初中科学浙教版 八年级上册 第一章 第3节 水的浮力同步练习
一、单选题
1.(2018八上·嘉兴月考)小明在“造船比赛”中用三块大小相同的橡皮泥做成小船,把它们放在盛有水的水槽中,然后往小船内放入不同质量的物体,它们均能漂浮在水面上,如图所示。针对此现象,下列说法正确的是( )
A.三只小船受到的浮力相等
B.小船受到的浮力大于小船的重力
C.小船所装物体越轻,受到的浮力越大
D.小船所装物体越重,受到的浮力越大
2.(2020八上·萧山月考)小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验.将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出).在该过程中,下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是()
A.弹簧测力计的示数减小,台秤示数不变
B.弹簧测力计的示数不变,台秤示数也不变
C.弹簧测力计的示数减小,台秤示数增大
D.弹簧测力计的示数不变,台秤示数增大
3.(2020八上·萧山月考)将两个完全相同的小球分别放入装有不同液体的甲、乙两烧杯中,球静止时两烧杯液面相平,如图所示。下列判断正确的是( )
A.两小球所受浮力大小相等
B.乙烧杯中液体的密度大
C.乙烧杯中小球排开的液体质量大
D.甲烧杯底部受到液体 的 压强小
4.(2020八上·苍南期末)将四个形状不同、高度均为L的实心金属块,用细线拉着。匀速缓慢地放入水深为L的盛水容器中,直至容器底部,此时水未溢出。四个实验中与下图所描绘的浮力大小F与金属块浸入水中深度h的关系一致的是( )
A. B.
C. D.
5.(2020八上·余杭开学考)轮船的铁锚从水下深处向上提起,直至完全提出水面,这个过程中,铁锚受到的浮力( )
A.逐渐变小 B.保持不变
C.先保持不变,后逐渐变小 D.先逐渐变小,后保持不变
6.(2024八上·期末) 在三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法中正确的是 ( )
A.三种液体对试管的浮力大小关系是F甲>F乙>F丙
B.三种液体的重力大小关系是G甲=G乙=G丙
C.三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲’=p乙’=p丙’
7.(2024八上·期末) 用一个质量可以忽略不计的薄塑料袋装满水,挂在弹簧测力计上,将其浸没在水中,则弹簧测力计的示数( )
A.等于零 B.等于袋中水重
C.小于袋中水重 D.大于袋中水重
8.(2024八上·期末) 如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止/时将( )
A.悬浮 B.漂浮 C.沉底 D.无法判断
9.(2024八上·期末)将质量为1000kg的大木筏置于若干个浮筒上,为了安全起见,每个浮筒至少要有体积露出水面。设每个浮筒的质量均为 25 kg,体积为0.1m3,则至少需要这样的浮筒( )
A.18个 B.24个 C.30个 D.36个
10.(2024八上·期末) 体积相同的铜、铁、铝三个小球,放入水中静止后,如图所示,已知这三种物质的密度关系是ρn>ρn,则下列判断正确的是( )
A.铝球一定是实心的,铜、铁两球一定是空心的
B.三个小球受到的浮力关系F铅<F铁<F铜
C.三个小球的重力关系G铝>G铁=G铜
D.三个小球的质量关系m铝>m铁>m铜
11.(2024八上·期末) 如图所示,一个重50N的金属球,在盛水的容器中静止,弹簧测力计的示数为 30 N。下列关于金属球的说法中,不正确的是(g取10 N/kg) ( )
A.金属球的密度可能是2.5g /cm3
B.金属球可能受到4个力的作用
C.金属球对容器底部的压力可能是20 N
D.金属球受到的浮力可能是20 N
12.(2024八上·期末)如图所示,同一物体在甲液体中悬浮,在乙液体中漂浮,比较物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙的大小及两种液体的密度ρ甲和ρ乙的大小,正确的是( )
A. B.
C. D.
13.(2024八上·期末)如图甲所示,烧杯的底面积是200cm2,里面装有一定量的水。用弹簧测力计吊着未知物体g先将物体浸没在水中(如图乙所示),水位升高到B处弹簧测力计的示数是18N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处(如图丙所示),弹簧测力计的示数是23 N(不计物体带出的水),g取10N/kg。下列判断中正确的是( )
①物体的质量是2.8 kg
②物体的体积是1X10-3m3
③物体浸没时受到的浮力是15 N
④从乙到丙,水对烧杯底部的压强减小了260Pa
A.只有①②④正确. B.只有①②③正确
C.只有①②正确 D.只有③④正确
14.将一个体积不随温度变化的物体放入盛水的烧杯中,当烧杯中的水温为5℃时,物体恰好悬浮在水中处于静止。此时在烧杯周围放置一些碎冰,使水温缓慢地降至0℃,在此过程中,浸在水中的物体的远动情况是( )
A.一直向上运动 B.一直向下运动
C.先向下运动,后又向上运动 D.先向上运动,后又向下运动
15.如图所示,在一个一端开口的U形管内装有水管的左端封闭着一些空气,水中有一支小试管浮在水面,小试管中也封闭着一些空气。向右管中注入水.则小试管相对左管内的水面变化情况是( )
A.小试管将上浮
B.小试管将向下沉一些
C.小试管将先向下沉一些,再上浮
D.无法判断
16.一个密度计,其刻度部分的A、B两点,分别是最上面和最下面的刻度位置,如图所示,这个密度计的测量范围是1.00×103~1.60× 103 kg/m3,把这个密度计放人某种液体中。液面的位置恰好在AB的中点C处,则这种液体的密度( )
A.小于1.30×103 kg/m3 B.等于1.30×103 kg/m3
C.大于1.30×103 kg/m3 D.无法确定
17.如图所示,在容器里盛有一部分水银,在水银面上浮着一铁球。若在容器里再轻轻地注入一定量水,则铁球相对于原来的位置要( )
A.上升些 B.下降些
C.既不上升,也不下降 D.无法判断
18.如图所示。将一铅块用细线挂在一个充气的小气球的下面,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果往池中缓慢注入一些水,则铅块及气球( )
A.向上运动
B.向下运动
C.仍能静止
D.静止、向上或向下运动都有可能
19.某物体的质量为100g,当把它放进盛满水的容器中时,溢出50mL的水,则此物体( )
A.浮在水面上 B.沉到容器底部
C.悬浮在水中 D.无法判断
20.在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,热气球开始离地,徐徐升空。假设气体升温过程中热气球体积保持不变,分析这一过程,下列说法中正确的是( )
A.气球内的气体密度变小,所受重力不变
B.气球内的气体密度不变,所受重力也不变
C.气球所受浮力不交
D.气球所受浮力变大
21.有一块冰漂浮在一杯浓盐水中(冰的密度是0.9×103 kg/m3,浓盐水的密度是1.1×103kg/m3).当冰块全部熔化后,则( )
A.液面不变 B.液面上开 C.液面下降 D.无法判断
22.一个重500N、不会游泳的人,带了一只重20N、体积是50dm3的救生图去河中学游冰。游冰时救生圈始终不离开人体,那么他在河水中( )
A.能浮在水面上 B.会悬浮在水中
C.会沉入河底 D.无法确定
23.一玩具气球充气后置于水池底部,松开手后,气球从池底开始上浮,最后浮出水面,在此运动过程中气球所受的浮力( )
A.先不变后变小 B.先不变后变大
C.先变小后变大 D.先变大后变小
24.如图 所示,铜、铁,铅三个实心球,用细线拴住,全部浸没在水中时,三根细线上的拉力相等,则关于这三个金属球的体积、质量之间的关系,下列判断正确的是( )
A.V铜>V铁>V铝;m铜>m铁>m铝 B.V铜>V铁>V铝;m铜C.V铜m铁>m铝 D.V铜二、填空题
25.(2024八上·期末) 如图所示,“蛟龙号”7000 米级海试第五次下潜任务于北京时间 2012 年6月27 日 5 点 29分开始注水下潜,11 点 47 分,潜水器到达7062m深度海底。这标志着我国成为第五个掌握载人深潜技术的国家。“蛟龙号”下潜过程中,受到海水的压强 ,浮力 。(均填“变大”“不变”或“变小”)
26.(2024八上·期末)质量为1.5kg 的木块漂浮在水面上,有2/5的体积露出水面,则木块受到的浮力为 N,木块的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg)
27.如图所示,木块浸没在水中,细线对木块的拉力是1N,剪断细线.待木块静止后,将木块露出水而的部分切去,再在剩余的木块上加0.5N向下的压力,木块有20cm3的体积露出水面,则木块的密度为 kg/m3 。
28.一杯子中装有冰水混合物,冰完全熔化后,杯中水面高度将 ;在水槽中浮在水面的木板上放一石块,石块掉人水中被水淹没,水面高度将 (均填“上升"“下降”或“不变")
29.将一底面积为0.01 m2的长方体木块用细线拴在一个空容器的底部,然后向容器中级慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为 N,木块的重力为 N,细线对木块的最大拉力为 N.(g取10 N/kg)
30.有一个重6 N的木块,轻轻地放入一个已装满水的杯中,当木块静止时,从杯中溢出的水的重力是 N;若木块的密度是0.6×103kg/m3,则要将木块浸没在水中,还必须在木块上施加竖直向下 N的力。(g取10 N/kg)
31. 如图所示,体积为1×10-3 m3、材料相同的两个实心金属球,分别连接在弹簧的一端,弹簧的另一端固定在容器的底部。甲图装置内是水,弹簧对球向上的弹力为79 N,乙图装置内是某种液体,弹簧对球向上的弹力为81 N,则该种液体的密度为 kg/m3(g取10 N/kg).设想从某一天起,地球的引力减小为原来的一半,则甲图中的弹簧对物体的弹力 (弹簧处于压缩状态)(填“不变”“减小一半”或“增加两倍")。
32.弹簧测力计下端挂一物体,在空气中测时示数为7.4 N,浸没在水中时,弹簧测力计的示数为2.4 N,则物体的体积是 cm3,物体的密度是 g/cm3. 若将这个物体的一半体积浸人密度为0.8× 103 kg/m3的酒精中,则弹簧测力计的示数为 N (g取10 N/kg)
三、实验探究题
33.(2024八上·期末) 小科同学从课外资料中了解到,庄子曾提出:如果水积得不够多,那么承载大船就没有力量。也就是说浮力的大小与液体的多少有关,庄子的说法有道理吗?
(1)小科从实验室找来了烧杯、木块(不吸水)、弹簧测力计等器材,研究浮力大小是否和水的多少有关。他先用弹簧测力计测出木块的重力(如图甲所示),再将木块放入烧杯内的水中,木块处于漂浮状态(如图乙所示),然后他 (填操作),发现木块仍然漂浮。经分析可知,木块两次受到的浮力都为 N,从而得出木块漂浮时所受浮力大小与水的多少无关。
(2)小科进一步开展了如图丙所示的实验,往两个形状相同的塑料盆A、B中各加入10 N的水,再将B盆放入 A 盆,B盆漂浮。这时 B盆所受浮力:F浮=GB盆+10N>10N继续往B盆内加30 N的水,B盆仍漂浮。小科做此实验的目的是 。
(3)(多选)结合小科的探究活动,你认为面对前人的观点,应采取的做法是____(填字母)。
A.普通人的观点可以质疑,科学家的观点也可以质疑
B.只要多数人认同的观点我们就要全盘接受
C.可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确
D.到目前为止没人反对的观点我们就可以放心接受
34.(2022八上·余杭月考)探究“浮力的大小跟物体浸入液体的深度是否有关”。
(1)用弹簧测力计测出物块重,并把它慢慢放入水中。根据测力计的示数,绘制了弹簧测力计对物块的拉力和物块所受浮力随浸入水中的深度变化的图象。分析图象可知:
① (选填“a”或“b”)是描述物块所受浮力随浸入水的深度变化的图象。
②F1、F2或F3这三个力之间的关系是 。
(2)实心圆柱物块密度的表达式为:ρ物= (水的密度用ρ水表示)。
(3)根据图像分析,本次实验的结论是 。
35.(2024·温州模拟)为了测量鹅卵石的密度,小明进行了如下实验:
①将一个塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中,溢水杯的出水口处放置一个圆柱形容器,如图甲。
②将鹅卵石置于塑料杯中,稳定后测出溢出至圆柱形容器内水的深度为h1=10厘米,如图乙。
③将鹅卵石从杯中取出并投入到溢水杯中,将容器中的水缓慢倒入溢水杯直至刚好盛满,并测出圆柱形容器中剩余水的深度h2=7.5厘米,如图丙。
(1)鹅卵石的密度ρ石= 。(取小数点后一位)
(2)为了提高鹅卵石密度的测量精确度,以下方法中可行的有____(可多选)。
A.更换容积更小的溢水杯
B.更换横截面积更小的圆柱形容器
C.更换质量更大的塑料杯
D.用密度更小的液体替换水
E.选择质量更大的鹅卵石
(3)小明将该方法用来测量液体密度,并将密度值直接标记在圆柱形容器壁上。具体做法:如图丁,在塑料杯上标记规定体积V0的刻度线,将塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中,将不同密度的液体依次注入塑料杯中至V0的刻度线处,在容器内溢出的水面位置标记不同的密度值。试分析容器壁密度值刻度是否均匀并简要说明理由: 。
36.(2024·余杭模拟)血红蛋白的含量是血液是否达标的一项重要指标,医生常用“硫酸铜目测法”来测定。为了验证该方法是否有效,某兴趣小组取了甲、乙、丙三种已知血红蛋白含量的多个血液样本做实验。测定步骤:①在烧杯中加入一定体积的标准硫酸铜溶液;②用滴管取新鲜血液在距硫酸铜溶液上方一定的“滴落高度”处将一滴血液轻轻滴入(如图甲),血滴中应不含有气泡;③记录血滴下沉到烧杯底部所需要的时间t。测定实验数据如下表:
血红蛋白含量 滴落高度(厘米) 平均下沉时间t(秒)
甲 高 1 小于10
乙 较高 1 10-15之间
丙 低 1 大于15
(1)完成测定步骤(配制标准硫酸铜溶液除外)需要用到的测量工具有 。
(2)分析数据,支持硫酸铜目测法测量血液中血红蛋白的含量有效的推论是: 。
(3)步骤③强调血滴不应含有气泡,请分析其中原理: 。
37.(2024·滨江模拟)(物)校园科技节举行自制潜水器项目比赛。图甲为某项目化小组设计的潜水器模型,其材质为硬质塑料瓶,塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成,两个舱之间密封不连通,注射器与水舱通过塑料软管相连,移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量,实现潜水艇的沉浮。
(1)设计要求:
潜水器可以在水中实现上浮、悬浮、下沉三个模式相互切换。
为保证潜水艇正常工作,应尽可能提高工作舱的体积。
①如图甲位置,向外拉动注射器活塞,则潜水器将 (选填“上浮”或“下沉”)。
②已知该小组同学采用的材料总质量为0.5千克,体积为800厘米3。他们设计了四种方案的工作舱和水舱的体积,如表格所示。请根据设计要求,选择最合适的方案 。(g取10N/kg)
方案 工作舱体积/厘米3 水舱体积/厘米3
1 550 250
2 500 300
3 480 320
4 450 350
③图乙为潜水器的横截面示意图。某次潜水器沉浮测试过程中,潜水器经过的几个位置如图丙,O点开始向水舱内注水,潜水器开始下沉;A点向外排尽水舱中的水;B点潜水艇顶端恰好到达水面;C点潜水器弧形部分恰好露出水面;D点为潜水器最后停在水面的位置。请在图丁中画出潜水器上浮过程中浮力随上升位置变化的曲线 。
38.(2024九下·丽水模拟)如图是小科制作的浮力秤。
【制作原理】物体漂浮时所受的浮力等于重力。
【制作步骤】①将底面积为的厚底玻璃小桶竖直漂浮在水面上,在水面与小桶相交处标零刻度;
②在小桶内放上质量为100g小铁块,小桶保持竖直漂浮,在水面与小桶相交处标100g,小筒浸入水中的深度增加了;
③在和刻度之间进行10等分,每等份表示10g;
【提出问题】步骤③中标记浮力科刻度可以用等分法吗
【实验探究】在小桶中分步倒入不同质量的液体,测量小筒浸入液体中增加的深度△h与所加液体的质量m,获得数据如下表:(已知)
表一 表二 表三
序号 液体1 m/g 序号 液体2 m/g 序号 液体3 m/g
1 水 10 2.0 4 酒精 10 2.5 7 盐水 10 1.7
2 20 4.0 5 20 5.0 8 20 3.4
3 30 6.0 6 30 7.5 9 30 5.1
(1)分析表格中和m数据关系,可得出的结论是 ;
(2)要研究和ρ液的关系,应选择 (填序号)。若要增大浮力秤精确度,可选用密度 (填“大”或“小”)的液体。
【理论推导】根据二力平衡及漂浮原理,请用上述实验中的物理量字母(ρ液、、S、m)推导并判断浮力秤刻度是否可用等分法。
39.兴趣小组的同学们利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理,实验过程如图所示。(细线的质量和体积均忽略不计)
(1)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出水的重力 (填“偏大”或“偏小”)。
(2)溢水杯装满水后,将物块浸没在水中,如图乙所示,此时物块受到的浮力为 牛,物块受到的浮力大小与它排开的水所受的重力大小 。
(3)继续实验,将物块浸没在装满酒精的溢水杯中,如图丙所示,发现F5>F3,说明物块受到的浮力大小与液体的密度有关。换用酒精再次实验的目的是 (填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
40.小乐想制作一个浮力秤,他找来一个瓶身为圆柱体的空饮料瓶(图中零刻度线以上部分为圆柱体),剪掉瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖上系一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,即制成浮力秤。使用时,只要把被测物体投入瓶中,从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。(g取10 N/千克)
(1)石块的作用是 。
(2) 如图1所示,秤上不放其他物体时,瓶身与水面齐平位置即为浮力秤的0刻度。若浮力秤圆柱状部分的横截面积为50厘米2,请计算图中刻度4右边对应的质量应标上多少
(3)在浮力秤中放入不同质量的物体时,浮力秤浸入水中深度也不同。若放入物体的质量为m,水面到浮力秤0刻度线之间的距离为h,则图2四个选项中,能正确表示两者关系的是 。
41.某小组同学在“探究影响浮力大小的因素”实验中,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸没在液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关。
实验器材有:弹簧测力计、烧杯、金属块,水,盐水()。
小明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) 分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是 N;金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是 N。
(2)分析实验步骤可知,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”)。分析三个实验步骤 (填序号)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析实验步骤可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力 。
(3)若先完成步骤c,再完成步骤a,则测得的浮力将 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)该小组同学完成本次实验后,又用获得的数据求出了金属块的体积为 m3,盐水的密度为 kg/m3。
42.小李同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验步骤如图(a)所示,甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为,物体受到的浮力 。
(2)小李利用三个不同物体进行实验探究,实验数据如下表:
物体 物重 G/N 物体浸没在 水中测力计 的示数F/N 空桶重 G0/N 浮力 F浮/N 桶与排 开水的总 重G1/N 排开水重 G排/N
1.2 0.7 0.5 0.6 1.1 0.5
2 1.4 0.6 0.6 1.2 0.6
2.4 1.7 0.7 0.6 1.2 0.6
分析表中物体的实验数据,小李得出的结论是: 。
(3)小李在探究物体所受浮力的实验中,排除各种测量误差因素的影响,发现物体排开水的重力明显小于它所受浮力,请分析实验操作中造成这种结果的原因:
(4)小张利用身边的器材对小李的实验进行改进:两个相同的弹簧测力计和、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材,装置如图所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆,使重物缓慢漫人盛满水的温水杯中,观察到弹簧测力计的示数逐渐 ,弹簧测力计的示数逐渐 ,若弹簧测力计的示数变化量为,弹簧测力计的示数变化量为,则它们的大小关系是 (选填或)。
(5)针对两种实验方案,小张实验装置的优点是____(填答案标号)。
A.弹簧测力计的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计示数的变化
四、解答题
43.(2022八上·舟山月考)科学家分析了北极熊的毛,发现它并非白色,而是一根根中空而透明小光导管,它不仅能防水隔热,而且只有紫外线才能通过,是北极熊收集热量的天然工具,对生活在寒冷极地的北极熊的体温调节起到了很大的作用。请根据材料回答问题:
(1)北极熊空心的毛具有防水隔热及吸收紫外线的特点,有利于北极熊_________;
A.增加产热 B.减少散热 C.吸收热量 D.增加散热
(2)维持北极熊身体的产热和散热平衡的体温调节中枢跟人体一样位于 。
(3)由于全球变暖冰层变薄开裂,北极熊为了获取食物,常从一块浮冰跳到另一块浮冰。如果一只北极熊跳上一块浮冰后,浮冰仍然处于漂浮状态,则浮冰受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)如图,一只体重为7210牛的北极熊,要在露出海面部分体积不小于多少立方米的浮冰上活动,才能确保北极熊整个身体露出水面 。(写出计算过程,ρ海水=1.03×103kg/m3)
44.(2024八上·期末) 某科技小组想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个瓶身为圆柱体的空饮料瓶,剪掉瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖处系一块质量适当的小石块,然后将其倒置在水中,如图所示。使用时,只要把被测物体投入空瓶中,从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。
(1)小石块的作用是 ;这时小石块和饮料瓶受到的浮力 (填“大于”“等于”或“小于”)它们的总重力。
(2)当浮力秤中不放被测物体时,水面所对位置为零刻度(如图所示),这种浮力秤质量的刻度是 (填“均匀”或“不均匀”)的。
(3)经测量,该饮料瓶圆柱体部分的横截面积为50 cm2,现在要在饮料瓶的竖直标线上刻上对应的被测物体质量值。试通过计算说明,在零刻度线之上1cm处应刻上的对应质量值。
45.(2024八上·期末) 如图所示,中国第一艘航母“辽宁舰”已于2012年10月正式服役,其最大吃水深度为 10. 5m(指最底部到水面的竖直距离),排水量达6.7×10°t,舰载机50余架,为保护我国领土领海发挥了重要的作用。(pm水取1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)
(1)每次战机从甲板起降前,机组成员要对甲板进行地毯式排查。已知飞行甲板长300 m,排查时人的行走速度约为1. 5m/s,则机组成员从船头到船尾进行一次排查需要多长时间?
(2)当“辽宁舰”达到最大吃水深度时,其底部受到海水的压强为多大?
(3)当一架质量为20t的舰载机起飞后,航母排开海水的体积减小了多少?
46.(2024八上·期末) 如图所示,我国第一代舰载机“歼-15”已在“辽宁号”航母上成功进行起降飞行训练。飞机起降前机组人员都要仔细检查跑道,及时把异物清理掉,否则它们可能会被高速经过的飞机吸入发动机并导致事故。起飞时“歼-15”的两台大功率发动机往后喷出烈焰,在短短百多米跑道上迅速加速至升空;降落时,驾驶员精确地操控飞机,使机尾尾钩钩住航母的阻拦索,在阻拦索巨大的阻力下,能在一两秒内使战机的速度从数百千米的时速减小为零。
(1)跑道上的异物会被飞机吸入的原因是 。
(2)飞机发动机往后喷出烈焰,从而获得推力的原因是 .
(3)当航母在平静的水面上航行时,它所受的浮力 (填“大于”“等于”或“小于”)它的总重力。当航空母舰上的舰载机起飞后,它排开水的体积 (填“增大”“减小”或“不变”)。
47.随着全球平均气温的升商,北极地区冰层熔化速度增大,北极熊的栖息地不断编小,北极熊遭遇的生存危机是全球变暖的又一证据。由于全球变暖,冰层变薄而经常开裂,北极熊为了获取食物,常要从一块浮冰跳到另一块铮冰上(如图所示)。
(1)北极熊跳上浮冰时,承载若北极熊的浮冰受到海水的浮力与承载前相比将 (填"变小“不变”或“变大”)。
(2)当一只780 kg的北极熊跳到一块露出海面部分的体积为10m3的浮冰上时,请计算说明这块浮冰能否继续保持漂浮状态? (ρ海水 =1.04× 103 kg/m3,g取10 N/kp)
48.某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台浮力秤,可方便地称量物体的质量,其构造如图甲所示。已知小筒底面积为0.001m2,小筒和秤盘总重为0.6 N
(1)如图甲所示。当秤盘上不放物体时,小筒受弱的浮力是 N.
(2)如图甲所示,当秤盘上不放物体时,应在小筒A处标出该浮力秤的 刻度。
(3)如图乙所示,在科盘上放一物体后,小筒浸入水中的深度h为0.1 m,则该物体的质量为 kg。(g取10 N/kg)
49.在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长为10cm、底面积为50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧测力计下,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计的示数为4 N,如图甲所示。已知弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,弹簧受到1 N的拉力时伸长1 cm,g取10 N/kg.若往容器内缓慢加水,当所加水的体积为1400 cm3时,弹簧测力计示数恰好为零。此过程中水面升高的高度△H与所加水的体积V的美系如图乙所示。根据以上信息可求:
(1)容器的横截面积。
(2)塑料块的密度。
(3)弹簧测力计的示数为1N时,水面升高的高度。
50. 2022年4月28日,“巅峰使命”珠峰科考全面启动。5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300m的科考营地顺利升空,4点40分达到海拔9032m,超过珠峰8848.86m的高度,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。(=10N/kg)
(1) 该浮空艇总质量约2625kg,它受到重力的大小约为 N。
(2)已知海拔4300m处的空气密度约为0.8kg/m3。如图所示,该浮空艇在营地升空前体积达9060m3,此时浮空艇受到的浮力大小约为 N。
(3)“极目一号”浮空艇内部有三层:上层装有氦气(相同条件下氦气密度比空气小得多),中间隔开,下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 (填“上浮”或“下降”)的时候,可以用上层的氦气排出下层的部分空气,以此改变自身重力,同时使整个浮空艇的压差在安全范围内。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】小船漂浮,没有放入物体前,三只小船所受浮力相等,都等于自身的重力;
放入物体后,小船仍然漂浮,但放入的物体质量不同、重力不同,三只小船所受浮力也就不同,放入的物体越重,所受浮力越大,因为物体漂浮时浮力等于自身的重力;
根据F浮=ρ液gV排比较浮力的大小。
【解答】三只小船放入物体前后始终漂浮,浮力始终等于各自的重力,放入的物体越重,自身的重力越大,所受的浮力也就越大;放入的物体越轻,自身的重力越小,所受的浮力也就越小,故D正确;
故答案为:D。
2.【答案】C
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)当物体浸在水中时,它会受到浮力,首先根据阿基米德原理分析铝块受到浮力的变化,再根据F=G-F浮判断测力计示数的变化;
(2)台秤的示数等于上面物体对它的压力;首先根据相互作用力原理确定铝块对水的压力变化,从而确定烧杯底部压力的变化,最后根据F示数=G杯+G水+F压分析即可。
【解答】(1)对铝块受力分析可知:铝块受竖直向下的重力、竖直向上弹簧测力计的拉力和浮力,由平衡条件得:G铝=F+F浮,F=G铝-F浮,在铝块完全浸没前,V排逐渐增大,F浮逐渐增大,弹簧秤的示数F逐渐减小.
(2)对台秤受力分析可知:受烧瓶及水受竖直向下的重力,铝块向下的压力F压=F浮,由平衡条件得:台秤的支持力FN=G+F压,在铝块完全浸没前,V排逐渐增大,F压=F浮逐渐增大,FN逐渐变大,台秤的示数增大.
故选C.
3.【答案】A
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较浮力的大小;
(2)根据浮沉条件比较液体密度的大小;
(3)根据阿基米德原理判断;
(4)根据液体压强公式p=ρ液体gh判断。
【解答】A.小球在甲中漂浮,那么F浮甲=G;小球在乙中悬浮,那么F浮乙=G,因此二者浮力大小相等,故A正确;
B.小球在甲中漂浮,那么密度ρ甲>ρ;小球在乙中悬浮,那么ρ乙=ρ,因此液体密度ρ甲>ρ乙,故B错误;
C.根据阿基米德原理F浮力=G排可知,二者受到的浮力相等,那么二者排开液体的重力相等。根据G排=m排g可知,二者排开液体的质量相同,故C错误;
D.h甲=h乙,且ρ甲>ρ乙,根据公式p=ρ液体gh可知,甲烧杯底部受到的压强大,故D错误。
故选A。
4.【答案】A
【知识点】浮力的变化
【解析】【分析】根据公式F浮=ρ液gV排可知,当液体密度相同时,浮力与V排成正比,即浮力的变化趋势与V排的变化趋势相同。
【解答】根据图像可知,金属块受到的浮力随深度的增大不断增大,但是开始时增大的快,后来增大的慢。
A.金属块为球形,在它进入整个体积的一半前,它的V排随深度的增大而增大的快,进入整个体积的一半以后,它的V排随深度的增大而增大的慢了,故A符合题意;
B.金属块为长方体球形,它的V排随深度的增大而增大的速度是匀速的,故B不合题意;
C.金属块为圆台状,由于它上小下大,所以它的V排随深度的增大而增大的速度不断减小,故C不合题意;
D.金属块为沙漏状,因此它的V排开始时增大的速度越来越小,后来增大的速度越来越大,故D不合题意。
故选A。
5.【答案】C
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化。
【解答】轮船的铁锚从水下深处向上提起,在到达水面的过程中,它排开水的体积始终等于自身体积,即保持不变;从开始露出水面到完全露出水面的过程中,它排开水的体积变小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,铁锚受到的浮力先不变,后逐渐减小,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
6.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】 浮沉条件是物理名词,指的是浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力,这两个力的大小决定了物体在液体中的运动状态。根据物体所受浮力与重力的大小的不同,物体的浮沉存在三种情况。条件:下沉:ρ物>ρ液,G物>F浮 ;悬浮:ρ物=ρ液,G物=F浮 ;上浮:ρ物<ρ液,G物<F浮;漂浮:ρ物<ρ液,G物=F浮 ;沉底:ρ物>ρ液,G物=F浮+F杯底对物的支持力,F浮<G;浸没在液体中的物体如果它的密度小于液体密度,物体上浮;如果它的密度等于液体的密度,物体悬浮;如果它的密度大于液体的密度,物体下沉。
【解答】由题可知,三支相同的平底试管在甲、乙、丙三种液体中都漂浮,根据浮沉条件,漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体自身的重力。装入等量铁砂的三支相同的平底试管的重力相等,所以三种液体对试管的浮力大小相等,故 A错误;由图可知,三种液体的密度关系为ρ丙>ρ乙>ρ甲,现在三个烧杯中液面相平,排开丙液体的体积最少,所以原来丙液体最多,所以丙液体最重,故 B错误;图中三种液体液面相平,又知ρ丙>ρ乙>ρ甲,根据液体压强公式p=ρgh可知,P丙>P乙>P甲,故C错误;三支试管在液体中受到的浮力相等,所以三支试管底部所受的压力也相等,三支试管相同,底面积相同,所以三支试管底部所受液体压强大小相等,故 D正确。
故答案为:D
7.【答案】A
【知识点】浮力产生的原因;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】物体沉浮条件:ρ物>ρ液,物体下沉 ,G物>F浮;ρ物>ρ液,物体沉底 ,G物=F浮+F支(是下沉的最终稳定状态);ρ物 =ρ液,物体悬浮 ,G物=F浮;ρ物<ρ液,物体上浮,G物<F浮;ρ物<ρ液,物体漂浮,G物=F浮(是上浮的最终稳定状态) ;故物体在液体中共有漂浮、上浮、悬浮、下沉、沉底五种状态。 浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】由题知,薄塑料袋的质量忽略不计,将装满水的薄塑料袋浸没在水中,排开水的体积V排等于塑料袋内水的体积V水,所以G排液=G物体=F浮力,所以弹簧测力计的示数;
故答案为:A
8.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】物体沉浮条件:ρ物>ρ液,物体下沉 ,G物>F浮;ρ物>ρ液,物体沉底 ,G物=F浮+F支(是下沉的最终稳定状态);ρ物 =ρ液,物体悬浮 ,G物=F浮;ρ物<ρ液,物体上浮,G物<F浮;ρ物<ρ液,物体漂浮,G物=F浮(是上浮的最终稳定状态) ;故物体在液体中共有漂浮、上浮、悬浮、下沉、沉底五种状态。 浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】根据物体漂浮时浮力等于重力,算出物体 B 的密度,作出判断。
图甲中,木块A 在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3,则漂浮时浮力等于重力,所以,即ρ液g×则液体的密度为0.8×103kg/m3;在木块上表面轻放一个物块B;则,A 的上表面刚好与液面相平,如图乙所示,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,即则物块 B的密度:ρB=0.4×103kg/m3,则若将物块B单独放入此液体中,液体的密度大于B物体的密度,所以它静止时将漂浮。
故答案为:B
9.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力,与重力的方向相反。浮力指物体浸没在流体(液体和气体)中,各表面受流体压力的差(流体对物体的作用力的合力)。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】因为大木筏需要漂浮和浮筒一起漂浮在水面上,所以大木筏的重力和浮筒的重力等于浮筒排开液体所受到的重力,就是其浮力;每个浮筒最大的浮力=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3×2/3=666.6N;设需要n个浮筒,F浮=G 大木筏+G浮筒;
n×666.6N=10000N+n×250N;解得n=24个
故答案为:B
10.【答案】D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)当物体的密度大于液体的密度时物体会下沉,当物体的密度小于液体的密度是物体上浮或悬浮,据此判断三个小球的空心问题。
(2)已知三个小球的体积相同,根据阿基米德原理并结合图中排开液体的体积判断三个小球所受的浮力关系。
(3)根据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,物体处于悬浮或漂浮状态,结合浮力关系求出三个小球的重力关系,进一步根据G=mg得出质量关系。
【解答】由图可知铜球漂浮、铁球悬浮,二者一定是空心的;铝球下沉,可能实心、也可能是空心,故A错;
因为F浮=ρ水gv排,排开水的体积,v铜<v铁=v铝,
所以受到的浮力:F铜<F铁=F铝,故B错;
因为铜球漂浮,
所以F铜=G铜,即ρ水gv排=ρ铜球gv,
因为v排<v,
所以ρ水>ρ铜球;------①
因为铁球悬浮,
所以F铁=G铁,即ρ水gv排=ρ铁球gv,
因为v排=v,
所以ρ水=ρ铁球;-------②
因为铝球下沉到水底,
所以F铝<G铝,即ρ水gv排<ρ铝球gv,
因为v排=v,
所以ρ水<ρ铝球;--------③
由①②③可知:ρ铜球<ρ铁球<ρ铝球,
因为m=ρv,体积相同,
所以三球的质量:m铜球<m铁球<m铝球,故D正确;
因为G=mg,
所以三球的重力:G铜球<G铁球<G铝球,故C错;
故答案为:D。
11.【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】金属球没有与容器底部接触时,浮力等于金属球在空气中的重力减去在水中的重力,此时金属球受到拉力、水的浮力和重力,根据公式F浮=ρgV排可求金属球的体积,再根据公式求出金属球的密度,金属球与容器底部接触时,受到重力、支持力、浮力和拉力。
【解答】A、金属球没有与容器底部接触时,,金属球的质量金属球的密度,故A正确。
B、金属球没有与容器底部接触时,受到拉力、水的浮力和重力,金属球与容器底部接触时,受到重力、支持力、浮力和拉力,故B正确。
C、金属球对底部的压力无法判断,故C错误。
D、金属球没有与容器底部接触时,F浮=G-G视=50N-30N=20N,可能为20N,故D正确。
故答案为:C。
12.【答案】B
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】当物体漂浮或悬浮时浮力等于物体自身的重力,物体漂浮时,物体密度小于液体密度,物体悬浮时,物体密度等于液体密度
【解答】同一物体不管漂浮或悬浮,浮力都等于自身重力,所以物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙大小相等。
同一物体,在甲中悬浮,说明液体甲的密度等于物体的密度,ρ甲=ρ;在乙中漂浮,说明液体乙的密度大于物体的密度,ρ乙>ρ,所以ρ乙>ρ甲。
故答案为:B。
13.【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)设物体重为G,当物体浸没水中时,F示=G-F浮,将物体缓慢提出,当水位下降到AB的中点C时,排开水的体积减半,浮力减半,可得,联立方程组可求G和物体浸没时受浮力大小;再根据阿基米德原理的推导公式F浮=ρ水V排g求物体浸没时排开水的体积,即物体的体积。
(2)从乙到丙,由排开水的体积的变化求出烧杯内水液面下降的高度,再利用压强公式求压强减小值。
【解答】 (1)设物体重为G,当物体浸没水中时,F示+F浮=G,可得弹簧测力计的示数:
F示=G-F浮=18N,------①
将物体缓慢提出,当水位下降到AB的中点C时,排开水的体积减半,浮力减半,
此时弹簧测力计的示数:
,------------②
②-①得:,
当物体浸没水中时,受到的浮力F浮=10N,故③错误。
由F浮=ρ水V排g得金属体的体积:,故②正确。
②×2-①得:G=28N,
物体的质量:,故①②正确。
(2)从乙到丙,物体少排开水的体积等于物体体积的一半:,
容器内水位降低高度:,
减小的压强:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.025m=250Pa.故④错误。
综上所述选项C正确,ABD错误。
故答案为:C。
14.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】水的温度变化导致,水的密度会发生细微改变,水在4摄氏度密度最大,水的密度变化,导致浮力发生改变,最终影响物体运动状态。
【解答】水的密度会由于温度变化先变大后变小, 当烧杯中的水温为5℃时,物体恰好悬浮在水中处于静止,水密度变大,所以物体会向上浮一些,后来水密度减小,物体会下沉一些。故答案为:D。
15.【答案】B
【知识点】浮力的变化
【解析】【分析】左端空气压缩压强变大,对试管压力也变大。向右管中注入水. 导致左边气体体积减小,左边气体压强变大。
【解答】对试管,浮力等于外界空气压力加上试管重力,压力变大,相当于有外力将试管下压,所以 小试管将向下沉一些 ,故答案为:B。
16.【答案】A
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】密度计漂浮在液面上,浮力等于重力。但由于密度与下沉深度并没有一次函数关系,导致密度变化不均匀。
【解答】密度计漂浮在液面上,浮力等于重力。所以标记密度的高度,h与密度成反比例函数,画出反比例函数图象可得 AB的中点C高度对应密度小于1.30×103 kg/m3,故答案为:A。
17.【答案】A
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】 若在容器里再轻轻地注入一定量水,水对铁球也会产生浮力,物体漂浮在液面上,浮力等于重力。
【解答】加水,水的深度增加,对铁球产生浮力,所以水银产生的浮力减小一些,根据阿基米德原理,所以 铁球相对于原来的位置要上升些。故答案为:A。
18.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】水的压强随深度增加而增加, 如果往池中缓慢注入一些水 ,水的水的深度增加,水对气球压强变大。
【解答】水对气球压强变大,气球体积变小,浮力减小,所以浮力小于重力,物体下沉,故答案为:B。
19.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,浮力小于重力,物体将下沉。
【解答】 当把它放进盛满水的容器中时,溢出50mL的,浮力等于50mL水的重力, 某物体的质量为100g ,浮力小于物体重力,所以物体将下沉。故答案为:B。
20.【答案】C
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】热球上升过程不一定是匀速状态,浮力不一定等于重力。气球上升过程中气体变得更稀薄,气体密度减小。
【解答】AB. 在热气球下方开口处燃烧液化气,燃烧后一部分气体从开口处跑出,所以重力减小, 热气球内部气体温度升,分子运动加剧,气体变得更稀薄,气体密度减小,AB错误。
CD.排开外界空气体积不变,所以气球所受浮力不变,C正确,D错误;
故答案为:C。
21.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】 冰漂浮在一杯浓盐水中 ,浮力等于重力,冰熔化后体积等于原来排开水的体积。
【解答】 有一块冰漂浮在一杯浓盐水,浮力等于重力,浮力等于排开浓盐水的重力, 冰块全部熔化,体积为水的体积,水的密度小于浓盐水,所以水的体积大于冰排开的浓盐水体积,所以当冰块全部熔化后,则液面上开。故答案为:B。
22.【答案】A
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】根据阿基米德原理可推算人和救生圈的总浮力,再物体沉浮条件对是否能够漂浮进行判断。
【解答】体积是50dm3的救生圈,根据阿基米德原理可得浮力最大为500N,但人体密度与水接近,人自身受水浮力约为500N,最大总浮力接近1000N,总重力等于520N,浮力可以等于重力,他会漂浮在水面。故答案为:A。
23.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】在气球从水池底部上浮至浮出水面的整个过程中,浮力先随着气球体积的增大而增大,达到最大值后,随着气球开始浮出水面,排开的水的体积减小,浮力也开始减小
【解答】气球上升过程中,气球体积增大,排开液体体积变大,根据阿基米德原理,液体浮力变大,浮出水面过程,排开液体体积减小,浮力减小。故答案为:D。
24.【答案】D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】静止状态,浮力+拉力等于重力,结合阿基米德原理以及受力平衡进行分析 。
【解答】全部浸没在水中时,三根细线上的拉力相等, 比较铁和铜,如果体积相等或者铜体积更大,则铜拉力一定更大,不会拉力相等,同理分析铁和铝,所以 V铜25.【答案】变大;不变
【知识点】影响液体压强大小的因素;阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力,与重力的方向相反。浮力指物体浸没在流体(液体和气体)中,各表面受流体压力的差(流体对物体的作用力的合力)。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】液体的压强和液体的密度和深度有关,液体的密度越大,深度越深,压强越大,所以“蛟龙号”下潜过程中,受到海水的压强变大;潜水器在水中属于悬浮状态,其排开的液体的体积等于物体的体积,根据阿基米德原理可知,浮力和液体的密度和排开液体的体积有关,因为液体的密度不变,排开液体的体积不变,所以浮力不变;
故答案为:变大;不变
26.【答案】15;0.6×103
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理求出木块受到的浮力,根据密度公式和重力公式求出木块的重力,联立等式即可求出木块的密度。
【解答】因为木块漂浮在水面上,
所以F浮'=G木=mg=1.5kg×10N/kg=15N
因为F浮=ρgV排,且,G=mg,ρ水gV排'=ρ木Vg,即
解得:。
故答案为:15;。
27.【答案】0.7×103
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】木块两次都是受力平衡状态,结合阿基米德原理求解,浮力等于物体重力加上绳子拉力大小。
【解答】木块浸没在水中,细线对木块的拉力是1N ,浮力比重力大1N,剪断细线.待木块静止后, 则露出水面体积为100cm3,将木块露出水而的部分切去,再在剩余的木块上加0.5N向下的压力,木块有20cm3的体积露出水面 ,结合阿基米德原理以及受力平衡可得,,解得木块的密度0.7×103kg/m3 。
28.【答案】不变;下降
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】 冰完全熔化后水的体积等于冰浮在水面排开水的体积。漂浮,浮力等于重力。结合阿基米德原理求解。
【解答】冰完全熔化后水的体积等于冰浮在水面排开水的体积,所以冰完全熔化后,杯中水面高度将不变, 在水槽中浮在水面的木板上放一石块,浮力等于重力,石块掉人水中被水淹没,浮力小于重力,排开液体体积减小,所以液面下降。
29.【答案】15;9;6
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】根据阿基米德原理原理求解浮力大小,结合受力平衡列方程求解,拉力大小等于浮力减去重力大小。
【解答】木块所受到的最大浮力为木块完全浸没时浮力,根据浮力产生原理可得最大浮力等于1500x0.01 N=15N,木块的重力等于压强不变图像对应浮力大小,即为900x0.01 N=9N,细线对木块的最大拉力为 15N-9N=6N 。
30.【答案】6;4
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】受力平衡,浮力等于重力。结合阿基米德原理解题,排开液体重力等于物体所受浮力大小。
【解答】当木块静止时,从杯中溢出的水的重力等于木块重力,为6N,若木块的密度是0.6×103kg/m3,则体积为1000cm3,完全浸没浮力等于10N,则要将木块浸没在水中,还必须在木块上施加竖直向下4N的力。
31.【答案】0.8×103;减小一半
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】受力平衡,弹簧对球向上的弹力加浮力等于重力, 结合阿基米德原理以及受力平衡进行分析。
【解答】甲图装置内是水,弹簧对球向上的弹力为79 N,乙图装置内是某种液体,弹簧对球向上的弹力为81 N,体积为1×10-33 ,结合阿基米德原理可得,则该种液体的密度为0.8×1033,设想从某一天起,地球的引力减小为原来的一半, 则浮力和重力都减小一半,则甲图中的弹簧对物体的弹力也减小一半。
32.【答案】500;1.48;5.4
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】物体受力平衡,可列平衡方程,结合阿基米德原理求解,浮力等于重力减去浮力。
【解答】在空气中测时示数为7.4 N,浸没在水中时,弹簧测力计的示数为2.4 N ,浮力等于5N,结合阿基米德原理可得,物体的体积为500cm3,根据密度公式可得物体的密度是1.48g/cm3 ,若将这个物体的一半体积浸人密度为0.8× 1033的酒精中 ,根据阿基米德原理,浮力等于2N,所以则弹簧测力计的示数5.4N。
33.【答案】(1)往烧杯中加水或从烧杯中倒出适量的水;2.5
(2)探究较少的水能否产生较大的浮力
(3)A;C
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力,与重力的方向相反。浮力指物体浸没在流体(液体和气体)中,各表面受流体压力的差(流体对物体的作用力的合力)。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】(1) 研究浮力大小是否和水的多少有关。 所以 他先用弹簧测力计测出木块的重力(如图甲所示),再将木块放入烧杯内的水中,木块处于漂浮状态(如图乙所示),然后他往烧杯中加水或者从烧杯中绕出适量的水,主要是改变水的量, 发现木块仍然漂浮。经分析可知,木块两次受到的浮力都为2.5N,因为漂浮时没浮力等于重力,从甲图中可以看出重力是2.5N,所以浮力也为2.5N,从而得出木块漂浮时所受浮力大小与水的多少无关。
(2) 小科进一步开展了如图丙所示的实验,往两个形状相同的塑料盆A、B中各加入10 N的水,再将B盆放入 A 盆,B盆漂浮。这时 B盆所受浮力:F浮=GB盆+10N>10N继续往B盆内加30 N的水,B盆仍漂浮。 A盆中的水不变,只是增加B盆的重力,所以此实验的目的是: 探究较少的水能否产生较大的浮力 ;
(3) 结合小科的探究活动,你认为面对前人的观点,应采取的做法是AC;BD是片面的;
故答案为:(1)往烧杯中加水或从烧杯中倒出适量的水、2.5(2) 探究较少的水能否产生较大的浮力 (3)AC
34.【答案】(1)b;F1-F3=F2
(2) ×ρ水
(3)物体浸没后,浮力与深度无关
【知识点】密度公式的应用;二力平衡的条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】(1)①根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化规律;
②根据二力平衡的知识,结合“称量法”分析解答。
(2)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算圆柱体的体积,再根据密度公式计算物体的密度。
(3)根据图乙分析物体受到的浮力随浸入深度的变化规律。
【解答】(1)①在物体浸没水中时,随着深度的增大,它排开水的体积增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力不断增大。当物体完全浸没后,它排开水的体积不变,则它受到的浮力不变。根据图乙可知,b图像是描述浮力随浸入深度的变化的。
②根据图乙可知,当浸入深度为零时,测力计的示数为F1,即物体的重力G=F1。当物体完全浸没后,测力计的示数为F2,物体受到的浮力为F浮力=F3。根据F拉=G-F浮力可知,F2=F1-F3。
(2)圆柱物块的体积:;
则圆柱体的密度:。
(3)根据图乙中的图像a可知:在浸没前,物体受到的浮力随深度的增大而增大。当浸没后,随着深度的增大,物体受到的浮力保持不变。
35.【答案】(1)1.2g/cm3
(2)B;D;E
(3)由m=ρV可知,体积V一定,则液体密度越大,质量越大;将液体注入塑料杯中时,塑料杯受到的浮力增加△F浮=G液溢出水的体积:V=Sh,则有ρ水gSh=ρ液V0g,圆柱形容器中液体的高度h=,ρ水、S、V0一定,h与ρ液成正比,故刻度均匀
【知识点】固体密度的测量;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)因为漂浮,所以浮力等于重力,再由阿基米德原理原理,可得物体质量等于排开水的质量;再由沉底时,物体体积等于排开水的体积求的物体体积,利用密度的公式即可求物体密度;
(2)由密度表达式ρ石=ρ水h1/h2可知,h1和h2测的越准,测量精确度越高;
【解答】(1)由图甲乙可知,鹅卵石质量等于排开水的质量,由图丙可知鹅卵石的体积为V=S杯h2,
故鹅卵石的密度ρ石=m/v=ρ水h1/h2=1.2g/cm3;
(2)A.由F浮=ρ水gV排,ρ水一定,浮力一定时,V排不变,与溢水杯的谷积无关,故A不符合题意;
B.V排一定时,横截面积越小的圆柱形容器,高度就越大,h1和h2测的越准,故B符合题意;
C.实验过程中.塑料杯一直在溢水杯中漂浮.不块的放入不影响测量结果.故C不符合题意;
D.由F浮=ρ水gV排可知,F浮一定,ρ液越小,V排越大,溢出到圆柱形容器中的液体积积越大,测量的h1和h2越大,测量越精确,故D符合题意;
E.鹅卵石的质量越大,体积越大,实验过程中,溢水水的体积越大,则h1和h2越大,测量越精确,E符合题意。
故答案为:BDE。
(3)刻度与高度相对应,如果高度与密度有线性关系即一次函数关系则刻度均匀 。
36.【答案】(1)秒表、刻度尺
(2)当滴落高度等条件相同时,血红蛋白的含量越高,血滴的下沉时间越短
(3)气泡会导致血滴受到的浮力增大,增长下沉时间
【知识点】观察结果的记录与分析;阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】 浮力是液体对浸入其中的物体产生的向上的力。影响浮力的因素主要有物体浸入液体中的体积和液体的密度。物体浸入液体中体积越大,液体密度越大,浮力越大;
【解答】(1)从表格的数据记录中有长度和时间,所以需要的仪器有秒表、刻度尺;
(2) 分析数据,支持硫酸铜目测法测量血液中血红蛋白的含量有效的推论是: 当滴落高度等条件相同时,血红蛋白的含量越高,血滴的下沉时间越短;
(3) 步骤③强调血滴不应含有气泡,请分析其中原理: 气泡会导致血滴受到的浮力增大,增长下沉时间 ;
故答案为:(1) 秒表、刻度尺 (2) 当滴落高度等条件相同时,血红蛋白的含量越高,血滴的下沉时间越短 (3) 气泡会导致血滴受到的浮力增大,增长下沉时间
37.【答案】(1)下沉;③;
【知识点】物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】①潜水艇是通过改变自身重力从而实现上浮、下潜或者悬浮的,所以要让潜水艇下潜,就需要增加水舱的水量,可采取往外抽气的方法实现水舱吸水。
②先通过阿基米德原理的公式计算出潜水艇整个浸没在水中时的浮力大小,要实现潜水艇下潜,需要水舱的水重力加上潜水艇自身重力大于浸没时的浮力才行,在满足条件的情况下,工作舱的体积要尽可能的大。
③当潜水艇整个在水下时,浮力最大,而由于排开水的体积不变,所以只要未露出水面,浮力就不变;露出水面的过程浮力在变小;漂浮在水中时浮力最小,浮力等于重力。
【解答】①如图甲位置,向外拉动注射器活塞,抽出水舱内的一部分空气,从而让水舱吸水,增加水舱的水量,使重力大于浮力,实现潜水艇下潜;
②实现潜水艇下潜,需要水舱的水重力加上潜水艇自身重力大于浸没时的浮力才行。
潜水艇浸没时所受的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×800×10-6m3=8N。
潜水艇自身重力为:G=mg=0.5kg×10N/kg=5N。
所以水舱内的水至少为:G水=F-G=8N-5N=3N。
所以水舱内的水的体积至少为:。
为了能够实现潜水艇下沉,水舱的水的体积需要超过300cm3,因此水舱的体积也需要超过300cm3,结合表格可知,最合适的方案是方案3。
③从A到B过程中,潜水艇还未露出水面,故排开水的体积不变,浮力不变;B点开始露出水面,从B到C过程中排开水的体积变小,浮力变小,由于潜水艇顶部是圆弧形的,若潜水艇匀速露出水面,则排开水的体积减小的会越来越快,直到圆弧部分全部露出水面;从C到D过程则是排开水的体积均匀减小,所以浮力也是均匀减小,D点处于静止,之后浮力不再变化,浮力等于潜水艇自身重力。
所以画得如下图所示:
故答案为: ①下沉;②3;③见解答图。
38.【答案】(1)同一液体,小桶在液体中增加的深度与放入桶内的质量m成正比,可用等分法刻度。
(2)147或258或369;小;【理论推导】因为浮力秤漂浮,又因为:所以:因为液是一个常数,所以小桶增加的深度与加入其中的物体质量成正比,因此可用等分法确定刻度。
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)根据表一、或表二或表三中的数据,分析△h与m的数量关系;
(2)①根据控制变量法的要求选择对照实验;
②要增大浮力秤的精确度,其实就是变化相同的浮力时,两个刻度之间的距离增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排=ρ液gSh浸分析解答。
③浮力秤始终在液面漂浮,则浮力等于重力,将重力公式G=mg和阿基米德原理F浮=ρ液gV排代入公式推导得出△h的数学表达式,最后分析表达式即可,
【解答】(1)根据表格一可知,当质量增大2倍时,△h也增大2倍,那么得到: 、同一液体,小桶在液体中增加的深度与放入桶内的质量m成正比,可用等分法刻度 。
(2)① 要研究和ρ液的关系, 必须控制质量相同,只改变液体密度,故选147或258或369;
②要增大浮力秤的精确度,根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh浸可知,需要更换密度更小的液体。
39.【答案】(1)偏小
(2)1;相等
(3)寻找普遍规律
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)如果溢水杯内没有装满水,那么浸入物体后不会离开溢出液体,而是等液体到达杯口时才会有液体溢出,据此分析解答;
(2)①根据甲图确定物体的重力,根据乙图确定物体浸没水中测力计的示数,然后根据F浮=G-F拉计算物体受到的浮力。
②根据甲图确定空桶的重力,根据乙图确定桶和溢出水的总重力,根据G排=G总-G桶计算溢出水的重力,最后与浮力比较即可。
(3)在科学探究中,往往需要多次完成实验,从而收集多组数据,这样得到的结论会更加客观,具有普遍意义。
【解答】(1)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出水的重力偏小。
(2)①根据甲和乙图可知,物体受到的浮力:F浮=G-F拉=4N-3N=1N;
②根据图片可知,排开水的重力G排=G总-G桶=1.5N-0.5N=1N。比较可知, 物块受到的浮力大小与它排开的水所受的重力大小相等。
(3)换用酒精再次实验的目的是寻找普遍规律。
40.【答案】(1)使浮力秤能够竖直地漂浮在水中
(2)解:V排=50 cm ×4cm=200cm
F浮=ρgV排=1×10 kg/m ×10N/kg×200×10-6m =2N
(3)B
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】 (1)从空饮料瓶受到的重力和石块受到的重力比较,从而可知如果没有石块,整套装置的重心将会高于浮力的作用点,在浮力和重力的作用下,浮力秤容易歪斜。
(2)设被测物体的质量为m,瓶身浸入的深度增加值为h,根据阿基米德原理和物体的漂浮条件得出m与h的关系式;根据上面得出的m与h的关系式求出刻度4cm对应的质量。
(3)根据h与m的关系式即可判断图像。
【解答】 (1)石块受到的重力远大于空饮料瓶受到的重力,所以放入石块后浮力秤的重心较低,并低于浮力的作用点,如图所示,当浮力等于重力时,浮力秤将竖直漂浮在水中;如果没有石块,整套装置的重心将会高于浮力的作用点,在浮力和重力的作用下,浮力秤容易歪斜,难以竖直漂浮在水中,所以石块的作用是可以使浮力秤能够竖直地漂浮在水中 。
(2)设被测物体的质量为m,圆柱状部分的横截面积为S,在浮力秤中放入被测物体后,瓶身浸入的深度增加值为h,则浮力秤再次漂浮时,增大的浮力等于增大的重力,即:ΔF浮=G物,即:ρ水gSh=m物g,所以,m物=ρ水Sh,图中刻度4,即h=4cm时,物体的质量m物=ρ水Sh=1.0g/cm3×50cm2×4cm=200g。
(3)根据m物=ρ水Sh可知:,即h与m物成正比,其图像是过原点的一条倾斜直线,所以B图符合。
41.【答案】(1)2;2.2
(2)无关;a、b、c;越大
(3)偏大
(4)2×10-4;1.1×103
【知识点】浮力的变化
【解析】【分析】(1)利用a、d两图,根据F浮=G-Fd计算金属块浸没水中受到的浮力;利用a、e两图,根据F浮′=G-Fe计算金属块浸没在盐水中受到的浮力。
(2)①分析实验步骤a、c、d或a、d、e的相同量和不同量,根据控制变量法分析解答;
②要探究浮力与排开液体体积的关系,需要控制液体的密度相同,改变排开液体的体积,据此判断出实验序号;
③根据控制变量法,找出不变的量和变化的量,确定浮力大小与变化量之间的关系;
(3)首先根据金属块沾有水确定金属块的重力变化,再根据称重法分析解答;
(4)已知金属块浸没水中受到的浮力,根据阿基米德原理求出金属块的体积,由于排开盐水的体积等于金属块的体积,再根据阿基米德原理算出盐水的密度。
【解答】(1)由a、d图知:金属块浸没在水中受到的浮力F浮=G-Fd=4.8N-2.8N=2N,
由a、e图知金属块浸没在盐水中受到的浮力F浮′=G-Fe=4.8N-2.6N=2.2N,
(2)①分析a、c、d三次实验可知,液体的密度和排开液体的体积相同,弹簧测力计的示数不变,由称重法可知,金属块所受浮力不变,而金属块浸没在水中深度增加,说明浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关;
②要验证浮力大小与排开液体体积的关系,需要控制液体的密度相同,排开液体的体积不同,步骤a、b、c符合题意;
③分析a、d、e三次实验可知,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,且液体的密度越大,弹簧测力计的示数越小,由称重法可知,浮力越大,所以可以得出结论:在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大;
(3)若先完成实验c,再完成实验a,会由于金属块沾有水,导致所测重力偏大,由称重法F浮=G-F可知,测得金属块受到的浮力将偏大;
(4)因金属块完全浸没在水中,
根据F浮=ρ液gV排可得金属块的体积:;
则盐水的密度为:。
42.【答案】(1)
(2)物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力
(3)将物体浸入水中之前,溢水杯没有加满水
(4)变小;变大;
(5)B
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)根据称重法求出物体受到的浮力;
(2)分析比较表中的浮力与排开水的重力关系得出结论;
(3)在实验中,排除测量误差因素的影响,从溢出水的体积小于排开水的体积考虑;
(4)如图2所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据称重法F浮=G-F′可知弹簧测力计A的示数变化;重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,根据阿基米德原理可知弹簧测力计A、B示数的变化量关系;
(5)改进后的优点从增加实验器材的目的来分析。
【解答】(1)根据图甲可知,物体的重力G=F1,由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F拉=F3,则物体受到的浮力F浮=G-F拉=F1-F3;
(2)由表中可知,物体a、b的实验数据中物体受到浮力大小与物体排开水的重力相等,因此可得结论:物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力;
(3)在实验中,若溢水杯没有装满水,造成溢出水的体积小于排开水的体积,则排开水的重力明显小于所受的浮力(或排开的水没有全部流入小桶);
(4)如图2所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据公式F浮=G-F′可知,弹簧测力计A的示数变小。随着进入小桶内水的重力逐渐增大,则测力计B的示数逐渐变大。
测力计A的变化量等于物体受到的浮力,测力计B的变化量等于排开水的重力。根据阿基米德原理F浮力=G排可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等,即ΔFA=ΔFB;
(5)比较两种实验方案可知,改进后:
A.由称重法F浮=G-F′可知,弹簧测力计A的示数等于物体的重力减去受到的浮力,故A错误;
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化,故B正确。
故选B。
43.【答案】(1)B;C
(2)下丘脑或脑干或脑干中的下丘脑
(3)变大
(4)北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动
【知识点】体温的控制;阿基米德原理;浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】生物对环境具有适应性, 生活在寒冷极地的北极熊,它的毛具有防水隔热的特点是为了减少散热,吸收紫外线可以吸收外界的热量;人体是恒温动物,其产热和散热在下丘脑中体温调节中枢的作用下维持动态平衡;漂浮时,浮力等于重力,当重力增大时,浮力也增大;根据阿基米德原理变形公式V排=F浮/(ρ液g),已知F浮和ρ液,可以求出V排,浮力只和液体的密度和排开液体的体积有关;
【解答】 (1)北极熊空心的毛具有防水隔热及吸收紫外线的特点,有利于北极熊减少散热,吸收热量,选BC;
(2)维持北极熊身体的产热和散热平衡的体温调节中枢跟人体一样位于下丘脑或脑干或脑干中的下丘脑 ;
(3)漂浮状态时,浮力等于重力,现在北极熊站到了冰上,重力增大的,所以浮力也增大了,则浮冰受到的浮力变大;
(4)北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动 ;
解:浮力至少大于等于北极熊的重力,当浮力恰好等于重力时,
V排=F浮/(ρ液g)=7210N/( 1.03×103kg/m3×10N/kg)=0.7立方米;
所以北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动
故答案为:(1)B C (2)下丘脑或脑干或脑干中的下丘脑;(3)变大;(4)北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动;
44.【答案】(1)使浮力秤能够竖直地漂浮在水中;等于
(2)均匀
(3)解:由解析中(2)知 所以m=ρ* Sh,当h=1cm时,
0.05kg=50g
【知识点】浮力产生的原因;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】浮沉条件指的是浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力,这两个力的大小决定了物体在液体中的运动状态。根据物体所受浮力与重力的大小的不同,物体的浮沉存在三种情况。条件:下沉:ρ物>ρ液,G物>F浮 ;悬浮:ρ物=ρ液,G物=F浮 ;上浮:ρ物<ρ液,G物<F浮;漂浮:ρ物<ρ液,G物=F浮 ;沉底:ρ物>ρ液,G物=F浮+F杯底对物的支持力,F浮<G;浸没在液体中的物体如果它的密度小于液体密度,物体上浮;如果它的密度等于液体的密度,物体悬浮;如果它的密度大于液体的密度,物体下沉。
【解答】(1)如果没有石块,浮力秤容易歪斜,难以竖直漂浮在水中,所以石块的作用是使浮力秤能够竖直地漂浮在水中;由于二者漂浮,它们受到的浮力等于总重力。
(2)设被测物体的质量为 m,饮料瓶圆柱体部分的横截面积为 S,在浮力秤中放入被测物体后,瓶身浸入的深度增加值为h,则浮力秤再次平衡时,增大的浮力等于增大的重力,即
整理可得
因为ρ液、S为定值,
所以h与m成正比,即该浮力秤质量的刻度是均匀的。
(3)解:由解析中(2)知;所以m=ρ液 Sh,当h=1cm时, 0.05kg=50g
故答案为:(1)使浮力秤能够竖直地漂浮在水中、等于9(2) 均匀 (3)50g
45.【答案】(1)机组成员从船头到船尾进行一次排查需要的时间
(2)其底部受到海水的压强:
(3)因为
所以排开海水体积的减小量:
【知识点】物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】(1)已知飞行甲板长300m和排查时人的行走速度,利用公式变形可求得排查需要多长时间。
(2)已知最大吃水深度,利用p=ρgh求得底部受到海水的压强。
(3)已知排水量(排水质量),利用阿基米德原理求解浮力。
【解答】 (1)根据得,船员从船头到船尾进行一次排查需要的时间。
(2)其底部受到海水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa。
(3)根据ΔF浮=G舰载机=ρ海水gV排得,
排开海水体积减小量:。
答:(1)则船员从船头到船尾进行一次排查需要200s长时间。
(2)此时航母底部受到海水的压强为1.05×105Pa;
(3)航母排开海水的体积减小了20m3。
46.【答案】(1)机周围空气流速大,压强小
(2)力的作用是相互的
(3)等于;减小
【知识点】流体压强与流速的关系;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】(1)流体流速越快的地方压强越小,据此分析。
(2)飞机发动机往后喷出烈焰,从而获得推力的原因是物体间力的作用是相互的。
(3)物体漂浮在液面上时,浮力与重力相等;根据F浮=ρ液gV排,当浮力变化时,再进一步判断排开水的体积的变化。
【解答】(1)跑道上的异物会被飞机吸入的原因是高速通过的飞机周围空气流速大,压强小,而两侧的空气流速小,压强大,形成向内的压强差。
(2)喷气飞机向后喷出气体,给气流有一个向后的力的作用,从而获得推力,是因为物体间力的作用是相互的。
(3)根据漂浮条件,当航母在平静的水面上航行时,它所受的浮力等于它的总重力。
战斗机飞离航母后,航母的总重力减小,所受浮力减小,根据F浮=ρ水gV排可得,它排开水的体积减小。
故答案为:(1)飞机带动周围空气流速变大、压强变小;(2)物体间力的作用是相互的;(3)等于;减小。
47.【答案】(1)变大
(2)解:要使北极熊跳到冰上能够安全,则冰完全浸没增大的浮力不能小于北极熊的重力.则:
△F浮≥G=mg=780 kg×10N/kg=7800(N) (1分)
即ρ海水gV露≥G,则V露≥==0.75m3(2分)
因为10m3>0.75m3
所以这块浮冰能继续保持深浮状态。
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)冰块总是漂浮,浮力等于重力,但如果冰上有物体,总重力增加,因为其还是漂浮,故其总浮力也相较之前是增加的。由此可判断答案。
(2)根据阿基米德原理可以算出最大浮力,然后将最大浮力与重力比较得出 这块浮冰能否继续保持漂浮状态 。
【解答】(1) 北极熊跳上浮冰时, 浮力等于冰块重力加上北极熊重力,原来浮力等于冰块重力,所以浮力变大。
48.【答案】(1)0.6
(2)零
(3)0.04
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】物体总是处于受力平衡状态,结合阿基米德原理列式求解,物体重力变大,秤潜入液体深度增加。
【解答】(1)如图甲所示。当秤盘上不放物体时,小筒受受的浮力等于小筒和秤盘总重为0.6 N;
(2)当秤盘上不放物体时,称量质量为0,应在小筒A处标出该浮力秤的0刻度。
(3)小筒浸入水中的深度h为0.1 m ,小筒底面积为0.001m2 ,总浮力等于1N,小筒和秤盘总重为0.6 N ,所以物体的重力为 0.4N,质量为0.04kg。
49.【答案】(1)150 cm2
(2)0.8×103kg/m3
(3)9cm
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】根据阿基米德原理求解浮力大小,根据受力平衡求解弹簧拉力大小,结合弹簧每伸长1 cm所需的拉力为1 N ,求出 弹簧的伸长量 。
【解答】(1)当所加水的体积为1400 cm3时 ,水面升高 12cm,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计的示数为4 N ,物块重力为4N。长为10cm、底面积为50cm2的圆柱形实心塑料 ,可得塑料密度为800千克每立方米。 弹簧测力计示数恰好为零 ,根据阿基米德原理物体在水中体积为400cm3, 容器的横截面积。
(2)当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计的示数为4 N ,物块重力为4N。长为10cm、底面积为50cm2的圆柱形实心塑料 ,可得塑料密度为800千克每立方米。
(3)弹簧测力计的示数为1N时 ,浮力等于3N,底面积为50cm2的圆柱形实心塑料块 ,根据阿基米德原理可得在水中深度为6cm,因为弹力减小3N,弹簧受到1 N的拉力时伸长1 cm ,所以物块上升3cm,所以液面升高的高度为6cm+3cm=9cm。
50.【答案】(1)
(2)72480
(3)上浮
【知识点】重力的大小;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据G=mg计算浮空艇受到的重力;
(2)根据阿基米德原理 F浮=ρ气gV排计算浮空艇受到的浮力;
(3)根据物体的浮沉条件分析解答。
【解答】 (1)浮空艇受到的重力为: G=mg=2625kg×10N/kg=2.625×104N;
(2)浮空艇受到的浮力大小为: F浮=ρ气gV排=0.8kg/m3×10N/kg×9060m3=72480N;
(3)由于相同条件下氦气密度比空气小得多,当用上层的氦气排出下层的部分空气时,浮空艇的重力减小。而浮空艇的体积可认为不变,根据阿基米德原理F浮=ρ气gV排可知,浮空艇受到的浮力不变,则浮空艇受到的浮力大于自身的重力,从而上升到空中。
1 / 1初中科学浙教版 八年级上册 第一章 第3节 水的浮力同步练习
一、单选题
1.(2018八上·嘉兴月考)小明在“造船比赛”中用三块大小相同的橡皮泥做成小船,把它们放在盛有水的水槽中,然后往小船内放入不同质量的物体,它们均能漂浮在水面上,如图所示。针对此现象,下列说法正确的是( )
A.三只小船受到的浮力相等
B.小船受到的浮力大于小船的重力
C.小船所装物体越轻,受到的浮力越大
D.小船所装物体越重,受到的浮力越大
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】小船漂浮,没有放入物体前,三只小船所受浮力相等,都等于自身的重力;
放入物体后,小船仍然漂浮,但放入的物体质量不同、重力不同,三只小船所受浮力也就不同,放入的物体越重,所受浮力越大,因为物体漂浮时浮力等于自身的重力;
根据F浮=ρ液gV排比较浮力的大小。
【解答】三只小船放入物体前后始终漂浮,浮力始终等于各自的重力,放入的物体越重,自身的重力越大,所受的浮力也就越大;放入的物体越轻,自身的重力越小,所受的浮力也就越小,故D正确;
故答案为:D。
2.(2020八上·萧山月考)小吴同学为探究力之间的关系做了如图所示的实验.将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出).在该过程中,下列有关弹簧测力计和台秤示数的说法正确的是()
A.弹簧测力计的示数减小,台秤示数不变
B.弹簧测力计的示数不变,台秤示数也不变
C.弹簧测力计的示数减小,台秤示数增大
D.弹簧测力计的示数不变,台秤示数增大
【答案】C
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)当物体浸在水中时,它会受到浮力,首先根据阿基米德原理分析铝块受到浮力的变化,再根据F=G-F浮判断测力计示数的变化;
(2)台秤的示数等于上面物体对它的压力;首先根据相互作用力原理确定铝块对水的压力变化,从而确定烧杯底部压力的变化,最后根据F示数=G杯+G水+F压分析即可。
【解答】(1)对铝块受力分析可知:铝块受竖直向下的重力、竖直向上弹簧测力计的拉力和浮力,由平衡条件得:G铝=F+F浮,F=G铝-F浮,在铝块完全浸没前,V排逐渐增大,F浮逐渐增大,弹簧秤的示数F逐渐减小.
(2)对台秤受力分析可知:受烧瓶及水受竖直向下的重力,铝块向下的压力F压=F浮,由平衡条件得:台秤的支持力FN=G+F压,在铝块完全浸没前,V排逐渐增大,F压=F浮逐渐增大,FN逐渐变大,台秤的示数增大.
故选C.
3.(2020八上·萧山月考)将两个完全相同的小球分别放入装有不同液体的甲、乙两烧杯中,球静止时两烧杯液面相平,如图所示。下列判断正确的是( )
A.两小球所受浮力大小相等
B.乙烧杯中液体的密度大
C.乙烧杯中小球排开的液体质量大
D.甲烧杯底部受到液体 的 压强小
【答案】A
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;液体压强计算公式的应用
【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较浮力的大小;
(2)根据浮沉条件比较液体密度的大小;
(3)根据阿基米德原理判断;
(4)根据液体压强公式p=ρ液体gh判断。
【解答】A.小球在甲中漂浮,那么F浮甲=G;小球在乙中悬浮,那么F浮乙=G,因此二者浮力大小相等,故A正确;
B.小球在甲中漂浮,那么密度ρ甲>ρ;小球在乙中悬浮,那么ρ乙=ρ,因此液体密度ρ甲>ρ乙,故B错误;
C.根据阿基米德原理F浮力=G排可知,二者受到的浮力相等,那么二者排开液体的重力相等。根据G排=m排g可知,二者排开液体的质量相同,故C错误;
D.h甲=h乙,且ρ甲>ρ乙,根据公式p=ρ液体gh可知,甲烧杯底部受到的压强大,故D错误。
故选A。
4.(2020八上·苍南期末)将四个形状不同、高度均为L的实心金属块,用细线拉着。匀速缓慢地放入水深为L的盛水容器中,直至容器底部,此时水未溢出。四个实验中与下图所描绘的浮力大小F与金属块浸入水中深度h的关系一致的是( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】浮力的变化
【解析】【分析】根据公式F浮=ρ液gV排可知,当液体密度相同时,浮力与V排成正比,即浮力的变化趋势与V排的变化趋势相同。
【解答】根据图像可知,金属块受到的浮力随深度的增大不断增大,但是开始时增大的快,后来增大的慢。
A.金属块为球形,在它进入整个体积的一半前,它的V排随深度的增大而增大的快,进入整个体积的一半以后,它的V排随深度的增大而增大的慢了,故A符合题意;
B.金属块为长方体球形,它的V排随深度的增大而增大的速度是匀速的,故B不合题意;
C.金属块为圆台状,由于它上小下大,所以它的V排随深度的增大而增大的速度不断减小,故C不合题意;
D.金属块为沙漏状,因此它的V排开始时增大的速度越来越小,后来增大的速度越来越大,故D不合题意。
故选A。
5.(2020八上·余杭开学考)轮船的铁锚从水下深处向上提起,直至完全提出水面,这个过程中,铁锚受到的浮力( )
A.逐渐变小 B.保持不变
C.先保持不变,后逐渐变小 D.先逐渐变小,后保持不变
【答案】C
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化。
【解答】轮船的铁锚从水下深处向上提起,在到达水面的过程中,它排开水的体积始终等于自身体积,即保持不变;从开始露出水面到完全露出水面的过程中,它排开水的体积变小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,铁锚受到的浮力先不变,后逐渐减小,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。
6.(2024八上·期末) 在三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法中正确的是 ( )
A.三种液体对试管的浮力大小关系是F甲>F乙>F丙
B.三种液体的重力大小关系是G甲=G乙=G丙
C.三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲’=p乙’=p丙’
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】 浮沉条件是物理名词,指的是浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力,这两个力的大小决定了物体在液体中的运动状态。根据物体所受浮力与重力的大小的不同,物体的浮沉存在三种情况。条件:下沉:ρ物>ρ液,G物>F浮 ;悬浮:ρ物=ρ液,G物=F浮 ;上浮:ρ物<ρ液,G物<F浮;漂浮:ρ物<ρ液,G物=F浮 ;沉底:ρ物>ρ液,G物=F浮+F杯底对物的支持力,F浮<G;浸没在液体中的物体如果它的密度小于液体密度,物体上浮;如果它的密度等于液体的密度,物体悬浮;如果它的密度大于液体的密度,物体下沉。
【解答】由题可知,三支相同的平底试管在甲、乙、丙三种液体中都漂浮,根据浮沉条件,漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体自身的重力。装入等量铁砂的三支相同的平底试管的重力相等,所以三种液体对试管的浮力大小相等,故 A错误;由图可知,三种液体的密度关系为ρ丙>ρ乙>ρ甲,现在三个烧杯中液面相平,排开丙液体的体积最少,所以原来丙液体最多,所以丙液体最重,故 B错误;图中三种液体液面相平,又知ρ丙>ρ乙>ρ甲,根据液体压强公式p=ρgh可知,P丙>P乙>P甲,故C错误;三支试管在液体中受到的浮力相等,所以三支试管底部所受的压力也相等,三支试管相同,底面积相同,所以三支试管底部所受液体压强大小相等,故 D正确。
故答案为:D
7.(2024八上·期末) 用一个质量可以忽略不计的薄塑料袋装满水,挂在弹簧测力计上,将其浸没在水中,则弹簧测力计的示数( )
A.等于零 B.等于袋中水重
C.小于袋中水重 D.大于袋中水重
【答案】A
【知识点】浮力产生的原因;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】物体沉浮条件:ρ物>ρ液,物体下沉 ,G物>F浮;ρ物>ρ液,物体沉底 ,G物=F浮+F支(是下沉的最终稳定状态);ρ物 =ρ液,物体悬浮 ,G物=F浮;ρ物<ρ液,物体上浮,G物<F浮;ρ物<ρ液,物体漂浮,G物=F浮(是上浮的最终稳定状态) ;故物体在液体中共有漂浮、上浮、悬浮、下沉、沉底五种状态。 浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】由题知,薄塑料袋的质量忽略不计,将装满水的薄塑料袋浸没在水中,排开水的体积V排等于塑料袋内水的体积V水,所以G排液=G物体=F浮力,所以弹簧测力计的示数;
故答案为:A
8.(2024八上·期末) 如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止/时将( )
A.悬浮 B.漂浮 C.沉底 D.无法判断
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】物体沉浮条件:ρ物>ρ液,物体下沉 ,G物>F浮;ρ物>ρ液,物体沉底 ,G物=F浮+F支(是下沉的最终稳定状态);ρ物 =ρ液,物体悬浮 ,G物=F浮;ρ物<ρ液,物体上浮,G物<F浮;ρ物<ρ液,物体漂浮,G物=F浮(是上浮的最终稳定状态) ;故物体在液体中共有漂浮、上浮、悬浮、下沉、沉底五种状态。 浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】根据物体漂浮时浮力等于重力,算出物体 B 的密度,作出判断。
图甲中,木块A 在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3,则漂浮时浮力等于重力,所以,即ρ液g×则液体的密度为0.8×103kg/m3;在木块上表面轻放一个物块B;则,A 的上表面刚好与液面相平,如图乙所示,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,即则物块 B的密度:ρB=0.4×103kg/m3,则若将物块B单独放入此液体中,液体的密度大于B物体的密度,所以它静止时将漂浮。
故答案为:B
9.(2024八上·期末)将质量为1000kg的大木筏置于若干个浮筒上,为了安全起见,每个浮筒至少要有体积露出水面。设每个浮筒的质量均为 25 kg,体积为0.1m3,则至少需要这样的浮筒( )
A.18个 B.24个 C.30个 D.36个
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力,与重力的方向相反。浮力指物体浸没在流体(液体和气体)中,各表面受流体压力的差(流体对物体的作用力的合力)。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】因为大木筏需要漂浮和浮筒一起漂浮在水面上,所以大木筏的重力和浮筒的重力等于浮筒排开液体所受到的重力,就是其浮力;每个浮筒最大的浮力=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m3×2/3=666.6N;设需要n个浮筒,F浮=G 大木筏+G浮筒;
n×666.6N=10000N+n×250N;解得n=24个
故答案为:B
10.(2024八上·期末) 体积相同的铜、铁、铝三个小球,放入水中静止后,如图所示,已知这三种物质的密度关系是ρn>ρn,则下列判断正确的是( )
A.铝球一定是实心的,铜、铁两球一定是空心的
B.三个小球受到的浮力关系F铅<F铁<F铜
C.三个小球的重力关系G铝>G铁=G铜
D.三个小球的质量关系m铝>m铁>m铜
【答案】D
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)当物体的密度大于液体的密度时物体会下沉,当物体的密度小于液体的密度是物体上浮或悬浮,据此判断三个小球的空心问题。
(2)已知三个小球的体积相同,根据阿基米德原理并结合图中排开液体的体积判断三个小球所受的浮力关系。
(3)根据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,物体处于悬浮或漂浮状态,结合浮力关系求出三个小球的重力关系,进一步根据G=mg得出质量关系。
【解答】由图可知铜球漂浮、铁球悬浮,二者一定是空心的;铝球下沉,可能实心、也可能是空心,故A错;
因为F浮=ρ水gv排,排开水的体积,v铜<v铁=v铝,
所以受到的浮力:F铜<F铁=F铝,故B错;
因为铜球漂浮,
所以F铜=G铜,即ρ水gv排=ρ铜球gv,
因为v排<v,
所以ρ水>ρ铜球;------①
因为铁球悬浮,
所以F铁=G铁,即ρ水gv排=ρ铁球gv,
因为v排=v,
所以ρ水=ρ铁球;-------②
因为铝球下沉到水底,
所以F铝<G铝,即ρ水gv排<ρ铝球gv,
因为v排=v,
所以ρ水<ρ铝球;--------③
由①②③可知:ρ铜球<ρ铁球<ρ铝球,
因为m=ρv,体积相同,
所以三球的质量:m铜球<m铁球<m铝球,故D正确;
因为G=mg,
所以三球的重力:G铜球<G铁球<G铝球,故C错;
故答案为:D。
11.(2024八上·期末) 如图所示,一个重50N的金属球,在盛水的容器中静止,弹簧测力计的示数为 30 N。下列关于金属球的说法中,不正确的是(g取10 N/kg) ( )
A.金属球的密度可能是2.5g /cm3
B.金属球可能受到4个力的作用
C.金属球对容器底部的压力可能是20 N
D.金属球受到的浮力可能是20 N
【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】金属球没有与容器底部接触时,浮力等于金属球在空气中的重力减去在水中的重力,此时金属球受到拉力、水的浮力和重力,根据公式F浮=ρgV排可求金属球的体积,再根据公式求出金属球的密度,金属球与容器底部接触时,受到重力、支持力、浮力和拉力。
【解答】A、金属球没有与容器底部接触时,,金属球的质量金属球的密度,故A正确。
B、金属球没有与容器底部接触时,受到拉力、水的浮力和重力,金属球与容器底部接触时,受到重力、支持力、浮力和拉力,故B正确。
C、金属球对底部的压力无法判断,故C错误。
D、金属球没有与容器底部接触时,F浮=G-G视=50N-30N=20N,可能为20N,故D正确。
故答案为:C。
12.(2024八上·期末)如图所示,同一物体在甲液体中悬浮,在乙液体中漂浮,比较物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙的大小及两种液体的密度ρ甲和ρ乙的大小,正确的是( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】当物体漂浮或悬浮时浮力等于物体自身的重力,物体漂浮时,物体密度小于液体密度,物体悬浮时,物体密度等于液体密度
【解答】同一物体不管漂浮或悬浮,浮力都等于自身重力,所以物体在两种液体中所受浮力F甲和F乙大小相等。
同一物体,在甲中悬浮,说明液体甲的密度等于物体的密度,ρ甲=ρ;在乙中漂浮,说明液体乙的密度大于物体的密度,ρ乙>ρ,所以ρ乙>ρ甲。
故答案为:B。
13.(2024八上·期末)如图甲所示,烧杯的底面积是200cm2,里面装有一定量的水。用弹簧测力计吊着未知物体g先将物体浸没在水中(如图乙所示),水位升高到B处弹簧测力计的示数是18N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处(如图丙所示),弹簧测力计的示数是23 N(不计物体带出的水),g取10N/kg。下列判断中正确的是( )
①物体的质量是2.8 kg
②物体的体积是1X10-3m3
③物体浸没时受到的浮力是15 N
④从乙到丙,水对烧杯底部的压强减小了260Pa
A.只有①②④正确. B.只有①②③正确
C.只有①②正确 D.只有③④正确
【答案】C
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)设物体重为G,当物体浸没水中时,F示=G-F浮,将物体缓慢提出,当水位下降到AB的中点C时,排开水的体积减半,浮力减半,可得,联立方程组可求G和物体浸没时受浮力大小;再根据阿基米德原理的推导公式F浮=ρ水V排g求物体浸没时排开水的体积,即物体的体积。
(2)从乙到丙,由排开水的体积的变化求出烧杯内水液面下降的高度,再利用压强公式求压强减小值。
【解答】 (1)设物体重为G,当物体浸没水中时,F示+F浮=G,可得弹簧测力计的示数:
F示=G-F浮=18N,------①
将物体缓慢提出,当水位下降到AB的中点C时,排开水的体积减半,浮力减半,
此时弹簧测力计的示数:
,------------②
②-①得:,
当物体浸没水中时,受到的浮力F浮=10N,故③错误。
由F浮=ρ水V排g得金属体的体积:,故②正确。
②×2-①得:G=28N,
物体的质量:,故①②正确。
(2)从乙到丙,物体少排开水的体积等于物体体积的一半:,
容器内水位降低高度:,
减小的压强:Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.025m=250Pa.故④错误。
综上所述选项C正确,ABD错误。
故答案为:C。
14.将一个体积不随温度变化的物体放入盛水的烧杯中,当烧杯中的水温为5℃时,物体恰好悬浮在水中处于静止。此时在烧杯周围放置一些碎冰,使水温缓慢地降至0℃,在此过程中,浸在水中的物体的远动情况是( )
A.一直向上运动 B.一直向下运动
C.先向下运动,后又向上运动 D.先向上运动,后又向下运动
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】水的温度变化导致,水的密度会发生细微改变,水在4摄氏度密度最大,水的密度变化,导致浮力发生改变,最终影响物体运动状态。
【解答】水的密度会由于温度变化先变大后变小, 当烧杯中的水温为5℃时,物体恰好悬浮在水中处于静止,水密度变大,所以物体会向上浮一些,后来水密度减小,物体会下沉一些。故答案为:D。
15.如图所示,在一个一端开口的U形管内装有水管的左端封闭着一些空气,水中有一支小试管浮在水面,小试管中也封闭着一些空气。向右管中注入水.则小试管相对左管内的水面变化情况是( )
A.小试管将上浮
B.小试管将向下沉一些
C.小试管将先向下沉一些,再上浮
D.无法判断
【答案】B
【知识点】浮力的变化
【解析】【分析】左端空气压缩压强变大,对试管压力也变大。向右管中注入水. 导致左边气体体积减小,左边气体压强变大。
【解答】对试管,浮力等于外界空气压力加上试管重力,压力变大,相当于有外力将试管下压,所以 小试管将向下沉一些 ,故答案为:B。
16.一个密度计,其刻度部分的A、B两点,分别是最上面和最下面的刻度位置,如图所示,这个密度计的测量范围是1.00×103~1.60× 103 kg/m3,把这个密度计放人某种液体中。液面的位置恰好在AB的中点C处,则这种液体的密度( )
A.小于1.30×103 kg/m3 B.等于1.30×103 kg/m3
C.大于1.30×103 kg/m3 D.无法确定
【答案】A
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】密度计漂浮在液面上,浮力等于重力。但由于密度与下沉深度并没有一次函数关系,导致密度变化不均匀。
【解答】密度计漂浮在液面上,浮力等于重力。所以标记密度的高度,h与密度成反比例函数,画出反比例函数图象可得 AB的中点C高度对应密度小于1.30×103 kg/m3,故答案为:A。
17.如图所示,在容器里盛有一部分水银,在水银面上浮着一铁球。若在容器里再轻轻地注入一定量水,则铁球相对于原来的位置要( )
A.上升些 B.下降些
C.既不上升,也不下降 D.无法判断
【答案】A
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】 若在容器里再轻轻地注入一定量水,水对铁球也会产生浮力,物体漂浮在液面上,浮力等于重力。
【解答】加水,水的深度增加,对铁球产生浮力,所以水银产生的浮力减小一些,根据阿基米德原理,所以 铁球相对于原来的位置要上升些。故答案为:A。
18.如图所示。将一铅块用细线挂在一个充气的小气球的下面,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果往池中缓慢注入一些水,则铅块及气球( )
A.向上运动
B.向下运动
C.仍能静止
D.静止、向上或向下运动都有可能
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】水的压强随深度增加而增加, 如果往池中缓慢注入一些水 ,水的水的深度增加,水对气球压强变大。
【解答】水对气球压强变大,气球体积变小,浮力减小,所以浮力小于重力,物体下沉,故答案为:B。
19.某物体的质量为100g,当把它放进盛满水的容器中时,溢出50mL的水,则此物体( )
A.浮在水面上 B.沉到容器底部
C.悬浮在水中 D.无法判断
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力,浮力小于重力,物体将下沉。
【解答】 当把它放进盛满水的容器中时,溢出50mL的,浮力等于50mL水的重力, 某物体的质量为100g ,浮力小于物体重力,所以物体将下沉。故答案为:B。
20.在热气球下方开口处燃烧液化气,使热气球内部气体温度升高,热气球开始离地,徐徐升空。假设气体升温过程中热气球体积保持不变,分析这一过程,下列说法中正确的是( )
A.气球内的气体密度变小,所受重力不变
B.气球内的气体密度不变,所受重力也不变
C.气球所受浮力不交
D.气球所受浮力变大
【答案】C
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】热球上升过程不一定是匀速状态,浮力不一定等于重力。气球上升过程中气体变得更稀薄,气体密度减小。
【解答】AB. 在热气球下方开口处燃烧液化气,燃烧后一部分气体从开口处跑出,所以重力减小, 热气球内部气体温度升,分子运动加剧,气体变得更稀薄,气体密度减小,AB错误。
CD.排开外界空气体积不变,所以气球所受浮力不变,C正确,D错误;
故答案为:C。
21.有一块冰漂浮在一杯浓盐水中(冰的密度是0.9×103 kg/m3,浓盐水的密度是1.1×103kg/m3).当冰块全部熔化后,则( )
A.液面不变 B.液面上开 C.液面下降 D.无法判断
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】 冰漂浮在一杯浓盐水中 ,浮力等于重力,冰熔化后体积等于原来排开水的体积。
【解答】 有一块冰漂浮在一杯浓盐水,浮力等于重力,浮力等于排开浓盐水的重力, 冰块全部熔化,体积为水的体积,水的密度小于浓盐水,所以水的体积大于冰排开的浓盐水体积,所以当冰块全部熔化后,则液面上开。故答案为:B。
22.一个重500N、不会游泳的人,带了一只重20N、体积是50dm3的救生图去河中学游冰。游冰时救生圈始终不离开人体,那么他在河水中( )
A.能浮在水面上 B.会悬浮在水中
C.会沉入河底 D.无法确定
【答案】A
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】根据阿基米德原理可推算人和救生圈的总浮力,再物体沉浮条件对是否能够漂浮进行判断。
【解答】体积是50dm3的救生圈,根据阿基米德原理可得浮力最大为500N,但人体密度与水接近,人自身受水浮力约为500N,最大总浮力接近1000N,总重力等于520N,浮力可以等于重力,他会漂浮在水面。故答案为:A。
23.一玩具气球充气后置于水池底部,松开手后,气球从池底开始上浮,最后浮出水面,在此运动过程中气球所受的浮力( )
A.先不变后变小 B.先不变后变大
C.先变小后变大 D.先变大后变小
【答案】D
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】在气球从水池底部上浮至浮出水面的整个过程中,浮力先随着气球体积的增大而增大,达到最大值后,随着气球开始浮出水面,排开的水的体积减小,浮力也开始减小
【解答】气球上升过程中,气球体积增大,排开液体体积变大,根据阿基米德原理,液体浮力变大,浮出水面过程,排开液体体积减小,浮力减小。故答案为:D。
24.如图 所示,铜、铁,铅三个实心球,用细线拴住,全部浸没在水中时,三根细线上的拉力相等,则关于这三个金属球的体积、质量之间的关系,下列判断正确的是( )
A.V铜>V铁>V铝;m铜>m铁>m铝 B.V铜>V铁>V铝;m铜C.V铜m铁>m铝 D.V铜【答案】D
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】静止状态,浮力+拉力等于重力,结合阿基米德原理以及受力平衡进行分析 。
【解答】全部浸没在水中时,三根细线上的拉力相等, 比较铁和铜,如果体积相等或者铜体积更大,则铜拉力一定更大,不会拉力相等,同理分析铁和铝,所以 V铜二、填空题
25.(2024八上·期末) 如图所示,“蛟龙号”7000 米级海试第五次下潜任务于北京时间 2012 年6月27 日 5 点 29分开始注水下潜,11 点 47 分,潜水器到达7062m深度海底。这标志着我国成为第五个掌握载人深潜技术的国家。“蛟龙号”下潜过程中,受到海水的压强 ,浮力 。(均填“变大”“不变”或“变小”)
【答案】变大;不变
【知识点】影响液体压强大小的因素;阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力,与重力的方向相反。浮力指物体浸没在流体(液体和气体)中,各表面受流体压力的差(流体对物体的作用力的合力)。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】液体的压强和液体的密度和深度有关,液体的密度越大,深度越深,压强越大,所以“蛟龙号”下潜过程中,受到海水的压强变大;潜水器在水中属于悬浮状态,其排开的液体的体积等于物体的体积,根据阿基米德原理可知,浮力和液体的密度和排开液体的体积有关,因为液体的密度不变,排开液体的体积不变,所以浮力不变;
故答案为:变大;不变
26.(2024八上·期末)质量为1.5kg 的木块漂浮在水面上,有2/5的体积露出水面,则木块受到的浮力为 N,木块的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg)
【答案】15;0.6×103
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据阿基米德原理求出木块受到的浮力,根据密度公式和重力公式求出木块的重力,联立等式即可求出木块的密度。
【解答】因为木块漂浮在水面上,
所以F浮'=G木=mg=1.5kg×10N/kg=15N
因为F浮=ρgV排,且,G=mg,ρ水gV排'=ρ木Vg,即
解得:。
故答案为:15;。
27.如图所示,木块浸没在水中,细线对木块的拉力是1N,剪断细线.待木块静止后,将木块露出水而的部分切去,再在剩余的木块上加0.5N向下的压力,木块有20cm3的体积露出水面,则木块的密度为 kg/m3 。
【答案】0.7×103
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】木块两次都是受力平衡状态,结合阿基米德原理求解,浮力等于物体重力加上绳子拉力大小。
【解答】木块浸没在水中,细线对木块的拉力是1N ,浮力比重力大1N,剪断细线.待木块静止后, 则露出水面体积为100cm3,将木块露出水而的部分切去,再在剩余的木块上加0.5N向下的压力,木块有20cm3的体积露出水面 ,结合阿基米德原理以及受力平衡可得,,解得木块的密度0.7×103kg/m3 。
28.一杯子中装有冰水混合物,冰完全熔化后,杯中水面高度将 ;在水槽中浮在水面的木板上放一石块,石块掉人水中被水淹没,水面高度将 (均填“上升"“下降”或“不变")
【答案】不变;下降
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】 冰完全熔化后水的体积等于冰浮在水面排开水的体积。漂浮,浮力等于重力。结合阿基米德原理求解。
【解答】冰完全熔化后水的体积等于冰浮在水面排开水的体积,所以冰完全熔化后,杯中水面高度将不变, 在水槽中浮在水面的木板上放一石块,浮力等于重力,石块掉人水中被水淹没,浮力小于重力,排开液体体积减小,所以液面下降。
29.将一底面积为0.01 m2的长方体木块用细线拴在一个空容器的底部,然后向容器中级慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则木块所受到的最大浮力为 N,木块的重力为 N,细线对木块的最大拉力为 N.(g取10 N/kg)
【答案】15;9;6
【知识点】阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】根据阿基米德原理原理求解浮力大小,结合受力平衡列方程求解,拉力大小等于浮力减去重力大小。
【解答】木块所受到的最大浮力为木块完全浸没时浮力,根据浮力产生原理可得最大浮力等于1500x0.01 N=15N,木块的重力等于压强不变图像对应浮力大小,即为900x0.01 N=9N,细线对木块的最大拉力为 15N-9N=6N 。
30.有一个重6 N的木块,轻轻地放入一个已装满水的杯中,当木块静止时,从杯中溢出的水的重力是 N;若木块的密度是0.6×103kg/m3,则要将木块浸没在水中,还必须在木块上施加竖直向下 N的力。(g取10 N/kg)
【答案】6;4
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】受力平衡,浮力等于重力。结合阿基米德原理解题,排开液体重力等于物体所受浮力大小。
【解答】当木块静止时,从杯中溢出的水的重力等于木块重力,为6N,若木块的密度是0.6×103kg/m3,则体积为1000cm3,完全浸没浮力等于10N,则要将木块浸没在水中,还必须在木块上施加竖直向下4N的力。
31. 如图所示,体积为1×10-3 m3、材料相同的两个实心金属球,分别连接在弹簧的一端,弹簧的另一端固定在容器的底部。甲图装置内是水,弹簧对球向上的弹力为79 N,乙图装置内是某种液体,弹簧对球向上的弹力为81 N,则该种液体的密度为 kg/m3(g取10 N/kg).设想从某一天起,地球的引力减小为原来的一半,则甲图中的弹簧对物体的弹力 (弹簧处于压缩状态)(填“不变”“减小一半”或“增加两倍")。
【答案】0.8×103;减小一半
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】受力平衡,弹簧对球向上的弹力加浮力等于重力, 结合阿基米德原理以及受力平衡进行分析。
【解答】甲图装置内是水,弹簧对球向上的弹力为79 N,乙图装置内是某种液体,弹簧对球向上的弹力为81 N,体积为1×10-33 ,结合阿基米德原理可得,则该种液体的密度为0.8×1033,设想从某一天起,地球的引力减小为原来的一半, 则浮力和重力都减小一半,则甲图中的弹簧对物体的弹力也减小一半。
32.弹簧测力计下端挂一物体,在空气中测时示数为7.4 N,浸没在水中时,弹簧测力计的示数为2.4 N,则物体的体积是 cm3,物体的密度是 g/cm3. 若将这个物体的一半体积浸人密度为0.8× 103 kg/m3的酒精中,则弹簧测力计的示数为 N (g取10 N/kg)
【答案】500;1.48;5.4
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】物体受力平衡,可列平衡方程,结合阿基米德原理求解,浮力等于重力减去浮力。
【解答】在空气中测时示数为7.4 N,浸没在水中时,弹簧测力计的示数为2.4 N ,浮力等于5N,结合阿基米德原理可得,物体的体积为500cm3,根据密度公式可得物体的密度是1.48g/cm3 ,若将这个物体的一半体积浸人密度为0.8× 1033的酒精中 ,根据阿基米德原理,浮力等于2N,所以则弹簧测力计的示数5.4N。
三、实验探究题
33.(2024八上·期末) 小科同学从课外资料中了解到,庄子曾提出:如果水积得不够多,那么承载大船就没有力量。也就是说浮力的大小与液体的多少有关,庄子的说法有道理吗?
(1)小科从实验室找来了烧杯、木块(不吸水)、弹簧测力计等器材,研究浮力大小是否和水的多少有关。他先用弹簧测力计测出木块的重力(如图甲所示),再将木块放入烧杯内的水中,木块处于漂浮状态(如图乙所示),然后他 (填操作),发现木块仍然漂浮。经分析可知,木块两次受到的浮力都为 N,从而得出木块漂浮时所受浮力大小与水的多少无关。
(2)小科进一步开展了如图丙所示的实验,往两个形状相同的塑料盆A、B中各加入10 N的水,再将B盆放入 A 盆,B盆漂浮。这时 B盆所受浮力:F浮=GB盆+10N>10N继续往B盆内加30 N的水,B盆仍漂浮。小科做此实验的目的是 。
(3)(多选)结合小科的探究活动,你认为面对前人的观点,应采取的做法是____(填字母)。
A.普通人的观点可以质疑,科学家的观点也可以质疑
B.只要多数人认同的观点我们就要全盘接受
C.可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确
D.到目前为止没人反对的观点我们就可以放心接受
【答案】(1)往烧杯中加水或从烧杯中倒出适量的水;2.5
(2)探究较少的水能否产生较大的浮力
(3)A;C
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】浸在流体内的物体受到流体竖直向上的作用力叫作浮力,与重力的方向相反。浮力指物体浸没在流体(液体和气体)中,各表面受流体压力的差(流体对物体的作用力的合力)。公元前245年,阿基米德发现了浮力原理。浮力的定义式为F浮=G排(即物体所受的浮力等于物体处于稳定状态下所排开液体的重力),计算可用它的推导公式F浮=G排=ρ液gV排(ρ液为液体的密度,单位为kg/m3;g为常数,是重力与质量的比值,取g=9.8N/kg,粗略计算时可取10N/kg;V排表示排开液体的体积,单位为m3)。同时,液体的浮力公式也适用于气体(把ρ液换为ρ气即可),未做特殊说明时,浮力一般指物体浸没在液体中所受到竖直向上的力。
【解答】(1) 研究浮力大小是否和水的多少有关。 所以 他先用弹簧测力计测出木块的重力(如图甲所示),再将木块放入烧杯内的水中,木块处于漂浮状态(如图乙所示),然后他往烧杯中加水或者从烧杯中绕出适量的水,主要是改变水的量, 发现木块仍然漂浮。经分析可知,木块两次受到的浮力都为2.5N,因为漂浮时没浮力等于重力,从甲图中可以看出重力是2.5N,所以浮力也为2.5N,从而得出木块漂浮时所受浮力大小与水的多少无关。
(2) 小科进一步开展了如图丙所示的实验,往两个形状相同的塑料盆A、B中各加入10 N的水,再将B盆放入 A 盆,B盆漂浮。这时 B盆所受浮力:F浮=GB盆+10N>10N继续往B盆内加30 N的水,B盆仍漂浮。 A盆中的水不变,只是增加B盆的重力,所以此实验的目的是: 探究较少的水能否产生较大的浮力 ;
(3) 结合小科的探究活动,你认为面对前人的观点,应采取的做法是AC;BD是片面的;
故答案为:(1)往烧杯中加水或从烧杯中倒出适量的水、2.5(2) 探究较少的水能否产生较大的浮力 (3)AC
34.(2022八上·余杭月考)探究“浮力的大小跟物体浸入液体的深度是否有关”。
(1)用弹簧测力计测出物块重,并把它慢慢放入水中。根据测力计的示数,绘制了弹簧测力计对物块的拉力和物块所受浮力随浸入水中的深度变化的图象。分析图象可知:
① (选填“a”或“b”)是描述物块所受浮力随浸入水的深度变化的图象。
②F1、F2或F3这三个力之间的关系是 。
(2)实心圆柱物块密度的表达式为:ρ物= (水的密度用ρ水表示)。
(3)根据图像分析,本次实验的结论是 。
【答案】(1)b;F1-F3=F2
(2) ×ρ水
(3)物体浸没后,浮力与深度无关
【知识点】密度公式的应用;二力平衡的条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】(1)①根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化规律;
②根据二力平衡的知识,结合“称量法”分析解答。
(2)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算圆柱体的体积,再根据密度公式计算物体的密度。
(3)根据图乙分析物体受到的浮力随浸入深度的变化规律。
【解答】(1)①在物体浸没水中时,随着深度的增大,它排开水的体积增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力不断增大。当物体完全浸没后,它排开水的体积不变,则它受到的浮力不变。根据图乙可知,b图像是描述浮力随浸入深度的变化的。
②根据图乙可知,当浸入深度为零时,测力计的示数为F1,即物体的重力G=F1。当物体完全浸没后,测力计的示数为F2,物体受到的浮力为F浮力=F3。根据F拉=G-F浮力可知,F2=F1-F3。
(2)圆柱物块的体积:;
则圆柱体的密度:。
(3)根据图乙中的图像a可知:在浸没前,物体受到的浮力随深度的增大而增大。当浸没后,随着深度的增大,物体受到的浮力保持不变。
35.(2024·温州模拟)为了测量鹅卵石的密度,小明进行了如下实验:
①将一个塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中,溢水杯的出水口处放置一个圆柱形容器,如图甲。
②将鹅卵石置于塑料杯中,稳定后测出溢出至圆柱形容器内水的深度为h1=10厘米,如图乙。
③将鹅卵石从杯中取出并投入到溢水杯中,将容器中的水缓慢倒入溢水杯直至刚好盛满,并测出圆柱形容器中剩余水的深度h2=7.5厘米,如图丙。
(1)鹅卵石的密度ρ石= 。(取小数点后一位)
(2)为了提高鹅卵石密度的测量精确度,以下方法中可行的有____(可多选)。
A.更换容积更小的溢水杯
B.更换横截面积更小的圆柱形容器
C.更换质量更大的塑料杯
D.用密度更小的液体替换水
E.选择质量更大的鹅卵石
(3)小明将该方法用来测量液体密度,并将密度值直接标记在圆柱形容器壁上。具体做法:如图丁,在塑料杯上标记规定体积V0的刻度线,将塑料杯漂浮在盛满水的溢水杯中,将不同密度的液体依次注入塑料杯中至V0的刻度线处,在容器内溢出的水面位置标记不同的密度值。试分析容器壁密度值刻度是否均匀并简要说明理由: 。
【答案】(1)1.2g/cm3
(2)B;D;E
(3)由m=ρV可知,体积V一定,则液体密度越大,质量越大;将液体注入塑料杯中时,塑料杯受到的浮力增加△F浮=G液溢出水的体积:V=Sh,则有ρ水gSh=ρ液V0g,圆柱形容器中液体的高度h=,ρ水、S、V0一定,h与ρ液成正比,故刻度均匀
【知识点】固体密度的测量;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)因为漂浮,所以浮力等于重力,再由阿基米德原理原理,可得物体质量等于排开水的质量;再由沉底时,物体体积等于排开水的体积求的物体体积,利用密度的公式即可求物体密度;
(2)由密度表达式ρ石=ρ水h1/h2可知,h1和h2测的越准,测量精确度越高;
【解答】(1)由图甲乙可知,鹅卵石质量等于排开水的质量,由图丙可知鹅卵石的体积为V=S杯h2,
故鹅卵石的密度ρ石=m/v=ρ水h1/h2=1.2g/cm3;
(2)A.由F浮=ρ水gV排,ρ水一定,浮力一定时,V排不变,与溢水杯的谷积无关,故A不符合题意;
B.V排一定时,横截面积越小的圆柱形容器,高度就越大,h1和h2测的越准,故B符合题意;
C.实验过程中.塑料杯一直在溢水杯中漂浮.不块的放入不影响测量结果.故C不符合题意;
D.由F浮=ρ水gV排可知,F浮一定,ρ液越小,V排越大,溢出到圆柱形容器中的液体积积越大,测量的h1和h2越大,测量越精确,故D符合题意;
E.鹅卵石的质量越大,体积越大,实验过程中,溢水水的体积越大,则h1和h2越大,测量越精确,E符合题意。
故答案为:BDE。
(3)刻度与高度相对应,如果高度与密度有线性关系即一次函数关系则刻度均匀 。
36.(2024·余杭模拟)血红蛋白的含量是血液是否达标的一项重要指标,医生常用“硫酸铜目测法”来测定。为了验证该方法是否有效,某兴趣小组取了甲、乙、丙三种已知血红蛋白含量的多个血液样本做实验。测定步骤:①在烧杯中加入一定体积的标准硫酸铜溶液;②用滴管取新鲜血液在距硫酸铜溶液上方一定的“滴落高度”处将一滴血液轻轻滴入(如图甲),血滴中应不含有气泡;③记录血滴下沉到烧杯底部所需要的时间t。测定实验数据如下表:
血红蛋白含量 滴落高度(厘米) 平均下沉时间t(秒)
甲 高 1 小于10
乙 较高 1 10-15之间
丙 低 1 大于15
(1)完成测定步骤(配制标准硫酸铜溶液除外)需要用到的测量工具有 。
(2)分析数据,支持硫酸铜目测法测量血液中血红蛋白的含量有效的推论是: 。
(3)步骤③强调血滴不应含有气泡,请分析其中原理: 。
【答案】(1)秒表、刻度尺
(2)当滴落高度等条件相同时,血红蛋白的含量越高,血滴的下沉时间越短
(3)气泡会导致血滴受到的浮力增大,增长下沉时间
【知识点】观察结果的记录与分析;阿基米德原理;浮力的变化
【解析】【分析】 浮力是液体对浸入其中的物体产生的向上的力。影响浮力的因素主要有物体浸入液体中的体积和液体的密度。物体浸入液体中体积越大,液体密度越大,浮力越大;
【解答】(1)从表格的数据记录中有长度和时间,所以需要的仪器有秒表、刻度尺;
(2) 分析数据,支持硫酸铜目测法测量血液中血红蛋白的含量有效的推论是: 当滴落高度等条件相同时,血红蛋白的含量越高,血滴的下沉时间越短;
(3) 步骤③强调血滴不应含有气泡,请分析其中原理: 气泡会导致血滴受到的浮力增大,增长下沉时间 ;
故答案为:(1) 秒表、刻度尺 (2) 当滴落高度等条件相同时,血红蛋白的含量越高,血滴的下沉时间越短 (3) 气泡会导致血滴受到的浮力增大,增长下沉时间
37.(2024·滨江模拟)(物)校园科技节举行自制潜水器项目比赛。图甲为某项目化小组设计的潜水器模型,其材质为硬质塑料瓶,塑料瓶厚度不计。内部由工作舱和水舱构成,两个舱之间密封不连通,注射器与水舱通过塑料软管相连,移动注射器活塞改变水舱中的空气体积从而改变水量,实现潜水艇的沉浮。
(1)设计要求:
潜水器可以在水中实现上浮、悬浮、下沉三个模式相互切换。
为保证潜水艇正常工作,应尽可能提高工作舱的体积。
①如图甲位置,向外拉动注射器活塞,则潜水器将 (选填“上浮”或“下沉”)。
②已知该小组同学采用的材料总质量为0.5千克,体积为800厘米3。他们设计了四种方案的工作舱和水舱的体积,如表格所示。请根据设计要求,选择最合适的方案 。(g取10N/kg)
方案 工作舱体积/厘米3 水舱体积/厘米3
1 550 250
2 500 300
3 480 320
4 450 350
③图乙为潜水器的横截面示意图。某次潜水器沉浮测试过程中,潜水器经过的几个位置如图丙,O点开始向水舱内注水,潜水器开始下沉;A点向外排尽水舱中的水;B点潜水艇顶端恰好到达水面;C点潜水器弧形部分恰好露出水面;D点为潜水器最后停在水面的位置。请在图丁中画出潜水器上浮过程中浮力随上升位置变化的曲线 。
【答案】(1)下沉;③;
【知识点】物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】①潜水艇是通过改变自身重力从而实现上浮、下潜或者悬浮的,所以要让潜水艇下潜,就需要增加水舱的水量,可采取往外抽气的方法实现水舱吸水。
②先通过阿基米德原理的公式计算出潜水艇整个浸没在水中时的浮力大小,要实现潜水艇下潜,需要水舱的水重力加上潜水艇自身重力大于浸没时的浮力才行,在满足条件的情况下,工作舱的体积要尽可能的大。
③当潜水艇整个在水下时,浮力最大,而由于排开水的体积不变,所以只要未露出水面,浮力就不变;露出水面的过程浮力在变小;漂浮在水中时浮力最小,浮力等于重力。
【解答】①如图甲位置,向外拉动注射器活塞,抽出水舱内的一部分空气,从而让水舱吸水,增加水舱的水量,使重力大于浮力,实现潜水艇下潜;
②实现潜水艇下潜,需要水舱的水重力加上潜水艇自身重力大于浸没时的浮力才行。
潜水艇浸没时所受的浮力为:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×800×10-6m3=8N。
潜水艇自身重力为:G=mg=0.5kg×10N/kg=5N。
所以水舱内的水至少为:G水=F-G=8N-5N=3N。
所以水舱内的水的体积至少为:。
为了能够实现潜水艇下沉,水舱的水的体积需要超过300cm3,因此水舱的体积也需要超过300cm3,结合表格可知,最合适的方案是方案3。
③从A到B过程中,潜水艇还未露出水面,故排开水的体积不变,浮力不变;B点开始露出水面,从B到C过程中排开水的体积变小,浮力变小,由于潜水艇顶部是圆弧形的,若潜水艇匀速露出水面,则排开水的体积减小的会越来越快,直到圆弧部分全部露出水面;从C到D过程则是排开水的体积均匀减小,所以浮力也是均匀减小,D点处于静止,之后浮力不再变化,浮力等于潜水艇自身重力。
所以画得如下图所示:
故答案为: ①下沉;②3;③见解答图。
38.(2024九下·丽水模拟)如图是小科制作的浮力秤。
【制作原理】物体漂浮时所受的浮力等于重力。
【制作步骤】①将底面积为的厚底玻璃小桶竖直漂浮在水面上,在水面与小桶相交处标零刻度;
②在小桶内放上质量为100g小铁块,小桶保持竖直漂浮,在水面与小桶相交处标100g,小筒浸入水中的深度增加了;
③在和刻度之间进行10等分,每等份表示10g;
【提出问题】步骤③中标记浮力科刻度可以用等分法吗
【实验探究】在小桶中分步倒入不同质量的液体,测量小筒浸入液体中增加的深度△h与所加液体的质量m,获得数据如下表:(已知)
表一 表二 表三
序号 液体1 m/g 序号 液体2 m/g 序号 液体3 m/g
1 水 10 2.0 4 酒精 10 2.5 7 盐水 10 1.7
2 20 4.0 5 20 5.0 8 20 3.4
3 30 6.0 6 30 7.5 9 30 5.1
(1)分析表格中和m数据关系,可得出的结论是 ;
(2)要研究和ρ液的关系,应选择 (填序号)。若要增大浮力秤精确度,可选用密度 (填“大”或“小”)的液体。
【理论推导】根据二力平衡及漂浮原理,请用上述实验中的物理量字母(ρ液、、S、m)推导并判断浮力秤刻度是否可用等分法。
【答案】(1)同一液体,小桶在液体中增加的深度与放入桶内的质量m成正比,可用等分法刻度。
(2)147或258或369;小;【理论推导】因为浮力秤漂浮,又因为:所以:因为液是一个常数,所以小桶增加的深度与加入其中的物体质量成正比,因此可用等分法确定刻度。
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理
【解析】【分析】(1)根据表一、或表二或表三中的数据,分析△h与m的数量关系;
(2)①根据控制变量法的要求选择对照实验;
②要增大浮力秤的精确度,其实就是变化相同的浮力时,两个刻度之间的距离增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排=ρ液gSh浸分析解答。
③浮力秤始终在液面漂浮,则浮力等于重力,将重力公式G=mg和阿基米德原理F浮=ρ液gV排代入公式推导得出△h的数学表达式,最后分析表达式即可,
【解答】(1)根据表格一可知,当质量增大2倍时,△h也增大2倍,那么得到: 、同一液体,小桶在液体中增加的深度与放入桶内的质量m成正比,可用等分法刻度 。
(2)① 要研究和ρ液的关系, 必须控制质量相同,只改变液体密度,故选147或258或369;
②要增大浮力秤的精确度,根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh浸可知,需要更换密度更小的液体。
39.兴趣小组的同学们利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理,实验过程如图所示。(细线的质量和体积均忽略不计)
(1)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出水的重力 (填“偏大”或“偏小”)。
(2)溢水杯装满水后,将物块浸没在水中,如图乙所示,此时物块受到的浮力为 牛,物块受到的浮力大小与它排开的水所受的重力大小 。
(3)继续实验,将物块浸没在装满酒精的溢水杯中,如图丙所示,发现F5>F3,说明物块受到的浮力大小与液体的密度有关。换用酒精再次实验的目的是 (填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
【答案】(1)偏小
(2)1;相等
(3)寻找普遍规律
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)如果溢水杯内没有装满水,那么浸入物体后不会离开溢出液体,而是等液体到达杯口时才会有液体溢出,据此分析解答;
(2)①根据甲图确定物体的重力,根据乙图确定物体浸没水中测力计的示数,然后根据F浮=G-F拉计算物体受到的浮力。
②根据甲图确定空桶的重力,根据乙图确定桶和溢出水的总重力,根据G排=G总-G桶计算溢出水的重力,最后与浮力比较即可。
(3)在科学探究中,往往需要多次完成实验,从而收集多组数据,这样得到的结论会更加客观,具有普遍意义。
【解答】(1)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出水的重力偏小。
(2)①根据甲和乙图可知,物体受到的浮力:F浮=G-F拉=4N-3N=1N;
②根据图片可知,排开水的重力G排=G总-G桶=1.5N-0.5N=1N。比较可知, 物块受到的浮力大小与它排开的水所受的重力大小相等。
(3)换用酒精再次实验的目的是寻找普遍规律。
40.小乐想制作一个浮力秤,他找来一个瓶身为圆柱体的空饮料瓶(图中零刻度线以上部分为圆柱体),剪掉瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖上系一块质量适当的石块,然后将其倒置在水桶里,即制成浮力秤。使用时,只要把被测物体投入瓶中,从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。(g取10 N/千克)
(1)石块的作用是 。
(2) 如图1所示,秤上不放其他物体时,瓶身与水面齐平位置即为浮力秤的0刻度。若浮力秤圆柱状部分的横截面积为50厘米2,请计算图中刻度4右边对应的质量应标上多少
(3)在浮力秤中放入不同质量的物体时,浮力秤浸入水中深度也不同。若放入物体的质量为m,水面到浮力秤0刻度线之间的距离为h,则图2四个选项中,能正确表示两者关系的是 。
【答案】(1)使浮力秤能够竖直地漂浮在水中
(2)解:V排=50 cm ×4cm=200cm
F浮=ρgV排=1×10 kg/m ×10N/kg×200×10-6m =2N
(3)B
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【分析】 (1)从空饮料瓶受到的重力和石块受到的重力比较,从而可知如果没有石块,整套装置的重心将会高于浮力的作用点,在浮力和重力的作用下,浮力秤容易歪斜。
(2)设被测物体的质量为m,瓶身浸入的深度增加值为h,根据阿基米德原理和物体的漂浮条件得出m与h的关系式;根据上面得出的m与h的关系式求出刻度4cm对应的质量。
(3)根据h与m的关系式即可判断图像。
【解答】 (1)石块受到的重力远大于空饮料瓶受到的重力,所以放入石块后浮力秤的重心较低,并低于浮力的作用点,如图所示,当浮力等于重力时,浮力秤将竖直漂浮在水中;如果没有石块,整套装置的重心将会高于浮力的作用点,在浮力和重力的作用下,浮力秤容易歪斜,难以竖直漂浮在水中,所以石块的作用是可以使浮力秤能够竖直地漂浮在水中 。
(2)设被测物体的质量为m,圆柱状部分的横截面积为S,在浮力秤中放入被测物体后,瓶身浸入的深度增加值为h,则浮力秤再次漂浮时,增大的浮力等于增大的重力,即:ΔF浮=G物,即:ρ水gSh=m物g,所以,m物=ρ水Sh,图中刻度4,即h=4cm时,物体的质量m物=ρ水Sh=1.0g/cm3×50cm2×4cm=200g。
(3)根据m物=ρ水Sh可知:,即h与m物成正比,其图像是过原点的一条倾斜直线,所以B图符合。
41.某小组同学在“探究影响浮力大小的因素”实验中,提出了浮力大小可能与下列因素有关的猜想:
①与物体浸没在液体中的深度有关;
②与物体排开液体的体积有关;
③与液体的密度有关。
实验器材有:弹簧测力计、烧杯、金属块,水,盐水()。
小明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) 分析数据可知,金属块浸没在水中时受到的浮力大小是 N;金属块浸没在盐水中时受到的浮力大小是 N。
(2)分析实验步骤可知,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”)。分析三个实验步骤 (填序号)可知,在同种液体中,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;分析实验步骤可知,在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力 。
(3)若先完成步骤c,再完成步骤a,则测得的浮力将 (选填“偏大”或“偏小”)。
(4)该小组同学完成本次实验后,又用获得的数据求出了金属块的体积为 m3,盐水的密度为 kg/m3。
【答案】(1)2;2.2
(2)无关;a、b、c;越大
(3)偏大
(4)2×10-4;1.1×103
【知识点】浮力的变化
【解析】【分析】(1)利用a、d两图,根据F浮=G-Fd计算金属块浸没水中受到的浮力;利用a、e两图,根据F浮′=G-Fe计算金属块浸没在盐水中受到的浮力。
(2)①分析实验步骤a、c、d或a、d、e的相同量和不同量,根据控制变量法分析解答;
②要探究浮力与排开液体体积的关系,需要控制液体的密度相同,改变排开液体的体积,据此判断出实验序号;
③根据控制变量法,找出不变的量和变化的量,确定浮力大小与变化量之间的关系;
(3)首先根据金属块沾有水确定金属块的重力变化,再根据称重法分析解答;
(4)已知金属块浸没水中受到的浮力,根据阿基米德原理求出金属块的体积,由于排开盐水的体积等于金属块的体积,再根据阿基米德原理算出盐水的密度。
【解答】(1)由a、d图知:金属块浸没在水中受到的浮力F浮=G-Fd=4.8N-2.8N=2N,
由a、e图知金属块浸没在盐水中受到的浮力F浮′=G-Fe=4.8N-2.6N=2.2N,
(2)①分析a、c、d三次实验可知,液体的密度和排开液体的体积相同,弹簧测力计的示数不变,由称重法可知,金属块所受浮力不变,而金属块浸没在水中深度增加,说明浮力大小跟物体浸没在液体中的深度无关;
②要验证浮力大小与排开液体体积的关系,需要控制液体的密度相同,排开液体的体积不同,步骤a、b、c符合题意;
③分析a、d、e三次实验可知,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,且液体的密度越大,弹簧测力计的示数越小,由称重法可知,浮力越大,所以可以得出结论:在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大;
(3)若先完成实验c,再完成实验a,会由于金属块沾有水,导致所测重力偏大,由称重法F浮=G-F可知,测得金属块受到的浮力将偏大;
(4)因金属块完全浸没在水中,
根据F浮=ρ液gV排可得金属块的体积:;
则盐水的密度为:。
42.小李同学想探究“浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”。
(1)实验步骤如图(a)所示,甲、乙、丙、丁中的弹簧测力计的示数分别为,物体受到的浮力 。
(2)小李利用三个不同物体进行实验探究,实验数据如下表:
物体 物重 G/N 物体浸没在 水中测力计 的示数F/N 空桶重 G0/N 浮力 F浮/N 桶与排 开水的总 重G1/N 排开水重 G排/N
1.2 0.7 0.5 0.6 1.1 0.5
2 1.4 0.6 0.6 1.2 0.6
2.4 1.7 0.7 0.6 1.2 0.6
分析表中物体的实验数据,小李得出的结论是: 。
(3)小李在探究物体所受浮力的实验中,排除各种测量误差因素的影响,发现物体排开水的重力明显小于它所受浮力,请分析实验操作中造成这种结果的原因:
(4)小张利用身边的器材对小李的实验进行改进:两个相同的弹簧测力计和、重物、溢水杯(由饮料瓶和吸管组成)、薄塑料杯(质量忽略不计)等器材,装置如图所示。实验时小张逐渐向下移动水平横杆,使重物缓慢漫人盛满水的温水杯中,观察到弹簧测力计的示数逐渐 ,弹簧测力计的示数逐渐 ,若弹簧测力计的示数变化量为,弹簧测力计的示数变化量为,则它们的大小关系是 (选填或)。
(5)针对两种实验方案,小张实验装置的优点是____(填答案标号)。
A.弹簧测力计的示数就是物体所受浮力的大小
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计示数的变化
【答案】(1)
(2)物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力
(3)将物体浸入水中之前,溢水杯没有加满水
(4)变小;变大;
(5)B
【知识点】阿基米德原理
【解析】【分析】(1)根据称重法求出物体受到的浮力;
(2)分析比较表中的浮力与排开水的重力关系得出结论;
(3)在实验中,排除测量误差因素的影响,从溢出水的体积小于排开水的体积考虑;
(4)如图2所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据称重法F浮=G-F′可知弹簧测力计A的示数变化;重物排开水的体积越大时薄塑料袋内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大,薄塑料袋的质量忽略不计时,根据阿基米德原理可知弹簧测力计A、B示数的变化量关系;
(5)改进后的优点从增加实验器材的目的来分析。
【解答】(1)根据图甲可知,物体的重力G=F1,由图丁可知物体浸没时弹簧测力计的示数F拉=F3,则物体受到的浮力F浮=G-F拉=F1-F3;
(2)由表中可知,物体a、b的实验数据中物体受到浮力大小与物体排开水的重力相等,因此可得结论:物体浸在液体中所受浮力大小等于它排开液体所受的重力;
(3)在实验中,若溢水杯没有装满水,造成溢出水的体积小于排开水的体积,则排开水的重力明显小于所受的浮力(或排开的水没有全部流入小桶);
(4)如图2所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据公式F浮=G-F′可知,弹簧测力计A的示数变小。随着进入小桶内水的重力逐渐增大,则测力计B的示数逐渐变大。
测力计A的变化量等于物体受到的浮力,测力计B的变化量等于排开水的重力。根据阿基米德原理F浮力=G排可知,弹簧测力计A、B示数的变化量相等,即ΔFA=ΔFB;
(5)比较两种实验方案可知,改进后:
A.由称重法F浮=G-F′可知,弹簧测力计A的示数等于物体的重力减去受到的浮力,故A错误;
B.实验器材生活化,实验中能同步观察弹簧测力计A、B示数的变化,故B正确。
故选B。
四、解答题
43.(2022八上·舟山月考)科学家分析了北极熊的毛,发现它并非白色,而是一根根中空而透明小光导管,它不仅能防水隔热,而且只有紫外线才能通过,是北极熊收集热量的天然工具,对生活在寒冷极地的北极熊的体温调节起到了很大的作用。请根据材料回答问题:
(1)北极熊空心的毛具有防水隔热及吸收紫外线的特点,有利于北极熊_________;
A.增加产热 B.减少散热 C.吸收热量 D.增加散热
(2)维持北极熊身体的产热和散热平衡的体温调节中枢跟人体一样位于 。
(3)由于全球变暖冰层变薄开裂,北极熊为了获取食物,常从一块浮冰跳到另一块浮冰。如果一只北极熊跳上一块浮冰后,浮冰仍然处于漂浮状态,则浮冰受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)
(4)如图,一只体重为7210牛的北极熊,要在露出海面部分体积不小于多少立方米的浮冰上活动,才能确保北极熊整个身体露出水面 。(写出计算过程,ρ海水=1.03×103kg/m3)
【答案】(1)B;C
(2)下丘脑或脑干或脑干中的下丘脑
(3)变大
(4)北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动
【知识点】体温的控制;阿基米德原理;浮力大小的计算;浮力的变化
【解析】【分析】生物对环境具有适应性, 生活在寒冷极地的北极熊,它的毛具有防水隔热的特点是为了减少散热,吸收紫外线可以吸收外界的热量;人体是恒温动物,其产热和散热在下丘脑中体温调节中枢的作用下维持动态平衡;漂浮时,浮力等于重力,当重力增大时,浮力也增大;根据阿基米德原理变形公式V排=F浮/(ρ液g),已知F浮和ρ液,可以求出V排,浮力只和液体的密度和排开液体的体积有关;
【解答】 (1)北极熊空心的毛具有防水隔热及吸收紫外线的特点,有利于北极熊减少散热,吸收热量,选BC;
(2)维持北极熊身体的产热和散热平衡的体温调节中枢跟人体一样位于下丘脑或脑干或脑干中的下丘脑 ;
(3)漂浮状态时,浮力等于重力,现在北极熊站到了冰上,重力增大的,所以浮力也增大了,则浮冰受到的浮力变大;
(4)北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动 ;
解:浮力至少大于等于北极熊的重力,当浮力恰好等于重力时,
V排=F浮/(ρ液g)=7210N/( 1.03×103kg/m3×10N/kg)=0.7立方米;
所以北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动
故答案为:(1)B C (2)下丘脑或脑干或脑干中的下丘脑;(3)变大;(4)北极熊要在露出水面部分体积不小于0.7m3的浮冰上活动;
44.(2024八上·期末) 某科技小组想利用学到的浮力知识制作一个浮力秤。他们找来一个瓶身为圆柱体的空饮料瓶,剪掉瓶底,旋紧瓶盖,在瓶盖处系一块质量适当的小石块,然后将其倒置在水中,如图所示。使用时,只要把被测物体投入空瓶中,从水面所对的刻度就可以直接读出被测物体的质量。
(1)小石块的作用是 ;这时小石块和饮料瓶受到的浮力 (填“大于”“等于”或“小于”)它们的总重力。
(2)当浮力秤中不放被测物体时,水面所对位置为零刻度(如图所示),这种浮力秤质量的刻度是 (填“均匀”或“不均匀”)的。
(3)经测量,该饮料瓶圆柱体部分的横截面积为50 cm2,现在要在饮料瓶的竖直标线上刻上对应的被测物体质量值。试通过计算说明,在零刻度线之上1cm处应刻上的对应质量值。
【答案】(1)使浮力秤能够竖直地漂浮在水中;等于
(2)均匀
(3)解:由解析中(2)知 所以m=ρ* Sh,当h=1cm时,
0.05kg=50g
【知识点】浮力产生的原因;阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】浮沉条件指的是浸没在液体中的物体,受到两个力:竖直向下的重力和竖直向上的浮力,这两个力的大小决定了物体在液体中的运动状态。根据物体所受浮力与重力的大小的不同,物体的浮沉存在三种情况。条件:下沉:ρ物>ρ液,G物>F浮 ;悬浮:ρ物=ρ液,G物=F浮 ;上浮:ρ物<ρ液,G物<F浮;漂浮:ρ物<ρ液,G物=F浮 ;沉底:ρ物>ρ液,G物=F浮+F杯底对物的支持力,F浮<G;浸没在液体中的物体如果它的密度小于液体密度,物体上浮;如果它的密度等于液体的密度,物体悬浮;如果它的密度大于液体的密度,物体下沉。
【解答】(1)如果没有石块,浮力秤容易歪斜,难以竖直漂浮在水中,所以石块的作用是使浮力秤能够竖直地漂浮在水中;由于二者漂浮,它们受到的浮力等于总重力。
(2)设被测物体的质量为 m,饮料瓶圆柱体部分的横截面积为 S,在浮力秤中放入被测物体后,瓶身浸入的深度增加值为h,则浮力秤再次平衡时,增大的浮力等于增大的重力,即
整理可得
因为ρ液、S为定值,
所以h与m成正比,即该浮力秤质量的刻度是均匀的。
(3)解:由解析中(2)知;所以m=ρ液 Sh,当h=1cm时, 0.05kg=50g
故答案为:(1)使浮力秤能够竖直地漂浮在水中、等于9(2) 均匀 (3)50g
45.(2024八上·期末) 如图所示,中国第一艘航母“辽宁舰”已于2012年10月正式服役,其最大吃水深度为 10. 5m(指最底部到水面的竖直距离),排水量达6.7×10°t,舰载机50余架,为保护我国领土领海发挥了重要的作用。(pm水取1.0×103kg/m3,g取10 N/kg)
(1)每次战机从甲板起降前,机组成员要对甲板进行地毯式排查。已知飞行甲板长300 m,排查时人的行走速度约为1. 5m/s,则机组成员从船头到船尾进行一次排查需要多长时间?
(2)当“辽宁舰”达到最大吃水深度时,其底部受到海水的压强为多大?
(3)当一架质量为20t的舰载机起飞后,航母排开海水的体积减小了多少?
【答案】(1)机组成员从船头到船尾进行一次排查需要的时间
(2)其底部受到海水的压强:
(3)因为
所以排开海水体积的减小量:
【知识点】物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】(1)已知飞行甲板长300m和排查时人的行走速度,利用公式变形可求得排查需要多长时间。
(2)已知最大吃水深度,利用p=ρgh求得底部受到海水的压强。
(3)已知排水量(排水质量),利用阿基米德原理求解浮力。
【解答】 (1)根据得,船员从船头到船尾进行一次排查需要的时间。
(2)其底部受到海水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa。
(3)根据ΔF浮=G舰载机=ρ海水gV排得,
排开海水体积减小量:。
答:(1)则船员从船头到船尾进行一次排查需要200s长时间。
(2)此时航母底部受到海水的压强为1.05×105Pa;
(3)航母排开海水的体积减小了20m3。
46.(2024八上·期末) 如图所示,我国第一代舰载机“歼-15”已在“辽宁号”航母上成功进行起降飞行训练。飞机起降前机组人员都要仔细检查跑道,及时把异物清理掉,否则它们可能会被高速经过的飞机吸入发动机并导致事故。起飞时“歼-15”的两台大功率发动机往后喷出烈焰,在短短百多米跑道上迅速加速至升空;降落时,驾驶员精确地操控飞机,使机尾尾钩钩住航母的阻拦索,在阻拦索巨大的阻力下,能在一两秒内使战机的速度从数百千米的时速减小为零。
(1)跑道上的异物会被飞机吸入的原因是 。
(2)飞机发动机往后喷出烈焰,从而获得推力的原因是 .
(3)当航母在平静的水面上航行时,它所受的浮力 (填“大于”“等于”或“小于”)它的总重力。当航空母舰上的舰载机起飞后,它排开水的体积 (填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1)机周围空气流速大,压强小
(2)力的作用是相互的
(3)等于;减小
【知识点】流体压强与流速的关系;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】(1)流体流速越快的地方压强越小,据此分析。
(2)飞机发动机往后喷出烈焰,从而获得推力的原因是物体间力的作用是相互的。
(3)物体漂浮在液面上时,浮力与重力相等;根据F浮=ρ液gV排,当浮力变化时,再进一步判断排开水的体积的变化。
【解答】(1)跑道上的异物会被飞机吸入的原因是高速通过的飞机周围空气流速大,压强小,而两侧的空气流速小,压强大,形成向内的压强差。
(2)喷气飞机向后喷出气体,给气流有一个向后的力的作用,从而获得推力,是因为物体间力的作用是相互的。
(3)根据漂浮条件,当航母在平静的水面上航行时,它所受的浮力等于它的总重力。
战斗机飞离航母后,航母的总重力减小,所受浮力减小,根据F浮=ρ水gV排可得,它排开水的体积减小。
故答案为:(1)飞机带动周围空气流速变大、压强变小;(2)物体间力的作用是相互的;(3)等于;减小。
47.随着全球平均气温的升商,北极地区冰层熔化速度增大,北极熊的栖息地不断编小,北极熊遭遇的生存危机是全球变暖的又一证据。由于全球变暖,冰层变薄而经常开裂,北极熊为了获取食物,常要从一块浮冰跳到另一块铮冰上(如图所示)。
(1)北极熊跳上浮冰时,承载若北极熊的浮冰受到海水的浮力与承载前相比将 (填"变小“不变”或“变大”)。
(2)当一只780 kg的北极熊跳到一块露出海面部分的体积为10m3的浮冰上时,请计算说明这块浮冰能否继续保持漂浮状态? (ρ海水 =1.04× 103 kg/m3,g取10 N/kp)
【答案】(1)变大
(2)解:要使北极熊跳到冰上能够安全,则冰完全浸没增大的浮力不能小于北极熊的重力.则:
△F浮≥G=mg=780 kg×10N/kg=7800(N) (1分)
即ρ海水gV露≥G,则V露≥==0.75m3(2分)
因为10m3>0.75m3
所以这块浮冰能继续保持深浮状态。
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)冰块总是漂浮,浮力等于重力,但如果冰上有物体,总重力增加,因为其还是漂浮,故其总浮力也相较之前是增加的。由此可判断答案。
(2)根据阿基米德原理可以算出最大浮力,然后将最大浮力与重力比较得出 这块浮冰能否继续保持漂浮状态 。
【解答】(1) 北极熊跳上浮冰时, 浮力等于冰块重力加上北极熊重力,原来浮力等于冰块重力,所以浮力变大。
48.某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台浮力秤,可方便地称量物体的质量,其构造如图甲所示。已知小筒底面积为0.001m2,小筒和秤盘总重为0.6 N
(1)如图甲所示。当秤盘上不放物体时,小筒受弱的浮力是 N.
(2)如图甲所示,当秤盘上不放物体时,应在小筒A处标出该浮力秤的 刻度。
(3)如图乙所示,在科盘上放一物体后,小筒浸入水中的深度h为0.1 m,则该物体的质量为 kg。(g取10 N/kg)
【答案】(1)0.6
(2)零
(3)0.04
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】物体总是处于受力平衡状态,结合阿基米德原理列式求解,物体重力变大,秤潜入液体深度增加。
【解答】(1)如图甲所示。当秤盘上不放物体时,小筒受受的浮力等于小筒和秤盘总重为0.6 N;
(2)当秤盘上不放物体时,称量质量为0,应在小筒A处标出该浮力秤的0刻度。
(3)小筒浸入水中的深度h为0.1 m ,小筒底面积为0.001m2 ,总浮力等于1N,小筒和秤盘总重为0.6 N ,所以物体的重力为 0.4N,质量为0.04kg。
49.在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长为10cm、底面积为50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧测力计下,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计的示数为4 N,如图甲所示。已知弹簧的伸长量与受到的拉力成正比,弹簧受到1 N的拉力时伸长1 cm,g取10 N/kg.若往容器内缓慢加水,当所加水的体积为1400 cm3时,弹簧测力计示数恰好为零。此过程中水面升高的高度△H与所加水的体积V的美系如图乙所示。根据以上信息可求:
(1)容器的横截面积。
(2)塑料块的密度。
(3)弹簧测力计的示数为1N时,水面升高的高度。
【答案】(1)150 cm2
(2)0.8×103kg/m3
(3)9cm
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用;浮力的变化
【解析】【分析】根据阿基米德原理求解浮力大小,根据受力平衡求解弹簧拉力大小,结合弹簧每伸长1 cm所需的拉力为1 N ,求出 弹簧的伸长量 。
【解答】(1)当所加水的体积为1400 cm3时 ,水面升高 12cm,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计的示数为4 N ,物块重力为4N。长为10cm、底面积为50cm2的圆柱形实心塑料 ,可得塑料密度为800千克每立方米。 弹簧测力计示数恰好为零 ,根据阿基米德原理物体在水中体积为400cm3, 容器的横截面积。
(2)当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计的示数为4 N ,物块重力为4N。长为10cm、底面积为50cm2的圆柱形实心塑料 ,可得塑料密度为800千克每立方米。
(3)弹簧测力计的示数为1N时 ,浮力等于3N,底面积为50cm2的圆柱形实心塑料块 ,根据阿基米德原理可得在水中深度为6cm,因为弹力减小3N,弹簧受到1 N的拉力时伸长1 cm ,所以物块上升3cm,所以液面升高的高度为6cm+3cm=9cm。
50. 2022年4月28日,“巅峰使命”珠峰科考全面启动。5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300m的科考营地顺利升空,4点40分达到海拔9032m,超过珠峰8848.86m的高度,创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。(=10N/kg)
(1) 该浮空艇总质量约2625kg,它受到重力的大小约为 N。
(2)已知海拔4300m处的空气密度约为0.8kg/m3。如图所示,该浮空艇在营地升空前体积达9060m3,此时浮空艇受到的浮力大小约为 N。
(3)“极目一号”浮空艇内部有三层:上层装有氦气(相同条件下氦气密度比空气小得多),中间隔开,下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要 (填“上浮”或“下降”)的时候,可以用上层的氦气排出下层的部分空气,以此改变自身重力,同时使整个浮空艇的压差在安全范围内。
【答案】(1)
(2)72480
(3)上浮
【知识点】重力的大小;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据G=mg计算浮空艇受到的重力;
(2)根据阿基米德原理 F浮=ρ气gV排计算浮空艇受到的浮力;
(3)根据物体的浮沉条件分析解答。
【解答】 (1)浮空艇受到的重力为: G=mg=2625kg×10N/kg=2.625×104N;
(2)浮空艇受到的浮力大小为: F浮=ρ气gV排=0.8kg/m3×10N/kg×9060m3=72480N;
(3)由于相同条件下氦气密度比空气小得多,当用上层的氦气排出下层的部分空气时,浮空艇的重力减小。而浮空艇的体积可认为不变,根据阿基米德原理F浮=ρ气gV排可知,浮空艇受到的浮力不变,则浮空艇受到的浮力大于自身的重力,从而上升到空中。
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