2024年山东中考物理模拟题分类---浮力
展开A.甲球B.乙球C.丙球D.丁球
2.(2023•兰山区校级模拟)线上教学中,如图,刘老师把一金属块挂在弹簧测力计下,浸没在水中,弹簧测力计的示数为F。他让同学们帮他想办法,让弹簧测力计的示数变大。下列做法可行的是( )
A.往烧杯里加些酒精
B.往烧杯里加些盐
C.往烧杯里加水
D.把弹簧测力计向上提一下,但金属块不露出水面
3.(2023•平邑县二模)水平桌面上甲、乙两个相同的烧杯内盛有相同深度的盐水,现将两个相同的小球分别放入其中,小球静止时如图所示,则( )
A.甲杯中的小球受到的浮力大
B.乙杯中盐水的密度大
C.乙杯杯底受到的压强大
D.甲杯对水平面的压强大
4.(2022•费县一模)将两个相同的容器置于水平地面上,分别装满甲、乙两种液体将同一个鸡蛋先后放入两容器后,静止时如图所示。鸡蛋受到的浮力分别为F甲和F乙,液体对容器底的压强分别为p甲和p乙,则( )
A.F甲=F乙 p甲<p乙B.F甲>F乙 p甲=p乙
C.F甲>F乙 p甲>p乙D.F甲<F乙 p甲=p乙
5.(2022•东营模拟)甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水,将同一个鸡蛋先后放入其中。当鸡蛋静止时,两个杯子中液面恰好相平,鸡蛋所处的位置如图所示。则( )
A.甲杯底部所受的液体压力较大
B.乙杯底部所受的液体压强较大
C.鸡蛋在甲杯里排开液体的质量较大
D.鸡蛋在乙杯中受到液体的浮力较大
6.(2021•市中区校级模拟)水平台上放有两个完全相同的烧杯,分别盛有甲、乙两种液体。将质量相等、体积不等的正方体物块M、N分别放入两杯中,静止时如图所示,液面刚好相平。则( )
A.M受到的浮力大于N受到的浮力
B.M的密度小于N的密度
C.甲液体对杯底的压强大于乙液体对杯底的压强
D.若将N也放入甲液体中静止时,N沉在杯底
7.(2021•垦利区模拟)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,如图所示。则( )
A.A的重力等于B的重力
B.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
C.甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力
D.两容器底部所受液体压强相等
8.(2023•蒙阴县三模)如图所示,水平桌面上的甲、乙两只相同的塑料杯中分别装满水,把两个体积相同的小球分别放入两杯中,两小球静止时如图所示,则( )
A.甲杯中小球的质量大
B.乙杯中小球受到的浮力大
C.甲杯中溢出水的质量大
D.乙杯对水平桌面的压强大
9.(2023•罗庄区二模)如图所示,水平桌面上两只相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种不同液体,两个相同的物块在液体中恰好静止,此时两烧杯液面相平,则( )
A.液体的密度ρ甲>ρ乙
B.液体对杯底的压强p甲<p乙
C.物块在液体中所受浮力F甲>F乙
D.物块排开液体的重G甲<G乙
10.(2023•罗庄区二模)如图所示的半潜船工作时,通过调节压载水舱中的海水量,使甲板下潜至预定水深,待军舰到达甲板上方,再次调节舱中海水量,使甲板浮出水面,完成军舰的装载过程。下列关于半潜船的说法正确的是( )
A.上浮过程中,甲板受到水的压强变大
B.下沉过程中,船所受浮力小于它排开海水所受重力
C.半潜船通过改变受到浮力的大小实现下沉和上浮
D.军舰装载时处于漂浮状态,装载货物越重,半潜船受到的浮力越大
11.(2022•临沂模拟)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA=FB=FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
D.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
12.(2022•沂水县校级模拟)如图,柱状容器底面积为200cm2,下方装有一阀门,细绳一端固定在容器底部,另一端与重为7N、边长为10cm的不吸水正方体木块相连,往容器内倒入水至木块上表面刚好与水面相平,拉直的细绳长为20cm,之后从阀门放出300g的水,则( )
A.放水前,木块受到水向上的压力是7N
B.放水前,细绳的拉力10N
C.放水后,木块受到的浮力7N
D.放水后,容器底部受到水的压强为2.85×103Pa
13.(2022•沂源县模拟)如图是小红帮妈妈洗水果时的情景,她发现不同的水果在水中静止时所处位置不同,下列说法正确的是( )
A.苹果漂浮在水面上,说明它受到的浮力比受到的重力大
B.葡萄沉底时,受到的浮力等于它排开水的重力
C.葡萄在下沉过程中所受水的压强不变
D.葡萄沉底,说明葡萄不受浮力
14.(2022•罗庄区二模)2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆。图甲是航天员王亚平在空间站做的乒乓球浮力消失实验,图乙为某物理老师做的浮力实验。下列说法错误的是( )
A.液体内部存在向各个方向的压强,是由于液体受重力,且有流动性
B.图甲,太空中失重状态下,水的密度小到零
C.图甲,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失
D.图乙,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用
15.(2021•肥城市模拟)如图甲所示,长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。上升到离水面一定的高度处,图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为136N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是136N
C.该金属块的密度是7.8×103kg/m3
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
16.(2021•东港区校级一模)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2:5。那么( )
A.A、B所受的重力之比为5:2
B.A、B所受的浮力之比为1:2
C.细线对A的拉力大小为1N
D.B对容器底部的压力为零
17.(2021•惠民县模拟)如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只同种材料制成的玩具鸭。甲、乙两图中玻璃缸对桌面的压强分别为p1和p2,两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系正确的是( )
A.p1=p2,F1>F2B.p1=p2,F1<F2
C.p1>p2,F1>F2D.p1>p2,F1<F2
18.(2023•岱岳区三模)某物理兴趣小组探究在不使用天平、量筒的情况下测量合金块和液体密度的方法,并进行了以下实验:
第一步:如图甲所示,用弹簧测力计测量合金块所受的重力,其示数为4N;
第二步:如图乙所示,将该合金块浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为3N;
第三步:将该合金块从水中取出并擦干,再浸没到如图丙所示的待测液体中,静止时弹簧测力计示数如图丁所示。
根据以上实验,以下说法正确的是( )(g取10N/kg)
①该合金块浸没在水中时受到的浮力为1N
②该合金块的密度为4×103kg/m3
③待测液体的密度是0.6×103kg/m3
④由图乙可知,合金块悬浮在水中
A.①②B.②④C.①②③D.①③④
19.(2023•岱岳区三模)如图,水平桌面上放置着一个装有水的圆柱形容器和质量相等的A、B两个实心小球。将A球放入容器内的水中,A球漂浮。取出A球后(带出的水忽略不计),再将B球放入容器内的水中,B球沉入容器底部。下列说法正确的是( )
①A球的密度大于B球的密度
②A球受到的浮力大于B球受到的浮力
③放入A球后水对容器底的压强等于放入B球后水对容器底的压强
④放入A球后容器对桌面的压强等于放入B球后容器对桌面的压强
A.①②B.②④C.②③④D.①③④
20.(2023•蒙阴县三模)2018年10月20日9时05分,我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机﹣﹣“鲲龙”AG600在湖北荆门漳河机场水上首飞成功。关于AG600,下列说法正确的是( )
A.受到的浮力大于重力才能漂浮在水面上
B.升空利用了“流速大压强大”的原理
C.在空中的大气压比水面处的大
D.在空中匀速巡航时受力平衡
21.(2023•临沂模拟)水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是1:1
B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
C.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3
D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
22.(2023•兰陵县模拟)2023年2月10日,国产大型水陆两栖飞机AG600M全面进入型号合格取证试飞阶段。AG600是一款大型水陆两栖飞机,最大航速460km/h,最大起飞质量53.5t,一次可吸水12t,g取10N/kg,下面判断正确的是( )
A.飞机飞行时,机翼上表面受到的气压大于下表面的气压
B.正在水面上汲水的飞机,其底部受到水的压强保持不变
C.在空中匀速飞行的飞机,受到的空气浮力为5.35×104N
D.静止在水面上的飞机汲满水后,其浸入水中的体积增大12m3
23.(2022•泰安一模)相同的柱形容器内分别盛有甲、乙不同液体。将两个完全相同的物体浸入液体中,当物体静止后两液面刚好相平,如图所示,则下列判断中正确的是( )
①液体密度ρ甲<ρ乙
②容器对地面的压力F甲>F乙
③液体对容器底部的压强p甲=p乙
④物体排开液体的质量m甲=m乙
A.只有①③正确B.只有②④正确
C.只有②③正确D.只有①②④都正确
24.(2021•兰山区模拟)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
25.(2021•曲阜市校级模拟)如图是甲、乙两种液体的质量与体积关系图象,将相同的木块分别放入盛有甲、乙两种液体的容器a和b中,待木块静止时,两容器液面相平,下列说法正确的是( )
A.a容器盛的是乙液体,b容器盛的是甲液体
B.木块在a容器内排开液体的质量较大
C.a、b两容器底部受到液体的压强相等
D.a、b两容器中木块下表面受到液体的压强相等
26.(2021•梁山县一模)在一支平底试管内装入适量铁砂,先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,如图所示。下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大
B.试管在乙液体中受到的浮力较大
C.试管在甲液体中时底部所受液体压强较大
D.试管在甲、乙两种液体中时,底部所受液体压强相同
27.(2022•东营二模)两个完全相同的物体A、B,分别放在甲、乙两种液体中(容器相同),A、B的状态如图所示,此时液面处于同一水平高度。由此可判断( )
A.甲液体密度小于乙液体密度
B.A物体受到的浮力小于B物体受到的浮力
C.甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
28.(2021•临沂模拟)用质量相同的黄金制成大小不同的两个空心金球,放入质量相同的甲、乙两种不同液体中(两个水槽相同),静止时如图所示,不计球内空气的质量。下列说法中正确的是( )
A.小金球受到的浮力较大
B.大金球受到的浮力较大
C.甲液体的密度较小
D.甲、乙两液体对水槽底部的压强一样大
29.(2021•新泰市模拟)水平桌面上甲、乙两个质量和底面积均相同的容器中分别盛有适量的水,将两个体积相等、密度不同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两容器中水面高度相同,如图所示。下列说法正确的是( )
①A球的密度小于B球的密度
②A球受到的浮力大于B球受到的浮力
③甲容器底受到水的压力等于乙容器底受到水的压力
④甲容器对桌面的压力一定小于乙容器对桌面的压力
A.只有①②④B.只有①③C.只有①③④D.只有③④
30.(2022•临沂模拟)静止在水平桌面上的三只相同的烧杯盛有不同的液体,三个相同的小球在液体中静止时,三液面相平,如图所示( )
A.图甲的烧杯底部压强最小
B.图乙的小球所受浮力大于重力
C.图丙的小球所受浮力最大
D.三烧杯对桌面的压强大小相等
二.填空题(共23小题)
31.(2021•莒南县模拟)如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,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,g取10N/kg,则圆柱体的重力为 N,圆柱体受到的最大浮力是 N。
32.(2021•滕州市模拟)如图所示的溢水杯中装满水(水面与溢水口相平),慢慢放入一木块,木块漂浮在水面上,从溢水杯中溢出6×10﹣4m3的水,则木块受到的浮力是 N(g=10N/kg),木块所受的浮力 (选填“大于”、“等于”或“不变”)木块重力;水溢出前后,溢水杯底受到的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
33.(2021•沂水县二模)如图我国的“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜新纪录。在马里亚纳海沟探测时,载人潜水器逐渐下潜,所受的压强 ,所受浮力 (均选填“增大”、“不变”或“减小”),下潜深度每增加100米,相当于1米2面积上所受的压力增加 牛。(海水密度近似等于1×103千克/米3)
34.(2022•龙口市模拟)大连舰满载排水量达12300t,则其满载时受到的浮力为 N(g取10N/kg);舰载直升机起飞后,大连舰受到的浮力 (填“变大”“变小”或“不变”)。
35.(2023•淄川区模拟)2023年2月8日“奋斗者”号载人潜水器在蒂阿曼蒂那海沟5500米深度发现了飞象章鱼,“奋斗者”号体积约为30m3,满载时质量约为25t。“奋斗者”号发现飞象章鱼处的压强是 Pa;深水下潜过程中所受水的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);在水下5500米时受到的浮力是 N(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
36.(2023•庆云县校级一模)一个小球所受的重力为10N.将它浸没在水中时,所排开的水的重力为20N.那么小球浸没时受到的浮力大小为 N,放开手后,物体将 (填“上浮”“下沉”“悬浮”),最终小球的浮力为 N。
37.(2021•金乡县一模)如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,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,则圆柱体的重力为 N,圆柱体浸没时所受的浮力为 。
38.(2022•费县模拟)一艘驱逐舰满载时的排水量是5万吨,它行驶在海面上受到的浮力是 N,它从海洋驶入长江时,所受的浮力 (填“变大”“变小”或“不变”),它将 (填“上浮”或“下沉”)一些。(g=10N/kg)
39.(2023•曲阜市二模)在《墨经•经下》篇中有关于浮力的记载“荆之大,其沉浅也,说在举”,意思是说:荆木的体积很大,但沉入水中的部分少,原因在于受到水的托举。重为600N的荆木,漂浮在水面上,受到的浮力为 N,“沉入水中”的体积为 m3。
40.(2023•新泰市校级模拟)一个重5.4N、体积为2×10﹣4m3的实心金属块用细线挂在弹簧测力计下,它浸没水中后弹簧测力计的示数是 N,该金属的密度是 kg/m3。
41.(2023•张店区二模)某物理实验小组利用如下操作测量一物体的密度:用弹簧测力计测出物体在空气中的重力为27N;将物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为17N,则该物体受到的浮力为 N,该物体的质量是 kg,物体的密度是 kg/m3。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
42.(2023•莱阳市模拟)在装有水(未满)的杯中漂浮着一块冰块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 ;如果冰内有一木块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 ;如果冰内有一实心小铁块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 。(选填“升高”、“降低”或“不变”)。
43.(2021•临沂二模)海洋内部的海水密度并不是完全相同的,在个别海域存在海水上层密度大、下层密度小的情况,俗称“海底断崖”。若潜艇遇到这种情况,所受浮力会急剧 而直坠深海,受到海水的压强 导致失事(选填“增大”、“减小”或“不变”)。我国的372潜艇曾遭遇“海底断崖”造成的“掉深”险情,现场官兵临危不惧,迅速操作潜艇使水仓 (选填“向内吸水”或“向外排水”),成功上浮,创造了全球潜艇史上的重大奇迹。
44.(2021•台儿庄区模拟)如图所示是实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。则金属块浸没在水中时,受到的浮力是 N,该金属块的密度是 kg/m3。(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
45.(2022•菏泽三模)一个质量55g的不规则实心物体,放入装满纯水的烧杯中,沉入底部,排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮。该物体的体积为 m3,物体悬浮时盐水的密度为 kg/m3。
46.(2022•沂南县二模)如图所示为2022年3月18日我国航母山东舰驶过台湾海峡,维护台海地区的和平稳定,山东舰上的舰载机歼﹣15最大飞行速度是2916km/h,约为音速的2.4倍。
(1)正常巡航时,山东舰要与护卫舰保持一定距离,避免两船相撞,这是因为两船之间水流流速大,压强 (选填“大”或“小”)。
(2)若歼﹣15以最大飞行速度在距离台湾486km的空域巡航,理论上 min可以达到台湾上空。
(3)如果山东舰满载时排水量为6万吨,山东舰满载时受到的浮力是 N。(g=10N/kg)
47.(2022•鄄城县模拟)如图甲所示,长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,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象,取g=10N/kg.根据图象信息,该金属块重力的大小为 N,浸没在水中的金属块受到的浮力大小是 N,该金属块的密度是 kg/m3。
48.(2022•兰陵县一模)如图所示,将质量为0.5kg的物体挂在动滑轮下面浸入水中,动滑轮重、绳重及摩擦不计,此时拉力F为1.5N,则物体受到的浮力为 N。用动滑轮将物体从水中拉出后容器下表面受到水的压强将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)(g=10N/kg)。
49.(2023•兰陵县模拟)将一个边长为10cm的正方体木块放在水中,木块静止时有四分之一的体积露出水面。此木块的密度为 kg/m3;受到的浮力为 N;木块底部受到水的压强为 Pa(g取10N/kg)。
50.(2021•莘县模拟)一体积为80立方厘米的物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76g水溢出,则此物块在水中的状态是 (填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),且此物体的密度为 kg/m3;若将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,则此物块在酒精中的状态是 (填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),静止后会有 g酒精溢出,已知酒精的密度是0.8×103kg/m3。
51.(2021•平原县二模)如图甲,用弹簧测力计悬挂的圆柱体缓慢进入盛水的大烧杯中,直至圆柱体浸没水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙,那么圆柱体的高度为 cm,圆柱体的密度为 kg/m3。(圆柱体下降时不考虑水面的变化)
52.(2021•桓台县一模)2019年12月17日,我国第二艘航母正式服役,中国进入双航母时代。该航母满载时排水量是67000t,吃水深度(海面到船底的距离)为10m,该航母在海上满载航行时受到的浮力是 N,此时航母底部受到海水的压强为 Pa;若航母从海水中驶入淡水中,航母将 (选填“上浮”“下沉”或“不变”)一些。(海水的密度ρ=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
53.(2022•邹城市模拟)将一小球轻放入盛满酒精的大烧杯甲中,小球静止后,溢出酒精的质量是80g,小球在酒精中受到的浮力为 N。将其轻放入未装满水、底面积为100cm2的大烧杯乙中,静止后溢出水的质量是45g,水对容器底部的压强增加了50Pa,则小球的密度是 kg/m3。
(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
三.实验探究题(共4小题)
54.(2023•泰安三模)小艾同学按如图所示步骤,进行探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图A所示,物体的重力为 N;
(2)通过比较步骤A、B、C、D,可以得出结论;同种液体中,物体受到的浮力大小与 有关;
(3)通过比较步骤A、B、E, (选填“可以”或“不可以”)得出浮力大小与液体密度有关;
(4)仔细分析实验数据知物体体积为 cm3;图E中弹簧测力计示数是 N。(ρ酒精=0.8g/cm3)
55.(2023•罗庄区二模)(1)如图1所示是小亮同学用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
①从结构上来看,压强计上的U形管 (选填“属于”或“不属于”)连通器;
②比较图乙和图丙,可以得出结论:同种液体,深度越深,液体的压强越 (选填“小”或“大”);
③比较图乙和图丁,得出“液体密度越大,液体的压强越大”的结论,同组小李认为小亮的判断是不合理的,原因是没有控制 相同;
(2)小亮还通过如图2所示的步骤进行了“浮力的大小可能与哪些因素有关”的实验:
④分析A、C、D三图,得出下列结论:物体浸没后,浮力的大小与深度 (选填“有关”或“无关”);
⑤分析D、E两图,可得出结论:物体受到的浮力大小还与液体的 有关;
⑥根据图中的数据计算出物体的密度为 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
56.(2022•临沂模拟)小明同学利用烧杯、弹簧测力计、细线、水、密度计来测量金属块和液体的密度。(已知ρ水=1.0x 103kg/m3,g=10N/kg)
(1)用弹簧测力计测量金属块的重力,其示数如图A所示,可求出金属块的质量m= kg。
(2)金属块的密度ρ= kg/m3。
(3)利用密度计可以直接测量出液体的密度,将其插入被测液体中,待其静止后直接读取液面处的刻度值即为该液体的密度值小明同学将密度计放入甲液体中,其示数如图C所示,则甲液体的密度ρ= kg/m3。
(4)小明同学将密度计放入乙液体中,如图D所示,比较C、D两图可知ρ甲 ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。
57.(2021•济南一模)如图所示,某同学为了探究“浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”,按照A、B、C、D的顺序做了如下的实验:
(1)上图所示的A、B、C、D四个步骤,更合理的实验顺序是 ;
(2) 两步骤可计算出物块浸没在水中时受到的浮力F浮;
(3) 两步骤可得出物块排开水所受的重力G排;
(4)为了使实验结论更为可信,将物块换成其它物体,再进行几次实验,其主要目的是 ;
(5)下列图中,能正确反映弹簧测力计示数F和物块下表面在水中的深度h关系的图象是 (选填序号)。(物块未接触容器底)
四.计算题(共3小题)
58.(2023•东阿县一模)我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000m,在载人深潜领域达到世界领先水平。小京阅读资料后,制作图中的装置,模拟深潜器在海水中的运动。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态,已知乙的质量为0.2kg,体积为2.5×10﹣5m3。(取ρ海水=1.03×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。求:
(1)在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小。
(2)乙物体所受浮力的大小。
(3)细线对乙物体拉力的大小。
59.(2022•齐河县校级模拟)我国最新研制、领先世界的AG﹣600水上飞机首飞成功(如图所示),该机机身长36.9米,翼展39米,最大巡航时速500公里,最大航程在4500公里左右,最大起飞重量可达53.5吨左右,它能有力的满足应急救援、森林灭火、海上巡察等需求。当它以最大起飞重量漂浮在水面上时,求:(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)该飞机所受浮力是多大?
(2)排开水的体积是多少?
(3)浸入水中深度为2m、面积为1m2的起落架盖板受到水的压强和压力是多少?
60.(2021•新泰市模拟)工人师傅利用汽车作为动力,从水中打捞一个正方体物件,绳子通过定滑轮,一端系着物件,另一端系在汽车上,如图甲所示。汽车拉着物件匀速上升,已知汽车对绳子的拉力F与物件底面距离水底的高度h的变化关系如图乙所示。绳子的体积、绳重及摩擦均忽略不计,g=10N/kg.求:
(1)物件的质量;
(2)物件浸没在水中时,受到的浮力;
(3)物件的密度。
2024年山东中考物理模拟题分类---浮力
参考答案与试题解析
一.选择题(共30小题)
1.(2022•天桥区模拟)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材质不同的小球,把它们放入水中静止后的情况如图所示,则在水中受到浮力最小的是( )
A.甲球B.乙球C.丙球D.丁球
【考点】阿基米德原理的应用.
【专题】浮力;理解能力.
【答案】D
【分析】抓住题目中的条件(体积相等),运用阿基米德原理F浮=ρ液V排g,可比较浮力的大小。
【解答】解:四个球体积相同,放在同一种液体中,丁球排开水的体积最小,根据F浮=ρ液V排g,可知,丁球所受浮力最小。
故选:D。
【点评】深入理解阿基米德原理,可解答此题。
2.(2023•兰山区校级模拟)线上教学中,如图,刘老师把一金属块挂在弹簧测力计下,浸没在水中,弹簧测力计的示数为F。他让同学们帮他想办法,让弹簧测力计的示数变大。下列做法可行的是( )
A.往烧杯里加些酒精
B.往烧杯里加些盐
C.往烧杯里加水
D.把弹簧测力计向上提一下,但金属块不露出水面
【考点】阿基米德原理的应用.
【专题】浮力;理解能力.
【答案】A
【分析】(1)根据浮力公式F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积一定时,液体的密度变大浮力变大,
(2)根据称重法分析,知道测力计示数F=G﹣F浮。
【解答】解:A、往烧杯里加些酒精,液体的密度变小,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力变小,根据F=G﹣F浮可知,测力计示数变大,故A符合题意;
B、往烧杯里加些盐,液体的密度变大,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力变大,根据F=G﹣F浮可知,测力计示数变小,故B不合题意;
C、由于原来金属块全部浸于水中,往烧杯里加水,水的密度不变,根据F浮=ρ水gV排可知,浮力不变,则测力计示数不变,故C不合题意;
D、把弹簧测力计向上提一下,但金属块不露出水面,则排开液体的体积不变,水的密度不变,根据F浮=ρ水gV排可知,浮力不变,则测力计示数不变,故D不符合题意。
故选:A。
【点评】本题考查称重法的应用和浮力的影响因素,知道浮力的大小与液体密度和排开液体的体积有关,知道物体漂浮时浮力等于自身的重力。
3.(2023•平邑县二模)水平桌面上甲、乙两个相同的烧杯内盛有相同深度的盐水,现将两个相同的小球分别放入其中,小球静止时如图所示,则( )
A.甲杯中的小球受到的浮力大
B.乙杯中盐水的密度大
C.乙杯杯底受到的压强大
D.甲杯对水平面的压强大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;液体压强的比较大小.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【答案】D
【分析】根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系和液体密度关系,再根据p=判断杯底受到的液体的压强大小关系。
容器对桌面的压力等于杯子重力、水的重力、小球的重力的和,据此分析两个杯子总重力的大小,根据p=分析桌面受到的压强的大小关系。
【解答】解:AC、由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,根据物体的浮沉条件可知,物体漂浮或悬浮时,受到的浮力等于自身的重力,小球完全相同,所以小球在两种液体中受到的浮力是相同的;小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态,根据浮沉条件可知,物体漂浮时ρ液>ρ物,物体悬浮时ρ液=ρ物,所以ρ液甲>ρ球,ρ液乙=ρ球,由此可得:ρ液甲>ρ液乙,故AB错误;
C、两杯中由于甲的密度大,根据G=mg=ρgV可知,甲中液体的重力大小,小球相同,所以甲中液体对容器底部的压力大于乙中液体对容器底部的压力,受力面积相同,根据p=可知:p液甲>p液乙,故C错误;
D、甲杯中液体的体积大于乙杯中液体的体积,根据G=mg=ρgV可知,甲中液体的重力大于乙中液体的重力;小球的重力相同,杯子的重力相同,所以甲的总重力大于乙的总重力,受力面积相同,根据p=可知,甲杯对水平面的压强大,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
4.(2022•费县一模)将两个相同的容器置于水平地面上,分别装满甲、乙两种液体将同一个鸡蛋先后放入两容器后,静止时如图所示。鸡蛋受到的浮力分别为F甲和F乙,液体对容器底的压强分别为p甲和p乙,则( )
A.F甲=F乙 p甲<p乙B.F甲>F乙 p甲=p乙
C.F甲>F乙 p甲>p乙D.F甲<F乙 p甲=p乙
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的比较大小.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【答案】C
【分析】物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,物体下沉时,浮力小于重力,据此判断鸡蛋在两液体中受到的浮力关系,再根据物体浮沉条件可知两液体的密度关系,根据p=ρgh可知液体对甲、乙两个容器底的压强关系。
【解答】解:由图可知,鸡蛋在甲中漂浮,在乙中下沉,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,下沉时,浮力要小于重力;同一鸡蛋的重力G不变,所以,F甲=G,F乙<G,即F甲>F乙;
因物体漂浮时物体的密度小于液体的密度,物体下沉时物体的密度大于液体的密度,所以,ρ甲>ρ鸡蛋,ρ乙<ρ鸡蛋,则ρ甲>ρ乙,
又因两液面相同,所以,液体对甲、乙两个容器底的压强关系为p甲>p乙,故C正确、ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和液体压强公式的应用,熟记液体物体浮沉条件是关键。
5.(2022•东营模拟)甲、乙两个完全相同的杯子盛有不同浓度的盐水,将同一个鸡蛋先后放入其中。当鸡蛋静止时,两个杯子中液面恰好相平,鸡蛋所处的位置如图所示。则( )
A.甲杯底部所受的液体压力较大
B.乙杯底部所受的液体压强较大
C.鸡蛋在甲杯里排开液体的质量较大
D.鸡蛋在乙杯中受到液体的浮力较大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮沉的应用.
【答案】B
【分析】根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系和液体密度关系,再根据p=ρgh判断对杯底的压强关系。
【解答】解:
(1)由图可知,鸡蛋在甲、乙两杯中分别处于悬浮和漂浮状态,
∵物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,
∴同一只鸡蛋在两杯中受到的浮力相等,都等于鸡蛋的重力,故D不正确,
∵F浮=G排=m排g,浮力相同,
∴鸡蛋排开液体的质量相同,故C不正确。
(2)∵ρ液>ρ物时物体漂浮,ρ液=ρ物时物体悬浮,
∴乙杯中盐水的密度大于甲杯中盐水的密度,
∵p=ρgh,且两杯中液面相平,
∴乙杯底压强大于甲杯底压强,故B正确;
∴根据F=pS可知:乙杯底压力大于甲杯底压力,故A不正确。
故选:B。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和液体压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
6.(2021•市中区校级模拟)水平台上放有两个完全相同的烧杯,分别盛有甲、乙两种液体。将质量相等、体积不等的正方体物块M、N分别放入两杯中,静止时如图所示,液面刚好相平。则( )
A.M受到的浮力大于N受到的浮力
B.M的密度小于N的密度
C.甲液体对杯底的压强大于乙液体对杯底的压强
D.若将N也放入甲液体中静止时,N沉在杯底
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的比较大小.
【专题】定性思想;压强、液体的压强;浮沉的应用.
【答案】C
【分析】(1)根据物体浮沉条件比较两物块所受浮力关系;
(2)根据密度公式比较两物块的密度关系;
(3)首先根据阿基米德原理比较两种液体的密度关系,然后根据液体压强公式比较杯底受到的压强关系;
(4)首先根据两种液体的密度关系判断N放入甲液体中的状态。
【解答】解:A、物块M在甲中漂浮,则F浮M=GM;物块N在乙中悬浮,则F浮N=GN;
而两物块质量相等,即GM=GN,所以M受到的浮力等于N受到的浮力。故A错误;
B、由图知,M的体积小于N的体积,两物块质量相等,根据ρ=可知,M的密度大于N的密度。故B错误;
C、由图知,M排开液体的体积小于N排开液体的体积,又知M受到的浮力等于N受到的浮力;
根据F浮=ρ液gV排可知,甲液体的密度大于乙液体的密度,即ρ甲>ρ乙;
两液面等高,根据p=ρ液gh可知,甲液体对杯底的压强大于乙液体对杯底的压强。故C正确;
D、物块N在乙中悬浮,则ρN=ρ乙,又因为ρ甲>ρ乙,所以ρN<ρ甲,故将N放入甲液体中静止时,N漂浮,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查物体浮沉条件、密度、液体压强公式的应用,同时考查阿基米德原理和浮力产生的原因等知识点,是一道综合性很强的题目,此题难度适中,适合学生训练,属于中档题。
7.(2021•垦利区模拟)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,如图所示。则( )
A.A的重力等于B的重力
B.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
C.甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力
D.两容器底部所受液体压强相等
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的比较大小.
【专题】压轴题;比较思想;控制变量法;图析法;压强和浮力.
【答案】C
【分析】(1)首先根据题目中给出的条件判断,判断实心物体A、B的体积关系,又知实心物体A、B由同种材料制作,利用密度公式判断其质量关系,再利用重力公式判断其重力关系;
(2)根据物体浮沉条件,结合图示判断两种液体的密度关系;
(3)容器对桌面的压力等于容器、液体和排开液体的重力之和,首先根据物体浮沉条件,结合图示判断实心物体A、B所受浮力关系,得出排开液体的重力关系,再利用密度公式和重力公式判断两种液体的重力关系。
(4)已知两种液体的密度关系,又知高度关系,根据p=ρ液gh判断两容器底部所受液体压强关系。
【解答】解:A、甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,
将实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,
则甲液体与A排开液体的体积之和等于乙液体与B排开液体的体积之和相等,
由图可知,A漂浮,所以A的体积大于排开液体的体积,根据密度公式,A的质量大于B的质量,A的重力大于B的重力,故A错误;
B、由图可知,A漂浮,A的密度小于甲液体的密度,B悬浮,B的密度等于乙液体的密度,
实心物体A、B由同种材料制作,则密度相等,
所以,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度。故B错误;
C、由图可知,A漂浮,A所受浮力等于A的重力,B悬浮,B所受浮力等于B的重力,
所以,A排开液体的重力大于B排开液体的重力,
甲、乙两容器相同的,则重力相等,
甲、乙两容器中的两种液体体积相等,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,
根据可知,甲液体的质量大于乙液体的质量,
根据G=mg可知,甲液体的重力大于乙液体的重力,
容器对桌面的压力等于容器、液体和排开液体的重力之和,
所以,甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力。故C正确;
D、甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,静止时液面等高,
根据p=ρ液gh可知,甲容器底部所受液体压强大于乙容器底部所受液体压强。故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查物体浮沉条件,密度、质量、液体压强公式的应用,涉及到的知识点较多,综合性很强,关键是知道容器对桌面的压力等于容器、液体和排开液体的重力之和,属于难题。
8.(2023•蒙阴县三模)如图所示,水平桌面上的甲、乙两只相同的塑料杯中分别装满水,把两个体积相同的小球分别放入两杯中,两小球静止时如图所示,则( )
A.甲杯中小球的质量大
B.乙杯中小球受到的浮力大
C.甲杯中溢出水的质量大
D.乙杯对水平桌面的压强大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;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.
【答案】B
【分析】(1)根据两个小球的状态,利用阿基米德原理分析浮力的大小关系、排开的水的重力的大小关系,根据浮=G排=m排g分析排开的水的质量的大小关系;根据物体的浮沉条件得出小球受到的浮力与重力的大小关系;根据m=可知小球的质量的大小关系;
(2)容器对桌面的压力等于杯子重力、水的重力、小球的重力的和,据此分析两个杯子总重力的大小,根据p=分析桌面受到的压强的大小关系。
【解答】解:
ABC、两个小球的体积相同,由图可知,乙中小球排开的水的体积大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,乙中小球受到的浮力大;根据阿基米德原理F浮=G排=m排g可知,乙杯中溢出水的质量大;
甲中小球漂浮,受到的浮力等于自身的重力;乙杯中小球悬浮,受到的浮力等于自身的重力,由于乙杯中小球受到的浮力大,所以乙杯中小球的重力大,根据m=可知,乙杯中小球的质量大,甲杯中小球的质量小;故AC错误,B正确;
D、甲杯中小球排开的水的重力等于小球的重力,乙杯中小球排开的水的重力等于小球的重力;杯子的重力相同,所以杯子重力、杯中水的重力、小球的重力的和是相同的,受力面积相同,根据p=可知,桌面受到的压强相同,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了物体浮沉条件、阿基米德原理、压力和压强大小的比较等,综合性强。
9.(2023•罗庄区二模)如图所示,水平桌面上两只相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种不同液体,两个相同的物块在液体中恰好静止,此时两烧杯液面相平,则( )
A.液体的密度ρ甲>ρ乙
B.液体对杯底的压强p甲<p乙
C.物块在液体中所受浮力F甲>F乙
D.物块排开液体的重G甲<G乙
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【专题】定性思想;浮沉的应用;理解能力.
【答案】A
【分析】(1)根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系和液体密度关系;
(2)根据阿基米德原理判断物块排开液体的重力关系。
【解答】解:由图可知,物块在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态。
AB、根据浮沉条件可知:物体漂浮时ρ液>ρ物,物体悬浮时ρ液=ρ物,所以ρ液甲>ρ物,ρ液乙=ρ物,由此可得:ρ液甲>ρ液乙,故A正确、B错误;
CD、因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,所以将两个相同的物块分别放在两烧杯中,两物块受到的浮力相等,都等于物块的重力,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了物体浮沉条件、阿基米德原理的应用,一定要掌握不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
10.(2023•罗庄区二模)如图所示的半潜船工作时,通过调节压载水舱中的海水量,使甲板下潜至预定水深,待军舰到达甲板上方,再次调节舱中海水量,使甲板浮出水面,完成军舰的装载过程。下列关于半潜船的说法正确的是( )
A.上浮过程中,甲板受到水的压强变大
B.下沉过程中,船所受浮力小于它排开海水所受重力
C.半潜船通过改变受到浮力的大小实现下沉和上浮
D.军舰装载时处于漂浮状态,装载货物越重,半潜船受到的浮力越大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的概念和特点;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;错解分析题;推理法;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【答案】D
【分析】(1)上浮过程中,甲板的深度减小,根据p=ρgh即可判断甲板受到水的压强;
(2)下沉过程中,根据公式F浮=G排即可判断船所受浮力与它排开海水所受重力之间的关系;
(3)由题意可知半潜船也称半潜式母船,它通过本身压载水的调整,把装货甲板潜入水中,所以是通过改变自身重实现上浮和下沉的;
(4)军舰装载时处于漂浮状态,根据漂浮条件即可判断。
【解答】解:A、上浮过程中,甲板的深度减小,根据p=ρgh可知甲板受到水的压强变小,故A错误;
B、下沉过程中,根据阿基米德原理可知船所受浮力等于它排开海水所受重力,故B错误;
C、半潜船在工作时,通过增加本身压载水舱中的水量,将装货甲板潜入水下,所以是通过改变自身重实现上浮和下沉的,故C错误;
D、半潜船漂浮时浮力等于重力,军舰装载完成后,半潜船的重力变大,所以半潜船受到的浮力变大,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查阿基米德原理、物体的浮沉条件,记住漂浮时浮力等于重力,是解题的关键。
11.(2022•临沂模拟)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA=FB=FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
D.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;阿基米德原理的应用.
【专题】定性思想;浮沉的应用;理解能力.
【答案】C
【分析】(1)由图得出A、B、C三个正方体排开水的体积关系,根据阿基米德原理即可判断物体受到的浮力大小关系;
(2)由图A、B、C三个正方体所处的状态,判定其浮力和重力的关系;根据ρ===判断物体密度大小关系;
(3)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开液体的重力,分析出整个装置的压力的大小关系,根据p=判断压强大小;
(4)利用p=ρgh判断容器底受到水的压强关系,再根据p=判断压力大小。
【解答】解:由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
A、由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A错误;
B、由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;由于正方体A、B、C的体积相同,
根据ρ===可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
C、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,所以三个容器内水和物体的总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,因为容器底面积S甲=S乙=S丙,故由p=可知p甲=p乙=p丙,故C正确;
D、三个容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=ρgh可知,容器底受到水的压强关系为p甲′=p乙′=p丙′,由p=可知,容器底部受到水的压力大小关系为F甲=F乙=F丙,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查阿基米德原理、液体压强公式和密度公式的应用等,是一道综合性较强的题目,但难度不是很大。
12.(2022•沂水县校级模拟)如图,柱状容器底面积为200cm2,下方装有一阀门,细绳一端固定在容器底部,另一端与重为7N、边长为10cm的不吸水正方体木块相连,往容器内倒入水至木块上表面刚好与水面相平,拉直的细绳长为20cm,之后从阀门放出300g的水,则( )
A.放水前,木块受到水向上的压力是7N
B.放水前,细绳的拉力10N
C.放水后,木块受到的浮力7N
D.放水后,容器底部受到水的压强为2.85×103Pa
【考点】浮力大小的计算;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】压强、液体的压强;浮力;分析、综合能力.
【答案】C
【分析】(1)根据p=ρgh求出木块下表面受到水的压强,再由p=求出木块受到水向上的压力;
(2)根据F浮=ρ水gV排求出放水前木块受到的浮力,再由F=F浮﹣G求出细线受到的拉力;
(3)设出从阀门放出m的水后,木块恰好漂浮,此时木块受到的浮力和自身的重力相等,根据F浮=ρ液gV排=ρ液gL2h浸求出木块浸入水的深度,然后求出此时放出水的体积,利用m=ρV求出此时放出水的质量;可知判断此时木块恰好漂浮,从而求出此时木块受到的浮力;
(4)根据p=ρ水gh=ρ水g(L绳+h浸)可求出放水后容器底部受到水的压强。
【解答】解:A、放水前,木块下表面受到水的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa,则木块受到水向上的压力为:F压=pS=1×103Pa×(0.1m)2=10N,故A错误;
B、放水前木块受到的浮力为:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=10N,则细线受到的拉力为:F=F浮﹣G=10N﹣7N=3N,故B错误;
C、设从阀门放出m的水后,木块恰好漂浮,此时木块受到的浮力:F浮'=G木=7N,
由F浮'=ρ水gV排=ρ水gL2h浸可得:
木块浸入水中的深度:h浸===0.07m=7cm,
此时放出水的体积:V=(S﹣L2)(L﹣h浸)=[200cm2﹣(10cm)2]×(10cm﹣7cm)=300cm3,
此时放出水的质量:m=ρ水V=1.0g/cm3×300cm3=300g,
所以从阀门放出300g的水后,木恰好漂浮,木块受到的浮力为7N,故C正确;
D、放水后容器底部受到水的压强为:p=ρ水gh=ρ水g(L绳+h浸)=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.2m+0.07m)=2700Pa,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了液体压强公式、压强定义式、密度公式、物体浮沉条件、阿基米德原理的综合应用等,正确得出放出300g水后木块的状态是关键。
13.(2022•沂源县模拟)如图是小红帮妈妈洗水果时的情景,她发现不同的水果在水中静止时所处位置不同,下列说法正确的是( )
A.苹果漂浮在水面上,说明它受到的浮力比受到的重力大
B.葡萄沉底时,受到的浮力等于它排开水的重力
C.葡萄在下沉过程中所受水的压强不变
D.葡萄沉底,说明葡萄不受浮力
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的概念和特点;阿基米德原理的应用.
【专题】定性思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等;
(2)根据阿基米德原理分析解答;
(3)葡萄在下沉过程中所处的深度变大,水的密度一定,根据p=ρ液gh可知所受水的压强变化;
(4)物体下沉时受到的浮力小于自身的重力。
【解答】解:
A.因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以苹果漂浮在水面上,说明它受到的浮力等于受到的重力,故A错误;
B.根据阿基米德原理知葡萄沉底时,受到的浮力等于它排开水的重力,故B正确;
C.葡萄在下沉过程中所处的深度变大,水的密度一定,由p=ρ液gh可知,所受水的压强变大,故C错误;
D.因物体下沉时受到的浮力小于自身的重力,所以葡萄沉底,说明葡萄受到的浮力小于自身的重力,而不是不受浮力,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理、液体压强公式的应用,是一道较为简单的应用题。
14.(2022•罗庄区二模)2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆。图甲是航天员王亚平在空间站做的乒乓球浮力消失实验,图乙为某物理老师做的浮力实验。下列说法错误的是( )
A.液体内部存在向各个方向的压强,是由于液体受重力,且有流动性
B.图甲,太空中失重状态下,水的密度小到零
C.图甲,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失
D.图乙,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用
【考点】浮力与浮力产生的原因;密度及其特性;液体压强的概念和特点.
【专题】浮力;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)液体内部向各个方向都有压强,是由于液体受到重力且液体有流动性;
(2)质量是物体的属性,与形状、状态、位置、温度无关,密度表示物体质量与体积的比值;
(3)浮力产生的原因是液体(或气体)对物体上下表面的压力差;太空属于微重力环境,乒乓球所受重力几乎为零,由力的平衡条件可知,水对乒乓球的浮力几乎为零;
(4)可结合二力平衡分析乒乓球受到的力。
【解答】解:A、液体内部向各个方向都有压强,是由于液体受到重力且液体有流动性,故A正确;
B、质量是物体的属性,与形状、状态、位置、温度无关,到太空中是位置的改变,而质量不变,水的体积也没有消失,则密度表示物体质量与体积的比值,密度不会减小到零,故B错误;
C、物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力,在中国空间站微重力环境中,图甲中乒乓球所受重力几乎为零,乒乓球悬停处于平衡状态,因此水对乒乓球的浮力几乎为零,即乒乓球所受压力及压力差都为零,故C正确;
D、图乙实验中,漂浮的乒乓球处于平衡状态,因此乒乓球所受水向上的压力即为乒乓球所受浮力,和重力大小相等,方向相反,故D正确。
故选:B。
【点评】本题考查了浮力产生的原因、液体压强产生的原因、质量与密度、浮沉条件的应用等,属于力学综合题。
15.(2021•肥城市模拟)如图甲所示,长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。上升到离水面一定的高度处,图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为136N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是136N
C.该金属块的密度是7.8×103kg/m3
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
【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】应用题;密度及其应用;运动和力;浮力.
【答案】C
【分析】分析绳子拉力随时间t变化的图象,当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动,但未露出液面,此时金属块排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,此时的浮力不变,绳子的拉力也不变,即为图中的AB段。
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,即为图中的CD段,据此求出金属块重。来判断A是否符合题意。
当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求金属块排开水的体积(金属块的体积),知道金属块的重,利用重力公式求金属块的质量,最后利用密度公式求金属块的密度。来判断B、D是否符合题意。
首先判断拉力的在t1至t2时间段内的变化,再利用公式F浮=G﹣F拉判断浮力的变化。来判断C是否符合题意。
【解答】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,即为图中的CD段,
则由图可知,该金属块重力为:G=F拉=156N,故A错误。
B、当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,从图可知,此时绳子的拉力为136N,
则浸没在水中的金属块受到的浮力大小为:F浮=G﹣F拉=156N﹣136N=20N,故B错误;
C、因为F浮=ρ水V排g,所以金属块排开水的体积(金属块的体积):
V金=V排===0.002m3,
由G=mg可得金属块的质量为:m===15.6kg,
金属块的密度为:ρ金===7.8×103kg/m3.故C正确;
D、从图可知,在t1至t2时间段内绳子的拉力逐渐变大,由公式F浮=G﹣F拉可知,金属块受到的浮力逐渐变小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了重力、浮力、质量、密度的计算,以及阿基米德原理,关键是公式和公式变形的应用,难点是通过图乙确定金属块的重力及绳子受到的拉力、会用称重法计算出金属块受到的浮力。
16.(2021•东港区校级一模)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2:5。那么( )
A.A、B所受的重力之比为5:2
B.A、B所受的浮力之比为1:2
C.细线对A的拉力大小为1N
D.B对容器底部的压力为零
【考点】阿基米德原理的应用;力的合成与应用.
【专题】应用题;浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】D
【分析】(1)由题知,A、B密度之比ρA:ρB=2:5,VA:VB=1:1,利用G=mg=ρVg求A、B所受的重力之比;
(2)A、B的体积相同,都为V,A有四分之一体积露出水面,则A排开水的体积V排A=V,B排开水的体积V排B=V,利用阿基米德原理求A、B所受的浮力之比;
(3)知道B受到的浮力,根据A、B所受的浮力之比可求A受到的浮力,细线对A的拉力大小等于A受到的浮力减去A的重力;
(4)上面求出了A、B的重力之比,知道A的重力,可求B的重力;对B受力分析,求出B对容器底部的压力。
【解答】解:
A、由题知,A、B密度之比ρA:ρB=2:5,VA:VB=1:1,
由G=mg=ρVg可得A、B所受的重力之比:
GA:GB=ρAVAg:ρBVBg=ρA:ρB=2:5,故A错误;
B、已知A、B的体积相同,设均为V,A有四分之一体积露出水面,则A排开水的体积V排A=V,B排开水的体积V排B=V,
则A、B所受的浮力之比:
F浮A:F浮B=ρ水V排Ag:ρ水V排Bg=V:V=3:4,故B错误;
C、由题知,B受到的浮力F浮B=8N,
因F浮A:F浮B=3:4,
则A受到的浮力:F浮A=F浮B=×8N=6N,
A受到向上的浮力、向下的重力和拉力,
由力的平衡条件可得细线对A的拉力大小:
F拉=F浮A﹣GA=6N﹣4N=2N,故C错误;
D、因为GA:GB=2:5,且GA=4N,
所以GB=GA=×4N=10N,
B对容器底部的压力:F压=F浮B+F拉﹣GB=8N+2N﹣10N=0N,故D正确。
故选:D。
【点评】本题力学综合题,考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理、力的平衡知识的应用,对A、B进行正确的受力分析是关键。
17.(2021•惠民县模拟)如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只同种材料制成的玩具鸭。甲、乙两图中玻璃缸对桌面的压强分别为p1和p2,两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系正确的是( )
A.p1=p2,F1>F2B.p1=p2,F1<F2
C.p1>p2,F1>F2D.p1>p2,F1<F2
【考点】阿基米德原理的应用;固体压强大小比较.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】A
【分析】(1)甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时,水的质量相等,由F=G=mg可知它们对水平桌面的压力相等,两只玩具鸭漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理可知玩具鸭排开水的重力和受到的浮力相等,所以玩具鸭的重力等于排开水的重力,即漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等,根据p=比较两玻璃缸对桌面的压强关系;
(2)由图可知两玩具鸭排开水的体积关系,根据阿基米德原理比较两者受到的浮力关系。
【解答】解:(1)甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时,水的质量相等,
因水平面上物体的压力和自身的重力相等,
所以,甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等;
又因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,由阿基米德原理可知,G物=F浮=G排,即玩具鸭的重力与溢出水的重力相等,
则漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等,
因玻璃缸完全相同(底面积相同),
所以,由p=可知,两玻璃缸对桌面的压强相等,即:p1=p2;
(2)甲、乙缸装满了水,玩具鸭子漂浮,由图可知,甲玻璃缸中鸭子排开水的体积大,
由可知F浮=ρgV排可知,甲玻璃缸中鸭子受到的浮力较大,即:F1>F2。
故选:A。
【点评】本题考查了压强和浮力大小的比较,涉及到物体浮沉条件和阿基米德原理、压强定义式的应用,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等。
18.(2023•岱岳区三模)某物理兴趣小组探究在不使用天平、量筒的情况下测量合金块和液体密度的方法,并进行了以下实验:
第一步:如图甲所示,用弹簧测力计测量合金块所受的重力,其示数为4N;
第二步:如图乙所示,将该合金块浸没在水中,静止时弹簧测力计示数为3N;
第三步:将该合金块从水中取出并擦干,再浸没到如图丙所示的待测液体中,静止时弹簧测力计示数如图丁所示。
根据以上实验,以下说法正确的是( )(g取10N/kg)
①该合金块浸没在水中时受到的浮力为1N
②该合金块的密度为4×103kg/m3
③待测液体的密度是0.6×103kg/m3
④由图乙可知,合金块悬浮在水中
A.①②B.②④C.①②③D.①③④
【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;应用能力.
【答案】C
【分析】(1)由甲图读出合金块的重力,据称重法求出合金块在水中的浮力;
(2)根据阿基米德原理:F浮=ρ液gV排求出V排,因为合金块浸没在水中,所以合金块体积V=V排,利用重力公式和密度公式求出合金块密度;
(3)由图丁读出弹簧测力计的示数;利用称重法,求出合金块在待测液体中的浮力;根据阿基米德原理求出待测液体的密度;
(4)由图乙知,合金块浸没在水中时还受到拉力的作用,故其不能悬浮在水中。
【解答】解:①根据题意合金块的重力G=4N,合金块浸没在水中,静止时弹簧测力计示数F1=3N,
则该合金块浸没在水中时受到的浮力F浮=G﹣F1=4N﹣3N=1N,①正确。
②根据阿基米德原理:F浮=ρ水gV排,
合金块浸没在水中时:V=V排===1×10﹣4m3,
则合金块密度ρ====4×103kg/m3,②正确。
③由图丁可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为F2=3.4N,
则F浮′=G﹣F2=4N﹣3.4N=0.6N,
合金块浸没在待测液体中,故V排不变,ρ液===0.6×103kg/m3,③正确。
④由图乙知,合金块浸没在水中时还受到拉力的作用,浮力小于重力,故其不能悬浮在水中,④错误。
故选:C。
【点评】本题熟练掌握液体密度的测量、浮力大小的计算、密度的计算、阿基米德原理,就可以顺利解决。
19.(2023•岱岳区三模)如图,水平桌面上放置着一个装有水的圆柱形容器和质量相等的A、B两个实心小球。将A球放入容器内的水中,A球漂浮。取出A球后(带出的水忽略不计),再将B球放入容器内的水中,B球沉入容器底部。下列说法正确的是( )
①A球的密度大于B球的密度
②A球受到的浮力大于B球受到的浮力
③放入A球后水对容器底的压强等于放入B球后水对容器底的压强
④放入A球后容器对桌面的压强等于放入B球后容器对桌面的压强
A.①②B.②④C.②③④D.①③④
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【专题】定性思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)漂浮和沉底的条件判断即可判断出浮力的关系以及物体密度的关系;
(2)据液体内部压强的特点分析判断即可;
(3)根据水平面上F=G总以及p=分析判断即可。
【解答】解:①将A放入水中,A漂浮,A球的密度小于水的密度,B球放入水中,B沉入容器底部,B球的密度大于水的密度,所以A的密度小于B的密度,故①错误;
②已知两个小球的质量相同,重力相同,A球漂浮,浮力等于重力,即F浮A=G,B球沉底,浮力小于重力,F浮B<G,所以A受到的浮力大于B受到的浮力,故②正确;
③由②知,A受到的浮力大于B受到的浮力,根据阿基米德原理知A排开液体的体积大于B排开液体的体积,A的液面升高的多,根据p=ρgh知放入A后比放入B后水对容器底的压强大,故③错误;
④因为AB的质量相等,放入A后与放入B后容器对桌面的压力相等,根据p=知放入A后与放入B后容器对桌面的压强相等,故④正确。
故选:B。
【点评】该题考查了浮力的判断、液体压强的计算、密度与浮沉条件的关系等知识点,是一道综合题。
20.(2023•蒙阴县三模)2018年10月20日9时05分,我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机﹣﹣“鲲龙”AG600在湖北荆门漳河机场水上首飞成功。关于AG600,下列说法正确的是( )
A.受到的浮力大于重力才能漂浮在水面上
B.升空利用了“流速大压强大”的原理
C.在空中的大气压比水面处的大
D.在空中匀速巡航时受力平衡
【考点】物体的浮沉条件及其应用;大气压强与高度的关系;流体压强与流速的关系;飞机的升力.
【专题】定性思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】D
【分析】(1)漂浮时浮力大小等于重力;
(2)流体流速越快的位置压强越小。
(3)越到高空,空气稀薄,因此可确定飞机在万米高空飞行时,飞机受到外面的大气压与在地面时的气压关系。
(4)物体处于静止或匀速直线运动时,受平衡力的作用。
【解答】解:A、飞机在水面上静止时,处于漂浮状态,受到的浮力等于飞机的重力,故A错误;
B、飞机起飞时,机翼上方的空气流速大、压强小,机翼下方的空气流速小、压强大,从而产生向上的升力,故B错误;
C、越到高空,空气越稀薄,因此飞机升入高空后,飞机外的大气压将减小,故C错误;
D、飞机在空中匀速巡航时处于平衡状态,受平衡力的作用,故D正确。
故选:D。
【点评】本题主要考查了流体压强和流速的关系、大气压与高度的关系、物体浮沉条件及其应用以及平衡状态的判断,综合性强,但难度不大,掌握基本规律是关键。
21.(2023•临沂模拟)水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是1:1
B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
C.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3
D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【专题】定量思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】C
【分析】(1)甲中绳子的拉力等于受到的浮力减去木块的重力,然后求出甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比;
(2)根据p=ρgh判断甲、乙两图中水对容器底部的压强关系;
(3)根据题意得出甲中和乙中木块排开水的体积,根据阿基米德原理求出两种情况下受到的浮力关系,物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等;
(4)将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,容器和容器内水、木块的重力不变,对桌面的压力等于总重力。
【解答】解:A、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:G=F浮乙=ρ水g×V,
图甲中绳子的拉力:F拉=F浮甲﹣G=ρ水gV﹣ρ水g×V=ρ水g×V,
则甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比:
F拉:F浮甲=ρ水g×V:ρ水gV=2:5,故A错误;
B、乙图容器内水的深度小,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,故B错误;
C、设木块的体积为V,则甲中排开水的体积V甲=V,乙中排开水的体积V乙=(1﹣)V=V,
则甲、乙两图中木块受到水的浮力之比为:F浮甲:F浮乙=ρ水gV甲:ρ水gV乙=ρ水gV:ρ水g×V=5:3,故C正确;
D、将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,容器和容器内水、木块的总重力不变,对桌面的压力仍等于总重力,故甲图中容器对水平桌面的压力等于乙图中容器对水平桌面的压力,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了液体压强公式和固体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的应用等,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等。
22.(2023•兰陵县模拟)2023年2月10日,国产大型水陆两栖飞机AG600M全面进入型号合格取证试飞阶段。AG600是一款大型水陆两栖飞机,最大航速460km/h,最大起飞质量53.5t,一次可吸水12t,g取10N/kg,下面判断正确的是( )
A.飞机飞行时,机翼上表面受到的气压大于下表面的气压
B.正在水面上汲水的飞机,其底部受到水的压强保持不变
C.在空中匀速飞行的飞机,受到的空气浮力为5.35×104N
D.静止在水面上的飞机汲满水后,其浸入水中的体积增大12m3
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的概念和特点;流体压强与流速的关系;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;压强、液体的压强;气体的压强、流体压强与流速的关系;浮力;应用能力.
【答案】D
【分析】(1)机翼的形状是上凸下平,相同时间内空气通过机翼上方时的路程大于下方的路程,通过上方的速度大于下方的速度,上方的压强小于下方的压强,机翼受到向上的压力差的作用。
(2)利用p=ρgh分析水对飞机底部的压强的变化;
(3)飞机在空中水平匀速飞行时受力平衡,根据飞机的重力即可判断;
(4)根据漂浮时浮力等于重力算出吸满水后静止在水面上时增加的浮力,根据阿基米德原理的变形公式算出排开水的体积增加量。
【解答】解:A、机翼的形状是上凸下平,相同时间内空气通过机翼上方的路程大于下方的路程,则机翼上方的空气流速大于下方的空气流速,机翼上方的压强小于下方的压强,从而产生向上的升力作用,故A错误;
B、飞机静止在水面上,吸水后,飞机底部所处的深度变大,由p=ρgh可知水对飞机底部的压强将变大,故B错误;
C、由于飞机的最大起飞质量是53.5t,则飞机的最大重力G最大=m最大g=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N,在空中匀速飞行的飞机,受力平衡,受到的空气浮力等于重力,故C错误;
D、飞机静止在水面上时处于漂浮状态,浮力等于重力,所以,吸满水后静止在水面上时增加的浮力ΔF浮=G水;
根据阿基米德原理可得浸入水中体积的增大量:ΔV排===12m3;故D正确。
故选:D。
【点评】本题为力学综合题,考查重力公式、液体压强公式和物体漂浮条件的应用,要求认真审题,灵活应用相关公式。
23.(2022•泰安一模)相同的柱形容器内分别盛有甲、乙不同液体。将两个完全相同的物体浸入液体中,当物体静止后两液面刚好相平,如图所示,则下列判断中正确的是( )
①液体密度ρ甲<ρ乙
②容器对地面的压力F甲>F乙
③液体对容器底部的压强p甲=p乙
④物体排开液体的质量m甲=m乙
A.只有①③正确B.只有②④正确
C.只有②③正确D.只有①②④都正确
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【专题】定性思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)首先根据物体在甲、乙两种液体的状态,利用物体浮沉条件判断甲、乙两液体与物体的密度关系,进而得出两种液体的密度关系;然后结合图示判断甲、乙两种液体的体积大小,利用重力和密度公式判断两种液体的重力大小,而容器对地面的压力等于容器、容器内物体和液体的重力之和,据此得出两容器对地面的压力关系。
(2)根据p=ρgh可判断两种液体对容器底部的压强大小。
(3)首先根据物体在甲、乙两种液体的状态,利用物体浮沉条件判断物体在两种液体中所受浮力关系,然后根据阿基米德原理,并结合重力公式得出物体排开两种液体的质量关系。
【解答】解:(1)两个完全相同的物体分别在甲液体中漂浮,在乙液体中悬浮,
则由浮沉条件可知ρ物<ρ甲,ρ物=ρ乙,所以ρ甲>ρ乙,故①错误。
当物体静止后两液面刚好相平,则两容器内液体和物体排开液体的体积之和相等,
由图可知,物体排开甲液体的体积小于排开乙液体的体积,
故甲液体的体积大于乙液体的体积,
根据G=mg、ρ=可知,甲液体的重力大于乙液体的重力,
两个物体完全相同,则重力相等,
两柱形容器相同,则重力相等,
容器对地面的压力等于容器、容器内物体和液体的重力之和,所以容器对地面的压力F甲>F乙,故②正确;
(2)两液体的密度ρ甲>ρ乙,两液面相平,即h相同,
所以根据p=ρgh可知,液体对容器底部的压强p甲>p乙,故③错误。
(3)两个完全相同的物体在甲液体中漂浮,在乙液体中悬浮,则F浮甲=G,F浮乙=G,故F浮甲=F浮乙,
根据阿基米德原理可知,物体排开液体的重力相等,
则由G=mg可知排开液体的质量相等,故④正确。
故选:B。
【点评】此题综合考查了重力和密度公式、阿基米德原理、液体压强公式、物体浮沉条件及其应用等多个力学知识点,利用整体思想分析容器对地面的压力是解答此题的关键。
24.(2021•兰山区模拟)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力;固体压强大小比较;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;比较思想;其他综合题;应用能力;分析、综合能力;获取知识解决问题能力.
【答案】D
【分析】(1)由图得出A、B、C三个正方体排开水的体积关系,根据阿基米德原理即可判断物体受到的浮力大小关系;
(2)由图A、B、C三个正方体所处的状态,判定其浮力和重力的关系;然后根据三者的浮力大小、利用浮沉条件判断物体密度与水的密度大小关系;
(3)利用p=ρgh判断容器底受到水的压强关系,根据F=pS判定压力的大小关系;
(4)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开液体的重力,分析出整个装置的压力的大小关系,根据p=分析压强的大小。
【解答】解:由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
A、由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,
根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A错误;
B、由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,
由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;由于正方体A、B、C的体积相同,
根据ρ==可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
C、因为三个容器内水面高度相同,而水的密度不变,所以由p=ρgh可知,容器底部受到水的压强相等,又因为三个完全相同的容器底面积相同,所以根据F=pS可知容器底部受到水的压力相等,故C错误;
D、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,
由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,
即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;
由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,
根据p=可知,容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故D正确.
故选:D。
【点评】此题考查阿基米德原理、液体压强公式和密度公式的应用等,是一道综合性较强的题目,但难度不是很大。
25.(2021•曲阜市校级模拟)如图是甲、乙两种液体的质量与体积关系图象,将相同的木块分别放入盛有甲、乙两种液体的容器a和b中,待木块静止时,两容器液面相平,下列说法正确的是( )
A.a容器盛的是乙液体,b容器盛的是甲液体
B.木块在a容器内排开液体的质量较大
C.a、b两容器底部受到液体的压强相等
D.a、b两容器中木块下表面受到液体的压强相等
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;定性思想;推理法;压强、液体的压强;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】D
【分析】(1)由图象得出甲、乙的密度关系,根据物体的浮沉情况判断出物体密度与液体a、b的密度关系,即可得出答案;
(2)由于是同一块木块,根据物体的浮沉条件判断排开液体的重力与木块的重力的关系,然后即可判断排开液体的质量的大小关系;
(3)由图可知两容器液面相平,然后根据p=ρ液gh得出容器底受到压强的关系;
(4)根据浮力的产生原因得出木块下表面受到液体的压力,根据p=即可比较木块下表面的压强。
【解答】解:
A、由图象可知,体积V相同时,甲的质量大于乙的质量,则根据ρ=可知:ρ甲>ρ乙;
相同木块在a、b中都处于漂浮,则所受浮力F浮a=F浮b=G木,
根据F浮=ρ液gV排可得:ρagV排a=ρbgV排b;
由图可知:V排a<V排b;所以,ρa>ρb;
所以,由此可知:a容器盛的是甲液体,b容器盛的是乙液体,故A错误;
B、因F浮a=F浮b,所以由阿基米德原理可知:G排a=G排b,则:m排a=m排b,故B错误;
C、由于两容器中液面相平,且ρa>ρb,根据p=ρ液gh可知,a容器底部受到液体的压强大,故C错误;
D、木块在a、b两容器中都处于漂浮,根据浮力产生的原因可知木块下表面受到液体的压力:Fa下=F浮a,Fb下=F浮b,则Fa下=Fb下;
由于两个木块相同,则底面积相同,根据p=可知:pa下=pb下,故D正确。
故选:D。
【点评】本题主要考查密度公式、物体浮沉条件及液体压强公式的应用,关键能够根据阿基米德原理判断出液体的密度,难点是知道漂浮时物体下表面受到液体的压力与浮力相等。
26.(2021•梁山县一模)在一支平底试管内装入适量铁砂,先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,如图所示。下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大
B.试管在乙液体中受到的浮力较大
C.试管在甲液体中时底部所受液体压强较大
D.试管在甲、乙两种液体中时,底部所受液体压强相同
【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】定性思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】D
【分析】(1)同一支装入适量的铁砂的平底试管在两液体中都漂浮,受到的浮力相等、都等于自身重力;
(2)根据浮力产生的原因得下表面受到的压力关系,利用p=比较试管底部所受液体压强大小关系。
【解答】解:
AB、由图知:同一支试管,在两种液体中都是漂浮的,所以受到的浮力都等于它的重力,所以试管在甲乙液体中受到的浮力相等,故AB错误;
CD、物体受到的浮力等于物体上下表面受到液体的压力差,而上表面受到的压力为0,
所以F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,
由于受到的浮力相等,所以下表面受到的压力相等,即:F甲=F乙,
由p=可知,试管底部所受液体压强:p甲=p乙,故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】此题考查了漂浮的特点、浮力产生的原因和固体压强公式的掌握,熟悉基本公式,根据需要能够正确、灵活的变形是解决此类问题的关键。
27.(2022•东营二模)两个完全相同的物体A、B,分别放在甲、乙两种液体中(容器相同),A、B的状态如图所示,此时液面处于同一水平高度。由此可判断( )
A.甲液体密度小于乙液体密度
B.A物体受到的浮力小于B物体受到的浮力
C.甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;液体压强的比较大小.
【专题】应用题;比较思想;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【答案】C
【分析】(1)已知两个完全相同的物体A、B,则两物体的重力相同,根据漂浮的特点和阿基米德原理可知A、B所受浮力与两种液体密度大小的关系;
(2)静止时甲、乙液面刚好相平,即容器底部的深度相同,根据p=ρgh分析两烧杯底部所受液体的压强大小;
(3)容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的总重力,据此利用p=分析两容器对桌面的压强大小。
【解答】解:
AB、两个完全相同的物体A、B,则两物体的重力相同,A、B分别放入两杯中,两物体漂浮,受到的浮力F浮=G,故两物体受到的浮力相同,即F浮A=F浮B,根据阿基米德原理:F浮=ρ液gV排,因B排开液体的体积大,故液体的密度ρ甲>ρ乙,故AB错误;
C、静止时甲、乙液面刚好相平(如图所示),即容器底部的深度相同,图中甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh可知,两烧杯底部所受液体的压强分别为p甲>p乙.故C正确。
D、容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的总重力,因为物体A、B完全相同,则两物体的重力相同;甲容器内的液体体积大于乙容器内的液体体积,ρ甲>ρ乙,则甲容器内的液体质量大于乙容器内的液体质量,甲容器内的液体重力大于乙容器内的液体重力;两容器完全相同,则重力相同所以两容器对桌面的压力相等,又因两容器底面积相同,根据p=可知,所以甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查液体压强公式、压强定义式,以及物体浮沉条件和阿基米德原理的运用,具有较强的综合性,为中考的热点问题。
28.(2021•临沂模拟)用质量相同的黄金制成大小不同的两个空心金球,放入质量相同的甲、乙两种不同液体中(两个水槽相同),静止时如图所示,不计球内空气的质量。下列说法中正确的是( )
A.小金球受到的浮力较大
B.大金球受到的浮力较大
C.甲液体的密度较小
D.甲、乙两液体对水槽底部的压强一样大
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的比较大小.
【专题】定性思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】D
【分析】(1)根据悬浮的条件来即可判断浮力大小关系;
(2)知道浮力的大小关系即可根据阿基米德原理判断液体密度的大小;
(3)柱形容器中液体对容器底的压力等于液体和小球的总重力,又因为液体和小球的质量相同,根据G=mg判断出总重力的关系以及液体对容器底的压力的关系,根据p=判断出甲、乙两液体对水槽底部压强的关系。
【解答】解:读图可知,金小球在甲乙液体中都悬浮;
AB、根据悬浮的条件可知:金小球所受的浮力都等于它自身的重力,两小球的质量相同,根据G=mg知两个小球所受的重力相同,浮力也相等;故AB错误;
C、两小球的浮力相同,由图知甲中的小球排开液体的体积小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知甲液体的密度大,故C错误;
D、因为容器为柱形,液体对容器底的压力等于液体和小球的总重力,又因为液体和小球的质量相同,根据G=mg知,总重力相同,液体对容器底的压力也相同,根据p=知,在容器底面积相同时甲、乙两液体对水槽底部的压强一样大,故D正确。
故选:D。
【点评】此题综合考查了阿基米德原理、物体浮沉条件及其应用、压强的大小比较等知识点,是一道综合性较强的题目。
29.(2021•新泰市模拟)水平桌面上甲、乙两个质量和底面积均相同的容器中分别盛有适量的水,将两个体积相等、密度不同的小球A、B分别放入两个容器中,静止时两容器中水面高度相同,如图所示。下列说法正确的是( )
①A球的密度小于B球的密度
②A球受到的浮力大于B球受到的浮力
③甲容器底受到水的压力等于乙容器底受到水的压力
④甲容器对桌面的压力一定小于乙容器对桌面的压力
A.只有①②④B.只有①③C.只有①③④D.只有③④
【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】C
【分析】①根据物体的浮沉条件分析A和B两球的密度大小关系;
②已知两球的体积相同,由图可知两球排开水的体积关系,根据公式F浮=ρ水gV排判定两小球所受浮力的大小关系;
③根据p=ρ液gh比较容器底受到水的压强大小关系,根据F=pS分析容器底部受到水的压力的大小关系;
④整个容器对水平面的压力等于容器、液体和内部物体的总重力;根据水的体积大小关系、A和B两球重力的大小判定总重力的大小关系,从而得出压力的大小关系。
【解答】解:
①A球在水中处于漂浮状态,则A球的密度小于水的密度;B球在水中处于悬浮状态,则B球的密度等于水的密度,所以A球的密度小于B球的密度,即ρA<ρB,故①正确;
②已知两球的体积相同,由图可知,A球排开水的体积小于B球排开水的体积,根据公式F浮=ρ水gV排可知,A球受到的浮力小于B球受到的浮力,即F浮A<F浮B,故②错误;
③两容器水面相平,即水的深度h相同,根据液体压强公式p=ρgh可知,甲容器底受到水的压强等于乙容器底受到水的压强;两容器的底面积相同,根据F=pS可知,甲容器底受到水的压力等于乙容器底受到水的压力,故③正确;
④A球在水中处于漂浮状态,B球在水中处于悬浮状态,则两球受到的浮力等于自身的重力,因F浮A<F浮B,所以两球的重力GA<GB;
由图知,甲容器中水的体积小于乙容器中水的体积,根据G=mg=ρVg可知,甲容器中水的重力小于乙容器中水的重力,即G甲水<G乙水;
已知两容器的质量相同、重力相同,且GA<GB,G甲水<G乙水,
所以甲容器的总重力小于乙容器的总重力,则甲容器对桌面的压力一定小于乙容器对桌面的压力,故④正确。
故选:C。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件、阿基米德原理和压强公式的综合应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下物体所受重力与浮力的大小关系。
30.(2022•临沂模拟)静止在水平桌面上的三只相同的烧杯盛有不同的液体,三个相同的小球在液体中静止时,三液面相平,如图所示( )
A.图甲的烧杯底部压强最小
B.图乙的小球所受浮力大于重力
C.图丙的小球所受浮力最大
D.三烧杯对桌面的压强大小相等
【考点】物体的浮沉条件及其应用;固体压强大小比较;液体压强的比较大小.
【专题】应用题;比较思想;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力;分析、综合能力;获取知识解决问题能力.
【答案】A
【分析】(1)首先根据小球在三种液体中的状态,利用物体浮沉条件得出三种液体的密度大小关系,再利用液体压强公式得出三个烧杯底部受到的压强大小关系;
(2)根据小球在乙液体中的状态,利用物体浮沉条件得出图乙的小球所受浮力与重力的大小关系;
(3)首先根据小球在三种液体中的状态,利用物体浮沉条件得出小球在三种液体中所受浮力与重力的大小关系;
(4)把烧杯作为一个整体,烧杯对桌面的压力等于烧杯、烧杯内液体和小球的总重力;利用密度和重力公式,结合图示得出三种液体的重力大小关系,进而可得出三只烧杯对桌面压力的大小关系,再利用p=分析得出三烧杯对桌面的压强大小关系。
【解答】解:A、小球在甲液体中沉底,在乙液体中悬浮,在丙液体中漂浮,根据物体浮沉条件可知,甲液体的密度小于小球的密度,乙液体的密度等于小球的密度,丙液体的密度大于小球的密度,所以三种液体的密度关系为ρ甲<ρ乙<ρ丙;三个相同的小球在液体中静止时,三液面相平;根据p=ρ液gh可知,图甲的烧杯底部压强最小,故A正确;
B、小球在乙液体中悬浮,根据物体浮沉条件可知,图乙的小球所受浮力等于重力,故B错误;
C、小球在甲液体中沉底,在乙液体中悬浮,在丙液体中漂浮,根据物体浮沉条件可知,小球在甲液体中受到的浮力小于重力,在乙液体和丙液体中受到的浮力相等,都等于重力,故C错误;
D、由A知,三种液体的密度关系为ρ甲<ρ乙<ρ丙,由图可知,三种液体的体积关系为V甲=V乙<V丙,则根据G=mg、ρ=可得三种液体的重力关系为,G甲<G乙<G丙;三只烧杯相同,则其重力相等;三个相同的小球,则其重力相当。烧杯对桌面的压力等于烧杯、烧杯内液体和小球的总重力,所以三只烧杯对桌面的压力关系为F甲<F乙<F丙;又因为三只烧杯相同,底面积相同,所以根据p=可知,三烧杯对桌面的压强关系为p甲<p乙<p丙,故D错误。
故选:A。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用、液体压强和固体压强的大小比较,具有较强的综合性,难度较大。根据物体浮沉条件得出三种液体的密度大小关系是关键;利用密度和重力公式,结合图示得出三种液体的重力大小关系是难点。
二.填空题(共23小题)
31.(2021•莒南县模拟)如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,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,g取10N/kg,则圆柱体的重力为 2 N,圆柱体受到的最大浮力是 0.4 N。
【考点】浮力大小的计算.
【专题】计算题;定量思想;图析法;浮力;应用能力.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)由图乙可知,当圆柱体上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,知道此时弹簧测力计示数,由于此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力等于弹簧测力计的示数;
(2)由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没水中,知道此时弹簧测力计示数,此时圆柱体受到的浮力最大,利用称重法求浮力。
【解答】解:
(1)由图乙可知,当上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F示1=2N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力G=F示1=2N;
(2)由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没水中,此时弹簧测力计示数F示2=1.6N,此时圆柱体受到的浮力最大,其大小为F浮最大=G﹣F示2=2N﹣1.6N=0.4N。
故答案为:2;0.4。
【点评】本题考查了阿基米德原理以及称重法测浮力的应用,分析图象、从中得出相关信息是关键。
32.(2021•滕州市模拟)如图所示的溢水杯中装满水(水面与溢水口相平),慢慢放入一木块,木块漂浮在水面上,从溢水杯中溢出6×10﹣4m3的水,则木块受到的浮力是 6 N(g=10N/kg),木块所受的浮力 等于 (选填“大于”、“等于”或“不变”)木块重力;水溢出前后,溢水杯底受到的压强 不变 (选填“变大”、“变小”或“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;浮力大小的计算.
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【答案】6;等于;不变。
【分析】(1)已知木块排开水的体积,根据公式F浮=ρ水V排g求出木块受到的浮力;
(2)木块漂浮在水面上,根据漂浮条件可知木块受到的浮力与木块重力的关系。
(3)水溢出前后,溢水杯中水的深度不变,根据p=ρgh分析溢水杯底受到的压强。
【解答】解:(1)木块受到的浮力F浮=G排=ρ水V排g=1000kg/m3×6×10﹣4m3×10N/kg=6N。
(2)木块漂浮在水面上,所以木块受到的浮力等于木块的重力;
(3)水溢出前后,溢水杯中水的深度不变,根据p=ρgh可知,溢水杯底受到的压强不变。
故答案为:6;等于;不变。
【点评】本题考查浮力的计算和液体压强公式的应用,关键是要知道物体漂浮时浮力等于自身的重力,以及水溢出前、后,溢水杯中水的深度保持不变。
33.(2021•沂水县二模)如图我国的“奋斗者”号创造了10909米的中国载人深潜新纪录。在马里亚纳海沟探测时,载人潜水器逐渐下潜,所受的压强 增大 ,所受浮力 不变 (均选填“增大”、“不变”或“减小”),下潜深度每增加100米,相当于1米2面积上所受的压力增加 1×106 牛。(海水密度近似等于1×103千克/米3)
【考点】阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【答案】增大;不变;1×106。
【分析】根据液体压强公式p=ρgh分析压强变化;根据F浮=ρgV排分析浮力变化;根据p=ρgh求出每增加100m压强的增加量,再根据压强单位的物理意义得出答案。
【解答】解:
载人潜水器逐渐下潜,所处的深度不断增大,根据p=ρgh可知,潜水器所受的压强增大;
此过程中,潜水器排开海水的体积不变,等于其自身体积,根据F浮=ρgV排可知,潜水器所受浮力不变;
下潜深度每增加100m,海水压强的增加量Δp=ρ海水gΔh=1×103kg/m3×10N/kg×100m=1×106Pa。
因1×106Pa=1×106N/m2,则根据压强单位的物理意义可知,相当于1米2面积上所受的压力增加1×106牛。
故答案为:增大;不变;1×106。
【点评】此题考查了液体压强公式和阿基米德原理的应用,属于常考试题,难度不大,关键是明白压强单位的物理意义。
34.(2022•龙口市模拟)大连舰满载排水量达12300t,则其满载时受到的浮力为 1.23×108 N(g取10N/kg);舰载直升机起飞后,大连舰受到的浮力 变小 (填“变大”“变小”或“不变”)。
【考点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用.
【专题】浮力;浮沉的应用;应用能力.
【答案】1.23×108;变小
【分析】根据阿基米德原理,船满载时受到的浮力等于其排开水的重力;物体漂浮时浮力等于重力,根据物体重力的变化可知浮力大小的变化。
【解答】解:满载排水量m排=12300t=1.23×107kg,
由阿基米德原理可得其满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=1.23×107kg×10N/kg=1.23×108N;
舰载直升机起飞后,大连舰自重变小,因大连舰仍然漂浮,浮力等于此时的舰重,即大连舰受到的浮力变小。
故答案为:1.23×108;变小。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用、物体浮沉条件及其应用,正确理解排水量的含义是解答此题关键。
35.(2023•淄川区模拟)2023年2月8日“奋斗者”号载人潜水器在蒂阿曼蒂那海沟5500米深度发现了飞象章鱼,“奋斗者”号体积约为30m3,满载时质量约为25t。“奋斗者”号发现飞象章鱼处的压强是 5.5×107 Pa;深水下潜过程中所受水的浮力 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”);在水下5500米时受到的浮力是 3×105 N(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。
【考点】阿基米德原理的应用;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】浮力;应用能力.
【答案】5.5×107;不变;3×105。
【分析】根据p=ρ水gh求出“奋斗者”号发现飞象章鱼处的压强;
潜水器在深水下潜过程中排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知所受水的浮力的变化情况;
潜水器在深水中排开水的体积等于潜水器的体积,根据F浮=ρ水gV排求出在水下5500米时受到的浮力。
【解答】解:“奋斗者”号发现飞象章鱼处的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5500m=5.5×107Pa;
潜水器在深水下潜过程中排开水的体积不变(等于潜水器的体积),根据F浮=ρ水gV排可知所受水的浮力不变;
在水下5500米时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N。
故答案为:5.5×107;不变;3×105。
【点评】本题主要考查了液体压强和浮力的计算,是一道综合题。
36.(2023•庆云县校级一模)一个小球所受的重力为10N.将它浸没在水中时,所排开的水的重力为20N.那么小球浸没时受到的浮力大小为 20 N,放开手后,物体将 上浮 (填“上浮”“下沉”“悬浮”),最终小球的浮力为 10 N。
【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【专题】定性思想;浮沉的应用.
【答案】见试题解答内容
【分析】知道物体全部浸没在水中时,排开的水的重力,根据阿基米德原理可知物体所受的浮力,再和小球的重力进行比较,根据物体的浮沉条件确定小球的状态。
【解答】解:
由题知,小球浸没在水中,小球排开的水重为20N,
由阿基米德原理知:F浮=G排=20N,
而G球=10N,
F浮>G球,
则放手后小球将上浮,最终漂浮在液面上,浮力等于重力即F′浮=G=10N。
故答案为:20;上浮;10。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和利用,涉及到物体的浮沉条件,条件已给出,难度不大。
37.(2021•金乡县一模)如图甲所示,小聪课余时间用弹簧测力计做浮力实验。他用弹簧测力计挂着实心圆柱体,圆柱体浸没在水中且不与容器壁接触,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,则圆柱体的重力为 2.2 N,圆柱体浸没时所受的浮力为 0.6N 。
【考点】浮力大小的计算.
【专题】计算题;应用题;图析法;浮力;分析、综合能力.
【答案】2.2;0.6N。
【分析】(1)由图乙可知,当圆柱体上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,知道此时弹簧测力计示数,由于此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力等于弹簧测力计的示数;
(2)由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没水中,知道此时弹簧测力计示数,此时圆柱体受到的浮力最大,利用称重法求浮力。
【解答】解:
(1)由图乙可知,当上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F示1=2.2N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力G=F示1=2.2N;
(2)由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没水中,此时弹簧测力计示数F示2=1.6N,此时圆柱体受到的浮力最大,其大小为F浮最大=G﹣F示2=2.2N﹣1.6N=0.6N。
故答案为:2.2;0.6N。
【点评】本题考查了阿基米德原理以及称重法测浮力的应用,分析图象、从中得出相关信息是关键。
38.(2022•费县模拟)一艘驱逐舰满载时的排水量是5万吨,它行驶在海面上受到的浮力是 5×108 N,它从海洋驶入长江时,所受的浮力 不变 (填“变大”“变小”或“不变”),它将 下沉 (填“上浮”或“下沉”)一些。(g=10N/kg)
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】定性思想;浮沉的应用;理解能力.
【答案】见试题解答内容
【分析】满载时的排水量为满载时排开水的质量,利用阿基米德原理求浮力,根据浮沉条件比较浮力大小。知道了浮力大小和液体的密度关系再根据阿基米德原理比较得答案。
【解答】解:(1)驱逐舰满载时受的浮力:
F浮=G排=m排g=50000×103kg×10N/kg=5×108N;
(2)因为轮船在海洋、长江上都漂浮,自重不变,
所以,轮船在海上和在长江上受到的浮力都等于自重,大小不变。
(3)因为轮船受浮力不变,ρ海水>ρ江水,
所以,由F浮=ρ液V排g可知,排开海水的体积比排开江水的体积小,当它从海洋驶入长江时要下沉一些。
故答案为:5×108;不变;下沉。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和漂浮条件的了解与掌握,要利用好物体漂浮时浮力等于物重这一特点,并正确理解排水量的含义。
39.(2023•曲阜市二模)在《墨经•经下》篇中有关于浮力的记载“荆之大,其沉浅也,说在举”,意思是说:荆木的体积很大,但沉入水中的部分少,原因在于受到水的托举。重为600N的荆木,漂浮在水面上,受到的浮力为 600 N,“沉入水中”的体积为 0.06 m3。
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】定量思想;浮沉的应用;理解能力.
【答案】600;0.06。
【分析】①已知荆木漂浮在水面上,所以受到的浮力等于荆木的重力;
②已知荆木受到的浮力和水的密度,利用V排=得到排开水的体积。
【解答】解:①荆木漂浮在水面上时,受到的浮力为F浮=G=600N;
②因为F浮=ρ水gV排
所以荆木漂浮排开水的体积为V排===0.06m3。
故答案为:600;0.06。
【点评】本题考查漂浮状态下浮力的计算和阿基米德原理变形公式的应用,综合性较强,但难度不大。
40.(2023•新泰市校级模拟)一个重5.4N、体积为2×10﹣4m3的实心金属块用细线挂在弹簧测力计下,它浸没水中后弹簧测力计的示数是 3.4 N,该金属的密度是 2.7×103 kg/m3。
【考点】浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】应用题;密度及其应用;浮力;应用能力.
【答案】3.4;2.7×103。
【分析】(1)因为金属块浸没水中,金属块排开水的体积等于金属块的体积,利用阿基米德原理求金属块受到水的浮力,根据称重法求出此时弹簧测力计的示数;
(2)根据G=mg求出金属块的质量,然后根据密度公式求出金属的密度。
【解答】解:
(1)因为金属块浸没在水中,
所以金属块排开水的体积为:
V排=V=2×10﹣4m3,
金属块受到水的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N,
此时弹簧测力计的示数:
F示=G﹣F浮=5.4N﹣2N=3.4N;
(2)金属块的质量为:
m===0.54kg,
金属块的密度为:
ρ===2.7×103kg/m3。
故答案为:3.4;2.7×103。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理以及称重法测浮力的应用,要注意隐含条件:物体浸没在水中时排开水的体积等于自身体积。
41.(2023•张店区二模)某物理实验小组利用如下操作测量一物体的密度:用弹簧测力计测出物体在空气中的重力为27N;将物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为17N,则该物体受到的浮力为 10 N,该物体的质量是 2.7 kg,物体的密度是 2.7×103 kg/m3。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/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;重力的计算.
【专题】浮力;应用能力.
【答案】10;2.7;2.7×103。
【分析】根据称重法可知该物体受到的浮力,根据G=mg可知该物体的质量,根据V=V排=得出物体的体积,根据密度公式得出物体的密度。
【解答】解:根据称重法可知该物体受到的浮力F浮=G﹣F示=27N﹣17N=10N;
根据G=mg可知该物体的质量m===2.7kg,
根据阿基米德原理可知物体的体积V=V排===10﹣3m3,
物体的密度ρ===2.7×103kg/m3。
故答案为:10;2.7;2.7×103。
【点评】本题考查浮力和密度的有关计算,是一道综合题。
42.(2023•莱阳市模拟)在装有水(未满)的杯中漂浮着一块冰块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 不变 ;如果冰内有一木块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 不变 ;如果冰内有一实心小铁块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 降低 。(选填“升高”、“降低”或“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】定性思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】不变;不变;降低。
【分析】冰漂浮于水面上,要想判断冰熔化之后,水面是否变化,则需要比较冰块排开液体的体积跟冰熔化成水后的体积大小。若二者体积相等,则水面不变;若增大,则水面上升;若减小,则水面下降。
【解答】解:(1)由于冰漂浮于水面上,所以F浮=ρ水gV排=G冰﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又因为冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,
所以,G水=ρ水gV水=G冰﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:ρ水gV排=ρ水gV水,
则有:V排=V水,
即:冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积。
所以冰化水后水面不变;
(2)冰熔化前:F浮=G=G木+G冰,
冰熔化后,因为木块漂浮,所以F浮′=F木+F水=G木+G水,
所以:F浮=F浮′
因为:F浮=ρ水V排g
所以:V排=V排′,液面将不变;
(3)冰熔化前:F浮=G=G铁+G冰,
冰熔化后:F浮′=F铁+F水=F铁+G水,
因为铁块下沉,所以F铁<G铁,
所以:F浮>F浮′
因为:F浮=ρ水V排g
所以:V排>V排′,液面将下降;
冰熔化前:F浮=G=G铁+G冰,
冰熔化后:F浮′=F铁+F水=F铁+G水,
因为铁的密度比水的密度大,所以铁块在水中会下沉,则F铁<G铁,
所以F浮>F浮′,
水的密度不变,因为F浮=ρ水V排g,所以V排>V排′,所以铁块下沉后,水面将降低。
故答案为:不变;不变;降低。
【点评】本题主要考查了物体浮沉条件的应用,关键能够判断出冰化成水后各物质所处的状态,从而确定浮力的变化。
43.(2021•临沂二模)海洋内部的海水密度并不是完全相同的,在个别海域存在海水上层密度大、下层密度小的情况,俗称“海底断崖”。若潜艇遇到这种情况,所受浮力会急剧 减小 而直坠深海,受到海水的压强 增大 导致失事(选填“增大”、“减小”或“不变”)。我国的372潜艇曾遭遇“海底断崖”造成的“掉深”险情,现场官兵临危不惧,迅速操作潜艇使水仓 向外排水 (选填“向内吸水”或“向外排水”),成功上浮,创造了全球潜艇史上的重大奇迹。
【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;简答题;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【答案】减小;增大;向外排水。
【分析】(1)根据如果海水跃层是上层密度大、下层密度小的状态,形成负密度梯度跃变层,被称为“海中断崖”。结合F浮=ρgV排可得出结论;
(2)根据p=ρgh即可知道液体压强的特点;
(3)潜艇能够在海底自由的上浮和下潜靠的是改变自身重力来实现的;用压缩空气将水舱里的水排出一部分后重力减小,根据浮力和重力的关系判断物体的运动情况;
【解答】解:
(1)根据“海中断崖”现象可知,海水跃层是上层密度大、下层密度小,由于潜水艇排开水的体积不变,因此由F浮=ρgV排可知,海中断崖的海水密度变化会造成潜艇受到的浮力减小。
(2)潜艇不受控制地掉到安全潜深以下时,深度增加,根据p=ρgh可知,受到海水的压强增大;
(3)因为潜水艇是靠改变自身的重力实现浮沉的,所以此时将潜艇水舱向外排水,减小自身重力,使潜艇受到的重力小于浮力,实现上浮。
故答案为:减小;增大;向外排水。
【点评】此题综合考查了阿基米德原理的应用、液体压强、物体浮沉条件的应用及惯性知识等多个知识点,是一道综合性较强的题目,关键能够仔细阅读材料,理解相关知识。
44.(2021•台儿庄区模拟)如图所示是实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。则金属块浸没在水中时,受到的浮力是 2 N,该金属块的密度是 2.4×103 kg/m3。(已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【考点】浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】计算题;密度及其应用;浮力;应用能力;获取知识解决问题能力.
【答案】见试题解答内容
【分析】首先确定测力计的分度值,然后读出金属块的重力和金属块全部浸没在水中时受到的浮力,再利用称重法(F浮=G﹣F)求出金属块受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排求出金属块排开水的体积,即金属块的体积,最后利用ρ==计算金属块的密度。
【解答】解:由图知,测力计一个大格为1N,一个大格有5个小格,故其分度值为0.2N,
则金属块的重力G=4.8N,金属块浸没在水中时拉力F=2.8N,
金属块受到的浮力:F浮=G﹣F=4.8N﹣2.8N=2N;
根据F浮=ρ水gV排可得金属块排开水的体积:V排===2×10﹣4m3,
金属块浸没在水中,故金属块的体积:V=V排=2×10﹣4m3;
所以,金属块的密度:ρ====2.4×103kg/m3。
故答案为:2;2.4×103。
【点评】此题考查了有关浮力、密度的计算,要掌握称重法和阿基米德原理的计算浮力的方法,利用好隐含条件:物体浸没液体中,排开液体的体积等于物体的体积。
45.(2022•菏泽三模)一个质量55g的不规则实心物体,放入装满纯水的烧杯中,沉入底部,排开0.5N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮。该物体的体积为 5×10﹣5 m3,物体悬浮时盐水的密度为 1.1×103 kg/m3。
【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【专题】定量思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】5×10﹣5;1.1×103。
【分析】(1)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开的水的重力;物体浸没时排开水的体积等于物体的体积,利用公式F浮=ρ液gV排可求出物体排开水的体积,即物体的体积;
(3)当物体悬浮时,盐水的密度等于物体的密度,根据密度公式求出物体的密度即盐水的密度大小。
【解答】解:(1)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力:F浮=G排=0.5N;
根据F浮=ρ液gV排可得,物体排开的水的体积:
V排===5×10﹣5m3;
物体浸没时排开水的体积等于物体的体积,所以物体的体积:V物=V排=5×10﹣5m3;
(2)因为物体悬浮在盐水中,
所以,ρ盐水=ρ物===1.1×103kg/m3。
故答案为:5×10﹣5;1.1×103。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用和密度的计算,关键是知道物体浸没时排开液体的体积等于物体的体积。
46.(2022•沂南县二模)如图所示为2022年3月18日我国航母山东舰驶过台湾海峡,维护台海地区的和平稳定,山东舰上的舰载机歼﹣15最大飞行速度是2916km/h,约为音速的2.4倍。
(1)正常巡航时,山东舰要与护卫舰保持一定距离,避免两船相撞,这是因为两船之间水流流速大,压强 小 (选填“大”或“小”)。
(2)若歼﹣15以最大飞行速度在距离台湾486km的空域巡航,理论上 10 min可以达到台湾上空。
(3)如果山东舰满载时排水量为6万吨,山东舰满载时受到的浮力是 6×108 N。(g=10N/kg)
【考点】浮力大小的计算;速度的计算和公式的应用;流体压强与流速的关系.
【专题】计算题;长度、时间、速度;气体的压强、流体压强与流速的关系;浮力;应用能力.
【答案】(1)小;(2)10;(3)6×108。
【分析】(1)流体压强与流速的关系:流体流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大;
(2)根据v=求出所需时间;
(3)根据阿基米德原理求出山东舰满载时受到的浮力。
【解答】解:(1)山东舰要与护卫舰相距较近距离航行,两船之间的水流速快压强小,两侧水流速慢压强大,会形成向内的压强差,容易发生两船相撞;
(2)由v=可知,所需时间:t===h=10min;
(3)山东舰满载时的排水量:m排=6×104×103kg=6×107kg,
由阿基米德原理可知,满载时山东舰所受的浮力:F浮=G排=m排g=6×107kg×10N/kg=6×108N。
故答案为:(1)小;(2)10;(3)6×108。
【点评】本题考查流体压强与流速的关系、速度公式和阿基米德原理的应用,涉及到的知识点较多,但难度不大。
47.(2022•鄄城县模拟)如图甲所示,长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,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象,取g=10N/kg.根据图象信息,该金属块重力的大小为 54 N,浸没在水中的金属块受到的浮力大小是 20 N,该金属块的密度是 2.7×103 kg/m3。
【考点】浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】密度及其应用;浮力.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)分析绳子拉力随时间t变化的图象,当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动,但未露出液面,此时金属块排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,此时的浮力不变,绳子的拉力也不变,即为图中的AB段。
(2)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,即为图中的CD段,据此求出金属块重。
(3)当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求金属块排开水的体积(金属块的体积),知道金属块的重,利用重力公式求金属块的质量,最后利用密度公式求金属块的密度。
【解答】解:
(1)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,即为图中的CD段,
从图可知,该金属块重力为:G=F拉=54N。
(2)当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为34N,则金属块受到的浮力大小为:
F浮=G﹣F拉=54N﹣34N=20N。
(3)根据F浮=ρ水v排g可得,
金属块排开水的体积(金属块的体积):
V=V排===2×10﹣3m3;
根据G=mg可得,
金属块的质量为:m===5.4kg,
金属块的密度为:ρ金===2.7×103kg/m3。
故答案为:54;20;2.7×103。
【点评】本题考查了重力、浮力、质量、密度的计算以及阿基米德原理,关键是公式和公式变形的应用,难点是通过图乙确定金属块的重力及绳子受到的拉力、会用称重法计算出金属块受到的浮力。
48.(2022•兰陵县一模)如图所示,将质量为0.5kg的物体挂在动滑轮下面浸入水中,动滑轮重、绳重及摩擦不计,此时拉力F为1.5N,则物体受到的浮力为 2 N。用动滑轮将物体从水中拉出后容器下表面受到水的压强将 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)(g=10N/kg)。
【考点】浮力大小的计算;液体压强的概念和特点.
【专题】压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【答案】2;减小
【分析】已知物体质量,根据G=mg计算物体受到的重力;不计滑轮重、绳重和摩擦,物体受到竖直向上浮力、两段绳子的拉力和竖直向下的重力作用,处于平衡状态,已知绳端的拉力,根据力的平衡条件求得浮力的大小;
将物体从水中拉出后,容器中的水面下降,水到容器下表面的深度减小,根据液体内部压强特点可知容器下表面受到水的压强变化情况。
【解答】解:(1)物体的重力为:G=mg=0.5kg×10N/kg=5N,
不计滑轮重、绳重和摩擦,物体受到竖直向上浮力、两段绳子的拉力和竖直向下的重力作用,处于平衡状态,根据力的平衡条件可得,浮力的大小为:F浮=G﹣2F=5N﹣2×1.5N=2N;
(2)将物体从水中拉出后,容器中的水面下降,水到容器下表面的深度减小,因为液体内部压强随深度的增大而增大,随深度的减小而减小,所以容器下表面受到水的压强减小。
故答案为:2;减小。
【点评】本题考查重力的计算、力的平衡条件和液体内部压强特点的应用,正确对物体进行受力分析是解题的关键。
49.(2023•兰陵县模拟)将一个边长为10cm的正方体木块放在水中,木块静止时有四分之一的体积露出水面。此木块的密度为 0.75×103 kg/m3;受到的浮力为 7.5 N;木块底部受到水的压强为 750 Pa(g取10N/kg)。
【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的计算以及公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】定量思想;浮沉的应用;理解能力.
【答案】0.75×103;7.5;750。
【分析】(1)先根据V=a3求出正方体的体积,进一步求出木块排开水的体积,然后根据F浮=ρ水gV排求出木块受到的浮力;
(2)根据木块漂浮时浮力等于重力可知木块的重力,再根据重力公式和密度公式求出木块的密度;
(3)根据木块的边长和露出的比例可求出木块底部距离水面的高度,然后根据p=ρ水gh求出木块底部受到水的压强。
【解答】解:(1)木块的体积:V=a3=(0.1m)3=0.001m3,
木块排开水的体积:V排=(1﹣)V=×0.001m3=7.5×10﹣4m3,
木块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×7.5×10﹣4m3=7.5N;
(2)因为木块漂浮,所以木块的重力:G=F浮=7.5N,
由G=mg可得,木块的质量:
m===0.75kg,
木块的密度:
ρ===0.75×103kg/m3;
(3)木块底部距离水面的高度:h=(1﹣)×0.1m=0.075m,
木块底部受到水的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.075m=750Pa。
故答案为:0.75×103;7.5;750。
【点评】本题考查浮力、重力、密度、压强等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难度不大。
50.(2021•莘县模拟)一体积为80立方厘米的物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76g水溢出,则此物块在水中的状态是 漂浮 (填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),且此物体的密度为 0.95×103 kg/m3;若将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,则此物块在酒精中的状态是 沉底 (填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),静止后会有 64 g酒精溢出,已知酒精的密度是0.8×103kg/m3。
【考点】物体的浮沉条件及其应用;密度的计算与公式的应用.
【专题】应用题;密度及其应用;浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】漂浮;0.95×103;沉底;64。
【分析】(1)首先计算出物块静止时受到水的浮力,并计算出排开水的体积,判断出物块在水中的状态,并计算出物块的质量;根据ρ=计算出物体的密度;
(2)根据物体密度与酒精密度的关系可知物体在酒精中静止时的状态,根据密度变形公式可求出排开酒精的质量。
【解答】解:(1)由题意知,物块在水中受到的浮力:F浮水=m排水g=76×10﹣3kg×10N/kg=0.76N,
根据F浮=ρ液gV排可知,
物块排开水的体积:V排水===7.6×10﹣5m3=76cm3<80cm3,所以物体在水中漂浮;
根据漂浮条件可知:F浮水=G物,
即m排水g=m物g,
所以,m物=m排水=76g=0.076kg,
则物体的密度:ρ物===0.95×103kg/m3;
(2)因为物体的密度大于酒精的密度,所以物体在酒精中会沉底;
由ρ=可知,物体静止时排开酒精的质量:m酒精=ρ酒精V物=0.8×103kg/m3×80×10﹣6m3=64×10﹣3kg=64g。
故答案为:漂浮;0.95×103;沉底;64。
【点评】此题考查了学生对阿基米德原理、密度公式的掌握及其变形公式的应用,判断出物体在水中的状态是解决此题的关键,应属于难题。
51.(2021•平原县二模)如图甲,用弹簧测力计悬挂的圆柱体缓慢进入盛水的大烧杯中,直至圆柱体浸没水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙,那么圆柱体的高度为 4 cm,圆柱体的密度为 1.25×103 kg/m3。(圆柱体下降时不考虑水面的变化)
【考点】阿基米德原理的应用;密度的计算与公式的应用.
【专题】信息给予题;图析法;浮力;分析、综合能力.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)弹簧测力计的示数开始减小表示圆柱体的下表面开始接触水面,测力计示数达到最小表示圆柱体已完全浸没,从而可确定圆柱体的高度;
(2)当圆柱体没有浸入水中时测力计的示数等于圆柱体的重力,从而可求得圆柱体的质量;
根据测力计的最大示数和最小示数确定圆柱体完全浸没时受到的浮力,由F浮=ρ液gV排可求得圆柱体完全浸没时排开水的体积,即等于圆柱体的体积,从而可根据公式ρ=求得圆柱体的密度.
【解答】解:
(1)由图乙知,当h=4cm时圆柱体开始接触水面,当h=8cm时,圆柱体完全浸没,可知圆柱体的高度为:h=8cm﹣4cm=4cm;
(2)由图乙知,当圆柱体没有浸入水中时,测力计的示数为10N,所以圆柱体的重力G=10N,
质量为:m===1kg;
当圆柱体完全浸没时测力计的示数为2N,所以圆柱体完全浸没受到的浮力F浮=G﹣F=10N﹣2N=8N;
由F浮=ρ液gV排可得,圆柱体的体积V=V排===8×10﹣4m3;
所以圆柱体的密度为:ρ====1.25×103kg/m3.
故答案为:4;1.25×103.
【点评】本题用到的知识点有重力、质量、密度、阿基米德原理、压强的计算等,考查学生结合图像对所学知识进行综合分析的能力,有一定的难度.
52.(2021•桓台县一模)2019年12月17日,我国第二艘航母正式服役,中国进入双航母时代。该航母满载时排水量是67000t,吃水深度(海面到船底的距离)为10m,该航母在海上满载航行时受到的浮力是 6.7×108 N,此时航母底部受到海水的压强为 1.03×105 Pa;若航母从海水中驶入淡水中,航母将 下沉 (选填“上浮”“下沉”或“不变”)一些。(海水的密度ρ=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)
【考点】浮力大小的计算;液体压强的计算以及公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;应用能力;分析、综合能力.
【答案】6.7×108;1.03×105;下沉。
【分析】(1)根据阿基米德原理计算航母在海上满载航行时受到的浮力;
(2)已知航母的吃水深度,根据液体压强公式p=ρ液gh即可求出航母底部受到海水的压强;
(3)航母从海里驶入河里时,始终处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理比较排开液体的体积关系,然后得出答案。
【解答】解:
(1)航母满载时排开水的质量:
m排=67000t=6.7×107kg,
则航母在海上满载航行时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=6.7×107kg×10N/kg=6.7×108N;
(2)航母的吃水深度约为10m(海面到船底的距离),即h=10m,
则船底受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10m=1.03×105Pa;
(3)航母从海水中驶入淡水中时,始终处于漂浮状态,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,航母受到的浮力不变,
因淡水的密度小于海水的密度,
所以,由F浮=ρgV排可知,航母排开淡水的体积变大,航母将下沉一些。
故答案为:6.7×108;1.03×105;下沉。
【点评】本题考查了液体压强公式和物体浮沉条件、阿基米德原理的综合应用,正确理解排水量的含义是解答此题关键。
53.(2022•邹城市模拟)将一小球轻放入盛满酒精的大烧杯甲中,小球静止后,溢出酒精的质量是80g,小球在酒精中受到的浮力为 0.8 N。将其轻放入未装满水、底面积为100cm2的大烧杯乙中,静止后溢出水的质量是45g,水对容器底部的压强增加了50Pa,则小球的密度是 0.95×103 kg/m3。
(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
【考点】浮力大小的计算;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮力.
【答案】0.8;0.95×103。
【分析】(1)知道溢出(排开)酒精的质量,利用阿基米德原理求小球在酒精中受到的浮力;
(2)知道水对容器底部的压强增加值,利用p=ρgh求乙杯中水面升高的高度;升高的那部分水的质量Δm=ρ水ΔV=ρ水SΔh,可求排开水的总质量,利用F浮=G排=m排g求小球受到水的浮力,进而求出小球放入酒精与水中受到的浮力之比;
若小球在酒精、水中都漂浮,受到的浮力都等于小球的重力、大小相等,该假设不成立;
若小球在酒精、水中都浸没,受到的浮力F浮=ρ液V排g=ρ液Vg,受到的浮力等于酒精、水的密度之比,该假设不成立;
可见小球在酒精、水中,一漂一沉,即在水中漂浮、在酒精中下沉;
小球是漂浮在水中,小球的重力等于受到水的浮力大小,可求小球的质量;
小球在酒精中下沉,利用阿基米德原理求排开酒精的体积,即小球的体积,再利用密度公式求小球的密度。
【解答】解:(1)小球在酒精中受到的浮力:
F浮1=G排=m排g=m溢g=0.08kg×10N/kg=0.8N;
(2)由p=ρgh可得乙杯中水面升高的高度:
Δh===5×10﹣3m=0.5cm;
升高的那部分水的质量:
Δm=ρ水ΔV=ρ水SΔh=1g/cm3×100cm2×0.5cm=50g,
排开水的总质量:
m排总=45g+50g=95g=0.095kg,
其重力:
G排总=m排总g=0.095kg×10N/kg=0.95N,
受到的浮力F浮2=G排总=0.95N,
小球放入酒精与水中受到的浮力之比:
F浮1:F浮2=0.8N:0.95N=80:95;
若小球在酒精、水中都漂浮,受到的浮力都等于小球的重力,F浮1:F浮2=1:1,假设不成立;
若小球在酒精、水中都浸没,受到的浮力F浮=ρ液V排g=ρ液Vg,则:
F浮1:F浮2=ρ酒精:ρ水=0.8×103kg/m3:1×103kg/m3=80:100,假设不成立;
可见小球在酒精、水中,一漂一沉,因ρ水>ρ酒精,则小球在水中漂浮、在酒精中下沉;
小球是漂浮在水中,小球的重力G=F浮2=0.95N,
小球的质量:
m===0.095kg,
小球在酒精中下沉,小球的体积:
V=V排===1×10﹣4m3,
小球的密度:
ρ===0.95×103kg/m3。
故答案为:0.8;0.95×103。
【点评】本题考查了阿基米德原理、液体压强公式、物体浮沉条件、重力公式、密度公式的应用,难点是求小球的密度,确定小球在水中的状态是关键。
三.实验探究题(共4小题)
54.(2023•泰安三模)小艾同学按如图所示步骤,进行探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图A所示,物体的重力为 4 N;
(2)通过比较步骤A、B、C、D,可以得出结论;同种液体中,物体受到的浮力大小与 排开液体的体积 有关;
(3)通过比较步骤A、B、E, 不可以 (选填“可以”或“不可以”)得出浮力大小与液体密度有关;
(4)仔细分析实验数据知物体体积为 100 cm3;图E中弹簧测力计示数是 3.2 N。(ρ酒精=0.8g/cm3)
【考点】探究浮力大小与哪些因素有关.
【专题】实验题;浮力;应用能力.
【答案】(1)4;(2)排开液体的体积;(3)不可以;(4)100;3.2。
【分析】(1)认清弹簧测力计的分度值,根据指针对应的刻度读数;
(2)(3)根据控制变量法,找出不变的量和变化的量,确定浮力大小与变化量之间的关系;
(4)根据弹簧测力计的分度值读出物体的重力,由称重法算出物体完全浸没时的浮力,由阿基米德原理算出物体的体积;
根据阿基米德原理求出物体浸没在酒精中的浮力,根据称重法求出弹簧测力计的示数。
【解答】解:(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,则其示数为4N;
(2)分析实验步骤A、B、C、D随着物体排开液体的体积增大,所受浮力也增大,可以得出结论:液体密度一定,物体排开液体的体积越大,浮力越大;
(3)为了探究浮力大小与液体密度的关系,应该控制排开液体的体积相同,而液体的密度不同,而A、B、E排开液体的体积和液体的密度都不同,所以不可以得出浮力大小与液体密度有关;
(4)根据称量法知,物体浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G﹣FD=4N﹣3N=1N;
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物体的体积为:
V=V排==1×10﹣4m3=100cm3;
物体浸没在酒精中的浮力为:F浮'=ρ酒精gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=0.8N,
根据称量法知,物体浸没在酒精中时弹簧测力计的示数为:FE=G﹣F浮'=4N﹣0.8N=3.2N。
故答案为:(1)4;(2)排开液体的体积;(3)不可以;(4)100;3.2。
【点评】熟练应用控制变量法、分析清楚图示情景是正确解题的关键。
55.(2023•罗庄区二模)(1)如图1所示是小亮同学用压强计“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验装置。
①从结构上来看,压强计上的U形管 不属于 (选填“属于”或“不属于”)连通器;
②比较图乙和图丙,可以得出结论:同种液体,深度越深,液体的压强越 大 (选填“小”或“大”);
③比较图乙和图丁,得出“液体密度越大,液体的压强越大”的结论,同组小李认为小亮的判断是不合理的,原因是没有控制 液体的深度 相同;
(2)小亮还通过如图2所示的步骤进行了“浮力的大小可能与哪些因素有关”的实验:
④分析A、C、D三图,得出下列结论:物体浸没后,浮力的大小与深度 无关 (选填“有关”或“无关”);
⑤分析D、E两图,可得出结论:物体受到的浮力大小还与液体的 密度 有关;
⑥根据图中的数据计算出物体的密度为 4×103 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【考点】探究浮力大小与哪些因素有关;探究液体内部的压强.
【专题】实验题;压强、液体的压强;浮力;实验基本能力.
【答案】(1)①不属于;②大;③液体的深度;(2)④无关;⑤密度;⑥4×103。
【分析】(1)①上端开口底部连通的仪器是连通器;
②③液体内部压强与液体的密度和液体的深度有关,根据控制变量法,在探究与其中一个因素的关系时,应控制其它因素不变,据此分析;
(2)④⑤浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,根据控制变量法,在探究与其中一个因素的关系时,应控制其它因素不变,据此分析;
⑥根据称重法计算物体受到的浮力,根据阿基米德原理计算物体排开液体的体积,即物体的体积,根据密度公式计算出物体的密度。
【解答】解:(1)①U形管压强计的左侧上端封闭,不是上端开口底部连通的容器,因此不属于连通器;
②比较图乙和图丙,液体的密度相同,液体深度不同,U形管两侧液面高度差不同,说明橡皮膜受到的液体压强不同,由此得出结论:同种液体,深度越深,液体的压强越大;
③比较乙、丁两图,液体的深度不同,液体的密度不同,U形管两侧液面的高度差不同,根据控制变量法,小亮的判断是不合理的,原因是没有控制液体的深度相同;
(2)④分析A、C、D三图,液体的密度相同,物体排开液体的体积相同,弹簧测力计示数相同,根据称重法,物体受到的浮力相同,由此得出下列结论:物体浸没后,浮力的大小与深度无关;
⑤分析D、E两图,液体的深度相同,液体的密度不同,U形管两侧液面的高度差不同,根据控制变量法,可得出结论:物体受到的浮力大小还与液体的密度有关;
⑥由图A知物体的重力为4N,则物体的质量m===0.4kg,根据称重法计算物体受到的浮力F浮=4N﹣3N=1N,根据阿基米德原理计算物体排开液体的体积V排===1×10﹣4m3,即物体的体积为1×10﹣4m3,根据密度公式计算出物体的密度ρ===4×103kg/m3。
故答案为:(1)①不属于;②大;③液体的深度;(2)④无关;⑤密度;⑥4×103。
【点评】本题探究影响液体压强大小的因素和影响浮力大小的因素,考查了转换法、控制变量法的运用,体现了对实验过程和实验原理的考查。
56.(2022•临沂模拟)小明同学利用烧杯、弹簧测力计、细线、水、密度计来测量金属块和液体的密度。(已知ρ水=1.0x 103kg/m3,g=10N/kg)
(1)用弹簧测力计测量金属块的重力,其示数如图A所示,可求出金属块的质量m= 0.22 kg。
(2)金属块的密度ρ= 2.2×103 kg/m3。
(3)利用密度计可以直接测量出液体的密度,将其插入被测液体中,待其静止后直接读取液面处的刻度值即为该液体的密度值小明同学将密度计放入甲液体中,其示数如图C所示,则甲液体的密度ρ= 0.85×103 kg/m3。
(4)小明同学将密度计放入乙液体中,如图D所示,比较C、D两图可知ρ甲 < ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。
【考点】物体的浮沉条件及其应用;密度的计算与公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】实验题;密度及其应用;浮力;浮沉的应用;分析、综合能力.
【答案】(1)0.22;(2)2.2×103;(3)0.85×103;(4)<。
【分析】(1)进行读数时,注意测力计的分度值,根据公式G=mg求出金属块的质量;
(2)根据称重法F浮=G﹣F求出金属块浸没在水中时受到浮力的大小;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,求出金属块排开的水的体积即金属块的体积;由ρ=求出金属块密度的大小;
(3)根据图C读出密度计的示数,即液体的密度;
(4)从图可知,密度计放在C、D液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系;根据阿基米德原理判定液体密度的关系。
【解答】解:(1)由图甲知,测力计的分度值为0.2N;物体的重力G=2.2N;
金属块的质量为:m===0.22kg;
(2)由图B可知,物体浸没在水中时拉力为:F=1.2N;
金属块浸没在水中时受到的浮力为:F浮=G﹣F=2.2N﹣1.2N=1N;
根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,金属块排开的水的体积即金属块的体积为:
V=V排===1×10﹣4m3;
则金属块的密度为:ρ===2.2×103kg/m3;
(3)由图可知,液体的密度为0.85g/cm3=0.85×103kg/m3;
(4)密度计在C、D两种液体中都处于漂浮状态,受到的浮力都等于密度计受到的重力G,所以浮力相同;
由图可知,密度计排开液体的体积V排C>V排D,根据F浮=ρ液V排g可知:ρ甲<ρ乙。
故答案为:(1)0.22;(2)2.2×103;(3)0.85×103;(4)<。
【点评】本题考查了用称重法求浮力、求出物体密度的方法,利用密度计测液体密度时漂浮(F浮=G)是本题的关键。
57.(2021•济南一模)如图所示,某同学为了探究“浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”,按照A、B、C、D的顺序做了如下的实验:
(1)上图所示的A、B、C、D四个步骤,更合理的实验顺序是 DABC ;
(2) A、B 两步骤可计算出物块浸没在水中时受到的浮力F浮;
(3) C、D 两步骤可得出物块排开水所受的重力G排;
(4)为了使实验结论更为可信,将物块换成其它物体,再进行几次实验,其主要目的是 多次测量找规律、排除偶然性 ;
(5)下列图中,能正确反映弹簧测力计示数F和物块下表面在水中的深度h关系的图象是 丁 (选填序号)。(物块未接触容器底)
【考点】探究浮力大小与哪些因素有关.
【专题】定性思想;图析法;浮力;分析、综合能力.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)要先测物块的重力和空桶的重力,然后再把物块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数,根据称重法求出浮力;最后再测出桶和溢出水的重力得出排开水的重力;
(2)(3)根据称重法F浮=G﹣F和G排=G总﹣G桶,可知需要测量的物理量及对应的实验步骤;
(4)科学探究实验一般进行多次。目的有二:发现规律,避免结论的偶然性;取平均值减小误差;
(5)分析浮力的变化情况,得出拉力的变化情况结合图象进行分析。
【解答】解:(1)为便于操作和减小误差,则合理的实验顺序是:
D、测出空桶所受的重力;
A、测出物块所受的重力;
B、把物块浸没在装满水的溢水杯中,读出弹簧测力计的示数;
C、测出桶和排开的水所受的重力。
合理的实验顺序是DABC;
(2)根据称重法F浮=G﹣F可知需要测量的物理量:物块的重力、物块完全浸没后测力计的拉力,即A、B两步骤可计算出物块浸没在水中时受到的浮力F浮;
(3)由G排=G总﹣G桶可知需要测量的物理量是:小桶的重力、物块排开的水和小桶的总重力,即C、D两图可得G排;
(4)本实验多次实验的目的是:多次测量找规律、排除偶然性;
(5)随着物块浸在水中体积的增大,浮力增大,则测力计示数减小,当物块完全浸没时,排开水的体积不变,受到的浮力不变,所以测力计示数不变,所以F水深度的关系是先减小后不变,所以丁正确。
故答案为:(1)DABC;(2)A、B;(3)C、D;(4)多次测量找规律、排除偶然性;(5)丁。
【点评】本题考查了探究浮力大小的实验,主要考查了控制变量法的应用,看懂实验图和理解题意是解决本题的关键。
四.计算题(共3小题)
58.(2023•东阿县一模)我国自主研制的载人深潜器下潜深度已突破10000m,在载人深潜领域达到世界领先水平。小京阅读资料后,制作图中的装置,模拟深潜器在海水中的运动。物体甲、乙由一条细线连接且在水中处于静止状态,已知乙的质量为0.2kg,体积为2.5×10﹣5m3。(取ρ海水=1.03×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)。求:
(1)在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小。
(2)乙物体所受浮力的大小。
(3)细线对乙物体拉力的大小。
【考点】浮力大小的计算;力的合成与应用;液体压强的计算以及公式的应用.
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮力;应用能力.
【答案】(1)在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小为1.03×108Pa;
(2)乙物体所受浮力的大小为0.25N;
(3)细线对乙物体拉力的大小为1.75N
【分析】(1)根据p=ρ海水gh求出海水对深潜器的压强大小;
(2)根据已知条件,根据阿基米德原理求出乙所受浮力:
(3)乙浸没在水中,排开水的体积等于乙的体积,分析乙静止时受力情况,由力的平衡条件求出细线对乙物体拉力。
【解答】解:(1)海水对深潜器的压强大小:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10000m=1.03×108Pa;
(2)已知乙的质量为0.2kg,体积为2.5×10﹣5m3,乙所受浮力:
F浮乙=ρ水gV排水=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10﹣5m3=0.25N;
(3)乙浸没在水中,排开水的体积等于乙的体积,即:V排水=V乙,
乙静止时,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和绳子拉力的作用,由力的平衡条件可知,
细线对乙物体拉力的大小:
F拉=G乙﹣F浮乙=m乙g﹣F浮乙=0.2kg×10N/kg﹣0.25N=1.75N。
答:(1)在10000m的深处,海水对深潜器的压强大小为1.03×108Pa;
(2)乙物体所受浮力的大小为0.25N;
(3)细线对乙物体拉力的大小为1.75N。
【点评】本题考查液体压强公式、阿基米德原理及力的平衡知识的运用,要掌握。
59.(2022•齐河县校级模拟)我国最新研制、领先世界的AG﹣600水上飞机首飞成功(如图所示),该机机身长36.9米,翼展39米,最大巡航时速500公里,最大航程在4500公里左右,最大起飞重量可达53.5吨左右,它能有力的满足应急救援、森林灭火、海上巡察等需求。当它以最大起飞重量漂浮在水面上时,求:(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)该飞机所受浮力是多大?
(2)排开水的体积是多少?
(3)浸入水中深度为2m、面积为1m2的起落架盖板受到水的压强和压力是多少?
【考点】浮力大小的计算;压强的计算;液体压强的计算以及公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】计算题;其他综合题.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)根据漂浮条件即可求出所受的浮力;
(2)利用F浮=ρ液gV排求出排开水的体积;
(3)根据p=ρgh算出压强,根据F=pS算出压力。
【解答】解:
(1)该飞机以最大起飞重量漂浮在水面上时,
根据漂浮条件可得,水上飞机所受的浮力:
F浮=G=mg=53.5×103kg×10N/kg=5.35×105N。
(2)由F浮=ρ液gV排可得,排开水的体积:
V排===53.5m3;
(3)浸入水中深度为2m,盖板受到水的压强为:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa;
盖板受到的压力为:
F=pS=2×104Pa×1m2=2×104N。
答:(1)该飞机所受浮力是5.35×105N;
(2)排开水的体积是53.5m3;
(3)浸入水中深度为2m、面积为1m2的起落架盖板受到水的压强为2×104Pa;压力为2×104N。
【点评】本题考查物体的漂浮条件、阿基米德原理、压强、压力的应用,属于一道基础综合题,难度不大。
60.(2021•新泰市模拟)工人师傅利用汽车作为动力,从水中打捞一个正方体物件,绳子通过定滑轮,一端系着物件,另一端系在汽车上,如图甲所示。汽车拉着物件匀速上升,已知汽车对绳子的拉力F与物件底面距离水底的高度h的变化关系如图乙所示。绳子的体积、绳重及摩擦均忽略不计,g=10N/kg.求:
(1)物件的质量;
(2)物件浸没在水中时,受到的浮力;
(3)物件的密度。
【考点】浮力大小的计算;密度的计算与公式的应用;阿基米德原理的应用.
【专题】计算题;浮力;应用能力.
【答案】(1)物件的质量为220kg;
(2)物件浸没在水中时,受到的浮力为1100N;
(3)物件的密度为2×103kg/m3。
【分析】(1)物件完全离开水面后,由图像可知此时的拉力,根据二力平衡条件知重力等于拉力,由G=mg可求得物件的质量;
(2)由图可知物体浸没在水中时的拉力,根据称重法F浮=G﹣F拉求出物件浸没在水中时的浮力;
(3)当物件完全浸没时,物件的体积V=V排,则根据公式F浮=ρ水gV排可求出其体积;最后由密度公式ρ=求得物件的密度。
【解答】解:
(1)物件完全离开水面后,由图像可知此时的拉力为2200N,根据二力平衡条件可得物件的重力G=F拉=2200N,
由G=mg可得,物件的质量:
m===220kg,
(2)物件浸没在水中时,由图像可知此时的拉力为1100N,
根据称重法可得此时物件受到的浮力为:F浮=G﹣F拉′=2200N﹣1100N=1100N;
(3)当物体浸没时物体的体积等于物体排开液体的体积,根据F浮=ρ水gV排可得,物件的体积为:
V===0.11m3;
则物件的密度为:
ρ物===2×103kg/m3。
答:(1)物件的质量为220kg;
(2)物件浸没在水中时,受到的浮力为1100N;
(3)物件的密度为2×103kg/m3。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、称重法测浮力和阿基米德原理的应用,分析图象从中得出相关信息是关键。
考点卡片
1.密度及其特性
【知识点的认识】
(1)密度:单位体积某种物质的质量叫做这种物质的密度
(2)单位:密度的国际单位是kg/m3,读作千克每立方米。常用单位还有g/cm3,读作克每立方厘米。
(3)密度是物质的一种特性,它不随物质的质量或体积的变化而变化。同一种物质的密度是一个确定的值,不同物质的密度通常是不同的,因此可用来鉴别物质,如水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3
【命题方向】
密度的定义,密度性质是命题的方向。
例1:下列实际应用中,主要从密度的角度考虑的是( )
A.用纳米薄层和纳米点制造存储器等纳米电子器件
B.用热值较高的燃料给火箭提供动力
C.用塑料泡沫做电影场景中倒塌的“墙壁”
D.用熔点较低的酒精制成能测量较低温度的寒暑表
分析:根据纳米技术进行分析。
燃料的热值是指1kg燃料完全燃烧放出的热量。
塑料泡沫搭建舞台道具是因为塑料泡沫的密度小,相同体积时,质量小,对人的伤害小。
根据熔点和沸点的定义进行分析。
解:A、用纳米薄层和纳米点制造存储器等纳米电子器价是利用纳米技术,与密度无关。不符合题意。
B、用热值较高的燃料给火箭提供动力,是利用单位质量该燃料放出的热量多,与密度无关。不符合题意。
C、用塑料泡沫搭建舞台表演中的道具房屋是因为塑料泡沫的密度比较小,不容易对人造成危害。符合题意。
D、用熔点较低的酒精制成能测量较低温度的寒暑表,是利用被测温度在酒精熔点和沸点之间,与密度无关,不符合题意。
故选C。
点评:此题考查的知识点比较多:熔点、沸点、热值和密度。
例2:关于密度,下列说法正确的是( )
A.密度与物体的质量成正比,与物体的体枳成反比
B.密度是物质的特性,与物体的质量和体积无关
C.密度与物体所处的状态无关
D.密度与物体的温度无关
分析:①密度是物质的一种特性,对于确定的某种物质,它的密度不随质量、体积的改变而改变。
②同种物质,状态不同,密度不同。
③一定质量的物质,体积随温度的变化而变化,所以密度相应改变。
解:
A、B 同种物质,在一定状态下密度是定值,当质量(或体积)增大几倍时,其体积(或质量)也增大几倍;而比值即单位体积的质量不改变。因此,不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比。因此,选项A错误,选项B正确;
C、同种物质,质量一定时,如果状态发生改变,其体积相应增大或缩小,所以密度发生改变,此选项错误;
D、同种物质,质量一定时,如果温度发生改变,其体积相应增大或缩小,所以密度发生改变,此选项错误。
故选B。
点评:ρ=是密度的定义式,在分析各物理量的正反比关系时,一定要结合物理规律及生活实际,切不可脱离现实而一味分析其数学关系。
【解题方法点拨】
“密度是物质的特性”的含义:
(1)每种物质都有它确定的密度,对f同种物质来说,密度是不变的,而它的质量与体积成正比,例如对于铝制品来说,不论它体积多大,质量多少,单位体积的铝的质量都是不变的。
(2)不同的物质,其密度一般不同,平时习惯卜讲“水比油重”就是指水的密度大于油的密度,在相同体积的情况下,水的质量大于油的质量。
(3)密度与该物质组成的物体的质量、体积、形状、运动状态等无关。但注意密度与温度是密切相关的,由于一般物体都有热胀冷缩的性质,由公式ρ=可知,当温度升高时,物体的质量不变,其体积变大(特殊情况除外),则其密度相应减小。反之,温度下降时其密度增大。
2.密度的计算与公式的应用
【知识点的认识】
利用公式ρ=及它的变形公式V=,m=ρV,可以解决一些实际应用中的问题。
(1)根据公式ρ=来鉴别物质。测出物体的质量和体积,运用公式ρ=求出物质的密度,然后对照密度表就可以知道该物质的种类。
(2)利用公式V=计算不便测量的物体的体积。测出物体的质量,利用密度表查出该种物质的密度,利用公式V=就可以计算出物体的体积。
(3)利用m=ρV计算不便测量的物体的质量。测出物体的体积,利用密度表查出该种物质的密度,利用公式m=ρV就可以计算出物体的质量。
(4)空、实心的判断:通过对物体的密度、质量、体积的比较,可判断物体时空心的还是实心的,即当ρ物=ρ为实心,ρ物<ρ为空心;m物=m为实心,m物<m为空心;V物=V为实心,V物>V为空心。
【命题方向】
利用密度知识直接求物体质量,求物体的体积。对一些体积庞大的物体,质量不便测量。可以测量出它的体积,从密度表中查出它的密度,最后计算出它的质量;有的物体、体积不规则,不便于直接测量,可以测出它的质量,从密度表中查出它的密度,最后计算出它的体积。判断这个球是空心还是实心问题。
例1:图所示三个规格相同的杯子里分别装有质量相等的水、盐水和煤油。(盐水的密度1.1×103kg/m3,煤油的密度0.8×103kg/m3)根据杯中液面的位置可以判定( )
A.甲杯是水,乙杯是盐水
B.甲杯是盐水,乙杯是煤油
C.乙杯是盐水,丙杯是水
D.乙杯是水,丙杯是煤油
分析:质量相同的不同物质,密度大小与体积成反比。据此分析判断。
解:
已知三种液体的质量相同,由图知:甲液体的体积最大,乙液体的体积最小,丙液体的体积居中,根据公式ρ=得:甲液体密度最小,为煤油;乙液体密度最大,是盐水;丙液体密度居中,是水。
故选C。
点评:此题考查的是对密度公式的理解和应用。对同种物质,密度与质量、体积无关;对不同物质,密度与质量成正比,与体积成反比。
例2:我省富“硒”的矿泉水资源非常丰富,如果要将其开发为瓶装矿泉水,且每瓶净装550g,则:
(1)每个矿泉水瓶的容积至少要多少mL?
(2)若用该矿泉水瓶来装家庭常用的酱油,装满后至少能装多少mL的酱油?(ρ矿泉水=1.0×103kg/m3,ρ酱油=1.1×103kg/m3)
分析:瓶子能装液体的体积是相同的,利用密度公式的变形公式V=求出能装水的体积(瓶子的容积),能装酱油的体积就等于瓶子的容积。
解:(1)V水===550cm3=550mL,
(2)∵瓶子能装液体的体积是相同的,
∴V酱油=V水=550mL。
答:(1)每个矿泉水瓶的容积至少要550mL;
(2)若用该矿泉水瓶来装家庭常用的酱油,装满后至少能装550mL的酱油。
点评:本题考查了密度公式的应用,计算时注意单位换算:1cm3=1mL,1×103kg/m3=1g/cm3。
【解题方法点拨】
熟练运用密度公式及其变形进行计算。判断这个球是空心还是实心有密度比较法、质量比较法、体积比较法三种。【知识点的认识】
(1)密度的公式:ρ=(ρ表示密度、m表示质量、V表示体积)
(2)密度公式变化:m=ρV、V=
【命题方向】
利用公式计算出密度来鉴别物质,利用控制变量法分析函数图来比较密度的大小.
例1:有不同物质组成的甲乙两个体积相同的实心物体,质量之比是2:3,这两种物质的密度值比是( )
A.2:3 B.3:2 C.1:1 D.以上答案都不对
分析:解答此题的关键是学生明确甲乙两个体积相同,根据密度公式即可得出答案.
解:由V甲=V乙,=可得=,故选项A正确;故选A.
点评:此题主要考查学生对密度公式的理解与掌握,此题比较简单,是密度计算题的基础,因此是一道基础题.
例2:小明郊游时捡到一块外形不规则的石头.为了测定它的密度,小明称出石头和一个盛满水的容器的质量 分别为0.56kg、2kg,然后将石头轻轻放入容器中,又测出了容器的总质量为2.36kg.(石头吸水不计,g取10N/kg)求:
(1)石头的体积;
(2)石头的密度;
(3)若石头吸水,所测石头的密度是偏大还是偏小,为什么?
分析:由题意可知,石头的体积等于它排开水的体积,所以根据盛满水的容器溢出的水求出石头的体积;根据密度公式求出石块的密度;若石头吸水,则石块排开水的体积减小,由此判断所测石头的密度值的情况.
解:(1)排出水的质量为:
m排=(0.56kg+2kg)﹣2.36kg=0.2kg;
∵石块完全浸没
∴V石=V排===2×10﹣4m3;
(2)石头的密度:
ρ石===2.8×103kg/m3;
(3)由于石块吸水,导致排出水的体积小于石头的体积;
根据ρ=可知,石头的密度偏大.
答:(1)石头的体积为2×10﹣4m3;(2)石头的密度为2.8×103kg/m3;(3)偏大,由于石块吸水,导致排出水的体积小于石头的体积,根据ρ=可知,石头的密度偏大.
点评:本题考查了密度公式的应用.关键是知道石头浸没水中时,排开水的体积等于石头的体积;石头吸水时,排出水的体积小于石头的体积.
【解题方法点拨】
对于密度公式,还要从以下四个方面理解:
(1)同种物质,在一定状态下密度是定值,它不随质量大小或体积大小的改变而改变.当其质量(或体积)增大几倍时,其体积(或质量)也随着增大几倍,而比值是不变的.因此,不能认为物质的密度与质量成正比,与体积成反比;
(2)具有同种物质的物体,在同一状态下,体积大的质量也大,物体的体积跟它的质量成正比;
(3)具有不同物质的物体,在体积相同的情况下,密度大的质量也大,物体的质量跟它的密度成正比=
(4)具有不同物质的物体,在质量相同的条件下,密度大的体积反而小,物体的体积跟它的密度成反比=.
3.速度的计算和公式的应用
【知识点的认识】
(1)速度的定义及其物理意义:在物理学中,把路程与时间之比叫做速度.速度是用来描述物体运动快慢的物理量.
(2)速度的公式:通常用字母v表示速度,用字母s表示路程,用字母t表示时间,则速度的公式是v=.
【命题方向】
计算类型:一、列车过桥问题(注意列车通过路程要加上列车的长),二、爆破安全逃离问题,三、测距离问题,四、追赶问题,五、赶时间问题,六、顺、逆水行船问题,七、比例问题
例1:一辆大型运输车,长40m,质量为30t,匀速通过长260m的山洞时,所用时间为30s,它以同样速度通过一座桥时,所用时间为24s,求桥的长度.
分析;解答此题的关键的是大型运输车30s内走的路程是40m+260m,同理.它以同样速度通过一座桥时,所走的路程车长,所以求出的距离要减去车长才是桥的长度.
已知:s1=40m,s2=260m,t1=30s,t2=24s
求:s3
解:v===10m/s,
s3=vt2﹣s1=10m/s×24s﹣40m=240m﹣40m=200m.
答:桥的长度是200m.
点评:解题时要注意此题中有个多余条件(质量为30t),解答此题的关键一定要注意这辆大型运输车自身的长度.
例2:如图所示,轿车从某地在高速公路上往南宁方向匀速行驶,当到达A地时,车内的钟表显示为10h15min,到达B地时,钟表显示为10h45min.求:
(1)轿车从A地到B地用多少时间?
(2)轿车从A地到B地的速度.
(3)若轿车仍以该速度继续匀速行驶,从B地到南宁需要多长时间?
分析:此题考查了速度公式v=即变形式t=,结合图象反映的路程信息可以求解答案.
解:(1)轿车从A地到B地所用时间△t=30min=0.5h;
(2)轿车从A地到B地的s=120﹣70=50km,故速度v===100km/h;
(3)若轿车仍以该速度继续匀速行驶,则从B地到南宁所用时间t===0.7h;
答:(1)轿车从A地到B地用时30min;
(2)轿车从A地到B地的速度v=100km/h;
(3)从B地到南宁需要0.7h.
点评:解决此类题目的关键是通过图象得出需要信息,结合速度公式及变形式求解答案.
例3:甲、乙两物体做匀速直线运动,它们通过的路程之比为3:2,所用时间之比为2:3,则速度之比为( )
A.9:4 B.4:9 C.1:1 D.3:2
分析:要判断速度之比,要根据速度公式v=,由题目的路程、时间之比来求速度之比.
解:甲、乙的路程之比为3:2,所用时间之比为2:3,故根据速度公式v=,可知甲乙速度之比为:,即9:4.
故选A.
点评:本题是由路程和时间之比,求速度之比,与计算速度一样,都是根据速度公式来求解.
【解题方法点拨】
要熟练运用速度的计算公式及其变形,分类练习此类题目,多与生活联系.【知识点的认识】
(1)速度的公式:v=,其中v表示速度,s表示路程,t表示时间.
(2)应用:
①火车过桥(隧道)问题:
火车穿过隧道时,火车头进人隧道就开始算起,直到火车尾离开隧道才叫做火车通过了隧道,所以火车穿过隧道经过的路程应该等于隧道长与车身长度的和.过大桥时也类似,火车通过大桥经过的路程等于桥长加车长.故对于本身有长度的物体过桥问题小结如下:物体通过的路程等于桥长与物体本身长度的和.
②出租车问题:
a.出租车的速度表示车辆行驶过程中的行进速度,指针指示的数值就是该时刻的速度值,采用的单位为km/h.
b.里程示数窗表示该车行驶的总路程,某段时间的路程就等于这段时间内两个示数的差.
c.出租车票据上给出的上车、下车时间间隔为车行驶时间,里程就是这段时间内出租车通过的路程.利用这些信息,可以解决与出租车有关的多种问题.
【命题方向】
第一类常考题:火车过桥
甲乙两地的距离是900km,一列火车早上7:30从甲地出发开往乙地,途中停靠了几个车站,在当日16:30到达乙地.列车行驶途中以144km/h的速度匀速通过长度为400m的桥梁,列车全部通过桥梁的时间是25s.求:
(1)火车从甲地开往乙地的平均速度是多少千米每小时?
(2)火车的长度是多少米?
分析:(1)已知甲乙两地的距离和甲地开往乙地的时间,利用v=即可求得火车从甲地开往乙地的平均速度;
(2)已知速度和时间可求火车和桥梁的总长,总长减桥梁长就是火车的长度.
解:(1)火车从甲地早上7:30出发开往乙地,途中停靠了几个车站,在当日16:30到达乙地,则甲地开往乙地所用时间t1=9h.
火车从甲地开往乙地的平均速度v1===100km/h,
(2)∵v=,v2=144km/h=40m/s
∴火车过桥通过的总距离:
s=v2t2=40m/s×25s=1000m,
∴火车的长度s火车=s﹣s桥=1000m﹣400m=600m.
答:(1)火车从甲地开往乙地的平均速度是100千米每小时;
(2)火车的长度是600米.
点评:本题考查了速度公式的计算,弄清火车完全过桥时行驶的路程为桥长与火车长的和是关键.
第二类常考题:行程问题
小光从厦门乘坐某次航班来武夷山旅游,厦门机场起飞的时间是7:20,抵达武夷山机场的时间是8:05,飞机飞行路程约为396km.求:
(1)全程飞行的时间是多少小时?
(2)全程飞行的平均速度是多少千米每时?
分析:(1)根据飞机起飞时间和抵达时间,求全程飞行的时间;
(2)又知道飞行时间,利用速度公式v=求全程飞行的速度.
解:
(1)根据飞机起飞时间为7:20,抵达武夷山机场的时间是8:05可得飞行时间:
t=8:05﹣7:20=45min=0.75h,
(2)飞机飞行的平均速度为:
v===528km/h.
答:(1)全程飞行的时间是0.75h;
(2)全程飞行的平均速度是528km/h.
点评:本题考查了学生对速度公式的掌握和运用,能根据起飞和抵达时间求出飞机飞行时间是本题的突破口.
【解题方法点拨】
注意事项:(1)应用v=计算时,单位要统一.s用米(m),t用秒(s)作单位时,速度v的单位为米/秒 (m/s);当s用千米(km),t用小时(h)时,速度v的单位为千米/时(km/h).
(2)v=公式的三个物理量必须对应于同一物体.
4.重力的计算
【知识点的认识】
物体由于地球的吸引而受到的力叫重力.重力的施力物体是地球.重力的方向总是竖直向下.公式G=mg,其中G表示重力,单位是N;m表示质量,单位是kg;g取9.8N/kg,粗略计算时,可取g=10N/kg.
【命题方向】
中考命题方向:(1)公式的表述:重力大小跟物体的质量成正比,不能反过来表述:物体的质量跟重力大小成正比.(2)直接利用公式进行重力、质量的计算.(3)由质量计算出重力或直接计算重力做功或克服重力做功.(4)与力的合成或平衡力结合出题.
例1:下列说法正确的是( )
A.“G=mg”表明:物体受到的重力跟它的质量成正比
B.“m=”表明:物体的质量跟它的重力成正比
C.“g=”表明:g值大小等于物体受的重力跟它质量的比值,且是一个恒定的值
D.上述说法都正确
分析:理解重力公式及其变形的物理意义;对各个选项逐一分析.
解:A、公式G=mg表示物体受到的重力跟它的质量成正比,正确;
B、物体的质量是表示物体所含物质的多少,与重力没有关系,故B错误;
C、g在地球上不同的位置,大小不同,所以不能说是一个恒定的值,故C错误;
故选A.
点评:本题考查重力、质量、g的含义,关键是明白他们所表示的物理意义.
例2:甲、乙两人受到的重力之比是5:4,甲的质量是60kg,则乙的质量和重力分别是( )
A.48kg,470.4N B.470.4kg,470.4N C.48kg,48N D.75kg,735N
分析:重力大小跟质量的关系是:物体所受的重力跟它的质量成正比,知道甲、乙两人受到的重力之比,从而可以计算甲、乙两人的质量之比,又知道甲的质量,可求乙的质量,再利用公式G=mg计算乙的重力.
解:物体所受的重力跟它的质量成正比,
∵甲、乙两人受到的重力之比是5:4,
∴甲、乙两人的质量之比是5:4,
又∵m甲=60kg,
∴==,
从而可知,m乙=48kg,
∴乙的重力为:G乙=m乙g=48kg×9.8N/kg=470.4N.
故选A.
点评:本题考查了重力公式的应用,物体所受的重力跟它的质量成正比,而且比值是个定值,等于9.8N/kg.
【解题方法点拨】
理解公式的含义,注意知识点之间的联系.
5.力的合成与应用
【知识点的认识】
(1)如果一个力作用在物体上产生的效果跟几个力共同作用在物体上产生的效果相同,这个力就叫做那几个力的合力,而那几个力就叫做这个力的分力。求几个力的合力叫做力的合成。
(2)同一直线上二力的合成:同一直线上同方向二力的合力,大小等于二力大小之和,方向与这两个力方向相同,即:F=F1+F2;同一直线上相反的二力的合力,大小等于二力大小之差的绝对值,方向和较大的力的方向相同,即F=|F1﹣F2|。
【知识拓展】
互成角度的二力的合成法则:实验证明,力的合成遵循平行四边形定则,用表示两个力的力的图示为邻边作平行四边形,这两个邻边之间的对角线就表示合力的大小和方向,如图所示,同一直线上二力的合成是力的平行四边形定则的特殊情况。
【命题方向】
合力的方向与谁的方向相同,此处用到的物理学方法﹣﹣﹣等效替代法是命题的关键。
例1:关于同一直线上的两个力的合成,下列说法中正确的是( )
A.两个不为零的力,其合力一定不为零
B.两个力的合力,一定大于其中任何一个力
C.求两个力的合力的大小,就是把两个力的大小相加
D.不论两个力的方向如何,合力的方向总是和较大的力的方向相同
分析:解答此题时,要从力的大小和方向两个方面来考虑,在分析各选项时千万不能漏掉力的方向。
解:A、如果物体受到的两个力为一对平衡力,即大小相等、方向相反、作用在一条直线上,则它们的合力为零,选项说法错误,不符合题意;
B、因为同一直线、反方向二力的合力大小等于二力之差,因此合力大小不一定大于其中任何一个力,选项说法错误,不符合题意;
C、同一直线、同方向二力的合力大小等于二力之和,但同一直线、反方向二力的合力大小等于二力之差,选项说法错误,不符合题意;
D、同一直线二力的合力方向与两个分力的方向相同;当二力方向相反时,合力方向与较大力的方向相同,所以不论两个力的方向如何,合力的方向总是和较大的力的方向相同,选项说法正确,符合题意;
故选D。
点评:本题考查同一直线上二力的合成,要结合同一直线上二力的方向分析合力大小,并会能判断出合力的方向。
例2:把一个重为2牛的苹果竖直向上抛出,苹果在空中受到重力和空气阻力的作用。若苹果在上升和下降过程中所受合力的大小分别为F1、F2,则( )
A.Fl可能小于F2B.Fl可能等于F2C.Fl一定等于F2D.F1一定大于F2
分析:根据力的合成计算合力的大小,即同一直线上同方向二力的合力等于二力之和;同一直线反方向二力的合力等于二力之差。
解:因为苹果在上升过程中,受到竖直向下的重力和阻力,所以合力等于二力之和;因为苹果在下降的过程中,受到竖直向下的重力和竖直向上的阻力,所以合力等于两力之差。所以F1一定大于F2。
故选D。
点评:会对物体进行受力分析,会根据同一直线上的二力的合成进行计算合力的大小。
【解题方法点拨】
利用好两个力的合力的范围是:|F1﹣F2|≤F≤F1+F2解题。
6.压力
【知识点的认识】
(1)压力:垂直作用在物体表面上的力叫做压力.
(2)产生的条件:压力是相互接触的物体因相互挤压使物体发生形变时在接触面之间产生的力.
(3)方向:压力的方向与受力物体的表面垂直且指向受压物体.例如按图钉,其方向可以与墙面垂直,与天花板垂直,也可以与水平桌面垂直,无论这个面如何放置,压力的方向总是要与接触面垂直的.
(4)作用点:压力的作用点在受压物体的表面上.
(5)辨析:重力和压力的区别
(6)影响压力作用效果的因素:压力和受力面积.受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
【命题方向】
主要从这几个方面命题:(1)压力与重力的区别方面出选择题;(2)利用压力的作用效果方面来体现控制变量法;(3)作图题:重力、压力的示意图
例1:放在水平桌面上的茶杯,对桌面有压力,下列有关“茶杯对桌面压力”的说法中,正确的是( )
A.茶杯对桌面的压力就是重力
B.茶杯对桌面的压力是作用在茶杯上的
C.茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生形变而产生的
D.茶杯对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
分析:物体静止在水平桌面上,物体对水平桌面的压力大小等于物体的重力,但不能说就是重力.压力是由于物体的形变而产生的.
解:A、茶杯对桌面的压力,施力物体是茶杯,受力物体是桌面;茶杯受到的重力的施力物体是地球,受力物体是茶杯.两个力的施力物体和受力物体都不相同,所以这两个力不是同一个力,但两者大小相等;故A错误;
B、茶杯对桌面的压力,是茶杯对桌面施加了一个作用,故施力物体是茶杯,受力物体是桌面.故B错误.
CD、当茶杯放在水平桌面上时,由于桌面对茶杯施加了一个向上的支持力,使茶杯底部发生微小的弹性形变,从而使茶杯对桌面产生了向下的弹力,即茶杯对桌面的压力.故C正确.D错误.
故选C.
点评:(1)此题考查了弹力的产生、压力与重力的区别、力的定义等知识点.
(2)放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,但压力永远不会是重力.
(3)哪个物体对别的物体施加了压力,该物体就发生了弹性形变.
例2:如图所示,水平桌面上放着甲、乙、丙三个底面积相同的容器,若在三个容器中装入质量相等的水,三个容器底部所受水的压力( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
分析:由图可知,知道装入水的质量相等,可知各容器内水的深度关系,然后根据液体压强的公式分析容器底部受到水的压强的大小关系;然后利用p=分析三个容器底部所受水的压力关系.
解:如图三容器装入相同质量的水,
∵容器的底面积相同,
∴三容器内水的深度:h甲>h乙>h丙,
又∵p=ρgh,
∴容器底部受到水的压强p甲>p乙>p丙;
∴由p=得F=pS可知,三个容器底部所受水的压力甲最大.
故选A.
点评:本题考查了学生对压强公式和液体压强公式的掌握和运用,对液体压强大小变化分析关键是确定深度大小,对固体压强的大小情况分析关键是确定压力和受力面积的大小.
【解题方法点拨】
注意压力的概念,理解压力与重力的区别于联系,学会控制变量法分析问题,控制变量法:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法.它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中.
7.固体压强大小比较
【知识点的认识】
固体压强的比较
准确判断压力、受力面积及其变化:固体压强的大小与压力的大小、受力面积有关。中考中对于压强的考查,往往在同一情境中出现多个力、多个面积发生变化的情景。要想准确的比较、计算压强的大小,找准产生压强的压力和该压力的受力面积是关键。我们审题时要抓住“谁对谁的压强”,找到压力的施力物体和受力物体,以及这两个物体的接触面积就可以准确判断压力和受力面积。利用公式p=,采用控制变量法:
【命题方向】
比较压强的大小是各省、市中考物理的热点,考题常以填空、选择等形式出现。只有加强这方面的训练,全面提高分析问题和解决问题的能力,才能在中考时取得好成绩。
例1:如图所示,两个完全相同的装满豆浆的密闭杯子,以下列四种不同的方式放在水平桌面上,若杯子上表面面积是下表面面积的2倍,它们对桌面的压强大小分别是p甲、p乙、p丙、p丁,则( )
A.p甲<p乙<p丙<p丁B.p乙<p甲<p丁<p丙C.p乙<p甲=p丁<p丙D.p丙<p乙<p丁=p甲
分析:杯子放在水平地面上,杯子对水平地面的压力等于杯子自身的重力;
地面的受力面积等于杯子和桌面的接触面积;
可以设一个杯子的重力为G,杯子的下表面积为S1,杯子的上表面积为S2;
根据压强的计算公式P=求出各种情况下的压强,进行比较得出结论。
解:两个装满豆浆的密闭杯子的重力是一定的,杯子放在水平地面上对水平地面的压力就等于杯子的重力;
设一个装满豆浆的杯子的重力为G,杯子正放时地面的受力面积等于杯子的下表面积S1,倒放时地面的受力面积等于杯子的上表面积S2,S2=2S1;
甲图中地面受到的压强p甲==;
乙图中地面受到的压强p乙===;
丙图中地面受到的压强p丙==;
丁图中地面受到的压强p丁====。
通过比较可知,p乙<p甲=p丁<p丙。
故选C。
点评:解答此题我们需要知道:
①某种情况下,物体对水平地面的压力等于物体的自身重力;
②受力面积等于物体和被压物体表面的接触面积;
③压强的计算公式为p=。
【解题方法点拨】
在解题中要注意控制变量法的使用,控制变量法﹣﹣物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。
8.压强的计算
【知识点的认识】
(1)压强定义或解释
①垂直作用于物体单位面积上的力叫做压力.
②物体的单位面积上受到的压力的大小叫做压强.
(2)单位
在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,即牛顿/平方米.压强的常用单位有千帕、标准大气压、托、千克力/厘米2、毫米水银柱等等.(之所以叫帕斯卡是为了纪念法国科学家帕斯卡)
(3)公式:p=F/S
p表示压强,单位帕斯卡(简称帕,符号Pa) F表示压力,单位牛顿(N) S表示受力面积,单位平方米
(4)补充说明:
对于(3)所写的为定义式,任何压强都可以用.但是对于液体和气体压强,还有推导公式:
【命题方向】
压强的计算,主要是运用公式及其变形解决有关问题.题型常见的有填空、选择、计算及探究题.压强的定义式p=F/S,经验表明,不少学生在学习了这一部分内容后,一般会记住公式,但理解往往是片面的,有时甚至是错误的.因此,学习中要注意对压强公式的理解,除明确各物理量间的数学关系(学生往往重视这一点),明确各量的单位,最重要的是要明确公式所表达的物理意义(学生往往忽略这一点).进行计算时,要能正确地确定压力、确定受力面积.除此以外,还要明确,由于固体不具有流动性,而液体具有流动性,造成了计算固体对水平支持面的压力压强的方法,与计算液体对容器底部的压力压强的方法一般不同.另外,压强的计算常常与密度公式,重力公式相联系,体现了知识的综合性,所以常成为中考的热点.
例1:如图为站在沙地上的一名初三同学要搬走木箱,已知他一只鞋底的面积为200cm2,请你估计木箱对地面的压强约为( )
A.1000Pa B.7000Pa C.10000Pa D.20000Pa
分析:求木箱对地面的压强,而没有告知木箱对地面的压力和受力面积的大小,因此只有通过比较人和木箱在沙地上的凹陷程度来间接判断.那么就必须先求出人对地面的压强,首先估算人的重力,然后算出两个鞋底的面积,再由压强公式可得出人对沙地的压强,至此题目的未知量就已求出.
解:人的质量大约为60kg,那么其重力约为:G=mg=60kg×10N/kg=600N;
人和地面的接触面积为:S=2×200cm2=400cm2=400×10﹣4m2;
那么人对地面的压强约为:p人===15000Pa;
由图片知:木箱在沙地中的凹陷程度要大于人在沙地中的凹陷程度,因此木箱对地面的压强要远大于人对地面的压强,即:p木箱>p人;
在给出的四个选项中,只有D选项符合这个条件,故选D.
点评:在此题中,与所求内容相关的物理量没有直接给出,所以能够从人和木箱在沙地中的不同凹陷程度入手来得出两个压强的大小关系,是解答此题的突破口,也是难点所在.
例2:一长方体木块平放和侧放在水平地面上时,其受力面积之比为3:1,则平放和侧放时,对地面的压强之比是 1:3 ,压力之比是 1:1 .
分析:木块平放和侧放时对水平地面的压力和自身的重力相等,重力不变,压力不变;根据压强公式求出两者对地面的压强之比.
解:∵木块平放和侧放时,对水平地面的压力和自身的重力相等,
∴木块的重力G不变时,压力F不变,即两种情况下对地面的压力之比为1:1;
∵p=,且S平:S侧=3:1,
∴====.
故答案为:1:3;1:1.
【解题方法点拨】
压强的计算,需要确定压力、面积.要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点.正确判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同.
9.液体压强的概念和特点
【知识点的认识】
1.液体压强产生的原因是由于液体受重力的作用.若液体在失重的情况下,将无压强可言.
2.由于液体具有流动性,它所产生的压强具有如下几个特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强.固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直.
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等.同种液体,深度越深,压强越大.
(3)计算液体压强的公式是p=ρgh.可见,液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系.
(4)密闭容器内的液体能把它受到的压强按原来的大小向各个方向传递.
液体压强与重力的关系
3.容器底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等.
【命题方向】
命题知识点:(1)液体压强产生的原因(2)液体压强的特点(3)利用公式p=ρgh分析压强的大小.
例1:潜水员由水面下2m深处潜入水面下20m深处的过程中,他受到的压强、浮力变化情况是( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强增大,浮力不变
C.压强不变,浮力增大 D.压强减小,浮力不变
分析:①由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知浮力的变化.
②潜水员在下潜过程中,深度越来越大,由液体压强公式p=ρ液gh可知所受液体压强的变化.
解:
①由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,而液体的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,在潜水员继续下潜过程中,受到的浮力大小不变;
②潜水员在下潜过程中,深度越来越大,由液体压强公式p=ρ液gh可知,潜水员在下潜过程中,所受的压强逐渐增大.
故选B.
点评:题考查液体压强公式和阿基米德原理的应用,关键知道影响浮力的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,影响液体压强的因素是液体的密度和液体的深度.抓住下潜时深度变大、排开水的体积不变是本题的关键.
例2:在公园平静的湖水中,有一小气泡从湖底向上升.则小气泡在水中向上运动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.气泡所受的液体压强不变
B.气泡所受的液体压强变大
C.气泡所受的液体压强变小
D.气泡所受的浮力变小
分析:(1)液体压强跟液体密度和液体的深度有关.在液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大;在液体深度一定时,液体密度越大,液体的压强越大.
(2)浮力大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关,在液体密度一定时,物体排开液体的体积越大越大,物体受到的浮力越大;在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大.
解:小气泡在水中向上运动的过程中,水的密度不变,气泡深度减小,根据p=ρgh得,气泡受到的压强减小,气泡受到的压强减小,气泡体积增大,根据F浮=ρ水gV排得,气泡受到的浮力变大.
故选C.
点评:掌握液体压强和浮力大小的影响因素,利用控制变量法探究液体压强和浮力大小的变化.
【解题方法点拨】
记忆性的知识点,要熟记.
10.液体压强的比较大小
【知识点的认识】
液体内部的压强主要与液体的密度、深度有关要比较其大小一定采取控制变量法来分析,利用公式采用密度比较法和深度比较法。
【命题方向】
比较压强的大小是各省、市中考物理的热点,考题常以填空、选择等形式出现。只有加强这方面的训练,全面提高分析问题和解决问题的能力,才能在中考时取得好成绩。
例1:如图所示,放在水平桌面上的两个容器分别装有相同高度的纯水和盐水(ρ盐水>ρ水),下面关于液体中a、b、c三点(其中b、c两点在同一水平面上)压强大小的关系说法正确的是( )
A.pa>pb>pcB.pc>pb>paC.pb>pa>pcD.pc>pa>pb
分析;液体压强与液体的密度和深度有关,密度越大,深度越大,液体压强越大。
解:由b、c两点可知,深度相同,由于盐水的密度大于纯水的密度,所以pc>pb;
a、b两点可知,同种液体中,压强随深度的增加而增大,所以pb>pa;综上所述,pc>pb>pa。
故选B。
点评:本题考查影响液体压强的因素,注意液体压强与密度和深度有关。
【解题方法点拨】
在解题中要注意控制变量法的使用,控制变量法﹣﹣物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中。
11.探究液体内部的压强
【知识点的认识】
研究液体内部的压强与哪些因素有关
1.观察U形管压强计
U形管压强计左右两管中液面相平,液面上方的压强相等。用手指轻压橡皮膜,橡皮膜所受的压强较小,两管液面呈现较小的液面差。用手指稍重一些压橡皮膜,橡皮膜所受的压强较大,两管液面呈现较大的液面差。
2.研究液体内部的压强与液体内部深度的关系。
[实验 一]玻璃筒中盛有水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放入玻璃筒中,观察在不同深处U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强的金属盒在水内较深处,U形管左、右两管中液面的高度差大于金属盒在水内较浅处的高度差。
[实验 二]玻璃筒中盛有水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放入玻璃筒中,观察在一定深度处,改变橡皮膜面的朝向,观察U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强计的金属盒在水内一定深度处,改变橡皮膜的朝向,U形管左、右两管中液面的高度差。
实验表明,在同种液体内部,深度越小,该处压强越小;在同一深度处,各个方向的压强相等。
3.研究液体内部液强与液体密度的关系。
[实验 三]两个玻璃筒内分别盛有水和浓盐水,将U形管压强计的覆有橡皮膜的金属盒放在水和浓盐水内部同一深度处,观察U形管压强计左右两管中液面高度差的变化情况。
U形管压强计的金属盒在浓盐水内一定深处,左、右两管中液面的高度差大于金属盒在水内相同深处的高度差。
实验表明,在不同液体的同一深度处,密度大的液体产生的压强。
4.液体内部的压强取决于液体密度的和液体内部的深度。
【命题方向】
考查探究实验液体压强的大小跟什么因素有关是命题关键,主要加强考查物理学方法。
例:小明做“研究液体的压强”实验时得到的几组数据如下表:
根据表中的数据,请回答下列问题:
(1)比较序号为 1、2、3 的三组数据,可得出的结论是:同种液体在同一深度处,液体向各个方向的压强都相等。
(2)比较序号3、4、5的三组数据,可得出的结论是: 液体压强的大小随深度的增加而增大 。
(3)比较序号为 5、6 的两组数据,可得出的结论是:在同一深度处,不同液体的压强与密度有关。
分析:由图表可知,(1)同种液体、深度相同,不同的是方向,液面差相等即压强相等;
(2)同种液体、方向相同、深度增加,压强计液面差增大即压强增大;
(3)同一深度、不同液体,只有5、6组。
解:由图表可知:
(1)序号为1、2、3的三组数据液体相同、深度相同,方向不同,液面差相等即压强相等,说明液体压强与方向无关;
(2)序号3、4、5的三组数据液体相同、方向相同、深度增加,压强计液面差增大即压强增大,说明液体压强与深度有关,深度越深压强越大;
(3)同一深度、不同液体,只有5、6组。
故答案为:(1)1、2、3;(2)液体的压强随深度的增加而增加;(3)5、6。
点评:本题研究液体压强的特点,采用的是控制变量法。即探究与其中一个因素的关系时,必须控制其他的量不变。
【解题方法点拨】
通过猜想﹣﹣设计实验﹣﹣进行实验﹣﹣分析归纳﹣﹣总结交流等环节培养良好的探究习惯。注意控制变量法(控制变量法﹣﹣﹣物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。)的使用。
12.液体压强的计算以及公式的应用
【知识点的认识】
计算液体压强的公式是p=ρgh.可见,液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系。运用液体压强的公式计算时,必须注意相关知识理解,以免造成干扰。确定深度时要注意是指液体与大气(不是与容器)的接触面向下到某处的竖直距离,不是指从容器底部向上的距离(那叫“高度”)。
【命题方向】
液体压强的计算,题型常见的有填空、选择、计算及探究题。
例1:如图所示三个规格相同的杯子里分别装有水、盐水和煤油。它们对容器底部的压强相同,根据杯中液面的位置可以判定( )(ρ油<ρ水<ρ盐水)
A.甲杯是水,乙杯是盐水
B.甲杯是盐水,乙杯是煤油
C.乙杯是盐水,丙杯是水
D.乙杯是水,丙杯是煤油
分析:根据液体压强计算公式可知,压强相等时密度越大深度越小。
解:根据p=ρgh可知,压强相等时,密度越大深度越小,因为盐水密度最大,所以深度最小的是盐水,其次是水,最多的是油。
故选C。
点评:本题考查液体压强公式的应用和计算。
【解题方法点拨】
液体的压强与液体的深度和密度有关,因此计算时关键找到“液体”的深度和密度。当容器是柱形容器时,液体对容器底部压力等于液体重力时,先判断压力等于重力后利用p=F/S求压强。【知识点的认识】
液体压强中隐含“密度不同”的有关计算:
由液体的压强公式p=ρgh可知,液体的压强大小取决于液体的密度和深度,深度的不同比较直观,一眼可以看到,而密度不同需引起注意,有时直接给出物质不同,密度不同,有时则隐含着密度不同,需要自己发现。
液体对容器底的压力与液体的重力
1.由于液体具有流动性,静止在水平放置的容器中的液体,对容器底的压力不一定等于液体的重力。只有当容器是柱形时,容器底的压力才等于液体的重力:底小口大的容器底受到的压力小于液体的重力;底大口小的容器底受到的压力大于液体的重力。液体对容器底的压力F=pS=ρghS,而Sh的含义是以容器底为底、以液体深度为高的柱体的体积。即V柱=Sh,所以F=pS=ρghS=pgV柱=m柱g=G柱,G柱的含义为以V柱为体积的那部分液体的重力,如图中阴影部分。即若容器为柱体,则F=G液;若容器为非柱体,则F≠G液。
2.在盛有液体的容器中,液体对容器底的压力、压强遵循液体的压力、压强规律;而容器对水平桌面的压力、压强遵循固体的压力、压强规律。
液体对容器底的压强、压力与容器对支持面的压强、压力的计算方法:
液体对容器底的压强和压力与容器对支持面的压强和压力不是一同事。
1.液体内部压强是由液体的重力产生的,但液体对容器底的压力并不一定等于液体的重力,而等于底面积所受的压强乘以受力面积,因此,处理液体内部问题时,先求压强再算压力。
2.容器对支持面的压力和压强,可视为固体问题 处理,先分析压力大小,再根据p=计算压强大小。
【命题方向】
利用液体压强的公式比较液体的压强的大小是各省、市中考物理的热点,考题常以填空、选择等形式出现。只有加强这方面的训练,全面提高分析问题和解决问题的能力,才能在中考时取得好成绩。
例:如图是甲、乙两种液体内部的压强与深度关系的图象。设甲液体的密度为ρ甲,液体乙的密度为ρ乙,则ρ甲和ρ乙的关系是( )
A.ρ甲=ρ乙B.ρ甲<ρ乙C.ρ甲>ρ乙D.无法确定
分析:要比较甲、乙两种液体的密度关系,可控制两种液体的深度相同,通过比较两种液体的压强大小来判断其密度关系。
解:由图可知,当甲乙两液体深度相同时,甲中的压强大于乙中的压强,由p=ρgh可得:ρ甲>ρ乙。
故选C。
点评:图象法是物理中的重要方法之一,应用较多,本题应注意由控制变量法分析图象
【解题方法点拨】
(1)是液体的压强公式,对于固体来说,不能直接应用此公式,但对于长方体、正方体、圆柱体等规则形状的物体来说,经过推导以后可以使用。
(2)找出题目中隐含条件是解本题的关键。
(3)一些题按常规方法比较,很复杂。重要是抓住问题的关键:容器内液体体积不变。结合图形分析、比较,得出结论。
13.大气压强与高度的关系
【知识点的认识】
地球上面的空气层密度不是相等的,靠近地表层的空气密度较大,高层的空气稀薄,密度较小.大气压强既然是由空气重力产生的,高度大的地方,它上面空气柱的高度小,密度也小,所以距离地面越高,大气压强越小.
在海拔3000m之内,每上升10m大气压强约减小100Pa,在海拔2000m之内,每上升12m大气压强约减小1mmHg.
地面上空气的范围极广,常称“大气”.离地面200公里以上,仍有空气存在.虽其密度很小,但如此高的大气柱作用于地面上的压强仍然极大.人体在大气内毫不感觉受到气压的压迫,这是因为人体的内外部同时受到气压的作用且恰好都相等的缘故.即:大气压与高度的关系是:海拔越高,气压越低;
【命题方向】
此知识点一般以填空的形式出现主要就是高度对气压的影响,而且还与气压对沸点的影响一起考察.
例:甲同学做托里拆利实验,测得管内外水银面高度差约76cm,乙同学采取下面哪个措施可以改变这个高度差( )
A.往水银槽内加少量水银
B.用粗一些的玻璃管做实验
C.把玻璃管往上提一提,但不出水银面
D.把实验移到高山上去做
分析:托里拆利实验要抓住是大气压支持住水银柱,故大气压有多大,支持住的水银柱就有多高.
解:往水银槽加水银、用粗一些的玻璃管做实验、把玻璃管往上提,这三个方法既不能改变大气压的大小,又不能改变水银柱的压强,故都不能使管内外高度差变化.只有把实验移到高山上去做,高山上大气压小,能支持的水银柱高度也就变小.
故选D.
点评:托里拆利实验能测出大气压的值,是利用管内水银柱产生的压强等于大气压强,即P大气=P水银=ρ水银gh.
【解题方法点拨】
理解高度对气压的影响是怎样变化的特点即可解题.
14.流体压强与流速的关系
【知识点的认识】
液体和气体都具有流动性,统称为流体.如:空气、水等.流体流动时的压强称作流体压强.空气和水流动时有快有慢,流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大.
【命题方向】
联系生活实际用流体压强与流速的关系解释现象是命题方向,一般出现选择题、填空题或简答题.
例:如图是家用煤气灶灶头的示意图使用时打开煤气阀门,拧动点火装置,煤气和空气在进口处混合流向燃烧头被点燃,而煤气不会从进口处向空气中泄漏,其原因是( )
A.进口处煤气流速小,压强大于大气压强
B.进口处煤气流速小,压强小于大气压强
C.进口处煤气流速大,压强小于大气压强
D.进口处煤气流速大,压强大于大气压强
分析:流体的压强跟流速有关,流速越大,压强越小.比较煤气进口处的内外气体的流速是解决本题的关键.
解:因为流速越快,流体的压强越小,所以进口处煤气流速大,压强小于大气压,煤气和空气在大气压的作用下流向燃烧头,而煤气不会向空气中泄露.
故选C.
点评:掌握流体的流速和压强的关系,并能运用压强和流速的关系解释生活中有关流体压强的问题.
【解题方法点拨】
理解、记住流体压强与流速的关系.
15.飞机的升力
【知识点的认识】
飞机前进时,机翼与周围的空气发生相对运动,相当于有气流迎面流过机翼.气流被机翼分成上下两部分,由于机翼横截面的形状上线不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的压强较小;下方气流通过的路程较短.因而速度较小,它对机翼的压强较大.因此在机翼得上下表面产生了压强差,这就是向上的升力.
【命题方向】
利用流体压强与流速的关系解释一些现象是命题关键:流体在流速大的地方压强较小,在流速小的地方压强较大.飞机、小鸟飞翔就是利用这一原理飞翔的.
关于飞机升力的解释,以下说法正确的是( )
A.飞机的升力就是飞机高速起飞时的惯性力
B.飞机的升力是由于发动机的动力产生的
C.飞机的升力就是飞机在空气中受到的浮力
D.飞机的升力是空气对机翼下方的压力与上方的压力差
分析:利用流体压强与流速的关系解释:机翼形状上凸下平,上下不对称,上方空气流速大,压强小,下方空气流速小压强大,形成向上的压强差,即产生了向上的升力.
解:因为飞机机翼截面形状是:上方凸起、下方较平;
所以,飞机前进时,机翼与周围空气发生相对运动,相当于气流迎面流过机翼;气流被机翼分成上下两部分,由于机翼截面的形状上下不对称,在相同时间内,机翼上方气流通过的路程较长,因而速度较大,它对机翼的压强较小;下方气流通过的路程较短,因而速度较小,它对机翼的压强较大.因此在机翼上下表面产生了压强差,这就产生了向上的升力.
故选D.
点评:主要考查流体压强与流速的关系,必须牢记:在流体中,流速越大的位置,压强越小.
【解题方法点拨】
从图上理解飞机的升力产生的原因:从空气流过机翼的流线谱可以看出:相对气流流过机翼时,分成上下两股,分别沿机翼上表面流过,而在机翼的后缘重新汇合向后流去.因机翼表面突起的影响,上表面流线密集,流管细,其气流流速快、压力小;而下表面流线较稀疏,流管粗,其气流流速慢,压力较大.因此,产生了上下压力差.这个压力差就是空气动力(R),它垂直流速方向的分力就是升力(Y).升力维持飞机在空中飞行.
16.浮力与浮力产生的原因
【知识点的认识】
浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力.
【命题方向】
浮力产生的原因,作浮力的示意图.
例:浮力产生的原因是由于( )
A.液体(或气体)对物体有压力
B.液体(或气体)对物体有压力差
C.液体(或气体)有质量
D.物体对液体(或气体)有压力
分析:解答此题的关键是求浸在液体(或气体)中的物体受到的液体(或气体)对它产生的压力的合力,从而找出浮力产生的原因,
解:假设物体为一正方体,浸没在液体(或气体)中,正方体的上表面与液体(或气体)表面相平,
这时正方体的六个表面都受到液体(或气体)的压力作用如右图:
正方体的前面和后面、左面和右面,处在液体(或气体)中的同一深度处.则h前=h后,h左=h右,
所以由F=Ps=ρ液ghs可得:F前=F后,F左=F右.
即正方体的前面和后面受到的压力、左面和右面受到的压力是平衡力,合力为零.
而上、下表面都受到液体(或气体)的压力,由于上下表面所处的深度不同,即:h下>h上.
∵F下=Ps=ρ液gh下s,F上=Ps=ρ液gh上s.
∴F下>F上
∴下表面受到液体(或气体)的压力比上表面大,其合力F合=F下﹣F上.
由此可知物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力.
这就是浮力产生的原因,所以选项A、C、D错误.
故选B.
点评:此题综合考查学生对浮力产生的原因,但同时主要考查二力平衡的条件,即大小相等,方向相反,二力作用在同一物体上,且在同一条直线上;辨别时四个条件缺一不可.
【解题方法点拨】
理解上下表面的压力差利用总结的公式解题:F浮=F下表面﹣F上表面.
17.探究浮力大小与哪些因素有关
【知识点的认识】
“探究浮力的大小等于什么?”的实验有时候也叫为“阿基米德原理实验”。该实验是学生学习阿基米德原理的基础。在“探究浮力大小与什么因素有关“时,根据要求完成下列探究过程。
(1)石块的重力G
(2)石块浸没在水中后测力计的示数G′,由此可得石块所受浮力F浮。
(3)石块排开水所受到的重力G排。
(4)比较F浮和G排的大小,可以发现:F浮=G排。
【命题方向】
此知识点是中考命题的要点之一,形式很多,但主要考查控制变量法。
例:阿基米德原理告诉我们:“浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力”。小刚在学习了该原理后思考:物体受到浮力的大小难道只跟物体排开液体的重力大小有关吗?于是他猜想:物体受到的浮力大小可能还跟物体的密度和浸入液体中的深度有关。为了验证猜想,他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块进行了如图所示的实验。
(1)如果要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关,小刚应该选取图中的 A、B、D、E 等步骤进行对比。小刚已经知道铜的密度大于铁的密度,那么根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块所受到的浮力 等于 (选填“大于”、“等于”或“小于”)铁块所受到的浮力。由此得出物体所受的浮力大小与物体的密度 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(2)小刚根据图中B、C、D三步进行对比分析,发现随着物体浸入液体中深度的增加,物体所受到的浮力在变大,于是他就得出了物体所受浮力的大小跟浸入液体中的深度有关的结论。你认为小刚的结论是 错误 的(选填“正确”、“错误”),原因是: 过程不完整,没有探究物体浸没后受到浮力与深度的关系 。
分析:本题目就是考查学生对影响浮力大小因素的掌握,关键是学生要利用称重法分别求出铁块与铜块所受浮力的大小,然后判断浮力的大小与物体密度的关系。第二问中,观察物体所受浮力大小与物体密度的关系时,一定要控制变量,保证其他条件不变。
解:(1)要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关,就必须控制除密度以外其他物理量相同,要算出最后的数据就得前后对比,所以我们选择A、B、D、E这几组来验证,
由称重法得,F浮铁=G1﹣F1=4.0N﹣3.5N=0.5N,
F浮铜=G﹣F2=4.4N﹣3.9N=0.5N;
得出浮力相同,说明浮力大小与物体密度无关。
(2)而在B、C、D三步的对比分析中,小刚得出的结论是不对的,物体没有浸没时,深度变化的同时,排开液体的体积也在变化。所以应该将物体完全浸没后,再探究浮力与深度是否有关。
故答案为:(1)A、B、D、E;等于;无关;
(2)错误;过程不完整,没有探究物体浸没后受到浮力与深度的关系。
点评:本题目考查了学生对浮力的掌握程度,并且考查学生能否灵活应用控制变量法。
【解题方法点拨】
探究浮力大小的实验关系时,根据控制变量法的思想。控制变量法:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中)来分析增大压强方法。
18.阿基米德原理的应用
【知识点的认识】阿基米德定律是物理学中力学的一条基本原理。浸在液体(或气体)里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。其公式可记为F浮=G排=ρ液•g•V排液。
【命题方向】
直接用阿基米德原理来解题,用阿基米德原理分析解决与浮力有关的问题。
例:将一铁块第一次浸没于水中,第二次浸没于煤油中,比较铁块在两种液体中所受到的浮力,正确的是( )
A.铁块浸没于水中受到的浮力大
B.铁块浸没于煤油中受到的浮力大
C.两次铁块受到的浮力一样大
D.无法比较两次铁块所受到的浮力大小
分析:同一铁块浸没于水中和煤油中,排开液体的体积相同,根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排判断铁块所受浮力大小关系。
解:∵铁块浸没于水和煤油中,
∴铁块排开水和煤油的体积相同,
∵F浮=ρgV排,水的密度大于煤油的密度,
∴浸没在水中的铁块受到的浮力大。
故选A。
点评:本题关键是知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,本题的影响因素是液体的密度,本题隐含的条件是铁块排开液体的体积相同。
【解题方法点拨】
解题时注意找物理量,分析问题时要注意控制变量法:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中)来分析增大压强方法。
19.浮力大小的计算
【知识点的认识】
浮力大小的计算方法:
(1)两次称量求差法 F浮=F1﹣F2
(2)二力平衡法 F浮=G物
(3)阿基米德原理法 F浮=G排
【命题方向】
利用公式计算或综合性题目,即浮力与密度、压强、二力平衡条件和杠杆等相结合类题目。
例:一个边长为a的立方体铁块从图(甲)所示的实线位置(此时该立方体的下表面恰与水面齐平),下降至图中的虚线位置,则能正确反映铁块所受水的浮力的大小F和铁块下表面在水中的深度h关系的图象是( )
A. B.
C. D.
分析:根据公式F浮=ρgV排可知,物体排开水的体积越大,受到的浮力越大,完全浸没后物体排开水的体积不再变化,所受浮力不再变化。
解:铁块在没有完全浸没时,根据公式F浮=ρgV排可知,物体所受浮力随浸没深度的增加而增大,因为浸没的深度越大,排开水的体积越大;当完全浸没后,排开水的体积不再变化,不管浸入多深,所受浮力将不再改变。
故选A。
点评:本题考查浮力大小与物体浸入深度的关系,关键知道完全浸没前和完全浸没后的区别,还要知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。
【解题方法点拨】
要灵活运用以上各种方法例如:
1.两次称量求差法
由上面的分析知道,浮力的方向是竖直向上的,与重力的方向刚好相反,所以先用弹簧测力计称出物体在空气中的重力F1,然后把物体浸入液体中,这时弹簧测力计的读数为F2,则。
2.二力平衡法
把一个物体浸没在液体中让其从静止开始自由运动,它的运动状态无非有三种可能:下沉、不动或上浮。物体浸没在液体中静止不动,叫做悬浮,上浮的物体最终有一部分体积露出液面,静止在液面上,叫做漂浮。下沉的物体最终沉入液体的底部。根据物体的受力平衡可知,悬浮和漂浮的物体,浮力等于重力,
3.阿基米德原理法
阿基米德原理的内容是:浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
20.物体的浮沉条件及其应用
【知识点的认识】
物体在液体中的浮沉条件
上浮:F浮>G 悬浮:F浮=G 漂浮:F浮=G
下沉:F浮<G 沉底:F浮+N=G
理解:研究物体的浮沉时,物体应浸没于液体中(V排=V物),然后比较此时物体受到的浮力与重力的关系。如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮 ②ρ物=ρ液,悬浮 ③ρ物>ρ液,下沉
浮沉条件的应用
潜水艇是通过改变自身的重来实现浮沉的;热气球是通过改变空气的密度来实现浮沉的;密度计的工作原理是物体的漂浮条件,其刻度特点是上小下大,上疏下密;用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是悬浮条件。此外,轮船、气球、飞艇等都是利用了沉浮条件的原理而设计的。
【命题方向】
主要以选择题、计算题的形式考查:物理的浮沉,如何控制物体的浮沉,怎样运用物体的浮沉原理解释问题等。
例1:质量相同的甲、乙、丙、丁4个小球,分别静止在水中的不同深度处,如图所示,则这4个小球在水中所受浮力最小的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
分析;由图知,甲、乙球为漂浮,丙球为悬浮,丁球沉入容器底部,根据浮沉条件得出球受到的浮力与重力的关系,而4个小球的质量相同、重力相同,可得4个小球受到的浮力大小关系。
解:由图知,甲、乙球为漂浮,丙球为悬浮,丁球沉入容器底部,
∵漂浮和悬浮时,F浮=G=mg,4个小球的质量相同
∴甲、乙、丙球受到的浮力:
F浮甲=F浮乙=F浮丙=G,
丁球沉入容器底部时,F浮丁<G,
∴F浮甲=F浮乙=F浮丙>F浮丁,
则丁球的浮力最小。
故选D。
点评:本题考查了重力的公式、物体的浮沉条件,利用好漂浮和悬浮条件是本题的关键。
例2:一艘远洋轮船装上货物后,发现船身下沉了一些,则它受到的浮力 变大 (填“变大”、“变小”“不变”)。当船由内河驶入大海后,船受到的浮力 不变 (填“变大”、“变小”“不变”),船身相对于水面将 上浮 (填“上浮”、“下沉”“不变”)。
分析:货轮在装上货物后,船身下沉,说明排开水的体积变大,根据阿基米德原理分析船受到浮力的变化情况;
当船由长江驶入大海后,都是漂浮,根据漂浮条件分析船受到浮力的变化情况,再根据阿基米德原理判断排开水的体积的变化,从而得出船是上浮还是下沉。
解:由题知,货轮在装上货物后,船身下沉,排开水的体积V排变大,
∵F浮=ρ水V排g,
∴船受到水的浮力变大;
当船由内河驶入大海后,都是漂浮,
船受到的浮力:F浮=G,
∵船受到的重力不变,
∴船受到的浮力不变;
∵F浮=ρ液V排g,ρ河水<ρ海水,
∴排开河水的体积大于排开海水的体积,船将上浮一些。
故答案为:变大,不变,上浮。
点评:本题关键有二,一是漂浮条件的使用,二是利用阿基米德原理时要同时考虑影响浮力的两个因素(液体的密度和排开液体的体积)。
【解题方法点拨】
判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F浮与G或比较ρ液与ρ物。重力
压力
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
产生原因
由于地球的吸引而产生
由于物体对物体的挤压而产生
方向
总是竖直向下
垂直于受压面且指向被压物体
作用点
物体的重心
在受压物体的表面上
施力物体
地球
对受力物体产生挤压作用的物体
联系
在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
注意点
压力不一定是由于物体受到重力而引起的
物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力
序号
液体
深度/cm
橡皮膜方向
压强计左右液面高度差/cm
1
水
5
朝上
4.9
2
水
5
朝下
4.9
3
水
5
朝侧面
4.9
4
水
10
朝侧面
9.7
5
水
15
朝侧面
14.6
6
酒精
15
朝侧面
11.8
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