备战2022年中考物理真题分类专练浮力
展开备战2022年中考物理真题分类专练——浮力
1. (2021常州)2021年3月23日,巴拿马籍大型货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅,如图甲所示。28~29日,海水涨潮、运河水位持续上升,28日“长赐号”仍处于搁浅状态,29日“长赐号“脱离运河河底,随着水位上升船身逐渐升高,最终如图乙所示。28~29日。海水涨潮、运河水位持续上升过程中,“长赐号“受到的浮力( )
A. 一直变大 B. 先变大后不变 C. 一直不变 D. 先不变后变大
2. (2021荆门)核潜艇是“航母杀手”,在执行任务时会呈现悬浮、下沉、上浮三种状态。下列说法正确的是( )
A. 不管在什么深度潜艇外表面所受压力不变
B. 下沉时要从水舱排出一部分海水
C. 上浮时潜艇所受海水的压强越来越大
D. 潜艇浮出海面前,三种状态下所受浮力大小相等
3.(2021广东)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上.他想:水面高度会变化吗?于是进行了探究:首先,将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如题7图所示;然后,将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将
A.下降 B.上升 C.不变 D.无法判断
4. (2021陕西)如图所示,物理小组利用体积为170 的潜水艇模型(忽略进气排气管的体积)探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是()( )
A. 模型浸没在水中受到的浮力为1.7N
B. 模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
C. 若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
D. 潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
5. (2021烟台)小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝然后将它分别置于甲,乙两杯液体中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A. 甲杯液体密度较大 B. 乙杯液体的密度较大
C. 木棒在甲杯液体中受到的浮力较大 D. 木棒在乙杯液体中受到的浮力较大
6.(2021凉山州)如图所示,将一个空心铁球浸没入水中,放手后铁球恰好悬浮,若沿虚线方向将铁球切成大小不等的两块,则( )
A.大块的将下沉,小块的将上浮 B.大块的将上浮,小块的将下沉
C.两块都将上浮 D.两块都将下沉
7.(2021济南)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.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系
8. (2021通辽)两个底面积相同形状不同的容器()盛有同种液体,放在水平桌面上,液体深度相同,把甲、乙、丙、丁四个体积相同的小球放入两个容器中,小球静止后位置如图所示,两容器内液体深度依旧相同。下列说法正确的是( )
A. 甲球密度小于丙球密度
B. 甲球受到浮力大于丁球受到的浮力
C. 取出乙、丙小球后,A容器底部受到的液体压强小于B容器底部受到的液体压强
D. 取出乙、丙小球后,A容器对桌面的压强变化量大于B容器对桌面的压强变化量
9.(2021锦州)底面积不同的两个容器,放在水平桌面上。分别装人质量相等的甲、乙两种不同液体,液面相平(如图所示)。现有两个体积相同的不同小球A和B,A球放人甲液体中,B球放人乙液体中,两球均处于悬浮状态,液体均末溢出。下列说法中正确的是( ▲ )
A甲液体的密度大于乙液体的密度
B.未放入小球时,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
C.悬浮时小球A所受浮力大于小球B所受浮力
D.若把小球B放入甲液体中,静止时小球B所受浮力等于其在乙液体中所受的浮力
10. (2021长沙)2020年11月13日,“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟再次成功下潜突破1万米。“沧海”号是“奋斗者”号的“御用摄影师”,在某一时间段,“沧海”号在万里深海固定好机位,而“奋斗者”号从其上方徐徐下降,在这个过程中,下列说法正确的是( )
A. “沧海”号所拍摄的影像信息是通过超声波传递给通信卫星的
B. 相对于“沧海”号,“奋斗者”号是运动
C. “奋斗者”号受到海水的压强变小
D. “奋斗者”号受到的浮力变大
11. (2021贵港)2020年11月28日上午8时30分许,随着一阵汽笛声响,在马里亚纳海沟结束科考任务的“探索一号”科考船,搭载成功实现10909米坐底纪录的“奋斗者”号胜利返航若海水密度为1.03×103kg/m3,“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,下列说法正确的是( )
A. “奋斗者”号受到的海水的压强不变,受到的海水的浮力不变
B. “奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力不变
C. “奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力变大
D. “奋斗者”号受到的海水的压强变小,受到的海水的浮力变小
12.(2021南通)如图所示,把小石块挂在弹簧测力计上,示数为2.5N,再将石块浸没在盐水中,示数变为1.5N,利用以上信息能求解的物理量是( )
A.石块的体积 B.排开盐水的重 C.石块的密度 D.盐水的密度
13. (2021自贡)将重为7牛的物体放入盛水的容器中,物体漂浮在水面上且溢出3牛的水,物体受到的浮力( )
A. 一定等于3牛 B. 一定等于7牛 C. 可能等于3牛 D. 可能等于4牛
14. (2021自贡)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度为、的两种不同液体,将两个相同的小球分别放在两容器中,小球静止时,两容器液面相平,两个小球受到的浮力分别为、,则下列判断中正确的是( )
①
②
③甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
A. ②③ B. ①② C. ①③ D. ①②③
15.(2021铁岭、葫芦岛)水平面上有甲、乙两个相同的容器,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变化忽略不计。下列判断正确的是
A. 两容器有草莓时,对水平面的压强相等 B. 草莓a的密度小于草莓b的密度
C. 草莓c在盐水和清水中所受浮力相等 D. 两容器中有草莓时,容器底受到液体压强相等
16.(2021丹东)如图所示,水平桌面上有质量相等、底面积相同的甲、乙两容器,分别装有不同的液体。现将两个质量相同的实心正方体A、B(VA<VB)分别放入甲、乙两容器中,两物体静止时容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
B.物体A下表面受到液体的压力等于物体B下表面受到液体的压力
C.放入物体前后,甲容器底部受到液体压强的变化量大于乙容器底部受到液体压强的变化量
D.放入物体前后,甲容器对桌面压强的变化量等于乙容器对桌面压强的变化量
17. (2021阜新)如图,甲、乙两个质量和底面积相同的杯子盛两种液体,将同一个木块先后放入两杯中,木块静止后,两杯液面相平。则下列说法正确的是
A.甲杯中液体密度大于乙杯中液体的密度
B.木块在甲、乙两杯中排开液体的质量相同
C.甲、乙两杯底部受到液体的压力相同
D.取出木块后,甲杯对水平面的压强比乙杯小
18.(2021抚顺)如图所示,M、N是两个质量相等的正方体,VM<VN,水平桌面上两个相同的柱状容器分别装有甲、乙两种液体。M在甲液面漂浮,N用细线吊着静止在乙液体中(细线对N有拉力)。两容器液面相平,M、N露出液面的高度相同。下列说法正确的是( )
A.M受到的浮力大于N受到的浮力
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.左侧容器对桌面的压强小于右侧容器对桌面的压强
D.若剪断细线,N静止时,乙液体对容器底的压强变大
19.(2021盐城)如图所示,小聪用一个长方体铝块探究影响浮力大小的因素。他先后将该铝块会平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,比较弹簧测力计示数大小。该实验探究的是下列哪个因素对浮力大小的影响( )
A.液体的密度 B.物体的密度
C.物体排开液体的体积 D.物体浸入液体的深度
20.(2021沈阳)如图甲所示,用一个弹簧测力计拉着浸没在水中的小物块A,现将小物块缓缓拉出水面到底部刚刚脱离水面为止。乙图坐标体现了某些科学量随H(小物块底面到容器底面的距离)的变化情况。有下列选项①弹簧秤示数②小物块受到的浮力③台秤的示数④容器底部受到的液体压强⑤小物块底面受到的压强,符合图乙图象变化的是( )
A.①② B.③④ C.②③④ D.只有⑤
21.(2021宁波)将密度为0.9g/cm3、边长为10cm的立方体冰块,放入盛有水的柱状容器中,静止时冰块有2cm露出水面,如图所示。对容器缓慢加热,直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中,下列判断与事实不符的是( )
A. 冰吸收热量,温度保持不变
B. 水面高度始终保持不变
C. 冰块漂浮之后,受到的浮力逐渐变小
D. 水对容器底部的压力最多增大1.0N
22. (2021吉林)下列说法错误的是( )
A. 船闸是利用连通器原理工作的
B. 潜水艇是靠改变自身重力实现上浮和下潜的
C. 过山车沿轨道向上运动的过程中重力势能减小
D. 飞机机翼的设计应用了气体流速越大的位置压强越小的原理
23. (2021攀枝花)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全漫没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3:5,以下说法中不正确的是( )(ρ水=1.0×103kg/m3)
A. B受到的重力为10N
B. 细线对A的拉力为1N
C. A密度为0.75×103kg/m3
D. B对容器底部的压力为零
24.(2021泸州) 2021年4月,海南舰在三亚某军港交接入列。海南舰作为海上大型作战平台,备受关注。下列说法正确的是( )
A. 海南舰在海面静止时,甲板上的飞机起飞后,受到的浮力不变
B. 在加速靠近海岛的过程中,船舱内的坦克相对于海岛是静止的
C. 舰船电力由柴油发电机提供,发电机原理跟家用电风扇原理相同
D. 因流速大压强小,两军舰在海上并列航行时要保持一定的距离
25. (2021广安)如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水,将质地均匀,且不吸水的a、b两实心体分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,a有五分之二的体积露出水面,b悬浮于水中,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的上表面刚好与液面相平,整个过程中水均未溢出,下列说法正确的是( )
A. a的密度是0.4×103kg/m3 B. a、b的重力之比为5:3
C. a、b的体积之比为5:2 D. b的密度是0.8×103kg/m3
26. (2021南京)用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型,不计进排气管体积,要让原本悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮,采取的措施是使瓶内气体( )
A. 增加 B. 减少
C. 先增加后减少 D. 先减少后增加
27. (2021临沂)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示,则( )
A. 物体a的密度大
B. 物体b受到的浮力小
C. 甲容器底部受到的压力小
D. 两容器对桌面的压强一样大
28.(2021盘锦)如图所示的轮船,动力是由柴油机提供的,下列说法正确的是( )
A. 以轮船为参照物货物是运动的
B. 轮船受到的浮力和货物对轮船的压力是一对平衡力
C. 柴油机效率高,是因为柴油的热值大
D. 柴油机是利用内能做功的机器
29.(2021达州)如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,柱形物体被细线拉住静止在水中,该物体下表面受到的压力为22N,上表面受到的压力为10N;剪断细线物体静止后,液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300Pa。g取10N/kg,下列判断正确的是( )
A. 剪断细线后,容器对水平桌面的压强变小
B. 该物体的密度为0.75×103kg/m3
C. 剪断细线后,物体静止时所受浮力大小为3N
D. 物体的质量为1kg
30.(2021重庆B卷)如图5所示,质量分布均匀的甲,乙两个正方体叠放在水平地面上,甲放在乙的中央。若乙的边长是甲的2倍,甲对乙的压强与乙对地面的压强相等,将它们分别放入足够多的水中静止时上下表面都处于水平位置,正方体乙漂浮且有3/10的体积浸入水中,下列判断正确的是( )
A.甲、乙的质量之比m甲:m乙=1:4
B.甲、乙的密度之比ρ甲:ρz=3:8
C.甲、乙漫入水中的深度之比h甲:h乙=4:3
D. 甲、乙在水中静止时所受浮力之比F甲.F乙=5:12
31.(2021连云港)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆端,闭合开关S,从油量表指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度,下列说法正确的是
A.油量表是电流表 B.油量表是电压表
C.油量表是电能表 D.浮球一直处于漂浮状态
32. (2021龙东)下列由生活所联想到的物理知识中,正确的是( )
A. 在客厅就能闻到厨房中饭菜的香味,属于扩散现象
B. 切肉前先磨刀,是为了减少受力面积增大压力
C. 煮熟的饺子漂浮在水面上,此时浮力等于重力
D. 抽油烟机能把油烟抽走,是利用流体流速越大的位置压强越大
33.(2021丹东)下列说法正确的是( )
A.连通器各部分中的液面高度一定是相同的
B.四冲程汽油机的做功冲程将内能转化为机械能
C.同一支密度计在不同液体的液面漂浮时所受浮力相等
D.电流通过导体时电能转化成内能的现象叫电流的热效应
34. (2021呼和浩特)数学上用x·y=k来表示反比例函数,其数学图象用如图表示。下列物理问题中的两个变量的关系不吻合反比例函数关系的是
A.一台机器若储存了1000J的能量,它就能对外做1000J的功。用这个能量去匀速提升不同物体,能提升的高度与物体重力之间的关系
B.将密度计放入液体中,当密度计沿竖直方向漂浮时,密度计竖直浸入液体的深度与液体密度之间的关系
C.在起重机输出功率一定时,输出动力与牵引物体的速度之间的关系
D.落地的乒乓球被地面弹起过程中,球的动能与所在高度之间的关系
35.(2021广州)将体积相同的甲、乙实心球放入装有水的烧杯中。若甲、乙所受的重力和排开水所受的重力如下表。则两球静止在水中时的情形可能是
36.(2021青岛)如图所示,底面积为S且粗细均匀的玻璃管、底厚且平,竖立于水中静止时,其浸入水中的深度为h1;若将玻璃管竖立于液体A中,静止时其浸入液体A中的深度为h2;再向玻璃管中放入一石块,静止时其浸入液体A中的深度为h3。下列说法正确的是
A.水和液体A的密度关系为ρ水>ρA
B.玻璃管的重力为G0=ρ水gSh1
C.液体A的密度为
D.石块的重力为
37.(2021益阳)在弹簧测力计下端悬挂一个金属零件,测力计的示数是5N。当把零件浸没在密度为0.9×103 kg/m3的液体中时,测力计的示数变为3.2N。金属零件在液体中受到的浮力是 N,其体积为 m3(g=10 N/kg)。
38.(2021抚顺)如图所示,是我国自主研制的世界最先进的常规动力破冰船﹣﹣﹣﹣﹣“雪龙2号”,排水量为14000t,其满载时排开海水的体积为 m3,所受浮力为 N。其海面下5m处受到海水的压强为 Pa。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
39. (2021龙东)小彤想测量校园里一小石块密度,她利用弹簧测力计、烧杯及足量的水,完成了测量,步骤如图所示,小石块所受的浮力为______,小石块密度为______。
40.(2021天水)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”);则奋斗者号在深处受到的压强是_________ .()
41.(2021铁岭、葫芦岛)为了监测海洋地震,我国研发了移动式的海洋地震仪,它的最大下潜深度为1050m,地震仪将它的收集到的数据,在水面利用 ▲ 波通过卫星传回地面接收点,如果其质量为1.5t,.在海水中悬浮排开海水的体积为 ▲ m3,下潜到最大深度处受到海水的压强为 ▲ Pa(g取10N/kg,海水密度取1. 0×103kg/m3)
42.(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。
43.(2021盘锦)如图所示的茶壶,壶嘴与壶身构成______ 。向放有茶叶的壶中倒入热水,水的颜色逐渐变深,茶香四溢,这是______ 现象。当水面上的茶叶渐渐变大,缓缓下落时,茶叶受到的浮力______ 重力(填“大于”、“等于”或“小于”)。
44.(2021云南)如图所示,水中有一支长14cm、底部嵌有铁块的蜡烛,露出水面的长度为1cm,点燃蜡烛,至蜡烛熄灭时,水对容器底部产生的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。熄灭时蜡烛所剩长度为 cm。(ρ蜡=0.9×103kg/m3)
45. (2021宁夏)如图所示,2020年11月10日8时12分,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10909米。它在10000米深处承受的海水压强约为__________。“奋斗者”号可以承受巨大的海水压强,安全载人潜入万米深海,依靠了我国自主研制的新型钛合金材料,这种材料强度高、韧性好,密度为4.5×103kg/m3。与使用钢铁相比,在承受相同的海水压强时,使用这种材料的好处之一是能增大有效载荷,其原因是________。为实现上浮与下潜,“奋斗者”号主要利用电磁铁在外部吸住一些压载铁或铁砂。为实现上浮逐步抛掉压载铁或铁砂,使其所受浮力__________重力。“奋斗者”号利用__________(选填“电磁波”或“超声波”)实现水下通信。(海水的密度约取、钢铁的密度为、g取)
46. (2021枣庄)如图是小聪同学利用水。弹簧测力计和金属块测量某液体密度的情景。根据图中信息可知,金属块的重力是______N,金属块在水中受到的浮力是______N,所测液体的密度是______。(取)
47.(2021泸州) 2020年11月10日8时12分,奋斗者号在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度为10909m。奋斗者号在加速下潜过程中浮力______重力(选填“大于”“等于”或“小于”),下潜到1.0×104m深处时受到海水的压强为______Pa。能承受如此大的压强,归功于我国最新研制的钛合金材料,该合金密度为4.5g/cm3,假如有9×103kg该材料,其体积为______m3(g取10N/kg,海水密度取1.03×103kg/m3)。
48. (2021福建)如图,将一边长为10 cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中、木块静止时露出液面的高度为2 cm,液面比放入前升高1 cm,容器底部受到液体的压强变化了80 Pa,则木块底部受到液体压强为______Pa,木块受到的浮力为______N。
49. (2021临沂)2021年4月23日,海军三型主战舰艇--------长征18号艇,大连舰、海南舰在海南三亚某军港集中交接入列。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席交接入列活动并登上舰艇视察,如图所示的大连舰满载排水量大12300t,则其满载时受到的浮力为______N(g取10N/kg);舰载直升机起飞后,大连舰受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”);两只舰艇不能近距离高速并排航行,是由于两舰艇间水的流速越大,压强越______,容易相撞。
50. (2021安顺)如图所示,将生鸡蛋浸没在装有适量白醋的烧杯中,反应产生的气泡会附着在蛋壳表面,随着表面气泡的增加,鸡蛋慢馒上浮。请分析说明附着大量气泡的鸡蛋上浮的原因。(不考虑白醋密度和鸡蛋质量的变化)
51. (2021贵港)如图所示一个鸡蛋在水中下沉,请作出鸡蛋所受力的示意图。(不考虑鸡蛋与水之间的摩擦)
52.(2021滨州)画出图中漂浮在水面上小球受力的示意图。
53. (2021安徽)小华按图示的步骤进行探究浮力的实验;
A. 在弹簧测力计下悬桂个金属球,如图甲所示,弹簧测力计的示数为2.6N;
B. 将金属球浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示;
C. 将金属球从水中取出并擦干水分,再将它浸没在另一种液体中,弹簧测力计的示数如图丙所示。
由实验可知,金属球浸没在水中时受到的浮力大小为______N,图丙中液体的密度______(选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
54. (2021安顺)空气对运动物体有阻碍作用,这就是我们常说的空气阻力(f)。空气阻力的大小与哪些因素有关呢?根据生活经验发现:无风的环境中,人散步时几乎感受不到空气阻力,快跑时就明显感受到空气阻力。由此猜想:空气阻力的大小可能与物体运动的速度有关。
为了验证这一猜想,准备了如下器材:充气的气球、无弹性细线、钩码、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、带连拍照相功能的手机(该手机每隔相同时间对物体拍摄一次)。
如图甲所示以气球为研究对象,在气球下方用细线悬挂钩码,保持钩码底部与刻度尺的某一刻度线相平,释放气球并用手机记录钩码竖直下落过程的位置。(气球和钩码的运动情况相同,可将两者视为一个整体)
请回答下列问题:
(1)将刻度尺固定在水平放置的铁架台上时,如何检验刻度尺是否竖直?写出你的办法:______;
(2)用不同质量的钩码进行实验,选取相同时间间隔的多张照片组合对比:第一次记录钩码位置如图乙所示,可判断钩码从位置______(填序号)开始匀速下落;增加钩码质量继续实验,再次记录钩码位置如图丙所示。对比乙、丙两图可知:在图______中,气球匀速下落的速度较大;
(3)若不考虑气球所受的浮力,气球和钩码匀速下落时,其重力和空气阻力是一对平衡力,于是用弹簧测力计测量气球和钩码静止时的总重,便可推导阻力大小。由上述实验可得:气球运动的速度越大,受到的空气阻力______;
(4)以上实验过程均没有考虑气球所受浮力,那么气球受到的浮力对空气阻力大小的推导结果是否产生影响? ______请在答题卡虚线框中分别画出测量它们重力和匀速下落时的受力情况______、______,并结合受力情况写出理由。______(不考虑空气对钩码的作用力)
55. (2021南京)如图所示,在透明密闭正方体塑料盒的上下左右四个面的中心处,挖出四个大小相同的圆孔,在孔的表面分别蒙上相同的橡皮膜a、c、b、d,抓住手柄将塑料盒竖直浸没到水中后静止。
(1)通过观察橡皮膜______(填字母)的形变可知,液体内部存在向上的压强。
(2)支持液体内部同一深度处各个方向压强大小相等的现象是橡皮膜______。
(3)不断增大塑料盒浸没后的深度,其受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
56. (2021长春)某同学为探究影响浮力大小的因素,准备了大容器、高为h的柱形金属块和高为4h的柱形小桶,小桶的底面积是金属块底面积的2倍(不计小桶的质量和厚度,桶壁刻度均匀),探究过程如下:
(1)如图甲所示,将金属块放入小桶静止后,弹簧测力计示数为F。
(2)如图乙所示,使小桶浸入水中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为。
(3)如图丙所示,使小桶浸入某种液体(ρ液<ρ水)中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为。
小桶在图乙、图丙中所受浮力分别为、,其大小关系为___________说明浮力的大小与___________有关。
(4)在(3)的基础上,向小桶内缓慢加水,小桶底部所受水的压强逐渐___________。小桶内水的深度为H时停止加水,调节弹簧测力计的高度,使小桶浸入液体中的深度为2h时静止(小桶未触底),弹簧测力计示数为,则___________。
57.(2021岳阳)如图是“探究阿基米德原理”的实验,其步骤如下:
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出一满袋水的重力为2N(不计袋子厚度和重力);
(2)乙图,将水袋浸入水中,静止时弹簧测力计示数为1.2N,此时水袋所受浮力为 N;
(3)丙图,继续让水袋下沉,但未浸没,水袋所受浮力 (选填“变小”、“不变”或“变大”);
(4)丁图,水袋浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为0N。由此 (选填“能”或“不能”)得到结论:此时水袋受到的浮力等于它排开水所受到的重力;
(5)设丙图中水袋受到的浮力为F浮,排开水所受到的重力为G排,则F浮 G排(选填“=”或“≠”)。
58. (2021泰州)小明学习了阿基米德原理后,和物理兴趣小组的同学们利用图中的弹簧测力计、体积约为10cm3的实心金属块、细线、大烧杯、小桶、小垫块和水等器材,设计实验验证阿基米德原理。
(1)小明他们首先向老师汇报了自己的实验思路:
①用弹簧测力计分别测出空桶和金属块的重力为G1和G2;
②把大烧杯用小垫块垫起,使右边的溢水口斜向水下,在大烧杯中________水,过会儿把小桶放在大烧杯的溢水口下方;
③用弹簧测力计吊着金属块使其浸没到大烧杯的水中,记下弹簧测力计示数为F1;
④待大烧杯中的水不再溢出时,用弹簧测力计测出溢出的水和小桶的总重力为F2;若满足______(用所测物理量符号表示)等式成立就可以验证阿基米德原理。
(2)老师肯定了他们的实验思路,但提醒他们利用现有实验器材将无法完成实验,请你帮他们分析无法完成实验的原因是:___________。
(3)小明他们更换相关器材,顺利完成了实验,实验后小组成员又进行了交流,要验证阿基米德原理,金属块___________(选填“一定”或“不一定”)要浸没在水中。
59.(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。
60. (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______。
61.(2021锦州)小明同学从家里带了两块形状规则的小木块到实验室测它们的密度.
(1)将天平放在水平台上,游码拨到标尺左端零刻度线处发现指针偏向分度盘中线的左侧,应向______(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使横梁水平平衡.
(2)用天平测木块质量,平衡时砝码、游码如图甲所示。木块质量为______g.
(3)在量筒中装适量的水如图乙所示将木块用细针压没在量筒的水中液面与46mL刻度线相平,则木块密度为________kg/m3.
(4)若考虑到木块吸水,以上方法所测木块密度值偏______(选填“大”或“小”).
(5)小明换用不同的方法测另一个木块的密度,请帮助他把实验步骤补充完整.
①用弹簧测力计测出木块的重力,示数为F1 ;
②把一石块系在木块下,用测力计吊着木块和石块____________,静止时测力计的示数为F2;
③把挂在测力计下的木块和石块浸没在水中(如图丙) .静止时测力计示数为F3;
④木块密度表达式:ρ木=______(用 ρ水和测得的物理量表示,不考虑木块吸水).
62.(2021达州)课外兴趣小组在“测量某液体密度”的实验中,实验步骤如下:
(1)如图甲所示,把天平放在水平台上,发现天平水平平衡时游码未归零,将游码归零后,为使天平水平平衡,应向______ (选填“左”“右”)调节平衡螺母。
(2)调节水平平衡后,进行以下实验操作:
①测得空烧杯的质量m0=33.4g;
②向烧杯中倒入适量待测液体,用天平测出烧杯和液体的总质量m1,如图乙所示m1= ______ g;
③将液体全部倒入量筒中,测出液体体积V,如图丙所示V= ______ cm3;
④待测液体的密度ρ= ______ kg/m3。
(3)实验结束后,爱思考的小敏指出,以上实验过程中,烧杯中会残留部分液体导致所测密度______ (选填“偏小”“偏大”“不变”),于是她提出另一种测量液体密度的方案。实验器材有弹簧测力计、细线、金属块(不吸水、不沾水)、两个烧杯、足量的水和待测液体。简要步骤如下:
①分别往两个烧杯中倒入适量的水和待测液体;
②将金属块挂在弹簧测力计下,静止时测力计示数记为F1;
③将金属块浸没在水中(未接触烧杯底和烧杯壁),静止时测力计示数记为F2;
④将金属块浸没在待测液体中(未接触烧杯底和烧杯壁),静止时测力计示数记为F3;
⑤待测液体的密度ρ液= ______ (用ρ水及测得的物理量表示)。
63. (2021新疆)我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。
(1)大洋万米深处的声音是由物体的______产生的, 在海水中的传播速度______(填“大于”“小于”或“等于”)340 m/s。“奋斗者”号的画面是通过微细光缆传给海面上的保障船的,说明______波可以传递信息。
(2)为保障“奋斗者”号在水下平稳运行不易侧翻,应将密度较小的浮力材料安装在“奋斗者”号的______(填“顶”或“底” )部。“奋斗者”号坐底时可视为悬浮状态,当抛掉其舱底外部质量为2t、密度为8×103kg/m3的压载铁后开始加速上升,此时“奋斗者”号受力______(填“平衡”或“不平衡”);当海水的阻力增大到一定值时,“奋斗者”号开始匀速上升,此时其受到的海水的阻力为______N(海水的密度取1×103kg/m3)。
64. (2021吉林)小明想利用天平测量木块的密度(不考虑木块吸水),如图所示,实验方法如下:
(1)测量前,在调节天平平衡时,发现指针位置如图甲所示,应向___________端调节平衡螺母,使天平横梁平衡,然后利用调好的天平测出木块的质量为。
(2)如图乙所示,在杯子中倒入适量的水,测出杯子和水的总质量为__________。
(3)如图丙所示,将一个金属块放在木块上,一起放入杯子中,使木块恰好浸没在水中,测出此时的总质量为,木块受到的浮力为__________,木块的密度为__________。(取)
65.(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“>”、“=”、“<”)。
66. (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。
67. (2021大庆)某物理兴趣小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”时,做了如图甲所示实验,图中底面积为50cm2的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内盛有适量的水,底面积为25cm2的实心圆柱形物体A用轻质细线悬挂在弹簧测力计下端。图乙为物体A缓慢下移过程中,弹簧测力计示数F与物体A下表面浸入深度h的关系图象。(实验过程中容器内水足够深且不会溢出物体A不会接触到容器底部,,)
(1)图甲中弹簧测力计示数F为______N。
(2)物体A位于时,向水里加入适量的食盐并搅拌,稳定后发现弹簧测力计的示数F变小,说明浮力的大小与液体的密度______(选填“有关”或“无关”)。
(3)利用图乙数据,可求出物体A的密度为______kg/m3。
(4)h从0增到10cm时,水对容器底部的压强增大了______Pa。
68.(2021绥化)小明发现橙子在水中下沉,他用实验测量它的密度。(5分)
(1)将托盘天平放在水平桌面上,把游码放到标尺左端的零刻度线处,调节_____________直到指针指在分度盘中线处。
(2)用调节好的天平称橙子的质量,当天平重新平衡时,所用砝码和游码在标尺上的位置如图所示,则橙子的质量是_____________g.利用排水法测出橙子体积是150cm3,则橙子的密度为_____________g/cm3。
(3)做完实验整理器材时,小明发现天平上的砝码有一个生锈了,这会导致测量的质量_____________。(选填“偏大”或“偏小”)
(4)小明换了一种测量方法,在薄壁透明小水槽中注入适量的水,将其置于水平桌面上。让空烧杯漂浮在水面上,测出水的深度为h;再将橙子放入烧杯中,此时烧杯仍漂浮在水面上,测出水深为h1;最后将橙子取出放入水槽中,烧杯仍漂浮在水面上,橙子沉底后,浸没在水中,测出水深为h2,由此可求出橙子密度ρ橙=_____________(用字母表示)。(整个过程中水没有溢出,且橙子不吸水)
69.(2021铁岭、葫芦岛)测量物质的密度。
天平放在水平台上,使游码归零,指针指在分度盘中找右侧,应向 ▲ (填“左”或“右”)侧调节天平的平衡螺母,使天平平街
(1)小明测量石块密度的过程:
①在量筒中倒入适量的水,测出水的体积为54cm3
②如图甲所示用细线系住石块并将其浸没在量筒的水中,读出水面对应的则度为 ▲ c㎡
③用天平测出石块质量如图乙所示。
计算出石块的密度为 ▲ g/cm3,小明发现按照上面的实验顺序会使测量的石块密度偏 ▲ ,合理的排序应为 ▲ (填序号)。
(3)小明测量家中一个蜡块的密度,他用一个梯形桶和一个圆柱形薄壁玻璃杯、水、油和刻度尺完成了测量(已知蜡块的密度大于油的密度,小于水的密度)。
①如图丙在梯形桶中加入适量的 ▲ (填“水”或“油”),在回柱形玻璃材中加入适量的另一种液体,将其放入桶中漂浮,用刻度尺测出玻璃杯中液的深度为h1,玻璃杯浸入桶中液体的深度为h2,
②将蜡块放入玻璃杯的液体中,玻璃杯仍然漂浮,用刻度尺测出玻璃杯中液的深度为h3,玻璃杯浸入桶中液体的深度为h4:
③蜡块密度的表达式为:ρ蜡= ▲ (水的密度为ρ水.)
70.(2021滨州)小滨为了鉴定奶奶珍藏的一件金属饰品是否用纯金制成,他利用天平、细线、量筒和水等器材测量饰品的密度。
(1)把天平放置在 桌面上,把游码放到标尺左端的 处,发现指针如图甲所示,此时应将平衡螺母向 调节,使天平横梁平衡。
(2)用天平测量出饰品的质量。天平平衡后,右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示,饰品的质量是 g。
(3)把饰品浸没在量筒水中前后的情况如图丙所示(忽略细线的体积),饰品的体积是 cm3。
(4)小滨通过所测数据计算出饰品的密度是 g/cm3,从而说明饰品 用纯金制成的(金的密度ρ金=19.3g/cm3)。
(5)小滨又尝试用阿基米德原理测量所购牛奶的密度,他把一个铝块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铝块在空气中时弹簧测力计的示数是F1;把铝块浸没在牛奶中时弹簧测力计的示数是F2。已知铝的密度为ρ铝,则牛奶的密度表达式ρ牛奶= (用F1、F2、ρ铝来表示)。
71.(2021昆明)“天向一号”火星探测器是中国人民的骄傲,因为它是我国首次登陆火星的探测 器。着陆火星的“祝融号",质量为240kg,在牵引力的驱使下,30min匀速运动了 100m, 假设祝融号在火星上受到的阻力是其在火星上所受重力的0.06倍,己知g火=0.38g,火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍,g取10N/kg。
求:
(1)祝融号所受的阻力;
(2)在这段时间内牵引力做的功;
(3)同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比。
72. (2021福建)为节约用水,小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置。如图,水箱高为1 m,容积为0.8m3。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体,长方体高为1m、底面积为0.02m2,上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触,此时压敏电阻受到的压力为零。压敏电阻R的阻值随压力F的增大而减小,部分数据如下表。控制电路电源电压U=12V,定值电阻R0为保护电阻。当控制电路的电流I≥0.5A时,电磁铁将衔铁吸合,工作电路断开,水泵停止给储水箱抽水。
(1)若水泵的额定功率为440W,正常工作时通过的电流是多少?
(2)要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作,R0应为多少?
(3)从水箱顶部给空水箱注满水的过程中,水的重力所做的功是多少?
73. (2021鄂州)如图甲所示,一轻质弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物块上。已知物块的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为15cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物块上表面与水面相平,此时水深30cm。
(1)该物块受到水的浮力;
(2)该物块的密度;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧恢复原状时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
74. (2021荆门)2021年4月25印度尼西亚的一艘排水量1390吨的潜艇在海下300m处断裂,通过水下搜索发现了海面下850m处的失事潜艇。应印方要求,我国派出排水量为7000吨的军舰协助施救。为了安全打捞一块排水体积为20m3的残骸,须进行相关的数据分析。假设残骸出水前以0.5m/s的速度向上做匀速直线运动,起重机的拉力1.5×106N。已知海水密度为1.03×103kg/m3。求:
(1)此潜艇残骸在海底受到的浮力;
(2)850m深处海水的压强;
(3)残骸在海水中向上做匀速直线运动时起重机的功率。
75. (2021常州)2021年4月21日,印度尼西亚“南伽拉”402号潜艇在巴厘岛附近海域训练。
(1)下潜过程中,潜艇受到海水压强的变化情况为 ___________。
(2)在某一深度,由于潜艇老旧,艇身破裂沉入海底,应印度尼西亚请求,中国派出“永兴岛”号打捞船展开救援。如图甲所示,打捞船向海底竖直发射超声波,1.1秒后收到回波信号,已知声音在海水中传播速度是1500m/s,海洋该处的深度是 ___________m。
(3)打捞船利用绳子以0.5m/s的速度竖直向上匀速吊起一块潜艇残骸,绳子拉力F与时间t的关系如图乙所示,已知ρ海水=1.1×103kg/m3,g取10N/kg,不计海水对残骸的阻力,问:
①残骸的密度有多大?( )
②拉力F功率的最大值有多大?( )
76.(2021天津)水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器,容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后(杯子材料质地均匀),竖直放入水中,静止后容器中水的深度为上 12 h0 , 如图所示;再将杯中的水全部倒入容器内,把空杯子竖直正立放入水中,待杯子自由静止后,杯底与容器底刚好接触,且杯子对容器底的压力为零,容器中水的深度为 23 h0 , 如图所示,已知水的密度为ρ0 , 求:
(1)空杯子的质量;
(2)该杯子材料的密度。
77.(2021江西)地球气候变暖,冰川熔化加剧,是造成海平面变化的原因之一。小明同学根据所学知识,通过比较冰川完全熔化成水后水的体积与冰川熔化前排开海水的体积,就能推断海平面的升降。如图13 所示,是冰川漂浮在海面上的情景,若冰川的质量为m 冰,海水的密度为ρ海,水的密度为ρ水,且ρ海>ρ水,g 用符号表示。求:
①冰川熔化前受到的浮力;
②冰川熔化前排开海水的体积;
③冰川完全熔化成水后水的体积;
④推断海平面的升降,并说明理由。
78.(2021南充)如图所示,图甲是某大型起吊装置,图乙是其机械起吊部分的简化示意图,已知物体A质量为,底面积为,不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力,请完成以下问题
(1)起吊前物体A静止在地面上,其对地面的压强是多少?
(2)如图乙所示,当绳子自由端的拉力为时,地面对物体A的支持力为,增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升,请计算此时整个机械的机械效率.
(3)工人师傅利用该装置将另一物体B以的速度匀速放入水中过程中,绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示,请计算物体B的密度.
79.(2021德阳)如图所示,圆柱形容器中盛有某种液体,该液体的密度为0.8×103 kg/m3.一个体积为1000 cm3、重力为6 N的实心物体被细线系在容器底部,此时液体的深度为60 cm。求:
(1)液体对容器底部的压强;
(2)细线对物体的拉力;
(3)剪断细线后,物体最终露出液体表面的体积。
80.(2021广元)如图所示,图甲是一盛有水的圆柱形容器,置于水平桌面上,容器内水深为0.3 m,容器的底面积为0.04 m2,图乙是一质量均匀的塑料球,密度为0.2×103 kg/m3(g取10 N/kg)。求:
(1)容器中水的质量;
(2)距容器底部0.2 m处A点液体的压强;
(3)把塑料球放入该容器中,用了16 N的力恰好使其完全浸没在水中(图丙),塑料球的重力多大?
81.(2021温州)图甲所示为一种水下滑翔机,图乙是其部分结构示意图。该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移,从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的,再结合其它技术即可滑行,以执行海洋环境的监测任务。
(1)该滑翔机具有低能耗、高续航的特点,电池一次充电后能提供1千瓦时电能。它在整个运动过程中前进速度保持0.2米/秒,但只有9%的时间耗电,耗电时功率仅为4瓦。该滑翔机充电一次总共能航行的路程为多少千米?
(2)该滑翔机总重515牛。当外油囊中无油时,滑翔机排开水的体积为0.0495米3。已知海水密度随深度变化情况如图丙所示。当该滑翔机在600米深度悬浮时,外油囊中油的体积为多少米3?(忽略海水压强对油和滑翔机外壳体积的影响)
82.(2021毕节)3月23日因巨型货轮“长赐”号在苏伊士运河新航道搁浅,导致苏伊士运河“瘫痪”,引发广泛关注。“长赐”号长约400m,宽约59m,满载时总质量为2.2×105t,吃水深度16m(是指船舶浸入水下部分的最大深度),是目前营运的巨型船舶之一。标准集装箱的尺寸约为:12m(长)×2.5m(宽)×2.4m(高)。求:
(1)一个集装箱总质量为30t,平放在水平地面上,集装箱对地面的压强p1。
(2)满载时船底受到海水的压强p2。
(3)满载时船受到的浮力F浮。
83.(2021乐山)工人用如图所示装置从水井中匀速吊起一个重为800N的物体,所用拉力F为250N,20s内物体上升了6m(物体的上表面始终未露出水面),已知动滑轮重20N,绳重及摩擦均忽略不计。求:
(1)20s内绳子自由端A移动的距离;
(2)拉力F做功的功率;
(3)物体在水中所受浮力的大小。
84.(2021东营)如图是某科技小组设计的打捞装置示意图,已知被打捞的合金块密度为4×103kg/m3,体积为0.01m3。每个滑轮重100N,绳重和摩擦均忽略不计。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)合金块下表面距水面5m时,求合金块下表面所受水的压强。
(2)合金块未露出水面时,求合金块受到的浮力。
(3)完全露出水面后,合金块在5s内匀速上升了2m,求人的拉力及其功率。
85. (2021包头)如图(a)为长方体形状容器的截面图,左有两面、可以抽出,、为轻质薄挡板,将容器均匀分割成3个边长为10cm的正方体密闭容器甲、乙、丙。甲容器中有0.5kg水,乙容器中固定一个质量为1.7kg的金属块,丙容器中有0.5kg盐。(容器壁厚度和质量均不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)求甲容器中,水对容器底部的压强;
(2)将容器放入装有4.5L水的水槽中、如图(b)所示。求容器静止后露出水面的高度;
(3)将、抽出,容器下沉浸没在液体中(设液体混合时,液体体积总量保持不变,盐全部溶于水后液体体积保持不变),求容器最终对水槽底部的压强。
86. (2021海南)为了增强中学生体质,进一步加强防溺水教育,学校组织学生进行游泳训练。(水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)小东在一次游泳训练中,游20m所用的时间为40s,则他游泳的平均速度是多少m/s?
(2)如图所示,小东手上佩戴的防溺水安全手环是水上救生设备,携带非常方便,手环里的安全气囊充气后的体积是1.7×10-2m3,当它完全浸没在水中时受到的浮力为多少N?
(3)小东质量为50kg,他站立在泳池岸上,双脚与水平地面的总接触面积是500cm2,他对水平地面的压强是多少Pa?
(4)小东在泳池岸上看到池水的深度比实际深度要浅,正如古诗所说“潭清疑水浅”,请用光学知识分析其中原因。
87. (2021邵阳)由于环境污染,全球气候变暖,导致南极洲冰川开始大面积熔化,海面上出现大量浮冰,现有一块60t的浮冰漂浮在海面上,假设附近海域的海水密度近似为水的密度,冰的密度为。请解决下列问题:
(1)水下5米深处海水产生的压强是多少?
(2)浮冰受到的浮力是多少?
(3)如果海面所有浮冰全部熔化后,请分析说明是否会对海平面水位造成影响。
88.(2021南通)如图所示为南通“濠河国际龙舟邀请赛”的比赛场景。500m直线赛项目的冠军队所使用龙舟的质量为300kg,运动员总质量为1500kg,比赛用时2min30s。假设比赛中龙舟作匀速直线运动,且龙舟受到的阻力是龙舟和运动员总重力的0.1倍,g取10N/kg。求:
(1)龙舟的重力;
(2)运动员坐上龙舟后龙舟排开水的体积;
(3)比赛过程中龙舟获得的动力做功的功率。
89.(2021十堰)如图是我国自主研制的“准三代”96A式主战坦克,它采用100马力V型水冷涡轮增压柴油机,安装了先进的火控系统和多种光电技术应用,使火炮威力更大、火力反应时间更短、打击精度更高。该坦克具有潜渡功能,坦克重42t,高2.3m,每条履带与地面的接触面积为2m2。请利用给出的数据,求:(g取10N/kg)
(1)该坦克在水平路面行驶时,对地面的压强。
(2)坦克在深为5m的河水潜渡时,在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受的河水的压力;
(3)坦克在该河段水中潜渡时,坦克对水平河床的压力为105N,该坦克的体积是多大?
90.(2021宿迁)在探究影响浮力大小因素的实验中,老师提供了横截面积为20cm2的金属圆柱体如图甲所示。小明将圆柱体通过细线(体积和质量均不计)悬挂于弹簧测力计上,如图乙所示,静止时弹簧测力计的示数为2N。他将圆柱体慢慢放入水中。如图丙所示,当圆柱体有一半体积浸入水中时,弹簧测力计示数为1.2N。(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(1)将圆柱体竖直放于水平地面上时,求水平地面受到的压强。
(2)求圆柱体的体积。
(3)求圆柱体的密度。
91.(2021兰州A卷)如图甲所示的轻质杠杆,O为支点。用细线将质量为4kg、密度为4.0g/cm3的物体P悬挂在A点,同时在B点施加竖直向下的力F使杠杆水平平衡,OA:OB=1:2。撤去力F,用细线将密度为3.0g/cm3的物体Q悬挂在支点O的左侧,再将P、Q分别浸没在水和某种未知液体中,调节细线在杠杆上的悬挂点使杠杆再次水平平衡。如图乙所示,测得杠杆左、右测的力臂大小分别为L1和L2。然后将物体P、Q取出擦干后左右对调,再次将P、Q分别浸没在未知液体和水中,重新调节杠杆仍能水平平衡,测得杠杆左、右两侧的力臂大小分别为L1′和L2′。已知ρ水=1.0g/cm3,g=10N/kg,L1L1′=3L2L2′,杠杆足够长,在调节过程中P、Q始终未露出液面,也未与容器壁和底接触。求:
(1)力F的大小;
(2)物体P浸没在水中时受到的浮力;
(3)未知液体的密度。
92.(2021湘潭)如图1所示,某打捞船打捞水中重物,A是重为600N的动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的重物,如图2所示,体积为0.3m3的重物浸没在水中,此时钢丝绳的拉力F的大小为1.0×103N,摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。问:
(1)当重物底部位于水面下5m深处时,水对重物底部的压强是 Pa;
(2)重物浸没在水中时受到三个力,其中浮力大小为 N,重力大小为 N;
(3)当重物逐渐露出水面的过程中,重物浸入水中的体积不断减小,打捞船浸入水中的体积不断变 ;重物全部露出水面和浸没时相比,打捞船浸入水中的体积变化了 m3;
(4)重物全部露出水面后匀速上升了1m,钢丝绳末端移动了 m。此过程中滑轮组的机械效率是多少?
93.(2021呼伦贝尔、兴安盟)某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压 U 恒为 15V,定值电阻 R0=10Ω, R1 为一竖直固定光滑金属棒,总长 40cm,阻值为 20Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比。金属弹簧上端固定,滑片 P 固定在弹簧下端且与 R1 接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M 通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,重80N,高60cm,底面积为100cm2。当水位处于最高位置 A 时,M 刚好浸没在水中,此时滑片 P 恰在 R1 最上端;当水位降至最低位置 B 时,M 的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力 F 与其伸长量∆L 的关系如图乙所示。闭合开关 S。求:
(1)当水位处于位置 A 时,M 受到的浮力;
(2)水位由位置 A 降至 B 这一过程,弹簧的长度增加了多少?
(3)水位降至位置B 时,电压表的示数是多少?
(ρ水=1.0×103kg/m3,g 取 10N/kg)
94. (2021北部湾)图甲为某自动注水装置的部分结构模型简图,底面积为200cm2的柱形水箱内装有质量为5kg的水,竖直硬细杆上端通过力传感器固定,下端与不吸水的实心长方体A连接(物体A的高度为0.2m)。打开水龙头,水箱中的水缓慢排出,细杆对力传感器作用力F的大小随排出水的质量m变化的关系如图乙所示,当排出水的质量达到4kg时,A刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水。不计细杆重力,水的密度为1.0×103kg/m3。求:
(1)开始注水时,水箱内的水受到的重力;
(2)A的密度;
(3)从开始放水到物体A上表面刚好与液面相平时,水箱底部受到水的压强变化量。
95.(2021天水)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,.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,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)
96.(2021宁波)如图所示是世界上第一艘飞艇,它是由法国工程师吉法尔于1852年制造的。这艘飞艇的气囊充满氢气后,长44m,直径11.9m,体积2100m3,形状像一个巨大的橄榄。这年的9月24日,吉法尔乘坐该飞艇从巴黎的马戏场出发,用一台2.2kW的蒸汽机带动螺旋桨,以8km/h的速度,飞行了28km。
(1)飞艇的气囊形状像一个橄榄,在前进过程中可以减小______ 。
(2)充满氢气后气囊受到的浮力是多少?(空气密度取1.29kg/m3)
(3)这次飞行,飞行所需时间、蒸汽机做的功及飞行时受到的平均阻力各为多少?
97.(2021遂宁)创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具——密度秤。其中经防腐处理的合金块重8N,体积100cm3,秤砣重2N,秤纽处O到A端长10cm。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中(不接触容器),调节秤砣位置使秤杆水平平衡,秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。请解答下列问题(g=10N/kg):
(1)在底面积为100cm2的烧杯内装入20cm深的待测液体,测量情况如图,测得OC长34cm。求秤杆A端受到绳子的拉力大小。
(2)C点刻度表示的待测液体密度多大?
(3)以上过程中合金块放入前后,待测液体对烧杯底部压强变化多少?
(4)请列出秤砣悬挂位置到秤纽O点距离L与待测液体密度ρ的函数关系式,并说明制成的密度秤刻度是否均匀。
98.(2021杭州)小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为10N的空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内,桶仍漂浮在水面。(不考虑捞出过程中带出的水,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)空桶漂浮在水面时所受浮力大小。
(2)鹅卵石捞出放置在桶内时,水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会______ (选填“上升”、“下降”或“不变”)。若此时桶排开水的体积为6.0×10−3m3,求桶内鹅卵石的质量。
备战2022年中考物理真题分类专练——浮力参考答案
1. (2021常州)2021年3月23日,巴拿马籍大型货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅,如图甲所示。28~29日,海水涨潮、运河水位持续上升,28日“长赐号”仍处于搁浅状态,29日“长赐号“脱离运河河底,随着水位上升船身逐渐升高,最终如图乙所示。28~29日。海水涨潮、运河水位持续上升过程中,“长赐号“受到的浮力( )
A. 一直变大 B. 先变大后不变 C. 一直不变 D. 先不变后变大
【答案】B
【解析】搁浅状态是沉底,浮力始终小于重力,海水涨潮、运河水位持续上升,排开液体体积变大,根据F浮=ρgV排,浮力变大,直到漂浮,浮力等于重力,之后浮力不变,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
2. (2021荆门)核潜艇是“航母杀手”,在执行任务时会呈现悬浮、下沉、上浮三种状态。下列说法正确的是( )
A. 不管在什么深度潜艇外表面所受压力不变
B. 下沉时要从水舱排出一部分海水
C. 上浮时潜艇所受海水的压强越来越大
D. 潜艇浮出海面前,三种状态下所受浮力大小相等
【答案】D
【解析】A.由及知道,潜艇外表面所受压力与深度有关,故A错误;
B.潜艇是靠改变自身重力实现上浮下潜的,下潜时,需要重力大于浮力,所以不能从水舱排出一部分海水,故B错误;
C.由知道,上浮时潜艇所受海水的压强越来越小,故C错误;
D.由知道,潜艇浮出海面前,三种状态下所排开海水的体积相等,所以,受浮力大小相等,故D正确。
故选D。
3.(2021广东)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上.他想:水面高度会变化吗?于是进行了探究:首先,将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如题7图所示;然后,将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将
A.下降 B.上升 C.不变 D.无法判断
【答案】B
【解析】解:由图可知,b漂浮,F浮b=Gb,a沉底,F浮a
由阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,F浮(a+b)>F浮a+F浮b,
即将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中排开水的体积比原来变大了,则水面高度将升高。
故选:B。
4. (2021陕西)如图所示,物理小组利用体积为170 的潜水艇模型(忽略进气排气管的体积)探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是()( )
A. 模型浸没在水中受到的浮力为1.7N
B. 模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
C. 若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
D. 潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
【答案】C
【解析】A.模型浸没在水中受到的浮力为
故A正确,A不符合题意;
B.模型浸没后继续下沉的过程中,由于排开液体的体积不变,故浮力大小不变,故B正确,B不符合题意;
C.若要让悬浮的模型上浮应使模型中排水,减轻潜水艇的重力,小于浮力,从而实现上浮,故C错误,C符合题意;
D.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的,排水时,重力小于浮力,故上浮,进水时,重力大于浮力,故下沉,故D正确,故D不符合题意。
故选C。
5. (2021烟台)小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝然后将它分别置于甲,乙两杯液体中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A. 甲杯液体密度较大 B. 乙杯液体的密度较大
C. 木棒在甲杯液体中受到的浮力较大 D. 木棒在乙杯液体中受到的浮力较大
【答案】B
6.(2021凉山州)如图所示,将一个空心铁球浸没入水中,放手后铁球恰好悬浮,若沿虚线方向将铁球切成大小不等的两块,则( )
A.大块的将下沉,小块的将上浮 B.大块的将上浮,小块的将下沉
C.两块都将上浮 D.两块都将下沉
【答案】B 【解析】空心铜球悬浮在某液体中,说明物体的密度与液体的密度相同,将它沿图示虚线切为大小不等的两块后,小块为实心,小块密度大于液体的密度,大块仍为空心,切除部分实心后密度减小,密度小于液体的密度,所以大块将上浮,小块将下沉,B符合题意。
7.(2021济南)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.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系
【答案】D
8. (2021通辽)两个底面积相同形状不同的容器()盛有同种液体,放在水平桌面上,液体深度相同,把甲、乙、丙、丁四个体积相同的小球放入两个容器中,小球静止后位置如图所示,两容器内液体深度依旧相同。下列说法正确的是( )
A. 甲球密度小于丙球密度
B. 甲球受到浮力大于丁球受到的浮力
C. 取出乙、丙小球后,A容器底部受到的液体压强小于B容器底部受到的液体压强
D. 取出乙、丙小球后,A容器对桌面的压强变化量大于B容器对桌面的压强变化量
【答案】AC
【解析】解:A、两个容器中盛有同种液体,由图可知,甲球漂浮,则ρ甲<ρ液,乙丙两球悬浮,则ρ乙=ρ丙=ρ液,丁球沉底,则ρ丁>ρ液,故甲球的密度小于丙球的密度,故A正确;
B、已知四个小球体积相同,液体密度相同,由图可知,甲球排开液体的体积小于丁球排开液体的体积,由F浮=ρ液gV排可得,甲球受到的浮力小于丁球受到的浮力,故B错误;
C、已知乙球和丙球所排开的液体的体积相等,则取出乙、丙小球后,两容器中液面均下降,因为A容器上部的横截面积小于B容器上部的横截面积,故A容器中液面下降的高度大,即A容器内液体深度小于B容器内液体的深度,且液体密度相同;由p=ρgh得,A容器底部受到的液体压强小于B容器底部受到的液体压强,故C正确;
D、因为甲、乙、丙、丁四个体积相同,且ρ甲<ρ乙=ρ丙<ρ丁,所以由密度变形公式m=ρV可知,四个小球的质量,m甲<m乙=m丙<m丁,取出乙、丙两球后,A、B两容器对桌面压力的变化量分别为乙球的重力和丙球的重力,由G=mg可得G乙=G丙,即△FA=△FB,且两容器底面积相同,由p=可得,取出乙、丙小球后,A容器对桌面的压强变化量等于B容器对桌面的压强变化量,故D错误。
故选:AC。
9.(2021锦州)底面积不同的两个容器,放在水平桌面上。分别装人质量相等的甲、乙两种不同液体,液面相平(如图所示)。现有两个体积相同的不同小球A和B,A球放人甲液体中,B球放人乙液体中,两球均处于悬浮状态,液体均末溢出。下列说法中正确的是( ▲ )
A甲液体的密度大于乙液体的密度
B.未放入小球时,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
C.悬浮时小球A所受浮力大于小球B所受浮力
D.若把小球B放入甲液体中,静止时小球B所受浮力等于其在乙液体中所受的浮力
【答案】ACD
10. (2021长沙)2020年11月13日,“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟再次成功下潜突破1万米。“沧海”号是“奋斗者”号的“御用摄影师”,在某一时间段,“沧海”号在万里深海固定好机位,而“奋斗者”号从其上方徐徐下降,在这个过程中,下列说法正确的是( )
A. “沧海”号所拍摄的影像信息是通过超声波传递给通信卫星的
B. 相对于“沧海”号,“奋斗者”号是运动
C. “奋斗者”号受到海水的压强变小
D. “奋斗者”号受到的浮力变大
【答案】B
11. (2021贵港)2020年11月28日上午8时30分许,随着一阵汽笛声响,在马里亚纳海沟结束科考任务的“探索一号”科考船,搭载成功实现10909米坐底纪录的“奋斗者”号胜利返航若海水密度为1.03×103kg/m3,“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,下列说法正确的是( )
A. “奋斗者”号受到的海水的压强不变,受到的海水的浮力不变
B. “奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力不变
C. “奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力变大
D. “奋斗者”号受到的海水的压强变小,受到的海水的浮力变小
【答案】B
【解析】A D.“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,根据 可知,密度不变,深度变深,故受到了压强变大,A不符合题意;D不符合题意;
B C.根据 可知,浸没后,物体的排开液体的体积不变,液体的密度不变,故浮力不变,B符合题意;C不符合题意。
故答案为:B。
12.(2021南通)如图所示,把小石块挂在弹簧测力计上,示数为2.5N,再将石块浸没在盐水中,示数变为1.5N,利用以上信息能求解的物理量是( )
A.石块的体积 B.排开盐水的重 C.石块的密度 D.盐水的密度
【答案】B
13. (2021自贡)将重为7牛的物体放入盛水的容器中,物体漂浮在水面上且溢出3牛的水,物体受到的浮力( )
A. 一定等于3牛 B. 一定等于7牛 C. 可能等于3牛 D. 可能等于4牛
【答案】B
14. (2021自贡)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度为、的两种不同液体,将两个相同的小球分别放在两容器中,小球静止时,两容器液面相平,两个小球受到的浮力分别为、,则下列判断中正确的是( )
①
②
③甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
A. ②③ B. ①② C. ①③ D. ①②③
【答案】A
15.(2021铁岭、葫芦岛)水平面上有甲、乙两个相同的容器,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变化忽略不计。下列判断正确的是
A. 两容器有草莓时,对水平面的压强相等 B. 草莓a的密度小于草莓b的密度
C. 草莓c在盐水和清水中所受浮力相等 D. 两容器中有草莓时,容器底受到液体压强相等
【答案】AB
16.(2021丹东)如图所示,水平桌面上有质量相等、底面积相同的甲、乙两容器,分别装有不同的液体。现将两个质量相同的实心正方体A、B(VA<VB)分别放入甲、乙两容器中,两物体静止时容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
B.物体A下表面受到液体的压力等于物体B下表面受到液体的压力
C.放入物体前后,甲容器底部受到液体压强的变化量大于乙容器底部受到液体压强的变化量
D.放入物体前后,甲容器对桌面压强的变化量等于乙容器对桌面压强的变化量
【答案】ACD
17. (2021阜新)如图,甲、乙两个质量和底面积相同的杯子盛两种液体,将同一个木块先后放入两杯中,木块静止后,两杯液面相平。则下列说法正确的是
A.甲杯中液体密度大于乙杯中液体的密度
B.木块在甲、乙两杯中排开液体的质量相同
C.甲、乙两杯底部受到液体的压力相同
D.取出木块后,甲杯对水平面的压强比乙杯小
【答案】BD
18.(2021抚顺)如图所示,M、N是两个质量相等的正方体,VM<VN,水平桌面上两个相同的柱状容器分别装有甲、乙两种液体。M在甲液面漂浮,N用细线吊着静止在乙液体中(细线对N有拉力)。两容器液面相平,M、N露出液面的高度相同。下列说法正确的是( )
A.M受到的浮力大于N受到的浮力
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.左侧容器对桌面的压强小于右侧容器对桌面的压强
D.若剪断细线,N静止时,乙液体对容器底的压强变大
【答案】ABD
19.(2021盐城)如图所示,小聪用一个长方体铝块探究影响浮力大小的因素。他先后将该铝块会平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,比较弹簧测力计示数大小。该实验探究的是下列哪个因素对浮力大小的影响( )
A.液体的密度 B.物体的密度
C.物体排开液体的体积 D.物体浸入液体的深度
【答案】D。
【解析】解:他先后将该铝块会平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,液体的密度相同,每次水面到达同一标记处,说明物体排开水的体积相同,物体进入水的深度不同,比较弹簧测力计示数大小,可以探究浮力与物体浸入液体的深度的关系,故D正确。
20.(2021沈阳)如图甲所示,用一个弹簧测力计拉着浸没在水中的小物块A,现将小物块缓缓拉出水面到底部刚刚脱离水面为止。乙图坐标体现了某些科学量随H(小物块底面到容器底面的距离)的变化情况。有下列选项①弹簧秤示数②小物块受到的浮力③台秤的示数④容器底部受到的液体压强⑤小物块底面受到的压强,符合图乙图象变化的是( )
A.①② B.③④ C.②③④ D.只有⑤
【答案】B。
【解析】解:
根据图乙得出科学量随小物块底面到容器底面的距离的变化关系﹣﹣﹣先不变后变小。
将小物块缓缓拉出水面到底部刚刚脱离水面为止:
①物块排开水的体积先不变后变小,由阿基米德原理可知受到的浮力先不变后变小,因为弹簧秤示数等于重力减去浮力,重力不变,所以弹簧测力计的示数先不变后增大,故①不符合图象变化;
②物块排开水的体积变小,由阿基米德原理可知受到的浮力先不变后变小,脱离水面后受浮力为0N,故②不符合图象变化;
③由①得弹簧测力计的示数先不变后增大,台秤的示数等于容器、水、物块的重力之和减去拉力(弹簧测力计的示数),所以台秤的示数先不变后减小,故③符合图象变化;
④物块排开水的体积先不变后变小,水的深度先不变后变小,由p=ρgh可知容器底部受到的液体压强先不变后变小,故④符合图象变化;
⑤小物块底面所处的深度一直变小,由p=ρgh可知小物块底面受到的压强一直变小,故⑤不符合图象变化。
可见,符合图乙图象变化的是③④。
21.(2021宁波)将密度为0.9g/cm3、边长为10cm的立方体冰块,放入盛有水的柱状容器中,静止时冰块有2cm露出水面,如图所示。对容器缓慢加热,直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中,下列判断与事实不符的是( )
A. 冰吸收热量,温度保持不变
B. 水面高度始终保持不变
C. 冰块漂浮之后,受到的浮力逐渐变小
D. 水对容器底部的压力最多增大1.0N
【答案】B
【解析】解:
A、冰是晶体,在冰熔化过程中,吸收热量,温度不变;故A正确;
B、由图可知,静止时冰块排开水的体积为:V排=S冰(L冰−h露)=L冰2(L冰−h露)=(10cm)2×(10cm−2cm)=800cm3;
当冰块完全熔化后,熔化为水的质量和冰的质量相同,即:ρ水V冰化水=ρ冰V冰,所以,V冰化水=ρ冰ρ水V冰=0.9g/cm31.0g/cm3×(10cm)3=900cm3;
则:V冰化水>V排,即熔化为水的体积大于原来排开水的体积,故液面高度升高,故B错误;
C、冰块漂浮之后,由于冰处于熔化中,则冰的重力逐渐变小,根据漂浮条件可知受到的浮力与重力相等,所以浮力逐渐变小,故C正确;
D、由于容器是柱状容器,水对容器底部的压力与液体的重力相等,当冰块完全熔化时水对容器底部的压力最大,
则水对容器底部的压力为:△F=G冰−G排=ρ冰V冰g−ρ水V排g=0.9×103kg/cm3×(0.1m)3×10N/kg−1.0×103kg/cm3×800×10−6m3×10N/kg=1N,故D正确。
故选:B。
22. (2021吉林)下列说法错误的是( )
A. 船闸是利用连通器原理工作的
B. 潜水艇是靠改变自身重力实现上浮和下潜的
C. 过山车沿轨道向上运动的过程中重力势能减小
D. 飞机机翼的设计应用了气体流速越大的位置压强越小的原理
【答案】C
23. (2021攀枝花)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全漫没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3:5,以下说法中不正确的是( )(ρ水=1.0×103kg/m3)
A. B受到的重力为10N
B. 细线对A的拉力为1N
C. A密度为0.75×103kg/m3
D. B对容器底部的压力为零
【答案】B
【解析】解:
A、由题知,A、B密度之比ρA:ρB=3:5,VA:VB=1:1,
由G=mg=ρVg可得A、B所受的重力之比:
GA:GB=ρAVAg:ρBVBg=ρA:ρB=3:5,
已知GA=6N,
所以GB=GA=×6N=10N,故A正确;
B、已知A、B的体积相同,都浸没在水中,则A、B排开水的体积相等,根据阿基米德原理可得A受到的浮力F浮A=F浮B=8N,
A在重力、拉力和浮力的共同作用下刚好完全浸没入水中,细线被拉直,根据力的合成可得细线对A的拉力为F拉A=F浮A﹣GA=8N﹣6N=2N,故B错误;
C、根据F浮=ρ液gV排可得,A的体积:VA=VA排===8×10﹣4m3,
则A的密度:ρA===0.75×103kg/m3,故C正确;
D、根据力的作用的相互性可得,细线对B的拉力F拉B=F拉A=2N,方向竖直向上,
则B对容器底部的压力:F压=F浮B+F拉B﹣GB=8N+2N﹣10N=0N,故D正确。
故选:B。
24.(2021泸州) 2021年4月,海南舰在三亚某军港交接入列。海南舰作为海上大型作战平台,备受关注。下列说法正确的是( )
A. 海南舰在海面静止时,甲板上的飞机起飞后,受到的浮力不变
B. 在加速靠近海岛的过程中,船舱内的坦克相对于海岛是静止的
C. 舰船电力由柴油发电机提供,发电机原理跟家用电风扇原理相同
D. 因流速大压强小,两军舰在海上并列航行时要保持一定的距离
【答案】D
【解析】A.海南舰在海面静止时,甲板上的飞机起飞后,海南舰的重力减小,由于海南舰漂浮在海面上,浮力等于重力,因此受到的浮力变小,故A错误;
B.在加速靠近海岛的过程中,船舱内的坦克相对于海岛的位置越来越近,故坦克是运动的,故B错误;
C.舰船电力由柴油发电机提供,发电机原理是电磁感应,跟家用电风扇原理通电导线在磁场中受力而运动不相同,故C错误;
D.因流速大压强小,两军舰在海上并列航行时中间气体流速大压强小,会产生使军舰互相靠近的压力,因此两军舰要保持一定的距离,故D正确。
故选D。
25. (2021广安)如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水,将质地均匀,且不吸水的a、b两实心体分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,a有五分之二的体积露出水面,b悬浮于水中,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的上表面刚好与液面相平,整个过程中水均未溢出,下列说法正确的是( )
A. a的密度是0.4×103kg/m3 B. a、b的重力之比为5:3
C. a、b的体积之比为5:2 D. b的密度是0.8×103kg/m3
【答案】C
26. (2021南京)用硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型,不计进排气管体积,要让原本悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮,采取的措施是使瓶内气体( )
A. 增加 B. 减少
C. 先增加后减少 D. 先减少后增加
【答案】D
【解析】要让原本悬浮在a位置的潜水艇下潜至b位置悬浮,首先应该让潜水艇下沉,即排出气体使瓶内气体减少水进入。然后再减小重力,让潜水艇模型悬浮,即让气体进入排出水,实现悬浮,所以瓶内气体应该先减小后增加。
故选D。
27. (2021临沂)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示,则( )
A. 物体a的密度大
B. 物体b受到的浮力小
C. 甲容器底部受到的压力小
D. 两容器对桌面的压强一样大
【答案】D
【解析】A.a物体处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,即
则
物体a漂浮,,故;
b物体处于悬浮状态,受到的浮力等于自身重力,即
则
物体b漂浮,,故,所以,故A错误;
B.两物体所受浮力,两容器中液体密度相同,a排开的液体体积较小,故a受到的浮力较小,故B错误;
C.容器的受到的压强,两容器中盛同种液体,液体密度相同,两容器底所处深度也相同,故两容器底所受压强相同。容器底所受压力,两容器底面积相同,容器底所受压强相同,故两容器底所受压力相同,故C错误;
D.两容器规则,,容器底所受压力相同,故容器中液体和物体的重力相同。容器对水平桌面的压力等于容器、物体和液体的总重力,故两容器对水平桌面的压力相等,受力面积相同,故两容器对桌面的压强一样大,故D正确。
故选D。
28.(2021盘锦)如图所示的轮船,动力是由柴油机提供的,下列说法正确的是( )
A. 以轮船为参照物货物是运动的
B. 轮船受到的浮力和货物对轮船的压力是一对平衡力
C. 柴油机效率高,是因为柴油的热值大
D. 柴油机是利用内能做功的机器
【答案】D
【解析】解:A、以轮船为参照物,货物和轮船之间的位置没有发生变化,货物是静止的,故A错误;
B、轮船受到的浮力等于轮船和货物的总重力,货物对轮船的压力等于货物的重力,这两个力大小不相等,所以不是一对平衡力,故B错误;
C、柴油机的效率高,是因为柴油机在压缩冲程中,压缩的程度比较大,燃料燃烧较充分,转化成的有用功更多,而不是因为柴油的热值大,故C错误;
D、柴油机工作时通过燃料的燃烧得到内能,再通过高温燃气对活塞做功,把内能转化为机械能,是利用内能做功的机器,故D正确。
故选:D。
29.(2021达州)如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,柱形物体被细线拉住静止在水中,该物体下表面受到的压力为22N,上表面受到的压力为10N;剪断细线物体静止后,液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300Pa。g取10N/kg,下列判断正确的是( )
A. 剪断细线后,容器对水平桌面的压强变小
B. 该物体的密度为0.75×103kg/m3
C. 剪断细线后,物体静止时所受浮力大小为3N
D. 物体的质量为1kg
【答案】B
【解析】解:A、圆柱形容器对水平桌面的压力F=G容+G物+G水,剪断细线前后,G容、G物、G水均不变,根据公式p=FS可知,当受力面积S一定时,容器对水平桌面的压强不变,故A错误;
B、细线剪断前,物体浸没在水中,物体受到的浮力为:F浮=F向上−F向下=22N−10N=12N,由公式F浮=ρ液gV排求可得:
V物=V排=F浮ρ水g=12 N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.2×10−3m3,
细线剪断后,物体静止时漂浮在水面,此时,水对圆柱形容器底的压力减少量等于物体浮力的减少量,即△F=△F浮,由压强公式变形式F=pS可得:
△F浮=△F=△pS=300Pa×100×10−4m2=3N,
物体漂浮时的浮力为:F浮′=F浮−△F浮=12N−3N=9N,
物体的重力为:G=F浮′=9N,
物体的质量为:m=Gg=9N10N/kg=0.9kg,
物体的密度为:ρ=mV=0.9kg1.2×10−3m3=0.75×103kg/m3,故B正确,C、D错误。
故选:B。
30.(2021重庆B卷)如图5所示,质量分布均匀的甲,乙两个正方体叠放在水平地面上,甲放在乙的中央。若乙的边长是甲的2倍,甲对乙的压强与乙对地面的压强相等,将它们分别放入足够多的水中静止时上下表面都处于水平位置,正方体乙漂浮且有3/10的体积浸入水中,下列判断正确的是( )
A.甲、乙的质量之比m甲:m乙=1:4
B.甲、乙的密度之比ρ甲:ρz=3:8
C.甲、乙漫入水中的深度之比h甲:h乙=4:3
D. 甲、乙在水中静止时所受浮力之比F甲.F乙=5:12
【答案】C
31.(2021连云港)如图所示是一种自动测定油箱内油面高度的装置。R2是滑动变阻器,它的金属滑片连在杠杆端,闭合开关S,从油量表指针所指的刻度就可以知道油箱内油面的高度,下列说法正确的是
A.油量表是电流表 B.油量表是电压表
C.油量表是电能表 D.浮球一直处于漂浮状态
【答案】A
【解析】油量表是与电路串联的,所以油量表为电流表,不是电压表和电能表。浮球在三个力的作用下处于静止状态,所以不是漂浮状态。故选A。
32. (2021龙东)下列由生活所联想到的物理知识中,正确的是( )
A. 在客厅就能闻到厨房中饭菜的香味,属于扩散现象
B. 切肉前先磨刀,是为了减少受力面积增大压力
C. 煮熟的饺子漂浮在水面上,此时浮力等于重力
D. 抽油烟机能把油烟抽走,是利用流体流速越大的位置压强越大
【答案】AC
33.(2021丹东)下列说法正确的是( )
A.连通器各部分中的液面高度一定是相同的
B.四冲程汽油机的做功冲程将内能转化为机械能
C.同一支密度计在不同液体的液面漂浮时所受浮力相等
D.电流通过导体时电能转化成内能的现象叫电流的热效应
【答案】BCD
34. (2021呼和浩特)数学上用x·y=k来表示反比例函数,其数学图象用如图表示。下列物理问题中的两个变量的关系不吻合反比例函数关系的是
A.一台机器若储存了1000J的能量,它就能对外做1000J的功。用这个能量去匀速提升不同物体,能提升的高度与物体重力之间的关系
B.将密度计放入液体中,当密度计沿竖直方向漂浮时,密度计竖直浸入液体的深度与液体密度之间的关系
C.在起重机输出功率一定时,输出动力与牵引物体的速度之间的关系
D.落地的乒乓球被地面弹起过程中,球的动能与所在高度之间的关系
【答案】D
35.(2021广州)将体积相同的甲、乙实心球放入装有水的烧杯中。若甲、乙所受的重力和排开水所受的重力如下表。则两球静止在水中时的情形可能是
【答案】C
36.(2021青岛)如图所示,底面积为S且粗细均匀的玻璃管、底厚且平,竖立于水中静止时,其浸入水中的深度为h1;若将玻璃管竖立于液体A中,静止时其浸入液体A中的深度为h2;再向玻璃管中放入一石块,静止时其浸入液体A中的深度为h3。下列说法正确的是
A.水和液体A的密度关系为ρ水>ρA
B.玻璃管的重力为G0=ρ水gSh1
C.液体A的密度为
D.石块的重力为
【答案】BC
37.(2021益阳)在弹簧测力计下端悬挂一个金属零件,测力计的示数是5N。当把零件浸没在密度为0.9×103 kg/m3的液体中时,测力计的示数变为3.2N。金属零件在液体中受到的浮力是 N,其体积为 m3(g=10 N/kg)。
【答案】 1.8 2×10-4
38.(2021抚顺)如图所示,是我国自主研制的世界最先进的常规动力破冰船﹣﹣﹣﹣﹣“雪龙2号”,排水量为14000t,其满载时排开海水的体积为 m3,所受浮力为 N。其海面下5m处受到海水的压强为 Pa。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】1.4×104;1.4×108;5×104
39. (2021龙东)小彤想测量校园里一小石块密度,她利用弹簧测力计、烧杯及足量的水,完成了测量,步骤如图所示,小石块所受的浮力为______,小石块密度为______。
【答案】 ①. 1 ②. 2.5×103
40.(2021天水)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”);则奋斗者号在深处受到的压强是_________ .()
【答案】不变
41.(2021铁岭、葫芦岛)为了监测海洋地震,我国研发了移动式的海洋地震仪,它的最大下潜深度为1050m,地震仪将它的收集到的数据,在水面利用 ▲ 波通过卫星传回地面接收点,如果其质量为1.5t,.在海水中悬浮排开海水的体积为 ▲ m3,下潜到最大深度处受到海水的压强为 ▲ Pa(g取10N/kg,海水密度取1. 0×103kg/m3)
【答案】电磁 1.5 1. 05×107
42.(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。
43.(2021盘锦)如图所示的茶壶,壶嘴与壶身构成______ 。向放有茶叶的壶中倒入热水,水的颜色逐渐变深,茶香四溢,这是______ 现象。当水面上的茶叶渐渐变大,缓缓下落时,茶叶受到的浮力______ 重力(填“大于”、“等于”或“小于”)。
【答案】连通器 扩散 小于
【解析】解:
(1)茶壶的壶嘴和壶身构成了一个连通器,水不流动时,液面就是相平的;因此对茶壶的设计,应使壶嘴高度做得等于壶盖。
(2)茶香四溢,说明分子在不停地做无规则运动,这是扩散现象。
(3)根据物体的浮沉条件可知,茶叶在水中下沉,是因为茶叶受到的浮力小于重力。
故答案为:连通器;扩散;小于。
44.(2021云南)如图所示,水中有一支长14cm、底部嵌有铁块的蜡烛,露出水面的长度为1cm,点燃蜡烛,至蜡烛熄灭时,水对容器底部产生的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。熄灭时蜡烛所剩长度为 cm。(ρ蜡=0.9×103kg/m3)
【答案】变小;2。
【解析】解:蜡烛漂浮在水面上,受到的浮力等于重力,点燃蜡烛,至蜡烛熄灭时,蜡烛自身的重力减小,受到的浮力变小,根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,蜡烛排开的水的体积变小,液面会下降,根据p=ρgh可知容器底部受到水的压强变小;
ρ蜡=0.9×103kg/m3=0.9g/cm3,h蜡=14cm,h排=13cm;
设烛的截面积为S,则蜡烛的重力为G蜡=m蜡g=ρ蜡V蜡g=ρ蜡h蜡Sg;
设铁丝的重量为G铁,又因漂浮,故G蜡+G铁=G排水=ρ水V排g=ρ水Sh排g,
则有ρ蜡h蜡Sg+G铁=ρ水Sh排g,
0.9g/cm3×14cm×Sg+G铁=1.0g/cm3×S×13cm×g
则G铁=0.4g/cm3×Sg,
蜡烛熄灭时设烛长为L,因蜡烛燃烧到与水面平齐处即被水熄灭,故此时蜡烛和铁丝共同处于悬浮状态,
则有:G蜡剩+G铁=G排水′,
即:ρ蜡LSg+G铁=ρ水LSg
ρ蜡LSg+0.4g/cm3×Sg=ρ水LSg
L===2cm。
45. (2021宁夏)如图所示,2020年11月10日8时12分,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10909米。它在10000米深处承受的海水压强约为__________。“奋斗者”号可以承受巨大的海水压强,安全载人潜入万米深海,依靠了我国自主研制的新型钛合金材料,这种材料强度高、韧性好,密度为4.5×103kg/m3。与使用钢铁相比,在承受相同的海水压强时,使用这种材料的好处之一是能增大有效载荷,其原因是________。为实现上浮与下潜,“奋斗者”号主要利用电磁铁在外部吸住一些压载铁或铁砂。为实现上浮逐步抛掉压载铁或铁砂,使其所受浮力__________重力。“奋斗者”号利用__________(选填“电磁波”或“超声波”)实现水下通信。(海水的密度约取、钢铁的密度为、g取)
【答案】 ①. 1.0×108 ②. 新型钛合金材料比钢材密度小,质量相同时,体积更大 ③. 大于 ④. 电磁波
46. (2021枣庄)如图是小聪同学利用水。弹簧测力计和金属块测量某液体密度的情景。根据图中信息可知,金属块的重力是______N,金属块在水中受到的浮力是______N,所测液体的密度是______。(取)
【答案】 (1). 4.8 (2). 2 (3).
47.(2021泸州) 2020年11月10日8时12分,奋斗者号在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度为10909m。奋斗者号在加速下潜过程中浮力______重力(选填“大于”“等于”或“小于”),下潜到1.0×104m深处时受到海水的压强为______Pa。能承受如此大的压强,归功于我国最新研制的钛合金材料,该合金密度为4.5g/cm3,假如有9×103kg该材料,其体积为______m3(g取10N/kg,海水密度取1.03×103kg/m3)。
【答案】 (1). 小于 (2). 1.03×108 (3). 2
【解析】[1]奋斗者号受竖直向下的重力和竖直向上的浮力加速下潜,则浮力小于重力。
[2]下潜到1.0×104m深处时受到海水的压强
[3]合金块的密度
合金块的体积
48. (2021福建)如图,将一边长为10 cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中、木块静止时露出液面的高度为2 cm,液面比放入前升高1 cm,容器底部受到液体的压强变化了80 Pa,则木块底部受到液体压强为______Pa,木块受到的浮力为______N。
【答案】 ①. 640 ②. 6.4
【解析】[1]木块放入液体后,液面升高的高度,容器底部受到液体的压强变化,由可知,液体密度
木块边长10cm,静止时露出液面的高度为2cm,所以木块底浸在液体中的深度
木块底部受到液体压强
[2]木块排开的液体的体积
木块受到的浮力
49. (2021临沂)2021年4月23日,海军三型主战舰艇--------长征18号艇,大连舰、海南舰在海南三亚某军港集中交接入列。中共中央总书记、国家主席、中央军委主席习近平出席交接入列活动并登上舰艇视察,如图所示的大连舰满载排水量大12300t,则其满载时受到的浮力为______N(g取10N/kg);舰载直升机起飞后,大连舰受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”);两只舰艇不能近距离高速并排航行,是由于两舰艇间水的流速越大,压强越______,容易相撞。
【答案】 (1). 1.238 (2). 变小 (3). 小
【解析】[1] 满载排水量
m排=12300t=1.23107kg
由阿基米德原理可得其满载时受到浮力
F浮=G排=m排g=1.23107kg10N/kg=1.23108N
[2] 舰载直升机起飞后,大连舰自重力变小因大连舰仍然漂浮,所以根据物体浮沉条件可知,大连舰受到的浮力变小。
[3] )当两舰艇高速并排航行时,两舰艇之间水的流速大,压强小,容易发生撞船事故,故不能并排行驶。
50. (2021安顺)如图所示,将生鸡蛋浸没在装有适量白醋的烧杯中,反应产生的气泡会附着在蛋壳表面,随着表面气泡的增加,鸡蛋慢馒上浮。请分析说明附着大量气泡的鸡蛋上浮的原因。(不考虑白醋密度和鸡蛋质量的变化)
【答案】气泡不断附着在蛋壳表面,整体(鸡蛋)V排增大,ρ液不变,由F浮=ρ液gV排可知,F浮增大,G蛋不变,当F浮>G蛋,鸡蛋上浮。(或气泡不断附着在蛋壳表面,整体(鸡蛋)V总增大,整体(鸡蛋)m不变,整体(鸡蛋)平均密度ρ减小,ρ液不变,ρ<ρ液,鸡蛋上浮。)
51. (2021贵港)如图所示一个鸡蛋在水中下沉,请作出鸡蛋所受力的示意图。(不考虑鸡蛋与水之间的摩擦)
【答案】
52.(2021滨州)画出图中漂浮在水面上小球受力的示意图。
【答案】
53. (2021安徽)小华按图示的步骤进行探究浮力的实验;
A. 在弹簧测力计下悬桂个金属球,如图甲所示,弹簧测力计的示数为2.6N;
B. 将金属球浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示;
C. 将金属球从水中取出并擦干水分,再将它浸没在另一种液体中,弹簧测力计的示数如图丙所示。
由实验可知,金属球浸没在水中时受到的浮力大小为______N,图丙中液体的密度______(选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
【答案】 (1). 1.0 (2). 小于
【解析】[1]甲图中弹簧测力计的示数等于金属球的重力。由图乙可知,弹簧测力计分度值为0.2N,则金属球浸没在水中时弹簧测力计的示数为1.6N。故金属球浸没在水中时受到的浮力大小为
F浮=G-F示=2.6N-1.6N=1.0N
[2]由图丙可知,弹簧测力计的示数为1.8N,则金属球浸没在液体中时受到的浮力大小为
=G-=2.6N-1.8N=0.8N
与浸没在水中相比,金属球排开液体的体积相同,在液体中受到的浮力小于在水中受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排可知,图丙中液体的密度小于水的密度。
54. (2021安顺)空气对运动物体有阻碍作用,这就是我们常说的空气阻力(f)。空气阻力的大小与哪些因素有关呢?根据生活经验发现:无风的环境中,人散步时几乎感受不到空气阻力,快跑时就明显感受到空气阻力。由此猜想:空气阻力的大小可能与物体运动的速度有关。
为了验证这一猜想,准备了如下器材:充气的气球、无弹性细线、钩码、弹簧测力计、刻度尺、铁架台、带连拍照相功能的手机(该手机每隔相同时间对物体拍摄一次)。
如图甲所示以气球为研究对象,在气球下方用细线悬挂钩码,保持钩码底部与刻度尺的某一刻度线相平,释放气球并用手机记录钩码竖直下落过程的位置。(气球和钩码的运动情况相同,可将两者视为一个整体)
请回答下列问题:
(1)将刻度尺固定在水平放置的铁架台上时,如何检验刻度尺是否竖直?写出你的办法:______;
(2)用不同质量的钩码进行实验,选取相同时间间隔的多张照片组合对比:第一次记录钩码位置如图乙所示,可判断钩码从位置______(填序号)开始匀速下落;增加钩码质量继续实验,再次记录钩码位置如图丙所示。对比乙、丙两图可知:在图______中,气球匀速下落的速度较大;
(3)若不考虑气球所受的浮力,气球和钩码匀速下落时,其重力和空气阻力是一对平衡力,于是用弹簧测力计测量气球和钩码静止时的总重,便可推导阻力大小。由上述实验可得:气球运动的速度越大,受到的空气阻力______;
(4)以上实验过程均没有考虑气球所受浮力,那么气球受到的浮力对空气阻力大小的推导结果是否产生影响? ______请在答题卡虚线框中分别画出测量它们重力和匀速下落时的受力情况______、______,并结合受力情况写出理由。______(不考虑空气对钩码的作用力)
【答案】 ①. 用重垂线,观察细线与刻度尺是否平行 ②. 3 ③. 乙 ④. 越大 ⑤. 没有影响 ⑥. ⑦. ⑧. 见解析
【解析】(1)[1]在气球下方用细线悬挂钩码可视为重垂线,因重力的方向竖直向下,用重垂线观察细线与刻度尺是否平行。
(2)[2]根据图乙可知,前三次实验时间间隔通过的距离越来越大,从序号3开始相同的时间间隔内通过的路程保持不变,即可判断钩码从位置3开始匀速下落。
[3]对比乙、丙两图可知,在相同时间间隔内,图丙中物体通过的距离较大,根据,在图丙中,气球匀速下落的速度较大。
(3)[4]若不考虑气球所受的浮力,气球和钩码匀速下落时,其重力和空气阻力是一对平衡力,重力大小等于阻力大小。根据题意知,丙图中物体的质量较大,物体的重力较大,丙图中物体受到的阻力较大,而图丙中气球匀速下落的速度较大,由上述实验可得:气球运动的速度越大,受到的空气阻力越大;
(4)[5]实验过程中均没有考虑气球所受浮力,气球受到的浮力对空气阻力大小的推导结果没有影响。
[6]用弹簧测力计测量它们(处于静止状态)重力时,物体受到测力计竖直向上的拉力和竖直向上的浮力作用及竖直向下的重力作用,如下图所示:
[7]匀速下落时受到竖直向上的阻力作用和竖直向上的浮力作用及竖直向下的重力作用,如下右图所示:
[8]两次实验受到的浮力大小不变,第1个图中物体处于静止状态,受到平衡力的作用
……①
第2个图中,物体做匀速直线运动,物体受到平衡力的作用
……②
由①②两式可得
f=F拉
而F拉即为弹簧测力计所测重力的大小,因此,气球受到的浮力对空气阻力大小的推导结果不会产生影响。
55. (2021南京)如图所示,在透明密闭正方体塑料盒的上下左右四个面的中心处,挖出四个大小相同的圆孔,在孔的表面分别蒙上相同的橡皮膜a、c、b、d,抓住手柄将塑料盒竖直浸没到水中后静止。
(1)通过观察橡皮膜______(填字母)的形变可知,液体内部存在向上的压强。
(2)支持液体内部同一深度处各个方向压强大小相等的现象是橡皮膜______。
(3)不断增大塑料盒浸没后的深度,其受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】 (1). c (2). bd形变相同 (3). 变小
【解析】(1)[1]橡皮膜c下方有水,会受到向上的压强,故观察c。
(2)[2]由题,需要找同深度的橡皮膜,为bd,所以现象是bd形变相同。
(3)[3]不断增大塑料盒浸没后的深度,压强增大,橡皮膜发生形变,盒子体积变小,根据F浮=ρgV排,浮力减小。
56. (2021长春)某同学为探究影响浮力大小的因素,准备了大容器、高为h的柱形金属块和高为4h的柱形小桶,小桶的底面积是金属块底面积的2倍(不计小桶的质量和厚度,桶壁刻度均匀),探究过程如下:
(1)如图甲所示,将金属块放入小桶静止后,弹簧测力计示数为F。
(2)如图乙所示,使小桶浸入水中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为。
(3)如图丙所示,使小桶浸入某种液体(ρ液<ρ水)中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为。
小桶在图乙、图丙中所受浮力分别为、,其大小关系为___________说明浮力的大小与___________有关。
(4)在(3)的基础上,向小桶内缓慢加水,小桶底部所受水的压强逐渐___________。小桶内水的深度为H时停止加水,调节弹簧测力计的高度,使小桶浸入液体中的深度为2h时静止(小桶未触底),弹簧测力计示数为,则___________。
【答案】 ①. > ②. 液体密度 ③. 变大 ④. 11∶10
【解析】(3)[1][2]小桶在图乙、图丙中,浸入液体中深度相同,底面积相同,由V=Sh可知排开液体的体积相同,小桶在水中受到的浮力
F乙=F-=
小桶在液体中受到的浮力
F丙=F-=
所以
F乙>F丙
由于
ρ液<ρ水
可以得到物体受到的浮力与液体的密度有关。
(4)[3]向小桶内缓慢加水,深度变大,由p=ρgh可知,小桶底部所受水压强逐渐变大。
[4]小桶浸入某种液体中的深度为h时静止,弹簧测力计示数为,此时受到的浮力是,使小桶浸入液体中的深度为2h时静止(小桶未触底),此时受到的浮力是
F浮1=2F丙=2×=
小桶、金属块和水总重力
G总= F浮1+=+=F
水的重力
G水=G总-G=F-F=
G水=ρ水g(V-V金属)
G水=ρ水g(SH-Sh)=①
小桶在水中受到的浮力
F乙=F-=
ρ水gSh=②
由①和②得到
H∶h=11∶10
57.(2021岳阳)如图是“探究阿基米德原理”的实验,其步骤如下:
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出一满袋水的重力为2N(不计袋子厚度和重力);
(2)乙图,将水袋浸入水中,静止时弹簧测力计示数为1.2N,此时水袋所受浮力为 N;
(3)丙图,继续让水袋下沉,但未浸没,水袋所受浮力 (选填“变小”、“不变”或“变大”);
(4)丁图,水袋浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为0N。由此 (选填“能”或“不能”)得到结论:此时水袋受到的浮力等于它排开水所受到的重力;
(5)设丙图中水袋受到的浮力为F浮,排开水所受到的重力为G排,则F浮 G排(选填“=”或“≠”)。
【答案】(2)0.8;(3)变大;(4)能;(5)=。
【解析】解:(2)将水袋浸入水中,静止时弹簧测力计示数为1.2N,F浮=G﹣F示可知,此时水袋所受浮力为:F浮=G﹣F示=2N﹣1.2N=0.8N;
(3)将水袋逐渐浸入水中时,水袋排开的水的体积变大,弹簧测力计的示数逐渐变小,说明水袋受到的浮力变大;
(4)当水袋浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为0N,说明浮力等于重力,又因为排开水的体积等于袋内水的体积,排开水的重力等于袋内水的重力,得到结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小等于排开液体所受的重力;
(5)由阿基米德原理可知,物体受到的受力大小F浮与它排开水所受重力G排的关系与物体是否浸没无关。
58. (2021泰州)小明学习了阿基米德原理后,和物理兴趣小组的同学们利用图中的弹簧测力计、体积约为10cm3的实心金属块、细线、大烧杯、小桶、小垫块和水等器材,设计实验验证阿基米德原理。
(1)小明他们首先向老师汇报了自己的实验思路:
①用弹簧测力计分别测出空桶和金属块的重力为G1和G2;
②把大烧杯用小垫块垫起,使右边的溢水口斜向水下,在大烧杯中________水,过会儿把小桶放在大烧杯的溢水口下方;
③用弹簧测力计吊着金属块使其浸没到大烧杯的水中,记下弹簧测力计示数为F1;
④待大烧杯中的水不再溢出时,用弹簧测力计测出溢出的水和小桶的总重力为F2;若满足______(用所测物理量符号表示)等式成立就可以验证阿基米德原理。
(2)老师肯定了他们的实验思路,但提醒他们利用现有实验器材将无法完成实验,请你帮他们分析无法完成实验的原因是:___________。
(3)小明他们更换相关器材,顺利完成了实验,实验后小组成员又进行了交流,要验证阿基米德原理,金属块___________(选填“一定”或“不一定”)要浸没在水中。
【答案】 ①. 加满 ②. G2- F1= F2- G1 ③. 见详解 ④. 不一定
【解析】(1)[1]大烧杯只有加满水才能够充当溢水杯。
[2]物体所受浮力为
F浮= G2- F1
排开液体的重力
G排= F2- G1
要验证阿基米德原理,需要F浮= G排,即
G2- F1= F2- G1
(2)[3]体积10cm3的金属块,完全浸没在水中浮力为
F=ρgV=103kg/m3×10N/kg×10-5m3=0.1N
测力计分度值为0.2N,无法测量此数据。
(3)[4]因为浮力用测力计示数差值计算,排开液体的重力也用测力计差值计算,所以不需要金属块完全浸没。
59.(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。
60. (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。
61.(2021锦州)小明同学从家里带了两块形状规则的小木块到实验室测它们的密度.
(1)将天平放在水平台上,游码拨到标尺左端零刻度线处发现指针偏向分度盘中线的左侧,应向______(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,使横梁水平平衡.
(2)用天平测木块质量,平衡时砝码、游码如图甲所示。木块质量为______g.
(3)在量筒中装适量的水如图乙所示将木块用细针压没在量筒的水中液面与46mL刻度线相平,则木块密度为________kg/m3.
(4)若考虑到木块吸水,以上方法所测木块密度值偏______(选填“大”或“小”).
(5)小明换用不同的方法测另一个木块的密度,请帮助他把实验步骤补充完整.
①用弹簧测力计测出木块的重力,示数为F1 ;
②把一石块系在木块下,用测力计吊着木块和石块____________,静止时测力计的示数为F2;
③把挂在测力计下的木块和石块浸没在水中(如图丙) .静止时测力计示数为F3;
④木块密度表达式:ρ木=______(用 ρ水和测得的物理量表示,不考虑木块吸水).
【答案】
62.(2021达州)课外兴趣小组在“测量某液体密度”的实验中,实验步骤如下:
(1)如图甲所示,把天平放在水平台上,发现天平水平平衡时游码未归零,将游码归零后,为使天平水平平衡,应向______ (选填“左”“右”)调节平衡螺母。
(2)调节水平平衡后,进行以下实验操作:
①测得空烧杯的质量m0=33.4g;
②向烧杯中倒入适量待测液体,用天平测出烧杯和液体的总质量m1,如图乙所示m1= ______ g;
③将液体全部倒入量筒中,测出液体体积V,如图丙所示V= ______ cm3;
④待测液体的密度ρ= ______ kg/m3。
(3)实验结束后,爱思考的小敏指出,以上实验过程中,烧杯中会残留部分液体导致所测密度______ (选填“偏小”“偏大”“不变”),于是她提出另一种测量液体密度的方案。实验器材有弹簧测力计、细线、金属块(不吸水、不沾水)、两个烧杯、足量的水和待测液体。简要步骤如下:
①分别往两个烧杯中倒入适量的水和待测液体;
②将金属块挂在弹簧测力计下,静止时测力计示数记为F1;
③将金属块浸没在水中(未接触烧杯底和烧杯壁),静止时测力计示数记为F2;
④将金属块浸没在待测液体中(未接触烧杯底和烧杯壁),静止时测力计示数记为F3;
⑤待测液体的密度ρ液= ______ (用ρ水及测得的物理量表示)。
【答案】右 66.4 30 1.1×103 偏大 F1−F3F1−F2ρ水
【解析】解:(1)由甲图可知,将游码归零后,天平横梁左端下沉,指针偏向分度盘左侧,应向右调节平衡螺母使天平水平平衡;
(2)由乙、丙两图可知,液体和烧杯的总质量m1=66.4g,液体体积V=30cm3,液体密度ρ=m液V=66.4g−33.4g30cm3=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3;由于将烧杯中液体全部倒入量筒时,烧杯中有液体残留,使所测体积偏小,在质量一定时,由公式ρ=mV可知,所测液体密度偏大;
(3)当金属块浸没在水和液体中时,V排液=V排水=V金,由公式F浮=G−F示和F浮=ρ液gV排可得:
V排液=V排水=F浮水ρ水g=F1−F2ρ水g……①
ρ液= F浮液gV排液=F1−F3gV排液……②
由①②可得:ρ液=F1−F3F1−F2ρ水.
故答案为:右;66.4;30;1.1×103;偏大;ρ液=F1−F3F1−F2ρ水.
63. (2021新疆)我国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟万米深处多次成功坐底,标志着我国在载人深潜领域达到了世界领先水平。
(1)大洋万米深处的声音是由物体的______产生的, 在海水中的传播速度______(填“大于”“小于”或“等于”)340 m/s。“奋斗者”号的画面是通过微细光缆传给海面上的保障船的,说明______波可以传递信息。
(2)为保障“奋斗者”号在水下平稳运行不易侧翻,应将密度较小的浮力材料安装在“奋斗者”号的______(填“顶”或“底” )部。“奋斗者”号坐底时可视为悬浮状态,当抛掉其舱底外部质量为2t、密度为8×103kg/m3的压载铁后开始加速上升,此时“奋斗者”号受力______(填“平衡”或“不平衡”);当海水的阻力增大到一定值时,“奋斗者”号开始匀速上升,此时其受到的海水的阻力为______N(海水的密度取1×103kg/m3)。
【答案】 (1). 振动 (2). 大于 (3). 光 (4). 顶 (5). 不平衡 (6). 1.75×104
64. (2021吉林)小明想利用天平测量木块的密度(不考虑木块吸水),如图所示,实验方法如下:
(1)测量前,在调节天平平衡时,发现指针位置如图甲所示,应向___________端调节平衡螺母,使天平横梁平衡,然后利用调好的天平测出木块的质量为。
(2)如图乙所示,在杯子中倒入适量的水,测出杯子和水的总质量为__________。
(3)如图丙所示,将一个金属块放在木块上,一起放入杯子中,使木块恰好浸没在水中,测出此时的总质量为,木块受到的浮力为__________,木块的密度为__________。(取)
【答案】右 102 0.3 0.6
65.(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)=。
66. (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。
67. (2021大庆)某物理兴趣小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”时,做了如图甲所示实验,图中底面积为50cm2的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内盛有适量的水,底面积为25cm2的实心圆柱形物体A用轻质细线悬挂在弹簧测力计下端。图乙为物体A缓慢下移过程中,弹簧测力计示数F与物体A下表面浸入深度h的关系图象。(实验过程中容器内水足够深且不会溢出物体A不会接触到容器底部,,)
(1)图甲中弹簧测力计示数F为______N。
(2)物体A位于时,向水里加入适量的食盐并搅拌,稳定后发现弹簧测力计的示数F变小,说明浮力的大小与液体的密度______(选填“有关”或“无关”)。
(3)利用图乙数据,可求出物体A的密度为______kg/m3。
(4)h从0增到10cm时,水对容器底部的压强增大了______Pa。
【答案】(1)2.4;(2)有关;(3)1.4×103;(4)1000。
【解析】解:
(1)图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数F1=2.4N;
(2)物体A位于h=10cm时,物体全部浸没,向水里加入适量的食盐并搅拌,弹簧测力计的示数变小,浮力增大,说明浮力的大小与液体密度有关;
(3)由图乙知,物体浸没时测力计的示数为1N,可知此时受到的浮力F浮=G﹣F=3.5N﹣1N=2.5N;
根据F浮=ρ水gV排,可知A物体的体积为V=V排==2.5×10﹣4m3,
物体的密度为ρ====1.4×103kg/m3;
(4)h从0增到10cm时,物体全部浸没,水上升的高度△h===0.1m,
水对容器底部的压强增大△p=ρg△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
故答案为:(1)2.4;(2)有关;(3)1.4×103;(4)1000。
68.(2021绥化)小明发现橙子在水中下沉,他用实验测量它的密度。(5分)
(1)将托盘天平放在水平桌面上,把游码放到标尺左端的零刻度线处,调节_____________直到指针指在分度盘中线处。
(2)用调节好的天平称橙子的质量,当天平重新平衡时,所用砝码和游码在标尺上的位置如图所示,则橙子的质量是_____________g.利用排水法测出橙子体积是150cm3,则橙子的密度为_____________g/cm3。
(3)做完实验整理器材时,小明发现天平上的砝码有一个生锈了,这会导致测量的质量_____________。(选填“偏大”或“偏小”)
(4)小明换了一种测量方法,在薄壁透明小水槽中注入适量的水,将其置于水平桌面上。让空烧杯漂浮在水面上,测出水的深度为h;再将橙子放入烧杯中,此时烧杯仍漂浮在水面上,测出水深为h1;最后将橙子取出放入水槽中,烧杯仍漂浮在水面上,橙子沉底后,浸没在水中,测出水深为h2,由此可求出橙子密度ρ橙=_____________(用字母表示)。(整个过程中水没有溢出,且橙子不吸水)
【答案】(1)平衡螺母
(2)162 1.08
(3)偏小
(4)(或
69.(2021铁岭、葫芦岛)测量物质的密度。
天平放在水平台上,使游码归零,指针指在分度盘中找右侧,应向 ▲ (填“左”或“右”)侧调节天平的平衡螺母,使天平平街
(1)小明测量石块密度的过程:
①在量筒中倒入适量的水,测出水的体积为54cm3
②如图甲所示用细线系住石块并将其浸没在量筒的水中,读出水面对应的则度为 ▲ c㎡
③用天平测出石块质量如图乙所示。
计算出石块的密度为 ▲ g/cm3,小明发现按照上面的实验顺序会使测量的石块密度偏 ▲ ,合理的排序应为 ▲ (填序号)。
(3)小明测量家中一个蜡块的密度,他用一个梯形桶和一个圆柱形薄壁玻璃杯、水、油和刻度尺完成了测量(已知蜡块的密度大于油的密度,小于水的密度)。
①如图丙在梯形桶中加入适量的 ▲ (填“水”或“油”),在回柱形玻璃材中加入适量的另一种液体,将其放入桶中漂浮,用刻度尺测出玻璃杯中液的深度为h1,玻璃杯浸入桶中液体的深度为h2,
②将蜡块放入玻璃杯的液体中,玻璃杯仍然漂浮,用刻度尺测出玻璃杯中液的深度为h3,玻璃杯浸入桶中液体的深度为h4:
③蜡块密度的表达式为:ρ蜡= ▲ (水的密度为ρ水.)
【答案】左 64 2.12 大 ③①②或①③② 水
70.(2021滨州)小滨为了鉴定奶奶珍藏的一件金属饰品是否用纯金制成,他利用天平、细线、量筒和水等器材测量饰品的密度。
(1)把天平放置在 桌面上,把游码放到标尺左端的 处,发现指针如图甲所示,此时应将平衡螺母向 调节,使天平横梁平衡。
(2)用天平测量出饰品的质量。天平平衡后,右盘中的砝码和游码的位置如图乙所示,饰品的质量是 g。
(3)把饰品浸没在量筒水中前后的情况如图丙所示(忽略细线的体积),饰品的体积是 cm3。
(4)小滨通过所测数据计算出饰品的密度是 g/cm3,从而说明饰品 用纯金制成的(金的密度ρ金=19.3g/cm3)。
(5)小滨又尝试用阿基米德原理测量所购牛奶的密度,他把一个铝块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铝块在空气中时弹簧测力计的示数是F1;把铝块浸没在牛奶中时弹簧测力计的示数是F2。已知铝的密度为ρ铝,则牛奶的密度表达式ρ牛奶= (用F1、F2、ρ铝来表示)。
【答案】水平 零刻度线 左 10 是
71.(2021昆明)“天向一号”火星探测器是中国人民的骄傲,因为它是我国首次登陆火星的探测 器。着陆火星的“祝融号",质量为240kg,在牵引力的驱使下,30min匀速运动了 100m, 假设祝融号在火星上受到的阻力是其在火星上所受重力的0.06倍,己知g火=0.38g,火星表面大气密度是地球表面大气密度的0.01倍,g取10N/kg。
求:
(1)祝融号所受的阻力;
(2)在这段时间内牵引力做的功;
(3)同一物体在地球大气中受到的浮力与它在火星大气中受到的浮力之比。
【答案】
72. (2021福建)为节约用水,小华为农场的储水箱设计了一个自动抽水控制装置。如图,水箱高为1 m,容积为0.8m3。在空水箱底部竖直放置一重5N的长方体,长方体高为1m、底面积为0.02m2,上端通过绝缘轻杆与控制电路的压敏电阻R接触,此时压敏电阻受到的压力为零。压敏电阻R的阻值随压力F的增大而减小,部分数据如下表。控制电路电源电压U=12V,定值电阻R0为保护电阻。当控制电路的电流I≥0.5A时,电磁铁将衔铁吸合,工作电路断开,水泵停止给储水箱抽水。
(1)若水泵的额定功率为440W,正常工作时通过的电流是多少?
(2)要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作,R0应为多少?
(3)从水箱顶部给空水箱注满水的过程中,水的重力所做的功是多少?
【答案】(1)2A;(2)10Ω;(3)3900J
【解析】解:(1)正常工作时通过的电流是
(2)长方体体积
V=Sh=0.02m2×1m=0.02m3
装满水时长方体浮力为
F浮=ρgV=103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N
对压敏电阻压力
F=200N-5N=195N
此时压敏电阻为14Ω,R0应为
(3)水体积为
水的重力
重心高度变化为0.5m,所以水的重力所做的功是
答:(1)若水泵的额定功率为440W,正常工作时通过的电流是2A;
(2)要使储水箱装满水时水泵恰能自动停止工作,R0应为10Ω;
(3)从水箱顶部给空水箱注满水的过程中,水的重力所做的功是3900J。
73. (2021鄂州)如图甲所示,一轻质弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体物块上。已知物块的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为15cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物块上表面与水面相平,此时水深30cm。
(1)该物块受到水的浮力;
(2)该物块的密度;
(3)打开出水口,缓慢放水,当弹簧恢复原状时,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)0.5×103kg/m3;(3)1.0×103Pa
【解析】解:(1)物块刚好完全浸没在水中时
V排=V物=(0.1m)3=10-3m3
物块所受浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10/kg×10-3m3=10N
(2)由图甲可知,当物块上表面与水面相平时,物块上表面距容器底的距离:h=30cm,弹簧伸长的长度
ΔL=30cm-10cm-15cm=5cm
由图乙可知,此时弹簧对物块的拉力F拉=5N,物块的重力
G物=F浮-F拉=10N-5N=5N
物块的密度
ρ物====0.5×103kg/m3
(3)当弹簧恢复原状时,L弹簧=15cm,此时物块受到的浮力
F浮′=G物=5N
则物块排开水的体积
V排′===5×10-4m3
物块浸入水中深度
h浸===0.05m
此时水的深度
h′=L弹簧+h浸=0.15m+0.05m=0.2m
放水前后水对容器底部压强的变化量
Δp=p-p′=ρ水g(h-h′)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.3m-0.2m)=1.0×103Pa
答:(1)该物块受到水的浮力为10N;
(2)该物块的密度为0.5×103kg/m3;
(3)放水前后水对容器底部压强的变化量为1.0×103Pa。
74. (2021荆门)2021年4月25印度尼西亚的一艘排水量1390吨的潜艇在海下300m处断裂,通过水下搜索发现了海面下850m处的失事潜艇。应印方要求,我国派出排水量为7000吨的军舰协助施救。为了安全打捞一块排水体积为20m3的残骸,须进行相关的数据分析。假设残骸出水前以0.5m/s的速度向上做匀速直线运动,起重机的拉力1.5×106N。已知海水密度为1.03×103kg/m3。求:
(1)此潜艇残骸在海底受到的浮力;
(2)850m深处海水的压强;
(3)残骸在海水中向上做匀速直线运动时起重机的功率。
【答案】(1);(2);(3)
【解析】解:(1)此潜艇残骸在海底受到的浮力
(2)850m深处海水的压强
(3)起重机的功率
答:(1)此潜艇残骸在海底受到的浮力为;
(2)850m深处海水的压强为;
(3)残骸在海水中向上做匀速直线运动时起重机的功率为。
75. (2021常州)2021年4月21日,印度尼西亚“南伽拉”402号潜艇在巴厘岛附近海域训练。
(1)下潜过程中,潜艇受到海水压强的变化情况为 ___________。
(2)在某一深度,由于潜艇老旧,艇身破裂沉入海底,应印度尼西亚请求,中国派出“永兴岛”号打捞船展开救援。如图甲所示,打捞船向海底竖直发射超声波,1.1秒后收到回波信号,已知声音在海水中传播速度是1500m/s,海洋该处的深度是 ___________m。
(3)打捞船利用绳子以0.5m/s的速度竖直向上匀速吊起一块潜艇残骸,绳子拉力F与时间t的关系如图乙所示,已知ρ海水=1.1×103kg/m3,g取10N/kg,不计海水对残骸的阻力,问:
①残骸的密度有多大?( )
②拉力F功率的最大值有多大?( )
【答案】 ①. 变大 ②. 825 ③. ④. 3.95×103W
【解析】(1)[1]下潜过程中,深度增加,根据p=ρgh,潜艇受到海水压强变大。
(2)[2]海洋该处的深度是
(3)①[3]由图可知,残骸重力为7.9×103N,残骸完全浸没时,浮力为
F浮=7.9×103N-6.8×103N=1.1×103N
残骸体积为
残骸的密度
②[4]拉力F功率的最大值
P=F最大v=7.9×103N×0.5m/s=3.95×103W
76.(2021天津)水平桌面上有一底面积为5S0的圆柱形薄壁容器,容器内装有一定质量的水。将底面积为S0、高为h0的柱形杯装满水后(杯子材料质地均匀),竖直放入水中,静止后容器中水的深度为上 12 h0 , 如图所示;再将杯中的水全部倒入容器内,把空杯子竖直正立放入水中,待杯子自由静止后,杯底与容器底刚好接触,且杯子对容器底的压力为零,容器中水的深度为 23 h0 , 如图所示,已知水的密度为ρ0 , 求:
(1)空杯子的质量;
(2)该杯子材料的密度。
【答案】 (1)解:由题意可知,再将杯中的水全部倒入容器内,把空杯子竖直正立放入水中,待杯子自由静止后,杯底与容器底刚好接触,且杯子对容器底的压力为零,容器中水的深度为 23 h0 , 则可知F浮=G,可得 23ρ0gS0h0=mg
推导出空杯的质量 m=23ρ0S0h0
答:空杯子的质量为 23ρ0S0h0 ;
(2)材料的体积为 V=S0h0−(23h0−12h0)(5S0−S0)=13S0h0
材料的密度为 ρ=mV=23ρ0S0h013S0h0=2ρ0
答:该杯子材料的密度为 2ρ0 。
77.(2021江西)地球气候变暖,冰川熔化加剧,是造成海平面变化的原因之一。小明同学根据所学知识,通过比较冰川完全熔化成水后水的体积与冰川熔化前排开海水的体积,就能推断海平面的升降。如图13 所示,是冰川漂浮在海面上的情景,若冰川的质量为m 冰,海水的密度为ρ海,水的密度为ρ水,且ρ海>ρ水,g 用符号表示。求:
①冰川熔化前受到的浮力;
②冰川熔化前排开海水的体积;
③冰川完全熔化成水后水的体积;
④推断海平面的升降,并说明理由。
【答案】
78.(2021南充)如图所示,图甲是某大型起吊装置,图乙是其机械起吊部分的简化示意图,已知物体A质量为,底面积为,不计绳重量、机械部分摩擦和水的阻力,请完成以下问题
(1)起吊前物体A静止在地面上,其对地面的压强是多少?
(2)如图乙所示,当绳子自由端的拉力为时,地面对物体A的支持力为,增加绳子自由端的拉力后物体A被成功匀速提升,请计算此时整个机械的机械效率.
(3)工人师傅利用该装置将另一物体B以的速度匀速放入水中过程中,绳子拉力功率随时间变化关系如图丙所示,请计算物体B的密度.
【答案】解:(1)物体A的重力为:
物体A静止在地面上,物体对地面的压强为:
(2)物体静止在地面时滑轮组对物体A的拉力为:
根据得:
动滑轮的重力为:
提升重物过程中所做有用功为:
提升重物过程中所做的额外功为:
滑轮组的机械效率为:
(3)由得,物体B未接触水面前绳子的拉力为:
由得,物体B的重力为:
又因为物体B全部浸没在水中时绳子的拉力为:
所以物体B全部浸没在水中时滑轮组对物体B的拉力为:
物体B在水中所受浮力为:
根据得,物体B的体积为:
由得,物体B的密度为:
79.(2021德阳)如图所示,圆柱形容器中盛有某种液体,该液体的密度为0.8×103 kg/m3.一个体积为1000 cm3、重力为6 N的实心物体被细线系在容器底部,此时液体的深度为60 cm。求:
(1)液体对容器底部的压强;
(2)细线对物体的拉力;
(3)剪断细线后,物体最终露出液体表面的体积。
【答案】(1)4.8×103Pa (2)2N (3)250cm3
【解析】(1)由 p=ρgh 可知,液体对容器底部的压强:p=ρgh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.6m=4.8×103Pa。
答:液体对容器底部的压强为 4.8×103Pa 。
(2)由阿基米德原理可知,此时物块受到的浮力为F浮=ρgV排=ρgV物=0.8×103kg/m3×10N/kg×1000×10−6m3=8N。物体受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、拉力,物体处于静止状态,所以细绳对物体的拉力:F=F浮−G=8N−6N=2N。
答:细线对物体的拉力为2N 。
(3)剪断细绳后,物体将上浮,最终漂浮,漂浮是浮力等于重力,则漂浮是排开液体的体积为V排'=F浮ρ液g=Gρ液g=6N0.8×103kg/m3×10N/kg=7.5×10-4m3=750cm3。所以物体最终露出液体表面的体积:V露=V−V排'=1000cm3−750cm3=250cm3。
答:剪断细线后,物体最终露出液体表面的体积为250cm3。
80.(2021广元)如图所示,图甲是一盛有水的圆柱形容器,置于水平桌面上,容器内水深为0.3 m,容器的底面积为0.04 m2,图乙是一质量均匀的塑料球,密度为0.2×103 kg/m3(g取10 N/kg)。求:
(1)容器中水的质量;
(2)距容器底部0.2 m处A点液体的压强;
(3)把塑料球放入该容器中,用了16 N的力恰好使其完全浸没在水中(图丙),塑料球的重力多大?
【答案】(1)12 kg (2)1000 Pa (3)4 N
【解析】(1)容器中水的质量:m=ρV=ρSh=1×103kg/m3×0.04m2×0.3m=12kg。
答:容器中水的质量12 kg。
(2)距容器底部0.2 m处A点此位置液体的深度为0.1 m,液体的压强:p=ρgh'=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
答:距容器底部0.2 m处A点液体的压强1000 Pa。
(3)设球的体积为V,根据小球受力情况可知:F浮=F压+G,ρgV=F压+ρ'gV,
1×103kg/m3×10N/kg×V=16N+0.2×103kg/m3×10N/kg×V,
解得:V=2×10−3m3。
塑料球的重力:G=ρ'gV=0.2×103kg/m3×10N/kg×2×10−3m3=4N。
答:塑料球的重力为4 N。
81.(2021温州)图甲所示为一种水下滑翔机,图乙是其部分结构示意图。该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移,从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的,再结合其它技术即可滑行,以执行海洋环境的监测任务。
(1)该滑翔机具有低能耗、高续航的特点,电池一次充电后能提供1千瓦时电能。它在整个运动过程中前进速度保持0.2米/秒,但只有9%的时间耗电,耗电时功率仅为4瓦。该滑翔机充电一次总共能航行的路程为多少千米?
(2)该滑翔机总重515牛。当外油囊中无油时,滑翔机排开水的体积为0.0495米3。已知海水密度随深度变化情况如图丙所示。当该滑翔机在600米深度悬浮时,外油囊中油的体积为多少米3?(忽略海水压强对油和滑翔机外壳体积的影响)
【答案】(1)2000千米 (2)0.0005米3
82.(2021毕节)3月23日因巨型货轮“长赐”号在苏伊士运河新航道搁浅,导致苏伊士运河“瘫痪”,引发广泛关注。“长赐”号长约400m,宽约59m,满载时总质量为2.2×105t,吃水深度16m(是指船舶浸入水下部分的最大深度),是目前营运的巨型船舶之一。标准集装箱的尺寸约为:12m(长)×2.5m(宽)×2.4m(高)。求:
(1)一个集装箱总质量为30t,平放在水平地面上,集装箱对地面的压强p1。
(2)满载时船底受到海水的压强p2。
(3)满载时船受到的浮力F浮。
【答案】解:(1)集装箱对水平地面的压力
F=G=mg=30t×10N/kg=3×104kg×10N/kg=3×105N;
集装箱在水平地面上的受力面积S=ab=12m×2.5m=30m2;
集装箱对水平地面的压强p=FS=3×105N30m2=1×104Pa;
(2)船底所受海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×16m=1.648×105Pa;
(3)轮船满载时的总质量为2.2×105t=2.2×108kg,
满载时总重:G总=mg=2.2×108kg×10N/kg=2.2×109N,
因为轮船漂浮,所以F浮=G总=2.2×109N。
答:(1)集装箱对地面的压强是1×104Pa;
(2)满载时船底受到海水的压强是1.648×105Pa;
(3)满载时船受到的浮力是2.2×109N。
83.(2021乐山)工人用如图所示装置从水井中匀速吊起一个重为800N的物体,所用拉力F为250N,20s内物体上升了6m(物体的上表面始终未露出水面),已知动滑轮重20N,绳重及摩擦均忽略不计。求:
(1)20s内绳子自由端A移动的距离;
(2)拉力F做功的功率;
(3)物体在水中所受浮力的大小。
【答案】(1)12m;(2)150W;(3)320N
【解析】
84.(2021东营)如图是某科技小组设计的打捞装置示意图,已知被打捞的合金块密度为4×103kg/m3,体积为0.01m3。每个滑轮重100N,绳重和摩擦均忽略不计。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)合金块下表面距水面5m时,求合金块下表面所受水的压强。
(2)合金块未露出水面时,求合金块受到的浮力。
(3)完全露出水面后,合金块在5s内匀速上升了2m,求人的拉力及其功率。
【答案】(1)合金块下表面所受水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=2×104Pa;
(2)因为金属块浸没水中,所以金属块排开水的体积:
V排=V金=0.01m7;
金属块所受的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m6×10N/kg×0.01m3=100N;
(3)由ρ=可得金=ρ合金V金=2×103kg/m3×4.01m3=40kg,
G金=m金g=40kg×10N/kg=400N,
完全露出水面后,人所用拉力F=金+G动)=(400N+100N)=250N,
绳子自由端移动的距离s=2h=4×2m=4m,
人的拉力做功W=Fs=250N×4m=1000J,
拉力的功率P===200W。
答:(1)合金块下表面所受水的压强为5×106Pa;
(2)合金块受到的浮力为100N。
(3)人的拉力为250N,其功率为200W。
85. (2021包头)如图(a)为长方体形状容器的截面图,左有两面、可以抽出,、为轻质薄挡板,将容器均匀分割成3个边长为10cm的正方体密闭容器甲、乙、丙。甲容器中有0.5kg水,乙容器中固定一个质量为1.7kg的金属块,丙容器中有0.5kg盐。(容器壁厚度和质量均不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)求甲容器中,水对容器底部的压强;
(2)将容器放入装有4.5L水的水槽中、如图(b)所示。求容器静止后露出水面的高度;
(3)将、抽出,容器下沉浸没在液体中(设液体混合时,液体体积总量保持不变,盐全部溶于水后液体体积保持不变),求容器最终对水槽底部的压强。
【答案】(1)500Pa;(2)0.01m;(3)200Pa
86. (2021海南)为了增强中学生体质,进一步加强防溺水教育,学校组织学生进行游泳训练。(水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)小东在一次游泳训练中,游20m所用的时间为40s,则他游泳的平均速度是多少m/s?
(2)如图所示,小东手上佩戴的防溺水安全手环是水上救生设备,携带非常方便,手环里的安全气囊充气后的体积是1.7×10-2m3,当它完全浸没在水中时受到的浮力为多少N?
(3)小东质量为50kg,他站立在泳池岸上,双脚与水平地面的总接触面积是500cm2,他对水平地面的压强是多少Pa?
(4)小东在泳池岸上看到池水的深度比实际深度要浅,正如古诗所说“潭清疑水浅”,请用光学知识分析其中原因。
【答案】(1);(2)170N;(3);(4)因为光从水斜射入空气时发生了折射,折射光线远离法线(折射角大于入射角),人眼逆着折射光线向水中看去,会感觉水变浅了。
【解析】解:
(1)小东游泳的平均速度:v=st=20m40s=0.5m/s;
(2)因为安全气囊浸没在水中,所以V排=V物=1.7×10−2m3,
安全气囊完全浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.7×10−2m3=170N;
(3)因为在水平面上,则水平地面受到的压力:F=G=mg=50kg×10N/kg=500N,
受力面积:S=500cm2=5×10−2m2
小东对水平地面的压强:p=FS=500N5×10−2m2=104Pa;
(4)因为光从水斜射入空气时发生了折射,折射光线远离法线(折射角大于入射角),人眼逆着折射光线向水中看去,会感觉水变浅了。
答:(1)小东游泳的平均速度是0.5m/s;
(2)安全气囊完全浸没在水中时受到的浮力为170N;
(3)小东对水平地面的压强为104Pa;
(4)因为光从水斜射入空气时发生了折射,折射光线远离法线(折射角大于入射角),人眼逆着折射光线向水中看去,会感觉水变浅了。
87. (2021邵阳)由于环境污染,全球气候变暖,导致南极洲冰川开始大面积熔化,海面上出现大量浮冰,现有一块60t的浮冰漂浮在海面上,假设附近海域的海水密度近似为水的密度,冰的密度为。请解决下列问题:
(1)水下5米深处海水产生的压强是多少?
(2)浮冰受到的浮力是多少?
(3)如果海面所有浮冰全部熔化后,请分析说明是否会对海平面水位造成影响。
【答案】(1);(2);(3)如果海面所有浮冰全部熔化后,对海平面水位不会造成影响
88.(2021南通)如图所示为南通“濠河国际龙舟邀请赛”的比赛场景。500m直线赛项目的冠军队所使用龙舟的质量为300kg,运动员总质量为1500kg,比赛用时2min30s。假设比赛中龙舟作匀速直线运动,且龙舟受到的阻力是龙舟和运动员总重力的0.1倍,g取10N/kg。求:
(1)龙舟的重力;
(2)运动员坐上龙舟后龙舟排开水的体积;
(3)比赛过程中龙舟获得的动力做功的功率。
【答案】(1)龙舟的质量为300kg,龙舟的重力G=mg=300kg×10N/kg=3000N。
(2)运动员总质量为1500kg,运动员的重力,
运动员和龙舟的总重,
因为整体漂浮,运动员坐上龙舟后龙舟受到的浮力等于运动员和龙舟的总重力,所以龙舟排开水的体积。
(3)龙舟受到的阻力是龙舟和运动员总重力的0.1倍,故阻力大小,
因比赛中龙舟做匀速直线运动,根据二力平衡条件,龙舟获得的动力,
所用时间,
比赛过程中龙舟获得的动力做功的功率。
89.(2021十堰)如图是我国自主研制的“准三代”96A式主战坦克,它采用100马力V型水冷涡轮增压柴油机,安装了先进的火控系统和多种光电技术应用,使火炮威力更大、火力反应时间更短、打击精度更高。该坦克具有潜渡功能,坦克重42t,高2.3m,每条履带与地面的接触面积为2m2。请利用给出的数据,求:(g取10N/kg)
(1)该坦克在水平路面行驶时,对地面的压强。
(2)坦克在深为5m的河水潜渡时,在坦克顶部面积为0.8m2的舱门受的河水的压力;
(3)坦克在该河段水中潜渡时,坦克对水平河床的压力为105N,该坦克的体积是多大?
【答案】解:(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压力:
F=G=mg=42×103kg×10N/kg=4.2×105N,
受力面积:S=2×2m2=4m2,
坦克对地面的压强:p=FS=4.2×105N4m2=1.05×105Pa;
(2)坦克顶部所处的深度:h=5m−2.3m=2.7m,
坦克顶部受到水的压强:p′=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.7m=2.7×104Pa,
舱门受到水的压力:
F′=p′S=2.7×104Pa×0.8m2=2.16×104N;
(3)坦克在水中潜渡,坦克对水平河床的压力等于坦克重减去受到的浮力,即F压=G−F浮,
则坦克受到的浮力:
F浮=G−F压=4.2×105N−105N=3.2×105N,
由F浮=ρgV排可得,坦克的体积:
V=V排=F浮ρ水g=3.2×105N1.0×103kg/m3×10N/kg=32m3。
答:(1)该坦克在水平路面上行驶时,对地面的压强为1.05×105Pa;
(2)坦克顶部的舱门受到水的压力为2.16×104N;
(3)坦克的体积为32m3。
【解析】(1)坦克在水平路面上行驶时,对地面的压力等于自身的重力,根据F=G=mg求出其大小,受力面积等于2条履带与地面的接触面积之和,根据p=FS求出坦克对地面的压强;
(2)已知坦克的高度和河底的深度可以得出坦克顶部所处的深度,利用液体压强公式p=ρgh得到坦克顶部受到水的压强,又知道受力面积,利用F=pS求出舱门受到水的压力;
(3)坦克在水中潜渡,坦克对水平河床的压力等于坦克重减去受到的浮力,据此求出坦克所受浮力,根据阿基米德原理求出坦克排开水的体积即为坦克的体积。
90.(2021宿迁)在探究影响浮力大小因素的实验中,老师提供了横截面积为20cm2的金属圆柱体如图甲所示。小明将圆柱体通过细线(体积和质量均不计)悬挂于弹簧测力计上,如图乙所示,静止时弹簧测力计的示数为2N。他将圆柱体慢慢放入水中。如图丙所示,当圆柱体有一半体积浸入水中时,弹簧测力计示数为1.2N。(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(1)将圆柱体竖直放于水平地面上时,求水平地面受到的压强。
(2)求圆柱体的体积。
(3)求圆柱体的密度。
【答案】(1)103Pa (2)1.6×10-4m3 (3)1.25×103kg/m3
91.(2021兰州A卷)如图甲所示的轻质杠杆,O为支点。用细线将质量为4kg、密度为4.0g/cm3的物体P悬挂在A点,同时在B点施加竖直向下的力F使杠杆水平平衡,OA:OB=1:2。撤去力F,用细线将密度为3.0g/cm3的物体Q悬挂在支点O的左侧,再将P、Q分别浸没在水和某种未知液体中,调节细线在杠杆上的悬挂点使杠杆再次水平平衡。如图乙所示,测得杠杆左、右测的力臂大小分别为L1和L2。然后将物体P、Q取出擦干后左右对调,再次将P、Q分别浸没在未知液体和水中,重新调节杠杆仍能水平平衡,测得杠杆左、右两侧的力臂大小分别为L1′和L2′。已知ρ水=1.0g/cm3,g=10N/kg,L1L1′=3L2L2′,杠杆足够长,在调节过程中P、Q始终未露出液面,也未与容器壁和底接触。求:
(1)力F的大小;
(2)物体P浸没在水中时受到的浮力;
(3)未知液体的密度。
【答案】解:(1)由题知,OA:OB=1:2,A点受到P的拉力大小等于P的重力,
根据杠杆的平衡条件有:F×OB=GP×OA=mPg×OA,
所以F=×mPg=×4kg×10N/kg=20N;
(2)由ρ=可得,物体P的体积:
VP===10﹣3m3,
物体P浸没在水中,V排P=VP,
受到水的浮力F浮=ρ水gVP=1.0×103kg/m3×10﹣3m3×10N/kg=10N;
(3)图乙中,将P、Q分别浸没在水和某种未知液体中,左、右测的力臂大小分别为L1和L2时,杠杆水平平衡,
根据G=mg=ρVg和F浮=ρ液gV排可得,Q对杠杆拉力:
FQ=GQ﹣F浮Q=ρQVQg﹣ρ液gVQ=(ρQ﹣ρ液)gVQ,
同理:P对杠杆的拉力:
FP=GP﹣F浮P=ρPVPg﹣ρ水gVP=(ρP﹣ρ水)gVP,
根据杠杆的平衡条件有:FQL1=FPL2,
即:(ρQ﹣ρ液)gVQL1=(ρP﹣ρ水)gVPL2﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
将P、Q分别浸没在未知液体和水中,即P、Q对调,重新调节杠杆仍能水平平衡,杠杆左、右两侧的力臂大小分别为L1′和L2′时,杠杆平衡,
P对杠杆的拉力F:
P′=GP﹣F浮P′=ρPVPg﹣ρ液gVP=(ρP﹣ρ液)gVP,
Q对杠杆拉力:
FQ′=GQ﹣F浮Q′=ρQVQg﹣ρ水gVQ=(ρQ﹣ρ水)gVQ,
根据杠杆的平衡条件有:FQ′L1′=FP′L2′,
即:(ρP﹣ρ液)gVPL1′=(ρQ﹣ρ水)gVQ L2′﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
①×②化简得:
(ρQ﹣ρ液)(ρP﹣ρ液)L1L1′=(ρP﹣ρ水)(ρQ﹣ρ水)L2 L2′,
由题知,L1L1′=3L2L2′,代入上式可得:
3(ρQ﹣ρ液)(ρP﹣ρ液)=(ρP﹣ρ水)(ρQ﹣ρ水),
3(3.0g/cm3﹣ρ液)(4.0g/cm3﹣ρ液)=(4.0g/cm3﹣ρ水)(3.0g/cm3﹣1.0g/cm3),
解得:ρ液=2.0g/cm3或ρ液=5.0g/cm3,
因为P、Q始终未露出液面且杠杆有拉力,所以P、Q的密度大于水和液体的密度,故ρ液=5.0g/cm3不合题意。
答:(1)力F的大小为20N;
(2)物体P浸没在水中时受到的浮力为10N;
(3)未知液体的密度为2.0g/cm3。
92.(2021湘潭)如图1所示,某打捞船打捞水中重物,A是重为600N的动滑轮,B是定滑轮,C是卷扬机,卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组AB竖直提升水中的重物,如图2所示,体积为0.3m3的重物浸没在水中,此时钢丝绳的拉力F的大小为1.0×103N,摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。问:
(1)当重物底部位于水面下5m深处时,水对重物底部的压强是 Pa;
(2)重物浸没在水中时受到三个力,其中浮力大小为 N,重力大小为 N;
(3)当重物逐渐露出水面的过程中,重物浸入水中的体积不断减小,打捞船浸入水中的体积不断变 ;重物全部露出水面和浸没时相比,打捞船浸入水中的体积变化了 m3;
(4)重物全部露出水面后匀速上升了1m,钢丝绳末端移动了 m。此过程中滑轮组的机械效率是多少?
【答案】
(1)5×104;(2)3×103;5.4×103;(3)大;0.3;(4)3;此过程中滑轮组的机械效率是90%。
【解析】解:(1)水对汽车底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa;
(2)图2中:重物浸没在水中时受到重力、浮力和拉力的作用,
则V排=V物=0.3m3,受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10 N/kg×0.3m3=3×103N,
由于绳子的股数n=3,摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,
根据F=(G+G动)可得,动滑轮对重物的拉力:F拉=nF﹣G动=3×1.0×103N﹣600N=2.4×103N,
由于重物受力平衡,所以,重物的重力:G=F拉+F浮=2.4×103N+3×103N=5.4×103N;
(3)打捞船和重物为一个整体,由于打捞船和重物一直处于漂浮状态,根据漂浮条件可知:打捞船和重物受到的浮力与捞船和重物的总重力相等,
由于捞船和重物的总重力不变,所以,打捞船和重物受到的浮力不变;
根据F浮=ρ水gV排可知排开水的总体积不变,
所以,当重物逐渐露出水面的过程中,重物浸入水中的体积不断减小,打捞船浸入水中的体积不断变大;
由于排开水的总体积不变,所以重物全部露出水面和浸没时相比,打捞船浸入水中的体积变化量:ΔV浸=V物=0.3m3;
(4)重物全部露出水面后,钢丝绳末端移动的距离s=nh=3×1m=3m;
由于摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,则根据η====可得:
滑轮组的机械效率η=×100%=×100%=90%。
93.(2021呼伦贝尔、兴安盟)某款水位自动测控仪的测量原理如图甲所示,电源电压 U 恒为 15V,定值电阻 R0=10Ω, R1 为一竖直固定光滑金属棒,总长 40cm,阻值为 20Ω,其接入电路的阻值与对应棒长成正比。金属弹簧上端固定,滑片 P 固定在弹簧下端且与 R1 接触良好,滑片及弹簧的阻值、重力均不计。圆柱体M 通过无伸缩的轻绳挂在弹簧下端,重80N,高60cm,底面积为100cm2。当水位处于最高位置 A 时,M 刚好浸没在水中,此时滑片 P 恰在 R1 最上端;当水位降至最低位置 B 时,M 的下表面刚好离开水面。已知弹簧所受拉力 F 与其伸长量∆L 的关系如图乙所示。闭合开关 S。求:
(1)当水位处于位置 A 时,M 受到的浮力;
(2)水位由位置 A 降至 B 这一过程,弹簧的长度增加了多少?
(3)水位降至位置B 时,电压表的示数是多少?
(ρ水=1.0×103kg/m3,g 取 10N/kg)
【答案】
94. (2021北部湾)图甲为某自动注水装置的部分结构模型简图,底面积为200cm2的柱形水箱内装有质量为5kg的水,竖直硬细杆上端通过力传感器固定,下端与不吸水的实心长方体A连接(物体A的高度为0.2m)。打开水龙头,水箱中的水缓慢排出,细杆对力传感器作用力F的大小随排出水的质量m变化的关系如图乙所示,当排出水的质量达到4kg时,A刚好全部露出水面,由传感器控制开关开始注水。不计细杆重力,水的密度为1.0×103kg/m3。求:
(1)开始注水时,水箱内的水受到的重力;
(2)A的密度;
(3)从开始放水到物体A上表面刚好与液面相平时,水箱底部受到水的压强变化量。
【答案】(1)10N;(2)0.2×103kg/m3;(3)500Pa
95.(2021天水)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,.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,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)在标准排水量时,航母处于漂浮状态,航母所受的浮力为
(2)舰载机全部飞离航母后,排开海水所受重力减小值为
由浮力公式得,航母排开海水的体积减少
96.(2021宁波)如图所示是世界上第一艘飞艇,它是由法国工程师吉法尔于1852年制造的。这艘飞艇的气囊充满氢气后,长44m,直径11.9m,体积2100m3,形状像一个巨大的橄榄。这年的9月24日,吉法尔乘坐该飞艇从巴黎的马戏场出发,用一台2.2kW的蒸汽机带动螺旋桨,以8km/h的速度,飞行了28km。
(1)飞艇的气囊形状像一个橄榄,在前进过程中可以减小______ 。
(2)充满氢气后气囊受到的浮力是多少?(空气密度取1.29kg/m3)
(3)这次飞行,飞行所需时间、蒸汽机做的功及飞行时受到的平均阻力各为多少?
【答案】空气阻力
【解析】解:(1)飞艇的气囊形状像一个橄榄,在前进过程中可以减小空气阻力;
(2)充满氢气后气囊受到的浮力:F浮=ρ空气gV排=1.29kg/m3×10N/kg×2100m3=27090N;
(3)由v=st可得,飞行所需时间:t=sv=28km8km/h=3.5h;
蒸汽机做的功:W=Pt=2.2×103W×3.5×3600s=2.772×107J;
飞艇飞行时,受到的阻力与牵引力是一对平衡力,则由W=Fs可得,飞行时受到的平均阻力:f=F=Ws=2.772×107J2.8×104m=990N。
答:(1)空气阻力;
(2)充满氢气后气囊受到的浮力是27090N;
(3)这次飞行,飞行所需时间为3.5h;蒸汽机做的功为2.772×107J;
飞行时受到的平均阻力为990N。
97.(2021遂宁)创新科技小组用轻质杆设计制作了测量液体密度的工具——密度秤。其中经防腐处理的合金块重8N,体积100cm3,秤砣重2N,秤纽处O到A端长10cm。测量时手提着秤纽将密度秤的合金块浸没在待测液体中(不接触容器),调节秤砣位置使秤杆水平平衡,秤砣悬挂处的刻度值为被测液体密度。请解答下列问题(g=10N/kg):
(1)在底面积为100cm2的烧杯内装入20cm深的待测液体,测量情况如图,测得OC长34cm。求秤杆A端受到绳子的拉力大小。
(2)C点刻度表示的待测液体密度多大?
(3)以上过程中合金块放入前后,待测液体对烧杯底部压强变化多少?
(4)请列出秤砣悬挂位置到秤纽O点距离L与待测液体密度ρ的函数关系式,并说明制成的密度秤刻度是否均匀。
【答案】(1)6.8N (2)1.2×103kg/m3 (3)120Pa (4)L=0.4-5×10-5ρ 刻度均匀
【解析】(1)由杠杆平衡条件有
FA×OA=G砣×OC 即:FA×10cm=2N×34cm 解得秤杆A端受到绳子的拉力FA=6.8N;
(2)合金块受到的浮力:F浮=G金-FA=8N-6.8N=1.2N,
因合金块浸没, V排=V金=100cm3=10-4m3 , 由F浮=ρ液gV排 知待测液体的密度:
;
(3)因容器成柱状,合金块放入液体后对容器底增大的压力:ΔF=F浮=1.2N ,
待测液体对烧杯底部压强的变化: ;
(4)杠杆平衡时,有(G金-F浮´)×OA=G砣× L , 即(G金-ρgV排)×OA=G砣× L ,
则秤砣悬挂位置到秤纽O点距离为:,
所以:L=0.4-5×10-5ρ ,因L与ρ成线性关系,所以密度秤刻度均匀。
98.(2021杭州)小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为10N的空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内,桶仍漂浮在水面。(不考虑捞出过程中带出的水,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)空桶漂浮在水面时所受浮力大小。
(2)鹅卵石捞出放置在桶内时,水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会______ (选填“上升”、“下降”或“不变”)。若此时桶排开水的体积为6.0×10−3m3,求桶内鹅卵石的质量。
【答案】上升
【解析】解:(1)空桶漂浮在水面上,所以浮力等于重力,即F浮=G桶=10N;
(2)鹅卵石捞出前沉底,浮力小于重力,即F浮1
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.0×10−3m3=60N,
桶内鹅卵石的重力为:
G石=F浮′−G桶=60N−10N=50N,
鹅卵石的质量为:
m石=G石g=50N10N/kg=5kg。
答:(1)空桶漂浮在水面时所受浮力大小为10N;
(2)上升;桶内鹅卵石的质量为5kg。
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