9.2 阿基米德原理
知识梳理
影响浮力大小的因素:浮力的大小与 、 有关;
与 无关。
阿基米德原理 内容:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于物体
阿基米德原理 的大小。
公式:F浮= =
基础知识
1.关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A.物体的密度越大受到的浮力越小
B.物体浸没在水中越深受到的浮力越大
C.物体排开水的体积越大受到的浮力越大
D.漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
2.浸在液体中的物体所受到的浮力,大小等于( )
A.物体的体积 B.物体排开液体的体积
C.物体的重力 D.物体排开液体的重力
3.如图,小曾将一个浮在水面上的不锈钢碗用力向下按压,直到碗全部浸没并沉入盆底。在这个过程中碗受到的浮力( )
A.一直增大
B.先增大后减小,最后不变
C.一直减小
D.先减小后增大,最后不变
4.将重为3牛的某物体轻轻放入盛水容器中,溢出1牛的水,则以下关于该物体受到的浮力F浮的大小判断正确的是( )
A.F浮一定是1牛
B.F浮一定是3牛
C.F浮不可能等于3牛,但可能等于1牛
D.F浮可能等于3牛,也可能等于1牛
5.如图所示,潜水员正潜没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉。下列对潜水员分析正确的是( )
A.向海底下潜过程中,受到海水的压强不变
B.海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C.对背心进行充气后,受到海水的浮力变小
D.对背心进行放气后,受到海水的浮力变小
6.重为5牛的物块,用细线挂在弹簧测力计下浸没在水中时,测力计的示数为2牛,则物块受到浮力的大小为 牛,方向 ;增大物块浸没的深度,它受到浮力的大小将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
7.如图所示,用细绳吊着重力为20牛的正方体金属块并将其浸没在水中,此时该金属块上、下表面受到水的压力为4.9牛、19.6牛,该金属块受到的浮力为 牛,拉力为
牛。现用细绳吊着该金属块继续在水中下沉,则该金属块受到水的浮力F浮、其上表面受到水的压力F上和下表面受到水的压力F下,这三个力中大小不变的是 。
8.如图所示是研究浮力大小的实验装置图,请根据图示回答下列问题:
(1)A、B两图中,B图中弹簧测力计示数较小,A、B两图中弹簧测力计的示数差等于
N;
(2)B、C两图中,弹簧测力计的示数不同,说明浸在同一种液体中的物体所受浮力大小跟 有关;
(3)C、D两图中,弹簧测力计的示数不同,说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟 有关;
(4)D、E两图中,弹簧测力计的示数相同,说明物体浸没在同种液体中,所受浮力大小跟 无关。
重难点突破
9.如图所示,塑料袋内装某种液体(塑料袋重力忽略不计),用细线把袋口扎紧,用弹簧测力计测量液体的重力,然后将这袋液体逐渐浸入水中,弹簧测力计读数逐渐变小,当全部浸没水中时,弹簧测力计的读数为零。g=10 N/kg,下列说法正确的是( )
A.该液体所受重力为3.6 N
B.当液袋全部浸没水中时,液袋排开水的体积为零
C.该液体的密度是1.2×103 kg/m3
D.当液袋全部浸没水中时,液袋排开水的体积为2.4×10﹣4 m3
10.如图所示,甲、乙、丙三只实心球的体积相等,在同种液体中静止,由图中三个球的位置可知( )
A.甲球受的浮力最小
B.甲球受的浮力最大
C.丙球受的浮力最小
D.三个球受到的浮力大小相等
11.如图甲所示,在探究“浮力的大小是否与物体浸没深度有关”的实验中,小聪把一质量为270 g的铝块挂在弹簧测力计上,将其缓慢浸入液体中(液体未溢出)。得到测力计示数F随铝块浸入深度h的变化图像,如图乙所示。圆柱形容器底面积为100 cm2,g取10 N/kg,ρ铝=2.7×103 kg/m3,则下列说法不正确的是( )
A.铝块浸没后所受的浮力为1.2 N
B.液体的密度为1.2×103 kg/m3
C.铝块刚好浸没时下表面受到的压力为1.5 N
D.铝块浸入前到浸没后,液体对容器底的压强变化了120 Pa
12.有一个不吸水的小球,其质量为40 g,体积为30 cm3,先把它轻轻放入盛满水的溢水杯中,当小球静止时,溢出水的质量为10 g,则小球受到的浮力为(g取10 N/kg)( )
A.0.3 N B.0.1 N C.0.2 N D.0.4 N
13.一体积为100 cm3的实心铁块放在一装满水银的容器里(容器足能放入铁块),ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ水银=13.6×103 kg/m3,静止时,铁块受到的浮力大小为( )
A.7.9 N B.13.6 N C.1.0 N D.5.7 N
14.小丽想要测量一个石块浸没在水中的浮力,她先用弹簧测力计测出石块在空气中的重力为5 N,然后将石块完全浸没在水中,弹簧测力计示数如图所示,则石块所受的浮力大小为 N,浮力的方向是 。
15.有一个装满水的柱形容器,已知容器中水的重力为8牛,现在容器中放入一个重为3牛的物体,溢出水的重力为1牛,则此时物体受到的浮力大小为 牛,浮力方向是 ,此时水对容器底的压力 8牛(选填“大于”、“小于”或者“等于”)。
16.如图在某杯果汁饮料中放入一冰块。已知ρ饮料=0.98×103 kg/m3,冰块的重力为0.2 N,杯中饮料的深度为10 cm。
则:冰块所受的浮力为 N;饮料对杯底的压强为 Pa
17.小李为了“探究浮力的大小跟排开的液体所受重力的关系”,做了如下的实验:(溢水杯中的液体是水,弹簧测力计每小格示数为0.5 N)
(1)你认为更为合理的实验顺序是 。
(2)通过图 两个步骤计算出了物体全部浸没时受到的浮力为 N
(3)实验结束后小李得到的结论是:浸在液体中的物体,所受浮力的大小等于 。
(4)请你根据小强在实验中获得的数据,计算物体的体积是 m3;你认为通过本实验获得的数据计算出此物体的密度为 g/cm3。
18.如图所示,某同学运用浮力知识测量某种未知液体的密度。实验中,读取弹簧测力计示数时,弹簧测力计及物体均处于静止状态。请根据图中信息,求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)
(1)物体在水中受到的浮力。
(2)物体的体积。
(3)物体的密度。
(4)某液体的密度。
能力提升
19.弹簧测力计上挂一重为9牛的金属块,当金属块体积的三分之一浸入水中静止时,测力计的示数为6牛。若将金属块全部浸入水中且未碰到容器底部,测力计的示数为( )
A.9牛 B.6牛 C.3牛 D.0牛
20.如图所示,甲、乙两个质量相等的实心物块,其密度为ρ甲=0.8×103 kg/m3,ρ乙=0.4×103 kg/m3,甲、乙均由弹簧竖直向下拉住浸没在水中静止,则( )
A.甲、乙所受浮力之比为2:1
B.甲、乙所受浮力之比为1:1
C.甲、乙所受弹簧拉力之比为1:6
D.甲、乙所受弹簧拉力之比为1:3
21.弹簧测力计下端挂一个合金块,先后浸没在水和酒精中,示数如图示。下列有关计算正确的是(g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ酒=0.8×103 kg/m3)( )
A.合金块的质量为4 kg
B.在水中受到的浮力为3 N
C.合金块的体积为104 cm3
D.合金块的密度为4×103 kg/m3
22.如图所示,小明坐在漂浮于小池水面上的水盆中,盆中放有一个铅球和一个篮球。当他把篮球从盆中拿出抛水中后池中水面的升降变化情况是 ;当他只把铅球抛入水中时池中水面的升降变化情况是 。(选填“上升”“下降”或“不变”)
23.质量相同的两个实心物体甲和乙,密度之比ρ甲:ρ乙=3:2,将它们分别放入水和酒精中,静止时所受的浮力之比F甲:F乙=8:9。则甲、乙两物体的体积之比为 ,其中甲的密度是 kg/m3。(ρ酒精=0.8×103 kg/m3)
24.可燃冰是一种新型能源,主要成分是甲烷和水,分布在深海沉积物里(如图所示)或陆域的永久冻土中。其生成有三个基本条件:首先要低温,可燃冰在0~10℃时生成,超过20℃便会分解;其次要高压,可燃冰在0℃时,只需要海水产生2.94×106帕的压强即可生成;最后要有充足的气源。在温度、压强、气源三个条件都具备的条件下,可燃冰就会生成。
(1)可燃冰的主要成分是 。
(2)若要在0 ℃的海底生成可燃冰,海水的深度至少要 米(设海水密度为1×103千克/米3)。
(3)如图所示。海底有一块体积为0.1米3且底部与海底紧密相连的可燃冰A,其受到海水的浮力为 牛。
25.小新用弹簧测力计挂着实心圆柱体,并将其浸没在水中,然后将其缓慢拉出水面,忽略水面高度变化。弹簧测力计示数随圆柱体上升高度的变化情况如图乙所示,圆柱体不吸水。求:(1)圆柱体浸没在水中时受到的浮力 (2)圆柱体的高度 (3)圆柱体的密度为5×103kg/m3
参考答案与试题解析
知识梳理
液体的密度;物体排开液体的体积;浸没在液体中的深度;排开的液体所受重力;G排;
ρ液gV排
基础知识
1.【解答】解:
AB.由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,浮力与ρ液和V排都有关,所受的浮力与物体的密度、浸入液体的深度无关,故AB错误;
C.由阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,浮力与ρ液和V排都有关,物体排开水的体积越大受到的浮力越大,故C正确;
D.漂在水面的物体如果排开液体的体积比沉在水底的物体排开液体的体积小,那么漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力小,故D错误。
故选:C。
2.【解答】解:根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力。
故选:D。
3.【解答】解:不锈钢碗从漂浮到刚好浸没前这一过程中,碗排开水的体积逐渐增大,由F浮=ρ液gV排可知碗受到的浮力增大;
碗刚刚浸没时,是钢在排开水,则排开水的体积为钢的体积,所以V排减小,浮力减小;
从碗浸没到沉入盆底的过程中,排开水的体积始终等于钢的体积不变,所以浮力不变。
由上分析可知,整个过程碗受到的浮力先增大后减小,最后不变。故ACD错误,B正确。
故选:B。
4.【解答】解:将重为3牛的某物体轻轻放入盛水容器中,溢出1牛的水,有以下两种可能:
①若烧杯中水是满的,溢出烧杯的水重为1 N,根据阿基米德原理可知:F浮=G排=1 N;
②若烧杯中水是不满的,溢出烧杯的水重为1 N,说明物体排开的水的重力大于1 N,根据阿基米德原理可知:F浮>1 N;
另外,若物体漂浮或悬浮,物体受到的浮力F浮=G物=3 N;若物体下沉,物体受到的浮力F浮<G物=3 N;
综上以上分析可得,1 N≤F浮≤3 N。
故选:D。
5.【解答】解:A.向海底下潜过程中,深度增大,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,受到海水的压强变大,故A错误;
B.海水中水平游动时,深度不变,根据体压强公式p=ρ液gh可知,受到海水的压强不变,故B错误;
C.对背心进行充气后,排开水的体积变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到海水的浮力变大,故C错误;
D.对背心进行放气后,排开水的体积变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到海水的浮力变小,故D正确。
故选:D。
6.【解答】解:根据称重法知物块所受浮力F浮=G﹣F示=5 N﹣2 N=3 N,浮力方向竖直向上;
因为物块浸没在水中时,排开水的体积等于物块的体积,则增大物块浸没的深度,物块排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,它所受浮力的大小不变。
故答案为:3;竖直向上;不变。
7.【解答】解:由浮力产生的原因可知,金属块受到的浮力:
F浮=F下表面﹣F上表面=19.6 N﹣4.9 N=14.7 N,
由称重法F浮=G﹣F拉可得,细绳的拉力:
F拉=G﹣F浮=20 N﹣14.7 N=5.3 N;
用细绳吊着该金属块继续在水中下沉,金属块上表面和下表面所处水的深度不断增加,
由p=ρgh和p=知,该金属块上、下表面受到水的压力变大,
但在该过程中,金属块排开水的体积不会发生变化,
根据F浮=ρ液gV排可知,该金属块受到水的浮力F浮不变。
故答案为:14.7;5.3;F浮。
8.【解答】解:(1)由图A可知,弹簧测力计的示数为3 N,则物体的重力3 N;由图B可知,弹簧测力计的示数为2 N,则A、B两图中弹簧测力计的示数差为ΔF=FA﹣FB=3 N﹣2 N=1 N。当物体浸在液体中时,物体所受的浮力F浮=物体重G﹣弹簧测力计的示数F,故图B中物体所受的浮力为1 N。
(2)由图C可知,弹簧测力计的示数为1 N,则图C中物体所受的浮力为F浮C=FA﹣FC=3 N﹣1 N=2 N。比较B、C两图可以发现,两次实验中,物体浸入液体的体积(排开液体的体积)不同,所以我们可以得出结论:浸在同一种液体中的物体所受浮力大小跟物体浸入液体的体积(排开液体的体积)有关。
(3)由图D可知,弹簧测力计的示数为1.4 N,则图D中物体所受的浮力为F浮D=FA﹣FD=3 N﹣1.4 N=1.6 N。比较C、D两图可以发现,两次实验中,物体浸入液体的体积(排开液体的体积)相同、在液体中所处的深度相同,只有液体的种类(密度)不同,所以我们可以得出结论:物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟液体的密度有关。
(4)由图E可知,弹簧测力计的示数为1.4 N,则图D中物体所受的浮力为F浮E=FA﹣FE=3 N﹣1.4 N=1.6 N。比较D、E两图可以发现,两次实验中,液体的种类相同,物体浸入液体的体积(排开液体的体积)相同,只有物体在液体中所处的深度不同,所以我们可以得出结论:物体浸没在同种液体中时,所受浮力大小跟物体所处的深度有关。
故答案为:(1)1;(2)排开液体的体积;(3)液体的密度;(4)物体所处的深度。
9.【解答】解:
A.水袋的重力等于弹簧测力计的示数,弹簧测力计的分度值是0.1 N,指针在2 N下4格处,示数为2.4 N,故A错误;
B.当液袋全部浸没水中时,液袋排开水的体积等于液袋的体积,排开的体积最大,且不为零,故B错误;
C.当液袋全部浸没水中时,弹簧测力计的读数为零,所以此时液袋悬浮在水中,且塑料袋重力忽略不计,因此液体的密度等于水的密度,故C错误;
D.由F浮=G和F浮=ρ水gV排可得,液袋排开水的体积:V排====2.4×10﹣4 m3,故D正确。
故选:D。
10.【解答】解:已知三只球的体积是相等的,甲漂浮,乙悬浮,丙沉入液体底部,由图知,三个球排开液体的体积关系为:V甲排<V乙排=V丙排,
因为F浮=ρ液gV排,所以三球受到的浮力:F甲<F乙=F丙,即甲球受的浮力最小。
故选:A。
11.【解答】解:
A.铝块的重力G=mg=270×10﹣3 kg×10 N/kg=2.7 N,
由图乙可知,铝块浸没后弹簧测力计的示数F′=1.5 N,
则铝块浸没后所受的浮力F浮=G﹣F′=2.7 N﹣1.5 N=1.2 N,故A正确;
B.由ρ=可得,铝块的体积V铝===1×10﹣4m3,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ液gV排可得,液体的密度:ρ液====1.2×103 kg/m3,故B正确;
C.由浮力产生的原因F浮=F向上﹣F向下可得,
铝块刚好浸没时下表面受到的压力:F向上=F浮+F向下=F浮=1.2 N,故C错误;
D.铝块浸入前到浸没后,圆柱形容器内液面上升的高度△h====0.01 m,
液体对容器底的压强变化了△p=ρ液g△h=1.2×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m=120 Pa,故D正确。
故选:C。
12.【解答】解:小球轻轻放入盛满水的溢水杯中静止时,
m排=m溢=10 g=0.001 kg,
G排=m排g=0.01 kg×10 N/kg=0.1 N,
由阿基米德原理可得,小球受到的浮力:
F浮=G排=0.1 N。
故选:B。
13.【解答】解:实心铁块的体积:V=100cm3=1×10﹣4m3,
根据ρ=可得,铁块的质量:m=ρ铁V=7.9×103 kg/m×1×10﹣4 m3=0.79 kg,
则铁块的重力:G=mg=0.79 kg×10 N/kg=7.9 N,
因为ρ铁<ρ水银,将实心铁块放在一装满水银的容器里,
静止时,实心铁块在水银中漂浮,
则铁块受到的浮铁块受到的浮力:F浮=G=7.9 N。
故选:A。
14.【解答】解:由题意可知,石块的重力G=5 N,
由图可知,弹簧测力计的分度值为0.2 N,则石块完全浸没在水中时弹簧测力计的示数
F′=2.8 N,
则石块所受的浮力:F浮=G﹣F′=5 N﹣2.8 N=2.2 N,
浮力的方向是竖直向上。
故答案为:2.2;竖直向上。
15.【解答】解:
(1)由阿基米德原理可知,物体受到的浮力:F浮=G排=1 N,浮力的方向总是竖直向上的;
(2)由题知,柱形容器装满水时,水的重力为8 N,所以水对容器底压力大小等于8 N;
放入一个重为3 N的物体,溢出水的重力为1 N,水仍是满的,深度不变,由F=pS=ρ水ghS可知,水对容器底压力保持不变,仍为8 N。
故答案为:1;竖直向上;等于。
16.【解答】解:(1)由图可知,冰块漂浮在果汁饮料中,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,冰块所受的浮力:F浮=G=0.2 N;
(2)饮料对杯底的压强:
p=ρgh=0.98×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=980 Pa。
故答案为:0.2;980。
17.【解答】解:(1)合理的实验顺序是:
D.测出空的小桶所受的重力G桶;
A.用测力计测出某物体所受的重力;
B.把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出此时测力计的示数,同时,用小桶收集物体排开的水;
C.测出小桶和物体排开的水所受的总重力;
故顺序为DABC;
(2)根据A、B可知,浸在液体中的物体受到的浮力F浮=G﹣F拉=2.5 N﹣1.5 N=1 N;
(3)根据C、D可知,排开液体受到的重力G排=G总﹣G桶;此时G﹣F拉=G总﹣G桶,则可得出实验结论:浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体受到的重力;
(4)由F浮=ρ水gV排可得,物体体积:V=V排====1×10﹣4m3;
石块的密度:ρ====2.5×103kg/m3=2.5g/cm3。
故答案为:(1)DABC;(2)AB;1;(3)物体排开液体受到的重力;(4)1×10﹣4;2.5。
18.【解答】解:(1)由左边图可知物体的重力G=F1=5.4 N,
由左边、中间两图可得物体浸没在水中受到的浮力:F浮水=G﹣F2=5.4 N﹣3.4 N=2 N;
(2)由F浮=ρ水V排g可得物体的体积:V=V排水===2×10﹣4m3;
(3)由G=mg可得,物体的质量:m===0.54 kg,
物体的密度:ρ===2.7×103 kg/m3;
(4)由中间、右边两图可得物体浸没在某液体中受到的浮力:F浮液=G﹣F3=5.4 N﹣3.8 N=1.6 N,
由F浮=ρ液V排g可得,某液体的密度:ρ液===0.8×103 kg/m3。
答:(1)物体在水中受到的浮力为2 N。
(2)物体的体积为2×10﹣4 m3。
(3)物体的密度为2.7×103 kg/m3。
(4)某液体的密度为0.8×103 kg/m3。
19.【解答】解:由题意可知,金属块的重力为9 N,
当金属块体积为浸入水中静止时,测力计的示数为6 N,金属块此时受到的浮力F浮=G物﹣F拉=9 N﹣6 N=3 N,
金属块排开水的体积V排===3×10﹣4m3,
所以金属块的体积V金=3V排=3×3×10﹣4 m3=9×10﹣4 m3;
当金属块全部浸入水中时,金属块排开水的体积V排′=V金=9×10﹣4 m3;
金属块此时受到的浮力F浮′=ρ液gV排′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×9×10﹣4 m3=9 N,
此时测力计的示数F拉′=G物﹣F浮′=9 N﹣9 N=0。
故选:D。
20.【解答】解:
AB.由题意可知,甲、乙两个实心物块的质量关系为m甲=m乙,密度关系为ρ甲:ρ乙=0.8×103 kg/m3:0.4×103 kg/m3=2:1,
由ρ=可得,甲、乙两物体的体积之比:===,则V乙=2V甲,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ液gV排可得,甲、乙所受浮力之比:===,故AB错误;
CD.物体甲、乙静止时受到竖直向上的浮力和竖直向下的弹簧的拉力、重力作用处于平衡状态,
由物体受到的合力为零可得:F浮=G+F拉,
则物体受到弹簧的拉力:F拉=F浮﹣G=ρ水gV物﹣ρ物V物g=(ρ水﹣ρ物)gV物,
所以,甲、乙所受弹簧拉力之比:==×=×=,故C正确、D错误。
故选:C。
21.【解答】解:
(1)金属块浸没在液体中受到浮力、重力、拉力作用,其关系为G=F浮+F拉,
浸没在水中:G=F浮1+F拉1,浸没在酒精中:G=F浮2+F拉2,
即F浮1+F拉1=F浮2+F拉2,
又由阿基米德原理可得F浮=ρ液gV排,
所以,ρ水gV排+F拉1=ρ酒精gV排+F拉2,
代入数据可得:1.0×103 kg/m3×10 N/kg×V排+3 N=0.8×103kg/m3×10 N/kg×V排+3.2 N,
解得:V排=1×10﹣4 m3=100 cm3,
金属块完全浸没在液体中,则V金=V排=1×10﹣4 m3=100 cm3,故C错误;
(2)在水中受到的浮力:F浮1=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1×10﹣4 m3=1 N,故B错误;
(3)金属块浸没在水中时,其重力G=F浮1+F拉1=1 N+3 N=4 N,
则金属块的质量:m===0.4 kg,故A错误;
(4)金属块的密度:ρ===4×103 kg/m3,故D正确。
故选:D。
22.【解答】解:由于小明坐在漂浮于小池水面上的水盆中,盆中放有一个铅球和一个篮球,所以根据漂浮条件可知:
水盆受到的浮力等于水盆及人、铅球和篮球的重力之和,即:F浮=G人+G盆+G铅球+G篮球;
由F浮=ρ液gV排可得,V排==;
①把篮球从盆中拿出抛水中后,由于篮球会漂浮在水面上,根据漂浮条件可知:
篮球浮力等于篮球的重力,F篮球浮=G篮球;
水盆受到的浮力等于水盆、人和铅球的重力之和,即:F浮′=G人+G盆+G铅球;
由F浮=ρ液gV排可得,篮球排开水的体积为V篮球排==,
V排′==,
则排开水的总体积为V排1=V排′+V篮球排=+=;
所以,V排1=V排,即池中水面的不变;
②当他只把铅球抛入水中时,由于铅球下沉在水底,则:
铅球排开水的体积为V铅球排=V铅球=,
水盆受到的浮力等于水盆、人和篮球的重力之和,即:F浮″=G人+G盆+G篮球;
由F浮=ρ液gV排可得,V排″==,
则排开水的总体积为V排2=V排″+V铅球排=+,
由于ρ水<ρ铅,则:+<;
所以,V排2<V排,即池中水面的下降。
故答案为:不变;下降。
23.【解答】解:(1)已知甲、乙两物体质量m相同,根据ρ=可知,
甲、乙两物体的体积之比为:V甲:V乙=ρ乙:ρ甲=2:3。
(2)设甲、乙两物体的体积分别为2V、3V;
①若甲、乙均漂浮,
因漂浮时物体受到的浮力和自身的重力相等,且甲、乙两物体的质量相等,
所以,甲、乙受到的浮力相等,即F甲:F乙=1:1,与题意不符,故该可能被排除;
②若甲、乙均浸没,
则物体排开液体的体积和自身的体积相等,由F浮=ρ液gV排可知,它们受到的浮力之比:
F浮甲:F浮乙=ρ水g×2V:ρ酒精g×3V=1.0×103kg/m3×10 N/kg×2V:0.8×103kg/m3×10 N/kg×3V=5:6,与题意不符,故此种情况不可能;
③由①②可知,只能是“甲、乙中一个物体漂浮,另一个物体浸没在液体中”,
则若乙浸没,则根据ρ乙:ρ甲=2:3和下沉条件可得:ρ甲=ρ乙>ρ酒精;
所以,ρ甲=ρ乙>ρ酒精=×0.8×103 kg/m3=1.2×103 kg/m3>1.0×103 kg/m3,
由此可知:甲在水中一定不会漂浮,
所以甲物体浸没(沉底)于水中,乙物体漂浮在酒精中;
此时甲受到的浮力:F甲=ρ水gV甲=ρ水g×2V,乙受到的浮力:F乙=G乙=m乙g=ρ乙V乙g=ρ乙×3Vg;
已知F甲:F乙=8:9,
所以,==,
解得:ρ乙=ρ水=×1.0×103 kg/m3=0.75×103 kg/m3,
则有:ρ甲=ρ乙=×0.75×103 kg/m3=1.125×103 kg/m3。
故答案为:2:3;1.125×103 kg/m3。
24.【解答】解:(1)根据题干材料可知:可燃冰的主要成分是甲烷和水;
(2)因为可燃冰在0℃时,只需海水产生2.9×106 Pa的压强即可生成,
由p=ρgh可得,海水的深度:h===294 m;
(3)浮力产生的原因是上下表面的压力差,即F浮=F向上﹣F向下,
当可燃冰的底部与海底紧密相连时,F向上=0,其受到海水的浮力为0。
故答案为:(1)甲烷和水;(2)294;(3)0。
25.解:(1)圆柱体的重力:G=F=5 N;
圆柱体浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F1=5 N﹣4 N=1 N,
(2)由图乙知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没在水中,当上升高度为20cm时,圆柱体刚脱离水面,所以圆柱体的高度为:h′=20 cm﹣10 cm=10 cm,
(2)由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体的体积:V=V排===1×10﹣4m3,
圆柱体的质量:m===0.5 kg,
圆柱体的密度:ρ===5×103 kg/m3
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