2023年中考物理复习专项练习 浮力附详细解析
展开2023届中考物理复习专项练习 :浮力附详细解析
一.选择题(共15小题)
1.(2022•永州)将实心小铅球轻轻放入水中,铅球将( )
A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中
C.沉在水底 D.以上三种情况都有可能
2.(2022•南京模拟)取三块质量相同的同种型号的橡皮泥,分别捏成碗状、实心球状和空心球状,放入装有相同质量的水的同款烧杯中,静止时的状态如图所示。下列说法正确的是( )
A.三者受到的浮力为F甲>F乙>F丙
B.三者受到的浮力为F甲<F乙<F丙
C.三者排开水的体积为V甲=V丙>V乙
D.三者排开水的体积为V甲=V丙<V乙
3.(2022•牡丹江)悬浮在水中的潜水艇上浮至漂浮的过程中,下列说法正确的是( )
A.悬浮时,若要上浮需向水舱充水
B.漂浮时,所受浮力等于重力
C.上浮过程中,所受浮力逐渐变大
D.上浮过程中,水对艇外底部压力不变
4.(2022•北京)甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示。将它们浸没在水中释放,在其稳定后,三个小球所受的浮力分别为F甲、F乙和F丙。下列判断正确的是( )
小球
甲
乙
丙
m/g
30
40
54
V/cm3
60
50
20
A.F甲>F乙>F丙 B.F乙>F甲>F丙
C.F丙>F乙>F甲 D.F甲>F丙>F乙
5.(2022•山西)如图所示,是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析,全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )
A.冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
6.(2022•江西)如图所示,在家庭小实验中,某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上,下列操作可行的是( )
A.向杯子中加盐 B.向杯子中加水
C.倒出少量的水 D.轻轻摇晃杯子
7.(2022春•烟台期末)体积相同的实心木球和实心铁球放入盛水的容器中,静止后如图所示,则它们受到的浮力( )
A.木球大 B.铁球大 C.一样大 D.无法比较
8.(2022•南京模拟)一个重为8N、体积为1000cm3的小球,用手将它浸没在水中,然后松开手。下列判断正确的是( )
A.小球最终漂浮,此时小球受到的浮力为8N
B.小球最终悬浮,此时小球受到的浮力为10N
C.小球最终沉底,此时小球受到的浮力为8N
D.小球最终漂浮,此时小球受到的浮力为10N
9.(2022•凉山州)甲、乙、丙是由不同材料制成、质量相等的实心球,把它们投入水中静止后,甲球漂浮、乙球悬浮、丙球沉底,则它们受到浮力的情况是( )
A.三球浮力相同 B.甲球浮力最小
C.乙球浮力最小 D.丙球浮力最小
10.(2022•常州)2022年1月,海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺,为实施人道主义救援,中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后,停泊于码头旁并通过管道向陆地输送550t淡水,如图所示,输水过程中,五指山舰( )
A.舰体略上浮,受到浮力不变
B.舰体略上浮,受到浮力变小
C.舰体略下沉,受到浮力不变
D.舰体略下沉,受到浮力变大
11.(2022•河池)某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究。下列说法正确的是( )
A.石块在水中受到的浮力方向竖直向下
B.石块在水中受到的浮力大小为1.0N
C.石块浸没在水中时,排开水的体积为1.2×10﹣4m3
D.丙图中盐水的密度为1.1×103kg/m3
12.(2022•广西)在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验。在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.图甲中,乒乓球的质量为零
B.图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C.图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D.图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
13.(2022•河南)两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙,制成了A、B两支密度计,放入同一个盛有水的烧杯中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.密度计A所受浮力较小
B.密度计B所受重力较小
C.两密度计底部所受水的压强相等
D.两密度计在水面处的刻度值不同
14.(2022•临沂)我国自主研制的亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域。驳船因载有“海基一号”而多排开海水的质量( )
A.等于3万吨 B.大于3万吨 C.小于3万吨 D.都有可能
15.(2022•湖州)两个边长相同、材料不同的实心正方体甲和乙,用质量不计的细线连接,轻轻放入某液体中,静止后悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。则( )
A.甲受到的浮力比乙受到的浮力大
B.甲的密度与液体的密度相等
C.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到的压力大小不变
D.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到液体的压强不变
二.填空题(共9小题)
16.(2022•沈阳)充入气体后的飞艇的体积是1500m3。飞艇悬浮在空中时,飞艇总重力和它受到空气的浮力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。空气密度按1.3kg/m3计算,飞艇受到空气的浮力大小为 N。(g取10N/kg)
17.(2022•株洲)在“测量浮力大小”的实验中,由图甲可知金属块受到的重力是 N,现将金属块完全浸没到水中,弹簧测力计的示数变为如图乙所示,则金属块受到水的浮力是 N。
18.(2022•锦州)如图所示,水平桌面上的容器底部放有一个边长为10cm,质量为900g的正方体物块,则物块对容器底的压强为 Pa;逐渐向容器内倒水使物块漂浮,物块受到的浮力是 N。(g取10N/kg)
19.(2022春•龙湖区期末)如图甲所示,用弹簧测力计提着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与烧杯接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙。当圆柱体完全浸没时所受浮力为 N,此时排开水的体积是 m3,圆柱体的密度为 kg/m3。(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
20.(2022•南京模拟)如图所示,小华制作了一个简易的密度计:他选择一根较长的塑料吸管,将碎石塞入管中下端并用石蜡封口,使吸管在液体中时能在竖直方向上保持 状态(选填“上浮”、“漂浮”或“下沉”),此时密度计受到的浮力 重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。把密度计放入水中,露出水面的长度是8cm,再将密度计放入某液体中,露出液面的长度是7cm,则此液体的密度 水的密度(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
21.(2022•通辽)放在水平桌面上的两个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B两个体积相同的实心物体分别放入容器内,待物体静止后,如图所示,物体受到的浮力FA FB,物体的密度ρA ρB(两空均选填“>”“<”或“=”)。
22.(2022•张家界)冬至,小静煮饺子时发现,当饺子刚刚下锅会沉在水底,此时饺子所受的浮力 重力;在水中煮一会儿,饺子就会胀浮在水面上,此时饺子所受的浮力 重力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
23.(2022•大连)如图所示,水平桌面上放置两个溢水杯,分别装满甲、乙两种液体。将一个密度为ρ0的小球放入甲液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m甲;再将小球放入乙液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m乙。则m甲 m乙(选填“>”“=”或“<”);乙液体的密度ρ乙= (用已知条件所给的字母表示)。
24.(2022•娄底)如图甲所示,一个棱长为10cm、重为9N的正方体物块M,水平放置在一个方形容器中,M与容器底部不密合。以恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示,当t=100s时,物块M在水中处于 (选填“沉底”、“悬浮”或“漂浮”)状态,图乙中a的值为 cm(g=10N/kg)。
三.实验探究题(共2小题)
25.(2022春•岳池县期末)小明在游泳馆学游泳时,在下水的过程中感觉身体越来越“轻”。针对这一现象,他与同学们展开讨论,对影响浮力大小的因素猜想如下:
猜想一:浮力的大小与深度有关;
猜想二:浮力的大小与排开液体的体积有关;
猜想三:浮力的大小与排开液体的密度有关。
根据猜想他们进行了如图所示的实验。
(1)在进行实验分析时,要合理地选择不同的实验进行对比,这是物理实验中一种常用的科学探究方法: 。
(2)要验证猜想二,应分析 两次实验;分析丙、戊两次实验可以验证猜想 。
(3)对于猜想三,同学们通过实验可知,浮力的大小与排开液体的密度 (选填“有关”或“无关”)。
(4)通过丙、丁两次实验可得出结论: 。
(5)图乙中物块受到的浮力是 N;若先完成实验乙,再进行实验甲,则测得的浮力将 (选填“偏大”或“偏小”)。
(6)由上述实验步骤可知,图戊中液体A的密度是 kg/m3(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
26.(2022•枣庄)小李同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验步骤如图1所示,甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,物体受到的浮力F浮= 。
(2)小李利用三个不同物体a、b、c进行实验探究,实验数据如下表:
物体
物重
G/N
物体浸没在水中测力计的示数F/N
浮力
F浮/N
空桶重
G0/N
桶与排开水的总重G1/N
排开水重
G排/N
a
1.2
0.7
0.5
0.6
1.1
0.5
b
2
1.4
0.6
0.6
1.2
0.6
c
2.4
1.7
0.7
0.6
1.2
0.6
分析表中物体a、b的实验数据,小李得出的结论是: 。
(3)小李在探究物体c所受浮力的实验中,排除各种测量误差因素的影响,发现物体c排开水的重力明显小于它所受浮力,请分析实验操作中造成这种结果的原因: 。
(4)小张利用身边的器材对小李的实验进行改进:两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材,装置如图2所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐 ,弹簧测力计B的示数逐渐 ,若弹簧测力计A的示数变化量为ΔFA,弹簧测力计B的示数变化量为ΔFB,则它们的大小关系是ΔFA ΔFB(选填“>”、“=”或“<”);
(5)针对两种实验方案,小张实验装置的优点是 (填答案标号)。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
四.计算题(共2小题)
27.(2022春•永川区期末)如图所示,重为10N的长方体木块竖直漂浮在水面上,浸入水中的体积占木块总体积的。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的体积。
28.(2022•南京模拟)如图甲所示,水平桌面上放置一底面积为200cm2的薄壁(壁的厚度不计)圆筒,筒内装有适量的水。弹簧测力计下悬挂一圆柱体,从水面逐渐浸入,直到浸没,弹簧测力计示数F与圆柱体下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示。求:(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力;
(2)圆柱体的密度;
(3)圆柱体刚好浸没时与圆柱体未浸入水中时相比,圆筒底部所受水的压强变化量。
2023届中考物理复习专项练习 :浮力
参考答案与试题解析
一.选择题(共15小题)
1.(2022•永州)将实心小铅球轻轻放入水中,铅球将( )
A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中
C.沉在水底 D.以上三种情况都有可能
【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【专题】应用题;浮沉的应用;应用能力.
【分析】根据铅球的密度与水的密度的大小分析铅球的状态。
【解答】解:将实心小铅球轻轻放入水中,实心小铅球的密度大于水的密度,所以在水中是下沉的。
故选:C。
【点评】本题考查了物体浮沉条件的应用,属于基础题。
2.(2022•南京模拟)取三块质量相同的同种型号的橡皮泥,分别捏成碗状、实心球状和空心球状,放入装有相同质量的水的同款烧杯中,静止时的状态如图所示。下列说法正确的是( )
A.三者受到的浮力为F甲>F乙>F丙
B.三者受到的浮力为F甲<F乙<F丙
C.三者排开水的体积为V甲=V丙>V乙
D.三者排开水的体积为V甲=V丙<V乙
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【分析】已知在三个相同的烧杯中装入等量的水,由图可知,甲漂浮,乙下沉,丙悬浮,根据物体的浮沉情况判定浮力的大小,根据阿基米德原理判定三个球排开的水的体积的大小。
【解答】解:AB、由图可知,甲漂浮,则橡皮泥的浮力等于重力;乙下沉,则橡皮泥的浮力小于重力;丙悬浮,则橡皮泥的浮力等于重力,因为橡皮泥的质量相等,重力相等,故浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙,故AB错误;
CD、浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙,液体的密度相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,橡皮泥排开水的体积关系为:V甲=V丙>V乙,故C正确、D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体浮沉条件的掌握和运用,利用好浮沉条件是解题的关键。
3.(2022•牡丹江)悬浮在水中的潜水艇上浮至漂浮的过程中,下列说法正确的是( )
A.悬浮时,若要上浮需向水舱充水
B.漂浮时,所受浮力等于重力
C.上浮过程中,所受浮力逐渐变大
D.上浮过程中,水对艇外底部压力不变
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【分析】(1)(2)潜水艇悬浮时,根据物体的浮沉条件可知,其受到的浮力等于自身的重力;潜水艇是依靠改变自身的重力来实现上浮和下潜的;
(3)根据阿基米德原理分析其浮力的变化;
(4)根据潜水艇深度的变化分析艇外底部受到的压强的变化,根据F=pS分析水对艇外底部压力的变化。
【解答】解:
AB、潜水艇悬浮时,受到的浮力等于自身的重力,由于潜水艇排开的水的体积不变,受到的浮力不变,若要上浮,需要通过向外排水来减小潜水艇的重力,故A错误,B正确;
C、上浮过程中,水的密度不变,潜水艇的体积不变,排开的水体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,潜水艇受浮力不变,故C错误;
D、上浮过程中,潜水艇的深度变小,根据p=ρ水gh可知,艇外底部受到的水的压强变小;受力面积不变,根据F=pS可知,水对艇外底部压力变小,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件、阿基米德原理、压强计算公式的应用,难度不大。
4.(2022•北京)甲、乙、丙三个小球的质量m和体积V如下表所示。将它们浸没在水中释放,在其稳定后,三个小球所受的浮力分别为F甲、F乙和F丙。下列判断正确的是( )
小球
甲
乙
丙
m/g
30
40
54
V/cm3
60
50
20
A.F甲>F乙>F丙 B.F乙>F甲>F丙
C.F丙>F乙>F甲 D.F甲>F丙>F乙
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;密度及其应用;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【分析】根据小球的质量和小球的体积分析小球密度大小;根据小球的密度与水的密度的关系分析小球在水中的状态,根据物体的浮沉条件分析和阿基米德原理浮力的大小。
【解答】解:根据表格中的数据,利用公式ρ=可知,三个小球的密度分别为:ρ甲=0.5g/cm3、ρ乙=0.8g/cm3、ρ丙=2.7g/cm3;
甲、乙的密度小于水的密度,所以甲、乙都漂浮在水中,根据物体的浮沉条件可知:F甲=G甲=m甲g=30×10﹣3kg×10N/kg=0.3N,F乙=G乙=m乙g=40×10﹣3kg×10N/kg=0.4N;
丙的密度大于水的密度,丙在水中下沉,根据阿基米德原理可知,丙受到的浮力为:F丙=ρ水gV排=ρ水gV丙=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10﹣6m3=0.2N;
由此可知,F乙>F甲>F丙。
故选:B。
【点评】本题考查了密度的计算、物体浮沉条件的应用、阿基米德原理的应用,难度不大。
5.(2022•山西)如图所示,是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析,全球气候变暖会导致冰山熔化,海平面升高。下列判断正确的是( )
A.冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
B.冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C.冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D.冰山熔化一部分后排开水的体积不变
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【分析】物体漂浮时,受到的浮力等于自身的重力;根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开的液体受到的重力;冰山熔化一部分后,密度不变,小于海水的密度,由此可知冰山的浮沉状态;熔化一部分后,冰山的重力变小,根据物体的漂浮条件可知,其受到的浮力变化,根据阿基米德原理可知其排开水的体积变化。
【解答】解:AB、冰山漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件可知,冰山所受到的浮力一定等于它所受的重力;根据阿基米德原理可知,冰山受到的浮力等于其排开的水的重力,所以冰山所受的重力等于它排开水所受的重力,故AB错误;
C、冰山熔化一部分后,冰山的密度不变,冰山的密度小于水的密度,所以冰山仍会漂浮在水面上,故C正确;
D、冰山熔化一部分后,冰山的重力减小,冰山漂浮,浮力等于自身的重力,所以冰山受到的浮力变小,根据F浮=ρ液gV排可知,冰山排开水的体积变小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体浮沉条件的应用,属于基础题。
6.(2022•江西)如图所示,在家庭小实验中,某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上,下列操作可行的是( )
A.向杯子中加盐 B.向杯子中加水
C.倒出少量的水 D.轻轻摇晃杯子
【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【专题】应用题;浮沉的应用;应用能力.
【分析】物体在液体中的浮沉条件:浸没在液体中的物体,F浮>G,则上浮;F浮=G,则悬浮;F浮<G,则下沉;当物体漂浮或悬浮时,浮力与重力相等。
【解答】解:
鸡蛋沉底,说明鸡蛋受到的浮力小于其重力,即F浮<G。鸡蛋排开液体的体积不变时,由F浮=ρ液gV排可知,应向杯中加盐,增大液体的密度,以增大鸡蛋所受浮力,当浮力增大到大于鸡蛋的重力时鸡蛋会上浮,最后漂浮在水面。
故选:A。
【点评】本题考查物体浮沉条件的应用,属于一道基础题。
7.(2022春•烟台期末)体积相同的实心木球和实心铁球放入盛水的容器中,静止后如图所示,则它们受到的浮力( )
A.木球大 B.铁球大 C.一样大 D.无法比较
【考点】阿基米德原理的应用.
【专题】浮力;应用能力.
【分析】两球的体积相同,从图中可知,铁球排开的液体的体积较大,根据F浮=ρgV排可判断两球所受的浮力大小关系。
【解答】解:两球的体积相同,从图中可知,铁球排开的液体的体积较大,根据F浮=ρgV排可得,铁球受到的浮力大。
故选B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,是一道基础题。
8.(2022•南京模拟)一个重为8N、体积为1000cm3的小球,用手将它浸没在水中,然后松开手。下列判断正确的是( )
A.小球最终漂浮,此时小球受到的浮力为8N
B.小球最终悬浮,此时小球受到的浮力为10N
C.小球最终沉底,此时小球受到的浮力为8N
D.小球最终漂浮,此时小球受到的浮力为10N
【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【专题】浮力;浮沉的应用;应用能力.
【分析】小球浸没时,排开水的体积等于小球自身的体积,根据F浮=ρ液gV排求出小球浸没在水中时受到的浮力,根据浮力与重力的关系可知松手后小球的状态;根据小球最终的状态可知小球受到的浮力。
【解答】解:小球全部浸没在水中,受到浮力的方向是竖直向上的,小球排开水的体积V排=V=1000cm3=1×10﹣3m3,
小球受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N,
因为浮力大于自身的重力,所以物体会上浮至漂浮状态,小球漂浮时,根据物体的漂浮条件可知,小球受到的浮力等于自身重力,即浮力为8N,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查物体的浮沉条件、阿基米德原理的应用,是一道常考题。
9.(2022•凉山州)甲、乙、丙是由不同材料制成、质量相等的实心球,把它们投入水中静止后,甲球漂浮、乙球悬浮、丙球沉底,则它们受到浮力的情况是( )
A.三球浮力相同 B.甲球浮力最小
C.乙球浮力最小 D.丙球浮力最小
【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【专题】应用题;重力、弹力、摩擦力;浮沉的应用;应用能力.
【分析】物体在液体中的浮沉条件:上浮时,F浮>G;悬浮或漂浮时,F浮=G;下沉时,F浮<G;
【解答】解:三个球的质量相等,由G=mg可知,三个球的重力相等,
由物体的浮沉条件可知,甲球漂浮,F浮甲=G;乙球悬浮,F浮乙=G;丙球沉底,F浮丙<G,
因此F浮甲=F浮乙>F浮丙,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查物体浮沉条件的应用,难度不大,属于常考题型。
10.(2022•常州)2022年1月,海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺,为实施人道主义救援,中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后,停泊于码头旁并通过管道向陆地输送550t淡水,如图所示,输水过程中,五指山舰( )
A.舰体略上浮,受到浮力不变
B.舰体略上浮,受到浮力变小
C.舰体略下沉,受到浮力不变
D.舰体略下沉,受到浮力变大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;浮力;应用能力.
【分析】根据浮沉条件判断浮力的大小;根据阿基米德原理判断V排的变化。
【解答】解:五指山舰始终漂浮在水面上,根据浮沉条件,漂浮时,浮力等于重力,当输水过程中,五指山舰的总重力减小,故受到的浮力减小;
根据阿基米德原理原理得,当浮力变小时,V排变小,即舰体上浮。故B正确。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理和浮沉条件的应用。属于基础题目,难度不大。
11.(2022•河池)某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究。下列说法正确的是( )
A.石块在水中受到的浮力方向竖直向下
B.石块在水中受到的浮力大小为1.0N
C.石块浸没在水中时,排开水的体积为1.2×10﹣4m3
D.丙图中盐水的密度为1.1×103kg/m3
【考点】阿基米德原理的应用;浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用.
【专题】浮力;分析、综合能力.
【分析】(1)浸在液体或气体中的物体,受到液体或气体对它竖直向上的浮力;
(2)利用称重法F浮=G﹣F求出浮力的大小;
(3)利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求出石块浸没在水中时,排开水的体积;
(4)利用称重法求出石块浸没在盐水中受到的浮力,石块浸没在盐水中,排开盐水的体积等于石块的体积,利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求出盐水的密度。
【解答】解:A、石块在水中受到的浮力方向是竖直向上的,故A错误;
B、由图甲可知,物体的重力G=2N,由图乙可知,石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F=1N,
则石块在水中受到的浮力F浮=G﹣F=2N﹣1N=1N,故B正确;
C、根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,石块浸没在水中时,排开水的体积V排===1×10﹣4m3,故C错误;
D、石块浸没在水中时,石块的体积V石=V排=1×10﹣4m3,
由图丙可知,石块浸没在盐水中时,弹簧测力计示数F′=0.8N,
则石块浸没在盐水中受到的浮力F浮′=G﹣F′=2N﹣0.8N=1.2N;
石块浸没在盐水中,排开盐水的体积等于石块的体积V排′=V石=1×10﹣4m3,
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,盐水的密度ρ盐水===1.2×103kg/m3,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用、称重法计算浮力的大小,解题的关键对阿基米德原理公式灵活变形和运用。
12.(2022•广西)在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验。在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.图甲中,乒乓球的质量为零
B.图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C.图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D.图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的概念和特点.
【专题】其他综合题;分析、综合能力.
【分析】(1)在中国空间站的微重力环境中,乒乓球所含物质的多少不变,则质量不变;
(2)微重力环境中,乒乓球所受的重力和浮力都几乎为零;
(3)在地球上的科技馆里,压乒乓球的吸管去掉后,乒乓球迅速上浮,则浮力大于重力,最后漂浮时浮力等于重力;
(4)在乒乓球上浮还没露出水面前,液面深度不变,则水对容器底部的压强不变,露出水面后,液面下降,则压强减小,据此解答。
【解答】解:A,质量是物体所含物质的多少,跟物体所处的位置、状态无关,则乒乓球在太空时的质量不变,故A错误;
B、在微重力环境中,水所受的重力几乎为零,根据乒乓球静止不动,则乒乓球所受浮力也几乎为零,即浮力消失,故B正确;
C、在科技馆里,乒乓球浸没在水中后去掉吸管迅速上浮,说明乒乓球所受浮力大于重力,且逐渐减小,最后等于重力而处于漂浮状态,故C错误;
D、乒乓球在上浮过程中,还没露出水面前,浮力不变,液面距离容器底的高度不变,由p=ρgh可知,水对容器底的压强不变;
露出水面后,浮力仍大于重力,随着乒乓球的上升,浮力减小,则排开水的体积减小,水面距离容器底的高度减小,则水对容器底的压强减小,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查质量的属性、物体的浮沉条件及其应用、液体压强的计算等,属于综合题,掌握微重力环境和地球上重力环境的区别是解答本题的关键。
13.(2022•河南)两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙,制成了A、B两支密度计,放入同一个盛有水的烧杯中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.密度计A所受浮力较小
B.密度计B所受重力较小
C.两密度计底部所受水的压强相等
D.两密度计在水面处的刻度值不同
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【分析】(1)根据F浮=ρ水V排g判断出两密度计受到浮力大小的关系;
(2)根据物体沉浮条件判断重力大小的关系;
(3)根据p=ρgh判断两密度计底部所受水的压强大小关系;
(4)密度计在水面处的刻度值为水的密度。
【解答】解:A、由图可知,VA排<VB排,由F浮=ρ水V排g可知,FA浮<FB浮,故A正确;
B、两支密度计均漂浮在水面,则密度计受到浮力等于自身的重力,因为FA浮<FB浮,所以GA<GB,故B错误;
C、由图可知,两密度计底部到水面的距离hA<hB,由p=ρgh可知,则两密度计底部所受水的压强pA<pB,故C错误;
D、密度计在水面处的刻度值为水的密度,所以两密度计在水面处的刻度值相同,故D错误。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体的漂浮条件的掌握和运用,有一定难度。
14.(2022•临沂)我国自主研制的亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域。驳船因载有“海基一号”而多排开海水的质量( )
A.等于3万吨 B.大于3万吨 C.小于3万吨 D.都有可能
【考点】阿基米德原理的应用;物体的浮沉条件及其应用.
【专题】应用题;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【分析】亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域,驳船漂浮,多排开海水的质量等于导管架“海基一号”的质量。
【解答】解:亚洲第一深水导管架“海基一号”质量为3万吨,于2022年3月15日被顺利装上驳船运往珠江口盆地海域,驳船漂浮,Δm排=Δm=3万吨,多排开海水的质量等于导管架“海基一号”的质量。
故选:A。
【点评】本题主要考查了物体的浮尘条件,漂浮的物体排开液体的质量等于物体的质量,常见题目。
15.(2022•湖州)两个边长相同、材料不同的实心正方体甲和乙,用质量不计的细线连接,轻轻放入某液体中,静止后悬浮,细线处于绷紧状态,如图所示。则( )
A.甲受到的浮力比乙受到的浮力大
B.甲的密度与液体的密度相等
C.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到的压力大小不变
D.如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器底部受到液体的压强不变
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的概念和特点.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;应用能力;分析、综合能力.
【分析】(1)根据F浮=ρ液gV排分析解答;
(2)根据物体浮沉条件分析解答;
(3)柱形容器中,容器底部受到的压力大小等于容器内液体和物体的总重力;
(4)根据p=ρ液gh分析解答。
【解答】解:A、甲和乙两个正方体边长相同,则根据体积公式可知其体积相等,两个正方体都浸没在同一液体中,则其排开液体的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知,甲受到的浮力等于乙受到的浮力,故A错误;
B、把甲和乙作为一个整体,甲和乙在液体中静止时悬浮,根据物体浮沉条件可知,甲和乙的平均密度等于液体的密度,而甲和乙由不同材料制成,其密度不同,所以甲的密度与液体的密度不相等,故B错误;
C、柱形容器中,容器底部受到的压力大小等于容器内液体和物体的总重力,如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,容器内液体和物体的总重力不变,则容器底部受到的压力大小不变,故C正确;
D、根据题意可知,细线处于绷紧状态,如果将细线剪断,甲、乙再次静止后,甲将漂浮在液面上,则甲和乙排开液体的总体积变小,液体深度变小,根据p=ρ液gh分可知,容器底部受到液体的压强变小,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查阿基米德原理、物体浮沉条件、液体压强公式的应用,具有较强的综合强,知道柱形容器中,容器底部受到的压力大小等于容器内液体和物体的总重力是解答此题关键。
二.填空题(共9小题)
16.(2022•沈阳)充入气体后的飞艇的体积是1500m3。飞艇悬浮在空中时,飞艇总重力和它受到空气的浮力是一对 平衡力 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。空气密度按1.3kg/m3计算,飞艇受到空气的浮力大小为 1.95×104 N。(g取10N/kg)
【考点】浮力大小的计算.
【专题】应用题;运动和力;浮力;应用能力.
【分析】(1)飞艇悬浮在空中时处于平衡状态,受到的力为平衡力;
(2)飞艇排开空气的体积和自身的体积相等,知道空气的密度,利用F浮=ρ空气gV排求出飞艇受到空气的浮力。
【解答】解:(1)飞艇悬浮在空中时处于平衡状态,艇总重力和它受到空气的浮力是一对平衡力;
(2)飞艇受到空气的浮力:F浮=ρ空气gV排=1.3kg/m3×10N/kg×1500m3=1.95×104N。
故答案为:平衡力;1.95×104。
【点评】本题考查了平衡力的辨别和阿基米德原理的应用,是一道较为简单的应用题。
17.(2022•株洲)在“测量浮力大小”的实验中,由图甲可知金属块受到的重力是 1.4 N,现将金属块完全浸没到水中,弹簧测力计的示数变为如图乙所示,则金属块受到水的浮力是 0.4 N。
【考点】浮力大小的计算.
【专题】应用题;重力、弹力、摩擦力;浮力;应用能力.
【分析】(1)根据图甲可知弹簧测力计的分度值,然后读出其示数,此时金属块处于空气中,根据二力平衡条件得出金属块受到的重力;
(2)根据图乙可知金属块浸没时弹簧测力计的示数,即金属块受到的拉力,根据称重法F浮=G﹣F′求出金属块受到水的浮力。
【解答】解:(1)由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,其示数F=1.4N,
此时金属块处于空气中,由二力平衡条件可得,金属块受到的重力G=F=1.4N;
(2)由图乙可知,金属块浸没时弹簧测力计的示数F′=1.0N,即金属块受到的拉力为1.0N,
则金属块受到水的浮力:F浮=G﹣F′=1.4N﹣1.0N=0.4N。
故答案为:1.4;0.4。
【点评】本题考查了弹簧测力计的读数和二力平衡条件、称重法测浮力公式的应用,是一道较为简单的应用题。
18.(2022•锦州)如图所示,水平桌面上的容器底部放有一个边长为10cm,质量为900g的正方体物块,则物块对容器底的压强为 900 Pa;逐渐向容器内倒水使物块漂浮,物块受到的浮力是 9 N。(g取10N/kg)
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压强的计算.
【专题】压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【分析】(1)水平面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,根据p=求出物块对容器底的压强;
(2)根据物体沉浮条件可求出物块漂浮时受到的浮力。
【解答】解:正方体物块的重力为:G=mg=0.9kg×10N/kg=9N,
所以物块对容器底的压力为:F=G=9N,
则物块对容器底的压强为:p===900Pa,
逐渐向容器内倒水使物块漂浮,物块受到的浮力为:F浮=G=9N。
故答案为:900;9。
【点评】本题主要考查压强的计算及物体沉浮条件的应用,比较基础,难度不大。
19.(2022春•龙湖区期末)如图甲所示,用弹簧测力计提着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与烧杯接触,然后将其缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙。当圆柱体完全浸没时所受浮力为 0.8 N,此时排开水的体积是 8×10﹣5 m3,圆柱体的密度为 3×103 kg/m3。(g取10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
【考点】阿基米德原理的应用;浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用.
【专题】密度及其应用;浮力;应用能力.
【分析】(1)当物体完全露出水面时,弹簧测力计的示数即为物体重力大小,物体完全浸没在水中时所受浮力大小等于其重力大小减去浸没在水中时测力计示数;
(2)用V排=计算圆柱体排开水的体积;
(3)用m=计算圆柱体的质量,用V=V排得到圆柱体的体积,用ρ=计算圆柱体的密度。
【解答】解:(1)由图乙可知,当圆柱体完全露出水面时,弹簧测力计的示数为2.4N,此示数为圆柱体的重,
圆柱体完全浸没时所受浮力:F浮=G﹣F甲=2.4N﹣1.6N=0.8N,
(2)圆柱体排开水的体积:V排===8×10﹣5m3;
(3)圆柱体的质量:m===0.24kg,
因为圆柱体浸没在水中,
所以,圆柱体的体积V=V排=8×10﹣5m3,
圆柱体的密度:ρ===3×103kg/m3。
故答案为:0.8;8×10﹣5;3×103。
【点评】本题考查了质量、密度、浮力等知识,是一道基础题,解题的关键是:知道物体浸没在液体中时,物体的体积等于排开液体的体积。
20.(2022•南京模拟)如图所示,小华制作了一个简易的密度计:他选择一根较长的塑料吸管,将碎石塞入管中下端并用石蜡封口,使吸管在液体中时能在竖直方向上保持 漂浮 状态(选填“上浮”、“漂浮”或“下沉”),此时密度计受到的浮力 等于 重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。把密度计放入水中,露出水面的长度是8cm,再将密度计放入某液体中,露出液面的长度是7cm,则此液体的密度 小于 水的密度(选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】浮沉的应用;应用能力.
【分析】(1)因为密度计是一根两端封闭即空心的,所以能使密度计浮在液体表面,为了使它保持竖直的漂浮;
(2)物体漂浮,浮力等于重力;
(3)将适量碎石从吸管下端塞入作为配重,可以改变吸管重心的位置,使吸管竖直漂浮在液体中;吸管的长度减去露出部分的长度即为浸入的深度,根据密度计漂浮时浮力等于重力列出关系式,最后根据阿基米德原理比较液体密度与水密度的关系。
【解答】解:将碎石塞入管中下端并用石蜡封口,这样做的目的是让密度计可以竖直漂浮在液体中。
因为密度计在水中处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知,密度计受到的浮力等于重力。
把密度计放入水中,露出水面的长度是8cm,再将密度计放入某液体中,露出液面的长度是7cm,说明密度计不管是在水中还是在液体中,都处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知:
F浮水=F浮液=G,
且V排水<V排液,根据公式F浮=ρgV排可得,ρ水>ρ液。
故答案为:漂浮;等于;小于。
【点评】密度计是物体的沉浮条件的实际应用,要结合阿基米德原理和沉浮条件分析有关问题:放入不同的液体,液体密度越大,排开体积越小,类似现象:轮船从江中驶入大海。
21.(2022•通辽)放在水平桌面上的两个完全相同的容器内装有适量的水,将A、B两个体积相同的实心物体分别放入容器内,待物体静止后,如图所示,物体受到的浮力FA < FB,物体的密度ρA < ρB(两空均选填“>”“<”或“=”)。
【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【专题】浮力;浮沉的应用;应用能力;分析、综合能力.
【分析】由图示可知,A、B排开水的体积关系,根据F浮=ρ水gV排可知A、B受到的浮力大小关系;
A、B均漂浮在水面上,所受浮力等于自身的重力,即F浮=G物,根据浮力的大小关系可知A、B重力的大小关系,根据G=mg可知A、B的质量关系,根据ρ=可知A、B的密度大小关系。
【解答】解:由图示可知,A、B排开水的体积关系为:V排A<V排B,
根据F浮=ρ水gV排可知A、B受到的浮力大小关系为:FA<FB;
A、B均漂浮在水面上,所受浮力等于自身的重力,即F浮=G物,
所以A、B的重力关系为:GA<GB,
由G=mg可知,A、B的质量关系为mA<mB,
且A、B的体积相等,由ρ=可知,A、B的密度关系为ρA<ρB。
故答案为:<;<。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件、重力公式、密度公式和阿基米德原理的应用,知道“物体漂浮时,所受浮力等于自身的重力”是关键。
22.(2022•张家界)冬至,小静煮饺子时发现,当饺子刚刚下锅会沉在水底,此时饺子所受的浮力 小于 重力;在水中煮一会儿,饺子就会胀浮在水面上,此时饺子所受的浮力 等于 重力(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【专题】浮沉的应用;应用能力.
【分析】当物体受到的浮力小于自身重力时,物体会下沉;
饺子受热膨胀,排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知饺子受到的浮力变化;
当物体漂浮时,物体受到的浮力等于物体自身的重力。
【解答】解:当饺子刚刚下锅会沉在水底,是因为饺子所受的浮力小于重力;
在水中煮一会儿,饺子受热膨胀、体积变大,排开水的体积变大,由F浮=ρ液gV排可知,饺子所受浮力变大;
当浮力大于饺子的重力时,饺子上浮,直至漂浮在水面上,此时浮力等于重力。
故答案为:小于;等于。
【点评】本题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,知道饺子受热膨胀后,所受浮子的变化情况是关键。
23.(2022•大连)如图所示,水平桌面上放置两个溢水杯,分别装满甲、乙两种液体。将一个密度为ρ0的小球放入甲液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m甲;再将小球放入乙液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m乙。则m甲 > m乙(选填“>”“=”或“<”);乙液体的密度ρ乙= (用已知条件所给的字母表示)。
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【分析】(1)根据物体的浮沉条件判定浮力的大小关系,根据阿基米德原理判定排开的液体的重力关系,根据G=mg得出排开的液体的质量的大小关系;
(2)小球在甲液体中漂浮,小球的质量等于小球排开甲液体的质量m甲,根据密度公式表示出小球的体积;根据阿基米德原理可知小球在乙液体受到的浮力,小球在乙液体中排开液体的体积等于小球自身的体积,利用F浮=ρ液gV排求出乙液体的密度。
【解答】解:(1)小球在甲中漂浮,浮力等于自身重力,小球在乙中下沉,浮力小于重力,所以小球在甲中受到的浮力要大于在乙中受到的浮力,根据阿基米德原理可知,小球在甲中排开的液体的重力要大于在乙中排开的液体的重力,根据G=mg可知,溢出的液体质量m甲>m乙;
(2)由于小球在甲液体中漂浮,由F浮=G排=G可得:m排甲g=mg,
则小球的质量m=m甲,
由ρ=可得,小球的体积V==,
小球在乙液体中排开液体的体积V排=V=,
根据阿基米德原理可知,小球在乙液体中受到的浮力F浮乙=G排乙=m排乙g=m乙g,
由F浮=ρ液gV排可得,乙液体的密度ρ乙===。
故答案为:>;。
【点评】本题考查物体的浮沉条件、阿基米德原理、密度公式的应用,是一道综合题,有一定的难度。
24.(2022•娄底)如图甲所示,一个棱长为10cm、重为9N的正方体物块M,水平放置在一个方形容器中,M与容器底部不密合。以恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示,当t=100s时,物块M在水中处于 漂浮 (选填“沉底”、“悬浮”或“漂浮”)状态,图乙中a的值为 9 cm(g=10N/kg)。
【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【专题】计算题;密度及其应用;重力、弹力、摩擦力;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【分析】(1)已知正方体物块M的棱长,由正方体的体积公式可求物块的体积,已知物块的重力可求物块的质量,根据公式ρ=可求物块的密度,再与水的密度进行比较,根据物块M的密度小于水的密度,判断物块M最终会漂浮,然后根据图像分析出物块M恰好漂浮的时间点为t=40s,进而判断出t=100s时物块M在水中的状态;
(2)根据物体漂浮条件求出物块M受到的浮力,根据阿基米德原理求出此时物块M排开水的体积,再由V排=SMh浸可求出此时物块浸入水中的深度,即为此时水的深度a的值;
【解答】解:
(1)正方体物块M的体积:V=L3=(10cm)3=1000cm3=0.001m3;
物块M的质量:m===0.9kg;
物块M的密度:ρM===0.9×103kg/m3<1.0×103kg/m3;
即物块的密度小于水的密度,物块在水中最终会漂浮,
由图象可知,0~40s过程中,随着水的深度逐渐增加,物块M排开水的体积也变大,则物块M所受到水的浮力也变大,
当t=40s时,水的深度变化变慢,说明此时物块M刚好处于漂浮状态,因此当t=100s时,物块M在水中处于漂浮状态;
(2)当t=40s时,物块M刚好处于漂浮状态,则F浮=GM=9N,
根据F浮=ρ水gV排可得此时物块M排开水的体积:
V排===9×10﹣4m3=900cm3,
由V排=SMh浸可得,此时水的深度:
a=h浸===9cm。
故答案为:漂浮;9。
【点评】本题主要考查学生对物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,正确判断出t=40s时物块M恰好漂浮是解题的关键。
三.实验探究题(共2小题)
25.(2022春•岳池县期末)小明在游泳馆学游泳时,在下水的过程中感觉身体越来越“轻”。针对这一现象,他与同学们展开讨论,对影响浮力大小的因素猜想如下:
猜想一:浮力的大小与深度有关;
猜想二:浮力的大小与排开液体的体积有关;
猜想三:浮力的大小与排开液体的密度有关。
根据猜想他们进行了如图所示的实验。
(1)在进行实验分析时,要合理地选择不同的实验进行对比,这是物理实验中一种常用的科学探究方法: 控制变量法 。
(2)要验证猜想二,应分析 乙、丙 两次实验;分析丙、戊两次实验可以验证猜想 三 。
(3)对于猜想三,同学们通过实验可知,浮力的大小与排开液体的密度 有关 (选填“有关”或“无关”)。
(4)通过丙、丁两次实验可得出结论: 浮力的大小与深度无关 。
(5)图乙中物块受到的浮力是 0.3 N;若先完成实验乙,再进行实验甲,则测得的浮力将 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
(6)由上述实验步骤可知,图戊中液体A的密度是 0.8×103 kg/m3(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
【考点】探究浮力大小与哪些因素有关.
【专题】浮力;应用能力.
【分析】(1)在进行实验分析时,要合理地选择不同的实验进行对比,这是控制变量法。
(2)(3)要验证猜想二:浮力的大小与排开液体的体积有关,应控制液体的密度相同,物块排开液体的体积不同;
分析丙、戊两次实验,物块排开液体的体积相同,液体的密度不同,且测力计的示数不同,根据F浮=G﹣F示可知物块所受的浮力不同据此得出结论。
(4)通过丙、丁两次实验可知,物块排开液体的体积相同,所处深度不同,液体的密度相同,测力计的示数相同,根据F浮=G﹣F示可知物块所受的浮力相同。
(5)根据F浮乙=G﹣F示乙=F甲﹣F丙得出图乙中物块受到的浮力;
若先完成实验乙,再进行实验甲,会由于物块沾有水,导致所测重力偏大,由称重法F浮=G﹣F可知物块受到的浮力的变化情况。
(6)根据F浮=G﹣F示丙=F甲﹣F丙得出物块完全浸没在水中所受的浮力,根据V=V排水=可知物块的体积,
根据F浮′=G﹣F示戊=F甲﹣F戊得出物块完全浸没在液体A中所受的浮力,根据V排液=V得出排开液体A的体积,根据ρ液=可知液体A的密度。
【解答】解:(1)在进行实验分析时,要合理地选择不同的实验进行对比,这是物理实验中一种常用的科学探究方法:控制变量法。
(2)(3)要验证猜想二:浮力的大小与排开液体的体积有关,应控制液体的密度相同,物块排开液体的体积不同,分析乙、丙两次实验;
分析丙、戊两次实验,物块排开液体的体积相同,液体的密度不同,且测力计的示数不同,根据F浮=G﹣F示可知物块所受的浮力不同,说明浮力的大小与排开液体的密度有关,可以验证猜想三,故浮力的大小与排开液体的密度有关。
(4)通过丙、丁两次实验可知,物块排开液体的体积相同,所处深度不同,液体的密度相同,测力计的示数相同,根据F浮=G﹣F示可知物块所受的浮力相同,可得出结论:浮力的大小与深度无关。
(5)图乙中物块受到的浮力F浮乙=G﹣F示乙=F甲﹣F丙=2N﹣1.7N=0.3N;
若先完成实验乙,再进行实验甲,会由于物块沾有水,导致所测重力偏大,由称重法F浮=G﹣F可知,物块受到的浮力将偏大。
(6)物块完全浸没在水中所受的浮力F浮=G﹣F示丙=F甲﹣F丙=2N﹣1.5N=0.5N;
根据阿基米德原理可知物块的体积V=V排水===5×10﹣5m3,
物块完全浸没在液体A中所受的浮力F浮′=G﹣F示戊=F甲﹣F戊=2N﹣1.6N=0.4N;
排开液体A的体积V排液=V=3×10﹣4m3,
根据阿基米德原理可知液体A的密度ρ液===0.8×103kg/m3。
故答案为:(1)控制变量法;(2)乙、丙;三;(3)有关;(4)浮力的大小与深度无关;(5)0.3;﹣偏大;(6)0.8×103。
【点评】本题为探究物体所受浮力的实验,考查控制变量法、浮力和密度的计算等知识,有一定难度。
26.(2022•枣庄)小李同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验步骤如图1所示,甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,物体受到的浮力F浮= F1﹣F3 。
(2)小李利用三个不同物体a、b、c进行实验探究,实验数据如下表:
物体
物重
G/N
物体浸没在水中测力计的示数F/N
浮力
F浮/N
空桶重
G0/N
桶与排开水的总重G1/N
排开水重
G排/N
a
1.2
0.7
0.5
0.6
1.1
0.5
b
2
1.4
0.6
0.6
1.2
0.6
c
2.4
1.7
0.7
0.6
1.2
0.6
分析表中物体a、b的实验数据,小李得出的结论是: 物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力 。
(3)小李在探究物体c所受浮力的实验中,排除各种测量误差因素的影响,发现物体c排开水的重力明显小于它所受浮力,请分析实验操作中造成这种结果的原因: 将物体c浸入水中之前,溢水杯中没有加满水(或排开的水没有全部流入小桶) 。
(4)小张利用身边的器材对小李的实验进行改进:两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材,装置如图2所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,观察到弹簧测力计A的示数逐渐 变小 ,弹簧测力计B的示数逐渐 变大 ,若弹簧测力计A的示数变化量为ΔFA,弹簧测力计B的示数变化量为ΔFB,则它们的大小关系是ΔFA = ΔFB(选填“>”、“=”或“<”);
(5)针对两种实验方案,小张实验装置的优点是 B (填答案标号)。
A.弹簧测力计A的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化
【考点】探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系.
【专题】探究题;浮力;科学探究能力.
【分析】(1)根据称重法求出物体受到的浮力;
(2)分析比较表中的浮力与排开水的重力关系得出结论;
(3)在实验中,排除测量误差因素的影响,从溢出水的体积小于排开水的体积考虑;
(4)如图2所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据称重法F浮=G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变化;重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,根据阿基米德原理可知弹簧测力计A、B示数的变化量关系;
(5)改进后的优点从增加实验器材的目的来分析。
【解答】解:(1)由图甲可知物体的重力G=F1,由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F′=F3,则物体受到的浮力F浮=G﹣F′=F1﹣F3;
(2)由表中可知,物体a、b的实验数据中物体受到浮力大小与物体排开水的重力相等,因此可得结论:物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力;
(3)在实验中,若溢水杯没有装满水,造成溢出水的体积小于排开水的体积,则排开水的重力明显小于所受的浮力(或排开的水没有全部流入小桶);
(4)如图2所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,由称重法F浮=G﹣F′可知弹簧测力计A的示数变小,
重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,由阿基米德原理可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等,即ΔFA=ΔFB;
(5)比较两种实验方案可知,改进后:
A、由称重法F浮=G﹣F′可知,弹簧测力计A的示数等于物体的重力减去受到的浮力,故A错误;
B、薄塑料袋不计质量,能同步观察测力计A、B示数的变化,从而得出物体受到浮力的大小与排开液体所受重力的关系,故B正确;
故答案为:(1)F1﹣F3;(2)物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力;(3)将物体c浸入水中之前,溢水杯中没有加满水(或排开的水没有全部流入小桶);(4)变小;变大;=;(5)B。
【点评】本题主要是考查学生科学探究的能力、分析能力、观察能力以及对阿基米德原理的理解等,弄清楚实验装置中每一个仪器的作用和目的是关键。
四.计算题(共2小题)
27.(2022春•永川区期末)如图所示,重为10N的长方体木块竖直漂浮在水面上,浸入水中的体积占木块总体积的。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的体积。
【考点】阿基米德原理的应用;物体的浮沉条件及其应用.
【专题】浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【分析】(1)木块漂浮在水面上,根据漂浮的条件求出木块受到水竖直向上的浮力;
(2)根据阿基米德原理求出排开水的体积即为浸入水中的体积,浸入在水中的体积占木块总体积的,据此求出物体的体积。
【解答】解:(1)因为木块漂浮在水面上,
所以受到的浮力:F浮=G木=10N;
(2)根据F浮=ρ水gV排可知排开水的体积:
V排===1×10﹣3m3;
浸入水中体积:V浸=V排=V木,
所以V木=V浸=×1×10﹣3m3=1.25×10﹣3m3。
答:(1)木块受到的浮力为10N;
(2)木块的体积为1.25×10﹣3m3。
【点评】本题考查了学生对物体浮沉条件和阿基米德原理的理解与掌握,灵活运用公式是解题的关键。
28.(2022•南京模拟)如图甲所示,水平桌面上放置一底面积为200cm2的薄壁(壁的厚度不计)圆筒,筒内装有适量的水。弹簧测力计下悬挂一圆柱体,从水面逐渐浸入,直到浸没,弹簧测力计示数F与圆柱体下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示。求:(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力;
(2)圆柱体的密度;
(3)圆柱体刚好浸没时与圆柱体未浸入水中时相比,圆筒底部所受水的压强变化量。
【考点】阿基米德原理的应用;浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】计算题;其他综合题;分析、综合能力.
【分析】(1)根据图象分析出物体的重力和完全浸没时的拉力,根据公式F浮=G﹣F拉求出圆柱体浸没在水中时受到的浮力;
(2)根据F浮=ρ水gV排求出圆柱体浸没时排开水的体积,即圆柱体的体积;根据G=mg求出圆柱体的质量,再利用密度公式求出圆柱体的密度;
(3)圆柱体刚好浸没时与圆柱体未浸入水中时相比,圆筒底部所受水的压力变化大小等于刚好浸没时的浮力大小,根据p=求出圆筒底部所受水的压强变化量。
【解答】解:
(1)由图象知,当圆柱体浸入深度h=0时,测力计的示数为10N,此时弹簧测力计的示数等于圆柱体的重力,则圆柱体的重力G=10N,
圆柱体完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数F拉=2N,
则圆柱体浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F拉=10N﹣2N=8N;
(2)圆柱体完全浸没在水中时,排开水的体积等于圆柱体的体积,
由F浮=ρ水gV排可知,圆柱体的体积:V=V排===8×10﹣4m3,
由G=mg可知,圆柱体的质量:m===1kg,
圆柱体的密度:ρ===1.25×103kg/m3;
(3)圆筒底部所受水的压力变化大小等于浮力大小,则圆筒底部所受水的压强变化量为Δp====400Pa。
答:(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力为8N;
(2)圆柱体的密度为1.25×103kg/m3;
(3)圆柱体刚好浸没时与圆柱体未浸入水中时相比,圆筒底部所受水的压强变化量为400Pa。
【点评】本题考查阿基米德原理、称重法求浮力、密度以及压强的计算,是一道力学综合题,有一定的难度。
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