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2024八上科学错题突破营 第三章 浮力
班级__________ 座号_____ 姓名__________ 分数__________
一、选择题
1. 在测量液体密度的实验中,小明利用天平和量杯测量出液体和量杯的总质量m及液体的体积V,得到几组数据并绘出如图所示的m﹣V图像,下列说法正确的是( )
A.量杯质量为40g B.40cm3的该液体质量为40g
C.该液体密度为1.25g/cm3 D.该液体密度为2g/cm3
2. 如图所示,物理小组利用体积为170cm3的潜水艇模型(忽略进气、排气管的体积),探究潜水艇在水中如何实现上浮或下沉,下列说法不正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3,取g=10N/kg)( )
A.模型浸没在水中受到的浮力为1.7N B.模型浸没后继续下沉的过程中受到的浮力大小不变
C.若要让悬浮的模型上浮应使模型中进水 D.潜水艇能上浮或下沉是通过改变自重实现的
3.2022年3月22日,中国宇航员在中国空间站为全国青少年上了一堂“天宫课堂”。下列实验在空间站能正常完成的是( )
A.用马德堡半球实验验证空间站内有气压 B.用密度计测量水的密度
C.用弹簧测力计和溢水杯验证阿基米德原理 D.用过滤法分离食盐和泥沙
4. 以下选项中,关于浮力的说法正确的是( )
A.浮力与物体浸没的深度有关 B.液体可以产生比自身重力大的浮力
C.物体的密度越大,受到的浮力一定越大 D.密度计在不同的液体中受到的浮力大小不同
5. 如图所示,A、B、C三个完全相同的杯子内,盛有不同体积的水,现将三个质量相同、材料不同的实心金属球甲、乙、丙分别浸没在A、B、C三个杯子的水中(水均未溢出),且杯中水面升高后,恰好相平,则比较甲、乙、丙三个金属球的密度是( )
A.甲最小 B.乙最小 C.丙最小 D.相同
6. 水平桌面上老师用相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,让同学们进行区分,聪明的小李用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入两液体中静止时如图甲、乙所示,下列说法正确的是( )
A.密度计在乙液体中受到的浮力更大 B.甲液体是浓盐水
C.两液体对容器底的压强相等 D.乙容器对桌面的压力更大
7. 如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法错误的是( )
A.A物体一定受到浮力作用 B.B物体一定受到浮力作用
C.C物体一定受到浮力作用 D.D物体一定受到浮力作用
8. 如图所示,在不同鱼缸的水中有两条完全相同的鱼,下列说法正确的是( )
A.甲鱼缸中的鱼所受的浮力较大 B.甲鱼缸中的鱼所受的压力较大
C.乙鱼缸中鱼的重力较大 D.乙鱼缸中的鱼受到的压强较大
9. 一石块和一玩具气球(气球内充有空气)捆在一起,浸没在水中下沉,它们在水中下沉的过程中,受到的浮力将( )
A.逐渐增大 B.逐渐减小 C.不变 D.先减小,后增大
10.如图所示,将盛有适量水的容器放在水平桌面上,然后把系在弹簧测力计下的铁块慢慢地浸入水中(水未溢出),观察铁块从刚开始浸入水中到完全浸在水中的实验现象,并对一些物理量做出了如下判断:①铁块受到的浮力变大;②弹簧测力计的示数变小;③桌面受到的压力变大;④水对容器底部的压强变大。其中正确的是( )
A.①② B.①②③ C.①②③④ D.①②④
11.装有一定体积水的密闭塑料瓶,静止在A液体中,塑料瓶所受浮力为FA(如图甲);倒置后静止在B液体中,塑料瓶所受浮力为FB(如图乙);若不计塑料瓶的质量及瓶壁、瓶盖的体积,则下列判断正确的是( )
A.FA<FB B.FA>FB C.ρA<ρB D.ρA>ρB
12.科学考察队员在北极考察时,为了探索冰层下海水的成分,他们在厚薄均匀的冰层打一个深达250米的冰洞,则为了取海水水样,系在取水筒上绳子的长度至少为( )(已知海水的密度为1.03×103kg/m3,冰的密度为0.9×103kg/m3)
A.10m B.32m C.218m D.250m
13.某物理小组决定测量一块鹅卵石的密度,但是手边的测量工具只有量筒。他们设计了如图所示的实验装置。先把鹅卵石浸没在水杯内的水中,向矿泉水瓶中逐渐加水,当加入170ml的水时,瓶子在如图甲所示的位置平衡。拿掉水杯后,再向瓶中加入100ml的水,此时瓶子在如图乙所示的位置平衡。若不考虑鹅卵石的吸水性,忽略瓶子的质量,g取10N/kg,则:鹅卵石在水中受到的浮力和鹅卵石的密度分别是( )
A.1.5N,2.5×103kg/m3 B.1N,2.7×103kg/m3
C.0.5N,2.5×103kg/m3 D.1.5N,2.7×103kg/m3
14.弹簧测力计下端挂一个合金块,先后浸没在水和酒精中,示数如图示。下列有关计算正确的是(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒=0.8×103kg/m3)( )
A.合金块的质量为4kg B.在水中受到的浮力为3N
C.合金块的体积为104cm3 D.合金块的密度为4×103kg/m3
15.如图U形管左端封闭,右端开口,里面盛水;左端水中静止着封闭有空气的小试管。则当往右端加水时,小试管将( )
A.仍然悬浮 B.上升 C.下沉 D.先下沉、后上浮
二、填空题
16.现有a、b两个小球,分别由ρa=3g/cm3、ρb=4g/cm3的两种材料组成,两小球的质量之比ma:mb=5:6,体积之比Va:Vb=3:2,若这两个球一个为实心球一个为空心球,则空心球的空心部分体积与实心球的体积之比为 。
17.小明用饮料吸管和铁丝制作了一只简易密度计(如图所示),分别用它测量水和盐水的密度时,吸管浸入液体的深度分别为h1和h2,则h1 h2(选填“大于”或“小于”)。用它测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,测得的密度偏 (选填“大”或“小”)。
18.如图,把一个体积是800cm3,重为6N的正方体木块放入水中,木块静止时状态如图所示,则木块所受浮力是 ____ N,此时木块排开水的体积为 _____ m3。如果在木块上施加一个竖直向下的压力,使木块刚好浸没在水中,这个压力的大小是 ____ N。(ρ水=1.0×103kg/m3)
19.盛有液体的圆柱形容器置于水平桌面上,如图甲所示,容器对桌面的压强为500Pa,用细线拴一金属球,将金属球浸没在液体中,如图乙所示,容器对桌面的压强为600Pa,将细线剪断,金属球沉到容器底部,如图丙所示,容器对桌面的压强为1500Pa,容器的底面积为100cm2,金属球的密度为8g/cm3,液体的密度是 g/cm3,金属球对容器底部的压力是 N。
20.2020年7月通车的沪苏通长江大桥在施工时,要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示,其中图线①表示的是 ____ (选填“F1”或“F2”)随h的变化关系。构件所受重力大小为 ______ N:(g取10N/kg,水的密度ρ水=1×103kg/m3)。
三、探究题
21.物理兴趣小组在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关“实验中,用弹簧测力计挂着一实心圆柱体,以下图a、b、c、d、e分别为实验情景。(g取10N/kg)
(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中所受浮力大小是 ________
(2)通过_______ 、_______ 两次实验,可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系;
(3)通过比较b、c两次实验,可以探究浮力大小与__________ 的关系;
(4)通过c、e两次实验,可探究物体所受浮力大小与__________ 的关系;
(5)在某种液体中进行探究的过程中,记录实验数据,得到如图f所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像,则该液体的密度为__________ kg/m3;
(6)通过计算可以知道物体的密度是___________ kg/m3,圆柱体高度为________ cm。
22.某校“制作浮力秤”项目研究小组,制成如图所示浮力秤。使用过程中,发现称量范围较小,有待提升改造。
【原理分析】浮力秤是利用物体漂浮时,F浮=G物的原理工作的:浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关。
【问题提出】浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系?
【方案设计】
器材:悬挂式电子秤、金属块(4.0N)、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。
步骤:①将金属块挂在电子秤下,读取电子秤示数并记录。
②将金属块浸没在盛水的烧杯中,读取电子秤示数并记录,然后取出金属块擦干。
③按照步骤②的操作,换用不同密度的溶液,多次重复试验。
【数据处理】
实验编号 1 2 3 4 5 6 7
液体密度ρ液(g/cm3) 一 0.8 1.0 1.2 1.4 1.9 2.0
电子秤示数F拉(N) 4.0 3.6 3.5 3.4 3.3 2.6 3.0
浮力大小F浮(N) 一 0.4 0.5 X 0.7 1.4 1.0
【交流分析】
(1)表格中x的数据是 。
(2)实验过程中,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,其目的是 。
(3)小组同学对实验数据进行了分析讨论,认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是 。
【得出结论】……
23.小科进行测量大米密度的科学实验。
①小科想用托盘天平称取5g大米(如图甲),称量过程中发现天平指针偏向右边,接下来小科应如何操作? 。
②由于米粒间存在较大间隙,按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积值 。
③由于大米吸水膨胀,小科想用排空气法来测量大米的体积。他设想将大米与空气密封在一个注射器内,只要测出注射器内空气和大米的总体积及空气的体积,其差值就是大米的体积。但如何测出空气的体积呢?
小科查阅资料得知,温度不变时,一定质量气体的体积与其压强的乘积是定值。于是进行了如下实验:称取5g大米并装入注射器内(如图丙),从注射器的刻度上读出大米和空气的总体积,通过压强传感器(气压计)测出此时注射器内空气压强为p;而后将注射器内的空气缓慢压缩,当空气压强增大为2p时,再读出此时的总体积(压缩过程中大米的体积、空气的温度均不变)。整理相关数据记录如表:
注射器内空气压强 注射器内空气和大米的总体积
压缩前 p 23mL
压缩后 2p 13mL
④由实验测得大米的密度为 g/cm3。(计算结果精确到0.01)
四、综合题
24.已知10℃时食盐水密度和浓度的关系如下表;
浓度 10% 15% 20% 23%
密度(g/c㎡) 1.07 1.11 1.15 1.18
(1)我们曾做过如图所示的实验:将一只鸡蛋放在盛有清水的烧杯里,鸡蛋沉入杯底。逐渐将食盐溶解在水中后,鸡蛋会由沉底变为悬浮直至漂浮。若烧杯中原有清水270克,往水中溶解了30克食盐后鸡蛋恰能悬浮,则这只鸡蛋的密度为多少?
(2)若将质量为60克,体积为100立方厘米的实心木球放入浓度为10%的盐水中,木球静止时将 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”);此时木球受到的浮力为 牛。
25.如图所示是某车站厕所的自动冲水装置,圆柱体浮筒A的底面积为400cm2,高为0.2m,盖片B的面积为60cm2(盖片B的质量,厚度不计)。连接AB是长为0.3m、体积和质量都不计的硬杆,当流进水箱的水刚好浸没浮筒A时,盖片B被撇开,水通过排水管流出冲洗厕所。请解答下列问题;
(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对水箱底部的压强是多少?
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是多少?
(3)浮筒A的重力是多少?
26.如图甲所示,用弹簧秤悬挂一物体,保持静止时弹簧测力计读数如图甲所示,当物体浸没在质量为12kg的水中静止时弹簧测力计的示数如图乙所示,(g=10N/kg)求:
(1)物体浸没在水中受到的浮力大小;
(2)物体的体积;
(3)物体的密度。
27.2022年北京冬奥会的滑雪比赛需要大量人造雪,对于雪的生产,科学小组查阅到:
资料一:使用造雪机人工造雪,利用高压空气将水流打碎成细密的雾状,喷射至45m的高空,这些水雾遇到寒冷的外部空气,在落地前15s内凝固成冰晶。
资料二:冰晶需要经过质量为6t的压雪机(履带与雪的总接触面积为2.5m2)反复碾压,才能变得紧实,成为密度为0.64g/cm3的冰状雪,即比赛用雪。
资料三:10厘米厚的冰状雪相当于40厘米厚的天然雪,如图所示。
求:
(1)造雪机喷出的水雾下落地面的速度不能大于 m/s;
(2)压雪机在工作时,对雪面的压强;
(3)天然雪的密度。
28.有一冰块中含有一小石块。它们的总质量是95g。总体积70cm3,将它们放在盛有水的圆柱形容器中时沉于底部(图甲)。当冰全部熔化后,容器里的水面下降了0.5cm(图乙),若容器的内底面积为10cm2,问:( 冰=0.9×103kg/m3)
(1)当冰全部熔化成水时V冰:V冰水是多少?
(2)冰全部熔化成水后,体积减小了多少?
(3)冰块中含有的石块质量是多少?
(4)石块的密度是多少g/cm3?
2024八上科学错题突破营 第三章 浮力(参考答案)
一、选择题
1. 【答案】B
【解析】【解答】解:ACD、由图可知当液体体积为V1=20cm3时,液体与量杯总质量m1=40g,
由可得:m1=m0+m液=m0+ρV1,即40g=m0+ρ×20cm3﹣﹣﹣﹣﹣①;
当液体得体积为V2=80cm3时,液体与量杯得总质量m2=100g,
由可得:m2=m0+m液′=m0+ρV2,即100g=m0+ρ×80cm3﹣﹣﹣﹣﹣②;
联立①②解得:m0=20g,ρ=1g/cm3;故A、C、D错误;
B、由可知40cm3的该液体质量为:m=ρV=1g/cm3×40cm3=40g,故B正确。
故选:B。
2. 【答案】C
【解析】解:A、模型浸没在水中受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1.7×10﹣4m3=1.7N,故A选项正确。
B、模型浸没后继续下沉的过程中,模型排开的体积不变,根据F浮=ρ水gV排可知,模型受到的浮力不变,故B选项正确。
C、若要让模型上浮,应使模型受到的浮力大于模型自身的重力,因此模型应往外排水,故C选项错误。
D、潜水艇通过改变自身的重力来实现上浮和下沉,故D选项正确。
故选:C。
3. 【答案】A
【解析】【解答】解:A、用马德堡半球实验证实实验舱内有气压不受重力影响,因此在空间站内可以用马德堡半球实验证空间站内有气压,故A正确;
B、在空间站中,物体处于失重状态,密度计不受浮力的作用,不能用密度计测水的密度,故B错误;
C、在空间站中,物体处于失重状态,阿基米德原理的实验与重力有关,所以不能用弹簧测力计和溢水杯等验证阿基米德原理,故C错误;
D、在空间站中,物体处于失重状态,泥沙不能下沉,不能用过滤法分离食盐和泥沙,故D错误。
故选:A。
4. 【答案】B
【解析】【考点】阿基米德原理的应用.
【分析】浸在液体、气体中的物体受到浮力作用;物体所受浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关;
浸没在液体(或气体)中的物体,若受到的重力大于浮力,物体下沉;若受到的重力小于浮力,物体上浮;若受到的重力等于浮力,物体悬浮。
【解答】解:A.浮力与物体排开液体的重力有关,与物体浸没的深度无关,故A错误;
B.物体受到的浮力等于排开液体的重力,物体的体积足够大,排开的液体的体积足够大,则液体可以产生比自身重力大的浮力,故B正确;
C.物体的密度大,但是排开液体的体积足够小,受到的浮力也可以很小,故C错误;
D.密度计在不同的液体中都漂浮,受到的浮力大小都等于自身的重力,故D错误。
故选:B。
5. 【答案】B
【解析】解:由图知,B中水最少,C中水最多,将金属球甲、乙、丙分别浸没在A、B、C三个杯子的水中(水均未溢出),且杯中水面升高后,恰好相平,所以,三个金属球的体积V乙>V甲>V丙,已知三个金属球的质量相等,由ρ=可得:ρ乙<ρ甲<ρ丙,即乙的密度最小;
故选:B。
6. 【答案】D
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用;压力;液体压强的比较大小.
【分析】(1)从图可知,密度计放在甲、乙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,从而可以判断受到浮力的大小关系;
(2)从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系;
(3)根据p=ρgh可判断两杯底部所受液体的压强关系;
(4)由题知相同的烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,根据m=ρV即可判断液体的质量大小,进而知道重力和压力的大小;密度计、烧杯的重力相同,则知甲烧杯的总重力与乙烧杯的总重力的关系,从而知道甲对桌面的压力与乙对桌面的压力之间的大小关系。
【解答】解:A、同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,则密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,所以F甲=F乙=G,故A错误;
B、由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,由于浮力相等,根据F浮=ρ液V排g可知:ρ甲<ρ乙,乙液体是浓盐水,故B错误;
C、由题知,两烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,两杯子的底面积相同,则其中液体的深度相同,分别放入简易密度计后,对液体深度的影响不大,液体的密度影响较大,根据p=ρgh可知,乙杯底部所受液体的压强较大,故C错误;
D、两烧杯盛放了相同体积的水和浓盐水,根据m=ρV可知,乙中液体的质量大,根据G=mg可知,乙中液体的重力大;密度计、烧杯的重力相同,则烧杯的总重力小于乙烧杯的总重力,甲对桌面的压力小于乙对桌面的压力,故D正确。
故选:D。
7. 【答案】D
【解析】解:
A、A物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对A物体上下表面产生了向上的压力差,故A物体受浮力的作用,故A正确;
BC、由图可知,水对BC物体上下表面都产生了的压力差,故BC物体都受浮力的作用,故BC正确;
D、D物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对D物体上下表面没有产生向上的压力差,故D物体不受浮力的作用,故D错误。
故选:D。
8. 【答案】D
【解析】【考点】阿基米德原理的应用;液体压强的概念和特点.
【解答】解:A、因两条鱼完全相同,且浸没在水中,则排开水的体积相同,根据F浮=ρ水gV排可知两条鱼所受的浮力相等,故A错误;
BD、由图可知,乙鱼缸中鱼所处的深度大于甲鱼缸中鱼所处的深度,根据p=ρ水gh可知乙鱼缸中鱼所受的压强较大,而两条鱼的受力面积相同,由F=pS可知,乙鱼缸中的鱼所受的压力较大,故B错误,D正确;
C、因为两条鱼完全相同,其质量相同,则由G=mg可知它们的重力相同,故C错误。
故选:D。
9. 【答案】B
【解析】【解答】解:∵石块和玩具气球在水中下沉,∴所处深度增大,
∵p=ρgh,ρ水不变,∴石块和玩具气球受到水的压强增大,这样气球的体积逐渐减小,
∵它们浸没在水中,∴排开水的体积逐渐减小,∵F浮=ρ水v排g,ρ水不变,∴它们受到浮力的大小逐渐减小。
故选:B。
10.【答案】C
【解析】【解答】解:
①根据题意可知,铁块刚开始浸入水中到完全浸没在水中,铁块排开液体的体积越来越大,因此受到的浮力变大,说法正确;
②由F=G﹣F浮可知,由于铁块受到的浮力变大,所以测力计的示数变小,说法正确;
③整个过程中,铁块受到的浮力变大,根据力的作用的相互性,铁块会给水向下的压力,所以容器对桌面的压力变大,说法正确;
④铁块刚开始浸入水中到完全浸没在水中,铁块排开液体的体积越来越大,水的深度越来越大,由p=ρgh可知,水对容器底的压强变大,说法正确。
由上分析知,①②③④均正确。
故选:C。
11.【答案】C
【解析】解:(1)由图可知:塑料瓶在两种液体上漂浮,则FA=FB=G,故AB错误;
(2)由于FA=FB,由图可知:V排A>V水>V排B,所以根据阿基米德原理可知:FA=ρAV排Ag,FB=ρBV排Bg,,ρA<ρB,故C正确,D错误。故选:C。
12.【答案】B
【解析】【解答】解:由题意可知,冰洞的深度等于冰层的厚度,即h冰=250m,
冰层漂浮在海水上,设冰层浸入海水的深度为h1,如图所示(由于冰面很大,实际上看不到海水表面):
因为冰层漂浮在海水上,所以冰层所受的浮力等于冰层的重力,则F浮=G冰,
由阿基米德原理和重力公式可得:ρ海水gV排=m冰g=ρ冰gV冰,
设冰层表面积为S,则可得:ρ海水gSh1=ρ冰gSh冰,整理可得:ρ海水h1=ρ冰h冰,
所以==﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
把h冰=250m代入①解得:h1≈218m,由于钻穿洞后,海水会从洞中涌上来,则绳子的长度至少为:
L=h冰﹣h1=250m﹣218m=32m。故选:B。
13.【答案】B
【解析】解:(1)根据定滑轮特点,由图乙得:G石=G水=m水g=ρ水v水g,
由图甲得鹅卵石在水中受到的浮力:
F浮=G石﹣F=ρ水v水g﹣ρ水vg=ρ水△v水g=1.0×103kg/m3×100×10﹣6m3×10N/kg=1N,
(2)∵F浮=ρ水gv排,
∴v排===1×10﹣4m3,
∵石块浸没,
∴v石=v排=1×10﹣4m3,
∴石块的密度:
ρ石====2.7×103kg/m3。
故选:B。
14.【答案】D
【解析】【解答】解:
(1)金属块浸没在液体中受到浮力、重力、拉力作用,其关系为G=F浮+F拉,
浸没在水中:G=F浮1+F拉1,浸没在酒精中:G=F浮2+F拉2,
即F浮1+F拉1=F浮2+F拉2,
又由阿基米德原理可得F浮=ρ液gV排,
所以,ρ水gV排+F拉1=ρ酒精gV排+F拉2,
代入数据可得:1.0×103kg/m3×10N/kg×V排+3N=0.8×103kg/m3×10N/kg×V排+3.2N,
解得:V排=1×10﹣4m3=100cm3,
金属块完全浸没在液体中,则V金=V排=1×10﹣4m3=100cm3,故C错误;
(2)在水中受到的浮力:F浮1= 水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,故B错误;
(3)金属块浸没在水中时,其重力G=F浮1+F拉1=1N+3N=4N,
则金属块的质量:m===0.4kg,故A错误;
(4)金属块的密度: ===4×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
15.【答案】C
【解析】【考点】物体的浮沉条件及其应用.
【分析】试管的运动状态取决于它所受浮力与重力的大小关系,而这里重力不变,对U形管的左端封闭着的空气和试管内空气柱的压强都增大,使空气的体积被压缩,根据小试管内部气体体积的变化判断浮力的变化。
【解答】解:如图所示:
因原来小试管静止,则试管内的气压=大气压+右侧水柱h产生的压强,
当往右端加水时,右侧水柱的高度增大,由p=ρgh可知,右侧水柱产生的压强增大,则试管内的气压增大;
小试管中封闭有一定量空气,气体压强增大,则气体的体积减小,排开水的体积减小,根据F浮=ρ液gV排可知,试管受到的浮力减小,浮力小于重力,所以小试管将下沉。
故选:C。
二、填空题
16.【答案】7:18
【解析】解:由ρ=可得,a、b两种材料的体积之比(即实心部分的体积之比):
==×=×=<(即小于两球的体积之比),
若这两个球一个为实心球一个为空心球,由前面计算可知a球的体积大于其材料的体积,故a球一定是空心,b球一定是实心,
因两球的体积之比为Va:Vb=3:2,则可设b球的体积为18V,则a球的体积为27V,由前面计算可知a球材料的体积为20V,
所以,空心球的空心部分体积与实心球的体积之比:
Va空:Vb=(Va﹣Va实):Vb=(27V﹣20V):18V=7:18。
故答案为:7:18。
17.【答案】大于;大。
【解析】解:(1)因为密度计不管是在水中还是在盐水中,都是漂浮状态,所以F浮水=F浮盐水=G,
设密度计的底面积为S,则根据G=F浮液=ρ液gV浸=ρ液gSh浸得:ρ水gSh1=ρ盐水gSh2,
已知:ρ水<ρ盐水,所以,h1>h2;
(2)由于密度计漂浮时浮力等于重力,重力不变,则浮力不变;
根据F浮=ρ液gV排可知排开液体的体积不变,当测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,此时,V排=V气泡+V浸,所以,密度计浸入可乐中的体积变小,由于密度计的刻度是越往下对应的密度越大,所以,测得的液体密度偏大。
故答案为:大于;大。
18.【答案】6;6×10﹣4;2
【解析】解:(1)由图示可知,木块A在水面上静止时处于漂浮,则F浮=G=6N,
由F浮=ρgV排可知,此时木块排开水的体积:V排===6×10﹣4m3;
(2)木块浸没在水中时排开水的体积:V排′=V=800cm3=8×10﹣4m3,
木块受到的浮力:F浮′=ρgV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N;
要使木块浸没在水中,则需要在木块上施加一个最小竖直向下的压力:F压=F浮′﹣G=8N﹣6N=2N。
故答案为:6;6×10﹣4;2。
19.【答案】故答案为:0.8;9。
【解析】【分析】(1)图甲中,容器对水平桌面的压力等于液体和容器的重力之和;图乙中小球受到的浮力和小球对液体的压力是一对相互作用力,二力大小相等,容器对桌面的压力等于液体和容器重力之和加上小球对液体的压力;图丙中容器对桌面的压力等于液体和容器、小球重力之和,根据p=分别得出等式,然后联立等式即可求出小球受到的浮力和小球的重力,根据G=mg求出小球的质量,小球浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,根据F浮=ρ液gV排求出液体的密度;
(2)金属球对容器底部的压力等于小球的重力减去受到的浮力。
【解答】解:(1)因物体对水平桌面的压力和自身的重力相等,
所以,由p=可得,G容+G液=F甲=p甲S﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
因图乙中小球受到的浮力和小球对液体的压力是一对相互作用力,
所以,小球对液体的压力F压=F浮,
则容器对桌面的压力F乙=G容+G液+F压=G容+G液+F浮=p乙S﹣﹣﹣﹣②
由①②可得:F浮=(p乙﹣p甲)S=(600Pa﹣500Pa)×100×10﹣4m2=1N,
图丙中容器对桌面的压力F乙=G容+G液+G球=p丙S﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
由①③可得:G球=(p丙﹣p甲)S=(1500Pa﹣500Pa)×100×10﹣4m2=10N,
由G=mg可得,小球的质量m球===1kg,
由ρ=可得,小球的体积V球===1.25×10﹣4m3,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ液gV排可得,液体的密度ρ液===0.8×103kg/m3=0.8g/cm3;
(2)金属球对容器底部的压力F压′=G球﹣F浮=10N﹣1N=9N。
故答案为:0.8;9。
【点评】本题考查了压强公式和相互作用力的特点、阿基米德原理、重力公式、密度公式的应用,要注意物体对水平面的压力和自身的重力相等。
20.【答案】F2;2.4×105
【解析】解:(1)由图可知,构件在浸入水的过程中排开水的体积逐渐变大,所以浮力也逐渐变大,则钢丝绳的拉力F2逐渐减小;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,钢丝绳的拉力F2也不变,因此反映钢丝绳拉力F2随h变化的图线是①,构件所受浮力随h变化的图线是②。
(2)从乙图中可以看出,当构件完全浸没时的高度为2m,则构件边长为2m,
则构件体积:V=L3=(2m)3=8m3,
构件完全浸没时排开水体积:V排=V=8m3,
则构件完全浸没时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×8m3=8×104N,
由图线知,构件完全浸没时,拉力F=1.6×105N,
所以,构件所受重力大小:G=F+F浮=1.6×105N+8×104N=2.4×105N。
故答案为:F2;2.4×105。
三、探究题
21.【答案】(1)0.5N;(2)c、d;(3)排开液体体积;(4)液体密度;(5)0.8×103;(6)4×103;4。
【解析】解:(1)通过a、c两次实验知,物体在水中受到的浮力为:F浮c=G﹣FC=2N﹣1.5N=0.5N;
(2)探究物体所受浮力大小与浸没深度是否有关,需控制物体排开液体的体积和液体的密度不变;分析c、d两次实验,当物体都块浸没在水中后,物体浸没的深度不同,故可探究物体所受浮力大小与浸没深度是否有关;
(3)由图b、c所示实验可知,液体密度相同,物体排开液体的体积不同,该实验可以探究浮力大小与排开液体体积的关系;
(4)由图c、e所示实验可知,物体排开液体的体积相同而液体密度不同,该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系;
(5)实验步骤c中,物体受到的浮力为:F浮c=0.5N;
实验步骤e中,物体受到的浮力为:F浮e=G﹣Fe=2N﹣1.6N=0.4N;
因物体均浸没,所以V排水=V排液,根据阿基米德原理可知:=;
所以该液体的密度为:ρ液=×ρ水=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3;
(6)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知圆柱体的体积为:
V=V排===5×10﹣5m3,
圆柱体的密度为:ρ====4×103kg/m3;
由上述实验数据还知道,当深度为4cm时,弹簧测力计的示数不再减小,说明圆柱体的高度为4cm。
故答案为:(1)0.5N;(2)c、d;(3)排开液体体积;(4)液体密度;(5)0.8×103;(6)4×103;4。
22.【答案】(1)0.6;(2)控制金属块排开的液体的体积相同;(3)金属块碰到烧杯底部。
【解析】【解答】解:
(1)根据2、3、5组的实验数据可知,金属块受到的重力为:G=F拉+F浮=3.6N+0.4N=3.5N+0.5N=3.3N+0.7N=4.0N;
第4组实验中,拉力的大小为3.4N,则受到的浮力为:F浮=G﹣F拉=4.0N﹣3.4N=0.6N;
(2)探究浮力大小与液体密度的关系时,根据控制变量法可知,需要控制金属块排开的液体的体积相同,除步骤①外,其余每一次测量,金属块都需要浸没,金属块排开的液体的体积等于金属块的体积,其目的是控制金属块排开的液体的体积相同;
(3)电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误,每次实验时金属块都需要浸没,则V排相同,第6次实验数据与第3次实验数据相比,液体密度大约是原来的2倍,而浮力是原来的2.8倍,说明测得的浮力偏大,原因可能是金属块碰到烧杯底部,造成测力计的示数偏小,由F浮=G﹣F示可知测得的浮力偏大。
故答案为:(1)0.6;(2)控制金属块排开的液体的体积相同;(3)金属块碰到烧杯底部。
23.【答案】①向左盘加适量大米直到天平平衡;②偏大;④1.67
【解析】【解答】解:①天平的指针偏右,说明左盘大米的质量偏小,因此小科应该:向左盘加适量大米直到天平平衡;
②由于米粒间存在较大间隙,按图乙的方式用量筒直接测量大米体积,则会导致测得的体积值偏大。
④设大米的体积为V,
根据气体的体积和压强的乘积为定值得到:(23mL﹣V)×p=(13mL﹣V)×2p;
解得:V=3mL=3cm3;
那么大米的密度为:。
故答案为:①向左盘加适量大米直到天平平衡;②偏大;④1.67
四、计算题
24.【答案】(1)1.07g/cm3 (2)漂浮;0.6
【解析】【答案】(1)解:P%= ×100%=10%
由表可得盐水密度为1.07g/cm3,由于鸡蛋恰能悬浮,所以鸡蛋的密度等于盐水的密度,为1.07g/cm3
(2)漂浮;0.6
【知识点】浮力大小的计算;物体的浮沉条件及其应用;固体溶解度的概念;溶质的质量分数及相关计算
【解析】【分析】(1)首先根据“溶质质量分数=”计算出鸡蛋悬浮时盐水的溶质质量分数,再根据表格确定此时盐水的密度,最后根据悬浮条件得到鸡蛋的密度。
(2)首先根据计算出木球的密度,再与盐水的密度进行比较,从而确定木球的付出状态,并计算出木球受到的浮力。
【解答】(2)木球的密度为:;
因为木球的密度小于水的密度,所以木球静止时在水面漂浮。
此时木球受到的浮力等于自身重力,即F浮=G=mg=0.06kg×10N/kg=0.6N。
25.【答案】(1)5000Pa;(2)30N;(3)50N。
【解析】【考点】阿基米德原理的应用;压强的计算;液体压强的计算以及公式的应用.
【分析】(1)求出当水箱的水刚好浸没浮筒A时水深h的大小,利用液体压强公式求水对水箱底部的压强;
(2)利用F=pS计算水对盖片B的压力;
(3)杆对浮筒的拉力等于水对盖片B的压力,当水箱的水刚好浸没浮筒A时,浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力,据此求浮筒A的重力;
【解答】解:(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水深:h=0.3m+0.2m=0.5m,
水对水箱底部的压强:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5000Pa;
(2)水对盖片B的压力:F=pS=5000Pa×60×10﹣4m2=30N;
(3)杆对浮筒的拉力等于水对盖片B的压力,即:F′=30N,
当水箱的水刚好浸没浮筒A时,浮筒受到的浮力:F全浮=ρ水V全排g=1×103kg/m3×400×10﹣4m2×0.2m×10N/kg=80N,
因为浮筒受到的浮力等于浮筒重加上杆对浮筒的拉力,即F全浮=GA+F′,
所以浮筒A的重力:GA=F全浮﹣F′=80N﹣30N=50N;
答:(1)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对水箱底部的压强是5000Pa;
(2)当水箱的水刚好浸没浮筒A时,水对盖片B的压力是30N;
(3)浮筒A的重力是50N。
26.【答案】(1)物体浸没在水中受到的浮力大小为0.8N;
(2)物体的体积为8×10﹣5m3;
(3)物体的密度4.5×103kg/m3。
【解析】解:(1)由甲图可知,物体的重力G=3.6N,
由图乙可知,弹簧测力计的示数F=2.8N,
则物体受到的浮力:F浮=G﹣F=3.6N﹣2.8N=0.8N,
(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ水gV排可得,物体的体积:V=V排===8×10﹣5m3;
(3)由G=mg可得,物体的质量:m===0.36kg,
则物体的密度:ρ===4.5×103kg/m3。
答:(1)物体浸没在水中受到的浮力大小为0.8N;
(2)物体的体积为8×10﹣5m3;
(3)物体的密度4.5×103kg/m3。
27.【答案】(1)3;(2)压雪机在工作时,对雪面的压强为2.4×104Pa;(3)天然雪的密度为0.16g/cm3。
【解析】【解答】解:(1)利用高压空气将水流打碎成细密的雾状,喷射至45m的高空,这些水雾遇到寒冷的外部空气,在落地前15s内凝固成冰晶,则下落高度h=45m,下落时间t≥15s;
造雪机喷出的水雾下落地面的速度不能大于v===3m/s;
(2)经过质量为6t的压雪机碾压,m=6t=6000kg;
压雪机对雪面的压力F=G=mg=6000kg×10N/kg=60000N;
对雪面的压强p===2.4×104Pa;
(3)天然雪压成冰状雪,质量不变,即m雪=m冰;
根据ρ=可得:ρ雪V雪=ρ冰V冰,
由柱体体积公式可得ρ雪Sh雪=ρ冰Sh冰;
化简代入数据可得ρ雪×40cm=ρ冰×10cm;
则ρ雪=0.25ρ冰=0.25×0.64g/cm3=0.16g/cm3。
答:(1)3;(2)压雪机在工作时,对雪面的压强为2.4×104Pa;(3)天然雪的密度为0.16g/cm3。
28.【答案】(1)当冰全部熔化成水时v冰:v冰水是10:9;
(2)冰全部熔化成水后,体积减小了5cm3;
(3)冰块中含有的石块的质量是50g;
(4)石块的密度是2.5g/cm3。
【解析】【解答】解:(1)由 =得V=,冰块熔化前后质量不变,当冰全部熔化成水时,
V冰:V冰水=:=p水:p冰=1.0g/cm3:0.9g/cm3=10:9;
(2)冰全部熔化成水后,体积减小了:
△V=S△h=10cm2×0.5cm=5cm3;
(3)由(1)得冰熔化成水后的体积为V冰,由题意得,冰的体积减去熔化成水后的体积,就是水面下降的体积,
即:V冰﹣V冰=V冰=5cm3,
则冰的体积为:V冰=50cm3,
冰的质量为:
m冰=p冰V冰=0.9×103kg/m3×50×10﹣6m3=45×10﹣3kg=45g;
石块的质量为:
m石=m总﹣m冰=95g﹣45g=50g;
(4)石块的体积为:
V石=V总﹣V冰=70cm3﹣50cm3=20cm3
所以石块的密度p石===2.5g/cm3。
答:(1)当冰全部熔化成水时v冰:v冰水是10:9;
(2)冰全部熔化成水后,体积减小了5cm3;
(3)冰块中含有的石块的质量是50g;
(4)石块的密度是2.5g/cm3。
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