名称 | 人教版八年级下10.3物体的浮沉条件及应用 同步练习(有解析) | ![]() | |
格式 | docx | ||
文件大小 | 1.1MB | ||
资源类型 | 教案 | ||
版本资源 | 人教版 | ||
科目 | 物理 | ||
更新时间 | 2022-04-20 16:43:18 |
5.如图甲所示,一轻质钢丝固定在正方体木块的中央,木块浸入水的过程中,钢丝对木块在竖直方向的作用力F与木块下表面到水面距离h的关系如图乙所示,ρ木块=0.7×103kg/m3。下列说法正确的是( )
A.木块的重力为10N
B.木块的边长为7cm
C.当F=6N时,木块排开水的体积为0.1m3
D.木块全部浸没在水中受到的浮力为10N
6.如图所示,物理小组利用体积为170 的潜水艇模型(忽略进气排气管的体积)探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是()( )
A.模型浸没在水中受到的浮力为1.7N
B.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
C.若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水
D.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
7.将同一支密度计先后放入两容器中,如图所示,两容器中的液体的密度分别是、,密度计受到的浮力分别是、,则密度和浮力的关系分别满足( )
A.,
B.,
C.,
D.,
8.将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的同规格烧杯中,甲球沉底、乙球悬浮、丙球漂浮,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.三个小球的质量大小关系是 m甲>m丙>m乙
B.三个小球受到的浮力大小关系是 F甲=F乙<F丙
C.三个小球的密度大小关系是ρ甲>ρ乙>ρ丙
D.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p丙>p乙
9.中国的一些美食与传统节日有关,在如图所示的美食中,用物理知识解释正确的是( )
A.包饺子时力的作用使饺子皮改变了形状
B.煮熟的汤圆浮起来主要是因为汤圆的重力变小了
C.粽子对盘的压力和桌面对盘的支持力是一对平衡力
D.如果将月饼带到月球上,它的质量会减小
10.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
二、填空题
11.如图所示,水中有一支长14cm、底部嵌有铁块的蜡烛,露出水面的长度为1cm。点燃蜡烛,至蜡烛熄灭时,水对容器底部产生的压强__________(选填“变大”、“变小”或“不变”)。熄灭时蜡烛所剩长度为__________cm。()
12.如图甲所示,质量分布均匀且不吸水的柱体A高70cm(A<水)足够高的柱形容器B底面积为300cm2、装有10cm深的水若将A水平切去高度为h的部分,并将切去部分竖直缓慢放入B中,水的深度h水随切取高度h的变化关系如图乙所示。柱体A的密度是_______g/cm3;当切去的高度h为某一值时,A剩余部分对水平桌面的压强和水对容器底部的压强相等,然后向B中缓慢加水,当加入水的质量为2200g时,水中柱体仍保持直立,水对容器底的压强为_______Pa。
13.把一个自制的密度计分别放入甲、乙两种不同的液体中,情况如图所示密度计在甲、乙两液体中所受浮力分别为F1和F2,甲、乙两种液体的密度分别为ρ1和ρ2。则F1______F2,ρ1______ρ2(都选填“>”、“<”或“=”)。
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.如图所示,水平桌面放有甲、乙两个完全相同的容器,容器中装有质量相等的不同液体。现将A、B两个小球用细线连着放入甲容器中后,状态如图甲所示,剪断绳后放在乙容器中,A漂浮、B沉底,如图乙所示(不计细绳质量和体积),两容器液面恰好相平。则甲容器中液体密度ρ甲与乙容器中液体密度ρ乙的关系:ρ甲______ρ乙。A、B两球在甲容器中受到总浮力F甲与A、B两球在乙容器中受到总浮力F乙的关系:F甲______F乙。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
三、综合题
16.请阅读《研究物理问题常用的方法》并回答问题。
研究物理问题常用的方法
在学习物理过程中,我们不仅学习到了具体的物理知识,还接触到了许多物理研究方法,其中控制变量法、模型法、类比法、等效替代法和转换法等是研究物理问题时常见的方法。比如在研究电流与电压的关系时,需要控制电阻不变,这是用了控制变量法;在研究杠杆的平衡条件时,需要将实际的硬棒抽象为没有质量的杠杆模型,这是用了模型法;学习电流的概念时将电流与水流类比,这是用了类比法;耳熟能详的“曹冲称象”, 使大量石块对船的作用效果与大象对船的作用效果相同,从而通过称量石块的质量得出了大象的质量,这是用了等效替代法。
转换法在很多地方也有运用。将不可见、不易见的现象转换成可见、易见的现象,或者将难以测量或测准的物理量转换为能够测量或测准的物理量,都是用了转换法。比如通过微小压强计U形管两侧液面的高度差反映液体内部的压强的大小;通过电流的热效应和磁效应判断电流的存在;根据磁体吸引大头针数量的多少判断磁体磁性的强弱;在电热丝加热煤油的实验中用煤油温度的变化反映电流通过电热丝产生热量的多少等等,都用到了转换法。
此外,很多测量仪器也利用了转换法。比如用实验室常见的液体温度计测温度时,我们是根据温度计中液柱的长短来识别温度高低的,这就是将温度的测量转化为长度的测量。同理,利用电流表测电流时,我们是在量程确定的情况下根据电流表指针偏转的角度来识别电流大小的,这就是将电流的测量转化为角度的测量。
请根据上述材料,回答下列问题:
(1)请你分别以静止状态下的“大象和船”及“石块和船”为研究对象做受力分析,写出平衡方程并说明“曹冲称象”的实验原理;( )
(2)如图所示的测量仪器中,将所测量的物理量转化为长度测量的是______。(选填选项前的字母,正确选项多于一个)
A.停表 B.弹簧测力计 C.电压表
D.电能表 E. 水银体温计
17.根据文中内容回答下列问题
孔明灯
孔明灯,又叫天灯,俗称许愿灯、祈天灯,是一种古老的汉族手工艺品。相传孔明灯是三国著名军事家诸葛亮发明的,他在临死前设计了一盏灯,即在灯笼下装一盏油灯用燃着的油灯来加热,笼内的空气使指龙升入空中。诸葛亮死后,其下属照此办理,将这盏灯在夜晚升起, 迷信的敌人,见到这种灯后误认为诸葛亮再现于世不敢轻举妄动,所以后人把这种灯叫做孔明灯,用现代语言描述孔明灯就是一种微型热气球。另一种说法是相传五代(公元907~960)时,有一个莘七娘,随丈夫在福建打仗时,她曾用竹篾扎成方架,糊上纸,做成大灯,底盘上放置燃烧着的松脂,灯就靠热空气飞上天空,用作军事联络信号。这种松脂灯,在四川称孔明灯。这种灯笼的外形像诸葛亮戴的帽子,因而得名。简单的孔明灯可用一个下端开口的圆柱形纸筒制作。纸筒开口端用铁丝束一十字架,架上放灯油或松纸,灯内燃料被点燃后产生的热量将纸筒里的空气加热,纸筒内大部分空气膨胀后排出桶外,此时纸筒(含筒内空气)密度小于空气密度,纸筒在空气浮力作用下升入空中(如图所示)。
到了明代,孔明灯逐渐变为一种供节日期间玩赏的娱乐工具。中国古灯具曾有过灿烂辉煌的岁月,随着电光源照明灯具的发展,他们逐步从历史长河中消逝,但是先民们的智慧,“既明远理, 亦弘近教”,却是“永作式与将来,跨千载而弗坠”的。
(1)孔明灯升空原理与下述哪个相同:_____
A.火箭 B.装点节日的氦气球 C.直升飞机 D.喷气式飞机
(2)孔明灯点火后,通过热传递使内部空气温度升高,空气对流上升,充满灯中,热空气密度比空气小, 当孔明灯所受浮力_____重力时(选填“大于”“等于”或“小于”),孔明灯就会徐徐上升;
(3)为了更易起飞,孔明灯所用燃料选择的主要依据是:_____
A.质量 B.密度 C.热值 D.比热容
(4)已知某孔明灯体积大约为0.02m3,环境气温为20℃,则孔明灯受到的空气浮力为_____N。(g取10N/kg,20℃时空气密度为1.2kg/m3)
18.两个质量相等、质地均匀的实心球甲和乙,密度分别为和,且。现将两球放入装有足够深水的容器中,当它们静止时,分析发现水对甲球浮力小于对乙球的浮力。(水的密度用表示)
(1)甲、乙两球受到的浮力大小之比为________;
(2)对于(1)中结果应满足的相应条件为____________。
19.如图甲所示,一个边长为10cm的立方体木块,下面用一段长为15cm的细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中缓慢加水,直到装满容器,如图乙所示。若细线中的拉力用F表示,容器中水的深度用h表示,如图丙。求:
(1)图丙中的A点对应木块在水中的位置是处于______状态;
(2)该木块完全浸没在水中受到的浮力为多少N?______ ;
(3)该木块的密度为多少?______
(4)请在图丁中作出在此过程中木块所受浮力F浮随水位h变化的大致图像。______
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.C
【详解】
A.如图,此时水对容器底部的压力为
如图为柱形容器,所以容器对水平面的压力为
故A正确,A不符合题意;
B.M有的体积露出水面,则排出水的体积为
则浸入的深度为
当水面下降了5cm时,还有3cm浸入水中,故此时排开液体的体积为
此时浮力为
此时绳子的拉力为
故B正确,B不符合题意;
C.抽水后,绳子恰好断裂时,水的深度为
容器内剩余水的体积为
绳子断裂后,假设M沉底,若M有部分露出水面,则此时水的深度为
水深小于M的高度,与假设一致;若物体M沉底,排开水的体积最大,为
此时物体M所受的浮力最大,为
物体M的重力为27N,物体M受到的最大浮力小于物体的重力,故假设成立,物体M沉底。M最终静止后,水对容器底部的压强为
故C错误,C符合题意;
D.由以上分析可知,M最终静止后将沉底,M所受的浮力为
M对容器底部的压力
M最终静止后,M对容器底部的压强为
故D正确,D不符合题意。
故选C。
2.A
【详解】
①因为大烧杯内原来装满浓盐水,所以,由阿基米德原理可知,物体在盐水中受到的浮力
物体在煤油中受到的浮力
故该物体前后两次所受浮力之比为,故①正确;
②该物体前后两次排开液体体积之比为
故②错误;
③④由得排开水的体积
假设物体在盐水中悬浮或下沉,则物体的体积
由于煤油的密度小于盐水,所以物体在煤油中一定下沉,则排开煤油的体积:
排开煤油的质量应该为
因为,所以物体在盐水中不能悬浮或下沉;
可见,物体在盐水中一定漂浮,则物体的重力
物体受到煤油的浮力
因此,
所以物体在煤油中下沉,故④错误。
则物体的体积
物体的质量
物体的密度
故③正确,④错误。
故选A。
3.B
【详解】
密度计依据漂浮时浮力等于重力的原理工作,如图密度计两次漂浮在液面上,浮力都等于自重,所以两次受到的浮力相等,即F1=F2。由图可知,甲液体中的密度计排开液体的体积大于甲液体中的密度计排开液体的体积,即。根据可知,两个密度计受的浮力相同, ,则,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4.A
【详解】
由图可知,物体在甲中漂浮,则
ρ甲>ρ物
物体在乙中悬浮,则
ρ乙=ρ物
所以
ρ甲>ρ乙
由于液面高度相同,由公式p=ρ液gh可知
p甲>p乙
5.D
【详解】
A.如图乙所示,当木块距离下表面为0时,钢丝绳上的拉力竖直向上,且大小等于木块的重力,木块的重力为7N,故A错误;
B.根据图乙可知,早用在钢丝绳上的力为0时,木块下表面距离水面的高度为7cm,并且木块处于漂浮状态,则浮力等于重力,即F浮=G,根据ρ水gV排=ρ物gV木,可知ρ水Sh=ρ物Sa,则正方形木块的边长为
故B错误;
C.当钢丝对木块在竖直方向的作用力F=6N时,正方体在水中受到的浮力为
F浮=G-F=7N-6N=1N
由公式F浮=ρ液gV排可得,木块排开水的体积为
故C错误;
D.木块全部浸没在水中受到的浮力为
故D正确。
故选D。
6.C
【详解】
A.模型浸没在水中受到的浮力为
故A正确,A不符合题意;
B.模型浸没后继续下沉的过程中,由于排开液体的体积不变,故浮力大小不变,故B正确,B不符合题意;
C.若要让悬浮的模型上浮应使模型中排水,减轻潜水艇的重力,小于浮力,从而实现上浮,故C错误,C符合题意;
D.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的,排水时,重力小于浮力,故上浮,进水时,重力大于浮力,故下沉,故D正确,故D不符合题意。
故选C。
7.B
【详解】
由图示知密度计放入A、B两种液体中都是漂浮,所以密度计在两种液体中所受的浮力都等于自身的重力,密度计在两种液体中所受的浮力相等,即FA=FB。密度计在A液体中排开液体的体积大于在B中排开液体的体积,据F浮=ρgV排知,A液体的密度小于B液体的密度,即ρA<ρB。故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
8.C
【详解】
AC.如图,甲球沉底、乙球悬浮、丙球漂浮,根据物体浮沉条件可得
,,
所以,三个小球的密度大小关系为
三小球体积相等且均为实心,根据可得,三个小球的质量大小关系为
故A错误,C正确;
B.三小球体积相等,则由图可知,它们排开水的体积大小关系为
根据
可得,三个小球受到的浮力大小关系为
故B错误;
D.因为三个相同烧杯中都装满水,水的深度相同,根据可知,烧杯底部受到水的压强大小关系为
故D错误。
故选C。
9.A
【详解】
A.包饺子时所用力的作用效果,使饺子皮改变了形状,故A正确;
B.煮熟的汤圆浮起来主要是因为汤圆受热膨胀,根据阿基米德原理知,浮力变大,当浮力大于重力,汤圆浮便起来,故B错误;
C.粽子对盘的压力大小等于粽子的重力,桌面对盘的支持力大小等于盘和粽子的总重力,根据二力平衡知识得,粽子对盘的压力和桌面对盘的支持力不是一对平衡力,故C错误;
D.质量是物体的属性,不会因位置的改变而改变。如果将月饼带到月球上,它的质量不变,故错误。
故选A。
10.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。
11. 变小 4
【详解】
[1]蜡烛未燃烧时,蜡烛和铁块漂浮,点燃蜡烛,直至蜡烛与水面相平、烛焰熄灭,此时蜡烛和铁块悬浮,漂浮和悬浮浮力都等于重力,因为蜡烛燃烧了,所以重力变小,浮力变小,根据力的作用是相互的,蜡烛对水压力减小,水重力不变,所以水对容器底部减小,压强减小。
[2]设蜡的截面积为S,则蜡烛的重力为
G蜡=m蜡g=ρ蜡V蜡g=ρ蜡h蜡Sg
设小铁块的重量为G铁,又因漂浮,故
G蜡+G铁=G排水=ρ水V排g=ρ水Sh排g
则有
ρ蜡h蜡Sg+G铁=ρ水Sh排g
即
0.9×103kg/m3×0.14m×Sg+G铁=1.0×103kg/m3×g×0.13m×S
解得G铁=4Sg,蜡烛熄灭时设烛长为L,因烧到与水面平齐处即被水熄灭,故悬浮,则有
G蜡剩+G铁=G排水′
即
ρ蜡LSg+G铁=ρ水LSg
把G铁=4Sg代入可得
L=0.04m=4cm
12. 0.5
【详解】
[1]由乙图可知,当
h=30cm
时,物体漂浮,且下底面刚好接触底部,故有
推出A的底面积为
又因为
F浮=G
且根据浮力公式可得
由
G=mg
可得,A的质量为
故根据密度公式可得,柱体A的密度为
[2]当
h=15cm
时,水对容器底部的压强为
压强为时,柱体的高度为
故切去的高度为
加水的体积为
由[1]可知,物体A的底面积为
SA=100cm2
若A漂浮,则液面的深度为
因为
24cm>20cm
故A漂浮成立,所以水对容器底的压强为
13. = >
【详解】
[1]同一只密度计,重力一定,由图可知,密度计在甲、乙液体中均处于漂浮状态,所以,密度计在两种液体中所受的浮力相等。
[2]根据阿基米德原理可知,在F浮一定时,物体浸入液体中的体积越大,则液体的密度越小,由题图知V排1<V排2,所以ρ1>ρ2。
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. 大于 大于
【详解】
[1]由图可知,A、B两球排开液体的总体积
V排甲=VA+VB
V排乙
V排甲>V排乙
已知甲、乙两个完全相同的容器,两容器中液面恰好相平,则
V甲+V排甲=V乙+V排乙
所以液体的体积关系为
V甲
ρ甲>ρ乙
[2]图甲中,A、B两球处于悬浮状态,A、B两球在甲容器中受到总浮力
F甲=GA+GB
图乙中,A处于漂浮,B是沉底,A受到的浮力
F浮A=GA
B受到的浮力
F浮B
F乙=F浮A+F浮B
F甲>F乙
16. 见解析 BE
【详解】
(1)[1]大象和船一起漂浮在水面,那么大象和船受到的力为:竖直向下的重力(包括船的重力和大象的重力)和竖直向上浮力,据漂浮条件知,此时的平衡方程为
F浮1=G船+G大象
石块和船一起漂浮在水面,那么石块和船受到的力为:竖直向下的重力(包括船的重力和石块的重力)和竖直向上的浮力,据漂浮条件知,此时的平衡方程为
F浮2=G船+G石块
因为船上装载大象时和装载石块时,船排开水的体积相同,据阿基米德原理知,两次船所受的浮力相同,即
F浮1=F浮2
所以
G船+G大象=G船+G石块
则
G大象=G石块
(2)[2]仪表和电压表都是通过将测量的物理量转化为指针的偏转角度来测量的,而弹簧测力计和水银体温计是通过长度的变化来识别物理量的变化的,而电能表是通过转盘转动的角度来体现物理量的变化的,所以BE选项正确。
17. B 大于 A 0.24
【详解】
(1)[1]孔明灯升空原理是灯内空气温度升高,气体密度减小,孔明灯重力减小,当浮力大于重力时,孔明灯升空。
AD.火箭和喷气式飞机是利用燃料燃烧获得的内能来做功,将内能转化为机械能,故AD不符合题意;
B.装点节日的氦气球,需要向气球内充入比空气密度小的气体,浮力大于重力,从而利用浮力来升空,故B符合题意;
C.直升飞机是利用旋翼的特殊构造,在旋翼的上、下两面产生压强差,从而获得升力,故C不符合题意。
故选B。
(2)[2]孔明灯点火后,通过热传递使内部空气温度升高,空气对流上升,充满灯中,热空气密度比空气小,当孔明灯所受竖直向上浮力大于竖直向下的重力时,根据物体的浮沉条件可知,孔明灯就会徐徐上升。
(3)[3]为保证孔明灯更容易起飞,燃料的质量在保证飞行时间的前提下尽可能地减小,故选A。
(4)[4]孔明灯在空气中受到的浮力为
F浮=ρ空气gV=1.2kg/m3×10N/kg×0.02m3=0.24N
18. ρ乙:ρ甲(或ρ水:ρ甲) 见详解
【详解】
(1)[1]两球质量相等,且ρ甲>ρ乙,根据,V甲<V乙;质量相等、质地均匀的实心球甲和乙,若两球在水中都漂浮,则F甲=F乙=G,与题意不符;若两球在水中都是全部浸没(可能都沉底,或甲球沉底而乙球悬浮),由于V甲<V乙,根据F浮=ρ水gV排知,F甲<F乙,与题意相符,所以甲、乙两球受到的浮力大小之比
若甲沉底,乙漂浮,则根据浮沉条件可知F甲<G甲,F乙=G乙,且G甲=G乙,所以F甲<F乙,符合题意,所以甲、乙两球受到的浮力大小之比
(2)[2]若两球都浸没,则根据浮沉条件和前面解答可知此时应满足ρ甲>ρ乙≥ρ水;若甲沉底,乙漂浮,则根据浮沉条件和前面解答可知此时应满足ρ甲>ρ水>ρ乙。
19. 漂浮 10N
【详解】
(1)[1]没有加水时,物体的重力等于支持力,当向容器中缓慢加水,浮力变大,浮力小于重力,故容器底对物体有支持力,绳子对物体没有拉力,再慢慢加水,浮力等于重力,支持力为零,绳子的拉力也为零,此时物体漂浮,再加水时,浮力大于重力,绳子有拉力,故在A点时,是物体漂浮,浮力等于重力,且绳子的拉力为零。
(2)[2]该木块的体积为
物块完全浸没在水中受到的浮力为
故物块完全浸没在水中受到的浮力为10N。
(3)[3]木块的重力为
木块的质量为
木块的密度
故木块的密度为。
(4)[4]物体的重力为6N,故在A点时,物体漂浮,浮力等于重力,故为6N,此时物体排开液体的体积为
此时水的深度为
那么在0~6cm时,浮力为
故那么在0~6cm时,浮力与水的深度成正比,且当h为零时,浮力为零,h=6cm时,浮力为6N;
当浮力大于6N时,绳子慢慢拉直,绳子的拉力为零,这个过程中,物体一直漂浮,故浮力等于重力,大小不变,而绳子的长度为15cm,故接下来的15cm,此时水面的高度为21cm,浮力不变;当h>21cm时,绳子慢慢有拉力,此时的浮力与深度的关系式为
最终全部浸没,浮力为10N,漂浮时,物体浸没6cm,物体有4cm露出,那么再增加4cm的水,物体就浸没了,故当h=25cm时,浮力为10N;继续加水,根据可知,浮力不变,故图像如下图所示:
答案第1页,共2页
答案第1页,共2页