【精品解析】2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练单元测试卷第十章 浮力(较难)

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名称 【精品解析】2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练单元测试卷第十章 浮力(较难)
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科目 物理
更新时间 2024-03-04 20:00:33

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2023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练单元测试卷第十章 浮力(较难)
一、选择题
1.(2023八下·武昌期中)如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2,下列说法正确的是(  )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C. F1、F2和F浮的大小关系是F2-F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1、F2大小均不变
【答案】C
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A.根据图片可知,长方体浸没在液体中,它的上下表面,侧面都会受到液体的压力,故A错误;
B.上表面的深度小于下表面的深度,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,上表面受到液体压强小于下表面受到的液体压强。根据F=pS可知,上表面受到的液体压力小于下表面受到的液体压力,故B错误;
C.浮力来自于物体上下两个表面的压力差,即:F2-F1=F浮,故C正确;
D.物体浸没于更深的位置,则上下表面受到的压强会增大,那么受到的压力会增大,故D错误。
故选C。
【分析】(1)浸在液体中的物体就会受到液体的压强;
(2)(4)根据液体压强公式p=ρ液gh比较受到压强大小,再根据F=pS比较受到压力大小;
(3)根据浮力产生的原因判断。
2.为了探究浮力大小与液体密度的关系,老师准备了如图所示的器材供同学们选择,同学所选的四组器材中,能达到探究目的是(不能多选或少选器材)(  )
A.②③④⑤⑥⑦ B.②③④⑤⑦⑧
C.①③④⑤⑦⑨ D.①③⑥⑦⑧⑨
【答案】A
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】解:要探究浮力与液体密度的关系,需使同一物体分别浸没在不同的液体中,测出物体在不同液体中的浮力,通过比较得出结论.因此首先用弹簧测 力计测出物体在空气中的重力,将物体分别浸没在酒精、水、盐水中,读出测力计的示数,所以实验中需用到②③④⑤⑥⑦,则A符合题意.
故选A.
【分析】要探究浮力大小与液体密度的关系,需使物体浸没在不同的液体中,根据测力计的示数判断浮力的变化.
3.(2023八下·庐江期末)弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,如图 1。图 2 是弹簧测力计示数F 与物体下降高度 h 的关系图像。(不考虑水面高度的变化)(  )
A.物体浸没时受到的浮力为 5N
B.物体的体积为 4×10﹣4m3
C.物体刚浸没时下表面受到水的压强是 8×102Pa
D.物体的密度是 1.8×103kg/m3
【答案】B
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;液体压强的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、由图2知,物体浸水前,弹簧测力计示数为9N,即此时物体重力为9N;物体完全浸没时,弹簧测力计示数为5N,根据受力平衡,求得此时物体所受浮力F浮=G-F示=9N-5N=4N,故A错误;
B、物体完全浸没时,F浮=4N,根据阿基米德原理,求得,,则故B正确;
C、物体下降的高度由4cm逐渐变为8cm的过程,是物体刚开始接触水面到刚好完全浸没在水中的过程,所以若不考虑水面高度的变化,可知物体的高度为8cm-4cm=4cm=0.04m;根据液体压强公式,求得物体刚浸没时下表面受到水的压强p=ρ水gh=103kg/m3×10N/kg×0.04m=4×102Pa,故C错误;
D、根据重力公式,求得物体质量为;根据密度公式,求得物体的密度,故D错误;
故答案为B。
【分析】据图可知物体运动过程及在水中所处的位置;用“称重法”可求物体的浮力;物体浸没时,由阿基米德原理,可求物体体积;由液体压强公式,可求物体刚浸没时下表面受到水的压强大小;由密度公式,可求物体密度。
4.(2023八下·合肥期中)小明研究浮力大小与深度的关系。现有一正方体金属块,将金属块浸没在某种液体中,如图甲所示:在将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,画出了测力计拉力随提起高度变化的图像。如图乙所示不考虑液面变化。根据该图像可以得出的正确结论是取(  )
A.金属块的质量是
B.金属块的密度为
C.金属块浸没在水中时,受到的浮力大小为
D.浮力的大小总是随着金属块浸入液体深度的增加而变大
【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据甲图可知,将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,排开液体的体积先不变,再变小,最后露出水面,则它受到的浮力先不变,后变小最后为零。根据F拉=G-F浮可知,弹簧测力计的示数先不变、后增大最后保持不变。
A.根据乙图可知,当物体全部离开液面时(h=4cm),测力计的示数最大,则此时受到的浮力为0,那么测力计示数为金属块的重力,因此金属块的重力0.35N,
金属块的质量:;
故A错误;
B.由图乙知,测力计拉力F从2-4厘米过程中逐渐变小,
故可知正方体的棱长为:a=4cm-2cm=2cm,
正方体的体积:V=a3=(2cm)3=8cm3,
物体的密度:;
故B错误;
C.金属块浸没在液体中时,F拉′=0.25N,
则物体浸没在液体中受到的浮力:F浮=G-F拉′=0.35N-0.25N=0.1N,
故C正确;
D.由图乙知,当提起高度为0-2cm时,测力计示数不变,根据F浮=G-F拉可知,物体受到的浮力不变,故D错误。
故选C。
【分析】A.当物体露出水面时,它只受重力和拉力,此时测力计的示数就等于重力,再根据计算物体的质量;
B.当物体上表面开始出水时,物体受到的浮力开始减小,测力计的示数开始增大;当物体下表面出水后,物体不受浮力,此时测力计的示数不变,据此确定物体的边长,根据正方体的体积公式计算体积,根据密度公式计算密度;
C.根据乙图确定金属块的重力和浸没水中时受到的拉力,根据F浮=G-F拉计算此时受到的浮力;
D.注意0-2cm之间浮力是否改变即可。
5.(2023八下·雄县期末) 如图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。如图乙是钢绳拉力随时间变化的图象。取,水的密度为,若不计水的阻力,下列说法错误的是(  )
A.石料的质量为
B.石料的密度为
C.石料所受浮力随石料浸入水中体积的增大而增大
D.石料浸没水中后受到的浮力为且保持不变
【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,所以在没入水前,拉力不变,对应于图乙中0-t1之间,拉力为2500N,所以石料重力为G=2500N。根据重力公式G=mg,可求石料质量m=,故A正确;
D、由图乙知,当石料浸没在水中时,钢绳拉力为1500N,此时浮力为F=2500N-1500N=1000N,故D错误。
B、根据阿基米德原理的变形式,可有V排=,即V石=V排=0.1m3。根据密度的变形公式,有ρ石=,故B正确。
C、根据阿基米德原理F=ρ液gV排可知,石料浸入水中的体积增大时,V排增大,F增大,故C正确;
故答案为:D。
【分析】根据F-t图像及受力平衡,可知物体重力大小及浮力大小。根据阿基米德原理可知,由浸入到浸没过程中,浮力越来越大,并且若知浮力,可求V排。V排与V石的关系是由物体在液体中的状态决定的,浮力是连接石头的物理量和液体物理量的桥梁。
6.(2023八下·松山期末)小明用一支自制的简易密度计测量液体的密度。他将同一只密度计分别放入盛有不同液体的甲、乙两个烧杯中,如图所示,下列说法正确的是(  )
A.甲杯中液体密度比乙杯中液体密度大
B.在甲杯中,密度计底部所受液体压强较大
C.在甲杯中,密度计底部所受液体压力较大
D.密度计在甲、乙两杯液体中,所受浮力相等
【答案】D
【知识点】压强的大小及其计算;浮力及其产生原因;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】AD.密度计在两种液体中都处于漂浮状态,那么它受到的浮力等于自身重力,即浮力相等。排开液体的体积V甲>V乙,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,D正确;
BC.密度计上表面受到的水的压力为零,根据F浮=F向上-F向下可知,密度计下表面受到的水的压力相等。根据可知,密度计底部受到水的压强相等,故B、C错误。
故选D。
【分析】(1)(4)根据浮沉条件分析密度计受到浮力的变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小;
(2)(3)根据F浮=F向上-F向下比较密度计下表面的压力大小,再根据公式比较底部受到水的压强大小。
7.(2023八下·建邺期末) 一个长方体木块通过细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部不粘连,如图甲所示;再缓慢注入水,使得木块上浮,最终停留在水中,如图乙所示。已知木块所受浮力的大小随杯中水的深度变化如图丙所示,则下列说法不正确的是(  )
A.木块的重力为
B.木块完全浸没时受到的浮力为
C.木块的密度为
D.细线对木块的最大拉力为
【答案】D
【知识点】压力及重力与压力的区别;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.由图丙可知,木块所受浮力在刚注入水时,浮力增大,当木块漂浮时,浮力等于重力,浮力不变,即图像丙对应的AB段表示木块处于漂浮状态,受到浮力和重力,且浮力等于木块的重力,此时浮力:F浮=1.6N,所以木块的重力等于1.6N,故A正确不符合题意;
B.有图像丙可知,当木块与容器底部相连的细线拉直后,再继续注水,木块浸入水中体积继续变大,受到的浮力变大,即BC段表示绳子拉直后木块所受浮力变大的过程,当木块完全浸没后,所受浮力不再 发生变化,即CD段对应的是木块完全浸没时的状态,此时所受浮力为2N,故B正确不符合题意;
C.由木块所受重力为1.6N,则质量为:,当木块完全浸没时所受浮力为:F浮=2N,木块完全浸没时排开液体体积等于木块的体积,由阿基米德原理可知,,所以木块的密度为:,故C正确不符合题意;
D.当木块在水中受到的浮力最大时,细线对木块的拉力最大,因为木块完全浸没在水中所受到的浮力最大为:F浮=2N,木块的重力为1.6N,所以细线对木块的最大拉力为:
F最大=F浮-G=2N-1.6N=0.4N,故D错误符合题意。
故选项为:D。
【分析】(1)分析注水过程木块浸在液体中体积的变化分析其所受浮力的变化,利用漂浮时,浮力等于重力,根据图像确定其重力大小;
(2)分析图像可知,当木块完全浸没时,浮力最大且不再变化,利用图像可得到木块所受到的最大浮力;
(3)利用木块完全浸没在水中时所受到的浮力,利用阿基米德原理可计算出物体的体积,利用密度公式,求出木块的密度;
(4)分析木块受到的力,判断出木块所受浮力最大时,细线对木块的拉力最大,利用三个力之间的关系F最大=F浮-G解答得到答案。
8.(2023八下·南京期末) 如图所示,水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种液体,将边长分别为和的、两个正方体,按图示方式放入液体中,待静止后,刚好浸没在甲液体中,刚好浸没在乙液体中,且两杯中液面恰好相平。甲、乙液体对杯底的压强分别为和,排开液体的质量分别为和,两烧杯对水平桌面的压力分别为和,则它们的大小关系以及两种液体密度之比为(  )
A.,,,: B.,,,:
C.,,,: D.,,,:
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)把A、B两物体作为一个整体,则它们在两液体中都处于漂浮状态,
由漂浮条件可知,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;
由F浮=ρ液gV排可知,两液体的密度关系ρ甲<ρ乙,
已知两液体的深度h相同,由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,即p1<p2;
(2)二者受到的浮力相等,由阿基米德原理F浮=G排=m排g可知,它们排开液体的质量相等,即m1=m2;
(3)两容器中液面恰好相平且容器相同,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。液体密度ρ甲<ρ乙,根据G液=m液g=ρ液gV液可知,甲液体的重力较小;
根据F=G容+GA+GB+G液可知,装甲液体的容器对水平桌面的压力较小,即F1<F2;
(4)两种情况下,整体在液体中受到的浮力相等,
两液体的密度关系:。
故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
【分析】(1)根据漂浮条件比较二者受到浮力大小,再根据图片比较排开液体体积大小,最后根据F浮=ρ液gV排比较液体密度大小;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=m排g比较排开液体质量大小;
(3)根据图片比较液体体积大小,根据G液=m液g=ρ液gV液比较液体重力大小,根据F=G容+GA+GB+G液比较容器对桌面的压力大小;
(4)根据浮沉条件,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV液计算液体密度之比。
9.(2021八下·九龙坡期中)如图所示,弹簧测力计下端挂有边长为10cm的正方体物块,将物块放入底面积为300cm2且质量忽略不计的圆柱形容器中。当物块浸入水中深度为5cm,弹簧测力计的示数为15N,水对容器底部的压强为1.5×103Pa。现向容器中加水至弹簧测力计的示数为11N时停止加水,已知弹簧的伸长量与所受拉力成正比,弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短0.5cm。则下列说法中正确的是(  )
A.柱形物块所受重力大小为15N
B.停止加水时水的深度为28cm
C.在此过程中向容器中加入水的质量为2kg
D.加水过程中水对容器底部增加的压力为18N
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;浮力的利用
【解析】【解答】解:A.圆柱体浸在水中的深度是5cm,横截面积是100cm2,则受到竖直向上的浮力为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gS物h浸=103kg/m3×10N/kg×100×10-4m2×0.05m=5N,
由题意可知圆柱体受到竖直向上15N的拉力,
所以由力的平衡条件可得,圆柱体的重力:G=F浮+F拉=5N+15N=20N,故A错误;
B.由p=ρgh可得容器中水的深度:;
倒水之前弹簧测力计对圆柱体的拉力是15N,倒水之后弹簧测力计的对圆柱体的拉力是11N,由于弹簧的伸长与所受拉力成正比,当拉力为1N时弹簧伸长0.5cm,
则圆柱体受到的拉力减小了4N,其受到的浮力增大了4N,即此时的浮力为F浮′=5N+4N=9N,
由F浮=ρ水gV排可得此时排开水的体积:,
由V=Sh可知,此时圆柱体浸入水中的深度:,
根据上述分析可知,弹簧缩短2cm,圆柱体被向上拉动2cm,此时圆柱体底部比原来水面高1cm,并且物块还有5cm浸在水中,因此水面上升了6cm,则此时水的深度为12cm+6cm=18cm;故B错误;
C.倒入水之后水深增加6cm,圆柱体浸在水中的深度增加量△h浸=5cm-2cm=3cm,
所以增加水的体积为:△V=S容△h-S物△h浸=300cm2×6cm-100cm2×3cm=1500cm3,
所以增加水的质量为:△m=ρ水△V=1g/cm3×1500cm3=1500g=1.5kg,故C错误;
D.逐渐加水的过程中,浮力逐渐增加,水对容器底的压力变化量等于所加水的重力加上弹簧测力计示数的变化量,而浮力的变化量等于弹簧测力计示数的变化量,因此加水过程中水对容器底部增加的压力不等于柱形物块变化的浮力,故D错误。
故选:C
【分析】(1)对圆柱体进行受力分析,圆柱体受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和竖直向上的浮力作用,由圆柱体在水面下的体积和横截面积求出排开水的体积,求出浮力,又知道受到竖直向上的拉力,求出圆柱体的重力。
(2)先根据液体压强公式求出容器中水的深度,然后根据弹簧测力计示数的变化确定浮力的大小,进一步求出排开液体的体积和圆柱体浸入的深度,再根据液面的变化以及圆柱体浸入的深度确定水面上升的高度,进一步确定水的深度。
(3)知道水面增加的深度,求出增加的体积,减去圆柱体增加的排开水的体积,得增加水的体积,求出增加水的质量。
(4)根据圆柱形容器底部受到的压力等于水和物块的总重力减去弹簧测力计的示数可知,水对容器底的压力变化量等于所加水的重力加上弹簧测力计示数的变化量,而浮力的变化量等于弹簧测力计示数的变化,然后比较得出结果。
10.(2023八下·江苏期末)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是P乙>P甲>P丙
C.容器对桌面的压强关系是P乙>P丙>P甲
D.小球受到的浮力大小关系是F甲=F丙>F乙
【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.根据图片可知,小球在丙中悬浮,则ρ丙=ρ物;在乙中漂浮,则ρ乙>ρ物;在甲中下沉,则ρ甲<ρ物,那么三种液体密度关系:ρ甲<ρ丙<ρ乙,故A错误;
B.静止时三个容器的液面恰好相平,且乙液体的密度最大,根据p=ρ液gh可知,乙容器底受到的液体压强最大,故B错误;
C.根据图片可知,液体的体积V甲=V丙D.由图知,小球在丙容器中悬浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力与自身的重力相等;在甲中下沉,浮力小于其重力,故小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲.故D错误。
故选C。
【分析】A.根据浮沉条件比较液体密度大小;
B.根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强大小;
C.根据图片确定液体体积大小,再根据G=mg=ρVg比较液体重力大小,根据F=G容+G+G液比较容器对桌面的压力大小,最后根据比较容器对桌面的压强大小;
D.根据浮沉条件比较小球受到浮力大小。
二、填空题
11.如图所示是某同学用同一个物块做的一个探究实验,通过该实验可以得出的结论是    ;该实验中盐水是配制的,只知密度比水大,根据该实验中弹簧秤的度数,可以求出盐水和      的密度,大小分别是     和    .
【答案】液体密度一定时,排开液体的体积越大,浮力越大;排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大;物块;1.2×103kg/m3;9×103kg/m3
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】解:(1)分析②与③或②④可得浮力大小与排开液体体积的关系,其结论是:液体密度一定时,排开液体的体积越大,浮力越大;分析③与⑤或④与⑤可得浮力大于与液体密度的关系,其结论是排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大.
(2)据图①和图③可得,物块在水中受到的浮力F浮1=9N﹣8N=1N,根据公式F浮1=ρ水gV排得,物块的体积
据图①和图⑤可得,物块在盐水中受到的浮力F浮2=9N﹣7.8N=1.2N,根据公式F浮2=ρ盐水gV排得,
物块的密度
故答案为:液体密度一定时,排开液体的体积越大,浮力越大;排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大;物块;1.2×103kg/m3;9×103kg/m3.
【分析】分析②与③或②④可得浮力大小与排开液体体积的关系;分析③与⑤或④与⑤可得浮力大于与液体密度的关系.
12.(2023八下·长沙月考)小明同学借助力传感开关为自家太阳能热水器设计向水箱注水的自动控制简易装置.装置示意图如图所示,太阳能热水器水箱储水空间是长方体.考虑既充分利用太阳能又节约用水,小明设计水箱储水最低深度是0.1m,最高深度是0.5m(图中未标注最高和最低水位线),力传感开关通过细绳在水箱内悬挂一根细长的圆柱形控制棒,当拉力时,打开水泵开关向水箱注水,当拉力,关闭水泵开关停止注水.已知控制棒重,高为0.6m,不计细绳质量与体积.小明完成设计和安装,自动控制简易装置按照设计正常工作.g取10N/kg,.求:
(1)控制棒的质量为   kg;
(2)控制棒排开水的最小体积为   m3;
(3)控制棒的密度为   kg/m3.
【答案】(1)1.8
(2)2×10-4
(3)1.5×103
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;阿基米德原理
【解析】【解答】(1)由题意可知,控制棒的重力为G=18N,由重力和质量的关系式可得;
(2) ,控制棒受到3个力的作用,竖直向下的重力、竖直向上的浮力和细绳对控制棒的拉力,当拉力时,打开水泵开关向水箱注水,当控制棒对传感开关拉力为16N时,可知控制棒所受浮力最小,此时排开水的体积最小,即F浮=G-F=18N-16N=2N,由F浮=ρ液gV排,可得;
(3)当控制棒所受拉力等于8N时,停止注水,此时控制棒所受到的浮力最大,F浮最大=18N-8N=10N,根据阿基米德原理可知,此时控制棒排开水的体积最大;,故排开水的体积最大变化量为:
ΔV排=1×10-3m3 - 2×10-4m3=8×10-4m3, 因为水箱储水最低深度是0.1m,最高深度是0.5m ,所以控制棒浸入水中最深和最低高度差为Δh=0.5m-0.1m=0.4m,所以控制棒底面积为:,控制棒的体积为:
V=Sh=2×10-3 m3 ×0.6m=1.2×10-3 m3 ,则控制棒的密度为:。
【分析】(1)根据重力与质量的关系式G=mg可得结论;
(2)控制棒在水中受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和细绳对控制棒的拉力,三个力的关系满足:F浮=G-F,当控制棒所受拉力最大的时候,控制棒在水中所受浮力,排开水的体积最小;
(3)当细绳拉力F达到8N时,停止注水,此时控制棒受到的浮力最大,由力的平衡条件求出控制棒受到的最大浮力,并由阿基米德原理求出控制棒排开水的最大体积;根据储水深度的最大和最小值计算此时水深的高度差,控制棒浸入水中的高度差,由阿基米德原理计算出控制棒的横截面积;进一步求得控制棒的体积,由密度计算公式计算控制棒的密度。
13.(2023八下·金湖期末) 如图甲所示,长方体金属块体积,在细绳竖直向上拉力作用下从液体中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离液面一定的高度处。图乙是绳子拉力随时间变化的图象,取。根据图象信息,该金属块的重力为   ,该金属块浸没在液体中受到的浮力   ,液体的密度   。
【答案】54;20;0.8
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】由图可知CD段为物体在空气中运动,所以金属块的重力为;AB段为浸没状态,浸没时物体受到的浮力为;物体浸没时,排开液体体积等于物体体积,由阿基米德原理可知液体密度为
【分析】由图可知CD段为物体在空气中运动,拉力等于物体重力;AB段为浸没状态,排开液体体积等于物体体积,物体受到的浮力为,由阿基米德原理求出液体密度为,代入数据求解。
14.(2023八下·合肥期中) 如图所示,一个棱长为的正方体静止在某液体中,正方体受到的浮力为,上表面受到液体的压力为,则下表面受到液体的压力所为   ,正方体下表面到液面的距离   。
【答案】12;15
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力及其产生原因;阿基米德原理
【解析】【解答】(1)根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下得到:8N=F向上-4N,解得:F向上=12N,
即下表面受到液体的压力为12N;
(2)液体的密度为:;
正方体下表面受到液体的压强为:;
则下表面到液面的距离为:。
【分析】(1)根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下计算正方体下表面受到液体的压力;
(2)首先根据阿基米德原理计算液体的密度,再根据计算下表面受到液体的压强,再根据液体压强公式p=ρ液gh计算下表面到液面的距离。
15.(2023八下·长安期末)如图甲所示,水平面上有一个薄壁容器,容器中有一定质量的水,现将以质量为m的物块放入水中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中水中的体积为物块体积的,则物块的密度为   ;如图乙用力缓慢向下压物块直使物块恰好浸没在水中,此时力的大小为    ;如图丙在物块下方用细线系一合金块使物块恰好浸没在水中,则合金块的体积大小应为    。(已知水的密度为ρ水,ρ合金=7ρ水)
【答案】;;
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】根据图甲,物块漂浮在水面上,根据二力平衡原理,物体受到的浮力等于自身重力,即重力,,;
根据图乙可知,物体浸没,受到的浮力F浮'=ρ水gV,物体的重力G物=mg,则物体的体积为:
物体处于静止状态,受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、压力F处于平衡状态,图乙中的力;
合金块和物块恰好浸没在水中,物块和合金块的重力与水对物块和合金块的浮力相等,即G物+G合金=F浮,则mg+ρ合金gV合金=ρ水g(V+V合金),,
合金块的体积为:
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;结合排开体积关系,计算密度关系;根据物体完全浸没受到的浮力和物体的重力,计算压力;根据物体悬浮时浮力和重力关系,结合已知的密度和物块的质量,计算合金块的体积。
16.(2023八下·长汀期末)如图,水平桌面上放有一圆柱形溢水杯,它的重为3N,底面积为300cm2,溢水口距杯底20cm,内装水的深度为18cm,此时水对溢水杯底的压力为   N;将一体积为1000cm3、密度为0.9g/cm3的正方体木块缓慢放入水中,不计溢水杯厚度,木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强为   Pa。
【答案】54;2100
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算;浮力的利用
【解析】【解答】根据液体压强公式可得溢水杯杯底压强p=ρgh=1800Pa,又有压强的变形公式可得F=pS=54N;
设放入木块前水的重力为G水,G水=m水g=ρ水V水g=54N,放入木块后水的重力为G水’,将溢水杯填满部分水的重力为G填满水,则有G水=G排-G填满水+G水’,
G填满水=m填满水g=ρ填满水V填满水g=6N,因为ρ木<ρ液,所以木块放入水中后漂浮,可得G木=F浮=G排,木块放入水中后,溢水杯对桌面的压力
F=G杯+G水’+G木=G杯+G水’+G排=G杯+G水+G填满水=3N+54N+6N=63N,
所以溢水杯对桌面的压强。
【分析】本题考查浮力和压强的综合计算,第二空需要分析清楚木块放入溢水杯中,整个溢水杯的重力的变化。
三、实验探究题
17.(2023八下·江苏期末)如图所示,小红和小枫为了探究“浮力的大小跟排开的液体所受重力大小的关系”,选择溢水杯、水、弹簧测力计、圆柱体铁块、小桶、细线等器材进行实验,按照A、B、C、D的顺序做了如下实验:
实验步骤 A B C D
弹簧测力计示数/N 1.8 1.6 0.5 0.3
(1)按照上述顺序的实验步骤所测   (选填“浮力”或“排开的液体所受重力”)偏小,更合理的实验顺序是   ;从步骤A到步骤B水对溢水杯底部的压强   (选填“变小”“变大”或“不变”);
(2)按照合理的顺序进行实验,收集测量数据来验证阿基米德原理,设A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别是F1、F2、F3、F4,如果关系式   (用题中所给字母表示)成立,即可验证阿基米德原理;
(3)表格中是小红在实验过程中记录的数据,可算出铁块的密度是   kg/m3,小红根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,而小枫同学认为实验还没有结束,接下来他还要   (选填数字序号);
① 多次测量取平均值,减小实验中的偶然误差;
② 将水换成其他液体重复几次实验,寻求普遍规律,排除实验的偶然性
(4)下列图中,能正确反映弹簧测力计示数F和物块下表面在水中的深度h(物块未接触容器底)关系的图像是   (选填序号);
(5)小红和小枫紧接着还想探究一下“漂浮物体所受浮力的大小跟排开的水所受重力大小的关系”,为了完成该实验,至少还要使用   次弹簧测力计.
【答案】(1)排开的液体所受重力;ABC;不变
(2)
(3);②
(4)丁
(5)三
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)①根据图片可知,在步骤D中将水倒出后会残留部分,因此根据G排=G总-G计算排开液体的重力时偏小。此时可以将D步骤放到前面即可,那么合理的顺序为:DABC。
②从步骤A到步骤B的过程中,溢水杯内水面高度不变,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,底部受到的压强不变。
(2)根据图片可知,物体受到的浮力F浮=G-F拉=F1-F2,物体排开水的重力G排=G总-G捅=F3-F4,根据阿基米德原理F浮力=G排得到:F1-F2=F3-F4。
(3)①铁块浸没时受到的浮力F浮=G-F拉=1.8N-1.6N=0.2N,则铁块的体积为:,那么铁块的密度为:。
②小红根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,而小枫同学认为实验还没有结束,接下来他还要:将水换成其他液体重复几次实验,寻求普遍规律,排除实验的偶然性,故选②。
(4)随着物块在水中的深度增大,物体排开水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,它受到的浮力先变大后不变。根据F浮=G-F拉可知,测力计的示数先变小后不变,故选丁。
(5)红和小枫紧接着还想探究一下“漂浮物体所受浮力的大小跟排开的水所受重力大小的关系”,为了完成该实验,至少还要使用3次弹簧测力计。
【分析】(1)①注意将水从烧杯中倒出时肯定会残留部分,据此分析排开液体重力的大小变化,进而对实验步骤进行调整;
②根据液体压强公式p=ρ液gh分析溢水杯底部受到水的压强变化。
(2)根据浮力和排开液体重力的计算方法分析解答;
(3)①首先根据F浮=G-F拉计算铁块浸没时受到的浮力,再根据计算铁块的体积,最后根据计算铁块的密度;
②在科学探究中,往往需要多次完成实验,从而收集多组数据,这样得到的结论会更加客观,具有普遍意义。
(4)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化,再根据F浮=G-F拉分析测力计的示数变化即可。
(5)漂浮时浮力等于重力,则只需测出重力就等于知道浮力,接下来只需测出空桶的重力和排开水和捅的总重力,据此确定使用测力计的示数。
18.(2023八下·庐江期末)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,小明操作如下:
(1)如图甲,小明把一个空的饮料罐缓慢按入水中,感觉用力越来越大,于是他设计了如图乙所示的实验步骤 ,通过比较图乙中的   (选填字母代号)三图可验证猜想是否正确;
(2)比较图乙中的A、D 和 F 可知,物体所受浮力大小与   有关;
(3)分析可知图乙中的E 中金属块对容器底部的压力是   N;
(4)根据题中的测量结果,可求出图 F 中盐水的密度为   kg/m3。
【答案】(1)ABC
(2)液体密度
(3)0.2
(4)1.1×103
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)小明把一个空的饮料罐缓慢按入水中的过程与实验“步骤A→步骤B→步骤C”的过程一致,所以想要验证猜想,可以比较ABC三图;
(2)比较图乙中的A、D 和 F,物体在同一深度处,在不同的液体中,弹簧测力计示数不同,所以可得结论:物体所受浮力大小与液体密度有关;
(3)由图A可知物体重力为3N,图D中弹簧测力计示数为1N,所以物体浸没在水中时所受浮力为F浮=G-FD示=3N-1N=2N;图E中弹簧测力计示数为0.8N,根据受力平衡,有G=F浮+FE示+FN,所以容器底部对金属块的支持力FN=G-F浮-FE示=3N-2N-0.8N=0.2N;
(4)物体浸没在水中时所受浮力为F浮=2N,根据阿基米德原理有,则;图 F 中弹簧测力计示数为0.8N,所以物体浸没在盐水中时所受浮力为FF=G-FE示=3N-0.8N=2.2N;根据阿基米德原理,有。
【分析】小明把一个空的饮料罐缓慢按入水中的过程与实验“步骤A→步骤B→步骤C”的过程一致;在探究一个物理量受多个因素影响的实验中,必然会用到控制变量法,注意观察两步实验中什么物理量一样,什么物理量不一样,据此得出实验结论;阿基米德原理是与物体有关的物理量和与液体相关物理量的桥梁。
四、计算题
19.*如图所示的容器内,有一实心长方体悬浮在水和水银的界面上,浸在水中和水银中的体积之比为3:1,已知水的密度为1.0×103kg/m3,水银的密度为13.6×103 kg/m3.求:
(1)该物体在水中和水银中所受到的浮力之比;
(2)该物体在水中所受到浮力与重力之比;
(3)该物体的密度.
【答案】(1)解:根据阿基米德原理,该物体在水中和水银中所受到的浮力之比为=
(2)解:该物体受到重力和在水中和水银中受到的浮力的作用,F1+F2=G,=.在水中所受到的浮力与物体重力之比为:=
(3)解:由于F1+F2=G
故有ρ水gV物+ ρ水银mgV物=ρ物mgV物
则该物体的密度为ρ物=× 103kg/m3+×13.6×103km/m3=4.15×103kg/m3
【知识点】密度公式及其应用;二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算物体在水中和水银中受到的浮力之比;
(2)当物体浸没在水银和水中时,它受到的浮力等于重力,据此结合(1)中得到两个浮力之比计算即可;
(3)对物体进行受力分析,根据平衡力的知识得到浮力和重力的关系式,然后利用欧姆定律和密度公式G=ρgV列出方程计算即可。
20.(2023八下·福州期末)水箱是生活中常用的供水工具,如图所示是该模型的示意图,储水箱主要由一个重为10N、底面积是200cm2、高度为32cm(溢水口到桶底)的圆柱形金属水桶,一个压力传感开关和两个体积相同的实心圆柱体 A、B组成,其中圆柱体 A、B通过细线1与压力传感开关相连。已知加水前水箱的水桶内储水高度为15cm,圆柱体B恰好一半浸在水中,此时压力传感器受到细线1竖直向下的拉力达到6.5N,水泵接受到信号从进水口开始向桶内加水,已知实心圆柱体 A、B的重力分别为GA=2N、GB=7N,它们的底面积都是50cm2。
(1)水泵向桶内加水前,水桶底部受到水的压强是多少?
(2)圆柱体B的密度是多少?
(3)B浸入一半时,圆柱形金属水桶对桌面的压强
【答案】(1)解:水桶底部受到水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×15×10﹣2m=1500Pa;
答:水泵向桶内加水前,水桶底部受到水的压强是1500Pa;
(2)解:圆柱体B恰好一半浸在水中,此时压力传感器受到细线1竖直向下的拉力达到6.5N,因力的作用是相互的,则细线1对圆柱体A、B向上的拉力也为6.5N,
以A、B的整体为研究对象,由力的平衡条件可得:F拉+F浮B=GA+GB,
所以圆柱体B受到的浮力:F浮B=GA+GB﹣F拉=2N+7N﹣6.5N=2.5N,
则B浸入一半时,B排开水的体积VB排;
则B的体积:VB=2VB排=2×250cm3=500cm3,
圆柱体B的密度:;
答:圆柱体B的密度是1.4×103kg/m3;
(3)解: 容器中水的体积:V=Sh﹣VB排=200×15×10﹣6m3﹣2.5×10﹣4m3=2.75×10﹣3m3,
容器中水的重力:G=mg=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×2.75×10﹣3m3=27.5N,
圆柱形金属水桶对桌面的压力:F=G+G′+F浮B=27.5N+10N+2.5N=40N,
圆柱形金属水桶对桌面的压强:。
答:B浸入一半时,圆柱形金属水桶对桌面的压强为2000Pa。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据p=ρgh,计算液体压强;
(2)根据平衡条件,结合拉力和浮力与物体重力相等,计算浮力大小;利用,计算排开水的体积;利用,计算密度;
(3)根据G=mg,计算容器中水的重力;根据水平面上物体重力,计算水平面受到的压力;根据,计算压强。
1 / 12023-2024学年人教版八年级物理下册同步训练单元测试卷第十章 浮力(较难)
一、选择题
1.(2023八下·武昌期中)如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2,下列说法正确的是(  )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C. F1、F2和F浮的大小关系是F2-F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1、F2大小均不变
2.为了探究浮力大小与液体密度的关系,老师准备了如图所示的器材供同学们选择,同学所选的四组器材中,能达到探究目的是(不能多选或少选器材)(  )
A.②③④⑤⑥⑦ B.②③④⑤⑦⑧
C.①③④⑤⑦⑨ D.①③⑥⑦⑧⑨
3.(2023八下·庐江期末)弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,如图 1。图 2 是弹簧测力计示数F 与物体下降高度 h 的关系图像。(不考虑水面高度的变化)(  )
A.物体浸没时受到的浮力为 5N
B.物体的体积为 4×10﹣4m3
C.物体刚浸没时下表面受到水的压强是 8×102Pa
D.物体的密度是 1.8×103kg/m3
4.(2023八下·合肥期中)小明研究浮力大小与深度的关系。现有一正方体金属块,将金属块浸没在某种液体中,如图甲所示:在将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,画出了测力计拉力随提起高度变化的图像。如图乙所示不考虑液面变化。根据该图像可以得出的正确结论是取(  )
A.金属块的质量是
B.金属块的密度为
C.金属块浸没在水中时,受到的浮力大小为
D.浮力的大小总是随着金属块浸入液体深度的增加而变大
5.(2023八下·雄县期末) 如图甲中,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中。如图乙是钢绳拉力随时间变化的图象。取,水的密度为,若不计水的阻力,下列说法错误的是(  )
A.石料的质量为
B.石料的密度为
C.石料所受浮力随石料浸入水中体积的增大而增大
D.石料浸没水中后受到的浮力为且保持不变
6.(2023八下·松山期末)小明用一支自制的简易密度计测量液体的密度。他将同一只密度计分别放入盛有不同液体的甲、乙两个烧杯中,如图所示,下列说法正确的是(  )
A.甲杯中液体密度比乙杯中液体密度大
B.在甲杯中,密度计底部所受液体压强较大
C.在甲杯中,密度计底部所受液体压力较大
D.密度计在甲、乙两杯液体中,所受浮力相等
7.(2023八下·建邺期末) 一个长方体木块通过细线与空杯底部相连,先置于空杯的底部不粘连,如图甲所示;再缓慢注入水,使得木块上浮,最终停留在水中,如图乙所示。已知木块所受浮力的大小随杯中水的深度变化如图丙所示,则下列说法不正确的是(  )
A.木块的重力为
B.木块完全浸没时受到的浮力为
C.木块的密度为
D.细线对木块的最大拉力为
8.(2023八下·南京期末) 如图所示,水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种液体,将边长分别为和的、两个正方体,按图示方式放入液体中,待静止后,刚好浸没在甲液体中,刚好浸没在乙液体中,且两杯中液面恰好相平。甲、乙液体对杯底的压强分别为和,排开液体的质量分别为和,两烧杯对水平桌面的压力分别为和,则它们的大小关系以及两种液体密度之比为(  )
A.,,,: B.,,,:
C.,,,: D.,,,:
9.(2021八下·九龙坡期中)如图所示,弹簧测力计下端挂有边长为10cm的正方体物块,将物块放入底面积为300cm2且质量忽略不计的圆柱形容器中。当物块浸入水中深度为5cm,弹簧测力计的示数为15N,水对容器底部的压强为1.5×103Pa。现向容器中加水至弹簧测力计的示数为11N时停止加水,已知弹簧的伸长量与所受拉力成正比,弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短0.5cm。则下列说法中正确的是(  )
A.柱形物块所受重力大小为15N
B.停止加水时水的深度为28cm
C.在此过程中向容器中加入水的质量为2kg
D.加水过程中水对容器底部增加的压力为18N
10.(2023八下·江苏期末)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是P乙>P甲>P丙
C.容器对桌面的压强关系是P乙>P丙>P甲
D.小球受到的浮力大小关系是F甲=F丙>F乙
二、填空题
11.如图所示是某同学用同一个物块做的一个探究实验,通过该实验可以得出的结论是    ;该实验中盐水是配制的,只知密度比水大,根据该实验中弹簧秤的度数,可以求出盐水和      的密度,大小分别是     和    .
12.(2023八下·长沙月考)小明同学借助力传感开关为自家太阳能热水器设计向水箱注水的自动控制简易装置.装置示意图如图所示,太阳能热水器水箱储水空间是长方体.考虑既充分利用太阳能又节约用水,小明设计水箱储水最低深度是0.1m,最高深度是0.5m(图中未标注最高和最低水位线),力传感开关通过细绳在水箱内悬挂一根细长的圆柱形控制棒,当拉力时,打开水泵开关向水箱注水,当拉力,关闭水泵开关停止注水.已知控制棒重,高为0.6m,不计细绳质量与体积.小明完成设计和安装,自动控制简易装置按照设计正常工作.g取10N/kg,.求:
(1)控制棒的质量为   kg;
(2)控制棒排开水的最小体积为   m3;
(3)控制棒的密度为   kg/m3.
13.(2023八下·金湖期末) 如图甲所示,长方体金属块体积,在细绳竖直向上拉力作用下从液体中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离液面一定的高度处。图乙是绳子拉力随时间变化的图象,取。根据图象信息,该金属块的重力为   ,该金属块浸没在液体中受到的浮力   ,液体的密度   。
14.(2023八下·合肥期中) 如图所示,一个棱长为的正方体静止在某液体中,正方体受到的浮力为,上表面受到液体的压力为,则下表面受到液体的压力所为   ,正方体下表面到液面的距离   。
15.(2023八下·长安期末)如图甲所示,水平面上有一个薄壁容器,容器中有一定质量的水,现将以质量为m的物块放入水中,物块漂浮在水面上,物块浸入水中水中的体积为物块体积的,则物块的密度为   ;如图乙用力缓慢向下压物块直使物块恰好浸没在水中,此时力的大小为    ;如图丙在物块下方用细线系一合金块使物块恰好浸没在水中,则合金块的体积大小应为    。(已知水的密度为ρ水,ρ合金=7ρ水)
16.(2023八下·长汀期末)如图,水平桌面上放有一圆柱形溢水杯,它的重为3N,底面积为300cm2,溢水口距杯底20cm,内装水的深度为18cm,此时水对溢水杯底的压力为   N;将一体积为1000cm3、密度为0.9g/cm3的正方体木块缓慢放入水中,不计溢水杯厚度,木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强为   Pa。
三、实验探究题
17.(2023八下·江苏期末)如图所示,小红和小枫为了探究“浮力的大小跟排开的液体所受重力大小的关系”,选择溢水杯、水、弹簧测力计、圆柱体铁块、小桶、细线等器材进行实验,按照A、B、C、D的顺序做了如下实验:
实验步骤 A B C D
弹簧测力计示数/N 1.8 1.6 0.5 0.3
(1)按照上述顺序的实验步骤所测   (选填“浮力”或“排开的液体所受重力”)偏小,更合理的实验顺序是   ;从步骤A到步骤B水对溢水杯底部的压强   (选填“变小”“变大”或“不变”);
(2)按照合理的顺序进行实验,收集测量数据来验证阿基米德原理,设A、B、C、D实验中弹簧测力计的读数分别是F1、F2、F3、F4,如果关系式   (用题中所给字母表示)成立,即可验证阿基米德原理;
(3)表格中是小红在实验过程中记录的数据,可算出铁块的密度是   kg/m3,小红根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,而小枫同学认为实验还没有结束,接下来他还要   (选填数字序号);
① 多次测量取平均值,减小实验中的偶然误差;
② 将水换成其他液体重复几次实验,寻求普遍规律,排除实验的偶然性
(4)下列图中,能正确反映弹簧测力计示数F和物块下表面在水中的深度h(物块未接触容器底)关系的图像是   (选填序号);
(5)小红和小枫紧接着还想探究一下“漂浮物体所受浮力的大小跟排开的水所受重力大小的关系”,为了完成该实验,至少还要使用   次弹簧测力计.
18.(2023八下·庐江期末)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,小明操作如下:
(1)如图甲,小明把一个空的饮料罐缓慢按入水中,感觉用力越来越大,于是他设计了如图乙所示的实验步骤 ,通过比较图乙中的   (选填字母代号)三图可验证猜想是否正确;
(2)比较图乙中的A、D 和 F 可知,物体所受浮力大小与   有关;
(3)分析可知图乙中的E 中金属块对容器底部的压力是   N;
(4)根据题中的测量结果,可求出图 F 中盐水的密度为   kg/m3。
四、计算题
19.*如图所示的容器内,有一实心长方体悬浮在水和水银的界面上,浸在水中和水银中的体积之比为3:1,已知水的密度为1.0×103kg/m3,水银的密度为13.6×103 kg/m3.求:
(1)该物体在水中和水银中所受到的浮力之比;
(2)该物体在水中所受到浮力与重力之比;
(3)该物体的密度.
20.(2023八下·福州期末)水箱是生活中常用的供水工具,如图所示是该模型的示意图,储水箱主要由一个重为10N、底面积是200cm2、高度为32cm(溢水口到桶底)的圆柱形金属水桶,一个压力传感开关和两个体积相同的实心圆柱体 A、B组成,其中圆柱体 A、B通过细线1与压力传感开关相连。已知加水前水箱的水桶内储水高度为15cm,圆柱体B恰好一半浸在水中,此时压力传感器受到细线1竖直向下的拉力达到6.5N,水泵接受到信号从进水口开始向桶内加水,已知实心圆柱体 A、B的重力分别为GA=2N、GB=7N,它们的底面积都是50cm2。
(1)水泵向桶内加水前,水桶底部受到水的压强是多少?
(2)圆柱体B的密度是多少?
(3)B浸入一半时,圆柱形金属水桶对桌面的压强
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A.根据图片可知,长方体浸没在液体中,它的上下表面,侧面都会受到液体的压力,故A错误;
B.上表面的深度小于下表面的深度,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,上表面受到液体压强小于下表面受到的液体压强。根据F=pS可知,上表面受到的液体压力小于下表面受到的液体压力,故B错误;
C.浮力来自于物体上下两个表面的压力差,即:F2-F1=F浮,故C正确;
D.物体浸没于更深的位置,则上下表面受到的压强会增大,那么受到的压力会增大,故D错误。
故选C。
【分析】(1)浸在液体中的物体就会受到液体的压强;
(2)(4)根据液体压强公式p=ρ液gh比较受到压强大小,再根据F=pS比较受到压力大小;
(3)根据浮力产生的原因判断。
2.【答案】A
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】解:要探究浮力与液体密度的关系,需使同一物体分别浸没在不同的液体中,测出物体在不同液体中的浮力,通过比较得出结论.因此首先用弹簧测 力计测出物体在空气中的重力,将物体分别浸没在酒精、水、盐水中,读出测力计的示数,所以实验中需用到②③④⑤⑥⑦,则A符合题意.
故选A.
【分析】要探究浮力大小与液体密度的关系,需使物体浸没在不同的液体中,根据测力计的示数判断浮力的变化.
3.【答案】B
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;液体压强的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、由图2知,物体浸水前,弹簧测力计示数为9N,即此时物体重力为9N;物体完全浸没时,弹簧测力计示数为5N,根据受力平衡,求得此时物体所受浮力F浮=G-F示=9N-5N=4N,故A错误;
B、物体完全浸没时,F浮=4N,根据阿基米德原理,求得,,则故B正确;
C、物体下降的高度由4cm逐渐变为8cm的过程,是物体刚开始接触水面到刚好完全浸没在水中的过程,所以若不考虑水面高度的变化,可知物体的高度为8cm-4cm=4cm=0.04m;根据液体压强公式,求得物体刚浸没时下表面受到水的压强p=ρ水gh=103kg/m3×10N/kg×0.04m=4×102Pa,故C错误;
D、根据重力公式,求得物体质量为;根据密度公式,求得物体的密度,故D错误;
故答案为B。
【分析】据图可知物体运动过程及在水中所处的位置;用“称重法”可求物体的浮力;物体浸没时,由阿基米德原理,可求物体体积;由液体压强公式,可求物体刚浸没时下表面受到水的压强大小;由密度公式,可求物体密度。
4.【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据甲图可知,将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中,排开液体的体积先不变,再变小,最后露出水面,则它受到的浮力先不变,后变小最后为零。根据F拉=G-F浮可知,弹簧测力计的示数先不变、后增大最后保持不变。
A.根据乙图可知,当物体全部离开液面时(h=4cm),测力计的示数最大,则此时受到的浮力为0,那么测力计示数为金属块的重力,因此金属块的重力0.35N,
金属块的质量:;
故A错误;
B.由图乙知,测力计拉力F从2-4厘米过程中逐渐变小,
故可知正方体的棱长为:a=4cm-2cm=2cm,
正方体的体积:V=a3=(2cm)3=8cm3,
物体的密度:;
故B错误;
C.金属块浸没在液体中时,F拉′=0.25N,
则物体浸没在液体中受到的浮力:F浮=G-F拉′=0.35N-0.25N=0.1N,
故C正确;
D.由图乙知,当提起高度为0-2cm时,测力计示数不变,根据F浮=G-F拉可知,物体受到的浮力不变,故D错误。
故选C。
【分析】A.当物体露出水面时,它只受重力和拉力,此时测力计的示数就等于重力,再根据计算物体的质量;
B.当物体上表面开始出水时,物体受到的浮力开始减小,测力计的示数开始增大;当物体下表面出水后,物体不受浮力,此时测力计的示数不变,据此确定物体的边长,根据正方体的体积公式计算体积,根据密度公式计算密度;
C.根据乙图确定金属块的重力和浸没水中时受到的拉力,根据F浮=G-F拉计算此时受到的浮力;
D.注意0-2cm之间浮力是否改变即可。
5.【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,所以在没入水前,拉力不变,对应于图乙中0-t1之间,拉力为2500N,所以石料重力为G=2500N。根据重力公式G=mg,可求石料质量m=,故A正确;
D、由图乙知,当石料浸没在水中时,钢绳拉力为1500N,此时浮力为F=2500N-1500N=1000N,故D错误。
B、根据阿基米德原理的变形式,可有V排=,即V石=V排=0.1m3。根据密度的变形公式,有ρ石=,故B正确。
C、根据阿基米德原理F=ρ液gV排可知,石料浸入水中的体积增大时,V排增大,F增大,故C正确;
故答案为:D。
【分析】根据F-t图像及受力平衡,可知物体重力大小及浮力大小。根据阿基米德原理可知,由浸入到浸没过程中,浮力越来越大,并且若知浮力,可求V排。V排与V石的关系是由物体在液体中的状态决定的,浮力是连接石头的物理量和液体物理量的桥梁。
6.【答案】D
【知识点】压强的大小及其计算;浮力及其产生原因;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】AD.密度计在两种液体中都处于漂浮状态,那么它受到的浮力等于自身重力,即浮力相等。排开液体的体积V甲>V乙,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,D正确;
BC.密度计上表面受到的水的压力为零,根据F浮=F向上-F向下可知,密度计下表面受到的水的压力相等。根据可知,密度计底部受到水的压强相等,故B、C错误。
故选D。
【分析】(1)(4)根据浮沉条件分析密度计受到浮力的变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小;
(2)(3)根据F浮=F向上-F向下比较密度计下表面的压力大小,再根据公式比较底部受到水的压强大小。
7.【答案】D
【知识点】压力及重力与压力的区别;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.由图丙可知,木块所受浮力在刚注入水时,浮力增大,当木块漂浮时,浮力等于重力,浮力不变,即图像丙对应的AB段表示木块处于漂浮状态,受到浮力和重力,且浮力等于木块的重力,此时浮力:F浮=1.6N,所以木块的重力等于1.6N,故A正确不符合题意;
B.有图像丙可知,当木块与容器底部相连的细线拉直后,再继续注水,木块浸入水中体积继续变大,受到的浮力变大,即BC段表示绳子拉直后木块所受浮力变大的过程,当木块完全浸没后,所受浮力不再 发生变化,即CD段对应的是木块完全浸没时的状态,此时所受浮力为2N,故B正确不符合题意;
C.由木块所受重力为1.6N,则质量为:,当木块完全浸没时所受浮力为:F浮=2N,木块完全浸没时排开液体体积等于木块的体积,由阿基米德原理可知,,所以木块的密度为:,故C正确不符合题意;
D.当木块在水中受到的浮力最大时,细线对木块的拉力最大,因为木块完全浸没在水中所受到的浮力最大为:F浮=2N,木块的重力为1.6N,所以细线对木块的最大拉力为:
F最大=F浮-G=2N-1.6N=0.4N,故D错误符合题意。
故选项为:D。
【分析】(1)分析注水过程木块浸在液体中体积的变化分析其所受浮力的变化,利用漂浮时,浮力等于重力,根据图像确定其重力大小;
(2)分析图像可知,当木块完全浸没时,浮力最大且不再变化,利用图像可得到木块所受到的最大浮力;
(3)利用木块完全浸没在水中时所受到的浮力,利用阿基米德原理可计算出物体的体积,利用密度公式,求出木块的密度;
(4)分析木块受到的力,判断出木块所受浮力最大时,细线对木块的拉力最大,利用三个力之间的关系F最大=F浮-G解答得到答案。
8.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)把A、B两物体作为一个整体,则它们在两液体中都处于漂浮状态,
由漂浮条件可知,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;
由F浮=ρ液gV排可知,两液体的密度关系ρ甲<ρ乙,
已知两液体的深度h相同,由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,即p1<p2;
(2)二者受到的浮力相等,由阿基米德原理F浮=G排=m排g可知,它们排开液体的质量相等,即m1=m2;
(3)两容器中液面恰好相平且容器相同,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。液体密度ρ甲<ρ乙,根据G液=m液g=ρ液gV液可知,甲液体的重力较小;
根据F=G容+GA+GB+G液可知,装甲液体的容器对水平桌面的压力较小,即F1<F2;
(4)两种情况下,整体在液体中受到的浮力相等,
两液体的密度关系:。
故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
【分析】(1)根据漂浮条件比较二者受到浮力大小,再根据图片比较排开液体体积大小,最后根据F浮=ρ液gV排比较液体密度大小;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=m排g比较排开液体质量大小;
(3)根据图片比较液体体积大小,根据G液=m液g=ρ液gV液比较液体重力大小,根据F=G容+GA+GB+G液比较容器对桌面的压力大小;
(4)根据浮沉条件,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV液计算液体密度之比。
9.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;浮力的利用
【解析】【解答】解:A.圆柱体浸在水中的深度是5cm,横截面积是100cm2,则受到竖直向上的浮力为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gS物h浸=103kg/m3×10N/kg×100×10-4m2×0.05m=5N,
由题意可知圆柱体受到竖直向上15N的拉力,
所以由力的平衡条件可得,圆柱体的重力:G=F浮+F拉=5N+15N=20N,故A错误;
B.由p=ρgh可得容器中水的深度:;
倒水之前弹簧测力计对圆柱体的拉力是15N,倒水之后弹簧测力计的对圆柱体的拉力是11N,由于弹簧的伸长与所受拉力成正比,当拉力为1N时弹簧伸长0.5cm,
则圆柱体受到的拉力减小了4N,其受到的浮力增大了4N,即此时的浮力为F浮′=5N+4N=9N,
由F浮=ρ水gV排可得此时排开水的体积:,
由V=Sh可知,此时圆柱体浸入水中的深度:,
根据上述分析可知,弹簧缩短2cm,圆柱体被向上拉动2cm,此时圆柱体底部比原来水面高1cm,并且物块还有5cm浸在水中,因此水面上升了6cm,则此时水的深度为12cm+6cm=18cm;故B错误;
C.倒入水之后水深增加6cm,圆柱体浸在水中的深度增加量△h浸=5cm-2cm=3cm,
所以增加水的体积为:△V=S容△h-S物△h浸=300cm2×6cm-100cm2×3cm=1500cm3,
所以增加水的质量为:△m=ρ水△V=1g/cm3×1500cm3=1500g=1.5kg,故C错误;
D.逐渐加水的过程中,浮力逐渐增加,水对容器底的压力变化量等于所加水的重力加上弹簧测力计示数的变化量,而浮力的变化量等于弹簧测力计示数的变化量,因此加水过程中水对容器底部增加的压力不等于柱形物块变化的浮力,故D错误。
故选:C
【分析】(1)对圆柱体进行受力分析,圆柱体受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和竖直向上的浮力作用,由圆柱体在水面下的体积和横截面积求出排开水的体积,求出浮力,又知道受到竖直向上的拉力,求出圆柱体的重力。
(2)先根据液体压强公式求出容器中水的深度,然后根据弹簧测力计示数的变化确定浮力的大小,进一步求出排开液体的体积和圆柱体浸入的深度,再根据液面的变化以及圆柱体浸入的深度确定水面上升的高度,进一步确定水的深度。
(3)知道水面增加的深度,求出增加的体积,减去圆柱体增加的排开水的体积,得增加水的体积,求出增加水的质量。
(4)根据圆柱形容器底部受到的压力等于水和物块的总重力减去弹簧测力计的示数可知,水对容器底的压力变化量等于所加水的重力加上弹簧测力计示数的变化量,而浮力的变化量等于弹簧测力计示数的变化,然后比较得出结果。
10.【答案】C
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强计算公式的应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】A.根据图片可知,小球在丙中悬浮,则ρ丙=ρ物;在乙中漂浮,则ρ乙>ρ物;在甲中下沉,则ρ甲<ρ物,那么三种液体密度关系:ρ甲<ρ丙<ρ乙,故A错误;
B.静止时三个容器的液面恰好相平,且乙液体的密度最大,根据p=ρ液gh可知,乙容器底受到的液体压强最大,故B错误;
C.根据图片可知,液体的体积V甲=V丙D.由图知,小球在丙容器中悬浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力与自身的重力相等;在甲中下沉,浮力小于其重力,故小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲.故D错误。
故选C。
【分析】A.根据浮沉条件比较液体密度大小;
B.根据液体压强公式p=ρ液gh比较容器底部受到压强大小;
C.根据图片确定液体体积大小,再根据G=mg=ρVg比较液体重力大小,根据F=G容+G+G液比较容器对桌面的压力大小,最后根据比较容器对桌面的压强大小;
D.根据浮沉条件比较小球受到浮力大小。
11.【答案】液体密度一定时,排开液体的体积越大,浮力越大;排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大;物块;1.2×103kg/m3;9×103kg/m3
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】解:(1)分析②与③或②④可得浮力大小与排开液体体积的关系,其结论是:液体密度一定时,排开液体的体积越大,浮力越大;分析③与⑤或④与⑤可得浮力大于与液体密度的关系,其结论是排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大.
(2)据图①和图③可得,物块在水中受到的浮力F浮1=9N﹣8N=1N,根据公式F浮1=ρ水gV排得,物块的体积
据图①和图⑤可得,物块在盐水中受到的浮力F浮2=9N﹣7.8N=1.2N,根据公式F浮2=ρ盐水gV排得,
物块的密度
故答案为:液体密度一定时,排开液体的体积越大,浮力越大;排开液体体积一定时,液体密度越大,浮力越大;物块;1.2×103kg/m3;9×103kg/m3.
【分析】分析②与③或②④可得浮力大小与排开液体体积的关系;分析③与⑤或④与⑤可得浮力大于与液体密度的关系.
12.【答案】(1)1.8
(2)2×10-4
(3)1.5×103
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;阿基米德原理
【解析】【解答】(1)由题意可知,控制棒的重力为G=18N,由重力和质量的关系式可得;
(2) ,控制棒受到3个力的作用,竖直向下的重力、竖直向上的浮力和细绳对控制棒的拉力,当拉力时,打开水泵开关向水箱注水,当控制棒对传感开关拉力为16N时,可知控制棒所受浮力最小,此时排开水的体积最小,即F浮=G-F=18N-16N=2N,由F浮=ρ液gV排,可得;
(3)当控制棒所受拉力等于8N时,停止注水,此时控制棒所受到的浮力最大,F浮最大=18N-8N=10N,根据阿基米德原理可知,此时控制棒排开水的体积最大;,故排开水的体积最大变化量为:
ΔV排=1×10-3m3 - 2×10-4m3=8×10-4m3, 因为水箱储水最低深度是0.1m,最高深度是0.5m ,所以控制棒浸入水中最深和最低高度差为Δh=0.5m-0.1m=0.4m,所以控制棒底面积为:,控制棒的体积为:
V=Sh=2×10-3 m3 ×0.6m=1.2×10-3 m3 ,则控制棒的密度为:。
【分析】(1)根据重力与质量的关系式G=mg可得结论;
(2)控制棒在水中受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和细绳对控制棒的拉力,三个力的关系满足:F浮=G-F,当控制棒所受拉力最大的时候,控制棒在水中所受浮力,排开水的体积最小;
(3)当细绳拉力F达到8N时,停止注水,此时控制棒受到的浮力最大,由力的平衡条件求出控制棒受到的最大浮力,并由阿基米德原理求出控制棒排开水的最大体积;根据储水深度的最大和最小值计算此时水深的高度差,控制棒浸入水中的高度差,由阿基米德原理计算出控制棒的横截面积;进一步求得控制棒的体积,由密度计算公式计算控制棒的密度。
13.【答案】54;20;0.8
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】由图可知CD段为物体在空气中运动,所以金属块的重力为;AB段为浸没状态,浸没时物体受到的浮力为;物体浸没时,排开液体体积等于物体体积,由阿基米德原理可知液体密度为
【分析】由图可知CD段为物体在空气中运动,拉力等于物体重力;AB段为浸没状态,排开液体体积等于物体体积,物体受到的浮力为,由阿基米德原理求出液体密度为,代入数据求解。
14.【答案】12;15
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力及其产生原因;阿基米德原理
【解析】【解答】(1)根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下得到:8N=F向上-4N,解得:F向上=12N,
即下表面受到液体的压力为12N;
(2)液体的密度为:;
正方体下表面受到液体的压强为:;
则下表面到液面的距离为:。
【分析】(1)根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下计算正方体下表面受到液体的压力;
(2)首先根据阿基米德原理计算液体的密度,再根据计算下表面受到液体的压强,再根据液体压强公式p=ρ液gh计算下表面到液面的距离。
15.【答案】;;
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】根据图甲,物块漂浮在水面上,根据二力平衡原理,物体受到的浮力等于自身重力,即重力,,;
根据图乙可知,物体浸没,受到的浮力F浮'=ρ水gV,物体的重力G物=mg,则物体的体积为:
物体处于静止状态,受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、压力F处于平衡状态,图乙中的力;
合金块和物块恰好浸没在水中,物块和合金块的重力与水对物块和合金块的浮力相等,即G物+G合金=F浮,则mg+ρ合金gV合金=ρ水g(V+V合金),,
合金块的体积为:
【分析】漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;结合排开体积关系,计算密度关系;根据物体完全浸没受到的浮力和物体的重力,计算压力;根据物体悬浮时浮力和重力关系,结合已知的密度和物块的质量,计算合金块的体积。
16.【答案】54;2100
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理;浮力大小的计算;浮力的利用
【解析】【解答】根据液体压强公式可得溢水杯杯底压强p=ρgh=1800Pa,又有压强的变形公式可得F=pS=54N;
设放入木块前水的重力为G水,G水=m水g=ρ水V水g=54N,放入木块后水的重力为G水’,将溢水杯填满部分水的重力为G填满水,则有G水=G排-G填满水+G水’,
G填满水=m填满水g=ρ填满水V填满水g=6N,因为ρ木<ρ液,所以木块放入水中后漂浮,可得G木=F浮=G排,木块放入水中后,溢水杯对桌面的压力
F=G杯+G水’+G木=G杯+G水’+G排=G杯+G水+G填满水=3N+54N+6N=63N,
所以溢水杯对桌面的压强。
【分析】本题考查浮力和压强的综合计算,第二空需要分析清楚木块放入溢水杯中,整个溢水杯的重力的变化。
17.【答案】(1)排开的液体所受重力;ABC;不变
(2)
(3);②
(4)丁
(5)三
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)①根据图片可知,在步骤D中将水倒出后会残留部分,因此根据G排=G总-G计算排开液体的重力时偏小。此时可以将D步骤放到前面即可,那么合理的顺序为:DABC。
②从步骤A到步骤B的过程中,溢水杯内水面高度不变,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,底部受到的压强不变。
(2)根据图片可知,物体受到的浮力F浮=G-F拉=F1-F2,物体排开水的重力G排=G总-G捅=F3-F4,根据阿基米德原理F浮力=G排得到:F1-F2=F3-F4。
(3)①铁块浸没时受到的浮力F浮=G-F拉=1.8N-1.6N=0.2N,则铁块的体积为:,那么铁块的密度为:。
②小红根据它们的大小关系归纳出了实验结论并准备结束实验,而小枫同学认为实验还没有结束,接下来他还要:将水换成其他液体重复几次实验,寻求普遍规律,排除实验的偶然性,故选②。
(4)随着物块在水中的深度增大,物体排开水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,它受到的浮力先变大后不变。根据F浮=G-F拉可知,测力计的示数先变小后不变,故选丁。
(5)红和小枫紧接着还想探究一下“漂浮物体所受浮力的大小跟排开的水所受重力大小的关系”,为了完成该实验,至少还要使用3次弹簧测力计。
【分析】(1)①注意将水从烧杯中倒出时肯定会残留部分,据此分析排开液体重力的大小变化,进而对实验步骤进行调整;
②根据液体压强公式p=ρ液gh分析溢水杯底部受到水的压强变化。
(2)根据浮力和排开液体重力的计算方法分析解答;
(3)①首先根据F浮=G-F拉计算铁块浸没时受到的浮力,再根据计算铁块的体积,最后根据计算铁块的密度;
②在科学探究中,往往需要多次完成实验,从而收集多组数据,这样得到的结论会更加客观,具有普遍意义。
(4)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化,再根据F浮=G-F拉分析测力计的示数变化即可。
(5)漂浮时浮力等于重力,则只需测出重力就等于知道浮力,接下来只需测出空桶的重力和排开水和捅的总重力,据此确定使用测力计的示数。
18.【答案】(1)ABC
(2)液体密度
(3)0.2
(4)1.1×103
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)小明把一个空的饮料罐缓慢按入水中的过程与实验“步骤A→步骤B→步骤C”的过程一致,所以想要验证猜想,可以比较ABC三图;
(2)比较图乙中的A、D 和 F,物体在同一深度处,在不同的液体中,弹簧测力计示数不同,所以可得结论:物体所受浮力大小与液体密度有关;
(3)由图A可知物体重力为3N,图D中弹簧测力计示数为1N,所以物体浸没在水中时所受浮力为F浮=G-FD示=3N-1N=2N;图E中弹簧测力计示数为0.8N,根据受力平衡,有G=F浮+FE示+FN,所以容器底部对金属块的支持力FN=G-F浮-FE示=3N-2N-0.8N=0.2N;
(4)物体浸没在水中时所受浮力为F浮=2N,根据阿基米德原理有,则;图 F 中弹簧测力计示数为0.8N,所以物体浸没在盐水中时所受浮力为FF=G-FE示=3N-0.8N=2.2N;根据阿基米德原理,有。
【分析】小明把一个空的饮料罐缓慢按入水中的过程与实验“步骤A→步骤B→步骤C”的过程一致;在探究一个物理量受多个因素影响的实验中,必然会用到控制变量法,注意观察两步实验中什么物理量一样,什么物理量不一样,据此得出实验结论;阿基米德原理是与物体有关的物理量和与液体相关物理量的桥梁。
19.【答案】(1)解:根据阿基米德原理,该物体在水中和水银中所受到的浮力之比为=
(2)解:该物体受到重力和在水中和水银中受到的浮力的作用,F1+F2=G,=.在水中所受到的浮力与物体重力之比为:=
(3)解:由于F1+F2=G
故有ρ水gV物+ ρ水银mgV物=ρ物mgV物
则该物体的密度为ρ物=× 103kg/m3+×13.6×103km/m3=4.15×103kg/m3
【知识点】密度公式及其应用;二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算物体在水中和水银中受到的浮力之比;
(2)当物体浸没在水银和水中时,它受到的浮力等于重力,据此结合(1)中得到两个浮力之比计算即可;
(3)对物体进行受力分析,根据平衡力的知识得到浮力和重力的关系式,然后利用欧姆定律和密度公式G=ρgV列出方程计算即可。
20.【答案】(1)解:水桶底部受到水的压强:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×15×10﹣2m=1500Pa;
答:水泵向桶内加水前,水桶底部受到水的压强是1500Pa;
(2)解:圆柱体B恰好一半浸在水中,此时压力传感器受到细线1竖直向下的拉力达到6.5N,因力的作用是相互的,则细线1对圆柱体A、B向上的拉力也为6.5N,
以A、B的整体为研究对象,由力的平衡条件可得:F拉+F浮B=GA+GB,
所以圆柱体B受到的浮力:F浮B=GA+GB﹣F拉=2N+7N﹣6.5N=2.5N,
则B浸入一半时,B排开水的体积VB排;
则B的体积:VB=2VB排=2×250cm3=500cm3,
圆柱体B的密度:;
答:圆柱体B的密度是1.4×103kg/m3;
(3)解: 容器中水的体积:V=Sh﹣VB排=200×15×10﹣6m3﹣2.5×10﹣4m3=2.75×10﹣3m3,
容器中水的重力:G=mg=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×2.75×10﹣3m3=27.5N,
圆柱形金属水桶对桌面的压力:F=G+G′+F浮B=27.5N+10N+2.5N=40N,
圆柱形金属水桶对桌面的压强:。
答:B浸入一半时,圆柱形金属水桶对桌面的压强为2000Pa。
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据p=ρgh,计算液体压强;
(2)根据平衡条件,结合拉力和浮力与物体重力相等,计算浮力大小;利用,计算排开水的体积;利用,计算密度;
(3)根据G=mg,计算容器中水的重力;根据水平面上物体重力,计算水平面受到的压力;根据,计算压强。
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