第10章:浮力 期末试题选编 (含解析) 2021-2022学年辽宁省人教版物理八年级下学期

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名称 第10章:浮力 期末试题选编 (含解析) 2021-2022学年辽宁省人教版物理八年级下学期
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资源类型 教案
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科目 物理
更新时间 2023-04-20 23:18:59

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第10章:浮力
一、单选题
1.(2022春·辽宁大连·八年级统考期末)下面物体中不受浮力作用的是(  )
A. 遨游的“天宫号”空间站
B. 升空的“圆梦号”飞艇
C. 航行的“辽宁号”航母
D. 下潜的“蛟龙号”潜水器
二、多选题
2.(2022春·辽宁抚顺·八年级统考期末)如图所示为一个底部带有阀门K的容器,容器左右两侧形状完全相同,分别装有体积相同的盐水和水,将两个完全相同的小球A、B分别放入盐水和水中,静止时的情况如图所示,下列说法正确的是(  )
A.容器左侧底部受到的压强比右侧大
B.小球A受到的浮力比小球B大
C.打开阀门K后,两小球静止时都将漂浮在液面上
D.打开阀门K后,两小球静止时都将悬浮在液体中
3.(2022春·辽宁沈阳·八年级统考期末)如图所示,两个完金相同容器放在水平桌面上,将长方体物块A、B放在甲、乙两种液体中且两液面相平,物块A浸入液体的深度相同,则下列说法正确的是(  )
A.A在两种液体中受到的浮力F甲=F乙 B.两种液体的密度ρ甲>ρ乙
C.容器底部受到液体的压强p甲=p乙 D.两容器对水平桌面的压强p甲'>p乙'
4.(2022春·辽宁盘锦·八年级统考期末)质量相等的甲、乙、丙三个实心小球,放入水中后,甲球漂浮、乙球悬浮、丙球下沉,则(  )
A.三个小球所受到的浮力是F甲<F乙<F丙
B.三个小球的密度是ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.三个小球的体积是V甲>V乙>V丙
D.三个小球所受的重力关系是G甲=G乙=G丙
5.(2022春·辽宁丹东·八年级校考期末)水平桌面上有两个完全相同的容器,分别盛有甲、乙两种适量的不同液体,将同一个苹果先后放入甲、乙两种液体中,苹果静止后的浮沉状况及液体的深度如图所示,对图中情景分析正确的是(  )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.甲液体对容器底部的压强等于乙液体对容器底部的压强
C.装有甲液体的容器对桌面的压强大于装有乙液体的容器对桌面的压强
D.苹果排开甲液体的重力小于排开乙液体的重力
三、填空题
6.(2022春·辽宁大连·八年级统考期末)2022年5月,珠峰科考人员成功将我国自主研发的浮空艇升至9032 m高空,创造又一项世界纪录。浮空艇所受浮力的施力物体是________,方向是________。
7.(2022春·辽宁丹东·八年级统考期末)已知质量相等的两个实心小球A和小球B,它们的密度之比ρA∶ρB=1∶2,现将A、B放入盛有足够多水的容器中,当A、B两球静止时,水对A、B两球的浮力之比FA∶FB=8∶5,则ρA=______kg/m3,小球B静止时在水中的状态______(填漂浮、悬浮或沉底)。
8.(2022春·辽宁盘锦·八年级统考期末)辽宁航母排水量67500t,满载货物的航母从河里驶向海里,船底受到水向上的压力______(变大、变小、不变)。满载货物的航母卸货500t时,航母排开水的体积______m3(,ρ海水=1.0×103kg/m3)
9.(2022春·辽宁丹东·八年级校考期末)如图所示,将体积相同的甲、乙 两个小球放入盛有水的容器中,甲球漂浮在水面上,乙球沉入容器底部。则甲、乙两球的密度关系是ρ甲 ______ρ乙;甲、乙两球的浮力关系是F甲______F乙。(选填“﹥”“﹤”“﹦”)
四、实验题
10.(2022春·辽宁抚顺·八年级统考期末)小李同学在探究“影响浮力大小的因素”时,依次做了如图甲所示实验。观察并分别比较图中有关数据可知:
(1)当物体浸没在水中时,受到的浮力为__________N。
(2)此物体浸没时排开水的体积是__________m3,此物体的密度是__________kg/m3。
(3)分析图A、C、D可得,物体在液体中所受浮力大小与__________有关。
(4)当物体从接触水面开始,到浸没于水中,直至浸没到更深位置(未触底),在图乙中能表示出此过程物体所受浮力F与浸入水中深度h关系的图象是__________(选填“①”或“②”)。
(5)小李在实验中主要用到的科学探究方法是__________。
11.(2022春·辽宁盘锦·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:(g取10N/kg)
(1)分析图①②③,说明浮力的大小与_________________________有关.
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,应选用图_________进行操作.
(3)物体A浸没在水中时,受到的浮力是_____N,物体A的体积是______________m3.
(4)用图中实验数据计算盐水的密度是_____________kg/m3.
(5)该实验主要运用的科学探究方法是____________________.
12.(2022春·辽宁本溪·八年级统考期末)在探究浮力的大小与哪些因素有关。实验小组的同学们提出了以下猜想:①浮力大小与物体浸入液体中的体积有关;②浮力大小与液体的密度有关。下面是小组同学在探究猜想①时所做的实验,他们选择了一个正方体金属块A、弹簧测力计、细线、水和圆柱型玻璃杯。请你回答下面的问题:
(1)组员小明通过比较甲、乙两图可知金属块在乙图中受到的浮力为 ___________N。比较甲、乙、丙三图可以得出:液体密度一定时,___________,浮力越大;
(2)组员小红通过比较甲、乙、丙三图得出:液体密度一定时,物体浸入液体深度越深;浮力越大的结论。实验结束后小红对自己的结论进行评估,觉得自己的结论与两个猜想都不相同,于是和小明进行了交流,小明指出小红在实验过程中没有控制 ___________,所以导致了结论错误;
(3)小红为了探究浮力大小与物体浸入液体深度是否有关,对实验进行了改进。她找来一个长方体金属块,分别在对边的中点画出ab和cd两条线段。测出金属块重力后,她用弹簧测力计吊着金属块a点按图丁所示方法将金属块浸入水中,并使水面与cd相平,读出弹簧测力计的示数。为了正确完成探究,她接下来应该用弹簧测力计 ___________,读出弹簧测力计的示数。
13.(2022春·辽宁大连·八年级统考期末)小明在探究“浮力的大小与液体密度的关系”的实验中,已知浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关。实验器材如图所示:弹簧测力计,带钩的金属圆柱,三个分别装有水、盐水和酒精的相同的杯子。
(1)实验前,弹簧测力计在________方向静止,观察指针位置,进行调零。
(2)小明用弹簧测力计吊着同一金属圆柱使其分别浸入盐水、水、酒精中,如图所示,发现弹簧测力计的示数的大小关系是F1>F2>F3,则初步判断金属圆柱在________(液体)中受到的浮力最大。采用图中的实验方案进行实验,不能得出正确结论,原因是________________。
(3)小明改正错误后,进行了正确的操作,发现F1<F2<F3,由此可得出结论是:________________。
(4)为了探究“浮力的大小与排开液体体积的关系”,小明准备用弹簧测力计吊着金属圆柱,使其渐浸入量筒内的水中来进行实验。实验中小明发现金属圆柱的体积要合适才能完成实验。若金属圆柱体的体积太大,则________太大,则超出弹簧测力计的量程;若金属圆柱体的体积太小,则________太小,则小于弹簧测力计的分度值。
14.(2022春·辽宁沈阳·八年级统考期末)某小组探究“浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系”的实验顺序分别为甲、乙、丙、丁,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4。
(1)请在甲图中画出物体的受力示意图;___________
(2)在进行甲图操作时,小王同学指出实验中有明显的错误,这处错误是 ___________;
(3)纠正错误后,按图所示步骤进行实验,小李同学指出这样做不合理,请你将实验顺序进行最合理的排列 ___________(用甲、乙、丙、丁表示);
(4)如果将图中重物换成不吸水的木块,能否完成本实验?___________;
(5)如果实验中用的是水,则用甲、乙中测得的数据可计算出物体的体积V=___________(用F1、F2、g、ρ水表示)。
15.(2022春·辽宁本溪·八年级统考期末)在学习了浮沉条件的知识后,小明知道,当物体的密度大于液体密度时,物体在液体中处于沉底状态。但是他在帮妈妈洗碗时发现,碗既能漂浮在水面,又能在水中沉底,这是为什么呢?碗的密度到底比水大还是小呢?带着这些疑问,小明通过下面的方法对碗的密度进行了测量:
(1)他先用电子秤测出碗的质量为m;
(2)由于碗不能放入量筒,于是小明找来一个装有适量水的水桶,并测出桶和水的总质量为m1;
(3)小明想用电子秤间接测量碗的体积。请你在三个图中选择正确的做法,并读出电子秤的示数m2,你的选择是___________;
(4)碗的密度表达式为:ρ=___________。(水的密度用ρ水表示)小明测量出碗的密度大于水,通过分析他明白了碗能漂在水上的原因是做成了空心的,生活中的___________(填“轮船”或“飞机”)就是应用了这个道理。
16.(2022春·辽宁营口·八年级校联考期末)海水的密度大于河水的密度,当图所示的军舰(保持质量不变)由大海驶向河流的过程中,它所受到的浮力将___________(填“增大”、“不变”或“减小”),军舰排开水的体积将___________(填“增大”、“不变”或“减小”)。
17.(2022春·辽宁抚顺·八年级统考期末)小明设计了如图所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)通过比较______两图可以得出物体所受浮力大小,通过比较______两图可以得出物体排开液体所受重力。进行比较,可得出:F浮______(选填“大于”“小于”或“等于”)G排。为了使实验结论更具有普遍性,应用______(选填“同一”或“不同”)物体重复上面的操作;
(2)实验过程中若甲图溢水杯中的水没有到达溢水口,会使测得的______(选填“浮力”或“排开液体的重力”)不准确。造成F浮______(选填“大于”“小于”或“等于”)G排。
(3)实验后,小明将木棒一端缠绕一些铜丝,将其先后放入装有不同液体的A、B两个烧杯中,如图所示。可以判断出:木棒在两烧杯中受到的浮力FA______FB;两烧杯中液体的密度ρA______ρB。(以上两空填“大于”“小于”或“等于”)
五、计算题
18.(2022春·辽宁盘锦·八年级统考期末)如图所示,将质量为100g、底面积为100cm2的溢水杯中注满水,水的质量为900g,将边长为5cm的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中。木块静止时,从杯中溢出水的质量为75g,(g取10N/kg)试计算:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)放入木块后溢水杯对水平桌面的压强。
19.(2022春·辽宁大连·八年级统考期末)质量为55 kg的人漂浮在死海的水面上,他受到海水的浮力是多少?他浸入海水中的体积是多少?(g取10 N/kg,ρ海=1.1×103 kg/m3)
20.(2022春·辽宁沈阳·八年级统考期末)如图所示,有一个边长为10cm的塑料块,放入烧杯中静止时,有体积浸入水中,(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)塑料块受到的浮力F浮;
(2)塑料块的密度;
(3)将塑料块取出来擦干,放在水平桌面上,求它对桌面的压强。
21.(2022春·辽宁抚顺·八年级统考期末)由于环境污染,全球气候变暖,导致南极洲冰川开始大面积熔化,海面上出现大量浮冰,现有一块60t的浮冰漂浮在海面上,假设附近海域的海水密度近似为水的密度1.0×103kg/m3,冰的密度为0.9×103kg/m3,g=10N/kg请解决下列问题:
(1)水下5米深处海水产生的压强是多少?
(2)浮冰受到的浮力是多少?
(3)如果海面所有浮冰全部熔化后,海平面水位会上升、下降还是不变。
22.(2022春·辽宁丹东·八年级统考期末)我国自行设计、自主集成研制的载人潜水器“蛟龙号”悬停在深海时,所受重力为2.2×10 5N,上表面深度为7000m。取ρ海水为1.0×10 3kg/m3,求:
(1)蛟龙号悬停时,受到的浮力F浮;
(2)蛟龙号的总体积V;
(3)蛟龙号上表面受到海水的压强p;
(4)若手掌面积为0.01m2,则蛟龙号上表面受到海水的压强相当于手掌上放一辆多少N 的卡车。
六、综合题
23.(2022春·辽宁沈阳·八年级统考期末)阅读短文,回答问题。
如图甲所示,我国国产第二艘航母山东舰出海训练,航母搭载的重型舰载机质量为5150kg,舰载飞机与甲板的总接触面积为5000cm2。
(1)下列说法中正确的是______;
A.航母的外壳采取硬度大的特种钢板制成的
B.航母静止在海面上受到的合力为零
C.舰载机加速起飞过程中,惯性不变
D.舰载机加速起飞过程中,对航母的压力不变
(2)海上刮东风,为便于舰载机起飞,航母航向应调整为______(选填“向东”或“向西”)航行。舰载机降落到甲板后,会受到阻拦索的阻挡而减速,防止飞机因______继续滑行而掉入海中;
(3)舰载飞机停在甲板上时对甲板的压强为______Pa。若因执行任务其中两架舰载机起飞后,则航母排开海水的体积减少了______m3(海水的密度为1.03×103kg/m3,g取10N/kg);
(4)航母上的工作人员在不同海域取样部分海水,并利用以下方法测量某次取得的海水的密度;
方法:取一个杯身圆柱形的杯子(杯子厚度忽略不计),先在其中装水密封后,放在水平桌面上,如图乙所示;再将杯子分别倒置在盛有水和海水的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图丙和丁所示,则图丁中的海水密度为______kg/m3(水的密度为1.0×103kg/m3)。
参考答案:
1.A
【详解】A.遨游的“天宫号”空间站在太空中处于失重状态,没有受到浮力,故A符合题意;
B.升空的“圆梦号”飞艇中充入比空气密度小的稀有气体,受到空气的浮力,故B不符合题意;
C.航行的“辽宁号”航母漂浮在海面上,受到海水的浮力,故C不符合题意;
D.下潜的“蛟龙号”潜水器浸没在海水中,受到海水的浮力,故D不符合题意。
故选A。
2.AC
【详解】A.由图可知,左、右两侧液面高度相同,由于盐水的密度大于水的密度,根据p=ρgh可知,容器左侧底部受到的压强比右侧大,故A正确;
B.小球A在盐水中处于漂浮状态,浮力等于重力,小球B在水中处于悬浮状态,浮力等于重力,因为A、B两球完全相同,即两球的重力相等,故两球受到的浮力也相等,故B错误;
CD.原来小球B在水中处于悬浮状态,由浮沉条件可知,小球B的密度等于水的密度,因为AB两球完全相同,所以小球A的密度也等于水的密度。打开阀门K后,水的密度变大,盐水的密度变小,最终两边液体的密度相同,都大于水的密度,即都大于两球的密度,由浮沉条件可知,两个小球重新静止后都漂浮,故C正确,D错误。
故选AC。
3.BD
【详解】AB.长方体物块A、B在甲乙液体中都漂浮,浮力都等于重力,重力不变,浮力也不变,由图知甲液体中A、B排开液体的体积小,根据
F浮=ρ液gV排
知甲液体的密度大。由于物块A浸入液体的深度相同,物体A排开液体的体积相同,根据
F浮=ρ液gV排
知物块A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力,即
F甲>F乙
故A错误;
C.由于两液面相平,根据p=ρgh知两容器底部受到液体的压强的大小关系是
p甲>p乙
故C错误;
D.甲容器中液体密度大于乙容器中液体密度,甲容器中液体的体积也大于乙容器中液体的体积,根据
G=mg=ρVg
可知,甲容器中的液体的重力大于乙容器中液体的重力;容器对水平桌面的压力等于液体的重力、物体A、B的重力、容器的重力之和,容器相同,所以甲容器对水平桌面的压力大于乙容器对水平桌面的压力,根据
可知两容器对水平桌面的压强
故D正确。
故选BD。
4.CD
【详解】A.因为甲漂浮,乙悬浮,丙沉入底部,当物体的重力大于受到的浮力时物体下沉,当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,当物体的重力小于受到的浮力时物体上浮,所以F甲=G甲,F乙=G乙,F丙< G丙,三球质量相等,物体的重力相等,所以三个小球所受浮力的关系是
F甲=F乙>F丙
故A错误;
B.当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,所以三个小球的密度关系是
ρ甲<ρ乙 <ρ丙
故B错误;
C.由A可知
F甲=F乙>F丙
根据F浮=ρgV排,则三个小球排开液体的体积关系是
V排甲=V排乙>V排丙
又因为V甲> V排甲,V乙=V排乙,V丙=V排丙,所以三个小球的体积关系是
V甲>V乙>V丙
故C正确;
D.甲、乙、丙三个实心小球是质量相等的,根据G=mg可知,三个小球所受的重力关系是
G甲=G乙=G丙
故D正确。
故选CD。
5.AC
【详解】A.由图示知,甲流体中,苹果漂浮,则有
乙液体中,苹果悬浮,则有
两种液体的密度关系是
故A正确;
B.由图示知,两个容器中液体的深度相同,甲液体的密度大于乙液体的密度,据 知,甲液体对容器底部的压强大于乙液体对容器底部的压强,故B错误;
C.苹果放入液体中,两个相同容器内液体的深度相同,即此时的总体积相同,苹果漂浮时排开液体的体积较小,悬浮时排开液体的体积较大,所以实际,甲液体的体积比乙液体的体积大。据 知,甲液体质量大于乙液体的质量。甲液体的重力大小乙液体的重力。那么装有甲液体的容器内的总重力大于装有乙液体的容器内的总重力。容器对桌面的压力等于容器、液体及苹果的总重力,据 知,相同容器的底面积相同,装有甲液体的容器对桌面的压强大于装有乙液体的容器对桌面的压强。故C正确;
D.苹果漂浮时,所受浮力等于自身重力,悬浮时,所受的浮力也等于自身重力,所以苹果在甲、乙液体中受到的浮力相等,据阿基米德原理知,苹果在甲、乙液体中排开液体的体积相等,故D错误。
故选AC。
6. 空气 竖直向上
【详解】[1] 浸在气体或液体内的物体受到流体竖直向上托起的作用力叫作浮力,故在空气中收到浮力的施力物体是气体。
[2] 根据浮力的定义,浸在气体或液体内的物体受到竖直向上托起的作用力叫作浮力,由定义可知浮力的方向都是竖直向上的。
7. 沉底
【详解】[1][2]两小球的体积之比
若两小球均不沉底,则
不合题意
若两小球均浸没于水中,则
不合题意
所以,两球的状态为A小球漂浮,B小球沉底。根据题意可得
解得
8. 不变 6.7×104
【详解】[1]该航母从河里驶入海里,根据浮力的定义,船底受到水向上的压力就是浮力,航母在漂浮状态时,受到的浮力等于重力,重力不变,浮力不变,即船底受到水向上的压力不变。
[2]辽宁航母排水量67500t,卸货500t后,剩余的排水量为67000t,根据可知,航母排开水的体积
9. ﹤ ﹤
【详解】[1][2]甲、乙 两个小球体积相同,由图知,甲球漂浮,乙球沉底,所以甲球排开水的体积比乙球排开水的体积小,由可知,甲球所受浮力比乙球所受浮力小;甲球漂浮,受到的浮力等于甲球的重力,乙球沉底,受到的浮力小于乙球的重力,由于甲球所受浮力比乙球所受浮力小,由此可知甲球重力小于乙球的重力,即甲球质量小于乙球的质量,甲、乙 两个小球体积相同,由可知,甲球密度小于乙球密度。
10. 0.8 液体密度 ② 控制变量法
【详解】(1)[1]根据称重法测浮力,物体浸没水中时受到的浮力为重力减去物体浸没水中时弹簧测力计对物体的拉力,即
物体重力为4N,故质量可根据可得
(2)[2][3]根据阿基米德原理可知

再根据密度公式
(3)[4]根据ACD图可知,物体浸没在液体内的体积相等时,受到的浮力大小随着液体密度的增大而增大,故物体在液体中所受浮力大小与液体的密度有关。
(4)[5]物体所受浮力F随着排开液体的体积增大而增大,但是当物体完全浸没在液体中后,浮力大小就不在变化了,因此所受浮力F与浸入水中深度h关系的图象为②。
(5)[6]小李在实验BC中通过控制液体密度相同,排开液体的体积不同来探究浮力大小与排开液体的体积的关系;在CD中通过控制排开液体的体积相同,液体密度不同来探究浮力大小与液体的密度的关系。故可知试验中利用的是控制变量法。
11. 物体排开液体的体积 ①③④(或 ③④) 2 2×10-4 1.1×103 控制变量法
【详解】(1)由图②③所示实验可知,物体排开液体的体积不同,弹簧测力计所示不同,由此可知,物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关.
(2)研究浮力大小与哪些因素有关时,因浮力大小与多个因素有关,用控制变量法来研究,要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系,需要控制物体排开液体的体积相同、液体密度相同,深度不同,图③④符合题意.
(3)由图①知,物体的重力G=4.0N,物体完全浸没在水中时拉力F=2.0N,物体浸没在水中时受到的浮力:F浮=G-F=4.0N-2.0N=2.0N,
由F浮=ρ液gV排得,物体的体积:
(4)物体浸没在盐水中时受到的浮力F浮′=G-F′=4.0N-1.8N=2.2N,
因物体在水和盐水中排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρgV排可得:
整理可得,盐水的密度:
(5)因浮力大小与多个因素有关,研究时总是控制其中多个因素不变,只改变一个因素,这种研究问题的方法叫控制变量法.
12. 1 排开液体的体积越大 排开液体的体积相同 答案见解析
【详解】(1)[1][2]甲图中,测力计分度值为0.2N,正方体金属块A的重力为4.6N,乙中测力计的示数为3.6N,由称重法,金属块在乙图中受到的浮力为
F浮=G-F=4.6N-3.6N=1N
金属块在丙图中受到的浮力为
F浮=G-F=4.6N-2.8N=1.8N
比较乙、丙实验,丙中正方体金属块A排开液体的体积大,测力计示数小,由称重法,受到的浮力大,故通过比较甲、乙、丙三图得出:液体密度一定时,排开液体的体积越大,浮力越大。
(2)[3]研究物体受到的浮力大小与物体浸入液体深度的关系时,要控制排开液体的密度和体积相同,而小红在实验过程中没有控制排开液体的体积相同,所以导致了结论错误。
(3)[4]小红为了探究浮力大小与物体浸入液体深度是否有关,测出金属块重力后,她用弹簧测力计吊着金属块a点按图丁所示方法将金属块浸入水中,并使水面与cd相平,读出弹簧测力计的示数,为控制排开液体的体积相同(只改变液体的深度),她接下来应该用弹簧测力计吊着金属块c点按下图所示方法将金属块浸入水中,并使水面与ab相平,读出弹簧测力计的示数。
13. 竖直 酒精 没有控制金属圆柱排开液体的体积相同(或金属圆柱排开液体体积不相同) 当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,浮力越大 金属圆柱的重力 浮力(重力也可)
【详解】(1)[1]因为金属圆柱的重力方向为竖直向下,受到的浮力方向是竖直向上,故测力计在竖直方向保持静止,便于实验。
(2)[2]用弹簧测力计吊着同一金属圆柱使其分别浸入盐水、水、酒精中,如图所示,发现弹簧测力计的示数的大小关系是F1>F2>F3,由称重法F浮=G-F示可知,金属圆柱在酒精中受到的浮力最大。
[3]根据控制变量法,探究浮力的大小与液体密度的关系时,应控制金属圆柱体排开液体的体积相同,由图可知,采用图中的实验方案进行实验时没有控制金属圆柱体排开液体的体积相同,故不能得出正确结论。
(3)[4] 小明改正错误后,进行了正确的操作,发现F1<F2<F3,由称重法F浮=G-F示可知,金属圆柱体在盐水中受到的浮力最大;由此可得出结论是:当物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,浮力越大。
(4)[5][6]由称重法F浮=G-F示可知,浮力大小等于两次弹簧测力计的示数差,若金属圆柱体的体积太小,由F浮=ρ液gV排可知,金属圆柱体在液体中受到的浮力太小,当浮力小于弹簧测力计的分度值时,无法用弹簧测力计测出浮力;若金属圆柱体的体积太大,由G=mg=ρVg可知,会使得金属圆柱体的重力超过弹簧测力计的量程,无法用弹簧测力计的重力,或者体积太大无法放入杯子
14. 见详解 丁、甲、乙、丙 能
【详解】(1)[1]物体受到重力和拉力,重力方向竖直向下,拉力方向竖直向上,两个力是一对平衡力,大小相等,如下图所示:
(2)[2]实验中有明显的错误是溢水杯中的水没有到达溢水口的高度。
(3)[3]实验顺序最合理的是先称量小空桶的重力,这样以免空桶中残留少量的水,造成实验误差,所以排列为丁、甲、乙、丙。
(4)[4]如果将重物换成不吸水的木块,依然有物体受到的浮力等于排开水的重力的结论,所以能完成本实验。
(5)[5]甲、乙中测得的数据可得物体受到的浮力
由阿基米德原理公式得物体的体积
15. B图 轮船
【详解】(3)[1]桶和水的总质量为m1,A、C两图电子秤的示数是在(2)的基础上增加了碗的质量,无法间接测量碗的体积,B图中用一细线将碗浸没在水中时,电子秤的示数会增大,是因为水给碗一个向上的浮力,物体间力的作用是相互的,碗给水一个向下的力作用在电子秤上,所以碗受到的浮力为
碗的体积等于碗排开水的体积,由阿基米德可知,碗的体积为
故选B图。
(4)[2]碗的密度表达式为
[3]碗的密度大于水,碗能漂在水上的原因是做成了空心的,生活中的轮船就是应用了这个道理,轮船主要是钢铁制成的,钢铁的密度比水大,所以将轮船做成空心的,能通过增大轮船排开水的体积,增大浮力,所以能漂浮在水面上。
16. 不变 增大
【详解】[1][2]军舰质量不变,受重力不变,在海水和河水中都漂浮
军舰在海水和河水中受到的浮力为
由大海驶向河流的过程中,它所受到的浮力将不变。又因为
液体密度大的,排开液体的体积小
故排开海水的体积比排开河水的体积小,即:军舰排开水的体积将增大。
17. 甲、乙 丙、丁 等于 不同 排开液体的重力 大于 等于 小于
【详解】(1)[1]甲图可以测出物体受到的重力G,乙图物体浸没在液体中,读出弹簧测力计示数F示,根据称重法可知,通过甲、乙两图测力计示数之差就可以得出浮力F浮的大小。
[2]丙图测量的是小桶和排开的液体的总的重力,丁图测量的是空小桶的重力,所以通过比较丙、丁两图可以得出物体排开的液体的重力G排的大小。
[3]通过阿基米德原理可知,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力,即F浮=G排。
[4]采用一种液体、一个物体按上述方法可以比较处浮力大小和物体排开的液体受到重力大小的关系,但具有偶然性,为了使实验结论更具有普遍性,应用不同物体或不同液体重复上面的操作。
(2)[5][6]实验过程中,若甲图溢水杯中的液体没有到达溢水口,当物体浸入到溢水杯的液体中时,液面先上升到溢水口,然后再有液体溢出,使得溢出的液体比物体排开的液体少,会使测得排开液体的重力不准确,造成F浮>G 排。
(3)[7][8]木棒一端缠绕一些铜丝,将其先后放入装有不同液体的A、B两个烧杯中,都处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,木棒在两烧杯中受到的浮力FA=FB;由图可知,木棒在A液体中排开的液体体积大于木棒在B液体中排开的液体体积,即V排A>V排B,根据F浮=ρ液gV排可知,ρA<ρB。
18.(1)0.75N;(2)0.6×103kg/ m3;(3) 1000Pa
【详解】解:(1)木块受到的浮力
F浮=G排=m排g=75×103kg×10N/kg=0.75N
(2)正方体木块的体积
V木=(5×10-2m)3=1.25×10-4m3
因为木块漂浮,所以
G木=F浮=0.75N
因为
G木= m木g=ρ木V木g
所以木块的密度
(3)因为木块漂浮在水面上,所以结合阿基米德原理可得
F浮=G排=G木
此时溢水杯对桌面的压力
F=G杯+G水=(m杯+m水) =(0.9kg+0.1kg)×10N/kg=10N
此时溢水杯对桌面的压强
答:(1)木块受到的浮力为0.75N;
(2)木块的密度为0.6×103 kg/m3;
(3)放入木块后,溢水杯对桌面的压强为1000Pa。
19.550 N,0.05 m3
【详解】解:质量为55 kg的人的重力
G=mg=55 kg×10 N/kg=550 N
由物体沉浮条件可知,漂浮时人受到的浮力等于自身重力
F浮=G=550 N
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排,可以求出他浸入海水中的体积
答:他受到海水的浮力是550 N,他浸入海水中的体积是0.05 m3。
20.(1)7.5N;(2)0.75×103kg/m3;(3)750Pa
【详解】解:(1)塑料块的体积为
因为有体积浸入水中,则物体排开液体的体积为
根据可知,物体受到的浮力为
(2)因为物体漂浮在水面上,则
则塑料块的质量为
则塑料块的密度为
(3)塑料块与桌面的接触面积为
因为
根据可知,它对桌面的压强为
答:(1)塑料块受到的浮力F浮为7.5N;
(2)塑料块的密度为0.75×103kg/m3;
(3)它对桌面的压强为750Pa。
21.(1);(2);(3)不变
【详解】(1)根据液体压强公式可得海水产生的压强
(2)浮冰的重力为
由于浮冰漂浮,则
(3)冰的体积为
当冰完全融化成水后,质量不变,水的体积为
因为
所以浮冰全部熔化后,海平面水位不会发生变化。
答:(1)水下5米深处海水产生的压强是;
(2)浮冰受到的浮力是;
(3)如果海面所有浮冰全部熔化后,海平面水位会不变。
22.(1);(2);(3)(4)
【详解】解:(1)蛟龙号悬停在海水中时,受到的浮力等于自身的重力,所以
(2)根据公式
可知,蛟龙号的总体积为
(3)根据公式
可得蛟龙号上表面受到海水的压强为
(4)根据公式
可知,若手掌面积为,则手掌受到的压力为
所以蛟龙号上表面受到海水的压强相当于手掌上放一辆的卡车。
答:(1)蛟龙号悬停时,受到的浮力为;
(2)蛟龙号的总体积为 ;
(3)蛟龙号上表面受到海水的压强为;
(4)若手掌面积为0.01m2,则蛟龙号上表面受到海水的压强相当于手掌上放一辆的卡车。
23. ABC 向东 惯性 1.03×105 10 1.1×103
【详解】(1)[1]A.航母自身重,吃水深度大,还要抗打击,耐腐蚀,因此其材料要求用硬高大的特种钢材制成,故A正确;
B.航母静止在海面上,处于平衡状态,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力的作用,它们是一对平衡力,合力为零,故B正确;
C.惯性是物体的一种属性,其大小只与物体的质量有关,与速度无关,舰载机加速起飞过程中,惯性将不变;故C正确;
D.飞机在加速起飞过程中,机翼上方空气流速大于机翼下方空气流速,上方压强小于下方,从而产生向上的升力,飞机对航母的压力减小,故D错误。
故选ABC。
(2)[2]海上刮东风,航母航向应调整为向东行驶,飞机迎风起飞,机翼上面空气流速会更大,压强更小,更有利于飞机起飞。
[3]惯性是物体的一种属性,其大小只与物体的质量有关,飞机质量较大,因此惯性较大,降落到甲板后,由于惯性,会继续向前运动,因此用阻拦索的阻挡,防止飞机掉入海中。
(3)[4]舰载飞机对甲板的压力
F压=G=mg=5150kg×10N/kg=51500N
舰载飞机对甲板的压强
[5]两架舰载飞机起飞前后,航母的总重力变化量为
ΔG=2G=2×51500N=1.03×105N
由物体的浮沉条件可知,飞机漂浮在水面上,所受浮力大小等于自身的重力,浮力的变化量为
ΔF浮=ΔG=1.03×105N
根据F浮=ρ液V排g可得,排开海水的体积减少量是
(4)[6]设杯子的底面积为S,由于杯子在水中和海水中都处于漂浮状态,所受浮力大小都等于自身的重力,所以杯子在水中和在海水中受的浮力相等,即F浮水=F浮海水,由F浮=ρ液V排g可得
ρ水gV排=ρ海水gV排′
ρ水g(V水+Sh2)=ρ海水g(V水+Sh3)
因为水的体积V水=Sh1,图中h1=0.10m,h2=0.032m,h3=0.02m,代入上式得
1.0×103kg/m3×10N/kg×(S×0.10m+S×0.032m)=ρ海水×10N/kg×(S×0.10m+S×0.02m)
解得
ρ海水=1.1×103kg/m3