浙教版八上第4讲-浮力综合(讲义+课后练习+答案解析)

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名称 浙教版八上第4讲-浮力综合(讲义+课后练习+答案解析)
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资源类型 试卷
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2022-07-04 13:53:07

文档简介

1.掌握浮力的计算方法,并会应用其方法计算浮力;
2.掌握对容器底部的压力的计算方法,能应用其方法并解决台秤问题;
3.学会应用浮力相关知识,解决冰块熔化问题、小船抛物问题以及图像分析题。
1.浮力计算的方法
(1)二次称量法:F 浮= ;
(2)阿基米德原理法:F 浮=G 排= = ;
(3)压力差法:F 浮= ;
(4)漂浮或悬浮条件:F 浮= 。
某课外活动小组在探究物体的“浮沉条件”时,将一个质量为100g的物体放入装满水的小桶中,溢出90g水,物体受到的浮力是(g=10N/kg)(  )
A.1N B.9N C.0.1N D.0.9N
一长方体铝块,在水里慢慢下沉,下沉过程铝块上表面总保持水平。(1)当铝块上表面没入水面下沉到某位置时,上表面受到水的压力为20N,下表面受到水的压力为30N;(2)当铝块再下沉到某位置时,上表面受到的水的压力增大为25N时,下表面受到水的压力是(  )
A.20N B.25N C.30N D.35N
有一个实心球形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为12N;当把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为7N.当把物体全部体积浸入水中时,物体受到的浮力是(  )
A.5N B.6N C.7N D.10N
如图是某同学自制的水上自行车。她在普通自行车上安装8个密闭的空水桶(每个水桶体积为0.02m3),并在车后轮装上若干塑料片,平均每个水桶约有二分之一体积浸在水中,不计车轮和塑料片排开水的体积,则此时水上自行车受到的浮力约为______N.(g=10N/kg)
某物体重为0.6N,把它放在盛有水的烧杯中,溢出0.4N的水,则它受到的浮力(  )
A.一定为0.4N B.可能为0.3N C.一定为0.6N D.可能为0.5N
如图所示,一圆柱体悬浮在水中,已知其体积V=1×10-3m3,圆柱体上表面受到水向下的压力为5N,下列说法正确的是(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)(  )
A.圆柱体受到的浮力为5N
B.圆柱体受到的浮力为15N
C.圆柱体下表面受到水向上的压力为20N
D.圆柱体下表面受到水向上的压力为15N
烧杯中装有一定量的水,水位如图A所示,用细绳将物体拴住浸没在水中,水位如图B所示,此时细绳所受拉力为15N,将物体缓慢向上提,当水位如图C所示时(其中C水位处是A、B水位的中点),细绳所受拉力为25N,则图B中物体所受浮力为(  )
A.15N B.10N
C.20N D.无法确定
如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下端,如(a)实验所示,物重G=______N。
(2)当用手向上托物体时,如(b)实验所示,手对物体向上的托力F=______N。
(3)当物体浸入水后,如(c)实验所示。将(c)实验与(a)、(b)实验对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮=______N。
(4)该实验是通过______的物理方法,建立起浮力概念的。
1.对容器底部的压力
当物体放入容器中且漂浮或悬浮时,液面上升,上升后的高度为 h,此时容器受到的压力为 F, 则F= ;
当物体放入容器中且沉底时,液面上升,上升后的高度为 h,此时容器受到的压力为 F,则 F= ;
2.台秤问题
将物体放入台秤上盛水的烧杯中时,烧杯中液面上升,台秤示数 ,弹簧测力计示数减小,且增大和减小的数值 ,均为 。
如图所示,水平桌面上有两个完全相同的鱼缸甲和乙,盛有适量的水,把一个橡皮泥做的小船放入乙后,小船处于漂浮状态,此时两鱼缸内的水面刚好相平。然后把它们分别放在台秤上,则台秤的示数(  )
A.甲放上时大
B.甲或乙放上一样大
C.乙放上时大
D.无法判断
如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,将一个质量为600g、体积为300cm3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将一半浸入烧杯的水中(杯内水没有溢出,g=10N/kg)。则:物体A所受的浮力为______N,细线对物体A的拉力为______N,将A缓慢提起直至将底部拉至水面的过程中,烧杯对台秤的压强______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器重为4N,容器的底面积为100cm2,容器中水重10N,弹簧测力计的挂钩上挂着重为10N的物块,物块浸没在水中静止时,如图所示,弹簧测力计的示数为2N.(g=10N/kg,水的密度为1×103kg/m3)求
(1)物块受到的浮力。
(2)物块的体积。
(3)桌面受到容器的压强。
佳佳冷饮店在顾客购买果汁饮料后会免费为其提供冰块,如图是一杯果汁饮料中放有冰块的示意图。已知该饮料的密度为0.98×103kg/m3,冰块质量为20g,冰的密度为0.9×103kg/m3,杯子内部底面积为50cm2,杯中饮料的深度为10cm。
求:(1)冰块所受的浮力;
(2)杯底所受的压力。
小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验。将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出)。在该过程中,下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是(  )
A.弹簧测力计的示数减小,台秤示数不变
B.弹簧测力计的示数不变,台秤示数也不变
C.弹簧测力计的示数减小,台秤示数增大
D.弹簧测力计的示数不变,台秤示数增大
三峡升船机是世界上最大的升船机。船只驶入装有水的承船厢后,在拉力F作用下竖直升降。如图所示,重量不同的船舶(G1>G2>G3)驶入承船厢,通过排放水使厢内水深h保持不变,则三种情况下,匀速提升所需的拉力(  )
A.F1最大
B.F2最大
C.F3最大
D.F1、F2、F3一样大
为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块始终不与溢水杯接触。根据实验回答问题:
(1)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)实验桌上还备有量筒,请你根据以上实验,继续操作,测量出该铝块的体积(该铝块较大,不能放入量筒中)。写出你的测量方法并简要说明。
水平放置的平底柱形容器A重3N,底面积是200cm2,内装有一些水,不吸水的正方体木块B重5N,边长为10cm,被一体积可以忽略的细线拉住固定在容器底部,如图所示,拉直的细线长为L=5cm,受到拉力为1N.(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)木块B受到的浮力是多大?
(2)容器底部受到水的压强是多大?
(3)容器对桌面的压强是多大?
1.冰块熔化问题
(1)若冰块在密度与水相同的液体中融化,液面 ;
(2)若冰块在密度比水大的液体中融化,液面 ;
(3)若冰块在密度比水小的液体中融化,液面 ;
(4)若冰块中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰融化后液面 ;
(5)若冰块中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰融化后液面 。
2.小船抛物问题
漂浮的物体浮力等于重力,放入小船中,与小船仍漂浮,浮力等于重力,物体排开水的体积 ,若由船中取出放入水中,则排开水的体积也不变,木块在船中和水中都是漂浮的,将小船中的木块抛入池水中,水面高度 ;
下沉的物体浮力小于重力,放入小船中,与小船漂浮,浮力等于重力,物体排开水的体积 ,若由船中取出放入水中,则排开水的体积 ,石块在水中下沉,在船中漂浮,所以将小船中的石块抛入池水中,水面高度 。
夏天,很多同学喜欢在饮料中加冰块。如果把冰块放在橙汁中(ρ橙汁>ρ水),那么冰块熔化后液面将(  )
A.升高 B.降低 C.不变 D.先升高后降低
如图所示,在盛有水的圆柱形容器内漂浮着一块冰块,冰块与容器底部未接触。
(1)请在图中画出冰块的受力示意图。
(2)用所学知识证明:当冰块完全熔化后,水面高度不变。
(3)若将容器中的水换成盐水,则当冰块完全熔化后,液面将______(填字母)。
A.上升 B.下降 C.不变。
在一容器中盛有水和煤油两种互不相容的液体,在液体中有一块冰悬浮着(如图所示),当冰全部融化后,关于煤油液面a和水与煤油分界面b的高度变化情况分析判断正确的是(  )
A.a液面下降,b液面不变
B.a液面不变,b液面不变
C.a液面不变,b液面上升
D.a液面下降,b液面上升
已知小球A能在水中悬浮,小球B能在水中下沉,小球C能漂浮在水面上。现将三个小球放在一只盒内,然后把小盒漂浮在盛水的容器里,测下列判断正确的是(  )
A.只把小球A从小盒中拿出放入水里,容器中水面下降
B.只把小球B从盒中拿出放入水中,容器中水面下降
C.只把小球C从盒中拿出放入水里,容器中水面下降
D.任意把A、B、C三小球中的一个从盒中拿出放入水里,容器中水面高度都不变
如图(a),在一个较大的容器中盛有水,水中放有一个木块,木块上面放有铁块A,此时木块漂浮;如果将A从木块上拿下后悬挂在木块下面如图(b),并放入水中,当木块和A都静止时(水未溢出),下面说法正确的是(  )
A.容器中水面上升
B.容器中水面下降
C.容器中水面不变
D.若将A拿下放入水中,容器中水面不变
如图所示,一冰块漂浮在盛水的容器中,则在冰块熔化过程中,水面的变化将(  )
A.升高
B.降低
C.保持不变
D.先降低,后升高
如图所示,将一块0℃的冰放入盛有水的容器中(如图甲).冰块慢慢下沉,直到冰块与容器底部相接触并相互间有压力(如图乙).在图甲冰块下沉过程中(冰块未熔化),冰块受到的浮力将______(选填变大、不变或变小),容器中水面的位置将______(选填上升、不变或下降,下同);在图乙中冰块沉底后开始熔化,当冰完全熔化为水后。容器中水面的位置将______。
小船和密度为0.5g/cm3的木块一起漂浮在水中,将木块从船中取出放入水中后,你将观察到的现象是(  )
A.船身上浮一些,水面下降 B.船身上浮一些,水面不变
C.船身下降一些,水面上升 D.船身下降一些,水面不变
如图所示,容器有水,有一塑料管下面挂一实心小铁块,漂浮在水面上,则(  )
A.若将小铁块取下放入水中,试管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
B.若将小铁块取下放入水中,试管仍漂浮,则容器内的液面上升
C.若将小铁块取下放入试管中,试管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
D.若将小铁块取下放入试管中,试管仍漂浮,则试管外壁上A点受到液体的压强变小
实验:情景如图所示,小船和石块一起漂浮在水中,将石块(或金属块)从船中取出放入水中后,你观察到的现象是水面 。
怎样用理论知识解释你看到的现象?
理论推导: ;
变化:如果将沉在水底的石块放入船中使船漂浮,液面如何变化? ;
原因是: ;
进一步探讨:从船中取出怎样的固态物质放入水中,水面不变? ;
因是: ;
如图1所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。图2是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图象,以下说法正确的是(  )
A.圆柱体的重力为8N
B.圆柱体浸没时受到的浮力为4N
C.圆柱体的体积为4×10-4m3
D.圆柱体的密度为1.5×103 kg/m3
如图甲所示,正方体金属块在钢丝绳拉力作用下,从水中匀速缓慢上升,直至完全离开水面(金属块上所带水的重力影响可忽略不计)。图乙是钢丝绳拉力F随时间t变化的图象。求:
(1)金属块底面在深度为2m时受到水的压强;
(2)金属块浸没在水中时受到的浮力;
(3)金属块的体积;
如图甲,用弹簧测力计吊着一金属块逐渐放入水中,图象乙反映了这个过程中弹簧测力计的示数变化情况。根据图象可知:金属块的质量是______kg,金属块完全浸没在水中时所受的浮力是______N,金属块的体积是______m3.(g取10N/kg)
图甲是修建码头时用钢缆绳拉着实心长方体A沿竖直方向以0.3m/s的速度匀速下降的情景。图乙是A下降到水底之前钢缆绳对A的拉力F随时间t变化的图象(取水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)长方体A的高度。
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力。
(3)长方体A的密度。1.如图所示,将同一个球体先后放入盛有不同密度的液体中,球体处于静止状态,则球体所受的浮力F甲F乙及液体密度(ρ甲、ρ乙)的关系(  )
A.F甲>F乙ρ甲>ρ乙 B.F甲<F乙ρ甲<ρ乙
C.F甲=F乙ρ甲>ρ乙 D.无法判断
2.四个完全相同的小球甲、乙、丙、丁,用手把它们浸没在四种不同的液体中,放手后,小球静止时如图所示。则下列说法正确的是(  )
丁球受到的浮力最小 甲球受到的浮力大于乙球受到的浮力
甲球受到的浮力小于乙球受到的浮力 丙球受到的浮力最小
3.如图所示,密度均匀的木块漂浮在水面上,现沿虚线将下部分截去,则剩下的部分将(  )
上浮一些 静止不动 下沉一些 无法确定
4.如图所示,某同学将一漂浮在水面不开口的饮料罐缓慢按入水中,当饮料罐全部浸入在水中后,继续向下压一段距离,共用时t0,此过程中饮料罐所受的浮力随时间变化的图象可能是下列图中的(  )
A. B. C. D.
5.一块0℃的冰放在盛有0℃的水的容器中。已知冰块与容器底部相接触并相互间有压力。则当冰完全触化为0℃的水后。下列说法不正确的是(  )
冰化成水后容器对桌面压强不变 冰化成水后会造成液面不变
未融化的冰受到浮力不等于冰受到的重力 随冰的融化水的温度不变
6.如图所示,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,静止时甲杯中橡皮泥所受的浮力为F甲,乙杯中橡皮泥所受的浮力为F乙,则(  )
F甲=F乙,两杯中的水面一样高 F甲<F乙,甲杯中的水面比乙杯中的水面高
F甲<F乙,乙杯中的水面比甲杯中的水面高 F甲>F乙,甲杯中的水面比乙杯中的水面高
7.新鲜的冬瓜内盛有5%的氯化钠溶液,现将一木块放入该溶液中,木块处于漂浮状态,木块露出水面部分高h,如图所示,问过一天后h值与原来相比(不考虑水的蒸发现象)(  )
变小 变大 不变 不能确定
8.如右图所示,一船在某水域作业时,将装满金属工具的大铁箱用绳子悬放入水。第一次放,因水太深,铁箱没触碰到水底,此时船的吃水线在A处。换个地方第二次再放,铁箱才接触到水底。下列说法正确的是(  )
铁箱在船上时,船的吃水线在A处下方 铁箱接触到水底时,船的吃水线仍在A处
铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之下 铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之上
9.如图所示,在未盛满水的容器中漂浮着一只小船,船中装有一个铁球,铁球与小船质量相等,现将铁球取出放入容器中,小船仍漂浮在水面上,铁球沉底,下列说法正确的是(  )
A.水对小船的浮力小于水对铁球的浮力
B.水对小船所减小的浮力等于水对铁球的浮力
C.甲图容器对地面压强大于乙图容器对地面压强
D.乙图中水对容器底的压强小于甲图中水对容器底的压强
10.如图所示,有体积相同的实心小球A、B、C.在完全相同的溢水杯甲、乙、丙中均装满水。再将盛满水的三个溢水杯分别放在已调零的电子秤上,此时三个电子秤的示数均相同。将A、B、C三个小球轻轻地分别放在甲、乙、丙三个溢水杯中,最终的状态如图所示,其中C小球对杯底有压力。则下列判断正确的是(  )
A.小球放进溢水杯后,三个电子秤的示数都增大了
B.小球A受到的浮力最大,小球C受到 的浮力最小
C.小球B的密度等于水的密度,小球C的密度小于水的密度
D.甲溢水杯溢出的水重等于小球A的重力,乙溢水杯溢出的水重等于小球B的重力
11.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图象,则下列说法中正确的是(  )
A.物体的体积是400cm3 B.物体受到的最大浮力是4N
物体的密度是1.5×103kg/m3 物体刚浸没时下表面受到水的压力是12N
12.将同一实心铁球分别投入水、煤油和水银中,静止后铁球位置如图所示。已知ρ煤油<ρ水<ρ铁<ρ水银,则铁球在______中受到的浮力最大,在______中受到的浮力最小。
13.如图所示,烧杯里面装有一定量分水(图甲),用弹簧测力计吊着未知物体,先将物体浸没在水中(图乙),水位升高到B处,示数是18N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处,示数是23N(不计物体带出的水)。则物体浸没时受到的浮力是______N,物体的密度是______kg/m3。
14.如图,某实心物块在空气中重为27.5N,现将其浸没在水中时,下表面受到水的压力为25N,上表面受到水的压力为15N,则此时物块受到水的浮力为______N,物块的密度为_______kg/m3.(水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
15.如图,容器内分别装有水和盐水,在液面上浮着一块冰,问:
(1)冰在水中熔化后,水面如何变化?
(2)冰在盐水中熔化后,液面如何变化?
16.一长方体物块在弹簧测力计的作用下,下表面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下降(物块未与杯底接触)。图乙是物块下降过程中所受浮力的大小F浮与物块下表面浸入液体深度h深关系的图象,图丙是物块下降过程中所受拉力的大小F与物块下表面浸入液体深度h深关系的图象。若F1=F2,则物块所受重力G=______F1,密度为______kg/m3(已知ρ水=1.0×103kg/m3)。第4讲 浮力综合-讲义
1. 浮力的计算方法
知识检测
1.浮力计算的方法
(1)二次称量法:F 浮=G 物-F;
(2)阿基米德原理法:F 浮=G 排=m 排g=ρ液gV 排;
(3)压力差法:F 浮=F 向上-F 向下;
(4)漂浮或悬浮条件:F 浮=G 排。
典型例题
例1-1. 【解答】解:把物体轻轻放入盛满清水的溢水杯中,排开的水重:
G排=m排g=0.09kg×10N/kg=0.9N,
物体受到的水的浮力F浮=G排=0.9N。
故选:D。
例1-2. 【解答】解:
因为F下=30N,F上=20N,
所以F浮=F下-F上=30N-20N=10N,
又因为水的密度和排开水的体积保持不变,
所以铝块受到的浮力保持不变,
当上表面受到的压力增大为25N时,
下表面受到的压力为:F下′=F浮+F上′=10N+25N=35N。
故选:D。
例1-3. 【解答】解:把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为7N,
物体受到的浮力F浮=G-F=12N-7N=5N;
当把物体全部体积浸入水中时,排开水的体积是原来的2倍,根据F液=ρ水gV排可知,物体全部浸没水中时浮力F浮′=2F浮=2×5N=10N;
故选:D。
例1-4. 【解答】解:不计车轮和塑料片排开水的体积,
则水上自行车排开水的体积:
V排=0.02m3××8=0.08m3,
水上自行车受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×0.08m3×10N/kg=800N。
故答案为:800。
变式训练
变1. 【解答】解:当烧杯中盛满水时,由阿基米德原理可知,溢出水的重即为物体所受的浮力大小,则浮力F浮min=G排=G溢=0.4N;
当烧杯中没有盛满水时,若物体漂浮或悬浮在液体中时,物体所受的浮力最大,等于物重,即F浮max=G物=0.6N;
因此物体受到浮力大小的范围为:0.4N~0.6N,只有D选项符合这个范围;
故选:D。
变2. 【解答】解:
(1)圆柱体悬浮在水中,则物体A排开水的体积:
V排=V=1×10-3m3,
物体A所受的浮力:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×1×10-3m3×10N/kg=10N.故AB错误;
(2)根据浮力产生原因可得:F浮=F向上-F向下,
所以圆柱体下表面受到水向上的压力为:
F向上=F浮+F向下=10N+5N=15N.故C错误、D正确。
故选:D。
变3. 【解答】解:
设物体重为G,当物体浸没在水中时,根据力的平衡条件可得:F拉=G-F浮=15N------①
将物体缓慢向上提,当水位如图C时(其中C处是AB的中点),排开水的体积减半,浮力减半,
此时F拉′=G-F浮=25N-------②
②-①得:F浮=25N-15N=10N,即图C中物体所受浮力为10N;
所以,当物体浸没在水中时,即图B中物体受到的浮力F浮=20N;
故选:C。
变4. 【解答】解:(1)图(a)中,物重即为弹簧测力计的示数,即G=5N;
(2)图(b)中,弹簧测力计的示数为2N,即G-F=2N,得F=3N;
(3)对照实验(a)(b)(c),说明水对重物产生了一定的托力,即浮力;
在(c)中,测力计的示数为:3N,即G-F浮=3N,得F浮=2N;
(4)该实验是通过手托重物和把重物浸入液体中产生的效果相同建立起浮力概念的,即采用的是类比法建立起浮力概念的。
故答案为:(1)5、(2)3、(3)2、(4)类比。
2. 浮力与压强
知识检测
1.对容器底部的压力
(1)当物体放入容器中且漂浮或悬浮时,液面上升,上升后的高度为 h,此时容器受到的压力为 F, 则F=ρgSh。
当物体放入容器中且沉底时,液面上升,上升后的高度为 h,此时容器受到的压力为 F,则 F=ρgSh+(G 物-F 浮)
2.台秤问题
将物体放入台秤上盛水的烧杯中时,烧杯中液面上升,台秤示数增大,弹簧测力计示数减小,且增大和减小的数值相同,均为物体所受浮力大小。
典型例题
例2-1. 【解答】解:因为小船漂浮,
所以F浮=G排=G船,
即:放入小船后排开水的重力等于小船的重力
两鱼缸的总重相同,
根据G=mg,
知两鱼缸的总质量相同,
把它们分别放在台秤上,则台秤的示数相同。
故选:B。
例2-2. 【解答】解:物体A的一半浸入水中时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg××300×10-6m3=1.5N;
物体A的重力:
GA=mAg=0.6kg×10N/kg=6N,
细线对物体A的拉力:F拉=GA-F浮=6N-1.5N=4.5N,
烧杯对台秤的压力等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力(或物体A受到的浮力)
将A缓慢提起直至将底部拉至水面的过程中,物体A对水向下的作用力(或物体A受到的浮力)减小,
由p=可知,烧杯对台秤的压强变小。
故答案为:1.5;4.5;变小。
例2-3. 【解答】解:(1)由题可知,物块受到的浮力:F浮=G-F拉=10N-2N=8N;
(2)由F浮=ρ水V排g可得:V排===8×10-4m3;
(3)把水、容器、物块看做整体,受到水、容器、物块竖直向下的重力和竖直向上弹簧测力计的拉力、桌面的支持力作用处于静止,
由力的平衡条件可得:
G水+G容+G物=F′+F支持,
桌面对容器的支持力:
F支持=G水+G容+G物-F′=10N+4N+10N-2N=22N,
因支持力和容器最桌面的压力是一对相互作用力,
所以,容器对桌面的压力:
F2=F支持=22N,
容器对桌面的压强:p2===2200Pa;
答:(1)物块受到的浮力为8N;
(2)物块的体积为8×10-4m3;
(3)桌面受到容器的压强2000Pa。
例2-4. 【解答】解:(1)m=20×10-3kg=2×10-2kg
∵冰块漂浮,
∴F浮=G冰=m冰g=2×10-2kg×10N/kg=0.2N;
(2)杯底受到的压强:
p=ρgh=0.98×103kg/m3×10N/kg×0.1m=980Pa,
杯底受到的压力:
F=pS=980Pa×50×10-4m2=4.9N。
答:(1)冰块所受的浮力为0.2N;
(2)杯底所受的压力为4.9N。
变式训练
变1. 【解答】解:(1)对铝块受力分析可知:铝块受竖直向下的重力、竖直向上弹簧测力计的拉力和浮力,
由平衡条件得:G铝=F+F浮,F=G铝-F浮,
在铝块完全浸没前,V排逐渐增大,F浮逐渐增大,弹簧测力计的示数F逐渐减小。
(2)对烧杯及水受力分析可知:受烧杯及水竖直向下的重力,铝块向下的压力F压=F浮,台秤的支持力FN,
由平衡条件得:台秤的支持力FN=G+F压,
在铝块完全浸没前,V排逐渐增大,F压=F浮逐渐增大,FN逐渐变大,台秤的示数增大。
故选:C。
变2. 【解答】解:根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力大小等于它排开液体的重力,厢内水深h保持不变,重量不同的船舶(G1>G2>G3)驶入承船厢,重的船舶排出的水也多,且排出水的重力与船舶的重力相等,所以三种情况下,厢,水、船的总重相同,匀速提升,拉力等于总重力大小,则三种情况下,匀速提升所需的拉力F1、F2、F3一样大。
故选:D。
变3. 【解答】解:(1)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强不变;
(2)由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重,铝块对水的压力大小与浮力相等,所以溢水杯对电子秤的压力不变,即电子秤示数不变;
(3)将铝块浸没在水中,排开水的体积等于铝块的体积,所以将溢出的水倒入量筒中,读出量筒中水的体积就是铝块的体积。
故答案为:(1)不变;(2)不变;(3)将溢出的水倒入量筒中,读出量筒中水的体积就是铝块的体积。
变4. 【解答】解:
(1)木块受向上的浮力、向下的重力和向下的拉力,
根据力的平衡条件可得,木块B受到的浮力:F浮=GB+F拉=5N+1N=6N;
(2)由F浮=ρgV排可得,排开水的体积:
V排===6×10-4m3,
木块的底面积S木=0.1m×0.1m=1×10-2m2。
木块浸入水中的深度:h′===0.06m=6cm,
则水的深度h=h′+L=6cm+5cm=11cm=0.11m,
容器底部受到水的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.11m=1.1×103Pa;
(3)容器内水的体积:
V水=S容h-V排=200×10-4m2×0.11m-6×10-4m3=1.6×10-3m3,
由ρ=可得,水的质量:
m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1.6×10-3m3=1.6kg,
水的重力:G水=m水g=1.6kg×10N/kg=16N,
容器对桌面的压力等于容器、木块和水受到的总重力,
即容器对桌面的压力:F=G水+G容+G木=16N+3N+5N=24N,
容器对桌面的压强:p′===1200Pa。
答:(1)木块B受到的浮力是6N;
(2)容器底部受到水的压强是1.1×103Pa;
(3)容器对桌面的压强是1200Pa。
3. 液面变化问题
知识检测
1.冰块熔化问题
(1)若冰块在密度与水相同的液体中融化,液面不变;
(2)若冰块在密度比水大的液体中融化,液面上升;
(3)若冰块在密度比水小的液体中融化,液面下降;
(4)若冰块中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰融化后液面不变;
(5)若冰块中含有铁块、石块等密度大于水的物体,冰融化后液面下降。
2.小船抛物问题
漂浮的物体浮力等于重力,放入小船中,与小船仍漂浮,浮力等于重力,物体排开水的体积不变,若由船中取出放入水中,则排开水的体积也不变,木块在船中和水中都是漂浮的,将小船中的木块抛入池水中,水面高度不变;
下沉的物体浮力小于重力,放入小船中,与小船漂浮,浮力等于重力,物体排开水的体积增大,若由船中取出放入水中,则排开水的体积减小,石块在水中下沉,在船中漂浮,所以将小船中的石块抛入池水中,水面高度下降。
典型例题
例3-1. 【解答】解:冰块漂浮在橙汁中,所以G=F浮=G排,则m=m排,由ρ=可知,V=,冰化成水质量不变,所以化成的水和排开橙汁的质量相等,
水的密度小于橙汁的密度,所以化成水的体积大于排开橙汁的体积,可知杯内液面将上升,故A正确,BCD错误。
故选:A。
例3-2. 【解答】解:(1)冰块漂浮在水面上,重力和浮力是一对平衡力,二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上,大致确定冰块的重心,然后过重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,注意两条线段长度要相等,如图所示:
(2)证明:
由于冰块漂浮,F浮=G冰,由阿基米原理可得:F浮=G排;
又因为冰熔化前后重力不变,G冰=G冰化水;
所以有:G排=G冰化水,
因为:F浮=G排=ρ水V排g,G冰=G冰化水=ρ水V冰化水g,
所以:ρ水V排g=ρ水V冰化水g,
故V排=V冰化水,
所以,当冰块完全熔化后,水面高度不变。
(3)冰块漂浮在盐水中,所以G冰=F浮=G排盐水,则m冰=m排盐水;由于冰化成水质量不变,所以冰化成的水和排开盐水的质量相等,即m冰化水=m排盐水,由于水的密度小于盐水的密度,由V=可知,所以冰化成水的体积大于排开盐水的体积,由此可知杯内水面将上升。
故答案为:(1)见解答图;(2)见解答;(3)A。
例3-3.【解答】解::当冰块漂浮在水中时,浮力等于重力,即:
F浮=G排,
ρ水gV排=ρ冰gV冰,
V排=V冰,
因为物质的质量不随状态的改变而改变,因此冰熔化为水时,质量不变,等于冰块的质量,故熔化成水时的体积V水=;
显然冰块漂浮在水中时,熔化成水的体积等于排开水的体积。
(1)现在冰块浸没在水与油之间,油也要给冰浮力,所以冰排开水的体积要变小,V排小于V水,冰全部熔化为水的体积大于冰排开水的体积,所以冰化水后水位上升;
(2)冰块浸没在冰与油之间,冰熔化水,体积减小,使得总液面下降。所以D正确。
故选:D。
例3-4. 【解答】解:当三个小球放在盒中漂浮于水面时,三个物体的总重力等于盒排开水的总重力,即:mAg+mBg+mCg=ρgV0
A、当把小球A从小盒中拿出放入水中后,因小球A在水中悬浮则小球A在水中排开水的体积不变,则容器中水面高度不变,故A错误;
B、因小球B在水中会沉至水底,则F浮+F支=mBg,所以F浮<mBg,也就是总的浮力比之前小了,所以V排变小,水面下降,故B正确;
C、小球C在水中漂浮,说明F浮=mCg=ρgV排,小球拿走以后F浮还是mCg,因为两个物体都是漂浮,所以水面高度不变,故C错误;
D、通过前面的分析已然明确,只有将B拿出放入水中时,容器中的水面高度会下降,而其余两个拿出放入水中时均不变,故D错误。
故选:B。
例3-5. 【解答】解:
ABC、由图可知,两种情况下,木块和铁块A的整体都处于漂浮状态,则总浮力等于总重力;因总重力不变,所以总浮力不变,则根据阿基米德原理可知排开水的体积不变,所以液面不会上升也不会下降;故AB错误,C正确。
D、铁块A放在木块上时,此时铁块A和木块漂浮,浮力等于铁块A和木块重力;
若将A拿下放入水中,由于铁块A下沉,则A受到的浮力小于A的重力,木块仍处于漂浮,则木块受到浮力等于木块的重力,所以,A拿下放入水中,A和木块所受的浮力之和变小,根据阿基米德原理可知排开水的体积变小,则液面会下降,故D错误。
故选:C。
变式训练
变1. 【解答】解:∵冰漂浮于水面上,
∴F浮=ρ水gV排=G冰,----------------------①
又∵冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,
∴G水=ρ水gV水=G冰,------------------------②
由①②可得:ρ水gV排=ρ水gV水,
∴V排=V水,
即:冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积。
∴冰化水后水位不变。
故选:C。
变2. 【解答】解:(1)在图甲冰块下沉过程中,冰块排开水的体积不断增大,根据F浮=ρ液gV排知,冰块受到的浮力将增大,容器中水面的位置将上升;
(2)图乙中,冰块与容器底部相接触并且相互间有压力,
在冰熔化前,F浮+F支=G冰,
所以F浮=ρ水V排g<G冰,-------①
冰化水后,质量不变、重力不变,则:G冰=G冰化水=ρ水V冰化水g,-------②
由①②可得:ρ水V排g<ρ水V冰化水g,
则V排<V冰化水,
即:冰熔化为水的体积大于原来冰排开水的体积,
所以冰熔化后,水面将上升。
故答案为:变大;上升;上升。
变3. 【解答】解:当木块在船中漂浮时,船所受到的浮力等于船和木块的重力之和;F浮=G船+G木;
将木块从船中取出放入水中后,船人处于漂浮状态,则:F浮1=G船,
所以,F浮<F浮1,即船受到浮力变小,根据阿基米德原理可知排开的水的体积变小;则船上浮一些;
由于木块密度为0.5g/cm3的小于水的密度,则木块在水中会处于漂浮,则木块受到的浮力为:F浮2=G木;
则F浮总=F浮1+F浮2=G船+G木,
所以,船和木块共同受到浮力不变,根据阿基米德原理可知排开的水的体积相同;则水面高度不变,
故选:B。
变4. 【解答】解:
AB、把小铁块和塑料试管看做整体,整体漂浮,则整体受到的浮力F浮=G铁+G试管--------①
若将小铁块取下放入水中,小铁块下沉,受到的浮力F浮铁<G铁,
试管漂浮受到的浮力F浮试管=G试管,
此时两者受到的浮力之和F浮′=F浮铁+F浮试管<G铁+G试管-----------②
比较①②可知,整体受到的浮力减小,
由F浮=ρgV排可知,两者排开水的体积变小,液面下降,故A、B错误;
CD、如图所示,把小铁块和塑料试管看做整体,整体漂浮,受到的浮力和总重力相等,此时排开水的体积等于小铁块的体积加上试管排开水的体积;
若将小铁块取下放入试管中,整体的重力不变,仍漂浮,所以两种情况下受到的浮力相等,总的排开水的体积不变,容器中水的深度不变,即容器内的液面高度不变,故C正确;
将小铁块取下放入试管中时,只有试管排开水,则试管排开水的体积变大,试管外壁A点所处的深度变大,
由p=ρgh可知,试管外壁A点受到液体的压强增大,故D错误。
故选:C。
变5. 【解答】解:
①由两图片可知,将石块从船中取出放入水中后,水面会下降;
②小船和石块一起漂浮在水中时,受到的总浮力为F浮总=G船+G石,
将石块从船中取出放入水中后,小船漂浮,石块沉底,则F浮船=G船,F浮石<G石,
此时整体受到的浮力F浮总′=F浮船+F浮石<G船+G石<F浮总,
由F浮=ρgV排可知,整体排开水的总体积减小,水面将下降;
同理可知,将沉在水底的石块放入船中使船漂浮时,液面将上升;
③物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,从船中取出固态物质放入水中前后,整体受到的浮力不变,水面不发生变化。
故答案为:下降;
小船和石块一起漂浮在水中时,受到的总浮力为F浮总=G船+G石,将石块从船中取出放入水中后,小船漂浮,石块沉底,则F浮船=G船,F浮石<G石,此时整体受到的浮力F浮总′=F浮船+F浮石<G船+G石<F浮总,由F浮=ρgV排可知,整体排开水的总体积减小,水面将下降;
上升;
沉在水底的石块放入船中后排开水的总体积变大;
在水中漂浮或悬浮的固体;
从船中取出固态物质放入水中前后,小船和固体受到的浮力不变,排开水的体积不变,所以液面不会发生升降。
4.图像问题
典型例题
例4-1. 【解答】解:
A、由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N,故A错误;
B、图象中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4N,
则圆柱体受到的浮力:F浮=G-F=12N-4N=8N.故B错误;
C、圆柱体完全浸入水中时,根据F浮=ρ水gV排得圆柱体的体积:
V物=V排===8×10-4m3,故C错误;
D、圆柱体的质量:m===1.2kg;
则圆柱体的密度:
ρ物===1.5×103kg/m3.故D正确。
故选:D。
例4-2. 【解答】解:
(1)金属块底面受到的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa;
(2)由图象可知:在空气中受到的拉力F1=2.7×104N,
浸没在水中受到的拉力F2=1.7×104N
金属块受到的浮力F浮=F1-F2=2.7×104N-1.7×104N=1.0×104N;
(3)根据F浮=G排=ρ液V排g
石料的体积V=V排===1m3;
答:(1)金属块底面在深度为2m时受到水的压强为2×104Pa;
(2)金属块浸没在水中时受到的浮力为1.0×104N;
(3)金属块的体积为1m3;
变式训练
变1. 【解答】解:(1)∵G=mg,
∴金属块的质量:
m===0.5kg,
(2)由图示图象可知,金属块的重力G=5N,
金属块完全浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G-F=5N-2N=3N;
金属块完全浸没在水中时,金属块排开水的体积等于金属块的体积,
∵F浮=ρ水gV排,
∴金属块的体积:
V=V排===3×10-4m3。
故答案为;0.5;3;3×10-4。
变2. 【解答】解:
(1)由图乙可知,长方体A从下底面接触水面到刚好浸没所用的时间:t=15s-10s=5s,
根据v=可得,长方体A的高度:s=vt=0.3m/s×5s=1.5m;
(2)由图乙可知,前10s钢绳的拉力不变,等于物体A的重力,此时物体在水面以上,
所以拉力与重力是一对平衡力,则:G=F=3×104N,
10~15s,钢绳的拉力减小,是物体A从与水面接触到完全浸没,
由图可知,当A完全浸入水中时,拉力F′=1×104N,
所以石料受到的浮力:F浮=G-F′=3×104N-1×104N=2×104N;
(3)根据F浮=ρ水gV排可得,A的体积:
V=V排===2m3,
所以A的密度:
ρ====1.5×103kg∕m3;
答:(1)长方体A的高度为1.5m。
(2)长方体A浸没在水中后受到的浮力为2×104N。
(3)长方体A的密度为1.5×103kg∕m3。
第4讲 浮力综合-课后练习
1. 【解答】解:球在甲液体中漂浮,所以球的密度小于甲液体的密度;在乙液体中悬浮,所以球的密度等于乙液体的密度。因此ρ甲>ρ乙。
球在甲中漂浮,所以此时浮力大于重力;在乙中悬浮,浮力也等于重力,因此在甲和乙中所受浮力相等,即F甲=F乙。
故选:C。
2. 【解答】解:据图可知,甲、乙、丙、丁是四个完全相同的球,甲悬浮,即此时的浮力等于自身的重力;
乙漂浮,即此时的浮力等于自身的重力;
丙下沉,即此时的浮力小于自身的重力;
丁漂浮,即此时的浮力等于自身的重力;
即甲、乙、丙、丁是四个完全相同的球,所以其所受的浮力关系是:
F甲=F乙=F丁>F丙;
故选:D。
3. 【解答】解:木块原来漂浮在水面上,浮力等于重力,则有 ρ木Vg=ρ水V浸g,可得:木块浸在水中的体积与整个体积之比=,木块与水的密度不变,所以木块浸没水中的体积与整个体积之比不变,所以截去的部分,剩下的部分将下沉一些,故ABD错误,C正确。
故选:C。
4. 【解答】解:根据公式F浮=ρgV排可知,排开水的体积一定时,受到的浮力将不再变化;
在A中,表示一开始就受到浮力作用,然后浮力逐渐增加,最后保持不变,符合题意;
在B中,表示物体逐渐浸没,所受浮力逐渐变大,最后不变,不合题意;
在C中,表示物体完全浸没后,不管怎样移动,排开水的体积不再变化,受到的浮力保持不变;不合题意;
在D中,表示物体受到的浮力逐渐增加,不合题意;
故选:A。
5. 【解答】解:A、冰化成水后质量不变,容器对桌面的压力不变,容器的底面积不变,所以根据p=得,冰化成水后容器对桌面压强不变,故A正确;
BC、因为冰熔化前,F浮+F支=G冰,未融化的冰受到浮力小于冰受到的重力,
所以F浮=ρ水v排g<G冰,-------①
冰化水后,G冰=G水,
即:ρ冰v冰g=ρ水v水g,-------②
由①②可得:
ρ水v排g<ρ水v水g,
即:冰熔化为水的体积大于排开水的体积,所以冰熔化后,水面将上升,故B错误,C正确;
D、冰水混合物的温度是0℃,随冰的融化水的温度不变,故D正确。
故选:B。
6. 【解答】解:(1)根据浮沉条件得到,橡皮泥在甲中下沉,这时F甲<G,在乙中漂浮,这时F乙=G;因为橡皮泥的重力G保持不变,所以F甲<F乙;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,当F甲<F乙时,V排甲<V排乙,那么甲杯中的水面高度小于乙杯中的水面高度。
故选:C。
7. 【解答】解:新鲜的冬瓜内盛有5%的氯化钠溶液,冬瓜的细胞液的质量分数小于NaCl溶液的质量分数,冬瓜会失水会释放出水分,使溶液内溶剂量增大,导致溶液的密度变小。因为木块漂浮在液面上,浮力等于重力,根据F=ρ液gV排,溶液的密度变小,排开液体的体积应增大,所以露出的高度与原来相比将减小,一天后h值与原来相比变小。
故选:A。
8. 【解答】解:若物体放在船上,把船和铁箱看做一个整体。其总重为船重+铁箱重…①;
当铁箱悬入水中时,其总重为船重+铁箱重-铁箱所受浮力…②;
由此可见①>②
铁箱在船上和水中时,整体受到的浮力相同,排开水的总体积相同,所以总A情况船的吃水线最深,应该在A的上方。故选项A错误;
第一次,铁箱没触碰到水底,此时船受到铁箱向下的拉力作用(等于铁箱的重力减浮力),吃水线在A处;
第二次,铁箱接触到了水底,由于受到支持力的作用,此时铁箱对船的拉力减小,所以船的吃水深度减小,船向上浮,船的吃水线在A处之下。
所以A、B、D说法错误,C说法正确。
故选:C。
9. 【解答】解:A、已知铁球与小船质量相等,即G船=G球;
现将铁球取出放入容器中,小船仍漂浮在水面上,则F浮船=G船;
而铁球沉底,则F浮球<G球,所以F浮球<F浮船,故A错误;
B、甲图中铁球在船中,整体漂浮在水面上,所以F浮总=G船+G球;
乙图中小船漂浮在水面上,所以F浮船=G船,
铁球沉底,F浮球<G球,
所以,减小的浮力△F浮=G球>F浮球,故B错误;
C、容器对地面的压力等于容器、水、物体的重力之和,同一容器,则质量相等,重力相等,铁球与小船质量相等,重力相等,故容器对地面的压力相等,容器的底面积相等,根据p=可知,甲图容器对地面压强等于乙图容器对地面压强;故C错误;
D、甲图中F浮总=G船+G球;乙图中F浮总′=F浮船+F浮球,小船漂浮在水面上,F浮船=G船,故F浮总′=G船+F浮球,而铁球沉底,F浮球<G球,故F浮总>F浮总′;
即乙图中小船和铁球受到的总浮力小于甲图中小船和铁球受到的总浮力,根据F浮=ρgV排可知,乙图中排开水的体积小于甲图中排开水的体积,同一个容器底面积相同,则甲图中水的深度大于乙图中水的深度,根据p=ρgh可知,甲图中水对容器底的压强大于乙图中水对容器底的压强,故D正确。
故选:D。
10. 【解答】解:
A、A球放入水后处于漂浮状态,浮力等于重力,根据阿基米德原理F浮=G排知F浮A=GA=GA排,所以电子秤示数不变;
B球放入水后处于悬浮状态,浮力等于重力,根据阿基米德原理F浮=G排即F浮B=GB=GB排,所以电子秤示数不变;
C球放入水后沉底,浮力小于重力,根据阿基米德原理F浮=G排即F浮C=GC排<GC,所以电子秤示数变大,故A错误;
B、由图知:VA排<VB排=VC排,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知FA浮<FB浮=FC浮,故小球A受到的浮力最小,小球BC受到 的浮力一样大,故B错误;
C、A球漂浮时,ρA<ρ水;B球悬浮时,ρB=ρ水;C球下沉时,ρC>ρ水,故C错误;
D、由A知F浮A=GA=GA排即甲溢水杯溢出的水重等于小球A的重力;F浮B=GB=GB排即乙溢水杯溢出的水重等于小球B的重力,故D正确。
故选:D。
11. 【解答】解:A和B、由图象知,G=12N,当物体完全浸没时,拉力F=4N,
则完全浸没时的浮力为F浮=G-F=12N-4N=8N,此时物体完全浸没,故浮力最大为8N,故B错误;
由F浮=ρ液gV排得物体的体积:V=V排===8×10-4m3=800cm3,故A错误;
C、物体的质量:m===1.2kg;
则物体的密度:ρ===1.5×103kg/m3,故C正确;
D、物体刚浸没时,上表面受到水的压力为0,则下表面受到的压力F下=F浮=8N,故D错误。
故选:C。
12. 【解答】解:
同一实心铁球在水、煤油中下沉,可知浮力小于重力;在水银中漂浮,可知浮力等于重力。
所以铁球在水银中受到的浮力最大。
铁球在水、煤油中浸没,V排相同,水的密度大于煤油的密度,
根据F浮=ρ液gV排可知:铁球在煤油中受到的浮力最小。
故答案为:水银;煤油。
13. 【解答】解:
设物体重为G,将物体浸没在水中(图乙),水位升高到B处,F示=G-F浮=18N------①
将物体缓慢提出,当水位下降到AB的中点C时,排开水的体积减半,浮力减半,
此时F示′=G-F浮=23N---------②
②-①得:F浮=23N-18N=5N,
则物体浸没在水中时,受到的浮力F浮=10N;
由F浮=ρ水V排g可得,物体的体积:
V=V排===1×10-3m3;
将F浮=10N代入①式可得:G=28N,
物体的质量:
m===2.8kg,
物体的密度:
ρ===2.8×103kg/m3。
故答案为:10;2.8×103。
14. 【解答】解:物体受到的浮力:F浮=F下-F上=25N-15N=10N;
由G=mg得,m===2.75kg,
由F浮=ρ浮gV排得,
V物=V排==103m-3,
ρ===2.75×103kg/m3。
故答案为:10;2.75×103。
15. 【解答】解:(1)∵冰漂浮于水面上,
∴F浮=ρ水gV排=G冰,
又∵冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,
∴G水=ρ水gV水=G冰,
∵漂浮时浮力和重力相等,即ρ水gV排=ρ水gV水,
∴V排=V水,
即:冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积。
∴容器中的水面高度不变。
(2)∵冰块漂浮在盐水面上,
∴F浮=G冰,即ρ盐水gV排=ρ冰gV冰,
则V排=,
冰熔化成水之后,状态变化,质量不变,
∴m冰=m水,即ρ冰V冰=ρ水V水,
则V水=,
∵ρ盐水>ρ水,
∴V水>V排,
∴若冰完全熔化,杯中液面上升。
答:(1)冰在水中熔化后,水面不变;
(2)冰在盐水中熔化后,液面上升。
16. 【解答】解:物体在水中受到的浮力为F浮=G-F,即F1=G-F2,F1=F2,故G=2F1,
由F浮=ρ液gV排得,物体的体积为:V=V排=,
物体的重力为G,质量为m=,
则物体的密度为:ρ===ρ水=ρ水=2ρ水=2.0×103kg/m3。
故答案为:2;2×103。
17. 【解答】解:
(1)由图甲可知,金属块未放入水中时液体的深度:
h1=20cm=0.2m,
则容器底部受到的水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)金属块浸没在水中后,水面上升的高度:
△h=h2-h1=30cm-20cm=10cm,
金属块排开水的体积:
V排=S△h=100cm2×10cm=1000cm3=0.001m3,
金属块受到的浮力:
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N;
(3)金属块浸没在水中静止后,由F浮=G-F′可得,弹簧测力计的示数:
F′=G金-F浮=27N-10N=17N;
(4)容器中水的体积:
V水=Sh1=100cm2×20cm=2000cm3,
由ρ=可得,容器中水的质量:
m水=ρ水V水=1.0g/cm3×2000cm3=2000g=2kg,
水的重力:
G水=m水g=2kg×10N/kg=20N,
把容器、水和金属块当作一个整体,整体受向下的总重力、向上的拉力、向上的支持力,
根据相互作用力知识和力的平衡条件可得,容器对桌面的压力:
F压=F支=G容+G水+G金-F=6N+20N+27N-17N=36N。
答:(1)金属块未放入水中时,容器底部受到的水的压强为2000Pa;
(2)金属块浸没在水中受到的浮力为10N;
(3)金属块浸没在水中静止后弹簧测力计的示数为17N;
(4)金属块浸没在水中,容器对桌面的压力为36N。
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