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浙江省中考科学一轮复习:模块三 物质科学(二)物理
第讲
一、思维导航
二、知识梳理
知识点1、浮力
1、浮体:
于液体表面的物体称为浮体;如船等。浮体既受到 的作用,同时又受到周围液体对它的作用力。
2、浮力:
浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体) ,称作浮力。
3、浮力的方向:
,浮力的施力物体是 ;
4、浮力产生的原因:
物体上下表面受到的液体(或气体)的 ,浮力是液体(或气体)加给物体的压力的合力。
5、阿基米德原理:
(1)内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它 。
(2)公式:F浮=G排= 。
由公式可知浮力的大小取决于 和 。
(3)适用范围:适用浸入液体的物体,也适用浸入气体的物体。
(4)应用阿基米德原理时应注意:
①注意区分“两个重力”:物体的重力与物体排开液体的重力;
②注意区分“三个体积”:物体体积、物体浸入液体中的体积(物体排开液体的体积)、物体露出液面的体积;
③注意区分“三个密度”: 物体的密度、物质的密度、液体的密度。
知识点2、浮力的计算
1、公式法:F浮=G排=__________
2、称重法:F浮=_______,其中F为物体浸入液体时弹簧测力计的读数。
3、压力差法:F浮=F向上-F向下
4、平衡法:_______,一般指物体在液体中处于悬浮或漂浮状态。
计算时,注意根据题目提供的不同条件,选择不同的方法进行计算。
知识点3、物体浮沉条件及其应用
1、液体中物体的动运动、状态:
①上浮:物体在液体中竖直向上的运动,最后物体处于平衡状态(漂浮在液体中),且一部分露出液面;最终V排 V物;
②悬浮:物体完全浸没并可停留在液体中任何位置,对容器底和侧壁都没有力的作用,且处于平衡状态;最终V排 V物;
③下沉:物体在液体中向下运动,最后静止在容器底且对容器底部有压力作用。最终V排 V物。
2、当物体处于如下五种状态时,存在下列关系:
2、物体漂浮问题“五规律”:
规律1、物体漂浮在液体中,所受的浮力大小等于它的 ;
规律2、同一物体在不同液体时漂浮,所受浮力 ;
规律3、同一物体在不同液体里漂浮,密度 的液体里浸入的体积小;
规律4、漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体的密度就是 的几分之几;
规律5、将漂浮物体全部浸入液体时,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增加的 。
3、浮沉条件的应用:
(1)密度计:
工作原理:物体漂浮时,F浮=G物;漂浮时,浮力 ,ρ液与V排成 。
刻度特点:上小下大,上疏下密。
(2)潜水艇:
工作原理:潜艇是通过改变 来实现浮沉的;
(3)气球和飞艇:
工作原理:气球和飞艇是利用空气的浮力 升空的。气球里充的工 空气的气体,如 、氦气或热空气。
(4)轮船:
①工作原理:
采用“空心法”,使船能够排开更多的水增大浮力而 在水面上。
②船的大小:
轮船的排水量即轮船满载时排开水的 ,单位是吨。
三、典例精析
例题1、小明把调整好的电子秤放在水平桌面上,将溢水杯放到电子秤上,然后装满水,读出此时电子秤的示数;再用细线系住铝块并将铝块缓慢浸入水中,铝块始终不与溢水杯接触,如图所示。当铝块浸没在水中静止时,关于电子秤示数变化的情况,下列判断正确的是( )
A.变小 B.不变 C.变大 D.可能变大,也可能变小
(例题4图) (例题5图)
例题2、水槽中放一个小铁盒,铁盒中放少许细线和一个铝块,铁盒漂浮在水面。现用细线把铝块拴在铁盒下面,铁盒仍漂浮在水面,如图所示。讨论前后两个操作水槽中的水位以及铁盒浸入水中的体积变化,下列说法正确的是( )
A.水槽中水位不变,铁盒浸入水中的体积变大
B.水槽中水位下降,铁盒浸入水中的体积不变
C.水槽中水位不变,铁盒浸入水中的体积变小
D.水槽中水位上升,铁盒浸入水中的体积不变
例题3、现将一杯子和木块(不吸水,密度为0.6×103千克/米3)以两种方式放入同一容器中(容器内水的质量保持不变)。如图所示,图1杯子开口向上,浮在水面上。图2杯子倒扣(里面充满水),木块紧贴杯底,一起悬浮在水中。两种情况下( )
A.木块所受浮力的大小相同 B.杯子所受浮力的大小相同
C.容器内水的深度相同 D.木块对杯子底部力的大小相同
例题4、某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,如图甲所示,一密度为3×103 kg/m3的密闭正方体构件被钢绳缓慢竖直吊入江水中,在匀速沉入江水的过程中,构件下表面到江面的距离h逐渐增大,正方体构件所受浮力F随h的变化如图乙所示,下列判断正确的是(取g=10 N/kg,江水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3)( )
①当h=1 m时,构件恰好浸没在江水中
②当h=2 m时,构件所受的浮力大小为8×104 N
③当h=3 m时,构件底部受到江水的压强大小为2.0×104 Pa
④当h=4 m时,构件受到钢绳的拉力大小为1.6×105 N
A.只有①、③ B.只有②、④ C.只有②、③ D.只有①、②、④
(例题4图) (例题5图)
例题5、如图所示,天平放置在水平桌面上,烧杯底有一轻质细绳系住木块且木块浸没在水中,天平处于平衡状态。当剪断细绳后,木块向上运动,直至漂浮在水面上静止,以下说法正确的是( )
A.烧杯和水的总质量为 120.0g B.木块漂浮时,天平仍保持平衡
C.木块上浮到水面后,烧杯中水面上升了 D.木块上浮到水面后,水对杯底的压强增大了
例题6、小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关。他把重为6N的金属块挂在弹簧测力计上,将它分别浸入水和酒精中的不同位置,如图所示。
(1)做丙、丁两次实验,是为了探究浮力大小与 有关;
(2)做 两次实验,是为了探究金属块浸没在液体中时,受到的浮力与深度无关;
(3)做甲乙两次实验,是为了
(4)如图,将该用弹簧测力计悬挂起来,并逐渐浸入水中,下列能正确表示金属块所受浮力F与浸入深度h关系的是( )
A.B.C. D.
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浙江省中考科学一轮复习:模块三 物质科学(二)物理
第27讲 运动和力(3)
1、定性分析和定量研究是科学研究的两种不同的方法,定性是为了确定研究对象是否具有某种性质或确定引起某一现象变化原因、变化过程的研究,下列不属于定性研究的是( )
A.阿基米德实验中浮力与排开液体重力的关系 B.探究影响物质溶解性的因素
C.马德堡半球实验 D.气体压强与流速的关系
2、2020年4月23日,“雪龙”号考察船圆满完成历时198天的南极考察任务,返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示三种情况:图甲中铁锚部分漫入水中;图乙中铁锚完全浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙,它们的大小关系正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙=F丙 C.F甲>F乙>F丙 D.F甲3、在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验。在空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如甲所示。在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如乙所示。下列说法中正确的是( )
A.图甲中,乒乓球的质量为零
B.图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C.图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D.图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
4、科学中常用图像来表示两个量之间的关系,使研究结果变得直观明了。下列两个量之间的关系符合下图关系的是( )
A.物体所受浮力与其排开液体质量的关系 B.各种物质的沸点与其所受的气压的关系
C.某一导体的电阻与通过它的电流的关系 D.各种物质的溶解度与其溶液温度的关系
(第4题图) (第5题图)
5、学习了物体的浮沉条件后,小科做了如下实验:在两个薄气球中加满温水,扎紧后剪多余部分,分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中(温度关系:热水>温水>冷水>4℃ )。若不计气球自重,放手后两气球的运动情况是( )
A.冷水、热水中都下沉 B.冷水中下沉,热水中上升
C.冷水、热水中都上升 D.冷水中上升,热水中下沉
6、甲、乙体积相同,乙、丙质量相等,将它们放入水中静止时如图所示,其中丙为沉底,则下列说法正确的是( )
A.甲所受的浮力大于甲所受的重力 B.若三个物体均由同种材料制成,则丙一定实心
C.丙物体的平均密度最小 D.乙受到的浮力最大
(第6题图) (第7题图) (第8题图)
7、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
8、如图所示,A、B两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,由此可判断( )
A.ρ甲=ρ乙F甲>F乙 B.ρ甲>ρ乙F甲>F乙 C.ρ甲>ρ乙F甲=F乙 D.ρ甲<ρ乙F甲>F乙
9、如图是某-海底隧道的施工现场,起重船将圆柱形物体放入水中至全部浸没的过程中,起重船所受浮力大小的变化是( )
A. B. C. D.
10、如图,小明想要测量某未知液体的密度,却找不到量筒,于是他根据所学的浮力知识,利用弹簧测力计和物品A进行了一系列实验,以下是他在实验过程中得到的一些结论,请根据图中数据判断,其中正确的是( )
A.物品A的密度为3.2×103kg/m3 B.物品A在水中受到的浮力为3.2N
C.未知液体的密度为1.5×103kg/m3 D.第四次实验中,物品A对烧杯底部的压力为零
(第10题图) (第11题图)
11、将装满水的溢水杯放在天平左盘,砝码放右盘,调节天平至指针指向分度盘中央。向溢水杯里轻放一个密度比水小的蜡块,待蜡块静止,排开的水全部流入量筒后(如图),下列有关说法正确的是( )
A.天平指针仍指向分度盘中央刻度 B.蜡块受到的浮力大于蜡块的重力
C.量筒中水的质量小于蜡块的质量 D.量筒中水的体积等于蜡块的体积
12、如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,此时木块A刚好完全浸没在水中,接着打开阀门B,缓慢放水,直至木块A完全离开水面时,再关闭阀门B,这个过程中,弹簧弹力F与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,ρ木=0.7×103kg/m3,木块体积为V0,不计弹簧所受浮力,则下列说法正确的是( )
A.C点弹簧处于原长 B.CD段弹簧被压缩
C.D点的横坐标d的值为0.3V0 D.点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为2:3
(第12题图) (第13题图) (第14题图)
13、如图所示,水平面上放有一个底面积S=50cm2的圆柱形容器。将物体B浸没在水中时(水不溢出)。B受到的浮力为F1.容器对地面的压力为3N;使用杠杆提起物体B,当杠杆C端挂质量为mA的物体时,杠杆在水平位置恰好平衡,物体B刚好有1/4体积露出水面,此时容器对地面的压力为1.6N,物体B受到的浮力为F2.容器内液面下降了0.4cm。设物体B的密度为ρ,已知:OD:OC=1:2,(g取10N/kg)。下列结果正确的是( )
A.F1=0.6N B.F2=0.8N C.mA=140g D.ρ=2.5×103kg/m3
14、如图所示,R是滑动变阻器,它的金属滑片垂直固定在等臂杠杆的中央且可以随杠杆左右转动。杠杆两端分别悬挂等质量、等体积的铁球,此时杠杆平衡。再分别将铁球同时浸没到密度相同的稀硫酸和硫酸铜溶液中(小球体积变化忽略不计),反应一段时间后可观察到( )
A.右边烧杯中铁球表面有一层红色金属附着,整个球质量变小
B.金属滑片向左偏转,连入电路的R阻值变大
C.灯泡L比开始时变暗,电路总功率变小
D.左侧烧杯溶液质量分数变大,右侧烧杯溶液质量分数变小
15、用如图的实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中。下列正确的是( )
A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响
B.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大
C.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大
D.通过计算可知,实验所用物块的密度为2×103kg/m3
(第15题图) (第16题图)
16、苏通大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随者h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线 B.构件的边长为4m
C.构件所受的最大浮力为1.2×105N D.构件的密度为2.5×103kg/m3
17、同种材料制成的实心物体B、C的体积分别为20cm3和15cm3(如图所示),当B浸没在水中时,木块A恰能在粗糙的水平桌面上做匀速直线运动。水的阻力及滑轮处的摩擦均忽略不计,已知ρ物=2g/cm3。请回答:
(1)物体B受到的浮力大小为 。
(2)木块A所受摩擦力的方向为 。
(第17题图) (第18题图)
18、2023年3月11日,"奋斗者”号载人潜水器圆满完成了国际首次环大洋洲载人深潜科考任务。“奋斗者”号外壳坚硬,下潜过程中体积保持不变,依靠调整配备的压载铁来实现下潜和上浮。
(1)潜水器浸没后在下潜的过程中所受的液体压强逐渐 ;
(2)潜水器悬浮在海水中时,所受的浮力 重力(填“大于”,“小于”或“等于”)。
19、河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。
(1) 单个浮筒空载时受到的浮力是 N 。
(2) 现有500个这样的浮筒做成如图所示的浮桥,则该浮桥在河水中最大承重为 kg。
(3) 浮桥空载时分别平放到河水和海水中,下表面受到的液体压强分别为p海和p河,则p海 p河。(填“>”“<”或“=”)
20、小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。其过程及有关数据如图所示。(水密度为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
(1) 金属块浸没在水中所受的浮力是 N。
(2) 通过比较 可以得出结论:在其他条件不变的情况下,物体受到的浮力与深度无关。
(3) 观察 a、b、c三个图(填图的序号)可得出金属块受到的浮力大小与 有关。
(4) 根据上述数据计算出金属块的密度 kg/m3,液体密度 kg/m3。
21、阿基米德原理告诉我们“浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力”。小刚在学习了该原理后思考,物体受到浮力的大小难道只跟物体排开液体的密度和浸入液体中的深度有关。为了验证猜想,他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块进行了如图所示的实验。
(1)若要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关,应该选取图中的 等步骤进行对比。
(2)小刚已经知道铜的密度大于铁的密度,那么根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块所受到的浮力 (选填 “大于”“等于”或“小于”)铁块所受到的浮力。由此得出物体所受到的浮力大小与物体的密度 (选填“有关”或“无关”)。
(3)小刚根据图中B、C、D三步进行对比分析,发现随着物体浸入液体中深度的增加,物体所受到的浮力在变大,于是他就得出了物体所受浮力的大小跟浸入液体中的深度有关的结论。小刚结论错误的原因是 。
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2024浙江中考科学一轮复习
模 块 三
物质科学(二) 物 理
(共12讲)
2024浙江中考一轮复习
第27讲
运 动 和 力 (3)
思维导航
含义
方向
称重法测浮力
阿基米德原理
比较F浮与G物
物体浮沉条件
物体浮沉条件应用
浮力的计算方法
运动和力(3)
比较ρ液与ρ物
浮力
知识梳理
知识点1、浮力
1、浮体:
于液体表面的物体称为浮体;如船等。浮体既受到 的作用,同时又受到周围液体对它的作用力。
2、浮力:
浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)__ __ ___,称作浮力。
3、浮力的方向:_____________,浮力的施力物体是 ;
4、浮力产生的原因:物体上下表面受到的液体(或气体)的_ ______,浮力是液体(或气体)加给物体的压力的合力。
向上托起的力
竖直向上
压力差
液体(或气体)
漂浮
重力
5、阿基米德原理:
(1)内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它 。
(2)公式:F浮=G排= 。
由公式可知浮力的大小取决于 和 。
(3)适用范围:适用浸入液体的物体,也适用浸入气体的物体。
知识梳理
ρ液V排g
排开液体的体积
液体的密度
排开的液体所受的重力
知识梳理
(4)应用阿基米德原理时应注意:
①注意区分“两个重力”:
物体的重力与物体排开液体的重力;
②注意区分“三个体积”:
物体体积、物体浸入液体中的体积(物体排开液体的体积)、物体露出液面的体积;
③注意区分“三个密度”:
物体的密度、物质的密度、液体的密度。
知识梳理
知识点2、浮力的计算
1、公式法:F浮=G排=__________
2、称重法:F浮=_______,其中F为物体浸入液体时弹簧测力计的读数。
3、压力差法:F浮=F向上-F向下
4、平衡法:_______,一般指物体在液体中处于悬浮或漂浮状态。
计算时,注意根据题目提供的不同条件,选择不同的方法进行计算。
F浮=G物
G物-F
ρ液V排g
知识梳理
知识点3、物体浮沉条件及其应用
1、液体中物体的动运动、状态:
①上浮:物体在液体中竖直向上的运动,最后物体处于平衡状态(漂浮在液体中),且一部分露出液面;最终V排 V物;
②悬浮:物体完全浸没并可停留在液体中任何位置,对容器底和侧壁都没有力的作用,且处于平衡状态;最终V排 V物;
③下沉:物体在液体中向下运动,最后静止在容器底且对容器底部有压力作用。最终V排 V物。
<
=
=
知识梳理
2、当物体处于如下五种状态时,存在下列关系:
知识梳理
2、物体漂浮问题“五规律”:
规律1、物体漂浮在液体中,所受的浮力大小等于它的 ;
规律2、同一物体在不同液体时漂浮,所受浮力 ;
规律3、同一物体在不同液体里漂浮,密度 的液体里浸入的体积小;
规律4、漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体的密度就
是 的几分之几;
规律5、将漂浮物体全部浸入液体时,需加的竖直向下的外力等于液体对物体增加的 。
重力
相同
大
液体密度
浮力
知识梳理
3、浮沉条件的应用:
(1)密度计:
工作原理:物体漂浮时,F浮=G物;漂浮时,浮力 ,ρ液与V排成 。
刻度特点:上小下大,上疏下密。
一定
反比
知识梳理
(2)潜水艇:
工作原理:潜艇是通过改变 来实现浮沉的;
(3)气球和飞艇:
工作原理:气球和飞艇是利用空气的浮力 升空的。气球里充的工 空气的气体,如 、氦气或热空气。
自身的重力
空气的浮力
氢气
(4)轮船:
①工作原理:
采用“空心法”,使船能够排开更多的水增大浮力而 在水面上。
②船的大小:
轮船的排水量即轮船满载时排开水的 ,单位是吨。
知识梳理
漂浮
质量
S:夏季海水载重线
W:冬季海水载重线
F:淡水载重线
……
典例精析
例题1
*小明把调整好的电子秤放在水平桌面上,将溢水杯放到电子秤上,然后装满水,读出此时电子秤的示数;再用细线系住铝块并将铝块缓慢浸入水中,铝块始终不与溢水杯接触,如图所示。当铝块浸没在水中静止时,关于电子秤示数变化的情况,下列判断正确的是( )
A.变小 B.不变
C.变大 D.可能变大,也可能变小
解析:
[答案]B
[解析]由于溢水杯内装满水,因此铝块排开的水的重力就是从溢水杯中溢出的水的重力;铝块浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知,铝块受到的浮力等于铝块排开的水的重力,而铝块对水的”压力”与所受浮力大小相等,所以溢水杯对电子秤的压力不变,故电子秤的示数不变。故B符合题意。
典例精析
例题2
*水槽中放一个小铁盒,铁盒中放少许细线和一个铝块,铁盒漂浮在水面。现用细线把铝块拴在铁盒下面,铁盒仍漂浮在水面,如图所示。讨论前后两个操作水槽中的水位以及铁盒浸入水中的体积变化,下列说法正确的是( )
A.水槽中水位不变,铁盒浸入水中的体积变大
B.水槽中水位下降,铁盒浸入水中的体积不变
C.水槽中水位不变,铁盒浸入水中的体积变小
D.水槽中水位上升,铁盒浸入水中的体积不变
解析:
[答案]C
[解析]将铁盒和铝块看做一个整体,无论铝块在铁盒内,还是在铁盒外,它们始终漂浮在水面上,那么它们受到的浮力始终等于总重力,即浮力不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,铁盒和铝块排开水的总体积保持不变,因此水槽中水位不变。而铝块放入水中前,只有铁盒排开水,放入水中后,铁盒和铝块都排开水,因此铁盒浸入水中的体积变小。故C正确,而A、B、C错误。故C 符合题意。
典例精析
例题3
*现将一杯子和木块(不吸水,密度为0.6×103千克/米3)以两种方式放入同一容器中(容器内水的质量保持不变)。如图所示,图1杯子开口向上,浮在水面上。图2杯子倒扣(里面充满水),木块紧贴杯底,一起悬浮在水中。两种情况下( )
A.木块所受浮力的大小相同
B.杯子所受浮力的大小相同
C.容器内水的深度相同
D.木块对杯子底部力的大小相同
解析:
[答案]C
[解析] A.木块的密度小于水的密度,图1木块所受的浮力等于重力。图2木块完全浸没在水中,它排开水的体积变大,那么它所受的浮力大于重力,A错误;B.图1杯子所受的浮力等于杯子和木块的总重力,图2杯子所受浮力小于杯子的重力,B错误;C.图1中木块和杯子一起漂浮,则它们受到的浮力等于重力;图2中木块和杯子悬浮,浮力等于重力,则二者受到的浮力相等,它们排开水的体积相同,则容器内水的深度相同,C正确;D.图1中,木块对杯底的压力等于木块的重力,图2木块对杯子底部的压力等于杯子受到的浮力减重力,故木块对杯子底部力的大小不同,D错误。故C符合题意。
典例精析
例题4
*某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,如图甲所示,一密度为3×103 kg/m3的密闭正方体构件被钢绳缓慢竖直吊入江水中,在匀速沉入江水的过程中,构件下表面到江面的距离h逐渐增大,正方体构件所受浮力F随h的变化如图乙所示,下列判断正确的是(取g=10 N/kg,江水的密度ρ水=1.0×103 kg/m3)( )
①当h=1 m时,构件恰好浸没在江水中
②当h=2 m时,构件所受的浮力大小为8×104 N
③当h=3 m时,构件底部受到江水的压强大小为2.0×104 Pa
④当h=4 m时,构件受到钢绳的拉力大小为1.6×105 N
A.只有①、③ B.只有②、④
C.只有②、③ D.只有①、②、④
解析:
[答案]B
[解析] ①在浸没前,物体下降过程中排开水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当物体浸没后排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知浮力不变;由图可知当h=2m时浮力不变,所以构件此时恰好浸没在江水中,故①错误; ②当h=2m时,构件恰好浸没在江水中,则正方体构件的边长为2m, 则排开水的体积V排=V=(2m)3=8m3, 构件所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104N,故②正确; ③当h=3m时,构件底部所处的深度为3m, 则受到江水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa,故③错误; ④当h=4m时,由于构件已经浸没在江水中,构件受到钢绳的拉力: F拉=G-F浮=ρ物gV排-F浮=3×103kg/m3×10N/kg×8m3-8×104N=1.6×105N,故④正确。 综上可知,只有②、④正确。故B符合题意。
典例精析
例题5
*如图所示,天平放置在水平桌面上,烧杯底有一轻质细绳系住木块且木块浸没在水中,天平处于平衡状态。当剪断细绳后,木块向上运动,直至漂浮在水面上静止,以下说法正确的是( )
A.烧杯和水的总质量为 120.0g
B.木块漂浮时,天平仍保持平衡
C.木块上浮到水面后,烧杯中水面上升了
D.木块上浮到水面后,水对杯底的压强增大了
解析:
[答案]B
[解析] A.由图可知,烧杯、木块和水的总质量为124g,故A错误;B.木块漂浮时,容器对天平的压力仍等于容器和容器内水以及木块的重力之和,所以天平仍保持平衡,故B正确;C.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上时,排开水的体积变小,容器内的水面下降,故C错误;D.木块上浮到水面后,容器内的水面下降,根据p=ρ水gh可知水对杯底的压强减小了,故D错误。故B符合题意。
典例精析
例题6
*小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关。他把重为6N的金属块挂在弹簧测力计上,将它分别浸入水和酒精中的不同位置,如图所示。
(1)做丙、丁两次实验,是为了探究浮力大小与 有关;
(2)做 两次实验,是为了探究金属块浸没在液体中时,受到的浮力与深度无关;
(3)做甲乙两次实验,是为了 ;
(4)如图,将该用弹簧测力计悬挂起来,并逐渐浸入水中,下列能正确表示金属块所受浮力F与浸入深度h关系的是( )
A. B. C. D.
解析:
[答案] (1)液体密度 (2)乙丙
(3)物体未浸没时,浮力大小与排开液体体积有关,排开体积越大,浮力越大(4)C
[解析] (1)根据图片可知,丙和丁中液体密度不同,因此是为了探究浮力大小与液体密度的关系;(2)探究浮力大小与深度的关系时,需要控制液体密度和排开液体的体积相同,只改变深度,故选实验乙和丙;(3)根据图片甲和乙可知,二者液体密度相同,而排开液体的体积不同,那么得到结论:浮力大小与排开液体体积有关,则排开液体的体积越大,则浮力越大。(4)当物体的深度增大时,它排开液体的体积先变大后不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力先变大后不变,故选C。
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浙江省中考科学一轮复习:模块三 物质科学(二)物理
第27讲 运动和力(3)
1、定性分析和定量研究是科学研究的两种不同的方法,定性是为了确定研究对象是否具有某种性质或确定引起某一现象变化原因、变化过程的研究,下列不属于定性研究的是( )
A.阿基米德实验中浮力与排开液体重力的关系 B.探究影响物质溶解性的因素
C.马德堡半球实验 D.气体压强与流速的关系
[答案]A
[解析]A.根据阿基米德原理F浮=G排可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,得到定量的结论,故A符合题意;B.探究影响物质溶解性的因素时,没有得到定量的结论,属于定性研究,故B不合题意;
C.马德堡半球实验证明大气压强的存在,并没有准确测量大气压强的值,属于定性研究,故C不合题意;D.流体流速越大压强越小,但是没有明确速度增大多少压强减小多少,属于定性研究,故D不合题意。故只有A符合题意。
2、2020年4月23日,“雪龙”号考察船圆满完成历时198天的南极考察任务,返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示三种情况:图甲中铁锚部分漫入水中;图乙中铁锚完全浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙,它们的大小关系正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙=F丙 C.F甲>F乙>F丙 D.F甲[答案]C
[解析将船和铁锚当做一个整体,图甲中船和铁锚整体漂浮,所以有G=F甲+F1锚;同理,乙图中整体也是漂浮,故有G=F乙+F2锚,但乙中铁锚排开水的体积比甲中大,所以有F1锚F乙。又因为图丙中铁锚沉底,所以G=F丙+F3锚+F支,乙和丙铁锚均浸没,所以F2锚=F3锚,所以F丙F乙>F丙。故C符合题意。
3、在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验。在空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如甲所示。在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如乙所示。下列说法中正确的是( )
A.图甲中,乒乓球的质量为零
B.图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C.图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D.图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
[答案]B
[解析] A.质量是物体所含物质的多少,跟物体所处的位置无关,所以乒乓球在太空时的质量不变,A不符合题意;B.在微重力的环境下,水受到的重力几乎为零,由于此时乒乓球静止不动,即处于平衡状态,所以此时乒乓球所受浮力等于重力,也几乎为零,即浮力消失,B符合题意;C.由题意可知,乒乓球迅速上浮,说明乒乓球所受的合外力不为零,且方向向上,即此时乒乓球所受浮力大于其所受重力,C不符合题意;D.乒乓球在上浮过程中,还没露出水面前,V排不变,即此时容器内液面的高度不变,根据液压公式可知,此时水对容器底部的压强不变;当乒乓球逐渐露出水面后,V排变小,即此时容器内液面的高度下降,根据液压公式可知,此时水对容器底部的压强变小,D不符合题意。故B符合题意。
4、科学中常用图像来表示两个量之间的关系,使研究结果变得直观明了。下列两个量之间的关系符合下图关系的是( )
A.物体所受浮力与其排开液体质量的关系 B.各种物质的沸点与其所受的气压的关系
C.某一导体的电阻与通过它的电流的关系 D.各种物质的溶解度与其溶液温度的关系
[答案]A
[解析]A.根据公式F浮=G排液=m排液g可知,物体所受浮力与其排开液体质量的关系成正比,故A正确;B.各种物质的沸点随气压的增大而升高,但是二者之间不存在正比关系,故B错误;c.某一导体的电阻与通过它的电流大小没有关系,故C错误;D.有的物质的溶解度随温度的升高而增大,有的溶解度随温度升高而减小,有的溶解度几乎不受温度的影响,故D错误。故A符合题意。
(第4题图) (第5题图)
5、学习了物体的浮沉条件后,小科做了如下实验:在两个薄气球中加满温水,扎紧后剪多余部分,分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中(温度关系:热水>温水>冷水>4℃ )。若不计气球自重,放手后两气球的运动情况是( )
A.冷水、热水中都下沉 B.冷水中下沉,热水中上升
C.冷水、热水中都上升 D.冷水中上升,热水中下沉
[答案]D
[解析]当气球完全浸没在水中时,它排开水的体积等于自身体积。气球的重力G=mg=ρ温Vg;
气球受到的浮力F浮=ρ水V排g=ρ水Vg;在冷水中时,ρ冷>ρ温;则气球受到的浮力大于气球的重力,
此时气球上升;同理,在热水中时,ρ热<ρ温;则气球受到的浮力小于气球的重力;此时气球下沉。
故D符合题意。
6、甲、乙体积相同,乙、丙质量相等,将它们放入水中静止时如图所示,其中丙为沉底,则下列说法正确的是( )
A.甲所受的浮力大于甲所受的重力 B.若三个物体均由同种材料制成,则丙一定实心
C.丙物体的平均密度最小 D.乙受到的浮力最大
[答案]D
[解析]A.根据图片可知,甲在水面上漂浮,则它受到的浮力等于重力,故A错误;BC.根据浮沉条件可知,甲在水面漂浮,则甲的密度小于水的密度;乙在水里悬浮,则乙的密度等于水的密度;丙在水中下沉,则丙的密度大于水的密度。比较可知,甲的密度最小,丙的密度最大。根据可知,丙的体积肯定小于乙的体积,但是丙可能是空心的,故B、C错误;D.甲排开液体的体积小于乙排开水的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,甲受到的浮力小于乙的浮力。乙悬浮,则乙受到的浮力等于重力;丙下沉,则丙受到的浮力小于重力,因此浮力最大的是乙,故D正确。故D符合题意。
(第6题图) (第7题图) (第8题图)
7、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
[答案]D
[解析]A.把A、B两物体作为一个整体,它们在两液体中都处于漂浮状态,根据漂浮条件得到:F浮=GA+GB,则它们在两液体中受到的浮力相等;根据图片可知,排开液体的体积V排甲>V排乙;因根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度ρ甲<ρ乙,故A错误;B.根据图片可知,两液体的深度h相同,且ρ甲<ρ乙,由液体压强公式p=ρ液gh可知,甲液体对杯底的压强小于乙液体对杯底的压强,故B错误;C.两个物体受到的浮力相等,且两物体上表面没有受到液体的压力,由浮力产生的原因F浮力=F向上-F向下可知,甲液体中B物体与乙液体中A物体的下表面受到的液体压力相等,而B的底面积更大,由可知,甲液体对B下表面的压强小于乙液体对A下表面的压强,故C错误;D.两烧杯中液面恰好相平且烧杯相同,则液体与物块排开液体的体积之和相同,但V排甲>V排乙,所以甲液体的体积较小。因为ρ甲<ρ乙,则根据G液=m液g=ρ液gV液可知,甲液体的重力较小。根据烧杯对水平桌面的压力F=G杯+GA+GB+G液可知,因甲液体的重力较小,所以装甲液体的烧杯对水平桌面的压力较小,故D正确。故D符合题意。
8、如图所示,A、B两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,由此可判断( )
A.ρ甲=ρ乙F甲>F乙 B.ρ甲>ρ乙F甲>F乙 C.ρ甲>ρ乙F甲=F乙 D.ρ甲<ρ乙F甲>F乙
[答案]B
[解析]将A、B两物块作为一个整体C,则C在甲液体中漂浮,所受浮力等于其重力;C在乙液体中悬浮,所受浮力等于其重力,故C在两液体中所受浮力相等。根据阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排可知,浮力相等时,物体排开液体的体积越大,对应的液体密度越小,所以ρ甲>ρ乙。A物块在甲、乙两液体中排开液体的体积相等,由F浮=ρ液gV排,可知A物块在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力。故B符合题意。
9、如图是某-海底隧道的施工现场,起重船将圆柱形物体放入水中至全部浸没的过程中,起重船所受浮力大小的变化是( )
A. B. C. D.
[答案]C
[解析]G船+G物=F浮船+F浮物; F浮物=ρ液gv排,当物体入水的过程中,v排先变大,浸没后不变,所以F浮物先变大后不变;G船+G物不变,则F浮船=G船+G物-F浮物先变小后不变。因为物体是圆柱形的,随着物体浸入深度的增加,v排不是均匀增大的(先增大的快,水浸过圆柱体的直径后,v排增大的慢),所以圆柱体的浮力也不是均匀增大的(先增大的快,后增大的慢),导致船的浮力变小也不是均匀的(先快后慢),所以A、B、D都不符合题意,C符合题意。
10、如图,小明想要测量某未知液体的密度,却找不到量筒,于是他根据所学的浮力知识,利用弹簧测力计和物品A进行了一系列实验,以下是他在实验过程中得到的一些结论,请根据图中数据判断,其中正确的是( )
A.物品A的密度为3.2×103kg/m3 B.物品A在水中受到的浮力为3.2N
C.未知液体的密度为1.5×103kg/m3 D.第四次实验中,物品A对烧杯底部的压力为零
[答案]C
[解析]根据图片可知,物体在水中受到的浮力F浮力=G-F拉=4N-3.2N=0.8N; 则物体的体积:V=V排=; 则物体的密度:,
故A、B错误; 物体在未知液体中受到的浮力F浮力'=G-F拉'=4N-2.8N=1.2N; 则未知液体的密度:, 故C正确; 第四次实验中,测力计的示数为2.4N,则烧杯对A的支持力为:F=G-F浮力-F拉=4N-1.2N-2.4N=0.4N。根据相互作用力的原理可知,物体对烧杯底部的压力为0.4N,故D错误。故C符合题意。
(第10题图) (第11题图)
11、将装满水的溢水杯放在天平左盘,砝码放右盘,调节天平至指针指向分度盘中央。向溢水杯里轻放一个密度比水小的蜡块,待蜡块静止,排开的水全部流入量筒后(如图),下列有关说法正确的是( )
A.天平指针仍指向分度盘中央刻度 B.蜡块受到的浮力大于蜡块的重力
C.量筒中水的质量小于蜡块的质量 D.量筒中水的体积等于蜡块的体积
[答案]A
[解析]A.左盘放入物体后增加的压力为浮力大小,其浮力等于排开液体所受到的重力大小,故不变; B.蜡块漂浮, 蜡块受到的浮力等于蜡块的重力; C.阿基米德原理可知, 量筒中水的质量等于蜡块的质量;D.排开水的体积小于蜡块的体积;故A符合题意。
12、如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,此时木块A刚好完全浸没在水中,接着打开阀门B,缓慢放水,直至木块A完全离开水面时,再关闭阀门B,这个过程中,弹簧弹力F与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,ρ木=0.7×103kg/m3,木块体积为V0,不计弹簧所受浮力,则下列说法正确的是( )
A.C点弹簧处于原长 B.CD段弹簧被压缩
C.D点的横坐标d的值为0.3V0 D.点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为2:3
[答案]C
[解析]A.由图乙可知,C点木块A刚好完全浸没在水中,因为ρ水>ρ木,所以此时木块所受的浮力大于木块的重力,即F浮>G木,则弹簧对木块有竖直向下的拉力,弹簧被拉伸,处于伸长状态,故A错误;
B.在D点时,弹簧弹力F=0N,弹簧处于原长,所以CD段弹簧被拉伸,故B错误;C.在D点时,弹簧弹力F=0N,弹簧处于原长,此时木块漂浮在水面上,F浮=G木,即ρ水gV排=ρ木gV0,ρ水g(V0-V)=ρ木gV0,则木块露出水面的体积:,即D点的横坐标d的值为0.3V0,故C正确;D.在C点木块完全浸没时,木块排开水的体积V排=V0,此时弹簧弹力F=F浮-G木=ρ水gV0-ρ木gV0=(ρ水-ρ木)gV0;在E点木块A完全离开水面时,弹簧被压缩,此时弹簧弹力等于木块的重力,即F′=G木=ρ木gV0,则,即点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为3:7,故D错误。故C符合题意。
13、如图所示,水平面上放有一个底面积S=50cm2的圆柱形容器。将物体B浸没在水中时(水不溢出)。B受到的浮力为F1.容器对地面的压力为3N;使用杠杆提起物体B,当杠杆C端挂质量为mA的物体时,杠杆在水平位置恰好平衡,物体B刚好有1/4体积露出水面,此时容器对地面的压力为1.6N,物体B受到的浮力为F2.容器内液面下降了0.4cm。设物体B的密度为ρ,已知:OD:OC=1:2,(g取10N/kg)。下列结果正确的是( )
A.F1=0.6N B.F2=0.8N C.mA=140g D.ρ=2.5×103kg/m3
[答案]D
[解析]设容器和水的总重力为G,作用在D端绳子上的拉力为FD, 根据题意可得:G+GB=3N ①
G+GB-FD=1.6N ②;①-②得:FD=1.4N; 根据杠杆平衡的条件可得,FD OD=GA OC, 即1.4N×1=GA×2;解得:GA=0.7N, A的质量为:,故C错误; 因为物体B刚好有四分之一体积露出水面,容器内液面下降了0.4cm, 则B的体积:VB=4×0.4cm×50cm2=80cm3, 左图中B受到的浮力:F1=ρ水gVB=1×103kg/m3×10N/kg×80×10-6m3=0.8N, 右图中B受到的浮力:,故A、B错误; 右图中B受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和拉力作用,则GB=F2+FD=0.6N+1.4N=2N, 则物体B的质量:, 物体B的密度:,故D正确;故D符合题意。
(第13题图) (第14题图)
14、如图所示,R是滑动变阻器,它的金属滑片垂直固定在等臂杠杆的中央且可以随杠杆左右转动。杠杆两端分别悬挂等质量、等体积的铁球,此时杠杆平衡。再分别将铁球同时浸没到密度相同的稀硫酸和硫酸铜溶液中(小球体积变化忽略不计),反应一段时间后可观察到( )
A.右边烧杯中铁球表面有一层红色金属附着,整个球质量变小
B.金属滑片向左偏转,连入电路的R阻值变大
C.灯泡L比开始时变暗,电路总功率变小
D.左侧烧杯溶液质量分数变大,右侧烧杯溶液质量分数变小
[答案]D
[解析]A.铁能和硫酸铜溶液反应生成硫酸亚铁和铜,红色的铜附着在铁的表面。56份铁进入溶液,置换出64份铜,整个球质量变大,故A错误;B.球在稀硫酸中会逐渐溶解而变小,稀硫酸的密度则会因铁的溶解而增大,即左边铁球将上升;而铁球在硫酸铜溶液中则会在铁球溶解的同时,生成质量更大的金属铜,使铁球质量增大,溶液密度减小,即右端铁球将下沉。金属滑片向右偏转,故B错误;C.因滑动变阻器向右滑动后,电阻减小,灯泡变亮,故C错误;D.球在稀硫酸中会逐渐溶解而变小,稀硫酸的液质量分数则会因铁的溶解而增大,而铁球在硫酸铜溶液中则会在铁球溶解的同时,生成质量更大的金属铜,使铁球质量增大,右侧烧杯溶液质量分数变小,故D正确。故D符合题意。
15、用如图的实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中。下列说法中正确的是( )
A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响
B.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大
C.物块浸入水中越深,水对溢水杯底部的压强越大
D.通过计算可知,实验所用物块的密度为2×103kg/m3
[答案]D
[解析]A.物体放入水中前,溢水杯应该是满水的,否则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积。所以应该在溢水杯中倒满水,故A错误;B.物块浸没水中后,随着深度的增加,排开水的体积不变,液体的深度不变,故水对容器底部的压强不变,故B错误;C.左侧实验中,在物块完全浸没水中前,随着物块浸入水中深度的增加,排开水的体积增大,溢出去的水增多,受到的浮力变大,故弹簧测力计的示数变小;物块完全浸没水中,排开水的体积不变,受到的浮力不变,弹簧测力计的示数不再变化,故C错误;D、由测力计的示数可知,物体的重力,物体的质量;物体浸没水中后的浮力,由阿基米德原理可得,物体的体积,物体的密度;故D正确。故D 符合题意。
16、苏通大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随者h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线 B.构件的边长为4m
C.构件所受的最大浮力为1.2×105N D.构件的密度为2.5×103kg/m3
[答案]D
[解析]A.由图可知,构件在浸入水中的过程排开水的体积变大,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②,故A错误;B.从乙图中可以看出,当构件完全淹没时浸入的深度为2m,则构件的边长为2m,故B错误;C.从乙图中可以看出,当构件完全淹没时受到的浮力小于1.2×105 N,故C错误;D.构件完全淹没时,排开水的体积V排=2m×2m×2m=8m3,此时钢绳的拉力F2=1.2×105 N;由力的平衡条件可得:F浮=G-F2;即ρ水gV排=ρgV-F2,代入数据可得:1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3-1.2×105 N,解得ρ=2.5×103kg/m3,故D正确。故D符合题意。
17、同种材料制成的实心物体B、C的体积分别为20cm3和15cm3(如图所示),当B浸没在水中时,木块A恰能在粗糙的水平桌面上做匀速直线运动。水的阻力及滑轮处的摩擦均忽略不计,已知ρ物=2g/cm3。请回答:
(1)物体B受到的浮力大小为 。
(2)木块A所受摩擦力的方向为 。
[答案](1)0.2N (2)水平向右
[解析](1)B浸没在水中,故B受到的浮力F浮=ρ水gVg=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-6m3=0.2N。(2)物体B受到的重力GB=mBg=ρ物VBg=2×103kg/m3×20×10-6m3×10N/kg=0.4N,物体C受到的重力GC=mCg=ρ物VCg=2×103kg/m3×15×10-6m3×10N/kg=0.3N,A受到B端的拉力FB=GB-F浮=0.4N-0.2N=0.2N,A受到C端的拉力为FC=GC=0.3N,故A受到的总的拉力水平向左,摩擦力方向为水平向右。
(第17题图) (第18题图)
18、2023年3月11日,"奋斗者”号载人潜水器圆满完成了国际首次环大洋洲载人深潜科考任务。“奋斗者”号外壳坚硬,下潜过程中体积保持不变,依靠调整配备的压载铁来实现下潜和上浮。
(1)潜水器浸没后在下潜的过程中所受的液体压强逐渐 ;
(2)潜水器悬浮在海水中时,所受的浮力 重力(填“大于”,“小于”或“等于”)。
[答案](1)增大 (2)等于
[解析](1)下潜过程中,其所处深度变大,故液体压强逐渐增大;(2)由平衡力的相关知识可知,悬浮时处于静止状态,故其浮力等于重力。
19、河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。
(1) 单个浮筒空载时受到的浮力是 N 。
(2) 现有500个这样的浮筒做成如图所示的浮桥,则该浮桥在河水中最大承重为 kg。
(3) 浮桥空载时分别平放到河水和海水中,下表面受到的液体压强分别为p海和p河,则p海 p河。(填“>”“<”或“=”)
[答案](1)70 (2)4.65×104 (3)=
[解析](1)浮筒在水中处于漂浮状态,受到的浮力等于其重力,所以单个浮筒空载时受到的浮力是:F浮=G=mg=7kg×10N/kg=70N;(2)浮筒的总体积:V总=500×(500×10-3m×500×10-3m×400×10-3m)=50m3;
浮桥的总重力:G浮桥=500×70N=35000N;浮桥受到的最大浮力:F浮最大=ρ水V排g=1×103kg/m3×50m3×10N/kg
=5×105N;浮桥在河水中的最大承重:G载最大=F浮最大-G浮桥=5×105N-3500N=4.65×105N;浮桥在河水中的最大承载质量:;(3)此浮桥空载时分别平放到海水和河水中,受到的浮力相等,都等于浮桥的重力;因为F浮=F下表面-F上表面=F下表面,所以下表面受到的压力相等,由可知,下表面受到的压强相等,即p海=p河。
20、小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。其过程及有关数据如图所示。(水密度为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)
(1) 金属块浸没在水中所受的浮力是 N。
(2) 通过比较 可以得出结论:在其他条件不变的情况下,物体受到的浮力与深度无关。
(3) 观察 a、b、c三个图(填图的序号)可得出金属块受到的浮力大小与 有关。
(4) 根据上述数据计算出金属块的密度 kg/m3,液体密度 kg/m3。
[答案](1)0.5(2)cd(3)排开液体的体积(4)4×103;0.8×103
[解析](1)重力等于2N,金属块浸没在水中,弹簧秤示数为1.5N,浮力等于0.5N;(2)cd深度不同但浮力相同,所以浮力与深度无关;(3)abc排开液体体积不同,浮力不同,所以可得出金属块受到的浮力大小与排开液体的体积有关;(4) 由图得,重力等于2N,完全浸没于水,浮力等于0.5N,根据阿基米德原理可得金属块的密度等于水的密度的4倍,完全浸没于煤油中,浮力等于0.4N,根据阿基米德原理可得金属块的密度等于水的密度的0.8倍。
21、阿基米德原理告诉我们“浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力”。小刚在学习了该原理后思考,物体受到浮力的大小难道只跟物体排开液体的密度和浸入液体中的深度有关。为了验证猜想,他选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块进行了如图所示的实验。
(1)若要验证物体所受的浮力大小是否与物体的密度有关,应该选取图中的 等步骤进行对比。
(2)小刚已经知道铜的密度大于铁的密度,那么根据他所选择的几个图中弹簧测力计的示数可以知道铜块所受到的浮力 (选填 “大于”“等于”或“小于”)铁块所受到的浮力。由此得出物体所受到的浮力大小与物体的密度 (选填“有关”或“无关”)。
(3)小刚根据图中B、C、D三步进行对比分析,发现随着物体浸入液体中深度的增加,物体所受到的浮力在变大,于是他就得出了物体所受浮力的大小跟浸入液体中的深度有关的结论。小刚结论错误的原因是 。
[答案](1)ABDE (2)等于;无关 (3)过程不完整,没有探究物体浸没后受到浮力与深度的关系
[解析](1)验证物体所受的浮力大小与物体密度的关系,需要控制排开液体的密度和体积不变,因此选择ABDE。 (2)根据F浮=G-F可知,铜块所受浮力=4.4N-3.9N=0.5N,铁块所受浮力=4.0N-3.5N=0.5N,因此所受浮力相等,并可以由此得出物体所受浮力与物体密度无关的结论。 (3)在探究物体受到浮力的大小跟物体浸入液体深度是否有关的实验时,需要控制物体排开液体体积不变,可以在物体完全浸没后继续增加其浸入深度,观察弹簧测力计示数。
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