![【同步练习】苏科版初二物理下册 第10章《压强和浮力》10.4浮力(含答案)(4)01](http://img-preview.51jiaoxi.com/2/6/12889695/0/0.jpg?x-oss-process=image/resize,w_794,m_lfit,g_center/sharpen,100)
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初中物理苏科版八年级下册浮力课时训练
展开10.4 浮力
一.选择题(共20小题)
1.(2018•凉山州)将一小木块和一大石块浸没在水中,松手后小木块上浮,大石块下沉,比较刚松手时两者所受的浮力大小( )
A.木块受到的浮力较大 B.石块受到的浮力较大
C.两者受到的浮力一样大 D.条件不足无法比较
2.(2018•河池)如图甲所示,水平桌面上盛满水的容器中放有一个钢珠。把木块轻轻放入容器中,木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.钢珠不受浮力作用
B.木块受到的浮力大于钢珠受到的浮力
C.两图中容器对桌面的压强相等
D.两图中水对容器底的压强不相等
3.(2018•海南)如图所示,两只相同的气球,分别充入氢气和空气,充气后体积相同,放飞气球时只有氢气气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空,则下列说法中正确的是( )
A.F氢>F空 B.F氢=F空
C.F氢<F空 D.条件不足,无法比较
4.(2018•江西)如图所示,在已调好的天平的两个托盘上放上两个一模一样装满水的桶,其中右桶上飘着一小木块。关于天平会向哪边倾斜的说法中正确的是( )
A.天平不倾斜 B.向左盘倾斜 C.向右盘倾斜 D.无法判断
5.(2018•武汉)如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N.若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103kg/m3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3N
6.(2018•淄博)如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙、杯中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中。则下列说法错误的是( )
A.小球A的质量小于小球B的质量
B.小球A受到的浮力等于小球B受到的浮力
C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D.水对甲杯底的压强等于水对乙杯底的压强
7.(2018•临沂)2018年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”(如图所示)成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中( )
A.受到的重力小于浮力
B.上、下表面受到的压力差变大
C.受到的压强变大,浮力变大
D.受到的压强变大,浮力不变
8.(2018•德阳)体积相同的铝球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是( )
A.铝球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大 D.他们受到的浮力一样大
9.(2017•河池)如图所示,将一圆柱体从水中匀速提起,直至其下表面刚好离开水面。用p表示容器底受到水的压强,F浮表示圆柱体受到水的浮力,它们随时间t变化的大致图象正确的是( )
A. B. C. D.
10.(2017•来宾)体积相同而材料不同的小球甲、乙、丙、丁,静止在容器的水中,如图所示。这四个小球所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙、F丁,则( )
A.F甲=F乙 B.F甲<F丁 C.F乙>F丙 D.F丙>F丁
11.(2019•鼓楼区一模)如图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,两球沉底如图甲所示;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示,两容器中液面刚好相平,则下列说法正确的是( )
A.小球A 的质量大于小球 B 的质量
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.小球A 在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中的浮力
D.甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
12.(2019春•巴中期中)用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N(如图甲所示)。将体积为10cm3的物体A全部没入水中,弹簧测力计的示数T1为0.4N(如图乙所示)。若将容器、水和浸没水中的物体A用弹簧测力计一起称量(如图丙所示),
弹簧测力计的示数为T2.则( )
A.浸没水中的物体A所受浮力为0.1N
B.浸没水中的物体A所受浮力为0.4N
C.弹簧测力计的示数T2为5.4N
D.弹簧测力计的示数T2为5.1N
13.(2019•泰安一模)如图所示,浸在水中的A物体的质量为3kg,B物体的质量为2kg,且整体处于静止状态,弹簧测力计自身重力不计,g=10N/kg,滑轮摩擦不计,下列说法正确的是( )
①弹簧测力计的示数为20N
②物体A受到的浮力为10N
③物体A浸在水中的体积为500cm3
④物体A处于平衡状态
A.只有①④正确 B.只有②③正确
C.只有①②④正确 D.只有①②③正确
14.(2019春•惠安县校级月考)如图情景中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游的“天宫一号” B.航行的“辽宁号”
C.下潜的“蛟龙”号 D.上升的热气球
15.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=F1﹣F3
D.若图甲中溢水杯中未装满水,则G排<F4﹣F2
16.(2019•岳阳模拟)如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象取g=10N/kg。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
C.该金属块的密度是3.4x103kg/m3
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
17.(2019•南充模拟)如图所示,A为木块,B铝块,C为铁球,它们的体积相等,把它们都浸没在水中,则( )
A.铁球受到的浮力最大
B.铝块受到的浮力最大
C.木块受到的浮力最大
D.三个物体受到的浮力一样大
18.将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图所示,图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
A. B. C. D.
19.(2019•广东模拟)小杰同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小
C.浮力变大,压强变小 D.浮力变大,压强变大
20.(2019春•黄石期中)如图所示,体积相等铜、铁、铝三个实心球,用细线拴住,全部浸没在水中时三根细线的拉力大小,下列说法正确的是( )
A.一样大
B.栓铝球的细线上的拉力大
C.栓铁球的细线上的拉力大
D.栓铜球的细线上的拉力大
二.填空题(共10小题)
21.(2018•本溪)如图是我国首艘自主建造完成的航空母舰,它的排水量为67000t,其满载航行时受到的浮力为 N,水面下5m深的舰体某处受海水压强为 Pa(取g=10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3)
22.(2018•重庆)水平升降台面上有一个足够深、底面积为40cm2的柱形容器,容器中水深20cm,则水对容器底部的压强为 Pa,现将底面积为10cm2、高20cm的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测力计下端,使A浸入水中,稳定后,A的下表面距水面4cm,弹簧测力计的示数为0.8N,如图所示,然后使升降台上升7cm,再次稳定后,A所受的浮力为 N.(已知弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短1cm)
23.(2018•淮安)如图所示为我国某新型战略核潜艇。它在水面航行时排水量为9000t,受到的浮力为 N.它在水下下潜过程中,受到的浮力 (选填“增大”、“减小”或“不变”),受到水的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g取10N/kg)
24.(2018•乐山)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示。在铝块浸入水的过程中,溢水杯底所受水的压力将 (选填“变大”,“变小“,“不变”)。电子秤的读数将 (选填“变大“,“变小”,“不变”)。
25.(2018•十堰)将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为 N,木块重力为 N,细线对木块的最大拉力为 N.(g取10N/kg)
26.(2018•南京)如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p1和p2,缸对桌面的压强分别为p1′和p2′.两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为:p1 p2,p1′ p2′,F1 F2,若乙图中小玩具鸭的质量为15g,它排开水的体积是 cm3。
27.(2018•扬州)为了验证阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中,观察到测力计的示数变 ,说明盛水的塑料袋排开 越大,受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中,当观察到 现象时,弹簧测力计的示数为零,由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,这是 原故。
28.(2018•攀枝花)将一合金块轻轻地放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有72g水溢出,再将其捞出擦干后轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有64g酒精溢出,则合金块在酒精中受到的浮力为 N,合金块的密度为 kg/m3.(ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
29.(2018•衡阳县自主招生)一根轻质小弹簧原长10厘米,两端分别连接在容器底部和物体A上,将水逐渐注入容器,当物体的一半浸入水中时,弹簧长12厘米,如图(a)所示。把水倒出,改用密度为 0.8×103千克/米3的油注入容器,当物体A全部浸入油中时,弹簧长15厘米,如图(b)所示。前后两种情况下物体受到的浮力之比为 ;物体A的密度为 千克/米3。
30.(2019春•锡山区期中)如图甲所示,薄塑料袋中装有盐水(盐水的密度为1.2g/cm3),用细线扎紧袋口,用弹簧测力计测得其所受重力为12N;再将这个装盐水的塑料袋浸入烧杯内的水中(如图乙所示,水不溢出)。当弹簧测力计示数为3N时,不计塑料袋和细线的重,则:水对杯底的压力增加了 N,袋内水面比烧杯中的水面 (选填“高”或“低”)。
三.实验探究题(共9小题)
31.(2018•朝阳)如图所示是探究“影响浮力大小的因素”的实验。
(1)比较 (填序号),可知浮力的大小与排开液体的体积有关。
(2)分析①③④三次实验的数据,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度 (填“有”或“无“)关。
(3)通过比较①②⑤三次实验的数据, (填“能”或“不能”)得出浮力大小与液体密度有关。
(4)请你根据实验数据,设计一个表格,表格中包括:物体的重力、液体的种类、物体浸没在液体中弹簧测力计的拉力、物体浸没在液体中受到的浮力,共4项内容。(要求完成表格数据的填写)
(5)由实验数据可知,此次实验中盐水的密度为 kg/m3.(已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)
32.(2018•天门)如图所示是小芳同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形
(1)小沿同学用弹簧测力计分别测出了空桶A、B的重力,如图甲、乙所示,则桶A重 N,桶B重 N
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示。则空桶A受到的浮力为 N
(3)测出桶B和溢出水的总重力,如图丁所示,则桶A排开水的重力为 N
(4)接着小芳同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次,实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就越 (选填“深”或“浅”)
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
桶A与沙子的总重量/N | 2.4 | 2.8 | 3.2 | 3.4 |
桶B与水的总重量/N | 4.0 | 4.4 | 4.6 | 5.0 |
(5)分析以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体
(6)小芳同学进一步探究,她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为 (用题中所给和所测物理量的字母表示)
33.(2018•大连)小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”时,他猜想浮力的大小可能与液体的密度、物体的体积、物体排开液体的体积有关。所用的实验器材有:底面积相同而体积不同的圆柱状铝块(带有挂钩)若干、烧杯、盐水、水、酒精、量程足够大的弹簧测力计和细线。已知ρ盐水>ρ水>ρ酒精。
(1)在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时,他选择了一个铝块做实验,铝块的体积大一些好还是小一些好? 。
(2)设计出探究“浮力的大小与液体的密度是否有关”的记录实验数据的表格,表中要有必要的信息。表中涉及到的物理量只用字母表示即可。
(3)在探究“浮力的大小与物体的体积是否有关”时,小明选用三个体积不同的铝块、烧杯、水和弹簧测力计,用如图的方式进行实验。先用弹簧测力计测出一个铝块的重力,然后把这个铝块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。再用其他两个铝块重复上述实验。分析数据得出了结论。
①该实验方案的不合理之处是: 。
②在原有实验器材的基础上,增加一个记号笔,写出改正不合理之处的做法: 。
34.(2018•营口)小华同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,在弹簧测力计下面悬挂一个实心圆柱体(如图甲所示),当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,直到浸没在溢水杯内的水中,用小桶收集溢出的水。(g取10N/kg)
(1)圆柱体的质量为 kg。
(2)圆柱体浸没在水中时所受浮力为 N;圆柱体的密度是 kg/m3。
(3)比较 两图可知:浸在同种液体中的物体所受浮力的大小跟物体排开液体体积有关。
(4)比较c、d两图可知:当物体浸没在同种液体中,所受浮力不随 而改变。
(5)小华完成图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的拉力F随物体下降高度h变化的图象,那么物体浸没在这种液体中受到的浮力为 N,这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟 有关。
35.(2018•云南)一般情况下,人在水中会下沉,在死海中却能漂浮在水面上。为此,小李同学猜想:浮力的大小可能跟液体的密度有关。为了检验这个猜想,他设计了如图所示的实验进行探究:
(1)铝块在水中受到的浮力F浮= N。
(2)比较图乙、丙两图中铝块所受浮力的大小,小李同学得出浮力的大小与液体的密度无关的结论,你认为这个结论是 (选填“正确“或“错误”)的,原因是 。
(3)小赵同学认为用以下方法检验更为简便:将同一个新鲜鸡蛋依次轻放入盛有水和浓盐水的烧杯中,看到鸡蛋在水中下沉,在浓盐水中悬浮如图丁所示。分析鸡蛋受力可知,在水中下沉是因为它受到的浮力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)重力;在浓盐水中悬浮时,根据 的知识可得,鸡蛋受到的浮力 (选填“大于”、“小于”或“等于”)重力,从而可以得出结论:浮力的大小与液体的密度 (选填“有关”或“无关”)。
36.(2018•苏州)为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系,小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上,溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧測力计上,测力计示数为G.然后将金属块缓慢浸入水中,且始终不与杯接触,如图。
(1)金属块浸没前的过程中,测力计示数逐渐变小,说明浮力大小逐渐 。据此,小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大,根据以上实验你认为下列说法正确的是 。
A.只有小明的观点合理 B.只有小华的观点合理
C.两人的观点都不合理 D.两人的观点都合理
(2)接下来他们继续实验,增大金属块浸没在水中的深度,发现测力计的示数始终不变且为F,据此可得出 的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力F浮= 。
(3)为了深入研究,他们测出量筒中水的体积V排,水的密度用ρ水表示,其重力G排= ,通过比较数据发现F浮=G排,换用不同的物体和液体重复上述实验,都能得出F浮=G排,说明决定浮力大小的根本因素是G排。
(4)从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是 。
37.(2018•广西)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关
猜想4:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图1所示,用手把饮料罐按入水中,饮料料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填序号)
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N.然后进行如图2所示的实验。
①在序号a的实验中物所受的浮力为 N。
②比较序号 , ,e的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所变的浮力越 ;
④比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力 关。
(3)为了研究猜想3,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图3所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是 。
38.(2018•河南)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为 N。
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N.石块排开的水所受的重力可由 (填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于 。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
39.(2018•达州)小陈同学在老师的指导下完成了以下实验:
①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力,如图甲所示;
②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中,放手后发现玻璃瓶上浮;
③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子,放入水中放手后发现玻璃瓶下沉;
④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水,挂在弹簧测力计上,保持玻璃瓶竖直,然后从图乙所示位置慢慢浸入水中,并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图象如图丙所示。
(1)装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是 N。
(2)BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度 (选填“有关”、“无关)。
(3)在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为 N。
(4)小陈认真分析以上实验数据和现象后发现,物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,其中上浮的条件是 。
(5)若圆柱形容器的底面积为100cm2,在乙图中,当玻璃瓶浸没后,水又对容器底的压强增加了 Pa。
(6)细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100ml的字样,于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖,再用弹簧测力计测出总重力,如图丁所示,此时弹簧测力计示数为3.1N,根据以上数据他算出了铁块的密度为 kg/m3。
四.计算题(共1小题)
40.(2018•深圳)在物理实验操作考核中,水平桌面上放置底面积为100cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有12cm的水(如图甲),某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示,当圆柱体下表面距液面为10cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢出)。如图丙所示(g取10N/kg)
求:
(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;
(2)圆柱体的体积;
(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强。
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.(2018•凉山州)将一小木块和一大石块浸没在水中,松手后小木块上浮,大石块下沉,比较刚松手时两者所受的浮力大小( )
A.木块受到的浮力较大 B.石块受到的浮力较大
C.两者受到的浮力一样大 D.条件不足无法比较
【分析】大石块的体积大于小木块的体积,浸没时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理比较两者所受浮力的关系。
【解答】解:根据题意可知,大石块的体积大于小木块的体积;
浸没在水中刚松手时,大石块排开水的体积大于小木块排开水的体积,由F浮=ρ液gV排可知,大石块受到的浮力大于小木块受到的浮力。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,知道物体所受浮力的大小是由它所排开液体的体积和液体的密度决定。
2.(2018•河池)如图甲所示,水平桌面上盛满水的容器中放有一个钢珠。把木块轻轻放入容器中,木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.钢珠不受浮力作用
B.木块受到的浮力大于钢珠受到的浮力
C.两图中容器对桌面的压强相等
D.两图中水对容器底的压强不相等
【分析】(1)浸在液体中的物体受到浮力作用;
(2)根据F浮=ρgV排分析木块受到的浮力和钢珠受到的浮力;
(3)容器对桌面的压力等于容器和水、钢球的总重力,因为是盛满水的容器中,当把木块轻轻放入容器中时,木块漂浮时,F浮=G=ρ水gV排,由此可知乙图中容器对桌面的压力,再利用p=分析压强情况;
(4)根据p=ρgh分析两图中水对容器底的压强。
【解答】解:
A、钢珠浸没在水中,也受浮力作用,故A错误;
B、因不知道木块和钢珠排开水的体积关系,所以由F浮=ρgV排可知,无法比较木块和钢珠受到的浮力关系,故B错误;
C、两图中容器对桌面的压力等于容器、水和物体的总重力;
比较甲、乙两图可知,乙图中减少的水的重力,即为木块排开水的重力,
而木块漂浮,则F浮=G木,根据阿基米德原理可知F浮=G排,
所以G木=G排,即木块的重力等于排开水的重力(即溢出水的重力),
所以两图中容器对桌面的压力相等,底面积相同,由p=可知,两图中容器对桌面的压强相等,故C正确;
D、已知容器中装满水,把木块轻轻放入容器中,虽然有水溢出,但水的深度不变,由p=ρgh可知,两图中水对容器底的压强相等,故D错误;
故选:C。
【点评】本题考查阿基米德原理以及液体压强的大小,关键是知道物体所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力,液体深度不变,容器底所受的压强也不变,最容易出错的是C选项。
3.(2018•海南)如图所示,两只相同的气球,分别充入氢气和空气,充气后体积相同,放飞气球时只有氢气气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空,则下列说法中正确的是( )
A.F氢>F空 B.F氢=F空
C.F氢<F空 D.条件不足,无法比较
【分析】已知氢气球和空气球的体积相同,根据公式F浮=ρ空气gV排可求两球所受浮力的大小情况。
【解答】解:气球是“浸没”在空气中的,因为体积相同,所以排开空气的体积相同,根据公式F浮=ρ空气gV排可知,两球所受浮力相同。
故选:B。
【点评】本题考查浮力公式的应用,关键知道影响浮力大小的因素是气体的密度和气球排开气体的体积。
4.(2018•江西)如图所示,在已调好的天平的两个托盘上放上两个一模一样装满水的桶,其中右桶上飘着一小木块。关于天平会向哪边倾斜的说法中正确的是( )
A.天平不倾斜 B.向左盘倾斜 C.向右盘倾斜 D.无法判断
【分析】根据阿基米德原理F浮=G排和物体的浮沉条件分析解答。
【解答】解:木块漂浮在水面上,浮力等于重力,即F浮=G;
根据阿基米德原理F浮=G排,
所以G=G排,即木块的重力等于排开水的重力;
所以有木块和没有木块的盛满水的桶一样重,故天平平衡,故A正确。
故选:A。
【点评】本题考查了阿基米德原理和浮沉条件的应用,难度不是很大。
5.(2018•武汉)如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N.若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103kg/m3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3N
【分析】(1)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。根据阿基米德原理和弹簧测力计的示数,利用F浮=G﹣F拉列出方程可求得物体A的体积,然后可求得其密度;
(2)先求出在水中受到的浮力,再根据F浮=G﹣F拉可得A在乙中的拉力;
(3)A在乙中的拉力与丙中比较可得结论;
(4)根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F=G﹣F浮﹣F拉可求。
【解答】解:
A、实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,
由F浮=G﹣F拉可得,
F浮=ρ盐水g V排,
物体A全部浸没,所以V排等于V物,则:
ρ盐水gV排=G﹣F拉,
V排=V物=,
将ρ盐水=1.2×103kg/m3、G=4N、F拉=2.8N代入上式可得:
V排=V物=1×10﹣4m3,
物体A的质量m===0.4kg,
物体A的密度ρ===4×103kg/m3,故A错误;
B、物体A在水中受到的浮力,
F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,
在乙中物体A受到的拉力:F=G﹣F浮水=4N﹣1N=3N,故B错误;
C、在实验丙中,弹簧测力计的示数:F丙拉=2.8N,在乙中物体A受到的拉力:F=3N,
弹簧测力计的示数比乙中小:3N﹣2.8N=0.2N,
故C错误;
D、由甲、丙,F浮盐水=G﹣F丙拉=4N﹣2.8N=1.2N,根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F支=G﹣F浮﹣F丁拉=4N﹣1.2N﹣2.5N=0.3N,容器底部也受到盐水对它的压力,故压力大于0.3N,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了实验现象分析,应用控制变量法分析图示实验即可正确解题,同时考查了浮力的计算及阿基米德原理的应用,在熟练掌握公式的同时,要能够熟练变形应用。
6.(2018•淄博)如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲和乙、杯中装满了水,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中。则下列说法错误的是( )
A.小球A的质量小于小球B的质量
B.小球A受到的浮力等于小球B受到的浮力
C.甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
D.水对甲杯底的压强等于水对乙杯底的压强
【分析】(1)根据A漂浮,B悬浮,可根据物体浮沉条件确定小球A和B的密度关系,又知小球A和B的体积关系,由m=ρV分析它们的质量关系;
(2)漂浮和悬浮都有F浮=G,由此分析两球的浮力关系;
(3)根据p=ρgh判断水对甲杯底的压强与水对乙杯底的压强关系;根据p=分析两容器底受到水的压力关系;然后比较甲烧杯对桌面的压力与乙烧杯对桌面的压力的大小关系,再根据p=分析解答。
【解答】解:由图知A漂浮,所以ρA<ρ水;B悬浮,所以ρB=ρ水,则ρA<ρB。
A、ρA<ρB,小球A和B的体积相同。由ρ=知,小球A的质量小于小球B的质量,故A正确;
B、漂浮和悬浮时,F浮=G物,由于小球A的质量小于小球B的质量,故小球A的重力小于小球B的重力,所以小球A受到的浮力小于小球B受到的浮力,故B错误;
CD、由图可知,两杯水面高度相等,根据p=ρgh知,水对甲杯底的压强等于水对乙杯底的压强;
两容器相同,则底面积相同,根据p=知两容器底受到水的压力相等,容器重力相同,容器对桌面的压力相同,根据p=知甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强,故CD正确。
故选:B。
【点评】本题考查了浮沉条件、密度公式、压强公式的应用,综合性强,关键是用好浮沉条件,灵活运用公式进行判断。
7.(2018•临沂)2018年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”(如图所示)成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中( )
A.受到的重力小于浮力
B.上、下表面受到的压力差变大
C.受到的压强变大,浮力变大
D.受到的压强变大,浮力不变
【分析】物体受到浮力的原因是物体上、下表面受到液体的压力差作用,浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,因此判断浮力的大小,关键判断液体密度和物体排开液体的体积发生怎样的变化。潜水器受到的压强大小与液体的密度和潜水器所处的深度有关,因此判断压强的大小,关键是判断液体密度和潜水器所处深度的变化。
【解答】解:潜水器在水面下匀速下潜,此时水的密度不变,潜水器浸没在水中,其排开水的体积不变,但是在水中的深度逐渐增深。根据公式P=ρgh和公式F浮=ρ液gV排可知,潜水器受到的压强增大,浮力不变,即上、下表面受到的压力差不变。故选项A、B、C均错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了对液体压强和浮力的判断。判断时要了解影响液体压强和浮力大小的因素,并判断影响因素中哪些是定量,哪些是变量。
8.(2018•德阳)体积相同的铝球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是( )
A.铝球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大 D.他们受到的浮力一样大
【分析】根据阿基米德原理的推导公式F浮=G排=ρ液gV排可知,浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关。
【解答】解:由图可知,铝球、铜块和木块均浸没在同种液体中,
因物体浸没时排开液体的体积相等,
所以,体积相同的铝球、铜块和木块排开液体的体积相等,
由F浮=G排=ρ液gV排可知,它们受到的浮力一样大。
故选:D。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用,要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
9.(2017•河池)如图所示,将一圆柱体从水中匀速提起,直至其下表面刚好离开水面。用p表示容器底受到水的压强,F浮表示圆柱体受到水的浮力,它们随时间t变化的大致图象正确的是( )
A. B. C. D.
【分析】将一圆柱体从水中匀速提起至下表面刚好离开水面,分为两个过程:一是圆柱体露出水面前,二是露出水面后至下表面刚好离开水面,分析排开水的体积变化,得出水的深度变化,利用液体压强公式和阿基米德原理分析压强、浮力变化。
【解答】解:
(1)圆柱体露出水面前,排开水的体积不变,容器内水的深度不变,水的密度不变,由p=ρgh可知,容器底受到水的压强不变;
圆柱体刚露出水面至下表面刚好离开水面过程中,排开水的体积变小,容器内水的深度变小,水的密度不变,由p=ρgh可知,容器底受到水的压强变小;
所以,整个过程中容器底受到水的压强先不变、后变小,故A正确、B错误;
(2)圆柱体露出水面前,排开水的体积不变,水的密度不变,根据F浮=ρ水gV排可知,圆柱体受到水的浮力不变;
圆柱体刚露出水面至下表面刚好离开水面过程中,排开水的体积变小,水的密度不变,根据F浮=ρ水gV排可知,圆柱体受到水的浮力变小;
所以,整个过程中圆柱体受到水的浮力先不变、后变小,故C、D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了液体压强公式、阿基米德原理的应用,关键是知道圆柱体从水中匀速升至下表面刚好离开水面过程中排开水的体积变化。
10.(2017•来宾)体积相同而材料不同的小球甲、乙、丙、丁,静止在容器的水中,如图所示。这四个小球所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙、F丁,则( )
A.F甲=F乙 B.F甲<F丁 C.F乙>F丙 D.F丙>F丁
【分析】由题知,四个小球的体积相同,根据图示得出四个小球排开水的体积的大小关系,根据阿基米德原理得出受到的浮力的大小关系。
【解答】解:由图知,四个球排开水的体积:
V甲<V乙<V丙=V丁,
根据F浮=ρ水V排g可知四个球受到的浮力:
F甲<F乙<F丙=F丁。
由此可知:B正确,ACD错误。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的了解与掌握,能从图中得出四个球排开水的体积关系是本题的关键。
11.(2019•鼓楼区一模)如图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,两球沉底如图甲所示;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示,两容器中液面刚好相平,则下列说法正确的是( )
A.小球A 的质量大于小球 B 的质量
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
C.小球A 在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中的浮力
D.甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
【分析】(1)根据两小球在乙液体中的状态,利用物体浮沉条件得出其密度关系,再利用密度公式判断其质量大小;
(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)根据物体的浮沉条件,结合小球在甲乙中的状态分析解答;
(4)根据液体压强公式p=ρgh分析解答。
【解答】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可知,A的质量小于B的质量,故A错误;
B、A、B实心小球在甲液体中均下沉,则甲液体的密度均小于两个小球的密度,由A项解答可知,乙液体的密度大于A的密度,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,故B错误;
C、由图可知,在甲液体中A球下沉,则GA>F浮甲,在乙液体中A球漂浮,则GA=F浮乙,所以F浮甲<F浮乙,故C错误;
D、甲液体的密度小于乙液体的密度,两容器中液面相平,根据p=ρgh可知,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强。故D正确。
故选:D。
【点评】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,同时考查了密度知识和液体压强公式的应用,难度较大。
12.(2019春•巴中期中)用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N(如图甲所示)。将体积为10cm3的物体A全部没入水中,弹簧测力计的示数T1为0.4N(如图乙所示)。若将容器、水和浸没水中的物体A用弹簧测力计一起称量(如图丙所示),
弹簧测力计的示数为T2.则( )
A.浸没水中的物体A所受浮力为0.1N
B.浸没水中的物体A所受浮力为0.4N
C.弹簧测力计的示数T2为5.4N
D.弹簧测力计的示数T2为5.1N
【分析】在乙图中,知道物体的体积,也就知道浸没时排开水的体积,利用阿基米德原理求出物体受到的浮力;再利用称重法求出物体重。
再结合甲图和丙图,丙图测量的是容器、水和物体的总重,可求出T2的大小。
【解答】解:
AB、物体A全部没入水中,则排开水的体积:V排=V=10cm3=10×10﹣6m3,
所以,浸没在水中的物体A所受浮力:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×10×10﹣6m3×10N/kg=0.1N;故A正确,B错误;
CD、由题知,将物体A全部没入水中,弹簧测力计的示数T1为0.4N,
由称重法可得:F浮=G﹣T1,
所以物体的重力:G=F浮+T1=0.1N+0.4N=0.5N;
将容器、水和浸没水中的物体A用弹簧测力计一起称量,此时弹簧测力计的示数(即总重力):
T2=G容器和水+G=5N+0.5N=5.5N,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了两种计算浮力的方法:一是阿基米德原理F浮=G排=ρ液V排g,二是称重法F浮=G﹣F′,注意灵活运用。
13.(2019•泰安一模)如图所示,浸在水中的A物体的质量为3kg,B物体的质量为2kg,且整体处于静止状态,弹簧测力计自身重力不计,g=10N/kg,滑轮摩擦不计,下列说法正确的是( )
①弹簧测力计的示数为20N
②物体A受到的浮力为10N
③物体A浸在水中的体积为500cm3
④物体A处于平衡状态
A.只有①④正确 B.只有②③正确
C.只有①②④正确 D.只有①②③正确
【分析】①滑轮摩擦不计,整体处于静止状态、定滑轮不省力,弹簧测力计的示数等于物体B的重力;
②物体A受到的浮力等于重力减去拉力;
③利用F浮=ρ水gV排可求物体A排开水的体积,即浸在水中的体积;
④物体A整体处于静止,处于平衡状态。
【解答】解:
A物体的重力为GA=mAg=3kg×10N/kg=30N;B物体的重力为GB=mBg=2kg×10N/kg=20N;
①滑轮摩擦不计,由于整体处于静止状态、定滑轮不省力,弹簧测力计的示数等于物体B的重力,大小为20N,故①正确;
②由图可知,物体A受到20N的向上的拉力、受到30N的重力,所受浮力为:F浮=G﹣F拉=30N﹣20N=10N,故②正确;
③由公式F浮=ρ水gV排可知,物体A浸在水中的体积为:
V浸=V排===1×10﹣3m3=1dm3=1000cm3,故③错误;
④由题意可知,物体A整体处于静止,处于平衡状态,故④正确。
故选:C。
【点评】本题主要考查了对图中装置进行受力分析,既要把它看成一个整体,其处于平衡状态,又能分别判断每一个物体所受到的力,属易错题。
14.(2019春•惠安县校级月考)如图情景中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游的“天宫一号” B.航行的“辽宁号”
C.下潜的“蛟龙”号 D.上升的热气球
【分析】根据浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)竖直向上托起的力叫浮力,对各个选项逐一分析即可。
【解答】解:
A、太空中没有空气,所以太空中遨游的“天宫一号”没有受到浮力,故A符合题意;
B、浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力,即受到浮力,故B不符合题意;
C、下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故C不符合题意;
D、空中上升的热气球,由于受到空气的浮力而升空,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】此题考查浮力产生的原因,解答此题的关键是明确浮力的定义,难度不大,属于基础知识。
15.(2019春•海淀区校级月考)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=F1﹣F3
D.若图甲中溢水杯中未装满水,则G排<F4﹣F2
【分析】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】解:
A、图甲中,可得物体的重力:G=F1,当物块浸入水中受到浮力大小;由于G=F浮+F3可知:F浮=F1﹣F3,故A错误;
B、根据图乙和图丁可知:物体排出水的重力:G排=F4﹣F2;故B错误;
C、若图甲中溢水杯中未装满水,根据称重法可知:F浮=F1﹣F3,故C正确;
D、若图甲中溢水杯中未装满水,则G排>G溢=F4﹣F2,故D错误。
故选:C。
【点评】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。
16.(2019•岳阳模拟)如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象取g=10N/kg。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
C.该金属块的密度是3.4x103kg/m3
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
【分析】(1)分析绳子拉力随时间t变化的图象,当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动,但未露出液面,此时金属块排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,此时的浮力不变,绳子的拉力也不变,即为图中的AB段。
(2)当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,据此求出金属块重。来判断A是否符合题意。
(3)当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求金属块排开水的体积(金属块的体积),知道金属块的重,利用重力公式求金属块的质量,最后利用密度公式求金属块的密度。来判断B、C是否符合题意。
(4)首先判断拉力的在t1至t2时间段内的变化,再利用公式F浮=G﹣F拉判断浮力的变化,来判断D是否符合题意。
【解答】解:
A、当金属块完全露出水面时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
从图可知,该金属块重力为:G=F拉=54N,故A错误;
B、当金属块浸没在水中时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为34N,则金属块受到的浮力为:
F浮=G﹣F拉=54N﹣34N=20N,故B正确;
C、由F浮=ρ水V排g可得金属块排开水的体积(金属块的体积):
V=V排===0.002m3,
由G=mg=ρVg得金属块的密度为:
ρ===2.7×103kg/m3,故C错误;
D、由图知,在t1至t2时间段绳子的拉力逐渐变大,而金属块的重力不变,则由F浮=G﹣F拉可知,金属块受到的浮力逐渐变小,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了重力、浮力、质量、密度的计算,以及阿基米德原理,关键是公式和公式变形的应用,难点是通过图乙确定金属块的重力及绳子受到的拉力、会用称重法计算出金属块受到的浮力。
17.(2019•南充模拟)如图所示,A为木块,B铝块,C为铁球,它们的体积相等,把它们都浸没在水中,则( )
A.铁球受到的浮力最大
B.铝块受到的浮力最大
C.木块受到的浮力最大
D.三个物体受到的浮力一样大
【分析】要解决此题,需要掌握阿基米德原理,知道浸在液体中的物体所受到的浮力大小等于它排开的液体受到的重力。用公式表示为F浮=G排=ρ液gV排。
【解答】解:A、B、C三个物体的体积相等,它们都浸没在水中,所以排开水的体积和液体的密度均相等,根据F浮=G排=ρ液gV排可知,三个物体受到的浮力相等。
故选:D。
【点评】此题主要考查了对阿基米德原理的应用,首先要理解其内容,掌握其计算公式F浮=G排=ρ液gV排,通过比较ρ液、V排来比较所受浮力的大小。不要受物体形状的影响。
18.(2018•涪城区模拟)将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图所示,图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
A. B. C. D.
【分析】当ρ液>ρ物时,物体漂浮,浮力等于重力;
当ρ液=ρ物时,物体悬浮,浮力等于重力;
当ρ液<ρ物时,物体下沉,浮力小于重力。
根据物体的浮沉条件和阿基米德原理判断鸡蛋所受浮力的变化。
【解答】解:当鸡蛋在浓盐水中漂浮时,此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋的重力;
当给浓盐水中缓慢加入水时,混合液的密度开始减小,当此时混合液的密度仍大于鸡蛋的密度,虽然鸡蛋开始缓慢下沉,不过鸡蛋仍处于漂浮状态,只是浸入液体中的体积在增大,而露出的体积在减小,所以此时鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;
当混合液的密度逐渐减小到等于鸡蛋的密度时,此时鸡蛋在液体中处于悬浮状态,鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;
当浓盐水中的水越来越多而引起混合液的密度比鸡蛋密度小的时候,此时鸡蛋受到的浮力就会小于重力,鸡蛋出现下沉直至沉到杯子的底部。
由此可知,鸡蛋受到的浮力是先不变,然后减小,所以选项C符合。
故选:C。
【点评】本题关键:一是浮沉条件的使用,二是鸡蛋自重和体积不变(隐含条件),三是利用阿基米德原理时要同时考虑影响浮力的两个因素(液体的密度和排开液体的体积)。
19.(2019•广东模拟)小杰同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小
C.浮力变大,压强变小 D.浮力变大,压强变大
【分析】(1)一定质量的气体,体积变大,压强变小,在水中上浮过程中,气泡所处的深度减小,由液体压强公式知道受到水的压强变小,气泡的体积变大,据此分析气泡内压强的变化;
(2)气泡的体积变大,由阿基米德原理分析气泡受到浮力的大小变化。
【解答】解:因为气泡上升时,深度h变小,
所以,由p=ρgh可知气泡受到水的压强变小,故气泡的体积变大。
又因为一定质量的气体,体积变大,压强变小,
所以,气泡内的压强p变小;
因为气泡的体积变大,排开水的体积变大,
所以,由F浮=ρ水V排g可知气泡受到水的浮力变大。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理公式的掌握和运用,能分析出气泡的深度变化和体积变化情况是本题的关键。
20.(2019春•黄石期中)如图所示,体积相等铜、铁、铝三个实心球,用细线拴住,全部浸没在水中时三根细线的拉力大小,下列说法正确的是( )
A.一样大
B.栓铝球的细线上的拉力大
C.栓铁球的细线上的拉力大
D.栓铜球的细线上的拉力大
【分析】(1)知道三球的体积相同,又知密度大小,根据重力公式可知三球重力关系;
(2)知道三球的体积相同(浸没水中排开水的体积关系),利用阿基米德原理得出受到水的浮力大小关系;
(3)实心球浸没在水中时,细线所受的拉力加上受到水的浮力等于实心球重,据此比较三球全部浸没在水中时,细线所受的拉力的大小关系。
【解答】解:
三球的体积相同,ρ铜>ρ铁>ρ铝,由G=mg=ρVg可知:
G铜>G铁>G铝;
三实心球的体积相同,实心球浸没与水中,V排=V球,
由F浮=ρ水V排g可知,三球受到水的浮力:
F铜=F铁=F铝;
实心球浸没在水中,受到细线的拉力,水的浮力和重力作用,其关系为:F拉+F浮=G,
即F拉=G﹣F浮,
三球受的浮力相同,重力大小关系为G铜>F铁>F铝,
所以细线所受的拉力的大小:
F铜拉>F铁拉>F铝拉。
故选:D。
【点评】本题考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理掌握和运用,利用好隐含条件小球浸没水中时V排=V球是本题的关键。
二.填空题(共10小题)
21.(2018•本溪)如图是我国首艘自主建造完成的航空母舰,它的排水量为67000t,其满载航行时受到的浮力为 6.7×108 N,水面下5m深的舰体某处受海水压强为 5×104 Pa(取g=10N/kg,ρ=1.0×103kg/m3)
【分析】(1)已知航空母舰排水量,根据F浮=G排=m排g求出浮力;
(2)已知舰体某处距海面的深度,根据p=ρgh求出压强;
【解答】解:(1)航空母舰满载时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=67000×103kg×10N/kg=6.7×108N;
(2)船底受到的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa;
故答案为:(1)6.7×108;(2)5×104。
【点评】本题考查的是学生浮力、液体压强公式的理解和掌握,注意单位的换算,属于基础性题目。
22.(2018•重庆)水平升降台面上有一个足够深、底面积为40cm2的柱形容器,容器中水深20cm,则水对容器底部的压强为 2000 Pa,现将底面积为10cm2、高20cm的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测力计下端,使A浸入水中,稳定后,A的下表面距水面4cm,弹簧测力计的示数为0.8N,如图所示,然后使升降台上升7cm,再次稳定后,A所受的浮力为 1.2 N.(已知弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短1cm)
【分析】(1)根据p=ρ水gh求出水对容器底部的压强;
(2)根据阿基米德原理求出物体A下表面4cm时受到的浮力,根据力的平衡,求出物体的重力;升降台上升7cm,相当于物体A向下移动7cm求出此时物排开水的体积增加量;
根据h上升=得出液体在容器中上升的高度;物体A向下移动7cm,根据阿基米德原理求出物体受到的浮力增大值,因已知弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短1cm,求出此时弹簧将缩短量,从而得出升降台上升7cm,物体浸没在液体中的深度,由阿基米德原理求出此时物体受到的浮力与物体的重力比较大小,确定物体的状态,最终得出物体的A所受的浮力。
【解答】解:(1)水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)物体A下表面距水面4cm时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10×10﹣6m3=0.4N,
根据力的平衡,物体的重力:
G=F浮+T=0.4N+0.8N=1.2N;
升降台上升7cm,相当于物体A向下移动7cm(假设A物体未向上称动)
此时物排开水的体积增加量10×7×10﹣6 m3=7×10﹣5m3,
液体在容器中上升的高度:
h上升===m=cm。
物体A向下移动7cm,物体受到的浮力增大,
F增=ρ水gV增=h=1.0×103kg/m3×10N/kg×(7+)×10×10﹣6m3=,
因已知弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短1cm,
故此时弹簧将缩短cm,升降台上升7cm,
物体浸没在液体中的深度是:4cm+7cm+cm﹣cm=4cm+cm﹣cm=12.4cm,
综上,升降台上升7cm,物体受到的浮力:
F浮1=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×12.4×10×10﹣6m3=1.24N>G,
物体将漂浮,所受浮力等于重力,F浮2=1.2N。
故答案为:2000;1.2。
【点评】本题考查液体压强公式、阿基米德原理、力的平衡,关键是求出升降台上升7cm,物体浸没在液体中的深度,得出物体最终的状态,难度大。
23.(2018•淮安)如图所示为我国某新型战略核潜艇。它在水面航行时排水量为9000t,受到的浮力为 9×107 N.它在水下下潜过程中,受到的浮力 不变 (选填“增大”、“减小”或“不变”),受到水的压强 增大 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【分析】(1)已知核潜艇的排水量,根据F浮=G排=m排g求出它所受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排判断浮力的变化;
(3)在核潜艇下潜过程中,所处深度变大、海水的密度增大,由p=ρgh得出海水对它的压强会如何变化情况;
【解答】解:
(1)核潜艇在水面航行时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=9×106kg×10N/kg=9×107N;
(2))“蛟龙”号在水下下潜的过程中,潜水深度增大,但潜水器排开的水的体积不变,根据阿基米德原理可知,潜水器受到浮力不变;
(3)根据p=ρgh可知,在核潜艇下潜过程中,所处深度h增大、海水的密度增大,所以海水对它的压强增大。
故答案为:9×107;不变;增大。
【点评】本题考查了物体所受浮力和压强的计算,F浮=ρ水gV排和p=ρ水gh这两个公式一直是学生容易混淆,易错的知识,所以要注意理解和掌握。
24.(2018•乐山)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示。在铝块浸入水的过程中,溢水杯底所受水的压力将 不变 (选填“变大”,“变小“,“不变”)。电子秤的读数将 不变 (选填“变大“,“变小”,“不变”)。
【分析】(1)可根据公式p=ρgh和F=pS分析水对溢水杯底的压强和压力的变化情况;
(2)铝块浸没在水中静止时,铝块受到重力、浮力以及拉力的作用。根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重,铝块对水的压力大小与浮力相等,所以溢水杯对电子秤的压力不变。
【解答】解:
(1)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变,根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变;
(2)由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重,铝块对水的压力大小与浮力相等,所以溢水杯对电子秤的压力不变,即电子秤示数不变;
故答案为:不变;不变
【点评】本题难度不大,对铝块正确受力分析、熟练应用平衡条件、掌握阿基米德原理即可正确解题。
25.(2018•十堰)将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为 15 N,木块重力为 9 N,细线对木块的最大拉力为 6 N.(g取10N/kg)
【分析】(1)根据图象可知木块全部淹没时受到的浮力最大,则根据刚刚漂浮和细线刚好张紧到水直到木块上表面与液面相平时水面升高的高度,求出木块的高度,根据V=Sh求出木块的体积,由于木块刚浸没,则利用F浮=ρ水gV排求出受到的浮力;
(2)根据图象读出木块刚好漂浮时木块底部受到水的压强,利用G=F向上=pS即可求出木块重力;
(3)木块受到的最大浮力与重力之差,即可细线对木块的最大拉力。
【解答】解:
(1)根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9cm;由于从9cm到16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22cm;
所以木块的高度:L=9cm+(22cm﹣16cm)=15cm=0.15m;
则木块的体积:V木=S木L=0.01m2×0.15m=1.5×10﹣3m3,
木块全部淹没时受到的浮力最大为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣3m3=15N。
(2)由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa,
则木块的重力与水向上的压力(浮力)平衡,
所以,木块重力:G=F向上=p向上S=900Pa×0.01m2=9N;
(3)直到木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,
由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力为:
F拉=F浮﹣G=15N﹣9N=6N。
故答案为:15;9;6。
【点评】本题综合考查阿基米德原理、液体压强和物体受力平衡的分析以及实图能力,关键是从图象上读出有用的信息,本题具有一定的难度。
26.(2018•南京)如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p1和p2,缸对桌面的压强分别为p1′和p2′.两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为:p1 = p2,p1′ = p2′,F1 > F2,若乙图中小玩具鸭的质量为15g,它排开水的体积是 15 cm3。
【分析】(1)知道玻璃缸里装满了水,又知道液体深度相同,根据公式p=ρgh可比较缸底受到水的压强;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,据此可知甲、乙两烧杯对桌面的压力关系,然后比较压强关系;
(3)玩具鸭子漂浮时浮力等于重力,根据图示判断出鸭子排开水体积的大小,于是可根据阿基米德原理比较浮力大小关系;
(4)根据阿基米德原理求出排开水的质量,利用V=即可求出体积。
【解答】解:
(1)由图和题意可知,甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水,玩具鸭放入后水的深度h仍然相同,
根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强相等,即:p1=p2;
(2)因甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时,水的质量相等,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等可知,甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等;
由于玩具鸭子漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可知:G物=F浮=G排,即玩具鸭的重力与溢出水的重力相等,所以漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等,由于玻璃缸完全相同(底面积相同),则由p=可知,此时缸对桌面的压强相等,即:p1′=p2′;
(3)甲、乙缸装满了水,玩具鸭子漂浮,根据图示可知,甲缸中鸭子排开水的体积大,
根据阿基米德原理可知,甲缸中鸭子受到的浮力大,即:F1>F2;
(4)若乙图中小玩具鸭的质量为15g,则漂浮条件和阿基米德原理可知:G排=F浮=G物,
即:m排g=m物g,
所以,m排=m物=15g,
由ρ=可得它排开水的体积:
V排===15cm3。
故答案为:=;=;>;15。
【点评】本题考查液体压强公式公式和阿基米德原理的应用,本题关键是根据图示知乙缸中鸭子排开水的体积小。
27.(2018•扬州)为了验证阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很轻很薄)中装入大半袋水,用弹簧测力计测出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再将塑料袋慢慢浸入水中,观察到测力计的示数变 小 ,说明盛水的塑料袋排开 水的体积 越大,受到的浮力越大。继续将塑料袋慢慢浸入水中,当观察到 袋内水面与烧杯中的水面相平的 现象时,弹簧测力计的示数为零,由此验证了阿基米德原理。小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,这是 塑料袋接触到容器底 原故。
【分析】塑料袋慢慢浸入水的过程中,塑料袋排开水的体积增大,水的密度不变,水对塑料袋的浮力增大,而塑料袋内水受到的重力=拉力+浮力,物体的重力不变,浮力增大,弹簧测力计对物体的拉力(示数)减小;当袋内水面与烧杯中的水面相平,则排开水的体积等于袋内水的体积,根据阿基米德原理,此时排开水的重力等于袋内水的重力,所以测力计的示数应为零。
【解答】解:(1)在塑料袋慢慢浸入水的过程中(袋内水面与烧杯中的水面相平之前),
由于塑料袋排开水的体积增大,根据F浮=ρ水gV排可知水对塑料袋的浮力F浮增大;
弹簧测力计的示数F′=G﹣F浮,由于G不变、F浮增大,则弹簧测力计的示数将变小;
当袋内水面与烧杯中的水面相平时,排开水的体积等于袋内水的体积,即V排=V水,则排开水的重力等于袋内水的重力,即:G排=G水,
此时测力计的示数为零(F示=0),根据称重法测浮力可得塑料袋所受的浮力:F浮=G水;
综上分析可得,F浮=G排,由此验证了阿基米德原理。
(2)将塑料袋装满水做同样的实验,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,说明袋内水面与烧杯中的水面相平,由于塑料袋尚未完全浸人水中,所以可能是烧杯里水太少,塑料袋接触到容器底引起的。
故答案为:小;水的体积;袋内水面与烧杯中的水面相平的;塑料袋接触到容器底。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、称重法测浮力的掌握和运用,分析找出排开水的体积变化情况是本题的关键。
28.(2018•攀枝花)将一合金块轻轻地放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有72g水溢出,再将其捞出擦干后轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有64g酒精溢出,则合金块在酒精中受到的浮力为 0.64 N,合金块的密度为 0.9×103 kg/m3.(ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
【分析】根据阿基米德原理求出物块分别在水中和酒精中受到的浮力,然后比较浮力的关系即可确定物块的运动状态。
【解答】解:该物块放在水中时,受到的浮力:F浮=G排=m排g=0.072kg×10N/kg=0.72N;
该物块放在酒精中时,受到的浮力:F浮′=G排′=m排′g=0.064kg×10N/kg=0.64N;
通过上面的计算可知,物体在酒精中受到的浮力小于物块在水中所受的浮力,而物块的重力不变,因此物块在水和酒精中不可能都漂浮,只能是一漂一沉或两个都浸没;
由于酒精的密度小于水的密度,则物块放入酒精中一定是下沉的,
则根据F浮=ρ液gV排得物块的体积:
V物=V排酒精===8×10﹣5m3=80cm3,
物块在水中时,其排开水的体积:
V排水===7.2×10﹣5m3=72cm3;
因为排开水的体积小于排开酒精的体积,所以物块在水中漂浮。
因为物块在水中漂浮,
所以物体的重力等于浮力(排开水的重力),则mA=m排水=72g=0.072kg。
则A的密度:ρA===0.9×103kg/m3。
故答案为:0.64;0.9×103。
【点评】本题考查密度公式的掌握、阿基米德原理和物体浮沉条件的掌握和应用,判断出物体在酒精中的状态是解决此题的关键,应属于难题。
29.(2018•衡阳县自主招生)一根轻质小弹簧原长10厘米,两端分别连接在容器底部和物体A上,将水逐渐注入容器,当物体的一半浸入水中时,弹簧长12厘米,如图(a)所示。把水倒出,改用密度为 0.8×103千克/米3的油注入容器,当物体A全部浸入油中时,弹簧长15厘米,如图(b)所示。前后两种情况下物体受到的浮力之比为 5:8 ;物体A的密度为 300 千克/米3。
【分析】知道水的密度和油的密度,知道两种情况排开液体的体积关系,利用阿基米德原理求受到的浮力关系;
在a图,GA+F拉a=F水=ρ水Vg;在b图,GA+F拉b=F油=ρ油Vg,分别求出拉力的表达式,根据弹簧性质可得两种情况拉力大小关系,据此求出mA与V的比值即A的密度。
【解答】解:∵F浮=ρ液V排g,
∴前后两种情况下物体受到的浮力之比:
F水:F油=ρ水V排水g:ρ油V排油g=ρ水Vg:ρ油Vg=1×103kg/m3×Vg:0.8×103kg/m3×Vg=5:8;
在a图,对于A来说:
GA+F拉a=F水=ρ水Vg,
∴F拉a=ρ水Vg﹣GA
在b图,对于A来说:
GA+F拉b=F油=ρ油Vg,
F拉b=ρ油Vg﹣GA,
由题知,根据弹簧性质知道F拉a:F拉b=△La:△Lb=2:5,
(ρ水Vg﹣GA):(ρ油Vg﹣GA)=2:5,
即:(ρ水Vg﹣mAg):(ρ油Vg﹣mAg)=2:5,
解得:
ρA==300kg/m3。
故答案为:5:8;300。
【点评】本题考查了学生对密度公式、阿基米德原理、弹簧的性质(在弹性限度内,弹簧的伸长与拉力成正比)的了解与掌握,分析时要求灵活运用公式,知识点多、综合性强,属于难题!
30.(2019春•锡山区期中)如图甲所示,薄塑料袋中装有盐水(盐水的密度为1.2g/cm3),用细线扎紧袋口,用弹簧测力计测得其所受重力为12N;再将这个装盐水的塑料袋浸入烧杯内的水中(如图乙所示,水不溢出)。当弹簧测力计示数为3N时,不计塑料袋和细线的重,则:水对杯底的压力增加了 9 N,袋内水面比烧杯中的水面 高 (选填“高”或“低”)。
【分析】利用称重法可求得塑料袋受到水的浮力,根据物体间力的作用是相互的,可知水对杯底增大的压力;
求得袋内盐水的体积和塑料袋排开水的体积比较即可。
【解答】解:
由题知,用弹簧测力计测得其所受重力为12N;塑料袋浸入烧杯内的水中时,弹簧测力计示数为3N,
则装盐水的塑料袋受到水的浮力:F浮=G﹣F=12N﹣3N=9N;
塑料袋放入水中时水不溢出,水给装盐水的塑料袋一个向上的浮力,根据力的作用是相互的可知,塑料袋也会给水一个向下的压力,所以水对杯底增大的压力△F=F浮=9N;
袋内盐水的体积:V盐水===1×10﹣3m3,
塑料袋排开水的体积:V排===0.9×10﹣3m3,
比较可知V盐水>V排;即袋内盐水体积大于塑料袋排开水的体积,
所以袋内水面比烧杯中的水面高。
故答案为:9;高。
【点评】本题考查了阿基米德原理、称重法测浮力的应用,分析找出排开水的体积变化情况是本题的关键。
三.实验探究题(共9小题)
31.(2018•朝阳)如图所示是探究“影响浮力大小的因素”的实验。
(1)比较 ①②③(或①②④) (填序号),可知浮力的大小与排开液体的体积有关。
(2)分析①③④三次实验的数据,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度 无关 (填“有”或“无“)关。
(3)通过比较①②⑤三次实验的数据, 不能 (填“能”或“不能”)得出浮力大小与液体密度有关。
(4)请你根据实验数据,设计一个表格,表格中包括:物体的重力、液体的种类、物体浸没在液体中弹簧测力计的拉力、物体浸没在液体中受到的浮力,共4项内容。(要求完成表格数据的填写)
(5)由实验数据可知,此次实验中盐水的密度为 1.2×103 kg/m3.(已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)
【分析】(1)根据阿基米德原理,物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变;
(2)分析①③④三次实验的数据知,物体浸没在水中不同深度处测力计示数相同,根据称重法得出结论;
(3)研究浮力大小与液体密度有关,要控制排开液体的体积相同,据此分析;
(4)根据要求设计表格,由①知物体的重力,由④⑤知物体浸没在水和盐水中弹簧测力计的示数,由称重法得出物体浸没在水和盐水中受到的浮力;
(5)已得出物体物体浸没在水和盐水中受到的浮力,根据阿基米德原理由物体排液体的何种不变求出盐水的密度。
【解答】解:(1)根据称重法F浮=G﹣F,可测量物体受到的浮力大小,由控制变量量法,研究浮力的大小与排开液体的体积的关系时,要控制排开液体的密度相同,故比较①②③(或①②④),可知浮力的大小与排开液体的体积有关;
(2)分析①③④三次实验的数据知,物体浸没在水中不同深度处测力计示数相同,根据称重法,可知物体受到的浮力大小相同,故可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)研究浮力大小与液体密度有关,要控制排开液体的体积相同,②⑤实验中排开液体的体积不同,故
通过比较①②⑤三次实验的数据,不能得出浮力大小与液体密度有关;
(4)由①知,物体的重力为4N,由④⑤知物体浸没在水和盐水中弹簧测力计的示数分别为3N和2.8N,由称重法,物体浸没在水和盐水中受到的浮力分别为:
F浮1=G﹣F1=4N﹣3N=1N;
物体浸没在盐水中受到的浮力:
F浮2=G﹣F2=4N﹣2.8N=1.2N,
设计一个表格如下所示:
物体的重力G/N | 液体的种类 | 物体浸没在液体中弹簧测力计的示数F/N | 物体浸没在液体中受到的浮力F浮/N |
4 | 水 | 3 | 1 |
4 | 盐水 | 2.8 | 1.2 |
(5)根据阿基米德原理:
物体浸没在水中受到的浮力:
F浮1=ρ水gV排水=ρ水gV物,
物体浸没在盐水中受到的浮力:
F浮2=ρ盐水gV物,
因物体的体积不变,
故=,
实验中盐水的密度为:
ρ盐水=ρ水=×1.0×103kg/m3=1.2×103kg/m3。
故答案为:(1)①②③(或①②④);(2)无关;(3)不能;(4)如上表所示;(5)1.2×103kg/m3。
【点评】本题探究“影响浮力大小的因素”,考查控制变量法、阿基米德原理、称重法测浮力及表格的设计和密度大小的求法。
32.(2018•天门)如图所示是小芳同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形
(1)小沿同学用弹簧测力计分别测出了空桶A、B的重力,如图甲、乙所示,则桶A重 2 N,桶B重 1.6 N
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示。则空桶A受到的浮力为 2 N
(3)测出桶B和溢出水的总重力,如图丁所示,则桶A排开水的重力为 2 N
(4)接着小芳同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 3 次,实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就越 深 (选填“深”或“浅”)
次数 | 1 | 2 | 3 | 4 |
桶A与沙子的总重量/N | 2.4 | 2.8 | 3.2 | 3.4 |
桶B与水的总重量/N | 4.0 | 4.4 | 4.6 | 5.0 |
(5)分析以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体 排开的液体受到的重力
(6)小芳同学进一步探究,她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为 ρ液= (用题中所给和所测物理量的字母表示)
【分析】(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,根据指针位置读出弹簧测力计的示数,可得物体重力大小;
(2)根据物体漂浮的条件可求木块A受的浮力;
(3)比较木块受的浮力与木块排开水的重力可知:
(4)根据每次增加的沙子的重力与增加的水的重力比较即可得出结论;由F浮=ρ水gV排分析V排,然后分析桶A浸入水中的深度变化;
(5)浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体的重力。
(6)装有适量沙子的桶A始终处于漂浮状态,即浮力大小等于重力大小,浮力不变。根据F浮=ρ液gV排即可求出该液体的密度。
【解答】解:(1)由图知,弹簧测力计的分度值为0.2N,甲图中弹簧测力计的示数为2N,即桶A重为2N,乙图中弹簧测力计的示数为1.6N,即桶B重为1.6N,
(2)如图丙,小桶A处于漂浮状态,由物体漂浮的条件可知,小桶A受到的浮力与小桶的重力相同,即F浮=GA=2N;
(3)由图丁可知,小桶B和排开的水的总重力为G总=3.6N,
所以,小桶A排开的水重:G排=G总﹣G桶=3.6N﹣1.6N=2N;
(4)由表格数据可知,桶A与沙子的总重量从2.4N增加到2.8N,增加量△G沙=2.8N﹣2.4N=0.4N;
桶A与水的总重量从4N增加到4.4N,增加量△G水=4.4N﹣4N=0.4N;即△G沙=△水,
而第3次实验中桶A与沙子的总重量从2.8N增加到3.2N,增加量△G沙=3.2N﹣2.8N=0.4N;
桶A与水的总重量从4.4N增加到4.6N,增加量△G水=4.6N﹣4.4N=0.2N;即△G沙≠△水,故错误的是第3次,
随着加入沙子越多,桶A与沙子的总重力增大,因为漂浮,所以浮力增大,由F浮=ρ水gV排可知,排开水的体积增大,则桶A浸入水中就越深,
比较木块排开水的重力和木块受到的浮力大小可知:漂浮在液面上的物体,其所受浮力等于它排开液体的重力。
(5)由图丙可知,空桶A受到的浮力为2N,该物体排开的液体受到的重力G排=G总﹣G桶=3.6N﹣1.6N=2N;
分析以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体排开的液体受到的重力、
(6)装有适量沙子的桶A始终处于漂浮状态,所受浮力等于本身的重力,则F浮水=F浮液=G,
由于V排水=SH,V排液=Sh,根据F浮=ρ液gV排得:
ρ水gSh1=ρ液gSh2,
所以ρ液=。
故答案为:(1)2;1.6;(2)2;(3)2;(4)3;深;(5)排开的液体受到的重力;(6)ρ液=。
【点评】本题来源于课本,重点是阿基米德原理的探究过程,应熟练掌握,知道漂浮时同样适用于物体的漂浮状态。
33.(2018•大连)小明在探究“浮力的大小与哪些因素有关”时,他猜想浮力的大小可能与液体的密度、物体的体积、物体排开液体的体积有关。所用的实验器材有:底面积相同而体积不同的圆柱状铝块(带有挂钩)若干、烧杯、盐水、水、酒精、量程足够大的弹簧测力计和细线。已知ρ盐水>ρ水>ρ酒精。
(1)在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时,他选择了一个铝块做实验,铝块的体积大一些好还是小一些好? 大一些好 。
(2)设计出探究“浮力的大小与液体的密度是否有关”的记录实验数据的表格,表中要有必要的信息。表中涉及到的物理量只用字母表示即可。
(3)在探究“浮力的大小与物体的体积是否有关”时,小明选用三个体积不同的铝块、烧杯、水和弹簧测力计,用如图的方式进行实验。先用弹簧测力计测出一个铝块的重力,然后把这个铝块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数。再用其他两个铝块重复上述实验。分析数据得出了结论。
①该实验方案的不合理之处是: 没有控制物体排开液体的体积相同 。
②在原有实验器材的基础上,增加一个记号笔,写出改正不合理之处的做法: 将三个铝块放在水平桌面上,用记号笔在铝块相同高度处做标记;每次将铝块浸入水中时,都使铝块的标记处与水面相平 。
【分析】(1)在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时,应选择体积较大的铝块,因为体积越大,能变化的体积越大浮力变化越大,使用效果越明显;
(2)浮力与液体密度、排开液体的体积有关,根据控制变量法,应控制排开液体的体积相同,改变液体的密度。有弹簧测力计可以采用称量法测浮力;
(3)浮力与液体密度、排开液体的体积有关,要探究浮力与物体的体积的关系,根据控制变量法,需要控制液体密度、排开液体的体积相同,据此分析小明的实验方案,提出合理的方案。
【解答】解:(1)在探究“浮力的大小与物体排开液体的体积是否有关”时,应选择体积较大的铝块,因为体积越大,能变化的体积越大浮力变化越大,使用效果越明显;
(2)因为浮力与液体密度、排开液体的体积有关,所以要探究浮力大小与液体的密度是否有关,应控制排开液体的体积相同,改变液体的密度,利用弹簧测力计分别测出铝块在空气中和浸没在液体中弹簧测力计示数,根据称量法分别计算铁块受到的浮力,即F浮=G物﹣F示.由此设计表格如下:
实验次数 | V总 | V排 | 液体种类 | ρ液 | G物/N | F示/N | F浮/N |
1 | 相同 | 相同 | 酒精 | 小 |
|
|
|
2 | 水 | 中 |
|
|
| ||
3 | 盐水 | 大 |
|
|
|
(3)①浮力与液体密度、排开液体的体积有关,要探究浮力与物体的体积的关系,根据控制变量法,需要控制液体密度、排开液体的体积相同,改变物体的体积,测量浮力,故小明实验中只控制了液体密度相同,没有控制物体排开液体的体积相同;
②将三个铝块放在水平桌面上,用记号笔在铝块相同高度处做标记;每次将铝块浸入水中时,都使铝块的标记处与水面相平。
故答案为:(1)大一些好;(2)见上表;(3)①没有控制物体排开液体的体积相同;②将三个铝块放在水平桌面上,用记号笔在铝块相同高度处做标记;每次将铝块浸入水中时,都使铝块的标记处与水面相平。
【点评】本题是探究浮力大小与液体的密度关系的实验,考查了器材的选择、实验表格的设计、结论分析等。注意控制变量法的使用,知道可以利用称量法计算浮力是关键。
34.(2018•营口)小华同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,在弹簧测力计下面悬挂一个实心圆柱体(如图甲所示),当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,直到浸没在溢水杯内的水中,用小桶收集溢出的水。(g取10N/kg)
(1)圆柱体的质量为 0.6 kg。
(2)圆柱体浸没在水中时所受浮力为 4 N;圆柱体的密度是 1.5×103 kg/m3。
(3)比较 b、c 两图可知:浸在同种液体中的物体所受浮力的大小跟物体排开液体体积有关。
(4)比较c、d两图可知:当物体浸没在同种液体中,所受浮力不随 深度 而改变。
(5)小华完成图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的拉力F随物体下降高度h变化的图象,那么物体浸没在这种液体中受到的浮力为 3 N,这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟 液体密度 有关。
【分析】(1)根据图a得出圆柱体的重力大小,然后根据公式G=mg求出圆柱体的质量;
(2)由图c及a根据F浮=G﹣F得出所受浮力的大小;
(3)比较b、c两图的不同点,得出浮力大小与物体排开液体体积的关系;
(4)根据浮力大小与排开液体体积的关系得出结论;
(5)根据物体完全浸没时测力计的示数及其重力求出浮力。
【解答】解:
(1)由a知,G=6N;根据G=mg可得,圆柱体的质量m===0.6kg;
(2)由图a、c知,圆柱体浸没在水中后所受浮力F浮=G﹣F=6N﹣2N=4N;
由F浮=ρ液gV排知,
圆柱体的体积:
V=V排===4×10﹣4m3
圆柱体的密度:
ρ===1.5×103kg/m3;
(3)要探究浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关,需要控制液体密度相同,排开液体的体积不同,图b、c符合要求;
(4)由c、d两图可知,圆柱体完全浸没,下沉过程中,测力计的示数不变,即物体所受浮力不随深度改变;
(5)由图乙知,物体完全浸没时测力计的示数为2N,则F浮′=G﹣F′=6N﹣3N=3N;
由实验知,浸在液体里的物体受到的浮力大小还根据液体的密度有关。
故答案为:(1)0.6;(2)4;1.5×103;(3)b、c;(4)深度;(5)3;液体密度。
【点评】此题是探究影响浮力大小的因素实验,考查了学生分析图象和数据的能力,注意分析问题过程中控制变量法的应用,同时要熟练掌握密度公式及阿基米德原理公式,做到灵活应用。
35.(2018•云南)一般情况下,人在水中会下沉,在死海中却能漂浮在水面上。为此,小李同学猜想:浮力的大小可能跟液体的密度有关。为了检验这个猜想,他设计了如图所示的实验进行探究:
(1)铝块在水中受到的浮力F浮= 1 N。
(2)比较图乙、丙两图中铝块所受浮力的大小,小李同学得出浮力的大小与液体的密度无关的结论,你认为这个结论是 错误 (选填“正确“或“错误”)的,原因是 没有控制铝块排开液体的体积相同 。
(3)小赵同学认为用以下方法检验更为简便:将同一个新鲜鸡蛋依次轻放入盛有水和浓盐水的烧杯中,看到鸡蛋在水中下沉,在浓盐水中悬浮如图丁所示。分析鸡蛋受力可知,在水中下沉是因为它受到的浮力 小于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)重力;在浓盐水中悬浮时,根据 二力平衡 的知识可得,鸡蛋受到的浮力 等于 (选填“大于”、“小于”或“等于”)重力,从而可以得出结论:浮力的大小与液体的密度 有关 (选填“有关”或“无关”)。
【分析】(1)根据弹簧测力计读出弹簧测力计的示数,铝块在水中受到的浮力F浮=G﹣F可求;
(2)观察物体所受浮力大小与液体密度的关系时,一定要控制变量,保证其他条件不变;
(3)根据物体的浮沉条件判断鸡蛋在甲、乙两杯中所受浮力大小关系。
【解答】解:(1)由甲知,弹簧测力计分度值是0.2N,G=2.7N;由乙知,铝块浸没在水中后所受浮力F浮=G﹣F=2.7N﹣1.7N=1N;
(2)比较图乙、丙两图中铝块所受浮力的大小,小李同学得出浮力的大小与液体的密度无关的结论,你认为这个结论是错误的,原因是没有控制铝块排开液体的体积相同;
(3)鸡蛋在水杯中下沉,受到水的浮力小于鸡蛋重力;鸡蛋悬浮在乙杯中,根据二力平衡知识可得,受到盐水的浮力等于鸡蛋重力;由于鸡蛋重力不变,故容器中水的鸡蛋受到的浮力小于容器中浓盐水的鸡蛋受到的浮力,从而可以得出结论:浮力的大小与液体的密度有关。
故答案为:(1)1;(2)错误;没有控制铝块排开液体的体积相同;(3)小于;二力平衡;等于;有关。
【点评】本题目考查了学生对浮力的掌握程度,并且考查学生能否灵活应用控制变量法。
36.(2018•苏州)为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系,小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上,溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧測力计上,测力计示数为G.然后将金属块缓慢浸入水中,且始终不与杯接触,如图。
(1)金属块浸没前的过程中,测力计示数逐渐变小,说明浮力大小逐渐 变大 。据此,小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大,根据以上实验你认为下列说法正确的是 D 。
A.只有小明的观点合理 B.只有小华的观点合理
C.两人的观点都不合理 D.两人的观点都合理
(2)接下来他们继续实验,增大金属块浸没在水中的深度,发现测力计的示数始终不变且为F,据此可得出 小明 的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力F浮= G﹣F 。
(3)为了深入研究,他们测出量筒中水的体积V排,水的密度用ρ水表示,其重力G排= ρ水V排g ,通过比较数据发现F浮=G排,换用不同的物体和液体重复上述实验,都能得出F浮=G排,说明决定浮力大小的根本因素是G排。
(4)从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是 一直不变 。
【分析】(1)浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力作用,根据F=G﹣F浮可知,受到的浮越大,则弹簧测力计的示数越小。
(2)增大金属块浸没在水中的深度,测力计的示数始终不变且为F,据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关;
(3)重力G=mg=ρV g;
(4)根据台秤示数等于台秤对容器的支持力,然后根据阿基米德原理可知台秤示数前后示数的变化值。
【解答】解:(1)金属块浸没前的过程中,测力计示数逐渐变小,根据F=G﹣F浮可知,说明浮力大小逐渐变大;
金属块浸没前的过程中,小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大,根据以上实验两人的观点都合理,故说法正确的是D;
(2)接下来他们继续实验,增大金属块浸没在水中的深度,发现测力计的示数始终不变且为F,据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关,故小明的观点不具有普遍性;
这个过程中金属块受到的浮力根据F=G﹣F浮可知,F浮=G﹣F;
(3)量筒中水的体积V排,水的密度用ρ水表示,其重力G排=m排g=ρ水V排g,通过比较数据发现F浮=G排,换用不同的物体和液体重复上述实验,都能得出F浮=G排,说明决定浮力大小的根本因素是G排。
(4)对台秤受力分析可知:受溢水杯和水竖直向下的重力,金属块向下的压力F压=F浮,由平衡条件得:台秤对容器的支持力FN=G+F压;开始台称的示数等于溢水杯的重力+水的重力,当物体放入后,受到水对它向上的浮力,因为力的作用是相互的,所以物体对水有一个向下的反作用力,这时台秤的示数等于溢水杯的重力+水的重力+物体对水向下的压力﹣溢出的水人重力,而物体的水向下的压力等于浮力,等于溢出的是的重力,所以抵消,故台秤示数不变。
故答案为:(1)变大;D;(2)小明;G﹣F;(3)ρ水V排g;(4)一直不变。
【点评】本题考查了影响浮力大小的因素,侧重考查了称重法的应用,是一道常见题。
37.(2018•广西)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的大小可能与物体的形状有关
猜想4:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图1所示,用手把饮料罐按入水中,饮料料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想 4 (选填序号)
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N.然后进行如图2所示的实验。
①在序号a的实验中物所受的浮力为 1 N。
②比较序号 a , d ,e的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所变的浮力越 大 ;
④比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力 无 关。
(3)为了研究猜想3,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图3所示的实验、由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小珍认为这结论不可靠,主要原因是 没有控制排开液体的体积相同 。
【分析】(1)浮力是竖直向上的,根据手的感觉来感知浮力的变化;通过水面的变化来判断物体排开液体体积的关系;从而提出浮力和物体排开液体体积关系的猜想;
(2)①根据称量法算出浮力;
②③根据控制变量法分析,要探究浮力大小与液体密度的关系,需要控制同一物体、排开液体的体积相同,改变液体的密度,找出符合要求的图即可,进一步分析得出结论;
④比较序号为a、b、c的三次实验的物体所受浮力的大小变化和变化的因素,得出浮力物体的重力之间的关系;
(3)利用控制变量法分析小明同学的方案,即可判断不可靠的原因。
【解答】解:(1)用手把空的饮料罐按入水中,手就会感受到竖直向上的浮力,越往下按,浮力越大,手会感到越吃力,;空饮料罐向下按入的过程中,水面会升高,空饮料罐排开水的体积比较大;由此得出猜想:浮力的大小与物体排开液体的体积有关,即这个事实可以支持猜想4。
(2)①物体的重力为G,a中弹簧测力计的示数为3N,
则物体受到的浮力为:F浮水=G﹣F=4N﹣3N=1N;
②要探究浮力大小与液体密度的关系,需要控制同一物体、排开液体的体积相同,改变液体的密度,图中a、d、e三图符合要求;
③a图物体浸没在水中,受到的浮力为:F浮水=G﹣F=4N﹣3N=1N
d图物体浸没在酒精中,受到的浮力为:F浮酒=G﹣F′=4N﹣3.2N=0.8N;
e图中物体浸没在盐水中,受到的浮力为:F浮盐=G﹣F″=4N﹣2.8N=1.2N;
所以同一物体在盐水浮力最大、酒精中受到的浮力最小,又因为盐水的密度最大,酒精的密度最小,
所以可以得出:液体的密度越大,物体所变的浮力越大;
④序号为a、b、c的三次实验中,物体的体积和浸没的液体都相同,不同因素是物体的重力;
由图可知测力计的示数分别为:3N、3.5N、4N,而三个圆柱形物体A、B、C的重分别为4N、4.5N和5N,根据称重法F浮=G﹣F,则所受浮力分别为1N、1N、1N,可见浮力相等,于是可得结论是:浮力的大小与物体的重力无关;
(3)根据控制变量法知:要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小珍认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制排开液体的体积相同。
故答案为:(1)4;(2)①1;②a;d;③大;④无;(3)没有控制排开液体的体积相同。
【点评】本题考查了控制变量法在实验探究中的应用和称重法的应用,如果一个现象受到多个因素的影响,研究其中一个因素的作用时,一定采用控制变量法,一定要注意保证其它因素是相同的。
38.(2018•河南)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和石块的重力,其中石块的重力大小为 3.8 N。
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 1.4 N.石块排开的水所受的重力可由 AD (填字母代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于 排开液体的重力 。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 A 。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 能 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
【分析】(1)根据平衡力和相互力判断出石块的重力;
(2)(3)物体没有浸入液体中时弹簧测力计的示数等于物体的重力;物体重力与物体完全浸入液体后弹簧测力计示数之差是物体在液体中受到的浮力;液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力;分析实验现象得出实验结论;
(4)探究性实验多次测量找普遍规律,测量型实验多次测量求平均值减小误差;
(5)浮力大小与排开液体所受重力大小根据力的分析进行解答。
【解答】解:(1)由图B可知,弹簧测力计的示数为3.8N,即物体对弹簧测力计的拉力为3.8N,
因为物体间力的作用是相互的,弹簧测力计对物体的拉力也为3.8N;
因为物体处于平衡状态,受拉力和重力是一对平衡力,大小相等,故物体的重力是3.8N;
(2)由称重法:知:F浮=G﹣F示=3.8N﹣2.4N=1.4N;
液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开液体的重力,由图中AD两个步骤测出;
(3)根据(2)知F浮=1.4N;排开液体的重力:G排=F桶和水﹣F桶=2.6N﹣1.2N=1.4N,故可以得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力,即F浮=G排;
(4)本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究性实验,多次测量找普遍规律。
A.测量型实验多次测量取平均值减小误差,此实验为探究型,不能求平均值,故A不合理;
B.用原来的方案将水换成酒精进行多次实验,找出普遍规律,故B合理;
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验,找出普遍规律,故C合理;
故选A;
(5)只将石块的一部分浸入水中,排开水的体积减小,排开水的重力减小,浮力减小,仍能得出;F浮=G排。
故答案为:
(1)3.8;(2)1.4;AD;(3)排开液体的重力;(4)A;(5)能。
【点评】本题主要考查探究浮力大小与排开液体所受重力的关系的实验,由称重法具体考查阿基米德原理,是一道实验操作题。
39.(2018•达州)小陈同学在老师的指导下完成了以下实验:
①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力,如图甲所示;
②用手拿着这个盖紧瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中,放手后发现玻璃瓶上浮;
③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子,放入水中放手后发现玻璃瓶下沉;
④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水,挂在弹簧测力计上,保持玻璃瓶竖直,然后从图乙所示位置慢慢浸入水中,并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图象如图丙所示。
(1)装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是 1.6 N。
(2)BC段说明物体受到的浮力大小与浸没的深度 无关 (选填“有关”、“无关)。
(3)在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中时受到的浮力为 1.6 N。
(4)小陈认真分析以上实验数据和现象后发现,物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,其中上浮的条件是 F浮>G 。
(5)若圆柱形容器的底面积为100cm2,在乙图中,当玻璃瓶浸没后,水又对容器底的压强增加了 160 Pa。
(6)细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100ml的字样,于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖,再用弹簧测力计测出总重力,如图丁所示,此时弹簧测力计示数为3.1N,根据以上数据他算出了铁块的密度为 8×103 kg/m3。
【分析】(1)分析图象,由根据F浮=G﹣F求浮力大小;
(2)根据图象分析解答即可;
(3)根据浮力大小的影响因素分析解答;
(4)根据浮沉条件解答;
(5)由阿基米德原理计算瓶子浸入水中体积,从而得出液面上升的高度,可计算压强的增加量;
(6)由图甲知,瓶子重力,从而计算铁块重力,计算出瓶中加入水的重力,由密度公式可得加入水的体积,从而得到铁块体积,由密度公式计算铁块的密度大小。
【解答】解:
(1)由图象知,当瓶子浸入深度为0时,弹簧测力计示数为瓶子和铁块的总重力,即G=2.2N;
当瓶子浸入深度达到6cm后弹簧测力计不再减小,说明瓶子浸没在水中,示数为0.6N,所以受到的浮力:F浮=G﹣F=2.2N﹣0.6N=1.6N;
(2)由图象知,BC段瓶子受到的弹簧测力计拉力不变,所以受到的浮力不变,说明物体受到的浮力大小与浸没的深度无关;
(3)浮力的大小与液体密度和物体浸入液体的体积有关,空玻璃瓶浸没在水中与装有铁块的瓶子浸没在水中时浸入水中体积相等,所以受到的浮力相等,都为1.6N;
(4)物体上浮的条件是物体受到浮力大于物体重力,即F浮>G;
(5)由阿基米德原理可得,当玻璃瓶浸没后,瓶子排开水中体积:
V排===1.6×10﹣4m3,
容器中水面上升体积与V排相等,即:△V=V排=S△h,
所以容器中水面上升高度:△h===1.6×10﹣2m,
所以水又对容器底的压强增加了:△p=ρ水g△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10﹣2m=160Pa;
(6)由图甲知,空瓶的重力G瓶=1.4N,瓶子和铁块的总重力G=2.2N,
铁块重力:G铁=G﹣G瓶=2.2N﹣1.4N=0.8N,
由题知,图丁中时弹簧测力计示数,即瓶子、水和铁块的总重力:G总=3.1N,
所以装入水的重力:G水=G总﹣G=3.1N﹣2.2N=0.9N,
加入水的体积:V水===9×10﹣5m3=90cm3,
铁块的体积:V=V容积﹣V水=100cm3﹣90cm3=10cm3,
所以铁块密度:ρ===8×103kg/m3。
故答案为:(1)1.6;(2)无关;(3)1.6;(4)F浮>G;(5)160(6)8×103。
【点评】本题通过实验考查了浮力的因素的认识、浮力的计算、液体压强以及物体密度的计算等,考查知识点多,综合性强,是一道好题。
四.计算题(共1小题)
40.(2018•深圳)在物理实验操作考核中,水平桌面上放置底面积为100cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有12cm的水(如图甲),某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示,当圆柱体下表面距液面为10cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢出)。如图丙所示(g取10N/kg)
求:
(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;
(2)圆柱体的体积;
(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强。
【分析】(1)根据图象分析出圆柱体未浸入水中时和浸没在水中后的拉力,根据公式F浮=G﹣F′求出圆柱体浸没在液体中所受的浮力;
(2)根据V=Sh求出根据F浮=ρ液gV排计算圆柱体浸没时排开液体的体积,即为圆柱体的体积;
(3)计算出水和圆柱体的总体积,然后利用V=Sh求出水的深度,再利用p=ρgh计算圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强。
【解答】解:
(1)由图乙可知,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数F1=3N,圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数F2=2N,
由称重法可得,圆柱体浸没在水中时所受到的浮力:F浮=F1﹣F2=3N﹣2N=1N;
(2)由F浮=ρ水gV排得,圆柱体浸没时排开水的体积:
V排===1×10﹣4m3=100cm3,
因圆柱体浸没在水中,则圆柱体体积:V=V排=100cm3;
(3)圆柱体未浸入水中时水的体积:
V水=S容•h=100cm2×12cm=1200cm3,
圆柱体沉入水底后,圆柱体与水的总体积:
V总=V水+V柱=1200cm3+100cm3=1300cm3,
则圆柱体沉底后水的深度为:
h′===13cm=0.13m,
此时水对容器底部的压强:
p=ρ水gh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.13m=1.3×103Pa。
答:(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力为1N;
(2)圆柱体的体积为100cm3;
(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强为1.3×103Pa。
【点评】此题考查浮力、液体压强的计算,阿基米德原理,能够通过图象确定物体的重力和浸没时的浮力是解决此题的关键。
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