《8.6 浮力》同步练习-2024-2025学年第二学期北师大版八年级下册
一.选择题(共10小题)
1.如题图所示,小芳在某次实验中用电子秤测出烧杯和盐水的总质量为200g,接着将系好细线的小物块缓慢浸没到盐水中并保持静止(未触底,绳绷直),且盐水未溢出,此时电子秤的示数为255g。利用以上信息(g取10N/kg)能求解出的物理量是( )
A.小物块的质量 B.小物块的体积
C.小物块的密度 D.小物块受到的浮力
2.下列物体中没有受到浮力的是( )
A.水面上游动的海豚
B.向深海下潜的“奋斗者号”深潜器
C.太空中遨游的中国空间站组合体
D.沉入河底的巨石
3.以下有关浮力的说法正确的是( )
A.物体所受的浮力的方向总是与物体所受重力的方向相反
B.只有浸没在液体中的物体才受到浮力
C.将一块石块扔在水中,其沉底时一定不受浮力
D.物体受到浮力的作用时,液体对物体向上的压力小于向下的压力
4.如图所示,用细绳吊着柱体浸没在水中,柱体所受浮力为F浮,柱体上、下表面受到水的压力分别为F向下、F向上。下列关系式一定成立的是( )
A.F浮=F向下 B.F浮<F向上 C.F浮>F向下 D.F浮>F向上
5.探究完浮力的大小跟哪些因素有关,小枫用如图所示的实验装置做了一个课外实验。
测力计A/N 测力计B/N 电子秤/g
1 2.00 0.02 500.00
2 1.40 0.42 520.00
3 0 0.82
他将溢水杯放在电子秤上,向底面积为100cm2的溢水杯中加水(水没有到达溢水口),在表格中记录下测力计A、B及电子秤的第一次实验数据。然后他将小球缓慢下降,当物体的部分体积浸在水中时,记录下第二次实验数据。最后他剪断系在物体上的细线,将小球缓慢沉入到水底后,记录下第三次的实验数据。关于小枫的课外实验,下列说法正确的是( )
A.小球浸没时所受到的浮力为0.8N
B.小球的密度为2.4×103kg/m3
C.第三次实验电子秤的示数为600g
D.第三次实验水对溢水杯杯底的压强比第一次增大了20Pa
6.如图是用溢水杯、弹簧测力计、烧杯、水、重物及细线完成“验证阿基米德原理”实验时的情形。下列说法正确的是( )
A.实验最合理的顺序是甲、乙、丙、丁
B.重物受到的浮力可表示为F2﹣F1
C.溢水杯中装满水的目的是使重物排开的水多于排出到烧杯中的水
D.若F1﹣F2=F3﹣F4可验证阿基米德原理
7.2023年3月,“探索一号“科考船完成了首次环大洋洲载人深潜科考任务,搭载的“奋斗者”号多次完成了深度超过万米的下潜。不考虑海水密度与潜水器体积的变化,潜水器在海面下下潜的过程中( )
A.浮力不变,压强变大 B.浮力变大,压强变大
C.浮力变大,压强不变 D.浮力不变,压强不变
8.小阳将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再将电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零)。水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为m1。用细线系好小金属块,使其浸没在水中(不碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为m2。使金属块沉底并松手,如图丁所示,电子秤示数为m3。已知水杯的底面积为S,水的密度为ρ水,下列判断正确的是( )
A.乙图中,水对杯底的压强为
B.丁图中,金属块受到的浮力为m3g﹣m1g
C.金属块的密度为
D.丙图与乙图相比,水杯对电子秤增加的压力大于m2g﹣m1g
9.在探究阿基米德原理的实验中,有以下四步实验操作,最合理的实验顺序是( )
A.甲→乙→丙→丁 B.丙→甲→丁→乙
C.甲→丙→乙→丁 D.丁→丙→乙→甲
10.物理实验社团设计了顶部开有小孔的水库自动泄洪控制装置模型,如图所示。其中A为压力传感器,B是不吸水的圆柱体,体积为2.5×10﹣3m3,能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动。当模型内水深h1=15cm时,B与模型底面刚好接触且压力为零,B排开水的体积为1.5×10﹣3m3。水面上涨到设计的警戒水位时,压力传感器对圆柱体的压力为3N,触发报警装置,开启泄洪阀门。已知B的高hB=25cm,ρ水=1×103kg/m3。以下说法正确的是( )
A.圆柱体B受到的重力为15N
B.水深h1=15cm时,圆柱体B不受浮力
C.刚触发报警装置时,圆柱体B完全浸没在水中
D.刚触发报警装置时,圆柱体B受到的浮力为12N
二.填空题(共6小题)
11.小李同学做“探究浮力大小影响因素”的实验。他将重为4牛的物块用细线挂在弹簧测力计挂钩上,当物块浸没在水中静止时测力计示数如图所示,则物块所受的浮力大小为 牛、方向竖直 。他多次改变物块浸没在水中的深度,观察到测力计示数始终保持不变,这表明:当物体浸没在水中时, 。
12.“天宫课堂”上,航天员与地面共同做了一个有关浮力的实验。如图甲,同学们在地面观察到乒乓球在水中上浮,乒乓球受到的浮力方向是竖直 。如图乙,在太空环境下,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,浮力消失的原因是水对乒乓球各个方向的压力合力为 。(由于液体存在表面张力,水对乒乓球有压强)
13.用细绳吊着某金属块并将其浸在水中,分别在图(a)、(b)、(c)所示位置保持静止,若金属块所受的拉力分别为F1、F2和F3,则F1 F2 F3,若液体对其上、下表面的压力差分别为ΔF1、ΔF2和ΔF3,则ΔF1 ΔF2。(均选填“>”“=”或“<”)
14.图是某同学进行“验证阿基米德原理”的实验示意图,实验需要比较的是浮力和 的大小关系;实验中弹簧测力计的两次示数差(F1﹣F2)表示物体所受的 。量筒中液面的两次示数差(V2﹣V1)表示 。若用ρ水表示水的密度,通过实验可以发现浮力大小等于 (用符号表示)。
15.我国载人潜水器“蛟龙号”创造了下潜7062米的中国载人深潜记录,当其排开海水的体积为3米3时,受到浮力的大小约为 牛;当其下潜至2000米深度时,该处海水的压强约为 帕;该潜水器从2000米深处继续下潜,受到的浮力 (选填”变大”、“不变”或“变小”)(海水的密度近似取:1×103千克/米3)。
16.如图所示,我国的“奋斗者”号载人潜水器创造了10909米的中国载人深潜新纪录。假设海水密度不变为1.0×103kg/m3,潜水器在马里亚纳海沟探测时,下潜到10000m深度时,所受的压强为 Pa,潜水器在海面以下下潜的过程中,所受的浮力 。(选填“增大”“减小”或“不变”)(g=10N/kg)
三.实验探究题(共1小题)
17.小明发现木头在水中是漂浮的,而铁块在水中会下沉,他猜想浮力的大小与浸在液体中的物体的密度有关。为此他进行了如下探究,请你帮助他完成实验。
实验思路:
(1)选取体积相同、 不同的物体A和B分别浸没在水中,测出其所受浮力并进行比较。
实验过程:
(2)按照实验思路依次进行如图所示的操作,从甲图中可知物体A所受的浮力为 N。观察乙图可知物体B在水中受到的拉力为 N,并计算出物体B所受的浮力。
实验结论:
(3)分析实验数据,可得出初步结论: 。
四.解答题(共1小题)
18.学习了密度和浮力的相关知识后,某学校综合实践活动小组利用弹簧测力计、合金块、细线、已知密度的多种液体、笔、纸等,设计改装成一支密度计。他们的做法是:在弹簧测力计下面挂一个大小适度的合金块,分别将合金块完全浸没在水和煤油中,静止时弹簧测力计示数如图所示,在弹簧测力计刻度盘上标上密度值。再将合金块分别完全浸没在不同的校验液体中,重复上述操作,反复校对检验。这样就制成一支测定液体密度的“密度计”。(g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3)
(1)求合金块的密度。
(2)利用学过的公式原理,从理论上推导,待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系式。
(3)改装的密度计刻度 (均匀/不均匀)的,改装后密度计的分度值为 g/cm3,密度为2.0×103kg/m3的刻度应该标在弹簧测力计 N的位置。
五.计算题(共1小题)
19.如图所示的是我国第三艘航母“福建舰”,我国也迎来了三航母时代。其设计满载排水量达到了8.5万吨,最大吃水深度10.5m。(g取10N/kg,)
(1)“福建舰”满载时受到水的浮力为多少?
(2)“福建舰”满载时最底部受到水的压强为多少?
《8.6 浮力》同步练习-2024-2025学年第二学期北师大版八年级下册
参考答案与试题解析
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 D C A B D D A C B A
一.选择题(共10小题)
1.如题图所示,小芳在某次实验中用电子秤测出烧杯和盐水的总质量为200g,接着将系好细线的小物块缓慢浸没到盐水中并保持静止(未触底,绳绷直),且盐水未溢出,此时电子秤的示数为255g。利用以上信息(g取10N/kg)能求解出的物理量是( )
A.小物块的质量 B.小物块的体积
C.小物块的密度 D.小物块受到的浮力
【解答】解:盐水未溢出,根据力的相互作用,则小物块受到的浮力为
F浮=ΔG=(m2﹣m1)g=(0.255kg﹣0.2kg)×10N/kg=0.55N
因缺乏条件,无法求得小物块的质量、体积或者密度,故D正确。
故选:D。
2.下列物体中没有受到浮力的是( )
A.水面上游动的海豚
B.向深海下潜的“奋斗者号”深潜器
C.太空中遨游的中国空间站组合体
D.沉入河底的巨石
【解答】解:
ABD、浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,水面上游动的海豚、在海水中下潜的“奋斗者”号深潜器、沉入河底的巨石都受到浮力作用,故ABD不符合题意;
C、太空中没有空气,故太空中遨游的中国空间站组合不受到浮力,故C符合题意。
故选:C。
3.以下有关浮力的说法正确的是( )
A.物体所受的浮力的方向总是与物体所受重力的方向相反
B.只有浸没在液体中的物体才受到浮力
C.将一块石块扔在水中,其沉底时一定不受浮力
D.物体受到浮力的作用时,液体对物体向上的压力小于向下的压力
【解答】解:A、浮力的方向总是竖直向上的,重力的方向总是竖直向下的,所以物体所受的浮力的方向总是与物体所受重力的方向相反,故A正确。
B、浸入液体和气体中的物体都受到浮力的作用,故B错误。
C、将一块石块扔在水中,其沉底时一定受浮力,故C错误。
D、浸入液体中物体所受的浮力大小等于浸入液体中物体的上下表面的压力差,所以浮力是浸入液体中的物体下表面所受的液体压力减去上表面所受液体的压力,即受到液体向上的压力大于向下的压力,故D错误。
故选:A。
4.如图所示,用细绳吊着柱体浸没在水中,柱体所受浮力为F浮,柱体上、下表面受到水的压力分别为F向下、F向上。下列关系式一定成立的是( )
A.F浮=F向下 B.F浮<F向上 C.F浮>F向下 D.F浮>F向上
【解答】解:浮力产生的原因就是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差,因此,该正方体所受浮力为F浮=F向上﹣F向下,
即F浮<F向上,F浮与F向下的大小关系无法确定。
故选:B。
5.探究完浮力的大小跟哪些因素有关,小枫用如图所示的实验装置做了一个课外实验。
测力计A/N 测力计B/N 电子秤/g
1 2.00 0.02 500.00
2 1.40 0.42 520.00
3 0 0.82
他将溢水杯放在电子秤上,向底面积为100cm2的溢水杯中加水(水没有到达溢水口),在表格中记录下测力计A、B及电子秤的第一次实验数据。然后他将小球缓慢下降,当物体的部分体积浸在水中时,记录下第二次实验数据。最后他剪断系在物体上的细线,将小球缓慢沉入到水底后,记录下第三次的实验数据。关于小枫的课外实验,下列说法正确的是( )
A.小球浸没时所受到的浮力为0.8N
B.小球的密度为2.4×103kg/m3
C.第三次实验电子秤的示数为600g
D.第三次实验水对溢水杯杯底的压强比第一次增大了20Pa
【解答】解:A.小球浸没时,弹簧测力计B增大示数为0.82N﹣0.02N=0.8N,
第二次实验时,溢出液体的重力为0.42N﹣0.02N=0.4N,
而浮力为2.00N﹣1.40N=0.6N,说明溢水杯中原来缺少0.6N﹣0.4N=0.2N水没有注满;
即排开液体的重力为0.8N+0.2N=1N,根据阿基米德原理知,所受到的浮力为1N,故A错误;
B.小球的重力G=2N,根据G=mg=ρVg,则2N=ρVg,
浸没时的浮力为1N,根据阿基米德原理知:1N=ρ水V排g,由于浸没V排=V;
解得ρ=2ρ水=2×103kg/m3;故B错误;
C.第三次实验小球沉底;溢出水的重力为0.8N,则减少水的质量m0.08kg=80g;小球的质量m球0.2kg=200g;
电子秤的示数为m'=m1+m球﹣m=500g+200g﹣80g=620g,故C错误;
D.第三次实验与第2次液面高度相同;从不满到满增大0.2N,柱形杯子,液体的压力等于重力,压力增大0.2N,
与水对溢水杯杯底的压强比第一次增大了p20Pa,故D正确。
故选:D。
6.如图是用溢水杯、弹簧测力计、烧杯、水、重物及细线完成“验证阿基米德原理”实验时的情形。下列说法正确的是( )
A.实验最合理的顺序是甲、乙、丙、丁
B.重物受到的浮力可表示为F2﹣F1
C.溢水杯中装满水的目的是使重物排开的水多于排出到烧杯中的水
D.若F1﹣F2=F3﹣F4可验证阿基米德原理
【解答】解:
A、为了减小误差,在小桶接水前,应先测出其重力,所以合理的实验顺序为丁、甲、乙、丙,故A错误;
B、重物受到的浮力:F浮=F1﹣F2,故B错误;
C、溢水杯中装满水的目的是使重物排开的水等于排出到烧杯中的水,故C错误;
D、阿基米德原理反映了物体所受浮力与排开液体重力的关系,即F浮=G排,且F浮=F1﹣F2,
重物排开的水的重力为G排=F3﹣F4,
若验证成功,则F1、F2、F3、F4之间应满足关系式是F1﹣F2=F3﹣F4,故D正确。
故选:D。
7.2023年3月,“探索一号“科考船完成了首次环大洋洲载人深潜科考任务,搭载的“奋斗者”号多次完成了深度超过万米的下潜。不考虑海水密度与潜水器体积的变化,潜水器在海面下下潜的过程中( )
A.浮力不变,压强变大 B.浮力变大,压强变大
C.浮力变大,压强不变 D.浮力不变,压强不变
【解答】解:潜水器在水面下下潜过程中,排开水的体积保持不变,所处的深度变大,
由F浮=ρgV排可知,潜水器所受的浮力保持不变;
由p=ρgh可知,潜水器所受水的压强变大。
故选:A。
8.小阳将一个薄壁空水杯放在水平放置的电子秤上,如图甲所示,再将电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零)。水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为m1。用细线系好小金属块,使其浸没在水中(不碰水杯),如图丙所示,电子秤示数为m2。使金属块沉底并松手,如图丁所示,电子秤示数为m3。已知水杯的底面积为S,水的密度为ρ水,下列判断正确的是( )
A.乙图中,水对杯底的压强为
B.丁图中,金属块受到的浮力为m3g﹣m1g
C.金属块的密度为
D.丙图与乙图相比,水杯对电子秤增加的压力大于m2g﹣m1g
【解答】解:
A、如图甲,将电子秤示数清零,水杯中倒入适量的水后,如图乙所示,电子秤示数为m1,则水的质量为m1,水的重力G水=m1g,由于水杯口大底小,水对水杯底的压力小于水的重力,即F压<m1g,由p可知水对水杯底的压强p,故A错误;
B、由乙、丁图可知,金属块的质量m=m3﹣m1,金属块的重力G=mg=m3g﹣m1g;
由乙、丙图可知,金属块排开水的质量为m2g﹣m1g,则金属块受到的浮力F浮=m2g﹣m1g,故B错误;
C、由F浮=ρ水V排g可得金属块的体积V=V排,金属块的密度ρ,故C正确;
D、甲图中电子秤清零,乙图中水杯对电子秤的压力F1=G1=m1g,丙图中水杯对电子秤的压力F2=G2=m2g,丙图与乙图相比,水杯对电子秤增加的压力等于m2g﹣m1g,故D错误。
故选:C。
9.在探究阿基米德原理的实验中,有以下四步实验操作,最合理的实验顺序是( )
A.甲→乙→丙→丁 B.丙→甲→丁→乙
C.甲→丙→乙→丁 D.丁→丙→乙→甲
【解答】解:为了使小桶在接水之后可直接计算溢出水的重力,应先测量空桶的重,然后再测出石块的重力,并直接浸入水中观察测力计的示数,最后测排出的水和小桶的总重,求排出水的重力,因此,合理的顺序应为:丙→甲→丁→乙;
故选:B。
10.物理实验社团设计了顶部开有小孔的水库自动泄洪控制装置模型,如图所示。其中A为压力传感器,B是不吸水的圆柱体,体积为2.5×10﹣3m3,能沿固定的光滑细杆在竖直方向自由移动。当模型内水深h1=15cm时,B与模型底面刚好接触且压力为零,B排开水的体积为1.5×10﹣3m3。水面上涨到设计的警戒水位时,压力传感器对圆柱体的压力为3N,触发报警装置,开启泄洪阀门。已知B的高hB=25cm,ρ水=1×103kg/m3。以下说法正确的是( )
A.圆柱体B受到的重力为15N
B.水深h1=15cm时,圆柱体B不受浮力
C.刚触发报警装置时,圆柱体B完全浸没在水中
D.刚触发报警装置时,圆柱体B受到的浮力为12N
【解答】解:AB.当模型内水深h1=15cm时,B与模型底面刚好接触且压力为零,即圆柱体B恰好漂浮,B受到浮力的作用,且所受浮力等于自身重力,
则B的重力为:G=F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1500×10﹣6m3=15N,故A正确,B错误;
CD.触发报警装置时,压力传感器对圆柱体B的压力为3N,对B受力分析可得,此时圆柱体B受到的浮力为:
F浮'=G+F压=15N+3N=18N,
根据F浮=ρ液gV排得,B排开液体的体积为:
V排'1.8×10﹣3m3,
因为1.8×10﹣3m3<2.5×10﹣3m3,即V排'<VB,故圆柱体B没有完全浸没在水中,故CD错误。
故选:A。
二.填空题(共6小题)
11.小李同学做“探究浮力大小影响因素”的实验。他将重为4牛的物块用细线挂在弹簧测力计挂钩上,当物块浸没在水中静止时测力计示数如图所示,则物块所受的浮力大小为 1.4 牛、方向竖直 向上 。他多次改变物块浸没在水中的深度,观察到测力计示数始终保持不变,这表明:当物体浸没在水中时, 浮力大小与深度无关 。
【解答】解:物块所受浮力F浮=G﹣F示=4N﹣2.6N=1.4N,方向为竖直向上;
增大物块浸没的深度,因为全部浸没,V排=V.根据F浮=ρ液gV排可知,当物体浸没在水中时,浮力大小与深度无关。
故答案为:1.4;向上;浮力大小与深度无关。
12.“天宫课堂”上,航天员与地面共同做了一个有关浮力的实验。如图甲,同学们在地面观察到乒乓球在水中上浮,乒乓球受到的浮力方向是竖直 向上 。如图乙,在太空环境下,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,浮力消失的原因是水对乒乓球各个方向的压力合力为 零 。(由于液体存在表面张力,水对乒乓球有压强)
【解答】解:(1)浮力方向总是竖直向上的;
(2)太空中失重状态下,乒乓球的重力为零,水也处于失重状态,所以水对放入其中的乒乓球不会产生压力的作用,水对乒乓球各个方向的压力合力为零,所以乒乓球不会受到浮力的作用。
故答案为:向上;零。
13.用细绳吊着某金属块并将其浸在水中,分别在图(a)、(b)、(c)所示位置保持静止,若金属块所受的拉力分别为F1、F2和F3,则F1 = F2 < F3,若液体对其上、下表面的压力差分别为ΔF1、ΔF2和ΔF3,则ΔF1 = ΔF2。(均选填“>”“=”或“<”)
【解答】解:用细绳吊着某金属块并将其浸在水中,分别在图(a)、(b)所示位置保持静止,排开液体的体积不变,液体密度不变,根据F浮=ρ水gV排知,浮力大小不变,根据称重法,拉力大小相等,若液体对其上、下表面的压力差分别为ΔF1、ΔF2即为浮力,因浮力相等,ΔF1=ΔF2。
由于c图中部分浸入,排开液体的体积减小,受到的浮力减小,因而需要的拉力变大,故F1=F2<F3.
故答案为:=;<;=。
14.图是某同学进行“验证阿基米德原理”的实验示意图,实验需要比较的是浮力和 物体排开液体的重力 的大小关系;实验中弹簧测力计的两次示数差(F1﹣F2)表示物体所受的 浮力 。量筒中液面的两次示数差(V2﹣V1)表示 排开液体的体积 。若用ρ水表示水的密度,通过实验可以发现浮力大小等于 ρ水g(V2﹣V1) (用符号表示)。
【解答】解:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于它排开的液体的重力,这就是阿基米德原理。要探究“验证阿基米德原理”,实验需要比较的是浮力和物体排开液体的重力的大小关系。
根据称重法可知,实验中弹簧测力计的两次示数差(F1﹣F2)表示物体所受的浮力。
量筒是直接或者间接测量物体体积的仪器,因此在实验中量筒中液面的两次示数差(V2﹣V1)表示排开液体的体积。
由以上分析可得,通过实验可以发现浮力大小为:F浮=G排=ρ水gV排=ρ水g(V2﹣V1)。
故答案为:物体排开液体的重力;浮力;排开液体的体积;ρ水g(V2﹣V1)。
15.我国载人潜水器“蛟龙号”创造了下潜7062米的中国载人深潜记录,当其排开海水的体积为3米3时,受到浮力的大小约为 2.94×104 牛;当其下潜至2000米深度时,该处海水的压强约为 1.96×107 帕;该潜水器从2000米深处继续下潜,受到的浮力 不变 (选填”变大”、“不变”或“变小”)(海水的密度近似取:1×103千克/米3)。
【解答】解:(1)潜水器受到的浮力为:F浮=ρ海水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×3m3=2.94×104N;
(2)2000米深度处海水的压强为:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×2000m=1.96×107Pa;
(3)潜水器从2000米深处继续下潜,海水的密度和潜水器排开海水的体积都不变,由F浮=ρ液gV排可知潜水器受到的浮力不变。
故答案为:3×104;107;不变。
16.如图所示,我国的“奋斗者”号载人潜水器创造了10909米的中国载人深潜新纪录。假设海水密度不变为1.0×103kg/m3,潜水器在马里亚纳海沟探测时,下潜到10000m深度时,所受的压强为 1×108 Pa,潜水器在海面以下下潜的过程中,所受的浮力 不变 。(选填“增大”“减小”或“不变”)(g=10N/kg)
【解答】解:已知下潜的深度为10000m,则潜水器所受的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10000m=1×108Pa;
潜水器在海面以下下潜的过程中,海水的密度不变,排开海水的体积不变,
根据F浮=ρ液gV排可知,潜水器所受的浮力不变。
故答案为:1×108;不变。
三.实验探究题(共1小题)
17.小明发现木头在水中是漂浮的,而铁块在水中会下沉,他猜想浮力的大小与浸在液体中的物体的密度有关。为此他进行了如下探究,请你帮助他完成实验。
实验思路:
(1)选取体积相同、 密度(或质量) 不同的物体A和B分别浸没在水中,测出其所受浮力并进行比较。
实验过程:
(2)按照实验思路依次进行如图所示的操作,从甲图中可知物体A所受的浮力为 1.2 N。观察乙图可知物体B在水中受到的拉力为 2.8 N,并计算出物体B所受的浮力。
实验结论:
(3)分析实验数据,可得出初步结论: 浮力的大小与浸没在液体中的物体密度无关 。
【解答】解:
(1)小明猜想浮力大小与物体密度有关,因此应选择密度(或质量)不同的物体进行浮力的测量和比较;
(2)根据受力平衡,A所受的浮力应该等于其重力与拉力之差,即浮力为3N﹣1.8N=1.2N;
由乙图可知测力计的分度值为0.2N,示数为2.8N,即物体B在水中受到的拉力为2.8N,再利用重力与浮力之差算浮力,大小为4N﹣2.8N=1.2N。
(3)根据(2)的分析,两个密度不同的物体浸没状态下所受浮力相等,故浮力的大小与浸没在液体中的物体密度无关。
故答案为:(1)密度(或质量);(2)1.2;2.8;(3)浮力的大小与浸没在液体中的物体密度无关。
四.解答题(共1小题)
18.学习了密度和浮力的相关知识后,某学校综合实践活动小组利用弹簧测力计、合金块、细线、已知密度的多种液体、笔、纸等,设计改装成一支密度计。他们的做法是:在弹簧测力计下面挂一个大小适度的合金块,分别将合金块完全浸没在水和煤油中,静止时弹簧测力计示数如图所示,在弹簧测力计刻度盘上标上密度值。再将合金块分别完全浸没在不同的校验液体中,重复上述操作,反复校对检验。这样就制成一支测定液体密度的“密度计”。(g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3)
(1)求合金块的密度。
(2)利用学过的公式原理,从理论上推导,待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系式。
(3)改装的密度计刻度 均匀 (均匀/不均匀)的,改装后密度计的分度值为 0.2 g/cm3,密度为2.0×103kg/m3的刻度应该标在弹簧测力计 2 N的位置。
【解答】解:(1)根据称重法测浮力F=G﹣F浮和阿基米德原理有:
3.0N=G﹣ρ水gV=G﹣1.0×103kg/m3×10N/kg×V﹣﹣﹣﹣①
3.2N=G﹣ρ煤油gV=G﹣0.8×103kg/m3×10N/kg×V﹣﹣﹣﹣②;
由①②得:V=10﹣4 m3;G=4N,
合金块的密度:
ρ4×103kg/m3;
(2)由②得:F示=4N﹣ρ液×10N/kg×10﹣4 m3;
故待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系:
ρ液=4×103kg/m3﹣F示×103 kg/(N m3)﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
(3)由③知,
ρ液与F示为一次函数关系,改装的密度计刻度是均匀的;
由③知,当F示=4N时,ρ液=0;
当F示=0时,ρ液=4×103kg/m3;0﹣4N之间有20个格,
改装后密度计的分度值为:
0.2×103kg/m3=0.2g/cm3;
由③知,决定密度计量程大小的关键因素是合金块的密度;
把ρ液=2.0×103kg/m3代入③得:F示=2.0N,即密度为2.0×103kg/m3的刻度应该标在弹簧测力计的2.0N位置处。
答:(1)合金块的密度为4×103kg/m3;
(2)待测液体的密度和弹簧测力计的示数的关系式为ρ液=4×103kg/m3﹣F示×103 kg/(N m3);
(3)均匀;0.2;2。
五.计算题(共1小题)
19.如图所示的是我国第三艘航母“福建舰”,我国也迎来了三航母时代。其设计满载排水量达到了8.5万吨,最大吃水深度10.5m。(g取10N/kg,)
(1)“福建舰”满载时受到水的浮力为多少?
(2)“福建舰”满载时最底部受到水的压强为多少?
【解答】解:(1)福建舰满载时,排水量m=8.5×104×103kg=8.5×107kg,受到的浮力大约为:F浮=G=mg=8.5×107kg×10N/kg=8.5×108N;
(2)舰底部受到水的压强约为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa。
答:(1)“福建舰”满载时受到水的浮力为8.5×108N;
(2)“福建舰”满载时最底部受到水的压强为1.05×105Pa。
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