八年级下册 10.3 物体的浮沉条件及应用练习题
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这是一份八年级下册 10.3 物体的浮沉条件及应用练习题,共45页。试卷主要包含了知识回顾,单项选择题,多选题,填空题,计算题等内容,欢迎下载使用。
10.3 物体的浮沉条件及应用
一、知识回顾:
(1)浮力定义:一切浸入液体(或气体)的物体都受到液体(或气体)对它____________的力,叫浮力;
(2)浮力产生的原因:液体(或气体)对物体上、下表面的压力不相等,并且向上的压力____________向下的压力,____________即为浮力;
(3)公式:F浮=F向上-F向下(压力差法);
(4)浮力的方向:____________;
(5)浮力的测量:用弹簧测力计测出物体的重力G,将物体悬挂在测力计下,浸在液体中,记下测力计的示数F示,则物体受到的浮力F浮=G-F示(称重法);
(6)浮力与深度的关系:当物体没有完全浸没前,浮力的大小随着深度的增加而____;当物体完全浸没后,浮力的大小与深度____,浮力______;
(7)阿基米德原理的内容是:浸在液体中的物体受到的浮力,浮力的大小等于____________________;
(8)阿基米德原理的表达式 :F浮=G排=ρ液gV排 ;
由公式可知,浸在液体中的物体受到的浮力只与________和________有关;
(9)一个重为8N 的物体,挂在弹簧测力计下,将它浸没在盛满水的溢水杯中,静止时弹簧测力计的示数为6N,则物体所受的浮力是________N,溢出水所受的重力为________N.
总结求浮力的方法:
①称重法:先用弹簧测力计测出物体重力G,再将物体浸在液体中时,观察记录弹簧测力计读数G′,则物体受到的浮力F浮= .
②阿基米德原理法:F浮 = G排 = m排g =ρ液gV排
③平衡力法:如果物体静止在液体或气体中,受到的力是平衡力.分析物体受力,列出平衡关系式求解.如船浮在水面上时,受到的浮力和重力二力平衡,有F浮=G船;
④压力差法:F浮=F向上-F向下;
(10)物体的浮沉现象有四种∶______、______、______、______。
(11)浸在液体中的物体,其浮沉取决于物体所受到的______力和______力的大小。
①当_____力大于_____力时,物体上浮;②当_____力小于____力时,物体下沉;③当___力等于____力时,物体处于悬浮或漂浮状态。④悬浮是物体在液体_______的平衡状态,此时V排___V物,漂浮是物体在液体_______的平衡状态,此时V排___V物;
(12)浮力条件公式的巧妙变形:
物体在液体中漂浮,如果已知物体浸在液体中的体积是物体整个体积的,那么可推导出
ρ物=ρ液,推导过程如下∶
物体漂浮在液体中时,由漂浮条件可得F浮=G物,即p液V排 g=ρ物V物g,
将V排=V物代入上式可得ρ液V物=ρ物V物,即ρ物=ρ液。
二、单项选择题
1、下列关于浮力的叙述中,正确的是( )
A.物体浸没在水中的深度越大,受到的浮力也就越大;
B.同一木块分别漂浮在水面和酒精上,在酒精面上受到的浮力小于在水面上的浮力;
C.物体浸在液体中受到的浮力由自身的重力决定;
D.物体浸在液体中受到的浮力由排开液体的重力决定.
2、将一个铝球放入一个装有水的容器中,铝球沉在容器底部。下列哪个措施可使铝球受到的浮力增大( )
A.将容器中多倒入一些水;B.将容器中的水倒出一些;
C.撒一些盐到容器中; D.将一些酒精倒入容器中.
3、两个物体分别挂在弹簧测力计上,将它们同时浸没到水中,发现两个弹簧测力计的示数的减小值相同。由此可以判断( )
A.两物体受的浮力一定相同;
B.两个物体一定是等重的;
C.浸在水中时,弹簧测力计示数是相同的;
D.两个物体一定处在液体中相同深度.
4、下列关于浮力的说法中,正确的是( )
A.只要液体的密度越大,物体所受到的浮力就一定越大;
B.只要物体的体积越大,物体所受到的浮力就一定越大;
C.阿基米德原理只适合于液体,不适合于气体;
D.浸入液体中的物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力,与物体的形状及浸没在液体中的深度无关.
5、如图所示,Q为铜制零件,其上部为边长L=0.2m的立方体,下部为边长L=0.1m的立方体。Q的下表面与容器底部粘合,且水面恰好与Q上表面相平,则零件所受的浮力为( )(g取10N/kg).
A. ON B. 20N C. 60N D. 80N
6、小宋同学看到鸡蛋浮在盐水上面,如图所示,于是,他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉,在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像可能是( )
7、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,则它们在水中所受浮力相等的是( )
A.甲和乙 B.乙和丙 C.丙和丁 D.甲和丁
8、如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5N,下表面受到液体的压力F2为13N (g取10N/kg)。下列说法错误的是( )
A.正方体受到的浮力为8N
B.液体的密度为0.8×103kg/m3
C.正方体上表面到液面的距离h=5cm
D.液体对物体下表面的压强为1.3×103Pa
9、物体在液体中受到的浮力大小( ).
A.和物体本身的重力大小有关
B.和物体的体积大小有关
C.和物体的密度大小有关
D.和物体排开液体的重力大小有关
10、如图所示,甲、乙两台秤上各有一个溢水杯,一个装满水而另一个未满,现各将一手指浸入水中,手指与容器壁、底均不接触。则在手指浸入水中之后,两台秤的示数变化情况是( ).
A.甲变小,乙不变 B.甲变小,乙变大
C.甲不变,乙变大 D.甲变大,乙不变.
11、用弹簧测力计竖直挂一铁球,当铁球露出水面体积时,弹簧测力计示数为4N;当铁球浸入水中体积时,弹簧测力计示数为1N,取下该铁球放入水中,铁球静止时受到的浮力是( )
A. 18N B. 14N C. 8N D. 10N
12、如图所示,在容器中放一个上、下底面积均为10cm2、高为5cm,体积为80cm3的均匀对称石鼓,其下底表面与容器底部完全紧密接触,石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平,则石鼓受到的浮力是( )
(取g=10N/kg)
A. 0N B. 0.3N C. 0.5N D. 0.8N
13、如图弹簧测力计下悬挂一物体,当物体三分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N,当物体二分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力和该物体的密度分别为( ).(ρ水=1x103kg/m3, g=10N/kg)
A. 9N, 0.75x103kg/m3 B. 9N, 0.8x103kg/m3
C. 8N, 0.75x103kg/m3 D. 8N, 0.8x103kg/m3
14、把两个质量相同的实心铁球和铝球(ρ铝<ρ铁),分别挂在两个弹簧测力计上,然后将它们全部浸入水中,比较弹簧测力计的读数,则( )
A.挂铁球的读数大于挂铝球的读数 B.挂铁球的读数小于挂铝球的读数
C.挂铁球的读数等于挂铝球的读数 D.无法判断
15、弹簧测力计下挂一长方物体,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,然后将其逐渐进入水中如图(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,则下列说法中正确的是( ).
A.物体的体积是500cm3
B.物体受到的最大浮力是5N
C.物体的密度是2.25x103kg/m3
D.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N
16.水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A、B(VA<VB),按如图两种方式放入两种液体中,待静止后B刚好浸没在甲液体中,A刚好浸没在乙液体中,两杯中液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.甲液体密度大于乙液体的密度
B.甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强
C.甲液体对B下表面的压强等于乙液体对A下表面的压强
D.装甲液体的容器对水平桌面的压力小于装乙液体的容器对水平桌面的压力
17.取一根横截面积为1cm2且足够长的薄壁平底试管,它的质量为2g。向管内倒入10g水,使它竖直自由漂浮于足够深的某液体中,如图所示,管内液面比管外液面高2cm,g=10N/kg。下列结论正确的是( )
A.继续向试管内加水,两液面之间高度差逐渐减小
B.管外液体密度为 1.25×103kg/m3
C.若在试管上加竖直向下0.03N的力,稳定时管内外液面恰好相平
D.若试管内再加30g的水,稳定时管内外液面恰好相平
18.一个质量为3kg、底面积为100cm2、装有20cm深的水的圆柱形容器放在水平桌面上,容器的厚度忽略不计。A、B是由密度不同的材料制成的两实心物块,已知A物块的体积是B物块体积的2倍。当把A、B两物块用细线相连放入水中时,两物块恰好悬浮,且没有水溢出,如图,现剪断细线,稳定后水对容器底的压强变化了50Pa,物块A有体积露出水面。下列说法正确的( )
A.A物体体积为150cm3
B.物体A、B放入后,容器对桌面的压强为5.3×102Pa
C.B物体密度为1.5×103kg/m3
D.细线剪断待B静止后,B对容器底的压力为1.4N
19.水平桌面上放有甲、乙两个完全相同的柱状容器。在甲容器内倒入部分液体A,在乙容器内倒入部分液体A和水(液体和水不相溶,且ρA>ρ水)。然后分别在两容器内放入质量相等的冰块,此时甲容器内液面和乙容器内液面恰好相平,如图所示。若冰块全部熔化后,甲、乙两容器内水面距离容器底部分别为h1和h2,水和液体A之间的界面距离容器底部分别为h1′和h2′,则( )
A.h1>h2,h1′>h2′ B.h1<h2,h1′>h2′
C.h1>h2,h1′<h2′ D.h1<h2,h1′<h2′
三、多选题
1、在弹簧测力计下悬挂一个实心小球,弹簧测力计的示数是8N.把实心小球浸没在密度0.8x103kg/m3的油中,弹簧测力计的示数是6N,下列说法正确的是( )
A.小球受到的浮力是2N;
B.小球的质量是0.8 kg;
C.小球的体积是2.5x10-4m3;
D.小球的密度是3.2x103g/cm3;
2、在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,如图甲所示。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、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3;
B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等;
C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2:5;
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.
3、如图,水平桌面上放有一个装水的容器,一个木块漂浮在水面上,用一个力F将木块匀速压入水中直至刚好浸没,下列说法正确的是( )
A.木块压入水中过程所受浮力逐渐变大
B.木块压入水中过程压力F逐渐变大
C.容器底部受到水的压强保持不变
D.木块漂浮时容器对桌面的压强小于木块刚好浸没时容器对桌面的压强
4、在图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部沉入水中。图乙是钢绳拉力随时间t变化的图像。若不计水的阻力,g取10N/Kg,则下列说法正确的是( )
A.石料没入水中后,受到的浮力为500N
B.石料的密度为2.3×103Kg/m3
C.石料的密度为2.8×103Kg/m3
D.石料受到的重力为900N
5、将体积相同材料不同的A、B、C三个实心小球,分别轻轻放入甲、乙、丙三个相同的装满水的烧杯中,三球静止时,A球沉底,B球漂浮,C球悬浮,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.三个小球的质量关系是mA>mB>mC
B.水对三个烧杯底部压强关系是P甲=P乙=P丙
C.三个小球所受浮力关系是FA<FB=FC
D.三个烧杯对桌面压力关系是F甲>F乙=F丙
6、如图甲所示,将密度计插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,即为该液体的密度。如图乙、丙所示,在木棒的一端缠绕一些铜丝做成一支简易密度计,将其分别放入水平桌面上盛有不同液体的两个相同的烧杯中,它会竖直漂浮在液体中,静止后两个烧杯的液面相平。下列说法正确的是( )
A.图甲中液体的密度为1.55g/cm3
B.乙、丙两图中木棒底部所受液体的压力相等
C.图乙烧杯中液体的质量比丙图的小
D.图乙中烧杯对桌面的压强大于图丙中烧杯对桌面的压强
7、有甲、乙两个相同的溢水杯,杯底距溢水口的距离为20cm。甲溢水杯盛满酒精,乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中,小球下沉到杯底,溢出酒精的质量是40g;将小球从甲溢水杯中取出擦干,轻轻放入乙溢水杯中,小球漂浮且有的体积露出液面,溢出液体质量是50g,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,下列计算正确的是( )
A.小球的质量是50g
B.小球的体积是50cm3
C.小球的密度是0.8×103kg/m3
D.小球漂浮在液面上时,乙杯中的液体对杯底的压强为2.2×103Pa
四、填空题
1、放在桌面的圆柱形容器里盛有适量的水,有一块冰(ρ冰=0.9g/cm3)静止漂浮在水面,这块冰露出的体积和总体积的比为 ;若容器内是盐水,冰完全熔化后,容器底部受到盐水的压强 .(填变大不变变小)。
2、甲、乙两物体质量之比为3:4,密度之比为1:3,若把它们全部浸没在同种液体中,受到的浮力之比为 .
3、去年五一节期间,小昭和妈妈到无锡旅游,买了一只宜兴茶壶,她听说宜兴茶壶是宜兴特有的泥土制成的,就想利用所学的物理知识测出这种泥土的密度,她用天平分别测得壶盖的质量为44.4g,空茶壶的总质量为158g,装满水后其总质量为650g,然后再把壶盖浸没在盛满水的溢水杯中,测得溢出的水的质量是14.8g,已知茶壶底与水平桌面的接触面积是60cm2,则壶盖在溢水杯中受到的浮力是 N,茶壶装水前后对桌面的压强之差是 Pa,制成茶壶的泥土密度是 kg/m3 (ρ水=1.0x103kg/m3,取g=10N/kg)
4、用弹簧测力计在空气中称得一石块重2N,将石块完全浸入水中,弹簧测力计的示数为1.2N,则石块受到的浮力为 N,石块的体积为 (g=10N/Kg).
5、如图所示,已知木块重力为3N,体积为500cm3,当木块静止时细线的拉力为2.5N, g取10N/kg,则木块受到的浮力为 N,盐水的密度是 kg/m3.
6、如图所示,一物块悬挂在弹簧测力计下静止在水中时,弹簧测力计读数为2牛;把它用绳系牢在某盐水中时,绳子拉力为3牛;则物块在 中所受的浮力大;在两液体中所受浮力相差 N.
7、如图,底面积为100cm2容器放在水平地面上,内盛有足量的水。现将体积为5×10-5m3、质量为60g的生鸡蛋放入水中,鸡蛋不断下沉,直到沉底水未溢出,如图所示,鸡蛋受到的重力的大小为 N;浸没在水中时,鸡蛋受到的浮力的大小F浮= N;容器底部对地面的压强增加了 Pa。
(已知ρ水=1.0×103kg/m3, g=10N/kg)
8、把浮在水面的正方体木块慢慢压入水中,在木块没有完全浸入水中前,施加的压力将 ,当木块完全浸没后,继续慢慢往下压,施加的压力将 (均选填变大、变小或不变)。
9、如图那样,先秤出木块重力,再把木块轻轻放入盛满水的溢水杯的水面上,然后秤出被漂浮着的木块从溢水杯排到小桶中的水的重力,测量数据记录在下表,表中尚有部分数据没有填写,请你补填完整。
物体重力(N)
小桶和液体总重(N)
小桶重(N)
木块排开水的重力(N)
物体所受浮力(N)
1
1.5
0.5
______
______
10、一木块放入水中后,有25cm3的体积露出水面,浸入水中的体积是50cm3,这块木头的密度是 ,想使其全部浸没在水中,在木块上至少加 g的砝码才行。
11、如图甲所示,在一水槽中漂浮着一空瓷碗,此时水槽内水的深度为h1.若把水槽中的水取一部分倒入碗中,瓷碗仍漂浮在水面上,则水槽中的水面将 ;若把瓷碗沉入水底,则水盆中的液面将 。(以上两空均选填“上升”、“下降”、“不变”)。现将一鹅卵石放在空碗中,碗仍在水中漂浮,如图乙所示。此时水槽内水的深度为h2,再将碗中的鹅卵石放入水槽中,如图丙所示,此时水槽中水的深度为h3.已知水的密度为ρ水,利用上述测量的物理量和已知条件,写出鹅卵石密度的表达式为ρ石= 。
12、将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76g水溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64g酒精溢出,则物块在水中的状态是 (选填“ 漂浮““悬浮”或“沉底”),物块的密度是 kg/m3(已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
13、如图所示,A、B是由不同材料制成的两个实心物体。A、B用细线相连放入水中时,两物体恰好悬浮。剪断细线,A上浮,静止时有体积露出水面,此时A所受的重力 浮力(选填“大于”“小于”或“等于”);细线剪断前后水对容器底部的压强变化了70Pa,则水面高度变化了 m;如果B体积是A体积的,则B物体的密度是 kg/m3。
14、将一根长为20cm,底面积为2cm2的蜡烛放入水中静止时,有露出水面,该蜡烛的密度为 kg/m3。如图所示,将一块质量为8g的铁块粘在蜡烛下端后一起放入装有足量水的底面积为20cm2的容器中,使蜡烛竖直漂浮在水面上,此时蜡烛与铁块受到的总浮力为 N。点燃蜡烛,若蜡烛燃烧时油不流下,且每秒烧去的蜡烛长度为0.05cm,已知水的密度为1.0×103kg/m3,铁的密度为8×103kg/m3,则从点燃蜡烛开始计时, s后蜡烛恰好完全浸没。
15、将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有81g水从大烧杯中溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有72g酒精从大烧杯中溢出,已知酒精密度为0.8g/cm3,则可判断物块在水中处于 状态(选填“漂浮”、“悬浮”、“沉底”),物块的密度是 g/cm3。
16、如图所示是小芳同学探究阿基米德原理的实验,其中桶A为圆柱形。
(1)正确的操作顺序是 ;
A.乙-丙-甲-丁 B.乙-甲-丙-丁
C.甲-丁-乙-丙 D.乙-丙-丁-甲
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示,则空桶A受到的浮力为 N;测出桶B和溢出水的总重力,如图所示,则桶A排开水的重力 (选填大于小于或等于)桶A受到的浮力。
(3)在实验中,若溢水杯中没装满水,则所测得的桶A排开水的重力会 (选填大于或小于)所受的浮力。
(4)接着小芳同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次;
次数
1
2
3
4
桶A与沙子的总重力/N
2.4
2.8
3.2
3.4
桶B与水的总重力/N
4.0
4.4
4.6
5.0
(5)进行多次实验的目的是: ;分析以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体所受浮力等于 。
17、如图所示是小梁一组的同学验证阿基米德原理的一个实验过程图:
(1)部分实验操作步骤如图所示,遗漏的主要步骤是 ;
(2)图中 两个步骤是为了测量浮力的大小。
(3)通过上面的数据小梁一组的同学得到的结论是: 。(用公式表示)
(4)另一组的小明在实验中发现物体排开水的重力不等于所受的浮力,但小明在整个实验过程中读数均无误,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因:
(答案合理即可)。
18、如图所示,可以验证阿基米德原理。将装满水的溢水杯放到水平桌面上已调
零的电子秤上,用弹簧测力计测出金属块重力为2.7N.将其缓慢浸没在溢水杯的水中,此时弹簧测力计示数是1.7N,金属块始终不渝溢水杯接触。
(1)金属块浸没在水中时受到的浮力为_______;
(2)该金属块的密度为________kg/m3;
(3)金属块浸没在水中时与金属块未浸入水中时相比,液体对容器底部的压强________(选填变大、变小或不变);
(4)金属块浸没在水中静止时与金属块未浸入水中时相比,电子秤示数______(选填“变大”、变小或不变),则可以验证阿基米德原理。
19、在学习“阿基米德原理”时,小明做了如下实验:
(1)利用称重法测出了铜块受到的浮力,测量和过程及示数如图甲所示,则铜块受到的浮力为 N;
(2)利用如图所示的方法,测得铜块排开水的体积为V排,已知水的密度为1.0×103kg/m3, g=10N/kg,则铜块排开的水重G为 N,通过计算,你会发现 ;
(3)小明做的实验测的浮力太小了,为了实验效果更明显,请写出一条改进的措施: .
20、如图所示是小芳同学探究“阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形。
(1)正确的操作顺序最佳是 ;
A.乙-丙-甲-丁 B.乙-甲-丙-丁 C.甲-丁-乙-丙 D.乙-丙-丁-甲
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示;则空桶A受到的浮力为 ;
(3)测出桶B和溢出水的总重力,如图所示,则桶A排开水的重力 (选填大于、小于或等于)桶A受到的浮力;
(4)在实验中,排除测量误差因素的影响,小芳若发现桶A排开水的重力明显小于所受的浮力,造成这种结果的原因可能是: ;
(5)接着小芳同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据,表格如下,其中有明显错误的是第 次;实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就 (选填深或浅)。
(6)分析以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体 ;
(7)小芳同学进一步探究,她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为 (用题中所给和所测物理量的字母表示).
21、如下甲、乙、丙三图,
①将两个烧杯分别放在天平的两个托盘上,各注人适量的水,使天平平衡;
②向量筒中加入适量的水,记下体积V1 ,如图甲;
③手提细线吊一小石球,将它浸没在左盘的烧杯中,且不与烧杯接触,用滴管将量筒中的水滴入右盘的烧杯中,直到天平平衡,记下此时量筒中剩余水的体积V2,如图乙;
④松开细线让小石球沉人杯底,再用滴管将量筒中的水滴人右盘的烧杯中,直到天平平衡,记下量筒中最后剩余水的体积V3,如图丙;
则小石球密度的表达式ρ= .
五、计算题
1.如图所示,质量m=8kg的实心合金球被轻细线悬挂于弹簧测力计下端,并浸没在水中处于静止状态,此时测力计的示数为60N.已知图中盛水容器的底面积S=0.02m2,取g=10N/kg。求:
(1)该合金球所受浮力的大小?
(2)合金球的体积是多少?
(3)与球未放入水中时相比,合金球浸没后水对容器底部的压强增大多少?
2.如图所示是家庭厨房常见的洗菜水槽,水槽出水口下方连接排水管,水槽中水深为20cm,出水口有一质量为40g,横截面积为50cm2的圆柱形橡胶塞子。塞子刚好嵌入出水口,塞子与出水口间的摩擦忽略不计。(橡胶密度为1.6×103kg/m3, g取10N/kg)问:
(1)橡胶塞子的体积有多大?
(2)用手拉细绳一端,至少需要多大的拉力才能提起塞子?
(3)塞子离开出水口后,细绳继续匀速竖直向上提起塞子,塞子未露出水面过程中,细绳的拉力多大?(忽略水流的影响).
3.图甲是修建码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向匀速下降时的情景。图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图像(取水的密度为ρ=1.0×103kg/m3, g取10N/kg)。求:
(1)长方体A的质量是多少千克?
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力。
(3)长方体A的密度。
4.边长为10cm,密度为0.6g/cm3的正方体木块,用细线置于容器的水中,容器底部面积为200cm2,如图所示,求:
(1)木块所受的浮力大小?
(2)细线的拉力大小?
(3)细线剪断后,木块静止时,容器底部受到水的压强减小多少?
5.如图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,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所示,求:
(1)圆柱体受到的最大浮力;
(2)圆柱体的密度;
(3)已知烧杯的底面积为200cm2 ,当圆柱体全部浸没时,烧杯底部受到水的压强增大量。
参考答案:
一、知识回顾:
(1)浮力定义:一切浸入液体(或气体)的物体都受到液体(或气体)对它向上的力,叫浮力;
(2)浮力产生的原因:液体(或气体)对物体上、下表面的压力不相等,并且向上的压力大于向下的压力,压力差即为浮力;
(3)公式:F浮=F向上-F向下(压力差法);
(4)浮力的方向:竖直向上;
(5)浮力的测量:用弹簧测力计测出物体的重力G,将物体悬挂在测力计下,浸在液体中,记下测力计的示数F示,则物体体受到的浮力F浮=G-F示(称重法);
(6)浮力与深度的关系:当物体没有完全浸没前,浮力的大小随着深度的增加而增大;当物体完全浸没后,浮力的大小与深度无关,浮力不变;
(7)阿基米德原理的内容是:浸在液体中的物体受到的浮力,浮力的大小等于物体所排开的液体所受到的重力;
(8)阿基米德原理的表达式 :F浮=G排=ρ液gV排 ;
由公式可知,浸在液体中的物体受到的浮力只与密度和体积有关;
(9)一个重为8N 的物体,挂在弹簧测力计下,将它浸没在盛满水的溢水杯中,静止时弹簧测力计的示数为6N,则物体所受的浮力是2 N,溢出水所受的重力为 2 N.
总结求浮力的方法:
(1)称重法:先用弹簧测力计测出物体重力G,再将物体浸在液体中时,观察记录弹簧测力计读数G′,则物体受到的浮力F浮= G-G' .
(2)阿基米德原理法:F浮=G排=m排g=ρ液gV排
(3)平衡力法:如果物体静止在液体或气体中,受到的力必然是平衡力.分析物体受力,列出平衡关系式求解.如船浮在水面上时,受到的浮力和重力二力平衡,有F浮=G船;
(4)压力差法:F浮=F向上-F向下;
(10)物体的浮沉现象有四种∶上浮、下沉、漂浮、悬浮。
(11)浸在液体中的物体,其浮沉取决于物体所受到的浮力和重力的大小。
①当浮力大于重力时,物体上浮;②当浮力小于重力时,物体下沉;③当浮力等于重力时,物体处于悬浮或漂浮状态。④悬浮是物体在液体内部的平衡状态,此时V排等于V物,漂浮是物体在液体表面的平衡状态,此时V排小于V物;
(12)浮力条件公式的巧妙变形:
物体在液体中漂浮,如果已知物体浸在液体中的体积是物体整个体积的,那么可推导出
ρ物=ρ液,推导过程如下∶
物体漂浮在液体中,由漂浮条件可得F浮=G物,即p液V排 g=ρ物V物g,
将V排=V物代入上式可得ρ液V物=ρ物V物,即ρ物=ρ液。
二、单项选择题:
1、D
解:A选项:物体浸没在水中,无论深度如何,V排不变,水的密度不变, F浮不变。A选项不符合题意。
B选项:同一木块漂浮在酒精和水上,都满足F浮=G物,物体一样则重力一样,当然所受的浮力也一样,B选项不符合题意。
C选项:自身重力的大小对物体所受的浮力无影响。例如:大铁块比小铁块要重一些,但将两者浸没于水中,大铁块受的浮力反而大些,因为大铁块的V排大。C选项不符合题意。
D选项:根据阿基米德原理: F浮=ρ液gV排,物体浸在液体中受到的浮力由排开液体的重力相等,所以物体浸在液体中受到的浮力由排开液体的重力决定。符合题意。故选: D。
2、C
解: AB项:铝球所在水中所受的浮力与V排有关,与容器中的水量的多少无关,故AB不符合题意;
CD项:根据F浮=ρ液gV排可知,当V排不变时,如果液体的密度增大,则所受的浮力会增大,反之会减小,当向水中撒盐时,容器中液体的密度会增大,即铝球所受的浮力会增大;当向水中倒入酒精时,容器中液体的密度会减小,即铝球所受的浮力会变小,故C正确,D错误。故选: C。
3、A
解: ∵物体都浸没在水中,
∴F浮=G-F',即两物体受到的浮力相同,故A正确;
仅知道物体受浮力的大小关系,据F=G-F'不能确定物体受重力、浸没水中后弹簧测力计的示数的大小关系,故B、C错;浸没水中的物体受到的浮力与所处的深度无关,故D错。
故选: A。
4、D
解:A、浸在液体中的物体受到的浮力只与液体密度和排开液体的体积大小有关,
仅知道液体密度的大小,不确定排开液体体积的大小,不能判断浮力的大小,故A错误;
B.浸在液体中的物体受到的浮力只与液体密度和排开液体的体积大小有关,物
体积大,不一定排开液体的体积就大,故B错误;
C.阿基米德原理既适合于液体,又适合于气体,故C错误;
D.根据阿基米德原理可知:浸在液体里的物体受到的浮力总等于物体排开液体
的重力,与物体的形状及浸没在液体中的深度无关,故D正确。
故选: D。
5、C
解: ∵ 下部立方体由于与容器底部粘合,
∴ 水没有产生向上的压力;
∵ 上部立方体的下表面积的一部分(与水接触)受到向上的压力,
∴ S=L2- l2= (0.2m) 2 - (0.1m) 2=0.03m2 ,
上部立方体的下表面的压强为:
p=pgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000pa,
∵ 浮力的产生是上下表面的压力差,
∴ F浮=pS=2000Pa×0.03m2=60N。
故选: C。
6、D
解: ∵ 鸡蛋漂浮和悬浮时所受浮力等于鸡蛋的重力,
∴鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图像应该是开始浮力不变,
∵ 鸡蛋逐渐下降,当鸡蛋浸没水后,鸡蛋排开水的体积不变,
∴ 随着盐水密度减小,根据公式F浮=ρ液gV排可知鸡蛋所受浮力逐渐减小,但不会减小到0,由此分析可知:选项ABC错, D正确;
故选: D。
7、C
解:因为4个小球的体积相等,根据图中的情况可知4个小球排开水的体积关系为:V甲<V乙<V丙=V丁 ,
小球都浸在水中,根据阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,丙和丁受到的浮力相等。故ABD错误, C正确。
故选: C。
8、C
解:
A.由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力:
F浮=F2-F1=13N-5N=8N,故A正确;
B.物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,则:
V排=V=L3= (10cm) 3=1000cm3=1×10-3m3
由F浮=ρgV排可得,液体的密度:
故B正确;
C.正方体上、下表面积:
S=L2= (10cm)2=100cm2=1×10-2m2 ,
正方体上表面受到的压强:
由p=ρgh可得,正方体上表面到液面的距离:
故C错误;
D.液体对物体下表面的压强:
故选: C。
9、D
解: A.物体本身受到的重力大,排开液体的体积不一定大,不符合题意,故A错误。
B.物体的体积大,不一定完全浸没于液体中,排开液体的体积不一定大,受到的浮力不一定大,不符合题意,故B错误。
C.物体的密度大,排开液体的体积不一定大,受到的浮力不一定大,不符合题意,故C错误。
D.物体受到浮力的大小等于它排开液体所受到的重力,符合题意,故D正确。
故选: D。
10、C
解: 甲中浸入手指后,有水溢出,但液面的高度不变,由p=ρgh知,水对杯底的压强不变;溢水杯的底面积一定,由F=ps知,水对杯底的压力也不变;因容器底部对台秤的压力等于溢水杯的重力加上水对杯底的压力,所以甲台秤所受压力不变,其示数不变;
乙中浸入手指后,液面高度增大,由p=pgh知,水对杯底的压强变大;溢水杯的底面积一定,由F=pS知,水对杯底的压力变大;故乙台秤所受压力变大,其示数变大。
故选: C。
11、D
解:当铁球露出水面体积时,则
根据物体受力平衡和阿基米德原理可知:
--------①
当铁球浸入水中,体积时,则
根据物体受力平衡和阿基米德原理可知:
---------②
由①②得: V=1.8×10-3m3;
所以物体重力:
G=F浮1+F拉1=1×103kg/m3×10N/kg××1.8×10-3m3+4N=10N,
若物体全部浸没在水中时受的浮力:
F浮=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×1.8×10-3m3=18N;
则: F浮>G,即:当取下该物体将它放入足量的水中,铁球静止时会漂浮,所以物体在水中静止时F浮 = G =10N。
故选: D。
12、B
解:石鼓排开水的体积:
V排=80cm3-10cm2×5cm=30cm3=30×10-6m3,
石鼓受到水的浮力:
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30×10-6m3=0.3N。
故选: B。
13、A
解: (1)当物体的体积浸入水中时,则排开水的体积为:
弹簧测力计示数为5N,
根据称重法可知: F浮=G-F,
即: ρ水gV排=G-F,
所以, ρ水g×=G - 5N ┈┈┈┈┈┈①
当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N,同理有:
ρ水g×=G - 3N ┈┈┈┈┈┈②
由①-②得: ρ水gV=12N┈┈┈┈┈┈┈┈┈┈③
将③代入①得:
由③知,物体浸没受到的浮力为12N>9N,由物体的浮沉条件,将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时处于漂浮状态,由漂浮的特点,物体所受浮力是: F=G=9N;
(2)由③得物体的体积:
∴ 该物体的密度为:
故选: A。
14、A
解:实心铁球和铝球的质量相同,因为铁球的密度较大,所以由公式可知,铁球的体积较小;都浸没在水中,则铁球排开水的体积较小,由F浮=ρ水gV排可知,铁球受到的浮力较小;两球的质量相同、重力也相同,此时测力计的示数F示=G-F浮,因铁球受到的浮力较小,所以挂铁球的弹簧测力计的示数较大,故A正确,BCD错误。故选: A。
15、C
解: AB、由图像知,G=9N,当物体完全浸没时,拉力F=5N,则完全浸没时的浮力为F浮=G-F=9N-5N=4N,此时物体完全浸没,所以浮力最大,故B错误;
由F浮=ρ液gV排得:
C.物体的质量
D.物体刚浸没时,下表面受到的压力F下=F浮=4N,故D错误。 故选:C。
16、D
解:A、把A、B两物体作为一个整体,由图知,该整体在两液体中都处于漂浮状态,
由漂浮条件可知F浮=GA+GB,所以该整体在两液体中受到的浮力相等;
由图知V排甲=VB,V排乙=VA,且VA<VB,
所以V排甲>V排乙;
因整体在两液体中受到的浮力相等,且排开甲液体的体积较大,
所以,由F浮=ρ液gV排可知,两液体的密度关系:ρ甲<ρ乙,故A错误;
B、已知两液体的深度h相同,且ρ甲<ρ乙,由p=ρgh可知,甲液体对杯底的压强小于乙液体对杯底的压强,故B错误;
C、因整体受到的浮力相等(即甲液体中B物体受到的浮力等于乙液体中A物体受到的浮力),且两物体上表面没有受到液体的压力,
所以,由浮力产生的原因可知,甲液体中B物体与乙液体中A物体的下表面受到的液体压力相等,
由图知B的底面积更大,由p=可知,甲液体对B下表面的压强小于乙液体对A下表面的压强,故C错误;
D、两容器中液面恰好相平且容器相同,则液体与物块排开液体的体积之和相同,但V排甲>V排乙,所以甲液体的体积较小,又知ρ甲<ρ乙,则根据G液=m液g=ρ液gV液可知,甲液体的重力较小;
整个容器水平桌面的压力F=G容+GA+GB+G液,因容器相同、其重力相同,且A、B两物体的重力不变,甲液体的重力较小,所以,装甲液体的容器对水平桌面的压力较小,故D正确。
故选:D。
17、C
解:A、物体的重力G物=m物g=ρ物gV物,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,
物体漂浮时浮力等于物体的重力,所以,F浮=G物,即ρ液gV排=ρ物gV物,
因此,,
若漂浮物为密度均匀的圆柱体,圆柱体底面积为S,圆柱体高为h物,露出液面高度为h,则有:
===,
设图中试管质量可均匀分布于试管中的水中,则试管可等效于一个高度为试管内水的深度的圆柱体,漂浮在水面上,该圆柱体的密度:ρ物===,式中m管为试管的质量2g保持不变。
由数学知识可知,当m水变大时,ρ物=变小,
图中试管外液体的密度ρ液不变,=变小,h物等于容器内的水深,h物变大,所以h变大,即试管内外液面的高度差变大。故A错误。
B、根据ρ=知,
水的体积为:
V水===10cm3,
根据V=Sh知,
水的深度为:h水===10cm,
液体的深度为:h液=h水﹣△h=10cm﹣2cm=8cm=0.08m,
试管和水的总重力:G=(m管+m水)g=(0.002kg+0.01kg)×10N/kg=0.12N,
因为试管处于漂浮状态,所以浮力仍等于重力,即F浮=G=0.12N,
根据阿基米德原理F浮=ρgV排可得,
液体的密度为:ρ液===1.5×103kg/m3,故B错误;
C、若在试管上加竖直向下0.03N的力,此时物体受到重力、压力和浮力,
则F浮′=G+F=0.12N+0.03N=0.15N,
根据F浮=ρgV排可得,
塑料管排开液体体积为:V排===1×10﹣5m3,
塑料管进入液体中的深度为:h液′===0.1m=10cm=h水,所以管内外液面相平,故C正确。
D、30g水的质量:m30=30g=0.03kg,30g水的重力:G30=m30g=0.03kg×10N/kg=0.3N;
若试管内再加30g的水,相当于试管上加竖直向下0.3N的压力,但由于加水后,试管中水面上升,结合C选项,内外液面不会相平,试管内水面高于外面的液面。故D错误。
故选:C。
18、C
解:A.由p=ρgh可得,细线被剪断后水面高度的减小量:
△h===5×10﹣3m=0.5cm;
此时物块A有体积露出水面,则A露出水面的体积和容器内减少的体积相等,
即 VA=S容△h,
则物体A的体积:
VA=4S容△h=4×100cm2×0.5cm=200cm3,故A错误;
BC、细线被剪断后A漂浮,物块A有 体积露出水面,则V排A=VA,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,由F浮=ρgV排和G=mg=ρVg可得:
ρ水gV排A=ρAVAg,
则ρA=ρ水=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.75×103kg/m3;
已知A物块的体积是B物块体积的2倍,即VA=2VB,
剪断细线前,AB两物块恰好悬浮,则根据F浮=ρgV排、G=mg和ρ=可得:
ρ水g(VA+VB)=ρAVAg+ρBVBg,
B物体的密度:
ρB=ρ水﹣ρA=ρ水﹣ρA
=3ρ水﹣2ρA=3×1.0×103kg/m3﹣2×0.75×103kg/m3=1.5×103kg/m3,故C正确;
圆柱形容器内水的体积:V水=S容h水=100cm2×20cm=2000cm3,
由ρ=可得,水的质量:m水=ρ水V水=1.0g/cm3×2000cm3=2000g=2kg,
容器和水的总重力为:G容水=(m容+m水)g=(3kg+2kg)×10N/kg=50N,
A物块的体积是B物块体积的2倍,则VB=VA=×200cm3=100cm3,
A物块的重力为:GA=mAg=ρAVAg=0.75×103kg/m3×200×10﹣6m3×10N/kg=1.5N
B物块的重力:GB=mBg=ρBVBg=1.5×103kg/m3×100×10﹣6m3×10N/kg=1.5N,
容器对水平桌面的压强:
p====5.3×103Pa,故B错误;
D.因为B物块的重力为1.5N,B浸没在水中,则V排B=VB=100cm3,
B物块受到的浮力:F浮B=ρ水gV排B=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N,
所以B对容器底的压力为:F压=GB﹣F浮B=1.5N﹣1N=0.5N,故D错误。
故选:C。
19、A
解:(1)图甲中:由于冰块都处于漂浮状态,则:F甲浮=G冰,
根据阿基米德原理可得:F甲浮=ρAgV排甲,
所以,ρAgV排甲=G冰;
则:V排甲=;
当冰全部熔化后由于冰的质量不变,即:G水=G冰,
则冰熔化后的水的体积为:V水=;
由于ρA>ρ水,则:V排甲<V水,
所以,△V甲=V水﹣V排甲=﹣=×G冰;
图乙中:设冰块漂浮在水和液体A的冰块分为G1、G2;且G1+G2=G冰;
则由于冰块都处于漂浮状态,F水浮=G1;FA浮=G2;
根据阿基米德原理可得:F水浮=ρ水gV排水;FA浮=ρAgV排A;
则:ρ水gV排水=G1;ρAgV排A=G2;
所以,V排水=,V排A=;
则:V排乙=V排水+V排A=+;
当冰全部熔化后由于冰的质量不变,即:G水1=G1;G水2=G2;
则冰熔化后的水的体积为:V水乙=V水1+V水2=+
由于ρA>ρ水,则:V排乙<V水乙,
所以,△V乙=V水乙﹣V排乙=+﹣(+)
=﹣=×G2 ;
由于G1+G2=G冰;所以,△V甲>△V乙,
已知甲、乙两个完全相同的柱状容器。所以,根据h=可知:
容器中液面升高的高度△h甲>△h乙;
由于冰块没有熔化前甲容器内液面和乙容器内液面恰好相平,所以,若冰块全部熔化后,甲容器内液面距离容器底部的高度h1大于乙容器内液面距离容器底部的高度h2;故BD错误;
(2)由于液体和水不相溶且ρA>ρ水,则冰熔化后,液体A会在容器的底部,由图可知:容器里液体A的体积关系是:V甲A>V乙A,由于甲乙容器完全相同,则根据h=可知:
液体A的深度关系是:h1′>h2′,故A正确,C错误。
故选:A。
三、多选题
1、ABC
解: A.小球重力为8N,浸没的小球受拉力为6N,故小球受浮力为:
F浮=G - F=8N - 6N=2N; 故A 正确;
B.根据G=mg,质量,故B正确;
C.根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排得小球体积:故C正确;
D.小球的密度为:
故D错误。
故选: ABC。
2、AC
解: A.甲图中,F浮甲=ρ水gV,乙图中, F浮乙=ρ水g (1-)V=ρ水gV,
则F浮甲:F浮乙=5:3 , 故A正确;
B.由题意知,甲图水的深度大于乙图水的深度,由于p=ρ水gh得,甲图水对容
器底的压强更大,B错误;
C.由乙图知,木块的重力G=F浮乙=ρ水gV;
甲图中,木块受重力、浮力和细绳的拉力作用,
则F=F浮甲-G =ρ水gV-ρ水gV=ρ水gV ;
∴ F:F浮甲=ρ水gV:ρ水gV=2:5 ;故C正确;
D.以整体为研究对象,甲、乙对桌面的压力都等于容器、水和木块的总重力,D错误。故选: AC。
3、ABD
解: A.木块压入水中过程,排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知所受浮力逐渐变大,故A正确;
B.木块压入水中的压力F=F-G,由于重力不变,浮力变大,则压力逐渐变大,故B正确;
C.由于排开水的体积变大,水没有溢出,液面上升,根据p=pgh可知容器底部受到水的压强变化大,故C错误;
D.施加压力后排开的水没有溢出,即木块刚好浸没时容器对桌面的压力变大,容器的底面积不变,因此容器对水平桌面的压强变化大,故D正确。
故选: ABD。
4、AC
解:由图像知,AB段拉力大小不变,此时物体未接触水面,根据测力计的示数可得物体的重力G=1400N,所以D错误;
BC段拉力示数逐渐减小,说明物体慢慢浸入水中,且浸入水中的体积逐渐变大,
受到的浮力逐渐变大,在C点恰好完全浸没,此时测力计的示数为900N,所以:
F浮=G - F=1400N - 900N = 500N,所以 A 正确;
根据
∴ B错误,C正确;故选: AC。
5、BD
解:A、A球沉底,B球漂浮,C球悬浮,所以A球的密度大于水的密度,B球的密度小于水的密度,C球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是:ρA>ρC>ρB,根据ρ=可知:质量大小关系是mA>mC>mB.故A错误。
B、因为三个相同烧杯中都装满水,放入球后烧杯中液面高度不变,根据p=ρgh可知烧杯底部受到水的压强相等,即:p甲=p乙=p丙;故B正确。
C、由于甲乙丙三个实心小球体积相同,则根据图可知排开水的体积关系:VA排=V球,VB排<V球,VC排=V球,所以VA排=VC排>VB排,根据F浮=ρ液V排g可知:FA=FC>FB,故C错误。
D、三个相同烧杯中都装满水,里面的水的重力G水相等,由于烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力,则放入物体后对桌面的压力变化为:F=G容器+G水+G球﹣G排和G排=F浮,据此可得:
F甲=G容器+G水+G甲﹣G排A=G容器+G水+G甲﹣FA;
F乙=G容器+G水+G乙﹣G排B=G容器+G水+G乙﹣FB;
F丙=G容器+G水+G丙﹣G排C=G容器+G水+G丙﹣FC;
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则G甲>FA;G乙=FB;G丙=FC;
所以F甲>F乙=F丙;故D正确。
故选:BD。
6、BC
解:
A、密度计的刻度是从上向下示数变大,故密度计的示数为1.45g/cm3;故A错误;
B、同一个密度计分别放在乙、丙液体中都漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可得:F浮乙=G排乙=G,F浮丙=G排丙=G;所以密度计在乙、丙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G;
根据浮力产生的原因可知:物体漂浮时,底部所受液体的压力F=F浮,所以,乙、丙两图中木棒底部所受液体的压力相等,故B正确。
C、由图可知,密度计排开液体的体积V排乙>V排丙,且浮力相等,根据F浮=ρ液V排g可知 ρ乙<ρ丙;
放入密度计后两液面相平,则液体体积与排开液体的体积之和相等(即总体积相等),因V排乙>V排丙,所以两液体的体积关系为V乙液<V丙液,且ρ乙<ρ丙,根据m=ρV 可知m乙<m丙,因此乙烧杯中液体的质量比丙图的小,故C正确;
D、根据G=mg可知:G乙<G丙;由于水平桌面放置两个完全相同的烧杯,则压力F=G液+G杯,所以,F乙<F丙;由于烧杯的底面积相等,根据p=可知:p乙<p丙;即图乙中烧杯对桌面的压强小于图丙中烧杯对桌面的压强;故D错误。
故选:BC。
7、ABD
解:A、由题意知,小球放入乙液体中处于漂浮状态,
由漂浮条件和阿基米德原理可得F浮乙=G=G排,则小球的质量m=m排液=50g;故A正确;
B、由题知,小球在水中下沉,则小球的体积就等于排开酒精的体积,
由ρ=可得小球的体积:V=V排酒精===50cm3;故B正确;
C、小球的密度:
ρ球===1g/cm3=1×103kg/m3;故C错误;
D、因为小球在乙中漂浮,所以F浮=G球;
根据阿基米德原理可得,小球在乙液体中受到的浮力:
F浮=ρ乙gV排=ρ乙g(1﹣)V=ρ乙g×V﹣﹣﹣﹣﹣﹣①;
小球的重力G球=ρ球gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
将①②带入F浮=G球可得:
ρ乙g×V=ρ球gV,
所以,乙杯中液体的密度:
ρ乙=ρ球=×1×103kg/m3=1.1×103kg/m3,
乙杯中的液体对杯底的压强:
p=ρ乙gh=1.1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2.2×103Pa,故D正确。
故选:ABD。
四、填空题
1、 1:10;不变.
解: (1)因冰漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,由G=mg=ρ冰gV冰和F浮=ρ液gV排 可得: ρ液gV排=ρ冰gV冰 ;
冰块露出的体积:
则这块冰露出的体积和总体积的比:
(2)由物体漂浮条件F浮=G和阿基米德原理F=G排可得,冰在盐水中有G排=G冰;
则并没有熔化时,容器底部受到的压力:
F=G盐水+G排=G盐水+G冰;
因冰完全熔化后质量不变,重力不变,所以,此时容器底部受到的压力:
F=G盐水+G冰,即容器底部受到盐水的压力不变,
由p=可知,容器底部受到盐水的压强不变。故答案为: 1: 10;不变。
2、9:4
解: ∵ 由题意知, m甲: m乙=3: 4, ρ甲: ρ乙=1: 3,
∴由公式可知,
又∵两球都浸没在液体中,
∴V排=V物
甲、乙两球排开的液体体积之比:
又∵F浮=ρgV排,浸没在同种液体中,
∴甲、乙两球所受浮力之比为:
故答案为: 9:4。
3、答案为: 0.148; 820; 3×103。
解: (1)壶盖受到的浮力:
F浮=G溢=m溢g=0.0148kg×10N/kg=0.148N;
(2)茶壶中装的水质量为:
m水=m总-m壶=650g - 158g=492g=0.492kg,
茶壶装水前后对桌面压力的变化量:
ΔF=G水=m水g=0.492kg×10N/kg=4.92N;
对桌面压强的变化为:
(3)由F浮=ρ水gV得壶盖的体积:
∴材料的密度为:
故答案为: 0.148; 820; 3×103。
4、答案:0.8;8×10-5m3.
解:由题意根据称重法可知:
石块在水中受到的浮力为:F浮=G-F=2N - 1.2N=0.8N;
由阿基米德原理可知: F浮=ρ液gV排,
故答案为: 0.8;8×10-5m3。
5、答案:5.5;1.1×103.
解:木块受到的浮力:
F浮=G+F拉=3N+2.5N=5.5N,
因为F浮=ρ液gV排,所以液体的密度为:
故答案为5.5; 1.1x103。
6、答案:盐水;5N.
解:物体在水中所受的浮力大小F浮水=G-2N,
在盐水中受到的浮力大小F浮盐=G+3N,
所以物体在盐水中受到的浮力大;
物体在水中和盐水中受到的浮力相差:
F浮力差 = G+3N - (G - 2N) = 5N.
故答案为:盐水; 5N。
7、答案: 0.6; 0.5; 60.
解:鸡蛋受到的重力: G = mg = 60×10-3kg×10N/kg=0.6N;
鸡蛋由于完全浸没在水中, V排 = V物;
鸡蛋受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-5m3=0.5N;
将鸡蛋放入容器中后,容器对地面的压力增大量:
ΔF=G=0.6N;
容器底部对地面的压强增加量:
8、答案:变大;不变.
解:把浮在水面的正方体木块慢慢压入水的过程中,木块受竖直向下的重力、压力和竖直向上的浮力作用,则压力等于浮力与重力之差;
根据F浮=pgV排可知:在木块没有完全浸没之前,越向下排开水的体积越大,所受浮力越大,则施加的向下压力越大;完全浸入水中后,排开水的体积不再改变,浮力不再改变,施加的力不会再改变。
故答案为:变大;不变。
9、答案: 1; 1.
解: ∵小桶和液体总重G总=1.5N,小桶重G桶=0.5N;
∴木块排开水的重力:G排=G总-G桶=1.5N -0.5N=1N;
根据阿基米德原理可知: F浮=G排=1N.
故答案为: 1; 1。
10、一木块放入水中后,有25cm3的体积露出水面,浸入水中的体积是50cm3,这块木头的密度是 0.67×103kg/m3 ,想使其全部浸没在水中,在木块上至少加 25 g的砝码才行。
解:(1)木块受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×9.8N/kg×50×10﹣6m3=0.49N;
∵木块漂浮,
∴G=F浮=0.49N,
∵G=mg=ρVg,V=V露+V排=25cm3+50cm3=75cm3=7.5×10﹣5m3;
∴木块的密度为ρ===0.67×103kg/m3。
(2)使其全部浸没在水中,则木块受到的浮力为:
F浮′=ρ水gV=1×103kg/m3×9.8N/kg×7.5×10﹣5m3=0.735N;
∵F浮′=G+G砝,
∴G砝=F浮′﹣G=0.735N﹣0.49N=0.245N,
∵G=mg;
∴砝码质量m砝===0.025kg=25g。
故答案为:0.67×103kg/m3;25。
11、如图甲所示,在一水槽中漂浮着一空瓷碗,此时水槽内水的深度为h1.若把水槽中的水取一部分倒入碗中,瓷碗仍漂浮在水面上,则水槽中的水面将 不变 ;若把瓷碗沉入水底,则水盆中的液面将 下降 。(以上两空均选填“上升”、“下降”、“不变”)。现将一鹅卵石放在空碗中,碗仍在水中漂浮,如图乙所示。此时水槽内水的深度为h2,再将碗中的鹅卵石放入水槽中,如图丙所示,此时水槽中水的深度为h3.已知水的密度为ρ水,利用上述测量的物理量和已知条件,写出鹅卵石密度的表达式为ρ石= ρ水 。
解:(1)因为瓷碗漂浮于水面上,
所以F浮1=G碗=ρ水gV排1,
所以V排1=;
当水槽中的水取一部分倒入瓷碗中,则F浮2=G水+G碗=ρ水gV排2,
所以V排2=;
因为水槽中的水取出的部分水为G水,
则V水=;
所以V排1=V排2﹣V水
即:水槽中的水面高度不变。
(2)当水槽中瓷碗漂在水面上,由物体的漂浮条件可知,此时浮力F浮1等于重力G;
当把瓷碗沉入水底时,则此时浮力F浮2小于重力G,重力没变,
所以则F浮1>F浮2;
因为都是在水中,则根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知:V排1>V排2;所以水面下降。
(3)设水槽的底面积为S,
由甲、乙两图可知,瓷碗多排开水的体积:△V排=(h2﹣h1)S,
瓷碗多排开水的质量:△m排=ρ水△V排=ρ水(h2﹣h1)S,
由漂浮条件和阿基米德原理可得,鹅卵石的质量:
m石=△m排=ρ水(h2﹣h1)S,
鹅卵石的体积:V石=(h3﹣h1)S,
鹅卵石的密度:ρ石===ρ水。
故答案为:不变;下降;ρ水。
12、将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76g水溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64g酒精溢出,则物块在水中的状态是 漂浮 (选填“漂浮““悬浮”或“沉底”),物块的密度是 0.95×103 kg/m3(已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,g取10N/kg)
解: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,
在酒精中受到的浮力:F浮酒精=m排酒精g=64×10﹣3kg×10N/kg=0.64N,
若物块在水中和在酒精中都漂浮,则应有两次浮力相等,而实际两次浮力不等,所以物块不可能在两种液体中都漂浮;
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;
物块排开酒精的体积:V排酒精===8×10﹣5m3;
若物块在水中下沉,则物块在酒精中一定也下沉,所以排开水的体积与排开酒精的体积相等,都等于物块的体积,而实际上是排开水的体积小于排开酒精的体积,所以物块在水中漂浮。
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,
则物块所受的重力:G物=F浮水=0.76N,
因为物块的重力大于在酒精中的浮力,所以物块在酒精中是下沉状态,物体的体积V物=V排酒精=8×10﹣5m3;
则物体的密度:ρ物===0.95×103kg/m3。
故答案为:漂浮;0.95×103。
13、如图所示,A、B是由不同材料制成的两个实心物体。A、B用细线相连放入水中时,两物体恰好悬浮。剪断细线,A上浮,静止时有体积露出水面,此时A所受的重力 等于 浮力(选填“大于”“小于”或“等于”);细线剪断前后水对容器底部的压强变化了70Pa,则水面高度变化了 7×10﹣3 m;如果B体积是A体积的,则B物体的密度是 5×103 kg/m3。
解:(1)细线被剪断后物体A静止时有体积露出水面,此时A处于漂浮状态,则A所受的重力等于浮力:
(2)由p=ρgh可得,细线被剪断后水面的高度差:
△h===7×10﹣3m;
(3)细线被剪断后A漂浮,物块A有体积露出水面,则V排A=(1﹣)VA=VA,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,由F浮=ρ水gV排和G=mg=ρVg可得:
ρ水gV排A=ρAVAg,
则ρA=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3,
物体B的体积:
VB=VA,
剪断细线前,AB两物块恰好悬浮,则总浮力等于总重力,
即:ρ水g(VA+VB)=ρAVAg+ρBVBg,
B物体的密度:
ρB=ρ水﹣ρA
=×1.0×103kg/m3﹣×0.6×103kg/m3
=5×103kg/m3。
故答案为:等于;7×10﹣3;5×103。
14、将一根长为20cm,底面积为2cm2的蜡烛放入水中静止时,有露出水面,该蜡烛的密度为 0.8×103 kg/m3。如图所示,将一块质量为8g的铁块粘在蜡烛下端后一起放入装有足量水的底面积为20cm2的容器中,使蜡烛竖直漂浮在水面上,此时蜡烛与铁块受到的总浮力为 0.4 N。点燃蜡烛,若蜡烛燃烧时油不流下,且每秒烧去的蜡烛长度为0.05cm,已知水的密度为1.0×103kg/m3,铁的密度为8×103kg/m3,则从点燃蜡烛开始计时, 50 s后蜡烛恰好完全浸没。
解:(1)蜡烛漂浮在水面上,有露出水面,所以浮力等于重力,即F浮=G,
即ρ水gV排=ρ蜡烛gV,
所以ρ水g(1﹣)=ρ蜡烛gV,
蜡烛的密度为:
ρ蜡=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3;
(2)根据密度公式ρ=知蜡块的质量为:
m蜡=ρ蜡V=ρ蜡Sh=0.8g/cm3×2cm2×20cm=32g,
蜡块和铁块的总质量为:
m=m蜡+m铁=32g+8g=40g=0.04kg,
蜡块和铁块的总重力为:
G=mg=0.04kg×10N/kg=0.4N,
由图知蜡烛与铁块整体处于漂浮状态,浮力等于重力,
即F浮′=G=0.4N;
(3)根据F浮=ρ水gV排知此时蜡烛排开水的体积为:
V排′===4×10﹣5m3,
根据密度公式ρ=知铁块的体积为:
V铁===1cm3=10﹣6m3
蜡烛没入水中的深度为:
h水===0.195m,
蜡烛露出水面的高度为:
h=l0﹣h水=0.2m﹣0.195m=0.005m,
设蜡烛的密度为ρ蜡,水的密度为ρ水,铁的密度为ρ铁,铁块受到浮力F,蜡烛截面积S,
刚开始时蜡烛处于漂浮状态,受力平衡,分析可知:蜡烛重力+铁重力=蜡烛的浮力+铁块的浮力,
则ρ蜡l0Sg+m铁g=ρ水(l0﹣h)Sg+F﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
蜡烛灭的时候,设蜡烛燃烧的长度为x,这时蜡烛的上表面刚刚在水面,蜡烛长度的重力加铁块的重力刚好等于蜡烛的浮力加铁的浮力。
则ρ蜡(l0﹣x)Sg+m铁g=ρ水(l0﹣x)Sg+F﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
①﹣②得x===0.025m,
因蜡烛每分钟燃烧的长度为△l=0.05cm=0.0005m,
则蜡烛燃烧的时间t===50s。
故答案为:0.8×103kg/m3;0.4;50。
15、将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有81g水从大烧杯中溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有72g酒精从大烧杯中溢出,已知酒精密度为0.8g/cm3,则可判断物块在水中处于 漂浮 状态(选填“漂浮”、“悬浮”、“沉底”),物块的密度是 0.9 g/cm3。
解:假设ρ物≥ρ水,物体将在水中悬浮或下沉在杯底,在酒精中下沉在杯底,此时排开水或酒精的体积相同,根据F浮=ρ液V排g可知受到的浮力关系为5:4,
而现在根据F浮=G排=G溢=m溢g可知浮力关系为9:8,所以ρ物≥ρ水不可行;
假设ρ物≤ρ酒精,物体将在水中漂浮,在酒精中漂浮或悬浮,这样受到的浮力相等,都等于自重,但是实际受到的浮力不相等,所以ρ物≤ρ酒精不可行;
可见物体的密度一定是大于酒精的密度、小于水的密度,所以物体在水中会漂浮,而在酒精中下沉到杯底:
因为物体在水中漂浮,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,即F浮=G物=m物g,
根据阿基米德原理可知F浮=G排=G溢=m溢g,
所以m物=m溢=81g,
因为物体在酒精中下沉,ρ酒精=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3,
所以V物=V排===90cm3,
则物体的密度:
ρ===0.9g/cm3。
故答案为:漂浮;0.9。
16、
答案:(1) B; (2)2;等于; (3)小于; (4) 3; (5)为了得到普遍的规律;该物体排开液体所受的重力。
解:(1)要探究阿基米德原理,即要探究F浮和G排的关系,根据图示可知,该实验中是用漂浮条件测出小桶A受到的浮力,即F浮=GA,需要测小桶A的重力;而测排开水的重力时,根据G排=G总-G桶B ,需要测出小桶B的重力、小桶B与溢出水的总重力,即先测G桶B再测G总;
考虑到实验操作的方便性,应先测小桶B的重力,并把它放在溢水杯的正下方,再测小桶A的重力,测完之后再将小桶A放入溢水杯中处于漂浮状态,最后测小桶B与溢出水的总重力,所以合理的顺序为乙甲丙丁,故选B;
(2)由图甲知,空桶A的重力为2N,图丙中空桶A在溢水杯中处于漂浮状态,则空桶A受到的浮力: F浮=GA=2N;
由图乙知,空桶B的重力为1.6N,图丁中桶B和溢出水的总重力为3.6N,桶A排开水的重力: G排=G总-G桶B=3.6N-1.6N=2N,所以比较可知F浮=G排,桶A排开水的重力等于桶A受到的浮力;
(3)溢水杯中没装满水,物体开始进入水中时排开的水没有溢出来,会使溢出的水偏小,所以桶A排开水的重力明显小于所受的浮力;
(4)由第3次数据和图中数据求得每次排开水的重力,只有第三次数据排开水的重力不等于桶A和沙子总重力;
(5)本实验进行多次实验的目的是为了得到普遍的规律;由以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体排开液体所受的重力。
故答案为: (1)B; (2)2;等于; (3)小于; (4)3; (5)为了得到普遍的规律;该物体排开液体所受的重力。
17、
答案:(1)用弹簧测力计测量空桶的重力; (2) AB;(3) F浮=G排;(4)实验时溢水杯没有盛满水。
解: (1)在测量过程中,需先测量空桶和小石块的重力,后将石块完全浸没在水中,测出拉力,最后测出桶和排出水的总重力,故实验中遗漏的步骤是:
用弹簧测力计测量空桶的重力;
(2)图B测出了物体的重力,图A测量的是物体浸在水中时测力计的拉力,由称重法可测出物体受到的浮力,所以图中AB两个步骤是为了测量浮力的大小;
(3)根据表格中所测量的浮力和排开水的重力值可知: F浮=G排;
(4)若实验时溢水杯没有盛满水,则所测量的排出的水和桶的总重偏小,可导致
G排偏小,故实验操作中可能造成这种结果的原因是实验时溢水杯没有盛满水。
故答案为: (1)用弹簧测力计测量空桶的重力; (2) AB; (3) F浮=G排;(4)实验时溢水杯没有盛满水。
18、
答案:(1) 1; (2); (3)不变; (4)不变。
解: (1)金属块浸没在水中时受到的浮力为:
F浮=G - F示=2.7N - 1.7N=1N;
(2)金属块的质量为:
由公式F浮=ρ水gV排可得,金属块的体积为:
∴金属块的密度为:
(3)金属块浸没在水中时与金属块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=pgh可知,水对溢水杯底部的压强不变;
(4)放入金属块前,溢水杯对电子秤的压力为:
F前=G杯+G水 ;
放入金属块浸没后,溢水杯对电子秤的压力为:
F后=G杯+G水+G金-F示-G溢=G杯+G水+F浮-G排 ;
根据阿基米德原理可知,金属块受到的浮力等于它排开水的重力,则溢水杯对电子秤的压力不变,即: F前=F后 ,所以电子秤示数不变。
故答案为: (1) 1; (2);(3)不变; (4)不变。
19、
答案:(1) 0.2; (2) 0.2; F浮=G排;(3)换用密度大的液体或用体积较大的物体。
解: (1)根据图甲可知,铜块的重力: G=2.2N,
铜块浸没在水中的弹簧测力计的示数: F示=2N,
铜块受到的浮力: F浮=G-F示=2.2N-2N=0.2N;
(2)根据图乙可知,金属块的体积: V=40mL- 20mL=20mL=20cm3 ,
铜块排开的水重:
G排=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-6m3=0.2N,
∴ F浮=G排;
(3)根据(1)中的读数可知,铜块的重力和浮力相差较小,因此要实验效果更明显,则“换用密度大的液体或用体积较大的物体”。
故答案为: (1) 0.2; (2) 0.2; F浮=G排; (3)“换用密度大的液体”或“用体积较大的物体”。
20、
答案:(1) B; (2) 2; (3)等于;(4)溢水杯中没装满水;(5)3,深; (6)排开液体所受的重力; (7)
解:(1)要探究阿基米德原理,即要探究F浮和G排的关系,根据图示可知,该实验中使用漂浮条件测出小桶A受到的浮力,即F浮=GA,需要测小桶A的重力;而测排开水的重力时,根据G排=G总-G桶B,需要测出小桶B的重力、小桶B与溢出水的总重力,即先测G桶B再测G总 ;
考虑到实验操作的方便性,应先测小桶B的重力,并把它放在溢水杯的正下方,再测小桶A的重力,测完之后再将小桶A放入溢水杯中处于漂浮状态,最后测小桶B与溢出水的总重力,所以合理的顺序为乙甲丙丁,故选B;
(2)由图甲知,空桶A的重力为2N,图丙中空桶A在溢水杯中处于漂浮状态,则空桶A受到的浮力: F浮=GA=2N;
(3)由图乙知,空桶B的重力为1.6N,图丁中桶B和溢出水的总重力为3.6N,桶A排开水的重力:G排=G总- G桶B=3.6N - 1.6N =2N,
所以比较可知F浮=G排 ,即桶A排开水的重力等于桶A受到的浮力;
(4)桶A排开水的重力明显小于所受的浮力, G排偏小,说明收集到的水较少,可能是溢水杯中没装满水,物体开始进入水中时排开的水没有溢出来;
(5)往桶A中加入沙子进行实验时,装有沙子的桶A在水中仍然处于漂浮状态,则排开水的重力等于桶A受到的浮力,也等于桶A和沙子受到的总重力,第三组数据中G排=G总B-G桶B=4.6N-1.6N=3N,不等于桶A与沙子的总重力3.2N,则该组数据是错误的;沙子越多则越重,排开水的体积越多,桶A浸入水中深度就越深。
(6)由以上探究过程可以得到的结论是:
浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体排开液体所受的重力;
(7)设桶A的横截面积为S,已知桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2 ,则桶A和沙子在水中受到的浮力:
F浮水=ρ水gV排水=ρ水gSh1 ;
桶A和沙子在液体中受到的浮力:
F浮液=ρ液gV排液=ρ液gSh2 ;
因装有沙子的桶A在水中和在液体中都处于漂浮状态,所以两次受到的浮力相等,即ρ水gSh1=ρ液gSh2 ,解得
21、
答案:
解:图甲中天平平衡,则左右两烧杯中原有水的重力相等,设原有水的重力都为G原水;
图乙中加入右杯水的体积为:V新水'=V1-V2
∴图乙中右杯对天平托盘的压力为:
F右=G原水+G烧杯+G新水'=G原水+G烧杯+ρ水(V1-V2)g
将图乙中左盘内烧杯、水和小球视为一个整体对其进行受力分析:
因天平平衡,左盘内整体受力平衡,则有:
∴天平左盘受到的压力为:
天平平衡,所以有:
∴ 由得:
对图乙中小球进行受力分析(设小球体积为V球):
小球处于静止受平衡力作用,所以有:
∴由得:
图丙右杯前后两次所加水的体积为:
所以图丙中烧杯对托盘的压力:
图丙左盘烧杯对托盘的压力为:
图丙中天平平衡,则有:
∴
∴ 小球的密度为:.
五、计算题
1、
解: (1)实心合金球所受的重力:
G=mg=8kg×10N/kg=80N ,
实心合金球所受的浮力:
F浮=G - F'=80N - 60N =20N;
(2)根据F浮=ρgV排可得,合金球的体积:
(3)因为水对实心合金球的浮力F=20N,
所以,根据阿基米德原理可知,水对容器底部的压力增大:
ΔF=G排=F浮=20N,
则水对容器底部的压强增大量:
答: (1)合金球所受浮力的大小为20N;
(2)合金球的体积是2×103m3;
(3)与球未放入水中时相比,合金球浸没后水对容器底部的压强增大了1000Pa。
2、
解:(1)圆柱形橡胶塞子质量m=40g=0.04kg,
由可得橡胶塞子的体积:
(2)塞子受到的水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa,
则塞子受到的水的压力:
F=pS=2×103Pa×50×10-4m2=10N;
塞子的重力:
G=mg=0.04kg×10N/kg=0.4N,
根据力的平衡条件可得提起塞子的拉力:
F拉=F+G=10N+0.4N=10.4N;
(3)塞子未露出水面过程中,受到的浮力:
F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10-5m3=0.25N;
匀速竖直向上提起塞子,细绳的拉力:
F拉'=G - F浮=0.4N - 0.25N =0.15N.
答: (1)橡胶塞子的体积是2.5×10-5m3;
(2)用手拉细绳一端,至少需要10.4N的拉力才能提起塞子;
(3)塞子离开出水口后,细绳继续匀速竖直向上提起塞子,塞子未露出水面过程中,细绳的拉力为0.15N。
3、
解: (1)由图乙可知,前10s钢绳的拉力不变,等于物体A的重力,
即: G=F=3×104 N,
由G=mg可得,
(2)由图可知,当A完全浸入水中时,拉力F'=1×104N,
∴ 长方体A受到的浮力:
F浮=G - F'=3×104N - 1×104N =2×104N;
(3)根据F浮=ρ水gV排可得,A的体积为:
∴ A的密度为:
答: (1)长方体A的质量为3×103kg;
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力为2×104N;
(3)长方体A的密度为1.5×103kg/m3。
4、
解: (1)由于木块完全浸没在水中,则:
V排=V= (10cm)3=1000cm3 ;
∴木块所受的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1x103m3=10N;
(2)根据G=mg和可得木块的重力:
G木=mg=ρVg=0.6×103kg/m3×1×10-3m3×10N/kg=6N。
由于木块处于静止状态,则: F浮=F拉+G,所以,绳子对木块的拉力:
F拉=F浮-G=10N - 6N=4N;
(3)细线剪断后,木块静止时,木块漂浮在水面上,
则F浮=G水=6N;
根据F浮=ρ液gV排可得此时木块排开水的体积:
则排开水的体积变化量:
ΔV=V排-V排'=1×10-3m3-6×10-4m3=4x10-4m3,
水面下降的高度:
所以容器底部受到水的压强减小量:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m=200Pa.
答: (1)木块所受的浮力大小为10N;
(2)细线的拉力大小为4N;
(3)细线剪断后,木块静止时,容器底部受到水的压强减小200Pa。
5、
解:(1)由图像AB段可知,此时物体在空气中,因圆柱体缓慢下降,则圆柱体受到的重力:G=F拉=9N;
图像中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F拉′=3N,
则圆柱体受到的最大浮力:
F浮=G﹣F拉′=9N﹣3N=6N。
(2)由F浮=ρ水gV排可得,物体的体积:
V物=V排===6×10﹣4m3,
由G=mg可得,物体的质量:
m===0.9kg,
则圆柱体的密度:
ρ物===1.5×103kg/m3,
(3)当圆柱体全部浸没时,杯内液体浓度的增加量:
△h===0.03m,
烧杯底部受到水的压强的增加量:
△p=ρg△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa。
答:(1)圆柱体受到的最大浮力为6N;
(2)圆柱体的密度为1.5×103kg/m3;
(3)当圆柱体全部浸没时,烧杯底部受到水的压强增大量为300Pa。
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