第10章 浮力
一、单选题
1.在下面所举的人或物体中,没有受到浮力的是( )
A.漂浮在死海中悠闲阅读的人 B.在大气层中缓慢上升的气球
C.在太空中运行的“神舟七号”宇宙飞船 D.三国时代,诸葛亮放飞的“孔明灯”
2.关于浮力,下列说法中正确的是( )
A.浸在气体中的物体不受浮力
B.浸在液体中的物体受到的浮力的施力物体就是液体
C.浸在液体中的物体受到的浮力只与液体的密度有关
D.在液体中上升的物体受浮力,下降的物体不受浮力
3.小华在海边游泳,当他从浅水区走向深水区,若水底布满小石头,则下述体验与分析中合理的是 ( )
A.脚底疼痛感觉减弱,因为人越来越轻
B.脚底疼痛感觉减弱,因为水对人的浮力越来越大
C.脚底疼痛感觉加重,因为人越来越重
D.脚底疼痛感觉加重,因为水对人的浮力越来越小
4.如图所示,两个质量、底面积相同的容器A、B中都盛有水。现将两个体积相同的物块甲、乙分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器中水面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,下列说法正确的是( )
A.两容器对水平面的压力相等
B.甲物块受到的浮力小于乙物块受到的浮力
C.甲物块的密度等于乙物块的密度
D.甲物块下表面受到水的压力大于乙物块下表面受到水的压力
5.2020年7月26日,第二届国际热气球节在中国张掖拉开帷幕。如图所示,当热气球喷火装置“喷火”时,气囊内的空气被加热并排出一部分后,气球上浮。下列关于其升空原因的说法正确的是( )
A.加热时气囊内气体密度不变
B.气囊排开空气的重力大于自身重力
C.气囊内气体密度大于空气密度
D.气囊所受的浮力大于它排开空气的重力
6.5月22日中博会上,翼城县作为全省5个明星县展区之一,将“翼城优品”“翼壶好茶”等特优产品推介给中部六省和海内外市场。如图是在展台放置的“翼壶好茶”样品——连翘茶,下列关于这杯茶的说法正确的是( )
A.在水面漂浮的茶叶所受浮力大于自身重力
B.茶叶在沉入水底的过程中茶叶所受压强保持不变
C.在水中沉底的茶叶所受浮力等于它排开茶水所受的重力
D.茶水泡好之后,茶叶所受浮力消失就全部沉入水底
7.如图甲所示,将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块,合金块浸没在装有水深为、底面积为的圆柱形容器中,容器的质量为(容器的厚度忽略不计)。容器底部有个由阀门控制的出水口。打开阀门缓慢放水过程中,弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示,整个过程中金属块始终不与容器底部接触。下列说法正确的是(取)( )
A.随着放水时间的增加,合金块受到的浮力一直减小
B.合金块受到的最大浮力为
C.合金块的密度为
D.阀门未打开时容器对水平面的压强为
8.小强同学将一枚新鲜的鸡蛋先浸入盛有盐水的玻璃杯中,发现鸡蛋沉在杯底(如图甲所示) 。为了让鸡蛋浮起来,他向杯中不断加食盐并慢慢搅动,加到一定程度时,鸡蛋悬浮于水中(如图乙所示),下列说法正确的是:( )
A.在乙图的基础上继续加入食盐,鸡蛋会浮出水面
B.鸡蛋在悬浮时受到的浮力大于重力
C.甲图中盐水的密度大于乙图中盐水的密度
D.甲图中鸡蛋受到的浮力大于乙图中受到的浮力
9. 小敏将质量为160g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出130cm3的水,则物体(g取10N/kg)( )
A.漂浮在水面上 B.悬浮在水中
C.沉在溢水杯底部 D.受到1.6N的浮力
10.密度计是用来测量液体密度的仪器.把两支完全相同的密度计分别放在甲、乙两种液体中,密度计静止时,两种液体的深度相同,如图所示,甲、乙两种液体对容器底的压强分别为p甲和p乙,密度计受到的浮力分别为F甲和F乙,则( )
A.p甲<p乙F甲=F乙 B.p甲<p乙F甲>F乙
C.p甲>p乙F甲=F乙 D.p甲>p乙 F甲<F乙
二、填空题
11.一个物体所受的重力为10N,将其全部浸没在水中时,排开的水受到的重力为20N,此时它所受浮力大小为___________N,放手后物体将________(选填“上浮”、“下沉“或“悬浮”),静止时物体所受浮力的大小为___________N。
12.在透明薄塑料袋中装入大半袋水,用弹簧测力计钩住塑料袋缓慢放入水中,水袋受到的浮力不断______(增大/减小)。当塑料袋中的水面与容器中水面______时,水袋中水的重力和排开水的重力相等,用塑料袋进行实验的好处是______(说出一点即可)。
13.饺子是中国的传统美食,如图所示,为了尽快将面团擀成面皮,可以用______的方法增大擀面杖对面团的压强。另外,饺子刚下锅时是沉在锅底的,过一会儿饺子又会浮起来。饺子浮起来的原因是浮力______(选填“大于”、“等于”或“小于”)重力。
14.死海是世界著名的咸水湖,当人完全浸入死海时,人受到的浮力__________人受到的重力,所以人就会自然向上浮起;当人浮在海面上时,人受到的浮力_________人受到的重力(选填“大于”、“小于”、“等于”)。
三、作图题
15.请画出烧杯中静止在水面上的小球所受重力和浮力的示意图。
四、实验题
16.如图所示,小亮在做探究“圆锥体所受浮力大小与哪些因素有关”的实验,两个相同的容器中分别装有水和某种液体,请你回答下列有关的问题:
(1)A图中,弹簧测力计拉着圆锥体静止,拉力跟______是一对平衡力;
(2)由图中步骤A、B、C可得结论:______;
(3)由图中步骤A、C、D可知,当物体浸没在水中并增大所处深度时,浮力的大小将______(选填“变小”、“不变”或“变大”);
(4)E图中,圆锥体所受液体的浮力是______N,方向为______。如果在步骤E中不小心使圆锥体接触了容器底而造成拉力减小,则由此所计算出的浮力大小将______(填“偏大”或“偏小”);
(5)F图中,用弹簧测力计拉着圆锥体从其底部刚好接触水面开始缓慢下降进入水中,直到快接触到杯底,能大致反映圆锥体所受水的浮力F浮的大小与物体进入水中的深度h深关系的图象是下列图中的______(填字母)。
A.
B.
C.
D.
17.在进行“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,同学们提出了如下的猜想:
A:可能与物体浸没在液体中的深度有关;
B:可能与物体的密度有关;
C:可能与液体的密度有关;
D:可能与物体浸在液体中的体积有关。
为了验证上述猜想,小明选用了物块甲和乙(甲和乙的体积相等但密度不同)、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳等器材,做了如图所示的实验。
(1)分析比较实验①⑤,可以知道甲浸没在水中时所受到的浮力是______N;
(2)分析比较实验①④⑤,可以验证猜想______是错误的;
(3)分析比较实验①⑤与②⑥,可以验证猜想______是错误的;
(4)分析比较实验______,可以验证猜想D是正确的;
(5)分析比较实验______可得:浸在液体中的物体所受的浮力的大小与液体的密度有关;
(6)综合以上分析,得出最后的实验结论是:浸在液体中的物体所受浮力的大小与______有关。
18.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,实验过程如图16所示,其中弹簧测力计示数的大小关系是:,.水的密度用表示。
(1)比较_______两图可知,浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。
(2)比较丙、丁两图可知,浮力的大小跟______有关。
(3)分析甲、丙两图可得,物体浸没在水中时受到的浮力_____, 物体的密度______ 。
(4)深入分析丙、丁两图,比较水对烧杯底的压强和某液体对烧杯底的压强的大小关系,则_。
19.小阳做了个体验实验如图(a),将饮料罐按入装满水的烧杯中时,溢出的水越多,手感受到的浮力越大。“浮力的大小与排开液体的重力之间有什么关系?”,为解决这个疑问,小阳设计了如下实验:
(1)实验前,应在_________方向(选填“竖直”或“水平”)对弹簧测力计进行校零;
(2)根据实验步骤图(b)甲图和_______图可知,物体受到的浮力F浮=___________;
(3)下列若____成立,对比(2)中浮力大小可得:浮力的大小与排开液体所受重力的关系;
A. B. C.
(4)小芯同学对小阳的设计方案提出了改进如图(c),利用两个相同的弹簧测力计A和B 饮料瓶和吸管组成的溢水杯 薄塑料袋(质量忽略不计)。向下调节水平横杆,从重物下表面与水面接触开始到浸没于盛满水的溢水杯中的过程中,观察到A的示数逐渐_____(选填“变大”、“不变”或“变小”),说明:____________;
(5)比较两种实验方案,改进后的优点是 __________(写出一个即可)
20.受“曹冲称象”的启发,小明在家利用量筒、碗、水盆和足量的水(密度为)、油性笔等,测量鹅卵石的密度。
(1)小明同学设计的实验步骤如下,请将步骤④补充完整。
①如图甲,将鹅卵石放入空碗中,再把碗放入盛有水的水盆中,用油性笔在碗外壁上标记水面的位置;
②如图乙,往量筒内倒入适量的水,记下量筒中水的体积;
③如图丙,取出碗中的鹅卵石并放入量筒中,记下鹅卵石和水的总体积;
④如图丁,将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面___________,记下量筒中鹅卵石和剩余水的总体积。
(2)根据实验得出,鹅卵石的体积为___________;鹅卵石的质量为___________;鹅卵石密度的表达式为___________。(均选用、、和表示)
(3)若在步骤④将量筒中的水倒入水盆中的空碗内时,有部分水悬挂在量筒的内壁上,则所测得鹅卵石的质量___________,鹅卵石的密度___________。(均选填“偏大”或“偏小”)
五、计算题
21.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是2.7N.当把零件浸没在水中时,测力计的示数是1.7N.求:
(1)该零件浸没在水中时受到的浮力F浮;
(2)该金属零件的密度ρ金.
22.如图所示,将一物体挂在弹簧测力计的挂钩上,测出物体的重力为10N,把物体浸没在圆柱形容器的水中(水未溢出),静止时测力计的示数为6N,已知容器的底面积为100cm2(g=10N/kg)求:
(1)物体浸没在水中时所受的浮力;
(2)物体的密度;
(3)物体浸没在水中时,水对容器底部增大的压强
六、综合题
23.阅读短文,回答问题
“奋斗者”号
2021 年 3 月 16 日,“奋斗者”号载人潜水器交付活动在三亚举行,这一交付 意味着“奋斗者”号将进入一个“新阶段”,和“蛟龙”号、“深海勇士”号一样入 列我国的科考装备。
“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度 10909m,刷新中 国载人深潜的新纪录。
“奋斗者”号采用的固体浮力材料为微米级大小的空心玻璃微珠,具有密度小、 耐磨耐高温、隔音隔热、电绝缘、抗压能力强等多方面优点。下潜开始时,压载水 箱开始注水并调整姿态,达到“最舒服的状态”后,开始下潜,在临近海底后,潜水器会抛掉第一组压载铁使自己悬浮在水中,并按照作业计划进行海底作业。完成 作业后,潜水器会抛掉第二组压载铁,使潜水器所受的浮力大于自身的重力,加速 上浮返航。
(1)“奋斗者”号采用的固体浮力材料为微米级大小的空心玻璃微珠,它具有的优点 有________(写出一点即可),“奋斗者”号是通过改变___________(选填“自身的重力”或“受到的浮力”)实现浮沉的。
(2)临近海底后,奋斗者号抛掉第一组压载铁,此时受到______(选填“平 衡力”或“非平衡力”)作用;
(3)已知海水密度为 1×103kg/m3,g 取 10N/kg,“奋斗者”号潜水器成功坐底时, 潜水器底部受到海水的压强为 p=_______Pa;
参考答案:
1.C
【详解】浮力是浸在液体或气体中的物体受到的竖直向上的托力。A、B、D中的物体都浸在液体或气体中,都受到浮力的作用;C中的宇宙飞船在太空中,太空中没有液体或气体,所以宇宙飞船没有受到浮力,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
2.B
【详解】A.阿基米德原理既适用于液体又适用于气体,因此浸在液体或气体中的物体都受浮力,故A错误;
B.浸在液体中的物体受到液体施加的竖直向上的浮力,因此浮力的施力物体是液体,故B正确;
C.根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体所受浮力与物体排开液体的体积和液体的密度都有关,故C错误;
D.浸在液体中的物体会受到液体对它施加的竖直向上的浮力,与物体的浮沉情况无关,所以不管在液体中上升的物体,还是下降的物体都受浮力的作用,故D错误。
故选B。
3.B
【详解】当他从浅水区走向深水区时,由于人排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知人所受浮力变大;人在水中受到重力G、浮力F浮及支持力F三个力,且在竖直方向上处于平衡状态,所以F=G-F浮;因浮力变大、重力不变,故支持力减小,所以脚底疼痛感觉减弱,故选B.
4.D
【详解】A.由题意知容器A、B的质量相等,故
故两容器的重力相等
又因为两容器中都装水,并且最终水平面相平,且A容器与B容器底面积相等,A容器由下向上的横截面积越来越小,故可判断此时A容器中的水的体积比B容器中的水的体积小。即
根据质量密度公式也可得出AB容器中水的质量、重力关系
又因为甲物体悬浮在A容器中的水中,根据阿基米德原理可知甲的重力等于在水中的浮力
又因为乙物体漂浮在B容器中的水中,根据阿基米德原理可知乙的重力等于在水中的浮力
A容器对水平面的压力为
B容器对水平面的压力为
从题意结合图可知
<
故A容器对水平面的压力小于B容器对水平面的压力,故A错误;
B.甲物块排开水的体积大于乙排开水的体积,故根据阿基米德原理
可知甲受到的浮力大于乙物块受到的浮力,故B错误;
C.甲悬浮,乙漂浮,根据物体沉浮的条件可知甲物块的密度等于水的密度,乙物块的密度小于水的密度,故可判断甲的密度大于乙的密度,故C错误;
D.根据浮力产生的原因是上下表面受到的压力差,可知甲物体下表面受到的压力大小等于自身重力大小加上上方的水的压力,而乙物体下表面受到的压力只等于自身的重力,由C选项可知甲的密度大于乙的密度,甲乙的体积相等,故甲的重力大于乙的重力,故甲下表面受到的压力大于乙的下表面受到的压力,故D正确。
故选D。
5.B
【详解】AC.气囊内的空气被加热并排出一部分后,体积变大,质量变小,球内气体密度会变小,气囊内气体密度小于空气密度,故AC错误;
BD.由阿基米德原理可知气囊受到的浮力等于排开空气的重力,气球上浮,浮力大于重力,所以气囊排开空气的重力大于自身重力,故B正确,D错误。
故选B。
6.C
【详解】A.根据物体的浮沉条件可知,在水面漂浮的茶叶所受浮力等于自身重力,故A错误;
B.茶叶在沉入水底的过程中,水的密度不变,深度变大,根据p=ρgh可知,茶叶所受压强变大,故B错误;
C.根据阿基米德原理可知,在水中沉底的茶叶所受浮力等于它排开茶水所受的重力,故C正确;
D.茶水泡好之后,茶叶排开了一定体积的水,所受浮力不会消失,故D错误。
故选C。
7.C
【详解】A.由图乙可知,随着放水时间的增加,弹簧测力计的示数F先不变后增加再不变,由
F浮=G-F
可知,合金块A受到的浮力先不变后减小,故A错误;
B.由乙图可知,当合金块A全部露出水面后,测力计的示数即合金块A的重力为
F=G=32N
合金块全部浸入水中时的示数为F'=22N,则合金块A最大的浮力为
F浮=G-F'=32N-22N=10N
故B错误;
C.由G=mg可得,合金块A的质量
m===3.2kg
由F浮=ρ水gV排可得
V排== =1×10-3m3=1000cm3
因为此时合金块A浸没在水中,所以合金块A的体积
V=V排=1×10-3m3
则合金块A的密度
ρ===3.2×103kg/m3
故C正确;
D.由题意可知,阀门B未打开时容器中水的体积
V水=Sh=100cm2×10cm=1000cm3=1×10-3m3
所以容器中水的重力
G水=m水g=ρ水V水g=1×103kg/m3×1×10-3m3×10N/kg=10N
容器的重力
G容=m容g=200×10-3kg×10N/kg=2N
由图乙可知阀门B未打开时合金块全部浸入水中时的示数为F'=22N,则容器对水平面的压力
F压=G容+G水+G-F'=2N+10N+32N-22N=22N
所以此时容器对水平面的压强
p===2.2×103Pa
故D错误。
故选C。
8.A
【详解】AC.图乙中鸡蛋处于悬浮状态,如果继续在水中加入食盐,盐水的密度变大,则此时乙中盐水的密度比甲中大;由阿基米德原理可知,鸡蛋受到的浮力变大,浮力大于重力,所以鸡蛋会浮出水面,故A正确,C错误;
B.鸡蛋悬浮时处于平衡状态,浮力与重力的大小是相等的,故B错误;
D.由图可知,鸡蛋在甲乙中都是浸没,根据可知,鸡蛋在乙图中受到的浮力比甲图中鸡蛋受到的浮力大,故D错误
故选A。
9.C
【详解】由题意知物体的重力为:G 物 =m 物 g=160×10 -3 kg×10N/kg=1.6N.物体静止时受到的浮力为:F 浮 =G 排 =ρ 水 gV 排 =10 3 kg/m 3 ×10N/kg×130×10 -6 m 3 =1.3N.因为浮力小于重力,所以物体最后沉在水杯底部.故选C.
10.A
【详解】由于密度计都是漂浮的,故浮力等于其重力,由于密度计的重力是不变的,故它所受到的浮力也是不变的;由图可以看出,密度计在乙液体中浸入的浅一些,说明在乙液体中时的V排小,故由阿基米德原理可知,液体的密度较大,根据p=ρ液gh可知,乙液体对容器底的压强大。
故选A。
11. 20 上浮 10
【详解】[1]将物体全部浸没在水中时,已知排开的水受到的重力为20N,由阿基米德原理知此时物体所受的浮力也为20N。
[2]由于物体受到的浮力20N大于物体的自重10N,所以放手后物体上浮。
[3]静止时漂浮,浮力等于重力为10N。
12. 增大 相平 见解析
【详解】[1]用弹簧测力计钩住塑料袋缓慢放入水中,水袋排开水的体积变大,由F浮=ρ液gV排可知受到的浮力不断增大。
[2]水袋中水的重力和排开水的重力相等,说明水袋中水的重力等于它受到的浮力,即
G水=F浮
ρ水gV水=ρ水gV排
V水=V排
当袋内水面与容器中的水面相平时,排开水的体积等于水袋内水的体积。
[3]用塑料袋进行实验,重力可以忽略不计。
13. 增大压力 大于
【详解】[1]将面团擀成面皮是在受力面积一定时,通过增大压力来增大擀面杖对面团的压强。
[2]饺子刚下锅时沉在锅底,此时饺子受到的浮力小于重力;饺子在水中煮一会儿,因为饺子受热膨胀,体积增大,根据阿基米德原理可知,饺子受到水的浮力增大,当浮力大于重力时便会浮上来。
14. 大于 等于
【详解】[1][2]死海是世界著名的咸水湖,当人完全浸入死海时,人受到的浮力大于人受到的重力,所以人就会自然向上浮起,当人浮在海面上时,人受到的浮力等于人受到的重力。
15.
【详解】从重心开始沿竖直向上和竖直向下画一条带箭头的线段表示出浮力和重力,并标出F浮和G。
16. 重力 物体在同种液体中排开的液体体积越大,受到的浮力越大 不变 1 竖直向上 偏大 B
【详解】(1)[1] A图中,弹簧测力计拉着圆锥体静止,此时圆锥体处于平衡状态。根据二力平衡的条件,可知重力和弹簧测力计的拉力大小相等,方向相反,作用在通一条直线,并且都作用在该物体上,满足平衡力的条件,故重力和拉力是一对平衡力。
(2)[2]通过步骤A、B、C可知:在同种液体中,随着物体排开的液体体积的增加,浮力也在慢慢增加。故可得结论:物体在同种液体中排开的液体体积越大,受到的浮力越大。
(3)[3]从步骤A、C、D可知,当物体完全浸没在液体中后,让物体继续下潜到更深的位置时,浮力的大小不变。故可知当物体浸没在水中并增大所处深度时,浮力的大小将不变。
(4)[4][5][6]根据称重法可知浮力大小等于自重减去在液体中受到弹簧测力计的拉力,即
由此可知浮力等于
根据浮力的定义可知浮力的方向始终竖直向上。在步骤E中不小心使圆锥体接触了容器底而造成拉力减小,根据称重法计算法则
当大小不变,变小时,计算处的自然偏大。
(5)[7]圆锥的形状决定了其缓慢进入水中后,的变化量会越来越快,因此浮力刚开始会增加的越来越快,但是当整个圆锥都进入水中后,不在发生变化,故最后浮力大小不变,很明显B符合这种变化过程。
17. 2.0 A B ①③④ ②⑥⑦ 物体排开液体的体积和液体的密度
【详解】(1)[1]由①知,物体甲的重力G=3.0N,由图⑤知,物体甲完全浸没在水中时所受拉力F=1.0N,则
F浮=G﹣F=3.0N﹣1.0N=2.0N
(2)[2]④⑤同是物体甲,浸没在水中的深度不同,测力计的示数相同,可知物体所受浮力相同,由①④⑤可知浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关,猜想A错误。
(3)[3]由图①⑤所示实验可知,物块甲浸没在水中时受到的浮力为
3N﹣1N=2N
由图②⑥所示实验可知,物块乙浸没在水中时受到的浮力为
4N﹣2N=2N
甲与乙的密度不同,它们受到的浮力相等,因此由①⑤与②⑥所示实验可知,物体受到的浮力与物体的密度无关,故猜想B是错误的。
(4)[4]③④物体甲浸在水中的体积不同,测力计的示数不同,说明所受浮力不同,所以分析①③④可知,浮力的大小与物体浸在液体中的体积有关,能够验证猜想D。
(5)[5]⑥⑦同一物体浸没在不同的液体中,物体排开液体的体积相同,测力计的示数不同,由②⑥⑦可探究浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体密度的关系。
(6)[6]由以上结论可知,浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关。
18. 乙、丙 液体密度 大于(或>)
【详解】(1)[1]要探究浮力的大小跟物体排开液体体积的关系,需保证液体密度相同、物体排开液体体积的大小不等,故可以选择乙、丙两图中的实验进行探究。
(2)[2]丙、丁两图中,物体排开液体的体积相等,液体的密度不等,故选择丙、丁两图中的实验,可以探究浮力的大小跟液体密度大小的关系。
(3)[3]利用“称重法”可得物体浸没在水中时受到的浮力
[4]根据物体受到有浮力,可计算出物体的体积
甲图中,弹簧测力计的数值等于物体重力大小,故物体的质量
由密度公式可得物体的密度
(4)[5]因为,由“称重法”可得物体在水中和未知液体中所受浮力的大小关系
①
根据丙、丁两图可判断出物体排开水和排开未知液体的体积大小相等
②
由“阿基米德”原理可得液体的密度
③
由①②③三式可得
又因为丙、丁两图中,杯底所处深度相等,故由液体内部压强的公式可得
19. 竖直 丁 B 变小 在液体的密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大 能同步观察测力计A、B示数的变化
【详解】(1)[1]因为浮力和重力都是竖直方向,故实验前,应在竖直方向对弹簧测力计进行校零。
(2)[2][3]由图甲可知,物体重力,由图丁可知,物体浸没在水中后弹簧测力计的拉力为,则对比甲图和丁图可知,物体所受浮力为
(3)[4]由图乙可知,空烧杯重力,由图戊可知,烧杯和溢出水的总重力等于此时弹簧测力计的拉力为,则对比乙图和戊图可知,物体排开液体的重力为
此时,若,则可得浮力的大小与排开液体所受重力相等,故B符合题意。
故选B。
(4)[5][6]向下调节水平横杆,使重物缓慢浸没于盛满水的溢水杯中的过程中,重物排开液体的体积增大,受到的浮力增大,由称重法可知,拉力将逐渐变小,故观察到A的示数逐渐变小,说明:在液体的密度一定时,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(5)[7]对比前种实验方案,后者改进后的优点是能同步观察测力计A、B示数的变化,便于比较物体受到的浮力大小与排开液体的重力关系。
20. 相平 偏大 偏大
【详解】(1)④[1]根据等效替代法可知图丁中将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面相平,记下量筒中鹅卵石和剩余水的总体积V3。
(2)[2]量筒中水的体积V1,取出碗中所有的鹅卵石并放入量筒中,记下鹅卵石和水的总体积V2,鹅卵石的总体积为
V=V2-V1
[3][4]取一定数量的鹅卵石放入空碗中,再把碗放入盛有水的水盆中,用油性笔在碗外壁上标记水面的位置;取出碗中所有的鹅卵石并放入量筒中,记下鹅卵石和水的总体积V2;将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面相平,根据等效替代法,量筒中减小的水的质量即鹅卵石的质量,则量筒中减小水的体积
Δ V=V2-V3
根据ρ=可得减小水的质量,即鹅卵石的质量
m=m水=ρ水V=ρ水(V2-V3)
则鹅卵石密度的表达式为
ρ==
(3)[5][6]若在步骤④将量筒中的水倒入水盆中的空碗内时,有部分水悬挂在量筒的内壁上,则量筒中鹅卵石和剩余水的总体积V3读出的数据变小,根据
Δ V=V2-V3
得出的量筒中减小水的体积偏大,根据
m=ρ水V= ρ水(V2-V3)
得出所测得鹅卵石的质量偏大,根据ρ=可知鹅卵石的密度偏大。
21.(1) 1N (2) 2.7×103kg/m3
【详解】(1)∵在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是2.7N,当把零件浸没在水中时,弹簧测力计的示数是1.7N,
∴零件浸没在水中时收到的浮力为:
F浮=GF示=2.7N1.7N=1N;
(2)∵该零件浸没时排开水的体积为:
V排===110-4m3,
∴该零件的体积为:
V=V排=110-4m3,
∵该零件的质量为:
m===0.27kg,
∵该金属零件的密度为:
===2.7103kg/m3.
22.(1)4N;(2) ;(3)400Pa
【详解】(1)物体浸没在水中所受的浮力
(2)物体的质量
物体的体积
物体全部浸没,所以,则物体的密度
(3)物体浸没时,水增加的深度
水对容器底增加的压强
答:(1)物体浸没在水中时受到的浮力是4N;
(2)物体的密度是;
(3)物体浸没后水对容器底增加的压强是400Pa。
23. 抗压能力强 自身的重力 平衡力 1.0909×108
【详解】[1]空心玻璃微珠,具有密度小、 耐磨耐高温、隔音隔热、电绝缘、抗压能力强等多方面优点。
[2]“奋斗者”号下潜开始时,压载水箱开始注水,完成作业后,潜水器会抛掉第二组压载铁,从材料中看出,“奋斗者”号是通过改变自身的重力实现浮沉的。
[3]潜水器会抛掉第一组压载铁使自己悬浮在水中,处于平衡状态,受到平衡力的作用。
[4]潜水器底部受到海水的压强为
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×10909m=1.0909×108Pa