2021年春人教版九年级物理中考考点过关训练《浮力》(Word版附答案)
展开浮 力
一、选择题
1. (2020·山西)2020年5月27日,我国8名登山队员成功登峰测极!成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示,是气象探测保障服务团队,在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息,甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中,下列分析正确的是( )
A.释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力
B.释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力
C.释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力
D.释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力
2. (2020·牡丹江)如图所示,2019年4月23日海军成立70周年的海上阅舰仪式上,我国新型万吨级055型导弹驱逐舰接受检阅,其满载排水量达12 500 t,有关该型驱逐舰在海上航行过程中,下列说法正确的是( )
A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下
B.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
C.发射导弹后,驱逐舰所受浮力变小
D.发射导弹后,驱逐舰会下沉一些
3. 以下各图是关于浮力知识的应用实例,下列说法正确的是( )
A.轮船能漂浮在水面,是因为轮船的体积较大
B.若左右两图为同一支密度计,则左容器中液体的密度较大
C.气球内充入二氧化碳等密度大于空气的气体,从而上浮
D.悬浮在水中的潜水艇,是靠改变自身重力来实现上浮和下沉的
4. (2020·青岛)探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6 N。下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.3 N
B.利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C.利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D.利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
5. (2020·广州)图1中圆柱形容器装有适量的水,当水温从0 ℃升到15 ℃时,水的密度ρ和水温t关系如图2所示,此过程水的质量不变,不考虑圆柱形容器的热胀冷缩,如图3,把测力计下悬挂的实心金属块M(体积不变)浸没在水中,M处于静止状态,下列选项中能正确反映测力计示数F和水温t关系的是( )
A B C D
6. (2020·武汉)一个质量分布均匀的正方体物块,边长是10 cm,密度是0.8×103 kg/m3,漂浮在液面上露出液面的体积占物块体积的。用手缓慢下压物块,如图所示,当物块上表面与液面刚好相平时,下列说法错误的是( )
A.液体的密度是1.2×103 kg/m3
B.手对物块上表面的压力大小是2 N
C.液体对物块下表面的压力大小是12 N
D.物块下表面受到液体的压强是1.2×103 Pa
7. (2020·福建)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4 N,B受到的浮力为8 N,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1 N
D.B对容器底部的压力为零
8. (2020·南宁三十七中三模)水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,将三个质量和体积都相同的长方体A、B、C分别放入容器的液体中,静止时的位置如图所示,三个容器的液面相平。下列判断正确的是( )
A.物体的浮力F浮A>F浮B>F浮C
B.物体下表面受到的液体的压力F压A>F压B=F压C
C.液体对容器底的压强p甲=p乙=p丙
D.容器对桌面的压力F甲
A.物体的质量为1.3 kg
B.物体的密度为1.625×103 kg/m3
C.容器底部对桌面的压力减小2 N
D.弹簧秤的读数变为8 N
10. (2020·天津改编)水平桌面上有一底面积为S1的圆柱形薄壁容器,容器内装有质量为m的水。现将一个底面积为S2的圆柱形木块(不吸水)缓慢放入水中,松开手后,木块直立在水中且与容器底接触(部分露出水面),如图所示。若此时木块对容器底的压力刚好为零,则( )
A.放入木块前水对容器底的压强为
B.放入木块后水对容器底的压强为
C.木块所受的重力为mg
D.木块所受的重力为 mg
二、填空题
11. (2020·东莞改编)如图所示,是我国自行设计和自主研制的蛟龙号载人潜水器。当蛟龙号完全进入海水中工作时,排开海水的质量是5×104 kg,则蛟龙号受到海水的浮力是 N;随着不断下潜,蛟龙号下表面受到海水的压强_ ,受到的浮力 _。(后两空均选填“变大”“不变”或“变小”)。(g=10 N/kg)
12. (2020·江西)如图所示,A、B两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,由此可判断ρ甲_ _ρ乙;若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,则F甲_ F乙。(均选填“>”“<”或“=”)
13. (2020·甘孜州)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10 N/kg,则圆柱体的重力为_ _N,圆柱体受到的最大浮力是 N。
14. (2020·苏州)如图所示,重为12 N、边长0.1 m的正方体物块静置于粗糙的水平桌面上,物块对桌面的压强为 _Pa。向右推动物块,在运动过程中,它受到_ __(选填“向左”或“向右”)的摩擦力。物块掉入水槽中(水足够深),其静止后所受浮力为 _N。(g取10 N/kg)
15. (2020·黔东南州改编)浸没在水中的长方体金属块,上、下表面受到水的压力分别为2 N、10 N,该金属块受到的浮力为_ _N,金属块的体积为_ m3。若上表面距离水面的深度为0.4 m,现用3 N的力把金属块提升0.1 m,此时金属块受到的浮力将_ (选填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
16. (2020·天水)如图甲所示,水平放置的方形容器里有一个重为8 N、棱长为10 cm的正方体物块M,M与容器底部不密合。以5 mL/s的恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示(g=10 N/kg),则:当t=140 s时,物块M在水中处于_ (选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态;当t=140 s时,水对容器底部的压力大小是__15__N;图乙中a的值是_ _;40~140 s时段,浮力对物体做功是_ J。
17. 某冰块中有一个小金属块,冰和金属块的总质量是61 g,将它们放在底面积为10 cm2盛有水的圆柱形容器中,恰好悬浮于水中(如图甲所示),它们受到的浮力为_ _N。当冰完全熔化后,容器里的水面下降了0.6 cm(如图乙所示),容器底受到水的压强减少了 Pa,金属块的密度是 kg/m3。(冰的密度为ρ冰=0.9×103 kg/m3,g=10 N/kg)
18. (2020·遂宁)小聪给同学们表演了一个非常有趣的魔术,将装有水的玻璃杯放在木质暗盒上,杯中放入一空心铁球,如图甲所示,小聪操作暗盒上的旋钮,就能看到铁球在水中上下运动。同学们很好奇,于是小聪进行了揭秘:玻璃杯和水总重20 N,玻璃杯与暗盒接触面积为100 cm2,铁球质量为60 g,体积为100 cm3,玻璃杯正下方是电磁铁。闭合开关前,铁球漂浮在水面受到的浮力是_ N;闭合开关后,电磁铁的上端是 极,调节暗盒上的旋钮,减小变阻器接入阻值,电流增大,电磁铁磁性 _(选填“增强”“减弱”或“不变”),小球向下运动。电磁铁中电流I与电磁铁对小球吸引力F的关系如图乙所示(未考虑小球与电磁铁距离远近对吸引力F的影响),当电流为 A时,小球刚好浸没于水中,此时暗盒受到杯底的压强是 Pa。(g=10 N/kg,不考虑水的阻力)
三、作图题
19. 如图所示,一个质量为3 kg的小球悬浮在斜面上盛水的杯中。试用力的示意图画出小球所受到的浮力和重力。(g=10 N/kg)
四、实验探究题
20. 某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照如图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和小石块的重力,其中小石块的重力大小为 N。
(2)把小石块浸没在盛满水的溢水杯中,小石块受到的浮力大小为 _N。小石块排开的水所受重力可由 _(填代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于_ _。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是_ _。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将小石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤丙的操作中,只将小石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 _(选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(6)若先进行步骤丁,再进行步骤甲,则所测浮力的大小__ _ (选填“等于”或“不等于”)物体排开液体所受的重力。
(7)上述实验完成后小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图戊所示。在铝块浸入水的过程中,电子秤的读数将_ _(选填“变大”“变小”或“不变”)。
21. (2020·苏州)小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。
(1)小明列举了三个常识,分别做出了三个猜想,其中符合常识1的是猜想 (填序号)。
常识
猜想
常识1:木头漂在水面,铁钉沉在水底
常识2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些
常识3:人从泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻
猜想1:与浸入液体的深度有关
猜想2:与液体的密度有关
猜想3:与物体的密度有关
(2)为了验证上述猜想是否正确,小明依次做了如下实验:
①根据A、B、C的结果,可得猜想1是 _(选填“正确”或“错误”)的;根据A、C、D的结果,可得猜想1是__ _(选填“正确”或“错误”)的。深入分析上述现象,可得:浮力大小与_ 有关,与浸入液体的深度__ ;
②接下来根据A、D和E (选填“能”或“不能”)对猜想2进行验证;
③为验证猜想3,小明在老师的指导下,将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度。接着他仿照步骤D进行实验,发现此时测力计示数小于1.8 N,便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是 。
五、计算器
22. (2020·孝感)物块P与金属球Q用细线连接,一起放入装有一定质量水的柱状容器内,二者恰好悬浮,如图甲所示,此时柱状容器中水的深度为23 cm;物块P重1 N、体积为1.25×10-4 m3(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)。求:
(1)图甲中水对容器底部的压强。
(2)图甲中物块P所受浮力的大小。
(3)若剪断细线,物块P上浮,金属球Q下沉,待稳定后,物块P漂浮于水面,如图乙所示,则此时物块P露出水面的体积。
23. (2020·娄底)如图甲所示,在水平地面上有一个装有水的圆柱形容器(水的深度不变),一物体浸没在容器底部(非密合),现用弹簧测力计将物体缓慢拉出。弹簧测力计的示数为F,物体下表面距容器底的距离为h,F与h的关系如图乙所示,求:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
甲 乙
(1)物体浸没在水中所受的浮力。
(2)物体的密度。
(3)物体上表面刚出水面时,水对下表面产生的压强。
24. (2020·广西北部湾)肺活量是检测肺功能重要指标之一,是指一个人最大吸气后再做最大呼气所呼出的气体体积,单位是毫升(mL)。如图是一种测量肺活量方法的示意图,把薄壁圆筒A倒扣在容器内水中,测量前筒内充满水。测量时,被测者吸足空气,再通过B尽量将空气呼出,呼出的空气通过导管全部进入A内,使A浮起。若初三女生小丽用这种方法测其肺活量,测得筒外水面到容器底部的距离h是20 cm,到A的底部距离是13 cm。已知A的质量为200 g,横截面积为200 cm2。(筒A内空气质量忽略不计,g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)求容器底部受到水的压强。
(2)若初三女生的肺活量标准如下表:
等级
优秀
良好
及格
不及格
肺活量
/mL
2 950—
3 050
2 650—
2 800
1 650—
2 550
1 450—
1 610
请通过计算说明小丽肺活量的等级。
(3)若在小丽吹气时,在A的正上方放置质量为50 g的小物块C,求放置物块前后筒A内气体压强的变化量。
浮 力
一、选择题
1. (2020·山西)2020年5月27日,我国8名登山队员成功登峰测极!成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示,是气象探测保障服务团队,在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息,甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中,下列分析正确的是( C )
A.释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力
B.释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力
C.释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力
D.释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力
2. (2020·牡丹江)如图所示,2019年4月23日海军成立70周年的海上阅舰仪式上,我国新型万吨级055型导弹驱逐舰接受检阅,其满载排水量达12 500 t,有关该型驱逐舰在海上航行过程中,下列说法正确的是( C )
A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下
B.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力
C.发射导弹后,驱逐舰所受浮力变小
D.发射导弹后,驱逐舰会下沉一些
3. 以下各图是关于浮力知识的应用实例,下列说法正确的是( D )
A.轮船能漂浮在水面,是因为轮船的体积较大
B.若左右两图为同一支密度计,则左容器中液体的密度较大
C.气球内充入二氧化碳等密度大于空气的气体,从而上浮
D.悬浮在水中的潜水艇,是靠改变自身重力来实现上浮和下沉的
4. (2020·青岛)探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6 N。下列分析正确的是( D )
A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.3 N
B.利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C.利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D.利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
5. (2020·广州)图1中圆柱形容器装有适量的水,当水温从0 ℃升到15 ℃时,水的密度ρ和水温t关系如图2所示,此过程水的质量不变,不考虑圆柱形容器的热胀冷缩,如图3,把测力计下悬挂的实心金属块M(体积不变)浸没在水中,M处于静止状态,下列选项中能正确反映测力计示数F和水温t关系的是( C )
A B C D
6. (2020·武汉)一个质量分布均匀的正方体物块,边长是10 cm,密度是0.8×103 kg/m3,漂浮在液面上露出液面的体积占物块体积的。用手缓慢下压物块,如图所示,当物块上表面与液面刚好相平时,下列说法错误的是( )
A.液体的密度是1.2×103 kg/m3
B.手对物块上表面的压力大小是2 N
C.液体对物块下表面的压力大小是12 N
D.物块下表面受到液体的压强是1.2×103 Pa
7. (2020·福建)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4 N,B受到的浮力为8 N,A、B密度之比为2∶5。那么( D )
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1 N
D.B对容器底部的压力为零
8. (2020·南宁三十七中三模)水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,将三个质量和体积都相同的长方体A、B、C分别放入容器的液体中,静止时的位置如图所示,三个容器的液面相平。下列判断正确的是( )
A.物体的浮力F浮A>F浮B>F浮C
B.物体下表面受到的液体的压力F压A>F压B=F压C
C.液体对容器底的压强p甲=p乙=p丙
D.容器对桌面的压力F甲
A.物体的质量为1.3 kg
B.物体的密度为1.625×103 kg/m3
C.容器底部对桌面的压力减小2 N
D.弹簧秤的读数变为8 N
10. (2020·天津改编)水平桌面上有一底面积为S1的圆柱形薄壁容器,容器内装有质量为m的水。现将一个底面积为S2的圆柱形木块(不吸水)缓慢放入水中,松开手后,木块直立在水中且与容器底接触(部分露出水面),如图所示。若此时木块对容器底的压力刚好为零,则( D )
A.放入木块前水对容器底的压强为
B.放入木块后水对容器底的压强为
C.木块所受的重力为mg
D.木块所受的重力为 mg
二、填空题
11. (2020·东莞改编)如图所示,是我国自行设计和自主研制的蛟龙号载人潜水器。当蛟龙号完全进入海水中工作时,排开海水的质量是5×104 kg,则蛟龙号受到海水的浮力是__5×105__N;随着不断下潜,蛟龙号下表面受到海水的压强__变大__,受到的浮力__不变__。(后两空均选填“变大”“不变”或“变小”)。(g=10 N/kg)
12. (2020·江西)如图所示,A、B两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,由此可判断ρ甲__>__ρ乙;若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,则F甲__>__F乙。(均选填“>”“<”或“=”)
13. (2020·甘孜州)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10 N/kg,则圆柱体的重力为__2.0__N,圆柱体受到的最大浮力是__0.4__N。
14. (2020·苏州)如图所示,重为12 N、边长0.1 m的正方体物块静置于粗糙的水平桌面上,物块对桌面的压强为__1.2×103__Pa。向右推动物块,在运动过程中,它受到__向左__(选填“向左”或“向右”)的摩擦力。物块掉入水槽中(水足够深),其静止后所受浮力为__10__N。(g取10 N/kg)
15. (2020·黔东南州改编)浸没在水中的长方体金属块,上、下表面受到水的压力分别为2 N、10 N,该金属块受到的浮力为__8__N,金属块的体积为__8×10-4__m3。若上表面距离水面的深度为0.4 m,现用3 N的力把金属块提升0.1 m,此时金属块受到的浮力将__不变__(选填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
16. (2020·天水)如图甲所示,水平放置的方形容器里有一个重为8 N、棱长为10 cm的正方体物块M,M与容器底部不密合。以5 mL/s的恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示(g=10 N/kg),则:当t=140 s时,物块M在水中处于__漂浮__(选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态;当t=140 s时,水对容器底部的压力大小是__15__N;图乙中a的值是__8(或8__cm)__;40~140 s时段,浮力对物体做功是__0.32____J。
17. 某冰块中有一个小金属块,冰和金属块的总质量是61 g,将它们放在底面积为10 cm2盛有水的圆柱形容器中,恰好悬浮于水中(如图甲所示),它们受到的浮力为__0.61__N。当冰完全熔化后,容器里的水面下降了0.6 cm(如图乙所示),容器底受到水的压强减少了__60__Pa,金属块的密度是__7×103__kg/m3。(冰的密度为ρ冰=0.9×103 kg/m3,g=10 N/kg)
18. (2020·遂宁)小聪给同学们表演了一个非常有趣的魔术,将装有水的玻璃杯放在木质暗盒上,杯中放入一空心铁球,如图甲所示,小聪操作暗盒上的旋钮,就能看到铁球在水中上下运动。同学们很好奇,于是小聪进行了揭秘:玻璃杯和水总重20 N,玻璃杯与暗盒接触面积为100 cm2,铁球质量为60 g,体积为100 cm3,玻璃杯正下方是电磁铁。闭合开关前,铁球漂浮在水面受到的浮力是__0.6__N;闭合开关后,电磁铁的上端是__S__极,调节暗盒上的旋钮,减小变阻器接入阻值,电流增大,电磁铁磁性__增强__(选填“增强”“减弱”或“不变”),小球向下运动。电磁铁中电流I与电磁铁对小球吸引力F的关系如图乙所示(未考虑小球与电磁铁距离远近对吸引力F的影响),当电流为_0.8_A时,小球刚好浸没于水中,此时暗盒受到杯底的压强是_2_100_Pa。(g=10 N/kg,不考虑水的阻力)
三、作图题
19. 如图所示,一个质量为3 kg的小球悬浮在斜面上盛水的杯中。试用力的示意图画出小球所受到的浮力和重力。(g=10 N/kg)
四、实验探究题
20. 某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照如图所示的步骤,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)先用弹簧测力计分别测出空桶和小石块的重力,其中小石块的重力大小为__3.8__N。
(2)把小石块浸没在盛满水的溢水杯中,小石块受到的浮力大小为__1.4__N。小石块排开的水所受重力可由__甲、丁__(填代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于__它排开的水所受的重力__。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是__A__。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将小石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤丙的操作中,只将小石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则__能__(选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(6)若先进行步骤丁,再进行步骤甲,则所测浮力的大小__不等于__(选填“等于”或“不等于”)物体排开液体所受的重力。
(7)上述实验完成后小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图戊所示。在铝块浸入水的过程中,电子秤的读数将__不变__(选填“变大”“变小”或“不变”)。
21. (2020·苏州)小明用装有沙子的带盖塑料瓶探究浮力的影响因素。
(1)小明列举了三个常识,分别做出了三个猜想,其中符合常识1的是猜想__3__(填序号)。
常识
猜想
常识1:木头漂在水面,铁钉沉在水底
常识2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些
常识3:人从泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻
猜想1:与浸入液体的深度有关
猜想2:与液体的密度有关
猜想3:与物体的密度有关
(2)为了验证上述猜想是否正确,小明依次做了如下实验:
①根据A、B、C的结果,可得猜想1是__正确__(选填“正确”或“错误”)的;根据A、C、D的结果,可得猜想1是__错误__(选填“正确”或“错误”)的。深入分析上述现象,可得:浮力大小与__物体排开液体的体积__有关,与浸入液体的深度__无关__;
②接下来根据A、D和E__能__(选填“能”或“不能”)对猜想2进行验证;
③为验证猜想3,小明在老师的指导下,将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度。接着他仿照步骤D进行实验,发现此时测力计示数小于1.8 N,便认为该猜想是正确的。小明在该实验环节中存在的问题是__未测量出此时瓶子(含沙子)的重力__。
五、计算器
22. (2020·孝感)物块P与金属球Q用细线连接,一起放入装有一定质量水的柱状容器内,二者恰好悬浮,如图甲所示,此时柱状容器中水的深度为23 cm;物块P重1 N、体积为1.25×10-4 m3(ρ水=1.0×103 kg/m3,g=10 N/kg)。求:
(1)图甲中水对容器底部的压强。
(2)图甲中物块P所受浮力的大小。
(3)若剪断细线,物块P上浮,金属球Q下沉,待稳定后,物块P漂浮于水面,如图乙所示,则此时物块P露出水面的体积。
解:(1)容器底部水深:h=0.23 m
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.23 m=2.3×103Pa
(2)物块P浸没在水中,V排=VP=1.25×10-4 m3
由阿基米德原理知:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10-4 m3=1.25 N
(3)因为物块P漂浮于水面,由二力平衡知:
F浮′=G=1 N
由F浮=ρgV知:V排′=
==1×10-4 m3
则物块P露出水面的体积:
V露=VP-V排′=1.25×10-4 m3-1×10-4 m3
=2.5×10-5 m3
23. (2020·娄底)如图甲所示,在水平地面上有一个装有水的圆柱形容器(水的深度不变),一物体浸没在容器底部(非密合),现用弹簧测力计将物体缓慢拉出。弹簧测力计的示数为F,物体下表面距容器底的距离为h,F与h的关系如图乙所示,求:(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
甲 乙
(1)物体浸没在水中所受的浮力。
(2)物体的密度。
(3)物体上表面刚出水面时,水对下表面产生的压强。
解:(1)由图乙可知,物体的重力G物=12 N,物体浸没时,所受拉力F=4 N
物体浸没在水中所受的浮力:
F浮=G物-F=12 N-4 N=8 N
(2)由阿基米德原理可知,物体的体积:
V物=V排===8×10-4 m3
物体的质量:m物===1.2 kg
物体的密度:ρ物===1.5×103 kg/m3
(3)由图乙可知,物体的高度h物=8 cm-5 cm=3 cm=0.03 m,所以物体上表面刚出水面时,下表面所处的深度为h=h物=0.03 m
水对下表面产生的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.03 m=300 Pa
24. (2020·广西北部湾)肺活量是检测肺功能重要指标之一,是指一个人最大吸气后再做最大呼气所呼出的气体体积,单位是毫升(mL)。如图是一种测量肺活量方法的示意图,把薄壁圆筒A倒扣在容器内水中,测量前筒内充满水。测量时,被测者吸足空气,再通过B尽量将空气呼出,呼出的空气通过导管全部进入A内,使A浮起。若初三女生小丽用这种方法测其肺活量,测得筒外水面到容器底部的距离h是20 cm,到A的底部距离是13 cm。已知A的质量为200 g,横截面积为200 cm2。(筒A内空气质量忽略不计,g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)求容器底部受到水的压强。
(2)若初三女生的肺活量标准如下表:
等级
优秀
良好
及格
不及格
肺活量
/mL
2 950—
3 050
2 650—
2 800
1 650—
2 550
1 450—
1 610
请通过计算说明小丽肺活量的等级。
(3)若在小丽吹气时,在A的正上方放置质量为50 g的小物块C,求放置物块前后筒A内气体压强的变化量。
解:(1)水的深度:h=20 cm=0.2 m
容器底部受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2 000 Pa
(2)圆筒A的质量:m=200 g=0.2 kg
圆筒A的重力:G=mg=0.2 kg×10 N/kg=2 N
因为圆筒A漂浮在水面上,故圆筒A受到的浮力:
F浮=G=2 N
由公式F浮=G排=ρ液gV排可知,圆筒A排开水的体积:
V排==
=2×10-4 m3=200 cm3
由图知,圆筒内气体的体积等于露出水面的体积加上浸入水中的体积(排开水的体积),
则圆筒内空气的体积:
V气=V露+V排=200 cm2×13 cm+200 cm3
=2 800 cm3=2 800 mL
由表可知,小丽肺活量的等级为良好。
(3)增加的物块C的重力:
GC=mC g=50 g×10 N/kg=0.5 N
增加的压力ΔF=GC=0.5 N
圆筒A的底面积S=200 cm2=0.02 m2
放置物块C前后筒A内气体压强的变化量:
Δp===25 Pa
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