第十章 浮力 单元测试卷（试题） 2023-2024学年人教版物理八年级下册

这是一份第十章 浮力 单元测试卷（试题） 2023-2024学年人教版物理八年级下册，共12页。

第十章　浮力 单元测试卷　(满分100分,限时45分钟)一、选择题(每小题3分,共24分)1.下列情境中,没有受到浮力的物体是 (　　) A.遨游的“嫦娥五号”　　　　　B.下潜的“核潜艇” C.航行的“山东舰”　　　　　　D.上升的“飞艇”2.甲、乙、丙、丁是四个体积和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3.《潜艇总动员》中的主人公阿力和贝贝是两个勇敢聪明的实习小潜艇。下列有关他们在营救小伙伴的历险中说法正确的是 (　　)A.当漂浮在水面上寻找敌人时,他们受到水的浮力大于自身的重力B.当快速下潜追击敌人时,他们受到水的浮力逐渐变小,压强逐渐变大C.当悬浮在水中商量对策时,他们受到水的浮力小于自身的重力D.当快速上升(未露出水面)庆祝胜利时,他们受到水的浮力不变,压强逐渐变小4.物理课上,老师将整个橙子放入水中,漂浮在水面上,如图甲。将其切成大小两块,再次投入水中,发现大块仍漂浮,小块缓慢沉入水底,如图乙。下列说法正确的是 (　　)A.整个橙子的密度等于水的密度B.大块橙子受到的浮力大于其重力C.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小D.两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力5.在木棒的一端缠绕一些铜丝制作成简易密度计,将其先后放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖立漂浮在液体中,如图所示。下列说法正确的是 (　　)A.甲烧杯中液体的密度较大B.密度计在甲、乙烧杯中受到的浮力相等C.密度计的密度等于甲烧杯中液体的密度D.密度计底部在甲烧杯中受到的压力大于在乙烧杯中受到的压力6.如图所示,一个边长为10 cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中保持静止状态,其上表面受到液体的压强为400 Pa,下表面受到液体的压强为1 200 Pa。下列说法正确的是(g取10 N/kg) (　　)A.正方体受到的浮力为8 NB.正方体受到的重力为10 NC.正方体上表面所处的深度为4 cmD.液体的密度为1.0×103 kg/m37.如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上的拉力作用下从水中开始竖直向上做匀速直线运动,上升到距离水面有一定高度的位置(不考虑水与空气的阻力)。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象,根据图象信息,下列判断正确的是 (　　)　A.该金属块重力的大小为34 NB.该金属块的密度是5.4×103 kg/m3C.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20 ND.t1~t2时间段内,金属块受到的浮力逐渐增大8.两个相同的容器放在同一水平桌面上,分别装有甲、乙两种密度不同的液体,且ρ甲>ρ乙;两个体积相同的实心小球a和b在甲、乙两种液体中静止时的状态如图所示;两容器内c、d两点到容器底部的距离相等。设小球a和b的密度分别为ρa和ρb,质量分别为ma和mb,受到的浮力分别为Fa和Fb,c、d两处的液体压强分别为pc和pd。下列说法中 (　　)①ρa>ρb　 ②maFb　 ④pc>pdA.只有①③正确　　　　　　B.只有②③正确C.只有①④正确　　　　　　D.只有①③④正确二、填空题(每空2分,共18分)9.某同学利用如图所示的装置来探究浮力的方向。当角α逐渐增大时,悬线与水平面的夹角将　　　　(选填“增大”“不变”或“减小”)。 10.如图所示的热气球,其下方开口处燃烧液化气,随着热气球内部气体温度升高,热气球开始离地,徐徐升空,则气球内的气体密度　　　　,气球所受浮力　　　　(以上两空填“变大”“变小”或“不变”)。体积为620 m3的热气球悬浮在空中时,热气球(包括吊篮)和乘客的总重是　　　　N。(热气球外部空气密度保持1.3 kg/m3不变,g取10 N/kg) 11.如图所示,相同的溢水杯中装满甲、乙两种不同液体。密度为ρ0的小球,静止在甲液体中露出三分之一体积,在乙液体中沉入杯底,溢出液体的质量分别为m1、m2,则甲液体密度为　　　　,乙液体密度为　　　　。(均选用ρ0、m1、m2表示)　12.底面积为300 cm2的圆柱形薄壁容器内装有某种液体,容器上方用一段非弹性细线悬挂着重6 N、底面积为100 cm2的圆柱体A,容器底部有出水口。开始时,A浸在液体中的深度为5 cm,细线刚好伸直,如图所示,则A受到的浮力　　　　(选填“大于”“等于”或“小于”)重力,液体的密度为　　　　　　kg/m3。已知细线能承受的最大拉力为4 N,现使容器中液体缓缓流出,直到细线刚好被拉断为止,从细线刚好伸直到被拉断,容器底受到液体的压强变化了　　　　Pa(保留1位小数)。(g取10 N/kg) 三、实验探究题(13题12分,14题16分,共28分)13.如图是小龙同学探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”的实验过程。　　　(1)如果按照如图甲、乙、丙、丁所示的步骤进行实验,小龙认为在测量　　　　　　　(选填“物体受到的浮力”或“排开液体所受的重力”)时误差较大,从而使F浮　　　　(选填“>”“=”或“<”)G排。为了减小误差,图中最合理操作顺序为　　　　　　　。 (2)图中实验步骤中,弹簧测力计的示数依次为F1、F2、F3、F4,若这些示数之间的关系满足　　　　　　　　　　　　,则可证明:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受重力的大小。 (3)为了更全面地验证阿基米德原理,小龙接下来应该怎么做?　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。 (4)小龙同学将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用一段非弹性细线悬挂着某物体,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图戊所示,在物体刚进入水中到刚好浸没的过程中,电子秤的读数将　　　　(选填“变大”“变小”或“不变”)。 14.利用如图所示的实验装置探究“浮力大小和哪些因素有关”:(1)图中所示四种情况,　　　　(选填“甲”“乙”“丙”或“丁”)图中的金属块所受到的浮力最小。 (2)做丙、丁两次实验,是为了探究浮力大小与　　　　　的关系;做甲、乙两次实验,得出的结论是:在液体密度相同的情况下,　　　　　　　　　越大,物体的浮力越大。 (3)若探究浮力的大小与物体浸没深度的关系,可选用　　　　和　　　　两次实验(均选填“甲”“乙”“丙”或“丁”),可以得到结论:物体在同种液体中受到的浮力大小与物体浸没深度　　　　(选填“有关”或“无关”)。 (4)利用薄铁片继续探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,实验步骤如下:步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力　　　　第二次铁片受到的浮力(选填“大于”“等于”或“小于”); ②由此可得出结论:物体受到的浮力与其形状有关。得出错误结论的原因是:　　　　　　　　　。 四、计算题(15题8分,16题10分,17题12分,共30分)15.如图所示,市面上有一种防溺水手环,将手环系在手臂上,紧急情况下打开手环,手环内气瓶中的CO2会迅速充满气囊,最终使人漂浮于水面。为确保安全,人体浸入水中的体积不能超过人体总体积的五分之四。已知某运动员质量m人=51 kg,平均密度ρ人=1.02×103 kg/m3,水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,忽略手环体积和自重,求:(1)该运动员的重力;(2)当人体浸入水中体积为人体总体积的五分之四时,该运动员在水中受到的浮力;(3)人漂浮时,确保运动员安全的最小气囊体积。16.把棱长为10 cm的正方体物块放入圆柱形容器底部,容器置于水平桌面上,如图甲所示,此时绳子对物体的拉力F恰好等于物体的重力。现缓慢向容器内倒入适量某种液体,测得绳子对物块的拉力F随液体深度h变化的关系如图乙所示,g=10 N/kg。求:　(1)h=5 cm时,物块所受的浮力;(2)倒入容器中的液体的密度;(3)h=12 cm时,容器底部受到液体的压强。17.如图所示,水平放置的平底柱形容器A的底面积为200 cm2。不吸水的正方体木块B重为5 N。(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)求:(1)如图甲,若将木块B放入盛有足量水的A容器中,测量发现木块B静止时有一半露出水面,则木块B受到的浮力是多少?木块B的密度是多少?(2)如图乙,将木块B放在A容器正中央,则木块B对A容器的压强是多少?向容器A中缓慢加水,若使木块B恰好对容器A底部无压力,则应向容器A中至少加入多少kg的水?(3)图丙中,质量体积忽略的细线一端固定在容器A底部,另一端固定在木块B底面中央,且细线的长度L=5 cm。向容器A中缓慢加水,当细线受到的拉力为1 N时,停止加水,此时木块B受到的浮力是多大?将图中与木块B相连的细线剪断,当木块B静止时,容器A底部受到水的压强是多大?答案全解全析1.A　太空中没有空气,故遨游的“嫦娥五号”没有受到浮力;下潜的“核潜艇”、航行的“山东舰”受到水的浮力;上升的“飞艇”,受到空气的浮力,故选A。2.C　4个小球排开水的体积的关系为V甲ρ乙,所以ρa>ρb,故①正确;两球体积相等,所以ma>mb,故②错误;图中b排开液体体积小于a排开液体体积,ρ甲>ρ乙,由F浮=ρ液gV排可知Fa>Fb,故③正确;由图可知c、d两处的深度hc>hd,根据液体压强公式p=ρgh,可得pc>pd,故④正确。9.不变解析　浮力的方向总是竖直向上的,随着角α的改变,悬线与水平面的夹角不会改变(始终为90°)。10.变小　不变　8 060解析　热气球内部气体温度升高,气体体积增大,则气球内的气体密度减小,有一部分气体跑到气球外部,使气球整体重力减小,又因浮力F浮=ρ空气gV排,故浮力不变;气球在空气中所受浮力F浮=ρ空气gV排=1.3 kg/m3×10 N/kg×620 m3=8 060 N;热气球在空气中悬浮,G总=F浮=8 060 N。11.1.5ρ0　m2m1ρ0解析　小球在甲液体中漂浮,根据物体的漂浮条件可知,F浮甲=G球,假设小球的体积为V,则小球排开甲液体的体积V排甲=(1-13)V=23V,根据阿基米德原理可知,F浮甲=ρ甲gV排甲=23ρ甲gV,小球的重力G球=m球g=ρ0gV,即23ρ甲gV=ρ0gV,解得甲液体的密度ρ甲=32ρ0=1.5ρ0;根据阿基米德原理可知,F浮甲=m1g=G球=ρ0gV,则小球的体积V=m1ρ0,由图乙可知,小球在乙液体中沉底,根据阿基米德原理可知,F浮乙=G排乙=ρ乙gV=m2g,则乙液体的密度ρ乙=m2V=m2m1ρ0=m2m1ρ0。12.等于　1.2×103　133.3解析　细线刚好伸直,则圆柱体没有受到绳子的拉力作用,此时圆柱体处于漂浮状态,所以根据物体的漂浮条件可知,A受到的浮力大小等于其重力大小,即F浮=G=6 N;圆柱体排开液体的体积V排=S物h浸=100 cm2×5 cm=500 cm3=5×10-4 m3,液体的密度ρ液=F浮gV排=6N10N/kg×5×10-4m3=1.2×103 kg/m3;细线刚好被拉断时,A受到浮力的减小量等于细线的最大拉力,即ΔF浮=F=4 N,由F浮=ρ液gV排可知圆柱体排开液体体积的减小量ΔV排=ΔF浮ρ液g=4N1.2×103kg/m3×10N/kg=13×10-3 m3,则液面下降的高度Δh=ΔV排S容=13×10-3m3300×10-4m2=190 m,所以容器底受到液体的压强减小量Δp=ρ液gΔh=1.2×103 kg/m3×10 N/kg×190 m≈133.3 Pa。13.(1)排开液体所受的重力　>　丁甲乙丙　(2)F1-F2=F3-F4　(3)换用不同体积的物体和不同密度的液体进行多次实验,收集更多的数据　(4)不变解析　(1)在测量物体排开液体的重力时,先测小桶和水的总重力,再测量空桶的重力时,因空桶内壁会附着一部分水,使弹簧测力计的示数F4偏大,则物体排开液体所受的重力G排=F3-F4偏小;为减小测量误差,合理的实验顺序是丁甲乙丙;(2)物体的重力G=F1,则F浮=F1-F2;G排=F3-F4,若F1-F2=F3-F4,则可证明:浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小,即F浮=G排;(3)为了更全面地验证阿基米德原理,小龙接下来应该换用不同体积的物体和不同密度的液体进行多次实验,收集更多的数据;(4)物体浸入水中前,溢水杯底所受的压力等于水的重力;物体浸入水中后,溢水杯排出水的重力等于物体所受的浮力,物体所受的浮力与物体给水向下的作用力相等,相当于溢水杯中的水对溢水杯底的压力保持不变,所以电子秤的读数不变。14.(1)甲　(2)液体密度　物体排开液体的体积　(3)乙　丙　无关　(4)①小于　②没有控制铁片排开水的体积相同解析　(1)根据称重法测浮力,F浮=G-F示,甲图中弹簧测力计示数最大,故甲图中金属块所受到的浮力最小。(2)丙、丁两次实验物体排开液体的体积一定,液体密度越大,受到的浮力越大,所以是探究浮力大小与液体密度的关系;做甲、乙两次实验,液体密度相同,物体排开液体的体积不同,所以是探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,得出的结论是:在液体密度相同的情况下,物体排开液体的体积越大,物体的浮力越大。(3)探究浮力的大小与物体浸没深度的关系,要控制排开液体的体积相同和液体的密度相同,故选用乙、丙两次实验,物体在同种液体中时,受到的浮力大小与浸没深度无关。(4)①第一次铁片下沉至杯底,受到的浮力小于自身重力;第二次铁片漂浮在水面,受到的浮力等于自身重力;故第一次铁片受到的浮力小于第二次铁片受到的浮力;②研究物体受到的浮力与其形状的关系时,要控制排开液体的体积和液体的密度相同,因没有控制铁片排开水的体积相同,故得出的结论是错误的。15.解析　(1)该运动员的重力为G人=m人g=51 kg×10 N/kg=510 N;(2)人的体积为V人=m人ρ人=51kg1.02×103kg/m3=0.05 m3,当人体浸入水中体积为人体总体积的五分之四时,该运动员在水中受到的浮力为F浮=ρ水gV排=ρ水g×45V人=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×45×0.05 m3=400 N;(3)人漂浮时,受到的浮力为F浮'=G人=510 N,排开水的体积为V排'=F浮'ρ水g=510N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.051 m3;气囊体积为V气囊=V排'-45V人=0.051 m3-45×0.05 m3=0.011 m3。16.解析　(1)没有倒液体时,绳子对物体的拉力F恰好等于物体的重力,由图乙知物体的重力G为80 N。由图乙知在浸没之前,绳子对物体的拉力F与液体深度h之间满足F=kh+b,把(0,80)和(10,40)代入解得b=80 N,k=-4 N/cm,所以F=-4 N/cm·h+80 N,当h=5 cm时,物块所受的拉力为F=-4 N/cm×5 cm+80 N=60 N,物块所受的浮力为F浮=G-F=80 N-60 N=20 N;(2)h=5 cm时,物体排开液体的体积为V排=Sh=(10 cm)2×5 cm=500 cm3=5×10-4 m3,倒入容器中的液体的密度为ρ液=F浮gV排=20N10N/kg×5×10-4m3=4×103 kg/m3;(3)h=12 cm时,容器底部受到液体的压强为p=ρ液gh=4×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=4.8×103 Pa。17.解析　(1)因为木块B漂浮在水中,则木块B受到的浮力为F浮=GB=5 N,此时木块B排开水的体积为V排=F浮ρ水g=5N1.0×103kg/m3×10N/kg=5×10-4 m3,则木块B的体积为:VB=2V排=2×5×10-4 m3=1×10-3 m3,由G=mg=ρVg可知木块B的密度为ρB=GBgVB=5N10N/kg×1×10-3m3=0.5×103 kg/m3;(2)木块B的边长为LB=3VB=31×10-3m3=0.1 m,底面积为SB=LB2=(0.1 m)2=0.01 m2,则木块B对A容器的压强为p=FSB=GBSB=5N0.01m2=500 Pa;向容器A中缓慢加水,若使木块B恰好对容器A底部无压力,此时木块B恰好漂浮,有一半体积浸入水中,则此时加入水的体积为V水=(SA-SB)×12LB=(200×10-4 m2-0.01 m2)×12×0.1 m=5×10-4 m3,则加入水的质量为m水=ρ水V水=1×103 kg/m3×5×10-4 m3=0.5 kg;(3)对木块受力分析,木块受到竖直向上的浮力,竖直向下的重力和细线的拉力,即F浮'=G+F拉=5 N+1 N=6 N;因为F浮=ρ液gV排,所以此时木块浸入水中的体积V排'=F浮'ρ水g=6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10-4 m3;因为V=Sh,所以此时木块浸入水中的深度h=V排'SB=6×10-4m30.01m2=0.06 m=6 cm;此时液面的总高度h总=6 cm+5 cm=11 cm;此时容器中水的体积:V水'=0.02 m2×0.11 m-6×10-4 m3=1.6×10-3 m3;将图中与B相连的细线剪断,当木块静止时,木块恰好处于漂浮状态,即此时木块B受到的浮力为F浮=5 N,木块B排开水的体积为V排=5×10-4 m3;此时水和木块浸入水中的总体积V=V水'+V排=1.6×10-3 m3+5×10-4 m3=2.1×10-3 m3;所以此时的液体的深度h'=VSA=0.0021m3200×10-4m2=0.105 m;此时容器底部受到水的压强是p'=ρ水gh'=1 000 kg/m3×10 N/kg×0.105 m=1 050 Pa。