2023年人教版八年级下册《第10章 浮力》单元测试卷
一.选择题(共16小题)
1.将质量为5500g的物体,轻轻放入盛满水的溢水杯中,溢出400g的水,则此物体受到的浮力为(g=10N/kg)( )
A.5N B.4N C.9N D.1N
2.将两物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中时,两弹簧测力计示数的减小值相同,则这两个物体必定有相同的( )
A.质量 B.密度 C.体积 D.重力
3.2021年4月,海南舰在三亚某军港交接入列,如图所示海南舰的排水量可以达到4万吨,和航空母舰隶属一个级别,这标志着我国科技和国防力量又上了一个新的台阶。下列说法中正确的是( )
A.舰满载时受到的浮力为 4×107N
B.海南舰和它的护卫舰可以在海上近距离的并列航行
C.在加速靠近海岛的过程中,海南舰的动能不变
D.海南舰静止时,甲板上的飞机起飞后,海南舰受到的浮力变小
4.如图所示,重为G的木块A用细线固定在装水的容器中,当木块一半体积浸没在水中,细线对木块的拉力为F。若木块全部浸没在水中时,则细线对木块的拉力大小为( )
A.2F B.F+G C.2F﹣G D.2F+G
5.一艘船从黄河驶入渤海时,船受到的浮力将会( )
A.浮力增大,船身上浮些 B.浮力增大,船身下沉些
C.浮力不变,船身下沉些 D.浮力不变,船身上浮些
6.将底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与水面相平,如图甲所示。在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度变化情况如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.木块受到的重力为6N
B.木块受到的最大浮力为9N
C.木块的密度为0.75×103kg/m3
D.容器底部受到的最大压强为2200Pa
7.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中装满不同的液体。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.8N的液体,乙杯溢出0.7N的液体,则( )
A.小球在甲杯中受浮力,在乙杯中不受浮力
B.小球重0.8N,在乙杯中受到的浮力是0.7N
C.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
D.液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
8.如图所示是a、b两种物质的质量与体积关系图,分别用a、b两种物质制成两个规则的体积相同的实心长方体甲和乙,并将甲、乙两物块用细线捆在一起放入水中,则捆绑后的物体在水中( )
A.漂浮 B.悬浮 C.沉底 D.无法判断
9.取一根长为15cm,内部横截面积为1cm2的直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,称得它们的总质量为2g,向管内倒入10g酒精,将它放入水中静置后,如图所示,观察到橡皮膜恰好变平(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)则( )
A.装有酒精的塑料管排开水的体积为1.2m3
B.水对塑料管底部橡皮膜产生的压强大小为800Pa
C.管内液面比管外水面高2.5cm
D.将放入水中的塑料管继续向下压时,橡皮膜会向下凸
10.一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置,处于静止状态(如图所示)。现用手轻轻向下推一下气球,那么手离开气球后,气球和铁块的运动情况是( )
A.加速向下运动 B.匀速向下运动
C.减速向下运动 D.仍然处于静止状态
11.如图所示,两个相同的柱形容器分别盛有两种不同液体,两个相同物体分别浸入液体中,物体静止后两液面恰好相平。若将两物体从液体中取出,则液面下降高度Δh甲、Δh乙和液体对容器底部的压强p甲、p乙的大小关系,判断正确的是( )
A.Δh甲>Δh 乙,p甲=p乙 B.Δh甲>Δh 乙,p甲>p乙
C.Δh甲<Δh 乙,p甲=p乙 D.Δh甲<Δh 乙,p甲>p乙
12.一木块漂浮水面,若在水加入一些食盐,当木块再次静止时,则它受到的浮力将( )
A.不变 B.变小 C.变大 D.无法判断
13.同一物体分别漂浮在甲、乙两液体中,甲、乙两液面相平(如图),则下列说法不正确的是( )
A.物体在两液体中受到的浮力相等
B.物体排开两液体的质量相等
C.两容器底部受到的液体压强相等
D.甲液体的密度一定大于乙液体的密度
14.实心正方体木块(不吸水)漂浮在水上,如图所示,此时浸入水中的体积为6×10﹣4m3,然后在其上表面放置一个重4N的铝块,静止后木块上表面刚好与水面相平(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),则该木块( )
①木块的重力是10N;
②木块的体积是0.6×10﹣3m3;
③木块的密度是0.6×103kg/m3;
④放置铝块后,木块下表面受到水的压强增大了400pa。
A.只有①② B.只有②③ C.只有③④ D.只有②④
15.如图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底。若苹果的质量、体积及受到的浮力分别为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力分别为m2、V2和F2,以下正确的选项有( )
(1)若F1=F2,则m1一定小于m2(2)若m1=m2,则F1一定大于F2
(3)若V1=V2,则F1一定小于F2(4)若V1>V2,则F1一定大于F2
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
16.将同一物体分别放入密度为ρa和ρb的两种液体中,物体在a液体中受的浮力为Fa,在b液体中受的浮力为Fb,物体的沉浮情况如图所示,则( )
A.ρa>ρb,Fa<Fb B.ρa<ρb,Fa=Fb
C.ρa<ρb,Fa<Fb D.ρa=ρb,Fa=Fb
二.填空题(共5小题)
17.有一潜水艇悬浮在水中,如图所示。当用压缩空气把水舱中的水排出一部分时,潜水艇将 (填“上浮”或“下沉”)。在未露出水面之前,潜水艇所受的浮力将 ,露出水面的过程中,潜水艇所受浮力 。(后两空填“变大”“变小”或“不变”)
18.如图所示,水平桌面上有两个完全相同装满了水的溢水杯甲和乙,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中后两球处于静止状态,则可以判断:小球A在水中受到的浮力 小球B受到的浮力;甲杯对桌面的压强 乙杯对桌面的压强(均选填“大于”、“小于”或“等于”)。
19.如图所示,甲、乙两个完全相同的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,两容器底部用一根细管相连,开始时阀门K关闭。容器底面积均为4×10﹣2m2,甲中盛有深度为0.4m的水,乙中放一底面积为2×10﹣2m2、高为0.4m的圆柱形木块,且甲中水对容器底部的压强是木块对乙底部压强的2倍,则甲中水的质量为 kg;木块的密度为 kg/m3。打开阀门,直到水不再流动,在此过程进入乙容器中水的质量Δm水= kg。(g取10N/kg;ρ水=1×103kg/m3)
20.如题图所示,在水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,现将三个完全相同的圆柱体分别放入容器的液体中,静止时三个容器的液面恰好相平。在三个容器中,液体密度最小的是 ,三种液体对容器底的压强最大的是 ;三个容器对桌面压力最大的是 。(选填“甲”“乙”或“丙”)
21.2021年4月23日,中国人民解放军海军成立72周年,大型驱逐舰一大连舰正式服役,其排水量达1.2万吨,则该驱逐舰在海面上航行时受到的浮力是 N,海面下5m处受到海水的压强是 Pa,当舰载机离舰后,舰身会 (选填“上浮”“下沉”或“保持不变”)。(g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)
三.实验探究题(共2小题)
22.小聪用弹簧测力计探究“浮力大小与哪些因素有关”,实验过程如图所示
(1)在图中测量物体重力前应先明确弹簧测力计的量程和 ,观察指针是否指在零刻度线的位置.
(2)分析图③、④可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度 .
(3)分析 两图可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关.
(4)小聪通过实验数据计算出了物体A的体积为 m3,盐水的密度为 kg/m3.
(5)如果在实验中不小心使⑤图中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用,此时测量出的盐水密度值将 .(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
23.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图1所示的实验,请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)由以上实验步骤可知物体的重力是 N,步骤C中物体受到的浮力为 N。
(2)选取实验步骤 可知物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关,得到结论是: 。
(4)如图1所示的步骤B到E,当铁块的底部从接触水面开始,到铁块浸没,直到浸没到更深的位置,图中能表示此过程物体所受浮力与浸入水中深度关系的图象是 。
(5)根据以上实验数据,可得物体的密度为 kg/m3。
四.计算题(共2小题)
24.水平桌面上的薄壁圆柱形容器中装有某种液体,容器的底面积为80cm2。系有细线的体积为100cm3的金属球静止在容器底时,金属球对容器底部的压力为1.9N,容器中液体的深度为10cm,如图所示。将金属球从液体中取出后,液体对容器底部的压强变化了100Pa。从容器中取出金属球时,其表面所沾液体忽略不计。求:
(1)金属球在液体中受到浮力的大小;
(2)金属球的密度。
25.如图所示,水平地面上有一个底面积为1.5×10﹣2m2的圆柱形容器,容器中水深40cm,一个边长为10cm的正方体物块,通过一根细线与容器底部相连,细线受到的拉力为4N.(g取10N/kg)求:
(1)此时容器底受到水的压强和压力。
(2)物块的质量。
(3)细线剪断后,物块静止时浸入水中的体积及物块底端受到水的压强。
2023年人教版八年级下册《第10章 浮力》单元测试卷
参考答案与试题解析
一.选择题(共16小题)
1.将质量为5500g的物体,轻轻放入盛满水的溢水杯中,溢出400g的水,则此物体受到的浮力为(g=10N/kg)( )
A.5N B.4N C.9N D.1N
【解答】解:由于物体轻轻放入盛满水的溢水杯中,则m排=m溢=400g=0.4kg,
所以排开的水重:G排=m排g=0.4kg×10N/kg=4N,
根据阿基米德原理可知:
物体受到的水的浮力:F浮=G排=4N。
故选:B。
2.将两物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中时,两弹簧测力计示数的减小值相同,则这两个物体必定有相同的( )
A.质量 B.密度 C.体积 D.重力
【解答】解:将两物体分别挂在弹簧测力计下,让它们同时浸没在水中时,两弹簧测力计示数的减小值相同,说明两物体受到的水的浮力相等;
由公式F浮=ρ液gV排知,所受的浮力和液体的密度都相同时,两物体排开的液体体积一定相等。则这两个物体必定有相同的体积。
故选:C。
3.2021年4月,海南舰在三亚某军港交接入列,如图所示海南舰的排水量可以达到4万吨,和航空母舰隶属一个级别,这标志着我国科技和国防力量又上了一个新的台阶。下列说法中正确的是( )
A.舰满载时受到的浮力为 4×107N
B.海南舰和它的护卫舰可以在海上近距离的并列航行
C.在加速靠近海岛的过程中,海南舰的动能不变
D.海南舰静止时,甲板上的飞机起飞后,海南舰受到的浮力变小
【解答】解:
A、满载时受到的浮力为F浮=G排=m排g=4×107kg×10N/kg=4×108N,故A错误;
B、若两船靠得比较近且并排前进,两船之间的水流通道变窄,流速变大,压强变小,小于两船外侧的压强,便形成向内的压强差,容易发生撞船事故,故B错误;
C、在加速靠近海岛的过程中,海南舰的质量不变,速度变大,动能变大,故C错误;
D、海南舰静止时,甲板上的飞机起飞后,海南舰自身的重力减小,处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,受到的浮力变小,故D正确。
故选:D。
4.如图所示,重为G的木块A用细线固定在装水的容器中,当木块一半体积浸没在水中,细线对木块的拉力为F。若木块全部浸没在水中时,则细线对木块的拉力大小为( )
A.2F B.F+G C.2F﹣G D.2F+G
【解答】解:当木块的一半体积浸没在水中时,绳对木块的拉力是F,则 F浮﹣G=ρ水gV﹣G=F…①,
当木块全部浸没在水中时,木排排开的水的体积与木块的体积相同,根据阿基米德原理可知,此时木块受到的浮力为:F浮′=ρ水gV…②,
由ρ水gV﹣G=F,可得,ρ水gV=2F+2G,
则F浮′=2F+2G,
则木块全部浸没在水中时,则细线对木块的拉力大小为F'=F浮′﹣G=2F+2G﹣G=2F+G。
故选:D。
5.一艘船从黄河驶入渤海时,船受到的浮力将会( )
A.浮力增大,船身上浮些 B.浮力增大,船身下沉些
C.浮力不变,船身下沉些 D.浮力不变,船身上浮些
【解答】解:
船在从黄河驶入渤海时,轮船均处于漂浮状态,根据漂浮条件可知:船受到的浮力大小等于重力大小,
而船的重力不变,则船受到的浮力大小不变,故AB错误;
因河水的密度小于海水的密度,所以根据F浮=ρgV排可知,船从黄河驶入渤海时,排开海水的体积变小,则船身将上浮些,故D正确,C错误。
故选:D。
6.将底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在一个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与水面相平,如图甲所示。在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度变化情况如图乙所示,则下列说法正确的是( )
A.木块受到的重力为6N
B.木块受到的最大浮力为9N
C.木块的密度为0.75×103kg/m3
D.容器底部受到的最大压强为2200Pa
【解答】解:B、根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9cm;由于从9cm到16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22cm;
所以木块的高度:L=9cm+(22cm﹣16cm)=15cm=0.15m;
则木块的体积:V木=S木L=0.01m2×0.15m=1.5×10﹣3m3,
木块全部淹没时受到的浮力最大为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.5×10﹣3m3=15N,故B错误;
AC、由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa,
此时木块的重力等于木块受到的浮力,也等于下表面受到水的压力,
G=F浮=F下表面=p下表面S=900Pa×0.01m2=9N,
木块的质量m===0.9kg,
最大浮力为15N,根据阿基米德原理可得木块的体积V=V排===1.5×10﹣3m3,
木块的密度ρ木===0.6×103kg/m3,
故AC错误;
D、从图中可知水的深度最大为h=22cm=0.22m,
容器底部受到的最大压强p=ρgh=103kg/m3×10N/kg×0.22m=2200Pa,故D正确。
故选:D。
7.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中装满不同的液体。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.8N的液体,乙杯溢出0.7N的液体,则( )
A.小球在甲杯中受浮力,在乙杯中不受浮力
B.小球重0.8N,在乙杯中受到的浮力是0.7N
C.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
D.液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
【解答】解:A、由图可知小球处于漂浮或浸没中,没有与容器的底部紧密接触,所以小球在甲杯中受浮力,在乙杯中也受浮力,故A错误;
B、物体所受浮力的大小与排开液体的重力相等,甲杯中小球受到的浮力F甲=G排甲=0.8N;小球在甲杯漂浮,G甲=G排甲=0.8N;由阿基米德原理可知,乙杯中球受到的浮力F浮=G排乙=0.7N,故B正确;
C、由小球在乙液体下沉和在甲液体中漂浮可知,ρ甲>ρ乙;甲剩余液体体积大于乙剩余液体体积,所以甲剩余液体重力大于乙剩余液体重力,所以甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力,甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强,故C错误;
D、由于ρ甲>ρ乙;两容器中液体的深度相同,由p=ρgh可知,两容器中,甲容器中的液体对容器底的压强大,故D错误;
故选:B。
8.如图所示是a、b两种物质的质量与体积关系图,分别用a、b两种物质制成两个规则的体积相同的实心长方体甲和乙,并将甲、乙两物块用细线捆在一起放入水中,则捆绑后的物体在水中( )
A.漂浮 B.悬浮 C.沉底 D.无法判断
【解答】解:由ρ=和图象可知:
甲物体的密度:ρa=2g/cm3=2×103kg/m3,
乙物体的密度:ρb==0.5g/cm3=0.5×103kg/m3;
水的密度为:ρ水=1.0g/cm3=1.0×103kg/m3;
当将体积相等的甲、乙捆在一起后,设每一个的体积为V,则两物体的总重力为:
G=ρagV+ρbgV=2×103kg/m3×gV+0.5×103kg/m3×gV=2.5×103kg/m3×gV;
捆绑后的物体浸没水中所受浮力:F浮=ρ水g2V=1.0×103kg/m3×g×2V=2.0×103kg/m3×gV;
则G>F浮,故两物体会沉入水底,
故选:C。
9.取一根长为15cm,内部横截面积为1cm2的直筒塑料管,在底部扎上橡皮膜后,称得它们的总质量为2g,向管内倒入10g酒精,将它放入水中静置后,如图所示,观察到橡皮膜恰好变平(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)则( )
A.装有酒精的塑料管排开水的体积为1.2m3
B.水对塑料管底部橡皮膜产生的压强大小为800Pa
C.管内液面比管外水面高2.5cm
D.将放入水中的塑料管继续向下压时,橡皮膜会向下凸
【解答】解:
A、m管=2g=0.002kg,m酒精=10g=0.01kg,
塑料管和酒精的总重力:G=(m管+m酒精)g=(0.002kg+0.01kg)×10N/kg=0.12N,
由题知,装有酒精的塑料管在水中漂浮,则受到的浮力:F浮=G=0.12N.
根据阿基米德原理可知装有酒精的塑料管排开水的体积V排===1.2×10﹣5m3,故A错误;
B、橡皮膜受到酒精的压力:F=G酒精=m酒精g=0.01kg×10N/kg=0.1N,
所以酒精对橡皮膜的压强p===1000Pa;
橡皮膜恰好变平,说明橡皮膜上下受到压强相等,则水对塑料管底部橡皮膜产生的压强也为1000Pa,故B错误;
C、根据p=ρgh可得,橡皮膜处水的深度:h水===0.1m=10cm;
酒精的深度:h酒精===0.125m=12.5cm,
则管内外的液面高度差Δh=h酒精﹣h水=12.5cm﹣10cm=2.5cm,故C正确;
D、将放入水中的塑料管继续向下压时,橡皮膜处水的深度增加,受到水向上的压强变大,而酒精对橡皮膜向下的压强不变,故橡皮膜会向上凸,故D错误。
故选:C。
10.一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置,处于静止状态(如图所示)。现用手轻轻向下推一下气球,那么手离开气球后,气球和铁块的运动情况是( )
A.加速向下运动 B.匀速向下运动
C.减速向下运动 D.仍然处于静止状态
【解答】解:将气球和铁块作为整体进行研究原来金属块和小气球悬浮在水中,F浮=G;
把金属块及气球的位置轻轻向下移动一些,所处的深度增加,由公式p=ρgh知,小气球受到水的压强增大,气球的体积变小,所以气球排开水的体积减小,故气球和体块排开水的总体积减小,由公式F浮=ρ液gV排知,气球和铁块受到的总的浮力减小,而气球和铁块的总重力不变,使二者所受的总浮力小于总重力,故气球和铁块的运动情况是加速向下运动。
故选:A。
11.如图所示,两个相同的柱形容器分别盛有两种不同液体,两个相同物体分别浸入液体中,物体静止后两液面恰好相平。若将两物体从液体中取出,则液面下降高度Δh甲、Δh乙和液体对容器底部的压强p甲、p乙的大小关系,判断正确的是( )
A.Δh甲>Δh 乙,p甲=p乙 B.Δh甲>Δh 乙,p甲>p乙
C.Δh甲<Δh 乙,p甲=p乙 D.Δh甲<Δh 乙,p甲>p乙
【解答】解:(1)由图知甲中物体排开液体的体积小,乙中物体排开液体的体积大,
根据ΔV=SΔh知Δh甲<Δh 乙,故AB错误;
(2)因为甲中物体漂浮,
所以ρ甲>ρ物,
因为乙中物体悬浮,
所以ρ乙=ρ物,
所以两种液体的密度:
ρ甲>ρ乙;
又因为两容器液面等高,p=ρgh,
所以两种液体对容器底压强:
所以p甲>p乙。
因为两个物体完全相同,根据漂浮和悬浮可知,浮力都等于物体的重力,则将球取出后,容器底部减小的压力等于物体的重力,故减小的压力相等;又因为S甲=S乙,由Δp=ΔFS可知Δp甲=Δp乙,
故液体对容器底部的压强p甲>p乙,故C错误,D正确。
故选:D。
12.一木块漂浮水面,若在水加入一些食盐,当木块再次静止时,则它受到的浮力将( )
A.不变 B.变小 C.变大 D.无法判断
【解答】解:因为木块在水中漂浮,
所以木块受到的浮力:F浮=G木,
因为加入食盐前后,自重G不变,
所以木块受到的浮力不变。
故选:A。
13.同一物体分别漂浮在甲、乙两液体中,甲、乙两液面相平(如图),则下列说法不正确的是( )
A.物体在两液体中受到的浮力相等
B.物体排开两液体的质量相等
C.两容器底部受到的液体压强相等
D.甲液体的密度一定大于乙液体的密度
【解答】解:物体在甲乙液体中漂浮,受到的浮力等于物体的重力,所以此时物体在甲、乙两液体中受到的浮力相等,A正确;
浮力大小等于排开液体受到的重力,浮力相等,则重力相等,质量相等,B正确;
∵两物体完全相同、质量相同、重力相同,
∴两物体受到的浮力相等,即F1=F2;
∵在甲中比乙中浸入体积小,两物体完全相同、密度相同,
∴ρ甲>ρ乙,
∵p=ρgh,h相同,
∴对容器底部的压强:p甲>p乙,所以D正确,C错误。
故选:C。
14.实心正方体木块(不吸水)漂浮在水上,如图所示,此时浸入水中的体积为6×10﹣4m3,然后在其上表面放置一个重4N的铝块,静止后木块上表面刚好与水面相平(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),则该木块( )
①木块的重力是10N;
②木块的体积是0.6×10﹣3m3;
③木块的密度是0.6×103kg/m3;
④放置铝块后,木块下表面受到水的压强增大了400pa。
A.只有①② B.只有②③ C.只有③④ D.只有②④
【解答】解:①未放置铝块前,木块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N,
因木块漂浮,所以木块的重力:G木=F浮=6N;
②放置铝块后,因为整体漂浮,所以此时木块受到的浮力:F浮′=G木+G铝=6N+4N=10N;
因为放置铝块后,木块上表面刚好与水面相平即木块正好完全浸没;则木块的体积(木块排开水的体积):V木=V排===1×10﹣3m3;
③由G=mg得木块的质量:m木===0.6kg;
则木块的密度:ρ木===0.6×103kg/m3;
④因实心正方体木块的体积为1×10﹣3m3,则边长为0.1m,
底面积:S=0.1m×0.1m=0.01m2;
根据浮力产生的原因,放入铝块后,木块下表面受到压力的增大量等于增大的浮力,即ΔF=ΔF浮=4N,
则木块下表面受到水的压强增大:Δp===400Pa。
综上分析可知,只有③④正确。
故选:C。
15.如图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底。若苹果的质量、体积及受到的浮力分别为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力分别为m2、V2和F2,以下正确的选项有( )
(1)若F1=F2,则m1一定小于m2(2)若m1=m2,则F1一定大于F2
(3)若V1=V2,则F1一定小于F2(4)若V1>V2,则F1一定大于F2
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
【解答】解:
由于苹果漂浮,梨子沉底,则根据浮沉条件可知:
F1=G1=m1g,F2<G2=m2g,
(1)若F1=F2,则G1<G2;m1一定小于m2;
(2)若m1=m2,则G1=G2,故F1>F2;
由于苹果漂浮,梨子沉底,则:
V排1<V1,V排2=V2,
由于都是浸在水中,根据F浮=ρ水gV排可知:
(3)若V1=V2,则F1<F2;
(4)若V1>V2,则V排1与V排2的大小不能比较,所以,F1不一定大于F2。
由此分析可知(1)(2)(3)正确。
故选:C。
16.将同一物体分别放入密度为ρa和ρb的两种液体中,物体在a液体中受的浮力为Fa,在b液体中受的浮力为Fb,物体的沉浮情况如图所示,则( )
A.ρa>ρb,Fa<Fb B.ρa<ρb,Fa=Fb
C.ρa<ρb,Fa<Fb D.ρa=ρb,Fa=Fb
【解答】解:由图可知,物体在a液体中悬浮,在b液体中漂浮;
因同一物体的质量不变,重力不变,所以根据悬浮和漂浮的条件可知,两者受到的浮力都和物体的重力相等,即Fa=Fb;
由图可知,物体在a液体中排开液体的体积比b大,根据F浮=ρ液gV排可知,a液体的密度比b小,即ρa<ρb。
故选:B。
二.填空题(共5小题)
17.有一潜水艇悬浮在水中,如图所示。当用压缩空气把水舱中的水排出一部分时,潜水艇将 上浮 (填“上浮”或“下沉”)。在未露出水面之前,潜水艇所受的浮力将 不变 ,露出水面的过程中,潜水艇所受浮力 变小 。(后两空填“变大”“变小”或“不变”)
【解答】解:潜水艇悬浮在水中时,浮力等于自身重力,当将水舱内的水排出一部分后,潜水艇的重力减小,故浮力大于重力,潜水艇将上浮;
在未露出水出之前,由于排开水的体积不变,根据F浮=ρgV排可知,潜水艇所受到的浮力不变;
露出水面的过程中,潜水艇排开水的体积不断变小,根据F浮=ρgV排可知,潜水艇所受浮力变小。
故答案为:上浮;不变;变小。
18.如图所示,水平桌面上有两个完全相同装满了水的溢水杯甲和乙,将两个体积相同、材料不同的实心小球A和B分别放入溢水杯中后两球处于静止状态,则可以判断:小球A在水中受到的浮力 小于 小球B受到的浮力;甲杯对桌面的压强 等于 乙杯对桌面的压强(均选填“大于”、“小于”或“等于”)。
【解答】解:
(1)由题知,两球体积相等,由图知,V排A<V排B,由F浮=ρ水gV排可知,A受到的浮力小于B受到的浮力;
(2)两容器相同,都装满水,所以两容器的总重力相等。
由图知,甲容器中A漂浮在水面,由漂浮条件知,F浮A=GA=G排A,所以甲容器的总重力不变;
由图知,乙容器中B悬浮在水中,F浮B=GB=G排B,则所以乙容器的总重力不变;
容器放在水平桌面上,两容器对桌面压力都等于容器总重力,即桌面受到压力相等,由p=可知,两容器对桌面压强相等。
故答案为:小于;等于。
19.如图所示,甲、乙两个完全相同的薄壁圆柱形容器置于水平桌面上,两容器底部用一根细管相连,开始时阀门K关闭。容器底面积均为4×10﹣2m2,甲中盛有深度为0.4m的水,乙中放一底面积为2×10﹣2m2、高为0.4m的圆柱形木块,且甲中水对容器底部的压强是木块对乙底部压强的2倍,则甲中水的质量为 16 kg;木块的密度为 0.5×103 kg/m3。打开阀门,直到水不再流动,在此过程进入乙容器中水的质量Δm水= 6 kg。(g取10N/kg;ρ水=1×103kg/m3)
【解答】解:(1)甲容器中水的体积为:V水=S甲h水=4×10﹣2m2×0.4m=1.6×10﹣2m3,
水的质量为:m水=ρ水V水=1×103kg/m3×1.6×10﹣2m3=16kg;
(2)甲中水对容器底部的压强为:p水=ρ水gh水=1×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa,
木块对乙容器底的压强为:p木=p水=×4000Pa=2000Pa,
根据p=====ρgh可得,木块的密度为:
ρ木===0.5×103kg/m3;
(3)由于木块的密度小于水的密度,所以木块刚好在水中漂浮时,受到的浮力等于木块的重力,
即F浮=G木,则有:ρ水gV排=ρ木gV木,即:1×103kg/m3×V排=0.5×103kg/m3×2×10﹣2m2×0.4m
解得:V排=4×10﹣3m3,
此时木块浸入水中的高度为:h浸===0.2m,
即此时乙中水的高度为:h乙水=h浸=0.2m,
此时乙中水的体积为:V乙水=h浸(S乙﹣S木)=0.2m×(4×10﹣2m2﹣2×10﹣2m2)=4×10﹣3m3,
则甲中水的体积为:V水甲=V水﹣V乙水=1.6×10﹣2m3﹣4×10﹣3m3=1.2×10﹣2m3,
此时甲中水深度为:h水甲===0.3m>0.2m,
由连通器原理可知,当水不再流动时,两侧水面相平,故此时水仍在流动。
当水不再流动时,由于容器底面积相同,所以甲中水的体积等于乙中水和木块排开水的体积之和,
则乙中水的体积为:V乙水′=(V水+V排)﹣V排=(1.6×10﹣2m3+4×10﹣3m3)﹣4×10﹣3m3=6×10﹣3m3,
乙容器中水的质量为:Δm水=ρ水V乙水′=1×103kg/m3×6×10﹣3m3=6kg。
故答案为:16;0.5×103;6。
20.如题图所示,在水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,现将三个完全相同的圆柱体分别放入容器的液体中,静止时三个容器的液面恰好相平。在三个容器中,液体密度最小的是 甲 ,三种液体对容器底的压强最大的是 丙 ;三个容器对桌面压力最大的是 丙 。(选填“甲”“乙”或“丙”)
【解答】解:
(1)由图知,圆柱体在甲容器中悬浮,故ρ甲=ρ物;圆柱体在乙容器中漂浮,故ρ乙>ρ物;在丙容器中漂浮,故ρ丙>ρ物;且由图知V排乙>V排丙,由F浮=ρ液V排g可知:ρ乙<ρ丙;故三种液体密度关系:ρ甲<ρ乙<ρ丙,
静止时三个容器的液面恰好相平,即深度h相等,根据p=ρgh可知,p甲<p乙<p丙,即三种液体对容器底的压强最大的是丙;
(2)三种液体密度关系:ρ甲<ρ乙<ρ丙,容器相同,由图可知,甲中液体的体积最小,其次是乙,丙中液体的体积最大,根据G=mg和ρ=可知,三种液体的重力关系为:G甲<G乙<G丙,
容器相同,则容器重力相等,三个圆柱体相同,则圆柱体的重力相等,
容器对水平桌面的压力等于容器,容器内的液体和物体的重力之和,
故容器对水平桌面的压力:F甲<F乙<F丙,即三个容器对桌面压力最大的是丙。
故答案为:甲;丙;丙。
21.2021年4月23日,中国人民解放军海军成立72周年,大型驱逐舰一大连舰正式服役,其排水量达1.2万吨,则该驱逐舰在海面上航行时受到的浮力是 1.2×108 N,海面下5m处受到海水的压强是 5.0×104 Pa,当舰载机离舰后,舰身会 上浮 (选填“上浮”“下沉”或“保持不变”)。(g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)
【解答】解:(1)驱逐舰在海面上航行时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=1.2×104×103kg×10N/kg=1.2×108N;
(2)海面下5m处受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5m=5.0×104Pa;
(3)当舰载机离开驱逐舰后,驱逐舰还处于漂浮状态,其总重力变小,受到的浮力变小,而海水的密度不变,由F浮=ρ海水gV排可知,航母排开海水的体积会减小,则舰身会上浮一些;
故答案为:1.2×108;5.0×104;上浮。
三.实验探究题(共2小题)
22.小聪用弹簧测力计探究“浮力大小与哪些因素有关”,实验过程如图所示
(1)在图中测量物体重力前应先明确弹簧测力计的量程和 分度值 ,观察指针是否指在零刻度线的位置.
(2)分析图③、④可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度 无关 .
(3)分析 ④⑤ 两图可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度有关.
(4)小聪通过实验数据计算出了物体A的体积为 10﹣4 m3,盐水的密度为 1.2×103 kg/m3.
(5)如果在实验中不小心使⑤图中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用,此时测量出的盐水密度值将 偏大 .(选填“偏大”“偏小”或“不变”)
【解答】解:(1)测量物体重力前应先观察弹簧测力计的量程、分度值,并观察指针是否指在零刻度线;
(2)分析③④两图,当金属都块浸没在水中后,金属块的深度不同,但测量力计示数相同,根据称重法测浮力:F浮=G﹣G′知,所受浮力的大小大小相同,故得出当金属块浸没在水中后,所受浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关;
(3)要探究浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体密度的关系,需要控制液体排开液体的体积相同,改变液体的密度,图④⑤两图符合题意;
(4)物体浸没在水中时,受到的浮力是:
F浮水=G﹣G′=4N﹣3N=1N,
根据阿基米德原理F浮水=ρ水gV排水得,
物体的体积为:V=V排===10﹣4m3;
由图①⑤知,物体浸没在盐水中受到的浮力:
F浸盐水=G﹣G″=4N﹣2.8N=1.2N,
根据阿基米德原理F浮盐水=ρ盐水gV排盐水得,
ρ盐水===1.2×103 kg/m3;
(5)根据阿基米德原理F浮盐水=ρ盐水gV排盐水得,ρ盐水=ρ水,如果他在实验中不小心使戊图中物体接触了容器底且与容器底有力的作用,则测力计示数变小,导致F示盐水变小,根据称重法,故F浸盐水变大,根据ρ盐水=ρ水知,测量的盐水密度值将偏大.
故答案为:(1)分度值;(2)无关;(3)④⑤;(4)10﹣4;1.2×103;(5)偏大.
23.小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图1所示的实验,请你根据小明的实验探究回答下列问题。
(1)由以上实验步骤可知物体的重力是 8 N,步骤C中物体受到的浮力为 1 N。
(2)选取实验步骤 BC 可知物体受到的浮力与物体排开液体的体积有关,得到结论是: 在同种液体中,浮力的大小与它排开液体的体积有关 。
(4)如图1所示的步骤B到E,当铁块的底部从接触水面开始,到铁块浸没,直到浸没到更深的位置,图中能表示此过程物体所受浮力与浸入水中深度关系的图象是 丁 。
(5)根据以上实验数据,可得物体的密度为 4×103 kg/m3。
【解答】解:(1)由图A可知,物体的重力为8N;
由图A和C可知物体在水中受到的浮力F浮=G﹣F=8N﹣7N=1N;
(2)要探究浮力的大小与物体排开液体的体积有关,需要控制液体的密度相同,改变排开液体的体积,图BCD符合题意,得到结论是:在同种液体中,浮力的大小与它排开液体的体积有关;
(3)当铁块的底部从接触水面开始,到铁块浸没,随着深度的增加,排开水的体积增大,铁块受到的浮力增大;完全浸没后,深度增加,但排开水的体积不变,铁块受到的浮力不变,所以丁图正确;
(4)由图A和D可知物体浸没在水中受到的浮力F浮′=G﹣F′=8N﹣6N=2N;
由F浮=ρ水gV排可得物体排开水的体积:
V排===2×10﹣4m3,
因物体浸没,则物体的体积V物=V排=2×10﹣4m3;
物体的密度:
ρ物=====4×103kg/m3。
故答案为:(1)8;1;(2)BCD;在同种液体中,浮力的大小与它排开液体的体积有关;(3)丁;(4)4×103。
四.计算题(共2小题)
24.水平桌面上的薄壁圆柱形容器中装有某种液体,容器的底面积为80cm2。系有细线的体积为100cm3的金属球静止在容器底时,金属球对容器底部的压力为1.9N,容器中液体的深度为10cm,如图所示。将金属球从液体中取出后,液体对容器底部的压强变化了100Pa。从容器中取出金属球时,其表面所沾液体忽略不计。求:
(1)金属球在液体中受到浮力的大小;
(2)金属球的密度。
【解答】解:
(1)由于金属球静止在容器底,则金属球排开液体的体积:V排=V球=100cm3=1×10﹣4m3,
则取出金属球后,液面下降:
Δh===1.25cm=0.0125m,
由题知,液体对容器底的压强改变值Δp=100Pa,
根据p=ρ液gh可得,液体的密度:
ρ液===0.8×103kg/m3;
金属球受到液体的浮力:
F浮=ρ液V排g=ρ液V球g=0.8×103kg/m3×1×10﹣4m3×10N/kg=0.8N;
(2)由于金属球静止在容器底,则金属球对容器底的压力F压=G﹣F浮,
所以,金属球的重力:
G=F压+F浮=1.9N+0.8N=2.7N,
金属球的质量:
m===0.27kg=270g,
金属球的密度:
ρ===2.7g/cm3=2.7×103kg/m3。
答:(1)金属球在液体中受到浮力的大小为0.8N;
(2)金属球的密度为2.7×103kg/m3。
25.如图所示,水平地面上有一个底面积为1.5×10﹣2m2的圆柱形容器,容器中水深40cm,一个边长为10cm的正方体物块,通过一根细线与容器底部相连,细线受到的拉力为4N.(g取10N/kg)求:
(1)此时容器底受到水的压强和压力。
(2)物块的质量。
(3)细线剪断后,物块静止时浸入水中的体积及物块底端受到水的压强。
【解答】解:(1)水对容器底的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4000Pa;
根据p=可知水对容器底的压力:
F=pS=4000Pa×1.5×10﹣2m2=60N;
(2)物块的体积:V=10cm×10cm×10cm=103m3=1.0×10﹣3m3,
物块浸没在水中时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.0×10﹣3m3=10N;
物块受到三个力的作用:竖直向下的重力G和拉力拉、竖直向上的浮力浮,则物块的重力:
G=F浮﹣F拉=10N﹣4N=6N;
物体的质量:
m===0.6kg;
(3)因为物块浸没在水中时的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,物块会上浮直至漂浮在水面上,
因为物块漂浮,
所以物块受到的浮力:
F浮=G=6N,
由F浮=ρ水gV排得:
V排'===6×10﹣4m3;
物块没入水中的深度:
h===0.06m,
物块底端受到水的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa。
答:(1)此时容器底受到水的压强为4000Pa、压力为60N;
(2)此时物块受到的浮力为10N、物块的质量为0.6kg;
(3)细线剪断后,物块静止时浸入水中的体积为6×10﹣4m3,物块底端受到水的压强为600Pa