2025年中考物理一轮复习:《浮力》模拟练习题分类汇编(含答案解析)
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这是一份2025年中考物理一轮复习:《浮力》模拟练习题分类汇编(含答案解析),共71页。
A.甲图中的橘子所受的浮力大于其所受的重力
B.甲图中的橘子比乙图中的橘子所受的浮力大
C.甲图中杯子对桌面的压强小于乙图中杯子对桌面的压强
D.甲图中杯底所受水的压强小于乙图中杯底所受水的压强
2.(2024•商南县模拟)如图所示的“深海勇士号”是我国第二台深海载人潜水器,它的作业能力可达到水下4500m。若海水密度约为1.0×103kg/m3,下潜的最大排水量为20t(g取10N/kg)。下列说法不正确的是( )
A.潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力
B.漂浮的潜水器若要下潜应排出水舱中的空气
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为2×105N
D.潜水器在海面下4500m处作业时,受到的海水压强为4.5×106Pa
3.(2023•碑林区校级模拟)如图所示,下列与浮力有关的事例说法正确的是( )
A.图甲中,向杯中不断加盐,鸡蛋所受浮力不变
B.图乙中,舰载机起飞后,航母受到的浮力不变
C.图丙中,静止在空中的热气球调大火焰开始加速上升,它所受到浮力等于重力
D.图丁中,同一支密度计静止在不同液体中,液体A的密度小于液体B的密度
4.(2022•陈仓区一模)两个相同的量筒内装有不同的液体甲、乙,将同一支密度计分别放入两液体中,静止后液面相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.密度计在乙液体中所受的浮力较大
C.密度计排开甲液体的质量大于乙液体的质量
D.甲液体对容器底部的压力大
5.(2022•雁塔区校级模拟)某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则( )
A.F浮=F3﹣F1B.F浮=F4﹣F1C.F浮=F3﹣F2D.F浮=F2﹣F4
6.(2024•眉县模拟)大型邮轮被誉为船舶工业皇冠上的三颗“明珠”之一,作为第一艘中国造的大型邮轮,“爱达•魔都号”拥有完全自主知识产权,是一次打破国外垄断、实现中国大型邮轮自主可控的尝试。“爱达•魔都号”总吨位达13.55万吨,最大吃水深度8.55米,最大航速22.6节(合40.68km/h)(g取10N/kg,海水密度取1.0×103kg/m3)。下列说法正确的是( )
A.游客上岸后,“爱达•魔都号”吃水深度不会改变
B.“爱达•魔都号”满载时受到海水的浮力为1.355×108N
C.“爱达•魔都号”满载航行时海水对邮轮底的压强为8.55×104Pa
D.“爱达•魔都号”满载航行时海水对邮轮底的压力大于其所受的重力
7.(2024•陇县模拟)“咸阳舰”是第八艘055型驱逐舰,拥有更强大的作战能力、更先进的武器系统和更完善的导航控制系统。“咸阳舰”满载时吃水深度为8m,排水量可达12500t(g取10N/kg,海水密度取1.0×103kg/m3)。下列说法正确的是( )
A.“咸阳舰”上的直升机起飞后,舰体会下沉一些
B.“咸阳舰”满载时受到海水的浮力为1.25×107N
C.“咸阳舰”满载航行时海水对舰底的压强为8×104Pa
D.“咸阳舰”满载航行时,海水对舰底的压力大于其所受的重力
8.(2023•碑林区校级二模)对下列四幅图片涉及的物理知识分析错误的是( )
A.如图1所示,海军南昌舰能漂浮在水面上是由于它所受的浮力大于重力
B.如图2所示,轮船通过船闸从下游驶到上游,船闸是利用连通器原理工作的
C.如图3所示,飞机机翼设计成流线型,利用流体压强与流速的关系获得升力来升空
D.如图4所示,“祝融号”火星车设计有宽大的轮子可以减小压强
9.(2023•子洲县校级模拟)如图所示是世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361m,宽66m,满载时排水量达22.8万吨,满载时吃水深度达30m,可以搭载6320名游客。下列相关说法正确的是(g取10N/kg,ρ海水=1×103kg/m3)( )
A.满载时船底受到海水的压强为3×104Pa
B.满载时船底平均每0.5m2面积上受到海水的压力为6×105N
C.满载时船受到的浮力为2.28×109N
D.当游客下船后船受到的浮力保持不变
10.(2023•临潼区三模)关于下列四幅图片中的物理知识,说法不正确的是( )
A.如图﹣1,载重汽车安装很多宽大的轮子是为了减小对地面的压强
B.如图﹣2,驱逐舰漂浮在水面上是由于它所受的重力小于浮力
C.如图﹣3,飞机机翼设计成流线型,利用流体压强与流速的关系获得升力
D.如图﹣4,船闸是利用连通器原理工作的
11.(2022•雁塔区校级模拟)如图所示,水母身体外形像一把透明伞。水母身体内有一种特别的腺,腺能产生一氧化碳改变自身体积,从而能在水中上浮与下沉。下列判断正确的是 ( )
A.水母漂浮时,所受浮力大于自身重力
B.水母悬浮时,若体积变大时则会上浮
C.水母在下沉过程中受到水的压强不变
D.水母漂浮时比沉在水底时排开水的重力小
12.(2022•武功县模拟)弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中(如图甲),图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,水的密度为1×103kg/m3,g取10N/kg,忽略液面的变化,则下列说法中正确的是( )
A.物体受到的最大浮力是5N
B.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N
C.物体的密度是2.25×103 kg/m3
D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是8×102 Pa
二.填空题(共8小题)
13.(2023•碑林区校级二模)如图所示,小芳用手将重1.5N,体积为1.6×10﹣4m3的苹果逐渐压入水中,直到苹果刚好浸没,此过程中水对容器底部的压强将 (填“增大”“减小”或“不变”),松手后苹果将 (填“上浮”“悬浮”或“下沉”),最后静止时,苹果受到的浮力大小为 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
14.(2023•碑林区校级三模)2022年6月17日,我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰一福建舰下水仪式在江南造船厂举行。该舰满载排水量约80000t,吃水深度约为13m,则其满载时受到的浮力为 N,舰底13m处受到海水的压强为 Pa(g取10N/kg,海水密度取1.0×103kg/m3)。该舰从密度小的海域驶入密度大的海域后受到海水的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
15.(2024•陕西模拟)如图所示是用体积为100cm3的硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等制作的潜水艇模型,该装置悬浮时,则其受到的浮力约为 N。为使潜水艇下沉,则必须从进排气管处 (选填“吸气”或“吹气”),潜水艇在此过程中受到的浮力方向是 。()
16.(2024•西安校级模拟)《流浪地球2》讲述了太阳迅速老化,人类试图带着地球一起逃离太阳系的故事。影片中海平面上升,某人在水下执行任务时,看到了已经沉入300m海底的国家体育场鸟巢,海底压强为 Pa,此人悬浮在海底时排开水的体积为0.06m3,他的质量为 kg()。
17.(2022•渭南模拟)我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当它下潜至水下300m处时,排开水的质量为1.15×104t,它所受到的浮力为 N,受到海水的压强为 Pa,在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器受到的浮力 (选填“大于”“等于”或“小于”)自重,从而上浮。(g取10N/kg,ρ取1.0×103kg/m3)
18.(2023•陕西模拟)如图,用细线将一个质量为27g、体积为10cm3的铝块系在电子测力计的挂钩上,使铝块浸没在水中静止不动,此时,该铝块受到的浮力为 N,电子测力计的示数为 N。若使铝块在水中继续下降,它所受的浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,细线重力忽略不计)
19.(2024•榆阳区二模)如图甲所示是小明用粗细均匀的吸管制成的简易密度计,总质量为55g,竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,受到的浮力大小为 N,将该密度计漂浮在酒精中,此时所受的浮力 (选填“大于”“等于”或“小于”)在水中所受的浮力,液面位于 (选填“A的下方”“A处”或“A的上方”)。如图乙所示是三只用不同的粗细均匀的吸管制成的密度计,竖直漂浮在水中时的情形,若使用这三支密度计中的一支测量液体密度时,你认为选择 (填序号),会使测量结果更精确。(g取10N/kg,酒精的密度为0.8×103kg/m3)
20.(2022•榆林模拟)一金属环中间结有冰块,冰块和金属环的总重为0.71N,将它们放入底面积为10cm2的圆柱形容器中恰好悬浮于水中(如图甲所示),此时冰块和金属环受到的浮力共为 N;过一段时间冰全部熔化,金属环沉入水底,容器内的水面下降了0.7cm(如图乙所示),则金属环的质量是 g。(已知ρ冰=0.9g/cm3,g取10.N/kg)
三.实验探究题(共3小题)
21.(2024•宝鸡三模)小华在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,实验过程如图所示,部分数据记录如下表所示:
(1)步骤甲中测出物体的重力为 N。若弹簧测力计使用前,在水平方向上调零,则实验中测得物体受到的浮力较真实值 (选填“偏大”“不变”或“偏小”);
(2)分析步骤甲、丙、丁的数据,可知浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”);分析步骤 的数据,可知浮力的大小跟液体的密度有关,且液体密度越大,浸没在液体中的物体所受浮力越 ;
(3)步骤己中,小华将物体切去一部分后浸没在水中,读出弹簧测力计的示数并与步骤丁的数据进行对比,得出结论:浮力的大小跟物体自身的形状有关。你认为这个结论是否正确,并说明理由: ;
(4)若弹簧测力计损坏,小华利用电子秤进行探究,他将装有适量水的烧杯放在电子秤上,再用细线挂着物体(步骤甲中的物体),将物体缓慢浸入水中,物体始终没有接触烧杯底,且没有水溢出,则该过程中电子秤示数与物体下表面浸入深度的关系图像是 (填字母)。
22.(2023•雁塔区校级四模)(1)如图1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 (填“小”或“大”)。
②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,你认为小亮的判断是 (填“合理”或“不合理”)。
(2)小亮还通过如图2的步骤进行了“浮力的大小可能与哪些因素有关”的实验。
①对A、C、D三图中的实验现象和数据进行分析,得出下列结论:物体浸没后,浮力的大小与深度 (填“有关”或“无关”)。
②分析D、E两图中的实验现象和数据,可得出结论:物体受到的浮力大小还与液体的 有关。
③根据图中的数据计算出物体的密度为 kg/m3,如考虑物体具有吸水性,则计算的结果比物体的真实密度偏 (填“小”或“大”)。
23.(2022•陇县三模)小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的烧杯,一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究(ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)若先完成实验乙,再完成实验甲,则测得的浮力将 (选填“偏大”或“偏小”);
(2)分析 (填实验序号)两次实验数据,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)分析丙、戊两次实验可知浸在液体中的物体受到浮力的大小与 有关;
(4)根据图中实验数据计算出圆柱体的密度为 kg/m3。(g取10N/kg)
四.计算题(共2小题)
24.(2022•陇县模拟)水下滑翔机是一种新型的水下机器人。我国自主知识产权的2台万米级“海燕﹣X“水下滑翔机最大下潜深度达10619米,刷新了下潜深度的最新世界纪录。图甲所示为一种水下滑翔机,图乙是其部分结构示意图。(g取10N/kg)
(1)该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移,改变 ,从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的。
(2)已知海水密度随深度变化情况如图丙所示,当该滑翔机在200米深度时,该滑翔机所受液体压强是多少?
(3)该滑翔机总重515N,当外油囊无油时,滑翔机排开水的体积为0.0495m3。当该滑翔机在600米深度悬浮时,该滑翔机所受浮力为多少?外油囊中油的体积为多少立方米?(忽略海水压强对油和滑翔机外壳体积的影响)
25.(2024•秦都区二模)中国人民解放军海军山东舰是我国第一艘完全自主设计、自主建造、自主配套的中国国产航空母舰,它标志着中国海军正式迎来中国国产航母时代,是我国国防力量的重大突破。如表是山东舰部分技术参数,(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)山东舰处于吃水深度10m处受到水的压强为多少?
(2)山东舰满载时,受到水的浮力是多少?
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.(2024•碑林区校级二模)水平桌面上有两个完全相同的杯子,盛有等质量的水。将橘子放入左侧杯中,取出后剥皮再放入右侧杯中,橘子静止时的状态分别如图甲、乙所示。下列分左右析正确的是( )
A.甲图中的橘子所受的浮力大于其所受的重力
B.甲图中的橘子比乙图中的橘子所受的浮力大
C.甲图中杯子对桌面的压强小于乙图中杯子对桌面的压强
D.甲图中杯底所受水的压强小于乙图中杯底所受水的压强
【考点】利用物体的浮沉条件比较浮力的大小;固体压强的比较大小;液体压强的大小比较.
【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)(2)根据物体的浮沉条件分析橘子受到的浮力的大小关系;
(3)水平桌面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,根据p=分析甲图中杯子对桌面的压强与乙图中杯子对桌面的压强的大小关系;
(4)根据浮力的大小分析橘子排开的水的体积的大小关系和水的深度的关系,根据p=ρgh分析杯底受到的压强的大小关系。
【解答】解:
A、甲图中的橘子在水中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,浮力等于重力,故A错误;
B、乙图中的橘子处于沉底状态,受到的浮力小于自身的重力;由于乙中的橘子的重力小于甲中橘子的重力,所以甲图中的橘子比乙图中的橘子所受的浮力大,故B正确;
C、橘子剥皮后的重力变小,水和杯子的重力相同,所以甲杯子的总重力大于乙杯子的总重力;受力面积相同,根据p=可知,甲图中杯子对桌面的压强大于乙图中杯子对桌面的压强,故C错误;
D、甲中橘子受到的浮力大,根据F浮=ρ液gV排可知,甲中橘子排开的水的体积大,所以甲中水的液面高,根据p=ρgh可知,甲图中杯底所受水的压强大于乙图中杯底所受水的压强,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体漂浮条件和压强公式的应用,难度不大。
2.(2024•商南县模拟)如图所示的“深海勇士号”是我国第二台深海载人潜水器,它的作业能力可达到水下4500m。若海水密度约为1.0×103kg/m3,下潜的最大排水量为20t(g取10N/kg)。下列说法不正确的是( )
A.潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力
B.漂浮的潜水器若要下潜应排出水舱中的空气
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为2×105N
D.潜水器在海面下4500m处作业时,受到的海水压强为4.5×106Pa
【考点】物体浮沉条件;潜水艇原理;液体压强的公式及计算.
【专题】压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【答案】D
【分析】(1)物体的浮沉条件:物体漂浮时,F浮=G;物体悬浮时,F浮=G;物体沉底时,F浮<G;
(2)潜水器要下潜,根据物体的浮沉条件可知:潜水器受到的浮力应小于潜水器的重力;潜水器有水舱结构,将水舱的空气排出,水会进入水舱,潜水器的重力增大,当潜水器的重力大于潜水器受到的浮力时下潜;
(3)阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力大小等于物体排开的液体受到的重力;潜水器悬浮在海水中时,下潜的排水量最大;已知下潜的最大排水量,由重力公式求出排开海水的重力,即可求出潜水器悬浮在海水中时,所受的浮力;
(4)已知海水的深度、海水的密度,由液体压强公式可求出海水的压强。
【解答】解:A.潜水器在海面上漂浮时,根据物体的浮沉条件可知:潜水器受到的浮力大小等于潜水器的重力,故A正确;
B.漂浮的潜水器若要下潜,根据物体的浮沉条件可知:潜水器受到的浮力应小于潜水器的重力;排出水舱中的空气,水会进入水舱,潜水器自身重力增大,当潜水器的重力大于潜水器所受浮力时下潜,故B正确;
C.潜水器悬浮在海水中时,阿基米德原理可知:潜水器受到的浮力大小等于潜水器排开海水的重力,即潜水器所受浮力为,故C正确;
D.潜水器在海面下4500m处作业时,由液体压强公式可知:潜水器此时受到的海水压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4500m=4.5×107Pa,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查物体的浮沉条件、潜水艇原理、液体压强的公式及计算。解题关键是掌握物体的浮沉条件,熟悉浮力的应用例子﹣﹣潜水艇。
3.(2023•碑林区校级模拟)如图所示,下列与浮力有关的事例说法正确的是( )
A.图甲中,向杯中不断加盐,鸡蛋所受浮力不变
B.图乙中,舰载机起飞后,航母受到的浮力不变
C.图丙中,静止在空中的热气球调大火焰开始加速上升,它所受到浮力等于重力
D.图丁中,同一支密度计静止在不同液体中,液体A的密度小于液体B的密度
【考点】利用物体的浮沉条件比较浮力的大小;阿基米德原理的理解.
【专题】定性思想;浮沉的应用;理解能力.
【答案】D
【分析】(1)鸡蛋上表面没有露出液面之前、鸡蛋漂浮在液面上静止后两个阶段,利用F浮=ρgV排和物体漂浮条件分析鸡蛋的浮力变化;
(2)舰载机起飞后,航母自重减小,因航母仍漂浮,航母受到的浮力变小;
(3)热气球的体积受热膨胀,根据F浮=ρ空气V排g可知它所受到浮力的变化,加速上升,浮力大于重力;
(4)从图可知,密度计放在A、B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,从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
【解答】解:A、图中鸡蛋悬浮在水中,则鸡蛋的密度等于水的密度,向图中的杯子中加盐,水的密度变大,大于鸡蛋的密度,鸡蛋将上浮,在鸡蛋上表面没有露出液面之前,鸡蛋排开盐水的体积不变,根据F浮=ρgV排知,鸡蛋受到的浮力变大,当鸡蛋漂浮在液面上静止后,鸡蛋受到的浮力等于自身的重力,不再变化,所以浮力先变大后不变,故A错误;
B、舰载机起飞后,航母自重减小,因航母仍漂浮,航母受到的浮力变小,故B错误;
C、静止在空中的热气球调大火焰开始上升,排开空气的体积不变,而内部空气受热膨胀,密度减小,重力减小,加速上升时,浮力大于重力,故C错误;
D、同一支密度计放在A、B两种液体中都漂浮,则F浮A=F浮B=G,由图知密度计排开液体的体积V排A>V排B,根据F浮=ρ液V排g可得ρA<ρB,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,是一道浮力综合题。
4.(2022•陈仓区一模)两个相同的量筒内装有不同的液体甲、乙,将同一支密度计分别放入两液体中,静止后液面相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.密度计在乙液体中所受的浮力较大
C.密度计排开甲液体的质量大于乙液体的质量
D.甲液体对容器底部的压力大
【考点】物体浮沉条件;阿基米德原理的理解.
【专题】定性思想;浮沉的应用;理解能力.
【答案】D
【分析】(1)密度计都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力;根据阿基米德原理可知,物体排开液体的重力的大小关系,从而可知密度计排开液体质量的大小关系;
(2)由图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系;
(3)由p=ρ液gh判断液体对容器底的压强的大小,根据F=pS得出容器底所受压力的大小。
【解答】解:
AB、因为密度计漂浮,所以F浮=G,所以密度计在两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力,大小相等;由图知,密度计排开液体的体积:V甲排<V乙排,因为F浮=ρ液gV排相同,所以液体的密度:ρ甲>ρ乙,故AB错误;
C、密度计在两种液体中受到的浮力相等,则密度计排开液体的重力相等,由G=mg可知,密度计排开液体的质量也相等,故C错误;
D、甲的密度较大,由p=ρ液gh得,甲液体对容器底的压强大;相同的量筒,底面积相等,由F=pS可知,甲液体对容器底的压力大,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体的漂浮条件、液体压强、压力公式的应用,利用好密度计漂浮(F浮=G)是解此类题目的关键。
5.(2022•雁塔区校级模拟)某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则( )
A.F浮=F3﹣F1B.F浮=F4﹣F1C.F浮=F3﹣F2D.F浮=F2﹣F4
【考点】阿基米德原理的理解.
【专题】浮力;应用能力.
【答案】B
【分析】前两次步骤中测空桶和物体的重力,然后再将物体浸没在液体中,测出拉力,最后测出排出的液体和空桶的总重力;根据称重法即可求出浮力,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受到的重力,从而得出答案。
【解答】解:由图可知:F1是空桶的重力,F2是物体的重力,F3是物体浸没在液体中时的测力计的拉力,F4是出排出的液体和空桶的总重力;
根据称重法可知:F浮=G﹣F示=F2﹣F3;
根据阿基米德原理可知,物体所受浮力等于其排开液体的重力,即,F浮=G排=F4﹣F1,故B正确。
故选:B。
【点评】本题是探究阿基米德原理的实验,首先要掌握阿基米德原理的内容,并掌握整个实验过程中各个力与相应物理量的关系。
6.(2024•眉县模拟)大型邮轮被誉为船舶工业皇冠上的三颗“明珠”之一,作为第一艘中国造的大型邮轮,“爱达•魔都号”拥有完全自主知识产权,是一次打破国外垄断、实现中国大型邮轮自主可控的尝试。“爱达•魔都号”总吨位达13.55万吨,最大吃水深度8.55米,最大航速22.6节(合40.68km/h)(g取10N/kg,海水密度取1.0×103kg/m3)。下列说法正确的是( )
A.游客上岸后,“爱达•魔都号”吃水深度不会改变
B.“爱达•魔都号”满载时受到海水的浮力为1.355×108N
C.“爱达•魔都号”满载航行时海水对邮轮底的压强为8.55×104Pa
D.“爱达•魔都号”满载航行时海水对邮轮底的压力大于其所受的重力
【考点】利用物体的浮沉条件求浮力的大小;液体压强的公式及计算;阿基米德原理的定性分析.
【专题】定量思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】C
【分析】(1)游客上岸后,根据物体的浮沉条件分析浮力的变化,进一步分析吃水深度的变化;
(2)根据阿基米德原理计算“爱达•魔都号”满载时重力;
(3)根据p=ρgh可求出“爱达•魔都号”吃水深度达到8.55m时,该深度处海水产生的压强;
(4)航行时,驱逐舰处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,根据浮力产生的原因即可判断海水对舰底的压力大小与重力大小的关系。
【解答】解:A、游客上岸前后,“爱达•魔都号”始终漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,所以,游客上岸后,重力减小,所受浮力减小,由F浮=ρ液gV排可知其排开水的体积减少,所以“爱达•魔都号”会上浮一些,吃水深度会变小,故A错误;
B、“爱达•魔都号”满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=13.55×104×103kg×10N/kg=1.355×109N,故B错误;
C、“爱达•魔都号”吃水深度达到8.55m时,该深度处海水产生的压强为:
p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×8.55m=8.55×104Pa,故C正确;
D、“爱达•魔都号”处于漂浮状态,所受到的浮力等于它的总重力,根据浮力产生的原因可知受到的浮力等于海水对船底的压力大小,所以海水对船底的压力大小等于船所受重力大小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查阿基米德原理、液体压强公式及浮沉条件的灵活运用,难度不大。
7.(2024•陇县模拟)“咸阳舰”是第八艘055型驱逐舰,拥有更强大的作战能力、更先进的武器系统和更完善的导航控制系统。“咸阳舰”满载时吃水深度为8m,排水量可达12500t(g取10N/kg,海水密度取1.0×103kg/m3)。下列说法正确的是( )
A.“咸阳舰”上的直升机起飞后,舰体会下沉一些
B.“咸阳舰”满载时受到海水的浮力为1.25×107N
C.“咸阳舰”满载航行时海水对舰底的压强为8×104Pa
D.“咸阳舰”满载航行时,海水对舰底的压力大于其所受的重力
【考点】利用物体的浮沉条件比较浮力的大小;液体压强的公式及计算;压力差法求浮力大小;利用阿基米德原理进行简单计算.
【专题】定量思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】C
【分析】(1)“咸阳舰”上的直升机起飞后,总重力变小,且仍漂浮,根据F浮=G可知所受的浮力的变化情况,根据F浮=ρ液gV排可知,排开海水的体积的变化情况,进而判断舰体位置的变化情况;
(2)根据F浮=G排=m排g得出“咸阳舰”满载时受到的浮力;
(3)根据p=ρ海水gh得出“咸阳舰”达到最大吃水深度时,舰底所受的压强;
(4)驱逐舰在海上航行时处于漂浮状态,所受到的浮力等于它的总重力,根据浮力产生的原因分析解答。
【解答】解:A、因为直升机飞离驱逐舰前后驱逐舰始终漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,所以,直升机飞离驱逐舰后所受重力 减小,浮力也减小,由F浮=ρ液gV排可得,排开水的体积减少,舰体会上浮一些,故A错误;
B、驱逐舰满载时受到的浮力为:
F浮=G排=m排g=12500×103kg×10N/kg=1.25×108N,故B错误;
C、驱逐舰满载航行时吃水深度为8m,舰底所受的压强为:
p=ρ海水gh=1×103kg×10N/kg×8m=8×104Pa,故C正确;
D、驱逐舰在海上航行时处于漂浮状态,所受到的浮力等于它的总重力,根据浮力产生的原因可知驱逐舰漂浮时受到的浮力等于海水对舰底的压力大小,所以海水对舰底的压力大小等于驱逐舰所受重力大小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查压强和浮力的有关知识,综合性强,难度适中。
8.(2023•碑林区校级二模)对下列四幅图片涉及的物理知识分析错误的是( )
A.如图1所示,海军南昌舰能漂浮在水面上是由于它所受的浮力大于重力
B.如图2所示,轮船通过船闸从下游驶到上游,船闸是利用连通器原理工作的
C.如图3所示,飞机机翼设计成流线型,利用流体压强与流速的关系获得升力来升空
D.如图4所示,“祝融号”火星车设计有宽大的轮子可以减小压强
【考点】利用物体的浮沉条件比较浮力的大小;减小压强;连通器的应用;流体压强与流速的关系.
【专题】应用题;其他综合题;应用能力.
【答案】A
【分析】(1)物体漂浮时受到的浮力等于其重力;
(2)连通器的特点:上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面总是相平的;
(3)流体流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大;
(4)减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
【解答】解:
A、海军南昌舰漂浮在水面上时受到的浮力等于其重力,故A错误;
B、船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器;所以,船闸是利用连通器原理工作的,故B正确;
C、飞机机翼设计成流线型,上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,则机翼受到向上的压强差,即产生了向上的升力,故C正确;
D、“祝融号”火星车设计有宽大的轮子,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D正确。
故选:A。
【点评】本题主要考查了物体浮沉条件及其应用、流体压强和流速的关系、减小压强的方法、连通器原理等,综合性强,但难度不大,掌握基本规律是关键。
9.(2023•子洲县校级模拟)如图所示是世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361m,宽66m,满载时排水量达22.8万吨,满载时吃水深度达30m,可以搭载6320名游客。下列相关说法正确的是(g取10N/kg,ρ海水=1×103kg/m3)( )
A.满载时船底受到海水的压强为3×104Pa
B.满载时船底平均每0.5m2面积上受到海水的压力为6×105N
C.满载时船受到的浮力为2.28×109N
D.当游客下船后船受到的浮力保持不变
【考点】阿基米德原理的理解;利用阿基米德原理进行简单计算;压强的公式的应用;液体压强的公式及计算.
【专题】计算题;压强、液体的压强;应用能力.
【答案】C
【分析】(1)根据p=ρgh计算满载时受到海水的压强;
(2)由p=公式变形可求得海水的压力;
(3)根据最大排水量求出浮力的大小;
(4)根据漂浮时浮力等于重力分析出浮力的变化情况。
【解答】解:A、满载时船底受到的海水压强为:p=ρ海水gh=1×103kg/m3×10N/kg×30m=3×105Pa,故A错误;
B、由p=可得,满载时船底平均每0.5m2面积上受到海水的压力:
F=pS=3×105Pa×0.5m2=1.5×105N,故B错误;
C、船受到的浮力:F浮=G排=m排g=22.8×104×103kg×10N/kg=2.28×109N,故C正确;
D、当客人下船后,船的总重力减小,但船始终漂浮在水面上,浮力等于总重力,总重力减小,因此船受到的浮力变小,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了浮沉条件的应用、浮力和液体压强的计算,关键是知道排水量是指满载时排开水的质量。
10.(2023•临潼区三模)关于下列四幅图片中的物理知识,说法不正确的是( )
A.如图﹣1,载重汽车安装很多宽大的轮子是为了减小对地面的压强
B.如图﹣2,驱逐舰漂浮在水面上是由于它所受的重力小于浮力
C.如图﹣3,飞机机翼设计成流线型,利用流体压强与流速的关系获得升力
D.如图﹣4,船闸是利用连通器原理工作的
【考点】物体浮沉条件;减小压强;连通器的应用;流体压强与流速的关系.
【专题】应用题;错解分析题;定性思想;推理法;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【答案】B
【分析】(1)减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力;
(2)物体漂浮时受到的浮力等于其重力;
(3)流体流速越大的地方压强越小,流速越小的地方压强越大;
(1)连通器的特点:上端开口下端连通的容器。连通器里只有一种液体,在液体不流动的情况下,连通器各容器中液面总是相平的。
【解答】解:A、载重汽车安装很多宽大的轮子是在压力一定时,通过增大受力面积来减小对地面的压强,故A正确;
B、驱逐舰漂浮在水面上时,根据漂浮条件可知受到的浮力等于其重力,故B错误;
C、飞机机翼设计成流线型,上方空气流速大、压强小,下方空气流速小、压强大,则机翼受到向上的压强差,即产生了向上的升力,故C正确;
D、船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器;所以,船闸是利用连通器原理工作的,故D正确。
故选:B。
【点评】本题综合考查减小压强的方法、物体浮沉条件及其应用、流体压强和流速的关系、连通器原理等,综合性强,但难度不大,掌握基本规律是关键。
11.(2022•雁塔区校级模拟)如图所示,水母身体外形像一把透明伞。水母身体内有一种特别的腺,腺能产生一氧化碳改变自身体积,从而能在水中上浮与下沉。下列判断正确的是 ( )
A.水母漂浮时,所受浮力大于自身重力
B.水母悬浮时,若体积变大时则会上浮
C.水母在下沉过程中受到水的压强不变
D.水母漂浮时比沉在水底时排开水的重力小
【考点】利用物体的浮沉条件比较浮力的大小;液体压强规律.
【专题】应用题;压强、液体的压强;浮力;浮沉的应用.
【答案】B
【分析】(1)物体漂浮,浮力等于其重力;
(2)根据F浮=ρgV排,并结合物体浮沉条件分析解答;
(3)根据p=ρgh分析解答;
(4)浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于该物体所排开的液体受到的重力的大小。
【解答】解:
A、根据物体漂浮条件可知,水母漂浮时,所受浮力等于自身重力,故A错误;
B、水母悬浮时,浮力等于其重力;若体积变大时,其排开水的体积变大,根据F浮=ρgV排知,浮力变大,浮力大于重力,则水母会上浮,故B正确;
C、水母在下沉过程中,深度增大,根据p=ρgh知,受到水的压强变大,故C错误;
D、水母漂浮时,浮力等于其重力,水母沉在水底时,浮力小于其重力,所以水母漂浮时受到的浮力大于其沉在水底时受到的浮力,由F浮=G排可知,水母漂浮时比沉在水底时排开水的重力大,故D错误。
故选:B。
【点评】此题考查阿基米德原理、物体浮沉条件和液体压强特点,具有一定的综合性,且难度适中,是一道好题,熟练运用相关物理规律是解答此题关键。
12.(2022•武功县模拟)弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中(如图甲),图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,水的密度为1×103kg/m3,g取10N/kg,忽略液面的变化,则下列说法中正确的是( )
A.物体受到的最大浮力是5N
B.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N
C.物体的密度是2.25×103 kg/m3
D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是8×102 Pa
【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;密度的简单计算;液体压强的公式及计算;压力差法求浮力大小;称重法测量浮力;阿基米德原理的理解.
【专题】应用题;图析法;密度及其应用;压强和浮力;分析、综合能力.
【答案】C
【分析】(1)由图像可知,当h<4cm时,弹簧测力计示数为9N不变,此时物体在空气中,根据二力平衡条件求出物体重力,当h>8cm时,弹簧测力计示数为5N不变,此时物体浸没在水中受到的浮力最大,根据称重法F浮=G﹣F′求出物体受到的最大浮力;
(2)物体刚浸没时上表面受到水的压力为零,根据浮力产生的原因F浮=F向上﹣F向下求出下表面受到水的压力;
(3)根据F浮=ρ液gV排求出物体浸没时排开水的体积即为自身的体积,根据G=mg求出物体的质量,利用ρ=求出物体的密度;
(4)根据图乙可知,物体从h=4cm时下表面与水面接触,到h=8cm时刚好浸没,忽略水面的变化可求物体的高度,根据p=ρ液gh求出物体刚浸没时下表面受到水的压强。
【解答】解:
A.由图像可知,当h<4cm时,弹簧测力计示数为9N不变,此时物体在空气中,由二力平衡条件可知,物体重力G=F=9N,
当h>8cm时,弹簧测力计示数为5N不变,此时物体浸没在水中受到的浮力最大,则物体受到的最大浮力F浮=G﹣F′=9N﹣5N=4N,故A错误;
B.物体刚浸没时上表面受到水的压力为零,由浮力产生的原因F浮=F向上﹣F向下可得,下表面受到水的压力F向上=F浮+F向下=F浮=4N,故B错误;
C.因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以由F浮=ρ液gV排可得,物体的体积V=V排===4×10﹣4m3,
由G=mg可得,物体的质量:m===0.9kg,则物体的密度:ρ===2.25×103kg/m3,故C正确;
D.由图乙可知,物体从h=4cm时下表面与水面接触,到h=8cm时刚好浸没,忽略水面的变化,则物体的高度H=4cm=0.04m,
物体刚浸没时下表面受到水的压强p=ρ水gH=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了称重法求浮力公式和液体压强公式、阿基米德原理、重力公式、密度公式的应用,从图象中获取有用的信息是关键,要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
二.填空题(共8小题)
13.(2023•碑林区校级二模)如图所示,小芳用手将重1.5N,体积为1.6×10﹣4m3的苹果逐渐压入水中,直到苹果刚好浸没,此过程中水对容器底部的压强将 变大 (填“增大”“减小”或“不变”),松手后苹果将 上浮 (填“上浮”“悬浮”或“下沉”),最后静止时,苹果受到的浮力大小为 1.5 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【考点】物体叠放导致液面变化问题;液体压强规律.
【专题】计算题;浮力;浮沉的应用;应用能力.
【答案】变大;上浮;1.5
【分析】(1)根据水面高度的变化,利用p=ρgh分析压强的变化;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排求出苹果所受浮力;根据苹果重力与浮力的大小关系可知苹果的浮沉状态;
(3)苹果静止后处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件可知苹果受到的浮力大小。
【解答】解:(1)小芳用手将苹果逐渐压入水中,直到苹果刚好浸没,由于苹果排开的水的体积逐渐变大,液面逐渐升高,根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强将变大;
(2)将苹果全部压入水中后,苹果排开水的体积等于苹果的体积,即:V排=V=1.6×10﹣4m3;
苹果浸没时受到的浮力为:
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.6×10﹣4m3=1.6N;
浸没在水中的苹果,受到的浮力F浮=1.6N,而重力G=1.5N,
比较可知:F浮>G,故松手后苹果将上浮;
(3)苹果最后静止时漂浮在水面上,此时受到的浮力等于苹果的重力,即:F浮′=G=1.5N;
故答案为:变大;上浮;1.5。
【点评】熟练运用阿基米德原理的公式和物体的受力情况,是解答此题的关键。
14.(2023•碑林区校级三模)2022年6月17日,我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰一福建舰下水仪式在江南造船厂举行。该舰满载排水量约80000t,吃水深度约为13m,则其满载时受到的浮力为 8×108 N,舰底13m处受到海水的压强为 1.3×105 Pa(g取10N/kg,海水密度取1.0×103kg/m3)。该舰从密度小的海域驶入密度大的海域后受到海水的浮力 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【考点】物体浮沉条件;液体压强的公式及计算;阿基米德原理的理解.
【专题】计算题;压强、液体的压强;浮沉的应用;应用能力.
【答案】8×108;1.3×105;不变
【分析】(1)排水量是指满载时排开水的质量,根据F浮=G排=m排g求出福建舰满载时所受的浮力;
(2)根据p=ρ液gh计算出舰底部受到海水的压强;
(3)福建舰漂浮时,受到的浮力等于总重力,对航空母舰进行受力分析,可得到浮力的变化情况。
【解答】解:福建舰满载时的排水量m排=80000t=8×107kg,
福建舰满载时所受浮力为:F浮=G排=m排g=8×107kg×10N/kg=8×108N;
舰底部受到海水的压强为:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×13m=1.3×105Pa;
该舰从密度小的海域驶入密度大的海域后,仍然处于漂浮状态,自身的重力不变,由于物体漂浮时浮力等于自身的重力,所以受到的浮力不变。
故答案为:8×108;1.3×105;不变。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、液体压强、物体的漂浮条件的掌握和运用,难度不大。
15.(2024•陕西模拟)如图所示是用体积为100cm3的硬塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等制作的潜水艇模型,该装置悬浮时,则其受到的浮力约为 1 N。为使潜水艇下沉,则必须从进排气管处 吸气 (选填“吸气”或“吹气”),潜水艇在此过程中受到的浮力方向是 竖直向上 。()
【考点】物体浮沉条件;阿基米德原理的理解.
【专题】浮沉的应用;应用能力.
【答案】1;吸气;竖直向上。
【分析】根据阿基米德原理得出该装置受到的浮力;
潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的;为使潜水艇模型从图中位置下沉,所以必须从进排气管处吸气,使塑料瓶内的压强减小,水进入塑料瓶,总重力大于浮力时,塑料瓶就会下沉。
浮力方向总是竖直向上的。
【解答】解:
该装置受到的浮力为;
潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的;为使潜水艇模型从图中位置下沉,所以必须从进排气管处吸气,使塑料瓶内的压强减小,水进入塑料瓶,总重力大于浮力时,塑料瓶就会下沉。
浮力的方向与重力方向相反,潜水艇在此过程中受到的浮力方向总是竖直向上的。
故答案为:1;吸气;竖直向上。
【点评】本题考查浮力的有关知识,是一道综合题。
16.(2024•西安校级模拟)《流浪地球2》讲述了太阳迅速老化,人类试图带着地球一起逃离太阳系的故事。影片中海平面上升,某人在水下执行任务时,看到了已经沉入300m海底的国家体育场鸟巢,海底压强为 3×106 Pa,此人悬浮在海底时排开水的体积为0.06m3,他的质量为 60 kg()。
【考点】物体浮沉条件;液体压强的公式及计算.
【专题】定量思想;浮沉的应用;理解能力.
【答案】3×106;60。
【分析】(1)根据p=ρgh可计算出海底的压强;
(2)根据密度公式的变形式m=ρV可计算出他的质量。
【解答】解:(1)海底压强为:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa;
(2)此人悬浮在海底时,他的密度等于水的密度,根据密度公式得,他的质量为:
m=ρ水V=1×103kg/m3×0.06m3=60kg。
故答案为:3×106;60。
【点评】本题考查液体压强、密度公式的应用,是一道基础题。
17.(2022•渭南模拟)我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当它下潜至水下300m处时,排开水的质量为1.15×104t,它所受到的浮力为 1.15×108 N,受到海水的压强为 3×106 Pa,在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器受到的浮力 大于 (选填“大于”“等于”或“小于”)自重,从而上浮。(g取10N/kg,ρ取1.0×103kg/m3)
【考点】利用物体的浮沉条件比较浮力的大小;液体压强的公式及计算;利用阿基米德原理进行简单计算.
【专题】应用题;压强和浮力;应用能力.
【答案】1.15×108;3×106;大于。
【分析】(1)知道潜水器排开水的质量,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g求出无人潜水器受到的浮力,利用p=ρ液gh求出受到海水的压强;
(2)在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排分析受到的浮力变化,然后分析浮力和重力的变化得出潜水器上浮的原因。
【解答】解:(1)无人潜水器受到的浮力:
F浮=G排=m排g=1.15×104×103kg×10N/kg=1.15×108N,
受到海水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa;
(2)在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力不变,
而潜水器的重力变小,此时潜水器受到的浮力大于自重,从而上浮。
故答案为:1.15×108;3×106;大于。
【点评】本题考查了阿基米德原理和液体压强公式的应用,要注意潜水器浸没时排开水的体积不变。
18.(2023•陕西模拟)如图,用细线将一个质量为27g、体积为10cm3的铝块系在电子测力计的挂钩上,使铝块浸没在水中静止不动,此时,该铝块受到的浮力为 0.1 N,电子测力计的示数为 0.17 N。若使铝块在水中继续下降,它所受的浮力将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,细线重力忽略不计)
【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;称重法测量浮力;阿基米德原理的理解.
【专题】浮力;应用能力.
【答案】0.1;0.17;不变。
【分析】(1)铝块浸没在水中时,排开水的体积等于铝块的体积,根据F浮=ρ液gV排求出铝块受到的浮力;
(2)根据G=mg求出铝块的重力,根据称重法求出电子测力计的示数;
(3)铝块继续下降过程中,排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知浮力的变化情况。
【解答】解:铝块浸没在水中时,排开水的体积V排=10cm3=1×10﹣5m3,
铝块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣5m3=0.1N;
铝块的重力:G=mg=27×10﹣3kg×10N/kg=0.27N,
根据称重法可知,电子测力计的示数:F=G﹣F浮=0.27N﹣0.1N=0.17N;
铝块继续下降过程中,排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,铝块受到的浮力不变。
故答案为:0.1;0.17;不变。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用、重力公式以及称重法计算浮力,是一道常考题。
19.(2024•榆阳区二模)如图甲所示是小明用粗细均匀的吸管制成的简易密度计,总质量为55g,竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,受到的浮力大小为 0.55 N,将该密度计漂浮在酒精中,此时所受的浮力 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)在水中所受的浮力,液面位于 A的上方 (选填“A的下方”“A处”或“A的上方”)。如图乙所示是三只用不同的粗细均匀的吸管制成的密度计,竖直漂浮在水中时的情形,若使用这三支密度计中的一支测量液体密度时,你认为选择 ② (填序号),会使测量结果更精确。(g取10N/kg,酒精的密度为0.8×103kg/m3)
【考点】利用物体的浮沉条件求浮力的大小;阿基米德原理的定性分析.
【专题】定量思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】0.55;等于;A的上方; ②。
【分析】(1)根据G=mg算出密度计的重力;根据物体漂浮时浮力等于其重力算出受到的浮力;
(2)酒精的密度小于水的密度,根据阿基米德原理判断出密度计中排开酒精的体积与排开水体积的关系,进而判断出在酒精中液面位置;
(3)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。
【解答】解:密度计的重力为:G=mg=0.055kg×10N/kg=0.55N,
竖直漂浮在水中时,密度计所受的等于自身的重力为0.55N;
该密度计漂浮在酒精中,所受的浮力也等于自身重力为0.55N,等于在水中所受的浮力;
酒精的密度小于水的密度,据阿基米德原理知,密度计中排开酒精的体积大于排开水的体积,所以在酒精中浸入的深度深,液面位于A的上方;
密度计的特点是刻度不均匀,上疏下密,上小下大,且分度值越小越准确,不同密度计在相同液体中浸入深度越深,相邻两密度值的间距越大,由图可知密度计②所处的深度最深,相邻的密度值间距最大,测量值最准确。
故答案为:0.55;等于;A的上方; ②。
【点评】本题是考查了密度计的有关知识,密度计是物体的沉浮条件的实际应用,要结合阿基米德原理和沉浮条件分析有关问题:放入不同的液体,液体密度越大,排开体积越小,有一定的难度。
20.(2022•榆林模拟)一金属环中间结有冰块,冰块和金属环的总重为0.71N,将它们放入底面积为10cm2的圆柱形容器中恰好悬浮于水中(如图甲所示),此时冰块和金属环受到的浮力共为 0.71 N;过一段时间冰全部熔化,金属环沉入水底,容器内的水面下降了0.7cm(如图乙所示),则金属环的质量是 8 g。(已知ρ冰=0.9g/cm3,g取10.N/kg)
【考点】冰块熔化问题;阿基米德原理的理解.
【专题】定量思想;浮沉的应用;应用能力.
【答案】0.71;8。
【分析】(1)已知冰块和金属环的总重,且冰块和金属环悬浮于水中,根据悬浮条件F浮=G物求出冰块和金属环受到的总浮力;
(2)设冰块的体积为V冰,根据冰全部熔化为水时,质量不变,但体积减小,以体积的减少量作为等量关系,可列出方程,即可求出冰块的体积,根据密度公式算出冰块的质量,用总质量减去冰块的质量就是金属环的质量。
【解答】解:(1)冰块和金属环悬浮在水中,则总浮力等于总重力,
所以冰块和金属环受到的浮力共为:F浮=G总=0.71N;
(2)根据G=mg知冰块和金属环的总质量为:
m总===0.071kg=71g,
设冰块的体积为V冰,
由题意得,冰全部熔化成水后,减小的体积为:
ΔV=SΔh=10cm2×0.7cm=7cm3,
而减小的体积等于冰的体积减去熔化成水的体积,且冰块熔化为水后质量不变,
即ΔV=V冰﹣V冰化水=V冰﹣=7cm3,
则:V冰﹣V冰=7cm3,解得:V冰=70cm3,
冰块的质量为:m冰=ρ冰V冰=0.9g/cm3×70cm3=63g,
所以金属环的质量为:m环=m总﹣m冰=71g﹣63g=8g。
故答案为:0.71;8。
【点评】此题主要考查了密度公式、物体的浮沉条件及其应用,虽然涉及到的知识点不是很多,但是难度较大。
三.实验探究题(共3小题)
21.(2024•宝鸡三模)小华在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,实验过程如图所示,部分数据记录如下表所示:
(1)步骤甲中测出物体的重力为 4.8 N。若弹簧测力计使用前,在水平方向上调零,则实验中测得物体受到的浮力较真实值 不变 (选填“偏大”“不变”或“偏小”);
(2)分析步骤甲、丙、丁的数据,可知浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度 无关 (选填“有关”或“无关”);分析步骤 甲、丁、戊 的数据,可知浮力的大小跟液体的密度有关,且液体密度越大,浸没在液体中的物体所受浮力越 大 ;
(3)步骤己中,小华将物体切去一部分后浸没在水中,读出弹簧测力计的示数并与步骤丁的数据进行对比,得出结论:浮力的大小跟物体自身的形状有关。你认为这个结论是否正确,并说明理由: 这个结论错误,因为没有控制物体浸入液体的体积相同 ;
(4)若弹簧测力计损坏,小华利用电子秤进行探究,他将装有适量水的烧杯放在电子秤上,再用细线挂着物体(步骤甲中的物体),将物体缓慢浸入水中,物体始终没有接触烧杯底,且没有水溢出,则该过程中电子秤示数与物体下表面浸入深度的关系图像是 B (填字母)。
【考点】探究浮力大小的影响因素;探究浮力大小与液体密度的关系;探究浮力大小与浸没深度的关系.
【专题】浮力;科学探究能力.
【答案】(1)4.8;不变;(2)无关;甲、丁、戊;大;(3)这个结论错误,因为没有控制物体浸入液体的体积相同;(4)B。
【分析】(1)根据弹簧测力计的分度值和指针对应的刻度读数,即为物体的重力。根据称重法测浮力分析若弹簧测力计使用前,在水平方向上调零对实验结果的影响。
(2)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。根据控制变量法可知,研究物体所受浮力的大小与液体的密度有关,要控制排开液体的体积相同。
(3)根据控制变量法,探究浮力的大小跟物体自身的形状有关,应控制液体的密度和排开液体的体积相同。
(4)根据称重法测浮力和阿基米德原理分析选择正确的图像。
【解答】解:(1)由甲图可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,则其示数为4.8N,物体的重力G=4.8N。
实验中测得物体受到的浮力等于拉力和重力之差,所以弹簧测力计使用前,在水平方向上调零对测得物体受到的浮力无影响。
(2)分析步骤甲、丙、丁的数据,物体浸没在水中的深度不同,但浮力相同,可知浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
分析步骤甲、丁、戊的数据,物体浸没在不同液体中,液体的密度不同,浮力不同,可知浮力的大小跟液体的密度有关,且液体密度越大,浸没在液体中的物体所受浮力越大。
(3)步骤己中,小华将物体切去一部分后浸没在水中,物体排开水的体积变小,浮力变小,读出弹簧测力计的示数并与步骤丁的数据进行对比,得出结论:浮力的大小跟物体自身的形状有关,这是错误的,因为物体排开水的体积发生了变化,没有控制排开水的体积相同。
(4)若弹簧测力计损坏,小明利用电子秤进行探究,且电子秤是测量质量的工具;当物块未浸入水中时,电子秤测烧杯和水的总质量;物块逐渐浸入水中时,电子秤测烧杯、杯中的水和物块排开水的总质量;随着物块浸在水中体积的增大,物块排开水的质量也增大,当物体完全浸没时,排开水的体积不变,物块排开水的质量也不变,所以台秤的示数m先增大后不变,故B正确。
故答案为:(1)4.8;不变;(2)无关;甲、丁、戊;大;(3)这个结论错误,因为没有控制物体浸入液体的体积相同;(4)B。
【点评】本题探究浮力的大小跟哪些因素有关,考查弹簧测力计的读数、称重法测浮力、阿基米德原理和控制变量法的应用。
22.(2023•雁塔区校级四模)(1)如图1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 (填“小”或“大”)。
②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,你认为小亮的判断是 不合理 (填“合理”或“不合理”)。
(2)小亮还通过如图2的步骤进行了“浮力的大小可能与哪些因素有关”的实验。
①对A、C、D三图中的实验现象和数据进行分析,得出下列结论:物体浸没后,浮力的大小与深度 无关 (填“有关”或“无关”)。
②分析D、E两图中的实验现象和数据,可得出结论:物体受到的浮力大小还与液体的 密度 有关。
③根据图中的数据计算出物体的密度为 4×103 kg/m3,如考虑物体具有吸水性,则计算的结果比物体的真实密度偏 大 (填“小”或“大”)。
【考点】探究浮力大小与浸没深度的关系;探究液体内部的压强;探究液体内部压强与深度的关系;探究液体内部压强与液体密度的关系;探究浮力大小的影响因素;探究浮力大小与液体密度的关系;探究浮力大小与排开液体体积的关系.
【专题】定量思想;控制变量法;浮力;分析、综合能力;实验基本能力.
【答案】见试题解答内容
【分析】(1)液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变,据此解答;
(2)①观察A、C、D图的实验数据,根据称重法F浮=G﹣F示可得出结论;
②由阿基米德原理知道物体受液体浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,要探究浮力与其中一个因素的关系,根据控制变量法原则,要控制另外的因素相同;
③由图A、C可知,根据称重法F浮=G﹣F示物体完全浸没在水中受到的浮力大小;再由F浮=ρ液gV排可得物体的体积为V=V排=;最后根据G=mg=ρVg可得ρ物体=求出物体的密度;
如考虑物体具有吸水性,则在物体被完全浸入水中后,由于吸水性,最后弹簧测力计的示数将变大,根据称重法F浮=G﹣F示可知浮力将偏小,由F浮=ρ液gV排可得物体的体积为V=V排=将偏小;最后根据ρ物体=求出物体的密度比物体的真实密度之间的大小关系。
【解答】解:(1)①因为液体压强大小是通过压强计的U形管中两侧液体的高度差来显示的,且高度差越大说明液体压强越大,比较图乙和图丙可知液体密度相同,而探头所处液体深度不同,因此由图可知同种液体,深度越深,液体的压强越大;
②液体压强与液体的深度和密度有关,研究与其中一个因素的关系时,要控制另外一个因素不变,比较图乙和图丁可知液体密度不同且探头所处液体深度也不同,因此得出“液体密度越大,液体的压强越大”的结论是不合理的;
(2)①观察A、C、D图的实验数据可知,弹簧测力计示数相同,根据称重法F浮=G﹣F示可知F浮C=G﹣F示C=4N﹣3N=1N,F浮D=G﹣F示D=4N﹣3N=1N,浮力相同,即浮力的大小与深度无关;
②观察D、E两图的实验数据可知,物体排开的液体的体积相同,深度相同,液面的密度不同,弹簧测力计示数不相同,根据称重法F浮=G﹣F示可知F浮D=G﹣F示D=4N﹣3N=1N,F浮E=G﹣F示E=4N﹣3.2N=0.8N,浮力不相同,即可得出结论:物体受到的浮力大小还与液体的密度有关;
③由图A、C可知,物体完全浸没在水中受到的浮力:F浮C=G﹣F示C=4N﹣3N=1N;
由F浮=ρ液gV排可得物体的体积为V=V排===1×10﹣4m3;
又根据G=mg=ρVg可得ρ物体===4×103kg/m3,
如考虑物体具有吸水性,则在物体被完全浸入水中后,由于吸水性,最后弹簧测力计的示数将变大,根据称重法F浮=G﹣F示可知浮力将偏小,由F浮=ρ液gV排可得物体的体积为V=V排=将偏小;最后根据ρ物体=求出物体的密度比物体的真实密度偏大。
故答案为:(1)①大;②不合理;(2)①无关;②密度;③4×103;大。
【点评】本题考查了“影响液体内部压强大小的因素”以及“浮力的大小可能与哪些因素有关”两个探究实验,涉及了数据的分析处理和控制变量法的运用,难度一般。
23.(2022•陇县三模)小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的烧杯,一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究(ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)若先完成实验乙,再完成实验甲,则测得的浮力将 偏大 (选填“偏大”或“偏小”);
(2)分析 丙丁 (填实验序号)两次实验数据,可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)分析丙、戊两次实验可知浸在液体中的物体受到浮力的大小与 液体密度 有关;
(4)根据图中实验数据计算出圆柱体的密度为 1.25×103 kg/m3。(g取10N/kg)
【考点】探究浮力大小与浸没深度的关系;探究浮力大小的影响因素.
【专题】浮力;科学探究能力.
【答案】(1)偏大;(2)丙、丁;(3)液体密度;(4)1.25×103。
【分析】(1)先将物体浸入水中,然后测量重力,物体附带水测量结果偏大;
(2)(3)根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论,关键找出改变的量;
(4)物体的重力与测力计拉力之差是物体受到的浮力,根据阿基米德原理写出浮力表达式,由G=mg=ρVg写出重力表达式,即可求出圆柱体密度。
【解答】解:(1)若先完成实验乙,再完成实验甲,由于物体上附带水测量结果偏大,所测重力偏大,而根据称重法测量浮力,浸没后的拉力不变,测得的浮力偏大;
(2)要探究浮力与深度关系,必须控制液体密度和排开液体的体积相同,对比图丙、丁所示实验中物体排开液体的密度、物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同,但拉力相同,说明浮力相同,得出与深度无关的结论;
(3)对比丙、戊两次实验,液体的密度不同,而排开液体的体积相同,虽然深度不同,但与深度无关,而所测得的浮力不同,因而探究的是浮力与液体密度的关系;
(4)根据甲图,物体的重力G=5N,根据G=mg=ρVg有
5N=ρ物gV物;
由图甲、丙所示实验可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G﹣F=5N﹣1N=4N;
由F浮=ρ水gV排有:
4N=ρ水gV排;
由于物体浸没,V物=V排;联立解得ρ物=1.25ρ水=1.25×103kg/m3;
故答案为:(1)偏大;(2)丙、丁;(3)液体密度;(4)1.25×103。
【点评】本题考查探究浮力有关因素的实验,主要把握控制变量法和称重法测浮力,结合密度计算,难度适中。
四.计算题(共2小题)
24.(2022•陇县模拟)水下滑翔机是一种新型的水下机器人。我国自主知识产权的2台万米级“海燕﹣X“水下滑翔机最大下潜深度达10619米,刷新了下潜深度的最新世界纪录。图甲所示为一种水下滑翔机,图乙是其部分结构示意图。(g取10N/kg)
(1)该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移,改变 排开液体的体积 ,从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的。
(2)已知海水密度随深度变化情况如图丙所示,当该滑翔机在200米深度时,该滑翔机所受液体压强是多少?
(3)该滑翔机总重515N,当外油囊无油时,滑翔机排开水的体积为0.0495m3。当该滑翔机在600米深度悬浮时,该滑翔机所受浮力为多少?外油囊中油的体积为多少立方米?(忽略海水压强对油和滑翔机外壳体积的影响)
【考点】阿基米德原理的理解;液体压强的公式及计算.
【专题】定量思想;压强、液体的压强;应用能力.
【答案】(1)排开液体的体积;
(2)该滑翔机所受液体压强是2.05×106Pa;
(3)该滑翔机总重515N,当外油囊无油时,滑翔机排开水的体积为0.0495m3。当该滑翔机在600米深度悬浮时,该滑翔机所受浮力为515N,外油囊中油的体积为0.0005m3。
【分析】(1)首先利用G=mg求出滑翔机的重力,由于滑翔机在水上漂浮时,根据漂浮条件即可求出受到的浮力;
(2)由图丙知当该滑翔机在200米深度时海水的密度,利用p=ρgh可分析和计算受到的海水压强;
(3)根据物体的浮沉条件求出滑翔机受到的浮力,根据阿基米德原理求出滑翔机排开的水的体积;根据滑翔机的体积求出外油囊中油的体积。
【解答】解:(1)机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀,改变排开液体的体积,从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的;
(2)由图丙知当该滑翔机在200米深度时,海水的密度为1025kg/m3,
该滑翔机所受液体压强是:
p=ρ海水gh=1025kg/m3×10N/kg×200m=2.05×106Pa;
(3)滑翔机悬浮在600米时,由图丙可知,海水的密度为1030kg/m3;
滑翔机悬浮,受到的浮力等于其重力:F浮=G=515N;
根据阿基米德原理可知,外油囊中有油时滑翔机排开的水的体积为:
V排===0.05m3;
外油囊中油的体积为:V=V排﹣V'排=0.05m3﹣0.0495m3=0.0005m3。
答:(1)排开液体的体积;
(2)该滑翔机所受液体压强是2.05×106Pa;
(3)该滑翔机总重515N,当外油囊无油时,滑翔机排开水的体积为0.0495m3。当该滑翔机在600米深度悬浮时,该滑翔机所受浮力为515N,外油囊中油的体积为0.0005m3。
【点评】本题考查了液体压强公式、阿基米德原理、物体漂浮条件的应用,是一道压强和浮力的综合题。
25.(2024•秦都区二模)中国人民解放军海军山东舰是我国第一艘完全自主设计、自主建造、自主配套的中国国产航空母舰,它标志着中国海军正式迎来中国国产航母时代,是我国国防力量的重大突破。如表是山东舰部分技术参数,(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)山东舰处于吃水深度10m处受到水的压强为多少?
(2)山东舰满载时,受到水的浮力是多少?
【考点】利用阿基米德原理进行简单计算;液体压强的公式及计算.
【专题】浮力;分析、综合能力.
【答案】(1)山东舰处于吃水深度10m处受到水的压强为1×105Pa;
(2)山东舰满载时,受到水的浮力是6×108N。
【分析】由p=ρgh可得山东舰处于吃水深度10m处受到水的压强,由题意知,山东舰满载排水量为6万吨,因此处于满载时,受到的浮力F浮=G排。
【解答】解:由题意知,山东舰处于吃水深度h=10m,
受到水的压强p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1×105Pa,
山东舰满载排水量为6万吨,因此处于满载时,
根据阿基米德原理知,受到的浮力F浮=G排=m排g=60000×103kg×10N/kg=6×108N。
答:(1)山东舰处于吃水深度10m处受到水的压强为1×105Pa;
(2)山东舰满载时,受到水的浮力是6×108N。
【点评】本题考查压强和浮力的计算,属于中档题。
考点卡片
1.密度的简单计算
【知识点的认识】
公式:ρ=
【命题方向】
考查测量平均速度的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:小蓝将一个质量为54g的实心小球放入盛满水的杯子中,小球沉入杯底,溢出水的质量为20g,则该小球的体积为 20 cm3,密度为 2.7×103 kg/m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)
分析:溢出水的体积即为小球的体积,利用密度公式分别计算溢出水的体积和小球的密度。
解析:解:溢出水的体积即为小球的体积,已知溢出水的质量为20g,根据密度公式,溢出水的体积V溢水===20cm3;
已知小球质量为54g,小球的体积等于溢出水的体积,根据密度公式,小球的密度ρ球====2.7g/cm3=2.7×103kg/m3。
故答案为:20;2.7×103。
点评:本题考查密度公式的应用,难度不大。
【解题方法点拨】
利用密度公式计算时要注意单位的统一。
质量用kg,则体积用m3,密度单位为kg/m3
质量用g,则体积用cm3,密度单位为g/cm3
2.压强的公式的应用
【知识点的认识】
计算公式:P=,(适用范围:这是压强的定义式,适用于所有物体间的压强计算,无论气体、固体、液体)
【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,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:我国研发的四轮长航程极地漫游机器人,科考队在附近遇控机器人。若机器人质量为500kg,履带与地面的总接触面积为400cm2。求:
(1)机器人对水平冰面的压力;
(2)若南极某处冰面能承受的压强为2×105Pa,该机器人能顺利通过该冰面吗?
分析:(1)已知机器人的质量,利用G=mg求其重力,机器人对冰面的压力等于本身的重力;
(2)知道履带与冰面的接触总面积(受力面积),利用p=求机器人对冰面的压强,与冰面能承受的最大压强比较可知能否通过该冰面。
解析:解:(1)机器人的重力为:G=mg=500kg×10N/kg=5000N,
机器人对冰面的压力等于机器人的重力,即F=G=5000N;
(2)机器人对冰面的受压面积S=400cm2=0.04m2,
则机器人对冰面的压强为:p===1.25×105Pa<2×105Pa,机器人可以顺利通过该冰面。
答:(1)机器人对水平冰面的压力是5000N;
(2)该机器人可以顺利通过冰面。
点评:本题考查了重力公式、压强公式的应用,关键是知道物体对冰面的压力等于物体重力。
【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.
3.固体压强的比较大小
【知识点的认识】
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】
比较压力的大小是各省、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:小明同学将三个完全相同的长方体木块竖放在水平面上,将图中的阴影部分切去,剩余部分对水平面的压强值依次为p甲、p乙、p丙,则长方体甲对水平面的压强跟切去前相比 不变 (选填“增大”“减小”或“不变”);在这三个压强值中最小的是 p乙 。
分析:根据p======ρgh比较压强的大小变化;首先比较甲、乙、丙对地面压力的大小,然后根据p=比较它们对水平地面的压强的大小关系。
解析:解:将图中的阴影部分切去,根据p======ρgh可知,高度不变,压强不变;长方体乙对地面的压力的减小比例小大于受力面积的减小比例,所以压强变小;长方体丙对地面的压力的减小比例小于受力面积的减小比例,所以压强变大。所以剩余部分对水平面的压强中最小的是p乙。
故答案为:不变;p乙。
点评:判断压强的变化,不但考虑压力的变化,同时还要考虑受力面积的变化。
【解题方法点拨】
掌握比较压强大小的方法以及对公式的熟练应用是关键。
4.减小压强
【知识点的认识】
利用公式:p=来分析减小压强方法:
(1)压力一定,增大受力面积;
(2)受力面积一定,减小压力;
(3)同时减小压力,增大受力面积.
应用:①载重卡车装有许多的车轮;②房屋建在较大的地基上;③书包带做得较宽.
【命题方向】
生活中那些是增大和减小压强的现象,是命题方向。
例:一名滑雪运动员穿上滑雪板后发现她在雪地上留下的痕迹变浅了。下列现象中与滑雪板的作用相同的是( )
A.用久的菜刀磨一磨
B.同学们的书包带较宽
C.压路机的碾子很重
D.盲道上有凸起
分析:增大压强的方法:在压力一定时,减小受力面积;在受力面积一定时,增大压力;
减小压强的方法:在压力一定时,增大受力面积;在受力面积一定时,减小压力。
.解析:解:运动员穿上滑雪板后发现在雪地上留下的痕迹变浅了,是通过增大受力面积来减小压强。
A.用久的菜刀磨一磨,是通过减小受力面积增大压强,故A不正确;
B.同学们的书包带较宽,是通过增大受力面积减小压强,故B正确;
C.压路机的碾子很重,是通过增大压力增大压强,故C不正确;
D.盲道上的凸起,是通过减小受力面积增大压强,让盲人容易感受到,故D不正确。
故选:B。
点评:本题考查增大和减小压强的方法,平时学习物理知识时要多联系生活实际、多举例、多解释,提高利用所学物理知识分析实际问题的能力。
【解题方法点拨】
要知道压强大小的影响因素,会解释生活中有关增大和减小压强的现象
5.液体压强规律
1
6.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】
考查探究液体内部的压强的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:如图所示,是小明同学“探究影响液体内部压强大小的因素”的实验。
(1)实验前,用手指按压图甲中探头的橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明该装置 不漏气 (选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)如图乙、丙所示是将该装置的探头放入水中不同深度的情况,比较后可初步得出结论:液体内部的压强随深度的增加而 增大 。
(3)将探头放入水中某一深度不变,改变橡皮膜朝向,目的是探究液体内部压强大小与 方向 是否有关。
(4)比较图丙和图丁,可得出结论:不同的液体,产生的压强大小与液体的 密度 有关。
(5)在做图丙和图丁所示的实验时,小明同学认为图丙、丁两烧杯中的液面必须相平。小明的观点是否正确?并说明理由: 不正确,只需控制探头在液体中的深度相同即可 。
分析:(1)检查装置是否漏气时,用手轻轻按压几下橡皮膜,看液体能否灵活升降;
(2)(3)(4)找出相关实验中相同量和不同量,结合转换法,得出压强随与变化量的关系。
(5)根据深度是某点到液面的竖直距离分析。
解析:解:(1)压强计是通过U形管两端液面的高度差来反映被测压强大小的,用手指按压探头的橡皮膜,发现U形管中的液面升降灵活,说明装置不漏气。
(2)图乙、丙所示是将该装置的探头放入水中不同深度,压强计液面的高度差不一样,且探头在液面中越深的,液面高度差越大,则可得结论:液体内部的压强随深度的增加而增加。
(3)将探头放入水中某一深度不变,改变橡皮膜朝向,即改变橡皮膜在各个方向上所受的压强,观察U形管液面高度差,目的是探究液体内部压强大小与方向的关系。
(4)图丙和丁中,探头在液面的深度相同,液体的密度不同,U形管液面高度差不同,所以可得结论:不同的液体,产生的压强与液体的密度有关。
(5)在做探究液体内部压强与液体密度的关系时,需要控制探头在液体的深度相同即可,即某点到液面的距离相等即可,所以不需要两烧杯中液面相平,只需控制金属盒在液体的深度相同即可。
故答案为:(1)不漏气;
(2)增大;
(3)方向;
(4)密度;
(5)不正确,只需控制探头在液体中的深度相同即可。
点评:本题探究液体内部压强,考查控制变量法及液体压强的规律。
【解题方法点拨】
1、控制变量法实验中影响压强的因素有深度、密度。我们需要用控制变量法来研究各个因素对压强的影响。
2、转换法液体内部压强的大小无法直接测量,我们用压强计两侧的液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种方法叫做转换法。
7.探究液体内部压强与深度的关系
【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】
考查探究液体内部的压强的实验,考查液体内部的压强与深度的关系,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:小明利用压强计等装置来探究影响液体内部压强大小的因素,进行了如下的操作:
(1)如图甲所示,使用压强计前发现U形管内水面有高度差,应通过方法 B (填序号)进行调节;
A.从U形管内向外倒出适量水;
B.拆除软管重新安装;
C.向U形管内添加适量水。
(2)正确操作后,分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 增大 ,因此拦河大坝要做成 上窄下宽 (选填“上窄下宽”或“上宽下窄”)的形状;
(3)在完成探究得到结论后,小明和同学们交流后又设计了图丁所示的装置,可以用来“比较液体的密度和测量未知液体的密度”。如:在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,可得出:ρ液 > (选填“>”“=”或“<”)ρ水。
分析:(1)U形管右端上方是和大气相通的,等于大气压强;U形管右端液面比较高,就说明U形管左端液面上方的气体压强大于大气压,只要取下软管,让U形管左端液面和大气相通,这样U形管两端的液面就是相平的;
(2)液体压强与深度和液体的密度有关,研究液体压强与其中一个因素的关系,要控制另外一个因素不变;分析实验中相同量和不同量,根据转换法得出结论;
由实验结论分析回答;
(3)观察到橡皮膜相平,则左右液体产生的压强相同,根据p=ρ液gh,可求出液体的密度的表达式;
深度是液体内部一点到液体自由面的距离。
解析:解:(1)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图甲所示),接下来的操作是,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的:选B;
(2)分析乙、丙两图知,液体密度相同,乙中深度较大,液体产生的压强较大,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大,因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状;
(3)在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,则左右液体产生的压强相同,即ρ水gh水=ρ液gh液;
因为h水>h液,
所以ρ水<ρ液。
故答案为:(1)B;(2)增大;上窄下宽;(3)>。
点评:本题利用压强计等装置“探究液体内部压强”的规律,考查器材调试、控制变量法和转换法及p=ρ液gh的运用与对深度的理解。
【解题方法点拨】
1、控制变量法实验中影响压强的因素有深度、密度。我们需要用控制变量法来研究各个因素对压强的影响。
2、转换法液体内部压强的大小无法直接测量,我们用压强计两侧的液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种方法叫做转换法。
8.探究液体内部压强与液体密度的关系
【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】
考查探究液体内部的压强的实验,考查液体内部的压强与液体密度的关系,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:如图所示为某同学用压强计研究液体内部压强大小可能与哪些因素有关时的一个情景,下列说法中,正确的是( )
A.在此情景下,她探究的是液体内部向各个方向是否都有压强
B.在此情景下,她探究的是液体内部的压强跟液体密度的关系
C.在此情景下,图甲中金属盒处的压强等于图乙中金属盒处的压强
D.在此情景下,图甲中金属盒处的压强小于图乙中金属盒处的压强
分析:(1)掌握液体内部压强的特点:液体内部有压强,同一深度,液体内部向各个方向的压强相等;密度相同时,液体内部压强随深度增加而增大;深度相同时,液体密度越大,压强越大。
(2)液体内部压强的大小是通过观察U形管两侧液面的高度差来反映的,体现了转换法。
(3)根据实验现象,确定相同的量和改变的量,根据控制变量法得出探究的问题。
解析:解:A、在此情景下,她探究的是液体内部向各个方向是否都有压强,应在同种液体、同一深度处改变橡皮膜的朝向,与图示不符,故A错误;
B、在此情景下,她探究的是液体内部的压强跟液体密度的关系,应控制深度相同,密度不同,图示中液面高度差不同,产生的压强不同,探究问题与图示相符,故B正确;
CD、在此情景下,深度相同,甲图中U形管两侧液面的高度差大,甲图中金属盒处的压强大于乙图中金属盒处的压强,故CD错误;
故选:B。
点评:此题是探究液体压强实验,考查了对实验现象的分析、转化法及控制变量法的应用。
【解题方法点拨】
1、控制变量法实验中影响压强的因素有深度、密度。我们需要用控制变量法来研究各个因素对压强的影响。
2、转换法液体内部压强的大小无法直接测量,我们用压强计两侧的液面高度差来判断液体内部压强的大小,这种方法叫做转换法。
9.液体压强的公式及计算
【知识点的认识】
1、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”)。
2、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。
3、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】
液体压强的计算,题型常见的有填空、选择、计算及探究题。
例:面积为1m2的水平桌面正中央放着一个平底鱼缸,内外底面积均为100cm2;缸内有3kg的水和一条100g的鱼,水的深度为20cm,忽略鱼缸厚度和质量,求:
(1)水对鱼缸底的压强;
(2)水对鱼缸底产生的压力;
(3)鱼缸对桌面产生的压强。
分析:(1)根据p=ρgh求水对鱼缸底的压强;
(2)根据p=求出水对鱼缸底产生的压力;
(3)根据G=mg求鱼和水的重力,鱼缸对水平桌面的压力大小等于鱼缸、水和鱼的总重力,根据p=求出鱼缸对桌面产生的压强。
解析:解:(1)水对鱼缸底的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)鱼缸的底面积S=100cm2=0.01m2,
则水对缸底产生的压力:F=pS=2×103Pa×0.01m2=20N;
(3)鱼的重力:G鱼=m鱼g=0.1kg×10N/kg=1N,
水的重力:G水=m水g=3kg×10N/kg=30N,
鱼缸对桌面的压力:F'=G总=1N+30N=31N,
鱼缸对桌面产生的压强:p'===3100Pa。
答:(1)水对鱼缸底的压强为2×103Pa;
(2)水对鱼缸底产生的压力为20N;
(3)鱼缸对桌面产生的压强为3100Pa。
点评:本题考查了液体压强和固体压强的计算方法,同时出现固、液体压力压强,要注意先后顺序:液体,先计算压强(p=ρgh),后计算压力(F=pS);固体,先计算压力(在水平面上F=G),后计算压强(p=)。
【解题方法点拨】
(1)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。
(2)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。
(3)找出题目中隐含条件是解本题的关键。
(4)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。
10.液体压强的大小比较
【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:如图所示,甲、乙、丙是三个底面积不同的圆柱形容器,且S甲<S乙<S丙,容器内装有质量相同的不同液体,液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙、p丙,它们的大小关系是( )
A.p甲>p乙>p丙
B.p甲=p乙<p丙
C.p甲<p乙<p丙
D.无法比较
分析:根据容器形状,判断三种液体对容器底部的压力与各自重力的关系,又知三种液体的质量关系,进而得到三种液体对容器底的压力关系,由p=判断出液体对容器底部压强的关系。
解析:解:由图可知,三个容器都为直壁容器,液体对容器底的压力都等于液体的重力,甲、乙、丙三种液体的质量相等,则液体的重力相等,所以,甲、乙、丙三种液体对容器底的压力相同,即:F甲=F乙=F丙;
由于S甲<S乙<S丙,由p=知液体对容器底部的压强p甲>p乙>p丙,故A正确。
故选:A。
点评:此题考查压强和压力的大小比较,关键是会根据容器形状判断液体对容器底部的压力与自身重力的关系。
【解题方法点拨】
掌握比较压强大小的方法以及对公式的熟练应用是关键。
11.连通器的应用
【知识点的认识】
连通器是一种上端开口、底部互相连通的容器,其应用广泛,主要基于连通器内液体的液面总是保持在同一水平面上的原理。以下是连通器的一些典型应用:
水渠的过路涵洞:用于让水流在不同高度或不同位置的水渠之间传递,保持水位一致。
牲畜的自动饮水器:通过连通器的原理,确保水位稳定,方便动物随时饮水。
锅炉水位计:用于监测锅炉内部的水位,确保锅炉安全运行。
日常生活中所用的茶壶、洒水壶:利用连通器的原理,使得液体在倒出时能够保持液面的平衡,方便使用。
三峡船闸和自来水水塔:这些是世界上最大的人造连通器,用于控制和调节水流,确保船只顺利通过和水流的供应。
【命题方向】
连通器原理的应用(生活中的事例)是命题方向例如,水渠的过路涵洞、牲畜的自动饮水器、水位计,以及日常生活中所用的茶壶、洒水壶等都是连通器.世界上最大的人造连通器是三峡船闸和自来水水塔。
例:如图所示的装置中,不属于连通器应用的是( )
A.自动喂水装置
B.茶壶
C.下水的回水管
D.船闸
分析:上端开口,下部连通的容器叫做连通器,连通器的特点是容器中的水不流动时,各个容器中液面总是相平的。
解析:解:A、当瓶口在水面以下时,瓶子内的水和空气的压强之和等于外界的大气压强,水不流出;当瓶口露出水面时,空气进入瓶内,水流出,直到封住瓶口为止,利用的是大气压,不是连通器原理,故A符合题意;
B、茶壶的壶身与壶嘴上端开口,底部相通,构成了连通器,壶嘴和壶身在同一高度,倒满水后,液面相平,故B不符合题意;
C、洗手池下水的回水管,上端开口、底部连通,构成了连通器,故C不符合题意;
D、船闸的闸室和上下游之间构成上端开口,下部连通的容器,故D不符合题意。
故选:A。
点评:本题考查连通器的原理,关键知道连通器是上端开口,底部相连的,液面静止时保持相平。
【解题方法点拨】
这些应用都基于连通器的基本原理,即当液体不流动时,连通器内各容器的液面总是保持在同一水平面上。这一原理不仅在技术和工程领域有着广泛的应用,也为日常生活带来了便利和安全保障。
12.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:下列事例中能够说明流体压强与流速关系的是( )
A.拦河坝设计成下宽上窄
B.高压锅容易把食物煮熟
C.用漏斗向下吹气乒乓球不下落
D.飞机飞行时机翼受到升力
分析:(1)液体内部压强随着深度的增加而增大;
(2)气压越大,沸点越高,气压越小,沸点越低;
(3)流体流速越大的位置,压强越小。解析:解:A、液体内部压强随着深度的增加而增大,即越往下面,河水的压强越大,所以拦河坝设计成下宽上窄,故A错误;
B、高压锅是利用了液体的沸点随压强的增大而增大的原理制成的,故B错误;
C、用漏斗向下吹气,乒乓球上方空气流速变快,压强变小,下方空气流速慢,压强较小,产生向上的压强差,所以乒乓球不下落,故C正确;
D、飞机的机翼呈现流线型,故飞机在运动时,其机翼上方的空气流速快,压强小,而机翼下方的空气流速慢,压强大,故机翼受到一个向上的压强,所以飞机能起飞,故D正确。
故选:CD。
点评:本题四个选项考查了多个方面的知识,此类选择题是中考题中最常见的,是能较全面的考查基础知识的综合题。
【解题方法点拨】
流体流速大的位置压强小,流速小的位置压强大。解这些题目的关键是明确哪个地方流速较其他地方快。
13.压力差法求浮力大小
【知识点的认识】
浮力产生的原因是物体在液体或气体中上下表面的压力差。
公式为F浮=F向上﹣F向下。
【命题方向】
考查利用上下表面的压力差计算浮力的大小。
例:A、B是能自由移动的物体,C、D、E是固定在容器上的物体,现往容器中注入一些水,如图所示, D (填字母)物体一定不受浮力的作用。若E物体受到水向下的压力为30N,E物体受到水的浮力为80N,则E物体受到水向上的压力为 110 N。
分析:(1)根据浮力产生的原因是液体(或气体)对物体上下表面的压力差;
(2)根据浮力产生的原因求出上表面受到水的压力为80N时物体下表面受到水的压力。
解析:解:(1)D物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对C物体上下表面没有产生压力差,故D物体不受浮力的作用;
(2)物体浸没在水中所受的浮力为80N,则物体下表面受到水的压力:
F向上=F向下+F浮=80N+30N=110N。
故答案为:D;110。
点评:本题考查浮力产生的原因以及浮力和压力的计算,难度不大。
【解题方法点拨】
题目中有上下压力的时候,通常用压力差法计算浮力的大小。
14.称重法测量浮力
【知识点的认识】
根据物体受力平衡变换而来的方法,当物体受到竖直向上的拉力时,拉力、重力和浮力三力平衡,向上的拉力加浮力等于向下的重力,所以浮力等于重力减去拉力,公式:F浮=G﹣F拉
【命题方向】
考查利用平衡知识,称重法计算浮力的大小。
例:弹簧测力计下悬挂一重为5N的物体,把物体浸没在水中时测力计的示数如图所示,则物体在水中所受的浮力是( )
A.0N
B.5N
分析:首先对物体所受到的力进行分析,搞清各个力之间的大小关系,在水中的物体受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力及浮力作用,所以这几个力满足F浮=G﹣F拉.据此求物体受到的浮力,求浮力利用称重法。
解析:解:物体重力为5N,浸没在水中时弹簧测力计示数为2.4N,则浮力F浮=G﹣F=5N﹣2.4N=2.6N,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选:C。
点评:此题考查学生对浮力大小的计算这一知识点的理解和掌握,计算浮力的方法很多,这是最简单的一种。
【解题方法点拨】
计算浮力的方法很多,当物体受到竖直向上的拉力时,拉力、重力和浮力三力平衡时,考虑用称重法。
15.探究浮力大小的影响因素
【知识点的认识】
(1)探究浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸没在相同液体中的不同深度时的拉力大小,并记录数据。可以发现,物体的拉力没有变化。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
(2)探究浮力的大小跟物体浸在液体中的体积的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸在相同液体中体积不同时的拉力大小,并记录数据。可以发现,物体的拉力随浸没在液体中的体积改变。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关。物体浸在液体中的体积越大,物体所受的浮力就越大。
(3)探究浮力的大小跟液体的密度的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸没在密度不同的液体中时的拉力大小,并记录数据。(注意:实验时要使铁球浸没的深度相同)可以发现,物体在密度不同的液体中拉力改变。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟液体的密度有关。液体的密度越大,物体所受浮力就越大。
(4)探究浮力的大小跟物体的密度的关系
使用弹簧测力计分别测出体积相同的铜球和铁球的重力以及浸没在水中时的拉力大小,并记录数据。(注意:实验时要使铜球和铁球浸没的深度相同)可以发现,铜球和铁球的拉力虽然不同,但F浮=G﹣F拉相同。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体的密度无关。
(5)实验结论:
物体在液体中所受的浮力的大小,只跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
【命题方向】
考查探究浮力大小的影响因素的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:如图是某实验小组的同学用同一物块探究浮力大小与哪些因素有关的实验步骤。
(1)对图B中的物块进行受力分析,力的作用点都画在重心处。
(2)物体完全浸没在水中时所受浮力为 1 N。
(3)比较ADE可以得出:浮力大小与 液体密度 有关。
(4)比较ACD可知,浮力大小与物体浸没的深度 无关 (选填“无关”或“有关”)。比较A BC 可知,浮力大小与物体的体积无关。
(5)图E中酒精的密度为 0.8×103 kg/m3。(,g=10N/kg)
分析:(1)静止受力平衡,据此画图;
(2)根据称重法计算物体在水中的浮力大小;
(3)(4)分析图中的相同点和不同,根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论,然后分析答题;
(5)根据阿基米德原理列出水中和酒精中浮力表达式计算酒精密度。
解析:解:(1)图B中的物块静止受力平衡,受重力、浮力、拉力作用,都画在重心上,如图所示:
(2)由甲图可知,物体的重力为G=4N,由丙图可知物体浸没在水中弹簧测力计的示数为F=3N,此时物体受到的浮力为F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(3)比较ADE可以得出:物体浸没在水和盐水中时,排开液体的体积相同,弹簧测力计的示数不同,说明浮力的大小与液体的密度有关;
(4)比较ACD可知,液体的密度和物体排开液体的体积相同,浸没在液体中的深度不同,而拉力相同,说明浮力不变,故浮力大小与物体浸没的深度无关。
探究浮力大小与物体的体积,必须控制液体密度相同,而排开液体的体积不同,故选:ABC。
(5)水中的浮力为1N,由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:1N=ρ水gV排;
浸没酒精中的浮力为F'浮=G﹣F'=4N﹣3.2N=0.8N;
由阿基米德原理F'浮=ρ酒精gV排可得:0.8N=ρ酒精gV排;
浸没时V排不变,解得ρ酒精=0.8ρ水=0.8×103kg/m3。
故答案为:(1)见解答;(2)1;(3)液体密度;(4)无关;BC;(5)0.8×103。
点评:本题是探究浸在液体中的物体所受浮力大小规律的实验,分析时,注意控制变量法的应用。
【解题方法点拨】
实验中,用到了“称重法”测浮力:,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
16.探究浮力大小与液体密度的关系
【知识点的认识】
(1)探究浮力的大小跟液体的密度的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸没在密度不同的液体中时的拉力大小,并记录数据。(注意:实验时要使铁球浸没的深度相同)可以发现,物体在密度不同的液体中拉力改变。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟液体的密度有关。液体的密度越大,物体所受浮力就越大。
(2)探究浮力的大小跟物体的密度的关系
使用弹簧测力计分别测出体积相同的铜球和铁球的重力以及浸没在水中时的拉力大小,并记录数据。(注意:实验时要使铜球和铁球浸没的深度相同)可以发现,铜球和铁球的拉力虽然不同,但F浮=G﹣F拉相同。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体的密度无关。
(3)实验结论:
物体在液体中所受的浮力的大小,只跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
【命题方向】
考查探究浮力大小与液体密度的关系的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:韵菲同学用弹簧测力计探究“浮力大小与哪些因素有关”,实验过程如图所示;
(1)在使用弹簧测力计前,应先明确它的量程、 分度值 和指针是否指着零刻度线;
(2)分析图中实验数据可知,物体浸没在水中时受到的浮力为 1 N;
(3)比较图甲、乙、丙三次的实验数据,可知浮力的大小与液体的 密度 (选填“质量”或“密度”)有关;
(4)韵菲通过数据还计算出图中物体A的密度为 4×103 kg/m3、盐水的密度为 1.2×103 kg/m3。
分析:(1)观察弹簧测力计的量程、分度值,并观察指针是否指在零刻度线;
(2)根据F浮=G﹣F可求物体浸没在水中时受到的浮力;
(3)根据控制变量法分析解答;
(4)根据F浮=ρ液gV排可求物体排开液体的体积即物体的体积,根据重力公式可求质量,再根据密度公式可求物体的密度;根据F浮′=ρ盐水gV排可求盐水的密度。
解析:解:(1)测量物体重力前应先观察弹簧测力计的量程、分度值,并观察指针是否指在零刻度线。
(2)由图甲可知,物体的重力为G=4N,由图甲和乙可知,物体完全浸没在水中受到的浮力为F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N,
(3)丙图中弹簧测力计的示数为2.8N,由图甲和丙可知,物体完全浸没在盐水中受到的浮力为F浮2=G﹣F2=4N﹣2.8N=1.2N,
乙和丙排开液体的体积相同,浮力不同,说明浮力与液体的密度有关。
(4)物体浸没在水中,排开水的体积等于物体自身的体积,由F浮=ρ液gV排可知,物体A的体积为
V=V排水==10﹣4m3,
由图甲可知,物体的重力为G=4N,根据G=mg可得物体A的质量为
=0.4kg,
则物体A的密度为
=4×103kg/m3,
物体浸没在盐水中,排开水的体积为V=V排水=10﹣4m3,
由F浮=ρ液gV排可知,盐水的密度为
==1.2×103kg/m3。
故答案为:(1)分度值;(2)1;(3)密度;(4)4×103;1.2×103。
点评:本题主要考查探究浮力大小与哪些因素有关的实验,由称重法具体考查阿基米德原理,是一道实验操作题。
【解题方法点拨】
实验中,用到了“称重法”测浮力:,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
17.探究浮力大小与排开液体体积的关系
【知识点的认识】
(1)探究浮力的大小跟物体浸在液体中的体积的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸在相同液体中体积不同时的拉力大小,并记录数据。可以发现,物体的拉力随浸没在液体中的体积改变。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体浸在液体中的体积有关。物体浸在液体中的体积越大,物体所受的浮力就越大。
(2)实验结论:
物体在液体中所受的浮力的大小,只跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
【命题方向】
考查探究浮力大小与排开液体体积的关系的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:某兴趣小组在探究“液体内部压强”和“浮力大小”的实验时,采用了厚壁铅铬合金制作的小桶,桶口用绷紧的橡皮膜密封后,桶口朝下,水槽中装有适量的水,实验时小桶均没有接触到水槽底部。如图A测得桶和橡皮膜总重为10N,图D、E中测力计示数相等。
(1)实验中,是通过 橡皮膜的形变程度 显示液体内部压强的大小。
(2)某同学比较图B、C和D实验,可以探究液体压强与 深度 的关系,另一同学比较图A、B、C、D、E实验可以探究物体受到的浮力与物体 排开液体的体积 有关。
(3)保持橡皮膜在水中的深度不变,改变它的方向,橡皮膜形状不变,根据此实验现象可以初步得出结论: 同种液体同一深度,液体向各个方向的压强相等 °
分析:(1)根据转换法,通过橡皮膜的形变显示压强大小;
(2)根据控制变量法分析;
(3)液体内部同一深度向各个方向的压强相等。
解析:解:(1)桶口用绷紧的橡皮膜密封后,桶口朝下,橡皮膜受到向上的压强,因而是通过橡皮膜的形变程度显示液体内部压强的大小。
(2)某同学比较图B、C和D实验,同种液体密度不变,而深度改变,因而可以探究液体压强与深度的关系,另一同学比较图A、B、C、D、E实验,液体的密度不变,改变物体排开液体的体积,故可以探究物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关。
(3)保持橡皮膜在水中的深度不变,改变它的方向,深度和密度不变,橡皮膜形状不变,则液体的压强大小不变,根据此实验现象可以初步得出结论:同种液体同一深度,液体向各个方向的压强相等。
故答案为:(1)橡皮膜的形变程度;(2)深度;排开液体的体积;(3)同种液体同一深度,液体向各个方向的压强相等。
点评:本题考查液体压强和浮力有关因素的探究,属于中档题。
【解题方法点拨】
实验中,用到了“称重法”测浮力:,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
18.探究浮力大小与浸没深度的关系
【知识点的认识】
(1)探究浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度的关系
使用弹簧测力计测出铁球的重力和浸没在相同液体中的不同深度时的拉力大小,并记录数据。可以发现,物体的拉力没有变化。
可得出以下实验结论:浮力的大小跟物体浸没在液体中的深度无关。
(2)实验结论:
物体在液体中所受的浮力的大小,只跟它浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
【命题方向】
考查探究浮力大小与浸没深度的关系的实验,包括实验原理,实验器材,实验步骤,实验方法,数据分析,注意事项等内容。
例:小明在“探究浮力的大小与什么因素有关”的实验中,用弹簧测力计挂着一实心圆柱体,做了如图a、b、c、d、e的实验。(g取10N/kg)
(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中所受浮力大小是 0.5 N。
(2)分析 a、c、d 三次实验,可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度 无关 。
(3)通过a、c、e三次实验,可探究物体所受浮力大小与 液体密度 的关系。
(4)根据记录的实验数据,实验e中液体的密度为 0.8×103 kg/m3。
(5)如果在实验e中不小心使物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则所测液体密度将 偏大 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
分析:(1)根据称重法求出物体在水中受到的浮力;
(2)影响浮力的因素有液体密度和排开液体的体积,要探究与深度关系,必须控制液体密度和排开液体的体积不变;
(3)分析a、c、e两图,找出相同量和不同量,根据称重法测浮力:F浮=G﹣F计算所受浮力是否相同,据此分析结论;
(4)求出物体在液体中的浮力的大小,由于物体全部浸没在两种液体中,排开的液体的体积是相同的,根据阿基米德原理列出关系式,求出液体的密度。
(5)如果他在实验中不小心使物体接触了容器底且与容器底有力的作用,容器底的支持力使得弹簧测力计示数变小,根据称重法分析F浮液变化,确定测量的液体密度值的变化。
解析:解:(1)根据称重法测浮力,物体在水中受到的浮力为:
F浮=G﹣FC=2N﹣1.5N=0.5N;
(2)分析a、c、d两图,当物体都块浸没在水中后,液体密度和排开液体的体积不变,物体浸没的深度不同,但测力计示数相同,根据称重法测浮力:F浮=G﹣F知,所受浮力的大小相同,故得出:物体浸没在液体中后,所受浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关;
(3)由图c、e所示实验可知,都是浸没,则物体排开液体的体积相同而液体密度不同,该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系;
(4)实验步骤c中,物体受到的浮力为:F浮c=G﹣Fc=2N﹣1.5N=0.5N;
实验步骤e中,物体受到的浮力为:F浮e=G﹣Fe=2N﹣1.6N=0.4N;
因物体均浸没,所以V排水=V排液;
根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g代入数据
0.5N=1.0×103kg/m3×V排水×10N/kg;
0.4N=ρ液×V排液×10N/kg;
两式相比可得ρ液=0.8×103kg/m3。
(5)如果他在实验中不小心使物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则测力计示数变小,导致F示液变小,根据称重法,故F浮液变大,根据F浮=ρ液V排g,V排g不变,测量的液体密度值将偏大。
故答案为:(1)0.5;(2)a、c、d;无关;(3)液体密度;(4)0.8×103;(5)偏大。
点评:本题探究浮力的大小与哪些因素有关,考查控制变量法的运用、称重法测浮力、阿基米德原理、密度的计算,有一定的难度。
【解题方法点拨】
实验中,用到了“称重法”测浮力:,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
19.阿基米德原理的理解
【知识点的认识】
(1)内容:浸在液体里的物体受到液体竖直向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。阿基米德原理又名浮力定律,是指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,而与物体浸在液体中的深度、物体的质量、密度及物体的形状无关。
(2)公式:浸在液体里的物体受的浮力,大小等于物体排开的液体的重力。用公式表示为F浮=G排=ρ液gV排
①F浮=G排=ρ液gV排,式中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。
②阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。
【命题方向】
考查阿基米德原理内容的理解,以及利用阿基米德原理计算浮力的大小。
例:我国首艘10万屯级智慧渔业大型工船“国信1号”。它的排水量为1.3×105t,满载时排开海水的体积为 1.26×105 m3;满载时工船受的浮力为 1.3×109 N;海面下2m深处海水的压强为 2.06×104 Pa。(ρ水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
分析:(1)根据ρ=可求出满载时排开海水的体积;
(2)根据F浮=G排=m排g可求出满载时工船所受的浮力;
(3)根据p=ρgh可求出海面下2m深处海水的压强。
解析:解:(1)根据ρ=可得满载时排开海水的体积为:V排==≈1.26×105m3;
(2)满载时工船所受的浮力为:F浮=G排=m排g=1.3×105×103kg×10N/kg=1.3×109N;
(3)海面下2m深处海水的压强为:p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×2m=2.06×104Pa。
故答案为:1.26×105;1.3×109;2.06×104。
点评:本题主要考查密度公式、阿基米德原理以及液体压强公式的应用,灵活运用公式是解题的关键。
【解题方法点拨】
理解阿基米德原理的内容,并会用公式计算浮力的大小。
20.阿基米德原理的定性分析
【知识点的认识】
运用阿基米德原理进行定性分析时,运用控制变量法,先找到相同的量,再利用公式F浮=ρ水gV排进行分析即可。
【命题方向】
考查阿基米德原理的定性分析。
例:将甲、乙、丙三个体积相同的小球放在水中,小球静止时的情况如图所示,则三个小球中所受浮力最小的是( )
A.甲
B.乙
C.丙
D.丁
分析:已知体积的关系,利用阿基米德原理公式可判断出它们所受浮力最小的是哪一个。
解析:解:因为体积相同,丙物下沉,乙物悬浮,甲物体漂浮,丙和乙排开水的体积相同,甲漂浮,甲排开水的体积最小,根据公式F浮=ρ水gV排可知,甲受到的浮力最小。
故选:A。
点评:本题考查浮力公式的应用,关键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】
熟练运用阿基米德定理的公式,重点是分析题目中的相同的条件。
21.利用阿基米德原理进行简单计算
【知识点的认识】
①F浮=G排=ρ液gV排,式中ρ液表示液体的密度,V排是被物体排开的液体的体积,g取9.8N/kg。
②阿基米德原理既适用于液体也适用于气体。
【命题方向】
考查运用阿基米德原理进行计算。
例:如图所示,小芳用手将重2N、体积为2.3×10﹣4m3的苹果浸没在水中,则松手后苹果最终静止时,苹果受到的浮力大小为 2 N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
分析:(1)根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排求出苹果所受浮力;
(2)根据苹果重力与浮力的大小关系可知苹果的浮沉状态;
(3)苹果静止后处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件可知苹果受到的浮力大小。
解析:解:苹果浸没在水中时,排开水的体积等于苹果的体积,即:V排=V=2.3×10﹣4m3,
苹果浸没时受到的浮力为:
F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.3×10﹣4m3=2.3N;
浸没在水中的苹果,受到的浮力F浮=2.3N,而重力G=2N,
比较可知:F浮>G,故松手后苹果将上浮,最终苹果会漂浮在水面上,此时受到的浮力等于苹果的重力,即:F浮′=G=2N。
故答案为:2。
点评:熟练运用阿基米德原理的公式和物体的受力情况,是解答此题的关键。
【解题方法点拨】
根据题目所给信息,判断用称重法,压力差法,阿基米德原理法中的哪一种。
22.物体浮沉条件
【知识点的认识】
物体浮沉条件:
(1)当物体的密度小于液体的密度时,物体所受的浮力大于重力,因此物体会上浮。
(2)当物体的密度等于液体的密度时,物体所受的浮力等于重力,物体将保持悬浮状态。
(3)当物体的密度大于液体的密度时,物体所受的浮力小于重力,因此物体将下沉。
【命题方向】
考查物体的浮沉条件。
例:甲、乙两个实心球体放入足够深的某种液体中平衡后,所受的浮力之比为F甲:F乙=3:5,若甲、乙两球的密度之比为ρ甲:ρ乙=2:3,体积之比为V甲:V乙=3:4,则( )
A.甲、乙都沉底
B.甲悬浮,乙沉底
C.甲漂浮,乙沉底
D.甲、乙都漂浮在液面上
分析:知道甲、乙两物体的密度关系和体积关系,可以得出两物体的质量关系、重力关系;知道浸没时受到的浮力关系,据此利用排除法选择正确答案。
解析:解:已知:甲、乙两球的密度之比为ρ甲:ρ乙=2:3,体积之比为V甲:V乙=3:4,
根据ρ=可得:m甲:m乙=ρ甲V甲:ρ乙V乙=2×3:3×4=1:2,
若甲、乙都漂浮在液面上,甲、乙受到的浮力:
F甲:F乙=G甲:G乙=m甲:m乙=1:2,不符合题意,故D错误;
若甲、乙都沉在水底或甲悬浮在液体中、乙沉底,甲乙物体排开液体的体积等于本身的体积,
则甲、乙受到的浮力:
F甲:F乙=ρ液V甲g:ρ液V乙g=V甲:V乙=3:4,不符合题意,故A、B错;
已知F甲:F乙=3:5,V甲:V乙=3:4,
根据F浮=ρ液gV排可知,V甲排:V乙排=F甲:F乙=3:5,
则V甲排<V乙排,即甲排开液体的体积少,
所以,甲漂浮,乙沉底,故C正确。
故选:C。
点评:本题考查了学生对阿基米德原理和漂浮条件的掌握和运用,利用好排除法做选择题!
【解题方法点拨】
比较重力与浮力的大小,或者液体密度的大小来判断物体的浮沉。
23.利用物体的浮沉条件求浮力的大小
【知识点的认识】
漂浮、悬浮时,浮力等于物体自身的重力或排开水的重力,F=mg=ρVg。
沉浮时,浮力等于物体的体积乘以水的密度F浮=ρ液gV物
【命题方向】
沉浮条件和阿基米德原理的综合应用常常在初二下以及初三各大型考试中以选择题的形式出现,考察学生对知识点的综合应用,题型也较多变。例:为迎接端午佳节,2024年6月1日“龙舟游江”民俗活动在铜仁市碧江区锦江河瓦窑河至东门桥水域举行,某参赛龙舟上共有43人,载人后的龙舟总质量为3500kg。(河水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg。)
请回答下列问题:
(1)载人龙舟受到的重力是多少N?
(2)载人龙舟静止于水面时,位于水下0.28m处的龙舟底部受到水的压强是多少Pa?
(3)载人龙舟静止于水面时,载人龙舟所受到的浮力是多少N?
分析:(1)根据G=mg求出载人龙舟受到的重力;
(2)根据p=ρ水gh计算当载人龙舟静止于水面时,位于水下0.4m处的龙舟底部受到水的压强;
(3)根据F浮=G总=m总g计算当载人龙舟静止于水面时,载人龙舟所受到的浮力。
解析:解:(1)载人龙舟受到的重力:G总=m总g=3500kg×10N/kg=3.5×104N;
(2)当载人龙舟静止于水面时,位于水下0.28m处的龙舟底部受到水的压强:p=ρ水gh=103kg/m3×10N/kg×0.28m=2.8×103Pa;
(3)当载人龙舟静止于水面时,载人龙舟所受到的浮力F浮=G总=3.5×104N。
答:(1)载人龙舟受到的重力是3.5×104N;
(2)载人龙舟静止于水面时,位于水下0.28m处的龙舟底部受到水的压强是2.8×103Pa;
(3)载人龙舟静止于水面时,载人龙舟所受到的浮力是3.5×104N。
点评:本题考查速度、浮力和压强的计算问题,属于对基础知识的考查,有一定综合性,但难度不大。
【解题方法点拨】
通常考查漂浮时F=mg这个知识点,做题时,要抓住物体处在什么浮沉状态。
24.利用物体的浮沉条件比较浮力的大小
【知识点的认识】
(1)根据阿基米德原理比较浮力大小
(2)根据物体沉浮状态比较浮力大小
当ρ液和V排都不相同时,就需要我们转换思路,利用沉浮状态的特点进行分析比较,尤其注意利用特殊状态中F浮与G物的大小关系进行分析。
【命题方向】
考查浮力的大小比较,还会涉及到压强、压力、密度等物理量的比较,难度比较大。
例:三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,小球在液体中的状态分别是沉底、漂浮、悬浮。以下判断正确的是( )
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲
C.液体对容器底部的压强关系是p乙>p丙>p甲
D.液体对容器底部的压力关系是F乙=F丙>F甲
分析:(1)根据物体浮沉条件,结合图示得出三种液体的密度大小关系,然后利用液体压强公式分析判断三种液体对容器底的压强关系,根据F=pS可知液体对容器底部的压力关系;
(2)当物体沉底时,浮力小于其重力,当物体漂浮或悬浮时,其浮力等于自身的重力,据此比较小球受到的浮力大小。
解析:解:三个完全相同的小球,其质量、体积和密度都相同;
A、小球在甲中下沉,故ρ球>ρ甲,在乙容器中漂浮,故ρ球<ρ乙,在丙中悬浮,故ρ球=ρ丙;所以三种液体的密度关系为:ρ甲<ρ丙<ρ乙,故A错误;
B、由图知,小球在丙容器中悬浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力与自身的重力相等;在甲容器中下沉,浮力小于其重力,所以小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲,故B正确;
CD、静止时三个容器的液面恰好相平,即深度h相等,由于乙液体的密度最大,根据p=ρgh可知,乙容器底受到的液体压强最大,甲容器底受到的液体压强最小,即p乙>p丙>p甲,故C正确;
容器的底面积相同,根据F=pS可得液体对容器底部的压力关系是F乙>F丙>F甲,故D错误。
故选:BC。
点评:此题主要考查物体浮沉条件及其应用、压强的大小比较,根据物体浮沉条件,结合图示得出三种液体的密度大小关系是解答此题关键。
【解题方法点拨】
审题时一定要抓住题目中的关键词语和信息,选择合适的公式进行判断。
25.物体叠放导致液面变化问题
【知识点的认识】
在物体叠放的情况下,如果在一个漂浮的物体上再放置另一个物体,总的浮力会发生变化,进而影响排开液体的体积和液面的高度。
【命题方向】
考查物体叠放导致液面变化问题,难度较大。
例:某项目研究小组,在一次探究过程中,如图甲所示,将重为7N,边长为10cm的正方体木块放入某液体中。然后,将重为4N的石块小心地放在木块上,静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图乙所示。(g=10N/kg)求:
(1)木块的密度;
(2)液体的密度;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强。
分析:(1)根据G=mg求出木块的质量;根据V=L3求出木块的体积,根据ρ=
求出木块的密度;
(2)根据物体漂浮条件求图乙中整体受到的浮力,根据阿基米德原理求图乙中液体的密度;
(3)根据液体内部压强的公式p=ρgh求木块下表面所受压强的大小。
解析:解:(1)木块的质量m=
==0.7kg;
木块的体积:V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
木块的密度:ρ===0.7×103kg/m3;
(2)木块排开液体的体积为:V排=V=1×10﹣3m3,
石块和木块的总重力:
G总=G+G合金=7N+4N=11N,
因为整体漂浮,所以F总浮=G总=11N,
由F浮=ρ液gV排可知,图乙中液体的密度:
ρ液===1.1×103kg/m3;
(3)图乙中木块下表面所处的深度为h=L=10cm=0.1m,
则下表面受到液体的压强:p=ρ液gh=1.1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.1×103Pa。
答:(1)木块的密度为0.7×103kg/m3;
(2)液体的密度为1.1×103kg/m3;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强为1.1×103Pa。
点评:本题考查阿基米德原理的运用,要理解物体漂浮时的特点,掌握液体内部压强的运算。
【解题方法点拨】
浮力物体叠放导致液面变化问题的关键在于理解浮力与排开液体体积的关系,以及这种关系如何影响液面的升降。
26.冰块熔化问题
【知识点的认识】
当冰块中不含有其他物体时,冰融化前后的质量不变,冰块融化后对水面高度无影响。
冰或冰中含有木块、蜡块、等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰化为水后液面下降。
【命题方向】
考查冰块熔化问题,难度较大。
例:放在水平桌面上的容器中装有一定质量的盐水,将体积相同的物体A和冰块B放入该容器中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是( )
A.冰块B完全熔化后,容器中液面会上升
B.冰块B未熔化时,A受到的浮力比B大
C.冰块B完全熔化后,A物体所受浮力减小
D.冰块B完全熔化后,容器对桌面的压强减小
分析:(1)冰漂浮在盐水面上,求出冰块排开盐水的体积。求出当冰熔化之后水的体积,比较上面的两个体积,如果冰化成水的体积大于冰块排开水(或盐水)的体积,液面上升;如果冰化成水的体积等于冰块排开水(或盐水)的体积,液面不变;如果冰化成水的体积小于冰块排开水(或盐水)的体积,液面下降;
(2)根据F浮=ρ液gV排判断出冰块B未熔化时,A、B受到浮力的关系;
(3)冰块B完全熔化后,盐水的密度变小,根据F浮=ρ液gV排判断出A物体所受浮力的变化;
(4)冰块B完全熔化后,质量不变,重力不变,容器对桌面的压力不变,由压强公式判断出容器对桌面压强的变化。
解析:解:A、冰块漂浮在盐水中时,F浮=G冰,ρ盐水gV排=ρ冰gV冰,
V排盐水=,
冰熔化成水之后,V水=,
因为ρ盐水>ρ水,所以V水>V排盐水,
所以冰完全熔化,杯中液面上升,故A正确;
B、由图知A排开盐水的体积大于B排开盐水的体积,根据F浮=ρ液gV排知冰块B未熔化时,A受到的浮力比B大,故B正确;
C、冰块B完全熔化后,盐水的密度变小,根据F浮=ρ液gV排A物体所受的浮力变小,故C正确;
D、冰块B完全熔化后,质量不变,重力不变,容器对桌面的压力不变,由p=容器对桌面的压强不变,故D错误。
故选:ABC。
点评:本题考查了学生对固体压强公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,判断冰化水后水位变化是本题的解题关键。
【解题方法点拨】
冰块融化后液面的变化取决于冰块内部是否含有其他物质以及这些物质的密度与水的关系。
27.潜水艇原理
【知识点的认识】
潜水艇的工作原理是基于阿基米德定律,即浮性定律。
潜水艇通过改变自身的重力来实现上浮和下沉。
当需要下潜时,向压载水舱中注水,使潜艇的重量大于其排开的水的重量(即浮力),潜艇便开始下潜;
当需要上浮时,则通过高压空气将压载水舱中的水挤出,使潜艇的重量减轻,当潜艇的重量小于其排开的水的重量时,潜艇便开始上浮,直至浮出水面。
【命题方向】
考查潜水艇的工作原理。
例:某同学用试管制作了一个潜艇模型,如图所示。通过移动注射器的活塞对试管进行打气或吸气,便可使其实现上浮或下沉。下列说法正确的是( )
A.向内推注射器的活塞,可使潜艇模型从图中的位置下沉
B.向外拉注射器的活塞,可使潜艇模型从图中的位置下沉
C.该潜艇模型在水中下沉时,受到的浮力大小不变
D.该潜艇模型上浮或下沉时,受到水的压强大小不变
分析:A、潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜、悬浮和上浮的;
B、由图知潜水艇模型处于悬浮状态,向外拉注射器活塞,试管内水增加,重力大于浮力,据此分析;
C、该潜艇模型在水中下沉时,排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知受到的浮力大小变化情况;
D、该潜艇模型上浮或下沉时,所处水的深度变化,根据p=ρ水gh可知受到水的压强的大小变化情况。
解析:解:A.潜水艇模型处于悬浮状态,向内推注射器活塞,试管内的气压增大,水会被压出试管,此时模型的自重减小,重力小于浮力,模型上浮,故A错误;
B.潜水艇模型处于悬浮状态,向外拉注射器活塞抽出空气,试管内的气压减小,水会被压入试管,此时模型的自重变大,重力大于浮力,模型下沉,故B正确;
C.该潜艇模型在水中下沉时,排开的水的体积不变,由F浮=ρgV排可知,它受到的浮力不变,故C正确;
D.该潜艇模型上浮或下沉时,所处水的深度变化,根据p=ρ水gh可知受到水的压强大小变化,故D错误。
故选:BC。
点评:本题考查浮沉条件、阿基米德原理的应用,并考查液体压强的知识,综合性强,难度适中。
【解题方法点拨】
理解潜水艇的工作原理与阿基米德原理。
声明:试题解析著作权属所有,未经书面同意,不得复制发布日期:2024/9/8 14:14:40;用户:组卷18;邮箱:zyb018@xyh.cm;学号:41418981
实验步骤
乙
丙
丁
戊
己
弹簧测力计示数/N
3.8
2.8
2.8
2.6
1.4
总长(m)
315
总宽(m)
75
满载排水量(万吨)
6
常规吃水深度(m)
10
动力
常规动力
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乙
丙
丁
戊
己
弹簧测力计示数/N
3.8
2.8
2.8
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总长(m)
315
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满载排水量(万吨)
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动力
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