2023年江苏省中考物理一轮复习11 浮力 练习题
展开一、单选题
1.(2022·江苏镇江·统考模拟预测)如图所示,小聪用一个长方体铝块探究影响浮力大小的因素。他先后将该铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,比较弹簧测力计示数大小。该实验探究的是下列哪个因素对浮力大小的影响( )
A.液体的密度B.物体的密度
C.物体排开液体的体积D.物体浸入液体的深度
2.(2022·江苏扬州·统考二模)只用量筒、长方体小木块、长细针、水、密度未知的盐水,不能测出的物理量是(温馨提示:长方体小木块不吸水,ρ木<ρ水)( )
A.木块的质量B.木块的密度C.木块的高度D.盐水的密度
3.(2022·江苏盐城·统考一模)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
4.(2022·江苏南京·统考一模)将体积相同材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底,乙球漂浮,丙球悬浮,如图,下列说法正确的是( )
A.三个球的质量大小关系是
B.三个球受到的浮力大小关系
C.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是
D.三个烧杯底部对水平桌面的压强大小关系是p′甲>p′乙=p′丙
5.(2022·江苏淮安·统考模拟预测)质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA:ρB=3:2,分别放入足够多的水中,物块所受浮力分别为FA和FB,当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能的是( )
A.1:1B.2:3C.ρ水:ρAD.ρ水:ρB
6.(2022·江苏无锡·统考中考真题)如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇示意图,艇体采用轻质的复合织物材料制成,外观呈白色,囊体上层装有压缩氨气通过向艇外排出下层部分的空气而实现上升,高度达到9032m,高度越高大气越稀薄,上升过程中艇体体积不变,关于浮空艇,以下说法中正确的是( )
A.艇体材料的密度较大
B.白色外观可以吸收各种色光
C.上升过程中,浮空艇所受的浮力变小
D.上升过程中,浮空艇所受的重力不变
7.(2022·江苏泰州·统考中考真题)水平桌面上的深桶容器中装有水,小明在空玻璃瓶口蒙上橡皮膜,将其置于水中某一深度处,恰好悬浮,如图所示现沿桶壁向容器中缓慢加水,在水面上升的过程中,下列判断错误的是( )
A.玻璃瓶保持静止B.玻璃瓶下沉至容器底
C.水对容器底的压强增大D.桌面对容器的支持力增大
8.(2022·江苏扬州·统考一模)甲、乙两只完全相同的杯子里盛有水和盐水,将一只鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,两杯中液面相平,鸡蛋所处的位置如图所示。甲、乙两杯底部所受液体的压强分别为p甲、p乙,鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力分别为F甲、F乙,则( )
A.p甲>p乙F甲=F乙B.p甲
p乙F甲>F乙D.p甲
二、多选题 故D符合题意,ABC不符合题意。
9.(2022·江苏苏州·统考模拟预测)如图所示,有两个完全相同的物体 A 和 B,A 的下端与物块甲通过轻质细绳相连,B 的上面放着物块乙,A、B 都刚好浸没于水中。则下列说法正确的是( )
A.物体 A 和 B 受到的浮力相等B.绳的拉力大于乙的重力
C.甲的重力大于乙的重力D.甲的密度大于乙的密度
三、填空题
10.(2022·江苏徐州·统考一模)如图所示,在透明密闭正方体塑料盒的上下左右四个面的中心处,挖出四个大小相同的圆孔,在孔的表面分别蒙上相同的橡皮膜a、c、b、d,抓住手柄将塑料盒竖直浸没到水中后静止。
(1)通过观察橡皮膜______(填字母)的形变可知,液体内部存在向上的压强。
(2)支持液体内部同一深度处各个方向压强大小相等的现象是橡皮膜______。
(3)不断增大塑料盒浸没后的深度,其受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
11.(2022·江苏苏州·统考模拟预测)用一盆清水和一个弹簧测力计,可鉴别一个铝球是实心的还是空心的。把铝球挂在弹簧测力计下面,在空气中弹簧测力计示数为,当铝球浸没在水中时,弹簧测力计的示数变为,据此可算出铝球的质量为______kg,铝球的体积为______cm3,进一步计算便可以判断出该铝球是______的(“空心”或“实心” )。(已知,g=10N/kg)
12.(2022·江苏无锡·统考模拟预测)如图所示是探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系实验。
(1)把物体慢慢浸入水中直到全部没入的过程中,物体受到的浮力逐渐变_____(填“大”或“小”);
(2)物体浸没在装满水的溢水杯后,水会流入空桶中,各步骤中弹簧测力计的示数已在图中标明,通过实验可得:F浮=G排=_____N。
13.(2022·江苏苏州·统考中考真题)洗水果时,发现芒果比油桃大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,如图甲所示。它们受到的浮力大小关系为F浮芒___________F浮桃;用天平正确测量油桃的质量,所放砝码及游码位置如图乙所示,则油桃的质量是___________g;芒果的体积一定___________(>/=)82.4cm3。
14.(2022·江苏扬州·统考二模)如图(a)为一种自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,可用其测量 ______ ;在测量过程中,该密度计 ______ 在被测液体中(选填“悬浮”、“漂浮”或“沉底”)。将其分别放入装有液体甲和液体乙的两个烧杯中,由图(b)可知液体密度ρ甲______ρ乙;若该密度计两次测量中排开甲、乙液体的质量分别为m甲和m乙,则m甲______m乙(后两空选填“大于”、“等于”或“小于”)。
四、作图题
15.(2022·江苏南京·统考模拟预测)如图所示,小球浸没在水中,处于静止状态,以球心为作用点,作出小球受力的示意图。
16.(2022·江苏无锡·统考二模)如图一木块静止在水面上,请作出木块所受重力和浮力的示意图。
17.(2022·江苏无锡·统考一模)如图所示,将一实心铁球从a处由静止释放,小球在水中下沉至b点(未碰底)时,请在图中画出到达b点小球的受力示意图。
五、实验题
18.(2022·江苏连云港·统考中考真题)小明的奶奶过生日时,爸爸给奶奶买了一条金项链,小明想测量这条金项链的密度。
(1)小明将天平放在水平工作台面上,发现天平如图甲所示,小明应先___________,然后再调节平衡螺母使天平平衡;
(2)测量过程中,当天平右盘内所加砝码和游码的位置如图乙所示时,天平恰好平衡,则金项链的质量是___________;
(3)将金项链浸没在装有水的量筒中,量筒中水面的位置如图丙所示,金项链的体积是___________。小明计算出这条金项链的密度是___________;
(4)爸爸提出不用量筒,用图丁的弹簧测力计也能测出这条金项链的体积,他设想将金项链挂在弹簧测力计下读出弹簧测力计的示数,然后将金项链浸没在水中(但不沉底)读出弹簧测力计的示数,利用两次示数之差可以计算出金项链浸没在水中时受到的浮力,然后通过浮力计算出金项链的体积。你认为爸爸的测量方案是否可行___________,理由是___________。
19.(2022·江苏苏州·统考中考真题)兴趣小组探究影响浮力大小的因素。
(1)提出如下猜想
猜想1:与物体浸在液体中的深度有关
猜想2:与物体浸在液体中的体积有关
猜想3:与液体的密度有关
小组为验证上述猜想,用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等,按图甲步骤进行实验:
①利用磁力将4个磁力块组合成长方体物块;
②根据图A、B、C的测量结果,小明认为猜想1是正确的,小华却认为不一定正确。你觉得小华的理由是___________;
③小华为了证明自己的想法,利用上述器材设计实验D,根据A、B、D的测量结果,可得:浮力大小与物体浸在液体中的深度无关,请在图D中画出她实验时长方体物块的放置图;___________
④兴趣小组进一步研究得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关:
⑤根据A、C、E的结果,得出浮力大小还与___________有关。
(2)小华把4个磁力块组合成下图,她还能探究浮力大小与___________的关系。
(3)爱思考的小明又进一步研究水产生的浮力与水自身重力的关系,设计了如下实验:取两个相同的容积均为300mL的一次性塑料杯甲、乙(杯壁厚度和杯的质量不计),甲杯中装入50g水,乙杯中装入100g水,然后将乙杯放入甲杯中,发现乙杯浮在甲杯中。这时甲杯中水产生的浮力为___________N;这个实验说明,液体___________(能/不能)产生比自身重力大的浮力。(g取10N/kg)
20.(2022·江苏泰州·统考中考真题)如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
(1)物块未浸入水中时,弹簧测力计示数如图甲所示,物块的重力为______N;
(2)小明将物块从图甲下降至图乙的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,还观察到______由此初步分析得出:物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关;
(3)继续增大物块所处的深度,当它与容器底部接触后,弹簧测力计示数如图丙所示,此时物块受到的浮力为______N;
(4)为探究浮力与液体密度的关系,小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中,这样操作的目的是为了控制______相同;他发现液体密度改变,而物块受到的浮力变化却不明显。小明想出下列四种实验改进方案,其中不可行的是______;
A.换用体积更大的同种物块
B.换用密度比水小得多的液体
C.换用精确程度更高的测力计
D.利用现有器材进行多次实验
21.(2022·江苏无锡·统考一模)小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。小明依次做了如下实验:
A.B.C.D.E.F.
(1)根据A、C的结果,可得该塑料瓶浸没在水中受到的浮力是___________N;
(2)根据A、C、D的结果,得出结论:浮力和物体浸入液体深度__________。根据A、B、C的结果,可得:浮力大小与__________有关;
(3)为了研究浮力大小与液体密度的关系,分别将塑料瓶浸没在水和盐水中称,比较测力计的示数,如图D、E。将同一塑料瓶浸没在不同液体中,是为了控制__________不变。盐水的密度__________;
(4)为验证浮力和物体的密度是否有关,小明在老师的启发下,将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体平均密度,接着他仿照步骤D进行实验,发现此时测力计示数小于,便认为浮力和物体的平均密度有关。小明在该实验环节中存在的问题是______________。
(5)如图F所示是小明利用不同的粗细均匀吸管制成的密度计竖直漂浮在水中时的情形,其中密度计__________号在测量其他液体密度时结果更精确。
22.(2022·江苏苏州·统考一模)小吴同学对“阿基米德原理”进行了实验验证:
(1)他首先对弹簧测力计沿竖直方向进行______;
(2)然后依次进行图①②的实验,其中图②中测力计示数为______N,然后他将物块逐渐浸入水中至一定深度处,测力计示数先减小后保持不变,静止时如图③所示,对此正确的解释是:浸在水中的物体所受浮力的大小随着______增大而增大。接下来又进行了图④的实验,由图①②③④中数据可知:物块在水中所受浮力大小______(大于/等于/小于)排开水的重力大小,初步验证了阿基米德原理的成立;
(3)只将水换成盐水重复如图③④所示的实验,第③④次测力计的示数分别变为0.6N、1.4N,由此发现在盐水中阿基米德原理依然成立。他还发现:在物体排开液体体积相同时,______越大,物体所受的浮力越大;物体在盐水中所受到的浮力大小为 ______N;他所用盐水的密度为______g/cm3;
(4)为了进一步验证结论是否具有普遍性,小吴同学用同一物块和图①中小桶,进行了如图⑤⑥所示的实验,若图⑥中小桶和桶中水的总重力等于______ N,表明:物体漂浮时阿基米德原理依然成立。
23.(2022·江苏无锡·统考二模)小华用金属块、细线、弹簧测力计等实验器材探究影响浮力大小的因素。弹簧测力计的量程为0~5N,分度值为0.1N。
(1)小华根据生活经验提出了两个猜想,并举出了许多的实例,其中符合猜想1的实例是___________(填序号);
(2)为了验证猜想1,小华将金属块用细线系好挂在弹簧测力计下,金属块缓缓浸入水中(如图甲所示),并先后绘制了金属块所受拉力和浮力随浸入水中深度变化的图像(如图乙所示);
①金属块所受浮力的变化情况的图像是_________(选填“a”或“b”);
②金属块浸没在水中后受到的浮力为__________N;
③实验表明,猜想1是__________(选填“正确”或“错误”)的;
④实验中用手提着弹簧测力计,会使测力计示数不稳定,你的改进建议是________;
(3)为了验证猜想2,小华用细线将金属块系好挂在弹簧测力计下,将金属块依次浸没在几种不同液体中。在图丙中能反映弹簧测力计示数F与液体密度ρ之间关系的图像是___________;
(4)小华想用一个重5N、体积为200cm3的合金块和实验中的弹簧测力计、细线等器材改装成“密度计”。理论上,该“密度计”可以鉴别密度差异不小于___________g/cm3的液体。(g取10N/kg)
24.(2022·江苏连云港·统考中考真题)“彩球温度计”是一种精美的居家装饰品,也是一种很特别的温度计,可用于粗略地测量环境温度。如图甲所示,玻璃管中装有对温度敏感的液体,当外界温度变化时,玻璃管中液体的密度会随之变化。液体中装有体积相同的五颜六色的彩球,每个彩球都标注有特定的温度。当彩球都在玻璃管中静止,不再运动时,所有上浮彩球中最下方一个彩球标注的温度表示所测的环境温度。当外界温度降低时,液体中有部分彩球上浮至“彩球温度计”的上部(彩球体积变化可忽略)。图乙是某温度时彩球温度计中的彩球稳定后的分布情况。请根据以上信息并结合所学知识,回答下面问题:
(1)乙图“彩球温度计”中彩球___________上标注的温度是当时的环境温度(请填写彩球编号);
(2)如果图甲是另一温度时彩球稳定后的分布情况,则___________“彩球温度计”所处环境温度较高(选填“甲”或“乙”);
(3)如果彩球的质量为,彩球的质量为,则___________(选填“>”“=”或“<”);彩球标注的温度___________彩球标注的温度(选填“高于”或“低于”);
(4)彩球是否为悬浮状态___________,理由是___________。
六、计算题
25.(2022·江苏苏州·统考一模)如图所示,水平桌面上放置一底面积500cm2的薄壁圆筒,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的关系如图所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力;
(2)圆柱体的密度;
(3)圆柱体的底面积。
26.(2022·江苏徐州·统考中考真题)溪水中一块石头的质量为2.4kg,体积为1×10-3m3,g取10N/kg。求:
(1)石头的密度;
(2)石头浸没在水中受到的浮力。
27.(2022·江苏无锡·统考一模)如图所示,建造港珠澳海底隧道时,先将沉管两端密封,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。当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出、此时空心密封沉管不会再上浮、海底隧道就建成了,设某节密封长方形沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为6×107kg;钢筋混凝土的密度为2.5×103kg/m3,海水密度取1.0×103kg/m3,g=10N/kg,求:
(1)该节密封沉管空心部分的体积是多少?
(2)该节密封沉管漂浮在海面上时,对海水的压强是多少?(保留一位小数)
(3)当该密封沉管上表面刚好与水面齐平时,注入的海水重至少为多少?
28.(2022·江苏盐城·统考一模)一块质量为160kg、体积为0.2m3的木头漂浮在水面上,g取10N/kg,求:
(1)木头的密度;
(2)木头受到的浮力;
(3)木头浸入水中部分的体积。(ρ水=1×103kg/m3 )
七、综合题
29.(2022·江苏常州·统考中考真题)潜艇在水舱内无水时应漂浮于海面,可以通过充入适量海水实现潜入海中。2013年,西班牙刚建成的S—80潜艇,质量为3.3×106kg。海水密度为1.1×103kg /m3,g取10N/kg。
(1)工程师对潜艇进行试验,发现水舱内无水的潜艇居然在海水中沉没,最终静止在水平船坞底部,如图甲所示,已知船坞底部对潜艇的支持力为6.6×105N,求潜艇的体积有多大_________?
(2)为了实现水舱内无水时潜艇刚好悬浮在海水中,工程师先将潜艇切割成两段,然后在这两段之间加入增补舱段,如图乙所示,建成潜艇如图丙所示。已知增补舱段的质量为4.4×104kg,求增补舱段的体积有多大_________?
(3)在此基础上,工程师将潜艇内的部分原设备更换为更_________(选填“轻”或“重”)的新设备,即可实现在水舱内无水时潜艇漂浮于海面。
猜想
实例
猜想1:与浸入液体中的深度有关;
猜想2:与液体的密度有关
实例1:鸡蛋在水中下沉,在盐水中可以浮起来。
实例2:铁钉在水中下沉,木头可以浮在水面上。
实例3:人从游泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻。
实例4:实心铁块在水中下沉,空心铁盒可以浮在水面上。
参考答案:
1.D
【详解】先后将该长方体铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,液体的密度相同,每次水面到达同一标记处,说明物体排开水的体积相同,物体进入水的深度不同,比较弹簧测力计示数大小,可以探究浮力与物体浸入液体的深度的关系,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
2.C
【详解】A.向量筒内倒入适量的水,水的体积记作V1,将木块轻轻放入容器中,水面上升至V2,则木块漂浮时排开水的体积
由漂浮条件和阿基米德原理可得
则木块的质量为
故A不符合题意;
B.再用细针将木块按压,使木块浸没于水中,水面上升至V3,则木块的体积为
木块的密度为
故B不符合题意;
C.由于小木块为长方体,且不知道小木块的底面积,所以不能测得木块的高度,故C符合题意;
D.将盐水倒入量筒中,盐水的体积记作V0,将木块轻轻放入盐水中,液面上升至 V4则木块排开盐水中的体积
因为木块在水和盐水中都是漂浮,所以浮力都等于木块的重力,即两次的浮力相等
盐水密度为
故D不符合题意。
故选C。
3.D
【详解】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。
4.D
【详解】A.甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,根据物体的浮沉条件,甲球的密度大于水的密度,乙球的密度小于水的密度,丙球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是
ρ甲>ρ丙>ρ乙
由于三球的体积相同,根据m=ρV可知,质量大小关系是
m甲>m丙>m乙
故A错误;
B.甲、乙、丙三个球的体积相同,由图知甲、丙排开水的体积相等且大于乙球排开水的体积,根据阿基米德原理可知,甲、丙球受到的浮力相等,且大于乙球受到的浮力。三个球受到的浮力大小关系
故B错误;
C.因为三个相同烧杯中都装满水,放入球后烧杯中液面高度不变,根据p=ρgh可知烧杯底部受到水的压强相等,即
p甲=p乙=p丙
故C错误;
D.由于烧杯底部对水平桌面的压力等于容器的重力、水的重力与球的重力之和,则放入物体后对桌面的压力为
F= G容器+G容器内水+G球=G容器+G水-G排+G球
根据阿基米德原理有
G排=F浮
据此可得
F′甲=G容器+G水+G甲-G排甲=G容器+G水+G甲-F甲
F′乙=G容器+G水+G乙-G排乙= G容器+G水+G乙-F乙
F′丙=G容器+G水+G丙-G排丙= G容器+G水+G丙-F丙
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则有
G甲>F甲
G乙=F乙
G丙=F丙
所以有
F′甲>F′乙=F′丙
由于容器的底面积相同,根据可得,烧杯底部对桌面的压强的关系是
p′甲>p′乙=p′丙
故D正确。
故选D。
5.D
【详解】质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA:ρB=3:2,根据,则体积之比为2:3。
A.两球的密度都小于水的密度,都漂浮,浮力等于重力,物块的质量相同,重力相同,故浮力的大小相等,故浮力之比为1:1,故A不符合题意;
B.当两个球的密度都大于水的密度,都沉底时,根据,浮力之比即为体积之比,故比值为2:3,故B不符合题意;
C D.若一漂一沉,A的密度大于B的密度,即A球沉底,B漂浮,则A球的浮力为
而B球漂浮,则B的重力等于浮力,故
则
又由于,则
将带入比值中,可得
故C可能,C不符合题意;D比值错误,故D符合题意。
故选D。
6.C
【详解】A.艇体采用轻质的复合织物材料制成,艇体材料的密度较小,故A错误;
B.白色外观可以反射各种色光,故B错误;
C.上升过程中,艇体体积不变,根据可知,高度越高大气越稀薄,空气的密度变小,故艇体受到的浮力变小,故C正确;
D.上升过程中,囊体上层装有压缩氨气通过向艇外排出下层部分的空气,空气的密度比较大,减轻了浮空艇的重力,重力小于浮力,从而实现上升,故D错误。
故选C。
7.A
【详解】AB.由题意可知,空玻璃瓶口蒙上橡皮膜悬浮在水中时,竖直方向受浮力和重力且这两个是一对平衡力,当向试管中加入水时,橡皮膜所处的深度增加,压强增加,会向里凹陷,排开水的液体变小,浮力变小,重力不变,所以空玻璃会下沉到容器底部。故A错误,A符合题意,B正确,B不符合题意;
C.向试管中加入水时,水的深度增加,所以水对容器底的压强增大,故C正确,C不符合题意;
D.桌面对容器支持力的大小等于容器自身重力和容器中水的重力之和,向试管中加入水,水的重力增大,所以桌面对容器支持力的大小增大,故D正确,D不符合题意。
故选A。
8.D
【详解】由图可知,鸡蛋在甲、乙两杯中分别处于沉底和漂浮状态,由于物体沉底时,受到的浮力小于自身重力;漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,则鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力
F甲
ρ蛋>ρ水
ρ蛋=ρ盐水
故
ρ盐水>ρ水
两杯中液面相平,根据p=ρgh可知:乙杯底受到的液体压强大于甲杯底受到的液体压强,即
p甲
故选D。
9.AC
【详解】A.两种情况下A 和 B物体排开水的体积相同,由F浮=ρ水V排g可知,A 和 B受到的浮力相同,故A正确;
B.左边A受到水的浮力
F浮=G+F拉
右边B物体受到水的浮力
F浮=G+G乙
由于A 和 B受到的浮力相同,所以
F拉=G乙
故B错误;
CD.因为A和甲悬浮,所以,它们受到的浮力
因为B和乙漂浮,所以,它们受到的浮力
左图中,两物体均受浮力作用,则
F1=F浮+F甲浮
右图中,只有大物体受到浮力作用,则
F2=F浮,
所以
结合①②两式可知
G甲>G乙
故C正确;
由于甲乙的体积未知,所以无法比较密度大小;故D错误。
故选AC。
10. c bd形变相同 变小
【详解】(1)[1]橡皮膜c下方有水,会受到向上的压强,故观察c。
(2)[2]由题,需要找同深度的橡皮膜,为bd,所以现象是bd形变相同。
(3)[3]不断增大塑料盒浸没后的深度,压强增大,橡皮膜发生形变,盒子体积变小,根据F浮=ρgV排,浮力减小。
11. 0.54 300 空心
【详解】[1]由得,物体的质量
[2]铝球所受浮力
由得,物体的体积
[3]铝球的密度
所以该球为空心。
12. 大 1
【详解】(1)[1]当物体慢慢浸入水中,排开的体积逐渐变大,由F浮=ρ水gV排可知,物体受到的浮力逐渐变大。
(2)[2]若溢水杯装满水,则戊图与甲图测力计的读数差应该与物体实际所受浮力大小相等,即
F浮=G排=1.5N﹣0.5N=1N
13. > 82.4 >
【详解】[1]芒果比油桃体积大,放入水中后芒果沉底、油桃漂浮,则芒果排开水的体积比油桃大,由F浮=ρ水gV排可知,芒果受到的浮力大于油桃受到的浮力。
[2]天平标尺的分度值为0.2g,读数时砝码质量数和游码所对的刻度值之和为油桃的质量,则油桃的质量
m=50g+20g+10g+2.4g=82.4g
[3]因油桃在水中漂浮,则油桃的密度小于水的密度,由可知,油桃的体积大于82.4cm3,而芒果的体积比油桃大,则芒果的体积一定大于82.4cm3。
14. 液体密度 漂浮 小于 等于
【详解】[1]测量液体密度的仪器叫做液体密度计,图中的液体密度计是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,可用其测量液体密度。
[2]由于密度计的整体密度小于被测液体的密度,所以密度计会漂浮在液面上。
[3]由图(b)可知,密度计在两种液体中都是漂浮的,浮力等于重力,因为重力不变,所以浮力相等,由可知,密度计在甲液体中排开液体的体积大,所以液体的密度小,即。
[4]由阿基米德原理可知
因为密度计在两种液体中所受浮力相同,所以排开液体的质量是相同的,即。
15.
【详解】浸没在水中的物体受到:竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮和竖直向上的拉力F拉的作用处于平衡状态,由平衡条件得
G=F浮+F拉
从重力的作用点重心沿竖直向下方向画出重力,沿竖直向上的方向画出浮力和拉力,如图所示:
16.
【详解】木块静止在水面上,处于漂浮状态,则物体受到的浮力等于重力,即F浮=G,过重心作竖直向下的重力和竖直向上的浮力,如图所示:
17.
【详解】根据题意知道,将一实心铁球从a处由静止释放,小球在水中下沉至b点(未碰底)时,受到两个力的作用,一个是竖直向下的重力,一个是竖直向上的浮力,且重力大于浮力,过小球的球心,即重心,分别沿两个力的方向画一条有向线段,并分别用G和F 浮表示,如下图
18. 将游码归零 57.6 3 不可行 见解析
【详解】(1)[1]天平使用前,应先将游码归零,再调节平衡螺母使天平平衡。由图得,使用前,游码未归零,故应先将游码归零后,再调节平衡螺母使天平平衡。
(2)[2]由图得,标尺的分度值为0.2g,示数为2.6g,金项链的质量是
[3]由图丙得,量筒的分度值为1mL,金项链放入量筒中的水后,量筒的示数变为13mL,则金项链的体积是
[4]这条金项链的密度是
(4)[5][6]由于金项链的体积为,浸没在水中所受的浮力为
即金项链浸没入水中后,弹簧测力计得示数只减小,小于弹簧测力计的分度值,弹簧测力计测不出来,故爸爸的方案不可行。
19. 未控制物体浸在液体中的体积相同 液体的密度 物体形状 1 能
【详解】(1)②[1]由图A、B、C可知,液体的密度相同,排开液体的体积和深度都不同,没有控制物体浸在液体中的体积相同,不能得到浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。
③[2]为了研究浮力大小与物体浸在液体中的深度无关,控制物体浸在液体中的体积相同,图B中物体被竖直吊起,排开液体的体积等于物体体积的一半,图D中可以将物体水平吊起,让物体的一半浸入液体中,这样可以保持物体排开液体的体积相同,浸入液体的深度不同,如图所示:
⑤[3]由图A、C、E可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,由称重法可知浮力大小不同,可以得到浮力大小与液体的密度有关。
(2)[4]把4个磁力块进行不同的组合,可以改变物体的形状,将它们全部浸没在同一液体中,排开液体的体积相同,改变物体的形状,可以探究浮力大小与物体形状的关系。
(3)[5]乙杯处于漂浮状态,所以甲杯中水产生的浮力
F浮=G乙=m乙g=0.1kg×10N/kg=1N
[6]甲杯中液体的重力
G甲=m甲g=0.05kg×10N/kg=0.5N
因为
G甲
20. 1.8 水面上升 0.8 排开液体的体积 D
【详解】(1)[1]如图甲,没有浸入水中,利用悬挂法测量物体的重力,此时重力为1.8N。
(2)[2]图甲下降至图乙的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,观察到烧杯内水面在上升,排开水的体积慢慢变大。
(3)[3]如图乙和丙,液体是水,而且都浸没,故浮力的的大小不变,故浮力的大小为
(4)[4][5]小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中,浸没后,物体排开液体的体积等于物体的体积,都是浸没在液体中,排开液体的体积相同。
A.换用体积更大的同种物块,浮力比较大,弹簧测力计示数变化明显,故A不符合题意;
B.换用密度比水小得多的液体,浮力变化比较大,故B不符合题意;
C.换用精确程度更高的测力计,微量的浮力变化就可以测量出来,故也是可行,故C不符合题意;
D.利用现有器材进行多次实验,浮力的大小不变,两次浮力的变化不明显,故不可行,故D符合题意。
故选D。
21. 1 无关 排开液体的体积 排开液体的体积 没有控制物体的重力相同 ②
【详解】(1)[1]根据A、C两图所测的实验数据,可知物体此时所受的浮力
F浮水=G-F拉=2.8N-1.8N=1N
(2)[2]根据C、D的两图,物体浸入液体深度不同,弹簧测力计示数相同,根据称重法可知浮力相同,由此可得浮力和物体浸入液体深度无关。
[3]B与C两图,液体的密度相同,排开液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,根据称重法可知浮力不同,由此可得浮力大小与排开液体体积有关。
(3)[4]为了研究浮力大小与液体密度的关系,控制排开液体的体积相同;因此分别将塑料瓶浸没在水和盐水中称,比较测力计的示数。
[5]根据A与E两图所示的实验数据可知,物体浸没在盐水中所受的浮力
F浮盐水=G-F′=2.8N-1.7N=1.1N
根据阿基米德原理可得
F浮=ρ液gV排=ρ液gV物
因实验中,排开液体的体积都等于物体的体积,故有
(4)[6]验证浮力和物体的密度是否有关,需要控制物体的重力不变,改变物体的密度,倒掉些沙子后,瓶子和沙子的重小于2.8N,没有控制物体的重力相同。
(5)[7]密度计的特点是刻度不均匀,上疏下密,上小下大,而且分度值越小越准确;深度深,相邻两密度值的间距越大;由题图可知密度计②所处的深度最深,相邻两密度值的间距最大,测量值最准确。
22. 调零 1.8 物体排开水的体积 等于 液体的密度 1.2 2.0
【详解】(1)[1]由于要用弹簧测力计测量物体的重力和物体受到浮力,且物体的重力和浮力的方向都是在竖直方向上,由此可知,弹簧测力计应在竖直方向上调零。
(2)[2]由图②中的弹簧测力计可知,弹簧测量力计的分度值为0.1N,弹簧测力计的示数是1.8N。
[3]浸没前物体浸入水中的深度逐渐增大时,测力计的示数逐渐减小,其原因是物体浸入水中的体积逐渐增大,排开水的体积也逐渐增大,由此可得:浸在水中的物体受到的浮力的大小随物体排开水的体积的增大而增大。
[4]由②③可知物体受到的浮力大小为
由①④可知物体排开水受到的重力为
由此可得:物体浸在水中受到的浮力大小等于物体排开水受到的重力。
(3)[5]由于盐水密度大于水的密度,物体浸没在盐水的受到的浮力为
物体浸没在水中受到的浮力为
由此可得:在物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体受到的浮力越大。
[6][7]由将水换为盐水,重复③④所示的实验可知,物体浸没在盐水中受到的浮力为
物体浸没在水中受到的浮力
物体的体积为
物体浸没在盐水中排开盐水的体积等于物体的体积,即
盐水的密度为
(4)[8]由图①可知小桶重0.2N,由图②可知物体重1.8N,图⑤中小容器漂浮,且此时没有水溢出;在小容器中放入物体后,小容器和物体漂浮;由漂浮条件可知,增加的重力等于增加的浮力,即;若物体漂浮时阿基米德原理依然成立,则,由此可知;所以图⑥中小桶和桶中水的总重力为
23. 3 b 1 错误 将金属块挂在铁架台上,通过调节金属块浸在水中的深度来读数 C 0.05
【详解】(1)[1]实例1表述的是鸡蛋在水中下沉,在盐水中可以浮起来,同一个鸡蛋在不同的液体中,所受的浮力大小不同,故猜测浮力可能与液体的密度有关,故1不符合题意;
实例2铁钉和木头都在水中,但是铁钉和木头两个物体的沉浮不同,猜测浮力可能与物体的密度有关,故2不符合题意;
实例3从游泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻,浸入的深度变大,浮力变大,浮力与浸入液体中的深度有关,故3不符合题意;
实例4实心铁块在水中下沉,空心铁盒可以浮在水面上,假设质量相同,物体的重力相同,实心铁块的体积小,空心铁盒的体积大,浸没时,空心铁盒排开液体的体积大,浮力大,探究浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关,故4不符合题意。
故选3。
(2)①[2]当h=0时,物体的下表面刚刚接触水面,浮力的大小为0,随着物体浸入液体中的深度增加,排开液体的体积变大,浮力变大,当物体全部浸没时,排开液体的体积不变,浮力的大小不变,故浮力的图像如图乙中的b曲线所示。
②[3]浮力的图像如图乙中的b曲线所示,金属块浸没在水中后受到的浮力不变,根据图b可知,浮力的大小等于1N。
③[4]当物体浸没时,随着深度慢慢增加了,浮力的大小不变,故浮力的大小与深度无关,故猜想1错误。
④[5]用手提着弹簧测力计,测力计示数不稳定,故可以将弹簧测力计固定在铁架台上,下端挂着钩码,通过调节金属块浸在水中的深度来读数。
(3)[6]弹簧测力计的示数为
可以判断当物体一定时,物体的重力和体积是不变的,液体密度越大时,弹簧测力计示数越小,弹簧测力计示数和液体的密度是一次函数。
故选C。
(4)[7]根据可知,液体的密度为
则密度的差异为
弹簧测力计的分度值为0.1N,该“密度计”可以鉴别密度差异不小于
24. 甲 < 高于 否 彩球浸没在液体中虽然静止,它除了受到重力和浮力外,还受到其他作用力。
【详解】(1)[1]当彩球都在玻璃管中静止,不再运动时,所有上浮彩球中最下方一个彩球标注的温度表示所测的环境温度。如图乙所示,所有上浮彩球中最下方一个为彩球, 故彩球上标注的温度是当时的环境温度。
(2)[2]甲乙两图作为对比发现,部分小球在甲液体中沉底,乙液体中却上浮,可以确定小球在乙液体中受到的浮力大于在甲液体中受到的浮力。由于浸没在液体中的小球,由于排开液体的体积不变,根据可知,液体密度,又因为温度越高,上浮的小球越多,则可确定液体密度随温度的升高而减小,故甲“彩球温度计”所处环境温度较高。
(3)[3]如图所示,彩球和彩球在同种液体中都处于浸没状态,根据可知,两小球受到的浮力相同,但彩球位于彩球上方,说明彩球的重力小于彩球的重力,再根据可知。
[4]若环境温度超过这个彩球标示的温度时,彩球就会下沉,则可确定是下方的彩球先下沉,故彩球标注的温度高于彩球标注的温度。
(4)[5][6]彩球不是悬浮状态,彩球c浸没在液体中虽然静止,它除了受到重力和浮力外,还受到其他作用力,比如上方小球对它的压力。
25.(1);(2);(3)0.01m2
【详解】解:(1)根据图像可知,当深度为0时,弹簧测力计的拉力等于物体的重力,即,当深度为8cm开始,拉力不变,表明物体已经浸没在水中,根据称重法,圆柱体浸没在水中时受到的浮力为
(2)浸没时圆柱体的体积等于排开水的体积,则圆柱体的体积为
圆柱体的密度为
(3)如图所示,当物体浸没时,浸入的深度为
圆柱体的底面积为
答:(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力为;
(2)圆柱体的密度为;
(3)圆柱体的底面积为。
26.(1)2.4×103kg/m3;(2)10N
【详解】解:(1)石头的密度为
(2)石头排开水的体积为
V排=V=1×10-3m3
根据阿基米德原理可得
F浮=G排=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
答:(1)石头的密度为2.4×103kg/m3;
(2)石头浸没在水中受到的浮力为10N。
27.(1)3.9×104m3;(2)9.5×104Pa;(3)3×106kg
【详解】解:(1)该节密封沉管体积是
密封沉管的成分为钢筋混凝土,质量为6×107kg的密封沉管需要钢筋混凝土的体积为
该节密封沉管空心部分的体积是
V空=V-V钢筋混凝土=6.3×104m3-2.4×104m3=3.9×104m3
(2)漂浮在海面上的密封沉管对海水的压力为
F=G=mg=6×107kg×10N/kg=6×108N
密封沉管的底部与海水的接触面积为
S=ab=180m×35m=6.3×103m2
该节密封沉管漂浮在海面上时,对海水的压强是
(3)沉管刚好浸没海水中时,排开海水的体积
V排=V=63000m3=6.3×104m3
受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.3×104m3=6.3×108N
沉管恰好悬浮时,沉管内注入海水的质量最小,由于
F浮=G总=G管+G水
可得注入海水的重力
G水=F浮-G管=6.3×108N-6×108N=3×107N
注入海水的质量
答:(1)该节密封沉管空心部分的体积是3.9×104m3;
(2)该节密封沉管漂浮在海面上时,对海水的压强是9.5×104Pa;
(3)当该密封沉管上表面刚好与水面齐平时,注入的海水重至少为3×106kg的海水。
28.(1)0.8×103kg/m3;(2)1600N ; (3)0.16m3
【详解】解:(1)木头的密度
(2)木头漂浮在水面上,根据物体浮沉条件可知,木头受到的浮力等于自身重力
F浮=G=mg=160kg×10N/kg=1600N
(3)木头浸入水中部分的体积
答:(1)木头的密度为0.8×103kg/m3 ;
(2)木头受到的浮力为1600N;
(3)木头浸入水中部分的体积为0.16m3。
29. 2940m3 100m3 轻
【详解】(1)[1] 潜艇质量为3.3×106kg,则潜艇重力
船坞底部对潜艇的支持力为6.6×105N,则潜艇受到浮力
潜艇的体积
(2)[2]增补舱段的质量为4.4×104kg,加入增补舱段后潜艇重力
潜艇刚好悬浮在海水中,则潜艇受到浮力
潜艇的总体积
增补舱段的体积
(3)[3]潜艇体积不变,排海海水的体积不变,所以受到海水的浮力不变,要想上浮,需要减轻潜艇的重力,所以更换为更轻的设备。
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