【2022名师导航】中考物理一轮复习学案 第10章 浮力及其应用(考纲解读+知识网络+知识清单+易错分析+达标检测)

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名称 【2022名师导航】中考物理一轮复习学案 第10章 浮力及其应用(考纲解读+知识网络+知识清单+易错分析+达标检测)
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资源类型 试卷
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科目 物理
更新时间 2021-11-08 10:04:23

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【名师导航】中考物理一轮复习学案
第10章 浮力及其应用
考点分布 考查频率 考点内容 命题趋势
1.浮力 ★★★ 1.知道浮力产生的原因。 2.知道阿基米德原理。 3.知道浮沉条件、浮力的应用。 4.会用弹簧秤法测浮力。 本章常考内容是:阿基米德原理、浮沉条件浮沉条件、浮力计算,浮力为必考内容,可能与压强或机械、功(率)一起以综合计算题出现,也可能以选择题出现,分值约8分。
2.阿基米德原理 ★★★★
3.物体的浮沉条件 ★★★★
知识点一:浮力的产生
1.浮力的定义:一切浸入液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它向上托的力叫做浮力。
2.浮力的大小:F浮=G-F液(F液为物体浸在液体中的示数),这种方法叫称重法。
3.浮力的方向是竖直向上;施力物体是液体(气体)。
4.浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力与向下的压力大小之差即为浮力。
1.如图所示,小球漂浮在水面上,请画出小球所受浮力的示意图.
知识点二:阿基米德原理
1.内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体受到的重力。
2.公式:F浮=G排=ρ液gV排。
(1)“浸入”包括“全部浸入”,此时V排=V物和“部分浸入”,此时V排<V物。
(2)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
(3)由公式可知:当物体排开液体的体积V排一定时,物体受到的浮力F浮与液体的密度ρ液成正比;当在同一种液体中时,ρ液是一定的,物体受到的浮力F浮与排开液体的体积V排成正比;当同一物体漂浮在不同的液体上,F浮一定,物体排开液体的体积V排和液体的密度ρ液成反比。
(4)适用条件:液体(或气体)。
2. 中国第一艘服役航母“辽宁号”,满载时排水量达67500t,它满载时所受的浮力为____________N.当航母上舰载机起飞后,航母排开水的体积将______(选填“增大”“减小”或“不变”).(g取10 N/kg)
参考答案:6.75×108;减小。
知识点三:物体的浮沉条件
1.假设某物体浸没液体中处于静止状态,只受浮力和重力,其浮沉情况:
上 浮 下 沉 悬 浮 漂 浮 沉 底
F浮>G F浮<G F浮=G F浮=G F浮+N=G
ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物
V排=V物 V排=V物 V排=V物 V排<V物 V排=V物
处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用 处于动态(运动状态不断改变),受非平衡力作用 可以停留在液体任何深度处;处于静态,受平衡力作用 是“上浮”过程的最终状态;处于平衡状态(运动状态不改变),受平衡力作用 处于静态,受平衡力作用;是“下沉”过程的最终状态
判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较F浮与G的大小或比较ρ液与ρ物的大小。
3.一个重为0.5 N的木块放入装有水的烧杯中,木块处于漂浮状态,则木块受到的浮力是______N:若再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,则木块受到的浮力将______(选填“变大”“不变”或“变小”).
参考答案:0.5;不变。
知识点四:浮沉条件的应用
1.轮船
(1)工作原理:要使密度大于水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成空心的,使它能够排开更多的水。
(2)排水量:轮船满载时排开水的质量;单位t。由排水量m可计算出:排开液体的体积V排=m/ρ液;排开液体的重力G排=mg;轮船受到的浮力F浮=G总=mg。
2.潜水艇
构造:艇身装有水舱。
工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。
3.气球和飞艇:气球里充的是密度小于空气的气体;气球是利用空气的浮力升空的。如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
4.密度计
(1)原理:利用物体的漂浮条件来进行工作。
(2)构造:下面的铅粒能使密度计直立在液体中。
(3)刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越大
4.如图所示为潜水艇的不同航行状态示意图.潜水艇是通过改变_________来实现上浮和下潜的,潜水艇从海面开始下潜至刚好浸没在水中的过程中,它受到的浮力______(选填“变大”“变小”或“不变”);当浸没在水中悬停的潜水艇向舱外排水时,潜水艇将______(选填“上浮”或“下沉”).
参考答案:自身重力;变大;上浮。
易错点1 不能正确理解阿基米德原理,误认为物体密度、物体体积会影响物体受到的浮力。
典例1:(2020 张店区一模)质量相同的甲、乙两个小球,分别放入A、B两个相同且装有相同质量水的容器中。两球静止时两液面相平,则下列分析正确的是(  )
①甲球受到的浮力大于乙球
②两容器底部受到水的压强相同
③甲球的密度大于乙球的密度
④乙球浸入的体积等于甲球浸入的体积
A.只有①和② B.只有③和④ C.只有②和④ D.只有①和③
【错解】选D,甲球漂浮在水面上,而乙球悬浮在水中,故甲球所受的浮力大于乙球。
【析错】】(1)漂浮和悬浮都有F浮=G,由此分析两球的浮力关系;
(2)根据图示得出容器内水面的高度关系,由p=ρghS判断两容器底部受到水的压强关系;
(3)如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①ρ物<ρ液,上浮;②ρ物=ρ液,悬浮;③ρ物>ρ液,下沉。
(4)根据F浮=ρgV排判断甲球和乙球浸入的体积关系。
【正解】选C,理由:①甲、乙两球分别处于漂浮和悬浮,则F浮=G物;由于两球的质量相等,重力相等,所以浮力也相等,故①错误;②由图可知,两容器内水面高度相同,由p=ρgh可知,两容器底部受到水的压强相同,故②正确;③甲球漂浮,甲球的密度小于水的密度,乙球悬浮,乙球的密度等于水的密度,所以甲球的密度小于乙球的密度。故③错误;④甲乙两球受到的浮力相等,由F浮=ρgV排可知排开水的体积也相等,即乙球浸入的体积等于甲球;故④正确。故选:C。
▲▲变式练习1
1. (2021春 禹城市期末)水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有两种不同液体。将两个相同的小球A、B分别放入两种液体中,两球静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。则下列说法中正确的(  )
A.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
B.A球受到的浮力小于B球受到的浮力
C.A球排开液体的重力等于B球排开液体的重力
D.B球受到的浮力大于它所受的重力
2.(2021春 北京期中)如图所示,把体积相等的甲、乙、丙三个实心小球放入水中后,甲球漂浮,乙球悬浮,丙球沉底,则下列判断正确的是(  )
A.三个小球的密度大小关系是ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.三个小球所受的浮力大小关系是F甲<F乙=F丙
C.三个小球所受的浮力大小关系是F甲<F乙<F丙
D.三个小球所受重力大小关系是G甲=G乙<G丙
参考答案:1.C;2.B
易错点2 不能正确理解沉浮条件,误认为海水密度较大,轮船从河里航行到海里所受浮力变大。
典例2:(2020秋 蓬江区月考)一艘轮船当它从长江航行进入东海时,所受浮力 (选填“变大”、“变小”、“不变”),船身会 。(选填“上浮一些”、“保持原来的深度”、“下沉一些”)
【错解】答案为:变大;不变。理由:因为海水密度较大,浮力大小与液体的密度有关,轮船从河里航行到海里所受浮力变大。
【析错】当轮船从长江航行进入东海时,都是漂浮,因为轮船自重不变,根据漂浮条件分析船受到浮力的变化情况;根据阿基米德原理分析船身浮沉情况。
【正解】答案为:不变;上浮一些。理由:轮船从长江航行进入东海时,始终漂浮于水面上,根据物体沉浮与物体重力的关系知,轮船所受的浮力不变,都等于轮船自身的重力。根据阿基米德原理可知V排=,因江水的密度小于海水的密度,故轮船从长江航行进入东海时,排开海水的体积减小,故轮船将上浮一些。故答案为:不变;上浮一些。
▲▲变式练习2
3. (2021春 路北区期末)同一艘轮船从河里驶向海里时(ρ水<ρ海水),船受到的浮力 (选填“变大““变小“或“不变“),船身会 (选填“上浮““下沉“)一些。此轮船在靠岸装载货物的过程中,所受的浮力会 (选填“变大““变小“或“不变“)。
4. (2021春 南昌期末)将一支密度计先后放入甲、乙两容器中,如图,两容器中液体的密度分别是ρA、ρB,密度计受到液体的浮力是FA、FB,则两个容器中液体的密度ρA ρB,密度计所受浮力FA FB(均选填“大于”“等于”或“小于”)。
参考答案:3. 不变;上浮;变大;4. >;=。
易错点3 误认为潜水艇上浮时受到的浮力变大。
典例3:(2020春 诸城市期中)关于浮力的应用,下列说法中正确的是(  )
A.潜水艇上浮过程中受到的浮力变大
B.节日放飞的气球里充的是密度小于空气的气体
C.轮船静止时受到的浮力大于所受的重力
D.鱼的下潜是通过改变自身重力实现的
【错解】选A,理由:潜水艇上浮过程中受非平衡力的作用,向上运动,是由于受到的浮力变大。
【析错】潜水艇浸没在水中,潜水艇的体积不变(排开水的体积不变),受浮力不变。
【正解】选B,理由:A、潜水艇浸没在水中,潜水艇的体积不变(排开水的体积不变),受浮力不变,故A错误;B、气象探测气球里所充气体的密度小于空气的密度,故B正确;C、轮船静止时处于漂浮状态,根据漂浮条件可知:物体所受的浮力等于自身的重力,故C错误;D、鱼通过鱼鳔来改变它的体积,从而改变受到的浮力,来上浮或下沉的,故D错误。故选:B。
▲▲变式练习3
5. (2010 宜昌模拟)关于浮沉条件的应用,下列说法中正确的是(  )
A.潜水艇上浮过程中受到的浮力变大 B.探测气球内气体的密度小于空气的密度
C.轮船静止时受到的浮力大于所受的重力 D.飞艇内气体的密度大于空气的密度
6. (2021 常州模拟)a、b两种物质的质量和体积关系图象如图所示,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中。放手稳定后(  )
A.甲漂浮,甲受浮力大 B.乙漂浮,乙受浮力大
C.甲漂浮,乙受浮力大 D.乙漂浮,甲受浮力大
参考答案:5. B; 6. D。
易错点4 误认为物体与容器底部紧密接触就一定不受浮力。
典例4:(2020春 江岸区期末)如图所示的四个情景,没有受到浮力的物体是(  )
【错解】选A,理由:鸡蛋已经沉底了就不受浮力。
【析错】沉底的鸡蛋在水中尽管下沉,但仍然受到浮力;太空中没有空气,故太空中运行的“天宫一号”不受到浮力。
【正解】选B,理由:A、沉底的鸡蛋在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故A不符合题意;B、太空中没有空气,故太空中运行的“天宫一号”不受到浮力,故B符合题意;
空中上升的热气球能上升,是因为其受到空气的浮力,故C不符合题意;D、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,橡皮泥船受到水的向上托起的力,即受到浮力,故D不符合题意。
故选:B。
▲▲变式练习4
7. (2020 樊城区一模)下面能够证明浸在液体中或气体中的物体受到浮力的现象是(  )
A.石块落在水中会下沉
B.桥墩在水中“稳如泰山”
C.在弹簧测力计下面悬挂一个重物,当把重物浸入水中时,测力计的示数减小
D.在宇宙飞船中,杨利伟松开手中的圆珠笔,笔会“飘“在空中
8. (2021春 大连期末)如图所示,将鸡蛋浸入容器里的盐水中,鸡蛋所受浮力的施力物体是(  )
A.地球 B.鸡蛋 C.容器 D.盐水
参考答案:7.C;8.D.
一.选择题(第1-16题为单项选择题,第17-21题为多项选择题,共22小题)
1.(2021 广州)将体积相同的甲、乙实心球放入装有水的烧杯中。若甲、乙所受的重力和排开水所受的重力如下表。则两球静止在水中时的情形可能是(  )
实心球 实心球所受的重力/N 排开水所受的重力/N
甲 1 1
乙 2 1
A. B. C. D.
2.(2021 济南)学习浮力时,老师组织同学们进行了以下体验活动:将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,如图所示用手试着慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;空筒全部没入水中后,继续试着把它压向桶底,体会手的感受。根据活动中的感受,大家提出了以下四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是(  )
A.手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系
B.浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系
C.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系
3.(2021 南通)如图,把小石块挂在弹簧测力计上,示数为2.5N,再将石块浸没在盐水中,示数变为1.5N,利用以上信息能求解的物理量是(  )
A.石块的体积 B.排开盐水的重
C.石块的密度 D.盐水的密度
4.(2021 德阳)2020年11月10日,中国载人潜水器“奋斗者”号在西太平洋马里亚纳海沟成功坐底,创造了中国载人深潜的新纪录,标志着我国的深潜事业又迈上了一个崭新的台阶。如图所示,假设海水的密度不变,在“奋斗者”号潜水器下潜过程中,下列分析合理的是(  )
A.潜水器所受海水对它的压强大小不变
B.潜水器始终只受到海水对它向下的压强
C.潜水器所受到的浮力随深度的增大而增大
D.潜水器所受浮力的大小始终等于它排开海水的重力
5.(2021 烟台)小明同学在一根细木棒的下端缠绕了一些铁丝然后将它分别置于甲,乙两杯液体中,静止时的状态如图所示,下列说法正确的是(  )
A.甲杯液体的密度较大
B.乙杯液体的密度较大
C.木棒在甲杯液体中受到的浮力较大
D.木棒在乙杯液体中受到的浮力较大
6.(2021 常州)2021年3月23日,巴拿马籍大型货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅,如图甲所示。28~29日,海水涨潮、运河水位持续上升,28日“长赐号”仍处于搁浅状态,29日“长赐号“脱离运河河底,随着水位上升船身逐渐升高,最终如图乙所示。28~29日,海水涨潮、运河水位持续上升过程中,“长赐号”受到的浮力(  )
A.一直变大 B.先变大后不变
C.一直不变 D.先不变后变大
7.(2021 凉山州)如图所示,将一个空心铁球浸没入水中,放手后铁球恰好悬浮,若沿虚线方向将铁球切成大小不等的两块,则(  )
A.大块的将下沉,小块的将上浮
B.大块的将上浮,小块的将下沉
C.两块都将上浮
D.两块都将下沉
8.(2021 盐城)如图所示,小聪用一个长方体铝块探究影响浮力大小的因素。他先后将该铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,比较弹簧测力计示数大小。该实验探究的是下列哪个因素对浮力大小的影响(  )
A.液体的密度 B.物体的密度
C.物体排开液体的体积 D.物体浸入液体的深度
9.(2021 百色)将同一个新鲜的鸡蛋分别浸入密度不同的甲、乙两杯盐水中,静止时的位置如图所示。则下列说法正确的是(  )
A.鸡蛋在乙杯中受到的浮力大
B.鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力一样大
C.鸡蛋的密度大于甲杯中盐水的密度
D.鸡蛋的密度等于乙杯中盐水的密度
10.(2021 眉山)放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为10﹣4m2,将一体积为2×10﹣4m3的木块放入水中静止时,有体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中错误的是(已知:水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)(  )
A.木块的密度为0.8×103kg/m3
B.木块漂浮时排开水的质量为160g
C.浸没水中时细线对木块的拉力为0.6N
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
11.(2021 襄阳)刘星取一只空牙膏皮,一次将它挤瘪,一次将它撑开,两次都拧紧盖后,先后放入桌面上同一杯水中,结果如图甲、乙所示。下列说法正确的是(  )
A.牙膏皮在甲中受到的浮力大
B.牙膏皮在乙中受到的浮力大
C.牙膏皮在甲、乙中受到的浮力一样大
D.牙膏皮在甲、乙中受到的浮力无法比较
12.(2021 台湾)将500cm3的液体X倒入烧杯中,再将质量为40g,体积为100cm3的正立方体木块,置入液体X中,已知液体X不与木块发生反应,且静止平衡后此木块正好有一半的体积没入液面之下,则烧杯内的液体X质量为多少(  )(g=10N/kg)
A.100 g B.200 g C.400 g D.500 g
13.(2021 黑龙江)质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA:ρB=3:2,分别放入足够多的水中,物块所受浮力分别为FA和FB,当两物块静止时所受浮力FA与FB之比不可能的是(  )
A.1:1 B.2:3 C.ρ水:ρA D.ρ水:ρB
14.(2021 北京)测量工具为我们的工作和生活带来了极大的便利,而成功制作测量工具需要科技人员的创造性劳动,小慧通过自制密度计。体验动手与动脑相结合的劳动过程。她在粗细均匀的木棒一端缠绕一些细铜丝制成简易密度计(未标刻度)。该密度计放在水和酒精中时均竖直漂浮,露出液面的长度用L表示(如图所示),已知酒精的密度为0.8g/cm3,水的密度为1.0g/cm3。为了给简易密度计标刻度,小慧将该密度计放入酒精中,密度计静止时L为6cm,她在密度计上距顶端6cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为0.8g/cm3。小慧将该密度计放入水中,密度计静止时L为8cm,她在密度计上距顶端8cm处标记刻度线,该刻度线对应的密度值为1.0g/cm3。利用上述数据,可计算出该密度计上对应密度值为1.25g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为(忽略铜丝的体积)(  )
A.9.2cm B.9.6cm C.10cm D.10.4cm
15.(2021 永州)如图所示,底面积相同的甲、乙两个容器放在水平桌面上,容器内的水面相平。现将a、b两个体积相同的实心物体分别放入甲、乙两个容器内,静止时a沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。下列说法正确的是(  )
A.a、b两物体的密度ρa=ρb
B.a、b两物体的质量ma<mb
C.a、b两物体所受的浮力Fa>Fb
D.放入a、b两物体后,甲、乙容器底部所受水的压强p甲>p乙
16.(2021 株洲)如图,我国一艘第三代093B型攻击核潜艇在一次军事演习中,停在水面下200m处,后根据演习指令,下潜至300m处悬停,在此过程中(  )
A.只需向水舱内充水
B.只需水舱向外排水
C.需先水舱向外排水,后向水舱内充水
D.需先向水舱内充水,后水舱向外排水
17.(2021 阜新)如图,甲、乙两个质量和底面积相同的杯子盛两种液体,将同一个木块先后放入两杯中,木块静止后,两杯液面相平。则下列说法正确的是(  )
A.甲杯中液体密度大于乙杯中液体的密度
B.木块在甲、乙两杯中排开液体的质量相同
C.甲、乙两杯底部受到液体的压力相同
D.取出木块后,甲杯对水平面的压强比乙杯小
18.(2021 锦州)底面积不同的两个容器,放在水平桌面上。分别装入质量相等的甲、乙两种不同液体,液面相平(如图所示)。现有两个体积相同的不同小球A和B,A球放入甲液体中,B球放入乙液体中,两球均处于悬浮状态,液体均未溢出。下列说法中正确的是(  )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.未放入小球时,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强
C.悬浮时小球A所受浮力大于小球B所受浮力
D.若把小球B放入甲液体中,静止时小球B所受浮力等于在乙液体中所受的浮力
19.(2021 青岛)如图所示,底面积为S且粗细均匀的玻璃管、底厚且平,竖立于水中静止时,其浸入水中的深度为h1;若将玻璃管竖立于液体A中,静止时其浸入液体A中的深度为h2;再向玻璃管中放入一石块,静止时其浸入液体A中的深度为h3。下列说法正确的是(  )
A.水和液体A的密度关系为ρ水>ρA
B.玻璃管的重力为G0=ρ水gSh1
C.液体A的密度为ρA=
D.石块的重力为G石=
20.(2021 鞍山)将质量和底面积都相同的两个容器放在水平桌面上,向其内部分别注入甲、乙两种液体。将体积相同的两个实心物体M、N分别放入两种液体中,物体静止在如图所示的位置,此时两种液体对容器底部的压力相等。下列说法中正确的是(  )
A.两物体的密度ρM>ρN
B.物体M下表面受到的液体压力大于N下表面受到的液体压力
C.若将乙液体倒入甲液体中,物体M将上浮
D.取出M、N后,两容器对桌面压强的变化量分别为△p1、△p2,则△p1>△p2
21.(2021 大连)如图甲是反映温度变化的工艺品。它由圆筒、液体及多个浮子组成,浮子是由玻璃球和温度标牌组成,每个浮子的体积相同而质量不同。图乙是该工艺品的简化图,温度降低,液体密度显著增大,浮子会逐个上浮。当液体温度降至某个值时,标牌温度与该值相等的浮子上浮。此时,液体温度为28℃,浮子1、2在图中位置静止,浮子3沉在底部;如果温度从28℃升高到29℃,浮子2将下沉。不计温度对浮子体积的影响,则(  )
A.28℃时,浮子1受到的浮力等于自身的重力
B.28℃时,浮子3受到的浮力小于自身的重力
C.从28℃到29℃,浮子2的浮力变化量与浮子3的浮力变化量相等
D.从28℃到29℃,浮子1的浮力变化量比浮子2的浮力变化量小
二.填空题(共9小题)
22.(2021 柳州)漂浮在水面上的物体受到的浮力的大小    被物体排开的水的重力,   物体受到的重力。(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
23.(2021 益阳)在弹簧测力计下端悬挂一个金属零件,测力计的示数是5N。当把零件浸没在密度为0.9×103kg/m3的液体中时,测力计的示数变为3.2N。金属零件在液体中受到的浮力是    N,其体积为    m3(g=10N/kg)。
24.(2021 桂林)如图所示,充满氢气的气象探测气球携带探空仪(体积不计)在高空测量,工作完毕后释放部分氢气,气球体积缩小,所受浮力随之    ,气球下落。气球球囊(厚度不计)、细绳及探空仪的总质量为m0,空气密度为ρ空,当它恰能缓慢下降时,球内氢气密度为ρ氢,此时气球的体积为    (用题中已知物理量表示)。
25.(2021 鞍山)将一块质量为60g、体积为100cm3的物块浸没在水中后放手,物块最终处于    (选填“沉底”、“悬浮”或“漂浮”)状态,此时物块浸入水中的体积是    cm3,物块受到的浮力为    N。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
26.(2021 兴安盟)如图甲所示,底面积S为25cm2的圆柱形平底容器内装有适量的未知液体,将容器放入水中处于直立漂浮状态,容器下表面所处深度h1=10cm,该容器受到的浮力是    N;如图乙所示,从容器中取出100cm3的液体后,当容器下表面所处深度h2=6.8cm时,该容器仍处于直立漂浮状态,则未知液体的密度是    kg/m3。(g取10N/kg)
27.(2021 淮安)将一个质量为80g、体积为100cm3的实心物体浸没于水中,此时该物体所受浮力大小为    N,松手后该物体将    (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
28.(2021 徐州)如图所示,用塑料瓶制成的潜水艇模型悬浮于水中,此时模型受到的浮力    重力(填“>”、“<”或“=”)。当通过进排气管向瓶中打气时,瓶内气体的压强将    ,模型将上浮。在上浮过程中,水对模型底部的压强将    (以上两空填“变大”、“变小”或“不变”)。
29.(2021 丹东)如图所示,有一实心长方体悬浮在油和盐水中,浸在油中和盐水中的体积之比为3:2。则该物体在油中受到的浮力与物体的重力之比为    ;该物体密度为    kg/m3。(ρ油=0.7×103kg/m3,ρ盐水=1.2×103kg/m3)
30.(2021 镇江)我国“奋斗者”号成功下潜至10909米的深海处,达到了全球深海探测的制高点。如图所示,某潜水器由舱体和油囊两部分构成,质量为M、体积为V,悬停在深海中甲处。从舱内向油囊注入质量为m的油后,潜水器的体积增大了0.1V,此时潜水器将    (填“上浮”或“下沉”),最终悬停在乙处,则潜水器在乙处所排开海水的质量为    ,乙处海水的密度为    。(上述过程无其他动力)
三.综合题(共10小题)
31.(2021 鞍山)小云实验小组用如图甲所示的实验装置“探究浮力的大小跟哪些因素有关”。
(1)分析b、c两次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与    有关;
(2)分析c、d两次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与浸没深度    ;
(3)分析c、e两次实验可知:浸在液体中的物体受到浮力的大小与    有关;
(4)若先完成实验c,再完成实验a,则测得的浮力将    (选填“偏大”或“偏小”);
(5)完成上述实验后,小云又利用如图乙所示的装置来测量实验中所用金属块的密度,实验过程如下:
①将空烧杯漂浮在水槽内,用刻度尺测得水面高度为h1;
②将金属块放在烧杯内,用刻度尺测得水面的高度为h2;
③   ,用刻度尺测得水面高度为h3;
④金属块的密度ρ金属=   (用ρ水,h1,h2,h3表示)。
32.(2021 梧州)小丽用装有沙子的柱形带盖塑料瓶探究浮力大小的影响因素。
(1)小丽列举了以下三个常识,做出了三个猜想,其中符合常识2的是猜想    (填序号)。
常识 猜想
常识1:大小相同的木块和铁块,木块漂在水面,铁块沉在水底 常识2:轮船从江里驶入海里,船身会上浮一些 常识3:人在水中越往深处走,觉得身体越来越轻 猜想1:浮力大小与液体的密度有关 猜想2:浮力大小与物体排开液体的体积有关 猜想3:浮力大小与物体的质量有关
(2)为了验证上述猜想是否正确,小丽依次做了以下实验,如图所示。
①通过A、C实验步骤,可知物体浸没在水中所受浮力大小是    N;
②通过    (填字母)实验步骤,可得猜想2是    (选填“正确”或“错误”);
③通过A、C、E实验步骤,可探究物体所受浮力大小与    有关;
④为验证猜想3,小丽将瓶子中的沙子倒掉一些,接着她仿照步骤D进行实验,发现测力计示数小于2N,继续将瓶子中的沙子倒掉一些,重复以上步骤,发现测力计示数始终小于2N,使认为猜想3是正确的,小丽在该实验环节中存在的问题是    。
33.(2021 赤峰)(1)复习“验证阿基米德原理”实验时,小明设计了如下表所示的实验数据记录表格。
①请把表格第一行中缺少的I、Ⅱ两部分内容补充完整:I    ;II    。
次数 物体的所受的重力/N 物体在水中时测力计的计数/N Ⅰ 小桶和排开水所受的总重力/N 小桶所受的重力/N Ⅱ
1
2
3
……
②验证完阿基米德原理后,小组继续深入讨论时发现还可以利用其中一次的实验数据(如图所示)和水的密度算出所用物块的密度,则物块密度ρ物=   kg/m3。
(2)科技制作小组在一次课外实践活动中,用一根装有适量配重的长饮料吸管,使其能竖直漂浮在水中,制成了简易密度计。为了能准确地在吸管上标注出不同液体密度所对应的刻度,则必须测量的量是    。
A.吸管的总长度
B.容器中水的深度
C.吸管浸入水中的长度
D.吸管及配重的重力
34.(2021 随州)下列甲、乙、丙、丁四幅图是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、圆柱形物块、小桶和水“探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”的过程情景,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4。
(1)在实验操作前细心的明天同学指出:在情景甲中存在错误,该错误是溢水杯中水面    。
(2)纠正错误后,该探究实验的合理顺序为    (用甲、乙、丙、丁表示)。
(3)在情景乙的测量中,溢水口还在溢水过程中,义正同学便急忙把小杯移开,开始测量小杯和溢出水的总重力,这样会导致测得“排开液体所受重力”   (选填“偏小”、“不变”或“偏大”)。
(4)在完成实验之后,陶子同学发现实验桌上有一瓶用于测量密度的盐溶液,她思考之后建议:利用浮力来测量该液体的密度,经过组内一番讨论,仅增加了戊图(注意:戊图中是盐水,乙图中是水)所示情景,此时弹簧测力计示数为F5,则待测盐溶液的密度ρ液可表示为ρ水或ρ水,其中X=   (用F1、F5表示)。
35.(2021 湖州)2020年11月10日,中国“奋斗者”号载人潜水器在“地球第四极”——马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造了中国载人深潜的新纪录。本次万米深潜任务成功的一大亮点是采用了许多自主研发的国产新材料。
(1)“奋斗者”号采用的钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀,与下列哪种材料类型相同?   。
①塑料 ②不锈钢 ③玻璃
(2)“奋斗者”号下潜时,外部携带了4块压载铁,总质量将近2吨。压载铁被悬挂的模型如图所示。试计算4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力约为多少?(压载铁的密度近似为8×103千克/米3,海水的密度近似为水的密度)
(3)完成水下作业之后,“奋斗者”号抛去压载铁上浮,为了使“奋斗者”号在深海有足够大的浮力返航,采用了一种新的固体浮力材料,由大量纳米级大小的空气玻璃微珠组成。为了满足设计需求,该材料需要具备怎样的性质?   (答出一点即可)。
36.(2021 安顺)如图所示,将生鸡蛋浸没在装有适量白醋的烧杯中,反应产生的气泡会附着在蛋壳表面,随着表面气泡的增加,鸡蛋慢慢上浮。请分析说明附着大量气泡的鸡蛋上浮的原因。(不考虑白醋密度和鸡蛋质量的变化)
37.(2021 武威)如图所示为我国自主建造的第一艘国产航母——山东舰,该舰标准排水量为5万吨,可同时停放36架歼﹣15舰载机,每架舰载机质量为25吨,g=10N/kg。求:
(1)在标准排水量时,航母所受的浮力为多大?
(2)航母在某海域训练,此海域的海水密度1.02×103kg/m3,当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了多少立方米?(结果保留两位小数)
38.(2021 杭州)小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为10N的空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内,桶仍漂浮在水面。(不考虑捞出过程中带出的水,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)空桶漂浮在水面时所受浮力大小。
(2)鹅卵石捞出放置在桶内时,水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会    (选填“上升”、“下降”或“不变”)。若此时桶排开水的体积为6.0×10﹣3m3,求桶内鹅卵石的质量。
39.(2021 温州)图甲所示为一种水下滑翔机,图乙是其部分结构示意图。该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移,从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的,再结合其它技术即可滑行,以执行海洋环境的监测任务。
(1)该滑翔机具有低能耗、高续航的特点,电池一次充电后能提供1千瓦时电能。它在整个运动过程中前进速度保持0.2米/秒,但只有9%的时间耗电,耗电时功率仅为4瓦。该滑翔机充电一次总共能航行的路程为多少千米?
(2)该滑翔机总重515牛。当外油囊中无油时,滑翔机排开水的体积为0.0495米3。已知海水密度随深度变化情况如图丙所示。当该滑翔机在600米深度悬浮时,外油囊中油的体积为多少米3?(忽略海水压强对油和滑翔机外壳体积的影响)
40.(2021 江西)地球气候变暖,冰川熔化加剧,是造成海平面变化的原因之一。小明同学根据所学知识,通过比较冰川完全熔化成水后水的体积与冰川熔化前排开海水的体积,就能推断海平面的升降。如图所示,是冰川漂浮在海面上的情景,若冰川的质量为m冰,海水的密度为ρ海,水的密度为ρ水,且ρ海>ρ水,g用符号表示。求:
(1)冰川熔化前受到的浮力;
(2)冰川熔化前排开海水的体积;
(3)冰川完全熔化成水后水的体积;
(4)推断海平面的升降,并说明理由。
参考答案与试题解析
一.选择题(第1-16题为单项选择题,第17-21题为多项选择题,共22小题)
1.【解答】由表格数据可知,G甲=1N,G乙=2N,G排甲=1N,G排乙=1N,
由阿基米德原理可得,甲、乙实心球受到的浮力F浮甲=1N,F浮乙=1N,
由F浮甲=G甲、F浮乙<G乙可知,两球静止在水中时,甲球悬浮或漂浮,乙球沉底;
因两球受到的浮力大小相等,则由阿基米德原理可知V排甲=V排乙,
已知两实心球的体积相等,要排开水的体积相等,则甲球只能是浸没在水中处于悬浮状态,结合选项可知,C选项正确。
故选:C。
2.【解答】A、本实验中是通过手的感受来反映浮力的大小,所以探究手掌的感受与浮力大小有什么关系没有探究价值,故A错误;
B、因为空筒压入水中,形状没有发生变化,所以无法探究浮力的大小与当入液体中物体形状的关系,故B错误;
C、用手缓慢把空筒压入水中,随着浸入液体中的体积的增加,手感受到的浮力也在增加,当物体全部浸没后,物体排开液体的体积不变,手感受到的浮力也不变,故C最具有探究价值;
D、用手缓慢把空筒压入水中,随着物体浸入液体中的深度增加,手感受到的浮力也在增加,当物体全部浸没后,物体浸入的深度增加,手感受到的浮力不变,故D不全面。
故选:C。
3.【解答】把小石块挂在弹簧测力计上,示数为2.5N,则石块的重力为2.5N,
再将石块浸没在盐水中,示数变为1.5N,根据称重法可知石块所受浮力F浮=G﹣F示=2.5N﹣1.5N=1N;
根据阿基米德原理可知排开盐水的重G排=F浮=1N。
由于条件有限,无法计算石块的体积、密度和盐水的密度。
故选:B。
4.【解答】
A、潜水器在下潜的过程中,深度增加,由p=ρgh可知,潜水器受到海水的压强变大,故A错误;
B、因为在液体内部,液体向各个方向都有压强,所以潜水器不只是受到海水对它向下的压强,故B错误;
C、潜水器浸没海水中后继续下潜过程中,排开海水的体积不变,海水密度不变,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,潜水器受到的浮力不变,故C错误;
D、潜水器在下潜的过程中,由阿基米德原理F浮=G排可知受到的浮力等于排开海水的重力,故D正确。
故选:D。
5.【解答】(1)物体的质量不变,在两液体中均处于漂浮状态,则说明在两种液体中所受浮力相同;故CD错误;
(2)当F浮相同时,V排大的液体密度小,由图知甲V排的大,所以甲的密度小,乙液体的密度大,故B正确,A错误。
故选:B。
6.【解答】图甲中“长赐号”搁浅时受力平衡,受到三个力的作用:竖直向下的重力、竖直向上的支持力和浮力,则受到的浮力小于重力;
随着水位上升,在“长赐号“脱离运河河底漂浮前的过程中,长赐号排开的水的体积逐渐变大,根据阿基米德原理F浮=ρgV排可知,受到的浮力逐渐变大;
图乙中“长赐号“漂浮后,随着水位继续上升的过程中,船身逐渐升高,但排开水的体积不变,受到的浮力不变。
故选:B。
7.【解答】空心铁球悬浮在水中,说明物体的密度与水的密度相同,将它沿图示虚线切为大小不等的两块后,小块为实心,故小块密度大于水的密度,大块仍为空心,密度小于水的密度,所以大块将上浮,小块将下沉。
故选:B。
8.【解答】他先后将该铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,液体的密度相同,每次水面到达同一标记处,说明物体排开水的体积相同,物体进入水的深度不同,比较弹簧测力计示数大小,可以探究浮力与物体浸入液体的深度的关系,故D正确。
故选:D。
9.【解答】AB.由图可知,同一个鸡蛋在甲、乙两杯中分别处于悬浮和漂浮状态,物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,所以同一只鸡蛋在两杯中受到的浮力相等,都等于鸡蛋的重力,故A错误,B正确;
C,鸡蛋在甲杯中处于悬浮状态,所以鸡蛋的密度等于甲杯盐水的密度,即ρ鸡蛋=ρ甲,故C错误;
D.鸡蛋在乙杯中处于漂浮状态,所以鸡蛋的密度小于乙杯盐水的密度,即ρ鸡蛋<ρ乙,故D错误。
故选:B。
10.【解答】
A、木块处于漂浮状态,有体积露出水面,则V排=(1﹣)V木=V木,
此时浮力等于重力,即:F浮=G,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg得,ρ水g(1﹣)V木=ρ木gV木,
所以,ρ木=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3,故A正确;
B、木块漂浮时,排开水的体积:V排=V木=×2×10﹣4m3=1.6×10﹣4m3,
根据ρ=可得排开水的质量:m排=ρ水V排=1.0×103kg/m3×1.6×10﹣4m3=0.16kg=160g,故B正确;
C、图乙中,木块浸没水中受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N;
木块的重力为:G木=ρ木gV木=0.8×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=1.6N;
则木块浸没水中时细线对木块的拉力为:F拉=F浮﹣G木=2N﹣1.6N=0.4N,故C错误;
D、甲、乙两图所示情况,木块和水仍然在容器中,总重力仍等于木块、水、容器的重力之和,总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=知容器对桌面的压强不变,故D正确。
故选:C。
11.【解答】牙膏皮的形状发生变化,但质量不变,所以m甲=m乙;故甲乙的重力相等都为G,
甲下沉,F浮<G,乙漂浮,F浮=G,所以F甲浮<F乙浮,故B正确,ACD错误
故选:B。
12.【解答】木块的重力:G木=m木g=40×10﹣3kg×10N/kg=0.4N,
木块正好有一半的体积没入液面之下,木块漂浮在液体中,
则受到的浮力:F浮=G木=0.4N,
F浮=ρ液gV木=0.4N,
ρ液×10N/kg××100×10﹣6m3=0.4N,
解得ρ液=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3,
由ρ=可得,烧杯内的液体X质量m液=ρ液V液=0.8g/cm3×500cm3=400g。
故选:C。
13.【解答】质量相等的A、B两实心物块,密度之比ρA:ρB=3:2,根据ρ=可知,其体积之比为:VA:VB=2:3;
A、B两实心物块,分别放入足够多的水中,若两个物体在水中都处于漂浮状态,则受到的浮力等于其重力,根据G=mg可知,物体的重力相同,则浮力相同,即FA:FB=1:1;
若两个静止时,都全部浸入水中,根据F浮=ρ水gV排可知,其浮力之比等于排开的水的体积之比,也等于A、B两实心物块的体积之比,即FA:FB=2:3;
由于A的密度大于B的密度,当A在水中下沉,B在水中漂浮时,则A受到的浮力为:F浮A=ρ水gVA,B受到的浮力为:F浮B=GB=ρBgVB,FA:FB=(ρ水gVA):(ρBgVB)=(2ρ水):(3ρB);由于ρA:ρB=3:2,则:(ρ水gVA):(ρBgVB)=ρ水:ρA;
综上所述,不可能得到D。
故选:D。
14.【解答】设木棒长度为h,底面积为S,密度计重力为G,小慧将该密度计放入酒精中,密度计静止时L为6cm,ρ酒精=0.8g/cm3=0.8×103kg/m3,
由F浮酒精=G,可得:ρ酒精gV排酒精=G,
即[(h﹣0.06m)S]×0.8×103kg/m3×10N/kg=G﹣﹣﹣﹣﹣①,
小慧将该密度计放入水中,密度计静止时L为8cm,ρ水=1.0g/cm3=1.0×103kg/m3,
由F浮水=G,可得:
[(h﹣0.08m)S]×1.0×103kg/m3×10N/kg=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②可得,h=0.16m;
设该密度计上对应密度值为1.25g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为L′,
则[(h﹣L′)S]×1.25×103kg/m3×10N/kg=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
将h=0.16m分别代入②和③,并将②③联立,
解得L=0.096m=9.6cm。
故选:B。
15.【解答】A、将a、b两个物体分别放入甲、乙两个容器内,静止时a沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。由物体浮沉条件知:ρa>ρ水,ρb=ρ水。故A错误;
B、由上知,ρa>ρ水,ρb=ρ水。所以ρa>ρb。已知a、b体积相同,由公式m=ρV知,ma>mb。故B错误;
C、已知a、b体积相同,静止时a沉在甲容器底部,b悬浮在乙容器的水中。所以两个物体排开水的体积V排相同。由F浮=ρ液gV排知,两个物体受到的浮力相同,即Fa=Fb。故C错误;
D、已知a、b体积相同,甲、乙两个容器的底面积相同且容器内的水面相平。将两个物体分别放入甲、乙两个容器内,甲容器内水面上升幅度更大,也就是增加的深度更大。由p=ρgh知:放入a、b两物体后,甲、乙容器底部所受水的压强p甲>p乙。故D正确。
故选:D。
16.【解答】核潜艇悬停时受到的重力和浮力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力,平衡力合力为零;核潜艇完全没入水面之后,海水的密度不变,排开海水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力不变,核潜艇要继续下潜,需要重力大于浮力,需先向水舱内充水,下潜至300m处悬停,此时重力需要等于浮力,由于浮力不变,所以需要水舱向外排水,使重力等于浮力核潜艇才能悬停在300m处。
综上分析可知,D正确,ABC错误。
故选:D。
17.【解答】A、木块在甲杯中悬浮,甲密度等于木块的密度;在乙杯中漂浮,乙的密度大于木块的密度;说明甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度,故A错误;
B、读图可知,木块在甲杯中悬浮,在乙杯中漂浮,则根据浮沉条件可知,它们此时所受的浮力都等于自身的重力,即浮力相同,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g知在两杯中排开液体的质量相等,故B正确;
C、两杯中液面相平,由A知ρ甲<ρ乙,根据p=ρgh可知,杯底受到液体的压强:p甲<p乙,甲乙容器的底面积相同,根据p=知甲、乙两杯底部受到液体压力为F甲<F乙,故C错误;
D、由A知甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度,由图知甲杯中液体的体积小于乙杯中液体的体积,根据m=ρV知甲杯中液体的质量小于乙杯中液体的质量,由F=G=mg知取出木块后甲杯对水平面的压力比乙杯小,又因为甲乙杯的底面积相同,由p=知取出木块后,甲杯对水平面的压强比乙杯小,故D正确。
故选:BD。
18.【解答】A、由图可知:甲容器中液体的体积小于乙容器中液体的体积,已知甲、乙两容器装入质量相等的不同液体,根据ρ=可知:ρ甲>ρ乙,故A正确;
B、未放入小球时,由图可知:容器中液体的深度相同,ρ甲>ρ乙,根据p=ρgh可知:p甲>p乙,故B错误。
C、已知两球体积相同,均处于悬浮状态,则排开液体的体积相同,根据F浮=ρ液gV排可知:F浮A>F球B,故C正确。
D、小球B在乙液体中悬浮,说明小球B的密度等于乙液体的密度,且F乙B=GB,由A知ρ甲>ρ乙,所以若把小球B放入甲液体中,小球B静止时处于漂浮状态,受到的浮力等于小球B的重力,所以若把小球B放入甲液体中静止时小球B所受浮力等于在乙液体中所受的浮力,故D正确。
故选:ACD。
19.【解答】
A、由图可知,玻璃管在水中和液体A中都是漂浮,漂浮时浮力等于其重力,即F浮水=F浮液体A=G0,
由图可知,V排水大于V排液体A,由F浮=ρgV排可知ρ水<ρA,故A错误;
B、玻璃管在水中漂浮,漂浮时浮力等于其重力,即G0=F浮水=ρ水gSh1,故B正确;
C、玻璃管在液体A中漂浮,漂浮时浮力等于其重力,G0=F浮液体A=ρAgSh2,
由B可知,G0=F浮水=ρ水gSh1,则F浮液体A=G0=F浮水,即ρ水gSh1=ρAgSh2,
解得ρA=﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,故C正确;
D、由图可知,再向玻璃管中放入一石块,静止时玻璃管还是漂浮,漂浮时浮力等于其重力,
则G0+G石=F液体A′=ρAgSh3,
则G石=ρAgSh3﹣G0=ρAgSh3﹣ρAgSh2=ρAgS(h3﹣h2)﹣﹣﹣﹣﹣②,
将①代入②可得:G石=ρAgS(h3﹣h2)=×gS(h3﹣h2)=,故D正确。
故选:BCD。
20.【解答】
A、因容器甲和乙的底面积相同,且两容器底受到液体的压力相等,
所以,由p=可知,两种液体对容器底部的压强相等;
由图可知,甲中液体的深度小于乙中液体的深度,
由p=ρ液gh的变形式ρ液=可知,甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度;
由图可知,物体M在甲容器中悬浮,所以物体M的密度等于甲容器中液体的密度,物体N在乙容器中漂浮,所以物体N的密度小于乙容器中液体的密度,
所以ρM>ρN,故A正确;
B、由图可知,物体M浸没在液体中,物体N漂浮在液面上,所以V排M=VM=VN>V排N,根据F浮=ρ液gV排,物体M所受浮力F浮M与物体N所受浮力F浮N的大小关系是:F浮M>F浮N;
根据F浮=F向上﹣F向下由图知,M浸没,F浮M<F向上M,N漂浮,F浮N=F向上N,
所以F向上M>F向上N,故B正确;
C、由ρ甲>ρ乙可知,将乙容器中的液体倒入到甲容器中一部分后,混合液的密度一定小于原来甲容器中液体的密度;
物体M在原液体中悬浮,ρM=ρ甲;
所以物体M的密度大于混合液的密度,则物体M在混合液中下沉,故C错误。
D、由B可知:F浮M>F浮N;
由图可知,物体M在甲液体中悬浮,所以F浮M=GM,
物体N在乙液体中漂浮,所以F浮N=GN,
比较可知GM>GN,
放在水平桌面上的容器对桌面的压力等于容器重力、容器内液体重力和容器内物体的重力的和,所以取出M、N后,两容器对桌面压力的变化量分别为:ΔF压甲=GM,ΔF压乙=GN,
所以ΔF压甲>ΔF压乙,根据p=,两容器底部的受力面积相等,所以△p1>△p2,故D正确。
故选:ABD。
21.【解答】
A、由图可知,28℃时,浮子1处于漂浮状态,则浮子1受到浮力、重力和浮子2对1向上的推力,故A错误;
B、28℃时,浮子3下沉,则浮子3受到的浮力小于自身的重力,故B正确;
C、从28℃到29℃,浮子2会下沉,由于浮子2和浮子3的体积相同,排开的液体的体积相同,液体密度的变化量相同,根据△F浮=△ρ液gV排可知,浮子2的浮力变化量与浮子3的浮力变化量相等,故C正确;
D、从28℃到29℃,浮子1仍然处于漂浮状态,其受到的浮力仍然等于自身的重力,即浮子1受到浮力的变化量为0;从28℃升高到29℃,浮子2将下沉,液体的密度变小,浮子2排开液体的体积不变,其受到浮力变小,但受到浮力的变化量大于0;所以,该过程中浮子1的浮力变化量比浮子2的浮力变化量小,故D正确。
故选:BCD。
二.填空题(共9小题)
22.【解答】由阿基米德原理知漂浮在水面上的物体受到的浮力的大小等于被物体排开的水的重力;
由漂浮的条件知:漂浮在水面上的物体受到的浮力等于物体受到的重力。
故答案为:等于;等于。
23.【解答】(1)零件的重力为:G=F示1=5N
零件的浮力为:F浮=G﹣F示2=5N﹣3.2N=1.8N;
(2)零件的体积为:V零=V排===2×10﹣4m3。
故答案为:1.8;2×10﹣4。
24.【解答】工作完毕后释放部分氢气,气球体积缩小,F浮=ρ空气gV排可知,气球所受浮力随之变小;
气球恰能缓慢下降时,气球受到的浮力和重力是一对平衡力,大小相等,所以浮力为:F浮=G=m0g+ρ氢gV;
根据阿基米德原理可知:F浮=ρ空gV;
则:ρ空gV=m0g+ρ氢gV;
所以气球的体积为:V=。
故答案为:变小;。
25.【解答】(1)物体完全浸没时受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N;
物体的重力G=mg=60×10﹣3kg×10N/kg=0.6N;
G物<F浮,物体上浮,最后漂浮;
(2)物体浮在水面上,所以F浮′=G物=0.6N。
(3)根据F浮=ρ水gV排可得,物块浸入水中部分的体积:
V浸=V排′===6×10﹣5m3=60cm3。
故答案为:漂浮;60;0.6。
26.【解答】(1)容器排开水的体积:V排=Sh1=25cm2×10cm=250cm3=2.5×10﹣4m3,
容器受到水的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10﹣4m3=2.5N。
(2)从容器中取出100cm3的液体后,容器下表面所处的深度h2=6.8cm=0.068m,
容器减少的浮力为:△F浮=ρ水g△V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10﹣3m2×(0.1﹣0.068)m=0.8N。
减小的浮力等于减小的重力,
所以,△F浮=G液减=0.8N,
所以从容器中取出液体的质量为:m===0.08kg=80g,
液体的密度为:ρ===0.8g/cm3。
故答案为:2.5;0.8×103。
27.【解答】物体浸没在水中时,V排=V=100cm3,物体受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N;
物体的质量为:m=80g=0.08kg,
物体的重力为:
G=mg=0.08kg×10N/kg=0.8N;
所以F浮>G,则松手后物体将上浮,最后漂浮。
故答案为:1;上浮。
28.【解答】如图所示,用塑料瓶制成的潜水艇模型悬浮于水中,此时模型受到的浮力等于重力;
当通过进排气管向瓶中打气时,瓶内气体的压强将变大,模型将上浮;
在上浮过程中,模型底部所处深度变小,根据p=ρ水gh可知水对模型底部的压强将变小。
故答案为:=;变大;变小。
29.【解答】设长方体的体积为V,且浸在油中和盐水中的体积之比为3:2,
该物体在油中受到的浮力F浮油=ρ油gV排油,
该物体在盐水中受到的浮力F浮盐水=ρ盐水gV排盐水,
根据重力和密度公式可知该物体的重力G=mg=ρ物gV,
长方体悬浮,F浮=G,即:ρ油gV排油+ρ盐水gV排盐水=ρ物gV,
代入数据可得:0.7×103kg/m3×10N/kg×V+1.2×103kg/m3×10N/kg×V=ρ物gV,
解出:ρ物=0.9×103kg/m3;
则该物体在油中受到的浮力与物体的重力之比为:==×=×=。
故答案为:7:15;0.9×103。
30.【解答】
(1)从舱内向油囊注入质量为m的油后,潜水器的质量不变,潜水器的体积变为1.1V,它排开海水的体积变大为1.1V,根据阿基米德原理可知:F浮=ρ海水gV排,在海水密度一定时,潜水器所受浮力增大,使得它受到的浮力大于其重力,故潜水器将上浮;
(2)潜水器悬停在乙处时,F浮=G排=G潜,则潜水器排开海水的质量为:m排=m潜=M、乙处海水的密度为:ρ海水=ρ潜===。
故答案为:上浮;M;。
三.综合题(共10小题)
31.【解答】(1)分析b、c两次实验可知,液体的密度相同,排开液体的体积不同,观察弹簧测力计的示数变小,根据称量法F浮=G﹣F示知浮力变大,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(2)分析c、d两次实验可知,深度增加,弹簧测力计的示数不变,浮力不变,说明浮力大小与物体浸没到液体的深度无关;
(3)分析c、e两次实验可知,排开液体的体积相同,液体的密度不同,观察弹簧测力计的示数变大,根据称量法F浮=G﹣F示知浮力变大,说明浮力大小与物体排开液体的密度有关;
(4)若先完成实验c,再完成实验a,则物体表面有水,测得的重力偏大,根据称量法F浮=G﹣F示知浮力变大;
(5)由①②可知,烧杯前后都是漂浮在水面,受到的浮力都等于自重,则两图中浮力的变化量等于金属块重力,
两图中浮力的变化量:△F浮=ρ水g△V排=ρ水g(h2﹣h1)S容,所以金属块的重力为:G=ρ水g(h2﹣h1)S容;
将烧杯内的金属块拿出直接放入水中,用刻度尺测得水面高度为h3,则金属块的体积为V=(h3﹣h1)S容;
则金属块的密度为:ρ金属====。
故答案为:(1)物体排开液体的体积;(2)无关;(3)液体的密度;(4)偏大;(5)将烧杯内的金属块拿出直接放入水中;。
32.【解答】(1)常识1:木块漂在水面,铁块沉在水底,说明木块的密度小于水的密度,铁块的密度大于水的密度,则猜想3符合:浮力大小跟物体的质量有关;
常识2:轮船从长江驶入大海,船身会上浮一些,液体的密度变化,则猜想1符合:浮力大小跟液体的密度有关;
常识3:人从泳池浅水区走向深水区,感觉身体变轻,物体浸入物体的深度增加,浮力变化,则猜想2符合:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(2)①A、C实验步骤中,根据称重法可知浮力:F浮=G﹣F=4N﹣2N=2N;
②根据控制变量法可知,验证猜想2时需要控制液体的密度相同,排开液体的体积不同;B、C实验中物体在水中的深度不同,则排开液体的体积不同,由于测力计示数不同,由称重法知,两实验中受到的浮力不同,所以,根据A、B、C的结果,可得猜想2是正确的;
③分析A、C、E知液体的密度不同,排开液体的体积相同,由于测力计示数不同,由称重法知,两实验中受到的浮力不同,说明浮力与液体的密度有关;
④根据称重法测浮力,F浮=G﹣F,将瓶子中的沙子倒掉一些以减小物体密度,则此时瓶子(含有沙子的)重力小于4N,为验证猜想3,即浮力与物体的质量有关,应测量出此时瓶子(含有沙子的)重力,故小丽在该实验环节中存在的问题是没有测量出此时瓶子(含有沙子的)重力。
故答案为:(1)1;(2)①2;②A、B、C;正确;③液体的密度;④没有测量出此时瓶子(含有沙子的)重力。
33.【解答】(1)①阿基米德原理内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开液体受到的重力,所以实验过程中,需要记录物体受到的浮力F浮、物体排开水的重力G排,所以I处为物体受到的浮力/N,II处为物体排开水的重力/N;
②由称重法可知,物块在水中受到的浮力:
F浮=G﹣F=2.5N﹣1.5N=1N
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物块的体积:
V=V排===1×10﹣4m3,
物块的密度为:
ρ====2.5×103kg/m3;
(2)因为密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,
则有:F浮水=F浮液=G,由阿基米德原理:F浮=ρ液gV排,
ρ水gSh水=ρ液gSh液=G,
故ρ液=ρ水;
h水是吸管浸入水中的深度,h液是吸管浸入液体中的深度,所以需要测量吸管浸入水中的深度。
故选:C。
故答案为:(1)①物体受到的浮力/N;物体排开水的重力/N;②2.5×103;(2)C。
34.【解答】(1)要想测出物体排开的水的重力,溢水杯内水的液面必须到达溢水杯杯口,若达不到,则测得的排开的液体的重力会变小,故图甲中的错误为溢水杯内水面未到达溢水杯杯口;
(2)合理的实验顺序是:
丁、测出空桶所受的重力;
甲、测出实心合金块所受的重力;
乙、把合金块浸没在装满水溢水杯中,测出合金块所受的浮力,收集合金块排开的水;
丙、测出桶和排开的水所受的重力;
故合理的顺序为丁、甲、乙、丙;
(3)在情景乙的测量中,溢水口还在溢水过程中,把小杯移开,开始测量小杯和溢出水的总重力,此时测量的总重力会偏小,即测得“排开液体所受重力”偏小;
(4)物体在水中时,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开的液体的重力,即:F浮水=F1﹣F2=F3﹣F4;
物体在液体中时,物体受到的浮力等于其排开的液体的重力,即:F浮液=F1﹣F5;
物体全部浸没在水和液体中时,物体的体积不变,排开的液体的体积是相同的;
则:V=V排水===;
V=V排液==;
V排水=V排液,即:=,解得:ρ液=ρ水或ρ水,所以X=F1﹣F5。
故答案为:(1)未到达溢水杯杯口;(2)丁、甲、乙、丙;(3)偏小;(4)F1﹣F5。
35.【解答】(1)钛合金材料强度高、韧性好、耐腐蚀,与不锈钢材料类型相同,故选②;
(2)根据密度公式可知4块压载铁的体积V===0.25m3;
根据阿基米德原理可知4块压载铁所受的浮力F浮=ρ海水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m3=2500N,
4块压载铁的总重力G=mg=2×103kg×10N/kg=2×104N,
4块压载铁受到竖直向上的浮力和拉力、竖直向下的重力,且处于平衡状态,
据此得出4块压载铁水下浸没时受到“奋斗者”号的拉力F拉=G﹣F浮=2×104N﹣2500N=1.75×104N,
故4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力为1.75×104N;
(3)为了满足设计需求,该材料应密度小,抗压能力强。
故答案为:(1)②;(2)4块压载铁水下浸没时对“奋斗者”号的作用力约为1.75×104N;(3)密度小。
36.【解答】答:反应后,气泡不断附着在蛋壳表面,整体的V排增大,ρ液不变,由F浮=ρ液gV排可知,F浮增大,G蛋不变,当F浮>G蛋时,鸡蛋上浮。
37.【解答】(1)航母处于漂浮状态,在标准排水量时,航母所受的浮力:F浮=G总=m排g=5×107kg×10N/kg=5×108N;
(2)36架舰载机全部飞离航母后,排开海水的质量减小值:△m排=m舰载机=36×2.5×104kg=9.0×105kg,
由密度公式ρ=得,
航母排开海水的体积减少:△V==≈882.35m3。
答:(1)在标准排水量时,航母所受的浮力为5×108N;
(2)当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减少了882.35m3。
38.【解答】(1)空桶漂浮在水面上,所以浮力等于重力,即F浮=G桶=10N;
(2)鹅卵石捞出前沉底,浮力小于重力,即F浮1<G,将鹅卵石捞出放置在桶内时,鹅卵石与小桶都处于漂浮状态,此时鹅卵石的浮力等于重力,即F浮2=G,所以F浮1<F浮2,即鹅卵石捞出放置在桶内时鹅卵石的浮力变大,根据F浮=ρ液gV排知排开水的体积变大,水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会上升;
鹅卵石捞出放置在桶内时的浮力为:
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.0×10﹣3m3=60N,
桶内鹅卵石的重力为:
G石=F浮′﹣G桶=60N﹣10N=50N,
鹅卵石的质量为:
m石===5kg。
答:(1)空桶漂浮在水面时所受浮力大小为10N;
(2)上升;桶内鹅卵石的质量为5kg。
39.【解答】(1)电池充一次电的能量为:W=1千瓦时=1kW h=1000W×3600s=3.6×106J;
如果滑翔机一直耗电,则运行时长为:;
因为滑翔机实际只有9%的时间耗电,故实际运行时长为:;
故滑翔机充一次电可以航行的路程为:s=vt=0.2m/s×107s=2×106m=2000km;
(2)滑翔机悬浮在600米时,由图乙可知,海水的密度为1.03×103kg/m3;
滑翔机漂浮,受到的浮力等于其重力:F浮=G=515N;
根据阿基米德原理可知,外油囊中有油时滑翔机排开的水的体积为:V排===0.05m3;
外油囊中油的体积为:V=V排﹣V'排=0.05m3﹣0.0495m3=0.0005m3。
答:(1)滑翔机充电一次总共能航行的路程为2000千米;(2)外油囊中油的体积为0.0005m3。
40.【解答】(1)因为冰川漂浮,所以冰川熔化前受到的浮力等于重力,即F浮=G=m冰g;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ海V排g知,冰川熔化前排开海水的体积:V排====;
(3)因为冰川熔化成水后质量不变,所以m水=m冰,
若冰川中的冰全部熔化成水,水的体积:V水==;
(4)因ρ海>ρ水,所以由V排=和V水=可知,V排<V水,所以海中冰川熔化后,海平面会升高。
答:(1)冰川熔化前受到的浮力为m冰g;
(2)冰川熔化前排开海水的体积为;
(3)冰川完全熔化成水后水的体积为;
(4)因ρ海>ρ水,所以由V排=和V水=可知,V排<V水,所以海中冰川熔化后,海平面会升高。
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