浙教版科学八上1.3浮力综合作业之中等培优篇(较难)(含答案)

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名称 浙教版科学八上1.3浮力综合作业之中等培优篇(较难)(含答案)
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文件大小 1.6MB
资源类型 试卷
版本资源 浙教版
科目 科学
更新时间 2024-07-16 09:36:56

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浮力综合作业二之中等培优篇(较难)
一.选择题(共20小题)
1.放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计),底面积为10﹣3m2,将一体积为5×10﹣4m3的木块放入水中静止时,有体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法(水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)(  )
①木块的密度为0.8×103kg/m3
②木块漂浮时排开水的质量为500g
③浸没水中时细线对木块的拉力为0.8N
④甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
A.只有①③正确 B.只有②③正确
C.只有①④正确 D.只有②④正确
2.如图所示,底面积为300cm2的圆柱形容器里装有900g水。现用细绳将体积为1000cm3的圆柱体木块浸入的体积,此时细绳的拉力为4N.若将细绳剪断,要使木块对容器底部的压力为零,木块底面积的最小值为(  )
A.100cm2 B.120cm2 C.150cm2 D.200cm2
3.铁架台的水平底座上有一只溢水杯,贴近溢水杯有一底面积为20cm2的圆柱形小桶(不计侧壁厚度)。弹簧测力计的上端挂在铁架台的支架上,下端悬挂一重力为1.2N、密度为4×103kg/m3的金属块。初始时,金属块有五分之一的体积浸在水中,弹簧测力计的示数为F1,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水。如图所示。接着竖直向上提溢水杯,当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力为T1;提着溢水杯竖直向上缓慢移动,当金属块刚好浸没在水中时,水对小桶底部的压强为p,弹簧测力计的示数为F2,提绳竖直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的水,则下列说法正确的是(  )
A.金属块体积为300cm3 B.F1﹣F2=0.24N
C.p=150Pa D.T2﹣T1=1N
4.如图所示,B、C、D是同种材料制成的实心金属体,B、C体积均为200cm3。当B浸没在某种液体中时,木块A恰能在水平桌面上向左匀速运动。若用体积为80cm3的实心金属体D替换C,使木块A在桌面上向右匀速运动(整个过程中,金属块B始终浸没在液体中且未触底,液体与B之间的摩擦以及滑轮处的摩擦均忽略不计,ρ金=3g/cm3),则液体密度应为(  )
A.0.8g/cm3 B.0.9g/cm3 C.1.0g/cm3 D.1.2g/cm3
5.如图甲所示,底面积为200cm2的柱形容器高30cm,放置在水平地面上,容器中盛有28cm深的水。将底面积为80cm2的圆柱体A从离水面一定高度处匀速下降,直到A刚接触容器底部为止,然后撤去绳子及弹簧测力计。整个过程中测力计的示数随时间变化的关系如图乙所示。不计绳重及绳子体积,则下列说法正确的是(  )
A.物体A下降的速度为1.5cm/s
B.图乙中t1=5.5s,F1=28N
C.整个过程中水对容器底部的压强一直增大
D.与A浸入前相比,t2=15s时,容器对桌面的压强增加了300Pa
6.如图所示,放在水平桌面上的甲、乙两个薄壁容器,其底面积分别为S1、S2,容器内分别盛有密度为ρ1、ρ2的两种液体。现有A、B两个实心球,其体积分别为VA、VB,质量分别为mA、mB,密度分别为ρA、ρB.将A、B两个实心球分别放入甲、乙容器中(两容器中液体均未溢出),当A、B两个球静止时,它们受到的浮力分别为FA、FB.甲、乙两容器内液面上升的高度分别为Δh1、Δh2,液体对甲、乙两容器底的压力分别增加了ΔF1、ΔF2,压强分别增加了Δp1、Δp2.甲、乙两容器对水平桌面的压力分别增加了ΔF3、ΔF4,压强分别增加了Δp3、Δp4.已知2mA=5mB,4VA=3VB,FA=FB,4S1=5S2,7ρ1=8ρ2,2Δh1=3Δh2.则(  )
A.ΔF1:ΔF2=15:7,ΔF3:ΔF4=2:5
B.Δp1:Δp2=4:5,Δp3:Δp4=2:1
C.如果ρ1=0.8×103kg/m3,那么ρA=2.0×103kg/m3
D.如果ρ2=4×103kg/m3,那么ρB=1.6×103kg/m3
7.如图,某装有水的容器中漂浮着一块冰,在水的表面上又覆盖着一层油。已知水面高度h1,油面高度为h2,则当冰熔化之后(  )
A.水面高度h1升高,油面高度h2升高
B.水面高度h1升高,油面高度h2降低
C.水面高度h1降低,油面高度h2升高
D.水面高度h1降低,油面高度h2降低
8.某型号一次性声呐,内部有两个相同的空腔,每个空腔的容积为2×10﹣3m3.某次军事演习,反潜飞机向海中投入该声呐,两个空腔内均未充入海水时,声呐漂浮在海面上且有总体积的四分之一露出海面,如图甲所示.当下部空腔充满海水时,声呐处于悬浮状态,如图乙所示.当两个空腔都充满海水时,声呐沉入海底,如图丙所示.(ρ海水=1.1×103kg/m3,g取10N/kg),下列说法正确的是(  )
A.每个空腔能容纳海水20N
B.整个声呐的体积为6×10﹣3m3
C.声呐在甲、乙两图位置时受到的浮力相等
D.声呐沉底时受到的支持力大小为22N
9.如图所示,在两个完全相同的容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的实心小球A、B、C分别放入两个容器中,放入小球后两个容器中的液体深度相同,且A、C两球排开液体体积相同,B球在甲液体中悬浮,在乙液体中下沉。则下列选项错误的是(  )
A.甲液体比乙液体对容器底的压强大
B.三个小球中密度最小的是C球
C.如果把A、C两球对调,A球在乙液体中可能下沉
D.A、C两球所受的浮力相等
10.相同的两个烧杯中分别装有不同液体,把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体中,最后甲球沉底,乙球悬浮,如图所示。甲、乙两球排开液体质量相等,则(  )
A.甲球所受浮力比乙球小
B.甲、乙球所受重力相等
C.左侧烧杯中所装液体密度较大
D.两烧杯底部所受液体压强相等
11.小明设计了如图甲所示的装置测量液体密度。不吸水的实心圆柱体高度h0=40cm,上表面与容器中的液面刚好相平,下表面与圆柱形容器底的距离h1=20cm。压力传感器可以显示物体B对其支撑面压力F的大小。现以500cm3/min的速度将水抽出,28min恰能将水全部抽尽,压力传感器示数F随时间t变化的图像如图乙所示。已知圆柱形容器底面积S=400cm2,轻质细线无弹性但承受的拉力有一定限度。(忽略摩擦)下列说法正确的是(  )
A.物体B所受的重力是140N
B.t=20min时,水对圆柱形容器底的压强是800Pa
C.物体A的密度为1.6g/cm3
D.改变圆柱形容器中的液体种类,使物体A一直浸没在某种液体中,用压力传感器的示数显示液体密度的大小,则此密度测量仪的测量范围为0~0.9g/cm3
12.如图所示,将一体积为10cm3的质量分布均匀的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的
溢水杯中,溢出液体的体积为8cm3;若将木块从中间锯掉一半,将剩余部分再次轻轻
放入装满该液体的溢水杯中,则该液体会溢出(  )
A.3cm3 B.4cm3 C.5cm3 D.6cm3
13.如图1所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。图2是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的数据图象,以下说法正确的是(  )
A.圆柱体的重力为8N
B.圆柱体浸没时受到的浮力为4N
C.圆柱体的体积为4×10﹣4 m3
D.圆柱体的密度为1.5×103 kg/m3
14.如图,盛有水的圆柱形小容器漂浮在盛有水的圆柱形大容器中,大容器的底面积是小容器的4倍(大、小容器壁的厚度均不计)。现将体积相等的小球A、B投入小容器中,投入后,两容器内的水对各自容器底部压强的增加量相等。小球A的密度的最大值为(  )
A.4×103kg/m3 B.5×103kg/m3
C.6×103kg/m3 D.7×103kg/m3
15.如图所示,足够高的柱形容器底面积为200cm2。容器内放有一密度为0.4g/cm3、边长为10cm的正方体木块A,将一物块B放在A的正上方,用一条质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部中心和柱形容器中心。现缓慢向容器中加水,当加入2.4kg的水后停止加水,此时木块A有五分之一的体积露出水面,细绳受到的拉力1N,容器中水的深度为h1;再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,液面稳定后容器中水的深度为h2。已知细绳能承受的最大拉力为5N。则下列说法中错误的是(  )
A.细绳的长度为8cm
B.物体B的密度为3g/cm3
C.h1:h2=16:17
D.物块B最终对容器底部的压力为2N
16.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N.若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是(  )
①物体A的密度为4×103kg/m3
②实验乙中,物体A受到的拉力为3N
③实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
④实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3N
A.只有①②③ B.只有①②④ C.只有①③④ D.只有②③④
17.两个底面积相同形状不同的容器A、B(GA<GB),盛有同种液体,放在水平桌面上,液体深度相同,把甲、乙、丙、丁四个体积相同的小球放入两个容器中,小球静止后位置如图所示两容器内液体深度依旧相同。下列说法正确的是(  )
A.甲球重力等于丙球重力
B.甲球受到的浮力大于丁球受到的浮力
C.取出乙、丙小球后,A容器对桌面的压强小于B容器对桌面的压强
D.取出乙、丙小球后,A容器底部受到的液体压强等于B容器底部受到的压强
18.小明同学在家帮助妈妈做家务,他在洗碗时发现,同一只瓷碗既可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如图所示为碗在水中漂浮的示意图,在同一盆水中,下列说法正确的是(  )
A.瓷碗能漂浮在水面上,说明瓷碗的密度比水小
B.瓷碗沉入水底时所受的浮力比漂浮时大
C.瓷碗沉入水底时容器底部对桌面的压强变大
D.瓷碗沉入水底时容器底部受到水的压强比漂浮时小
19.如图所示,桌面上有甲、乙两个体积相同、密度不同的实心小球,密度分别为ρ1和ρ2,两个完全相同的溢水杯中均盛满密度为ρ的液体。将小球甲放入溢水杯1中,静止后溢出液体质量为m1,将小球乙放入溢水杯2中,静止后溢出液体质量为m2。下列判断正确的是(  )
A.m1=m2
B.若ρ1>ρ>ρ2,则m1<m2
C.若ρ1<ρ2,则m1一定不大于m2
D.若两小球均沉底,且ρ1<ρ2,甲球对杯底的压力大于乙球对杯底的压力
20.水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。将两个完全相同的小球M、N分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所示,两容器内液面相平。下列分析正确的是(  )
A.两小球所受浮力FM<FN
B.两种液体的密度ρ甲<ρ乙
C.两种液体对容器底部的压强p甲=p乙
D.两种液体对容器底部的压力F甲>F乙
二.填空题(共10小题)
21.一石块和一个气球(气球内充有空气)捆在一起,浸没在水中下沉,在水中下沉的过程中,它们受到的液体压强将    ,它们受到的浮力将    。(两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)。
22.如图所示是中国首艘国产大型邮轮“爱达 魔都”号,其全长323.6米,满载时总吨位为13.55万吨,有24层楼高,2125间客房,最多可载乘客5246人(ρ海水=1.0×103kg/m3)。“爱达 魔都”号满载时,受到的浮力是    N;某次航行时,“爱达 魔都”号的吃水深度为h=12m,此时其底部受到的海水压强    Pa;某次航线为上海→东京→华盛顿,水的密度关系为ρ上海<ρ东京<ρ华盛顿,请你分析“爱达 魔都”号沿航线航行时,吃水深度的变化情况    (选填“不变”“变大”或“变少”)。
23.如图所示,该实验是模拟潜水艇的沉浮,通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气可以改变烧瓶内    (选填“气体”或“水”)的质量,从而改变烧瓶的    来实现其下沉或上浮。
24.如图所示,将一个大物块甲放入水中,先后两次分别在小物块乙和小物块丙的作用下,使其上表面恰好与水面相平,甲、乙之间用细绳连接,细绳体积不计,且细绳绷直。则丙物块的质量    乙物块的质量;绳的拉力    丙物块的重力(均选填“大于”“等于”或“小于”)。若小物块乙的体积为100cm3,则乙、丙两物块的质量相差    g。
25.一个实心铁球,放在水中静止时所受浮力为F1,放在水银中静止时所受浮力为F2,则铁球放在水银中稳定后会    (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),F1:F2=   。(用最简整数比形补式表示)(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ水银=13.6×103kg/m3)
26.如图所示,取一大塑料瓶,用一小玻璃瓶制作成“浮沉子”。将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在大塑料瓶的水面上。为了观察其浮沉,大瓶的瓶盖应该    (旋紧/拧开),当用力挤压大瓶时,“浮沉子”的重力    (大于/小于/等于)“浮沉子”所受浮力,此时“浮沉子”会    (加速/减速/匀速)    (上浮/下沉)。
27.航天员在登空前要进行大量模拟真实场景的训练,利用“中性浮力水槽”训练就是其中之一。航天员穿上航天服并带上配重,在水中保持身体既不浮出水面也不沉入水底的状态,即“中性浮力”的状态。在此状态下,航天员的重力    (选填“大于”、“小于”或“等于”)水产生的浮力。训练结束后,水中的航天员应    (选填“增加”或“减少”)配重,从而顺利返回水面。航天员在水面漂浮时,航天员的重力    (选填“大于”、“小于”或“等于”)水产生的浮力。
28.把一质量为50g的新鲜鸡蛋分别浸入盛有浓盐水和清水的容器中,观察到鸡蛋在容器中的位置分别如图1和图2所示。(g取10N/kg)
(1)在图3代表鸡蛋的圆点上画出其在浓盐水(图1)时的受力示意图。此时鸡蛋受到的重力G1=   N,浮力F浮1=   N;
(2)如图2所示,鸡蛋在清水中沉底时所受的浮力为F浮2,则F浮2   F浮1(选填“>”、“=”或“<”),请写出判断依据    。
29.如图所示,在维修“中国天眼”时,为避免压坏反射面板,利用一个氦气球及配重,使维修工人对反射面的压力减小到100N,成为“微重力蜘蛛人”。若维修工人重700N,与反射面的接触面积为1000cm2,气球未充入气体时重1300N,充入氦气后的体积约为200m3,忽略人及配重所受的浮力,当维修工人在反射面底部工作时,其对反射面的压强为    Pa;所充氦气以及配重的总重力为    N。(g=10N/kg,ρ空气=1.3kg/m3)
30.如图所示是正在训练的我国某型号核潜艇,若使其由图中位置下潜至海面下某深度,潜艇能够下潜是    力的作用效果,该过程中,潜艇水舱应该    (选填“充水”或“排水”),它受到的浮力变化情况    (选填“变大”“变小”“先变大后不变”或“先变大后变小”)。
三.实验探究题(共10小题)
31.在探究“浮力大小与哪些因素有关”实验中,李娟同学将一块重4.2N的铁块悬挂在弹簧测力计的挂钩上。
(1)当她手提弹簧测力计将该铁块缓慢放入水中的过程中,发现弹簧测力计的示数逐渐变    ,说明物体排开液体的体积变大,所受浮力变    。
(2)实验过程中,若弹簧测力计的示数如图所示,此时铁块所受浮力为    N。
32.小张用石块做“探究阿基米德原理实验”时,有甲图如下操作步骤:
(1)实验中最佳操作顺序为    (填序号)。
(2)当测量结果满足等式    时(用符号F1、F2、F3、F4表示),则说明阿基米德原理成立。
(3)小张按照正确的步骤做实验时,发现弹簧测力计的示数减少的数值与排出的水受到的重力不相等,原因可能是    。
A.实验前溢水杯内的水没有加满
B.实验前弹簧测力计没有调零
C.弹簧测力计拉着石块没有完全浸没
D.石块碰到了烧杯底部
(4)小明改进方法按乙图操作,量筒中排开的水受到的重力G排=   (用V1、V2和水的密度ρ表示);这种方法除了可以连续实验,还可以提高力的精度,已知量筒的分度值为1mL,则计算出G排的精度可达到    N。
33.小明在学习浮力后,去海边游玩时发现,如果从海水中向陆地行走,感到身体越来越重,由此他进行了“浮力的大小可能与哪些因素有关”的实验。
(1)小明根据图甲、丙、丁得出,浮力与    无关。
(2)小明根据图    ,验证了“排开液体体积”对浮力的影响。
(3)物体浸没在盐水中时所受浮力大小为    N,对甲丁戊图中的实验现象和数据进行分析,可以得出结论:当物体排开液体的体积相同时,   越大,物体所受浮力越大。
(4)在进一步学习了阿基米德原理之后,利用图中的测量数据,还可以计算出其他一些物理量(水的密度已知)。下列物理量中能计算出的是    。(多选)
A.物块的体积;
B.物块的密度;
C.盐水的体积;
D.盐水的密度。
34.小何在家里用两个大小不同的圆柱形薄壁厚底玻璃杯、水和刻度尺进行了如下的实验步骤:
①在大玻璃杯中装入适量的水,空的小杯竖直漂浮在水中。如图2甲所示,测出小玻璃杯浸入大杯中水的深度为h0。
②将适量的牛奶缓慢倒入小玻璃杯中,小杯仍然竖直漂浮。如图2乙所示,测出小玻璃杯中牛奶的深度为h1,小玻璃杯浸入大杯中水的深度为h2。则h1   h2﹣h0(选填“>”“=”或“<”)。(已知ρ牛奶>ρ水)
③若考虑小玻璃杯的重力,则测量结果    (选填“偏大”“偏小”或“不受影响”)。
35.在综合实践活动中,小明用吸管制作了一个简易的密度计。
(1)他取来一根长度为20.00cm的吸管并将其底端密封,将一定数量的小钢珠放入吸管内作为配重,使其能够竖直漂浮在液体中,他制作密度计的原理是物体漂浮在液面时,浮力    (选填“>”“<”或“=”)重力。
(2)将吸管先后放到水和另一液体中,如图﹣1所示,测得浸入的长度分别为H和h,已知H=10.00cm,H>h,用ρ水、ρ液分别表示水和液体的密度,则ρ水   (选填“>”“<”或“=”)ρ液。
(3)小明做了5次实验,获得的数据如表所示,当液体的密度为1.2g/cm3时,浸入的深度为    cm。(结果保留2位小数,ρ水=1.0g/cm3)
液体密度ρ液/(g cm﹣3) 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2
浸入深度h/cm 12.50 11.11 10.00 9.09
(4)根据表中的数据,小明在吸管上标出对应的刻度线,刻度线分布    (选填“是”或“不是”)均匀的,此密度计所能标注的最小密度值为    g/cm3。
(5)为了检验小明制作的密度计是否准确,小华将密度计放在密度为0.8g/cm3的煤油中,为了用更少的煤油完成实验,小华应该选择图﹣2四种圆柱形容器(已知A和B容器的深度为10cm,C和D容器的深度为22cm,容器的横截面积均满足测量需求)中的    容器。
(6)利用多种液体检验后,小华认为小明制作的密度计比较准确,于是用另一根长度相同且较细的吸管制作了等质量的密度计。小华直接将小明的数据标在自己制作的密度计上,若用小华的密度计来测量液体密度,测量值将    (选填“>”“<”或“=”)液体密度的真实值。
36.为验证阿基米德原理,小明用弹簧测力计、小石块、烧杯、小桶、水、细线进行操作。
(1)图中正确的实验步骤排序为    。
(2)弹簧测力计拉着石块逐渐浸入水中,发现测力计示数    (填“变大”或“变小”),此时石块受到的浮力F浮=   (用图中字母表示)。
(3)排开液体的重力G排=   (用图中字母表示)。
(4)实验结论是F浮   (填“>”或“<”“=”)G排。
(5)若小明在C步骤中,小石块未能浸没到液面中,其他测量均正确,是否也能得到(4)中所填写的关系式?   (填“能”或“不能”)。
37.小华同学通过实验探究“物体的浮沉条件”。
(1)如图甲所示,他将一个铁块装入小瓶并盖紧盖子,放入水中,放手后发现小瓶下沉;取出小瓶并擦干瓶上的水,从图甲所示位置慢慢浸入水中直至    ,静止时测得小瓶在水中时所受浮力为1N。
(2)取出小瓶并擦干瓶上的水,取出铁块再装入适量的细砂,盖紧盖子后测得小瓶的总重为1N。将小瓶浸没在水中后放手,其运动状态如图乙(a)所示,可知:完全浸没在液体中的物体受到的浮力    重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)时,物体处于    状态;
(3)接着他两次调整瓶内细砂的质量,重复上述实验,分别如图乙(b)和(c)所示。根据实验现象及相关条件,归纳得出初步结论:由图(b)可知浮力    重力时物体将上浮;由图(c)可知浮力    重力时物体将下沉(均填“大于”、“小于”或“等于”)。
38.小高用弹簧测力计、长方体、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和盐水),对浸在液体中的物体所受浮力进行了探究,探究过程和弹簧测力计示数如图所示。(ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)由图中信息可知,长方体的重力是    N。
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可比较    三图的实验。长方体浸没在水中时受到的浮力是    N。
(3)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与    有关,比较图甲、丁、戊可说明浮力的大小与    有关。
(4)根据实验测出长方体的密度是    kg/m3,盐水的密度是    kg/m3。
39.“浮囊者,以浑脱羊皮吹气,令满系其空,束与腋下,人浮以渡”小凡了解到古人对浮力的利用后,利用所学知识,对影响浮力大小的因素进行了探究。小凡根据已有的知识和生活经验,做出了如下的猜想:
A.浮力大小与物体浸入液体的体积有关;B.浮力大小与液体密度有关。
他找来了弹簧测力计、体积不同的圆柱体金属块、圆柱形玻璃杯、水、盐水(盐水密度大于水的密度)进行了如图所示的操作。
(1)图乙中金属块所受浮力为    N。
(2)通过比较甲、乙、丙三次实验数据可知,浮力大小与    有关。
(3)在探究猜想B的过程中,应控制不变的量是    ,改变的量是    。
(4)实验过程中小凡发现丙、丁两图中弹簧测力计示数差异较小,实验过程中很容易得出错误结论,若不改变两种液体密度,请你提出一种改进的方法    。
(5)“浮囊者,以浑脱羊皮吹气,令满系其空,束与腋下,人浮以渡”,将完整的羊皮吹满气密封后固定在人的腋下,这样人在水中漂浮时,露出水面的体积变    ,从而更安全。
40.小明在实验室中验证阿基米德原理时,设计了如下两种实验方案,
①方案一,小刚用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知,石块浸没在水中受到的浮力F浮=   N,排开水的重力G排=0.4N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因可能是    (填字母);
A.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零
B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部
②方案二,如图乙,小明将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小明逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数变小,且弹簧测力计A的示数变化量    (选填“大于”、“小于”或“等于”)B的示数变化量,从而证明了F浮=G排。
四.计算题(共20小题)
41.如图所示,两个完全相同的烧杯甲、乙质量均为300g。A球体积为500cm3,A放在甲杯水中与放在乙杯某液体中,两细线受到的拉力均为1N,此时乙液体深度为10cm;剪断甲中的细线后,水对容器底的压强变化了100Pa;求:
(1)A在甲杯中受到的浮力;
(2)乙液体的密度;
(3)乙容器对地面的压强。
42.钓鱼是一项户外运动。图甲是钓鱼常用的一种钓具,其主要由鱼钩、铅坠、浮漂(7颗相同浮子)构成,该钓具各部分参数如表所示。假如垂钓时,浸没在水面下的浮子处于同一竖直线上,漂浮在水面上的浮子处于同一水平线上,为浮子的理想状态(忽略鱼线弯曲造成的影响,即不计漂浮浮子与浸没浮子之间的相互作用)。如图乙所示,某钓鱼爱好者在鱼塘垂钓时,鱼饵的质量为1.5×10﹣3kg,体积为1×10﹣6m3,沉到水底后未与塘底紧密接触,有4颗浮子浸没在水下、有3颗浮子漂浮在水面上,且浮子处于理想状态。取ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,则:
名称 1颗浮子 铅坠 鱼钩 鱼线
质量m/kg 4×10﹣4 9×10﹣4 4×10﹣4 不计
体积V/m3 8×10﹣7 1×10﹣7 不计 不计
(1)浸没在水中的4颗浮子受到的总浮力为多大?
(2)当鱼饵静止在水平塘底时,鱼饵受到的支持力为多大?
(3)当鱼饵被全部吃掉,而鱼未上钩,稳定后,浮子仍处于理想状态,水面下浸没的浮子有多少颗?
43.如图所示,这是我国海军装备的一艘战略核潜艇。已知该核潜艇的水上排水量为16600t,水下排水量为18700t,海水的密度取1×103kg/m3,g取10N/kg,问:
(1)当该潜艇下潜到200m深处时,海水对它的压强为多少?
(2)该潜艇在水下航行时,所受的浮力为多少?
(3)该潜艇在水面航行时,露出水面的体积是多少?
44.如图所示为一种防溺水手环,将手环系在手臂上,紧急情况下打开手环,手环内气瓶的气体迅速充满气囊,最终使人漂浮于水面。为确保安全,人体浸入水中体积不能超过人体总体积的。若某学生质量为52kg、平均密度为1.04×103kg/m3,水的密度为1.0×103kg/m3,忽略手环体积和自重,求:
(1)若该学生体积浸入水中,他此时受到的浮力大小;
(2)为确保该学生安全,气囊充满气时的最小体积。
45.为了增强中学生体质,进一步加强防溺水教育,学校组织学生进行游泳训练;(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)小雨在一次游泳训练中,游30m所用的时间为1min,则他游泳的平均速度是多少?
(2)如图所示,小雨手上佩戴的防溺水安全手环是水上救生设备,携带非常方便,手环里的安全气囊充气后的体积是1.8×104cm3,当它完全浸没在水中时受到的浮力为多少(安全气囊浸没在水中时体积不变)?
(3)小雨的质量为60kg,他站立在泳池岸上,双脚与水平地面的总接触面积是500cm2,他对水平地面的压强是多少?
46.中国人民解放军海军福建舰(简称福建舰),是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,配置电磁弹射和阻拦装置,满载排水量8×107kg,如图所示。当福建舰匀速直线航行时,受到的阻力是总重力的0.01倍。
求:(ρ海水=1.03×103kg/m3)
(1)在水面下5m深处,船体受到的海水的压强。
(2)福建舰满载时,受到的浮力。
(3)福建舰匀速直线航行时,需要的动力为多少?
47.小华利用氦气球与探空仪了解空气状况。如图甲所示,质量为M的探空仪静止在水平桌面上,与桌面接触面积为S。在室内测试时,将探空仪固定在充有氦气的气球上,释放后氦气球恰好能携带探空仪悬浮在空中,如图乙所示。已知球壳质量为m,球内氦气的密度为ρ1,室内空气的密度为ρ2,g为常量。求:
(1)探空仪所受的重力。
(2)探空仪对水平桌面的压强。
(3)悬浮时氦气球的体积(计算浮力时,不计探空仪的体积和球壳的厚度)。
48.春节前的一场大雪,给孩子们带来了欢乐,也给农民带来了“兆丰年”。如图所示,某旅游景区借此展示出了“冰马俑”冰雕作品吸引游客。该冰雕高为2m,体积为80×10﹣3m3,与地面的接触面积为600cm2,如图所示。(已知冰的密度为0.9×103kg/m3,水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)冰雕的质量;
(2)冰雕对地面的压强;
(3)若此冰雕是由重为900N的冰块雕成的,则此冰块漂浮在水面上时,排开水的体积。
49.用量程足够大的弹簧测力计拉着一个正方体物块,从空中某一高度慢慢放入盛水的容器中,如图甲所示,整个过程中水未溢出,弹簧测力计的示数F随物块下降的高度h变化的图象如图乙所示。求:
(1)正方体物块浸入水中的过程中受到水的最大浮力;
(2)正方体物块的密度;
(3)正方体物块刚好浸没在水中时,其下表面受到水的压强。
50.如图所示,棱长为10cm的实心正方体悬浮在某液体内部,液体对正方体上表面的压力F1=8N,下表面压力F2=16N,求:
(1)该正方体所受浮力;
(2)正方体的密度;
(3)上表面距离液面的深度h。
51.如图所示的正方体物体棱长为10cm,质量为1.5kg,在桌面上放有一溢水杯,其横截面积为200cm2,杯壁厚度不计,溢水杯质量为100g,溢水口距杯底20cm,在杯中装满水。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)水对溢水杯底的压强;
(2)将物体放入溢水杯中静止时,物体受到的浮力;
(3)求物体放入溢水杯中静止时,溢水杯对桌面的压强。
52.如图所示,将一个体积为1.0×10﹣3m3、重为6N的小球用细线系在容器的底部,容器中倒入足够的水使小球浸没,水面到容器底的距离为0.3m。求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)水对容器底的压强;
(2)小球受到的浮力;
(3)细线对小球的拉力。
53.如图甲所示为中国首艘国产航母001A下水时的情景。某中学物理兴趣小组的同学在实验室模拟航母下水前的一个过程,他们将一个质量为2kg的航母模型置于水平地面上的一个薄壁柱形容器底部,该柱形容器质量为6kg,底面积为0.03m2,高为0.4m,如图乙所示。现在向容器中加水,当加水深度为0.1m时,模型刚好离开容器底部,如图丙所示。继续加水直到深度为0.2m,然后将一质量为0.9kg的舰载机模型轻放在航母模型上,静止后它们一起漂浮在水面。g取10N/kg,求:
(1)图丙中水对容器底的压强为多少帕?
(2)图丙中航母模型浸入水中的体积为多少立方米?
(3)放上舰载机后整个装置静止时,整个装置所受浮力为多少牛?
54.如图所示,水平桌面上有一个底面积为S=100cm2的盛水的圆柱形容器。将用相同材料制成的空心球和实心球用细线系住放入容器中,它们刚好悬浮于水中,此时水深20cm,实心球和空心球的质量均为200g。现将细线剪断,空心球最后漂浮静止时,容器底部受到水的压强为1850Pa。求:
(1)两个球在水中悬浮时受到的总浮力是多少N;
(2)空心球漂浮静止时露出水面体积是多少cm3;
(3)空心球的空心体积是多少cm3。
55. 2023年12月27日,我国自主设计建造的首艘大洋钻探船“梦想”号顺利完成首次试航。如图,“梦想”号满载时排开海水的体积为3×104m3。其钻头和钻杆最深可在11000m的海底向下钻取岩芯进行研究。求:ρ海水=1.0×103kg/m3,g取(10N/kg)
(1)“梦想”号满载时受到海水的浮力;
(2)钻头在11000m的海底处受到海水的压强。
56.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)。求:
(1)木块A浸入水中的体积;
(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。
57. 2024年初,中国自主研制的大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600M完成高寒试飞任务。如图所示是一架总重为4×104N的“鲲龙”AG600M两栖飞机,静止在水面上。求此时“鲲龙”AG600M两栖飞机:(已知ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)在水面下1.5m深处,水对该处的压强;
(2)排开水的体积。
58.如图所示,水平桌面上的平底薄壁容器(重力忽略不计)底面积为0.01m2,容器内盛有质量为4kg的水。一实心木块漂浮在水面上,木块的质量为0.6kg,体积为1×10﹣3m3。g取10N/kg,求:
(1)木块的密度;
(2)木块受到的重力;
(3)木块受到的浮力;
(4)此时容器对水平桌面的压强。
59.用橡皮塞封闭的一根一端开口的重为2N、长为L的玻璃管平放在水面上时有的体积露出水面,如图甲所示。为使其能竖立在水中,现在玻璃管内装入密度较大的液体并用橡皮塞封闭,当其竖立在水中时,玻璃管浸在水中的长度为0.45L,如图乙所示。从图乙中取出后将其放入液体丙中,静止时,玻璃管浸在液体丙中的长度为0.5L,如图丙所示。忽略橡皮塞的质量及体积,水的密度取10N/kg。求:
(1)图甲中玻璃管受到的浮力大小;
(2)玻璃管竖立在水中时所受浮力的大小;
(3)液体丙的密度。
60.如图所示,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。体积为2×10﹣3m3的木块A漂浮在水面上,有的体积露出水面,如图甲所示。现将一体积为250cm3的合金块B放在木块A上方,木块A恰好有4/5的体积浸入水中,如图乙所示。再将B从A上取下来,直接放入容器中,如图丙所示。(假设整个过程木块A不吸水)
求:
(1)木块A的重力;
(2)合金块B的密度;
(3)丙图与乙图比较,水对容器底部的压强减小了多少?
浮力综合作业二之中等培优篇(较难)
参考答案与试题解析
一.选择题(共20小题)
1.【分析】(1)图甲中木块漂浮在水面上,有体积露出水面,此时受到的浮力和自身的重力相等,据此列出等式,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg算出木块的密度;
(2)木块漂浮时,求出排开水的体积,然后根据m=ρV求出排开水的质量;
(3)甲、乙两图所示情况,容器里的水和木块仍然在容器中,总重力仍等于木块、水、容器的重力之和,总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=判断出容器对桌面压强的变化;
(4)利用阿基米德原理求出木块浸没时受到的浮力,利用密度公式求出木块的质量,利用重力公式求出木块的重力,对木块进行受力分析可知木块受到细线的拉力大小。
【解答】解:
①木块处于漂浮状态,有体积露出水面,则V排=(1﹣)V木=V木,
此时浮力等于重力,即:F浮=G,根据阿基米德原理和G=mg=ρVg得:ρ水gV木=ρ木gV木,
所以,ρ木=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3,故①正确;
②木块漂浮时,排开水的体积:V排=V木=×5×10﹣4m3=4×10﹣4m3,
根据ρ=可知,排开水的质量:m排=ρ水V排=1.0×103kg/m3×4×10﹣4m3=0.4kg=400g,故②错误;
③木块浸没时,木块排开水的体积等于木块自身的体积,
木块浸没时受到的浮力为F浮′=ρ水gV排′=ρ水gV木=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3=5N;
由ρ=可知,木块的质量为m木=ρ木V木=0.8×103kg/m3×5×10﹣4m3=0.4kg;
木块的重力为G=m木g=0.4kg×10N/kg=4N;
木块在浮力、重力和细线拉力的作用下保持静止,所以细线的拉力为F=F浮﹣G=5N﹣4N=1N,故③错误;
④甲、乙两图所示情况,木块和水仍然在容器中,总重力仍等于木块、水、容器的重力之和,总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=可知,容器对水平桌面的压强相等,故④正确。
故选:C。
2.【分析】根据木块的体积以及浸入的比例可知木块浸入水中的体积,利用F浮=ρ水gV排求出木块受到的浮力;根据此时细绳的拉力为4N,由力的平衡条件求出木块的重力;
若将细绳剪断,使木块对容器底部的压力为零,此时木块漂浮,由漂浮条件求出此时木块受到的浮力,再利用F浮=ρ水gV排求出此时木块排开水的体积;
容器里装有900g水,由密度的变形公式可求出水的体积;因木块漂浮时排开水的体积一定,由V排=S木h浸可知,木块底面积最小时,其浸入水中的深度最深,此时木块底部刚好接触容器底;用水和木块浸入部分的总体积除以容器底面积可得到木块浸入水中的最大深度,最后根据V排=S木h浸可求出木块底面积的最小值。
【解答】解:
木块浸入的体积时,其受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg××1000×10﹣6m3=2N,
此时细绳的拉力为4N,由力的平衡条件可得木块的重力:G=F浮+F拉=2N+4N=6N。
若将细绳剪断,使木块对容器底部的压力为零,
则木块处于漂浮状态,此时木块受到的浮力:F浮′=G=6N;
由F浮=ρ水gV排可得,此时木块排开水的体积:
V排′===6×10﹣4m3=600cm3;
容器里装有900g水,则水的体积:
V水===900cm3;
因木块漂浮时排开水的体积一定,木块的底面积越小,则由V排=S木h浸可知,木块浸入水中的深度越深,
所以,当木块底面积最小时,其浸入水中的深度最深,此时木块底部刚好接触容器底(即恰好漂浮,对容器底没有压力,如下图),
则木块浸入水中的最大深度:
h浸大===5cm,
由V排=S木h浸可得,木块底面积的最小值:
S木小===120cm2。
故选:B。
3.【分析】(1)根据G=mg求出金属块的质量,利用ρ=求出金属块的体积;
(2)初始时,金属块有的体积浸在水中,根据阿基米德原理求出金属块受到的浮力,当金属块浸没在水中,根据阿基米德原理求出金属块浸没在水中受到的浮力,根据两次受力平衡即可求出F1﹣F2的值;
(3)根据阿基米德原理可得当金属块刚好浸没在水中时溢入到小桶的水的重力,由于水对小桶底部的压力等于水的重力,根据p=求出水对小桶底部的压强;
(4)根据溢水杯受力平衡分别求出T1与T2的值,然后求出T2﹣T1的值。
【解答】解:A、由G=mg可知,金属块的质量m金===0.12kg,
根据ρ=可知,金属块的体积:V金===3×10﹣5m3=30cm3,故A错误;
B、初始时,金属块有的体积浸在水中,受重力G金、浮力F浮和弹簧测力计的拉力F1的作用,
此时排开水的体积:V排=V金=×3×10﹣5m3=6×10﹣6m3,
此时金属块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣6m3=0.06N,
根据受力平衡可得:G金=F浮+F1,
所以,F1=G金﹣F浮=1.2N﹣0.06N=1.14N;
当金属块浸没在水中,受重力G金、浮力F浮′和弹簧测力计的拉力F2的作用,
则排开水的体积:V排′=V金=3×10﹣5m3,
此时金属块受到的浮力:F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣5m3=0.3N,
根据受力平衡可得:G金=F浮′+F2,
所以,F2=G金﹣F浮′=1.2N﹣0.3N=0.9N;
则F1﹣F2=1.14N﹣0.9N=0.24N,故B正确;
C、初始时,杯中水面恰好与溢水口相平,小桶中没有水,当金属块浸没在水中,G溢=F浮′﹣F浮=0.3N﹣0.06N=0.24N,
由于水对小桶底部的压力:F=G溢=0.24N,则水对小桶底部的压强:p===120Pa,故C错误;
D、当溢水杯刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力:T1=G杯+G水+G排=G杯+G水+F浮=G杯+G水+0.06N;
当金属块刚好浸没在水中时,提绳竖直向上的拉力:T2=G杯+G水﹣G溢+G排′=G杯+G水﹣G溢+F浮′=G杯+G水﹣0.24N+0.3N=G杯+G水+0.06N;
所以,T1﹣T2=0,故D错误。
故选:B。
4.【分析】要解决此题,需要掌握二力平衡的条件,知道一对平衡力的大小相等、方向相反、作用在同一直线上。
根据力的平衡条件找出物体A在第一种情况下所受的平衡力,并根据物体运动的方向确定摩擦力的方向,根据平衡力的条件列出关系式;同样分析第二种情况下所受的平衡力,根据同样的方法列出关系式,从而计算出液体密度。
注意确定摩擦力的方向,同时物体B对A的拉力F=GB﹣F浮。
【解答】解:当木块A在水平桌面上向左匀速运动时,其受摩擦力水平向右。
根据力的平衡条件可得:GC=f+GB﹣F浮﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
B、C是体积相同的实心金属,所以GB=GC﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由①②可得f=F浮。
若用金属D替换C,当木块向右做匀速运动时,其受摩擦力水平向左。
根据力的平衡条件可得:GD+f=GB﹣F浮,
则GD=GB﹣F浮﹣f,
又因为f=F浮,
所以GD=GB﹣2F浮,
即mDg=ρBgVB﹣2ρgVB,
ρDVD=ρBVB﹣2ρVB
又因为B、D的密度都是ρ金=3g/cm3,代入数据得ρ==0.9g/cm3
故选:B。
5.【分析】(1)根据图象,可找出物体从未浸入,到完全浸没时弹簧测力计示数的变化,可计算浮力的大小;利用阿基米德原理求得圆柱体A的高度,进一步求得圆柱体A下降的距离,再利用速度计算公式求得物体A下降的速度;
(2)由于圆柱体A刚开始接触水面后的某段过程中,随着圆柱体A的匀速下降,水面也随之上升,当时间为t1水面到达容器顶部时,水面不再上升,此后弹簧测力计减小的速度变慢,结合阿基米德原理进行计算即可;
(3)利用公式p=ρgh判断水对容器底部的压强变化情况;
(4)与A浸入前相比,t2=15s时(A刚接触容器底部),溢出水的体积等于容器中原来水的体积加上圆柱体的体积减去容器的容积,容器对桌面的压力增加量=增加的浮力(浸没时的浮力)﹣溢出水的重力,再根据容器计算容器对桌面的压强增加量。
【解答】解:
AB.根据乙图可知,圆柱体A的重力为G=32N;
圆柱体A全部浸入水中时,圆柱体A受到的浮力大小不再改变,弹簧测力计的示数也不再变化;
当t3=8s时,圆柱体A完全浸入水中,受到的弹簧测力计拉力为F=24N,
所以圆柱体A浸没时受到的浮力大小为:
F浮=G﹣F=32N﹣24N=8N,
由此可得圆柱体A的高度为:
h====0.1m=10cm,
由乙图可知,t0=4s,圆柱体A刚进入水中;t3=8s时,圆柱体A刚好完全浸入水中;
从开始进入水中至刚好完全浸入水里,根据下图可知,圆柱体A下降的距离为:
hx=h﹣(30cm﹣28cm)=10cm﹣2cm=8cm,
则物体A下降的速度为:v=,故A错误;
由于圆柱体A刚开始接触水面后的某段过程中,随着圆柱体A的匀速下降,水面也随之上升,当时间为t1水面到达容器顶部时,水面不再上升,此后弹簧测力计示数减小的速度变慢;
t1时,圆柱体A浸入水中的体积为:
ΔV=(30cm﹣28cm)×200cm2=400cm3,
此时圆柱体A的底部距离液面的高度为:

从圆柱体A刚接触水面至时间为t1水面到达容器顶部时,圆柱体A下降的距离为:
h下=h1﹣(30cm﹣28cm)=5cm﹣2cm=3cm,
则物体从t0=4s至t1用时为:

故可得:t1=Δt+t0=1.5s+4s=5.5s,
此时圆柱体A受到的浮力为:
F浮′=ρΔVg=1.0×103kg/m3×400×10﹣6m3×10N/kg=4N,
因此,此时弹簧测力计的示数为:
F′=G﹣F浮′=32N﹣4N=28N,故B正确;
C.从A刚要进入水中至液面与容器顶部齐平过程中,水对容器底部压强逐渐增大,此后随着A的下降,水对容器底部压强不变,故C错误;
D.与A浸入前相比,t2=15s时(A刚接触容器底部),容器对桌面的压力增加量=浸没时的浮力﹣溢出水的重力,
溢出水的体积等于容器中原来水的体积加上圆柱体的体积减去容器的容积,
即:V溢=V水+V圆柱体﹣V容器=200cm2×28cm+80cm2×10cm﹣200cm2×30cm=400cm3
溢出水的重力:
G溢=m溢g=ρV溢g=1.0×103kg/m3×400×10﹣6m3×10N/kg=4N,
容器对桌面的压力增加量为:ΔF=F浮﹣G溢=8N﹣4N=4N,
容器对桌面的压强增加量为:
Δp===200Pa,故D错误。
故选:B。
6.【分析】(1)根据p=ρgh求出液体对甲、乙两容器底的压强增量比。
(2)根据F=ps求出液体对甲、乙两容器底的压力增量比,根据水平面上物体的压力等于自身的重力求出两容器对水平桌面的压力增量比;
(3)根据p=求出两容器对水平桌面的压强增量比,根据密度公式求出两球的密度之比;根据两球所受浮力相同、质量不等判断出甲、乙两物体的状态,再根据阿基米德原理和物体的浮沉条件结合浮力相等得出ρ1、ρB的关系,进一步得出两种液体和两球密度之间的关系,即可得出答案。
【解答】解:(1)液体对甲、乙两容器底的压强增量比为:
==×=×=,故B不正确;
(2)压力分别增量比为:
==×=×=;
两容器对水平桌面的压力增量比为:
===,故A不正确;
(3)两容器对水平桌面的压强增量比为:
==×=×=,
两球的密度比为:
==×=×=,
因物体浸没时,排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,=×=,与FA=FB矛盾,
所以,两球中一球漂浮,另一球浸没,
①由前面计算可知浸没时A球受到的浮力小于B球受到的浮力,
若A球漂浮,B球浸没,则A球漂浮时浮力更小,B球浸没时浮力不变,则二者受到浮力不可能相同,故这种情况不可能,应舍去;
②若A球浸没,B球漂浮,则二者受到浮力可能相同,
因此两球所受浮力分别为:FA=ρ1gVA,FB=mBg=ρBgVB,
由FA=FB可得,ρ1:ρB=4:3,
综上可知,ρ1:ρA=2:5,ρ2:ρB=7:6,
当ρ1=0.8×103kg/m3可得,ρA=2.0×103kg/m3,
当ρ2=4×103kg/m3可得,ρB≈3.4×103kg/m3,
综合(3)的解答可知,C正确,D错误。
故选:C。
7.【分析】假设把冰分成二部分,一份的浮力等于水产生的浮力,它化成水后,保持液面不变;另一份的浮力由油产生,它化成水后将使油面下降。但使原来的水面上升。
【解答】解:冰熔化前,有:
m冰=ρ油V排油+ρ水V排水,
熔化后,有
m冰=ρ水V冰化水,
可见:V冰化水<V排油+V排水,
故,液面总高度h2下降。
又因为V冰化水>V排水,
故水面高度h1上升。
故选:B。
8.【分析】(1)知道空腔的容积,由G=mg=ρVg求所容纳的海水的重力;
(2)(3)在把声呐当作一个整体,这个整体包括两个空腔和其余部分,没有海水进入时,这个整体包含两个空腔;海水进入后,这个整体包括进入空腔的海水,图甲中,声呐漂浮,所受的浮力与重力相等,根据图乙所示,声呐在海水中悬浮,此时,下部空腔充满海水,所受的浮力等于声呐自身重力和第一个空腔内的海水重力之和,据此解题;
(4)图甲中,声呐漂浮且有 体积露出水面,由F浮=G求出声呐的重力;图丙中,计算此时声呐的总重力,由F支=G﹣F浮求解。
【解答】解:
A、由题知,每个空腔的容积为V=2×10﹣3m3,每个空腔能容纳海水的重量:G海水=m海水g=ρ海水V腔g=1.1×103kg/m3×2×10﹣3m3×10N/kg=22N;故A错误;
BC、设声呐的整个体积为V,声呐的重力为G声,
图甲中,声呐漂浮(下方的密封盖浸在海水中),且声呐在海中静止后露出整个体积的,
则:G声=F浮=ρ海水g(1﹣)V=ρ海水gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
图乙中,24小时后,下方的密封口被腐蚀,下方空腔充满海水,声呐悬浮,把声呐和进入的海水作为一个整体(即此时下方空腔内的海水作为声呐的一部分);
则由悬浮条件可得:F浮1=G总1=G声+G海水=ρ海水gV+22N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
而此时声呐浸没在海水中,所以F浮1=ρ海水gV﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
可得:ρ海水gV=ρ海水gV+22N,
解得:V=8×10﹣3m3;故BC错误;
D、图甲中,声呐漂浮且有体积露出水面,
G声=F浮=ρ海水g(1﹣)V=×1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=66N;
(4)图丙中,声呐上方的密封盖也浸没在海水中,再经过24小时,密封盖也被腐蚀,把声呐和进入的海水作为一个整体(即此时两个空腔内的海水作为声呐的一部分);
则可知声呐的总重力:G总2=G声+2×G海水=66N+2×22N=110N,
声呐受到的浮力:F浮1=ρ海水gV=1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=88N,
海底对声呐的支持力:F支=G总2﹣F浮1=110N﹣88N=22N,故D正确。
故选:D。
9.【分析】(1)已知VA=VB=VC,VA排=VC排,根据B在甲中悬浮,A在甲中漂浮,可求确定A、B的密度关系;
根据B在乙中下沉,可确定以液体和B的密度关系;再利用压强公式分析两液体对容器底部的压强关系。
(2)根据A、C漂浮,且两球排开液体体积相同,利用F浮=ρgV排可得出三个小球的密度关系以及A、C两球所受浮力关系;
(3)因不能确定ρA和ρ乙的关系,所以不能确定把A、C两球对调后,A放在乙液体中的浮沉情况。
【解答】解:A、由图可知,B在甲中悬浮,A在甲中漂浮,则ρB=ρ甲,ρA<ρ甲=ρB,
由B在乙中下沉,可知,ρB>ρ乙,
则ρ甲>ρ乙,
已知两容器中的液体深度相同,由p=ρgh可得,两液体对容器底部的压强关系:p甲>p乙;故A正确;
B、由B在乙中下沉,C在乙中漂浮可知,ρB>ρ乙,ρc<ρ乙,
则ρB>ρc,
由A、C漂浮,且两球排开液体体积相同,可得,ρAgV=ρ甲gV排,则ρA=,
ρcgV=ρ乙gV排,ρc=,
则ρA>ρc,
所以三个小球的密度关系为:ρB>ρA>ρC,故B正确;
C、因为ρ甲>ρ乙,ρc<ρ乙,
所以ρc<ρ甲,已知ρA<ρB,但不能比较ρA和ρ乙的关系,所以不能确定把A、C两球对调后,A放在乙液体中的浮沉情况,可能A球在乙液体中可能下沉,故C正确;
D、VA排=VC排,ρ甲>ρ乙,根据F浮=ρgV排可得,A、C两球所受浮力关系为:FA>FC,故D错误。
故选:D。
10.【分析】(1)根据阿基米德原理可知甲、乙所受浮力的大小关系;
(2)根据两球的浮沉情况判断出甲、乙两球的重力关系;
(3)根据两球的浮沉情况判断出液体的密度关系;
(3)两球的浮力相等,根据图中甲、乙排开液体体积的关系和阿基米德原理判断出甲、乙密度的关系,由p=ρgh分析两烧杯底部受到液体的压强关系。
【解答】解:
A、根据阿基米德原理可知:F浮甲=G甲排=m甲排g,F浮乙=G乙排=m乙排g,因为甲、乙两球排开液体质量相等,所以两球浮力相等,故A错误;
B、因为甲球在液体中沉底,甲球的重力大于浮力,乙球漂浮,乙球浮力等于重力,因为两球浮力相等,所以甲球的重力大于乙球的重力,故B错误;
CD、由题知,两球浮力相等,即F浮甲=F浮乙,则:ρ甲液gV甲排=ρ乙液gV乙排,因V甲排<V乙排,所以ρ甲液>ρ乙液,由p=ρgh知,在深度相同时甲烧杯底部受到液体的压强大,故C正确,D错误。
故选:C。
11.【分析】(1)图乙显示,压力传感器的示数先减小,到12min时突然增大到200N不变,说明绳子无拉力,此时F=GB;
(2)由图甲可计算水和圆柱体的总体积V=S容器h总,由抽水速度和抽水时间可知V水,即可求得VA,再由阿基米德原理求A浸没时受到的浮力;
由图乙可知当压力传感器示数F1=140N时绳子的拉力,分析A的受力受可知A受重力GA、绳子的拉力F拉1和水的浮力F浮1,据此计算A的重力,根据G=mg和密度公式计算物体A的密度;
(3)根据体积公式计算圆柱体的底面积SA,进一步计算当t=20min时容器中剩余水的体积,物体A的密度大于水的密度,物体A沉底,进一步计算物体A和容器中剩余水的体积之和,根据体积公式计算水面高度为40cm时,容器内物体和水的总体积,比较可知物体是否浸没,根据体积公式计算此时容器内水面的高度,再由p=ρgh可求容器底所受的压强;
(4)首先计算当t=12min时抽出的水的体积,进一步计算水面下降的高度,确定此时A浸没的体积,分析A的受力确定绳子的最大拉力,结合A、B的受力确定A浸没时所受浮力的最大值和最小值,再由阿基米德原理求液体的密度。
【解答】解:(1)由图乙可知,随水位下降,压力传感器示数应不断减小,在A脱离液面时达到稳定,而图乙中12min时示数突然增大,可推断此时绳子突然断开(达到了绳子的最大承受力),故12min后压力传感器的示数等于B所受的重力,即GB=F=200N,故A错误;
(2)由图甲可知,水和圆柱体的总体积:V=S容器(h0+h1)=400cm2×(40cm+20cm)=400cm2×60cm=24000cm3
由于以500cm3/min的速度将水抽出,28min恰能将水全部抽出,则水的体积为:V水=500cm3/min×28min=14000cm3
则圆柱体A的体积:VA=V﹣V水=24000cm3﹣14000cm3=10000cm3=1×10﹣2m3,
因为物体A不吸水,浸没时排开水的体积等于自身体积,即V排=VA=1×10﹣2m3,
依据阿基米德原理可得,A浸没时所受的浮力:F浮1=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣2m3=100N。
分析B的受力,由图乙可知,当压力传感器示数F1=140N时,绳子的拉力:F拉1=GB﹣F1=200N﹣140N=60N,
分析A的受力,受重力GA、绳子的拉力F拉1和水的浮力F浮1,则有GA=F拉1+F浮1=60N+100N=160N,
物体A的密度为ρA====1.6×103kg/m3,故C正确;
(3)由VA=10000cm3,h0=40cm可得圆柱体的底面积SA===250cm2,
当t=20min时,容器中剩余水的体积:V水1=500cm3/min×(28min﹣20min)=4000cm3
物体A的密度大于水的密度,物体A沉底,物体A和容器中剩余水的体积之和为VA+V水1=10000cm3+4000cm3=14000cm3,
水面高度为40cm时,容器内物体和水的总体积为S容器h0=400cm2×40cm=16000cm3>14000cm3,所以物体没有浸没,
此时容器内水面的高度:h水1==≈27cm=0.27m,
水对容器底的压强:p=ρ水gh水1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.27m=2700Pa,故B错误;
(4)当t=12min时,抽出的水的体积:V水2=500cm3/min×12min=6000cm3
抽出的水的高度:h水2===40cm=h0,
此时A受重力和拉力,不受浮力,绳子的最大拉力F拉最大=GA=160N,
A所受浮力最小为:F浮小=GA﹣F拉最大=160N﹣160N=0N,且A浸没在液体中却不受浮力,所以液体的密度为0,
A浸没时所受的最大浮力与A的重力相等,且V排=VA=10000cm3,即F浮大=GA=160N,
则可测量的液体密度最大为:ρ最大===1.6×103kg/m=1.6g/cm3,所以该密度测量仪的测量范围是0~1.6g/cm3,故D错误。
故选:C。
12.【分析】由图示和题意可知,木块漂浮在液体中,所受浮力等于木块的重力,根据阿基米德原理和G=mg可得:ρ液V排=m木,根据V排与m木关系得出结论。
【解答】解:将正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为8cm3,根据阿基米德可得:F浮=G排=ρ液gV排;
由图知木块漂浮,所受浮力等于木块的重力,即:F浮=G木,故ρ液gV排=G木=m木g,则:ρ液V排=m木;
若将木块从中间锯掉一半,将剩余部分再次轻轻放入装满该液体的溢水杯中,由于木块和液体的密度不变,木块仍处于漂浮状态,则有:ρ液V排′=m木′,当木块的质量变为原来的一半时,排开液体的体积也变为原来的一半,为4cm3,故B正确。
故选:B。
13.【分析】为了便于分析,给线段标上A、B、C、D四个点,如下图,根据图象分析如下:
(1)由图可知AB段圆柱体未浸入液体,测力计的示数即为圆柱体的重力,所以从图中可读出圆柱体的重力大小。
(2)由题意可知图中CD段是圆柱体完全浸入水后的情况,由图可知圆柱体完全浸入水后测力计对圆柱体的拉力为4N,再利用力的平衡条件求出圆柱体受到的浮力。
(3)利用阿基米德原理求得圆柱体的体积;
(4)利用G=mg计算圆柱体的质量,然后利用密度公式求得圆柱体的密度。
【解答】解:
A、由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=12N,故A错误;
B、图象中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4N,
则圆柱体受到的浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N.故B错误;
C、圆柱体完全浸入水中时,根据F浮=ρ水gV排得圆柱体的体积:
V物=V排===8×10﹣4m3,故C错误;
D、圆柱体的质量:m===1.2kg;
则圆柱体的密度:
ρ物===1.5×103kg/m3.故D正确。
故选:D。
14.【分析】由题知,两容器内的水对各自容器底部压强的增加量相等;根据p=ρgh可知:两容器内的水的深度的增加量相等;
所以,根据漂浮条件和阿基米德原理分别得出深度的变化量。然后得出等式,求出A、B球的密度与水的密度关系;
要想小球A的密度的最大,则B球的密度应为最小,由于B球是需要自己能浸没在水中的,所以B球的最小密度是等于水的密度,据此即可求出球A的最大密度。
【解答】解:
体积相等的小球A、B投入小容器中,设球的体积为V,由于A、B两个小球浸没在水中,则排开水的体积为V排1=2V;
所以,小容器中水面上升的高度:Δh1==,
则小容器中的水对其底部压强的增加量为:Δp小=ρ水gΔh1=ρ水g×;
由于小容器漂浮在圆柱形大容器中,
所以A、B投入小容器后,水对大容器底部压力的增加量为:ΔF=GA+GB=ρAgV+ρBgV,
则大容器底部压强的增加量为:Δp大==;
由题意可知:Δp大=Δp小,
所以,=ρ水g×﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
已知:S大=4S小﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得:ρA+ρB=8ρ水﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
由于B球是需要浸没在水中的,所以B球的最小密度为ρB最小=ρ水;
则由③可得,小球A的最大密度:
ρA最大=8ρ水﹣ρB最小=8ρ水﹣ρ水=7ρ水=7×1×103kg/m3=7×103kg/m3。
故选:D。
15.【分析】根据h=可求出原来水的深度,用这一深度减去A物体浸入水中的深度,即可得细绳的长度;根据浮力、重力、拉力三力平衡,可计算出B的重,在根据m=算出B的质量,根据细绳断开时受力的增加,可算出增大的浮力,进而算出增大的V排,再根据体积关系,算出B的体积,由密度公式算出B的密度;细绳断开后,A木块上浮,排开水的体积减小,据此判断h1:h2是否正确;物块B最终对容器底部的压力用其重力减去浮力来判断。
【解答】解:V水==2.4×10﹣3m3,
VA=(0.1m)3=10﹣3m3,
mA=ρAVA=0.4×103kg/m3×10﹣3m3=0.4kg,
GA=mAg=0.4kg×10N/kg=4N,
因为木块A有五分之一的体积露出水面,
所以,V排=(1﹣)VA=0.8×10﹣3m3,
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8×10﹣3m3=8N,
容器中水的原来深度为:h1===0.16m,
因为木块A有五分之一的体积露出水面,
所以,h浸=(1﹣)LA=0.8×0.1m=0.08m,
细绳的长度:L绳=h1﹣h浸=0.16m﹣0.08m=0.08m=8cm,故A正确;
因为GB+GA+F拉=F浮,
所以,GB=F浮﹣GA﹣F拉=8N﹣4N﹣1N=3N,
mB==0.3kg,
再将物块B取下并缓慢放入水中直到浸没时,细绳刚好断掉,
绳子上增加的拉力:ΔF=F拉最大﹣F拉=5N﹣1N=4N,
物体A增加的浮力:ΔF浮=ΔF﹣GB=1N,
物体A增加排开水的体积:ΔV排===1×10﹣4m3,
水面升高:Δh===0.01m
细绳刚断时,水的深度为h=h1+Δh=0.17m,
液面稳定后,A上浮,液面下降,容器中水的深度为h2<h
所以,h1:h2≠16:17,故C错误;
VB=Δh(S容﹣SA)=0.01m×100×10﹣4 m2=1×10﹣4 m3,
ρB===3g/cm3,故B正确;
因为B浸没,VB排=VB,
FB浮=ρ水gVB排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4 m3=1N,
所以,物块B最终对容器底部的压力为:F压=GB﹣FB浮=3N﹣1N=2N,故D正确。
故选:C。
16.【分析】(1)根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论,然后分析答题。根据阿基米德原理和弹簧测力计的示数,利用F浮=G﹣F拉列出方程可求得物体A的体积,然后可求得其密度;
(2)先求出在水中受到的浮力,再根据F浮=G﹣F拉可得A在乙中的拉力;
(3)A在乙中的拉力与丙中比较可得结论;
(4)根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F=G﹣F浮﹣F拉可求
【解答】解:
①实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,
由F浮=G﹣F拉可得,
F浮=ρ盐水g V排,
物体A全部浸没,所以V排等于V物,则:
ρ盐水gV排=G﹣F拉,
V排=V物=,
将ρ盐水=1.2×103kg/m3、G=4N、F拉=2.8N代入上式可得:
V排=V物=1×10﹣4m3,
物体A的质量m===0.4kg,
物体A的密度ρ===4×103kg/m3,故①正确;
②物体A在水中受到的浮力,
F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,
在乙中物体A受到的拉力:F=G﹣F浮水=4N﹣1N=3N,故②正确;
③在实验丙中,弹簧测力计的示数:F丙拉=2.8N,在乙中物体A受到的拉力:F=3N,
弹簧测力计的示数比乙中小:3N﹣2.8N=0.2N,故③错误;
④由甲、丙,F浮盐水=G﹣F丙拉=4N﹣2.8N=1.2N,根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F支=G﹣F浮﹣F丁拉=4N﹣1.2N﹣2.5N=0.3N,容器底部也受到盐水对它的压力,故压力大于0.3N,故④正确。
综合分析①②④正确。
故选:B。
17.【分析】(1)根据F浮=ρ液gV排和物体悬浮,漂浮判断甲球、丙球重力的大小;
(2)根据F浮=ρ液gV排判断浮力的大小;
(3)根据物体悬浮,漂浮,沉底判断物体的密度关系;根据G=mg=ρVg判断物体重力的大小;取出乙、丙两球后A容器对桌面的压力等于容器的重力、液体的重力、甲球的重力之和;B容器对桌面的压力等于容器的重力,液体的重力,丁球的重力之和,因为GA<GB,据此得出A容器对桌面的压力与B容器对桌面的压力大小关系,又因为两容器底面积相等,根据p=得A容器对桌面的压强和B容器对桌面的压强的大小关系;
(4)乙球和丙球所排开的液体的体积相等,取出小球后,两容器中液面均下降,根据容器的形状判断出液体的深度,根据液体压强公式p=ρ液gh判断液体压强的大小。
【解答】解:A、甲球、丙球体积相同,甲球排开液体的体积小于丙球排开液体的体积,根据F浮=ρ液gV排可得甲球受到的浮力小于丙球受到的浮力;甲球在液体中漂浮,丙球在液体中悬浮,则小球的重力与浮力相等,所以,甲球重力小于丙球重力,故A错误;
B、四个小球体积相同,甲球排开液体的体积小于丁球排开液体的体积,根据F浮=ρ液gV排可得甲球受到的浮力小于丁球受到的浮力,故B错误;
C、两个容器中盛有同一种液体,甲球在液体中漂浮,乙、丙两球在在液体中悬浮,丁球在液体中下沉,则ρ甲<ρ乙=ρ丙=ρ液<ρ丁;
已知四个小球体积相同,根据G=mg=ρVg可知四个小球的重力,G甲<G乙=G丙<G丁;
取出乙、丙两球后A容器对桌面的压力等于容器的重力、液体的重力、甲球的重力之和;B容器对桌面的压力等于容器的重力、液体的重力、丁球的重力之和;
因为GA<GB,G甲<G丁;则A容器对桌面的压力小于B容器对桌面的压力,又因为两容器底面积相等,根据p=得A容器对桌面的压强小于B容器对桌面的压强,故C正确
D、乙球和丙球所排开的液体的体积相等,取出小球后,两容器中液面均下降,因为A容器上部的横截面积小于B容器上部的横截面积,取出两球后,故A容器中液面下降的高度大,即A容器中剩余液体的高度低,根据p=ρgh得,A容器底部受到的液体压强小于B容器底部受到的液体压强,故D错误。
故选:C。
18.【分析】A、瓷碗能漂浮在水面上,是因为内部空心的,只能说明瓷碗和内部空气的平均密度比水小;
B、瓷碗漂浮时,浮力等于物体的重力,瓷碗沉底时,浮力小于物体的重力;
C、从整体角度来看,容器对桌面的压力大小等于水的重力、容器的重力和碗的重力大小之和,由压强公式p=可比较压强大小;
D、瓷碗沉入水底时所受的浮力比漂浮时小,根据阿基米德原理可知瓷碗排开水的体积变化,由此可知水的深度变化,根据p=ρgh可知水对容器底的压强变化;
【解答】解:A、瓷碗能漂浮在水面上,是因为内部空心的,只能说明瓷碗和内部空气的平均密度比水小,故A错误;
B、瓷碗漂浮时,浮力等于物体的重力,瓷碗沉底时,浮力小于物体的重力,所以瓷碗沉入水底时所受的浮力比漂浮时小,故B错误;
C、从整体角度来看,容器对桌面的压力大小等于水的重力、容器的重力和碗的重力大小之和。压力没有变,受力面积也没有变,所以压强也没有变,故C错误;
D、瓷碗沉入水底时所受的浮力比漂浮时小,根据阿基米德原理可知,在液体密度不变时,浮力变小,则瓷碗排开水的体积变小,所以瓷碗沉入水底时,水面会下降,水的深度比漂浮时小,根据p=ρgh可知,容器底部受到水的压强比漂浮时小;
故选:D。
19.【分析】由于甲、乙小球放入溢水杯中,静止后物体所处的状态未知,所以根据它们的密度关系的几种可能性,分别利用浮沉条件判断出小球所处的状态,然后根据阿基米德原理判断溢出液体质量的关系;
若两小球均沉底,根据G=mg=ρVg得出重力关系,根据阿基米德原理可知物体受到的浮力,根据力的合成判断球对杯底的压力。
【解答】解:已知甲、乙两个实心小球体积相同,ρ1<ρ2,根据G=m物g=ρ物Vg可知以G甲<G乙,则:
(1)①若ρ1<ρ2<ρ,则两个小球在液体中都处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,故F1=F2=G,
根据阿基米德原理可知G1=F1=G甲,G2=F2=G乙,则小球排开液体的重力G1<G2,根据G=mg可知m1<m2;
②若ρ1<ρ<ρ2,则甲在溢水杯1中漂浮,则排开液体的体积V1<V甲,乙在溢水杯2中沉底,排开液体的体积V2=V乙,由于甲、乙两个体积相同,则V1<V2,根据ρ=可得:m1<m2;
③若ρ<ρ1<ρ2,则两个小球在液体中都处于沉底状态,小球排开两液体的体积相同,根据F浮=ρ液gV排可知浮力:F1=F2,根据阿基米德原理可得小球排开液体的重力G1=G2,根据G=mg可知m1=m2;
④若ρ1>ρ>ρ2,甲在溢水杯1中沉底,则排开液体的体积V1=V甲,乙在溢水杯2中漂浮,排开液体的体积V2<V乙,由于甲、乙两个体积相同,则V1>V2,根据ρ=可得:m1>m2;
由上分析可知:AB错误;
若ρ1<ρ2,则m1一定不大于m2,故C正确
(2)若两小球均沉底,且ρ1<ρ2,则m甲<m乙,根据G=mg可知:G甲<G乙,受到的浮力:F1=F2,由于球对杯底的压力F=G﹣F浮,所以甲球对杯底的压力小于乙球对杯底的压力,故D错误。
故选:C。
20.【分析】(1)由图可知:M在甲液体中漂浮,N在乙液体中悬浮,则根据漂浮和悬浮的条件来即可判断浮力大小关系。
(2)根据浮沉条件即可判断液体密度的大小;
(3)根据p=ρ液gh比较容器底面受到的压强大小;
(4)根据F=pS比较容器底面受到的压力大小。
【解答】解:
A、小球 M 在甲液体中漂浮,则浮力FM=GM,小球 N 在乙液体中悬浮,则浮力FN=GN,由于小球M、N 完全相同,即GM=GN,则有FM=FN,故 A错误;
B、小球 M 在甲液体中漂浮,则密度ρM<ρ甲,小球 N 在乙液体中悬浮,则密度ρN=ρ乙,由于小球M、N 完全相同,即ρM=ρN,则有ρ甲>ρ乙,故B错误;
C、由B选项分析可知:ρ甲>ρ乙,两容器液面相平即容器底部深度h相同,根据液体压强计算公式 p=ρgh 可知,p甲>p乙,故C错误;
D、由C选项分析得容器底部液体压强p甲>p乙,两容器底面积相同,由压力计算公式 F=pS 得,容器底部受到液体压力F甲>F乙,故D正确。
故选:D。
二.填空题(共10小题)
21.【分析】在水中下沉的过程中,石块和气球所处水的深度增加,根据液体压强公式可知石块和气球受到的压强大小变化;
下沉时,气球的体积将逐渐减小,它们排开水的体积逐渐变小,根据阿基米德原理可知它们所受浮力的大小变化。
【解答】解:在水中下沉的过程中,石块和气球所处水的深度增加,由p=ρ水gh可知,它们受到的液体压强将增大;
下沉时,气球的体积将逐渐减小,它们排开水的体积逐渐变小,由F浮=ρ水V排g可知,它们受到的浮力将减小。
故答案为:增大;减小。
22.【分析】(1)轮船处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,根据G=mg计算“爱达 魔都号”满载时重力;
(2)根据液体压强公式计算“爱达 魔都”号的吃水深度为h=12m时其底部受到的海水压强;
(3)某次航线为上海→东京→华盛顿,水的密度关系为ρ长江<ρ太平洋<ρ大西洋,由F浮=ρ液gV排可知“爱达 魔都”号沿航线航行时吃水深度的变化。
【解答】解:(1)轮船处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,
“爱达 魔都号”满载时受到的浮力:F浮=G=mg=13.55×104×103kg×10N/kg=1.355×109N;
(2)“爱达 魔都”号的吃水深度为h=12m,其底部受到的海水压强为:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×12m=1.2×105Pa;
(3)某次航线为上海→东京→华盛顿,水的密度关系为ρ长江<ρ太平洋<ρ大西洋,由F浮=ρ液gV排可知“爱达 魔都”号沿航线航行时,轮船受到的浮力不变,吃水深度变浅。
故答案为:1.355×109;1.2×105;变少。
23.【分析】吹气时,瓶内气压增大,水流出烧瓶中自重减小,但V排不变,根据F浮=ρ水gV排可知模型所受的浮力变化情况,根据浮沉条件分析。
【解答】解:当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,浮力等于重力,若通过胶管向烧瓶内吹气,烧瓶内气体增多,气压增大,就会有部分水被压出烧瓶,烧瓶自身重力变小;
由于排开液体体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知烧瓶浮力大小不变,所以重力小于浮力,则潜水艇模型会上浮,所以该模型是通过改变自身重力来实现下沉或上浮的。
故答案为:水;重力。
24.【分析】左边甲物体受到水的浮力等于甲物体重加上绳的拉力,右边甲物体受到水的浮力等于甲物体重加上丙物体重;由此可知绳的拉力与丙物块的重力大小相等;
把甲乙、甲丙分别当做一个物体进行受力分析,因为都是漂浮体,浮力都等于自重,而甲乙物体受到的浮力比甲丙物体受到的浮力大,所以乙物块的重比丙物块大,据此分析乙、丙两物块的质量关系;
根据漂浮时浮力等于重力以及阿基米德原理算出乙、丙两物块的质量差。
【解答】解:左边甲物体受到水的浮力:F浮甲=G甲+F拉﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
右边甲物体受到水的浮力:F浮甲=G甲+G丙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
因两图中甲物体均浸没在水中,则甲物体受到的浮力相同,所以由①②可知F拉=G丙,即绳的拉力等于丙物块的重力;
把甲乙、甲丙分别当做一个整体,因为都处于平衡状态,
所以F浮甲+F浮乙=G甲+G乙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,F浮甲=G甲+G丙﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④,
则由③④可得G乙>G丙,由G=mg可知丙物块的质量小于乙物块的质量;
由于漂浮左图:F浮=G甲+G乙=ρ水g(V甲+V乙)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤,
右图F浮′=G甲+G丙=ρ水gV甲﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑥,
⑤﹣⑥得G乙﹣G丙=ρ水gV乙,
所以乙、丙两物块的质量相差:
Δm=m乙﹣m丙=ρ水V乙=1g/cm3×100cm3=100g。
故答案为:小于;等于;100。
25.【分析】分别比较铁球和水、水银的密度大小,利用物体浮沉条件判断其静止时的状态,然后根据阿基米德原理和物体漂浮条件,并结合重力、密度公式表示出铁球在水和水银中受到的浮力,最后代入数值化简求解。
【解答】解:因为实心铁球的密度ρ铁>ρ水,
所以放在水中静止时,铁球下沉,最终沉底,其排开水的体积等于铁球的体积,即V排=V,
则铁球所受水的浮力为:F1=ρ水gV排=ρ水gV;
因为ρ铁<ρ水银,
所以放在水银中铁球会上浮,最终处于漂浮状态,
根据物体的漂浮条件可得,所受水银的浮力为:F2=G=mg=ρ铁gV。
所以F1:F2=ρ水gV:ρ铁gV=ρ水:ρ铁=1.0×103kg/m3:7.9×103kg/m3=10:79。
故答案为:漂浮;10:79。
26.【分析】(1)浮力大于重力,物体上浮;浮力小于重力,物体下沉;
(2)在气体质量一定时,气体体积越小、压强越大;
(3)物体所受合力方向与运动方向相同时,物体加速运动,物体所受合力方向与运动方向相反时,物体减速运动。
【解答】解:为了探究“浮沉子”的浮沉,将装有适量水的小瓶瓶口向下,使其漂浮在瓶盖旋紧的大塑料瓶内的水面上,挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,瓶内水的质量增加,重力大于浮力时,浮沉子下沉,浮沉子受到的合力方向向下,运动方向向下,所以浮沉子加速下沉。
故答案为:旋紧;大于;加速;下沉。
27.【分析】根据浮沉条件,当浮力大于重力时,物体上浮,当浮力小于重力时,物体下沉,当浮力等于重力时,物体悬浮或漂浮。
【解答】解:“中性浮力”的状态是指悬浮状态,此时人体自身的重力G等于水产生的浮力F;
训练结束后,水中的航天员要返回水面需要减小配重,使得浮力大于重力;
航天员在水面漂浮时,航天员的重力等于水产生的浮力。
故答案为:等于;减小;等于。
28.【分析】(1)过鸡蛋的重心分别做竖直向下、竖直向上的带箭头的直线,分别表示鸡蛋受到的重力与浮力;鸡蛋在浓盐水中悬浮,受到的浮力等于重力;
(2)鸡蛋在浓盐水中受到的浮力等于重力,鸡蛋在清水中沉底时受到的浮力小于重力。
【解答】解:(1)鸡蛋在浓盐水中悬浮,受到的浮力等于重力,此时鸡蛋受到的重力G1=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N,浮力F浮1=G1=0.5N,
过鸡蛋的重心分别做竖直向下、竖直向上的带箭头的直线,分别表示鸡蛋受到的重力与浮力,表示两力的作用线的线段长度相等,如图所示:
(2)鸡蛋在浓盐水中受到的浮力等于重力,鸡蛋在清水中沉底时受到的浮力小于重力,则F浮2<F浮1。
故答案为:(1)见解答图;0.5;0.5;(2)<;鸡蛋在浓盐水中受到的浮力等于重力,鸡蛋在清水中沉底时受到的浮力小于重力。
29.【分析】(1)已知维修工人对反射面的压力、人与反射面的接触面积,由压强公式p=求出人对反射面的压强;
(2)知道充入氦气后球的体积,氦气球排开空气的体积等于氦气球的体积,根据阿基米德原理求出氦气球受到的浮力;
(3)根据力作用的相互性求出反射面对作业人员的支持力;对整体进行受力分析,先计算出人、气球、所充氦气以及配重受到的总重力,再减去人和气球的重力,即为所充氦气以及配重的总重力。
【解答】解:当维修工人在反射面底部时,人与反射面的接触面积为S=1000cm2=0.1m2,
已知维修工人对反射面的压力为100N,则其对反射面的压强为:
p===1000Pa;
由阿基米德原理可知氦气球受到的浮力:F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV球=1.3kg/m3×10N/kg×200m3=2600N;
因支持力与压力为一对相互作用力,则反射面对维修工人的支持力F支=F压=100N,
将气球(含充入的氦气)、人和配重作为一个整体,整体受到向上的浮力、向上的支持力和向下的总重力而处于平衡状态,
所以G总=F浮+F支=2600N+100N=2700N,
则所充氦气以及配重的总重力:G1=G总 G球 G人=2700N 1300N 700N=700N。
故答案为:1000;700。
30.【分析】潜水艇是靠改变自身重力实现浮沉的,据此利用F浮=ρ海水gV排分析潜水艇所受浮力大小变化。
【解答】解:潜水艇是靠改变自身重力实现浮沉的,即潜艇能够下潜是重力的作用效果;
水舱充水,潜水艇重力变大,大于其所受浮力时,潜水艇下潜;
潜水艇由图中所示位置下潜至海面下某深处的过程中,排开水海水的体积先变大,后不变,根据F浮=ρ海水gV排可知,潜水艇所受浮力先变大后不变。
故答案为:重;充水;先变大后不变。
三.实验探究题(共10小题)
31.【分析】(1)浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力作用,根据F=G﹣F浮可知,受到的浮越大,则弹簧测力计的示数越小;
(2)读出测力计的示数,而后据公式F浮=G﹣F水计算浮力即可。
【解答】解:
(1)物体浸入液体时受到的浮力等于物体的重力与弹簧测力计拉力之差,在铁块逐渐浸入水中的过程中,重力不变,排开水的体积逐渐变大,浮力逐渐变大,根据F=G﹣F浮可知,弹簧测力计示数逐渐变小。
(2)据右图可知,测力计的分度值是0.2N,故此时测力计的示数是3.8V,故此时所受的浮力是:F浮=G﹣F水=4.2N﹣3.8N=0.4N。
故答案为:(1)小;大;(2)0.4。
32.【分析】(1)验证阿基米德原理时,为了减小误差应先测量空桶重力和物体的重力;
(2)物体受到的浮力等于物重减去弹簧测力计的拉力,排开液体的重力G排=G总﹣G空桶;要验证阿基米德原理就要证明物体受到的浮力等于排开液体的重力;
(3)逐一分析各选项中的做法对浮力大小和排水重力大小的影响,最后做出判断;
(4)根据G排=m排g=ρV排g=ρ(V2﹣V1)g做出解答;
【解答】解:(1)考虑到实验操作的方便性和减小误差,应先测小桶的重力,并把它放在溢水杯的正下方,再测小石块的重力,测完之后再将小石块浸入溢水杯中,最后测小桶与溢出水的总重力,所以合理的顺序为④②①③;
(2)根据图中①②两个步骤,由称重法测浮力可知物体浸没在液体中受到的浮力:F浮=F2﹣F1,
物体排开液体的重力:G排=F3﹣F4,
如果满足:F2﹣F1=F3﹣F4,就可以证明浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开液体所受重力的大小,即说明阿基米德原理成立;
(3)A、实验前溢水杯内的水没有加满,则石块排开的水只有一部分溢出到桶中,排开水的重力G排减小,故A可能;
B、若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果都会受影响,则所得浮力与排开水的重力大小应不变,故B不可能;
C、弹簧测力计拉着石块没有完全浸没,则造成浮力变小,同时排水的重力也会变小,不影响实验结果,故C不可能;
D、若石块碰到了烧杯底部,容器对石块有支持力,测的浮力偏大,故D可能;
故选:AD。
(4)由图乙可知,量筒中排开的水的体积:V排=V2﹣V1
受到的重力G排=m排g=ρV排g=ρ(V2﹣V1)g;
量筒的分度值为1mL=1cm3,已知水的密度为1g/cm3,
则1g水的重力为:G水=m水g=0.001kg×10N/kg=0.01N,
说明计算出G排的精度可达到0.01N。
故答案为:(1)④②①③;(2)F2﹣F1=F3﹣F4;(3)A、D;(4)ρ(V2﹣V1)g;0.01。
33.【分析】(1)(2)(3)影响浮力的因素是液体密度和排开液体体积,故需要控制变量法;利用称重法可知浮力大小;
(4)利用F浮=ρ液gV排和ρ=,根据已知量进行分析即可。
【解答】解:(1)根据图甲可知,物体重力为G=4.8N,丙、丁图中测力计示数相同,根据称重法可知,所受浮力相同;
甲、丙、丁可知,液体密度相同,排开液体体积相同,浸没深度不同,所受浮力相同,说明浮力大小与浸没深度无关;
(2)探究浮力与排开液体体积关系,要控制液体密度相同,改变排开液体体积,故应选图甲、乙、丙(丁);
(3)根据图甲可知,物体重力为G=4.8N,浸没在盐水中测力计示数为F=0.4N,根据称重法可知,浸没在盐水中所受浮力F浮=G﹣F=4.8N﹣0.4N=4.4N;
浸没在水中测力计示数为F'=0.8N,浸没在水中所受浮力F'浮=G﹣F'=4.8N﹣0.8N=4N;
分析甲、丁、戊图可知,排开液体体积一定,盐水密度大于水的密度,可以得出结论:当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体所受浮力越大。
(4)A、根据(3)可得金属块浸没在水中受到的浮力F浮水,根据阿基米德原理可计算出金属块浸没时排开水的体积,即金属块的体积,故A符合题意;
B、根据甲可得金属块的重力,从而计算出金属块的质量,根据ρ=即可得到金属块的密度,故B符合题意;
C、盐水的体积不能通过该实验得出,故C不符合题意;
D、根据金属块浸没在盐水中受到的浮力F浮盐水,金属块的体积可以得到,即金属块浸没在盐水中排开盐水的体积,根据阿基米德原理可计算出盐水的密度,故D符合题意。
故选:ABD。
故答案为:(1)浸没深度;(2)甲、乙、丙(丁);(3)4.4;液体密度;(4)ABD。
34.【分析】①由图甲可知,小玻璃杯漂浮在水中,假设小玻璃杯的底面积为S,则小玻璃杯排开水的体积V排=Sh0,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知小玻璃杯受到的浮力,根据物体的浮沉条件可知小玻璃杯的重力;
②图乙中,牛奶的体积V牛奶=Sh1,小玻璃杯排开水的 体积V排′=Sh2,根据阿基米德原理可知此时小玻璃杯受到的浮力F浮′,根据物体的浮沉条件列出关系式,据此可知h1与h2﹣h0的大小关系;
③由以上分析可知小玻璃杯的重力对测量结果的影响分析解答。
【解答】解:①由图甲可知,小玻璃杯漂浮在水中,假设小玻璃杯的底面积为S,则小玻璃杯排开水的体积V排=Sh0,
则小玻璃杯受到的浮力:F浮=ρ液gV排=ρ水gSh0,
根据物体的浮沉条件可知,小玻璃杯的重力:G杯=F浮=ρ水gSh0;
②图乙中,牛奶的体积V牛奶=Sh1,小玻璃杯排开水的 体积V排′=Sh2,
此时小玻璃杯受到的浮力F浮′=ρ水gSh2,
根据物体的浮沉条件可知,F浮′=G杯+G牛奶=G杯+ρ牛奶V牛奶g,
即ρ水gSh2=ρ水gSh0+ρ牛奶gSh1,
所以ρ牛奶h1=ρ水h2﹣ρ水h0=ρ水(h2﹣h0),
由于ρ牛奶>ρ水,所以h1<h2﹣h0;
③根据以上分析可知,小玻璃杯的重力对测量结果没有影响,所以若考虑小玻璃杯的重力,则测量结果不受影响。
故答案为:②<;③不受影响。
35.【分析】(1)密度计的使用原理:密度计在使用时始终处于漂浮状态,即浮力大小等于重力大小,浮力不变;
(2)根据漂浮时浮力等于重力列等式比较出密度的关系;
(3)根据(2)中ρ液gSh=ρ水gSH进行分析;
(4)根据h和ρ液的关系式判断出刻度线分布是否均匀;当液体密度最小时吸管全部浸没,吸管处于悬浮状态,根据浮力等于重力算出液体的最小密度;
(5)由表格数据知,密度计在煤油中时,浸没的深度为12.50cm,且A和B容器的深度为10cm,据此判断出A、B容器是否合适;为了用更少的煤油完成实验,根据V=Sh分析解答;
(6)等质量较细的密度计,横截面积小,漂浮在液体中受到的浮力不变,排开液体的体积不变,浸入的深度变大,据此判断出按照较粗密度计的刻度值标注的偏差。
【解答】解:(1)密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力等于重力;
(2)当密度计漂浮在水面上时,V排水=SH,则有:
F浮=G物,即ρ水gV排水=G物,
则:ρ水gSH=G物,
当密度计漂浮在密度为ρ液的液体中时,V排液=Sh,则有:
F浮液=G物,即ρ液gV排液=G物,
则:ρ液gSh=G物,
所以,ρ液gSh=ρ水gSH,
因为H>h,所以ρ水<ρ液;
(3)由(2)中ρ液gSh=ρ水gSH可知,h=,
所以当液体的密度为1.2g/cm3时,液体的密度为:h==≈8.33cm;
表中数据所示:简易密度计浸入液体的深度越大,表明液体的密度越小,所以1.1刻线是在1.0刻线的下方;由于h=H,h和ρ液是反比例函数,所以,刻度分布不是均匀的;
(4)根据h=得ρ液=可知:h和ρ液是反比例函数,所以,刻度分布不是均匀的;
当液体密度最小时吸管全部浸没,吸管处于悬浮状态,浮力等于重力,即ρ液′gSh′=ρ水gSH,
液体的最小密度为:ρ液′===0.5g/cm3;
(5)由表格数据知,密度计在煤油中时,浸没的深度为12.50cm,所以应选择高度大于12.50cm,所以A、B容器不合适;为了用更少的煤油完成实验,根据V=Sh知需要需要横截面积小的容器,故D符合题意;
(6)等质量较细的密度计,横截面积小,漂浮在液体中受到的浮力不变,排开液体的体积不变,浸入的深度变大,若按照较粗密度计的刻度值标注,所测密度值偏小。
故答案为:(1)=;(2)<;(3)8.33;(4)不是;0.5;(5)D;(5)<。
36.【分析】(1)实验步骤合理的顺序是:用弹簧测力计分别测出小桶所受的重力和小石块所受的重力;把石块浸入盛满水的溢水杯中,并用小桶收集小石块所排开的水,同时读出此时弹簧测力计示数,用弹簧测力计测出小桶和溢出水的重力,据此得出正确的实验操作顺序;
(2)将石块逐渐浸入水中,因为石块受的浮力,弹簧测力计示数将减小;
根据称重法可知此时石块受浮力;
(3)根据G=G总﹣G空桶得出B、D图可知排开液体的重力;
(4)物体受到的浮力等于物体排开液体受到的重力;
(5)小石块未能完全浸没到液面下,其它测量均正确,只要符合阿基米德原理就正确。
【解答】解:(1)实验步骤合理的顺序是:用弹簧测力计分别测出小桶所受的重力和小石块所受的重力;把石块浸入盛满水的溢水杯中,并用小桶收集小石块所排开的水,同时读出此时弹簧测力计示数,用弹簧测力计测出小桶和溢出水的重力;所以正确的实验操作顺序是:B、A、C、D;
(2)将石块逐渐浸入水中,因为石块受的浮力,弹簧测力计示数将减小;
根据称重法可知此时石块受浮力F浮=G﹣F拉=F1﹣F3;
(3)根据B、D图可知排开液体的重力G=G总﹣G空桶=F4﹣F2;
(4)实验结论是F浮=G排;
(5)小石块未完全浸没,排出液体的重力减小,所受浮力减小,但仍然符合阿基米德原理,就可以得到F浮=G排=F1﹣F3=F4﹣F2关系式。
故答案为:(1)BACD;(2)变小;F1﹣F3;(3)F4﹣F2;(4)=;(5)能。
37.【分析】根据物体的浮沉条件分析解答。
【解答】解:(1)如图甲所示,他将一个铁块装入小瓶并盖紧盖子,放入水中,放手后发现小瓶下沉;取出小瓶并擦干瓶上的水,从图甲所示位置慢慢浸入水中直至浸没,静止时测得小瓶在水中时所受浮力为1N;
(2)取出小瓶并擦干瓶上的水,取出铁块再装入适量的细砂,盖紧盖子后测得小瓶的总重为1N,由于小瓶全部浸没,排开水的体积不变,浮力不变,仍为1N,所以浸没在液体中的物体所受浮力等于重力时,悬浮在液体中;
(3)接着他两次调整瓶内细砂的质量,由于小瓶全部浸没时排开水的体积不变,浮力不变,仍为1N;由图(b)可知浮力大于重力时物体将上浮;由图(c)可知浮力小于重力时物体将下沉。
故答案为:(1)浸没;(2)等于;悬浮;(3)大于;小于。
38.【分析】(1)由图甲中信息可知,长方体的重力是5N。
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系