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(2)小彬同学依次进行了如图1所示的实验,第①次实验中弹簧测力计的示数为 N。通过分析发现,浸没在纯水中的物体所受的浮力大小与深度 (选填“有关”或“无关”)。进一步分析得出:物体浸没后与放入前相比,容器对水平地面的压力增加了 N。
(3)若小彬同学用弹簧测力计挂着物体缓慢地浸入纯水的不同深度,实验步骤依次为:图1①、图2①、图2②、图1②、图1③、图1④。在图1②中物体所受的浮力为 N。分析实验步骤图1①、图2①、图2②、图1②,说明浮力大小跟 有关。然后,小彬同学将物体擦干,用弹簧测力计挂着物体缓慢地浸没在某种密度未知的液体中,如图3所示。在图3中物体所受的浮力为 N。分析实验步骤图1①、图1④、图3,说明浮力大小跟 有关。由实验数据可知:这种液体的密度 (选填“大于”“小于”或“等于”)纯水的密度。
(4)物体的重力为 N,质量为 kg,体积为 m ,密度为 kg/m 。图 3 中液体的密度为 kg/m 。
(5)小彬同学又进行了“盐水浮鸡蛋”的实验,发现一个有趣的现象:悬浮在盐水中(如图4所示)的鸡蛋,如果用外力将鸡蛋轻轻向下或向上移动一小段距离,撤去外力后它马上又回到原来位置悬浮。此现象初步表明:深度增大,浸没在盐水中的鸡蛋所受的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
(6)为了精确检验这一结论是否正确,小彬同学找到一个分度值为0.1kg的电子秤,将图1中的纯水换成盐水静置一段时间后,用图1中的同一物体,依次进行了如图5所示的实验。分析电子秤的示数可知:(5)中的结论是正确的。进一步分析可知,出现这一现象的真正原因是:盐水的 随深度变化而变化。小彬同学为自己的新发现感到万分高兴,但他并没有停下探究的脚步,再一次分析,他计算出图5②到图5④细线对物体拉力的变化量为 N。
[解析](6)由图5可知:物体浸没在液体中的深度越深,排开液体的质量就越大;由于排开液体的体积不变,根据 可知:越往下液体密度越大,故说明盐水的密度随深度变化而变化。图5②中细线对物体拉力: (1.1072kg-1.0kg)×10N/ kg=1.428 N;图5④中细线对物体拉力: 2.5N--(1.109 7 kg - 1.0 kg) × 10 N/ kg=1.403N。故图5②到图5④细线对物体拉力的变化量:△F=F -F 可求。
考点二 阿基米德原理及计算
例2 如图所示,放在水平面上装满水的一溢水杯,水深为20cm。弹簧测力计挂着重为10N的物块。现将物块浸没在装满水的溢水杯中,静止后溢出水的质量为0.4kg。求:(g取10 N/ kg)
(1)弹簧测力计的示数;
(2)物块的密度。
考点三 物体的浮沉条件及应用
例3 竹筏漂流是许多地区的旅游项目之一。 现有一竹筏,质量为64kg,体积为0.8m 。 (g取10 N/ kg,水的密度 求:
(1)竹筏的重力;
(2)不载人时,竹筏漂浮于水面时受到的浮力;
(3)为安全起见,竹筏最多能有一半体积浸入水中,若每名乘客的重力均为500N,该竹筏最多能载多少人
章末作业
一、选择题
1.下列关于浮力的说法中不正确的是 ( )
A.深入河底的柱形桥墩,不受浮力作用
B.浸在液体中的物体,所受浮力的施力物体是物体本身
C.浸没在液体中的物体,所受浮力大小与浸没的深度无关
D.浮力是由于液体或气体对物体向上和向下的压力差形成的
2.潜水器在水面下匀速下潜过程中 ( )
A.受到的重力小于浮力
B.上、下表面受到的压力差变大
C.受到的压强变大,浮力变大
D.受到的压强变大,浮力不变
3.如图所示,两只相同的气球,分别充入氢气和空气,充气后体积相同,放飞气球时只有氢气气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为 F氢和F空,则下列说法中正确的是 ( )
D.条件不足,无法比较
4.如图所示,利用弹簧测力计将处于容器底部的物块缓慢上提。在物块从开始上提到离开水面的过程中,下列能正确表示弹簧测力计的示数F 与物块底部离容器底部的高度 h 的关系的是
5.将体积相同的甲、乙实心球放入装有水的烧杯中,若甲的重力为1 N,乙的重力为2 N,甲、乙排开水的重力都为1N,则两球静止在水中时的情形可能是 ( )
6.如图所示,水平桌面上放置甲、乙两个圆筒形容器,甲容器中盛有液体A,物块M漂浮在A中,排开液体的质量为m ,液体A对甲容器底部的压强为p ;乙容器中盛有液体B,物块N漂浮在 B中,排开液体的质量为m ,液体B对乙容器底部的压强为P 。已知甲容器的底面积大于乙容器的底面积。容器中液体A、B质量相等,物块M、N质量相等。下列判断正确的是 ( )
C. p >p ,m >m
7.三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A.液体的密度关系是
B.液体对容器底部的压强关系是
C.容器对桌面的压强关系是
D.小球受到的浮力大小关系是
8.水平桌面上的薄壁圆柱形容器中盛有某种液体,容器底面积为80cm ,用细线拴着体积为100cm 的金属球沉入容器底,这时液体深度为10cm,金属球对容器底的压力为1.9N,如图所示。现将金属球从液体中取出,液体对容器底的压强改变了100 Pa,从容器中取出金属球时,表面所沾液体与细线的体积均不计。(g取10 N/kg)则下列判断正确的是 ( )
A.金属球在液体中所受浮力大小为1 N
B.容器中液体所受重力大小为6.4N
C.取出金属球后,容器对桌面的压强减小了100 Pa
D.金属球的密度为
二、填空作图题
9.园园煮汤圆时发现,生汤圆放入锅内,由于浮力 (选填“大于”或“小于”)重力而下沉;煮熟的汤圆因其内部受热膨胀,浮力 (选填“增大”或“减小”),汤圆上浮。若一个汤圆的体积约为20cm ,那么它在上浮过程中(未露出水面)所受浮力约为 N。 (g取10N/ kg)
10.如图所示,先将溢水杯装满水,然后用弹簧测力计拉着重为4 N、体积为100cm 的石块,缓慢浸没在水中,溢出的水全部收集到小空桶中,桶中水重为 N,石块静止时,测力计示数为 N。 取10 N/ kg);
11.一个体积为100 m 的气球在地面附近受到的浮力约为 N(\rho_{空气} = 1 . 2 9 k g / m^{3});一木块的体积为200cm 、密度为0.8g/cm ,当木块静止在水面上时露出水面的体积是 cm 。(g取10 N/ kg)
12.如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两只玩具鸭。 甲、乙两图中水对缸底的压强分别为p 和p ,缸对桌面的压强分别为p '和p ',两只玩具鸭受到的浮力分别为F 和F ,则它们的大小关系为: 若乙图中小玩具鸭的质量为15g,它排开水的体积是 cm 。
13.在一个底面积为1200cm 的柱形水箱中,将一个长20cm的圆柱形木块(不吸水)用一根细线连接在箱底,往其中倒水,直至木块刚好全部浸没(如图所示),此时细线上的拉力大小为30 N。细线因承受不了而断开,木块静止时有一半体积露出水面,此时与细线断开前相比较,水对箱底的压强变化了 Pa;木块上浮至静止在水面的过程中,木块上升的距离为 cm。(计算时圆周率取3,g取10 N/ kg)
14.小明有一个不吸水的工艺品,底座为质地均匀的柱形木块A,木块上黏有合金块B。他将工艺品竖直放置在水中(如图甲),静止时木块浸入水中的深度为h ;按图乙竖直放置,静止时木块浸入水中的深度为h ,工艺品所受浮力与甲图相比 (选填“变大”“变小”或“不变”)。因黏合处松开导致合金块沉·底,若不计黏合材料的影响,合金的密度为水的n倍,当木块在水中竖直静止时浸入的深度h = (用h 、h 、n表示)。
15.船和人(看成一个整体)的总重力为1000 N,作出船和人在水中静止时受到的重力和浮力的示意图。(力的作用点已标出,虚线为竖直方向)
三、实验探究题
16.小华为了“探究浮力的大小与哪些因素有关”,他按照图中字母顺序做了如下实验:(g取10 N/ kg)
(1)分析比较实验步骤A、D、E三步,得出浮力的大小与 有关;分析比较实验步骤 三步,得出浮力的大小与物体排开液体的体积有关。
(2)分析C、D两图可知:当金属块浸没水中之后,所受浮力的大小与它浸入水的深度 (选填“有关”或“无关”)。 因为此时金属块浸入水的 没有发生变化。
(3)比较A、C两图可知,物体浸没在水中时受到的浮力大小为 N,计算可知该物体的体积为 m 。
(4)比较A、E两图可知,物体排开盐水的重力大小为 N,盐水的密度是 kg/m 。
17.小明同学在探究浮力的实验中:
(1)如图甲所示,把半径为3cm、密度均匀的实心小球A 用细线挂在弹簧测力计上,测得其重力为 N,他用手竖直向上轻轻托起小球,弹簧测力计示数将变 。
(2)他又将小球A缓慢放入盛有适量水的烧杯中,弹簧测力计的示数逐渐变小,说明小球受浮力作用且浮力的方向是竖直向 的。当小球顶部距水面7cm时,弹簧测力计示数为1.9N,如图乙所示,小球受到的浮力大小是 N。
(3)为进一步研究浮力产生的原因,小明自制了薄壁实验箱,左右分别是柱形箱B 和C,B箱下部有一圆孔与C箱相通,他将上下表面是橡皮膜的透明空心立方体M放在圆孔上紧密接触,并向 B 箱中加入适量的水使M浸没且沉在箱底,如图丙所示。现往C箱加水至与M下表面相平时,M下表面橡皮膜 (选填“受到”或“不受”)水的压力作用;继续向 C箱中加水至 M上下表面橡皮膜形变程度相同时,则M上下表面受到水的压力 (选填“相等”或“不相等”);再向 C箱中加一定量的水,M上下表面形变程度如图丁所示,则下表面受到水的压力 (选填“大于”“小于”或“等于”)上表面受到水的压力。这就是浮力产生的真正原因。
(4)同组小斌同学根据第(2)小题中小球受到的浮力大小和第(3)小题探究浮力产生的原因巧妙地计算出图乙中小球A受到水对它向下的压力是 N。(圆面积公式: 取π=3,g取10 N/ kg)
四、计算论述题
18.如图,水平桌面上放有圆柱形溢水杯,它的重为3N,底面积为300cm ,溢水口距杯底20cm,内装水的深度为18 cm。将一体积为1000 cm 、密度为0.9 g/cm 的正方体木块缓慢放入水中,不计溢水杯厚度。求:(g取10 N/ kg)
(1)木块的质量m;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力 F;
(3)木块放入水中静止后溢水杯对桌面的压强p。
19.已知薄壁柱形容器的重力为1 N,底面积为20cm ,如图甲所示,一个底面积为10cm 的圆柱体A,其上表面与细线相连,底部贴有压力传感器(不计质量与体积),连接电脑后可显示传感器所受压力的大小。某次将圆柱体A 从下表面刚接触水面时匀速下降放入容器底部,压力传感器所受压力大小与时间的关系如图乙所示,求:(g取10 N/ kg)
(1)圆柱体A 完全浸没时受到的浮力;
(2)圆柱体A的高度;
(3)第3s时容器对桌面的压力。
章末整理与复习
【思维导图】(1)液体 竖直向上 (2)液体密度 排开液体的体积 (3)等于 重力 (4)①> > ②< <③= = (5)①液体密度 ②空心 船满载时排开液体的质量 ③自身重力 ④密度 大于
【考点突破】考点一:例1:(1)调零 拉环 (2)2.5 无关1 (3)1 物体排开液体的体积 1.3 液体密度 大于(4)2.5 0.25 1×10 2.5×10 1.3×10 (5)增大(6)密度 0.025 考点二:例2:(1)6N 考点三:例3:(1)640 N (2)640N (3)6人
【章末作业】1. B 2. D 3. B 4. B 5. C 6. B 7. D8. D 9.小于 增大 0.2 10.1 3 11.1 290 4012. = = > 15 13.250 7.5 14.不变 h - 15.图略 1 6.(1)液体密度 A 、B、C(或A、B、D) (2)无关 体积 (3)1 1×10 (4)1.1 1.1×10 17.(1)3 小 (2)上 1.1 (3)不受 相等 大于(4)2.15 18.(1)0.9kg (2)54N (3)2100 Pa19.(1)2N (2)0.2m (3)9N