第九章 浮 力
(时间:75分钟 满分:90分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,第1～7题只有一项符合题目要求,第8～10题有多项符合题目要求。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.下列设备和器材,利用浮力的是( )
A.抽水机 B.气压计
C.热气球 D.重垂线
2.如图所示是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图(甲)中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B.图(乙)中液体的密度越大,密度计漂浮时受到的浮力就越大
C.图(丙)中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
D.图(丁)中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
3.把重7 N、体积为1.0×10-3 m3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态和所受浮力分别是(取g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)( )
A.漂浮,F浮=10 N
B.漂浮,F浮=7 N
C.悬浮,F浮=7 N
D.沉在水底,F浮=10 N
4.一枚重力为G的鸡蛋悬浮在盐水中,如图所示。往盐水中继续均匀缓慢加盐,鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可能是( )
5.半潜船主要用于运输无法分割吊装的超大型装备,该船满载时的排水量为8万吨,配有108个压载水舱,最大下潜吃水深度为 30.5 m,使用卫星、激光、雷达三套系统进行精准定位。下列分析和计算正确的是( ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)( )
A.激光不能在真空中传播
B.当该船要上浮时,应向压载水舱中注水
C.该船满载时所受的浮力为8×107 N
D.该船到达最大下潜吃水深度时,船底所受水的压强为3.05×105 Pa
6.放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个实心物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示,则( )
A.物体a受到的浮力大
B.物体a的密度大
C.甲容器底部受到液体的压强大
D.两容器对桌面的压力一样大
7.一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置,处于静止状态(如图所示)。现用手轻轻向下推一下气球,那么手离开气球后,气球和铁块的运动情况是( )
A.加速向下运动 B.匀速向下运动
C.减速向下运动 D.仍然处于静止状态
8.水平桌面上完全相同的甲、乙两个容器,分别装有体积相等的两种液体。将体积相等的A、B两个小球分别放到两个容器中,静止时如图所示。B球在两种液体中都沉底,A球在甲容器液体中露出的体积大于在乙容器的液体中露出的体积。下列说法中正确的是( )
A.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
B.甲、乙两容器中的液体对容器底部的压力相等
C.B球在甲容器中受到的浮力大于A球在乙容器中受到的浮力
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
9.如图所示,已知鸡蛋的质量为55 g、体积为 50 cm3。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底[图(甲)];逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮[图(乙)];继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮[图(丙)]。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg,下列说法正确的是( )
A.图(甲)中鸡蛋所受浮力为0.55 N
B.图(乙)中盐水的密度是1.1×103 kg/m3
C.图(丙)中鸡蛋所受浮力等于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<= F丙
10.如图所示,弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图(甲)。图(乙)是弹簧测力计示数F与物体下降高度h的关系图像。下列说法正确的是(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)( )
A.物体的体积是500 cm3
B.物体受到的最大浮力是4 N
C.物体的密度是2.25×103 kg/m3
D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是200 Pa
二、填空题(本大题共6小题,11～15题每小题 2分,16题4分,共
14分)
11.充入气体后的飞艇的体积是1 500 m3。飞艇悬浮在空中时,飞艇总重力和它受到空气的浮力是一对 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。空气密度按1.3 kg/m3计算,飞艇受到空气的浮力大小为 N。(g取10 N/kg)
12.有质量相同的两个实心球,其密度分别为水的密度的2倍和5倍。把它们分别挂在甲、乙两个弹簧测力计的下端,然后将两球完全浸入水中,弹簧测力计示数较大的是 (选填“甲”或“乙”),此时两球所受浮力之比为 。
13.如图所示是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”。某次执行任务时,它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是 m3,受到的浮力为 N。(g取10 N/kg,ρ水= 1.0×103 kg/m3)
14.如图所示,福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,未来将会搭载先进的舰载机。如果训练时舰载机着陆在福建舰的甲板上,福建舰受到的浮力将会 (选填“变大”“变小”或“不变”),舰载机的轮子做得比较宽是通过 的方式来减小对福建舰甲板的压强的,以此延长甲板的使用寿命。
15.某薄壁密闭容器(自重忽略不计)中装有500 cm3的水。将容器放入某液体中静止时如图(甲)所示,则该容器受到的浮力大小为 N;若将容器倒置并使其在液体中竖直漂浮静止时如图(乙)所示,容器排开液体的体积 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
16.为了给正方体金属工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图(甲)所示。收集有关数据并处理获得:工件的下底面与油面的距离为h,力F与h大小关系如图(乙)所示,小明觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的。老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。
(1)分析BC段:随着h的增大,工件所受的浮力将 ,油对工件下底面的压强将 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)若A点的坐标为(-400,0),则从图像分析可知工件的重力大小是 N。
(3)根据阿基米德原理,计算出这种油的密度为 kg/m3。(g取10 N/kg)
三、作图题(本大题共1小题,共4分)
17.(1)如图(甲)为某潜艇悬停在水中,图(乙)为其简化图。请在图(乙)中画出它受力的示意图。
(2)放在斜面上的一只杯子里盛有适量的水,石块慢慢沉入水底。如图所示,请画出石块受到的浮力和石块对杯子底产生的压力。
四、实验探究题(本大题共4小题,第18题8分,第19题4分,第20题8分,第21题4分,共24分)
18.(8分)小亮在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
A.浮力的大小可能与物体浸入液体的深度有关
B.浮力的大小可能与物体的重力有关
C.浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关
D.浮力的大小可能与液体的密度有关
为了验证上述猜想,小亮做了如图所示的实验。(已知铜块和铁块的体积相等,ρ水= 1.0×103 kg/m3)
(1)比较①④两次实验可知,铁块浸没在水中时所受的浮力是 N,浮力的方向是 的。
(2)比较①④⑤三次实验,可以验证猜想A是 (选填“正确”或“错误”)的。
(3)比较①③④三次实验,说明铁块 的体积越大,铁块所受到水的浮力 (选填“越大”“越小”或“不变”),可以验证猜想 (选填“A”“B”“C”或“D”)是正确的。
(4)分析比较实验①⑤和 四次实验,可以验证猜想B是错
误的。
(5)分析比较②⑥⑦三次实验可得结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小与 有关。
19.(4分)小明在生活中发现木块总浮在水面,而铁块都沉入水底,由此他提出两个问题:
问题1:浸入水中的铁块是否受到浮力的作用
问题2:浮力大小与哪些因素有关
为此他做了进一步猜想,设计并完成了如图所示的实验。
(1)(b)(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数,说明浸在水中的铁块 (选填“受到”或“不受”)浮力的作用。
(2)做 (选填字母序号)实验,是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力与深度是否有关。
(3)做(a)(d)(e)实验,是为了探究浮力大小与 的关系。
(4)在(2)(3)问所做的两组实验中,他采用了 (填物理实验方法)。
20.(8分)小容同学利用弹簧测力计、合金块、溢水杯、小桶、水等器材,按照如图所示的步骤,探究“浮力大小与物体排开液体重力大小的关系”。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg)
(1)在步骤A、B中,使用弹簧测力计分别测出空桶和合金块的重力,合金块的重力大小为 N。
(2)把合金块浸没在盛满水的溢水杯中,合金块受到的浮力大小为 N,合金块排开的水所受重力可由 (填写字母代号)两个步骤测出。
(3)通过上述实验可初步得出:浸在水中的物体所受浮力的大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)物体排开水的重力。
(4)通过实验数据可以计算出合金块的密度为 g/cm3(保留一位小数)。
(5)若实验时先测小桶和溢出水的总重力,再将水倒出后测量空桶的重力,会使测得的G排 (选填“偏小”“偏大”或“不变”);另一实验小组在步骤C的操作中,只将合金块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(6)在C步骤中当合金块的底部从接触水面开始,到合金块浸没到更深的位置,图(甲)、(乙)、(丙)、(丁)中能表示出此过程合金块所受浮力F与浸入水中深度h关系的图像是 。
21.(4分)小陈同学做探究“浮力大小与液体密度的关系”实验,他猜想浮力的大小与液体密度有关。他利用大小和材料相同的A、B两金属块、密度不相等的两种液体(密度ρ浓盐水>ρ清水)、弹簧测力计等进行实验。他先用弹簧测力计测出金属块A的重力,再将金属块A缓慢浸入浓盐水中,让金属块A刚好浸没,不碰底不碰壁,记录弹簧测力计此时的示数F1,接下来的操作是 ;通过实验数据分析可得结论,如果出现 ,则说明浮力的大小与液体密度有关。
五、综合题(本大题共2小题,每小题9分,共18分)
22.(9分)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(未浸入水中)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
10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)圆柱体受的最大浮力。
(2)圆柱体刚浸没时下表面受到的水的压强。
(3)圆柱体的密度。
23.(9分)如图(甲)所示,一长方体物体重力为9 N,其底面积为60 cm2、高为5 cm,放置在水平桌面上。现用一弹簧测力计将物体从盛有适量水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图(乙)所示。已知容器底面积为150 cm2,求:(取g=10 N/kg,ρ水= 1.0×103 kg/m3)
(1)物体静止在水平桌面上时对桌面的压强。
(2)物体刚浸没时下表面受到的水的压强。
(3)物体浸没在水中后,弹簧测力计的示数。
(4)物体浸没前后,容器底部受到水的压强的变化量。第九章 浮 力
(时间:75分钟 满分:90分)
一、选择题(本大题共10小题,每小题3分,共30分。每小题给出的四个选项中,第1～7题只有一项符合题目要求,第8～10题有多项符合题目要求。全部选对得3分,选对但不全的得1分,有选错的得0分)
1.下列设备和器材,利用浮力的是(C)
A.抽水机 B.气压计
C.热气球 D.重垂线
2.如图所示是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是(D)
A.图(甲)中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B.图(乙)中液体的密度越大,密度计漂浮时受到的浮力就越大
C.图(丙)中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
D.图(丁)中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
3.把重7 N、体积为1.0×10-3 m3的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态和所受浮力分别是(取g=10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)(B)
A.漂浮,F浮=10 N
B.漂浮,F浮=7 N
C.悬浮,F浮=7 N
D.沉在水底,F浮=10 N
4.一枚重力为G的鸡蛋悬浮在盐水中,如图所示。往盐水中继续均匀缓慢加盐,鸡蛋所受浮力F随时间t变化的图像可能是(A)
5.半潜船主要用于运输无法分割吊装的超大型装备,该船满载时的排水量为8万吨,配有108个压载水舱,最大下潜吃水深度为 30.5 m,使用卫星、激光、雷达三套系统进行精准定位。下列分析和计算正确的是( ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)(D)
A.激光不能在真空中传播
B.当该船要上浮时,应向压载水舱中注水
C.该船满载时所受的浮力为8×107 N
D.该船到达最大下潜吃水深度时,船底所受水的压强为3.05×105 Pa
6.放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个实心物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示,则(D)
A.物体a受到的浮力大
B.物体a的密度大
C.甲容器底部受到液体的压强大
D.两容器对桌面的压力一样大
7.一个气球下挂一个铁块置于水中某一位置,处于静止状态(如图所示)。现用手轻轻向下推一下气球,那么手离开气球后,气球和铁块的运动情况是(A)
A.加速向下运动 B.匀速向下运动
C.减速向下运动 D.仍然处于静止状态
8.水平桌面上完全相同的甲、乙两个容器,分别装有体积相等的两种液体。将体积相等的A、B两个小球分别放到两个容器中,静止时如图所示。B球在两种液体中都沉底,A球在甲容器液体中露出的体积大于在乙容器的液体中露出的体积。下列说法中正确的是(AC)
A.甲容器中液体的密度大于乙容器中液体的密度
B.甲、乙两容器中的液体对容器底部的压力相等
C.B球在甲容器中受到的浮力大于A球在乙容器中受到的浮力
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
9.如图所示,已知鸡蛋的质量为55 g、体积为 50 cm3。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底[图(甲)];逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮[图(乙)];继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮[图(丙)]。已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg,下列说法正确的是(BCD)
A.图(甲)中鸡蛋所受浮力为0.55 N
B.图(乙)中盐水的密度是1.1×103 kg/m3
C.图(丙)中鸡蛋所受浮力等于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<= F丙
10.如图所示,弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图(甲)。图(乙)是弹簧测力计示数F与物体下降高度h的关系图像。下列说法正确的是(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)(BC)
A.物体的体积是500 cm3
B.物体受到的最大浮力是4 N
C.物体的密度是2.25×103 kg/m3
D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是200 Pa
二、填空题(本大题共6小题,11～15题每小题 2分,16题4分,共
14分)
11.充入气体后的飞艇的体积是1 500 m3。飞艇悬浮在空中时,飞艇总重力和它受到空气的浮力是一对 平衡力 (选填“平衡力”或“相互作用力”)。空气密度按1.3 kg/m3计算,飞艇受到空气的浮力大小为 1.95×104 N。(g取10 N/kg)
12.有质量相同的两个实心球,其密度分别为水的密度的2倍和5倍。把它们分别挂在甲、乙两个弹簧测力计的下端,然后将两球完全浸入水中,弹簧测力计示数较大的是 乙 (选填“甲”或“乙”),此时两球所受浮力之比为 5∶2 。
13.如图所示是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”。某次执行任务时,它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是 38 m3,受到的浮力为 3.8×105 N。(g取10 N/kg,ρ水= 1.0×103 kg/m3)
14.如图所示,福建舰是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,未来将会搭载先进的舰载机。如果训练时舰载机着陆在福建舰的甲板上,福建舰受到的浮力将会 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”),舰载机的轮子做得比较宽是通过 增大受力面积 的方式来减小对福建舰甲板的压强的,以此延长甲板的使用寿命。
15.某薄壁密闭容器(自重忽略不计)中装有500 cm3的水。将容器放入某液体中静止时如图(甲)所示,则该容器受到的浮力大小为 5 N;若将容器倒置并使其在液体中竖直漂浮静止时如图(乙)所示,容器排开液体的体积 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
16.为了给正方体金属工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图(甲)所示。收集有关数据并处理获得:工件的下底面与油面的距离为h,力F与h大小关系如图(乙)所示,小明觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的。老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。
(1)分析BC段:随着h的增大,工件所受的浮力将 变大 ,油对工件下底面的压强将 变大 。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
(2)若A点的坐标为(-400,0),则从图像分析可知工件的重力大小是 400 N。
(3)根据阿基米德原理,计算出这种油的密度为 0.8×103 kg/m3。(g取10 N/kg)
三、作图题(本大题共1小题,共4分)
17.(1)如图(甲)为某潜艇悬停在水中,图(乙)为其简化图。请在图(乙)中画出它受力的示意图。
答案:如图所示
(2)放在斜面上的一只杯子里盛有适量的水,石块慢慢沉入水底。如图所示,请画出石块受到的浮力和石块对杯子底产生的压力。
答案:如图所示
四、实验探究题(本大题共4小题,第18题8分,第19题4分,第20题8分,第21题4分,共24分)
18.(8分)小亮在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,提出了如下猜想:
A.浮力的大小可能与物体浸入液体的深度有关
B.浮力的大小可能与物体的重力有关
C.浮力的大小可能与物体排开液体的体积有关
D.浮力的大小可能与液体的密度有关
为了验证上述猜想,小亮做了如图所示的实验。(已知铜块和铁块的体积相等,ρ水= 1.0×103 kg/m3)
(1)比较①④两次实验可知,铁块浸没在水中时所受的浮力是 2 N,浮力的方向是 竖直向上 的。
(2)比较①④⑤三次实验,可以验证猜想A是 错误 (选填“正确”或“错误”)的。
(3)比较①③④三次实验,说明铁块 排开水 的体积越大,铁块所受到水的浮力 越大 (选填“越大”“越小”或“不变”),可以验证猜想 C (选填“A”“B”“C”或“D”)是正确的。
(4)分析比较实验①⑤和 ②⑥ 四次实验,可以验证猜想B是错
误的。
(5)分析比较②⑥⑦三次实验可得结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小与 液体密度 有关。
19.(4分)小明在生活中发现木块总浮在水面,而铁块都沉入水底,由此他提出两个问题:
问题1:浸入水中的铁块是否受到浮力的作用
问题2:浮力大小与哪些因素有关
为此他做了进一步猜想,设计并完成了如图所示的实验。
(1)(b)(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数,说明浸在水中的铁块 受到 (选填“受到”或“不受”)浮力的作用。
(2)做 (a)(c)(d) (选填字母序号)实验,是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力与深度是否有关。
(3)做(a)(d)(e)实验,是为了探究浮力大小与 液体密度 的关系。
(4)在(2)(3)问所做的两组实验中,他采用了 控制变量法 (填物理实验方法)。
20.(8分)小容同学利用弹簧测力计、合金块、溢水杯、小桶、水等器材,按照如图所示的步骤,探究“浮力大小与物体排开液体重力大小的关系”。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取 10 N/kg)
(1)在步骤A、B中,使用弹簧测力计分别测出空桶和合金块的重力,合金块的重力大小为 3.8 N。
(2)把合金块浸没在盛满水的溢水杯中,合金块受到的浮力大小为 1.4 N,合金块排开的水所受重力可由 A、D (填写字母代号)两个步骤测出。
(3)通过上述实验可初步得出:浸在水中的物体所受浮力的大小 等于 (选填“大于”“等于”或“小于”)物体排开水的重力。
(4)通过实验数据可以计算出合金块的密度为 2.7 g/cm3(保留一位小数)。
(5)若实验时先测小桶和溢出水的总重力,再将水倒出后测量空桶的重力,会使测得的G排 偏小 (选填“偏小”“偏大”或“不变”);另一实验小组在步骤C的操作中,只将合金块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 能 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(6)在C步骤中当合金块的底部从接触水面开始,到合金块浸没到更深的位置,图(甲)、(乙)、(丙)、(丁)中能表示出此过程合金块所受浮力F与浸入水中深度h关系的图像是 (丁) 。
21.(4分)小陈同学做探究“浮力大小与液体密度的关系”实验,他猜想浮力的大小与液体密度有关。他利用大小和材料相同的A、B两金属块、密度不相等的两种液体(密度ρ浓盐水>ρ清水)、弹簧测力计等进行实验。他先用弹簧测力计测出金属块A的重力,再将金属块A缓慢浸入浓盐水中,让金属块A刚好浸没,不碰底不碰壁,记录弹簧测力计此时的示数F1,接下来的操作是 用弹簧测力计测出金属块B的重力,再将金属块B缓慢浸入清水中,让金属块B刚好浸没,不碰底不碰壁,记录弹簧测力计此时的示数F2 ;通过实验数据分析可得结论,如果出现 F1≠F2 ,则说明浮力的大小与液体密度有关。
五、综合题(本大题共2小题,每小题9分,共18分)
22.(9分)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(未浸入水中)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
10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
(1)圆柱体受的最大浮力。
(2)圆柱体刚浸没时下表面受到的水的压强。
(3)圆柱体的密度。
解析:(1)由图(乙)可知,圆柱体所受重力为G=2.0 N,
圆柱体浸没时所受浮力最大,由称重法可知,最大浮力为
F浮最大=G-F示=2.0 N-1.5 N=0.5 N。
(2)由图(乙)可知,圆柱体刚浸没时下表面所处深度为12 cm,此时下表面受到的水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=1 200 Pa。
(3)圆柱体的质量为m===0.2 kg,
圆柱体浸没水中所受浮力为0.5 N,则圆柱体体积为
V=V排===0.5×10-4 m3,
圆柱体的密度ρ===4×103 kg/m3。
答案:(1)0.5 N (2)1 200 Pa (3)4×103 kg/m3
23.(9分)如图(甲)所示,一长方体物体重力为9 N,其底面积为60 cm2、高为5 cm,放置在水平桌面上。现用一弹簧测力计将物体从盛有适量水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图(乙)所示。已知容器底面积为150 cm2,求:(取g=10 N/kg,ρ水= 1.0×103 kg/m3)
(1)物体静止在水平桌面上时对桌面的压强。
(2)物体刚浸没时下表面受到的水的压强。
(3)物体浸没在水中后,弹簧测力计的示数。
(4)物体浸没前后,容器底部受到水的压强的变化量。
解析:(1)物体静止在水平桌面上时对桌面的压强为
p====1.5×103 Pa。
(2)物体刚浸没时,下表面距液面的距离为5 cm,即深度h=5 cm,所以刚浸没时下表面受到水的压强为
p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.05 m=500 Pa。
(3)物体的体积为V=Sh=60 cm2×5 cm=300 cm3=3×10-4 m3,
根据阿基米德原理可得,物体刚浸没时受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×10-4 m3=3 N,
根据称重法,物体浸没在水中后,弹簧测力计的示数为F示=G-F浮=9 N-
3 N=6 N。
(4)物体浸没前后,容器中水的深度变化量为Δh====
0.02 m,
容器底部受到水的压强的变化量为
Δp=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.02 m=200 Pa。
答案:(1)1.5×103 Pa (2)500 Pa (3)6 N (4)200 Pa
