【新思维】2024中考科学复习 专题4 浮力(含答案)

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科目 科学
更新时间 2024-03-08 14:57:18

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2024中考复习 新思维 专题4 浮力
一、选择题
1. (2023 宁波模拟)在马里亚纳海沟深渊科学考察中,我国“海斗一号”全海深无人潜水器取得了世界级成果,首次实现了对“挑战者深渊”西部凹陷区的大范围全覆盖声学巡航探测。下列有关说法错误的是( )
A.“海斗一号”可采用高强度的钛合金耐压材料制造
B.“海斗一号”可通过改变自身重力实现上浮下潜
C.“海斗一号”下潜深度越深,所受到的海水压强越大
D.“海斗一号”科考之地马里亚纳海沟由太平洋板块与印度洋板块碰撞形成
2. 如图所示,一船在某水域作业时,将装满金属工具的大铁箱用绳子悬放入水。第一次放,因水太深,铁箱没触碰到水底,此时船的吃水线在A处。换个地方第二次再放,铁箱才接触到水底。下列说法正确的是( )
A.铁箱在船上时,船的吃水线在A处下方 B.铁箱接触到水底时,船的吃水线仍在A处
C.铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之下 D.铁箱接触到水底时,船的吃水线在A处之上
3. (2023 德州)水平桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,让同学们进行区分,聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入两液体中静止时如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
A.密度计在乙液体中受到的浮力更大 B.甲液体是浓盐水
C.两液体对容器底的压强相等 D.乙容器对桌面的压力更大
4. 小丁同学利用天平和瓶子(含盖子)测量酱油的密度。其步骤:①用调好的天平测空瓶子的质量为m0;②将瓶子装满水,用天平测出瓶子和水的总质量为m1;③将水倒干净,再将瓶子装满酱油,用天平测出瓶子和酱油的总质量为m2;则酱油的密度表达式(已知水的密度ρ水)(  )
A.ρ酱油= ρ水 B.ρ酱油= ρ水 C.ρ酱油= ρ水 D.ρ酱油= ρ水
5. (2023宝安区)如图是“寻梦“学习小组制作的潜水艇模型,通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉或上浮。若从烧瓶中吸气,使其从如图所示的位置下沉(胶管在水中的体积忽略不计)。下列分析正确的是( )
A.“潜水艇”所受的浮力逐渐变小 B.“潜水艇”排开水的重力保持不变
C.“潜水艇“顶部受到水的压强保持不变 D.“潜水艇”总重不变
6. (2023 开福区)小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验。将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入
台秤上盛有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出)。在该过程中,下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是( )
A.测力计的示数减小,台秤示数不变 B.测力计的示数不变,台秤示数不变
C.测力计的示数不变,台秤示数增大 D.测力计的示数减小,台秤示数增大
7. 小明利用如图甲装置,探究“浮力的大小跟物体浸入液体体积的关系”时,得到图乙所示的图像,其中一条是浮力随浸入液体的深度变化图像,另一条是弹簧秤示数随浸入液体的深度变化图像,G物=2牛,则下列说法错误的是( )
A.F1=2.0牛 B.液体的密度 ρ液=ρ物 C.F1=F2+F3 D.物体的体积 V物=
8. (2023丰城市)两个完全相同的容器A、B中分别装满了两种不同的液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,静止后的情况如图所示,已知甲、乙两球所受的浮力相等,则下列说法正确的是( )
A.甲球排开液体的质量更大
B.甲球排开液体的重力小于乙球排开液体的重力
C.容器A中液体密度大于B中液体的密度
D.容器B中液体对容器底部的压强大于A中液体对容器底部的压强
9. (2022镇海区)如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器。其中甲容器内只有水;乙容器内有木块漂浮在水面上;丙容器内有一个装有铝块的平底塑料盒漂浮在水面上,塑料盒底始终与容器底平行,且塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半;丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。已知四个容器中的水面一样高,ρ木=0.6×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ铝=2.7×103kg/m3,对于这一情景,有如下一些说法:
①各容器对水平桌面的压强相同;
②向乙容器中倒入酒精后,木块底部受到的压强将增大;
③将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,塑料盒底距容器底的距离的增大值等于水面下降高度的数值;
④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力的大小。
上述说法中正确的一组是( )
A.①② B.②③ C.③④ D.①③
10.如图所示,在盛水容器的水面上漂浮着一块冰,冰块内有一部分是空心的。当冰完全熔化后,水面的高度( )
A.保持不变 B.略有升高 C.略有降低 D.无法确定
11.在水平桌面上有一个盛有水的容器,将木块用细线系住没入水中,如图1所示;将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图2所示。下列说法正确的是(  )
A.木块漂浮后受到的浮力增大
B.木块漂浮后容器底受到水的压力增大
C.图1中,细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为2:5
D.木块的密度为0.4×103kg/m3
12.(2023安溪县)一个装有水的圆柱形容器(底面积为200cm2,不计容器壁厚度)放在水平桌面上,往容器中放入用细线相连,边长均为10cm的正方体物体A和B,二者静止后的状态如图甲所示,此时物体A露出水面高度为2cm。剪断细线后,二者静止后的状态如图乙,此时物体A露出水面高度为4cm。则( )
A.物体A的重为4N B.剪断细线后水面下降2cm
C.物体B的密度为1.8×103kg/m3 D.图甲中细线对物体A的拉力为2N
13.如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。若将木块虚线以下的部分截去,则( )
A.木块和水面均下降,且下降的高度相同 B.木块和水面均下降,且木块下降的高度更大
C.木块和水面均下降,且水面下降的高度更大 D.木块下降,水面上升,且变化的高度不相同
14.(2023 菏泽模拟)小明在研究物体的浮沉问题时,制作了一个空腔“浮沉子”,将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内,刚放入水中时,浮沉子恰好悬浮,此时水深为h1,如图所示;一段时间后,由于渗漏,空腔内开始进水,最后空腔充满了水,浮沉子沉底且完全浸入水中,此时水的深度降为h2,已知水的密度为ρ0。则所制作的浮沉子( )
A.质量为ρ0(h1﹣h2)S B.质量为ρ0(h2﹣h0)S
C.材料的密度为 ρ0 D.材料的密度为 ρ0
15.如图U形管左端封闭,右端开口,里面盛水;左端水中静止着封闭有空气的小试管。则当往右端加水时,小试管将( )
A.仍然悬浮 B.上升 C.下沉 D.先下沉、后上浮
二、填空题
16.(2022慈溪市)小科用粗细均匀的一次性吸管制成一支密度计,用它来测量液体密度,分别将吸管置于甲、乙两种不同的液体中,如图所示。
(1)密度计在甲、乙两液体中所受浮力F甲   F乙(填“>”、“<”或“=”)。
(2)小科在标注刻度时将该密度计放入酒精中,此时密度计
底端到液面的长度h为12.5cm,该处刻度标记“0.8g/cm3”,则“1g/cm3”的刻度应标记于长度为    cm处。
17.在探究浮力的影响因素实验中;
(1)将石块挂在弹簧测力计下,慢慢浸入水中,如图所示。当石块完全浸没在水中时,所受到的浮力是  __ N。
(2)分析图乙、丙可知,石块受到的浮力大小跟  ______ 有关。
(3)分析  ____ 两图可知,浸在液体中的物体受到的浮力跟液体的密度有关。
(4)将石块从水中慢慢提起(即:从丙图到乙图),水对杯底的压强  ____ (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
18.如图是小明探究质量与体积关系时绘制的甲、乙两种液体质量与体积的关系图像,由图像可知,甲、乙两液体的密度之比是  ____ ,如果将液体换成酒精,则它的质量与体积关系图像应在  ___ (选填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”)区。(ρ酒精=0.8g/cm3)
19.如图甲所示,将一金属块逐渐浸入水中,弹簧测力计示数如图乙中图线①所示,则弹簧测力计显示的示数是  _________________ (选填“金属块的重力”或“金属块对秤钩的拉力”),金属块浸没在水中受到的浮力为  ______ N,金属块的体积为  ______ m3,金属块的密度为  ____ g/cm3;现将它浸没在另一种液体中,测力计示数如图乙中图线②所示,则液体的密度为  ______ kg/m3。(g=10N/kg)
20.如图,把一个体积是800cm3,重为6N的正方体木块放入水中,木块静止时状态如图所示,则木块所受浮力是  ____ N,此时木块排开水的体积为  _____ m3。如果在木块上施加一个竖直向下的压力,使木块刚好浸没在水中,这个压力的大小是  ____ N。(ρ水=1.0×103kg/m3)
21.[2022·丽水] 2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从科考基地上升到海拔9032米,创造了大气科学观测世界纪录。
(1)上升过程中,以地面为参照物,浮空艇是__________的;
(2)该浮空艇是软式飞艇,上升过程中需通过调整气囊中的气压来保持外形不变。上升过程中,该艇受到的浮力_____________(选填“增大”“减小”或“不变”)。
22.将如图乙所示的平底薄壁直圆筒状的空杯,放在如图甲的饮料机的水平杯座上接饮料。杯座受到的压力F随杯中饮料的高度h变化的图像如图丙所示,饮料机饮料出口的横截面积S1=0.8×10﹣4m2,饮料流出速度v=0.5m/s,杯深H=0.1m,杯底面积S2=3×10﹣3m2,则:(g=10N/kg)
(1)该饮料杯的质量为    kg;
(2)该饮料的密度为    kg/m3;
(3)饮料装满杯子,需要    秒。
23.科考队员在北极考察时,为了探索冰层下海水的成分,他们在厚薄均匀的冰层打了一个深达250米的冰洞才发现水,为了取到海水水样,系在取水筒子上的绳子的长度至少为   米(已知海水密度为1.03×103kg/m3,冰的密度为0.9×103kg/m3)
三、探究题
24.晓明要研究浮力大小与物体排开液体的体积的关系。他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯、水等器材进行了如图1所示的探究。
(1)实验结束后,晓明绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图2所示。分析图象可知:曲线    (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度的变化情况。
(2)研究发现:浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸入液体的体积    ;全部浸没在同种液体中的物体所受浮力则跟物体浸入液体中的深度    (均选填“有关”或“无关”)。
(3)该金属圆柱体的质量是    kg,其密度是    。
(4)将该金属圆柱体取下后放入水中,将    (选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
25.小明按照教材中“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竖直的漂浮在液体中,此时吸管受到的浮力    重力(选填“等于”“大于”或“小于”)。
(2)将吸管放到水中的情景如图1所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景如图2所示,浸入的长度为h。用p液、p水分别表示液体和水的密度,则p液   p水(选填“=”“>”或“<”),h与p水、p液及H的关系式是h=  。
(3)小明根据图如图1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0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出)。结果发现,1.1刻线是在1.0刻线的    (选填“上”或“下”)方,相邻刻度线的间距是    (选填“均匀”或“不均匀”)。
实验次数 1 2 3 4 5
液体密度p(g/cm3) 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
浸入的深度h/(cm) 6.3 5.6 5.0 4.5 4.2
(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。但操作时却出现了如图3所示的情形,这让他很扫兴。难道实验就此终止了吗,根据经验或思考,在不更换食油的情况下,你认为可以进行怎样的尝试:   。
26.小科进行测量大米密度的科学实验。
①小科想用托盘天平称取5g大米(如图甲),称量过程中发现天平指针偏向右边,接下来小科应如何操作?   。
②由于米粒间存在较大间隙,按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积值    。
③由于大米吸水膨胀,小科想用排空气法来测量大米的体积。他设想将大米与空气密封在一个注射器内,只要测出注射器内空气和大米的总体积及空气的体积,其差值就是大米的体积。但如何测出空气的体积呢?
小科查阅资料得知,温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值。于是进行了如下实验:称取5g大米并装入注射器内(如图丙),从注射器的刻度上读出大米和空气的总体积,通过压强传感器(气压计)测出此时注射器内空气压强为p;而后将注射器内的空气缓慢压缩,当空气压强增大为2p时,再读出此时的总体积(压缩过程中大米的体积、空气的温度均不变)。整理相关数据记录如表:
注射器内空气压强 注射器内空气和大米的总体积
压缩前 p 23mL
压缩后 2p 13mL
④由实验测得大米的密度为    g/cm3。(计算结果精确到0.01)
四、计算题
27.已知10℃时食盐水密度和浓度的关系如下表;
浓度 10% 15% 20% 23%
密度(g/c㎡) 1.07 1.11 1.15 1.18
(1)我们曾做过如图所示的实验:将一只鸡蛋放在盛有清水的烧杯里,鸡蛋沉入杯底。逐渐将食盐溶解在水中后,鸡蛋会由沉底变为悬浮直至漂浮。若烧杯中原有清水270克,往水中溶解了30克食盐后鸡蛋恰能悬浮,则这只鸡蛋的密度为多少?
(2)若将质量为60克,体积为100立方厘米的实心木球放入浓度为10%的盐水中,木球静止时将   (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”);此时木球受到的浮力为   牛。
28.(2022 龙胜县)如图所示是某车站厕所的自动冲水装置,圆柱体浮筒A的底面积为400cm2,高为0.2m,盖片B的面积为60cm2(盖片B的质量,厚度不计)。连接AB是长为0.3m、体积和质量都不计的硬杆,当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被撇开,水通过排水管流出冲洗厕所。请解答下列问题;
(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对水箱底部的压强是多少?
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是多少?
(3)浮筒A的重力是多少?
29.如图所示,边长为1dm且质量分布均匀的正方体木块漂浮在水面上(木块不吸水),木块有五分之一的体积露出水面。不可伸长的悬绳处于松弛状态,已知绳子能承受的最大拉力为4N,容器底面积为0.04m2,容器中水足够多,容器底有一阀门K。
求:
(1)木块的重力;
(2)打开阀门让水缓慢流出,当细绳断裂前一瞬间关闭阀门,此时水对木块底面产生的压强;
(3)在细绳断后木块再次漂浮时,容器底受到水的压强与绳断前的瞬间相比改变了多少?
2024中考复习 新思维 专题4 浮力(参考答案)
一、选择题
1. 【答案】D
【解析】【考点】金属材料及其应用;液体的压强的特点;物体的浮沉条件及其应用;板块的运动.
【分析】A、根据金属的性质分析;
B、根据重力与浮力的大小关系分析;
C、根据液体内部压强与深度的关系分析;
D、根据马里亚纳海沟形成原因判断。
【解答】解:A、钛是一种强度高、耐蚀性好、耐热性高的结构金属,因此“海斗一号”可采用高强度的钛合金耐压材料制造,A正确;
B、“海斗一号”靠自身水舱的吸水和排水,来改变自身的重力,从而改变重力与浮力的大小关系,实现上浮和下潜,B正确;
C、根据液体内部压强与深度的关系,“海斗一号”下潜越深,所受海水压强越大,C正确;
D、马里亚纳海沟是全球大洋最深的地方,它由太平洋板块和亚欧板块挤压碰撞形成,D错误。
故选:D。
2. 【答案】C
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【分析】要解决此题,需要正确对船和物体进行受力分析。在分析过程中,为了分析的方便,可以把船和铁箱看做一个整体。
并且要知道当物体漂浮时,浮力与重力相等;当物体下沉时,浮力小于重力。
同时要掌握浮力的计算公式:F浮=ρ液gV排。
【解答】解:把船和铁箱看做一个整体,无论铁箱在船上还是悬在水中,整体都看成漂浮,浮力都等于两者的重力之和;因此两种情况下的V排是一样的,但铁箱悬在水下时,帮助船参与了排水,所以比它放在船上的时候,船要少排些水;相反,铁箱在船上时,只能完全靠船排水,故船要往下沉一些,吃水线在A之上;故A错误;
第一次,铁箱没触碰到水底,此时船受到铁箱向下的拉力作用(等于铁箱的重力减浮力),吃水线在A处;
第二次,铁箱接触到了水底,由于受到支持力的作用,此时铁箱对船的拉力减小,所以船的吃水深度减小,船向上浮,船的吃水线在A处之下;故B、D错误,C正确。
故选:C。
3. 【答案】D
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力;液体压强的比较大小.
【分析】(1)从图可知,密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系;
(2)从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系;
(3)根据p=ρgh可判断两杯底部所受液体的压强关系;
(4)由题知相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,根据m=ρV即可判断液体的质量大小,进而知道重力和压力的大小;密度计、烧杯的重力相同,则知甲烧杯的总重力与乙烧杯的总重力的关系,从而知道甲对桌面的压力与乙对桌面的压力之间的大小关系。
【解答】解:A、同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,则密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,所以F甲=F乙=G,故A错误;
B、由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,由于浮力相等,根据F浮=ρ液V排g可知:ρ甲<ρ乙,乙液体是浓盐水,故B错误;
C、由题知,两烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,两杯子的底面积相同,则其中液体的深度相同,分别放入简易密度计后,对液体深度的影响不大,液体的密度影响较大,根据p=ρgh可知,乙杯底部所受液体的压强较大,故C错误;
D、两烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,根据m=ρV可知,乙中液体的质量大,根据G=mg可知,乙中液体的重力大;密度计、烧杯的重力相同,则烧杯的总重力小于乙烧杯的总重力,甲对桌面的压力小于乙对桌面的压力,故D正确。
故选:D。
4. 【答案】A
【解析】解:由题意可知,瓶子装满水后,瓶子内水的质量m水=m1﹣m0,则由得瓶子的容积,瓶子内装满酱油后酱油的体积,瓶子内酱油的质量m酱油=m2﹣m0,由得,酱油的密度;
故选:A。
5. 【答案】B
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的概念和特点;阿基米德原理的应用.
【分析】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g判断浮力变化;
(2)阿基米德原理:物体排开液体的重力等于物体浸入液体受到的浮力;
(3)根据p=ρgh分析压强变化;
(4)“潜水艇”通过改变自重的方式来实现沉浮,据此分析。
【解答】解:A、吸气时,瓶内气压减小,大气压将烧瓶外的水压入烧瓶内,水进入烧瓶中自重增大,但V排不变,由公式F浮=ρ液V排g可知,在水的密度不变时,“潜水艇”所受的浮力不变,故A错误;
B、由阿基米德原理可知“潜水艇”排开水的重力等于“潜水艇”受到的浮力,由A可知,浮力不变,故B正确;
C、“潜水艇”下沉过程中,顶部到水面的深度越来越大,所以顶部受到的水的压强越来越大,故C错误;
D、吸气时,瓶内气压减小,大气压将烧瓶外的水压入烧瓶内,水进入烧瓶中自重增大,但V排不变,浮力不变,当G总>F浮时,“潜水艇”就会下沉,所以“潜水艇”不是通过改变浮力的大小来实现下沉的,而是通过改变自重的大小来实现下沉的,“潜水艇”总重会发生变化,故D错误。
故选:B。
6. 【答案】D
【解析】【考点】阿基米德原理的应用;力的合成与应用.
【分析】将铝块逐渐浸入装有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出),铝块排开水的体积逐渐变大,根据F浮=ρ水gV排可知,铝块受到水的浮力的变化,根据称重法测量浮力可知弹簧测力计的示数的变化;
将铝块逐渐浸入装有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出)的过程中,台秤示数等于烧杯和水的总重力与铝块受到的浮力之和,由此可判断台秤示数的变化。
【解答】解:将铝块逐渐浸入装有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出),铝块排开水的体积逐渐变大,根据F浮=ρ水gV排可知,铝块受到水的浮力逐渐变大,根据称重法测量浮力可知,弹簧测力计的示数逐渐变小;
将铝块逐渐浸入装有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出)的过程中,台秤示数等于烧杯和水的总重力与铝块受到的浮力之和,由于烧杯和水的总重力不变,铝块受到的浮力变大,所以台秤示数逐渐变大。所以ABC错误,D正确。
故选D。
7. 【答案】B
【解析】【考点】阿基米德原理的应用;探究浮力大小与哪些因素有关.
【分析】(1)物块在完全浸没前,物块排开水的体积随浸入水深度的增大而增大,根据公式F浮=ρ液gV排分析浮力变化,物块在完全浸没后,物块排开水的体积不再改变,所以浮力不再变化,据此分析图像;
(2)物体全部浸没后受到三个力的作用,向下的重力和向上的浮力、拉力,此时物体处于静止状态,受的是平衡力,即重力等于浮力加拉力;
(3)测量物体密度的基本原理是ρ=,利用弹簧测力计可以得到物体的重力,利用G=mg得到物体的质量;
物体可以浸没在液体中,由图象知道物体受到的浮力,利用公式F浮=ρ液gV排V排可得到物体浸入液体中的体积,也就是物体的体积,进一步计算物体的密度和液体的密度。
【解答】解:(1)物块在完全浸没前,物块排开水的体积随浸入水深度的增大而增大,根据公式F浮=ρ液gV排可知,物体在浸没前受到的浮力随物体浸入液体中的深度的增加而增大,物块在完全浸没后,物块排开水的体积保持不变,根据F浮=ρ液gV排可知,物体受到浮力保持不变,所以图乙中,图像a表示的是浮力随浸入液体的深度变化图像;
根据F浮=G﹣F拉可知,图像b表示的是弹簧秤示数随浸入液体的深度变化图像,
所以,当h=0时,弹簧测力计的示数等于物体的重力,所以F1=G物=2N,故A正确;
(2)图像b中的F3表示物体全部浸没后弹簧测力计的拉力,图像a中的F2表示物体全部浸没后,物体所受的浮力;又知道物体全部浸没后受到三个力的作用,向下的重力和向上的浮力、拉力,此时物体处于静止状态,受的是平衡力,即重力等于浮力加拉力,所以F1=F2+F3,故C正确;
(3)物体的质量m==,当物体完全浸没时,受到的浮力为F浮=F2,
根据F浮=ρ液gV排可得物体的体积V=V排==,故D正确;
物体的密度:ρ物====×ρ液,则液体的密度:ρ液==×ρ物,故B错误。
故选:B。
8. 【答案】D
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用;液体压强的比较大小;阿基米德原理的应用.
【分析】(1)已知甲、乙所受浮力相等,排开液体的重力相等,排开液体的质量相等;
(2)根据两球排开的液体的体积的大小,利用阿基米德原理公式分析液体密度的大小。
【解答】解:AB.已知甲、乙两球所受的浮力相等,根据阿基米德原理可知甲、乙两球排开液体的重力相等,即G排甲=G排乙
根据G=mg得到甲、乙两球排开液体的质量相等,即m排甲=m排乙
故AB错误;
CD.根据阿基米德原理可知:ρ液甲gV排甲=ρ液乙gV排乙,由图可知,甲球排开液体的体积要大于乙球排开液体的体积,则甲球所在的液体的密度要小于乙球所在的液体的密度,两容器中液体深度相同,根据p=ρgh可知,容器B中液体对容器底部的压强大于A中液体对容器底部的压强,故D正确,C错误。
故选:D。
9. 【答案】D
【解析】【解答】解:①∵木块漂浮,∴木块受到的浮力等于木块重,
∵F浮=ρ水V排g,∴木块受到的重力等于排开的水重,
∵甲、乙容器水面等高∴乙容器的总重等于甲容器的总重,
∵G=mg,∴乙容器的总质量与甲容器的总质量相同,则甲乙对桌面的压力相等;
同理可以得出,丙容器的总质量与甲容器的总质量相同,则甲丙对桌面的压力相等;
丁容器中水重力的增加的量等于小球排开液体的重力,因液面与甲容器的相平,所以甲丁对桌面的压力相等;
因四个容器底面积相同,由p=可知它们的压强相同,故①正确;
②乙容器中再倒入酒精后,使水的密度减小,但木块还是漂浮,受到的浮力相等,
∵F浮=ρ水V排g,
∴排开水的体积增大,使木块在液面下的体积增大,
因F浮=pS木块底,木块的底面积不变,所以木块底部受到的压强不变,故②错误;
③铝块在塑料盒内处于漂浮,F浮=G盒+G铝,将塑料盒内的铝块取出后,F浮′=G盒,
ΔF浮=F浮﹣F浮′=G盒+G铝﹣G盒=G铝,
根据阿基米德原理可知排开水的体积ΔV=V排﹣V排′==,
∴根据V=Sh可知水面下降高度为:Δh==,
由于塑料盒受到的浮力减小,塑料盒上浮,则根据ΔF浮=ΔpS得:
ΔF浮=ΔpS=pS盒﹣p′S盒=ρ水ghS盒﹣ρ水gh′S盒=Δhρ水gS盒,
∴Δh′==,
∵容器的水面下降,
∴塑料盒底距容器底的距离的增大值为:
Δh″=Δh′﹣Δh=﹣=(﹣)
∵塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半;即S盒=S容器,
则====1,
∴Δh″=Δh,即塑料盒底距容器底的距离的增大值等于水面下降高度的数值,故③正确;
④∵细线剪断前,桌面受到的压力等于容器与水的重力、小球排开液体的重力之和,
将悬吊铝球的细线剪断后,桌面受到的压力等于容器与水的重力、铝球对容器底部的压力之和,
而铝球对容器底部的压力等于铝球的重力减去受到的浮力,
根据阿基米德原理可知铝球受到的浮力等于小球排开液体的重力,所以容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力减去受到的浮力,故④错误;
故选:D。
10.【答案】A
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【解答】解:
【方法一】当这块冰熔化成水后,质量不发生改变,即熔化后形成水的质量与被排开水的质量相等,因此,熔化后的水恰好可以将原本排开的水的空间填满。因此水面保持不变。只有A符合题意。
【方法二】转换法:假设有一个无质量的小船,船上有一块冰和一个气球。然后逐个将其抛出。因为气球的密度和冰融化后水的密度都小于等于水的密度,即可视为气球处于漂浮、水处于悬浮状态,即总浮力为发生改变。所以液面不放上改变。
【方法三】等效法:将冰中的气泡转移至冰的边缘,然后破开一个小口子,破开后与初始状态等效,又因为冰融化后液面不变,所以选择A
故选:A。
11.【答案】C
【解析】解:A、木块漂浮后,V排减小,由F浮=ρ水gV排可知,浮力变小,故A错误;
B、木块漂浮后,水面下降,由p=ρ液gh可知,水对容器底部的压强变小,容器底面积不变,由p=可知,木块漂浮后容器底受到水的压力变小,故B错误;
C、因木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以木块的重力:G=F浮乙=ρ水gV,
图甲中绳子的拉力:F拉=F浮甲﹣G=ρ水gV﹣ρ水gV=ρ水gV,
则甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比:F拉:F浮甲=ρ水gV:ρ水gV=2:5,故C正确;
D、图乙中,木块漂浮,根据F浮=ρ水gV排、G=mg和ρ=有:ρ水g(1﹣)V=ρ木gV,
则木块的密度:ρ木==ρ水=×1×103kg/m3=0.6×103kg/m3;故D错误。
故选:C。
12.【答案】D
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用;密度的计算与公式的应用;阿基米德原理的应用.
【分析】(1)图乙中物体A处于漂浮状态,且物体A露出水面的高度为4cm,根据V=Sh可求出物体A排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排求出物体A受到水的浮力,根据物体的漂浮条件可知物体A的重力;
(2)先求出剪断绳子后V排的减小量,根据V=Sh求出水面下降的高度;
(3)图甲中,把正方体物体A和B看成一个整体,整体漂浮在水面上,根据题意和公式V=Sh可求出A和B排开水的总体积,利用根据阿基米德原理求出A和B受到的浮力之和,根据漂浮条件可知A和B的总重力,据此求出B的重力,根据G=mg可求出物体B的质量,根据ρ=可求出物体B的密度;
(4)图甲中,根据题意求出A排开水的体积,根据阿基米德原理求出此时A受到的浮力大小;对物体A进行受力分析,根据力的平衡条件求出细线对物体A的拉力。
【解答】解:A、图乙中物体A处于漂浮状态,且物体A露出水面的高度为4cm,
此时物体A排开水的体积:V排A=SAh浸=(10cm)2×(10cm﹣4cm)=600cm3=6×10﹣4m3,
此时物体A受到的浮力:F浮A=ρ水gV排A=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N,
根据物体的漂浮条件可知,物体A的重力GA=F浮A=6N,故A错误;
B、由题意可知,剪断细线后,物体A排开水的体积减小量:ΔV排=SAΔh露=(10cm)2×(4cm﹣2cm)=200cm3;根据V=Sh可知,水面下降的高度:Δh===1cm,故B错误;
C、图甲中,把正方体物体A和B看成一个整体,整体漂浮在水面上,此时物体A露出水面高度为2cm,
A和B排开水的总体积:V排AB=(10cm)2×(10cm+10cm﹣2cm)=1800cm3=1.8×10﹣3m3,
A和B受到的浮力之和:F浮AB=ρ水gV排AB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.8×10﹣3m3=18N,
A和B整体漂浮在水面上,根据物体的漂浮条件可知,A和B的总重力GAB=F浮AB=18N;
则物体B的重力:GB=GAB﹣GA=18N﹣6N=12N,
根据G=mg可知,物体B的质量:mB===1.2kg,
物体B的密度:ρB===1.2×103kg/m3,故C错误;
D、图甲中物体A露出水面高度为2cm,物体A排开水的体积:V排A′=SAh浸′=(10cm)2×(10cm﹣2cm)=800cm3=8×10﹣4m3,此时A受到的浮力:F浮A′=ρ水gV排A′=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
此时物体A受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和细线对A的拉力作用,且物体A处于平衡状态,
则绳子对A的拉力:F拉=F浮A′﹣GA=8N﹣6N=2N,故D正确。
故选:D。
13.【答案】B
【解析】【解答】
【方法一】
当蓝色水下区域被切去后 ,先假设剩余的木块不动,缺失的空间由两侧的水来填补,如图2所示,液面下降至黄线处。设水面下降的高度为h1。
由于切去后,需要保证露出水面和浸没的体积比需要保持一致(或者说浮力减少量大于重力的减少量),所以木块也要下降。将木块的下降分为两部分来理解:1 水面下降导致的浮力减少部分,木块下降h1,;2 弥补浮力较重力多减少的部分。在处理这个环节时,我们可以建设在黄线位置有一个溢水口,即物块由于两个原因下降而上升的水全部溢出,那么物块下降完成后,液面依旧在黄线位置。
如果设第一个原因导致的的下降高度为h2,那么h2=h1;第二个原因下降的高度为h3.那么木块在整个过程中下降距离为h1,那么木块下降了h1+h3;最后将溢出的水加回容器,由于木块已经处于漂浮状态,所以只会水涨船高,即水面和木块上升的高度相同,记为h4。
所以液面下降的总高度为:h1-h4;木块下降的总高度为:h1+h3-h4
效果如图所示,绿线为最终的水面位置
【方法二】解:因为木块漂浮,所以浮力与重力相等,则F浮=G木 ρ水gV排=ρ木gV木 =
因为木块密度和水的密度不变,因此木块淹没的体积与木块体积的比值不变;当将木块虚线以下的部分截去后,木块淹没的体积与此时木块体积的比值变小,要使比值不变,应增大比值,即增大排开液体的体积,故剩下的木块会下沉一些;由于木块的总体积减小,因此淹没的体积也将减小,则水面也将下降。
由于木块的底面积小于容器的底面积,且木块下降时水面也会适当升高,所以可知木块下降的高度大。
【简要说明】下图中,两红线间的距离为水面下降的高度,两蓝线间的距离为木块下降的高度;
设水面下降的高度为Δh水,木块下降的高度Δh木,容易得知木块两次露出水面的高度h露>h露′,即h露﹣h露′>0;则由图知,Δh木=h露+Δh水﹣h露′>Δh水,即木块下降的高度较大。
故选:B。
14.【答案】D
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用;阿基米德原理的应用.
【分析】根据浮沉子悬浮时排开水的重力等于浮沉子自身的重力,再由G=mg可求浮沉子的质量;
浮沉子进水后沉底时排开水的体积等于浮沉子材料的实际体积,再由密度公式ρ=可求其密度。
【解答】解:AB、浮沉子放入前,水的体积为:V水=h0S,浮沉子悬浮后,总体积为V浮沉子+水=h1S,则排开水的体积和浮沉子体积相等,即V排=V浮沉子=V浮沉子+水﹣V水=h1S﹣h0S=(h1﹣h0)S;
依据阿基米德原理可得:F浮=ρ水V排g=ρ水(h1﹣h0)Sg;
由浮沉条件可知,悬浮时,F浮=G浮沉子,则浮沉子的质量m浮沉子==ρ水(h1 h0)S=ρ0(h1﹣h0)S,故AB错误;
CD、浮沉子渗水后,沉底后水深为h2,则浮沉子外壳排开水的体积为V排′=(h2﹣h0)S=V浮沉子壳;
依据密度公式可得,浮沉子材料的密度ρ===ρ0,故C错误,D正确。
故选:D。
15.【答案】C
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【分析】试管的运动状态取决于它所受浮力与重力的大小关系,而这里重力不变,对U形管的左端封闭着的空气和试管内空气柱的压强都增大,使空气的体积被压缩,根据小试管内部气体体积的变化判断浮力的变化。
【解答】解:如图所示:
因原来小试管静止,则试管内的气压=大气压+右侧水柱h产生的压强,
当往右端加水时,右侧水柱的高度增大,由p=ρgh可知,右侧水柱产生的压强增大,则试管内的气压增大;
小试管中封闭有一定量空气,气体压强增大,则气体的体积减小,排开水的体积减小,根据F浮=ρ液gV排可知,试管受到的浮力减小,浮力小于重力,所以小试管将下沉。
故选:C。
二、填空题
16.【答案】(1)=;(2)10。
【解析】【解答】解:(1)密度计测量液体的密度时,密度计漂浮在液体中,根据物体的浮沉条件可知,此时密度计受到的浮力等于自身的重力,自身重力不变,所以密度计在甲、乙两液体中所受浮力F甲=F乙;
(2)设密度计的底面积为S;
0.8g/cm3=0.8×103kg/m3,1g/cm3=1×103kg/m3,
密度计测量酒精的密度时,根据阿基米德原理可知:
F浮酒精=ρ酒精gV排酒精=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.125m×S ……①
当测量的液体密度为1g/cm3时,根据阿基米德原理可知:F浮液=ρ液gV排液=1×103kg/m3×10N/kg×h液×S ……②
密度计测量不同液体密度时,密度计受到的浮力相等,则:F浮酒精=F浮液,即:
0.8×103kg/m3×10N/kg×0.125m×S=1×103kg/m3×10N/kg×h液×S,解得:h液=0.1m=10cm。
故答案为:(1)=;(2)10。
17.【答案】(1)2;(2)排开水的体积;(3)丙丁;(4)减小
【解析】解:(1)由图甲、丙所示实验可知,石块浸没在水中时受到的浮力:
F浮=G﹣F=5.2N﹣3.2N=2N;
(2)分析图乙、丙可知,液体的密度相同,排开液体的体积不相同,弹簧测力计的示数不同,浮力不同,所以可以得出石块受到的浮力大小跟排开液体的体积有关;
(3)要探究浸在液体中的物体受到的浮力跟液体的密度有关,需要控制排开液体的体积,改变液体的密度,图丙丁符合题意;
(4)将石块从水中慢慢提起(即:从丙图到乙图),排开水的体积逐渐减小,液面降低,根据p=ρgh知水对杯底的压强减小。
故答案为:(1)2;(2)排开水的体积;(3)丙丁;(4)减小。
18.【答案】3:2; Ⅲ
【解析】解:
由图像可知,当m甲=m乙=6g时,V甲=4cm3,V乙=6cm3,
则甲、乙两种液体的密度分别为:
ρ甲===1.5g/cm3,
ρ乙===1g/cm3,
则甲、乙两液体的密度之比是:
==3:2;
酒精的密度ρ酒精=0.8g/cm3<ρ乙,
根据ρ=可知,质量相同时,酒精的体积大于乙液体的体积,酒精的质量与体积关系图像应在Ⅲ区。
故答案为:3:2;Ⅲ。
19.【答案】金属块对秤钩的拉力;20;2×10﹣3;1.5;0.5×103。
【解析】解:(1)使弹簧伸长的力是金属块对秤钩的拉力;
由图乙知金属块的重力为30N,完全浸没水中时弹簧测力计的示数为10N,则金属块受到水的浮力为:
F浮=G﹣F示=30N﹣10N=20N;
由F浮=ρ液gV排得金属块的体积为:
V=V排===2×10﹣3m3,
由G=mg知金属块的质量为:
m===3kg,
金属块的密度为:
ρ===1.5×103kg/m3=1.5g/cm3;
(2)由图乙知金属块浸没另一种液体中弹簧测力计的示数为20N,
金属块在液体中受到的浮力为:
F浮′=G﹣F示′=30N﹣20N=10N;
排开液体的体积等于排开水的体积,由F浮=ρ液V排g得液体的密度为:
ρ液===0.5×103kg/m3。
故答案为:金属块对秤钩的拉力;20;2×10﹣3;1.5;0.5×103。
20.【答案】6;6×10﹣4;2
【解析】解:(1)由图示可知,木块A在水面上静止时处于漂浮,则F浮=G=6N,
由F浮=ρgV排可知,此时木块排开水的体积:V排===6×10﹣4m3;
(2)木块浸没在水中时排开水的体积:V排′=V=800cm3=8×10﹣4m3,
木块受到的浮力:F浮′=ρgV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N;
要使木块浸没在水中,则需要在木块上施加一个最小竖直向下的压力:F压=F浮′﹣G=8N﹣6N=2N。
故答案为:6;6×10﹣4;2。
21.【答案】(1)运动 (2)减小
【解析】[命题考向: 考查物体运动的描述、阿基米德原理。解析:(1)浮空艇上升过程中,相对于地面,其位置发生了变化,故以地面为参照物,它是相对运动的。(2)根据阿基米德原理可知,浮空艇受到的浮力等于它排开的空气受到的重力。由题意可知,上升过程中浮空艇的体积不变,而空气的密度随高度的升高而减小,可得浮空艇排开空气的重力逐渐减小,其浮力也同时减小。]
故答案为 (1)运动 (2)减小
22.【答案】(1)0.09;(2)1.2×103;(3)7.5
【解析】解:(1)由图像可知,空饮料杯对杯座的压力F0=0.9N,因物体对水平面的压力和的重力相等,所以,空饮料杯的重力:G0=F0=0.9N,由G=mg可得,该饮料杯的质量:m0===0.09kg;
(2)由图像可知,装满饮料杯时,饮料杯对杯座的压力F1=4.5N,则饮料的重力:G=G总﹣G0=F1﹣G0=4.5N﹣0.9N=3.6N,
饮料的质量:m===0.36kg,
饮料的体积:V=S2h=3×10﹣3m2×0.1m=3×10﹣4m3,
饮料的密度:ρ===1.2×103kg/m3;
(3)饮料装满杯子时,设需要的时间为t,
则有:V=S1vt,即t===7.5s。
故答案为:(1)0.09;(2)1.2×103;(3)7.5。
23.【答案】32
【解析】【解答】解:由题意可知,冰洞的深度等于冰层的厚度,即h冰=250m,
冰层漂浮在海水上,设冰层浸入海水的深度为h1,如图所示(由于冰面很大,实际上看不到海水表面):
因为冰层漂浮在海水上,所以冰层所受的浮力等于冰层的重力,则F浮=G冰,
由阿基米德原理和重力公式可得:ρ海水gV排=m冰g=ρ冰gV冰,
设冰层表面积为S,则可得:ρ海水gSh1=ρ冰gSh冰,
整理可得:ρ海水h1=ρ冰h冰,所以==,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
把h冰=250m代入①解得:h1≈218m,由于钻穿洞后,海水会从洞中涌上来,
则绳子的长度至少为:L=h冰﹣h1=250m﹣218m=32m。
故答案为:32。
三、探究题
24.【答案】(1)a;(2)有关;无关;(3)0.27;2.7×103kg/m3;(4)下沉
【解析】解:(1)在浸没前金属块受到的浮力大小随排开液体的体积增大而增大,浸没后排开液体的体积不变,此时浮力大小不变,据此判断出描述金属圆柱体所受浮力的变化情况的图象是a;
(2)比较乙、丙、丁中的实验可知,物体排开液体的体积增大,弹簧测力计示数越来越小,由F浮=G﹣F示知,物体受到的浮力越来越大,所以,浸在液体中的物体受到浮力的大小,跟物体浸入液体的体积有关,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大;当物体全部浸没在同种液体后,排开液体的体积不变,由阿基米德原理可知,此时浮力大小不变,故全部浸没在同种液体中的物体所受浮力则跟物体浸入液体中的深度无关;
(3)当物体浸在水中的深度为0时,根据二力平衡条件可知,弹簧测力计的示数即为物体的重力大小,由图b知,重力大小为2.7N;图a中的水平线即为浸没后物体受到的浮力大小,为1.0N;
则物体的质量为:=0.27kg;
物体的体积为:V=V排==1×10﹣4m3;
物体的密度为:=2.7×103kg/m3;
(4)由前述计算可知,金属圆柱体的密度为2.7×103kg/m3,而水的密度为1×103kg/m3,金属圆柱体的密度比水的密度大,因此放入水中时,物体将下沉。
故答案为:(1)a;(2)有关;无关;(3)0.27;2.7×103kg/m3;(4)下沉。
25.【答案】(1)等于;(2)>;;(3)下;不均匀;(4)再向容器中加油或者将容器换成直径细些的。
【解析】【解答】解:
(1)为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端塞入一些金属丝作为配重,这样做目的是为了降低重心,让密度计竖直漂浮在液体中;饮料吸管竖直的漂浮在液体中,根据物体漂浮条件可知;吸管所受浮力与重力相等;
(2)由于吸管在图1、2图中均漂浮,所以F浮=G,则在水和另一种液体中受到的浮力相等,F浮=p液gV排和V排a>V排b可知,p水<p液;设吸管的底面积为S,根据物体漂浮条件可知,F浮水=F浮液=G,即:p水gSH=p液gSh,则:h=;由h=可知:h和p液成反比,所以密度计上的刻度分布是不均匀的;
(3)根据(2)可知,将上端刻度与下端刻度进行比较,得到刻度线的两个特点是:上端刻度小、下端刻度大和上端刻度疏、下端刻度密;即1.1刻线是在1.0刻线的下方。
(4)图3所示的情形,说明密度计的重力过大,应该使密度计漂浮在液体中,不能沉底,因此不再用这个密度计测量,再向容器中加油或者将容器换成直径细些的,以增加油的深度。
故答案为:(1)等于;(2)>;;(3)下;不均匀;(4)再向容器中加油或者将容器换成直径细些的。
26.【答案】①向左盘加适量大米直到天平平衡;②偏大;④1.67
【解析】【解答】解:①天平的指针偏右,说明左盘大米的质量偏小,因此小科应该:向左盘加适量大米直到天平平衡;
②由于米粒间存在较大间隙,按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积值偏大。
④设大米的体积为V,
根据气体的体积和压强的乘积为定值得到:(23mL﹣V)×p=(13mL﹣V)×2p;
解得:V=3mL=3cm3;
那么大米的密度为:。
故答案为:①向左盘加适量大米直到天平平衡;②偏大;④1.67
四、计算题
27.【答案】(1)1.07g/cm3 (2)漂浮;0.6
【解析】【答案】(1)解:P%= ×100%=10%
由表可得盐水密度为1.07g/cm3,由于鸡蛋恰能悬浮,所以鸡蛋的密度等于盐水的密度,为1.07g/cm3
(2)漂浮;0.6
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;固体溶解度的概念;溶质的质量分数及相关计算
【解析】【分析】(1)首先根据“溶质质量分数=”计算出鸡蛋悬浮时盐水的溶质质量分数,再根据表格确定此时盐水的密度,最后根据悬浮条件得到鸡蛋的密度。
(2)首先根据计算出木球的密度,再与盐水的密度进行比较,从而确定木球的付出状态,并计算出木球受到的浮力。
【解答】(2)木球的密度为:;
因为木球的密度小于水的密度,所以木球静止时在水面漂浮。
此时木球受到的浮力等于自身重力,即F浮=G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N。
28.【答案】(1)5000Pa;(2)30N;(3)50N。
【解析】【考点】阿基米德原理的应用;压强的计算;液体压强的计算以及公式的应用.
【分析】(1)求出当水箱的水刚好浸没浮筒A时水深h的大小,利用液体压强公式求水对水箱底部的压强;
(2)利用F=pS计算水对盖片B的压力;
(3)杆对浮筒的拉力等于水对盖片B的压力,当水箱的水刚好浸没浮筒A时,浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力,据此求浮筒A的重力;
【解答】解:(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水深:h=0.3m+0.2m=0.5m,
水对水箱底部的压强:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa;
(2)水对盖片B的压力:F=pS=5000Pa×60×10﹣4m2=30N;
(3)杆对浮筒的拉力等于水对盖片B的压力,即:F′=30N,
当水箱的水刚好浸没浮筒A时,浮筒受到的浮力:F全浮=ρ水V全排g=1×103kg/m3×400×10﹣4m2×0.2m×10N/kg=80N,
因为浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力,即F全浮=GA+F′,
所以浮筒A的重力:GA=F全浮﹣F′=80N﹣30N=50N;
答:(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对水箱底部的压强是5000Pa;
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是30N;
(3)浮筒A的重力是50N。
29.【答案】(1)木块的重力为7.5N;
(2)当细绳断裂前一瞬间关闭阀门,此时水对木块底面产生的压强为350Pa;
(3)在细绳断开后木块再次漂浮时,容器底受到水的压强与断绳前的瞬间相比,容器底受水的压强增大了100Pa。
【解析】【分析】(1)由于木块漂浮,可得木块受到的浮力等于木块重力,知道木块总体积的露出水面,可求木块排开水的体积与木块体积的关系,再利用F浮=ρ水V排g=G木=ρ木V木g求木块的密度,根据质量公式计算木块的质量,根据重力公式计算木块的重力;
(2)当细绳断裂时木块受到的浮力加上拉力等于木块重力,即F浮′+F最大=G木,据此计算此时木块受到的浮力,根据浮力计算公式求出此时木块排开水的体积,进一步计算木块浸入水中的深度,根据液体压强公式计算此时水对木块底面产生的压强;
(3)在细绳断开后木块再次漂浮时,浮力增加4N,利用F浮=ρ水V排g求排开水体积增加值;而ΔV排=S容Δh,据此求水面上升高度,再利用p=ρgh求容器底受水的压强变化。
【解答】解:(1)木块漂浮,根据浮沉条件可知,F浮=G木,
根据阿基米德原理可知:F浮=ρ水V排g,木块的重力为:G木=ρ木V木g,
则:ρ水V排g=ρ木V木g,
木块总体积的 露出水面,所以V排=V木,
木块的密度为:ρ木=ρ水=×1×103kg/m3=0.75×103kg/m3;
木块的质量:m=ρ木V=0.75×103kg/m3×0.1m×0.1m×0.1m=0.75kg,
木块的重力:G=mg=0.75kg×10N/kg=7.5N;
(2)当细绳断裂时,F浮′+F最大=G木,
则F浮′=G木﹣F最大=7.5N﹣4N=3.5N:
此时木块排开水的体积:V排′===3.5×10﹣4m3,
木块浸入水中的深度:h′===3.5×10﹣2m,
此时水对木块底面产生的压强:p=ρ水gh′=1×103kg/m3×10N/kg×3.5×10﹣2m=350Pa;
(3)在细绳断开后木块再次漂浮时,浮力变为7.5N,浮力的增加量:ΔF浮=7.5N﹣3.5N=4N,
排开水体积增加:ΔV排===4×10﹣4m3,
水面上升:Δh===0.01m,
容器底受水的压强增大了:Δp=ρ水gΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa。
答:(1)木块的重力为7.5N;
(2)当细绳断裂前一瞬间关闭阀门,此时水对木块底面产生的压强为350Pa;
(3)在细绳断开后木块再次漂浮时,容器底受到水的压强与断绳前的瞬间相比,容器底受水的压强增大了100Pa。
【点评】本题为力学综合题,考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件、液体压强公式的掌握和运用,利用了受力分析,知识点多、综合性强,属于难题。
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