物理期末复习 第10章 压强和浮力 压轴41题
难度系数0.4 选择11+填空11+实验12+计算4+综合2+科普阅读3
学校:___________姓名:___________班级:___________考号:___________
一、单选题
1.(22-23八年级下·江苏镇江·期末)水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,A、B、C三个长方体的质量和体积都相同,将它们分别放入三个容器的液体中,静止时,三个容器内的液面相平,如图所示,则下列判断( )
①物体受到的浮力
②液体对容器底的压强
③容器中液体的密度
④容器对桌面的压力
A.只有①②正确 B.只有②④正确
C.只有③④正确 D.只有①③正确
2.(22-23八年级下·江苏宿迁·期末)如图所示,a、b、c是三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;放入水中后,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中正确的是( )
A.它们的体积关系是:Va<Vb=Vc
B.它们的重力关系是:Ga=Gb>Gc
C.它们的密度关系是:ρa>ρb>ρc
D.它们所受的浮力关系是:Fa=Fb=Fc
3.(22-23八年级下·江苏苏州·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,以下判断正确的有几个( )
①液体的密度关系是ρ甲<ρ丙<ρ乙
②液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
③容器对桌面的压强关系是p'乙>p'丙>p'甲
④小球受到的浮力大小关系是F乙>F丙>F甲
A.1个 B.2个 C.3个 D.4个
4.(22-23八年级下·江苏泰州·期末)甲、乙两个形状和质量相同的容器,装有不同液体,将两个质量相等的小球A、B分别放入容器中,两球静止时,两容器液面刚好相平,已知小球A的体积小于小球B的体积,下列说法正确的是( )
A.小球A受到的浮力小于小球B受到的浮力
B.甲容器中液体密度等于乙容器中液体密度
C.甲容器对地面的压力大于乙容器对地面的压力
D.液体对甲容器底部的压强小于液体对乙容器底部的压强
5.(22-23八年级下·江苏无锡·期末)如图,体积相同的两个物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全浸没入水中,细线被拉直。已知A重5N,B受到的浮力为7N,A、B密度之比为1︰2,以下说法中不正确的是( )
A.B对容器底部的压力为1N B.细线对A的拉力为2N
C.B受到的重力为10N D.A的密度为0.75×103 kg/m3
6.(22-23八年级下·江苏镇江·期末)将一个空心铁球轻轻放入一个装满水的溢水杯,溢出了200g水,下列判断正确的是( )
A.铁球在水中一定沉底
B.浮力可能小于2N
C.铁球的平均密度一定小于水
D.铁球质量不小于200g
7.(2023·江苏泰州·二模)甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,静止放置在水平桌面上。同种材料制作的实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,如图所示.则( )
A.A的重力等于B的重力
B.甲杯中液体的密度小于乙杯中液体的密度
C.两容器底部所受液体压强相等
D.甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力
8.(22-23八年级下·江苏盐城·期末)水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器,里面装有不同的液体,A、B、C 三个长方体的质量和体积都相同,将它们分别放入三个容器的液体中,静止时,三个容器内的液面相平,如图所示,则下列判断( )
①物体受到的浮力 ②液体对容器底的压强
③物体排开液体的质量 ④容器对桌面的压力
A.只有①②④正确 B.只有②④正确
C.只有③④正确 D.只有②③④正确
9.(22-23八年级下·江苏盐城·期末)如图所示,有两个完全相同的物体A和B,A的下端与物块甲通过轻质细绳相连,B的上面放着物块乙,A、B都刚好浸没于水中。则下列说法正确的是( )
A.物体A下表面受到水的压强大于B下表面受到水的压强 B.绳的拉力大于乙的重力
C.甲受到的浮力大小等于它的重力减去乙的重力 D.甲的密度大于乙的密度
二、填空题
10.(22-23八年级下·江苏南京·期末)如图是质量为50g的孔明灯,容积为,空气的密度为,该孔明灯内空气质量为 kg,点燃灯笼下端小碟内的松脂,加热灯笼内部的空气,当孔明灯内热空气的密度为 时,孔明灯恰好能悬浮在空中。松脂质量的减少和所用材料体积均忽略不计)
11.(22-23八年级下·江苏宿迁·期末)小敏在洗水果时,发现芒果比油桃个头大,放入水中后芒果沉底,油桃漂浮,如图甲所示。它们受到的浮力大小关系为 ;用天平正确测量图甲中油桃的质量,天平平衡时,所放砝码及游码在标尺上的位置如图乙所示,则油桃的质量是 g;若这个油桃露出水面部分为,则这个油桃的体积是 。
12.(22-23八年级下·江苏泰州·期末)将长为20cm的均匀细吸管的一端封闭并塞入一些细铜丝制成一支简易密度计。现将它分别放入盛有不同液体的两个烧杯中。如图所示,当它竖直漂浮在液体中时,液面高度相同,从观察到的现象可以判断:两次简易密度计所受浮力 (填“>”、“<”或“=”),液体对容器底部的压强 (填“>”、“<”或“=”)。若其在甲液体中露出液面的长度为10cm,在乙液体中露出液面的长度为12cm,当乙液体为水时, 。
13.(22-23八年级下·江苏淮安·期末)如图所示,把一个边长为10cm的正方体木块放入水中,静止时,木块浸入水中的深度为6cm,此时木块受到的浮力是 N,木块的密度是 kg/m3
14.(22-23八年级下·江苏扬州·期末)如图所示是我国建造的第三艘航空母舰“福建号”,航母上配备大量先进装备,其中舰载机时航母战斗力的核心,舰载机可以在航母上起飞、着落,执行各种军事任务.舰载机的在航母上着落时,必须适时放下舰钩,钩住甲板上的阻拦索,达到强行减速的目的.
(1)航母在海面上漂浮时,受到的浮力 航母的总重力;
(2)飞机降落时,舰钩钩住甲板上的阻拦索,使飞机强行减速,说明了 ;
(3)某次训练中,某型号舰载机起飞后,舰底所受海水的压强将 (选填“变大”、“变小”或“不变”),若航母排开水的体积减小了20m3,则该型号舰载机的质量为 t;(ρ海水=1.1×103kg/m3,g取10N/kg,下同)
(4)已知航母在水中航行时受到的阻力与航速的平方成正比,当航母以最高航速54km/h匀速航行时,它受到的阻力是9×106N,则当航母以10m/s的速度匀速航行时,发动机提供的牵引力为 N;
(5)舰载机在海面附近沿水平方向低空飞行时,机翼上下表面的压强差p和空气流速v的关系可表示为p=0.5ρv2,式中ρ表示空气密度,某型号舰载机总质量25t,起飞时升力由机翼获得,机翼的总面积为60m2,ρ=1.2kg/m3,假设某次该舰载机无风时在水平飞行甲板上起飞,则起飞的速度至少应为 m/s。(结果保留整数)
15.(22-23八年级下·江苏南京·期末)将一个小物块放入容积为240mL的杯内,向杯中加入204g水或160g酒精都恰能将杯盛满,则小物块在水中静止时的状态为 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),小物块的体积为 cm3,密度为 kg/m3(ρ酒精=0.8×103kg/m3)。
16.(22-23八年级下·江苏扬州·期末)关于压强和浮力。
(1)潜水艇是通过改变 实现浮沉的:某潜水艇从长江潜行(处于悬浮状态)到东海执行任务,所受的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”),潜艇的水舱中的水量应适当 (选填“增加”、“减小”或“不变”);
(2)取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后放入同一杯水中,如图所示,两次排开水的体积V甲和V乙的大小关系是V甲 V乙;两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲 F乙;两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲 p乙。
17.(22-23八年级下·江苏无锡·期末)如图,台秤上放置一个装有适量水的烧杯(烧杯质量不计),已知水的质量为800g,杯的底面积为80cm2,将一个质量为900g、体积为1000cm3的实心长方体A用细线系着逐渐放入水中(整个过程杯内水没有溢出)。当A的一半浸入水中前后,台秤的示数变化了 N;若此时剪断细线,待液面静止后,水对容器底的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)
18.(22-23八年级下·江苏·期末)如图甲所示,实心正方体物块放入柱形容器底部,逐渐向容器内倒入液体A(液体始终未溢出),物块受到的浮力F浮与容器内液体深度h的图像如图乙的实线所示,更换另一种液体B重复上述过程,F浮与h的图像如图乙的虚线所示。当h=12cm时,物块在液体B中处于 状态,物块的密度为 kg/m3,液体B的密度为 kg/m3,液体A、B密度的大小关系ρA ρB。
19.(22-23八年级下·江苏·期末)如图,将物体A放入水中时悬浮,将物体B放入水中时有一半的体积露出水面,将物体A置于B上再放入水中时,B有三分之一的体积露出水面,则VA︰VB= ,将图丙中物体A取下放入水中,液面 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
20.(2023·江苏扬州·中考真题)利用笔芯自制密度计,同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用 将所选笔芯放入水中,它能 漂浮在水中,在笔芯上标出水面的位置A,将笔芯放入酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,如图所示,该笔芯漂浮在水中和酒精中时受到的浮力大小 ,已知水的密度=1.0g/cm3,酒精的密度=0.8g/cm3,若笔芯漂浮在密度为=0.9g/cm3的液体中,则液面对应的位置可能是 (填“C”或“D”)。
三、实验题
21.(22-23八年级下·江苏南通·期末)某同学用托盘天平和量筒测量液体密度。
(1)把天平放在水平桌面上,并将游码移到标尺左端 处,发现指针偏向中央刻度线的右侧,此时应向 (选填“左”或“右”)调节 ,使天平平衡;
(2)小明使用调好的天平测量烧杯与盐水的总质量,如图甲所示,其质量为 g;
(3)将烧杯中盐水一部分倒入量筒中,量筒中液面位置如图乙所示,用天平测量烧杯与剩余盐水的总质量为38g,则盐水的密度为 ;
(4)实验完成后,小明发现50g的砝码上沾了油污,则测量出的盐水密度的结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”);
(5)小明用一只如图丙所示的厚底薄壁圆柱状玻璃筒来进行实验,圆筒底面积为S,底厚为d,筒壁厚度忽略不计,在筒壁外侧沿竖直方向向上标有显示高度的刻度。
①小明先使圆筒开口向上直立漂浮于水面,通过不断向筒内缓慢注水, (选填“能”或“不能”)实现处于竖直漂浮状态的圆筒内外水面相平;
②小明使圆筒直立漂浮于水面后,在圆筒内缓慢注入少量某种未知液体,记录下此时筒内液面和筒外水面在筒外壁上的刻度值、,再分批添加液体,记录多组、数据,作出图像。则玻璃筒的重力为 ,该液体的密度为 。(用题中的物理量a、b、c、、S表示)
22.(22-23八年级下·江苏宿迁·期末)小明用弹簧测力计、正方体、3个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示;
(1)分析甲、乙、丙三个实验,说明浮力的大小与 有关;
(2)为了探究浮力大小与液体密度是否有关,可选用 两图的装置来进行操作;
(3)正方体浸没在水中时受到的浮力是 N;
(4)根据上图甲、丁的实验数据测出正方体浸没在盐水中时,受到的浮力是 N,盐水的密度是 kg/m3;
(5)小明在学习“浮力”之后,想自己制作简易密度计,如图2所示;
①取一根粗细均匀的饮料吸管,从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漂浮在液体中;此时,吸管所受浮力 重力(选填“=”、“>”或“<”);
②将吸管放到水中的情景如图2(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中后如图2(b)所示,浸入的长度为h;用ρ液、ρ水分别表示液体的密度和水的密度,则ρ液 ρ水(选填“=”、“>”或“<”),h与ρ液、ρ水及H的关系式是h= 。
23.(22-23八年级下·江苏苏州·期末)小明在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,他先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块慢慢浸入液体中不同深度。实验步骤如图中的a、b、c、d、e所示(液体均未溢出),并将弹簧测力计的示数记录下来。
(1)分析实验步骤a、c、d可知,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度 (选填“有关”或“无关”);
(2)分析实验步骤 可知,在物体排开液体的体积一定时,物体所受浮力大小与液体的密度有关;
(3)根据图中给出的实验数据,还可算出盐水的密度为 kg/m3,金属块的密度是 kg/m3;
(4)小明发现金属块浸没在不同液体中,弹簧测力计的示数也不同,于是他将上述实验中的弹簧测力计和金属块制成了可测量液体密度的密度计,他在弹簧测力计1N刻度处标上“ g/cm3”,将“2g/cm3”标在刻度盘 N处,标完后他发现该密度计刻度是 (选填“均匀的”或“不均匀的”),在测量时,若金属块未浸没于液体中就读数,则测量结果 (选填“偏大”、“偏小”或“不影响”),若换用另一个质量相同但体积更小(这里是否要换成密度更大)的金属块重新制作液体密度计,则量程将 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
24.(22-23八年级下·江苏常州·期末)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为1kg,烧杯的底面积为100cm2,将一个质量为300g、体积为400cm3的正方体A用细线固定在烧杯底部(g取10N/kg),则:
(1)在将物体固定在烧杯底部后,如图所示,物体A所受的浮力为 N,细线对物体A的拉力为 N,台秤的示数为 N;
(2)剪断细绳后,物体A最终静止时处于 (漂浮/悬浮/沉底)状态,物体A所受的浮力为 N;
(3)剪断细绳后最终水对烧杯底的压强 (小于/等于/大于)剪断细绳前水对烧杯底的压强,剪断细绳后最终水对烧杯底的压力 (小于/等于/大于)剪断细绳前水对烧杯底的压力,剪断细绳后最终台秤的示数 (小于/等于/大于)剪断细绳前台秤的示数。
25.(22-23八年级下·江苏扬州·期末)妈妈有一只翠玉手镯,小丽想知道玉镯的密度。
(1)在实验室里,小丽找到弹簧测力计、细线、大烧杯,测出了玉镯的密度:
①在大烧杯中装适量的水;
②将弹簧测力计校零后,用细线将玉镯挂在测力计下,静止时读测力计示数G1;
③将挂在测力计下的玉镯,浸没到水中(不与烧杯底部接触),静止时读出测力计示数G2;
④玉镯密度的数学表达式:ρ= 。(水的密度用ρ水表示)
(2)同组的小刚看到浮在水槽中的长方体木块(不吸水),只用一把刻度尺、一根细线,就测出了玉镯的密度:
①水槽中装入适量水,将木块放入水槽中(如图甲所示),用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h1;
②将手镯放于木块上,如图乙所示,用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h2;
③将玉镯用细线牵好挂在木块下(如图丙所示),用刻度尺测出木块下表面到水面的距离h3;
④玉镯密度的数学表达式ρ= 。(水的密度用ρ水表示)
26.(22-23八年级下·江苏无锡·期末)网上流传着一种说法,鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜。为了验证说法是否正确,小明从家里找来一个新鲜鸡蛋测量鸡蛋的密度,如图所示是他测量鸡蛋密度的实验步骤。
(1)将天平放在水平台面上,在调节天平时观察到天平指针在实线与虚线之间摆动,如图甲所示,应将平衡螺母 ,直到天平平衡;
(2)由于鸡蛋体积过大而不能直接放入量筒中,他们采用了如下的方法测量鸡蛋的体积:
①如图乙所示在烧杯中装满水,将鸡蛋用细线系好,把它浸没在溢水杯中,同时用小烧杯收集从溢水杯中流出的水;
②将小烧杯收集到的水全部倒入量筒中,如图丙所示;
③从水中取出鸡蛋并擦干净,直接把它放在调节好的天平上测量,当天平平衡时,右盘中的砝码规格和游码的位置如图丁所示,则鸡蛋的质量为 g,密度为 kg/m3。
(3)小明根据所测数据,在图戊上描出一个对应点,图戊中倾斜的直线是水的质量一体积关系图像,则他描出的点是 (选填“A”、“B”或“C”);
(4)小华同学发现将土豆放入水中也会下沉,他想比较土豆和鸡蛋的密度大小,学习浮力有关知识后,小华只用量筒、小刀、水就测出了马铃薯的密度,下面是他设计的方案,请你帮他补充完整;
①在量筒里注入适量的水,记下水的体积V1;
②用小刀将马铃薯 ,放入量筒中,使其处于漂浮状态,记下量筒水面到达的刻度V2;
③将马铃薯 在水中,记下量筒水面到达的刻度V3;
④计算马铃薯的密度,表达式ρ薯= 。(水的密度用ρ水表示)
27.(22-23八年级下·江苏·期末)浮箭式漏刻是古代的一种计时工具。其原理如图甲所示,往漏壶里装入一定量的水,让它慢慢漏出,通过漏入箭壶的水量来确定时刻。
(1)箭舟漂浮在水面,随水位的上升而上升,它所受的浮力是 (选填“变大”“变小”或“不变”)的;
(2)小明感叹于古人的智慧,想了解漏刻计时的原理,通过观察,他找来三个横截面积不同的长方形塑料盒,分别在底部中央开一个大小相同的圆孔,探究长方形容器中水从圆孔流完所需时间与容器横截面积及水深的关系,通过实验得到下表数据:
实验次数 容器横截面积S/cm2 水深h/cm 水流完所需时间t/s
1 100 4 12
2 150 18
3 300 36
4 300 2 25
5 6 43
6 8 49
①分析 三次实验数据可知,水深相同时,水流完所需时间与容器横截面积成正比;
②分析3、4、5、6四次实验数据可知,在容器横截面积相同时,水的深度越大,水流完所需时间越 ;
(3)进一步研究发现,长方形容器中的水流完所需时间t与容器横截面积S成正比,与水深h的平方根成正比,即(k为比例系数)。如图乙、丙是两个上端开口、底部中央各有一个面积相同的圆孔的水箱,两水箱内装有相同体积的水,使水从孔中流出,则 箱中的水流完所需时间少,若丙箱中水流出一半所需的时间为t1,剩下一半的水流完所需时间为t2,则t1 (选填“>”、“<”或“=”)t2,这是因为水的压强随 的增加而增大;
(4)早期的单级漏刻计时存在较大误差,是因为水位高低会影响水的流速。后来人们将单级漏刻改为多级漏刻,上面漏壶不断给下面漏壶补水,使一级漏壶内水的深度 ,这样水就能比较均匀地流入箭壶,从而得到较精确的时刻。
28.(22-23八年级下·江苏南通·期末)课外兴趣小组的同学想自制液体密度的测量工具;
(1)小组A:利用图甲所示装置,将被测液体倒入小塑料桶至标记处,用量程为5N的弹簧测力计称出液体和小桶的总重力,即可得知被测液体的密度;
图乙是已经标注好的一些数据,根据数据可知小桶的重力为 N,被测量液体的体积为 cm3;
(2)小组B:利用弹簧测力计、金属块、细线、纸、笔以及水和煤油等器材,将弹簧测力计改装成一支密度计。步骤如下:
①将金属块挂在弹簧测力计下,读出测力计示数为F1;
②将金属块浸没在水中,如图丙所示,金属块静止时弹簧测力计示数为F2;
③将金属块 在待测液体中,金属块静止时弹簧测力计示数为F3;则待测液体的密度为 (用字母表示);
(3)小组C:利用家里的吸管和细铜丝自制了密度计,操作如下:
①将适量细铜丝塞入吸管下部;
②将制作好的吸管轻轻放入水中,发现吸管倾倒在水中,应做 调整,直至吸管能 ;在水面处做上标记(如图丁所示),并标上刻度值为1g/cm3;
③用刻度尺测出标记到吸管底部的距离为H,按0.1g/cm3的分度值刻画刻度及标上对应刻度值,0.8g/cm3的刻度线距离底部的距离为 H;
有小组成员提出:用即将用完的水笔笔芯(如图戊)作为密度计,直接按上面②③步进行刻度划分;请你判断所标刻度是否准确,并写出原因: 。
29.(22-23八年级下·江苏无锡·期末)小华同学从网上购置了一盒用于3D打印的条状物,该条状物的外包装盒上注明该材料不溶于水,与水无反应,具有一定的吸水性。学完力学知识后,小华想利用所学知识测出条状物的密度。
(1)小华将天平放在水平桌面上,把游码移至标尺左端零刻度线处,发现指针在分度标尺中线的右侧,他应该将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)调节;
(2)他取出两根完全相同的条状物,用天平测量它们的质量,天平平衡时右盘砝码和游码对应的位置如图甲所示,这两支条状物的质量是 g;
(3)将适量的水倒入量筒中,读出水的体积。然后把这两支条状物轻轻放入量筒中,发现它们先是漂浮并冒出气泡,然后慢慢沉入水底(假设体积不膨胀),稳定后读出水和条状物的总体积。如果用这种方法测量体积,会直接导致密度的测量值比真实值 (选填“偏大”或“偏小”);
(4)为了更加准确的测出两支条状物的体积,他把吸足水的条状物取出擦干,放入装有34mL水的量筒中,水面对应的示数如图乙所示,则条状物的总体积是 cm3,密度为ρ= g/cm3;
(5)小华想利用已知密度的条状物和小圆柱形容器,用如图丙所示的步骤测出盐水的密度,请你根据他的实验步骤写出盐水密度的表达式。
①在小圆柱形容器中倒入适量盐水,用刻度尺量出了盐水的深度为h1;
②将一支干燥的条状物用保鲜膜包好密封,放入容器中,条状物漂浮用刻度尺量出此时盐水的深度为h2;
③用细长针将条状物完全压住浸没在盐水中,用刻度尺量出此时盐水的深度为h3;
④盐水密度的表达式为ρ盐水= (用字母表示,条状物密度用“ρ”表示)。
30.(22-23八年级下·江苏无锡·期末)为做好消毒防疫,学校给各班准备了一些瓶装的75%消毒酒精,小明所在的物理兴趣小组围绕这些消毒酒精开展下列活动,如图所示。
(1)小明用天平测出瓶装酒精的总质量为96.2g,再将部分酒精倒入量筒中,液面如图甲所示:最后用天平测出剩余酒精和瓶的总质量,测量结果如图乙所示,天平的读数为 g,75%消毒酒精的密度为 kg/m3;
(2)如图丙所示是小明用粗细均匀吸管制成的简易密度计,竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,图中AB间距离为10cm,则A处应标为 g/cm3,该密度计漂浮在75%消毒酒精中,此时所受的浮力 (选填 “大于”、“等于”或“小于”)在水中所受的浮力,它浸入酒精中的深度为 cm;
(3)如图丁所示是三位同学用不同的粗细均匀吸管制成的密度计,竖直漂浮在水中时的情形,若使用这三支密度计中的一支测量75%消毒酒精密度时,你认为选择 (选填①、②或③),会使测量结果更精确。
31.(22-23八年级下·江苏苏州·期末)小宇利用器材测量了抗原试剂检测盒的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,游码拨至标尺左端的零刻度线处,此时指针位置如图甲所示,接下来应将平衡螺母向 (左/右)调,直至天平平衡;
(2)用已调节好的天平测量图乙所示的抗原试剂盒的质量,当天平平衡时,右盘无砝码,游码的位置如图丙所示,试剂盒的质量m= g;用牙签和量筒测出其体积为8mL,则试剂盒的密度为ρ= g/cm3;
(3)小宇又使用家里的电子秤、刻度尺、底面积为S的玻璃杯、酒精、细绳(质量、体积忽略不计),测量试剂盒的密度,他利用调好的电子秤,进行了如图丁所示的操作:
A.细绳一端与试剂盒相连,另一端固定于空玻璃杯底部,用电子秤试剂盒和空玻璃杯总质量为m1;
B.往玻璃杯中缓慢倒入体积为V的酒精,直至细绳拉直且试剂盒完全浸没于酒精,测出此时的总质量为m2,并用刻度尺测出酒精液面到烧杯底部距离为h1;
C.剪断细绳,试剂盒最终漂浮在酒精液面,测出此时的总质量为m3,并用刻度尺测出酒精液面到烧杯底部距离为h2;
①m2 m3(大于/小于/等于)
②试剂盒密度的表达式为 (用题中字母表示)。
32.(21-22八年级下·江苏南通·期末)小明和小华利用吸管、金属丝、石蜡等材料自制简易密度计。
(1)小明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制成简易密度计,使其能竖直 在液体中;
(2)小明用刻度尺测得简易密度计的长度h0为18cm,将密度计放入水中,测得露出水面的高度h1为10.3cm,再将该密度计放入待测液体中,测得露出液体表面的高度h2为11cm,如图甲,密度计在水和待测液体中所受浮力F水 F液(选填“>”、“=”或“<”),写出待测液体密度的表达式:ρ液= (用上述物理量字母表示,水的密度为ρ水)。并计算出待测液体密度ρ液= g/cm3;
(3)继续测出其他液体的密度,并在密度计上标出了相应的刻度线,如图乙所示,正确的是 ;
(4)小华对实验数据进行了一定的处理,描点作图得到如图丙所示的图像,则图像中横坐标所表示的量是 。
四、计算题
33.(22-23八年级下·江苏扬州·期末)小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律,设计了如图所示的实验,他将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块A,开始他将合金块A浸没在装有水的容器中,容器侧面的底部有一由阀门B控制的出水口,实验时,打开阀门B缓慢放水,放到弹簧测力计的读数不再变化时,立即关闭阀门B,在此过程中金属块始终不与容器底部接触,读出弹簧测力计示数的最小值和最大值分别为26N和36N,g取10N/kg。求:
(1)合金块A受到的重力;
(2)合金块A受到的最大浮力;
(3)合金块A的密度;
(4)若将合金块A铸造成一个空心球,将其投入水中,静止时恰好能悬浮在水中,该空心球的空心部分体积为多少?
34.(22-23八年级下·江苏无锡·期末)随着城市建设的高速发展,城市内涝时有发生,排涝抢险作业越来越被重视,但在排涝作业中,需要抢险人员涉水作业,抢险人员存在着工作强度和安全隐患较大的问题。如图是某款水陆两栖排涝机器人,该机器人可无线遥控控制,能达到涵洞、地下室等抢险人员不便到达的地方,当水深达到一定程度,该机器人还可以漂浮在水面上进行排水作业。()
(1)该机器人的总质量为780kg,轮子与地面接触的总面积为0.2m2,求:该机器人行驶时对地面的压强是多少Pa?
(2)该机器人两侧各装有一个浮箱,可使该机器人在深水中时能漂浮在水面上进行排水作业,漂浮时浮箱浸没在水中,机器人除浮箱外有0.24m3浸没入水中,每个浮箱的质量为50kg,制成浮箱的材料的密度为,问:漂浮时,该机器人排开水的总体积为多少m3?每个浮箱空心部分体积为多少m3?
35.(22-23八年级下·江苏扬州·期末)如图所示,水平放置的平底薄壁柱形容器底面积是200cm2,内装有一些水,一个不吸水的实心正方体木块A边长为10cm,重为6N,用细绳一端系住木块A另一端固定在容器底部使木块A浸没水中。(细绳的体积和质量均不计,ρ水=1.0×103kg/m3;g值取10N/kg)求:
(1)该正方体木块的密度;
(2)细绳对木块的拉力大小;
(3)剪断细绳后木块A露出水面后,浮力的大小。
36.(22-23八年级下·江苏南通·期末)用弹簧秤称得一球重15N,把球一半体积浸在水中时,测力计的示数变为6N,已知该材料的密度是,g取。求:
(1)球的体积;
(2)通过计算判断该球是否空心;
(3)剪断细线后,球在水中静止时受到的浮力。
五、综合题
37.(22-23八年级下·江苏镇江·期末)某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台“浮力秤”,可方便称量物体的质量,其构造如图所示,已知小筒底面积为50cm2,高12cm,小筒和托盘总质量为200g。大筒底面积为200cm2且足够深,在大筒中装有适量的水,当小筒的托盘上不放物体时,在小筒和大筒上与水面相平的位置的刻度均标为“0”,将小筒竖直压入水中,当水面距小筒底10cm时,在小筒和大筒上与水面相平位置的刻度均标为最大测量值,小筒和大筒的分度值相同。把被测物体放入托盘中,读出小筒或大筒上与水面相平位置对应的刻度值,即为被测物体的质量。
(1)如图甲,当托盘上不放物体时,小筒受到的浮力是 N。
(2)该浮力秤零刻度A点应标记在小筒上距小筒底 cm处;该浮力秤的刻度应该是 (选填“均匀”或“不均匀”)的,若此时再向大筒中倒入适量的水,小筒上的零刻度线A点 (选填“需要”或“不需要”)重新标记。
(3)该装置所能测量物体的最大质量为 g;小筒上相邻两刻度线的间距比大筒上相邻两刻度线间的距离 (选填“大”或“小”)。
(4)他想利用此装置测算出石块的密度,操作如下:如图乙所示,将石块放入托盘中,读出小筒上的示数为m1;如图丙所示,将此石块沉入水中,读出大筒上的示数为m2,该石块密度的表达式为ρ石= (水的密度用ρ水表示)。
(5)若要增加该浮力秤的量程,下列办法可行的的是 。(本小题有多个选项正确)
A.仅增加小筒的底面积
B.仅增加大筒的底面积
C.仅减小小筒的质量
D.仅换密度更大的液体
38.(22-23八年级下·江苏无锡·期末)深遂的海底世界充满了神秘与未知,驱动着人类孜孜不倦地探索。2012年6月24日,“蛟龙”号载人深潜器下潜7020米新纪录诞生。在此后的八年时间中,我国科研团队攻坚克难,不断探索,终于在2020年11月10日,“奋斗者”号载人深潜器(如图所示)成功下潜10909m,刷新了我国载人深潜的新纪录。普通潜艇活动在300~600m深度,这个深度的水压约为30~60个标准大气压。水深每增加10m,海水水压约增加1个标准大气压。为了抗压,深潜器使用了新型钛合金材料。普通潜艇是通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变自重,从而控制其下潜或上浮的。但万米深度,水压非常大,深潜器的实际条件无法产生这么大的高压,不能将舱室内的海水排出。为了实现下潜和上浮,“奋斗者”号带了4块压载铁,总质量为2t。当“奋斗者”号准备上浮时,它会抛掉压载铁,此时压载铁所受重力与其浮力的差值等于它能为深潜器提供的额外浮力。为帮助上浮,奋斗者号还穿有一件“救生衣”——浮力块,它对深潜器能产生的额外浮力等于它自身所受浮力与重力之差,浮力块的材料为微米级大小的空心玻璃微珠。在海水高盐环境下,材料必须耐腐蚀,海面下复杂的水流会冲刷,因此材料还必须耐磨。深潜器需要尽可能降低它的重心,以提高其稳定性,另外也要使自身重力分布均匀,如果重力分布不均匀,在下潜或上浮过程中,平衡就会受影响所以要合理放置压载铁、浮力块等物体的位置。
(1)制作奋斗者号浮力块的材料不具有以下哪个属性 ;
A.耐腐蚀性强 B.硬度大 C.抗压能力强 D.密度大
(2)有关“奋斗者”号潜水器的下潜或上浮,下列说法正确的是 ;
A.下潜时需要抛弃压载铁
B.上浮时需要抛弃压载铁
C.上浮是靠将水舱中水向外排出实现的
D.下潜是靠将水舱中水向外排出实现的
(3)“奋斗者号”在从水面下10米下潜至深度为10000m的过程中,所受海水的压强逐渐 ;在万米深的马里亚纳海沟,海水压强约为 个标准大气压;
(4)下列四幅图中,压载铁和浮力块的放置位置最合理的是 ;
(5)若浮力块的密度ρ浮力块=0.5×103kg/m3,体积V=1m3,海水密度ρ海水=1.0×103kg/m3,压载铁密度载ρ压载铁=8.0×103kg/m3,g取10N/kg,压载铁四块全部丢掉,且穿着“救生衣”,潜水器能获得的额外浮力共为 N。
六、科普阅读题
39.(22-23八年级下·江苏南通·期末)阅读短文,回答问题。
载人深潜器随着我国科技的进步和无数海洋人的努力和探索,“奋斗者”号载人深潜器成功潜入海底10909m,刷新了中国载人深潜的新纪录。
图甲是“奋斗者”号,图乙是它的部分结构示意图。“奋斗者”号总质量为20t,其底部装配有质量为2t的可抛弃压载铁,中部安装有固体浮力材料,载人舱为空心球体。除载人舱及部分电路设施外,其余部分与海水相通。“奋斗者”号在海水中依靠改变自身重力和受到的海水浮力实现无动力下潜和上浮。忽略深潜器部件受到海水压力后的体积变化()。
(1)“奋斗者”号的外壳用的是钛合金,下列不属于这种材料特点的是
A.耐腐蚀性强 B.密度大 C.抗压能力强 D.硬度大
(2)若海水的密度均匀,“奋斗者号”在从海面下10m下潜至深度为10000m的过程中,所受海水的压强 ,所受浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)当海水的压强为时,舱体表面面积受到的海水压力为 N。
(3)若固体浮力材料质量为2400kg,体积为,固体浮力材料完全浸没在海水中时,受到的浮力为 N。
(4)“奋斗者”号完全浸没在海水中后匀速下潜,接近海沟底部时,抛掉部分压载铁后悬浮在海水中,待海底科研任务结束后,抛掉剩余的全部压载铁后匀速上浮至海面。若“奋斗者”号只在竖直方向实现下潜和上浮,船身与水平面平行,下潜和上浮过程中所受阻力大小不变,压载铁的密度为,则下潜和上浮过程中所受阻力为 N。
(5)在深海中当“奋斗者”号需要回到水面时,需要通过抛掉压载铁实现上浮,而不能像普通潜艇那样采用压缩空气从水舱中向外排水的方法实现上浮,其原因可能是 。
40.(2023·江苏苏州·一模)阅读短文,回答问题。
彩球温度计
“彩球温度计”是一种精美的居家装饰品,也是一种很特别的温度计,可用于粗略地测量环境温度。如图甲所示,玻璃管中装有对温度敏感的液体,当外界温度变化时,玻璃管中液体的密度会随之变化,液体中装有体积相同的五颜六色的彩球,每个彩球都标注有特定的温度,当彩球都在玻璃管中静止,不再运动时,所有上浮彩球中最下方一个彩球标注的温度表示所测的环境温度。
当外界温度降低时,液体中有部分彩球上浮至“彩球温度计”的上部(彩球体积变化可忽略)。图乙是某温度时彩球温度计中的彩球稳定后的分布情况。
(1)图乙“彩球温度计”中彩球 (选填彩球编号)上标注的温度是当时的环境温度;
(2)如果图甲是另一温度时彩球稳定后的分布情况,则 (选填“甲”或“乙”)“彩球温度计”所处环境温度较高;
(3)彩球a标注的温度 (选填“高于”或“低于”)彩球c标注的温度。
41.(22-23八年级下·江苏南通·期末)阅读短文,回答问题:
核潜艇
庆祝中国人民解放军海军成立70周年海上阅兵活动在青岛附近海域举行,图甲中为093改进型攻击核潜艇公开亮相并进行了战略巡航。我国某核潜艇H最大潜深350m,完全下潜到海面下后的排水量为8.24×103t.潜艇内部有水舱,通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮.已知海水密度ρ海为1.03×103kg/m3,江水密度ρ江为1.0×103kg/m3,取g=10N/kg,不考虑潜艇的体积变化。
(1)下列关于核潜艇的说法中,正确的是( )
A.核潜艇的外壳用硬度小的特种钢材制成的
B.核潜艇是通过改变自身体积达到浮沉的
C.核潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力相等
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后所受的浮力变小
(2)核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层(海水密度突然变小)时,核潜艇将会________,将给核潜艇带来安全隐患.为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是___________________(选填“向水舱中充水”或“从水舱中向外排水”)。
(3)该核潜艇H悬浮在海面下时,螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,说明_________________;核潜艇H所受的海水阻力与航速的关系如图乙,当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力为_________N。
(4)该核潜艇H浮出海面处于漂浮时,露出海面的体积为1.0×103m3,此时核潜艇H的总重量是多少 (请写出计算过程)
(5)该核潜艇H在深海某区域内以某一速度匀速下降,在到达一定深度后从水舱中向外排出6t的海水,经过一段时间,核潜艇H以相同的速度匀速上升。若该区域内海水的密度保持不变,核潜艇H所受阻力仅与速度有关。则核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为_________N。
试卷第1页,共3页
试卷第1页,共3页
参考答案:
1.B
【详解】根据图示可知,A悬浮,B、C漂浮,所以物体所受的浮力与自身的重力相等,因三个长方体的质量相同、重力相同,所以
故①错误;
②③由图知,物体排开液体的体积
根据可知,容器中液体的密度
三容器的液面等高,根据可知,液体对容器底的压强
故②正确, ③错误;
④甲、乙、丙三个容器完全相同,三个长方体的质量相同,则重力相同;三容器液面相平,由图知液体的密度、体积关系
所以由可知,三容器内液体的质量
液体的重力
则容器及容器内液体和物体的总重力
所以容器对桌面的压力
故④正确;
综上所述,B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
2.D
【详解】A.由图可知,a漂浮,b悬浮,则
当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮
a与b质量相等,则物体的重力相等,浮力也相等
根据浮力公式
可知
所以
由题干可知
所以
故A错误;
B.因为b悬浮,c沉入底部,所以
又因为b与c体积相同,根据浮力公式可知
所以
则
故B错误;
C.当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,所以,根据a漂浮、b悬浮、c沉入底部可知
故C错误;
D.由上分析可知
故D正确。
故选D。
3.B
【详解】三个完全相同的小球,其质量、体积和密度都相同。
①小球在甲中下沉,故ρ球> ρ甲,在乙容器中漂浮,故ρ球< ρ乙,在丙中悬浮,故ρ球=ρ丙;所以三种液体的密度关系为: ρ甲<ρ丙< ρ乙,故①正确;
②静止时三个容器的液面恰好相平,即深度h相等,由于乙液体的密度最大,根据ρ = ρgh可知,乙容器底受到的液体压强最大,甲容器底受到的液体压强最小,即p乙>p丙>p甲,故②错误;
③开始时,液体的体积V甲=V乙=V丙,放入小球后,甲、丙溢出相同体积的液体,则剩余液体体积V甲′=V丙′;由于ρ甲<ρ丙,故m甲 m丙,重力G甲 G丙,乙液体溢出的最少,故剩余液体体积V乙′最大,又因为ρ乙最大,所以乙的质量最大,重力最大,故G甲 G丙 G乙;容器相同,则容器重力相等,三个完全相同的小球,则小球的重力相等,容器对水平桌面的压力等于容器、容器内液体和球的重力之和,即F甲 F丙 F乙;由于受力面积相同,由可得,p乙′ p丙′ p甲′,故③正确;
④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;在甲容器中下沉,浮力小于其重力,所以小球受到的浮力大小关系是F乙= F丙>F甲,故④错误;
由上分析可知①③正确,共计2个。
故选B。
4.C
【详解】A.两个小球的质量相等,则它们的重力相等。由图示知A在甲容器液体中漂浮,所受的浮力等于自身重力,B在乙容器的液体中悬浮,所受的浮力等于自身重力,所以两个小球所受的浮力相等,故A错误;
B.小球A的体积小于小球B的体积,且A漂浮,排开液体的体积小于自身的体积,B悬浮,排开液体的体积等于自身的体积,则A排开液体的体积小于B排开液体的体积,据,浮力相等时,甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度,故B错误;
C.两个容器相同,容积相同,A排开的液体的体积小于B排开液体的体积,则容器甲中液体的体积比乙的大,据知,甲容器中液体的质量比乙容器中液体的质量大,则甲容器中的液体的重力大于乙容器中液体的重力,两容器的质量相同,重力相等,两小球的重力相等,容器的总重力等于容器重力、所装液体重力和小球的重力之和,则甲容器的总重力大于乙容器的总重力,而容器对地面的压力等于容器的总重力,所以甲容器对地面的压力大于乙容器对地面的压力,故C正确;
D.两个容器液面刚好相平,两个容器中液体的深度相同,据知,甲中液体对容器底的压强大于乙中液体对容器底的压强,故D错误。
故选C。
5.D
【详解】ABC.由题知,A、B密度之比
ρA:ρB=1∶2
体积之比
VA:VB=1∶1
根据重力
G=mg=ρVg
可得A、B所受的重力之比
GA∶GB=ρAVAg∶ρBVBg=ρA∶ρB=1∶2
已知
GA=5N
所以
已知A、B的体积相同,都浸没在水中,则A、B排开水的体积相等,根据阿基米德原理
F浮=ρ液gV排
可知,A受到的浮力等于B受到的浮力
F浮A=F浮B=7N
A在重力、拉力和浮力的共同作用下刚好完全浸没入水中,细线被拉直,根据力的合成可得细线对A的拉力
F拉A=F浮A-GA=7N-6N=1N
根据力的作用的相互性可得,细线对B的拉力
F拉B=F拉A=1N
方向竖直向上,则B对容器底部的压力
F压=GB-F浮B-F拉B=10N-7N-1N=2N
故ABC正确,不符合题意;
D.根据阿基米德原理
F浮=ρ液gV排
可得,A的体积
则A的密度
故D错误,符合题意;
故选D。
6.D
【详解】B.将一个空心铁球轻轻放入一个装满水的溢水杯,溢出了200g水,即
m排=200g=0.2kg
根据阿基米德原理可得铁球受到的浮力
F浮=G排=m排g=0.2kg×10N/kg=2N
故B错误;
ACD.铁球在水中的状态未知,由以下3种可能:
①如果铁球下沉,ρ球>ρ水,则
F浮=2N所以
m球>200g
②如果球漂浮在水面上或悬浮在水中时,ρ球≤ρ水,则
F浮=G球=2N
所以
m球=m排=200g
由以上分析可知:小球的质量不可能小于200g,小球的密度可能大于、小于、等于水的密度,故AC错误,D正确。
故选D。
7.D
【详解】A.甲、乙两相同的容器中装有体积相等的两种液体,将实心物体A、B分别放入两容器中,静止时液面等高,则甲液体与A排开液体的体积之和等于乙液体与B排开液体的体积之和相等,则;由图可知,A漂浮,所以A的体积大于它排开液体的体积,B悬浮,它排开液体的体积等于物体B的体积;由此可知,实心物体A、B是同种材料制作的,由可知,A的质量大于B的质量,A的重力大于B的重力,故A不符合题意;
B.由图可知,A漂浮,A的密度小于甲液体的密度;B悬浮,B的密度等于乙液体的密度,实心物体A、B由同种材料制作,则密度相同,所以,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,故B不符合题意;
C.甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,静止时液面等高,根据可知,甲容器底部所受液体压强大于乙容器底部所受液体压强,故C不符合题意;
D.由图可知,A的重力大于B的重力;甲、乙两容器相同的,则重力相等;甲、乙两容器中的两种液体体积相等,甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度,根据可知,甲液体的质量大于乙液体的质量,根据可知,甲液体的重力大于乙液体的重力,容器对桌面的压力等于容器、液体和物体的重力之和,所以,甲杯对桌面的压力大于乙杯对桌面的压力,故D符合题意。
故选D。
8.B
【详解】①.由题图可知,A悬浮,B、C漂浮,根据物质的浮沉条件可知,它们受到液体的浮力都与自身的重力相等,因为它们的质量相等,重力相等,因此物体受到的浮力关系为
故①不符合题意;
②.由题图可知,它们排开液体的体积关系为
根据可知,三个完全相同的容器装有的液体的密度关系为
三容器的液面等高,根据可知,三容器中液体对容器底的压强为
故②符合题意;
③.根据阿基米德原理可知,物体在液体受到的浮力等于排开液体受到的重力,三个长方体在液体中受到的浮力相等,因此它们排开液体的重力相等,根据G=mg可得,排开液体的质量相等,即
故③不符合题意;
④.甲、乙、丙三个容器完全相同,三个长方体质量相同,则重力相同,三容器的液面相等,且
由图可知,液体的体积
由可知,三容器内液体的质量
根据可知,三容器液体的重力
则容器乙容器内液体和物体的总重力
则容器对桌面的压力
故④符合题意。
故选B。
9.C
【详解】A.两种情况下大物块排开水的体积相同,由可知,物块受到的浮力相同,两个物体上表面受到的水的压力为0,根据浮力产生的原因可知,物体下表面受到的压力相同,下表面的面积相同,根据 可知,物体A和B下表面受到水的压强相等,故A错误;
B.以A物体为研究对象,由力的平衡条件可得,A受到水的浮力
F浮A=G+F拉
以B物体为研究对象,由力的平衡条件可得,B受到水的浮力
F浮B=G+G乙
由于物体A、B受到的浮力相同、重力也相同,所以F拉=G乙,故B错误;
C.甲处于静止状态,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向上的拉力的共同作用,则甲受到的浮力为
F浮甲=G甲-F拉
由于F拉=G乙,则
F浮甲=G甲-G
故C正确;
D.把甲和A、乙和B分别当作一个整体,因为物体A和甲悬浮,所以,它们受到的浮力
F1=G+G甲
因为物体B和乙漂浮,所以,它们受到的浮力
F2=G+G乙
左图中,两物体均受浮力作用,则
F1=F浮A+F甲浮
右图中,只有物体B受到浮力作用,则F2=F浮B,所以,F1>F2
由上述分析可知:G甲>G乙,由G=mg可知,m甲>m乙, 由于甲、乙的体积未知,所以无法比较其密度大小,故D错误。
故选C。
10. 0.65 1.2
【详解】[1]孔明灯内空气的质量
[2]孔明灯在空气中受到的浮力
孔明灯材料的重力
要使孔明灯悬浮在空气中,则
此时孔明灯内热空气的重力
此时孔明灯内热空气的质量
则此时热空气的密度
11. 大于 82.4 92.4
【详解】[1]发现芒果比油桃个头大,放入水中后芒果沉底,油桃漂浮,则芒果排开水的体积大于油桃排开水的体积,由阿基米德原理可知,它们受到的浮力大小关系为。
[2]标尺的分度值为0.2g,游码在标尺上对应的刻度值为2.4g,油桃的质量是
[3]这个油桃的体积为V,则排开水的体积为
根据阿基米德原理和漂浮的特点有
化简得:,代入数据
解得:这个油桃的体积是
12.
【详解】[1][2]由图可知,简易密度计在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,此时,因同一支密度计的重力不变,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;由图知,密度计排开甲液体的体积大于排开乙液体的体积,根据,浮力相等,则甲液体的密度小于乙液体的密度;液面高度相同,根据可知,甲烧杯底部受到的液体压强小,即。
[3]设密度计的底面积为S;若乙液体是水,则在水中的浮力为
在甲液体中浮力为
由于,则有
所以,解得甲液体密度为
13. 6 0.6×103
【详解】[1]木块受到的浮力为
[2]木块漂浮在水面上,重力等于受到的浮力,则木块的密度为
14. 等于 力可以改变物体的运动状态 变小 22 4×106 83
【详解】(1)[1]当航母在平静的水面航行时,由于漂浮,它所受的浮力等于它的总重力。
(2)[2]飞机降落时,舰钩钩住甲板上的阻拦索,飞机受到拉力的作用,使飞机强行减速,说明了力可以改变物体的运动状态。
(3)[3]舰载机从跑道上起飞后,航母将会上浮一些,深度h减小,根据p=ρgh可知,舰底所受海水的压强减小。
[4]舰载机起飞前,航母漂浮,浮力等于总重力,舰载机起飞后,航母仍然漂浮,故减小的浮力
ΔF浮=G舰载机
根据阿基米德原理可知
ΔF浮=ΔG排海水
所以
G舰载机=ΔG排海水
根据
G=mg
得到
m舰载机=Δm排海水=ρ海水×ΔV排=1.1×103kg/m3×20m3=2.2×104kg=22t
(4)[5]航母的最高航速
54km/h=15m/s
根据题意可得,航母受到的阻力f=kv2,则
9×106N=k(15m/s)2
解得k=4×104N/(m/s)2,所以,当航母以10m/s的速度匀速航行时,受到的阻力
(5)[6]飞机的重力
G=mg=25×103kg×10N/kg=2.5×105N
飞机要起飞,飞机起飞的最小升力应等于该飞机的重力,所以
pS=G
则机翼上、下表面的压强差
根据公式p=0.5ρv2可得,起飞速度
15. 漂浮 40 0.9×103
【详解】[1][2]204g水的体积
160g酒精的体积
已知小物块完全放入容积为240mL的杯内,向杯中加入204g水或160g酒精都恰能将杯装满。根据题意可知,小物块排开水的体积
V排水=V容-V水=240cm3-204cm3=36cm3
排开水的质量
m排水=ρ水V排水=1g/cm3×36cm3=36g
排开酒精的体积
V排酒精=V容-V酒精=240cm3-200cm3=40cm3
排开酒精的质量
m排酒精=ρ酒精V排酒精=0.8g/cm3×40cm3=32g
所以
m排水∶m排酒精=36g∶32g=9∶8
若物块放入水中或酒精中都是漂浮,由漂浮条件和阿基米德原理可得
F浮=G排=G物
则m排水应等于m排酒精,与前面的计算不符,故排除这种可能;假设物块放入水中或酒精中都是沉底,则V排水应等于
V排酒精=V物
与前面的计算不符,故排除这种可能;因
ρ水>ρ酒精
所以该物块放在水中是漂浮的,则小物块的质量
m=m排水=36g
在酒精中是沉底的,则小物块的体积等于物块排开酒精的体积
V=V排酒精=40cm3
[3]物块的密度
16. 自身的重力 变大 增加 < < <
【详解】(1)[1]潜水艇是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,实现上浮和下沉的。
[2]处于悬浮状态的潜水艇从长江潜行到东海,因为浸没在液体中,所以排开液体的体积不变,液体的密度变大,即V排不变、ρ液变大,根据F浮=ρ液V排g可以知道,浮力变大。
[3]潜艇受到的浮力变大,因为潜艇是通过改变舱内水的重力,使其总重力与浮力相等,才能悬浮在东海中,所以潜艇舱内的水量应适当增加。
(2)[4][5]如图所示,甲沉底,则F甲[6]杯子的底面积一定,已知排开水的体积V甲17. 5 变大
【详解】[1][2]物体A的一半浸入水中时受到的浮力
由力的作用是相互的可知,物体A对水向下压力增加了5N,则烧杯对台秤的压力也增加了5N,所以台秤的示数变化了5N,且实心长方体A的密度
则剪断细线后,实心长方体A静止时处于漂浮状态,此时
A排开水的体积
故A排开水的体积变大,水面上升,根据可知水对容器底的压强变大。
18. 沉底 0.9×103 0.8×103 >
【详解】[1]如乙图所示,当容器内注入液体B深度大于等于10cm时,所受的浮力为8N且不变,说明实心正方体物块的边长大于或等于10cm;当容器内注入液体A深度大于等于8cm时,所受的浮力为9N且不变,则说明当深度大于8cm时,排开液体A的体积小于正方体物块体积且不变,也就是说明正方体物块在液体A中处于漂浮状态,所以正方体物块的重力等于受到的浮力为9N;由图乙可知,当h=12cm时,正方体物块在液体B中受到的浮力为8N,其重力大于浮力,所以物块在液体B中处于沉底状态。
[2]因为正方体物块在液体B中沉底,根据物体沉浮条件可知正方体密度大于液体B的密度,由图乙可知,正方体在液体B中受到最大浮力时,排开液体的体积等于正方体的体积,则正方体的边长就是10cm,其体积为
正方体物块的质量为
则正方体物块的密度为
[3]正方体物块在液体B中浸没时受到的浮力为8N,则液体B的密度为
[4]正方体物块在液体A中漂浮,说明,正方体物块在液体B中沉底,说明;所以液体A、B密度的大小关系为。
19. 1︰6 不变
【详解】[1] 将物体A放入水中时悬浮,则,物体A的重力为
将物体B放入水中时有一半的体积露出水面,则物体B漂浮,物体B的重力等于受到的浮力为
将物体A置于B上再放入水中时,B有三分之一的体积露出水面,此时两个物体的总重力等于物体B受到的浮力,关系式为
解得
即
VA︰VB=1︰6
[2]根据阿基米德原理,两个物体在一起受到的浮力等于排开水的重力,又因为两个物体无论是分开放到水中还是重叠在一起放进水中,都是漂浮或者悬浮,它们受到的浮力和都等于自身的重力和;也就等于排开水的重力,因为两个物体无论是分开放到水中还是重叠在一起放进水中,它们的重力不变,所以排开水的重力不变,则排开水的体积不变,即液面的高度不变。
20. 用了一半油墨的旧笔芯 竖直 相等 D
【详解】[1][2]利用笔芯自制密度计,同款的新笔芯和用了一半油墨的旧笔芯应该选用将所选用了一半油墨的旧笔芯放入水中,这样的旧笔芯重心低,稳度大,它能竖直漂浮在水中。
[3]笔芯漂浮在水中和酒精中时都漂浮,受到的浮力都等于笔芯自身的重力,故该笔芯漂浮在水中和酒精中时受到的浮力大小相等。
[4]笔芯漂浮在水中标出水面的位置A,将笔芯放入酒精中,仍可漂浮,标出液面的位置B,水的密度=1.0g/cm3,酒精的密度=0.8g/cm3,若笔芯漂浮在密度为=0.9g/cm3的液体中时,设笔的质量为m,重力为G,笔头的体积为V0,笔管的横截面积为S,根据
化简
可知密度与笔管所在的深度成反比,当密度由0.8g/cm3变成0.9 g/cm3,和由0.9g/cm3变成1 g/cm3相比变化量相同时,深度的变化量
故如图应取D点。
21. 零刻度处 左 平衡螺母 93 1.1 不变 不能
【详解】(1)[1][2][3]天平使用前,应放在水平桌面上,并将游码移到标尺左端零刻度线处,发现指针偏向中央刻度线的右侧,说明左盘偏轻,所以此时应向左调节平衡螺母,使天平平衡。
(2)[4]由甲可知,烧杯与盐水的总质量为
(3)[5]由图乙可知,量筒中盐水的体积
量筒中盐水的质量
盐水的密度
(4)[6]由于50g的砝码上沾了油污,导致测量的烧杯与盐水的总质量和烧杯与剩余盐水的总质量都偏小相同的质量值,根据量筒中盐水的质量
可知,计算出量筒中盐水的质量是准确的,又因为量筒中盐水的体积也是准确的,由密度公式可知,所测出盐水密度的结果不变。
(5)[7]①圆筒底面积为S,底厚为d,筒壁厚度忽略不计,由和可得,玻璃筒的重力
假设能实现处于竖直漂浮状态的圆筒内外水面相平,此时水的高度为h,则玻璃筒内水的重力
玻璃筒受到的浮力
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以
即
整理可得,由于,所以不能实现处于竖直漂浮状态的圆筒内外水面相平。
②[8][9]设圆筒的重力,由图戊可知,当玻璃筒内没有液体时,玻璃筒浸入水的深度为a,排开水的体积,由于玻璃筒处于漂浮状态,则
(a)
当玻璃筒内液体的深度为c时,玻璃筒浸入水的深度为b,玻璃筒内液体的重力
玻璃筒受到的浮力
则
即
(b)
由(a)(b)可得
22. 物体排开液体的体积 丙、丁 5 6 1.2×103 = >
【详解】(1)[1]由图甲、乙、丙所示实验可知,液体的密度相同而排开液体的体积不同,物体受到的浮力不同,由此可知,浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)[2]要探究浮力大小与液体密度的关系,要控制排开液体的体积相同,改变液体的密度;分析图丙和图丁可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,物体受到的浮力不同,故可选用甲与丙、丁的装置来进行操作。
(3)[3]由图甲、丙所示实验可知,正方体浸没在水中时受到的浮力
F浮=G-F=10N-5N=5N
(4)[4]由图甲、丁所示实验可知,正方体浸没在盐水中时受到的浮力
F浮盐水=G-F′=10N-4N=6N
[5]据F浮=ρ液gV排知,正方体浸没时,排开液体的体积等于自身的体积,所以正方体的体积
盐水的密度
(5)①[6]饮料吸管竖直的漂浮在液体中,根据漂浮条件可知;吸管所受浮力与重力相等。
②[7]由于吸管在图2(a)、(b)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,根据F浮=ρgV排,V排a>V排b,所以ρ液>ρ水。
[8]设吸管的底面积为S,根据物体浮沉条件可知,F浮水=F浮液,即
ρ水gSH=ρ液gSh
所以
23. 无关 a、d、e 1.1×103 2.4×103 1.9 0.8 均匀的 偏小 变大
【详解】(1)[1]由步骤a、c可知,物体受到的浮力为
F浮=G-F示=4.8N-2.8N=2N
对比步骤a、d,物体受到的浮力为
F浮′= G-F示′=4.8N-2.8N=2N
可以得出结论,在同种液体中,物体所受浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(2)[2]分析实验步骤a、d、e,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同,物体受到的浮力不同,可以得出结论,在物体排开液体的体积一定时,物体所受浮力大小与液体的密度有关。
(3)[3]由图可知,金属块浸没水中受到的浮力为
F浮=G-F=4.8N-2.8N=2N
根据公式F浮=ρ液gV排可知,金属块的体积等于排开液体的体积
金属块浸没盐水中受到的浮力为
F浮″=G-F示″=4.8N-2.6N=2.2N
则盐水的密度为
[4]金属块的质量为
金属块的密度为
(4)[5]当弹簧测力计的示数为1N时,金属块受到的浮力为
F浮=G-F示=4.8N-1N=3.8N
根据公式F浮=ρ液gV排可知,液体的密度为
[6]如果液体密度为
2g/cm3=2×103kg/m3
金属块受到的浮力为
F浮=ρ液gV排=2×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=4N
弹簧测力计的示数为
F示=G-F浮=4.8N-4N=0.8N
即将“2g/cm3”标在刻度盘0.8N处。
[7]根据F浮=ρ液gV排可知,液体密度
因金属块密度、体积及g都是定值,则液体的密度与弹簧测力计的示数成一次函数关系,故该密度计刻度是均匀的;
[8]在测量时,若金属块未浸没于液体中就读数,根据阿基米德原理可知,V排减小,浮力减小,弹簧测力计的示数变大,由
可知,液体密度偏小,即测量结果偏小;
[9]若换用另一个质量相同但体积更小的金属块重新制作液体密度计,即金属块的密度更大,根据公式
可知,液体密度计的量程将变大。
24. 4 1 13 漂浮 3 小于 小于 等于
【详解】(1)[1]由题意可知排开液体的体积等于物体的体积为400cm3,根据阿基米德原理可得其受到的浮力为
[2]由于物体质量为300g,即0.3kg,故其重力为
物体受到浮力4N,重力3N,还受到绳子的拉力,物体在这三个力的作用下保持平衡,故受到绳子的拉力为
[3]台秤的示数等于容器和水和物体的总重力,故示数为
(2)[4] [5]当物体浸没在水中时,受到的浮力大于重力,故剪断细绳后,物体A最终一定是漂浮,漂浮时受到的浮力等于自身的重力,即3N。
(3)[6][7]剪断细绳后物体上浮,排开液体的体积减小,故液体的深度变小,根据液体压强公式
故最终水对烧杯底的压强将变小;由于容器底部受力面积不变,故根据
可知受到的压力将变小。
[8]剪断细线前后,台秤受到的压力都等于容器和水和物体的总重力,故剪断细绳后最终台秤的示数不变,剪断细绳后最终台秤的示数等于剪断细绳前台秤的示数。
25.
【详解】(1)[1]玉镯的质量
玉镯受到的浮力
F浮=G1-G2=ρ水V排g
玉镯的体积
玉镯的密度
(2)[2]由阿基米德原理和漂浮条件可知,即F浮=G排,由漂浮条件可知,F浮=G物,即G物=G排;m物=m排;设木块的底面积为S,则玉镯的质量
m=m排2-m排1=(h2-h1)Sρ水
玉镯的体积
V=(h2-h3)S
则玉镯的密度
26. 向左调 54 1.125×103 A 挖成空心(刻成船型) 浸没
【详解】(1)[1]天平使用前要调平,由图甲可知,此时分度盘上的指针偏向分度盘的右侧,则应向左调节平衡螺母,直到天平平衡。
(2)[2][3]如图丙所示,量筒内水的体积为
V=48mL=48cm3
如图丁所示,鸡蛋的质量为
m=50g+4g=54g
鸡蛋的密度为
(3)[4]由测量数据可知,鸡蛋的密度大于水的密度,即体积相同时,鸡蛋的质量比水的质量大,因此描出的点是A。
(4)[5]②用小刀将马铃薯掏成空心的,放入量筒中,使其处于漂浮状态,记下量筒水面到达的刻度V2;马铃薯受到的重力和浮力相等,浮力等于马铃薯排开水的重力,即
G薯=F浮=G排=ρ水g(V2-V1)
马铃薯的质量为
m薯=ρ水(V2-V1)
③[6]将马铃薯浸没在水中,记下量筒水面到达的刻度V3。
④[7]马铃薯的体积为
V薯=V3-V1
马铃薯的密度为
27. 不变 1、2、3 长 丙 < 深度 基本保持不变
【详解】(1)[1]箭舟漂浮在水面,浮力等于自身重力,重力不变,故浮力不变。
(2)①[2]根据控制变量法可知,水深相同时,需要容器的横截面积变化,观察水流完所需时间与横截面积的关系,所以需要选择横截面积发生变化的实验,故选1、2、3项。
②[3]通过数据表观察3、4、5、6项时间的变化情况,容器横截面积都为300cm2,水深为2cm时,水流完所需时间为25s;水深为4cm时,水流完所需时间为36s;水深为6cm时,水流完所需时间为43s;水深为8cm时,水流完所需时间为49s;由此可知,在容器横截面积相同时,水的深度越大,水流完所需时间越长。
(3)[4]乙丙容器内的水体积相同,通过公式
比较,h越大,所用时间越少。丙容器中的液面明显高于乙,因此丙箱中的水流完所用时间少。
[5]设丙箱水的体积为V丙,水的深度为h丙,由以上分析可知,丙箱中的水流完所用的时间为
①
剩下一半的水流完所需的时间为
②
则前一半体积的水流完所需的时间为
③
比较②③可知,t1[6]流出一半体积的水所需时间t1(4)[7]由(3)可知,水的深度影响着容器内水流完的时间,因此我们想要让漏刻的时间准确,就尽量控制一级漏壶内水的深度,因此我们尽量使一级漏壶内水的深度基本保持不变,这样水就能比较均匀地流入箭壶,从而得到较精确的时刻。
28. 1 200 浸没 增加细铜丝的量 竖直漂浮在水中 1.25 不正确,因为横截面积上下不同
【详解】(1)[1]由图乙可知,当密度为0时,弹簧测力计示数为1N,即小桶是空桶时,弹簧测力计示数为1N,故小桶的重力为1N。
[2]图乙中,液体密度为1g/cm3,弹簧测力示数为3N,则液体的重力
G液=G总-G桶=3N-1N=2N
则液体体积
(2)③[3]由于②中金属块浸没在水中,可以利用金属块浸没时的浮力,求得金属块的体积,所以应将金属块浸没在待测液体中,则金属块排开液体的体积等于金属块的体积。
[4]金属块挂在弹簧测力计下,读出测力计示数为F1,则金属块的重力为F1,将金属块浸没在水中,金属块静止时弹簧测力计示数为F2,则金属块受到的浮力
F浮=F1-F2
则金属块的体积等于排开水的体积
金属块浸没在待测液体中,金属块静止时弹簧测力计示数为F3,则金属块受到的浮力
F浮1=F1-F3
则待测液体的密度
(3)②[5][6]将制作好的吸管轻轻放入水中,发现吸管倾倒在水中,是因为吸管的重心偏上,为了使吸管能浸入水中,并能竖直漂浮在水中,应将吸管的重心向下移,可以通过在吸管的下端增加细铜丝的量,使吸管的重心偏下。
③[7]由于吸管测量密度时,总是漂浮在液体上,由沉浮条件可知,吸管受到的浮力相等,总是等于重力,设吸管的底面积为S,由阿基米德原理可得
代入数据可得
解得
h液=1.25H
[8]由于水笔芯的笔尖部分较细,所以水笔芯的横截面积上下不同,则水笔芯排开水的体积与水笔芯浸入水中的深度不成正比,所以所标刻度不均匀,故所标刻度不准确。
29. 左 8.4 偏大 12 0.7
【详解】(1)[1]天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度处,指针静止时指在分度盘中线的右侧,说明天平的左端上翘,则应将平衡螺母向左调节,使横梁平衡。
(2)[2]由图甲可知,条状物的质量为
m=5g+3.4g=8.4g
(3)[3]条状物放入量筒中,先漂浮并冒出气泡,慢慢沉底,说明条状物吸水,然后读出体积,则测量条状物的体积偏小,而质量不变,根据得到密度的测量值会偏大。
(4)[4][5]量筒中水和条状物的总体积为46mL,则条状物的体积为
V=46mL-34mL=12mL=12cm3
条状物的密度为
(5)[6]设圆柱形容器的底面积为S;条状物漂浮时受到的浮力和重力是一对平衡力,则条状物漂浮时受到的浮力
F浮=G
F浮=ρ盐水gV排=ρ盐水gS(h2-h1)
条状物的体积
V物=S(h3-h1)
条状物的
G=mg=ρgS(h3-h1)
所以
ρ盐水gS(h2-h1)=ρgS(h3-h1)
盐水密度的表达式为
30. 61.2 0.875×103 1 等于 11.4 ②
【详解】(1)[1][2]剩余酒精和瓶的总质量等于砝码的质量加游码在标尺上所对的刻度值,即
m剩余=50g+10g+1.2g=61.2g
酒精的质量
m酒精=96.2g-61.2g=35g
由图甲读出酒精的体积是
V酒精=40mL=40cm3
酒精的密度为
(2)[3][4][5]密度计竖直漂浮在水中时,水面位于图中A处,说明此时密度计在A处显示的密度值应该为水的密度,所以则A处应标为1g/cm3。由题意可知,密度计在酒精消毒液中处于漂浮状态,所受的浮力也等于密度计的重力;由于密度计在水中也处于漂浮状态,所以密度计在水中受到的浮力也等于密度计的重力,所以密度计漂浮在75%消毒酒精中,此时所受的浮力等于在水中所受的浮力。由于密度计在水中和酒精中受到的浮力相等,所以
F浮水=F浮酒精
ρ水gV排水=ρ酒精gV排酒精
ρ水gS吸管h水=ρ酒精gS吸管h酒精
(3)[6]密度计的特点是刻度不均匀,上疏下密,上小下大,而且分度值越小越准确;深度深,相邻两密度值的间距越大;由题图可知密度计②所处的深度最深,相邻两密度值的间距最大,测量值最准确。
31. 左 4.4 0.55 等于
【详解】(1)[1]此时指针向右偏,说明右端重,平衡螺母应当向左调。
(2)[2]此时天平的读数为游码的示数,因此试剂盒的质量为
m=4.4g
[3]根据密度公式,试剂盒的密度为
(3)[4]由实验步骤B、C知道,剪断细绳后,玻璃杯、酒精和试剂盒的总质量不变,所以测出的总质量不变,即
m2=m3
[5]根据题意知道,倒入酒精的体积为V,根据实验步骤A、B和图示知道,试剂盒的体积
步骤C中试剂盒最终漂浮在酒精液面,根据题意知道,此时试剂盒排开酒精的体积
由漂浮条件知道
根据重力公式和阿基米德原理知道
所以试剂盒的质量
则试剂盒的密度为
32. 漂浮 = 1.1 C
【详解】(1)[1]密度计是根据物体漂浮时浮力等于重力的性质制成的。所以密度计应能竖直漂浮在液体中。
(2)[2]由图甲可知,密度计在水和待测液体中均是漂浮,由物体的浮沉条件可知,漂浮时,物体所受浮力的大小等于自身重力。所以密度计在水和待测液体中所受浮力F水=F液。
[3][4]由F水=F液和F浮=ρ液V排g可得
ρ水V排水g=ρ液V排液g
由图甲可知,设密度计的底面积为S,则有
ρ水S(h0-h1)g=ρ液S(h0-h2)g
化简得
简易密度计的长度h0为18cm,将密度计放入水中,测得露出水面的高度h1为10.3cm,再将该密度计放入待测液体中,测得露出液体表面的高度h2为11cm,将数据代入上式,可得待测液体密度是
(3)[5]由密度计漂浮,浮力大小等于自身重力,设密度计的底面积为S,浸入水中,即水下部分的长度为h,则有
F浮=ρ液V排g=ρ液Shg=G
解得
由上式可知,h与ρ液成反比,即水下部分越少,液体密度越大,即密度计上端刻度值小,下端刻度值大;根据反比例函数的性质可知,密度计刻度不均匀,随着液体密度的增加,水下部分减小的越来越慢,即密度计下端刻度线密集,上端刻度线稀疏。由此可知,图乙中的C是正确的。
(4)[6]小华对实验数据进行了一定的处理,描点作图得到如图丙所示的图像,由图像可知,这是一条过原点的斜线,是正比例函数,说明横轴、纵轴表示的量成正比。由(3)可知
h与ρ液成反比,则h与成正比。因此则图像中纵坐标表示的量为浸入液体中的深度h,横坐标所表示的量是液体密度的倒数。
33.(1)36N;(2)10N;(3);(4)
【详解】解:(1)实验时,打开阀门B缓慢放水,水面逐渐下降,由不变到变小,减小时,浮力减小,则测力计的拉力增大;当为0时,此时物体不再浸入水中,弹簧测力计的读数不再变化,达到最大值36N;合金块的重力等于测力计的最大示数,故合金块A受到的重力为36N。
(2)由题意知,合金块完全浸没时浮力最大,测力计的示数最小;合金块A受到的最大浮力
(3)合金块的质量
由可得,合金块的体积
合金块的密度
(4)若将合金块A铸造成一个空心球,将其投入水中,静止时恰好能悬浮在水中,则空心球所受浮力
由可得,空心球的体积
该空心球的空心部分体积为
答:(1)合金块A受到的重力为36N;
(2)合金块A受到的最大浮力为10N;
(3)合金块A的密度为;
(4)若将合金块A铸造成一个空心球,将其投入水中,静止时恰好能悬浮在水中,该空心球的空心部分体积为。
34.(1);(2),
【详解】解:(1)该机器人行走时对地面的压力为
该机器人行走时对地面的压强为
(2)机器人漂浮时所受浮力为
根据阿基米德原理可知,机器人排开水的体积为
每个浮箱的体积为
浮箱材料的体积为
每个浮箱空心部分体积为
答:(1)该机器人行行走时对地面的压强为;
(2)机器人排开水的体积为,每个浮箱空心部分体积为。
35.(1)0.6×103kg/m3;(2)4N;(3)6N
【详解】解:(1)由题意可知,木块的体积为
且其重力G=6N,由可得
根据密度公式可得
(2)因木块浸没则有V=V排,根据阿基米德原理可得
对木块进行受力分析可知其受到的拉力
(3)剪断细线后,木块最终处于漂浮状态有
F'′浮=G=6N
答:(1)正方体木块的密度为0.6×103kg/m3;
(2)细绳对木块的拉力大小为4N;
(3)剪断细绳后木块A露出水面后,浮力的大小为6N。
36.(1);(2)空心的;(3)15N
【详解】解:把球一半体积浸在水中时受到的浮力
由可得,球排开水的体积
球有一半体积浸在水中,排开液体的体积是物体体积的一半,物体的体积
由可得,球的质量
球实心的体积
由可知,该球是空心的
由可得,球浸没时受到的浮力
由可知,剪断细线后,球在水中静止时处于漂浮状态,此时受到的浮力
答:球的体积为;
通过计算可知该球是空心的;
剪断细线后,球在水中静止时受到的浮力为15N。
37. 2 4 均匀 不需要 300 大 ACD
【详解】(1)[1]小筒和托盘总重
G0=m0g=0.2kg×10N/kg=2N
当托盘上不放物体时,小筒漂浮,则小筒受到的浮力
F浮=G0=2N
(2)[2]当托盘上不放物体时,小筒受到的浮力F浮=2N,由F浮=ρ水gV排得,小筒排开水的体积
由V排=Sh得,小筒底所处的深度
所以浮力秤零刻度标在小筒上距离筒底4cm的位置。
[3]当放上质量为m的物体时,有
G+G0=F浮=ρ水gV排
即
mg+m0g=ρ水S小h小g
则
m=ρ水S小h小﹣m0
故物体的质量与浸入的深度成正比,所以浮力秤的刻度是均匀的。
[4]若此时再向大筒中倒入适量的水,小筒受到浮力不变,排开水的体积不变,小筒上的零刻度线A点不变。
(3)[5]当水面距小筒底10cm时,则
V排=S小h=50cm2×10cm=500cm3=5×10-4m3
则
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N
由于小筒和托盘处于漂浮,则
G总=F浮=5N
所以
则测量物体的最大质量
m大=m总﹣m小=500g﹣200g=300g
[6]由于托盘上不放物体时,在小筒和大筒上与水面相平的位置的刻度均为“0”,当托盘上放物体时,则小筒再浸入水的体积为
V浸=S小Δh小
大筒中水面上升后增加的体积
V排=S大Δh大
由于S小<S大,则:Δh小>Δh大,即小筒上相邻两刻度线的间距比大筒上相邻两刻度线间的距离大。
(4)[7]根据该装置可知石块质量为m1;将此石块沉入水中,读出大筒上的示数为是石块排开的水的质量m2,根据可得石块的体积为
则石块的密度
(5)[8]由
m=ρ水S小h小﹣m0
可知,增大液体的密度、增大小筒横截面积、增加小筒的高度或减小小筒的质量均可增大浮力秤的量程,故ACD符合题意,B不符合题意。
故选ACD。
38. D B 变大 1000 A 2.25×104
【详解】(1)[1]A.在海水高盐环境下,材料必须耐腐蚀,故A不符合题意;
BC.在万米深度海水压强非常大,为了抗压,深潜器使用了新型钛合金材料,所以浮力块的硬度要大、抗压性强,故BC不符合题意;
D.浮力块是为了产生浮力的,在浮力块的体积一定时,浮力不变,密度越大,重力越大,产生的浮力差越小,故D符合题意。
故选D。
(2)[2]A.下潜时需要重力大于浮力,所以不能抛弃压载铁,故A错误;
B.上浮时需要浮力大于重力,浮力不变,可以减小重力,即抛弃压载铁,故B正确;
CD.奋斗者号是通过压载铁和浮力块实现上浮和下潜的,故CD错误。
故选B。
(3)[3]从水面下10米下潜至深度为10000m的过程中,深度逐渐增大,由液体压强公式p=ρgh可知,液体压强逐渐增大,故所受海水的压强逐渐增大。
[4]马里亚纳海沟大于有1万米深,水深每增加10m,海水水压约增加1个标准大气压,则在万米深的马里亚纳海沟,海水压强约为标准大气压数量
(4)[5]潜水器在下潜或上浮的过程中要保持平衡状态,所以压载块和浮力块的位置要相对于潜水器是对称的,防止潜水器在下潜或上浮的过程中,发生侧翻,故A符合题意,BCD不符合题意。
故选A。
(5)[6]浮力块的密度ρ浮力块=0.5×103kg/m3,体积V=1m3,则浮力块的重力
G浮=m浮g=ρ浮力块V浮力块g=0.5×103kg/m3×1m3×10N/kg=5×103N
浮力块产生的浮力
F浮=ρ海水gV浮力块=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m3=1×104N
则浮力块产生的向上的额外浮力
F浮额=F浮-G浮=1×104N-5×103N=5×103N
压载块的重力
G压=m压g=2000kg×10N/kg=2×104N
压载块的体积
压载块受到的水的浮力
F'浮=ρ海水V压载块g=1.0×103kg/m3×0.25m3×10N/kg=2.5×103N
则抛掉压载块后获得的额外浮力
F'浮额=G压-F'浮=2×104N-2.5×103N=1.75×104N
压载铁四块全部丢掉,且穿着“救生衣”,潜水器能获得的额外浮力
F=F浮额+F'浮额=5×103N+1.75×104N=2.25×104N
39. B 变大 不变 海底太深,海水的压强太大,无法用压缩空气将舱内的水压出
【详解】(1)[1]钛合金比普通钢性能优良,钛合金具有硬度大、密度小、强度高、抗腐蚀性强的特性,故B不属于钛合金的特点。
故选B。
(2)[2][3]“奋斗者号”号下潜的过程中,海水密度不变,深度增加,根据液体压强公式可知受到海水的压强变大;排开水的体积不变,根据知受到的浮力不变。
[4]当海水的压强为时,舱体表面面积受到的海水压力为
(3)[5]固体浮力材料完全浸没在海水中时,排开水的体积等于材料的体积,则此时受到的浮力为
(4)[6]已知奋斗者”号总质量为20t,则
质量为2t的可抛弃压载铁的重力
匀速下潜时,有
①
抛掉2t的压载铁,匀速上浮时,有
②
由①②可得
③
2t的压载铁的体积
由于压载铁浸没在水中,则,则压载铁受到的浮力为
④
匀速下潜和匀速上浮的浮力关系为
⑤
由③④⑤可得
由①可得
(5)[7]潜艇通常在水下米深度活动,水的压强约个标准大气压,而“奋斗者”号在马里亚纳海沟坐底,坐底深度10909米,还水的压强可高达1090个标准大气压。故原因可能是:海底太深,海水的压强太大,无法用压缩空气将舱内的水压出。
40. c 甲 高于
【详解】(1)[1]由文中信息可知,当彩球都在玻璃管中静止,不再运动时,所有上浮彩球中最下方一个彩球标注的温度表示所测的环境温度。由乙图可知,彩球c上标注的温度是当时的环境温度。
(2)[2]玻璃管中的液体对温度敏感,液体的质量一定时,外界温度越高,液体体积越大,由可知,此时液体密度越小;由甲、乙两图可知,甲中彩球下沉,乙中彩球上浮,甲中彩球受到的浮力小于乙中彩球受到的浮力,彩球的体积相同,所受浮力,由此可知,甲中液体密度小于乙中液体密度,所以甲“彩球温度计”所处的环境温度较高。
(3)[3]当外界温度降低时,容器内液体的体积变小,密度变大,当液体密度大于小球密度时,小球就上浮,按小球上浮的先后顺序,先上浮的小球密度最小,对应标注的温度最高,最后上浮的小球密度最大,对应标注的温度最低。因此,先上浮的a小球标注的温度高于后上浮的c小球标注的温度。
41.(1)D;(2)下沉;从水舱中向外排水;(3)力的作用是相互的;1.92×106;(4)7.21×107N;(5)3×104N
【详解】(1)[1]A.由于核潜艇要下潜到水中,会受到水的压力,这压力较大,不能用硬度小的钢材制成,A错误;
B.核潜艇自身体积不能改变,它是通过向水舱中充水或从水舱中向外排水来改变潜艇的自重,从而控制其下沉或上浮,B错误;
C.核潜艇悬浮和漂浮时排开液体的体积不同,根据阿基米德原理,那么所受的浮力也不相等,C错误;
D.核潜艇由东海海面下潜行进入长江后,液体的密度变小,根据阿基米德原理,排开液体的体积不变,所受的浮力变小,D正确。
故选D。
(2)[2]核潜艇在海面下水平匀速巡航时,突然进入密度跃层,海水密度突然变小,根据阿基米德原理,排开海水的体积不变,那么所受的浮力变小,在重力作用下,核潜艇将会下沉。
[3]为确保核潜艇安全,应立即采取的措施是从水舱中向外排水,这样核潜艇的重力变小,不会下沉。
(3)[4]螺旋桨将海水推向后方获得向前的推力,螺旋桨对海水向后的力,而海水对螺旋桨向前的力,这说明力的作用是相互的。
[5]从图乙可以看到,所受的海水阻力与航速的关系可设为
由图乙中的数据可得到的大小是,那么当核潜艇H航速为8m/s时,核潜艇H所受的海水阻力是
核潜艇H所受的海水阻力是。
(4)由于完全下潜到海面下后的排水量为,那么排开这些海水的体积是
核潜艇的体积是
由于露出海面的体积为,那么核潜艇排开海水的体积是
这时核潜艇受到的浮力是
处于漂浮时,受到的重力大小等于浮力,即
此时核潜艇H的总重量是。
(5)[6]设核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为f,由题意可知匀速下降时
以相同的速度匀速上升时
由上面两式解得,核潜艇H在匀速下降时所受阻力的大小为。
答案第1页,共2页
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