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中考物理专题训练 考点12:浮力
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一、选择题
1. (桂林市,6,3分)小关与同学们去游游览桂林两江四湖,登上游船后,船会下沉一些,那么( )
A.船的重力将减小
B.水对船的浮力将减小
C.水对船的浮力将增大
D.水对船的浮力将保持不变
【答案】C
【解析】因为船漂浮在湖面上所受浮力等于重力,因为当人登上游船后,船的总重力增大,下沉一些增大排开水的体积,增大所受的浮力,使浮力等于重力而漂浮在水面上,故A、B、D不正确;C正确.
2. (龙东市,9,2分)
【答案】B
【解析】悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,所以悬浮时所受浮力大于漂浮时所受浮力,故A不正确;漂浮时排开海水的体积最小,排开的海水所受重力最小,故B正确;上浮过程中未漏出液面前,所受浮力不变,故C不正确;漂浮时潜水艇底部所在深度最小,所受压强最小,故D不正确.
3. (年黑龙江省齐齐哈尔市,9,2分)
【答案】A
【解析】根据机械能的大小的影响因素、浮力产生的原因、压强的计算公式、物体的浮沉条件和流体的压强与流速的关系的相关知识,结合题意来分析解答;
A.歼—15战机飞离甲板后,由于不断的消耗燃油,所以质量不断减小,故A错误;
B. 战机飞离甲板后,辽宁舰的总重力减小,受到的浮力减小,底部受到的压力减小,压强变小,故B正确;
C.由于辽宁舰的总重力减小,所以辽宁舰所受的浮力变小,故C正确;
D.飞机的升力的产生是因为流体压强与流速的关系,故D正确.
4. (湖南省怀化市,15,3分)
【答案】C
【解析】一支密度计,重力不变,不管在甲还是乙中,都处于漂浮状态,所以浮力都等于重力,因此这两个液体中浮力相等,故AB错误;根据阿基米德原理,,浮力相等,排开甲的液体的体积大于排开乙的体积,故甲液体的密度小于乙液体的密度,即,故选C。
5. (辽宁省抚顺,第11题,3分)
【答案】ACD
【解析】A和B体积相等,由图可知,A排开液体的体积小于B排开液体的体积,两容器中液面相平,说明甲容器中液体的体积大于乙容器中液体的体积,而两种液体质量相等,由可知,甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度,故A正确;两容器中液体深度相同,甲的密度小,由可知,乙容器中液体对容器底部的压强大,故B错误;A在甲中漂浮,则,B在乙中悬浮,则,而,故;又因为,故;容器对桌面的压力等于容器重、液体重和对应的物体重力之和,容器重和液体重相等,可知甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力,故C正确;将物体A分别放到甲、乙两个容器中,静止时都处于漂浮状态,所受浮力等于其重力,因而浮力相等,故D正确。
6.(山东德州,10,3)年4月12日,我国在南海举行海上阅兵。此次阅兵,辽宁舰航母编队精彩亮相,一大批新型潜艇、水面舰艇、作战飞机集中展示。下列说法正确的是( )
A.当辽宁舰航母上舰载飞机起飞后,航空母舰排开水的体积会增大
B.水面舰艇多采用前后编队而非并排行驶,是为避免舰艇相“吸”碰撞
C.潜水艇受到的重力等于其浮力时,潜水艇一定处于漂浮状态
D.战机升空时,机翼下方气流速度较大,气流对机翼下表面的压强较大
【答案】B
【思路分析】(1)知道航母在平静的水面上航行(漂浮),利用漂浮条件确定浮力与总重力的关系;战机在起飞前是停在航母上的,应将其与航母看成一个整体,再根据漂浮的条件,可判断战机起飞前后浮力的变化情况,利用阿基米德原理判断它排开水的体积变化。
(2)流体流速越大,流体产生的压强越小;流体流速越小,压强越大;
(3)物体在液体中的浮沉条件:上浮:F浮>G;悬浮:F浮=G;下沉:F浮<G。
【解题过程】解:A、由于航母在平静的水面航行时,航母处于漂浮,它受到的浮力等于它的总重力;战机从航母上起飞后,航母的总重力减小,
因为漂浮物体的浮力等于自身重力,所以此时航母受到的浮力将减小,因为F浮=ρgV排,则当航空母舰上舰载飞机起飞后,它排开水的体积会减小。故A错误;
B、舰艇并排行驶时,舰艇带动其周围的水随船向前运动,结果使舰艇内侧之间的水流速度大于舰艇外侧的水流速度;因为水的流速越大,压强越小,水的流速越小压强越大,所以舰艇内外测的水存在压强差,水的压强差使两舰艇靠近,进而发生碰撞,为了避免舰艇相“吸”碰撞,故不采用“并排”护航。故B正确;
C、当水舱充水后,潜水艇重等于同体积的水重时,由于潜水艇排开水的体积等于潜水艇体积,所以潜水艇可以悬浮在水中,而不是一定漂浮在水中,故C错误;
D、飞机在空中前进时,机翼上方气流速度较大,气流对机翼的压强小,下方气流速度较小,它对机翼的压强大,这样在机翼的上下表面存在压力差,就产生了向上的升力。故D错误。
故选:B。
7. (山东临沂,14,2) 年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”(如图所示)成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中( )
A.受到的重力小于浮力
B.上、下表面受到的压力差变大
C.受到的压强变大,浮力变大
D.受到的压强变大,浮力不变
【答案】D
【思路分析】物体受到浮力的原因是物体上、下表面受到液体的压力差作用,浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,因此判断浮力的大小,关键判断液体密度和物体排开液体的体积发生怎样的变化。潜水器受到的压强大小与液体的密度和潜水器所处的深度有关,因此判断压强的大小,关键是判断液体密度和潜水器所处深度的变化。
【解题过程】解:潜水器在水面下匀速下潜,此时水的密度不变,潜水器浸没在水中,其排开水的体积不变,但是在水中的深度逐渐增深。根据公式P=ρgh和公式F浮=ρ液gV排可知,潜水器受到的压强增大,浮力不变,即上、下表面受到的压力差不变。故选项A、B、C均错误,D正确。
故选:D。
8. (山东淄博,第15题,2分)
【答案】B
【解析】本题考查浮力相关知识点。A在水中漂浮,ρA<ρ水,B在水中悬浮,ρB=ρ水,即ρA<ρB,又A和B球的体积相同,所以A球质量小于B球质量,即GA<GB,A在水中漂浮,F浮A= GA, B在水中悬浮, F浮B=GB,F浮A<F浮B,故B错误;A正确;A、B球分别是漂浮和悬浮,G球=F浮=G排,两球放入前后两溢水杯中总重力不变,两杯对桌面的压力相同,两杯底面积相同,因此对桌面的压强也相同,故C正确;两球放入水中多余的水流出,两杯深度不变且相同,对杯底的压强相同,故D正确。
9.(四川眉山,7,3) )如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系是ρA>ρB>ρC
C.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
D.容器底部受到水的压强大小关系为P甲>P乙>P丙
【答案】C
【思路分析】(1)由图得出A、B、C三个正方体排开水的体积关系,根据阿基米德原理即可判断物体受到的浮力大小关系;
(2)由图得出A、B、C三个正方体所处的状态,利用浮沉条件判断物体密度与水的密度大小关系;
(3)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开液体的重力;
(4)利用p=ρgh判断容器底受到水的压强关系。
【解题思路】解:由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
A、由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,
根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A错误;
B、由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,
则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,
由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;
由于正方体A、B、C的体积相同,
所以根据ρ==可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
C、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙,故C正确;
D、正方体静止时,三个容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=ρgh可知,容器底受到水的压强关系为p甲=p乙=p丙,故D错误。
故选:C。
10. (天津,13,3) 如图所示,水平地面上放有上下两部分均为柱形的薄壁容器,两部分的横截面积分别为
S1、S2.质量为m的木球通过细线与容器底部相连,细线受到的拉力为T,此时容器中水深为h(水的密度为ρ0)。下列说法正确的是( )
A.木球的密度为ρ0
B.木球的密度为ρ0
C.剪断细线,待木球静止后水对容器底的压力变化量为T
D.剪断细线,待木球静止后水对容器底的压力变化量为T
【答案】AD
【思路分析】(1)木球浸没时,此时受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和绳子的拉力,根据力的平衡条件,利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排和G=mg=ρVg即可求出木块的密度。
(2)剪断细线,木块漂浮,根据漂浮条件求出木球所受浮力的变化量,由于浮力减小,排开水的体积减小,求出水面下降的高度,然后利用F=pS求出压力的变化量。
【解题过程】解:
(1)木球浸没时,其受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和绳子的拉力,
由于木球处于静止状态,受力平衡,根据力的平衡条件可得:
F浮=G+T=mg+T,
木球浸没时,V排=V木,则根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得:
ρ0gV排=mg+T,
由ρ=可得木球的体积:V木=,
所以,ρ0g×=mg+T,
解得ρ木=ρ0;故A正确,B错误;
(2)剪断细线,木块漂浮,F浮′=G=mg,
则待木球静止后浮力变化量为:△F浮=F浮﹣F浮′=mg+T﹣mg=T,
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得水面下降的高度(容器上部的水面下降):
△h===,
则由△p=可得,水对容器底的压力变化量:
△F=△pS2=ρ0g△hS2=ρ0g×S2=T,故C错误,D正确。
故选:AD。
11. (云南省,第6题,3分)
【答案】C
【解析】小石头在水里下沉,说明小石头的密度大于水的密度,故A错误;下沉过程中,小石头在水中的深度变大,由可知,水对小石头的压强变大,故B错误;小石头浸没在水中,排开水的体积等于其自身的体积不变,由阿基米德原理的计算公式可知,小石头受到的浮力不变,故C正确;量筒对桌面的压力等于量筒、小石头和筒内水的总重力,大小不变,故D错误。
12. (浙江湖州,2,3)下列4幅图所呈现的情景中,主要利用了流体力学中“流速越大,压强越小”这一原理的是( )
A.
德清一号卫星升空
B.
C919客机升空
C.
复兴号列车高速行驶
D.
蛟龙号深潜器下潜
【答案】B
【思路分析】明确流体压强与流速的关系:流体流速越快的位置,压强越小,据此结合选项中的描述逐一进行判断。
【解题思路】解:A、德清一号卫星升空,是利用了力的作用的相互性,与流体压强与流速的关系无关。故A不合题意;
B、客机升空利用了“空气流速大的地方,压强小”的原理,故B符合题意;
C、复兴号列车高速行驶,利用使接触面脱离的方法减小了摩擦,与流体压强与流速的关系无关。故C不合题意;
D、蛟龙号深潜器通过改变自身重力实现下潜和上浮,利用物体浮沉条件,故D不合题意。
故选:B。
13. (浙江湖州,4,3) 圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的2种液体中,均处于漂浮状态,如图所示。圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2,则( )
A.ρ1>ρ2 F1>F2 B.ρ1<ρ2 F1<F2 C.ρ1<ρ2 F1=F2 D.ρ1>ρ2 F1=F2
【答案】D
【思路分析】本题考查了物体浮沉条件和液体压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系,根据阿基米德原理判断液体密度关系。
【解题思路】解:
(1)由图可知,圆柱体在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,
由于物体漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,
所以,圆柱体在两液体中所受浮力相等,都等于圆柱体的重力,故AB错误,
(2)由于圆柱体在两液体中所受浮力F1=F2,由图可知:V排甲<V排乙,根据F浮=ρ液gV排得ρ液=可知:ρ1>ρ2 ,故C错误;D正确;
故选:D。
14. (广西玉林,13,3) 如图所示,若“玉林号”导弹护卫舰从大海驶入珠江,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
【答案】C
【思路分析】当护卫舰由大海驶入珠江后,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。
【解题过程】解:当护卫舰从大海驶入珠江后,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;故AB错误;
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,
即:舰体浸入水中的体积变大,舰体下沉一些,故C正确,D错误。
故选:C。
15 (广西玉林,14,3)如图所示,舰载飞机正从“辽宁号”航母上起飞,下列说法中正确的是( )
A.飞机在起飞过程中,惯性将消失
B.飞机在航母甲板上加速飞行时,受平衡力作用
C.飞机飞离航母后,航母始终漂浮,航母所受浮力的大小不变
D.飞机飞行时由于机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,从而获得升力
【答案】D
【思路分析】A、惯性是一切物体所具有的一种特性,在任何时候物体都有惯性;
B、受到平衡力,飞机静止或匀速运动,加速运动,受非平衡力;
C、漂浮物体的浮力始终等于自身重力,判断出重力的变化情况,即可得知浮力如何变化;
D、流体流速越快的位置压强越小,据此来分析飞机起飞时的受力情况。
【解题过程】解:A、物体在任何时候都有惯性,飞机在起飞过程中,惯性不可能消失,故A错误;
B、飞机在航母甲板上加速飞行时,处于非平衡状态,受非平衡力作用,故B错误。
C、航载飞机飞离航母后,航母的总重力减小,航母始终漂浮,浮力等于重力,所以浮力会减小,故C错误;
D、飞机飞行时能获得向上的压强差,是因为机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,上方压强小于下方,从而产生向上的升力,故D正确;
故选:D。
16.(辽宁省辽阳市,第11题,3分)
【答案】ABD
【解析】B静止时漂浮在水面,说明B的密度小于水的密度;根据题意,A在水中静止时将沉入水底,说明A的密度大于水的密度,则A的密度大于B的密度,故A正确;物体B漂浮后,排开水的体积减小,水面下降,所以水对容器底的压强变小,故B正确;桌面受到的压力等于A和B的总重力以及容器和水的总重力之和,是不变的,故C错误;物体B漂浮后,物体A仍然浸没在水中,排开水的体积不变,因而所受浮力不变,故D正确。
17. (四川省德阳市,23,3分)
体积相同的铁球、铝块和木块,浸在液体中的情况如图所示,则比较它们受到的浮力( )
A.铝球受到的浮力最大
B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
【答案】D
【解析】根据阿基米德原理的推导公式F浮=G排=ρ液gV排可知,浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关。
由图可知,铅球、铜块和木块均浸没在同种液体中,
因物体浸没时排开液体的体积相等,
所以,体积相同的铅球、铜块和木块排开液体的体积相等,
由F浮=G排=ρ液gV排可知,它们受到的浮力一样大。
故选:D。
18. (四川遂宁,10,3)如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放人容器中,木块静止时露出液面的体积与浸人液体的体积之比为1:3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示.若将物块B单独放人此液体中,它静止时将( )
A.悬浮 B.漂浮 C.沉底 D.无法判断
【答案】B
【思路分析】本题考查浮力和物体的浮沉条件.由图可知:木块A、木块A和物块B均漂浮在液面上.分析图甲木块A可得:F浮A=GA,分析图乙木块A和物块B可得,F浮=GA+GB,由此可以得出物块B的重力和物体体积的关系为GB= F浮- F浮A=r液gVA-r液gV排A=r液gVA,再计算出将物块B单独浸没在液体中时受到的浮力F浮B=r液gVB=r液gVA,比较F浮B和GB的关系可得F浮B>GB,从而判断出物体B单独放入此液体中时上浮直到漂浮,故B正确.
【解题过程】甲图中,木块A漂浮在液面上,即:
F浮A=GA ……
乙图中,木块A和物块B漂浮在液面上,即:
F浮=GA+GB ……‚
‚- 得:
GB=F浮- F浮A =r液gVA-r液gV排A=r液gVA
若将物块B单独放入此液体中,假如其浸没在液体中,则它所受到的浮力为:
F浮B=r液gVB=r液gVA
因为F浮B>GB,物体B单独放入此液体中时上浮直到漂浮,故B正确.
19.(湖南岳阳,4,3) 对下列生活现象解释正确的是( )
A.
水坝下宽上窄﹣﹣﹣﹣﹣液体压强随深度的增加而减小
B.
伞被“吸”变形﹣﹣﹣﹣﹣流速大的地方压强大
C.
纸片“托”住满杯水﹣﹣﹣﹣﹣水有粘性
D.
木块漂浮﹣﹣﹣﹣﹣﹣漂浮时F浮=G物
【答案】D
【思路分析】本题为力学综合题,考查了学生对压力作用效果的影响因素、液体内部压强的特点、减小压强的方法,虽知识点多、但都属于基础,难度不大。(1)液体内部的压强随深度的增加而增大;
(2)流体压强与流速的关系:流速越大,压强越小;
(3)流速越小,压强越大。大气向各个方向都有压强;
(4)根据物体的漂浮条件即可判断。
【解答过程】解:
A、拦河大坝做成上窄下宽是因为液体压强随深度的增加而增大,故A错误;
B、“伞被“吸”变形”实验可以说明伞上方的空气流速大,压强较小;伞下方的空气流速小,压强大,所以伞面受到一个向上的压强差,伞被向上“吸”。故B错误;
C、根据纸片的受力情况可知,水对纸片产生向下的压强,纸片之所以不会落下,是因为大气对纸片有向上的压强,也就说明大气压的存在,故C错误;
D、木块漂浮时由于处于静止状态,则受到的浮力等于其重力,故D正确。
故选:D。
20. (海南,6,3)如图所示,两只相同的气球,分别充入氢气和空气,充气后体积相同,放飞气球时只有氢气气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空,则下列说法中正确的是( )
A.F氢>F空 B.F氢=F空
C.F氢<F空 D.条件不足,无法比较
【答案】B
【思路分析】已知氢气球和空气球的体积相同,根据公式F浮=ρ空气gV排可求两球所受浮力的大小情况。
【解题过程】解:气球是“浸没”在空气中的,因为体积相同,所以排开空气的体积相同,根据公式F浮=ρ空气gV排可知,两球所受浮力相同。
故选:B。
21. (湖北荆门,7,3)水上救援往往需要打捞沉没的货物,我们将该情景简化为如图所示的物理过程,假设物体浸没在水深h=0.5m的容器底部(非密合),现利用弹簧测力计将物体从水中匀速提出,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测力计示数为3N,当物体全部离开水面后,弹簧测力计示数为5N,已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3.取g=10N/kg。则( )
A.物体在水面下上升的过程中所受浮力逐渐减小
B.物体在容器底部时,受到的浮力为2N
C.物体在容器底部时,水对其底部的压强为5×104Pa
D.物体的密度为1.25×103kg/m3
【答案】D
【思路分析】(1)根据浮力大小的影响因素分析解答;
(2)利用二次称重法求出物体有一半体积露出水面时受到的浮力,则物体在容器底部时,受到的浮力为其2倍;
(3)已知物体在容器底部时水的深度和密度,利用p=ρ水gh计算压强;
(4)根据F浮=ρgV排求出物体在容器底部时排开水的体积,然后利用G=mg和ρ=计算其密度。
【解题过程】解:
A、浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,物体在水面下上升的过程中,水的密度不变,排开水的体积不变,所以所受浮力大小不变。故A错误;
B、由题可知,物体的重力G=5N,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测力计示数F示=3N,
则此时物体受到的浮力F浮=G﹣F示=5N﹣3N=2N,
故物体在容器底部时,受到的浮力为=2F浮=2×2N=4N;故B错误;
C、物体在容器底部时,水对其底部的压强为:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa.故C错误;
D、根据F浮=ρgV排可得,物体的体积:V=V排===4×10﹣4m3,
则物体的密度为ρ=====1.25×103kg/m3.故D正确。
故选:D。
22. (江苏常州,10,2)水平桌面上,甲、乙、丙三个同规格容器内各装有液体,小明将完全相同的三个小球分别放入三个容器内,小球静止时状态如图所示,此时三个容器中的液面相平。三个容器底部受到的液体压强大小关系是
A.p甲 =p乙=p丙 B. p甲>p乙>p丙
C.p甲>p乙=p丙 D.p甲FC
B.将C球截去部分后,剩余部分可能上浮
C.只取出A球,容器中液面的高度降低了
D.三球放入液体前后,液体对容器底部的压强变化了)
【答案】ACD
【解析】本题主要考查压强、浮力、浮沉条件的应用。A漂浮浮力等于重力B悬浮,C沉底则,故A选项正确;C球截取部分后密度保持不变,所以B选项错误;取出A球后排开水的总体积减小,液面降低,故C选项正确;三球放入后液面上升液体对容器底部的压强变大,故D选项正确。
26.(湖北省黄冈市,7题,3分)据史书记载,我国宋朝治平年间,在今陕西境内发生了一次大洪水,洪水将固定浮桥用的八尊沉重的铁牛冲入了河底.当时有一个叫怀丙的人巧妙地将铁牛打捞了起来:把拴在一起的两艘大木船装满沙子,然后用绳索一端系住铁牛,拉紧后另一端拴在船上.把沙子卸入河中,铁牛就被拉起来了.以下判断正确的是 ( )
A.铁牛浸没后,随着深度增加,所受的浮力增大
B.铁牛被冲到河底后,只受到重力和浮力
C.用两艘大木船并装满沙子,是为了减小浮力
D.卸下沙子的过程中,当木船排开水的体积减小时,铁牛就会被拉起
【答案】D
【解析】铁牛浸没在水中后,排开水的体积不再变化,根据阿基米德原理,铁牛所受的浮力大小不变,A错误;
铁牛在河底静止时受到重力、浮力和河底对其支持力的作用,B错误;
用两艘达木船并装满沙子,使得船排开水的体积增大, 所以根据阿基米德原理,是为了增大浮力,C错误;
卸下沙子的过程中,船的自重减小,而船始终漂浮,所以此过程中船排开水的体积不断变小,船身上浮,将铁牛拉起,D正确;故选D.
27.(山东临沂,题号14,分值2分) 年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号” (如图所示)成功首潜。潜水器在水面下匀速下潜过程中( )
A.受到的重力小于浮力
B.上、下表面受到的压力差变大
C.受到的压强变大,浮力变大
D.受到的压强变大,浮力不变
【答案】D
【解析】
A、 潜水器在水面下匀速下潜过程中,属于平衡状态,重力等于浮力,故A错误;
B、潜水器在水面下上、下表面受到的压力差等于浮力,排开水的体积保持不变,由F浮=ρgV排可知,潜艇所受的浮力保持不变,故B错误;
C、潜水器在水面下下潜过程中,所处的深度变大,根据p=ρgh可知,所受的压强在变大,排开水的体积保持不变,由F浮=ρgV排可知,潜艇所受的浮力保持不变,故C错误;
D、潜水器在水面下下潜过程中,所处的深度变大,根据p=ρgh可知,所受的压强在变大,排开水的体积保持不变,由F浮=ρgV排可知,潜艇所受的浮力保持不变,故D正确。
28. (四川达州,8,3分)两个底面积相同形状不同的容器A、B(GA=GB),盛有不同的液体放置在水平桌面上,现将甲、乙两个相同的物块方别放入两容器中,当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示(忽略液体的损失),下列说法正确的是( )
A.甲物块受到的浮力大于乙物块受到的浮力
B.两容器底受到的液体压强相等
C.取出两物块后,B容器底受到液体的压强大于A容器底受到的液体压强相等
D.取出两物块后,B容器对桌面的压强小于A容器对桌面的液体压强
【答案】C
【解析】A.∵物块甲在A容器的液体中悬浮,∴物块甲受到的浮力等于甲的重力,∵物块乙在B容器的液体中漂浮,∴物块乙受到的浮力等于乙的重力,∵甲、乙两物块完全相同,∴甲物块受到的浮力等于乙物块受到的浮力,故A不正确;B. ∵物块甲在A容器的液体中悬浮,∴A容器中液体密度等于甲物块的密度,∵物块乙在B容器的液体中漂浮,∴B容器中液体的密度大于物块乙的密度,∵甲、乙两物块完全相同,∴A容器中液体密度小于B容器中液体密度,根据公式可知,深度相同时,压强与密度成正比,∴甲容器底受到的液体压强小于乙容器底受到液体的压强,故B不正确;C.∵甲排开液体的体积大于乙排开液体的体积,∴物块取出后,A容器中液面高度下降高度大于B容器中液面下降高度,∴两物块取出后A容器中液体深度小于B容器中液体深度,根据公式可知,B容器中液体的深度大于A容器中液体的深度,B容器中液体的密度大于A容器中液体的密度,∴取出物块后,B容器底受到液体的压强大于A容器底受到的液体压强相等,故C正确;D.由图可知,A容器中液体体积小于B容器中液体的体积,∵A容器中液体密度小于B容器中液体的密度,∴A容器中液体质量小于B容器中液体的质量,∴A容器中液体重力小于B容器中液体的重力,∵取出物块后,B容器对桌面的压力大于A容器对桌面的压力,根据公式可知,受力面积相等时,压强与压力成正比,∴取出两物块后,B容器对桌面的压强大于A容器对桌面的液体压强,故D不正确.
29. (四川省广安市,题号9,分值1.5)如图所示,甲、乙两个完全相同的烧杯,放置在同一水平桌面上,杯内盛有密度不同的盐水。将同一小球分别放入两烧杯中,待静止时,两杯盐水液面相平,则( )
A.甲杯盐水的密度小于乙杯盐水的密度
B.盐水对甲杯底的压强小于盐水对乙杯底的压强
C.小球在两杯盐水中的浮力相等
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
【答案】C
【解析】同样的小球在甲、乙两种不同的盐水中漂浮和悬浮时受到的浮力都等于重力,所以小球在两种不同的盐水中受到的浮力相等,选项C正确;甲杯中的小球排开盐水的体积小,所以甲杯盐水的密度大于乙杯中盐水的密度,选项A错误;深度相同,根据,盐水对甲杯底的压强大于盐水对乙杯底的压强,选项B错误;甲容器中盐水的质量大于乙容器中盐水的质量,所以甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强,选项D错误。故选C。
30.(四川省泸州市,题号24,分值2)泸州作为中国历史文化名城和全国旅游城市,有许多让人印象深刻的文化旅游资源。下列对各景点中涉及的物理知识,说法正确的是( )
A.泸县龙脑桥的桥墩可视为柱形结构,当河中水位下降时桥墩受到的浮力变小
B.叙永雪山关山顶的气压高于山脚的气压,山顶水的沸点高于山脚水的沸点
C.在酒城乐园小孩蹦极时弹性绳被拉长的过程中,小孩的惯性逐渐减小
D.汽车沿合江法王寺的盘山公路爬坡时,该车受到的支持力与重力不是一对平衡力
【答案】D
【解析】浸在水中的桥墩不受浮力作用,选项A错误;山顶的气压低于山脚的气压,山顶水的沸点低于山脚水的沸点,选项B错误;小孩在蹦极过程中,惯性不变,选项C错误;汽车在盘山公路上爬坡时,重力和支持力不是一对平衡力,选项D正确。故选D。
31.(四川省内江市,4题,4分)关于浸在水中的物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.物体的密度越大,受到的浮力越大
B.物体没入水中越深,受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大.
D.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
【答案】C
【解析】浮力的大小决定于液体的密度和排开液体的体积,与物体的密度无关,故A项错误;物体没入水中的深度增加,但其排开水的体积始终等于物体自身的体积,故受到的浮力不变,即浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关,故B项错误;水的密度一定,物体排开水的体积越大,受到的浮力越大,故C项正确;漂在水面上的物体未必比沉在水底的物体排开水的体积大,所以漂在水面上的物体不一定比沉在水底的物体受到的浮力大,故D项错误。故选C。
32. (重庆(B卷),8,3分)水平桌面上的薄整圆柱形容器中盛有某种液体,容器底面积为80 cm2,用细线拴着体积为100 cm3的金属球沉入容器底,这时液体深度为10 cm,它对容器底的压力为1.9 N,如图所示.现将金属球从液体中取出,液体对容器底的压强改变了100 Pa,从容器中取出金属球时,表面所沾液体与细线的体积均不计.则下列判断正确的是( )
A.金属球在液体中所受浮力大小为1N
B.容器中液体所受重力大小为6.4N
C.取出金属球后,容器对桌面的压强减小了100Pa
D.金属球的密度为2.7x103 kg/m3
【答案】D
【解析】A.取出金属球后,容器中液面下降的高度:,
根据公式得:,
金属球浸没液体中排开液体的体积:,
金属球在液体中所受浮力:,故A不正确;
B.取出金属球后,容器中液体深度:,
容器中液体的体积:,
液体的质量:,
液体的重力:, 故B不正确;
C.金属球的重力:,
取出金属球后,容器对桌面减小的压强:,
故C不正确;
D.金属球的质量:,
金属球的密度:,故D正确.
33.(四川省南充市,题号10,分值2)如图,在木块上放置一个铁块m1时,木块M刚好浸没于水中(如图甲);当在木块下吊一个铁块m2时,木块也刚好浸没(如图乙),则m1/m2的值为( )
(ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
A.59:69 B.69:79 C.79:89 D.89:99
【答案】B
【解析】甲、乙两种情况,把木块和铁块看做一个整体,都浮在水面上,受到的浮力等于重力,根据物体的漂浮条件,对图甲有:①;②;方程②-①得到:,即:;选项B正确;选项ACD错误。故选B。
34.(江西省,14,3分)如图4所示,在乙调好的天平的两个托盘上放上两个一模一样装满水的桶,其中右桶上飘着一小木块。关于天平会向哪边倾斜的说法中正确的是( )
A.天平不倾斜 B.向左盘倾斜
C.向右盘倾斜 D.无法判断
【答案】A
【解析】根据物体的浮沉条件结合阿基米德原理来分析解答;
由于开始时两桶装满水且两桶完全相同,所以天平平衡,当木块放出一水桶中时,排出的重力为木块受到的浮力,而由于木块漂浮在水面上,所以木块受到的浮力等于木块的重力,所以天平仍平衡,不发生倾斜。
35.(湖北武汉,8,3) 如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N.若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103kg/m3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到的压力等于0.3N
【答案】D
【思路分析】(1)根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论,然后分析答题。根据阿基米德原理和弹簧测力计的示数,利用F浮=G﹣F拉列出方程可求得物体A的体积,然后可求得其密度;
(2)先求出在水中受到的浮力,再根据F浮=G﹣F拉可得A在乙中的拉力;
(3)A在乙中的拉力与丙中比较可得结论;
(4)根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F=G﹣F浮﹣F拉可求。
【解题过程】解:
A、实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,
由F浮=G﹣F拉可得,
F浮=ρ盐水g V排,
物体A全部浸没,所以V排等于V物,则:
ρ盐水gV排=G﹣F拉,
V排=V物=,
将ρ盐水=1.2×103kg/m3、G=4N、F拉=2.8N代入上式可得:
V排=V物=1×10﹣4m3,
物体A的质量m===0.4kg,
物体A的密度ρ===4×103kg/m3,故A错误;
B、物体A在水中受到的浮力,
F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,
在乙中物体A受到的拉力:F=G﹣F浮水=4N﹣1N=3N,故B错误;
C、在实验丙中,弹簧测力计的示数:F丙拉=2.8N,在乙中物体A受到的拉力:F=3N,
弹簧测力计的示数比乙中小:3N﹣2.8N=0.2N,
故C错误;
D、由甲、丙,F浮盐水=G﹣F丙拉=4N﹣2.8N=1.2N,根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F支=G﹣F浮﹣F丁拉=4N﹣1.2N﹣2.5N=0.3N,故压力为0.3N,故D正确。
故选:D。
36.(湖南省常德市,题号6,分值3)在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的烧杯中,它会竖直立在液体中,由观察到的现象可以判断,下列烧杯中的液体密度最大的是( )
【答案】C
【解析】四个选项中,简易密度计都是漂浮状态,受到的浮力都等于密度计自身的重力,排开液体的重力相同(等于浮力),液体的密度越大,排开液体的体积越小;液体的密度越小,排开液体的体积越大。故选C。
二、填空题
1. (广东省,题号14,分值3)我国最新研发的63A式轻型水陆两栖坦克的质量为24t,它在陆地上行驶时与水平地面接触的总面积为8m2,对地面的压强为________Pa;坦克的前部和后部各装有一个浮控箱,当坦克在水面上浮渡时,它受到的浮力时______N,排开水的体积为___________m3.(,g=10N/kg)
【答案】3×104;2.4×105;24。
【解析】对地面的压强:;坦克在水面上浮渡时,受到的浮力等于其重力;排开水的体积:。
2. (桂林市,20,分值)如图所示,一段粗细、质量均匀的蜡块,重为G1,长为L,与一重为G2的铁块通过轻质细绳相连,竖直漂浮在水面上,露出水面的长度为L0 ,则蜡块和铁块所受水的浮力___________,若多次截掉蜡块露出水面的部分,直到蜡块上表面与水面恰好相平,此时蜡块在水中的长度___________ (结果用、、 、、来表示)
【答案】;
【解析】∵蜡块和铁块共同漂浮在水面上,所受浮力等于总重力,∴蜡块和铁块所受水的浮力:;当蜡块和铁块一起竖直漂浮在水面上时,有:①,当蜡块上表面与水面恰好相平时,剩余蜡块和铁块处于悬浮状态,此时有:②,①-②得:,即,∴.
3. (广西柳州,20,2)如图12所示,柱形容器的底面积为400 cm2,边长为10 cm的正方体实心冰块悬浮在油水分层液体中,则冰块浸在水中部分的体积为_ cm3。当冰块完全融化后,油水分界面的高度变化了 _cm。(已知浸在分层液体中的物体受到的浮力大小等于它排开所有液体的总重力,冰=0.9x103 kg/m3, 水=1.0x103 kg/m3,油=0.75x103kg/m3,g取10N/kg。)
【答案】600 2.25
【解析】1、由图可知
2、冰化为水后体积,
油水分界面的高度变化。
4. (贵州省遵义市,28题,4分)
【答案】0.6 600
【解析】武警战士乘坐的冲锋舟漂浮在水面上,所以受到的浮力大小等于冲锋舟和人的总重力,即F浮=G舟+G人=(m舟+m人)g=(540kg+60kg)×10N/kg=6000N,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排,冲锋舟排开水的体积为;满载时冲锋舟受到的浮力为F浮满=ρ水gV排满=1×103kg/m3×10N/kg×1.2m3=1.2×104N,此时最多还能装载的物品总重力为G装=F浮满-G舟-G人=1.2×104N-6000N=6000N,所以还可装载的物品质量为.
5. (龙东市,21,2分)
【答案】;
【解析】航母满载时静止在水面上受到的浮力:;船底受到海水的压强:.
6.(年黑龙江省齐齐哈尔市,20,6分)
【答案】;0.6;
【解析】根据题意分析出当木块放入玻璃杯后,玻璃杯内水的深度,再根据液体压强的计算公式计算出压强;
根据题意分析出木块排开水的体积,根据阿基米德原理计算出浮力,根据物体的浮沉条件计算出物块的重力,最后根据密度的计算公式计算出木块的密度;
由于玻璃杯内装满水,所以放入木块后,有部分水溢出,玻璃杯内水面的深度不变,所以水对杯底部的压强为:,
由题意可知,木块排开水的体积为:,
木块受到的浮力为:,
由于木块漂浮在水面上,所以木块的重力为:,
木块的密度为:。
7. (湖南省衡阳市,题号23,分值4) 我国自行设计和建造的“较龙号”载人潜水器的艇体由双层船壳构成,外层与海水接触,外壳选择了钛合金作主材,潜水器在上浮和下潜时,其体积是一定的,潜水器规格:长8.2m
宽3.0m、高3.4m.该潜水器悬浮在海水中时总质量为22t;2017年6月23日,“蛟龙号”载人潜水器下潜到最深达7062.68m海底,创造了深潜水的世界纪录.在这一深度,海水对潜水器1m2表面产生的压力为7.3×107N.(下列答案用科学计数法表示)
(1)潜水器的外壳选择了钛合金板作主材,这主要是因为这种合金的硬度__________(选填“大”或“小”)
(2)假设海水密度不随深度变化,潜水器在上浮且未浮出水面过程中,受到水的浮力_____
(选填”变小”“不变”或“变大”)
(3)“蛟龙号"悬浮在海水中,所受到的浮力为_________N
(4)“蛟龙号”载人潜水器下潜到7062.68m海底时,海水对其表面的压强为_______Pa
【答案】(1)大;(2)不变;(3)2.2×105;(4)7.3×107。
【解析】(1)潜水器下潜的深度较深,受到压力较大,故需要使用硬度较大的材料,即潜水器的外壳选择了钛合金板作主材,主要是因为这种合金的硬度为钛金属板硬度大;(2)潜水器在上浮且未浮出水面过程中,潜水艇排开海水的体积未变,根据公式可知,受到水的浮力不变;(3)“蛟龙号"悬浮在海水中,所受到的浮力为;(4)“蛟龙号”载人潜水器下潜到7062.68m海底时,海水对其表面的压强为。
8. (湖南省怀化市,26,2分)
【答案】30;0.75×103.
【解析】木球的体积为4dm3,露出水面的体积为总体积的1/4,因此浸没在水中的体积为3dm3,根据阿基米德原理木球受到的浮力为:;由题意知,木球处于漂浮状态,所以浮力等于重力,即F浮=G,,所以。
9.(江苏省扬州市,题号21,分值4)
【答案】小 水的体积 塑料袋内外水面相平 由于塑料袋本身有一定体积
【解析】水袋慢慢浸入水的过程中,水袋排开水的体积增大,水的密度不变,水对物体的浮力增大,重力=拉力+浮力,物体的重力不变,浮力增大,弹簧测力计对物体的拉力减小;当观察到塑料袋内外水面相平的现象时,弹簧测力计的示数是为零,浮力和排开的水重相同,由此验证了阿基米德原理;小华准备将塑料袋装满水做同样的实验,操作时发现,塑料袋尚未完全浸入水中弹簧测力计的示数已为零,这是由于塑料袋本身有一定体积的原故。关键点解读:理解水袋完全浸没时排开水的重力即为水袋的重力。
10. (辽宁省抚顺,第18题,3分)
【答案】变大 不变
【解析】潜水艇由江面逐渐下潜到浸没的过程中,排开水的体积变大,由可知,受到的浮力变大;10m深处水的压强为:;悬浮时,受到的浮力即排开液体所受的重力等于潜水艇自身的重力,大小不变,所以潜水艇从长江潜行台入大海中,排开液体所受的重力不变。
11. (山东德州,18,3) 在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 F乙、两杯液体的密度ρ甲 ρ乙、两个烧杯底部所受液体的压强p甲 p乙(选填”大于”、“小于”或”等于“)
【答案】等于;小于;小于。
【思路分析】两个完全相同的重力相同,放入乙、丙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,再根据液体压强公式判断两个烧杯底部所受液体的压强关系。
【解题过程】解:由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,此时F浮=G,
两个完全相同的重力相同,
所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;
甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,
根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度。
液面高度相同,
根据p=ρgh可知,甲烧杯底部受到的压强小。
故答案为:等于;小于;小于。
12. (山东省烟台市,17,3分)
水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球A、B分别放入两烧杯中,当两球静止时,两液面高度相同,球所处的位置如图12所示。两小球所受浮力的大小关系为FA FB;两小球所排开液体重力的大小关系为GA GB;甲、乙两种液体对烧杯底的压强的大小关系为pA pB。(均选填“>”、“=”或“<”)
【答案】=;=;>。
【解析】(1)A、B是两个完全相同的小球,漂浮和悬浮时受到的浮力都等于重力,由此可知两小球受浮力大小关系;根据阿基米德原理可知排开液体重力的大小关系;
(2)根据漂浮和悬浮时液体密度和球的密度关系,找出两种液体的密度关系,又知道两容器液面等高(深度h相同),利用液体压强公式分析两种液体对容器底压强的大小关系。
由图可知,A球漂浮,B球悬浮,所以根据悬浮和漂浮条件可知两球受到的浮力都等于各自的重力,由于两个小球是相同的,重力相等,所以FA=FB=G。
根据阿基米德原理可知:排开液体重力GA=FA,GB=FB,所以GA=GB;
由于A球漂浮,B球悬浮,根据物体的浮沉条件可知:ρ甲>ρ球,ρ乙=ρ球,
则两种液体的密度大小关系是:ρ甲>ρ乙。
13. (哈尔滨市,40,2分)
【答案】西瓜受到的浮力大于重力;物体排开液体的体积
【解析】∵西瓜浸没在水中上浮,∴西瓜所受的浮力大于重力;捞出西瓜的过程中,西瓜排开水的体积减小,人感觉越来越费力,说明所受浮力减小,由此可以猜想浮力大小与物体排开液体的体积有关.
14. (湖北十堰,15,3) 将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为 N,木块重力为
N,细线对木块的最大拉力为 N.(g取10Nkg)
【答案】15;9;6
【思路分析】(1)根据图象可知木块全部淹没时受到的浮力最大,则根据刚刚漂浮和细线刚好张紧到水直到木块上表面与液面相平时水面升高的高度,求出木块的高度,根据V=Sh求出木块的体积,由于木块刚浸没,则利用F浮=ρ水gV排求出受到的浮力;
(2)根据图象读出木块刚好漂浮时木块底部受到水的压强,利用G=F向上=pS即可求出木块重力;
(3)木块受到的最大浮力与重力之差,即可细线对木块的最大拉力。
【解题过程】解:
(1)根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9cm;由于从9cm到16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22cm;
所以木块的高度:L=9cm+(22cm﹣16cm)=15cm=0.15m;
则木块的体积:V木=S木L=0.01m2×0.15m=1.5×10﹣3m3,
木块全部淹没时受到的浮力最大为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣3m3=15N。
(2)由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa,
则木块的重力与水向上的压力(浮力)平衡,
所以,木块重力:G=F向上=p向上S=900Pa×0.01m2=9N;
(3)直到木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,
由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力为:
F拉=F浮﹣G=15N﹣9N=6N。
故答案为:15;9;6。
15. (湖北咸宁,11,5) 同学们用手边的铅笔可以做很多物理小实验,如图所示。
(1)图甲中铅笔的长度是 cm。
(2)图乙中插入水中的铅笔看起来弯折了,这是光的 现象。
(3)图丙中,用手指分別顶在铅笔的两端时,两只手指的凹陷程度和感觉不同,是由于压力的作用效果与 有关。
(4)将一些细铜丝绕在铅笔下端,制成一个简易密度计,如图丁所示。如将此密度计先后放人水和某液体中,浸入部分长度之比为4:5,则该液体的密度为 kg/m3(细铜丝体积忽略不计)。
【答案】(1)3.00;(2)折射;(3)受力面积;(4)0.8×103
【思路分析】(1)刻度尺的最小刻度值(或叫分度值)为相邻的刻度线表示的长度; 使用刻度尺测量物体长度时,要观察是否从0刻度线量起,起始端没从0开始,要以某一刻度当作“0”刻度,读出末端刻度值,减去前面的刻度即为物体长度,注意刻度尺要估读到分度值的下一位;
(2)光从一种介质斜射入另一种介质时,光的传播方向就会发生偏转,光的折射形成的现象:放在有水的碗中的筷子看起来好像变折了、放大镜、池水看起来变浅等。
(3)从铅笔所处的平衡状态入手,分析两手指的受力大小关系。压力的作用效果与压力和接触面的面积有关;
(4)根据密度计漂浮,浮力等于重力,求出液体密度。
【解题过程】解:由图知:(1)刻度尺的分度值为1mm=0.1cm,铅笔左侧与0刻度线对齐,右侧与3.00cm对齐,所以铅笔的长度为3.00cm;
(2)水中铅笔看起来变弯折,属于光的折射现象,故B错误;
(3)铅笔处于静止状态,受到的两手指的压力是一对平衡力。据题可知,右边手指更疼,这说明压力的作用效果与受力面积有关;
(4)设浸入水中的长度为4h,浸入液体的长度为5h,横截面积为s,根据两次都漂浮,铅笔的重力等于排开液体的重力,
ρ水gV排水=ρ液gV排液,
ρ水g×s×4h=ρ液g×s×5h,
ρ液==×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3。
故答案为:(1)3.00;(2)折射;(3)受力面积;(4)0.8×103。
16.(湖北襄阳,15,1) 将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和洒精中静止(均未接触容器),弹簧测力计两次示数相差0.8N(ρ水=1.0g/cm3,ρ酒精=0.8g/cm3,g=10N/kg),则金属块的体积为 cm3。
【答案】
【思路分析】金属块浸没在液体中受到浮力、重力、拉力作用,其关系是:F浮=G﹣F拉,再结合F浮=ρ液gV排,求出物体体积。
【解题过程】解:金属块浸没在水中时,弹簧测力计的示数F拉1=G﹣F浮1=G﹣ρ水gV排,
金属块浸没在酒精中时,弹簧测力计的示数F拉2=G﹣F浮2=G﹣ρ酒精gV排,
酒精的密度小于水的密度,所以金属块浸没在酒精中时金属块受的浮力较小,弹簧测力计的示数较大,
根据题意可知:F拉2﹣F拉1=0.8N,即(G﹣ρ酒精gV排)﹣(G﹣ρ水gV排)=0.8N,
ρ水gV排﹣ρ酒精gV排=0.8N,
1.0×103kg/m3×10N/kg×V排﹣0.8×103kg/m3×10N/kg×V排=0.8N,
解得:V排=4×10﹣4m3,
金属块完全浸没在液体中,则V金=V排=4×10﹣4m3=400cm3。
故答案为:400。
17. (湖北省宜昌市,题号23,分值2)有一木块的体枳为200cm3,密度为0.8×103kg/m3,把它浸没在水中时,它受到的浮力是____________N;松手后,木块静止时排开水的质量是______kg。(g=10N/kg)
【答案】2;0.16。
【解析】把木块浸没在水中时,排开水的体积等于木块的体积,由阿基米德原理的计算公式,可得受到的浮力为:;木块的密度小于水的密度,松手后,木块静止时处于漂浮状态,排开水的质量等于木块的质量,即:
。
18. (江苏南京,16,4)如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p1和p2,缸对桌面的压强分别为p1′和p2′.两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为:p1 p2,p1′ p2′,F1 F2,若乙图中小玩具鸭的质量为15g,它排开水的体积是 cm3。
【答案】=;=;>;15
【思路分析】(1)知道玻璃缸里装满了水,又知道液体深度相同,根据公式p=ρgh可比较缸底受到水的压强;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,据此可知甲、乙两烧杯对桌面的压力关系,然后比较压强关系;
(3)玩具鸭子漂浮时浮力等于重力,根据图示判断出鸭子排开水体积的大小,于是可根据阿基米德原理比较浮力大小关系;
(4)根据阿基米德原理求出排开水的质量,利用V=即可求出体积。
【解题过程】解:
(1)由图和题意可知,甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水,玩具鸭放入后水的深度h仍然相同,
根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强相等,即:p1=p2;
(2)因甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时,水的质量相等,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等可知,甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等;
由于玩具鸭子漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可知:G物=F浮=G排,即玩具鸭的重力与溢出水的重力相等,所以漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等,由于玻璃缸完全相同(底面积相同),则由p=可知,此时缸对桌面的压强相等,即:p1′=p2′;
(3)甲、乙缸装满了水,玩具鸭子漂浮,根据图示可知,甲缸中鸭子排开水的体积大,
根据阿基米德原理可知,甲缸中鸭子受到的浮力大,即:F1>F2;
(4)若乙图中小玩具鸭的质量为15g,则漂浮条件和阿基米德原理可知:G排=F浮=G物,
即:m排g=m物g,
所以,m排=m物=15g,
由ρ=可得它排开水的体积:
V排===15cm3。
故答案为:=;=;>;15。
19.(江苏省苏州市,题号21,分值2)
【答案】80;。
【解析】128g水和96g酒精的体积分别为:;木块排开水和酒精的体积分别为:可知木块在水中一定漂浮,在酒精中悬浮或下沉;则木块的体积等于它排开酒精的体积80cm3;木块在水中漂浮,所受浮力等于重力,也等于排开水的重力,则木块的质量等于排开水的质量:,木块的密度:。
20. (江苏省苏州市,题号22,分值5)
【答案】(1)小于(低于);(2)小于;(3)不是;(4)强度大、透光性好、硬度大、韧性好。
【解析】(1)由短文知,窑炉将制备玻璃的多种原料在炉内加热到将近1600℃,使原料熔化为一体,可知加入的金属原料的熔点应小于(低于)1600℃;(2)玻璃液浮在锡液表面,可知玻璃液的密度小于锡液的密度;(3)玻璃是非晶体,不是晶体,因为它没有固定的熔化温度;(4)超薄玻璃的优点有:强度大、透光性好、硬度大 韧性好等。
21. (江苏省苏州市,题号28,分值6)
【答案】(1)变大;D;(2)小明; G-F;(3);(4)一直不变。
【解析】(1)根据称重法测浮力,F浮=G-F,测力计的示数逐渐变小,说明浮力大小逐渐变大;在物体没浸没在水中前,浮力随浸入水中的深度增大而增大,因而小明的观点合理;浮力的大小与排开液体的体积成正比,随物体浸入水中体积的增大而增大,因而小华的观点合理,故选D;(2)当物体浸没在液体中时,随着浸入深度的增加,物体所受浮力大小不变,所以小明的观点不具有普遍性;金属块受到的浮力F浮=G-F;(3);(4)从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中,所受浮力先变大后不变,排开水的体积先变大后不变,台秤的示数一直不变。
22. (福建B卷,22,2)如图,薄壁国柱形容器A、B放在水平桌面上,分别盛有不同的液体。A、B的底面积之比SA:SB=2:1,液面的高度之比hA:hB=3:2,液体对两个容器底部的压力大小相等。现将完全相同的两小球分别放入A、B液体未溢出。静止时,A中的小球悬浮,B中的小球 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),A、B容器底部受到液体的压强之比pA:pB=
【答案】漂浮;1:2
【思路分析】(1)已知容器的底面积和液面的高度,利用V=Sh得出液体体积的关系;由于液体对两个容器底部的压力大小相等,根据F=G=mg可得液体的质量相等,然后利用ρ=得出液体的密度关系;由于静止时A中的小球悬浮,然后根据物体的浮沉条件得出B液体的密度与小球的密度关系,即可判断B中的小球浮沉情况;
(2)由A、B容器都是柱状容器,得出底部受到液体的压力,大小关系,利用p=即可求出液体对容器底的压强比值。
【解题过程】解:(1)液体的体积之比为:===,
由于液体对两个容器底部的压力大小相等,则根据F=G=mg可知:mA=mB,
所以液体密度之比为:====;
则ρA=ρB;
由于A中的小球悬浮,根据悬浮条件可知:ρ球=ρA;
所以ρ球<ρB,根据物体的浮沉条件得出B液体的漂浮;
(2)将完全相同的两小球分别放入A、B液体未溢出,则液体对容器底部的压力等于液体的重力和小球的重力之和,
所以液体对容器底部的压力相等;即FA=FB;
根据p=可得:
pA:pB=:=×=1:2。
故选:漂浮;1:2。
23. (广西北部湾,22,3)如图所示,桌子上有一个底面积为2×10﹣2m2、内盛有某液体的圆柱形容器,物块A(不吸液体)漂浮在液面上,则A的密度 (选填“大于”、“小于”“等于”)液体的密度,若A的密度为0.5×103kg/m3,体积为4×10﹣4m3则A的质量为 kg.现用力压A,使其缓慢向下,直到恰好浸没在液体中(液体未溢出),此时液体对容器底部压强增大了80Pa,则该液体的密度为 kg/m3。
【答案】小于;0.2;0.9×103kg/m3
【思路分析】(1)由物块A(不吸液体)漂浮在液面上,根据漂浮时F浮=G,可知A的密度和液体的密度关系;
(2)已知A的密度和体积,利用密度公式变形可求得其质量;
(3)根据求得的A的质量,利用G=mg可求得其重力,根据漂浮时F浮=G,可知其浮力大小,然后利用F浮=ρ液gV排可求得V排表达式,然后求得液面上升的高度△h,根据此时液体对容器底部压强增大了80Pa,利用p=ρg△h可求得该液体的密度。
【解题过程】解:(1)已知物块A(不吸液体)漂浮在液面上,则F浮=G,
即ρ液gV排=ρAgVA,
因为V排<VA,
所以ρ液>ρA;
(2)由ρ=可得,A的质量mA=ρAVA=0.5×103kg/m3×4×10﹣4m3=0.2kg;
(3)物体A漂浮在液面上,则F浮=G,
即ρ液gV排=ρAgVA,
则V排=,
现用力压A,使其缓慢向下,则液面上升的高度△h=VA﹣V排=4×10﹣4m3﹣=4×10﹣4m3﹣=4×10﹣4m3﹣,
此时液体对容器底部压强增大了80Pa,则△p=ρ液g△h,
即80Pa=ρ液×10N/kg×4×10﹣4m3﹣,
解得ρ液=0.9×103kg/m3。
故答案为:小于;0.2;0.9×103kg/m3。
24. (江苏淮安,13,3) 如图所示为我国某新型战略核潜艇。它在水面航行时排水量为9000t,受到的浮力为 N.它在水下下潜过程中,受到的浮力 (选填“增大”、“减小”或“不变”),受到水的压强 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。(g取10N/kg)
【答案】9×107;增大;增大
【思路分析】(1)已知核潜艇的排水量,根据F浮=G排=m排g求出它所受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排和海水密度随深度的变化情况判断浮力的变化;
(3)在核潜艇下潜过程中,所处深度变大、海水的密度不变,由p=ρgh得出海水对它的压强会如何变化情况;
【解题过程】解:
(1)核潜艇在水面航行时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=9×106kg×10N/kg=9×107N;
(2)随着海水深度的增加,单位体积海水的质量变大,即海水的密度增大,根据F浮=G排=ρ液gV排可知,潜水器受到的浮力增大;
(3)根据p=ρgh可知,在核潜艇下潜过程中,所处深度h增大、海水的密度不变,所以海水对它的压强增大。
故答案为:9×107;增大;增大。
25. (江苏泰州,15,3)把重10N,密度为0.9×103kg/m3的实心物体投入水中。当物体静止时,物体处于 (漂浮/悬浮/沉底)状态,物体所受浮力为 N,排开水的体积是
m3.(g取10N/kg)
【答案】漂浮;10;1×10﹣3
【思路分析】(1)利用物体的浮沉条件判定:实心物体密度小于水的密度,故物体漂浮在水面上;
(2)物体漂浮在水面上,浮力等于物体重力;
(3)利用阿基米德原理可知物体排开水的体积。
【解题过程】解:
(1)因为ρ物=0.9×103kg/m3<ρ水,
所以物体静止时,物体漂浮;
(2)因为物体漂浮,
所以F浮=G物=10N;
(3)因为F浮=G排=ρ水gV排,
所以V排===1×10﹣3m3。
故答案为:漂浮;10;1×10﹣3。
26.(四川成都,21,4)我国第二艘航空母舰己于年5月13日开始出海试航,将来可增加我国海军实力。如图所示,辽宁号航空母舰训练过程中,舰载飞机飞离航母,与飞离前相比,母舰会 (选填“上浮一些”、“下沉一些”或“保持不变”)。舰载机起飞时,机翼上表面空气流动速度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)下表面空气流动速度。
【答案】上浮一些;大于
【思路分析】(1)航母上的舰载机飞离后,航母自重减小,因航母仍漂浮,根据漂浮条件F浮=G判断浮力的变化;根据阿基米德原理F浮=ρgV排判断航母上浮还是下沉。
(2)比较相同时间内气流通过的路程得出机翼上下表面空气流动速度的大小。
【解题过程】解:(1)航母始终漂浮于水面上,由漂浮条件可知,浮力等于重力,即F浮=G,当舰载飞机飞离航母后,航母的重力G减小,因航母仍处于漂浮状态,故所受浮力F浮要减小;因浮力减小,由阿基米德原理F浮=ρgV排可知,排开水的体积减小,航母将上浮一些。
(2)由于机翼都做成上凸下平的形状,同一股气流在相同的时间内,通过机翼的上方和下方,上方气流通过时经过的路程大,速度大;下方气流通过时经过的路程小,速度小。
故答案为:上浮一些;大于。
27. (贵州黔三州,9,3) 2017年5月30日,“蛟龙”号载人潜水器在世界最深处的马里亚纳海沟下潜,最大潜深6699米。在同一深度,液体向各个方向的压强大小 (选填“相同”或“不同”),潜水器在海面下下潜过程中浮力 (选填“变大”、“不变”或“变小”),下潜到水下6000m时,受到海水的压强为 Pa(海水密度取1.0×103kg/m3)。
【答案】相同;不变;6×107。
【思路分析】考查了学生对液体压强的特点、影响浮力的因素的了解及计算公式的掌握和运用,因条件已给出,难度不大。(1)液体压强的特点:由于液体受到重力作用,且具有流动性,所以液体对容器底和容器侧壁有压强;液体内部向各个方向都有压强;同一深度,液体向各个方向的压强相等;液体的压强随深度的增加而增大;不同液体的压强还跟密度有关;
(2)据阿基米德原理分析潜艇下潜的过程即可判断其浮力的变化;
(3)已知海水的密度和潜水器下潜到的深度,利用P=ρgh计算受到的海水压强。
【解题过程】解:
(1)在同一深度,液体向各个方向的压强大小相同;
(2)据阿基米德原理F浮=G排=ρgV排可知,当其在海面下下潜过程中,液体的密度不变,排开液体的体积不变,故其在水中所受浮力不变;
(3)潜水器下潜到6000m处受到的压强为:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×6000m=6×107Pa。
故答案为:相同;不变;6×107。
28. (江苏连云港,16,3分)如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力 小球所受的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。剪断绳子后,小球上升过程中所受浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),水对烧杯底部的压强 。
【答案】大于 变小 变小
【解析】本题主要考查液体压强、浮力、对物体受力分析,此时小球受向上的浮力和向下的重力、绳子的拉力,向上的浮力大小等于向下拉力+重力,故浮力大于重力。绳子剪断后小球露出水面排开液体体积减小,有浮力公式可知浮力变小,小球露出水面后液面下降,有压强公式可知液体对烧杯底部压强变小。
29.(江苏省盐城市,题号15,分值3)年5月13日,载有舰载机的中国首艘国产航母进行海试,我们看到航母甲板上,黄色的线,是因为线 ▲ 黄光。航母在海面上航行时,所受浮力 ▲ (大于/等于/小于)重力,舰载机从航母上起飞时,以航母为参照物,舰载机是 ▲ 的。
【答案】反射;等于;运动。
【解析】我们能够看到本身不发光的物体,是因为光的反射,看到的黄线,是因为线反射黄光;漂浮在水面上的物体受到的浮力等于它的重力,所以航母在海面上航行时,所受浮力等于重力,舰载机从航母起飞时,以航母为参照物,舰载机是运动的。
30. (重庆(B卷),12,2分)如图甲所示底面积为100cm2的圆柱形容器中装满了水,底部中央固定有一根体积不计沿竖直方向的细杆,细杆的上端连接着密度为0.6g/cm3的圆柱体A,容器的底部安装有阀门.现打开阀门控制水以50cm3/s流出,同时开始计时,水对容器底部的压力随时间变化的规律如图乙所示.则阀门未打开前水对容器底部的压强为__________ Pa,当t=52s时,细杆对物体的作用力大小为________N.
源~:zzst^ep.&*com@]
【答案】5000;0.8
【解析】(1)由乙图可知,阀门未打开前,水对容器底部的压力:,阀门未打开前水对容器底部的压强:;
(2)当水对容器底的压力时,水对容器底的压强:,
此时容器中水的深度:,
当水对容器底的压力时,水对容器底的压强:,
此时容器中水的深度:,
圆柱体A的高度:,
容器中水面从A的上端下降到下端所用时间:,
水面从A的上端下降到下端流出水的体积:,
∵,∴,
当t=52s时,水面从A上表面下降到52s所用时间:,
水流出的体积:,
液面从A上表面下降的高度:,
A排开水的体积:,
A受到的浮力:,
A的体积:,
A的重力:,
∵,A对杆产生向下的压力,∴细杆对物体的作用力:.
31. (四川省泸州市,题号33,分值3)
【答案】7×108;1.1×105;7×103。
【解析】根据物体的漂浮条件,该航母满载时受到的浮力等于它的重力,即:;
根据液体的压强公式,最低处受到海水的压强为:
;
某架直升机飞离该航母后,航母排开海水的体积的减小的重力就是该直升机的重力,即:
;该直升机的质量为:
32.(山东省菏泽市,18,2分)年5月14日早晨7时左右,川航A319飞机,在一万米高空飞经成都空管区域时,该飞机驾驶舱右座前风挡玻璃突然破裂并脱落,造成飞机客舱失压,副驾驶半个身体被“吸”出窗外,飞机紧急迫降。一万米高空的气压约为1标准大气压的0.3倍,机舱内气压约为1标准大气压().那么,面积约为0.5m2的飞机挡玻璃受到舱内外压力差是 N.副驾驶半个身体被“吸”出窗外的原因是 。
【答案】 (1). 3.535×104 (2). 副驾驶受到由舱内向舱外较大的压力差或舱外空气流速大压强小,舱内空气流速慢且压强大
【思路分析】(1)根据压强的计算公式,结合题意计算出压力差;
(2)根据流体的压强与流速的关系,结合题意来分析解答。
【解题过程】
根据求面积约为0.5m2的飞机风挡玻璃受到舱内外压力差为:
;
副驾驶半个身体被“吸”出窗外的原因有二:
一是通过上面的求解知,窗内外存在巨大的大气压强差,在此压强差的作用下,机舱内的物体会受到向外的压力;
二是机窗外面相对的空气流速很快,而机舱内空气流速慢,因为流体流速越大,压强越小,舱内空气流速慢,压强小,所以进一步增大了压强差,将副驾驶半个身体被“吸”出窗外。
33.(四川省攀枝花市,题号22,分值2)将一合金块轻轻是放入盛满水的溢水杯中,当其静止后有72g水溢出,再将其捞出擦干后轻轻放入盛满酒精的溢水杯中,当其静止后有64g酒精溢出,则合金块在酒精中受到的浮力为 N,合金块的密度为 kg/m3.(ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】0.64;0.9×103kg/m3。
【解析】该物块放在水中时,受到的浮力:F浮=G排=m水g=72×10-3kg×10N/kg=0.72N;该物块放在酒精中时,受到的浮力:F浮′=G排′=m酒精g=64×10-3kg×10N/kg=0.64N;由以上可知,物体在酒精中受到的浮力小于在水中所受的浮力,而物块的重力不变,所以,物块放入酒精中是下沉的,则物体的体积:V=V排酒精==8×10-5m3,排开水的体积:V排水==7.2×10-5m3,因为同一物体排开水的体积小于排开酒精的体积,所以,物体在水中漂浮,则物体受到的重力等于浮力,即G=F浮=0.72N,则物体的密度为:。关键点解读:判断出物体在水和酒精中的状态。
34.(湖北武汉,14,3) 今年3月,武船集团打造的世界上最大的矿砂船圆满完工。这艘矿砂船的排水量为40万吨,它在海水中满载航行时,船及所装货物总重G为 N,所受浮力F浮 (选填“大于”“等于”或“小于”)G,它由密度较小的水域驶向密度较大的水域时,船身会 。
【答案】4×109;等于;上浮
【解析】(1)由阿基米德原理可得,矿砂船满载航行时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=40×104×103kg×10N/kg=4×109N;
因为矿砂船在海水中漂浮,
所以,船及所装货物总重:G=F浮=4×109N;
(2)矿砂船由密度较小的水域驶向密度较大的水域时,仍处于漂浮状态,所以受浮力不变;
由F浮=ρ液gV排可知排开水的体积变小,则船身将上浮一些。
35.(湖南省常德市,题号20,分值4)弹簧测力计下挂着一重为10N的实心小球,小球浸没在水中并静止时,弹簧测力计示数为6N,此时小球受到的浮力是 N,其密度是 kg/m3。
【答案】4
【解析】因为小球浸没在水中并静止,所以,则。因为,所以。
36.(山东省菏泽市,17,1分)年5月13日早晨7时,中国首艘国产航母驶离码头进行海试,若该航母排开海水的体积为7×104m3(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg),它所受的浮力是__________N.
【答案】7.2×108
【思路分析】根据阿基米德原理的计算公式,结合题意计算出浮力。
【解题过程】
根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体的重,利用公式:求浮力为:
。
三、解答题
1. (北京,31,3)如图21所示,将一个小球浸没在水中由静止释放,请根据小球的受力情况分析其可能出现的运动情况。(可画受力示意图辅助说明)
【思路分析】浸没在水中的小球受向上的浮力,和向下的重力依据重力与浮力的关系,可以判断出现的运动情况。
【解题过程】当浮力大于重力时小球向上运动最终漂浮;当浮力等于重力时小球悬浮;当浮力小于重力时小球向下运动,最终沉在底部。
2. (安顺市,18,7分)
【答案】(1)10N;(2)2000Pa;(3)2.5N
【思路分析】根据木块漂浮在水面上,所受浮力等于重力,求出木块漂浮时所受浮力大小;(2)根据公式,求出木块下表面受到水的压强;(3)根据公式,求出木块漂浮在液面上时,排开水的体积,从而求出木块体积,进一步求出木块浸没在水中时所受浮力,加在木块上的压力等于浸没时的木块所受浮力与重力之差.
【解题过程】(1)由图可知,木块漂浮在水面上,所受浮力等于重力,
∴木块所受到的浮力:;
(2)木块下表面受到水的压强:;
(3)当木块漂浮在水面上时,排开水的体积:,
木块的体积:,
木块浸没在水中时,排开水的体积:,
木块浸没在水中时,所受浮力:,
要使木块浸没在水中,需要加的压力:.
3. (湖北省黄石市,题号33,分值10)
【答案】(1)0.6×103kg/m3;200pa;(2)0.15J;50Pa.
【解析】
4. (湖南娄底,23,12)如图1所示,置于水平地面的薄壁容器上面部分为正方体形状,边长l1=4cm,下面部分也为正方体形状,边长l2=6cm,容器总质量m1=50g,容器内用细线悬挂的物体为不吸水的实心长方体,底面积S物=9cm2,下表面与容器底面距离l3=2cm,上表面与容器口距离l4=1cm,物体质量m2=56.7g。现往容器内加水,设水的质量为M,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)当M=58g时,水面还没有到达物体的下表面,求此时容器对水平地面的压强;
(2)实心长方体的密度;
(3)往容器内加入多少体积水时,细线的拉力刚好为零,此时实心长方体刚要开始上浮;
(4)当0≤M≤180g时,在图2中作出F﹣M图象(不要求写出F和M的关系式)。
【思路分析】此题考查密度、压强、重力、浮力。弄清楚物体在水中所占的体积是解决此题的关键。
(1)当水面还没有到达物体的下表面时,此时水可看做是柱体,此时容器对水平地面的压力等于M和容器的总重力,再根据p=可求此时容器对水平地面的压强。
(2)根据题意求出物体的高度,求出其体积,根据ρ=求出长方体的密度;
(3)细线的拉力刚好为零,即浮力等于重力,根据F浮=ρ水gV排求出V排,再求出物体浸入水中的深度,进而求出水的体积;
(4)根据公式p=ρgh求出当水面恰好达到物体下表面时,水对容器底的压力,即水的重力;
再求出注入180g水时,水面的深度,根据F=pS=ρghS求出水对容器底的压力,再画出图象即可。
【解题过程】(1)当M=58g时,水面还没有到达物体的下表面,此时水可看做是柱体,此时容器对水平地面的压力
F=G=(M+m1)g=(0.058kg+0.05kg)×10N/kg=1.08N
容器的底面积S1=6cm×6cm=36cm2=3.6×10﹣3m2
此时容器对水平地面的压强p===300Pa
(2)物体高度h=(4cm+6cm)﹣1cm﹣2cm=7cm
物体体积V=Sh=9cm2×7cm=63cm3
物体密度ρ===0.9g/cm3=0.9×103kg/m3
(2) 细线的拉力刚好为零时,物体受到的浮力
F浮=G=m2g=0.0567kg×10N/kg=0.567N
由F浮=ρ水gV排得物体浸入水中的体积:
V排===5.67×10﹣5m3=56.7cm3
物体浸在水中的高度:
h浸===6.3cm
物体浸入下方正方体容器中的深度l5=l2﹣l3=6cm﹣2cm=4cm,
物体浸入上方正方体容器中的深度l6=l浸﹣l5=6.3cm﹣4cm=2.3cm,
容器中水的体积V=V3+V5+V6=S1l3+(S1﹣S物)l5+(S2﹣S物)l6=36cm2×2cm+(36cm2﹣9cm2)×4cm+(16cm2﹣9cm2)×2.3cm=196.1cm3;
(4)当水面恰好达到物体下表面时,水的体积V=6cm×6cm×2cm=72cm3
水的质量m=ρV=1×103kg/m3×7.2×10﹣5m3=7.2×10﹣2kg
当水的质量0g<M≤72g时,液体对容器底的压力等于水的重力F=G=mg=7.2×10﹣2kg×10N/kg=72×10﹣2N,是一个正比例函数,做出图象;
当注入180cm3的水时,根据上面第二问中的计算可知,此时恰好把下面的正方体注满水,此时水的深度为6cm,
此时水对容器底的压力F′=pS=ρghS=1×103kg/m3×10N/kg×0.06m×3.6×10﹣3m2=216×10﹣2N。
当水的质量72g<M≤180g时,关系式F′=pS=ρghS=ρgh(S水+S物)=m水g+ρghS物,它是一个一次函数,图象是一条直线。
故图如下所示:
答:(1)容器对水平地面的压强300Pa;
(2)实心长方体的密度0.9×103kg/m3;
(3)往容器内加入196.1cm3体积的水时,细线的拉力刚好为零,此时实心长方体刚要开始上浮;
(4)当0≤M≤180g时,在图2中作出F﹣M图象如上图。
5. (山东青岛,33,6)重为2N、底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器,盛水后放在水平桌面上。将体积分别为200cm3的木球和25cm3的塑料球用轻质细绳相连放入水中,静止时木球露出水面的体积为它自身体积的,此时容器中水的深度为20cm,如图甲所示;当把细绳剪断后,静止时木球露出水面的体积是它自身体积的,塑料球沉到容器底,如图乙所示。
(1)图甲中,水对容器底的压强是多少?
(2)图乙中,容器底对塑料球的支持力是多少?
(3)图乙中,容器对水平桌面的压强是多少?
【思路分析】(1)图甲中,知道水深和水的密度,利用p=ρgh求水对容器底的压强;
(2)由题知,当把细绳剪断后,静止时木球露出水面的体积是它自身体积的,利用F浮=G求木球的密度,利用G=mg=ρVg求木球重力;
在图甲中,求出两球排开水的体积,由于木球和塑料球漂浮,受到的总浮力等于两球总重力,据此求塑料球的重力,利用阿基米德原理求塑料球在水中受到的浮力;图乙中,容器底对塑料球的支持力等于塑料球的重力减去浮力;
(3)在图甲中,两球漂浮,两球的总质量等于排开水的质量,利用m=Sh求水的总质量,利用G=mg求水重力,在图乙中,容器对桌面的压力等于水、两球、容器的总重力,知道受力面积,利用p=求容器对桌面的压强。
【解题过程】解:
(1)图甲中,水对容器底的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)由题知,当把细绳剪断后,静止时木球露出水面的体积是它自身体积的,
即V排=V木,
因为F浮=G,即ρ水V排g=ρ木Vg,ρ水Vg=ρ木V木g,
所以ρ木=ρ水=×1×103kg/m3=0.5×103kg/m3,
木球重力:
G木=m木g=ρ木V木g=0.5×103kg/m3×10N/kg×200×10﹣6m3=1N,
图甲中,
两球排开水的体积V排′=(1﹣)V木+V塑=×200×10﹣6m3+25×10﹣6m3=150×10﹣6m3=1.5×10﹣4m3,
因为木球和塑料球漂浮,所以F浮′=G木+G塑,
ρ水V排′g=1N+G塑,
1×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣4m3=1N+G塑,
则塑料球的重力:
G塑=0.5N,
塑料球在水中受到的浮力:
F浮塑=ρ水V排塑g=1×103kg/m3×10N/kg×25×10﹣6m3=0.25N,
图乙中,容器底对塑料球的支持力:
F支=G塑﹣F浮塑=0.5N﹣0.25N=0.25N;
(3)在图甲中,两球漂浮,两球的总质量等于排开水的质量,
则水的总质量:
m水=ρ水V水=1×103kg/m3×100×10﹣4m2×0.2m=2kg,
水重力:
G水=m水g=2kg×10N/kg=20N,
在图乙中,水、两球、容器的总重力:
G总=G水+G球+G容器=20N+1N+0.5N+2N=23.5N,
容器对桌面的压力:
F=G总=23.5N,
受力面积S=100×10﹣4m2,
容器对桌面的压强:
p′===2350Pa。
答:(1)图甲中,水对容器底的压强是2000Pa;
(2)图乙中,容器底对塑料球的支持力是0.25N;
(3)图乙中,容器对水平桌面的压强是2350Pa。
6.(山东泰安,24,6) 用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3.求:
(1)物块受到的重力;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力;
(3)物块的密度。
【思路分析】(1)测力计可以直接测量物体的重力;
(2)根据F=G﹣F得出所受浮力的大小;
(3)根据阿基米德原理求出物体的体积;根据密度公式求出密度。
【解题过程】解:(1)由图可知,物体浸入水中时测力计示数为18N,故物体的重力为G=18N;
(2)物体全部浸入水中时,测力计的示数为F=10N,则在水中受到的浮力为F浮=G﹣F=18N﹣10N=8N,
(3)由F浮=ρ液gV排得,物体的体积为:V=V排=,
物体的重力为G,质量为m=,
则物体的密度为:ρ===ρ水=×1.0×103kg/m3=2.25×103kg/m3。
答:(1)物块受到的重力为18N;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力为8N;
(3)物块的密度为2.25×103kg/m3。
7. (浙江杭州,14,6) “蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30米3,空载时质量约为22吨,最大荷载240千克。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水?(海水密度取1.0×103千克/米3,g取10牛/千克)
【思路分析】本题考查了重力公式、物体的沉浮条件、阿基米德原理的应用,要求认真审题灵活应用相关公式。(1)蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件即可求出浮力;
(2)已知潜艇的总体积,根据浮力公式从而求出浮力,根据满载时需要下沉时潜水器的总重力,然后求出需要注入的海水重力,利用G=mg=ρgV求出水的体积。
【解题过程】解:
(1)蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知潜艇受到浮力:
F浮=G空载=m空载g=22×103kg×10N/kg=2.2×105N;
(2)满载时需要下沉时潜水器排开海水的体积V排=V船=30m3,
此时F浮′=ρ海gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N,
满载总重力G满=m满g=(22×103kg+240kg)×10N/kg=2.224×105N,
G注水=F浮′﹣G满=3×105N﹣2.224×105N=7.76×104N,
则由G=mg=ρgV可得注入水的体积:
V注入===7.76m3。
答:(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为2.2×105N;
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,至少注入7.76m3的水。
8. (湖北咸宁,23,7) 小宇给家里楼顶的水箱制作了一个自动加水装置,初步设计如图所示,将两个完全相同的实心圆柱体A、B通过细线与一压力传感开关相连,吊在水平放置的圆柱形水箱中,已知每个圆柱体重为6N,底面积为50cm2.当水箱储水深度降到10cm,圆柱体B一半浸在水中时,压力传感开关所受拉力达到10N,其闭合开始加水。(细线质量与体积均忽略不计)请求:
(1)刚开始加水时,水箱底部所受水的压强。
(2)圆柱体的密度。
(3)当水箱储水深度达到1.5m时,压力传感开关所受拉力为5N,其断开停止加水,求应设计A、B间细线的长度。
【思路分析】(1)知道水的深度,根据p=ρ水gh求出水箱底部所受水的压强;
(2)根据题意求出圆柱体B受的浮力,再根据F浮=ρ水gV排求出圆柱体B浸在水中的体积,进而求出圆柱体B的体积,再根据G=mg=ρgV求出圆柱体的密度;
(3)当水箱储水深度达到1.5m时,压力传感开关所受拉力为5N,求出此时AB受到的浮力,进而求出AB浸在水中的体积,再求出浸入水中的深度,再求出AB浸入水中增加的深度,进而求出A、B间细线的长度。
【解题过程】解:(1)刚开始加水时,水的深度h=10cm=0.1m,
水箱底部所受水的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
(2)圆柱体B一半浸在水中时,压力传感开关所受拉力达到10N,
把2个圆柱体看作一个整体,受向上的浮力、向上的拉力和向下的总重力,
由力的平衡条件可得:F浮+F拉=G,
此时圆柱体B受的浮力:
F浮=G﹣F拉=2×6N﹣10N=2N,
由F浮=ρ水gV排得,圆柱体B浸在水中的体积:
V排===2×10﹣4m3,
由题知,此时圆柱体B一半浸在水中,
则圆柱体B的体积:V=2V排=2×2×10﹣4m3=4×10﹣4m3,
由G=mg=ρgV得,圆柱体密度:
ρ===1.5×103kg/m3;
(3)当水箱储水深度达到h2=1.5m时,压力传感开关所受拉力为5N,
此时AB受到的总浮力:
F浮′=G﹣F拉′=2×6N﹣5N=7N,
由F浮=ρ水gV排得,AB浸入水中的总体积:
V排′===7×10﹣4m3,
圆柱体的底面积为50cm2=5×10﹣3m2,
AB浸入水中的总深度:
hAB===0.14m,
当水深为h1=10cm时,B浸入水中的深度:
hB===0.04m,
则AB浸入水中增加的深度:
△h=hAB﹣hB=0.14m﹣0.04m=0.1m,
AB间细线的长度:
h=h2﹣h1﹣△h=1.5m﹣0.1m﹣0.1m=1.3m。
答:(1)刚开始加水时,水箱底部所受水的压强1×103Pa;
(2)圆柱体的密度1.5×103kg/m3;
(3)A、B间细线的长度1.3m。
9.(湖北襄阳,24,5) 一个圆柱形杯身的杯子,装12cm高的水密封后(杯子厚度忽略不计)放在水平桌面上,如图甲所示。再将杯子分别倒置在盛有水和某种液体的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图乙和图丙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)图甲中杯底受到水的压强
(2)图丙中某种液体的密度
(3)如果杯子自身质量为80g,则杯内水的质量。
【思路分析】(1)根据p=ρ水gh求出杯底受到水的压强;
(2)根据杯子在水中和在图丙的液体中受的浮力相等列出等式,解出液体密度;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,据此列出等式,解出杯子底面积,再根据G=mg=ρgV求出水的质量。
【解题过程】解:(1)图甲中杯底受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(2)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在液体中受的浮力相等,
F浮水=F浮液,
ρ水gV排=ρ液gV排′,
ρ水gS(h1+h2)=ρ液gS(h1+h3),
图中h1=0.12m,h2=0.04m,h3=0.08m,
解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,
G杯=m杯g=0.08kg×10N/kg=0.8N,
F浮水=G杯+G水,
ρ水gS(h1+h2)=G杯+ρ水gSh1,
ρ水gSh2=G杯,
杯子底面积S===2×10﹣3m2,
由ρ=得:
杯内水的质量:
m水=ρ水V水=ρ水Sh1=1.0×103kg/m3×2×10﹣3m2×0.12m=0.24kg。
答:(1)图甲中杯底受到水的压强1200Pa;
(2)图丙中某种液体的密度0.8×103kg/m3;
(3)杯内水的质量0.24kg。
10. (湖北省孝感市,题号14,分值6)
【答案】(1)4h(2)(3)。
【解析】(1)航行60km需要的时间为
(2)满载时受到浮力等于排开液体的重力
=
(3)水面下深3m处船体受到压强
11. (江苏省徐州市,第39题,8分) 39.阅读短文,回答文后的问题.
浮子流量计
气体的流量一般指单位时间内流过通气管道的气体体积,流量等于气体的流速和通道横截面积的乘积.生活生产中经常要对气体的流量进行控制,例如医院给病人输氧时,用阀门控制氧气瓶输出氧气的流量,在管道中接入流量计,可以反映流量的大小.
浮子流量计是一种常用的流量计.其结构如图所示,一个上粗下细的锥形管,管内倒放着一个铝制的圆锥体浮子.工作时,气体从锥形管下端流入,向上冲击浮子,然后流过圆锥体浮子底面与锥形管之间的环形空隙,从上端流出.如果浮子受到气流的冲力大,就会向上移动,环形空隙加大,气体流速变小,对浮子的冲力就会变小,这样浮子最终稳定在某一位置,这个位置的高低就反映了气体流量的大小.
(1)浮子流量计使用时,锥形管应处于( ▲ )
A.水平方向 B.竖直方向 C.斜向上 D.斜向下
(2)浮子所受气体浮力很小,可以忽略.当浮子稳定在某一位置时,气流对浮子的冲力和浮子重力的关系是 ▲ .
(3)对于某个制成的浮子流量计,浮子和锥形管之间的环形空隙的面积和浮子高度成正比,比例系数为k1;气流对浮子的冲力和流速成正比,比例系数为k2;浮子的质量为m.当浮子稳定在高度h时,气体流量Q的表达式为Q = ▲ .
(4)浮子流量计能反映的最大流量是有限的,如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量,请你提出一条可行的改进措施: ▲ ▲ .
【答案】(1)B (2)二力平衡 (3) (4)用密度更大的材料制作浮子
【解析】(1)浮子流量计使用时,气体从锥形管下端流入,向上冲击浮子,然后流过圆锥体浮子底面与锥形管之间的环形空隙,从上端流出,所以锥形管应处于竖直方向,故选B;(2)当浮子稳定在某一位置时,气流对浮子的冲力和浮子重力满足二力平衡的四个条件,所以它们的关系是二力平衡;(3)浮子和锥形管之间的环形空隙的面积和浮子高度成正比,比例系数为k1,则;气流对浮子的冲力和流速成正比,比例系数为k2,即;流量等于气体的流速和通道横截面积的乘积,即,可得;(4)如果要让这个浮子流量计能反映更大的流量,可增大小浮子的质量,用密度更大的材料制作浮子。
12. (呼和浩特,18,4)密度为0.5×103kg/m3,质量为1kg的正方休木块,静止漂浮在密度为1.0×103kg/m3的水面上,求:
(1)木块浸在水中的体积;
(2)把密度为9.0×103kg/m3,质量未知的正方体铜块轻轻放在正方体木块的中央,过一会儿,其整体静止悬浮在水中时,铜块对木块的压强。
【思路分析】本题考查浮力、物体的浮沉条件。(1)因为木块漂浮在水面上,所以浮力等于重力,根据浮力的计算公式F浮=r水gV木可求出木块浸在水中的体积;(2)因为正方体铜块放在正方体木块整体静止悬浮在水中,因此木块和铜块受到的都是平衡力,分别对木块和铜块进行受力分析,可知:木块受到的浮力等于铜块对它的压力和木块的重力之和,由此可以求出铜块对木块的压力,铜块受到的浮力和木块对它的支持力等于铜块的重力之和,由此可以求出铜块的体积,进而求出铜块的面积,根据压强的计算公式求出压强的大小。
【解题过程】(1)因为木块静止时漂浮在水面上,所以F浮=G,即:
V排=====10-3m3
(2)由密度的计算公式可求出木块的体积为:
V木===2×10-3m3
因为正方体铜块和木块整体静止悬浮在水中,分析木块则有:
F压+G木=F木浮
F压=F木浮-G木=r水gV木-G木= 1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-3m3
-1kg×10N/kg=10N
分析铜块则有:
F支+F铜浮=G铜
r铜gV铜-r水gV铜=10N
(9.0×103kg/m3-1.0×103kg/m3)×10N/kg×V铜=10N
V铜=×10-3m3
因为铜块是正方体,则有:
a3=×10-3m3
a=0.05m
S=0.0025m2
由压强的计算公式可得:
p===4×103Pa
答:(1)木块浸在水中的体积为10-3m3;(2)正方体铜块和正方体木块整体静止悬浮在水中时铜块对木块的压强为4×103Pa
13. (四川省资阳市,14,6分)
【思路分析】
(1)可根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排算出它排开海水的体积;
(2)利用液体压强公式p=ρgh计算出最深处的压强,再计算出观察窗受到的压力。
【解题过程】
解:
(1)“探索一号”的满载排水量:m排=6250t=6.25×106kg;
排开水的重力:G排=m排g=6.25×106kg×10N/kg=6.25×107N;
由阿基米德原理可得,“探索一号”受到的浮力:F浮=G排=6.25×107N;
根据F浮=ρ液gV排可得,排开海水的最大体积:;
(2)“海斗”号下潜至最大潜水深度处受到的压强为:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10767m≈1.11×108Pa,
最深处时观察窗受到海水的压力:F=pS=1.11×108Pa×400×10-4m2=4.44×106N。
答:(1)“探索一号”排开海水的最大体积为6.07×103m3;
(2)“海斗”号下潜到最深处时观察窗受到海水的压力为4.44×106N。
14. (广东深圳,22)在物理实验操作考核中,水平桌面上放置底面积为100cm2的圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有12cm的水(如图甲),某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从液面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面距离h的变化关系如图乙所示,当圆柱体下表面距液面为10cm时,系圆柱体的细线恰好松开,圆柱体沉入容器底部(水未溢出)。如图内所示(g取10N/kg)
求:
(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;
(2)圆柱体的体积;
(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强。
【思路分析】(1)根据图象分析出圆柱体未浸入水中时和浸没在水中后的拉力,根据公式F浮=G﹣F′求出圆柱体浸没在液体中所受的浮力;
(2)根据V=Sh求出根据F浮=ρ液gV排计算圆柱体浸没时排开液体的体积,即为圆柱体的体积;
(3)计算出水和圆柱体的总体积,然后利用V=Sh求出水的深度,再利用p=ρgh计算圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强。
【解题过程】解:
(1)由图乙可知,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数F1=3N,圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数F2=2N,
由称重法可得,圆柱体浸没在水中时所受到的浮力:F浮=F1﹣F2=3N﹣2N=1N;
(2)由F浮=ρ水gV排得,圆柱体浸没时排开水的体积:
V排===1×10﹣4m3=100cm3,
因圆柱体浸没在水中,则圆柱体体积:V=V排=100cm3;
(3)圆柱体未浸入水中时水的体积:
V水=S容•h=100cm2×12cm=1200cm3,
圆柱体沉入水底后,圆柱体与水的总体积:
V总=V水+V柱=1200cm3+100cm3=1300cm3,
则圆柱体沉底后水的深度为:
h′===13cm=0.13m,
此时水对容器底部的压强:
p=ρ水gh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.13m=1.3×103Pa。
答:(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力为1N;
(2)圆柱体的体积为100cm3;
(3)圆柱体沉入底部时,水对容器底部的压强为1.3×103Pa。
15. (江苏常州,31,9)(9分)兴小组自制液体密度计,请选择其中一种方法完成计算,(两种都做,以方法一为准)
我选择方法 ▲ (一/二)完成计算
方法一:精确测量比水小的液体密度
步骤:
① 取一上端开口的薄壁厚底玻璃筒,有0~50mL体积刻度
② 空玻璃筒开口向上放入水中(ρ水=1×103kg/m3),玻璃筒竖直漂浮,向玻璃简内加水至50mL刻度线时,在玻璃筒与外测水面相平处做记号线。
③ 将空玻璃筒开口向上放入酒精中(ρ酒精=0.8×103kg/m3),向玻璃筒内加水至30mL刻度线时,外侧酒精液面恰好与玻璃记号线重合。
④ 将空玻璃简开口向上放入待测液体中,向玻璃筒内加水至外侧待测液体液面与破璃的记号线重合时,利用玻璃筒内水的体积刻度,可测得待测液体的密度。
g取10N/kg,问:
(1)每次实验,玻璃记号线与外侧液面相平时,其排开外侧液体的体积是多大?
(2)玻璃筒的重力有多大?
(3)该密度计能够测量的液体密度的最小值有有多大?
方法二:精确测量比水大的液体密度
步骤:
① 取一上端开口的薄壁厚底玻璃筒,标有0~50mL体积刻度.
② 将空玻璃筒开口向上放入水中(ρ水=1×103kg/m3),玻璃筒竖直漂浮,在玻璃筒与外侧水面相平处做记号线.
③ 将空玻璃筒开口向上放入盐水中(ρ盐水=1.2×103kg/m3),向玻璃筒内加水至20mL刻度线时,外侧盐水液面恰好与玻璃筒记号线重合.
④ 将空玻璃筒开口向上放入待测液体中,向玻璃筒内加水至外侧待测液体液面与玻璃筒记号线合,利用玻璃筒内水的体积刻度,可测得待测液体的密度.
g取10N/kg,问:
(1)每次实验,玻璃筒记号线与外侧液面相平时,其排开外侧液体的体积是多大?
(2)玻璃筒的重力有多大?
(3)该密度计能够测量的液体密度的最大值有多大?
答案:
方法一
(1)V排=100mL
(2)G筒=0.5N
(3)ρmin=0.5×103kg/m3
方法二
(1)V排=100mL
(2)G筒=1N
(3)ρmin=1.5×103kg/m3
【思路分析】本题考查了阿基米德原理、漂浮原理、重力公式、密度公式等知识点。方案一:(1)和(2)根据图①和图②可知:都是漂浮,浮力等于重力,则有:F浮=G筒+G水1=ρ水gV排,即F浮=G筒+ρ水V1g=ρ水gV排——①,F浮=G筒+G水2=ρ酒gV排,即F浮=G筒+ρ水V2g=ρ酒gV排——②,由①②解得:G筒=0.5N,V排=10-4m3;(3)ρx最小值时,玻璃筒内不放水,则G筒+0=ρxmingV排,解得:ρxmin=0.5×103kg/m3。
方案二:(1)和(2)根据图①和图②可知:都是漂浮,浮力等于重力,则有:G筒=ρ水gV排——①,G筒+G水=ρ盐水gV排——②,由①②解得:G筒=1.5N,V排=10-4m3;(3)加入最多50mL水时所测密度ρx最大值,此时水的重力G水max=0.5N,则G筒+G水max=ρxmaxgV排,解得:ρxmax=1.5×103kg/m3。
16.(山东济宁,22,5)将U型管压强计的金属盒放在盛有某和液体的玻璃杯中。将相关信息如图所示。(g取10N/kg)求:
(1)液体的密度。
(2)体枳为60cm3的小球浸没在液体中受到的浮力。
【思路分析】(1)根据金属盒受到液体压强与U形管中两边水的压强差相等,由此根据p=ρgh计算液体的密度。
(2)由阿基米德原理计算小球浸没在液体中受到的浮力。
【解题过程】解:
(1)金属盒受到液体压强与U形管中两边水的压强差相等,
即:p金属盒=p压强计,
由p=ρgh可得:
ρ液gh液=ρ水gh水,
所以液体密度:
ρ液=•ρ水=×1×103kg/m3=0.8×103kg/m3;
(2)小球浸没在液体中V排=V球=60cm3,
由阿基米德原理可得小球受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×60×10﹣6m3=4.8N。
答:(1)液体的密度为0.8×103kg/m3。
(2)小球浸没在液体中受到的浮力为4.8N。
17. (贵州贵阳,14,3) “怀丙捞铁牛”的故事中,为了捞起陷入河底淤泥中的铁牛,怀丙用了如图所示的装置:将一根粗木头固定在两只装满泥沙的船之间,再用粗铁链分别套在木头和铁牛上且使铁链绷直。逐渐抛卸出船上的泥沙,铁牛被铁链从淤泥中拔出。请你分析说明抛沙后铁牛能被拔出的原因。(不考虑水的流动,泥沙对水密度的影响)
【思路分析】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,确定在打捞铁牛过程中,船受到的重力变化就等于对铁牛的拉力是解答本题的关键。在打捞铁牛时,船和对铁牛的拉力等于船的重力减少量。
【解答过程】答:船上的沙土逐渐抛人水中,铁牛和船(包括船上的人、术头及剩余的沙土)受到的总重力减小,抛沙土到铁牛即将离开河床的过程中,船的重力减小,浮力不变,因此绳子对铁牛的拉力增大,当拉力大于铁牛的重力时,铁牛被拔出。
18. (贵州黔三州,13,4) 一同学在河边游泳后从水的较深处走向越来越浅的岸边,由于岸边都是尖硬的鹅卵石,该同学感觉河底越来越“扎脚”,请利用你学过的物理知识解释这个现象
【思路分析】考查了学生对阿基米德原理和力的合成,以及作用力和反作用力的理解和掌握,关键是支持力通过改变人脚的形变,从而使人感到疼痛。由受力分析可知游泳的人受重力、浮力及鹅卵石对人的支持力,当支持力越大时人感受的疼痛将会越强烈;根据阿基米德原理可知由深水走向浅水的过程中,人排开水的体积变化,浮力的变化,再根据力的合成判断支持力的变化。
【解答过程】答:
根据F浮=ρ液v排g,人在水中由深水走向浅水时,ρ液不变由于人排开水的体积减小,故人所受浮力减小再由 F支=G﹣F浮;因浮力减小,重力不变,故支持力增大,根据p=脚的受力面积不变,脚受到石头的压强变大,所以人的脚将越来越疼。
19.(山东省滨州市,23题,10分)图甲是一盛有水的圆柱形容器,现置于水面桌面上,容器内水深为 0.3 m,容器的底面积为0.04 m2,图乙是一质量均匀的塑料球,密度为0.2×103 kg/m3。(g取10 N/kg)求
(1)容器中水的质量;
(2)距容器底部0.1 m处A点液体的压强;
(3)把塑料球放入该容器中,用了16 N的力恰好使其完全浸没在水中,塑料球的重力多大?
【思路分析】(1)已知容器中水的深度和容器的底面积,即可计算出水的体积,然后根据密度公式的变形式m=ρV即可计算出容器中水的质量;
(2)已知水的密度和深度,即可利用液体压强公式p=ρ水gh计算出A点液体的压强;
(3)首先对塑料球进行受力分析,得出F浮=G+F,利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算塑料球完全浸没在水中时受到的浮力,从而求解.
【解题过程】(1)容器中水的体积
则容器中水的质量为
(2)A点到液面的距离h为0.3m-0.1m=0.2m,则A点的压强是
(3)若塑料球的体积为,塑料球受到的重力为
塑料球全部浸没入水中时,排开水的体积为,其受到的浮力为
塑料球在竖直方向上受力分析可知,即,
解可得
则塑料球的重力为
20.(浙江省温州市,31,10分)如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上,调节配重质量使二者保持静止,用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气,可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛,体积为5×10-3米3。(滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计)
(1)用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气,观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用?___________________________________________________。
(2)制作该演示器中的空心金属球,用了体积为5×10-5米3的金属材料,求该金属材料的密度。
(3)小明想通过最小刻度为0.1牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化,他设想将该演示器改进成如图乙所示装置。压入空气前,容器内原有的空气密度为1.2千克/米3,现通过气泵向玻璃容器内压入空气,使容器内空气密度增大到3.0千克/米3,能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛,请通过计算说明。
【思路分析】(1)充气时,金属球与配重都处于空气中,都收到空气的浮力,但是因为金属球的体积更大,所以浮力增大的更多,当浮力增大到大于金属球的重力时,此时金属球上升,配重下降 ;(2)首先得出金属球的质量,再根据密度公式求解;(3)分别算出两次情况下金属球受到的浮力,结合动滑轮知识求弹簧测力计示数变化。
【解题过程】(1)如图示,充气前金属球与配重跨过定滑轮处于平衡,当充气时,金属球与配重都处于空气中,都收到空气的浮力,但是因为金属球的体积更大,所以浮力增大的更多,当浮力增大到大于金属球的重力时,此时金属球上升,配重下降;(2)首先求出金属球的质量:,;
(3)F浮1=ρ气1gV球=1.2kg/m3×10N/kg×5×10-3m3=0.06N
F浮2=ρ气2gV球=3.0kg/m3×10N/kg×5×10-3m3=0.15N
F1=2×(G球-F浮1)=2×(5N-0.06N)=9.88N
F2=2×(G球-F浮2)=2×(5N-0.15N)=9.7N
ΔF拉=9.88N-9.7N=0.18N
21. (四川省自贡市,题号29,分值7)有甲、乙两个溢水杯,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1/11的体积露出液面,溢出液体的质量是50g,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,试问:
(1)小球的体积是多少?(2)液体的密度是多少?
【思路分析】(1)根据阿基米德原理原理计算小球的体积;(2)根据物体的漂浮条件计算出液体的密度。
【解题过程】(1)小球在酒精中下沉到甲杯杯底,溢出的酒精的重力就是小球在酒精中受到的浮力的大小,所以有:;小球的体积就是排开酒精的体积,即:;
(2)小球在液体中漂浮在液面上时,浮力等于重力,此时受到的浮力为:;根据阿基米德原理有:;液体的密度为:。
22. (山东省滨州市,23题,10分)图甲是一盛有水的圆柱形容器,现置于水面桌面上,容器内水深为 0.3 m,容器的底面积为0.04 m2,图乙是一质量均匀的塑料球,密度为0.2×103 kg/m3。(g取10 N/kg)求
(1)容器中水的质量;
(2)距容器底部0.1 m处A点液体的压强;
(3)把塑料球放入该容器中,用了16 N的力恰好使其完全浸没在水中,塑料球的重力多大?
【思路分析】(1)已知容器中水的深度和容器的底面积,即可计算出水的体积,然后根据密度公式的变形式m=ρV即可计算出容器中水的质量;
(2)已知水的密度和深度,即可利用液体压强公式p=ρ水gh计算出A点液体的压强;
(3)首先对塑料球进行受力分析,得出F浮=G+F,利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算塑料球完全浸没在水中时受到的浮力,从而求解.
【解题过程】(1)容器中水的体积
则容器中水的质量为
(2)A点到液面的距离h为0.3m-0.1m=0.2m,则A点的压强是
(3)若塑料球的体积为,塑料球受到的重力为
塑料球全部浸没入水中时,排开水的体积为,其受到的浮力为
塑料球在竖直方向上受力分析可知,即,
解可得
则塑料球的重力为
23. (广东省广州,21,×分)小明每天测量同一个鸡蛋的质量,再把鸡蛋放入水中,观察它的浮沉情况后,取出放好,下表是他记录的部分数据及现象。(鸡蛋的体积保持不变,g=10N/kg,)
(1)求第57天鸡蛋所受浮力及鸡蛋的体积
(2)比较第1天和第70天鸡蛋受到浮力的大小,写出判断依据。
(3)根据表格的现象你如何判断鸡蛋存放时间的长短?
【思路分析】(1)根据鸡蛋在水中的状态悬浮,可得浮力等于此时鸡蛋的重力,又鸡蛋完全浸没在水中,因此鸡蛋的体积就等于排开水的体积;(2)根据阿基米德原理,鸡蛋都是在水中,因此液体密度相等,但70天时,有部分鸡蛋露出水面,排开水的体积小于的一天的,所以得出答案;(3)根据表格中鸡蛋的沉底和漂浮的状态即可判断。
【解题过程】(1)第57天时,鸡蛋处于悬浮状态,因此浮力等于鸡蛋的重力,
即
由阿基米德原理得:
鸡蛋整个浸没在水里,所以
(2)第一天鸡蛋受到的浮力更大,因为鸡蛋都是在水中,因此液体密度相等,但70天时,有部分鸡蛋露出水面,排开水的体积小于的一天的,根据阿基米德原理可得第一天鸡蛋受到的浮力更大。
(3)将鸡蛋放入水中,如果鸡蛋下沉,说明存放时间较短,如果漂浮,说明存放时间较长。
24.(湖南省邵阳市,33,9分)某次物理活动举行了“造船”比赛,他们用的材料是密度为1.5×103kg/ m3的橡皮泥,其中王强同学选了一块竖立在水平桌面上的圆柱体橡皮泥,它的底面积为1.0×10-3 m2、高为0.2m,最后造出了最大排水体积为6.0×10-4m3的小船。(ρ水=1.0×103kg/ m3,g取10N/kg)求:
(1)王强同学所选橡皮泥的质量。
(2)橡皮泥对桌面产生的压强。
(3)王强同学造的船在水中最大排水时受到的浮力。
【思路分析】(1)橡皮泥的质量,考查密度公式的应用,根据公式m=ρV即可,而体积可以根据题意V=Sh来计算;(2)根据压强的计算公式,需要注意橡皮泥处在水平桌面上,对桌面的压力等于其重力大小;(3)根据阿基米德原理带入公式计算即可。
【解题过程】(1)橡皮泥的质量为:m=ρV=ρSh=1.5×103kg/ m3×1.0×10-3㎡×0.2m =0.3 kg
(2)根据压强的公式:P====3×103Pa
(3)由阿基米德原理得:F浮=G排水=ρ水V排 g=1.0×103kg/ m3×6.0×10-4m3×10N/kg =6N
25. (长沙,39,8分) 某校科技小组参观完湘江杭电枢纽后,了解到船只过船闸的时间很长,为此他们在网上查阅资料,设计了一个船只升降实验模型.模型中的左右两个船箱A、B的容积为2000cm3 ,质量均为400g(含配件).现关闭进水阀和排水阀,使柱形容器E(质量不计)中有足够多的水,在船厢A、B中各装800g的水,整个装置静止后,圆柱体浮筒D浸在水中的深度为8cm,他们依次进行了如下(2)-(3)的操作.假设绳子足够长,不计绳长和伸长,浮筒D与容器E始终无接触,且容器E的水无溢出,实验过程中设法确保装置平稳,忽略摩擦,木头不吸收,.(,g取10N/kg)
(1)船厢中各装800g的水后,求每只船厢所受的总重力;
(2)打开进水阀,在柱形容器E中注入一定质量的水,浮筒D上升,使船厢下降10cm,再关闭进水阀,求:
①船厢A的总重力对A所做的功;
②此时浮筒D浸入水中的深度;
(3)当操作(2)使船厢下降10cm后静止时,压强传感器显示4400Pa;接下来,用手使浮筒D保持此刻位置不变,再在两边船厢中同时放入代表船在原位置保持静止,绳C的拉力为18N,压强传感器显示4000Pa;然后,把800g木块同时从船厢中取出,并在船厢中注满水,再把900g和1000g的木块分别放入A、B船厢后,当整个装置静止时,压强传感器的示数为p1;最后,打开进水阀向容器中缓慢注入m千克水,使压强传感器的示数为p2,再关闭进水阀,求浮筒D的质量和注入圆柱形容器E中的水的质量m.
【思路分析】(1)根据公式,求出每只船厢所受的重力;(2)①根据公式,求出船厢A的总重力对A做的功;②根据注入水前后,滑轮C所受丽丽不变,求出浮筒D所受浮力不变,从而求出浮筒D排开体积不变,即浸入深度不变;(3)先求出两边船厢没有放入木块前,中间滑轮C的拉力,再求出浮筒D减小的深度,从而求出减小的浮力,求出求出浮筒D的质量和浮筒的底面积,再把900g和800g的木块分别放入A、B船后,每个船厢对于中间的动滑轮的拉力,求出细绳C的拉力,最后求出注入圆柱形容器E中的水的质量m.
【解题过程】
(1)船厢中各装800g的水后,每只船厢所受的总重力:
;
(2)①船厢A的总重力对A所做的功:
;
②∵滑轮C注水前后所受拉力不变,∴注水前后浮筒D所受浮力不变,
∴浮筒D排开水的体积不变,∴浮筒D浸入水中深度仍为8cm;
(3)∵在两边船厢同时放入代表船只的800g木块,排出200cm3的水后,每个船厢受到的总重力:
,
每个船厢对于中间的动滑轮的拉力:,
又∵绳C的拉力:,
∴中间动滑轮的重力:;
同理,两边船厢中没有放入木块之前,,
∴,
∵浮筒D的重力不变,
∴可知两边船厢中放入木块之前和排斥200cm3的水后,浮力的减小量:
,
∵压力传感器的压强变化量:,
压力变化量:,
∴,
∵浮筒D的位置不变,说明其浸入水中的深度减小0.04m,
∴深度减小0.01m,浮力减小2N,
∵初始时,浮筒D浸在水中的深度为8cm,其受到的浮力:,
排出水后,其受到的浮力:,
其重力:,
∴浮筒的质量:,
∵压力的变化:,
∴,
最后船厢注满水后,其中水的质量:,
船厢的总重力:,
再把900g和800g的木块分别放入A、B船后,船厢中排出的水的重力正好等于木块的重力,
所以船厢的总重力不变,仍然是,
每个船厢对于中间的动滑轮的拉力:,
绳C的拉力:,
∴此时浮筒D的浮力:,
此时与船厢注满水前的传感器受到的压力变化:
,
∵,
∴,
往E中注入水后与注入水前比较可得:,
∴.
26. (四川省乐山市,题号39,分值6)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是2.7N。当把零件浸没在水中时,测力计的示数是1.7N。现把该零件浸没在某种液体中时,测力计的示数是1.9N。求:
(1)该零件浸没在水中时受到的浮力F浮
(2)该金属零件的密度ρ金;
(3)该液体的密度ρ液。
【答案】(1)1N;(2)2.7×103kg/m3;(3)0.8×103kg/m3。
【解析】(1)F浮=G-F=2.7N-1.7N=1N
(2)由阿基米德原理 F浮=ρ水gV排
(3)在甲液体中所受浮力所受浮力
F浮=G-F=2.7N-1.9N=0.8N
由阿基米德原理
F'浮=ρ液gV排
27.如图所示,用细线将正方体A和物体B相连放入水中,两物体静止后恰好悬浮,此时A上表面到水面的高度差为0.12m.己知A的体积为,所受重力为8N;B的体积为,水的密度,g取10N/kg,求:
(1) A上表面所受水的压强;
(2) B所受重力的大小;
(3) 细线对B的拉力的大小.
【思路分析】(1)根据A的上表面到液面的距离,结合液体压强的计算公式计算出压强;
(2)根据题意分析出A和B排开水的体积,再根据阿基米德原理计算出A和B受到的总浮力,最后根据物体的浮沉条件计算出B受到的重力的大小;
(3)根据B的状态分析出B的受力情况,再由阿基米德原理计算出B受到的浮力的大小,再根据力的合成的相关知识计算出细线对B的拉力的大小。
【解题过程】
解:(1)由题意可知,A上表面所受水的压强为:;
(2)由题意可知,A和B受到的总浮力为:,
由于A和B一起漂浮在水面上,所以,
则B受到的重力大小为:;
(3)由题意可知,B受到的浮力的大小为:,
由题意可知,此时B受到竖下向下的重力,竖直向上的浮力和竖直向上的拉力的作用,此时它静止,所以细线对B的拉力大小为:。
28.(白银市,21,4分)北方人有吃饺子的习惯.刚包好的饺子,为什么放入水中会下沉,而过一会儿饺子会浮起来?
【思路分析】刚下锅时,饺子的平均密度大于水的密度,分析出浮力小于重力而下沉,加热后,饺子内空气膨胀,排开水的体积增大,所受浮力增大,根据浮力与重力关系,进行判断.
【解题过程】饺子刚下锅时,由于饺子的平均密度大于水的密度,浸没在水中,所受浮力小于其所受重力,所以下沉;过了一会,由于饺子内空气受热膨胀,使饺子的体积增大,其所受浮力也随之增大,当浮力大于重力时,饺子就会上浮.
29.(安徽,23,12分)重为200N的方形玻璃槽,底面积为0.4m2,放在水平台面上,向槽中加水至水深0.3m(已知=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,玻璃槽的侧壁厚度不计)。
(1)求水对槽底部的压强和槽底对水平台面的压强;
(2)将边长为20cm的正方体物块轻轻放入水中,当其静止时,测出该物块露出水面的高度为5cm,求该物块的密度;
(3)用力F垂直向下作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为2cm并保持静止,求此时力F的大小。
【思路分析】(1)①利用p=ρgh计算水对槽底部的压强;
②玻璃槽对水平台面的压力等于玻璃槽与水的重力之和,水的重力利用V=Sh、G=mg和ρ=可求,然后利用p=计算玻璃槽对水平台面的压强;
(2)物体漂浮,则浮力等于重力,根据F浮=ρgV排、G=mg和ρ=可列出等式,求解该物块的密度;
(3)根据力的平衡可知,力F的大小等于物块增大的浮力。据此计算F的大小。
【解题过程】(1)水对玻璃槽底部的压强是液体压强所以;因为槽底对水平台的压强,且,,联立解得。
(2)因为物体漂浮,所以即,又因为物体边长为20 cm,露出水面的高度为5 cm,所以,与上式联立解得。
(3)因为物体边长为20 cm,此时露出水面的高度为2 cm,所以,代入和,可得,。此时物体受力平衡所以有,由,联立解得。
四、实验探究题
1. (北京,30,4)为了验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关”,小明选用图20所示的圆柱体、弹簧测力计和装有适量水的烧杯进行实验。
(1)以下是他的部分实验步骤,请你帮他补充完整:
①将圆柱体A悬挂在弹簧测力计下,静止时记录弹簧测力计的示数为F1。
②将圆柱体A下部的一格浸入水中,圆柱体不接触容器,静止时记录弹簧测力计的示数为F2。
③ ,静止时记录弹簧测力计的示数为F3。
(2)由F1-F2 F1-F3(选填”=“或“≠”),可以验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关”。
【思路分析】验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关”,所以要改变排开水的体积,据此可解答第一题;验证的是浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关,所以排开水的体积不同时,物体所受浮力大小不同。
【解题过程】1、为了验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关”, 依据控制变量法,应改变物体排开水的体积。所以,第三步应将圆柱体下部的两格浸入水中。2、F1-F2是一格浸入水中时,所受到的浮力F1-F3是两格浸入水中时所受到的浮力,验证“浸在水中的物体所受浮力大小跟物体排开水的体积有关”。说明体积不同,浮力不同,故F1-F2≠F1-F3
2. (广东省,题号16,分值6)(1)如图16-1图甲所示,圆形物体的直径时_____cm,如题16-1图乙所示,秒表的读数为_____s.
(2)如题16-2图甲所示,实心物体被绳子拉着浸没在水中,此时它受到___个力的作用;剪断绳子后该物体运动直至静止,请在题16-2图乙中画出浮力随时间t变化的大致图象.
(3)利用太阳光测量两块凸透镜的焦距,请在题16-3图中的虚线框内设计测量焦距的实验记录表格.(物理量和单位均可采用文字或符号说明)
【答案】(1)1.20;140;(2)3 如图所示
(3)
实验序号
1
2
3
4
5
6
f的平均值/cm
透镜1
透镜2
【解析】(1)由图甲可知,圆形物体的直径是1.20cm,图乙中,秒表分针示数为2min=120s,秒针示数为20s,则其读数为140s。(2)图甲中,实心物体受到3个力的作用:竖直向下的重力和拉力以及竖直向上的浮力;剪断绳子,由于浮力大于重力,物体将上浮,在物体露出水面前,所受浮力不变;露出水面到漂浮这段时间内,所受浮力变小;最后漂浮在水面上静止,所受浮力等于重力不变,如答案图所示。(3)太阳光近似为平行光,将凸透镜正对着太阳光,在后面放一光屏并前后移动,找到最小最亮的光斑,此时光斑到透镜中心的距离即凸透镜的焦距,表格如答案表格所示。
实验序号
1
2
3
4
5
6
f的平均值/cm
透镜1
透镜2
3. (河南省,题号18,分值6)某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,按照图12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】(1)3.8N;(2)1.4N;AD;(3)物体排开水所受的重力;(4)A;(5)能。
【解析】(1)由图B弹簧测力计示数可知,石块重力为3.8N;
(2)石块受到的浮力F浮=G-F示=38N-24N=1.4N:石块排开水所受的重力G排等于空桶和水的
总重力减去空桶的重力,故AD可以测出
(3)石块所受浮力F浮=3.8N-24N=14N,排开水的重力由AD可知G水=2.6N-1.2N=14N故浸
在水中的物体所受浮力的大小等于它排开水所受的重力
(4)本试验中多次试验目的是找规律,排除偶然性,故A错误
(5)不管物体是否浸没,其所受浮力均等于它排开液体所受的重力。
4. (湖北省黄石市,题号30,分值12)
【答案】实验一:(3)减小;(4)外界大气压;水柱的压强;(5)一楼较其它楼层高或者一楼瓶内气体温度较高引起的
实验二:(1)0.2;上;(2)4.2;2;(3)0.42;2×10-4;2.1×103;(4)小磊。
【解析】实验一:(3)据表中的数据可知,距地面高度越高,管内与瓶内水面高度差越大,所以说大气压随高度的增加而减小;(4)该气压计的工作原理是:瓶内气压等于外界大气压加上水柱产生的向下的压强;(5)一楼至二楼的阶段变化比其它楼层大的原因可能是一楼较其它楼层高或者一楼瓶内气体温度较高引起的;实验二:(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,则没挂重物时,已产生0.2N的读数,应该将指针向上移动至0刻度处;(2)图b中弹簧测力计的示数为材料的重G=4.2N;材料浸没与水中时,图c中弹簧测力计的示数F=2.2N,则材料受到的浮力F浮=G-F=4.2N-2.2N=2N;(3)材料的质量m=G/g=4.2N/10N/kg=0.42kg,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得,材料的体积V=V排==2×10-4m3;所以材料的密度ρ==2.1×103kg/m3;(4)因为g前后计算过程中可以约分去掉,因此对计算结果无影响,故小磊说法正确。
5. (湖南省衡阳市,题号26,分值6)为了直观验证阿基米德原理,实验装置如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上,在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小
杯在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、
粗铁丝都不接触
(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸没入水中(如图甲→乙→丙),在此过程
中,弹簧测力计示示数:F甲_______F丙(选填“大野”、“等于”或“小于”)
(2)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离水面(如图丁)可以计算出图丙中
金属块所受到的浮力约为______N,此时浮力的测量数值比真实数值将____(选填“偏大”或“偏小”)。
【答案】(1)等于;(2)1.2;偏大。
【解析】(1)图甲,,图丙,,根据阿基米德原理可知,,所以
(2),,;在图丁中,金属块表面粘有少量水,使弹簧测力计示数偏大,即测得的浮力偏大。
6.(江苏省扬州市,题号26,分值5)
【答案】方案一:(1)右 (3) 方案二:(3)0.6 方案一 由于把小铁块从水中取出时,铁块上面要带有水,测得木块的体积误差较大。
【解析】方案一:(1)调节天平平衡时,指针偏向分度盘的左侧,天平的右端上翘,平衡螺母应向右端移动,才能使天平平衡;(3)根据题意,木块的质量为m,体积是量筒的两次示数之差,V=V1-V0,则蜡块的密度为ρ=;方案二:木块的体积:V=V3-V2-10cm3=(90-50-10)cm3=30cm3,当木块处于漂浮状态时,由阿基米德原理可得:F浮=G排=G木,即m木g=ρ水(V4-V2)g,则木块的质量:m木=ρ水(V4-V2)=1g/cm3×(68cm3-50cm3)=18g,所以木块的密度ρ木=m木/V=18g/30cm3=0.6g/cm3;由于把小铁块从水中取出时,铁块上面要带有水,测得木块的体积误差较大,所以测量误差比较小的是方案一。
7. (山东青岛,21,7) 探究浮力的大小
数据
结论
如图,甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。
① 图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力 (填“大”或“小”),说明浮力的大小与 有关
② 图丁中金属块受到的浮力人小等于 N
③ 比较图 可知,浮力的大小与液体的密度有关。
数据
结论
如图,用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验:
④ 木块受到的浮力F浮= N。
⑤ 木块排开的水所受的重力G排水= N。
⑥ 比较数据可知:浮在水上的木块受到的浮力大小 (填“大于”、“等于”或“小于”)它排开的水所受的重力。
【思路分析】①测力计的示数越小,说明物体在液体中受到的浮力越大;
比较乙丙可得浮力大小与物体排开液体的体积关系;
②根据F浮=G﹣F确定物体所受浮力的大小;
③要得浮力大小与液体密度的关系,需使物体排开液体的体积相同,液体的密度不同;
④根据漂浮时浮力与重力相等的特点确定浮力的大小;
⑤利用水和桶的总重减空桶的重力便可得排开水的重力;
⑥比较浮力和排开水重,可得结论。
【解题过程】解:①由图知,丙中物体排开水的体积更大,弹簧测力计的示数更小,说明受到的浮力更大,且浮力大小与物体排开液体的体积有关;
②由甲图知,物体的重力G=3.6N,由图丁知,弹簧测力计的示数为3.3N,可知物体受到的浮力为:F浮=G﹣F=3.6N﹣3.3N=0.3N;
③图丙丁,物体都是完全浸没,排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,即所受浮力不同,可知浮力的大小与液体的密度有关;
④由图甲知,木块的重力G=1.2N,因为木块漂浮,所以F浮=G=1.2N;
⑤空桶的重力为0.4N,桶和水的总重为1.6N,可知排开水的重力为G排=G总﹣G桶=1.6N﹣0.4N=1.2N;
⑥由④⑤数据可知,浮在水上的木块受到的浮力大小等于它排开的水所受的重力。
故答案为:①大;物体排开液体的体积;②0.3;③丙、丁;④1.2;⑤1.2;⑥等于。
8. (山东淄博,第22题,7分)
【答案】(1)测量小桶的重力 DBAC (2)0.2 0.2 只进行了一次实验,偶然性较大 改变石块浸入液体的体积或换用不同的液体重复实验 (3)体积
【解析】本题考查的是浮力的大小与哪些因素有关。(1)通过操作步骤可以看出没有测量空桶的重力,最合理的顺序应为:D B A C。(2)石块受到的浮力等于石块的重力(B)减去石块浸在液体中时弹簧测力计的示数(A),即:F浮=G物-F拉=1.8N-1.6N=0.2N;排开液体的重力等于液体和小桶的总重力(C)减去小桶的重力(D),即:G排=G总-G桶 ;小明只进行一次实验得出结论,实验次数太少,结论的偶然性较大,不具普遍性,应改变石块浸入液体的体积或换用不同的液体重复实验;(3)要想进一步探究浮力大小与物体密度的关系,需要控制排开液体的体积和液体的密度相同,即选用体积相同的铁块和铝块,使都浸没在同种液体中,比较浮力的大小。
9.(云南省,第21题,7分)
【答案】(1)1 (2)错误 没有控制铝块排开液体的体积相同 (3)小于 二力平衡 等于 有关
【解析】(1)图甲中,G=2.6N,图乙中,F=1.6N,则铝块在水中受到的浮力:。
(2)乙、丙两图中,液体密度和排开液体的体积均不相等,即没有控制变量,所以得出的结论是错误的。(3)鸡蛋在水中下沉,是因为受到的浮力小于重力;在浓盐水中悬浮时,根据二力平衡的知识可知,鸡蛋受到的浮力等于鸡蛋的重力;结论:浮力的大小与液体的密度有关。
10. (浙江嘉兴,10,6)某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”,设计
了如下实验步骤和数据记录表格:
①在量筒中加入水,读出量筒内水面位置的刻度。
②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上,测出铁块的重力。
③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里,再次读出弹簧测力计的示数。
④读出量筒内水面位置升高后的刻度
⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。
铁块浸没时弹簧测力计的示数/N
铁块在水中受到的浮力/N
水的体积/cm3
水和铁块的总体积/cm3
排开水的体积/cm3
排开的水受到的重力/N
实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是 。补充完整后,完成实验。分析数据得出结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
实验后,该组同学进行了反思:
(1)量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出 ,从而不能得出实验结论。
(2)通过以上实验得出结论不可靠,理由是 。
A.没有进行多次重复实验
B.没有换用其它液体进行实验
C.没有进行物体部分浸入水中时的实验
【思路分析】根据阿基米德原理的公式:F浮=G排和F浮=G﹣F可判断缺少的内容;
(1)向量筒中不能加入太多的水,应该注“适量”水,水要能浸没物体,而且在放入物体后不能超过量筒的量程;
(2)为得到普遍性的规律,应换用不同液体进行多次重复实验以及进行物体部分浸入水中时的实验,多测几组数据进行分析。
【解题过程】解:根据阿基米德原理的公式:F浮=G排和根据称量法F浮=G﹣F测量浮力,需要用弹簧测力计测量空气中物体的重力和水中弹簧测力计的拉力,故表格少“铁块的重力/N”;
(1)向量筒中加入“适量的水”不能太少,否则不能把固体完全浸没,也不能加入太多的水,否则在放入物体后超过量筒的量程不能测量出排开水的体积,从而不能得出实验结论;
(2)为得到普遍性的规律,应换用不同液体进行多次重复实验以及进行物体部分浸入水中时的实验,多测几组数据进行分析,从而得出结论,故ABC正确;
故选ABC。
故答案为:铁块的重力/N;(1)水和铁块的总体积;(2)ABC。
11. (湖北省江汉油田、潜江市、天门市、仙桃市,题号46,分值8)
【答案】
(1)2 1.6 (2)2 (3)2 (4)3 深 (5) 排开的液体所受的重力 (6)
【解析】(1)根据弹簧测力计的指针位置可以读出,桶A重2N,桶B重1.6N。
(2)桶A处于漂浮,所以它受到的浮力等于重力,为2N
(3)倒入水后,桶B和水的总重为3.6N ,所以加入的水的重力为3.6N-1.6N=2N,即桶A排开水的重力为2N。
(4)沙子增加一定的量,重力增加,会排出成比例的水,所以第3组数据是错误的;加入沙子越多,排出的水就越多,桶A浸入水中就越深。
(5)因为是漂浮,所以浮力的大小等于桶A和沙子的总重,通过比较可知,液体中物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受的重力。
(6)根据F浮=ρgV排=ρgSh可得,ρ水gSh1=ρ液Sh2,所以ρ液=。
12. (湖北省孝感市,题号13,分值6)
【答案】(1)①液体的密度 ②1.0 ③4.8X103(2)。
【解析】(1)①由图乙丙可知,完全浸没时,当液体密度不同时,浮力不同,说明浮力的大小与液体的密度有关 ②由甲乙两图可知,物体的重力为4.8N,浸没在水中时,示重为3.8N,则F浮=G-F’=4.8N-3.8N=1N ③因为在水中浸没,所以
V物=V排=
(2)两杯中装有相同体积的水,放入物体AB后,液面仍然相平,说明排开液体的体积相同,则A、B受到的浮力相等;A沉底,说明A的密度小于水的密度,B漂浮,说明B的密度小于水,则A的密度大于B的密度;根据图中可知,B漂浮时,B的重力等于排开水的重力,A沉底,A的重力大于排开水的重力,且A、B排开液体的体积相同,即排开水的重力相同,则A的重力大于B的重力,则甲图对桌面的压力大于乙图,所以甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力。
22. 13. (吉林,24,5分)
【答案】(1)排开液体的;不动;
(2)>;液体的密度;
(3)=;
【思路分析】(1)根据阿基米德原理结合液体的压强的计算公式来分析解答;
(2)根据液体压强的计算公式,分析出压强的大小,再根据浮力产生的原因分析出浮力的大小的影响因素;
(3)根据阿基米德原理,结合题意来分析解答。
【解题过程】解:(1)由于金属块浸入水中的体积越大,排开水的体积越大,受到的浮力越大,所以指针会移动;
由题意可知,当金属块浸没入水中以后,受到的浮力不在改变,继续向杯内注水,指针不会在移动;
(2)由于液体的密度与水的密度不相同,由液体压强的计算公式可知,当指针在C位置时,金属块底部受到的压强小于注满水时金属块底部受到的压强,所以金属块受到的浮力大小与液体的密度有关;
(3)由题意可知,由于塑料块与金属块的体积相同,所以排开水的体积相同,受到有浮力相同,所以受拉力的变化量相同。
14. (吉林,24,4分)
在研究“浮力的大小跟液体密度是否有关”的实验中,找来烧杯、清水、盐水、细线、弹簧测力计和小石块。
实验步骤如下:(1)用弹簧测力计测出小石块在空气中重为G;
(2)把小石块浸没在清水中,读出弹簧测力计的示数为F1,则小石块受到的浮力 ;
(3)把小石块浸没在 中,读出弹簧测力计的示数F2 ,求出小石块此时受到的浮力 ;
(4)若F浮 F/(选填:“等于”或“不等于”)
【答案】
【思路分析】
(1)在空气中弹簧测力计的示数即为下方所挂物体的重力;知道小石块的重力和浸没在水中时弹簧测力计的示数,利用称重法求出小石块受到的浮力;
(2)探究物体所受浮力的大小与液体密度的关系时应控制物体排开液体的体积不变,改变液体的密度,据此进行回答;
(3)比较小石块在清水和盐水中所受浮力的大小,两者相等说明浮力与液体的密度无关,否则有关。
【解题过程】
解:探究“浮力的大小跟液体的密度是否有关”的实验中,小明找来烧杯,清水、盐水细线、弹簧测力计和小石块。实验步骤如下;
(1)用弹簧测力计测出小石块在空气中重为G;
(2)把小石块浸没在清水中,读出弹簧测力计的示数为F1,则小石块受到的浮力F浮=G-F1;
(3)把小石块浸没在 盐水中,读出弹簧测力计的示数F2,求出小石块此时受到的浮力F′浮;
(4)若F浮 不等于F′浮,说明浮力的大小跟液体的密度有关。
故答案为:(2)G-F1;(3)盐水;(4)不等于。
15. (辽宁省辽阳市,第31题,6分)
【答案】(1)水平桌面 右 (2)62.6 3.13 (3)偏小 (4)
【解析】(1)实验前,应将天平放大水平桌面上;指针偏左,应将平衡螺母向右调节;(2)由图甲可知,合金块的质量为50g+10g+2.6g=62.6g;图乙中,水面对应的刻度为,则合金块的体积,密度为;(3)砝码上粘有粉笔灰,使所测合金块的质量小于真实值,则所测密度偏小;(4)图丙的两次实验中,两个弹簧测力计的示数相同,说明圆柱形物体在水和液体中所受浮力相同,由阿基米德原理可得:。
16.(福建B卷,29,7) 小明要测量木块的密度。实验器材有:木块、弹簧测力计(0~5N)、底部固定有滑轮的水槽、细线及足量的水。(g取10N/kg)
(1)先用弹簧测力计测木块的重力,如图甲,示数为 N;再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来,接着往水相倒入适量的水,使木块浸没在水中,如图乙,木块在水中静止时测力计示数为1.6N.木块的体积为 m3,密度为 kg/m3.本实验中滑轮的作用是 。
(2)小明分析发现,如果把水换成其他液体,测力计的示数就会不同,于是他把测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改装为测量液体密度的密度计”。原测力计的1.0N刻度处应标注为
kg/m3,该“密度计”的刻度分布 (选填“均匀”或“不均匀”)
(3)若要增大这种“密度计”的最大测量值,可以采取的方法有 (写出一种即可)。
【思路分析】(1)明确弹簧测力计的分度值,再根据指针指示来读数;
(2)图乙中使用的是定滑轮,可以改变力的方向,不能省力,所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力,根据二力平衡知识可知F浮=G+F拉求出浮力;根据F浮=ρ水gV排求出木块的体积;根据G=mg=ρ木gV求出木块的密度;
根据F浮=G+F拉求出当测力计的示数为1N时,所受浮力,然后利用F浮=ρgV排可求得液体的密度,根据F浮=G+F示和F浮=ρ液gV排推导出ρ液与F示的关系,分析得出结论。
(3)要增大这种“密度计”的最大测量值,可以从弹簧测力计的量程、木块的体积、密度等角度考虑可以采取的方法。
【解题过程】解:(1)图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,木块在空气中的重力即弹簧测力计的示数为2.4N;
(2)图乙所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用,
图乙中弹簧测力计的拉力F拉=1.6N,木块受到的浮力:F浮=G+F拉=2.4N+1.6N=4N;
F浮=ρ水gV排
木块的体积:
V=V排===4×10﹣4m3,
木块的质量m===0.24kg,
木块的密度:
ρ木===0.6×103kg/m3;
图乙中使用的是定滑轮,可以改变力的方向,
当测力计的示数为1N时,所受浮力=G+F′=2.4N+1N=3.4N,
由F浮=ρgV排可得液体的密度,ρ液===0.85×103kg/m3,
物体完全浸没在液体中,排开液体体积V排一定,G、g也是定值,所以F示和ρ液是一次函数关系,则密度秤的刻度是均匀的;
(3)若要增大这种“密度计”的最大测量值,可以采取的方法:可以换用更大量程的弹簧测力计(或换用体积更小的木块,换用密度更大的物块)。
故答案为:(1)2.4;4×10﹣4;0.6×103;改变力的方向;
(2)0.85×103;均匀;
(3)换用更大量程的弹簧测力计。
17. (广西北部湾,27,7)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,提出如下猜想
猜想1:浮力的大小可能与液体的密度有关
猜想2:浮力的大小可能与物体的重力有关
猜想3:浮力的人小可能与物体的形状有关
猜想4:浮力的大小可能与排开液体的体积有关
(1)如图1所示,用手把饮料罐按入水中,饮料料罐浸入水中越深,手会感到越吃力。这个事实可以支持以上猜想 (选填序号)
(2)为了研究猜想1和猜想2,运用了体积相同的A、B、C三个圆柱体,测得重力分别为4N,4.5N和5N.然后进行如图2所示的实验。
①在序号a的实验中物所受的浮力为 N。
②比较序号 , ,e的三次实验,可得出初步结论:浮力大小与液体密度有关。
③进一步分析可知:液体的密度越大,物体所变的浮力越 ;
④比较序号a、b、c的三次实验,可得出结论:浮力的大小与物体的重力 关。
(3)为了研究猜想3,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3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,小珍认为这结论不可靠,主要原因是 。
【思路分析】(1)浮力是竖直向上的,根据手的感觉来感知浮力的变化;通过水面的变化来判断物体排开液体体积的关系;从而提出浮力和物体排开液体体积关系的猜想;
(2)①根据称量法算出浮力;
②③根据控制变量法分析,要探究浮力大小与液体密度的关系,需要控制同一物体、排开液体的体积相同,改变液体的密度,找出符合要求的图即可,进一步分析得出结论;
④比较序号为a、b、c的三次实验的物体所受浮力的大小变化和变化的因素,得出浮力物体的重力之间的关系;
(3)利用控制变量法分析小明同学的方案,即可判断不可靠的原因。
【解题过程】解:(1)用手把空的饮料罐按入水中,手就会感受到竖直向上的浮力,越往下按,浮力越大,手会感到越吃力,;空饮料罐向下按入的过程中,水面会升高,空饮料罐排开水的体积比较大;由此得出猜想:浮力的大小与物体排开液体的体积有关,即这个事实可以支持猜想4。
(2)①物体的重力为G,a中弹簧测力计的示数为3N,
则物体受到的浮力为:F浮水=G﹣F=4N﹣3N=1N;
②要探究浮力大小与液体密度的关系,需要控制同一物体、排开液体的体积相同,改变液体的密度,图中a、d、e三图符合要求;
③a图物体浸没在水中,受到的浮力为:F浮水=G﹣F=4N﹣3N=1N
d图物体浸没在酒精中,受到的浮力为:F浮酒=G﹣F′=4N﹣3.2N=0.8N;
e图中物体浸没在盐水中,受到的浮力为:F浮盐=G﹣F″=4N﹣2.8N=1.2N;
所以同一物体在盐水浮力最大、酒精中受到的浮力最小,又因为盐水的密度最大,酒精的密度最小,
所以可以得出:液体的密度越大,物体所变的浮力越大;
④序号为a、b、c的三次实验中,物体的体积和浸没的液体都相同,不同因素是物体的重力;
由图可知测力计的示数分别为:3N、3.5N、4N,而三个圆柱形物体A、B、C的重分别为4N、4.5N和5N,根据称重法F浮=G﹣F,则所受浮力分别为1N、1N、1N,可见浮力相等,于是可得结论是:浮力的大小与物体的重力无关;
(3)根据控制变量法知:要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小珍认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制变量唯一(没有控制排开液体的体积相同)。
故答案为:(1)4;(2)①1;②a;d;③大;④无;(3)没有控制变量唯一。
18. (海南,20,6)小红去昌江棋子湾游玩时,捡到一块漂亮的小彩石。回到学校后,他应用所学的物理知识测量这块彩石的密度,实验操作如下:
(1)如甲图所示,用细线拴住彩石,挂在弹簧秤上,根据弹簧秤的示数可知,彩石的重力是
N。
(2)如乙图所示,将彩石浸没水中,根据弹簧秤的示数可计算出彩石所受的浮力是 N。
(3)利用以上测量数据计算出这块彩石的密度是 kg/m3.(g取10N/kg)
【思路分析】(1)由图甲确定弹簧测力计的最小分度值,然后读出弹簧测力计的示数;
(2)由图甲确定弹簧测力计的最小分度值,读出弹簧测力计的示数;然后求出彩石块所受到的浮力;
(3)彩石块受到的浮力等于它所排开水的重力;已知排开水的重力,由m=可求出排开水的质量;
已知排开水的质量与水的密度,由密度的变形公式V=可求出排开水的体积;
已知彩石的质量及彩石体积,由密度公式可求出彩石的密度;
【解题过程】解:(1)由图甲可知,弹簧测力计的最小分度值是0.2N,弹簧测力计的示数是F1=3.6N;
(2)由图乙可知,弹簧测力计的示数F2=2.4N,彩石块所受的浮力F浮=F1﹣F2=3.6N﹣2.4N=1.2N;
(3)阿基米德原理可知,彩石排开的水受到的重力G排水=F浮=1.2N,
被排开水的质量m水===0.12kg,
被排开水的体积V排===1.2×10﹣4m3,
彩石所受的重力G=F1=3.6N,彩
石的质量m===0.36kg,
彩石的体积V=V排=1.2×10﹣4m3,
彩石的密度:
ρ===3×103kg/m3;
故答案为:(1)3.6;(2)1.2;(3)3×103。
19.(江苏泰州,31,4)某实验小组在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验。观察图片并分别比较图中有关数据可知:
(1)当物体逐渐浸入水中,物体底面所受压强将逐渐 ;
(2)当物体浸没在水中时,受到的浮力为 N;
(3)比较(b)、(c)两图,可以得出 越大,物体受到的浮力越大;
(4)比较 两图可知,物体所受浮力的大小与液体密度有关。
【思路分析】(1)根据p=ρgh判断物体底部所受压强的变化;
(2)根据F浮=G﹣F计算物体在水中受到的浮力大小;
(3)分析b、c,得出浮力大小与物体排开液体体积的关系;
(4)要得出物体所受浮力的大小与液体密度有关,需使物体排开液体的体积相同,液体的密度不同。
【解题过程】解:(1)当物体逐渐浸入水中,下底面在水中的深度增加,根据p=ρgh可知,下底面所受的压强变大;
(2)由a图知,物体的重力G=4N,由图c知,物体完全浸没在水中受到的拉力为3N,所以物体浸没在水中时,受到的浮力为F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(3)(b)、(c)两图,液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,物体排开液体的体积越大,测力计的示数越小,可得物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大;
(4)(c)、(d)两图,物体都是完全浸没,排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,可得物体所受浮力的大小与液体密度有关。
故答案为:(1)变大;(2)1;(3)物体排开液体的体积;(4)(c)、(d)。
20. (四川巴中,28,6) 某小组同学利用水和酒精探究浮力大小与哪些因素有关,实验装置如图,通过多次实验,得出如下表所示实验数据:(p酒精=0.8×103kg/m3)
实验序号
液体种类
物体重
力G/N
测力计示数F/N
物体所受浮力F浮/N
排开液体
体积V/cm3
①
水
4
3
100
②
水
2.5
1.5
150
③
水
2
2
200
④
酒精
4
3.2
0.8
100
⑤
酒精
2.8
1.2
150
⑥
酒精
2.4
1.6
200
(1)第一次实验物体所受到的浮力为 N。
(2)比较三次实验可得出结论:同种液体,物体排开液体体积越大,所受浮力越大。分析比较①、④(或②、⑤或③、⑥)可初步得出:排开液体体积相同时,液体密度 ,物体受到的浮力越大。
(3)第一次实验中,物体排开液体的重力G= N.通过比较每次实验物体受到的浮力和排开液体的重力,还可以验证 原理
(4)该实验选用不同液体进行了多次实验,其目的是 (选填“寻找普遍遍规律”、“多次实验求平均值减小误差”)。
【思路分析】(1)根据F浮=G﹣F来计算物体所受的浮力大小;
(2)根据液体密度和浮力的大小关系,可得浮力大小与液体密度的关系;
(3)根据阿基米德原理,根据G=mg=ρVg计算排开液体的重力,比较浮力与G排的大小,可得阿基米德原理;
(4)实验中,需选用不同的液体进行多次实验,是为了使结论更具普遍性。
【解题过程】解:
(1)第一次实验物体所受浮力为:F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(2)①、④(或②、⑤或③、⑥)物体排开液体的体积相同,由数据知,水的密度较大,物体所受浮力较大;
(3)由①数据知,物体排开水的体积为100cm3,所以排开水的质量:m排=ρ水V排=1g/cm3×100cm3=100g;排开水的重力为:G排=m排g=100×10﹣3kg×10N/kg=1N;
可见F浮=G排,从而验证了阿基米德原理;
(4)该实验选用不同液体进行了多次实验,利用不同的液体可以得到相同的结果,其目的是寻找普遍遍规律。
故答案为:(1)1;(2)越大;(3)1;阿基米德;(4)寻找普遍遍规律。
21. (江苏连云港,17,6分)现有一形状不规则的金属块,小明同学用弹簧测力计、细线、烧杯、水,测出了金属块的密度。
(1)请将实验步骤补充完整。
①用细线系住金属块,用弹簧测力计测出其重力G。
② 。
③ 金属块密度的表达式为ρ= (已知水的密度为ρ水)
(2)实验反思:在实验中,要使测力计的示数有明显的变化,金属块的体积应该 (选填“大一些”或“小一些”)。
【答案】(1)将金属块浸没在水中,再次读出弹簧测力计的示数 (2)大一些
【解析】本题主要考查浮力的应用 、密度、减小误差的方法,要测物体的密度由密度公式,可以知道,应该测量物体的质量、物体的体积、第一步已经测出了质量。第二步借助浮力测物体的体积。根据浮力公式=G-可以求出物体的体积,为了减小误差。实验过程中,金属块体积应该大一些。
22. (四川达州市,38,6分) 小陈同学在老师的指导下完成了以下实验:
①用弹簧测力计测出一个带盖子的空玻璃瓶的重力,如图甲所示;
②用手拿着这个盖紧的瓶盖的空玻璃瓶浸没在水中,放手后发现玻璃瓶上浮;
③将一个铁块装入玻璃瓶并盖紧盖子,放入水中放手后发现玻璃瓶下沉;
④取出玻璃瓶并擦干瓶上的水,挂在弹簧测力计上,保持玻璃瓶竖直,然后从图乙所示位置慢慢浸入水中,并根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与玻璃瓶下表面浸入水中深度h的关系图像如图丙所示:
(1)装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力是__________N.
(2)BC说明物体受到的浮力大小与浸没的深度____________(选填“有关”、“无关”).
(3)在第②操作步骤中空玻璃瓶浸没在水中受到的浮力为________N.
(4)小陈认真分析以上实验数据和现象后发现,物体的沉浮与物体的重力和所受浮力有关,其中上浮的条件是________.
(5)若圆柱形容器的底面积为100cm2,在乙图中,当玻璃瓶浸没后,水对容器底的压强增加了________Pa.
(6)细心的小陈同学发现玻璃瓶上还标有100ml的字样,于是在装有铁块的玻璃瓶内装满水并盖上瓶盖,再用弹簧测力计测出总重力,如图丁所示,此时弹簧测力计示数为3.1N,根据以上数据他算出了铁块的密度为____________kg/m3.
【思路分析】(1)由丙图读出装入铁块的玻璃瓶的总重力,浸没在水中时,测力计示数,根据公式,求出受到的浮力;
(2)分析图像可知,BC段测力计的示数不变,得出所受浮力大小与浸没的深度无关;
(3)根据公式F浮=ρ液V排g可知,浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,液体密度不变、排开液体的体积不变,所受浮力不变;
(4)由图甲读出空玻璃瓶的重力,比较浮力和重力大小,得出物体上浮的条件;
(5)根据公式F浮=ρ液V排g求出玻璃瓶浸没时排开水的体积,再求出容器中水面上升的高度,根据公式,求出水对容器底增加的压强;
(5)先求出容器中所装水的重力,求出所装水的体积,用瓶的容积减去所装水的体积,求出铁块的体积,根据公式,求出铁块的体积.
【解题过程】(1)由图丙可知,玻璃瓶和铁块的总重力:G总=2.2N,玻璃瓶浸没时,测力计的示数:F=0.6N,
装有铁块的玻璃瓶全部浸没在水中时受到的浮力:F浮=G总-F=2.2N-0.6N=1.6N;
(2)由图可知,BC段测力计示数不变,所以物体受到的浮力大小与浸没的深度无关;
(3)因为空玻璃瓶浸没在水中排开水的体积和装入铁块浸没在水中排开的体积相等,所以空玻璃瓶浸没在水中受到的浮力等于1.6N;
(4)由图甲可知,空玻璃瓶的重力:G瓶=1.4N,因为浮力大于重力,所以空玻璃瓶在水中上浮,即物体上浮的条件是:浮力等于重力;
(5)根据公式F浮=ρ液V排g得:,当玻璃瓶浸没后,容器内水面增加的深度:,水对容器底的增加的压强:;
(6)玻璃瓶中所装水的重力:,所装水的体积:,铁块的体积:,铁块的重力:,铁块质量:,铁块的密度:.
23. (四川省自贡市,题号27,分值6)在“测量物质的密度”实验中
(1)用调节好的天平测金属块质量,天平平衡时砝码及游码在标尺上的位置如图甲所示,金属块质量m为___g。
(2)用细线系住金属块放入装有20mL水的量筒内,水面如图乙所示,则金属块体积V为_____cm3。
(3)计算出金属块密度ρ=_____g/cm3。
(4)实验中所用细线会对测量结果造成一定误差,导致所测密度值_____(选填“偏大”或“偏小”)。
(5)在上面实验基础上,利用弹簧测力计和该金属块,只需增加一个操作步骤就能测出图丙烧杯中盐水的密度。增加的步骤是:________________________。
盐水密度表达式ρ盐水=____________(选用所测物理量符号表示)。
【思路分析】(1)根据标尺上的分度值读出游码上的质量;金属块的质量等于砝码的总质量加上游码所对的刻度值;(2)金属块的体积等于量筒内后来的体积数减去原来的体积数;(3)利用密度公式计算金属块的密度;(4)所用的细线会导致测量的体积偏大;(5)利用弹簧测力计称出金属块在盐水中受到的浮力,利用阿基米德原理计算出盐水的密度。
【解题过程】(1)标尺上的分度值是0.2g,此时游码的读数是2.0g,所以金属块的质量为:m=20g+5g+2g=27g;
(2)后来的体积为30mL,所以金属块的体积为:V=30cm3-20cm3=10cm3;
(3)金属块的密度为:;
(4)所用的细线会导致测量的体积偏大,根据密度公式,导致测得的密度偏小;
(5)用细线系住金属块,将它完全浸没到盐水中,测得弹簧测力计的示数为F;
根据阿基米德原理和浮力得到盐水密度的表达式为:。
24.(山东省威海市,23题,6分)图12是生活中常用的小茶杯,请你在下列器材中选择合理的题材,利用浮力等相关知识设计一个测量小茶杯密度的实验。
备选器材:若干个量筒、溢水杯和烧杯,记号笔、足量水(小茶杯可以放入溢水杯、烧杯,但放不进量筒)
要求,(1)简述实验步骤 (如需将小茶杯放入水中,请明确表述小茶杯放入水中的具体操作):用符号表示有关的物理量。
(2)利用测出的物理量写出小茶杯密度的表达式(水的密度用ρ水表示)
【思路分析】要测量小茶杯的密度,需要想办法测量小茶杯的质量和体积。而给定的器材中没有天平,无法直接测量小茶杯的质量,只能利用给定器材想办法测出其漂浮所受浮力,再根据漂浮条件得出小茶杯的重力进而得出小茶杯的质量;小茶杯体积的测量,虽然有量筒,但由于小茶杯不能放进量筒,只能采用溢水法借助给定的溢水杯测定其体积。
【解题过程】(1)实验步骤:①溢水杯中装满水,将小茶杯轻放入溢水杯中漂浮,用量筒收集排出的水,读出体积为V1,物体的质量m=G/g=F浮/g=ρ水g V1/g=ρ水V1 ②溢水杯装满水,将小茶杯轻轻斜放入溢水杯中沉底,用量筒收集排出的水,读出体积为V2;小茶杯的体积为V2
(2)小茶杯密度的表达式:ρ=ρ水V1/ V2
25.(浙江省舟山市,10题,6分)某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”,设计
了如下实验步骤和数据记录表格:
①在量筒中加入水,读出量筒内水面位置的刻度。
②把系有细线的铁块挂在弹簧测力计的挂钩上,测出铁块的重力。
③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里,再次读出弹簧测力计的示数。
④读出量筒内水面位置升高后的刻度
⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。
铁块浸没时弹簧测力计的示数/N
铁块在水中受到的浮力/N
水的体积/cm3
水和铁块的总体积/cm3
排开水的体积/cm3
排开的水受到的重力/N
实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是 。补充完整后,完成实验。分析数据得出结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
实验后,该组同学进行了反思:
(1)量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出 ,从而不能得出实验结论。
(2)通过以上实验得出结论不可靠,理由是 。
A.没有进行多次重复实验
B.没有换用其它液体进行实验
C.没有进行物体部分浸入水中时的实验
【思路分析】根据阿基米德原理的公式:F浮=G排和根据称量法F浮=G﹣F测量浮力,需要用弹簧测力计测量空气中物体的重力和水中弹簧测力计的拉力,故表格少“铁块的重力/N”;
(1)向量筒中加入“适量的水”不能太少,否则不能把固体完全浸没,也不能加入太多的水,否则在放入物体后超过量筒的量程不能测量出排开水的体积,从而不能得出实验结论;
(2)为得到普遍性的规律,应换用不同液体进行多次重复实验以及进行物体部分浸入水中时的实验,多测几组数据进行分析,从而得出结论,故ABC正确;故选ABC。
【解题过程】铁块的重力/N;(1)水和铁块的总体积或水的体积;(2)ABC
五、作图题
1. (绥化市,25,2分)
【思路分析】船和人一起漂浮在水面上,所受浮力和所受的重力是一对平衡力,求出浮力大小,然后作出重力和浮力的示意图
【解题过程】船和人一起漂浮在水面上,所受浮力和所受的重力是一对平衡力,所受浮力:,力的示意图如下:
.
2. (吉林,21,2分)
(1)请在图5中画出潜水艇所示受浮力的示意图;
【答案】
【思路分析】根据浮力的方向和力的示意图的画法来分析解答;
【解题过程】由题意可知,潜水艇受到的浮力的方向是竖直向上的,力的示意图如下图所示:
。
3. (湖南岳阳,18,3) 请用力的示意图表示悬浮在水中的物体受到的浮力。
【思路分析】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。(1)物体在水中受到重力和浮力的作用,由于处于悬浮状态,并且静止,浮力等于重力,二者是一对平衡力;
(2)力的示意图就是用一个带箭头的线段表示力的大小、方向、作用点,浮力的方向是竖直向上的
【解题过程】解:物体在水中处于悬浮状态,浮力等于重力,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,力的作用点可画在物体的重心上,如图所示:
4. (湖南省邵阳市,27,2分)请你在下图中画出静止在水中的小球所受力的示意图。
【思路分析】作图方法: 第一步:确定浮力、重力的作用点 ;第二步:确定浮力的方向(竖直向上)、 重力的方向是竖直向下;第三步:标出表示浮力和重力的字母F、G
【解题过程】如答图
5.(白银市,16,2分)如图所示,木球漂浮在水面上,请画出木球受到的重力G和得力F浮的示意图.
【思路分析】木球漂浮在水面上,所受重力和浮力是一对平衡力.
【解题过程】木球漂浮在水面上,所受重力和浮力是一对平衡力,力的作用点在球心,重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,大小相等,作用在桶一条直线上,力的示意图如图所示.
6.(湖南省常德市,题号24,分值4)(1)重5N的木块漂浮在水面上,请画出它所受浮力的示意图。
(2) 请画出入射光AO的反射光线和折射光线。
【思路分析】(1)木块漂浮在水面上,则所受的浮力等于重力,即5N。画图时,力的作用点在木块的重心,方向竖直向上;(2)光射到水面同时发生折射和反射,遵循光的反射定律和折射规律。
【解题过程】
(1) 因为木块漂浮在水面上,所以。画图时,力的作用点在木块的重心,方向竖直向上,标出箭头;
(2)光射到水面上0点,同时发生反射和折射:反射角在空气中,等于入射角,分居法线两侧;折射角在水中,小于入射角,分居法线两侧。