华师大版初中科学八年级上学期 3.4 物体浮沉条件及其应用(第2课时)

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名称 华师大版初中科学八年级上学期 3.4 物体浮沉条件及其应用(第2课时)
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文件大小 306.3KB
资源类型 试卷
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科目 科学
更新时间 2020-08-31 11:02:19

文档简介

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华师大版初中科学八年级上学期 3.4 物体浮沉条件及其应用(第2课时)
一、夯实基础
1.关于物体浮沉条件及应用实例,下列分析合理的是(  )
A.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,是通过改变自身重力实现的
B.轮船从长江驶入东海,吃水深度变大
C.同一密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力大小相同
D.潜水艇靠改变排开水的体积来改变浮力,从而实现上浮和下沉
【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据轮船的漂浮原理分析;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排判断吃水深度的变化;
(3)根据漂浮条件判断;
(4)根据潜水艇的浮沉原理判断。
【解答】A.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,是通过“空心”的方法增大排开水的体积,从而增大浮力的,故A错误;
B.轮船从长江驶入东海,它始终在水面漂浮,那么它受到的浮力不变。海水的密度大于江水,根据F浮=ρ水gV排可知,轮船排开水的体积变小,即吃水深度变小,故B错误;
C.同一密度计在不同液体中漂浮时,它受到的浮力始终等于自身重力,因此所受浮力大小相同,故C正确;
D.潜水艇靠进水或排水,从而改变自身重力来实现上浮和下沉的,故D错误。
故选C。
2.如图所示,我国自行制造的第一艘航空母舰静止在海面上,下列分析正确的是(  )
A.航空母舰所受的浮力大于它所受的重力
B.航空母舰排开的海水越多受到的浮力越大
C.航空母舰受到的浮力大小跟它本身的密度有关
D.航空母舰的排水量约为7×104t,表示它空载时排开水的质量约为7×104t
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据漂浮条件判断;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排判判断;
(3)根据影响浮力大小的因素判断;
(4)根据排水量的定义分析判断。
【解答】A.航空母舰在水面漂浮,根据二力平衡的知识可知,它所受的浮力等于它所受的重力,故A错误;
B.根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,航空母舰排开的海水越多受到的浮力越大,故B正确;
C.根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,影响浮力大小的因素为液体密度和排开液体的体积,与其它因素无关,故C错误;
D.航空母舰的排水量约为7×104t,表示它满载时排开水的质量约为7×104t,故D错误。
故选B。
3.物理小组制作的一个模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气(进水)或向烧瓶中吹气(排水),就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示悬浮状态时,若向胶管A吹气,烧瓶将(  )
A.下沉,它受到的浮力不变 B.下沉,它受到的浮力减小
C.上浮,它受到的浮力增大 D.上浮,它受到的浮力不变
【答案】D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】根据浮沉条件和阿基米德原理F浮=ρ水gV排判断即可。
【解答】由于烧瓶始终浸没在水中,它排开水的体积不变,因此它受到的浮力保持不变。
当烧瓶处于悬浮状态时,它受到的浮力等于重力。若向胶管A吹气,那么烧瓶中的水会由于气压增大而排出,从而使烧瓶的重力减小,即重力小于浮力,那么烧瓶上浮。
故D正确,而A、B、D错误。
故选D。
4.近年来,中国为了维护领海主权,在南海放置浮标以监测水位变化,监测发现,从夏季到冬季,海水温度下降,体积收缩。此过程中,若浮标体积保持不变,则浮标受到的(  )
A.浮力变大,露出体积变小 B.浮力变小,露出体积变大
C.浮力不变,露出体积变大 D.浮力不变,露出体积变小
【答案】C
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】首先根据浮沉条件确定受到浮力的变化,然后根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排确定浮标排开水的体积变化,最后根据V露=V-V排分析露出体积的变化。
【解答】从夏季到冬季,浮标始终在水面漂浮,它受到的浮力始终等于自身重力,即浮力不变。冬季时,海水体积收缩,密度增大,根据F浮=ρ水gV排可知,浮标排开水的体积减小。根据V露=V-V排可知,浮标露出体积变大,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
5.高空中漂浮着一只热气球,以下有关它的说法中正确的是(  )
A.为使静止的热气球下降,必须继续给热气球中的空气加热
B.为使静止的热气球下降,只需把热气球上的物体抛掉一部分
C.正在匀速下降的热气球,假如有一物体从热气球上掉下,热气球将立即上升
D.正在匀速下降的热气球,假如有一物体从热气球上掉下,热气球将先下降后上升
【答案】D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】热气球的工作原理:当对里面的空气加热时,里面空气密度变小,而外面空气的密度大,于是它受到的浮力大于重力而上升,据此分析判断即可。
【解答】当热气球受到的浮力小于重力时,它才会下降。由于浮力基本保持不变,那么只能停止加热,让里面的气体冷却,增大热气球的重力,故A、B错误。
正在匀速下降的热气球,它受到的浮力等于重力。如果有物体从上面掉下来,那么此时浮力大于重力,即合力向上。由于惯性,气球会继续向下运动一段距离,当速度为零时再开始上升,故D正确,而C错误。
故选D。
6.把同一密度计分别放入盛有两种不同液体的容器中,如图所示。则液体的密度ρ甲   ρ乙;密度计受到的浮力F甲   F乙液体对容器底部的压强p甲   p乙。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】<;=;<
【知识点】压强大小比较;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较密度计受到浮力的大小关系,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排比较液体密度的大小;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强的大小关系。
【解答】(1)密度计在两种液体中都是漂浮,那么它受到的浮力始终等于自身重力,因此受到的浮力大小不变,即F甲=F乙。根据图片可知,排开液体的体积V甲>V乙,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,液体的密度ρ甲<ρ乙;
(2)根据图片可知,液体的深度h甲7.甲、乙两同学用质量相同的铁板和铝板,制作容积相同的两只模型船,它们都漂浮在水面上,受到的浮力大小关系是F甲   F乙,它们能运载水的最大质量关系是M甲   M乙。(均选填“>”“<”或“=”)
【答案】=;<
【知识点】二力平衡的条件及其应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据漂浮条件比较两船受到浮力的大小。
(2)首先根据密度公式比较两只模型船实心部分的体积,然后根据V总=V实+V空比较两只船排开水的最大体积的大小,接下来根据阿基米德原理判断它们能够产生的最大浮力,最后根据二力平衡的知识得到它们受力的平衡式,进而推算运载水的质量大小。
【解答】(1)两只模型船都在水面漂浮,那么它受到的浮力都等于自身重力。因为它们的质量相等,所以它们的重力相等,所以它们受到的浮力相等,即F甲=F乙;
(2)根据公式可知,质量相等的铁板和铝板,铝板的密度小,因此它的体积大,即V铝实>V铁实。二者的空心体积相等,根据V总=V实+V空可知,铝船排开水的最大体积比铁船大,即V总铝>V总铁。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当船满载时,铝船受到的最大浮力大于铁船,即F铝>F铁。它们受到的浮力、自身重力和水的重力之间的关系为:F浮力=G水+G船,因为铁和铝的质量相等,那么它们的重力相等,因此铝船运载水的最大重力>铁船,即G水铝>G水铁。根据G=mg可知,运载水的最大质量M甲8.如图是薄纸制成的下端开口的容器,容积为1m3,所用薄纸所受重力为0.5N,容器内空气所受重力为   N,容器(含其内空气)所受的总重力为   N(空气密度为 1.29kg/m3,g取10N/kg),为了使容器悬浮在空中,你要用   的方法使容器内空气减少,容器内空气所受的重力减少   N,容器才能悬浮在空中,此时容器内空气密度    (选填“>”“<”或“=”)容器外空气密度。
【答案】12.9;13.4;加热使气体膨胀;0.5;<
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据公式G=mg=ρVg计算空气受到的重力,根据公式G总=G空气+G容器计算总重力;
(2)通过加热的方法,可以使里面空气膨胀,排出部分空气,从而减小自身重力。因为纸比较薄,所以容器排开空气的体积等于它的容积,因此它受到的浮力等于里面空气的重力G空气。如果该容器要悬浮在空中,那么容器和里面空气的总重力应该等于浮力,据此计算里面空气减小的重力。根据热涨冷缩的知识判断里面空气密度和外面空气密度的关系。
【解答】(1)容器内空气所受的重力为:G=mg=ρVg= 1.29kg/m3×1m3×10N/kg=12.9N;
容器的总重力为:G总=G空气+G容器=12.9N+0.5N=13.4N;
(2)如果容器悬浮在空中,那么总重力必须减小到12.9N,因此我要用加热使气体膨胀的方法使容器内空气减少,减小的重力为:13.4N-12.9N=0.5N。因为空气受热体积膨胀,而质量不变,因此容器内的空气密度<容器外的空气密度。
9.我国自行设计的水下滑翔机“海翼”,其外形设计成流线型是为了减小阻力,并在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”以减小重力,这是因为碳纤维材料的   小;“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   重力(选填“>”“<”或“=”),“海翼”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”)。
【答案】密度;增大;>;不同
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据公式G=mg=ρVg可知,当体积相等时,物质的密度越小,它的重力就越小;
(2)根据浮沉条件判断浮力的变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析排开水的体积变化;
(3)潜水艇的浮沉原理:上浮时,用压缩空气排出水仓内的水,减小重力;下沉时,打开舱门,让海水进入水仓,增大自身重力,即通过改变自身重力实现上浮和下沉。
【解答】(1)我国自行设计的水下滑翔机“海翼”,其外形设计成流线型是为了减小阻力,并在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”以减小重力,这是因为碳纤维材料的密度小。
(2)上浮时,装置受到的浮力>重力,即浮力增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,此时装置排开水的体积将增大;
(3)“海翼”实现浮沉的原理与传统潜水艇浮沉的原理不同。
二、能力提升
10.如图所示,将甲、乙两个容器放在水平桌面上,甲、乙两容器的底面积分别为S甲和S乙。甲容器中盛有密度为ρ1的液体,乙容器中盛有密度为ρ2的液体。现将体积相等的A、B两个物体分别放入甲、乙两容器后,物体A悬浮,物体B漂浮且有一半体积露出液面,此时两容器液面相平。液体对甲容器底部的压强为p1,压力为F1;液体对乙容器底部的压强为p2,压力为F2。已知物体A与物体B的密度之比为2∶3,S乙=3S甲。则下列判断正确的是(  )
A.p1=p2,9F1=F2 B.p1<p2,9F1=F2
C.p1=p2,6F1=F2 D.p1<p2,6F1=F2
【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)首先根据浮沉条件计算出甲液体和A,乙液体和B的密度关系,然后再根据A和B的密度关系计算出两种液体之间的比例关系,最后利用液体压强公式p=ρ液gh计算容器底部压强的大小并进行比较;
(2)根据压强的比例关系和底面积的比例关系,利用公式F=pS计算容器底部受到压力的关系。
【解答】(1)物体A在甲液体中悬浮,那么它的密度ρ甲=ρA;
B在乙液面漂浮,
那么:F浮=G;
ρ乙gV排=ρBgV;
ρ乙×=ρBV;
解得:ρ乙=2ρB。
因为ρA:ρB=2:3;
所以:ρ甲:ρ乙=2:(2×3)=1:3;
h甲:h乙=1:1;
根据液体压强公式p=ρ液gh得到:p甲;p乙=ρ甲h甲:ρ乙h乙=(1×1):(1×3)=1:3;
因此对容器底部的压强p1<p2。
(2)容器底部受到的压强之比:p甲;p乙=1:3,底面积之比S甲:S乙=1:3,根据公式F=pS可知,容器底部受到的压力之比:F甲:F乙=(1×1):(3×3)=1:9,即9F甲=F乙,也就是9F1=F2,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
11.利用一根吸管制作一个简易密度计。
(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的下端塞入一些   作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。若将它放入液体中后不能竖直漂浮,请提出改进做法:   。
(2)这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度   (选填“越长”“越短”或“不变”),受到的浮力大小   (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)通过正确计算,在吸管上标出对应的刻度线,便制成了一个简易的吸管密度计。图中两种刻度的标示合理的是   (选填“A”或“B”),理由是   。
【答案】(1)金属丝;增加配重
(2)越长;不变
(3)A;浮力相同时,V排越小,ρ液越大
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)物体的重心越低,越稳定,为了使吸管的重心降低,必须在下端加入重物做配重。如果吸管不能竖立起来,说明配重不够重,继续增大配重即可;
(2)首先根据浮沉条件分析受到浮力的变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断排开液体的体积变化,再根据V露=V-V排确定露出液面长度的变化。
(3)注意分析密度计的刻度变化规律即可。
【解答】(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的下端塞入一些金属丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。若将它放入液体中后不能竖直漂浮,请提出改进做法:增加配重。
(2)这根吸管再不同液体中都是漂浮,那么它受到的浮力始终等于重力,即浮力大小不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,V排越小,根据V露=V-V排可知,它露出液面部分的长度越长。
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,V排越小,刻度越靠下,液体的密度越大,因此密度计的刻度从下向上,逐渐变小,因此合理的是A。
12.科学老师给每个学生发了一段相同的金属丝,要求同学们课下在涂蜡的圆柱形松木棍一端缠绕上金属丝,自制一支能够测量盐水密度的“密度计”。第二节物理课,同学们纷纷拿出了自己的作品。小芳的“密度计”如图甲所示,小丽的如图乙所示。请你判断用哪支“密度计”测量时会更精确?并简述理由。
【答案】密度计在盐水中漂浮处于平衡状态,F浮=G物,即ρ液gV排=G物,所以,ρ液= ,小芳和小丽的“密度计”测量同一种液体时,∵S甲>S乙,∴h甲<h乙,即图乙所示“密度计”测量时浸没的深度变化大,测量更精确些。
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】对于密度计来说,两个相同的刻度值之间的间距越大,二者之间能够标注的刻度越多,那么它就越准确。首先根据浮沉条件得到浮力和重力的关系,再根据阿基米德原理和密度公式将两边拆开,根据甲和乙的横截面积的大小得到深度的变化关系即可。
13.小红的妈妈有一只翠玉手镯,她想知道手镯的密度。现在只有如下器材:一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、一个正方体木块。请你按照下面的实验设计思路,把实验步骤补充完整,并利用测量中的表示符号和水的密度ρ水,写出测量翠玉手镯密度的数学表达式。
实验步骤:
①水槽中装入适量水,将木块放入水槽中,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h1;
②将手镯放于木块上,如图所示,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h2;
③   。翠玉手镯密度的数学表达式:ρ=   
【答案】将手镯用细线系在木块下方,放入水中,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h3;
【知识点】固体密度的测量
【解析】【分析】根据密度公式可知,测量物质的密度关键是测量出它的质量和体积。在①中,木块漂浮,它受到的浮力等于自身重力;在②中,木块受到的浮力等于它的重力和手镯重力之和,因此①和②中浮力之差就是玉镯的重力,再根据公式G=mg得到玉镯的质量。那么第③步就是测量玉镯的体积,只要将它浸没在水中,与②中体积相减即可,最后再计算密度。
【解答】③将手镯用细线系在木块下方,放入水中,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h3;
根据①得到:F浮=G木①;
根据②得到:F浮总=G木+G ②;
那么玉镯的重力:F浮总-F浮=G;
ρ水gSh2-ρ水gSh1=mg;
解得:m=ρ水S(h2-h1);
再②和③中,木块和玉镯构成的整体都在水面漂浮,
那么它们受到的总浮力相等,
即排开水的体积相等,
因此V木排=V木排'+V;
Sh2=Sh3+V;
那么玉镯的体积:V=S(h2-h3);
因此玉镯的密度:。
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华师大版初中科学八年级上学期 3.4 物体浮沉条件及其应用(第2课时)
一、夯实基础
1.关于物体浮沉条件及应用实例,下列分析合理的是(  )
A.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,是通过改变自身重力实现的
B.轮船从长江驶入东海,吃水深度变大
C.同一密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力大小相同
D.潜水艇靠改变排开水的体积来改变浮力,从而实现上浮和下沉
2.如图所示,我国自行制造的第一艘航空母舰静止在海面上,下列分析正确的是(  )
A.航空母舰所受的浮力大于它所受的重力
B.航空母舰排开的海水越多受到的浮力越大
C.航空母舰受到的浮力大小跟它本身的密度有关
D.航空母舰的排水量约为7×104t,表示它空载时排开水的质量约为7×104t
3.物理小组制作的一个模型如图所示。通过胶管A从烧瓶中吸气(进水)或向烧瓶中吹气(排水),就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示悬浮状态时,若向胶管A吹气,烧瓶将(  )
A.下沉,它受到的浮力不变 B.下沉,它受到的浮力减小
C.上浮,它受到的浮力增大 D.上浮,它受到的浮力不变
4.近年来,中国为了维护领海主权,在南海放置浮标以监测水位变化,监测发现,从夏季到冬季,海水温度下降,体积收缩。此过程中,若浮标体积保持不变,则浮标受到的(  )
A.浮力变大,露出体积变小 B.浮力变小,露出体积变大
C.浮力不变,露出体积变大 D.浮力不变,露出体积变小
5.高空中漂浮着一只热气球,以下有关它的说法中正确的是(  )
A.为使静止的热气球下降,必须继续给热气球中的空气加热
B.为使静止的热气球下降,只需把热气球上的物体抛掉一部分
C.正在匀速下降的热气球,假如有一物体从热气球上掉下,热气球将立即上升
D.正在匀速下降的热气球,假如有一物体从热气球上掉下,热气球将先下降后上升
6.把同一密度计分别放入盛有两种不同液体的容器中,如图所示。则液体的密度ρ甲   ρ乙;密度计受到的浮力F甲   F乙液体对容器底部的压强p甲   p乙。(均选填“>”“<”或“=”)
7.甲、乙两同学用质量相同的铁板和铝板,制作容积相同的两只模型船,它们都漂浮在水面上,受到的浮力大小关系是F甲   F乙,它们能运载水的最大质量关系是M甲   M乙。(均选填“>”“<”或“=”)
8.如图是薄纸制成的下端开口的容器,容积为1m3,所用薄纸所受重力为0.5N,容器内空气所受重力为   N,容器(含其内空气)所受的总重力为   N(空气密度为 1.29kg/m3,g取10N/kg),为了使容器悬浮在空中,你要用   的方法使容器内空气减少,容器内空气所受的重力减少   N,容器才能悬浮在空中,此时容器内空气密度    (选填“>”“<”或“=”)容器外空气密度。
9.我国自行设计的水下滑翔机“海翼”,其外形设计成流线型是为了减小阻力,并在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”以减小重力,这是因为碳纤维材料的   小;“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   重力(选填“>”“<”或“=”),“海翼”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”)。
二、能力提升
10.如图所示,将甲、乙两个容器放在水平桌面上,甲、乙两容器的底面积分别为S甲和S乙。甲容器中盛有密度为ρ1的液体,乙容器中盛有密度为ρ2的液体。现将体积相等的A、B两个物体分别放入甲、乙两容器后,物体A悬浮,物体B漂浮且有一半体积露出液面,此时两容器液面相平。液体对甲容器底部的压强为p1,压力为F1;液体对乙容器底部的压强为p2,压力为F2。已知物体A与物体B的密度之比为2∶3,S乙=3S甲。则下列判断正确的是(  )
A.p1=p2,9F1=F2 B.p1<p2,9F1=F2
C.p1=p2,6F1=F2 D.p1<p2,6F1=F2
11.利用一根吸管制作一个简易密度计。
(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的下端塞入一些   作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。若将它放入液体中后不能竖直漂浮,请提出改进做法:   。
(2)这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体的密度越大,它露出液面部分的长度   (选填“越长”“越短”或“不变”),受到的浮力大小   (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(3)通过正确计算,在吸管上标出对应的刻度线,便制成了一个简易的吸管密度计。图中两种刻度的标示合理的是   (选填“A”或“B”),理由是   。
12.科学老师给每个学生发了一段相同的金属丝,要求同学们课下在涂蜡的圆柱形松木棍一端缠绕上金属丝,自制一支能够测量盐水密度的“密度计”。第二节物理课,同学们纷纷拿出了自己的作品。小芳的“密度计”如图甲所示,小丽的如图乙所示。请你判断用哪支“密度计”测量时会更精确?并简述理由。
13.小红的妈妈有一只翠玉手镯,她想知道手镯的密度。现在只有如下器材:一个水槽和足量的水、细线、刻度尺、一个正方体木块。请你按照下面的实验设计思路,把实验步骤补充完整,并利用测量中的表示符号和水的密度ρ水,写出测量翠玉手镯密度的数学表达式。
实验步骤:
①水槽中装入适量水,将木块放入水槽中,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h1;
②将手镯放于木块上,如图所示,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h2;
③   。翠玉手镯密度的数学表达式:ρ=   
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据轮船的漂浮原理分析;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排判断吃水深度的变化;
(3)根据漂浮条件判断;
(4)根据潜水艇的浮沉原理判断。
【解答】A.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,是通过“空心”的方法增大排开水的体积,从而增大浮力的,故A错误;
B.轮船从长江驶入东海,它始终在水面漂浮,那么它受到的浮力不变。海水的密度大于江水,根据F浮=ρ水gV排可知,轮船排开水的体积变小,即吃水深度变小,故B错误;
C.同一密度计在不同液体中漂浮时,它受到的浮力始终等于自身重力,因此所受浮力大小相同,故C正确;
D.潜水艇靠进水或排水,从而改变自身重力来实现上浮和下沉的,故D错误。
故选C。
2.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据漂浮条件判断;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排判判断;
(3)根据影响浮力大小的因素判断;
(4)根据排水量的定义分析判断。
【解答】A.航空母舰在水面漂浮,根据二力平衡的知识可知,它所受的浮力等于它所受的重力,故A错误;
B.根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,航空母舰排开的海水越多受到的浮力越大,故B正确;
C.根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,影响浮力大小的因素为液体密度和排开液体的体积,与其它因素无关,故C错误;
D.航空母舰的排水量约为7×104t,表示它满载时排开水的质量约为7×104t,故D错误。
故选B。
3.【答案】D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】根据浮沉条件和阿基米德原理F浮=ρ水gV排判断即可。
【解答】由于烧瓶始终浸没在水中,它排开水的体积不变,因此它受到的浮力保持不变。
当烧瓶处于悬浮状态时,它受到的浮力等于重力。若向胶管A吹气,那么烧瓶中的水会由于气压增大而排出,从而使烧瓶的重力减小,即重力小于浮力,那么烧瓶上浮。
故D正确,而A、B、D错误。
故选D。
4.【答案】C
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】首先根据浮沉条件确定受到浮力的变化,然后根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排确定浮标排开水的体积变化,最后根据V露=V-V排分析露出体积的变化。
【解答】从夏季到冬季,浮标始终在水面漂浮,它受到的浮力始终等于自身重力,即浮力不变。冬季时,海水体积收缩,密度增大,根据F浮=ρ水gV排可知,浮标排开水的体积减小。根据V露=V-V排可知,浮标露出体积变大,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
5.【答案】D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】热气球的工作原理:当对里面的空气加热时,里面空气密度变小,而外面空气的密度大,于是它受到的浮力大于重力而上升,据此分析判断即可。
【解答】当热气球受到的浮力小于重力时,它才会下降。由于浮力基本保持不变,那么只能停止加热,让里面的气体冷却,增大热气球的重力,故A、B错误。
正在匀速下降的热气球,它受到的浮力等于重力。如果有物体从上面掉下来,那么此时浮力大于重力,即合力向上。由于惯性,气球会继续向下运动一段距离,当速度为零时再开始上升,故D正确,而C错误。
故选D。
6.【答案】<;=;<
【知识点】压强大小比较;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较密度计受到浮力的大小关系,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排比较液体密度的大小;
(2)根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强的大小关系。
【解答】(1)密度计在两种液体中都是漂浮,那么它受到的浮力始终等于自身重力,因此受到的浮力大小不变,即F甲=F乙。根据图片可知,排开液体的体积V甲>V乙,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,液体的密度ρ甲<ρ乙;
(2)根据图片可知,液体的深度h甲7.【答案】=;<
【知识点】二力平衡的条件及其应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据漂浮条件比较两船受到浮力的大小。
(2)首先根据密度公式比较两只模型船实心部分的体积,然后根据V总=V实+V空比较两只船排开水的最大体积的大小,接下来根据阿基米德原理判断它们能够产生的最大浮力,最后根据二力平衡的知识得到它们受力的平衡式,进而推算运载水的质量大小。
【解答】(1)两只模型船都在水面漂浮,那么它受到的浮力都等于自身重力。因为它们的质量相等,所以它们的重力相等,所以它们受到的浮力相等,即F甲=F乙;
(2)根据公式可知,质量相等的铁板和铝板,铝板的密度小,因此它的体积大,即V铝实>V铁实。二者的空心体积相等,根据V总=V实+V空可知,铝船排开水的最大体积比铁船大,即V总铝>V总铁。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当船满载时,铝船受到的最大浮力大于铁船,即F铝>F铁。它们受到的浮力、自身重力和水的重力之间的关系为:F浮力=G水+G船,因为铁和铝的质量相等,那么它们的重力相等,因此铝船运载水的最大重力>铁船,即G水铝>G水铁。根据G=mg可知,运载水的最大质量M甲8.【答案】12.9;13.4;加热使气体膨胀;0.5;<
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据公式G=mg=ρVg计算空气受到的重力,根据公式G总=G空气+G容器计算总重力;
(2)通过加热的方法,可以使里面空气膨胀,排出部分空气,从而减小自身重力。因为纸比较薄,所以容器排开空气的体积等于它的容积,因此它受到的浮力等于里面空气的重力G空气。如果该容器要悬浮在空中,那么容器和里面空气的总重力应该等于浮力,据此计算里面空气减小的重力。根据热涨冷缩的知识判断里面空气密度和外面空气密度的关系。
【解答】(1)容器内空气所受的重力为:G=mg=ρVg= 1.29kg/m3×1m3×10N/kg=12.9N;
容器的总重力为:G总=G空气+G容器=12.9N+0.5N=13.4N;
(2)如果容器悬浮在空中,那么总重力必须减小到12.9N,因此我要用加热使气体膨胀的方法使容器内空气减少,减小的重力为:13.4N-12.9N=0.5N。因为空气受热体积膨胀,而质量不变,因此容器内的空气密度<容器外的空气密度。
9.【答案】密度;增大;>;不同
【知识点】密度公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据公式G=mg=ρVg可知,当体积相等时,物质的密度越小,它的重力就越小;
(2)根据浮沉条件判断浮力的变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析排开水的体积变化;
(3)潜水艇的浮沉原理:上浮时,用压缩空气排出水仓内的水,减小重力;下沉时,打开舱门,让海水进入水仓,增大自身重力,即通过改变自身重力实现上浮和下沉。
【解答】(1)我国自行设计的水下滑翔机“海翼”,其外形设计成流线型是为了减小阻力,并在其外表穿上碳纤维材料特制的“衣服”以减小重力,这是因为碳纤维材料的密度小。
(2)上浮时,装置受到的浮力>重力,即浮力增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,此时装置排开水的体积将增大;
(3)“海翼”实现浮沉的原理与传统潜水艇浮沉的原理不同。
10.【答案】B
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)首先根据浮沉条件计算出甲液体和A,乙液体和B的密度关系,然后再根据A和B的密度关系计算出两种液体之间的比例关系,最后利用液体压强公式p=ρ液gh计算容器底部压强的大小并进行比较;
(2)根据压强的比例关系和底面积的比例关系,利用公式F=pS计算容器底部受到压力的关系。
【解答】(1)物体A在甲液体中悬浮,那么它的密度ρ甲=ρA;
B在乙液面漂浮,
那么:F浮=G;
ρ乙gV排=ρBgV;
ρ乙×=ρBV;
解得:ρ乙=2ρB。
因为ρA:ρB=2:3;
所以:ρ甲:ρ乙=2:(2×3)=1:3;
h甲:h乙=1:1;
根据液体压强公式p=ρ液gh得到:p甲;p乙=ρ甲h甲:ρ乙h乙=(1×1):(1×3)=1:3;
因此对容器底部的压强p1<p2。
(2)容器底部受到的压强之比:p甲;p乙=1:3,底面积之比S甲:S乙=1:3,根据公式F=pS可知,容器底部受到的压力之比:F甲:F乙=(1×1):(3×3)=1:9,即9F甲=F乙,也就是9F1=F2,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
11.【答案】(1)金属丝;增加配重
(2)越长;不变
(3)A;浮力相同时,V排越小,ρ液越大
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)物体的重心越低,越稳定,为了使吸管的重心降低,必须在下端加入重物做配重。如果吸管不能竖立起来,说明配重不够重,继续增大配重即可;
(2)首先根据浮沉条件分析受到浮力的变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断排开液体的体积变化,再根据V露=V-V排确定露出液面长度的变化。
(3)注意分析密度计的刻度变化规律即可。
【解答】(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的下端塞入一些金属丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。若将它放入液体中后不能竖直漂浮,请提出改进做法:增加配重。
(2)这根吸管再不同液体中都是漂浮,那么它受到的浮力始终等于重力,即浮力大小不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,V排越小,根据V露=V-V排可知,它露出液面部分的长度越长。
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,V排越小,刻度越靠下,液体的密度越大,因此密度计的刻度从下向上,逐渐变小,因此合理的是A。
12.【答案】密度计在盐水中漂浮处于平衡状态,F浮=G物,即ρ液gV排=G物,所以,ρ液= ,小芳和小丽的“密度计”测量同一种液体时,∵S甲>S乙,∴h甲<h乙,即图乙所示“密度计”测量时浸没的深度变化大,测量更精确些。
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】对于密度计来说,两个相同的刻度值之间的间距越大,二者之间能够标注的刻度越多,那么它就越准确。首先根据浮沉条件得到浮力和重力的关系,再根据阿基米德原理和密度公式将两边拆开,根据甲和乙的横截面积的大小得到深度的变化关系即可。
13.【答案】将手镯用细线系在木块下方,放入水中,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h3;
【知识点】固体密度的测量
【解析】【分析】根据密度公式可知,测量物质的密度关键是测量出它的质量和体积。在①中,木块漂浮,它受到的浮力等于自身重力;在②中,木块受到的浮力等于它的重力和手镯重力之和,因此①和②中浮力之差就是玉镯的重力,再根据公式G=mg得到玉镯的质量。那么第③步就是测量玉镯的体积,只要将它浸没在水中,与②中体积相减即可,最后再计算密度。
【解答】③将手镯用细线系在木块下方,放入水中,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h3;
根据①得到:F浮=G木①;
根据②得到:F浮总=G木+G ②;
那么玉镯的重力:F浮总-F浮=G;
ρ水gSh2-ρ水gSh1=mg;
解得:m=ρ水S(h2-h1);
再②和③中,木块和玉镯构成的整体都在水面漂浮,
那么它们受到的总浮力相等,
即排开水的体积相等,
因此V木排=V木排'+V;
Sh2=Sh3+V;
那么玉镯的体积:V=S(h2-h3);
因此玉镯的密度:。
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