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新浙教版八上科学第四章 水与人类
4.4水的浮力
认识液体对浸入其中的物体有向上的浮力,理解浮力产生的原因。
掌握阿基米德原理,能运用公式F浮=ρ液gV排进行简单计算,并理解其含义。
通过实验探究,知道物体在液体中的浮沉状态(上浮、悬浮、下沉)由物体所受浮力与重力的大小关系决定,并能解释相关现象。
了解浮力在生活中的应用,如轮船、潜水艇、密度计的工作原理。培养运用控制变量法设计实验、分析数据并得出结论的科学探究能力。
知识点一 浮力
1.浮力概念:液体(气体)对浸入其中的物体都会产生向上的浮力。
浮力的方向是竖直向上的。
浮力的施力物体:液体,浮力的受力物体:浸入液体中的物体。
浮力产生的原因:物体的上、下表面受到压力差。即F浮=F下表面-F上表面
弹簧测力计测浮力的方法:先测出物体在空气中的重力G,再读出物体浸在液体中的弹簧测力计读数F,那么F浮=G-F。
注 意:(1)F浮=G-F拉适用条件:物体在水中会下沉;
(2)若物体下表面不受液体或气体的压力,则物体不受浮力。
(3)初步了解F浮=ρ液gV排液 V排是排开液体体积,而不是物体体积
2.浮力大小影响实验
实验目的 变量控制 图示 现象及分析 探究结论
探究浮力的大小与物体浸没深度的关系 同一物体浸在同一液体中,物体浸没的深度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同,即浮力相同 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系 液体的密度相同,同一物体浸入液体的体积不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同,即浮力不同,F1>F2 物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关
探究浮力的大小与液体密度的关系 同一物体浸在液体中的体积相同,液体密度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,F2>F1 物体受到的浮力于液体的密度有关
探究浮力的大小与物体密度的关系 两个体积相同、质量不同的物体,浸入在同一液体中 甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同,即浮力相同 物体所受的浮力与物体的密度无关
【总结归纳】浮力的大小只跟液体的密度和物体浸入液体的体积有关(与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关)。在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
知识点二 阿基米德原理
原 理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
公 式:F浮=G排液=ρ液gV排液。
说 明:阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。
注 意:(1)浸入液体中的物体受到的浮力只与ρ液、V排有关;
(2)浮力与物体浸没在液体中的深度,物体的密度、形状无关;
(3)阿基米德原理表达式中V排是物体排开液体体积,也就是物体浸入液体中体积V浸,
但V排不同于V物。当物体部分浸入时,V排 知识点三 物体的沉浮条件(受力分析)
1.物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体的浮沉取决于 F浮和 G 的大小。(实心物体浸没在液体中)
F浮G F浮=G(V排液=V物) F浮=G(V排液ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物
下沉 上浮 悬浮 漂浮 沉底
2.说 明:(1)上浮和下沉都是不稳定状态,上浮的物体最终会浮出液面,处于漂浮状态;下沉的物体最终则会沉到液底处于静止状态(沉到水底时:F浮+F支持力=G);
(2)漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮=G。
3.注 意:(1)“浸没”是指物体全部浸入液体中,被液体全部包围,V物=V排;
(2)“浸入”是指物体部分或全部浸在液体中,部分或全部被液体包围;
(3)“漂浮”是物体浮在液面上,只有部分浸入液体中,V物>V排;
(4)“悬浮”是指物体全部浸入液体中,并且可以停留在液体中的任何深度,V物=V排;
(5)“上浮”和“下沉”是物体在重力和浮力共同作用下,物体向上或向下运动的过程,
即F浮>G,物体上浮;F浮<G,物体下沉。
知识点四 浮力的应用
1.密度计
工作原理是物体的漂浮条件(根据阿基米德公式F浮=ρ液V排g,漂浮时浮力一定,ρ液与V排成反比)。密度计下面的金属粒和玻璃泡能使密度计直立在液体中。密度计的刻度特点“上小下大、上疏下密”。
2.轮船,半潜船等漂浮物
轮船:将钢铁做成空心,增大排开液体的体积,增大浮力使F浮=G;
轮船的排水量即轮船满载时排开水的质量,单位为吨。
①因为漂浮时,F浮=G,所以同一艘轮船从海洋行驶到江河或从江河行驶到海洋,其受到的浮力不变;
②根据F浮=ρ液gV排液,同一艘轮船从海洋行驶到江河,因为F浮不变,ρ液减小,所以 V排液变大,即船身稍下沉;
3.潜水艇,潜航器等
潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重力来实现的。潜水艇是钢铁外壳,体积不能改变,只能改变自身重力,方法是在水舱内吸入或排出一定量的水。
4.热气球和飞艇:采用充密度比空气小的气体(氢气、氦气、热空气)的办法,使它受到的浮力大于重力而升空。
知识点五 浮力计算的方法总结
(1)二次称量法:F 浮=G 物-F;
(2)阿基米德原理法:F 浮=G 排=m 排g=ρ液gV 排;
(3)压力差法:F 浮=F 向上-F 向下;
(4)漂浮或悬浮条件:F 浮=G 排。
题型一 浮力的概念
【例1】以下情景中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游的“天宫一号” B.上升的热气球
C.航行的“辽宁号” D.下潜的“蛟龙”号
【解答】解:A、太空中没有空气,故太空中运行的“天宫一号”不受到浮力,故A符合题意;
B、空中上升的热气球受到空气的浮力,故B不符合题意;
C、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,航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力,即受到浮力,故C不符合题意;
D、下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故D不符合题意。
故选:A。
【例2】某同学观察一条在水中游动的小鱼,下列选项中,能正确表示该小鱼受到浮力的方向的是( )
A.B.C. D.
【解答】解:浸在水中的物体受到水的浮力,浮力的方向总是竖直向上,物体在水中受到的浮力施力物体是水,故D正确。
故选:D。
【例3】如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
【解答】解:洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力,故ABD错误,C正确;
故选:C。
【例4】关于泡脚盆内起按摩作用的凸起甲、乙(如图所示),下列说法正确的是( )
A.甲、乙均受到浮力的作用
B.甲、乙均不受浮力的作用
C.甲受到浮力的作用,乙不受浮力的作用
D.甲不受浮力的作用,乙受到浮力的作用
【解答】解:盆内起按摩作用的凸起乙的上表面受到水对它们向下的压力,但下表面没有受到液体向上的力,故液体压力差方向竖直向下,与浮力方向相反,故不受浮力;盆内起按摩作用的凸起甲的上下表面均受到水对它们的压力,压力差方向竖直向上,故受浮力。故选项ABD错误、C正确。
故选:C。
题型二 影响浮力大小因素的实验
【例1】探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N,下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.6N
B.利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C.利用乙、丙,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
D.利用丙、丁,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
【解答】解:A、由图乙知,金属块浸没在水中,弹簧测力计的示数为1.0N,所以金属块a受到的浮力为F浮=G﹣F示=1.6N﹣1.0N=0.6N,故A正确;
B、图甲、乙比较知,金属块a浸入水中,排开水的体积不同,所以可探究的是浮力与物体排开液体的体积的关系,故B错误;
C、图乙、丙比较知,体积不同的金属块a与塑料块b,浸没在水中,所以可探究的是浮力大小与物体排开液体体积的关系,故C错误;
D、图丙、丁比较知,塑料块b浸没在水及酒精中,弹簧测力计的示数不同,说明塑料块所受的浮力不同,所以可以探究浮力的大小与液体密度的关系,而不是探究浮力的大小与物体密度的关系,故D错误。
故选:A。
【例2】如图所示,小科在做探究“圆锥体所受浮力大小与哪些因素有关”的实验,两个相同的容器中分别装有水和某种液体,请你回答下列有关的问题:
(1)由图中步骤A、B、C可得结论: 。
(2)利用图中的实验数据,可算得E图中液体密度为 g/cm3。
(3)F图中,用弹簧测力计拉着圆锥体,从其底部刚好接触水面开始,缓慢下降进入水中,直到快接触到杯底,能大致反应圆锥体所受浮力F浮与进入水中的深度h深关系的图象是下列图中的 (填字母)。
【解答】解:(1)由图中步骤A可知圆锥体的重力大小,B、C中物体排开水的体积不同,根据F浮=G﹣F示可知,B、C中物体受到的浮力大小不同,可得出结论:物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关;
(2)圆锥体浸没在水中所受浮力F浮水=G﹣FD=4.4N﹣3.4N=1N,
圆锥体的体积为:V=V排1×10﹣4m3,
圆锥体浸没在液体中排开液体的体积V排液=V=1×10﹣4m3,
圆锥体浸没在液体中所受浮力为:F浮液=G﹣FE=4.4N﹣3.2N=1.2N,
液体的密度为:
ρ液1.2×103kg/m3=1.2g/cm3;
(3)F图中,用弹簧测力计拉着圆锥体从其底部刚好接触水而开始缓慢下降进入水中,直到快接触到杯底,在完全浸没前,随着深度的增加,受到的浮力增大;完全浸没后,深度增加,但浮力不变,故ACD不符合题意,B符合题意;故选:B。
故答案为:(1)物体受到的浮力大小与排开液体的体积有关;(2)1.2;(3)B。
【例3】小金想用弹簧测力计、物块、烧杯和水探究“浮力大小的相关因素”实验,如图所示。请根据图示回答问题:
(1)物块完全浸没在水中受到的浮力是 N。
(2)由图乙、丙、丁中的 两幅图可知,浸在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸在水中的体积有关。
(3)由图中的丙、丁两幅图可知,浸没在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸在水中的深度 (填“有关”或“无关”)。
【解答】解:(1)由甲、丙两图中知,物块完全浸没在水中受到的浮力是:F浮=G﹣F丙=3N﹣1N=2N;
(2)探究浸没在液体中的物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积有关时应控制液体的密度相同,故应选择乙、丙两图;
(3)由图中的丙、丁两幅图可知,液体种类相同,深度不同,探究的是物体浸没时受到的浮力与浸入深度的关系,由图可知弹簧测力计的示数相同,由称重法可知,丙丁两种情况物体所受浮力相等,故由图中的丙、丁两幅图可知,浸在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸在水中的深度无关。
故答案为:(1)2;(2)乙、丙;(3)无关。
题型三 阿基米德原理
【例1】关于物体受到的浮力,下列说法中正确的是( )
A.浮在水面的物体受到的浮力小
B.物体排开水的体积越大受到的浮力越大
C.物体浸没在水中越深受到的浮力越大
D.物体的密度越大受到的浮力越小
【解答】解:根据F浮=ρ液gV排可知,物体受到的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与物体的体积、物体浸没在液体中的深度、物体的密度、物体在液体中的浮沉情况等因素无关,且物体排开水的体积越大,其受到的浮力越大,故B正确、ACD错误。
故选:B。
【例2】《长安三万里》影片中有这样的一幕:李白为寻求孟浩然的指点,在赶往江夏河埠的时候发现孟浩然搭乘的前往扬州的客轮刚开动不久,于是李白一边追赶一边大声喊问……
(1)假如李白在码头上追客轮跑了650米,用时2分10秒,求李白跑步的速度;
(2)假如客轮质量大概在10吨到20吨之间,孟浩然及所携带行李共计约70kg。则孟浩然登上客轮后,客轮排开水的体积增加多少?
【解答】解:
(1)李白跑步的速度;
(2)孟浩然登上客船后增大的浮力△F浮=G=mg=70kg×10N/kg=700N;
那么客轮排开水的体积的增大量为:。
答:(1)李白跑步的速度为5m/s;
(2)客轮排开水的体积增加0.07m3。
【例3】用如图所示实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水会流入空桶,回答下列问题:
(1)如图所示,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水对杯底的压强将会 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)由实验可得结论,浸在水中的物体所受的浮力的大小等于 。
(3)由图中信息可知物块的密度为 kg/m3
【答案】(1)不变 (2)排开水的重力 (3)4×103
【解析】(1)根据液体压强公式p=ρ液gh分析水对杯底压强的变化;
(2)根据F浮力=G-F拉计算浮力,根据G排=G总-G筒计算排开水的重力,然后比较即可;
(3)根据计算物体的体积,根据计算物体的密度。
【解答】(1)当物块浸入装满水的溢水杯中时,会有水不断排出,但是水面高度不变。根据p=ρ液gh可知,水对杯底的压强不变。
(2)物体受到的浮力:F浮力=G-F拉=F1-F3=2N-1.5N=0.5N;
物体排开水的重力:G排=G总-G筒=F4-F2=0.7N-0.2N=0.5N。
比较可知,浸在水中的物体受到的浮力大小等于排开水的重力。
(3)物体的体积;
则物体的密度:。
题型四 物体浮沉条件
【例1】如图,三个物体静止在某液体中的情景。下列说法正确的是( )
①若三个物体的质量相等,则受到浮力最小的可能是C物体;
②若三个物体的体积相同,则受到浮力最小的一定是A物体;
③若三个物体由同种材料做成,则A、B物体一定是空心的,C物体一定是实心的;
④若物体都是实心的,则B物体的密度一定与液体的密度相同。
A.①②④ B.②④ C.②③④ D.①③
【解答】解:由图可知:A物体漂浮,B物体悬浮,C物体可能悬浮或沉在底部,
∵三个物体静止在某液体中,∴排开的液体的密度相同。
①若三个物体的质量相等,则物体的重力相等,由浮沉条件可知:F浮A=G,F浮B=G,F浮C≤G,所以受到浮力最小可能是C物体;
②若三个物体的体积相同,由图可知:VA排<V,VB排=V,VC排=V,则根据阿基米德原理知:F浮A<F浮B=F浮C,所以受到浮力最小的一定是A物体;
③由浮沉条件根据物体所处的状态可知:ρA<ρ液,ρB=ρ液,ρC>ρ液,所以若三个物体由同种材料做成,则A、B物体一定是空心的,C物体可能是实心的;
④若物体都是实心的,因为B物体悬浮,则B物体的密度一定与液体的密度相同。
由上分析可知:①②④正确,③错。
故选:A。
【例2】向一个轻质塑料瓶中装入液体后密闭,把它分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,静止后如图。若塑料瓶在甲、乙两种液体中所受浮力分别为F甲、F乙。下列判断正确的是( )(不计塑料瓶和瓶塞的体积)
A.F甲=F乙;ρ甲>ρ乙 B.F甲=F乙;ρ甲<ρ乙
C.F甲>F乙;ρ甲<ρ乙 D.F甲>F乙;ρ甲=ρ乙
【解答】解:因同一塑料瓶和液体的重力不变,且塑料瓶在甲、乙中均漂浮,
所以,塑料瓶在两液体中受到的浮力相等,即F甲=F乙,故CD错误;
由图可知,塑料瓶在甲中排开液体的体积大于在乙中排开液体的体积,
由F浮=ρgV排的变形式ρ可知,ρ甲<ρ乙,故A错误,B正确。
故选:B。
【例3】将质量相等的土豆和苹果(V土豆<V苹果)分别放入装满甲、乙液体的烧杯中 (ρ甲>ρ乙),静止时如图所示,则下列分析正确的是( )
A.若将土豆放入乙溶液,则土豆会处于漂浮状态
B.若将苹果放入甲溶液,则苹果会处于悬浮状态
C.土豆排开液体的质量大于苹果排开液体的质量
D.土豆排开液体的体积小于苹果排开液体的体积
【解答】解:AB、由于土豆悬浮在甲液体中、苹果漂浮在乙液体中且ρ甲>ρ乙,则ρ土豆=ρ甲>ρ乙>ρ苹果,所以苹果在甲液体中会漂浮,土豆在乙液体中会沉底,故AB错误;
CD、由于土豆悬浮在甲液体中、苹果漂浮在乙液体中,则F浮甲=G土豆,F浮乙=G苹果,又因为土豆和苹果的质量相等,由G=mg可知G土豆=G苹果,则F浮甲=F浮乙,由阿基米德原理可知,G排甲=G排乙,由G=mg可知m排甲=m排乙,又因为ρ甲>ρ乙,由ρ可知,土豆排开液体的体积小于苹果排开液体的体积,故C错误、D正确。
故选:D。
【例4】小胡同学在完成“探究浮力大小与哪些因素有关”实验时,准备了三个相同的容器,装有深度相同的水和盐水,然后他将三块完全相同的橡皮泥分别做成如图所示的三种形状分别放入液体中,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器中橡皮泥受到的浮力等于乙容器中橡皮泥受到的浮力
B.甲容器底受到水的压强等于乙容器底受到水的压强
C.乙容器中的橡皮泥受到浮力小于丙容器中橡皮泥受到的浮力
D.乙容器中橡皮泥排开水的体积大于丙容器中橡皮泥排开盐水的体积
【答案】D
【解析】AB.由图可知,甲图中橡皮泥沉底,橡皮泥受到的浮力;乙图中橡皮泥漂浮,受到的浮力;由于橡皮泥完全相同,所以,故A错误;因为,由公式可知,乙容器中橡皮泥排开水的体积大,水的深度大,由公式可知甲容器底受到水的压强小于乙容器底受到水的压强,故B错误;
CD.由图可知,乙、丙两图中橡皮泥漂浮在水面,则橡皮泥受到的浮力,故C错误;由于,且,根据可知,故D正确。
故选D。
题型五 浮沉条件的应用
【例1】如图所示055型驱逐舰是我国自行建造的首款万吨级驱逐舰。下列有关该舰的说法正确的是( )
A.漂浮在海面上时,受到的浮力方向向下
B.漂浮在海面上时,受到的浮力大于重力
C.从密度小的海域行驶到大的海域时,排开海水的体积不变
D.从密度大的海域行驶到小的海域时,受到的浮力大小不变
【解答】解:
A、浮力的方向,竖直向上,故A错误;
B、因为驱逐舰漂浮在海面上,所以受到的浮力等于自身的重力,故B错误;
C、驱逐舰漂浮,受到的浮力等于重力,从海水密度较大的海域驶入密度较小的海域时,浮力不变,根据F浮=ρ液gV排可知,它排开海水的体积变大;同理从密度小的海域行驶到大的海域时,排开海水的体积变小,故D正确、C错误。
故选:D。
【例2】我国研制的水下滑翔机“海燕﹣X”,将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米。如图所示是水下滑翔机的模型,机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀。当油囊收缩时滑翔机下潜,当油囊膨胀时滑翔机上浮。下列说法正确的是( )
A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
【解答】解:A、机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀,则油馕排开的水的体积不同,受到的浮力不同,所以能实现浮沉,故A错误;
B、油囊收缩时,排开的水的体积变小,水的密度不变,根据阿基米德原理可知,滑翔机受到的浮力减小,故B正确;
C、油囊膨胀时,滑翔机会上浮,根据物体的浮沉条件可知,滑翔机所受的浮力大于滑翔机的重力,故C错误;
D、滑翔机本身的重力不变,上浮时滑翔机排开水的重力大于滑翔机的重力,下潜时排开水的重力小于滑翔机的重力,所以上浮时滑翔机排开水的重力大于下潜时排开水的重力,故D错误。
故选:B。
【例3】在一只铅笔的下端粘上一块橡皮泥,把它分别置于甲、乙、丙三种不同的液体中,铅笔静止时的情形如图所示,则铅笔分别在三种液体中受到的浮力F的大小和三种液体的密度ρ之间的关系正确的是( )
A.F甲<F乙<F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.F甲>F乙>F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.F甲=F乙=F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
D.F甲=F乙=F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
【解答】解:(1)浮力的大小与排开液体的体积和液体的密度有关,甲、乙、丙均漂浮,所以浮力都等于其自身重力,
所以F甲=F乙=F丙;
(2)由图可以看出,甲中排开液体的体积最小,说明液体的密度最大,丙中排开液体的体积最大,说明液体的密度最小,故ρ甲>ρ乙>ρ丙.故D正确。
故选:D。
一、选择题
1.如图所示,苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底,这是因为()
A.苹果受到的浮力较大 B.苹果的体积较大
C.梨子受到的重力较大 D.梨子的密度较大
【答案】D
【解析】【分析】根据浮沉条件可知:物体密度小于液体密度时,物体会漂浮;当物体密度等于液体密度时物体会悬浮,当物体密度大于液体密度时物体会下沉,据此分析判断。
【解答】因为苹果漂浮在水面,梨子沉到水底,排开水的体积未知则浮力大小无法比较,故A错误;
因为苹果和梨子的质量未知它们的重力和体积无法比较,故BC错误;
因为苹果漂浮在水面上,苹果密度小于水的密度,梨子沉到水底,梨子密度大于水的密度,所以梨子的密度较大,故D正确。
故答案为:D。
2. 将四个物体分别放入四只相同且盛满水的溢水杯中,四只小烧杯也完全相同,静止后如图所示。其中物体受到浮力最大的是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=G排分析判断即可。
【解答】根据阿基米德原理F浮=G排可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力。根据图片可知,D中烧杯内盛的液体最多,即物体排开液体的重力最大,那么物体受到的浮力最大,故D正确,而A、B、C错误。
故选D。
3.小科周末在家洗碗时发现了一个有趣的现象:两只完全相同的碗A、B,将碗A轻轻放在水面上,松手后它能漂浮在水面上;将碗B入水中,松手后它却沉入水底,如图所示。则此时两碗所受浮力FA、FB的大小关系是( )
A.FA>FB B.FA【答案】A
【解析】【分析】根据物体的浮沉条件比较两种情况下碗受到的浮力大小。
【解答】根据题意可知,当碗漂浮在水面上时,它受到的浮力等于重力。当碗在水中下沉时,它受到的浮力小于重力。而碗的重力保持不变,因此浮力FA>FB。
故选A。
4.如图是小科用量筒和水测量金属块体积的实验,小科将金属块从量筒上方一定高度匀速放下,直至完全浸入水中并沉至量筒底部的过程中,图中能反映液面高度 h 和金属块下降时间关系的图像是( )
A. B.
C. D.
【答案】D
【解析】【分析】根据题意,分析实验中有3个阶段的物体受力情况,据此解题。
【解答】根据题意,小科将金属块从量筒上方一定高度匀速放下,直至完全浸没可分为三个阶段段;
第一阶段:铁块在水面上方,此过程中金属块没有浸入水中,水面的高度不会改变,故C错误;
第二阶段:金属块从开始进入水中到全部浸没,此过程中,金属块排开水的体积越来越大,可知液水面高度匀速升高,故AB错误;
第三阶段:金属块完全浸入水中,深度增加,金属块排开水的体积不变,水面高度不变,故D正确。
故答案为:D。
5. 甲、乙体积相同, 乙、丙质量相等,将它们放入水中静止时如图所示,其中丙为沉底,则下列说法正确的是 ( )
A.甲所受的浮力大于甲所受的重力
B.乙物体受到的浮力最大
C.丙物体的平均密度最小
D.若三个物体均由同种材料制成,则丙一定实心
【答案】B
【解析】【分析】 A.根据物体的浮沉条件分析浮力与重力的关系。
B.根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排判断浮力的大小,结合浮沉条件比较它们受到的浮力大小;
C.根据物体的浮沉条件比较密度大小;
D.根据三者密度大小确定实心的分布情况。
【解答】 A.甲处于漂浮状态,所以甲所受的浮力等于甲所受的重力,故A错误;
B.甲、乙体积相同,由F浮=ρ液gV排可知,F乙浮>F甲浮,乙、丙质量相等,所以乙、丙所受的重力相等,但是丙沉底,所以丙所受浮力小于丙的重力,即F丙浮<F乙浮,所以乙受到的浮力最大,故B正确;
C.甲处于漂浮,甲的密度小于水,乙处于悬浮,乙的密度等于水,丙沉底,所以丙的密度大于水的密度,所以丙物体的密度最大,故C错误;
D.若三个物体均由同种材料制成,甲、乙体积相同,甲排出水的体积小于乙,所以甲一定为空心,但是丙为沉底,也可能是丙中空心的部分最小,甲中的空心部分最大,故D错误。
故选B。
6.水平桌面上有一盛有水的容器,质量分布均匀的木块用细线系住浸没在水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两图中木块受到的浮力相等
B.甲、乙两图中容器底部受到的水的压强相等
C.甲图中容器对水平桌面的压力大于乙图中容器对水平桌面的压力
D.若将乙图中木块浸在水中部分切掉取走,则木块静止时,仍有剩余木块体积的五分之二露出水面
【答案】D
【解析】【分析】A.比较两图中木块排开水的体积的大小关系,利用F浮=ρ水gV排分析比较甲、乙两图中木块受到的浮力关系;
B.首先判断将细线剪断,木块最终漂浮在水面上时水面的变化,然后利用p=ρ水gh分析比较甲、乙两图中容器底部受到的液体压强关系;
C.容器对水平桌面的压力等于容器和容器内液体以及木块的重力之和;
D.由图可知,木块漂浮说明木块的密度小于水的密度,截取浸在水中部分后,木块的密度不变,据此判断木块静止时,剩余木块露出水面的体积。
【解答】 A.由图可知,甲图中木块排开水的体积大于乙图中木块排开水的体积,水的密度一定,根据F浮=ρ水gV排可知,甲图中木块受到的浮力大于乙图中木块受到的浮力。故A错误;
B.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上时,容器内的水面下降,根据p=ρ水gh可知,甲图中容器底部受到的液体压强大于乙图中容器底部受到液体的压强。故B错误;
C.因为容器对水平桌面的压力等于容器和容器内液体以及木块的重力之和,所以甲图中容器对水平桌面的压力等于乙图中容器对水平桌面的压力。故C错误;
D.若将乙图中木块浸在水中部分切掉取走,只是改变了木块的质量和体积,没有改变木块的密度,所以剩余部分仍然有露出水面。故D正确。
故选D。
7.如图,将一个苹果和橙子放入水中,苹果漂浮,橙子下沉至底部。若苹果的质量、体积和受到的浮力为m1、V1和F1,橙子的质量、体积和受到的浮力为m2、V2和F2。下列说法正确的是( )
A.若 则F1一定小于F2 B.若 则F1一定大于F2
C.若 则F1可能大于F2 D.若V1>V2, 则F1一定大于 F2
【答案】B
【解析】【分析】 (1)根据浮沉条件分别判断出所受浮力与重力的关系,即可比较;
(2)根据物体所处状态判断出排开液体的体积关系,利用阿基米德原理即可判断浮力大小。
【解答】 (1)由于苹果漂浮,橙子沉底,则根据浮沉条件可知:
则F1=G1=m1g,G2=m2g>F2,
A.若m1>m2,则F1>F2,故A错误;
B.若m1=m2,则F1>F2,故B正确;
(2)由于苹果漂浮,橙子沉底,则:V排1<V1,V排2=V2,
由于都是浸在水中,根据F浮=ρ水gV排可知:
C.若V1=V2,因苹果有一部分露出水面,所以V排1<V排2,则F1<F2,故C错误;
D.若V1>V2,则V排1与V排2的大小不能比较,所以F1不一定大于F2,故D错误。
故选B。
8.如图所示,边长为10cm 的立方体物块悬浮在水中,上表面受到5N压力,则下表面所受压力大小和方向正确的是( )
A.10N 竖直向上 B.10N 竖直向下
C.15N 竖直向上 D.15N 竖直向下
【答案】C
【解析】【分析】浮力产生的原因是物体上下表面受到的压力差。
【解答】立方体物块的边长为10cm=0.1m,其体积V=(0.1m) 3 =0.001m3。
因为物块悬浮在水中,根据悬浮条件,
浮力。
根据浮力产生的原因,
F浮=F下表面-F上表面,
F下表面=F浮+F上表面=10N+5N=15N
方向竖直向上。
故答案为:C。
9.重5千克的L形容器放在桌面上,底部面积 厘米2 ,上端开口面积 厘米2 ,容器下部分高度为h1=20厘米。倒入12千克水,放入重1.6牛的实心塑料小球。小球静止时如图,此时容器上壁给小球0.4牛的作用力,容器内水的总高度为 h2以下说法正确的是 ( )
A.塑料小球的密度是0.8千克/米3
B.此时容器对桌面的压力为171.2牛
C.此时液面到容器底的高度为 厘米
D.若在塑料小球下面系另一个重为0.4牛的实心铁球(绳子质量不计),这两个球将可以悬浮在水中
【答案】C
【解析】【分析】 (1)如图小球静止时处于平衡状态,根据受力平衡求出小球受到的浮力,根据阿基米德原理F浮=G=ρV排g求出球的体积,然后根据G=mg求出球的质量,利用求出小球的密度;
(2)此时容器对桌面的压力等于容器的总重力;
(3)根据求出容器里水的体积,然后求出容器里水和球的总体积,根据底面积即可求出水的深度h2;
(4)若在塑料小球下面系另一个重为0.4牛的实心铁球(绳子质量不计),根据受力分析即可判断。
【解答】 A、如图小球静止时受重力、浮力和上壁给小球向下的作用力作用,根据受力平衡可得小球受到的浮力:
F浮=G+F=1.6N+0.4N=2N,
由于小球在水中,则根据F浮=ρ水gV排可知小球的体积为:
;
小球的质量:,
则小球的密度:,故A错误;
B、容器的总质量:m总=m容+m水+m=5kg+12kg+0.16kg=17.16kg;
此时容器对桌面的压力:F压=G总=m总g=17.16kg×10N/kg=171.6N,故B错误;
C、根据可得水的体积:;
则,故C正确;
D、若在塑料小球下面系另一个重为0.4牛的实心铁球(绳子质量不计),则小球和实心铁球受到总重力为G'总=G+G铁=1.6N+0.4N=2N,
小球受到浮力不变,则小球和实心铁球受到浮力之和:F'浮>F浮=2N,
所以,小球和实心铁球不会下沉,故D错误。
故答案为:C。
10.在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝,把它放到甲、乙、丙三种密度不同的液体中,细木棍浸入液体里的情况如图所示,则细木棍在三种液体里受到的浮力 F 的大小及三种液体密度ρ之间的关系,正确的是( )
A.
B.
C.
D.
【答案】C
【解析】【分析】沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
【解答】由图可知,在三种液体中,细目棍均属于漂浮状态,浮力等于重力,可知浮力大小相同。
甲中排开液体的体积最小,丙中最大,由可知,甲液体的密度最大,丙密度最小。
故答案为:C。
11.两支底端封闭的相同吸管,装入不同质量的细沙后制成了甲、乙两支密度计,放入同一个盛有水的烧杯中,静止后如图所示,则甲、乙两支密度计中可能可以测量酒精密度的是 ( )
A.只有甲 B.只有乙
C.甲、乙都可以 D.甲、乙都不可以
【答案】A
【解析】【分析】根据浮沉条件判断出甲、乙密度计与水的密度的关系。
【解答】因为乙密度计悬浮在水中,故乙密度计的密度等于水的密度,大于酒精的密度,故乙密度计放在酒精中会沉入底部,不能测量酒精的密度,故A正确、BCD错误。
故答案为:A。
12.在两个相同的薄壁塑料瓶(质量忽略不计)内分别装入体积相等、密度为ρ甲和ρ乙的两种液体后密封,再把它们放入两个装有水的容器中,处于如图所示状态。下列判断正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.无法判断
【答案】A
【解析】【分析】(1)在左图中,液体甲装入塑料瓶内放入水中,下沉一些,可知甲液体的密度比水的密度大;
(2)在右图中,液体乙装入塑料瓶内放入水中,上浮一些,可知乙液体的密度比水的密度小;据此综合分析。
【解答】左图:塑料瓶处于漂浮状态,则F甲浮=G甲,即
ρ水V甲排g=ρ甲V甲g
由图可知:V甲排>V甲,所以,ρ甲>ρ水;右图:塑料瓶处于漂浮状态,则F乙浮=G乙,即
ρ水V乙排g=ρ乙V乙g,
由图可知:V乙排<V乙,所以,ρ乙<ρ水。所以,ρ甲>ρ乙。故A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
13.柱状容器内放入一个体积大小为200cm3的柱状物体,现不断向容器内注入水,并记录水的总体积 V和所对应的水的深度 h, 如下表所示,则下列判断中正确的是( )
V(cm3) 60 120 180 240 300 360
h(cm) 5 10 15 19 22 25
A.物体的底面积 S1为 8cm2 B.容器的底面积 S2为 12cm2
C.物体的密度为0.7×103kg/m3 D.物体所受到的最大浮力为2N
【答案】A,C
【解析】【分析】AB.根据体积的计算公式计算出物体的底面积;
CD.先计算出物体浸入水的深度,进一步得出排开水的体积,从而计算出物体受到的浮力,由于物体漂浮,物体的重力等于它受到的浮力,进一步计算出该物体的密度。【解答】AB.根据表格数据可知,每次注入相同的体积的水,前三次高度由5~10~15cm变化均匀,表明柱状物体与容器底是接触的,则①,
后三次19~22~25cm体积变化与之前不同,但变化均匀,表明后一段完全浸没或浮起,则②,
联立①②解得物体的底面积 S1 为 8cm2,容器的底面积S2为 20cm2,故A正确,B错误;
CD.物体高度为,
如果柱状物体的密度大于或等于水的密度,在加水过程中柱状物体将静止在容器底不会上浮,容器内水的体积变化应该与h的变化成正比,由表中数据可知器内水的体积变化与h的变化不成正比,所以柱状物体的密度小于水的密度,因此随着水的增多,柱状物体将漂浮在水面上,设柱状物体浸入的深度为h浸,当容器中水的深度为25cm时可知
解得h浸=17.5cm2,此时排开水的体积为
物体漂浮时受浮力最大,根据物体漂浮可知此时浮力等于物体的重力,故物体的重力
物体的密度为
故C正确,D错误。
故选AC。
14.我国研制的水下滑翔机“海燕—X”,将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米.如图所示是水下滑翔机的模型,机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀.当油囊收缩时滑翔机下潜,当油囊膨胀时滑翔机上浮.下列说法正确的是( )
A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
【答案】B
【解析】【分析】(1)根据油囊的作用分析滑翔机实现浮沉的原理;
(2)根据阿基米德原理分析浮力的变化;
(3)物体上浮时,浮力要大于自身的重力;
(4)根据物体的浮沉条件分析。
【解答】A、机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀,则油馕排开的水的体积不同,受到的浮力不同,所以能实现浮沉,故A错误;
B、油囊收缩时,排开的水的体积变小,水的密度不变,根据阿基米德原理可知,滑翔机受到的浮力减小,故B正确;
C、油囊膨胀时,滑翔机会上浮,根据物体的浮沉条件可知,滑翔机所受的浮力大于滑翔机的重力,故C错误;
D、滑翔机本身的重力不变,上浮时滑翔机排开水的重力大于滑翔机的重力,下潜时排开水的重力小于滑翔机的重力,所以上浮时滑翔机排开水的重力大于下潜时排开水的重力,故D错误。
故答案为:B。
15.如图所示为“浮沉子”,小玻璃瓶的下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。把小玻璃瓶放入水筒中,用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,可以实现小玻璃瓶的上浮、悬浮或下潜。下列说法中,正确的是 ( )
A.小玻璃瓶上浮时,所受重力大于浮力
B.制作“浮沉子”时,水筒内可以装满水
C.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,小玻璃瓶会上浮
D.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,水会进入小玻璃瓶中
【答案】D
【解析】【分析】 浮力大于重力,物体上浮;浮力小于重力,物体下沉。在气体质量一定时,气体体积越小压强越大。
【解答】 A.药瓶上浮时,由浮沉条件可知,所受重力小于浮力,故A错误;
B.制作“浮沉子”时,水筒内不能装满水,否则药瓶不能进水或排水,不能实现在水中的浮沉,故B错误;
CD.挤压橡皮膜,筒内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,药瓶会下沉,故D正确,C错误。
故选D。
16.校园科技节开展自制潜艇比赛,某小组同学利用玻璃瓶制作了如图所示的潜艇模型。参赛潜艇模型需按要求完成在 A 处漂浮、在B和D 处悬浮、在C 处沉底的动作展示。下列说法中,正确的是( )
A.当潜艇模型从 A 处到B 处时,需要向外拉活塞
B.当潜艇模型从 B 处到C 处时,潜艇模型受到的浮力变大
C.当潜艇模型从 C 处到D 处时,潜艇模型受到的重力变大
D.当潜艇模型从 D 处到A 处时,潜艇模型受到的浮力变大
【答案】A
【解析】【分析】 潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜、悬浮和上浮的,结合这个特点来对此题的模型进行分析。
【解答】 当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,所受浮力不变,因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇的重力来实现的;
A.当潜水艇从A到B时,即由漂浮到悬浮,需要增加潜水艇的重力,所以向外拉活塞,使潜水艇内部的气压减小,水就进入潜水艇,故A正确;
B.当潜水艇从B到C时,即都悬浮,由于液体的密度不变,排开液体的体积不变,根据F浮=ρ液gV排知浮力不变,故B错误;
C.当潜水艇从C到D时,即由沉底到悬浮,由于悬浮时浮力等于重力,沉底时浮力小于重力,且由C到D时,潜水艇排开水的体积不变、液体的密度不变,则浮力不变,所以需要潜水艇的重力变小,故C错误;
D.当潜水艇从D到A时,即由沉底到漂浮,由于排开水的体积减小,根据F浮=ρ液gV排知潜水艇的浮力变小,故D错误。
故选A。
17.如图所示,四个体积相同而材料不同的球A、B、C、D,分别静止在不同深度的水里。以下说法正确的是( )
A.A球所受浮力最小 B.B球所受浮力最小
C.C球所受浮力最小 D.D球所受浮力最小
【答案】A
【解析】【分析】由题知,四个小球的体积相同,根据图示得出四个小球排开水的体积的大小关系,根据阿基米德原理得出受到的浮力的大小关系。
【解答】物体所受浮力的大小和液体的密度以及物体浸在液体中的体积有关,四个体积相同而材料不同的小球浸在同种液体中,由题图知 A 球浸入液体的体积最小,所以A 球所受浮力最小,故A 正确,B、C、D错误。
故答案为:A。
18.小芸和妈妈一起上街到夜市买了一袋观赏鱼(如图),袋内有封闭的空气。小芸回到家后将没有打开塑料袋的观赏鱼直接放入家里的鱼缸中。若不计塑料袋的自重和体积,那么这个装着水和鱼的塑料袋在鱼缸的水中所处的状态是 ( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】【分析】沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
物体的密度小于液体的密度时,物体处于漂浮状态;物体的密度等于液体的密度,物体将悬浮;物体的密度大于液体的密度,物体将下沉。
【解答】由题图知,观赏鱼悬浮在袋内的水中,则观赏鱼的密度等于水的密度;将塑料袋浸入水中,袋内外水的密度相同,当袋中水和鱼的总体积等于排开水的体积V排时,袋内水和观赏鱼的总重力等于袋受到的浮力,此时袋处于静止状态,即此时袋内外液面应相平,故B正确。
故答案为:B。
19.将同一支密度计先后放入两容器中,如图所示,两容器中的液体的密度分别是、,密度计受到的浮力分别是 、,则密度和浮力的关系分别满足( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【解析】【分析】沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
【解答】AC、因为密度计漂浮, ,所以==G,故A、C错误;
BD、由图知,密度计排开液体的体积的大小关系为 根据 ρ液gV排 可知,A、B液体的密度的大小关系为,故B正确,D错误。
故答案为:B。
20.在水平桌面上有一个盛有水的容器,将木块用细线系住并没入水中,如图甲所示,细线剪断后,木块最终漂浮在水面上,且有 的体积露出水面,如图乙所示。下列说法中,不正确的是( )
A.木块的密度为 0.6×
B.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比为5:3
C.图甲中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为5:2
D.图甲中容器对水平桌面的压力等于图乙中容器对水平桌面的压力
【答案】C
【解析】【分析】沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
【解答】A、木块漂浮,浮力等于重力,,可知木块的密度为0.6× ,故A正确,不符合题意;
B、甲乙中排开液体的体积之比为5:3,由阿基米德原理可知,浮力之比为5:3,故B正确,不符合题意;
C、甲中拉力等于浮力减去重力,结合图乙可知,拉力等于,浮力等于,可知拉力与浮力之比为2:5,故C错误,符合题意;
D、容器对桌面的压力等于容器、水和木块的总重力,可知甲乙对桌面的压力大小相等,故D正确,不符合题意。
故答案为:C。
21.下列关于浮力知识应用实例的说法,正确的是 ( )
A.浸没在水中的潜艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B.巨轮之所以能够漂浮在水面上,是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.液体的密度越大,密度计漂浮在液体中时受到的浮力就越大
D.气球是利用填充密度大于空气密度的气体原理上浮的
【答案】B
【解析】【分析】沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
物体的密度小于液体的密度时,物体处于漂浮状态;物体的密度等于液体的密度,物体将悬浮;物体的密度大于液体的密度,物体将下沉。
【解答】A、浸没在水中的潜艇在下潜过程中,排开液体的体积不变,可知所受浮力逐渐不变,故A错误;
B、巨轮之所以能够漂浮在水面上,是因为用空心的办法增大了排开液体的体积,从而增大了浮力,使浮力等于重力,故B正确;
C、密度计漂浮,浮力等于重力,可知密度计受到的浮力相等,故C错误;
D、气球是利用填充密度小于空气密度的气体原理上浮的,故D错误。
故答案为:B。
22.如图所示,一个充气的气球下面挂一个金属块,把它放入水中某处恰好能静止,如果把金属块及气球的位置轻轻向下移动些,则金属块及气球 ( )
A.仍能静止 B.向下运动 C.向上运动 D.不能确定
【答案】B
【解析】【分析】把水中气球与金属块的位置轻轻向下移动一些,所处的深度增大,根据液体压强公式p=ρgh知,气球受到的压强增大,气球的体积减小,排开水的体积变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,气球受到的浮力减小,自重不变,由物体的浮沉条件分析判断。
【解答】 原来金属块和小气球悬浮在水中,F浮=G;
把金属块及气球的位置轻轻向下移动一些,所处的深度增加,
由公式p=ρgh知,
小气球受到水的压强增大,气球的体积变小,
所以气球排开水的体积减小,
由公式F浮=ρ液gV排知,
气球受到的浮力减小
故答案为:B。
23.放在水平桌面上的烧杯内装有一定量的水,轻轻放入一个小球后,从烧杯中溢出100g的水。下列判断中,正确的是(g 取10 N/ kg)( )
A.小球所受浮力可能等于 1N B.小球的质量可能小于100g
C.小球的体积一定等于100 cm3 D.水对烧杯底的压强一定增大
【答案】A
【解析】【分析】(1)假设烧杯原来装满水,放入小球后知道排开水的质量,可以求出小球受到的浮力,如果小球漂浮可以求出小球的质量;水深不变,利用液体压强公式分析水对烧杯底的压强变化;
(2)假设烧杯原来装满水,放入小球后知道排开水的质量,可以求出小球受到的浮力,如果小球下沉小球的质量将比排开水的质量大;水深不变,利用液体压强公式分析水对烧杯底的压强变化;
(3)假设烧杯原来没有装满水,排开水的质量比100g大,其他物理量将发生变化。
【解答】①假设烧杯原来装满水,小球漂浮在水面上,则小球所受浮力F浮=G排=m排g=0.1kg×10 N/ kg=1N,因 所以小球的质量==100g,排开水的体积 ②假设烧杯原来装满水,小球沉入水底,小球所受浮力F浮==g=0.1 kg×10 N/ kg=1 N,l因 小球的质量m球>m排=100g,排开水的体积 放入小球后水深不变,对容器底的压强不变。
③假设烧杯原来没有装满水,则排开水的质量大于100g,小球受到的浮力大于1N,小球的质量大于100g、体积大于100 cm3,放入小球后水深增加,容器底受到的压强变大。
综上可知,A正确,B、C、D错误。
故答案为:A。
24.装有一定量水(水的密度为ρ0)的烧杯放在水平桌面上,现将一边长为l的正方体木块放入水中,如图甲所示,静止时木块上表面到水面的距离为h1;若将一小石块放在木块上,如图乙所示,静止时木块上表面到水面的距离为h2;若将小石块系在木块下面放入水中,如图丙所示,静止时木块上表面到水面的距离为h3。则下列判断中正确的是( )
A.石块的质量m= (h3-h1)l2
B.石块的体积
C.石块的密度
D.石块完全浸没在水中受到的浮力
【答案】B
【解析】【分析】由沉浮条件可知,物体漂浮时,浮力等于重力。
【解答】B、乙和丙中,石块和木块均处于漂浮状态,浮力等于重力,可知两种情况下物体受到的浮力大小相等,由阿基米德原理可知,排开液体的体积相等。乙中石块未浸入水中,丙中石块浸没在水中,则丙和乙相比,木块外露部分的增加的体积等于石块的体积,可知石块的体积为,故B正确;
A、甲中木块漂浮,浮力等于木块的重力,乙中木块和石块一起漂浮,可知乙中增大的浮力等于木块的重力,可知木块的重力为,可知木块的质量为,故A错误;
C、石块的密度为,故C正确;
D、石块完全浸没在水中受到的浮力,故D错误。
故答案为:BC。
25.一个质量为m的圆柱形瓶身的空玻璃瓶(瓶壁厚度忽略不计),内装高度为h.密度为 的水,密封后放在水平地面上,如图甲所示。再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后,瓶内外液体液面高度差如图乙和丙所示下列说法中不正确的是( )
A.玻璃瓶在水中受到的浮力等于在未知液体中受到的浮力
B.玻璃瓶底的面积为
C.玻璃瓶在未知液体中受到的浮力
D.未知液体的密度
【答案】D
【解析】【分析】由沉浮条件可知,物体处于漂浮状态,浮力等于重力。
【解答】A、玻璃瓶在水中和液体中均处于漂浮状态,浮力等于重力,可知在水中和在液体中受到的浮力相等,故A正确,不符合题意;
B、瓶子受到的浮力等于重力,可知浮力为,即
,解得,故B正确,不符合题意;
CD、玻璃瓶在水中和在液体中受到的浮力相等,即,解得。
在水中受到的浮力为,由B可知,,可知,故C正确,不符合题意,D错误,符合题意。
故答案为:D。
26.一个质量为 80 g 的圆柱形空玻璃瓶,内装10 cm高的水密封后放在水平地面上,如图甲所示,再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后,瓶内、外液面的高度差如图乙、丙所示(ρ水=1×103kg/m3,g 取 10 N/ kg,瓶盖、瓶壁厚度均忽略不计)。下列说法中,正确的是
( )
A.玻璃瓶在水中受到的浮力小于在未知液体中受到的浮力
B.玻璃瓶底的面积为50 cm2
C.未知液体的密度为0.85 g/cm3
D.玻璃瓶在水中受到的浮力为4.8N
【答案】D
【解析】【分析】(1)图乙和丙中,玻璃瓶都处于漂浮状态,浮力等于其总重力,据此可知浮力的大小关系;
(2)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,据此列出等式,然后即可求出玻璃瓶底的面积;
(3)根据杯子在水中和在图丙的液体中受的浮力相等列出等式,解出液体密度;
(4)根据V=Sh求出玻璃瓶里水的体积,然后根据G=mg=ρVg求出水的重力,根据漂浮条件即可求出浮力。
【解答】A、图乙和丙中,玻璃瓶都处于漂浮状态,则 故 A错误。
B、图乙中玻璃瓶处于漂浮状态,浮力等于其总重力,设玻璃瓶的底面积为S,
G瓶=m瓶 g=0.08 kg×10 N/ kg=
玻 璃 瓶 的 底 面 积
40 cm2,故 B错误。
C、玻璃瓶在水中和在未知液体中受到的浮力相等,
Sh3),
水的体积 解得 0.75 g/cm3,故C错误。
D、玻璃瓶中水的体积
根据G= mg和 可得, 在水中漂浮,
则 故D正确。
故答案为:D。
27.如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。若将木块虚线以下的部分截去,则 ( )
A.木块和水面均下降,且下降的高度相同
B.木块和水面均下降,且木块下降的高度更大
C.木块和水面均下降,且水面下降的高度更大
D.木块下降,水面上升,且变化的高度不相同
【答案】B
【解析】【分析】 木块在水面上漂浮,说明木块的密度小于水的密度,根据漂浮时浮力等于重力,
即F浮=G木 ρ水gV排=ρ木gV木 ,由此可知木块淹没的体积与木块体积的比值等于木块密度与水密度的比值。据此分析即可。
【解答】因为木块漂浮,所以浮力与重力相等,则 G木,即 则有 因为木块的密度和水的密度不变,因此木块浸入水中的体积与木块体积的比值不变;当将木块虚线以下的部分截去后,木块浸入水中的体积与此时木块体积的比值变小,故剩下的木块会下沉一些;由于木块的总体积减小,因此浸入水中的体积也将减小,即排开水的体积减小,故水面将下降。由于木块底部的横截面积小于容器底部的横截面积,而 由 可得,木块下降的高度更大。
故答案为:B。
28.如图所示的容器中有水,一根下面挂一实心小铁块的塑料管漂浮在水面上。下列说法中,正确的是 ( )
A.若将小铁块取下放入水中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
B.若将小铁块取下放入水中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面上升
C.若将小铁块取下放入塑料管中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
D.若将小铁块取下放入塑料管中,塑料管仍漂浮,则塑料管外壁上的A 点受到液体的压强变小
【答案】C
【解析】【分析】(1)把小铁块和塑料试管看做整体,整体漂浮,受到的浮力和它们的重力相等,若将小铁块取下放入水中,小铁块下沉,试管漂浮,根据物体浮沉条件比较两种情况下它们的浮力关系,然后判断出排开水的体积变化,进一步可知容器内水深度的变化;
(2)把小铁块和塑料管看做整体,整体漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,此时排开水的体积等于小铁块的体积加上试管排开水的体积,将小铁块取下放入试管中时,整体的重力不变,仍漂浮,受到的浮力不变,则排开水的体积不变,即液体的深度不变,此时排开水的体积为试管排开水的体积,据此比较两种情况下试管排开水的体积变化,从而得出试管外壁A点所处的深度变化,根据p=ρgh比较试管外壁A点受到液体的压强变化。
【解答】AB、把小铁块和塑料管看作一个整体,整体漂浮,则整体受到的浮力 ,若将小铁块取下放入水中,小铁块下沉,受到的浮力 塑料管漂浮受到的浮力 ,此时两者受到的浮力之和 ,比较①②可知,整体受到的浮力减小,由 可知,两者排开水的体积变小,液面下降,故 A、B错误。
C、图中 若将小铁块取下放入塑料管中,整体的重力不变,仍漂浮,所以两种情况下受到的浮力相等,V排总不变,容器中水的深度不变,即容器内的液面高度不变,故C正确。
D、将小铁块取下放入塑料管中时,只有塑料管排开水,则V排管变大,塑料管外壁上的A 点所处深度变大,所以塑料管外壁上的A 点受到液体的压强会增大,故D错误。
故答案为:C。
29.4个边长均为L 的相同的立方体木块,用胶水(胶水质量不计)粘在一起放入水中,露出水面的高度为L2,如图所示。当胶水溶于水后,木块散开,这时出现( )
A.a、b 露出水面的高度为L/2,c、d 露出水面的高度为0
B.a、b露出水面的高度为L/2,c、d 沉入水底
C.a、b、c、d 露出水面的高度都为
D.a、b、c、d露出水面的高度都为L4
【答案】D
【解析】【分析】由图可知:立方体木块处于漂浮状态,根据漂浮条件F浮=G结合阿基米德原理F浮=ρ水gV排解答。
【解答】把4个木块看作一个整体,当它们粘在一起时,露出水面的体积为总体积的 ,当木块散开后,由于木块的密度不变,故每个木块露出水面的体积仍为各自体积的 ,即露出水面的高度为L/4,故D正确。
故答案为:D。
30.如图所示,已知鸡蛋的质量为55g,体积为50cm3。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)。下列说法正确的是( )
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55N
B.图乙中盐水的密度是
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是
【答案】B
【解析】【分析】沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
【解答】A、甲中鸡蛋沉底,浮力小于重力了,浮力为,故A错误;
B、B中鸡蛋悬浮,说明鸡蛋的密度等于盐水的密度,鸡蛋的密度为,故B正确;
C、丙处于漂浮状态,浮力等于重力,故C错误;
D、甲中浮力小于重力,乙和丙中浮力等于重力,可知浮力的大小关系为:乙等于丙大于甲,故D错误。
故答案为:B。
31.如图所示,两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,甲杯中橡皮泥沉入水底,乙杯中橡皮泥浮在水面。下列说法正确的是( )
A.橡皮泥受到的浮力大小F甲>F乙
B.橡皮泥受到的浮力大小F甲=F乙
C.甲、乙杯中液面高度h甲>h乙
D.甲、乙杯中液面高度h甲< h乙
【答案】D
【解析】【分析】根据浮沉条件比较橡皮泥受到浮力的大小,根据阿基米德原理F浮=ρ水V排g比较排开水的体积大小,进而判断水面高度变化多少即可。
【解答】 由图可知:实心球橡皮泥沉到容器底部,则实心球橡皮泥受到的浮力:F甲<G……①
碗状橡皮泥漂浮在水面,则碗状橡皮泥受到的浮力:F乙=G……②
由①②可得:F甲<F乙,即乙杯中橡皮泥所受的浮力大;
根据F浮=ρ水V排g可知排开水的体积:V球<V碗,即:实心橡皮泥排开的水的体积小于碗状橡皮泥排开的水的体积,乙杯中水面升高得多,则甲、乙液面高度h甲<h乙。
故选D。
32.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示。假设小球的体积始终不变,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到 的过程中,下列关于小球浮沉情况的判断,正确的是( )
A.先下沉后上浮 B.浮力变小,一直下沉
C.先上浮后下沉 D.浮力变大,一直上浮
【答案】C
【解析】【分析】 物体的密度等于液体的密度相等时物体悬浮,物体的密度小于液体的密度时物体上浮、最终漂浮,物体的密度大于液体的密度时物体下沉、沉入水底,据此结合水密度的变化进行分析解答。
【解答】 因烧杯里盛有6℃的水时,小球恰好悬浮,所以,小球的密度与此时水的密度相等,
由图象可知:4℃的水的密度最大,6℃的水的密度比0℃时水的密度大,则
当水的温度从6℃降到4℃时,水的密度增大,大于小球的密度,使小球上浮、最后漂浮;
当水的温度从4℃降到0℃时,水的密度减小,最后小于小球的密度,使小球下沉、悬浮、最后下沉,
综上可知,小球先上浮后下沉,故A正确,B、C、D错误。
故选C。
二、填空题
33.如图所示,长方体物块分别以图a和b 两种方式漂浮在同一个水池的水面上(不考虑木块的吸水性),若木块受到水的浮力分别为F甲和F乙,则F 甲 F乙(填大于、小于、等于);从a图到b图,水池的液面高度 (上升、下降、不变)
【答案】等于;不变
【解析】【分析】(1)根据漂浮条件比较木块受到的浮力大小;
(2)根据阿基米德原理比较木块排开水的体积变化,据此判断水池中水面的高度变化。
【解答】(1)根据图片可知,a、b中木块始终在水面漂浮,则它受到的浮力始终等于自身重力。由于木块重力大小不变,因此它受到的浮力相等,即F甲=F乙;
(2)综上所述,木块受到的浮力相等,根据阿基米德原理可知,木块排开水的体积相同,因此水池内液面高度不变。
34.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小丽将一个物体挂在弹簧测力计下,并逐渐使其浸入水或盐水中,实验过程和对应的实验数据如图甲、乙、丙、丁、戊所示。
(1)由图甲、丙可知,物体浸没在水中时,受到的浮力为 N。
(2)分析图甲、乙、丙可知,物体所受浮力大小与 (填“物体排开液体”或“物体”)的体积有关。
(3)分析甲、丁、戊三图可知,物体所受浮力与液体的密度 (填“有关”或“无关”)。
【答案】(1)1
(2)物体排开液体
(3)有关
【解析】【分析】(1)利用称重法F浮=G-F求出物体浸没在水中时,受到的浮力;
(2)根据控制变量法和F浮=G-F,来判断浮力大小的影响因素;
(3)探究浮力与物体浸入液体深度的关系,应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同,分析图示实验,然后答题。
【解答】(1)由题图甲可知,物体的重力 G=2.7N,
由题图丙可知,物体浸没在水中时,
弹簧测力计的示数为 F=1.7N,
则物体浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F=2.7 N-1.7 N=1 N。
(2)由题图甲、乙、丙可知,物体的体积、重力不变,且液体密度不变,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计示数越小,由,物体所受浮力越大,所以物体在液体中所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)由题图甲、丁、戊可知,当物体浸没在密度不同的液体中时,
物体在题图丁中所受浮力F浮=G-F=2.7 N-1.7 N=1N,
物体在题图戊中所受浮力为 1.2N,
所以物体所受浮力与液体的密度有关。
35.小华在喝完口服液后,想通过实验测出空瓶材质的密度,但是他只找到了量筒,于是进行了如下实验操作:
如图甲,在量筒中注入适量的水,读出量筒的示数
如图乙,将空瓶放入水中,空瓶漂浮在水面上,读出量筒的示数 80 mL;
如图丙,将空瓶压至水下,空瓶被量筒中的水注满后沉底,读出量筒的示数V3。
(1)空瓶漂浮时浮力 重力,沉底后浮力 重力。(均填“>”“<”或“=”)
(2) ,空瓶材质所占的体积为 mL。
(3)空瓶材质的密度为 kg/m3。(水的密度
【答案】(1)=;<
(2)74;4
(3)2.5×103
【解析】【分析】 (1)空瓶漂浮时浮力等于重力,沉底后浮力小于重力。
(2)根据量筒的分度值和液面位置读出V3的值,根据V=V3-V1得出空瓶材质所占的体积。
(3)根据甲、乙可知瓶子漂浮时排开水的体积,根据G=F浮=ρ水gV排得出空瓶的重力,根据G=mg得出空瓶的质量,根据密度公式可知空瓶材质的密度。
【解答】 (1)空瓶漂浮时浮力等于重力,沉底后浮力小于重力。
(2)由图知量筒的分度值为1mL,则V3=74mL,空瓶材质所占的体积为V=V3-V1=74mL-70mL=4mL。
(3)根据甲、乙可知瓶子漂浮时排开水的体积V排=V2-V1=80mL-70mL=10mL=10cm3,
空瓶的重力G=F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×10×10-6m3=0.1N,
空瓶的质量,
根据密度公式可知空瓶材质的密度。
36.劳动实践中,小明想把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他首先将一个空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出并放置在桶内,桶仍漂浮在水面(不考虑捞出过程中带出的水)。
(1)某块鹅卵石在水池底部时,它受到的浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)它的重力。
(2)将鹅卵石全部捞出并放置在桶内时,水池内水面高度与鹅卵石未捞出时相比,会 (填“上升”“下降”或“不变”)。
【答案】(1)小于
(2)上升
【解析】【分析】(1)沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
(2)根据沉浮条件和阿基米德原理判断浮力大小变化,浮力变大,则排开液体的体积变大,将导致水面上升。
【解答】(1)由沉浮条件可知,物体沉底,浮力小于重力。
(2)鹅卵石在小桶中处于漂浮状态,浮力等于重力,可知鹅卵石受到的浮力变大,由阿基米德原理可知,排开液体的体积变大,水池的底面积不变,可知水面将上升。
三、实验与探究题
37.小敏要研究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图甲所示的探究.
(1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知物体排开液体的体积越大,所受的浮力 .
(2)实验结束后,庆林绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图乙所示分析图像可知:
①曲线 (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况.
②该金属圆柱体所受重力为 N,金属圆柱体浸没时受到的浮力为 .
【答案】(1)越大
(2)a;2.7;1.0
【解析】【分析】 (1)根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化,结合F浮=G-F拉分析浮力大小和排开液体体积之间的关系;
(2)根据浮力大小和排开液体体积之间的关系判断出哪一条图象是浮力变化的图象,哪一条是拉力变化的图象;
(3)根据拉力变化的图象可知,物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力;根据浮力变化的图象可得物体完全浸没时的浮力。
【解答】 (1)根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化,物体进入到液体中的体积越大,即排开液体的体积越大,弹簧测力计的拉力越小,根据F浮=G-F拉可知,物体重力不变,物体受的浮力会越大;
(2)①因为在物体全部浸没前,物体进入到液体中的深度越深。排开液体的体积越大,浮力越大;物体全部浸没后,排开液体的体积不变,根据F浮=ρgV排可知,浮力不再变化;所以图象a符合金属圆柱体所受浮力和浸入深度的关系;
②图象b是弹簧测力计对金属圆柱体的拉力变化图象,物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力G=F=2.7N;
由图象a可知,圆柱体完全浸没后,圆柱体受的浮力为1.0N。
38.为了能直观地验证阿基米德原理,小明改进了实验装置,如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计的挂钩上,在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下面放一个小桶。铁架台的支架上放置一个溢水杯,溢水杯跟金属块、粗铁丝框和小桶都不接触(水的蒸发可忽略)。
(1)首先平稳缓慢地抬高放有溢水杯的支架,使金属块浸没在水中,但不与溢水杯底部接触(如图甲、乙、丙所示),在此过程中,弹簧测力计的示数 F甲 (填“>”“<”或“=”)F丙。
(2)然后再平稳缓慢地降低放有溢水杯的支架,使金属块完全离开水面(如图丁所示),可以计算出图丙中金属块所受的浮力约为 N,此时浮力的测量数值将比真实数值 (填“大”或“小”),原因是 。
【答案】(1)=
(2)1.2;大;金属块完全离开水面时要带出一些水,使弹簧测力计的示数偏大
【解析】【分析】 (1)根据阿基米德原理可得出结论;
(2)根据F浮=G-F示可求浮力;金属块完全离开水面时要带一些小水滴,使重力G偏大。
【解答】 (1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸没入水中(如图甲→乙→丙),弹簧测力计示数保持不变,则表明在此过程中金属块到的浮力等于排开液体所受的重力;
(2)由图丙、丁可知,弹簧测力计的分度值,0.2N,图丁G=4.4N,图丙F示=3.2N,
图丙中金属块所受到的浮力约为:F浮=G-F示=4.4N-3.2N=1.2N;
金属块完全离开水面时要带一些小水滴,使重力G测的数值偏大,根据F浮=G-F示可知,此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。
39.探究小组针对潜水艇的制作,开展项目化学习。
【项目设计】利用硬质塑料瓶制作潜水艇模型,相邻两舱之间密封不连通,水舱与注射器通过塑料软管相连,推拉注射器活塞可以实现潜水器的浮沉,模型如图甲。
【产品检测】
(1)为使潜水艇模型完成从B到A的上浮过程(图乙),小组同学的操作是 (填“向外拉动”或“向内推动”)注射器活塞,从而排出水舱内的水,实现上浮;
(2)若某潜水艇模型的总体积是,所用材料的总质量是0.5kg。要实现模型下沉,水舱内水量至少达到多少千克?请通过计算说明理由;
(3)下表是项目小组制定的评价表:
自制潜水艇评价量表
级别内容 优秀 合格 待改进
功能仓分区设计 生活舱和水舱独立分开,生活舱不进水,且生活舱较大 生活舱和水舱独立分开,生活舱不进水 生活舱和水舱未独立分开
浮沉情况 潜水艇能顺利实现下潜、上浮、悬浮、漂浮 潜水艇能下潜、上浮、悬浮、漂浮,但较困难 潜水艇不能实现下潜、上浮、漂浮
项目小组对某潜水艇模型测试时发现:注射器活塞推到最左端时,潜水艇模型位于水槽底部。请你根据测试结果,对照量表内容,对“浮沉情况”这一指标级别进行评价 。
【答案】(1)向内推动
(2)潜水艇模型完全浸没后受到的浮力为:,潜水艇模型的重力为:,要实现模型下沉,潜水艇模型受到的浮力至少等于物体的总重力,水舱内水量的重力为:,水舱内水的质量为:。
(3)注射器活塞推到最左端时,潜水艇位于水槽底部,此时重力最小,说明不能实现上浮,则该潜水艇的浮沉情况评价级别是待改进。
【解析】【分析】(1)为实现潜水艇的上浮,小组同学的操作是:推动活塞,向潜水艇打气,排出水舱内的水,潜水艇浮力大于重力时实现上浮。
(2)要使潜水器实现在水中的悬浮,则浮力应等于潜水器的总重力,根据阿基米德原理得出潜水器悬浮时受到的浮力;
材料的总质量为0.5kg,根据G=mg得出材料的总重力,根据阿基米德原理可知需注入水的体积;
(3)注射器活塞推到最左端时,潜水艇位于水槽底部,说明不能实现上浮,此时重力最小,则该潜水艇的浮沉情况评价级别是待改进。
【解答】(1)潜水艇是通过改变自身重力实现上浮和下沉的,因此未实现上浮,应减小自身重力向内推动注射器活塞,从而排出水舱内的水。
(2)潜水艇模型完全浸没后受到的浮力为:,潜水艇模型的重力为:,要实现模型下沉,潜水艇模型受到的浮力至少等于物体的总重力,水舱内水量的重力为:,水舱内水的质量为:。
(3)注射器活塞推到最左端时,潜水艇位于水槽底部,此时重力最小,说明不能实现上浮,则该潜水艇的浮沉情况评价级别是待改进。
(1)潜水艇是通过改变自身重力实现上浮和下沉的,因此未实现上浮,应减小自身重力向内推动注射器活塞,从而排出水舱内的水。
(2)潜水艇模型完全浸没后受到的浮力为:,潜水艇模型的重力为:,要实现模型下沉,潜水艇模型受到的浮力至少等于物体的总重力,水舱内水量的重力为:,水舱内水的质量为:。
(3)注射器活塞推到最左端时,潜水艇位于水槽底部,此时重力最小,说明不能实现上浮,则该潜水艇的浮沉情况评价级别是待改进。
40.小明在厨房帮妈妈煮饺子,发现饺子刚入锅时沉在水底,一段时间后会鼓起来,煮熟后漂浮在水面上。小明猜想,物体受到的浮力大小可能与它排开液体的体积有关,于是设计实验进行探究。他把适量沙子装入气球,并充入少量空气,制成一个“饺子”,进行了如图所示的实验。实验中充入“饺子”的空气的质量忽略不计。
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出“饺子”的重力G= N。
(2)如图乙所示,将“饺子”浸入水中,“饺子”沉底,它受到的浮力 F乙与其重力 G 的大小关系为 F乙 (填“>”“<”或“=”)G。
(3)用弹簧测力计把“饺子”竖直拉离水底,在水中静止,弹簧测力计的示数如图丙所示,则“饺子”受到的浮力
(4)向“饺子”中充入适量空气,使它体积变大,再次浸入水中,弹簧测力计的示数如图丁所示,此时它受到的浮力为 F丁,则F丁与F丙的大小关系为F丁 F丙。
(5)向“饺子”中充入更多的空气,再次浸入水中,“饺子”排开水的体积更大,最终漂浮在水面上,如图戊所示。至此,小明验证了自己的猜想,即物体受到的浮力大小与它排开液体的体积有关,且排开液体的体积越大,浮力越 。
【答案】(1)1.6
(2)<
(3)0.6
(4)>
(5)大
【解析】【分析】(1)重力的方向竖直向下,在实验前,弹簧测力计应在竖直方向调零;先确定弹簧测力计的分度值,再根据指针位置读数;
(2)根据物体的浮沉条件,浮力小于重力,沉底;
(3)由图丙读出弹簧测力计的示数,根据称重法测浮力的大小求得F浮=G-F示;
(4)由图丁读出弹簧测力计的示数,根据称重法测浮力的大小求得F浮=G-F示;然后与F丙比较即可;
(5)根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论。
【解答】 (1)重力的方向竖直向下,在实验前,弹簧测力计应在竖直方向调零。
由图甲可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为1.6N,则“饺子”的重力大小G=F示数=1.6N;
(2)根据物体的浮沉条件可知,当物体在液体受到的浮力小于其重力时,物体沉底,因此F乙<G;
(3)由图丙可知,弹簧测力计的示数为1.0N,即拉力的大小F拉1=1.0N,此时“饺子”受到的浮力:
F丙=G-F拉1=1.6N-1.0N=0.6N;
(4)向“饺子”中充入适量空气,使其体积变大再浸入水中,测力计的示数如图丁所示,拉力大小:F拉2=0.7N,因此此时“饺子”受到的浮力:
F丁=G-F拉2=1.6N-0.7N=0.9N,
F丁与F丙的大小关系为F丁>F丙;
(5)向“饺子”中充入更多的空气,浸入水中,“饺子”排开的液体体积更大,最终漂浮,说明浮力等于重力,与之前相比,浮力明显增大,由此可知,物体受到的浮力大小与它排开液体的体积有关,液体密度不变时,物体排开液体的体积越大,浮力越大。
四、综合题
41.将物块竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=9N.将物块的全部浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数F2=5N,如图所示,已知水的密度ρ=1.0 g取10N/ kg。
求:
(1)物块受到的浮力
(2)物块浸没在水中的体积
(3)物体的密度
【答案】(1)解:根据题意可知,该物块受到的浮力:F浮=G-F拉=9N-5N=4N。
(2)解:物块浸没在水中的体积。
(3)解:该物体的密度。
【解析】【分析】(1)根据称量法F浮=G-F拉计算物块受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理计算物块浸没在水中的体积;
(3)根据公式计算物体的密度。
42.将一石块挂在弹簧测力计下,浸没在水中,弹簧测力计静止时示数如图所示。求:
(1)石块在水中所受浮力。
(2)小石块的体积。
(3)小石块的密度。
【答案】(1)解:根据图片可知,石块的重力为4N,石块浸没水中测力计的示数为3N,
则石块在水中受到的浮力:F浮=G-F拉=4N-3N=1N。
(2)解:石块浸没在水中,则石块的体积等于它排开水的体积,
则小石块的体积:。
(3)解:综上所述,小石块的密度为:.
【解析】【分析】(1)根据称量法F浮=G-F拉计算石块在水中受到的浮力;
(2)石块的体积等于它排开水的体积,即;
(3)根据计算小石块的密度。
43.在科学实践活动中,某活动小组的同学想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们将一块体积为20 cm3的橡皮泥做成一条“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25 g物体,如图所示。查阅资料得知,该橡皮泥的密度为 已知水的密度为 g 取10 N/ kg。
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时,受到的浮力为多少
(2)当这条橡皮泥“船”装载的物体最多时,受到的浮力为多少
(3)该小组的同学想提高橡皮泥“船”的装载能力,请你帮助他们提出一条合理的建议。
【答案】(1)橡皮泥的体积V=20cm3=2×10-5m3,
浸没时V排=V
橡皮泥浸没在水中时所受的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-5m3=0.2N。
(2)物体质量m=25g=0.025kg,
物体重力G=mg=0.025kg×10N/kg=0.25N,
橡皮泥“船”重力G船=m船g=ρ橡Vg=1.5×103kg/m3×2×10-5m3×10N/kg=0.3N,
“船”装载最多物体时仍是漂浮状态,则有浮力F浮'=G总=G+G船=0.25N+0.3N=0.55N;
(3)改变橡皮泥“船”的形状,使其空心部分的体积适当增大,从而提高橡皮泥“船”的装载能力。
【解析】【分析】(1)已知橡皮泥的体积,浸没水中排开水的体积等于橡皮泥的体积,利用阿基米德原理计算浮力;
(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时,仍为漂浮,由漂浮条件:浮力等于船与物体的总重力,来计算浮力;
(3)从影响浮力的大小因素考虑,只能增大橡皮泥“船”排开水的体积,增大可利用的浮力。
【解答】 (3)改变橡皮泥“船”的形状,使其空心部分的体积适当增大,增大可利用的浮力,从而提高橡皮泥“船”的装载能力。
44.兴趣小组自制简易“浸没式液体密度计”,活动过程如下
①将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,静止时测力计示数为5 N(如图甲)。
②将小球浸没在水中,静止时测力计示数为4 N(如图乙)。
③将小球浸没在某未知液体中,静止时测力计示数为3 N(如图丙)。求:(g取10 N/ kg)
(1)小球在水中受到的浮力。
(2)小球的体积。
(3)图丙容器内所装液体的密度。
【答案】(1)由题图甲可知小球的重力为 5 N,小球浸没在水中时,测力计示数为 4 N,小球浸没在水中时受到的浮力为
(2)小球浸没在水中时,小球的体积等于排开水的体积,由 ρ液 gV排 可 得
(3)小球浸没在未知液体中时受到的浮力为 由阿基米德原理可得
【解析】【分析】(1)称重法测浮力,由二力平衡可知,浮力等于重力减拉力。
(2)小球在水中浸没,排开水的体积等于小球的体积,根据阿基米德原理计算体积。
(3)小球在水中浸没,在未知液体中也处于浸没状态,可知排开液体的体积相同,再由重力减拉力计算浮力大小,结合阿基米德原理计算液体的密度。
45.如图所示,质量为1 kg的正方体木块静止在水面上时,露出水面的体积为总体积的 ,求: ,g 取 10 N/ kg)
(1)木块受到的浮力;
(2)木块漂浮时排开水的体积;
(3)木块的密度。
【答案】(1)题意可知,木块静止时处于漂浮状态,所以,木块受到的浮力等于重力,即 G= mg=1 kg×10 N/ kg=10N
(2)由 ρ水gV排可知,木块漂浮时排开水的体积为
(3)因木块漂浮时露出水面的体积为木块总体积的 ,所以,木块的总体积 木块的密度为
【解析】【分析】(1)沉浮条件:物体处于漂浮或悬浮时,浮力等于重力;上浮时,浮力大于重力;下沉时,浮力小于重力。
(2)根据阿基米德原理ρ水gV排计算木块漂浮时排开水的体积。
(3)根据题中提示和(2)中所得体积计算木块的总体积,根据密度公式计算木块的密度。
46. 如图是舷号“538”的海军烟台舰,排水量(满载)约4000t,巡航速度36km/h,可续航里程5400km。求: (海水的密度取
(1)满载时烟台舰所受的浮力约为多大
(2)某次航行中烟台舰吃水深度为4m,则在舰底0.5m2的面积上受到海水的压力为多大
(3)若烟台舰在某次航行过程中以36km/h巡航速度航行5400km,其航行时间为多少小时 (结果保留一位小数)
【答案】(1)满载时烟台舰所受的浮力等于排开水的重力,可知浮力为。
(2)压力。
(3)时间。
【解析】【分析】(1)由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体受到的重力。
(2)根据液体压强公式计算压强,再由压力等于压强与受力面积的乘积计算压力。
(3)根据时间等于路程除以速度进行计算。
47.如图甲所示,有一体积、质量均忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10cm,容器的底面积为: ,弹簧没有发生形变时的长度为10cm。弹簧的伸长量△L 与它所受拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体的上表面与液面相平,此时水深24cm,水对容器底部的压力为F1,物体受到的浮力为 。打开出水口缓慢放水,当弹簧没有形变时关闭出水口,此时水对容器底部的压力为
完成下列问题:
(1) N.
(2)物体的密度是 kg/m3.
【答案】(1)24
(2)0.6×103
【解析】【分析】(1)(2) 物块刚好完全浸没在水中,求出排开水的体积,利用阿基米德原理即可求出浮力;
由图乙分析图甲状态下弹簧对木块的拉力,根据力的平衡知识求木块的重力,由密度公式解题;
物体刚好完全浸没在水中,根据物体受力平衡求出物体漂浮时浸在水中的深度,再根据p=ρgh求出容器底部受到的水的压强差。 最后根据F=pS计算的数值。
【解答】(1) (2)物块刚好完全浸没在水中,则V排=V物=(0.1 m)3=1×10-3m3,
物体所受的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N,
由图甲可知,当物体上表面上液面齐平时,物体上表面距容器底的距离为h=24cm,弹簧伸长的长度:ΔL=24cm-10cm-10cm=4cm,
由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为F拉=4N,木块的重力:G物=F浮-F拉=10N-4N=6N,
物体的密度:;
当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,L弹簧=10cm,
此时物体受的浮力:F浮'=G物=6N,
此时物体排开液体的体积,
可得:;
此时水的深度:h'=L弹簧+h浸=0.1m+0.06m=0.16m,
放水前后水对容器底部压强的变化量:Δp=p-p'=ρ水g(h-h')=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.24m-0.16m)=800Pa;
根据得,ΔF=F1-F2=ΔpS=800Pa×300×10-4m2=24N。
48.如图甲所示,高5cm、重4N的长方体物块被弹簧固定在烧杯底部。烧杯竖直放置在水平桌面上。现匀速向烧杯中缓缓加水,水位高度H随时间变化如图乙所示。(整个过程中,弹簧每受到1N的力,长度变化1cm;弹簧浮力不计;计算过程中g取10N/kg。)
求:
(1)物体在t2时刻所受到的浮力。
(2)物体的密度。
(3)弹簧恢复到原长时水位高度。
【答案】(1)0-t1时,加水的水逐步淹没弹簧,t1时恰好淹没,此时对物体进行受力分析,
此时弹簧被压缩了4cm。
t1-t2这段时间内,弹簧逐渐由压缩状态转化为拉伸状态,图时物体恰好浸没在水中,可知此时
由图乙可知,水位升高了15m,弹簧由压缩转化为拉伸,长度变化量为
可知t2时,弹簧拉长了10cm-4cm=6cm,可知此时的弹力2为6N,由此可知,物体在t2时受到的浮力为。
(2)物体浸没时,排开液体的体积等于物体的体积,可知物体的体积为
物体的密度为。
(3)物体的底面积为
由(1)可知,弹簧的原长为:L0=5cm+4cm=9cm,根据题意恢复至原长时,浮力弹簧对物体没有力的作用,此时物体受到的浮力等于重力等于4N,由阿基米德原理可知,此时物体排开液体的体积为
物体浸入水的深度为
可知弹簧恢复原长时,水面高度为。
【解析】【分析】(1)对物体进行受力分析,物体t2时拉伸弹簧,浮力等于重力加拉力。
(2)根据阿基米德原理计算物体的体积,由密度公式计算物体的密度。
(3)弹簧恢复原长,即不受弹力,由力的作用是相互的可知,弹簧对物体也没有力的作用,此时物体受到的力只有重力和浮力,可知此时浮力等于重力。
49.如图甲所示,一个底面积为的薄壁柱形容器放在电子秤上,容器中放着一个高度为0.1m的均匀实心柱体A,向容器中缓慢注水,停止注水后,容器中水的深度为0.1m,电子秤的示数与容器中水的深度关系如图乙所示,求:
(1)容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强;
(2)A对容器底部压力恰好为零时,容器对电子秤的压强
(3)停止注水后,A所受的浮力
(4)停止注水后,将A 竖直提高0.01m,A静止时水对容器底的压强
【答案】(1)容器内水的深度为0.06m,水对容器底部的压强为
(2)由图乙可知,当水的深度为0.06m时,A对容器底部的压力为零,此时容器对电子秤的压力
容器对电子秤的压强为。
(3)压力为零时,此时浮力等于A的重力,此时A浸入水中的高度为0.06m,A恰好处于漂浮状态。由图乙可知,此时容器内注入水的质量为为2.5kg-1.9kg=0.6kg。
设A的底面积为S,则,即
当水深为0.1m是,由于A仍处于漂浮状态,则A受到的浮力不变,即A浸入水中的高度仍为0.06m,此时A排开水的体积为
由阿基米德原理可知,浮力为
(4)停止注水后,将A竖直提高0.01m后,设水下降的高度为,由,即
解得,此时容器内水的深度
A静止时水对容器底的压强。
【解析】【分析】(1)根据计算压强。
(2)A对容器的压力为零,容器对电子秤的压力等于重力,结合压强等于力与受力面积的比值计算压强。
(3)物体漂浮时,浮力等于重力,结合阿基米德原理计算压强。
(4)将A提高,水面将下降,A提高的体积等于液体下降的体积,据此计算液体下降的高度,结合液体压强的计算公式计算压强。
50.如图所示,一个质量为300克薄壁长方体容器放在水平硬板CD上,容器底面长15厘米,宽10厘米,容器高度为20厘米,装有10厘米深的水。一根原长为10厘米的轻质的细弹簧AB吊着长方体木块静止,木块下表面刚好与水面接触。弹簧上端A连接着固定不动的支架,下端B连接在木块上表面的中心处,弹簧每拉长或者压缩1厘米需要0.5牛,木块的重力为2.5牛,底面长5厘米,宽5厘米,高度为20厘米。现将水平硬板CD缓慢向上移动,木块始终保持竖直方向,弹簧均在弹性限度内,木块不吸水。求:
(1)木块的密度;
(2)当木块下表面刚接触容器底部时,水对容器底部压力;
(3)当硬板向上移动22厘米时,容器对硬板的压强值。
【答案】(1)
(2)18N
(3)1600Pa
【解析】【分析】(1)利用G=mg求出木块的质量,利用V=Sh求出木块的体积,然后利用密度公式计算密度;
(2)当木块下表面刚接触容器底部时,根据容器内水的体积不变求出水的深度,再根据阿基米德原理原理求出浮力,进一步求出弹簧的弹力和弹簧压缩的长度,然后根据p=ρgh求出水对容器底的压强,再利用F=pS求出水对容器底的压力;
(3)先根据密度公式和重力公式求出水的重力,当硬板向上移动22cm时,求出弹簧压缩的长度,进一步求出弹力,并对整个装置受力分析,求出对地面的压力,从而求出压强。
【解答】(1)木块的体积为
由可得,木块的质量为
木块的密度为
(2)当木块下表面刚接触容器底部时,木块浸入的深度,而容器中水的体积不变,即
代入得,
此时木块受到的浮力
弹簧产生的弹力
弹簧被压缩的长度
故水未溢出,则水对容器底的压强
由可得,水对容器底部压力
(3)容器中水的重力
当硬板向上移动时,弹簧被压缩的长度
由题可知,此时弹簧对木块的弹力为
则容器对硬的压力
容器对硬板的压强为
(1)木块的体积为
由可得,木块的质量为
木块的密度为
(2)当木块下表面刚接触容器底部时,木块浸入的深度,而容器中水的体积不变,即
代入得,
此时木块受到的浮力
弹簧产生的弹力
弹簧被压缩的长度
故水未溢出,则水对容器底的压强
由可得,水对容器底部压力
(3)容器中水的重力
当硬板向上移动时,弹簧被压缩的长度
由题可知,此时弹簧对木块的弹力为
则容器对硬的压力
容器对硬板的压强为
01 学习目标
02 思维导图
03 基础知识
04 经典例题
05 强化提升
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新浙教版八上科学第四章 水与人类
4.4水的浮力
认识液体对浸入其中的物体有向上的浮力,理解浮力产生的原因。
掌握阿基米德原理,能运用公式F浮=ρ液gV排进行简单计算,并理解其含义。
通过实验探究,知道物体在液体中的浮沉状态(上浮、悬浮、下沉)由物体所受浮力与重力的大小关系决定,并能解释相关现象。
了解浮力在生活中的应用,如轮船、潜水艇、密度计的工作原理。培养运用控制变量法设计实验、分析数据并得出结论的科学探究能力。
知识点一 浮力
1.浮力概念:液体(气体)对 其中的物体都会产生向上的浮力。
浮力的方向是 的。
浮力的施力物体: ,浮力的受力物体: 。
浮力产生的原因: 。即____________________
弹簧测力计测浮力的方法:先测出物体在空气中的重力G,再读出物体浸在液体中的弹簧测力计读数F,那么F浮= 。
注 意:(1)F浮=G-F拉适用条件:物体在水中会下沉;
(2)若物体下表面不受液体或气体的压力,则物体 浮力。
(3)初步了解F浮=ρ液gV排液 V排是排开液体体积,而不是物体体积
2.浮力大小影响实验
实验目的 变量控制 图示 现象及分析 探究结论
探究浮力的大小与物体浸没深度的关系 同一物体浸在同一液体中,物体浸没的深度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数相同,即浮力相同 浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关
探究浮力的大小与物体浸入液体的体积的关系 液体的密度相同,同一物体浸入液体的体积不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计示数不同,即浮力不同,F1>F2 物体受到的浮力与物体浸入液体的体积有关
探究浮力的大小与液体密度的关系 同一物体浸在液体中的体积相同,液体密度不同 乙、丙两种情况下弹簧测力计的示数不同,即浮力不同,F2>F1 物体受到的浮力于液体的密度有关
探究浮力的大小与物体密度的关系 两个体积相同、质量不同的物体,浸入在同一液体中 甲、乙两种情况下弹簧测力计的示数差相同,即浮力相同 物体所受的浮力与物体的密度无关
【总结归纳】浮力的大小只跟液体的 和物体 液体的 有关(与物体的形状、材料、浸没的深度、液体的多少无关)。在液体密度相同时,浸入液体的体积越大,物体受到的浮力越大;在浸入液体的体积相同时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大。
知识点二 阿基米德原理
原 理:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
公 式:F浮= = 。
说 明:阿基米德原理同样适用于气体浮力的计算。
注 意:(1)浸入液体中的物体受到的浮力只与ρ液、V排有关;
(2)浮力与物体浸没在液体中的深度,物体的密度、形状无关;
(3)阿基米德原理表达式中V排是物体排开液体体积,也就是物体浸入液体中体积V浸,
但V排不同于V物。当物体部分浸入时,V排 知识点三 物体的沉浮条件(受力分析)
1.物体的浮沉条件:浸没在液体中的物体的浮沉取决于 F浮和 G 的大小。(实心物体浸没在液体中)
F浮G F浮=G(V排液=V物) F浮=G(V排液ρ液<ρ物 ρ液>ρ物 ___ ___ ___
___ ___ ___ ___ ___
2.说 明:(1)上浮和下沉都是不稳定状态,上浮的物体最终会浮出液面,处于漂浮状态;下沉的物体最终则会沉到液底处于静止状态(沉到水底时: ;
(2)漂浮和悬浮时,物体都是受到两个力而处于平衡状态,F浮=G。
3.注 意:(1)“浸没”是指物体全部浸入液体中,被液体全部包围,V物=V排;
(2)“浸入”是指物体部分或全部浸在液体中,部分或全部被液体包围;
(3)“漂浮”是物体浮在液面上,只有部分浸入液体中,V物>V排;
(4)“悬浮”是指物体全部浸入液体中,并且可以停留在液体中的任何深度,V物=V排;
(5)“上浮”和“下沉”是物体在重力和浮力共同作用下,物体向上或向下运动的过程,
即F浮>G,物体上浮;F浮<G,物体下沉。
知识点四 浮力的应用
1.密度计
工作原理是物体的漂浮条件(根据阿基米德公式F浮=ρ液V排g,漂浮时浮力一定,ρ液与V排成反比)。密度计下面的金属粒和玻璃泡能使密度计直立在液体中。密度计的刻度特点“ ”。
2.轮船,半潜船等漂浮物
轮船:将钢铁做成空心,增大排开液体的体积,增大浮力使F浮=G;
轮船的排水量即轮船满载时排开水的质量,单位为吨。
①因为漂浮时,F浮=G,所以同一艘轮船从海洋行驶到江河或从江河行驶到海洋,其受到的浮力 ;
②根据F浮=ρ液gV排液,同一艘轮船从海洋行驶到江河,因为F浮不变,ρ液减小,所以 V排液 ,即船身稍下沉;
3.潜水艇,潜航器等
潜水艇的下潜和上浮是靠改变 来实现的。潜水艇是钢铁外壳,体积不能改变,只能改变自身重力,方法是在水舱内吸入或排出一定量的水。
4.热气球和飞艇:采用充密度比空气 的气体(氢气、氦气、热空气)的办法,使它受到的浮力大于重力而升空。
知识点五 浮力计算的方法总结
(1)二次称量法:F 浮= ;
(2)阿基米德原理法:F 浮=G 排= = ;
(3)压力差法:F 浮= - ;
(4)漂浮或悬浮条件:F 浮= 。
题型一 浮力的概念
【例1】以下情景中没有受到浮力的物体是( )
A.遨游的“天宫一号” B.上升的热气球
C.航行的“辽宁号” D.下潜的“蛟龙”号
【例2】某同学观察一条在水中游动的小鱼,下列选项中,能正确表示该小鱼受到浮力的方向的是( )
A.B.C. D.
【例3】如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力
B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力
C.受到水的压力,没有受到水的浮力
D.受到水的压力,也受到水的浮力
【例4】关于泡脚盆内起按摩作用的凸起甲、乙(如图所示),下列说法正确的是( )
A.甲、乙均受到浮力的作用
B.甲、乙均不受浮力的作用
C.甲受到浮力的作用,乙不受浮力的作用
D.甲不受浮力的作用,乙受到浮力的作用
题型二 影响浮力大小因素的实验
【例1】探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N,下列分析正确的是( )
A.金属块a浸没在水中时,受到浮力的大小为0.6N
B.利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C.利用乙、丙,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
D.利用丙、丁,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
【例2】如图所示,小科在做探究“圆锥体所受浮力大小与哪些因素有关”的实验,两个相同的容器中分别装有水和某种液体,请你回答下列有关的问题:
(1)由图中步骤A、B、C可得结论: 。
(2)利用图中的实验数据,可算得E图中液体密度为 g/cm3。
(3)F图中,用弹簧测力计拉着圆锥体,从其底部刚好接触水面开始,缓慢下降进入水中,直到快接触到杯底,能大致反应圆锥体所受浮力F浮与进入水中的深度h深关系的图象是下列图中的 (填字母)。
【例3】小金想用弹簧测力计、物块、烧杯和水探究“浮力大小的相关因素”实验,如图所示。请根据图示回答问题:
(1)物块完全浸没在水中受到的浮力是 N。
(2)由图乙、丙、丁中的 两幅图可知,浸在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸在水中的体积有关。
(3)由图中的丙、丁两幅图可知,浸没在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸在水中的深度 (填“有关”或“无关”)。
题型三 阿基米德原理
【例1】关于物体受到的浮力,下列说法中正确的是( )
A.浮在水面的物体受到的浮力小
B.物体排开水的体积越大受到的浮力越大
C.物体浸没在水中越深受到的浮力越大
D.物体的密度越大受到的浮力越小
【例2】《长安三万里》影片中有这样的一幕:李白为寻求孟浩然的指点,在赶往江夏河埠的时候发现孟浩然搭乘的前往扬州的客轮刚开动不久,于是李白一边追赶一边大声喊问……
(1)假如李白在码头上追客轮跑了650米,用时2分10秒,求李白跑步的速度;
(2)假如客轮质量大概在10吨到20吨之间,孟浩然及所携带行李共计约70kg。则孟浩然登上客轮后,客轮排开水的体积增加多少?
【例3】用如图所示实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水会流入空桶,回答下列问题:
(1)如图所示,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水对杯底的压强将会 (填“变大”“不变”或“变小”)。
(2)由实验可得结论,浸在水中的物体所受的浮力的大小等于 。
(3)由图中信息可知物块的密度为 kg/m3
题型四 物体浮沉条件
【例1】如图,三个物体静止在某液体中的情景。下列说法正确的是( )
①若三个物体的质量相等,则受到浮力最小的可能是C物体;
②若三个物体的体积相同,则受到浮力最小的一定是A物体;
③若三个物体由同种材料做成,则A、B物体一定是空心的,C物体一定是实心的;
④若物体都是实心的,则B物体的密度一定与液体的密度相同。
A.①②④ B.②④ C.②③④ D.①③
【例2】向一个轻质塑料瓶中装入液体后密闭,把它分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,静止后如图。若塑料瓶在甲、乙两种液体中所受浮力分别为F甲、F乙。下列判断正确的是( )(不计塑料瓶和瓶塞的体积)
A.F甲=F乙;ρ甲>ρ乙 B.F甲=F乙;ρ甲<ρ乙
C.F甲>F乙;ρ甲<ρ乙 D.F甲>F乙;ρ甲=ρ乙
【例3】将质量相等的土豆和苹果(V土豆<V苹果)分别放入装满甲、乙液体的烧杯中 (ρ甲>ρ乙),静止时如图所示,则下列分析正确的是( )
A.若将土豆放入乙溶液,则土豆会处于漂浮状态
B.若将苹果放入甲溶液,则苹果会处于悬浮状态
C.土豆排开液体的质量大于苹果排开液体的质量
D.土豆排开液体的体积小于苹果排开液体的体积
【例4】小胡同学在完成“探究浮力大小与哪些因素有关”实验时,准备了三个相同的容器,装有深度相同的水和盐水,然后他将三块完全相同的橡皮泥分别做成如图所示的三种形状分别放入液体中,如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲容器中橡皮泥受到的浮力等于乙容器中橡皮泥受到的浮力
B.甲容器底受到水的压强等于乙容器底受到水的压强
C.乙容器中的橡皮泥受到浮力小于丙容器中橡皮泥受到的浮力
D.乙容器中橡皮泥排开水的体积大于丙容器中橡皮泥排开盐水的体积
题型五 浮沉条件的应用
【例1】如图所示055型驱逐舰是我国自行建造的首款万吨级驱逐舰。下列有关该舰的说法正确的是( )
A.漂浮在海面上时,受到的浮力方向向下
B.漂浮在海面上时,受到的浮力大于重力
C.从密度小的海域行驶到大的海域时,排开海水的体积不变
D.从密度大的海域行驶到小的海域时,受到的浮力大小不变
【例2】我国研制的水下滑翔机“海燕﹣X”,将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米。如图所示是水下滑翔机的模型,机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀。当油囊收缩时滑翔机下潜,当油囊膨胀时滑翔机上浮。下列说法正确的是( )
A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
【例3】在一只铅笔的下端粘上一块橡皮泥,把它分别置于甲、乙、丙三种不同的液体中,铅笔静止时的情形如图所示,则铅笔分别在三种液体中受到的浮力F的大小和三种液体的密度ρ之间的关系正确的是( )
A.F甲<F乙<F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
B.F甲>F乙>F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
C.F甲=F乙=F丙,ρ甲<ρ乙<ρ丙
D.F甲=F乙=F丙,ρ甲>ρ乙>ρ丙
一、选择题
1.如图所示,苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底,这是因为()
A.苹果受到的浮力较大 B.苹果的体积较大
C.梨子受到的重力较大 D.梨子的密度较大
2. 将四个物体分别放入四只相同且盛满水的溢水杯中,四只小烧杯也完全相同,静止后如图所示。其中物体受到浮力最大的是( )
A. B.
C. D.
3.小科周末在家洗碗时发现了一个有趣的现象:两只完全相同的碗A、B,将碗A轻轻放在水面上,松手后它能漂浮在水面上;将碗B入水中,松手后它却沉入水底,如图所示。则此时两碗所受浮力FA、FB的大小关系是( )
A.FA>FB B.FA4.如图是小科用量筒和水测量金属块体积的实验,小科将金属块从量筒上方一定高度匀速放下,直至完全浸入水中并沉至量筒底部的过程中,图中能反映液面高度 h 和金属块下降时间关系的图像是( )
A. B.
C. D.
5. 甲、乙体积相同, 乙、丙质量相等,将它们放入水中静止时如图所示,其中丙为沉底,则下列说法正确的是 ( )
A.甲所受的浮力大于甲所受的重力
B.乙物体受到的浮力最大
C.丙物体的平均密度最小
D.若三个物体均由同种材料制成,则丙一定实心
6.水平桌面上有一盛有水的容器,质量分布均匀的木块用细线系住浸没在水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是 ( )
A.甲、乙两图中木块受到的浮力相等
B.甲、乙两图中容器底部受到的水的压强相等
C.甲图中容器对水平桌面的压力大于乙图中容器对水平桌面的压力
D.若将乙图中木块浸在水中部分切掉取走,则木块静止时,仍有剩余木块体积的五分之二露出水面
7.如图,将一个苹果和橙子放入水中,苹果漂浮,橙子下沉至底部。若苹果的质量、体积和受到的浮力为m1、V1和F1,橙子的质量、体积和受到的浮力为m2、V2和F2。下列说法正确的是( )
A.若 则F1一定小于F2 B.若 则F1一定大于F2
C.若 则F1可能大于F2 D.若V1>V2, 则F1一定大于 F2
8.如图所示,边长为10cm 的立方体物块悬浮在水中,上表面受到5N压力,则下表面所受压力大小和方向正确的是( )
A.10N 竖直向上 B.10N 竖直向下
C.15N 竖直向上 D.15N 竖直向下
9.重5千克的L形容器放在桌面上,底部面积 厘米2 ,上端开口面积 厘米2 ,容器下部分高度为h1=20厘米。倒入12千克水,放入重1.6牛的实心塑料小球。小球静止时如图,此时容器上壁给小球0.4牛的作用力,容器内水的总高度为 h2以下说法正确的是 ( )
A.塑料小球的密度是0.8千克/米3
B.此时容器对桌面的压力为171.2牛
C.此时液面到容器底的高度为 厘米
D.若在塑料小球下面系另一个重为0.4牛的实心铁球(绳子质量不计),这两个球将可以悬浮在水中
10.在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝,把它放到甲、乙、丙三种密度不同的液体中,细木棍浸入液体里的情况如图所示,则细木棍在三种液体里受到的浮力 F 的大小及三种液体密度ρ之间的关系,正确的是( )
A.
B.
C.
D.
11.两支底端封闭的相同吸管,装入不同质量的细沙后制成了甲、乙两支密度计,放入同一个盛有水的烧杯中,静止后如图所示,则甲、乙两支密度计中可能可以测量酒精密度的是 ( )
A.只有甲 B.只有乙
C.甲、乙都可以 D.甲、乙都不可以
12.在两个相同的薄壁塑料瓶(质量忽略不计)内分别装入体积相等、密度为ρ甲和ρ乙的两种液体后密封,再把它们放入两个装有水的容器中,处于如图所示状态。下列判断正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙 B.ρ甲=ρ乙 C.ρ甲<ρ乙 D.无法判断
13.柱状容器内放入一个体积大小为200cm3的柱状物体,现不断向容器内注入水,并记录水的总体积 V和所对应的水的深度 h, 如下表所示,则下列判断中正确的是( )
V(cm3) 60 120 180 240 300 360
h(cm) 5 10 15 19 22 25
A.物体的底面积 S1为 8cm2 B.容器的底面积 S2为 12cm2
C.物体的密度为0.7×103kg/m3 D.物体所受到的最大浮力为2N
14.我国研制的水下滑翔机“海燕—X”,将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米.如图所示是水下滑翔机的模型,机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀.当油囊收缩时滑翔机下潜,当油囊膨胀时滑翔机上浮.下列说法正确的是( )
A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
15.如图所示为“浮沉子”,小玻璃瓶的下端开有小孔,水可通过小孔进出瓶体。把小玻璃瓶放入水筒中,用薄橡皮膜把筒口蒙住并扎紧,用手按橡皮膜,可以实现小玻璃瓶的上浮、悬浮或下潜。下列说法中,正确的是 ( )
A.小玻璃瓶上浮时,所受重力大于浮力
B.制作“浮沉子”时,水筒内可以装满水
C.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,小玻璃瓶会上浮
D.在水筒密封情况下挤压橡皮膜时,水会进入小玻璃瓶中
16.校园科技节开展自制潜艇比赛,某小组同学利用玻璃瓶制作了如图所示的潜艇模型。参赛潜艇模型需按要求完成在 A 处漂浮、在B和D 处悬浮、在C 处沉底的动作展示。下列说法中,正确的是( )
A.当潜艇模型从 A 处到B 处时,需要向外拉活塞
B.当潜艇模型从 B 处到C 处时,潜艇模型受到的浮力变大
C.当潜艇模型从 C 处到D 处时,潜艇模型受到的重力变大
D.当潜艇模型从 D 处到A 处时,潜艇模型受到的浮力变大
17.如图所示,四个体积相同而材料不同的球A、B、C、D,分别静止在不同深度的水里。以下说法正确的是( )
A.A球所受浮力最小 B.B球所受浮力最小
C.C球所受浮力最小 D.D球所受浮力最小
18.小芸和妈妈一起上街到夜市买了一袋观赏鱼(如图),袋内有封闭的空气。小芸回到家后将没有打开塑料袋的观赏鱼直接放入家里的鱼缸中。若不计塑料袋的自重和体积,那么这个装着水和鱼的塑料袋在鱼缸的水中所处的状态是 ( )
A. B. C. D.
19.将同一支密度计先后放入两容器中,如图所示,两容器中的液体的密度分别是、,密度计受到的浮力分别是 、,则密度和浮力的关系分别满足( )
A. B.
C. D.
20.在水平桌面上有一个盛有水的容器,将木块用细线系住并没入水中,如图甲所示,细线剪断后,木块最终漂浮在水面上,且有 的体积露出水面,如图乙所示。下列说法中,不正确的是( )
A.木块的密度为 0.6×
B.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比为5:3
C.图甲中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为5:2
D.图甲中容器对水平桌面的压力等于图乙中容器对水平桌面的压力
21.下列关于浮力知识应用实例的说法,正确的是 ( )
A.浸没在水中的潜艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B.巨轮之所以能够漂浮在水面上,是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.液体的密度越大,密度计漂浮在液体中时受到的浮力就越大
D.气球是利用填充密度大于空气密度的气体原理上浮的
22.如图所示,一个充气的气球下面挂一个金属块,把它放入水中某处恰好能静止,如果把金属块及气球的位置轻轻向下移动些,则金属块及气球 ( )
A.仍能静止 B.向下运动 C.向上运动 D.不能确定
23.放在水平桌面上的烧杯内装有一定量的水,轻轻放入一个小球后,从烧杯中溢出100g的水。下列判断中,正确的是(g 取10 N/ kg)( )
A.小球所受浮力可能等于 1N B.小球的质量可能小于100g
C.小球的体积一定等于100 cm3 D.水对烧杯底的压强一定增大
24.装有一定量水(水的密度为ρ0)的烧杯放在水平桌面上,现将一边长为l的正方体木块放入水中,如图甲所示,静止时木块上表面到水面的距离为h1;若将一小石块放在木块上,如图乙所示,静止时木块上表面到水面的距离为h2;若将小石块系在木块下面放入水中,如图丙所示,静止时木块上表面到水面的距离为h3。则下列判断中正确的是( )
A.石块的质量m= (h3-h1)l2
B.石块的体积
C.石块的密度
D.石块完全浸没在水中受到的浮力
25.一个质量为m的圆柱形瓶身的空玻璃瓶(瓶壁厚度忽略不计),内装高度为h.密度为 的水,密封后放在水平地面上,如图甲所示。再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后,瓶内外液体液面高度差如图乙和丙所示下列说法中不正确的是( )
A.玻璃瓶在水中受到的浮力等于在未知液体中受到的浮力
B.玻璃瓶底的面积为
C.玻璃瓶在未知液体中受到的浮力
D.未知液体的密度
26.一个质量为 80 g 的圆柱形空玻璃瓶,内装10 cm高的水密封后放在水平地面上,如图甲所示,再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后,瓶内、外液面的高度差如图乙、丙所示(ρ水=1×103kg/m3,g 取 10 N/ kg,瓶盖、瓶壁厚度均忽略不计)。下列说法中,正确的是
( )
A.玻璃瓶在水中受到的浮力小于在未知液体中受到的浮力
B.玻璃瓶底的面积为50 cm2
C.未知液体的密度为0.85 g/cm3
D.玻璃瓶在水中受到的浮力为4.8N
27.如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。若将木块虚线以下的部分截去,则 ( )
A.木块和水面均下降,且下降的高度相同
B.木块和水面均下降,且木块下降的高度更大
C.木块和水面均下降,且水面下降的高度更大
D.木块下降,水面上升,且变化的高度不相同
28.如图所示的容器中有水,一根下面挂一实心小铁块的塑料管漂浮在水面上。下列说法中,正确的是 ( )
A.若将小铁块取下放入水中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
B.若将小铁块取下放入水中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面上升
C.若将小铁块取下放入塑料管中,塑料管仍漂浮,则容器内的液面高度不变
D.若将小铁块取下放入塑料管中,塑料管仍漂浮,则塑料管外壁上的A 点受到液体的压强变小
29.4个边长均为L 的相同的立方体木块,用胶水(胶水质量不计)粘在一起放入水中,露出水面的高度为L2,如图所示。当胶水溶于水后,木块散开,这时出现( )
A.a、b 露出水面的高度为L/2,c、d 露出水面的高度为0
B.a、b露出水面的高度为L/2,c、d 沉入水底
C.a、b、c、d 露出水面的高度都为
D.a、b、c、d露出水面的高度都为L4
30.如图所示,已知鸡蛋的质量为55g,体积为50cm3。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)。下列说法正确的是( )
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55N
B.图乙中盐水的密度是
C.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
D.图中三种状态下浮力的大小关系是
31.如图所示,两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中,甲杯中橡皮泥沉入水底,乙杯中橡皮泥浮在水面。下列说法正确的是( )
A.橡皮泥受到的浮力大小F甲>F乙
B.橡皮泥受到的浮力大小F甲=F乙
C.甲、乙杯中液面高度h甲>h乙
D.甲、乙杯中液面高度h甲< h乙
32.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示。假设小球的体积始终不变,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到 的过程中,下列关于小球浮沉情况的判断,正确的是( )
A.先下沉后上浮 B.浮力变小,一直下沉
C.先上浮后下沉 D.浮力变大,一直上浮
二、填空题
33.如图所示,长方体物块分别以图a和b 两种方式漂浮在同一个水池的水面上(不考虑木块的吸水性),若木块受到水的浮力分别为F甲和F乙,则F 甲 F乙(填大于、小于、等于);从a图到b图,水池的液面高度 (上升、下降、不变)
34.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小丽将一个物体挂在弹簧测力计下,并逐渐使其浸入水或盐水中,实验过程和对应的实验数据如图甲、乙、丙、丁、戊所示。
(1)由图甲、丙可知,物体浸没在水中时,受到的浮力为 N。
(2)分析图甲、乙、丙可知,物体所受浮力大小与 (填“物体排开液体”或“物体”)的体积有关。
(3)分析甲、丁、戊三图可知,物体所受浮力与液体的密度 (填“有关”或“无关”)。
35.小华在喝完口服液后,想通过实验测出空瓶材质的密度,但是他只找到了量筒,于是进行了如下实验操作:
如图甲,在量筒中注入适量的水,读出量筒的示数
如图乙,将空瓶放入水中,空瓶漂浮在水面上,读出量筒的示数 80 mL;
如图丙,将空瓶压至水下,空瓶被量筒中的水注满后沉底,读出量筒的示数V3。
(1)空瓶漂浮时浮力 重力,沉底后浮力 重力。(均填“>”“<”或“=”)
(2) ,空瓶材质所占的体积为 mL。
(3)空瓶材质的密度为 kg/m3。(水的密度
36.劳动实践中,小明想把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他首先将一个空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出并放置在桶内,桶仍漂浮在水面(不考虑捞出过程中带出的水)。
(1)某块鹅卵石在水池底部时,它受到的浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)它的重力。
(2)将鹅卵石全部捞出并放置在桶内时,水池内水面高度与鹅卵石未捞出时相比,会 (填“上升”“下降”或“不变”)。
三、实验与探究题
37.小敏要研究浮力大小与物体排开液体的体积的关系,他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图甲所示的探究.
(1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知物体排开液体的体积越大,所受的浮力 .
(2)实验结束后,庆林绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图乙所示分析图像可知:
①曲线 (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况.
②该金属圆柱体所受重力为 N,金属圆柱体浸没时受到的浮力为 .
38.为了能直观地验证阿基米德原理,小明改进了实验装置,如图所示,把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计的挂钩上,在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下面放一个小桶。铁架台的支架上放置一个溢水杯,溢水杯跟金属块、粗铁丝框和小桶都不接触(水的蒸发可忽略)。
(1)首先平稳缓慢地抬高放有溢水杯的支架,使金属块浸没在水中,但不与溢水杯底部接触(如图甲、乙、丙所示),在此过程中,弹簧测力计的示数 F甲 (填“>”“<”或“=”)F丙。
(2)然后再平稳缓慢地降低放有溢水杯的支架,使金属块完全离开水面(如图丁所示),可以计算出图丙中金属块所受的浮力约为 N,此时浮力的测量数值将比真实数值 (填“大”或“小”),原因是 。
39.探究小组针对潜水艇的制作,开展项目化学习。
【项目设计】利用硬质塑料瓶制作潜水艇模型,相邻两舱之间密封不连通,水舱与注射器通过塑料软管相连,推拉注射器活塞可以实现潜水器的浮沉,模型如图甲。
【产品检测】
(1)为使潜水艇模型完成从B到A的上浮过程(图乙),小组同学的操作是 (填“向外拉动”或“向内推动”)注射器活塞,从而排出水舱内的水,实现上浮;
(2)若某潜水艇模型的总体积是,所用材料的总质量是0.5kg。要实现模型下沉,水舱内水量至少达到多少千克?请通过计算说明理由;
(3)下表是项目小组制定的评价表:
自制潜水艇评价量表
级别内容 优秀 合格 待改进
功能仓分区设计 生活舱和水舱独立分开,生活舱不进水,且生活舱较大 生活舱和水舱独立分开,生活舱不进水 生活舱和水舱未独立分开
浮沉情况 潜水艇能顺利实现下潜、上浮、悬浮、漂浮 潜水艇能下潜、上浮、悬浮、漂浮,但较困难 潜水艇不能实现下潜、上浮、漂浮
项目小组对某潜水艇模型测试时发现:注射器活塞推到最左端时,潜水艇模型位于水槽底部。请你根据测试结果,对照量表内容,对“浮沉情况”这一指标级别进行评价 。
40.小明在厨房帮妈妈煮饺子,发现饺子刚入锅时沉在水底,一段时间后会鼓起来,煮熟后漂浮在水面上。小明猜想,物体受到的浮力大小可能与它排开液体的体积有关,于是设计实验进行探究。他把适量沙子装入气球,并充入少量空气,制成一个“饺子”,进行了如图所示的实验。实验中充入“饺子”的空气的质量忽略不计。
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出“饺子”的重力G= N。
(2)如图乙所示,将“饺子”浸入水中,“饺子”沉底,它受到的浮力 F乙与其重力 G 的大小关系为 F乙 (填“>”“<”或“=”)G。
(3)用弹簧测力计把“饺子”竖直拉离水底,在水中静止,弹簧测力计的示数如图丙所示,则“饺子”受到的浮力
(4)向“饺子”中充入适量空气,使它体积变大,再次浸入水中,弹簧测力计的示数如图丁所示,此时它受到的浮力为 F丁,则F丁与F丙的大小关系为F丁 F丙。
(5)向“饺子”中充入更多的空气,再次浸入水中,“饺子”排开水的体积更大,最终漂浮在水面上,如图戊所示。至此,小明验证了自己的猜想,即物体受到的浮力大小与它排开液体的体积有关,且排开液体的体积越大,浮力越 。
四、综合题
41.将物块竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=9N.将物块的全部浸没在水中,静止时弹簧测力计的示数F2=5N,如图所示,已知水的密度ρ=1.0 g取10N/ kg。
求:
(1)物块受到的浮力
(2)物块浸没在水中的体积
(3)物体的密度
42.将一石块挂在弹簧测力计下,浸没在水中,弹簧测力计静止时示数如图所示。求:
(1)石块在水中所受浮力。
(2)小石块的体积。
(3)小石块的密度。
43.在科学实践活动中,某活动小组的同学想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们将一块体积为20 cm3的橡皮泥做成一条“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25 g物体,如图所示。查阅资料得知,该橡皮泥的密度为 已知水的密度为 g 取10 N/ kg。
(1)将这块橡皮泥浸没在水中时,受到的浮力为多少
(2)当这条橡皮泥“船”装载的物体最多时,受到的浮力为多少
(3)该小组的同学想提高橡皮泥“船”的装载能力,请你帮助他们提出一条合理的建议。
44.兴趣小组自制简易“浸没式液体密度计”,活动过程如下
①将一实心小球悬挂在弹簧测力计下方,静止时测力计示数为5 N(如图甲)。
②将小球浸没在水中,静止时测力计示数为4 N(如图乙)。
③将小球浸没在某未知液体中,静止时测力计示数为3 N(如图丙)。求:(g取10 N/ kg)
(1)小球在水中受到的浮力。
(2)小球的体积。
(3)图丙容器内所装液体的密度。
45.如图所示,质量为1 kg的正方体木块静止在水面上时,露出水面的体积为总体积的 ,求: ,g 取 10 N/ kg)
(1)木块受到的浮力;
(2)木块漂浮时排开水的体积;
(3)木块的密度。
46. 如图是舷号“538”的海军烟台舰,排水量(满载)约4000t,巡航速度36km/h,可续航里程5400km。求: (海水的密度取
(1)满载时烟台舰所受的浮力约为多大
(2)某次航行中烟台舰吃水深度为4m,则在舰底0.5m2的面积上受到海水的压力为多大
(3)若烟台舰在某次航行过程中以36km/h巡航速度航行5400km,其航行时间为多少小时 (结果保留一位小数)
47.如图甲所示,有一体积、质量均忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10cm,容器的底面积为: ,弹簧没有发生形变时的长度为10cm。弹簧的伸长量△L 与它所受拉力F的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体的上表面与液面相平,此时水深24cm,水对容器底部的压力为F1,物体受到的浮力为 。打开出水口缓慢放水,当弹簧没有形变时关闭出水口,此时水对容器底部的压力为
完成下列问题:
(1) N.
(2)物体的密度是 kg/m3.
48.如图甲所示,高5cm、重4N的长方体物块被弹簧固定在烧杯底部。烧杯竖直放置在水平桌面上。现匀速向烧杯中缓缓加水,水位高度H随时间变化如图乙所示。(整个过程中,弹簧每受到1N的力,长度变化1cm;弹簧浮力不计;计算过程中g取10N/kg。)
求:
(1)物体在t2时刻所受到的浮力。
(2)物体的密度。
(3)弹簧恢复到原长时水位高度。
49.如图甲所示,一个底面积为的薄壁柱形容器放在电子秤上,容器中放着一个高度为0.1m的均匀实心柱体A,向容器中缓慢注水,停止注水后,容器中水的深度为0.1m,电子秤的示数与容器中水的深度关系如图乙所示,求:
(1)容器中水的深度为0.06m时,水对容器底部的压强;
(2)A对容器底部压力恰好为零时,容器对电子秤的压强
(3)停止注水后,A所受的浮力
(4)停止注水后,将A 竖直提高0.01m,A静止时水对容器底的压强
50.如图所示,一个质量为300克薄壁长方体容器放在水平硬板CD上,容器底面长15厘米,宽10厘米,容器高度为20厘米,装有10厘米深的水。一根原长为10厘米的轻质的细弹簧AB吊着长方体木块静止,木块下表面刚好与水面接触。弹簧上端A连接着固定不动的支架,下端B连接在木块上表面的中心处,弹簧每拉长或者压缩1厘米需要0.5牛,木块的重力为2.5牛,底面长5厘米,宽5厘米,高度为20厘米。现将水平硬板CD缓慢向上移动,木块始终保持竖直方向,弹簧均在弹性限度内,木块不吸水。求:
(1)木块的密度;
(2)当木块下表面刚接触容器底部时,水对容器底部压力;
(3)当硬板向上移动22厘米时,容器对硬板的压强值。
01 学习目标
02 思维导图
03 基础知识
04 经典例题
05 强化提升
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