C.F甲>F乙 C.F甲>F乙
D.F甲
?)。
A.乙液体的密度大于甲液体的密度
B.密度计是利用液体的热胀冷缩来工作的
C.密度计浸在甲,乙两种液体中时,其所受的重力变小
D.密度计在甲,乙两种液体中受到的浮力相等
8.如图所示,将a、b两种液体分别放入相同的甲、乙两烧杯内,再将相同的木块放入其中,待木块静止时,两容器液面相平。以下说法
不正确的是(
??)
A.?a的液体密度大于b的液体密度????????????????????????????B.?两木块在容器中排开的液体质量相等
C.?放入木块后两容器对桌面的压强甲比乙大???????????D.?放入木块后两容器底部受到液体的压强相等
9.有甲、乙、丙三个物体,密度分别为:ρ甲=0.85克/厘米3
,ρ乙=1.05克/厘米3
,ρ丙=1.25克/厘米3。现将它们放在密度为1.05克/厘米3的液体中,当三个物体静止时,甲、乙、丙三个物体所在的位置对应图中所示的序号可能是(
??)
A.1、2、3
B.1、4、3
C.1、4、4
D.2、3、4
10.如图所示,甲、乙两杯液体静止放在水平桌面上。把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯液体中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,此时两液面相平(注:甲乙两杯的液体均为食盐水)。下列说法中正确的是(
??)?
A.鸡蛋在甲、乙两杯液体中受到的浮力相等
B.两杯液体的密度相等
C.在甲杯液体中加入食盐溶解后,鸡蛋会下沉一些
D.两杯液体对容器底部的压强相等
11.装有一定体积水的密闭塑料瓶,静止在A液体中,塑料瓶所受浮力为FA(如图甲);倒置后静止在B液体中,塑料瓶所受浮力为FB(如图乙);若不计塑料瓶的质量及瓶壁、瓶盖的体积,则下列判断正确的是(??
)
A.?FA<FB??????
?????????????????????????B.?FA>FB?????
?????????????????????????C.?ρA<ρB??????
?????????????????????????D.?ρA>ρB
12.小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图),他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列说法正确的是(??
)
A.?“浮沉子”上浮时,所受重力等于它受到的浮力
B.?无论怎样挤压矿泉水瓶,“浮沉子”不可能悬浮在水中
C.?“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D.?浮力秤与“浮沉子”浮沉的原理相同
13.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
14.如图是a、b两种物质的质量与体积的关系图象。分别用a、b两种物质制成两个规则的实心长方体甲和乙,下列说法中不正确的是(
???)
A.?将物体甲放入水中,一定沉入水底
B.?将物体乙放入水中,一定漂浮在水面
C.?将体积相等的甲、乙两物体捆在一起放入水中,一定漂浮在水面
D.?将质量相等的甲、乙两物体捆在一起放入水中,一定漂浮在水面
15.将密度为0.9g/cm3、边长为10cm的立方体冰块,放入盛有水的柱状容器中,静止时冰块有2cm露出水面,如图所示。对容器缓慢加热,直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中,下列判断与事实不符的是(???
)
A.冰吸收热量,温度保持不变
B.水面高度始终保持不变
C.冰块漂浮之后,受到的浮力逐渐变小
D.水对容器底部的压力最多增大1.0N
16.热气球飞行作为一个体育做目正日趋普及。我国不久前成功地举办了第二届北京国际热气球邀请赛。如图所示,现有一个体积为100m3
,的热气球,在空中匀速上升(不计空气阻力),若已知空气的密度为1.29kg/m3,那么,此时它所受的浮力是(??
)
A.?大于1.29×103N??????????????B.?等于1.29×103N??????????????C.?大于1.29x106N??????????????D.?等于1.29x106N
17.陪伴了诸暨人整整
26
年的茅渚埠桥已拆除并开始重建。大桥修建时,往往要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离
h逐渐增大,构件所受浮力
F1、钢绳拉力
F
2
随
h
的变化如图乙所示。下列判断正确的是(
??)
A.构件的边长为4m
B.构件密度为3×103kg/m3
C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为4×104Pa
二、填空题
18.某次军事演习中,执行深海作业的潜水艇悬浮在海水中(如图)。要使潜水艇下潜,应对水舱________(选填“注水”或“排水”
),在下潜过程中,海水对潜水艇上下表面的压力差________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
19.如图甲所示,他在盛热水的茶杯中放进一片茶叶,茶叶上附有三个的球形气泡,茶叶的体积与三个的球形气泡的总体积相等,此时它恰好处于悬浮状态。如果一个气泡的体积为1×10-8m3
,则这片茶叶的重力约为________N。然后他在茶杯上盖紧盖子,很快将会发现这片茶叶________(选填“上浮”“下沉”)。
20.人们在端午节会吃粽子,康康把粽子放入盛有适量水的锅中,发现粽子完全浸入水中且沉在锅底,这说明粽子的密度________水的密度,此时粽子对锅底的压力
粽子受到的重力________(以上均选填“大于”、“等于”或“小于”),若粽子的体积为150cm3
,则它受到的浮力为________N.(ρ水=1.0×103kg/m3
,g=10N/kg)
21.将一小物块A轻轻放入盛满水的大烧杯中,A静止后,有72g的水溢出;再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,A静止后有64g的酒精溢出。则A在水中静止时受到的浮力为________N,A的密度是________g/cm3。(酒精的密度是0.8x103kg/m3)
三、实验探究题
22.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________。
23.小滨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。
实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是??????
。
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
?????
??????
???????
??????
?????
???
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)该实验还有什么可以改进的地方________?(写出一条即可)
(3)小江发现该物体在水中受到的浮力为5N,小滨同学完成上述实验后,把水换成另一种液体重复实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的示数F与物体从接触液面开始下降高度h1200的F-b图象。那么物体浸没在这种液体中受到的浮力F浮’=________?N。另一种液体的密度ρ液=________?。
四、解答题
24.一个体积为0.5米3、质量为100千克的密封铁皮箱,不慎掉入大海。请通过计算,判断它将上浮还是下沉。
25.如图,将一个体积为1.0×10-3m3、重力为6N的木球用细线系在底面积为500cm2的圆柱形容器的底部,当容器中倒入足够的水使木球浸没时,求:
(1)木球浸没在水中受到的浮力。
(2)细线对容器底部的拉力。
(3)剪断细线,木球处于静止时,木球露出水面的体积为多少升。
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精品试卷·第
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1.3
水的浮力(2)
一、单选题
1.下列说法中正确的是(??
)
A.?物体浸没在水中越深,受的浮力越大??????????????????B.?密度较大的物体在水中受的浮力大
C.?重的物体受的浮力小??????????????????????????????????????????D.?同体积的铁块和木块浸没在水中受的浮力一样大
【答案】
D
【解答】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力只与液体密度和排开液体的体积大小有关,与在水中的深度,物体密度和重力等无关,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
2.在帮妈妈做家务的时候,某同学发现两根相同体积的筷子,甲浮在水面上,乙沉在水底,如图所示。由此可知甲比乙(???
)。
A.所受浮力小
B.质量大
C.所受压强大
D.密度大
【答案】
A
【解答】甲在水面漂浮,乙在水里下沉,则排开水的体积V甲
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,甲受到的浮力较小,故A正确;
甲在水面漂浮,则甲的密度小于水的密度;乙在水里下沉,则乙的密度大于水的密度,那么甲的密度小于乙。根据m=ρV可知,甲的质量比乙的质量小,故B、D错误;
甲所在的深度小于乙,根据压强公式p=ρ液gh可知,甲受到的压强较小,故C错误。
故选A。
3.如图所示,三个容器的形状和大小完全相同。内装质量相同的水、盐水和酒精,现在分别往三个容器中加入一质量相同的木块,已知木块均漂浮,则下列说法正确的是
(???
)??
A.甲容器中的液体是酒精
B.乙容器中木块受到的浮力最大??
C.丙容器受到液体对杯底的压强最小
D.三个木块下表面受到液体产生的压力一样大
【答案】
D
【解答】木块在三种液体上都是漂浮,根据二力平衡的条件可知,它受到的浮力都等于重力,即浮力相等,故B错误;
排开液体的体积V乙>V甲>V丙
,
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度ρ乙<ρ甲<ρ丙
,
则甲为水,故A错误;根据F=G液+G木块可知,容器底部受到液体的压力相等。根据可知,液体对杯底的压强相等,故C错误;木块上表面受到的压力都是零,根据F浮力=F下-F上得到:F下=F浮力。因为木块受到的浮力相等,所以木块下表面受到的压力都相等,故D正确。
4.如图所示,已知鸡蛋的质量为55克,体积为50立方厘米。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是(???
)
?
A.?图甲中鸡蛋所受浮力为0.55牛?????????????????????????????B.?图乙中盐水的密度是1.1×103千克/米3
C.?图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力???????????????D.?图中三种状态下浮力的大小关系是F甲
B
【解答】鸡蛋的重力为G=mg=0.055kg×10N/kg=0.55N。
图甲中,鸡蛋在清水里下沉,则浮力小于重力,即小于0.55N,故A错误;
鸡蛋的密度为。图乙中,鸡蛋在盐水中悬浮,则盐水密度等于鸡蛋密度,故B正确;
图丙中,鸡蛋在盐水中漂浮,则浮力等于重力,故C错误;
根据浮沉条件可知,三种状态下浮力的大小关系为:F甲
故D错误。
故选B。
5.如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是(
??)
A.?向海底下潜过程中,受到海水的压强变大???????????B.?海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C.?对背心进行放气后,受到海水的浮力变大???????????D.?对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
【答案】
A
【解答】A.
向海底下潜过程中,深度变大,根据公式p=ρ液gh可知,潜水员受到海水的压强变大,故A正确;
B.海水中水平游动时,潜水员的深度不变,根据公式p=ρ液gh可知,受到海水的压强不变,故B错误;
C.对背心进行放气后,背心排开水的体积变小,根据F浮=ρ液gV排可知,潜水员受到海水的浮力变小,故C错误;
D.
对背心进行充气后,背心排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,潜水员受到海水的浮力变大,故D错误。
6.在甲、乙两个完全相同的玻璃缸中装满水,缸中水面分别漂浮着一只材料相同大小不同的玩具鸭。设甲.乙两缸底受到水的压强分别为p甲、p乙
,
两只玩具鸭受到的浮力分别为F甲、F乙
,
下列判断正确的是(
???)。
A.p甲>p乙
B.p甲
D.F甲
D
【解答】根据图片可知,水面相平,则容器底部水的深度相同,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到的压强相等,即p甲=p乙
,
故A、B错误;
两只鸭子的密度相同,但甲的体积小,根据G=mg=ρVg可知,甲的重力小于乙的重力,即G甲
故C错误,D正确。
7.把同一支密度计依次放入甲、乙两种液体中时,如图所示处于静止状态。下列有关说法正确的是(??
?)。
A.乙液体的密度大于甲液体的密度
B.密度计是利用液体的热胀冷缩来工作的
C.密度计浸在甲,乙两种液体中时,其所受的重力变小
D.密度计在甲,乙两种液体中受到的浮力相等
【答案】
D
【解答】同一支密度计重力相等,它在甲和乙中都是漂浮状态,则它受到的浮力等于重力,即浮力相等。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积V甲排
则液体密度ρ甲>ρ乙
,
故A、C错误,D正确;密度计的工作原理是物体的漂浮条件,故B错误。
8.如图所示,将a、b两种液体分别放入相同的甲、乙两烧杯内,再将相同的木块放入其中,待木块静止时,两容器液面相平。以下说法
不正确的是(
??)
A.?a的液体密度大于b的液体密度????????????????????????????B.?两木块在容器中排开的液体质量相等
C.?放入木块后两容器对桌面的压强甲比乙大???????????D.?放入木块后两容器底部受到液体的压强相等
【答案】
D
【解答】相同的木块在两种液体中都处于漂浮状态,那么它受到的浮力始终等于自身重力,即浮力相等。根据阿基米德原理F浮力=G排=m排g可知,木块在两个容器中排开液体的质量相等,故B正确不合题意;根据图片可知,排开液体的体积V排甲
,故A正确不合题意;
容器对桌面的压力F=G容器+G液体-G排+G木
,
因为G排=G木
,
所以F=G容器+G液体
,
这里的液体是指液面高度相同时两种液体的重力。因为ρa>ρb
,根据G=ρVg可知,液体的重力Ga>Gb
,
所以容器对桌面的压力F甲>F乙。压强公式可知,容器对桌面的压强甲大于乙,故C正确不合题意;根据液体压强公式p=ρ液gh可知,容器底部受到的液体压强p甲>p乙
,故D错误符合题意。
9.有甲、乙、丙三个物体,密度分别为:ρ甲=0.85克/厘米3
,
ρ乙=1.05克/厘米3
,
ρ丙=1.25克/厘米3。现将它们放在密度为1.05克/厘米3的液体中,当三个物体静止时,甲、乙、丙三个物体所在的位置对应图中所示的序号可能是(
??)
A.1、2、3
B.1、4、3
C.1、4、4
D.2、3、4
【答案】
C
【解答】甲的密度小于液体密度,则甲在液体里漂浮,位置为1;
乙的密度等于液体密度,则乙在液体里悬浮,位置可能为2、3、4;
丙的密度大于液体密度,则丙在液体里下沉,为位置肯定为4。
则三个物体的位置可能为1、2、4;1、3、4;1、4、4。
故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
10.如图所示,甲、乙两杯液体静止放在水平桌面上。把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯液体中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,此时两液面相平(注:甲乙两杯的液体均为食盐水)。下列说法中正确的是(
??)?
A.鸡蛋在甲、乙两杯液体中受到的浮力相等
B.两杯液体的密度相等
C.在甲杯液体中加入食盐溶解后,鸡蛋会下沉一些
D.两杯液体对容器底部的压强相等
【答案】
A
【解答】根据浮沉条件可知,鸡蛋在甲中漂浮,则浮力等于重力;鸡蛋在乙中悬浮,则浮力等于重力,因此鸡蛋在甲和乙中受到的浮力相等,故A正确;
根据浮沉条件可知,鸡蛋在甲中漂浮,则ρ<ρ甲;鸡蛋在乙中悬浮,则ρ=ρ乙
,因此鸡蛋在甲和乙中受ρ甲>ρ乙
,故B错误;
在甲杯液体中加入食盐溶解后,液体的密度增大,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,鸡蛋排开水的体积变小,即鸡蛋上浮一些,故C错误;
ρ甲>ρ乙
,h甲=h乙
,根据公式p=ρ液gh可知,两杯液体对容器底部的压强p甲>p乙
,故D错误。
故选A。
11.装有一定体积水的密闭塑料瓶,静止在A液体中,塑料瓶所受浮力为FA(如图甲);倒置后静止在B液体中,塑料瓶所受浮力为FB(如图乙);若不计塑料瓶的质量及瓶壁、瓶盖的体积,则下列判断正确的是(??
)
A.?FA<FB??????
?????????????????????????B.?FA>FB?????
?????????????????????????C.?ρA<ρB??????
?????????????????????????D.?ρA>ρB
【答案】
C
【解答】塑料瓶在A和B中都是漂浮,那么它受到的浮力等于自身重力,即浮力相等。
塑料瓶中水的体积是相同的,因此排开液体的体积V排A>V排B。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度ρA<ρB?
。
故选C。
12.小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图),他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封,用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列说法正确的是(??
)
A.?“浮沉子”上浮时,所受重力等于它受到的浮力
B.?无论怎样挤压矿泉水瓶,“浮沉子”不可能悬浮在水中
C.?“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D.?浮力秤与“浮沉子”浮沉的原理相同
【答案】
C
【解答】A.“浮沉子”上浮时,所受重力小于它受到的浮力,故A错误;
B.挤压矿泉水瓶,调整小玻璃瓶内水的重力,当瓶子和水的总重力与浮力相等时,“浮沉子”悬浮在水中,故B错误;
C.“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出,减小瓶子的重力,使其小于浮力,故C正确;?
D.浮力秤的原理是阿基米德原理,而“浮沉子”浮沉的原理是浮沉条件,二者不同,故D错误。
故选C。
13.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
【答案】
B
【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。
14.如图是a、b两种物质的质量与体积的关系图象。分别用a、b两种物质制成两个规则的实心长方体甲和乙,下列说法中不正确的是(
???)
A.?将物体甲放入水中,一定沉入水底
B.?将物体乙放入水中,一定漂浮在水面
C.?将体积相等的甲、乙两物体捆在一起放入水中,一定漂浮在水面
D.?将质量相等的甲、乙两物体捆在一起放入水中,一定漂浮在水面
【答案】
C
【解答】根据图像可知,甲的密度为:;因为ρ甲>ρ水
,
所以甲在水中下沉,故A正确不合题意;根据图像可知,乙的密度为:;
因为ρ乙<ρ水
,
所以乙在水中漂浮,故B正确不合题意;
将体积相等的甲、乙两物体捆在一起,平均密度:;
因为ρ总>ρ水
,
所以在水中下沉,故C错误符合题意;
将质量相等的甲、乙两物体捆在一起,平均密度:;
因为ρ总'<ρ水
,
所以在水中漂浮,故D正确不合题意。
故选C。
15.将密度为0.9g/cm3、边长为10cm的立方体冰块,放入盛有水的柱状容器中,静止时冰块有2cm露出水面,如图所示。对容器缓慢加热,直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中,下列判断与事实不符的是(???
)
A.冰吸收热量,温度保持不变
B.水面高度始终保持不变
C.冰块漂浮之后,受到的浮力逐渐变小
D.水对容器底部的压力最多增大1.0N
【答案】
B
【解答】A.冰块吸收热量熔化,但温度保持不变,故A不合题意;
B.冰块熔化前,它受到的浮力F浮
,水面的高度会增大,故B符合题意;
C.冰块漂浮后,它受到的浮力等于重力。由于熔化,冰块的重力不断减小,因此它受到的浮力逐渐减小,故C不合题意;
D.冰块熔化前,水对容器底部压力的增大值为:F=F浮力=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×(0.08m×0.1m×0.1m)=8N;
冰块熔化后,水对容器底部压力的增大值等于冰块的重力,即G=mg=ρ冰gV=0.9×103kg/m3×10N/kg×(0.1m×0.1m×0.1m)=9N;则水对容器底部压力的增大值最大为:9N-8N=1N,故D不合题意。
16.热气球飞行作为一个体育做目正日趋普及。我国不久前成功地举办了第二届北京国际热气球邀请赛。如图所示,现有一个体积为100m3
,
的热气球,在空中匀速上升(不计空气阻力),若已知空气的密度为1.29kg/m3,那么,此时它所受的浮力是(??
)
A.?大于1.29×103N??????????????B.?等于1.29×103N??????????????C.?大于1.29x106N??????????????D.?等于1.29x106N
【答案】
B
【解答】热气球受到的浮力为:F浮=ρ气gV排=1.29kg/m3×10N/kg×100m3=1.29×103N。
故选B。
17.陪伴了诸暨人整整
26
年的茅渚埠桥已拆除并开始重建。大桥修建时,往往要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离
h逐渐增大,构件所受浮力
F1、钢绳拉力
F
2
随
h
的变化如图乙所示。下列判断正确的是(
??)
A.构件的边长为4m
B.构件密度为3×103kg/m3
C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为4×104Pa
【答案】
B
【解答】从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m,故A错误;
由图可知,构件在浸入水的过程中排开水的体积逐渐变大,所以浮力也逐渐变大,则钢丝绳的拉力F2逐渐减小;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,钢丝绳的拉力F2也不变,因此反映钢丝绳拉力F2随h变化的图线是①,构件所受浮力随h变化的图线是②,故C错误;
由图线知,构件完全淹没时,拉力F2=1.6×105N,构件体积:V=l3=(2m)3=8m3;
构件完全淹没时,V排=V=8m3;根据F浮=G-F2得到:ρ水gV排=ρgV-F2
代入数值可得:1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3-1.6×105N
则构件的密度为:ρ=3×103kg/m3
,
故B正确;当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面距江面4m-2m=2m,构件上表面受到江水的压强为:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa,故D错误。故选B。
二、填空题
18.某次军事演习中,执行深海作业的潜水艇悬浮在海水中(如图)。要使潜水艇下潜,应对水舱________(选填“注水”或“排水”
),在下潜过程中,海水对潜水艇上下表面的压力差________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】
注水;不变
【解答】(1)根据浮沉条件可知,要使潜水艇下潜,它的重力必须大于浮力,则应对水舱注水。
(2)在下潜的过程中,潜水艇排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,它受到的浮力不变。根据F浮力=F向上-F向下可知,它上下表面的压力差不变。
19.如图甲所示,他在盛热水的茶杯中放进一片茶叶,茶叶上附有三个的球形气泡,茶叶的体积与三个的球形气泡的总体积相等,此时它恰好处于悬浮状态。如果一个气泡的体积为1×10-8m3
,
则这片茶叶的重力约为________N。然后他在茶杯上盖紧盖子,很快将会发现这片茶叶________(选填“上浮”“下沉”)。
【答案】
6×10-4;下沉
【解答】(1)茶叶的体积与三个气泡的总体积相等,
那么茶叶和气泡的总体积为:V总=1×10-8m3×3+1×10-8m3×3=6×10-8m3;
茶叶悬浮,则有G=F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×6×10?8m3×10N/kg=6×10?4N;
(2)若在茶杯上盖紧盖子,因杯内上方的空气被密闭,杯内水蒸气逐渐增加,则杯内气压变大,气泡的体积变小,茶叶受到的浮力变小,小于重力,所以茶叶下沉。
20.人们在端午节会吃粽子,康康把粽子放入盛有适量水的锅中,发现粽子完全浸入水中且沉在锅底,这说明粽子的密度________水的密度,此时粽子对锅底的压力
粽子受到的重力________(以上均选填“大于”、“等于”或“小于”),若粽子的体积为150cm3
,
则它受到的浮力为________N.(ρ水=1.0×103kg/m3
,
g=10N/kg)
【答案】
大于;小于;1.5
【解答】(1)粽子沉在锅底,根据浮沉条件可知,粽子的密度大于水的密度。
(2)浸没在水中的粽子受到竖直向上的浮力,此时它对锅底的压力F=G-F浮力
,
则:此时粽子对锅底的压力小于粽子受到的重力。
(3)粽子受到的浮力:F浮力=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×(150×10-6m3)=1.5N。
21.将一小物块A轻轻放入盛满水的大烧杯中,A静止后,有72g的水溢出;再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,A静止后有64g的酒精溢出。则A在水中静止时受到的浮力为________N,A的密度是________g/cm3。(酒精的密度是0.8x103kg/m3)
【答案】
0.72;0.9
【解答】(1)①如果物体A在水中和酒精中都是漂浮,
那么它受到的浮力都等于自身重力,即浮力相等;
根据阿基米德原理F浮力=G排=m排g可知,它排开酒精和水的质量相等,
因为72g>64g,
所以它不可能都是漂浮;
②如果两个物体都是浸没,
那么它在水中和酒精中受到的浮力之比为:、
F浮水:F浮酒精=ρ水gV排:ρ酒gV排=ρ水:ρ水=1g/cm3:0.8g/cm3=5:4;
那么排开液体的质量之比为:m水:m酒=5:4;
而实际上排开水和酒精的质量之比:72g:64g=9:8,
因此它肯定不都是浸没。
③据上分析可知,物体A在水中漂浮,在酒精中浸没。
因此物体A在水中受到的浮力为F浮=G=mg=0.072kg×10N/kg=0.72N。
(2)物体A在水中漂浮,
那么它的重力G=F浮=m排g=0.072kg×10N/kg=0.72N;
物体A的体积为:;
物体A的密度:。
三、实验探究题
22.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
【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。
23.小滨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。
实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是??????
。
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
?????
??????
???????
??????
?????
???
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)该实验还有什么可以改进的地方________?(写出一条即可)
(3)小江发现该物体在水中受到的浮力为5N,小滨同学完成上述实验后,把水换成另一种液体重复实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的示数F与物体从接触液面开始下降高度h1200的F-b图象。那么物体浸没在这种液体中受到的浮力F浮’=________?N。另一种液体的密度ρ液=________?。
【答案】
(1)铁块的重力(2)没有进行多次实验(3)4;800
【解答】实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是:铁块的重力。
(1)量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出铁块的体积,从而不能得出实验结论。
(2)该实验需要改进的地方为:没有进行多次实验。
(3)根据图乙可知,当弹簧测力计的示数保持不变时,浮力保持不变,此时物体浸没,因此浮力F浮'=G-F拉=6N-2N=4N;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当V排相等时,浮力与液体密度成正比,
即:;
;
解得:ρ液=800kg/m3。
四、解答题
24.一个体积为0.5米3、质量为100千克的密封铁皮箱,不慎掉入大海。请通过计算,判断它将上浮还是下沉。
【答案】
铁皮箱的密度为:;
因为ρ箱<ρ海水
,
所以它将上浮。
25.如图,将一个体积为1.0×10-3m3、重力为6N的木球用细线系在底面积为500cm2的圆柱形容器的底部,当容器中倒入足够的水使木球浸没时,求:
(1)木球浸没在水中受到的浮力。
(2)细线对容器底部的拉力。
(3)剪断细线,木球处于静止时,木球露出水面的体积为多少升。
【答案】
(1)解:木球受到浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1.0×10-3m3=10N
(2)解:F拉=F浮-G球=10N-6N=4N
(3)解:木球静止时漂浮在水面,F浮=G球=6N,V排=F浮/ρ水g=6N/1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10?4m3
,
V露=V物-V排=10-3m3-6×10-4m3=4×10-4m3=0.4L
【解析】(1)木球浸没在水中,它排开水的体积等于自身体积,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算受到的浮力;
(2)木球在水中静止,它受到竖直向上的浮力与竖直向下的重力和拉力平衡,即F浮=G+F拉
,
据此计算细绳的拉力;
(3)剪断细线后,木球在水面漂浮,它受到的浮力与重力平衡,即F浮=G球
,
然后根据计算木球排开水的体积,最后根据V露=V物-V排计算木球露出水面的体积。
?
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