D.三个试管受到的浮力相等,且上表面的压力都是零,根据F浮力=F向上-F向下可知,试管底部受到的压力都相等。根据公式可知,试管底部液体压强的大小都相等,即p甲’=p乙'=p丙’,故D正确。 D.三个试管受到的浮力相等,且上表面的压力都是零,根据F浮力=F向上-F向下可知,试管底部受到的压力都相等。根据公式可知,试管底部液体压强的大小都相等,即p甲’=p乙'=p丙’,故D正确。
故选D。
7.(2020八上·越城期中)将四个形状不同、高度均为L的实心金属块,用细线拉着,匀速缓慢地放入水深为L的盛水容器中,直至容器底部,此时水未溢出。四个实验中与右图所描绘的浮力大小F与金属块浸入水中深度h的关系一致的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】根据图像可知,随着深度的不断增大,浮力在不断增大,但是增大的速度先变大后变小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,金属块排开液体的体积增大的速度先越来越快,再越来越慢,据此分析即可。
【解答】A.金属块为球形,在浸入一半体积前,V排增大的越来越快;浸入一半体积后,V排增大的越来越慢,故A符合题意;
B.金属块为长方体,在浸入的整个过程中,V排增大的速度保持一致,故B不合题意;
C.金属块为圆台,在浸入的整个过程中,V排增大的速度越来越快,故C不合题意;
D.金属块为沙漏型,在浸入的整个过程中,V排增大的速度先越来越慢,再越来越快,故D不合题意。
故选A。
8.(2020八上·滨江期中)放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力,木块开始上浮,如图所示,最后漂浮,且有五分之二体积浸入水面。下列叙述中,正确的是( )
A.在露出水面之前,木块所受浮力增大
B.木块的密度为0.6克/厘米3
C.木块在浸没和漂浮两种情况下,水对烧杯底的压强不相同
D.当木块漂浮时,向水中一直加入食盐,木块排开液体体积一直变小
【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据公式F浮=ρ水gV排可分析露出水面前受到的浮力变化;
(2)木块漂浮,浮力等于重力,利用密度公式和阿基米德原理列出等式即可木块的密度;
(3)根据p=ρ水gh分析排开水的体积的变化得出水的深度的变化,进而得出压强的大小变化;
(4)因为食盐的溶解度是一定的,所以水中不能无限度的溶解食盐,即食盐水的密度最终会保持不变,根据阿基米德原理分析木块排开水的体积变化即可。
【解答】A.木块上浮过程中,它排开水的体积不变,根据公式F浮=ρ水gV排可知,木块所受浮力不变,故A错误;
B.木块最后漂浮,
根据漂浮条件可得:F浮=G木;
ρ水gV排=ρ木gV木,
ρ水V排=ρ木V木,
ρ水×=ρ木V木;
解得:ρ木=0.4g/cm3,故B错误;
C.因木块浸没时排开水的体积大于木块漂浮时排开水的体积,所以木块浸没时水的深度大于木块漂浮时水的深度,则根据p=ρ水gh可知,木块浸没时水对烧杯底的压强较大,故C正确;
D.根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,当浮力不变时,排开液体的体积与液体密度成反比。因为加入食盐后密度增大,所以木块的体积会不断减小。但是食盐的溶解度是一定的,当食盐水达到饱和后,食盐水的密度保持不变,那么木块的体积就保持不变,故D错误。
故选C。
9.(2020八上·台州月考)面积很大的水池,水面上浮着一边长为a、质量为m的正方体均匀木块,开始时木块静止,如图甲。现用力F将木块匀速下压,运动时,F随深度H变化如图乙,则下列正确的是( )
A.正方体木块的密度为水密度的
B.在木块匀速下沉过程中,下底面受到压强减小,F最大值是
C.木块上下表面受到水的压强差随着木块下压逐渐增大
D.水池底部受到水的压强随着木块下压始终在增大
【答案】A
【知识点】密度公式的应用;压强的变化;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据乙图可知,当施加的压力为0时,木块下表面的深度为,根据浮沉条件列出有关浮力和重力的关系式,然后利用阿基米德原理和密度公式将其拆开,计算出木块的密度;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh判断木块下表面压强的变化;
(3)首先判断木块上下表面的深度差h的变化,再根据公式p=ρ液gh分析压强差的变化;
(4)首先分析水面的高度h的变化,再根据公式p=ρ液gh分析水池底部的压强变化。
【解答】A.木块在水面漂浮,
那么浮力F浮=G;
ρ水gV排=ρgV;
ρ水V排=ρV;
ρ水Sh浸=ρSh;
ρ水h浸=ρh;
那么:,故A正确;
B.在木块匀速下沉的过程中,下底面的深度不断增大,根据公式p=ρ液gh可知,下表面受到的压强逐渐增大,故B错误;
C.当木块没有安全浸没时,上下表面的深度差不断增大;当木块完全浸没水中时,木块上下表面的深度差始终等于木块的高度a,因此高度差保持不变。根据公式p=ρ液gh可知,上下表面的压强差先增大后不变,故C错误;
D.当木块没有完全浸没时,木块排开水的体积不断增大,因此水池里水的深度增大;当木块完全浸没时,木块排开水的体积保持不变,因此水池里水的深度不变。根据公式p=ρ液gh可知,水池底部受到水的压强先增大后不变,故D错误。
故选A。
10.(2020八上·台州月考)小明利用如图所示的实验,研究浮力大小与深度的关系。根据测得的实验数据,作出了弹簧测力计的示数F与物体下表面在水中所处深度h的关系图象。根据该图象可以得出的正确结论是(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)( )
A.物体的质量是12kg
B.物体浸没在水中时,受到的浮力大小为12N
C.物体的密度为2×103kg/m3
D.物体的体积为60cm3
【答案】C
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当物体下表面的深度为0时,它不受浮力,此时测力计的拉力等于自身重力,根据公式计算即可。
(2)当物体完全浸没在水中时,排开液体的体积不变,那么它受到的浮力不变,因此测力计的拉力也保持不变。根据乙图确定完全浸没时测力计的拉力,然后根据F浮=G-F拉计算即可。
(3)首先根据V=V排=计算出该物体的体积,再根据计算它的密度。
(4)根据(3)中的分析判断。
【解答】A.根据乙图可知,当物体下表面的深度为零时,此时物体不受浮力,弹簧测力计的示数为12N。根据二力平衡的知识可知,物体的重力G=F=12N,质量为:,故A错误;
B.根据乙图可知,当物体完全浸没时,弹簧测力计的示数为6N,此时它受到的浮力:F浮=G-F拉=12N-6N=6N,故B错误;
C.该物体的体积V=V排=;
该物体的密度为:,故C正确;
D.该物体的体积为:6×10-4m3=600cm3,故D错误。
故选C。
11.(2020八上·柯桥月考)如图甲所示,高为1m均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图象。若不计水的阻力,则下列说法正确的是( )
A.石料受到的重力为900N
B.石料的密度为1.8×103kg/m3
C.如果将该石料立在水平地面上,则它对地面的压强为2.8×104Pa
D.石料沉底后水平池底对石料的支持力为500N
【答案】C
【知识点】密度公式的应用;二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当石料没有入水时,钢绳的拉力等于石料的重力;
(2)根据乙图确定石料完全浸没时钢绳的拉力,然后根据F浮=G-F拉计算石料受到的浮力,根据计算石料的体积,最后根据计算石料的密度;
(3)首先根据S=计算出石料的底面积,然后根据计算对地面的压强。
(4)当石料沉底后,根据F支持=G-F浮计算池底对石料的支持力。
【解答】A.根据图乙可知,当石料没有入水时,钢绳的拉力为1400N,那么重力G=F=1400N,故A错误;
B.根据图乙可知,石料完全浸没水中时,钢绳的拉力为900N,
那么石料受到的浮力F浮=G-F拉=1400N-900N=500N;
石料的体积为:;
石料的密度:,故B错误;
C.石料的底面积S=;
石料对地面的压强:,故C正确;
D.石料沉底后池底对石料的支持力:F支持=G-F浮=1400N-500N=900N,故D错误。
故选C。
12.(2020八上·嘉兴月考)在70℃时的硝酸钾的不饱和溶液中漂浮着一木块(下图所示),冷却至40℃时杯底开始有晶体析出,继续冷却到室温并保持温度不变。能正确表示此过程中木块露出液面的体积(V)与时间(t)的关系的示意图是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】首先根据“晶体析出”的现象分析硝酸钾溶液密度的变化,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析木块排开液体的体积变化,最后根据V露=V-V排分析露出液面体积的变化即可。
【解答】木块始终在溶液表面漂浮,那么它受到的浮力始终等于重力,即保持不变。
(1)原来的硝酸钾溶液不饱和,在温度下降的过程中,硝酸钾的溶解度不断减小,直至达到饱和,由于没有晶体析出,所以溶液的密度保持不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块排开液体的体积不变,根据V露=V-V排可知,木块露出水面的体积不变;
(2)当溶液达到饱和后,由于不断有晶体析出,所以溶液的密度不断减小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块排开液体的体积不断增大,根据V露=V-V排可知,木块露出水面的体积不断减小;
(3)当达到室温后,硝酸钾的溶解度保持不变,不再有晶体析出,那么溶液密度不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块排开液体的体积不变,根据V露=V-V排可知,木块露出水面的体积不变。
故选A。
13.(2020八上·柯桥开学考)放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力,木块开始上浮,如图所示,最后漂浮,且有五分之二体积浸入水面。下列叙述中,正确的是( )
A.在露出水面之前,木块所受浮力不变
B.木块的密度为0.6克/厘米3
C.在露出水面之前,木块所受浮力等于木块的重力
D.木块在浸没和漂浮两种情况下,水对烧杯底的压强相同
【答案】A
【知识点】压强的大小及其计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析;
(2)当木块漂浮时,浮力等于重力,用密度公式和阿基米德原理分解,即可得到木块密度;
(3)根据浮沉条件判断;
(4)分析水面高度的变化,再根据压强公式p=ρ液gh判断烧杯底部压强的变化。
【解答】A.在露出水面之前,木块排开水的体积始终等于自身体积,即V排保持不变,根据公式F浮=ρ液gV排可知,木块受到的浮力不变,故A正确;
B.当木块漂浮时,浮力等于重力。
即F浮=G;
ρ液gV排=ρgV;
1g/cm3×=ρV;
解得:,故B错误;
C.在木块露出水面之前,它在水中呈上浮状态,那么它受到的浮力大于重力,故C错误;
D.木块浸没时排开水的体积大于漂浮时排开水的体积,那么前者时烧杯内水面深度较大,根据公式p=ρ液gh可知,前者水对烧杯底部的压强大于后者,故D错误。
故选A。
14.(华师大版初中科学八年级上学期第三章 浮力 单元试卷)如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝),将其全部没入水中,此时两容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,磅秤的示数分别为F1和F2,则( )
A.F1=F2 T1=T2 B.F1>F2 T1<T2
C.F1=F2 T1>T2 D.F1<F2 T1>T2
【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)首先根据密度公式比较两个球的体积大小关系,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较二者受到的浮力大小,最后根据F=G-F浮比较绳子的拉力大小即可;
(2)两个球没有与容器底部接触,那么容器底部受到的压力全部由水产生。首先根据压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到的压强大小,然后根据F=pS比较容器底部受到压力的大小,最后根据磅秤示数=容器重力+水的压力比较即可。
【解答】(1)据密度公式可知,铅球和铝球质量相等,因为ρ铅>ρ铝,所以V铅
(2)两个容器内水面相平,根据压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到的压强相等。根据公式F=pS可知,容器底部受到的压力相等。容器的重力相等,根据F示数=G容器+F水可知,磅秤的示数F1=F2。
故选C。
15.(华师大版初中科学八年级上学期第三章 浮力 单元试卷)在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长10cm、横截面积50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧秤上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4N,如图甲所示。已知弹簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到1N的拉力时伸长1cm,g取10N/kg。若往容器内缓慢加水,当所加水的体积为1400cm3时,弹簧秤示数恰好为零。此过程中水面升高的高度ΔH与所加水的体积V的关系如图乙所示。根据以上信息,能得出的正确结论是( )
A.容器的横截面积为225cm2
B.塑料块的密度为0.4×103kg/m3
C.弹簧秤的示数为1N时,水面升高9cm
D.加水400cm3时,塑料块受到的浮力为2N
【答案】C
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当塑料块接触水面时,它不受浮力,此时测力计的示数等于它的重力。根据乙图可知,当加水的体积V=1400cm3时,△h=12cm时,此时示数为零,说明此时的浮力等于重力。根据阿基米德原理计算出此时塑料块的V排,根据计算出容器的横截面积;
(2)首先根据V=Sh计算出塑料块的体积,再根据计算塑料块的密度;
(3)当所加水的体积至1400厘米3时,△H=12cm,首先根据计算出塑料块进入水中的高度,然后h2=△h-h1计算出塑料块下加入水的高度,计算出测力计的示数为1N时弹簧向下伸出的长度h3。根据F浮=G-F拉计算出此时塑料块受到的浮力,根据阿基米德原理计算出此时塑料块浸入水中的高度h4,最后根据△h1=h3+h4计算水面升高的高度即可;
(4)根据(3)中同样的方法计算出浮力为2N时水面升高的高度,根据乙图确定此时的水的体积即可。
【解答】根据图像可知,加水的体积V=1400cm3时,△h=12cm,弹簧秤示数恰为零,
则F浮=G=4N,
则加入水的体积加上塑料块浸没在水中的体积等于容器的底面积和水面升高高度h的乘积,
即V水+V排=△hS,
塑料块排开水的体积;
则容器的横截面积,故A错误;
塑料块的体积V=10cm×50cm2=500cm3=5×10-4m3,
塑料块的密度,故B错误;
根据图象,当所加水的体积至1400厘米3时,△H=12cm,弹簧秤示数恰为零,F浮=4N。
塑料块浸入水中的高度;
塑料块下面新加入水的深度h2=12cm-8cm=4cm;
当弹簧测力计的拉力为F拉=1N时,弹簧向下伸长1cm,
即塑料块下新加入水的深度h3=4cm-1cm=3cm;
塑料块受的浮力F浮=G-F拉=4N-1N=3N。
此时塑料块浸入水中的高度;
此时水面升高的高度△h1=3cm+6cm=9cm,
故C正确;
当浮力F浮=2N时,
弹簧测力计的拉力F拉=G-F浮=4N-2N=2N,
这时弹簧向下伸长2cm,
即塑料块下新加入水的深度h5=2cm;
此时塑料块浸入水中的高度;
水面升高的高度△h2=2cm+4cm=6cm;
根据图象可以知道,当水面升高△h2=6cm时,加水的体积为700cm3,故D错误。
故选C。
16.(华师大版初中科学八年级上学期 3.4 物体浮沉条件及其应用(第2课时))如图所示,将甲、乙两个容器放在水平桌面上,甲、乙两容器的底面积分别为S甲和S乙。甲容器中盛有密度为ρ1的液体,乙容器中盛有密度为ρ2的液体。现将体积相等的A、B两个物体分别放入甲、乙两容器后,物体A悬浮,物体B漂浮且有一半体积露出液面,此时两容器液面相平。液体对甲容器底部的压强为p1,压力为F1;液体对乙容器底部的压强为p2,压力为F2。已知物体A与物体B的密度之比为2∶3,S乙=3S甲。则下列判断正确的是( )
A.p1=p2,9F1=F2 B.p1<p2,9F1=F2
C.p1=p2,6F1=F2 D.p1<p2,6F1=F2
【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)首先根据浮沉条件计算出甲液体和A,乙液体和B的密度关系,然后再根据A和B的密度关系计算出两种液体之间的比例关系,最后利用液体压强公式p=ρ液gh计算容器底部压强的大小并进行比较;
(2)根据压强的比例关系和底面积的比例关系,利用公式F=pS计算容器底部受到压力的关系。
【解答】(1)物体A在甲液体中悬浮,那么它的密度ρ甲=ρA;
B在乙液面漂浮,
那么:F浮=G;
ρ乙gV排=ρBgV;
ρ乙×=ρBV;
解得:ρ乙=2ρB。
因为ρA:ρB=2:3;
所以:ρ甲:ρ乙=2:(2×3)=1:3;
h甲:h乙=1:1;
根据液体压强公式p=ρ液gh得到:p甲;p乙=ρ甲h甲:ρ乙h乙=(1×1):(1×3)=1:3;
因此对容器底部的压强p1<p2。
(2)容器底部受到的压强之比:p甲;p乙=1:3,底面积之比S甲:S乙=1:3,根据公式F=pS可知,容器底部受到的压力之比:F甲:F乙=(1×1):(3×3)=1:9,即9F甲=F乙,也就是9F1=F2,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
17.(华师大版初中科学八年级上学期 3.4 物体浮沉条件及其应用(第1课时))一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有68g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。酒精的密度是0.8×103kg/m3,则物块的密度是(g取10N/kg)( )
A.1.10×103kg/m3 B.0.94×103kg/m3
C.0.90×103kg/m3 D.0.85×103kg/m3
【答案】D
【知识点】密度公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】物块在水中漂浮,根据漂浮条件计算出它的质量;在酒精中下沉,根据阿基米德原理计算出它的体积,最后根据密度公式计算它的密度即可。
【解答】物块在水中漂浮,那么F浮力=G=G排;
m排g=mg;
即m=m排=68g;
物体在酒精中下沉,
那么它的体积;
物体的密度:.
故选D。
18.(华师大版初中科学八年级上学期 3.3 阿基米德原理)如图甲所示,均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以0.5m/s的恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图像。若不计水的阻力,g取10N/kg,则下列说法不正确的是( )
A.石料的质量为140kg
B.石料恰好完全浸没时所受浮力为500N
C.石料的密度为1.8×103kg/m3
D.该石料立于水平地面上时对地面的压强为2.8×104Pa
【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当物体完全出水时,它只受到重力和拉力,二者相互平衡,即G=F拉,据此计算石料的质量;
(2)当石料完全浸没时,根据公式F浮=G-F拉计算浮力;
(3)首先根据V=V排=计算出石料的体积,再根据公式计算石料的密度;
(4)在图像中,物体在BC段经过的路程就是石料的高度,即h=s=vt,然后根据计算石料对水平地面的压强。
【解答】A.根据图像可知,当石料没有入水时,它受到的拉力为1400N,那么它的质量为:,故A正确不合题意;
B.当石料完全浸没时拉力为900N,那么此时它受到的浮力F浮=G-F拉=1400N-900N=500N,故B正确不合题意;
C.该石料的体积:V=V排=;
石料的密度:,故C错误符合题意;
D.B点时下表面开始入水,C点时上表面入水,那么该石料的高度为:h=s=vt=0.5m/s×2s=1m,
它对水平地面的压强:=2.8×103kg/m3×10N/kg×1m=2.8×104Pa,故D正确不合题意。
故选C。
19.(华师大版初中科学八年级上学期 2.1 压强(第2课时))如图,在水平桌面上竖立着三个柱状物甲、乙、丙,它们均为实心匀质,且高度均为h,甲、乙、丙的底面分别是半径为R的圆面、边长为a的正方形、半径为r的圆面。已知:2R=a>2r,它们对桌面的压强p甲=p乙=p丙,则甲、乙、丙三者质量的关系是( )
A.m乙>m甲>m丙 B.m甲=m丙>m乙
C.m甲
【知识点】密度公式的应用;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)水平面上,物体对桌面的压力等于物体自身的重力;
(2)首先根据题目信息比较三者底面积的大小,然后根据F=pS比较桌面受到压力的大小,再根据(1)中规律得到三者重力的大小,最后根据比较质量的大小。
【解答】甲的底面积:S甲=πR2;
乙的底面积:S乙=(2R)2=4R2;
丙的底面积:S丙=πr2;
因为2R=a>2r,
所以S乙>S甲>S丙;
根据F=pS可知,
当p甲=p乙=p丙时,对桌面的压力F乙>F甲>F丙;
因为对桌面的压力等于自身重力,
所以它们的重力大小依次为:G乙>G甲>G丙。
根据公式可知,
它们的质量大小依次为:m乙>m甲>m丙。
故选A。
20.(2020八上·北仑期末)如图所示,甲、乙两个正方体物块放置在水平地面上,甲的边长小于乙的边长,甲对地面的压强为p1,乙对地面的压强为p2( )
A.若甲、乙质量相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
B.若甲、乙质量相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
C.若甲、乙密度相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
D.若甲、乙密度相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
【答案】A
【知识点】压强大小比较
【解析】【分析】(1)已知压力和接触面积根据公式比较压强的大小;
(2)上下粗细一致的柱体,对水平地面的压强与受力面积无关,可根据p=ρgh比较压强大小。
【解答】(1)如果甲、乙的质量相等,那么它们的重力相等,都为G。
甲对地面的压强;
将甲放到乙上,乙对地面的压强为:;
如果S乙=2S甲,那么p乙=p1,故A正确;
乙对地面的压强;
将乙放到甲上,甲对地面的压强为:;
如果p甲=p2,那么S甲=2S乙,与实际情况不符,故B错误;
(2)如果甲、乙密度相同,那么甲对地面的压强p1=ρgh甲;
乙对地面的压强p2=ρgh乙;
因为h乙>h甲,
所以p2>p1;
将甲放到乙上,乙对地面的压强p3肯定大于p2,肯定也大于p1,故C错误;
将乙放到甲上,由于S甲p3,肯定大于p2,故D错误。
故选A。
二、填空题
21.(2020八上·西湖月考)如图所示,在弹簧测力计的挂钩下悬挂一个小水桶,桶与水的总质量为5kg,用细线系一个质量为1.78kg的实心铜球,用手提细线上端将小球缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触;当铜球在水中静止时,小球受到的浮力是 _N,弹簧测力计的示数是 N.(ρ铜=8.9x103kg/m3)
【答案】2;52
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】①首先根据公式计算铜球的体积然后,利用阿基米德原理计算铜球受到的浮力;
②小球受到的浮力与小球对水的压力为相互作用力,据此计算水的压力的增大量,那么测力计的示数等于桶和水的总重力与水的压力增大量的和。
【解答】①铜球的体积:;
铜球受到的浮力:F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×2×10-4m3×10N/kg=2N;
②桶与水的总重力为G=mg=5kg×10N/kg=50N;
设铜球对水的作用力为F′,则F′=F浮=2N,
弹簧测力计的示数:F=G+F′=50N+2N=52N。
22.(2020八上·杭州月考)将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示。
(1)三个小球的浮力F甲、F丙、F乙大小关系是 。
(2)三个烧杯底部对桌面的压强p甲、P丙、P乙大小关系是 。
【答案】(1)F甲=F丙>F乙
(2)P甲>P丙=P乙
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较小球受到浮力的大小关系;
(2)首先根据F浮力=G排和浮沉条件确定排出水的重力与小球重力的大小关系,然后比较容器对桌面的压力大小,最后根据比较容器对桌面压强的大小关系。
【解答】(1)根据图片可知,排开水的体积V甲=V丙>V乙,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙;
(2)甲在水中下沉,那么它受到的浮力F甲
23.(2020八上·滨江月考)如图为A、B和C三个物体静止在甲乙丙三杯液体中的情形,三个容器是相同的。
(1)若A、B和C三个物体体积相同,甲、乙和丙是同种液体,则受到重力最大的物体是 (选填“A”、“B”或“C”)。
(2)若A、B和C是三个相同的物体,则甲、乙和丙三杯液体中密度最大的是 (选填“甲”、“乙”或“丙”);若将A、B和C三个物体都从容器中取出(忽略带出液体的质量),则三个容器底部压强减小量 (选填“甲最多”、“乙最多”、“丙最多”或“一样多”)。
【答案】(1)C
(2)乙;一样
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较三个物体的密度大小,再根据公式G=mg=ρVg比较物体的重力大小;
(2)根据浮沉条件比较三种液体的密度大小关系。首先根据相互作用力原理比较物体对液体压力的大小,进而确定三个容器底部压力的大小变化,最后根据F=pS比较容器底部压强的变化量。
【解答】(1)当物体漂浮时,它受到的浮力等于重力,
即F浮力=G;
ρ液gV排=ρgV;
ρ液V排=ρV;
解得:;
那么当液体密度相同,物体排开液体的体积越大,物体密度越大;
根据图片可知,A、B漂浮,排开液体的体积VA>VB,那么液体密度ρ液>ρA>ρB;
C在液体中悬浮,那么ρC=ρ液;
因此三者的密度ρC>ρA>ρB;
三者的体积相同,根据公式G=mg=ρVg可知,重力最大的是C。
(2) 若A、B和C是三个相同的物体,那么它们的重力相等,根据浮沉条件可知,A、B漂浮,C悬浮,那么它们三者受到的浮力相等。根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,液体的密度与排开液体的体积成反比。因为排开液体的体积VB
物体对液体的压力和液体对物体的浮力为相互作用力,因此物体对液体的压力都相同。当将三个物体拿出后,容器底部压力的减小量相同。根据公式可知,容器底部压力的减小量一样。
24.(2020八上·镇海期中)质地均匀的长方体重10N,如图甲放在桌面上,它与桌面的接触面积为0.01m2则它对桌面的压强p1为 Pa;用水平力F1向右缓慢推动物体,使其一小部分露出桌面。在推动物体的过程中,物体对桌面的压力 (选填“变小、不变”或“变大”。下同)。物体对桌面的压强 :如图乙,竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强p2 p1(选填“>”、“=”或“<”)。
【答案】1000;不变;变大;=
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)长方体对桌面的压力等于自身重力,根据公式计算压强;
(2)根据压力和重力的关系判断压力是否改变,再根据压强公式判断对桌面压强的变化;
(3)上下粗细一致的柱体对地面的压强:,据此比较即可。
【解答】(1)长方体对桌面的压强:;
(2)在推动物体的过程中,物体对桌面的压力始终等于自身重力,因此保持不变。但是长方体与桌面的接触面积变小了,根据公式可知,物体对桌面的压强变大了;
(3)根据公式p=ρgh可知,长方体对桌面的压强只与密度和高度有关,与接触面积无关,因此剩余部分对桌面的压强与原来相等,即p2=p1。
25.(2020八上·椒江期中)已知木块A的体积为1×10-3m3,重力为6牛,与固定在容器底部的轻质弹簧相连,如甲图所示。现向容器中缓慢注水,直至木块A完全浸没并处于静止状态,如图乙所示。当木块完全浸没并处于静止状态时,弹簧对木块的力的大小为 牛,方向 。在坐标图中画出浮力随容器内液面变化的折线图 。
【答案】4;竖直向下;
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算出木块A浸没在水中时受到的浮力,然后与重力比较,最后根据二力平衡原理计算出弹簧对木块的力的大小和方向;
(2)在水面上升的过程中,分析V排的变化,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化即可。
【解答】(1)当木块完全浸没时,
它受到的浮力为:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N;
此时木块的重力G=6N,则木块受到的合力为:10N-6N=4N,且方向向上;
根据二力平衡原理可知,弹簧对木块的力与合力为平衡力,二者大小相等,方向相反,
因此弹簧对木块的力大小为4N,方向向下。
(2)在开始的一段时间内,由于物体的下表面没有接触到水,因此水受到的浮力为零。从木块的下表面接触到水直到木块完全浸没的过程中,木块排开水的体积逐渐变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块受的浮力不断变大。当木块完全浸没后,V排保持不变,那么木块受到的浮力保持不变,如下图所示:
26.(2020八上·滨江期中)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2牛,将一个重力为1.2牛、体积为2×10﹣4米3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中,则细线对物体A的拉力为 牛,当把细线剪断后,物体A受到的浮力为 牛,细线剪断后台秤的示数比剪断前 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】0.2;1.2;变大
【知识点】二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理计算出物体A一半浸入烧杯的水中受到的浮力,然后根据二力平衡的知识求细线对物体A的拉力;
(2)根据密度公式计算A的密度,然后根据浮沉条件判断当把细线剪断后,物体A在水中的状态,进而求物体A受到的浮力;
(3)首先根据相互作用力原理分析浮力和物体对水的压力的关系,然后根据托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和的规律判断示数的变化。
【解答】(1)物体A的一半浸入水中时受到的浮力:;
此时物体A受到重力、浮力和细线的拉力作用,
根据二力平衡的知识得到:G=F浮+F拉;
则细线对物体A的拉力为:F拉=G-F浮=1.2N-1N=0.2N。
(2)物体A的密度:;
根据浮沉条件可知,当把细线剪断后,物体A在水中漂浮,
则物体A受到的浮力F浮'=G=1.2N;
(3)因为物体A受到的浮力和A对水向下的压力为相互作用力,
所以物体A对水向下的作用力F压=F浮。
托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,
即F=G总+F压。
剪断细线后,物体A受到的浮力增大了,
因此台秤的示数比剪断前变大了。
三、实验探究题
27.(2021八下·杭州开学考)学习浮力知识后,小华想制作一个密度计,他制作步骤如下:
a、取一根饮料吸管,将铁丝从吸管的下端塞入作为配重,并用石蜡将吸管的下端封起来。
b、将其漂浮在水中,在吸管上标出水面的位置,测出该位置到吸管下端的距离,即吸管浸入水中的深度H,如图所示。
c、推导:设吸管横截面积为S,在水中漂浮,故浮力与重力二力平衡,所以G=ρ水gSH;若漂浮在其它液体中,则浸入的深度h会因液体密度的改变而改变,但浮力仍与重力平衡,即G=ρ液gSh。
(1)小华制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力 重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。步骤a中,将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重是为了降低吸管的重心,从而让它能够竖直的漂浮在液面上。
(2)通过对步骤c的分析,请推导出漂浮在ρ液液体中时,浸入深度h= (用ρ水、ρ液、H表达).
(3)若吸管漂浮在水中时H=7.2cm,漂浮在某液体中时h=9cm,则液体密度为 kg/m3。
(4)制作完毕后,小黄发现两个相邻密度值刻度线之间的距离较小,请提出一个方法,使两条刻度线之间的距离增大一些,进而使测量结果更精确。方法是 。
【答案】(1)等于
(2)h=ρ水H/ρ液
(3)0.8×103kg/m3
(4)在吸管下端塞入质量更大的物体作为配重或用更细的吸管制作密度计
【知识点】密度公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据二力平衡的知识比较浮力和重力的大小关系。
(2)密度计的重力不变,以此为等量关系将前后两个数学式连接在一起,然后进行推断计算;
(3)将数值代入(2)中得到的计算式,然后计算即可;
(4)根据G=ρ水gSH分析可知,两个刻度之间的距离H与密度计的重力G成正比,与吸管的横截面积成反比,据此分析解决方法。
【解答】(1)当密度计漂浮在液面上时,它受到的浮力与重力相互平衡。根据二力平衡的条件可知,此时它受到的浮力等于重力。
(2)在不同液体中,密度计的重力不变,
即ρ水gSH=ρ液gSh;
ρ水H=ρ液h
解得:;
(3)根据得到:;
解得:ρ液体=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3;
(4)小黄发现两个相邻密度值刻度线之间的距离较小,使两条刻度线之间的距离增大一些,进而使测量结果更精确。方法是:
①在吸管下端塞入质量更大的物体作为配重;
②用更细的吸管制作密度计。
28.(2020八上·拱墅月考)兴趣小组的同学用一个弹簧测力计、一个金属块、细线、刻度尺、两个相同的容器(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图是实验的若干操作,据此回答问题:
(1)金属块完全浸没在水中时,所受浮力为 N,金属块的密度为 kg/m3。
(2)分析图 (选填图中字母),可以说明浮力大小与液体的密度有关。
(3)分析图B、C、D,小乐同学认为物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关,但小欢同学认为物体所受浮力的大小与物体浸入液体的深度有关。请利用提供的器材设计实验否定小欢同学的猜想。简要写出实验步骤及分析。
【答案】(1)4;2.5×103
(2)(A)DE
(3)在D的基础上,改变金属块在水中浸没的深度若干次,测量并记录各次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F。计算出各次的浮力F浮,发现浸入水中的深度h不同,但所受浮力相同。(或将金属块分别水平悬挂和竖直悬挂,让其上表面刚好浸没水中,测量并记录两次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F,计算出两次金属块所受的浮力F浮,发现浸入水中的深度h不同,但所受浮力相同)
【知识点】密度公式的应用;浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据A、D两图,利用公式F浮=G-F拉计算即可。首先根据计算出金属块的体积,再根据计算它的密度。
(2)根据控制变量法的要求选择对比实验;
(3)如果要探究浮力的大小与浸入深度的关系,那么就要保证液体密度和排开液体的体积相同,而改变金属块在水中的深度,然后比较浮力的大小。如果发生改变,那么二者有关;否则,二者没有关系,据此设计实验即可。
【解答】(1)根据A、D两图可知,金属块完全浸没在水中受到的浮力F浮=G-F拉=10N-6N=4N;
金属块的体积;
金属块的密度.
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,必须控制排开液体的体积相同而改变液体的密度,故选实验(A)DE。
(3)探究浮力大小与物体浸入液体的深度的关系时,实验步骤如下:
在D的基础上,改变金属块在水中浸没的深度若干次,测量并记录各次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F。计算出各次的浮力F浮,发现浸入水中的深度h不同,但所受浮力相同。(或将金属块分别水平悬挂和竖直悬挂,让其上表面刚好浸没水中,测量并记录两次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F,计算出两次金属块所受的浮力F浮,发现浸入水中的深度h不同,但所受浮力相同)
29.(2020八上·杭州期中)如图所示,某实验小组用水、刻度尺、弹簧测力计和圆柱体探究浮力与深度的关系。他们分别记录了不同情况下弹簧测力计拉力的大小(如表所示),表中h表示圆柱体下表面浸入水中的深度。
h/m 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
F/N 10.0 9.5 9.0 8.5 7.5
h/m 0.06 0.07 0.08 0.12 0.16
F/N 7.0 6.5 6.0 6.0 6.0
(1)当h=0.04m时,表格中空格处应填 ;
(2)当h=0.05m时,圆柱体受到的浮力是 N;此圆柱体的密度为 。
【答案】(1)8.0
(2)2.5;2500千克/立方米
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据表格数据,找到测力计的示数与深度的变化规律,据此计算h=0.04m时测力计的示数即可;
(2)根据表格数据,找到h=0m和h=0.05m时测力计的示数,从而确定物体的重力,最后根据F浮力=G-F拉计算出浮力。
根据表格可知,当深度达到h=0.08m时,测力计的示数保持不变,这时物体完全浸没,再次根据F浮力=G-F拉计算出此时的浮力,再根据阿基米德原理计算出物体的体积,最后根据密度公式计算它的密度即可。
【解答】(1)根据表格数据可知,深度每增加0.01m,测力计的示数减小0.5N。与h=0.03m时比较可知,当h=0.04m时,表格中测力计的示数为:8.5N-0.5N=8N。
(2)当h=0m时,物体没有进入水中,此时不受浮力,那么物体的重力G=F拉=10N;
当h=0.05m时,测力计的示数为7.5N,
此时物体受到的浮力:F浮力=G-F拉=10N-7.5N=2.5N。
当深度达到h=0.08m时,测力计的示数保持不变,这时物体完全浸没,
此时物体受到的浮力:F浮力'=G-F拉'=10N-6N=4N;
物体的体积;
物体的密度:.
30.(2019八上·绍兴期末)小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。(g取10N/kg)
(1)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与 的关系;根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为 N。
(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关。对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而 ,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度无关。
(3)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为 kg/m3。
【答案】(1)液体密度;2.4
(2)增大
(3)1.2×103
【知识点】浮力产生的原因;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)浮力受到排开液体体积和液体密度的影响,哪个因素不同,实验就是探究哪个因素与浮力的关系;已知物体重力和在液体中测力计的示数根据公式 计算浮力;
(2)浮力与排开液体的体积有关,与物体在液体中的深度无关;
(3)首先利用A、C两个实验根据 求出物体在水中受到的浮力,然后根据阿基米德原理 计算出物体的体积,最后根据公式 计算盐水的密度。
【解答】(1)C、E实验中保持了排开液体的体积相同,但液体密度不同,因此探究的是浮力与液体密度的关系; 根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为:;
(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关。对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度无关。
(3)通过A、C两个实验可知,物体在水中受到的浮力: ;
物体的体积为: ;
那么盐水的密度为: 。
故答案为:(1)液体密度,2.4;(2)增大;(3)
31.(2018八上·绍兴期中)小明从井中提水,发现盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大。由此他猜想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图所示的探究。
(1)分析上图弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体的体积越大,所受浮力 。
(2)实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图所示。分析图象可知:
①曲线 (选填“a”或“b”)描述的是弹簧秤示数的变化情况。
②金属圆柱体的密度为 kg/m3。
【答案】(1)越大
(2)b;2.7×103
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)比较乙、丙和丁图,确定测力计的示数变化,根据公式F浮=G-F判断浮力的大小变化即可;
(2)①根据测力计示数的大小变化规律确定它的图线;
②当物体没有浸入水中时,它不受浮力,因此测力计的示数最大,也就是物体的重力;当物体完全浸没时,它排开水的体积最大,即浮力最大,据此计算出物体的体积,最后根据密度公式计算物体的密度即可。
【解答】(1)比较乙、丙和丁图可知,圆柱体排开水的体积逐渐增大,而测力计的示数逐渐减小;根据公式F浮=G-F可知,物体受到的浮力逐渐增大;
(2)①弹簧测力计的示数逐渐减小,因此曲线b描述的是弹簧秤示数的变化情况;
②根据图像可知,圆柱体的重力G=5.4N,它受到的最大浮力为2N;
那么它的体积为:;
那么圆柱体的密度为:。
32.(2018八上·杭州月考)学习了浮力有关知识后,同学们都已经知道:浮力跟物体所浸在的液体密度、排开液体的体积有关。但王丽总感到:浮力大小应与物体所在液体的深度有关,并猜想:“深度越深,浮力越大”。于是做了如下实验:她在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面接近烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象。
(1)分析图象可知,圆柱体的密度是 kg/m3;
(2)分析图象BCD段,可得结论: 。
(3)分析图像可知,圆柱体的横截面积为 cm2。
【答案】(1)1.5 3
(2)物体从刚开始浸入到完全浸没之前,物体受到浮力随深度的增加而增大;到 完全浸没后物体所受的浮力大小不变(或与深度无关)
(3)200
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据图像可知,当h=0时,物体没有入水,不受浮力,此时G=F拉;当弹簧测力计的示数再次不变时,说明圆柱体完全入水,此时受到的浮力最大;首先根据F浮=G-F拉计算出物体受到的最大浮力,然后根据计算物体的体积,最后根据公式计算圆柱体的密度。
(2)分析测力计的示数变化,进而确定物体受到浮力的变化,最后总结浮力和深度的关系。
(3)B点是物体刚刚入水,即圆柱体的下表面与水面相平;C点是圆柱体刚刚完全入水,即上表面与水面相平,二者之间深度的差就是圆柱体的高度h,根据计算圆柱体的横截面积。
【解答】(1)根据图像可知,当h=0时,物体没有入水,不受浮力,此时G=F拉=12N;
当圆柱体刚刚完全入水时,测力计的示数为:4N;
那么完全浸没时受到的浮力:F浮=G-F拉=14N-4N=8N;
那么物体的体积:;
物体的密度为:;
(2)B点刚刚入水,C点完全入水,随着深度的增加,排开水的体积不断增大,测力计的示数不断减小,受到的浮力不断增大;CD段当物体完全入水后,深度不断增加,排开水的体积不变,测力计的示数不变,受到的浮力不变。可见,深度一直在增大,但浮力先增大后不变,二者之间没有关系,那么结论为:物体受到的浮力与深度无关;
(3)圆柱体的高度为:h=7cm-3cm=4cm;
圆柱体的体积:V=800cm3;
圆柱体的横截面积:。
四、解答题
33.(2021八下·杭州开学考)下表为硫酸的密度与硫酸溶液中溶质的质量分数对照表(20℃):
密度(g/mL) 1.01 1.07 1.14 1.22 1.30 1.40 1.50 1.61 1.73 1.81 1.84
质量分数(%) 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 98
现有一物块A,其体积为300cm3,密度为1.30g/cm3。一只容器中盛有某硫酸溶液1千克,将物块A放入该溶液中静止后如图所示,此时物块A有2/15的体积露出溶液面。
(1)求物块A静止时受到的浮力大小?
(2)求这种硫酸溶液的溶质质量分数是多少?
(3)要使物块A全部浸入溶液中,至少需要往容器中加水多少千克?(容器足够大,加水后溶液不溢出,g取10N/Kg)
【答案】(1)物体A的重力G=mg=ρVg=1.30×103kg/m3×10N/kg×300×10-6m3=3.9N;
当物体漂浮在液面上时,它受到的浮力与重力相互平衡,
即F浮=G=3.9N;
(2)该硫酸溶液的密度为:;
根据表格可知,此时硫酸溶液的溶质重力分数为60%。
(3)当物体A全部进入溶液中时,它为悬浮状态,
此时硫酸溶液的密度ρ液=ρ=1.3g/cm3;
查表可知,此时硫酸溶液的溶质质量分数为40%。
设加水的质量为x,
(1kg+x)×40%=1kg×60%;
解得:x=0.5kg。
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;溶质的质量分数及相关计算
【解析】【分析】(1)首先根据G=mg=ρVg计算出该物体的重力,再根据二力平衡的条件计算出它漂浮时受到的浮力;
(2)首先根据计算出液体的密度,再根据表格确定硫酸溶液的溶质质量分数;
(3)当物体A全部进入溶液中时,它为悬浮状态,据此确定此时硫酸溶液的密度,再根据表格确定此时溶液的溶质质量分数,最后根据溶质质量=溶液质量×溶质质量分数列出方程,计算需要加水的质量。
34.(2020八上·拱墅月考)如图所示,一个圆柱形薄壁容器的底面积为0.04m2,将一个横截面积为0.01m2的圆柱形木块用非弹性细线与容器底部相连,倒入水并使木块部分浸入水中,直至细线刚好伸直。已知ρ水=1×103kg/m3,g=10 N/ kg。请回答:
(1)在答题卡上画出细线刚好伸直时,木块在竖直方向上的受力示意图。
(2)继续往容器中缓慢注入水,当液面升高0.05m时,细线未被拉断,这一过程中木块受到的浮力增大了多少N?
(3)已知细线所能承受的最大拉力为10N,从细线刚好伸直到刚好被拉断,木块排开水的体积增加多少?
【答案】(1)解:
(2)解:F增=ρ水gV增=103kg/m3×10N/kg ×0.05m×0.001m2=5N
(3)解:当细线刚好伸直时,F浮1=G,当细线刚好被拉断时,F浮2=G+F拉,即F浮2=F浮1+F拉F拉=ρ水g(V排2-V排1)=10N
得△V=10-3m3
【知识点】二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)细线刚好伸直时,木块不受细线的拉力,据此分析竖直方向上的受力情况,并画出受力示意图;
(2)首先根据△V排=S△h排计算出木块排开水的体积的增大量,然后根据F浮力=ρ液g△V排计算浮力的增大值。
(3)当细线刚好被拉断时,根据二力平衡的知识列出木块受到力的关系式,然后与木块漂浮时受到的浮力比较,从而确定浮力的增大值,最后根据计算木块排开水的体积的增大值。
【解答】(1)细线刚好伸直时,木块不受细线的拉力,它受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力,如下图所示:
(2)木块排开水的体积的增大量△V排=S△h排=0.05m×0.01m2=5×10-4m3;
浮力的增大值F浮力=ρ液g△V排=103kg/m3×10N/kg ×5×10-4m3=5N。
(3)当细线刚好伸直时,它受到的浮力F浮1=G;
当细线刚好被拉断时,
它受到的浮力F浮2=G+F拉,
即F浮2=F浮1+F拉;
解得:△F浮'=F浮2-F浮1=F拉;
那么木块排开水的体积增大值为:。
F拉=ρ水g(V排2-V排1)=10N
得△V=10-3m3
35.(2020八上·余杭月考)边长为10cm的立方体物块放入圆柱形容器底部,如图甲所示。然后逐渐向容器内注水(倒入水,但水未溢出),在此过程中,分别测量容器内水的深度h和计算该物块对应深度下受到的浮力F浮,由此绘制了如图乙(实线部分)所示的图象。求:
(1)物块的密度;
(2)换用一种密度为0.6×103kg/m3的液体重复上述实验,当h=6cm时,物块所受的浮力;
(3)当h=12cm时,物块在水和0.6×103kg/m3的液体中都处于静止状态时受到的浮力之比为 。
【答案】(1)由图乙可知,当容器内水的深度h等于或大于8cm时,立方体物块受到的浮力不再变化,而立方体物块的边长为10cm,
所以可判断水的深度h≥8cm时物块处于漂浮状态,
则G=F浮=8N,
那么物块的密度;
(2)换用一种密度为0.6×103kg/m3液体重复上述实验,
因为ρ物>ρ液,所以物体下沉,
当h=6cm时,物块所受的浮力为:
F浮′=ρ液gV排=ρ液gSh=0.6×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)2×0.06m=3.6N;
(3)4:3
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据图乙,结合正方体物块的边长判断物块在水中的状态,然后利用物体漂浮条件得出重力,再利用计算物块的密度;
(2)根据浮沉条件判断出物体在液体中的浮沉,当h=6cm时,利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求出浮力;
(3)当h=12cm时,物块在水中处于漂浮状态,浮力等于重力;物体在液体中下沉,利用公式F浮=ρ液gV排求出浮力,最后求出物块在水和液体中都处于静止状态时受到的浮力之比。
【解答】(1)由图乙可知,当容器内水的深度h等于或大于8cm时,立方体物块受到的浮力不再变化,而立方体物块的边长为10cm,
所以可判断水的深度h≥8cm时物块处于漂浮状态,
则G=F浮=8N,
那么物块的密度;
(2)换用一种密度为0.6×103kg/m3液体重复上述实验,
因为ρ物>ρ液,所以物体下沉,
当h=6cm时,物块所受的浮力为:
F浮′=ρ液gV排=ρ液gSh=0.6×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)2×0.06m=3.6N;
(3)当水的深度h=12cm时,立方体在水中漂浮,
此时它受到的浮力F浮水=G=8N;
物体在液体中沉底,且被浸没,
物体受到该液体的浮力为:
F浮液=ρ液gV排′=0.6×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=6N;
那么静止时受到的浮力之比:F浮水:F浮液=8N:6N=4:3。
36.(2020八上·萧山竞赛)有一足够大的水池,在其水平池底竖直放置一段圆木.圆木可近似看作一个圆柱体,底面积0.8m2 , 高5m,密度0.7×103kg/m3。(g=10N/kg)
(1)未向水池内注水时,圆木对池底压强为多大?
(2)向水池内缓慢注水,在水位到达1m时圆木对池底的压力为多大?
(3)当向水池内注水深度达到4m时,圆木受到的浮力又为多大?
【答案】(1)圆木的体积:V=0.8m2×5m=4m3 ,
由ρ= 得圆木的质量m=ρ木V=0.7×103kg/m3×4m3=2.8×103kg,
圆木重力:
G=mg=2.8×103kg×10N/kg=2.8×104N,
未向水池内注水时,圆木对池底的压力:
F=G=2.8×104N,
圆木对池底的压强:
p= = =3.5×104Pa
答:未向水池内注水时,圆木对池底的压强为3.5×104Pa
(2)水位达到1m时,V排1=0.8m2×1m=0.8m3 ,
圆木受到的浮力:
F浮1=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.8m3×10N/kg=8×103N,
圆木对池底的压力:
F压=G﹣F浮=2.8×104N﹣8×103N=2×104N
答:向水池内缓慢注水,在水位到达1m时圆木对池底的压力为2×104N。
(3)当圆木对池底的压力为0时,
F浮2=G=2.8×104N,
即F浮2=ρ水V排2g=1×103kg/m3×0.8m2×h2×10N/kg=2.8×104N,
解得水深h2=3.5m,
当水位达到4m时,圆木静止时漂浮在水面上,
圆木受到的浮力:
F浮3=G=2.8×104N.
答:当向水池内注水深度达到4m时,圆木受到的浮力又为2.8×104N。
【知识点】压强的大小及其计算;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)首先根据V=Sh计算出圆木的体积,再根据公式m=ρ木V计算圆木的质量。接下来根据公式G=mg计算出圆木的重力,而此时底面受到的压力正好等于圆木的重力,最后根据公式计算圆木对池底的压强。
(2)首先根据V排1=Sh1计算出圆木排开水的体积,再根据阿基米德原理F浮1=ρ水V排1g计算出圆木受到的浮力,最后根据F压=G﹣F浮计算圆木对池底的压力。
(3)根据F压=G﹣F浮可知,当圆木对池底的压力为零时,它受到的浮力等于重力,即F浮2=G。根据阿基米德原理F浮2=ρ水V排2g=ρ水Sh排2g列出方程,计算出此时水的深度,将其与4m比较,确定圆木漂浮在水面上,最后根据浮沉条件计算圆木此时受到的浮力即可。
37.(2020八上·杭州月考)如图所示,在一个装满水的容器中,轻质弹簧的一端连着小球,另一端固定在容器底部。已知小球的体积为500 cm3,小球静止时受到弹簧对它向下的拉力,拉力大小为2 N.取g=10 N/kg,则:
(1)此时小球受到的浮力为多少
(2)该小球的密度为多少
(3)如果地球的引力减小为一半,即g取5 N/kg,水的密度不变,则弹簧的长度会如何变化 请说明理由。
(4)如果将弹簧剪断,请分析小球的运动情况,并计算此时小球受到的浮力是多少
【答案】(1)此时小球受到的浮力:F浮力=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×500×10-6m3=5N。
(2)小球的重力G=F浮-F拉=5N-2N=3N;
小球的密度;
(3)在上图中,由力的平衡,G+T=F浮,
即小球的重力:G=F浮-T=5N-2N=3N,
如果地球的引力减小为一半,即g取5N/kg ,
小球受到的浮力:F'浮=ρ水g' V排=1.0×103kg/m3×5N1kg×500×10-6m3=2.5N ,
而小球的重力( 其质量不会变化) :G'=mg'=m×==1.5N ,
由力的平衡,弹簧的拉力:T'=F'浮-G'=2.5N-1.5N=1N< 2N,
则弹簧的长度会变短.
(4)如果将弹簧剪断,那么它受到的拉力变为零。因为它排开水的体积不变,所以受的浮力保持不变,还是5N,此时浮力大于重力,小球将上浮。
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算小球受到的浮力;
(2)首先根据F浮=G+F拉计算出小球的重力,再根据公式计算小球的密度;
(3)根据g值的变化分析小球重力G的变化,再根据公式G=F浮+F拉判断弹簧拉力的变化,最终确定弹簧长度的变化。
(4)将弹簧剪断,小球不受拉力,根据阿基米德原理分析浮力的大小是否变化,根据浮沉条件判断小球的运动状态。
1 / 1浙教版科学 八年级上册 浮力专题训练
一、单选题
1.(2020八上·西湖期末)水平桌面上放有甲、乙两个装有不同液体的相同容器,把两个完全相同的实心物体分别缓慢放入两容器中,物体静止时如图所示且液面恰好相平,下列说法正确的是( )
A.甲容器中液体的密度比乙容器中液体的密度小
B.物体静止时,两个容器底部受到的液体压强一样大甲
C.物体静止时,甲容器对桌面的压力比乙对桌面的压力大
D.物体在甲容器液体中受到的浮力比在乙中受到的浮力小
2.(2020八上·滨江期末)碳酸饮料(汽水)类产品是指在一定条件下充入二氧化碳气体的饮料,当一瓶喝剩下的汽水瓶壁上还附有许多气泡,震荡一下,一 些气泡就会离开瓶壁,上浮,最后露出水面消失。下列说法中科学道理正确的是( )
A.打开瓶盖时,有大量气泡冒出是由于温度升高气体溶解度减少引起的
B.震荡前该饮料是二氧化碳的不饱和溶液
C.剩余溶液中附着在瓶壁上的气泡一定受到浮力作用,且气泡受到的浮力等于气泡受到的重力,所以气泡没有上浮。
D.气泡在上升过程中,气泡逐渐变大,所受浮力也逐渐变大
3.(2020八上·拱墅期末)如图所示,自制密度计由轻质密闭细管和配重M组成,P、Q为自制密度计上的两根刻度线,其中一根与其静止于酒精中时的液面重合,另一根与其静止于水中时的液面重合;现自制密度计静止于X液体中,其液面位置到P、Q的距离相等。下列分析正确的是( )
A.P与自制密度计静止于酒精时的液面重合
B.该密度计静止于水中和酒精中时所受的浮力相等
C.X液体的密度等于水和酒精密度的平均值
D.用直径更大的轻质细管可使PQ间距变大,提高精度
4.(2020八上·杭州期中)2016年7月1日起,全省二级以上医院(除儿童医院)全面停止门诊患者静脉输注抗菌药物;如图是医院为病人输液部分装置,图中A为输液瓶,B为滴壶,C为进气管,与大气相通,则在输液过程中(瓶A中尚有液体),下列说法正确的是( )
A. 瓶A中液面下降,但A中上方气体的压强不变
B.瓶A中上方气体的压强随液面的下降而增大
C.在瓶中药液输完以前,滴壶B中的气体压强变小
D.药液输完必须马上拔掉输液针.否则空气要进入病人体内
5.(2020八上·杭州期中)一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将圆柱体逐渐浸入水中。图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像。下列说法正确的是( )。
A.刚好浸没时圆柱体底部受到的压强是700Pa
B.圆柱体的高度是9cm
C.圆柱体受到的重力是8N
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
6.(2020八上·温岭期中)如图是三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的烧杯中处于静止状态,液面高度相同。下列说法正确的是( )
A.试管受到的浮力大小关系是F甲>F乙>F丙
B.三种液体的重力大小关系是G甲>G乙>G丙
C.三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲’=p乙'=p丙’
7.(2020八上·越城期中)将四个形状不同、高度均为L的实心金属块,用细线拉着,匀速缓慢地放入水深为L的盛水容器中,直至容器底部,此时水未溢出。四个实验中与右图所描绘的浮力大小F与金属块浸入水中深度h的关系一致的是( )
A. B.
C. D.
8.(2020八上·滨江期中)放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力,木块开始上浮,如图所示,最后漂浮,且有五分之二体积浸入水面。下列叙述中,正确的是( )
A.在露出水面之前,木块所受浮力增大
B.木块的密度为0.6克/厘米3
C.木块在浸没和漂浮两种情况下,水对烧杯底的压强不相同
D.当木块漂浮时,向水中一直加入食盐,木块排开液体体积一直变小
9.(2020八上·台州月考)面积很大的水池,水面上浮着一边长为a、质量为m的正方体均匀木块,开始时木块静止,如图甲。现用力F将木块匀速下压,运动时,F随深度H变化如图乙,则下列正确的是( )
A.正方体木块的密度为水密度的
B.在木块匀速下沉过程中,下底面受到压强减小,F最大值是
C.木块上下表面受到水的压强差随着木块下压逐渐增大
D.水池底部受到水的压强随着木块下压始终在增大
10.(2020八上·台州月考)小明利用如图所示的实验,研究浮力大小与深度的关系。根据测得的实验数据,作出了弹簧测力计的示数F与物体下表面在水中所处深度h的关系图象。根据该图象可以得出的正确结论是(水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)( )
A.物体的质量是12kg
B.物体浸没在水中时,受到的浮力大小为12N
C.物体的密度为2×103kg/m3
D.物体的体积为60cm3
11.(2020八上·柯桥月考)如图甲所示,高为1m均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图象。若不计水的阻力,则下列说法正确的是( )
A.石料受到的重力为900N
B.石料的密度为1.8×103kg/m3
C.如果将该石料立在水平地面上,则它对地面的压强为2.8×104Pa
D.石料沉底后水平池底对石料的支持力为500N
12.(2020八上·嘉兴月考)在70℃时的硝酸钾的不饱和溶液中漂浮着一木块(下图所示),冷却至40℃时杯底开始有晶体析出,继续冷却到室温并保持温度不变。能正确表示此过程中木块露出液面的体积(V)与时间(t)的关系的示意图是( )
A. B.
C. D.
13.(2020八上·柯桥开学考)放有适量水的烧杯置于水平桌面上。将一木块浸没到水中一定深度后撤去外力,木块开始上浮,如图所示,最后漂浮,且有五分之二体积浸入水面。下列叙述中,正确的是( )
A.在露出水面之前,木块所受浮力不变
B.木块的密度为0.6克/厘米3
C.在露出水面之前,木块所受浮力等于木块的重力
D.木块在浸没和漂浮两种情况下,水对烧杯底的压强相同
14.(华师大版初中科学八年级上学期第三章 浮力 单元试卷)如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝),将其全部没入水中,此时两容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1和T2,磅秤的示数分别为F1和F2,则( )
A.F1=F2 T1=T2 B.F1>F2 T1<T2
C.F1=F2 T1>T2 D.F1<F2 T1>T2
15.(华师大版初中科学八年级上学期第三章 浮力 单元试卷)在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长10cm、横截面积50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧秤上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4N,如图甲所示。已知弹簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到1N的拉力时伸长1cm,g取10N/kg。若往容器内缓慢加水,当所加水的体积为1400cm3时,弹簧秤示数恰好为零。此过程中水面升高的高度ΔH与所加水的体积V的关系如图乙所示。根据以上信息,能得出的正确结论是( )
A.容器的横截面积为225cm2
B.塑料块的密度为0.4×103kg/m3
C.弹簧秤的示数为1N时,水面升高9cm
D.加水400cm3时,塑料块受到的浮力为2N
16.(华师大版初中科学八年级上学期 3.4 物体浮沉条件及其应用(第2课时))如图所示,将甲、乙两个容器放在水平桌面上,甲、乙两容器的底面积分别为S甲和S乙。甲容器中盛有密度为ρ1的液体,乙容器中盛有密度为ρ2的液体。现将体积相等的A、B两个物体分别放入甲、乙两容器后,物体A悬浮,物体B漂浮且有一半体积露出液面,此时两容器液面相平。液体对甲容器底部的压强为p1,压力为F1;液体对乙容器底部的压强为p2,压力为F2。已知物体A与物体B的密度之比为2∶3,S乙=3S甲。则下列判断正确的是( )
A.p1=p2,9F1=F2 B.p1<p2,9F1=F2
C.p1=p2,6F1=F2 D.p1<p2,6F1=F2
17.(华师大版初中科学八年级上学期 3.4 物体浮沉条件及其应用(第1课时))一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有68g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。酒精的密度是0.8×103kg/m3,则物块的密度是(g取10N/kg)( )
A.1.10×103kg/m3 B.0.94×103kg/m3
C.0.90×103kg/m3 D.0.85×103kg/m3
18.(华师大版初中科学八年级上学期 3.3 阿基米德原理)如图甲所示,均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以0.5m/s的恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图像。若不计水的阻力,g取10N/kg,则下列说法不正确的是( )
A.石料的质量为140kg
B.石料恰好完全浸没时所受浮力为500N
C.石料的密度为1.8×103kg/m3
D.该石料立于水平地面上时对地面的压强为2.8×104Pa
19.(华师大版初中科学八年级上学期 2.1 压强(第2课时))如图,在水平桌面上竖立着三个柱状物甲、乙、丙,它们均为实心匀质,且高度均为h,甲、乙、丙的底面分别是半径为R的圆面、边长为a的正方形、半径为r的圆面。已知:2R=a>2r,它们对桌面的压强p甲=p乙=p丙,则甲、乙、丙三者质量的关系是( )
A.m乙>m甲>m丙 B.m甲=m丙>m乙
C.m甲
A.若甲、乙质量相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
B.若甲、乙质量相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
C.若甲、乙密度相等,将甲放到乙上,乙对地面的压强有可能变为p1
D.若甲、乙密度相等,将乙放到甲上,甲对地面的压强有可能变为p2
二、填空题
21.(2020八上·西湖月考)如图所示,在弹簧测力计的挂钩下悬挂一个小水桶,桶与水的总质量为5kg,用细线系一个质量为1.78kg的实心铜球,用手提细线上端将小球缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触;当铜球在水中静止时,小球受到的浮力是 _N,弹簧测力计的示数是 N.(ρ铜=8.9x103kg/m3)
22.(2020八上·杭州月考)将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示。
(1)三个小球的浮力F甲、F丙、F乙大小关系是 。
(2)三个烧杯底部对桌面的压强p甲、P丙、P乙大小关系是 。
23.(2020八上·滨江月考)如图为A、B和C三个物体静止在甲乙丙三杯液体中的情形,三个容器是相同的。
(1)若A、B和C三个物体体积相同,甲、乙和丙是同种液体,则受到重力最大的物体是 (选填“A”、“B”或“C”)。
(2)若A、B和C是三个相同的物体,则甲、乙和丙三杯液体中密度最大的是 (选填“甲”、“乙”或“丙”);若将A、B和C三个物体都从容器中取出(忽略带出液体的质量),则三个容器底部压强减小量 (选填“甲最多”、“乙最多”、“丙最多”或“一样多”)。
24.(2020八上·镇海期中)质地均匀的长方体重10N,如图甲放在桌面上,它与桌面的接触面积为0.01m2则它对桌面的压强p1为 Pa;用水平力F1向右缓慢推动物体,使其一小部分露出桌面。在推动物体的过程中,物体对桌面的压力 (选填“变小、不变”或“变大”。下同)。物体对桌面的压强 :如图乙,竖直切除该物体右边的阴影部分,剩余部分对桌面的压强p2 p1(选填“>”、“=”或“<”)。
25.(2020八上·椒江期中)已知木块A的体积为1×10-3m3,重力为6牛,与固定在容器底部的轻质弹簧相连,如甲图所示。现向容器中缓慢注水,直至木块A完全浸没并处于静止状态,如图乙所示。当木块完全浸没并处于静止状态时,弹簧对木块的力的大小为 牛,方向 。在坐标图中画出浮力随容器内液面变化的折线图 。
26.(2020八上·滨江期中)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2牛,将一个重力为1.2牛、体积为2×10﹣4米3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中,则细线对物体A的拉力为 牛,当把细线剪断后,物体A受到的浮力为 牛,细线剪断后台秤的示数比剪断前 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
三、实验探究题
27.(2021八下·杭州开学考)学习浮力知识后,小华想制作一个密度计,他制作步骤如下:
a、取一根饮料吸管,将铁丝从吸管的下端塞入作为配重,并用石蜡将吸管的下端封起来。
b、将其漂浮在水中,在吸管上标出水面的位置,测出该位置到吸管下端的距离,即吸管浸入水中的深度H,如图所示。
c、推导:设吸管横截面积为S,在水中漂浮,故浮力与重力二力平衡,所以G=ρ水gSH;若漂浮在其它液体中,则浸入的深度h会因液体密度的改变而改变,但浮力仍与重力平衡,即G=ρ液gSh。
(1)小华制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力 重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。步骤a中,将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重是为了降低吸管的重心,从而让它能够竖直的漂浮在液面上。
(2)通过对步骤c的分析,请推导出漂浮在ρ液液体中时,浸入深度h= (用ρ水、ρ液、H表达).
(3)若吸管漂浮在水中时H=7.2cm,漂浮在某液体中时h=9cm,则液体密度为 kg/m3。
(4)制作完毕后,小黄发现两个相邻密度值刻度线之间的距离较小,请提出一个方法,使两条刻度线之间的距离增大一些,进而使测量结果更精确。方法是 。
28.(2020八上·拱墅月考)兴趣小组的同学用一个弹簧测力计、一个金属块、细线、刻度尺、两个相同的容器(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图是实验的若干操作,据此回答问题:
(1)金属块完全浸没在水中时,所受浮力为 N,金属块的密度为 kg/m3。
(2)分析图 (选填图中字母),可以说明浮力大小与液体的密度有关。
(3)分析图B、C、D,小乐同学认为物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关,但小欢同学认为物体所受浮力的大小与物体浸入液体的深度有关。请利用提供的器材设计实验否定小欢同学的猜想。简要写出实验步骤及分析。
29.(2020八上·杭州期中)如图所示,某实验小组用水、刻度尺、弹簧测力计和圆柱体探究浮力与深度的关系。他们分别记录了不同情况下弹簧测力计拉力的大小(如表所示),表中h表示圆柱体下表面浸入水中的深度。
h/m 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
F/N 10.0 9.5 9.0 8.5 7.5
h/m 0.06 0.07 0.08 0.12 0.16
F/N 7.0 6.5 6.0 6.0 6.0
(1)当h=0.04m时,表格中空格处应填 ;
(2)当h=0.05m时,圆柱体受到的浮力是 N;此圆柱体的密度为 。
30.(2019八上·绍兴期末)小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验。请你根据小明的实验探究回答下列问题。(g取10N/kg)
(1)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与 的关系;根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为 N。
(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关。对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而 ,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度无关。
(3)在小明实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出盐水的密度为 kg/m3。
31.(2018八上·绍兴期中)小明从井中提水,发现盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大。由此他猜想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图所示的探究。
(1)分析上图弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体的体积越大,所受浮力 。
(2)实验结束后,小明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图所示。分析图象可知:
①曲线 (选填“a”或“b”)描述的是弹簧秤示数的变化情况。
②金属圆柱体的密度为 kg/m3。
32.(2018八上·杭州月考)学习了浮力有关知识后,同学们都已经知道:浮力跟物体所浸在的液体密度、排开液体的体积有关。但王丽总感到:浮力大小应与物体所在液体的深度有关,并猜想:“深度越深,浮力越大”。于是做了如下实验:她在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面接近烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象。
(1)分析图象可知,圆柱体的密度是 kg/m3;
(2)分析图象BCD段,可得结论: 。
(3)分析图像可知,圆柱体的横截面积为 cm2。
四、解答题
33.(2021八下·杭州开学考)下表为硫酸的密度与硫酸溶液中溶质的质量分数对照表(20℃):
密度(g/mL) 1.01 1.07 1.14 1.22 1.30 1.40 1.50 1.61 1.73 1.81 1.84
质量分数(%) 1 10 20 30 40 50 60 70 80 90 98
现有一物块A,其体积为300cm3,密度为1.30g/cm3。一只容器中盛有某硫酸溶液1千克,将物块A放入该溶液中静止后如图所示,此时物块A有2/15的体积露出溶液面。
(1)求物块A静止时受到的浮力大小?
(2)求这种硫酸溶液的溶质质量分数是多少?
(3)要使物块A全部浸入溶液中,至少需要往容器中加水多少千克?(容器足够大,加水后溶液不溢出,g取10N/Kg)
34.(2020八上·拱墅月考)如图所示,一个圆柱形薄壁容器的底面积为0.04m2,将一个横截面积为0.01m2的圆柱形木块用非弹性细线与容器底部相连,倒入水并使木块部分浸入水中,直至细线刚好伸直。已知ρ水=1×103kg/m3,g=10 N/ kg。请回答:
(1)在答题卡上画出细线刚好伸直时,木块在竖直方向上的受力示意图。
(2)继续往容器中缓慢注入水,当液面升高0.05m时,细线未被拉断,这一过程中木块受到的浮力增大了多少N?
(3)已知细线所能承受的最大拉力为10N,从细线刚好伸直到刚好被拉断,木块排开水的体积增加多少?
35.(2020八上·余杭月考)边长为10cm的立方体物块放入圆柱形容器底部,如图甲所示。然后逐渐向容器内注水(倒入水,但水未溢出),在此过程中,分别测量容器内水的深度h和计算该物块对应深度下受到的浮力F浮,由此绘制了如图乙(实线部分)所示的图象。求:
(1)物块的密度;
(2)换用一种密度为0.6×103kg/m3的液体重复上述实验,当h=6cm时,物块所受的浮力;
(3)当h=12cm时,物块在水和0.6×103kg/m3的液体中都处于静止状态时受到的浮力之比为 。
36.(2020八上·萧山竞赛)有一足够大的水池,在其水平池底竖直放置一段圆木.圆木可近似看作一个圆柱体,底面积0.8m2 , 高5m,密度0.7×103kg/m3。(g=10N/kg)
(1)未向水池内注水时,圆木对池底压强为多大?
(2)向水池内缓慢注水,在水位到达1m时圆木对池底的压力为多大?
(3)当向水池内注水深度达到4m时,圆木受到的浮力又为多大?
37.(2020八上·杭州月考)如图所示,在一个装满水的容器中,轻质弹簧的一端连着小球,另一端固定在容器底部。已知小球的体积为500 cm3,小球静止时受到弹簧对它向下的拉力,拉力大小为2 N.取g=10 N/kg,则:
(1)此时小球受到的浮力为多少
(2)该小球的密度为多少
(3)如果地球的引力减小为一半,即g取5 N/kg,水的密度不变,则弹簧的长度会如何变化 请说明理由。
(4)如果将弹簧剪断,请分析小球的运动情况,并计算此时小球受到的浮力是多少
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较两种液体的密度;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强的大小;
(3)容器对桌面的压力F=G容+G液+G物;
(4)根据浮沉条件比较受到浮力的大小。
【解答】物体在甲中漂浮,那么ρ<ρ甲;物体在乙中悬浮,那么ρ=ρ乙;因此两种液体的密度ρ甲>ρ乙,故A错误;
两种液体的液面相平,那么容器底部液体的深度h相等,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,因为ρ甲>ρ乙,所以p甲>p乙,故B错误;
物体在甲中漂浮,那么F浮甲=G;物体在乙中悬浮,那么F浮乙=G;因此物体受到的浮力相等,故D错误;
根据F浮力=G排=G可知,物体排开两种液体的重力正好与自身的重力相等,即相当于没有这个物体,全部是甲溶液或乙溶液。根据G=mg=ρVg可知,当液体的体积相等时,ρ甲>ρ乙,则G甲>G乙。根据容器对桌面的压力F=G容+G液可知,甲容器对桌面的压力>乙容器,故C正确。
故选C。
2.【答案】D
【知识点】浮力的变化;饱和溶液与不饱和溶液;溶解度的影响因素
【解析】【分析】(1)根据气压对气体溶解度的影响分析;
(2)如果溶液中有未溶的物质出现,那么溶液肯定饱和;如果没有未溶的物质出现,那么无法判断溶液是否饱和;
(3)浮力是浸在液体里物体上下两个表面的压强差,据此分析判断;
(4)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断。
【解答】A.打开瓶盖时,有大量气泡冒出是由于气压减小引起气体溶解度减少造成的,故A错误;
B.震荡前瓶壁上就出现二氧化碳气泡,这说明该饮料是二氧化碳的饱和溶液,故B错误;
C.剩余溶液中附着在瓶壁上的气泡一定受到浮力作用,气泡受到向上的浮力、向下的重力和摩擦力,即F浮=G+f,所以没有上浮,但是浮力大于重力,故C错误;
D.气泡在上升过程中,气泡逐渐变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,所受浮力也逐渐变大,故D正确。
故选D。
3.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排确定液体密度和V排的数量关系即可;
(2)根据漂浮条件判断;
(4)根据体积公式V=Sh分析判断。
【解答】密度计始终在液面上漂浮,根据二力平衡的条件可知,它受到的浮力始终等于自身重力。因为它的重力保持不变,所以它在水中和酒精中受到的浮力相等,故B正确;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,液体的密度与V排成反比,即密度计上的刻度越靠下,V排越小,而液体的密度越大,因此P点静止时与水的液面重合,故A错误;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,液体的密度与V排成反比,因此密度计上的刻度不是均匀的,且越靠下越密集,那么在P和Q中间处的液体密度肯定不等于水和酒精的密度平均值,故C错误;
根据V=Sh可知,直径越大的细管,PQ之间的间距h越小,精度越差,故D错误。
故选B。
4.【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)(2)当液体匀速下降时,瓶外的大气压强、瓶内气压和液体压强的关系为:p大气=p内+p液体,根据液体压强公式p=ρ液gh液体压强变化,在判断上方气压的变化;
(3)(4)根据二力平衡的知识判断。
【解答】当液体匀速下降时,瓶外的大气压强、瓶内气压和液体压强的关系为:p大气=p内+p液体,当A中液面下降时,根据p=ρ液gh可知,液体的压强减小,那么外面的空气会进入瓶内,从而时瓶内气压增大,故A错误,B正确;
在瓶中药液输完之前,滴壶内的气压和液柱压强与人体血压的差保持不变,这样才能保证匀速输入体内,即气压不变,故C错误;
药液输完后,由于人体血压大于滴壶内液体压强,所以血液会倒流进输液管,而不会进入空气,故D错误。
故选B。
5.【答案】D
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据图像确定圆柱体刚好浸没时底部的深度,然后根据p=ρgh计算下表面受到水的压强。
(2)圆柱体刚刚入水时下降的高度与完全浸没时下降的高度之差就是圆柱体的高度;
(3)当圆柱体没有入水时,它不受浮力,此时测力计的拉力等于圆柱体的重力,即G=F;
(4)由题意可知,图中7cm-9cm段是圆柱体完全浸入水后的情况,由图可知圆柱体完全浸入水后测力计对圆柱体的拉力为4N,再利用力的平衡条件求出圆柱体受到的浮力,利用阿基米德原理求得圆柱体的体积,利用密度公式求得圆柱体的密度。
【解答】A.由图象可知,下降高度3cm时,下表面接触水面,下降7cm时,
圆柱体刚好浸没水中,则圆柱体下表面距水面距离是7cm-3cm=4cm,
下表面受到水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,故A错误;
B.由图象可知,下降高度3cm时,下表面接触水面,下降7cm时,圆柱体刚好浸没水中,那么圆柱体的高度就是:7cm-3cm=4cm,故B错误;
C.根据图像可知,当圆柱体没有入水时,测力计的示数为12N,那么它的重力G=F=12N,故C错误;
D.根据图像可知,当圆柱体完全浸没时测力计的示数为4N,
圆柱体受到的最大浮力F浮=G-F拉=12N-4N=8N;
由阿基米德原理可得,圆柱体的体积:;
则圆柱体密度:,故D正确。
故选D。
6.【答案】D
【知识点】密度公式的应用;压强的大小及其计算;浮力产生的原因;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较受到浮力的大小;
(2)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排比较液体密度的大小,再根据G=ρgV比较液体重力的大小;
(3)根据公式p=ρ液gh比较烧杯底部受到压强的大小关系;
(4)再根据浮力产生的原因F浮力=F向上-F向下计算试管底部受到压力大小,最后根据压强公式比较压强的大小。
【解答】A.三个试管在液体中都是漂浮,那么它们受到的浮力都等于自身重力。因为试管的重力相等,所以它们受到的浮力相等,即F甲=F乙=F丙,故A错误;
B.根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,它们受到的浮力相等,三支试管排开液体的体积大小V甲>V乙>V丙,那么液体的密度ρ甲<ρ乙<ρ丙。根据G=ρgV可知,液体和试管的重力之和的大小:G甲总
故选D。
7.【答案】A
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】根据图像可知,随着深度的不断增大,浮力在不断增大,但是增大的速度先变大后变小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,金属块排开液体的体积增大的速度先越来越快,再越来越慢,据此分析即可。
【解答】A.金属块为球形,在浸入一半体积前,V排增大的越来越快;浸入一半体积后,V排增大的越来越慢,故A符合题意;
B.金属块为长方体,在浸入的整个过程中,V排增大的速度保持一致,故B不合题意;
C.金属块为圆台,在浸入的整个过程中,V排增大的速度越来越快,故C不合题意;
D.金属块为沙漏型,在浸入的整个过程中,V排增大的速度先越来越慢,再越来越快,故D不合题意。
故选A。
8.【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据公式F浮=ρ水gV排可分析露出水面前受到的浮力变化;
(2)木块漂浮,浮力等于重力,利用密度公式和阿基米德原理列出等式即可木块的密度;
(3)根据p=ρ水gh分析排开水的体积的变化得出水的深度的变化,进而得出压强的大小变化;
(4)因为食盐的溶解度是一定的,所以水中不能无限度的溶解食盐,即食盐水的密度最终会保持不变,根据阿基米德原理分析木块排开水的体积变化即可。
【解答】A.木块上浮过程中,它排开水的体积不变,根据公式F浮=ρ水gV排可知,木块所受浮力不变,故A错误;
B.木块最后漂浮,
根据漂浮条件可得:F浮=G木;
ρ水gV排=ρ木gV木,
ρ水V排=ρ木V木,
ρ水×=ρ木V木;
解得:ρ木=0.4g/cm3,故B错误;
C.因木块浸没时排开水的体积大于木块漂浮时排开水的体积,所以木块浸没时水的深度大于木块漂浮时水的深度,则根据p=ρ水gh可知,木块浸没时水对烧杯底的压强较大,故C正确;
D.根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,当浮力不变时,排开液体的体积与液体密度成反比。因为加入食盐后密度增大,所以木块的体积会不断减小。但是食盐的溶解度是一定的,当食盐水达到饱和后,食盐水的密度保持不变,那么木块的体积就保持不变,故D错误。
故选C。
9.【答案】A
【知识点】密度公式的应用;压强的变化;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据乙图可知,当施加的压力为0时,木块下表面的深度为,根据浮沉条件列出有关浮力和重力的关系式,然后利用阿基米德原理和密度公式将其拆开,计算出木块的密度;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh判断木块下表面压强的变化;
(3)首先判断木块上下表面的深度差h的变化,再根据公式p=ρ液gh分析压强差的变化;
(4)首先分析水面的高度h的变化,再根据公式p=ρ液gh分析水池底部的压强变化。
【解答】A.木块在水面漂浮,
那么浮力F浮=G;
ρ水gV排=ρgV;
ρ水V排=ρV;
ρ水Sh浸=ρSh;
ρ水h浸=ρh;
那么:,故A正确;
B.在木块匀速下沉的过程中,下底面的深度不断增大,根据公式p=ρ液gh可知,下表面受到的压强逐渐增大,故B错误;
C.当木块没有安全浸没时,上下表面的深度差不断增大;当木块完全浸没水中时,木块上下表面的深度差始终等于木块的高度a,因此高度差保持不变。根据公式p=ρ液gh可知,上下表面的压强差先增大后不变,故C错误;
D.当木块没有完全浸没时,木块排开水的体积不断增大,因此水池里水的深度增大;当木块完全浸没时,木块排开水的体积保持不变,因此水池里水的深度不变。根据公式p=ρ液gh可知,水池底部受到水的压强先增大后不变,故D错误。
故选A。
10.【答案】C
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当物体下表面的深度为0时,它不受浮力,此时测力计的拉力等于自身重力,根据公式计算即可。
(2)当物体完全浸没在水中时,排开液体的体积不变,那么它受到的浮力不变,因此测力计的拉力也保持不变。根据乙图确定完全浸没时测力计的拉力,然后根据F浮=G-F拉计算即可。
(3)首先根据V=V排=计算出该物体的体积,再根据计算它的密度。
(4)根据(3)中的分析判断。
【解答】A.根据乙图可知,当物体下表面的深度为零时,此时物体不受浮力,弹簧测力计的示数为12N。根据二力平衡的知识可知,物体的重力G=F=12N,质量为:,故A错误;
B.根据乙图可知,当物体完全浸没时,弹簧测力计的示数为6N,此时它受到的浮力:F浮=G-F拉=12N-6N=6N,故B错误;
C.该物体的体积V=V排=;
该物体的密度为:,故C正确;
D.该物体的体积为:6×10-4m3=600cm3,故D错误。
故选C。
11.【答案】C
【知识点】密度公式的应用;二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当石料没有入水时,钢绳的拉力等于石料的重力;
(2)根据乙图确定石料完全浸没时钢绳的拉力,然后根据F浮=G-F拉计算石料受到的浮力,根据计算石料的体积,最后根据计算石料的密度;
(3)首先根据S=计算出石料的底面积,然后根据计算对地面的压强。
(4)当石料沉底后,根据F支持=G-F浮计算池底对石料的支持力。
【解答】A.根据图乙可知,当石料没有入水时,钢绳的拉力为1400N,那么重力G=F=1400N,故A错误;
B.根据图乙可知,石料完全浸没水中时,钢绳的拉力为900N,
那么石料受到的浮力F浮=G-F拉=1400N-900N=500N;
石料的体积为:;
石料的密度:,故B错误;
C.石料的底面积S=;
石料对地面的压强:,故C正确;
D.石料沉底后池底对石料的支持力:F支持=G-F浮=1400N-500N=900N,故D错误。
故选C。
12.【答案】A
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】首先根据“晶体析出”的现象分析硝酸钾溶液密度的变化,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析木块排开液体的体积变化,最后根据V露=V-V排分析露出液面体积的变化即可。
【解答】木块始终在溶液表面漂浮,那么它受到的浮力始终等于重力,即保持不变。
(1)原来的硝酸钾溶液不饱和,在温度下降的过程中,硝酸钾的溶解度不断减小,直至达到饱和,由于没有晶体析出,所以溶液的密度保持不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块排开液体的体积不变,根据V露=V-V排可知,木块露出水面的体积不变;
(2)当溶液达到饱和后,由于不断有晶体析出,所以溶液的密度不断减小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块排开液体的体积不断增大,根据V露=V-V排可知,木块露出水面的体积不断减小;
(3)当达到室温后,硝酸钾的溶解度保持不变,不再有晶体析出,那么溶液密度不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块排开液体的体积不变,根据V露=V-V排可知,木块露出水面的体积不变。
故选A。
13.【答案】A
【知识点】压强的大小及其计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析;
(2)当木块漂浮时,浮力等于重力,用密度公式和阿基米德原理分解,即可得到木块密度;
(3)根据浮沉条件判断;
(4)分析水面高度的变化,再根据压强公式p=ρ液gh判断烧杯底部压强的变化。
【解答】A.在露出水面之前,木块排开水的体积始终等于自身体积,即V排保持不变,根据公式F浮=ρ液gV排可知,木块受到的浮力不变,故A正确;
B.当木块漂浮时,浮力等于重力。
即F浮=G;
ρ液gV排=ρgV;
1g/cm3×=ρV;
解得:,故B错误;
C.在木块露出水面之前,它在水中呈上浮状态,那么它受到的浮力大于重力,故C错误;
D.木块浸没时排开水的体积大于漂浮时排开水的体积,那么前者时烧杯内水面深度较大,根据公式p=ρ液gh可知,前者水对烧杯底部的压强大于后者,故D错误。
故选A。
14.【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)首先根据密度公式比较两个球的体积大小关系,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较二者受到的浮力大小,最后根据F=G-F浮比较绳子的拉力大小即可;
(2)两个球没有与容器底部接触,那么容器底部受到的压力全部由水产生。首先根据压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到的压强大小,然后根据F=pS比较容器底部受到压力的大小,最后根据磅秤示数=容器重力+水的压力比较即可。
【解答】(1)据密度公式可知,铅球和铝球质量相等,因为ρ铅>ρ铝,所以V铅
(2)两个容器内水面相平,根据压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到的压强相等。根据公式F=pS可知,容器底部受到的压力相等。容器的重力相等,根据F示数=G容器+F水可知,磅秤的示数F1=F2。
故选C。
15.【答案】C
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当塑料块接触水面时,它不受浮力,此时测力计的示数等于它的重力。根据乙图可知,当加水的体积V=1400cm3时,△h=12cm时,此时示数为零,说明此时的浮力等于重力。根据阿基米德原理计算出此时塑料块的V排,根据计算出容器的横截面积;
(2)首先根据V=Sh计算出塑料块的体积,再根据计算塑料块的密度;
(3)当所加水的体积至1400厘米3时,△H=12cm,首先根据计算出塑料块进入水中的高度,然后h2=△h-h1计算出塑料块下加入水的高度,计算出测力计的示数为1N时弹簧向下伸出的长度h3。根据F浮=G-F拉计算出此时塑料块受到的浮力,根据阿基米德原理计算出此时塑料块浸入水中的高度h4,最后根据△h1=h3+h4计算水面升高的高度即可;
(4)根据(3)中同样的方法计算出浮力为2N时水面升高的高度,根据乙图确定此时的水的体积即可。
【解答】根据图像可知,加水的体积V=1400cm3时,△h=12cm,弹簧秤示数恰为零,
则F浮=G=4N,
则加入水的体积加上塑料块浸没在水中的体积等于容器的底面积和水面升高高度h的乘积,
即V水+V排=△hS,
塑料块排开水的体积;
则容器的横截面积,故A错误;
塑料块的体积V=10cm×50cm2=500cm3=5×10-4m3,
塑料块的密度,故B错误;
根据图象,当所加水的体积至1400厘米3时,△H=12cm,弹簧秤示数恰为零,F浮=4N。
塑料块浸入水中的高度;
塑料块下面新加入水的深度h2=12cm-8cm=4cm;
当弹簧测力计的拉力为F拉=1N时,弹簧向下伸长1cm,
即塑料块下新加入水的深度h3=4cm-1cm=3cm;
塑料块受的浮力F浮=G-F拉=4N-1N=3N。
此时塑料块浸入水中的高度;
此时水面升高的高度△h1=3cm+6cm=9cm,
故C正确;
当浮力F浮=2N时,
弹簧测力计的拉力F拉=G-F浮=4N-2N=2N,
这时弹簧向下伸长2cm,
即塑料块下新加入水的深度h5=2cm;
此时塑料块浸入水中的高度;
水面升高的高度△h2=2cm+4cm=6cm;
根据图象可以知道,当水面升高△h2=6cm时,加水的体积为700cm3,故D错误。
故选C。
16.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)首先根据浮沉条件计算出甲液体和A,乙液体和B的密度关系,然后再根据A和B的密度关系计算出两种液体之间的比例关系,最后利用液体压强公式p=ρ液gh计算容器底部压强的大小并进行比较;
(2)根据压强的比例关系和底面积的比例关系,利用公式F=pS计算容器底部受到压力的关系。
【解答】(1)物体A在甲液体中悬浮,那么它的密度ρ甲=ρA;
B在乙液面漂浮,
那么:F浮=G;
ρ乙gV排=ρBgV;
ρ乙×=ρBV;
解得:ρ乙=2ρB。
因为ρA:ρB=2:3;
所以:ρ甲:ρ乙=2:(2×3)=1:3;
h甲:h乙=1:1;
根据液体压强公式p=ρ液gh得到:p甲;p乙=ρ甲h甲:ρ乙h乙=(1×1):(1×3)=1:3;
因此对容器底部的压强p1<p2。
(2)容器底部受到的压强之比:p甲;p乙=1:3,底面积之比S甲:S乙=1:3,根据公式F=pS可知,容器底部受到的压力之比:F甲:F乙=(1×1):(3×3)=1:9,即9F甲=F乙,也就是9F1=F2,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
17.【答案】D
【知识点】密度公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】物块在水中漂浮,根据漂浮条件计算出它的质量;在酒精中下沉,根据阿基米德原理计算出它的体积,最后根据密度公式计算它的密度即可。
【解答】物块在水中漂浮,那么F浮力=G=G排;
m排g=mg;
即m=m排=68g;
物体在酒精中下沉,
那么它的体积;
物体的密度:.
故选D。
18.【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;压强的大小及其计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当物体完全出水时,它只受到重力和拉力,二者相互平衡,即G=F拉,据此计算石料的质量;
(2)当石料完全浸没时,根据公式F浮=G-F拉计算浮力;
(3)首先根据V=V排=计算出石料的体积,再根据公式计算石料的密度;
(4)在图像中,物体在BC段经过的路程就是石料的高度,即h=s=vt,然后根据计算石料对水平地面的压强。
【解答】A.根据图像可知,当石料没有入水时,它受到的拉力为1400N,那么它的质量为:,故A正确不合题意;
B.当石料完全浸没时拉力为900N,那么此时它受到的浮力F浮=G-F拉=1400N-900N=500N,故B正确不合题意;
C.该石料的体积:V=V排=;
石料的密度:,故C错误符合题意;
D.B点时下表面开始入水,C点时上表面入水,那么该石料的高度为:h=s=vt=0.5m/s×2s=1m,
它对水平地面的压强:=2.8×103kg/m3×10N/kg×1m=2.8×104Pa,故D正确不合题意。
故选C。
19.【答案】A
【知识点】密度公式的应用;压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)水平面上,物体对桌面的压力等于物体自身的重力;
(2)首先根据题目信息比较三者底面积的大小,然后根据F=pS比较桌面受到压力的大小,再根据(1)中规律得到三者重力的大小,最后根据比较质量的大小。
【解答】甲的底面积:S甲=πR2;
乙的底面积:S乙=(2R)2=4R2;
丙的底面积:S丙=πr2;
因为2R=a>2r,
所以S乙>S甲>S丙;
根据F=pS可知,
当p甲=p乙=p丙时,对桌面的压力F乙>F甲>F丙;
因为对桌面的压力等于自身重力,
所以它们的重力大小依次为:G乙>G甲>G丙。
根据公式可知,
它们的质量大小依次为:m乙>m甲>m丙。
故选A。
20.【答案】A
【知识点】压强大小比较
【解析】【分析】(1)已知压力和接触面积根据公式比较压强的大小;
(2)上下粗细一致的柱体,对水平地面的压强与受力面积无关,可根据p=ρgh比较压强大小。
【解答】(1)如果甲、乙的质量相等,那么它们的重力相等,都为G。
甲对地面的压强;
将甲放到乙上,乙对地面的压强为:;
如果S乙=2S甲,那么p乙=p1,故A正确;
乙对地面的压强;
将乙放到甲上,甲对地面的压强为:;
如果p甲=p2,那么S甲=2S乙,与实际情况不符,故B错误;
(2)如果甲、乙密度相同,那么甲对地面的压强p1=ρgh甲;
乙对地面的压强p2=ρgh乙;
因为h乙>h甲,
所以p2>p1;
将甲放到乙上,乙对地面的压强p3肯定大于p2,肯定也大于p1,故C错误;
将乙放到甲上,由于S甲p3,肯定大于p2,故D错误。
故选A。
21.【答案】2;52
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】①首先根据公式计算铜球的体积然后,利用阿基米德原理计算铜球受到的浮力;
②小球受到的浮力与小球对水的压力为相互作用力,据此计算水的压力的增大量,那么测力计的示数等于桶和水的总重力与水的压力增大量的和。
【解答】①铜球的体积:;
铜球受到的浮力:F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×2×10-4m3×10N/kg=2N;
②桶与水的总重力为G=mg=5kg×10N/kg=50N;
设铜球对水的作用力为F′,则F′=F浮=2N,
弹簧测力计的示数:F=G+F′=50N+2N=52N。
22.【答案】(1)F甲=F丙>F乙
(2)P甲>P丙=P乙
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较小球受到浮力的大小关系;
(2)首先根据F浮力=G排和浮沉条件确定排出水的重力与小球重力的大小关系,然后比较容器对桌面的压力大小,最后根据比较容器对桌面压强的大小关系。
【解答】(1)根据图片可知,排开水的体积V甲=V丙>V乙,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙;
(2)甲在水中下沉,那么它受到的浮力F甲
23.【答案】(1)C
(2)乙;一样
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较三个物体的密度大小,再根据公式G=mg=ρVg比较物体的重力大小;
(2)根据浮沉条件比较三种液体的密度大小关系。首先根据相互作用力原理比较物体对液体压力的大小,进而确定三个容器底部压力的大小变化,最后根据F=pS比较容器底部压强的变化量。
【解答】(1)当物体漂浮时,它受到的浮力等于重力,
即F浮力=G;
ρ液gV排=ρgV;
ρ液V排=ρV;
解得:;
那么当液体密度相同,物体排开液体的体积越大,物体密度越大;
根据图片可知,A、B漂浮,排开液体的体积VA>VB,那么液体密度ρ液>ρA>ρB;
C在液体中悬浮,那么ρC=ρ液;
因此三者的密度ρC>ρA>ρB;
三者的体积相同,根据公式G=mg=ρVg可知,重力最大的是C。
(2) 若A、B和C是三个相同的物体,那么它们的重力相等,根据浮沉条件可知,A、B漂浮,C悬浮,那么它们三者受到的浮力相等。根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,液体的密度与排开液体的体积成反比。因为排开液体的体积VB
物体对液体的压力和液体对物体的浮力为相互作用力,因此物体对液体的压力都相同。当将三个物体拿出后,容器底部压力的减小量相同。根据公式可知,容器底部压力的减小量一样。
24.【答案】1000;不变;变大;=
【知识点】压强的大小及其计算
【解析】【分析】(1)长方体对桌面的压力等于自身重力,根据公式计算压强;
(2)根据压力和重力的关系判断压力是否改变,再根据压强公式判断对桌面压强的变化;
(3)上下粗细一致的柱体对地面的压强:,据此比较即可。
【解答】(1)长方体对桌面的压强:;
(2)在推动物体的过程中,物体对桌面的压力始终等于自身重力,因此保持不变。但是长方体与桌面的接触面积变小了,根据公式可知,物体对桌面的压强变大了;
(3)根据公式p=ρgh可知,长方体对桌面的压强只与密度和高度有关,与接触面积无关,因此剩余部分对桌面的压强与原来相等,即p2=p1。
25.【答案】4;竖直向下;
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算出木块A浸没在水中时受到的浮力,然后与重力比较,最后根据二力平衡原理计算出弹簧对木块的力的大小和方向;
(2)在水面上升的过程中,分析V排的变化,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化即可。
【解答】(1)当木块完全浸没时,
它受到的浮力为:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N;
此时木块的重力G=6N,则木块受到的合力为:10N-6N=4N,且方向向上;
根据二力平衡原理可知,弹簧对木块的力与合力为平衡力,二者大小相等,方向相反,
因此弹簧对木块的力大小为4N,方向向下。
(2)在开始的一段时间内,由于物体的下表面没有接触到水,因此水受到的浮力为零。从木块的下表面接触到水直到木块完全浸没的过程中,木块排开水的体积逐渐变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块受的浮力不断变大。当木块完全浸没后,V排保持不变,那么木块受到的浮力保持不变,如下图所示:
26.【答案】0.2;1.2;变大
【知识点】二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理计算出物体A一半浸入烧杯的水中受到的浮力,然后根据二力平衡的知识求细线对物体A的拉力;
(2)根据密度公式计算A的密度,然后根据浮沉条件判断当把细线剪断后,物体A在水中的状态,进而求物体A受到的浮力;
(3)首先根据相互作用力原理分析浮力和物体对水的压力的关系,然后根据托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和的规律判断示数的变化。
【解答】(1)物体A的一半浸入水中时受到的浮力:;
此时物体A受到重力、浮力和细线的拉力作用,
根据二力平衡的知识得到:G=F浮+F拉;
则细线对物体A的拉力为:F拉=G-F浮=1.2N-1N=0.2N。
(2)物体A的密度:;
根据浮沉条件可知,当把细线剪断后,物体A在水中漂浮,
则物体A受到的浮力F浮'=G=1.2N;
(3)因为物体A受到的浮力和A对水向下的压力为相互作用力,
所以物体A对水向下的作用力F压=F浮。
托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,
即F=G总+F压。
剪断细线后,物体A受到的浮力增大了,
因此台秤的示数比剪断前变大了。
27.【答案】(1)等于
(2)h=ρ水H/ρ液
(3)0.8×103kg/m3
(4)在吸管下端塞入质量更大的物体作为配重或用更细的吸管制作密度计
【知识点】密度公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据二力平衡的知识比较浮力和重力的大小关系。
(2)密度计的重力不变,以此为等量关系将前后两个数学式连接在一起,然后进行推断计算;
(3)将数值代入(2)中得到的计算式,然后计算即可;
(4)根据G=ρ水gSH分析可知,两个刻度之间的距离H与密度计的重力G成正比,与吸管的横截面积成反比,据此分析解决方法。
【解答】(1)当密度计漂浮在液面上时,它受到的浮力与重力相互平衡。根据二力平衡的条件可知,此时它受到的浮力等于重力。
(2)在不同液体中,密度计的重力不变,
即ρ水gSH=ρ液gSh;
ρ水H=ρ液h
解得:;
(3)根据得到:;
解得:ρ液体=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3;
(4)小黄发现两个相邻密度值刻度线之间的距离较小,使两条刻度线之间的距离增大一些,进而使测量结果更精确。方法是:
①在吸管下端塞入质量更大的物体作为配重;
②用更细的吸管制作密度计。
28.【答案】(1)4;2.5×103
(2)(A)DE
(3)在D的基础上,改变金属块在水中浸没的深度若干次,测量并记录各次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F。计算出各次的浮力F浮,发现浸入水中的深度h不同,但所受浮力相同。(或将金属块分别水平悬挂和竖直悬挂,让其上表面刚好浸没水中,测量并记录两次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F,计算出两次金属块所受的浮力F浮,发现浸入水中的深度h不同,但所受浮力相同)
【知识点】密度公式的应用;浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据A、D两图,利用公式F浮=G-F拉计算即可。首先根据计算出金属块的体积,再根据计算它的密度。
(2)根据控制变量法的要求选择对比实验;
(3)如果要探究浮力的大小与浸入深度的关系,那么就要保证液体密度和排开液体的体积相同,而改变金属块在水中的深度,然后比较浮力的大小。如果发生改变,那么二者有关;否则,二者没有关系,据此设计实验即可。
【解答】(1)根据A、D两图可知,金属块完全浸没在水中受到的浮力F浮=G-F拉=10N-6N=4N;
金属块的体积;
金属块的密度.
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,必须控制排开液体的体积相同而改变液体的密度,故选实验(A)DE。
(3)探究浮力大小与物体浸入液体的深度的关系时,实验步骤如下:
在D的基础上,改变金属块在水中浸没的深度若干次,测量并记录各次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F。计算出各次的浮力F浮,发现浸入水中的深度h不同,但所受浮力相同。(或将金属块分别水平悬挂和竖直悬挂,让其上表面刚好浸没水中,测量并记录两次金属块浸入水中的深度h和弹簧秤的示数F,计算出两次金属块所受的浮力F浮,发现浸入水中的深度h不同,但所受浮力相同)
29.【答案】(1)8.0
(2)2.5;2500千克/立方米
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据表格数据,找到测力计的示数与深度的变化规律,据此计算h=0.04m时测力计的示数即可;
(2)根据表格数据,找到h=0m和h=0.05m时测力计的示数,从而确定物体的重力,最后根据F浮力=G-F拉计算出浮力。
根据表格可知,当深度达到h=0.08m时,测力计的示数保持不变,这时物体完全浸没,再次根据F浮力=G-F拉计算出此时的浮力,再根据阿基米德原理计算出物体的体积,最后根据密度公式计算它的密度即可。
【解答】(1)根据表格数据可知,深度每增加0.01m,测力计的示数减小0.5N。与h=0.03m时比较可知,当h=0.04m时,表格中测力计的示数为:8.5N-0.5N=8N。
(2)当h=0m时,物体没有进入水中,此时不受浮力,那么物体的重力G=F拉=10N;
当h=0.05m时,测力计的示数为7.5N,
此时物体受到的浮力:F浮力=G-F拉=10N-7.5N=2.5N。
当深度达到h=0.08m时,测力计的示数保持不变,这时物体完全浸没,
此时物体受到的浮力:F浮力'=G-F拉'=10N-6N=4N;
物体的体积;
物体的密度:.
30.【答案】(1)液体密度;2.4
(2)增大
(3)1.2×103
【知识点】浮力产生的原因;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)浮力受到排开液体体积和液体密度的影响,哪个因素不同,实验就是探究哪个因素与浮力的关系;已知物体重力和在液体中测力计的示数根据公式 计算浮力;
(2)浮力与排开液体的体积有关,与物体在液体中的深度无关;
(3)首先利用A、C两个实验根据 求出物体在水中受到的浮力,然后根据阿基米德原理 计算出物体的体积,最后根据公式 计算盐水的密度。
【解答】(1)C、E实验中保持了排开液体的体积相同,但液体密度不同,因此探究的是浮力与液体密度的关系; 根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为:;
(2)小明对ABCD四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关。对此正确的解释是浮力的大小随着排开水的体积的增大而增大,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度无关。
(3)通过A、C两个实验可知,物体在水中受到的浮力: ;
物体的体积为: ;
那么盐水的密度为: 。
故答案为:(1)液体密度,2.4;(2)增大;(3)
31.【答案】(1)越大
(2)b;2.7×103
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)比较乙、丙和丁图,确定测力计的示数变化,根据公式F浮=G-F判断浮力的大小变化即可;
(2)①根据测力计示数的大小变化规律确定它的图线;
②当物体没有浸入水中时,它不受浮力,因此测力计的示数最大,也就是物体的重力;当物体完全浸没时,它排开水的体积最大,即浮力最大,据此计算出物体的体积,最后根据密度公式计算物体的密度即可。
【解答】(1)比较乙、丙和丁图可知,圆柱体排开水的体积逐渐增大,而测力计的示数逐渐减小;根据公式F浮=G-F可知,物体受到的浮力逐渐增大;
(2)①弹簧测力计的示数逐渐减小,因此曲线b描述的是弹簧秤示数的变化情况;
②根据图像可知,圆柱体的重力G=5.4N,它受到的最大浮力为2N;
那么它的体积为:;
那么圆柱体的密度为:。
32.【答案】(1)1.5 3
(2)物体从刚开始浸入到完全浸没之前,物体受到浮力随深度的增加而增大;到 完全浸没后物体所受的浮力大小不变(或与深度无关)
(3)200
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据图像可知,当h=0时,物体没有入水,不受浮力,此时G=F拉;当弹簧测力计的示数再次不变时,说明圆柱体完全入水,此时受到的浮力最大;首先根据F浮=G-F拉计算出物体受到的最大浮力,然后根据计算物体的体积,最后根据公式计算圆柱体的密度。
(2)分析测力计的示数变化,进而确定物体受到浮力的变化,最后总结浮力和深度的关系。
(3)B点是物体刚刚入水,即圆柱体的下表面与水面相平;C点是圆柱体刚刚完全入水,即上表面与水面相平,二者之间深度的差就是圆柱体的高度h,根据计算圆柱体的横截面积。
【解答】(1)根据图像可知,当h=0时,物体没有入水,不受浮力,此时G=F拉=12N;
当圆柱体刚刚完全入水时,测力计的示数为:4N;
那么完全浸没时受到的浮力:F浮=G-F拉=14N-4N=8N;
那么物体的体积:;
物体的密度为:;
(2)B点刚刚入水,C点完全入水,随着深度的增加,排开水的体积不断增大,测力计的示数不断减小,受到的浮力不断增大;CD段当物体完全入水后,深度不断增加,排开水的体积不变,测力计的示数不变,受到的浮力不变。可见,深度一直在增大,但浮力先增大后不变,二者之间没有关系,那么结论为:物体受到的浮力与深度无关;
(3)圆柱体的高度为:h=7cm-3cm=4cm;
圆柱体的体积:V=800cm3;
圆柱体的横截面积:。
33.【答案】(1)物体A的重力G=mg=ρVg=1.30×103kg/m3×10N/kg×300×10-6m3=3.9N;
当物体漂浮在液面上时,它受到的浮力与重力相互平衡,
即F浮=G=3.9N;
(2)该硫酸溶液的密度为:;
根据表格可知,此时硫酸溶液的溶质重力分数为60%。
(3)当物体A全部进入溶液中时,它为悬浮状态,
此时硫酸溶液的密度ρ液=ρ=1.3g/cm3;
查表可知,此时硫酸溶液的溶质质量分数为40%。
设加水的质量为x,
(1kg+x)×40%=1kg×60%;
解得:x=0.5kg。
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;溶质的质量分数及相关计算
【解析】【分析】(1)首先根据G=mg=ρVg计算出该物体的重力,再根据二力平衡的条件计算出它漂浮时受到的浮力;
(2)首先根据计算出液体的密度,再根据表格确定硫酸溶液的溶质质量分数;
(3)当物体A全部进入溶液中时,它为悬浮状态,据此确定此时硫酸溶液的密度,再根据表格确定此时溶液的溶质质量分数,最后根据溶质质量=溶液质量×溶质质量分数列出方程,计算需要加水的质量。
34.【答案】(1)解:
(2)解:F增=ρ水gV增=103kg/m3×10N/kg ×0.05m×0.001m2=5N
(3)解:当细线刚好伸直时,F浮1=G,当细线刚好被拉断时,F浮2=G+F拉,即F浮2=F浮1+F拉F拉=ρ水g(V排2-V排1)=10N
得△V=10-3m3
【知识点】二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)细线刚好伸直时,木块不受细线的拉力,据此分析竖直方向上的受力情况,并画出受力示意图;
(2)首先根据△V排=S△h排计算出木块排开水的体积的增大量,然后根据F浮力=ρ液g△V排计算浮力的增大值。
(3)当细线刚好被拉断时,根据二力平衡的知识列出木块受到力的关系式,然后与木块漂浮时受到的浮力比较,从而确定浮力的增大值,最后根据计算木块排开水的体积的增大值。
【解答】(1)细线刚好伸直时,木块不受细线的拉力,它受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力,如下图所示:
(2)木块排开水的体积的增大量△V排=S△h排=0.05m×0.01m2=5×10-4m3;
浮力的增大值F浮力=ρ液g△V排=103kg/m3×10N/kg ×5×10-4m3=5N。
(3)当细线刚好伸直时,它受到的浮力F浮1=G;
当细线刚好被拉断时,
它受到的浮力F浮2=G+F拉,
即F浮2=F浮1+F拉;
解得:△F浮'=F浮2-F浮1=F拉;
那么木块排开水的体积增大值为:。
F拉=ρ水g(V排2-V排1)=10N
得△V=10-3m3
35.【答案】(1)由图乙可知,当容器内水的深度h等于或大于8cm时,立方体物块受到的浮力不再变化,而立方体物块的边长为10cm,
所以可判断水的深度h≥8cm时物块处于漂浮状态,
则G=F浮=8N,
那么物块的密度;
(2)换用一种密度为0.6×103kg/m3液体重复上述实验,
因为ρ物>ρ液,所以物体下沉,
当h=6cm时,物块所受的浮力为:
F浮′=ρ液gV排=ρ液gSh=0.6×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)2×0.06m=3.6N;
(3)4:3
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据图乙,结合正方体物块的边长判断物块在水中的状态,然后利用物体漂浮条件得出重力,再利用计算物块的密度;
(2)根据浮沉条件判断出物体在液体中的浮沉,当h=6cm时,利用阿基米德原理F浮=ρ液gV排求出浮力;
(3)当h=12cm时,物块在水中处于漂浮状态,浮力等于重力;物体在液体中下沉,利用公式F浮=ρ液gV排求出浮力,最后求出物块在水和液体中都处于静止状态时受到的浮力之比。
【解答】(1)由图乙可知,当容器内水的深度h等于或大于8cm时,立方体物块受到的浮力不再变化,而立方体物块的边长为10cm,
所以可判断水的深度h≥8cm时物块处于漂浮状态,
则G=F浮=8N,
那么物块的密度;
(2)换用一种密度为0.6×103kg/m3液体重复上述实验,
因为ρ物>ρ液,所以物体下沉,
当h=6cm时,物块所受的浮力为:
F浮′=ρ液gV排=ρ液gSh=0.6×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)2×0.06m=3.6N;
(3)当水的深度h=12cm时,立方体在水中漂浮,
此时它受到的浮力F浮水=G=8N;
物体在液体中沉底,且被浸没,
物体受到该液体的浮力为:
F浮液=ρ液gV排′=0.6×103kg/m3×10N/kg×(0.1m)3=6N;
那么静止时受到的浮力之比:F浮水:F浮液=8N:6N=4:3。
36.【答案】(1)圆木的体积:V=0.8m2×5m=4m3 ,
由ρ= 得圆木的质量m=ρ木V=0.7×103kg/m3×4m3=2.8×103kg,
圆木重力:
G=mg=2.8×103kg×10N/kg=2.8×104N,
未向水池内注水时,圆木对池底的压力:
F=G=2.8×104N,
圆木对池底的压强:
p= = =3.5×104Pa
答:未向水池内注水时,圆木对池底的压强为3.5×104Pa
(2)水位达到1m时,V排1=0.8m2×1m=0.8m3 ,
圆木受到的浮力:
F浮1=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.8m3×10N/kg=8×103N,
圆木对池底的压力:
F压=G﹣F浮=2.8×104N﹣8×103N=2×104N
答:向水池内缓慢注水,在水位到达1m时圆木对池底的压力为2×104N。
(3)当圆木对池底的压力为0时,
F浮2=G=2.8×104N,
即F浮2=ρ水V排2g=1×103kg/m3×0.8m2×h2×10N/kg=2.8×104N,
解得水深h2=3.5m,
当水位达到4m时,圆木静止时漂浮在水面上,
圆木受到的浮力:
F浮3=G=2.8×104N.
答:当向水池内注水深度达到4m时,圆木受到的浮力又为2.8×104N。
【知识点】压强的大小及其计算;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)首先根据V=Sh计算出圆木的体积,再根据公式m=ρ木V计算圆木的质量。接下来根据公式G=mg计算出圆木的重力,而此时底面受到的压力正好等于圆木的重力,最后根据公式计算圆木对池底的压强。
(2)首先根据V排1=Sh1计算出圆木排开水的体积,再根据阿基米德原理F浮1=ρ水V排1g计算出圆木受到的浮力,最后根据F压=G﹣F浮计算圆木对池底的压力。
(3)根据F压=G﹣F浮可知,当圆木对池底的压力为零时,它受到的浮力等于重力,即F浮2=G。根据阿基米德原理F浮2=ρ水V排2g=ρ水Sh排2g列出方程,计算出此时水的深度,将其与4m比较,确定圆木漂浮在水面上,最后根据浮沉条件计算圆木此时受到的浮力即可。
37.【答案】(1)此时小球受到的浮力:F浮力=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×500×10-6m3=5N。
(2)小球的重力G=F浮-F拉=5N-2N=3N;
小球的密度;
(3)在上图中,由力的平衡,G+T=F浮,
即小球的重力:G=F浮-T=5N-2N=3N,
如果地球的引力减小为一半,即g取5N/kg ,
小球受到的浮力:F'浮=ρ水g' V排=1.0×103kg/m3×5N1kg×500×10-6m3=2.5N ,
而小球的重力( 其质量不会变化) :G'=mg'=m×==1.5N ,
由力的平衡,弹簧的拉力:T'=F'浮-G'=2.5N-1.5N=1N< 2N,
则弹簧的长度会变短.
(4)如果将弹簧剪断,那么它受到的拉力变为零。因为它排开水的体积不变,所以受的浮力保持不变,还是5N,此时浮力大于重力,小球将上浮。
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算小球受到的浮力;
(2)首先根据F浮=G+F拉计算出小球的重力,再根据公式计算小球的密度;
(3)根据g值的变化分析小球重力G的变化,再根据公式G=F浮+F拉判断弹簧拉力的变化,最终确定弹簧长度的变化。
(4)将弹簧剪断,小球不受拉力,根据阿基米德原理分析浮力的大小是否变化,根据浮沉条件判断小球的运动状态。
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