第10章:浮力 练习题
一、单选题
1.(2022春·陕西榆林·八年级期末)如图所示,体积相等的甲、乙、丙三个物体浸没在水中。甲上浮、乙悬浮、丙下沉。在甲未露出水面且丙沉底之前( )
A.甲受到的浮力大 B.乙受到的浮力大
C.丙受到的浮力大 D.甲、乙、丙受到的浮力一样大
2.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直 向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象根据图象信息,下列判断不正确的是( )
A.该金属块重力的大小为54N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
C.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐减小
D.该金属块的密度是3.4×103kg/m3
3.(2022春·陕西榆林·八年级期末)如图所示,水平桌面上放置甲、乙两个相同的柱形容器,内盛有密度不同的液体,将完全相同的实心物体A、B分别用一根细线固定并浸没在液体中,浸没后甲、乙两容器中液面相平,若细线对物体A的拉力和细线对物体B的拉力大小相等且不为零,不计细线的质量和体积,下列判断中正确的是( )
A.物体A受到的浮力小于物体B受到的浮力
B.物体的密度等于两种液体密度之和的三分之一
C.移走细线,物体都静止时,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力
D.移走细线,物体都静止时,甲容器底所受液体压强小于乙容器底所受液体压强
4.(2022春·陕西西安·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,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.F甲>F乙>F丙 B.F甲F乙=F丙 D.F甲5.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)“中国核潜艇之父”黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了杰出铁丝贡献,获得了国家最高科学技术奖。佳佳也深受鼓舞,制作了如图所示的潜水艇模型(不考虑阻力),下列说法错误的是( )
A.潜水艇模型是通过改变潜水艇的重力实现沉浮的
B.在水下匀速上浮时,它受到的浮力等于自身重力
C.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜水艇下沉
D.向外拉注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜水艇下沉
6.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)如图所示,水平桌面上放置甲、乙两个相同的柱形容器,内盛有密度不同液体。将完全相同的实心物体A,B分别用一根细杆和细线固定并浸没在液体中、甲、乙两容器中液面相平。若细杆对物体A的拉力和细线对B的拉力大小相等且不为零,计细杆与细线的质量和体积。下列判断中正确的是( )
A.物体A受到的浮力小于物体B受到的浮力
B.物体的密度等于两种液体密度之和的三分之一
C.移走细线和细杆,物体都静止时,甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
D.移走细线和细杆,物体都静止时,甲容器底所受液体压强大于乙容器底所受液体压强
7.(2022春·陕西西安·八年级统考期末)两个相同的容器中分别盛有不同的液体,并置于水平桌面上,现将相同的小球分别放入容器中,当小球静止时所处的位置如图所示,两小球受到的浮力分别为F甲、F乙,则下列判断正确的是
A.F甲=F乙 ρ甲>ρ乙 B.F甲=F乙 ρ甲<ρ乙
C.F甲<F乙 ρ甲<ρ乙 D.F甲>F乙 ρ甲>ρ乙
8.(2022春·陕西咸阳·八年级统考期末)周末,小华帮妈妈洗菜做饭时发现,放在盆中的茄子浮在水面,而西红柿沉在盆底,如图所示,他用所学的物理知识对此现象作出下列分析,其中正确的是( )
A.茄子的密度小于西红柿的密度 B.茄子受到的浮力大于它受到的重力
C.西红柿受到的浮力大于自身的重力 D.西红柿排开水的重力等于自身的重力
二、填空题
9.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)如图所示,将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球放入瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球 ___________(选填“会”或“不会”)浮起来;再用瓶盖将瓶口堵住,过一会儿,观察到乒乓球将 ___________。该实验说明,浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的 ___________。
10.(2022春·陕西汉中·八年级统考期末)如图,将一边长为10cm的正方体木块放入装有某液体的圆柱形容器中、木块静止时露出液面的高度为3cm,液面比放入前升高1cm,容器底部受到液体的压强变化了80Pa,则木块底部受到液体压强为______Pa,木块受到的浮力为_____N。
11.(2022春·陕西宝鸡·八年级统考期末)如图所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中由静止开始一直竖直向上匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处,金属块运动的速度是。图乙是绳子拉力随时间变化的图像。根据图像信息可知:
(1)该金属块的重力的大小为___________;
(2)该金属块完全浸没在水中时受到的浮力是___________;
(3)在15~25s时间段,金属块在水中受到的浮力逐渐___________选填“变大”、“不变”或“变小”;
(4)该金属块的密度是___________,该长方体金属块的底面积是___________。
12.(2022春·陕西咸阳·八年级统考期末)水下飞天洛神舞《祈》深受观众好评,如图所示,当演员何灏浩从水中向水面“飞行”,但未露出水面的过程中,她所受水的压强__________,浮力__________(前两空均选填“变大”“不变”,或“变小”);若她潜在水中时,排开水的体积约为60dm3,则她在水中所受浮力为__________N。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
13.(2022春·陕西宝鸡·八年级统考期末)把溢水杯放在水平桌面上,水面恰好到达溢水口,将一苹果轻轻放入杯内,静止时,苹果漂浮,溢出的水,则苹果在水中所受浮力为 __,苹果的质量为 __;用一细铁丝将苹果完全压入水中时,又溢出的水,苹果的密度为 __。(取
14.(2022春·陕西咸阳·八年级统考期末)“中国海监50”是目前我国最先进的海监船,从长江驶入东海过程中,它受到浮力的大小______(选填“变大”、“不变”或“变小”),船身将______(选填“上浮”或“下沉”)一些。如果把船体想像成一个巨大的液体密度计,如图所示密度计的刻度值从上向下应逐渐______(选填“变大”或“变小”)
15.(2022春·陕西西安·八年级统考期末)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。
16.(2022春·陕西汉中·八年级统考期末)人们在端午节会吃粽子,康康把粽子放入盛有适量水的锅中,发现粽子完全浸没在水中且沉在锅底,这说明粽子的密度 ______水的密度,此时粽子对锅底的压力 ______粽子受到的重力(以上均选填“大于”、“等于”或“小于” )。若粽子的体积为100cm3,则它受到的浮力为 ______N。( ,g取10N/kg)
17.(2022春·陕西宝鸡·八年级统考期末)图(a)为一种自制的简易密度计,在测量过程中,该密度计漂浮在被测液体中。将其分别放入装有液体甲和液体乙的两个烧杯中,由图(b)可知液体密度________ ;若该密度计两次测量中排开甲、乙液体的质量分别为和,则_______ 。(后两空选填“大于”、“等于”或“小于”)
18.(2022春·陕西安康·八年级统考期末)如图所示,小华将一支质量为140g、体积为1.8×10-4m3的牙膏,用手将其浸没在水中时,牙膏受到的浮力为______N,松手后牙膏将______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);待其静止后,与浸没时相比,杯底受到水的压强将______(选填“减小”、“不变”或“增大”)。(g取10N/kg)
三、作图题
19.(2022春·陕西咸阳·八年级统考期末)如图,一个用细线拴住的乒乓球在水中保持静止,画出乒乓球所受浮力的示意图。
20.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)如图所示,在探究物体浮沉条件的实验中,小丽把体积相同的物体A和B同时浸没在水中,由静止释放,A上浮,B下沉。请画出物体B的受力示意图(不计阻力)。
四、实验题
21.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)小颖同学在探究浮力的实验中,测量浸在水中的物体所受浮力大小过程,如图所示。
(1)由甲图可知,物体的重力为_________N;
(2)由甲图和_________图可知,物体完全浸没在水中时,所受的浮力为__________N;
(3)根据图中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开水的体积越大,所受的浮力越_________;
(4)在上述实验的基础上,小颖若想探究浮力大小与液体密度的关系,则应该换用一杯__________(选填“质量”或“密度”)不同的液体,将金属圆柱体浸没在液体中,观察弹簧测力计的示数,与_________图比较得出结论(选填“乙”、“丙”或“丁”);若此时弹簧测力计的示数为,则该液体的密度是_________。
(5)如图戊所示,图线_________(选填“a”或“b”)能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况。
22.(2022春·陕西榆林·八年级期末)小明利用如图所示实验探究“浮力大小与哪些因素有关”。他把同一金属块挂在弹簧测力计上,将它分别浸入水和酒精中的不同位置。(水的密度为1.0×103kg/m3,酒精的密度为0.8×103kg/m3)
(1)比较甲、乙两次实验,得出结论是:在液体密度相同的情况下,_____越大,物体的浮力越大;比较丙、丁两次实验,是为了探究浮力大小与 _____的关系;
(2)若探究浮力的大小与物体浸没深度的关系,可比较 _____两次实验,可以得到结论:物体在同种液体中受到的浮力大小与物体浸没深度 _____(选填“有关”或“无关”);
(3)由实验数据计算出该金属块的密度是 _____kg/m3;
(4)小明想继续探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他又找来薄铁片进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力 _____(选填“大于”“等于”或“小于”)第二次铁片受到的浮力;
②小明得出:物体受到的浮力与其形状有关,小明得出错误结论的原因是:_____。
23.(2022春·陕西咸阳·八年级统考期末)如图所示,是小明验证阿基米德原理的实验。
(1)分析甲、丁可知物体在水中受到的浮力为 ___________N;
(2)分析 ___________两组实验数据,可知物体排开水的重力大小为 ___________N;
(3)实验得到的结论是F浮___________G排液(选填“<”“=”或“>”);
(4)若实验时得出的结论是F浮>G排液,你认为可能原因是 ___________;
(5)由实验数据可测得该物体的体积为 ___________m3(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
24.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
(1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能___________漂浮在液体中;
(2)将吸管放到水中的情景如图A所示,测得浸入的长度为H,放到另一液体中的情景如图B 所示,测得浸入的长度为h,用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则ρ液 ___________ρ水,密度计在A、B两图中所受浮力大小FA___________ FB(以上两空选填“=”“>”或“<”),ρ液、ρ水、h及H的关系式ρ液=___________;
(3)小明把这支简易密度计分别放入水、盐水和植物油中,稳定后记下简易密度计与液面相平的位置,并标出这些液体的密度(ρ水=1.0 g/cm3,ρ盐水=1.1 g/cm ,ρ植物油=0.9g/cm3),则图中a,b,c,d四种刻度的标示合理的是___________
五、计算题
25.(2022春·陕西西安·八年级统考期末)用电子测力计悬挂一个“冰墩墩”模型玩具,“冰墩墩”的双脚与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放“冰墩墩”,直至浸没于水中并继续匀速下放(未与水底接触)。“冰墩墩”下放过程中,测力计示数F与“冰墩墩”双脚浸入水的深度h的关系如图乙。g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3。求:
(1)“冰墩墩”受到的重力;
(2)“冰墩墩”完全浸没在水中受到的浮力;
(3)“冰墩墩”的密度。
26.(2022春·陕西汉中·八年级统考期末)2022年2月,海南舰舰长登上央视《开讲啦》;075型两栖攻击舰——海南舰是一种大型军舰,满载时排水量为4×104t,如图所示,(ρ海水取1.0×103kg/m3,g=10N/kg)求:
(1)该舰艇满载时静止在海面上所受浮力为多少N?此时排开海水的体积是多少m3?
(2)水面下10m处的舰体受到海水的压强为多少Pa?
(3)水面下10m处,面积为20m2的舰体受到海水的压力为多少N?
27.(2022春·陕西西安·八年级统考期末)密度是 的木块,体积是 ,当它浮在水面上时,取g=10N/kg,求:
(1)木块重力
(2)木块受到的浮力;
(3)木块排开水的体积。
28.(2022春·陕西咸阳·八年级统考期末)如图所示,体积1×10-3m3,重6N的木块A,用细线系在底面积为S=400cm2圆柱形容器的底部,当倒入足够的水使木块浸没,求:(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)木块A受到的浮力?
(2)剪断细线后,木块A静止时,木块A排开水的体积?
(3)剪断细线后,木块A静止时,容器底受水的压强减少多少帕?
29.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)大桥施工时,要向水中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入水中(如图甲)。在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1,钢绳拉力F2的变化如图乙所示。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)浮力F1随h变化的图线是图乙中的______(选填“①”或“②”)图线,由此图可知正方体构件的边长为______m。
(2)当h=3m时,构件下表面受到水的压强是多少______?
(3)构件所受的最大浮力为多少______?
(4)构件的密度是多少______?
六、综合题
30.(2022春·陕西渭南·八年级统考期末)如图所示,是一个用浮筒、小灯泡和收放线装置A制作的航标灯模型,细线下端固定在水槽底部,航标灯总重4 N,当水位上升时,A放线;水位下降时,A收线,从而使细线的拉力保持不变,航标灯静止时浸入水中的深度h始终为10 cm,浮筒底面积为100 cm2(不计细线重和摩擦)。 当航标灯静止在水面时,求:(ρ水=1.0 ×103kg/m3,g= 10 N/kg)
(1)航标灯静止时,自身重力___________(选填“大于” “小于”或“等 于”)水对它的浮力;
(2)航标灯底部受到水的压强;( )
(3)细线对航标灯的拉力;( )
(4)若剪断细线,当航标灯静止后,航标灯浸入水中的深度变为多少?( )
31.(2022春·陕西宝鸡·八年级统考期末)小明同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了如图甲所示的“浮力秤”模型,可方便地称量物体的重力进而得出其质量,其构造如图所示,已知透明大筒足够深,小筒的高度为H=0.02m,底面积为S=0.02m2,小筒和秤盘总重量为1N,小筒壁的厚度可忽略不计,。求:
(1)如图甲所示,当秤盘上不放物体时,小筒处于_____(选填“漂浮”或“悬浮”)状态,此时小筒受到的浮力是多少________?
(2)该浮力秤的零刻度线应标在小筒上何处(即A点距小筒底部的距离)_______?
(3)如图乙所示,在秤盘上放物体后,就可以称量物体所受重力。则该“水秤”模型最大能称量的物体重力为多大_________?
参考答案:
1.D
【详解】因为甲、乙、丙三个物体浸没在水中,三者的体积关系为
V甲=V乙=V丙
根据F浮=ρ液V排g可知,他们的浮力关系为
F甲浮=F乙浮=F丙浮
故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
2.D
【详解】A.当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,从图可知,该金属块重力为54 N,故A正确,不符合题意;
B.当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,从图可知,此时绳子的拉力为34 N,则金属块受到的浮力大小为
F浮=G-F拉=54N-34N=20N
故B正确,不符合题意;
C.从图可知,绳子的拉力在t1至t2时间段内逐渐的变大,则由公式F浮=G-F拉可知,金属块的重力不变,而拉力逐渐的变大,所以浮力逐渐变小,故C正确,不符合题意;
D.因为F浮=ρ水V排g,所以金属块排开水的体积(金属块的体积)
金属块的密度为
故D错误,符合题意。
故选D
3.C
【详解】A.设绳子拉力为F,物重为G,由题可知,A的浮力为
F浮A=F+G
B的浮力为
F浮B=G﹣F
可知
F浮A>F浮B
故A错误;
B.由A分析可得
F浮A+F浮B=2G
A和B排开液体的体积相同,根据阿基米德原理可知
F浮A=ρ甲gV
F浮B=ρ乙gV
可知
ρ甲>ρ乙
代入可得
ρ甲gV+ρ乙gV=2G=2ρgV
物体的密度为
故B错误;
C.因为容器相同,实心物块A、B也完全相同,液面等高,所以两个容器中液体体积相同,因ρ甲>ρ乙,根据m=ρV可知,甲液体的质量大,由G=mg可知,甲液体的重力大,所以移走两根细线,甲容器的总重力大,则甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,故C正确;
D.移走细线前,A受到的浮力大于重力,B受到的浮力小于重力,移走细线,A最终漂浮,A的浮力等于A的重力,由于力的作用是相互的,A对液体的压力等于A的浮力,也等于A的重力,甲容器所受液体压强为
①
移走细线,B最终沉底,B对液体的压力等于B的浮力,乙容器所受液体压强为
②
因为G甲液>G乙液,ρ>ρ乙,比较①②两式可知,
p甲>p乙
即甲容器底所受液体压强大于乙容器底所受液体压强,故D错误。
故选C。
4.D
【详解】三个小球体积相同,由图可知,三个小球排开液体的体积关系为
由于甲、乙、丙三个容器中装的是同种液体,密度相同,由可知,三个小球受到的浮力关系为
故ABC错误,D正确。
故选D。
5.C
【详解】ACD.向内推注射器活塞,气体进入水管中,管内压强增大,水会被排出试管,自身重力减小,小于浮力时,潜水艇模型就会上浮;向外拉注射器活塞,试管内气压降低,水会被压入试管中,自身重力增大,当大于浮力时,潜水艇模型就会下沉,可见潜水艇模型是通过改变潜水艇的重力实现沉浮的,故AD正确,不符合题意;C错误,符合题意;
B.当潜水艇模型在水下匀速上浮时,处于二平衡状态(不考虑阻力),它受到的浮力等于自身重力,C正确,不符合题意。
故选C。
6.D
【详解】A.设绳子拉力为F,物重为G,由题可知,A的浮力为
F浮A=F+G
B的浮力为
F浮B=G-F
所以F浮A>F浮B,故A错误;
B.由上可得
F浮A+F浮B=2G
A和B排开液体的体积相同,根据阿基米德原理可知
所以ρ甲>ρ乙,两个物体受到的总的浮力为
所以可得液体的密度为
故B错误;
C.因为容器相同,实心物块A、B也完全相同,液面等高,所以两个容器中液体体积相同,因为ρ甲>ρ乙,根据m=ρV可知:甲液体的质量大,所以甲液体的重力大,移走细线和细杆,A最终漂浮,B最终沉底,以整体为研究对象,甲整体的重力大,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,故C错误;
D.移走细线和细杆,A最终漂浮,浮力和重力的关系为
B最终沉底,对B进行受力分析,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和容器底对B的支持力,则它受到的浮力为
由于力的作用是相互的,所以当物体受到浮力时,物体也对液体产生大小相等的向下的压力,所以甲容器所受液体压强为
乙容器所受液体压强为
因为G甲液>G乙液,FA浮>FB浮,所以甲容器底所受液体压强大于乙容器底所受液体压强,故D正确。
故选D。
7.A
【详解】由图可知,完全相同的两个小球在甲、乙两种液体处于漂浮,所以,两个小球受到的浮力:F甲=F乙=G;从图中可以看出,两球都漂浮,并且甲中小球排开液体的体积较少,由于两个小球受到的浮力相等,根据F浮=ρ液gV排可知:ρ甲>ρ乙.
A.F甲=F乙, ρ甲>ρ乙,与推导结果相符,故A正确;
B.F甲=F乙, ρ甲<ρ乙,与推导结果不相符,故B错误;
C.F甲<F乙, ρ甲<ρ乙,与推导结果不相符,故C错误;
D.F甲>F乙, ρ甲>ρ乙,与推导结果不相符,故D错误.
8.A
【详解】A.茄子漂浮,茄子的密度小于水的密度,西红柿下沉,说明西红柿的密度大于水的密度,故茄子的密度小于西红柿的密度,故A正确;
B.茄子漂浮,处于平衡态,茄子受到的浮力等于它受到的重力,故B错误;
C.西红柿沉底,西红柿受到的浮力小于自身的重力,故C错误;
D.西红柿排开水的重力等于浮力,而西红柿的浮力小于自身的重力,故西红柿排开水的重力小于自身的重力,故D错误。
故选A。
9. 不会 上浮 压力差
【详解】[1]图中乒乓球静止时,虽然有少量水从瓶口向流出,但球的下表面没有受到水的压力,而上表面受到水向下的压力,则受到的合力方向向下,即乒乓球不受浮力的作用,所以乒乓球不能上浮。
[2][3]再用瓶盖将瓶口堵住,乒乓球受到液体对乒乓球上下表面的压力差即浮力作用,当浮力大于重力时,乒乓球上浮,最终乒乓球漂浮在水中;由该实验可以说明:浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的压力差。
10. 560 5.6
【详解】[1]木块静止时,液面比放入前升高1cm,容器底部受到液体的压强变化了80Pa,由Δp=ρgΔh得,液体的密度
正方体木块的边长为10cm,木块静止时露出液面的高度为3cm,则木块下表面距液面的距离
h浸=10cm 3cm=7cm=0.07m
木块底部受到的液体压强
[2]木块排开液体的体积
木块受到的浮力
11. 变小
【详解】(1)[1]当金属块完全露出水面时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,拉力最大,且保持不变,由图得,金属块完全露出水面为段,即从开始金属块完全露出水面,则该金属块重力为
(2)[2]当金属块浸没在水中时,浮力最大,且保持不变,金属块受到重力、拉力、浮力作用做匀速直线运动,重力、浮力大小不变,由
得,拉力大小不变,且最小,即为图中的段,由图像可知,此时绳子的拉力
则浸没在水中时金属块受到的浮力为
(3)[3]由图知,在15~25s时间段绳子的拉力逐渐变大,而金属块的重力不变,则由
可知,金属块受到的浮力逐渐变小。
(4)[4]由可得,金属块的体积
由可得,金属块的质量
金属块的密度为
[5]由图乙图像可知,当金属块上表面到达水面时的时间为,下表面到达水面时的时间为,由得,金属块的高度
则金属块的底面积
12. 变小 不变 600
【详解】[1][2]当演员从水中向水面“飞行”,且未露出水面的过程中,演员在水中的深度变小,排开水的体积不变,根据p=ρ水gh可知她受到水的压强变小,根据F浮=ρ水gV排可知她受到水的浮力不变。
[3]她在水中所受浮力为
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×60×10-3m3=600N
13. 1.62 162 0.9×103
【详解】[1][2][3]由题意知
根据阿基米德原理可得其浮力为
根据受力平衡,苹果漂浮,故苹果受到重力等于浮力
苹果的质量为
用一细铁丝将苹果完全压入水中时,又溢出18cm3的水,说明苹果的体积为
根据密度公式可得苹果的密度
14. 不变 上浮 变大
【详解】[1]船从长江驶入东海的过程中,船始终处于漂浮状态,故由受力分析可知,它受到的浮力始终等于船的重力不变。
[2]而船从长江驶入东海时,海水的密度比河水大,故由F浮=ρ液gV排可知,船排开海水的体积将减小,故船身将上浮一些。
[3]如果将船体想象成一个巨大的液体密度计,因船身始终漂浮在水面上,故可知密度计所受浮力不变,而由阿基米德原理可知,物体所受浮力不变时,物体排开液体的体积越大,液体的密度越小,故可知密度计的刻度值从上到下是逐渐变大的。
15. 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。
16. 大于 小于 1
【详解】[1]根据物体在液体中的浮沉条件,因为粽子完全浸没水中且沉在锅底,说明粽子的密度大于水的密度。
[2]因为粽子浸没在水中,所以粽子受到向上的浮力,粽子沉在锅底,则粽子对锅底的压力小于粽子受到的重力。
[3]粽子受到的浮力
17. 小于 等于
【详解】[1]密度计在两种液体中都处于漂浮状态,根据浮沉条件可知,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力,即
由图知,密度计排开液体的体积,由阿基米德原理可知,密度计排开甲液体的体积大,所以甲液体的密度小,即。
[2]由于密度计在两液体中受到的浮力相同,根据阿基米德原理可知,密度计排开的液体的重力相同,根据可知,排开的液体的质量也是相同的,即等于。
18. 1.8 上浮 减小
【详解】[1] 牙膏浸没时受到水的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.8×10-4m3=1.8N
[2] 牙膏的重力
G=mg=0.14kg×10N/kg=1.4N<1.8N
根据物体的浮沉条件可知,松手后牙膏会上浮。
[3]牙膏静止在水面上时,排开水的体积比浸没时排开水的体积小,因此水面会下降,根据公式p=ρgh可知,杯底受到水的压强会变小。
19.
【详解】在竖直方向上对乒乓球进行受力分析:受到竖直向下的力有重力和绳子的拉力、竖直向上的力有浮力,在三个力的作用下处于平衡状态,所以乒乓球受到的浮力大于重力,方向竖直向上,且浮力与重力的作用点都在乒乓球的重心,由此作出浮力的示意图如图所示:
20.
【详解】体积相同的物体A和B同时浸没在水中,两物体所受浮力相等,A上浮、B下沉。物体B在水中受竖直向下的重力和竖直向上的浮力的作用,由于物体B在水中正在下沉,所以重力大于浮力,二力的作用点均画在物体B的重心上,如图所示。
21. 4 丁 2 大 密度 丁 0.8×103 b
【详解】(1)[1]由甲图可知,测力计分度值为0.2N,物体的重力为4N。
(2)[2][3]根据称重法,要求出物体完全浸没在水中时,所受的浮力为由甲图和丁图可知,物体完全浸没在水中时,所受的浮力为
F浮=G-F示=4N-2N=2N
(3)[4]由乙丙丁知,弹簧测力计示数的逐渐变小,根据F浮=G-F示可知,物体排开水的体积越大,所受的浮力越大。
(4)[5][6]探究浮力大小与液体密度的关系,要控制排开液体的体积相同,只改变排开液体的密度,则应该换用一杯密度不同的液体,将金属圆柱体浸没在液体中,观察弹簧测力计的示数,图丁中物体全部浸入液体中,所以与图丁比较得出结论。
[7]物体完全浸没在水中受到的浮力是2N,物体完全浸没在液体中受到的浮力
F液=G-F=4N-2.4N=1.6N
物体在水中和液体中排开液体的体积都等于物体的体积,所以
V排水=V排液
(5)[8]根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,在浸没前,物体受到的浮力随排开液体体积的增大而增大,浸没后,排开液体的体积不变,受到的浮力不变,故图线b能用来表示物体所受浮力大小随浸入液体深度的变化情况。
22. 排开液体体积 液体密度 乙、丙 无关 5×103 小于 没有控制排开水的体积相同
【详解】(1)[1]做甲、乙实验,液体密度相同,排开液体的体积不同,所以是探究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,得出结论是:在液体密度相同的情况下,排开液体体积越大,物体的浮力越大。
[2]比较丙、丁两次实验可知,排开液体的体积相同,液体密度不同,受到的浮力不同,因此是为了探究浮力大小与液体密度的关系。
(2)[3]探究浮力的大小与物体浸没深度的关系;要控制排开液体的体积相同和排开液体的密度相同,改变物体浸没在液体中的深度,因此应比较乙、丙两次实验。
[4]根据弹簧测力计的示数并结合称重法,可知浮力不变,由此可知,物体在同种液体中受到的浮力大小与物体浸没深度无关。
(3)[5]设金属块的重力为G,因为在丙图和丁图中,金属块都是浸没,即V排水=V排酒,即有
又因为F浮=G﹣F拉,则可得
代入数据得
解得,金属块的重力G=5N;金属块的质量为
金属块的体积为
金属块的密度为
(4)①[6]根据物体的浮沉条件,第1次,浮力小于重力;第2次,浮力等于重力;故通过分析可知,第一次铁片受到的浮力小于第二次铁片受到的浮力。
②[7]研究物体受到的浮力与其形状有关要控制排开液体的体积和排开液体的密度相同,因没有控制排开水的体积相同(根据阿基米德原理,第2次实验排开水的体积大),故小明得出的结论是错误的。
23. 1.8 乙、戊 1.8 = 溢水杯中的水面未到溢水口或石块排开的水没有完全流入小烧杯 1.8×10﹣4
【详解】(1)[1]由图甲与丁可知,物体浸没液体中受到的浮力为
(2)[2][3]图乙是空桶,用弹簧测力计悬挂着石头慢慢浸入溢水杯,用空桶接这溢出的水,而图戊测量的是桶和水的总重,故由图乙与戊可知,物体排开水的重力
(3)[4]由(1)(2)可知,浸入液体里的物体受到液体向上的浮力F浮等于G排,即浸在液体里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于物体排开的液体的重力。
(4)[5]得出F浮>G排的结论,有两种情况可能,第一,测得排开水的重力偏小;第二,测得浮力数值偏大,最可能的原因是溢水杯中的水面未到溢水口或石块排开的水没有完全流入小烧杯(石块碰到了杯底)。
(5)[6]由F浮=ρ水gV排得物体排开水的体积为
因为物体浸没,所以物体的体积为
24. 竖直 > = c
【详解】(1)[1]吸管中塞入一些金属丝做配重,使密度计的重心降低,能使吸管竖直漂浮在液体中。
(2)[2][3][4]由于吸管在A和B中都是漂浮,根据平衡可得,密度计在A、B两图中所受浮力大小
FA=FB=G
设吸管底部面积为S,由阿基米德原理可得
ρ水gSH=ρ液gSh
解得
由图知,密度计在水中浸入的深度较大,所以水和液体的密度关系为
ρ液>ρ水
(3)[5]由
可知,在F浮、g、S都相同的情况下,ρ液与吸管浸入液体的长度h成反比,所以密度计的刻度数值由上到下逐渐增大;且液体密度越大,密度计浸入水中的深度随密度的变化越慢,所以下部刻度线的间隔小,故abd不符合题意,c符合题意。
故选c。
25.(1)10N;(2)8N;(3)1.25×103kg/m3
【详解】解:(1)由乙图可知,当冰墩墩没有放入水中时弹簧测力计的示数等于“冰墩墩”的重力为10N。
(2)结合图乙可知,“冰墩墩”完全浸没在水中受到的浮力为
F浮=G-F示=10N-2N=8N
(3)“冰墩墩”的体积为
“冰墩墩”的密度为
答:(1)“冰墩墩”受到的重力为10N。
(2)“冰墩墩”完全浸没在水中受到的浮力为8N;
(3)“冰墩墩”的密度为1.25×103kg/m3。
26.(1)4×108N,4×104m3;(2)1×105Pa;(3)2×106N
【详解】解:(1)舰艇的最大排水量为,根据阿基米德原理可知该舰艇满载时静止在海面上所受浮力为
由公式
得,舰艇排开水的体积
(2)水面下处的舰体受到海水的压强为
(3)根据可知水面下处,面积为的舰体受到海水的压力为
答:(1)该舰艇满载时静止在海面上所受浮力为,此时排开海水的体积是;
(2)水面下处的舰体受到海水的压强为;
(3)水面下处,面积为的舰体受到海水的压力为。
27.(1);(2);(3)
【详解】解:(1)木块重力
(2)物体漂浮在水面时,浮力等于重力,木块受到的浮力
(3)木块排开水的体积
答:(1)木块重力为;
(2)木块受到的浮力为;
(3)木块排开水的体积为。
28.(1)10N;(2)6×10-4m3;(3)100Pa
【详解】解:(1)木块浸没在水中时受到的浮力为
(2)因为木块浸没在水中时的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,木块会上浮直至漂浮在水面上,此时木块受到的浮力等于自身的重力,即
此时木块排开水的体积为
(3)木块露出水面的体积为
水面下降的高度为
容器底受水的压强的减少量为
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa
答:(1)木块A受到的浮力为10N;
(2)剪断细线后,木块A静止时,木块A排开水的体积为6×10-4m3;
(3)剪断细线后,木块A静止时,容器底受水的压强减少100Pa。
29. ② 2 3×104Pa 8×104N 2.5×103 kg/m3
【详解】(1)[1]由图知道,构件在沉入过程中,浸没前排开水的体积逐渐变大,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,所以,浮力F1 随h变化的图线是图乙中的②。
[2]由乙图知道,当构件刚淹没时浸入深度为2m,说明正方体构件的边长为2m。
(2)[3]由知道,当h=3m时,构件下表面受到水的压强是
(3)[4]根据题意知道,构件完全淹没时受到的浮力最大,正方体构件的边长为2m,构件的体积V=8m3,构件完全淹没时,V排 =V=8m3,由知道,构件所受的最大浮力
F浮 =ρ水gV排 =1×103 kg/m3 ×10N/kg×8m3 =8×104 N
(4)[5]由图乙知道,当构件完全淹没时,钢绳的拉力F2 =1.2×105 N;对构件进行受力分析知道,物体受到的浮力等于其重力与钢绳的拉力之差,即
F浮=G-F2
由阿基米德原理知道
ρ水 gV排 =ρgV-F2
即
1×103 kg/m3 ×10N/kg×8m3 =ρ×10N/kg×8m3 -1.2×105 N
解得构件的密度
ρ=2.5×103 kg/m3
答:(1)浮力F1随h变化的图线是图乙中的②图线,由此图可知正方体构件的边长为2m;
(2)当h=3m时,构件下表面受到水的压强是3×104Pa;
(3)构件所受的最大浮力为8×104N;
(4)构件的密度是2.5×103 kg/m3。
30. 小于 1000 Pa 6N 4cm
【详解】(1)[1]航标灯静止时,细线对航标灯有向下的拉力,此时处于静止状态,受到三个力的作用:竖直向下的拉力、重力和竖直向上的浮力,所以重力小于浮力。
(2)[2]航标灯底部受到水的压强
由可得,排开水的质量为
(3)[3]由阿基米德原理可知,受到的浮力
航标灯静止时处于平衡状态,受到竖直向上的浮力,竖直向下的重力和绳子的拉力,由力的平衡条件可得,细线对航标灯的拉力
(4)[4]剪断细线后,由于浮力大于重力,所以航标灯会上浮,最终漂浮在水面上;此时的浮力为
此时排开水的体积
浸入深度
31. 漂浮 1N 39N
【详解】(1)[1][2]因为当秤盘上不放物体时,小筒漂浮,小筒和秤盘总重为1N,所以此时小筒受到的浮力等于重力,为
(2)[3]根据得当秤盘上不放物体时,小筒排开水的体积为
由得A点距小筒底部的距离
(3)[4]在秤盘上放物体后小筒受到最大浮力为
物体的最大重力为