安徽专用备战2021中考物理精鸭点专项突破题集专题12浮力与阿基米德原理含解析
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这是一份安徽专用备战2021中考物理精鸭点专项突破题集专题12浮力与阿基米德原理含解析,共27页。试卷主要包含了4kg,4×104N1等内容,欢迎下载使用。
专题12浮力与阿基米德原理
考点一浮力产生的原因
1.(2020·安徽合肥市·八年级期中)下面能够证明浸在液体或气体中的物体受到浮力的现象是()
A.石块落在水中会下沉
B.在宇宙飞船中,杨利伟松开手中的圆珠笔,笔会“飘”在空中
C.桥墩在水中“稳如泰山”
D.在弹簧测力计下面悬挂一个重物,当把重物浸入水中时,测力计的示数减小
【答案】D
【解析】
A.石块落在水中会下沉,是因为石块受到重力的作用,且重力的方向是竖直向下的,所以该现象不能说明石块受到浮力的作用,故A不符合题意;
B.在宇宙飞船中,杨利伟松开手中的圆珠笔,笔会“飘”在空中,是因为笔处于“失重”状态,该现象不能说明笔受到浮力,故B不符合题意;
C.桥墩在水中“稳如泰山”,由于桥墩的下半部深埋入水底,没有“上下表面的液体压力差”,即桥墩不受浮力,故C不符合题意;
D.在弹簧测力计下悬挂着一个重物,重物对弹簧有向下的拉力,所以弹簧被拉长;当把重物浸没在水中时,测力计的示数减小,说明重物受到竖直向上的浮力作用,故D符合题意。
故选D。
2.(2020·安徽九年级其他模拟)如图所示,装有水的容器静止放在水平桌面上,正方体物块M悬浮在水中,其上表面与水面平行,则下列说法中正确的是
A.M上、下表面受到水压力的合力大于M受到的浮力
B.M上、下表面受到水压力的合力大小等于M受到的重力大小
C.M上表面受到水的压力大于M下表面受到水的压力
D.M上表面受到水的压力和M下表面受到水的压力是一对平衡力
【答案】B
【解析】
AD.浮力等于物体上、下表面所受的压力之差,M上、下表面受到水压力的合力等于M受到的浮力,故AD错误;
B.物块M悬浮在水中,受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力是平衡力,M上、下表面受到水压力的合力等于浮力,因此M上、下表面受到水压力的合力的大小等于重力大小,故B正确;
C.根据可知下表面受到的水的压强大,根据可求得下表面受到水的压力比上表面受到水的压力大,故C错误。
故选B。
3.(2020·安徽九年级一模)游泳时用手向后划水,人就前进,下面说法正确的是
A.人只受到重力、水的推力和阻力作用
B.水只是受力物体,不是施力物体
C.人向后划水,水对人就有向前的推力
D.人对水的推力和水对人的推力可以相互抵消
【答案】C
【解析】
A. 人浸在水中,除了受到重力、水的推力和阻力作用外,还受到水的浮力,故A错误;
B. 手向后划水时,手给水一个力,同时水也给手一个力,所以水也是施力物体,故B错误;
C. 手向后划水时,手给水一个向后的力,同时水也给手一个向前的推力,故C正确;
D. 人对水的推力和水对人的推力分别作用在两个物体上,不可以相互抵消,故D错误。
故选C。
4.(2020·安徽九年级其他模拟)如图所示,将一重为8N的物块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在水中静止,弹簧测力计示数为5N,则物块受到的浮力是______N,浮力的方向是______。
【答案】3 竖直向上
【解析】
[1]用称重法可知,物块受到的浮力:
F浮=G-F=8N-5N=3N
[2]浮力的方向是竖直向上的。
5.(2020·合肥市第四十五中学八年级期中)如图所示,将长方体物块A完全浸没在水中,此时弹簧测力计的示数为10N,若物块上、下表面所受水的压力分别为18N和23N,则物块A的质量是多少千克(g=10N/kg)
【答案】1.5kg
【解析】
物块A所受的浮力
F浮=F下表面-F上表面=23N-18N=5N
物块A的重力是
G=F浮+G视=5N+10N=15N
据G=mg得
考点二浮力大小的计算
6.(2020·安徽全国·八年级单元测试)小华用如图甲所示进行实验“探究影响浮力大小的因素”,A是实心圆柱体,根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体浸入水中的深度h的关系图象如图乙,从图乙可知
A.物体受到的重力为2N
B.当物体浸没在水中时受到的浮力为2N
C.该物体的密度为1.0×103kg/m3
D.浸入液体的物体所受的浮力大小与深度成正比
【答案】B
【解析】
A.由图示图象可知,物体没有浸入液体时测力计示数为4N,则物体重力:G=4N,故A错误;
B.由图示图象可知,物体完全浸没在水中时受到的浮力
F浮=G-F=4N-2N=2N
故B正确;
C.由浮力公式:F浮=ρgV排可知,物体的体积
V=V排===2×10-4m3
由G=mg可知,物体的质量
m===0.4kg
物体的密度
ρ物体===2×103kg/m3
故C错误;
D.由图示图象可知,物体没有完全浸没在液体中前受到的浮力与物体浸入液体的深度成正比,物体完全进入液体后受到的浮力不变,故D错误;
故选B。
7.(2020·安徽合肥市·八年级期中)弹簧秤下吊着重为14.7N的正方体金属块,当它完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数为9.8N,该物体受到的浮力大小为______N;若金属块上表面所受水的压力为19.6N,则金属块下表面所受水的压力为______N。
【答案】4.9 24.5
【解析】
[1]金属块受到的浮力
F浮=G-F示=14.7N-9.8N=4.9N
[2]因为金属块受到的浮力
F浮=F下表面-F上表面
所以金属块下表面所受水的压力
F下表面=F浮+F上表面=4.9N+19.6N=24.5N
8.(2020·安徽九年级其他模拟)体积均为200cm3的木块和合金块,放入水中静止时的情况如图所示,已知木块重为1.8N,合金块重为6N,则木块受到的浮力为________N,合金块受到的浮力为________N。
【答案】1.8 2
【解析】
[1]由图可知木块漂浮,根据浮沉条件
F浮木=G木=1.8N
[2]由图可知完全浸没在水中
V排=V合金排=200cm3=2×10﹣4m3
合金块受到的浮力
F合金=ρ水gV合金排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N
9.(2020·安徽蚌埠市·八年级期末)密度是0.6×103 kg/m3的木块,体积是4m3,当它浮在水面上时,取g=10N/kg,求:
(1)木块重力;
(2)木块受到的浮力;
(3)木块露出水面的体积。
【答案】(1)2.4×104N(2)2.4×104N(3)1.6m3
【解析】
(1)由得木块质量
木块的重力
(2)木块漂浮
F浮=G木=2.4×104N
(3)根据可得木块排开水的体积
因此木块露出水面的体积
V露=V−V排=4m3−2.4m3=1.6m3
答:(1)木块重力为2.4×104N;
(2)木块受到的浮力为2.4×104N;
(3)木块露出水面的体积为1.6m3。
10.(2020·安徽亳州市·八年级期末)如图甲所示水平桌面上放一圆柱形容器,容器内装有适量的某种液体,弹簧测力计下悬挂一底面积为200cm2的圆柱体物块,把圆柱体物块缓慢竖直下落,直到全部浸入液体中但没有与容器底部接触,容器内液体没有溢出,弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系如图乙所示,求:
(1)圆柱体物块浸没时浮力大小;
(2)圆柱体物块的密度;
(3)液体密度。
【答案】(1)8N;(2)1.5×103kg/m3;(3)1×103kg/m3
【解析】
(1)物块浸没时受到浮力
(2)物块质量
物块的体积
物块的密度
(3)物块浸没时,由得
答:(1)圆柱体物块浸没时受到的浮力是8N;
(2)圆柱体物块的密度是;
(3)液体密度是。
考点三影响浮力大小因素的探究性实验
11.(2020·安徽全国·八年级单元测试)小华用如图甲所示进行实验“探究影响浮力大小的因素”,A是实心圆柱体,根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体浸入水中的深度h的关系图象如图乙,从图乙可知
A.物体受到的重力为2N
B.当物体浸没在水中时受到的浮力为2N
C.该物体的密度为1.0×103kg/m3
D.浸入液体的物体所受的浮力大小与深度成正比
【答案】B
【解析】
A.由图示图象可知,物体没有浸入液体时测力计示数为4N,则物体重力:G=4N,故A错误;
B.由图示图象可知,物体完全浸没在水中时受到的浮力
F浮=G-F=4N-2N=2N
故B正确;
C.由浮力公式:F浮=ρgV排可知,物体的体积
V=V排===2×10-4m3
由G=mg可知,物体的质量
m===0.4kg
物体的密度
ρ物体===2×103kg/m3
故C错误;
D.由图示图象可知,物体没有完全浸没在液体中前受到的浮力与物体浸入液体的深度成正比,物体完全进入液体后受到的浮力不变,故D错误。
故选B。
12.(2020·安徽蚌埠市·八年级期末)小明在游泳时有一个发现:人在水中越往深处走感觉自己越来越轻。由此他猜想到,浮力的大小可能与以下三个因素有关:
A、液体的密度
B、物体浸入液体中的深度
C、物体排开液体的体积
为了验证猜想,他找来金属块、测力计、烧杯和水等器材进行了如图所示的探究。
(1)小明猜想的三个因素中,有一个因素是不能依据他的发现而得到的猜想,这个因素是:_________;(A、B或C)
(2)根据实验数据,小明绘制了测力计的示数随金属块浸入液体中深度而变化的曲线如图所示,当金属块完全浸没水中后所受的浮力是_________N;
(3)图像中bc段是一条水平的直线,这说明浮力的大小跟_________无关,而ab段测力计的计数逐渐减小,表示浮力在增大,这是因为_________;
(4)根据图像中的信息,还可以计算出金属块的密度是_________kg/m3。
【答案】A(液体密度) 1.2 深度金属块排开水的体积逐渐变大 3×103
【解析】
(1)[1]小明的发现是人在水中越往深处走感觉自己越来越轻,所以不可能得到猜想A。
(2)[2]由图可知,当金属块未浸入水中时,弹簧测力计的示数即金属块的重力为3.6N,当金属块完全浸没在水中后,弹簧测力计的示数为2.4N,根据称重法可得金属块完全浸没水中后所受的浮力
(3)[3]图像中bc段是一条水平的直线,此时金属块已经完全浸没在水中,弹簧测力计示数不变,即此时金属块受到的浮力不变,说明浮力的大小跟深度无关。
[4]ab段测力计的计数逐渐减小,表示浮力在增大,根据可知,这是因为金属块排开水的体积逐渐变大。
(4)[5]已知金属块完全浸没时受到的浮力,根据可的金属块浸没时排开水的体积即金属块的体积
由G=mg可得金属块的质量
则金属块的密度
13.(2020·安徽芜湖市·八年级期末)某物理兴趣小组做了如图所示的实验来探究影响浮力大小的因素。
(1)物体浸没在酒精中时受到酒精的浮力是______N;
(2)由C、E两图可知,浮力的大小与______有关;
(3)根据图中数据,计算出物体A的密度为______kg/m3。
【答案】0.8 液体的密度 4×103
【解析】
(1)[1]由图AE可知,物体浸没在酒精中时受到的浮力
F浮酒精=G﹣F=4N﹣3.2N=0.8N
(2)[2]由图CE可知,排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,浮力大小不同,说明浮力与液体的密度有关。
(3)[3]由图AD可知,物体浸没在水中受到的浮力
F浮水=G﹣F′=4N﹣3N=1N
由F浮=ρ水gV排得物体的体积
V=V排==1×10-4m3
物体的密度为
ρ==4×103kg/m3
14.(2020·安徽芜湖市)为探究物体在水中受到的浮力大小与浸入水中的体积和深度的关系,小明和小华把装满水的溢水杯放到台秤上,溢水杯口下方放置一空量筒,用细线系住金属块并挂在弹簧测力计上,测力计示数为,然后将金属块缓慢浸入水中,且始终不与杯接触,如图所示。
(1)金属块浸没前的过程中,测力计示数逐渐变小,说明浮力大小逐渐______(选填“填大”或“减小”);
(2)据此,小明认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而小华则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大;接下来他们继续实验,增大金属块浸没在水中的深度,发现测力计的示数始终不变且为,据此可得出______(选填“小明”或“小华”)的观点不具有普遍性,这个过程中金属块受到的浮力______;
(3)为了深入研究,他们测出量筒中水的体积,水的密度用表示,其重力______,通过比较数据发现,换用不同的物体和液体重复上述实验,都能得出,说明决定浮力大小的根本因素是;
(4)从金属块开始浸入直至刚好全部浸没的过程中台秤的示数变化情况是______。
【答案】变大小明一直不变
【解析】
(1)[1]金属块浸没前的过程中,测力计示数逐渐变小,根据公式
可知,说明浮力大小逐渐变大。
(2)[2]接下来他们继续实验,增大金属块浸没在水中的深度,发现测力计的示数始终不变且为,据此可得出浮力与物体完全浸没在液体中的深度无关,故小明的观点不具有普遍性。
[3]金属块受到的浮力为
(3)[4]量筒中水的体积,水的密度用表示,其重力
(4)[5]对台秤受力分析可知:受溢水杯和水竖直向下的重力,金属块向下的压力,由平衡条件得台秤对容器的支持力
开始台称的示数等于溢水杯的重力水的重力,当物体放入后,受到水对它向上的浮力,因为力的作用是相互的,所以物体对水有一个向下的反作用力,这时台秤的示数等于溢水杯的重力、水的重力和物体对水向下的压力之和再减去溢出的水的重力,而物体的水向下的压力等于浮力,等于溢出水的的重力,所以抵消,故台秤示数不变。
15.(2020·安徽九年级其他模拟)某物理社团在探究影响浮力大小的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验:
(1)物体所受重力为________ N;
(2)物体浸没在水中受到的浮力________ N;
(3)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出:浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论,对此结论你认为是________(“正确”或“错误”)的,理由是________;
(4)根据已有条件,请你求出E图中弹簧秤的示数是________ N(g取10N/kg,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
【答案】4 1 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 3.2
【解析】
(1)[1]由A图可知,物体所受重力为4N。
(2)[2]物体在空气中时弹簧测力计示数4N,全部浸没在水中时弹簧测力计的示数为3N,则物体浸没在水中受到的浮力
F浮水=G﹣F=4N﹣3N=1N
(3)[3]通过比较B、C、D三幅图,物理社团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,浮力发生变化;实验过程不完整,还应该将物体完全浸没后,再探究浮力与深度是否有关。
(4)[4]物体浸没时排开水的体积
V排水==1×10-4m3
E图中物体浸没在酒精中,所以
V排酒精=V排水=1×10-4m3
物体浸没在酒精中受到的浮力
F浮酒精=ρ酒精gV排酒精=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=0.8N
则E图中弹簧秤的示数
F示=G﹣F浮酒精=4N﹣0.8N=3.2N
考点四实验探究阿基米德原理
16.(2020·安徽九年级其他模拟)如图所示,轻质弹簧的下端固定在容器底部,上端与物体A连接,现向容器内注水,当水的深度为h时,弹簧长度恰好为原长,此时物体A有的体积露出水面,已知物体A体积为V,容器内部底面积为S,水的密度为ρ水,下列计算结果正确的是
A.物体A受到的重力GA=ρ水gV
B.水对容器底部的压力F=ρ水ghS
C.物体A的密度为ρA=ρ水
D.若向容器中缓慢加水直到A浸没水中,则弹簧对A的拉力F′=ρ水gV
【答案】D
【解析】
A.当A有的体积露出水面,即的体积浸入水中时,弹簧为原长,则说明此时物体漂浮在水面上,受到的浮力与重力相等,物体重力
故A错;
B.水对容器底部的压强为,由得,水对容器底部的压力为
故B错;
C.物体A的质量
物体A的密度
故C错;
D.若向容器中缓慢加水直到A完全浸没,A受竖直向下的重力、竖直向下的拉力及浮力作用,所以
则
故D正确。
故选D。
17.(2020·安徽八年级单元测试)小明利用弹簧测力计、烧杯、小桶、石块、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系.
(1)部分实验操作步骤如图所示,遗漏的主要步骤是_____,若将遗漏的步骤标注为D,最合理的实验步骤顺序是_____(用实验步骤对应的字母表示).
(2)小明进行实验并把数据记录在下表中.从表中数据可知石块受到的浮力是
_____N,排开液体的重力是_____N.小明根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,同组的小丽认为实验还没有结束,理由是_____,接下来的实验操作应该是_____.
实验步骤
A
B
C
D
弹簧测力计示数/N
1.6
1.8
0.5
0.3
(3)实验结束后,小明还想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,可取_____相同的铁块和铝块,使其浸没在同种液体中,比较浮力的大小.
【答案】测量空桶的重力 D、B、A、C 0.2 0.2 通过一组数据得出的结论会具有片面性或偶然性换用不同液体重新实验体积
【解析】
(1)探究浮力大小与排开液体的重力的关系,需要测出物体排开水的重力,需要先测出空桶的重力,由图示实验可知,实验遗漏的步骤是:测量空桶的重力;
实验时,先测出空桶的重力,然后测出物体的重力,再将物体浸在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,根据F浮=G﹣F示得出物体受到的浮力,最后测出小桶和水的总重力,从而测出物体排开水的重力,因此合理的实验步骤是:D、B、A、C;
(2)由实验步骤AB可知,物体浸在液体中时受到的浮力
F浮=FB﹣FA=1.8N﹣1.6N=0.2N
由实验步骤CD可知,物体排开液体的重力
G排=FC﹣FD=0.5N﹣0.3N=0.2N
由于只测了一组实验数据,这样得出的结论会具有片面性或偶然性,所以为了寻找普遍规律,做完一次实验后,需要换用不同液体重新实验;
(3)想进一步探究浮力大小是否与物体的密度有关,需要选用体积相同、密度不同的物体,使其浸没在同种液体中(保证了液体密度相同、排开液体的体积相同),比较浮力的大小。
18.(2020·安徽亳州市·八年级期末)如图所示是聪聪“探究阿基米德原理实验”步骤示意图,A、B、C、D图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。
(1)聪聪设计的实验中有一处错误的地方是______;
(2)错误纠正后,按照聪聪设计的实验步骤,由______两图可以测出物块受到浮力大小;
(3)若F1、F2、F3、F4之间满足关系______,就可以得到著名的阿基米德原理。
【答案】溢水杯没装满水 B、C F2—F3=F4—F1
【解析】
(1)[1]实验中错误的地方是溢水杯没装满水,这样会导致排出水的体积不等于浸没物体的体积,导致结果不准确。
(2)[2]根据称重法可知,根据B、C两图弹簧测力计的示数可以求出石块受到的浮力,故选B、C。
(3)[3]A、D两图弹簧测力计的示数可以求出石块排开液体受到的重力,为
根据阿基米德原理可知物体所受浮力与排开液体重力的相等,所以如果
F2—F3=F4—F1
成立,则可得出阿基米德原理。
19.(2020·安徽九年级其他模拟)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石块的重力,其中石块的重力大小为___________N.
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为_________N.石块排开的水所受的重力可由_________(填字母代号)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)为了得到更普遍得结论,下列继续进行得操作中不合理得是________.
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C的操作中,只将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.
【答案】3.8 1.4 DA 该物体所排开的水受到的重力的大小; A 能
【解析】
(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,石块的重力为3.8N;
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,弹簧测力计的示数是2.4N, 根据
比较DA两图,可以得出块排开的水所受的重力;
(3)由以上步骤可初步得出结论,也就是阿基米德原理的内容:浸在水中的物体所受浮力的大小等于该物体所排开的水受到的重力的大小;
(4)为了得到更普遍得结论,应换用不同液体和物体进行多次实验,而不是用原来的方案和器材多次测量取平均值,操作中不合理的是A;
(5)根据阿基米德原理,物体受到浮力大小等于排开液体的重力,排开液体的体积越大,受到浮力越大;只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,也能得到与(3)相同的结论.
故答案为(1)3.8;(2)1.4;(3)DA;(4)该物体所排开的水受到的重力的大小;
(5)A;(6)能;
20.(2020·安徽九年级其他模拟)某实验小组利用弹簧测力计、烧杯、小桶、圆柱体、细线等器材探究浮力大小与排开液体的重力的关系:
(1)部分实验操作步骤如图所示,最合理的实验步骤顺序是______(用甲、乙、丙、丁表示);
(2)进行实验并将数据记录在下表中,请将表格中空缺的数据补充完整;
实验步骤
甲
乙
丙
丁
弹簧测力计示数/ N
2
1
____
1.2
(3)某同学根据表格数据间的大小关系归纳出了实验结论:_______________ ;
(4)同组的小丽认为实验还没有结束,你认为接下来的步骤应是____________________。
【答案】丁、甲、乙、丙 2.2 浮力与排开液体的重力大小相等换用其他液体多次实验
【解析】
(1)[1]探究浮力大小与排开液体的重力的关系,需要测出物体排开水的重力,需要先测出空桶的重力,由图示实验可知,然后测出物体的重力,再将物体浸没在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,得出物体所受浮力的大小,最后测出小桶和水的总重力,从而测出物体排开水的重力,因此合力的实验步骤是:丁、甲、乙、丙。
(2)[2]由图丙可知弹簧测力计的示数为2.2N。
(3)[3]根据实验表格的数据可知,某同学根据表格数据间的大小关系归纳出了实验结论:浮力与排开液体的重力大小相等。
(4)[4]要想使实验得出普遍性的规律,使实验结论更加准确,同组的小丽认为实验还没有结束,接下来的步骤应是换用其他液体多次实验。
考点五阿基米德原理的应用
21.(2020·安徽蚌埠市·八年级期末)“蛟龙号”潜水器从海水中500m深处下潜到1000m的过程中
A.受到海水的压强增大,浮力增大
B.受到海水的压强增大,浮力不变
C.受到海水的压强不变,浮力不变
D.受到海水的压强不变,浮力增大
【答案】B
【解析】
(1)因为“蛟龙号”潜水器从海水中500m深处下潜到1000m的过程中,排开水的体积不变,由阿基米德原理F浮=ρ液gv排可知,密度不变、排开液体的体积不变,故浮力不变;
(2)“蛟龙号”潜水器从海水中500m深处下潜到1000m的过程中,浮力虽然不变,但深度增加,由P=ρgh知,压强P增大.
故B选项符合题意。
22.(2020·安徽芜湖市·八年级期末)如图所示,一铅块用细线挂在一个充气的小气球的下面,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果从底部缓慢放出一些水,则铅块及气球()
A.仍能静止 B.向下运动
C.向上运动 D.静止、向上或向下运动都有可能
【答案】C
【解析】
气球和铅块处于静止状态,气球和铅块的浮力等于铅块的重力,从底部缓慢放出一些水,上部水的深度减小,该处水的压强也随着减小,小气球的体积增大,水对小气球的浮力也就增大了;这时就会使铅块重力小于气球和铅块的浮力,因而上浮,故C正确。
故选C。
23.(2020·安徽全国·八年级单元测试)一带阀门的圆柱形容器,底面积是200cm2,装有12cm深的水,正方体M边长为10cm,重20N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,如图所示,试求:
(1)正方体M的密度;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强;
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2cm时,细绳刚好被拉断,则细绳能承受的最大拉力是多少?(g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3)
【答案】(1)2×103kg/m3;(2)1.6×103Pa;(3)14N
【解析】
(1)正方体M的质量
mM=
体积为
VA=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3
所以,正方体M的密度
(2)由于用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,则
V排1=(1﹣)VA=×1×10-3m3=8×10-4m3
受到的浮力为
F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-4m3=8N
设A放入水中后水深为h′,则有
Sh′=Sh+V排1
此时水对容器底部的压强
p=ρ水g h′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1.6×103Pa
(3)原来石块M浸入水中深度为
h1=(1﹣)L=×10cm=8cm
水面下降2cm时正方体M浸入水中深度为
h2=h1﹣2cm=8cm﹣2cm=6cm
V排2=h2L2=6cm×(10cm)2=600cm3=6×10-2m3
F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-2m3=6N
当绳子刚被拉断时有
Fm+F浮2=G
所以细绳能承受的最大拉力
Fmax=G﹣F浮′=20N﹣6N=14N
答:(1)正方体M的密度是2×103kg/m3;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强是1.6×103Pa;;
(3)细绳能承受的最大拉力是14N。
24.(2020·安徽蚌埠市·八年级期末)人类从鸟类飞行得到启示发明了飞机,从鱼类游泳得到启示发明了潜艇。某大学两位研究生从蚂蚁身上得到启示,设计出“都市蚂蚁”概念车(如图所示)质量是360kg。这款概念车小巧实用,有利于缓解城市交通拥堵。(g取10N/kg)
(1)该车乘载两个总质量为140kg的人静止在水平地面上,轮胎与地面的接触面积总共m2。该车对地面的压强多大?
(2)这款概念车在水平地面上匀速行驶18km所用的时间为0.5h,且在匀速行驶过程中受到的阻力是总重的0.4倍,则该车的速度是多少?此时车受到多大的牵引力?
(3)航模社的同学想将此概念车改进成“水陆两栖车”。若上述乘载两人的概念车要在水面漂浮,且至少有三分之一的体积露出水面,则它的总体积至少为多大(假设车内不进水)?
【答案】(1);(2),;(3)
【解析】
(1)该车在水平地面上静止时对地面的压力
对地面的压强
(2)该车的速度
因车匀速行驶时受到的牵引力和阻力是一对平衡力,所以,发动机的牵引力
(3)因车在水面上漂浮,所以,受到的浮力
由得,排开水的体积
因车至少有三分之一的体积露出水面,所以
解得
答:(1)该车在水平地面上静止时对地面的压强为;
(2)该车的速度为,此时车受到N的牵引力;
(3)它的总体积至少为。
25.(2020·安徽亳州市·八年级期末)如图甲所示水平桌面上放一圆柱形容器,容器内装有适量的某种液体,弹簧测力计下悬挂一底面积为200cm2的圆柱体物块,把圆柱体物块缓慢竖直下落,直到全部浸入液体中但没有与容器底部接触,容器内液体没有溢出,弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系如图乙所示,求:
(1)圆柱体物块浸没时浮力大小;
(2)圆柱体物块的密度;
(3)液体密度。
【答案】(1)8N;(2)1.5×103kg/m3;(3)1×103kg/m3
【解析】
(1)物块浸没时受到浮力
(2)物块质量
物块的体积
物块的密度
(3)物块浸没时,由得
答:(1)圆柱体物块浸没时受到的浮力是8N;
(2)圆柱体物块的密度是;
(3)液体密度是。
26.(2020·安徽芜湖市·八年级期末)如图所示,容器中装有水,水中有一个木块被细线系着,已知水重200N,水深为60cm,木块的体积为5×10-3m3,木块的密度为0.6×103kg/m3,试求
(1)水对容器底面的压强是多少?此时木块受到的浮力是多大?
(2)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,露出水面的体积为多大?
【答案】(1)6×103Pa,50N;(2)2×10-3m3
【解析】
(1)水对容器底面的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m=6×103Pa
绳断前,木块完全浸没,则排开水的体积
V排=V=5×10-3m3
木块受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-3m3=50N
(2)因木块的密度小于水的密度,所以,绳子断了以后,最终木块漂浮在水面上,则木块最终所受的浮力
F浮′=G木=m木g=ρ木gV木=0.6×103kg/m3×10N/kg×5×10-3m3=30N
由F浮=ρ水gV排可得,木块排开水的体积
V排==3×10-3m3
则木块露出水面的体积
V露=V木﹣V排=5×10-3m3﹣3×10-3m3=2×10-3m3
答:(1)水对容器底面的压强是6×103Pa,木块受到的浮力是50N;
(2)若绳子断了,最终木块漂浮在水面上时,露出水面的体积为2×10-3m3。
27.(2020·安徽九年级其他模拟)“蛟龙号”完成第20次下潜任务后,逐渐浮出水面,当排开水的质量为2000t时,所受海水的浮力是_____N;在“蛟龙号”浮出水面的过程中,浮力将_____(选填“变大”“变小”或“不变”)(ρ海水=1.0×103kg/m3)
【答案】2×107变小
【解析】
(1)“蛟龙号”所受浮力:
(2)在“蛟龙号”浮出水面的过程中,排开水的体积不断减小,根据公式可知浮力将变小。
28.(2020·安徽六安市·八年级期末)将棱长为2m的正方体沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲所示),钢绳的拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化,如图乙所示,其中反映浮力随h变化的图线是_____(选填序号);物体浸没后所浮力大小为_____N;根据图象可知,该物体的重力为_____N。(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
【答案】② 8×104 1.6×105
【解析】
[1]物体从刚接触水面到完全浸没在水中,物体排开水的体积逐渐增大,受到的浮力逐渐增大,受到的拉力逐渐减小,当物体浸没在水中后,物体受到的浮力和拉力保持不变。根据图象知②表示浮力大小变化,①表示拉力大小变化。
[2]正方体的体积
物体浸没在水中受到的浮力
[3]当物体浸没在水中,物体受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的拉力,这三个力是平衡力,即
由图可知竖直向上的浮力和竖直向上的拉力大小相等,即
所以物体的重力
29.(2020·安徽六安市·八年级期末)潜水员潜水时呼出的气泡在水面下上升的过程中,体积不断变大,气泡所受压强_____;浮力_____(选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】变小变大
【解析】
[1]气泡在水面下上升的过程中,液体的密度不变,气泡所在是深度变小,根据p=ρgh可知气泡受到的压强变小。
[2]气泡在水面下上升的过程中,体积不断变大,水的密度不变,气泡排开水的体积变大,根据F浮=ρgV排,气泡受到的浮力变大。
30.(2020·安徽九年级其他模拟)如图,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中称时示数是15N,浸没在水中称时示数是5N,则此时物块受到水的浮力为__ N,物块的密度为__kg/m3。(水的密度为1.0×103 kg/m3)
【答案】10 1.5×103
【解析】
[1]物块受到水的浮力为
F浮=G−F示=15N−5N=10N
[2]因为物块浸没水中
F浮=ρ水V排g
所以
V=V排==1×10−3m3
由G=mg得,物块的质量为
m==1.5N
物块的密度
ρ==1.5×103kg/m3
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