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初中物理粤沪版八下第九章 第2节 阿基米德原理 同步练习
一、单选题
1.(2021·金州模拟)形状不同的铜块、铁块、铝块和铅块,浸没在水中的不同深处,如果受到的浮力相等,则可以判定( )
A.它们的质量相等 B.它们的体积相等
C.它们所受的重力相等 D.无法判断
2.(2021八下·宣化月考)如图所示,体积相等的三个小球静止在水中,关于它们受到的浮力大小正确是( )
A.FA>FB>FC B.FB<FA<FC C.FA>FB>FC D.FB<F A=FC
3.(2021九上·虹口期中)重为10牛的物体放入盛满水的容器中,溢出水的重力为6牛,关于物体所受浮力,下列说法中正确的是( )
A.可能为5牛 B.一定为6牛 C.可能为8牛 D.一定为10牛
4.(2021九上·上海期中)把一实心金属块放入盛满酒精的杯中(ρ酒精=0.8×103千克/米3),从杯中溢出8克酒精,若将该金属块放入盛满水的杯中,则从杯中溢出水的质量( )
A.大于8克 B.等于8克 C.小于8克 D.大于10克
5.(2021九上·深圳开学考)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
6.(2021八下·宽城期末)两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲乙两球分别轻轻放入两杯液体,最后处于图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等,则( )
A.甲球密度更大
B.甲球所在液体密度更大
C.甲、乙球所受浮力一样大
D.不知道液体密度无法比较浮力大小
7.(2021八下·永吉期末)如图,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,球下沉,碗漂浮,它们受到的浮力分别为F甲、F乙,杯底受到水压强分别为p甲、p乙,则
A.F甲=F乙 p甲=p乙 B.F甲<F乙 p甲<p乙
C.F甲<F乙 p甲>p乙 D.F甲>F乙 p甲>p乙
8.(2021八下·香坊期末)用弹簧测力计在空气中称一个金属球,重力为12N,当把球的一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N,把球直接投人水中自由静止时,球受到的浮力( )
A.12N B.7N C.5N D.14N
9.(2021八下·铜官期末)将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图中的图像能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
10.(2021八下·瑶海期末)一个很薄的塑料袋装满水,袋口扎紧后挂在弹簧秤下,读数是9N,若使塑料袋体积的三分之二浸在水中称,弹簧秤的读数接近于( )
A.0N B.3N C.6N D.9N
11.(2021·贵港)2020年11月28日上午8时30分许,随着一阵汽笛声响,在马里亚纳海沟结束科考任务的“探索一号”科考船,搭载成功实现10909米坐底纪录的“奋斗者”号胜利返航若海水密度为1.03×103kg/m3,“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号受到的海水的压强不变,受到的海水的浮力不变
B.“奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力不变
C.“奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力变大
D.“奋斗者”号受到的海水的压强变小,受到的海水的浮力变小
12.(2021·衡阳)如图所示是某载人潜水器,它可以在4500米的水下连续工作。若海水密度约为 ,潜水器悬浮在海水中时的总质量为 。下列说法正确的是( )
A.潜水器在海面上漂浮时浮力大于重力
B.潜水器上浮和下潜是靠改变浮力大小实现的
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为1.8×105N
D.潜水器在海面下4500米处作业时,受到的海水压强为
二、填空题
13.(2021八下·和平期末)如图甲所示,长征18艇为094A型战略导弹核潜艇,艇长约135米,宽13米,水下最大排水量1.1万吨,水下潜航速度28-30节,最大潜深超过300米。长征18号核潜艇在300米处受水的压强是 Pa。如图乙所示是核潜艇在水下30米处发射导弹冲出水面时的情形,则在导弹发射后,水面下的核潜艇所受浮力大小 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
14.(2021九上·嘉定期中)如图(a)、(b)所示,同一木块分别以两种方式漂浮在水面上.两次木块受到的浮力F浮a F浮b,木块浸在水中的体积Va Vb,木块底部受到的压强pa pb(均选填“大于”、“等于”或“小于”).
15.(2021九上·嘉定期中)如图所示,将重力为20牛的物体浸没在水中后,弹簧测力计的示数减小了5牛,则物体受到的浮力为 牛;若它在水中静止不动,上表面受到水的压力14.7牛,则下表面受到水的压力为 牛,方向为 ;当它在水中所处的深度增加时,它上下表面受到的水的压力差将 。(选填“变大”、“不变”或“变小”)
16.(2021九上·绥棱期中)有一体积为0.2m3的铁块,将它完全浸没在水池中,此时水的深度为1m,则铁块受到的浮力是 N,水对池底的压强是 Pa。
17.(2021九上·上海期中)如图所示,将重为10牛的物体A从空气中放入水中浸没后保持静止,发现弹簧测力计的示数变化了6牛,则物体A受到的浮力为 牛,物体A所受浮力与重力的合力为 牛,随着浸入水中深度变大,它所受的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
三、实验探究题
18.(2021·绿园模拟)实验室中小园用一个弹簧测力计、一个圆柱体,两个底面积为200完全相同的薄壁烧杯(分别装有500mL的水和煤油),对圆柱体所受的浮力进行了探究,如图表示探究过程及有关数据。()
(1)分析图A、B、C、D,结论是: 。
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体的密度有关。
(3)D图中水对烧杯底的压强是 Pa。
(4)F图中金属块受到的浮力是 N。
19.(2021九上·嘉定期中)小明和小华各自做“验证阿基米德原理”实验,如图(a)所示为小明实验的示意图,图(b)所示为小华实验的部分示意图.
①在小明的实验示意图中,弹簧测力计的示数值分别为F1、F2和量筒中水面刻度值分别为V1、V2,若满足关系式 时,则可以验证阿基米德原理.
②在小华的实验示意图中,使用了溢水杯和小烧杯,如果小华接着使用电子天平成功完成实验,天平应测量 中水的质量m水(选填“溢水杯”或“小烧杯”),若此时图中两弹簧测力计的示数差值△F跟m水满足关系 时,则可以验证阿基米德原理.
③实验中,为了得到“排开液体的重力”,小明使用了量筒、小华使用了溢水杯、小烧杯和电子天平.两者相比,请你说说他们各自的优点: .
四、计算题
20.(2021九上·嘉定期中)体积为5×10-4m3的金属球浸没在水中,求金属球受到的浮力F浮。
21.(2021八上·通州期末)如图甲所示,底面积为80cm2的圆柱形容器内装有8cm深的水,放在水平桌面上;圆柱形物体A底面积为60cm2,将它悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1;将物体A浸没在圆筒形容器内的水中静止,且不与容器底部接触,如图乙所示,此时水的深度为18cm,细绳对物体A的拉力为F2。已知F1与F2之比为3∶1,不计绳重,g取10N/kg。求:
(1)物体A未浸入水中时,水对容器底部的压强;
(2)物体A浸没在水中时所受的浮力;
(3)物体A的密度。
答案解析部分
1.【答案】B
【考点】浮力大小的计算
【解析】【解答】因为铜块、铁块、铝块和铅块浸在水中并且所受浮力相等,所以由F浮=ρ液gV排可知,它们排开水的体积相等,因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以四个物体的体积相等;因为铜、铁、铝和铅的密度不同且四个物块是否空心未知,所以由m=ρV和G=mg可知,无法得出它们的质量和重力关系,ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】当液体的密度一定时,受到的浮力和排开液体的体积有关。
2.【答案】D
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】由图知,三个球排开水的体积因为,三个球受到的浮力
故答案为:D。
【分析】利用比较三个球受到的浮力大小关系。
3.【答案】B
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】容器中盛满水,所以物体排开水的重力等于溢出水的重力,溢出水的重力为6N,则物体排开水的重力为6N,根据阿基米德原理可知,物体所受浮力
ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于该物体排开的液体受到的重力。
4.【答案】A
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】由于实心金属块在水和酒精中都会沉底,排开水和酒精的体积相同,而ρ水>ρ酒精,所以,由 可知,金属水中块在受到的浮力大于金属酒精中块在受到的浮力,所以,若将该金属块放入盛满水的杯中,则从杯中溢出水的质量大于8克。
故答案为:A
【分析】根据阿基米德原理可知,,排开的水的重力就等于金属块在水中受到的浮力,前后不变的是金属块的体积,根据阿基米德原理可判断从杯中溢出水的质量。
5.【答案】D
【考点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】潜水员由水面下20m深处上浮至水面下10m处的过程中,他的深度不断减小,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,他受到的压强不断减小。他排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,他受到的浮力不变,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
【分析】根据液体压强公式p=ρ液gh分析压强的变化,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化。
6.【答案】C
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】CD.甲、乙都沉底,根据阿基米德原理,浮力等于排开液体所受的重力,而甲、乙排开液体的重力相等,则甲、乙两球的浮力相同,C符合题意,D不符合题意;
B.甲、乙排开液体的重力相等,即甲、乙球排开液体的质量相同,根据图可知,甲球的体积大于乙球的体积,甲排开液体的体积大于乙排开液体的体积,甲所在液体的密度小于乙所在的液体的密度,B不符合题意;
A.甲球的密度大于甲所在液体的密度,乙球的密度大于乙球所在的液体的密度,还知道甲所在的液体的密度小于乙所在的液体的密度,但是仍然无法得出甲、乙两球的密度关系;两球的质量未知,也无法由密度公式来判断两球的密度大小,A不符合题意。
故答案为:C。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积,液体密度越大,排开液体的体积越大,那么物体受到的浮力就越大。
7.【答案】B
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】甲中橡皮泥沉底,由浮沉条件可知浮力小于重力,乙中橡皮泥漂浮,由浮沉条件可知浮力等于重力,因为重力相同,所以F甲<F乙,由阿基米德原理 可知,液体密度相同,浮力越大,排开液体体积越大,液面上升越多,因此乙中液面高于甲,由液体压强公式 可知深度越深压强越大,因此p甲<p乙.
故答案为:B
【分析】当物体受到的浮力大于重力时,物体上浮直至漂浮;当物体受到的浮力小于重力时,物体会下沉直至沉底。
8.【答案】A
【考点】浮力大小的计算
【解析】【解答】当把球的一半体积浸入水中时,球受到的浮力为F浮=G-F=12N-5N=7N
根据阿基米德原理可知,当把球的全部体积浸入水中时,排开液体的体积变为原来的2倍,则球受到的浮力为原来的2倍,即14N。此时球受到的浮力大于重力,所以球将上浮,最终漂浮在水面上。漂浮时,球受到的浮力等于球的重力,为12N,所以,把球直接投人水中自由静止时,球受到的浮力为12N。
故答案为:A
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
9.【答案】C
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】当鸡蛋在浓盐水中漂浮时,此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋的重力;当给浓盐水中缓慢加入水时,混合液的密度开始减小,当此时混合液的密度仍大于鸡蛋的密度,虽然鸡蛋开始缓慢下沉,不过鸡蛋仍处于漂浮状态,只是浸入液体中的体积在增大,而露出的体积在减小,所以此时鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当混合液的密度逐渐减小到等于鸡蛋的密度时,此时鸡蛋在液体中处于悬浮状态,鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当浓盐水中的水越来越多而引起混合液的密度比鸡蛋密度小的时候,此时鸡蛋受到的浮力就会小于重力,鸡蛋出现下沉直至沉到杯子的底部,由此可知,鸡蛋受到的浮力是先不变,然后减小。
故答案为:C。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积,液体密度越大,排开液体的体积越大,那么物体受到的浮力就越大。
10.【答案】B
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】由题意可知,塑料袋很薄,则忽略其自身的质量和体积,袋口扎紧后挂在弹簧秤下,读数是9N,那么这些水的重力是9N,这些水的质量是
这些水的体积是
这些水的体积是 ,若使塑料袋体积的三分之二浸在水中称,塑料袋排开水的体积,相当于塑料袋中这些水的三分之二体积,则
塑料袋排开水的体积是 ,根据阿基米德原理可知,浸在水中塑料袋,受到的浮力是
浸在水中塑料袋,受到的浮力是6N;对浸在水中塑料袋受力分析,它受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、向上的测力计的拉力,而处于平衡状态,可得到关系式
代入数据可得
解得 ,弹簧秤的读数接近于3N。
故答案为:B。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
11.【答案】B
【考点】液体压强的特点;阿基米德原理
【解析】【解答】A D.“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,根据 可知,密度不变,深度变深,故受到了压强变大,A不符合题意;D不符合题意;
B C.根据 可知,浸没后,物体的排开液体的体积不变,液体的密度不变,故浮力不变,B符合题意;C不符合题意。
故答案为:B。
【分析】液体内部存在压强,同时液体对容器的底部和侧面有压强;压强的大小与液体密度和深度有关系,深度越深,液体密度越大,压强越大;阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
12.【答案】C
【考点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力,A不符合题意;
B.潜水器上浮和下潜是靠改变自身的重力来实现的,B不符合题意;
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为F浮=G=mg=18×103kg×10N/kg=1.8×105N
C符合题意;
D.潜水器在海面下4500米处作业时,受到的海水压强为p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4500m=4.5×107Pa
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积,液体密度越大,排开液体的体积越大,那么物体受到的浮力就越大。
13.【答案】3×106;不变
【考点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】长征18号核潜艇在300米处受水的压强为
导弹发射后总体积不变,排开液体体积不变,根据可得水面下的核潜艇所受浮力不变。
【分析】根据液体密度和深度,可以计算液体压强大小;液体密度和排开液体的体积一定时,物体受到的浮力不变。
14.【答案】等于;等于;小于
【考点】液体压强的特点;浮力及其产生原因;浮力大小的计算
【解析】【解答】由图可知,两个物体都漂浮在水面上,浮力等于重力,所以F甲浮=F乙浮=G,根据阿基米德原理可得排开水的体积相等,所以木块浸在水中的体积Va等于Vb;
液体产生的压强与液体密度和物体所处深度有关,液体的密度相同,由于乙图中木块所处深度大,所受压强大,即:pa<pb.
【分析】物体漂浮时,受到的浮力等于物体的重力;浮力和液体密度相等时,排开液体的体积相等;液体压强和液体密度、深度有关。
15.【答案】5;19.7;竖直向上;不变
【考点】浮力及其产生原因;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据称重法可知,物体受到的浮力为F浮=F示减=5N
根据浮力产生的原因可知,下表面受到水的压力F下表面=F浮+F上表面=5N+14.7N=19.7N
浮力方向总是竖直向上的。
浮力的大小与液体的密度和体积有关,当它在水中所处的深度增加时,液体的密度和排开液体的体积不变,它受到的浮力将不变,即上下表面受到的水的压力差不变。
【分析】物体进入液体中时,测力计示数减小量,就是浮力大小;根据上下表面的压力计算浮力;物体受到的浮力方向竖直向上;浮力大小和液体密度和排开液体的体积有关, 和深度无关。
16.【答案】1960;9800
【考点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】当铁块浸没在水中时,排开水的体积就等于铁块的体积,即V排=V=0.2m3
铁块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m3=1960N
水池底受到的压强p=ρ水gh=1×103kg/m3×9.8N/kg×1m=9800Pa
【分析】根据液体密度和排开液体的体积,可以计算物体受到的浮力大小;根据液体密度和深度,可以计算液体压强的大小。
17.【答案】6;4;不变
【考点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】据题意,重为10N的物体A,用细线挂在弹簧测力计下浸没在水中时,由于物体A受浮力作用,测力计的示数将变化,即减小6N,故物体A受到的浮力为6N。
物体A受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的弹簧测力计的拉力三个力作用而平衡,因此弹簧测力计的拉力即为浮力与重力的合力,故合力为10N-6N=4N
即物体A所受浮力与重力的合力为4N。
增大物体浸没的深度,物体排开水的体积不变,水的密度不变,由公式F浮=ρ水gV排可知,它所受浮力的大小将不变。
【分析】利用称重法求出A受到的浮力,进一步求得物体A所受浮力与重力的合力。浮力的大小与液体的密度和体积有关,与排开液体的深度无关。
18.【答案】(1)液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,浮力越大
(2)(A)DE
(3)
(4)2.4
【考点】液体压强的计算;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)图A、B、C、D,圆柱体排开水的体积越大,弹簧测力计示数越小,圆柱体受到的浮力越大,说明在液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)图D、E,圆柱体分别浸没在水和煤油中,圆柱体排开液体的体积相等,液体的密度越大,弹簧测力计示数越小,说明圆柱体受到的浮力越大,说明在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
(3)圆柱体浸没前水的深度为
由A、D得,圆柱体浸没在水中受到的浮力为F浮=10N-7N=3N
圆柱体的体积
圆柱体浸没后水深增加量
此时水深
水对容器底的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa
(4)由A、E得,圆柱体在煤油中受到的浮力为F'浮=10N-7.6N=2.4N
因为物体受到浮力跟物体排开液体的体积和液体的密度有关,故圆柱体在E和F中受到的浮力相同,故圆柱体在F中受到的浮力也为2.4N。
【分析】(1)液体密度相同时,物体排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;
(2)探究浮力和液体密度的关系时,需要保持排开液体的体积相等;
(3)根据液体的体积和底面积计算深度,根据物体受到的浮力和液体密度计算排开液体的体积;结合底面积计算深度,利用液体密度和深度,可以计算液体压强;
(4)根据物体的重力和浸入液体中的拉力,计算浮力大小。
19.【答案】F1 - F2 =ρ水(V2-V1)g;小烧杯; F=m水g;小明:无需添加其他测量工具,可直接测得排开液体的体积进而计算得到排开液体的重力;小华:可以直接测得排开水的质量,计算简便
【考点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】① 在小明的实验示意图中,弹簧测力计的示数值分别为F1、F2和量筒中水面刻度值分别为V1、V2,若满足关系式F1 - F2 =ρ水(V2-V1)g时,则可以验证阿基米德原理.
② 在小华的实验示意图中,使用了溢水杯和小烧杯,如果小华接着使用电子天平成功完成实验,天平应测量“小烧杯”中水的质量m水,若此时图中两弹簧测力计的示数差值 F跟m水满足关系 F=m水g时,则可以验证阿基米德原理.
③小明:无需添加其他测量工具,可直接测得排开液体的体积进而计算得到排开液体的重力.
小华:可以直接测得排开水的质量,计算简便.
【分析】(1)根据物体进入液体前后,测力计示数差,可以计算物体受到的浮力大小,结合液体密度和排开液体的体积,可以计算浮力大小;
(2)探究阿基米德原理时,需要测量物体进入时,溢出液体的质量,计算溢出的重力;
(3)测量溢出的体积,可以结合密度计算质量和重力;根据测量的质量可以计算重力。
20.【答案】解:由题意可知,金属球排开水的体积为V=V排=5×10-4m3
故由阿基米德原理可知,金属球浸没在水中受到的浮力为
答:金属球所受到的浮力为4.9N。
【考点】浮力大小的计算
【解析】【分析】根据液体的密度和体积,可以计算物体受到浮力的大小。
21.【答案】(1)解:容器中水的深度
根据可得
答:物体A未浸入水中时,水对容器底部的压强为800Pa;
(2)解:物体A浸没后水的深度变化为
圆柱形容器底面积为
则物体的体积为
根据阿基米德原理可得
答:物体A浸没在水中时所受的浮力为8N;
(3)解:未放入时拉力
放入后拉力
已知F1与F2之比为3∶1,所以
解得
答:物体A的密度为。
【考点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体密度、深度可以计算液体压强的大小;
(2)根据底面积和深度可以计算体积;利用液体密度和体积,可以计算物体受到的浮力;
(3)根据物体受到的浮力和液体密度计算排开液体的体积,利用物体的重力计算质量,根据质量和体积的比值,计算密度。
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初中物理粤沪版八下第九章 第2节 阿基米德原理 同步练习
一、单选题
1.(2021·金州模拟)形状不同的铜块、铁块、铝块和铅块,浸没在水中的不同深处,如果受到的浮力相等,则可以判定( )
A.它们的质量相等 B.它们的体积相等
C.它们所受的重力相等 D.无法判断
【答案】B
【考点】浮力大小的计算
【解析】【解答】因为铜块、铁块、铝块和铅块浸在水中并且所受浮力相等,所以由F浮=ρ液gV排可知,它们排开水的体积相等,因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以四个物体的体积相等;因为铜、铁、铝和铅的密度不同且四个物块是否空心未知,所以由m=ρV和G=mg可知,无法得出它们的质量和重力关系,ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】当液体的密度一定时,受到的浮力和排开液体的体积有关。
2.(2021八下·宣化月考)如图所示,体积相等的三个小球静止在水中,关于它们受到的浮力大小正确是( )
A.FA>FB>FC B.FB<FA<FC C.FA>FB>FC D.FB<F A=FC
【答案】D
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】由图知,三个球排开水的体积因为,三个球受到的浮力
故答案为:D。
【分析】利用比较三个球受到的浮力大小关系。
3.(2021九上·虹口期中)重为10牛的物体放入盛满水的容器中,溢出水的重力为6牛,关于物体所受浮力,下列说法中正确的是( )
A.可能为5牛 B.一定为6牛 C.可能为8牛 D.一定为10牛
【答案】B
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】容器中盛满水,所以物体排开水的重力等于溢出水的重力,溢出水的重力为6N,则物体排开水的重力为6N,根据阿基米德原理可知,物体所受浮力
ACD不符合题意,B符合题意。
故答案为:B。
【分析】浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于该物体排开的液体受到的重力。
4.(2021九上·上海期中)把一实心金属块放入盛满酒精的杯中(ρ酒精=0.8×103千克/米3),从杯中溢出8克酒精,若将该金属块放入盛满水的杯中,则从杯中溢出水的质量( )
A.大于8克 B.等于8克 C.小于8克 D.大于10克
【答案】A
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】由于实心金属块在水和酒精中都会沉底,排开水和酒精的体积相同,而ρ水>ρ酒精,所以,由 可知,金属水中块在受到的浮力大于金属酒精中块在受到的浮力,所以,若将该金属块放入盛满水的杯中,则从杯中溢出水的质量大于8克。
故答案为:A
【分析】根据阿基米德原理可知,,排开的水的重力就等于金属块在水中受到的浮力,前后不变的是金属块的体积,根据阿基米德原理可判断从杯中溢出水的质量。
5.(2021九上·深圳开学考)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
【答案】D
【考点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】潜水员由水面下20m深处上浮至水面下10m处的过程中,他的深度不断减小,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,他受到的压强不断减小。他排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,他受到的浮力不变,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
【分析】根据液体压强公式p=ρ液gh分析压强的变化,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化。
6.(2021八下·宽城期末)两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体,把甲乙两球分别轻轻放入两杯液体,最后处于图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等,则( )
A.甲球密度更大
B.甲球所在液体密度更大
C.甲、乙球所受浮力一样大
D.不知道液体密度无法比较浮力大小
【答案】C
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】CD.甲、乙都沉底,根据阿基米德原理,浮力等于排开液体所受的重力,而甲、乙排开液体的重力相等,则甲、乙两球的浮力相同,C符合题意,D不符合题意;
B.甲、乙排开液体的重力相等,即甲、乙球排开液体的质量相同,根据图可知,甲球的体积大于乙球的体积,甲排开液体的体积大于乙排开液体的体积,甲所在液体的密度小于乙所在的液体的密度,B不符合题意;
A.甲球的密度大于甲所在液体的密度,乙球的密度大于乙球所在的液体的密度,还知道甲所在的液体的密度小于乙所在的液体的密度,但是仍然无法得出甲、乙两球的密度关系;两球的质量未知,也无法由密度公式来判断两球的密度大小,A不符合题意。
故答案为:C。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积,液体密度越大,排开液体的体积越大,那么物体受到的浮力就越大。
7.(2021八下·永吉期末)如图,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,球下沉,碗漂浮,它们受到的浮力分别为F甲、F乙,杯底受到水压强分别为p甲、p乙,则
A.F甲=F乙 p甲=p乙 B.F甲<F乙 p甲<p乙
C.F甲<F乙 p甲>p乙 D.F甲>F乙 p甲>p乙
【答案】B
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】甲中橡皮泥沉底,由浮沉条件可知浮力小于重力,乙中橡皮泥漂浮,由浮沉条件可知浮力等于重力,因为重力相同,所以F甲<F乙,由阿基米德原理 可知,液体密度相同,浮力越大,排开液体体积越大,液面上升越多,因此乙中液面高于甲,由液体压强公式 可知深度越深压强越大,因此p甲<p乙.
故答案为:B
【分析】当物体受到的浮力大于重力时,物体上浮直至漂浮;当物体受到的浮力小于重力时,物体会下沉直至沉底。
8.(2021八下·香坊期末)用弹簧测力计在空气中称一个金属球,重力为12N,当把球的一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N,把球直接投人水中自由静止时,球受到的浮力( )
A.12N B.7N C.5N D.14N
【答案】A
【考点】浮力大小的计算
【解析】【解答】当把球的一半体积浸入水中时,球受到的浮力为F浮=G-F=12N-5N=7N
根据阿基米德原理可知,当把球的全部体积浸入水中时,排开液体的体积变为原来的2倍,则球受到的浮力为原来的2倍,即14N。此时球受到的浮力大于重力,所以球将上浮,最终漂浮在水面上。漂浮时,球受到的浮力等于球的重力,为12N,所以,把球直接投人水中自由静止时,球受到的浮力为12N。
故答案为:A
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
9.(2021八下·铜官期末)将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图中的图像能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】当鸡蛋在浓盐水中漂浮时,此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋的重力;当给浓盐水中缓慢加入水时,混合液的密度开始减小,当此时混合液的密度仍大于鸡蛋的密度,虽然鸡蛋开始缓慢下沉,不过鸡蛋仍处于漂浮状态,只是浸入液体中的体积在增大,而露出的体积在减小,所以此时鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当混合液的密度逐渐减小到等于鸡蛋的密度时,此时鸡蛋在液体中处于悬浮状态,鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当浓盐水中的水越来越多而引起混合液的密度比鸡蛋密度小的时候,此时鸡蛋受到的浮力就会小于重力,鸡蛋出现下沉直至沉到杯子的底部,由此可知,鸡蛋受到的浮力是先不变,然后减小。
故答案为:C。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积,液体密度越大,排开液体的体积越大,那么物体受到的浮力就越大。
10.(2021八下·瑶海期末)一个很薄的塑料袋装满水,袋口扎紧后挂在弹簧秤下,读数是9N,若使塑料袋体积的三分之二浸在水中称,弹簧秤的读数接近于( )
A.0N B.3N C.6N D.9N
【答案】B
【考点】阿基米德原理
【解析】【解答】由题意可知,塑料袋很薄,则忽略其自身的质量和体积,袋口扎紧后挂在弹簧秤下,读数是9N,那么这些水的重力是9N,这些水的质量是
这些水的体积是
这些水的体积是 ,若使塑料袋体积的三分之二浸在水中称,塑料袋排开水的体积,相当于塑料袋中这些水的三分之二体积,则
塑料袋排开水的体积是 ,根据阿基米德原理可知,浸在水中塑料袋,受到的浮力是
浸在水中塑料袋,受到的浮力是6N;对浸在水中塑料袋受力分析,它受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、向上的测力计的拉力,而处于平衡状态,可得到关系式
代入数据可得
解得 ,弹簧秤的读数接近于3N。
故答案为:B。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
11.(2021·贵港)2020年11月28日上午8时30分许,随着一阵汽笛声响,在马里亚纳海沟结束科考任务的“探索一号”科考船,搭载成功实现10909米坐底纪录的“奋斗者”号胜利返航若海水密度为1.03×103kg/m3,“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号受到的海水的压强不变,受到的海水的浮力不变
B.“奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力不变
C.“奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力变大
D.“奋斗者”号受到的海水的压强变小,受到的海水的浮力变小
【答案】B
【考点】液体压强的特点;阿基米德原理
【解析】【解答】A D.“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,根据 可知,密度不变,深度变深,故受到了压强变大,A不符合题意;D不符合题意;
B C.根据 可知,浸没后,物体的排开液体的体积不变,液体的密度不变,故浮力不变,B符合题意;C不符合题意。
故答案为:B。
【分析】液体内部存在压强,同时液体对容器的底部和侧面有压强;压强的大小与液体密度和深度有关系,深度越深,液体密度越大,压强越大;阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积。
12.(2021·衡阳)如图所示是某载人潜水器,它可以在4500米的水下连续工作。若海水密度约为 ,潜水器悬浮在海水中时的总质量为 。下列说法正确的是( )
A.潜水器在海面上漂浮时浮力大于重力
B.潜水器上浮和下潜是靠改变浮力大小实现的
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为1.8×105N
D.潜水器在海面下4500米处作业时,受到的海水压强为
【答案】C
【考点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.潜水器在海面上漂浮时浮力等于重力,A不符合题意;
B.潜水器上浮和下潜是靠改变自身的重力来实现的,B不符合题意;
C.潜水器悬浮在海水中时,所受浮力为F浮=G=mg=18×103kg×10N/kg=1.8×105N
C符合题意;
D.潜水器在海面下4500米处作业时,受到的海水压强为p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4500m=4.5×107Pa
D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】阿基米德原理给出了一种求解物体浮力大小的方法,F浮=ρ液gV排,ρ液是液体的密度,V排使物体排开水的体积,液体密度越大,排开液体的体积越大,那么物体受到的浮力就越大。
二、填空题
13.(2021八下·和平期末)如图甲所示,长征18艇为094A型战略导弹核潜艇,艇长约135米,宽13米,水下最大排水量1.1万吨,水下潜航速度28-30节,最大潜深超过300米。长征18号核潜艇在300米处受水的压强是 Pa。如图乙所示是核潜艇在水下30米处发射导弹冲出水面时的情形,则在导弹发射后,水面下的核潜艇所受浮力大小 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】3×106;不变
【考点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】长征18号核潜艇在300米处受水的压强为
导弹发射后总体积不变,排开液体体积不变,根据可得水面下的核潜艇所受浮力不变。
【分析】根据液体密度和深度,可以计算液体压强大小;液体密度和排开液体的体积一定时,物体受到的浮力不变。
14.(2021九上·嘉定期中)如图(a)、(b)所示,同一木块分别以两种方式漂浮在水面上.两次木块受到的浮力F浮a F浮b,木块浸在水中的体积Va Vb,木块底部受到的压强pa pb(均选填“大于”、“等于”或“小于”).
【答案】等于;等于;小于
【考点】液体压强的特点;浮力及其产生原因;浮力大小的计算
【解析】【解答】由图可知,两个物体都漂浮在水面上,浮力等于重力,所以F甲浮=F乙浮=G,根据阿基米德原理可得排开水的体积相等,所以木块浸在水中的体积Va等于Vb;
液体产生的压强与液体密度和物体所处深度有关,液体的密度相同,由于乙图中木块所处深度大,所受压强大,即:pa<pb.
【分析】物体漂浮时,受到的浮力等于物体的重力;浮力和液体密度相等时,排开液体的体积相等;液体压强和液体密度、深度有关。
15.(2021九上·嘉定期中)如图所示,将重力为20牛的物体浸没在水中后,弹簧测力计的示数减小了5牛,则物体受到的浮力为 牛;若它在水中静止不动,上表面受到水的压力14.7牛,则下表面受到水的压力为 牛,方向为 ;当它在水中所处的深度增加时,它上下表面受到的水的压力差将 。(选填“变大”、“不变”或“变小”)
【答案】5;19.7;竖直向上;不变
【考点】浮力及其产生原因;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据称重法可知,物体受到的浮力为F浮=F示减=5N
根据浮力产生的原因可知,下表面受到水的压力F下表面=F浮+F上表面=5N+14.7N=19.7N
浮力方向总是竖直向上的。
浮力的大小与液体的密度和体积有关,当它在水中所处的深度增加时,液体的密度和排开液体的体积不变,它受到的浮力将不变,即上下表面受到的水的压力差不变。
【分析】物体进入液体中时,测力计示数减小量,就是浮力大小;根据上下表面的压力计算浮力;物体受到的浮力方向竖直向上;浮力大小和液体密度和排开液体的体积有关, 和深度无关。
16.(2021九上·绥棱期中)有一体积为0.2m3的铁块,将它完全浸没在水池中,此时水的深度为1m,则铁块受到的浮力是 N,水对池底的压强是 Pa。
【答案】1960;9800
【考点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】当铁块浸没在水中时,排开水的体积就等于铁块的体积,即V排=V=0.2m3
铁块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×9.8N/kg×0.2m3=1960N
水池底受到的压强p=ρ水gh=1×103kg/m3×9.8N/kg×1m=9800Pa
【分析】根据液体密度和排开液体的体积,可以计算物体受到的浮力大小;根据液体密度和深度,可以计算液体压强的大小。
17.(2021九上·上海期中)如图所示,将重为10牛的物体A从空气中放入水中浸没后保持静止,发现弹簧测力计的示数变化了6牛,则物体A受到的浮力为 牛,物体A所受浮力与重力的合力为 牛,随着浸入水中深度变大,它所受的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】6;4;不变
【考点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】据题意,重为10N的物体A,用细线挂在弹簧测力计下浸没在水中时,由于物体A受浮力作用,测力计的示数将变化,即减小6N,故物体A受到的浮力为6N。
物体A受竖直向下的重力、竖直向上的浮力和竖直向上的弹簧测力计的拉力三个力作用而平衡,因此弹簧测力计的拉力即为浮力与重力的合力,故合力为10N-6N=4N
即物体A所受浮力与重力的合力为4N。
增大物体浸没的深度,物体排开水的体积不变,水的密度不变,由公式F浮=ρ水gV排可知,它所受浮力的大小将不变。
【分析】利用称重法求出A受到的浮力,进一步求得物体A所受浮力与重力的合力。浮力的大小与液体的密度和体积有关,与排开液体的深度无关。
三、实验探究题
18.(2021·绿园模拟)实验室中小园用一个弹簧测力计、一个圆柱体,两个底面积为200完全相同的薄壁烧杯(分别装有500mL的水和煤油),对圆柱体所受的浮力进行了探究,如图表示探究过程及有关数据。()
(1)分析图A、B、C、D,结论是: 。
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体的密度有关。
(3)D图中水对烧杯底的压强是 Pa。
(4)F图中金属块受到的浮力是 N。
【答案】(1)液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,浮力越大
(2)(A)DE
(3)
(4)2.4
【考点】液体压强的计算;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)图A、B、C、D,圆柱体排开水的体积越大,弹簧测力计示数越小,圆柱体受到的浮力越大,说明在液体密度一定时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)图D、E,圆柱体分别浸没在水和煤油中,圆柱体排开液体的体积相等,液体的密度越大,弹簧测力计示数越小,说明圆柱体受到的浮力越大,说明在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
(3)圆柱体浸没前水的深度为
由A、D得,圆柱体浸没在水中受到的浮力为F浮=10N-7N=3N
圆柱体的体积
圆柱体浸没后水深增加量
此时水深
水对容器底的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa
(4)由A、E得,圆柱体在煤油中受到的浮力为F'浮=10N-7.6N=2.4N
因为物体受到浮力跟物体排开液体的体积和液体的密度有关,故圆柱体在E和F中受到的浮力相同,故圆柱体在F中受到的浮力也为2.4N。
【分析】(1)液体密度相同时,物体排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;
(2)探究浮力和液体密度的关系时,需要保持排开液体的体积相等;
(3)根据液体的体积和底面积计算深度,根据物体受到的浮力和液体密度计算排开液体的体积;结合底面积计算深度,利用液体密度和深度,可以计算液体压强;
(4)根据物体的重力和浸入液体中的拉力,计算浮力大小。
19.(2021九上·嘉定期中)小明和小华各自做“验证阿基米德原理”实验,如图(a)所示为小明实验的示意图,图(b)所示为小华实验的部分示意图.
①在小明的实验示意图中,弹簧测力计的示数值分别为F1、F2和量筒中水面刻度值分别为V1、V2,若满足关系式 时,则可以验证阿基米德原理.
②在小华的实验示意图中,使用了溢水杯和小烧杯,如果小华接着使用电子天平成功完成实验,天平应测量 中水的质量m水(选填“溢水杯”或“小烧杯”),若此时图中两弹簧测力计的示数差值△F跟m水满足关系 时,则可以验证阿基米德原理.
③实验中,为了得到“排开液体的重力”,小明使用了量筒、小华使用了溢水杯、小烧杯和电子天平.两者相比,请你说说他们各自的优点: .
【答案】F1 - F2 =ρ水(V2-V1)g;小烧杯; F=m水g;小明:无需添加其他测量工具,可直接测得排开液体的体积进而计算得到排开液体的重力;小华:可以直接测得排开水的质量,计算简便
【考点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】① 在小明的实验示意图中,弹簧测力计的示数值分别为F1、F2和量筒中水面刻度值分别为V1、V2,若满足关系式F1 - F2 =ρ水(V2-V1)g时,则可以验证阿基米德原理.
② 在小华的实验示意图中,使用了溢水杯和小烧杯,如果小华接着使用电子天平成功完成实验,天平应测量“小烧杯”中水的质量m水,若此时图中两弹簧测力计的示数差值 F跟m水满足关系 F=m水g时,则可以验证阿基米德原理.
③小明:无需添加其他测量工具,可直接测得排开液体的体积进而计算得到排开液体的重力.
小华:可以直接测得排开水的质量,计算简便.
【分析】(1)根据物体进入液体前后,测力计示数差,可以计算物体受到的浮力大小,结合液体密度和排开液体的体积,可以计算浮力大小;
(2)探究阿基米德原理时,需要测量物体进入时,溢出液体的质量,计算溢出的重力;
(3)测量溢出的体积,可以结合密度计算质量和重力;根据测量的质量可以计算重力。
四、计算题
20.(2021九上·嘉定期中)体积为5×10-4m3的金属球浸没在水中,求金属球受到的浮力F浮。
【答案】解:由题意可知,金属球排开水的体积为V=V排=5×10-4m3
故由阿基米德原理可知,金属球浸没在水中受到的浮力为
答:金属球所受到的浮力为4.9N。
【考点】浮力大小的计算
【解析】【分析】根据液体的密度和体积,可以计算物体受到浮力的大小。
21.(2021八上·通州期末)如图甲所示,底面积为80cm2的圆柱形容器内装有8cm深的水,放在水平桌面上;圆柱形物体A底面积为60cm2,将它悬挂在细绳的下端静止时,细绳对物体A的拉力为F1;将物体A浸没在圆筒形容器内的水中静止,且不与容器底部接触,如图乙所示,此时水的深度为18cm,细绳对物体A的拉力为F2。已知F1与F2之比为3∶1,不计绳重,g取10N/kg。求:
(1)物体A未浸入水中时,水对容器底部的压强;
(2)物体A浸没在水中时所受的浮力;
(3)物体A的密度。
【答案】(1)解:容器中水的深度
根据可得
答:物体A未浸入水中时,水对容器底部的压强为800Pa;
(2)解:物体A浸没后水的深度变化为
圆柱形容器底面积为
则物体的体积为
根据阿基米德原理可得
答:物体A浸没在水中时所受的浮力为8N;
(3)解:未放入时拉力
放入后拉力
已知F1与F2之比为3∶1,所以
解得
答:物体A的密度为。
【考点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体密度、深度可以计算液体压强的大小;
(2)根据底面积和深度可以计算体积;利用液体密度和体积,可以计算物体受到的浮力;
(3)根据物体受到的浮力和液体密度计算排开液体的体积,利用物体的重力计算质量,根据质量和体积的比值,计算密度。
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