精准作业35 专题(三十五) 力是改变物体运动状态的原因(七)——浮沉条件及其应用
概念理解与迁移
1.有甲、乙两支刻度磨损的密度计,将它们放入水中,恰好甲磨损的部分都在水面以下,乙磨损的部分都在水面以上。现要测量某医用酒精的具体密度,可选的密度计是( )
A.甲 B.乙
C.甲和乙都可以 D.甲和乙都不可以
2.小明将金鱼装入有水的塑料袋中,扎紧塑料袋,再放入盛水的玻璃缸中,忽略塑料袋质量和体积,将会看到的现象是( )
3.生活中鸡蛋放置时间越久越不新鲜,不同新鲜程度的鸡蛋在水中的浮沉情况如图所示(鸡蛋表面有气孔)。下列判断正确的是( )
A.新鲜的鸡蛋在水中所受浮力等于重力
B.三个容器中鸡蛋所受的浮力越来越大
C.鸡蛋由于呼吸作用导致密度变小而上浮
D.鸡蛋在放置过程中,因体积变大而上浮
4.有两个完全相同的杯子,装有相同质量的水。用密度为ρ0的等质量某种材料制成的甲、乙两物体,甲物体中空,乙物体为实心小球,且甲物体体积为乙物体体积的3倍。将甲、乙两物体分别放入杯中,稳定时,甲悬浮,乙沉底,情况如图1所示。则( )
A.此材料的密度为水的密度的2倍
B.乙物体对杯子底的压力与其自身重力之比为2∶3
C.放甲物体的杯子内水面较高,对桌面的压力较大
D.如图2所示,将甲沿虚线切去下面部分,甲剩余部分仍悬浮
5.不具有弹性的a材料制成的气球体积始终不变,具有弹性的b材料制成的气球体积可变,两气球充足氦气后质量、体积相同,在同一地点释放后最终都悬停在高空。已知大气密度随高度的变化如图所示,则气球受到的浮力随高度变化正确的是( )
6.图甲是新型密度计的设计图,R为定值电阻,Rf为压敏电阻,物体A与Rf通过细线连接,其阻值变化与拉力F的关系如图乙所示。已知:电源电压U=12 V,定值电阻R=50 Ω,物体A的体积VA=1 000 cm3,物体A的密度ρA=1.03 g/cm3,水的密度ρ水=1.0 g/cm3。(g取10 N/kg)
(1)求物体A浸没在水中时所受的浮力: 。
(2)小金将电压表改装成密度计,通过计算说明,水的密度“1 g/cm3”应标注在电压表哪一示数值处 。
(3)某液体的密度为1.1 g/cm3,能否用该密度计测量 并说明理由。
【答】该液体的密度为1.1 g/cm3,液体密度大于物体密度,物体处于漂浮状态,压敏电阻Rf受到的拉力为0,电压表的示数不会随液体密度的改变而改变,所以不能用该密度计测量。
能力沉淀与升华
7.十月中旬,某中学举行了潜水艇制作大赛,图1为参赛选手作品,比赛相关信息如下:
【制作要求】
①生活舱和水舱独立分开。
②生活舱体积大于水舱体积。
【比赛任务】
①完成从水面下潜到指定位置悬浮。
②完成从水底上浮到指定位置悬浮。
【制作材料】
带盖的矿泉水瓶(380 mL)4个、500 g配重物、注射器及塑料管、热熔胶、剪刀、刻刀、透明胶等。
(1)甲组同学参赛作品如图1所示,生活舱(可加配重不进水)为2个矿泉水瓶,水舱为1个矿泉水瓶(均未裁剪),潜水艇自重为100 g。在实践中,甲组同学发现即使加入所有配重,但无论怎么抽拉注射器,潜水艇始终漂浮,无法下沉至水底。请通过计算说明原因。(矿泉水瓶厚度不计,塑料软管、热熔胶体积均忽略不计)
解:潜水艇完全浸没在水中,
V排=380 cm3×3=1 140 cm3=1.14×10-3 m3,
水舱装满水时的质量:
m水舱装满水=ρ水V水舱=1 g/cm3×380 cm3=380 g=0.38 kg,
根据阿基米德原理可得其受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×1.14×10-3 m3=11.4 N,
G总=m总g=(0.5 kg+0.1 kg+0.38 kg)×10 N/kg=9.8 N,
比较可知F浮>G总,所以潜水艇无法下沉。
(2)甲组同学经过思考,想要通过改变生活舱的体积来对潜水艇进行改进,你认为若想要完成比赛,生活舱的体积范围应为 (潜水艇自重变化忽略不计)。
(3)乙组同学选择用一个矿泉水瓶制作,其作品及轮廓如图2所示,在完成任务时,潜水艇经过的几个位置如图3所示。从O点开始向水舱中注水,潜水艇开始下沉;A点开始向外排水;B点潜水艇顶端恰好到达水面;C点潜水艇弧形部分恰好露出水面;D点为最终静止位置。请在图4中画出潜水艇在整个比赛过程中浮力随上升位置变化的曲线。
【答】如答图所示精准作业35 专题(三十五) 力是改变物体运动状态的原因(七)——浮沉条件及其应用
概念理解与迁移
1.有甲、乙两支刻度磨损的密度计,将它们放入水中,恰好甲磨损的部分都在水面以下,乙磨损的部分都在水面以上。现要测量某医用酒精的具体密度,可选的密度计是( A )
A.甲 B.乙
C.甲和乙都可以 D.甲和乙都不可以
2.小明将金鱼装入有水的塑料袋中,扎紧塑料袋,再放入盛水的玻璃缸中,忽略塑料袋质量和体积,将会看到的现象是( B )
3.生活中鸡蛋放置时间越久越不新鲜,不同新鲜程度的鸡蛋在水中的浮沉情况如图所示(鸡蛋表面有气孔)。下列判断正确的是( C )
A.新鲜的鸡蛋在水中所受浮力等于重力
B.三个容器中鸡蛋所受的浮力越来越大
C.鸡蛋由于呼吸作用导致密度变小而上浮
D.鸡蛋在放置过程中,因体积变大而上浮
4.有两个完全相同的杯子,装有相同质量的水。用密度为ρ0的等质量某种材料制成的甲、乙两物体,甲物体中空,乙物体为实心小球,且甲物体体积为乙物体体积的3倍。将甲、乙两物体分别放入杯中,稳定时,甲悬浮,乙沉底,情况如图1所示。则( B )
A.此材料的密度为水的密度的2倍
B.乙物体对杯子底的压力与其自身重力之比为2∶3
C.放甲物体的杯子内水面较高,对桌面的压力较大
D.如图2所示,将甲沿虚线切去下面部分,甲剩余部分仍悬浮
5.不具有弹性的a材料制成的气球体积始终不变,具有弹性的b材料制成的气球体积可变,两气球充足氦气后质量、体积相同,在同一地点释放后最终都悬停在高空。已知大气密度随高度的变化如图所示,则气球受到的浮力随高度变化正确的是( B )
6.图甲是新型密度计的设计图,R为定值电阻,Rf为压敏电阻,物体A与Rf通过细线连接,其阻值变化与拉力F的关系如图乙所示。已知:电源电压U=12 V,定值电阻R=50 Ω,物体A的体积VA=1 000 cm3,物体A的密度ρA=1.03 g/cm3,水的密度ρ水=1.0 g/cm3。(g取10 N/kg)
(1)求物体A浸没在水中时所受的浮力: 10 N 。
(2)小金将电压表改装成密度计,通过计算说明,水的密度“1 g/cm3”应标注在电压表哪一示数值处 2.4 V 。
(3)某液体的密度为1.1 g/cm3,能否用该密度计测量 并说明理由。
【答】该液体的密度为1.1 g/cm3,液体密度大于物体密度,物体处于漂浮状态,压敏电阻Rf受到的拉力为0,电压表的示数不会随液体密度的改变而改变,所以不能用该密度计测量。
能力沉淀与升华
7.十月中旬,某中学举行了潜水艇制作大赛,图1为参赛选手作品,比赛相关信息如下:
【制作要求】
①生活舱和水舱独立分开。
②生活舱体积大于水舱体积。
【比赛任务】
①完成从水面下潜到指定位置悬浮。
②完成从水底上浮到指定位置悬浮。
【制作材料】
带盖的矿泉水瓶(380 mL)4个、500 g配重物、注射器及塑料管、热熔胶、剪刀、刻刀、透明胶等。
(1)甲组同学参赛作品如图1所示,生活舱(可加配重不进水)为2个矿泉水瓶,水舱为1个矿泉水瓶(均未裁剪),潜水艇自重为100 g。在实践中,甲组同学发现即使加入所有配重,但无论怎么抽拉注射器,潜水艇始终漂浮,无法下沉至水底。请通过计算说明原因。(矿泉水瓶厚度不计,塑料软管、热熔胶体积均忽略不计)
解:潜水艇完全浸没在水中,
V排=380 cm3×3=1 140 cm3=1.14×10-3 m3,
水舱装满水时的质量:
m水舱装满水=ρ水V水舱=1 g/cm3×380 cm3=380 g=0.38 kg,
根据阿基米德原理可得其受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×1.14×10-3 m3=11.4 N,
G总=m总g=(0.5 kg+0.1 kg+0.38 kg)×10 N/kg=9.8 N,
比较可知F浮>G总,所以潜水艇无法下沉。
(2)甲组同学经过思考,想要通过改变生活舱的体积来对潜水艇进行改进,你认为若想要完成比赛,生活舱的体积范围应为 380~600 cm3 (潜水艇自重变化忽略不计)。
(3)乙组同学选择用一个矿泉水瓶制作,其作品及轮廓如图2所示,在完成任务时,潜水艇经过的几个位置如图3所示。从O点开始向水舱中注水,潜水艇开始下沉;A点开始向外排水;B点潜水艇顶端恰好到达水面;C点潜水艇弧形部分恰好露出水面;D点为最终静止位置。请在图4中画出潜水艇在整个比赛过程中浮力随上升位置变化的曲线。
【答】如答图所示
