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八上浮力练习
1.在木棒的一端缠绕一些铜丝制成简易密度计,现将它分别放入盛有不同液体的两个相同烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断( )
简易密度计在两种液体中所受浮力F甲>F乙
B.两个烧杯底部所受液体的压强p甲=p乙
C.两个烧杯中液体的密度ρ甲<ρ乙 D.两个烧杯对水平桌面的压力F甲=F乙
2.如图所示,我国自行研制的首型舰载多用途歼﹣15战斗机,在“辽宁舰”成功进行首次起降飞行训练的情景。下列有关航母和舰载飞机的说法中正确的是( )
A.飞机降落时,以飞机为参照物,则航母是静止的
B.飞机静止在甲板时,飞机受到的重力与对甲板的压力是平衡力
C.舰载机从跑道上起飞后,航母底部所在处海水的压强将变小
D.舰载机从跑道上起飞后,航母排开海水的体积将增加
3.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景,实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N,若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103kg/m3 B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到物体A的压力等于0.3N
4.如图所示,将完全相同的两个长方体分别水平与竖直浸没在水中。下列说法正确的是( )
A.两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差不等
B.两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差相等
C.水平浸没的长方体,浸在水中的深度增加,则上、下表面压力差增加
D.两个长方体左、右侧面压强差相等,左、右侧面压力差不等
5.如图所示,水平桌面上有一个装有水的圆柱形容器,水面漂浮着一个放有铁球的烧杯(ρ铁>ρ水);若将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上,下列说法正确的是( )
A.容器底受到水的压强不变 B.容器对桌面的压强会变小
C.容器中的水面会下降一些 D.烧杯下表面受到水的压强不变
6.完全相同的三个柱形容器中分别盛有甲、乙、丙三种液体后放在甲、乙、丙三个台秤上,将完全相同的正方体A、B、C分别投入三个容器中静止后如图所示(A沉底但与容器底没有紧密接触),此时三个容器中液面相平,下列判断正确的是( )
A.一个正方体下底面所受液体压力大小关系可能是FA=FB>FC
B.三个正方体所受浮力大小关系可能是F浮A<F浮B<F浮C
C.甲、乙、丙三种液体的密度大小关系是ρ甲>ρ乙>ρ丙
D.取出一个正方体后,液体对容器底部压力变化量的大小关系是ΔF甲<ΔF乙<ΔF丙
7.质量相等,体积不等的甲、乙两个实心正方体物块在水中静止时的情景如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲受到的浮力小于乙受到的浮力 B.甲的密度小于乙的密度
C.甲下表面受到的压力比乙的大 D.甲下表面受到的压强比乙的小
8.2023年4月,我国东部战区组织了环台岛军事演习,这是对“台独”分裂势力与外部反华势力勾连挑衅的严重警告,是捍卫国家主权和领土完整的必要行动。如图所示为参加演习的我国辽宁号航空母舰,当战斗机从军舰上起飞后( )
A.舰体略上浮,受到浮力不变 B.舰体略上浮,受到浮力变小
C.舰体略下沉,受到浮力不变 D.舰体略下沉,受到浮力变大
9.如图,甲、乙两个相同的杯子盛有不同浓度的盐水,放在同一水平面上,将两个质量、体积均相同的鸡蛋放入两个杯子中,当鸡蛋静止时,两个杯子中液面恰好相平,则下列说法正确的是( )
A.甲杯中的鸡蛋排开盐水的质量较大 B.乙杯中的鸡蛋受到的浮力较大
C.甲杯的盐水密度比乙杯的盐水密度小 D.此时甲杯底受到盐水的压强比乙要大
10.小明帮妈妈洗菜做饭时发现,放在盆中的茄子漂浮在水面如图甲所示,而西红柿沉在盆底如图乙所示,他作出如下分析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力大于它受到的重力 B.西红柿排开水的重力等于自身的重力
C.茄子的密度小于西红柿的密度 D.放入茄子前后水对盆底的压强不变
11.甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时两容器的液面等高,如图所示,则( )
A.A的重力小于B的重力 B.A受的浮力等于B受到的浮力
C.甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度
D.甲杯和乙杯的底部受到的压强相等
12.如图甲所示,边长为10cm的实心正方体物块置于足够深的圆柱形容器底部。现逐渐向容器内加入某种液体,并记录液体的总体积V和液体深度h的关系如表,物块受到的浮力F浮与液体深度h的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
V/cm3 600 1200 1800 2600 3500 4400
h/cm 3 6 9 12 15 18
A.容器底面积是200cm2 B.液体密度是lg/cm3
C.当液体深度h=4cm时,液体对物块底部的压力为3.6N
D.当液体深度从h=9cm加到h=15cm的过程中,物块对容器底部的压强变化量为80Pa
13.将同一枚鸡蛋分别浸入水平桌面上相同圆柱形杯中的水和盐水中。鸡蛋在甲杯中沉底,鸡蛋在乙杯中悬浮,杯中液体均未溢出。已知鸡蛋质量66g,盐水密度1.1g/cm3。下列说法错误的是( )
A.鸡蛋放入甲杯中,鸡蛋静止时对杯底的压力为0.06N
B.鸡蛋放入乙杯中,液体对杯底的压力增加了0.06N
C.鸡蛋在甲杯和乙杯中所受浮力之差为0.06N D.鸡蛋的体积为60cm3
14.如图甲所示,盛有液体的柱形容器置于水平桌面上,容器对桌面的压强为1000Pa;如图乙所示,用细线拴一铝块,将铝块的一半浸在液体中,容器对桌面的压强改变了90Pa;如图丙所示,将细线剪断,铝块沉到容器底部,容器对桌面的压强又改变了450Pa。容器的底面积为100cm2,整个过程中液体均未溢出。下列说法正确的是( )(ρ铝=2.7×103kg/m3)
A.铝块浸没在液体中时所受浮力是0.9N B.铝块的体积是100cm3
C.铝块沉底时对容器底部的压力是4.5N D.液体的密度是0.9g/cm3
15.水平桌面上放有甲、乙两个装有不同液体的相同容器,把两个完全相同实心小球分别缓慢放入两容器中,两小球静止时液面恰好相平,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.甲小球受到的浮力大 B.甲容器中液体的密度较小
C.甲容器对水平桌面的压力小 D.甲容器底部受到液体压强大
16.如图甲所示,底面积S为25cm2的圆柱形平底容器内装有适量的未知液体,将容器放入水中处于直立漂浮状态,容器下表面所处深度h1=10cm,该容器受到的浮力是 N;如图乙所示,从容器中取出100cm3的液体后,容器下表面所处深度h2=6.4cm时,则该容器所受浮力减少了 N,未知液体的密度是 kg/m3。(g取10N/kg)。
17.如图甲所示,体积为400cm3的实心金属块悬挂在细绳的下端静止时,细绳对金属块的拉力为F1;如图乙所示,底面积为100cm2的开口薄壁容器内装有适量的液体,放在水平桌面上,将金属块浸没在容器内的液体中静止时,容器内的液面升高了2cm,液体对容器底部的压力增加了2N,此时细绳对金属块的拉力为F2,且F1与F2之比为5:4。液体密度为 kg/m3,拉力F2的大小是 N。
18.在装有水(未满)的杯中漂浮着一块冰块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 ;如果冰内有一木块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 ;如果冰内有一实心小铁块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 。(选填“升高”、“降低”或“不变”)。
19.我国“辽宁号”航母满载时排水量为60900吨,在海水中吃水深度为10m,取g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3。该航母满载时,受到的浮力为 N,航母满载时的质量为 kg。某架舰载机飞离该航母后,若航母排开的海水体积减少了6m3,则该舰载机的质量是 kg。
20.如图所示,将重15N的物体挂在弹簧测力计下,使其缓慢浸入水中的过程中,测力计的示数 ,物体受到的浮力 (以上两空均填“变大”、“变小”或“不变”)。当物体的一半浸入水中时,测力计的示数是10N,当物体全部浸入水中时弹簧测力计示数是 N。
21.如图是用新材料制成的轻质面柱形薄插(桶的质量和厚度忽略不计),高度足够高,横截面积为400cm2,内部装水的高度20cm,则此时水对容器底部的压强为 Pa;将一小球放入水中,已知球体体积为4×10﹣3m3,密度为水的密度的2倍。放入小球沉到容器底部,小球受到水的浮力为 N,此时水对桶底的压力与球对地面的压力之比为 。(g=10N/kg)
22.某大型豪华游轮排水量达22.5万t,当它在大海中航行时,旅客感觉不到丝毫颠簸,此时海水对游轮的浮力是 N。当它从大海驶入长江时,游轮受到的浮力将 (选填不变、变大、变小),船身将 (选填上升或下降一些)。
23.一个质量为3.6g的物体,放在盛水容器中,静止后,溢出0.03N的水,该物体静止时的状态是 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”);若在容器中加盐并不断搅拌,会看到物体会 (选填“保持不变”“上浮”或“下沉”)。
24.潜水艇在海面下执行任务时,下潜过程中,潜水艇受到的压强 ,潜水艇受到的浮力 (均选填“增大”、“不变”或“减小”)。
25.某物理实验小组的同学,想验证阿基米德原理,进行了下面的实验,如图甲所示:
(1)为了方便操作和减小测量误差,最合理的操作步骤应该是 。
A.①②③④ B.④②①③ C.④①②③ D.②①③④
(2)按照正确的操作步骤,当测量结果满足等式 时(用弹簧测力计示数F1、F2、F3、F4表示),则说明阿基米德原理成立。
(3)小张利用身边的器材对实验进行了改进:两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材,装置如图乙所示。实验时逐渐向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中直至刚好全部浸没,观察到弹簧测力计A的示数逐渐 (选填“增大”、“减小”或“不变”),弹簧测力计B的示数逐渐增大,若弹簧测力计A的示数变化量为ΔFA,B的示数变化量为ΔFB,则它们的大小关系是ΔFA ΔFB(选填“大于”“等于”或“小于”)
(4)在这个过程中溢水杯对升降台的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)
(5)做完上述实验后,小亮想利用图乙装置测出一个苹果的密度,步骤如下:
a.将一个苹果轻轻放入装满水的溢水杯中,如图丙所示(实验中的小桶容积足够大),弹簧测力计B的示数变化量为F1。
b.再将小桶中的水倒掉擦干后,用牙签将苹果全部压入溢水杯中,如图丁所示,弹簧测力计B的示数变化量为F2。
则该苹果密度表达式为ρ= (用F1、F2和ρ水表示)。
若步骤b中,小桶中有前一次实验残留的水,则所测得的苹果密度 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
26.小林在探究“浮力大小与哪些因素有关的实验中,用到如下器材:分度值为0.1N的弹簧测力计、金属块a、金属块b、大小柱形容器若干、水,密度未知的某种液体,细线等。小林进行了如图1所示的实验,用弹簧测力计挂着金属块a缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F(液体均未溢出),并将其示数记录在表中。
实验步骤 B C D E F
弹簧测力计示数N 1.6 1.2 0.7 0.7 1.1
(1)步骤A中,弹簧测力计的示数为 N,根据表计算,步骤D中金属块a所受浮力F= N;
(2)根据表中的数据,可知物体的浮力与深度 (选填“无关”或“有关”);还可以更换液体密度进行多次实验,目的是 。表中某种液体的密度是 kg/m3;
(3)实验结束后,同组的小黄称量了一下盛水的烧杯的质量,如图2所示,其质量为 g。
27.在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,小明用到了以下实验器材:弹簧测力计、圆柱体合金块、烧杯、适量水和酒精(ρ酒精<ρ水)。实验操作步骤和相关实验数据如图所示。
(1)图乙所示实验弹簧测力计的示数为 N;将圆柱体合金块挂在弹簧测力计的挂钩上缓慢浸入水中的过程,合金块相对于水面是 的;
(2)图丙所示实验合金块所受浮力为 N,分析图甲、乙、丙所示实验可初步得出结论:浸入液体中的物体受到的浮力大小与物体排开液体的 有关;
(3)小明观察到图丙和丁所示实验的液面相平,分析可知烧杯底部所受水的压强大小是 (选填“相同”或“不相同”)的;
(4)分析本次实验,请你猜想图戊所示实验弹簧测力计的示数F戊 3N(选填“>”、“=”或“<”)。
28.2020年11月10日,我国自主研制的“奋斗者号”深海潜水器,装载3名科研人员,成功潜入马里亚纳海沟,其深度达到10909米,这个数字刷新了中国载人深潜的记录。(g取10N/kg,海水的密度ρ取1.0×103kg/m3)
(1)“奋斗者号”潜水器悬停在海水中时其质量达到36t,此时它受到海水的浮力多大?
(2)结合上述数据,估测“奋斗者号”潜水器的体积约为多少m3?
(3)当“奋斗者号”潜水器底部到达10000m深度时,其底部受到海水的压强是多大?
29.港珠澳大桥由桥和隧道组成,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,让其漂浮在海面上,然向其内部灌水使之沉入海底,假设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,质量为6×107kg,取海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受的浮力是多少N?
(2)当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,沉管下表面受到海水的压强多少?
(3)当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中静止时,需要注入多少kg的海水?
30.一金属块在空气中受到的重力为39N,把它全部浸没水中称时(金属块未接触底面),弹簧测力计读数为34N(g取10N/kg)。求:
(1)该金属块受到水对它的浮力?
(2)该金属块的密度?
(3)将该金属块浸没在另一种液体中,测力计示数为31.5N,则这种液体的密度?
第1题
第2题
第3题
第4题
第5题
第6题
第7题
第8题
第9题
第10题
第11题
第12题
第13题
第14题
第15题
第16题
第17题
第20题
第21题
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八上浮力练习(带答案)
1.在木棒的一端缠绕一些铜丝制成简易密度计,现将它分别放入盛有不同液体的两个相同烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断( )
简易密度计在两种液体中所受浮力F甲>F乙
B.两个烧杯底部所受液体的压强p甲=p乙
C.两个烧杯中液体的密度ρ甲<ρ乙 D.两个烧杯对水平桌面的压力F甲=F乙
解:(1)由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,此时F浮=G,
两个完全相同的重力相同,
所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;
甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,
根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度。故C正确,AB错误;
(2)由(1)知甲液体的密度小于乙液体的密度,由图可知,甲液体的体积小于乙液体的体积,由ρ=可知,甲液体的质量小于乙液体的质量,则甲液体的重力小于乙液体的重力,两个烧杯对水平桌面的压力等于烧杯、液体、密度计的总重力,所以两个烧杯对水平桌面的压力F甲<F乙.故D错误。
故选:C。
2.如图所示,我国自行研制的首型舰载多用途歼﹣15战斗机,在“辽宁舰”成功进行首次起降飞行训练的情景。下列有关航母和舰载飞机的说法中正确的是( )
A.飞机降落时,以飞机为参照物,则航母是静止的
B.飞机静止在甲板时,飞机受到的重力与对甲板的压力是平衡力
C.舰载机从跑道上起飞后,航母底部所在处海水的压强将变小
D.舰载机从跑道上起飞后,航母排开海水的体积将增加
解:A、飞机降落时,以飞机为参照物,航母与飞机之间的位置不断发生变化,因此航母是运动的,故A错误;
B、飞机静止在航母甲板时,飞机受到的重力和对甲板的压力方向都是竖直向下的,不是一对平衡力,故B错误;
CD、舰载机从跑道上起飞后,航母的总重力减小,根据物体的漂浮条件可知,航母受到的浮力会变小,根据阿基德原理可知,航母排开的水的体积变小,将会上浮一些,则舰底所受的深度减小,根据p=ρgh可知,舰底所受海水的压强减小,故C正确,D错误;
故选:C。
3.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景,实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N,若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103kg/m3 B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到物体A的压力等于0.3N
解:A、比较甲和丙两图可知,物体A受到的浮力:F浮=G﹣F拉=4N﹣2.8N=1.2N,
物体A的体积:V===10﹣4m3
物体A的密度:==4×103kg/cm3,故A错误。
B、在实验乙中,物体受到的浮力F浮′=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×10﹣4m3=1N,
物体A受到的拉力F拉=G﹣F浮′=4N﹣1N=3N,故B错误。
C、实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小:3N﹣2.8N=0.2N,故C错误。
D、实验丁中容器底部受到物体A的压力:F压=G﹣F浮﹣F拉=4N﹣1.2N﹣2.5N=0.3N,故D正确。 故选:D。
4.如图所示,将完全相同的两个长方体分别水平与竖直浸没在水中。下列说法正确的是( )
A.两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差不等
B.两个长方体上、下表面压强差不等,上、下表面压力差相等
C.水平浸没的长方体,浸在水中的深度增加,则上、下表面压力差增加
D.两个长方体左、右侧面压强差相等,左、右侧面压力差不等
解:ABC、长方体物块悬浮在水中,可知受到水的浮力不变,浮力等于物体上下表面受到水的压力差,故长方体物块上下表面受到水的压力差不变;
由长方体物块上下表面受到水的压强差Δp=知,竖直放置比水平放置上下表面积小,所以长方体物块上下表面受到水的压强差不相等;故AC错误,B正确。
D、物块左、右两侧面在水中所处的深度相同,所受压强相同,压力相等,压力差为零,故D错误;故选:B。
5.如图所示,水平桌面上有一个装有水的圆柱形容器,水面漂浮着一个放有铁球的烧杯(ρ铁>ρ水);若将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上,下列说法正确的是( )
A.容器底受到水的压强不变 B.容器对桌面的压强会变小
C.容器中的水面会下降一些 D.烧杯下表面受到水的压强不变
解:当铁球放在烧杯中,烧杯漂浮在水面上时,根据物体漂浮条件可知,烧杯和铁球受到的总浮力等于烧杯和铁球受到的总重力;
当将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上时,根据物体漂浮条件可知,烧杯受到的浮力等于烧杯受到的重力,由于ρ铁>ρ水,所以铁球在水中沉入水底,根据物体沉底的条件可知,铁球受到的浮力小于铁球受到的重力,即此时烧杯和铁球受到的总浮力小于烧杯和铁球受到的总重力;
AC、根据F浮=ρ水gV排可知,当ρ水、g一定时,F浮变小,V排变小,所以当将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上时,烧杯和铁球排开水的体积小于当铁球放在烧杯中,烧杯漂浮在水面上时,烧杯和铁球排开水的体积,根据V排=S容器h可知,将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上,水面将下降,根据p=ρ水gh可知,容器底受到水的压强将变小,故A错误,C正确;
B、容器放在水平桌面上,容器对水平桌面的压力大小等于容器、水、烧杯和铁球的总重力,所以将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上,容器对桌面的压力保持不变,根据p=可知,容器对桌面的压强不变,故B错误;
D、当铁球放在烧杯中,烧杯漂浮在水面上时,此时烧杯下表面受到水的压强p==;
当将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上时,此时烧杯下表面受到水的压强p==,
由此可知,将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上,烧杯下表面受到水的压强变小,故D错误。
故选C。
6.完全相同的三个柱形容器中分别盛有甲、乙、丙三种液体后放在甲、乙、丙三个台秤上,将完全相同的正方体A、B、C分别投入三个容器中静止后如图所示(A沉底但与容器底没有紧密接触),此时三个容器中液面相平,下列判断正确的是( )
A.一个正方体下底面所受液体压力大小关系可能是FA=FB>FC
B.三个正方体所受浮力大小关系可能是F浮A<F浮B<F浮C
C.甲、乙、丙三种液体的密度大小关系是ρ甲>ρ乙>ρ丙
D.取出一个正方体后,液体对容器底部压力变化量的大小关系是ΔF甲<ΔF乙<ΔF丙
解:BC、A物体沉底部,物体受到的浮力F甲<GA,液体密度ρ甲<ρA,
B物体悬浮,物体受到的浮力F乙=GB,液体密度ρ乙=ρB,
C物体漂浮,物体受到的浮力F丙=GC,液体密度ρ丙>ρC,
因三个小球完全相同,可得到三容器中液体的密度大小关系是:ρ丙>ρ乙>ρ甲;
也可得到三容器中物体受到浮力的大小关系是:F甲<F乙=F丙,
F浮=G排=m排g,三个物体排开液体质量的大小关系是:m甲<m乙=m丙,因此三个正方体所受浮力大小关系:F浮A<F浮B=F浮C,故BC错误;
A、因为物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力,因此A下表面受到的压力大于浮力;但由于A物体下表面深度深但是液体密度小,所以其A和B下表面受到的压力大小不确定。C上表面受到的压力为零,下表面受到的压力等于浮力,所以,物体下表面受到液体的压力关系可能为:FA=FB>FC,故A正确
D、在柱形容器中,物体放入或取出后容器底部变化的液体压力就等于物体变化的浮力,即F液压=ΔF浮,由于三个正方体所受浮力大小关系为:F浮A<F浮B=F浮C,因此取出一个正方体后,液体对容器底部压力变化量的大小关系是:ΔF甲<ΔF乙=ΔF丙,故D错误。 故选:A。
7.质量相等,体积不等的甲、乙两个实心正方体物块在水中静止时的情景如图所示,下列说法正确的是( )
A.甲受到的浮力小于乙受到的浮力 B.甲的密度小于乙的密度
C.甲下表面受到的压力比乙的大 D.甲下表面受到的压强比乙的小
解:A、甲、乙两实心正方体物块分别悬浮、漂浮在水中,根据漂浮和悬浮条件可知:F浮甲=G甲,F浮乙=G乙,由于两物块质量相等,重力相等,所以浮力相等,故A错误;
B、由图可知,甲物块在水中悬浮,乙物块在水中漂浮,由ρ物=ρ液时物体悬浮、ρ物<ρ液时物体漂浮或上浮可知,ρ甲=ρ水>ρ乙,故B错误;
C、根据F浮=F向上﹣F向下可知:F向上=F浮+F向下,由于甲悬浮,乙漂浮,则F甲向下>0,F乙向下=0,且F浮甲=F浮乙,所以,F甲向上>F乙向上,故C正确;
D、由图可知,甲下表面比乙下表面所处的深度大,由p=ρgh可知,甲下表面受到水的压强大于乙下表面受到水的压强,故D错误。
故选:C。
8.2023年4月,我国东部战区组织了环台岛军事演习,这是对“台独”分裂势力与外部反华势力勾连挑衅的严重警告,是捍卫国家主权和领土完整的必要行动。如图所示为参加演习的我国辽宁号航空母舰,当战斗机从军舰上起飞后( )
A.舰体略上浮,受到浮力不变 B.舰体略上浮,受到浮力变小
C.舰体略下沉,受到浮力不变 D.舰体略下沉,受到浮力变大
解:军舰始终处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,当战斗机从军舰上起飞后,重力变小,所以军舰受到的浮力变小,根据F浮=ρ液gV排可知舰体略上浮。故选:B。
9.如图,甲、乙两个相同的杯子盛有不同浓度的盐水,放在同一水平面上,将两个质量、体积均相同的鸡蛋放入两个杯子中,当鸡蛋静止时,两个杯子中液面恰好相平,则下列说法正确的是( )
A.甲杯中的鸡蛋排开盐水的质量较大 B.乙杯中的鸡蛋受到的浮力较大
C.甲杯的盐水密度比乙杯的盐水密度小 D.此时甲杯底受到盐水的压强比乙要大
解:AB、将两个质量、体积均相同的鸡蛋放入两杯盐水中,由图可知:鸡蛋在甲中悬浮,在乙中漂浮,则它受到的浮力都等于自身的重力,即:F浮甲=F浮乙=G;根据阿基米德原理可知F浮=G排,所以鸡蛋排开盐水的重力相同,排开盐水的质量也相同,故AB错误;
C、质量、体积均相同的鸡蛋,则鸡蛋的密度相同,鸡蛋在甲杯盐水中悬浮,则ρ甲=ρ蛋;在乙杯盐水中漂浮,则ρ蛋<ρ乙,因此ρ甲<ρ乙,故C正确;
D、因为ρ甲<ρ乙,且h甲=h乙,所以根据液体压强公式p=ρ液gh可知此时甲杯底受到盐水的压强比乙要小,故D错误。 故选:C。
10.小明帮妈妈洗菜做饭时发现,放在盆中的茄子漂浮在水面如图甲所示,而西红柿沉在盆底如图乙所示,他作出如下分析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力大于它受到的重力 B.西红柿排开水的重力等于自身的重力
C.茄子的密度小于西红柿的密度 D.放入茄子前后水对盆底的压强不变
解:A、由图可知,茄子漂浮在水面,由物体的漂浮条件可知,茄子受到的浮力等于它受到的重力,故A错误;
B、由阿基米德原理可知,西红柿受到的浮力等于它排开水的重力,由图可知,西红柿沉在水底,由物体的浮沉条件可知,西红柿受到的浮力小于它受到的重力,因此西红柿排开水的重力小于它自身的重力,故B错误;
C、由物体的浮沉条件可知,茄子漂浮在水面,茄子的密度比水的密度小,西红柿沉在水底,西红柿的密度大于水的密度,所以茄子的密度小于西红柿的密度,故C正确;
D、放入茄子后,水面上升,水的深度h增加,由p=ρgh可知,放入茄子后水对盆底的压强增大,故D错误。故选:C。
11.甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。将同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时两容器的液面等高,如图所示,则( )
A.A的重力小于B的重力 B.A受的浮力等于B受到的浮力
C.甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度
D.甲杯和乙杯的底部受到的压强相等
解:A、甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,
将实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,
则甲液体与A排开液体的体积之和等于乙液体与B排开液体的体积之和,
由图可知,A漂浮,排开液体的体积小于物体的体积,B悬浮,排开液体的体积等于物体的体积,所以A的体积大于B的体积,实心物体A、B由同种材料制作,则密度相等,
根据ρ=可知,A的质量大于B的质量,根据G=mg可知,A的重力大于B的重力。故A错误;
B、由图可知,A漂浮,受到的浮力等于其重力,B悬浮,受到的浮力等于其重力,
因为A的重力大于B的重力,所以A受的浮力大于B受到的浮力,故B错误;
CD、由图可知,A漂浮,A的密度小于甲液体的密度,B悬浮,B的密度等于乙液体的密度,实心物体A、B由同种材料制作,则密度相等,所以,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度;甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,静止时液面等高,
根据p=ρ液gh可知,甲容器底部所受液体压强大于乙容器底部所受液体压强。故C正确、D错误。故选:C。
12.如图甲所示,边长为10cm的实心正方体物块置于足够深的圆柱形容器底部。现逐渐向容器内加入某种液体,并记录液体的总体积V和液体深度h的关系如表,物块受到的浮力F浮与液体深度h的关系图像如图乙所示,下列说法正确的是( )
V/cm3 600 1200 1800 2600 3500 4400
h/cm 3 6 9 12 15 18
A.容器底面积是200cm2 B.液体密度是lg/cm3
C.当液体深度h=4cm时,液体对物块底部的压力为3.6N
D.当液体深度从h=9cm加到h=15cm的过程中,物块对容器底部的压强变化量为80Pa
解:A、实心正方体的底面积为:S底=10cm×10cm=100cm2=1×10﹣2m2,
由题意可知,当液体深度h1=3cm时,此时液体的总体积为600cm3,即600cm2=3cm×(S容﹣S底)解得,容器底面积是S容=300cm2,故A错误;
B、正方体物块的体积为:V物=10cm×10cm×10cm=1000cm3=1×10﹣3m3,
由表格中数据可知,当液体深度h2=12cm时,若物块不放液体中,则液体的体积应为:
V液=S容×12cm=300cm2×12cm=3600cm3,
但此时加液体的体积为V液′=2600cm3,两者之差为ΔV=V液﹣V液′=3600cm3﹣2600cm3=1000cm3=1×10﹣3m3,
已经求得正方体物块的体积为1×10﹣3m3,由此说明此时物块完全浸没在液体中,当继续加液体时,物块受到的浮力不变,从图乙可知,当液体深度大于某一值时,物块受到的浮力为F浮=8N不变,根据F浮=ρ水gV排可得,液体的密度为:
ρ液====0.8×103kg/m3=0.8g/cm3,故B错误;
C、由题意可知,当液体深度为0~9cm时,物块受到的浮力随深度的增大而增大;当液体深度h3=4cm时,物块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力,根据阿基米德原理可得,此时物块受到的浮力为:F浮1=ρ液gV排1=ρ液gS底h3=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣2m2×0.04m=3.2N,
根据浮力的产生原因可得,液体对物块底部的压力大小为此时物块受到的浮力大小,即为3.2N。故C错误;
D、根据浮力产生的原因可得,当液体深度从h4=9cm加到h=15cm的过程中,物块对容器底部的压力变化量等于浮力的变化量,即ΔF压=ΔF浮,根据阿基米德原理可得,液体深度为h4=9cm时,物块受到的浮力为:
F浮2=ρ液gV排2=ρ液gS底h4=0.8×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣4m2×0.09m=7.2N,
由B分析可知,当液体深度为15cm时,物块受到的浮力等于8N,故浮力的变化量为:
ΔF浮=8N﹣7.2N=0.8N,
则物块对容器底部的压力变化量为:ΔF压=ΔF浮=0.8N,
根据p=可得,物块对容器底部的压强变化量为:Δp===80Pa故D正确。 故选:D。
13.将同一枚鸡蛋分别浸入水平桌面上相同圆柱形杯中的水和盐水中。鸡蛋在甲杯中沉底,鸡蛋在乙杯中悬浮,杯中液体均未溢出。已知鸡蛋质量66g,盐水密度1.1g/cm3。下列说法错误的是( )
A.鸡蛋放入甲杯中,鸡蛋静止时对杯底的压力为0.06N
B.鸡蛋放入乙杯中,液体对杯底的压力增加了0.06N
C.鸡蛋在甲杯和乙杯中所受浮力之差为0.06N D.鸡蛋的体积为60cm3
解:鸡蛋的重力:G=mg=0.066kg×10N/kg=0.66N,
鸡蛋在乙中悬浮,则鸡蛋在乙中受到的浮力:F浮乙=G=0.66N,
根据F浮=ρ液gV排可得,鸡蛋的体积:V=V排乙===6×10﹣5m3=60cm3;由图可知,V排甲=V排乙=6×10﹣5m3,
则鸡蛋在甲中受到的浮力:F浮甲=ρ水gV排甲=1×103kg/m3×10N/kg××10﹣5m3=0.6N,
根据力的平衡可得,鸡蛋对图甲中烧杯底部的压力为:F压=G﹣F浮甲=0.66N﹣0.6N=0.06N;所以鸡蛋放入乙杯中,液体对杯底的压力增加了0.66N,故B错误,ACD正确。
故选:B。
14.如图甲所示,盛有液体的柱形容器置于水平桌面上,容器对桌面的压强为1000Pa;如图乙所示,用细线拴一铝块,将铝块的一半浸在液体中,容器对桌面的压强改变了90Pa;如图丙所示,将细线剪断,铝块沉到容器底部,容器对桌面的压强又改变了450Pa。容器的底面积为100cm2,整个过程中液体均未溢出。下列说法正确的是( )(ρ铝=2.7×103kg/m3)
A.铝块浸没在液体中时所受浮力是0.9N B.铝块的体积是100cm3
C.铝块沉底时对容器底部的压力是4.5N D.液体的密度是0.9g/cm3
解:A.将铝块的一半浸在液体中,导致液面上升,对桌面的压力变大,压强变大,因此容器对桌面的压强增加了90Pa,铝块此时受到的浮力等于容器对桌面的压力的增加量,可求铝块此时受到的浮力为F浮=ΔF1=Δp1S=90Pa×100×10﹣4m2=0.9N,
当物体全部浸没在液体中时,受到的浮力为此时的2倍,则浮力为1.8N,故A错误;
B.铝块沉到容器底部,容器对桌面的压力增加,压强增加,则放入铝块后对桌面压强的增加量为Δp=Δp1+Δp2=90Pa+450Pa=540Pa,
放入铝块后对桌面压力的增加量为ΔF2=ΔpS=540Pa×100×10﹣4m2=5.4N,
容器对桌面压力的增加是由于放入铝块,因此铝块的重力为G铝=ΔF2=5.4N,
由G=mg可得,铝球的质量:m铝===0.54kg=540g,
由ρ=可得,铝球的体积:V铝===200cm3,故B错误;
C.铝块沉底时对容器底部的压力等于铝块的重力与浮力之差,则为F压=G铝﹣F浮′=5.4N﹣1.8N=3.6N,故C错误;
D.因为物体完全浸没后受到的浮力为1.8N,则根据F浮=ρgV排可求,液体的密度为ρ液====0.9×103kg/m3=0.9g/cm3,故D正确。
故选:D。
15.水平桌面上放有甲、乙两个装有不同液体的相同容器,把两个完全相同实心小球分别缓慢放入两容器中,两小球静止时液面恰好相平,如图所示,下列说法中正确的是( )
A.甲小球受到的浮力大 B.甲容器中液体的密度较小
C.甲容器对水平桌面的压力小 D.甲容器底部受到液体压强大
解:A、已知两个小球完全相同,重力相同,甲图漂浮,浮力等于重力,乙图悬浮,浮力也等于重力,两小球受到的浮力相等,故A错误;
B、把完全相同的两个小球放入液体中后,甲容器中小球漂浮,小球的密度小于甲液体的密度,乙容器中小球悬浮,说明小球的密度等于乙容器中液体的密度,所以甲容器中液体的密度较大,故B错误;
C、由图知,甲液体的体积大于乙液体的体积,由B知,甲液体的密度大于乙液体的密度,根据ρ=知,甲液体的质量大于乙液体的质量,根据G=mg知甲液体的重力大于乙液体的重力,而甲、乙两个容器相同,两个完全相同的实心小球,根据F压=G液+G容+G球可知,因此甲容器底部对水平桌面的压力大,故C错误;
D、由于甲、乙两容器中液体的深度相同,甲液体的密度较大,根据公式p=ρgh可知,甲容器底部受到的液体的压强大,故D正确。
故选:D。
16.如图甲所示,底面积S为25cm2的圆柱形平底容器内装有适量的未知液体,将容器放入水中处于直立漂浮状态,容器下表面所处深度h1=10cm,该容器受到的浮力是 N;如图乙所示,从容器中取出100cm3的液体后,容器下表面所处深度h2=6.4cm时,则该容器所受浮力减少了 N,未知液体的密度是 kg/m3。(g取10N/kg)。
解:(1)容器排开水的体积:
V排=Sh1=25cm2×10cm=250cm3=2.5×10﹣4m3,
容器受到水的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10﹣4m3=2.5N。
(2)从容器中取出100cm3的液体后,容器下表面所处的深度h2=6.4cm=0.064m,
容器减少的浮力为:ΔF浮=ρ水gΔV排=ρ水gS(h1﹣h2)=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.5×10﹣3m2×(0.1﹣0.064)m=0.9N。
减小的浮力等于减小的重力,所以,ΔF浮=G液减=0.9N,
所以从容器中取出液体的质量为:m===0.09kg=90g,
液体的密度为:ρ===0.9g/cm3=0.9×103kg/m3。
故答案为:2.5;0.9;0.9×103。
如图甲所示,体积为400cm3的实心金属块悬挂在细绳的下端静止时,细绳对金属块的拉力为F1;如图乙所示,底面积为100cm2的开口薄壁容器内装有适量的液体,放在水平桌面上,将金属块浸没在容器内的液体中静止时,容器内的液面升高了2cm,液体对容器底部的压力增加了2N,此时细绳对金属块的拉力为F2,且F1与F2之比为5:4。液体密度为 kg/m3,拉力F2的大小是 N。
解:底面积为100cm2的开口薄壁容器,容器内的液面升高了2cm,液体对容器底部的压力增加了2N,故有:
ΔF=ΔpS=ρ液gΔhS=ρ液×10N/kg×0.02m×100×10﹣4m2=2N,
则:ρ液=1.0×103kg/m3,
体积为400cm3的实心金属块浸没在液体中受到的浮力为:
F浮=ρ液gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×400×10﹣4m3=4N,
F1与F2之比为5:4,则:,
所以G=20N,所以拉力F2的大小:F2=G﹣F浮=20N﹣4N=16N。
故答案为:1.0×103;16。
18.在装有水(未满)的杯中漂浮着一块冰块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 ;如果冰内有一木块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 ;如果冰内有一实心小铁块,当冰全部融化后,杯中的水面将会 。(选填“升高”、“降低”或“不变”)。
解:(1)由于冰漂浮于水面上,所以F浮=ρ水gV排=G冰﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
又因为冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,
所以,G水=ρ水gV水=G冰﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:ρ水gV排=ρ水gV水,则有:V排=V水,
即:冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积。所以冰化水后水面不变;
(2)冰熔化前:F浮=G=G木+G冰,冰熔化后,因为木块漂浮,所以F浮′=F木+F水=G木+G水,
所以:F浮=F浮′因为:F浮=ρ水V排g所以:V排=V排′,液面将不变;
(3)冰熔化前:F浮=G=G铁+G冰,冰熔化后:F浮′=F铁+F水=F铁+G水,
因为铁的密度比水的密度大,所以铁块在水中会下沉,则F铁<G铁,
所以F浮>F浮′,水的密度不变,因为F浮=ρ水V排g,所以V排>V排′,所以铁块下沉后,水面将降低。
故答案为:不变;不变;降低。
19.我国“辽宁号”航母满载时排水量为60900吨,在海水中吃水深度为10m,取g=10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3。该航母满载时,受到的浮力为 N,航母满载时的质量为 kg。某架舰载机飞离该航母后,若航母排开的海水体积减少了6m3,则该舰载机的质量是 kg。
解:(1)由阿基米德原理可得,航母满载时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=60900×103kg×10N/kg=6.09×108N;
由漂浮时浮力等于重力知,航母满载时的重力为:G=F浮=6.09×108N,
由G=mg得航母满载时的质量为:m===6.09×107kg;
(2)因舰载机飞离该航母前后始终处于漂浮状态,
所以,舰载机的重力:G机=G总﹣G=F浮总﹣F浮=ΔF浮=ρ海水gΔV排,
则该舰载机的质量:m===ρ海水ΔV排=1.0×103kg/m3×6m3=6×103kg。
故答案为:6.09×108;6.09×107;6×103。
20.如图所示,将重15N的物体挂在弹簧测力计下,使其缓慢浸入水中的过程中,测力计的示数 ,物体受到的浮力 (以上两空均填“变大”、“变小”或“不变”)。当物体的一半浸入水中时,测力计的示数是10N,当物体全部浸入水中时弹簧测力计示数是 N。
解:将物体缓慢浸入水中时,排开水的体积逐渐变大,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排知,所受浮力逐渐变大,由F浮=G﹣F示知,弹簧秤的示数逐渐变小;
当物体一半浸入水中时,所受到的浮力为:F浮=G﹣F=15N﹣10N=5N,
当物体完全浸入水中时,所受的浮力为:F浮′=2F浮=2×5N=10N
根据称量法:由F浮′=G﹣F示′知,弹簧测力计的示数为:F示′=G﹣F浮′=15N﹣10N=5N。
故答案为:变小;变大;5。
21.如图是用新材料制成的轻质面柱形薄插(桶的质量和厚度忽略不计),高度足够高,横截面积为400cm2,内部装水的高度20cm,则此时水对容器底部的压强为 Pa;将一小球放入水中,已知球体体积为4×10﹣3m3,密度为水的密度的2倍。放入小球沉到容器底部,小球受到水的浮力为 N,此时水对桶底的压力与球对地面的压力之比为 。(g=10N/kg)
解:(1)此时水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)放入小球沉到容器底部,小球排开水的体积V排=V=4×10﹣3m3,
小球受到水的浮力为:F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣3m3=40N;
(3)桶内水的体积:V水=Sh=400cm2×20cm=8000cm3,
由ρ=得水的质量:m水=ρ水V水=1g/cm3×8000cm3=8000g=8kg,
由题知球体的密度:ρ球=2ρ水=2×1g/cm3=2g/cm3,
球体的体积V球=4×10﹣3m3=4000cm3,
则球体的质量:m球=ρ球V球=2g/cm3×4000cm3=8000g=8kg,
桶的质量和厚度忽略不计,则总质量m总=m水+m球=8kg+8kg=16kg,
球和水的总重力:G总=m总g=8kg×10N/kg=80N,
则桶对地面的压力:F桶=G总=80N;
将一球体放入水中,此时水的深度:h′===30cm=0.3m,
水对桶底的压强:p=ρ水gh′=1×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa,
由p=可知,水对桶底的压力:F水=pS=3000Pa×400×10﹣4m2=120N,
所以,水对桶底的压力与桶对地面的压力之比:F水:F桶=120N:80N=3:2。
故答案为:2×103;40;3:2。
某大型豪华游轮排水量达22.5万t,当它在大海中航行时,旅客感觉不到丝毫颠簸,此时海水对游轮的浮力是 N。当它从大海驶入长江时,游轮受到的浮力将 (选填不变、变大、变小),船身将 (选填上升或下降一些)。
解:轮船的排水量m排=22.5万t=2.25×108kg,
由阿基米德原理可得,满载时,轮船在大海中航行时受到的浮力为:
F浮=G排=m排g=2.25×108kg×10N/kg=2.25×109N;
因为轮船始终漂浮,则F浮=G船,且船的重力不变,
所以,轮船从大海驶入长江,受到的浮力不变,。
由于水的密度变小,由F浮=G排=m排g可知排开水的体积变大,即船身会下降一些。
故答案为:2.25×109;不变;下降一些。
一个质量为3.6g的物体,放在盛水容器中,静止后,溢出0.03N的水,该物体静止时的状态是 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”);若在容器中加盐并不断搅拌,会看到物体会 (选填“保持不变”“上浮”或“下沉”)。
解:由题意知物体的重力为:G物=m物g=3.6×10﹣3kg×10N/kg=0.036N,
物体静止时受到的浮力为:F浮=G排=0.03N;
因为浮力小于重力,所以物体下沉至底部;
物体沉在水中,则物体的密度大于水的密度,在水中慢慢加盐,水的密度变大,当物体的密度小于盐水的密度是时,物体会上浮。
故答案为:沉底;上浮。
24.潜水艇在海面下执行任务时,下潜过程中,潜水艇受到的压强 ,潜水艇受到的浮力 (均选填“增大”、“不变”或“减小”)。
解:潜水艇在水面下匀速下潜的过程中,海水密度不变,深度不断增大,根据液体压强公式p=ρgh得潜水艇受到海水的压强不断变大;
潜水艇在水面下下潜的过程中,海水密度不变,潜水艇排开海水的体积不变,根据阿基米德原理得F浮=ρ液gV排得潜水艇受到的浮力不变。
所以故答案为:增大;不变。
25.某物理实验小组的同学,想验证阿基米德原理,进行了下面的实验,如图甲所示:
(1)为了方便操作和减小测量误差,最合理的操作步骤应该是 。
A.①②③④ B.④②①③ C.④①②③ D.②①③④
(2)按照正确的操作步骤,当测量结果满足等式 时(用弹簧测力计示数F1、F2、F3、F4表示),则说明阿基米德原理成立。
(3)小张利用身边的器材对实验进行了改进:两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水
杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材,装置如图乙所示。实验时逐渐向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中直至刚好全部浸没,观察到弹簧测力计A的示数逐渐 (选填“增大”、“减小”或“不变”),弹簧测力计B的示数逐渐增大,若弹簧测力计A的示数变化量为ΔFA,B的示数变化量为ΔFB,则它们的大小关系是ΔFA ΔFB(选填“大于”“等于”或“小于”)
(4)在这个过程中溢水杯对升降台的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)
(5)做完上述实验后,小亮想利用图乙装置测出一个苹果的密度,步骤如下:
a.将一个苹果轻轻放入装满水的溢水杯中,如图丙所示(实验中的小桶容积足够大),弹簧测力计B的示数变化量为F1。
b.再将小桶中的水倒掉擦干后,用牙签将苹果全部压入溢水杯中,如图丁所示,弹簧测力计B的示数变化量为F2。
则该苹果密度表达式为ρ= (用F1、F2和ρ水表示)。
若步骤b中,小桶中有前一次实验残留的水,则所测得的苹果密度 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
解:(1)为方便操作和减小测量误差,合理的实验顺序是:
④测出空桶所受的重力,再把空桶置于溢水杯口的正下方;
②用弹簧测力计测出物体所受的重力;
①用弹簧测力计吊着物体浸没在装满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数;
③测出桶和排开水所受的总重力,所以合理的实验顺序为④②①③,故选B;
(2)根据图中①②两个步骤,由称重法测浮力可知物体浸没在液体中受到的浮力:F浮=F1﹣F2,
物体排开液体的重力:G排=F3﹣F4,
如果满足:F1﹣F2=F3﹣F4,就可以证明浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受重力的大小(即说明阿基米德原理成立);
(3)如图乙所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,由称重法F浮=G﹣F′可知,弹簧测力计A的示数变小。
重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,由阿基米德原理可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等,即ΔFA=ΔFB。
(4)将烧杯、水和物体看做一个整体,容器对升降台的压力等于空杯和杯内水的总重与物体的重力之和再减去物体受到的拉力(大小等于测力计的示数),即
F压=G杯+G杯内水+G物﹣F示,而G物﹣F示=F浮,所以F压=G杯+G杯内水+F浮,
根据阿基米德原理F浮=G排水可知:F压=G杯+G杯内水+G排水,
由于杯内的水和排出的水的总重等于原来杯子里的水,是个定值,所以在这个过程中容器对升降台的压力不变;
(5)由图丙可知,苹果漂浮在水面上,苹果受到的浮力等于苹果的重力,由阿基米德原理可知,苹果的重力等于F1,即G苹=F1,由图丁可知,苹果完全浸入水中,苹果受到的浮力为F2,根据阿基米德原理可知,苹果的体积为:
V苹==,则苹果的密度为:ρ===;
若步骤b中,小桶中有前一次实验残留的水,因为将苹果浸没时,测力计的示数变化量是与上一次比较得出的(即与将小桶中的水全部倒掉比较),所以苹果浸没时测得其排开水的重力不变,即测得苹果浸没时受到的浮力不变,由阿基米德原理可知测得苹果的体积不变,则根据密度公式可知,测得苹果的密度不变。
故答案为:(1)B;(2)F1﹣F2=F3﹣F4;(3)减小;等于;(4)不变;(5);不变。
26.小林在探究“浮力大小与哪些因素有关的实验中,用到如下器材:分度值为0.1N的弹簧测力计、金属块a、金属块b、大小柱形容器若干、水,密度未知的某种液体,细线等。小林进行了如图1所示的实验,用弹簧测力计挂着金属块a缓慢地浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F(液体均未溢出),并将其示数记录在表中。
实验步骤 B C D E F
弹簧测力计示数N 1.6 1.2 0.7 0.7 1.1
(1)步骤A中,弹簧测力计的示数为 N,根据表计算,步骤D中金属块a所受浮力F= N;
(2)根据表中的数据,可知物体的浮力与深度 (选填“无关”或“有关”);还可以更换液体密度进行多次实验,目的是 。表中某种液体的密度是 kg/m3;
(3)实验结束后,同组的小黄称量了一下盛水的烧杯的质量,如图2所示,其质量为 g。
解:(1)弹簧测力计的一个大格代表1N,一个小格代表0.1N,弹簧测力计示数是2.7N;
金属块a的重力是2.7N,步骤D中金属块a浸没在水中,弹簧测力计示数是0.7N,所以金属块a受到的浮力:F浮=G﹣F=2.7N﹣0.7N=2N;
(2)由实验A、D、E得,物体浸没在不同深度,弹簧测力计示数相同,金属块受到的浮力相等,所以物体的浮力与深度无关;
更换液体密度进行多次实验,目的是多次实验使实验结论具有普遍性;
由实验A、E知,金属块a浸没在水中受到的浮力:F浮水=G﹣F=2.7N﹣0.7N=2N,
由实验A、F知,金属块a浸没在液体中受到的浮力:F浮液=G﹣F'=2.7N﹣1.1N=1.6N,
因为物体浸没在水和液体中,所以V排水=V排液,
即,,
液体的密度为:ρ液=0.8×103kg/m3;
(3)烧杯和水的总质量为:m'=100g+20g+4g=124g。
故答案为:(1)2.7;2;(2)无关;使实验结论具有普遍性;0.8×103;(3)124。
27.在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,小明用到了以下实验器材:弹簧测力计、圆柱体合金块、烧杯、适量水和酒精(ρ酒精<ρ水)。实验操作步骤和相关实验数据如图所示。
(1)图乙所示实验弹簧测力计的示数为 N;将圆柱体合金块挂在弹簧测力计的挂钩上缓慢浸入水中的过程,合金块相对于水面是 的;
(2)图丙所示实验合金块所受浮力为 N,分析图甲、乙、丙所示实验可初步得出结论:浸入液体中的物体受到的浮力大小与物体排开液体的 有关;
(3)小明观察到图丙和丁所示实验的液面相平,分析可知烧杯底部所受水的压强大小是 (选填“相同”或“不相同”)的;
(4)分析本次实验,请你猜想图戊所示实验弹簧测力计的示数F戊 3N(选填“>”、“=”或“<”)。
解:(1)由图乙所示实验弹簧测力计的示数为3.5N;
将圆柱体合金块挂在弹簧测力计的挂钩上缓慢浸入水中的过程,合金块与水面的位置不断发生变化,所以合金块相对于水面是运动的;
(2)由丙知,图丙所示实验合金块所受浮力为:
F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N;
由图甲、乙、丙所示实验可知液体的密度相同,排开液体的体积不同,且排开液体的体积越大,弹簧测力计的示数越小,由称重法知浮力越小,所以可以初步得出结论:浸入液体中的物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关;
(3)小明观察到图丙和丁所示实验的液面相平,根据p=ρgh可知烧杯底部所受水的压强大小是相同的;
(4)因为ρ酒精<ρ水,所以根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知在排开液体体积相同时合金块浸没在酒精中受到的浮力小于浸没在水中受到的浮力,由称重法F=G﹣F浮知图戊所示实验弹簧测力计的示数F戊大于3N。
故答案为:(1)3.5;运动;(2)1;体积;(3)相同;(4)>。
28.2020年11月10日,我国自主研制的“奋斗者号”深海潜水器,装载3名科研人员,成功潜入马里亚纳海沟,其深度达到10909米,这个数字刷新了中国载人深潜的记录。(g取10N/kg,海水的密度ρ取1.0×103kg/m3)
(1)“奋斗者号”潜水器悬停在海水中时其质量达到36t,此时它受到海水的浮力多大?
(2)结合上述数据,估测“奋斗者号”潜水器的体积约为多少m3?
(3)当“奋斗者号”潜水器底部到达10000m深度时,其底部受到海水的压强是多大?
解:(1)根据物体浮沉条件可得,此时潜水器受到海水的浮力:
F浮=G=mg=36×103kg×10N/kg=3.6×105N;
(2)根据F浮=ρ海水gV排可得,潜水器排开海水的体积:
V排===36m3,
潜水器全部浸没在海水中,所以潜水器的体积:V=V排=36m3;
(3)潜水器底部到达10000m深度时,其底部受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1×108Pa。
答:(1)此时它受到海水的浮力为3.6×105N;(2)“奋斗者号”潜水器的体积约为36m3;
(3)当“奋斗者号”潜水器底部到达10000m深度时,其底部受到海水的压强是108Pa。
29.港珠澳大桥由桥和隧道组成,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,让其漂浮在海面上,然向其内部灌水使之沉入海底,假设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,质量为6×107kg,取海水的密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受的浮力是多少N?
(2)当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,沉管下表面受到海水的压强多少?
(3)当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中静止时,需要注入多少kg的海水?
解:(1)因为密封沉管灌水前漂浮,所以受到的浮力:
F浮=G=mg=6×107kg×10N/kg=6×108N;
(2)当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,沉管下表面所处的深度h=10m,
受到海水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1×105Pa;
(3)密封沉管浸没水中,排开水的体积:
V排=V=180m×35m×10m=6.3×104m3,
受到的浮力:F浮′=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.3×104m3=6.3×108N;
密封沉管恰好悬浮时,注入的海水最少,此时受到的浮力:F浮=G管+G水,
至少注入水的重力:G水=F浮﹣G管=6.3×108N﹣6×108N=3×107N,
其质量:m===3×106kg。
故答案为:(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受的浮力是6×108N;
(2)当密封沉管上表面刚好本平浸没在海水中时,沉管下表面受到海水的压强为1×105Pa;
(3)当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中静止时时,需要至少注入3×106kg的海水。
30.一金属块在空气中受到的重力为39N,把它全部浸没水中称时(金属块未接触底面),弹簧测力计读数为34N(g取10N/kg)。求:
(1)该金属块受到水对它的浮力?(2)该金属块的密度?
(3)将该金属块浸没在另一种液体中,测力计示数为31.5N,则这种液体的密度?
解:(1)根据称重法可知,金属块受到水对它的浮力:F浮=G﹣F=39N﹣34N=5N;
(2)由G=mg可知,金属块的质量:m===3.9kg,
金属块浸没在水中时,排开水的体积等于金属块的体积,
由F浮=ρ液gV排可知,金属块的体积:
V=V排===5×10﹣4m3,
金属块的密度:ρ===7.8×103kg/m3;
(3)根据称重法可知,金属块在另一种液体中受到的浮力:F浮′=G﹣F′=39N﹣31.5N=7.5N,
金属块浸没在另一种液体中时排开液体的体积等于金属块的体积,即V排′=V=5×10﹣4m3,
由F浮=ρ液gV排可知,另一种液体的密度:
ρ液===1.5×103kg/m3。
答:(1)该金属块受到水对它的浮力为5N;(2)该金属块的密度为7.8×103kg/m3;
(3)将该金属块浸没在另一种液体中,测力计示数为31.5N,则这种液体的密度为1.5×103kg/m3。
第1题
第2题
第3题
第4题
第5题
第6题
第7题
第8题
第9题
第10题
第11题
第12题
第13题
第14题
第15题
第16题
第17题
第20题
第21题
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