装置的总重力相同,由p=得,甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强,故C正确;
D、由于两杯中液体的深度相同,液体的密度也相同,根据p=ρgh可知,两杯底所受液体压强相同,故D错误。
3. (2021北部湾)2020年10月,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功下潜到,创造了中国载人深潜的新纪录。“奋斗者”号在水下下潜的过程中,受到的压强和浮力变化情况正确的是( )
A. 压强变小,浮力不变 B. 压强不变,浮力变小
C. 压强变大,浮力不变 D. 压强不变,浮力变大
【答案】C
4. (2021龙东)两个相同的烧杯、中分别盛有两种不同液体,将两个完全相同的小球分别放入两烧杯中,当两小球静止时所处位置如图所示,且两烧杯中液面相平,液体对烧杯底部的压强和,它们的大小关系是( )
A. B. C. D. 无法确定
【答案】A
5.(2021深圳)有一个泡沫加在指南针上,漂浮在水面上,指南针有偏移,下列说法正确的是()
A.指南针磁偏角是由宋代科学家沈括提出的
B.水下10cm处的压强为1×105 Pa
C.如果外力消失,指南针会沉到水底
D.当指南针和泡沫总重为0.2N时,排开水的质量是0.2kg
【答案】 A
6.(2021嘉兴)如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是( )
A. 向海底下潜过程中,受到海水的压强变大
B. 海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C. 对背心进行放气后,受到海水的浮力变大
D. 对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
【答案】A
【解析】解:AB.海水的密度ρ海水不变,根据p=ρgh可知,在下潜过程中,深度增加,受到的海水的压强变大,水平游动时,深度不变,受到的海水的压强不变,故A正确、B错误;
CD.海水的密度ρ海水不变,根据F浮=ρ液v排g可知,对背心进行放气后,排开水的体积变小,受到海水的浮力变小,对背心进行充气后,排开水的体积变大,受到海水的浮力变大,故CD错误。
故选:A。
7.(2021遂宁)小明将体积相等的A、B、C三个不同水果放入水中静止后,A漂浮、B悬浮、C沉底,如右图所示。关于它们的密度和受到的浮力大小判断正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【解析】水果A漂浮,有F浮A=ρ水V排Ag, ρA<ρ水;水果B悬浮,有F浮B=ρ水V排Bg, ρB=ρ水;水果C沉底,有F浮C=ρ水V排Cg, ρC>ρ水;因为三个水果的体积相同,由图看出V排A<V排B=V排C,所以三者的浮力大小关系为:F浮A<F浮B=F浮C,密度大小关系为:ρA<ρB<ρC,故C项正确,ABD项错误。
8.(2021莱芜、钢城)学习浮力时,老师组织同学们进行了以下体验活动:将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,如右图所示用手试着慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;空筒全部没入水中后,继续试着把它压向桶底,体会手的感受.根据活动中的感受,大家提出了以下四个问题,其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系? B.浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系?
C.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系? D.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系?
【答案】C
9.(2021淄博)课外实践活动中,小雨用橡皮泥造“船”并放人水中,往所造小船中装入豆粒来观察它的承载量,如图所示。在逐渐装入豆粒的过程中(船未沉底) ( )
A.小船受的浮力不变
B.小船排开水的质量变大
C.小船浸在水中的体积变小
D.小船受的浮力大于它和豆粒的总重力
【答案】B
10.(2021伊春)质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA:ρB=3:2,分别放入足够多的水中,物块所受浮力分别为FA和FB,当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能的是( )
A. 1:1 B. 2:3 C. ρ水:ρA D. ρ水:ρB
【答案】D
【解析】解:质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA:ρB=3:2,根据ρ=mV可知,其体积之比为:VA:VB=2:3;
A、B两实心物块,分别放入足够多的水中,若两个物体在水中都处于漂浮状态,则受到的浮力等于其重力,根据G=mg可知,物体的重力相同,则浮力相同,即FA:FB=1:1;
若两个静止时,都全部浸入水中,根据F浮=ρ水gV排可知,其浮力之比等于排开的水的体积之比,也等于A、B两实心物块的体积之比,即FA:FB=2:3;
由于A的密度大于B的密度,当A在水中下沉,B在水中漂浮时,则A受到的浮力为:F浮A=ρ水gVA,B受到的浮力为:F浮B=GB=ρBgVB,FA:FB=ρ水gVA:ρBgVB=2ρ水:3ρB;由于ρA:ρB=3:2,则:ρ水gVA:ρBgVB=ρ水:ρA;
综上所述,不可能得到D。
故选:D。
11.(2021伊春)两个完全相同的烧杯A、B中分别盛有两种不同液体,将两个完全相同的小球分别放入两烧杯中,当两小球静止时所处位置如图所示,且两烧杯中的液面相平。两烧杯对桌面的压强分别为pA和pB,它们的大小关系是( )
A. pA>pB B. pA
【解析】解:(1)完全相同的小球在A中漂浮,在B中悬浮,由物体的浮沉条件可知:ρ液A>ρ球,ρ液B=ρ球,即两种液体密度:ρ液A>ρ液B;
(2)同时,小球排开液体的体积V排A
由公式ρ=mV可知液体质量:m液A=ρ液AV液A>m液B=ρ液BV液B;
(3)烧杯对水平桌面的压力为F=G总=m总g=(m球+m杯+m液)g,可见,两个烧杯对桌面的压力大小:FA>FB,由公式p=FS可知,在受力面积相同时,烧杯对桌面的压强大小关系为:pA>pB,故B、C、D选项错误,A选项正确。
故选:A。
12. (2021威海)如图所示,将小球压入水中,在a处静止释放,小球始终沿直线向上运动,跃出水面后最高到达空中c处,小球在b处受到的合力为零且速度最大。请分析小球由a到c的运动过程(水和空气的阻力不可忽略),下列说法正确的是( )
A. 小球在c处受力平衡 B. 小球在a处释放瞬间受力不平衡
C. 由a运动到b,小球的机械能增加 D. 由b运动到c,小球的机械能守恒
【答案】BC
13.(2021绍兴)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<F乙<F丙
【答案】B
14.(2021营口)如图所示,水平桌面上甲、乙两个底面积不同的烧杯,分别盛有A、B两种不同液体,此时杯底受到液体的压强相同,将两个完全相同的小球分别放入两个烧杯中,静止后,小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮(没有液体溢出)。下列判断正确的是( )
A.甲烧杯中液体A的密度小于乙烧杯中液体B的密度
B.放入小球后液体对甲杯底的压力大于液体对乙杯底的压力
C.放入小球后液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
D.甲烧杯中小球受到的浮力等于乙烧杯中小球受到的浮力
【答案】BCD。
【解析】解:
A、由图知:hA<hB,已知两种液体对容器底的压强相等,则根据p=ρgh可知,ρA>ρB,故A错误;
B、容器是规则的,未放入小球时,液体对容器底部的压力等于自身的重力,甲中容器的底面积大,根据G=F=pS可知,甲中液体的重力要大于乙中液体的重力;小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,此时放入小球后液体对杯底的压力等于液体重力与小球重力的和,小球的重力相同,放入小球后液体对甲杯底的压力大于液体对乙杯底的压力,故B正确;
CD、由将两个质量相等的物体分别放入两个容器中,静止时一个漂浮,另一个悬浮(液体均无溢出),浮力等于物体的重力,由于两物体重力相等都为G,浮力相同;则p甲=p+,p乙=p+,所以,p甲<p乙,故CD正确。
15.(2021乐山)用细绳连在一起的气球和铁块,恰能悬浮在盛水的圆柱形容器内的某一位置(如图实线所示),若用一细铁丝(铁丝体积不计)将铁块轻轻向下压较长一段距离后(如图虚线所示),气球受到的浮力、气球和铁块在水中的浮沉情况及水对容器底部的压强将
A.变小,下沉、变小 B.变小,下沉、不变
C.不变,悬浮、变小 D.不变,悬浮、不变
【答案】A
【解析】浮力大小的影响因素是液体密度和排开液体的体积,由于下压较长一段距离后会导致深度变大,液体对气球的压强变大,使气球的体积变小,排开液体的体积变小,浮力变小;气球和铁块总重力没有改变,浮力变小,合力向下而向下运动,所以下沉;因为排开液体的体积变小,所以液体的深度也变小,所以水对容器底部的压强也变小。故选A。
16.(2021舟山)如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是( )
A.向海底下潜过程中,受到海水的压强变大
B.海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C.对背心进行放气后,受到海水的浮力变大
D.对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
【答案】A
17.(2021德阳)2020年11月10日,中国载人潜水器“奋斗者”号在西太平洋马里亚纳海沟成功坐底,创造了中国载人深潜的新纪录,标志着我国的深潜事业又迈上了一个崭新的台阶。如图所示,假设海水的密度不变,在“奋斗者”号潜水器下潜过程中,下列分析合理的( )
A.潜水器所受海水对它的压强大小不变
B.潜水器始终只受到海水对它向下的压强
C.潜水器所受到的浮力随深度的增大而增大
D.潜水器所受浮力的大小始终等于它排开海水的重力
【答案】D 【解析】根据液体压强公式 p=ρgh,潜水器下潜过程中,随着深度的增加,海水对潜水器的压强增大,A不符合题意;潜水器浸没在海水中,则潜水器受到海水对它各个方向的压强,B不符合题意;根据阿基米德原理,在物体在液体中受到的浮力为 F浮=ρ液gV排,则潜水器下潜过程中由于海水密度不变,潜水艇排开海水体积不变,则潜水艇所受浮力不变,而与所处的深度没有关系,C不符合题意;根据阿基米德原理,物体在液体中受到的浮力与物体排开液体所受的重力相等,所以潜水器所受浮力的大小始终等于它排开海水的重力,D符合题意。
18. (2021内江)潜艇在国防中起到了重要作用,下列关于潜艇涉及的相关知识正确的是( )
A. 潜艇的浮沉是通过改变自身体积实现的
B. 潜艇浸没在水中越深,受到的浮力越大
C. 悬浮在水中的潜艇受到的浮力等于自身重力
D. 水对潜艇上表面的压强大于下表面的压强
【答案】C
19. (2021眉山)放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为,将一体积为的木块放入水中静止时,有体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中错误的是(已知:水的密度为,)( )
A. 木块的密度为
B. 木块漂浮时排开水的质量为
C. 浸没水中时细线对木块的拉力为
D. 甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
【答案】C
【解析】A.木块的浮力
木块的密度
故A正确,不符合题意;
B.木块漂浮时排开水的重力
木块漂浮时排开水的质量为
故B正确,不符合题意;
C.浸没水中时,木块受到重力、浮力、拉力三个力平衡,细线对木块的拉力为
故C错误,符合题意;
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压力都等于木块的重力加水的重力,容器底面积不变,故容器对水平桌面的压强相等,故D正确,不符合题意。
故选C。
20.(2021泸州) 小王同学做了下面几个家庭实验,以下说法正确的是( )
A. 图甲,缓慢拉动纸片,鸡蛋未落入杯中,说明鸡蛋不受重力
B. 图甲,快速抽出纸片,鸡蛋落入杯中,说明鸡蛋具有惯性
C. 图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,说明鸡蛋密度大于盐水密度
D. 图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,增加盐水浓度鸡蛋将下沉
【答案】B
【解析】A.图甲中,缓慢拉动纸片,鸡蛋未落入杯中,是因为鸡蛋受到摩擦力的作用,随纸片一起运动,而在地球表面的物体都受到重力的作用,故A错误;
B.快速抽出纸片,鸡蛋由于惯性会保持原来的运动状态:即静止状态,不随纸片运动,所以会掉入杯中,故B正确;
C.图乙中,鸡蛋悬浮在盐水中,是因为鸡蛋与盐水的密度相同,故C错误;
D.增加鸡蛋悬浮着的盐水浓度,那么盐水的密度越大,而鸡蛋的体积不变,则排开盐水的体积不变,据阿基米德原理知,鸡蛋所受的浮力变大,则鸡蛋会上浮,故D错误。
故选B。
21. (2021衡阳)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同的小球而材质不同的小球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则它们在水中所受浮力相等的是( )
A. 甲和乙 B. 乙和丙 C. 丙和丁 D. 甲和丁
【答案】C
【解析】已知四个小球的体积相同,由图知,四个球排开水的体积关系为
V甲排<V乙排<V丙排=V丁排
由F浮=ρ水V排g可知,四个球受到的浮力关系为
F甲<F乙<F丙=F丁
即所受浮力相等的是丙和丁。
故选C。
22. (2021武汉)如图所示,弹簧测力计下悬挂着不吸水的圆柱体,圆柱体质量为180g。不计厚度的平底容器置于水平桌面上,质量为100g,底面积为50cm2,高为8cm,容器内盛有质量为350g的水。当圆柱体浸入水中静止时,圆柱体未接触容器,弹簧测力计示数为1.4N,此时容器对水平桌面的压强是( )
A. 7.8×102Pa B. 8.0×102Pa C. 9.8×102Pa D. 1.18×103Pa
【答案】C
【解析】圆柱体的重力
G=m圆柱体g=018kg×10N/kg=1.8N
圆柱体浸入水中时,受到的浮力
F浮=G-F示=1.8N-1.4N=0.4N
此时,容器对水平桌面的压力
F=F浮+G水+G容器=F浮+m水g+m容器g=0.4N+0.350kg×10N/kg+0.1kg×10N/kg=4.9N
对水平桌面的压强
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
23.(2021昆明)一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置,处于静止状态(如图5所示).现用手轻轻 向下推一下气球,那么手离开气球后,气球和铁块的运动情况是
A.加速向下运动 B.匀速向下运动C,减速向下运动 D.仍然处于静止状态
【答案】A
24. (2021牡丹江、鸡西)放在水平桌面上的甲乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放在两容器中,当物块静止时,两容器中的液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,则( )
A. 甲容器中物块排开液体的重力较大
B. 甲容器底受到的压强大
C. 乙容器中的液体密度大
D. 乙容器中物块受到的浮力大
【答案】B
【解析】A.甲容器中物块漂浮,F浮甲=G排甲=G;乙容器中物块悬浮,则F浮乙=G排乙=G,可知G排甲=G排乙,故A错误;
B.物体在甲中漂浮,则ρ甲>ρ物,在乙中悬浮,则ρ乙=ρ物,可知甲的密度较大,由于深度相同,由p=ρ液gh可知,甲液体对容器底的压强大,故B正确;
C.物体在甲中漂浮,则ρ甲>ρ物,在乙中悬浮,则ρ乙=ρ物,可知甲容器中的液体密度较大,故C错误;
D.由A分析知,两容器中物体受到的浮力相同,故D错误。
故选B。
25. (2021衡阳)如图所示是某载人潜水器,它可以在4500米的水下连续工作。若海水密度约为,潜水器悬浮在海水中时的总质量为。下列说法正确的是( )
A. 潜水器在海面上漂浮时浮力大于重力
B. 潜水器上浮和下潜是靠改变浮力大小实现的
C. 潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为1.8×105N
D. 潜水器在海面下4500米处作业时,受到的海水压强为
【答案】C
【解析】A.潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力,故A错误;
B.潜水器上浮和下潜是靠改变自身的重力来实现的,故B错误;
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为
F浮=G=mg=18×103kg×10N/kg=1.8×105N
故C正确;
D.潜水器在海面下4500米处作业时,受到的海水压强为
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4500m=4.5×107Pa
故D错误
故选C。
26. (2021临沂)2021年4月7日,我国自主研发的深海钻探“利剑”——“海牛Ⅱ号”抵达2060m的海底,并成功下钻231m,刷新了深海海底钻机的世界纪录。在海面下匀速竖直下潜的“海牛Ⅱ号”( )
A. 重力不做功 B. 机械能不变
C. 所受压强减小 D. 排开海水的质量不变
【答案】D
【解析】A.“海牛Ⅱ号”受到竖直向下重力的作用,已知其在海面下匀速竖直下潜,即在重力的方向上移动了距离,重力做功,故A不符合题意;
B.“海牛Ⅱ号”在海面下匀速竖直下潜,因其速度不变,故其动能不变,但因高度变小,其重力势能变小,故其机械能变小,故B不符合题意;
C.“海牛Ⅱ号”在海面下下潜过程中,所处的深度变大,根据,因此所受压强增大,故C不符合题意;
D.“海牛Ⅱ号”在海面下匀速竖直下潜过程中,排开海水的体积保持不变,根据,排开海水的质量不变,故D符合题意。
故选D。
27. (2021南京)下列有关中学生的估测符合实际的是( )
A. 眨眼一次的时间约为3s
B. 正常步行的速度约为1.4km/h
C. 游泳时受到的浮力约为500N
D. 完成一次引体向上做的功约为2000J
【答案】C
【解析】A.眨一次眼的时间约是十分之一秒,故A不符合题意;
B.正常步行的速度约为1m/s,合3.6km/h,故B不符合题意;
C.人体重约500N,人密度与水相当,可认为悬浮在水中,浮力与重力相等,因此游泳时受到浮力约为500N,故C符合题意;
D.人体重约500N,完成一次引体向上,上升高度为手臂长,约0.6m,因此做的功约为
故D不符合题意。
故选C。
28. (2021北京)测量工具为我们的工作和生活带来了极大的便利,而成功制作测量工其需要科技人员的创造性劳动,小慧通过自制密度计。体验动手与动脑相结合的劳动过程。她在粗细均匀的木棒一端缠绕一些细铜丝制成简易密度计(未标刻度)。该密度计放在水和酒精中时均竖直漂浮,露出液面的长度用L表示(如图8所示),已知酒精的密度为0.8g/cm3,水的密度为1.0g/cm3为了给简易密度计标刻度,小慧将该密度计放入酒精中,密度计静止时L为6cm,她在密度计上距顶端6cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为1.0g/cm3。利用上述数据,可计算出该密度计上对应密度值为1.25 g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为
A. 9.2cm B. 9.6cm C. 10cm D. 10.4cm
【答案】B
【解析】解:设木棒长度为h,底面积为S,密度计重力为G,小慧将该密度计放入酒精中,密度计静止时L为6cm,ρ酒精=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3,
由F浮酒精=G,可得:ρ酒精gV排酒精=G,
即[(h﹣0.06m)S]×0.8×103kg/m3×10N/kg=G﹣﹣﹣﹣﹣①,
小慧将该密度计放入水中,密度计静止时L为8cm,ρ水=1.0g/cm3=1.0×103kg/m3,
由F浮水=G,可得:
[(h﹣0.08m)S]×1.0×103kg/m3×10N/kg=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②可得,h=0.16m;
设该密度计上对应密度值为1.25g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为L′,
则[(h﹣L′)S]×1.25×103kg/m3×10N/kg=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
将h=0.16m分别代入②和③,并将②③联立,
解得L=0.096m=9.6cm。
故选:B。
29.(2021南充)甲、乙两实心物体在水中的浮沉情况如图所示,它们的质量分别为、,体积分别为、,密度分别为、,所受浮力分别为、,下列说法正确的是( )
A.若,则一定有 B.若,则一定有
C.若,则一定有 D.若,则一定有
【答案】BC
30.(2021南充)以下表述错误的是( )
A.飞艇和飞机获得升力的原理相同
B.氢气球在空中上升过程中受气压影响体积会变大
C.热气球充的是加热后体积膨胀的热空气
D.潜水艇工作时是通过改变自身重力的方式来实现浮沉的
【答案】A
31.(2021武威)了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要。下列关于科学史说法正确的是( )
A. 牛顿总结出了浮力大小的计算方法
B. 法拉第发现了电磁感应现象
C. 伽利略准确地测出了大气压的数值
D. 汤姆逊提出了原子的核式结构模型
【答案】 B
【解析】A.阿基米德总结出浮力的大小的计算方法,A不符合题意;
B.法拉第发现了电磁感应现象,B符合题意;
C.托里拆利准确地测出了大气压的数值,C不符合题意;
D.卢瑟福提出了原子的核式结构模型,D不符合题意。
故答案为:B。
32.(2021天水)了解物理规律的发现过程,学会像科学家那样观察和思考,往往比掌握知识本身更重要.下列关于科学史说法正确的是( )
A.牛顿总结出了浮力大小的计算方法 B.法拉第发现了电磁感应现象
C.伽利略准确地测出了大气压的数值 D.汤姆逊提出了原子的核式结构模型
【答案】B
33. (2021呼和浩特)伽利略年轻的时候,他很喜欢阿基米德鉴定王冠的故事。然而他对这个故事感到有点儿不满足,因为故事中没有介绍测定王冠中金、银含量的方法。他想出了一个很简单的方法。他做了一杆小秤,如图所示,先在等臂的情况下测一纯金块的质量(图a),然后将金块浸没在水中,保持砝码数量不变,但将其悬挂点移至A点,以使秤杆恢复平衡,并在A点做一刻度(图b)。下一步用纯银块代替金块重复上述步骤,于是得到又一刻度B(图c与d)。最后用待测的王冠代替银块,得到王冠在水中时砝码的位置C(图e与f)。(依题意图a、b中金块质量、砝码和盘的总质量均为m1,设各图中支点距左端悬挂点的力臂均为L,图b中右侧力臂为L1,图d中右侧力臂为L2,图f中右侧力臂为L3,王冠中金、银的体积分别为V金、V银)。下列结论正确的是
A. 由杠杆平衡条件得b图中:
B. 黄金密度为
C. 纯银密度与王冠平均密度分别为、
D. 王冠中金银的体积比
【答案】ABC
34.(2021丽水)科学研究是以实验为基础的,下列有关实验的说法正确的是( )
A. 该实验说明重力的方向是竖直向下的
B. 用黄豆和芝麻混合实验证明了分子间有空隙
C. 通过该实验直接得出牛顿第一定律
D. 该实验说明浮力大小随物体浸没深度的增大而增大
【答案】A
【解析】解:A、重力的方向竖直向下,所以悬挂静止的物体的细线沿竖直方向。故A正确;
B、黄豆与芝麻混合实际上是物质的形态、体积的表现,不像水与酒精混合后体积减小就能说明分子间有间隙,故B错误;
C、牛顿在总结伽利略等科学家研究成果的基础上总结出了牛顿第一定律,故C错误;
D、物体全部浸没在水中,液体密度和排开水的体积都不变,则浮力不变,弹簧测力计的示数不变,而物体浸没在水中的深度不同,得出浮力和浸没深度无关,故D错误。
故选:A。
35.(2021日照)思思用弹簧测力计、烧杯、适量的水测量大樱桃的密度,烧杯的重力为G0、底面积为S。如图甲,他用弹簧测力计测出数枚大樱桃的重力为G。如图乙,烧杯内水的深度为h.如图丙,将大樱桃浸没于水中,弹簧测力计的示数为F,取水的密度为ρ。下列说法正确的是 ( )
A.乙图中,烧杯对桌面的压强G0S
B.这些樱桃的体积为G−Fρ
C.丙图中, 烧杯底受到水的压强为ρgh+G−FS
D.樱桃的密度为为G−FGρ
【答案】C
36.(2021青岛)如图所示,舰载机既要在航母上起飞,又要在航母上降落。下列说法正确的是
A.舰载机加速升空的过程中,它的机械能不变
B.空中加油机对匀速飞行的舰载机加油过程中,舰载机动能不变
C.舰载机的着舰速度越快,它的惯性越大
D.舰载机着舰时,阻拦索的拉力改变了它的运动状态
【答案】D
37.(2021沈阳)2020年12月17日,首艘国产航母“山东”号将迎来入列一周年,国产航母满载时排水量为67000t,吃水深度10.5m可搭载航载机36架,它满载时受到海水的浮力是 N,山东舰底部所受海水的压强为 Pa。(g取10N/kg,p海水=1.0×103kg/m3)
【答案】6.7×108;1.05×105。
【解析】解:(1)根据阿基米德原理可知,物体所受浮力等于该物体排开液体的重力,
国产航母满载时排水量为:m=67000t=6.7×107kg,
所以国产航母满载时受到海水的浮力为:F浮=G排=mg=6.7×107kg×10N/kg=6.7×108N;
(2)国产航母满载时吃水深度为:h=10.5m,
所以山东舰底部所受海水的压强为:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa。
38.(2021呼伦贝尔、兴安盟)如图甲所示,底面积 S 为 25cm2 的圆柱形平底容器内装有适量的未知液体,将容器放入水中处于直立漂浮状态,容器下表面所处深度 h1=10cm,该容器受到的浮力是 N; 如图乙所示,从容器中取出 100cm3 的液体后,当容器下表面所处深度 h2=6.8cm 时,该容器仍处于直立漂浮状态,则未知液体的密度是 kg/m3 。(g 取 10N/kg)
【答案】 2.5 ; 0.8×103 。
39.(2021丹东)如图所示,有一实心长方体悬浮在油和盐水中,浸在油中和盐水中的体积之比为3:2。则该物体在油中受到的浮力与物体的重力之比为 ;该物体密度为 kg/m3。(ρ油=0.7×103kg/m3,ρ盐水=1.2×103kg/m3)
【答案】7:15 0.9×103
40.(2021武威)2020年11月10日,奋斗者号在马里亚纳海沟成功下潜坐底深度10909米,刷新中国载人深潜的新纪录。假设海水的密度为 1.02×103kg/m3 且不变,奋斗者号在水中上浮且未浮出水面过程中,受到水的浮力________(选填 “变大”、“变小”或“不变”);则奋斗者号在 10000m 深处受到的压强是________ Pa 。( g=10N/kg )
【答案】 不变;1.02×108
【解析】奋斗者号在水中上浮且未浮出水面过程中,所处液体的密度不变,排开的液体的体积就是奋斗者号的体积,也保持不变,故上浮过程浮力不变。
奋斗者号在 10000m 深处受到的压强 p=ρ海水gh=1.02×103kg/m3×10N/kg×1×104m=1.02×108Pa
41.(2021丽水)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。
【答案】相互 0.98
【解析】解:(1)接通电路后,尾部叶片转动,叶片向后推空气(或水),对空气(或水)有一个向后的力,同时水也会对叶片(小车)有一个向前的推力,使车子前进,说明物体间力的作用是相互的;
(2)当它在水中处于漂浮状态时,受到的浮力和其重力是一对平衡力,大小相等,故F 浮=G=mg=0.1kg×9.8N/kg=0.98N。
故答案为:(1)相互;(2)0.98。
42.(2021上海)某物体重 2kg,重力大小为 N,方向 ,将该物体丢入水中排开液体的体积为 1×10-3 立方米,它受到的浮力为 。
【答案】19.6 竖直向下 9.8N
43. (2021通辽)用密度为的泡沫制做长2m、宽1.5m、厚长方体简易浮桥,浮桥在河水中最大承重为______(,g取),此浮桥空载时分别放到海水和河水中,下表面受到的压强分别为和,则______(填“>”“<”或“=”)。
【答案】 ①. 540 ②. =
【解析】解:
(1)泡沫的体积V泡沫=2m×1.5m×30×10﹣2m=0.9m3,
由ρ=可得,泡沫的质量:
m泡沫=ρ泡沫V泡沫=0.4×103kg/m3×0.9m3=360kg,
泡沫的重力:G泡沫=m泡沫g=360kg×10N/kg=3600N,
即浮桥的重力为3600N,
浮桥受到的最大浮力:F浮最大=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.9m3×10N/kg=9000N,
浮桥在河水中的最大承重:G载最大=F浮最大﹣G泡沫=9000N﹣3600N=5400N,
浮桥在河水中的最大承载质量:m载最大===540kg;
(2)此浮桥空载时分别平放到海水和河水中,受到的浮力相等,都等于浮桥的重力;
因为F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,
所以下表面受到的压力相等,由p=可知,下表面受到的压强相等,即p海=p河。
故答案为:540;=。
44.(2021张家界)中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度约10.9km,创造了中国载人深潜的新纪录,在此深度处潜水器受到的压强为______ Pa,“奋斗者”号在深海下潜的过程中,所受浮力的大小______ (选填“变大”、“变小”或“不变”)。(假设海水的密度不变取ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】1.09×108 不变
【解析】解:(1)坐底深度约10.9km,即ℎ=10.9km=10900m;
此深度处潜水器受到的压强为:p=ρgℎ=1.0×103kg/m3×10N/kg×10900m=1.09×108Pa。
(2)“奋斗者”号在深海下潜的过程中,由于液体密度不变,排开液体的体积不变,所受浮力的大小不变。
故答案为:1.09×108;不变。
45. (2021眉山)2021年4月23日,我国海军长征18号战略核潜艇在海南三亚某军港入列,其排水量为1.2万吨。该潜艇的核反应堆是通过______释放核能(选填“核裂变”或“核聚变”);核潜艇是通过改变______来实现上浮或下潜的(选填“自身重力”或“所受浮力”)。
【答案】 ①. 核裂变 ②. 自身重力
【解析】[1]核反应堆是通过可以控制的裂变的链式反应来释放核能的。
[2]核潜艇的体积无法改变,上浮或下潜是通过改变自身重力来实现的。
46.(2021扬州)利用料笔芯自制密度计,同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用 将所选笔芯放入水中,它能 漂浮在水中,在笔芯上标水面的位置A,将笔芯放人酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,如图所示,该笔芯漂浮在水中和酒精中时受到的浮力大小 ,已知水的密度p=1,0g/cm3酒精的密度P=0.8g/cm3,若笔芯漂浮在密度为0.9g/cm3的液体中,则液面对应的位置可能是 (填“C或D)
【答案】用了一半的笔芯 竖直 相等
47. (2021桂林)如图所示,充满氢气的气象探测气球携带探空仪(体积不计)探空仪在高空测量,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m0,空气密度为ρ空,当它恰能缓慢下降时,球内氢气密度为ρ氢,此时气球的体积为______(用题中已知物理量表示)。
【答案】 ①. 减小 ②.
【解析】[1]根据阿基米德原理可知,气球体积缩小,所受浮力随之减小
[2]假设气球的体积为V,则气球的总重力
气球的浮力为
因为当气球缓慢下降时,浮力等于重力,则
则气球的体积
48. (2021荆州)2021年4月,中国海军组织辽宁舰航母编队在台湾周边海域进行训练,海军055型驱逐舰首舰南昌舰现身航母编队,如图所示。南昌舰是中国吨位最大的驱逐舰,满载时排水量达1.236107kg,则舰侧距水面3m深处受到海水的压强为_______Pa。南昌舰满载时排开海水体积为_______m3(g=10N/kg,海水=1.03103kg/m3)
【答案】 ①. ②.
【解析】[1]舰侧距水面3m深处受到海水的压强
[2]南昌舰满载时排开海水体积
49. (2021贵港)大山同学在综合实践活动课中自制密度计。他找来一根粗细均匀的木棍,表面涂上蜡,在它的一端绕上适量的金属丝。把这个装置放在水中,静止后在液面所在处刻上刻度,并标上“1.0”;再将这个装置放在煤油中,静止后在液面所在处刻上刻度,并标上“0.8”;最后将此装置放入某种液体中,静止后在液面所在处刻上刻度h,如图所示。把木棍拿出液体后,用刻度尺量出刻度h与刻度“0.8”的距离是3.8cm,刻度“1.0”与刻度“0.8”之间的距离是2.0cm。则h到木棍底部的距离为_______cm,该液体的密度是_______kg/m3。(假设金属丝的体积忽略不计,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ煤油=0.8×103kg/m3,密度的计算结果小数点后面保留两位小数)
【答案】 ①. 8cm ②. 1.18×103kg/m3
【解析】刻度“1.0”与刻度“0.8”之间的距离是2.0cm,说明刻度距离1cm表示的刻度值为
刻度h表示的数值是
因此该液体的密度是1.18×103kg/m3。
密度计在液体中漂浮,受到的浮力等于重力,则密度计在水中与在某液体中受到的浮力大小相等,设密度计的横截面积为S,h到木棍底部的距离为l,则
解得
50. (2021内江)如图所示,瓶子在手中保持静止,请画出瓶子在竖直方向的受力示意图。
【答案】
51.(2021乐山)如图所示,重为G的小船静止在水面上,画出小船所受力的示意图。
【答案】
【解析】小船静止在水面上,受力平衡,受到重力和浮力,如图所示。
52. (2021河南)在“探究影响浮力大小的因素”实验中,同学们根据生活经验,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸入液体中的深度有关;②の与物体排开液体的体积有关:③与液体的密度有关。
(1)请你写出能够支持猜想③的一个生活现象:_____________________________。
(2)进行探究时,实验步骤和弹簧测力计的示数如图13所示。其中序号b中物体P所受浮力大小为_______N。
(3)分析a、c、d三次实验,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度______(选填“有关”或“无关”);分析_________三次实验,可知浮力大小与物体排开液体的体积有关;分析a、d、e三次实验,可知在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力___________(选填“越大”或“越小”)。
(4)本实验不仅可以探究影响浮力大小的因素,从实验数据还可求出物体P的密度为_____________kg/im3。(已知ρ水=10×103kg/im3,g取10N/kg)
【答案】
53. (2021哈尔滨)春辉同学做“探究浮力大小与液体密度、物体排开液体体积的关系”实验,如下图所示,A、B为同种材料的金属块(体积VA
(1)如图甲所示,春辉测量金属块A所受重力为_______N;
(2)他将金属块A分别浸没在浓盐水和清水中,如图乙、丙所示,初步得出的实验结论是:______相同时,液体密度越大,物体所受浮力越_______;
(3)春辉又将金属块B浸没在清水中(如图丁所示),测得其受到的浮力为1.2N。春辉分析图甲、图丙和图丁得出了“浮力大小与物体排开液体体积的关系”;而玉丽同学思考:对比图甲,图乙和图丁,同时结合(2)的实验结论,是否也能分析出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”呢______?请针对玉丽的思考写出你的分析。______
【答案】 ①. 4 ②. 排开液体体积 ③. 大 ④. 不能 ⑤. 没有控制液体密度相同
【解析】(1)[1]图甲是用弹簧测力计测量金属块A的重力,弹簧测力计分度值为0.1N,示数4N,即金属块A所受重力为4N。
(2)[2][3]由图乙、丙可知,金属块A浸没在浓盐水和清水中排开液体的体积相同,受到的浮力分别为
F浮乙=G-F1=4N-2.8N=1.2N
F浮丙=G-F2=4N-3N=1N
由此看出,浓盐水的密度大,金属块受到的浮力大,故可得结论:排开液体体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。
(3)[4][5]要得出“浮力大小与物体排开液体体积的关系”,应控制液体的密度不变、改变物体排开液体的体积。因图乙和图丁中液体密度不同,故不能得出浮力大小与物体排开液体体积的关系。
54. (2021郴州)某物理兴趣小组探究在不使用天平、量简的情况下测量合金块和液体密度的方法,并进行了以下实验:
第一步:如图甲所示,用弹簧测力计测量合金块所受的重力,其示数为4N;
第二步:如图乙所示,将该合金块浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为3N;
第三步:将该合金块从水中取出并擦干,再浸没到如图丙所示的待测液体中,静止时弹簧测力计示数如图丁所示。
根据以上实验,请回答下列问题:
(1)使用弹簧测力计测量前,应观察它的指针是否_______,若没有,则进行调整;
(2)该合金块浸没在水中时受到的浮力为_______N;
(3)该合金块的密度为_______kg/m3
(4)图丁中弹簧测力计读数是_______N,待测液体的密度是_______kg/m3
【答案】 ①. 指到零刻度 ②. 1 ③. 4×103 ④. 3.2 ⑤.
【解析】(1)[1]使用弹簧测力计测量前,应对测力计指针调零,即应观察它的指针是否指到零刻度,若没有,则进行调整。
(2)[2]由图甲、乙,该合金块浸没在水中时受到的浮力为
(3)[3]根据阿基米德原理
乙图中合金块的体积为
该合金块的密度为
(4)[4] [5]图丁中弹簧测力计分度值为0.1N,读数是3.2N,合金块浸没在液体中受到的浮力
根据阿基米德原理,待测液体的密度是
55. (2021宜昌)端午节家庭聚会后,小鹏的父亲将喝剩的白酒交给他,要他利用所学的物理知识测出白酒的密度。家中没有量筒,只找到了一个弹簧测力计和一个废旧的铁块,于是他在两只玻璃杯中分别装入水和白酒,进行了如下操作:
①将铁块悬挂在弹簧测力计下方,读出测力计的示数F1,如图甲所示;
②把铁块浸没在水中,读出测力计示数F2;
③把铁块浸在白酒中,读出测力计示数F3。请你回答下列问题:
(1)弹簧测力计示数F1=______N;
(2)图中他有操作错误的是图_______(选填“甲”、“乙”、“丙”),请指出错误之处______;
(3)更正错误操作后,测力计的示数变成F4,请你帮小鹏推导出创洒密度的表达式ρ酒=______。(用字母符号表示,水的密度为ρ水)
【答案】 (1). 3.8 (2). 丙 (3). 没有将铁块完全浸没在白酒中 (4).
【解析】(1)[1]由图甲可知,该弹簧测力计的分度值为0.2N,读出弹簧测力计的示数即F1=3.8N。
(2)[2][3]如图乙,将铁块浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数,就可以计算出此时物体受到的浮力,在根据阿基米德原理推导式变形后可求出铁块的体积;再把铁块浸没在白酒中,读出此时弹簧测力计示数,计算出在白酒中受到的浮力,要计算出白酒密度,需知道排开的白酒的体积,当把铁块完全浸没在白酒中时,排开的白酒的体积就等于铁块的体积,所以必须要将铁块完全浸没在白酒中,由此判断图丙操作错误,错误之处就是没有将铁块完全浸没在白酒中。
(3)[4]铁块浸没在水中时受到的浮力
由阿基米德原理推导式可知铁块体积
当把铁块浸没在白酒中时所受浮力
则白酒的密度
56. (2021陕西)小明做了鉴别水和盐水的实验(ρ水 <ρ盐水)。如图-1,用相同烧杯盛装体积相同的水和盐水,分别放在已调平的天平两托盘上,右侧烧杯中盛装的是______。 如图-2,将同一压强计的金属盒分别放人水和盐水中同一深度处,右侧容器中盛装的是______。如图-3,用同一测力计挂着相同的铝球分别放人水和盐水中,盛装水的容器对应的测力计示数较______(选填“大”或“小”)。
【答案】 (1). 水 (2). 盐水 (3). 大
【解析】[1]水的密度比盐水的密度小,相同烧杯盛装体积相同的水和盐水,水的质量比盐水小。从图中可以看出,左盘向下倾斜,右盘向上倾斜,右盘上的液体质量比较小,因此右侧烧杯中盛装的是水。
[2]由得,当深度相同时,液体密度越大,液体压强越大。从图2中可以看出,测量右侧容器液体的U形压强计两边液面高度差较大,说明此时右侧容器液体压强比较大,因此右侧容器中液体密度比较大。
[3]从图3可以看出,铝球分别浸没在水和盐水中,铝球排开的水和盐水的体积一样大,由
得排开液体的体积相同时,液体密度越大,铝球受到浮力越大,盐水密度比水密度大,所以铝球在盐水中的浮力较大。由二次称重法得,铝球在水中的弹簧测力计的示数比较大。
57. (2021广安)小李同学在探究“影响浮力大小因素”时,依次做了如图甲所示实验。
观察并分别比较图中有关数据可知:
(1)当物体浸没在水中时,受到浮力为_________N。
(2)分析图A、C、D可得,物体在液体中所受浮力大小与_________有关。
(3)当物体从接触水面开始,到浸没于水中,直至浸没到更深位置(未触底),在图乙中能表示出此过程物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图象是________(选填“①”或“②”)。
(4)小李在实验中主要用到的科学探究方法是________。
【答案】 (1). 1 (2). 液体密度 (3). ② (4). 控制变量法
58. (2021成都)小虹利用弹簧测力计、实心圆柱体物块、烧杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因素有关。小虹提出如下猜想,设计并进行了实验。
猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关:
猜想b:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想c:浮力大小与液体的密度有关。
(1)小虹确定了测量浮力的方法:用弹簧测力计先测出物体的重力G,接着将物体浸入液体中静止时,读出测力计对物体的拉力,可计算出物体所受的浮力。其测量原理利用了______;
A.与G是一对平衡力
B.与G是相互作用力
C.与是相互作用力
D.、和G是一组平衡力
(2)小虹的操作步骤及测量数据如图所示。
由测量数据可得:B步骤中圆柱体物块受到水的浮力为______N;
(3)分析图中A步骤与______步骤的数据,可以验证猜想a是错误的;(填出步骤的序号)
(4)进一步学习了阿基米德原理之后,利用图的测量数据,还可以计算出其它一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中不能计算出的是______。
A.物块的体积 B.物块的密度 C.盐水的体积 D.盐水的密度
【答案】 (1). D (2). 0.4 (3). CD (4). C
59.(2021伊春)小明在验证“阿基米德原理”实验中:
(1)用已调零的弹簧测力计,按照图甲中所示顺序进行实验操作,测力计的示数分别为:F1、F2、F3、F4,由此可知铁球浸没在水中所测得的浮力表达式为F浮= ______ ,测得铁球排开水所受的重力表达式为G排= ______ (用此题中所给字母表示);
(2)小明预期要获得的结论是:______ (用此题中所给字母表示);
(3)在读数正确的情况下,小明由实验数据发现:铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排,而且超出了误差允许的范围,得出此实验结果的原因可能是______ (写出一条即可);
(4)小明分析发现了此实验操作中存在的问题并加以改正。进一步思考:如果实验中物体没有完全浸没水中,能否验证“阿基米德原理”。正确的观点是______ (选填“能”或“不能”)验证;
(5)他又进行了如下深入探究:将溢水杯中注满水放在电子秤上。如图乙所示,其示数为m1,将铁球用细线悬挂轻轻放入水中浸没,待杯中水停止外溢时,如图丙所示,其示数为m2,则m1 ______ m2(选填“>”、“=”、“<”)。
【答案】F1−F2 F3−F4 F1−F2=F3−F4 溢水杯中没有装满水 能 =
【解析】解:(1)物体的重力是F1,物体浸没在水中弹簧测力计对物体的拉力是F2,物体浸没在水中受到的浮力F浮=F1−F2,物体排开水的重力G排=F3−F4。
(2)由阿基米德原理知,浸在液体中的物体受到浮力大小等于物体排开液体受到的重力,故F 浮=G排,所以F1−F2=F3−F4。
(3)如果溢水杯没有装满水,导致铁球排开水的重力大于流入小桶中水的重力,所以铁球浸没在水中所受浮力F浮大于铁球排开的水所受重力G排。
(4)如果实验中物体没有完全浸没水中,物体受到的浮力减小,物体排开水的重力也减小,物体浸在水中的体积大小不影响阿基米德原理的验证。
(5)铁球浸没在水中,铁球受到的浮力F 浮=G排,物体间力的作用是相互的,则铁球给水的压力F=F 浮,当铁球浸没在盛满水的溢水杯中,排出水的重力为G排,故电子秤的压力增加了F 浮,又减少了G排,因为F 浮=G排,故电子秤受到的压力不变,故电子秤示数不变,故m1=m2。
故答案为:(1)F1−F2;F3−F4;(2)F1−F2=F3−F4;(3)溢水杯中没有装满水;(4)能;(5)=。
60. (2021贵港)如图所示是某物理兴趣小组验证“阿基米德原理”的实验操作过程示意图。
(1)验证阿基米德原理实验的合理顺序是______;(填字母代号)
(2)金属块浸入溢杯前,溢杯里水面高度应______;
(3)金属块浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(4)金属块的密度为______kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(5)比较______(填字母代号)和______(填字母代号)的操作可得出结论:浸入液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小。
【答案】 ①. FABGCEDH ②. 到达溢水杯杯口 ③. 1 ④. ⑤. AD ⑥. FH
【解析】(1)验证阿基米德原理实验的合理顺序是,先测量空桶,再测量石头的重力,再用称重法测量浮力,然后不断改变物体浸入液体中的体积并测量桶和水的总重,故顺序为FABGCEDH。
(2)金属块浸入溢杯前,溢杯里水面高度应到达溢水杯的杯口。
(3)金属块浸没在水中时,受到的浮力是
故浸没时的浮力为1N。
(4)金属块的体积为
故金属块的质量为
金属块的密度为
故金属块的密度为 。
(5)通过AD可知,浸没时物体所受的浮力;通过FH可知排开水的重力,故比较两者的关系即可。
61.(2021营口)探究小组的同学们利用天平、量筒等实验器材测量一个金属块的密度,具体实验操作如下:
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的 处,此时指针位置如图甲所示,要使天平平衡,应向 调节平衡螺母。
(2)把金属块放在天平左盘,向右盘加减砝码并调节游码在标尺上的位置,天平平衡后,右盘中砝码质量和游码的位置如图乙所示,金属块的质量是 g。
(3)在量筒中加入20mL水,读数时视线应与凹液面底部 ,将金属块轻轻放入量筒中,如图丙所示,则金属块的体积是 cm3。
(4)金属块的密度是 kg/m3。
(5)实验时,若将(2)、(3)两个步骤顺序对调,这种方法测出的金属块的密度与真实值相比 (选填“偏大”或“偏小”)
(6)小强同学又取来一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口,制成一个能始终竖直漂浮在液体中的简易密度计,用这个简易密度计测量某液体的密度,实验步骤如下:(ρ水=1.0×103kg/m3)
①用刻度尺测出密度计的长度是10cm;
②将密度计放入盛有水的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是4cm;
③将密度计从水中取出并擦干,然后放入盛有被测液体的烧杯中,静止后测出密度计露出水面的长度是2cm;
④被测液体的密度是 g/cm3。
【答案】(1)零刻度线;右;(2)32.4;(3)相平;10;(4)3.24×103kg/m3;(5)偏大;(6)0.75g/cm3。
【解析】解:(1)使用天平之前,首先把天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的零刻度线处,然后调节平衡螺母使天平的横梁水平平衡;
调节天平横梁平衡时,由图甲可知指针静止时偏向分度盘中线的左侧,说明天平的左端下沉,平衡螺母向上翘的右端移动;
(2)由图乙可知,天平标尺上的分度值为0.2g,金属块的质量为:m=20g+10g+2.4g=32.4g,
(3)使用量筒测量体积时,读数时视线应与凹液面底部相平;
由图丙可知,量筒的分度值为0.2mL,水面对应的刻度为:V总=30mL=30cm3;
金属块的体积为:V=V总﹣V水=30cm3﹣20cm3=10cm3,
(4)金属块的密度为:ρ===3.24g/cm3=3.24×103kg/m3;
(5)若将(2)、(3)两个步骤顺序对调,由于金属块从水中取出时会沾水,导致所测量的质量偏大,利用密度公式ρ=求出石块的密度会偏大;
(6)密度计在水中和在液体中都漂浮,根据漂浮条件,受到的浮力都等于重力,所以密度计在水中和在液体中受到的浮力相等,即F水浮=F液浮,
设密度计的横截面积为S,密度计浸入水中的深度为h水,密度计浸入液体中的深度为h液,
根据阿基米德原理得:ρ水gSh水=ρ液gSh液,
所以液体的密度:ρ液=ρ水=×1.0g/cm3=0.75g/cm3。
62. (2021宁夏)某同学学习了密度知识后,对测量物质的密度产生了浓厚的兴趣。
(1)他利用天平和量筒测量土豆的密度。具体过程如下:
①用调好的天平测量土豆的质量,天平平衡时如图甲所示,则土豆的质量是__________g。
②他用一个大烧杯自制溢水杯,将土豆缓慢浸没在大烧杯中,同时用小桶收集溢出的水,将小桶收集的水倒入量筒后如图乙所示,则土豆的密度为__________,测出的土豆密度值__________(选填“偏大”或“偏小”)。(结果保留2位小数)
(2)他想知道胡麻油的密度,于是找来了透明容器、普通玻璃杯A、适量的水、一瓶胡麻油、刻度尺、滴管、记号笔和一个面积为S粗细均匀的玻璃杯B。测量过程如下:
①在透明容器中加入适量的水,将A杯放入透明容器中如图甲所示。
②在B杯中加入适量水,用刻度尺测量出水柱的高度,并标记水面位置如图乙所示。
③将B杯中适量的水倒入A杯中,用记号笔标记出A杯与水面相交的位置如图丙所示,并用刻度尺量出B杯中剩余水柱的高度;
④接下来他的操作是:__________
则胡麻油的密度表达式是:=________。(用测量量和已知量的符号表示,已知水的密度为)推导过程是:_________。
【答案】 ①. 127.5 ②. ③. 偏大 ④. 将B中水倒出,将胡麻油装入杯中,直至标记处,将A中的水倒出,从B杯中往A杯倒入胡麻油,直至标记2,测出此时B杯中剩余胡麻油的高度为h3 ⑤. ⑥.
63.(2021云南)某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行 。
(2)实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。由图甲和丁可知物体受到的浮力F浮= 。
(3)以下选项中若 成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A.F1﹣F2=F3﹣F4
B.F1﹣F3=F4﹣F2
C.F3﹣F2=F1﹣F4
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐 ,B的示数逐渐 ,且A、B示数的变化量 (选填“相等”或“不相等”)。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是 (多选)
A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察测力计A、B示数的变化
【答案】(1)校零;(2)F1﹣F3;(3)B;(4)变小;变大;相等;(5)BC。
【解析】解:(1)弹簧测力计使用前指针要指向零刻度线,如果没指向零刻度线,需要校零;
(2)由图甲可知物体的重力G=F1,由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F′=F3,则物体受到的浮力F浮=G﹣F′=F1﹣F3;
(3)由图乙可知空烧杯的重力为F2,由图戊可知物体浸没时排开液体与烧杯的总重力为F4,则物体浸没时排开液体的重力G排=F4﹣F2,
当F浮=G排即F1﹣F3=F4﹣F2可知,物体受到浮力的大小与排开液体所受重力相等;
(4)如图2所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,由称重法F浮=G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变小,
重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,由阿基米德原理可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等;
(5)比较两种实验方案可知,改进后:
A.由称重法F浮=G﹣F′可知,弹簧测力计A的示数等于物体的重力减去受到的浮力,故A错误;
B.由图2的实验装置和器材(两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋)可知,实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定,故B正确;
C.薄塑料袋不计质量,能同步观察测力计A、B示数的变化,从而得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力的关系,故C正确。
64.(2021伊春)创新小组自制简易“浸没式密度计”过程如下(已知水的密度为1.0×103kg/m3);
(1)将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,弹簧测力计示数如图甲所示为4N;
(2)将小球浸没在水中时,弹簧测力计示数如图乙所示为3N;
(3)将小球浸没在某未知液体中时,弹簧测力计示数如图丙所示为2.8N;则经计算即可得出小球的密度为______ kg/m3,未知液体密度为______ kg/m3。
【答案】4.0×103 1.2×103
【解析】解:(1)由图甲可知小球的重力大小为:G球=4N,小球浸没在水中时,测力计示数为F示=3N,则:
小球浸没在水中时受到的浮力为:F浮=G球−F示=4N−3N=1N,
小球的体积为:V球=V排水=F浮水ρ水g=1N1.0×103kg/m3×10N/kg=10−4m3,
小球的密度为:ρ球=m球V球=G球V球g=4N10−4m3×10N/kg=4×103kg/m3;
(2)小球浸没在液体中时,测力计示数为F示′=2.8N,
小球浸没在液体中时受到的浮力为:F浮′=G球−F示′=4N−2.8N=1.2N
小球浸没在液体中时排开液体的体积为:V排液=V球=10−4m3,
液体的密度为:ρ液=F浮′gV排液=1.2N10N/kg×10−4m3=1.2×103kg/m3。
故答案为:4.0×103;1.2×103。
65. (2021长沙)学完阿基米德原理之后,小伟和小雪用如图所示的实验装置做了一个课外实验。他们将溢水杯放在电子秤上,向溢水杯中加水后(如图甲所示),在表格中记录下测力计A、B及电子秤的第一次实验数据:然后他们将物体缓慢下降,当物体的部分体积浸在水中时(如图乙所示),记录下第二次实验数据:剪断系在物体上的细线,将物体缓慢沉入到水底后(如图丙所示),记录下第三次的实验数据。(取g=10N/kg)
(1)观察乙、丙两图可知物体在______图中所受浮力更大,是因为此时物体浸在水中的______更大;
(2)在整理数据时,小雪和小伟发现第三次实验中测力计B的示数记录不同,小雪记的是0.62N,小伟记的是0.42N,他们讨论推理后认为有一个数据是正确的,请判断谁的记录是正确的,并说明理由______。
【答案】 (1). 丙 (2). 体积 (3). 小雪正确,测力计A、B和电子秤示数对应的重力之和等于溢水杯、水、物体和小桶的总重力6.02N,所以第三次测力计示数为6.02N-0.54N=0.62N。
66.(2021沈阳)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:
(1)分析比较实验步骤A和 ,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;分析比较A、B、C、D可知:浮力大小与物体 有关;分析实验步骤A、E、F可知:浮力的大小还与 有关。
(2)分析实验数据可知,F中液体密度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是 N,金属块密度为 kg/m3.(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】(1)D、E;排开液体的体积;液体的密度;(2)小于;(3)1;2.7×103。
【解析】解:(1)研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变浸没在液体中的深度,故由ADE图可知,物体排开液体的体积相同时,液体的密度相同,浸没的深度不同,浮力相同,所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
研究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积关系,要控制排开液体的密度相同,由分析比较A、B、C、D可知,液体的密度相同时,物体排开液体的体积不同,浮力不同,所以物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
由分析比较A、E、F可知:图知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,浮力大小不同,故可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
(2)根据称重法可知:物块在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.7N﹣1.7N=1N;物块在另一液体中受到的浮力为:F浮′=2.7N﹣1.9N=0.8N;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物体排开液体的体积相同时,密度越大,受到的浮力越大,故F中液体密度小于水的密度。
(3)物块在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.7N﹣1.7N=1N;
V排===10﹣4m3
金属块的体积:V=V排=10﹣4m3
金属块的质量:m===0.27kg
金属块的密度:ρ===2.7×103kg/m3
67. (2021北部湾)学习了密度知识后,小华用天平和量筒测量食用油的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺______端零刻度线处,发现指针指在分度盘右侧,此时应将平衡螺母向______端调节,使横梁平衡;
(2)称出空烧杯的质量为,将适量的食用油倒入烧杯,称出烧杯和食用油的总质量如图甲所示,则烧杯中食用油的质量为______,接着,将烧杯中的食用油倒入量筒中,示数如图乙所示,则食用油的密度为_____;
(3)本次实验测得食用油的密度______(选填“偏大”或“偏小”),主要原因是______;
(4)小华查阅资料和深入思考后,找到了测量液体密度更精确简便的方法,操作如下:
①如图甲、乙所示,把适量待测液体和水分别倒入两容器中并置于两电子秤上,再将两电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零);
②将系好细线的小物块(不吸收液体)缓慢浸没到待测液体中保持静止(未触底),液体未溢出,如图丙所示,记下电子秤的示数;
③将小物块取出,擦干后再缓慢浸没到水中保持静止(未触底),水未溢出,如图丁所示,记下电子秤的示数;
④则该液体密度表达式______。(已知水的密度为)
【答案】 ①. 左 ②. 左 ③. ④. ⑤. 偏大 ⑥. 烧杯中有残留的食用油,体积偏小 ⑦.
68. (2021阜新)小明用“天平和量筒测量盐水的密度”。
(1)实验原理是 。
(2)小明先将托盘天平放在水平桌面上,调节天平平衡。接下来小明按照下面步骤开始操作:
①测出空烧杯质量为29.2g;
②测出烧杯和盐水总质量;其数值如图甲所示为 g;
③将烧杯中的盐水全部倒入量筒中,盐水体积如图乙所示,则盐水的密度
ρ= kg/m3,此实验方法测出盐水的密度会 (选填“偏大”或“偏小”)。
(3)小明在学习浮力相关知识后,认为利用弹簧测力计、小石块、细线、分别装有适量盐水和水的烧杯等器材,同样可以测出盐水密度(实验时石块不能碰到容器底和容器壁)。请你帮助小明完成下列实验操作:
①将小石块用细线系好,挂在弹簧测力计下端,记下弹簧测力计示数G;
②将挂在弹簧测力计下的小石块,浸没在水中,记下弹簧测力计示数F1;
③取出石块并擦干,将挂在弹簧测力计下的小石块 ,记下弹簧测力计示数为F2;
④盐水密度表达式ρ盐水= 。(用所测量的物理符号表示,水的密度ρ水)
【答案】(1) (2)71.2 1.05×103 偏大
(3)浸没在盛有适量盐水的烧杯中 (4)
69.(2021赤峰)(1)复习“验证阿基米德原理”实验时,小明设计了如下表所示的实验数据记录表格。
①请把表格第一行中缺少的I、Ⅱ两部分内容补充完整:I ;II 。
②验证完阿基米德原理后,小组继续深入讨论时发现还可以利用其中一次的实验数据(如图所示)和水的密度算出所用物块的密度,则物块密度ρ物= kg/m3。
(2)科技制作小组在一次课外实践活动中,用一根装有适量配重的长饮料吸管,使其能竖直漂浮在水中,制成了简易密度计。为了能准确地在吸管上标注出不同液体密度所对应的刻度,则必须测量的量是
A.吸管的总长度 B.容器中水的深度
C.吸管浸入水中的长度 D.吸管及配重的重力
【答案】物体受到的浮力/N 排开水受到的重力/N 2.5×103 C
70. (2021荆门)目前正在我市进行试验飞行的国产大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600装有4台国产WJ6涡轮螺旋桨发动机,是国家为满足森林灭火和水上救援的迫切需要,研制的大型特种用途民用飞机。飞机在空中满载时的最大巡航速度为460km/h,发动机巡航推力为5×104N。
(1)AG600在高空所受的大气压强,比水面附近的大气压强___;为了执行灭火任务飞机停在水面吸水,随着吸水量增加,它受到的浮力_(选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(2)某次试飞中AG600以最大速度满载巡航1h,消耗燃油2×103kg,燃油完全燃烧产生的内能__J,发动机的工作效率为____(燃油的热值取4.6×107J/kg)。
【答案】 ①. 小 ②. 增大 ③. 9.2×1010 ④. 25%
【解析】(1)[1][2] 因为高度越高,大气压越小,所以AG600在高空所受的大气压强比在水面小;飞机停在水面吸水,飞机停在水面上,说明飞机处于平衡状态,故此时浮力等于重力,随着吸水量增加,重力变大,故它受到的浮力变大。
(2)[3][4]燃油完全燃烧产生的内能
故燃油完全燃烧产生的内能为;发动机的工作效率为
故发动机的工作效率为25%。
71. (2021恩施州)如图,柱状容器下方装有一阀门,容器底面积为S=200cm2,另有一边长为L1=10cm的正方体木块,表面涂有很薄的一层蜡,防止木块吸水(蜡的质量可忽略),现将木块用细绳固定在容器底部,再往容器内倒入一定量的水,使木块上表面刚好与水面相平,绳长L2=20cm,木块的密度为ρ木=0.6×103kg/m3。求:
(1)图中水对容器底的压强?
(2)若从阀门放出m1=300g的水后,木块受到的浮力多大?
(3)若从阀门继续放出m2=200g的水后,细绳的拉力多大?
【答案】(1);(2);(3)
【解析】
解:(1)水的深度为
故图中水对容器底的压强
(2)若从阀门放出m1=300g的水后,则放出水的体积为
则水面下降的高度为
则排开液体的体积为
木块受到的浮力
(3)若从阀门继续放出m2=200g的水后,则放出水的体积为
水面再下降的高度为
则排开液体的体积为
木块受到的浮力
木块的重力为
浮力小于重力,会沉底,但是在放水的过程中,当浮力等于重力,即漂浮后,液面降低,排开液体的体积不变,水和木块一起下降,故此时绳子的拉力为0N。
答:(1)图中水对容器底的压强为;
(2)若从阀门放出m1=300g的水后,木块受到的浮力
(3)但是在放水的过程中,当浮力等于重力,即漂浮后,液面降低,排开液体的体积不变,水和木块一起下降,故此时绳子的拉力为0N。
72. (2021牡丹江、鸡西)如图甲所示,一边长为10cm的正方体物块漂浮于足够高、底面积为0.02m2的盛有足量水的圆柱形容器中,有体积露出水面,ρ水 = 1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)该物块受到浮力;
(2)物块的密度。
【答案】(1)8N;(2)
【解析】解:(1)物体排开水的体积为
该物块受到的浮力
(2)因漂浮,故木块的重力为
木块的质量为
故木块的密度为
答:(1)物块受到的浮力为8N;
(2)物块的密度为。
73. (2021黄石)如图所示,将密度为0.6×103kg/m3,高度为8cm,底面积为20cm2的实心圆柱体竖直放在底面积为100cm2水平放置的容器中(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)没加水时,圆柱体对容器底的压强;
(2)向容器内加水,当水加到3cm深时,求容器底对圆柱体的支持力大小;
(3)继续向容器中加水,当水深为6cm时,求圆柱体竖直静止时,圆柱体浸入水中的深度h。
【答案】(1)480Pa;(2)0.36N;(3)4.8cm
【解析】解:(1)圆柱体体积
V=S1h1=20cm2×8cm=160cm3=1.6×10-4m3
圆柱体质量
圆柱体重力
G=mg=0.096kg×10N/kg=0.96N
没加水时,圆柱体对容器底的压强
(2)假设没有浮起,浸没体积为
V1=20cm2×3cm=60cm3=6×10-5m3
浮力为
F浮=ρ1gV1=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-5m3=0.6N<0.96N
所以此时没有浮起,容器底对圆柱体的支持力大小
F支=G-F浮=0.96N-0.6N=0.36N
(3)当水深为6cm时,如果没浮起浮力为1.2N,大于重力了,所以肯定漂浮,此时浮力等于重力为0.96N,浸入体积
圆柱体浸入水中的深度
答:(1)没加水时,圆柱体对容器底的压强480Pa;
(2)向容器内加水,当水加到3cm深时,容器底对圆柱体的支持力0.36N;
(3)圆柱体浸入水中的深度4.8cm。
74. (2021武汉)如图甲所示,某款国产水陆两用挖掘机的机械臂可绕O点转动,这辆挖掘机有两条履带,每条履带内均有1个由合金材料制成的空心浮箱,每个浮箱(可视为长方体)宽为1.5m,高为2m,合金密度为8.0×103kg/m3。
(1)某次测试中,质量为60kg的驾驶员驾驶挖掘机,从6m高的平台沿斜坡向下缓慢行驶20m,到达水平地面。
①请在图乙中画出挖掘机沿斜坡向下缓慢行驶时,挖掘机对斜坡的压力的示意图;
②在上述过程中,驾驶员的重力做了多少功?
(2)如图甲所示,开始时机械臂伸直且静止,O、A、B三点在同一直线上,OA=10m,AB=0.5m,机械臂和斗铲整体的重心在A点;机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后,机械臂、斗铲和伸缩杆缓慢运动到如图甲所示的位置时静止,这时机械臂、斗铲和沙石整体的重心在B点。已知伸缩杆先后两次对机械臂的支持力(支持力垂直于机械臂)之比为5:7,则机械臂和斗铲的总质量是多少?
(3)已知制作每个浮箱时所用合金的体积V与浮箱长度L的关系如图丙所示,不计履带排开水的体积和驾驶员的质量,除2个完全相同的浮箱外,挖掘机其余部分的质量为33t。若挖掘机漂浮在水中,2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m,则每个浮箱的长度至少是多少?
【答案】(1)①,②3. 6×103J;(2)3t;(3)10m
【解析】解:(1)①压力的作用点在接触面上,压力的方向垂直于接触面,如图所示:
。
②已知驾驶员的质量为60kg,下降的高度为6m,则驾驶员的重力做的功为
W=Fs=Gh=mgh=60kg×10N/kg×6m=3.6×103N
(2)根据杠杆平衡条件,当机械臂控制斗铲未装取砂石时,可得出
F1l1=GAlOA
机械臂控制斗铲装取质量为1t的沙石后,动力臂不变,动力变为F2,可得出
F2l1=(GA+G石)lOB
因为伸缩杆先后两次对机械臂的支持力(支持力垂直于机械臂)之比为5:7,则F1:F2=5:7,则可得
带入数据可得
解得GA=3×104N,则机械臂和斗铲的总质量为
(3)由图丙可得到的函数关系式为
V=0.07m2L+0.05m3
由题意知,挖掘机漂浮在水中,则
F浮= G总=G排=ρ水gV排
挖掘机的总重力为
因为2个浮箱浸入水中的深度均不超过1.5m,则浮箱排开水的体积为
由以上各式联立可得
带入数据可得
解得L=10m。
答:(1)①挖掘机对斜坡的压力的示意图为
;
②在上述过程中,驾驶员的重力做了3. 6×103J的功;
(2)机械臂和斗铲的总质量是为3t;
(3)每个浮箱的长度至少为10m。
75.(2021泸州) 智能制造是第四次工业革命的核心技术,如图所示是为圆柱体涂抹防护油的智能装置。其外壳是敞口的长方体容器,距容器底面h0处固定一支撑板C,C的中心有一小圈孔,圆柱体放在支撑板C的正中央。长方体的左下角有注油口,防护油能够匀速注入长方体容器内部,当油的深度为0.175m时,圆柱体刚好浮起离开支撑板C。随着液面升高,圆柱体竖直上浮,当油面上升到压力传感器时,停止注油,此时撑杆的P点对圆柱体有20N的竖直向下的压力。已知h0=0.1m,小圆孔面积S0=8×10-3m2,圆柱体底面积S=2×10-2m2,圆柱体重I2N,支撑板C的厚度不计,g取10N/kg。求:
(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积;
(3)圆柱体的高度。
【答案】(1)1000Pa;(2)1.5×10-3;(3)0.2m
【解析】解:(1)注油前,圆柱体对支撑板的压力等于圆柱体的重力,那么对支撑板的压强
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板时,浸入油中的深度
h2=h1-h0=0.175m-0.1m=0.075m
则浸入油中的体积
V排1=Sh2=2×10-2m2×0.075m=1.5×10-3m3
(3)圆柱体刚好浮起离开支撑板时,所受的浮力等于其重力,即
F浮1=G=12N
据阿基米德原理知,油的密度
停止注油时,圆柱体受到撑杆向下的压力、竖直向下的重力和竖直向上的浮力的作用处于静止状态,此时所受浮力
F浮2=G+F压=12N+20N=32N
据阿基米德原理知,此圆柱体的体积与排开油的体积相等,那么圆柱体的体积
所以圆柱体的高度
答:(1)注油前,圆柱体对支撑板C的压强为600Pa;
(2)圆柱体刚好浮起离开支撑板C时浸入油中的体积为1.5×10-3m3;
(3)圆柱体的高度为0.2m。
76.(2021上海)“蛟龙号”悬停时,上表面深度为 7000 米,重力为 2.2×105N.
①蛟龙号悬停时,求 F 浮;
②蛟龙号的 P 很大相当于手掌上放一辆 7×105 牛的卡车,手掌面积为 0.01m2,求P 的估值;
③推论 P 液=ρ液gh;
④已知蛟龙号上表面海水密度随深度增大而增大。设液体压强为 P’,海水密度为ρ’,上表面深度为 h’,能不能说明 P’= ρ’gh’,并说明理由。
【答案】
① F 浮=G=2.2x105N
②P=F/S=7x105 N/0.01m2=7x107Pa
③在水中想象一个圆柱形的液体柱;P=F/S=G/S=ρgV/S=ρgh
④不能。因为上表面受到的压力可以相等于上方液体柱的重力,这个重力为 ρg V, 此处的密度应为上方液体柱的平均密度,而不是上方海水的密度(密度不均)
77.(2021青海)随着生态环境的改善,我省化隆县群科镇黄河边成了天鹅的栖息地。某只天鹅的质量为9kg,若该天鹅每只脚掌与地面的接触面积为200cm2,g取10N/kg。求:
(1)这只天鹅双脚站立在水平地面时,其对地面的压强是多少?
(2)当这只天鹅漂浮在河面时,其浸在河水中的体积是多少?
【答案】解:(1)天鹅的重力为:
G=mg=9kg×10N/kg=90N
F=G=90N
(2)∵天鹅漂浮在河面上,
∴F浮=G=90N
又F浮=P水gV排
∴
78.(2021绵阳)小文同学借助力传感开关为自家太阳能热水器设计向水箱注水的自动控制简易装置。装置示意图如图所示,太阳能热水器水箱储水空间是底面积0.4m2,高0.6m的长方体。考虑既充分利用太阳能又节约用水,小文设计水箱储水量最少不少于0.04m3,最大不超过0.16m3(图中未标注最大和最少水位)。
力传感开关通过细绳在水箱内悬挂一根细长的圆柱形控制棒,并根据受到的细绳拉力大小打开水泵开关向水箱注水,或者断开水泵开关停止向水箱注水,水泵开关状态与细绳拉力大小的关系如表所示。
已知控制棒重G=18N,密度ρ=1.5×103kg/m3。不计细绳质量与体积,计算储水量时控制棒排水体积忽略不计,水的密度ρ0=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。小文完成设计和安装,自动控制简易装置按照设计正常工作。求:
(1)水箱底受到水的最大压强;
(2)控制棒排开水的最小体积;
(3)控制棒的长度。
【答案】解:
(1)当水箱中储水量最大时水最深,由V=Sh可得,水箱中水的最大深度:
h最大===0.4m,
所以水箱底受到水的最大压强:
p最大=ρ0gh最大=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa;
(2)控制棒悬挂在水箱中时,受到细绳拉力、浮力与其重力平衡,所以F+F浮=G,
控制棒重力一定,当拉力最大为16N时,受到的浮力最小,
F浮最小=G﹣F最大=18N﹣16N=2N,
由F浮=ρ液gV排可得,控制棒排开水的最小体积:
V排最小===2×10﹣4m3;
(3)水箱中水的最小深度:h最小===0.1m,
水箱中最大水量和最小水量时水的高度差△h=h最大﹣h最小=0.4m﹣0.1m=0.3m,
细绳拉力F最大时,F最大+F浮最小=G,
细绳拉力F最小时,F最小+F浮最大=G,
所以:F最小+F浮最大=F最大+F浮最小,
即:F浮最大﹣F浮最小=F最大﹣F最小,
所以:△F浮=F最大﹣F最小=16N﹣8N=8N,
由阿基米德原理可得:△F浮=ρ0g△V排=ρ0gS△h,
所以控制棒的横截面积S===×10﹣2m3,
由G=mg=ρVg可得,控制棒的体积:
V===1.2×10﹣3m3,
所以控制棒的长度:
L===0.45m。
答:(1)水箱底受到水的最大压强为4000Pa;
(2)控制棒排开水的最小体积为2×10﹣4m3;
(3)控制棒的长度为0.45m。
79.(2021凉山州)一质量为600 g,密度为0.6 g/cm3的正方体木块用细线系于底面积为40 cm2容器的水中,如图所示,求:
(1)木块所受的浮力大小是多少?
(2)将细线剪断后,木块静止时,容器底部受到水的压强变化了多少?
【答案】(1)10N (2)103Pa
【解析】(1)由ρ=mV,得:V木=m木ρ木=600g0.6g/cm3=1000cm3=1000×10-6m3=10-3m3。
木块浸没:V排=V木=10-3m3,根据阿基米德原理得:F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×10-3m3×10N/kg=10N。
答:木块所受的浮力大小是10N;
(2)剪断细线后,由于ρ木<ρ水,则木块上浮,静止时漂浮,此时F浮'=G木=m木g=0.6kg×10N/kg=6N。又F浮'=ρ水V排'g,则V排'=F浮'ρ水g=6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10-4m3。
露出水面的体积为V露=V木−V排'=10-3m3-6×10-4m3=4×10-4m3。
则:Δh=V露S容=4×10-4m340×10-4m2=4×10-4m34×10-3m2=0.1m。
故:ΔP=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=103Pa。
答:将细线剪断后,木块静止时,容器底部受到水的压强变化了103Pa。
80.(2021重庆B卷) 小军发现一个质量为1.6kg.不吸水的新型圆台体建筑材料,他只有量程为SN的弹簧测力计,设计了如图17所示装置进行实验。重为8N、底面积为100cm2的薄壁容器M内盛有2000cm3的水,容器M置于水平地面,当轻质杠杆在水平位置平衡时竖直向上的拉力F为1.5N,此时材料浸没在水中静止且未触底,求:
(1)材料受到的重力:
材料未放入前容器对水平地面的压强:
(3)材料的密度。
【答案】解:(1)材料受到的重力:G=mg=1.6Kg×I0N/kg=16N
(2)V水=2000cm3=2x10-3m3
G水=ρgV水=1.0x103kg/m3×I0N/kg×2x10-3m3=20N
F=G水+G容=20N+8N=28N
P=F/S=28N/1x10-2m2=2.8×103Pa
(3)当轻质杠杆在水平位置平衡时:F1×L1=F2×L2
即:F拉=F2=F1×L1/L2=1.5N×0.4m/0.1m=6N
F浮= G物-F拉=16N-6N=10N
V物=V排=F浮/ρ水g=10N/1.0x103kg/m3×I0N/kg=1x10-3m3
ρ=m/V物=1.6kg/1x10-3m3=1.6x103kg/m3
81.(2021盘锦)如图所示,容器中水深60cm,电动机以恒定不变的功率,向上匀速提升质量为1kg的石块,石块在水中上升速度为0.25m/s,石块的密度为2.5×103kg/m3。若提升过程中,石块受到水的阻力、绳子自重和摩擦等都不计。(g取10N/kg)请计算:
(1)石块露出水面前,水对容器底的压强;
(2)石块露出水面前受到的浮力;
(3)石块出水后匀速上升的速度。
【答案】解:(1)根据液体压强公式p=ρgh可得石块露出水面前,水对容器底的压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m=6000Pa;
(2)根据密度公式ρ=mV变形公式V=mρ可得物体的体积
V=m物ρ物=1kg2.5×103kg/m3=4×10−4m3;
在石块露出水面前石块排开水的体积就等于自身体积,V排=V,
根据浮力公式F=ρV排g可得石块露出水面前受到的浮力
F=ρV排g=1.0×103kg/m3×4×10−4m3×10N/kg=4N;
(3)石块重力G=m物g=1kg×10N/kg=10N,当石块完全浸没在水中时,因其匀速运动,故绳子拉力F拉与石块受到的浮力之和等于石块的重力,
即F拉+F=G,代入数据得F拉+4N=10N,故F 拉=6N。
此时根据P=Fv可计算出电动机的功率P=F拉v=6N×0.25m/s=1.5W。
当石块出水后,只受绳子拉力F'与重力,因其匀速上升,故F'=G=10N;
由题干可知电动机功率不变,则P=F'v'=10N×v'=1.5W,故v'=0.15m/s。
答:(1)石块露出水面前,水对容器底的压强为6000Pa;
(2)石块露出水面前受到的浮力为4N;
(3)石块出水后匀速上升的速度为0.15m/s。
【解析】(1)根据液体压强公式p=ρgh直接计算;
(2)根据密度公式ρ=mV变形公式V=mρ计算物体的体积,在石块露出水面前石块排开水的体积就等于自身体积,可得其排开水的体积,再结合浮力公式F=ρV排g可得石块露出水面前受到的浮力;
(3)由题干知电动机功率不变,使用P=Fv公式,分别计算出水前后绳子的拉力,进而求出石块出水后匀速上升的速度。
82. (2021呼和浩特)小亮为探究金属做成的轮船能浮在水面的原因。他找到一块实心立方体金属块,用测力计测出金属块的重力为27N,把它放入盛水的圆柱形容器中,金属块沉底,水面深度由15cm升高到20cm,容器底面积为200cm2,然后他把这个金属块加工成船型(加工过程中质量和体积不变),成功漂浮在水面上。()求:
(1)水深20cm时,水对容器底的压强及金属块沉底静止时,金属块对容器底的压强;
(2)沉底与漂浮两次排开水的体积差。
【答案】(1),1700Pa;(2)
83.(2021达州)如图甲、乙所示,物体M先后浸没在水和浓盐水中(ρ盐水>ρ水),用同一滑轮组从两种液体中将物体M匀速提出水面,拉力F和F′随时间t变化的图像如图丙所示。不计绳重、摩擦及水的阻力,物体M不吸水、不沾水,g=10N/kg。
(1)图丙中______ (选填“A”“B”)曲线表示拉力F随时间t变化的图像。
(2)求物体M浸没在水中受到的浮力。
(3)如果物体M浸没在水中滑轮组的机械效率为η1,完全拉出水面滑轮组的机械效率为η0,浸没在浓盐水中滑轮组的机械效率为η2,已知η0:η1=25:24,η0:η2=20:19,求物体M浸没在盐水中的浮力。
【答案】A
【解析】解:(1)当物体M浸没在液体中时,由F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,物体M受到浮力越大,
因为ρ甲<ρ乙,所以M浸在两种液体受到的浮力F甲
又因为绳自由端的拉力F=12(FM+G动),
所以拉力F>F′,则图丙中A曲线表示拉力F随时间t变化的图像;
(2)由图丙可知物体M在完全离开水面时绳自由端的拉力F0=180N,
此时有:F0=12(G+G动)——①
当物体M浸没在水中时绳自由端受到的拉力FA=150N,令此时物体M在水中受到的拉力为F1,
则有:FA=12(F1+G动)——②
①−②有:G−F1=2(F0−FA)=2×(180N−150N)=60N
所以物体M浸没在水中受到的浮力为:F浮=G−F1=60N;
(3)由于绳重和摩擦不计,则η=W有W总=GhFs=G2F,
所以,物体离开水面前,滑轮组的机械效率:η1=F12FA=G−F浮2FA=G−60N2×150N=G−60N300N,
物体离开水面后,滑轮组的机械效率:η0=G2F0=G2×180N=G360N,
所以,η0η1=G×300N360N×(G−60N)=2524,
解得:G=300N,
则动滑轮的重力为:G动=2F0−G=2×180N−300N=60N,
令物体M在浓盐水中受到的拉力为F2,浮力为F浮′,绳自由端受到的拉力为FB,物体离开浓盐水前,滑轮组的机械效率:η2=F22FB=F2F2+G动=G−F浮′G−F浮′+G动,
所以,η0η2=G(G−F浮′+G动)360 N×(G−F浮′)=300N×(300N−F浮′+60N)360N×(300N− F浮′)=2019,
解得:F浮′=72N。
答:(1)A;
(2)物体M浸没在水中受到的浮力为60N;
(3)物体M浸没在盐水中的浮力72N。
84. (2021威海)甲、乙、丙三人用图中所示装置打捞水中重物。端点为A、B的木棒中点为C,端点为D、H的木棒中点为E;两根木棒质地均匀,均为圆柱体,重力均为150N;重物的体积为、重力为1200N;A、B、H是三人对木棒施力的作用点,C与D之间、E与重物之间均通过轻绳相连,打捞过程中两根轻绳始终紧绷,三人用竖直向上的力使两根木棒始终以相同的速度同步匀速提升重物,最终将重物打捞出水。(不计轻绳的质量及水的阻力,g=10N/kg,)
(1)重物浸没在水中时受到的浮力大小为多少?
(2)重物浸没在水中时,打捞过程中轻绳对D点的拉力大小为多少?
(3)若重物浸没在水中时,被提升的高度为1m,请计算整个装置在此过程中的机械效率。
【答案】(1)100N;(2)625N;(3)78.57%
85. (2021新疆)一端开口的圆柱形容器厚度均匀,容器的内底面积S1=200m2,外底面积S2=250m2,将圆柱形容器(内有质量可忽略的空气)倒扣于水中静止时如图所示。已知容器内外液面的高度差h1=5m,容器口与容器外部液面的高度差h2=8cm,大气压强取1.0×105Pa。求:
(1)外部大气对容器底的压力;
(2)容器口处的水产生的压强;
(3)圆柱形容器所受重力。
【答案】(1);(2)800Pa;(3)
86.(2021遵义)一艘质量为2000t的货轮沉没在主航道60m深的水底。相关部门派出满载排水量为4000t的打捞船进行打捞。经过现场勘探后得知沉船排开水的体积为1500m3,决定采用浮筒打捞法(利用充满水的钢制浮筒靠自重下沉,在水下充气将筒内水排出,借助浮力将沉船浮出水面)进行打捞。若打捞时所用钢制浮筒体积为200m3,浮筒充气排水后的质量为30t。(水的密度为1.0×103kgm3,g取10N/kg)求:
(1)60m深的水底受到水的压强;
(2)打捞船满载时受到的浮力;
(3)要成功打捞沉船,至少需要多少个浮筒?
【答案】解:(1)p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×60m=6×105Pa;
(2)根据阿基米德原理可得,打捞船满载时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=4000×103kg×10N/kg=4×107N;
(3)沉船受到的重力:
G沉船=m沉船g=2000×103kg×10N/kg=2×107N,
沉船受到的浮力:
F浮沉=G排沉=ρgV排沉=1.0×103kg/m3×10N/kg×1500m3=1.5×107N;
则打捞沉船需要的拉力:F=G沉船﹣F浮沉=2×107N﹣1.5×107N=5×106N,
浮筒充气排水后的重力:G0=m0g=30×103kg×10N/kg=3×105N,
浮筒沉入水底受到的浮力:F浮0=G排0=ρ水V排0g=1.0×103kg/m3×200m3×10N/kg=2×106N,
每个浮筒能提供的向上的拉力:F拉=F浮0﹣G0=2×106N﹣3×105N=1.7×106N,
需要浮筒个数:n==≈2.9,
则最少需要3个浮筒才能把沉船打捞起来。
答:(1)60m深的水底受到水的压强为6×105Pa;
(2)打捞船满载时受到的浮力4×107N;
(3)要成功打捞沉船,至少需要3个浮筒。
87.(2021无锡)2020年11月10日,中国万米载人深潜器“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,深度达10909m。图甲是“奋斗者”号模型,图乙是它的部分结构示意图。“奋斗者”号总质量为20t,其底部装配有质量为2t的可抛弃压载铁,中部安装有固体浮力材料,载人舱为空心球体。除载人舱及部分电路设施外,其余部分与海水相通。“奋斗者”号在海水中依靠改变自身重力和受到的海水浮力实现无动力下潜和上浮。不考虑海水的流动影晌,忽略深潜器部件受到海水压力后的体积变化。(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)若在10909m深度处,海水产生的压强为1.1×105Pa,此处海水在载人舱外壳2×10﹣4m2的面积上产生的压力为多少?
(2)若固体浮力材料质量为2400kg,密度为600kg/m3。求:
①固体浮力材料的体积为多少?
②固体浮力材料完全浸没在海水中时,受到的浮力和自身重力之差为多少?
(3)“奋斗者”号完全浸没在海水中后匀速下潜,接近海沟底部时,抛掉质量为m的压载铁后悬浮在海水中,待海底科研任务结束后,抛掉剩余的全部压载铁后匀速上浮至海面。若“奋斗者”号只在竖直方向实现下潜和上浮,船身与水平面平行,下潜和上浮过程中所受阻力大小不变、方向与运动方向相反,压载铁的密度为8.0×103kg/m3,则“奋斗者”号在抛掉质量为m的压载铁后所受海水的浮力为________N。
【答案】(1)22N (2)①4m3 ②1.6×104N (3)1.9×105
88. (2021仙桃江汉油田潜江天门)我国自主研制的“蛟龙号”潜水器是目前世界上下潜能力最强的作业型载人潜水器,其主要技术参数如下表。“蛟龙号”主要采用声呐通讯,实现深海与陆地的联系;通过改变压载铁的数量,来控制其下沉或上浮;任务完成后,“向阳红09”船用牵引绳将其吊到甲板上。
(1)“蛟龙号”潜水器在深海工作主要通过______(选填“电磁波”或“声波”)通信与陆地联系;若每节蓄电池电压为1.6V,为保证“蛟龙号”正常供电,串联的蓄电池不得少于______节;
(2)“蛟龙号”下潜到深海7000m处,求海水对“蛟龙号”观察窗的玻璃上产生的压力;( )(不考虑大气压的影响)
(3)“蛟龙号”抛卸所有压载铁后上浮,直到漂浮在海面上,然后由起重装置将其吊离水面。图甲是某次起重装置将漂浮在海面上的无人空载“蛟龙号”匀速吊离水面的情景,牵引绳拉力的功率随时间变化的图象如图乙,图中,求时刻“蛟龙号”排开海水的体积。( )(不考虑海水的阻力)
【答案】 ①. 声波 ②. 125 ③. ④.
【解析】解:(1)[1][2]“蛟龙号”主要采用声呐通讯,故是靠声波通信与陆地联系;若每节蓄电池电压为1.6V,为保证“蛟龙号”正常供电,串联的蓄电池不得少于
故串联的蓄电池不得少于125节。
(2)[3]海水对“蛟龙号”观察窗的玻璃上产生的压力
(3)[4]设在、时刻牵引绳对“蛟龙号”的拉力分别为、,时刻“蛟龙号”受到的浮力为,“蛟龙号”上升的速度为。时刻,“蛟龙号”还没有完全离开水面,根据力的平衡条件可得:
即
时刻,“蛟龙号”已经完全离开水面,则
因为
即
所以
化简得
根据阿基米德原理可得,时刻“蛟龙号”的排水体积为
答: (2)海水对“蛟龙号”观察窗的玻璃上产生的压力为;
(3)时刻“蛟龙号”的排水体积为。
89. (2021贵港)A、B、C是密度为ρ=4×103kg/m3的某种合金制成的三个实心球,A球质量为mA=80g,甲和乙是两个完全相同的木块,其质量为m甲=m乙=240g,若把B和C挂在杠杆的两边,平衡时如图1所示。若用细线把球和木块系住,在水中平衡时如图2所示,甲有一半体积露出水面,乙浸没水中。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)B、C两球体积之比;
(2)细线对A球的拉力大小;
(3)C球的质量。
【答案】(1)2:1;(2)0.6N;(3)0.16kg
【答案】 (1)解:根据杠杆平衡条件可知 ,可以列等式
经整理可知,B、C两球的质量之比为
根据 可知,密度相同,质量之比即为体积之比,B、C两球的体积之比2:1。
答:B、C两球的体积之比为2:1;
(2)解:A球的重力为
A球的浮力为
细线对A球的拉力大小
答:细线对A球的拉力大小
(3)解:对甲受力分析,其受到了重力和拉力和浮力,故此浮力为
则乙所受的浮力为6N,设C球的体积为V,则B球的体积为2V,将乙与B球和C球当成一个整体,其受到了浮力和向下的重力,由于悬浮,浮力等于重力,故可以列等式为
经整理可知
则C球的质量
答:C球的质量为 。
90.(2021黔东南)将边长为0.1m均匀、实心的正方体木块投入水中。木块静止时有14的体积露出水面,如图21所示。(取g-10N/kg),求:
(1)木块静止时,受到水的浮力是多少?
(2)该木块的密度是多少?
(3)木块静止时,木块底部受到水的压强是多少?
【答案】(1)7.5N (2)0.75×103kg/m3 (3)750Pa
91. (2021怀化)某工人用如图所示的滑轮组匀速打捞水中的工件。已知工件的体积为30dm3,密度为。每个滑轮的重力为20N,不计绳与滑轮间的摩擦、绳重及水的阻力。(,)求:
(1)工件浸没在水中时所受的浮力;
(2)工件受到的重力;
(3)工件在水中上升6m的过程中(工件始终浸没在水中),工人做了多少功。
【答案】(1)300N;(2)900N;(3)3720J
92.(2021齐齐哈尔)如图为中国新一代通用型导弹驱逐舰169号(武汉舰),它是052B型导弹驱逐舰。其满载时的排水量约为7×103t,当驱逐舰以72km/h的速度匀速直线航行时,受到的阻力是自身总重力的0.01倍。求:(海水密度近似取1.0×103kg/m3)
(1)在水面下3m深处,船体受到的海水的压强是多少?
(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是多少?
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是多少?
(4)驱逐舰满载时以72km/h的速度匀速航行,受到的牵引力是多少?
【答案】解:(1)船体受到的海水的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa;
(2)满载时,驱逐舰受到浮力:
F浮=G排=m排g=7×103×103kg×10N/kg=7×107N;
(3)由F浮=ρ海水V排g驱逐舰排开海水的体积:
V排=F浮ρ海水g=7×107N1.0×103kg/m3×10N/kg=7×103m3;
(4)驱逐舰匀速直线航行时,水平方向受到的牵引力、阻力是一对平衡力,大小相等;竖直方向受到的重力、浮力是一对平衡力,大小相等。
驱逐舰的重力:
G=F浮=7×107N,
牵引力F=f=0.01G=0.01×7×107N=7×105N。
答:(1)在水面下3m深处,船体受到的海水的压强是3×104Pa;
(2)驱逐舰满载时,受到的浮力是7×107N;
(3)驱逐舰满载时,排开海水的体积是7×103m3;
(4)驱逐舰满载时以72km/h的速度匀速航行,受到的牵引力是7×105N。
93.(2021武威)如图所示为我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼-15舰载机,每架舰载机质量为25吨, g=10N/kg 。求:
(1)在标准排水量时,航母所受的浮力为多大?
(2)航母在某海域训练,此海域的海水密度 1.02×103kg/m3 ,当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了多少立方米?(结果保留两位小数)
【答案】 (1)解:在标准排水量时,航母所受的浮力为
F浮=G排=m排g=5×10000×103kg×10N/kg=5×108N
答:在标准排水量时,航母所受的浮力为 5×108N ;
(2)当36架舰载机全部飞离航母后,减小的质量为 m总飞=36×25×103kg=9×105kg
由于漂浮,浮力等于重力,等于自身的重力,而减小的质量等于排开水减少的质量,故减小排开水的体积为 V=m总ρ=9×105kg1.02×103kg/m3=882.35m3
答:航母排开海水的体积减少了 882.35m3 。
94.(2021绥化)水槽的底面积S1=9×10-3m2,装有5cm深的水,将其置于水平面上。有一重力是9N,底面积S2=4×10-3m2、高L=10cm的圆柱体。如图所示,用弹簧测力计将其由水面位置缓慢放入水槽中,当其刚好接触水槽底部时,弹簧测力计的示数为5.4N。(两接触面之间的水忽略不计,且水没有溢出)求:
(1)圆柱体刚好接触水槽底部时,受到的浮力是多少?
(2)整个过程中,圆柱体的重力做功是多少?
(3)圆柱体静止后,撤走弹簧测力计,与放入圆柱体前相比,水槽对水平面的压强增加多少?
(4)圆柱体静止后,水对槽底的压强是多少?
【答案】(1)物体所受浮力
F浮=G-F=9N-5.4N=3.6N(l分)
(2)四柱体下降距离h=5cm=0.05m
圆柱体重力做的功
W=Gh
=9N×0.05m=0.45J
(3)方法一
水对水平面压力的增加量
△F=G=9N
水棉对水平面压强的增加量
方法二
未放入圆柱体前,水平面所受压强
放入圆柱体后,水平面所受压强
压强的增加量
()()()
(4)方法一
圆柱体排开水的体积
圆柱体浸入水中的深度
此时,圆柱体没入水中深度h1小于圆柱体的高度L
由此判断圆柱体没有被浸没
水槽中水的深度即为圆柱体浸入水中的深度
水对底部压强
方法二
圆柱体排开水的体积
圆柱体的高L=10cm=0.1m
圆柱体的体积
所以圆柱体没有被浸没
圆柱体浸入水中前后,水的体积不变。
水深
水对底部压强
方法三
圆柱体排开水的体积
圆柱体的高L=10cm=0.1m
四柱体的体积
所以圆柱体没有被浸没
将圆柱体放入水槽中体积关系满足
V总=V排+V水
水深
水对底部压强
方法四
圆柱体排开水的体积
圆柱体的高L=10cm=0.1m
四柱体的体积
所以圆柱体没有被浸没
水面上升距离
水深h1=h+△h=0.05m+0.04m=0.09m
水对槽底部压强
95.(2021湖州)2020年11月10日,中国“奋斗者”号载人潜水器在“地球第四极”——马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。
(1)“奋斗者”号采用的钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀,与下列哪种材料类型相同?______ 。
①塑料
②不锈钢
③玻璃
(2)“奋斗者”号下潜时,外部携带了4块压载铁,总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如图所示。试计算4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力约为多少?(压载铁的密度近似为8×103千克/米 3,海水的密度近似为水的密度)
(3)完成水下作业之后,“奋斗者”号抛去压载铁上浮,为了使“奋斗者”号在深海有足够大的浮力返航,采用了一种新的固体浮力材料,由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求,该材料需要具备怎样的性质?______ (答出一点即可)。
【答案】(1)②;(2)4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力约为1.75×104N;(3)密度小。
【解析】解:(1)钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀,与不锈钢材料类型相同,故选②;
(2)根据密度公式可知4块压载铁的体积V=mρ压载铁=2×103kg8×103kg/m3=0.25m3;
根据阿基米德原理可知4块压载铁所受的浮力F浮=ρ海水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m3=2500N,
4块压载铁的总重力G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N,
4块压载铁受到竖直向上的浮力和拉力、竖直向下的重力,且处于平衡状态,
据此得出4块压载铁水下浸没时受到“奋斗者”号的拉力F拉=G−F浮=2×104N−2500N=1.75×104N,
故4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力为1.75×104N;
(3)为了满足设计需求,该材料应密度小,抗压能力强。
故答案为:(1)②;(2)4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力约为1.75×104N;(3)密度小。
96.(2021滨州)如图所示,在水平桌面上,有一质量为2kg的实心小球和一薄壁圆柱形容器,容器中装有水。现将小球轻轻放入容器后,小球浸没在水中并静止在容器底部,水未溢出。分别测出小球放入前后水对容器底部的压强p水,小球放入前后容器对水平桌面的压强p桌,如表所示。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)小球的重力。
(2)小球放入前,容器中水的深度。
(3)小球的密度。
【答案】20N;0.2m;3.5×103kg/m3
97. (2021自贡)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为10cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度L与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平时水深24cm(g=10N/kg,p水=1.0×103kg/m3)。求:
(1)物体上表面与液面相平时所受到水的浮力
(2)物体的密度
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
【答案】(1)10N;(2);(3)
98. (2021呼和浩特)科学家利用光与微粒(100毫米左右)发生相互作用的特性,发明了一种用激光来操纵微粒的工具——光镊子。其原理是:当一束会聚的激光束从光疏媒质进入光密媒质时发生折射(如图题1所示),光束的会聚程度将减弱,光束在界面受到向下的力;当一束会聚的激光束从光密媒质进入光疏媒质时发生折射(如图题2所示),光束的会聚程度将增强,光束在界面受到向上的力。
(1)现有一束向某点会聚的激光束射向折射率大于周围介质的小球,试分析图3所示情况下,小球受到激光束的总作用力方向。
(2)用光镊子捕获和移动在水中的玻璃小球十分方便,可以对小球施加一个竖直向上的捕获力。实验时,将混有玻璃小球的水溶液滴在载玻片上,然后利用光镊子将玻璃小球提离载玻片,并在水中移动,设光镊子的捕获力与激光的功率成正比。已知实验过程中玻璃小球都浸没在水中,小球的密度ρ=2.0×103kg/m3,体积V=8.0×10−18m3。实验发现当激光功率为P=16mW时,恰好能将玻璃小球提离载玻片。求:
①此时光镊子产生的捕获力;
②实验过程中当用功率P'=30mW的激光作用在该小球时,求此时玻璃小球受到的合力大小。
【答案】(1)由图可知,光线经两次折射折向上方,即光束经过(玻璃)介质球受到的总作用力的效
果为向上,所以玻璃(介质)球受到的激光束的总作用力方向向下。
(2)①由激光功率为P=16mW时,恰好能将玻璃小球提离载玻片,可得:
G球=F捕+F浮,
而玻璃小球受到的重力为:
G球=mg=ρgV=2.0×103kg/m3×10N/kg×8.0×10−18m3=1.6×10−13N,
由于实验过程中玻璃小球都浸没在水中,则V排=V=8.0×10−18m3,
玻璃小球都浸没在水中受到浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8.0×10−18m3=8.0×10−14N;
所以,此时光镊子产生的捕获力为:
F捕=G球−F浮=8.0×10−14N
②因为光镊子的捕获力与激光的功率成正比,则当用功率P′=30mW的激光作用在该
小球时,有:
,
所以F捕'=1.5×10−13N,
则此时玻璃小球受到的合力为:
F=F捕'+F浮−G球=1.5×10−13N+8.0×10−14N−1.6×10−13N=7.0×10−14N
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