测验 1月27日 星期六
试题数:21,满分:93
1.(单选题,5分)如图所示为我国最新研制的096型核潜艇,其满载排水量为16000t,下潜深度可达600m。下列说法正确的是( )
A.该潜艇悬浮时受到的总重力比它漂浮时受到的总重力大
B.在下潜过程中,海水对潜艇底部的压强不变
C.悬浮时,潜艇受到海水压力的合力为零
D.在上浮过程中,潜艇受到的浮力一定逐渐变大
2.(单选题,5分)一艘货船从江河驶入大海时,下列说法正确的是( )
A.船的排水量变大
B.船受到浮力变大
C.船身将上浮些
D.船所受浮力将小于船重
3.(多选题,4分)如图甲所示,已调零的弹簧测力计下悬挂一物块,静止时,弹簧测力计的示数为F1;如图乙所示,盛满水的溢水杯放在水平桌面上;如图丙所示,将物块一半的体积浸在溢水杯内的水中(不接触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,物块静止时,弹簧测力计的示数为F2。下列说法正确的是( )
A.乙、丙两图中,水对溢水杯底部的压强相等
B.小烧杯中水受到的重力G=F2-F1
C.丙图中,物块受到的浮力小于物块排开水所受的重力
D.乙、丙两图中,溢水杯对桌面的压力大小相等
4.(多选题,4分)下列有关浮力的问题,叙述正确的是( )
A.浸没在水中的潜水艇是靠改变自身体积实现上浮和下沉的
B.漂浮在水面上的长方体木块,水对它下表面向上的压力等于它受到的重力
C.橡皮泥在水中会下沉,把橡皮泥捏成空心小碗,它可以漂在水面并承载重物
D.同一支密度计放入不同液体中,液体的密度越大,密度计露出液面的体积就越小
5.(单选题,5分)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示.从此处匀速下放物块,直至物块恰好与水底接触,物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示.(ρ水=1.0×103kg/m3)则( )
A.物块的质量为1kg
B.物块浸没在水中受到的浮力为10N
C.物块的高度为10cm
D.物块的密度为2.25×103kg/m3
6.(单选题,5分)周末小明帮妈妈做饭时,发现放入油锅中的油条都会先沉底。然后上浮至油面,如图所示。油条所受浮力为F浮,油条自身的重力为G,下列说法正确的是( )
A.油条在下沉过程中,F浮>G
B.油条浮在油面上时,F浮>G
C.油条浸没在油中时,受热体积膨胀,F浮不变
D.油条在上浮过程中,F浮等于它排开油受到的重力
7.(单选题,5分)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.乙杯对水平桌面的压强较小
8.(单选题,5分)两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内盛有甲、乙两种不同的液体。先将实心物块A用一根不计质量的细线拉住浸没在甲液体中,然后取出擦干放入乙液体中悬浮,分别放入两容器中时液面相平,如图所示。下列判断中正确的是( )
A.甲液体对容器底的压强等于乙液体对容器底的压强
B.A在甲液体中受到的浮力小于它在乙液体中受到的浮力
C.若剪断细线,A静止时,装甲的容器对桌面的压力大于装乙的容器对桌面的压力
D.若剪断细线,A静止时,A在甲液体中受到的浮力小于它在乙液体中受到的浮力
9.(单选题,5分)体积相同的甲、乙两个物块,已知G甲=10N,G乙=12N,现将甲、乙物块分别放入A、B两种液体中,静止时甲物块沉底,乙物块悬浮,如图所示,此时甲受到的浮力为F甲,乙受到的浮力为F乙,则( )
A.F甲>F乙
B.F甲=F乙
C.液体密度ρA>ρB
D.液体密度ρA<ρB
10.(多选题,4分)在两个完全相同的甲、乙容器中,装有一定量的水,向其中分别投放由不同材料制成的体积相等的小球A、B,稳定后两容器中液面高度相同,如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.小球A所受的浮力小于小球B所受的浮力
B.两小球A、B排开液体的质量相等
C.小球A的密度小于小球B的密度
D.放入小球前甲容器对地面的压力小于乙容器对地面的压力
11.(单选题,5分)装有不同液体的甲、乙两只烧杯,放入两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯中的液面恰好相平,如图所示。若液体对甲、乙两烧杯底部的压强分别为p甲、p乙,液体对两物体下表面向上的压力分别为F甲、F乙,则( )
A.p甲>p乙,F甲>F乙
B.p甲=p乙,F甲>F乙
C.p甲<p乙,F甲=F乙
D.p甲>p乙,F甲<F乙
12.(单选题,5分)小明同学在家做实验,他把一枚鸡蛋放在一个透明玻璃杯中,加入清水后发现鸡蛋沉在杯底(如图甲);他向图甲水里加盐并搅拌最后鸡蛋漂浮(如图乙)。下列关于甲、乙两种状态的说法正确的是( )
A.甲图中,鸡蛋排开液体的质量等于鸡蛋自身质量
B.甲图中鸡蛋受到的浮力大小等于乙图中鸡蛋排开水的重力大小
C.乙图中,从加盐开始到鸡蛋静止在液面处,鸡蛋所受浮力一直增大
D.乙图中,鸡蛋所受浮力与鸡蛋自身重力平衡
13.(多选题,4分)如图所示为我国“奋斗者”载人潜水器。2020年11月10日8时12分,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造了中国载人深潜的新纪录。下潜时“奋斗者”号底部装配了4块压载铁,总质量将近2吨,当它准备上浮时,它会抛掉2块压载铁。关于“奋斗者”号下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号从开始入水到坐底的过程中受到的浮力不变
B.“奋斗者”号从开始入水到坐底的过程中受海水压强变大
C.“奋斗者”号准备上浮时抛掉2块压载铁减小的重力小于减小的浮力
D.“奋斗者”号加速上浮时浮力大于重力
14.(问答题,4分)如图所示是在某街头的一座“冰墩墩”,它是2022年北京冬奥会吉祥物。“冰墩墩”(材质均匀、实心)的质量为3.0×103kg,密度为1.5×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)如果“冰墩墩”浸没在水中,受到的浮力是多少N。
(2)如果“冰墩墩”放入水中,会在水中 ___ (选填:“上浮”“下沉”“悬浮”),依据是:___ 。
15.(问答题,4分)如图所示,盛有水的烧杯静止在斜面上,水面上漂浮着一个小球,重为10N,画出此时小球受力的示意图(球心小黑点表示小球的重心)。
16.(问答题,4分)在“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,某同学进行了如图所示的实验:
(1)如图实验装置中影响结论的是 ___ 。
A.图B中水面未到达烧杯口
B.图C中物体未浸没在水中
(2)在完善实验装置后,有如下四个实验步骤,你认为不重复操作的合理顺序应该是 ___ 。
① 将铁块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F1
② 将铁块浸没在水中,弹簧测力计的读数为F2
③ 将装有排开的水的小桶挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F3
④ 将空桶挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F4
(3)通过探究,若等式 ___ (F1、F2、F3、F4表示)成立,则得出阿基米德原理,即浸在液体中的物体所受的浮力大小跟它排开的液体所受的重力 ___ 。
17.(问答题,4分)如图所示,小明同学在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用弹簧测力计始终挂着同一金属块,分别进行了 ① ② ③ ④ ⑤ 步骤,则:
(1)金属块浸没在水中受到的浮力是 ___ N;
(2)分析步骤 ___ 的实验数据可知:液体密度相同时,物体所受浮力大小与排开液体体积有关。
(3)分析步骤 ① ③ ④ 的实验数据可知:浸没时,物体所受浮力大小与其浸入液体中的深度 ___ 。(选填“有关”或“无关”)
(4)分析步骤 ① ④ ⑤ 的实验数据可知:物体排开液体体积一定时,液体的密度越大,物体所受浮力 ___ 。(选填“越大”、“不变”或“越小”)
(5)通过该实验数据,可以算出金属块的质量为 ___ kg;金属块的密度为 ___ kg/m3;某液体的密度为 ___ g/cm3。
18.(问答题,4分)如图所示是某学习小组设计的“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验过程。
(1)通过甲图中的实验步骤 ① ② ③ 可以探究浮力大小与 ___ 的关系。
(2)小林想验证阿基米德原理,则在步骤 ① ③ ④ ⑤ 中,最合理的实验步骤是:___ 。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于 ___ 。
(4)利用实验数据还可以计算出圆柱体的密度为 ___ kg/m3。
(5)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 ___ 。(选填“A”、“B”或“C”)
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将圆柱体换成体积与其不同的铁块进行实验
(6)另一实验小组把圆柱体换成石块,且只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 ___ (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(7)做完上述实验后,小芳同学利用一个弹簧测力计和一个已知体积为V的铁块,制作了一个测定液体密度的仪器,如乙图所示。首先她测得铁块的重力为G,将铁块浸没在待测液体中,弹簧测力计的示数为F,则待测液体的密度表达式为ρ液=___ (用题中所给的已知物理量和所测物理量的字母表示)。
19.(问答题,4分)如图所示是一种木制的“菱桶”(可看成是圆柱体),是江南地区常见的采菱时的载人工具。已知菱桶的底面积为2m2,高为25cm,质量为20kg。请通过计算回答问题:
(1)一只空“菱桶”放入水中静止时受到的浮力是多少?
(2)静止时,空“菱桶”露出水面的高度是多少?
(3)若图中采菱人的重力为600N,“菱桶”此时露出水面高度为20cm,则“菱桶”内菱角的重力为多少?
20.(问答题,4分)如图所示,放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水,细绳的一端固定在柱形容器的底部,另一端系在质量为200g的木块的下面,使木块浸没在水中。已知容器内底面积为80cm2,当木块静止时细绳对木块竖直向下的拉力为1N,此时容器中水的深度为20cm。取g=10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3。求:
(1)木块受到的浮力大小F浮;
(2)水对容器底部的压强大小p;
(3)水对容器底部的压力FN与容器中水所受的重力G水大小是否相等?请写出计算、分析说明的过程。
21.(问答题,4分)今年4月23日是中国人民解放军海军建军节,海军公开发布首部航母主题宣传片《深蓝!深蓝!》。中国第三艘航母指日可待,其排水量可能会超过我国现役的两艘航母。假设新航空母舰满载时,排水量为1×108kg。海水的密度取1.03×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)满载时,该航空母舰受到的浮力有多大?
(2)若舰底某处距海面的深度为10m,则该处受到海水的压强是多少?
(3)某舰载机的质量为15t,当其从航母甲板起飞后,航母受到的浮力减少多少?
测验 1月27日 星期六
参考答案与试题解析
试题数:21,满分:93
1.(单选题,5分)如图所示为我国最新研制的096型核潜艇,其满载排水量为16000t,下潜深度可达600m。下列说法正确的是( )
A.该潜艇悬浮时受到的总重力比它漂浮时受到的总重力大
B.在下潜过程中,海水对潜艇底部的压强不变
C.悬浮时,潜艇受到海水压力的合力为零
D.在上浮过程中,潜艇受到的浮力一定逐渐变大
【正确答案】:A
【解析】:(1)根据悬浮与漂浮时,潜艇排开水的体积的关系判断潜艇悬浮与漂浮时受到的浮力的大小关系,根据物体的浮沉条件分析浮力与重力的大小关系;
(2)根据p=ρgh判断潜艇下潜过程中,海水对潜艇底部压强的变化;
(3)根据浮力产生的原因和浮沉条件判断出悬浮时潜艇受到海水压力的合力是否为零;
(4)根据F浮=ρ液gV排判断浮力大小。
【解答】:解:A、由于悬浮时排开水的体积大于漂浮时排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排知悬浮时的浮力大于漂浮时的浮力,又因为该潜艇悬浮时和漂浮时受到的总重力等于其受到的浮力,所以该潜艇悬浮时受到的总重力比它漂浮时受到的总重力大,故A正确;
B、核潜艇下潜时,深度增加,根据p=ρgh得受到海水的压强变大,故B错误;
C、根据浮力产生的原因知悬浮时潜艇受到海水压力的合力为浮力,由于悬浮时浮力等于重力,所以悬浮时,潜艇受到海水压力的合力不为零,故C错误;
D、在上浮过程中,在浮出水面前,核潜艇排开海水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排得所受浮力不变,从开始出水面到完全出水面的过程中,排开水的体积逐渐减小,根据F浮=ρ液gV排得所受浮力减小,故D错误。
故选:A。
【点评】:本题考查阿基米德原理、物体浮沉条件、浮力产生的原因以及液体压强公式的应用,属于基础知识考查,难度不大。
2.(单选题,5分)一艘货船从江河驶入大海时,下列说法正确的是( )
A.船的排水量变大
B.船受到浮力变大
C.船身将上浮些
D.船所受浮力将小于船重
【正确答案】:C
【解析】:轮船都漂浮,受到的浮力都等于轮船受到的重力,据此得出受到浮力的大小关系;
知道江水和海水的密度关系,根据阿基米德原理分析排开江水和海水体积的大小关系,得出是上浮、还是下沉。
【解答】:解:因为轮船漂浮,所以F浮=G,则轮船受到江水和海水的浮力都等于轮船受到的重力G,都等于轮船排开液体的重力,则浮力不变,排水量不变,故ABD错误;
船受到的浮力不变,因为ρ江水<ρ海水,所以根据F浮=ρ液gV排可知V排江水>V排海水,排开液体的体积将变小,轮船将上浮一些,故C正确。
故选:C。
【点评】:本题考查了阿基米德原理、物体的浮沉条件,知道轮船漂浮(F浮=G)是解此类题目的突破口,利用好阿基米德原理是关键。
3.(多选题,4分)如图甲所示,已调零的弹簧测力计下悬挂一物块,静止时,弹簧测力计的示数为F1;如图乙所示,盛满水的溢水杯放在水平桌面上;如图丙所示,将物块一半的体积浸在溢水杯内的水中(不接触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,物块静止时,弹簧测力计的示数为F2。下列说法正确的是( )
A.乙、丙两图中,水对溢水杯底部的压强相等
B.小烧杯中水受到的重力G=F2-F1
C.丙图中,物块受到的浮力小于物块排开水所受的重力
D.乙、丙两图中,溢水杯对桌面的压力大小相等
【正确答案】:AD
【解析】:(1)根据p=ρgh分析水对溢水杯底部的压强变化;
(2)(3)根据称重法求出浮力;物体所受浮力等于排开液体的重力;
(4)乙图中,溢水杯对桌面的压力大小等于水的重力与溢水杯的重力之和;丙图中溢水杯对桌面的压力大小等于剩余水的重力和排开水的重力与溢水杯的重力之和。
【解答】:解:A、乙、丙两图中液面相平,且液体均为水,根据p=ρgh可知,水对溢水杯底部的压强相等,故A正确;
BC、F1为物块浸没水中前的拉力(等于物块的重力),F2为物块浸没水中后的拉力,根据称重法测浮力可知,物块受到的浮力F浮=F1-F2,
丙图中,根据阿基米德原理可知,物块所受浮力等于排开水的重力,所以小烧杯中水的重力(排开水的重力)G=F浮=F1-F2,故BC错误;
D、乙图中,溢水杯对桌面的压力大小等于水的重力与溢水杯的重力之和,丙图中,溢水杯对桌面的压力大小等于剩余水的重力和排开水的重力与溢水杯的重力之和,而丙图中剩余水的重力和排开水的重力之和等于乙图中水的重力,所以溢水杯对桌面的压力大小相等,故D正确。
故选:AD。
【点评】:此题考查了液体压强公式、阿基米德原理的应用,同时考查称重法求浮力,知道丙图中溢水杯对桌面的压力大小等于剩余水的重力和排开水的重力与溢水杯的重力之和是解答此题的关键。
4.(多选题,4分)下列有关浮力的问题,叙述正确的是( )
A.浸没在水中的潜水艇是靠改变自身体积实现上浮和下沉的
B.漂浮在水面上的长方体木块,水对它下表面向上的压力等于它受到的重力
C.橡皮泥在水中会下沉,把橡皮泥捏成空心小碗,它可以漂在水面并承载重物
D.同一支密度计放入不同液体中,液体的密度越大,密度计露出液面的体积就越小
【正确答案】:BC
【解析】:(1)潜水艇靠通过改变自身的重力来实现上浮和下沉;
(2)根据漂浮条件和浮力产生的原因判断出“漂浮在水面上的长方体木块,水对它下表面向上的压力与它受到的重力”的关系;
(3)因为橡皮泥的密度大于水的密度,把橡皮泥投入水中会下沉,若把橡皮泥捏成小碗状再放入水中,增大了排开水的体积、增大了浮力,这里是利用“空心”的办法增大橡皮泥受到的浮力;
(4)密度计利用了物体的沉浮条件,是漂浮在液体中,放在密度不同的液体中,所受浮力都等于本身的重力;根据F浮=ρ液gV排判断出液体的密度越大,密度计露出液面体积的变化。
【解答】:解:A、潜水艇靠在水中排开水的体积不变,受到的浮力不变,为了实现上浮和下沉,是通过改变自身的重力来实现的,故A错误;
B、漂浮在水面上的长方体木块,受到的浮力等于木块自身的重力,即F浮=G;
由浮力产生的原因知F浮=F向上-F向下,由于漂浮的物体上表面受到向下的压力为零,所以F浮=F向上=G,所以水对它下表面向上的压力等于它受到的重力,故B正确;
C、橡皮泥在水中会下沉,浮力小于重力,若将橡皮泥捏成空心小碗的形状,其排开水的体积变大,受到的浮力增大,浮力大于重力,所以它可以漂在水面并承载重物,故C正确;
D、因为同一种密度计漂浮在不同的液体中,所以F浮=G,所以受到的浮力相等,根据F浮=ρ液gV排可知液体的密度越大,密度计排开液体的体积越小,露出液面的体积就越大,故D错误。
故选:BC。
【点评】:本题考查了学生对阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,分析有关密度计问题时,要好好利用漂浮条件。
5.(单选题,5分)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示.从此处匀速下放物块,直至物块恰好与水底接触,物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示.(ρ水=1.0×103kg/m3)则( )
A.物块的质量为1kg
B.物块浸没在水中受到的浮力为10N
C.物块的高度为10cm
D.物块的密度为2.25×103kg/m3
【正确答案】:D
【解析】:(1)由图乙知物块的重力,利用G=mg计算物块的质量;
(2)弹簧测力计的示数加上物块受到的水的浮力等于物块重;据此结合图像求出物块受的浮力(最大浮力);
(3)由乙图知,0~4cm弹簧测力计的示数随着深度的增加而减小,而4cm以后深度增加,弹簧测力计的示数不变,由称重法判断出浮力的变化,由F浮=ρ液gV排判断出排开水的体积的变化,进而判断出物体的高度;
(4)由F浮=ρgV排可求得物块的体积,由ρ= 可求得物块的密度。
【解答】:解:A、由图可知,物体未浸入水中时测力计示数为18N,故物体的重力为G=18N;
由G=mg可得,物块质量:
m= = =1.8kg,故A错误;
B、由图像可知,当物块全浸入水中时,弹簧测力计的示数F=10N,
物块浸没时受到的浮力为:
F浮=G-F=18N-10N=8N;故B错误;
C、由乙图知,0~4cm弹簧测力计的示数随着深度的增加而减小,而4cm以后深度增加,弹簧测力计的示数不变,由称重法知浮力不变,由F浮=ρ液gV排可知排开水的体积不变,说明4cm后物体完全浸没,故物体的高度为4cm,故C错误;
D、由F浮=ρ液gV排可得物块排开水的体积:
V排= = =8×10-4m3,
由于物块浸没,所以物块的体积V=V排=8×10-4m3,
物块的密度为:
ρ= = =2.25×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
【点评】:本题考查了称重法求浮力、液体压强的计算、阿基米德原理、重力公式、密度公式的应用,从图乙中获取有用的信息是关键。
6.(单选题,5分)周末小明帮妈妈做饭时,发现放入油锅中的油条都会先沉底。然后上浮至油面,如图所示。油条所受浮力为F浮,油条自身的重力为G,下列说法正确的是( )
A.油条在下沉过程中,F浮>G
B.油条浮在油面上时,F浮>G
C.油条浸没在油中时,受热体积膨胀,F浮不变
D.油条在上浮过程中,F浮等于它排开油受到的重力
【正确答案】:D
【解析】:物体受到的浮力小于重力,物体下沉;物体受到的浮力大于重力,物体上浮;物体受到的浮力等于重力,物体悬浮或漂浮;
根据阿基米德原理可知物体浸没在液体中,物体受到的浮力等于物体排开液体受到的重力,进一步判断受热体积膨胀后所受浮力的变化。
【解答】:解:A、油条在下沉过程中,受到的浮力小于重力,故A错误;
B、油条浮在油面上时处于漂浮状态,此时受到的浮力等于重力,故B错误;
C、油条浸没在油中时,受热体积膨胀,根据F浮=ρ油gV排可知浮力随体积的增大而增大,故C错误;
D、根据阿基米德原理可知油条在上浮过程中,油条受到的浮力等于它排开油受到的重力,故D正确。
故选:D。
【点评】:本题考查物体浮沉条件、阿基米德原理的运用,属于基础题。
7.(单选题,5分)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.乙杯对水平桌面的压强较小
【正确答案】:C
【解析】:(1)当物体漂浮时,ρ液>ρ物;当物体悬浮时,ρ液=ρ物;当物体下沉时,ρ液<ρ物;
(2)当物体漂浮时,F浮=G;当物体悬浮时,F浮=G;当物体下沉时,F浮<G;
(3)杯子对水平桌面的压力大小等于杯子、容器内液体和鸡蛋的总重力,受力面积相同,根据p= 比较压强大小。
【解答】:解:
AB、同一鸡蛋在甲中悬浮,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,鸡蛋排开的盐水的重力相同,排开的盐水的质量相同,故AB错误;
C、同一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、杯子对水平桌面的压力大小等于杯子、杯子内液体和鸡蛋的总重力,由图知,甲杯子内液体的体积小于乙杯子内的体积,又知ρ甲<ρ乙,根据ρ= 和G=mg可知甲杯子内的盐水重力小于乙杯子内盐水的重力,两杯子、两鸡蛋的重力均相等,故甲杯对水平桌面的压力小于乙杯对水平桌面的压力,杯子的底面积相等,根据p= 可知,甲杯对水平桌面的压强小于乙杯对水平桌面的压强,即乙杯对水平桌面的压强较大,故D错误。
故选:C。
【点评】:本题考查液体压强公式、固体压强公式的应用、物体的浮沉条件及其应用,属于中等题。
8.(单选题,5分)两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,容器内盛有甲、乙两种不同的液体。先将实心物块A用一根不计质量的细线拉住浸没在甲液体中,然后取出擦干放入乙液体中悬浮,分别放入两容器中时液面相平,如图所示。下列判断中正确的是( )
A.甲液体对容器底的压强等于乙液体对容器底的压强
B.A在甲液体中受到的浮力小于它在乙液体中受到的浮力
C.若剪断细线,A静止时,装甲的容器对桌面的压力大于装乙的容器对桌面的压力
D.若剪断细线,A静止时,A在甲液体中受到的浮力小于它在乙液体中受到的浮力
【正确答案】:C
【解析】:(1)设绳子拉力为F,物重为G,分别表示出A在甲液体中受到的浮力和在乙液体中受到的浮力,即可判断出物体A受到浮力和物体B受到浮力的关系;
(2)根据A在甲液体中受到的浮力与重力关系,判断剪断细线后,A静止时,在甲液体中的状态,根据物体的浮沉条件分析A的密度与甲液体的密度关系,根据A在乙液体中的状态判断A的密度与乙液体密度的关系,进而得出甲液体与乙液体的密度关系,根据p=ρgh分析比较两液体对容器底部的压强关系;
(3)以容器整体为研究对象,判断出甲容器中液体重力和乙容器中液体重力的关系,由此可以得出甲容器对桌面的压力与乙容器对桌面的压力的关系;
(4)根据物体的浮沉条件分析剪断细线后,A在两液体中的浮力关系。
【解答】:解:B、设绳子拉力为F,物重为G,由题可知,A在甲液体中的浮力为:F浮甲=F+G,即F浮甲>G,
由题意可知,A在乙液体中悬浮,A在乙液体中的浮力为:F浮乙=G,
因此F浮甲>F浮乙,故B错误;
A、因为A在甲液体中F浮甲>G,所以判断剪断细线后,A上浮,静止时漂浮在甲液体中,由物体的浮沉条件可知,ρ甲>ρA,A在乙液体中悬浮,ρ乙=ρA,则ρ甲>ρ乙,
由题意可知,两容器中时液面相平,由p=ρgh可知,p甲>p乙,故A错误;
C、由图可知,两容器中液体的体积相等,ρ甲>ρ乙,由ρ= 可知,两容器中液体的质量关系为:m甲>m乙,
由G=mg可知,两容器中液体的重力关系为:G甲>G乙,
容器对水平桌面的压力大小等于容器、液体、物块的总重力,因为两图中容器的重力相等,物块重力不变,G甲>G乙,所以装甲的容器对桌面的压力大于装乙的容器对桌面的压力,故C正确;
D、由A可知,判断剪断细线后,A上浮,静止时漂浮在甲液体中,此时A受到的浮力等于A重力,A在乙液体中悬浮,A在乙液体中的浮力也等于A的重力,因此A在甲液体中受到的浮力等于它在乙液体中受到的浮力,故D错误。
故选:C。
【点评】:本题考查了阿基米德原理、物体的浮沉条件、液体压强的理解和掌握,能判断甲、乙两种液体的密度的关系是解题的关键。
9.(单选题,5分)体积相同的甲、乙两个物块,已知G甲=10N,G乙=12N,现将甲、乙物块分别放入A、B两种液体中,静止时甲物块沉底,乙物块悬浮,如图所示,此时甲受到的浮力为F甲,乙受到的浮力为F乙,则( )
A.F甲>F乙
B.F甲=F乙
C.液体密度ρA>ρB
D.液体密度ρA<ρB
【正确答案】:D
【解析】:(1)根据两物块的重力关系,得出其质量关系,又知体积相同,根据密度公式和物体浮沉条件可得液体的密度关系;
(2)根据F浮=ρ液gV排可判断两物块受到的浮力大小关系。
【解答】:解:(1)由题知,G甲<G乙,根据G=mg可知m甲<m乙,
甲、乙两个物块体积相同,根据ρ= 可知ρ甲<ρ乙,
甲在A中沉底,则ρ甲>ρA,乙物块在B中悬浮,则ρ乙=ρB,
所以液体密度ρA<ρB;
(2)甲、乙两个物块体积相同,都浸没在液体中,则甲、乙排开液体的体积相等,
根据F浮=ρ液gV排可知,甲、乙两个物块受到的浮力F甲<F乙。
故选:D。
【点评】:此题考查物体浮沉条件和阿基米德原理的应用,属于基础题目,难度不大,熟练掌握物体浮沉条件是关键。
10.(多选题,4分)在两个完全相同的甲、乙容器中,装有一定量的水,向其中分别投放由不同材料制成的体积相等的小球A、B,稳定后两容器中液面高度相同,如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.小球A所受的浮力小于小球B所受的浮力
B.两小球A、B排开液体的质量相等
C.小球A的密度小于小球B的密度
D.放入小球前甲容器对地面的压力小于乙容器对地面的压力
【正确答案】:AC
【解析】:(1)根据F浮=ρ液gV排可判断A、B小球在不同杯子中受到的浮力的大小,根据F浮=G排=m排g可知A、B排开液体的质量关系;
(2)根据浮沉条件,进而判断A、B密度的大小;
(3)根据小球的浮沉情况可知,容器中水的体积大小,由G=mg=ρVg可知容器中水的重力大小关系,根据F=G总可知容器对地面的压力大小关系。
【解答】:解:AB、读图可知,小球A在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,即小球A排开水的体积小于小球B排开水的体积,由F浮=ρ水gV排可知,小球A所受的浮力小于小球B所受的浮力,根据F浮=G排=m排g可知,小球B排开液体的质量大,故A正确、B错误;
C、小球A漂浮,小球A的密度比水小,小球B悬浮,小球B的密度等于水,所以小球B的密度大于小球A的密度,故C正确;
D、小球A排开水的体积小于小球B排开水的体积,而放入小球后液面高度相同,所以放入小球前,甲中水的体积大于乙中水的体积,由G=mg=ρVg可知,甲中水的重力大于乙中水的重力,容器对地面的压力等于容器的总重力,由F=G总可知,甲容器对地面的压力大于乙容器对地面的压力,故D错误。
故选:AC。
【点评】:本题的解答需要用到浮沉条件、液体压强公式、阿基米德原理以及压力和重力的关系等,难度较大。
11.(单选题,5分)装有不同液体的甲、乙两只烧杯,放入两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯中的液面恰好相平,如图所示。若液体对甲、乙两烧杯底部的压强分别为p甲、p乙,液体对两物体下表面向上的压力分别为F甲、F乙,则( )
A.p甲>p乙,F甲>F乙
B.p甲=p乙,F甲>F乙
C.p甲<p乙,F甲=F乙
D.p甲>p乙,F甲<F乙
【正确答案】:D
【解析】:放入液体的物体完全相同,由浮沉条件可知两物体所受浮力相等,由浮力公式F浮=ρ液gV排可知两液体的密度的大小关系;由压强公式p=ρ液gh可知对底部压强的大小关系。
【解答】:解:两物体完全相同,在甲中漂浮、在乙中悬浮时,受力平衡,则浮力等于物体的重力,即:F甲浮=F乙浮;
由F浮=F下-F上可知,甲下表面受到液体的压力等于甲的浮力,乙下表面受到液体的压力大于乙受到的浮力,所以:F甲<F乙;
由于物体在甲中浸入的体积比乙中的小,由F浮=ρ液gV排可知,当浮力大小相等时,液体的密度大小关系为:ρ甲>ρ乙;
由p=ρ液gh可知,液面高度相同时,液体对容器底的压强大小关系为:p甲>p乙。
故选:D。
【点评】:本题考查了学生对阿基米德原理、物体的浮沉条件、液体压强公式的掌握和运用,根据提供情景灵活选用公式分析判断是本题的关键。
12.(单选题,5分)小明同学在家做实验,他把一枚鸡蛋放在一个透明玻璃杯中,加入清水后发现鸡蛋沉在杯底(如图甲);他向图甲水里加盐并搅拌最后鸡蛋漂浮(如图乙)。下列关于甲、乙两种状态的说法正确的是( )
A.甲图中,鸡蛋排开液体的质量等于鸡蛋自身质量
B.甲图中鸡蛋受到的浮力大小等于乙图中鸡蛋排开水的重力大小
C.乙图中,从加盐开始到鸡蛋静止在液面处,鸡蛋所受浮力一直增大
D.乙图中,鸡蛋所受浮力与鸡蛋自身重力平衡
【正确答案】:D
【解析】:(1)甲图中,鸡蛋沉底,利用物体的浮沉条件即可判断鸡蛋所受浮力与重力之间的关系,由G=mg可知鸡蛋排开液体的质量与鸡蛋自身质量的关系;
(2)同一只鸡蛋的重力不变,根据鸡蛋在图甲中沉底、图乙中漂浮,利用物体的浮沉条件即可判断两种情况下鸡蛋所受浮力之间的关系,然后根据阿基米德原理可判断鸡蛋排开液体的重力关系;
(3)乙图中,鸡蛋漂浮,从加盐开始到鸡蛋静止在液面处,根据F浮=ρ盐水gV排和物体的浮沉条件即可判断鸡蛋所受浮力的变化;
(4)乙图中,鸡蛋漂浮,根据受力平衡即可判断。
【解答】:解:
A、鸡蛋在甲中沉入水底,则F浮甲=G排甲<G鸡蛋;由G=mg可知:m排甲<m鸡蛋,故A错误;
B、鸡蛋在甲中沉入水底,则F浮甲<G鸡蛋;在图乙中漂浮,则F浮乙=G鸡蛋;
鸡蛋受到的重力不变,则鸡蛋受到的浮力F浮甲<F浮乙,
因为F浮乙=G排乙,所以,F浮甲<G排乙,故B错误;
C、乙图中,加盐后,水的密度增大,从加盐开始到鸡蛋未露出液面时,由于鸡蛋排开液体的体积不变,根据F浮=ρ盐水gV排可知,在图乙中鸡蛋受到的浮力增大;
当鸡蛋露出液面后,则处于漂浮,根据漂浮条件可知,鸡蛋受到的浮力与重力相等,所以浮力保持不变,即鸡蛋所受浮力先增大后不变,故C错误;
D、乙图中,鸡蛋最后处于漂浮,鸡蛋只受到的浮力和重力的作用,则浮力与重力相平衡,故D正确;
故选:D。
【点评】:此题考查学生对阿基米德原理和物体浮沉条件应用,能应用控制变量的方法进行大小比较是解题的关键之一。
13.(多选题,4分)如图所示为我国“奋斗者”载人潜水器。2020年11月10日8时12分,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,创造了中国载人深潜的新纪录。下潜时“奋斗者”号底部装配了4块压载铁,总质量将近2吨,当它准备上浮时,它会抛掉2块压载铁。关于“奋斗者”号下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号从开始入水到坐底的过程中受到的浮力不变
B.“奋斗者”号从开始入水到坐底的过程中受海水压强变大
C.“奋斗者”号准备上浮时抛掉2块压载铁减小的重力小于减小的浮力
D.“奋斗者”号加速上浮时浮力大于重力
【正确答案】:BD
【解析】:(1)根据阿基米德原理分析浮力的变化;
(2)根据p=ρgh分析压强的变化;
(3)根据浮沉条件分析抛掉压载铁后,潜水器所受重力的减小与浮力的减小量的关系;
(4)根据物体的浮沉条件分析加速上浮时浮力与重力的关系。
【解答】:解:
AB、潜水艇从开始入水到浸没,排开水的体积变大,根据公式p=ρgh和公式F浮=ρ液V排g可知,潜水器受到的压强增大,浮力变大;
潜水器在水面下匀速下潜,此时水的密度不变,潜水器浸没在水中,其排开水的体积不变,但是在水中的深度逐渐增深。根据公式p=ρgh和公式F浮=ρ液V排g可知,潜水器受到的压强增大,浮力不变,故A错误,B正确;
C、坐底的“奋斗者”号准备上浮时,抛掉压载铁后,潜水器所受重力的减小大于浮力的减小,使潜水器所受浮力大于重力,潜水器开始上浮,故C错误;
D、“奋斗者”号加速上浮时竖直向上的浮力大竖直向下的于重力,故D正确。
故选:BD。
【点评】:本题考查了对液体压强和浮力的判断、物体浮沉条件的应用。判断时要了解影响液体压强和浮力大小的因素,并判断影响因素中哪些是定量,哪些是变量。
14.(问答题,4分)如图所示是在某街头的一座“冰墩墩”,它是2022年北京冬奥会吉祥物。“冰墩墩”(材质均匀、实心)的质量为3.0×103kg,密度为1.5×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)如果“冰墩墩”浸没在水中,受到的浮力是多少N。
(2)如果“冰墩墩”放入水中,会在水中 ___ (选填:“上浮”“下沉”“悬浮”),依据是:___ 。
【正确答案】:下沉; “冰墩墩”受到的浮力小于重力
【解析】:(1)已知“冰墩墩”的质量和密度,根据V= 计算“冰墩墩”的体积,“冰墩墩”浸没在水中时全部体积浸入水中,根据阿基米德原理计算此时“冰墩墩”受到的浮力;
(2)根据重力公式计算“冰墩墩”的重力,比较重力与浮力的大小可知“冰墩墩”的运动状态。
【解答】:解:(1)“冰墩墩”的体积:V= = =2m3,
“冰墩墩”浸没在水中,受到的浮力:F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m3=2×104N;
(2)“冰墩墩”的重力:G=mg=3.0×103kg×10N/kg=3×104N>2×104N,
此时“冰墩墩”受到的浮力小于重力,所以“冰墩墩”放入水中,会在水中下沉。
答:(1)“冰墩墩”浸没在水中受到的浮力是2×104N。
(2)下沉;“冰墩墩”受到的浮力小于重力。
【点评】:本题考查密度公式、阿基米德原理、重力公式的灵活运用,知道物体受到的浮力小于重力时物体下沉。
15.(问答题,4分)如图所示,盛有水的烧杯静止在斜面上,水面上漂浮着一个小球,重为10N,画出此时小球受力的示意图(球心小黑点表示小球的重心)。
【正确答案】:
【解析】:小球在水中受到重力和浮力的作用,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,由于小球漂浮,因此受到的力是平衡力,重力和浮力大小相等。
【解答】:解:
小球漂浮在水面上,受到的重力和浮力是一对平衡力,F浮=G=10N,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,作用点都画在小球的重心上,作图时应注意两条线段长度要相等,如下图所示:
【点评】:此题考查力的示意图的画法,画力的示意图时要考虑到物体的运动状态,当物体处于静止或匀速直线运动时,受到的力就是平衡力。
16.(问答题,4分)在“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,某同学进行了如图所示的实验:
(1)如图实验装置中影响结论的是 ___ 。
A.图B中水面未到达烧杯口
B.图C中物体未浸没在水中
(2)在完善实验装置后,有如下四个实验步骤,你认为不重复操作的合理顺序应该是 ___ 。
① 将铁块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F1
② 将铁块浸没在水中,弹簧测力计的读数为F2
③ 将装有排开的水的小桶挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F3
④ 将空桶挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F4
(3)通过探究,若等式 ___ (F1、F2、F3、F4表示)成立,则得出阿基米德原理,即浸在液体中的物体所受的浮力大小跟它排开的液体所受的重力 ___ 。
【正确答案】:A; ④ ① ② ③ ; F1-F2=F3-F4; 相等
【解析】:(1)在使用溢水杯时,溢水杯中的水必须是倒满的;物体未浸没在水中对实验没有影响;
(2)要先测出空桶的重力与铁块的重力,然后再把铁块没入水中,测出铁块受到的浮力,最后再测出桶和溢出水的重力;
(3)根据阿基米德原理分析答题。
【解答】:解:(1)A、图B中水面未到达溢水杯的溢水口,物体放入溢水杯时,先要使溢水杯满了才可以向外排水,故在此过程中,物体受到的浮力大于排出的水的重力,故A符合题意;
B、若图C中物体未全部浸没在水中,物体排开液体的体积小,排开液体的重力小,浮力也小,仍然能得出浮力等于排开的液体受到的重力,对实验没有影响,故B不符合题意;
(2)不重复操作的合理实验步骤是:
④ 将空桶挂在弹簧测力计下,弹簧测力计的读数为F4;
① 将铁块挂在弹簧测力计上,弹簧测力计的读数为F1;
② 将铁块浸没在液体中,弹簧测力计的读数为F2;
③ 将装有排除液体的小桶挂在弹簧测力计下,弹簧测力计读数为F3;
故合理顺序为: ④ ① ② ③ ;
(3)由实验步骤可知,物体受到的浮力:F浮=F1-F2,物体排开水的重力:G=F3-F4,如果F1-F2=F3-F4,则可得出阿基米德原理,即浸在液体中的物体所受的浮力大小跟它排开的液体所受的重力相等。
故答案为:(1)A;(2) ④ ① ② ③ ;(3)F1-F2=F3-F4;相等。
【点评】:本题考查了验证阿基米德原理的实验,关键是知道该实验的验证方法,同时要注意物体漂浮时受到的浮力不能用称重法进行测量。
17.(问答题,4分)如图所示,小明同学在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用弹簧测力计始终挂着同一金属块,分别进行了 ① ② ③ ④ ⑤ 步骤,则:
(1)金属块浸没在水中受到的浮力是 ___ N;
(2)分析步骤 ___ 的实验数据可知:液体密度相同时,物体所受浮力大小与排开液体体积有关。
(3)分析步骤 ① ③ ④ 的实验数据可知:浸没时,物体所受浮力大小与其浸入液体中的深度 ___ 。(选填“有关”或“无关”)
(4)分析步骤 ① ④ ⑤ 的实验数据可知:物体排开液体体积一定时,液体的密度越大,物体所受浮力 ___ 。(选填“越大”、“不变”或“越小”)
(5)通过该实验数据,可以算出金属块的质量为 ___ kg;金属块的密度为 ___ kg/m3;某液体的密度为 ___ g/cm3。
【正确答案】:1; ① ② ③ ; 无关; 越大; 0.34; 3.4×103; 0.8
【解析】:(1)根据F浮=G-F拉算出金属块浸没水中时受到的浮力;
(2)(3)(4)探究影响浮力大小的因素,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。因为影响因素不止一个,所以要采用控制变量法。探究浮力的大小是否与液体密度的关系要保证物体排开液体体积一定,要探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系要保证液体的密度一定,要探究浮力的大小是否与物体浸没在液体中深度的关系时要保证液体密度和物体排开液体体积均一定;探究浮力的大小是否与排开液体体积的关系要保证物体液体密度一定;
(5)根据G=mg算出物体的质量,由F浮=ρ水gV排求出物体的体积,根据密度公式算出物体的密度;
根据F浮=G-F拉算出金属块浸没液体中时受到的浮力,由F浮=ρ水gV排求出某液体的密度。
【解答】:解:(1)由图 ① ③ 可知,金属块完全浸没水中后,受的浮力为:
F浮=G-F拉=3.4N-2.4N=1N;
(2)要探究物体所受浮力大小与排开液体体积的关系,需要控制液体的密度相同,改变物体排开液体的体积,图 ① ② ③ 符合题意;
(3)分析步骤 ① ③ ④ 的实验数据可知液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,深度不同,弹簧测力计的示数相同,由称重法F浮=G-F拉知浮力相同,故可以得出物体浸没时,物体所受浮力大小与其浸入液体中的深度无关;
(4)分析步骤 ① ④ ⑤ 的实验数据可知物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不相同,由称重法F浮=G-F拉知浮力不相同,故可以得出物体排开液体体积一定时,液体的密度越大,物体所受浮力越大;
(5)根据G=mg知物体的质量为:
m= = =0.34kg,
根据阿基米德原理F浸水=ρ水gV排水得物体的体积为:
V=V排= = =1×10-4m3;
物体的密度为:
ρ= = =3.4×103 kg/m3。
由图 ① 、 ⑤ 知物体浸没在盐水中受到的浮力:
F浮′=G-F拉′=3.4N-2.6N=1.8N,
根据阿基米德原理F浮′=ρ盐水gV排盐水得盐水的密度为:
ρ盐水= = =0.8×103 kg/m3=0.8g/cm3。
故答案为:(1)1;(2) ① ② ③ ;(3)无关;(4)越大;(5)0.34;3.4×103;0.8。
【点评】:此题主要考查的是学生对浮力大小与物体排开液体的体积的关系的理解和掌握,读懂图象是解决此题的关键。
18.(问答题,4分)如图所示是某学习小组设计的“探究浮力的大小与哪些因素有关”的实验过程。
(1)通过甲图中的实验步骤 ① ② ③ 可以探究浮力大小与 ___ 的关系。
(2)小林想验证阿基米德原理,则在步骤 ① ③ ④ ⑤ 中,最合理的实验步骤是:___ 。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于 ___ 。
(4)利用实验数据还可以计算出圆柱体的密度为 ___ kg/m3。
(5)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 ___ 。(选填“A”、“B”或“C”)
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将圆柱体换成体积与其不同的铁块进行实验
(6)另一实验小组把圆柱体换成石块,且只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 ___ (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(7)做完上述实验后,小芳同学利用一个弹簧测力计和一个已知体积为V的铁块,制作了一个测定液体密度的仪器,如乙图所示。首先她测得铁块的重力为G,将铁块浸没在待测液体中,弹簧测力计的示数为F,则待测液体的密度表达式为ρ液=___ (用题中所给的已知物理量和所测物理量的字母表示)。
【正确答案】:物体排开液体的体积; ⑤ ① ③ ④ ; 排开液体的重力; 2.5×103; A; 能;
【解析】:(1)根据图片中的相同点和不同点,利用控制变量法分析;
(2)验证阿基米德原理需要测出物体受到的浮力与物体排开液体的重力,分析图示实验合理安排实验步骤;
(3)求出排开液体的重力并与浮力大小比较得出结论;
(4)由称重法得出圆柱体浸没在水中时受到的浮力;由阿基米德原理求出圆柱体的体积,由ρ= 得出圆柱体的密度;
(5)用归纳法得出普遍性的结论要满足2个条件:一是样本要有代表性,二是样本数量足够多;
(6)浮力大小与排开液体所受重力大小根据力的分析进行解答;
(7)知道铁块重G,利用G=mg=ρVg求铁块的体积;知道金属块浸没液体中弹簧测力计的示数,利用称重法求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求液体的密度。
【解答】:解:(1)通过图中的实验步骤 ① ② ③ 可知,液体的密度相同,物体排开的液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,受到的浮力不同,故探究的时浮力大小与物体排开液体体积的关系;
(2)实验时,先测出空桶的重力,然后测出物体的重力,再物体浸没在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,根据F浮=G-F示得出受到的浮力,最后测出小桶和水的总重力,因此合理的实验步骤是: ⑤ ① ③ ④ ;
(3)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是:F浮=G-F=3N-1.8N=1.2N;
排开液体的重力:
G排=G桶和水-G桶=2.2N-1N=1.2N,故可以得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力;
(4)由阿基米德原理:F浮=ρ水gV排=ρ水gV物,
圆柱体的体积是:V物=V排= = =1.2×10-4m3,
圆柱体的密度是:
ρ圆柱体= = = =2.5×103kg/m3;
(5)本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究性实验,多次测量找普遍规律。
A.测量型实验多次测量取平均值可减小误差,此实验为探究型,不能求平均值,故A不合理;
B.用原来的方案将水换成酒精进行多次实验,避免结论的偶然性,找出普遍规律,故B合理;
C.用原来的方案将圆柱体换成体积与其不同的铁块进行实验,避免结论的偶然性,找出普遍规律,故C合理;
故选:A;
(6)只将石块的一部分浸入水中,排开水的体积减小,排开水的重力减小,浮力减小,仍能得出得到与(3)相同的结论;
(7)由于G=mg=ρgV可知:
铁块的体积V;
将金属块浸没在待测液体中,根据称重法可知:F浮=G-F,
V=V排;
则液体的密度为:ρ液= = 。
故答案为:(1)物体排开液体的体积;(2) ⑤ ① ③ ④ ;(3)排开液体的重力;(4)2.5×103;(5)A;(6)能;(7) 。
【点评】:此题验证阿基米德原理,考查操作过程,同时也考查了有关物体密度的计算、力的平衡、阿基米德原理等,根据已知条件确定金属块的体积和质量是解决此题的关键。
19.(问答题,4分)如图所示是一种木制的“菱桶”(可看成是圆柱体),是江南地区常见的采菱时的载人工具。已知菱桶的底面积为2m2,高为25cm,质量为20kg。请通过计算回答问题:
(1)一只空“菱桶”放入水中静止时受到的浮力是多少?
(2)静止时,空“菱桶”露出水面的高度是多少?
(3)若图中采菱人的重力为600N,“菱桶”此时露出水面高度为20cm,则“菱桶”内菱角的重力为多少?
【正确答案】:
【解析】:(1)根据题意可知,一只空“菱桶”放入水中静止时,“菱桶”处于漂浮,此时浮力等于重力,根据F浮=G=mg求出空“菱桶”受到的浮力;
(2)根据F浮=ρ水gV排求出空“菱桶”排开水的体积,再根据V=Sh求出静止时,空“菱桶”
浸入水面的高度,然后可求露出水面的高度;
(3)先根据“菱桶”露出水面的高度,然后根据V=Sh求出此时“菱桶”排开水的体积,再根据F浮=ρ水gV排求出此时“菱桶”受到的浮力,再根据浮力等于人、“菱桶”和菱角的总重力,由此可求出菱角的重力。
【解答】:解:(1)根据题意可知,一只空“菱桶”放入水中静止时,“菱桶”处于漂浮,此时浮力等于重力,空“菱桶”受到的浮力:F浮=G=mg=20kg×10N/kg=200N;
(2)由F浮=ρ水gV排可知,空“菱桶”排开水的体积:
V排= = =0.02m3,
由V=Sh可得,空“菱桶”浸入水中的深度:h= = =0.01m=1cm,
因此空“菱桶”露出水面的高度:h露=h桶-h=25cm-1cm=24cm;
(3)已知“菱桶”此时露出水面高度为20厘米,则“菱桶”浸入水中的深度:h′=25cm-20cm=5cm=0.05m,
“菱桶”排开水的体积:V排′=Sh′=2m2×0.05m=0.1m3,
“菱桶”受到的浮力:F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3=1000N,
因为浮力等于人、“菱桶”和菱角的总重力,则G总=F浮′=1000N,
已知人的重力:G人=600N,
则菱角的重力:G菱角=G总-G人-G=1000N-600N-200N=200N,
答:(1)一只空“菱桶”放入水中静止时受到的浮力是200N;
(2)静止时,空“菱桶”露出水面的高度是24cm;
(3)“菱桶”内菱角的重力为200N。
【点评】:本题考查了重力、浮力、物体浮沉条件和阿基米德原理的应用等知识点,综合性强,具有一定的难度。
20.(问答题,4分)如图所示,放置在水平桌面上的柱形容器中装有适量的水,细绳的一端固定在柱形容器的底部,另一端系在质量为200g的木块的下面,使木块浸没在水中。已知容器内底面积为80cm2,当木块静止时细绳对木块竖直向下的拉力为1N,此时容器中水的深度为20cm。取g=10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3。求:
(1)木块受到的浮力大小F浮;
(2)水对容器底部的压强大小p;
(3)水对容器底部的压力FN与容器中水所受的重力G水大小是否相等?请写出计算、分析说明的过程。
【正确答案】:
【解析】:(1)木块静止时,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态,根据木块受到的合力为零得出等式即可求出受到的浮力;
(2)知道容器内水的深度,根据p=ρ液gh求出水对容器底部的压强;
(3)根据F=pS求出水对容器底部的压力,利用F浮=ρ液gV排求出木块排开水的体积,然后求出容器内水的体积,利用m=ρV求出容器内水的质量,再利用G=mg求出容器中水所受的重力,然后比较FN与G水大小关系。
【解答】:解:(1)因木块静止时,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态,
所以,木块受到的浮力:F浮=G+F拉=mg+F拉=200×10-3kg×10N/kg+1N=3N;
(2)水对容器底部的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×20×10-2m=2000Pa;
(3)由p= 可得,水对容器底部的压力:FN=pS=2000Pa×80×10-4m2=16N,
由F浮=ρ液gV排可得,木块排开水的体积:V排= = =3×10-4m3=300cm3,
容器内水的体积:V水=Sh-V排=80cm2×20cm-300cm3=1300cm3=1.3×10-3m3,
由ρ= 可得,容器内水的质量:m水=ρ水V水=1.0×103kg/m3×1.3×10-3m3=1.3kg,
则容器中水所受的重力:G水=m水g=1.3kg×10N/kg=13N,
所以,水对容器底部的压力FN与容器中水所受的重力G水大小不相等。
答:(1)木块受到的浮力为3N;
(2)水对容器底部的压强为2000Pa;
(3)水对容器底部的压力FN与容器中水所受的重力G水大小不相等。
【点评】:本题考查了液体压强公式和固体压强公式、阿基米德原理、密度公式、重力公式的综合应用等,要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
21.(问答题,4分)今年4月23日是中国人民解放军海军建军节,海军公开发布首部航母主题宣传片《深蓝!深蓝!》。中国第三艘航母指日可待,其排水量可能会超过我国现役的两艘航母。假设新航空母舰满载时,排水量为1×108kg。海水的密度取1.03×103kg/m3,g取10N/kg。求:
(1)满载时,该航空母舰受到的浮力有多大?
(2)若舰底某处距海面的深度为10m,则该处受到海水的压强是多少?
(3)某舰载机的质量为15t,当其从航母甲板起飞后,航母受到的浮力减少多少?
【正确答案】:
【解析】:(1)已知排水量(排水质量),利用阿基米德原理求解浮力;
(2)已知舰底某处距海面的深度为10m,利用p=ρgh求得该处受到海水的压强;
(3)航母处于漂浮状态,浮力的变化取决于重力的变化,飞机飞离航母前后浮力变化量等于飞机的重力。
【解答】:解:(1)由阿基米德原理可得,满载时航空母舰受到的浮力:
F浮=G排=m排 g=1×108kg×10N∕kg=1×109N;
(2)该处受到海水的压强:
p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×10m=1.03×105Pa;
(3)舰载机飞离航母前后,航母都处于漂浮状态,浮力始终等于重力;当舰载机飞离航母时,航母的总重减小,航母受到的浮力也相应地减小;
所以,舰载机飞离航母后,航母受到的浮力减少量:
ΔF浮=G飞机=m飞机g=1.5×104kg×10N/kg=1.5×105N。
答:(1)满载时,该航空母舰受到的浮力1×109N;
(2)若舰底某处距海面的深度为10m,则该处受到海水的压强是1.03×105Pa;
(3)某舰载机的质量为15t,当其从航母甲板起飞后,航母受到的浮力减少1.5×105N。
【点评】:本题考查了压强和浮力的大小计算,知道飞机飞离航母前后浮力变化量等于飞机的重力是解答此题的关键。