浙教版科学八上1.3浮力综合作业一之基础篇(含答案)

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名称 浙教版科学八上1.3浮力综合作业一之基础篇(含答案)
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资源类型 试卷
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2024-07-16 09:32:20

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浮力综合作业一之基础篇
一.选择题(共20小题)
1.随着工业的发展,全球气候变暖加剧,两极冰川大面积熔化。社会实践小组将一冰块放入盛有适量水的烧杯中,探究冰熔化成水后液面的变化情况。当冰全部熔化成水后,烧杯中的液面将(  )
A.上升 B.下降 C.不变 D.无法判断
2.物理课上,邵老师将一个完整的橙子放入水中,它漂浮在水面上,如图甲所示。将其切成大小两块后,再次投入水中,发现大块仍漂浮,小块缓慢沉入水底,如图乙。针对这一现象,下列说法正确的是(  )
A.整个橙子的密度等于水的密度
B.大块橙子的浮力大于其重力,小块橙子的浮力小于其重力
C.小块橙子在水下慢慢沉入水底的过程中所受浮为逐渐变小
D.两块橙子受到得浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力
3.漫漫买了一个“彩球温度计”,它可以粗略地测量环境温度。玻璃管中装有某种特定液体(玻璃管中液体的密度会随温度升高而减小),液体中装有5个体积相同但质量不同的彩球,会随液体密度变化而上浮或下沉直至静止,每个彩球都标有特定的温度值,此时悬浮的彩球标注的温度表示所测的环境温度。如图所示是某一温度下彩球的位置,下列说法中正确的是(  )
A.环境温度越低时,上浮的小球数量越少
B.当环境温度升高时,小球E受到的浮力会变小
C.A球质量大于C球质量
D.同一时刻,B球受到的浮力大于E球受到的浮力
4.小明将同一个鸡蛋先后放入如图所示的甲、乙两杯盐水中,盐水密度分别为ρ甲、ρ乙,鸡蛋所受的浮力分别为F甲、F乙,则下列关系正确的是(  )
A.ρ甲>ρ乙 F甲>F乙 B.ρ甲<ρ乙 F甲<F乙
C.ρ甲>ρ乙 F甲=F乙 D.ρ甲<ρ乙 F甲=F乙
5.如图所示,小红发现将一个不带皮的沙糖桔放入水中后,砂糖橘在水中下沉,最终静止在杯底。则不带皮的沙糖桔(  )
A.放入水中会下沉,说明其密度小于水的密度
B.在水中逐渐下沉的过程中,浮力在逐渐减小
C.沉到杯底处于静止状态,此时不再受到浮力
D.无论下沉还是静止在杯底,浮力总小于重力
6.两个完全相同的烧杯中,分别盛有不同密度的液体,将同一物体先后放入甲、乙两杯中,当物体静止时,两个烧杯的液面相平,物体所处的位置如图所示,下列说法正确的是(  )
A.甲杯液体密度比乙杯液体密度大
B.甲杯液体对容器底的压强与乙杯液体对容器底的压强大小相等
C.甲杯中物体受到的浮力与乙杯中物体受到的浮力大小相等
D.甲杯中物体受到的浮力比乙杯中物体受到的浮力小
7.水平桌面上有两个完全相同的杯子,盛有等质量的水。将橘子放入左侧杯中,取出后剥皮再放入右侧杯中,橘子静止时的状态分别如图甲、乙所示。下列分左右析正确的是(  )
A.甲图中的橘子所受的浮力大于其所受的重力
B.甲图中的橘子比乙图中的橘子所受的浮力大
C.甲图中杯子对桌面的压强小于乙图中杯子对桌面的压强
D.甲图中杯底所受水的压强小于乙图中杯底所受水的压强
8.如图是小红帮妈妈洗水果时的情景,她发现不同的水果在水中静止时所处位置不同,下列说法正确的是(  )
A.苹果漂浮在水面上,说明它受到的浮力比受到的重力大
B.葡萄沉底时,受到的浮力等于它排开水的重力
C.葡萄在下沉过程中所受水的压强不变
D.葡萄沉底,说明葡萄不受浮力
9.盐水选种是古代我国劳动人民的发明的一种巧妙的挑选种子的方法,用盐水选种时需要配制一定浓度的盐水,然后把种子倒入盐水中,则漂浮于盐水面的是次种,沉入容器底的是良种,有关盐水选种过程中下列说法正确的是(  )
A.良种所受浮力小于重力,次种所受浮力大于重力
B.若良种和次种的体积相同,则良种受到的浮力较大
C.盐水选种时所用盐水的密度都要大于所有种子的密度
D.若要选出更饱满种子,则需要往盐水中加入适当的水
10.2023年4月“福建舰”动力测试、系泊测试顺利展开,“福建舰”航空母舰是中国人民解放军海军第一艘弹射型航空母舰。如图航母上的舰载机飞离航母后(  )
A.航母将上浮一些,所受浮力增大
B.航母将下沉一些,所受浮力增大
C.航母将上浮一些,所受浮力减小
D.航母将下沉一些,所受浮力减小
11.如图所示,某些鱼的浮沉靠鳔充气时膨胀,放气时收缩实现,下列说法不正确的是(  )
A.鱼想下沉时,应让鳔收缩
B.鱼静止在水中时,受到的浮力等于鱼的重力
C.鱼想让鳔膨胀,在浅处比深处容易些
D.鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
12.下列物体没有受到浮力的是(  )
A.空中上升的热气球
B.水中下潜的奋斗者号
C.海面航行的辽宁号
D.在月背采样的嫦娥六号
13.同一个鸡蛋在三杯液体中呈现出如图所示的三种状态,已知三个杯子完全相同,放入鸡蛋后液面相平,则下列物理量间的关系正确的是(  )
A.杯子中液体的密度ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.杯底受到液体压强p甲<p乙<p丙
C.杯对水平面的压力F甲<F乙=F丙
D.鸡蛋受到的浮力F甲<F乙<F丙
14.我国近年来在科学技术领域取得了辉煌的成就。下列物体没有受到浮力(  )
A.在海水中下潜的“奋斗者”号深潜器
B.在海面上航行的“福建舰”航母
C.在空中飞行的“祥云”载人飞艇
D.在太空中遨游的“天宫”空间站
15.将一电子秤放在水平桌面上,按实验操作规范将溢水杯中装满水放在电子秤上,用细线系住金属块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,金属块始终不与溢水杯接触。则下列四个选项中,判断正确的是(  )
A.金属块浸没在水中静止时与它未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压力变小
B.金属块浸没在水中静止时与它未浸入水中时相比,电子秤的示数变大
C.剪断细线金属块沉底后静止,与剪断前相比,电子秤的示数变大
D.剪断细线金属块沉底后静止,与剪断前相比,由电子秤示数变化可以求出金属块密度
16.将一个质量为275g的土豆放入水中,土豆下沉后静止在容器底部,如图甲。小明在土豆上插入几个轻质粗吸管后做成了一个“吸管土豆”,再次放回水中后“吸管土豆”浮了起来,最终漂浮在水面上,如图乙。忽略吸管重力,g取10N/kg,下列说法正确的是(  )
A.图甲中土豆所受浮力等于2.75N
B.图乙中“吸管土豆”所受浮力大于重力
C.图乙中土豆浮起后其下表面所受水的压力比在图甲中时大
D.土豆上插入吸管后增大了排开水的体积从而增大了所受的浮力
17.小京洗水果时,发现体积较小的桔子漂浮在水面上,而体积较大的芒果却沉在水底,如图所示。下列说法正确的是(  )
A.桔子受到的浮力大于它受到的重力
B.桔子的密度小于芒果的密度
C.桔子受到的重力大于芒果受到的重力
D.桔子受到的浮力大于芒果受到的浮力
18.宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是(  )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲<F乙<F丙
19.将体积相同材料不同的甲乙丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮和丙球悬浮,如图所示,下列说法正确的是(  )
A.三个小球受到的浮力大小关系是F甲=F乙<F丙
B.三个小球的质量大小关系是m甲>m乙>m丙
C.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p甲>p乙=p丙
D.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p′甲>p′乙>p′丙
20.2024年3月24日,在跳水世界杯柏林站举行的女子10米台决赛中,中国选手全红婵一骑绝尘,以432.80分获得金牌。图为全红婵在比赛中情景。全红婵在入水过程中,所受浮力F随深度h变化关系如图所示,其中正确的是(  )
A. B.
C. D.
二.填空题(共10小题)
21.小明家的渔船正在从船上卸鱼,则船受到的浮力    ,若船由长江进入东海,它受到的浮力    (以上两空均填“变大”、“变小”或“不变”)。
22.在泳池中,当你从浅水区走向深水区时,你受到的浮力    ,泳池对你的支持力    (均选填“变大”“变小”或“不变”)。
23.水平桌面上有甲、乙两个完全相同的容器,分别盛有两种不同液体,将两个质量相等的冬枣、樱桃(V冬枣>V樱桃)分别放入两种液体中,静止时的状态如图所示,两容器中的液面相平。则冬枣受到的浮力    樱桃受到的浮力,甲容器对桌面的压力    乙容器对桌面的压力(两空均选填“>”、“<”或“=”)。
24.将同一密度计先后放入甲、乙两种不同的液体中,静止时如图所示,则密度计所受浮力大小F甲   F乙,两种液体的密度ρ甲   ρ乙(两空均选填“>”“<”或“=”)。
25.如图是某同学在武汉海昌极地海洋公园参观时拍下的照片,他注意到水里的鱼吐出的泡泡在上升过程中是越来越大的,于是他分析:某气泡上升过程中受到水的压强是    的,受到的浮力大小是    的(以上均选填”变大”、”变小”或”不变”),气泡上升过程中做    运动。
26.先在溢水杯中装满水(水面与溢水口齐平),水的质量为5kg,再放入一块重3N的木块,木块漂浮在水中,溢出的水全部用小烧杯接住,如图所示,小烧杯中水的重力等于   N.(g取10N/kg)
27.在泳池中,当你从浅水区走向深水区时,你的重力    ,你受到的浮力    ,泳池对你的支持力    (均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
28.一个重0.5N的木块漂浮在水面上,则它受到的浮力大小为    N,木块下表面受到水的压力大小为    N。
29.一个物体所受的重力为10N,将其全部浸没在水中时,排开的水受到的重力为20N,放手后物体将    (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”),静止时物体所受浮力的大小为    N。
30.黄旭华参与设计的中国海军第一艘核潜艇“长征1号”于1970年12月26日下水。当下潜到300m时,核潜艇受到的压强是    Pa。若其体积约为5000m3,则受到的浮力是    N(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
三.实验探究题(共10小题)
31.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,探究浮力的大小与排开的液体所受重力的关系。
(1)该实验正确的实验步骤为    ,小石块的重力为    N。
(2)石块受到的浮力大小为    N,石块排开的水所受的重力可由    (填字母代号)两个步骤测出。
(3)分析数据可知:F浮   G排(选填“>”、“<”或“=”)。
(4)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    。
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.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤A的操作中,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。
(6)实验中用手拉着弹簧测力计将石块浸入水中时,手容易抖,导致测量不准确,请你提出一条改进建议    。
32.在阿基米德原理的实验中。
(1)为了方便操作和减小测量误差,最合理的实验步骤顺序是    。
(2)由图中所给实验数据可知,石块重力为    N。
33.如图所示,为了验证阿基米德原理,小明做了如下实验:
(1)如图甲所示,在弹簧的下端挂一个小桶,小桶的下面吊一个石块,将此时弹簧下端到达的位置记为O,弹簧对小桶的拉力记为T1,小桶与石块的总重记为G,则T1   (填“>”“<”或“=”)G。
(2)如图乙所示,在溢水杯中盛满水,当石块浸没在水中时,弹簧对小桶的拉力将    (填“增大”“减小”或“不变”)。此时溢出的水便流到旁边的小水杯中,将溢出的水的重力记为G排。
(3)如图丙所示,把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中,将此时弹簧对小桶的拉力记为T2,则T2   (填“>”“<”或“=”)T1。
(4)请通过对图丙中小桶和石块做受力分析,推导石块受到的浮力F浮与其排出水的重力G排之间的关系(要求写出推导过程)。    。
34.如图所示是小梁同学验证阿基米德原理的一个实验过程图:
(1)如果是你做这个实验,为了减小误差,则图中的操作步骤顺序为    。
(2)图中    两个步骤是为了测量浮力的大小,实验步骤A、B、C、D中,弹簧测力计的示数依次为Fa、Fb、Fc、Fd,若这些示数之间的关系满足(用式子表示)    ,则可证明,浸入液体中的物体所受浮力的大小    物体排开的液体所受重力的大小 (选填“大于”、“小于”或“等于”)。
(3)下表是小梁同学实验时设计的表格及填写的实验数据,请你将该表格补充完整:
实验次数 物重G/N 物体浸没在水中测力计示数F/N 空桶重G0/N 浮力F浮/N 排开水重G排/N
1 1.2 0.7 1.1 0.6 0.5 0.5
2 2.0 1.5 1.0 0.6 0.5 0.4
3 2.4 1.7 1.3 0.6 0.7
(4)小梁同学在进行数据分析时,发现第2次实验数据与其他两次反映的规律不相符,同组的小欣提据小梁可能是在使用弹簧测力计时,没有调零所导致的,你觉得这样测量出的浮力值会    (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
35.小军同学把一矿泉水瓶的底剪掉,瓶盖拧紧并吊一重物做成一个简易密度计,其重为4N.(ρ水=1g/cm3,ρ酒精=0.8g/cm3,g=10N/kg)
(1)将此密度计分别漂浮在水和酒精中,如图甲、乙所示,其中   图是其在水中的情形;
(2)甲、乙两次操作中,简易密度计在水中和酒精中的G排之比是   。
(3)如果在甲图瓶中放入一物体,使简易密度计浸入液体中的体积与乙图相同,如图丙所示,则放入的物体重力为   N。
36.下列是“验证阿基米德原理”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
(1)指出上面实验操作中的一处错误是    ;
(2)纠正错误后,继续实验,在情景C中,圆柱体受到的浮力F=   N;
(3)根据以上实验数据可表明:浸在水中的物体受到的浮力    物体排开水所受到的重力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
(4)纠正错误后,实验小组在与C的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则    (填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论;
(5)纠正错误后,金属块从刚接触水面到全部浸没水中,溢水杯对水平桌面的压强    (选填“逐渐增大”、“逐渐减小、“保持不变”)。
37.如图所示的是“验证阿基米德原理”实验,其中“步骤D”测量的是:桶和   的重力;为实现实验目的,图中弹簧测力计的四个示数值F1、F2、F3、F4应满足关系是   。
38.图中的四幅图是“验证阿基米德原理”的过程情景,完成下面的填空。
(1)金属块的重力是    N。
(2)在情景图B中存在的错误是    。
(3)纠正错误后,继续实验,在情景C时圆柱体受到的浮力F浮=   N。
(4)金属块从刚接触水面到全部浸没水的过程中,水对溢水杯底的压强    (选填“增大”、“不变”或“减小”)。
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力    物体排开水所受到的重力。(选填“大于”、“等于”或“小于”)
39.小芳同学在探究:浮力的大小等于什么,用弹簧测力计,小铁块、烧杯、小桶等进行实验操作,如图所示A、B、C、D、E是五个步骤示意图。
(1)下列哪个步骤会影响实验结论   
(2)下列四个步骤的正确顺序   
A.用弹簧测力计称量铁块的重力F1
B.铁块完全浸没时弹簧测力计的示数F2
C.用弹簧测力计称量小桶和水的重力F3
D.用弹簧测力计称量空桶的重力F4
(3)当满足   条件时可以验证阿基米德原理;
(4)利用上述数据,可以算出铁块的密度,表达式为ρ=   (各空均用题中已知字母构成表达式:水的密度以ρ水表示,重力与质量的比值用g表示)
40.实验室提供如下器材:弹簧测力计、足够大的量筒、烧杯、金属块、细线及其他简单辅助器材。小华在探究浮力大小与哪些因素有关的实验中,做了如图所示实验。
(1)比较甲和乙可知,物体受到的浮力F浮=   。(用图中的物理量符号表示)
(2)分析乙和丙可知,测力计测得拉力大小关系是F1   F2(选填“>”、“=”或“<”)。
(3)通过乙和丁探究,不能得到浮力大小与液体密度的关系,其原因是    不同。
(4)若要测量悬浮在水中的某物体受到的浮力,选用上述提供的器材中的    (选填提供的器材中一种测量工具)就能测得,理由是    。
四.计算题(共20小题)
41.南昌舰是我国目前最大的驱逐舰,如图所示,舰身重1.14×104t,满载时排水量为1.2×104t,最大吃水深度为6.5m,已知ρ海水=1.03×103kg/m3。求:
(1)水下5m深处海水产生的压强;
(2)满载时受到的浮力大小和承载的最大质量。
42.如图所示是我国自主研制的96A式主战坦克,它具有潜渡(指坦克沿河底从水下通过)功能。已知该坦克重42t,高2.3m,履带与地面的接触面积为3m2。(水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)该坦克在水平路面行驶时,对地面的压强是多少?
(2)该坦克在水深为7.3m的河底潜渡时,求顶部面积为0.5m2的舱门受到河水的压力;
(3)该坦克的体积为32m3,则该坦克在上述河段中潜渡时所受浮力多大?坦克对水平河床的压力多大?
43.拓展活动小组的同学准备利用自己掌握的科学知识对大明湖水质进行监测,他们通过调查了解到:大明湖周边主要污染源很容易导致湖水密度增大,而密度达到1.05×103kg/m3的水域就不适宜湖里鱼类的生存。于是,他们就想到做一个简易的密度计来监控湖水密度。为此他们找来了一根长1.2m粗细均匀的木条,在底部装上适量配重,使其能直立漂浮在水中,做好相应的标记后,就可以监测湖水密度了。如图所示,将该密度计放入足够深的清水中,测得木条露出水面0.2m,该密度计的总质量为0.5kg,g取10N/kg。请通过计算回答:
(1)此时木条底端受到的水的压强是多少?
(2)此时木条受到的浮力是多少?
44.如图甲所示,是中国“奋斗者”号载人潜水器在水中进行探测,“奋斗者”号是中国研发的万米载人潜水器,主要用来执行水下考察、海底勘探、海底开发和打捞救生等任务。请你回答:
(1)当“奋斗者”号潜至海面下5000m处,海水对它的压强约是多少?(海水的密度取1.0×103kg/m3)
(2)“奋斗者”号下潜时,外部携带了4块压载铁,总质量约为2t,总体积约为0.25m3,压载铁被悬挂的模型如图乙所示。试计算4块压载铁在水下浸没时受到的浮力。
45.如图甲所示,将一圆柱体木块用细线栓在没有水的容器底部,然后向容器中逐渐加水。图乙是木块所受浮力随容器中水的深度变化的图象。求:
(1)木块的重力为多少;
(2)木块刚好浸没时,液体对容器底的压强为多少;
(3)木块的密度为多少。
46.某科技小组用空塑料瓶制作一个简易浮力秤。如图所示,当瓶中不放被测物体静止时,在瓶上与水面相平位置标记为零刻度线,再在瓶身上均匀标记其他刻度线,左侧标记的是长度值,右侧标记为质量值。将该浮力秤放入一底面积为200cm2的圆柱形容器中,容器中装有3kg水。已知零刻度线以上瓶身粗细均匀,其横截面积为50cm2,不放被测物体时(如图)浮力秤的总质量为170g,浮力秤上最大刻度为18cm,水的密度为1.0g/cm3。求:
(1)图中所示状态(液面与0刻度线相平)浮力秤受到的浮力;
(2)浮力秤上2cm刻度线对应的质量值;
(3)浮力秤满载时,液体对圆柱形容器底部的压强。
47.如图所示,水平桌面上放着一个重为5N的圆形容器,其底面积为60cm2。容器内装有2kg的水,质量为0.8kg的木块漂浮在水面上,水深0.3m。(容器壁的厚度不计,g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)木块受到的浮力;
(2)容器对桌面的压强。
48.2024年3月28日,“探索一号”科考船返回三亚,中国﹣印尼首次联合科考顺利完成。“探索一号”科考船总长94.45米,型宽17.9米,排水量6250吨,续航能力大于1万海里。请通过计算回答:“探索一号”科考船满载时受到水的浮力是多少?(g取10N/kg)
49.如图甲所示,底面积为100cm2,高为20cm的物块A漂浮在水面上,恰好有一半体积浸入水中。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)物块A的重力GA;
(2)图乙中将一体积为500cm3的物块B放在物块A上,物块A恰好浸没于水中,求物块B的密度;
(3)物块C与物块B为同种物质,将物块C用细线与物块A相连后放入水中(细线的体积忽略不计),物块A也恰好浸没于水中,如图丙所示。求物块C的体积。
50.为防止溺水事故的发生,研究人员研发出了如图所示的救生手环,并在游泳池进行了性能测试。他戴上该手环下潜到湖面下5m处(未接触湖底),打开手环开关,手环瞬间弹出一个体积为33dm3的气囊,随后气囊将他带出水面。已知研究员的质量为63kg,密度是1.05×103kg/m3,不计手环的质量和体积。求:(g=10N/kg)
(1)研究员的体积;
(2)手环在水下5m深处时,受到水的压强;
(3)气囊完全打开瞬间,研究员与气囊受到的总浮力。
51.如图,容器中水深15cm,水中有一体积为50cm3的石块,求:
(1)水对容器底部的压强;
(2)石块所受浮力。
52.如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器内盛有一定量的水,将一重力为6N的木块A放入水中,再将另一重力为2N的合金块B放在木块A的上方,此时木块A恰好有的体积浸入水中(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)。求:
(1)此时木块A受到的浮力大小;
(2)木块A的密度;
(3)若取走合金块B,水对容器底部压强的变化量。
53.溢水杯和质量为120g烧杯放在水平桌面上,溢水杯中原来的水平面刚好与溢水口相平,将一边长为10cm的正方体实心木块轻轻放入溢水杯内,木块静止时,溢入烧杯的水深为0.06m,烧杯底面积0.01m2。(烧杯壁厚不计,g=10N/kg,)。求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块静止时,烧杯对水平桌面的压强。
54.如图甲所示是起重船“振华30”正在作业的情景,它是中国制造的世界最大起重船,被誉为“大国重器”。满载时排水量可达1.4×105t,起重能力可达1.2×104t。广泛应用于海上大件吊装、桥梁工程建设和港口码头施工等领域。世纪工程——港珠澳大桥沉管的安放安装就由“振华30”完成。为了防止起重船吊装重物时发生倾斜,在起重船的船体两侧建造了由许多小舱室组成的压载水舱。起重船吊起重物后,船体发生倾斜,此时在另一头快速注入压载水,两边负重平衡后,船体就会稳定下来。而重物入水后由于存在浮力,负重又会大量减少,这时候又需要排出压载水。这样就能通过控制压载水来控制船体的平衡。如图乙是起重船正在排压载水的场景。(已知ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)求“振华30”满载时受到的浮力和排开水的体积;
(2)小林设计了如图丙所示的装置来模拟压载水舱的注水过程,其中容器底面积为500cm2,A是固定的力传感器,能够显示B对它的压力或拉力的大小;B是质量和体积均可忽略的细直硬杆,B的上端固定在A上,下端固定在物体C上,物体C是圆柱体,高度为12cm。在注水前,水面恰好与圆柱体C的下表面相平,此时水面高2cm,注水过程中,力传感器示数F的大小随注入水的质量变化的图象如图丁所示。求:当力传感器示数为0时,水对容器底部的压力的增加量。
55.如图所示,将体积为2×10﹣3m3、密度为0.6×103kg/m3的实心物块用一根细线(不计其重力和体积)与薄壁容器底相连,物块保持静止状态,此时容器中水的深度为35cm,ρ水=1.0×103kg/m3,求:
(1)水对容器底的压强;
(2)绳子对物块的拉力;
(3)若剪断绳子,物块静止时受到的浮力。
56.将某物体放入水中,已知物体排开水的体积为1×10﹣3米3,求物体所受浮力F浮的大小。
57.如图示,一密封直桶状容器其质量为6kg,内装有50kg的水和一质量为4kg的木块。容器的外底面积为0.1m2。已知如图示情况时,木块对容器上壁的压力为20N,木块此时有五分之三在水下,
(1)求木块所受浮力?(提示木块A受到重力、浮力、压力三力平衡)
(2)求木块的密度为多大?
(3)求该容器放置在水平桌面上时对桌面的压强。
58.将一盛有水的薄壁容器放在水平桌面上,容器的底面积S=1×10﹣2m2,容器的重力为2N,容器中水的重力G水=12N,水面距容器底的距离h=10cm。现将一木球球用细铁丝压着浸没在水中,静止时容器中的水未溢出,木球未碰触容器底和容器壁,如图所示。已知木球的重力G球=3N,体积V=5×10﹣4m3,g=10N/kg,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3。求:
(1)木球未浸入时,水对容器底的压力F1;
(2)木球浸没在水中时,受到的浮力F浮;
(3)木球浸没在水中静止时,细铁丝施加的压力F;
(4)通过受力分析,求出图中容器对桌面的压强p2。
59.“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号“体积约为70m3,空载时质量约为22t,最大荷载200kg。(ρ海水取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力有多大?
(2)“蛟龙号”下潜到7km深时,受到海水的压强有多大?
(3)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的海水?
60.如图是我国研制的“096”战略核潜艇。该艇浸没时排开水的质量为16000t,最大下潜深度可达600m,位居世界第一。求:
(1)当“096”艇悬浮待命时,受到的浮力为多少?
(2)达到最大下潜深度时,底部承受海水的压强为多少?(ρ海水取1.1×103kg/m3)
浮力综合作业一之基础篇
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.【分析】冰漂浮于水面上,要想判断冰熔化之后,水面是否变化,则需要比较冰块排开液体的体积跟冰熔化成水后的体积大小。若二者体积相等,则水面不变;若增大,则水面上升;若减小,则水面下降。
【解答】解:因为冰漂浮于水面上,所以
F浮=ρ水gV排=G冰
又因为冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,所以
G水=ρ水gV水=G冰
由上述可得:
ρ水gV排=ρ水gV水
所以
V排=V水
即冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积,所以冰化水后水位不变。
故选:C。
2.【分析】(1)物体漂浮时物体的密度小于液体的密度;
(2)根据漂浮条件和沉底的条件分析解答;
(3)由F浮=ρ水gV排分析,受到的浮力变化;
(4)漂浮时浮力等于重力,沉底时浮力小于重力。
【解答】解:A、整个橙子放入水中,橙子漂浮在水面上,所以整个橙子的密度小于水的密度,故A错误;
B、大块橙子在水中处于漂浮状态,大块橙子受到的浮力等于其重力,故B错误;
C、小块橙子缓慢沉入水底的过程中,水的密度不变,橙子排开水的体积先变大后不变,由F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力大小先变大后不变,故C错误;
D、整个橙子在水中处于漂浮状态,则整个橙子受到的浮力等于其重力,即F浮=G;
将小块放入水中,发现小块沉入水底,说明F小<G小;大块仍漂浮,则F大=G大,
又因为G小+G大=G,F浮′=F大+F小,则两块橙子受到浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力,故D正确。
故选:D。
3.【分析】(1)物体漂浮或悬浮时,受到的浮力等于重力,物体沉底时,受到的浮力小于重力,
由图可知,A球漂浮在液面,排开液体的体积最小,浮力最小,根据物体的浮沉的条件知A球的重力最小,由m=ρV可知A球的质量最小;
(2)浸没在液体中的小球,由于排开液体的体积不变,根据液体密度随温度的升高而减小可知当环境温度升高时,液体密度变小,根据F浮=ρgV排可知小球所受浮力变化;
(3)当彩球都在玻璃管中静止,不再运动时,所有上浮彩球中悬浮的彩球标注的温度表示所测的环境温度;
(4)由图知B、D两球排开液体的体积相同,又是同种液体,根据F浮=ρ液gV排可知所受浮力的大小关系。
【解答】解:AB、浸没在液体中的小球,由于排开液体的体积不变,根据液体密度随温度的升高而减小可知当环境温度升高时,液体密度减小,根据F浮=ρgV排可知小球所受浮力变小,所以环境温度越高时,上浮的小球数量越少,故A错误,B正确;
C、物体漂浮或悬浮时,受到的浮力等于重力,物体沉底时,受到的浮力小于重力,
由图可知,A球漂浮在液面,排开液体的体积最小,浮力最小,根据物体的浮沉的条件知A球的重力最小,由G=mg知A球的质量最小,即A球质量小于C球质量;故C错误;
D、由图知B、E两球排开液体的体积相同,又是同种液体,根据F浮=ρ液gV排可知所受浮力相等,故D错误。
故选:B。
4.【分析】物体的浮沉条件:当物体的密度大于液体密度时,物体下沉;当物体密度等于液体密度时,物体在液体中悬浮;若物体密度小于液体密度时,物体将漂浮在液面上。
要知道当物体漂浮在液面上时,物体所受浮力与重力相等。物体悬浮在液体中时,受到的浮力等于重力。
【解答】解:鸡蛋在甲盐水中悬浮,所以鸡蛋的密度等于甲盐水的密度;在乙盐水中漂浮,所以鸡蛋的密度小于乙盐水的密度。因此ρ甲<ρ乙.故A、C错误。
鸡蛋在甲中悬浮,所以此时浮力等于重力;在乙中漂浮,浮力也等于重力,因此在甲和乙中所受浮力相等,即F甲=F乙,故B错误,D正确。
故选:D。
5.【分析】(1)根据物体的浮沉条件判定水果密度与水的密度的关系;
(2)(3)根据F浮=ρgV排判断浮力变化;
(4)物体下沉时,受到的浮力要小于重力;物体沉底时进行受力分析判断浮力与重力的大小。
【解答】解:
A、沙糖桔沉在容器的底部,根据物体的浮沉条件可知,沙糖桔的密度要大于水的密度,故A错误;
B、沙糖桔在浸没后下沉的过程中,排开水的体积不变,根据F浮=ρgV排知,所受浮力不变,故B错误;
C、根据F浮=ρgV排知,沉到杯底处于静止状态,仍受到浮力作用,故C错误;
D、物体下沉时,受到的浮力要小于重力;物体沉底时,受到的浮力与支持力的和等于重力大小,故重力大于浮力,故D正确。
故选:D。
6.【分析】(1)根据物体的悬浮和漂浮条件判断鸡蛋受到甲、乙液体的浮力大小关系以及甲、乙液体的密度关系;
(2)两个烧杯的液面相平,根据液体密度和p=ρgh判断出甲、乙杯液体对容器底压强的关系。
【解答】解:ACD、将同一物体先后放入甲、乙两杯盛有不同密度的液体中,当物体静止时,甲杯子中物体处于悬浮状态,ρ物=ρ甲,F甲浮=G;乙杯中物体处于漂浮状态ρ物<ρ乙,F乙浮=G,故ρ物=ρ甲<ρ乙,F甲浮=F乙浮=G,故AD错误、C正确;
B、两个烧杯的液面相平,且ρ甲<ρ乙,根据p=ρgh可知甲杯液体对容器底的压强比乙杯液体对容器底的压强小,故B错误。
故选:C。
7.【分析】(1)(2)根据物体的浮沉条件分析橘子受到的浮力的大小关系;
(3)水平桌面上的物体对水平面的压力等于自身的重力,根据p=分析甲图中杯子对桌面的压强与乙图中杯子对桌面的压强的大小关系;
(4)根据浮力的大小分析橘子排开的水的体积的大小关系和水的深度的关系,根据p=ρgh分析杯底受到的压强的大小关系。
【解答】解:
A、甲图中的橘子在水中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,浮力等于重力,故A错误;
B、乙图中的橘子处于沉底状态,受到的浮力小于自身的重力;由于乙中的橘子的重力小于甲中橘子的重力,所以甲图中的橘子比乙图中的橘子所受的浮力大,故B正确;
C、橘子剥皮后的重力变小,水和杯子的重力相同,所以甲杯子的总重力大于乙杯子的总重力;受力面积相同,根据p=可知,甲图中杯子对桌面的压强大于乙图中杯子对桌面的压强,故C错误;
D、甲中橘子受到的浮力大,根据F浮=ρ液gV排可知,甲中橘子排开的水的体积大,所以甲中水的液面高,根据p=ρgh可知,甲图中杯底所受水的压强大于乙图中杯底所受水的压强,故D错误。
故选:B。
8.【分析】(1)物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等;
(2)根据阿基米德原理分析解答;
(3)葡萄在下沉过程中所处的深度变大,水的密度一定,根据p=ρ液gh可知所受水的压强变化;
(4)物体下沉时受到的浮力小于自身的重力。
【解答】解:
A.因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以苹果漂浮在水面上,说明它受到的浮力等于受到的重力,故A错误;
B.根据阿基米德原理知葡萄沉底时,受到的浮力等于它排开水的重力,故B正确;
C.葡萄在下沉过程中所处的深度变大,水的密度一定,由p=ρ液gh可知,所受水的压强变大,故C错误;
D.因物体下沉时受到的浮力小于自身的重力,所以葡萄沉底,说明葡萄受到的浮力小于自身的重力,而不是不受浮力,故D错误。
故选:B。
9.【分析】物体的浮沉条件:浸没液体中的物体,如果浮力大于重力,物体上浮;如果浮力小于重力,物体下沉;如果浮力等于重力,物体悬浮,据此回答。
【解答】解:A、良种下沉,所受浮力小于重力,次种漂浮,所受浮力等于重力,故A错误;
B、若良种和次种的体积相同,良种排开的水的体积大,根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,良种受到的浮力较大,故B正确;
C、若盐水选种时所用盐水的密度都大于所有种子的密度,所有种子将漂浮,无法选种,故C错误;
D、更饱满种子的密度更大,若要选出更饱满种子,则需要往盐水中加入适当的盐,增大盐水的密度,故D错误。
故选:B。
10.【分析】航母漂浮于水面上,则由浮沉条件可知航母的重力与浮力的关系,由舰载机起飞后重力的变化可知浮力的变化,再根据阿基米德原理判断上浮还是下沉。
【解答】解:舰载机飞离后,航母仍漂浮,航母受到的浮力等于其重力,即F浮=G,
但航母总重力G减小,所以航母所受浮力减小,根据F浮=ρ水V排g知航母排开水的体积要减小,航母将上浮一些。
故选:C。
11.【分析】(1)鱼体内的鱼鳔里面是空气,改变鱼鳔的体积也就改变了排开水的体积(不会改变自身质量),从而达到改变所受浮力大小的目的,而控制自身的浮沉。
(2)鱼静止在水中时,处于平衡状态,受到的浮力等于鱼的重力;
液体压强随深度的增加而增大。
【解答】解:AD、鳔收缩时,排开水的体积变小,根据阿基米德原理可知鱼所受的浮力变小,鱼的重力不变,当重力大于浮力时,鱼下沉;
鳔膨胀时排开液体的体积变大,根据阿基米德原理可知鱼所受的浮力变大,根据F浮=G排可知鱼排开水的重力变大,故D错误;
BC、鱼静止在水中时,处于平衡状态,受到的浮力等于鱼的重力,故B正确;
液体压强随深度的增加而增大,鱼想让鳔膨胀,在浅处比深处容易些,故C正确。
故选:D。
12.【分析】根据浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)竖直向上托起的力叫浮力,对各个选项逐一分析即可。
【解答】解:A、上升的热气球,是因为球内空气受热,内部空气的密度减小,在上升时,受到空气的浮力的作用,故A不符合题意;
B、水中下潜的奋斗者号,会受到水竖直向上的浮力,故B不符合题意;
C、海上航行的辽宁号处于漂浮状态,受到水的浮力,故C不符合题意;
D、太空中没有空气,在月背采样的嫦娥六号没有受到浮力,故D符合题意。
故选:D。
13.【分析】(1)根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系和液体密度关系;
(2)根据p=ρgh判断对杯底的压强关系;
(3)根据G=mg=ρVg判断出液体的重力关系,根据F=G液+G鸡蛋+G容器可判断容器对桌面的压力关系。
【解答】解:由图可知,鸡蛋在甲、乙、丙杯中分别处于下沉、悬浮、漂浮状态,
A、根据浮沉条件可知:物体下沉时ρ甲<ρ物,物体悬浮时ρ乙=ρ物,物体漂浮时ρ丙>ρ物,所以ρ甲<ρ乙<ρ丙,故A错误;
B、由图可知:甲、乙、丙三种情况下杯子里的液体深度相同,且ρ甲<ρ乙<ρ丙,根据p=ρgh可知:p甲<p乙<p丙,故B正确;
C、由图可知:甲、乙、丙,三种情况下杯子里的液体的体积V甲=V乙<V丙,则根据G=mg=ρVg可知:
G甲<G乙<G丙,由于鸡蛋和容器是相同的,根据F=G液+G鸡蛋+G容器可知:容器对桌面的压力F甲<F乙<F丙,故C错误;
D、根据浮沉条件可知:物体下沉时F甲浮<G物,物体悬浮时F乙浮=G物,物体漂浮时F丙浮=G物,所以F甲<F乙=F丙,故D错误。
故选:B。
14.【分析】根据浮力的定义分析解答:浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)竖直向上托起的力叫浮力。
【解答】解:
ABC、浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,在海水中下潜的“奋斗者”号深潜器、在海面上航行的“福建舰”航母、在空中飞行的“祥云”载人飞艇都受到浮力作用,故ABC不符合题意;
D、太空中没有空气,故在太空中遨游的“天宫”空间站不受到浮力,故D符合题意。
故选:D。
15.【分析】(1)对金属块进行受力分析可做出判断;
(2)根据阿基米德原理分析;
(3)根据阿基米德原理判断铝块受到浮力和排开水的重力关系,再判断溢水杯总重的变化,从而判断电子秤示数的变化;
(4)根据压强变化,结合F=pS分析水对溢水杯底的压力的变化情况。
【解答】解:A、原来溢水杯中的水是满着的,金属块浸没在水中静止时与它未浸入水中时相比,水的深度不变,水对溢水杯底的压强不变,根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变,故A错误;
B、由于溢水杯中装满水,金属块浸入水中静止时,由阿基米德原理可知金属块受到的浮力等于排开水的重力(溢出水的重力),而金属块对水的压力大小与浮力相等(即该压力等于溢出水的重力),
F=G杯+G水,F=G杯+G水﹣G排+F浮,所以溢水杯对电子秤的压力不变,则电子秤示数不变,故B错误;
C、剪断细线金属块沉底后静止,金属块的重力大于受到的浮力,与剪断前相比,电子秤的示数变大,故C正确;
D、剪断细线金属块沉底后静止,与剪断前相比,电子秤示数变大,但无法得出金属块的质量,无法求出金属块的密度,故D错误。
故选:C。
16.【分析】(1)根据G=mg算出土豆的重力,由浮沉情况判断出此时的浮力;
(2)根据浮沉条件分析解答“吸管土豆”漂浮时所受浮力与重力的关系;
(3)根据p=ρgh判断出下表面受到水的压强的变化,由F=pS判断出下表面受水压力的变化;
(4)根据F浮=ρ液gV排分析所受的浮力的变化。
【解答】解:A、土豆的重力为:G=mg=275×10﹣3kg×10N/kg=2.75N,
由图1知土豆在水中沉底,则浮力小于重力,所以图1中静止的土豆所受浮力小于2.75N,故A错误;
B.根据漂浮条件可知,“吸管土豆”漂浮时所受浮力等于重力,故B错误;
C.图乙中土豆浮起后其下表面所处的深度减小,根据p=ρgh知下表面受到水的压强减小,受力面积不变,由F=pS知下表面受水的压力减小,所以图2中土豆浮起后其下表面所受水的压力比在图甲中时小,故C错误;
D.土豆上插入吸管后增大了排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排知所受的浮力增大,故D正确。
故选:D。
17.【分析】(1)漂浮的物体受到的浮力等于其重力,物体密度小于液体的密度;下沉的物体受的浮力小于其重力,物体密度大于液体的密度;
(2)桔子的密度小于芒果的密度,同时,桔子的体积小于芒果的体积,根据密度公式可比较出它们的质量大小,根据G=mg可比较出它们的重力的大小;
(3)根据公式F浮=ρ液gV排判断所受浮力大小。
【解答】解:A、桔子漂浮,桔子受到的浮力等于它受到的重力,故A错误;
B、桔子漂浮在水面上,其密度小于水的密度;芒果沉在水底,芒果的密度大于水的密度;所以,桔子的密度小于芒果的密度,故B正确;
C、桔子的密度小于芒果的密度,同时,桔子的体积小于芒果的体积,根据密度公式知,桔子的质量小于芒果的质量,根据G=mg知,桔子受到的重力小于芒果受到的重力,故C错误;
D、体积较大的芒果却沉在水底,体积较小的桔子漂浮在水面上,故芒果排开水的体积较大,由公式F浮=ρ液gV排判断芒果所受的浮力较大,故D错误。
故选:B。
18.【分析】甲、乙、丙三个位置船所排开水的体积逐渐变小,根据F浮=ρ水V排g可知所受浮力的大小。
【解答】解:甲、乙、丙三个位置船所排开水的体积逐渐变小,根据F浮=ρ水V排g可知所受浮力逐渐变小,故F甲>F乙>F丙。
故选:B。
19.【分析】(1)由图可确定三个烧杯中的V排关系,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断浮力大小关系;
(2)甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,根据物体的浮沉条件分析判断三个小球密度的关系,由于甲乙丙三个实心小球体积相同,根据m=ρV即可判断三个小球的质量大小关系;
(3)由于烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力,则根据相同的烧杯装满水的,球的重力关系和排开水的重力关系,先判断出压力的关系,进一步即可判断压强关系;
(4)由于三个相同烧杯中都装满水,由图可确定判断液面升高的关系,从而根据p=ρgh判断烧杯底部受到水的压强的关系。
【解答】解:
A、由于甲乙丙三个实心小球的体积相同,则由图知排开水的体积关系:V甲排=V球,V乙排<V球,V丙排=V球,所以V甲排=V丙排>V乙排,由F浮=ρ液V排g可知受到的浮力大小关系:F甲=F丙>F乙,故A错;
B、甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,所以甲球的密度大于水的密度,乙球的密度小于水的密度,丙球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是:ρ甲>ρ丙>ρ乙,而小球体积相同,由m=ρV可知质量大小关系是m甲>m丙>m乙.故B错;
C、三个相同烧杯中都装满水,里面水的重力G水相等,由于烧杯底部对桌面的压力等于容器、小球、水的总重力,则放入物体后对桌面的压力为:F=G容器+G水+G球﹣G排,而G排=F浮,据此可得:
F′甲=G容器+G水+G甲﹣G排甲=G容器+G水+G甲﹣F甲;
F′乙=G容器+G水+G乙﹣G排乙=G容器+G水+G乙﹣F乙;
F′丙=G容器+G水+G丙﹣G排丙=G容器+G水+G丙﹣F丙;
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则G甲>F甲;G乙=F乙;G丙=F丙;
所以F′甲>F′乙=F′丙;
由于容器的底面积相同,根据p=可得烧杯底部对桌面的压强的关系是p甲>p乙=p丙;故C正确;
D、因为三个相同烧杯中都装满水,放入球后烧杯中液面高度不变,根据p=ρgh可知烧杯底部受到水的压强相等,即:p′甲=p′乙=p′丙;故D错。
故选:C。
20.【分析】根据阿基米德原理分析全红婵所受浮力的变化情况。
【解答】解:全红婵入水后,随着深度的增加,排开水的体积增加,当全红禅完全浸没在水中后,随着深度的增加,排开水的体积不变,
根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,全红婵在入水过程中,所受浮力F先变大,后不变,故A正确、BCD错误。
故选:A。
二.填空题(共10小题)
21.【分析】该船卸鱼,重力减小,由F浮=G分析浮力变化;船在长江和东海都漂浮,受到的浮力都等于船受到的重力。
【解答】解:该船卸鱼,船和鱼的重力减小,船仍然漂浮,由F浮=G可知,船受到的浮力将会变小;
船从长江驶入东海,自身重力不变,船漂浮,F浮=G,所以船受到长江水和海水的浮力不变,都等于船受到的重力G。
故答案为:变小;不变。
22.【分析】从浅水区走向深水区时,排开水的体积变大,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知受到浮力的变化情况,根据受力分析可知泳池对你的支持力。
【解答】解:从浅水区走向深水区时,排开水的体积变大,水的密度不变,根据F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力不变;
人此时受到泳池对人的支持力、人自身的重力以及水对人的浮力,
根据力的平衡条件可知,泳池对你的支持力:F支持力=G﹣F浮,
由于你自身的重力不变,受到的浮力变大,所以泳池对你的支持力变小。
故答案为:变大;变小。
23.【分析】(1)根据浮沉条件,判断浮力大小关系;
(2)根据F浮=ρ液gV排分析液体密度大小关系;容器对桌面的压力等于容器、液体及物体的重力之和。
【解答】解:由题意可知,冬枣、樱桃的质量相等,由G=mg可知,冬枣、樱桃的重力相等,
冬枣悬浮在甲容器的液体中,根据悬浮条件可知,冬枣所受浮力等于其重力,樱桃漂浮在乙容器的液体中,根据漂浮条件可知,樱桃所受浮力等于其重力,则冬枣受到的浮力等于樱桃受到的浮力;
甲容器中液体的体积小于乙容器中液体的体积,由浮沉条件得,甲容器中液体的密度等于冬枣的密度,乙容器中液体的密度小于樱桃的密度,冬枣、樱桃质量相等,
V冬枣>V樱桃,
由得:
ρ冬枣<ρ樱桃,
则甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度,由得,甲容器中液体的质量小于乙容器中液体的质量,由G=mg得,甲容器中液体的重力小于乙容器中液体的重力,甲容器对桌面的压力为:
F1=G冬枣+G甲溶液,
乙容器对桌面的压力为:
F2=G樱桃+G乙溶液,
故甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力。
故答案为:=;<。
24.【分析】由图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,
同一密度计在两种液体中都漂浮,所以受到的浮力都等于密度计受到的重力;再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
【解答】解:由图知,密度计排开液体的体积:V甲排>V乙排,由于密度计漂浮,根据物体的浮沉条件可知,F浮=G,所以F甲=F乙;
根据F浮=ρ液gV排可知,液体的密度:ρ甲<ρ乙。
故答案为:=;<。
25.【分析】气泡上升过程中,在水中的深度变小,由液体压强的特点,即p=ρgh得:气泡得压强变小,所以,气泡得体积变大;气泡得体积变大,排开液体的体积变大,由F浮=ρ液gV排得:气泡受到水得浮力变大;对气泡在竖直方向上受力分析,受到得浮力变大,向上的合力变大,物体做加速运动。
【解答】解:
气泡上升过程中,在水中的深度变小,由液体压强的特点,即p=ρgh得:气泡得压强变小,所以,气泡得体积变大;气泡得体积变大,排开液体的体积变大,由F浮=ρ液gV排得:气泡受到水得浮力变大;对气泡在竖直方向上受力分析,受到得浮力变大,向上的合力变大,物体做加速运动。
故答案为:变小;变大;加速。
26.【分析】木块浸入水中排开的水流入小烧杯中,小烧杯中水的重力就等于木块排开水的重;根据木块漂浮,利用得到浮力等于物重;根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于木块排开水的重,即小烧杯中水的重力。
【解答】解:∵木块漂浮,
∴木块受到的浮力F浮=G木=G排=3N,
∴小烧杯中水的重力:
G排=G=3N
故答案为:3。
27.【分析】(1)根据公式G=mg判断重力的变化;
(2)根据F浮=ρV排g计算浮力的大小;
(3)根据重力与浮力、支持力的关系判断支持力的大小。
【解答】解:(1)从浅水区走向深水区时,人的质量不变,由G=mg可知,受到的重力不变;
(2)由F浮=ρV排g可知,从浅水区走向深水区时,排开的水的体积变大,因此受到的浮力变大;
(3)当人从浅水区走向深水区时,人在竖直方向上受到竖直向下的重力,竖直向上的支持力和浮力三个力,并且G=F浮+F支,从浅水区走向深水区时,人受到的浮力逐渐变大,因此泳池对人的支持力变小。
故答案为:不变;变大;变小。
28.【分析】(1)根据物体的浮沉条件可知,木块受到的浮力等于重力;
(2)因为木块漂浮,所以木块下表面受到水的压力与木块受到的浮力相等。
【解答】解:(1)木块漂浮在水面上则受到的浮力:F浮=G=0.5N;
(2)木块下表面受到水的压力:F=F浮=0.5N。
故答案为:0.5;0.5。
29.【分析】此题应分两部分来考虑:
①用手将物体压入水中时,已知了物体排开的水重,根据阿基米德原理可知物体所受的重力;
②放手后,此时物体受到的浮力明显大于自身的重力,将上浮,直到漂浮状态,再利用物体的浮沉条件的知识来解答。
【解答】解:用手将物体全部压入水中时,已知物体排开的水重为20N,由阿基米德原理知:此时物体所受的浮力也为20N;
放手后,物体受到的浮力20N要大于物体的自重10N,因此物体要上浮;
待物体静止时,漂浮在水面上,此时物体所受的浮力等于物体的重力,即10N。
故答案为:上浮;10。
30.【分析】根据p=ρ海水gh求出核潜艇受到的压强;根据阿基米德原理可求出核潜艇受到的浮力。
【解答】解:核潜艇受到的压强为:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa;
核潜艇受到的浮力为:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×5000m3=5×107N。
故答案为:3×106;5×107。
三.实验探究题(共10小题)
31.【分析】(1)阿基米德原理的内容:浸在液体中物体受到的浮力,大小等于被它排开的液体受到的重力;要验证阿基米德原理就要测出物体的浮力,可根据F浮=G﹣F示得出,然后测出排开液体的重力,两者进行比较即可验证;
根据测力计分度值读数;
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,根据 F吞=G﹣F示计算;分析比较哪两个图可以得出块排开的水所受的重力;
(3)根据浮力大小、排开液体重力的大小分析;
(4)该实验为使结论具有普遍性和代表性,应换用不同液体和物体进行实验.
(5)根据阿基米德原理,物体受到浮力大小等于排开液体的重力,排开液体的体积越大,受到浮力越大;
(6)手容易抖动,则可以通过不移动手的方法来解决。
【解答】解:(1)实验时,先测出空桶的重力,然后测出物体的重力,再将物体浸在溢水杯中,读出弹簧测力计的示数,根据F浮=G﹣F示得出物体受到的浮力,最后测出小桶和溢出水的总重力,从而测出物体排开水的重力,因此合理的实验步骤是:D、C、A、B;
弹簧测力计的分度值为0.2N,石块的重力为3.8N;
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,弹簧测力计的示数是2.4N,根据称重法测浮力:F浮=G﹣F示=3.8N﹣2.4N=1.4N;
比较B、D两图,可以得出块排开的水所受的重力为:G排=2.6N﹣1.2N=1.4N;
(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该物体所排开的水受到的重力的大小;
(4)为了得到更普遍得结论,应换用不同液体和物体进行多次实验,而不是用原来的方案和器材多次测量取平均值,操作中不合理的是A;
(5)根据阿基米德原理,物体受到浮力大小等于排开液体的重力,排开液体的体积越大,受到浮力越大,所以只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,也能得到与(3)相同的结论;
(6)实验中可以使提着弹簧测力计的手不动,缓缓向上移动溢水杯。
故答案为:(1)D、C、A、B;3.8; (2)1.4;B、D;(3)=;(4)A; (5)能;(6)提着弹簧测力计的手不动,缓缓向上移动溢水杯。
32.【分析】(1)应采用准确、便捷、有利于实验的原则安排实验顺序;
(2)根据F浮=G排,求出浮力的大小,再根据 F浮=G﹣F示计算出重力的大小。
【解答】解:(1)为减少弹簧测力计悬挂物体的次数和减小实验误差,方便操作,在小桶接水前应测出其重力,所以合理的实验顺序为BADC;
(2)比较C、B两图可知石块排开的水所受的重力:F浮=G排=2.6N﹣1.2N=1.4N;
根据称重法测浮力可知:G=F浮+F示=1.4N+2.4N=3.8N。
故答案为:(1)BADC;(2)3.8。
33.【分析】(1)弹簧对小桶的拉力与小桶和石块的总重是一对平衡力;
(2)在弹性限度内,弹簧的伸长与受到的拉力成正比,在两个拉力的作用下,弹簧伸长到相同的位置,起到相同的效果;
(3)根据甲和丙两次实验中弹簧伸长到相同位置列出等式,找出浮力和排出水的重力之间的关系,据此解答。
【解答】解:(1)弹簧对小桶的拉力为T1,与小桶和石块的总重是一对平衡力,大小相等,即T1=G;
(2)当石块浸没在水中时,小桶会受到浮力的作用,此时弹簧对小桶的拉力将减小;
(3)在两个拉力的作用下,弹簧伸长到相同的位置,起到相同的效果,所以这两个拉力的关系是:T2=T1;
(4)甲图中,T1=G;丙图中,T2=G+G排﹣F浮;
因为T1=T2,所以G=G+G排﹣F浮,所以F浮=G排;
故答案为:(1)=;(2)减小(3)=;(4)甲图中,T1=G;丙图中,T2=G+G排﹣F浮;
因为T1=T2,所以G=T2=G+G排﹣F浮,所以F浮=G排。
34.【分析】(1)在测量过程中,需先测量空桶和小石块的重力,后将石块完全浸没在水中,测出拉力,最后测出桶和排出水的总重力;
(2)浮力等于AB两次测力计的示数之差;
物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力;要验证阿基米德原理就要测出物体的浮力,可根据F浮=G﹣F示得出,然后测出排开液体的重力,两者进行比较即可验证。
(3)根据物体浸没液体中受到的浮力:F浮=Fa﹣Fb,物体排开液体的重力:G排=Fc﹣Fd分析表中空白处应填写的内容;
(4)在使用弹簧测力计时,若指针没有调零,则每次测量值比真实值值总是偏大(小)一定的值,据此分析。
【解答】解:
(1)为了减小误差,在小桶接水前,应先分别测出石块和空桶的重力,所以合理的实验顺序为DABC或ADBC;
(2)图A测出了物体的重力,图B测量的是物体浸在水中时测力计的拉力,由称重法可测出物体受到的浮力,所以图中AB两个步骤是为了测量浮力的大小;
石块的重力为G=Fa,浸没在水中时的拉力为Fb,则F浮=Fb﹣Fa;
被石块排开水的重力等于桶和水的总重与空桶重力之差,则G排=Fc﹣Fd;
若Fb﹣Fa=Fc﹣Fd;则可证明,浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小,即F浮=G排。
(3)由(2)知,物体浸没液体中受到的浮力:F浮=Fa﹣Fb,物体排开液体的重力:G排=Fc﹣Fd
故表中空白处应填写:桶与排开水的重力G总/N;
第3次实验中物体受到的浮力F浮=2.4N﹣1.7N=0.7N,
(4)在使用弹簧测力计时,若指针没有调零,则每次测量值比真实值值总是偏大(小)一定的值,故两次力的差值是不变的,即测量出的浮力值会不变。
故答案为:(1)DABC或者ADBC;(2)AB;Fa﹣Fb=Fc﹣Fd;等于;(3)桶与排开水的重力G总/N;0.7;(4)不变。
35.【分析】(1)根据密度计的工作原理,可知液体密度越大,没入液体中的体积越小;
(2)根据漂浮条件和阿基米德原理即可判断;
(3)如果在甲图瓶中放入一物体,使简易密度计浸入液体中的体积与乙图相同,即密度计排开水和酒精的体积相同,然后根据漂浮条件和F浮=ρgV排即可求出。
【解答】解:(1)根据密度计的工作原理可知,所测液体密度越大,没入液体中的体积越小,因为水的密度大于酒精的密度,所以排开水的体积较小,即甲图是简易密度计在水中的情形;
(2)由于密度计在水和酒精中都是处于漂浮状态,则F浮水=F浮酒精=G=4N;
根据阿基米德原理可知:G排=F浮,所以,G排水=G排酒精;则在水中和酒精中的G排之比是1:1。
(3)图乙中:F浮酒精=G,即:ρ酒精gV排酒精=G﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
图丙中:F浮=G+G物,即:ρ水gV排水=G+G物﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
简易密度计浸入液体中的体积与乙图相同,所以,V排酒精=V排水,
由 可得:G物=×G=×4N=1N。
故答案为:(1)甲;(2)1:1;(3)1。
36.【分析】(1)实验中使用溢水杯时需要装满水,指的是液面到达溢水口;
(2)利用称重法F浮=G﹣F拉可求物体受到的浮力;
(3)比较物体浸在水中受到的浮力与排开水的重力可得出结论;
(4)阿基米德原理适用于任何浸在液体中的物体;
(5)从圆柱体刚接触水面到全部浸没水中的过程中,圆柱体排开水的重力即杯中减小的水的重力,根据阿基米德原理确定溢水杯对水平桌面的压力F的变化,由p=分析。
【解答】解:(1)金属块放入水中之前,溢水杯中的水需要装满,否则会导致溢出水的体积小于物体排开水的体积,所以在图B中存在的错误是溢水杯中的水未加至溢水杯口处;
(2)由图B可知,实验中的所用金属块的重力为4N,由图C可知,金属块完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数F=3N,则金属块受到的浮力:F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(3)由图D可知,桶和水的总重力G总=2N,由图A可知,空桶的重力G桶=1N,所以金属块排开水所受的重力G排=G总﹣G桶=2N﹣1N=1N,结合(2)可以得到浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力;
(4)只将石块的一部分浸在水中,排开水的体积减小,排开水的重力减小,浮力减小,仍能得出F浮=G排;
(5)因溢水杯是满的,从圆柱体刚接触水面到全部浸没水中的过程中,圆柱体排开水的重力即溢水杯中减小的水的重力,由阿基米德原理,圆柱体受到浮力大小始终等于其排开水重力,故溢水杯对水平桌面的压力F不变,根据p=,溢水杯对水平桌面的压强保持不变。
故答案为:(1)溢水杯中水未加至溢水杯口处;(2)1;(3)等于;(4)能;(5)保持不变。
37.【分析】阿基米德原理反映了浮力大小与排开液体重力之间的关系;浮力大小是利用称重法测量:F浮=G﹣F;排开液体的重力G排=G总﹣G水。
【解答】解:
由图可知,步骤D测量的是桶和物块排开液体的重力;
由步骤A、C可测出物块受到的浮力:F浮=F1﹣F3;
由步骤B、D可以测出物体排开水的重力:G排=F4﹣F2;
若满足F1﹣F3=F4﹣F2,即F浮=G排,可以验证阿基米德原理。
故答案为:物块排开液体;F1﹣F3=F4﹣F2。
38.【分析】(1)金属块在空气中,弹簧测力计的示数就是金属块的重;
(2)“验证阿基米德原理”实验中的溢水杯要装满水,否则会导致实验结论的错误;
(3)用F浮=G﹣F拉求浮力;
(4)水对溢水杯底的压强是否变化,要看的是水的深度是否变化,水的深度不变,水的压强就不变;
(5)分别计算出F浮和G排,比较它们的大小关系。
【解答】解(1)挂在测力计下的金属块在空气中,弹簧测力计的示数就是金属块的重,故金属块的重力是4N;
(2)“验证阿基米德原理”实验中的溢水杯要装满水,否则会引起溢出的水少于排开的水,导致实验结论的错误。故情景图B中存在的错误是溢水杯没有装满水;
(3)根据“称重法”可知,F浮=G﹣F拉=4N﹣3N=1N;
(4)水对溢水杯底的压强只与水的深度有关,在金属块从刚接触水面到全部浸没水的过程中,溢水杯中水的深度不变,故水对溢水杯底的压强不变;
(5)根据图中数据,金属块排开水的重:G排=G桶水﹣G桶=2N﹣1N=1N,所以,F浮=G排。
故答案为:(1)4;(2)溢水杯没有装满水;(3)1;(4)不变;(5)等于。
39.【分析】(1)要正确测量物体排开水的重力,需在溢水杯中倒满水;
(2)实验中要先测物体和空桶的重力,然后再将物体浸没在水中,测出拉力,最后测出排出的水和空桶的总重力;
(3)根据阿基米德原理,F浮=G排,即G﹣F=G总﹣G桶;
(4)根据F浮=ρ液gV排计算出物体的体积,根据m=计算出物体的质量,从而可根据密度公式推导出物体的密度。
【解答】解:(1)由图B知,溢水杯内未倒满水,这样会使排开水的重力测量值偏小;
(2)要测出排开水的重力,应先测出空桶的重力,然后测出物体的重力,再将物体浸没在水中,测出拉力,最后测出排出的水和空桶的总重力所以实验次序应为DABC;
(3)根据阿基米德原理,F浮=G排,F浮=F1﹣F2,G排=F3﹣F4,所以如果F1﹣F2=F3﹣F4,则可得出阿基米德原理;
(4)铁块的质量m==,
由F浮=ρ液gV排得,铁块的体积:V=V排==,
则铁块的密度ρ铁===。
故答案为:(1)B;(2)DABC;(3)F1﹣F2=F3﹣F4;(4)。
40.【分析】(1)由图甲和图乙知,金属块在空气中重G、金属块浸没在水中的弹簧测力计的示数F1,利用称重法求金属块所受的浮力;
(2)同种液体,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大,利用平衡力可知拉力的大小关系;
(3)浮力的大小与多个因素有关,应采用控制变量法进行探究;
(4)悬浮在水中的物体受到的浮力和重力是一对平衡力,大小相等,所以用弹簧测力计测出物体的重力,就可得知悬浮的物体受到的浮力大小。
【解答】解:(1)由图甲和图乙,利用称重法知,
金属块受到浮力为:F浮=G﹣F1;
(2)比较图乙和图丙知,乙图中物体排开液体的体积较大,受到的浮力较大,根据三力平衡,浮力与拉力之和等于重力,
所以:F1<F2;
(3)图乙和图丁没有控制物体排开液体的体积相同,故无法探究浮力大小与液体密度的关系;
(4)用弹簧测力计测出其重力大小,根据悬浮在水中的物体受到的浮力和重力大小相等,即可得知其所受浮力大小。
故答案为:(1)G﹣F1;(2)<;(3)物体排开液体的体积;(4)弹簧测力计;悬浮在水中的物体受到的浮力和重力是一对平衡力,大小相等。
四.计算题(共20小题)
41.【分析】(1)根据p=ρgh可求得南昌舰受到海水产生的压强;
(2)根据阿基米德原理计算满载时南昌舰受到的浮力大小;南昌舰漂浮,F浮=G总,根据阿基米德原理F浮=G排,据此求得承载的最大质量。
【解答】解:(1)水下5m深处海水产生的压强为p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m=5.15×104Pa;
(2)由题意可得,满载时排开液体的质量为,
由阿基米德原理可得,
南昌舰漂浮,F浮=G总,根据阿基米德原理F浮=G排,所以G排=G总=G船+G货,
根据G=mg有m排=m总=m船+m货,
代入数据。
答:(1)压强为5.15×104Pa;
(2)满载时受到的浮力为1.2×108N,承载的最大质量为600t。
42.【分析】(1)坦克在水平路面上行驶时,对地面的压力等于自身的重力,根据压强公式求出坦克对地面的压强;
(2)坦克在水深为7.3m的河底潜渡时,利用液体压强公式p=ρ液gh得到坦克顶部舱门受到水的压强,又知道受力面积,利用F=pS求出舱门受到水的压力;
(3)坦克在河底潜渡时,坦克受到向上的浮力、支持力和向下的重力,根据F浮=ρ水gV排得出坦克所受的浮力,根据F压=F支=G﹣F浮=mg﹣F浮计算坦克对水平河床的压力。
【解答】解:(1)对水平地面上的坦克,对地面的压力等于重力,由p=知坦克对地面的压强是p=====1.4×105Pa;
(2)坦克舱门受到的压强为p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×(7.3m﹣2.3m)=5×104Pa;
舱门受到河水的压力为F=ps=5×104Pa×0.5m2=2.5×104N;
(3)对潜渡中的坦克,由F浮=ρ液gV排得该坦克在上述河段中潜渡时所受浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×32m3=3.2×105N;
坦克对河床压力为F压=F支=G﹣F浮=mg﹣F浮=42×103kg×10N/kg﹣3.2×105N=1×105N。
答:(1)该坦克在水平路面行驶时,对地面的压强是1.4×105Pa;
(2)该坦克在水深为7.3m的河底潜渡时,顶部面积为0.5m2的舱门受到河水的压力为2.5×104N;
(3)该坦克在上述河段中潜渡时所受浮力为3.2×105N,坦克对水平河床的压力为1×105N。
43.【分析】(1)求出木条底端所处深度,利用液体压强公式求木条底部受到的水的压强;
(2)知道木条质量,利用漂浮条件求木条受到的浮力;
【解答】解:(1)木条底端在水中的深度h=1.2m﹣0.2m=1m;
木条底端受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×1m=1.0×104Pa;
(2)木条在水中漂浮,
根据物体漂浮的条件知,木条受到的浮力:
F浮=G木=mg=0.5kg×10N/kg=5N。
答:(1)此时木条底端受到的水的压强是1.0×104Pa;
(2)此时木条受到的浮力是5N。
44.【分析】(1)利用p=ρgh求得下潜深度为5000m时潜水器受到的海水压强;
(2)根据阿基米德原理可知4块压载铁所受的浮力F浮。
【解答】解:(1)下潜深度为5000m时潜水器受到的海水压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5000m=5×107Pa;
(2)根据阿基米德原理可知4块压载铁所受的浮力F浮=ρ海水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.25m3=2500N。
答:(1)当“奋斗者”号潜至海面下5000m处,海水对它的压强约是5×107Pa;
(2)4块压载铁在水下浸没时受到的浮力是2500N。
45.【分析】(1)根据图乙对物体进行受力分析,当物体漂浮时,浮力等于重力;
(2)分析图像得浸没时的深度,根据p=ρgh计算浸没时液体对容器底的压强;
(4)根据阿基米德原理和G=mg=ρgV分别列式组成方程组,求出木块的密度。
【解答】解:(1)由图乙可知,当水的深度h从0增加到6cm的过程中,木块所受浮力逐渐增加,根据阿基米德原理可知木块排开水的体积逐渐增大,当h从6cm增加到12cm的过程中,浮力保持6N不变,当h从12cm增加到16cm的过程中,浮力逐渐增大,木块排开水的体积逐渐增大,则说明当h从6cm增加到12cm的过程中,木块处于漂浮状态,浮力等于重力,即木块的重力为6N;
(2)当h大于16cm时,木块所受浮力保持10N不变,此时木块完全浸没,则液体对容器底的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×16×10﹣2m=1600Pa;
(3)浸没时的浮力为10N,根据阿基米德原理知:F浮=ρ水gV排有:
10N=ρ水gV排;
根据G=mg=ρgV知,6N=ρ木gV;
浸没时,V排=V,解得ρ木=0.6ρ水=0.6×103kg/m3。
答:(1)木块的重力为6N;
(2)木块刚好浸没时,液体对容器底的压强为1600Pa;
(3)木块的密度为0.6×103kg/m3。
46.【分析】(1)根据漂浮时浮力等于重力计算浮力大小;
(2)根据放入物体后仍漂浮,增大的浮力等于增大的重力,计算物体的质量;
(3)浮力秤满载时,液体对容器底部的压力等于水、秤、物体的重力之和,根据p=可求出液体对圆柱形容器底部的压强。
【解答】解:(1)浮力秤漂浮,依据平衡条件可知:
F浮=G秤=m秤g=0.17kg×10N/kg=1.7N;
(2)浮力秤浸到2cm刻度线漂浮时,秤内被测物的质量为m测,
依据漂浮时受力平衡条件:
不放入被测物时:F浮=G秤;
放入被测物时:F浮'=G秤+m测g;
可知:m测g=F浮'﹣F浮;
依据阿基米德原理:F浮=ρ水gV0;
F浮'=ρ水gV0+ρ水gΔV排;
所以浮力秤上2cm刻度线对应的质量值为:
m测=ρ水ΔV排=1g/cm3×50cm2×2cm=100g;
(3)浮力秤满载时,对应瓶内物体的质量为:m物=×100g=900g,
此时液体对圆柱形容器的压力为:F=G总=m总g=(3kg+0.17kg+0.9kg)×10N/kg=40.7N,
此时液体对圆柱形容器底部的压强为:p===2035Pa。
答:(1)图中所示状态浮力秤受到的浮力1.7N;
(2)浮力秤上2cm刻度线对应的质量值100g;
(3)液体对圆柱形容器底部的压强为2035Pa。
47.【分析】(1)利用G=mg求物体受到的重力,根据漂浮时浮力等于重力算出木块受到的浮力;
(2)根据在水平面上压力等于重力算出容器对桌面的压力,由p=算出容器对桌面的压强。
【解答】解:(1)木块受到的重力:
G木=m木g=0.8kg×10N/kg=8N;
因为木块漂浮在水面上,所以浮力等于重力,即F浮=G木=8N;
(2)根据G=mg知水的重力为:
G水=m水g=2kg×10N/kg=20N,
因为在水平面上压力等于重力,
所以容器对桌面的压力为:
F=G总=G容器+G水+G木=5N+20N+8N=33N,
容器对桌面的压强为:
p===5.5×103Pa。
答:(1)木块受到的浮力为8N;
(2)容器对桌面的压强为5.5×103Pa。
48.【分析】排水量是驱逐舰满载时排开水的质量。根据浮力等于排开水的重力计算浮力。
【解答】解:排水量m排=6250t=6.25×106kg,
根据阿基米德原理可知,所受到的浮力为:
F浮=G排=m排g=6.25×106kg×10N/kg=6.25×107N。
答:科考船满载时受到水的浮力是6.25×107N。
49.【分析】(1)得出物块A排开水的体积,根据阿基米德原理得出物块A所受的浮力,物块A漂浮,所受重力等于所受的浮力;
(2)图乙中将一体积为500cm3的物块B放在物块A上,物块A恰好浸没于水中,物块A排开水的体积V排′=V,根据阿基米德原理得出AB所受的浮力,物块AB漂浮,所受重力GAB=F浮′;根据GB=GAB﹣GA得出物块B的重力,根据G=mg得出B的质量,根据密度公式得出B的密度;
(3)物块C与物块B为同种物质,将物块C用细线与物块A相连后放入水中(细线的体积忽略不计),物块A也恰好浸没于水中,如图丙所示。根据二力平衡可知GAC=F浮″,即GA+ρgV′=ρ水gV排″,代入数据得出C的体积。
【解答】解:(1)物块A的体积V=100cm2×20cm=2000cm3;
物块A排开水的体积V排=V=×2000cm3=1000cm3=1×10﹣3m3,
物块A所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N;
物块A漂浮,所受重力GA=F浮=10N;
(2)图乙中将一体积为500cm3的物块B放在物块A上,物块A恰好浸没于水中,
物块A排开水的体积V排′=V=2000cm3=2×10﹣3m3,
AB所受的浮力F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣3m3=20N;
物块AB漂浮,所受重力GAB=F浮′=20N;
物块B的重力GB=GAB﹣GA=20N﹣10N=10N;
B的质量mB===1kg,
B的密度ρ===2×103kg/m3;
(3)在丙中,根据二力平衡可知GAC=F浮′,
即:GA+ρgVC=ρ水gV排″,
代入数据得:10N+2×103kg/m3×VC×10N/kg=1.0×103kg/m3×10N/kg×(2×10﹣3m3+VC);
解得:VC=1×10﹣3m3。
答:(1)物块A的重力为10N;
(2)物块B的密度为2×103kg/m3;
(3)物块C的体积为1×10﹣3m3。
50.【分析】(1)根据密度公式ρ=的变形公式算出体积;
(2)利用p=ρgh可求得手环在水下5m深处时受到水的压强。
(3)根据总体积和F浮=ρ水gV排算出该人和气囊浸没在水中时受到总的浮力。
【解答】解:(1)研究员的体积为:
V研===0.06m3=60dm3,
(2)手环在水下5m深处时受到水的压强是:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×5m=5×104Pa,
(3)气囊完全打开瞬间,研究员和气囊浸没在水中受到总浮力为:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×(0.06m3+33×10﹣3m3)=930N。
答:(1)研究员的体积60dm3;
(2)手环在水下5m深处时,受到水的压强5×104Pa;
(3)气囊完全打开瞬间,研究员与气囊受到的总浮力930N。
51.【分析】(1)已知容器中水的深度和水的密度,根据p=ρgh求出容器底受到水的压强;
(2)已知石块的体积,石块的体积等于它排开水的体积,根据公式F浮=ρ液gV排可求石块所受浮力。
【解答】解:(1)容器内水的深度:h=15cm=0.15m,
容器底受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa;
(2)石块浸没在水中,则石块排开水的体积:V排=V=50cm3=50×10﹣6m3,
石块所受浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×50×10﹣6m3=0.5N。
答:(1)水对容器底部的压强为1500Pa;
(2)石块所受浮力为0.5N。
52.【分析】(1)根据物体沉浮条件可求出此时木块A受到的浮力大小;
(2)根据阿基米德原理求出此时木块A排开水的体积,从而求出木块A的体积,根据G=mg=ρVg求出木块A的密度;
(3)因为容器为柱形容器,A、B整体漂浮在水面上,所以水对容器底的压力等于A、B及水的重力之和,若取走B,水对容器底部压力减小量为ΔF=GB,根据p=可求出水对容器底部压强的变化量。
【解答】解:(1)由图可知,A、B整体漂浮在水面上,则此时木块A受到的浮力为:
F浮=GA+GB=6N+2N=8N;
(2)由阿基米德原理可知,此时木块A排开水的体积为:
V排===8×10﹣4m3,
由题意可知V排=VA,则木块A的体积为:VA=V排=×8×10﹣4m3=10﹣3m3,
由G=mg=ρVg可知,木块A的密度为:
ρA===0.6×103kg/m3;
(3)因为容器为柱形容器,A、B整体漂浮在水面上,所以水对容器底的压力等于A、B及水的重力之和,
若取走B,水对容器底部压力减小量为:ΔF=GB=2N,
所以取走B,水对容器底部压强的减小量为:Δp===200Pa。
答:(1)此时木块A受到的浮力大小为8N;
(2)木块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)若取走合金块B,水对容器底部压强的变化量为200Pa。
53.【分析】(1)知道溢出水的质量,根据阿基米德原理求出木块受到的浮力;
(2)木块漂浮,则重力等于浮力,结合G=mg、求得木块的密度;
(2)木块静止时,烧杯对水平桌面的压力等于烧杯和烧杯内水的重力之和,根据F=G=mg求出其大小,利用p=求出烧杯对水平桌面的压强。
【解答】解:(1)木块受到的浮力为
(2)木块漂浮,则重力等于浮力,即G=F浮=6N
木块的体积为
V=(0.1m)3=0.001m3
则木块的密度为
(3)木块静止时,烧杯对水平桌面的压力为
F=G杯+G排=m杯g+G排=0.12kg×10N/kg+6N=7.2N
则烧杯对水平桌面的压强为
答:(1)木块受到的浮力为6N;
(2)木块的密度为0.6×103kg/m3;
(3)木块静止时,烧杯对水平桌面的压强为720Pa。
54.【分析】(1)根据F浮=G排=m排g得出“振华30”满载时受到的浮力;利用阿基米德原理可求出排开水的体积;
(2)当力传感器示数为0时,水对C的浮力等于C的重力,由此根据阿基米德原理计算C浸在水中的深度,根据p=ρgh求出。
【解答】解:(1)“振华30”满载时受到的浮力为:
F浮=G排=m排g=1.4×105×103kg×10N/kg=1.4×109N,
由F浮=ρ液gV排可知,排开水的体积为:
V排===1.4×105m3;
(2)由图知,注水前当力传感器示数为0时,水对C的浮力等于C的重力,
而在注水前,水面恰好与圆柱体C的下表面相平,不受浮力,即没有注水时的拉力等于重力,为20N;
根据阿基米德原理可得,V排===
==0.002m3=2000cm3;
注入3kg时,压力不再变化,说明恰好浸没,此时增大的水的深度等于C的高度;
则(S﹣SC)h=V=;
有(500cm2﹣SC)×12cm=;
解得SC=250cm2;
C浸在水中的深度:h1===8cm=0.08m,
此时水舱中水的深度:h=h0+h1=0.02m+0.08m=0.1m,
剩余的水容器底的压强增大:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1m﹣0.02m)=800Pa。
增大压力ΔF=ΔpS=800Pa×500×10﹣4m2=40N。
答:(1)“振华30”满载时受到的浮力是1.4×109N,排开水的体积1.4×105m3;
(2)当力传感器示数为0时,水对容器底部的压力的增加量40N。
55.【分析】(1)根据液体内部压强的计算公式p=ρgh求容器底受到水的压强;
(2)根据阿基米德原理公式就可以算出物块浸没在水中时受到的浮力,根据G=mg=ρVg算出物块的重力;物块静止,受力平衡,根据F拉=F浮﹣G计算出绳子对物块的拉力;
(3)由于F浮>G,剪断细线后,物块上浮,最后静止时漂浮在水面上,物块此时受浮力等于物块重力。
【解答】解:(1)水对容器底的压强:p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.35m=3500Pa;
(2)物块浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.0×10﹣3m3=20N;
物块的重力为:G=mg=ρVg=0.6×103kg/m3×2×10﹣3m3×10N/kg=12N,
物块浸没在水中时,受到三个力的作用:竖直向下的重力G和拉力F拉、竖直向上的浮力F浮,
则绳子对物块的拉力为:F拉=F浮﹣G=20N﹣12N=8N;
(3)因为物块浸没在水中时的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,物块会上浮直至漂浮在水面上,
因为物块漂浮,所以物块受到的浮力:F浮'=G=12N。
答:(1)水对容器底的压强为3500Pa;
(2)绳子对物块的拉力为8N;
(3)若剪断绳子,物块静止时受到的浮力为12N。
56.【分析】已知物体排开水的体积,利用阿基米德原理F浮=ρ水V排g求物体受到的浮力。
【解答】解:物体排开水的体积V排=1×10﹣3m3,
物体受到的浮力:F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×1×10﹣3m3×9.8N/kg=9.8N。
答:物体所受浮力F浮的大小为9.8N。
57.【分析】(1)根据木块静止受力平衡分析浮力;
(2)根据浮力计算排开液体的体积,得出物体的体积,根据密度公式计算密度;
(3)根据F=G=mg计算压力,根据p=计算压强。
【解答】解:(1)木块A静止,受到重力、浮力、压力三力平衡,
则F浮=G+F=mg+F=4kg×10N/kg+20N=60N;
(2)根据F浮=ρ水gV排知,
V排===0.006m3;
则物体的体积V'==0.006m3=0.01m3;
物体的密度ρ==0.4×103kg/m3;
(3)压力F=G=mg=(6kg+50kg+4kg)×10N/kg=600N;
受力面积S=0.1m2;
=6000Pa。
答:(1)木块所受浮力60N;
(2)木块的密度为0.4×103kg/m3;
(3)该容器放置在水平桌面上时对桌面的压强是6000Pa。
58.【分析】(1)利用液体压强公式计算压强,再有压强定义式计算压力;
(2)利用阿基米德原理求浮力;
(3)木球浸没在水中静止时,受到竖直向下的重力,竖直向上的浮力和细铁丝施加的向下压力,根据平衡力求解;
(4)容器对桌面的压力等于容器的重力为加容器中水的重力加上球对水的力,再由压强定义式计算压强。
【解答】解:(1)木球未浸入时,水对容器底的压强为;
木球未浸入时,水对容器底的压力为;
(2)木球浸没在水中时,即,
此时受到的浮力为;
(3)木球浸没在水中静止时,受到竖直向下的重力,竖直向上的浮力和细铁丝施加的向下压力,压力为F=F浮﹣G球=5N﹣3N=2N;
(4)通过受力分析可知,容器对桌面的压力为F压=G容+G水+F球对水=2N+12N+5N=19N;
图中容器对桌面的压强为。
答:(1)木球未浸入时,水对容器底的压力F1为10N;
(2)木球浸没在水中时,受到的浮力F浮为5N;
(3)木球浸没在水中静止时,细铁丝施加的压力F为2N;
(4)图中容器对桌面的压强p2为1900Pa。
59.【分析】(1)根据F浮=G空载=m空载g得出“蛟龙号”空载漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可得潜艇受到浮力;
(2)根据可得p=ρgh可得受到海水的压强;
(3)根据阿基米德原理求出受到的浮力的大小;根据G满=m满g得出满载总重力,进而得出注入海水的重力,根据G=mg=ρgV可得注入水的体积。
【解答】解:(1)空载的质量m空载=22t=2.2×104kg,
“蛟龙号”空载漂浮在水面,根据物体的浮沉条件可得潜艇受到浮力F浮=G空载=m空载g=2.2×104kg×10N/kg=2.2×105N;
(2)“蛟龙号”下潜到7km深时,受到海水的压强
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa;
(3)“蛟龙号”某次满载时下沉时受到的浮力;F浮′=G排=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×70m3=7×105N;
满载总重力G满=m满g=(2.2×104kg+200kg)×10N/kg=2.22×105N,
注入海水的重力G注水=F浮′﹣G满=7×105N﹣2.22×105N=4.78×105N,
则由G=mg=ρgV可得注入水的体积:
V注水===47.8m3。
答:(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为2.2×105N;
(2)“蛟龙号”下潜到7km深时,受到海水的压强为7×107Pa;
(3)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入47.8m3的海水。
60.【分析】(1)知道核潜艇浸没时排水量(排开水的质量),利用阿基米德原理求该艇悬浮时所受的浮力;
(2)知道核潜艇在水中的深度,利用液体压强公式求海水的压强。
【解答】解:(1)该潜艇浸没时排水量为16000t,即m排=16000t=1.6×107kg;
当096艇悬浮待命时,由阿基米德原理可得其受到的浮力:
F浮=G排=m排g=1.6×107kg×10N/kg=1.6×108N。
(2)600米深度海水的压强:
p=ρ海水gh=1.1×103kg/m3×10N/kg×600m=6.6×106Pa。
答:(1)当“096”艇悬浮待命时,受到的浮力为1.6×108N;
(2)达到最大下潜深度时,底部承受海水的压强为6.6×106Pa。
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