第九章 浮力
单元检测卷
(时间:40分钟 满分:100分)
班级:__________ 姓名:__________ 得分:__________
一、选择题:本大题共7小题,每小题3分,共21分。在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的。
1.如图1,一个竖直浸没在水中的圆柱体所受的浮力为8 N,其上表面受到水的压力为4 N,则其下表面受到水的压力为 ( )
图1
A.4 N B.8 N C.12 N D.16 N
2.把一块石头和一个西红柿同时放入水中,静止时石头沉入了水底,而西红柿漂浮在水面上,如图2所示。关于石头和西红柿在水中受到的浮力,下列说法正确的是 ( )
图2
A.石头受到的浮力更大 B.西红柿受到的浮力更大
C.石头和西红柿受到的浮力一样大 D.石头在水中不受浮力
3.1921年,中国共产党第一次全国代表大会在浙江嘉兴南湖的一艘游船(也称“红船”)上胜利闭幕,庄严宣告中国共产党正式成立。如图3所示,“红船”静止在水面上,“一大”代表们登上“红船”后,“红船”排开水的质量 ( )
图3
A.变大 B.变小 C.不变 D.无法判断
4.如图4所示,鸡蛋悬浮在盐水中,若向烧杯中加水,鸡蛋将 ( )
图4
A.下沉,所受浮力不变 B.上浮,所受浮力不变
C.下沉,所受浮力变小 D.上浮,所受浮力变大
5.将一块密度均匀的实心物体放入盛有水的容器中,物体静止时的情景如图5所示。若将该物体分成大小不同的两块,并将其放回容器中,则 ( )
图5
A.大块将沉入容器底,小块将漂浮在水面上 B.大块、小块都将沉入容器底
C.大块、小块都将漂浮在水面上 D.大块、小块都将悬浮在水中
6.图6是监测海水水文变化的浮标。监测发现,从夏季至冬季,温度下降导致海水密度变大,此过程中,忽略浮标体积的变化,下列说法正确的是 ( )
图6
A.浮标所受浮力变大,露出海面的体积变小 B.浮标所受浮力变小,露出海面的体积变大
C.浮标所受浮力不变,露出海面的体积变大 D.浮标所受浮力不变,露出海面的体积变小
7.如图7所示,一物体重4.5 N,当其浸入水中的体积为自身体积的时,弹簧测力计的示数为2.5 N。若从弹簧测力计上取下该物体,将其缓慢放入水中(容器足够大,水足够多),则物体静止时受到的浮力为
( )
图7
A.2 N B.4.5 N
C.6 N D.7.5 N
二、填空题:本大题共7小题,每空1分,共21分。
8.当小明从游泳池的浅水区走向深水区时,他所受的重力__________,所受的浮力__________,游泳池底部对他的支持力________。(均选填“变大”“变小”或“不变”)
9.气象探测气球可以升空是因为其内部充有密度比空气__________(选填“大”或“小”)的氢气;轮船采用了增大_________________的方法增大了可利用的浮力,从而能漂浮在水面上,一艘排水量为3 000 t的轮船满载航行时受到的浮力为__________N。(g取10 N/kg)
10.如图8所示,“珍珠奶茶”中的“珍珠”沉在杯底,说明“珍珠”所受浮力________其重力,“珍珠”的密度________奶茶的密度(前两空均选填“大于”“小于”或“等于”);奶茶越喝越少,在“珍珠”未露出液面之前,某颗“珍珠”所受的浮力________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
图8
11.在“探究怎样使物体上浮或下沉”实验中,小明用手将一个质量为150 g、体积为1.6×10-4 m3的苹果完全按入水中,苹果此时受到的浮力为__________N;小明松手后,苹果将____________(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),最终静止时苹果受到的浮力是__________N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
12.质量相等的a、b两个物体在水中静止时的状态如图9所示,则a物体的密度________b物体的密度,a物体受到的浮力________b物体受到的浮力,a物体排开水的体积________b物体排开水的体积。(均选填“大于”“小于”或“等于”)
图9
13.如图10-甲所示,某小组在底部密封的吸管内塞入一些铜丝,自制了一支简易密度计。将该密度计分别放入水、盐水和酒精(ρ酒精<ρ水<ρ盐水)中测试,并进行密度值的刻度标记,则密度计在这三种液体中受到的浮力________(选填“相等”或“不相等”);标记的刻度如图10-乙所示,则A处标记的是________的密度值;若要使标记的刻度变得更稀疏一些,应选取更________(选填“粗”或“细”)的吸管。
图10
14.如图11所示,冰山露出海面的部分只是冰山的一小部分,所以常有“冰山一角”的说法,则冰山露出海面的体积与其总体积之比是__________。随着全球气候变暖,冰山逐渐熔化,冰山熔化成的水的体积________(选填“大于”“小于”或“等于”)它熔化前排开海水的体积,因此冰山熔化后海平面将___________(选填“上升”“下降”或“不变”)。(ρ海水=1.03×103 kg/m3,ρ水=1.0×103 kg/m3,ρ冰=0.9×103 kg/m3)
图11
三、作图题:本题10分。
15.(1)如图12所示,一个重3 N的小球静止在斜面上盛有水的烧杯中,请画出小球所受浮力和重力的示意图。
图12
(2)如图13-甲所示,一物体被绳子拉着浸没在水中,剪断绳子后该物体先运动后静止,请在图13-乙中画出它所受的浮力F浮随时间t变化的大致图像。
图13
四、实验题:本大题共2小题,第16小题12分,第17小题12分,共24分。
16.如图14所示,小华和同学们利用一长方体物块来探究浮力的大小与哪些因素有关。
图14
(1)图丙中,物块受到的浮力为________N。
(2)由图甲、乙、丙、丁中的数据可知:在同一液体中,______________________越大,物体所受的浮力越大。
(3)分析图甲、丙、戊中的数据可知:物体所受的浮力大小与液体的________有关。通过计算可得,未知液体的密度为________kg/m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
(4)为了探究浮力的大小与物体的形状是否有关,小华找来一个薄铝片、一个烧杯和适量的水等进行实验,实验步骤如下:
图15
①将薄铝片放入盛有适量水的烧杯中,观察到薄铝片下沉至杯底,如图15-甲;
②将薄铝片取出擦干,折成“碗状”后再次放入该烧杯中,观察到薄铝片漂浮在水面上,如图15-乙。
分析以上现象可知,薄铝片在步骤①中受到的浮力________(选填“大于”“小于”或“等于”)在步骤②中受到的浮力;小华据此得出结论:浮力的大小与物体的形状有关,老师指出他的结论不可靠,原因是__________________________。
17.小明在探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系时,操作顺序如图16所示。
图16
(1)使用弹簧测力计前,要先在________方向上调零。
(2)实验中小明通过操作__________测得物体所受浮力,通过操作__________测得物体排开液体所受的重力。(均填序号)
(3)若按照图16所示的操作顺序进行实验,则测得的F浮________G排(选填“>”“<”或“=”);为了减小误差,小明的操作顺序应调整为________(选填字母)。
A.②③④① B.②①③④ C.④①②③ D.④②③①
(4)如果换用密度小于该液体密度的物体来进行实验,则操作________中可不使用弹簧测力计。(填序号)
五、计算题:本题12分。
18.“曹冲称象”是家喻户晓的故事,某兴趣小组受该故事启发,制作了一个“浮力秤”。将圆柱形玻璃杯浸入水中,玻璃杯竖直漂浮在水面上,如图17所示。已知玻璃杯的质量为0.2 kg,底面积为 2×10-3 m2,高度为0.25 m,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,求:
图17
(1)此时玻璃杯受到的浮力;
(2)此时玻璃杯浸入水中的深度(即该“浮力秤”的零刻度位置);
(3)此“浮力秤”所能称量的物体的最大重力。
六、综合能力题:本题12分。
19.图18-甲为我国“奋斗者”号载人潜水器,它于2020年11月10日在马里亚纳海沟成功坐底 10 909 m,创造了中国载人深潜新纪录。“奋斗者”号的结构如图18-乙所示,它的总质量为20 t,底部装配有质量为2 t的可抛弃压载铁,中部安装有固体浮力材料,载人舱为空心球体。(假设海水的密度ρ水=1× 103 kg/m3,ρ铁=8×103 kg/m3,g取10 N/kg)
图18
(1)“奋斗者”号主要通过改变____________(选填“所受浮力”或“自身重力”)来实现浮沉。
(2)“奋斗者”号到达预定深度后需要通过抛掉压载铁来实现上浮,而不能像普通潜水艇那样利用从水舱中向外排水来实现上浮,其原因可能是____________________________。
(3)在加速下潜的过程中,“奋斗者”号所受浮力________(选填“变大”“变小”或“不变”),且________(选填“大于”“小于”或“等于”)自身总重力。
(4)若固体浮力材料的密度为0.5×103 kg/m3,则安装有固体浮力材料的“奋斗者”号浸没在海水中时,1 m3的固体浮力材料可以给“奋斗者”号提供________N的浮力。
(5)由于海水阻力的存在,“奋斗者”号下潜一段时间后会匀速下潜,抛掉全部压载铁上浮一段时间后也会匀速上浮。若“奋斗者”号只在竖直方向上运动,且匀速下潜和匀速上浮过程中所受的阻力大小相等,则它匀速下潜时所受的阻力为________N。
参考答案
一、选择题:本大题共7小题,每小题3分,共21分。
1.C 2.A 3.A 4.C 5.D 6.C 7.B
二、填空题:本大题共7小题,每空1分,共21分。
8.不变 变大 变小 9.小 排开液体的体积 3×107
10.小于 大于 不变 11.1.6 上浮 1.5
12.小于 等于 等于 13.相等 酒精 细
14.13∶103 大于 上升
三、作图题:本题10分。
15.(1)如答图1所示
答图1
(2)如答图2所示
答图2
[第(1)题6分;第(2)题4分]
四、实验题:本大题共2小题,第16小题12分,第17小题12分,共24分。
16.(1)0.5 (2)物体浸入液体的体积
(3)密度 0.8×103
(4)小于 没有控制薄铝片排开水的体积相等(每空2分)
17.(1)竖直 (2)①② ③④ (3)> C (4)②(每空2分)
五、计算题:本题12分。
18.解:(1)玻璃杯所受的重力:G=mg=0.2 kg×10 N/kg=2 N
玻璃杯漂浮在水面上时所受的浮力:F浮=G=2 N(2分)
(2)由F浮=ρ液gV排可得,此时玻璃杯排开水的体积:
V排===2×10-4 m3(3分)
此时玻璃杯浸入水中的深度:h===0.1 m(2分)
(3)当玻璃杯浸入水中的深度为0.25 m时,它受到的浮力最大,此时玻璃杯受到的浮力:
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2×10-3 m2×0.25 m=5 N(2分)
此“浮力秤”所能称量的物体的最大重力:
G最大=F浮′-G=5 N-2 N=3 N(3分)
六、综合能力题:本题12分。
19.(1)自身重力 (2)下潜深度太深,海水压强太大
(3)不变 小于 (4)5 000 (5)8 750(每空2分)