浙教版科学八上1.3水的浮力同步练习(3)
一、单选题
1.(2021八上·兰溪月考)用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N (如图甲)。将体积为100cm3的物体A全部投入水中,弹簧测力计的示数T1为1N (如图乙)。若将容器、水和浸没水中的物体A用弹簧测力计一起称量 (如图丙),弹簧测力计的示数为T2.则( )
A.浸没水中的物体A所受浮力为5N
B.浸没水中的物体A所受浮力为4N
C.弹簧测力计的示数T2为7N
D.弹簧测力计的示数T2为4N
2.(2021八上·诸暨期中)如下图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底,若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2,以下判断正确的是( )
A.若m1>m2,则F1一定小于F2 B.若m1=m2,则F1一定小于F2
C.若V1=V2,则F1一定小于F2 D.若V1>V2,则F1一定大于F2
3.(2021八上·诸暨期中)最近两年来,欧盟和美国加紧了对火星探究的投入,期望在不远的将来人类登上火星。火星离太阳比地球离太阳略远,但火星赤道上中午气温仍可上升到0℃以上。一个地球表面重500N的物体在火星表面重190N。若地球表面g取10N/kg,不计火星大气压的影响,在火星中午的赤道地面上(温度与地球表面相同),有一个盛水容器,水中悬浮着一个质量为1kg的物体,则此时物体受到水的浮力( )
A.10N B.26.3N C.3.8N D.无法计算
4.(2021八上·龙湾期中)如图所示是某金属圆柱体从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据,描绘出弹簧测力计示数F随圆柱体浸入深度h变化的关系图像。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该圆柱体的高度是10厘米
B.当h为4厘米时,圆柱体所受的浮力为3.4牛
C.浸没后,h继续增大时,弹簧测力计示数仍为3牛
D.圆柱体未浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数变大
5.(2021八上·绍兴期中)如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口.此时木块A刚好完全浸没在水中,接着打开阀门B,缓慢放水,直至木块A完全离开水面时,再关闭阀门B这个过程中,弹簧弹力与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示,已知ρ水=1.0×103kg/m3,ρ木块=0.6×103kg/m3,木块体积为V,不计弹簧所受浮力,则下列说法正确的是 ( )
A.CD段弹簧被压缩
B.C点与E点的纵坐标c、e的绝对值之比为2:3
C.C点弹簧处于原长
D.D点的横坐标d值为0.3V0
6.(2021八上·杭州期中)陪伴了诸暨人整整 26 年的茅渚埠桥已拆除并开始重建。大桥修建时,往往要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离 h逐渐增大,构件所受浮力 F1、钢绳拉力 F2随 h 的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.构件的边长为4m
B.构件密度为3×103kg/m3
C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为4×104Pa
7.(2021八上·义乌期中)如图所示,一个边长为10cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中保持静止状态,其上表面受到液体的压强为500Pa,下表面受到的液体压强为1300Pa,(g取10N/kg)下列说法正确的是( )
A.正方体受到的浮力为10N B.该正方体的质量为1kg
C.正方体上表面的深度h1为5cm D.液体的密度为0.8×103kg/m3
8.(2021八上·洞头期中)如图甲所示,立方体木块下端用一段细线与之相连,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)。现向容器中慢慢加水(如图乙),直到装满容器、细线的拉力用F表示,容器中水的深度用h表示,则拉力F随深度h的变化关系图象是( )
A. B.
C. D.
9.(2021八上·洞头期中)轮船的铁锚从水下深处向上提起,直至完全提出水面,这个过程中,铁锚受到的浮力( )
A.逐渐变小 B.保持不变
C.先保持不变,后逐渐减小 D.先逐渐变小,后保持不变
10.(2021八上·新昌期中)一个脸盆中盛有重为100牛的水,它能对浸入其中的物体产生多大的浮力?( )
A.一定小于100牛 B.一定等于100牛
C.一定大于100牛 D.条件不足,无法确定
11.(2021八上·绍兴期中)用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N (如图甲)。将体积为100cm3的物体A全部投入水中,弹簧测力计的示数T1为1N (如图乙)。若将容器、水和浸没水中的物体A用弹簧测力计一起称量 (如图丙),弹簧测力计的示数为T2.则( )
A.浸没水中的物体A所受浮力为5N B.浸没水中的物体A所受浮力为4N
C.弹簧测力计的示数T2为7N D.弹簧测力计的示数T2为4N
12.(2021八上·温州月考)如图所示是某金尽圆柱体从水面缓慢没入水中时,根据实验数据,描绘出弹贄测力计示数F随圆柱体没入深度h变化的关系图像。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该圆柱体的高度是10厘米
B.当h为4厘米时,圆柱体所受的浮力为3.4牛
C.浸没后,h继续增大时,弹簧测力计示数仍为3牛
D.圆柱体未浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数变大
13.(2021八上·诸暨期中)水平桌面上放置足够高的柱形容器如图甲,容器底部放一个边长为10cm的均匀实心正方体M。现缓慢向容器中注入某液体,M对容器底部的压力随注入液体深度h的变化关系如图乙。则下列说法正确的是( )
A.M的密度是1.25×103kg/m3
B.注入液体的密度是0.7×103kg/m3
C.当h=10cm时,M对容器底部的压力是2N
D.当h>10cm时,物体M漂浮
14.(2021八上·临安期中)港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道,大桥在水下施工时,要向水中沉放大量的施工构件。现将边长2m的正方体沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲),钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化(如图乙)。下列选项说法正确的是( ) (ρ海水= 1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
A.表示正方体构件所受浮力变化的图像是①
B.该构件浸没在水中所受浮力为4×104N
C.该正方体构件的质量为16吨
D.该构件的密度是1.5×103Kg/m3
15.(2021八上·杭州期中)用弹簧测力计竖直挂一物体,当物体浸入水中1/3体积时,弹簧测力计示数为4N;当物体浸入水中1/2体积时,弹簧测力计示数为1N。取下该物体放入水中,物体静止时受到的浮力是( )
A.18N B.14N C.10N D.8N
16.(2021八上·余姚期中)探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.3N
B.利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C.利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D.利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
17.(2021八上·浙江月考)将一半径为 R 的实心金属球,用细线拉着,匀速缓慢地放入水深为 2R 的盛水容器中,直至容器底部,水未溢出。下图能反映金属球从水面刚接触处开始至容器底部过程中,所受浮力大小 F 与金属球浸入水中深度 h 的关系的是( )
A. B.
C. D.
18.(2021八上·义乌月考)如图甲所示,均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以 0.5m/s 的恒定速度下降, 直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力 F 随时间 t 变化的图像。若不计水的阻力,g 取 10N/kg, 则下列说法不正确的是( )
A.石料的质量为 140kg
B.石料恰好完全浸没时所受浮力为 500N
C.石料的密度为 1.8×103kg/m3
D.该石料立于水平地面上时对地面的压强为2.8×104pa
二、填空题
19.(2021八上·兰溪月考)小宇重为0.6N的鸡蛋先后放入甲、乙两液体中,如图所示,鸡蛋在甲中悬浮,在乙中漂浮,则鸡蛋在甲中受到的浮力为 N,甲的密度 乙的密度(选填“>”、“<”或“=”).
20.(2021八上·诸暨期中)如图所示,当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的1/3时,弹簧测力计的示数为5.0N;当物体浸在水中的体积为物体体积的1/2时,弹簧测力计的示数为3.5N.从弹簧测力计上取下物体将其缓慢的放入水中(容器足够大,水足够多),则物体静止时受到的浮力为 N。
21.(2021八上·杭州期中)
(1)一个质量为160克、体积为200厘米3的物体,将它完全浸没在水里,松手后,物体将 (填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
(2)中国改装的“瓦良格”号航空母舰出海试航,当航母在平静的水面航行时,它所受的浮力 (填“大于”“等于”或“小于”)它的总重力。当航空母舰上舰载飞机起飞后,它排开水的体积 (填“增大”“减小”或“不变”)。
22.(2021八上·绍兴期中)将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬置状态(如图),在冰块浸入的过程中,台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”);在冰块熔化过程中,容器内液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”),台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。(冰的密度为0.9×103 kg/m3,酒精的密度为0.8×103
kg/m3,整个过程中无液体溢出)
23.(2021八上·金华期中)弹簧测力计挂着一重为4N的物体A,物体A浸没并静止在水中,如图所示。
(1)图中物体A所受浮力是 N。
(2)如果测力计不拉着物体A,A在水中会 (选填 “下沉”“上浮”“悬浮”)。
24.(2021八上·诸暨期中)小科同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,下图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图A、B、C、D,说明浮力大小跟 有关。
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)物体的重力是 N。
(4)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是 N。
25.(2021八上·宁波期中)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,真到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象。求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是 N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(3)圆柱体的密度是 kg/m3;
26.(2021八上·萧山期中)在《三国演义》中诸葛亮的“草船借箭”可谓神乎其神。请你根据所学的科学知识回答以下问题:
(1)诸葛亮乘夜黑雾大,率领一大队草船驶向曹营。曹营中的士兵以为有敌来袭,拼命地向草船射箭。此时,诸葛亮的草船受到水的浮力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)诸葛亮能够借箭成功,主要是利用了大雾,使曹操恐怕有埋伏,不敢出兵。他曾说过“亮已于三日前算定今天有大雾,因此敢任三日之限。”诸葛亮描述的是赤壁三日后的天气情况,下列成语中哪个不是描述天气的________。
A.阴转多云 B.雷电交加 C.和风细雨 D.冬暖夏凉
(3)当草船排开水的体积为5m3时,船受到的浮力为 N。
27.(2021八上·浙江月考)如图所示,乒乓球从水里上浮直至漂浮在水面上,乒乓球在A、B位置时受到的浮力分别为、FA、FB则它们的大小关系是FA FB(选填“>”“=”或“<”);已知乒乓球最终漂浮在水面时排开水的体积为3cm3,则乒乓球的质量是 g。
三、实验探究题
28.(2021八上·三门期末)小柯同学探究浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系时,用到了下列器材:弹簧测力计、金属块(4.0N)、 大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。
实验步骤:
①如图甲, ;
②如图乙,将金属块浸没在盛水的烧杯中,读出测力计示数并记录,然后取出金属块擦干;
③按照步骤②的操作,换用不同密度的溶液重复实验,数据如下表。
实验编号 1 2 3 4 5 6 7
液体密度ρ液( g/cm3 ) - 0.8 1.0 1.2 1.4 1.8 2.0
测力计示数F拉(N) 4.0 3.6 3.5 3.4 3.3 3.1 3.0
浮力大小F浮(N) - 0.4 0.5 0.6 0.7 X 1.0
(1)补充实验步骤① ;
(2)表格中X的数据是 。
(3)浮力秤是利用物体漂浮时F浮=G物原理工作的。当秤盘放上物体时,小简浸在水中的深度为h,小筒重(包括秤盘)为G0、圆柱形小筒截面积为S,水的密度为ρ,则所称物体的重力为 。
(4)根据以上探究,写出一种增大浮力秤称量范围的方法 。
29.(2021八上·兰溪月考)如图所示,小明利用弹簧测力计、一个金属块、两个相同烧杯、适量的水和煤油,对浸在渝体中的金属块所受浮力进行了探究。
(1)在图 A 、 B 中,金属块浸没在水中所受浮力为 N ,若此时剪断细绳,该金属块在水中将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
(2)分析图 B 、 C ,说明浮力大小跟 有关;
(3)如图 2 是小明根据实验数据所绘制图象能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离 h 关系的图象为 (选填“ a ”或“ b ”)。
(4)小明根据图中的实验数据求出:金属块的密度为 kg/m3。
30.(2021八上·浙江期中)如图所示,小明利用弹簧测力计、一个金属块、两个相同烧杯、适量的水和煤油,对浸在液体中的金属块所受浮力进行了探究。
(1)在图A、B中,金属块浸没在水中所受浮力为 N,若此时剪断细绳,该金属块在水中将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
(2)如图D是小明根据实验数据所绘制图象能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离h关系的图象为 (选填“a”或“b”)。
(3)小明根据图中的实验数据求出:金属块的密度为 kg/m3。
31.(2021八上·义乌期中)在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,根据图所示实验操作,从中选出一些图,针对某一个因素进行研究,并通过分析弹簧测力计的示数,得到探究结果。
(1)比较分析图① ,说明浮力的大小与物体浸入的深度无关。
(2)物块A浸没在水中时,它所受的浮力为 N。
(3)小宏在图④中弹簧测力计刻度盘的3N处对应标上1.0g/cm3(水的密度)的字样;当他把物块浸没在盐水中时,如图⑤,应该在弹簧测力计刻度盘的 N处对应标上1.1g/cm3(盐水的密度)的字样,聪明的他就将图①所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。
32.(2021八上·新昌期中)小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)对浸在液体
中的物体所受的浮力进行了探究,下图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图 A、B、C、D,说明浮力大小跟 有关。
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是 N。煤油的密度是 千克/米3。
四、解答题
33.(2021八上·淳安期末)在学习了浮力的知识后,小刚设计了如图装置来测物体的密度。 已知挂着物体的 甲弹簧测力计的示数为 30 牛,挂着空接桶的乙弹簧测力计的示数为 12 牛。然后小刚把甲测力计下移,使物块浸没在水中 (不接触容器壁和容器底), 甲的示数变为 25 牛,则:
(1)浸没在水中时,物块所受的浮力为 牛;
(2)此时乙弹簧测力计的示数为 牛;
(3)物块的密度为多少?
34.(2022八上·临海期末)某同学对一个金属块进行了两次测量:第一次如图甲所示,用细线系住金属块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为2.7N。第二次如图乙所示,让金属块浸没在盛水的烧杯中,弹簧测力计的读数为1.7N。请回答下列问题:
(1)求金属块受到的浮力。
(2)求金属块的体积。
(3)结合下表所列的金属密度,通过计算判断金属块是何种金属。
金属 金 铜 铁 铝
密度(克/厘米3) 19.3 8.9 7.8 2.7
35.(2021八上·天台期末)弹簧测力计能测力大小,也能“测”物质密度。如图,用细线系住金属块挂在弹簧测力计上,先后在空气中、浸没在水和盐水中测量,读数分别为F1=2.7N、F2=1.7N,F3=1.5N。请求出:
(1)金属块在水中受到的浮力;
(2)金属块的密度;
(3)盐水的密度。
36.(2022八上·缙云期末)科学家分析了北极熊的毛,发现它并非白色,而是一根根中空而透明小光导管,它不仅能防水隔热,而且只有紫外线才能通过,是北极熊收集热量的天然工具,对生活在寒冷极地的北极熊的体温调节起到了很大的作用。请根据材料回答问题:
(1)北极熊空心的毛具有防水隔热及吸收紫外线的特点,有利于北极熊
A.增加产热 B.减少散热 C.吸收热量 D.增加散热
(2)维持北极熊身体的产热和散热平衡的体温调节中枢跟人体一样位于 。
(3)由于全球变暖冰层变薄开裂,北极熊为了获取食物,常从一块浮冰跳到另一块浮冰。如果一只北极熊跳上一块浮冰后,浮冰仍然处于漂浮状态,则浮冰受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)如图,一只体重为7210牛的北极熊,要在露出海面部分体积不小于多少立方米的浮冰上活动,才能确保北极熊整个身体露出水面。(写出计算过程,ρ海水=1.03×103kg/m3)
37.(2021八上·普陀期末)为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压轴入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。小科觉得图中CB的延长线BA线是没有意义的,老师告诉他,当力F为负值时,标明它的方向与原来的方向相反了。
(1)分析BC段:随着h的增大,油对工件底面的压强将 (选填“变大”、“变小”或“不变”。)
(2)若A点的坐标为(a,0),则a= ,从图像分析,a表示工件一个屋里量的值,这个量就是工件的 。
(3)求C点所对应的状态下,油对工件下底面的压强(不考虑大气压强) 。
(4)求油的密度 。
五、综合说理题
38.(2021八上·浙江月考)一个充气的气球下面挂一个金属块,把它们放入某种液体中(此液体的膨胀可忽略不计),恰好在某一深度静止,如图所示。如果该液体温度适当升高,请预测金属块和气球的运动情况,并作出合理的解释。
39.(2020八上·椒江月考)在一只很薄的塑料袋(袋的质量、体积均不计)中装满水,将袋中的空气全部排出,用细线把袋口扎紧。另取一段橡皮筋,测量出它不伸长时的长度L0 ,再使橡皮筋与细线相连,拿住橡皮筋的上端,吊起装满水的塑料袋,测量出橡皮筋伸长后的长度L1 ,然后将塑料袋浸没于水中,再测量橡皮筋的长度L2。L0与L1、L0与L2之间的大小关系是怎样的,并说明理由。
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】浮力的阿基米德F=ρgV排,对于弹簧测力计法测浮力:受到竖直向上的浮力F,竖直向下的重力,绳子的拉力F拉,G-F拉=F。
【解答】根据A完全浸没,V物=V排=100cm3=1×10-4m3,F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×10-4m3=1N,故A、B错误;对于乙图中A受力分析:竖直向下重力GA,竖直向上浮力F,向上的拉力F拉,G-F拉=F,GA=F拉+F=2N,图丙中对于整体受力分析:T2=GA+G容器+水=5N+1N+1N=7N.
故答案为:C.
2.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】漂浮时,浮力等于自身的重力;下沉,浮力小于自身的重力;再结合阿基米德原理,据此分析解答。
【解答】①苹果漂浮,浮力等于自身的重力,即F1=G1;
而梨子沉底,说明浮力小于自身的重,即F2A.若m1>m2,即G1>G2,则苹果的浮力一定大于梨子的浮力,即F1一定大于F2,故错误;
B.若m1=m2,即G1=G2,则F1一定大于F2,故错误;
C.若V1=V2 ,因为苹果有部分跳出水面, 所以水面下的部分小, 根据阿基米德原理知苹果受到的浮力小,则F1一定小于F2;正确。
D.若V1>V2 ,又因为苹果有部分跳出水面, 所以不能比较两者排开水的体积大小, 则不能比较浮力的大小,错误;
故选C。
3.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】分析求出火星表面g'的大小,然后利用F浮=水gV排计算此时物体受到水的浮力,从而做出判断。
【解答】火星表面g'的大小为g'=x10N/kg=3.8N/kg,
物体悬浮,此时物体受到水的浮力:
故选C。
4.【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】当圆柱体开始浸入水中后,它浸入的深度不断增大,排开水的体积不断增大,因此浮力不断增大。当圆柱体完全浸入水中后,它浸入的深度仍然增大,但是排开水的体积不变,则它受到的浮力不变。根据F拉=G-F浮力可知,弹簧测力计的示数先减小后不变。
(1)从开始浸入水中到完全浸没水中时,圆柱体的下表面所在的深度就是圆柱体的高度;
(2)根据F拉=G-F浮力计算圆柱体受到的浮力;
(3)(4)根据前面的分析判断。
【解答】A.根据图像可知,当圆柱体完全浸入水中后,弹簧测力计的示数不变,那么此时下表面所在的深度为6cm,因此圆柱体的高度是6cm,故A错误;
B.当h=4cm时,弹簧测力计的示数为3.4N,则圆柱体所受的浮力:F拉=G-F浮力=4N-3.4N=0.6N,故B错误;
C.当物体完全浸没后,h继续增大时,它排开水的体积不变,则它受到的浮力不变。根据F拉=G-F浮力可知,弹簧测力计的示数不变,还是3N,故C正确;
D.圆柱体未完全浸没时,h增大,它排开水的体积增大,则受到的浮力增大。根据F拉=G-F浮力可知,弹簧测力计的示数变小,故D错误。
故选C。
5.【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据C点时木块的状态对木块进行受力分析,进而判断弹簧的所处的情况;
(2)根据C点木块的受力情况求出弹簧弹力F即为点C的纵坐标c的绝对值;E点时木块A完全离开水面,此时弹簧弹力F′等于木块的重力,即为点E的纵坐标e的绝对值,二者相比即可。
(3)由图象分析D点时木块的受力情况,再结合C点弹簧的情况来判断CD段弹簧是被压缩还是被拉伸;
(4)D点时,木块处于漂浮状态,根据F浮=G木,求出木块露出水面的体积V即D点的横坐标d的值。
【解答】A.由图乙可知,C点木块A刚好完全浸没在水中,
因为ρ水>ρ木,所以此时木块所受的浮力大于木块的重力,即F浮>G木,
则弹簧对木块有竖直向下的拉力,弹簧被拉伸,处于伸长状态,故A错误;
B.在C点木块完全浸没时,木块排开水的体积V排=V0,
此时弹簧弹力F=F浮-G木=ρ水gV0-ρ木gV0=(ρ水-ρ木)gV0;
在E点木块A完全离开水面时,弹簧被压缩,此时弹簧弹力等于木块的重力,即F′=G木=ρ木gV0,
则; ,
即点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为2:3,故B正确;
C.在D点时,弹簧弹力F=0N,弹簧处于原长,故C错误;
D.在D点时,弹簧弹力F=0N,弹簧处于原长,
此时木块漂浮在水面上,F浮=G木,
即ρ水gV排=ρ木gV0,
ρ水g(V0-V)=ρ木gV0,
则木块露出水面的体积:,
故D错误。
故选B。
6.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】对于图像甲中,物体放入水中过程受力分析,受到竖直向下的重力,竖直向上的浮力和拉力;乙图中随着深度增大,其中①是逐渐变小,②是逐渐增大的,构件慢慢放入水中时,根据阿基米德公式,液体密度、g不变,排开的液体体积逐渐增大,浮力变大,故②是代表浮力F1的图像,直至构件完全浸没,浮力保持不变,此时h=2m,①的浮力逐渐减小应该为拉力F2变化,F2最小为1.6N.
【解答】物体距离水面慢慢进入到完全浸没过程,构件的边长为2m,由于是正方体,故V构件=2m×2m×2m=8m3,完全浸没浮力F1=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/Kg×8m3=8×104N,完全浸没时物体受力平衡:F1+F拉=G物,G物=8×104N+1.6×104N=2.4×104N,m物=2.4×103Kg,ρ===3×103Kg/m3;浮力大小随着物体浸没排开液体的体积增大而增大,故时②符合图线;液体压强=ρ液gh,下表面受到江水的压强为p=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/Kg×4m=4×104pa,而上表面刚好与水面相平,压强为0,D错误。
故答案为:B。
7.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据S=L2求出正方体的上表面的面积,根据 公式变形求出液体对物体上、下表面的压力,知道正方体上、下表面受到液体的压力,根据浮力产生的原因F浮=F下-F上求出受到的浮力;
(2)物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,利用F浮=ρ液gV排求出液体的密度;
(3)根据浮沉条件计算出物体的密度,再根据m=ρV可求得该正方体的质量;
(4)根据p=ρgh求出正方体上表面到液面的距离。
【解答】正方体上、下表面积S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10-2m2,
上表面受到的压力F上=p上S=500Pa×1×10-2m2=5N,
下表面受到的压力F下=p下S=1300Pa×1×10-2m2=13N,
由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力F浮=F下-F上=13N-5N=8N,故A错误;
物体悬浮时排开液体的体积:V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3,
由F浮=ρ液gV排可得液体的密度:;
物体悬浮时,ρ物=ρ液=0.8×103kg/m3,
故D正确;
该正方体的质量:m=ρ物V=0.8×103kg/m3×1×10-3m3=0.8kg,故B错误;
正方体上表面到液面的距离:,
故C错误。
故选D。
8.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】向容器中慢慢加水,物体浸入水中,排开水的体积越来越大,当物体受到的浮力小于物体重时,此时拉力为0;继续加水,当物体受到的浮力大于物体重时,物体开始上升,当细线被拉直,细绳的拉力增大,当物体全浸入水中,排开水的体积不变、浮力不变,细线的拉力不变,据此分析判断。
【解答】向容器中慢慢加水,物体浸入水中,一开始因为排开水的体积小,物体受到的浮力小于重力,细线没有被拉直,拉力为0;
随着水的增多,排开水的体积越来越大,当物体受到的浮力大于物体重时,物体开始上升,当细线被拉直,细绳的拉力增大;
当物体全浸入水中,排开水的体积不变、浮力不变,细线的拉力不变;
由此可见细线的拉力是先为0,不断增大,最后不变.
故选C。
9.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】 轮船的铁锚从水下深处向上提起,直至完全提出水面,排开水的体积先不变后变小;水的密度不变,利用阿基米德原理的推导公式F浮=ρ液gV排分析判断。
【解答】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F浮=ρ液gV排可知,
该过程中,铁锚受到的浮力先保持不变,后逐渐变小.
故选C。
10.【答案】D
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】根据浮力大小的影响因素分析判断。
【解答】浮力的大小只与液体密度和物体排开液体的体积大小有关,而与液体的重力大小无关,即100N的水产生的浮力,可能小于100N,等于100N,也可能大于100N,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
11.【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算出物体浸没在水中受到的浮力;
(2)根据G=F拉+F浮计算出A的重力,再根据T2=G总计算即可。
【解答】物体A浸没在水中受到的浮力:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×(100×10-6)m3=1N,故A、B错误;
则物体A的重力:G=F拉+F浮=1N+1N=2N;
那么弹簧测力计的示数:T2=G总=5N+2N=7N。
故C正确,而D错误。
故选C。
12.【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)从圆柱体刚开始浸入到全浸入,下表面浸入的深度变化等于圆柱体的高度;
(2)当浸入深度h=0cm时,由弹簧测力计的示数得出圆柱体的重力;由图得出h=4cm时弹簧测力计的示数,利用F浮=G-F示可得圆柱体所受的浮力;
(3)浸没后,h继续增大时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排确定受到的浮力的变化,利用F示=G-F浮可知弹簧测力计示数变化;
(4)圆柱体浸没之前,h增大时,排开水的体积变大、根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排确定受到的浮力的变化,利用F示=G-F浮可知弹簧测力计示数变化。
【解答】A.由图知,从圆柱体刚开始浸入到全浸入,浸入的深度变化△h=6cm,即圆柱体的高度为6cm,故A错误;
B.由图知,当浸入深度h=0cm时,弹簧测力计的示数为4.2N,即圆柱体的重力G=4.2N;当h=4cm时,弹簧测力计的示数F示=3.4N,圆柱体所受的浮力F浮=G-F示=4.2N-3.4N=0.8N,故B错误;
C.浸没后,h继续增大时,排开水的体积不变、受到的浮力不变,由F示=G-F浮可知,弹簧测力计示数不变,仍为3N,故C正确;
D.圆柱体浸没之前,h增大时,排开水的体积变大、受到的浮力变大,由F示=G-F浮可知,弹簧测力计示数变小,故D错误。
故选C。
13.【答案】C
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)由图乙可知,当注入液体深度h=0cm,即还没有注入液体时,正方体M对容器底部的压力等于M的重力,可求M的重力,再利用G=mg求M的质量,求出M的体积,再利用密度公式求正方体M的密度;
(2)由图乙可知,当注入液体深度h=5cm,正方体M对容器底部的压力F压=G-F浮,据此求此时M受到的浮力,求出此时M排开水的体积,再利用F浮=ρ液V排g求液体的密度;
(3)当h=10cm时,先求出排开水的体积,利用阿基米德原理求受到的浮力,M对容器底部的压力等于重力减去浮力;
(4)比较物体的密度和液体密度的大小,根据浮沉条件判断物体M的状态。
【解答】A.由图乙可知,当注入液体深度h=0cm,即还没有注入液体时,正方体M对容器底部的压力F压1=G=12N,
M的质量:;
M的体积:V=(0.1m)3=0.001m3,
正方体M的密度:;
故A错误;
B.由图乙可知,当注入液体深度h=5cm,正方体M对容器底部的压力F压2=G-F浮=7N,
此时M受到的浮力:F浮=G-F压2=12N-7N=5N,
此时物体M排开液体的体积:V排=(0.1m)2×0.05m=0.0005m3,
则液体的密度:;
故B错误;
C.当h=10cm时,M排开水的体积:V排′=(0.1m)2×0.1m=0.001m3,
M受到的浮力:F浮′=ρ液V排′g=1×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=10N,
M对容器底部的压力:F压3=G-F浮′=12N-10N=2N,故C正确;
D.因为物体M的密度大于液体的密度,所以物体M最终会在液体里下沉,故D错误。
故选C。
14.【答案】C
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析浮力的变化规律,根据F拉=G-F浮分析钢丝绳的拉力变化规律。
(2)当构件完全淹没时的高度则为构件的边长;当构件全部淹没时,排开水的体积最大,则构件受到的浮力最大,据阿基米德原理原理F浮力=ρ液gV排即可计算出此时的浮力。
(3)构件完全浸没时的拉力与浮力相等,据此我们能计算出该构件的重力,根据重力公式计算出构件的质量;
(4)知道构件的边长、体积,再根据密度公式可计算出该构件的密度。
【解答】A.由图可知,构件在浸入水中的过程时排开水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②;同时钢丝绳的拉力F拉=G-F浮,所以据上分析即可判断①反映的是钢绳拉力F拉随h变化的关系,故A错误;
B.该构件的体积是V=(2m)3=8m3,当其完全浸没时浮力最大,
其最大浮力:F浮=ρ水gv排=1×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104 N,故B错误;
C.由于构件完全浸没时的拉力与浮力相等,
故此时的拉力也是8×104 N,
因为F拉=G-F浮,
所以G=F浮+F拉=1.6×105 N,
其质量是;
故C正确;
D.该构件的密度为:.故D错误。
故选C。
15.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)先利用称重法求浸在水中的体积为物体体积的三分之一时和物体浸入一半时受到的浮力,从而得出物体的体积和重力。
(2)利用F浮=ρgV排求出此时物体受到的浮力,和重力比较,确定物体存在的状态,利用物体的浮沉条件求此时物体受到的浮力。
【解答】设物体浸没时受到的浮力为F浮,
当物体浸入水中体积时,弹簧测力计示数为F1=4N,则物重G-F1=F浮,即G-4N=F浮①;
当物体浸入水中体积时,弹簧测力计示数为F2=1N,则物重G-F2=F浮,即G-1N=F浮②,
由①②解得G=10N,F浮=18N,而F浮>G,
故取下该物体放入水中,物体静止时处于漂浮状态,所受到的浮力等于物体的重力即为10N,C符合题意。
故答案为:C
16.【答案】D
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据F浮力=G-F拉计算浮力;
(2)(3)(4)根据控制变量法的要求选择对照实验。
【解答】A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为:F浮力=G-F拉=1.6N-1.0N=0.6N,故A错误;
B.探究浮力的大小与物体体积的关系时,应该控制液体密度和排开液体的体积相同,而改变物体体积,甲和乙中排开液体的体积不等,故B错误;
C.探究浮力的大小与物体密度的关系时,应该控制液体密度和排开液体的体积相同,而改变物体密度,而乙和丙中排开液体的体积不等,故C错误;
D.探究浮力的大小与液体密度的关系时,需要控制物体排开液体的体积相同,而改变液体密度,故选丙和丁,故D正确。
故选D。
17.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】根据F浮=ρ液gV排解答。
【解答】金属球匀速放入水中的时候,沉入水中的深度变化也是匀速的,但是球面的对应半径先变大再变小,所以球排开水的体积的增加速度先变快,再变慢,所以由阿基米德原理知球所受浮力增长速度也有同样的规律。表现在曲线中是斜率先变大再变小,最后完全沉入水中后就不变了,又因为金属是球形,所以曲线也应该是平滑的,只有C符合题意。
故选C。
18.【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)结合乙图可知,AB拉力为1400N,是物体在空中的拉力,根据拉力等于重力求出石料的质量。
(2)结合乙图求出石料完全浸没时所受的浮力。
(3)圆柱体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出该物体的体积,由质量公式求出它的密度。
(4)先求出圆柱体的高度,根据圆柱体公式求出它的底面积,由压强公式求出石料对地面压强即可。
【解答】A、由于石料在空气中,拉力等于重力,因此F拉=G重=1400N,因此石料的质量为140kg,A不符合题意;
B、石料完全浸没时,石料恰好完全浸没时所受浮力为1400N-900N=500N,B不符合题意;
C、圆柱体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,因为,可得圆柱体的体积,,因此圆柱体石块的密度:,因此石料的密度为2.8×103kg/m3,C符合题意;
D、由题干可知,均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以 0.5m/s的恒定速度下降,而乙图中该圆柱体到达底部时用了2秒,因此该圆柱体的高为,0.5m/s×2=1m,根据公式V=Sh,
,因此,因此该石料立于水平地面上时对地面的压强为2.8×104pa,D不符合题意。
故答案为:C
19.【答案】0.6;<
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】上浮时,浮力大于自身重力,液体密度大于物体密度;漂浮浮力等于自身重力,液体密度大于物体密度;悬浮浮力等于自身重力,液体密度等于物体密度;下沉浮力小于自身重力,液体密度小于物体密度。
【解答】由于物体重力为0.6N,在甲液体中处于悬浮,浮力等于物体重力,甲中受到的浮力为0.6N,在乙中漂浮,液体密度大于物体密度,甲中悬浮,液体密度等于物体密度,故乙液体密度大于甲液体密度。
故答案为:0.6,<。
20.【答案】8
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】用拉力差法算浮力,根据F浮=G-F拉,F浮=gV排分析解答。
【解答】 F浮=G-F拉
由“当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的一时,弹簧测力计的示数为5.0N”可得
F浮=G-5.0N=①
由“当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的一时,弹簧测力计的示数为3.5N”可得
F浮=G- 3.5N=②
由①-②G=8.0N,V=910-4m3
当从弹簧测力计上取下物体将其缓慢的放入水中,假设其全部浸没,那么它受到的浮力F浮=gV排=1.0×103kg/m3x10N/kg x910-4m3=9N
F浮>G,取下物体将其缓慢的放入水中,物体漂浮,·物体静止时受到的浮力为8.0N。
21.【答案】(1)上浮
(2)等于;减小
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】上浮:浮力大于重力,液体密度大于物体密度;漂浮:浮力等于重力,液体密度大于物体密度;悬浮:浮力大于重力,液体密度大于物体密度;下沉:浮力小于重力,液体密度小于物体。
【解答】 (1) 物体完全浸没在水中F=ρ液gV排=1×103Kg/m3×10N/Kg×200×10-6m3=2N,而物体的重力=mg=1.6N,F>G,故物体会上浮;
(2)航母在水面行驶时,由于漂浮浮力=船重力+飞机重力;飞机起飞后航空母舰还是漂浮在水面上F=船的重力,故浮力减小了,减小的浮力大小就为飞机的重力。
故答案为:(1)上浮;(2)等于,减小。
22.【答案】增大;下降;增大
【知识点】密度公式的应用;二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)首先根据相互作用力原理分析冰块受到浮力和冰块对酒精压力的大小关系,再根据阿基米德原理F浮=ρgV排分析浮力的变化,最后根据F=G容器+G酒精+F冰分析台秤示数的变化。
(2)将冰块的体积与熔化成的水的体积进行比较,从而确定液面的高度变化;
(4)将整个装置看作一个整体,从而对台秤的示数变化进行判断。
【解答】(1)台秤的示数等于它受到的压力,而它受到的压力F=G容器+G酒精+F冰。冰块对酒精的压力F冰与酒精对冰块的浮力F浮是相互作用力,二者大小相等,即F=G容器+G酒精+F浮。冰块浸入的过程中,据阿基米德原理F浮=ρgV排可知,它所受浮力增大,对酒精的压力也增大,所以台秤的示数增大;
(2)在冰块熔化过程中,质量不变,根据可知,冰熔化成等质量的水后体积变小,所以容器内液面将下降。
(3)将冰块、酒精、杯子视为一个整体,冰熔化前,该整体的重力由台秤和绳子共同承担。冰熔化后,绳子将不再有拉力,该整体的重力完全由台秤承担,由于该整体的重力不变,台秤承担的份额增加,所以台秤的示数变大。
23.【答案】(1)2.2
(2)下沉
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】物体在水中的受力分析如图
【解答】(1)弹簧测力计分度值为0.2N,图中示数为1.8N,F浮=G-F拉=4N-1.8N=2.2N
(2)如果测力计不拉着物体A,F浮<G,故A会下沉。
故答案为:(1)2.2 (2)下沉
24.【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)DE/ADE
(3)10
(4)24
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,比较四个实验,分析其中哪个因素不同即可;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)根据A图计算出物体的重力;
(4)根据AE两图计算出物体浸没在煤油中受到的浮力。
【解答】(1)根据A、B、C、D四图可知,液体的密度不变,但是物体排开水的体积不断增大,则说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,需要控制物体排开液体的体积相等,而改变液体的密度,故选ADE(或DE)。
(3)根据A图可知,物体没有进入水中,此时不受浮力,则物体的重力等于弹簧测力计的示数,即G=F=10N;
(4)根据A、E两图可知,物体浸没在煤油中所受的浮力:F浮力=G-F拉=10N-7.6N=2.4N。
25.【答案】(1)12
(2)8
(3)1.5×103
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当圆柱体浸入水中的深度h=0cm时,它受到的浮力为零,据此根据二力平衡的知识计算它的重力;
(2)当圆柱体完全浸没在水中时,它排开水的体积最大,此时受到的浮力最大,而弹簧测力计的示数最小,据此根据F浮力=G-F计算浮力。
(3)首先根据
计算出圆柱体的体积,再根据公式
计算它的密度。
【解答】(1)根据图乙可知,当圆柱体浸入水中的深度h=0cm时,此时弹簧测力计的示数为12N。根据二力平衡的条件可知,此时圆柱体的重力G=F=12N;
(2)根据图乙可知,弹簧测力计的最小示数为4N,
则圆柱体完全浸没在水中时,它受到的浮力:F浮力=G-F=12N-4N=8N。
(3)圆柱体的体积为:
;
则圆柱体的密度:
。
26.【答案】(1)增大
(2)D
(3)5×104
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化;天气的概念
【解析】【分析】液体或气体对浸入其中的物体都会产生浮力,浮力的大小与液体密度及排开液体体积有关,即F浮=ρ液gV排。漂浮状态的物体所受浮力大小等于其自身重力大小,即F浮=G。
天气是指短时间内近地面的气温、湿度、气压等要素的综合状况;气候是某一地区长时间内的天气特征。
【解答】(1)草船始终处于漂浮状态,因此浮力始终等于重力,而“借箭”后草船整体重力增大,因此草船受到水的浮力也将增大。
(2)选项中A、B、C为短时间内近地面的气温、湿度、气压等要素的综合状况,属于天气;D是某一地区长时间内的天气特征,属于气候。故D符合题意。
(3)F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m3=5×104 N
故答案为:(1)增大 (2)D (3)5×104
27.【答案】>;3
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排,漂浮时F浮=G排解答。
【解答】(1)乒乓球在A点时处于浸没状态,这时排开水的体积VA排=V,在B点时乒乓球处于漂浮状态,这时排开水的体积VB排<V,那么VA排>VB排;根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,在A点时的浮力FA>FB;
(2)当乒乓球漂浮在水面上时,受到的F浮=G=G排
所以m=m排=ρ水V排=1g/cm3×3cm3=3g
28.【答案】(1)将金属块挂在弹簧测力计下,读取弹簧测力计示数并记录
(2)0.9
(3)ρgsh-G0
(4)换用密度比水大的液体
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据图甲确定实验步骤①;
(2)根据G=F浮力+F拉计算X的数值;
(3)根据浮沉条件,阿基米德原理F浮=ρ液gV排和重力公式G=ρgV分析计算;
(4)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析解答。
【解答】(1)根据图甲可知,步骤①的内容:将金属块挂在弹簧测力计下,读出弹簧测力计的示数(金属块的重力)并记录。
(2)根据G=F浮力+F拉可知,表格中X的数值为:F浮力=G-F拉=4N-3.1N=0.9N;
(3)浮力秤在液面漂浮,
则:F浮=G总;
ρ液gV排=G0+G物;
ρgSh=G0+G物;
解得:G物=ρgSh-G0;
(4)要增大浮力秤的称量范围,可以增大它受到的浮力,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,可以通过增大液体的密度来增大浮力秤的称量范围。
29.【答案】(1)1;下沉
(2)液体密度
(3)a
(4)2.7×103
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】浮力的阿基米德F=ρgV排,对于弹簧测力计法测浮力:受到竖直向上的浮力F,竖直向下的重力,绳子的拉力F拉,G-F拉=F,A中弹簧测力计示数2.7N,此时物体未放入水中,故G=2.7N,B中示数1.7N,物块受力分析:竖直向上的浮力F,竖直向上的拉力F拉,竖直向下的重力G,F=G-F拉=1N,C中煤油弹簧测力计为1.9N,金属块重力为2.7N,此时浮力F1=G-1.9N=0.8N;图2中a随着深度增加,排开液体的体积增大,F增大,说明是浮力变化图像;b中随着深度增加,F减小,代表的是弹簧测力计示数。
【解答】(1)金属块受力分析:G-F拉=F=1N,剪短绳子后由于G=2.7N>F=1N,故金属块在水中将下沉;
(2)B、C图中物块都是完全浸没,变量是液体密度不同,说明浮力大小根液体密度有关;
(3)随着金属块的下表面到水面距离h增大,物体慢慢进入水中,物块浸没的体积,排开水的体积增大,浮力也随之增大,a符合要求;
(4)根据A、B图可知金属块的浮力F=1N,根据阿基米德公式,V排=V物===1×10-4m3,G=mg=2.7N,m=0.27kg,ρ=== 2.7×103kg/m3 。
故答案为:(1)1N,下沉;(2)液体密度;(3)a;(4)2.7×103kg/m3 。
30.【答案】(1)1;下沉
(2)a
(3)2.7×103
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据图A、B,利用公式F浮力=G-F拉计算金属块受到的浮力。比较浮力和重力的大小,从而确定金属块的浮沉状态。
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化规律即可;
(3)首先根据计算出金属块的体积,再根据计算出金属块的密度。
【解答】(1)根据A图可知,金属块的重力G=2.7N,则它浸没在水中受到的浮力:F浮力=G-F拉=2.7N-1.7N=1N。若剪断细绳,因为浮力小于重力,所以金属块在水中将下沉。
(2)随着金属块下表面到水面距离h的增大,它排开水的体积先增大后不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力先增大后不变,故选a。
(3)金属块的体积;
则金属块的密度:。
31.【答案】(1)③④
(2)1
(3)2.9
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求选择对照实验。
(2)根据①④两图,利用F浮=G-F拉计算即可;
(3)根据阿基米德原理可知同一个物体浸没在密度越大的液体中所受的浮力越大,根据称重法可知弹簧测力计示数的变化;根据阿基米德原理求出,物体在盐水中受到的浮力,根据称重法求出弹簧测力计的示数即为此时在弹簧测力计刻度盘的位置。
【解答】(1)探究浮力的大小与物体浸入的深度是否有关时,需要控制液体的密度相同,排开的液体的体积相同,物体浸入液体中的深度不同,故选实验③④;
(2)由①③可知,A浸在水中受到的浮力F浮=G-F拉=4N-3N=1N;
(3)当他把物块浸没在水中时,受到的浮力F浮=1N,
根据阿基米德原理得:1N=ρ水gV排①
当他把物块浸没在盐水中时,F浮盐水=ρ盐水gV排②
因两者排开液体的体积相等,
所以由①②两式相比可得:;
;
解得:F浮盐水=1.1N,
此时应标在弹簧测力计的4N-1.1N=2.9N处。
32.【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)D、E
(3)2.4;800
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据图片确定四个实验中影响浮力的哪个因素发生改变即可;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)根据公式F浮=G-F分别计算出该物体浸没煤油中受到的浮力,再根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算出煤油的密度。
【解答】(1)根据A、B、C、D可知,物体排开液体的体积不断增大,则说明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,需要控制物体排开液体的体积相同而改变液体的密度,故选DE。
(3)根据AE两图可知,
物体完全浸没在水中受到浮力:F浮=G-F=10N-7.6N=2.4N;
物体排开煤油的体积:V排=800mL-500mL=300mL=300cm3;
则煤油的密度为:。
33.【答案】(1)5
(2)17
(3)解:
V物=V水 =0.0005m3
ρ =6×103kg/m3
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据F浮=G-F拉计算物块受到的浮力;
(2)首先根据阿基米德原理F浮=G排计算出进入小桶内水的重力,再根据G总=G桶+G排计算乙测力计的示数;
(3)首先根据 计算出物块的质量,再根据 计算出物块的体积,最后根据 计算出物块的密度。
【解答】(1)浸没在水中时,物块受到的浮力:F浮=G-F拉=30N-25N=5N;
(2)物块排开水的重力:G排=F浮=5N。
乙测力计的示数为:G总=G桶+G排=12N+5N=17N。
34.【答案】(1)解:F浮=G F拉=2.7N 1.7N=1N
(2)解:由F浮=ρ液gV排液可得:
V排液= = =1×10-4m3
V物=V排液=1×10-4m3
(3)解:m= = =0.27kg
ρ水= =0.27kg/(1×10-4m3)=2.7×103kg/m3
所以该金属块是铝。
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据公式 F浮=G F拉 计算出金属块受到的浮力;
(2)金属块浸没在水中时,它的体积等于排开液体的体积,即根据 计算出金属块的体积。
(3)首先根据 计算出金属块的质量,再根据 计算金属块的密度,并与表格数据进行比较即可。
35.【答案】(1)解:
(2)解:
(3)解:
【知识点】密度公式的应用;二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据F浮=G-F拉计算金属块在水中受到的浮力;
(2)当金属块完全浸没在水中时,它排开水的体积等于自身体积,即 ,据此计算出金属块的体积,再根据 计算出金属块的质量,最后根据 计算出金属块的密度。
(3)首先根据F浮=G-F拉计算出金属块在盐水中受到的浮力,再根据阿基米德原理的变形式 计算出盐水的密度。
【解答】(1)根据图片可知,金属块的重力G=F1=2.7N;
则金属块在水中受到的浮力: 。
36.【答案】(1)B;C
(2)下丘脑或脑干或脑干中的下丘脑
(3)变大
(4)解:要确保北极熊整个身体露出水面,则冰完全浸没增大的浮力不能小于熊的重力,△F浮=G物=7210N
ρ水gV露=G物,
则V露= = =0.7m3,
答:北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动.
【知识点】体温的控制;浮力大小的计算
【解析】【分析】1.人体的各项生命活动都要在神经系统的调节之下,如人体的体温之所以能维持稳定,主要是产热和散热两个生理过程保持动态平衡的结果,这个动态平衡的调节过程受人体脑干中的体温调节中枢控制的。结合人体的体温调节进行分析解答。
2.根据浮力跟重力的关系进行分析。漂浮时,浮力等于重力。
【解答】(1)北极熊空心的毛具有防水隔热及吸收紫外线的特点,有利于北极熊 B:减少散热C:吸收热量。
(2)维持北极熊身体的产热和散热平衡的体温调节中枢跟人体一样位于脑干中的下丘脑。
(3)如果一只北极熊跳上一块浮冰后,浮冰仍然处于漂浮状态,整体重力变大,漂浮时,浮力等于重力,故则浮冰受到的浮力变大。
37.【答案】(1)变大
(2)400;重力
(3)4000Pa
(4)0.8×103kg/m3
【知识点】密度公式的应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh判断压强变化;
(2)首先确定横轴上每格表示力的大小,再根据A点所在的格数确定a点的数值。根据A点所在图像确定工件受到F的方向,并根据二力平衡列出平衡关系式,再根据浮力的情况确定a表示的物理量。
(3)图乙中,h≥0.5m时,力F的大小不再发生变化,而对木块受力分析知:力F和木块的重力之和等于木块受到的浮力,当力F不再发生变化时,也就说明了木块所受浮力不再发生变化,即没入油中;那么立方体木块的棱长正好为0.5m。物体完全浸没时,施加的压力与物体重力之和等于受到的浮力,即木块下表面受到的液体的压力,而受力面积为棱长的平方,根据压强公式计算即可。
(4)根据密度公式求得该工件的密度。
【解答】(1)在BC段中随着h的增大,根据p=ρgh可知,工件下底面的压强大小将变大。
(2)根据图乙可知,横轴上每格表示200N,那么则a=400。A在虚线部分,则F的方向竖直向上,根据二力平衡的条件可知:G=F+F浮。A点对应的深度h=0,此时物体不受浮力,那么G=F,即此时a表示工件的重力。
(3)由图乙坐标系,可知C点处,h=0.5m,则F浮=G+FC=400N+600N=1000N。
C点时工件的上表面没有油,不会受到向下的压力,则油对工件下底面的压力F=F浮=1000N,
则油对工件下底面的压强。
(4)工件的质量,
物体的边长为a=0.5m,则体积V=(0.5m)3=0.125m3。
该工件的密度。
38.【答案】答:金属块和气球将上浮。当该液体温度升高时,气球内的气体受热膨胀,体积变大;根据阿基米德原理可知,当液体的密度和g不变时,物体排开液体的体积变大,物体受到的浮力也变大;当金属块和气球受到的浮力大于自身的重力时,金属块和气球将上浮。
【知识点】浮力产生的原因;浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】1.阿基米德原理 F浮=ρ液gV排。
2.浮力和重力的关系:
当G=F时,物体处于悬浮状态
当G>F时,物体处于下沉状态
当G39.【答案】L0L0L0=L2 塑料袋浸没于水中,塑料袋受到了向上的浮力
不计袋的质量和体积,塑料袋受到的浮力等于重力,橡皮筋对塑料袋的拉力为零,所以L0=L2
【知识点】二力平衡的条件及其应用;弹力;重力的大小;浮力大小的计算
【解析】【分析】①在弹性限度内,橡皮筋的伸长与受到的拉力成正比,据此比较橡皮筋的原长L0与装水后的长度L1的大小;
②装满水的塑料袋浸没在水中时,它受到向上的浮力、橡皮筋的拉力和自身的重力。不计袋子的质量和体积,根据G=ρVg和阿基米德原理F浮力=ρ液Vg比较浮力和重力的大小,从而确定橡皮筋是否伸长,进而比较橡皮筋的原长L0和浸入水中的长度L2的大小。
1 / 1浙教版科学八上1.3水的浮力同步练习(3)
一、单选题
1.(2021八上·兰溪月考)用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N (如图甲)。将体积为100cm3的物体A全部投入水中,弹簧测力计的示数T1为1N (如图乙)。若将容器、水和浸没水中的物体A用弹簧测力计一起称量 (如图丙),弹簧测力计的示数为T2.则( )
A.浸没水中的物体A所受浮力为5N
B.浸没水中的物体A所受浮力为4N
C.弹簧测力计的示数T2为7N
D.弹簧测力计的示数T2为4N
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】浮力的阿基米德F=ρgV排,对于弹簧测力计法测浮力:受到竖直向上的浮力F,竖直向下的重力,绳子的拉力F拉,G-F拉=F。
【解答】根据A完全浸没,V物=V排=100cm3=1×10-4m3,F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×10-4m3=1N,故A、B错误;对于乙图中A受力分析:竖直向下重力GA,竖直向上浮力F,向上的拉力F拉,G-F拉=F,GA=F拉+F=2N,图丙中对于整体受力分析:T2=GA+G容器+水=5N+1N+1N=7N.
故答案为:C.
2.(2021八上·诸暨期中)如下图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底,若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2,以下判断正确的是( )
A.若m1>m2,则F1一定小于F2 B.若m1=m2,则F1一定小于F2
C.若V1=V2,则F1一定小于F2 D.若V1>V2,则F1一定大于F2
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】漂浮时,浮力等于自身的重力;下沉,浮力小于自身的重力;再结合阿基米德原理,据此分析解答。
【解答】①苹果漂浮,浮力等于自身的重力,即F1=G1;
而梨子沉底,说明浮力小于自身的重,即F2A.若m1>m2,即G1>G2,则苹果的浮力一定大于梨子的浮力,即F1一定大于F2,故错误;
B.若m1=m2,即G1=G2,则F1一定大于F2,故错误;
C.若V1=V2 ,因为苹果有部分跳出水面, 所以水面下的部分小, 根据阿基米德原理知苹果受到的浮力小,则F1一定小于F2;正确。
D.若V1>V2 ,又因为苹果有部分跳出水面, 所以不能比较两者排开水的体积大小, 则不能比较浮力的大小,错误;
故选C。
3.(2021八上·诸暨期中)最近两年来,欧盟和美国加紧了对火星探究的投入,期望在不远的将来人类登上火星。火星离太阳比地球离太阳略远,但火星赤道上中午气温仍可上升到0℃以上。一个地球表面重500N的物体在火星表面重190N。若地球表面g取10N/kg,不计火星大气压的影响,在火星中午的赤道地面上(温度与地球表面相同),有一个盛水容器,水中悬浮着一个质量为1kg的物体,则此时物体受到水的浮力( )
A.10N B.26.3N C.3.8N D.无法计算
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】分析求出火星表面g'的大小,然后利用F浮=水gV排计算此时物体受到水的浮力,从而做出判断。
【解答】火星表面g'的大小为g'=x10N/kg=3.8N/kg,
物体悬浮,此时物体受到水的浮力:
故选C。
4.(2021八上·龙湾期中)如图所示是某金属圆柱体从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据,描绘出弹簧测力计示数F随圆柱体浸入深度h变化的关系图像。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该圆柱体的高度是10厘米
B.当h为4厘米时,圆柱体所受的浮力为3.4牛
C.浸没后,h继续增大时,弹簧测力计示数仍为3牛
D.圆柱体未浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数变大
【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】当圆柱体开始浸入水中后,它浸入的深度不断增大,排开水的体积不断增大,因此浮力不断增大。当圆柱体完全浸入水中后,它浸入的深度仍然增大,但是排开水的体积不变,则它受到的浮力不变。根据F拉=G-F浮力可知,弹簧测力计的示数先减小后不变。
(1)从开始浸入水中到完全浸没水中时,圆柱体的下表面所在的深度就是圆柱体的高度;
(2)根据F拉=G-F浮力计算圆柱体受到的浮力;
(3)(4)根据前面的分析判断。
【解答】A.根据图像可知,当圆柱体完全浸入水中后,弹簧测力计的示数不变,那么此时下表面所在的深度为6cm,因此圆柱体的高度是6cm,故A错误;
B.当h=4cm时,弹簧测力计的示数为3.4N,则圆柱体所受的浮力:F拉=G-F浮力=4N-3.4N=0.6N,故B错误;
C.当物体完全浸没后,h继续增大时,它排开水的体积不变,则它受到的浮力不变。根据F拉=G-F浮力可知,弹簧测力计的示数不变,还是3N,故C正确;
D.圆柱体未完全浸没时,h增大,它排开水的体积增大,则受到的浮力增大。根据F拉=G-F浮力可知,弹簧测力计的示数变小,故D错误。
故选C。
5.(2021八上·绍兴期中)如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口.此时木块A刚好完全浸没在水中,接着打开阀门B,缓慢放水,直至木块A完全离开水面时,再关闭阀门B这个过程中,弹簧弹力与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示,已知ρ水=1.0×103kg/m3,ρ木块=0.6×103kg/m3,木块体积为V,不计弹簧所受浮力,则下列说法正确的是 ( )
A.CD段弹簧被压缩
B.C点与E点的纵坐标c、e的绝对值之比为2:3
C.C点弹簧处于原长
D.D点的横坐标d值为0.3V0
【答案】B
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据C点时木块的状态对木块进行受力分析,进而判断弹簧的所处的情况;
(2)根据C点木块的受力情况求出弹簧弹力F即为点C的纵坐标c的绝对值;E点时木块A完全离开水面,此时弹簧弹力F′等于木块的重力,即为点E的纵坐标e的绝对值,二者相比即可。
(3)由图象分析D点时木块的受力情况,再结合C点弹簧的情况来判断CD段弹簧是被压缩还是被拉伸;
(4)D点时,木块处于漂浮状态,根据F浮=G木,求出木块露出水面的体积V即D点的横坐标d的值。
【解答】A.由图乙可知,C点木块A刚好完全浸没在水中,
因为ρ水>ρ木,所以此时木块所受的浮力大于木块的重力,即F浮>G木,
则弹簧对木块有竖直向下的拉力,弹簧被拉伸,处于伸长状态,故A错误;
B.在C点木块完全浸没时,木块排开水的体积V排=V0,
此时弹簧弹力F=F浮-G木=ρ水gV0-ρ木gV0=(ρ水-ρ木)gV0;
在E点木块A完全离开水面时,弹簧被压缩,此时弹簧弹力等于木块的重力,即F′=G木=ρ木gV0,
则; ,
即点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为2:3,故B正确;
C.在D点时,弹簧弹力F=0N,弹簧处于原长,故C错误;
D.在D点时,弹簧弹力F=0N,弹簧处于原长,
此时木块漂浮在水面上,F浮=G木,
即ρ水gV排=ρ木gV0,
ρ水g(V0-V)=ρ木gV0,
则木块露出水面的体积:,
故D错误。
故选B。
6.(2021八上·杭州期中)陪伴了诸暨人整整 26 年的茅渚埠桥已拆除并开始重建。大桥修建时,往往要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离 h逐渐增大,构件所受浮力 F1、钢绳拉力 F2随 h 的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.构件的边长为4m
B.构件密度为3×103kg/m3
C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为4×104Pa
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】对于图像甲中,物体放入水中过程受力分析,受到竖直向下的重力,竖直向上的浮力和拉力;乙图中随着深度增大,其中①是逐渐变小,②是逐渐增大的,构件慢慢放入水中时,根据阿基米德公式,液体密度、g不变,排开的液体体积逐渐增大,浮力变大,故②是代表浮力F1的图像,直至构件完全浸没,浮力保持不变,此时h=2m,①的浮力逐渐减小应该为拉力F2变化,F2最小为1.6N.
【解答】物体距离水面慢慢进入到完全浸没过程,构件的边长为2m,由于是正方体,故V构件=2m×2m×2m=8m3,完全浸没浮力F1=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/Kg×8m3=8×104N,完全浸没时物体受力平衡:F1+F拉=G物,G物=8×104N+1.6×104N=2.4×104N,m物=2.4×103Kg,ρ===3×103Kg/m3;浮力大小随着物体浸没排开液体的体积增大而增大,故时②符合图线;液体压强=ρ液gh,下表面受到江水的压强为p=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/Kg×4m=4×104pa,而上表面刚好与水面相平,压强为0,D错误。
故答案为:B。
7.(2021八上·义乌期中)如图所示,一个边长为10cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中保持静止状态,其上表面受到液体的压强为500Pa,下表面受到的液体压强为1300Pa,(g取10N/kg)下列说法正确的是( )
A.正方体受到的浮力为10N B.该正方体的质量为1kg
C.正方体上表面的深度h1为5cm D.液体的密度为0.8×103kg/m3
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据S=L2求出正方体的上表面的面积,根据 公式变形求出液体对物体上、下表面的压力,知道正方体上、下表面受到液体的压力,根据浮力产生的原因F浮=F下-F上求出受到的浮力;
(2)物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,利用F浮=ρ液gV排求出液体的密度;
(3)根据浮沉条件计算出物体的密度,再根据m=ρV可求得该正方体的质量;
(4)根据p=ρgh求出正方体上表面到液面的距离。
【解答】正方体上、下表面积S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10-2m2,
上表面受到的压力F上=p上S=500Pa×1×10-2m2=5N,
下表面受到的压力F下=p下S=1300Pa×1×10-2m2=13N,
由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力F浮=F下-F上=13N-5N=8N,故A错误;
物体悬浮时排开液体的体积:V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3,
由F浮=ρ液gV排可得液体的密度:;
物体悬浮时,ρ物=ρ液=0.8×103kg/m3,
故D正确;
该正方体的质量:m=ρ物V=0.8×103kg/m3×1×10-3m3=0.8kg,故B错误;
正方体上表面到液面的距离:,
故C错误。
故选D。
8.(2021八上·洞头期中)如图甲所示,立方体木块下端用一段细线与之相连,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)。现向容器中慢慢加水(如图乙),直到装满容器、细线的拉力用F表示,容器中水的深度用h表示,则拉力F随深度h的变化关系图象是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】向容器中慢慢加水,物体浸入水中,排开水的体积越来越大,当物体受到的浮力小于物体重时,此时拉力为0;继续加水,当物体受到的浮力大于物体重时,物体开始上升,当细线被拉直,细绳的拉力增大,当物体全浸入水中,排开水的体积不变、浮力不变,细线的拉力不变,据此分析判断。
【解答】向容器中慢慢加水,物体浸入水中,一开始因为排开水的体积小,物体受到的浮力小于重力,细线没有被拉直,拉力为0;
随着水的增多,排开水的体积越来越大,当物体受到的浮力大于物体重时,物体开始上升,当细线被拉直,细绳的拉力增大;
当物体全浸入水中,排开水的体积不变、浮力不变,细线的拉力不变;
由此可见细线的拉力是先为0,不断增大,最后不变.
故选C。
9.(2021八上·洞头期中)轮船的铁锚从水下深处向上提起,直至完全提出水面,这个过程中,铁锚受到的浮力( )
A.逐渐变小 B.保持不变
C.先保持不变,后逐渐减小 D.先逐渐变小,后保持不变
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】 轮船的铁锚从水下深处向上提起,直至完全提出水面,排开水的体积先不变后变小;水的密度不变,利用阿基米德原理的推导公式F浮=ρ液gV排分析判断。
【解答】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F浮=ρ液gV排可知,
该过程中,铁锚受到的浮力先保持不变,后逐渐变小.
故选C。
10.(2021八上·新昌期中)一个脸盆中盛有重为100牛的水,它能对浸入其中的物体产生多大的浮力?( )
A.一定小于100牛 B.一定等于100牛
C.一定大于100牛 D.条件不足,无法确定
【答案】D
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】根据浮力大小的影响因素分析判断。
【解答】浮力的大小只与液体密度和物体排开液体的体积大小有关,而与液体的重力大小无关,即100N的水产生的浮力,可能小于100N,等于100N,也可能大于100N,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
11.(2021八上·绍兴期中)用弹簧测力计称得容器和水的总重为5N (如图甲)。将体积为100cm3的物体A全部投入水中,弹簧测力计的示数T1为1N (如图乙)。若将容器、水和浸没水中的物体A用弹簧测力计一起称量 (如图丙),弹簧测力计的示数为T2.则( )
A.浸没水中的物体A所受浮力为5N B.浸没水中的物体A所受浮力为4N
C.弹簧测力计的示数T2为7N D.弹簧测力计的示数T2为4N
【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算出物体浸没在水中受到的浮力;
(2)根据G=F拉+F浮计算出A的重力,再根据T2=G总计算即可。
【解答】物体A浸没在水中受到的浮力:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×(100×10-6)m3=1N,故A、B错误;
则物体A的重力:G=F拉+F浮=1N+1N=2N;
那么弹簧测力计的示数:T2=G总=5N+2N=7N。
故C正确,而D错误。
故选C。
12.(2021八上·温州月考)如图所示是某金尽圆柱体从水面缓慢没入水中时,根据实验数据,描绘出弹贄测力计示数F随圆柱体没入深度h变化的关系图像。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该圆柱体的高度是10厘米
B.当h为4厘米时,圆柱体所受的浮力为3.4牛
C.浸没后,h继续增大时,弹簧测力计示数仍为3牛
D.圆柱体未浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数变大
【答案】C
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)从圆柱体刚开始浸入到全浸入,下表面浸入的深度变化等于圆柱体的高度;
(2)当浸入深度h=0cm时,由弹簧测力计的示数得出圆柱体的重力;由图得出h=4cm时弹簧测力计的示数,利用F浮=G-F示可得圆柱体所受的浮力;
(3)浸没后,h继续增大时,排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排确定受到的浮力的变化,利用F示=G-F浮可知弹簧测力计示数变化;
(4)圆柱体浸没之前,h增大时,排开水的体积变大、根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排确定受到的浮力的变化,利用F示=G-F浮可知弹簧测力计示数变化。
【解答】A.由图知,从圆柱体刚开始浸入到全浸入,浸入的深度变化△h=6cm,即圆柱体的高度为6cm,故A错误;
B.由图知,当浸入深度h=0cm时,弹簧测力计的示数为4.2N,即圆柱体的重力G=4.2N;当h=4cm时,弹簧测力计的示数F示=3.4N,圆柱体所受的浮力F浮=G-F示=4.2N-3.4N=0.8N,故B错误;
C.浸没后,h继续增大时,排开水的体积不变、受到的浮力不变,由F示=G-F浮可知,弹簧测力计示数不变,仍为3N,故C正确;
D.圆柱体浸没之前,h增大时,排开水的体积变大、受到的浮力变大,由F示=G-F浮可知,弹簧测力计示数变小,故D错误。
故选C。
13.(2021八上·诸暨期中)水平桌面上放置足够高的柱形容器如图甲,容器底部放一个边长为10cm的均匀实心正方体M。现缓慢向容器中注入某液体,M对容器底部的压力随注入液体深度h的变化关系如图乙。则下列说法正确的是( )
A.M的密度是1.25×103kg/m3
B.注入液体的密度是0.7×103kg/m3
C.当h=10cm时,M对容器底部的压力是2N
D.当h>10cm时,物体M漂浮
【答案】C
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)由图乙可知,当注入液体深度h=0cm,即还没有注入液体时,正方体M对容器底部的压力等于M的重力,可求M的重力,再利用G=mg求M的质量,求出M的体积,再利用密度公式求正方体M的密度;
(2)由图乙可知,当注入液体深度h=5cm,正方体M对容器底部的压力F压=G-F浮,据此求此时M受到的浮力,求出此时M排开水的体积,再利用F浮=ρ液V排g求液体的密度;
(3)当h=10cm时,先求出排开水的体积,利用阿基米德原理求受到的浮力,M对容器底部的压力等于重力减去浮力;
(4)比较物体的密度和液体密度的大小,根据浮沉条件判断物体M的状态。
【解答】A.由图乙可知,当注入液体深度h=0cm,即还没有注入液体时,正方体M对容器底部的压力F压1=G=12N,
M的质量:;
M的体积:V=(0.1m)3=0.001m3,
正方体M的密度:;
故A错误;
B.由图乙可知,当注入液体深度h=5cm,正方体M对容器底部的压力F压2=G-F浮=7N,
此时M受到的浮力:F浮=G-F压2=12N-7N=5N,
此时物体M排开液体的体积:V排=(0.1m)2×0.05m=0.0005m3,
则液体的密度:;
故B错误;
C.当h=10cm时,M排开水的体积:V排′=(0.1m)2×0.1m=0.001m3,
M受到的浮力:F浮′=ρ液V排′g=1×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=10N,
M对容器底部的压力:F压3=G-F浮′=12N-10N=2N,故C正确;
D.因为物体M的密度大于液体的密度,所以物体M最终会在液体里下沉,故D错误。
故选C。
14.(2021八上·临安期中)港珠澳大桥是连接香港、珠海、澳门的超大型跨海通道,大桥在水下施工时,要向水中沉放大量的施工构件。现将边长2m的正方体沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲),钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化(如图乙)。下列选项说法正确的是( ) (ρ海水= 1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
A.表示正方体构件所受浮力变化的图像是①
B.该构件浸没在水中所受浮力为4×104N
C.该正方体构件的质量为16吨
D.该构件的密度是1.5×103Kg/m3
【答案】C
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析浮力的变化规律,根据F拉=G-F浮分析钢丝绳的拉力变化规律。
(2)当构件完全淹没时的高度则为构件的边长;当构件全部淹没时,排开水的体积最大,则构件受到的浮力最大,据阿基米德原理原理F浮力=ρ液gV排即可计算出此时的浮力。
(3)构件完全浸没时的拉力与浮力相等,据此我们能计算出该构件的重力,根据重力公式计算出构件的质量;
(4)知道构件的边长、体积,再根据密度公式可计算出该构件的密度。
【解答】A.由图可知,构件在浸入水中的过程时排开水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②;同时钢丝绳的拉力F拉=G-F浮,所以据上分析即可判断①反映的是钢绳拉力F拉随h变化的关系,故A错误;
B.该构件的体积是V=(2m)3=8m3,当其完全浸没时浮力最大,
其最大浮力:F浮=ρ水gv排=1×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104 N,故B错误;
C.由于构件完全浸没时的拉力与浮力相等,
故此时的拉力也是8×104 N,
因为F拉=G-F浮,
所以G=F浮+F拉=1.6×105 N,
其质量是;
故C正确;
D.该构件的密度为:.故D错误。
故选C。
15.(2021八上·杭州期中)用弹簧测力计竖直挂一物体,当物体浸入水中1/3体积时,弹簧测力计示数为4N;当物体浸入水中1/2体积时,弹簧测力计示数为1N。取下该物体放入水中,物体静止时受到的浮力是( )
A.18N B.14N C.10N D.8N
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)先利用称重法求浸在水中的体积为物体体积的三分之一时和物体浸入一半时受到的浮力,从而得出物体的体积和重力。
(2)利用F浮=ρgV排求出此时物体受到的浮力,和重力比较,确定物体存在的状态,利用物体的浮沉条件求此时物体受到的浮力。
【解答】设物体浸没时受到的浮力为F浮,
当物体浸入水中体积时,弹簧测力计示数为F1=4N,则物重G-F1=F浮,即G-4N=F浮①;
当物体浸入水中体积时,弹簧测力计示数为F2=1N,则物重G-F2=F浮,即G-1N=F浮②,
由①②解得G=10N,F浮=18N,而F浮>G,
故取下该物体放入水中,物体静止时处于漂浮状态,所受到的浮力等于物体的重力即为10N,C符合题意。
故答案为:C
16.(2021八上·余姚期中)探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.3N
B.利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C.利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D.利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
【答案】D
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据F浮力=G-F拉计算浮力;
(2)(3)(4)根据控制变量法的要求选择对照实验。
【解答】A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为:F浮力=G-F拉=1.6N-1.0N=0.6N,故A错误;
B.探究浮力的大小与物体体积的关系时,应该控制液体密度和排开液体的体积相同,而改变物体体积,甲和乙中排开液体的体积不等,故B错误;
C.探究浮力的大小与物体密度的关系时,应该控制液体密度和排开液体的体积相同,而改变物体密度,而乙和丙中排开液体的体积不等,故C错误;
D.探究浮力的大小与液体密度的关系时,需要控制物体排开液体的体积相同,而改变液体密度,故选丙和丁,故D正确。
故选D。
17.(2021八上·浙江月考)将一半径为 R 的实心金属球,用细线拉着,匀速缓慢地放入水深为 2R 的盛水容器中,直至容器底部,水未溢出。下图能反映金属球从水面刚接触处开始至容器底部过程中,所受浮力大小 F 与金属球浸入水中深度 h 的关系的是( )
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】根据F浮=ρ液gV排解答。
【解答】金属球匀速放入水中的时候,沉入水中的深度变化也是匀速的,但是球面的对应半径先变大再变小,所以球排开水的体积的增加速度先变快,再变慢,所以由阿基米德原理知球所受浮力增长速度也有同样的规律。表现在曲线中是斜率先变大再变小,最后完全沉入水中后就不变了,又因为金属是球形,所以曲线也应该是平滑的,只有C符合题意。
故选C。
18.(2021八上·义乌月考)如图甲所示,均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以 0.5m/s 的恒定速度下降, 直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力 F 随时间 t 变化的图像。若不计水的阻力,g 取 10N/kg, 则下列说法不正确的是( )
A.石料的质量为 140kg
B.石料恰好完全浸没时所受浮力为 500N
C.石料的密度为 1.8×103kg/m3
D.该石料立于水平地面上时对地面的压强为2.8×104pa
【答案】C
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)结合乙图可知,AB拉力为1400N,是物体在空中的拉力,根据拉力等于重力求出石料的质量。
(2)结合乙图求出石料完全浸没时所受的浮力。
(3)圆柱体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出该物体的体积,由质量公式求出它的密度。
(4)先求出圆柱体的高度,根据圆柱体公式求出它的底面积,由压强公式求出石料对地面压强即可。
【解答】A、由于石料在空气中,拉力等于重力,因此F拉=G重=1400N,因此石料的质量为140kg,A不符合题意;
B、石料完全浸没时,石料恰好完全浸没时所受浮力为1400N-900N=500N,B不符合题意;
C、圆柱体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,因为,可得圆柱体的体积,,因此圆柱体石块的密度:,因此石料的密度为2.8×103kg/m3,C符合题意;
D、由题干可知,均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以 0.5m/s的恒定速度下降,而乙图中该圆柱体到达底部时用了2秒,因此该圆柱体的高为,0.5m/s×2=1m,根据公式V=Sh,
,因此,因此该石料立于水平地面上时对地面的压强为2.8×104pa,D不符合题意。
故答案为:C
二、填空题
19.(2021八上·兰溪月考)小宇重为0.6N的鸡蛋先后放入甲、乙两液体中,如图所示,鸡蛋在甲中悬浮,在乙中漂浮,则鸡蛋在甲中受到的浮力为 N,甲的密度 乙的密度(选填“>”、“<”或“=”).
【答案】0.6;<
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】上浮时,浮力大于自身重力,液体密度大于物体密度;漂浮浮力等于自身重力,液体密度大于物体密度;悬浮浮力等于自身重力,液体密度等于物体密度;下沉浮力小于自身重力,液体密度小于物体密度。
【解答】由于物体重力为0.6N,在甲液体中处于悬浮,浮力等于物体重力,甲中受到的浮力为0.6N,在乙中漂浮,液体密度大于物体密度,甲中悬浮,液体密度等于物体密度,故乙液体密度大于甲液体密度。
故答案为:0.6,<。
20.(2021八上·诸暨期中)如图所示,当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的1/3时,弹簧测力计的示数为5.0N;当物体浸在水中的体积为物体体积的1/2时,弹簧测力计的示数为3.5N.从弹簧测力计上取下物体将其缓慢的放入水中(容器足够大,水足够多),则物体静止时受到的浮力为 N。
【答案】8
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】用拉力差法算浮力,根据F浮=G-F拉,F浮=gV排分析解答。
【解答】 F浮=G-F拉
由“当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的一时,弹簧测力计的示数为5.0N”可得
F浮=G-5.0N=①
由“当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的一时,弹簧测力计的示数为3.5N”可得
F浮=G- 3.5N=②
由①-②G=8.0N,V=910-4m3
当从弹簧测力计上取下物体将其缓慢的放入水中,假设其全部浸没,那么它受到的浮力F浮=gV排=1.0×103kg/m3x10N/kg x910-4m3=9N
F浮>G,取下物体将其缓慢的放入水中,物体漂浮,·物体静止时受到的浮力为8.0N。
21.(2021八上·杭州期中)
(1)一个质量为160克、体积为200厘米3的物体,将它完全浸没在水里,松手后,物体将 (填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
(2)中国改装的“瓦良格”号航空母舰出海试航,当航母在平静的水面航行时,它所受的浮力 (填“大于”“等于”或“小于”)它的总重力。当航空母舰上舰载飞机起飞后,它排开水的体积 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)上浮
(2)等于;减小
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】上浮:浮力大于重力,液体密度大于物体密度;漂浮:浮力等于重力,液体密度大于物体密度;悬浮:浮力大于重力,液体密度大于物体密度;下沉:浮力小于重力,液体密度小于物体。
【解答】 (1) 物体完全浸没在水中F=ρ液gV排=1×103Kg/m3×10N/Kg×200×10-6m3=2N,而物体的重力=mg=1.6N,F>G,故物体会上浮;
(2)航母在水面行驶时,由于漂浮浮力=船重力+飞机重力;飞机起飞后航空母舰还是漂浮在水面上F=船的重力,故浮力减小了,减小的浮力大小就为飞机的重力。
故答案为:(1)上浮;(2)等于,减小。
22.(2021八上·绍兴期中)将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬置状态(如图),在冰块浸入的过程中,台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”);在冰块熔化过程中,容器内液面将 (选填“上升”“下降”或“不变”),台秤的读数将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。(冰的密度为0.9×103 kg/m3,酒精的密度为0.8×103
kg/m3,整个过程中无液体溢出)
【答案】增大;下降;增大
【知识点】密度公式的应用;二力平衡的条件及其应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)首先根据相互作用力原理分析冰块受到浮力和冰块对酒精压力的大小关系,再根据阿基米德原理F浮=ρgV排分析浮力的变化,最后根据F=G容器+G酒精+F冰分析台秤示数的变化。
(2)将冰块的体积与熔化成的水的体积进行比较,从而确定液面的高度变化;
(4)将整个装置看作一个整体,从而对台秤的示数变化进行判断。
【解答】(1)台秤的示数等于它受到的压力,而它受到的压力F=G容器+G酒精+F冰。冰块对酒精的压力F冰与酒精对冰块的浮力F浮是相互作用力,二者大小相等,即F=G容器+G酒精+F浮。冰块浸入的过程中,据阿基米德原理F浮=ρgV排可知,它所受浮力增大,对酒精的压力也增大,所以台秤的示数增大;
(2)在冰块熔化过程中,质量不变,根据可知,冰熔化成等质量的水后体积变小,所以容器内液面将下降。
(3)将冰块、酒精、杯子视为一个整体,冰熔化前,该整体的重力由台秤和绳子共同承担。冰熔化后,绳子将不再有拉力,该整体的重力完全由台秤承担,由于该整体的重力不变,台秤承担的份额增加,所以台秤的示数变大。
23.(2021八上·金华期中)弹簧测力计挂着一重为4N的物体A,物体A浸没并静止在水中,如图所示。
(1)图中物体A所受浮力是 N。
(2)如果测力计不拉着物体A,A在水中会 (选填 “下沉”“上浮”“悬浮”)。
【答案】(1)2.2
(2)下沉
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】物体在水中的受力分析如图
【解答】(1)弹簧测力计分度值为0.2N,图中示数为1.8N,F浮=G-F拉=4N-1.8N=2.2N
(2)如果测力计不拉着物体A,F浮<G,故A会下沉。
故答案为:(1)2.2 (2)下沉
24.(2021八上·诸暨期中)小科同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,下图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图A、B、C、D,说明浮力大小跟 有关。
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)物体的重力是 N。
(4)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是 N。
【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)DE/ADE
(3)10
(4)24
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)浮力的大小与液体密度和物体排开液体的体积有关,比较四个实验,分析其中哪个因素不同即可;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)根据A图计算出物体的重力;
(4)根据AE两图计算出物体浸没在煤油中受到的浮力。
【解答】(1)根据A、B、C、D四图可知,液体的密度不变,但是物体排开水的体积不断增大,则说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,需要控制物体排开液体的体积相等,而改变液体的密度,故选ADE(或DE)。
(3)根据A图可知,物体没有进入水中,此时不受浮力,则物体的重力等于弹簧测力计的示数,即G=F=10N;
(4)根据A、E两图可知,物体浸没在煤油中所受的浮力:F浮力=G-F拉=10N-7.6N=2.4N。
25.(2021八上·宁波期中)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,真到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图乙所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象。求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是 N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(3)圆柱体的密度是 kg/m3;
【答案】(1)12
(2)8
(3)1.5×103
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)当圆柱体浸入水中的深度h=0cm时,它受到的浮力为零,据此根据二力平衡的知识计算它的重力;
(2)当圆柱体完全浸没在水中时,它排开水的体积最大,此时受到的浮力最大,而弹簧测力计的示数最小,据此根据F浮力=G-F计算浮力。
(3)首先根据
计算出圆柱体的体积,再根据公式
计算它的密度。
【解答】(1)根据图乙可知,当圆柱体浸入水中的深度h=0cm时,此时弹簧测力计的示数为12N。根据二力平衡的条件可知,此时圆柱体的重力G=F=12N;
(2)根据图乙可知,弹簧测力计的最小示数为4N,
则圆柱体完全浸没在水中时,它受到的浮力:F浮力=G-F=12N-4N=8N。
(3)圆柱体的体积为:
;
则圆柱体的密度:
。
26.(2021八上·萧山期中)在《三国演义》中诸葛亮的“草船借箭”可谓神乎其神。请你根据所学的科学知识回答以下问题:
(1)诸葛亮乘夜黑雾大,率领一大队草船驶向曹营。曹营中的士兵以为有敌来袭,拼命地向草船射箭。此时,诸葛亮的草船受到水的浮力将 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)诸葛亮能够借箭成功,主要是利用了大雾,使曹操恐怕有埋伏,不敢出兵。他曾说过“亮已于三日前算定今天有大雾,因此敢任三日之限。”诸葛亮描述的是赤壁三日后的天气情况,下列成语中哪个不是描述天气的________。
A.阴转多云 B.雷电交加 C.和风细雨 D.冬暖夏凉
(3)当草船排开水的体积为5m3时,船受到的浮力为 N。
【答案】(1)增大
(2)D
(3)5×104
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化;天气的概念
【解析】【分析】液体或气体对浸入其中的物体都会产生浮力,浮力的大小与液体密度及排开液体体积有关,即F浮=ρ液gV排。漂浮状态的物体所受浮力大小等于其自身重力大小,即F浮=G。
天气是指短时间内近地面的气温、湿度、气压等要素的综合状况;气候是某一地区长时间内的天气特征。
【解答】(1)草船始终处于漂浮状态,因此浮力始终等于重力,而“借箭”后草船整体重力增大,因此草船受到水的浮力也将增大。
(2)选项中A、B、C为短时间内近地面的气温、湿度、气压等要素的综合状况,属于天气;D是某一地区长时间内的天气特征,属于气候。故D符合题意。
(3)F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m3=5×104 N
故答案为:(1)增大 (2)D (3)5×104
27.(2021八上·浙江月考)如图所示,乒乓球从水里上浮直至漂浮在水面上,乒乓球在A、B位置时受到的浮力分别为、FA、FB则它们的大小关系是FA FB(选填“>”“=”或“<”);已知乒乓球最终漂浮在水面时排开水的体积为3cm3,则乒乓球的质量是 g。
【答案】>;3
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排,漂浮时F浮=G排解答。
【解答】(1)乒乓球在A点时处于浸没状态,这时排开水的体积VA排=V,在B点时乒乓球处于漂浮状态,这时排开水的体积VB排<V,那么VA排>VB排;根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,在A点时的浮力FA>FB;
(2)当乒乓球漂浮在水面上时,受到的F浮=G=G排
所以m=m排=ρ水V排=1g/cm3×3cm3=3g
三、实验探究题
28.(2021八上·三门期末)小柯同学探究浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系时,用到了下列器材:弹簧测力计、金属块(4.0N)、 大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。
实验步骤:
①如图甲, ;
②如图乙,将金属块浸没在盛水的烧杯中,读出测力计示数并记录,然后取出金属块擦干;
③按照步骤②的操作,换用不同密度的溶液重复实验,数据如下表。
实验编号 1 2 3 4 5 6 7
液体密度ρ液( g/cm3 ) - 0.8 1.0 1.2 1.4 1.8 2.0
测力计示数F拉(N) 4.0 3.6 3.5 3.4 3.3 3.1 3.0
浮力大小F浮(N) - 0.4 0.5 0.6 0.7 X 1.0
(1)补充实验步骤① ;
(2)表格中X的数据是 。
(3)浮力秤是利用物体漂浮时F浮=G物原理工作的。当秤盘放上物体时,小简浸在水中的深度为h,小筒重(包括秤盘)为G0、圆柱形小筒截面积为S,水的密度为ρ,则所称物体的重力为 。
(4)根据以上探究,写出一种增大浮力秤称量范围的方法 。
【答案】(1)将金属块挂在弹簧测力计下,读取弹簧测力计示数并记录
(2)0.9
(3)ρgsh-G0
(4)换用密度比水大的液体
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据图甲确定实验步骤①;
(2)根据G=F浮力+F拉计算X的数值;
(3)根据浮沉条件,阿基米德原理F浮=ρ液gV排和重力公式G=ρgV分析计算;
(4)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析解答。
【解答】(1)根据图甲可知,步骤①的内容:将金属块挂在弹簧测力计下,读出弹簧测力计的示数(金属块的重力)并记录。
(2)根据G=F浮力+F拉可知,表格中X的数值为:F浮力=G-F拉=4N-3.1N=0.9N;
(3)浮力秤在液面漂浮,
则:F浮=G总;
ρ液gV排=G0+G物;
ρgSh=G0+G物;
解得:G物=ρgSh-G0;
(4)要增大浮力秤的称量范围,可以增大它受到的浮力,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,可以通过增大液体的密度来增大浮力秤的称量范围。
29.(2021八上·兰溪月考)如图所示,小明利用弹簧测力计、一个金属块、两个相同烧杯、适量的水和煤油,对浸在渝体中的金属块所受浮力进行了探究。
(1)在图 A 、 B 中,金属块浸没在水中所受浮力为 N ,若此时剪断细绳,该金属块在水中将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
(2)分析图 B 、 C ,说明浮力大小跟 有关;
(3)如图 2 是小明根据实验数据所绘制图象能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离 h 关系的图象为 (选填“ a ”或“ b ”)。
(4)小明根据图中的实验数据求出:金属块的密度为 kg/m3。
【答案】(1)1;下沉
(2)液体密度
(3)a
(4)2.7×103
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】浮力的阿基米德F=ρgV排,对于弹簧测力计法测浮力:受到竖直向上的浮力F,竖直向下的重力,绳子的拉力F拉,G-F拉=F,A中弹簧测力计示数2.7N,此时物体未放入水中,故G=2.7N,B中示数1.7N,物块受力分析:竖直向上的浮力F,竖直向上的拉力F拉,竖直向下的重力G,F=G-F拉=1N,C中煤油弹簧测力计为1.9N,金属块重力为2.7N,此时浮力F1=G-1.9N=0.8N;图2中a随着深度增加,排开液体的体积增大,F增大,说明是浮力变化图像;b中随着深度增加,F减小,代表的是弹簧测力计示数。
【解答】(1)金属块受力分析:G-F拉=F=1N,剪短绳子后由于G=2.7N>F=1N,故金属块在水中将下沉;
(2)B、C图中物块都是完全浸没,变量是液体密度不同,说明浮力大小根液体密度有关;
(3)随着金属块的下表面到水面距离h增大,物体慢慢进入水中,物块浸没的体积,排开水的体积增大,浮力也随之增大,a符合要求;
(4)根据A、B图可知金属块的浮力F=1N,根据阿基米德公式,V排=V物===1×10-4m3,G=mg=2.7N,m=0.27kg,ρ=== 2.7×103kg/m3 。
故答案为:(1)1N,下沉;(2)液体密度;(3)a;(4)2.7×103kg/m3 。
30.(2021八上·浙江期中)如图所示,小明利用弹簧测力计、一个金属块、两个相同烧杯、适量的水和煤油,对浸在液体中的金属块所受浮力进行了探究。
(1)在图A、B中,金属块浸没在水中所受浮力为 N,若此时剪断细绳,该金属块在水中将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
(2)如图D是小明根据实验数据所绘制图象能够表示金属块所受浮力与金属块的下表面到水面距离h关系的图象为 (选填“a”或“b”)。
(3)小明根据图中的实验数据求出:金属块的密度为 kg/m3。
【答案】(1)1;下沉
(2)a
(3)2.7×103
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据图A、B,利用公式F浮力=G-F拉计算金属块受到的浮力。比较浮力和重力的大小,从而确定金属块的浮沉状态。
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化规律即可;
(3)首先根据计算出金属块的体积,再根据计算出金属块的密度。
【解答】(1)根据A图可知,金属块的重力G=2.7N,则它浸没在水中受到的浮力:F浮力=G-F拉=2.7N-1.7N=1N。若剪断细绳,因为浮力小于重力,所以金属块在水中将下沉。
(2)随着金属块下表面到水面距离h的增大,它排开水的体积先增大后不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力先增大后不变,故选a。
(3)金属块的体积;
则金属块的密度:。
31.(2021八上·义乌期中)在探究“影响浮力大小的因素”这一问题时,根据图所示实验操作,从中选出一些图,针对某一个因素进行研究,并通过分析弹簧测力计的示数,得到探究结果。
(1)比较分析图① ,说明浮力的大小与物体浸入的深度无关。
(2)物块A浸没在水中时,它所受的浮力为 N。
(3)小宏在图④中弹簧测力计刻度盘的3N处对应标上1.0g/cm3(水的密度)的字样;当他把物块浸没在盐水中时,如图⑤,应该在弹簧测力计刻度盘的 N处对应标上1.1g/cm3(盐水的密度)的字样,聪明的他就将图①所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。
【答案】(1)③④
(2)1
(3)2.9
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求选择对照实验。
(2)根据①④两图,利用F浮=G-F拉计算即可;
(3)根据阿基米德原理可知同一个物体浸没在密度越大的液体中所受的浮力越大,根据称重法可知弹簧测力计示数的变化;根据阿基米德原理求出,物体在盐水中受到的浮力,根据称重法求出弹簧测力计的示数即为此时在弹簧测力计刻度盘的位置。
【解答】(1)探究浮力的大小与物体浸入的深度是否有关时,需要控制液体的密度相同,排开的液体的体积相同,物体浸入液体中的深度不同,故选实验③④;
(2)由①③可知,A浸在水中受到的浮力F浮=G-F拉=4N-3N=1N;
(3)当他把物块浸没在水中时,受到的浮力F浮=1N,
根据阿基米德原理得:1N=ρ水gV排①
当他把物块浸没在盐水中时,F浮盐水=ρ盐水gV排②
因两者排开液体的体积相等,
所以由①②两式相比可得:;
;
解得:F浮盐水=1.1N,
此时应标在弹簧测力计的4N-1.1N=2.9N处。
32.(2021八上·新昌期中)小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油)对浸在液体
中的物体所受的浮力进行了探究,下图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图 A、B、C、D,说明浮力大小跟 有关。
(2)分析图 ,说明浮力大小跟液体密度有关。
(3)物体完全浸没在煤油中所受的浮力是 N。煤油的密度是 千克/米3。
【答案】(1)物体排开液体的体积
(2)D、E
(3)2.4;800
【知识点】浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】(1)根据图片确定四个实验中影响浮力的哪个因素发生改变即可;
(2)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(3)根据公式F浮=G-F分别计算出该物体浸没煤油中受到的浮力,再根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算出煤油的密度。
【解答】(1)根据A、B、C、D可知,物体排开液体的体积不断增大,则说明浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,需要控制物体排开液体的体积相同而改变液体的密度,故选DE。
(3)根据AE两图可知,
物体完全浸没在水中受到浮力:F浮=G-F=10N-7.6N=2.4N;
物体排开煤油的体积:V排=800mL-500mL=300mL=300cm3;
则煤油的密度为:。
四、解答题
33.(2021八上·淳安期末)在学习了浮力的知识后,小刚设计了如图装置来测物体的密度。 已知挂着物体的 甲弹簧测力计的示数为 30 牛,挂着空接桶的乙弹簧测力计的示数为 12 牛。然后小刚把甲测力计下移,使物块浸没在水中 (不接触容器壁和容器底), 甲的示数变为 25 牛,则:
(1)浸没在水中时,物块所受的浮力为 牛;
(2)此时乙弹簧测力计的示数为 牛;
(3)物块的密度为多少?
【答案】(1)5
(2)17
(3)解:
V物=V水 =0.0005m3
ρ =6×103kg/m3
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据F浮=G-F拉计算物块受到的浮力;
(2)首先根据阿基米德原理F浮=G排计算出进入小桶内水的重力,再根据G总=G桶+G排计算乙测力计的示数;
(3)首先根据 计算出物块的质量,再根据 计算出物块的体积,最后根据 计算出物块的密度。
【解答】(1)浸没在水中时,物块受到的浮力:F浮=G-F拉=30N-25N=5N;
(2)物块排开水的重力:G排=F浮=5N。
乙测力计的示数为:G总=G桶+G排=12N+5N=17N。
34.(2022八上·临海期末)某同学对一个金属块进行了两次测量:第一次如图甲所示,用细线系住金属块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为2.7N。第二次如图乙所示,让金属块浸没在盛水的烧杯中,弹簧测力计的读数为1.7N。请回答下列问题:
(1)求金属块受到的浮力。
(2)求金属块的体积。
(3)结合下表所列的金属密度,通过计算判断金属块是何种金属。
金属 金 铜 铁 铝
密度(克/厘米3) 19.3 8.9 7.8 2.7
【答案】(1)解:F浮=G F拉=2.7N 1.7N=1N
(2)解:由F浮=ρ液gV排液可得:
V排液= = =1×10-4m3
V物=V排液=1×10-4m3
(3)解:m= = =0.27kg
ρ水= =0.27kg/(1×10-4m3)=2.7×103kg/m3
所以该金属块是铝。
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据公式 F浮=G F拉 计算出金属块受到的浮力;
(2)金属块浸没在水中时,它的体积等于排开液体的体积,即根据 计算出金属块的体积。
(3)首先根据 计算出金属块的质量,再根据 计算金属块的密度,并与表格数据进行比较即可。
35.(2021八上·天台期末)弹簧测力计能测力大小,也能“测”物质密度。如图,用细线系住金属块挂在弹簧测力计上,先后在空气中、浸没在水和盐水中测量,读数分别为F1=2.7N、F2=1.7N,F3=1.5N。请求出:
(1)金属块在水中受到的浮力;
(2)金属块的密度;
(3)盐水的密度。
【答案】(1)解:
(2)解:
(3)解:
【知识点】密度公式的应用;二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据F浮=G-F拉计算金属块在水中受到的浮力;
(2)当金属块完全浸没在水中时,它排开水的体积等于自身体积,即 ,据此计算出金属块的体积,再根据 计算出金属块的质量,最后根据 计算出金属块的密度。
(3)首先根据F浮=G-F拉计算出金属块在盐水中受到的浮力,再根据阿基米德原理的变形式 计算出盐水的密度。
【解答】(1)根据图片可知,金属块的重力G=F1=2.7N;
则金属块在水中受到的浮力: 。
36.(2022八上·缙云期末)科学家分析了北极熊的毛,发现它并非白色,而是一根根中空而透明小光导管,它不仅能防水隔热,而且只有紫外线才能通过,是北极熊收集热量的天然工具,对生活在寒冷极地的北极熊的体温调节起到了很大的作用。请根据材料回答问题:
(1)北极熊空心的毛具有防水隔热及吸收紫外线的特点,有利于北极熊
A.增加产热 B.减少散热 C.吸收热量 D.增加散热
(2)维持北极熊身体的产热和散热平衡的体温调节中枢跟人体一样位于 。
(3)由于全球变暖冰层变薄开裂,北极熊为了获取食物,常从一块浮冰跳到另一块浮冰。如果一只北极熊跳上一块浮冰后,浮冰仍然处于漂浮状态,则浮冰受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)如图,一只体重为7210牛的北极熊,要在露出海面部分体积不小于多少立方米的浮冰上活动,才能确保北极熊整个身体露出水面。(写出计算过程,ρ海水=1.03×103kg/m3)
【答案】(1)B;C
(2)下丘脑或脑干或脑干中的下丘脑
(3)变大
(4)解:要确保北极熊整个身体露出水面,则冰完全浸没增大的浮力不能小于熊的重力,△F浮=G物=7210N
ρ水gV露=G物,
则V露= = =0.7m3,
答:北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动.
【知识点】体温的控制;浮力大小的计算
【解析】【分析】1.人体的各项生命活动都要在神经系统的调节之下,如人体的体温之所以能维持稳定,主要是产热和散热两个生理过程保持动态平衡的结果,这个动态平衡的调节过程受人体脑干中的体温调节中枢控制的。结合人体的体温调节进行分析解答。
2.根据浮力跟重力的关系进行分析。漂浮时,浮力等于重力。
【解答】(1)北极熊空心的毛具有防水隔热及吸收紫外线的特点,有利于北极熊 B:减少散热C:吸收热量。
(2)维持北极熊身体的产热和散热平衡的体温调节中枢跟人体一样位于脑干中的下丘脑。
(3)如果一只北极熊跳上一块浮冰后,浮冰仍然处于漂浮状态,整体重力变大,漂浮时,浮力等于重力,故则浮冰受到的浮力变大。
37.(2021八上·普陀期末)为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压轴入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。小科觉得图中CB的延长线BA线是没有意义的,老师告诉他,当力F为负值时,标明它的方向与原来的方向相反了。
(1)分析BC段:随着h的增大,油对工件底面的压强将 (选填“变大”、“变小”或“不变”。)
(2)若A点的坐标为(a,0),则a= ,从图像分析,a表示工件一个屋里量的值,这个量就是工件的 。
(3)求C点所对应的状态下,油对工件下底面的压强(不考虑大气压强) 。
(4)求油的密度 。
【答案】(1)变大
(2)400;重力
(3)4000Pa
(4)0.8×103kg/m3
【知识点】密度公式的应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh判断压强变化;
(2)首先确定横轴上每格表示力的大小,再根据A点所在的格数确定a点的数值。根据A点所在图像确定工件受到F的方向,并根据二力平衡列出平衡关系式,再根据浮力的情况确定a表示的物理量。
(3)图乙中,h≥0.5m时,力F的大小不再发生变化,而对木块受力分析知:力F和木块的重力之和等于木块受到的浮力,当力F不再发生变化时,也就说明了木块所受浮力不再发生变化,即没入油中;那么立方体木块的棱长正好为0.5m。物体完全浸没时,施加的压力与物体重力之和等于受到的浮力,即木块下表面受到的液体的压力,而受力面积为棱长的平方,根据压强公式计算即可。
(4)根据密度公式求得该工件的密度。
【解答】(1)在BC段中随着h的增大,根据p=ρgh可知,工件下底面的压强大小将变大。
(2)根据图乙可知,横轴上每格表示200N,那么则a=400。A在虚线部分,则F的方向竖直向上,根据二力平衡的条件可知:G=F+F浮。A点对应的深度h=0,此时物体不受浮力,那么G=F,即此时a表示工件的重力。
(3)由图乙坐标系,可知C点处,h=0.5m,则F浮=G+FC=400N+600N=1000N。
C点时工件的上表面没有油,不会受到向下的压力,则油对工件下底面的压力F=F浮=1000N,
则油对工件下底面的压强。
(4)工件的质量,
物体的边长为a=0.5m,则体积V=(0.5m)3=0.125m3。
该工件的密度。
五、综合说理题
38.(2021八上·浙江月考)一个充气的气球下面挂一个金属块,把它们放入某种液体中(此液体的膨胀可忽略不计),恰好在某一深度静止,如图所示。如果该液体温度适当升高,请预测金属块和气球的运动情况,并作出合理的解释。
【答案】答:金属块和气球将上浮。当该液体温度升高时,气球内的气体受热膨胀,体积变大;根据阿基米德原理可知,当液体的密度和g不变时,物体排开液体的体积变大,物体受到的浮力也变大;当金属块和气球受到的浮力大于自身的重力时,金属块和气球将上浮。
【知识点】浮力产生的原因;浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】1.阿基米德原理 F浮=ρ液gV排。
2.浮力和重力的关系:
当G=F时,物体处于悬浮状态
当G>F时,物体处于下沉状态
当G39.(2020八上·椒江月考)在一只很薄的塑料袋(袋的质量、体积均不计)中装满水,将袋中的空气全部排出,用细线把袋口扎紧。另取一段橡皮筋,测量出它不伸长时的长度L0 ,再使橡皮筋与细线相连,拿住橡皮筋的上端,吊起装满水的塑料袋,测量出橡皮筋伸长后的长度L1 ,然后将塑料袋浸没于水中,再测量橡皮筋的长度L2。L0与L1、L0与L2之间的大小关系是怎样的,并说明理由。
【答案】L0L0L0=L2 塑料袋浸没于水中,塑料袋受到了向上的浮力
不计袋的质量和体积,塑料袋受到的浮力等于重力,橡皮筋对塑料袋的拉力为零,所以L0=L2
【知识点】二力平衡的条件及其应用;弹力;重力的大小;浮力大小的计算
【解析】【分析】①在弹性限度内,橡皮筋的伸长与受到的拉力成正比,据此比较橡皮筋的原长L0与装水后的长度L1的大小;
②装满水的塑料袋浸没在水中时,它受到向上的浮力、橡皮筋的拉力和自身的重力。不计袋子的质量和体积,根据G=ρVg和阿基米德原理F浮力=ρ液Vg比较浮力和重力的大小,从而确定橡皮筋是否伸长,进而比较橡皮筋的原长L0和浸入水中的长度L2的大小。
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