第10章+浮力练习题2022年江苏省物理中考模拟题选编
展开一、单选题
1.(2022·江苏扬州·一模)2022年3月23日,中国空间站第二次太空授课圆满成功。在太空抛物实验中,冰墩墩被航天员抛出后,沿原有方向匀速前进,此时冰墩墩处于“失重状态”(重力几乎为零),不受阻力作用做匀速直线运动。在这种失重环境中下列测量器材还能使用的是( )
①刻度尺 ②天平 ③密度计 ④弹簧测力计
A.①②B.②③C.③④D.①④
2.(2022·江苏盐城·一模)如图所示,用弹簧测力计、大烧杯、小水桶、铝块(附悬挂线)、小垫块和水验证阿基米德原理、实验中( )
A.铝块一定要浸没到水中
B.铝块浸在水中时小水桶中水的质量等于铝块的质量
C.铝块浸在水中时弹簧测力计示数等于它所受的浮力
D.要比较铝块在空气和水中弹簧测力计读数差与小水桶中水的重力大小
3.(2022·江苏无锡·一模)苏通大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①线
B.构件的边长为4 m
C.构件所受的最大浮力为1.2×105 N
D.构件的密度为2.5×103 kg/m3
4.(2022·江苏连云港·模拟预测)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
5.(2018·四川广安·中考模拟)小明把同一个实心物块依次放入装有不同液体的三个相同的容器内,待物块静止后液面高度相同,如图所示,则下列四种说法中正确的是( )
A.三个容器底部受到的液体压强相等
B.三个容器中,甲容器内的液体密度最小
C.三个容器中,物块在丙容器中受到的浮力最小
D.三个容器中,液体体积一定相同
6.(2022·江苏南通·模拟预测)把一个西瓜皮轻轻放在水面上,能漂在水面上,而把它没入水中它却沉入水底,同学们通过对这一现象的分析,发现并提出一个科学问题,同学们提出的下面四个问题中,通过探究最能揭示这一现象物理本质的是( )
A.物体在什么情况下会受浮力?
B.物体所受浮力大小与哪些因素有关?
C.物体所受浮力产生的原因是什么?
D.物体的浮沉与浮力、重力有什么关系?
7.(2022·江苏省锡山高级中学实验学校一模)如图所示,两只完全相同的盛水容器放在台秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝),两球全部没入水中,此时容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,台秤的示数分别为F1和F2,则( )
A.F1=F2,T1=T2B.F1
C.F1=F2,T1>T2D.F1>F2,T1
A.丙图中,溢水杯溢到小桶中的水的质量为90 g
B.丙图中,浸没在水中的鹅卵石所受浮力为0.5 N
C.丁图中,弹簧测力计的示数F应为7.4 N
D.鹅卵石的密度为1.56 g/cm3
二、填空题
9.(2022·江苏无锡·一模)如图,小明自制了一个潜艇模型,为了让悬浮在水中的潜艇上浮,小明应该______(选填“向右拉”、“向左推”)注射器。在潜艇露出水面前,潜艇所受浮力______,潜艇上表面所受液体压强______(以上两空均选填“变大”、“变小”、“不变”)。
10.(2022·江苏扬州·一模)我国自主研制的“奋斗者”号全海深载人潜水器顺利完成万米深潜试验。这意味着,我国在材料科学、精密加工、自动巡航、水下通信等多个领域的研究迈上了一个新的台阶。再复杂的科学与技术,也有其基本原理。我们运用物理知识,对“奋斗者”号的本领进行一个简单梳理。
(1)戴上塑料薄膜手套或乳胶手套,然后把手伸到水下,我们会感到手套累紧地贴在手上,这是因为______存在压强。
(2)在开口的饮料瓶侧壁不同高度的地方戳几个小孔,然后往瓶里注满水,水会从壁的小孔顺出来。从下面小孔流出的水,喷得更急,这是因为______。当手持此饮料瓶,从高处静止释放,下落过程中,水______从侧壁的小孔流出来(选填“仍会”或“不会”)。
(3)“奋斗者”号深潜器的装配了4块压载铁,总质量近2吨。当“奋斗者”号准备上浮时,它会抛掉2块压载铁,上浮就容易得多了,此过程采用了______方法实现上浮的,上浮过程中(未露出水面)浮力将______(选填“变大”“不变”或“变小”);此外,深潜器的周围还穿上了“救生衣”,这种“救生衣”是采用特殊的浮力材料制成的,从而使得深潜器和救生衣的整体平均密度______水的密度,更易于上浮。
(4)这种浮力材料实为微米级大小的空心玻璃微珠,其还具有______、______等多方面优点,才能承受海水带来的严峻考验(写出两点即可)。
11.(2022·江苏·灌南县实验中学一模)在探究物体的“浮沉条件”时,小明先将装满水的溢水杯放在水平桌面上,再把一个质量为100g的物体投入溢水杯中,静止时溢出了90g水。物体受到的浮力是______N;物体静止时在水中______(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”);放入物体后,水对杯底的压强______(选填“变大”、“变小”或“不变”),溢水杯对桌面的压强______(选填“变大”、“变小”或“不变”)(g取10N/kg)。
12.(2022·江苏苏州·模拟预测)将一不吸水、体积为10﹣3m3的长方体缓慢放入装有一定水的圆柱形容器内,如图所示长方体静止时有体积露出水面。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)长方体受到的浮力F浮与重力G的大小关系是:F浮______G,长方体所受浮力F浮= ______ N;
(2)放入长方体后,水面上升了4cm,容器底部受到水的压强增加了 ______ Pa。
13.(2022·江苏南通·模拟预测)在甲、乙、丙三支相同试管中,检验人员分别盛放密度为ρ甲、ρ乙的硫酸铜溶液,在每支试管内滴入一滴体积相同的同一病毒感染者的血液,一段时间后出现了如图所示的情形。则血液滴在________试管溶液中受到的浮力最小,感染者血液的密度与________试管中溶液的密度相同,________试管底部受到溶液的压强最大。选填“甲”、“乙”或“丙”)
14.(2022·江苏镇江·模拟预测)我国最新研发的63A式轻型水陆两栖坦克的质量为24t,它在陆地上行驶时与水平地面接触的总面积为8m2,对地面的压强为_______Pa;坦克的前部和后部各装有一个浮控箱,当坦克在水面上浮渡时,它受到的浮力是_________N,排开水的体积为________m3.(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
15.(2022·江苏省锡山高级中学实验学校一模)将一物块A轻轻放入盛满水的大烧杯中,A静止后,有95g的水溢出;再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,A静止后,有80g的酒精溢出。则A在酒精中静止时受到的浮力为_______N,A的体积是_______cm3,A的密度是_______kg/m3。(酒精的密度是0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
16.(2022·江苏扬州·一模)如图所示,小华将一支质量为140g、体积为1.8×10-4 m3 的牙膏,用手将其浸没在水中时,牙膏受到的浮力为________N,松手后牙膏将________(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),待其静止时,杯底受到水的压强将________。(选填“不变”、“增大”或“减小”)(g取10N/kg)
三、作图题
17.(2022·江苏南京·模拟预测)如图中,重为 5N 的小球静止在水中,请画出小球的受力示意图.
( )
18.(2022·江苏镇江·模拟预测)画出图中漂浮在水面上小球受力的示意图。
四、实验题
19.(2022·江苏苏州·模拟预测)某小组探究“浮力的大小与排开液体所受重力的关系”。
(1)弹簧测力计使用前要先进行__________。
(2)实验步骤如图1所示,甲、乙、丁、戊中弹簧测力计的示数分别为、、、。由图甲和丁可知物体受到的浮力__________。
(3)以下选项中若__________成立,则可以得出浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
A. B. C.
(4)另一小组利用两个相同的弹簧测力计A和B、饮料瓶和吸管组成的溢水杯、薄塑料袋(质量忽略不计)对实验进行改进,装置如图2所示。向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入装满水的溢水杯中,观察到A的示数逐渐__________,B的示数逐渐__________,且A、B示数的变化量__________(选境“相等”或“不相等”)。
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是_______________(多选)。
A.测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,测力计固定、示数更稳定
C.能同步观察测力A、B示数的变化
20.(2022·江苏扬州·一模)小华在测量某鹅卵石密度的实验中。
(1)首先调节天平平衡,在调节过程中天平的横梁静止时,指针位置如图甲所示,则应将平衡螺母向______(左/右)调节,使横梁在水平位置平衡。
(2)测量鹅卵石质量时,在右盘中依次添加l个20g和1个10g的砝码后,指针偏至图乙所示位置,接下来正确操作应是______。
A.向左调节平衡螺母 C.取下10g砝码,换上5g砝码
B.取下20g砝码,换上5g砝码 D.再往右盘加5g砝码
(3)完成上一步骤后,小华将游码移至图丙位置,天平平衡;再把鹅卵石浸没在装有30mL水的量筒中,水面升至图丁所示位置,则测得鹅卵石密度为______kg/m3。
(4)再次思考后,小华认为不用量筒也可测出鹅卵石的密度,步骤及图示如下:
①用天平测出鹅卵石的质量为m石;
②在烧杯中装适量的水,用天平测出烧杯和水的总质量为m1;
③接着用细线系住鹅卵石,让鹅卵石浸没在水中,细线和鹅卵石都没有与烧杯接触,天平重新平衡时,此时测出的总质量为m2;
④则鹅卵石密度的表达式为ρ石=______(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3)。
21.(2022·江苏无锡·一模)小明所在的兴趣小组需要密度为1.15g/cm3的盐水,为检验配制的盐水是否合格。
(1)小明设计了如下方案:
①将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的“0”刻度线上,发现指针的位置如图甲所示,则需将平衡螺母向________调节;
②测量烧杯和盐水的总质量时,砝码和游码的位置如图乙所示,烧杯和盐水的质量为________g;
③测出烧杯和剩余盐水的质量为25g;
④计算出盐水的密度为________g/cm3;
(2)为配制合格的盐水,需要继续向盐水中________(选填“加盐”或“加水”),但加多少才能刚好使配制的盐水合格,很难控制,小明思考后,想用饮料吸管制作一个简易的密度计来解决这一问题,制作步骤如下:
①他找来一根饮料吸管,测得吸管的长度是15cm,用石蜡将其一端密封起来;
②在吸管上距密封端11.5cm处画一刻线标上1.0,在吸管上距密封端________cm处画一刻线标上1.15;
③在吸管中放入一些细砂后,使其竖直漂浮在清水中,增减细沙使1.0刻线与水面刚好相平;
④从清水中取出吸管放入配制的盐水中,向盐水中加某物质直到液面与1.15刻线相平,盐水的密度就刚好是1.15g/cm3。
(3)完成实验后,小明想在这根吸管上再增加些刻线,制成一个测量范围是0.7g/cm3~1.3g/cm3密度计,结果发现不能实现,原因是________。他应________(填“增加”或“减少”)吸管中的细砂。
22.(2022·江苏无锡·一模)实验课上,小明在老师的指导下探究浮力方向问题。
(1)他将乒乓球放在注入水的烧杯中,如图甲所示,此时乒乓球处在静止状态.然后他缓缓抬高烧杯左下角并垫上一块木块,如图乙所示,观察到乒乓球始终保持静止。分析:这一过程中乒乓球始终处于二力平衡状态,因此可以判断浮力的方向是______的。
(2)实验完成后,小明试着将乒乓球压入水中,他想知道压力的大小,通过询问老师得知乒乓球的质量为3g,体积为30cm3,则将乒乓球完全压入水中,需加______N的压力。
(3)小丽用图丙的方法测出了鹅卵石的密度,其步骤为:
a.在圆柱形玻璃筒内加入适量的水,正方体塑料块漂浮在水面上,用刻度尺测出塑料块露出水面的高度h1;
b.将鹅卵石放塑料块上,塑料块仍漂浮在水面上,用刻度尺测出塑料块露出水面的高度h2;
c.用细线将鹅卵石系在塑料块下方,然后放入水中,塑料块仍漂浮在水面上,用刻度尺测出塑料块露出水面的高度h3。
①鹅卵石密度的表达式为ρ=______(已知水的密度为ρ水,用所测量的符号表示)
②若在进行测量步骤c时,不小心将部分水沾在塑料块的上表面,测得鹅卵石的密度为ρ′,则ρ′______ρ(选填“>”、“=”或“<”)。
23.(2022·江苏扬州·一模)物理老师请小组合作测量身边熟悉液体的密度,“畅想无限”小组带来了家中过期的桶装啤酒,并合作测量其密度:
(1)将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的“0”刻度线处,若发现指针静止时指在分度盘中央的左侧,则应将平衡螺母向___________ (左/右)调节,使横梁平衡;
(2)在烧杯中倒入啤酒,称出烧杯与啤酒的总质量为74.2g,将烧杯中一部分啤酒倒人量筒中(如图甲所示),则量筒内啤酒的体积是___________cm3;
(3) 再用天平称量烧杯和剩下的啤酒总质量,平衡时所用的砝码、游码位置如图乙所示,则倒入量筒内的啤酒质量为___________g,通过计算可知啤酒的密度为__________kg/m3;
(4) 请对使用上述实验方法测量出啤酒密度进行评价:___________;(写出一点即可)
(5) 最后,该小组又用密度计直接测量了啤酒的密度,由于气泡附着在密度计下方,导致测出的密度值与真实值相比___________(偏大/偏小/不变)。
24.(2022·江苏扬州·一模)用注射器做以下物理小实验:
(1)图甲中,注射器内吸入少量乙醚,堵住管口,继续向后抽动活塞,液态的乙醚消失不见;反方向推动活塞,观察到管内再次出现液态的乙醚,这是用______的方式使气体液化;
(2)图乙中,烧瓶中的水停止沸腾后,若用注射器从烧瓶中往外抽气,会看到水又沸腾起来,这是因为______;
(3)图丙中,两只纸船附在水面上静止不动,用注射器向两船之间的水面快速注水,两船将______(选填“静止不动”“相互分开”或“相互靠近”);
(4)图丁是自制潜水艇模型,向外拉注射器活塞,模型将______(选填“上浮”或“下沉”)。
25.(2019·江苏扬州·中考模拟)在“测量物质的密度”实验中:
(1)用调好的天平测金属块质量,天平平衡时砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示,金属块质量m为
_____g.
(2)用细线系住金属块放入装有20mL水的量筒内,水面如图乙所示,则金属块体积V为_____cm3.
(3)计算出金属块密度ρ=_____g/cm3.
(4)实验中所用细线会对测量结果造成一定误差,导致所测密度值_____(偏大/偏小).
(5)在上面实验基础上,利用弹簧测力计和该金属块,只需增加一个操作步骤就能测出图丙内烧杯中盐水的密度,增加的步骤是:_____.盐水密度表达式ρ盐水=_____(选用所测物理量符号表示).
五、计算题
26.(2022·江苏无锡·模拟预测)港珠澳大桥由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成,工程完成后,从香港到珠海三个多小时的车程缩短到半个多小时。(海水密度ρ=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)海底隧道长5.7km,设计时速为100km/h,求汽车通过隧道所用的时间(汽车长度忽略不计);
(2)海底隧道是我国首条超大型深埋沉管隧道,实际安装水深45m,求在海底作业的工人承受的海水压强;
(3)海底隧道由33节水泥沉管在海底对接而成,每节沉管长180m,宽38m,高11.4m,约8×104t(按8×104t计算),如图所示,求每节沉管受到的重力;
(4)将如此巨大的沉管直接放入船中运输十分困难,请利用学过的浮力知识,给海水中运输沉管提出一个建议。
27.(2022·江苏南京·模拟预测)一个圆柱形容器放在水平桌面上,如图甲所示,容器中立放着一个均匀实心圆柱体 M,现慢慢向容器中加水,加入的水对容器底的压强 p水与所加水的质量 m 的关系如图丙所示,容器足够高,在整个过程中无水溢出,M 的底面始终与容器中的水面平行.当加入的水等于 3kg 时,物体 M 刚好漂浮且露出水面的高度为 4cm,如图乙所示(已知 ρ水=1.0×103kg/m3).求:
(1)求圆柱体M 刚好漂浮时容器中水的深度;
(2)求圆柱体M 的密度;
(3)当容器中加入足够多的水后,把正方体放在圆柱体 M 上,圆柱体刚好浸没,则该正方体的重力为多少?
28.(2022·江苏省锡山高级中学实验学校一模)如图所示,是考古工作队在贵港罗泊湾码头用起重机沿竖直方向匀速向上打捞一个体积为0.5m3、质量为1.2t的圆柱体文物的情景.B为起重机的配重,OA为起重机的起重臂,AB=25m,OB=5m,若在整个打捞过程中,文物始终保持0.3m/s的速度不变(江水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,起重机横梁重力和滑轮重力及摩擦均不计).求:
(1)文物从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小.
(2)在整个打捞文物的过程中,起重机的拉力做功的最小功率.
(3)为了使起重机不翻倒,起重机的配重B的质量至少是多少?
参考答案:
1.D
【解析】
失重状态下,与重力相关的仪器都不能使用,故天平和密度计(浮力和重力相等)不能使用,刻度尺和弹簧测力计(弹簧伸长量和拉力成正比)可以使用,故ABC错误,不符合题意,D正确,符合题意。
故选D。
2.D
【解析】
A.该实验中,铝块可以全部浸在水中,也可以部分浸在水中,故A错误;
BC.根据称重法可知,铝块受到的浮力等于铝块的重力减去排开水的重力,因此铝块的重力与小水桶中水的重力不一定相等,即小水桶中水的质量等于铝块的质量,故BC错误;
D.根据称重法求出铝块受到的浮力,再根据小水桶和排开水的总重力以及小水桶的重力求出排开水的重力,比较其大小,并得出正确结论,故D正确。
故选D。
3.D
【解析】
A.由图可知,构件在浸入水中的过程是排开的水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②,故A错误;
B.从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m,故B错误;
C.从乙图中可以看出,当构件完全淹没时受到的浮力小于1.2×105 N,故C错误;
D.构件完全淹没时
V排=2m×2m×2m=8m3,F2=1.2×105N
则有
F浮=GF2,ρ水gV排=ρgVF2,1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m31.2×105N
解得:ρ=2.5×103kg/m3,故D正确。
故选D。
4.C
【解析】
A.钢珠浸没在水中,排开了一定体积的水,会受浮力作用,故A错误;
B.由可知,浮力与液体密度和排开水的体积有关,因不知道木块和钢珠排开水的体积关系,故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;根据阿基米德原理分析,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,所以,即木块的重力等于排开水的重力即溢出水的重力;则两图中容器对桌面的压力相等,底面积相同,由可知,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,由可知,两图中水对容器底的压强相等,故D错误;
故选C。
5.B
【解析】
AB.由于丙悬浮,故;乙漂浮,故ρ乙>ρ物;甲下沉,故ρ甲<ρ物;由于物体的密度相同,所以乙液体的密度最大,其次是丙,再次是甲,即
ρ甲<ρ丙<ρ乙
由于容器的液面高度相同,根据可知
p甲<p丙<p乙
故A错误,B正确;
C.由于甲下沉,所以物体在甲中受的浮力小于重力,乙中悬浮、丙中漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故
故C错误;
D.由图可知,乙浸入液体的体积最少,而此时液面相平,所以若将物体取出后,乙中液体的体积最大,故D错误。
故选B。
6.D
【解析】
由题意知,西瓜皮可以漂浮在水面上,把它没入水中它却沉入水底,两种不同的情况浮沉情况不同,所以主要探究的是物体的浮沉条件。
根据题意,西瓜皮轻轻放在水面上,能漂在水面上,而把它没入水中它却沉入水底,西瓜皮受到的重力不变,两种情况下的浮力发生变化,所以最能揭示这一现象物理本质的是物体的浮沉条件,即浮沉与浮力、重力有什么关系?故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
此类问题是考查对实验探究中的提出问题环节的理解与掌握情况,提出问题是科学探究过程的首个重要环节,也是物理科学研究中重要的一个环节。
7.C
【解析】
对于悬吊在水中的球来说,它受到自身的重力G、水对它的浮力F和悬线对它的拉力T三个力的作用而处于平衡,则此三力间应有关系是
以题述的铅球和铝球相比较,由于两者是质量相等的实心球,故G1=G2,由于铅的密度大于铝的密度,则铅球的体积小于铝球的体积,由于两者均浸没于水中,所以铅球所受水的浮力F浮1小于铝球所受水的浮力F浮2,即F浮1
因为液面高度相同,由p=ρgh可知,容器底受到的压强相等,又因为F=pS,所以容器底受到的压力相等,则磅秤示数等于容器底受到的压力和容器自身的重力,故F1=F2;
综上所述,F1=F2,T1>T2。
故选C。
8.B
【解析】
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。
9. 向左推 不变 变小
【解析】
[1]潜艇是根据改变自身的重力实现上浮和下沉的。为了让悬浮在水中的潜艇上浮,需减小潜艇自身的重力,即要排出模型中的水,所以向左推注射器,把模型中的水排出。
[2]在潜艇露出水面前,潜艇排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,潜艇所受浮力不变。
[3]潜艇在上浮过程中(未露出水面前),潜艇上表面在水中所处的深度变小,根据p=ρ水gh可知,潜艇上表面受到液体的压强变小。
10. 液体内部 同种液体,深度越大,压强越大 不会 改变自身重力 不变 小于 隔热 隔声/耐压、耐磨等
【解析】
(1)[1] 由于水的内部向各个方向都有压强,所以戴上塑料薄膜手套或乳胶手套手伸到水下,我们会感到手套紧紧地贴在手上。
(2)[2][3]水会从侧壁上流出,说明水对侧壁有压强,下面小孔流出的水,喷得更急,是由于同种液体中,压强随深度的增加而增大;当手持此饮料瓶,从高处静止释放,下落过程中,水和瓶子同时下落,下落速度相同,所以水从壁的小孔不会流出来。
(3)[4][5][6]“奋斗者”号准备上浮时,液体密度不变,排开水的体积不变,所以受到的浮力不变,抛掉2块压载铁,自身重力减小,浮力大于重力,所以船就能上浮,采用了改变自身重力的方法实现上浮的。上浮过程中(未露出水面),液体密度不变,排开水的体积不变,所以受到的浮力不变;根据物体的浮沉条件可知,当物体密度小于液体密度时,物体漂浮在液面,所以“救生衣”的密度越小,才能使得深潜器和救生衣的整体平均密度小于水的密度,更易于上浮。
(4)[7][8] “奋斗者”号全海深载人潜水器要进行万米深潜试验,越往深处,水温越低,所以这种浮力材料的隔热性能得好,不至于舱内温度过低;另外由于沈海处压强特别大,所以这种浮力材料的抗压性等好,不至于在下潜过程过早的损坏。
11. 0.9 沉底 不变 变大
【解析】
[1]把物体投入溢水杯中,静止时溢出90g的水,则溢出水的重力
G排=m排g=0.09kg×10N/kg=0.9N
据阿基米德原理知,物体受到的浮力
F浮=G排=0.9N
[2]物体的重力
G物=mg=0.1kg×10N/kg=1N
物体在水中静止时,有
F浮
[3]放入物体后,装满水的溢水杯中所装水的深度不变,据p=ρgh知,水对杯底的压强不变。
[4]放入物体后,排出水的重力小于物体的重力,即溢水杯的总重力变大,那么溢水杯对桌面的压力变大,据 知,溢水杯对桌面的压强变大。
12. = 7.5 400
【解析】
(1)[1]长方体漂浮,浮力等于重力。
[2]长方体静止时有体积露出水面,所以有的体积浸入水中,即
长方体所受浮力
(2)[3]放入长方体后,水面上升了4cm,容器底部受到水的压强增加的量为
13. 丙 乙 甲
【解析】
[1]每支试管内分别滴入同一病毒感染者相同体积的血液,则它们的密度相同,质量相同,则重力相同,甲乙中漂浮,浮力等于重力,在丙液体中沉底,浮力小于重力,则说明在丙夜中的浮力最小。
[2]感染者血液在丙液体中悬浮,则说明感染者血液的密度与乙液体密度相同。
[3]感染者血液在甲液体中漂浮,血液的密度小于甲液体的密度,血液在乙液体中悬浮,血液的密度等于乙液体的密度,血液在丙液体中沉底,血液的密度大于丙液体的密度,说明甲液体密度最大,三个试管中液体深度相同,由p=ρgh可知甲液体对试管底的压强最大。
14. 3×104 2.4×105 24
【解析】
坦克的质量为24t,重为:
,
与水平地面接触的总面积为8m2,且重力等于压力,所以压强为:
;
当坦克在水面上浮渡时,浮力等于重,所以它受到的浮力为:
;
根据计算排开水的体积为:
.
点睛:重点是浮沉条件和阿基米德原理的应用,根据浮沉条件求得浮力后,根据的变形式可求排开水的体积,注意解题中灵活运用.
15. 0.8 100 0.95103
【解析】
[1] [2]物块A放入盛满水的大烧杯中,静止后,有95g的水溢出,根据阿基米德原理
F浮=G排=m排g=0.095kg×10N/kg=0.95N
再将其放入盛满酒精的大烧杯中,A静止后,有80g的酒精溢出。说明在酒精中受到的浮力
F浮酒= G排’=m排’g=0.08kg×10N/kg=0.8N
分析知道,物体A在水中漂浮
GA= F浮=0.95N
在酒精中下沉,A的体积是
[3]A的密度是
16. 1.8 上浮 减小
【解析】
[1]牙膏浸没时,受到的浮力
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.8×10-4m3=1.8N
[2]牙膏的重力
G=mg=0.14kg×10N/kg=1.4N
浸没时
F浮>G
所以松手后会上浮。
[3]牙膏由浸没到漂浮,排开水的体积变小,则水的深度变小,据p=ρgh知,杯底受到水的压强将减小。
17.略
【解析】
小球悬浮在水中,处于平衡状态,受竖直向下的重力和竖直向上的浮力,两个力大小相等、方向相反,作用在同一条直线上,是一对平衡力.示意图如下:
18.
【解析】
漂浮在水面上小球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力作用,且浮力等于重力,如下图所示:
19. 调零 F1-F3 B 变小 变大 相等 BC
【解析】
(1)[1]使用弹簧测力计前要先对它进行调零,不然会影响测量。
(2)[2]因为浮力和测力计示数和等于重力,所以物体受到的浮力为
F浮=F1-F3
(3)[3]排开液体所受重力
G排=F4-F2
根据阿基米德原理,浮力等于排开液体所受重力,故F1-F3= F4-F2,故选B。
(4)[4][5][6]向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入继满水的溢水杯中,物体排开液体体积变大,浮力变大,所以A的示数逐渐变小,塑料袋中水增加,B的示数逐渐增大,因为AB示数变化量都等于排开液体的重力,所以变化量相等。
(5)[7]A.A的示数和浮力之和等于重力,故A不符合题意;
B.塑料袋在生活中常见,测力计不用手提,固定了,示数更稳定,故B符合题意;
C.由图可知,能同步观察测力A、B示数的变化,便于比较,故C符合题意。
故选BC。
20. 右 C 2.74×103
【解析】
(1)[1]此时天平左端下沉,向右调节平衡螺母,反之右端下沉时向左调节平衡螺母。
(2)[2]乙图可知此时天平右端下沉,此时砝码总质量较大,应减小砝码的质量,遵循从小到大的原则,取下10g的砝码,换上5g的砝码,调节天平平衡,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
(3)[3]此时由丙图可知石块的质量
m=20g+5g+2.4g=27.4g
石块的体积
V=40ml-30ml=10ml=10cm3
得石块的密度为
(4)[4]鹅卵石浸没在水中时受浮力的作用,且排开的水的质量为m排=m2-m1,鹅卵石排开水的体积等于鹅卵石的体积,由可知石块的体积有
可知鹅卵石的密度为
21. 右 62.4 1.1 加盐 10 吸管的长度不够 减少
【解析】
(1)①[1]将天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端的零刻度线上,由图甲可知,指针向左偏,说明天平的左端下沉,右端上翘,平衡螺母向上翘的右端移动。
②[2]烧杯和盐水的总质量
m1=50g+10g+2.4g=62.4g
④[3]量筒中盐水的体积
V=34mL=34cm3
量筒中盐水的质量
m=m1-m2=62.4g-25g=37.4g
盐水的密度
(2)[4]需要盐水的密度是1.15g/cm3,现在盐水的密度是1.1g/cm3,需要再加入盐,才能增大盐水的密度。
②[5]吸管在水中和盐水中都漂浮,受到的浮力相等,即
F浮水=F浮盐水
设吸管的底面积是S,则
ρ水gV排水=ρ盐水gV排盐水
1.0×103kg/m3×10N/kg×S×11.5×10-2m=1.15×103kg/m3×10N/kg×Sh
解得
h=0.1m=10cm
(3)[6][7]密度计要漂浮在液体中,密度计的浮力相等,所以密度计在水中和密度为0.7g/cm3的液体中浮力相等,所以
F浮水=F浮液
设吸管的底面积是S,则
ρ水gV排水=ρ液gV排液
1.0×103kg/m3×10N/kg×S×11.5×10-2m=0.7×103kg/m3×10N/kg×Sh'
解得
h'≈0.164m=16.4cm>15cm
所以吸管长度不够。根据漂浮条件,减小密度计的重力,可以减小密度计的浮力,当液体密度不变时,密度计排开液体的体积减小,需要的吸管长度可以短一些,所以减小管中的沙子,重新刻度。
22. 竖直向上 0.27 >
【解析】
(1)[1]烧杯由水平放置到倾斜,但水面始终水平,且乒乓球始终保持静止,乒乓球受到的重力和浮力二力平衡,大小相等、方向相反,重力的方向竖直向下,所以浮力的方向竖直向上。
(2)[2]乒乓球的质量
m=3g=0.003kg
乒乓球所受的重力
G=mg=0.003kg×10N/kg=0.03N
乒乓球浸没后,排开水的体积
V排=V=30cm3=3×10-5m3
根据阿基米德原理,乒乓球受到的浮力
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10-5m3=0.3N
所需要的压力
F=G-F浮=0.3N-0.03N=0.27N
(3)[3]图丙中,设正方体每个面的面积为S,塑料块单独放在水中漂浮,将鹅卵石放塑料块上,塑料块仍漂浮在水面上,增加的排开水的体积
ΔV排=S(h1-h2)
根据阿基米德原理,增大的浮力为
ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水g S(h1-h2)
由于漂浮时F浮=G物,所以鹅卵石的重力
G=ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水g S(h1-h2)
质量为
比较b、c可知,鹅卵石的体积
V=S(h3-h2)
所以其密度为
[4]若在进行测量步骤c时,不小心将部分水沾在塑料块的上表面,因为塑料块、细线、待测物体的整体重力增大,排开水的体积变大,导致h3偏小 所测密度值偏大,根据上式可知则ρ′>ρ。
23. 右 20 20.2 1.01×103 见解析 偏大
【解析】
(1)[1]用天平测量物体的质量时,首先把天平放在水平台上,把游码放在标尺左端的零刻线处,后调节横梁两端的平衡螺母,使横梁平衡,在调节过程中,若指针偏向分度盘的左侧,应将平衡螺母向右边调节。
(2)[2]量筒的分度值为2mL,量筒中啤酒的体积是
(3)[3]从图中读出剩余啤酒及烧杯的质量是54g,则量筒中啤酒的质量是
[4]啤酒的密度
(4)[5]测量结果不准确,啤酒中有气泡会影响体积大小测量,使测量的体积偏大,根据 可知,测出啤酒的密度偏小。
(5)[6]用密度计直接测量了啤酒的密度,由于气泡附着在密度计下方,根据
会使密度计浸入液体的体积偏小,由于密度计的示数上小下大,读出的密度的较大,导致测出的密度值与真实值相比偏大。
24. 压缩体积 气压降低水的沸点也降低 相互靠近 下沉
【解析】
(1)[1]反向推动活塞即是向内压缩气体的体积,从而让气体液化。
(2)[2]烧开的水停止沸腾后,用注射器往外抽气,烧瓶内的空气减少,压强降低,水的沸点随着气压的降低面降低于是重新沸腾。
(3)[3]用注射器向两船之间的快速注水,则两船间水的流速增大,压强变小,而两船外侧水的流速不变,压强不变,于是外侧的压强将小船往中间压,那么两船会靠近。
(4)[4]由丁中,开始时试管悬浮在水中,此时试管的重力等于试管受到的浮力,向外拉注射器时,试管内的空气减小,气压降低,外面的水会被压进试管,而试管的体积不变,排开消失体积不变,那么,受到的浮力不变,但随着水进入试管,试管所受的重力增大,大于所受的浮力,所以会下沉。
25. 27 10 2.7 偏小 用弹簧测力计吊着金属块,把金属块浸入水中,读出此时测力计的示数F
【解析】
(1)天平在读取时要将砝码的质量与游码的示数相加.
(2)在用量筒测固体体积时,要用两次的体积之差求出固体的体积.
(3)根据密度的公式计算得出金属块的密度.
(4)细线会排开一定体积的水;
(5)用弹簧测力计吊着金属块,把金属块浸入水中,读出此时测力计的示数,可以求出浮力的大小;根据阿基米德原理求出盐水的密度.
(1)金属块质量m=20g+5g+2g=27g;
(2)金属块体积V=30ml-20ml=10ml=10cm3
(3)金属块密度ρ=m/V=27g/10cm3=2.7g/cm3
(4)实验中所用细线的体积没有计算,导致金属块体积偏大,故所测密度值会偏小;
(5)要想测出盐水的密度,需要增加一个步骤是:将金属块挂着弹簧测力计下方浸没于盐水中,读出测力计的示数F;金属块受到的浮力是F浮=mgF=ρ盐gV,故盐水的密度ρ盐=
26.(1)0.057h;(2)4.635×105Pa;(3)8×108N;(4)见解析
【解析】
解:(1)汽车通过隧道所用的时间
(2)工人承受的海水压强
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×45m=4.635×105Pa
(3)每节沉管受到的重力
(4)将沉管放入水中用船拖行;将沉管两端暂时密封,放入水中,用船拖行;在水泥沉管上捆绑一些空心密闭的金属箱,用船拖行.通过增大排开液体的体积来增大浮力。
答:(1)汽车通过隧道所用的时间是0.057h;
(2)在海底作业的工人承受的海水压强是4.635×105Pa;
(3)每节沉管受到的重力是8×108N;
(4)见解析。
27.(1)6cm(2)0.6×103kg/m3(3)20N
【解析】
(1)当加入的水 m水=3kg 时,p水=0.6×103Pa,
由p=ρgh可得,水的深度
h===0.06m=6cm;
(2)由于物体M 刚好漂浮且露出水面的高度为4cm,则物体M 的高度
H=h+h露=6cm+4cm=10cm;
由漂浮条件可知:F浮=G,即:
ρ水V排g=ρ物V物g,
则
ρ水Sh浸g=ρ物SHg,
所以
ρ物=ρ水=×1×103 kg/m3=0.6×103kg/m3;
(3)由 ρ=可得,水的体积
V===3×10﹣3m3,
圆柱体周围的水的底面积
S 水===0.05m2,
由于加入的水等于7kg与3kg时压强分别为1.0×103Pa、0.6×103Pa,由
p=
得,容器的底面积
圆柱体的底面积
S圆柱体=S﹣S水=0.1m2﹣0.05m2=0.05m2,
则圆柱体的体积
V=Sh=0.05m2×0.1m=0.005m3,
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.005m3=50N
圆柱体M的重力
GM=mg=ρVg=0.6×103kg/m3×0.005m3×10N/kg=30N,
G正方体=F浮﹣GM=50N﹣30N=20N.
答:(1)圆柱体 M 刚好漂浮时容器中水的深度为6cm;
(2)圆柱体 M 的密度为0.6×103kg/m3;
(3)该正方体的重力为20N.
28.(1)5×103N;(2)2.1×103W;(3)4.8×103kg
【解析】
(1)文物的体积为0.5m3,从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m3=5×103N;
(2)若在整个打捞过程中,文物始终保持0.3m/s的速度不变,根据P=Fv,当牵引力最小时,起重机的拉力做功的最小功率,当文物浸没在江水中受到的浮力最大,由力的平衡,此时拉力最小为:F拉小=G-F浮=mg-F浮=1.2×103kg×10N/kg-5×103N=7×103N;起重机的拉力做功的最小功率:P=F拉小v=7×103N×0.3m/s=2.1×103W;
(3)当文物完全露出江面时,作用在起重臂的阻力为物体的重力:F大=G= mg =1.2×103kg×10N/kg =1.2×104N,AO=AB-OB=25m-5m=20m,F大×OA=GB×OB=mBg×OB,为了使起重机不翻倒,起重机的配重B的质量至少为:mB==4.8×103kg.
答:(1)文物从开始上升直到刚露出江面的过程中受到的浮力大小为5×103N;
(2)在整个打捞文物的过程中,起重机的拉力做功的最小功率为2.1×103W;
(3)为了使起重机不翻倒,起重机的配重B的质量至少是4.8×103kg.
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