第十章《浮力》人教版八年级物理下册单元培优练习-含解析
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一、单选题
1.如图所示,使得装有水的小瓶子漂浮在大塑料瓶中水面上,用手挤压大塑料瓶后,小瓶子下沉,松手后小瓶子又上浮,从而制成了“浮沉子”,以下说法中正确的是( )
A.小瓶子瓶口必须密封
B.大瓶子瓶口必须敞口
C.挤压时大瓶子液面上方空气压强增大,将小瓶子压入水中
D.松手时小瓶子中的部分水从小瓶口流出,小瓶子自重小于浮力而上浮
2.如图甲所示,正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,直到距水面上方一定高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像。根据图像信息判断,下列说法正确的是( )
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54N
C.该金属块的体积是
D.在t1至t2时间段金属块底部所受液体的压强逐渐增大
3.水平桌面上有两个完全相同的容器,装有质量相等的盐水和清水,小明先用盐水浸泡草莓,然后放入清水中清洗,草莓在盐水和清水中的浮沉情况如图所示(草莓由盐水到清水带走的盐水和草莓质量、体积的变化均忽略不计)。下列判断正确的是( )
①草莓a的密度小于草莓b的密度
②草莓c在盐水和清水中所受浮力相等
③两容器中有草莓时,对水平桌面的压强相等
④两容器中有草莓时,液体对容器底部的压强相等
A.② B.①③ C.①④ D.①②③④
4.2020年11月10日,中国“奋斗者”号载人潜水器,在马里亚纳海沟成功着陆在海床之上,下潜深度为10909米,刷新我国载人深潜新纪录,已知海水密度为1.03×103kg/m3,下列有关“奋斗者”号载人潜水器的说法中错误的是( )
A.“奋斗者”号在下潜的过程中,所受到的压强变大,浮力也变大
B.“奋斗者”号下潜到海水中的深度为10000米时,海水对它产生的压强为1.03×108Pa
C.“奋斗者”号体积约为30m3,着陆在海床之上时受到的浮力为3.09×105N
D.“奋斗者”号身上装配了四块压载铁,总质量将近4吨,当准备上浮时,它会抛出两块压载铁,开始上浮。此时“奋斗者”号所受到的浮力大于重力
5.如图所示,一个质量为3g的乒乓球从水里A处开始上浮直至漂浮在水面上C处。设乒乓球在A、B、C三个不同位置时受到的浮力分别为FA、FB和FC,则下列说法正确的是(g=10N/kg)( )
A.乒乓球在A、C位置时受到的浮力大小关系是FA
C.乒乓球在B位置时是平衡状态
D.乒乓球漂浮在水面时,排开水的体积为3cm3
6.如图所示,港珠澳大桥于2018年10月24日通车,是中国境内一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程。它由桥梁和海底隧道组成,隧道由空心沉管连接而成。建造隧道时,先将沉管两段密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。设一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为6×107kg(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg),下列说法中正确的是( )
A.若将一节沉管密封后浸没在海水中受到的浮力为6.3×108N
B.密封沉管灌水下沉过程中沉管受到的浮力一直变小
C.密封沉管灌水前漂浮在海面上受到的浮力6×107N
D.密封沉管灌水下沉过程中上表面受到海水的压强变小
7.潜水器从刚好浸没时开始下潜,到返回水面合计10分钟,显示器上分别显示全过程的深度曲线和速度图像如图。下列对潜水器的有关分析正确的是( )
A.在0~3分钟,潜水器受到水对它的压强逐渐减小
B.在0~3分钟,潜水器下潜的速度不断增大
C.在4~6分钟,潜水器处于受力平衡状态
D.在0~4分钟,潜水器所受的浮力不断增大
8.如图为地面实验,体积为33cm3的塑料球在甲中静止于水面,在乙中用绳静止栓接于底端,绳子拉力为F1。如图在天宫实验室同样的球做实验,两次球均静止,丁中绳子拉力为F2。若缓缓往容器加水,球仍然保持静止。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)则( )
A.绳子拉力F1=F2 B.乙图所受的浮力为33N
C.球所受的浮力甲图小于乙图 D.F1随水面上升逐渐变大
9.如图所示,在烧杯中装满水,A物体分别在小物体B和C的作用下,其上表面恰好与水面相平,A、B之间用质量与体积忽略不计的细绳连接,下列说法中正确的是( )
A.两图中A物体受到的浮力不相等
B.B物体的密度等于水的密度
C.B物体的质量小于C物体的质量
D.绳子对B的拉力等于C物块的重
10.如图所示,用细线将一个塑料块和一个合金块相连,当把它们放置在水中静止时,塑料块露出水面的体积恰好等于合金块的体积;当把它们放置在酒精中静止时,塑料块恰好浸没,且两次细线上的拉力之比为3:4。已知酒精的密度为0.8×103kg/m3,则塑料块的密度为( )
A.0.3×103kg/m3 B.0.4×103kg/m3
C.0.6×103kg/m3 D.0.7×103kg/m3
二、多选题
11.一端开口的圆柱形容器的器壁厚度均匀,容器的内底面积S1=200cm2,容器的外底面积S2=250cm2,将圆柱形容器(内有质量可忽略的空气)倒扣于水中静止时,如下图所示。已知容器内外液面的高度差h1=5cm,容器口与容器外部液面的高度差h2=8cm,大气压强取1.0×105Pa。(ρ水=1×103kg/m3)则( )
A.外部大气对容器底的压力2000N B.容器口处的水产生的压强800Pa
C.进入容器中水的重力6N D.圆柱形容器所受的重力14N
12.甲、乙两相同的容器中,装有相同体积的水,将装有某种液体的瓶子(瓶子质量不计),先后置于甲、乙两容器中,静止时如图所示,容器中无水溢出。则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两容器中,瓶子受到的浮力相等
B.瓶内液体密度大于水的密度
C.甲中水对瓶子底部的压强等于乙中水对瓶盖的压强
D.甲中瓶内液体对瓶子底部的压力大于乙中瓶内液体对瓶盖的压力
II卷(非选择题)
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三、填空题
13.如图(a)所示,轮船在通过大坝时,需经过船闸才能完成“跳坝”的壮举,船闸是利用了_______原理,如图(b)所示,液体密度计是利用二力平衡知识和_______原理来判断液体密度大小的。
14.如图所示,这是我国第一艘自主研制的载人潜水器支持母船“深海一号”,满载排水量为4.8×103t,满载时吃水深度为7m。则“深海一号”满载时受到海水的浮力为______N,排开海水的体积为______m3,船底受到海水的压强为______Pa.当“深海一号”从渤海驶人长江,船身将______(选填“上浮”或“下沉”)一些。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,ρ海水>ρ江水)
15.水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的实心小球、分别放入两烧杯中,当两球静止时,两液面高度相同,两球所处的位置如图所示,球密度与甲液体密度关系为______,球密度与乙液体密度关系为______,两种液体对烧杯底的压强的大小关系为______(均选填“”、“ ”或“”)。
16.用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体从一定高度下落刚好与水面接触(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柱体逐渐下落高度的变化情况,圆柱体受的最大浮力为______,圆柱体的密度是______。
17.足够高的薄壁圆柱形容器(重力可忽略不计)内盛有20N的水,图甲所示体积为的木块A漂浮在水面上,有的体积露出水面,则木块A受到的重力为____________N;先将体积为的立方体合金块B放在木块A上方,木块A完全浸没,合金块B恰有的体积露出水面,如图乙所示。再将B从A上取下来,直接放入容器中,如图丙所示,已知此时水对容器底部的压强相对于乙图减小了,则丙图中容器对桌面的压强为____________Pa。
18.如图所示,甲为底面积100cm2、高12cm的薄壁圆柱形容器中,装有深度为10cm的水;乙为内、外底面积分别为50cm2、60cm2、高为10cm的圆柱形玻璃杯。则甲容器中水的重力为___________N。向乙中倒入质量为224g的煤油,刚好将杯子装满,然后将煤油全部倒出,并将玻璃杯擦干;再将乙玻璃杯用细线拴住,保持杯口向上且竖直缓慢浸没在甲容器水中直至静止,待液面静止后,求玻璃杯内底部受到水的压强大小为___________Pa。(ρ玻璃=2.6g/cm3,ρ煤油=0.8g/cm3)
四、作图题
19.如图所示,苹果落入水中后,会先向下运动,再向上运动,最终漂浮在水面上。请在图中画出苹果落入水中最低点时受力的示意图。
20.如图,请作出静止在水中的小球所受力的示意图。(O为小球的重心)
五、简答题
21.如图所示,人坐在静止的小船上,用力向前推另一艘相同的静止的小船时,人和自己坐的小船却向后移动,但移动的速度比被推的小船慢,请用所学过的物理知识对此现象进行解释。
六、计算题
22.将边长为10厘米的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大烧杯内,待木块静止时,从杯中溢出600克的水,如图所示。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强。
23.如图甲是建造跨江大桥时往江中投放建筑构件的示意图。钢缆绳拉着实心圆柱体A从距江面某一高度处沿竖直方向以0.2m/s的速度匀速下降(忽略江水水面高度变化);图乙是A整个下降过程中钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像(取江水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg),求
(1)江水的深度;
(2)当圆柱体A刚好浸没在水中时,水对圆柱体A底部的压强;
(3)圆柱体A的密度。
七、实验题
24.图A、B、C、D、E是探究某圆锥形物体“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验步骤。
(1)由______两个步骤中可知物体浸没酒精中时受到的浮力是______N;
(2)由步骤A、B、C、D可得出结论:物体受到的浮力大小与______有关,与物体浸没在液体中的深度______;
(3)由步骤A、D、E可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的______有关;
(4)根据实验数据,可以得到圆锥形物体的密度为______kg/m3(已知,);
(5)用弹簧秤拉着圆锥形物体从水面缓慢浸入水中,根据实验数据描绘的弹簧秤示数随圆锥形物体浸入深度变化的关系图象,最符合实际的是______。
25.妈妈买了一瓶免洗洗手液,小明利用电子秤、烧杯、细线、实心铝块对这种洗手液的密度进行测量,已知铝的密度为 2.7g/cm3。
步骤如下:
①在烧杯中倒入适量的洗手液放置在电子秤上,如图甲;
②将系好细线的铝块缓缓浸没到洗手液中保持静止,洗手液未溢出,如图乙;
③将铝块缓慢沉底后松开细线,如图丙。
(1)在甲图中画出烧杯及液体总重力的示意图。( )
(2)图乙、丙中烧杯对秤盘的压强分别为 p′乙、p′丙,则 p′乙___________p′丙。
(3)图甲、乙中洗手液对烧杯底的压强分别为 p 甲、p 乙,则 p 甲 ___________p 乙。
(4)图乙中铝块受到的浮力为 ___________N。洗手液的密度为___________ g/cm3。
26.某班物理兴趣小组“探究浸在液体中的物体所受浮力大小与 哪些因素有关”的实验,如图所示,将同一物体逐渐浸入到密度为ρ0的液体中,并观察弹簧测力计的示数.
(1)分析比较实验序号甲、乙、丙可初步得出结论:当液体的密度相同时,_____越大,物体受到的浮力越大;分析比较实验序号甲、丙、丁可初步得出结论:同一物体所受浮力与浸没在液体中的深度_____(选填“有关”或“无关”).
(2)小谦同学在进行丁步骤实验时,物体接触并挤压了容器底部,他测得的物体浮力比真实值_____(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
(3)若装液体的烧杯底面积为100cm2,不计烧杯厚度,当物体浸没在液体中后,如图丙图所示,烧杯对桌面的压强比没放入物体时增加了_____Pa.
(4)小文同学利用此密度为ρ0的液体测出了金属块B的密度,他具体操作如下:
甲 乙 丙
①边长为a的正方体木块A放入装有适量该液体的烧杯中,待其静止后用刻度尺测出有3/5的高度露出液面,如图中图甲,则木块A底部所受液体的压强P=_____(用ρ0,a等相关的物理量表示).
②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1,如图中图乙.
③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块A中央,放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2,如图中图丙.
④则B物体的密度ρB=___(用ρ0,a,h1,h2等相关的物理量表示).
参考答案:
1.D
【解析】
【详解】
AB.要使大瓶子内空气气压变大或变小,必须密封大瓶子,为了水能进入小瓶子,小瓶子必须敞口,故AB错误;
C.用力挤压大瓶时,瓶内空气被压缩,瓶内空气压强增大,将水压入小瓶中,小瓶中水的质量增加,小瓶所受重力大于浮力时,小瓶子下沉,故C错误;
D.松手后,瓶内的压缩空气把水压出来一些,整个瓶的重力减小,重力小于浮力,小瓶又会上升,故D正确。
故选D。
2.C
【解析】
【详解】
A.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,即图中的段,该金属块重力为
故A错误;
B.当金属块未露出液面时,即图中的段,此时绳子的拉力为,则金属块受到的浮力
故B错误;
C.根据可得,金属块排开水的体积(金属块的体积)
故C正确;
D.t1至t2时间段,金属块逐渐上升,底面所处水的深度h减小,根据可知金属块底部所受液体的压强逐渐减小,故D错误。
故选C。
3.B
【解析】
【详解】
两容器相同,液体的质量相同,重力相同,草莓的重力相同,容器的总重力相同,对桌面的压力相同,根据可知,两容器中有草莓时,对水平面的压强相等,故③正确;由图可知,草莓a漂浮在液面上,草莓a的密度要小于液体的密度,草莓b下沉,草莓b的密度要大于液体的密度,所以草莓a的密度小于草莓b的密度,故①正确;草莓c在盐水和清水中是全部浸没的,排开的液体的体积相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,所受浮力不相等,故②错误;草莓a漂浮在液体中,受到的浮力等于自身的重力,浮力等于其排开的液体的重力;草莓b和草莓c在液体中浸没,排开的液体的体积相同,根据
G=mg=ρVg
可知,草莓b和草莓c排开的盐水的重力要大于排开的水的重力,则容器底部受到盐水的压力要大于水的压力,根据可知,盐水对容器底部的压强要大一些,故④错误,①③正确,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
4.A
【解析】
【详解】
A.“奋斗者”号在下潜的过程中,在水中的深度变大,根据公式p=ρ水gh可知,所受到的压强变大;排开水的体积不变,根据公式F浮=ρ水gV排可知,浮力不变,故A错误,符合题意;
B.“奋斗者”号下潜到海水中的深度为10000米时,海水对它产生的压强为
p=ρ水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa
故B正确,不符合题意;
C.着陆在海床之上时受到的浮力为
F浮=G排=ρ水gV排=1.03×103kg/m3×10N/kg×30m3=3.09×105N
故C正确,不符合题意;
D.抛出两块压载铁,“奋斗者”号总重力减小,小于所受的浮力,开始上浮,故D正确,不符合题意。
故选A。
5.D
【解析】
【详解】
A.由图可知:乒乓球在A位置时浸没,C没有浸没,C排开水的体积小,由F浮=ρ液V排g可知:FA>FC,故A错误;
B.物体间力的作用是相互的,乒乓球受到的浮力和它对水的压力是一对相互作用力,故B错误;
C.乒乓球在B位置时处于上浮过程,浮力大于重力,是非平衡状态,故C错误;
D.乒乓球漂浮在水面时,根据物体的浮沉条件,浮力为
根据F浮=ρ液V排g知,排开液体的体积为
故D正确。
故选D。
6.A
【解析】
【详解】
A.沉管密封后浸没在海水中,则排开的体积为
V排=V=180m×35m×10m=6.3×104m3
一节沉管密封后浸没在海水中受到的浮力为
F浮=ρ液gV排=1.0×10 kg/m3×10N/kg×6.3×104m3=6.3×108N
故A正确;
B.密封沉管灌水下沉过程中,在沉管没浸没之前,排开水的体积在变大,浸没后,排开水的体积不变,故沉管下沉过程中沉管受到的浮力先变大后不变,故B错误;
C.密封沉管灌水前漂浮在海面上受到的浮力为
F浮′=G=mg=6×107kg×10N/kg=6×108N
故C错误;
D.密封沉管灌水下沉过程中,上表面所处深度不断变大,根据p=ρ液gh知,受到海水的压强变大,故D错误。
故选A。
7.C
【解析】
【详解】
A.由h—t图像可知,在0~3min内潜水器所处的深度逐渐增大,由p=pgh可知,受到水的压强逐渐增大,故A错误;
B.在0~3min,前1min内,潜水器下潜的速度不断增大,后2s图像与时间轴平行,速度为2m/s保持不变,故B错误;
C.由v-t图像可知,在4~6min内,潜水器的速度为0,处于静止状态,根据力与运动的关系可知,潜水器处于受力平衡状态,故C正确;
D.由于潜水器从刚好浸没时开始下潜,由v—t图像可知,在0~4min内,潜水器下潜深度不断增加,但排开水的体积不变,液体密度不变,根据F浮=ρgV排可知,潜水器所受的浮力不变,故D错误。
故选C。
8.C
【解析】
【详解】
A.由于天宫实验中处于失重环境,所以
F2=0
而在地面实验中
F1= F浮-G球
所以
F1≠F2
故A不符合题意;
B.乙图所受的浮力为
故B错误,不符合题意;
C.甲中小球没有完全浸没在水中,而乙中小球完全浸没在水中,所以小球在甲中排开水的体积小于乙中小球排开水的体积,由公式可知,小球在甲中的浮力小于在乙中的浮力,故C符合题意;
D.乙图中
F1= F浮-G球
因为小球完全浸没在水中,所以水面上升,小球所受的浮力不变,重力也不变,故F1大小不变,故D不符合题意。
故选C。
9.D
【解析】
【详解】
A.两图中A物体均为浸没,排开液体的体积等于A的体积,根据阿基米德原理,受到的浮力相等,故A错误;
C.根据物体沉浮条件可知,甲乙两图中总重力等于总浮力,则有
则
所以B物体的重力大于C物体的重力,即B物体的质量大于C物体的质量,故C错误;
BD.物体B受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和竖直向上的浮力,则
所以绳子对B的拉力等于C物块的重力,由于B物体浸没时受到的浮力小于物体的重力,根据物体沉浮条件,B物体的密度大于水的密度。故B错误,D正确。
故选D。
10.C
【解析】
【详解】
设金属块的体积为V,塑料块的体积为nV,塑料的密度为r,塑料块和合金块在水中整体处于漂浮状态,总的浮力等于总的重力,在酒精中处于悬浮状态,总的浮力等于重力,可知金属块和塑料块作为整体在水中和酒精中的浮力相等,由阿基米德原理可知
整理可得
对塑料块进行受力分析,此时塑料块受到液体向上的浮力、竖直向下的重力、绳子向下的拉力而处于平衡状态,由,G=mg可知塑料块的重力大小为
G=mg=rgnV
水中绳子的拉力为
酒精中绳子拉力为
拉力之比为3:4可知
整理可得
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
11.BCD
【解析】
【详解】
A.外部大气对容器底的压力为
故A不符合题意;
B.容器口处的水产生的压强为
故B符合题意;
C.进入容器中水的重力
故C符合题意;
D.将圆柱形容器和进入容器中的水看做一个整体,整体受到的浮力为
整体漂浮在水中,所以
则圆柱形容器所受的重力为
故D符合题意。
故选BCD。
12.ABD
【解析】
【详解】
A.在甲、乙两个容器中,瓶子的重力相等,都处于漂浮状态,浮力等于重力,即甲、乙两容器中瓶子受到的浮力相等,故A正确;
B.由阿基米德原理可知,瓶子受到的浮力,又因为瓶子漂浮,瓶子质量不计,则
综合可得
由图可知瓶子排开水的体积大于瓶内液体的体积,即,由此可知,故B正确;
C.由图可知,甲中瓶底处水的深度小于乙中瓶盖处水的深度,由可知,甲中水对瓶子底部的压强小于乙中水对瓶盖的压强,故C错误;
D.由图知,甲中瓶内液体对瓶子底部的压力等于瓶内液体的重力,乙中瓶内液体对瓶子底部的压力有一部分分担在了瓶子的侧壁上,因此瓶盖受到的压力小于瓶内液体的重力,所以甲中瓶内液体对瓶子底部的压力大于乙中瓶内液体对瓶盖的压力,故D正确。
故选ABD。
13. 连通器 阿基米德
【解析】
【详解】
[1]船闸在工作时,其闸室分别与上游和下游构成连通器,是利用了连通器的原理来工作的。
[2]密度计的设计利用了二力平衡知识和阿基米德原理,密度计在液体中漂浮时F浮=G物,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,密度计排开液体的体积就越小,据此来判断液体密度大小。
14. 下沉
【解析】
【详解】
[1][2]由题意可知,“深海一号”满载时排水量
由阿基米德定律可知
由
得
[3]由题意可知,“深海一号”满载时吃水深度为7m,则船底受到水的压强为
[3]当“深海一号”从渤海驶入长江时,浮力大小保持不变,由于海水密度大于江水,根据
可知,液体密度减小,排开水的体积增大,故船身会下沉一些。
15.
【解析】
【详解】
[1][2]由图可知,球漂浮,球悬浮,根据物体的浮沉条件可知
,
[3]由题意可知,A、B两球完全相同,密度相同,所以两种液体的密度大小关系是
且两烧杯中液面相平即
根据液体压强的计算公式可知
16. 8N
【解析】
【详解】
[1]由图可知,AB段物体在空中,拉力等于物体重力,所以圆柱体的重力为;当圆柱体浸入水中的深度为时,圆柱体恰好浸没在水中,此时弹簧测力计的示数,则圆柱体受到的最大浮力(浸没时)为
[2]由可得,圆柱体的质量
由可得,圆柱体的体积
圆柱体的密度
17. 16 4.1×103Pa
【解析】
【详解】
[1]体积为的木块A漂浮在水面上,有的体积露出水面,则排开水的体积为
由漂浮的特点知道
GA=F浮A---①
由阿基米原理知道,物体的重力
[2]在图乙中,由漂浮的特点知道
GB+GA=F′浮A-----②
由①②及阿基米德原理得,物体B的重力
乙中,AB都处于漂浮状态,而丙中,A仍漂浮,B沉于容器底部,乙中
F浮B=GB
丙中B受到的浮力
F浮B′=ρ水gVB<GB
故两图相比,B受到的浮力减小了
由阿基米德原理,即排开水的重力减小了3.75N,因为柱形容器,故水对容器底部的压力减小了
故水对容器底部的压强相对于乙图减小
由此解得,容器的底面积是
丙图中,以容器、水、A和B整体为研究对象,则整体受到的重力与桌面对容器的支持力是一对平衡力,由平衡条件知道,桌面对容器的支持力
故丙图中容器对桌面的压力
由 知道,丙图中容器对桌面的压强为
18. 10 400
【解析】
【详解】
[1]容器中水的体积为
由密度公式容器中水的质量
则容器中水的重力为
[2]根据密度公式,玻璃杯的容积
圆柱形玻璃杯外底面积分为60cm2,高为10cm,则玻璃杯中玻璃的体积与玻璃杯容积之和为
故玻璃杯中玻璃所占的体积
薄壁圆柱形容器水面上方的容积
即由于容器中水面上方的容积小于玻璃杯的总体积600cm3,则当玻璃杯刚好浸没在水中时,将有部分水溢出,溢出水的体积为
则薄壁圆柱形容器内剩余水的体积为
根据密度公式,玻璃杯的质量为
玻璃杯的重力
根据阿基米德原理,玻璃杯刚好浸没时受到的浮力
因玻璃杯的重力大于其受到的浮力,故最终玻璃杯沉在薄壁圆柱形容器的底部,若此时水面上升到与玻璃杯口平齐,则玻璃杯外这部分水体积为
故进入玻璃杯内部水的体积为
玻璃杯内部水的深度为
玻璃杯内底部受到水的压强大小为
19.
【解析】
【分析】
【详解】
苹果落入水中最低点时,受力不平衡,竖直向上的浮力大于重力,从重心起竖直向上画出线段,在末端画箭头,标出F浮,从重心起竖直向下画出线段,在末端画箭头,标出G,此时浮力大于重力,表示浮力的线段要画的长一些,如图所示:
20.
【解析】
【详解】
小球漂浮在水面上,受到重力和浮力的作用,重力和浮力是一对平衡力,二者大小相等;重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,力的作用点可都画在小球的重心上,如图所示
21.见解析
【解析】
【分析】
【详解】
小船上的人用力向前推另一艘相同的静止的小船时,由于力的作用是相互的,另一艘船也会对人施加一个作用力,使人和自己坐的小船也向后移动;由于人坐的小船所受的总重力较大,受到的浮力也较大,则排开水的体积较大,吃水深度较大,受到水的阻力也较大,所以移动的速度比被推的小船慢。
22.(1) ;(2) ;(3)
【解析】
【分析】
【详解】
解:(1)木块受到的浮力
(2)木块的体积
木块的密度
(3)木块下表面的面积
木块下表面受到水的压强
答:(1)木块受到的浮力为5.88N;
(2)木块的密度为600kg/m3;
(3)木块下表面受到水的压强588Pa。
23.(1) 3m;(2) 104Pa;(3) 1.5×103kg∕m3
【解析】
【详解】
(1)实心圆柱体A距江面某一高度处沿竖直方向匀速下降,在下降到江底之前,始终保持0.2m/s的速度不变;由图像知,前10s钢绳的拉力不变,等于物体A的重力,此时物体在水面以上,所以拉力与重力是一对平衡力,则
中间10-15s,钢绳的拉力减小,是物体A从与水面接触到完全浸没,15s-25s是圆柱体从完全浸没到江底的过程,根据可知江水的深度
江水的深度3m。
(2)圆柱体的高度为
当圆柱体A刚好浸没在水中时,水对圆柱体A底部的压强
水对圆柱体A底部的压强是104Pa。
(3)中间10-15s,钢绳的拉力减小,是物体A从与水面接触到完全浸没,由图可知,当A完全浸入水中时,拉力F′=1×104N,所以石料受的浮力为
由得,圆柱体A的体积
所以A的密度
圆柱体A的密度是1.5×103kg∕m3。
答:(1)江水的深度为3m。
(2)当圆柱体A刚好浸没在水中时,水对圆柱体A底部的压强为104Pa。
(3)圆柱体A的密度是1.5×103kg∕m3。
24. AE 0.8N 物体排开液体的体积 无关 密度 4×103 B
【解析】
【分析】
【详解】
(1)[1][2]从图A中可以看出,物体的重力大小为4N。从E图中可以看出,物体浸没在酒精中,弹簧测力计的拉力为3.2N。物体浸没酒精中时受到的浮力是
(2)[3][4]由步骤A、B、C、D中可以看出,物体慢慢浸入水中,直到物体浸没在水中,物体受到的浮力越来越大,物体浸没在水中时,物体受到的浮力大小不变,说明当液体密度不变时,物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关,与物体浸没在液体中的深度无关。
(3)[5]从D、E可以看出,物体分别浸没在水和酒精中,物体排开水和酒精的体积相同。物体在水中弹簧测力计的示数小于物体在酒精中弹簧测力计的示数,结合图A与二次称重法得,物体浸没在水中受到的浮力大于物体浸没在酒精中受到的浮力,说明物体排开液体体积相同时,物体受到的浮力大小与液体密度有关。
(4)[6]由AC图可得,圆锥形物体浸没在水中受到的浮力为
圆锥形物体的体积等于此时排开水的体积,由阿基米德原理得
由A图得,圆锥形物体的重力
圆锥形物体的质量
圆锥形物体密度
(5)[7]由二次称重法得,弹簧秤示数
从图中可以看出,圆锥形物体的横截面积越往上越大,故随着圆锥形物体浸入深度的增加,物体排开液体的体积越大,且增大的速度越来越快,直到物体完全浸没在水中,物体排开水的体积达到最大,且保持不变,因此随着浸入深度的加深,弹簧秤示数先变小后不变,且变小的速度越来越快,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
25. 0.27 0.9
【解析】
【详解】
(1)[1]重力方向竖直向下,答案如图所示
(2)[2]丙盘对电子秤底部增加的压力为铝块对底部的压力,示数增加,底面积不变,所以
(3)[3]乙盘中的烧杯增加了铝块的体积,排开了液体的同时增加了液体的深度,所以
(4)[4]乙中铝块浸没在洗手液中,增加的质量为排开液体的质量,即
浮力等于排开液体的重力
[5]已知铝块的密度为2.7g/cm3,铝块的质量
可知铝块的体积
根据浮力的计算公式,,推导出液体密度
26. 排开液体的体积 无关 偏大 200 见解析 见解析
【解析】
【详解】
(1)分析比较实验序号甲、乙、丙发现,甲是物体在空气中时弹簧测力计读数为6N,乙是物体浸入少许到液体中,弹簧测力计读数为5N,则此时物体受到浮力为1N,丙是物体全部浸入液体时,弹簧测力计示数为4N,此时物体受到浮力为2N,故可初步得出结论:当液体的密度相同时,排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析比较实验序号甲、丙、丁,甲在空气中测量,丙、丁使物体在不同深度时弹簧测力计示数相等,说明丙丁两次受到浮力相等,故可初步得出结论:同一物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关;(2)小谦同学在进行丁步骤实验时,物体接触并挤压了容器底部,此时弹簧测力计示数偏小,根据F浮=G-F’可得他测得的物体浮力比真实值偏大;(3)若装液体的烧杯底面积为100cm2,不计烧杯厚度,当物体浸没在液体中后,如图丙图所示,因液体对物体的浮力等于2N,故可得烧杯对桌面的压力增加2N ,得烧杯对桌面的压强比没放入物体时增加了 (4)由题意可得甲图中木块下表面的液体深度h=a,故可得木块A底部所受液体的压强P=ρ0ga;将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1,则此时B物体的质量为木块A排开水增加的质量,即mB=ρ0a2(a- h1),用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块A中央,放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2,即A露出体积增加量就等于B的体积即VB=a(h2-h1);可得木块B的密度ρB= .
点睛:本题考查探究浸在液体中的物体所受浮力大小与哪些因素有关的实验,该实验应用实验方法为控制变量法,分析时注意该方法的运用,其中第四问是难点,主要是搞清楚变化量的物理意义,从题意中找出所求物体的质量和体积是关键.
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