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沪粤版(2024)物理八年下册第九章《 浮力》单元测试B卷
提升卷型
考试时间:90分钟
姓名:__________ 班级:__________考号:__________
题号 一 二 三 四 总分
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第Ⅰ卷 客观题
阅卷人 一、单选题(每题2分,共30分)
得分
1.(2024八下·邻水期末)两个相同容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个不同材料制成的实心小球分别轻轻放入甲、乙两种液体中,两球静止时的情况如图所示,此时两容器中液面相平。下列说法正确的是( )
A.小球A的质量大于小球B的质量
B.甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强
C.小球A在乙液体中受到的浮力比在甲液体中受到的浮力大
D.甲液体中容器底对小球B的支持力大于乙液体中容器底对小球B的支持力
2.(2023八下·三水期中)如图所示,将装满水的烧杯放在托盘秤的盘子里。再把空饮料罐缓熳压入水中(饮料罐未与烧杯接触),溢出的水全部留盘子里,在这个过程中( )
A.饮料罐受到的浮力保持不变
B.托盘秤的示数保持不变
C.水对饮料罐底部的压力保持不变
D.烧杯内的水对烧杯底部的压力保持不变
3.(2024八下·潜江月考)探究小组在课后服务时间制作了一个潜水艇模型,利用注射器向大试管中注气和抽气,就可以调整大试管在水中的状态。调节大试管刚好在水中悬浮,如图所示。忽略软胶管在水中的体积变化和对大试管的作用力,则( )
A.悬浮时,大试管排开水的重力大于所受浮力
B.将注射器的活塞往里推,大试管将会上浮
C.将注射器的活塞往外拉,大试管排开水的重力将会增大
D.处于悬浮状态时,向水中加盐,大试管会下沉
4.(2024八下·西安月考)小明对传感器感兴趣,他将力传感器固定在容器底部,用轻硬细杆连接力传感器和柱形物块M,如图甲所示,力传感器能够显示细杆所受的压力或拉力(不计细杆的质量和体积)。现缓慢向容器中加水,力传感器的示数F随水深h变化的图像如图乙所示,下列分析错误的是( )
A.物块M的重力为15N
B.当水深为9cm时,物块M所受浮力为9N
C.物块M的密度为
D.物块M刚浸没时,水对容器底的压强为1300Pa
5.(2024八下·重庆市期中) 如图甲所示,喜欢动手动脑的小鹿同学在弹簧测力计下端用轻质细线系着底面积为40cm2的实心圆柱体,圆柱体浸没在水中,不与容器壁、容器底接触,现将其以1cm/s的速度匀速拉出水面,弹簧测力计示数F随圆柱体上升时间t的变化关系如图乙。不计圆柱体表面所沾水和细线体积,下列说法正确的是( )
A.圆柱体的重力大小为15N
B.圆柱体的密度为3×103kg/m3
C.圆柱体上表面所受液体压强最大为2000Pa
D.圆柱体上表面刚露出水面时,下表面受到水的压强为1250Pa
6.(2023八下·明水期中)完全相同的甲、乙、丙三容器放在水平桌面上,容器中分别装有密度为ρA、ρB、ρC的三种不同液体,将完全相同的三个实心小球分别放入三个容器中,小球静止时所处位置如图所示,此时三容器中液面相平。小球在三种液体中所受浮力分别为FA、FB、FC,三容器中液体对容器底部的压强分别为pA、 pB、pC,三容器对桌面的压力分别为F甲、F乙、F丙,则下列说法正确的是( )
A.ρA=ρB>ρC B.pB=pA<pC
C.FA=FC<FB D.F乙<F甲<F丙
7.如图 7.94 所示,某装有水的容器中漂浮着一块冰, 在水的表面上又覆盖着一层油。已知水面高度为 , 油面高度为 , 则当冰融化之后( )。
A.水面高度 升高, 油面高度 升高
B.水面高度 升高, 油面高度 降低
C.水面高度 降低, 油面高度 升高
D.水面高度 降低, 油面高度 降低
8.在柱状容器里注入适量的浓盐水, 在盐水中放入一块冰, 冰与盐水的质量相等,并始终漂浮在盐水面上。当三分之一的冰融化之后, 发现容器里的液面上升了 , 当剩余的冰全部融化之后, 液面又会上升( )。
A. B. C. D.
9.图 7.87 中木块漂浮在水面上,木块上置有铁块而保持平衡。把木块用一轻而短的细线与铁块相连, 并将铁块投入水中,则( )。
A.铁块与木块将一起沉入水底
B.木块仍漂浮在水面上,但水面高度略有上升
C.木块仍漂浮在水面上,但水面高度略有下降
D.木块排开水的体积变小,水面高度不变
10. 是三个用不同材料制成的体积相同的物体。现将它们用相同的弹簧连接于容器底部, 然后在容器中注入水使 三物体浸没于水中,三物体静止时的位置如图 7.82 所示, 则 ( )。
A.物体 的密度最大 B.物体 的密度最大
C.物体 的密度最大 D.三物体密度相等
11.如图 7.80 所示, 两只完全相同的盛水容器放在磅科上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球, 全部没入水中, 此时容器中水面高度相同, 设绳的拉力分别为 和 , 磅秤的示数分别为 和 , 则 。
A. B.
C. D.
12.如图 7.77 所示, 圆台形玻璃杯开口直径为 , 底面直径为 , 总高度为 , 内装 水, 水面高 , 现向杯内投一质量为 的木块, 木块浮在水面上,水面上升了 ,这时杯底内表面受到的压力增加了( )。
A. B.
C. D.
13.铁链条的一端系着质量 、直径 的实心球, 另一端空着。链条长 , 质量 , 带有链条的球浸没在水池里, 如图 7.76 所示。球的体积公式为 , 本题中设 。当球平衡时, 球心离池底的距离为 ( )。
A. B. C. D.
14.有一个梯形物体浸没在水中, 如图 7.75 所示, 水的密度为 , 深度为 , 物块高度为 , 体积为 , 较小的下底面面积为 , 与容器底紧密接触, 其间无水。则该物体所受的浮力为 ( )。
A. B.
C. D.
15.如图 7.63 所示, 在甲、乙、丙三个相同的容器中盛有质量相等的不同种类的液体, 将三个相同的铁球分别下沉到各容器底部, 当铁球静止时, 试比较三容器底部所受铁球的压力 ( )。
A.甲最小 B.乙最小 C.丙最小 D.大小一样
阅卷人 二、填空题(每空1分,共17分)
得分
16.(2024八下·杞县期末)如图甲所示,轻质细杆下端固定在容器底部,其上端和实心正方体A相连。现向容器内缓缓注水,轻质细杆上端的弹力F随水深h变化图像如图乙所示,则当正方体A完全浸没时受到的浮力为 N;正方体的密度为 ;当水深为图乙中“x”时,正方体A受到的浮力为 N。(,)
17.(2024八下·隆回期末)如下图所示将一个新鲜的鸡蛋分别浸入水和浓盐水中,静止后甲图鸡蛋沉底,乙图鸡蛋悬浮,则鸡蛋在两液体中的浮力关系是 ,若鸡蛋的质量为50g,,则鸡蛋在图乙中所受到的浮力为 N。
18.(2024八下·南皮期末) 如图所示,在一轻质的杠杆两端悬挂两个等质量的实心铁球和铝球,杠杆在水平位置平衡,将两球同时浸没在水中,则 (选填“左”或“右”)端翘起,若要杠杆在水平位置再次平衡,应将支点向 (选填“左”或“右”)端移动。铁球的体积为,当它浸没在水中静止时绳子对铁球的拉力为 N。(,取)
19.(2024八下·江岸期末) 如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置,实验过程中,相同柱形薄壁容器盛有体积相同的水或者盐水,弹簧测力计挂着同一物体A。
(1)图②中,用力的示意图表示出物体A所受浮力的三要素 ;
(2)分析④、⑤两次实验可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟 有关;
(3)盐水的密度是 g/cm3;
(4)图⑤和图④中容器对水平桌面的压力之差 0.4N;(填“>”“<”或“=”)
(5)完成实验后,某同学将一体积为V长方体木块放入水中,木块漂浮在水面,如图所示。用0.24N的力可将木块全部压入水中;松手后,将露出部分切除,静止后,木块剩余部分有16.8cm3的体积露出水面,则长方体木块原来的体积V是 cm3。
20.(2024八下·江岸期末) 潜水艇能潜入水下航行,是一种很重要的军用舰艇。潜水艇是靠改变 实现上浮、下沉的。一艘体积为3×103m3的潜水艇悬浮在海水中300m深处执行任务时,排开海水的质量为 t;潜水艇上一个面积为300cm2的观察窗此时所受水的压力为 N。完成任务后潜水艇需上浮至海面进行维护等工作,则潜水艇上浮时所受浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)此时潜水艇排开海水的重力。
第Ⅱ卷 主观题
阅卷人 三、实验探究题(共3题,共22分)
得分
21.(2024八下·斗门期末)小明利用两个不同密度的物体对浮力问题进行研究。
(1)如图所示,乙、丙、丁图烧杯中的液体为水,戊图烧杯中装的为某未知液体:
①由丙、丁、戊三个图可知,物体所受的浮力大小和浸没在液体中的深度 ,跟浸入液体的密度 (两个空均选填“有关”或“无关”);
②物体在丙图中受到浮力是 N;
③乙图中的弹簧测力计的示数可能是 (填选项);
A.6N B.4.4N C.3.5N D.2.8N
(2)如图所示,他用吸盘把滑轮的轴固定在水中,再用弹簧测力计通过滑轮将正方体A匀速拉入水中,从图甲到图乙的过程中,弹簧测力计的示数F与时间t的关系如图丙所示,正方体A的重力为0.6N,不计摩擦和绳重,则:
①当正方体A全部浸没中水中时所受到的浮力是 N;
②如果正方体A的体积为V,则图甲中正方体A露出水面的体积为 (用V表示)。
22.(2024八下·邻水期末)小清利用弹簧测力计、金属块、水、小桶等器材进行了验证阿基米德原理的实验,如图甲所示。
(1)为了方便操作、减小测量误差,图甲中最合理的实验顺序是 ;
A.①②③④ B.④②①③ C.④①②③ D.②①③④
(2)按照正确的实验步骤操作,图甲步骤①中弹簧测力计下悬挂物体受到水的浮力为 ,图甲步骤③中小桶内水的重力为 。当测量结果满足 时,说明阿基米德原理成立;(均用弹簧测力计示数、、、中的部分或全部表示)
(3)小清对此实验进行了改进:用两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯、小桶等器材,组装成图乙中的装置。实验时逐渐向下移动水平横杆,重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中直至刚好浸没,观察到弹簧测力计A的示数逐渐减小,弹簧测力计B的示数逐渐增大。弹簧测力计A的示数变化量为,弹簧测力计B的示数变化量为。若它们的大小关系满足 (选填“>”“=”或“<”),则说明阿基米德原理成立。在这个过程中,溢水杯对升降台的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)做完上述实验后,组员小亮想利用图乙中的装置测量一个苹果的密度,步骤如下:
①将苹果轻轻放入装满水的溢水杯中,如图丙所示(实验中的小桶容积足够大),弹簧测力计B的示数变化量为;
②将苹果取出擦干,将溢水杯加满水,再将小桶中的水倒掉擦干后,用牙签将苹果全部压入溢水杯中,如图丁所示,弹簧测力计B的示数变化量为。
则该苹果的密度表达式为 (用、和等已知物理量的符号表示);
若步骤②中,未将溢水杯完全加满水,则所测得的苹果密度将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
23.(2024八下·汕头期中)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物块,以下图所示A、B、C、D、E分别为实验情景。
(1)物块的重力为 ,浸没在水中时受到的浮力是 ;
(2)由图A、B、C可得结论:当液体密度一定时,物体 越大,所受浮力越大;
(3)由图A、D、E可得结论: ;
(4)由两个实验操作 (填实验字母序号)可知,浮力大小与浸没液体中的深度无关;
(5)根据实验数据还可以计算出物块的体积为 ;物块的密度为 盐水的密度 。
阅卷人 四、计算题(共4题,共31分)
得分
24.(2024八下·洪山期末) “海油观澜号”是全球首座水深超100m、离岸距离超100km的“双百”海上浮式风电平台,可在水中漂浮并捕捉风能发电。“海油观澜号”由“浮式基础”和“风机设备”组成,其中“浮式基础”的质量为4000t,总体呈三角形结构,包括3个边立柱和1个中间立柱,如图甲所示。“浮式基础”上方是质量为5200t的“风机设备”。“浮式基础”在青岛完成总装后,在拖船的协助下运至珠海码头进行安装“风机设备”等一体化集成作业:一体化集成作业完成后,再运到目的地海南文昌海域,如图丙所示。海水密度近似取水的密度。
(1)“浮式基础”完成总装后吃水深度为10m,则“浮式基础”底部受到的海水压强为多少Pa?
(2)完成一体化集成作业后的“海油观澜号”浸在海水中的总体积为多少?
(3)“风机设备”的叶轮由三个叶片组成,每个叶片长为76.6m,质量为20t。安装其中一个叶片时,两台吊车的挂钩通过竖直方向的钢索分别固定在叶片的A、C位置,叶片重心在B位置,已知AB间的水平距离60m,BC间的水平距离4m,如图所示。若要使悬吊着的叶片在图示位置平衡,则A位置的挂钩提供的拉力是多少N?
25.(2024八下·云梦期末) 如图所示,是心理学中的萨提亚冰山理论模型,它将人的“行为”和“内在”比作一座漂浮在水面上的巨大冰山。露在水面上的部分指能够被外界看到的行为表现或应对方式,大约只占冰山整体体积的八分之一;另外藏在水底的八分之七则指长期压抑并被我们忽略的“内在”。若冰山的质量为900吨,海水的密度为,冰的密度为,g取10N/kg。
(1)求海水下10m深处产生的压强(不计大气压强);
(2)求此冰山受到的浮力(不计冰熔化);
(3)按题目所给数据推断,这样的冰山是否符合物理规律,并通过必要的计算说明理由。
26.(2024八下·黄石期末)如图为洗手间的自动冲水装置的示意图,水箱底面积,水箱内有一个圆柱浮筒A,其重为,底面积为,高度为。一个重力及厚度不计、面积为的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合.A和B用质量不计、长为的轻质细杆相连。初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用,每次冲水结束后,B会自动合上,堵住出水口。
(1)求A所受浮力的大小;
(2)求A浸入水的深度;
(3)供水管开始缓慢注水后轻杆受力,当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,求此时杆对B的拉力大小F;
(4)水箱开始排水时,进水管停止注水。为增大一次的排水量,有人做如下改进:仅将AB之间的轻杆换成相同长度的轻绳。试通过分析说明该方案是否可行?若可行,算出冲水一次增大的排水量。若不可行,说明理由。(浮筒A一直在圆形盖片B正上方)
27.(2024八下·迁安期末)如图甲所示,将一重为8N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸入水中的体积占总体积的,此时水面到杯底的距离为20cm。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,静止时,A上表面与水面刚好相平,如图乙所示。(已知,。)
求:
(1)甲图中杯壁上距杯底8cm处的O点受到水的压强;
(2)甲图中物体A受到的浮力;
(3)小球B的体积。
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;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
【解析】【解答】A.由得,AB球受到的浮力相同,且,,则,
由得。即小球A的质量小于小球B的质量,故A错误;
B.球A在甲液体中悬浮,在乙液体中漂浮,则,,即,由得,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强,故B错误;
C.小球A在甲、乙液体中受到的浮力相等,均等于球的重力,故C错误;
D.由得,甲液体中容器底对小球B的支持力大于乙液体中容器底对小球B的支持力,故D正确。
故选D。
【分析】(1)在乙液体中,A漂浮,可得A的密度小于乙液体的密度;B下沉,可得B的密度大于乙液体的密度;据此可知A的密度小于B的密度,而两个小球的体积相同,根据m=ρV可知A、B的质量关系;
(2)根据A球在甲、乙液体中的浮沉判断出甲、乙液体密度的关系,根据液体压强公式P=ρgh分析解答;
(3)根据甲、乙液体的密度和阿基米德原理判断出小球B在甲、乙液体中受到的浮力大小的关系;
(4)根据物体的受力平衡即可判断支持力。
2.【答案】D
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】A.把空饮料罐按入水中时,排开水的体积变大,根据F浮=ρ水gV排,浮力变大,故A不符合题意;
B.烧杯装满水,把空饮料罐按入水中后,溢出的水留在盘子里,托盘秤的示数F示=G杯+G水+F向下,
由于将饮料罐按入水中时,手有向下的压力,托盘秤的示数变大,故B不符合题意;
C.饮料罐压入水中时,深度增加,根据p=ρgh,水对饮料罐底部的压强变大,根据F=pS,水对饮料罐底部的压力变大,故C不符合题意;
D.烧杯装满水,把空的饮料罐按入水中时,烧杯中水的深度不变,根据p=ρgh,水对烧杯底部的压强不变,根据F=pS,压力不变,故D符合题意。
故选D。
【分析】物体进入水中的体积变大,受到的浮力变大;物体进入液体中时,排开液体后液体溢出,根据p=ρgh,判断容器底受到的压强,根据F=pS,计算容器底受到的压力关系。
3.【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力的利用
【解析】【解答】A.悬浮时,排开水的重力等于所受浮力,故A不符合题意;
B.将注射器的活塞往里推,大试管内气压增大,排出一部分水,重力小于浮力,大试管将会上浮,故B符合题意;
C.注射器此时处于浸没状态,将注射器的活塞往外拉,试管内部进水,重力变大,但是大试管排开水的体积不变,所以排开水的重力不变,故C不符合题意;
D.处于悬浮状态时,向水中加盐,大试管受到的浮力增大,大试管会上浮,故D不符合题意。
故选B。
【分析】根据浮力公式判识选项
1、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度
2、物体浮力:F浮=ρ水gV排,当液体密度上升,物体浮力上升
4.【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;浮力的利用
【解析】【解答】A.由图可知,h≤6cm时,细杆受到的压力等于物体M的重力,物块M的重力为15N,故A正确,不符合题意;
B.当水深为9cm时,细杆受到的压力为6N,所以细杆对物体M向上的支持力为6N,根据称重法可知则物块M所受浮力为F浮=G-F支=15N-6N=9N,故B正确,不符合题意;
C.根据重力公式G=mg计算物块M的质量为,当h=11cm时,M受到的浮力恰好等于重力;当力传感器的示数F为9N时,M刚好浸没,受到的浮力为F浮'=G+F拉=15N+9N=24N,根据浮力公式计算物体M的体积为;结合密度公式计算物块M的密度为
,故C正确,不符合题意;
D.当h=11cm时,M受到的浮力等于重力F浮''=G=15N,根据浮力公式计算可知排水的体积
,所以M的底面积为
,进而计算可知M的高度为;
物块M刚浸没时,容器内水的深度h水=6cm+8cm=14cm=0.14m,根据压强公式计算水对容器底的压强为,故D错误,符合题意。
故选D。
【分析】1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;;
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
4、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同;
5、称重法测量物体浮力:先测出物体的重力,然后将物体浸入水中,弹簧测力计的示数就会减小,减小的示数就是物体受到的浮力。
5.【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力及其产生原因;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.根据乙图可知,当物体完全出水后测力计的示数为20N,则圆柱体的重力G=20N,故A错误;
B.当物体完全浸没时测力计的示数为15N,则受到的浮力F浮力=G-F拉=20N-15N=5N,那么圆柱体的体积:,那么圆柱体的密度为:,故B错误;
C.根据乙图可知,从开始到上表面离开水面用了10s,则圆柱体上表面的最大深度s=vt=1cm/s×10s=10cm=0.1m,则圆柱体上表面受到的最大压强:p=ρ液gh=103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,故C错误;
D.圆柱体上表面露出水面时受到水的压力为0,根据F浮=F下-F上可知,此时下表面受到的压力F下=5N,则下表面受到水的压强为:,故D正确。
故选D。
【分析】A.当物体完全出水后,它不受浮力,此时测力计的示数就是物体的重力;
B.当物体完全浸没时,它受到的浮力不变,即测力计的示数不变,根据F浮力=G-F拉计算出此时受到的浮力,根据计算圆柱体的体积,根据计算圆柱体的密度;
C.根据s=vt计算圆柱体在水面下的最大深度,根据p=ρ液gh计算上表面受到的液体压强;
D.首先根据F浮=F下-F上计算上表面刚露出水面时下表面受到的压力,再根据计算下表面受到的压强。
6.【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)(2)小球在甲中悬浮,则密度ρA=ρ;小球在乙中下沉,则密度ρB<ρ;小球在丙中漂浮,则密度ρC>ρ,那么液体的密度ρB<ρA<ρC,故A、B错误;
(3)(4)液体的体积VA=VB故选D。
【分析】(1)(2)根据浮沉条件比较液体密度的大小;
(3)(4)首先比较三种液体体积的大小,再根据G=ρVg比较液体重力的大小,最后根据F=G总比较容器对桌面的压力大小。
7.【答案】B
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】据题可知,冰受到的浮力等于水和油产生的浮力,冰化成水后,保持液面不变;另一份的浮力由油产生,它化成水后将使油面下降.但使原来的水面上升,所以h1增加
②油对冰产生浮力,油层的一部分是冰排开油多占的体积,冰化成水后,水的量增多了,水面上升,但是油没有增多,并且失去了冰所占的一部分体积,体积减小,油面下降,所以h2降低,B正确,ACD错误
综上选B
【分析】根据浮力的计算公式判识选项
1、冰在水中,受到浮力的计算公式为F浮=ρ水gV排=m冰g,所以V排=m冰/ρ水,当冰熔化为水,熔化的体积V冰=m冰/ρ水,所以冰熔化水的体积等于冰排开水的体积,所以冰化成水后,保持液面不变;
2、冰在油中,受到浮力为F浮=ρ油gV排=m冰g,所以V排=m冰/ρ油,当冰熔化为水,熔化的体积V冰=m冰/ρ水,油的密度小于水的密度,所以排开油的体积大于熔化水的体积,当冰化成水后,液面高度下降。
8.【答案】B
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】冰熔化前后,冰和浓盐水对容器底部的压力为冰和盐水的重力,所以融化前后溶液对底部的压力不变,设冰块为融化时,水面的高度为h1, 三分之一的冰融化之后,液面的高度为h2, 剩余的冰全部融化之后,液面高度为h3,则有ρ1gh1=ρ2gh2=ρ3gh3,可得h2=ρ1h1/ρ2;h3=ρ1h1/ρ3,h=h2-h1=ρ1h1/ρ2-h1;初始状态盐水和冰的质量为m,所以,连列可知,当冰全部融化后,水面上升的高度为h’=h3-h2,ρ3=,连列解得h‘=h,B正确,ACD错误
综上选B
【分析】根据压强计算公式,密度计算公式判识选项
1、物体压强的计算,公式F/S,就本题目可知,冰块熔化前后的质量不变所以对容器底部的压力不变,即对底部压强不变,据液体压强公式可知ρ1gh1=ρ2gh2=ρ3gh3
2、物体密度计算:公式为v=m/ρ,结合题目分析信息可知,当冰熔化1/3时,可知,全部融化的密度ρ3=,据此分析液面的变化情况。
9.【答案】D
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】A、将铁块和木块看作一个整体,物体漂浮,所以重力等于浮力,即,所以将 铁块投入水中 ,将铁块和木块重力不变,所以排开水的体积不变,即水面高度不变,ABC错误,D正确;
对物块B进行受力分析可知,B受到自身重力,浮力,拉力(A的重力-A浮力),受力小于A置于B上的力,即 木块排开水的体积变小, D正确
综上选D
【分析】根据整体法受力分析、浮力计算判识选项
1、整体法:将铁块和木块看作一个整体,不考虑内部受力,所以物体漂浮以重力等于浮力,
2、浮力的计算:公式为,不管时木块A置于B上,还是 铁块投入水中 ,物体总重不变,所以整体受到的浮力不变,V排不变
3、受力分析: 将铁块投入水中 B受到自身重力,浮力,拉力(A的重力-A浮力),A置于B上,所以B受到自身重力,浮力,A向下的重力,据此分析。
10.【答案】C
【知识点】平衡状态的判断;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、根据题目可知,三物体的体积相同,在水面中均为浸没状态,根据浮力公式F浮=ρ液gV排可知,物体所受浮力相同,据题目可知,物体所受弹力A最小,C最大,由受力分析可知,物体所受重力(向下)、弹力(向上)、浮力(向上),重力的计算为浮力+弹力,所以C所受重力最大,根据重力公式G=ρgv,可知,C密度最大,C正确,ABD错误
综上选C
【分析】根据受力分析、弹力、浮力判识向下
1、由题可知:物体所受重力(向下)、弹力(向上)、浮力(向上),所以重力的计算为浮力+弹力;
2、浮力计算:公式F浮=ρ液gV排,据题目可知三物体的体积相同,在水面中均为浸没状态,所以物体所受浮力相同;
3、弹力的计算:弹簧伸长量越大,所受弹力越大,根据题目可知物体所受弹力A最小,C最大,据此判识选项
11.【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、容器直接作用在秤上,液体高度相同,根据压强计算公式P=ρgh可知,液体压强相同,底面积相同,所以液体对容器底部以及秤的力F=PS相同,所以F2=F1,根据受力分析可知,物体所受重力(向下),拉力(向上),浮力向上,根据题目可知,球体质量相同,铅密度大于铝,铅体积小于铝,根据F浮=ρ液gV排,所以铅球的浮力小于铝,所以铅球的拉力大于铝T1大于T2,ABD错误,C正确
综上选C
【分析】根据密度公式、浮力公式、受力分析判识选项
1、受力分析:据题目可知物体所受三个力,且物体所受重力(向下),拉力(向上),浮力向上,所以浮力为重力与拉力之差;
2、密度的计算:质量相同,体积与密度成反比,由于铅密度大于铝,所以铅体积小于铝
3、浮力的计算:公式为F浮=ρ液gV排,物体所受浮力与液体排开水的体积成正比,由题可知铅球的浮力小于铝
12.【答案】C
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】由液体压强公式可知:杯底内表面压强增加P=ρgΔh,代入数据可知ρ=1000kg/m3×10N/kg×0.005m=50Pa;玻璃底部的面积S=,代入数据可知面积S=2.826×10-3m2,所以底部表面积压力增加F=PS=50Pa×2.826×10-3m2=0.14N,C正确,ABD错误
综上选C
【分析】根据液体压强 计算、力与压强的关系判识选项
1、液体压强计算:公式P=ρgh,据题分析,可知深度变化为0.005m,代入数据即可计算增加的压强;2、压力的计算,P=F/S,根据计算的压强计算压力的变化量。
13.【答案】C
【知识点】重力及其大小的计算;浮力及其产生原因;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据题目可知,球的体积,球受到的浮力F浮=ρgV球=320N,根据重力公式可知,球受到的重力G球=m球g=22.8kg×10N/kg=228N,所以悬浮铁链受到向下的力为G悬=320N-228N=92N,链条的重力G链条15.6kg×10N/kg=156N,所以链条悬浮等于ρ水/ρ铁×G链条,G链条向下的力=G链条-F链条浮力=34/39×G链条,根据题目可知:悬浮铁链与总铁链向下力之比,等于悬浮铁链与总铁链长度之比即L悬浮:L链条=G悬:G链条=105.53N:156N,L链条=3.4m,解得L悬浮=2.3m,L球心离池底=L悬浮+D/2=2.5m,C正确,ABD错误
综上选C
【分析】根据球的浮力、球的重力、链条的重力、链条对球向下的拉力进行计算分析。
球的浮力:计算公式为F浮=ρ液gV排,球的重力G球=m球g,链条的重力G链条=m链条g,根据题目可知:悬浮铁链与总铁链向下力之比,等于悬浮铁链与总铁链长度之比即L悬浮:L链条=G悬:G链条,连列回去等量关系,计算求解。
14.【答案】D
【知识点】浮力及其产生原因;浮力大小的计算
【解析】【解答】假设物体此时下表面与地面不接触,此时处于悬浮状态(不改变其上表面的受力情况),此时物体的浮力为,下表面受到的压力的为(P0+ρgh)s,所以上表面受到的力为-(P0+ρgh)s,D正确,ABC错误
综上选D
【分析】根据浮力的本质、浮力的计算判识选项
1、浮力计算公式为F浮=ρ液gV排,假设物体此时下表面与地面不接触,此时处于悬浮状态,则所受浮力为
2、浮力的本质为上下表面产生的压力差,所以上表面的压力为浮力减下表面的压力
15.【答案】B
【知识点】重力及其大小的计算;平衡状态的判断;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据题目可知,三种液体质量相等,结合密度公式可知,甲密度最小,乙密度最大。浮力公式为F浮=ρ液gV排,所以乙小球受到的浮力最大,根据受力分析可知,甲物体在竖直方向上受到重力、浮力和支持力,浮力越大支持力越小,所以乙最小,B正确,ACD错误
综上选B
【分析】根据受力平衡、质量密度公式、浮力公式判识选项
1、物体浸没在水中,所以浮力=ρ液gV排
2、带入题目信息可知,三种液体质量相等,甲体积最大,乙体积最小,结合密度公式可知,甲密度最小,乙密度最大,带入浮力公式可知乙小球受到的浮力最大
3、受力分析:竖直方向上,物体受到浮力(竖直向上)、支持力(竖直向上),重力(竖直向下),据此计算。
16.【答案】10;0.6;6
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】由图乙可知,当时,物体A的下表面恰好与水面接触,当容器内水的深度时,正方体A刚好浸没,则正方体A的体积,当水深为15m时A所受的浮力为
当时,力传感器的示数为 ,所以物体重力为6N,由可知,正方体A的密度为
由图乙可知,当水深为x时,正方体A恰好漂浮,此时受到浮力等于重力=6N
综上 第1空、 10 第2空、0.6 第3空、6
【分析】1、浮力的计算公式为F浮=ρ水gV排,本题中正方体A刚好浸没,则正方体A的体积,当水深为15m时A所受的浮力为
2、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度
17.【答案】<;0.5
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】同一个鸡蛋静止后:在甲图沉底,鸡蛋所受浮力;在乙图悬浮,鸡蛋所受浮力;
则鸡蛋在两液体中的浮力关系是;
鸡蛋的质量m=50g=0.05kg,由重力公式G=mg可得:鸡蛋的重力;则鸡蛋在图乙中所受的浮力为。
故答案为:<;0.5。
【分析】(1)根据物体悬浮时,;物体沉底时,;
(2)图乙,鸡蛋处于悬浮状态,鸡蛋所受浮力大小等于自身重力;
已知质量,由重力公式G=mg可求出鸡蛋重力,进而求出鸡蛋受到的浮力。
18.【答案】左;右;13.8
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;杠杆的平衡条件
【解析】【解答】 (1)①等质量的实心铁球和铝球分别挂在等臂杠杆的两端,杠杆两端受到的拉力相同,杠杆平衡,
根据杠杆平衡条件可知两边的力和力臂的乘积相等,
据此可知两边力臂相等;
将两球同时浸没在水中,铁的密度大于铝的密度,
由密度公式可知,铁球的体积小于铝球的体积,
根据阿基米德原理可知在水中铁球受浮力小于铝球受浮力,
则铁球端对杠杆的拉力要大于铝球的拉力,又因为是等臂杠杆,
所以杠杆铁球那端下沉,
即右端下沉,则左端翘起。
②杠杆铁球那端下沉,说明铁球那端的力和力臂的乘积大,为使杠杆再次平衡,就要减小铁球那端的力臂,应将支点向铁球端移动,即向右移动;
(2)铁球的重力:G=mg=ρ铁Vg=7.9×103kg/m3×200×10-6m3×10N/kg=15.8N,
铁球浸没水中受到水的浮力:F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×200×10-6m3×10N/kg=2N,
因为铁球在重力、浮力和绳子对铁球的拉力共同作用下保持平衡,所以有G=F浮+F拉,
则绳子对铁球的拉力:F拉=G-F浮=15.8N-2N=13.8N。
【分析】 (1)①原来杠杆处于平衡状态,根据杠杆平衡条件可知两边的力和力臂的乘积相等,据此得出两边力臂的关系;把两端的铝球和铁球同时浸没水中,先由密度公式比较二者的体积大小,然后得出二者受到水的浮力关系、杠杆两端受到拉力大小关系,判断杠杆哪端翘起;
②确定杠杆哪端下沉,那端的力和力臂的乘积大,为使杠杆再次平衡,就要减小该端的力臂,据此分析;
(2)知道铁的密度和体积,利用G=mg=ρVg求铁球的重力;知道铁球的体积(浸没水中排开水的体积),利用阿基米德原理求铁球受到水的浮力;当它浸没在水中静止时,铁球受到的重力等于浮力加上绳子对铁球的拉力,据此求绳子对铁球的拉力。
19.【答案】(1)
(2)液体密度
(3)1.2
(4)>
(5)80
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】 (1)根据①图可知,物体的重力G=4.8N;②图的拉力F=3.4N;
受到的浮力F浮=G-F拉=4.8N-3.4N=1.4N,
浮力的方向竖直向上,作用在物体的重心,如图所示:
(2)在 ④、⑤ 两次实验可知,物体都是浸没,则排开液体的体积相同,只有液体的密度不同,因此浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度有关;
(3)根据①④可知,浸没在水中受到的浮力F浮=G-F拉=4.8N-2.8N=2N,
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:2N=ρ水gV排;
根据①⑤可知,浸没在盐水中受到的浮力F浮'=G-F拉'=4.8N-2.4N=2.4N,
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:2.4N=ρ盐水gV排;
解得:ρ盐水=1.2g/cm3;
(4)图⑤和图④中容器对水平桌面的压力等于液体、物体、杯子重力减去拉力,由于图戊盐水的密度大,总重力大,减小的拉力小了0.4N,故图戊和图丁中容器对水平桌面的压力之差大于0.4N。
(5)根据题意可知, 用0.24N的力可将木块全部压入水中,则此时施加的压力等于露出水面的部分排开水受到的浮力,
则松手后物体露出水面的体积:;
当同一物体漂浮在水面上时,浸入水中的体积与总体积的比值为一定值,即等于物体密度与水的密度之比,
那么得到:;
解得:V=80cm3。
【分析】 (1)根据①图确定物体的重力,根据①②利用F浮=G-F拉计算浮力,根据浮力的三要素完成作图;
(2)根据图片④、⑤ 分析哪个因素不同即可;
(3)计算①④和①⑤分别计算出物体浸没在水和盐水中的浮力,根据阿基米德原理列方程计算;
(4)根据浮力产生的原因结合相互作用力分析解答。
(5)当同一物体漂浮在水面上时,浸入水中的体积与总体积的比值为一定值,即等于物体密度与水的密度之比,以此为等量条件列出方程计算长方体原来的体积即可。
20.【答案】自身重力;3×103;9×104;等于
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1) 潜水艇是靠改变自身重力来实现上浮和下沉的;
排开水的质量m排=ρ水V排=1.0×103kg/m3×3×103m3=3×106kg=3×103t;
(2)观察窗受到海水的压强:p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa,
舱盖上受到海水的压力:F=pS=3.×106Pa×300×10-4m2=9×104N。
(3)根据阿基米德原理F浮=G排可知,完成任务后潜水艇需上浮至海面进行维护等工作,则潜水艇上浮时所受浮力等于此时潜水艇排开海水的重力。
【分析】 (1)根据潜水艇的浮沉方法解答。根据m排=ρ水V排计算排开海水的质量;
(2)根据p=ρ液gh求出观察窗受到海水的压强,根据F=pS求出它受到的压力;
(3)根据阿基米德原理F浮=G排分析。
21.【答案】无关;有关;2.5;B;1;
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)根据二次称重法得物体在丙图中受到浮力是
F浮= G F示=6N 3.5N=2.5N
由丙、丁、戊三个图可知,物体都完全浸没在液体中,但浸没的深度不同,而丙、丁两个图物体所受的浮力大小却相同,这说明浮力大小与浸没在液体中的深度无关。同时,物体浸没在丙、丁和戊两个不同密度的液体中,所受的浮力大小不同,说明浮力大小与浸入液体的密度有关。在丙图中,物体浸没在水中,此时弹簧测力计的示数为F示 =3.5N。由于物体受到重力G、浮力F浮 和弹簧测力计的拉力F示 三个力的作用,且这三个力平衡。
在乙图中,物体部分浸入水中,受到的浮力小于在丙图中完全浸没时的浮力2.5N,因此,弹簧测力计的示数会大于在丙图中的示数,即大于3.5N,由
F示= G F浮
知,由于有了浮力,所以弹簧测力计的示数会小于物重6N,故B符合题意。
故选B。
(2)从图丙中可以看出,当时间t达到一定值后,弹簧测力计的示数F=0.4N不再变化,说明此时正方体A已经完全浸没在水中。此时,正方体所受的浮力FA浮等于正方体的重力GA=0.6N 加弹簧测力计的示数F=0.4N,即正方体A全部浸没中水中时所受到的浮力
F浮全=F+GA=0.4N+0.6N=1N
依题意得,当正方体A全部浸没在水中时,它排开水的体积等于其自身体积V,此时受到的浮力为
F浮全 =ρ水 gV=1N……①
而图甲中正方体A露出水面的体积为V露 ,此时受到的浮力为
F浮甲 =ρ水 g(V V露 )
由乙图知,弹簧测力计在甲图开始时的示数F甲=0.2N,由图甲可得,正方体所受的浮力
F浮甲=GA+F甲
即
F浮甲=ρ水 g(V V露 )=0.6N+0.2N……②
联立①②解得
即图甲中正方体A露出水面的体积为。
【分析】(1)①丙、丁、戊三个图,明确变化的量和不变的量,根据弹簧测力计示数的变化,可得出结论;
②由可求得物体在丙图中受到浮力;
③对比丙图中弹簧测力计的示数可作出选择;
(2)①图2中使用的是定滑轮,不能省力,所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力,根据二力平衡知识可知求出浮力;
②根据求出甲图中物体所受浮力,由阿基米德原理可求得此时浸入水中的体积,已知正方体A的体积为V,然后可求露出水面的体积。
22.【答案】B;;;;=;不变;;偏大
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】(1)需要先测量出物体的重力和空桶的重力,然后再将物体浸入水中,读出此时的弹簧测力计示数,最后收集排开的水并测量其重力。正确的实验顺序是B选项:④②①③,故B符合题意。
(2)根据称重法计算得出,物体排开的水的重力,
当结果满足F浮 =G排,即时,说明阿基米德原理成立;
(3)如果阿基米德原理成立,那么物体受到的浮力就应该等于它排开的水的重力,即ΔFA =ΔFB ;物体受到的浮力等于其排开液体所受的重力,因此水杯对升降台的压力不变;
(4)苹果漂浮时苹果受到的浮力等于它排开水的重力,即,
由于苹果漂浮,所以,苹果完全浸没时排开水的重力:
即
苹果的密度表达式为:
如果步骤②中未将溢水杯完全加满水,那么计算出的苹果排开水的体积偏小,使测得的苹果密度偏大。
【分析】(1)为方便操作和减小测量误差,应先用弹簧测力计测出空桶和物体的重力,再用弹簧测力计吊着物体浸没在装满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数,最后测出桶和排开水所受的总重力;
(2)物体受到的浮力等于物重减去弹簧测力计的拉力,排开液体的重力G排=G总-G空桶;要验证阿基米德原理就要证明物体受到的浮力等于排开液体的重力;
(3)如图乙所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据称重法可知弹簧测力计A的示数变化;重物排开水的体积越大时小桶内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大。小桶的质量忽略不计时,根据阿基米德原理可知弹簧测力计A、B示数的变化量关系;
(4)容器对升降台的压力等于空杯和杯内水的总重与物体的重力之和再减去物体受到的拉力,据此分析。
23.【答案】(1)2.4;1
(2)浸入液体体积
(3)当物体浸入液体体积相等时,密度越大,浮力越大。
(4)ACD
(5);;1.1
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1) 第1空、 由图 A 可知,物块在空气中时弹簧测力计示数为 2.4N,即物块的重力为 2.4N。故该空填” 2.4 “;
物块浸没在水中时,弹簧测力计示数为 1.4N,根据称重法可得浮力为 2.4N-1.4N=1N。故该空填”1“;
(2) 第1空、 图 A、B、C 中液体密度相同,物体浸入液体的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小,说明浮力逐渐增大,可得结论:当液体密度一定时,物体浸入液体体积越大,所受浮力越大。故该空填” 浸入液体体积 “;
(3) 第1空、 图 A、D、E 中物体浸入液体的体积相同,液体密度不同,在盐水中受到的浮力更大,可得结论:当物体浸入液体体积相等时,液体密度越大,浮力越大。故该空填” 当物体浸入液体体积相等时,密度越大,浮力越大。 “;
(4) 第1空、 要探究浮力大小与浸没液体中的深度无关,需要保持液体密度和物体浸入体积相同,改变深度,图 ACD 符合要求。故该空填” ACD “;
(5) 第1空、 根据阿基米德原理. ,物块浸没在水中时受到的浮力为1N,水的密度为 可得
物块的体积
。故该空填” “;
第2空、 物块的密度
。故该空填” “;
第3空、 图 D中物块在盐水中受到的浮力为 同理可得盐水的密度为 故该空填”“;
【分析】 通过图 A 测量出物块的重力,以及物块浸没在水中时测力计的示数变化得出其受到的浮力大小。接着从 A、B、C 三组实验得出在液体密度一定时,浮力大小与物体浸入液体体积的关系;从 A、D、E 得出在浸入体积相同时,浮力与液体密度的关系。通过 ACD 三组实验探究了浮力与浸没深度无关。然后利用浮力公式计算出物块的体积,进而求得物块的密度和盐水的密度。
24.【答案】(1)解:“浮式基础”底部受到海水压强
(2)解:一体化后“海油观澜号”总重力
“海油观澜号”漂浮可知
由可得
(3)解:以C为支点,A端位置挂钩提供的拉力其力臂
叶片的重力
重力力臂,由杠杆的平衡条件
得
【知识点】重力及其大小的计算;液体压强的计算;阿基米德原理;杠杆的平衡条件
【解析】【分析】(1)知道海水的密度和水面至“浮式基础”底部的距离,根据 计算“浮式基础”底部受到海水的压强;
(2)“海油观澜号”处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,即F浮=G总=m总g,由阿基米德原理算出排开海水的体积;
(3)根据题意分析动力、动力臂、阻力、阻力臂,根据杠杆的平衡条件 求出A位置的挂钩提供的拉力大小。
25.【答案】(1)解:海水下10m深处产生的压强
(2)解:冰山漂浮在水面,所受的浮力等于自身的重力,即
(3)解:冰山排开海水的体积,即冰山藏在水中的体积
冰山的体积
冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值
则露出水面的冰山约占冰山总体积。所以这样的冰山符合物理规律。
【知识点】压强的大小及其计算;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1) 根据计算海水下10m深处产生的压强;
(2)根据计算冰山漂浮在水面,所受的浮力等于自身的重力;
(3) 根据计算冰山排开海水的体积,即冰山藏在水中的体积。根据计算冰山的体积,最后根据计算冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值即可。
26.【答案】解:(1)由于轻杆对A没有力的作用,此时浮筒A漂浮在水中,A在竖直方向受到重力以及浮力的作用,是一对平衡力,大小相等,
故A所受浮力的大小为。
答:A所受浮力的大小F浮为8N。
(2)根据阿基米德原理可知,圆筒A浸入在水中的体积为
;
A浸入水的深度;
答:求A浸入水的深度h1为0.016m。
(3)将A、B、轻杆看成整体,当B刚好被拉起时,F浮A为A受到的浮力,F水B为B受到水的压力,
则有;
L杆为杆长,h浸为A浸在水中的深度,则有;
数据带入解得:h浸=0.04m,h浸<H=0.16m,所以可行。
此时杆对B的拉力
答:此时杆对B的拉力大小F为12N。
(4)可行,
由前几小题可知当A浸入水中深度为4cm时,开始冲水,当A浸入水中深度为h1=0.016m时(GA=F浮)冲水停止。
则原来冲水体积计算如下;
将轻杆换成同长度轻绳后,开始冲水时的状态不变(A浸入水中深度为4cm),随着水位降低,绳子拉力减小,当A的浮力等于重力时,绳子拉力为零,继续冲水,水位继续降低,随着水位下降,物体A下降,会将B压住使其盖上,此时,A浸在水中深度为h1=0.016m。
现在冲水一次用水的体积计算如下
;
综上所述增大的冲水质量
答:该方案可行。
【知识点】浮力的利用
【解析】【分析】 (1)由题意可知,A初始时处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件求出A漂浮时受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理求出A排开水的体积,根据V=Sh求出A浸入水的深度;
(3)根据液体压强公式表示出B刚好被拉起时B受到水的压强,根据压强定义式表示出B受到的压力,根据阿基米德原理表示出A受到的浮力,根据力的平衡条件列出方程求出此时A浸入水中的深度,进而求出杆对B的拉力;
(4)根据(3)中求出的A浸入水中的深度的表达式求出增大B的面积后A浸入水中的深度,与更改前A浸入水中的深度进行比较,从而判断方案的可行性,根据体积公式求出一次的排水量。
27.【答案】解:(1)深度:h=20cm-8cm=12cm=0.12m
压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa
(2)浮力:F浮=GA=8N
(3)A排开水的体积:
A的体积:,图乙中A、B共同悬浮:
则F浮A+F浮B=GA+GB,根据F浮=ρ水gV排和G=mg=ρVg可得:ρ水g(VA+VB)=GA+ρBgVB,则:
答:1200Pa;8N;2.5×10-4m3
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据P=ρgh求出甲图中杯壁上距杯底8cm处的O点受到水的压强;
(2)根据物体的浮沉条件求出甲图中物体A受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求出A漂浮时排开水的体积,根据题意求出A的体积;图乙中A、B共同悬浮,根据物体的浮沉条件可知AB受到的总浮力等于AB的总重力,假设小球B的体积为VB,根据密度公式求出小球B的质量,根据G=mg求出小球B的重力,根据阿基米德原理求出A和B的浮力,列出关系式,代入数据可求出小球B的体积。
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沪粤版(2024)物理八年下册第九章《 浮力》单元测试B卷
提升卷型
考试时间:90分钟
姓名:__________ 班级:__________考号:__________
题号 一 二 三 四 总分
评分
第Ⅰ卷 客观题
阅卷人 一、单选题(每题2分,共30分)
得分
1.(2024八下·邻水期末)两个相同容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个不同材料制成的实心小球分别轻轻放入甲、乙两种液体中,两球静止时的情况如图所示,此时两容器中液面相平。下列说法正确的是( )
A.小球A的质量大于小球B的质量
B.甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强
C.小球A在乙液体中受到的浮力比在甲液体中受到的浮力大
D.甲液体中容器底对小球B的支持力大于乙液体中容器底对小球B的支持力
【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;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
【解析】【解答】A.由得,AB球受到的浮力相同,且,,则,
由得。即小球A的质量小于小球B的质量,故A错误;
B.球A在甲液体中悬浮,在乙液体中漂浮,则,,即,由得,甲液体对容器底的压强小于乙液体对容器底的压强,故B错误;
C.小球A在甲、乙液体中受到的浮力相等,均等于球的重力,故C错误;
D.由得,甲液体中容器底对小球B的支持力大于乙液体中容器底对小球B的支持力,故D正确。
故选D。
【分析】(1)在乙液体中,A漂浮,可得A的密度小于乙液体的密度;B下沉,可得B的密度大于乙液体的密度;据此可知A的密度小于B的密度,而两个小球的体积相同,根据m=ρV可知A、B的质量关系;
(2)根据A球在甲、乙液体中的浮沉判断出甲、乙液体密度的关系,根据液体压强公式P=ρgh分析解答;
(3)根据甲、乙液体的密度和阿基米德原理判断出小球B在甲、乙液体中受到的浮力大小的关系;
(4)根据物体的受力平衡即可判断支持力。
2.(2023八下·三水期中)如图所示,将装满水的烧杯放在托盘秤的盘子里。再把空饮料罐缓熳压入水中(饮料罐未与烧杯接触),溢出的水全部留盘子里,在这个过程中( )
A.饮料罐受到的浮力保持不变
B.托盘秤的示数保持不变
C.水对饮料罐底部的压力保持不变
D.烧杯内的水对烧杯底部的压力保持不变
【答案】D
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理
【解析】【解答】A.把空饮料罐按入水中时,排开水的体积变大,根据F浮=ρ水gV排,浮力变大,故A不符合题意;
B.烧杯装满水,把空饮料罐按入水中后,溢出的水留在盘子里,托盘秤的示数F示=G杯+G水+F向下,
由于将饮料罐按入水中时,手有向下的压力,托盘秤的示数变大,故B不符合题意;
C.饮料罐压入水中时,深度增加,根据p=ρgh,水对饮料罐底部的压强变大,根据F=pS,水对饮料罐底部的压力变大,故C不符合题意;
D.烧杯装满水,把空的饮料罐按入水中时,烧杯中水的深度不变,根据p=ρgh,水对烧杯底部的压强不变,根据F=pS,压力不变,故D符合题意。
故选D。
【分析】物体进入水中的体积变大,受到的浮力变大;物体进入液体中时,排开液体后液体溢出,根据p=ρgh,判断容器底受到的压强,根据F=pS,计算容器底受到的压力关系。
3.(2024八下·潜江月考)探究小组在课后服务时间制作了一个潜水艇模型,利用注射器向大试管中注气和抽气,就可以调整大试管在水中的状态。调节大试管刚好在水中悬浮,如图所示。忽略软胶管在水中的体积变化和对大试管的作用力,则( )
A.悬浮时,大试管排开水的重力大于所受浮力
B.将注射器的活塞往里推,大试管将会上浮
C.将注射器的活塞往外拉,大试管排开水的重力将会增大
D.处于悬浮状态时,向水中加盐,大试管会下沉
【答案】B
【知识点】阿基米德原理;浮力的利用
【解析】【解答】A.悬浮时,排开水的重力等于所受浮力,故A不符合题意;
B.将注射器的活塞往里推,大试管内气压增大,排出一部分水,重力小于浮力,大试管将会上浮,故B符合题意;
C.注射器此时处于浸没状态,将注射器的活塞往外拉,试管内部进水,重力变大,但是大试管排开水的体积不变,所以排开水的重力不变,故C不符合题意;
D.处于悬浮状态时,向水中加盐,大试管受到的浮力增大,大试管会上浮,故D不符合题意。
故选B。
【分析】根据浮力公式判识选项
1、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度
2、物体浮力:F浮=ρ水gV排,当液体密度上升,物体浮力上升
4.(2024八下·西安月考)小明对传感器感兴趣,他将力传感器固定在容器底部,用轻硬细杆连接力传感器和柱形物块M,如图甲所示,力传感器能够显示细杆所受的压力或拉力(不计细杆的质量和体积)。现缓慢向容器中加水,力传感器的示数F随水深h变化的图像如图乙所示,下列分析错误的是( )
A.物块M的重力为15N
B.当水深为9cm时,物块M所受浮力为9N
C.物块M的密度为
D.物块M刚浸没时,水对容器底的压强为1300Pa
【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;浮力的利用
【解析】【解答】A.由图可知,h≤6cm时,细杆受到的压力等于物体M的重力,物块M的重力为15N,故A正确,不符合题意;
B.当水深为9cm时,细杆受到的压力为6N,所以细杆对物体M向上的支持力为6N,根据称重法可知则物块M所受浮力为F浮=G-F支=15N-6N=9N,故B正确,不符合题意;
C.根据重力公式G=mg计算物块M的质量为,当h=11cm时,M受到的浮力恰好等于重力;当力传感器的示数F为9N时,M刚好浸没,受到的浮力为F浮'=G+F拉=15N+9N=24N,根据浮力公式计算物体M的体积为;结合密度公式计算物块M的密度为
,故C正确,不符合题意;
D.当h=11cm时,M受到的浮力等于重力F浮''=G=15N,根据浮力公式计算可知排水的体积
,所以M的底面积为
,进而计算可知M的高度为;
物块M刚浸没时,容器内水的深度h水=6cm+8cm=14cm=0.14m,根据压强公式计算水对容器底的压强为,故D错误,符合题意。
故选D。
【分析】1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大;;
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度;
4、压强的计算:公式为P=ρgh,压强和液体的密度、浸没深度有关,且密度越大,压强越大,深度越大,压强越大, 在同种液体的同一深度,液体向各个方向的压强 相同;
5、称重法测量物体浮力:先测出物体的重力,然后将物体浸入水中,弹簧测力计的示数就会减小,减小的示数就是物体受到的浮力。
5.(2024八下·重庆市期中) 如图甲所示,喜欢动手动脑的小鹿同学在弹簧测力计下端用轻质细线系着底面积为40cm2的实心圆柱体,圆柱体浸没在水中,不与容器壁、容器底接触,现将其以1cm/s的速度匀速拉出水面,弹簧测力计示数F随圆柱体上升时间t的变化关系如图乙。不计圆柱体表面所沾水和细线体积,下列说法正确的是( )
A.圆柱体的重力大小为15N
B.圆柱体的密度为3×103kg/m3
C.圆柱体上表面所受液体压强最大为2000Pa
D.圆柱体上表面刚露出水面时,下表面受到水的压强为1250Pa
【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力及其产生原因;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.根据乙图可知,当物体完全出水后测力计的示数为20N,则圆柱体的重力G=20N,故A错误;
B.当物体完全浸没时测力计的示数为15N,则受到的浮力F浮力=G-F拉=20N-15N=5N,那么圆柱体的体积:,那么圆柱体的密度为:,故B错误;
C.根据乙图可知,从开始到上表面离开水面用了10s,则圆柱体上表面的最大深度s=vt=1cm/s×10s=10cm=0.1m,则圆柱体上表面受到的最大压强:p=ρ液gh=103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,故C错误;
D.圆柱体上表面露出水面时受到水的压力为0,根据F浮=F下-F上可知,此时下表面受到的压力F下=5N,则下表面受到水的压强为:,故D正确。
故选D。
【分析】A.当物体完全出水后,它不受浮力,此时测力计的示数就是物体的重力;
B.当物体完全浸没时,它受到的浮力不变,即测力计的示数不变,根据F浮力=G-F拉计算出此时受到的浮力,根据计算圆柱体的体积,根据计算圆柱体的密度;
C.根据s=vt计算圆柱体在水面下的最大深度,根据p=ρ液gh计算上表面受到的液体压强;
D.首先根据F浮=F下-F上计算上表面刚露出水面时下表面受到的压力,再根据计算下表面受到的压强。
6.(2023八下·明水期中)完全相同的甲、乙、丙三容器放在水平桌面上,容器中分别装有密度为ρA、ρB、ρC的三种不同液体,将完全相同的三个实心小球分别放入三个容器中,小球静止时所处位置如图所示,此时三容器中液面相平。小球在三种液体中所受浮力分别为FA、FB、FC,三容器中液体对容器底部的压强分别为pA、 pB、pC,三容器对桌面的压力分别为F甲、F乙、F丙,则下列说法正确的是( )
A.ρA=ρB>ρC B.pB=pA<pC
C.FA=FC<FB D.F乙<F甲<F丙
【答案】D
【知识点】二力平衡的条件及其应用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1)(2)小球在甲中悬浮,则密度ρA=ρ;小球在乙中下沉,则密度ρB<ρ;小球在丙中漂浮,则密度ρC>ρ,那么液体的密度ρB<ρA<ρC,故A、B错误;
(3)(4)液体的体积VA=VB故选D。
【分析】(1)(2)根据浮沉条件比较液体密度的大小;
(3)(4)首先比较三种液体体积的大小,再根据G=ρVg比较液体重力的大小,最后根据F=G总比较容器对桌面的压力大小。
7.如图 7.94 所示,某装有水的容器中漂浮着一块冰, 在水的表面上又覆盖着一层油。已知水面高度为 , 油面高度为 , 则当冰融化之后( )。
A.水面高度 升高, 油面高度 升高
B.水面高度 升高, 油面高度 降低
C.水面高度 降低, 油面高度 升高
D.水面高度 降低, 油面高度 降低
【答案】B
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】据题可知,冰受到的浮力等于水和油产生的浮力,冰化成水后,保持液面不变;另一份的浮力由油产生,它化成水后将使油面下降.但使原来的水面上升,所以h1增加
②油对冰产生浮力,油层的一部分是冰排开油多占的体积,冰化成水后,水的量增多了,水面上升,但是油没有增多,并且失去了冰所占的一部分体积,体积减小,油面下降,所以h2降低,B正确,ACD错误
综上选B
【分析】根据浮力的计算公式判识选项
1、冰在水中,受到浮力的计算公式为F浮=ρ水gV排=m冰g,所以V排=m冰/ρ水,当冰熔化为水,熔化的体积V冰=m冰/ρ水,所以冰熔化水的体积等于冰排开水的体积,所以冰化成水后,保持液面不变;
2、冰在油中,受到浮力为F浮=ρ油gV排=m冰g,所以V排=m冰/ρ油,当冰熔化为水,熔化的体积V冰=m冰/ρ水,油的密度小于水的密度,所以排开油的体积大于熔化水的体积,当冰化成水后,液面高度下降。
8.在柱状容器里注入适量的浓盐水, 在盐水中放入一块冰, 冰与盐水的质量相等,并始终漂浮在盐水面上。当三分之一的冰融化之后, 发现容器里的液面上升了 , 当剩余的冰全部融化之后, 液面又会上升( )。
A. B. C. D.
【答案】B
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】冰熔化前后,冰和浓盐水对容器底部的压力为冰和盐水的重力,所以融化前后溶液对底部的压力不变,设冰块为融化时,水面的高度为h1, 三分之一的冰融化之后,液面的高度为h2, 剩余的冰全部融化之后,液面高度为h3,则有ρ1gh1=ρ2gh2=ρ3gh3,可得h2=ρ1h1/ρ2;h3=ρ1h1/ρ3,h=h2-h1=ρ1h1/ρ2-h1;初始状态盐水和冰的质量为m,所以,连列可知,当冰全部融化后,水面上升的高度为h’=h3-h2,ρ3=,连列解得h‘=h,B正确,ACD错误
综上选B
【分析】根据压强计算公式,密度计算公式判识选项
1、物体压强的计算,公式F/S,就本题目可知,冰块熔化前后的质量不变所以对容器底部的压力不变,即对底部压强不变,据液体压强公式可知ρ1gh1=ρ2gh2=ρ3gh3
2、物体密度计算:公式为v=m/ρ,结合题目分析信息可知,当冰熔化1/3时,可知,全部融化的密度ρ3=,据此分析液面的变化情况。
9.图 7.87 中木块漂浮在水面上,木块上置有铁块而保持平衡。把木块用一轻而短的细线与铁块相连, 并将铁块投入水中,则( )。
A.铁块与木块将一起沉入水底
B.木块仍漂浮在水面上,但水面高度略有上升
C.木块仍漂浮在水面上,但水面高度略有下降
D.木块排开水的体积变小,水面高度不变
【答案】D
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】A、将铁块和木块看作一个整体,物体漂浮,所以重力等于浮力,即,所以将 铁块投入水中 ,将铁块和木块重力不变,所以排开水的体积不变,即水面高度不变,ABC错误,D正确;
对物块B进行受力分析可知,B受到自身重力,浮力,拉力(A的重力-A浮力),受力小于A置于B上的力,即 木块排开水的体积变小, D正确
综上选D
【分析】根据整体法受力分析、浮力计算判识选项
1、整体法:将铁块和木块看作一个整体,不考虑内部受力,所以物体漂浮以重力等于浮力,
2、浮力的计算:公式为,不管时木块A置于B上,还是 铁块投入水中 ,物体总重不变,所以整体受到的浮力不变,V排不变
3、受力分析: 将铁块投入水中 B受到自身重力,浮力,拉力(A的重力-A浮力),A置于B上,所以B受到自身重力,浮力,A向下的重力,据此分析。
10. 是三个用不同材料制成的体积相同的物体。现将它们用相同的弹簧连接于容器底部, 然后在容器中注入水使 三物体浸没于水中,三物体静止时的位置如图 7.82 所示, 则 ( )。
A.物体 的密度最大 B.物体 的密度最大
C.物体 的密度最大 D.三物体密度相等
【答案】C
【知识点】平衡状态的判断;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、根据题目可知,三物体的体积相同,在水面中均为浸没状态,根据浮力公式F浮=ρ液gV排可知,物体所受浮力相同,据题目可知,物体所受弹力A最小,C最大,由受力分析可知,物体所受重力(向下)、弹力(向上)、浮力(向上),重力的计算为浮力+弹力,所以C所受重力最大,根据重力公式G=ρgv,可知,C密度最大,C正确,ABD错误
综上选C
【分析】根据受力分析、弹力、浮力判识向下
1、由题可知:物体所受重力(向下)、弹力(向上)、浮力(向上),所以重力的计算为浮力+弹力;
2、浮力计算:公式F浮=ρ液gV排,据题目可知三物体的体积相同,在水面中均为浸没状态,所以物体所受浮力相同;
3、弹力的计算:弹簧伸长量越大,所受弹力越大,根据题目可知物体所受弹力A最小,C最大,据此判识选项
11.如图 7.80 所示, 两只完全相同的盛水容器放在磅科上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球, 全部没入水中, 此时容器中水面高度相同, 设绳的拉力分别为 和 , 磅秤的示数分别为 和 , 则 。
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、容器直接作用在秤上,液体高度相同,根据压强计算公式P=ρgh可知,液体压强相同,底面积相同,所以液体对容器底部以及秤的力F=PS相同,所以F2=F1,根据受力分析可知,物体所受重力(向下),拉力(向上),浮力向上,根据题目可知,球体质量相同,铅密度大于铝,铅体积小于铝,根据F浮=ρ液gV排,所以铅球的浮力小于铝,所以铅球的拉力大于铝T1大于T2,ABD错误,C正确
综上选C
【分析】根据密度公式、浮力公式、受力分析判识选项
1、受力分析:据题目可知物体所受三个力,且物体所受重力(向下),拉力(向上),浮力向上,所以浮力为重力与拉力之差;
2、密度的计算:质量相同,体积与密度成反比,由于铅密度大于铝,所以铅体积小于铝
3、浮力的计算:公式为F浮=ρ液gV排,物体所受浮力与液体排开水的体积成正比,由题可知铅球的浮力小于铝
12.如图 7.77 所示, 圆台形玻璃杯开口直径为 , 底面直径为 , 总高度为 , 内装 水, 水面高 , 现向杯内投一质量为 的木块, 木块浮在水面上,水面上升了 ,这时杯底内表面受到的压力增加了( )。
A. B.
C. D.
【答案】C
【知识点】液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】由液体压强公式可知:杯底内表面压强增加P=ρgΔh,代入数据可知ρ=1000kg/m3×10N/kg×0.005m=50Pa;玻璃底部的面积S=,代入数据可知面积S=2.826×10-3m2,所以底部表面积压力增加F=PS=50Pa×2.826×10-3m2=0.14N,C正确,ABD错误
综上选C
【分析】根据液体压强 计算、力与压强的关系判识选项
1、液体压强计算:公式P=ρgh,据题分析,可知深度变化为0.005m,代入数据即可计算增加的压强;2、压力的计算,P=F/S,根据计算的压强计算压力的变化量。
13.铁链条的一端系着质量 、直径 的实心球, 另一端空着。链条长 , 质量 , 带有链条的球浸没在水池里, 如图 7.76 所示。球的体积公式为 , 本题中设 。当球平衡时, 球心离池底的距离为 ( )。
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】重力及其大小的计算;浮力及其产生原因;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据题目可知,球的体积,球受到的浮力F浮=ρgV球=320N,根据重力公式可知,球受到的重力G球=m球g=22.8kg×10N/kg=228N,所以悬浮铁链受到向下的力为G悬=320N-228N=92N,链条的重力G链条15.6kg×10N/kg=156N,所以链条悬浮等于ρ水/ρ铁×G链条,G链条向下的力=G链条-F链条浮力=34/39×G链条,根据题目可知:悬浮铁链与总铁链向下力之比,等于悬浮铁链与总铁链长度之比即L悬浮:L链条=G悬:G链条=105.53N:156N,L链条=3.4m,解得L悬浮=2.3m,L球心离池底=L悬浮+D/2=2.5m,C正确,ABD错误
综上选C
【分析】根据球的浮力、球的重力、链条的重力、链条对球向下的拉力进行计算分析。
球的浮力:计算公式为F浮=ρ液gV排,球的重力G球=m球g,链条的重力G链条=m链条g,根据题目可知:悬浮铁链与总铁链向下力之比,等于悬浮铁链与总铁链长度之比即L悬浮:L链条=G悬:G链条,连列回去等量关系,计算求解。
14.有一个梯形物体浸没在水中, 如图 7.75 所示, 水的密度为 , 深度为 , 物块高度为 , 体积为 , 较小的下底面面积为 , 与容器底紧密接触, 其间无水。则该物体所受的浮力为 ( )。
A. B.
C. D.
【答案】D
【知识点】浮力及其产生原因;浮力大小的计算
【解析】【解答】假设物体此时下表面与地面不接触,此时处于悬浮状态(不改变其上表面的受力情况),此时物体的浮力为,下表面受到的压力的为(P0+ρgh)s,所以上表面受到的力为-(P0+ρgh)s,D正确,ABC错误
综上选D
【分析】根据浮力的本质、浮力的计算判识选项
1、浮力计算公式为F浮=ρ液gV排,假设物体此时下表面与地面不接触,此时处于悬浮状态,则所受浮力为
2、浮力的本质为上下表面产生的压力差,所以上表面的压力为浮力减下表面的压力
15.如图 7.63 所示, 在甲、乙、丙三个相同的容器中盛有质量相等的不同种类的液体, 将三个相同的铁球分别下沉到各容器底部, 当铁球静止时, 试比较三容器底部所受铁球的压力 ( )。
A.甲最小 B.乙最小 C.丙最小 D.大小一样
【答案】B
【知识点】重力及其大小的计算;平衡状态的判断;浮力大小的计算
【解析】【解答】根据题目可知,三种液体质量相等,结合密度公式可知,甲密度最小,乙密度最大。浮力公式为F浮=ρ液gV排,所以乙小球受到的浮力最大,根据受力分析可知,甲物体在竖直方向上受到重力、浮力和支持力,浮力越大支持力越小,所以乙最小,B正确,ACD错误
综上选B
【分析】根据受力平衡、质量密度公式、浮力公式判识选项
1、物体浸没在水中,所以浮力=ρ液gV排
2、带入题目信息可知,三种液体质量相等,甲体积最大,乙体积最小,结合密度公式可知,甲密度最小,乙密度最大,带入浮力公式可知乙小球受到的浮力最大
3、受力分析:竖直方向上,物体受到浮力(竖直向上)、支持力(竖直向上),重力(竖直向下),据此计算。
阅卷人 二、填空题(每空1分,共17分)
得分
16.(2024八下·杞县期末)如图甲所示,轻质细杆下端固定在容器底部,其上端和实心正方体A相连。现向容器内缓缓注水,轻质细杆上端的弹力F随水深h变化图像如图乙所示,则当正方体A完全浸没时受到的浮力为 N;正方体的密度为 ;当水深为图乙中“x”时,正方体A受到的浮力为 N。(,)
【答案】10;0.6;6
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】由图乙可知,当时,物体A的下表面恰好与水面接触,当容器内水的深度时,正方体A刚好浸没,则正方体A的体积,当水深为15m时A所受的浮力为
当时,力传感器的示数为 ,所以物体重力为6N,由可知,正方体A的密度为
由图乙可知,当水深为x时,正方体A恰好漂浮,此时受到浮力等于重力=6N
综上 第1空、 10 第2空、0.6 第3空、6
【分析】1、浮力的计算公式为F浮=ρ水gV排,本题中正方体A刚好浸没,则正方体A的体积,当水深为15m时A所受的浮力为
2、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度
17.(2024八下·隆回期末)如下图所示将一个新鲜的鸡蛋分别浸入水和浓盐水中,静止后甲图鸡蛋沉底,乙图鸡蛋悬浮,则鸡蛋在两液体中的浮力关系是 ,若鸡蛋的质量为50g,,则鸡蛋在图乙中所受到的浮力为 N。
【答案】<;0.5
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】同一个鸡蛋静止后:在甲图沉底,鸡蛋所受浮力;在乙图悬浮,鸡蛋所受浮力;
则鸡蛋在两液体中的浮力关系是;
鸡蛋的质量m=50g=0.05kg,由重力公式G=mg可得:鸡蛋的重力;则鸡蛋在图乙中所受的浮力为。
故答案为:<;0.5。
【分析】(1)根据物体悬浮时,;物体沉底时,;
(2)图乙,鸡蛋处于悬浮状态,鸡蛋所受浮力大小等于自身重力;
已知质量,由重力公式G=mg可求出鸡蛋重力,进而求出鸡蛋受到的浮力。
18.(2024八下·南皮期末) 如图所示,在一轻质的杠杆两端悬挂两个等质量的实心铁球和铝球,杠杆在水平位置平衡,将两球同时浸没在水中,则 (选填“左”或“右”)端翘起,若要杠杆在水平位置再次平衡,应将支点向 (选填“左”或“右”)端移动。铁球的体积为,当它浸没在水中静止时绳子对铁球的拉力为 N。(,取)
【答案】左;右;13.8
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;杠杆的平衡条件
【解析】【解答】 (1)①等质量的实心铁球和铝球分别挂在等臂杠杆的两端,杠杆两端受到的拉力相同,杠杆平衡,
根据杠杆平衡条件可知两边的力和力臂的乘积相等,
据此可知两边力臂相等;
将两球同时浸没在水中,铁的密度大于铝的密度,
由密度公式可知,铁球的体积小于铝球的体积,
根据阿基米德原理可知在水中铁球受浮力小于铝球受浮力,
则铁球端对杠杆的拉力要大于铝球的拉力,又因为是等臂杠杆,
所以杠杆铁球那端下沉,
即右端下沉,则左端翘起。
②杠杆铁球那端下沉,说明铁球那端的力和力臂的乘积大,为使杠杆再次平衡,就要减小铁球那端的力臂,应将支点向铁球端移动,即向右移动;
(2)铁球的重力:G=mg=ρ铁Vg=7.9×103kg/m3×200×10-6m3×10N/kg=15.8N,
铁球浸没水中受到水的浮力:F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×200×10-6m3×10N/kg=2N,
因为铁球在重力、浮力和绳子对铁球的拉力共同作用下保持平衡,所以有G=F浮+F拉,
则绳子对铁球的拉力:F拉=G-F浮=15.8N-2N=13.8N。
【分析】 (1)①原来杠杆处于平衡状态,根据杠杆平衡条件可知两边的力和力臂的乘积相等,据此得出两边力臂的关系;把两端的铝球和铁球同时浸没水中,先由密度公式比较二者的体积大小,然后得出二者受到水的浮力关系、杠杆两端受到拉力大小关系,判断杠杆哪端翘起;
②确定杠杆哪端下沉,那端的力和力臂的乘积大,为使杠杆再次平衡,就要减小该端的力臂,据此分析;
(2)知道铁的密度和体积,利用G=mg=ρVg求铁球的重力;知道铁球的体积(浸没水中排开水的体积),利用阿基米德原理求铁球受到水的浮力;当它浸没在水中静止时,铁球受到的重力等于浮力加上绳子对铁球的拉力,据此求绳子对铁球的拉力。
19.(2024八下·江岸期末) 如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置,实验过程中,相同柱形薄壁容器盛有体积相同的水或者盐水,弹簧测力计挂着同一物体A。
(1)图②中,用力的示意图表示出物体A所受浮力的三要素 ;
(2)分析④、⑤两次实验可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟 有关;
(3)盐水的密度是 g/cm3;
(4)图⑤和图④中容器对水平桌面的压力之差 0.4N;(填“>”“<”或“=”)
(5)完成实验后,某同学将一体积为V长方体木块放入水中,木块漂浮在水面,如图所示。用0.24N的力可将木块全部压入水中;松手后,将露出部分切除,静止后,木块剩余部分有16.8cm3的体积露出水面,则长方体木块原来的体积V是 cm3。
【答案】(1)
(2)液体密度
(3)1.2
(4)>
(5)80
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】 (1)根据①图可知,物体的重力G=4.8N;②图的拉力F=3.4N;
受到的浮力F浮=G-F拉=4.8N-3.4N=1.4N,
浮力的方向竖直向上,作用在物体的重心,如图所示:
(2)在 ④、⑤ 两次实验可知,物体都是浸没,则排开液体的体积相同,只有液体的密度不同,因此浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度有关;
(3)根据①④可知,浸没在水中受到的浮力F浮=G-F拉=4.8N-2.8N=2N,
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:2N=ρ水gV排;
根据①⑤可知,浸没在盐水中受到的浮力F浮'=G-F拉'=4.8N-2.4N=2.4N,
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:2.4N=ρ盐水gV排;
解得:ρ盐水=1.2g/cm3;
(4)图⑤和图④中容器对水平桌面的压力等于液体、物体、杯子重力减去拉力,由于图戊盐水的密度大,总重力大,减小的拉力小了0.4N,故图戊和图丁中容器对水平桌面的压力之差大于0.4N。
(5)根据题意可知, 用0.24N的力可将木块全部压入水中,则此时施加的压力等于露出水面的部分排开水受到的浮力,
则松手后物体露出水面的体积:;
当同一物体漂浮在水面上时,浸入水中的体积与总体积的比值为一定值,即等于物体密度与水的密度之比,
那么得到:;
解得:V=80cm3。
【分析】 (1)根据①图确定物体的重力,根据①②利用F浮=G-F拉计算浮力,根据浮力的三要素完成作图;
(2)根据图片④、⑤ 分析哪个因素不同即可;
(3)计算①④和①⑤分别计算出物体浸没在水和盐水中的浮力,根据阿基米德原理列方程计算;
(4)根据浮力产生的原因结合相互作用力分析解答。
(5)当同一物体漂浮在水面上时,浸入水中的体积与总体积的比值为一定值,即等于物体密度与水的密度之比,以此为等量条件列出方程计算长方体原来的体积即可。
20.(2024八下·江岸期末) 潜水艇能潜入水下航行,是一种很重要的军用舰艇。潜水艇是靠改变 实现上浮、下沉的。一艘体积为3×103m3的潜水艇悬浮在海水中300m深处执行任务时,排开海水的质量为 t;潜水艇上一个面积为300cm2的观察窗此时所受水的压力为 N。完成任务后潜水艇需上浮至海面进行维护等工作,则潜水艇上浮时所受浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)此时潜水艇排开海水的重力。
【答案】自身重力;3×103;9×104;等于
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【解答】(1) 潜水艇是靠改变自身重力来实现上浮和下沉的;
排开水的质量m排=ρ水V排=1.0×103kg/m3×3×103m3=3×106kg=3×103t;
(2)观察窗受到海水的压强:p=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×300m=3×106Pa,
舱盖上受到海水的压力:F=pS=3.×106Pa×300×10-4m2=9×104N。
(3)根据阿基米德原理F浮=G排可知,完成任务后潜水艇需上浮至海面进行维护等工作,则潜水艇上浮时所受浮力等于此时潜水艇排开海水的重力。
【分析】 (1)根据潜水艇的浮沉方法解答。根据m排=ρ水V排计算排开海水的质量;
(2)根据p=ρ液gh求出观察窗受到海水的压强,根据F=pS求出它受到的压力;
(3)根据阿基米德原理F浮=G排分析。
第Ⅱ卷 主观题
阅卷人 三、实验探究题(共3题,共22分)
得分
21.(2024八下·斗门期末)小明利用两个不同密度的物体对浮力问题进行研究。
(1)如图所示,乙、丙、丁图烧杯中的液体为水,戊图烧杯中装的为某未知液体:
①由丙、丁、戊三个图可知,物体所受的浮力大小和浸没在液体中的深度 ,跟浸入液体的密度 (两个空均选填“有关”或“无关”);
②物体在丙图中受到浮力是 N;
③乙图中的弹簧测力计的示数可能是 (填选项);
A.6N B.4.4N C.3.5N D.2.8N
(2)如图所示,他用吸盘把滑轮的轴固定在水中,再用弹簧测力计通过滑轮将正方体A匀速拉入水中,从图甲到图乙的过程中,弹簧测力计的示数F与时间t的关系如图丙所示,正方体A的重力为0.6N,不计摩擦和绳重,则:
①当正方体A全部浸没中水中时所受到的浮力是 N;
②如果正方体A的体积为V,则图甲中正方体A露出水面的体积为 (用V表示)。
【答案】无关;有关;2.5;B;1;
【知识点】二力平衡的条件及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)根据二次称重法得物体在丙图中受到浮力是
F浮= G F示=6N 3.5N=2.5N
由丙、丁、戊三个图可知,物体都完全浸没在液体中,但浸没的深度不同,而丙、丁两个图物体所受的浮力大小却相同,这说明浮力大小与浸没在液体中的深度无关。同时,物体浸没在丙、丁和戊两个不同密度的液体中,所受的浮力大小不同,说明浮力大小与浸入液体的密度有关。在丙图中,物体浸没在水中,此时弹簧测力计的示数为F示 =3.5N。由于物体受到重力G、浮力F浮 和弹簧测力计的拉力F示 三个力的作用,且这三个力平衡。
在乙图中,物体部分浸入水中,受到的浮力小于在丙图中完全浸没时的浮力2.5N,因此,弹簧测力计的示数会大于在丙图中的示数,即大于3.5N,由
F示= G F浮
知,由于有了浮力,所以弹簧测力计的示数会小于物重6N,故B符合题意。
故选B。
(2)从图丙中可以看出,当时间t达到一定值后,弹簧测力计的示数F=0.4N不再变化,说明此时正方体A已经完全浸没在水中。此时,正方体所受的浮力FA浮等于正方体的重力GA=0.6N 加弹簧测力计的示数F=0.4N,即正方体A全部浸没中水中时所受到的浮力
F浮全=F+GA=0.4N+0.6N=1N
依题意得,当正方体A全部浸没在水中时,它排开水的体积等于其自身体积V,此时受到的浮力为
F浮全 =ρ水 gV=1N……①
而图甲中正方体A露出水面的体积为V露 ,此时受到的浮力为
F浮甲 =ρ水 g(V V露 )
由乙图知,弹簧测力计在甲图开始时的示数F甲=0.2N,由图甲可得,正方体所受的浮力
F浮甲=GA+F甲
即
F浮甲=ρ水 g(V V露 )=0.6N+0.2N……②
联立①②解得
即图甲中正方体A露出水面的体积为。
【分析】(1)①丙、丁、戊三个图,明确变化的量和不变的量,根据弹簧测力计示数的变化,可得出结论;
②由可求得物体在丙图中受到浮力;
③对比丙图中弹簧测力计的示数可作出选择;
(2)①图2中使用的是定滑轮,不能省力,所以弹簧测力计的示数即为对木块的拉力,根据二力平衡知识可知求出浮力;
②根据求出甲图中物体所受浮力,由阿基米德原理可求得此时浸入水中的体积,已知正方体A的体积为V,然后可求露出水面的体积。
22.(2024八下·邻水期末)小清利用弹簧测力计、金属块、水、小桶等器材进行了验证阿基米德原理的实验,如图甲所示。
(1)为了方便操作、减小测量误差,图甲中最合理的实验顺序是 ;
A.①②③④ B.④②①③ C.④①②③ D.②①③④
(2)按照正确的实验步骤操作,图甲步骤①中弹簧测力计下悬挂物体受到水的浮力为 ,图甲步骤③中小桶内水的重力为 。当测量结果满足 时,说明阿基米德原理成立;(均用弹簧测力计示数、、、中的部分或全部表示)
(3)小清对此实验进行了改进:用两个相同的弹簧测力计A和B、重物、溢水杯、小桶等器材,组装成图乙中的装置。实验时逐渐向下移动水平横杆,重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中直至刚好浸没,观察到弹簧测力计A的示数逐渐减小,弹簧测力计B的示数逐渐增大。弹簧测力计A的示数变化量为,弹簧测力计B的示数变化量为。若它们的大小关系满足 (选填“>”“=”或“<”),则说明阿基米德原理成立。在这个过程中,溢水杯对升降台的压力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(4)做完上述实验后,组员小亮想利用图乙中的装置测量一个苹果的密度,步骤如下:
①将苹果轻轻放入装满水的溢水杯中,如图丙所示(实验中的小桶容积足够大),弹簧测力计B的示数变化量为;
②将苹果取出擦干,将溢水杯加满水,再将小桶中的水倒掉擦干后,用牙签将苹果全部压入溢水杯中,如图丁所示,弹簧测力计B的示数变化量为。
则该苹果的密度表达式为 (用、和等已知物理量的符号表示);
若步骤②中,未将溢水杯完全加满水,则所测得的苹果密度将 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
【答案】B;;;;=;不变;;偏大
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】(1)需要先测量出物体的重力和空桶的重力,然后再将物体浸入水中,读出此时的弹簧测力计示数,最后收集排开的水并测量其重力。正确的实验顺序是B选项:④②①③,故B符合题意。
(2)根据称重法计算得出,物体排开的水的重力,
当结果满足F浮 =G排,即时,说明阿基米德原理成立;
(3)如果阿基米德原理成立,那么物体受到的浮力就应该等于它排开的水的重力,即ΔFA =ΔFB ;物体受到的浮力等于其排开液体所受的重力,因此水杯对升降台的压力不变;
(4)苹果漂浮时苹果受到的浮力等于它排开水的重力,即,
由于苹果漂浮,所以,苹果完全浸没时排开水的重力:
即
苹果的密度表达式为:
如果步骤②中未将溢水杯完全加满水,那么计算出的苹果排开水的体积偏小,使测得的苹果密度偏大。
【分析】(1)为方便操作和减小测量误差,应先用弹簧测力计测出空桶和物体的重力,再用弹簧测力计吊着物体浸没在装满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数,最后测出桶和排开水所受的总重力;
(2)物体受到的浮力等于物重减去弹簧测力计的拉力,排开液体的重力G排=G总-G空桶;要验证阿基米德原理就要证明物体受到的浮力等于排开液体的重力;
(3)如图乙所示,向下移动水平横杆,使重物缓慢浸入盛满水的溢水杯中,重物排开水的体积变大,受到的浮力变大,根据称重法可知弹簧测力计A的示数变化;重物排开水的体积越大时小桶内水的重力越大,即弹簧测力计B的示数越大。小桶的质量忽略不计时,根据阿基米德原理可知弹簧测力计A、B示数的变化量关系;
(4)容器对升降台的压力等于空杯和杯内水的总重与物体的重力之和再减去物体受到的拉力,据此分析。
23.(2024八下·汕头期中)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物块,以下图所示A、B、C、D、E分别为实验情景。
(1)物块的重力为 ,浸没在水中时受到的浮力是 ;
(2)由图A、B、C可得结论:当液体密度一定时,物体 越大,所受浮力越大;
(3)由图A、D、E可得结论: ;
(4)由两个实验操作 (填实验字母序号)可知,浮力大小与浸没液体中的深度无关;
(5)根据实验数据还可以计算出物块的体积为 ;物块的密度为 盐水的密度 。
【答案】(1)2.4;1
(2)浸入液体体积
(3)当物体浸入液体体积相等时,密度越大,浮力越大。
(4)ACD
(5);;1.1
【知识点】探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1) 第1空、 由图 A 可知,物块在空气中时弹簧测力计示数为 2.4N,即物块的重力为 2.4N。故该空填” 2.4 “;
物块浸没在水中时,弹簧测力计示数为 1.4N,根据称重法可得浮力为 2.4N-1.4N=1N。故该空填”1“;
(2) 第1空、 图 A、B、C 中液体密度相同,物体浸入液体的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小,说明浮力逐渐增大,可得结论:当液体密度一定时,物体浸入液体体积越大,所受浮力越大。故该空填” 浸入液体体积 “;
(3) 第1空、 图 A、D、E 中物体浸入液体的体积相同,液体密度不同,在盐水中受到的浮力更大,可得结论:当物体浸入液体体积相等时,液体密度越大,浮力越大。故该空填” 当物体浸入液体体积相等时,密度越大,浮力越大。 “;
(4) 第1空、 要探究浮力大小与浸没液体中的深度无关,需要保持液体密度和物体浸入体积相同,改变深度,图 ACD 符合要求。故该空填” ACD “;
(5) 第1空、 根据阿基米德原理. ,物块浸没在水中时受到的浮力为1N,水的密度为 可得
物块的体积
。故该空填” “;
第2空、 物块的密度
。故该空填” “;
第3空、 图 D中物块在盐水中受到的浮力为 同理可得盐水的密度为 故该空填”“;
【分析】 通过图 A 测量出物块的重力,以及物块浸没在水中时测力计的示数变化得出其受到的浮力大小。接着从 A、B、C 三组实验得出在液体密度一定时,浮力大小与物体浸入液体体积的关系;从 A、D、E 得出在浸入体积相同时,浮力与液体密度的关系。通过 ACD 三组实验探究了浮力与浸没深度无关。然后利用浮力公式计算出物块的体积,进而求得物块的密度和盐水的密度。
阅卷人 四、计算题(共4题,共31分)
得分
24.(2024八下·洪山期末) “海油观澜号”是全球首座水深超100m、离岸距离超100km的“双百”海上浮式风电平台,可在水中漂浮并捕捉风能发电。“海油观澜号”由“浮式基础”和“风机设备”组成,其中“浮式基础”的质量为4000t,总体呈三角形结构,包括3个边立柱和1个中间立柱,如图甲所示。“浮式基础”上方是质量为5200t的“风机设备”。“浮式基础”在青岛完成总装后,在拖船的协助下运至珠海码头进行安装“风机设备”等一体化集成作业:一体化集成作业完成后,再运到目的地海南文昌海域,如图丙所示。海水密度近似取水的密度。
(1)“浮式基础”完成总装后吃水深度为10m,则“浮式基础”底部受到的海水压强为多少Pa?
(2)完成一体化集成作业后的“海油观澜号”浸在海水中的总体积为多少?
(3)“风机设备”的叶轮由三个叶片组成,每个叶片长为76.6m,质量为20t。安装其中一个叶片时,两台吊车的挂钩通过竖直方向的钢索分别固定在叶片的A、C位置,叶片重心在B位置,已知AB间的水平距离60m,BC间的水平距离4m,如图所示。若要使悬吊着的叶片在图示位置平衡,则A位置的挂钩提供的拉力是多少N?
【答案】(1)解:“浮式基础”底部受到海水压强
(2)解:一体化后“海油观澜号”总重力
“海油观澜号”漂浮可知
由可得
(3)解:以C为支点,A端位置挂钩提供的拉力其力臂
叶片的重力
重力力臂,由杠杆的平衡条件
得
【知识点】重力及其大小的计算;液体压强的计算;阿基米德原理;杠杆的平衡条件
【解析】【分析】(1)知道海水的密度和水面至“浮式基础”底部的距离,根据 计算“浮式基础”底部受到海水的压强;
(2)“海油观澜号”处于漂浮状态,受到的浮力等于重力,即F浮=G总=m总g,由阿基米德原理算出排开海水的体积;
(3)根据题意分析动力、动力臂、阻力、阻力臂,根据杠杆的平衡条件 求出A位置的挂钩提供的拉力大小。
25.(2024八下·云梦期末) 如图所示,是心理学中的萨提亚冰山理论模型,它将人的“行为”和“内在”比作一座漂浮在水面上的巨大冰山。露在水面上的部分指能够被外界看到的行为表现或应对方式,大约只占冰山整体体积的八分之一;另外藏在水底的八分之七则指长期压抑并被我们忽略的“内在”。若冰山的质量为900吨,海水的密度为,冰的密度为,g取10N/kg。
(1)求海水下10m深处产生的压强(不计大气压强);
(2)求此冰山受到的浮力(不计冰熔化);
(3)按题目所给数据推断,这样的冰山是否符合物理规律,并通过必要的计算说明理由。
【答案】(1)解:海水下10m深处产生的压强
(2)解:冰山漂浮在水面,所受的浮力等于自身的重力,即
(3)解:冰山排开海水的体积,即冰山藏在水中的体积
冰山的体积
冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值
则露出水面的冰山约占冰山总体积。所以这样的冰山符合物理规律。
【知识点】压强的大小及其计算;阿基米德原理;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1) 根据计算海水下10m深处产生的压强;
(2)根据计算冰山漂浮在水面,所受的浮力等于自身的重力;
(3) 根据计算冰山排开海水的体积,即冰山藏在水中的体积。根据计算冰山的体积,最后根据计算冰山藏在水中的体积与冰山总体积的比值即可。
26.(2024八下·黄石期末)如图为洗手间的自动冲水装置的示意图,水箱底面积,水箱内有一个圆柱浮筒A,其重为,底面积为,高度为。一个重力及厚度不计、面积为的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合.A和B用质量不计、长为的轻质细杆相连。初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用,每次冲水结束后,B会自动合上,堵住出水口。
(1)求A所受浮力的大小;
(2)求A浸入水的深度;
(3)供水管开始缓慢注水后轻杆受力,当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,求此时杆对B的拉力大小F;
(4)水箱开始排水时,进水管停止注水。为增大一次的排水量,有人做如下改进:仅将AB之间的轻杆换成相同长度的轻绳。试通过分析说明该方案是否可行?若可行,算出冲水一次增大的排水量。若不可行,说明理由。(浮筒A一直在圆形盖片B正上方)
【答案】解:(1)由于轻杆对A没有力的作用,此时浮筒A漂浮在水中,A在竖直方向受到重力以及浮力的作用,是一对平衡力,大小相等,
故A所受浮力的大小为。
答:A所受浮力的大小F浮为8N。
(2)根据阿基米德原理可知,圆筒A浸入在水中的体积为
;
A浸入水的深度;
答:求A浸入水的深度h1为0.016m。
(3)将A、B、轻杆看成整体,当B刚好被拉起时,F浮A为A受到的浮力,F水B为B受到水的压力,
则有;
L杆为杆长,h浸为A浸在水中的深度,则有;
数据带入解得:h浸=0.04m,h浸<H=0.16m,所以可行。
此时杆对B的拉力
答:此时杆对B的拉力大小F为12N。
(4)可行,
由前几小题可知当A浸入水中深度为4cm时,开始冲水,当A浸入水中深度为h1=0.016m时(GA=F浮)冲水停止。
则原来冲水体积计算如下;
将轻杆换成同长度轻绳后,开始冲水时的状态不变(A浸入水中深度为4cm),随着水位降低,绳子拉力减小,当A的浮力等于重力时,绳子拉力为零,继续冲水,水位继续降低,随着水位下降,物体A下降,会将B压住使其盖上,此时,A浸在水中深度为h1=0.016m。
现在冲水一次用水的体积计算如下
;
综上所述增大的冲水质量
答:该方案可行。
【知识点】浮力的利用
【解析】【分析】 (1)由题意可知,A初始时处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件求出A漂浮时受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理求出A排开水的体积,根据V=Sh求出A浸入水的深度;
(3)根据液体压强公式表示出B刚好被拉起时B受到水的压强,根据压强定义式表示出B受到的压力,根据阿基米德原理表示出A受到的浮力,根据力的平衡条件列出方程求出此时A浸入水中的深度,进而求出杆对B的拉力;
(4)根据(3)中求出的A浸入水中的深度的表达式求出增大B的面积后A浸入水中的深度,与更改前A浸入水中的深度进行比较,从而判断方案的可行性,根据体积公式求出一次的排水量。
27.(2024八下·迁安期末)如图甲所示,将一重为8N的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸入水中的体积占总体积的,此时水面到杯底的距离为20cm。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,静止时,A上表面与水面刚好相平,如图乙所示。(已知,。)
求:
(1)甲图中杯壁上距杯底8cm处的O点受到水的压强;
(2)甲图中物体A受到的浮力;
(3)小球B的体积。
【答案】解:(1)深度:h=20cm-8cm=12cm=0.12m
压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa
(2)浮力:F浮=GA=8N
(3)A排开水的体积:
A的体积:,图乙中A、B共同悬浮:
则F浮A+F浮B=GA+GB,根据F浮=ρ水gV排和G=mg=ρVg可得:ρ水g(VA+VB)=GA+ρBgVB,则:
答:1200Pa;8N;2.5×10-4m3
【知识点】液体压强计算公式的应用;阿基米德原理;浮力的利用;物体的浮沉条件及其应用
【解析】【分析】(1)根据P=ρgh求出甲图中杯壁上距杯底8cm处的O点受到水的压强;
(2)根据物体的浮沉条件求出甲图中物体A受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求出A漂浮时排开水的体积,根据题意求出A的体积;图乙中A、B共同悬浮,根据物体的浮沉条件可知AB受到的总浮力等于AB的总重力,假设小球B的体积为VB,根据密度公式求出小球B的质量,根据G=mg求出小球B的重力,根据阿基米德原理求出A和B的浮力,列出关系式,代入数据可求出小球B的体积。
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