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第二讲:压强与浮力
一、单选题
1.对下列情景涉及的物理知识,描述正确的是( )
A.在冰雪路面上行车,需加装防滑链是为了增大与地面的摩擦
B.课本静止放在水平桌面上,课本对桌面的压力与桌面对它的支持力是一对平衡力
C.向墙上按图钉时,手对图钉帽产生的压强等于图钉尖对墙壁产生的压强
D.宇航员登上月球时,他的质量比在地球上时的质量减少了
2.小明将金鱼装入有水的塑料袋中,扎紧塑料袋,再放入盛水的玻璃缸中,忽略塑料袋质量和体积,将会看到( )
A. B.
C. D.
3.如图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力不变
B.图B中巨轮之所以能够浮在水面是因为所受浮力大于自身重力
C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
4.小明在洗碗时发现,同一只碗既可以漂浮在水面上,也可以沉入水底(如图所示)。对此下列说法正确的是( )
A.碗漂浮时所受的浮力大于它所受的重力
B.碗漂浮时所受的浮力小于它排开的水所受的重力
C.碗沉底时所受的浮力小于漂浮时所受的浮力
D.碗沉底时排开水的体积等于它漂浮时排开水的体积
5.如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.悬浮和漂浮时受到的浮力不相等
B.潜水艇是通过改变浮力大小实现上浮和下沉的
C.从悬浮到漂浮过程中所受浮力逐渐变小
D.潜水艇完全入水后,下沉越深,所受浮力越大
6.如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法中正确的是( )
A.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
B.容器底部受到水的压强大小关系为p甲>p乙>p丙
C.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
D.三个物体的密度大小关系是ρA>ρB>ρC
7.如图所示,一个未装满水的瓶子,正立放置在水平面上时瓶对桌面的压强为p1,瓶底受到水的压力为F1,倒立放置时瓶对桌面的压强为p2,瓶盖受到水的压力为F2。则( )
A.p2=p1,F2=F1 B.p2<p1,F2<F1
C.p2<p1,F2>F1 D.p2>p1,F2<F1
8.如图所示,水平桌面上放有底面积和质量都相同的甲、乙两平底容器,分别装有深度相同、质量相等的不同液体。下列说法正确的是( )
①液体的密度:ρ甲=ρ乙 ②液体对容器底部的压强:p甲>p乙
③液体对容器底部的压力:F甲=F乙 ④容器对桌面的压强:p′甲=p′乙
A.只有①和② B.只有①和④ C.只有②和③ D.只有②和④
9.如图所示,将完全相同的正方体木块分两部分叠放在水平地面上,它们对地面的压强p甲:P乙等于()
A.3:5 B.3:2
C.2:5 D.9:10
10.如图所示,完全相同的甲、乙两个烧杯内装有密度不同的液体。在两烧杯中,距离杯底同一高度处有A、B两点,已知A、B两点压强相等,则烧杯甲、乙对桌面的压强p甲、p乙大小关系为( )
A.p甲<p乙 B.p甲>p乙
C.p甲=p乙 D.条件不足,无法判断
11.如图,在水平桌面上竖立着三个柱状物甲、乙、丙,它们的高度均为h,均为实心匀质,甲、乙、丙的底面分别是半径为R的圆面、边长为a的正方形、半径为r的圆面。已知:2R>a>2r,它们对桌面的压强p甲=P乙=P丙,则甲、乙、丙材料的密度比较,正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙>ρ丙 B.ρ甲=ρ乙>ρ丙
C.ρ甲<ρ乙<ρ丙 D.ρ甲=ρ乙=ρ丙
12.如图所示,三个底面积不同的圆柱形容器内分别盛有A、B、C三种液体,它们对容器底部的压强相等,现分别从三个容器内抽出相同深度的液体后,剩余液体对容器底部的压强pA、pB、pC的大小关系是( )
A.pA>pB>pC B.pA=pB=pC C.pA<pB<pC D.pA=pC>pB
13.如图所示,质地均匀的长方体木块,第一次如图甲所示直立浮在水面上,所受浮力为F1,此时水对其底部压强为p1;第二次变为如图乙所示横浮在水面上,所受浮力为F2,此时水对其底部压强为p2。则( )
A.F1=F2,p1>p2 B.F1>F2,p1>p2
C.F114.容器内装有一定质量的水,将物体A、B叠放后一起放入水中,静止时如图所示。再将A从B上拿下放入水中,B静止时在水面漂浮。下列说法错误的是( )
A.物体A的密度大于物体B的密度
B.物体B漂浮后,水对容器底的压强变小
C.物体B漂浮后,桌面受到的压力变大
D.物体B漂浮后,物体A所受的浮力不变
15.用细线将两个半径相同的实心小球A和B连接在一起,放入水中,静止后的状态如图所示(线处于紧绷状态)。下列判断正确的是( )
A.F浮A=GA B.F浮A=F浮B
C.GA>GB D.ρA>ρ水
16.如图所示,甲、乙、丙三个完全相同的烧杯中均装有适量的水。将质地均匀、质量不等,且不吸水的a、b两实心体,分别放入甲、乙烧杯中,当a、b静止时,a有五分之二的体积露出水面,b悬浮于水中,此时两烧杯液面刚好相平。若将b置于a上一起放入丙烧杯中,静止时a的上表面刚好与液面相平,整个过程中水均未溢出,下列说法正确的是( )
A.a的密度是0.4×103kg/m3 B.a、b的重力之比为5:3
C.a、b的体积之比为5:2 D.b的密度是0.8×103kg/m3
17.如图所示,水槽中有三个等质量的实心物体处于静止状态,甲、乙为长方体,丙为球体。下列有关说法正确的是( )
A.丙物体排开的水的体积最多
B.乙物体受到的浮力最小
C.甲物体的密度大于乙物体的密度
D.无法判断三个物体之间的密度大小关系
18.一个质量为100g的圆柱形瓶身的空玻璃瓶,内装10cm高的水密封后放在水平地面上,如图甲所示,再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后瓶内外液面的高度差如图乙和图丙所示(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg,瓶壁厚度忽略不计)。下列说法正确的是( )
①玻璃瓶在水中受到的浮力小于在未知液体中受到的浮力
②未知液体的密度为0.75g/cm3
③玻璃瓶底的面积为50cm2④玻璃瓶在水中受到的浮力为4.8N
A.①② B.②③ C.②④ D.③④
19.如图所示,在两个完全相同的容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的实心小球A、B、C分别放入两个容器中。放入小球后两个容器中的液体深度机同,且A、C两球排开液体体积相同,B球在甲液体中悬浮,在乙液体中下沉。下列选项中( )
①甲液体对容器底的压强与乙液体对容器底的压强相等
②三个小球中密度最小的是A球
③A球所受浮力大于C球所受浮力
④如果把A、C两球对调,A球在乙液体中可能下沉
A.只有①②正确 B.只有②③正确
C.只有③④正确 D.只有①②③④正确
20.水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A,B(VAA.甲液体密度大于乙液体的密度
B.甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强
C.甲液体对B下表面的压强等于乙液体对A下表面的压强
D.装甲液体的容器对水平桌面的压力小于装乙液体的容器对水平桌面的压力
二、填空题
21.如图所示,小晨将甲、乙两个实心均匀正方体分别放在水平地面上,测得它们对地面的压强相等,则甲乙两正方体的密度ρ甲 ρ乙(选填“>”、“<”或“=”)。接着小晨将两个正方体沿图示的方向截去一部分,都拿走右半部分,则甲、乙剩余部分对水平地面的压强 p甲 p乙。(选填“>”、“<”或“=”)
22.如图,三个重力和底面积都相等的薄壁容器,放在同一水平面上,内装同种液体,并且液面等高.三个容器底部受到的压强关系是:PA PB PC;三个容器底部受到的压力关系是FA FB FC;三个容器对桌面的压强关系是P′A P′B P′C;三个容器对桌面的压力关系是F′A F′B F′C.(填“>”,“<”,“=”)液体自重与液体对容器底部的压力的关系是:G液 FA ,G液 FB ,G液 FC(填“>”,“<”,“=”).
23.三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与三个体积相同的实心球相连。向容器内倒入某种液体直到将三个球均完全浸没。待液体和球都静止后,观察到如图所示的情况,乙球的弹簧长度恰好等于它没受到力时的长度(即弹簧原长)。
(1)三个球受到的浮力F甲、F乙、F丙的大小关系是 。
(2)三个球中密度最大的是 球。
(3)如果地心引力减半,则三个球中会向上运动的是 球。
24.台秤上放半杯水,台秤的示数为25牛,再将重为5牛的金属块挂在弹簧测力计下,当金属块全部浸入水中时(如图所示),测力计的示数为4牛,则金属块受到的浮力是 牛,此时台秤示数为 牛。若再将金属块缓慢向下移动一段距离(没有碰到杯子底部),台秤示数将 (填“变小”、“不变”或“变大”)。
25.如图是兴趣小组利用一质量为 5g 的空心圆柱形塑料管制成的标有刻度的液体密度计,密度计左侧中间处做有一标记。其工作原理是:测量某种液体密度时,将管子放入水中,再向塑料管中倒入待测液体,直至塑料管内液面达到左侧标记处,然后读取管外液体液面对应右侧的刻度作为待测液体的密度值。
(1)当加入5mL酒精时,塑料管内液面达到标记处,此时该塑料管所受浮力大小为 牛。(酒精密度为 0.8g/cm3)
(2)如图所示液体密度计右侧刻度值自上而下逐渐 (选填“增大”或“减小”)。
26.“天气瓶”和“彩球温度计”是两款可以获知天气冷暖变化的现代居家饰品。
(1)图甲为“天气瓶”,当外界温度降低时,瓶中晶体增多。由此可推测瓶中晶体的溶解度随温度升高而 。
(2)“彩球温度计”可用于粗略地测量环境温度。它是由体积相同、质量不同的小球和密度随温度升高而减小的液体组成。乙、丙所示是同一支彩球温度计在不同环境中彩球稳定后的分布情况,则 所示环境温度较高。(选填“乙”或“丙”)
27.一艘船的质量为5╳105t最大载重量是1.3X106t,则它满载时的排水量为 吨,受到的浮力是 。如果往船上装载货物,则它受到的浮力将 。(选填"变大”、"变小”或“不变”")。(g取10N/kg)
28.已知质量相等的两个实心小球A和B,它们的密度之比A:B=1:2,现将A、B放入盛有足够多水的容器中,当A、B两球静止时,水对A、B两球的浮力之比FA:FB=8:5,则A= kg/m3,B= kg/m3.
29.桌面上放着一个装满水的容器,如图甲所示,现将一个小球缓慢放入水中,稳定后如图乙所示;然后用手将小球缓慢压入水中直至恰好浸没,如图丙所示;用固定在容器底的细绳拉住小球如图丁所示;请比较容器对桌面的压力大小F甲 F乙(填“>”“<”或“=”,下同)F乙 F丙,容器对桌面的压力大小F乙 F丁。
30.体积是100cm3,质量是90g的物体,将其缓缓放入装满水的烧杯中,物体静止后,溢出水的质量是 g;将其缓缓放入装满酒精的烧杯中,溢出酒精的质量是 g。(ρ酒=0.8×103kg/m3)
31.将一小物块A轻轻放入盛满水的大烧杯中,A静止后,有72g的水溢出;再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,A静止后有64g的酒精溢出。则A在水中静止时受到的浮力为 N,A的密度是 g/cm3。(酒精的密度是0.8x103kg/m3)
三、实验探究题
32.小科所在的项目化学习小组同学制作“浮漂器”,成功地验证了阿基米德定律。选取溢水杯、泡沫块、托盘和粗铁丝、细铁丝等材料制作成“浮漂器”。“浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成,下托盘由细铁丝制成。
①将“浮漂器”置于装有适量水的溢水杯,取一小石块放在上托盘,在支撑杆上标出水位刻度线。
②将小石块改放在下托盘,往上托盘加砝码,同时用空烧杯接收溢出的水,直到水位刻度线与水面相平。
③取下砝码,把烧杯中的水全部倒入上托盘。由步骤①②得出石块所受浮力F浮=G砝码。由步骤②③得出烧杯中水的重力G排=G砝码。因此,F浮=G排,即石块所受浮力等于其所排开的水受到的重力,从而验证了阿基米德原理。
(1)泡沫块是制作“浮漂器”的关键要素之一。为确定泡沫块高度,应考虑因素有____(可多选)
A.溢水杯的质量 B.泡沫块的体积 C.液体的密度
(2)步骤①中将“浮漂器”置于溢水杯,判断杯中水为“适量”的依据是 ;
(3)分析步骤②③,该组同学得出结论:烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力,即G排=G砝码。推测其观察到的现象为 ;
(4)有同学认为,往上托盘“加砝码”的操作存在缺陷,改进方法有 (写出一种)。
33.科学兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,用弹簧测力计挂着一实心圆柱体,进行如图所示的实验操作,根据实验所得数据回答下列问题。
(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是 N。
(2)通过 两次实验,可探究物体所受浮力大小与排开液体体积的关系。
(3)通过c、e两次实验,可探究物体所受浮力大小与 的关系。
(4)在e图液体中进行探究的过程中,记录实验数据,得到如图乙所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像,则该液体的密度为 kg/m3。
34.为探究物体在水中受到的浮力大小与浸人水中的体积和深度的关系,甲、乙两同学把装满水的溢水杯放到台秤上,溢水杯口下方放置一空量筒。用细线系住金属块并挂在弹簧测力计上,测力计示数为G。然后将金属块缓慢浸人水中,且始终不与杯接触,如图所示。
(1)金属块浸没前,测力计示数逐渐变小,说明浮力大小逐渐 。
(2)据此,甲同学认为金属块受到的浮力随浸入水中的深度增大而增大;而乙同学则认为浮力随浸入水中的体积增大而增大。继续增大金属块浸没在水中的深度,发现测力计的示数始终不变,且为F,据此可得出 的观点不具有普遍性。这个过程中金属块受到的浮力F浮= 。
(3)为了深入研究,他们测出量筒中水的体积V排,水的密度用水表示,其排出水的重力G排= ,通过比较数据发现F浮=G排。换用不同的物体和液体重复上述实验,都能得出F浮=G排,说明决定浮力大小的根本因素是G排。
(4)从金属块开始浸入直至浸没一定深度的过程中台秤的示数变化情况是 。
35.小李按照教材中”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。这根吸管竖直漂浮在不同液体中时,液体密度越大,它露出液面部分的长度 (选填”越长”、”越短”或”不变”)。
(2)将吸管放到水中的情境如丙图(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景如丙图(b)所示,漫入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则h与ρ水、ρ液,H的关系式是h= 。
(3)小明根据图甲在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),再利用上述关系式进行计算,标出了0.9、1.0、1.1的刻度线,如图乙a,b,c,d所示,则标示正确的是图 。
(4)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平和量筒测量其密度,然后再用这个密度计测量,如丙图(c)所示,结果发现密度计测量出来的食油密度偏大,你认为原因可能是 。
36.小归制作了一个可测量物体质量的装置,如图甲所示小筒与大筒均为圆柱形容器。小筒和托盘的总质量为200g,小筒底面积50cm2,高15cm,大筒中装有适量的水,托盘上不放物体时,在小筒和大筒上与水面相平的位置的刻度均为“0”,将小筒竖直压入水中,当水面距小筒底12cm时,在小筒和大筒上与水面相平位置的刻度均为最大测量值,小筒和大筒的分度值相同。把被测物体放入托盘中,读出小筒或大筒上与水面相平位置对应的刻度值,即为被测物体的质量。
(1)该装置所能测量物体的最大质量为 g;
(2)小筒上相邻两刻度线的间距比大筒上相邻两刻度线间的距离 (选填“大”或“小”);
(3)他想利用此装置测算出石块的密度,操作如下,如图乙所示,将石块放入托盘中,读出大筒上的示数为m1;如图丙所示,将此石块沉入水中,读出大筒上的示数为m2,该石块密度的表达式为ρ石= (水的密度用ρ水表示)。
四、解答题
37.如图所示,高为 0.3 米、底面积为 0.02 米2的薄壁圆柱形容器 A 置于水平地面上,容器内装有重为39.2牛、深度为0.2米的水。
(1)求水对容器底的压强p水 ;
(2)若容器重为10牛,求容器对水平地面的压强p容;
(3)现将底面积为 0.01 米2的实心圆柱体 B 竖直放入容器 A 中,水恰好不溢出,此时容器 A 对地面的压强增加量 Δp 容恰好等于水对容器底的压强增加量 Δp 水,求圆柱体 B 的质量 m。
38.如图是浮力秤结构示意图,构造如下:两个底面积不同的圆柱形玻璃容器,大容器底面积是300cm2,高度是21cm,小容器底面积是250cm2,高度是25cm,质量是250g,小容器漂浮于大容器的水中,两容器壁厚可忽略不计。问:
(1)不放被测物时,小容器受到的浮力为 牛。
(2)已知该浮力秤的最大V排为21cm×250cm2,请计算该浮力秤测质量的量程。
(3)分析计算12N的水能否完成该浮力秤最大质量的称量?
39.如图甲所示,一个体积是0.8dm3的立方体木块,下面用一段细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水,直到细线拉直,如图乙所示。若细线的拉力用F表示,倒入容器中水的深度用h表示(g=10N/kg)。
(1)图丙中的A点对应木块在水中的位置是处于 状态。
(2)该木块浸没在水中所受的浮力为多少牛顿?
(3)该木块的密度为多少?
(4)请在丁图中作此过程中木块所受浮力F浮随水的深度h变化的大致图象。
40.一金属块在空气中受到的重力为39N,把它全部浸没在水中称时(金属块
未接触底面),弹簧测力计读数为34N。求:
(1)该金属块受到水对它的浮力;
(2)该金属块的体积;
(3)该金属块的密度。
答案解析部分
1.【答案】A
2.【答案】B
3.【答案】A
4.【答案】C
5.【答案】A
6.【答案】A
7.【答案】D
8.【答案】D
9.【答案】D
10.【答案】A
11.【答案】D
12.【答案】A
13.【答案】A
14.【答案】C
15.【答案】B
16.【答案】C
17.【答案】C
18.【答案】B
19.【答案】C
20.【答案】D
21.【答案】<;>
22.【答案】=;=;=;=;>;>;>;>;>;=;<
23.【答案】(1)F甲=F乙=F丙
(2)丙
(3)丙
24.【答案】1;26;不变
25.【答案】(1)0.09
(2)减小
26.【答案】(1)增大
(2)乙
27.【答案】1.8╳106;1.8╳1010;变大
28.【答案】800;1600
29.【答案】=;=;<
30.【答案】90;80
31.【答案】0.72;0.9
32.【答案】(1)B;C
(2)将小石块放入上托盘时,有少量水溢出
(3)水位刻度线与水面相平
(4)加细食盐或细沙等质量小的物体
33.【答案】(1)0.5
(2)bc或bd
(3)液体密度
(4)800
34.【答案】(1)变大
(2)甲;G-F
(3)ρ水V排g
(4)一直不变
35.【答案】(1)越长
(2)ρ水H/ρ液
(3)C
(4)密度计触底
36.【答案】(1)400
(2)大
(3)
37.【答案】(1)水对容器底部的压强;
(2)容器对桌面的压力:F'=G+G水=10N+39.2N=49.2N;
容器对水平地面的压强;
(3)水恰好不溢出,说明水面高度为0.3m,
水对容器底部增加的压强:;
B的重力为:G=△F=△pS=1000Pa×0.02m2=20N;
B的质量。
38.【答案】(1)2.5
(2)解:已知该浮力秤的最大V排=21cm×250cm2=5250cm3=5.25×10﹣3m3,
由物体漂浮条件和阿基米德原理可知小容器里的最大总质量:
m总=m排=ρ水V排=1.0×103kg/m3×5.25×10﹣3m3=5.25kg=5250g,
最大测量值m最大=m总﹣m小=5250kg﹣250g=5000g;
(3)解:该浮力秤最大质量的称量时大容器里水的体积至少为:
V最少=(S大﹣S小)h=(300cm2﹣250cm2)×21cm=1050cm3=1.05×10﹣3m3,
则水的重力:G水=m水g=ρ水V最少g=1.0×103kg/m3×1.05×10﹣3m3×10N=10.5N<12N,
所以,12N的能完成该浮力秤最大质量的称量。
39.【答案】(1)漂浮
(2)解:木块浸没在水中所受的浮力F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8×10-3m3=8N
(3)解:由图象可知,拉力为4N,则木块的重力G=F浮-F=8N-4N
=4N,则木块的质量
m==0.4kg,木块的密度ρ==0.5×103kg/m3
(4)
40.【答案】(1)该金属块受到水对它的浮力F浮=G-F拉=39N-34N=5N;
(2)金属块的体积:
(3)金属块的密度:
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