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第十章 浮力【基础】
一、填空题
1.潜水艇通过 实现上浮或下沉.
2.如图,弹簧测力计的分度值是 N,用弹簧测力计测出物块在空气中的重力为5N,再将物块完全浸没在水中,弹簧测力计示数如图所示,则物块所受的浮力大小为 N。
3.把重5N、密度为0.9×103kg/m3的实心物体投入水中、当物体静止时,物体处于 状态(填“漂浮”、“悬浮”或“沉在水底”),物体所受的浮力是 N。(水的密度为1.0×103kg/m3)
4.金属块重10N,挂在弹簧测力计上,当它全部放在水中时,弹簧测力计的读数为8N,如图所示,此时金属块受到的浮力是 N。如金属块有一半体积露出水面,弹簧测力计的示数是 N。
5.重为G的木块漂浮在水中,则木块受到的浮力 G;木块下底面受到水向上的压力 G;若该木块漂浮在酒精中,已知ρ酒精<ρ水,与漂浮在水中相比,木块排开酒精的体积 ,木块下底面受到酒精向上的压力与水向上的压力的关系是 。(均选填“=”“>”或“<”)
6.一艘货船停在长江锚地时排开水的体积为,它受到的浮力大小为 N;当该货船从长江驶入东海时,它所受的浮力将 (选填“变大”“不变”或“变小”)。
7.游泳时人在水中会受到浮力,浮力的方向是 的。
8.一质量为270g的空心铝球体积为200cm3,则该铝球空心部分的体积是 cm3;若把该铝球放入水中,铝球将会 (选填“下沉”、“上浮”、“悬浮”,铝的密度是2.7×103kg/m3).
9.李岚有一个底面积为0.01m2的正方体实心铁块,铁块的质量为7.9kg,它所受的重力为 N;李岚将铁块放入高度为30cm且盛满水的水桶中时,该铁块受到的浮力为 N,浮力的方向是 的,铁块对桶底的压强为 Pa.(水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
10.小凡同学学习了阿基米德原理后,猜想:物体受到的浮力大小与物体的密度有关,于是小凡进行了如图所示的实验进行了新的探究:她选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块,(铜分密度大于铁的密度),进行了如图所示的实验.
①小凡在探究过程中选取的步骤是 和 进行了对比,可得到铜块和铁块受到的浮力相等;
②小凡在实验中测得:铜块受到的浮力 (选填“大于”“小于”或“等于’)铁块受到的浮力,由此得出物体受到的浮力大小与物体的密度 关(填“有”或“无”).
③聪明的小凡还计算出了铜块的体积为 m3,密度为 g/cm3.
二、实验探究题
11.小明在探究完浮力大小与液体密度和物体排开液体体积的关系后,还想知道浮力大小是否与物体的形状有关。于是他用一块橡皮泥(不吸水)、一个弹簧测力计、烧杯、水和细线,按下列步骤进行了如下探究。
(1)图a测出橡皮泥的重力为 N;
(2)如图b、c、d所示,分别将橡皮泥捏成实心长方体、实心圆柱体、实心球体浸没在水中,读出弹簧测力计示数,则图b中橡皮泥受到的浮力大小为 N。由以上实验可知,浮力大小与物体的形状 ;
(3)将橡皮泥从图d位置移到图e位置时,橡皮泥所受浮力大小不变,说明浮力大小与 无关;
(4)若用刻度尺和弹性较好的橡皮筋来代替弹簧测力计,比较 可以知道拉力的大小,从而可以比较橡皮泥受到的浮力大小。
12.实验小组用金属块研究浮力与哪些因素有关。
(1)金属块重为 N;浸没在水中时,金属块受到的浮力是 N;
(2)比较 (填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关;
(3)比较 (填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关;
(4)由 图可知,金属块浸没在水中时排开水重为 N;
(5)比较A、C、E三图可得出结论:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于 。
三、单选题
13.如图为苹果掉入一个装有水的容器中,苹果在水中向下运动时某一时刻的照片。其中下列说法正确的是( )
A.苹果在水中下落过程中所受浮力逐渐变小
B.苹果在水中下落时受到浮力的大小与苹果的密度有关
C.苹果在水中下落过程中所受水的压强不变
D.若向容器中加入盐水,则苹果所受的浮力将变大
14.如图所示,将正方体A用细线悬挂浸没在水中,若其上表面受到的液体压力为,下表面受到的液体压力为,该正方体所受浮力为,则下列说法正确的是( )
A. B. C. D.
15.如图所示的四个情景,没有受到浮力的物体是( )
A. 飘在空中的热气球
B. 遨游太空的“天宫一号”
C. 远航的巨轮
D. 沉底的鸡蛋
16.在国际单位制中,力的单位是( )
A.托里拆利 B.阿基米德 C.牛顿 D.帕斯卡
17.下列现象中,与大气压有关的是( )
A.用吸管喝饮料 B.拦河水坝横截面上窄下宽
C.潜水艇在水下的上浮和下沉 D.轮船漂浮在海面上
18.小明同学利用饮料瓶和薄壁小圆柱形玻璃瓶制作了“浮沉子”,玻璃瓶在饮料瓶中的情况如图所示(玻璃瓶口开着并倒置),玻璃瓶的横截面积为,此时玻璃瓶内外水面高度差,饮料瓶内水面到玻璃瓶底部高度差,下列说法中正确的是( )
①用力挤压饮料瓶,发现玻璃瓶仍然漂浮在水面,此过程中减小、不变;
②用力挤压饮料瓶,发现玻璃瓶仍然漂浮在水面,此过程中不变、增大;
③空玻璃瓶的质量为3g;
④空玻璃瓶的质量为12g;
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
19.质量相同的甲、乙两实心金属球密度之比为3:2,将甲球浸没在液体A中,乙球浸没在液体B中,A、B两种液体的密度之比为5:4,则此时甲、乙两球所受浮力之比为( )
A.6:5 B.5:6 C.8:15 D.15:8
四、计算题
20.如图甲所示为古代的计时工具——漏刻,其中箭壶的结构如图乙所示。随着一级漏壶中的水均匀滴入箭壶,箭壶中质量为0.3kg的箭舟随水面上升,通过箭杆上标注的刻度即可获取时间。求:(,)
(1)图乙中水的深度h为10cm时,箭壶底部受到的液体压强;
(2)箭舟漂浮时所受的浮力;
(3)箭舟漂浮时排开水的体积。
21.用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲,然后将其逐渐浸入水中,如图乙是弹簧测力计示数随圆柱体逐渐浸入水中的深度变化情况,求:(g取10N/kg)
(1)圆柱体受的最大浮力;
(2)圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强;
(3)圆柱体的密度.
22.如图所示为某学校厕所内自动冲水装置简化的原理图,这种装置能定时为便池冲水。注水口通过阀门控制可保持细小水流不停地向水箱内注水。活塞下方有支撑销(体积不计)支撑,随着水位的升高,当活塞被顶起时水由冲水口快速流出,当两侧液面相平时,活塞落下,冲水结束;杠杆AB处在水平位置,O为支点,OA:OB=1:2,A端通过竖直顶杆AC与活塞相连,连接配重M的细绳通过定滑轮竖直作用在B端。已知活塞的横截面积S1=10cm2,右侧蓄水箱的横截面积为S2=0.12m2,注水速度为20cm3/s,配重M的质量m=0.5kg,密度 物=2.0×103kg/m3,不计杆AB、顶杆AC、绳及活塞的重力,不计摩擦,不考虑冲水所用的时间, 水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,设活塞刚被顶起时,杠杆水平,两侧水面高度差为h,求:
(1)配重M所受浮力F浮;
(2)两侧水面高度差h;
(3)前后两次冲水的时间间隔;
(4)若将配重M更换成相同材料体积较小的物体,装置的其它部分不变,则前后两次冲水的时间间隔怎样变化 此方法能否起到节水的作用
答案解析部分
1.【答案】改变自身重力
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
2.【答案】0.2;2.2
【知识点】弹簧测力计及其使用;浮力大小的计算
3.【答案】漂浮;5
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
4.【答案】2;9
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
5.【答案】=;=;>;=
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
6.【答案】;不变
【知识点】阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
7.【答案】竖直向上
【知识点】浮力及其产生原因
8.【答案】100;下沉
【知识点】物体的浮沉条件及其应用
9.【答案】79;10;竖直向上;6900
【知识点】重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;阿基米德原理
10.【答案】AD;BE;等于;无;0.5×10﹣4;8.8
【知识点】探究浮力大小的实验
11.【答案】4;2;无关;深度;每次橡皮筋的长度
【知识点】浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
12.【答案】2.7;1.0;ABC;ACD;E;1.0;物体排开的液体所受的重力
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
13.【答案】D
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
14.【答案】C
【知识点】浮力及其产生原因
15.【答案】B
【知识点】浮力及其产生原因
16.【答案】C
【知识点】力的概念及单位;压强;大气压强的测量方法;阿基米德原理
17.【答案】A
【知识点】液体压强的特点;大气压的综合应用;物体的浮沉条件及其应用
18.【答案】B
【知识点】重力及其大小的计算;浮力大小的计算
19.【答案】B
【知识点】浮力大小的计算
20.【答案】(1);(2)3N;(3)
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
21.【答案】解:(1)由图可知,圆柱体重G=2N,
∵当圆柱体全浸入时,弹簧测力计的示数F′=1.5N,
∴圆柱体受到的最大浮力(全浸入时):
F浮=G﹣F′=2N﹣1.5N=0.5N;
(2)由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度:
h=12cm=0.12m,
圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa;
(3)圆柱体的质量:
=0.2kg
∵圆柱体全浸入时圆柱体受到的浮力:
F浮=ρ水gv排=ρ水gv,
∴圆柱体的体积:
v=
∴
答:(1)圆柱体受的最大浮力为0.5N;
(2)圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强为1200Pa;
(3)圆柱体的密度约为4×103kg/m3.
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
22.【答案】(1)解:配重M所受浮力F浮
答:配重M所受浮力F浮=2.5N
(2)解:细绳通过定滑轮竖直作用在B端的拉力
根据杠杆的平衡条件,杠杆A端的作用力为
即作用在活塞上的力为5N,则有
解得两侧水面高度差h
答:两侧水面高度差h=0.5m;
(3)解:前后两次冲水的时间间隔
答:前后两次冲水的时间间隔为3000s。
(4)解:若将配重M更换成相同材料体积较小的物体,装置的其它部分不变,
减小,使 减小,h减小,则前后两次冲水的时间间隔减小,此方法不能起到节水的作用,要想节水,需减小注水速度。
【知识点】液体压强的计算;阿基米德原理
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