浮力专题训练
一、单选题
1.如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。将木块沿虚线部分切开,下列说法中正确是( )
A.沿ab切开,左右两部分都将上浮一点
B.沿cd切开,拿走下部分,剩下的木块上浮一点
C.沿ab切开,左右两部分还是漂浮
D.沿cd切开,上半部分漂浮,下半部分悬浮在水中
2.如图所示,当吊在弹簧测力计下的物体浸在水中的体积为物体体积的1/3时,弹簧测力计的示数为5.0 N;当物体浸在水中的体积为物体体积的1/2时,弹簧测力计的示数为3.5 N。从弹簧测力计上取下物体将其缓慢地放入水中(容器足够大,水足够多),则物体静止时受到的浮力为( )
A.9.0 N B.8.5 N C.8.0 N D.7.5 N
3.小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图),他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封, 用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是( )
A.“浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力
B.无论怎样挤压矿泉水瓶,“浮沉子”不可能悬浮在水中
C.“浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出
D.潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同
4.潜水艇在海底航行时排水量为m1千克,在海面上航行时排水量为m2千克,海水的密度为ρ千克/米3,下列说法正确的是( )
A.潜水艇在海底航行时所受浮力为(m1﹣m2 )g牛
B.潜水艇在海面航行时所受浮力为(m1﹣m2 )g牛
C.当潜水艇在海面上航行时,水中部分的体积为米3
D.要使潜水艇潜入海水中要充入(m1﹣m2 )千克的海水
5.测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲).图乙和图丙的容器中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由图中现象可以判断( )
A.密度计在乙烧杯液体中受到的浮力较大
B.密度计在丙烧杯液体中受到的浮力较大
C.乙烧杯中液体的密度较大
D.丙烧杯中液体的密度较大
6.如图所示,在一块浮在水面的长方体木块上放一质量为272克的铁块甲,木块恰好浸没在水中。拿掉铁块甲,用细线把铁块乙系在木块下面,木块也恰好浸没在水中,则铁块乙的质量为( )(ρ铁=7.8克/厘米3,ρ水=1.0克/厘米3)
A.312克 B.237克 C.318克 D.326克
7.把一个质量为 80g,体积为 120cm3 的物块轻放入盛满水的烧杯中,当物块静止时,下列说法中正确的是( )
A.溢出水的质量为 80g,水对杯底的压强变大
B.溢出水的质量为 80g,水对杯底的压强不变
C.溢出水的质量为 120g,水对杯底的压强变大
D.溢出水的质量为 120g,水对杯底的压强不变
8.下列有关浮力的说法正确的是( )
A.物体的密度越大,受到的浮力越大
B.物体的体积越大,受到的浮力越大
C.物体没入水中越深,受到的浮力越大
D.浸没在水中的物体,可能不受浮力
9.如图所示是某品牌马桶的水箱结构示意图,其工作原理是,当有人按冲水按钮时,冲水阀打开,水箱出水,浮子(重力为G)沿着连接杆下降到中间位置,冲水阀关闭,进水阀打开,水箱进水,直到进水阀受到浮子的压力而停止进水,每次冲水要消耗二分之一水箱的水。在冲水过程中,浮子所受浮力随水箱内剩余水量的关系图正确的是( )
A.
B.
C.
D.
10.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球恰好处于水面下,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水温下降到0℃的过程中,若小球的体积始终不变,则小球所受浮力大小的变化情况是( )
A.先不变,后变小 B.先不变,后变大
C.先变大,后变小,沉底后不变 D.先变大,后变小,4℃时最大
11.关于物体浮沉条件及应用实例,下列分析合理的是( )
A.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,是通过改变自身重力实现的
B.轮船从长江驶入东海,吃水深度变大
C.同一密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力大小相同
D.潜水艇靠改变排开水的体积来改变浮力,从而实现上浮和下沉
12.一个很薄的塑料袋装满水,袋口扎紧后挂在弹簧测力计下称量,示数为9N,若将塑料袋体积的2/3浸在水中称,弹簧测力计的示数接近于:( )
A.0 N B.2 N C.3 N D.6 N
13.如图所示,将重为12N的小球挂在弹簧测力计下,当小球的一半体积浸在水中时,测力计示数为7N。下列说法正确的是( )
A.小球的体积为700cm3
B.小球的密度为1.2g/cm3
C.缓缓向下移动弹簧测力计,小球对测力计的拉力最小可达到0N
D.剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为12N
14.如图所示,甲、乙两个物体质量相同,分别静止在水面下1米和2米深处,由此可以判定( )
A.甲物体受到的浮力大于乙物体受到的浮力
B.甲物体受到的浮力等于乙物体受到的浮力
C.甲物体受到的浮力小于乙物体受到的浮力
D.无法判定甲、乙两物体所受浮力的大小
15.下列情景中没有受到浮力的物体是( )
A.海中下潜的“蛟龙”号 B.上升的热气球
C.航行的“辽宁号” D.太空遨游的“天宫一号”
16.有两个不同材料制成的小球,在下述情况下,它们受到的浮力相等的是( )
A.若两个小球体积相等,都浮在同种液体的液面上
B.若两小球体积相等,分别浸没在不同的液面中
C.若两小球质量相等,分别浮在不同的液面上
D.若两小球质量相等,都浸没在同种液体中
二、填空题
17.如图所示,把三个体积相同的实心铜球分别放在酒精、水和水银中,所受的浮力最大的是浸在 中的铜球,所受浮力最小的是浸在 中的铜球。(已知ρ水银>ρ铜>ρ水>ρ酒精)
18. 我国首台自主设计研发的载人深潜器“蛟龙号”从3000m深处下潜到5000m深处时,它受到的浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”).当下潜到7000m时,它承受海水的压强是 Pa.(海水的密度取1.03×103kg/m3.
19.迪迪同学将质量为120g的物体放入盛满水的溢水杯中,当物体静止时,溢水杯中溢出了100cm3的水,物体受到的浮力为 N,则此时物体在水中 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”).
20.如图所示,将一块橡皮泥放入水中,橡皮泥沉入水底(图甲),取出橡皮泥将其捏成船状,再将其放入水中,橡皮就可以漂浮在水面上(图乙),两次橡皮泥所受的重力 G甲 G乙,
两次排开水的体积 V甲 V乙,
两次受到的浮力 F甲 F乙(前三空均选填“>”“<”或“=”)。
这个实验说明空心法可以 浮力。
21.一艘轮船从大海里驶入河里,轮船在海里的情形如图甲所示。(已知海水的密度大于河水的密度,忽略油耗)
(1)轮船从大海里驶入河里它受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
(2)该轮船排开的海水受到的重力为G1,排开的河水受到的重力为G2,则G1 G2(选填“>”、“=”或“<”)。
(3)请在乙图中用虚线画出相同情况下,轮船在河里的吃水线位置。
22.有质量相同的两个实心球,其密度分别为水的密度的2倍和5倍。把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端,然后将两球完全浸没在水中,此时两球所受浮力之比为 ,两弹簧测力计的示数之比为 。
23.如下图,一重为0.5N的鸡蛋沉在水底,向水中加入食盐并搅拌,鸡蛋仍沉在水底,此过程中鸡蛋受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);继续加入食盐并搅拌,鸡蛋上浮,最终静止时排开盐水的重力 0.5N(选填“>”、“<”或“=”)。
三、实验探究题
24.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,在其下端塞入金属丝并用石蜡封口,放入水中,吸管竖直漂浮在水面上,吸管所受浮力为F浮1。小明感觉吸管浸入水中的长度偏大,在不改变吸管的前提下,他应 (填具体操作),再次将吸管放入水中,吸管仍竖直漂浮在水面上,此时吸管浸入水中的长度为H,吸管所受浮力为F浮2。则F浮1 F浮2(选填“=”、“>”或“<”)。
(2)再将此吸管放入另一液体中,测得此时吸管浸入液体中的长度为h,此时吸管所受浮力为F浮3。则F浮3 F浮2(选填“=”、“>”或“<”),液体密度的表达式为ρ液= 。用“ρ水”、“H”和“h”来表达)
(3)小明在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),紧接着标出了其他刻度线。结果发现,0.9刻线是在1.0刻线的 (上/下)方。
25.小陆在研究"浮力大小与排开液体多少的关系"时,按图示步骤进行实验并测得数据。
第一步,如图甲所示,测出石块的重力为F1;
第二步,如图乙所示,测出空烧杯的重力为F2;
第三步,如图丙所示, 把石块浸入盛满水的溢水杯中直至浸没,
用空烧杯承接排出的水,石块浸没时弹簧测力计的示数为F3;
第四步,如图丁所示,测出该烧杯和排出水的总重力为F4。
请回答以下问题∶
(1)在第三步实验中,当石块浸没后继续缓慢向下,弹簧测力计的读数保持不变,说明物体所受浮力大小与 无关。
(2)小陆处理数据后发现F1-F2=F4-F3,于是得出结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于物体排开的液体受到的重力。但小杨反思后觉得这个实验得出的结论不够可靠,你认为小杨的理由是 (写出一点理由即可)。
(3)小何认真思考后,发现该实验可以测出石块的密度,若水的密度表示为ρ水,则石块的密度为 (用F1、F2、F3、F4、ρ水表示)。在第二步实验中,若空烧杯中残留有水滴,则测出的石块密度值 (选填"不受影响"、"偏大"、"偏小")。
26.同学们用空塑料瓶和细沙等实验器材探究影响浮力大小因素。同学们根据生活经验提出了三种猜想及相应的实例。
猜想一:浮力的大小与物体的密度有关。 实例:铁块在水中下沉,木头浮在水面上。
猜想二:浮力的大小与液体的密度有关。 实例:鸡蛋在水中下沉,在盐水中可以浮起来。
猜想三:浮力的大小与浸入液体的深度有关。实例:在游泳池里,人越往下蹲感觉到水向上托自己的力越大。
为了验证以上猜想是否正确,同学们选择了装入细沙的塑料瓶和其他实验器材进行探究,实验过程如图所示。
(1)根据实验步骤d和 (填序号),可以确定猜想二是正确的。
(2)根据实验步骤c和d可以验证猜想三是 的;对该猜想对应的实例,合理的解释是 。
(3)要验证猜想一是否正确,可以 后再进行探究。
四、解答题
27.如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2 N,将一个重力为1.2 N,体积为2×10 4 m3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中。(g取10 N/kg)
(1)物体A所受浮力是多少
(2)细线对物体A的拉力为多少
(3)当把细线剪断后,物体A受到的浮力为多少,台秤的示数为多少
28.已建成的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图所示。建造隧道时,先将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m、35m和10m。(海水的密度取1.0×103kg/m3)
(1)在对密封沉管灌水使其下沉到海底的过程中,其下表面受到海水的压强大小将 (选填“变小”、“不变”或”变大”)
(2)在对密封沉管灌水使其下沉过程中,当上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水为3×106kg,计算整个密封沉管受到的浮力是多少 原沉管的质量是多少
29.如图甲所示是小敏研究弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h的关系实验装置,其中A是底面积为25cm2的实心均匀圆柱形物体。用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸人水中(水未溢出),得到F与h的关系图像如图乙中实线所示。(g取10N/kg)
(1)完全浸没时,A 受到水的浮力为 N.
(2)物体 A 的体积为多少?
(3)小敏换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图乙中虚线所示图像,则该液体密度为多少?
30.一盛水的圆柱形平底容器静置于水平桌面上,容器的底面积为200cm2,容器和水的总重为100N;用一轻质细绳(绳的粗细和重力均不计)将一圆柱体M挂在弹簧测力计上,此时弹簧测力计的示数为24N,如图甲所示;让圆柱体M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中直至浸没,此时弹簧测力计的示数为16N,如图乙所示;然后将轻质细绳剪断,圆柱体M最终沉在容器底部,如图丙所示(不考虑水的阻力,上述过程中水均未溢出,g取10N/kg)。求:
(1)圆柱体M的密度;
(2)圆柱形平底容器处于图丙所示状态时比处于图乙所示状态时,对水平桌面的压强增加了多少?
答案解析部分
1.【答案】C
【解析】【分析】首先根据浮沉条件判断物体密度和水的密度的关系,再根据密度的特性判断切开后密度是否发生变化,进而根据浮沉条件判断两部分的浮沉状态。
【解答】原来的长方体木块漂浮在水面上,根据漂浮条件可知,木块的密度小于水的密度。无论沿哪个方向将木块切开,木块的材料种类没有变化,因此切开的两部分密度不变,都仍然小于水的密度,因此仍然漂浮,故C正确,D错误;
当物体漂浮时,它受到的浮力F浮力=G;
ρ液gV排=ρgV;
ρ液V排=ρV;
解得:;
因为V排=Sh排,所以:。
当沿ab方向切开时,液体和物体的密度不变,那么浸入液体的深度不变,所以左右两部分不会上浮也不会下沉,故A错误;
当沿CD方向切开时,拿走下部分,木块的重力减小,那么它受到的浮力减小,排开水的体积也会减小。假设木块露出水面的部分高度不变,而木块的总高度h减小,必然导致变大,因此肯定减小了。而它们的比值肯定不变,因此木块肯定下沉,故B错误。
故选C。
2.【答案】C
【解析】【分析】当物体悬挂在测力计下浸入水中时,测力计的示数F=G-F浮力,以此为等量条件,结合阿基米德原理F浮=ρ液体gV排列出两个方程,联立解出物体完全浸没时受到的浮力和物体的重力,最后根据浮沉条件计算它受到的浮力即可。
【解答】根据测力计的示数F=G-F浮得到:
①;
②;
解得:完全浸没时物体受到的浮力F浮=9N,物体重力G=8N;
因为F浮>G;
所以物体会漂浮在水面上;
根据二力平衡的知识可知,物体静止时受到的浮力F浮=G=8N。
故选C。
3.【答案】B
【解析】【分析】(1)当物体上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力;悬浮时,浮力等于重力;
(2)气体体积减小压强增大,体积增大压强减小;
(3)潜水艇是靠改变自身重力实现上浮和下沉的。
【解答】A.用力挤压矿泉水瓶,瓶内气体体积减小压强增大,瓶内的水会被挤压进小玻璃瓶;当玻璃瓶受到的重力大于受到的浮力时,“浮沉子”就会下沉,故A正确不合题意;
B.当小玻璃瓶和里面水的总重力等于玻璃瓶受到的浮力时,“浮沉子”会悬浮在水中,故B错误符合题意;
C.当松开手后,瓶子内的体积变大,气体的体积也变大,压强就变小了;这时在瓶内空气压强作用下,小玻璃瓶内的水就会流出来,故C正确不合题意;
D.潜水艇是靠改变自身重力实现上浮和下沉的,和“浮沉子”的工作原理相同,故D正确不合题意。
故选B。
4.【答案】D
【解析】【分析】(1)知道在海面下航行时排开水的质量,利用重力公式求排开水重,再利用阿基米德原理求受到的浮力大小;
(2)知道在海面上航行时排开水的质量,利用重力公式求排开水重,再利用阿基米德原理求受到的浮力大小;
(3)知道在海面上航行(漂浮)时排开水的质量,利用密度公式求排开水的体积,即水中部分的体积;
(4)在海面上航行时排水的质量,利用重力公式求排开水重,再利用漂浮条件可知此时潜艇的重力,要使潜艇潜入海水下,潜艇的重力加上水舱里水的重力等于潜水艇在海面下航行时所受浮力,据此可求出充入海水的质量。【解答】潜水艇在海面下航行时受到的浮力:F浮=G排=m排g=m1g,故A错误;
它在海面航行时受到的浮力F浮力'=G排'=m排'g=m2g,故B错误;
当潜艇在海面上航行时,排开水的体积:,
排开水的体积等于潜艇浸在水中部分的体积,故C错误;
在海面上航行时受到的浮力:F浮′=G排′=m排′g=m2g,
因为潜水艇漂浮,所以潜艇的重力:G=F浮′=m2g,
要使潜艇潜入海水中,设充入的海水重为G水,则有G+G水=F浮=m1g,
即:m2g+m水g=F浮=m1g,
所以m水=m1-m2,故D正确。
故选D。
5.【答案】D
【解析】【解答】AB、同一个密度计放在乙、丙液体中都漂浮, ,密度计在乙、丙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,则AB错误;CD、由图知密度计排开液体的体积 ,又 ,浮力相等,则 ,因此C错误,D正确.故选D.
【分析】从图可知,密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系,来判断A、B是否符合题意.从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系,来判断C、D是否符合题意.
6.【答案】A
【解析】【分析】由甲图可知木块和甲铁块漂浮,由乙图可知木块和乙铁块悬浮,根据物体的浮沉条件和阿基米德原理得出等式,即可求出乙铁块的体积,再根据m=ρV求出铁块乙的质量。【解答】木块和甲铁块在水面漂浮,
那么F浮甲=G甲+G木;
即ρ水gV木=m甲g+G木 ①;
木块和乙铁块在水中悬浮,
那么F浮乙=G乙+G木;
即ρ水g(V木+V乙)=ρ铁gV乙+G木 ②;
②-①得到:ρ水gV乙=ρ铁gV乙-m甲g;
ρ水V乙=ρ铁V乙-m甲;
1kg/m3×V乙=7.8g/cm3×V乙-272kg
解得:V乙=40cm3;
铁块乙的质量:m乙=ρ铁V乙=7.8g/cm3×40cm3=312g。
故选A。
7.【答案】B
【解析】【分析】 知道物块的质量和体积,利用密度公式求物块的密度,和水的密度比较,确定在水中存在的状态,是下沉在水底、悬浮还是漂浮?再根据物体的浮沉条件、阿基米德原理和液体压强公式分析求解。
【解答】因为物块的密度:ρ物= = ≈0.67g/cm3<ρ水,所以物块轻放入盛满水的烧杯中,将漂浮。因为物块漂浮,所以F浮=G排=G物,即m排g=m物g,所以m排=m物=80g,因为烧杯原来盛满水,所以溢出水的质量为80g;物块轻放入盛满水的烧杯中,物块漂浮,水深h不变,因为P=ρgh,所以水对杯底的压强不变。所以B选项正确。
故答案为:B
8.【答案】D
【解析】【分析】(1)影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。(2)浮力产生的实质是物体上下表面受到的压力差。本题考查了影响浮力大小的因素以及浮力产生的实质,理解阿基米德原理,掌握决定浮力的因素,排除无关因素的干扰,是解决此类问题的关键。
【解答】解:ABC、浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体的密度、物体的体积以及深度都无关,故ABC错误;
D、当物体与容器底密合时,物体下表面不受液体的压力,因此浸没在水中的物体,可能不受浮力,故D正确。
故答案为:D
9.【答案】D
【解析】【分析】(1)浮力来源于物体上下两个表面的压力差;
(2)当物体漂浮在水面上时,它受到的浮力等于重力;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当液体密度相同时,V排越大,物体受到浮力越大。
【解答】当水面下降到水箱容积的一半前,由于冲水阀打开,因此浮子的下表面压力为零,根据F浮=F下-F上可知,此时浮子受到的浮力为零。当水面达到水箱体积的一半时,冲水阀关闭,进水阀开始进水,水面不断上升,浮子漂浮在水面上,这段时间内浮力等于重力保持不变。当浮子顶住进水阀后,水面上升,浮子的位置不动,V排增大,浮子受到的浮力不断增大,直到进水阀关闭。
故选D。
10.【答案】A
【解析】【分析】物体的密度等于液体的密度相等时物体悬浮,物体的密度小于液体的密度时物体上浮、最终漂浮,物体的密度大于液体的密度时物体下沉、沉入水底,据此结合水密度的变化进行分析解答
【解答】解:因烧杯里盛有6℃的水时,小球恰好悬浮,
所以,小球的密度与此时水的密度相等,受到的浮力和自身的重力相等,
由图象可知:4℃的水的密度最大,6℃的水的密度比0℃时水的密度大,
①当水的温度从6℃降到4℃时,水的密度增大,大于小球的密度,小球缓慢上浮、最后漂浮,无论悬浮还是漂浮,小球受到的浮力和自身的重力相等;
②当水的温度从4℃降到0℃时,水的密度减小,
在水的密度不小于小球的密度时,小球由漂浮变为悬浮,受到的浮力仍和自身的重力相等,
在水的密度小于小球的密度时,小球由悬浮变为下沉,受到的浮力小于自身的重力;
综上可知,小球受到的浮力先不变后变小.故A正确,BCD错误.
故选A.
11.【答案】C
【解析】【分析】(1)根据轮船的漂浮原理分析;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排判断吃水深度的变化;
(3)根据漂浮条件判断;
(4)根据潜水艇的浮沉原理判断。
【解答】A.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,是通过“空心”的方法增大排开水的体积,从而增大浮力的,故A错误;
B.轮船从长江驶入东海,它始终在水面漂浮,那么它受到的浮力不变。海水的密度大于江水,根据F浮=ρ水gV排可知,轮船排开水的体积变小,即吃水深度变小,故B错误;
C.同一密度计在不同液体中漂浮时,它受到的浮力始终等于自身重力,因此所受浮力大小相同,故C正确;
D.潜水艇靠进水或排水,从而改变自身重力来实现上浮和下沉的,故D错误。
故选C。
12.【答案】C
【解析】【分析】塑料袋很薄,那么它的体积可以忽略不计,当它完全浸没在水中时,排开水的体积和里面水的体积相等,据此计算出塑料袋受到的浮力,然后根据F=G-F浮计算测力计的示数即可。
【解答】塑料袋很薄,那么它的体积可以忽略不计。
设塑料袋的体积为V,根据密度公式得到:G=ρ水gV=9N;
当塑料袋的2/3浸在水中时,那么它受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水g×=9N×=6N;
那么此时弹簧测力计的示数为:F=G-F浮=9N-6N=3N。
故选C。
13.【答案】B
【解析】【分析】(1)先利用称重法F浮=G-F示求物体浸入一半时受到的浮力,再根据阿基米德原理计算出排开水的体积,最后根据V排=计算小球的体积;
(2)首先根据重力公式计算出小球的质量,再根据密度公式计算小球的密度;
(3)根据F浮=ρgV排求得小球全部浸没时受到的浮力,再利用F浮=G-F示求得拉力;
(4)根据(3)中的结果判断。
【解答】A.当小球的一半浸在水中时受到的浮力F浮=G-F示=12N-7N=5N,
那么此时小球排开水的体积:
物体的体积:V=2V排=2×500cm3=1000cm3,故A错误;
B.小球的质量
那么小球的密度,故B正确;
C.缓缓向下移动弹簧测力计,
当小球全部浸没时受到的浮力F浮′=ρgV排' =1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,
此时测力计的最小示数为:F拉=G-F浮力=12N-10N=2N,故C错误;
D.因为ρ物>ρ水,
所以剪断悬吊小球的细线,它会沉没在水底,
此时小球受到的浮力同C中算出的浮力相等,即F浮=10N,故D错误。
故选B。
14.【答案】B
【解析】【分析】根据浮沉条件分析浮力的大小关系。
【解答】根据图片可知,甲和乙都在水中悬浮,那么它们受到的浮力都等于自身的重力。甲和乙的质量相等,根据G=mg可知,甲和乙的重力相等,因此它们受到的浮力相等,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。
15.【答案】D
【解析】【分析】浸在液体里的物体,受到向下和向上的压力差,这个压力差就是它受到的浮力,据此分析判断。
【解答】 海中下潜的“蛟龙”号和 航行的“辽宁号”浸在水中, 上升的热气球浸在空气中,它们都会受到浮力,故A、B、C不合题意;
太空遨游的“天宫一号”周围既没有水,也没有空气,肯定不受浮力,故D符合题意。
故选D。
16.【答案】C
【解析】【分析】根据浮沉条件和阿基米德原理,对选项中的各种情况受到浮力的大小进行比较,哪个浮力相等,哪个就是正确选项。【解答】A.两个小球都浮在同种液体的表面上,根据漂浮条件,它们受到的浮力F浮=G物;如果它们的浮力相等,那么它们的重力就相等;根据公式可知,二者体积相等,那么它们的密度就相等,而实际上它们的密度不同,故A不合题意;
B.若两小球分别浸没在不同的液面中,体积相等即排开液体的体积相等,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排液g可知,液体的密度不同,那么受到浮力肯定不等,故B不合题意;
C.若两小球质量相等,由G=mg可知,重力相等;浮在不同的液面上,根据漂浮条件,受到的浮力等于自身的重力(F浮=G物),所以浮力相等,故C符合题意;
D.若两小球质量相等,但密度不等,由密度计算公式可知,它们的体积肯定不同;根据阿基米德原理F浮=ρ液V排液g可知,浸没在同种液体中,排开液体的体积不同,受到的浮力肯定不同,故D不合题意。
故选C。
17.【答案】水银;酒精
【解析】【分析】首先根据浮沉条件判断浮力最大的是哪个球,然后再根据阿基米德原理判断剩下的两个球受到浮力的大小关系。
【解答】体积相同的实心铜球质量相等,那么它们的重力相等。
(1)据图可知,左边两个球处于下沉状态,即浮力小于重力;右边的球处于漂浮状态,即浮力等于重力,因此浮力最大是浸在水银中的铜球;
(2)浸在酒精和水中的铜球V排相等,且酒精密度小于水的密度,根据公式F浮=ρ液gV排可知,浸在酒精中的铜球受到浮力最小。
18.【答案】不变;7.21×107
【解析】【解答】解:(1)由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体在液体中所受的浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关,与其它因素都无关,当深潜器“蛟龙号”从3000m深处下潜到5000m深处时,因为海水密度不变,排开海水体积不变,所以深潜器受到的浮力不变;
(2)“蛟龙”号潜至7000m深处受到海水的压强:
p=ρ液gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×7000m=7.21×107Pa.
故答案为:不变;7.21×107.
【分析】(1)物体受到的浮力与液体密度和物体排开液体的体积有关,当物体浸没在水中时,受到的浮力大小与深度无关;
(2)已知下潜深度,由液体压强公式p=ρ液gh求产生的压强.
19.【答案】1;沉底
【解析】【分析】首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算物体受到的浮力,再与重力比较,根据浮沉条件判断物体在水中的状态。
【解答】根据题意可知,
物体在水中受到的浮力:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N;
物体的重力G=mg=0.12kg×10N/kg=1.2N;
即浮力小于重力,
那么物体在水中沉底。
20.【答案】=;<;<;增大
【解析】【分析】根据公式G=mg比较橡皮泥的重力大小,根据浮沉条件比较浮力大小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较排开水的体积大小,最后根据浮力的大小变化进行解答。
【解答】(1)将橡皮泥捏成船状,只是形状的改变,但是它的质量不变。根据G=mg可知,两次橡皮泥的重力不变,即G甲=G乙;
(2)原来橡皮泥在水里下沉,则浮力F甲(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当液体密度相同时,排开液体的体积与浮力成正比。因为浮力F甲(4)这个实验说明空心法可以增大浮力。
21.【答案】(1)不变
(2)=
(3)海面线以上即可
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较轮船受到浮力的大小变化;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排比较排开水的重力大小;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较轮船排开水的体积变化,从而确定水面位置的变化,最后完成作图即可。
【解答】(1)轮船从大海驶入河里时,它始终在水面漂浮,则它受到的浮力始终等于重力。因为轮船的重力不变,所以它受到的浮力不变。
(2)根据(1)中分析可知,轮船在大海里和河水里受到浮力相等,即F浮海=F浮河。根据阿基米德原理F浮=G排可知,F浮海=G1,F浮河=G2,则G1=G2。
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,河水的密度小于海水密度,则轮船在河水中排开水的体积大于排开海水的体积,即在河里的吃水线在海里吃水线的上方,如下图所示:
22.【答案】5:2;5:8
【解析】【分析】知道两球的质量相等和密度大小,利用密度公式得出两球的体积关系(浸没水中排开水的体积大小关系),根据阿基米德原理求两球受到的水的浮力的大小关系;
两球质量相等、重力相同,再根据F示=G-F浮=ρ球v球g-ρ水V球g得出弹簧测力计的示数大小关系本题考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理的掌握和运用,利用好称重法测浮力(F浮=G-F示)是本题的关键.
【解答】解:因为 ,两球的质量相同为m,假设两个实心球是甲和乙,甲、乙两球密度分别为水的密度的2倍和5倍,则 ,
所以
浸没水中,V排=V球,
受到水的浮力:
F甲:F乙=ρ水V甲g:ρ水V乙g=V甲:V乙=5:2;
因为G=mg,两球的质量相同,
所以两球重相同,
因为F示=G-F浮,
.
故答案为:5:2;5:8.
23.【答案】变大;=
【解析】【分析】水中加盐,食盐溶化后,水的密度增大;鸡蛋的体积不变,排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知鸡蛋受到的浮力增大,重力是由于地球的吸引而使物体受到的力,在鸡蛋从下沉至悬浮过程中,重力不变,根据物体的浮沉条件判断.本题综合考查了阿基米德原理和物体的浮沉条件,能利用上述知识分析是解决该题的关键.
【解答】解: 因为向水中加盐鸡蛋排开水的体积不变,但使水的密度增大, 又F浮=ρ液v排g, 所以鸡蛋受到的浮力增大, 在鸡蛋从下沉至悬浮过程中,重力不变,但出于悬浮状态,所以 F浮=G排=G本=0.5N; 故答案为:变大;=.
24.【答案】(1)减少金属丝;<
(2)=;ρ水H/h
(3)上
【解析】【分析】(1)①根据漂浮的条件和阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析;
②根据漂浮条件分析比较;
(2)吸管在水和另一种液体中,浸入的深度不同,但都漂浮,所以浮力相等,都等于自身的重力,可得出h与ρ水、ρ液,及H的关系式。
(3)根据漂浮条件和阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析刻度的变化规律。【解答】(1)①吸管浸入水中的长度偏大,即排开水的体积偏大,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,它受到的浮力偏大。根据漂浮条件可知,浮力等于吸管的重力。在不改变吸管的前提下,应该将减少塞入的金属丝,将其重力减小。
②再次将吸管放入水中,吸管仍竖直漂浮在水面上,并根据漂浮条件可知;两次吸管所受浮力都与重力相等;因为重力减小,浮力也减小,故F浮1>F浮2;
(2)由于吸管在两种液体中均漂浮,
所以F浮=G;
因为吸管的重力相等,所以浮力F浮3=F浮2;
设吸管的底面积为S,根据物体浮沉条件可知,
即ρ水gSH=ρ液gSh,
液体的密度:。
(3)密度计都漂浮在液体中,浮力相同,浸入水的体积越大,液体的密度越小,即密度计刻度线上端刻度小、下端刻度大,即0.9刻线是在1.0刻线的上方。
25.【答案】(1)物体浸没的深度
(2)没有进行多次重复实验、没有换用其他液体进行实验、没有换用其他物体进行实验、没有对物体部分浸入水中时进行实验
(3) 或 ;不受影响
【解析】【分析】(1)石块缓慢向下运动时,分析哪个因素发生改变即可;
(2)在科学研究中,为了使得出的实验结论更客观,更准确,往往需要改变条件,多次完成实验,从而收集更多的实验数据,据此分析;
(3)当石块完全浸没时,它排开水的体积与石块的体积相同。首先根据“称量法”计算出石块受到的浮力,再根据阿基米德原理计算出石块的体积,最后根据密度公式计算出石块的密度。
在第二步实验中,如果残留水滴,那么在第四步中这个水滴仍然存在,相当于小桶重力的一部分,因此不会对测量产生影响。
【解答】(1)在第三步实验中,当石块浸没后继续缓慢向下,此时石块的深度不断增大,根据弹簧测力计的读数保持不变,说明物体所受浮力大小与物体浸没的深度无关。
(2)但小杨反思后觉得这个实验得出的结论不够可靠,我认为小杨的理由是:没有进行多次重复实验、没有换用其他液体进行实验、没有换用其他物体进行实验、没有对物体部分浸入水中时进行实验。
(3)第一次测量时,测力计的示数就是石块的重力,即G=F1;
第三次测量时,石块完全浸没,测力计的示数为F3,那么石块受到的浮力为:F浮力=G-F=F1-F3;
那么石块的体积:;
则石块的密度:;
因为F1-F3=F4-F2,
所以石块的密度还等于。
在第二步实验中,若空烧杯中残留有水滴,则测出的石块密度值不受影响。
26.【答案】(1)e
(2)错误;在游泳池里,人越往下蹲,排开液体的体积越大,受到的浮力越大
(3)往塑料瓶中添加细沙
【解析】【分析】(1)根据控制变量法的要求选择对照实验;
(2)根据F浮力=G-F拉可知,如果弹簧测力计的示数相同,那么受到的浮力相同;如果弹簧测力计的示数不同,那么受到的浮力不同。据此比较c和d中测力计的示数,确定猜想三是否正确。
(3)根据控制变量法的要求设计实验步骤。
【解答】(1)验证猜想二,即探究浮力大小与液体密度的关系时,必须控制物体排开液体的体积相同而改变液体的密度,故选实验d和e。
(2)在实验c和d中,物体进入水中的深度不同,但是弹簧测力计的示数相同,即物体受到的浮力相同,那么得到:浮力大小与物体浸入液体的深度无关,可验证猜想三是错误的。
对该猜想对应的实例,合理的解释是:在游泳池里,人越往下蹲,排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(3)验证猜想一,即验证浮力大小与物体密度是否有关,此时需要控制其它因素相同而改变物体的密度。塑料瓶的体积不变,只需改变其中细沙的质量就能改变它们的总重力,根据可知,此时塑料瓶的密度会发生改变,则操作步骤为:在塑料瓶中添加细沙。
27.【答案】(1)物体A的一半浸入水中时,
受到的浮力。
(2)此时物体A共受到重力、浮力和细线的拉力作用,
根据二力平衡的知识得到:G=F浮+F拉,
则细线对物体A的拉力为F拉=G-F浮=1.2N-1N=0.2N。
(3)物体A的密度:;
所以当把细线剪断后,物体A在水中漂浮,
则F浮′=G=1.2N;
根据力的作用的相互性可知,物体A对水向下的作用力F压=F浮′=1.2N,
根据力的平衡的条件可知,托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,
即F=G总+F压=2N+1.2N=3.2N。
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算物体A受到的浮力;
(2)对物体A进行受力分析,根据二力平衡的知识计算出此时细线对它的拉力;
(3)首先根据密度公式计算出物体A的密度,然后与水的密度比较,从而确定物体A在水中的状态,进而计算出它受到的浮力。
根据力的平衡的条件可知,托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,据此分析计算即可。
28.【答案】(1)变大
(2)密封沉管灌水,当上表面刚好水平浸没在海水中时受到的浮力:
F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kgx(180mx35m×10m)=6.3×108N|沉管受到的浮力等于沉管整体的重力,因此原沉管的质量是:
m= =6×107kg
【解析】【分析】(1)根据公式p=ρ液gh可知,当液体的密度相同时,深度越大,物体受到的压强越大;
(2)首先根据 F浮=ρgV排计算出密封管浸没时受到的浮力,然后根据F浮=G+G海水计算出沉管的重力,最后根据公式计算沉管的质量即可。
29.【答案】(1)2
(2)浸没在水中时,物体 A 的体积 V=V排= =2×10-4m3
(3)浸没在另一种液体中 F浮’=G-F’=3N-1.4N=1.6N
由 F浮=ρgV排可得:
ρ液= =0.8×103kg/m3
【解析】【分析】(1)随着物体下表面离水面的距离逐渐增大,它排开水的体积增大,则受到的浮力增大,而弹簧测力计的示数减小。当完全浸没时,它排开水的体积最大,受到的浮力最大,而弹簧测力计的示数最小。根据乙图确定物体的重力和完全浸没时弹簧测力计的示数,然后根据F浮力=G-F拉计算即可。
(2)已知物体浸没时受到的浮力,根据阿基米德原理的变形式 计算物体的体积;
(3)首先根据 F浮'=G-F 计算出物体A浸没在另一种液体中受到的浮力,再根据阿基米德原理的变形式 计算液体的密度。
【解答】(1)根据图乙可知,物体A完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数为1N,物体的重力G=3N,则完全浸没时受到的浮力:F浮力=G-F拉=3N-1N=2N。
30.【答案】(1)解:F浮=G-F拉=24N-16N=8N;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得:
;
。
(2)解:根据压强公式 可知, 。
【解析】【分析】(1)首先根据 F浮=G-F拉 计算出圆柱体M浸没时受到的浮力,然后根据 计算出物体的体积,最后根据 密度公式计算出物体的密度。
(2)分析乙和丙可知,乙中容器对桌面的压力F=G容器+G水+F浮力,而丙中容器对桌面的压力:
F'=G容器+G水+G,那么二者容器对桌面的压力变化量为:△F=G-F浮力,然后根据压强公式 计算对水平桌面压强的增大值。
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