2021年浙教版八年级上学期水和水的溶液测试卷四
一.选择题(共45小题)
1.以下情境中没有受到浮力的物体是( )
A.正在下潜的潜水艇 B.空中的热气球
C.地球同步卫星 D.池塘中的睡莲
2.如图所示,水平桌面上有甲、乙两个完全相同的溢水杯,溢水杯中装满不同的液体,用两个弹簧测力计分别拉着A球和B球(VA=VB),使两球浸没在溢水杯中,静止时两弹簧测力计的示数相等,甲杯溢出60g的液体,乙杯溢出90g的液体。则下列说法正确的是( )
A.A球所受的浮力为6N
B.A球的质量大于B球的质量
C.甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力
D.甲杯液体密度大于乙杯液体密度
3.如图所示,一个边长为10cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中保持静止状态,其上表面受到液体的压强为500Pa,下表面受到的液体压强为1300Pa,(g取10N/kg)下列说法正确的是( )
A.正方体受到的浮力为10N
B.该正方体的质量为1kg
C.正方体上表面的深度h1为5cm
D.液体的密度为0.8×103kg/m3
4.下列四幅图中,利用浮力升空的物体是( )
A.风筝上天 B.热气球升空
C.火箭发射 D.飞机起飞
5.如图是小江在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验①②和③中,弹簧测力计的示数分别为2.2N、1.4N和1.5N,下列说法正确的是( )
A.实验中酒精的密度是0.875g/cm3
B.物体A的密度为2.2×103kg/m3
C.实验②中物体A上下表面受到水施加的压力差为1.4N
D.实验③物体A全部没入酒精中后烧杯底部所受的压力增大了1.5N
6.如图所示,a、b是能自由移动的物体,c、d是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,这下列说法正确的是( )
A.只有物体a受到浮力作用
B.只有物体a、b受到浮力作用
C.只有物体a、b和c部分受到浮力作用
D.只有物体a、b和d部分受到浮力作用
7.如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法错误的是( )
A.A物体一定受到浮力作用
B.B物体一定受到浮力作用
C.C物体一定受到浮力作用
D.D物体一定受到浮力作用
8.钱塘江是浙江省最大的河流,两岸蕴藏着极其丰富的旅游资源,是全省最重要的旅游线,给人们的生活带来了丰富多彩的娱乐活动。下列在钱塘江中的物体,没有受到浮力的作用的是( )
A.漂在水面的树叶
B.长在河底的水草的叶子
C.游在水中的小鱼
D.钱塘江上一座大桥的桥墩
9.小华用如图甲所示进行实验“探究影响浮力大小的因素”,A是实心圆柱体,用弹簧测力计提着物体A缓慢浸入水中。他根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体下表面浸入水中的深度h的关系图象如图乙,下列几种说法中,错误的是( )
A.当物体浸没时受到的浮力为2N
B.圆柱体A的高为8cm
C.该物体的密度为2.0×103kg/m3
D.浮力的大小与h成正比
10.如图是小明在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验①②和③中,弹簧测力计的示数分别为2.2N、1.4N和1.5N,下列说法错误的是( )
A.物体A的密度为2.75×103kg/m3
B.实验中酒精的密度是0.875g/cm3
C.实验②中物体A上下表面受到水施加的压力差为1.4N
D.实验③物体A全部没入酒精中后烧杯底部所受的压力增大了0.7N
11.以下情景中没有受到浮力的物体是( )
A.上升的热气球 B.航行的“辽宁号”
C.下潜的“蛟龙”号 D.太空漂浮的宇航员
12.如图情景中没有受到浮力的物体是( )
A.航行的“辽宁号” B.下潜的“蛟龙号”
C.遨游的“天宫二号” D.升空的热气球
13.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.浸在气体中的物体不受浮力
B.浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体压力的合力
C.浸在液体中的物体受到的浮力只与液体的密度有关
D.在液体中上升的物体受浮力、下降的物体不受浮力
14.下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.停在空中的热气球
C.深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
15.将一个乒乓球放入倒置的饮料瓶中,然后向瓶内注入水将乒乓球浸没,如图所示,乒乓球保持静止状态则乒乓球( )
A.仍受水的浮力
B.不受水的浮力,也不受水对它的压力
C.不受水的浮力,但受水对它的压力
D.无法判断
16.在如图所示的用同一金属块“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,不能验证下列的猜想的是( )
A.浮力的大小可能与物体的体积有关
B.浮力的大小可能与液体的密度有关
C.浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关
D.浮力的大小可能与物体浸没液体中的深度有关
17.如图是“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4.0×103kg/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,物体A受到的浮力为1.5N
18.如图是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。乙、丙图中的烧杯装有等体积的水和盐水。实验甲、乙和丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、3.0N和2.9N,薄壁烧杯底面积100cm2.则下列结论正确的是( )
A.物体逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数逐渐变小,说明浮力随其排开液体的体积增大而减小,浸没后示数保持不变,说明浮力与浸没在液体中的深度无关
B.乙图中物体从刚接触水面到没入水中后水对烧杯底部的压强增大了100Pa
C.实验丙中,盐水的密度为1.2×10 3kg/m3
D.图丙中烧杯底部对桌子的压力比图乙增大了0.1N
19.如图,小钰将一个侧面有均匀横线的直圆柱体挂在测力计下方,竖直缓慢放入水面以下,下列说法中正确的是( )
A.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体的重力是否有关”
B.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体浸入液体的深度是否有关”
C.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和液体的密度是否有关”
D.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”
20.关于图中所示实验,下列说法正确的是( )
A.可以探究浮力的大小是否跟物体的密度有关
B.可以探究浮力的大小是否跟液体的密度有关
C.可以探究浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关
D.可以探究浮力的大小是否跟物体浸在液体中的体积有关
21.完全浸没在水中的乒乓球,放手后从运动到静止的过程中,其浮力大小变化是( )
A.不断变大 B.浮力不变
C.先不变后变小 D.先变大后不变
22.潜水员由水面下20m深处上浮至水面下10m处的过程中,他受到水的压强和浮力的变化情况是( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强不变,浮力增大
C.压强增大,浮力不变 D.压强减小,浮力不变
23.一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。如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.圆柱体的密度是2.0×103kg/m3
B.圆柱体的体积为8×10﹣4m3
C.圆柱体受到的重力是8N
D.圆柱体受到的最大浮力是4N
24.如图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体逐渐浸入水中。整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象如图乙所示,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.圆柱的体积是8×10﹣4m3
B.圆柱体受到的最大浮力是4N
C.圆柱体的密度是2.5×103kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700Pa
25.将圆柱体竖直挂在弹簧测力计下,从空气中缓慢下降,逐渐浸入水中,(水面始终保持不变)。整个过程中弹簧测力计的示数F随圆柱体下降的高度h的变化关系如图所示。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,则下列判断中正确的是( )
A.圆柱体受到的最大浮力为4.5N
B.圆柱体的体积是150cm3
C.圆柱体下表面受到水的最大压强为1500Pa
D.圆柱体的密度为1.5×103kg/m3
26.如图所示,三个完全相同的玻璃缸装满了水放在水平桌面上,其中(a)只有水,(b)中漂浮着一只小鸭子,(c)中漂浮着一只大鸭子。则下列说法正确的是( )
A.两只鸭子受到的浮力一样大
B.两只鸭子排开水的质量相同
C.(c)中玻璃缸对桌面的压力大
D.这三种情况下玻璃缸底部受到水的压强一样大
27.如图所示,有两个装了水的溢水杯甲、乙,把同一个小球先后放入两个溢水杯,其中甲杯溢出50g水,乙杯溢出80g水,则小球受到的浮力F甲和F乙,关系为( )
A.F甲<F乙
B.F 甲>F乙
C.F甲=F乙
D.无法判断小球受到的浮力大小关系
28.底面积为100cm2的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上,现将体积为500cm3、重为3N的木块A轻放入容器内的水中,静止时如图甲所示。若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方,使A恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙所示,不计绳的重力及其体积。则( )
A.物体B的密度为1.5×103kg/m3
B.物体B的体积为150cm3
C.容器对桌面的压强增加800Pa
D.绳子受到的拉力为4N
29.一烧杯中装有部分水,一塑料块漂浮在水面上,孙小健向杯中加入酒精并进行搅拌,使塑料块下沉。在此过程中塑料块受到的浮力F随时间t的变化图像可船是图中的(已知它们的密度关系是(ρ水>ρ塑料>ρ酒精)( )
A. B.
C. D.
30.一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。如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变化关系图象(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)。下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是8N
B.圆柱体的高度是9cm
C.圆柱体浸没时受到的浮力是4N
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
31.一个实心小球重4.5N,体积为5×10﹣4m3,将小球分别轻轻放入水中和酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3)中,则小球静止时,在水中所受浮力为F1,酒精中所受浮力为F2,其大小分别为( )
A.F1=4.5N,F2=4N B.F1=5N,F2=4.5N
C.F1=4.5N,F2=5N D.F1=4.5N,F2=4.5N
32.如图甲所示,长方体实心金属块在细绳竖直向上拉力作用下,从水中开始一直竖直向上做缓慢的匀速直线运动,上升到离开水面一定的高度处。如图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象。根据图象信息,下列判断中错误的是( )
A.该金属块的质量大小为5.4kg
B.该金属块的密度大小是3.4×103kg/m3
C.金属块浸没在水中受到的浮力大小是20N
D.金属块从t1到t2时间段在水中受到的浮力逐渐减小
33.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,直至物块恰好与水底接触,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的关系如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3)则( )
A.物块的质量为1kg
B.物块浸没在水中受到的浮力为10N
C.物块的密度为2.25×103kg/m3
D.物块下表面受到水的最大压强为600Pa
34.在习近平总书记“改革强军,科技兴军”伟大思想指引下,我国军队的武器装备建设取得了巨大进步。下列说法正确的是( )
A.国产航空母舰001A型的排水量是7万吨,满载时所受海水的浮力为7×108N
B.国产歼20战机是利用空气的浮力直接升空的
C.国产99式主战坦克安装宽大的履带是为了增大坦克对地面的压强
D.当向悬浮于水中的国产潜水艇的水舱充水时,潜水艇会逐渐浮出水面
35.下列关于浮力的应用叙述不正确的是( )
A.同一艘轮船从长江驶入大海,所受的浮力变大
B.潜水艇是靠改变自身所受的重力来实现其浮沉的
C.气球上升是因为气球里充的是密度小于空气的气体
D.用同一密度计测量不同液体的密度时,密度计露出体积大的液体密度大
36.两个相同的容器中盛有同种液体,现将体积相同的甲乙两物块分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器液面恰好相平,如图所示。则( )
A.甲物块所受浮力较大
B.乙物块底部受到的压强较小
C.甲所在容器中液体的质量较大
D.乙所在容器底部受到的压强较小
37.小强同学将一枚新鲜的鸡蛋先浸入盛有盐水的玻璃杯中,发现鸡蛋沉在杯底(如图甲所示)。为了让鸡蛋浮起来,他向杯中不断加食盐并慢慢搅动,加到一定程度时,鸡蛋悬浮于水中(如图乙所示),下列说法正确的是( )
A.在乙图的基础上继续加入食盐,鸡蛋会浮出水面
B.鸡蛋在悬浮时受到的浮力大于重力
C.甲图中盐水的密度大于乙图中盐水的密度
D.甲图中鸡蛋受到的浮力大于乙图中受到的浮力
38.下列物体不是利用浮力而升空的是( )
A.孔明灯 B.热气球升空
C.飞艇升空 D.火箭升空
39.下列物体工作时与飞机上升原理相同的是( )
A.金鱼 潜水艇 B.飞艇 热气球
C.风筝 滑翔机 D.轮船 密度计
40.下列交通工具利用空气浮力来工作的是( )
A.大型客机 B.磁浮列车 C.高速列车 D.热气球
41.气凝胶是当今世界上密度最小的固体,一般常见的气凝胶为硅气凝胶,其密度为空气密度的3倍,看上去就像凝固的烟。将一块质量为3kg的硅气凝胶轻轻放在水平地面上,g=10N/kg,则它对地面的压力为( )
A.10N B.20N C.30N D.60N
42.在两个相同的薄壁塑料瓶(质量忽略不计)内分别装入体积相等、密度为ρ甲和ρ乙的两种液体后密封,再把它们放入两个装有水的容器中,处于如图所示状态。下列判断正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.无法确定
43.海权握,国则兴。建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜艇分析正确的是( )
A.漂浮时排开的海水所受的重力最小
B.漂浮时潜艇底部所受海水压强最大
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大
D.悬浮和漂浮时所受的浮力相等
44.一艘货轮从长江进入大海的过程中,货轮所受浮力将(ρ海水>ρ江水)( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
45.如图所示,将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中,待小球静止后,两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是( )
A.甲烧杯中小球受到的浮力大
B.甲烧杯中液体的密度大
C.乙烧杯中小球排开液体的质量大
D.乙烧杯底部受到液体压强大
二.实验探究题(共5小题)
46.一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 。若用手堵住瓶口(图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为 ,此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生 。
47.“探究浮力大小跟开液体所受重力的关系”的实验。
(1)在实验步骤C中,石块 (填“必须”或“可以不”)浸没在液体中。通过实验中步骤C和 (填字母序号)的数据可以得出物体所受浮力。
(2)通过大量实验表明,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小 (填“等于”、“大于”或“小于”)它排开的液体所受的重力,这就是著名的阿基米德原理。该原理不仅适用于液体,也适用于 。
(3)若小雨按照如图所示顺序进行实验,预估最终的实验结果是浮力的大小 (填“等于”、“大于”或“小于”)它排开的液体所受的重力。
48.一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 。若用手堵住瓶口(图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为
。
49.现有实验器材如下:弹簧测力计、电子秤、底面积为20cm2圆柱体、细线、两个圆柱形薄玻璃容器中分别装有体积相等的水和某种液体。小虎选用上述器材进行探究实验,实验过程和实验数据如图甲所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)通过比较A、D两幅图可以得出圆柱体浸没在水中时受到的浮力为 N。
(2)小虎通过比较B、C、D三幅图得出浮力大小与浸在液体中的深度有关的结论,利用图中器材验证该结论是否正确的方法是 。
(3)根据已有条件,可以得出E图中液体的密度是 kg/m3。
(4)C图中圆柱体底部所处的深度是 cm。如果在实验中不小心将圆柱体碰到容器底且与容器底有力的作用,则测出的浮力将 (选填“偏大”或“偏小”)。
(5)完成上述实验后,小虎又利用电子秤进行探究实验,操作步骤如下:
A.将装有适量水的容器放在电子秤上,打开开关并设置归零
B.如图乙所示,用细线系住圆柱体,手提细线将圆柱体缓慢浸没在容器内的水中,读出电子秤的示数为m1;
C.松开细线,使圆柱体沉入容器底部,待电子秤示数稳定后,读出其示数为m2;
D.则圆柱体的密度为 (用字母m1、m2和ρ水表示)。
50.工厂为一个立方体实心工件表面均匀涂上某种防腐油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示。小力和小旺同学收集有关数据并处理获得:工件的下底面与油面的距离为h,力F与h大小关系如图乙所示,小旺觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的。老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。
(1)小力同学分析BC段:随着h的增大,工件所受的浮力大小将 ,油对工件下底面的压强大小将 (均选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)小旺同学分析AB段:若A点的坐标为(﹣a,0),从图象可知,a表示了立方体的一个物理量的值,再结合图像他求出工件质量为 ,立方体的密度是 kg/m3;
(3)最后他俩又计算出了这种防腐油的密度 g/cm3。
三.计算题(共10小题)
51.质量为0.4kg的木块放在水中,木块露出水面的体积为1.0×10﹣4m3。(g=10N/kg)求:
(1)木块受到水的浮力多大?
(2)木块的体积多大?
(3)木块的密度多大?
(4)把木块压入水中,直至浸没,木块此时受到浮力多大?
52.如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为10cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度△L与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深24cm。(g=10N/kg)求:
(1)物体受到水的浮力。
(2)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
53.小明用阿基米德原理测某物体密度的操作过程如图所示,他用细绳将物体悬挂在弹簧测力计的挂钩上,然后把物体浸没在盛满水的溢水杯中,此时弹簧测力计示数为F=0.3N,接着再分别用弹簧测力计测出小桶与排开水的总重为G1=0.5N和空小桶的重为G2=0.2N.(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)按照如图所示从左到右的顺序进行操作,测出的金属块受到的浮力将 (填“偏大”“不变”或“偏小”);
(2)物体浸没水中所受的浮力;
(3)物体的重力;
(4)物体的密度。
54.小明把一个铁块用细绳悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铁块在空气中时弹簧测力计的示数是4.74N,把铁块浸没在某液体时弹簧测力计的示数是4.11N.(铁块的密度为7.9×103kg/m3)
求:(1)铁块在液体中受到的浮力;
(2)铁块的体积;
(3)液体的密度。
55.093A型核潜艇是我国目前最现代化的潜艇,新型核潜艇的服役,对于提高我国海军作战能力,维护我国国防安全,起到了重要的作用。一艘悬浮在海水中的潜艇排开海水的质量为7×103t。(海水的密度取1×103kg/m3).求:
(1)潜艇悬浮在海水中所受浮力多大?
(2)潜艇处于水下100m深度处,潜艇外有一个面积为1.5m2的舱盖,求它所受海水的压力多大?
56.如图所示,一个物体重10N,用弹簧测力计悬挂着,完全浸没在圆柱形容器的水中,容器厚度不计,放在水平桌面上,底面积S=100cm2,将物块浸没水中后,容器内水面由h=16cm上升到h=20cm。(g取10N/kg)
求:(1)物块未放入水中时,容器底受到水的压力。
(2)物块浸没在水中时受到的浮力。
57.轮船的大小常用排水量来表示,所谓排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。现有一艘自身质量为700吨的轮船,它的排水量为1800吨。
求:(1)该轮船最多可装载多少吨货物?
(2)该轮船不装货物时受到的浮力为多大?
(3)该轮船装满货物时受到的浮力为多大?
58.半潜船通过压水舱的吸水和排水,实现其上浮和半潜(甲板潜入水中)。现有一艘半潜船,前去执行运输一艘受损船舶的任务。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)如图甲所示,当该半潜船不装货物时排开水的体积为4×104m3,求该半潜船的质量;
(2)如图乙所示,当压水舱吸水时实现半潜。如图丙所示,将质量为4.7×104t的受损船舶移动到半潜船甲板上方后,半潜船通过排水上浮,当半潜船浸入海水中的体积为9×104m3时,甲板完全露出水面,求此时半潜船中剩余水的体积。
59.如图所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将边长a=10cm,质量为600g的正方体木块A放入容器中,木块静止有的体积露出液面,如图甲所示。求:
(1)木块受到的浮力F浮?
(2)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。物块B的密度ρB?
60.一均匀的长方体浸没在密度为ρ液的液体中,如图所示。已知它的底面积为S,上表面所处的深度为h1,下表面所处的深度为h2,请根据浮力产生的原因,推导出此时长方体受到液体浮力的数学表达式。
2021年浙教版八年级上学期水和水的溶液测试卷四答案
一.选择题(共45小题)
1.以下情境中没有受到浮力的物体是( )
A.正在下潜的潜水艇 B.空中的热气球
C.地球同步卫星 D.池塘中的睡莲
【解答】解:A、正在下潜的潜水艇,尽管下潜,但浸在水中,受到水的浮力,故A不符合题意;
B、空中的热气球,浸没在空气中,受到空气的浮力,故B不符合题意;
C、太空中没有空气,故地球同步卫星不受到浮力,故C符合题意;
D、池塘中的睡莲浸在水中,受到水的浮力,故D不符合题意。
故选:C。
2.如图所示,水平桌面上有甲、乙两个完全相同的溢水杯,溢水杯中装满不同的液体,用两个弹簧测力计分别拉着A球和B球(VA=VB),使两球浸没在溢水杯中,静止时两弹簧测力计的示数相等,甲杯溢出60g的液体,乙杯溢出90g的液体。则下列说法正确的是( )
A.A球所受的浮力为6N
B.A球的质量大于B球的质量
C.甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力
D.甲杯液体密度大于乙杯液体密度
【解答】解:(1)由阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小与排开液体的重力相等,甲杯中小球受到的浮力:F浮A=G排甲=60×10﹣3kg×10N/kg=0.6N,故A错误;
乙杯中球受到的浮力:F浮B=G排乙=90×10﹣3kg×10N/kg=0.9N,
所以F浮A<F浮B,由于VA=VB,根据F浮=ρ液gV排知甲杯液体密度小于乙杯液体密度,故D错误;
根据称重法F浮=G﹣F知G=F浮+F,由于弹簧测力计的示数相同,所以A球的重力小于B球的重力,由G=mg知A球的质量小于B球的质量,故B错误;
(2)因为甲乙是两个完全相同的溢水杯,甲杯液体质量小于乙杯液体质量,所以甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力,故C正确。
故选:C。
3.如图所示,一个边长为10cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中保持静止状态,其上表面受到液体的压强为500Pa,下表面受到的液体压强为1300Pa,(g取10N/kg)下列说法正确的是( )
A.正方体受到的浮力为10N
B.该正方体的质量为1kg
C.正方体上表面的深度h1为5cm
D.液体的密度为0.8×103kg/m3
【解答】解:A、正方体上、下表面积S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10﹣2m2,
已知其上表面受到液体的压强p上=500Pa,下表面受到的液体压强p下=1300Pa,
由p=可得,上表面受到的压力F上=p上S=500Pa×1×10﹣2m2=5N,
下表面受到的压力F下=p下S=1300Pa×1×10﹣2m2=13N,
由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力F浮=F下﹣F上=13N﹣5N=8N,故A错误;
BCD、物体悬浮时排开液体的体积:V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
由F浮=ρ液gV排可得液体的密度:ρ液===0.8×103kg/m3;
物体悬浮时,ρ物=ρ液=0.8×103kg/m3,
由ρ=可得,该正方体的质量:m=ρ物V=0.8×103kg/m3×1×10﹣3m3=0.8kg,
由p=ρgh可得,正方体上表面到液面的距离:h上===0.0625m=6.25cm,
故B、C错误,D正确。
故选:D。
4.下列四幅图中,利用浮力升空的物体是( )
A.风筝上天 B.热气球升空
C.火箭发射 D.飞机起飞
【解答】解:A、风筝是利用风筝上下方空气的流速不同产生的升力升空的,故A错误。
B、热气球里热空气的密度小于空气的密度,使气球受到的浮力大于气球的重力,因而能升空,故B正确。
C、火箭升空靠气体的反冲作用而获得动力,故C错误。
D、飞机是利用机翼上下方空气的流速不同产生的升力升空的,故D错误。
故选:B。
5.如图是小江在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验①②和③中,弹簧测力计的示数分别为2.2N、1.4N和1.5N,下列说法正确的是( )
A.实验中酒精的密度是0.875g/cm3
B.物体A的密度为2.2×103kg/m3
C.实验②中物体A上下表面受到水施加的压力差为1.4N
D.实验③物体A全部没入酒精中后烧杯底部所受的压力增大了1.5N
【解答】解:AB、实验①、②中,弹簧测力计的示数分别为2.2N、1.4N,
物体在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F拉=2.2N﹣1.4N=0.8N;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物体的体积为:
V=V排===8×10﹣5m3,
根据G=mg知物体A的质量为:
m===0.22kg,
物体A的密度为:
ρ===2.75×103kg/m3,故B错误;
物体在酒精中受到的浮力为:F浮′=G﹣F拉′=2.2N﹣1.5=0.7N;
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排知酒精的密度为:
ρ酒精===0.875×103kg/m3=0.875g/cm3,故A正确;
C、浮力产生的原因为上下表面受到水施加的压力差,由A知实验②中物体A受到的浮力为0.8N,所以实验②中物体A上下表面受到水施加的压力差为0.8N,故C错误;
D、由A知实验③物体A全部没入酒精中受到的浮力为0.7N,即水给物体A一向上的浮力,根据力的作用是相互的可知,物体也会给水一向下的压力,所以烧杯中的酒精对烧杯底部增大的压力△F=F浮′=G﹣F拉′=0.7N,故D错误。
故选:A。
6.如图所示,a、b是能自由移动的物体,c、d是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,这下列说法正确的是( )
A.只有物体a受到浮力作用
B.只有物体a、b受到浮力作用
C.只有物体a、b和c部分受到浮力作用
D.只有物体a、b和d部分受到浮力作用
【解答】解:由图可知,水对a物体上下表面产生了的压力差,故a物体一定受浮力的作用;
b物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对b物体上下表面产生了的压力差,故b物体也受浮力的作用;
c物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对c物体上下表面没有产生压力差,故c物体不受浮力的作用;
水对d物体上下表面产生了的压力差,故d物体受浮力的作用。
综上分析可知,只有物体a、b和d部分受到浮力作用。
故选:D。
7.如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法错误的是( )
A.A物体一定受到浮力作用
B.B物体一定受到浮力作用
C.C物体一定受到浮力作用
D.D物体一定受到浮力作用
【解答】解:
A、A物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对A物体上下表面产生了向上的压力差,故A物体受浮力的作用,故A正确;
BC、由图可知,水对BC物体上下表面都产生了的压力差,故BC物体都受浮力的作用,故BC正确;
D、D物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对D物体上下表面没有产生向上的压力差,故D物体不受浮力的作用,故D错误。
故选:D。
8.钱塘江是浙江省最大的河流,两岸蕴藏着极其丰富的旅游资源,是全省最重要的旅游线,给人们的生活带来了丰富多彩的娱乐活动。下列在钱塘江中的物体,没有受到浮力的作用的是( )
A.漂在水面的树叶
B.长在河底的水草的叶子
C.游在水中的小鱼
D.钱塘江上一座大桥的桥墩
【解答】解:
ABC中的物体浸在水中,因为水有流动性,因此水对浸在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。故ABC选择中的物体均受浮力作用;
D中钱塘江上一座大桥的桥墩埋在河底,下表面不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。
故选:D。
9.小华用如图甲所示进行实验“探究影响浮力大小的因素”,A是实心圆柱体,用弹簧测力计提着物体A缓慢浸入水中。他根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体下表面浸入水中的深度h的关系图象如图乙,下列几种说法中,错误的是( )
A.当物体浸没时受到的浮力为2N
B.圆柱体A的高为8cm
C.该物体的密度为2.0×103kg/m3
D.浮力的大小与h成正比
【解答】解:
A、由图示图像可知,物体没有浸入液体时测力计示数为4N,则物体重力:G=4N,物体完全浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F=4N﹣2N=2N,故A正确;
B、由图示图像可知,圆柱体A的高为8cm,故B正确;
C、由F浮=ρgV排可知,物体的体积:V=V排===2×10﹣4m3,
由G=mg可知,物体的质量:m===0.4kg,
物体的密度:ρ物体===2×103kg/m3,故C正确;
D、由图示图像可知,物体没有完全浸没在液体中前受到的浮力与物体浸入液体的深度成正比,物体完全浸入液体后受到的浮力不变,故D错误;
故选:D。
10.如图是小明在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验①②和③中,弹簧测力计的示数分别为2.2N、1.4N和1.5N,下列说法错误的是( )
A.物体A的密度为2.75×103kg/m3
B.实验中酒精的密度是0.875g/cm3
C.实验②中物体A上下表面受到水施加的压力差为1.4N
D.实验③物体A全部没入酒精中后烧杯底部所受的压力增大了0.7N
【解答】解:A、实验①、②中,弹簧测力计的示数分别为2.2N、1.4N,
物体在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F拉=2.2N﹣1.4N=0.8N;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物体的体积为:
V=V排===8×10﹣5m3,
根据G=mg知物体A的质量为:
m===0.22kg,
物体A的密度为:
ρ===2.75×103kg/m3,故A正确;
B、物体在酒精中受到的浮力为:F浮′=G﹣F拉′=2.2N﹣1.5=0.7N;
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排知酒精的密度为:
ρ酒精===0.875×103kg/m3=0.875g/cm3,故B正确;
C、浮力产生的原因为上下表面受到水施加的压力差,由A知实验②中物体A受到的浮力为0.8N,所以实验②中物体A上下表面受到水施加的压力差为0.8N,故C错误;
D、由A知实验③物体A全部没入酒精中受到的浮力为0.7N,即水给物体A一向上的浮力,根据力的作用是相互的可知,物体也会给水一向下的压力,所以烧杯中的酒精对烧杯底部增大的压力△F=F浮′=G﹣F拉′=0.7N,故D正确。
故选:C。
11.以下情景中没有受到浮力的物体是( )
A.上升的热气球 B.航行的“辽宁号”
C.下潜的“蛟龙”号 D.太空漂浮的宇航员
【解答】解:
A、空中上升的热气球,由于受到空气的浮力而升空,故A不符合题意;
B、浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力,即受到浮力,故B不符合题意;
C、下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故C不符合题意;
D、太空中没有空气,所以太空漂浮的宇航员没有受到浮力,故D符合题意。
故选:D。
12.如图情景中没有受到浮力的物体是( )
A.航行的“辽宁号” B.下潜的“蛟龙号”
C.遨游的“天宫二号” D.升空的热气球
【解答】解:
A、浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力,即受到浮力,故A不符合题意;
B、下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故B不符合题意;
C、太空中没有空气,所以太空中遨游的“天宫二号”没有受到浮力,故C符合题意;
D、空中上升的热气球,由于受到空气的浮力而升空,故D不符合题意。
故选:C。
13.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.浸在气体中的物体不受浮力
B.浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体压力的合力
C.浸在液体中的物体受到的浮力只与液体的密度有关
D.在液体中上升的物体受浮力、下降的物体不受浮力
【解答】解:A、阿基米德原理既适用于液体又适用于气体,因此浸在液体或气体中的物体都受浮力,故A错误;
B、浸在液体中的物体受到各个方向的压力,由于上下表面存在高度差,因此只有受到竖直向上的压力与竖直向下的压力无法抵消,即上下表面的压力差等于浮力,故此浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体压力的合力,故B正确;
C、浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关,故C错误;
D、浸在液体中的物体会受到液体对它施加的竖直向上的浮力,与物体的浮沉情况无关,所以不管在液体中上升的物体,还是下降的物体都受浮力的作用,故D错误。
故选:B。
14.下列物体没有受到浮力作用的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.停在空中的热气球
C.深海潜游的鲸鱼 D.深入河底的桥墩
【解答】解:ABC中的物体浸在液体或气体中,因为液体、气体有流动性,因此液体或气体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。故ABC选择中的物体均受浮力作用;
D中的桥墩由于底面埋在地下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。
故选:D。
15.将一个乒乓球放入倒置的饮料瓶中,然后向瓶内注入水将乒乓球浸没,如图所示,乒乓球保持静止状态则乒乓球( )
A.仍受水的浮力
B.不受水的浮力,也不受水对它的压力
C.不受水的浮力,但受水对它的压力
D.无法判断
【解答】解:浮力产生的原因是液体对物体向上和向下的压力差,图中小球下部没有水,不能产生向上的压力,因而不受浮力,上部有水,产生向下的压力,故C正确。
故选:C。
16.在如图所示的用同一金属块“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,不能验证下列的猜想的是( )
A.浮力的大小可能与物体的体积有关
B.浮力的大小可能与液体的密度有关
C.浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关
D.浮力的大小可能与物体浸没液体中的深度有关
【解答】解:A、要探究浮力的大小与物体的体积的关系,需要控制液体的密度和排开液体的体积,改变物体的体积,图中只有一个金属块,不能验证,故A符合题意;
B、要探究浮力的大小与液体的密度的关系,需要控制排开液体的体积不变,改变液体的密度,第5、6两图可以完成,故B不符合题意;
C、要探究浮力的大小与物体排开液体的体积的关系,需要控制液体的密度不变,改变排开液体的体积,第2、3、4三图可以完成,故C不符合题意;
D、要探究浮力的大小与物体浸没液体中的深度的关系,需要控制液体的密度和排开液体的体积不变,改变深度,第4、5两图可以完成,故D不符合题意。
故选:A。
17.如图是“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4.0×103kg/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,物体A受到的浮力为1.5N
【解答】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=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正确;
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、丙可知,物体浸没在盐水中受到的浮力:F浮盐水=G﹣F丙拉=4N﹣2.8N=1.2N,
实验丁物体浸没在盐水中,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力与丙中受到的浮力大小相同,即实验丁中物体A受到的浮力为1.2N(由于此时物体接触容器底,所以不能用称重法计算浮力),故D错误。
故选:A。
18.如图是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。乙、丙图中的烧杯装有等体积的水和盐水。实验甲、乙和丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、3.0N和2.9N,薄壁烧杯底面积100cm2.则下列结论正确的是( )
A.物体逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数逐渐变小,说明浮力随其排开液体的体积增大而减小,浸没后示数保持不变,说明浮力与浸没在液体中的深度无关
B.乙图中物体从刚接触水面到没入水中后水对烧杯底部的压强增大了100Pa
C.实验丙中,盐水的密度为1.2×10 3kg/m3
D.图丙中烧杯底部对桌子的压力比图乙增大了0.1N
【解答】解:(1)物体逐渐浸入水中时,弹簧测力计的示数逐渐变小,根据称重法F浮=G﹣F示知,浮力逐渐增大,说明浮力随其排开液体的体积增大而增大,浸没后,深度增加,弹簧测力计的示数保持不变,浮力不变,说明浮力与浸没在液体中的深度无关,故A错误;
(2)根据称重法,物体在水中受到的浮力:
F浮水=G﹣F示1=4.0N﹣3.0N=1.0N,
根据阿基米德原理F浮水=ρ水g V排得物体的体积为:
=V排===10﹣4m3,
由V=Sh得水面升高的高度:
△h===0.01m,
物体从刚接触水面到没入水中后水对烧杯底部增大的压强:△p=ρg△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa,故B正确;
(3)物体在盐水中的浮力:F浮盐=G﹣F示盐=4.0N﹣2.9N=1.1N,
根据阿基米德原理F浮盐=ρ盐水g V排得:
ρ盐水===1.1×103kg/m3,故C错误;
(4)设水和盐水的体积为V,丙中烧杯底部对桌子的压力:
F丙=G盐水+G﹣F拉=G盐水+F浮=ρ盐水gV+1.1N,
乙中烧杯底部对桌子的压力:
F乙=G水+G﹣F拉′=G水+F浮′=ρ水gV+1N,
图丙中烧杯底部对桌子的压力比图乙增大了:
F丙﹣F乙=ρ盐水gV+1.1N﹣ρ水gV﹣1N=(ρ盐水﹣ρ水)gV+0.1N>0.1N,故D错误。
故选:B。
19.如图,小钰将一个侧面有均匀横线的直圆柱体挂在测力计下方,竖直缓慢放入水面以下,下列说法中正确的是( )
A.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体的重力是否有关”
B.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体浸入液体的深度是否有关”
C.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和液体的密度是否有关”
D.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”
【解答】解:A、在放入水之前,物体处于静止状态时,拉力等于重力,不能研究“测力计的拉力和物体的重力是否有关”;
B、物体浸入液体的深度不同,测力计的拉力的示数不同,当物体全部浸没时,物体浸入液体的深度改变,测力计的示数不变,由此可知,浮力不变,因此利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体浸入液体的深度是否有关”,故B正确;
C、研究物体受到的浮力和液体的密度是否有关时,应具备两种液体,而此图中只有一种液体,所以利用此装置不可以研究“物体受到的浮力和液体的密度是否有关”,故C错误;
D、研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”,应具备两种材料相同,体积不同的物体,而此图中只有一种物,所以利用此装置不可以研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”,故D错误;
故选:B。
20.关于图中所示实验,下列说法正确的是( )
A.可以探究浮力的大小是否跟物体的密度有关
B.可以探究浮力的大小是否跟液体的密度有关
C.可以探究浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关
D.可以探究浮力的大小是否跟物体浸在液体中的体积有关
【解答】解:AB、探究浮力的大小是否跟物体的密度有关,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变物体(液体)的密度大小,只有一个物体(一种液体),故不可行;
C、探究浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关,要控制排开液体的体积和密度相同,改变深度大小,由图知,由于液体深度小,故无法完成,C不可行;
D、探究浮力的大小是否跟物体浸在液体中的体积有关,控制液体的密度相同,改变物体浸在液体的体积不同,由称重法可知浮力大小,D可行。
故选:D。
21.完全浸没在水中的乒乓球,放手后从运动到静止的过程中,其浮力大小变化是( )
A.不断变大 B.浮力不变
C.先不变后变小 D.先变大后不变
【解答】解:根据F浮=ρgV排可知:
乒乓球开始上升到露出水面的过程中,乒乓球排开水的体积保持不变,受到的浮力就不变;
乒乓球开始露出水面后,排开水的体积变小,受到的浮力减小。
故完全浸没在水中的乒乓球,放手后从运动到静止的过程中,其浮力大小变化是先不变后变小。
故选:C。
22.潜水员由水面下20m深处上浮至水面下10m处的过程中,他受到水的压强和浮力的变化情况是( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强不变,浮力增大
C.压强增大,浮力不变 D.压强减小,浮力不变
【解答】解:(1)潜水员在上浮的过程中,深度越来越小,由液体压强公式p=ρgh可知,潜水员在上浮的过程中,所受的压强逐渐减小;
(2)由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,而液体的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,在潜水员上浮过程中,受到的浮力大小不变。
故选:D。
23.一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。如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.圆柱体的密度是2.0×103kg/m3
B.圆柱体的体积为8×10﹣4m3
C.圆柱体受到的重力是8N
D.圆柱体受到的最大浮力是4N
【解答】解:如图所示
(1)由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,
根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N,故C错误;
(2)图像中CD段是圆柱体完全浸没在水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4N,
则圆柱体受到的最大浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N,故D错误;
又因为F浮=ρ水gV排,
所以物体的体积为:
V物=V排===8×10﹣4m3,故B正确;
由公式G=mg可求出物体的质量m===1.2kg,
则圆柱体密度:ρ物===1.5×103kg/m3,故A错误。
故选:B。
24.如图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体逐渐浸入水中。整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象如图乙所示,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.圆柱的体积是8×10﹣4m3
B.圆柱体受到的最大浮力是4N
C.圆柱体的密度是2.5×103kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700Pa
【解答】解:为了便于分析,弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象线段标上A、B、C、D四个点如下图,根据图象分析如下:
A、由图象可知,当h=0cm时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N,
图象中CD段圆柱体完全浸入水中,排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,圆柱体受到的拉力F=4N,
则圆柱体受到的浮力F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N,故B错误;
圆柱体完全浸没时,其体积等于排开水的体积,由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得,
物体的体积:V=V排===8×10﹣4m3;,故A正确;
由公式G=mg知物体的质量为:
m===1.2kg,
圆柱体密度为:
ρ物===1.5×103kg/m3,故C错误;
D、由图可知,物体从接触水面到刚好浸没时,物体下降了4厘米,但同时水面会上升,由于容器底面积未知,所以不能确定圆柱体下表面所处的深度,也就不能确定下表面受到水的压强,故D错误。
故选:A。
25.将圆柱体竖直挂在弹簧测力计下,从空气中缓慢下降,逐渐浸入水中,(水面始终保持不变)。整个过程中弹簧测力计的示数F随圆柱体下降的高度h的变化关系如图所示。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,则下列判断中正确的是( )
A.圆柱体受到的最大浮力为4.5N
B.圆柱体的体积是150cm3
C.圆柱体下表面受到水的最大压强为1500Pa
D.圆柱体的密度为1.5×103kg/m3
【解答】解:A、由图像可知,物体下降5cm时,刚好接触水面,说明圆柱体受到的重力为G=4.5N,下降15cm时,刚好完全浸没,测力计的示数为1.5N,
受到的最大浮力为:F浮=G﹣F示=4.5N﹣1.5N=3N,故A错误;
B、圆柱体浸没时,排开水的体积等于圆柱体的体积,由公式F浮=ρ液gV排可得:
圆柱体的体积为:V=V排==3×10﹣4m3=300cm3,故B错误;
C、由图像可知,圆柱体在水下的最大深度为:h=22.5cm﹣5cm=17.5cm,由公式p=ρ液gh可得:
圆柱体受到水的最大压强为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×17.5×10﹣2m=1750Pa,故C错误;
D、由公式G=mg=ρVg可得圆柱体的密度为:==1.5×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
26.如图所示,三个完全相同的玻璃缸装满了水放在水平桌面上,其中(a)只有水,(b)中漂浮着一只小鸭子,(c)中漂浮着一只大鸭子。则下列说法正确的是( )
A.两只鸭子受到的浮力一样大
B.两只鸭子排开水的质量相同
C.(c)中玻璃缸对桌面的压力大
D.这三种情况下玻璃缸底部受到水的压强一样大
【解答】解:AB、玻璃缸里装满了水,玩具鸭子漂浮,根据图示可知,c缸中鸭子排开水的体积大,由m=ρV可知,c中鸭子排开水的质量大;故B错误;
根据阿基米德原理可知:c中鸭子受到的浮力大;故A错误;
C、因为鸭子漂浮,所以F浮=G排=G鸭,即:放入鸭子后排开水的重力等于鸭子的重力,又因为三个玻璃缸的总重相同,所以三个玻璃缸对桌面的压力一样大,故C错误;
D、由于甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水,h相同,所以根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强相等;故D正确。
故选:D。
27.如图所示,有两个装了水的溢水杯甲、乙,把同一个小球先后放入两个溢水杯,其中甲杯溢出50g水,乙杯溢出80g水,则小球受到的浮力F甲和F乙,关系为( )
A.F甲<F乙
B.F 甲>F乙
C.F甲=F乙
D.无法判断小球受到的浮力大小关系
【解答】解:由图可知,把同一个小球先后放入两个溢水杯,小球均全部浸没,则其排开水的体积相等,都等于小球自身的体积,
两个溢水杯装的都是水,
所以根据F浮=ρ水gV排可知,小球受到的浮力关系为:F甲=F乙。
故选:C。
28.底面积为100cm2的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上,现将体积为500cm3、重为3N的木块A轻放入容器内的水中,静止时如图甲所示。若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方,使A恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙所示,不计绳的重力及其体积。则( )
A.物体B的密度为1.5×103kg/m3
B.物体B的体积为150cm3
C.容器对桌面的压强增加800Pa
D.绳子受到的拉力为4N
【解答】解:
AB、因为A漂浮在水中,所以F浮=GA=3N,
根据F浮=ρ水gV排得
V排===3×10﹣4m3
图A、B共同悬浮:F浮A+F浮B=GA+GB
公式展开:ρ水g(VA+VB)=GA+GB
VA+VB===9×10﹣4m3
其中VA=500cm3=5×10﹣4m3,
故VB=4×10﹣4m3
B的质量为:mB===0.6kg;
B的密度为:ρB===1.5×103kg/m3;故A正确,B错误;
C、容器对桌面的压力增加量△F=GB=6N,
容器对桌面增加的压强△p===600Pa;故C错误;
D、A受到的浮力F浮A=ρ水gVA排=ρ水gVA=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3=5N,
对A进行受力分析,A在向上的浮力、向下的重力和向下的拉力下保持静止,
故绳子受到的拉力F=F浮A﹣GA=5N﹣3N=2N,故D错误。
故选:A。
29.一烧杯中装有部分水,一塑料块漂浮在水面上,孙小健向杯中加入酒精并进行搅拌,使塑料块下沉。在此过程中塑料块受到的浮力F随时间t的变化图像可船是图中的(已知它们的密度关系是(ρ水>ρ塑料>ρ酒精)( )
A. B.
C. D.
【解答】解:当没有加入酒精时,塑料块漂浮在水面上,此时塑料块受到的浮力等于塑料块的重力;
当给水中缓慢加入酒精时,混合液的密度开始减小,但此时混合液的密度仍会大于塑料块的密度,虽然塑料块开始缓慢下沉,不过塑料块仍处于漂浮状态,只是浸入液体中的体积在增大,而露出的体积在减小,所以此时塑料块受到的浮力仍等于塑料块的重力;
当混合液的密度逐渐减小到等于塑料块的密度时,此时塑料块在液体中处于悬浮状态,塑料块受到的浮力仍等于塑料块的重力;
当水中的酒精越来越多而引起混合液的密度比塑料块密度小的时候,此时塑料块受到的浮力就会小于重力,塑料块出现下沉直至沉到杯子的底部。
由此可知,ACD错误。
故选:B。
30.一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。如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变化关系图象(g取10N/kg,忽略圆柱体下降过程中液面高度的变化)。下列说法正确的是( )
A.圆柱体受到的重力是8N
B.圆柱体的高度是9cm
C.圆柱体浸没时受到的浮力是4N
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
【解答】解:
A、由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N,故A错误;
B、根据图象可知圆柱体从开始没入水中到完全浸没的深度:h=7cm=﹣3cm=4cm,因此圆柱体的高度是4cm,故B错误;
C、由图象7﹣9cm段可知,物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的最大浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N,故C错误;
D、由C项解答可知,圆柱体受到的最大浮力F浮=8N,
由阿基米德原理可得,圆柱体的体积:V=V排===8×10﹣4m3,
圆柱体密度:ρ物====1.5×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
31.一个实心小球重4.5N,体积为5×10﹣4m3,将小球分别轻轻放入水中和酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3)中,则小球静止时,在水中所受浮力为F1,酒精中所受浮力为F2,其大小分别为( )
A.F1=4.5N,F2=4N B.F1=5N,F2=4.5N
C.F1=4.5N,F2=5N D.F1=4.5N,F2=4.5N
【解答】解:
(1)由G=mg可得,小球的质量:m===0.45kg,
小球的密度:ρ小球===0.9×103kg/m3,
因为ρ小球<ρ水,所以小球放入水中,将漂浮在水面上,处于平衡状态,
由平衡条件得,小球在水中受到的浮力:F1=G=4.5N;
(2)因为ρ小球>ρ酒精,所以小球放入酒精中将沉底,则小球排开酒精的体积等于小球的体积,
则小球在酒精中受到的浮力:F2=ρ酒精gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3=4N。
故选:A。
32.如图甲所示,长方体实心金属块在细绳竖直向上拉力作用下,从水中开始一直竖直向上做缓慢的匀速直线运动,上升到离开水面一定的高度处。如图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象。根据图象信息,下列判断中错误的是( )
A.该金属块的质量大小为5.4kg
B.该金属块的密度大小是3.4×103kg/m3
C.金属块浸没在水中受到的浮力大小是20N
D.金属块从t1到t2时间段在水中受到的浮力逐渐减小
【解答】解:A、t2~t3段,金属块完全离开水面,此时绳子的拉力F''与物体的重力为一对平衡力,即拉力与物体重力相等,
即G=F''=54N,该金属块的质量m===5.4kg,故A正确;
BC、物体浸没在水中时所受的浮力:F浮=G﹣F=54N﹣34N=20N;
浸没时物体排开水的体积即物体的体积:
V=V排===2×10﹣3m3,
该金属块的密度为:
ρ金====2.7×103kg/m3;故B错误,C正确;
D、由图可知,0~t1段,金属块在水中竖直向上做匀速直线运动,但未露出液面,物体所排开的水的体积不变,根据F浮=ρgV排可知此时的浮力不变,由F=G﹣F浮,绳子的拉力F也不变;
t1至t2段,金属块从水中露出液面时,此时物体所排开的水的体积逐渐变小,根据F浮=ρgV排可知,此时的浮力逐渐变小,故D正确。
故选:B。
33.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,直至物块恰好与水底接触,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的关系如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3)则( )
A.物块的质量为1kg
B.物块浸没在水中受到的浮力为10N
C.物块的密度为2.25×103kg/m3
D.物块下表面受到水的最大压强为600Pa
【解答】解:A、由图可知,物体未浸入水中时测力计示数为18N,故物体的重力为G=18N;
由G=mg可得,物块质量:m===1.8kg,故A错误;
B、由图像可知,当物块全浸入水中时,弹簧测力计的示数F=10N,
物块浸没时受到的浮力为:
F浮=G﹣F=18N﹣10N=8N;故B错误;
C、由F浮=ρgV排可得,物块排开水的体积V排===8×10﹣4m3,
由于物块浸没,所以物块的体积V=V排=8×10﹣4m3,
物块的密度ρ===2.25×103kg/m3,故C正确;
D、由图知,物块刚浸没时下表面所处的最大深度:h=10cm=0.1m,
则物块刚浸没时下表面受到的最大压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa,故D错误。
故选:C。
34.在习近平总书记“改革强军,科技兴军”伟大思想指引下,我国军队的武器装备建设取得了巨大进步。下列说法正确的是( )
A.国产航空母舰001A型的排水量是7万吨,满载时所受海水的浮力为7×108N
B.国产歼20战机是利用空气的浮力直接升空的
C.国产99式主战坦克安装宽大的履带是为了增大坦克对地面的压强
D.当向悬浮于水中的国产潜水艇的水舱充水时,潜水艇会逐渐浮出水面
【解答】解:A、满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=70000×103kg×10N/kg=7×108N;故A正确;
B、飞机的机翼通常都做成上面凸起,飞机起飞时,是利用气体压强和流速的关系产生的飞机的升力,故B错误;
C、坦克的履带非常宽大,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故C错误;
D、潜水艇悬浮于水中,其所受浮力与重力相等,即F浮=G;由于水舱充水潜水艇的重力变大,重力大于浮力,所以潜水艇将下沉,故D错误。
故选:A。
35.下列关于浮力的应用叙述不正确的是( )
A.同一艘轮船从长江驶入大海,所受的浮力变大
B.潜水艇是靠改变自身所受的重力来实现其浮沉的
C.气球上升是因为气球里充的是密度小于空气的气体
D.用同一密度计测量不同液体的密度时,密度计露出体积大的液体密度大
【解答】解:A、轮船从长江驶入大海时,始终处于漂浮状态,自身的重力不变,受到的浮力不变,故A错误;
B、潜水艇通过排水或进水来改变自身的重力,当排出水时,自身重力减小,浮力不变,则潜水艇将上浮,故B正确;
C、气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气球里气体的密度小于空气的密度时,浮力大于重力,才可以升空,故C正确。
D、同一密度计测量不同的液体的密度时,都处于漂浮状态,受到的浮力始终等于密度计的重力。由F浮=ρ液gV排可知:露出的体积越大(排开液体的体积越小),液体的密度越大。故D正确。
故选:A。
36.两个相同的容器中盛有同种液体,现将体积相同的甲乙两物块分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器液面恰好相平,如图所示。则( )
A.甲物块所受浮力较大
B.乙物块底部受到的压强较小
C.甲所在容器中液体的质量较大
D.乙所在容器底部受到的压强较小
【解答】解:A、甲乙的体积相同,由图知甲排开液体的体积小于乙排开液体的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知,在液体密度相同时,甲物块所受浮力小于乙物块所受的浮力,故A错误;
B、由图知乙物块底部的深度大于甲物块底部的深度,根据p=ρ液gh知在液体密度相同时,乙物块底部受到的压强较大,故B错误;
C、当两物块静止时,两容器液面恰好相平,液体的体积与物块排开液体体积的总和相等,由图知甲排开液体的体积小于乙排开液体的体积,所以甲液体的体积大于乙液体的体积,根据m=ρV知在密度相同时,甲所在容器中液体的质量较大,故C正确;
D、已知深度相同,液体的密度相同,由p=ρ液gh可知甲、乙液体对容器底的压强相等,故D错误。
故选:C。
37.小强同学将一枚新鲜的鸡蛋先浸入盛有盐水的玻璃杯中,发现鸡蛋沉在杯底(如图甲所示)。为了让鸡蛋浮起来,他向杯中不断加食盐并慢慢搅动,加到一定程度时,鸡蛋悬浮于水中(如图乙所示),下列说法正确的是( )
A.在乙图的基础上继续加入食盐,鸡蛋会浮出水面
B.鸡蛋在悬浮时受到的浮力大于重力
C.甲图中盐水的密度大于乙图中盐水的密度
D.甲图中鸡蛋受到的浮力大于乙图中受到的浮力
【解答】解:A、图乙鸡蛋悬浮,鸡蛋所受的重力与浮力是一对平衡力,所以鸡蛋受到的浮力等于重力,当继续加盐时,盐水的密度增加,鸡蛋排开盐水的体积等于鸡蛋自身体积,保持不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,鸡蛋受到的浮力变大,浮力大于重力,鸡蛋会上浮,浮出水面,故A正确。
B、鸡蛋悬浮,鸡蛋所受的重力与浮力是一对平衡力,所以鸡蛋受到的浮力等于重力;故B错误;
C、同一个鸡蛋在甲图中鸡蛋沉底,ρ甲<ρ鸡蛋,在乙图中鸡蛋悬浮ρ乙=ρ鸡蛋,所以ρ甲<ρ乙,故C错误;
D、物体漂浮时受到的浮力等于重力,悬浮时受到的浮力也等于重力,重力不变,所以两次浮力相等。故D错误。
故选:A。
38.下列物体不是利用浮力而升空的是( )
A.孔明灯 B.热气球升空
C.飞艇升空 D.火箭升空
【解答】解:
A、孔明灯内的空气受热,体积膨胀,在空中所受的浮力变大,大于它自身的重力,所以孔明灯升空是利用空气的浮力来升空的,故A不符合题意;
B、热气球里的空气受热后体积变大、密度变小,小于外部空气密度,热气球所受浮力大于自身重力而升空,故B不符合题意;
C、飞艇里面的气体密度小于空气的密度,所受浮力大于重力而升空,故C不符合题意;
D、火箭升空时向下喷气,对空气产生一个向下的力,因为物体间力的作用是相互的,所以空气对火箭产生一个向上的力,使火箭升空,故D符合题意。
故选:D。
39.下列物体工作时与飞机上升原理相同的是( )
A.金鱼 潜水艇 B.飞艇 热气球
C.风筝 滑翔机 D.轮船 密度计
【解答】解:
飞机的机翼通常做成上凸下平的形状,当飞机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气的流速大、压强小,流过机翼下方的空气的流速小、压强大,机翼上下方所受的压力差形成向上的升力,当飞机的滑行速度达到一定值时,机翼所受的升力大于飞机自重,于是飞机起飞;
A、金鱼通过鱼鳔来改变它的体积,从而改变受到的浮力,来实现上浮或下沉的;
潜水艇上浮和下潜是靠改变自身重力来实现的,故A不符合题意;
B、飞艇上浮,是因为飞艇内的氦气密度比空气小,飞艇受到的浮力大于重力而上升的;
热气球升空是利用热气球受到的浮力大于自身重力升空的,故B不符合题意;
C、风筝在空中飞行时,风筝上方的空气流速大、压强小,风筝下方的空气流速小、压强大,风筝上下方所受到的压力差形成向上的升力,与飞机的升空原理相同;
滑翔机的机翼上凸下平,在相等时间内空气通过机翼上方的路程比下方长,机翼上方的空气流速就大于机翼下方的流速,由流体压强与流速的关系可知,机翼上方的压强小于机翼下方的压强,从而产生了向上的升力,与飞机的升空原理相同,故C符合题意;
D、轮船漂浮在水面上,受到了水对船的浮力和船的重力,二力的大小相等、方向相反;
密度计是根据物体漂浮时浮力与重力相等的原理制成的,故D不符合题意。
故选:C。
40.下列交通工具利用空气浮力来工作的是( )
A.大型客机 B.磁浮列车 C.高速列车 D.热气球
【解答】解:
A、大型客机的机翼通常做成上凸下平的形状,当客机在机场跑道上滑行时,流过机翼上方的空气流速大、压强小,流过机翼下方的空气流速小、压强大,机翼上下方所受的压力差形成向上的升力,当客机的滑行速度达到一定值时,机翼所受的升力大于飞机自重,飞机就能起飞,不是利用空气浮力来工作的,故A不合题意;
B、磁悬浮列车是利用同名磁极相互排斥的原理来实现悬浮的,不是利用空气浮力来工作的,故B不合题意;
C、高速列车是通过发动机提供动力来行驶的,不是利用空气浮力来工作的,故C不合题意;
D、热气球里热空气的密度小于空气的密度,使气球受到的浮力大于气球的重力,因而热气球能升空,是利用空气浮力来工作的,故D符合题意。
故选:D。
41.气凝胶是当今世界上密度最小的固体,一般常见的气凝胶为硅气凝胶,其密度为空气密度的3倍,看上去就像凝固的烟。将一块质量为3kg的硅气凝胶轻轻放在水平地面上,g=10N/kg,则它对地面的压力为( )
A.10N B.20N C.30N D.60N
【解答】解:硅气凝胶的重力为G=mg=3kg×10N/kg=30N,
设空气的密度为ρ空气,则硅气凝胶的密度为3ρ空气,
由ρ=可得,硅气凝胶的体积V==,
受到空气的浮力不能忽略,F浮=ρV排g=ρ空气×()×10N/kg=10N,
压力F=G﹣F浮=30N﹣10N=20N。
故选:B。
42.在两个相同的薄壁塑料瓶(质量忽略不计)内分别装入体积相等、密度为ρ甲和ρ乙的两种液体后密封,再把它们放入两个装有水的容器中,处于如图所示状态。下列判断正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.无法确定
【解答】解:(1)左图:F浮=ρ水V排g=ρ甲Vg
因为V排甲>V,
故ρ甲>ρ水;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
(2)右图:F浮=ρ水V排g=ρ乙Vg
因为V排乙<V
故ρ乙<ρ水;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:
ρ甲>ρ乙。
故选:A。
43.海权握,国则兴。建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜艇分析正确的是( )
A.漂浮时排开的海水所受的重力最小
B.漂浮时潜艇底部所受海水压强最大
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大
D.悬浮和漂浮时所受的浮力相等
【解答】解:AD、由图可知,悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,由F浮=ρ液gV排可知,潜艇悬浮时所受浮力大,即F悬浮>F漂浮,故D错误;
根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体所受的重力,所以漂浮时排开海水所受的重力最小,故A正确;
B、由图可知,潜艇漂浮时其底部所处深度最小,根据p=ρgh可知,此时潜艇底部所受海水压强最小,故B错误;
C、潜艇上浮过程中,露出水面前,V排不变,根据F浮=ρ液gV排可知,潜艇所受浮力不变;逐渐露出水面时,V排减小,潜艇所受浮力减小,故C错误。
故选:A。
44.一艘货轮从长江进入大海的过程中,货轮所受浮力将(ρ海水>ρ江水)( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法判断
【解答】解:当货轮由长江口驶入大海后,都是漂浮,货轮受到的浮力等于重力,而货轮受到的重力G不变,则货轮受到的浮力不变。
故选:C。
45.如图所示,将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中,待小球静止后,两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是( )
A.甲烧杯中小球受到的浮力大
B.甲烧杯中液体的密度大
C.乙烧杯中小球排开液体的质量大
D.乙烧杯底部受到液体压强大
【解答】解:A、因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,两个完全相同的小球,重力相等,则两小球受到的浮力相等,故A错误;
B、由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态。根据浮沉条件可知,ρ甲液>ρ球,ρ乙液=ρ球,所以ρ甲液>ρ乙液,故B正确;
C、因为小球在两杯中受到的浮力相等,都等于小球的重力,根据F浮=G排=m排g可知,两小球在两杯中排开液体的质量相等,故C错误;
D、两杯中液面相平,ρ甲液>ρ乙液,根据p=ρ液gh可知,烧杯底受到液体的压强p甲液>p乙液,故D错误。
故选:B。
二.实验探究题(共5小题)
46.一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 乒乓球不受浮力,它的底部不受水的向上的压力 。若用手堵住瓶口(图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为 乒乓球受到浮力的作用,浮力大于乒乓球的重力 ,此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生 压力差 。
【解答】解:甲图中,乒乓球下部没有水,它的底部不受水的向上的压力,而浮力是由于浸没在液体中的物体上、下表面受到液体的压力差,所以,乒乓球不受浮力;
乙图中,用手堵住瓶口,乒乓球的上部和下部分别受到向下和向上的压力,从而产生浮力,当浮力大于乒乓球的重力时,乒乓球上浮;
综上分析可知,此实验说明浮力产生的原因是液体对物体上、下表面产生压力差。
故答案为:乒乓球不受浮力,它的底部不受水的向上的压力;乒乓球受到浮力的作用,浮力大于乒乓球的重力;压力差。
47.“探究浮力大小跟开液体所受重力的关系”的实验。
(1)在实验步骤C中,石块 可以不 (填“必须”或“可以不”)浸没在液体中。通过实验中步骤C和 (填字母序号)的数据可以得出物体所受浮力。
(2)通过大量实验表明,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小 等于 (填“等于”、“大于”或“小于”)它排开的液体所受的重力,这就是著名的阿基米德原理。该原理不仅适用于液体,也适用于 气体 。
(3)若小雨按照如图所示顺序进行实验,预估最终的实验结果是浮力的大小 大于 (填“等于”、“大于”或“小于”)它排开的液体所受的重力。
【解答】解:(1)只将石块的一部分浸入水中,排开水的体积减小,排开水的重力减小,浮力减小,仍能得出;F浮=G排;
由称重法测浮力F浮=G﹣F,故B、C两步骤可计算出石块浸没在水中时受到的浮力;
(2)通过大量实验表明,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力,这就是著名的阿基米德原理。该原理不仅适用于液体,也适用于气体;
(3)若小雨按照如图所示顺序进行实验,由于桶壁、桶底挂水珠,使得空桶质量偏大,根据G排=G桶和水﹣G桶知,G排减小,故F浮>G排。
故答案为:(1)可以不;B;(2)等于;气体;(3)大于。
48.一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 乒乓球不受浮力,它的底部不受水的向上的压力 。若用手堵住瓶口(图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为
乒乓球受到浮力的作用,浮力大于乒乓球的重力 。
【解答】解:甲图中,乒乓球下部没有水,它的底部不受水的向上的压力,浮力是由于浸没在液体中的物体上下表面受到液体的压力差,所以,乒乓球不受浮力。
乙图中,用手堵住瓶口,他的下部也受到向上的压力,浮力是由于浸没在液体中的物体上下表面受到液体的压力差,此时浮力大于乒乓球的重力,所以,乒乓球受到浮力而上浮。
故答案为:乒乓球不受浮力,它的底部不受水的向上的压力;乒乓球受到浮力的作用,浮力大于乒乓球的重力。
49.现有实验器材如下:弹簧测力计、电子秤、底面积为20cm2圆柱体、细线、两个圆柱形薄玻璃容器中分别装有体积相等的水和某种液体。小虎选用上述器材进行探究实验,实验过程和实验数据如图甲所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)通过比较A、D两幅图可以得出圆柱体浸没在水中时受到的浮力为 3 N。
(2)小虎通过比较B、C、D三幅图得出浮力大小与浸在液体中的深度有关的结论,利用图中器材验证该结论是否正确的方法是 控制排开水的体积相同,改变深度,比较弹簧测力计的示数 。
(3)根据已有条件,可以得出E图中液体的密度是 0.8×103 kg/m3。
(4)C图中圆柱体底部所处的深度是 10 cm。如果在实验中不小心将圆柱体碰到容器底且与容器底有力的作用,则测出的浮力将 偏大 (选填“偏大”或“偏小”)。
(5)完成上述实验后,小虎又利用电子秤进行探究实验,操作步骤如下:
A.将装有适量水的容器放在电子秤上,打开开关并设置归零
B.如图乙所示,用细线系住圆柱体,手提细线将圆柱体缓慢浸没在容器内的水中,读出电子秤的示数为m1;
C.松开细线,使圆柱体沉入容器底部,待电子秤示数稳定后,读出其示数为m2;
D.则圆柱体的密度为 ρ水 (用字母m1、m2和ρ水表示)。
【解答】解:(1)通过比较A、D两幅图可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮水=G﹣F=10N﹣7N=3N;
(2)根据B、C、D三幅图可知,圆柱体排开的水的体积不相同,所以无法探究浮力与深度的关系,正确的方法是:控制排开水的体积相同,改变深度,比较弹簧测力计的示数;
(3)由圆柱体浸没在水中时受到3N的浮力可知,圆柱体的体积为:V=V排===3×10﹣4m3;
圆柱体浸没在液体中时受到的浮力为:F'浮=G﹣Fe=10N﹣7.6N=2.4N;
根据阿基米德原理可知,液体的密度为:ρ液体===0.8×103kg/m3;
(4)图C中,圆柱体浸没在水中时受到的浮力F'浮水=G﹣F=10N﹣8N=2N;
根据阿基米德原理可知,圆柱体排开的水的体积为:V'排===2×10﹣4m3;
则水的深度为:h===0.1m=10cm;
在实验中不小心使C图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则测力计示数变小,会导致所测浮力偏大;
(5)根据AB可知,电子秤的示数为m1,则圆柱体排开水的质量为:m排=m1,
圆柱体排开水的体积V排=,因为全部浸没,所以圆柱体的体积V=V排,
由开始打开开关并归零,则圆柱体的质量为m2,则矿石的密度ρ===ρ水。
故答案为:(1)3;(2)控制排开水的体积相同,改变深度,比较弹簧测力计的示数;(3)0.8×103;(4)10;偏大;(5)ρ水。
50.工厂为一个立方体实心工件表面均匀涂上某种防腐油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示。小力和小旺同学收集有关数据并处理获得:工件的下底面与油面的距离为h,力F与h大小关系如图乙所示,小旺觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的。老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。
(1)小力同学分析BC段:随着h的增大,工件所受的浮力大小将 变大 ,油对工件下底面的压强大小将 变大 (均选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)小旺同学分析AB段:若A点的坐标为(﹣a,0),从图象可知,a表示了立方体的一个物理量的值,再结合图像他求出工件质量为 40kg ,立方体的密度是 0.32×103 kg/m3;
(3)最后他俩又计算出了这种防腐油的密度 0.8 g/cm3。
【解答】解:(1)在BC段,工件浸入油中的深度h逐渐增大,F也逐渐变大,由工件的受力关系F浮=G+F可知:在工件重力一定时,工件所受的浮力变大;
由公式p=ρ液gh可知:在油的密度一定时,油对工件下底面的压强变大;
(2)在AB段,F向上将工件从油中提出离开油面,A点坐标表明,当h=0m时,工件刚好完全被提出,
此时工件受力关系为:F=G,即工件受到的重力为:G=FA=400N,
工件的质量为:,
在CD段,G和F均不变,由工件的受力关系F浮=G+F可知,工件所受浮力不变,由公式F浮=ρ液gV排可知,油的密度一定时,F浮不变,V排不变,即工件完全浸没在油中;
在C处刚好浸没,工件的高为:h工=h浸=0.5m,
正方体工件的体积为:V=h工3=(0.5m)3=0.125m3,
工件的密度为:==0.32×103kg/m3;
(3)在C点处,工件浸没在油中,V排=V工=0.125m3,
工件所受的浮力为:F浮C=G+FC=400N+600N=1000N,
油的密度为:==0.8×103kg/m3=0.8g/cm3。
故答案为:(1)变大;变大;(2)40kg;0.32×103;(3)0.8。
三.计算题(共10小题)
51.质量为0.4kg的木块放在水中,木块露出水面的体积为1.0×10﹣4m3。(g=10N/kg)求:
(1)木块受到水的浮力多大?
(2)木块的体积多大?
(3)木块的密度多大?
(4)把木块压入水中,直至浸没,木块此时受到浮力多大?
【解答】解:(1)因木块在水中漂浮,
所以,木块受到水的浮力:F浮=G=mg=g×10N/kg=4N;
(2)
由F浮=ρgV排可得,木块排开水的体积:
V排===4×10﹣4m3,
木块的体积:
V=V排+V露=4×10﹣4m3+1.0×10﹣4m3=5×10﹣4m3;
(3)木块的密度:
ρ===0.8×103kg/m3。
(4)把木块压入水中时,木块受到的浮力F浮浸=ρ水gV=1×103kg/m3×5×10﹣4m3×10N/kg=5N;
答:(1)木块受到水的浮力为400N;
(2)木块的体积为5×10﹣2m3;
(3)木块的密度为0.8×103kg/m3;
(4)把木块压入水中,直至浸没,木块此时受到浮力为5N。
52.如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10cm,弹簧没有发生形变时的长度为10cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度△L与拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深24cm。(g=10N/kg)求:
(1)物体受到水的浮力。
(2)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
【解答】解:(1)物块刚好完全浸没在水中,则有:V排=V物=(0.1 m)3=1×10﹣3m3,
物体所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
(2)由图甲可知,当物体上表面与液面齐平时,物体上表面距容器底的距离为h=24cm,弹簧伸长的长度:△L=24cm﹣10cm﹣10cm=4cm,
由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为F拉=4N,
木块的重力:G物=F浮﹣F拉=10N﹣4N=6N,
当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,L弹簧=10cm,
此时物体受的浮力:F浮'=G物=6N,
由F浮=ρ水gV排可得,物体排开水的体积:
V排'===6×10﹣4m3,
物体浸入水中的深度:h浸===0.06m;
此时水的深度:h'=L弹簧+h浸=0.1m+0.06m=0.16m;
放水前后水对容器底部压强的变化量:
△p=p﹣p'=ρ水g(h﹣h')=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.24m﹣0.16m)=800Pa。
答:(1)物体受到水的浮力为10N;
(2)放水前后水对容器底部压强的变化量为800Pa。
53.小明用阿基米德原理测某物体密度的操作过程如图所示,他用细绳将物体悬挂在弹簧测力计的挂钩上,然后把物体浸没在盛满水的溢水杯中,此时弹簧测力计示数为F=0.3N,接着再分别用弹簧测力计测出小桶与排开水的总重为G1=0.5N和空小桶的重为G2=0.2N.(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)按照如图所示从左到右的顺序进行操作,测出的金属块受到的浮力将 偏小 (填“偏大”“不变”或“偏小”);
(2)物体浸没水中所受的浮力;
(3)物体的重力;
(4)物体的密度。
【解答】解:(1)按照如图所示从左到右的顺序进行操作,先测小桶与排开水的总重为G1,再测空小桶的重G2,由于水不能到干净,使得小桶重力G2偏大,则G排=G1﹣G2偏小,根据阿基米德原理可得,物体浸没水中所受的浮力:F浮=G排,故测出的金属块受到的浮力将偏小;
(2)物体排开液体的重力:G排=G1﹣G2=0.5N﹣0.2N=0.3N,
由阿基米德原理可得,物体浸没水中所受的浮力:
F浮=G排=0.3N;
(3)由F浮=G﹣F′可得,物体的重力:
G=F浮+F′=0.3N+0.3N=0.6N;
(4)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρgV排可得,物块的体积:
V=V排=,
由G=mg可得,物块的质量:m=,
则物块的密度:
ρ===ρ水=×1.0×103kg/m3=2×103kg/m3。
答:(1)偏小;(2)物体浸没水中所受的浮力为0.3N;(3)物体的重力为0.6N;(4)物体的密度为2×103kg/m3。
54.小明把一个铁块用细绳悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铁块在空气中时弹簧测力计的示数是4.74N,把铁块浸没在某液体时弹簧测力计的示数是4.11N.(铁块的密度为7.9×103kg/m3)
求:(1)铁块在液体中受到的浮力;
(2)铁块的体积;
(3)液体的密度。
【解答】解:(1)铁块受到的浮力:F浮=G﹣F拉=4.74N﹣4.11N=0.63N;
(2)铁块的质量:m===0.474kg,
由ρ=可得铁球的体积:
V===6×10﹣5m3;
(3)铁块浸没在某液体,则由于铁球排开液体的体积:V排=V=6×10﹣5m3,
由F浮=ρ液gV排可得,
ρ液===1.05×103kg/m3。
答:(1)铁块浸没在液体中受到的浮力是0.63N;
(2)铁块的体积为6×10﹣5m3;
(3)液体的密度为1.05×103kg/m3。
55.093A型核潜艇是我国目前最现代化的潜艇,新型核潜艇的服役,对于提高我国海军作战能力,维护我国国防安全,起到了重要的作用。一艘悬浮在海水中的潜艇排开海水的质量为7×103t。(海水的密度取1×103kg/m3).求:
(1)潜艇悬浮在海水中所受浮力多大?
(2)潜艇处于水下100m深度处,潜艇外有一个面积为1.5m2的舱盖,求它所受海水的压力多大?
【解答】解:(1)悬浮在海水中的潜艇排开海水的质量为:
m排=7×103t=7×106kg,
由阿基米德原理可知,潜艇悬浮在海水中所受浮力:
F浮=G排=m排g=,7×106kg×10N/kg=7×107N;
(2)水对舱盖的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1×106Pa,
由p=得水对舱盖的压力:
F=pS=1×106Pa×1.5m2=1.5×106N。
答:(1)潜艇悬浮在海水中所受浮力为7×107N;
(2)潜水艇的舱盖受到海水的压力1.5×106N。
56.如图所示,一个物体重10N,用弹簧测力计悬挂着,完全浸没在圆柱形容器的水中,容器厚度不计,放在水平桌面上,底面积S=100cm2,将物块浸没水中后,容器内水面由h=16cm上升到h=20cm。(g取10N/kg)
求:(1)物块未放入水中时,容器底受到水的压力。
(2)物块浸没在水中时受到的浮力。
【解答】解:(1)物块未放入水中时,深度h=16cm=0.16m,
则容器底受到的水的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1.6×103Pa,
则根据p=可得容器底受到水的压力:
F=pS=1.6×103Pa×100×10﹣4m2=16N;
(2)物体浸没在水中,水面上升的高度为
△h=h′﹣h=0.2m﹣0.16m=0.04m,
物体排开水的体积为:
V排=S△h=1×10﹣2m2×0.04m=4×10﹣4m3,
则物体所受浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N。
答:(1)物块未放入水中时,容器底受到水的压力为16N。
(2)物块浸没在水中时受到的浮力为4N。
57.轮船的大小常用排水量来表示,所谓排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。现有一艘自身质量为700吨的轮船,它的排水量为1800吨。
求:(1)该轮船最多可装载多少吨货物?
(2)该轮船不装货物时受到的浮力为多大?
(3)该轮船装满货物时受到的浮力为多大?
【解答】解:(1)排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。
轮船空载时的质量m空=700t=7×105kg,
轮船最大载货量为m货=m排﹣m空=1.8×106kg﹣7×105kg=1.1×106kg=1.1×103t。
(2)该轮船不装货物时受到的浮力F浮空=G船=m船g=7×105kg×10N/kg=7×106N;
(3)它满载时受到的浮力F浮=G排=m排g=1.8×106kg×10N/kg=1.8×107N,
答:(1)该轮船最多可装载1.1×103t货物;
(2)该轮船不装货物时受到的浮力为7×106N;
(3)该轮船装满货物时受到的浮力为1.8×107N。
58.半潜船通过压水舱的吸水和排水,实现其上浮和半潜(甲板潜入水中)。现有一艘半潜船,前去执行运输一艘受损船舶的任务。(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)如图甲所示,当该半潜船不装货物时排开水的体积为4×104m3,求该半潜船的质量;
(2)如图乙所示,当压水舱吸水时实现半潜。如图丙所示,将质量为4.7×104t的受损船舶移动到半潜船甲板上方后,半潜船通过排水上浮,当半潜船浸入海水中的体积为9×104m3时,甲板完全露出水面,求此时半潜船中剩余水的体积。
【解答】解:
(1)如图甲所示,当该半潜船不装货物时排开水的体积V排=4×104m3,根据阿基米德原理可得:它的质量等于此时排开水的质量:
m半潜船=ρ水V排=1.0×103kg/m3×4×104m3=4×107kg;
(2)由阿基米德原理可得,漂浮的物体排开水的质量等于它的质量,
由丙图可知:m排=m受损船+m半潜船+m剩水,
即:1.0×103kg/m3×9×104m3=4.7×107kg+4×107kg+m剩水,
解得:m剩水=3×106kg,
剩余水的体积为:V水===3000m3。
答:(1)该半潜船的质量为4×107kg;
(2)此时半潜船中剩余水的体积为3000m3。
59.如图所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将边长a=10cm,质量为600g的正方体木块A放入容器中,木块静止有的体积露出液面,如图甲所示。求:
(1)木块受到的浮力F浮?
(2)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。物块B的密度ρB?
【解答】解:(1)木块的质量为:m木=600g=0.6kg;木块放入液体中时处于漂浮状态,则受到的浮力等于自身的重力:F浮=G木=m木g=0.6kg×10N/kg=6N;
(2)木块的边长为10cm=0.1m;
木块的密度为:ρ木===0.6×103kg/m3;
甲图中,木块A在液体中漂浮,木块静止有的体积露出液面,则V排=VA,
漂浮时浮力等于重力,所以ρ液gV排=ρ木gVA,
即:ρ液g×VA=ρ木gVA,
则液体的密度:ρ液=ρ木=×0.6×103kg/m3=0.8×103kg/m3;
在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB,则VB=VA),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,
即:ρ液gVA=ρ木gVA+ρBgVB,
ρ液gVA=ρ木gVA+ρBg×VA,
化简可得:ρ液=ρ木+ρB,
则B的密度:ρB=2(ρ液﹣ρ木)=2(0.8×103kg/m3﹣0.6×103kg/m3)=0.4×103kg/m3。
答:(1)木块受到的浮力为6N;
(2)物块B的密度为0.4×103kg/m3。
60.一均匀的长方体浸没在密度为ρ液的液体中,如图所示。已知它的底面积为S,上表面所处的深度为h1,下表面所处的深度为h2,请根据浮力产生的原因,推导出此时长方体受到液体浮力的数学表达式。
【解答】解:由液体压强公式p=ρgh及压强公式的变形公式F=pS得:
长方体上表面受到的压力是:F1=p1S=ρ液gh1S;
长方体下表面受到的压力是:F2=p2S=ρ液gh2S,
长发体侧面受到的液体的合力为零;
所以长方体受到液体向上和向下的压力差是:F差=F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液g(h2