第3章 浮力 自我综合评价 单元测试 （有答案）

第3章 浮力 自我综合评价
一、选择题(每题2分,共40分)
1.关于浸在水中的物体受到的浮力,下列说法中正确的是(　　)
A.物体的密度越大,受到的浮力越大
B.物体浸没水中越深,受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
D.漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
2.2018年4月12日,我国在南海举行海上阅兵。此次阅兵,辽宁舰航母编队精彩亮相,一大批新型潜艇、水面舰艇、作战飞机集中展示。下列说法中正确的是(　　)
A.当辽宁舰航母上舰载飞机起飞后,航空母舰排开水的体积会增大
B.水面舰艇多采用前后编队而非并排行驶,是为了避免舰艇相“吸”碰撞
C.潜艇受到的重力等于其浮力时,潜艇一定处于漂浮状态
D.战机升空时,机翼下方气流速度较大,气流对机翼下表面的压强较大
3.如图所示,玻璃水槽中装有一定深度的水,一长方体木块漂浮在水面上,在水槽口下方设有固定的水平金属网。现缓慢向水槽中注水,使水槽内水面上升,直到水面与水槽口相平。则在注水过程中,木块下底面受到水的压力变化情况是(　　)
A.先增大,后减小
B.先增大,后不变
C.先不变,后增大
D.一直增大
4.如图所示,三个相同的烧杯,杯底受到的压力相同,三个杯中液体密度大小的排列顺序应该是(　　)
A.ρ乙>ρ丙>ρ甲 B.ρ乙<ρ丙<ρ甲
C.ρ乙=ρ甲=ρ丙 D.条件不足,无法判断
5.下列四个情景中,受到的浮力增大的物体是(　　)
A.从深水处走向海岸沙滩的游泳者
B.从长江驶入大海的轮船
C.海面下正在下沉的潜水艇
D.在码头装载货物的轮船
6.一个边长为a的正方体铁块从如图所示的实线位置(此时该正方体的下表面恰与水面齐平),下降至图中的虚线位置,则图中能正确反映铁块所受水的浮力大小F和铁块下表面在水中的深度h的关系图像是(　　)
7.水平桌面上的薄圆柱形容器中盛有某种液体,容器底面积为80 cm2,用细线拴着体积为100 cm3的金属球沉入容器底,这时液体深度为10 cm,金属球对容器底的压力为1.9 N,如图所示。现将金属球从液体中取出,液体对容器底的压强改变了100 Pa,从容器中取出金属球时,表面所沾液体与细线的体积均不计,则下列判断中正确的是(g取10 N/kg)(　　)
　
A.金属球在液体中所受浮力大小为1 N
B.容器中液体所受重力大小为6.4 N
C.取出金属球后,容器对桌面的压强减小了100 Pa
D.金属球的密度为2.7×103 kg/m3
8.如图①所示是甲、乙两种液体的质量与体积的关系图像,将相同的木块分别放入盛有甲、乙两种液体的容器a和b中,待木块静止时,两容器液面相平,如图②所示。下列说法正确的是(　　)
A.a容器盛的是乙液体,b容器盛的是甲液体
B.木块在a容器内排开液体的质量较大
C.a、b两容器底部受到液体的压强相等
D.a、b两容器中木块下表面受到液体的压强相等
9.体积相同的铝球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是(　　)
图Z-3-7
A.铝球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大 D.它们受到的浮力一样大
10.如图所示,一支未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水面上,露出长度为L,当把蜡烛水面以上部分截掉后,剩余部分(　　)
　
A.还会重新露出水面
B.不会重新露出水面
C.以上两种可能都有
D.无法判断是否会重新露出水面
11.如图所示,水平桌面上放置有甲、乙两个圆柱形容器,甲容器中盛有液体A,物块M漂浮在液体A中,物块M排开液体的质量为m1,液体A对甲容器底部的压强为p1;乙容器中盛有液体B,物块N漂浮在液体B中,物块N排开液体的质量为m2,液体B对乙容器底部的压强为p2,已知甲容器的底面积大于乙容器的底面积,容器中液体A、B的质量相等,物块M、N的质量相等。下列判断中正确的是(　　)
　　
A.p1p2
C.m1m2
12.将质量为90 g的物体放入盛有200 mL的酒精量筒中(已知ρ酒精=0.8×103 kg/m3),物体静止后,酒精液面上升到300 mL刻度线处,则该物体在量筒中的情况是(　　)
A.物体沉在量筒底部 B.物体漂浮在酒精液面上
C.物体悬浮在酒精中 D.条件不足,无法确定
13.一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有160 g煤油溢出;将其轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有180 g水溢出,已知煤油的密度是0.8×103 kg/m3,则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是(　　)
A.下沉,1.1×103 kg/m3 B.漂浮,0.85×103 kg/m3
C.悬浮,1.0×103 kg/m3 D.漂浮,0.90×103 kg/m3
14.如图所示,小球在装满淡盐水的溢水杯中处于悬浮状态,下列对实验现象分析正确的是(　　)
　
A.小球可以悬浮在液体内任何位置,因此小球在液体内部所受的压强处处相等
B.往杯中加入清水,小球因浮力变小而下沉,容器底部受到液体的压强变小
C.往杯中加入适量盐,小球因浮力变大而上浮,容器底部受到液体的压强不变
D.往杯中加入适量盐,小球因浮力变大而上浮,最后漂浮,容器底部受到液体的压强变小
15.甲、乙两个实心金属块,它们的质量分别为m甲、m乙,它们的体积分别为V甲、V乙,它们的密度分别为ρ甲、ρ乙。已知ρ甲>ρ乙,则下列情况不存在的是(　　)
A.V甲>V乙,同时m甲>m乙
B.V甲>V乙,同时m甲C.V甲m乙
D.V甲16.某潜艇在海面下隐蔽跟踪某个目标,有时要上浮或下潜,但都未露出水面。若该潜艇下潜时所受的重力为G1,浮力为F1,上浮时所受的重力为G2,浮力为F2,下列大小关系的判断中正确的是(　　)
A.F1=F2,G1>G2 B.F1=F2,G1=G2
C.F1G1,F217.某同学制作了如图所示的潜艇模型,下列说法中错误的是(　　)
A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
18.如图所示,海监部门在某海域放置浮标以监测水温变化。监测发现,从春季至夏季,海水温度升高、体积膨胀导致海水密度变小。此过程中,若浮标体积保持不变,则(　　 )
A.浮标所受浮力变大,露出海面体积变小
B.浮标所受浮力变小,露出海面体积变大
C.浮标所受浮力不变,露出海面体积变大
D.浮标所受浮力不变,露出海面体积变小
19.如图所示,冰块能漂浮在水面上,但沉于酒精底部,则下列说法中正确的是(　　)
A.冰受到水的浮力大于冰的重力
B.冰受到水的浮力等于冰的重力
C.冰受到酒精的浮力等于冰的重力
D.冰受到酒精的浮力大于冰的重力
20.水上救援往往需要打捞沉没的货物,我们将该情景简化为如图所示的物理过程,假设物体浸没在水深h=0.5 m的容器底部(非密合),现利用弹簧测力计将物体从水中匀速提出,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测力计的示数为3 N,当物体全部离开水面后,弹簧测力计的示数为5 N,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg。则(　　)
A.物体在水面下上升的过程中所受浮力逐渐减小
B.物体在容器底部时,受到的浮力为2 N
C.物体在容器底部时,水对容器底的压强为5×104 Pa
D.物体的密度为1.25×103 kg/m3
二、填空题(共25分)
21.(5分)(1)小明探究怎样使物体上浮或下沉,用手将质量为150 g、体积为1.6×10-4 m3的苹果浸没水中,苹果受到的浮力为　　　　N,松手后苹果将　　　　(填“上浮”“下沉”或“悬浮”),最后静止时,苹果受到的浮力是　　　　N。(已知水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(2)在弹簧测力计下悬挂一金属块,示数是8.1 N,当金属块浸没在水中时,测力计的示数是5.1 N,则金属块浸没在水中时受到的浮力为　　　　N,金属块的密度为　　　　　kg/m3。
22.(6分)如图所示,若用手按住瓶盖,使塑料瓶浸入水中的体积为2×10-4 m3,塑料瓶受到的浮力为　　　　N。如果瓶的重力忽略不计,瓶盖的面积为1×10-3 m2,则手掌对瓶盖的压强为　　　　Pa。取下瓶盖,在瓶底部开一个小孔,把塑料瓶压入水中,瓶中就会形成喷泉,压得越深,喷水的高度越　　　　。(g取10 N/kg)
　
23.(4分)如图所示,一个小球静止在水中,它所受浮力的方向是　　　　　　;如果剪断绳子后,小球漂浮在水面上,它所受浮力的大小与原来相比将　　　　。　
24.(4分)将体积相等的松木(ρ木=0.5 g/cm3)和石蜡(ρ蜡=0.9 g/cm3)分别放入装满水的杯中,松手静止后,松木所受到的浮力F1和石蜡所受到的浮力F2的大小关系为F1　　　　(填“>”“=”或“<“)F2。此时它们露出水面的体积比V木露∶V蜡露=　　　　。
25.(6分)将一底面积为0.01 m2的长方体木块用细线拴在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示。在整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为　　　　N,木块重力为　　　　N,细线对木块的最大拉力为　　　　N。(g取10 N/kg)
三、实验探究题(共20分)
26.(12分)小林同学想测出一个实心小木球的密度。但是发现小木球放在水中会漂浮在水面上,无法测出它的体积。于是他设计了以下实验步骤:
A.把适量的水倒进量筒中如图(a)所示,记录此时水的体积为V1;
B.用细线在小木球下吊一个小铁块放入水中,静止时如图(b)所示,记录此时量筒示数为V2;
C.把小铁块单独放入水中静止时如图(c)所示,记录此时量筒的示数为V3;
D.从水中取出小木球,擦干后用天平测量质量,天平平衡时如图(d)所示,记录小木球质量为m;
E.利用密度公式计算出结果。
(1)用天平测出小木球的质量m=　　　　g,小木球的体积V=　　　　cm3,计算出小木球的密度ρ木=　　　　g/cm3,此值要比真实值　　　　(填“偏大”或“偏小”)。
(2)实验后总结经验,小林发现用天平测量的误差较大。如不用天平,只需在A、B、C三个步骤中增加一个步骤也可测出木球的密度。请你写出这个步骤:　 　　　(用字母表示出测得量)。根据你所补充的步骤,用以上各测量量写出计算小木球密度的表达式:ρ木=　　　　(已知水的密度为ρ水)。
27.(8分)某校兴趣班的同学在学习了“探究浮力的大小等于什么”后。小组反复讨论,改进了老师的实验,改进后的实验装置如图所示,其中A、B是弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入红色的水,F是可升降平台,G为铁架台。
(1)实验前,在选择A、B两个弹簧测力计时,很多同学认为选择任何规格的弹簧测力计都可以,而小军同学认为应选择　　　　　　　　　的弹簧测力计。
(2)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数　　　　(填“增大”“减小”或“不变”);弹簧测力计B的示数　　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。比较弹簧测力计A的示数变化量ΔFA和弹簧测力计B的示数变化量ΔFB,它们的大小关系是ΔFA　　　　(填“>”“<”或“=”)ΔFB。
四、解答题(共15分)
28.(6分)如图所示,一个容积为3×10-4 m3的瓶内盛有0.2 kg水,一只口渴的乌鸦每次将一块质量为0.01 kg的小石子投入瓶中,当乌鸦投了25块相同的小石子后,水面恰好升到瓶口,求:
(1)瓶内石块的体积。
(2)石块的密度。
图
29.(9分)如图所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1 m的正方体物块A,当容器中水的深度为30 cm时,物块A有的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态,求:(已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)。
(1)物块A受到的浮力。
(2)物块A的密度。
(3)往容器中缓慢加水,至物块A刚好浸没在水中,立即停止加水,弹簧伸长了3 cm,此时弹簧对物块A的作用力F。
　图
1.C　
2.B　[解析] 航母漂浮在海面上,航母受到的浮力等于航母的总重力。当舰载飞机起飞后,航母的总重力减小,航母受到的浮力减小,排开水的体积减小;当水面舰艇并排航行时,舰艇间的水流速大、压强小,在压力差的作用下,舰艇会相“吸”碰撞造成事故;潜水艇受到的重力等于浮力时,潜水艇会处于漂浮或悬浮状态;战机升空时,机翼下方的气流速度小,机翼下表面受到的气流压强大。
3.C　[解析] 浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差而产生的,由题意可知:在长方体木块上表面接触金属网前,向水槽注水过程中,木块均处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,而向下的压力为零,故木块下底面受到水的压力不变;在长方体木块上表面接触金属网后,向水槽中注水过程中,下表面距离水面的深度增加,压强增大,故此时木块下表面所受水的压力变大。
4.B　
5.D　[解析] 从深水处走向海岸沙滩的游泳者,排开水的体积逐渐变小,据F浮=G排可知人受到的浮力变小;从长江驶入大海的轮船,始终漂浮,根据二力平衡原理,浮力等于自身重力,浮力不变;海面下正在下沉的潜水艇,排开水的体积不变,所受浮力不变;在码头装载货物的轮船,漂浮在水面上,F浮=G,自身重力越来越大,故轮船受到水的浮力越来越大。
6.A　[解析] 铁块在没有浸没时,浸入的深度越大,排开水的体积越大,根据公式F浮=
ρ液gV排可知,物体所受浮力随浸入深度的增加而增大,当浸没后,排开水的体积不再变化,不管浸入多深,所受浮力将不再改变。
7.D　[解析] 取出金属球后液体的深度变化Δh===0.0125 m,液体的密度为ρ===0.8×103 kg/m3,金属球在液体中所受浮力的大小为F浮=ρgV排=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×100×10-6 m3=0.8 N;容器中液体的体积:V液=Sh=80 cm2×(10 cm-
1.25 cm)=7×10-4 m3,液体的重力:G=mg=ρV液g=0.8×103 kg/m3×7×10-4 m3×10 N/kg=5.6 N;金属球的重力:G球=F浮+F=0.8 N+1.9 N=2.7 N,金属球的密度:
ρ球====2.7×103 kg/m3;取出金属球后桌面减小的压力ΔF=G球=
2.7 N,对桌面减小的压强Δp'===337.5 Pa。
8.D　[解析] 由图①可以看出体积相同时甲的质量大,所以甲的密度大于乙的密度。由图②可知木块漂浮,F浮=G木=ρ液gV排,a容器中木块排开液体的体积小,液体密度大,所以a容器盛的是甲液体。木块漂浮,F浮=G木=G排,排开液体的质量相等。由p=ρgh可知深度相同,密度大的液体容器底部所受的压强大。木块漂浮时下表面受到的压力等于浮力,两木块下表面面积相同,所以压强相等。
9.D　[解析] 根据阿基米德原理:F浮=ρ液gV排,三个物体体积相同且都浸没在同种液体中,故排开液体的体积相同,所以浮力相同。
10.A　[解析] 未截蜡烛前,蜡烛与铁钉漂浮,它们所受的总重力大小等于浮力;切去水面上方的蜡烛后,它们所受的总重力减小(小于受到的浮力),会上浮,最终仍漂浮。
11.A
12.A　[解析] 物体的质量:m=90 g=0.09 kg,物体的重力:G=mg=0.09 kg×9.8 N/kg=
0.882 N;物体排开酒精的体积:V排=300 mL-200 mL=100 mL=100 cm3=1×10-4 m3;
物体受到的浮力:F浮=ρ酒精gV排=0.8×103 kg/m3×9.8 N/kg×1×10-4 m3=0.784 N;
因为F浮13.D　[解析] 由题意知,物体在水中受到的浮力大于在煤油中受到的浮力,则在水中无论漂浮、悬浮或下沉,在煤油中一定下沉。由ρ=得,V=V排===200 cm3。由ρ=得物体浸没时排开水的质量:m水=ρ水V=1.0 g/cm3×200 cm3=200 g。由题意知,实际排开水的质量小于物体浸没时排开水的质量,所以物体在水中漂浮。根据物体的浮沉条件,G=G排,则物体的质量为m=m排=180 g,所以物体的密度为ρ===0.9 g/cm3=0.9×103 kg/m3。
14.B　[解析] 根据p=ρgh知,小球在液体内部所受的压强与深度有关,小球悬浮的深度越大,受到的压强越大;往杯中加入清水,液体密度变小,根据F浮=ρ液gV排知,小球所受浮力变小,小于重力而下沉,根据p=ρgh可知,容器底部受到液体的压强变小;往杯中加入适量盐,液体密度变大,根据F浮=ρ液gV排可知,小球所受浮力变大,大于重力而上浮,最终漂浮,根据p=ρgh可知,容器底部受到液体的压强变大。
15.B　
16.A　[解析] 由于潜艇始终未露出水面,所以排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,潜艇所受浮力不变,即F1=F2;潜艇通过改变自重实现上浮或下潜,当G>F浮时,潜艇下潜,当G<
F浮时,潜水艇上浮,故有G1>F1,G2G2。
17.B　18.D　19.B　
20.D　[解析] 浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,物体在水面下上升的过程中,水的密度不变,排开水的体积不变,所以所受浮力大小不变。由题可知,物体的重力G=5 N,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测力计的示数F示=3 N,则此时物体受到的浮力F浮=G-F示=5 N-3 N=2 N,故物体在容器底部时,受到的浮力为F浮'=2F浮=2×2 N=4 N。物体在容器底部时,水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.5 m=5×103 Pa。根据F浮=ρ液gV排可得,物体的体积:V=V排===4×10-4 m3,则物体的密度为ρ=====1.25×103 kg/m3。
21.(1)1.6　上浮　1.5　
(2)3　2.7×103
22.2　2×103　大
[解析] (1)塑料瓶受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-4 m3=2 N。
(2)若瓶的重力忽略不计,由二力平衡可知,手掌对瓶盖的压力等于塑料瓶受到的浮力,即F压=F浮,手掌对瓶盖的压强为p===2×103 Pa。
(3)由p=ρgh可知,液体密度一定,压得越深,液体对塑料瓶底部的压强越大,喷水的高度越大。
23.竖直向上　变小
24.<　5:1
[解析] 将体积相等的松木和石蜡分别放入装满水的杯中,由于松木和石蜡的密度都小于水的密度,故它们都漂浮在水面上;
根据物体的浮沉条件可知,物体漂浮时,F浮=G=mg=ρ物gV;由于松木和石蜡的体积相同,松木的密度小,则松木受到的浮力小,即F1松木浸入水中时,ρ木gV=ρ水gV木排,则V木排=V=V=V,则松木露出水面的体积为V木露=V-V木排=V-V=V;
石蜡浸入水中时,ρ蜡gV=ρ水gV蜡排,则V蜡排=V=V=V,则松木露出水面的体积为V蜡露=V-V蜡排=V-V=V;
它们露出水面的体积比V木露:蜡露=V:V=5:1。
25.15　9　6
[解析] 根据图像可知,木块刚漂浮时,其浸入水中的深度为L=9 cm;由于从9 cm到16 cm,木块一直处于漂浮状态,浸入水中的深度不变。当水面的高度为16 cm时细线刚好张紧,线的拉力为零,直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22 cm;
所以木块的高度:L'=9 cm+(22 cm-16 cm)=15 cm=0.15 m。
则木块的体积:V木=S木L'=0.01 m2×0.15 m=1.5×10-3 m3,
木块浸没时受到的浮力最大为:F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.5×
10-3 m3=15 N。
根据图乙可知,当水深为9~16 cm时,木块底部受到的压强不变,此时木块正好漂浮,
此时长方体底部受到水的压力为F压=pS=900 Pa×0.01 m2=9 N,
此时物体受到的浮力为F浮'=F压=9 N,则木块重力为G=F浮'=9 N,
细线对木块的最大拉力:F拉=F浮-G=15 N-9 N=6 N。
26.(1)11.2　20　0.56　偏大
(2)剪断细线让小木球在水中处于漂浮状态,静止后记录此时量筒中水面的示数为
V4　
[解析] (1)由图(d)知,标尺的最小刻度值为0.2 g,木球的质量m=10 g+1.2 g=11.2 g;量筒的最小刻度值为2 mL,由图(b)知,V2=46 mL=46 cm3,由图(c)知,V3=26 mL=26 cm3,所以木球的体积:V=V2-V3=46 cm3-26 cm3=20 cm3;则ρ===0.56 g/cm3;因为木块在浸入水中时会吸水,再测质量时会造成质量偏大,由公式ρ=知:密度测量结果偏大。
(2)剪断细线让小木球在水中处于漂浮状态,静止后记录此时量筒中水面的示数为V4;木球漂浮时,浮力等于重力,所以m'=m排=ρ水(V4-V3),V'=V2-V3,
则ρ木==。
27.(1)相同规格　
(2)减小　增大　=
[解析] (1)在选择A、B两个弹簧测力计时,应选择相同规格的弹簧测力计,目的是便于读数;
(2)重物浸入水中的体积越来越大时,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,因为F浮=G-F',所以弹簧测力计A的示数变小;
又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大,溢出水的质量变大,溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大;根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量ΔFA和弹簧测力计B示数的变化量ΔFB相等。
28.解:(1)瓶内水的体积:
V水===2×10-4 m3,
石块的体积:V石=V容-V水=3×10-4 m3-2×10-4 m3=1×10-4 m3。
(2)石块的质量:m石=25×0.01 kg=0.25 kg,
石块的密度:ρ石===2.5×103 kg/m3。　
29.解:(1)物块A的体积:V=(0.1 m)3=1×10-3 m3,物块A排开水的体积:V排=V-V露=V-V=V=×1×10-3 m3=4×10-4 m3,
物块A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10-4 m3=4 N。
(2)弹簧恰好处于自然伸长状态时没有发生形变,则F浮=G,
即ρ水gV排=ρ物gV,
物块A的密度:ρ物=ρ水=×1.0×103 kg/m3=0.4×103 kg/m3。
(3)物块A刚好浸没在水中时,弹簧对物块A的拉力:
F=F浮'-G=ρ水gV-ρ物gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-3 m3-0.4×103 kg/m3×
10 N/kg×1×10-3 m3=6 N。