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苏科版八年级下册第十章 压强和浮力浮力练习
展开10.4 浮力
一.选择题(共14小题)
1.(2017•云南)潜水员逐渐从水里浮出水面的过程中,他受到的浮力( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.始终不变 D.先增大后不变
2.(2017•淄博)如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中装满不同的液体。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.9N的液体,乙杯溢出0.8N的液体。则( )
A.小球在甲杯中受浮力,在乙杯中不受浮力
B.小球重0.9N,在乙杯中受到的浮力是0.8N
C.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
D.液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
3.(2017•常州)“漂浮的花盆”获红点设计大奖:用底部密封的花盆养绿植,花盆外侧面作记号线①、②、③,如图所示,当花盆放置于水中漂浮时,盆内土壤不同干湿状态,会导致不同的记号线与水面重叠。下列对应关系中正确的是( )
A.①偏干,②正常,③偏湿 B.①偏干,②偏湿,③正常
C.①偏湿,②偏干,③正常 D.①偏湿,②正常,③偏干
4.(2017•吉林)下列设备和器材中,利用浮力的是( )
A.抽水机 B.气压计 C.潜水艇 D.铅垂线
5.(2017•泸州)如图所示,用弹簧测力计称得盛满水的溢水杯总重为6.0N,将一鹅卵石用细线系好后测得其重力为1.4N,将这一鹅卵石没入溢水杯后测力计的示数为0.9N,若将溢出水后的溢水杯和浸没在水中的鹅卵石一起挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为F(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg).则下列说法正确的是( )
A.丙图中溢水杯溢到小桶中的水的质量为90g
B.丙图中,浸没在水中的鹅卵石所受浮力为0.5N
C.丁图中,弹簧测力计的示数F应为7.4N
D.鹅卵石的密度为1.56g/cm3
6.(2017•临沂)将两物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中时,两弹簧测力计示数的减小值相同,则这两物体必定有相同的( )
A.密度 B.体积 C.质量 D.重量
7.(2017•黄石)在探究“物体浮力的大小跟它排开液体的重力的关系“实验时,具体设计的实验操作步骤如图甲、乙、丙和丁所示。为方便操作和减小测量误差,最合理操作步骤应该是 ( )
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁 C.乙、甲、丁、丙 D.丁、甲、乙、丙
8.如图所示,A和B是能自由运动的正方体,C和D是容器自身凸起的一部分,现在往容器中注入一些水,则下列说法中错误的是( )
A.A物体一定受到浮力作用 B.B物体一定受到浮力作用
C.C部分一定受到浮力作用 D.D部分一定受到浮力作用
9.底面积为100cm2的烧杯中装有适量水。当金属块浸没在水中静止时,如图甲所示,弹簧测力计的示数F1=3.4N,水对杯底的压强为p1;当金属块总体积的露出水面静止时,如图乙所示,弹簧测力计的示数为F2,水对杯底的压强为p2;若p1、p2之差为50Pa,g取10N/kg,则( )
A.金属块的体积V金是2×10﹣3m3
B.弹簧测力计的示数F2是5.4N
C.金属块的密度是2.7×103kg/m3
D.金属块受到的重力是6.8N
10.一个足够大的烧杯中盛有盐水,在放入冰块后,容器中的液面如图所示,当冰块完全熔化后,( )
A.液面高度不变 B.液面降低 C.液面升高 D.无法确定
11.在两个完全相同的容器A和B中分别装有等质量的水和酒精(p水>p酒精),现将两个完全相同的长方体木块甲和乙分别放到两种液体中,如图所示,则此时甲和乙长方体木块下表面所受的压强P甲、P乙,以及A和B两容器底部所受的压力FA、FB的关系是( )
A.P甲<P乙 FA<FB B.P甲=P乙 FA>FB
C.P甲=P乙 FA<FB D.P甲=P乙 FA=FB
12.四个边长为L的立方体木块用胶粘在一起放入水中,露出水面的高度为,当胶水溶于水后它们散开,这时出现( )
A.a、b露出水面高度为,c、d不露出水面
B.a、b露出水面高度为,c、d沉入水底
C.a、b、c、d露出水面高均为
D.a、b、c、d露出水面高均为
13.如图所示,A、B、C是三个用不同材料制成的体积相同的物体。现将它们用相同的弹簧连接于容器底部,然后在容器中注入水使A、B、C三物体浸没于水中,三物体静止时弹簧拉伸的情况如图所示,则( )
A.A物体的密度最大 B.B物体的密度最大
C.C物体的密度最大 D.三物体密度相等
14.把一金属块浸没在盛有酒精的杯中时(ρ酒精=0.8g/cm3),从杯中溢出16g酒精,若将该金属块浸没在盛满水的杯中时,从杯中溢出水的质量是( )
A.一定是20g B.可能是16g C.一定是16g D.可能是24g
二.填空题(共7小题)
15.(2017•益阳)如图所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态,它的上表面受到的压力为1.8N,下表面受到的压力为3N,则该物体受到的浮力大小为 N;如将物体再下沉5cm,则它受到的浮力大小为 N。
16.(2017•朝阳)小西同学将一只鸡蛋浸没在水中,鸡蛋排开水的质量时0.05kg,此时鸡蛋受到的浮力是 N.她又将这只鸡蛋分别放在甲、乙两个装有不同液体的烧杯中,鸡蛋静止时的情景如图所示,则可以判断甲、乙两杯液体的密度ρ甲 (填“>”“<”或“=”)ρ乙。
17.(2017•自贡)有质量相同的两个实心球,其密度分别为水的密度的2倍和5倍。把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端,然后将两球完全浸没在水中,此时两球所受浮力之比为 ,两弹簧测力计的示数之比为 。
18.(2017•长春)如图所示,两个相同的弹簧测力计,上端固定在同一高度,下端分别悬挂两个完全相同的柱形金属块。在其正下方同一水平面上放置两个完全相同的圆柱形容器。分别向甲、乙两个容器中缓慢注入水和盐水,当两个金属块各有一部分浸入液体中,且两个弹簧测力计的示数相等时,两个金属块下表面所受的液体压强的大小关系为P甲 P乙,两个容器底受到的液体压强的大小关系为P水 P盐水。
19.(2017•常德)如图用一细绳拴住体积为0.6dm3重为4N的木块,使它浸没在水中,此时绳的拉力为 N;若剪断细绳,当木块静止时水面将 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
20.(2017•荆州)将一实心物体挂在弹簧测力计上,待其静止时弹簧测力计的示数为7.2N,当把物体的三分之一浸在水中时,弹簧测力计的示数变为5.2N.此时物体受到的浮力为 N.若把该物体放入密度为1.5×103kg/m3且足够多的另一液体中待其稳定时,物体所受的浮力为 N.(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
21.(2017•重庆)不吸水的长方体A固定在体积不计的轻杆下端,位于水平地面上的圆柱形容器内,杆上端固定不动。如图所示。现缓慢向容器内注入适量的水,水对容器的压强P与注水体积V的变化关系如图乙所示。当P=600Pa时,容器中水的深度为 cm;若ρA=0.5g/cm3,当注水体积v=880cm3时,杆对A的作用力大小为 N。
三.实验探究题(共13小题)
22.(2017•宿迁)在“探究浮力大小与排开液体体积的关系”实验中,如图甲所示,用弹簧测力计测出物块所受的重力,然后将物块逐渐浸入水中。
(1)在图乙位置时,物块受到的浮力是 N。
(2)将物块逐渐浸入水中时,发现弹簧测力计的示数逐渐变小,说明物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而 。
(3)继续将物块逐渐浸入水中,发现弹簧测力计的示数逐渐变小后保持不变,最后突然变为0,示数为0时物块处于 (选填字母)。
A.漂浮状态 B.悬浮状态 C.沉底状态。
23.(2017•邵阳)在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,同学们先提出了如下的猜想:
猜想 A:可能与物体浸没在液体中的深度有关。
猜想 B:可能与液体的密度有关。
猜想 C:可能与物体浸在液体中的体积有关。
为了验证上述猜想,同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验。
(1)通过实验a和c,可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是 N。
(2)通过分析比较所有实验,可以验证猜想 是错误的,而其它猜想是正确的。(选填“A”、“B”或“C”)
(3)该实验探究主要运用的科学探究方法是 。
24.(2017•黔南州)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:①可能跟物体浸没的深度有关;②可能跟物体的重力有关;③可能跟物体的体积有关;④可能跟物体浸在液体中的体积有关;⑤可能跟液体的密度有关;⑥可能跟物体的形状有关。
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验:他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:
(1)如图所示铁块从位置1→2→3的过程中,弹簧测力计的示数 ,说明铁块受到的浮力 ;从位置3→4的过程中,弹簧测力计的示数 ;说明铁块受到的浮力 。(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)通过上述实验可以检验猜想 是正确的(填序号)。
(3)如果要检验②,请说出你的一个实验方案 。
(4)此实验探究主要运用的科学方法是: 。
25.(2017•孝感)下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
(1)实验中的所用圆柱体的重力为 N。
(2)在情景图B中存在的错误是 。
(3)纠正错误后,继续实验,在情景C中,圆柱受到的浮力F浮= N。
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排= N。
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力 物体排开水所受到的重力。
(6)纠正错误后,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 (选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”)。
26.(2017•桂林)在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中;
(1)如图甲所示,依次将物体缓缓浸入水中。
①从位置2→3的过程中,物体受到的重力 ,受到的浮力 。(均选填“变大”、“变小”或“不变”)
②从位置3→4的过程中,物体受到的浮力不变,说明物体受到的浮力与浸没的深度 (选填“有关”或“无关”)。
③图乙中的 (选填“a”或“b”)能反映测力计示数在甲图实验过程中的变化。
④实验中用手提着测力计,可能会使测力计示数不稳定,你的改进建议是 。
(2)课本中提到,物体在空气中也会受到浮力作用,因此小禹设计了一个测量空气浮力大小的实验;
①排尽一个大气球内部的空气,测出气球的重力G球;
②将适量的氢气充入气球,用细线扎紧封口,按图丙所示测出拉力的大小F拉;
③根据F浮=F拉+G球,求出气球所受浮力大小(细线重力和摩擦忽略不计).小禹的实验方案中,计算浮力的方法有误,错误是 。
27.(2017•遂宁)小冬学习了“认识浮力”后,爱动脑筋的小冬提出了问题:浸在液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关呢?经过思考,他在学校实验室找来了弹簧测力计、烧杯、一个金属块、水和盐水等器材,设计并进行了如图探究实验。
(1)金属块在图C中受到的浮力为 N。
(2)分析B、C两图知道:当金属块浸没入水中后,所受浮力的大小与它浸入水的深度 (选填“有关”或“无关”)。因为此时金属块浸入水的 没有发生变化。
(3)小冬 (选填“能”或“不能”)利用图A和D探究浮力的大小与液体密度有关,理由是 。
(4)综合上述实验得到的结论是:浸在液体中的物体受到浮力的大小与 和 有关。
(5)根据收集到的实验数据,小冬还计算出了金属块的密度为 kg/m。(g=10N/kg)。
28.(2017•安顺)在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,请你根据图所示实验操作,从中选出一些图,针对某一个因素进行研究,并通过分析弹簧测力计的示数,说明你的探究结果。
(1)探究的因素是: 。选用的图是: (填图中的序号)。
(2)小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他找来薄铁片,烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力 第二次铁片受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
②小明得出:物体受到的浮力与其形状有关,小明得出错误结论的原因是:他只关注了铁片 的改变,忽视了 对浮力大小的影响。
29.(2017•岳阳)如图是探究“影响浮力大小的因素”的实验过程及数据。
(1)如图甲,物体重 N;
(2)如图乙,把物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为3.2N,物体受浮力的大小为 N;
(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体受浮力的大小与 有关;
(4)若要探究物体所受浮力大小与物体的密度是否有关,应选择图中 (填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出其所受浮力的大小来进行比较。
30.(2017•无锡)同学们用空塑料瓶和细沙等实验器材探究影响浮力大小因素,(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(1)为了测出塑料瓶的体积,进行如下操作,
①把天平放在水平桌面上,调节天平平衡,在左盘中放入盛有适量水的烧杯,通过增减砝码和移动游码使天平再次平衡,所加砝码和游码的位置如图甲所示,烧杯和水的总质量为 g。
②在空塑料瓶中装入适量细沙,拧紧瓶盖,在瓶颈系一细绳,手拿细绳将塑料瓶完全浸没于烧杯的水中(瓶没有接触烧杯,水未溢出),通过增减砝码和移动游码使天平再次获得平衡,所用砝码总质量和游码所示质量之和为167g,塑料瓶的体积是 cm3。
(2)同学们根据生活经验提出了如下三种猜想,并举出了相应的实例
猜想一,浮力的大小与物体的密度有关,实例:铁块可以在水中下沉,木头可以浮在水面上
猜想二,浮力的大小与液体的密度有关,实例:鸡蛋可以在水中下沉,在盐水中可以浮起来
猜想三,浮力的大小与浸入液体的深度有关,实例:在游泳池里,人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大
为了验证以上猜想是否正确,同学们选择了装入细沙的塑料瓶和其他实验器材进行探究,实验过程如图乙所示。
①根据实验步骤d和 (填序号),可以确定猜想二是正确的;
②根据实验步骤c和d可以验证猜想三是 (选填“正确”或“错误”);对该猜想对应的实例,合理的解释是 。
③要验证猜想一是否正确,可以在塑料瓶中 后再进行探究。
④同学们讨论认为,猜想一和猜想二中的实例反应了物体的浮与沉可能与密度有关,要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时,物体的密度应小于 g/cm3(计算结果保留1位小数)。
31.(2017•乐山)某实验小组利用甲图所示的器材,来探究“浮力的大小与哪些因素有关”:
(1)选择器材,验证猜想:
探究一:只选择器材a、c、d、e,就可以探究“浮力的大小是否与物体浸在液体中的体积有关”;
探究二:只选择器材 (选填器材编号),就可以探究“浮力的大小是否与液体的密度有关”;
探究三:只选择器材a、b、d、e,就可以探究 。
(2)在上述过程中采用的研究方法主要是 。
A.比值法 B.等效法C.控制变量法D.估算法
(3)完成以上探究后,他们又按乙图所示的步骤进行了测量物质密度的实验。
①称量出a金属块的重力G=F1=4.8N;将它浸没在水中时,弹簧测力计的示数F2= N,则此时物体所受浮力为F浮= N;
②将a金属块浸没到煤油中,此时弹簧测力计的示数F3=4.0N,由此可知煤油的密度为ρ煤油= kg/m3。
32.(2017•庆阳)在“探究影响浮力大小因素”的实验中,一组同学提出了4种猜想。
小华:浮力大小与液体密度有关;
小红:浮力大小与物体浸入液体的体积有关;
冬冬:浮力大小与物体所受的重力有关;
玲玲:浮力大小与物体的形状有关。
他们找来了体积相同的A、B两块实心金属块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等仪器。按照图中所示规范地完成了实验,记录了如表所示的实验数据。
次数 | 金属块 | 物体重力/N | 液体密度 g/cm3 | 物体浸在液体中的体积/cm3 | 测力计的 示数/N |
1 | A | 5 | 1.0 | 20 | 4.8 |
2 | A | 5 | 1.0 | 60 | 4.4 |
3 | A | 5 | 1.0 | 100 | 4.0 |
4 | A | 5 | 1.2 | 100 | △ |
5 | B | 3 | 1.2 | 100 | 1.8 |
观察表中数据,回答下列问题:
(1)根据表格中实验数据,可知A物体浸在液体中的体积为60cm3时,物体A所受浮力大小为 N;表格中标有“△”的位置的数据应该是 ;
(2)通过分析比较第 次实验数据,能够说明小华同学的猜想是正确的;分析比较第 次实验数据,能够说明小红同学的猜想是正确的;
(3)为了验证冬冬同学的猜想,他们选择了第 次实验数据,他们发现浮力大小与物体所受的重力 (选填“无关”或“有关”);
(4)要验证玲玲的猜想,同学们又找来了一块橡皮泥,他们把橡皮泥捏成不同形状,先后放入水中,发现有的漂浮在水面上,有的下沉。他们由此得出结论:浮力的大小与物体的形状有关。请指出他们实验方法的错误之处: 。
33.(2017•毕节市)某物理社团在探究影响浮力大小的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验:
(1)物体所受重力为 N。
(2)物体浸没在水中受到的浮力 N。
(3)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出:浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论,对此结论你认为是 (”正确“或”错误“)的。理由是 。
(4)根据已有条件,请你求出E图中弹簧秤的示数是 N(g取10N/kg,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
34.(2017•重庆)如图1所示,小彬同学对“浸没在液体中的物体所受浮力大小与深度是否有关”进行了实验探究。
(1)实验前首先应按竖直方向对弹簧测力计进行 。本实验中,使用弹簧测力计时,手应该拿住弹簧测力计的 (选填“拉环”或“刻度盘”)。
(2)小彬同学依次进行了如图1所示的实验,第①次实验中测力计示数为 N.通过分析发现,浸没在纯水中的物体所受的浮力大小与深度 (选填“有关”或“无关”).进一步分析得出:物体浸没后与放入前相比,容器对水平地面的压力增加了 N。
(3)小彬同学又进行了“盐水浮鸡蛋”的实验,发现一个有趣的现象:悬浮在盐水中如图2所示位置的鸡蛋,如果用外力将鸡蛋轻轻向下或向上移动一小段距离,撤销外力后它马上又回到原来位置悬浮。此现象初步表明:深度增大,浸没在盐水中的鸡蛋所受的浮力 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
(4)为了精确检验这一结论是否正确,小彬同学找到一个分度值为0.1kg的电子秤,将图1中的纯水换成盐水静置一段时间后,用图1中的同一物体,依次进行了图3所示的实验。分析电子秤的示数可知:(3)中的结论是正确的。进一步分析可知,出现这一现象的真正原因是:盐水的 随深度面变化。小彬同学为自己的新发现感到万分高兴,但他并没有停下探究的脚步,再一次分析,他计算出图3②到图3④细线对物体拉力的变化量为 N。
四.计算题(共6小题)
35.(2017•莱芜)如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m的正方体物块A,容器中水的深度为40cm时,物块A刚好完全浸没在水中。容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,打开阀门B,使水缓慢流出,当物块A有的体积露出水面时,弹簧恰好处于自然伸长状态(即恢复原长没有发生形变),此时关闭阀门B.弹簧受到的拉力F跟弹簧的伸长量△L关系如图乙所示。(已知g取10N/kg,水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,不计弹簧所受的浮力,物块A不吸水)。求:
(1)打开阀门前物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)弹簧恰好处于自然伸长状态时水对容器底部压强。
36.(2017•贺州)用细线竖直拉着一长方体物体,将物块从盛水的烧杯上方缓慢下降直至完全浸没水中,物块下降过程中,所受拉力F随下降高度h的变化关系如图所示,求:
(1)物块的重力;
(2)物块受到的最大浮力;
(3)当物块刚好完全浸没时,物块下表面受到水的压强。
37.(2017•广安)如图所示,一个底面积为100cm2的圆柱体容器(容器壁的厚度忽略不计)放在水平桌面的中央,容器中装有1000g的水。将一个重3N的实心长方体A挂在弹簧测力计上,然后竖直浸入水中,当A有一半浸在水中时,弹簧测力计的读数为2N.(g取10N/kg)
(1)此时,A物体受到的浮力为多少?
(2)物体A的体积是多少?
(3)当物体A浸没在水中时(容器中的水并未溢出),水对容器底的压强是多大?
38.(2017•来宾)如图甲所示,一个底面积为75cm2的柱形物体A挂在弹簧测力计下,静止时弹簧测力计的示数F1=15N:底面积为120cm2且足够深的柱形容器放在水平桌面上,将物体A放入容器中且与容器底接触但对容器无压力,慢慢向容器注水,待液面稳定后物体A上表面到水面的距离h=5cm,如图乙所示,此时弹簧测力计示数F2=7.5N;然后,将物体A竖直向上移动8cm(忽略绳重和附在物体表面上水的重力。ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)物体A浸没在水中受到的浮力;
(2)物体A的密度;
(3)物体A竖直向上移动8cm前后,水对容器底压强的变化量。
39.(2017•江西)如图所示,将边长为5cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1kg(g取10N/kg).求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下底面受到水的压强。
40.(2017•潍坊)边长为0.1m的正方体木块,漂浮在水面上时,有的体积露出水面,如图甲所示。将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块表面上放一重2N的石块。静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图乙所示。取g=10N/kg,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3.求:
(1)图甲中木块受的浮力大小;
(2)图乙中液体的密度;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强。
参考答案与试题解析
一.选择题(共14小题)
1.
【分析】潜水员逐渐从水里浮出水面的过程中,由于潜水员排开水的体积逐渐减小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知浮力的变化。
【解答】解:
潜水员逐渐从水里浮出水面的过程中,由于潜水员排开水的体积逐渐减小,而液体的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力逐渐减小。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,关键知道影响浮力的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。抓住排开水的体积不变是本题的关键。
2.
【分析】(1)浸在液体中物体都要受到浮力作用;根据阿基米德原理:物体所受浮力的大小与排开液体的重力相等,求出甲杯中小球受到的浮力;根据漂浮时浮力等于重力可求得甲杯中小球的重力,然后根据阿基米德原理分析乙杯中球受到的浮力。
(2)杯对桌面的压力等于杯、水、小球的总重力,再利用p=分析其对桌面的压强;
(3)根据p=ρgh分析液体对杯底的压强。
【解答】解:A、小球在甲杯中受浮力,在乙杯中也受浮力,故A错误;
B、物体所受浮力的大小与排开液体的重力相等,甲杯中小球受到的浮力F甲=G排甲=0.9N;
小球在甲杯漂浮,G甲=G排甲=0.9N;
由阿基米德原理可知,乙杯中球受到的浮力F浮=G排乙=0.8N.故B正确;
C、由小球在乙液体下沉和在甲液体中漂浮可知,ρ甲>ρ乙;液体深度相同,两个完全相同的溢水杯,由ρ=可知m甲液>m乙液,则G甲液>G乙液,
F甲>F乙,S相同,由p=可知,甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强,故C错误;
D、由小球在乙液体下沉和在甲液体中漂浮可知,ρ甲>ρ乙;由p=ρgh可知,两容器中,甲容器中的液体对容器底的压强大,故D错误;
故选:B。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和重力公式的应用,关键是理解和运用漂浮条件、下沉条件(密度关系)得出两液体的密度关系。
3.
【分析】漂浮的物体,所受的浮力与物体本身的重力相等,根据阿基米德原理解题。
【解答】解:当花盆放置于水中漂浮时,由图可知,如果记号线①与水面重叠,则花盆排开水的体积最大,即所受的浮力最大,即F浮大=G大=G盆+G土+G水,如果记号线③与水面重叠,则花盆排开水的体积最小,即所受的浮力最小,即F浮=G小=G盆+G土+G'水,由于F浮大>F浮小,即G水>G'水,可得,记号线①与水面重叠时,表示盆中含水最大,记号线③与水面重叠时,表示盆中含水最少,记号线②与水面重叠时,表示盆中含水正常,故ABC不正确,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了浮力的公式及其变形的运用,要理解漂浮的物体的特点。
4.
【分析】浸在液体和气体中的物体受到竖直向上的浮力。
【解答】解:A、抽水机是利用大气压工作的,与浮力无关,故A不符合题意;
B、气压计是测量大气压的仪器,与浮力无关,故B不符合题意;
C、潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉,利用了浮力,故C符合题意;
D、铅垂线是利用重力方向始终竖直向下的原理制成的,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】此题考查的是浮力在生活中的应用。这就要求我们平时要多观察、多思考。
5.
【分析】(1)根据阿基米德原理,由F浮=G排求解;
(2)称重法求鹅卵石没入溢水杯所受的浮力;
(3)弹簧测力计的示数为应为溢水杯、水及鹅卵石的总重力,据此解题;
(4)物体浸没时,由V=V排=求出物体的体积,再由ρ=求物体的密度。
【解答】解:
AB、由图可知,丙图中鹅卵石受到的浮力:F浮=G石﹣F拉=1.4N﹣0.9N=0.5N;
根据阿基米德原理,溢水杯溢到小桶中的水的重力:G排=F浮=0.5N,
则m水===0.05kg=50g;故A不正确,B正确;
C、丁图中,弹簧测力计的示数F为:F=G总﹣G排=(6.0N+1.4N)﹣0.5N=6.9N,故C不正确;
D、鹅卵石的密度ρ石====×1.0×103kg/m3=2.8g/cm3;故D不正确。
故选:B。
【点评】本题考查了浮力的综合运用,难度较大。
6.
【分析】根据称重法可知两弹簧测力计减小的数值相同,说明物体受到的浮力相同,根据阿基米德原理即可判断。
【解答】解:根据称重法可知:两弹簧测力计减小的数值相同,说明所受浮力相同,根据公式F浮=ρ液gV排,说明排开液体体积相同,因为它们是浸没在水中,则排开液体的体积与物体体积相同,所以这两个物体体积相同。
故选:B。
【点评】本题考查浮力大小的计算和阿基米德原理的理解,关键是知道物体排开液体的体积与物体体积相同。
7.
【分析】实验中要测出排开水的重力和所受浮力的关系,并需先测空桶的重力,然后测水和桶的总重力;
根据F浮=G﹣F计算出石头完全浸没时受到的浮力,与排开水的重力比较得出浮力大小与排开液体重力大小相等的结论。
【解答】解:
为方便操作和减小测量误差,合理的实验顺序是:
丁、测出空桶所受的重力,再把空桶置于溢水杯口的正下方;
甲、用弹簧测力计测出物体所受的重力;
乙、用弹簧测力计吊着物体浸没在装满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数;
丙、测出桶和排开水所受的总重力。
故选:D。
【点评】在验证阿基米德原理的实验中,明确每次测量的目的,知道弹簧测力计每次示数间的关系,是实验成功的关键,这样才能通过数据分析出浮力与排开液体重力的关系。
8.
【分析】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】解:
A、由图知,水对A物体的上下表面都有压力,有向上和向下的压力差,所以A物体一定受浮力的作用,故A正确;
B、B物体的上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,则水对B物体有向上和向下的压力差,所以B物体也受浮力的作用,故B正确;
C、C物体的上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力(C是容器自身凸起的一部分),则水对C物体没有向上和向下的压力差,所以C物体不受浮力的作用,故C错误;
D、由图可知,水对D物体有向上和向下的压力差,所以D物体受浮力的作用,故D正确。
故选:C。
【点评】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。
9.
【分析】(1)知道两种情况下杯底受到的压强差,根据液体压强公式求杯内水面下降的高度,从而可求出金属块排开水的体积,也就可以求出金属块的体积;
(2)利用称重法F浮=G+F示分别得出一个方程,而金属块重相同,求出两种情况下金属块受到的浮力,又知道F1,据此求出图乙弹簧测力计的示数;
(3)根据ρ==求出金属块的密度。
【解答】解:(1)∵p=ρgh,
∴水面降低的高度:
△h===5×10﹣3m,
金属块体积排开水的体积:
V水=S△h=100×10﹣4m2×5×10﹣3m=5×10﹣5m3,
∵V水=,
∴V金=4×5×10﹣5m3=2×10﹣4m3,故A不正确;
(2)在图甲和图乙中,金属块受力如图1和2所示:
由于两次金属块都处于平衡状态,则有:
F1+F浮=G,F2+F浮′=G;
图甲中金属块受到的浮力为:
F浮=ρ水gV物=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
∴金属受到的重力为G=3.4N+2N=5.4N,故D不正确;
图乙中物体受到的浮力为:
F浮′=F浮=1.5N,
∴F2=5.4N﹣1.5N=3.9N,故B不正确;
(3)金属的密度为:
ρ====2.7×103kg/m3,故C正确。
故选:C。
【点评】解决本题的关键是灵活运用阿基米德原理和称重法测浮力,在解答的过程中要注意单位的换算。
10.
【分析】(1)冰漂浮在浓盐水中,求出冰块排开浓盐水的体积。
(2)求出当冰熔化之后水的体积。
(3)比较上面的两个体积,如果冰化成水的体积大于冰块排开浓盐水的体积,液面上升;如果冰化成水的体积等于冰块排开浓盐水的体积,液面不变;如果冰化成水的体积小于冰块排开浓盐水的体积,液面下降。
【解答】解:
(1)冰块漂浮在水面上,所以,F浮=G冰,ρ盐水gV排=ρ冰gV冰,V排=,
(2)冰熔化成水之后,状态变化,质量不变,所以,m冰=m水,ρ冰V冰=ρ水V水,V水=,
(3)∵ρ盐水>ρ水,
∴V水>V排,
∴若冰完全熔化,杯中液面上升。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对质量是物体属性、密度公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,根据冰化水质量不变和漂浮条件找出关系式V排<V水是本题的解题关键。
11.
【分析】水和酒精的重力完全压在了容器的底面上,所以水和酒精对容器底的压力等于本身的重力(或本身和木块的重力),两个容器的底面积相同,根据公式p=可知两个容器底部所受压强相等;因为木块在酒精和水中都漂浮,根据阿基米德原理可知排开液体的体积,进一步根据体积公式可知浸没的深度,再根据P=ρgh可知长方体木块下表面所受的压强的大小关系。
【解答】解:由题知,容器A和B完全相同,且m水=m酒精,两个木块完全相同,
所以,放入木块前后,酒精和水对容器底部的压力相等,
因为p=,
所以放入木块前后酒精和水对容器底部的压强相等;
又因为将木块放到种液体中时,处于漂浮,
所以,G木=F浮=ρ液gV排,即V排=,
木块下表面所处的深度h==,
木块下表面受到的压强p=ρ液gh=ρ液g×=,
所以,将两个完全相同的长方体木块甲和乙分别放到两种液体中时,木块下表面受到的压强相等;
故选:D。
【点评】此题考查液体压强计算公式的应用,难点是对容器内液体对容器底部压强大小的判断;还要知道物体漂浮时浮力等于物体自身的重力。
12.
【分析】根据漂浮条件F浮=G结合阿基米德原理F浮=ρ水gV排解答。
【解答】解:由题意可知:V排=2L×L×(2L﹣L)=3L3,V木=4×L×L×L=4L3,
因为漂浮,所以F浮=G,
则ρ水gV排=ρ木gV木,
∴===,
又散开后,由于木块密度不变,木块a、b、c、d仍漂浮,
则=====,
∴====1﹣=,
所以露出水面的高度为木块高的,即L。
故选:D。
【点评】此题考查学生对漂浮条件与阿基米德原理的理解,可以根据物体和液体的密度大小判断物体的浮沉。
13.
【分析】三个物体的体积相同,判断出它们的质量大小,就可以确定它们的密度了。根据弹簧所受拉力越大伸长越长的原理,可判断出谁受到的向下的拉力更大,也就能判断出谁的重力最大,进而可确定谁的质量最大。
【解答】解:三个物体体积相同,根据阿基米德原理,它们排开了相同的水,浮力是相同的。对物体进行受力分析可知,物体受到向下的拉力=浮力﹣重力。根据弹簧所受拉力越大伸长越长,读图可知,物体所受向下拉力的大小顺序为A>B>C,因此,三个物体的重力大小顺序为A<B<C(质量的大小顺序与之相同).在体积相同的情况下,根据公式ρ=,质量越大,密度越大。只有C符合题意。
故选:C。
【点评】在此题中,我们运用了阿基米德原理、弹簧的伸长原理、密度的公式以及对物体进行受力分析等知识,只有对所学知识真正的理解才能做到活学活用,运用自如。
14.
【分析】因为题干中:金属块浸没在盛有酒精的杯中,所以杯中的酒精可能是满的、也可能是不满的。
先假设酒精满时,金属块在酒精中受到的浮力等于它排开的酒精的重力,根据浮力公式可求金属块的体积,浸入水中后,金属块的体积不变,根据公式可求在水中受到的浮力,也就是排开水的重力,进一步求出水的质量;再假设酒精不满时,则金属块的体积大于溢出的酒精的体积,则金属块浸没在盛满水的杯中时,从杯中溢出水的质量变大。
【解答】解:(1)若原来盛满酒精,金属块在酒精中受到的浮力:
∵金属块浸没在盛有酒精的杯中,
∴金属块的体积V=V排酒精=
∵若将该金属块浸没在盛满水的杯中时。V排水=V,
∴溢出水的质量m溢水=m排水=ρ水V=ρ水×=1g/cm3×=20g。
(2)若原来盛满酒精的杯中没有盛满酒精,金属块的体积大于溢出酒精的体积;
∵将该金属块浸没在盛满水的杯子中,金属块排开水的体积等于金属块的体积,
∴金属块排开水的质量一定不是20g,应比20g还要大,可能为24g。
故选:D。
【点评】本题考查浮力、体积、排开水的重力、排开水的质量的计算,关键是杯中盛有的酒精是否盛满不能判断,一定不要按照盛满酒精解答了;难点是知道前后金属块的体积不变,排开液体的体积就等于自身的体积,排开液体的重力就等于所受的浮力。
二.填空题(共7小题)
15.
【分析】知道长方体上、下表面受到的压力,根据浮力产生的原因F浮=F下﹣F上求出受到的浮力,长方体浸没时排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知受到的浮力变化,从而得出答案。
【解答】解:由浮力产生的原因可知,该物体受到的浮力:
F浮=F下﹣F上=3N﹣1.8N=1.2N;
因长方体浸没时排开水的体积不变,
所以,由F浮=ρgV排可知,物体再下沉5cm后,受到的浮力仍为1.2N不变。
故答案为:1.2;1.2。
【点评】本题考查了浮力产生的原因和阿基米德原理的应用,是一道基础题目。
16.
【分析】(1)知道鸡蛋排开水的质量,利用F浮=G排=m排g求鸡蛋受到水的浮力;
(2)物体的悬浮条件:物体在液体中悬浮,ρ物=ρ液;物体在液体中漂浮,ρ物<ρ液;物体在液体中下沉,ρ物>ρ液.据此分析判断。
【解答】解:
(1)由阿基米德原理可得,鸡蛋受到的浮力:
F浮=G排=m排g=0.05kg×10N/kg=0.5N;
(2)甲图中,鸡蛋悬浮,则ρ鸡蛋=ρ甲;
乙图中,鸡蛋漂浮,则ρ鸡蛋<ρ乙;
所以ρ甲<ρ乙。
故答案为:0.5;<。
【点评】本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,属于基础题目。
17.
【分析】知道两球的质量相等和密度大小,利用密度公式得出两球的体积关系(浸没水中排开水的体积大小关系),根据阿基米德原理求两球受到的水的浮力的大小关系;
两球质量相等、重力相同,再根据F示=G﹣F浮=ρ球v球g﹣ρ水V球g得出弹簧测力计的示数大小关系
【解答】解:因为ρ=,两球的质量相同为m,假设两个实心球是甲和乙,甲、乙两球密度分别为水的密度的2倍和5倍,则ρ乙=ρ甲,
所以V甲:V乙==ρ乙:ρ甲=5:2;
浸没水中,V排=V球,
受到水的浮力:
F甲:F乙=ρ水V甲g:ρ水V乙g=V甲:V乙=5:2;
因为G=mg,两球的质量相同,
所以两球重相同,
因为F示=G﹣F浮,
F示甲:F示乙=(G﹣F甲):(G﹣F乙)=(ρ甲V甲g﹣ρ水V甲g):(ρ乙V乙g﹣ρ水V乙g)
=(ρ甲﹣ρ水)V甲:(ρ乙﹣ρ水)V乙===5:8。
故答案为:5:2;5:8。
【点评】本题考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理的掌握和运用,利用好称重法测浮力(F浮=G﹣F示)是本题的关键。
18.
【分析】(1)两个完全相同的柱形金属块的重力相等,根据F浮=G﹣F′可知两个弹簧测力计的示数相等时圆柱体受到的浮力关系,根据浮力产生的原因F浮=F下﹣F上可知两个金属块下表面所受的液体压力关系,根据p=可知两个金属块下表面所受的液体压强的大小关系;
(2)两个相同的弹簧测力计,上端固定在同一高度,下端分别悬挂两个完全相同的柱形金属块,当弹簧测力计的示数相等时,两柱形金属块下表面到相同容器底部的距离相等,根据阿基米德原理可知排开水的体积关系,从而得出容器内液体的深度;若盐水的深度较小,但盐水的密度较大,此时不能直接用p=ρgh判断液体对容器底的压强;需在两金属块下表面处作一水平虚线,把液体对容器底的压强分为上下两部分液体产生的压强,然后分别比较这两部分压强的大小关系,最终可得两个容器底受到的液体压强的大小关系。
【解答】解:(1)两个完全相同的柱形金属块的重力相等,
当两个弹簧测力计的示数相等时,由F浮=G﹣F′可知,两圆柱体受到的浮力相等,
由浮力产生的原因可知F浮=F下﹣F上=F下﹣0=F下,即两个金属块下表面所受的液体压力相等,
因相同柱形金属块的底面积相等,
所以,由p=可知,两个金属块下表面所受的液体压强相等,即p甲=p乙;
(2)两个相同的弹簧测力计,上端固定在同一高度,下端分别悬挂两个完全相同的柱形金属块,
当弹簧测力计的示数相等时,两柱形金属块下表面到相同容器底部的距离相等,
因盐水密度大于水的密度,且浮力相等,所以,由F浮=ρ液gV排的变形式V排=可知,柱体金属块排开盐水的体积较小,其浸入盐水的深度较小,则盐水的深度较小,如图所示:
因盐水的密度较大,而盐水的深度较小,所以,不能直接用p=ρgh判断液体对容器底的压强;
在两金属块下表面处作一水平虚线,把液体对容器底的压强分为上下两部分液体产生的压强,
由(1)知p甲=p乙,即p水上=p盐水上﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由前面分析可知,虚线以下的液体深度相等,且盐水密度较大,由p=ρgh可得,p水下<p盐水下﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
则p水上+p水下<p盐水上+p盐水下,
即p水<p盐水。
故答案为:=;<。
【点评】本题考查了称量法、浮力产生的原因、阿基米德原理、压强定义式和液体压强公式的综合应用;难点是第2问,解题的关键是将容器底的液体压强分成虚线以上和虚线以下两部分液体压强来进行判断。
19.
【分析】(1)已知木块的体积就可以知道它浸没时排开水的体积,那么知道了V排和水的密度,则可以根据阿基米德原理公式就可以算出木块浸没在水中时受到的浮力;可根据F=G﹣F浮计算出拉力的大小;
(2)由题意可知,剪断细线后,木块时漂浮在水面上的,则F浮=G,判断出浮力的变化,根据阿基米德原理公式的变形式判断出排开液体体积的变化,判断出液面的变化。
【解答】解:(1)木块浸没在水中所受浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6×10﹣3m3=6N;物体受竖直向下的重力、细线的拉力和竖直向上的浮力,所以拉力:
F=F浮﹣G=6N﹣4N=2N;
(2)因为木块浸没在水中时的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,木块会上浮直至漂浮在水面上,
由于漂浮,所以=G=4N,
因此浮力变小,根据F浮=ρ液gV排知,排开水的体积减小,液面下降。
故答案为:2;下降。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用、受力分析、浮沉条件的应用,是一道中等题。
20.
【分析】由图甲可知,物体的重力等于弹簧测力计的示数;知道当把物体的浸在水中时的弹簧测力计的示数,利用称重法求此时物体受到的浮力;由F浮=ρ水V排g可知当物体浸没水中,物体受到的浮力,进而求出物体的体积;利用密度公式求出物体的密度,和另一种液体的密度比较,得出物体在液体中的状态,进而求出物体在另一液体中所受的浮力。
【解答】解:
由图甲和题意可知,物体的重力:G=7.2N,
当把物体的浸在水中时,弹簧测力计的示数F示=5.2N,
此时物体受到的浮力:F浮=G﹣F示=7.2N﹣5.2N=2N;
当物体浸没在水中时,排开水的体积是原来的3倍,
由F浮=ρ水V排g可知,物体浸没在水中时受到的浮力:F浮′=3F浮=3×2N=6N,
则物体的体积:
V=V排水===6×10﹣4m3;
物体的密度:
ρ物=====1.2×103kg/m3,
因为ρ物<ρ液,
所以物体在另一液体中待其稳定时处于漂浮状态,
此时物体所受的浮力:F浮″=G=7.2N。
故答案为:2;7.2。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的应用,关键是利用好称重法测浮力。
21.
【分析】(1)直接利用p=ρgh求水的深度;
(2)由物体的密度小于水的密度,可得杆对A的作用力大小为F=F浮﹣G。
【解答】解:(1)由p=ρgh可得水的深度;
h===0.06m=6cm;
(2)当注水体积为600cm3时,水开始接触物体A,900cm3时,A完全浸没,
900cm3时,水的压强是2100pa,
由p=ρgh可得此时水的深度:h′===0.21m;
A的高:hA=h′﹣h=0.21m﹣0.06m=0.15m;
容器的底面积:S===100cm2;
A浸没在水中水的横截面积,S′===20cm2;
A的横截面积,SA=S﹣S′=100cm2﹣20cm2=80cm2;
当注水体积v=880cm3时,没有完全浸没A,由p=ρgh可得此时水的深度:
h″===14cm,
此时物体A受到的浮力:F浮=ρ液gV排=ρ液gS′h″=1×103kg/m3×10N/kg×0.14×80×10﹣4m3=11.2N;
已知ρA=0.5g/cm3,小于水的密度,同体积A的浮力大于重力,
杆对A的作用力大小为F=F浮﹣G=F浮﹣ρAVAg=11.2N﹣0.5×103kg/m3×10N/kg×15×80×10﹣6m3=5.2N。
故答案为:(1)6;(2)5.2。
【点评】本题主要考查液体压强、浮力的计算,是一道综合题,题目较难。
三.实验探究题(共13小题)
22.
【分析】(1)根据F浮=G﹣F求出浮力的大小;
(2)浸入液体中的物体受到的浮力的大小与排开的液体的体积有关;
(3)物体受到的重力大于浮力时,物体会下沉。
【解答】解:(1)甲图中物体的重力为G=3N,乙图中物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向上的拉力,则浮力为:F浮=G﹣F=3N﹣2.4N=0.6N;
(2)将物块逐渐浸入水中时,物体排开的水的体积变大,弹簧测力计的示数逐渐变小,说明受到的浮力变大,故物体所受浮力大小随其排开液体的体积增大而增大;
(3)继续将物块逐渐浸入水中,发现弹簧测力计的示数逐渐变小后保持不变,是因为物体全部浸入水中后,浮力不变,故测力计示数不变;最后突然变为0,说明物体受到杯底的支持力的作用,故重力是大于浮力的,物块会处于沉底状态。
故答案为:(1)0.6;(2)增大;(3)C。
【点评】本题考查了探究浮力大小的实验,重点要注意的是浮力的大小与浸没的深度无关。
23.
【分析】(1)据图读出物块所受重力和拉力(读取弹簧测力计示数时要明确其分度值),然后利用称重法可求出浮力的大小;
(2)应用控制变量法分析图所示实验,根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论,然后分析答题。
(3)在影响因素是多个时,就要采用控制变量法,研究与其中一个因素的关系时,控制其它因素保持不变。
【解答】解:(1)物体完全浸没在水中受到的浮力F浮=G﹣F=8N﹣6N=2N;
(2)根据acd可知,浮力的大小不会随着深度的增加而改变,即浮力与深度无关,故A错误;
根据ade可知,物体在水中和在盐水中受到的浮力是不同的,即浮力与液体密度有关,故B正确;
根据abc可知,物体排开的液体的体积越大,浮力越大,即浮力与物体浸在液体中的体积有关,故C正确;
(3)当研究一个物理量同时与多个因素有关时,则采用控制变量法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物影响,分别加以研究,最后再综合解决。故本实验采用了控制变量法。
故答案为:(1)2;(2)A;(3)控制变量法。
【点评】本题考查浮力的大小计算、弹簧测力计的读数、浮力的方向,关键是利用称重法计算物体的浮力。
24.
【分析】(1)(2)弹簧测力计的示数是越往下越大的,根据1→2→3的过程或3→4的过程中弹簧测力计指针位置的变化来判断弹簧测力计示数的变化;再根据称重法即可判断铁块受到的浮力的变化;进一步判断以上实验可以验证的猜想。
(3)研究浮力与重力的大小关系,要控制排开液体的体积和密度不变,改变物体的重力大小,根据称重法求浮力大小;
(4)在影响因素是多个时,就要采用控制变量法,研究与其中一个因素的关系时,控制其它因素保持不变。
【解答】解:
(1)读图可知,铁块从位置1→2→3的过程中,排开液体的体积逐渐增大,而弹簧测力计的示数逐渐变小,根据F浮=G﹣F拉可知,铁块受到的浮力变大。
从位置3→4的过程中,铁块都是完全浸没,排开的液体体积不再变化,只改变其深度,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变。
(2)通过1→2→3的过程可知,物体没有完全浸入同种液体时,浸入的深度越大,排开液体的体积越大时,物体受到的浮力越大,故可验证上述猜想④是正确的。
(3)①用弹簧测力计分别测出体积相同的铁块和铝块的重力为G1、G2;
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块浸没到水中,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2;
③实验结束后,认真分析数据,如果G1﹣F1=G2﹣F2,则可证明浮力与物体的重力无关。
(4)该实验探究主要运用的科学探究方法是控制变量法。
故答案为:(1)变小;变大;不变;不变;
(2)④;
(3)①用弹簧测力计分别测出体积相同的铁块和铝块的重力为G1、G2;
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块全部浸没到水中,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2;
③实验结束后,认真分析数据,如果G1﹣F1=G2﹣F2,则可证明浮力与物体的重力无关;
(4)控制变量法。
【点评】本实验中主要通过探究了浮力的大小与哪些因素有关,操作简单、现象明显,实验中要明确观察的重点应放在观察物体浸没的程度、弹簧测力计的示数变化,并寻找它们之间的变化关系,最终分析出正确的结论。
25.
【分析】(1)读出弹簧测力计的示数即为圆柱体的重力;
(2)用溢水法收集物体排开的水,将溢水杯装满水,然后将物体浸入水中,用其他容器(需先测出其重力)接住溢出的水,然后再测出装有溢出的水的容器的总重力,两者之差就是物体排开水的重力;
(3)利用F浮=G﹣F可求得圆柱受到的浮力;
(4)用小桶和水的总重力减去空小桶的重力即为圆柱体排开的水所受的重力G排;
(5)比较浸在水中的物体受到的浮力和圆柱体排开的水所受的重力可得出结论;
(6)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。
【解答】解:(1)由图B可知,实验中的所用圆柱体的重力为4N;
(2)圆柱体放入水中前,溢水杯中的水应该满的,否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积,所以,在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水,应改为在溢水杯中装满水;
(3)由图C可知,圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数F=3N,
则圆柱受到的浮力:F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(4)由图D可知,小桶和水的总重力G总=1.9N;由图A可知,空小桶的重力G桶=0.9N,
则圆柱体排开水所受的重力:G排=G总﹣G桶=1.9N﹣0.9N=1N;
(5)由(3)(4)可知,浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。
(6)纠正错误后,即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)4;(2)溢水杯未注满水;(3)1;(4)1;(5)等于;(6)不变。
【点评】在“探究浮力的大小”实验中,用“称量法”测出物体受到的浮力,即F浮=G﹣F拉;用两次称重测出物体在液体中排开液体的重力,进行比较得出:物体在液体中受到的浮力,大小等于它排开的液体的重力。
26.
【分析】(1)①物体的重力不变,根据阿基米德原理,由排开水的体积确定浮力变化;
②分析图中变化的量和不变的量,分析得出浮力与变化量的关系;
③根据称重法测浮力,F浮=G﹣F示,测力计示灵敏:F示=G﹣F浮来分析;
④将测力计挂在铁架台上;
(2)将盛有适量氢气的气球视为一个整体进行受力分析,结合二力平衡回答。
【解答】解:(1)如图甲所示,依次将物体缓缓浸入水中。
①从位置2→3的过程中,物体受到的重力不变,将物体缓缓浸入水的过程中,物体排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力变大;
②从位置3→4的过程中,排开液体的体积和液体的密度均不变,只是浸没的深度增加了,物体受到的浮力不变,说明物体受到的浮力与浸没的深度无关。
③根据称重法测浮力可得F浮=G﹣F示,则测力计的示数F示=G﹣F浮;
物体浸入水中前,测力计示数等于重力(示数不变);物体慢慢浸入水中,浮力先变大后不变,由F示=G﹣F浮可知,测力计的示数先变小后不变,所以图乙中的b能反映测力计示数在甲图实验过程中的变化。
④实验中用手提着测力计,可能会使测力计示数不稳定,改进建议是:将测力计挂在铁架台上,通过调节物体浸入水中的深度来读数;
(2)将充有适量氢气的气球视为一个整体,在图丙中静止时,受到氢气与气球竖直向下的总重力、绳子对球竖直向下的拉力和竖直向上的浮力作用,且F浮=F拉+G球+G氢,故原来计算气球所受浮力大小漏加了氢气的重力。
故答案为:
(1)①不变;变大;②无关;③b;④将测力计挂在铁架台上,通过调节物体浸入水中的深度来读数;
(2)漏加了氢气的重力。
【点评】本题探究浮力大小与哪些因素有关,考查称重法测浮力、影响浮力大小的因素、分析归纳能力、控制变量法及对方案的改进及受力分析和二力平衡的知识。
27.
【分析】(1)物体浸没在液体中,物体重力与弹簧测力计示数之差是物体受到的浮力;
(2)对比B、C两图中的相同点和不同点,利用控制变量法分析;
(3)探究浮力的大小与液体密度有关时应控制金属块排开的液体的体积相同,液体的密度不同;
(4)分析图AB得出浮力大小与排开液体体积的关系;分析图CD得出浮力大小与液体密度的关系;
(5)应用重力公式求出金属块的质量,然后浮力公式求出金属块的体积,再由密度公式求出金属块的密度。
【解答】解;
(1)由图A可知,金属块的重力为2.8N;由图C可知,金属块浸没在水中时,测力计的示数为1.8N,
则金属块浸没在水中时受到的浮力:F浮C=G﹣FC=2.8N﹣1.8N=1N;
(2)分析B、C两图可知,当金属块浸没入水中后,在不同的深度,测力计的示数是相同的,则金属块所受的浮力相同,即浮力的大小与它浸入水的深度无关;原因是此时金属块浸入水的体积没有发生变化,即排开水的体积不变。
(3)探究浮力的大小与液体密度有关时,应控制金属块排开液体的体积相同,而液体的密度不同;
由图A和图D可知,两图中液体的密度不同,由于没有控制排开液体的体积相同,故无法探究浮力的大小与液体密度的关系;
(4)由图AB可知,物体浸入液体中的体积越大,即排开液体的体积越大,测力计示数越小,浮力就越大;
由图CD可知,物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,测力计示数越小,浮力就越大;
所以,浸在液体中的物体受到的浮力跟液体密度、物体排开液体的体积有关;
(5)由图A所示实验可知,金属块的重力G=2.8N,
由G=mg可知,金属块的质量:m===0.28kg;
由图C所示实验可知,金属块浸没在水中受到的浮力F浮=1N,
由F浮=ρ水gV排可知,金属块的体积:V=V排===1×10﹣4m3,
则金属块的密度:ρ===2.8×103kg/m3。
故答案为:(1)1;(2)无关;体积;(3)不能;没有控制排开液体的体积相同;(4)液体密度;物体排开液体的体积;(5)2.8×103。
【点评】在本实验中,牵扯到的变量一共有三个,物体排开液体的体积、液体的密度、物体浸没的深度,因此,在探究过程中,控制变量法的运用至关重要。同时,我们还应明确在这三个因素中,物体浸没的深度对浮力的大小是没有影响的。称重法表达式的运用也在这一实验的进行中起到了重要的作用,是我们必须熟练掌握的。
28.
【分析】(1)要探究浮力大小与多个变量的关系,运用控制变量法分析解答。
①结合题意,首先要做出自己的猜想,再根据猜想运用控制变量法判断出探究的因素;
②根据猜想选择可用于探究的实验步骤,即可得出需要选用的图。
③运用控制变量法得出浮力大小与变量之间的关系。
(2)利用浮沉条件,步骤一铁片下沉说明F浮1<G,步骤二铁片漂浮说明F浮2=G,所以F浮1<F浮2;步骤二把“碗状”铁片浮在水面上,没有全浸入,这样虽然改变了形状,但没有控制排开液体的体积不变,所以得出结论是不正确的。
【解答】解:
(1)测物体所受的浮力要利用称重法,即F浮=G﹣F拉,故每次必须要选图①才行;
若要探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,应控制液体的密度相同,而物体排开液体的体积不同,故应选用图①②③或①②④;
若要探究浮力大小与液体密度的关系,应控制物体排开液体的体积相同,而液体的密度不同,故应选用图①④⑤。
(2)①第一次铁片下沉,说明F浮1<G,
第二次铁片漂浮,说明F浮2=G,所以F浮1<F浮2;
②本探究实验把铁片弯成“碗状”,改变了形状,虽然都是水,但两次排开液体的体积不同,所以得出结论是不正确的,即:他只关注了铁片形状的改变,忽视了排开水的体积对浮力大小的影响。
故答案为:(1)浮力大小与物体排开液体的体积的关系;①②③或①②④;
(2)①小于;②形状;排开水的体积。
【点评】控制变量法的熟练运用是完成此题的关键,在这里有多个猜想可供我们选择,但真正影响浮力大小的是物体排开液体的体积和液体的密度,这是我们必须牢记的。
29.
【分析】(1)首先明确测力计的分度值,读出物体A的重力大小;
(2)根据公式F浮=G﹣F计算物体所受到的浮力大小;
(3)根据公式F浮=G﹣F分别计算出物体浸没水和酒精中的浮力,运用控制变量法分析得出结论;
(4)要注意控制变量法的应用,知道浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,要想探究物体受到的浮力与物体的密度是否有关,应使物体的体积相同,并使其浸没在同种液体中。
【解答】解:
(1)由甲图知,测力计的分度值是0.2N,物体A的重力G=4.2N,
(2)由图乙可知,物体浸没在水中时测力计的示数为3.2N,
则物体受到的浮力:F浮1=G﹣F拉=4.2N﹣3.2N=1N;
(3)图乙中物体受到的浮力F浮1=1N,
图丙中物体受到的浮力:F浮2=G﹣F拉′=4.2N﹣3.4N=0.8N,
所以F浮1>F浮2;
又知物体排开液体的体积相同,水的密度大于酒精的密度,
所以,在排开液体体积相同时,物体受浮力的大小与液体的密度有关。
(4)浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,要想探究物体受到的浮力与物体的密度是否有关,应使物体的体积相同,密度不同,并使其浸没在同种液体中;C、D两物体的体积相同,但是由不同物质组成的,所以物体的密度不同,因此选择C、D。
故答案为:(1)4.2;(2)1;(3)液体的密度;(4)C、D。
【点评】此题是探究浮力大小的因素,浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积,所受浮力与物体密度无关,要注意控制变量法在此实验中的应用。
30.
【分析】(1)①质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值;
②根据①②可求得塑料瓶排开水的质量,然后可求得塑料瓶排开水的体积,由于塑料瓶浸没,所以V排=V塑料瓶;
(2)①弹簧测力计示数的减小等于物体在液体中受到的浮力;重力与浮力比较大小可判断出是否下沉;二图比较可得浮力与液体密度的关系;
②比较acd得出两次浮力的大小关系,研究浮力大小与浸入液体的深度有无关系时,应控制其它的因素相同,只改变浸入液体的深度;根据猜想3举出一个物体浸入液体的深度不同的生活中的实例即可;
③在塑料瓶中添加一些细砂可以改变塑料瓶整体的密度;
④根据阿基米德原理可以求出雁水电密度。
【解答】解:(1)①烧杯和水的总质量为:m=100g+20g+10g+3g=133g,
②由①②步骤可知,塑料瓶排开水的质量m排水=167g﹣133g=34g,
由ρ=可得,V排水==,
因为铁块浸没,所以V铁=V排水==34cm3,
由C、D可知,铁块排开液体的质量m排液=m3﹣m4,
因为铁块浸没,所以V铁=V排水=V排液,
(2)①物体浸没水中受到的浮力F浮=0.4N﹣0.06N=0.34N;物体浸没在盐水中受到的浮力F浮=0.4N﹣0.02N=0.38N;因为,浮力不相等,而物体所处的深度和浸没的体积相同,则是液体的种类(密度)不同的引起的,说明浮力的大小与液体的密度有关,根据实验d、e可以确定猜想二是正确的;
②物体在c、d中(排开液体的密度相同,都是水)中受到的浮力相同,而排开液体的体积都等于物体的体积,但物体所处的深度不同,故得出:物体浸在同种液体中,所受浮力大小与浸入液体的深度无关。根据实验步骤c和d可以验证猜想三是错误的;
对该猜想对应的实例,合理的解释是:在游泳池里,人越往下蹲排开水的体积越大,人受到的浮力越大,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关;
③要验证猜想一是否正确,即浮力的大小与物体的密度有关,根据控制变量法要改变物体的密度,在物体体积不变时,在塑料瓶中添加一些细砂可以改变塑料瓶整体的密度;
④由a、c两图知,物体浸没在水中所受浮力:F浮=G﹣F′=0.4N﹣0.06N=0.34N;
物体浸没在盐水中受到的浮力F浮′=0.4N﹣0.02N=0.38N;
由阿基米德原理可得:F浮=ρ水gV排=0.34N﹣﹣﹣﹣﹣﹣(Ⅰ),F浮′=ρ盐水gV排=0.38N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣(Ⅱ)
浸没时V排相等,由(Ⅰ)(Ⅱ)可得盐水的密度:
ρ盐水===1.1×103kg/m3=1.1g/cm3。
物体的浮与沉与密度有关,要选用一个能漂浮在图e中盐水上的物体时,物体的密度应小于1.1g/cm3。
故答案为:(1)①133;②34;
(2)①e;②错误;在游泳池里,人越往下蹲排开水的体积越大,人受到的浮力越大,说明浮力的大小与物体排开液体的体积有关;③添加一些细砂;④1.1。
【点评】本题主要考查用空塑料瓶和细沙等实验器材探究影响浮力大小因素的实验,阿基米德原理以及控制变量法的使用,是一道综合题。
31.
【分析】(1)根据称重法测浮力:F浮=G﹣F示,确定要用到测量的工具;
研究浮力的大小是否与液体的密度有关”,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,据此确定所用的器材;
分析器材a、b、e控制不变的量和变化的量,根据控制变量法可知,可以探究浮力的大小与变化量的关系;
(2)当被研究问题受多个因素影响时,研究问题和某一个因素的关系时要控制其他因素一定,这种方法叫控制变量法
(3)①根据测力计分度值读数
根据称重法测浮力,F浮=G﹣F示;
②根据称重法测浮力求出浸没在煤油中物体受到的浮力大小;根据阿基米德原理,F浮=ρ液gV排,因排开液体体积等于物体的体积,根据物体在不同液体中受到的浮力与排开液体的密度成皮正比求煤油的密度。
【解答】解:(1)根据称重法测浮力:F浮=G﹣F示,故要用到测力计;
研究浮力的大小是否与液体的密度有关”,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,
只选择器材a、d、e、f (bdef或者cdef 均可以),就可以探究“浮力的大小是否与液体的密度有关”;
器材a、b体积相同而物体本身的密度不同,器材e保证了液体密度不变,根据控制变量法可知,故只选择器材a、b、d、e,就可以探究浮力的大小是否与物体密度是否有关;
(2)上述过程中采用的研究方法主要是控制变量法;
(3)①称量出a金属块的重力G=F1=4.8N;将它浸没在水中时,测力计分度值为0.2N,测力计的示数F2=3.8N,则此时物体所受浮力为:
F浮=G﹣F示=4.8N﹣3.8N=1.0N;
②将a金属块浸没到煤油中,此时弹簧测力计的示数F3=4.0N,F′浮=G﹣F′示=4.8N﹣4.0N=0.8N;根据阿基米德原理,F浮=ρ液gV排,因排开液体体积等于物体的体积,故物体在不同液体中受到的浮力与排开液体的密度成皮正比,
=,
煤油的密度为:
ρ煤油=×ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3。
故答案为:(1)a、d、e、f (bdef或者cdef 均可以);
浮力的大小是否与物体的密度有关;
(2)C;
(3)①3.8; 1.0;
②0.8×103。
【点评】本题探究浮力的大小与哪些因素有关,考查称重法测浮力、控制变量法的运用、控制变量法的运用及阿基米德原理及密度公式的运用。
32.
【分析】(1)根据称量法求出浮力的大小;根据测力计的分度值读出示数;
(2)(3)根据表格中的数据,利用控制变量法分析;
(4)探究浮力与物体的形状根据控制变量法要控制液体密度、排开液体的体积不变。
【解答】解;(1)A物体浸在液体中的体积为60cm3时,测力计示数为4.4N,则物体A所受浮力大小为F浮=5N﹣4.4N=0.6N;测力计的分度值为0.2N,则其示数为3.8N;
(2)探究浮力大小与液体密度有关时,应控制排开的液体的体积相同,液体密度不同,故应分析3、4数据;由实验数据可知,密度不同,浮力不同,故小华的说法是正确的;
探究浮力大小与排开的液体的体积有关时,应控制密度相同,液体排开的液体的体积不同,故应分析1、2、3数据;由实验数据可知,排开的液体的不同,浮力不同,故小红的说法是正确;
(3)探究浮力大小与物体所受的重力有关时,应控制排开的液体的体积、液体的密度相同,物体的重力不同,故应分析4、5数据;由实验数据可知,排开的液体的体积,浮力相同,故浮力大小与物体所受的重力无关;
(4)探究浮力与物体形状是否有关,应控制物体排开液体的体积相同、液体密度相同而形状不同,小明将同一个橡皮泥做成不同的形状,先后放入水中,发现有的漂浮在水面上,有的下沉,他在实验中没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同,因此得出的结论是错误的。
故答案为:(1)0.6;3.8;(2)3、4;1、2、3;(3)4、5;无关;(4)没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同。
【点评】物体所受浮力受两个因素影响,一是排开液体体积,二是排开液体的密度。其他因素都和浮力没有关系;要学会灵活运用控制变量法探究物理问题。
33.
【分析】(1)根据指针位置即可读数;
(2)物体在水中受到的浮力大小等于在空气中弹簧测力计的示数减去浸没在水中时弹簧测力计的示数;
(3)B、C、D三幅图,深度变化的同时,排开液体的体积也在变化。应用控制变量法。
(4)结合在水中所受浮力可求得浸没时物体排开水的体积,即为物体体积,再利用F浮=ρgV排.可求得物体在酒精中受到的浮力,
浸没在酒精中时弹簧测力计的示数等于重力减去物体在酒精中受到的浮力。
【解答】解:(1)由A图可知,物体所受重力为4N;
(2)物体在空气中时弹簧测力计示数4N,全部浸没在水中时弹簧测力计的示数为3N,则物体浸没在水中受到的浮力:F浮水=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(3)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出的结论是不对的;物体没有浸没时,深度变化的同时,排开液体的体积也在变化,浮力发生变化;实验过程不完整,还应该将物体完全浸没后,再探究浮力与深度是否有关。
(4)由F浮=ρgV排可得,物体浸没时排开水的体积
V排水===1×10﹣4m3,
E图中物体浸没在酒精中,所以V排酒精=V排水=1×10﹣4m3,
物体浸没在酒精中受到的浮力:
F浮酒精=ρ酒精gV排酒精=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=0.8N,
则E图中弹簧秤的示数:F示=G﹣F浮酒精=4N﹣0.8N=3.2N。
故答案为:(1)4;(2)1;(3)错误;过程不完整,没有探究物体浸没后受到浮力与深度的关系;(4)3.2。
【点评】浸在液体中的物体受到浮力的作用,浮力的大小等于排开的液体受到的重力,浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,与物体在液体中浸没的深度无关,本题考查了影响浮力大小的因素及阿基米德原理的应用,考查全面,应用性强。
34.
【分析】(1)使用前要先观察弹簧测力计的指针是否指在零点,如果不在则要将指针调到零点;为了弹簧靠在刻度盘上,使用弹簧测力计时,手应该拿住弹簧测力计的拉环;
(2)由弹簧测力计读出①示数;由称重法如图①、②可求物体受到的浮力;比较右边②③④图示可知,物体所受浮力与物体浸没在液体中深度的关系;
(3)盐水的密度与深度有关,结合力的分析解答;
(4)物体排开液体的体积相同时,浮力不同,根据阿基米德原理可知物体所受浮力与液体密度的关系;分别求出②④的拉力,求差可得变化量。
【解答】解:(1)实验前首先应按竖直方向对弹簧测力计进行调零,即测力前要使指针对准零刻度线;为了弹簧靠在刻度盘上,使用弹簧测力计时,手应该拿住弹簧测力计的拉环;
(2)由①可得,弹簧测力计的分度值是,0.1N,弹簧测力计的示数,即物体的重力,G=2.5N;
根据右边②③④图示可知,弹簧测力计的示数相同,说明物体所受浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
物体浸没时所受到的浮力:F浮=G﹣F=2.5N﹣1.5N=1N,根据力的作用是相互的,液体对物体有一个向上的浮力,同时物体也给液体一个向下的压力,可得容器对水平地面的压力为1N;
(3)悬浮在盐水中如图2所示位置的鸡蛋,如果用外力将鸡蛋轻轻向下或向上移动一小段距离,撤销外力后它马上又回到原来位置悬浮。说明鸡蛋向下后浮力变大,是因为盐水越深密度越大,越浅密度越小,回到图2所示位置的鸡蛋浮力等于重力,此现象初步表明:深度增大,浸没在盐水中的鸡蛋所受的浮力增大;
(4)图3所示的实验。分析电子秤的示数可知,浸没在液体中深度越深,排开液体的质量就越大,即m排就越大,排开液体的体积不变,说明越往下液体密度越大;
图3②细线对物体拉力:F2=G﹣F浮=G﹣m排2g=2.5N﹣(1.1072kg﹣1.0kg)×10N/kg=2.5N﹣1.072N=1.428N;
图3④细线对物体拉力:F4=G﹣F浮′=G﹣m排4g=2.5N﹣(1.1097kg﹣1.0kg)×10N/kg=2.5N﹣1.097N=1.403N;
图3②到图3④细线对物体拉力的变化量:△F=F2﹣F4=1.428N﹣1.403N=0.025N。
故答案为:(1)调零;拉环;(2)2.5;无关;1;(3)增大;(4)密度;0.025。
【点评】本题主要考查与阿基米德原理有关的实验,以及浮力的大小与物体密度的关系,利用了称重法和控制变量法,是一道综合题。
四.计算题(共6小题)
35.
【分析】(1)打开阀门前,物块A刚好完全浸没在水中,求出排开水的体积,利用阿基米德原理即可求出浮力;
(2)物块A漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据G=mg=ρVg和F浮=ρ液gV排得出表达式,即可求出物块A的密度;
(3)物块A刚好完全浸没在水中,根据物体受力平衡求出物块A受到的弹力,由图象得出此时的弹簧伸长量,然后根据物块A漂浮时水的深度,最后根据p=ρgh求出容器底部受到的水的压强。
【解答】解:(1)打开阀门前,物块A刚好完全浸没在水中,则V排=VA=(0.1 m)3=1×10﹣3m3,
所以,F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=;
(2)当弹簧恰好处于自然伸长状态,物块A是处于漂浮状态,由F浮=G,
即:ρ水gV排=ρAgVA,
所以,ρ水×VA=ρAVA,
则ρA=ρ水=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3;
(3)漂浮时,物块受平衡力,由题意知:
G=F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1﹣)×1×10﹣3m3=6N;
全部浸没时,根据物块A受平衡力作用可知:
弹力F=F浮﹣G=10N﹣6N=4N,
由图象可知此时弹簧伸长了△L=2cm,
所以弹簧处于自然状态时水深h=40cm﹣×10cm﹣2cm=34cm=0.34m,
水对容器底部压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.34m=3.4×103Pa。
答:(1)打开阀门前物块A受到的浮力为10N;
(2)物块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)弹簧恰好处于自然伸长状态时水对容器底部压强为3.4×103Pa。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、密度公式、物体浮沉条件的理解与掌握,明确弹簧因受力不同形变不同和物体浸没时弹簧对物体的拉力。
36.
【分析】为了便于分析,给线段标上A、B、C、D四个点,如下图,根据图象分析如下:
(1)由图可知AB段物块未浸入液体,测力计的示数即为物块的重力,所以从图中可读出物块的重力大小。
(2)由图象CD段可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,根据F浮=G﹣F可求得物块受到的浮力。
(3)下降高度3cm时,下表面接触水面,下降7cm时,物块刚好浸没水中,这时水面上升,物块下表面距水面距离是4cm,由p=ρgh可计算,下表面受到水的压强。
【解答】解:(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为10N,此时物块处于空气中,根据二力平衡条件可知,物块的重力:G=F拉=10N;
(2)由于物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,
则物块受到的最大浮力:F浮=G﹣F=10N﹣4N=6N;
(3)物块刚浸没时下表面距水面距离:h=7cm﹣3cm=4cm=0.04m;
物块下表面受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa;
答:(1)物块的重力为10N;
(2)物块受到的最大浮力为6N;
(3)当物块刚好完全浸没时,物块下表面受到水的压强为400Pa。
【点评】本题用到的知识点有重力、质量、受力分析、阿基米德原理、压强的计算等,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大。
37.
【分析】(1)根据称重法求出长方体浸没时所受的浮力;
(2)根据F浮=ρgV排求出长方体排开水的体积,然后计算长方体的体积;
(3)利用密度公式求出水的体积,利用V=Sh可求原来水的高度,再根据物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,利用V=Sh求出水面上升的高度,进而求出水的总高度,然后利用液体压强公式计算压强。
【解答】解:
(1)当A物体有一半浸在水中时所受的浮力:
F浮=G﹣F′=3N﹣2N=1N;
(2)由F浮=ρgV排可得,A物体浸入水中的体积:
V浸=V排===1×10﹣4m3,
因A有一半浸在水中,则长方体的体积:
VA=2V排=2×10﹣4m3;
(3)根据ρ=可得,物体A浸没在水中前水的体积:
V水===1×10﹣3m3,
则水的深度:
h原===0.1m,
物体A浸没在水中后排开水的体积:
V排′=VA=2×10﹣4m3;
水面上升的高度:
△h===0.02m,
则水的总高度:
h=h原+△h=0.1m+0.02m=0.12m,
所以,水对容器底的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa。
答:(1)此时,A物体受到的浮力为1N;
(2)物体A的体积是2×10﹣4m3;
(3)当物体A浸没在水中时(容器中的水并未溢出),水对容器底的压强是1200Pa。
【点评】本题考查了浮力、压强的计算,综合性强,计算量较大,关键是知道物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
38.
【分析】(1)利用二次称重法计算物体A浸没在水中受到的浮力;
(2)物体浸没时排开液体的体积等于物体的体积,根据F浮=ρgV排可求,然后利用G=mg求出物体的质量,再利用ρ=计算物体A的密度;
(3)利用V=Sh求出物体的高度,进而可求物体A竖直向上移动8cm后露出水面的高度,求出物体排开水的体积的减少量,进而可求水面下降的高度,再利用液体压强公式计算水对容器底压强的变化量。
【解答】解:(1)由题可知,物体的重力:G=F1=15N,
则物体A浸没在水中受到的浮力:F浮=G﹣F2=15N﹣7.5N=7.5N;
(2)根据F浮=ρgV排可得,物体的体积:V=V排===7.5×10﹣4m3,
物体的质量:m===1.5kg,
则物体的密度:ρ===2×103kg/m3;
(3)物体的高度h物===0.1m=10cm,
则原来的液面高度h1=10cm+5cm=15cm,
物体上移8cm后,物体上表面到容器底部的距离为10cm+8cm=18cm,
物体和水的总体积不变,如果设后来的液面高度为h2,那么S容h2+S物(18cm﹣h2)=S容h1,
解得h2=10cm,
所以△h=h1﹣h2=15cm﹣10cm=5cm,
水对容器底压强的变化量△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa。
答:(1)物体A浸没在水中受到的浮力为7.5N;
(2)物体A的密度为2×103kg/m3;
(3)物体A竖直向上移动8cm前后,水对容器底压强的变化量为500Pa。
【点评】此题考查浮力、密度和压强的计算,是一道综合性较强的题目,难点在(3)关键是物体A竖直向上移动8cm后水面下降的高度。
39.
【分析】(1)知道溢出水质量,利用重力公式求木块排开水的重力,再根据阿基米德原理求木块受到的浮力;
(2)知道正方体木块的边长求出木块的体积;根据漂浮条件求出木块重,进而求出木块的质量;最后利用密度公式求木块的密度;
(3)根据浮力产生的原因(物体上下表面产生的压力差),求出下表面受到的压力,再根据压强公式求木块下表面受到的水的压强。
【解答】解:
(1)木块受到的浮力:F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N;
(2)正方体木块的体积:V木=(0.05m)3=1.25×10﹣4m3,
因为木块漂浮,
所以G木=F浮=1N,
因为G木=m木g=ρ木V木g,
所以木块的密度:
ρ木===0.8×103kg/m3;
(3)由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力:F=F浮=1N,
木块的底面积S=(0.05m)2=0.0025m2,
木块下表面受到的水的压强:
p===400Pa。
答:(1)木块受到的浮力为1N;
(2)木块的密度为0.8×103kg/m3;
(3)木块下表面受到的水的压强为400Pa。
【点评】本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、压强公式的掌握和运用,虽难度不大,但知识点多、综合性强。
40.
【分析】(1)根据题意,求出物体所排开水的体积,由阿基米德原理解题;
(2)根据物体的漂浮特点,由阿基米德原理解题;
(3)根据液体内部压强的特点,由p=ρgh求解。
【解答】解:(1)由阿基米德原理可得:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×(0.1m)3×(1﹣)×10N/kg=6N;
(2)木块的重力:G木=F浮=6N,
木块表面上放一重2N的石块,当它静止时,F'浮=G总,
即ρ液V木g=G木+G石,
液体的密度:ρ液===0.8×103kg/m3。
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强:p=ρ乙gh=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.1m=800Pa。
答:(1)图甲中木块受的浮力为6N;
(2)图乙中液体的密度为0.8×103kg/m3;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强为800Pa。
【点评】本题考查阿基米德原理的运用,要理解物体漂浮时的特点,掌握液体内部压强的运算。
物理八年级下册浮力课时练习: 这是一份物理八年级下册浮力课时练习,共26页。
物理浮力测试题: 这是一份物理浮力测试题,共6页。
苏科版八年级下册浮力达标测试: 这是一份苏科版八年级下册浮力达标测试,共6页。试卷主要包含了单选题,填空题,实验题等内容,欢迎下载使用。