第10章:浮力
一、单选题
1.(2022春·湖北武汉·八年级统考期末)如图所示的四个情景,没有受到浮力的物体是( )
A. 沉底的鸡蛋 B. 遨游太空的“天宫一号”
C.飘在空中的热气球 D. 能承载重物的橡皮泥船
2.(2022春·湖北黄石·八年级统考期末)2021年12月9日,神舟十三号的航天员在太空中演示了乒乓球在水中浮力消失的实验,如图所示,对这个现象的解释最准确的说法是( )
A.乒乓球的质量消失了
B.乒乓球没有排开水
C.太空中失重状态下,水的密度变为零
D.太空中失重状态下,水对乒乓球上下表面的压力差为零
3.(2022春·湖北宜昌·八年级统考期末)体积相同的三个小球分别放入同种液体中,静止后的状态如图所示,此时甲、乙、丙受到的浮力分别为F甲、F乙、F丙,则关于三个浮力的大小关系,下列说法正确的是( )
A. B.
C. D.
4.(2022春·湖北十堰·八年级统考期末)如图所示,水平桌面上放置一个电子称,电子称上有一盛水的溢水杯,杯内水面跟溢水口相平,现用弹簧测力计悬挂一个圆柱体铝块,将铝块缓缓地浸入水中,直到铝块完全浸没在水中为止,整个过程铝块未接触杯底和侧壁。则从铝块下表面开始接触水面到上表面刚没入水中的过程中( )
A.测力计的示数变小,电子称的示数变大
B.测力计的示数变小,电子称的示数不变
C.溢水杯底所受水的压力变小,电子称的示数变小
D.溢水杯底所受水的压力不变,电子称的示数变小
5.(2022春·湖北武汉·八年级统考期末)水平桌面上放置两个相同的柱形容器,容器内漂浮着两个相同的木块。将合金块a放在木块上面,木块刚好浸没在水中,如图甲所示;将合金块b用细线系在木块下面,木块也刚好浸没在水中,如图乙所示。此时两容器中的水面相平,合金块a、b的密度均为8×103kg/m3,下列说法正确的是( )
A.a、b两合金块的质量之比为8:7
B.木块对a的支持力与木块对b的拉力之比为7:8
C.若将a取下投入水中,并剪断连接b的细线,静止时a、b受到容器底部的支持力之比为8:7
D.若将a取下投入水中,并剪断连接b的细线,静止时水对甲、乙容器底部压强变化量之比为7:8
6.(2022春·湖北武汉·八年级统考期末)如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5N,下表面受到液体的压力F2为13N,g=10N/kg,下列说法错误的是( )
A.正方体受到的浮力为8N B.正方体上表面到液面的距离h=5cm
C.液体的密度为0.8×103kg/m3 D.液体对物体下表面的压强为1.3×103Pa
7.(2022春·湖北荆州·八年级统考期末)如图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙所示,g取10N/kg,下列说法错误的是( )
A.圆柱体受到的重力是9N
B.圆柱体的密度是1.2kg/
C.圆柱体受到的最大浮力是6N
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为400Pa
8.(2022春·湖北十堰·八年级统考期末)将一重为80N的物体,放入一盛满水的溢水杯中,静止后从杯中溢出了30N的水,则该物体在水中静止时状态及浮力大小是( )
A.漂浮;F浮=30N B.悬浮;F浮=80N
C.沉底;F浮=30N D.漂浮;F浮=50N
9.(2022春·湖北鄂州·八年级统考期末)把一个不吸水的质量为50g,体积为25cm3的小球轻轻放入足量的装满水的烧杯中,当小球静止时,下列说法正确的是( )
A.溢出水的质量为25g,水对杯底的压强不变
B.溢出水的质量为50g,水对杯底的压强不变
C.溢出水的质量为50g,水对杯底的压强变大
D.溢出水的质量为25g,水对杯底的压强变大
10.(2022春·湖北咸宁·八年级统考期末)近年来我的国防力量越来越强大。我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练时。下列说法正确的是( )
A.航母是采用“空心”的方法减小了可利用的浮力
B.舰载机飞离航母后,航母底部受海水压强增大
C.舰载机飞离航母后,航母所受的浮力减小
D.航母能漂浮在海面上是因为它受到的浮力总大于它的重力
11.(2022春·湖北武汉·八年级统考期末)如图所示,两个相同的烧杯中盛有不同液体,将两支相同的密度计分别放入甲、乙烧杯,当密度计静止时,两烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是( )
A.甲杯中液面对应的密度计的刻度值大
B.乙杯中液体对容器底的压力小
C.甲、乙两杯中密度计下表面受到的压强相等
D.乙杯中密度计所受的浮力小
12.(2022春·湖北孝感·八年级统考期末)两个完全相同的容器中盛有甲、乙两种不同的液体。把两个完全相同的长方体a、b分别放入这两种液体中,两物体静止时,液面相平,如图所示。则下列判断正确的是( )
A.两物体受到的浮力FaB.两容器中液体的密度ρ甲<ρ乙
C.两容器底部受到液体的压强p甲=p乙
D.两物体底部受到液体的压强pa=pb
二、填空题
13.(2022春·湖北孝感·八年级统考期末)取一个雪碧瓶,去掉其底部,把一只乒乓球放到瓶口处,然后向瓶内注水,会发现水从瓶口流出,乒乓球不上浮,如图甲。用手指堵住瓶口,乒乓球上浮起来,如图乙、丙、乒乓球不上浮的原因是:乒乓球上表面______水对它的压强,下表面______(以上两空选填“受到”或“不受”)水对它的压强。乒乓球上浮的原因是:水对乒乓球上表面的压强______(选填“大于”“小于”或“等于”)水对乒乓球下表面的压强。
14.(2022春·湖北宜昌·八年级统考期末)小明同学用测力计吊着物体逐渐浸入水中,依次读出测力计的示数,如图所示。
(1)通过实验小明得出“物体浸入水中越深受到的浮力越大”这个结论。为了进一步判断这个结论是否正确,接下来应该进行的操作是______;
(2)小明同学观看我国空间站的太空授课直播,其中“浮力消失实验”引起了他的兴趣(如图)。他设想,如果把刚才自己做的实验搬到空间站的失重环境下进行,操作如A图时测力计的示数为______N,操作如D图时测力计的示数将为______N。
15.(2022春·湖北武汉·八年级统考期末)小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将装满水的溢水杯放到电子秤上,用细线将50cm 铝块缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块不与溢水杯接触,不考虑细线体积。铝块浸没在水中静止时与铝块未进入水中相比,水对溢水杯底压强将___________(填“变大”“变小”或“不变”),电子秤示数将___________(填“变大”“变小”或“不变”),右边小杯中水的质量为___________g。
16.(2022春·湖北恩施·八年级统考期末)一个物体重14.7N,将它挂在弹簧测力计下全部浸没在水中称时,测力计的示数为4.9N,则此时物体排开水的重力是______N,受的浮力是______N,物体的体积是______。
17.(2022春·湖北鄂州·八年级统考期末)将重为12N、体积为2×10-3m3物体浸没在水中受到的浮力是______N,当物体漂浮在水面上时物体受到的浮力是______N(水的密度为1×103kg/m3 , g=10N/kg)。
18.(2022春·湖北十堰·八年级统考期末)如图所示是世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361m,宽66m,满载时排水量达22.5万吨,满载时吃水深度达30m,可以搭载6320名游客,则满载时船质量为______kg,此时受到的浮力约为______N(g=10N/kg)。当客人下船后,船受到的浮力______(填“变大”“不变”或“变小”)(ρ海水=1000kg/m3)。
三、实验题
19.(2022春·湖北孝感·八年级统考期末)小虹利用弹簧测力计、实心圆柱体物块、烧杯等器材,探究浮力的大小跟哪些因素有关。她提出如下猜想,设计并进行了实验。
猜想a:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关;
猜想b:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想c:浮力大小与液体的密度有关。
(1)小虹确定了测量浮力的方法:用弹簧测力计先测出物体的重力G,接着将物体浸入液体中静止时,读出测力计对物体的拉力F拉,可计算出物体所受的浮力F浮。其测量原理利用了______;
A.F浮与G是一对平衡力
B.F拉与G是相互作用力
C.F浮与F拉是相互作用力
D.F浮、F拉和G是一组平衡力
(2)小虹的操作步骤及测量数据如图所示:
由测量数据可得:B步骤中圆柱体物块受到水的浮力为______N;
(3)分析图中______三次实验的数据,可以验证猜想a是错误的;(填出步骤的序号);分析A、B、C三次实验,可知浮力大小与______有关;请你写出能够支持这个猜想的一个生活现象:______;
(4)进一步学习了阿基米德原理之后,利用图中的测量数据,还可以计算出其它一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中不能计算出的是______。
A、物块的体积 B、物块的密度 C、盐水的体积 D、盐水的密度
20.(2022春·湖北武汉·八年级统考期末)如图所示,是探究浮力的大小与哪些因素有关的实验操作,请你回答下列问题:
(1)分析图②③,说明浮力的大小与______有关。
(2)分析图③④,可知浮力的大小与物体浸没在液体中深度______(选填有关/无关)。
(3)物体A浸没在水中时,受到的浮力是______N; 若先完成实验②,再完成实验①,则测得的浮力将______(选填偏大/偏小)。
(4)用图中实验数据计算出盐水的密度是______kg/m3,计算出物体的密度______kg/m3。
(5)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着一个铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,在铝块浸入水的过程中,溢水杯底所受水的压力将______(选填变大/变小/不变),电子秤的读数将______(选填变大/变小/不变)。
四、计算题
21.(2022春·湖北十堰·八年级统考期末)某同学想测量某种液体的密度,设计了如图所示的实验,已知木块的重力为1.2N,体积为200cm3 , 当木块静止时弹簧测力计的示数为2N,g=10N/kg,求:
(1)木块受到的浮力是多少?
(2)液体的密度是多少?
(3)剪断细绳,木块稳定时处于什么状态,所受浮力又是多大?
22.(2022春·湖北黄石·八年级统考期末)地面上放置一个容器,底面积为160cm2,高32cm,质量为600g,将一个实心正方体,体积为1×10-3m3,重30N,用细绳吊着浸入盛水的容器中,有的体积浸入水中,容器水面高度为30cm,如图所示,(g=10N/kg)求:
(1)物体受到的浮力;
(2)绳子的拉力;
(3)剪短细绳后,正方体沉入水底,静止后容器对地面的压强。
23.(2022春·湖北随州·八年级统考期末)如图甲所示,广水市徐家河水库风景如画。为了保护库区的环境,环保部门每隔一段时间就水库的水质进行检测。检测人员需要把一个正方体检测仪用钢丝绳匀速放入河水中,如图乙所示。检测仪匀速下降的速度为0.2m/s,正方体检测仪匀速下降时所受浮力及钢丝绳所受拉力随时间变化关系图像如图丙所示,河水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3.求:
(1)正方体检测仪的密度;
(2)从计时开始,在正方体检测仪匀速下降3s浸入水中时,下表面受到的压强;
(3)丙图中力F1的大小。
24.(2022春·湖北恩施·八年级统考期末)如图所示,将密度为0.6×103kg/m3、高度为10cm、底面积为20cm2的实心圆柱体竖直放在底面积为100cm2水平放置的容器中。求:
(1)没加水时,圆柱体对容器底的压强;
(2)向容器内加水,当水加到4cm深时,求容器底对圆柱体的支持力大小;
(3)继续向容器中加水,当水深为7cm时,求圆柱体竖直静止时,水对圆柱体下表面的压强。
五、综合题
25.(2022春·湖北宜昌·八年级统考期末)“奋斗者”号是我国研发的万米载人潜水器(如图),2020年11月10日,“奋斗者”号在全球海洋最深处马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,进行了一系列的深海探测科考活动,带回了矿物、沉积层、深海生物及深海水样等珍贵样本,并在深海中完成了和水上的通话,创造了中国载人深潜的新纪录。(以下计算海水密度取1.0×103kg/m )“奋斗者”号体积约30m3,在海底完成作业后,潜水器会抛掉携带的压载铁块,利用自身受到的浮力实现上浮返航。
(1)“奋斗者”号抛掉压载铁块后,使自身的重力___________(选填“大于”、“小于”或“等于”)浮力,所以能够上浮;
(2)“奋斗者”号为什么不能象潜水艇那样利用压缩空气将水舱排水的方法来实现上浮___________;
(3)“奋斗者”号在上浮的过程中受到的浮力有多大___________。
参考答案:
1.B
【详解】A.浸没在水中的鸡蛋受到水的浮力的作用,故A不符合题意;
B.在太空中,没有空气,所以天宫一号不受到浮力的作用,故B符合题意;
C.飘在空中的热气球受到空气的浮力的作用,故C不符合题意;
D.橡皮泥船漂浮在水中,受到浮力的作用,故D不符合题意。
故选B。
2.D
【详解】A.质量是物体的固有属性,它不会随物体所在的位置的改变而发生改变,故A不符合题意;
B.乒乓球在浸没在水中,故乒乓球排开了水,故B不符合题意;
C.太空中的水仍然有一定的质量和体积,根据密度公式 可知它的密度不为零,故C不符合题意;
D.在太空中的乒乓球处于失重状态,故其受到的水对其上下表面压力差为零时,乒乓球才会处于平衡状态而悬浮在水中,故D符合题意。
故选D。
3.B
【详解】由图知,三个小球排开水的体积
已知液体密度相同,由可知,三个小球受到的浮力
故B符合题意。
故选B。
4.B
【详解】由力的作用是相互的,铝块对液体的压力等于铝块受到的浮力,则电子称增加的压力等于铝块受到的浮力。根据阿基米德原理,铝块浸在水中受到的浮力等于其排开的水受到的重力,故电子称的示数不变;由液面原来在溢水口处,铝块浸入后液面的高度不变,根据液体压强的公式,杯底受到水的压强不变,由F=pS可得,杯底受到水的压力不变;铝块受到向上的拉力和浮力、竖直向下的重力,其关系为
根据阿基米德原理,将铝块缓缓地浸入水中,排开水的体积变大,受到的浮力不断增加,则拉力不断变小。综合上述分析,ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
5.D
【详解】由题意可对甲乙两个系统进行受力分析
故
使(2)式减去(1)式得
故
故
所以
对物块a进行受力分析,木块对a的支持力为Fa满足
对物块b进行受力分析,b受到的浮力为,木块对b的拉力为Fb满足
故
若将a取下投入水中,并剪断连接b的细线,静止时a、b受到容器底部的支持力之比
若将a取下投入水中,并剪断连接b的细线,静止时水对甲、乙容器底部压强变化量之比即为液面升高的高度之比。由于甲乙杯子是相同的杯子,故液面升高的高度之比也就是ab两个物体的体积之比,即。
综上所述ABC错误,D正确。
故选D。
6.B
【详解】A.由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力
F浮=F2-F1=13N-5N=8N
故A正确,不符合题意;
BC.物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,则
V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3
由F浮=ρgV排可得,液体的密度
正方体上、下表面积
S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10-2m2
正方体上表面受到的压强
由p=ρgh可得,正方体上表面到液面的距离
故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;
D.液体对物体下表面的压强
故D正确,不符合题意。
故选B。
7.B
【详解】为了便于分析,给线段标上A、B、C、D四个点,如下图,根图像分析如下:
A.由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知
故A正确,A不符合题意;
B.图像中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为3N,则圆柱体受到的浮力
物体的体积
物体的质量
则圆柱体密度
故B错误,B符合题意;
C.由图像CD段可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到最大的浮力
故C正确,C不符合题意;
D.由图知物体下降高度到4cm时,下表面接触水面,下降8cm时圆柱体刚好浸没水中,此时圆柱体下表面距水面距离是4cm,则下表面受到水的压强
故D正确,D不符合题意。
故选B。
8.C
【详解】把物体放入盛满水的溢水杯中,排开的水重:G排=30N,由阿基米德原理可得,物体受到水的浮力
F浮=G排=30N
由
F浮=30N可知,物体在水中静止时应沉底。故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
9.A
【详解】由题意可知,小球的密度为
则小球的密度大于水的密度,所以小球静止时沉于杯底。因为烧杯中装满水,所以有水溢出烧杯,但烧杯中水的深度不变,依然是满杯水,由p=ρ液gh可知,水对杯底的压强不变。
小球沉于杯底时排开水的体积为
V排=V=25cm3=2.5×10-5m3
小球沉于杯底时受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10-5m3=0.25N
由阿基米德原理可知,排开水的重力为
G=F浮=0.25N
则排开(溢出)水的质量为
故A正确,BCD错误。
故选A。
10.C
【详解】A.航母是采用空心的办法增大排开液体的体积,从而增大可以利用的浮力,故A错误;
BC.舰载机飞离后,航母仍漂浮,F浮=G,但自重G减小,所以航母所受浮力减浮小;由F浮=ρgV排可知,因为浮力减小,所以排开水的体积要减小,航母将上浮一些,则航母底部在水中的深度变小,由p=ρgh可知,航母底部受海水压强减小,故B错误,C正确;
D.当“航母”漂浮在水面上时,它所受浮力等于重力,故D错误。
故选 C。
11.C
【详解】AD.由于甲乙烧杯中密度计均处于漂浮状态,因此它们所受的浮力等于自身的重力,根据阿基米德原理,乙排开液体的体积小于甲排开液体的体积。因此甲的密度小于乙的密度。甲杯中液面对应的密度计的刻度值小。故AD错误;
B.当密度计静止时,两烧杯内液面高度相同,由于乙的密度大于甲的密度,根据可知乙杯中液体对容器底的压力大。故B错误;
C.由于甲乙烧杯中密度计均处于漂浮状态,因此它们所受的浮力等于自身的重力,即
根据阿基米德原理
联立上面的式子可得
由于是同一支密度计,因此底面积相同,故
可知
故C正确。
故选C。
12.D
【详解】A.由图可知,物体a、b都处于漂浮,所以受到的浮力都等于各自的重力,而两物体完全相同,则重力相等,故浮力相同,故A错误;
B.由于两个物体的浮力相同,根据可知,b物体浸没更深,排开液体的体积更大,那么乙液体的密度比甲液体的密度小,即甲液体的密度大于乙液体的密度,故B错误;
C.两种液体的液面相平,则到容器底的深度相同,根据可知,甲液体的密度比较大,两容器底部受到液体的压强
故C错误;
D.因为a、b漂浮受到的浮力相同都等于物体的重力,由浮力产生的原因可得,液体对物体向上的压力相等,由因为底面积相同,故由得,两物体底部受到液体的压强相同,故D正确。
故选D。
13. 受到 不受 小于
【详解】[1][2]如图甲、乙,乒乓球受到受到上面液体压强的作用,而乒乓球下部没有液体,不受向上的压强,因而乒乓球不能上浮。
[3]当用手堵住瓶口,乒乓球下面瓶口处充满水,乒乓球下面受到液体向上压强,乒乓球上表面受到向下的液体压强小于下表面受到的向上的液体压强,从而产生一个竖直向上的压力差,使乒乓球上浮。
14. 物体浸没在水中继续下沉,观察弹簧测力计的示数 0 0
【详解】(1)[1]物体在刚接触水面到刚好完全浸没在水中,在此过程中物体排开水的体积和浸入液体的深度均在改变,不符合控制变量法;为了进一步判断这个结论是否正确,应控制物体排开水的体积不变,改变物体浸入液体的深度,故接下来应该进行的操作是物体浸没在水中继续下沉,观察弹簧测力计的示数。
(2)[2]在太空中,物体是处于完全失重状态,物体对弹簧测力计没有拉力作用,所以弹簧测力计的示数为0。
[3]浮力的产生原因和液体的的重力有关,在太空失重环境中,无法用弹簧测力计测量出重力和浮力的大小,故操作如D图时测力计的示数将为0。
15. 不变 不变 50
【详解】[1]原来溢水杯中装满水,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水的重力,而铝块对水的压力大小与铝块所受到的水的浮力是一对相互作用力,大小相等,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,根据密度公式排出水的质量,即右边小杯中水的质量为
16. 9.8 9.8 1×10-3m3
【详解】[1][2][3]一个物体重14.7N,将它挂在弹簧测力计下全部浸没在水中称时,测力计的示数为4.9N,由称重法测浮力可知,受的浮力是
F浮=G-F=14.7N-4.9N=9.8N
由阿基米德原理可知,此时物体排开水的重力是
G排=F浮=9.8N
物体排开液体的体积等于自身体积,由F浮=ρ液V排g可知,物体的体积是
17. 20 12
【详解】[1]根据阿基米德原理可知,体积V=2×10-3m3的物体浸没在水中受到的浮力
F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=1×103kg/m3×2×10-3m3×10N/kg=20N
[2]当物体漂浮在水面上时,根据物体的浮沉条件可知,物体受到的浮力
F浮=G=12N
18. 2.25×108 2.25×109 变小
【详解】[1][2]满载时船受到的浮力为
船漂浮在水面上,满载时船的重力
则满载时船的质量
[3]当客人下船后,船的总质量减小,仍漂浮在水面上,浮力等于重力,重力变小,故浮力变小。
19. D 0.4 A、C、D 排开液体的体积 人从浅水区向深水区走去,感觉身体越来越轻 C
【详解】(1)[1]由题意知,物体受重力、水的浮力、测力计的拉力三个力的作用,在这三个力的作用下保持平衡,所以这三个力平衡,故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
(2)[2]测力计分度值为0.2N,由图A可知,物体的重力为2.4N;B中测力计的示数为2N,所以此时受到的浮力为
(3)[3]为了验证浮力大小跟物体浸没在液体中的深度是否有关时,应该控制液体密度和排开液体的体积相同,只改变深度,故选A、C、D三次实验。
[4][5]分析A、B、C三次实验,可知液体密度相同,排开液体的体积不同,浮力大小不同,所以浮力大小与排开液体的体积有关,生活中的的例子如人从浅水区向深水区走去,感觉身体越来越轻。
(4)[6]AB.由图A可知物体所受的重力G=2.4N,则
根据图AD或图AC可求出物体完全浸没在水中时受到的浮力为
由得,物体的体积为
物体的密度为
C.通过数据无法得知盐水的体积;
D.由图AE可知物体在盐水中受到的浮力为
由得,盐水的密度为
故C符合题意,ABD不符合题意。
故选C。
20. 排开液体体积 无关 2 偏大 1.1×103 2×103 不变 不变
【详解】(1)[1]分析图②③,同种液体,排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,故说明浮力的大小与排开液体的体积有关。
(2)[2]分析图③④,同种液体,排开液体的体积相同,而此时弹簧测力计的示数相同,则浮力相同,则说明故说明浮力的大小与深度无关。
(3)[3][4] 物体A浸没在水中时,因选择图③受到的浮力是
则物体A浸没在水中时,所受的浮力为2N;若先完成实验②,再完成实验①,由于物体A带有少量水,使得G偏大,则测得的浮力将偏大。
(4)[5][6]在盐水中,A浸没时的浮力为
在水中浸没时浮力为2N,则物体A的体积为
则盐水的密度为
则盐水的密度为;物体A的质量为
物体A的密度为
故物体A的密度为。
(5)[7][8]将其缓慢浸入溢水杯的水中,水的深度不变,故水对容器底的压强不变,容器底的面积不变,故溢水杯底所受水的压力将不变;由于是柱状容器,水对容器底的压力不变,容器对电子秤的压力也不变,故电子秤的读数将不变。
21.(1)3.2N;(2)1.6×103kg/m3;(3)1.2N.
【详解】(1)由图可知,木块浸没在水中时受到向下的重力、向下的拉力和向上的浮力,根据力的平衡可知,浮力等于重力与拉力之和,故受到的浮力:
F浮=F拉+G=2N+1.2N=3.2N;
(2)由F浮=ρ液gV排可得液体的密度:
ρ液===1.6×103kg/m3;
(3)根据G=mg可得木块的质量:
m===0.12kg,
则木块的密度:
ρ===0.6×103kg/m3,
因为ρ<ρ液,所以木块最终静止在液面上,木块稳定时受到的浮力:
F浮′=G=1.2N.
答:(1)木块受到的浮力是3.2N;
(2)液体的密度是1.6×103kg/m3;
(3)剪断细绳,木块稳定时处于静止状态,所受浮力是1.2N.
22.(1)6N;(2)24N;(3)4825Pa
【详解】解:(1)实心正方体有的体积浸入水中,排开水的体积为
物体受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6×10﹣3m3=6N
(2)对物体受力分析可知,物体受竖直向下的重力,竖直向上的浮力和竖直向上的绳子拉力处于静止状态,绳子的拉力为
F拉=G物﹣F浮=30N﹣6N=24N
(3)容器中水的体积为
V水=V总﹣V排=S容h水﹣V排=160×10﹣4m2×30×10﹣2m﹣0.6×10﹣3m3=4.2×10﹣3m3
容器中水的重力为
G水=m水g=ρ水V水g=1×103kg/m3×4.2×10﹣3m3×10N/kg=42N
容器重力为
G容=m容g=0.6kg×10N/kg=6N
当的体积浸入水中,容器水面高度为30cm时,容器内水面以上的体积为
剪短细绳后,正方体沉入水底,正方体排开水的体积增加了
增加的排开水的体积大于水面上方的体积,即容器中的水有溢出;溢出的水的体积为
溢出的水的重力为
G溢=mg=ρ水V溢g=1×103kg/m3×0.8×10﹣4m3×10N/kg=0.8N
剪短细绳后,正方体沉入水底,静止后容器对水平地面的压力为
F=G容+G水+G物- G溢=6N+42N+30N-0.8N=77.2N
容器对地面的压强为
答:(1)物体受到的浮力为6N;
(2)绳子的拉力为24N;
(3)剪短细绳后,正方体沉入水底,静止后容器对地面的压强为4825Pa。
23.(1)1.5×103kg/m3;(2)4×103Pa;(3)40N
【详解】解:(1)由丙图像可知,0~1s,正方体检测仪没有接触水面,故检测仪重力为G=120N,质量为
从第1s开始检测仪下表面接触水面,第2s检测仪刚好全部浸没。故检测仪的边长为
L=s=vt=0.2m/s×(2s-1s)=0.2m
检测仪的体积为
V=L3=(0.2m)3=8×10-3m3
正方体检测仪的密度为
(2)由丙图像可知,从第1s开始检测仪下表面接触水面,第2s检测仪刚好全部浸没。故从第1s到第3s时,下表面距水面的深度为
h=s′=vt′=0.2m/s×(3s-1s)=0.4m
下表面受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa
(3)由丙图像可知,F1是正方体检测仪浸没时钢丝绳所受的拉力,检测仪浸没时排开液体的体积为
V排=V=8×10-3m3
浮力的大小
F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-3m3=80N
钢丝绳所受的拉力
F1= G -F浮=120N-80N=40N
答:(1)正方体检测仪的密度为1.5×103kg/m3;
(2)下表面受到的压强为4×103Pa;
(3)丙图中力F1的大小为40N。
24.(1)600pa;(2)0.4N;(3)600Pa
【详解】解:(1)圆柱体的体积
圆柱体的质量
圆柱体的重力
没加水时,圆柱体对容器底的压力
圆柱体对容器底的压强
(2)向容器内加水,当水加到4cm深时,假设圆柱体没有浮起,圆柱体浸在水中的体积
根据阿基米德原理可知圆柱体所受浮力
F浮=ρ水gV1=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-5m3=0.8N<1.2N
所以此时圆柱体没有浮起,容器底对圆柱体的支持力
F支=G-F浮=1.2N-0.8N=0.4N
(3)继续向容器中加水,当水深为7cm时,假设圆柱体没有浮起,圆柱体浸在水中的体积
根据阿基米德原理可知圆柱体所受浮力
F浮′=ρ水gV2=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.4×10-4m3=1.4N>1.2N
所以此时圆柱体漂浮,所受浮力
F浮″=G=1.2N
排开水的体积
圆柱体浸入水中的深度
水对圆柱体下表面的压强
p′=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa
答:(1)没加水时,圆柱体对容器底的压强为600pa;
(2)容器底对圆柱体的支持力大小为0.4N;
(3)水对圆柱体下表面的压强为600Pa。
25. 小于 见解析 3×105N
【详解】(1)[1]奋斗者号抛掉压载铁块后,自身重力减小,而奋斗者号排开海水的体积及海水的密度不变,据阿基米德原理知,所受的浮力不变,所以重力小于浮力,实现上浮。
(2)[2]因为奋斗者号下沉的深度非常深,受到海水的压强非常大,利用压缩空气的方法很难将水舱中的水排出,所以不能象潜水艇那么样通过压缩空气来排水的方法实现上浮。
(3)[3]奋斗者号在上浮过程中排开海水的体积等于自身的体积,受到的浮力