沪科版八年级物理第九章 浮力综合测试
考试时间:90分钟;命题人:物理教研组
考生注意:
1、本卷分第I卷(选择题)和第Ⅱ卷(非选择题)两部分,满分100分,考试时间90分钟
2、答卷前,考生务必用0.5毫米黑色签字笔将自己的姓名、班级填写在试卷规定位置上
3、答案必须写在试卷各个题目指定区域内相应的位置,如需改动,先划掉原来的答案,然后再写上新的答案;不准使用涂改液、胶带纸、修正带,不按以上要求作答的答案无效。
第I卷(选择题 30分)
一、单选题(10小题,每小题3分,共计30分)
1、将铁块B压在木块A上,A有部分露出水面(如图甲),将B取出吊在A下(不计细线的质量和体积),A仍有部分露出水面(如图乙)。则两种情况下,容器内水面高度( )
A.甲图中水面高 B.乙图中水面高
C.两图中水面一样高 D.无法确定
2、测量某种液体密度的实验步骤如图甲、乙、丙所示。三次测量弹簧测力计的示数分别为、、,水的密度用表示,待测液体的密度用表示。则下列关于的表达式中正确的是( )
A. B.
C. D.
3、相同柱形容器甲、乙置于水平地面上,容器内装有完全相同物块A、B,物块A与容器甲底部用一根细绳相连。同时往两容器内注水,直至水面相平,如图所示。下列判断正确的是( )
A.此时物块受到的浮力F浮A=F浮B
B.此时容器对地面的压力F甲=F乙
C.此时容器对地面的压强p甲>p乙
D.此时水对容器底部的压力F水甲=F水乙
4、如图,碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,下列说法正确的是( )
A.碗沉入水底时比漂浮在水面上时的浮力小
B.碗沉入水底时受到的浮力等于它的重力
C.碗沉入水底时比漂浮时所受的浮力变大了
D.碗沉入水底时容器底部受到水的压强变大了
5、以下实验中,在进行多次实验时,无需用到不同液体的是( )
A.验证阿基米德原理
B.探究液体内部压强的影响因素
C.测定液体的密度
D.研究液体质量与体积的关系
6、为了测量硬塑料制成的锅形物体的质量和体积,先用一圆柱形容器盛满水,该容器底面积为100cm2(壁厚度不计)。将锅形物体开口向上放入容器中,物体漂浮(如图所示),溢出了300cm3的水。然后慢慢翻转使物体浸没沉底,液面下降了1cm,关于该物体,下列说法正确的是( )
A.m=0.2kg ρ=1.6g/cm3
B.m=0.3kg ρ=1.5g/cm3
C.m=0.3kg ρ=2.0g/cm3
D.m=0.2kg ρ=1.8g/cm3
7、如图甲所示,将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块A,合金块A浸没在装有水深为10cm、底面积为100cm2的圆柱形容器中,容器的质量为200g(容器的厚度忽略不计)。容器底部有个由阀门B控制的出水口。打开阀门B缓慢放水过程中,弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示,整个过程中金属块始终不与容器底部接触。下列说法正确的是(g取10N/kg)( )
A.随着放水时间的增加,合金块A受到的浮力一直减小
B.合金块A受到的最大浮力为22N
C.合金块A的密度为3.2×103kg/m3
D.阀门B未打开时容器对水平面的压强为4.4×103Pa
8、小陈泡脚时,双脚感受到水的浮力。不禁好奇,盆内起按摩作用的凸起物A、B(如图所示)是否也受浮力作用。则下列判断中正确的是( )
A.A、B受到浮力作用
B.A、B不受浮力作用
C.A受浮力作用,B不受浮力作用
D.A不受浮力作用,B受浮力作用
9、轮船的铁锚从水下深处向上提起,直至完全提出水面,该过程中,铁锚受到的浮力( )
A.逐渐变小
B.保持不变
C.先保持不变,后逐渐变小
D.先逐渐变小,后保持不变
10、在温度60℃时,一只盛有不饱和蔗糖水的水槽中放着一只乒乓球,乒乓球处于漂浮状态。而后,温度降低到20℃,乒乓球仍处于漂浮状态。其中一定没有发生变化的是( )
A.乒乓所受到的浮力 B.乒乓露出液面的体积
C.蔗糖的溶解度 D.溶液质量分数
第Ⅱ卷(非选择题 70分)
二、填空题(5小题,每小题2分,共计10分)
1、如图所示,一合金块所受重力为26.5牛,用测力计挂着金属块一半浸入水中,这时测力计的示数为21.6牛,此时金属块受到的浮力为______牛,如果将金属块全部浸没到水中,测力计的示数将变为______牛。若此时,金属块受到水对它向下的压力为20牛,那么此时水对金属块向上的压力为______牛。
2、在“测定铝块的密度”实验中,用_______测量铝块的质量。测量铝块的体积时,先在量筒中倒入50毫升水,再将系有细线的铝块浸没在水中,如图所示,铝块的体积为_______厘米3。在“验证阿基米德原理”实验的过程中,实验目的是为了验证浸在液体中物体受到的_______与_______的大小关系。
3、如图所示,一艘远洋轮船上有几条“吃水线”。FW——在淡水航行时的吃水线;S——夏季在海水中航行的吃水线;W——冬季在海水中航行时的吃水线。一般冬季海水密度最大,在图上标出对应的吃水线。
4、一个重的木块漂浮在水面上,它受到的浮力为__________,它排开水的体积为___________。
5、潜水艇是通过改变______来实现上浮、下沉的。有一潜水艇悬浮在水中,当用压缩空气把水舱中的水排出一部分时,潜水艇将______(选填“上浮”或“下沉”);在未露出水面之前,潜水艇所受的浮力将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
三、计算题(5小题,每小题8分,共计40分)
1、如图所示是一种木制的“菱桶”(可看成是圆柱体),是江南地区常见的采菱时的载人工具。已知菱桶的底面积为2m2,高约25厘米,质量为20千克。请通过计算回答问题:
(1)一只空“菱桶”放入水中静止时受到的浮力是多少?
(2)静止时,空“菱桶”露出水面的高度是多少?
(3)若图中采菱人的质量为60千克,“菱桶”此时露出水面高度为20厘米,则“菱桶”内放了多少千克的菱角?
2、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0.1m的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块有的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)水对容器底产生的压强;
(2)物块A受到的浮力;
(3)往容器缓慢加水,至物块A刚好浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,此时弹簧对木块A的作用力拉力F。
3、水平桌面上放有一底部有水阀的圆柱形容器,容器重3N,底面积为250cm2,高10cm,在容器内装入部分水,将一个边长为10 cm、密度为0.6g/cm3的正方体木块用细线悬挂在水中,如图(甲)所示,木块静止时有4cm浸入水中,求∶
(1)此时木块所受的浮力为多少牛?
(2)细线能承受的最大拉力为5 N,打开水阀放水,绳子断开时水深7cm,如图(乙),立刻关闭水阀,木块漂浮静止时,水对容器底的压强为多少帕?
4、学习了浮力后,明明又学到了一种测密度的方法。他想要测一测奶奶买的“黄金龙雕像”是不是纯金打造的。于是从学校借来了弹簧测力计,利用家中的材料配合实验:他先将雕像悬挂在弹簧测力计上,在空气中测量,弹簧测力计的示数为1.8牛,然后又把雕像完全浸没在水中,弹簧测力计的示数为1.6牛。请回答:(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)雕像完全浸没在水中时受到的浮力是多少?
(2)雕像的体积是多大?
(3)通过计算判断这个雕像是否纯金制成的?(ρ金=19.3×103千克/米3)
5、一个小孩的体重350N,人的密度约为1.06×103kg/m3,小孩的头约占全身体积的,有一种救生衣,使孩子落水后始终能漏出水面,其密度为10kg/m3:
①求小孩的体积;
②求小孩头漏出水面时的浮力;
③求救生衣体积至少得为多少。
四、实验探究(2小题,每小题10分,共计20分)
1、在“探究浮力的大小与哪些因素有关”时,小宇使用的是如图甲所示的实验装置,实验结束后,根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F与物体A的下表面浸入水中的深度h的关系图像(如图乙),根据图像回答下列问题:
(1)物体A浸没在水中后,所受的浮力为______N,且保持不变,说明浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度______(填“有关”或“无关”);
(2)物体A的密度为______kg/m3;
(3)物体A下表面所受液体压强p与其浸入水中深度h的关系图像应该是丙图中的______。
2、某小组同学在学习了“阿基米德原理的应用”后,想探究轮船的吃水深度的影响因素。他们用如图1形容器来模拟轮船,此时可以认为该柱形容器的吃水深度等于容器底部到水面的距离。然后他们将不同质量的物块放入不同底面积的柱形容器内。相关实验数据记录在如表中。
序号 物块质量 (克) 容器底面积 (厘米2) 吃水深度(厘米) 序号 物块质量 (克) 容器底面积 (厘米2) 吃水深度 (厘米)
1 50 100 0.7 5 50 50 1.2
2 100 100 1.2 6 100 50 2.2
3 150 100 1.7 7 150 50 3.2
4 200 100 2.2 8 200 50 4.2
(1)根据实验序号1与5(或2与6或3与7或4与8)相关现象和数据可得出的初步结论是:漂浮在水面上的不同柱形容器 ______。
(2)根据实验序号 ______,相关现象和数据可得出的初步结论是:漂浮在水面上的同一柱形容器,容器底面积相同,所装物块质量越大,吃水深度越大。分析(2)中的结论时,柱形容器的吃水深度与所装物块的质量没有成正比关系的原因是:______。
(3)为了找出隐含的正比关系,该小组同学分别计算了物块质量增加量和吃水深度的增加量,分析实验序号1、2、3与4(或5、6、7与8)可得出的结论是漂浮在水面上的同一柱形容器,______,分析此结论时,组内同学认为现实生活中,上述结论仍不会成立。这一分析的依据是______。
(4)完成上述实验后,该小组同学发现同一艘轮船满载质量相同的货物,如图2吃水深度却有几个值。分析产生这一现象的原因是 ______。
-参考答案-
一、单选题
1、C
【详解】
把物体A和B看做一个整体,两种情况都是处于漂浮状态,浮力等于A和B的总重,所以两种情况下受到的浮力相等。在同种液体中ρ液相同,根据F浮=ρ液V排g可知:排开水的体积相等,所以容器内水面保持不变,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2、C
【详解】
由甲、乙可知物体A浸没在水中受到的浮力
F浮水=F1-F2
由F浮水=ρ水gV排得,A的体积
由甲、丙可得物体A浸没在液体中受到的浮力
F浮液=F1-F3
物体A分别浸没在水和液体中,则物体A排开液体的体积等于排开水的体积,即
由F浮液=ρ液gV排得,待测液体的密度
故ABD错误,C正确。
故选C。
3、D
【详解】
A.由图可知,物体排开水的体积的关系
VA排>VB排
根据F浮=ρ水gV排可知物块受到的浮力
F浮A>F浮B
故A错误;
BC.相同的容器内水面相平,因为
VA排>VB排
所以容器内水的体积大小关系
V甲<V乙
根据m=ρV可知,水的质量
m甲<m乙
物块和容器的质量都相同,总质量等于容器、物块和水的质量之和,所以总质量的关系
m总甲<m总乙
由G=mg可知总重力的关系
G总甲<G总乙
容器对地面的压力等于总重力,所以此时容器对地面的压力
F甲<F乙
容器的底面积相等,由可知,此时容器对地面的压强
p甲<p乙
故BC错误;
D.相同的容器内水面相平,根据p=ρ水gh可知水对容器底部的压强
p水甲=p水乙
容器的底面积相等,根据F=pS可知水对容器底部的压力
F水甲=F水乙
故D正确。
故选D。
4、A
【详解】
ABC.碗沉入水底时,碗受到的浮力小于碗的重力;碗漂浮时,碗受到的浮力等于碗的重力,由于重力不变,所以碗漂浮时受到的的浮力大于碗沉入水底时受到的浮力,故A正确,BC错误;
D.碗漂浮时受到的的浮力大于碗沉入水底时受到的浮力,根据阿基米德原理可知,碗漂浮时排开水的体积大于碗沉入水底时排开水的体积,则碗漂浮时容器中水的深度较大,根据p=ρgh可知,碗沉入水底时容器底部受到水的压强变小了,故D错误。
故选A。
5、C
【详解】
A.阿基米德原理是研究浮力的大小与排开液体所受到的重力之间的关系,为了寻找普遍规律,需要更换不同的液体进行实验,故A不符合题意;
B.探究液体内部压强的影响因素实验是研究液体内部压强的大小与液体的密度和液体的深度之间的关系,为了寻找普遍规律,需要换用不同的液体进行实验研究,故B不符合题意;
C.测定液体的密度时,多次实验是为了减小误差,无需更换液体,故C符合题意;
D.研究液体质量与体积的关系时,为了总结出液体的质量与体积之间的变化规律,需用不同的液体进行多次实验,故D不符合题意。
故选C。
6、B
【详解】
物体受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×300×10﹣6m3=3N
因物体漂浮,所以浮力等于重力,则物体的重力
G=F浮=3N
由G=mg可知,物体的质量
锅形物体的体积
V=V排﹣S×Δh=300cm3-100cm2×1cm=200cm3
物体的密度
故B正确,ACD错误。
故选B。
7、C
【详解】
A.由图乙可知,随着放水时间的增加,弹簧测力计的示数F先不变后增加再不变,
由可知,合金块A受到的浮力先不变后减小,故A错误;
B.由乙图可知,当合金块A全部露出水面后,测力计的示数即合金块A的重力为
合金块全部浸入水中时的示数为
则合金块A最大的浮力为
故B错误;
C.由 可得,合金块A的质量
由 可得,合金块A的体积
则合金块A的密度
故C正确;
D.由题意可知,阀门B未打开时容器中水的体积
所以容器中水的重力
容器的重力
由图乙可知阀门B未打开时合金块全部浸入水中时的示数为
则容器对水平面的压力
所以此时容器对水平面的压强
故D错误。
故选C。
8、D
【详解】
浮力是由于物体上下表面的压力差形成的,由图可知,凸起物A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A上下表面没有产生压力差,故不受浮力的作用;水对凸起物B上下表面产生了的压力差,故B一定受浮力的作用。
故选D。
9、C
【详解】
轮船的铁锚从水下深处向上提起没有提出水面时,排开水的体积不变;当提出水面的过程中,排开水的体积变小;水的密度ρ不变,由可知,该过程中,铁锚受到的浮力先保持不变,后逐渐变小,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
10、A
【详解】
A.不饱和蔗糖水温度降低前后,乒乓球始终漂浮,其重力不变,所受浮力一定不变,故A符合题意;
B.不饱和蔗糖水温度降低前后,若密度发生变化,根据F浮=ρgV排可知,其排开蔗糖水的体积一定发生变化,露出液面的体积也一定发生变化,故B不符合题意;
C.温度越低,蔗糖的溶解度越小,所以蔗糖的溶解度一定发生变化,故C不符合题意;
D.温度降低后,不饱和蔗糖水有可能变为饱和蔗糖水,其溶液质量分数一定发生变化,故D不符合题意。
故选A。
二、填空题
1、4.9 16.7 29.8
【详解】
[1]当金属块刚好一半浸入水中时,金属球受到的浮力
F浮=G-F示=26.5N-21.6N=4.9N
[2]当金属球全部浸入水中时,受到的浮力
F浮′=2F浮=2×4.9N=9.8N
此时弹簧测力计的示数
F示′=G-F浮′=26.5N-9.8N=16.7N
[3]由浮力产生的原因知道,水对金属块向上的压力
F上=F浮+F下=9.8N+20N=29.8N
2、天平 14 浮力 排开液体所受重力
【详解】
[1]实验室中测量质量的工具是天平,所以,在“测定铝块的密度”实验中,用天平测量铝块的质量。
[2]由图知道,量筒的分度值是2mL,图示的体积是64mL,故铝块的体积为
[3][4]浸在液体中的物体受到的浮力与物体排开液体的体积以及液体的密度有关系,在“验证阿基米德原理”实验中,进一步寻找它们之间的定量关系,需要验证浸在液体中的物体受到的浮力与它排开液体受到的重力大小是否相等。
3、
【详解】
由知道,
由于淡水比海水密度小,所以排开水的体积比海水大,即船的吃水深度比海水大,所以图上最上面对应的吃水线为FW。
一般冬季海水密度最大,由知道,此时排开水的体积最小,即船的吃水深度最小,所以图上最下面对应的吃水线为W;则图上中间对应的吃水线为S,即如下图:
4、4.9 500
【详解】
[1]木块漂浮在水面上,它受到的浮力
F浮=G=4.9N
[2]它排开水的体积为
5、自身重力 上浮 不变
【详解】
[1][2][3]潜水艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的,当用压缩空气把水舱中的水排出一部分时,潜水艇自身重力会变小,此时 浮力大于重力, 根据浮沉条件可以判断潜水艇会上浮。 当潜水艇未露出水面之前,根据可知,液体密度和排开液体体积均不变,所以浮力不变。
三、计算题
1、(1)200N;(2)24cm;(3)20kg
【详解】
解:(1)根据图示可知,一只空“菱桶”放入水中静止时,“菱桶”处于漂浮,此时浮力等于重力,空“菱桶”受到的浮力
F浮=G=mg=20kg×10N/kg=200N
(2)由阿基米德原理可知,空“菱桶”排开水的体积
由V=Sh可得,空“菱桶”浸入水中的深度
因此空“菱桶”露出水面的高度
h露=h桶﹣h=25cm﹣1cm=24cm
(3)已知“菱桶”此时露出水面高度为20厘米,则“菱桶”浸入水中的深度
h′=25cm﹣20cm=5cm=0.05m
“菱桶”排开水的体积
V排′=Sh′=2m2×0.05m=0.1m3
“菱桶”受到的浮力
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N
因为浮力等于人、“菱桶”和菱角的总重力,则
G总=F浮′=1000N
人的重力
G人=m人g=60kg×10N/kg=600N
则菱角的重力
G菱角=G总﹣G人﹣G=1000N﹣600N﹣200N=200N
由G=mg可得,菱角的质量
=20kg
答:(1)一只空“菱桶”放入水中静止时受到的浮力是200N;
(2)静止时,空“菱桶”露出水面的高度是24cm;
(3)“菱桶”内放了20gk的菱角
2、(1)2000Pa;(2)4N;(3)6N
【详解】
解:(1)水对容器底产生的压强
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×20×10-2m=2000Pa
(2)物块A体积为
V=(0.1m)3=10-3m3
根据题意可得,物块A排开水的体积
V排=V-V露=V-V=V=×10-3m3=4×10-4m3
物体A受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-4m3=4N
(3)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变,此时物块漂浮,物体的重力
G=F浮=4N
当物块A完全浸没时,此时物块受到的浮力
F浮′=ρ水gV排′=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
物块A刚好完全浸没水中,受到的浮力等于其重力与弹簧的拉力之和,则弹簧的拉力
F=F浮′-G=10N-4N=6N
答:(1)水对容器底产生的压强为2000Pa;
(2)物块A受到的浮力为4N;
(3)弹簧对木块A的作用力F为6N。
3、(1)4N;(2)900Pa
【详解】
解:(1)木块静止时浸入水中的体积
V排=Sh=(10cm)2×4cm=400cm3=4×10-4m3
根据阿基米德原理可得木块此时受到的浮力
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×4×10-4m3×10N/kg=4N
(2)木块的质量为
m=ρV=0.6g/cm3×(10cm)3=600g=0.6kg
木块的重力
G=mg=0.6kg×10N/kg=6N
细线能承受的最大拉力为5N,打开水阀放水,绳子断开时木块受到的浮力为
F浮1=G-F’=6N-5N=1N
故绳子断开后,木块还要下沉一点,当浮力等于木块的重力时,木块漂浮于水面静止不动,即浮力由1N变为6N,此时木块增加的浮力为5N,则排开水的体积增加了
此时容器的水面升高
此时容器内水的总高度
h总=7cm+2cm=9cm=0.09m
则木块漂浮静止时,容器底受到水的压强
p=ρ水gh总=1×103kg/m3×10N/kg×0.09m=900Pa
答:(1)此时木块所受的浮力为4N;
(2)水对容器底的压强为900帕。
4、(1)0.2N;(2)210-5m3;(3)这个雕像不是纯金制成的
【详解】
(1)雕像完全浸没在水中时,雕像受到的浮力
F浮=G﹣F=1.8N﹣1.6N=0.2N
(2)雕像完全浸没在水中时,由F浮=ρ液gV排得,雕像的体积
(3)由G=mg得物体的质量
物体的密度
所以这个雕像不是纯金制成的。
答:(1)雕像完全浸没在水中时受到的浮力是0.2牛;
(2)雕像的体积2×10﹣5m3;
(3)这个雕像不是纯金制成的。
5、(1)0.033m3;(2)297N;(3)5.35×10-3 m3
【详解】
解:(1)由得到儿童的质量为
由得到孩子的体积为
(2)根据阿基米德原理得到,小孩此时的浮力为
(3)由于孩子是漂浮,根据二力平衡得到
即
此时救生衣最小的体积为
答:(1)小孩的体积约为0.033m3 ;
(2)小孩头漏出水面时的浮力为297N;
(3)救生衣体积至少得为5.35×10-3 m3。
四、实验探究
1、1 无关 1.2×103 D
【详解】
(1)[1][2]由图乙可知,h=0时弹簧测力计的示数即为物体A的重力,即
h=5cm时物体完全浸没弹簧测力计的示数,则物体A浸没在水中后所受的浮力
物体A浸没在水中后,受到的浮力不变,说明浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度无关。
(2)[3]因物体A完全浸没在水中,所以,由可得,物体A的体积
则物体A的密度
(3)[4]由可知,物体A下表面所受液体压强p随其浸入水中深度h的增大而增大,且p与h成正比,选项中D符合。
2、所装物块质量相同,底面积越小,吃水深度越大 1、2、3与4/5、6、7与8 柱形容器自身有质量 吃水深度的增加量与所装物块质量的增加量成正比 现实中的轮船并不是柱形 航行水域的水的密度不同
【详解】
(1)[1]根据实验序号1与5(或2与6或3与7或4与8)知,1的质量都为50g,1的底面积为100厘米2,2的底面积为50厘米2,1的吃水深度为0.7cm,2的吃水深度为1.2cm,即可以得出漂浮在水面上的不同柱形容器,所装物块质量相同,底面积越小,吃水深度越大。
(2)[2]要探究吃水深度与所装物块质量的关系,需要控制底面积相同,所装物块质量不同,表格中1、2、3与4或5、6、7与8符合要求。
[3]因为柱形容器自身有质量使得柱形容器的吃水深度与所装物块的质量不成正比。
(3)[4][5]根据实验序号1、2、3与4(或5、6、7与8)知,底面积都为100厘米2,质量分别为50g、100g、150g、200g,质量的增加量都为50g,吃水深度依次为0.7cm、1.2cm、1.7cm、2.2cm,吃水深度的增加量都为0.5cm,即可得出的结论是漂浮在水面上的同一柱形容器吃水深度的增加量与所装物块质量的增加量成正比;而现实生活中的轮船不是柱形,而是下窄上宽,上述结论不会成立。
(4)[6]同一艘轮船满载质量相同的货物,排水量相同,浮力相同,根据F浮=ρ液gV排知,不同的海域海水的密度不同,轮船吃水的深度也不同。