初中物理人教版八年级下册第十章 浮力综合与测试精练
展开(培优篇)2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级第10章练习卷
一.选择题(共12小题)
1.潜水员完全浸入水中后,下潜的过程中,他所受到的浮力( )
A.逐渐增大 B.保持不变 C.逐渐减小 D.无法判断
2.在河里行走时,河底的石子会硌脚;但是,在由河边浅水处走向深水处的过程中,石子硌脚引起的疼痛会越来越轻,这主要是因为( )
A.人受到的重力越来越小 B.水对脚的压强越来越小
C.受到的浮力越来越大 D.人体的质量越来越小
3.三个实心球甲、乙、丙体积相等,在液体中静止时的位置如图所示,下面说法正确的是( )
A.甲球所受浮力大 B.乙球所受浮力大
C.丙球所受浮力大 D.三个球所受浮力一样大
4.将一个相同的实心球分别放入水和盐水中,如图所示,实心球受到的浮力分别用F1、F2表示,比较浮力的大小,应为( )
A.F1<F2 B.F1>F2 C.F1=F2 D.无法判断
5.2019年7月13号,“台州号”护卫舰在三亚军港举行退役仪式,台州舰将“定居”大陈岛国防教育主题公园。若“台州号”护卫舰从大海驶入椒江,下列分析正确的是( )
A.浮力变小,舰体上浮一些
B.浮力变大,舰体下沉一些
C.浮力不变,舰体下沉一些
D.浮力不变,舰体上浮一些
6.如图所示,把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中(两个容器相同),若放入后两液体的深度刚好相同,下列说法正确的是( )
A.密度计受到的浮力关系为F浮甲<F浮乙
B.甲、乙两种液体的密度关系为ρ甲>ρ乙
C.两液体对容器底部的压强关系为p甲=p乙
D.两液体对容器底部的压力关系为F甲<F乙
7.在深水处的鱼嘴里吐出一个小气泡,这个小气泡在上升过程中,水对它的( )
A.压强变小,浮力不变 B.压强不变,浮力变大
C.压强变小,浮力变大 D.压强不变,浮力不变
8.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.受到水的压力,没有受到水的浮力
B.受到水的压力,也受到水的浮力
C.没有受到水的压力,但受到水的浮力
D.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
9.关于浮沉条件的应用,下列说法不正确的是( )
A.潜水艇在露出水面之前的上浮过程中所受到的浮力变大
B.测气象用的气球里所充气体的密度小于空气的密度
C.密度计上的刻度从下到上逐渐变小
D.轮船从河里开到海里,要浮起来一些,浮力大小不变
10.如图所示,装有石块的小船浮在水面上时所受浮力为10N,当把石块投入水中后,石块所受浮力为2N,池底对石块的支持力为3N,下列判断中不正确的是( )
A.空船所受浮力为5N
B.池底所受水的压力减小
C.石块所受重力等于5N
D.船排开水的体积减小了8×10﹣4m3
11.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,用弹簧测力计提着物体A缓慢浸入水中。他根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体下表面浸入水中的深度h的关系图象如图乙,下列几种说法中,错误的是( )
A.当物体浸没时受到的浮力为2N
B.圆柱体A的高为8cm
C.该物体的密度为2.0×103kg/m3
D.浮力的大小与h成正比
12.下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.停在空中的热气球
C.深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
二.填空题(共6小题)
13.小明利用如图所示器材探究“在水中下沉的物体是否受到浮力呢?”。依据实验可知物块所受的浮力大小为 N。如果物块继续下沉,假设不触碰到杯底,则弹簧测力计示数 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
14.把一个自制的密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中,情况如图所示密度计在甲、乙两液体中所受浮力分别为F1和F2,甲、乙两种液体的密度分别为ρ1和ρ2。则F1 F2,ρ1 ρ2(都选填“>”、“<”或“=”)。
15.如图所示,完全相同的a、b两个长方体,长度为h,悬浮在密度为ρ的液体中。若两长方体a、b下表面所受液体的压力分别为Fa、Fb,则Fa Fb(选填“>”、“<”或“=”)。
16.如图在某杯果汁饮料中放入一冰块。已知ρ饮料=0.98×103kg/m3,冰块的重力为0.2N,杯中饮料的深度为10cm。
则:冰块所受的浮力为 N;饮料对杯底的压强为 Pa
17.如图所示,“A”和“B”表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置。图示中的轮船是在 (填“江水”或“海水”)中停泊。轮船的排水量为6000t,在海水中满载时受到的浮力是 N。
18.潜水艇是靠改变 实现上浮和下沉的;轮船从河里开到海里受到的浮力 (填“变大”、“变小”或“不变”), (填“浮起”或“沉下”)一些。
三.作图题(共2小题)
19.如图“蛟龙号”潜水艇执行完某次任务时,工作人员欲对它进行保养,请画出潜水艇静止在海面时的受力示意图。
20.如图所示,A球为一木球在水中上浮,请画出木球受力的示意图。
四.计算题(共2小题)
21.如图所示,建造港珠澳海底隧道时,先将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子、然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出、此时空心密封沉管不会再上浮、海底隧道就建成了。设某一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为6×107kg(海水密度取1.0×103kg/m3、g取10N/kg),求:
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F浮;
(2)当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水至少为多少千克?
22.如图所示,是小明刚买回来的香瓜,已知它的质量是450g,体积是480cm3,把它放到足够深的装满水的盆中,求它静止时受到的浮力。(g取10N/kg)
五.实验探究题(共2小题)
23.如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)如图乙、丙、丁、戊四种情况,图 中金属块所受到的浮力最小。
(2)分析 两图可知,浮力大小跟液体密度有关。
(3)分析丙、丁两图实验数据可得: ;
(4)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是 .
(5)如图庚所示ABCD四图中能正确反映弹簧测力计示数F和金属块下表面在水中的深度h关系的图像是 (金属块未接触容器底)。
24.如图是小明同学验证阿基米德原理的实验步骤示意图,依次读出甲、乙、丙、丁图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。
(1)由乙、丙两图弹簧测力计的示数可以求出石块受到的浮力F浮= ;(用测量量表示)
(2)若F1、F2、F3、F4之间满足关系: ,则可验证阿基米德原理。
(3)由乙、丙两图可算出石块密度为:ρ石= 。(用字母F2、F3、ρ水表示)
六.解答题(共1小题)
25.元霄佳节,我县世纪广场的夜空中能看到许多冉冉升空的“孔明灯”,请你利用所学物理知识,解释“孔明灯”升空的原理。
(培优篇)2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级第10章练习卷
参考答案与试题解析
一.选择题(共12小题)
1.潜水员完全浸入水中后,下潜的过程中,他所受到的浮力( )
A.逐渐增大 B.保持不变 C.逐渐减小 D.无法判断
【分析】潜水员完全进入水中后,所排开的水的体积不变,下潜过程中,根据阿基米德原理即可判断浮力变化。
【解答】解:潜水员完全进入水中后,下潜的过程中,所处深度h增大,排开水的体积V排不变,水的密度ρ水不变,
由F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力不变。
故选:B。
【点评】本题考查阿基米德原理公式的掌握和运用,抓住下潜时排开水的体积不变是本题突破口。
2.在河里行走时,河底的石子会硌脚;但是,在由河边浅水处走向深水处的过程中,石子硌脚引起的疼痛会越来越轻,这主要是因为( )
A.人受到的重力越来越小 B.水对脚的压强越来越小
C.受到的浮力越来越大 D.人体的质量越来越小
【分析】由阿基米德原理分析人受到的浮力大小的变化;对人进行受力分析,结合平衡力的关系可知河底对人的支持力的大小变化,而脚感觉疼痛正是由于受到河底施加的支持力作用。
【解答】解:人由河边浅水处走向深水处的过程中,由于人体排开水的体积逐渐变大,根据阿基米德原理可知人受到的浮力会逐渐增大,人此时受到重力G、河底施加的支持力F支、浮力F浮,则F浮+F支=G,其中人的重力不变,浮力增大,所以河底对人的支持力减小,因此脚疼越来越轻,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理以及平衡力的运用,解题关键是要知道脚感觉疼痛,是由于河底对脚的作用力。
3.三个实心球甲、乙、丙体积相等,在液体中静止时的位置如图所示,下面说法正确的是( )
A.甲球所受浮力大 B.乙球所受浮力大
C.丙球所受浮力大 D.三个球所受浮力一样大
【分析】三个实心球甲、乙、丙体积相等,根据图可知浸没的体积大小关系,然后根据阿基米德原理即可比较受浮力大小的关系。
【解答】解:甲、乙、丙三个实心球体积相等,由图可知:V甲排<V乙排<V丙排,
根据F浮=ρ液V排g得:
F甲浮<F乙浮<F丙浮;故C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用,利用好三球体积相同是本题的关键。
4.将一个相同的实心球分别放入水和盐水中,如图所示,实心球受到的浮力分别用F1、F2表示,比较浮力的大小,应为( )
A.F1<F2 B.F1>F2 C.F1=F2 D.无法判断
【分析】根据物体浮沉的条件和阿基米德原理可判断出浮力的大小。
【解答】解:因为实心球在水、盐水中下沉,V排水=V排盐水=V球,且ρ水<ρ盐水,
根据阿基米德原理可知:F1=ρ水gV排水,F2=ρ盐水gV排盐水,
所以F1<F2,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】判断浮力时必须注意物体在液体中的状态,选择合适的公式进行解答。
5.2019年7月13号,“台州号”护卫舰在三亚军港举行退役仪式,台州舰将“定居”大陈岛国防教育主题公园。若“台州号”护卫舰从大海驶入椒江,下列分析正确的是( )
A.浮力变小,舰体上浮一些
B.浮力变大,舰体下沉一些
C.浮力不变,舰体下沉一些
D.浮力不变,舰体上浮一些
【分析】当护卫舰由大海驶入椒江后,都是漂浮,根据漂浮条件分析船受到浮力的变化情况;根据阿基米德原理判断排开水的体积(浸入水中的体积)的变化,得出是上浮一些,还是下沉。
【解答】解:当护卫舰从大海驶入椒江后,仍然漂浮,根据漂浮条件可知受到的浮力:F浮=G,
因为护卫舰受到的重力不变,所以船受到的浮力不变;
由于ρ海水>ρ江水,根据F浮=ρ水V排g可知,排开江水的体积大于排开海水的体积,
护卫舰从大海驶入椒江,舰体浸入水中的体积变大,舰体下沉一些,故C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查对漂浮条件和阿基米德原理的掌握和运用,关键知道漂浮时浮力等于重力。
6.如图所示,把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中(两个容器相同),若放入后两液体的深度刚好相同,下列说法正确的是( )
A.密度计受到的浮力关系为F浮甲<F浮乙
B.甲、乙两种液体的密度关系为ρ甲>ρ乙
C.两液体对容器底部的压强关系为p甲=p乙
D.两液体对容器底部的压力关系为F甲<F乙
【分析】(1)同一支密度计的重力不变,放入甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮的条件可知在两种液体中所受浮力的大小关系;
(2)由图可知,密度计排开液体体积的关系,根据阿基米德原理判断密度计在两种液体中的密度关系。知道两液体深度相同,根据液体压强公式分析两液体对容器底部的压强关系,根据F=pS分析容器底部受到的压力的大小关系。
【解答】解:A、由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,F浮甲=G,F浮乙=G,因为同一支密度计的重力不变,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,故F浮甲=F浮乙,故A正确;
B、根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,在F浮一定时,物体浸入液体中的体积越大,则液体的密度越小,由题图知V排甲>V排乙,所以ρ甲<ρ乙,故B错误;
C、因为p=ρgh,两液体深度相同,所以两液体对容器底部的压强:p甲<p乙,故C错误;
D、底面积相同,根据F=pS可知,两液体对容器底部的压力关系为F甲<F乙,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,利用好密度计测液体密度时漂浮是本题的关键。
7.在深水处的鱼嘴里吐出一个小气泡,这个小气泡在上升过程中,水对它的( )
A.压强变小,浮力不变 B.压强不变,浮力变大
C.压强变小,浮力变大 D.压强不变,浮力不变
【分析】因为气泡上升时,深度h变小,由p=ρ水gh可得气泡受到水的压强的变化情况;
分析气泡体积的变化情况,由F浮=ρ水V排g可得气泡受到水的浮力的变化情况。
【解答】解:因为气泡上升时,深度h变小,
所以由p=ρ水gh可知,气泡受到水的压强变小;
气泡所受压强变小,故气泡的体积变大,排开水的体积变大,
由F浮=ρ水V排g可知,气泡受到水的浮力变大。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理公式的掌握和运用。
8.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.受到水的压力,没有受到水的浮力
B.受到水的压力,也受到水的浮力
C.没有受到水的压力,但受到水的浮力
D.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
【分析】浸没在液体中的物体,液体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力(适用于气体和液体),浮力的方向总是竖直向上的。
【解答】解:洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力,故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了浮力的产生原因和影响因素,难度不大。
9.关于浮沉条件的应用,下列说法不正确的是( )
A.潜水艇在露出水面之前的上浮过程中所受到的浮力变大
B.测气象用的气球里所充气体的密度小于空气的密度
C.密度计上的刻度从下到上逐渐变小
D.轮船从河里开到海里,要浮起来一些,浮力大小不变
【分析】(1)潜水艇上浮时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理判断受浮力变化情况;
(2)浸在液体或气体中的物体都受到液体或气体对它施加的竖直向上的浮力,当物体受到的浮力大于重力或者物体密度小于气体密度时,物体上浮;
(3)密度计利用了物体的漂浮条件,放在密度不同的液体中,所受浮力都等于本身的重力,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度不同,排开液体的体积不同。
【解答】解:A、潜水艇在水中,排开水的体积等于物体的体积,即:V排=V艇,当潜水艇上浮时,V艇不变、V排不变,根据F浮=ρ液v排g可知,在露出水面之前的上浮过程中受到的浮力不变,故A错误;
B、气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故B正确;
C、密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力不变,如果液体的密度越大,则密度计浸入液体中的体积越小,即越往上浮,所以密度计上的刻度从下到上逐渐变小,故C正确;
D、船不管在河里还是在海里,始终漂浮,浮力等于自身的重力,所以浮力保持不变,海水密度大于河水的密度,根据公式F浮=ρgV排可知排开水的体积减小,故要浮起一些,故D正确。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,分析有关漂浮问题时,要好好利用漂浮条件。
10.如图所示,装有石块的小船浮在水面上时所受浮力为10N,当把石块投入水中后,石块所受浮力为2N,池底对石块的支持力为3N,下列判断中不正确的是( )
A.空船所受浮力为5N
B.池底所受水的压力减小
C.石块所受重力等于5N
D.船排开水的体积减小了8×10﹣4m3
【分析】当把石块投入水中后,石块下沉至池底,石块受到水的浮力加上池底对石块的支持力等于石块重,据此求出石块重,根据空船的状态判断出空船受到的浮力;
石块在船上受到的浮力等于船重加上石块重;石块放入水中二者受到的浮力等于船重加上石块受到的浮力;
由此可以比较两种情况下受浮力大小关系,再根据阿基米德原理判断排开水的体积大小,从而得出水位升降,再根据液体压强公式和压强定义式判断池底所受水的压力变化情况。
【解答】解:把石块投入水中后,石块下沉至池底,
石块的重力为:
G石=F浮+F支=2N+3N=5N,故C正确;
石块在船上,二者受到水的浮力:
F浮1=G船+G石,
空船的重力为:
G船=F浮1﹣G石=10N﹣5N=5N,
空船在水中处于漂浮状态,空船的浮力等于空船的重力,
所以为空船所受浮力为:
F浮船=G船=5N,故A正确;
根据F浮=ρ水V排g知石块在船上时排开水的体积为:
V排===10﹣3m3,
船自身排开水的体积:
V排′===5×10﹣4m3,
船排开水的体积减小了:
ΔV=V排﹣V排=10﹣3m3﹣5×10﹣4m3=5×10﹣4m3,故D错误;
把石块投入水中后,二者受到水的浮力:F浮1′=G船+F石,
因为石块在水中下沉,
所以石块在水中受到水的浮力小于石块重,
所以F浮1>F浮1′,
根据F浮=ρ水V排g知将石块放入水中后,二者排开水的体积变小,使得池内水位下降、水深h变小;
由p=ρgh知水对池底的压强变小,根据p=知水对池底的压力减小,故B正确。
故选:D。
【点评】本题为力学综合题,涉及到压强定义式、液体压强公式、阿基米德原理、物体漂浮条件。要根据题目提供条件分别求出各选项的答案进行判断。
11.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,用弹簧测力计提着物体A缓慢浸入水中。他根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体下表面浸入水中的深度h的关系图象如图乙,下列几种说法中,错误的是( )
A.当物体浸没时受到的浮力为2N
B.圆柱体A的高为8cm
C.该物体的密度为2.0×103kg/m3
D.浮力的大小与h成正比
【分析】分析图示图像答题:物体没有浸入液体时测力计的示数为物体的重力;物体的重力与测力计示数之差是物体受到的浮力;
根据物体受到的浮力,应用浮力公式可以求出物体的密度。
【解答】解:
A、由图示图像可知,物体没有浸入液体时测力计示数为4N,则物体重力:G=4N,物体完全浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F=4N﹣2N=2N,故A正确;
B、由图示图像可知,圆柱体A的高为8cm,故B正确;
C、由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正确;
D、由图示图像可知,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,物体完全浸入液体后受到的浮力不变,故D错误;
故选:D。
【点评】本题考查了求重力、浮力、物体密度等问题,分析清楚图示图像,应用浮力公式、密度公式即可正确解题。
12.下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.停在空中的热气球
C.深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
【分析】浸没在液体或空气中的物体,液体或气体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力。
【解答】解:ABC中的物体浸在液体或气体中,因为液体、气体有流动性,因此液体或气体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。故ABC选择中的物体均受浮力作用;
D中的桥墩由于底面埋在地下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。
故选:D。
【点评】本题考查浮力的产生,应从浮力产生的原因上进行分析。
二.填空题(共6小题)
13.小明利用如图所示器材探究“在水中下沉的物体是否受到浮力呢?”。依据实验可知物块所受的浮力大小为 0.8 N。如果物块继续下沉,假设不触碰到杯底,则弹簧测力计示数 不变 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【分析】(1)根据称重法求出物体在水中所受浮力大小;
(2)如果物块继续下沉,排开水的体积不变,水的密度不变,利用F浮=ρ水V排g可知浮力变化情况,然后可知弹簧测力计示数变化情况。
【解答】解:物体在水中受到的浮力F浮=G﹣F拉=1.7N﹣0.9N=0.8N;
如果物块继续下沉,排开水的体积不变,水的密度不变,根据F浮=ρ水V排g可知浮力不变。
物块重力不变,由F浮=G﹣F拉可知,弹簧测力计示数不变。
故答案为:0.8;不变。
【点评】本题综合考查了称重法测浮力和影响浮力的因素,是一道基础题。
14.把一个自制的密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中,情况如图所示密度计在甲、乙两液体中所受浮力分别为F1和F2,甲、乙两种液体的密度分别为ρ1和ρ2。则F1 = F2,ρ1 > ρ2(都选填“>”、“<”或“=”)。
【分析】同一支密度计,重力一定,放入甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮的条件可知在两种液体中所受浮力的大小关系;
由图可知,密度计排开液体之间的关系,根据阿基米德原理判断液体的密度关系。
【解答】解:同一只密度计,重力一定,
由图可知,密度计在甲、乙液体中均处于漂浮状态,
所以,密度计在两种液体中所受的浮力相等,即F甲=F乙=G密度计;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,在F浮一定时,物体浸入液体中的体积越大,则液体的密度越小,
由题图知V排1<V排2,所以ρ1>ρ2。
故答案为:=;>。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体漂浮条件的应用,利用好物体漂浮条件F浮=G是解此类题目的关键。
15.如图所示,完全相同的a、b两个长方体,长度为h,悬浮在密度为ρ的液体中。若两长方体a、b下表面所受液体的压力分别为Fa、Fb,则Fa > Fb(选填“>”、“<”或“=”)。
【分析】根据液体压强的公式p=ρgh和压强定义式p=分析得出长方体a、b上表面所受液体的压力大小,然后利用物体浮沉条件得出a和b受到的浮力大小,再根据浮力产生的原因分析得出长方体a、b下表面所受液体的压力。
【解答】解:因为物体a上表面的深度比物体b上表面的深度更深,且表面积也更大,
根据p=、p=ρgh可得F=pS=ρghS得,可知长方体a的上表面受到的压力大于b上表面受到的压力,
又因为两长方体相同,都悬浮在同种液体中,所以受到的浮力相同,
由F浮=F向上﹣F向下得,a的下表面受到的压力大于b下表面受到的压力。
故答案为:>。
【点评】本题主要考查液体压强公式的运用、压强定义式、物体浮沉条件和浮力产生的原因的综合应用,能将压强、浮力与物体浮沉条件相结合进行分析,是解答本题的关键。
16.如图在某杯果汁饮料中放入一冰块。已知ρ饮料=0.98×103kg/m3,冰块的重力为0.2N,杯中饮料的深度为10cm。
则:冰块所受的浮力为 0.2 N;饮料对杯底的压强为 980 Pa
【分析】(1)由图可知冰块漂浮在果汁饮料中,根据物体漂浮条件求出受到的浮力;
(2)知道饮料的密度和容器内饮料的深度,根据p=ρgh求出饮料对杯底的压强。
【解答】解:(1)由图可知,冰块漂浮在果汁饮料中,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,冰块所受的浮力:F浮=G=0.2N;
(2)饮料对杯底的压强:
p=ρgh=0.98×103kg/m3×10N/kg×0.1m=980Pa。
故答案为:0.2;980。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和液体压强公式的应用,计算过程要注意单位的换算,是一道较为简单的计算题。
17.如图所示,“A”和“B”表示满载的轮船在海水或江水中静止时液面的位置。图示中的轮船是在 海水 (填“江水”或“海水”)中停泊。轮船的排水量为6000t,在海水中满载时受到的浮力是 6×107 N。
【分析】轮船无论在海水还是在江水中,都漂浮,由F浮=ρgV排判断图示B位置为海水中;轮船满载时,处于漂浮状态,受到的浮力F浮=G=mg计算浮力的大小。
【解答】解:轮船在海水或江水中,都处于漂浮状态,受到的浮力的大小等于轮船的受到的总重力,即F浮=G,由于总重力G不变,即轮船受到的浮力F浮不变,由F浮=ρgV排可知,ρ海水>ρ江水,则V排海水<V排江水,因此图中B位置时,表示轮船在海水中;
轮船在海水中满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=6000×103kg×10N/kg=6×107N。
故答案为:海水;6×107。
【点评】此题是一道物体浮沉条件的综合应用题,考查学生对浮力知识的理解和应用。
18.潜水艇是靠改变 自身重力 实现上浮和下沉的;轮船从河里开到海里受到的浮力 不变 (填“变大”、“变小”或“不变”), 浮起 (填“浮起”或“沉下”)一些。
【分析】(1)潜水艇浸没在水中,潜水艇的体积不变(排开水的体积不变),受浮力不变;通过让海水进、出压力舱改变潜水艇受到的重力,而实现上浮或下沉的。
(2)根据物体漂浮在液体中时,浮力等于物体的重力,就能判断出轮船在河里与海里时的浮力变化情况;由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,V排=,当物体所受浮力不变时,V排与液体的密度成反比。
【解答】解:
(1)在水中,潜水艇所受浮力一定,它能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的。
(2)同一艘轮船其重力不变,在河里、海里都是漂浮的,所以浮力等于重力,因此所受浮力不变;
由公式F浮=ρ液gV排可得V排=,浮力不变,海水的密度大于河水的密度,所以轮船由河里开进海里,V排变小,轮船要浮起一些。
故答案为:自身重力;不变;浮起。
【点评】考查了学生对阿基米德原理和物体浮沉条件的掌握和运用,轮船和潜水艇是浮力的典型应用,应理解它们的浮沉原理。
三.作图题(共2小题)
19.如图“蛟龙号”潜水艇执行完某次任务时,工作人员欲对它进行保养,请画出潜水艇静止在海面时的受力示意图。
【分析】潜水艇在水中受重力与浮力的作用,物体漂浮时浮力等于重力。
【解答】解:潜水艇在水中漂浮,受到重力和浮力的作用,重力等于浮力;重力和浮力的作用点都在重心上;重力竖直向下,浮力竖直向上;如图所示:
【点评】画力的示意图的一般步骤为:一画简图二定点,三画线,四画尖,五把力的符号标尖边。按照这个作图步骤,很容易能够画出指定力的示意图。
20.如图所示,A球为一木球在水中上浮,请画出木球受力的示意图。
【分析】木球在水中上浮,在竖直方向上受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力的作用,并且浮力大于重力。
【解答】解:在水中上浮的木球,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力,且浮力大于重力。
找出木球的重心,从重心开始竖直向上画出一条有向线段,标出F浮;从重心开始竖直向下画出一条有向线段,标出G;且表示浮力的线段应更长。
如图所示:
【点评】画力的示意图,就是用一条带箭头线段表示出力的三要素,所以要先正确分析力的大小、方向和作用点,再根据力的示意图的要求作出力的示意图,本题要注意浮力大于重力。
四.计算题(共2小题)
21.如图所示,建造港珠澳海底隧道时,先将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子、然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。当密封沉管灌水下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出、此时空心密封沉管不会再上浮、海底隧道就建成了。设某一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为6×107kg(海水密度取1.0×103kg/m3、g取10N/kg),求:
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F浮;
(2)当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水至少为多少千克?
【分析】(1)漂浮在海面上的密封沉管受到的浮力和自身的重力相等,根据F浮=G=mg求出其大小;
(2)沉管刚好浸没海水中时,排开海水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力,沉管恰好悬浮时,沉管内注入海水的质量最小,根据F浮=G总=G管+G水求出注入海水的重力,根据G=mg求出注入海水的质量。
【解答】解:(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力:
F浮=G=mg=6×107kg×10N/kg=6×108N;
(2)沉管刚好浸没海水中时,排开海水的体积:
V排=V=180m×35m×10m=63000m3,
受到的浮力:
F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×63000m3=6.3×108N,
沉管恰好悬浮时,沉管内注入海水的质量最小,
由F浮=G总=G管+G水可得,注入海水的重力:
G水=F浮﹣G管=6.3×108N﹣6×108N=3×107N,
注入海水的质量:
m水===3×106kg。
故答案为:(1)在灌水前受到的浮力F浮为6×108;
(2)注入的海水至少为3×106kg。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理、重力公式的应用,是一道较为简单的应用题。
22.如图所示,是小明刚买回来的香瓜,已知它的质量是450g,体积是480cm3,把它放到足够深的装满水的盆中,求它静止时受到的浮力。(g取10N/kg)
【分析】求出香瓜的密度,对比香瓜的密度和水的密度大小,从而判断出香瓜静止时所处的状态即可解得香瓜静止时受到的浮力。
【解答】解:ρ香瓜===0.9375g/cm3,因为ρ香瓜<ρ水,所以香瓜静止时应漂浮在水面上,所以F浮=G香瓜=m香瓜g=0.45kg×10N/kg=4.5N
答:香瓜静止时受到的浮力是4.5N。
【点评】分析香瓜静止时所处的状态,是解题的关键之一。
五.实验探究题(共2小题)
23.如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)如图乙、丙、丁、戊四种情况,图 乙 中金属块所受到的浮力最小。
(2)分析 丁、戊 两图可知,浮力大小跟液体密度有关。
(3)分析丙、丁两图实验数据可得: 浸没在同种液体中的同一物体,其所受的浮力与其所处的深度无关 ;
(4)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是 橡皮泥排开的液体的体积不同 .
(5)如图庚所示ABCD四图中能正确反映弹簧测力计示数F和金属块下表面在水中的深度h关系的图像是 D (金属块未接触容器底)。
【分析】(1)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,采用的实验方法是:控制变量法。
(2)当物体浸在液体中时,物体所受的浮力F浮=物体重G﹣弹簧测力计的示数F。
【解答】解:(1)由图甲可知,物体的重力4.8N,则乙、丙、丁、戊四种情况中,物体所受的浮力分别为:F浮乙=物体重G﹣弹簧测力计的示数F乙=4.8N﹣3.4N=1.4N;F浮丙=物体重G﹣弹簧测力计的示数F丙=4.8N﹣2.8N=2N;F浮丁=物体重G﹣弹簧测力计的示数F丁=4.8N﹣2.8N=2N。比较可得,在乙图中,物体所受的浮力最小。
(2)要浮力大小跟液体密度有关,则对比实验中,只有液体的密度不同,而其他条件相同。图丁、戊中,液体的密度不同,但是物体均浸没在液体中且浸没的深度相同,所以我们可以通过比较这两个图来得出浮力大小与液体密度的关系。
(3)图丙、丁两图中,物体均浸没在水中,则物体排开液体的密度、体积相同,只有所处的深度不同。由(1)可知,F丙=F浮丁,所以我们得出结论:浸没在同种液体中的同一物体,其所受的浮力与其所处的深度无关。
(4)要探究“浮力的大小与物体的形状是否有关”,应控制物体的排开的液体的密度、体积相同,只有物体的形状不同。如图己所示的实验中,左图中橡皮泥完全浸在水中,而右图中橡皮膜有一部分露出了水面,则两次实验中橡皮泥排开的液体的体积不同,所以我们无法得出“浮力的大小与物体的形状是关”的结论。
(5)物体从接触水面至完全浸没于水中的过程中,因排开水的体积越来越大,所以其所受的浮力越来越大,则弹簧测力计的示数将越来越小;待物体完全浸没后,物体排开液体的体积不再变化,即物体所受的浮力不再变化,所以弹簧测力计的示数也不再变化。由以上分析可知,弹簧测力计的示数会先变小,然后保持不变。如图庚所示的A、B、C、D四个图中,图D符合分析。
故答案为:(1)乙;(2)丁、戊;(3)浸没在同种液体中的同一物体,其所受的浮力与其所处的深度无关;(4)橡皮泥排开的液体的体积不同;(5)D。
【点评】在有多个变量的实验中,为得出其中某个变量对实验结果的影响,应控制除这个变量以外的其余变量不变,然后进行实验得出结论,这种实验方法就是控制变量法。所以我们在解题时,也要注意应用控制变量法的应用,在得出的结论中,应体现是控制了哪些条件不变。
24.如图是小明同学验证阿基米德原理的实验步骤示意图,依次读出甲、乙、丙、丁图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4。
(1)由乙、丙两图弹簧测力计的示数可以求出石块受到的浮力F浮= F2﹣F3 ;(用测量量表示)
(2)若F1、F2、F3、F4之间满足关系: F2﹣F3=F4﹣F1 ,则可验证阿基米德原理。
(3)由乙、丙两图可算出石块密度为:ρ石= •ρ水 。(用字母F2、F3、ρ水表示)
【分析】(1)根据称重法表示出浮力;
(2)阿基米德原理是反映物体所受浮力与排开水的重力关系,由此分析即可;
(3)根据G﹣F得出浮力的大小,计算出排开液体的体积,可得石块的体积,求出石块的质量,根据密度公式求得石块的密度。
【解答】解:(1)由称重法知,石块受到的浮力为F浮=G﹣F示=F2﹣F3;
(2)阿基米德原理反映了物体所受浮力与排开液体重力的关系,即F浮=G排
由称重法知,石块受到的浮力为F浮=F2﹣F3,
石块排开的水的重力为G排=F4﹣F1,
若验证成功,则F1、F2、F3、F4之间应满足关系式是F2﹣F3=F4﹣F1;
(3)因石块浸没于水中,故V石=V排
由F浮=ρ液gV排得,石块体积为:
V=V排==,
由G=mg可得石块的质量为:
m==,
石块的密度为:
ρ石===•ρ水。
故答案为:(1)F2﹣F3;(2)F2﹣F3=F4﹣F1;(3)•ρ水。
【点评】本题是验证阿基米德原理的实验,关键是掌握阿基米德原理内容。
六.解答题(共1小题)
25.元霄佳节,我县世纪广场的夜空中能看到许多冉冉升空的“孔明灯”,请你利用所学物理知识,解释“孔明灯”升空的原理。
【分析】根据物体的浮沉条件、阿基米德原理分析。
【解答】答:孔明灯展开之后,体积不变,是因为点燃蜡烛后,孔明灯内的气体受热膨胀逸出,导致孔明灯的重力变小,而浮力不变,重力小于浮力就能升空。
【点评】本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,属于基础题。
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