初中物理人教版八年级下册第十章 浮力综合与测试单元测试课后作业题
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人教版初中物理八年级下册第十章《浮力》单元测试卷
考试范围:第十章;考试时间:100分钟;总分:100分; 命题人:xxx
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
注意:本试卷包含Ⅰ、Ⅱ两卷。第Ⅰ卷为选择题,所有答案必须用2B铅笔涂在答题卡中相应的位置。第Ⅱ卷为非选择题,所有答案必须填在答题卷的相应位置。答案写在试卷上均无效,不予记分。
一、单选题(本大题共15小题,共45.0分)
1. 一铁块在空气中称重为4.4 N,浸没在水中,弹簧测力计的示数为3.4 N,则( )
A. 铁块所受的浮力是4.4 N B. 铁块所受的浮力是3.4 N
C. 铁块所受的浮力是7.8 N D. 铁块所受的浮力是1 N
2. 如图所示,A,B是自由移动的物体,C,D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法中正确的是( )
A. A物体不一定受到浮力作用
B. B物体一定受到浮力作用
C. C不一定受到浮力作用
D. D一定受浮力的作用
3. 下列说法正确的是( )
A. 物体在上浮过程中受到浮力作用,在下沉时不受浮力作用
B. 轮船无论是在海面上航行还是在码头处静止,都受到水的浮力
C. 热气球内的气体密度大于空气密度,球升空时不受浮力作用
D. 潜水艇在150 m的深海中潜行时所受到浮力在不断变小
4. 如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为10N,上表面受到水向下的压力为4N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A. 4N
B. 6N
C. 14N
D. 7N
5. 甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材料不同的实心球,把它们投入水中静止后情况如图所示,它们中受到浮力最小的是( )
A. 甲
B. 乙
C. 丙
D. 丁
6. 小东同学做了如图甲、乙、丙、丁所示的探究实验。测量时弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3和F4;图丙中A物体所受的浮力为F浮,A物体排开水的重力为G排.下列说法正确的是( )
A. F浮=F3
B. G排=F4
C. 若图甲中溢水杯中未装满水,则F浮
7. 将一个体育测试用的实心球和一个乒乓球放入水中后发现:实心球沉入水底,而乒乓球浮出水面如图。此时对实心球和乒乓球所受浮力大小分析正确的是( )
A. 实心球受到的浮力大
B. 它们受到的浮力一样大
C. 乒乓球受到的浮力大
D. 不能确定
8. 弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图象,则下列说法中正确的是( )
①物体的体积是800cm3
②物体受到的最大浮力是4N
③物体的密度是1.5×103kg/m3
④物体刚浸没时下表面受到水的压力是12N
A. 只有①和③ B. 只有②和④ C. 只有②和③ D. 只有①和④
9. a、b是两种不同的物质,其质量与体积的关系图象如图所示,分别用物质a、b制成质量相等的实心球甲、乙,和体积相等的实心球丙、丁,即m甲=m乙,V丙=V丁,ρ甲=ρ丙=ρa,ρ乙=ρ丁=ρb,将四个实心球都浸没在水中。松手稳定后它们所受浮力大小关系正确的是( )
A. F甲=2F乙 B. 3F甲=F乙 C. F丙=3F丁 D. 2F丙=3F丁
10. 小新用弹簧测力计挂着实心圆柱体,并将其浸没在水中,然后将其缓慢拉出水面,忽略水面高度变化。弹簧测力计示数随圆柱体上升高度的变化情况如图乙所示,圆柱体不吸水。g取10N/kg,下列说法中正确的是( )
A. 圆柱体浸没在水中时受到的浮力为4N
B. 圆柱体的高度为20cm
C. 当h=20cm时,圆柱体上表面与水面相平
D. 圆柱体的密度为5×103kg/m3
11. 如图所示,水平桌面上的甲、乙两圆柱形容器分别装有质量相等的酒精和水。酒精和水对甲、乙两容器底的压力分别为F甲、F乙;若在两容器中放入完全相同的小球且处于漂浮状态(液体未溢出),此时酒精和水对容器底部的压强分别为P酒精、P水,则
A. F甲>F乙;P酒精>P水 B. F甲>F乙;P酒精 C. F甲=F乙;P酒精>P水 D. F甲=F乙;P酒精=P水
12. 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10−4m2,将一体积为2×10−4m3的木块放入水中静止时,有15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ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A. 木块的密度为0.8×103kg/m3
B. 木块漂浮时排开水的质量为160g
C. 浸没水中时细线对木块的拉力为0.6N
D. 甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
13. 密度为0.8×103kg/m3的实心木块,轻放于足够深的水中,木块静止后,浸入水中的体积与木块体积之比为( )
A. 4:5 B. 4:1 C. 1:4 D. 1:1
14. 在两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底如图甲;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙。则下列说法正确的是( )
A. 小球A的质量等于小球B的质量
B. 小球A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力
C. 小球B在甲、乙两种液体中受到的浮力相等
D. 在甲液体中,容器底对小球A的支持力小于容器底对小球B的支持力
15. 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1.0×103kg/m3,潜水器悬浮在海水中时的总质量为18t。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4.5×106Pa
二、填空题(本大题共4小题,共8.0分)
16. 如图所示,一木块的质量为50 g,体积为100 cm3,如想让它完全浸没在水中,至少需要施加一个 N的力,方向 。
17. 弹簧测力计下吊着重为14.7 N的金属块,当金属块浸没在水中时,弹簧测力计示数为9.8 N,则水对金属块的浮力为________N,金属块排开水的体积为________m3。
18. 一个长方体木块通过细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部(不粘连),如图甲所示;再缓慢注入水,使得木块上浮,最终停留在水中,如图乙所示。已知木块所受浮力的大小随杯中水的深度变化如图丙所示,可知在图象的AB段,细线______ (选填“有”或“没有”)拉力,可求出木块的密度为______ kg/m3。(水的密度ρ=1.0×103kg/m3;g=10N/kg)
19. 如图,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F浮______G总(选填“>”“<”或“=”);若水温升高,石块将______(选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”)。
三、作图题(本大题共2小题,共6.0分)
20. 如图所示,鸡蛋正在盐水中上浮.请画出此时鸡蛋所受力的示意图.
21. 如图是水中正在上浮的木块,请画出木块此时所受的力的示意图。
四、实验探究题(本大题共2小题,共12.0分)
22. 在探究影响浮力大小因素的实验中,雷老师设计了以下实验。用测力计悬挂高H=10cm的均匀实心铁圆柱体,读出测力计的示数为G,然后将圆柱体放入装有适量水的足够高的柱形容器中,如图甲所示,稳定后读出此时测力计的示数为F,计算出圆柱体所受浮力为F浮;逐步改变圆柱体下表面浸入液体的深度h,并用刻度尺测出圆柱体每次实验浸入水中前、后的液面深度,计算出水对容器底部的压强增加量为Δp,并将测量结果填入表格中,在实验的过程中,圆柱体始终保持竖直:
序号
h/m
Δp/Pa
F浮/N
1
0.02
100
2
2
0.03
150
3
3
0.04
200
4
4
0.05
250
5
5
0.10
500
10
6
0.12
500
10
7
0.20
500
10
(1)实验过程中,圆柱体所受浮力的计算式:F浮=______(用题中的字母表示);
(2)小欣对表中实验1至5,五组数据分析得出:浸在液体中的物体受到的浮力与物体______有关;
(3)小欣将柱形容器中的水换成酒精,重复以上实验。在1至5次实验时,发现圆柱体下表面浸入水中和酒精中的深度h相同时,测力计的示数均变大了,由此说明:浸在液体中的物体受到的浮力还与______有关。
(4)在圆柱形容器中加入某种液体且铁圆柱体浸入液体中体积为6×10−4m3时,铁圆柱体受到的浮力为7.8N,则液体的密度为______kg/m3。
(5)请你预测当柱形容器中水的深度h=0.06m时,水对容器底部的压强增加量Δp=______Pa,圆柱体受到的浮力为F浮=______N;将盛水的柱形容器换成与柱形容器底面积相同的足够高的梯形容器,如图乙所示,再将圆柱体按上述操作重复进行实验,则水对容器底部的压强增加量Δp ______300Pa(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
23. 如图1所示是“探究浮力大小”的实验过程示意图。
(1)实验步骤B和______可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F浮,步骤A和______可以测出物块排开的水所受重力G排;比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟物体排开的水所受重力的关系。
(2)如图2是物块缓慢浸入水中时,弹簧测力计示数F随浸入深度h变化的关系图象,则此物块的密度是______g/cm3。
(3)物块没有完全浸没在水中,______(选填“也能”或“不能”)用实验验证阿基米德原理。
(4)物块从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强______(选填“逐渐增大”“逐渐减小”或“保持不变”)。
五、计算题(本大题共3小题,共29.0分)
24. 用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲,然后将其逐渐浸入水中,如图乙是弹簧测力计示数随圆柱体逐渐浸入水中的深度变化情况,求:(g取10N/kg)
(1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体受到的最大浮力;
(3)圆柱体的密度;
(4)圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强。
25. 如图所示,一密度均匀,质量为6kg,底面积为600cm2、高为20cm的长方体木块漂浮在静止的水面上,g=10N/kg,求:
(1)水对木块产生的浮力大小;
(2)木块的密度;
(3)木块浸入水中的深度;
(4)水在木块下表面上产生的压强大小.
26. 如图所示,用细线将正方体A和物体B相连放入水中,两物体静止后恰好悬浮,此时A上表面到水面的高度差为0.12m。已知A的体积为1.0×10−3m3,所受重力为8N;B的体积为0.5×10−3m3,水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)A上表面所受水的压强;
(2)B所受重力大小;
(3)细线对B的拉力大小。
答案和解析
1.【答案】D
【解析】略
2.【答案】B
【解析】
【分析】
此题考查了浮力产生的原因,明确物体上下表面是否产生了压力差是解答此题的关键。
根据浮力产生的原因是液体(或气体)对物体上下表面的压力差;对A、B、C、D逐一分析即可。
【解答】
A.A物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对A物体上下表面产生了的压力差,故A物体受浮力的作用,故A错误;
BC.由图可知,水对BC物体上下表面都产生了的压力差,故BC物体都受浮力的作用,故B正确、C错误;
D.D物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对D物体上下表面没有产生压力差,故D物体不受浮力的作用,故D错误。
故选B。
3.【答案】B
【解析】略
4.【答案】C
【解析】
【分析】
此题考查了对浮力产生原因的应用,浮力大小等于上下表面所受的压力之差,不要受题目中干扰因素的影响。
【解答】
根据浮力产生的原因:F浮=F向上−F向下
则F向上=F浮+F向下=10N+4N=14N。
故选C。
5.【答案】A
【解析】略
6.【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查了阿基米德原理的实验,将实验中的各过程分解、验证,充分考查学生对基础知识的掌握程度。
根据称重法可知物体受到的浮力等于物体的重力减去物体全部浸入水中时弹簧测力计的示数,排开水的重力等于排开的水和小桶的重力之和减掉空桶的重力,比较排开水的重力和物体所受浮力的大小得出结论。
【解答】
A.图甲中,可得物体A的重力:G=F1,
当物块A全部浸入水中受到浮力大小F浮=G−F=F1−F3,故A错误;
B.物体排出水的重力:G排=F4−F2,故B错误;
C.根据称重法,则F浮=F1−F3,故C错误;
D.若图甲中溢水杯中未装满水,则G排>F4−F2,故D正确。
故选D。
7.【答案】A
【解析】解:由图可知,两球放入水中后,实心球排开水的体积较大,由F浮=ρ水gV排可知,实心球受到的浮力较大。
故选:A。
(1)一切浸在液体或气体中的物体都受到竖直向上的浮力,物体所受浮力的大小既与物体排开液体或气体的体积有关,又与排开液体或气体的密度有关;
(2)根据F浮=ρ液gV排判断两球所受浮力的大小关系。
本题主要考查了阿基米德原理的应用,要注意的是物体所受浮力大小不能看它所处的状态,应根据F浮=ρ液gV排判断。
8.【答案】A
【解析】解:由乙图象可知,从A到B的过程中,物体未浸入水中,此时测力计的示数大小即为物体的重力大小,即:G=12N;
从B到C的过程中,物体开始浸入水中直至刚好浸没在水中,从C到D的过程中,物体一直浸没在水中,受到的浮力最大,
此时测力计的示数为:F示=4N,
物体受到的最大浮力为:F浮=G−F示=12N−4N=8N,故②错误;
根据浮力产生的原因,即:F浮=F下−F上可知,物体刚浸没时,上表面不受水的压力,下表面受到的水的压力,其大小为:F下=F浮=8N,故④错误;
物体浸没在水中,排开水的体积最大,等于物体的体积,则物体的体积为:V=V排=F浮ρ水g=8N1.0×103kg/m3×10N/kg=8×10−4m3=800cm3,故①正确;
根据G=mg=ρVg可得,物体的密度为:ρ=GVg=12N8×10−4m3×10N/kg=1.5×103kg/m3,故③正确。
故选:A。
由乙图象可知,从A到B的过程中,物体未浸入水中,此时测力计的示数大小即为物体的重力大小;
从B到C的过程中,物体开始浸入水中直至浸没在水中,从C到D的过程中,物体浸没在水中,受到的浮力最大,已知此时测力计的示数,根据F浮=G−F示求得物体受到的最大浮力;
根据浮力产生的原因,即:F浮=F下−F上可知物体刚浸没时下表面受到的水的压力;
物体浸没在水中,排开水的体积最大,等于物体的体积,根据F浮=ρ液gV排求得物体排开水的最大体积即物体的体积;
根据G=mg=ρVg求得物体的密度。
本题考查浮力的计算和阿基米德原理的应用,能根据图象获取正确的信息以及能合理应用浮力产生的原因是解题的关键之处,难度较大。
9.【答案】D
【解析】解:
由图知,a物质的密度ρa=maVa=3g1.5cm3=2g/cm3,b物质的密度ρb=mbVb=2g3cm3=23g/cm3,
则ρ甲=ρ丙=ρa=2g/cm3=2ρ水,ρ乙=ρ丁=ρb=23g/cm3=23ρ水<ρ水,
将四个实心球都浸没在水中,松手稳定后:
(1)甲球沉入水底,其受到的浮力:
F甲=ρ水gV排=ρ水gV甲=ρ水gm甲ρ甲=ρ水g×m甲2ρ水=12m甲g,
乙球漂浮在水面上,乙受到的浮力F乙=m乙g,
因为m甲=m乙,
所以F甲=12F乙,故AB错误;
(2)丙球沉入水底,其受到的浮力:F丙=ρ水gV排=ρ水gV丙,
丁球漂浮在水面上,其受到的浮力:F丁=G丁=m丁g=ρ丁V丁g=23ρ水V丁g,
因为V丙=V丁,
所以F丁=23F丙,即2F丙=3F丁,故C错误、D正确。
故选:D。
根据图象可求a、b物质密度,则ρ甲=ρ丙=ρa=2g/cm3>ρ水,ρ乙=ρ丁=ρb=23g/cm3<ρ水,将四个实心球都浸没在水中。松手稳定后:
(1)甲球沉入水底,利用阿基米德原理求甲球受到的浮力;乙球漂浮在水面上,利用物体的漂浮条件求乙球受到的浮力,可得甲、乙两球受到的浮力大小关系;
(2)丙球沉入水底,利用阿基米德原理求丙受到的浮力,丁球漂浮在水面上,利用物体的漂浮条件求丁球受到的浮力,可得丙丁两球受到的浮力大小关系。
本题考查了密度公式、阿基米德原理、物体漂浮条件的应用,灵活应用阿基米德原理和物体的漂浮条件求出各个球受到的浮力是关键。
10.【答案】D
【解析】解:
AD、由图乙知,当上升高度大于20cm时,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F=5N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力:G=F=5N;
由图乙知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没在水中,根据称重法可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力:F浮=G−F1=5N−4N=1N,故A错误;
由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体的体积:V=V排=F浮ρ水g=1N1×103kg/m3×10N/kg=1×10−4m3,
圆柱体的质量:m=Gg=5N10N/kg=0.5kg,
圆柱体的密度:ρ=mV=0.5kg1×10−4m3=5×103kg/m3,故D正确;
BC、当上升高度为20cm时,圆柱体刚脱离水面,所以圆柱体的高度为:h′=20cm−10cm=10cm,此时圆柱体下表面与水面相平,故BC错误。
故选:D。
(1)由图乙知,当上升高度大于20cm时,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F=5N,此时圆柱体处于空气中,根据G=F得出圆柱体的重力;
由图乙知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没在水中,根据F浮=G−F1求出圆柱体浸没在水中时受到的浮力,由阿基米德原理可得圆柱体排开水的体积,进而得出圆柱体的体积;
根据G=mg得出圆柱体的质量,根据ρ=mV得出圆柱体的密度;
(2)当上升高度为20cm时,圆柱体刚脱离水面,圆柱体下表面与水面相平,据此可知圆柱体的高度。
本题考查浮力、密度的有关计算问题,并考查阿基米德原理的应用,关键是明确图像的意义。
11.【答案】C
【解析】
【分析】
本题考查了学生对压强定义式和液体压强公式的掌握和运用;对于直壁容器(圆柱形、正方体、长方体)液体对容器底的压力F=ps=ρghs=ρgv=mg=G、压强p=FS,用好这个特殊的规律。
甲、乙都是圆柱形容器,所以,液体对容器底部的压力等于液体自身的重力;
因为是规则的圆柱形容器,已知(S甲
AB.根据重力公式G=mg,两容器中酒精和水的质量相等,所以重力相等;因为甲、乙都是圆柱形容器,所以,液体对容器底的压力等于液体的重力,即F甲=F乙,故AB不正确;
CD.容器粗细均匀,装入相同质量的酒精和水,在两容器中放入完全相同的小球且处于漂浮状态,所以根据F浮=G排=G物,可知,小球在两个容器中排开的液体的重力是相同的,
即△G排酒精=△G排水,因此时容器底受到的压力为F=G+△G,则此时两液体分别对容器底的压力相等,
由图可知,S甲
故选C。
12.【答案】C
【解析】
【分析】
(1)图甲中木块漂浮在水面上,有15体积露出水面,此时受到的浮力和自身的重力相等,据此列出等式,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg算出木块的密度;
(2)木块漂浮时,求出排开水的体积,然后根据m=ρV求出排开水的质量;
(3)图乙中,木块浸没水中,根据F浮=ρ水gV排算出物体浸没在水中时物块A受到的浮力,根据平衡力算出浸没水中时细线对A的拉力;
(4)甲、乙两图所示情况,容器里的水和木块仍然在容器中,总重力仍等于木块、水、容器的重力之和,总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=FS判断出容器对桌面压强的变化。
本题考查了阿基米德原理、密度、固体压强、物体的沉浮条件的应用、液体压强等知识,能够判断出甲、乙两图所示情况容器的总重力不变是关键。
【解答】
A、木块处于漂浮状态,有15体积露出水面,则V排=(1−15)V木=45V木,
此时浮力等于重力,即:F浮=G,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg得,ρ水g(1−15)V木=ρ木gV木,
所以,ρ木=45ρ水=45×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3,故A正确;
B、木块漂浮时,排开水的体积:V排=45V木=45×2×10−4m3=1.6×10−4m3,
根据ρ=mV可得排开水的质量:m排=ρ水V排=1.0×103kg/m3×1.6×10−4m3=0.16kg=160g,故B正确;
C、图乙中,木块浸没水中受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10−4m3=2N;
木块的重力为:G木=ρ木gV木=0.8×103kg/m3×10N/kg×2×10−4m3=1.6N;
则木块浸没水中时细线对木块的拉力为:F拉=F浮−G木=2N−1.6N=0.4N,故C错误;
D、甲、乙两图所示情况,木块和水仍然在容器中,总重力仍等于木块、水、容器的重力之和,总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=FS知容器对桌面的压强不变,故D正确。
故选:C。
13.【答案】A
【解析】因为木块最终会漂浮于水面上,所以F浮=G木,因为F浮=ρ水gV排, G木=ρ木gV木,所以ρ水gV排=ρ木gV木,所以V排V木=ρ木ρ水=0.8×103kg/m31.0×103kg/m3=45
14.【答案】D
【解析】解:
A、在乙液体中,A漂浮,则A的密度小于乙液体的密度;B下沉,B的密度大于乙液体的密度;比较可知,A的密度小于B的密度;两个小球的体积相同,根据m=ρV,A的质量小于B的质量,故A错误;
B、由图可知,在甲液体中A球下沉,则GA>F浮甲,在乙液体中A漂浮,GA=F浮乙,所以F浮甲
D、由G=mg可知GA
(1)(2)根据两个小球的浮沉情况及物体的浮沉条件,可判断出物体密度和液体密度的大小关系,物体漂浮,则物体密度小于液体密度;物体下沉,则物体密度大于液体密度;
(3)根据F浮=ρ液gV排,可判断出两个小球所受浮力的大小关系;
(4)根据物体的受力平衡即可判断支持力。
此题通过分析小球在液体中的浮沉情况,考查了对阿基米德原理、浮沉条件的应用,难度较大。
15.【答案】C
【解析】解:A、潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力,故A错误;
B、潜水器在海面下4500米处连续作业时,海水的密度和排开海水的体积都不变,根据F浮=ρ液gV排可知,所受浮力的大小不变,所以潜水器的沉浮不是靠改变浮力大小而是靠改变自重的大小,故B错误;
C、潜水器悬浮时浮力等于重力。即F浮=G总=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,潜水器受到的海水压强约为:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4500m=4.5×107Pa,故D错误;
故选:C。
(1)物体漂浮时,浮力与重力相等;
(2)潜水器通过改变自重来实现沉浮;
(3)根据F浮=ρ液gV排计算浮力大小;
(4)根据p=ρgh计算出液体压强的,
本题主要考查了液体压强和浮力公式的应用、潜水艇的沉浮原理,在分析液体的压强问题时,要用好p=ρgh,在分析物体所受浮力时,要用好F浮=ρ液gV排。
16.【答案】0.49
竖直向下
【解析】略
17.【答案】4.9;5×10−4
【解析】略
18.【答案】没有 0.8×103
【解析】解:经分析,由图象知,AB木块漂浮,此过程中,细线未拉直,所以细线对木块没有拉力,
木块的重力:G=F浮=1.6N;
CD段木块浸没,此时木块受到的浮力:F浮′=2N,
根据阿基米德原理可得,木块的体积:
V=V排=F浮′ρg=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10−4m3,
根据G=mg和ρ=mV可得,木块密度:
ρ木=mV=GVg=1.6N2×10−4m3×10N/kg=0.8×103kg/m3。
故答案为:没有;0.8×103。
由题意知,缓慢注入水进,水深增大,木块浸入水中体积逐渐增大,受浮力增大;当木块受浮力增大到等于其重力时,木块漂浮,此时细线未拉直,木块随水深增大上升,浮力不变;当细线拉直后,随水深增大,木块浸入水中体积增大,浮力增大;当木块浸没水中后,水深增大,木块排开水的体积不变,浮力不变。
由图象知,AB段木块漂浮,由漂浮条件可得木块重力;CD段木块浸没,由阿基米德原理计算木块体积;根据重力和密度公式计算木块密度。
本题考查密度、阿基米德原理公式以及漂浮条件的应用,关键是结合题意知道图象中每一段的含义。
19.【答案】<;上浮
【解析】解:(1)气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中。设气球受到的浮力为F浮;石块受到的浮力为F浮石块
则F浮+F浮石块=G总,
所以则气球受到的浮力F浮
由F浮=ρ水V排g,
气球受到的浮力将变大;
石块受到的重力不变,
此时气球和石块受到的浮力大于自重,石块将上浮。
故答案为:<;上浮。
本题考查了物体的浮沉条件、阿基米德原理,知道所封空气的热胀冷缩是本题的突破口。
20.【答案】
【解析】
【分析】
鸡蛋在盐水中上浮,是因为浮力大于重力,分别按力的示意图的作法作出浮力和重力。
重力和浮力一般能作出,易错点在于画不出浮力的长度大于重力。
【解答】
解:浮力、重力均作在重心上,重力G竖直向下,浮力F竖直向上,浮力的长度大于重力,如图:
21.【答案】
【解析】
【分析】
木块上浮时,受重力与浮力的作用,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,并且重力小于浮力,注意线段的长度不同。
画力的示意图时,首先根据物体的运动状态,判断出物体受力的大小关系。
【解答】
过木块的重心分别沿竖直向上和竖直向下的方向画一条带箭头的线段,在线段的末端分别表示出F浮和G,注意浮力大于重力,如图所示:
22.【答案】G−F 下表面浸入液体的深度 液体密度 1.3×103 300 6 小于
【解析】解:(1)由题意可知,在实验的过程中圆柱体处于平衡状态,受到重力、浮力、弹簧测力计的拉力作用而平衡,可得到关系式F浮+F=G,
故F 浮=G−F;
(2)从表中数据可以看到,随着圆柱体下表面浸入液体的深度的增加,浸在液体中的物体受到的浮力也在变大,可知道浸在液体中的物体受到的浮力与物体下表面浸入液体的深度有关;
(3)水和酒精是两种不同的物质,密度不同,弹簧测力计的示数均变大了,测力计的示数不同,那么受到的浮力大小也不同,这说明了浸在液体中的物体受到的浮力还与液体密度有关;
(4)根据F浮=ρ水gV排知液体的密度为:
ρ液=F浮′gV排=7.8N10N/kg×6×10−4m3=1.3×103kg/m3;
(5)由第1次实验可知:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m×S铁圆柱体S柱形容器=100Pa------①
在柱形容器中时,当h=0.06m,水对容器底部的压强增加量:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m×S铁圆柱体S柱形容器-------②
以上两式相比可得到Δp=300Pa;
当h=0.06m相同时,铁圆柱体排开水的体积在两种容器中是相同的,但是梯形容器水面上升的高度较小,根据△p=ρgΔh可知,△p较小,即Δp<Δpx=300Pa;
由表中数据可知,当浮力是10N时,铁圆柱体完全浸没在水中,可得到:
F浮=ρ水gS铁圆柱体H=10N,即1.0×103kg/m3×10N/kg×S铁圆柱体×0.1m=10N
S铁圆柱体=0.01m2;
当h=0.06m时,圆柱体所受浮力,
F浮=ρ水gS铁圆柱体h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m2×0.06m=6N;
此时圆柱体所受浮力是6N。
故答案为:(1)G−F;(2)下表面浸入液体的深度;(3)液体密度;(4)1.3×103;(5)300;6;小于。
(1)由题意可知,在实验的过程中圆柱体处于平衡状态,根据力的平衡求出F浮;
(2)从表中数据可以看到,随着圆柱体下表面浸入液体的深度的增加,浸在液体中的物体受到的浮力也在变大,据此回答;
(3)水和酒精是两种不同的物质,密度不同,根据受到的浮力大小变化得出结论;
(4)铁圆柱体浸入液体中体积为6×10−4m3时,铁圆柱体受到的浮力为7.8N,根据阿基米德原理求出液体的密度;
(5)根据液体压强公式得出增加的压强大小,在柱形容器中时,当h=0.06m,得出水对容器底部的压强增加量,从而得出Δp大小;
当h=0.06m相同时,根据铁圆柱体排开水的体积在两种容器中是相同的,由梯形容器水面上升的高度较小,根据Δp=ρgΔh分析。
本题探究影响浮力大小因素的实验,考查称重法测浮力、数据分析和阿基米德原理、液体压强公式的运用及误差分析,难度较大。
23.【答案】D E 2.5 也能 保持不变
【解析】解:(1)测出物体的重力、读出物体浸没在水中弹簧测力计的示数,根据F浮=G−F示可求物体浸没在水中时的浮力,所以,步骤A和D可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F浮;
排开的水所受重力G排等于桶和水的总重减去空桶的重力,故步骤A和E可以测出物块排开的水所受重力G排;
比较F浮与G排可得,浮力大小跟物体排开的水所受重力大小关系。
(2)由图2知,没有浸入水时弹簧测力计的示数等于物体的重力,G=3N;图2中的水平线表示物体浸没在水中弹簧测力计的示数,物体浸没时受到的浮力F浮全=G−F全示=3N−1.8N=1.2N,根据阿基米德原理,V排水=F浮全ρ水g=1.2N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.2×10−4m3,
因物体浸没在水中,故V物=V排水=1.2×10−4m3,物体的密度ρ物=GgV物=3N10N/kg×1.2×10−4m3=2.5×103kg/m3=2.5g/cm3。
(3)物体没有完全浸没在水中,受到水的浮力还是能用称重法测量,排开水的重力也能测量,所以按照上面的方法,能用实验验证阿基米德原理;
(4)溢水杯中的水应该满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强保持不变。故答案为:(1)D;E;(2)2.5;(3)也能;(4)保持不变。
(1)要先测物块的重力和空桶的重力,然后再把物块没入水中,测出物块受到的浮力,最后再测出桶和溢出水的重力;分析几步实验的相同因素和不同因素,就可知道这几步是探究哪个因素对浮力的影响,并根据测力计示数计算出每步浮力的大小,从而得出结论。
(2)横坐标表示弹簧测力计示数F,纵坐标表示物体浸入液体的深度h。深度为0时,弹簧测力计示数F为3N,即为物体没有浸入液体中时的示数,物体的重力G可知;当深度从4cm−12cm时,弹簧测力计示数F不变,由F浮=G−F示知,物体受到的浮力大小不变,可知这个过程中物体浸没在水中,根据阿基米德原理可求物体排开液体的体积,即物体的体积,物体的密度可求。
(3)若物体没有完全浸没在水中,按照上面的方法,仍能用实验验证阿基米德原理;
(4)根据p=ρgh分析圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强。
本题是探究浮力大小与哪些因素有关的实验,涉及到了密度、液体压强、受力分析、阿基米德原理、控制变量法等知识点,考查学生利用图象进行综合分析的能力。
24.【答案】解:(1)由图象可知,圆柱体的重力为2N,
则圆柱体的质量:m=Gg=2N10N/kg=0.2kg,
(2)由图象可知,当圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数F′=1.4N,
圆柱体受到的最大浮力:F浮=G−F′=2N−1.4N=0.6N;
(3)由F浮=ρ水gV排=ρ水gV可得,圆柱体的体积:
V=V排=F浮ρ水g=0.6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10−5m3,
圆柱体的密度:
ρ=mV=0.2kg6×10−5m3≈3.3×103kg/m3。
(4)由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度:
h=12cm=0.12m,
圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
答:(1)圆柱体的质量为0.2kg;
(2)圆柱体受到的最大浮力为0.6N;
(3)圆柱体的密度为3.3×103kg/m3;
(4)圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强为1200Pa。
【解析】(1)由F−h图象可知,当h=0(圆柱体没有浸入水),弹簧测力计的示数为圆柱体重,利用重力公式求出圆柱体的质量;
(2)当h≥12cm(圆柱体全浸入水),弹簧测力计的示数加上圆柱体受到的水的浮力等于圆柱体重;据此求出圆柱体受到的浮力(最大浮力)。
(3)上面求出了圆柱体重,利用重力公式求出圆柱体的质量;求出圆柱体全浸入时受到的浮力,利用阿基米德原理求圆柱体的体积(排开水的体积),再利用密度公式求圆柱体的密度。
(4)由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度为12cm,根据液体压强公式求此时圆柱体下表面受到的水的压强。
本题考查知识点比较多,密度的计算、压强的计算、浮力的计算及其公式变形,会识图并从中得出相关信息是本题的关键,属于难题。
25.【答案】解:
(1)木块的重力:G=mg=6kg×10N/kg=60N;木块漂浮,所以水对木块产生的浮力:F浮=G=60N.
(2)木块的密度为:ρ=mV=6kg0.06m2×0.20m=0.5×103kg/m3;
(3)木块的底面积:S=600cm2=6×10−2m2,
根据F浮=ρ水gV排可得,木块排开水的体积:
V排=F浮ρ水g=60N1×103kg/m3×10N/kg=6×10−3m3,
木块浸入水中的深度:h=V排S=6×10−3m36×10−2m2=0.1m.
(4)水在木块下表面上产生的压强为:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa.
答:(1)水对木块产生的浮力大小为60N;(2)木块的密度为0.5×103kg/m3;(3)木块浸入水中的深度为0.1m;(4)水在木块下表面上产生的压强大小为1×103Pa.
【解析】(1)根据漂浮条件求水对木块产生的浮力大小.
(2)根据ρ=mV求出密度大小;
(3)根据F浮=ρ水gV排求出木块排开水的体积,然后利用V排S计算木块浸人水中的深度.
(4)利用p=ρ水gh计算水在木块下表面上产生的压强大小.
此题考查浮力和液体压强的计算,涉及到物体漂浮条件、阿基米德原理的应用,关键是公式的灵活运用,解答过程中应注意单位换算.
26.【答案】解:
(1)A上表面所受水的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)A、B受到的总浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水g(VA+VB)=1×103kg/m3×10N/kg×(1.0×10−3m3+0.5×10−3m3)=15N;
因为A、B恰好悬浮,
所以F浮=GA+GB,
则B的重力:
GB=F浮−GA=15N−8N=7N;
(3)B受到的浮力:
F浮B=ρ水gV排B=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×0.5×10−3m3=5N,
细线对B的拉力:
F拉=GB−F浮B=7N−5N=2N。
答:(1)A上表面所受水的压强为1200Pa;
(2)B所受重力大小为7N;
(3)细线对B的拉力大小为2N。
【解析】本题为力学综合题,考查了液体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的应用,由于计算数字比较复杂,要细心,易错题!
(1)利用液体压强公式p=ρgh求A上表面所受水的压强;
(2)利用阿基米德原理求A、B受到的总浮力,由于A、B恰好悬浮,利用悬浮条件F浮=GA+GB求B的重力;
(3)利用阿基米德原理求B受到的浮力,细线对B的拉力等于B的重力减去B受到的浮力。
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