2023年安徽省各地九年级物理中考一轮模拟试题分类选编:浮力
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一、单选题
1.(2023·安徽滁州·校考一模)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全漫没入水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3:5,以下说法中不正确的是( )(ρ水=1.0×103kg/m3)
A.B受到的重力为10N
B.细线对A的拉力为1N
C.A的密度为0.75×103kg/m3
D.B对容器底部的压力为零
2.(2023·安徽滁州·校考一模)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
3.(2023·安徽滁州·校考一模)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
4.(2023·安徽滁州·校考一模)如图所示,同一个球在A液体中处于漂浮状态,在B液体中处于悬浮状态。下列判断正确的是( )
A.A液体的密度小于B液体的密度
B.A液体的密度大于B液体的密度
C.球在A液体中受到的浮力小于在B液体中受到的浮力
D.球在A液体中受到的浮力大于在B液体中受到的浮力
5.(2023·安徽芜湖·统考模拟预测)如图所示,两个相同的柱形容器分别盛有两种不同的液体,在容器中分别放入两个相同物体,当物体静止后两液面刚好相平,下列判断正确的是
A.物体排开液体的质量m甲
6.(2023·安徽合肥·统考一模)盛适量水的容器放置在水平桌面上,用细线系住一木块使其浸没水中,如图甲所示。若将轻质细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列分析正确的是( )
A.甲、乙两图中,水对容器底部压力相等
B.甲图中木块受到的浮力与拉力之比是5∶3
C.甲、乙两图中,木块受到的浮力之比是3∶2
D.甲图中木块受到的拉力与其重力之比是2∶3
二、填空题
7.(2023·安徽亳州·校考一模)如图甲所示,物块在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图像。若不计水的摩擦力,则可知该物块的密度是_______kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)
8.(2023·安徽合肥·合肥38中校考一模)2021年5月15日我国的“天问一号”火星探测器成功着陆火星。探测器在火星上实验发现一个质量为2kg的物体,受到火星的吸引力约为7.6N。若在火星上某物体浸在水中的体积为,则物体在火星上所受水的浮力为______N。()
9.(2023·安徽亳州·校联考一模)如图所示,将一小木块轻轻放入装满水的溢水杯中,溢水口正下方放有一重为0.5N的小烧杯,溢出的水全部被小烧杯接住,现测得小烧杯和溢出的水总重为3N,则木块浸没在水中的体积为________m3。
10.(2023·安徽滁州·校考一模)水平台面上的玻璃槽中装有适量的水,将一边长为20cm的正方体物块轻轻放入水中,如图所示,待其静止时,物块露出水面的高度为6cm,则该物块的密度是________kg/m3。(已知ρ水=1.0×103kg/m3)
11.(2023·安徽六安·校考模拟预测)把体积为1dm3,重为12N的物体放入水中,当它静止时,所受浮力的大小为 _____N。
三、实验题
12.(2023·安徽宿州·安徽省泗县中学校考一模)在阿基米德原理的实验中。
(1)为了方便操作和减小测量误差,最合理的实验步骤顺序是_______;
(2)由图中所给实验数据可知,石块重力为_____N。
13.(2023·安徽滁州·校考一模)在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积。实验数据记录在下表中。
液体种类
实验序号
物体重力G物(N)
弹簧测力计示数F(N)
物体受到浮力F浮(N)
排开液体体积V排(cm3)
水ρ水=1.0g/cm3
1
2
1.5
50
2
1.0
1.0
100
3
0.5
1.5
150
酒精ρ酒精=0.8g/cm3
4
2
1.6
0.4
50
5
1.2
0.8
100
6
0.8
1.2
150
(1)分析表中数据,实验所用物体的重力为______N,第一次实验中物体所受的浮力F浮=______N。
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可初步得出结论:当液体的种类相同时,排开液体的体积越______,浸在液体中的物体受到的浮力越大;分析比较实验序号______可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,液体的密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。
(3)请你计算出第一次实验中物体排开水受到的重力G排=______N。通过比较每次实验中物体受到的浮力和______的关系,即可以验证阿基米德原理。
(4)实验中小明同学观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越______。于是他灵机一动在弹簧测力计下挂一个重5N的物块,如图甲所示;当他把物块浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的读数为4N,他就在4N处对应标上1.0g/cm3的字样;当他把物块浸没在酒精中时,如图丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘的______处对应标上0.8g/cm3字样,聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤.设物块浸没在某液体中时读数为F,液体的密度为ρ,试写出ρ与F的表达式,即ρ=______ 。
14.(2023·安徽滁州·校考一模)小明同学游泳潜水时,感觉潜水越深,耳膜越痛。他关于“液体压强的规律”进行了一系列探究:
他用如图所示的压强计研究液体内部压强的特点,将压强计的橡皮膜置于水中不同深度,调节橡皮膜在水中的方向,得到如下表中所示的数据。
实验
橡皮膜朝向
深度
压强计 U 形管
左液面
右液面
液面高度差
1
朝上
3cm
9cm
12cm
3cm
2
朝左
3cm
9cm
12cm
3cm
3
朝下
3cm
9cm
12cm
3cm
4
朝上
6cm
13.5cm
6cm
5
朝上
9cm
6cm
15cm
9cm
(1)分析表格数据,压强计U形管中液体总体积不变,表格中未记录的数据应为__cm;
(2)用压强计U形管__(选填“左液面”、“右液面”或“液面高度差”)反应出液体压强大小;
(3)由实验__(选填三次实验序号),可得出结论:液体内部的压强随深度的增__而增大;
(4)将同一压强计的金属盒先后放入甲、乙两种液体中,如图甲、乙所示,则这两种液体的密度大小关系是__;
A.甲液体的密度一定小于乙液体的密度
B.甲液体的密度一定等于乙液体的密度
C.甲液体的密度一定大于乙液体的密度
D.无法判断
(5)之后,他取下液体压强计的U形管,将不相容的油和水装入其中,待液体稳定后,液面有明显分界线,测出各段距离如图丙所示,则油的密度为__g /cm3;
(6)小明找到一个长、宽、高分别为 8cm、6cm、6cm的质地均匀长方体木块,分别横放、竖放入装水的烧杯中,静止时如图 (a)、(b)所示。若木块下表面受到的压强分别为 p1、p2,压力分别为F1、F2,则它们的大小关系是:Pp1__p2,F1___F2(以上两空都选填“大于”、“小于”或“等于”);
(7)小明分别在两个烧杯中装入A、B两种不同液体,再将木块分别横放、竖放于两种液体中静止,木块露出液面的高度均为1cm,如图(c)、(d)所示。则 A液体和 B液体的密度之比为__。
四、计算题
15.(2023·安徽马鞍山·校考一模)如图所示,一正方体物块边长为10cm,漂浮于底面积为200cm2、盛有5L水的圆柱形容器中,有 的体积露出水面,ρ水=1.0×103kg/m3。
(1)求物块受到的浮力;
(2)用力F竖直向上作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为4cm并保持静止,求此时力F的大小;
(3)求物块浸没时,水对容器底部的压强。
16.(2023·安徽滁州·校考一模)如图甲所示,水平桌面上放置一圆筒,筒内装有适量的水。弹簧测力计下悬挂一圆柱体,从液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液体深度h的关系如图乙所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是多少N?
(2)圆柱体的密度为多少kg/m3?
(3)圆柱体刚好浸没时,下底面所受水的压力为多少N?
17.(2023·安徽安庆·校考一模)有一个用超薄超硬度材料制成的圆柱形容器,下端封闭上端开口,底面积S=250cm2,高度h=10cm,如图甲所示:另有一个实心匀质圆柱体物块,密度ρ=0.8×103kg/m3,底面积S1=150cm2,高度与容器高度相同,如图乙所示。(已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,且g取10N/kg计算)
(1)现将圆柱体物块竖直放置容器内,则物块对容器底部的压强是多大?
(2)再向容器内缓慢注入水,圆柱体物块不会倾斜,当圆柱体对容器底的压力刚好为零时,试计算注入水的深度?
(3)在第(2)问叙述的情景中,水对容器底部的压强是多大?
18.(2023·安徽亳州·校考一模)如图甲所示,水平台面上有一底面积为50cm2的圆柱形薄壁容器,装有适量的水,水深15cm。将一长方体物块悬挂在弹簧测力计上,缓慢浸入水中,弹簧测力计的示数F与长方体浸入水中的深度h的关系图像如图乙所示。水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)物块的密度;
(2)物块浸没时水对容器底部压强。
19.(2023·安徽马鞍山·校考一模)如图所示,是使用汽车从湖水中打捞重物的示意图.汽车通过定滑轮牵引水下一个圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车以恒定的速度向右运动。图乙是此过程中汽车拉动重物的拉力F随时间变化的图象。设时汽车开始提升重物,忽略水的阻力、绳重和滑轮的摩擦,高度足够,不考虑重物被拉过滑轮,(绕过定滑轮的绳子的两端对物体的作用力大小相同),。求:
(1)圆柱形重物在露出水面之前所受到的浮力;
(2)圆柱形重物的密度。
20.(2023·安徽安庆·统考一模)将重为6N、长为0.1m的正方体物块轻轻地放入一柱形容器中,使它静止于容器底部(正方体物块的底部与容器底部不密合)。则:
(1)正方体物块的密度是多少?
(2)现在向容器里注水,如图所示,当容器中水的深度h=2cm时,此时正方体物块受到的浮力是多大?
(3)继续向容器中注水,物块对容器底部的力恰好为0时,容器内的水对容器底部的压强是多少?
21.(2023·安徽滁州·校考一模)图甲是一盛有水的圆柱形容器,现置于水平桌面上,容器内水深为0.3m,容器的底面积为0.04m2,图乙是一质量均匀的塑料球,密度为0.2×103kg/m3(g取10N/kg)。求:
(1)容器中水的质量;
(2)距容器底部0.1m处A点液体的压强;
(3)把塑料球放入该容器中,用了16N的力恰好使其完全浸没在水中,塑料球的重力多大?
22.(2023·安徽合肥·合肥38中校考一模)如图甲所示,是一根弹簧在弹性限度内受到的拉力与它的伸长量之间关系的图像。在这个弹簧的下面挂一个正方体物块A,弹簧的伸长量为7.2cm;此时再将物块A浸没到水平放置的柱形水槽内水中(如图乙所示),弹簧的伸长量为2.4cm。若水槽的底面积为4×10-3m2,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)物块A浸没在水中时受到的浮力F浮;
(2)物块A的密度ρ物;
(3)水槽底部受到水的压强的增加量Dp。
23.(2023·安徽合肥·统考一模)如图,小邢将底面积为5×10-3m2的圆柱形容器放在水平面上,用细线把体积为5×10-4m3的长方体冰块拴在容器底部,往容器中加水至水深为30cm(容器足够高,不计细线质量,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ冰=0.9×103kg/m3,g=10N/kg)。求:
(1)冰块的质量m冰;
(2)冰块未熔化时,细线对冰块的拉力大小F拉;
(3)当冰块完全熔化变成水后,水对容器底的压强大小的变化量Δp。
24.(2023·安徽滁州·统考一模)如图甲所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.6N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮﹣h的图像(如图乙所示)。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)圆柱体的高度;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数;
(3)圆柱体的密度。
25.(2023·安徽黄山·统考一模)我国第三艘航空母舰“福建舰”,于2022年6月17日下水,它是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航空母舰,满载排水量为8×104t,最底部距海面的竖直距离约为20m,搭载的将是歼-35隐形战斗机,它的最大时速可达2.1马赫(相当于714.6m/s),重量达3×105N。海水的密度取1.0×103kg/m3。求:
(1)“福建舰”满载时受到的浮力F;
(2)“福建舰”满载时最底部受到海水的压强p;
(3)一架歼-35隐形战斗机从甲板上弹射起飞后,“福建舰”排开海水的体积的改变量。
26.(2023·安徽合肥·统考一模)某物理兴趣小组利用弹簧测力计、金属块、细线、纸、笔以及水和煤油等器材,将弹簧测力计改装成一支密度计。具体的做法是:在弹簧测力计下面挂一个大小适度的金属块,分别将金属块浸没在水和煤油中,金属块静止时弹簧测力计示数,如图所示,在弹簧测力计刻度盘上标上密度值。再将金属块分别浸没在不同的校验液体中,重复上述操作,反复校对检验。这样就制成一支能测定液体密度的“密度计”了,(g取10N/kg;ρ水=1.0×103kg/m3,ρ煤油=0.8×103kg/m3)。请你解决下列问题:
(1)求该金属块的密度;
(2)请利用所学过的物理知识,从理论上分析推导出待测液体的密度值和弹簧测力计示数之间的关系式,并判断该物理兴趣小组改装的密度计刻度分布是否均匀?
27.(2023·安徽蚌埠·统考一模)如图所示,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好浸没在水中,细线被拉直。已知A重6N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为3∶5。求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)细线对A的拉力;
(2)A的密度;
(3)B对容器底部的压力。
28.(2023·安徽淮北·统考一模)如图所示,棱长为10cm的正方体浸没在某液体,,,求:
(1)该正方体所受浮力;
(2)液体密度;
(3)上表面距离液面的深度h。
29.(2023·安徽芜湖·统考模拟预测)如图所示,用细绳将一物体系在装有水的薄壁柱形容器底部,物体浸没在水中,所受浮力为10N,容器底面积为50cm2。不计绳重,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。
(1)若细绳对物体的拉力为4N,求物体的密度;
(2)若剪断细绳,水面稳定后,求水对容器底部压强的变化量。
30.(2023·安徽阜阳·统考一模)如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器内盛有一定量的水,将一重力为6N的木块A放入水中,再将另一重力为2N的合金块B放在木块A的上方,此时木块A恰好有的体积浸入水中(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)此时木块A受到的浮力大小;
(2)木块A的密度;
(3)若取走合金块B,水对容器底部压强的变化量。
31.(2023·安徽宿州·校考模拟预测)如图所示,边长为10cm的正方体木块漂浮在液面上,木块的质量为0.6kg,当木块静止时正好有的体积露出液面之外。求:
(1)画出木块所受力的示意图(木块重心O已画出);
(2)木块下表面受到液体的压力;
(3)液体的密度。
32.(2023·安徽合肥·合肥市第四十五中学校考一模)现有一氢气球载有800N货物匀速下降,氢气球与货物所受浮力恒为500N,若氢气球抛出一些货物就可以匀速上升。(气球自身重力不计,气球上升或下降时所受阻力大小不变,g取10N/kg)求:
(1)气球所受阻力f?
(2)气球抛出多少N货物才能匀速上升?
33.(2023·安徽滁州·校联考模拟预测)如图所示,小明同学利用一把标准的刻度尺、底面积为300cm2的大圆柱形容器、底面积为100cm2的平底烧杯、细线和水等器材测量出某金属块的质量及其密度。他的实验操作如下:
①在圆柱形容器中装有适量的水,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的水中,烧杯静止时容器中水的深度H1为12cm,如图甲所示。此时,烧杯处于漂浮状态。
②将待测金属块用细线吊在烧杯底部(金属块与烧杯底部不接触且不计细线的质量与体积),当烧杯和金属块保持静止时,测此时烧杯露出水面的高度h1为5cm,容器中水的深度H2为18cm,如图乙所示。(g取10N/kg;ρ水=1.0×103kg/m3)
③将金属块轻放在烧杯中,烧杯再次保持静止时,其露出水面的高度h2为2cm,如图丙所示。
求:
(1)金属块的质量;
(2)金属块的密度大小。
参考答案:
1.B
【详解】A.A重6N,B受到的浮力为8N,因为A、B体积相同,所以受到的浮力相同,A受的浮力;A、B密度之比为3:5可知
解得
故A正确,不符合题意;
B.细线对A的拉力
故B错误,符合题意;
C.A的体积
A的密度为
故C正确,不符合题意;
D. ,B受到的浮力为8N ,细线的拉力为2N,故B对容器底部的压力为0,故D正确,不符合题意。
故选B。
2.B
【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,再根据分析解答.
【详解】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,根据知甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强,故CD正确.
【点睛】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.
3.A
【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。
4.B
【详解】A B.因为球在A液体中处于漂浮状态,则有
在B液体中处于悬浮状态,则有
所以
故B正确,A错误;
C D.同一个球在A液体中处于漂浮状态,在B液体中处于悬浮状态,所以在两液体中的浮力
即球在A液体中受到的浮力等于在B液体中受到的浮力,故CD错误。
故选B。
5.D
【详解】A.完全相同的两个物体在甲液体处于漂浮,在乙液体中处于悬浮,两个小球受到的浮力:F浮甲=F浮乙=G,根据阿基米德原理可知G排甲=G排乙,根据G=mg可知排开液体的质量m甲=m乙,故A错误;
BD.物体在甲液体中处于漂浮,ρ甲>ρ物,在乙液体中处于悬浮,ρ乙=ρ物,ρ甲>ρ乙,两液面相平,根据p=ρgh可知p甲>p乙,两个相同的柱形容器底面积相同,根据F=pS可知液体对容器底部的压力关系是F甲>F乙,故B错误,D正确;
C.甲中物体排开液体的体积较少,两液面相平,说明原来甲中液体的体积较大,V甲>V乙,由ρ甲>ρ乙,根据m=ρV可知原来两种液体的质量关系m甲>m乙,两个相同的柱形容器,质量相同,两个相同的物体,放入液体中,容器、物体和液体的总质量关系m总甲>m总乙,根据G=mg得到G总甲>G总乙,两个相同的柱形容器底面积相同,根据得到容器对地面的压强p甲′>p乙′,故C错误.
6.D
【详解】A.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,木块排开水的体积变小,容器内水的深度变小,由p=ρgh可知,甲中水对容器底部的压强大于乙中水对容器底部的压强,容器的底面积不变,由F=pS可知甲中水对容器底部的压力大于乙中水对容器底部的压力,故A错误;
BC.因木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以木块的重力
图甲中绳子的拉力
甲图中木块受到的浮力与拉力之比
甲、乙两图中,木块受到的浮力之比
故BC错误;
D.图甲中绳子的拉力
木块的重力
甲图中木块受到的拉力与其重力之比
故D正确。
故选D。
7.2.8×103
【详解】由图乙知道,AB段拉力大小不变,此时物块未接触水面,此时钢绳的拉力
F=1400N
以恒定速度下降,处于平衡状态,根据二力平衡条件可得,物块的重力
G=F=1400N
则物块的质量
BC段拉力逐渐减小,说明物块慢慢浸入水中,且浸入水中的体积逐渐变大,受到的浮力逐渐变大,在C点恰好完全浸没,此时钢绳的拉力
F′=900N
则物块受到的最大浮力
F浮=G﹣F′=1400N﹣900N=500N
由F浮=ρ水gV排知道,物块的体积
根据密度公式可知物块的密度
8.38
【详解】根据可知火星的重力加速度
则物体在火星上所受水的浮力
9.2.5×10﹣4
【详解】依题意得,溢出水的重力
由阿基米德原理得,木块受到的浮力
由可知,木块排开水的体积
10.0.7×103
【详解】正方体物块轻轻放入水中,当其静止时,处于漂浮状态,则
F浮=G物
ρ水gV排=ρ物gV物
ρ水gSh浸=ρ物gSh
11.10
【详解】由阿基米德原理可知,当物体浸没在水中,受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N<12N
根据浮沉条件可知:物体会下沉,受到的浮力
F浮=10N
12. ABDC 3.8
【详解】(1)[1]实验时,先测出空桶的重力,然后测出物体的重力,将物体浸没在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,根据
F浮=G-F示
得出受到的浮力,最后测出小桶和水的总重力,比较计算出的浮力与小桶和水的总重力的关系,得出实验结论,因此合理的实验步骤是ABDC。
(2)[2]由BC可知,小桶中水的重力,即排开液体受到的浮力
F浮=G水=2.6N-1.2N=1.4N
对D图受力分析可知,弹簧测力计的示数
F示=G-F浮=2.4N
则石块的重力
G=F示+F浮=2.4N+1.4N=3.8N
13. 2 0.5 大 1、4或2、5或3、6 0.5 物体排开水受到的重力 小 4.2
【详解】(1)[1] [2]由表格中数据知道,物体的重力为2N,第一次实验中弹簧测力计的示数为1.5N,由称重法知道,物体所受的浮力为
F浮=G-F=2N-1.5N=0.5N
(2)[3]分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6),液体的种类相同(液体密度相同),排开液体的体积越大,浮力越大。
[4] 根据表格数据知道,需要分析1、4或2、5或3、6实验序号,满足当排开液体的体积相同时,水的密度较大,则在水中受到的浮力较大。
(3)[5]由阿基米德原理知道,物体排开水受到的重力为
G排=m排g=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×50×10-6m3=0.5N
[6]由阿基米德原理知道,通过比较每次实验中物体受到的浮力和物体排开水受到的重力的关系,即可以验证阿基米德原理。
(4)[7]由知道,物体浸没时排开水的体积和本身的体积相等,所以将同一个物体浸没在密度越大的液体中时受到的浮力变大,根据F浮=G-F′知道,弹簧测力计的示数越小。
[8]当他把物块浸没在水中时,受到的浮力
F浮水=G-F′=5N-4N=1N
根据阿基米德原理知道
1N=ρ水gV排-----①
当他把物块浸没在酒精中时,受到的浮力
F浮酒=ρ酒gV排=0.8ρ水gV排----②
因两者排开液体的体积相等,所以,由①②两式相比知道
F浮酒=0.8N
此时测力计的示数
F示′=G-F浮酒=5N-0.8N=4.2N
即应在弹簧测力计的4.2N处标上0.8g/cm3
[9]在某液体中时读数为F,则受到的浮力是
----- ③
由①③知道,ρ与F的表达式
14. 7.5 液面高度差 1、4、5 大 A 0.8 小于 等于 21∶20
【详解】(1)[1]分析表格数据,由于压强计U形管中液体总体积不变,U形管的内径相同,分析表格数据发现,U形管中液体长度始终保持
9cm+12cm=6cm+15cm=21cm
所以表格中未记录的数据应为
21cm-13.5cm=7.5cm
(2)[2]实验中运用转换法,将不易测量的液体内压强的大小转化为U形管中左右液面高度差。
(3)[3]实验中要探究液体内部的压强与深度关系,应运用控制变量法,控制探究的液体种类相同,橡皮膜朝向相同,改变橡皮膜所处深度,观察U形管中左右液面高度差,故选择1、4、5三次实验数据。
[4]观察表格中1、4、5三次实验数据发现,橡皮膜所处深度越深,U形管中左右液面高度差越大,即液体压强越大,所以可得结论:同种液体中,液体内部的压强随深度的增加而增大。
(4)[5]观察甲、乙两图发现,甲图中橡皮膜所处深度深,乙图中橡皮膜所处深度浅,两图中U形管中左右液面高度差相同,即液体压强相同,由液体压强公式p=ρgh可得,甲图中液体密度小,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(5)[6]观察丙图发现,在分界面以上水的深度为8cm,油的深度为
8cm+2cm=10cm
由于液体稳定,所以在分界面处油和水的压强相等,由液体压强公式p=ρgh可得
即
解得
(6)[7][8]观察(c)、(d)两图发现,木块漂浮在水面上,由物体沉浮条件可知,漂浮时,物体受到浮力等于物体的重力,所以木块在两个烧杯中受到浮力相同,由浮力产生原因可知,木块底部受到水的压力相同,故
F1=F2
观察(c)、(d)两图发现,木块在(c)图中横放底面积大,木块在(d)图中竖放底面积小,由压强公式可知
p1
则木块在(d)图中浸入液体中的体积
由于木块漂浮在两种液体中,由物体沉浮条件可知,漂浮时,物体受到浮力等于物体的重力,所以木块在两个烧杯中受到浮力相同,由阿基米德原理可得
即
解得
15.(1)7.5N;(2)1.5N;(3)3×103Pa
【详解】解:(1) 正方体物块的体积
由正方体物块有 的体积露出水面可知,物体排开水的体积
该物块受到的浮力
(2) 因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,物体的重力
使物块露出水面的高度为4cm并保持静止,此时物体排开水的体积
此时该物块受到的浮力
使物块保持静止时,物体受到竖直向上的拉力、竖直向上的浮力和竖直向下的重力,根据力的平衡条件可得
所以
(3) 物块浸没时水的深度
则水对容器底部的压强
答:(1) 物块受到的浮力为7.5N;
(2) 用力F竖直向上作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为4cm并保持静止,此时力F的大小为1.5N;
(3) 物块浸没时,水对容器底部的压为3×103Pa。
16.(1)8N;(2);(3)8N
【详解】解:(1)由图象知,当h=0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力,所以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)圆柱体的体积
圆柱体的密度
(3)由浮力产生的原因可得
F浮=F下表面-F上表面
当圆柱体刚好全部浸没时F上表面=0N,所以,此时圆柱体下表面受到水的压力
F下表面=F浮=8N
答:(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是8N;
(2)圆柱体的密度为;
(3)圆柱体刚好浸没时,下底面所受水的压力为8N。
17.(1)800Pa;(2)0.08m;(3)800Pa
【详解】解:(1)因为容器底是水平放置,所以对容器压力
F=G=mg=ρVg=ρS1hg=0.8×103kg/m3×150×10-4m2×0.1m×10N/kg=12N
物块对容器底部的压强
(2)当圆柱体对容器底的压力刚好为零时,圆柱体刚好漂浮状态。所以
F浮=G=12N
圆柱体排开液体体积
圆柱体浸入水中的深度
(3)水对容器底部的压强
p2=ρ水gh1=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
答:(1)物块对容器底部的压强是800Pa;
(2)注入水的深度是0.08m;
(3)水对容器底部的压强800Pa。
18.(1)2.25×103kg/m3;(2)2.3×103Pa
【详解】解:(1)由图乙得,物块的重力为9N,物块浸没在水中时,物块受到的拉力为5N,则物块浸没在水中受到的浮力
由阿基米德原理得,物块的体积为
物块的密度为
(2)物块浸没时水的深度增大
此时对容器底部压强
答:(1)物块的密度2.25×103kg/m3;
(2)物块浸没时水对容器底部压强2.3×103Pa。
19.(1)500N;(2)8×103kg/m3
【详解】解:(1)根据题意及图象乙可知,第60秒开始,汽车拉动重物的拉力F不变,可知重物的重力G=4000N;重物露出水面前,汽车的拉力F=3500N;故重物浸没时受到的浮力
F浮=G-F=4000N-3500N=500N
(2)由F浮=ρ水gV排可知,重物的体积
重物的质量
圆柱形重物的密度
答:(1)圆柱形重物在露出水面之前所受到的浮力为500N;
(2)圆柱形重物的密度为8×103kg/m3。
20.(1);(2)2N;(3)600Pa
【详解】解:(1)物体的质量为
物体的体积为
物体的密度为
(2)物体的底面积
S=0.1m×0.1m=0.01m2
物体底部受到液体的压强为
物体底部受到液体的压力
F=pS=200Pa×0.01m2=2N
所以物体所受浮力为
F浮=F向上-F向下=2N-0N=2N
(3)当物块对容器的压力恰好为0N时,浮力为
F浮=G=6N
根据阿基米德原理得到物体排开液体的体积
容器中水的深度为
水对容器底部的压强为
答:(1)正方体物块的密度是0.6×103kg/m3;
(2)现在向容器里注水,如图所示,当容器中水的深度h=2cm时,此时正方体物块受到的浮力是2N;
(3)继续向容器中注水,物块对容器底部的力恰好为0时,容器内的水对容器底部的压强是600Pa。
21.(1)12kg;(2)2000Pa;(3)4N。
【详解】(1)根据题意知道,容器中水的体积是
由知道水的质量是
(2)因为容器内水深为0.3m,所以距容器底部0.1m处A点液体的压强是
(3)设塑料球的体积为V′,则其在该容器中完全浸没在水中时受到的浮力是
塑料球的重力是
又因为用了16N的力恰好使塑料球完全浸没在水中,此时对塑料球受力是
即
整理可得
代入数据得
解得塑料球的体积是V′=2×10-3 m3。
由可知塑料球的质量是
所以塑料球的重力是
答:(1)容器中水的质量12kg。
(2)距容器底部0.1m处A点液体的压强。
(3)把塑料球放入该容器中,用了16N的力恰好使其完全浸没在水中,塑料球的重力4N。
【点睛】本题考查的是密度公式、液体压强公式及阿基米德原理的综合运算,是一道综合题,考查
的知识点较多,但难度不大。
22.(1)1.2N;(2)1.5×103kg/m3;(3)300Pa
【详解】解:(1)由图甲可知,弹簧的伸长量为7.2cm时,弹簧受到的拉力为1.8N,因此弹簧下面所挂物体A的重力
G=1.8N
将物块A浸没到水中弹簧的伸长量为2.4cm,由图甲可知,此时弹簧受到的拉力
F=0.6N
故正方体A浸没在水中受到的浮力
F浮=G-F=1.8N-0.6N=1.2N
(2)物块A浸没在水中时,排开水的体积等于A的体积,由F浮=ρ液gV排可得,物体A的体积为
由
G=mg=ρgV
可得,A的密度
(3)A浸没在水中时,水的深度增加量
水槽底部受到水的压强的增加量
Dp=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa
答:(1)物块A浸没在水中时受到的浮力F浮为1.2N;
(2)物块A的密度ρ物为1.5×103kg/m3;
(3)水槽底部受到水的压强的增加量Δp为300Pa。
23.(1)0.45kg;(2)0.5N;(3)100Pa
【详解】解:(1)长方体冰块的体积V=5×10-4m3,冰的密度ρ冰=0.9×103kg/m3,所以冰块的质量为
m冰=ρ冰V=0.9×103kg/m3×5×10-4m3=0.45kg
(2)冰块浸没在水中,排开水的体积为
V排=V=5×10-4m3
冰块浸没时受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N
冰块的重力为
G=m冰g=0.45kg×10N/kg=4.5N
冰块在浮力、重力和绳子拉力的作用下平衡,所以绳子的拉力为
F拉=F浮-G=5N-4.5N=0.5N
(3)由于冰的密度小于水的密度,所以冰熔化为水的过程中,质量不变,体积变小,体积的减小量为
水面降低的高度为
当冰块完全熔化变成水后,水对容器底的压强大小的变化量为
答:(1)冰块的质量为0.45kg;
(2)冰块未熔化时,细线对冰块的拉力大小0.5N;
(3)当冰块完全熔化变成水后,水对容器底的压强大小的变化量为100Pa。
24.(1)20cm;(2)3N;(3)3×103kg/m3
【详解】(1)由乙图可知,圆柱体下表面浸入水中的深度大于20cm时,所受浮力一直保持1.2N不变,可知圆柱体浸入水中的深度为20cm时,恰好全部浸没于水中,圆柱体的高度为20cm;
(2)由图乙可知圆柱体浸入水中的深度h=10cm处时的浮力F浮=0.6N,根据称重法可知静止时弹簧测力计的示数
F拉=G﹣F浮=3.6N﹣0.6N=3N
(3)圆柱体的质量
由图乙可知,圆柱体全部浸入时圆柱体受到的浮力F浮′=1.2N,由F浮′=ρ水gV排=ρ水gV可得圆柱体的体积
圆柱体的密度
答:(1)圆柱体的高度为20cm;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数为3N;
(3)圆柱体的密度为3×103kg/m3。
25.(1);(2);(3)
【详解】解:(1)根据题意可知,“福建舰”满载时受到的浮力为
(2)根据可知,“福建舰”满载时最底部受到海水的压强为
(3)根据题意可知,“福建舰”排开海水的体积的改变量
答:(1)“福建舰”满载时受到的浮力F为;
(2)“福建舰”满载时最底部受到海水的压强p为;
(3)一架歼-35隐形战斗机从甲板上弹射起飞后,“福建舰”排开海水的体积的改变量为。
26.(1);(2)见解析
【详解】解:(1)根据称重法测浮力F=G-F浮和阿基米德原理有
①
②
由①②得
根据密度公式可得金属块的密度
(2)由②可得
故待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系
③
可知与为一次函数关系,则改装的密度计刻度是均匀的。
答:(1)该金属块的密度是4×103kg/m3;
(2)待测液体的密度值和弹簧测力计示数之间的关系式是,该物理兴趣小组改装的密度计刻度分布是均匀。
27.(1)2N;(2);(3)0
【详解】解:(1)已知A、B的体积相同,都浸没在水中,则A、B排开水的体积相等,根据阿基米德原理可得A受到的浮力
A在重力、拉力和浮力的共同作用下刚好完全浸没入水中,细线被拉直,根据力的合成可得细线对A的拉力为
(2)根据可得,A的体积
则A的密度
(3)由题知,A、B密度比为
体积比为
所以重力之比
已知GA=6N,所以
根据力的作用的相互性可得,细线对B的拉力
F拉B=F拉A =2N
方向竖直向上则B对容器底部的压力
答:(1)细线对A的拉力是2N;
(2)A的密度为;
(3)B对容器底部的压力为0。
28.(1)12N;(2)1.2×103kg/m3;(3)0.05m
【详解】解:(1)由浮力产生原因得,物体受到的浮力为
(2)物体浸没在液体中,物体排开液体的体积
由阿基米德原理得
(3)上表面受到向下的压强
由得,上表面距离液面深度
答:(1)该正方体所受浮力为12N;
(2)液体密度为1.2×103kg/m3;
(3)上表面距液面的深度为0.05m。
29.(1)0.6×103kg/m3;(2)800Pa
【详解】解:(1)由阿基米德原理可知,物体浸没在水中时物体的体积
此时物体受到重力、拉力和浮力作用处于静止状态,则物体的重力为
G=F浮-F=10N-4N=6N
则物体的密度为
(2)物体的密度小于水的密度,将细线剪断后,静止时物体漂浮,此时物体受到的浮力为
漂浮时排开水的体积为
液面下降的深度为
容器底部所受水的压强变化量为
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
答:(1)若细绳对物体的拉力为4N,物体的密度为0.6×103kg/m3;
(2)若剪断细绳,水面稳定后,水对容器底部压强的变化量为800Pa。
30.(1)8N;(2)0.6×103kg/m3;(3)200Pa
【详解】解:(1)由图可知,A物体的重力为,B物体的重力为,A、B整体漂浮在水面上,则此时木块A受到的浮力为
(2)由阿基米德原理可知,此时木块A排开水的体积为
所以木块A的体积为VA满足
故
根据公式
可知木块A的密度为
(3)容器底部面积为
因为容器为柱形容器,A、B整体漂浮在水面上,所以水对容器底的压力等于A、B及水的重力之和,若取走B,水对容器底部压力减小量为
所以取走B,水对容器底部压强的减小量为
答:(1)此时木块A受到的浮力大小为8N;
(2)木块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)若取走合金块B,水对容器底部压强的变化量为200Pa。
31.(1);(2)6N;(3)0.9×103kg/m3
【详解】解:(1)木块静止漂浮在水面上,受到重力和浮力大小相等,如图所示:
(2)木块漂浮在液面上,受到的浮力
F浮=G=mg=0.6kg×10N/kg=6N
木块漂浮,上表面受到液体的压力为零,根据浮力产生的原因F浮=F下-F上知木块下表面受到液体的压力
F下=F浮=6N
(3)根据F浮=ρ液gV排可知液体的密度
答:(1);
(2)木块下表面受到液体的压力为6N;
(3)液体的密度为0.9×103kg/m3。
32.(1)300N;(2)600N
【详解】解:(1)气球受到的阻力与气球的运动方向相反,氢气球载有800N货物匀速下降时,受竖直向下的重力、竖直向上的阻力和竖直向上的浮力三个力作用而平衡,则有
则气球所受阻力为
(2)抛出货物后,气球匀速上升时,受竖直向下的重力、竖直向下的阻力和竖直向上的浮力三个力作用而平衡,则有
抛出货物后,氢气球的重力为
故气球抛出货物的重力为
答:(1)气球所受阻力为300N;
(2)气球抛出600N货物才能匀速上升。
33.(1)1.8kg;(2)6×103kg/m3
【详解】解:(1)比较分析甲、乙两图可知,两种情况下,烧杯都处于漂浮状态,受到的浮力都等于各自受到的重力,则甲、乙两图中烧杯受到的浮力的变化量等于金属块受到的重力。
甲、乙两图中浮力的变化量
则该金属块受到的重力为
该金属块的质量
(2)比较分析乙、丙可知,两种情况下,烧杯都处于漂浮状态,烧杯和金属块的总质量不变,则两种情况下烧杯和金属块所受的总浮力不变,那么乙图中金属块受到的浮力等于乙和丙图中两次烧杯受到的浮力之差。所以图乙中金属块受到的浮力为
再由公式
得金属块的体积
则金属块的密度为
答:(1)金属块的质量为;
(2)金属块的密度为。
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