2017-2018学年物理八年级下第九章浮力单元测试题(解析版)

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名称 2017-2018学年物理八年级下第九章浮力单元测试题(解析版)
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资源类型 教案
版本资源 沪科版
科目 物理
更新时间 2018-04-22 15:12:54

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2017-2018学年物理八年级下第九章浮力单元测试题(解析版)
 
一.选择题(共15小题)
1.小明同学在探究“浮力的大小等于什么”时,做了如图所示的实验,四步实验中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,下列等式正确的是(  )
A.F浮=F2﹣F1 B.F浮=F4﹣F3 C.F浮=F2﹣F3 D.F浮=F2﹣F4
2..跳水运动员入水的过程中,他所受浮力F随深度h变化的关系如图所示,其中正确的是(  )
A. B. C. D.
3.冲泡茶叶时,一开始茶叶漂在水面上,过一段时间后又沉入水底。下列对茶叶的分析正确的是(  )
A.茶叶漂浮时,重力小于浮力 B.茶叶沉底时,重力大于浮力
C.茶叶下沉时,重力小于浮力 D.茶叶上浮时,重力等于浮力
4.全球变暖已经日益威胁到生物的生存,如图为一对北极熊母子无助地坐在一块不断融化缩小的浮冰上,若浮冰和北极熊始终处于漂浮状态,则随着浮冰的融化(  )
A.浮冰受到的浮力在增大 B.浮冰受到的浮力大小不变
C.北极熊受到的支持力在减小 D.浮冰在水中的体积在减小
5.重为3牛的某物体漂浮在水面上时,该物体(  )
A.受到的浮力可能小于3牛 B.受到的浮力一定等于3牛
C.排开水的重力一定小于3牛 D.排开水的重力可能大于3牛
6.放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中。当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示。则下列说法正确的是(  )
A.甲容器中液体的密度较大
B.甲容器中物块排开液体的重力较大
C.乙容器底部受到液体的压强较大
D.乙容器中物块受到液体的浮力较大
7.如图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底,若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2,以下判断正确的是(  )
A.若m1>m2,则F1一定小于F2 B.若m1=m2,则F1一定小于F2
C.若V1=V2,则F1一定小于F2 D.若V1>V2,则F1一定大于F2
8.如图所示,小飞同学在向水中逐渐加盐的过程中,原来沉在杯底的鸡蛋慢慢变为悬浮,再由悬浮最终变为漂浮。关于此过程中鸡蛋所受浮力,下列说法正确的是(  )
A.漂浮时受到的浮力等于鸡蛋受到的重力
B.沉底时受到的浮力等于鸡蛋受到的重力
C.沉底时受到的浮力等于漂浮时受到的浮力
D.漂浮时受到的浮力小于沉底时受到的浮力
9.将重为5牛的金属实心球轻轻放入盛满水的溢杯中,若溢出2牛的水,小球受到的浮力为(  )
A.0 牛 B.2 牛 C.3 牛 D.5 牛
10.一只装满盐水的杯子放在水平桌面上,将一个鸡蛋轻轻放入杯中静止时,鸡蛋所处的位置如图所示,此时(  )
A.杯底所受的液体压力变大
B.杯底所受的液体压强变大
C.鸡蛋所受的浮力大于鸡蛋的重力
D.鸡蛋的密度小于盐水的密度
11.小杰同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是(  )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小
C.浮力变大,压强变小 D.浮力变大,压强变大
12.放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示。则(  )
A.甲容器中液体的密度较大
B.乙容器底部受到液体的压强较大
C.甲容器中物块排开液体的重力较大
D.乙容器中物块受到液体的浮力较大
13.质量相等的甲、乙两个实心球,它们的密度ρ甲:ρ乙=3:2.将它们放入水中,待两球静止时,甲、乙两球所受浮力F甲:F乙=5:6,则下列判断正确的是(  )
A.甲球下沉到水底,且ρ甲:ρ水=6:5
B.乙球在水中漂浮,且ρ乙:ρ水=2:3
C.甲球在水中漂浮,且ρ甲:ρ水=5:6
D.乙球下沉到水底,且ρ乙:ρ水=6:5
14.质量为80g的木块静止在如图的水面上,下列说法正确的是(  )
A.木块所受浮力方向为F1所示 B.木块所受浮力方向为F2所示
C.木块所受浮力大小为8N D.木块所受的浮力大于重力
15.下面是同学们在家庭实验室中的一些小制作、小发明,对其解释不正确的是(  )
A.甲图是用圆珠笔芯制作的密度计,它的刻度是越往上越小
B.乙图是制作的水气压计,通过试管中温度计示数的变化显示大气压的变化
C.丙图潜艇的制作原理是通过排水、吸水的方法改变其重力,实现沉与浮
D.丁图是一个冷热水混合淋浴器,它利用了伯努利原理
 
二.填空题(共15小题)
16.如图所示的圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互   ,其下表面受到液体向上的压力比上表面受到液体向下的压力   ,这就是浸没在液体中的物体受到浮力的原因。因此,浮力的方向总是   。
17.将匀质铁球的一半浸入水中,排开水的重力为0.8牛,铁球受到浮力的大小为   牛;将它全部浸没在水中,受到浮力的大小为   牛,当它在水中下沉时,受到浮力的大小   (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
18.由图乙、图丙可以看出浮力的大小与   有关;由图中数据还可计算出物体的密度为   kg/m3,盐水的密度为   kg/m3.(取g=10N/kg)
19.如图所示,一个重5.4N,体积为2×10﹣4m3的金属块用细线挂在弹簧测力计下,浸没水中后金属块受到的浮力是   N,此时弹簧测力计的示数是   N.该金属的密度是   kg/m3(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
20.利用密度计测液体的密度是应用了   原理;用注射器抽取药液应用了   的知识;用钛合金代替铜合金制作眼镜架减小质量应用了   的知识。(填写相关规律和知识的名称)
21.俗话说:“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中可以漂浮,李子投入水中会下沉。漂浮的西瓜受到的浮力   同质量李子受到的浮力,西瓜的密度   李子的密度。(选“大于”、“小于”或“等于”)。
22.在如图中,重为6牛的金属块A静止在水面下,弹簧测力计的示数为5牛,金属块受到浮力的大小为   牛。若它受到水对它向下的压力为2牛,则水对它向上的压力大小为   牛。当剪断连接金属块与测力计的细线时,金属块所受浮力将   (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
23.如图所示,将一重27N的金属块浸没水中,静止时弹簧测力计的示数是17N,则它受到的浮力为   N;现将它浸没在另一种液体中,静止时弹簧测力计的示数为15N,则液体的密度为   kg/m3,g=10N/kg。
24.材料不同的甲、乙、丙三个物体的体积均为10﹣3m3,浸没在水中。它们的受力情况如图所示,那么下沉的物体是   ,此过程中,该物体受到水的浮力为   N;三个物体最后均处于静止状态,其中处于漂浮状态的物体是   。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
25.将一个新鲜的鸡蛋分别浸入水和浓盐水中,静止后如图所示,则鸡蛋在两液体中的浮力关系是F甲   F乙,若鸡蛋的质量为50g,则鸡蛋在乙杯盐水中所受到的浮力为   N。
26.有a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球缓慢放入盛有水的容器中,待小球静止后,其状态如图所示,其中c球沉在容器底部。则三者的密度关系为ρa   ρb   ρc;(选填“>”、“<”或“=”)排开水的质量关系为ma   mb   mc.已知b球的质量为500克,则a球浸入水中的体积为   m3。
27.“蛟龙”号载人潜水器(如图)于2016年5月18日在西北太平洋完全该海域的第三次科学应用下潜。“蛟龙”号下潜的过程中,其受到的重力    (填“大于”、“等于”或“小于”)浮力;当“蛟龙”号下潜至5000m深处时,受到海水的压强是   pa,此时它每平米的外壳上受到海水的压力为   N.(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
28.如图所示,一个容积是 1000mL 的圆柱体容器内装有 960 克的水,把一个体积为 100cm3的物体放入水中,从容器中溢出 20g 的水,则物体在水中的浮沉情况是   (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),物体的密度为   千克/米 3。
29.质量相同的两个实心物体甲和乙,体积之比V甲:V乙=3:2,将它们放入水中,静止时所受的浮力之比F甲:F乙=9:8.则漂浮的是   ,甲物体的密度ρ甲=   kg/m3。
30.潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用,如图所示,潜水艇在水中处于悬浮状态,此时其所受浮力与重力的大小关系为:F浮   G(选填“>”、“<”或“=”).一艘潜水艇排水量为3090t,在海面下某一深度巡航时,它所受到的浮力大小为   N;当它在海面下继续下潜的过程中,它所受到的浮力大小将   (选填“变大”“变小”或“不变”)(g取10N/kg)。
 
三.作图题(共1小题)
31.请在图中画出正在水中下沉的物块(物块未接触容器底)所受力的示意图。
 
四.实验探究题(共2小题)
32.某同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体受到的重力为   N。
(2)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是   N。
(3)由   两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)由   两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的   有关。
33.在探究影响浮力大小因素的实验中,同学们提出了如下猜想:
猜想1:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想2:浮力大小与液体的密度有关;
猜想3:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关。
(1)实验中物体浸没在水中时受到的浮力为   N。
(2)分析实验B、C可知猜想1是正确的,可以得到在同种液体中物体排开液体的体积越大,受到的浮力   。比较实验   可知,浮力大小还与液体的密度有关。
(3)图中F3=   N,液体的密度ρ液=   kg/m3.(ρ水=1.0×103kg/m3)。
(4)实验所用的科学研究方法是   。
 
五.计算题(共1小题)
34.在弹簧测力计下悬挂一个小球,示数为4.2N.当把小球的一半体积浸没在水中时,弹簧测力计的示数为1.7N.已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg.问:
(1)小球所受的浮力为多大?
(2)小球的总体积为多大?
(3)把小球从弹簧测力计取下,浸没在水中后放手,请通过计算判断小球为什么不能悬浮在水中。
 
六.解答题(共6小题)
35.煮饺子时,生饺子总是沉在锅底,煮熟后就浮起来了,这是什么道理?
36.小云同学在学习了“阿基米德原理”后,发现用弹簧测力计也可以测出液体的密度。下面是他设计测量盐水密度的实验步骤:
(1)如图甲,把一个合金块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上,测出合金块的重力G=4.0N;
(2)如图乙,将挂在弹簧测力计挂钩上的合金块浸没在盐水中,记下弹簧测力计的示数F=   N;
(3)计算合金块浸没在盐水中所受到的浮力F浮=   N;
(4)根据阿基米德原理计算该盐水的密度ρ=   kg/m3.(ρ合金=8.0×103kg/m3、g取10N/kg)
实验完成后,小云同学继续思考:如果在步骤(2)中合金块只有部分浸入盐水中(如图丙),则按上述步骤测出的盐水密度比真实值要   (选填“偏大”或“偏小”)。
37.在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中,李娟同学将一块重4.2N的铁块悬挂在弹簧测力计的挂钩上:
(1)当她手提弹簧测力计将该铁块缓慢放入水中的过程中,发现弹簧测力计的示数逐渐变   ,说明物体排开液面的体积变大,所受浮力变   ;
(2)实验过程中,若弹簧测力计示数如图所示,此时铁块所受浮力为   N;
(3)当铁块完全浸没在水中后,改变它在水中的深度,弹簧测力计的示数将   ,说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度   。
38.如图所示,用弹簧秤悬挂一物体,在空气中弹簧秤示数为6N,当物体浸没在水中弹簧秤的示数是4N,g=10N/kg.求:
(1)物体的重力G;
(2)物体浸没在水中受到的浮力F浮;
(3)物体浸没时排开水的体积V和物体的密度ρ。
39.如图甲所示,水平桌面上放置底面积为100cm2、质量为500g的圆筒,筒内装有20cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积60cm2、高为10cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直至完全浸没,弹簧测力计示数F随圆柱体浸入液体的深度h的变化关系如图乙所示:(可以忽略圆筒的厚度,过程中液体始终没有从筒中溢出),g取10N/kg,求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少?
(2)筒内液体密度是多少?
(3)当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强是多少?
40.如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中,如图乙所示是钢绳拉力随时间t变化的图象,若不计水的阻力(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)石料全部没入水中时受到的浮力是多少?
(2)石料的体积是多少?
(3)石料的密度是多少?
 
2017-2018学年物理八年级下第九章浮力单元测试题
参考答案与试题解析
 一.选择题(共15小题)
1.小明同学在探究“浮力的大小等于什么”时,做了如图所示的实验,四步实验中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3、F4,下列等式正确的是(  )
A.F浮=F2﹣F1 B.F浮=F4﹣F3 C.F浮=F2﹣F3 D.F浮=F2﹣F4
【分析】根据阿基米德原理进行判断:浸在液体中的物体受到向上的浮力作用,浮力大小等于物体排开液体受到的重力。同时,根据称重法,浮力等于物体在浸入液体之后的弹簧测力计示数之差
【解答】解:
根据称重法可知,浮力等于物体重力与物体浸入液体之后的弹簧测力计示数之差,即F浮=F2﹣F3,
根据阿基米德原理可知,浮力大小等于物体排开液体受到的重力,即F浮=F4﹣F1。
对照选项可知,C正确,ABD错误。
故选:C。
【点评】本题考查了对称重法求浮力和阿基米德原理的理解与运用,难度不大,但要对弹簧测力计在不同情况下的示数有一个明确的认识。
 
2..跳水运动员入水的过程中,他所受浮力F随深度h变化的关系如图所示,其中正确的是(  )
A. B. C. D.
【分析】分两个过程分析:
一、全浸入水之前:运动员排开水的体积逐渐变大,根据阿基米德原理分析受到的浮力变化情况;
二、全浸入水之后:运动员排开水的体积不变,根据阿基米德原理分析受到的浮力变化情况。
【解答】解:在运动员入水的过程中,排开水的体积V排先增大后不变,
∵F浮=ρ水gV排,
∴运动员受到的浮力先增大、后不变。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的了解和掌握,弄清V排的变化情况是本题的关键。
 
3.冲泡茶叶时,一开始茶叶漂在水面上,过一段时间后又沉入水底。下列对茶叶的分析正确的是(  )
A.茶叶漂浮时,重力小于浮力 B.茶叶沉底时,重力大于浮力
C.茶叶下沉时,重力小于浮力 D.茶叶上浮时,重力等于浮力
【分析】(1)下沉时,物体所受的浮力小于自身的重力;
(2)漂浮时,浮力等于自身的重力;
(3)上浮时,浮力大于重力。
【解答】解:A、茶叶漂浮时,重力等于浮力,故A错误;
B、茶叶沉底时,重力大于浮力,故B正确;
C、茶叶下沉时,重力大于浮力,故C错误;
D、茶叶上浮时,重力小于浮力,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了物体浮沉条件的应用,是一道基础题。
 
4.全球变暖已经日益威胁到生物的生存,如图为一对北极熊母子无助地坐在一块不断融化缩小的浮冰上,若浮冰和北极熊始终处于漂浮状态,则随着浮冰的融化(  )
A.浮冰受到的浮力在增大 B.浮冰受到的浮力大小不变
C.北极熊受到的支持力在减小 D.浮冰在水中的体积在减小
【分析】(1)浮冰和北极熊始终处于漂浮状态,受到的浮力等于北极熊和浮冰的总重力;随着浮冰的熔化,浮冰的重力减小,北极熊和浮冰的总重力减小,根据漂浮条件得出受到的浮力减小,则由阿基米德原理可知排开水的体积减小;
(2)北极熊站在浮冰上,受到的重力和支持力为一对平衡力,大小相等。
【解答】解:
(1)由题知,浮冰和北极熊始终处于漂浮状态,随着浮冰的熔化,浮冰的重力减小,北极熊和浮冰的总重力减小,因为F浮=G总,所以浮冰和北极熊受到的浮力减小;而F浮=ρ水V排g,所以浮冰排开水的体积减小,故AB错,D正确;
(2)北极熊站在浮冰上,受到的支持力和重力大小相等、大小不变,故C错。
故选:D。
【点评】本题考查了学生对物体的漂浮条件、阿基米德原理、二力平衡条件的掌握和运用,把浮冰和北极熊当做一个整体,确认随着浮冰的熔化,北极熊和浮冰的总重力减小、浮力减小是本题的关键。
 
5.重为3牛的某物体漂浮在水面上时,该物体(  )
A.受到的浮力可能小于3牛 B.受到的浮力一定等于3牛
C.排开水的重力一定小于3牛 D.排开水的重力可能大于3牛
【分析】(1)物体漂浮,浮力等于重力;
(2)浸在液体的物体所受的浮力,大小等于它排开液体受到的重力,这就是著名的阿基米德原理。
【解答】解:
AB、根据物体漂浮条件可知,物体漂浮,浮力等于其重力,
所以,重为3牛的某物体漂浮在水面上时,该物体受到的浮力F浮=G=3N;故A错误、B正确;
CD、根据阿基米德原理可知,浸在液体的物体所受的浮力,大小等于它排开液体受到的重力,
所以,排开水的重力G排=F浮=3N.故CD错误。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对物体浮沉条件和阿基米德原理的了解与掌握,难度不大,属于基础题目。
 
6.放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中。当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示。则下列说法正确的是(  )
A.甲容器中液体的密度较大
B.甲容器中物块排开液体的重力较大
C.乙容器底部受到液体的压强较大
D.乙容器中物块受到液体的浮力较大
【分析】(1)根据物体的浮沉条件判断浮力与重力的关系;
(2)根据物体的浮沉情况判断出物体密度与液体密度的关系;
(3)根据p=ρ液gh得出容器底受到压强的关系。
【解答】解:A、物体在甲中悬浮,则ρ甲=ρ物,在乙中漂浮,则ρ乙>ρ物,可知乙的密度较大,故A错误;
B、甲悬浮,F浮甲=G排甲=G;乙漂浮,则F浮乙=G排乙=G,可知G排甲=G排乙,故B错误;
C、由A知,乙的密度较大,深度相同,由p=ρ液gh可知,乙液体对容器底的压强大,故C正确;
D、由B分析知,两容器中物体受到的浮力相同,故D错误。
故选:C。
【点评】本题主要考查了物体浮沉条件及液体压强公式的应用,关键能够根据浮沉情况判断出液体的密度、所受浮力的关系。
 
7.如图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底,若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2,以下判断正确的是(  )
A.若m1>m2,则F1一定小于F2 B.若m1=m2,则F1一定小于F2
C.若V1=V2,则F1一定小于F2 D.若V1>V2,则F1一定大于F2
【分析】(1)根据浮沉条件分别判断出所受浮力与与重力的关系,即可比较;
木块与冰块的质量相同,由重力公式可知重力相同,都漂浮在水面上,根据漂浮条件确定受到的浮力关系;由此可比较排开水的体积。
(2)根据问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】解:
(1)由于苹果漂浮,梨子沉底,则根据浮沉条件可知:
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错误;
由于苹果漂浮,梨子沉底,则:
V排1<V1,V排2=V2,
(2)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正确;
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:C。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件及其应用以及阿基米德原理,是一道难题。
 
8.如图所示,小飞同学在向水中逐渐加盐的过程中,原来沉在杯底的鸡蛋慢慢变为悬浮,再由悬浮最终变为漂浮。关于此过程中鸡蛋所受浮力,下列说法正确的是(  )
A.漂浮时受到的浮力等于鸡蛋受到的重力
B.沉底时受到的浮力等于鸡蛋受到的重力
C.沉底时受到的浮力等于漂浮时受到的浮力
D.漂浮时受到的浮力小于沉底时受到的浮力
【分析】向水中加盐,水的密度慢慢变大,鸡蛋浸没水中,排开水的体积不变,但液体密度变大,鸡蛋所受浮力变大,当水的密度和鸡蛋密度相等时,鸡蛋悬浮,继续加盐,水的密度继续变大,排开水的体积不变,因此浮力变大,到鸡蛋露出水面时又开始减小,直减到等于其重力等即漂浮为止。
【解答】解:A、漂浮时受到的浮力等于鸡蛋受到的重力,故A正确;
B、沉底时受到的浮力小于鸡蛋受到的重力,故B错误;
CD、由于鸡蛋沉底时浮力小于鸡蛋的受到重力,鸡蛋漂浮时受到的浮力都等于鸡蛋的重力,所以沉底时受到的浮力小于漂浮时受到的浮力,故CD错误。
故选:A。
【点评】本题考查物体的沉浮条件和浮力公式的应用,关键知道物体密度大于液体密度时物体下沉,物体密度等于液体密度时物体悬浮,物体密度小于液体密度时物体漂浮,不管漂浮或悬浮,浮力始终等于自身的重力,还要知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。
 
9.将重为5牛的金属实心球轻轻放入盛满水的溢杯中,若溢出2牛的水,小球受到的浮力为(  )
A.0 牛 B.2 牛 C.3 牛 D.5 牛
【分析】因为容器盛满水,因此,小球排开水的重力就是溢出的水重,再根据阿基米德原理可判断其浮力的大小。
【解答】解:容器盛满水,所以小球排开的水与溢出的水相同,其重力为2N,根据阿基米德原理,浮力就等于它排开的水的重力,因此,小球所受到浮力等于2N。
故选:B。
【点评】明确容器是盛满水是此题中的关键,假如水不满或不知道水是否盛满,情况则会有所不同。
 
10.一只装满盐水的杯子放在水平桌面上,将一个鸡蛋轻轻放入杯中静止时,鸡蛋所处的位置如图所示,此时(  )
A.杯底所受的液体压力变大
B.杯底所受的液体压强变大
C.鸡蛋所受的浮力大于鸡蛋的重力
D.鸡蛋的密度小于盐水的密度
【分析】液体的压强要利用公式p=ρgh来进行分析,压力则要利用公式F=pS来分析;杯子对桌面的压力则要从重力是否变化来分析。
【解答】解:AB、鸡蛋放入杯中后,会溢出一定量的盐水,盐水的深度不变,则公式p=ρgh可得,杯底所受的液体压强不变,再由公式F=pS可得,杯底所受的液体压力也不变,故AB错误;
CD、鸡蛋放入杯中后,会溢出一定量的盐水,由于鸡蛋漂浮,所以F浮=G物,所以鸡蛋的密度小于盐水的密度,故C错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查物体的浮沉条件及其应用和液体压强的知识。
 
11.小杰同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是(  )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小
C.浮力变大,压强变小 D.浮力变大,压强变大
【分析】(1)一定质量的气体,体积变大,压强变小,在水中上浮过程中,气泡所处的深度减小,由液体压强公式知道受到水的压强变小,气泡的体积变大,据此分析气泡内压强的变化;
(2)气泡的体积变大,由阿基米德原理分析气泡受到浮力的大小变化。
【解答】解:因为气泡上升时,深度h变小,
所以,由p=ρgh可知气泡受到水的压强变小,故气泡的体积变大。
又因为一定质量的气体,体积变大,压强变小,
所以,气泡内的压强p变小;
因为气泡的体积变大,排开水的体积变大,
所以,由F浮=ρ水V排g可知气泡受到水的浮力变大。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理公式的掌握和运用,能分析出气泡的深度变化和体积变化情况是本题的关键。
 
12.放在同一水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放入两容器中,当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示。则(  )
A.甲容器中液体的密度较大
B.乙容器底部受到液体的压强较大
C.甲容器中物块排开液体的重力较大
D.乙容器中物块受到液体的浮力较大
【分析】(1)漂浮和悬浮时受到的浮力都等于重力,由此可知两个相同的物块受浮力大小关系;
(2)根据漂浮和悬浮时液体密度和球的密度关系,找出两种液体的密度关系,又知道两容器液面等高(深度h相同),利用液体压强公式分析两种液体对容器底压强的大小关系。
【解答】解:(1)因为物块在甲容器悬浮,
所以,ρ甲=ρ物,
因为物块在乙容器的漂浮,
所以,ρ乙>ρ物,
所以,两种液体的密度:ρ甲<ρ乙,故A错误;
又因为两容器液面等高,p=ρgh,
所以,两种液体对容器底压强:p甲<p乙,故B正确。
(2)因为两个相同的物块,在甲容器的物块悬浮,在乙容器的物块漂浮,
所以,两个相同的物块受到的浮力:F甲=F乙=G,故D错误;
又F浮=G排,
所以,G甲排=G乙排,故C错误。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对漂浮条件、悬浮条件运用(密度关系、浮力与自重关系),以及对液体压强公式的理解和运用。
 
13.质量相等的甲、乙两个实心球,它们的密度ρ甲:ρ乙=3:2.将它们放入水中,待两球静止时,甲、乙两球所受浮力F甲:F乙=5:6,则下列判断正确的是(  )
A.甲球下沉到水底,且ρ甲:ρ水=6:5
B.乙球在水中漂浮,且ρ乙:ρ水=2:3
C.甲球在水中漂浮,且ρ甲:ρ水=5:6
D.乙球下沉到水底,且ρ乙:ρ水=6:5
【分析】知道甲乙两物体的密度关系和质量关系,可以得出两物体的体积关系以及重力关系;
然后利用排除法:假设若甲、乙都漂浮在液面上;若甲、乙都沉在水底或甲悬浮在液体中、乙沉底,求得浮力之比与题目告诉的“甲、乙两球静止时所受浮力之比是6:5”相比较即可做出选择。
【解答】解:已知ρ甲:ρ乙=3:2,m甲=m乙,由ρ=得:
V甲:V乙=:=ρ乙:ρ甲=2:3;
若甲、乙都漂浮在液面上,甲、乙受到的浮力:
F甲:F乙=G甲:G乙=m甲:m乙=1:1,但题目中的甲、乙两球静止时所受浮力之比是6:5,不符合题意;
若甲、乙都沉在水底或甲悬浮在液体中、乙沉底,甲乙物体排开液体的体积等于本身的体积,
甲乙受到的浮力:F甲:F乙=ρ液V甲g:ρ液V乙g=V甲:V乙=2:3,但题目中的甲、乙两球静止时所受浮力之比是5:6,不符合题意;
由于F甲:F乙=5:6,V甲:V乙=2:3,则应该是乙排开液体的体积少,乙漂浮,甲沉底。
则F甲=G甲=ρ水V甲g,F乙=ρ乙V乙g,
由于F甲:F乙=5:6,即:=,
所以,=×=×=。
则==×=。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和漂浮条件的掌握和运用,要综合分析小球可能处的所有状态。利用好排除法判断!
 
14.质量为80g的木块静止在如图的水面上,下列说法正确的是(  )
A.木块所受浮力方向为F1所示 B.木块所受浮力方向为F2所示
C.木块所受浮力大小为8N D.木块所受的浮力大于重力
【分析】木块漂浮在水面上,静止时受到的浮力和重力是一对平衡力,大小相等、方向相反,而重力的方向竖直向下,据此求出所受浮力大小和浮力方向。
【解答】解:木块的重力为:G=mg=0.08kg×10N/kg=0.8N,
由图可知,木块漂浮,木块受到的浮力:
F浮=G=0.8N,浮力方向竖直向上;故A正确,BCD错误。
故选:A。
【点评】本题考查了浮力的大小和方向的分析,利用好漂浮条件即可。
 
15.下面是同学们在家庭实验室中的一些小制作、小发明,对其解释不正确的是(  )
A.甲图是用圆珠笔芯制作的密度计,它的刻度是越往上越小
B.乙图是制作的水气压计,通过试管中温度计示数的变化显示大气压的变化
C.丙图潜艇的制作原理是通过排水、吸水的方法改变其重力,实现沉与浮
D.丁图是一个冷热水混合淋浴器,它利用了伯努利原理
【分析】(1)液体密度越大,密度计浸入液体的体积越小;
(2)气压计的制作原理必须是与大气压不能相通,让它们之间有压强差,便于比较测量;水气压计用的是一个玻璃管,不是温度计;
(3)物体的沉浮取决于物体受到的重力和浮力的大小;
(4)伯努利原理:对于流体,流体的流速大的地方压强小。
【解答】解:A、甲图中用圆珠笔芯制作的密度计,它的刻度是越往上越小;故该项解释正确,不符合题意。
B、乙图是制作的水气压计,通过试管中温度计示数的变化不能显示大气压的变化;故该项解释错误,符合题意。
C、丙图潜艇浸没在水中,受到的浮力一定,通过排水减小潜艇的重力,使重力小于浮力,潜艇就上浮;吸水时增加潜艇的重力,使重力大于浮力,潜艇就下沉;故该项解释正确,不符合题意。
D、丁图是一个冷热水混合淋浴器,冷水在水管里流动时压强变小,热水在压强的作用下与冷水混合的,它是利用了伯努利原理;故该项解释正确,不符合题意。
故选:B。
【点评】本题通过对几个小实验的解释,考查学生对物理现象及规律的了解,达到对物理基础知识的掌握,是一道基础题。
 
二.填空题(共15小题)
16.如图所示的圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互 平衡 ,其下表面受到液体向上的压力比上表面受到液体向下的压力 大 ,这就是浸没在液体中的物体受到浮力的原因。因此,浮力的方向总是 竖直向上 。
【分析】解答此题的关键是利用压力、压强的公式求浸在液体中的正方体受到的液体对它产生的压力,分析所受压力的合力,从而得到浮力产生的原因。
【解答】解:据相同深度液体向各个方向的压强相等的特点可知,圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消掉;
而圆柱体上、下表面所受的压力是不同的,上表面所处的深度为h1,下表面深度为h2。
则上表面受到的压强为p向下=ρ液gh1,受到的压力为F向下=p向下S=ρ液gh1;
下表面受到的压强为p向上=ρ液gh2,受到的压力为F向上=P向上S=ρ液gh2。
因为h1<h2。
所以F向上>F向下,
则液体会对物体产生一个向上的和向下的压力不相等,压力差就产生了浮力,即:F浮=F向上﹣F向下,
所以浮力方向是与向上的压力F向上的方向一致,是竖直向上的。
故答案为:平衡;大;竖直向上。
【点评】此题综合考查学生对浮力产生的原因,实际主要考查液体产生的压力、压强的计算。
 
17.将匀质铁球的一半浸入水中,排开水的重力为0.8牛,铁球受到浮力的大小为 0.8 牛;将它全部浸没在水中,受到浮力的大小为 1.6 牛,当它在水中下沉时,受到浮力的大小 不变 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
【分析】知道铁球的一半浸入水中时,排开水的重,利用阿基米德原理可求此时铁球受到水的浮力;
将铁球全部浸没在水中,排开水的体积变为原来的2倍,利用阿基米德原理可求全浸没时受到的水的浮力;
当它在水中下沉时,排开水的体积不变,利用阿基米德原理判断受到水的浮力大小变化。
【解答】解:当铁球的一半浸入水中时,
F浮=G排=0.8N;
当铁球全部浸没在水中时,V排′=2V排,
F浮′=ρ水V排′g=ρ水2V排g=2F浮=2×0.8N=1.6N;
当它在水中下沉时,排开水的体积不变,铁球受到水的浮力不变。
故答案为:0.8;1.6;不变。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用,灵活运用公式F浮=G排及推导公式F浮=ρ水V排g是本题的关键。
 
18.由图乙、图丙可以看出浮力的大小与 液体密度 有关;由图中数据还可计算出物体的密度为 2.5×103 kg/m3,盐水的密度为 1.15×103 kg/m3.(取g=10N/kg)
【分析】(1)分析图乙、丙测力计示数不同,找出实验的相同因素和不同因素,就可知道哪个因素对浮力产生影响。
(2)利用称重法求出物体在水中受到的浮力,然后利用F浮=ρgV排求出物体排开水的体积,即为物体的体积,在利用G=mg求出物体的质量,利用可求密度;
(3)利用称重法求出物体在盐水中受到的浮力,然后利用F浮=ρgV排计算盐水的密度。
【解答】解:(1)观察图乙、丙可知,物体均全部浸没在液体中,排开液体的体积相同,乙图是水,丙图是盐水,两种液体密度不同,而测力计示数不同,说明物体在盐水和水中的所受浮力不同,所以浮力大小与液体的密度有关。
(2)物体在水中所受浮力:
F浮水=G﹣F示水=5N﹣3N=2N,
根据F浮=ρgV排可得,物体排开水的体积:
V排水===2×10﹣4m3,
物体完全浸没在水中,则物体的体积V=V排水=2×10﹣4m3,
物体的质量m===0.5kg,
物体的密度:
ρ物===2.5×103kg/m3;
(3)物体完全浸没在盐水中,则V排盐水=V=2×10﹣4m3,
物体在水中所受浮力:
F浮盐水=G﹣F示盐水=5N﹣2.7N=2.3N,
根据F浮=ρgV排可得,盐水的密度:
ρ盐水===1.15×103kg/m3
故答案为:液体密度; 2.5×103;1.15×103。
【点评】此题考查浮力大小的影响因素、密度的计算,利用好称重法测浮力和阿基米德原理是解答此题的关键,同时还要注意利用好物体完全浸没在液中时,排开液体的体积等于物体的体积这个隐含条件。
 
19.如图所示,一个重5.4N,体积为2×10﹣4m3的金属块用细线挂在弹簧测力计下,浸没水中后金属块受到的浮力是 2 N,此时弹簧测力计的示数是 3.4 N.该金属的密度是 2.7×103 kg/m3(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
【分析】(1)因为全部浸没,物块的体积等于它排开水的体积,则由浮力公式可以求出物体受到的浮力。
(2)根据称重法求出此时弹簧测力计的示数,根据G=mg求出金属的质量,然后根据密度公式求出金属的密度。
【解答】解:(1)物块的体积等于它排开水的体积:
V=V排=2×10﹣4m3
物体浸没在水中受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N;
(2)此时弹簧测力计的示数F=G﹣F浮=5.4N﹣2N=3.4N;
由G=mg,可得,
金属块的质量m===0.54kg;
金属块的密度:ρ===2.7×103kg/m3;
故答案为:2;3.4;2.7×103。
【点评】本题考查了浮力的计算和重力公式、密度公式的应用,计算过程要注意单位的换算,是一道较为简单的计算题。
 
20.利用密度计测液体的密度是应用了 阿基米德 原理;用注射器抽取药液应用了 大气压 的知识;用钛合金代替铜合金制作眼镜架减小质量应用了 密度 的知识。(填写相关规律和知识的名称)
【分析】密度计是用来测量液体密度的测量仪器,密度计在液体中漂浮,液体的密度越大,排开液体的体积越小;
大气压强在生产、生活中有许多应用,例如注射器、喷雾器、抽水机等都是利用大气压原理工作的;
体积一定的物体,质量与密度成正比。
【解答】解:密度计在不同液体中,浸入的深度不同,但始终漂浮,所以浮力相等,等于自身的重力,根据公式F浮=ρgV排可以比较液体密度的大小,所以用密度计测液体的密度是应用了阿基米德原理;
抽取药液时,将针口插入药液后,向外拔活塞,使管内的气体体积增大,气压减小,药液就被管外的大气压压进管内,利用了大气压,
钛合金材料与铜合金相比,密度较小,制造眼镜架采用钛合金材料,是在体积一定时,减轻眼镜架的质量。
故答案为:阿基米德;大气压;密度。
【点评】该题考查了物体浮沉条件的应用、大气压的应用,等多个物理知识点,理解掌握每个知识点才能正确作答,这也是考查同学们活用物理知识的能力。
 
21.俗话说:“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中可以漂浮,李子投入水中会下沉。漂浮的西瓜受到的浮力 大于 同质量李子受到的浮力,西瓜的密度 小于 李子的密度。(选“大于”、“小于”或“等于”)。
【分析】西瓜漂浮在水面上,说明西瓜的密度比水小,西瓜受到的浮力等于重力;李子沉于水中,说明李子的密度比水大,李子受到的浮力小于李子的重力;西瓜重力比李子的重力大,所以西瓜在水中受到的浮力比李子受的浮力大。据此回答。
【解答】解:西瓜漂浮在水面上,
所以西瓜受到的浮力:
F浮=G瓜,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
西瓜的密度:
ρ瓜<ρ水;﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
由于李子在水中下沉,
所以李子受到的浮力:
F浮′<G李子,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
李子的密度:
ρ李子>ρ水,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
由于G瓜>G李子,由①③得:
F浮>F浮′;
由②④得:
ρ李子>ρ瓜。
故答案为:大于;小于。
【点评】本题考查了学生对物体浮沉条件的掌握和运用,根据物体的浮沉确定物体和液体的密度关系是本题的关键。
 
22.在如图中,重为6牛的金属块A静止在水面下,弹簧测力计的示数为5牛,金属块受到浮力的大小为 1 牛。若它受到水对它向下的压力为2牛,则水对它向上的压力大小为 3 牛。当剪断连接金属块与测力计的细线时,金属块所受浮力将 不变 (选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【分析】(1)利用称重法F浮=G﹣F示即可求出浮力的大小;
(2)根据浮力产生的实质可知,金属块下表面和上表面受到的压力差等于浮力,据此即可求出水对金属块向上的压力;
(3)当剪断连接金属块与测力计的细线时,金属块下沉至容器底,金属块排开水的体积不变,利用阿基米德原理分析浮力变化。
【解答】解:
(1)金属块受到的浮力:F浮=G﹣F示=6N﹣5N=1N;
(2)因为金属块受到的浮力:F浮=F向上﹣F向下,
所以,水对金属块向上的压力:F向上=F浮+F向下=1N+2N=3N;
(3)当剪断连接金属块与测力计的细线时,金属块下沉至容器底,金属块排开水的体积不变,则所受浮力不变。
故答案为:1;3;不变。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、称重法测浮力以及浮力产生的原因等知识的掌握和运用,利用好隐含条件:物体浸没液体中,排开液体的体积等于物体的体积。
 
23.如图所示,将一重27N的金属块浸没水中,静止时弹簧测力计的示数是17N,则它受到的浮力为 10 N;现将它浸没在另一种液体中,静止时弹簧测力计的示数为15N,则液体的密度为 1.2×103 kg/m3,g=10N/kg。
【分析】(1)利用二次称重法(F浮=G﹣F示)求出金属块受到水对它的浮力;
(2)根据F浮=ρgV排求出金属块排开水的体积,当金属块浸没水中时,排开水的体积等于金属块的体积;
再利用称重法求出金属块受到液体的浮力;根据阿基米德原理求液体的密度。
【解答】解:
(1)金属块受到水的浮力:
F浮=G﹣F拉=27N﹣17N=10N,
(2)∵F浮=ρ水V排g,
金属块排开水的体积:
V排===1×10﹣3m3,
∵金属块浸没水中,
∴金属块的体积:
V=V排=1×10﹣3m3,
金属块受到液体的浮力:
F浮=G﹣F拉′=27N﹣15N=12N,
∵F浮=ρ液V排g,
即:12N=ρ液×1×10﹣3m3×10N/kg,
ρ液=1.2×103kg/m3。
故答案为:10;1.2×103。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用,两次利用好称重法测浮力是本题的关键。
 
24.材料不同的甲、乙、丙三个物体的体积均为10﹣3m3,浸没在水中。它们的受力情况如图所示,那么下沉的物体是 乙 ,此过程中,该物体受到水的浮力为 10 N;三个物体最后均处于静止状态,其中处于漂浮状态的物体是 丙 。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【分析】题目考查方式比较新颖,要学生通过力的示意图比较浮力大小和重力大小的关系,从图中可以看出,G乙>G甲>G丙,而三者排开液体体积相等,所以浮力大小相等。从图中可以看出乙所受的重力大于所受浮力大小,所以乙将下沉。由浮力的计算公式我们可以求出其浮力大小为10N,当三个物体均静止时,根据比较图中浮力重力的大小关系,我们可以得出,甲悬浮,乙沉入底部,丙将漂浮。
【解答】解:由图中力的示意图中可知,G乙>F浮,所以乙将下沉;
由F浮=ρgv排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=10N;
当三个物体均静止时,甲将处于悬浮状态,乙处于沉底,丙处于漂浮状态;
故答案为 乙,10,丙。
【点评】本题目考查方式比较新颖,但只要知道比较力的示意图的大小,便可比较浮力与重力的大小关系,题目便可迎刃而解。
 
25.将一个新鲜的鸡蛋分别浸入水和浓盐水中,静止后如图所示,则鸡蛋在两液体中的浮力关系是F甲 < F乙,若鸡蛋的质量为50g,则鸡蛋在乙杯盐水中所受到的浮力为 0.5 N。
【分析】根据图示可知,鸡蛋在水和浓盐水中排开液体的体积相同,根据阿基米德原理鸡蛋受到浮力的关系;
根据图示可知,鸡蛋在浓盐水中悬浮,悬浮时,浮力等于重力,根据G=mg即可求出浮力的大小。
【解答】解:根据图示可知,鸡蛋在水和浓盐水中排开液体的体积相同;
因为水的密度小于浓盐水的密度,因此由F浮=ρ液gV排可得,鸡蛋在浓盐水中受到的浮力较大,故F甲<F乙;
又因为鸡蛋在浓盐水中处于悬浮状态,因此鸡蛋受到的浮力等于重力,即F浮=G=mg=0.05kg×10N/kg=0.5N。
故答案为:<;0.5。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,关键会根据图示比较鸡蛋排开液体的大小关系以及鸡蛋在液体中的状态,明确物体悬浮时,浮力等于重力。
 
26.有a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球缓慢放入盛有水的容器中,待小球静止后,其状态如图所示,其中c球沉在容器底部。则三者的密度关系为ρa < ρb < ρc;(选填“>”、“<”或“=”)排开水的质量关系为ma = mb = mc.已知b球的质量为500克,则a球浸入水中的体积为 5×10﹣4 m3。
【分析】(1)当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮。
(2)当物体的重力大于受到的浮力时物体下沉,当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,当物体的重力小于受到的浮力时物体上浮;根据阿基米德原理结合图判断排开水的质量关系;
(3)根据阿基米德原理的变形公式计算a球浸入水中的体积。
【解答】解:(1)当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,
所以根据a漂浮、b悬浮、c沉入底部可知:ρa<ρb<ρc,;
(2)a漂浮,b悬浮,
因为当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,
所以Fa=Ga,Fb=Gb;
所以a与b质量相等,则物体的重力相等,
故浮力Fa=Fb,
因为F浮=ρgV排,
所以V排b=V排c,
故Fb=Fc,
故所受浮力关系为Fa=Fb=Fc
据浮力关系为Fa=Fb=Fc,结合F浮=G排=m排g可知,
排开水的质量关系为ma=mb=mc,
(3)a与b质量相等,ma=mb=500g,
因为a漂浮,所以F浮=G=mg=0.5kg×10N/kg=5N;
由F浮=ρ液gV排可知:
V浸=V排===5×10﹣4m3。
故答案为:<;<;=;=;5×10﹣4。
【点评】本题考查了学生对重力公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的掌握和运用,灵活运用好物体的浮沉条件是本题的关键。
 
27.“蛟龙”号载人潜水器(如图)于2016年5月18日在西北太平洋完全该海域的第三次科学应用下潜。“蛟龙”号下潜的过程中,其受到的重力 大于  (填“大于”、“等于”或“小于”)浮力;当“蛟龙”号下潜至5000m深处时,受到海水的压强是 5×107 pa,此时它每平米的外壳上受到海水的压力为 5×107 N.(ρ海水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【分析】物体下潜时受到的浮力大于自身的重力,根据p=ρgh求出当“蛟龙”号下潜至5000m深处时受到海水的压强,根据F=PS算出每平米的外壳上受到海水的压力。
【解答】解:“蛟龙”号下潜的过程中,其受到的重力大于浮力;
当“蛟龙”号下潜至5000m深处时,受到海水的压强:
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×5000m=5×107Pa。
每平米的外壳上受到海水的压力:
F=pS=5×107Pa×1m2=5×107N。
故答案为:大于;5×107;5×107
【点评】本题考查了物体浮沉条件和液体压强公式的应用,是一道较为简单的应用题。
 
28.如图所示,一个容积是 1000mL 的圆柱体容器内装有 960 克的水,把一个体积为 100cm3的物体放入水中,从容器中溢出 20g 的水,则物体在水中的浮沉情况是 漂浮 (选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),物体的密度为 0.6×103 千克/米 3。
【分析】(1)根据物体的体积和溢出水的体积关系判断出物体在水中的浮沉状态。
(2)知道从盛满水的容器中溢出水的体积,利用G=mg=ρVg求出排开水的重力;根据阿基米德原理可知,浮力的大小等于排开的液体受到的重力;
(3)漂浮时,物体受到的浮力等于重力,根据重力与质量的关系求出物体的质量,然后直接根据密度公式即可求出物体的密度。
【解答】解:物体的体积V物=100cm3;
圆柱体容器内装有水的体积:V水===960cm3,
溢出水的体积:V溢水===20cm3
物体溢出水的体积V排=1000cm3﹣960cm3+20cm3=60cm3;
因为V排<V物,所以,物体处于漂浮状态。
物体所受浮力大小:F浮=G排=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×60×10﹣6m3=0.6N。
物体所受重力大小为:G=F浮=0.6N。
物体的质量为:m===0.06kg,
物体的密度:ρ===0.6×103kg/m3。
故答案为:漂浮;0.6×103。
【点评】本题考查了浮力、质量、密度的计算,涉及到阿基米德原理和物体漂浮条件的应用,关键是根据物体的体积和溢出水的体积判断出物体会漂浮。
 
29.质量相同的两个实心物体甲和乙,体积之比V甲:V乙=3:2,将它们放入水中,静止时所受的浮力之比F甲:F乙=9:8.则漂浮的是 甲 ,甲物体的密度ρ甲= 0.75×103 kg/m3。
【分析】(1)假设两物体都漂浮时,浮力等于两物体重力,两物体质量相等,所以浮力比应是1:1,所以假设不正确;假设两物体都浸没在水中,V排=V物,F浮甲=ρ水gV甲,F浮乙=ρ液gV乙,得浮力比为2:3,所以假设不正确;
(2)根据密度公式比较甲乙的密度,判断漂浮和浸没的物体,根据物体的浮沉条件和漂浮条件得出两者受到的浮力之比,然后求出甲的密度。
【解答】解:(1)甲、乙两物体的体积分别为3V、2V。
①若甲、乙均漂浮,
因漂浮时物体受到的浮力和自身的重力相等,且甲乙两物体的质量相等,
所以,甲、乙受到的浮力相等,即F甲:F乙=1:1,与题意不符,故该可能被排除;
②若甲、乙均浸没,
则物体排开液体的体积和自身的体积相等,由F浮=ρgV排可知,它们受到的浮力之比:
F浮甲:F浮乙=ρ水g×3V:ρ乙g×2V=3:2,与题意不符,故此种情况不可能;
③由①②可知,只能是“甲、乙中一个物体漂浮,另一个物体浸没在水中”,
因甲乙的质量相等,且甲的体积大于乙的体积,
由ρ=可得:甲的密度小于乙的密度,
则甲物体漂浮在水面上,乙物体浸没于水中;
(2)由于甲物体漂浮在水面上,甲受到的浮力:F甲=G甲=m甲g=ρ甲g×3V;
乙物体浸没于水中时乙受到的浮力:F乙=ρ水gV乙=ρ水g×2V;
已知F甲:F乙=9:8,
则=,
解得:ρ甲=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.75×103kg/m3。
故答案为:甲;0.75×103。
【点评】本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,会判断甲乙物体的状态是解题的关键。
 
30.潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用,如图所示,潜水艇在水中处于悬浮状态,此时其所受浮力与重力的大小关系为:F浮 = G(选填“>”、“<”或“=”).一艘潜水艇排水量为3090t,在海面下某一深度巡航时,它所受到的浮力大小为 3.09×107 N;当它在海面下继续下潜的过程中,它所受到的浮力大小将 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)(g取10N/kg)。
【分析】(1)当物体处于悬浮状态时,其浮力等于自身的重力。
(2)知道排开水的质量,利用重力公式求排开的水重,再利用阿基米德原理求潜水艇受到的浮力;
(3)在海面下,随着潜水深度的增加,根据阿基米德原理判断浮力的变化。
【解答】解:(1)潜水艇在水中处于悬浮状态,此时其所受浮力与重力的大小关系为:F浮 =G。
(2)潜水艇受到的浮力:
F浮=G排=m排g=3090×103kg×10N/kg=3.09×107N;
(3)当它在海面下继续下潜的过程中,潜水深度h增加,排开水的体积不变,根据F浮=ρV排g可知:潜水艇受到水的浮力不变。
故答案为:=;3.09×107;不变。
【点评】利用物体的浮沉条件分析潜水艇上浮、下潜(注意浮力不变),难度不大。
 
三.作图题(共1小题)
31.请在图中画出正在水中下沉的物块(物块未接触容器底)所受力的示意图。
【分析】物体A受到重力和浮力作用,重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,作用点均在重心上;各用一条带箭头的线段把重力和浮力的三要素表示出来,并注意它们的大小关系。
【解答】解:物体A受到重力和浮力作用,作用点都在物体重心,重力从重心竖直向下画,标出符号G,浮力从重心竖直向上画,标出符号F,注意物体下沉,重力大于浮力,重力的长度大,如图所示:
【点评】(1)首先对物体进行受力分析,顺序是:重力一定有,弹力看四周,分析摩擦力,不忘液气浮;
(2)力的示意图:用一个带箭头的线段表示力的三要素,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向。
作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点,是平衡力的长度要相等。
 
四.实验探究题(共2小题)
32.某同学按照如图所示的操作,探究影响浮力大小的因素。
(1)物体受到的重力为 4 N。
(2)物体全部浸没在水中时,受到的浮力是 1 N。
(3)由 B、C 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(4)由 C、D 两图可得出结论:物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(5)由D、E两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 密度 有关。
【分析】(1)测力计可以直接测出物体的重力;
(2)根据F浮=G﹣F求浮力大小;
(3)研究液体中的物体所受浮力的大小与排开的液体的体积的关系时,要控制液体的密度相同;
(4)研究液体中的物体所受浮力的大小与液体的深度的关系时,要控制物体排开液体的体积和密度都相同。
(5)根据D、E中的相同点和不同点,根据控制变量分析。
【解答】解:
(1)测力计拉着物体静止在空气中的示数为物体的重力:G=4N;
(2)由图可知,物体浸没在水中时受到的浮力:F水=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(3)探究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积的关系时,应控制液体的密度相同,排开液体的体积不同,故选B、C两图进行比较;
(4)探究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度的关系时,应控制液体的密度、排开液体的体积相同,深度不同,故选C、D两图进行比较;
(5)物体浸没在水中受到的浮力F水=G﹣F=4N﹣3N=1N,
物体浸没在酒精中受到的浮力F酒=G﹣F′=4N﹣3.2N=0.8N,
所以,在排开液体的体积相同的情况下,液体的密度不同,受到的浮力不同,则物体受到的浮力大小与液体的密度有关。
故答案为:(1)4;(2)1;(3)B、C;(4)C、D;(5)密度。
【点评】本题探究影响浮力大小的因素,重点考查了控制变量法在实际的中具体运用,对常见的错误认识做了澄清。
 
33.在探究影响浮力大小因素的实验中,同学们提出了如下猜想:
猜想1:浮力大小与物体排开液体的体积有关;
猜想2:浮力大小与液体的密度有关;
猜想3:浮力大小与物体浸没在液体中的深度有关。
(1)实验中物体浸没在水中时受到的浮力为 3 N。
(2)分析实验B、C可知猜想1是正确的,可以得到在同种液体中物体排开液体的体积越大,受到的浮力 越大 。比较实验 A、D、E 可知,浮力大小还与液体的密度有关。
(3)图中F3= 7 N,液体的密度ρ液= 1.2×103 kg/m3.(ρ水=1.0×103kg/m3)。
(4)实验所用的科学研究方法是 控制变量法 。
【分析】(1)由AC两图根据F浮=G﹣F计算出物体浸没在水中受到的浮力;
(2)观察图B、C可知,物体排开液体的体积不同,而液体密度相同,这是探究浮力大小与排开液体体积的关系;
研究液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度的关系时,要控制物体排开液体的体积相同;
(3)浮力大小与物体浸没的深度无关;观察图C、D可知,物体浸没在液体中的深度不同,据此判断测力计示数的大小;
根据F浮=G﹣F计算出在水中和液体中受到的浮力,根据V排=计算出物体的体积,根据ρ液=计算出液体的密度;
(4)浮力大小与多个因素有关,所以在探究时要用控制变量法。
【解答】解:
(1)由A可知,物体的重力G=10N;由C可知,物体浸没在水中时,物体受到的拉力为F=7N;则物体浸没在水中受到的浮力:F浮=G﹣F=10N﹣7N=3N;
(2)观察图B、C可知,物体排开液体的体积不同,由测力计的示数可知,所受浮力不同,且排开液体的体积越大,所受浮力越大;
要探究浮力的大小与所浸液体的密度有关,应使物体排开液体的体积相同,液体的密度不同;
观察可知,D、E两图中,物体排开液体的体积相同,而液体的密度不同,故要探究浮力的大小与所浸液体的密度有关,应选择实验A、D、E;
(3)浮力大小与物体浸没的深度无关,观察图C、D可知,物体浸没在同种液体中的深度不同,浮力相同,所以F3=F2=7N;
由A、C知,浸没在水中时的浮力F浮=10N﹣7N=3N;
由A、E知,浸没在液体中时的浮力F浮′=10N﹣6.4N=3.6N;
由F浮=ρ水gV排得:
物体的体积V=V排===3×10﹣4m3,
液体的密度ρ液===1.2×103kg/m3;
(4)该实验探究浮力大小与多个因素的关系,用到了控制变量法。
故答案为:(1)3;(2)越大;A、D、E;(3)7;1.2×103;(4)控制变量法。
【点评】此题是探究影响浮力大小的因素实验,考查了影响浮力的因素及控制变量法的应用,同时考查了有关浮力公式的应用,在(3)中确定V排相等是解决此题的关键。
 
五.计算题(共1小题)
34.在弹簧测力计下悬挂一个小球,示数为4.2N.当把小球的一半体积浸没在水中时,弹簧测力计的示数为1.7N.已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg.问:
(1)小球所受的浮力为多大?
(2)小球的总体积为多大?
(3)把小球从弹簧测力计取下,浸没在水中后放手,请通过计算判断小球为什么不能悬浮在水中。
【分析】(1)利用二次称重法求出物体受到水的浮力;
(2)根据F浮=ρgV排求出小球的一半体积浸没在水中时排开水的体积,然后求出小球的总体积;
(3)根据F浮=ρgV排求出小球浸没在水中所受的浮力,然后与重力比较即可判断小球所处的状态。
【解答】解:(1)小球受到水的浮力:
F浮=G﹣F拉=4.2N﹣1.7N=2.5N;
(2)由F浮=ρ水gV排得:
小球排开水的体积:
V排===2.5×10﹣4m3。
由于小球的一半体积浸没在水中时,则物体体积:V=2V排=2×2.5×10﹣4m3=5×10﹣4m3。
(3)小球浸没在水中所受的浮力:F浮′=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×5×10﹣4m3=5N>4.2N,
即F浮′>G,所以,小球浸没在水中所受的浮力放手后,不能悬浮在水中,会上浮。
答:(1)小球所受的浮力为2.5N;
(2)小球的总体积为5×10﹣4m3。
(3)把小球从弹簧测力计取下,浸没在水中后放手,小球不能悬浮在水中,会上浮。
【点评】本题考查阿基米德原理和物体浮沉条件的掌握和运用,利用好称重法测浮力是本题的关键。
 
六.解答题(共6小题)
35.煮饺子时,生饺子总是沉在锅底,煮熟后就浮起来了,这是什么道理?
【分析】物体的沉浮与物体的重力大小以及物体所受浮力的大小无关,它是由物体所受重力与浮力的合力决定。当合力向上则物体上浮;当合力向下,则物体下沉;当合力为0,则物体处于漂浮或悬浮状态。
【解答】答:生饺子下锅后由于所受的浮力小于重力所以下沉,沉到锅底,煮熟后饺子的体积由于受热膨胀而变大,饺子所受浮力变大,重力不变,浮力大于重力,所以饺子上浮,最终漂浮在水面。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件及阿基米德原理的应用,关键是会分析生饺子和熟饺子的体积变化及所受力的变化。
 
36.小云同学在学习了“阿基米德原理”后,发现用弹簧测力计也可以测出液体的密度。下面是他设计测量盐水密度的实验步骤:
(1)如图甲,把一个合金块用细线悬挂在弹簧测力计的挂钩上,测出合金块的重力G=4.0N;
(2)如图乙,将挂在弹簧测力计挂钩上的合金块浸没在盐水中,记下弹簧测力计的示数F= 3.4 N;
(3)计算合金块浸没在盐水中所受到的浮力F浮= 0.6 N;
(4)根据阿基米德原理计算该盐水的密度ρ= 1.2×103 kg/m3.(ρ合金=8.0×103kg/m3、g取10N/kg)
实验完成后,小云同学继续思考:如果在步骤(2)中合金块只有部分浸入盐水中(如图丙),则按上述步骤测出的盐水密度比真实值要 偏小 (选填“偏大”或“偏小”)。
【分析】(2)根据弹簧测力计的分度值读出合金块浸没在盐水中弹簧测力计的示数;
(3)已知合金块的重力和将物块浸没在水中弹簧测力计的示数,利用称重法求出该物体所受的浮力;
(4)根据合金块的重力求出合金块的质量,已知合金的密度,求出合金块的体积;再利用阿基米德原理求盐水的密度,根据利用阿基米德原理分析当合金块只有部分浸入盐水中(如图丙),测出的盐水密度比真实值是偏大还是偏小。
【解答】解:
(2)弹簧测力计的分度值为0.2N,合金块浸没在水中,弹簧测力计的示数F=3.4N;
(3)合金块浸没在盐水中所受到的浮力等于物体的重力减去物体在液体中测力计的示数;
即合金块所受浮力F浮=G﹣F=4.0N﹣3.4N=0.6N;
(4)合金块的质量为:m===0.4kg;
合金块的体积即合金块排开盐水的体积:V排=V===5×10﹣5m3;
盐水的密度为:ρ盐水===1.2×103kg/m3;
由丙图可知:当合金块只有部分浸入盐水中时,测量的浮力偏小,根据:ρ盐水=可知,计算过程中合金块的体积大于合金块排开的盐水的体积,则按上述步骤测出的盐水密度比真实值要偏小。
故答案为:(2)3.4;(3)0.6;(4)1.2×103;偏小。
【点评】本题考查了浮力的计算,同时考查了学生利用控制变量法分析数据得出结论的能力,会用称重法测浮力、知道浮力大小的影响因素是本题的关键。
 
37.在“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中,李娟同学将一块重4.2N的铁块悬挂在弹簧测力计的挂钩上:
(1)当她手提弹簧测力计将该铁块缓慢放入水中的过程中,发现弹簧测力计的示数逐渐变 小 ,说明物体排开液面的体积变大,所受浮力变 变大 ;
(2)实验过程中,若弹簧测力计示数如图所示,此时铁块所受浮力为 0.4 N;
(3)当铁块完全浸没在水中后,改变它在水中的深度,弹簧测力计的示数将 不变 ,说明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度 无关 。
【分析】(1)浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力作用,根据F=G﹣F浮可知,受到的浮越大,则弹簧测力计的示数越小。
(2)读出测力计的示数,而后据公式F浮=G﹣F水计算浮力即可;
(3)据阿基米德原理可知,浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关;与浸没的深度无关。
【解答】解:(1)物体浸入液体时受到的浮力等于物体的重力与弹簧测力计拉力之差,在铁块逐渐浸入水中的过程中,重力不变,排开水的体积逐渐变大,浮力逐渐变大,根据F=G﹣F浮可知,弹簧测力计示数逐渐变小。
(2)据右图可知,测力计的分度值是0.2N,故此时测力计的示数是3.8V,故此时所受的浮力是:F浮=G﹣F水=4.2N﹣3.8N=0.4N;
(3)当铁块完全浸没在水中后,改变它在水中的深度,此时液体的密度不变,排开液体的体积不变,所以物体所受的浮力不变,故测力计的示数不变,该实验表明浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度无关;
故答案为:(1)小;变大;(2)0.4;(3)不变;无关。
【点评】本题考查了影响浮力大小的因素,侧重考查了称重法的应用,是一道基础题。
 
38.如图所示,用弹簧秤悬挂一物体,在空气中弹簧秤示数为6N,当物体浸没在水中弹簧秤的示数是4N,g=10N/kg.求:
(1)物体的重力G;
(2)物体浸没在水中受到的浮力F浮;
(3)物体浸没时排开水的体积V和物体的密度ρ。
【分析】(1)物体的重力就是在空气中称重时弹簧秤的示数;
(2)物体所受浮力等于物重减去物体浸没水中时测力计的示数;
(3)根据浮力公式F浮=ρgV排求出物体的体积,根据G=mg求出物体的质量,再利用密度公式求解密度。
【解答】解:(1)由题意知,物体的重力G=6N;
(2)物体浸没在水中受到的浮力F浮=G﹣F浸=6N﹣4N=2N。
(3)由F浮=ρgV排,可得,V=V排===2×10﹣4m3,
物体的质量m===0.6kg,
物体的密度ρ===3×103kg/m3。
答:(1)物体的重力G为6N;
(2)物体浸没在水中受到的浮力F浮为2N。
(3)物体浸没时排开水的体积V为2×10﹣4m3,物体的密度ρ为3×103kg/m3。
【点评】此题考查根据物体的重力和物体完全浸没后测力计的示数之差求浮力的方法,以及根据浮力公式求物体的体积,本题的关键是知道利用重力差法求浮力。
 
39.如图甲所示,水平桌面上放置底面积为100cm2、质量为500g的圆筒,筒内装有20cm深的某液体。弹簧测力计下悬挂底面积60cm2、高为10cm的圆柱体,从液面逐渐浸入直至完全浸没,弹簧测力计示数F随圆柱体浸入液体的深度h的变化关系如图乙所示:(可以忽略圆筒的厚度,过程中液体始终没有从筒中溢出),g取10N/kg,求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力是多少?
(2)筒内液体密度是多少?
(3)当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强是多少?
【分析】(1)根据图象分析出物体的重力和完全浸没时的拉力,根据公式F浮=G﹣F计算出浮力的大小;
(2)根据F浮=ρ液gV排的变形公式ρ液=计算出液体的密度;
(3)判断出此时圆筒对桌面的压力,等于圆筒和液体的总重加浮力,根据公式p=计算出压强;
也可将圆柱体、圆筒、液体看做一个整体进行受力分析。
【解答】解:(1)由图象知,当h=0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力,所以G=18N;
当h≥10cm时,测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时F=13.2N;
所以F浮=G﹣F=18N﹣13.2N=4.8N;
(2)物体排开液体的体积V排=V物=60×10×10﹣6m3=6×10﹣4m3
由F浮=ρ液gV排得:
ρ液===0.8×103kg/m3
(3)液体的质量m液=ρ液V液=0.8×103kg/m3×100×20×10﹣6m3=1.6kg
将圆柱体、圆筒、液体看做一个整体,则其对地面的压力F′=(m液+m筒)g+G物﹣F拉=(1.6kg+0.5kg)×10N/kg+18N﹣13.2N=25.8N
p==2.58×103Pa。
答:(1)圆柱体浸没在液体中所受浮力是4.8N;
(2)筒内液体的密度是0.8×103kg/m3;
(3)圆柱体浸没时,圆筒对桌面的压强是2.58×103Pa。
【点评】此题是一道有关浮力知识的计算题,同时涉及到了有关固体压强和密度的计算,能够通过图象确定物体的重力和浸没时的浮力是解决此题的关键,(3)问中关键能分析出压力大小,这是此题的难点。
 
40.如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中,如图乙所示是钢绳拉力随时间t变化的图象,若不计水的阻力(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)石料全部没入水中时受到的浮力是多少?
(2)石料的体积是多少?
(3)石料的密度是多少?
【分析】(1)分析钢绳拉力随时间t变化的图象,石料以恒定的速度下降,当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,据此求出小石料的质量;当石块完全浸入后,浮力等于重力减去拉力,据此求出石料受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理求石料排开水的体积(石料的体积);
(3)知道石料重,利用重力公式求石料的质量,最后利用密度公式求石料的密度。
【解答】解:(1)由图乙所示图形学可知,
当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:F=G=1400N,
石料的质量:
m石===140kg,
当石块完全浸入后,拉力等于重力减去浮力,
F浮=G﹣F′=1400N﹣900N=500N;
(2)根据阿基米德原理,F浮=ρ水gV排,得:
V排===5×10﹣2m3,
因为石料完全浸没,石料的体积:
V石=V排=5×10﹣2m3;
(3)石料的密度:
ρ石===2.8×103kg∕m3。
答:(1)石料浸没水中时受到的浮力为500N;
(2)石料的体积为5×10﹣2m3;
(3)石料的密度是2.8×103kg∕m3。
【点评】解决本题的关键是通过图乙确定石料的重力及钢丝绳受到的拉力,并会利用称重法计算出石料受到的浮力。
 
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