人教版八年级下 10.3 物体的浮沉条件及应用 同步练习
一、单选题
1.水平桌面上两个容器中分别盛有甲、乙两种液体。将小球A先后放入两个容器中,静止时小球状态如图所示(两个容器液面相平)。下列说法正确的是( )
A.两种液体的密度ρ甲>ρ乙 B.小球所受浮力F甲<F乙
C.小球所受浮力F甲>F乙 D.两容器底受到液体压强p甲=p乙
2.小王同学做了下面几个家庭实验,以下说法正确的是( )
A.图甲,缓慢拉动纸片,鸡蛋未落入杯中,说明鸡蛋不受重力
B.图甲,快速抽出纸片,鸡蛋落入杯中,说明鸡蛋具有惯性
C.图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,说明鸡蛋密度大于盐水密度
D.图乙,鸡蛋悬浮在盐水中,增加盐水浓度鸡蛋将下沉
3.如图所示,水面下同一地方同一深度有两艘完全相同的潜艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的是( )
A.正在下潜的是甲艇 B.没露出水面前,两艘潜艇所受的浮力相同
C.没露出水面前,上浮潜艇所受的浮力不断增大 D.正在下潜的潜艇所受的水的压强不变
4.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。图中三个烧杯均放在水平桌面上,物体A均处于静止状态。如图甲、丙和丁所示中,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3.2×103kg/m3
B.图乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.图丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.图丁中,物体A对容器底部的压力为0.3N
5.如图甲所示,木块A的重力为12N,将合金块B放在木块A上方,木块A恰好有三分之二的体积浸入水中(不考虑木块A吸水);若将合金块B取下放入水中,如图乙所示,B沉底,木块A露出水面的体积为自身体积的二分之一,此时B受到容器底部的支持力为3N。下列说法正确的是( )
A.图甲中A受到的浮力为12N
B.木块A的密度为0.67×103kg/m3
C.从图甲到图乙,水对A底部的压力变化了3N
D.合金块B的密度为4×103kg/m3
6.甲、乙两只完全相同的杯子里盛有水和盐水。将一只鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,两杯中液面相平,鸡蛋所处的位置如图所示。甲、乙两杯底部所受液体的压强分别为、,鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力分别为、,则( )
A.>, = B.<, =
C.>, > D.<,<
7.如图所示是甲、乙两种物质的m﹣V图象,用这两种物质按一定比例混合制成实心小球,并将其放入水中。下列分析正确的是( )
A.若甲、乙物质质量相等,则实心小球将沉入水底
B.若甲、乙物质体积相等,则实心小球静止时漂浮于水面
C.若实心小球悬浮在水中,则甲、乙物质体积比为5∶3
D.若实心小球悬浮在水中,则甲、乙物质质量比为3∶2
8.放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示,则( )
A.物体a的密度大
B.物体b受到的浮力小
C.甲容器底部受到的压力小
D.两容器对桌面的压强一样大
9.三个完全相同的烧杯,分别装有相同体积的甲、乙、丙三种不同液体,将烧杯放在同一个水槽中,静止时如图所示。则下列说法正确的是( )
A.三个烧杯所受浮力相等
B.乙液体的密度最大
C.丙液体的密度比水大
D.三种液体的密度相等
10.将两个相同的容器置于水平地面上,分别装满甲、乙两种液体将同一个鸡蛋先后放入两容器后,静止时如图所示。鸡蛋受到的浮力分别为F甲和F乙,液体对容器底的压强分别为p甲和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
二、填空题
11.将一块橡皮泥先后捏成实心球和碗,分别放入完全相同的甲、乙两杯液体中,静止时如图所示,甲杯中橡皮泥所受的浮力___________乙杯中橡皮泥所受的浮力,甲杯中液面高度___________乙杯中液面高度(均选填“高于”“低于”或“等于”)。
12.一艘轮船的排水量是100t,该船满载货物时受到水的浮力是 ___________N;若该轮船从大海驶入内河,船受到的浮力大小 ___________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。( g取10N/kg )
13.在相同的平底试管内,装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙不同液体的相同烧杯里,其静止状态如图,则液体对试管的浮力大小关系是______;液体对烧杯底部的压强大小关系是______;液体的重力大小关系是______。
14.如图,小明自制了一个潜艇模型,为了让悬浮在水中的潜艇上浮,小明应该______(选填“向右拉”、“向左推”)注射器。在潜艇露出水面前,潜艇所受浮力______,潜艇上表面所受液体压强______(以上两空均选填“变大”、“变小”、“不变”)。
15.物质物理属性有:密度、磁性、弹性、导电性、导热性、硬度、透明度等,下面的现象主要运用了哪一性质。室内装修时热水管通常要用泡沫材料包裹,这是涉及到泡沫材料的______;俗话说“没有金钢钻,莫揽瓷器活”,金刚钻的______比瓷器强;在死海中,不会游泳的人也可浮在水面上,这涉及到水的_________有关。
三、综合题
16.小致同学利用量筒和适量的水,测量不吸水的小木块密度。
(1)在量筒内倒入50cm3的水(如图甲),让小木块漂浮在量筒内的水面上(如图乙),此时水面与V2=80cm3刻度线相平,则小木块的质量是_________g;
(2)用细金属丝将小木块扎入水中(如图丙),这时水面与V3=100cm3刻度线相平。根据以上测出的数据可知:小木块的密度ρ=_________kg/m3;
(3)小致发现实验过程中量筒对桌面的压力发生了变化,请计算乙实验中量筒对水平桌面的压力比甲实验量筒对桌面的压力增大了_________N;
(4)如果小致按照甲丙乙顺序完成实验,不计量筒内壁残留的水,他测得密度将_________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
17.边长为20cm的薄壁正方形容器(质量不计)放在水平桌面上,将质地均匀的实心圆柱体竖直放在容器底部,其横截面积为200cm2,高度为10cm。如图1所示。然后向容器内缓慢注入某种液体,圆柱体始终直立,圆柱体对容器底部的压力与注入液体质量的关系如图2所示。(g取10Nkg)
(1)判断圆柱体的密度与液体密度的大小关系,并写出判断依据;
(2)当圆柱体刚被浸没时,求它受到的浮力;
(3)当液体对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,求容器内液体的质量。
18.“海翼”是由中国科学院沈阳自动化研究所完全自主研发、拥有自主知识产权的水下滑翔机。
水下滑翔机是一种新型的水下机器人。“海翼”的外形设计成流线型,使用碳纤维材料做成。由于配备有油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来,其利用净浮力和姿态角调整获得推进力,能源消耗极小,只在调整净浮力和姿态角时消耗少量能源,并且具有效率高、续航力大(可达上千公里)的特点。虽然水下滑翔机的航行速度较慢,但其制造成本和维护费用低、可重复使用、并可大量投放等特点,满足了长时间、大范围海洋探索的需要。水下滑翔机可以搭载各种传感器,可以大范围地观测和获取海水的温度、盐度、浊度、叶绿素、含氧量及洋流变化等信息,对开发海洋资源、预防灾害等都有重要作用。
2017年12月31日,由中国科学院院士和中国工程院院士投票评选的2017年中国十大科技进展新闻在京揭晓,“国产水下滑翔机下潜6329米刷新世界纪录”成功入选。2018年7月28日,“海翼”号水下滑翔机首次应用于中国北极科考。2019年5月16日,在第三届世界智能大会展示“海翼”号水下滑翔机。
(1)如图“海翼”的外形设计成流线型,是为了______(选填“增大”或“减小”)阻力;
(2)在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”可以减小重力,这是因为碳纤维材料密度比较______(选填“大”或“小”);
(3) “海翼”配备油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来,从而使得排开水的体积______(选填“增大”“减小”或“不变”),受到的浮力______(选填“大于”“小于”或“等于”)重力;
(4) “海翼”号实现浮沉的原理与传统潜水艇浮沉的原理______。(选填“相同”或“不同”)
19.如图所示,为我国生产的履带式水陆两栖突击车,是当今世界上水上速度最快、战斗力最强的两栖突击车。该车满载时总质量为30t,请回答以下问题:
(1)满载的突击车漂浮水面上时,受到的浮力是多大_______?(取)
(2)此时突击车浸入水中的体积为多少_______?(水密度为)
(3)突击车在海面训练过程中,发射多枚炮弹后,车体向上浮起了一些,车体底部受到水的压强将______(选填“增大”、“减小”或“不变”),若车体位于水面下20cm,则车体底部受到水的压强为多大_______?
试卷第1页,共3页
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参考答案:
1.A
【详解】
A.小球A在甲液体中漂浮,则密度ρA<ρ甲,小球A在乙液体中悬浮,则密度ρA=ρ乙,则有ρ甲>ρ乙,故A正确;
BC.A球在甲液体中漂浮,在乙液体中悬浮,A球受到的浮力均等于A球的重力,A球重力不变,所以A球在甲乙两种液体中受到的浮力相等,故BC错误;
D.因为ρ甲>ρ乙,两容器液面相平即容器底部深度h相同,根据液体压强计算公式p=ρgh可知,p甲>p乙,故D错误。
故选A。
2.B
【详解】
A.图甲中,缓慢拉动纸片,鸡蛋未落入杯中,是因为鸡蛋受到摩擦力的作用,随纸片一起运动,而在地球表面的物体都受到重力的作用,故A错误;
B.快速抽出纸片,鸡蛋由于惯性会保持原来的运动状态:即静止状态,不随纸片运动,所以会掉入杯中,故B正确;
C.图乙中,鸡蛋悬浮在盐水中,是因为鸡蛋与盐水的密度相同,故C错误;
D.增加鸡蛋悬浮着的盐水浓度,那么盐水的密度越大,而鸡蛋的体积不变,则排开盐水的体积不变,据阿基米德原理知,鸡蛋所受的浮力变大,则鸡蛋会上浮,故D错误。
故选B。
3.B
【详解】
A.潜水艇是通过改变水舱中水的重力来改变自身重力的,要使潜水艇上浮,应使潜水艇所受的浮力大于重力,所以水舱中水少时潜水艇上浮,所以图甲是上浮时的情景,图乙是下潜时的情景,故A错误;
B.浸没在水中的潜艇,排开水的体积就是潜艇本身的体积,在没露出水面前,两艘完全相同的潜艇排开水的体积相同,根据可知,两艘潜艇所受的浮力相同,故B正确;
C.根据可知,没露出水面前,排开液体的体积不变,则浮力不变,故C错误;
D.根据可知,正在下潜的潜艇深度不断增大,则受到水的压强也不断增大,故D错误。
故选B。
4.D
【详解】
A.实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,物体A受到的浮力为
F浮=G-F拉=4.0N-2.8N=1.2N
物体A全部浸没,所以V排等于VA,则
VA= V排==1×10-4m3
物体A的密度为
故A错误;
B.物体A在水中受到的浮力为
F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1N
在乙中物体A受到的拉力为
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.由图甲、丙可知,物体A在盐水中的浮力为
F浮盐水=G-F丙拉=4N-2.8N=1.2N
实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力为
F支=G-F浮-F丁拉=4N-1.2N-2.5N=0.3N
容器底部也受到盐水对它的压力,故压力大于0.3N,故D正确。
故选D。
5.D
【详解】
A.甲图中A、B一起漂浮,则A受到的浮力为A、B的总重力,大于A的重力12N,故A错误;
B.若将合金块B取下放入水中,如图乙所示,B沉底,木块A露出水面的体积为自身体积的二分之一,则根据漂浮浮力等于重力可得
可得
故B错误;
CD.图乙A漂浮,则浮力等于A重力,且等于水对A底部的压力,即
可得
图甲A、B漂浮,则浮力等于A、B总重力,且等于水对A底部的压力,即
则从图甲到图乙,水对A底部的压力变化为
此时B受到容器底部的支持力为3N,则B受到浮力为
F浮B=4N-3N=1N
B的体积为
则B的密度为
故C错误,D正确。
故选D。
6.B
【详解】
根据浮沉条件可知,鸡蛋在甲杯中悬浮,浮力等于重力,鸡蛋密度与甲杯液体密度相同,鸡蛋在乙杯中漂浮,浮力等于重力,鸡蛋密度小于乙杯液体密度,则综合可知鸡蛋在两杯中所受浮力相等,甲杯液体密度小于乙杯,由p=ρgh可知,乙杯底部受到液体压强更大,可得
p甲<p乙,F甲=F乙
故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
7.D
【详解】
A.由图象可知,当m甲=300g,V甲=200cm3,当m乙=200g时,V乙=300cm3,
则甲、乙两种物质的密度分别为
ρ甲===1.5g/cm3
同理
ρ乙=g/cm3
若甲、乙物质质量相等(为m),甲的体积为
V1=
乙的体积为
V2=
混合制成实心小球的平均密度
ρ==== =≈0.92g/cm3
因为
0.92g/cm3<1.0g/cm3
由物体的浮沉条件,若甲、乙物质质量相等,则实心小球将上浮,最后漂浮在水面上,故A错误;
B.若甲、乙物质体积相等(为V),甲的质量
m1=ρ甲V
乙的质量
m2=ρ乙V
实心的平均密度
ρ′===≈1.08g/cm3>1.0g/cm3
由物体的浮沉条件,若甲、乙物质体积相等,则实心小球将下沉,最后沉在水底,故B错误;
C.设甲的体积与总体积之比为x、乙物质与总体积之比为1﹣x,
小球的平均密度
ρ0===ρ甲x+ρ乙(1﹣x)
实心小球悬浮在水中,根据浮沉条件小球的平均密度等于水的密度,即
ρ甲x+ρ乙(1﹣x)=1.5g/cm3×x+g/cm3×(1﹣x)=1.0g/cm3
解得
x=40%
即甲的体积与总体积之比为40%,乙物质与总体积之比为
1﹣40%=60%
若实心小球悬浮在水中,则甲、乙物质体积比为
40%∶60%=2∶3
故C错误;
D.设甲物质质量占总质量的比为n,则乙占总质量之比(1﹣n),根据密度公式,小球的平均密度
ρ″===
根据悬浮的条件
=1.0g/cm3
将ρ甲=1.5g/cm3和ρ乙=g/cm3代入上式得
甲物质质量占总质量的比
n=60%
乙物质质量占总质量的比
1﹣n=1﹣60%=40%
则甲、乙物质质量比为
60%∶40%=3∶2
故D正确。
故选D。
8.D
【详解】
A.a物体处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,即
则
物体a漂浮,,故;
b物体处于悬浮状态,受到的浮力等于自身重力,即
则
物体b漂浮,,故,所以,故A错误;
B.两物体所受浮力,两容器中液体密度相同,a排开的液体体积较小,故a受到的浮力较小,故B错误;
C.容器的受到的压强,两容器中盛同种液体,液体密度相同,两容器底所处深度也相同,故两容器底所受压强相同。容器底所受压力,两容器底面积相同,容器底所受压强相同,故两容器底所受压力相同,故C错误;
D.两容器规则,,容器底所受压力相同,故容器中液体和物体的重力相同。容器对水平桌面的压力等于容器、物体和液体的总重力,故两容器对水平桌面的压力相等,受力面积相同,故两容器对桌面的压强一样大,故D正确。
故选D。
9.B
【详解】
三杯中,乙杯V排最大,故乙杯所受浮力最大,甲杯V排最小,故甲杯所受浮力最小,三杯都处于漂浮状态,所受浮力等于各自重力,故乙杯液体质量最大,液体体积都相同,乙杯液体密度最大,丙杯内外液面高度相等,考虑到烧杯自重,丙杯液体密度小于水的密度。
故选B。
10.C
【详解】
由图可知,鸡蛋在甲液体中漂浮,浮力等于重力,鸡蛋的密度小于液体的密度,即
F甲=G
ρ甲>ρ蛋
鸡蛋在乙液体中沉底,浮力小于重力,鸡蛋的密度大于液体的密度,即
F乙<G
ρ乙<ρ蛋
所以
F甲>F乙
ρ甲>ρ乙
原来容器中液体是满的,当放入鸡蛋后容器中液体仍然是满的,两个容器中液面深度相同,根据容器底部所受压强p=ρ液gh可知,甲容器底部所受压强大于乙容器底部所受压强,即
p甲>p乙
故选C。
11. 等于 等于
【详解】
[1][2]橡皮泥在甲、乙两杯液体中,分别悬浮、漂浮,两种状态下橡皮泥所受的浮力都等于重力,所以甲杯中橡皮泥所受的浮力与乙杯中橡皮泥所受的浮力相等。由阿基米德原理知,当浮力相同,液体密度相同时,物体排开液体的体积相同,那么甲、乙两杯中液面高度相同。
12. 106 不变
【详解】
[1]排水量是指轮船满载时排开水的质量,则满载时轮船受到的浮力
F浮=G排=m排g=100×103kg×10N/kg=106N
[2]轮船从大海驶入内河的过程,一直处于漂浮状态,所以受到的浮力等于船的重力,而船的重力不变,则浮力的大小不变。
13. = < <
【详解】
[1]在相同的平底试管内,装入等量铁砂,说明平底试管的质量相同,由于漂浮,各自所受的重力等于等于各自所受的浮力,而重力相同,故浮力相同。
[2]根据可知,,则,又由于深度相同,故根据可知,甲的压强小于乙的压强。
[3]由于烧杯的底面积相同,故可知,甲液体对容器底的压力小于乙液体对容器底的压力,由于是柱状体,那么甲烧杯内总重力小于乙烧杯内的总重力,又由于平底试管的重力相同,故甲液体重力小于乙液体的重力。
14. 向左推 不变 变小
【详解】
[1]潜艇是根据改变自身的重力实现上浮和下沉的。为了让悬浮在水中的潜艇上浮,需减小潜艇自身的重力,即要排出模型中的水,所以向左推注射器,把模型中的水排出。
[2]在潜艇露出水面前,潜艇排开水的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,潜艇所受浮力不变。
[3]潜艇在上浮过程中(未露出水面前),潜艇上表面在水中所处的深度变小,根据p=ρ水gh可知,潜艇上表面受到液体的压强变小。
15. 导热性 硬度 密度
【详解】
[1]由于泡沫材料有导热性差,保温性好的特点,所以室内装修时热水管通常要用泡沫材料包裹。
[2]金刚钻在工作时,需要较高的硬度,之所以采用“金刚钻”,是因为钻石的硬度很大。
[3]人体密度与水的密度差不多,死海海水由于含盐量太高,密度大于河水,所以不会游泳的人在河水中可能下沉,在死海中漂浮。
16. 30 0.3 不变
【详解】
(1)[1]根据题意可知小木块漂浮,则排开水的体积
漂浮时,浮力等于自身重力,则有
代入数据可得木块的质量为
(2)[2]小木块的体积
则小木块的密度
(3)[3]对量筒和木块整体受力分析可知,甲乙两次量筒对桌面压力的该变量为小木块的重力,由物体所受的浮力等于重力可知,甲乙两次实验对桌面的压力为
(4)[4]不计量筒内壁残留的水,只考虑物体上浮后物体侧壁挂的水,两次液面的高度不变,因为在物体侧壁上的水并不会引起量筒中液面的变化,故填不变。
17.(1)见解析;(2) 20N;(3) 4kg
【详解】
(1)圆柱体的密度大于液体密度;依据:由图2可知,当注入液体质量大于2kg时,圆柱体对容器底部的压力不变,说明此时圆柱体浸没在液体中,即圆柱体沉底了,由浮沉条件可知,圆柱体的密度大于液体密度。
(2)由题意知,圆柱体的底面积为
其高为
h=10cm=0.1m
则圆柱体的体积为
正方体容器的底面积
圆柱体刚好浸没时,液体的体积为
由图2可知,圆柱体刚好浸没时,注入液体的质量为2kg,则液体的密为
根据阿基米德原理可得,当圆柱体刚被浸没时,它受到的浮力为
(3)由(2)知,圆柱体刚好浸没时注入液体的质量为2kg;当注入液体质量m1小于或等于2kg时,液体的底面积为
由可得,容器内液体的深度为
液体对容器底部的压强为
由图2可知,当没有注入液体时圆柱体对容器底的压力为140N,即圆柱体的重力为140N,则注入液体后,容器对桌面的压力为
容器对桌面的压强
已知
将①②代入③解得得:
解得
m1=2.8kg
因为
m1=2.8kg>2kg
故应舍去。
当注入液体的质量大于2kg时,即注入液体的深度大于10cm,因液体体积与圆柱体体积之和等于容器底面积乘以液体的深度,即
且根据可得液体的体积为
所以有
则此时液体的深度
此时液体对容器底部的压强为
容器对桌面的压强为
因为
p液:p容=1:3
所以
代入数据可得m=4kg。
答:(1)圆柱体的密度大于液体密度;依据:由图2可知,当注入液体质量大于2kg时,圆柱体对容器底部的压力不变,说明此时圆柱体浸没在液体中,即圆柱体沉底了,由浮沉条件可知,圆柱体的密度大于液体密度;
(2)当圆柱体刚被浸没时它受到的浮力为20N;
(3)当液体对容器底部的压强与容器对桌面的压强之比为1:3时,容器内液体的质量为4kg。
18. 减小 小 增大 大于 不同
(1)流线型是前圆后尖,表面光滑,略象水滴的形状。具有这种形状的物体在流体中运动时所受到的阻力最小,所以汽车、火车、飞机机身、潜水艇等外形常做成流线型。
(2)在体积相同时,密度越小的材料,其质量越小;
(3)物体的浮沉条件,浮力大于重力,物体上浮;
(4)潜水艇的原理是靠改变自身的重力来实现浮沉。
【详解】
(1)[1]水下滑翔机“海翼”的外形是仿照鸟类的体型设计建造的,一般设计成流线型,这属于仿生技术,流线型能减小运动时的阻力。
(2)[2]用碳纤维材料制成的“衣服”以减小重力,这是利用了碳纤维材料密度小的特点,在体积相同时,密度越小,其质量越轻,则其重力越小。
(3)[3][4]“海翼”配备油囊装置,需要上浮时,油囊会鼓起来,由F浮=ρgV排可知,浮力增大,使浮力大于重力,物体上浮。
(4)[5]潜水艇靠改变自身的重力来实现浮沉的,故“海翼”号实现浮沉的原理与传统潜水艇浮沉的原理不同。
19. 3×105 30m3 减小 2000
【详解】
(1)[1]突击车满载时的重力
G=mg=30×103kg×10N/kg=3×105N
漂浮状态,根据漂浮条件可知,所受浮力等于其重力,即F浮=3×105N。
(2)[2]此时突击车浸入水中的体积为
(3)[3]车体向上浮起了一些,深度变小,根据p=ρgh可知,车体底部受到水的压强将减小。
[4]车体底部受到水的压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
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