专题三 浮力 专项练
2024年暑期初中物理人教版八年级下册
一、单选题
1.如图所示,一个重为10N的长方体物块,用手将其浸没在水中某一深度时,已知水对物块下表面竖直向上的压力为30N,水对物块上表面竖直向下的压力为18N,放手后,该物块将( )
A.上浮 B.下沉 C.悬浮 D.无法判断
2.2023年3月11日下午,“探索一号”科考船搭载着“奋斗者”号载人潜水器,圆满完成国际首次环大洋洲载人深潜科考任务,标志着“奋斗者”号载人潜水器运维体系走向成熟、稳定。若海水密度保持不变,下列说法正确的是( )
A.“奋斗者”号在上浮过程中,所受浮力变大
B.“奋斗者”号下潜过程中,所受海水压强不变
C.“奋斗者”号下潜过程中,排开海水的质量逐渐变大
D.“奋斗者”号在水下作业时,所受浮力等于其排开海水的重力
3.如图,水平面上有一底面积为200cm 的薄壁柱形容器,正方体泡沫塑料A的边长为10cm,物体B的体积为400cm ,A、B叠放后漂浮在水面上,此时A底部受到水的压强为800pa。将B物体取下放入水中,B沉底,水面静止后高度变化了1cm,关于此过程下列说法正确的是( )
A.A底部受到的压力减少6N
B.A受到的重力为8N
C.容器对地面的压强减少100pa
D.B物体的密度为2.5g/cm
4.小华洗草莓时发现草莓漂浮在水面上,他想知道草莓的密度,于是用家里的电子秤进行测量。首先测出杯子和水的质量为210g,如图甲所示;然后再将草莓放入水中漂浮,此时电子秤的示数为237g,如图乙所示;最后用一根细针压草莓使其浸没在水中且不接触杯子,杯子中没有水溢出,此时电子秤的示数为240g,如图丙所示。ρ水=1.0103kg/m3,g取10N/kg,下列说法正确的是( )
A.草莓的质量为30g
B.草莓的体积为27cm3
C.细针对草莓的压力为0.3N
D.草莓的密度约为0.9103kg/m3
5.我国的航母正按计划进行各项科研试验和训练。如图所示是中国航母“辽宁”号训练时的图片。当飞机飞回航母后( )
A.航母将沉下一些,所受浮力增大 B.航母将浮起一些,所受浮力减小
C.航母将沉下一些,所受浮力减小 D.航母始终漂浮,所受浮力不变
6.桌面上甲、乙两个圆柱形容器中分别装有水和酒精,实心木球和实心铁球的体积相等,如图所示。水、酒精、木球和铁球的密度分别为ρ水、ρ酒精、ρ木和ρ铁。将木球放入水中、铁球放入酒精中,静止时木球和铁球所受浮力的大小分别为F1和F2。下列判断中正确的是( )
A.若ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铁,则F1>F2 B.若ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铁,则F1<F2
C.若ρ酒精<ρ木<ρ水<ρ铁,则F1=F2 D.若ρ酒精<ρ木<ρ水<ρ铁,则F1<F2
7.水平桌面上,甲、乙两相同的杯中盛有不同浓度的盐水,现将两相同的物块分别放入杯中,待物块静止时,两杯中液面恰好相平,如图所示,则
A.甲杯中物块受到浮力较大
B.甲杯中物块对杯底的压力等于物块所受重力
C.乙杯中物块所受到的浮力等于物块所受重力
D.乙杯底部受到液体的压强较小
8.两块完全相同的冰分别漂浮在甲、乙两种液体中,这两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,冰块熔化后,甲液体液面高度不变,乙液体液面高度升高。下列说法中正确的是( )
A.ρ冰>ρ甲 B.ρ乙<ρ冰
C.ρ甲<ρ乙 D.ρ乙<ρ甲
9.一艘轮船从长江驶入大海后,轮船受到的浮力
A.变小,船身下沉一些 B.不变,船身上浮一些
C.不变,船身下沉一些 D.变大,船身上浮一些
10.小东将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,如图甲所示。然后将一木块()轻轻放入溢水杯的水中,木块最终漂浮在水面,并用小烧杯承接溢出的水,如图乙所示。则下列四个选项中判断正确的是( )
A.甲图中水对溢水杯底的压力比乙图中水对溢水杯底的压力大
B.甲图中水对溢水杯底的压强比乙图中水对溢水杯底的压强小
C.甲图中电子秤示数大小等于乙图中电子秤示数大小
D.木块在水中漂浮时,木块受到的重力大于木块排开水的重力
11.把质量为0.5kg的某物体放入盛水的容器中,若溢出的水重为3N,则该物体所受浮力为( )
A.一定是3N B.可能是5N
C.有可能是4N D.有可能是2N
12.甲、乙两个完全相同的圆柱形容器静止放在水平桌面上,装有两种不同的液体,将物体A分别放入两种液体中,静止时A浸入两种液体的情况如图所示,两容器中液面相平。两容器中的液体密度分别为和;两容器中的液体对A产生的浮力分别为和;两容器中液体对容器底部的压强分别为和;两容器对桌面的压力分别为和。则下列判断中正确的是( )
A. B. C. D.
二、填空题
13.如图所示,向两张自然下垂的纸间吹气,发现两纸向中间靠拢,这是因为两纸间空气流速大,压强 。
14.如图所示,横截面积为S的容器内盛有水,水面上方压有块横截面积也为S的活塞M,在活塞的中央挖一个面积为的小孔,小孔内塞入一个横截面积也为的木塞N,N露在M上方的长度为h。假设N与M之间、M与容器器壁之间紧密结合,且不考虑任何摩擦。已知水的密度为,当在M的上方注入质量为m的密度为的液体时,N的上表面刚好和液面平齐。没有任何液体溢出容器,N的下表面始终在水中。则 (用字母表示)
15.在一次抗洪救灾行动中,一名质量为60kg的武警战士登上一艘自重为540kg的冲锋舟准备抢险救灾,此时漂浮在水面上的冲锋舟排开水的体积为 m3;若冲锋舟满载时排开水的体积为1.5m3,则最多还能装载质量为 kg的人和物资。(g取10N/kg)
16.如图所示,把一个小球分别放入盛满不同液体的甲、乙两个溢水杯中,甲杯中溢出的液体质量是40g,乙杯中溢出的液体质量是50g,则小球的质量为 g,甲、乙两杯中液体的密度之比ρ甲:ρ乙 (选填“>”“=”或“<”)4:5。
17.小明在制作“浮沉子”活动中,将装有适量水的小瓶开口 (向上/向下),使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,如图所示,若小瓶的总体积为16cm3,刚开始时小瓶露出液面的体积为4cm3,要使小瓶浸没水中,进入小瓶中水的质量至少应为 g,用手压大塑料瓶,先使小瓶悬停在A点,此时水的质量为m1,再改变手对大塑料瓶压力,使其悬停在B点,此时小瓶内水的质量为m2,则m1 m2。
18.如图所示是某商场厕所的自动冲水装置浮筒A是边长为20cm的正方体,盖片B的面积为80cm2(盖片B质量、厚度不计),连接AB的是长为30cm,体积和质量都不计的硬杆。当供水管流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被拉开,此时自锁装置锁住浮筒,水通过排水管流出冲洗厕所。则浮筒A刚好浸没时受到的浮力为 N,水对盖片B的压力是 N,浮筒A的质量是 kg(g取10N/kg)
三、实验题
19.实验桌上有弹簧测力计、大烧杯、水、细线(质量和体积不计)、体积相同的铜块A和铁块B、以及与铁块B质量相等的铝块(ρ铜>ρ铁>ρ铝)。现利用这些实验器材探究“金属块没没在水中时,受到的浮力大小与金属块的密度是否有关”,请完成下列问题。
(1)请将以下的实验步骤补充完整:
①弹簧测力计调零,在大烧杯中装入适量的水,用细线系好金属块;
②测出铁块B的重力G并记录数据;将B浸没在大烧杯的水中,不碰壁不触底,用弹簧测力计测出拉力F,并记录数据;
③ ;
④根据计算式F浮= ,计算两金属块的浮力大小;
(2)若两个金属块受到的浮力大小 (选填“相等”或“不相等”),则可得出结论:金属块浸没在水中时,受到的浮力大小与金属块的密度无关;
(3) 画出实验数据记录表。( )
四、计算题
20.如图所示,已知重为10N的长方体木块静止在水面上,浸入在水中的体积占木块总体积的(g取10N/kg)。
(1)求木块所受到的浮力大小;
(2)若木块下表面所处的深度为0.2米,求木块下表面受到水的压强。
21.如图所示,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(容器厚度不计,忽略液面变化,g=10N/kg)。求:
(1)圆柱体浸没时受到的浮力?
(2)圆柱体的密度?
(3)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强?
(4)若盛水容器的底面积为100cm2,当圆柱体完全浸没时与圆柱体未浸入水前相比较,水对容器底产生的压强增加了多少?容器对水平支持面的压强增加了多少?
参考答案:
1.A
根据浮力产生的原因可知,此时物块所受的浮力
F浮=F向上-F向下=30N-18N=12N>G=10N
因此放手后,物体要上浮。
2.D
A.“奋斗者”号在上浮过程中,在露出水面之前,排开的海水的体积不变,海水的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力不变;在露出水面的过程中,排开的海水的体积变小,海水的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力变小,故A错误;
B.潜水器在下潜的过程中,深度增加,由p=ρgh可知,潜艇受到海水的压强变大,故B错误;
C.潜水器浸没海水中后继续下潜过程中,排开海水的体积不变,海水密度不变,根据m=ρV可知,排开海水的质量不变,故C错误;
D.“奋斗者”号在水下作业时,根据阿基米德原理可知,所受浮力等于其排开海水的重力,故D正确。
3.A
B.A、B叠放后漂浮在水面上,由可得,A底部所处的深度
则A排开水的体积为
A受到的浮力
B叠放后漂浮在水面上,则A、B叠放后的总重力等于A受到的浮力,即
故B错误;
A.将B物体取下放入水中,B沉底,B受到的浮力小于B的重力,根据浮沉条件,排开水的体积会变小,即水面下降1cm,则有
代入数据
解得
A漂浮,重力等于受到的浮力,有
因为A始终漂浮,故A底部受到的压力减少
故A正确;
D.则B的重力为
B物体的密度为
故D错误;
C.根据,容器对地面的压力等于水、A、B的重力,故压力不变,受力面积不变,故压强不变,故C错误。
4.D
A.草莓的质量为
故A错误;
C.细针对草莓的压力为
故C错误;
B.丙图中,草莓完全浸没,受到的浮力为
则草莓的体积为
故B错误;
D.草莓的密度为
故D正确。
5.A
航母原来漂浮在水面上,受到的浮力等于它的重力;当飞机飞回航母后,航母仍处于漂浮状态,航母的总重力增大,所以它受到的浮力增大,根据阿基米德原理可知,它排开的水的体积变大,航母将下沉一些,故A符合题意,BCD不符合题意。
6.B
将木球放入水中,木球漂浮在水面上,静止时木球所受浮力
F1=G木=m木g=ρ木gV木……①
铁球放入酒精中将下沉,则铁球所受浮力
F2=ρ酒精gV铁……②
比较①和②,实心木球和实心铁球的体积相等,即V木=V铁,g相同,若ρ木<ρ酒精,则F1<F2;若ρ酒精<ρ木,则F1>F2,故A、C、D错误, B正确。
7.C
A、物体在甲中下沉,受到的浮力小于物体所受重力;在乙中漂浮,物体受到的浮力等于物体所受重力;因此甲杯中物块受到浮力较小,故A错误;
B、物体在甲中下沉,物块对杯底的压力等于物块所受重力减去A受到的浮力,故B错误;
C、在乙中漂浮,根据漂浮条件可知:物体受到的浮力等于物体所受重力,故C正确;
D、物体在甲中下沉,ρ甲<ρ物,在乙中漂浮,ρ乙>ρ物,则ρ乙>ρ甲,两杯中液面恰好相平,由p=ρgh可知,乙杯底部受到液体的压强较大,故D错误.
8.C
AB.两块完全相同的冰块分别漂浮在甲、乙两种不同液体中,所以由漂浮条件知道
ρ甲>ρ冰
ρ乙>ρ冰
故AB错误;
CD.由漂浮条件知道
F浮=G冰
结合阿基米德原理知道
ρ液V排g=G冰
所以冰块排开液体的体积
①
因为冰熔化前后质量不变,所以
G冰=G冰化水=ρ水V冰化水g
则
②
当冰块熔化后,甲液体液面高度不变,乙液体液面高度升高,则
所以
则
ρ甲<ρ乙
故C正确,D错误。
9.B
当轮船由从长江驶入大海后,都是漂浮状态,
船受到的浮力:F浮=G,
因为船受到的重力不变,所以船受到的浮力不变;
又因为,,
所以排开海水的体积小于排开江水的体积,即:船浸入水中的体积变小,船上浮一些.
10.C
AB.木块浸在水中静止时与木块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,根据公式可知,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AB错误。
CD.木块在水中漂浮,受到的浮力等于木块的重力,根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,则木块的重力等于溢出水的重力,则溢水杯的总重力不变,则甲图中电子秤示数大小等于乙图中电子秤示数大小,故C正确,D错误。
11.BC
容器装满水时,物体所受浮力
如果容器中的水不满,其排开的水重大于3N,当物体漂浮或悬浮时,排开的水重(浮力)的最大值等于其重力为5N;因此,物体所受的浮力一定在3N和5N之间。故AD不符合题意,BC符合题意。
12.B
A.由于小球漂浮在液体A中,所以,而小球在液体B中沉底,所以,所以,故A错误;
B.由于两容器中液体深度相同,根据液体压强公式可知密度大的液体对容器底部的压强大,所以,故B正确;
C.由于小球漂浮在液体A中,所以,而小球在液体B中沉底,所以,所以,故C错误;
D.由图可知,又因为,根据可知,,所以,由于容器对地面的压力等于容器的重力、液体的重力以及小球的重力之和,所以,故D错误。
13.小
对着两张纸的中间吹气,两张纸中间的空气流速变大,压强变小,小于外侧的大气压,产生了一个向内的压强差,将纸压向中间。
14.
在N的上方注入质量为m的密度为ρ的液体时之前,系统处于平衡状态,浮力等于重力,竖直方向合力为零。注入质量为m的密度为ρ的液体后,N与M增加了一个重力mg,当系统重新平衡时,水的浮力也增加了mg,因为活塞M和木块N紧密连接,所以M和N是一起上升,假设M上升了Δh,则V排的增加量为ΔhS,所以应当有
F浮=mg
即
ρ水gΔhS=mg
解得。
注入液体的体积为
……①
注入液体在容器的高度为h',所以注入液体的体积为
……②
由①②可解得
M上升的高度为
所以
15. 0.6 900
[1]当武警战士登上冲锋舟后,冲锋艇的总质量
m=60kg+540kg=600kg
因为冲锋艇漂浮在水面上,所以冲锋艇的总质量等于其排开水的总质量,故其排开水的体积
[2]满载时的排水量
m1=ρV1=1×103kg/m3×1.5m3=1500kg
则还能装载的质量
m2=m1-m=1500kg-600kg=900kg
16. 50 <
[1]小球在甲溢水杯中沉底,所受浮力
F浮甲=G排甲=m排甲g=0.04kg×10N/kg=0.4N
小球在乙溢水杯中漂浮,所受浮力
F浮乙=G排乙=m排乙g=0.05kg×10N/kg=0.5N
由浮沉条件知
F浮乙=G球=m球g
故小球的质量
m球==0.05kg=50g
[2]由(1)中甲、乙的浮力大小和浮力公式可得
F浮甲:F浮乙=ρ甲V排甲g:ρ乙V排乙g=0.4N:0.5N=4:5
整理得两种液体的密度之比
因为
V排甲>V排乙
所以
ρ甲:ρ乙<4:5
17. 向下 4 =
[1]为了使小瓶中的水能在外部压强的作用下进出小瓶自由,应将装有适量水的小瓶开口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上。
[2]小瓶浸没后受到的浮力与漂浮时受到的浮力的差值
ΔF浮=ρ水gΔV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10-6m3=0.04N
根据阿基米德原理可知浸没后再次进入小瓶内水的重力等于ΔF浮,则浸没后再次进入小瓶内水的质量
[3]小瓶悬停时处于悬浮状态,受到的浮力等于自身重力,根据G=mg可知瓶内水的质量不变,即m1=m2。
18. 80 40 4
[1]水刚好浸没浮筒A时 ,浮筒A受到的浮力:
[2]当浮筒刚好被浸没,此时盖片B所处深度
此时水对盖片B的压强是
此时水对盖片B的压力
[3]浮筒A所受的浮力,盖片B的质量忽略不计,根据题意有
所以
19. 见解析 G-F 相等 见解析
(1)③[1]测出铜块A的重力G并记录数据;将A浸没在大烧杯的水中,不碰壁不触底,用弹簧测力计测出拉力F,并记录数据。
④[2]该实验需要用称重法测量浮力,故计算式F浮=G-F。
(2)[3]若两个金属块受到的浮力大小相等,则说明金属块浸没在水中时,受到的浮力大小与金属块的密度无关。
20.(1)10N;(2)
解:(1)木块漂浮在水面上,根据漂浮条件可知,木块所受到的浮力大小为
(2)若木块下表面所处的深度为0.2米,木块下表面受到水的压强为
答:(1)木块所受到的浮力大小为10N;
(2)若木块下表面所处的深度为0.2米,木块下表面受到水的压强为。
21.(1)8N;(2)1.5×103kg/m3;(3)400Pa;(4)800Pa,800Pa
解:(1)如图,物体的重力为G=12N,根据称重法,浸没时受到的浮力为
F浮=F1-F2=12N-4N=8N
(2)圆柱体的质量为
物体的体积等于浸没时排开水的体积
故圆柱体的密度为
(3)如图,圆柱体在刚浸没时下表面的深度为
h=7cm-3cm=4cm=0.04m下表面受到的水的压强为
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa
(4)水面上升的深度为
水对容器底产生的压强增加了
Δp1=ρ水gΔh=1×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
水对容器底的压力增加了
ΔF=Δp1S=800Pa×100×10-4m2=8N容器对水平支持面的压强增加了
答:(1)圆柱体浸没时受到的浮力为8N;
(2)圆柱体的密度为1.5×103kg/m3;
(3)圆柱体在刚浸没时下表面受到的水的压强为400Pa;
(4)若盛水容器的底面积为100cm2,当圆柱体完全浸没时与圆柱体未浸入水前相比较,水对容器底产生的压强增加了800Pa,容器对水平支持面的压强增加了800Pa。