第十章 浮力
一、选择题
1. 下列四个情景中没有受到浮力的物体是( )
A. 水中的桥墩 B. 水中下沉的苹果
C. 水面上运动的赛艇 D. 沉入水底的鸡蛋
2.下面有关浮力的说法正确的是( )
A.静止在水中的物体,受到的浮力一定等于自身的重力
B.物体的体积越大,受到的浮力越大
C.浸在水中的物体一定会受到浮力
D.在水中向下运动的物体,受到的浮力可能大于自身重力
3.如图所示,俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉,对此现象下列说法正确的是( )
A.西瓜漂浮时所受的浮力大于自身重力 B.李子下沉过程中受到的浮力大于重力
C.李子下沉过程中所受的浮力逐渐变小 D.西瓜所受的浮力大于李子所受的浮力
4.2024年5月1日上午8时许,我国第三艘航空母舰福建舰从上海江南造船厂码头解缆启航,赴相关海域开展首次航行试验,如图所示。下列有关福建舰的说法正确的是( )
A.福建舰从淡水驶入海水时受到的浮力变大
B.福建舰在海面行驶时,浮力大于排开水的重力
C.若甲板上停满舰载机时,福建舰底受到的压强减小
D.若甲板上停满舰载机时,福建舰受到的浮力增大
5.如图所示,甲、乙两个相同的烧杯中装有密度相同的液体,将两个物体A、B分别放入甲、乙两杯液体中。静止时,物体A在甲杯液体中处于沉底状态,物体B在乙杯液体中处于漂浮状态,两杯中的液体液面高度均为h。若A、B的质量分别为mA、mB,A、B的体积分别为VA、VB,A、B受到的浮力分别为FA、FB。下列判断中正确的是( )
A.若VAB.若mAC.甲杯中液体对容器底的压力大于乙杯中液体对容器底的压力
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
6.如图所示,将重为5N 的小球挂在弹簧测力计下,当小球的一半体积浸在水中时,测力计示数为2N。下列说法正确的是 ( )
A.小球的体积为400cm3
B.小球的密度为1.25g/cm3
C.缓缓向下移动弹簧测力计,小球对测力计的拉力最小可达到1N
D.剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为5N
7.如图所示,底面积为 150cm2 的圆柱形容器中装有适量的水,将质量为 200g 的实心长方体物块放入水中(ρ水 = 1.0×103kg/m3),最终物块静止时有五分之一的体积露出水面,此时容器中水的深度为 30cm 。则 下列判断正确的是( )
A.该物块所受的浮力大小为 1N
B.该容器底部受到水的压力大小为 50N
C.该物块的密度为 0.75×103kg/m3
D.若要使物块浸没水中,施加在其上表面的压力至少要 0.5N
8.创新实验小组用如图所示的实验装置测量木块的密度,拉力传感器的示数反映的是绳对木块的拉力大小,往容器中缓慢加水,当木块的一半体积浸入水中时,拉力传感器的示数为;继续往容器中加水当木块完全浸没时,拉力传感器的示数为。水的密度为,则( )
A.木块浸没时受到的浮力为 B.木块的体积为
C.木块受到的重力为 D.木块的密度为
二、填空题
9.将乒乓球用细线固定在杯子底部,向杯中注水使细线拉直,杯子外面用细线系一小铁球,然后将杯子右端慢慢抬起,在杯底垫一木块,整个系统静止时如图所示,小球受到重力、拉力和 力的作用,两根细线始终相互平行,说明浮力方向 。
10.一个小球质量为0.2kg,漂浮在水面上,它受到的浮力是 N,排开水的体积是 。
11.如图所示,用力拉着重为的长方体金属块,当金属块完全浸入水中时,拉力为,则此时金属块受到的浮力为 ,若金属块上表面受到水的压力为,则金属块下表面受到水的压力为 。现将金属块从图中位置缓慢拉至底部刚好离开水面,此过程中金属块所受的拉力 选填“变大”“不变”或“变小”。
12.先在溢水杯中装满水水面与溢水口齐平,水深为,水的质量为,再放入一块重的木块,溢出的水全部用小烧杯接住如图所示,则木块浸在水面下的体积为 ,小烧杯中水的重力等于 。
13.如图所示,重为5N的木块A,在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3N,木块A所受浮力的大小是 N,木块的体积是 cm3,木块的密度是 kg/m3。(g 取10N/kg)
三、实验探究题
14. 小渝和同学们利用一长方体物块来探究影响浮力大小的因素。
(1)将物块竖放后挂在弹簧测力计上,测出物块的重力为2.7N,然后将物块部分浸入水中,发现测力计示数减小的同时水面升高了,说明物块受到了竖直向 的浮力,并且水对容器底部的压强与放入物块前相比 。当测力计示数如图甲所示时,浮力为 N;
(2)接下来小渝继续按图乙、丙、丁所示进行实验,由甲、乙、丙的数据可知:在同种液体中,物体排开液体的体积 ,浮力越大;由丙、丁的数据可知:物体浸没在同种液体中时所受浮力大小跟深度 ;
(3)然后将物块浸没在盐水中如图戊所示,分析数据可知:浮力大小与液体的密度有关:并通过计算得出所用盐水密度为 ;若在实验前,弹簧测力计的指针在零刻度线以下,并未调零,则算出的盐水密度 ;
(4)同组的小王同学还想进一步探究:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度是否有关?于是他将物块横放后挂在弹簧测力计下,使其露出水面高度与图乙相同,测力计示数为2.3N,与乙图数据对比,小王得出结论:物体在浸没前,浮力大小与物体浸在液体中的深度有关。你认为该方案是否合理,并说明理由: 。
15.小红设计了如图1所示的实验来探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验的最佳顺序是 ;
A.甲、乙、丙、丁B.丁、甲、乙、丙C.乙、甲、丁、丙
(2)通过实验可得到的结论是:浸在液体中的物体,受到的浮力大小等于它 ;
(3)以下情况会影响实验结论的是 ;
A.图甲中水面未到达溢水杯的溢水B.图乙中物体未浸没在水中
(4)将图乙中的水换成酒精(),物体受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”);
(5)小红还想知道菜籽油的密度,于是她在烧杯里装上适量的菜籽油,将物块擦干,挂在弹簧测力计下方,全部浸没在菜籽油里如图2,待弹簧测力计读数稳定,读数为1.2N,则菜籽油的密度为 。
四、计算题
16.年月,苏丹境内爆发大规模武装冲突,中国海军南宁舰、微山湖补给舰前往苏丹港,执行撤侨任务,共撤侨人。已知满载时“南宁舰”排水,吃水深度为,求:
(1)满载时“南宁”舰船底受到海水的压强;
(2)满载时“南宁”舰所受浮力;
(3)满载时“南宁”舰排开海水的体积。
17. 如图甲,将重为8N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸入水中的体积占总体积的,此时水面到杯底的距离为20cm。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,静止时A上表面与水面刚好相平,如图乙所示。已知,求:
(1)物体A的密度;
(2)小球B的体积。
18.有一个放在水平桌面上,底面积为10﹣2m2的薄壁柱形容器。其底部放置一个不吸水的实心均匀圆柱体物块A(如图甲所示),A的底面积为5×10﹣3m2,高为0.1m,密度为ρA=2.0×103kg/m3。现用细线把物块A悬挂固定在柱形容器正上方,往柱形容器加水,当物块A有浸入水中时,停止加水,此时容器内水深0.16m(如图乙所示),使物块A下落至容器底(物块A始终处于竖直状态,且水始终未溢出容器)。求:
(1)如图甲所示,物块A对容器底部的压强;
(2)当物块A有的体积浸入水中时,物块A受到的浮力大小;
(3)物块A下落至容器底静止后,其底部受到水向上的压力。
参考答案
1.A
2.D
3.D
4.D
5.B
6.D
7.D
8.B
9.浮;竖直向上
10.2;
11.;;变大
12.;
13.8;800;0.625×103
14.(1)上;增大;0.3
(2)越大;无关
(3)1.1;不变
(4)没有控制物体排开液体的体积相同
15.B;排开液体所受重力;A;变小;0.8
16.(1)解:当水面达到吃水深度时,船底的深度,“南宁”舰船底受到海水的压强:;
答:满载时“南宁”舰船底受到海水的压强是;
(2)解:该船满载时排水量:,
则船满载时受到的浮力:;
答:满载时“南宁”舰所受浮力是;
(3)解:由阿基米德原理得,“南宁”舰满载时排开水的体积:。
答:满载时“南宁”舰排开海水的体积是。
17.(1)解:图甲中物体A漂浮于水面,受到的浮力等于自身的重力,即
物体A排开水的体积为
物体A浸入水中的体积占总体积的,物体A的体积为
物体A的密度为
答:物体A的密度为0.8×103kg/m3;
(2)解:图乙中A、B共同悬浮,则有
即
所以小球B的体积为
答:小球B的体积为2.5×10-4m3。
18.(1)解: 圆柱体A对容器底部的压强为
答:圆柱体A对容器底部的压强为2000Pa;
(2)解: A排开水的体积为V排=0.2VA=0.2SAhA=0.2×5×10﹣3m2×0.1m=10﹣4m3
A受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣4m3=1N
答:A受到的浮力大小为1N;
(3)解: 由压强公式和液体压强公式p=ρ液gh可得:A物体下表面受到水的压力F=ρ水ghSA
即F与A下表面浸在水中的深度h成正比,当A全部浸入水中时,A排开水的体积增加量为ΔV排=0.8VA=0.8SAhA=0.8×5×10﹣3m2×0.1m=4×10﹣4m3
水的深度增加量为Δh水==0.04m
水的深度为h'水=Δh+h水=0.04m+0.16m=0.2m
A沉底时下表面浸在水中的深度为h=h'水=0.2m
A物体下表面受到水的压力为F=ρ水gSAh=
答:物块A下落至容器底静止后,其底部受到水向上的压力为10N。