初中物理人教版八年级下册第十二章 简单机械12.1 杠杆优秀同步测试题
展开1.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.只有浮在液体表面上的物体才受到浮力
B.只要下沉的物体就不会受到浮力
C.一切浸入液体中的物体(其下表面未与容器底紧密接触)都受到液体对它施加竖直向上的浮力
D.浮力的方向不一定都是竖直向上的
【答案】C
【解析】A.在液体中悬浮和下沉的物体也受到浮力,故A错误;
B.下沉的物体也受到浮力,物体之所以下沉,是因为受到的重力大于浮力,故B错误;
C.一切浸入液体中的物体(其下表面未与容器底紧密接触),只要它排开一定体积的液体,他就一定受到液体对它施加的竖直向上的浮力,故C正确;
D.浮力的方向一定都是竖直向上的,故D错误。
故C。
2.2020年,洪水肆虐,水位不断升高,关于桥墩在河水中所受浮力的情况,下列说法正确的是( )
A.水中桥墩不受浮力作用B.水中桥墩所受浮力减小
C.水中桥墩所受浮力增大D.水中桥墩所受浮力不变
【答案】A
【解析】浮力产生的根本原因是物体在液体或气体中上下表面受到的压力差,桥墩在水中时,由于下表面深埋在泥土中,所以向上的压力为0,所以浮力为0,故A正确。
故选A。
3.把一重为10N的铁块用细线系在弹簧测力计下浸没在水中,如图所示,静止时弹簧测力计的示数为7N,则铁块所受的浮力为( )
A.10NB.7NC.3ND.17N
【答案】C
【解析】对物体进行受力分析,如图所示:
根据二力平衡条件可知,物体在水中所受的浮力为
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
4.如图所示,浸没在液体中的物体受到浮力的作用,F浮等于( )
A.F浮=F向下B.F浮=F向上C.F浮=F向上−F向下D.F浮=F向下−F向上
【答案】C
【解析】浮力是物体受到液体对物体所有压力的合力,由于物体左右两面在液体中受到的压力为
由于物体左右两面的深度相同、面积相等、液体密度相同,所以左、右两面受到的压力相等,两面受到液体压力的方向相反,两压力作用在同一条直线上,也作用在同一物体上,故这两个压力是一对平衡力,所以这两个压力的合力为0N;物体前、后两面的深度相同、面积相等、液体密度相同,所以前后两面受到的压力相等,两面受到液体压力的方向相反,两压力作用在同一条直线上,也作用在同一物体上,故这两个压力是一对平衡力,所以这两个压力的合力为0N;物体下表面受到的压力是向上的,上表面受到的压力是向下的,这两个压力方向是相反的,下表面的深度比上表面的深度大、受力面积相等、液体密度相同,所以下表面受到的向上的压力大于上表面受到的向下的压力,所以这两个压力的合力就是浮力为
故选C。
5.如图所示,a、b是自由移动的物体,c、d是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则a、b、c、d四个物体中受到浮力作用的物体是______。
【答案】a、b、d
【解析】物体在液体中因为上下表面的压力差而产生浮力,物体b、a、d上下表面在液体中都受到了压力,而且由于上下表面在液体的深度不同,都会产生压力差,都受到了浮力的作用。c物体下表面没有水,故c没有受到浮力的作用。
6.如图,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中称时示数是15N,浸没在水中时示数是5N,则此物块受到水的浮力为_________N。
【答案】10
【解析】由称重法测浮力可知,物块受到的浮力为
F浮=G-F示=15N﹣5N=10N
7.一同学用弹簧测力计吊着重为15N的正方形金属块,当它完全浸没在水中时,弹簧秤的示数为10N,则金属块受到浮力为______N。若金属块上表面所受水的压力为20N,则金属块下表面所受水的压力为______N。
【答案】 5 25
【解析】[1]金属块受到的浮力
[2]下表面所受水的压力为
知识点2 决定浮力大小的因素
8.下列关于浮力的说法中,正确的是( )
A.在液体中下沉的物体不受浮力
B.浮力的方向总是竖直向下
C.浮力的施力物体是气体或液体
D.物体浸在液体中的体积越大,浮力越大
【答案】C
【解析】A.浸在液体或气体里的物体都受到液体或气体竖直向上托的浮力,在液体中下沉的物体也不例外,故A错误;
B.浮力的方向是竖直向上,故B错误;
C.浸在液体中的物体受到浮力的施力物体是液体,浸在气体中的物体受到浮力的施力物体是气体,故C正确;
D.物体受到的浮力大小不仅与浸在液体中的体积有关,还与液体的密度有关,所以应该说在同种液体中,物体浸在液体中的体积越大,浮力越大,故D错误。
故选C。
9.关于图中所示实验,下列说法正确的是( )
A.可以探究浮力的大小是否跟物体的密度有关
B.可以探究浮力的大小是否跟液体的密度有关
C.可以探究浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关
D.可以探究浮力的大小是否跟物体浸在液体中的体积有关
【答案】D
【解析】AB.探究浮力的大小是否跟物体的密度有关,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变物体(液体)的密度大小,只有一个物体(一种液体),故AB错误;
C.探究浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关,要控制排开液体的体积和密度相同,改变深度大小,由图知,由于液体深度小,故无法完成,故C错误;
D.探究浮力的大小是否跟物体浸在液体中的体积有关,控制液体的密度相同,改变物体浸在液体的体积不同,由称重法可知浮力大小,故D正确。
故选D。
10.某兴趣小组在探究物体在水中浸没前受到的浮力的影响因素时,设计了两种方案:方案一:如图甲、乙,改变长方体金属块部分浸入水中深度,比较弹簧测力计示数F甲、F乙,并多次实验;方案二:如图甲、丙,将同一长方体金属块分别横放和竖放,部分浸入水中,使浸入部分体积相同,比较弹簧测力计示数F甲、F丙,改变浸入部分的体积做多次实验,通过探究能够得到浮力与浸入部分体积关系的方案是( )
A.两个方案均可以B.只有方案一C.只有方案二D.两个方案均不可以
【答案】A
【解析】方案一:根据阿基米德原理,浮力大小与排开液体的密度和体积有关,故实验中要控制排开液体的密度相同,只改变物体排开液体的体积,记下测力计示数,根据称重法测浮力可知受到的浮力大小;
方案二:如图甲、丙,将同一长方体金属块分别横放和竖放,部分浸入水中(排开液体的密度相同),使浸入部分体积相同,物体所处深度不同,比较弹簧测力计示数F甲、F丙,由称重法可比较受到的浮力大小,故两个方案均可以。
故选A。
11.如图所示,在水桶中装满水,用手把空的饮料罐缓慢地按入水中,在饮料罐浸没之前,越往下按感觉浮力越大,这个实验告诉我们,浮力的大小跟物体排开液体的_________有关。
【答案】体积
【解析】用手把空的饮料罐缓慢地按入水中,在饮料罐浸没之前,越往下按,它排开水的体积越大,越往下按感觉浮力越大,这个现象告诉我们,浮力的大小跟排开液体的体积有关。
12.将一块重为的金属块挂在弹簧测力计下缓慢浸入水中,弹簧测力计的示数如图所示,图甲中金属块受到的浮力大小等于______N,图乙中金属块受到的浮力比图甲中金属块受到的浮力______(选填“大”或“小”)。
【答案】 0.2 大
【解析】[1]根据图示可知,,,则图甲中金属块受到的浮力
[2]图乙中金属块受到的浮力
由计算可知,图乙中金属块受到的浮力比图甲中金属块受到的浮力大,即。
13.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:
①可能跟物体浸入液体的深度有关;
②可能跟物体的重力有关;
③可能跟物体的体积有关;
④可能跟物体浸入液体的体积有关;
⑤可能跟液体的密度有关。
为了验证上述猜想,李明做了如右图所示的实验:他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:
(1)铁块从位置1→2→3的过程中,弹簧测力计的示数_____,说明铁块受到的浮力_____;从位置3→4的过程中,弹簧测力计的示数_____,说明铁块受到的浮力_____;(均选填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)通过铁块在位置1﹣2﹣3的实验可以验证上述猜想_____是正确的,铁块在从位置3﹣4得出的结论是_____。
【答案】 变小 变大 不变 不变 ④ 见解析
【解析】(1)[1][2]铁快从位置1→2→3的过程,浸入液体中的体积变大,测力计的示数变小,说明铁块受到的浮力变大。
[3][4]铁块从位置3→4的过程,铁块完全浸没,测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变。
(2)[5]由(1)可知,浮力大小与浸入液体中的体积有关,浸没在液体中的物体,浮力大小与浸入液体中的深度无关,由此可知,猜想④是正确的。
[6]铁块在从位置3→4可知,排开的液体的体积不变,液体的密度不变,深度变大,浮力不变,故得出的结论是物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关。
[能力提升练]
14.下列四幅图中,利用浮力升空的物体是( )
A. 风筝上天B. 热气球升空
C. 火箭发射D. 飞机起飞
【答案】B
【解析】A.风筝是利用风筝上下方空气的流速不同产生的升力升空的,故A不符合题意;
B.热气球里热空气的密度小于空气的密度,使气球受到的浮力大于气球的重力,因而能升空,故B符合题意;
C.火箭升空靠气体的反冲作用而获得动力,故C不符合题意;
D.飞机是利用机翼上下方空气的流速不同产生的升力升空的,故D不符合题意。
故选B。
15.将体积相同、形状不同的铅块、铜块、铁块浸没在水中不同深度的地方,则( )
A.铅块受到的浮力小,因为它的密度大体积小
B.铁块受到的浮力大,因为它的密度小体积大
C.铅块、铜块、铁块受到浮力一样大
D.因素太多,无法判断
【答案】C
【解析】由题知,体积相等的铅块、铜块、铁块完全浸入水中,排开水的体积相同,而
F浮=ρ液gV排
可知铅块、铜块、铁块受浮力一样大。
故选C。
16.探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中,受到浮力的大小必为0.3N
B.利用甲、乙可以得出同一物体浸入水中深度越深,所受浮力越小的结论
C.利用乙、丙可以得出在同种液体中,物体密度越大所受浮力越大的结论
D.利用丙、丁可以初步得出同一物体浸没在密度越大的液体中所受浮力越大的结论
【答案】D
【解析】A.金属块a浸没在水中,受到的浮力为
F浮=G﹣F拉=1.6N﹣1N=0.6N
故A错误;
B.根据F浮=G﹣F拉可知:金属a在甲中受到的浮力为
F浮=G﹣F拉=1.6N-1.3N=0.3N
所以利用甲、乙可以得出同一物体浸入水中排开液体体积越大,所受浮力越大的结论,故B错误;
C.乙和丙中,a和b的体积不同,没有控制体积相同,所以利用乙、丙不可以得出在同种液体中,物体密度越大所受浮力越大的结论,故C错误;
D.根据F浮=G﹣F拉可知:塑料块b在水中受到的浮力大,所以利用丙、丁可以初步得出同一物体浸没在密度越大的液体中所受浮力越大的结论,故D正确。
故选D。
17.如图所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于静止状态,它的上表面受到的压力为1.8N,下表面受到的压力为3N,则该物体受到的浮力大小为 _____N;如将物体再下沉5cm,其上表面受到的压强增大_____Pa,此时其上表面受到液体的压力变为3N,则下表面受到的压力为_____N。(物体没有接触容器底)
【答案】 1.2 500 4.2
【解析】[1]由浮力产生的原因可知,该物体受到的浮力为
F浮=F下-F上=3N-1.8N=1.2N
[2]如将物体再下沉5cm,其上表面受到压强的增大量为
Δp=ρgΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣2m=500Pa
[3]因长方体浸没时排开水的体积不变,所以,由F浮=ρgV排可知,物体再下沉5cm后,受到的浮力仍为1.2N不变,若此时其上表面受到液体的压力变为3N,则下表面受到的压力为
F下′=F浮+F上′=1.2N+3N=4.2N
18.如图所示,圆柱形容器内装有一定量的水,边长为0.1米的正方体木块漂浮在水面上,木块的下表面距离水面0.05米,则木块下表面处受到水的压强为___________帕,下表面受到水的压力为_____________牛。若在水杯中再加入同样多的水,水不溢出,则木块下表面受到水的压强将_____________。(选填“变大”、“变小”或“不变”)
【答案】 490 4.9 不变
【解析】[1]根据题意知道,木块的下表面所处深度
h=0.05m
木块的下表面受水的压强
p=ρgh=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.05m=490Pa
[2]木块的底面积
S=0.1m×0.1m=0.01m2
由 知道,木块的下表面受水的压力
F=pS=490Pa×0.01m2=4.9N
[3]木块受到的浮力
F浮=F下表面-F上表面=4.9N-0N=4.9N
若在水杯中再加入同样多的水,木块还处于漂浮,浸入水中的深度不变,由知道,木块下表面受到水的压强不变。
19.如图所示,将一长方体物块竖直放置在水中,它恰好能悬浮在水中,物块的上、下表面所受水的压强差为p1,物块的上、下表面所受水的压力差为F1;.现将此长方体物块水平放置在水中,它在水中的最终状态如图所示,物块的上、下表面所受水的压强差为p2,物块的上、下表面所受水的压力差为F2.则p1______p2,F1______F2,(两空均选填“小于”、“等于”或“大于”)。
【答案】大于 等于
【解析】[1][2]长方体物块仍悬浮在水中,说明受到水的浮力不变等于物块的重力,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体物块上下表面受到水的压力差不变;而长方体物块上下表面受到水的压强差为,竖直放置比水平放置上下表面积小,所以长方体物块上下表面受到水的压强差不相等且p1大于p2;综合上述分析可知,上、下表面压强差p1大于p2,所受水的压力差相等。
20.如图甲所示,下方为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂着的圆柱体。将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体完全浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数与圆柱体下降高度关系的图像如图乙所示,取。则圆柱体受到的最大浮力是______N,圆柱体的高度是_______,当圆柱体刚好全部浸入时,下表面受到的水的压强为______。
【答案】 8 5 500
【分析】本题考查浮力和液体压强的计算。
【解析】[1]从图乙可知,当弹簧测力计的示数为12N时,圆柱体下降的高度为0cm,即此时圆柱体未浸入水中,弹簧测力计的示数即为物体的重力;当弹簧测力计的示数为4N,圆柱体完全浸入水中。根据阿基米德原理,物体浸入水中的体积越大,其排开水的体积就越大,受到的浮力便越大,故当圆柱体完成浸入水中时,其受到的浮力最大。最大浮力
F浮= G物-F示=12N-4N=8N
[2]从图乙可知,圆柱体在空气中下降了5cm后,才浸入水中,而圆柱体刚好完全浸入水中时,下降的总高度为10cm,故圆柱体的高度
h=10cm-5cm=5cm
[3]圆柱体刚好浸入水中时,下表面浸入水中的深度h=5cm,所以其受到水的压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-2cm=500Pa
【点睛】分析图乙时,容易出错的地方是:没分析清楚哪个点是圆柱体的入水点,哪个点是圆柱体刚好浸入水的点。
21.将质量忽略不计的定滑轮固定于烧杯的底部,并注入适量的水.然后把烧杯放到台秤的托盘上,台秤的示数为m1.将质量为m的正方体木块A,通过细绳,绕过定滑轮挂到测力计上,并拉动测力计,使木块浸没水中.将此装置放到台秤的托盘上,如图所示,此时读出台称示数为m2,试用题中已知物理量计算出测力计的拉力F=__________,木块受到的浮力F浮=__________.
【答案】 (m1+2m-m2)g (m2-m1-m)g
【解析】因为是定滑轮,所以木块受到竖直向下拉力的大小等于弹簧测力计示数的大小,对木块进行受力分析可知,木块处于静止状态,竖直方向上:F浮=G木+F;G木=mg,木块受到的浮力与木块对杯子的压力是一对相互作用力;第一次烧杯及水受到的质量为m1,此时将烧杯及水看成一个整体,其对托盘的压力等于整体的重力即为m1g,第二次称重质量为m2,此时将烧杯、水、木块看成一个整体,整体的重力再加上浮力的反作用力等于托盘受到的压力m2g,m2g,所以木块浸没时受到的浮力等于(m2-m1-m)g;则弹簧测力计的拉力:F=G水-F浮=mg-(m2-m1-m)g =(m1+2m-m2)g
22.如图,用弹簧测力计吊着铜块浸入液体中探究“浮力的大小与哪些因素有关”,由实验数据可知:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度___________(选填“有关”或“无关”);其他条件一定时,液体的密度越大,浮力___________。
【答案】 无关 越大
【解析】[1]根据前两幅图可知,物体都浸没在水中,深度发生了变化,拉力不变,重力不变,浮力的大小不变,故浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关。
[2]从第一幅图和第三幅图可知,盐水的密度大,盐水中拉力变小,重力不变,根据可知,盐水中浮力大,故可以得出结论为其他条件一定时,液体的密度越大,浮力越大。
23.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)如图甲所示,用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,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,运用体积相同的A、B、C三个圆柱体,在空气中测得其重力分别为4N、4.5N和5N,然后进行如图乙所示的实验;
①在序号b的实验中物体所受的浮力为___________N;
②比较序号___________三次实验,可得出结论:浮力的大小与液体的密度有关;
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所受的浮力越___________;
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丙所示的实验,由此得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关。这结论不可靠,正确的操作步骤是:___________。
【答案】 4 1 a、d、e 大 无 将两块不同形状的橡皮泥浸没在水中,比较浮力大小
【解析】(1)[1]如图用手把饮料罐按入水中,饮料罐浸入水中越深,即排开水的体积越大,手会感到越吃力。这个事实说明浮力的大小可能与排开液体的体积有关,可以支持以上猜想4。
①[2]在序号b的实验中,物体的重力,弹簧测力计的示数为,物体受到的浮力为
②[3]要探究浮力大小与液体密度的关系,需要控制排开液体的体积相同、形状相同同一物体,改变液体的密度,故比较图中a、d、e三次实验;可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③[4]根据称重法测浮力,分析序号为d、e的实验,排开液体的体积相同、液体的密度不同,并且盐水的密度大,由称重法测浮力,在盐水中受到的浮力大,可得结论:排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力越大。
④[5]体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N、和5N,a图中物体浸没在水中,受到的浮力为
b图中物体浸没在酒精中,受到的浮力为
c图中物体浸没在盐水中,受到的浮力为
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)[6]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,但没有让二者全浸入水中,即没有控制排开水的体积相同,故小明的结论不可靠,不可靠的主要原因为没有控制排开液体的体积相同,正确的操作步骤是:将两块不同形状的橡皮泥浸没在水中,比较浮力大小。
[高频考题实战练]
24.(2022·湖南邵阳·统考中考真题)小军同学在做“探究影响浮力大小因素”的实验时,他用弹簧测力计悬挂一个实心金属块,分别在下列四种情况下保持静止(如图所示)。请你帮助小军同学完成以下问题:
(1)乙图中金属块所受浮力为______N;
(2)比较甲、丙、丁三幅图可得出结论:浮力的大小与______有关;
(3)比较______三幅图可得出结论:浮力的大小与物体没在液体中的体积有关。
【答案】 0.4 液体的密度 甲乙丙
【解析】(1)[1]由图甲所示,物体重力为2.7N,如图乙所示,弹簧测力计示数为2.3N,物体所受浮力为
(2)[2]比较甲、丙、丁三幅图可得,物体排开液体中体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数不同,可得图丙中浮力为
图丁中浮力为
根据控制变量法可得结论:浮力大小与液体密度有关。
(3)[3]要得结论:浮力的大小与物体没在液体中的体积有关,根据控制变量法,需控制液体密度相同,使物体没在液体中体积改变,故应比较图甲乙丙。
25.(2022·上海浦东新·统考模拟预测)根据浮力产生的原因:设想有一个浸没在液体中高为h、截面积为S的圆柱体,它的侧面受到的各个方向液体的压力相平衡;下表面受到液体向上的压力F2比上表面受到液体向下的压力F1大,如图(a)所示。因此:
上述推理中,p2表示的意思是______________。
太空中的中国空间站处于微重力状态,物体所受的重力都可以忽略不计。在空间站中,液体内部由于液体所受重力而产生的________也可以忽略不计,因此,上述浮力推导过程中,等号③________(选填“成立”或“不成立”)。当宇航员王亚平在太空授课时,把一个乒乓球用塑料棒压入水杯中,如图(b)所示,当撤去塑料棒后,乒乓球将________(选填“会”或“不会”)浮出水面。
【答案】 液体对圆柱体下表面向上的压强 压强 不成立 不会
【解析】[1]由题意可知,F2表示下表面受到液体向上的压力,由可知,压力等于压强乘以横截面积,故p2表示的意思是液体对圆柱体下表面向上的压强。
[2]液体在太空中处于“失重”状态,上下几乎没有压力,故液体内部由于液体所受重力而产生的压强也可以忽略不计。
[3] 等号③中用到了g,太空中处于“失重”状态,g几乎等于0,故等号③不成立。
[4]太空中,乒乓球的重力可以忽略,乒乓球处于静止状态,不受浮力的作用,故乒乓球不会浮在水面。
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