9.2 阿基米德原理 同步练习(基础+提升+综合)

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名称 9.2 阿基米德原理 同步练习(基础+提升+综合)
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资源类型 试卷
版本资源 沪科版
科目 物理
更新时间 2019-01-07 16:48:57

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沪科版物理八年级第九章 浮 力 第二节 阿基米德原理
同步练习
1.关于阿基米德原理,正确的叙述是(  )
A.浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体的体积
B.浸在液体中的物体受到向下的浮力,浮力的大小等于它排开的液体的体积
C.浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体的重力
D.浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力
2.小京在做浮力实验时发现,水中的木块在升至水面(未露出)的过程中,木块受到的浮力和压强的变化情况是(  )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力不变,压强变小
C.浮力变大,压强变大 D.浮力变大,压强变小
3.在如图所示的“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,可以探究物体所受浮力大小与浸没在液体中的深度无关的是图中的(  )
A.甲和丙 B.甲和乙 C.乙和丁 D.丙和丁
4.下列四幅图中,其运动过程主要利用浮力来实现的是(  )
5.如图所示,A为木块,B铝块,C为铁球,它们的体积相等,把它们都浸没在水中,则(  )
A.铁球受到的浮力最大
B.铝块受到的浮力最大
C.木块受到的浮力最大
D.三个物体受到的浮力一样大
6.某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则下列说法正确的是(  )
A.F1+F2=F3﹣F4 B.F1﹣F2=F3+F4
C.F1+F2=F3+F4 D.F1﹣F2=F3﹣F4
7.阿基米德原理的数学表达式是F浮=   =   。
8.如图所示是物体浸入水中前后弹簧测力计的示数,由此可知水对物体的浮力是   N,物体的体积是   m3(g取10N/kg)
9.将一个物体挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为4.5N,将物体浸没到某种液体中静止时,弹簧测力计的指针恰好回到了零刻线,则此时物体受到的浮力为
   N。
10.一金属块的重力为7.2N,悬挂在弹簧测力计下并浸入水中,弹簧测力计的示数为6N,此时金属块受到的浮力为   N,其方向是   ,浮力的施力物体是   。
11.将一物体压入装满水的烧杯中,其排开的水重为3N,则物体受到的浮力大小为   N,方向竖直   。
 
12.如图,属于应用了浮力知识的是(  )
A.甲图中“辽宁号”中国航母漂浮于海面
B.乙图中“阳光动力 2 号”太阳能飞机的机翼“上凸下平”
C.丙图中“长征十一号”运载火箭点火升空
D.丁图中宇宙飞船在太空中航行
13.两物体分别挂在弹簧测力计上,将它们同时浸入水中,发现两个弹簧测力计示数的减小值相同,由此可以判断(  )
A.两个物体一定是等重的 B.浸在水中时,弹簧测力计的示数是相同的
C.两个物体受到的浮力一定相同 D.两个物体一定处在液体中相同的深度处
14.质量相同的实心铜球和实心铁球投入同种液体后,所受浮力大小相等,这种液体是(ρ铜=8.9×103kg/m3,ρ铁=7.9×103kg/m3,ρ水银=13.6×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)(  )
A.水 B.水银 C.酒精 D.盐水
15.在三个相同的容器甲、乙、丙中盛有相同的液体,将三个质量相同的铜、铁、铝实心金属球,分别放在三个容器中并且沉入容器底部,当金属球静止时,三个金属球的浮力情况是(已知ρ铜>ρ铁>ρ铝)(  )
A.铜球所受浮力最大 B.铁球所受浮力最大
C.铝球所受浮力最大 D.一样大
16.甲、乙两个金属块密度之比为1:3,质量之比是2:3.把甲浸没在水中,把乙浸没在酒精中,则甲、乙两金属块受到的浮力之比为(ρ酒精=0.8×103千克/米3)(  )
A.5:2 B.2:1 C.5:8 D.5:18
17.为了延长水果的存放时间,果农先将水果浸没到自己配制的保鲜液中,再用保鲜纸包装。若将同一个苹果先后放入桌面上甲、乙两个容器的保鲜液中,静止后两杯液面相平,苹果的浮沉情况如图所示,两容器的底面积相同,下列说法正确的是(  )
A.甲中的液体密度大,甲液体对容器底的压强大
B.甲中的液体密度大,甲液体对容器底的压强小
C.甲中的液体密度小,甲液体对容器底的压强大
D.甲中的液体密度大,甲、乙液体对容器底的压强相等
18.金属块挂在弹簧测力计下,在空气中测得的示数为20牛,把金属块浸没在水中测得的示数为10.2牛,则金属块受到的浮力为   牛,金属块的体积为   米3.若金属块上表面受到的压力为2.2牛,则金属块下表面的压力为   牛。
19.如图所示,一金属块所受的重力为26.5牛,当用弹簧测力计吊着金属块浸没在盛满水的溢水杯中时,测力计的示数为16.7牛,该金属块受到水对它的浮力为   牛,此时排开水的重力为   牛。如果该金属块从弹簧测力计取下,放入水中下沉的过程中所受合力为   牛。
20.辽宁号航空母舰满载时排水量达67500t,它满载时所受的浮力为   N,当舰体在水深9.5m处受到的水的压强是   Pa.(海水密度取1.0×103kg/m)
21.为了探究影响浮力大小的因素,某小组同学先将物体A分别浸入水中不同深度处,仔细观察弹簧测力计的示数变化情况。然后又将物体A浸没在盐水中(ρ盐水>ρ水),重复刚才的实验。实验过程如图(a)、(b)、(c)和(d)所示。
①观察比较图6(a)、(b)和(c)可得:   。
②观察比较图6(a)、(c)和(d)可得:   。
22.有一个实心圆柱形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的读数为10N;,当把物体一半体积浸入水中时,测力计的读数为4N。求:
(1)物体的体积   ;
(2)物体的密度   ;
(3)把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力   。
23.外形完全相同的木球、铁球和铜球(已知ρ铜>ρ铁>ρ水>ρ木)放入水中,静止后的位置如图所示,铁球沉底,则(  )
A.木球和铜球的浮力大小相等
B.铁球受到的浮力最小
C.木球一定是实心的
D.铜球的空心一定最大
24.如图所示,图线a、b是两种物质的质量与体积的关系图象。分别用a、b两种物质制成体积相同的甲、乙两个实心球,缓慢放入水中,甲、乙两球受到的浮力之比为(  )
A.3:1 B.1:1 C.6:5 D.1:3
25.重庆一中某初二同学研究弹簧测力计的示数F与金属块A下表面离液面的距离h的关系,实验装置如图甲所示。用弹簧测力计提着金属块A,使其缓慢浸入酒精中(ρ酒精=0.8×103kg/m3且液体未溢出),得到F与h的关系图象如图乙所示。则金属块A完全浸在液体中受到的浮力和金属块A的密度分别为(  )
A.2N,2.5×103kg/m3 B.2N,2.0×103kg/m3
C.4N,2.5×103kg/m3 D.4N,2.0×103kg/m3
26.如图甲所示,圆柱形容器中盛有适量的酒精(ρ酒精=0.8×103kg/m3),其内底面积为100cm2,弹簧测力计的下端挂着一个正方体花岗岩,将花岗岩从容器底部开始缓慢向上提起的过程中,弹簧测力计的示数F与花岗若下底部器都的距离A的关系如图乙所示,下列说法中错误的是(  )
A.该花岗岩的重力为5.6N
B.花岩完全浸没时所受的浮力为2N
C.将该花岗岩完全捞出后,液体对容器底部的压强变化了200Pa
D.该花岗岩的密度为2.8×103kg/m3
27.如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,将用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球(ρ铅>ρ铝)全部没入水中,此时容器中水面高度相同。设绳子的拉力分别为T1和T2,磅秤的示数分别为F1和F2,则(  )
A.F1=F2,T1=T2 B.F1>F2,T1<T2
C.F1=F2,T1>T2 D.F1<F2,T1>T2
28.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图甲;图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图象。则下列说法中正确的是(g取10N/kg)(  )
A.物体的体积是500cm3
B.物体受到的最大浮力是5N
C.物体的密度是2.25×103kg/m3
D.长方体的横截面积为50cm2
29.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明用弹簧测力计、圆柱体、四个装有适量水和盐水的同样的烧杯,对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究,实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如图9所示。下列说法中正确的是(  )
A.圆柱体完全浸没在水中受到的浮力为2N
B.比较图甲、丙、戊说明圆柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度有关
C.比较图甲、丁、戊说明圆柱体受到的浮力大小与液体的种类有关
D.根据图中数据可计算出圆柱体的密度是1.2×103kg/m3
30.小英同学在探究“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F1、F2、F3、F4,下列等式正确的是(  )
A.F浮=F2﹣F3 B.F浮=F4﹣F3
C.F浮=F2﹣F1 D.F浮=F4﹣F1
31.现有甲,乙两个实心物块,密度分别为水的2倍和5倍,用弹簧测力计分别悬挂将它们浸没水中,发现弹簧测力计减少了相同的示数,则甲,乙两个物体所受浮力之比为   ,此时弹簧测力计的示数之比为   。
32.质量相等的甲、乙两个实心球,它们的密度之比为5:3.若将甲、乙都放入水中,静止时它们受到的浮力之比为2:3,则乙球的密度是   。
33.如下图中甲、乙、丙、丁四图所示,一铁碗与一铁球置于水中,则四种情况中,容器内液面的高低排序是   铁碗所受液体的浮力大小的排序是   。
34.如图所示,体积为1×10﹣3m3,材料相同的两个金属球,分别连接在弹簧的一端,弹簧的另一端固定在容器的底部。甲图装置内是水,弹簧对球向上的弹力为79N,则该球的重力为   牛。乙图装置内是某种液体,弹簧对球向上弹力为81N,则该种液体的密度为   kg/m3(g取10N/kg)。设想从某一天起,地球的引力减为一半,则甲图中的弹簧对物体的弹力   (弹簧处于压缩状态)(填“不变”、“减小一半”或“增加两倍”)。
35.夏琛同学为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况,如图所示,将一挂在弹簧秤下的圆柱体金属块缓慢地浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面在水中的深度h和弹簧秤相应的示数F.已知圆柱体高为8cm,实验记录如下表:
次数
1
2
3
4
5
6
7
8
h/cm
0
2
4
6
8
10
12
14
F/N
8
7.5
7
6.5
6
6
6
6
(1)分析上表的数据可知,金属块的质量为   kg。
(2)当浸入深度为4cm时,物体所受的浮力为   N。
(3)下面能正确反映物体所受浮力F浮与圆柱体下表面在水中深度h关系的图象是   .
(4)由以上实验,还可以计算出金属块的密度ρ=   。
36.小明同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。如图表示探究过程及有关数据。
(1)分析图   和   可知:浸在液体中的物体所受的浮力大小跟浸在液体中的体积有关。
(2)分析图   和   可知:物体排开相同体积的液体时,浮力大小跟液体的密度大小有关,浸没在水中的物体,受到的浮力大小F浮1=   N;浸没在煤油中的物体受到的浮力大小F浮2=   N。
(3)求金属块的密度是   Kg/m3。
37.小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。
(1)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用   图的装置来进行操作;
(2)圆柱体的密度是   kg/m3;
(3)用图示实验数据测出盐水的密度是   kg/m3;
(4)小明想探究“物体受到的浮力与其形状是否有关”,他找来薄铁片,烧杯和水进行实验,实验步骤如下:
步骤一:将铁片放入盛水的烧杯中,铁片下沉至杯底;
步骤二:将铁片弯成“碗状”再放入水中,它漂浮在水面上。
①通过分析可知,第一次铁片受到的浮力   第二次铁片受到的浮力(选填“大于”、“等于”或“小于”);
②小明得出:物体受到的浮力与其形状有关,小明得出错误结论的原因是:他只关注了铁片   的改变,忽视了   对浮力大小的影响。
38.如图甲是“探究浮力大小”的实验过程示意图。
(1)步骤B和   可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F浮,步骤A和   可以测出物块排开的水所受重力G排;比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟物体排开的水所受重力的关系。
(2)图乙是物块缓慢浸入水中时,弹簧测力计示数F随浸入深度h变化的关系图象。分析图象,可得关于浮力大小的初步结论。
①物块浸没前,物体排开的液体体积越大,物块所受的浮力   ;
②物块浸没后,所受的浮力大小与   无关。
(3)此物块的密度是   kg/m3。
39.某实验小组在探究浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积是否有关的实验中,记录的数据如表所示
实验次数
液体的密度ρ/(g?cm﹣3)
排开液体的体积V/cm3
物体的重力G/N
弹簧测力计的示数F/N
浮力F浮/N
1
0.8
50
0.70
0.30
0.40
2
1.0
50
0.70
0.20
0.50
3
1.2
50
0.70
0.10
0.60
4
1.0
60
0.84[]
0.24
0.60
5
1.0
70
0.98

0.70
(1)在第5次实验中,弹簧测力计的示数如图所示,则表格中①处的数据应为   。
(2)分析对比第1、2和3三次实验数据,得出结论一:当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,物体所受的浮力就越   。
(3)分析对比第   三次的实验数据,得出结论二:当液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力就越大。
(4)综合结论一和结论二,得出探究结论:   越大,物体受到的浮力就越大。
(5)小明联想到质量等于密度与体积的乘积,由此推想:物体排开液体的   越大,所受的浮力就越大。
(6)深入分析处理数据后,可以得出进一步的结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的   。
40.如图甲所示,用弹簧秤悬挂一物体,保持静止:当物体浸没在水中静止时弹簧测力计的示数如图乙所示,(g=10N/kg)求:
(1)物体浸没在水中受到的浮力F浮?
(2)物体的体积V?
(3)物体的密度ρ?
沪科版物理八年级第九章 浮 力 第二节 阿基米德原理 同步练习
参考答案与试题解析
【点评】本题是有关浮力的题目,解决本题的关键是知道阿基米德原理。
2.【分析】(1)水中的木块在升至水面(未露出)的过程中,排开液体的体积不变、液体密度不变,利用阿基米德原理分析浮力变化。
(2)水中的木块在升至水面(未露出)的过程中,所处的深度变小,利用p=ρgh分析受到的压强变化。
【解答】解:
水中的木块在升至水面(未露出)的过程中,由于没有露出水面,所以排开水的体积不变,根据阿基米德原理F=ρ水gV排可知,木块受到的浮力不变;
木块上升过程中,所处的深度变小,根据p=ρgh可知木块受到水的压强变小。
故选:B。
【点评】本题考查了阿基米德原理、液体压强的特点的应用,属于基础题目。
3.【分析】浮力大小与液体的密度、排开液体的体积有关,而与浸没的深度无关,探究物体所受浮力大小与浸没在液体中的深度关系时需要利用控制变量法。
【解答】解:
探究物体所受浮力大小与浸没在液体中的深度关系时,需要控制液体的密度、排开液体的体积不变,改变浸没在液体的深度,满足条件的是乙丁两图(都是盐水、排开盐水的体积相同、浸没的深度不同)。
故选:C。
【点评】本题为探究浮力大小与哪些因素有关的实验,利用好控制变量法是关键。
4.【分析】解决本题的关键是要明确哪里的空气流速大、压强小,由此产生的压力差方向向哪儿。
【解答】解:A、降落伞下降是因为重力的作用,故A不符合题意;
B、飞机机翼上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,于是产生向上的升力而起飞,故B不符合题意;
C、热气球升空是利用浮力工作的,故C符合题意;
D、火箭发射是利用物体间力的作用是相互的原理来升空的,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】本题是一道有关浮力、升力和相互作用力的综合性选择题,在解题时要认真分析每一个选项,找出其对应的知识点。
5.【分析】要解决此题,需要掌握阿基米德原理,知道浸在液体中的物体所受到的浮力大小等于它排开的液体受到的重力。用公式表示为F浮=G排=ρ液gV排。
【解答】解:A、B、C三个物体的体积相等,它们都浸没在水中,所以排开水的体积和液体的密度均相等,根据F浮=G排=ρ液gV排可知,三个物体受到的浮力相等。
故选:D。
【点评】此题主要考查了对阿基米德原理的应用,首先要理解其内容,掌握其计算公式F浮=G排=ρ液gV排,通过比较ρ液、V排来比较所受浮力的大小。不要受物体形状的影响。
6.【分析】前两次步骤中测空桶和物体的重力,然后再将物体浸没在液体中,测出拉力,最后测出排出的水和空桶的总重力;根据称重法即可求出浮力。
【解答】解:由图可知:F1测空桶的重力,F2测物体的重力,F3是物体浸没在液体中时的测力计的拉力,F4测出排出的水和空桶的总重力;
根据称重法可知:F浮=F2﹣F3;
排开液体的重力:G排=F4﹣F1;
根据阿基米德原理可知,物体所受浮力等于其排开水的重力,所以,F浮=G排;
由此分析可知:F2﹣F3=F4﹣F1;整理可得F1+F2=F3+F4
故选项中ABD错误,C正确。
故选:C。
【点评】本题考查了阿基米德原理的实验,将实验中的各过程分解、验证,充分考查学生对基础知识的掌握程度。
7.【分析】根据阿基米德原理(F浮=G排液)结合密度公式和重力公式,可以推导出F浮=ρ液V排液g,据此分析回答。
【解答】解:浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的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。
公式:F浮=G排,
因为G=mg=ρVg,
所以F浮=ρ液V排液g。
故答案为:G排;ρ液gV排。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的了解与掌握,属于常见题目。
8.【分析】(1)由“称重法”可以测出物体在水中受浮力的大小;
(2)求出来了物体受浮力,可以利用阿基米德原理求排开水的体积(物体的体积)。
【解答】解:
(1)由图知,物体的重力G=4N,物体浸没在水中时测力计的示数F′=3N,
则水对物体的浮力:F浮=G﹣F′=4N﹣3N=1N;
(2)因为物体浸没在水中,
所以由F浮=ρ水V排g可得物体的体积:
V=V排===1×10﹣4m3。
故答案为:1;1×10﹣4。
【点评】本题考查了阿基米德原理和称重法测浮力的应用,注意隐含条件(物体浸没在水中,物体的体积V=V排)的使用。
9.【分析】通过测量得出物体重力G,当物体浸没到某种液体中静止时,物体受到的重力等于浮力加上拉力(弹簧测力计的示数);弹簧测力计的指针恰好回到了零刻线,说明拉力为0,据此求出浮力大小。
【解答】解:由题知,物重G=4.5N,
将物体浸没到某种液体中静止时,测力计示数F示=0N,
由称重法可得,此时物体受到的浮力:
F浮=G﹣F示=4.5N﹣0N=4.5N。
故答案为:4.5。
【点评】此题考查浮力的计算,关键是利用好称重法F浮=G﹣F示测浮力。
10.【分析】(1)弹簧测力计两示数之差即为这时金属块受到的浮力;
(2)浸在水中的物体,受到水施加的竖直向上的浮力,这一浮力的产生原因是物体上下表面受到的压力差。
【解答】解:
(1)金属块受到的浮力:
F浮=G﹣F示=7.2N﹣6N=1.2N;
(2)金属块受到浮力的施力物体是水,浮力的方向总是竖直向上的。
故答案为:1.2;竖直向上;水。
【点评】本题属于浮力的基本计算,利用好称重法求浮力(F浮=G﹣F示)是本题的关键。
11.【分析】根据阿基米德原理(浸在液体中的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于该物体排开的液体受到的重力)的内容填写,浮力的方向总是竖直向上的。
【解答】解:根据阿基米德原理可知,浮力的大小等于物体排开液体所受的重力;
所以,该物体受到的浮力:F浮=G排=3N,浮力的方向竖直向上;
故答案为:3;向上。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用,比较简单,是一道基础题目。
 
12.【分析】解答此题要明确以下知识点:
(1)浮力等于重力,物体漂浮在液面;
(2)飞机是利用流体压强与流速的关系(流速越大,压强越小;流速越小,压强越大)来升空的;
(3)物体间力的作用是相互的,一个物体在施力的同时必然也受到另一个物体对这个物体施加的反作用力。
【解答】解:
A、“辽宁号”中国航母漂浮于海面,利用了浮力等于重力,应用了浮力知识,故A正确;
B、飞机升空是因为机翼上方空气流速快、压强小,下方空气流速慢、压强大,从而形成向上的压强差,即飞机是利用流体压强与流速的关系来升空的,不是利用浮力,故B错;
C、运载火箭点火升空时,是通过向后喷出气流,对气体施加了一个向后的作用力,从而使火箭受到了气体对它施加了一个向前的反作用力,这是利用了物体间力的作用是相互的,才使火箭得到向前的动力,故C错;
D、宇宙飞船在太空中航行,不是利用浮力,故D错。
故选:A。
【点评】本题考查浮力的利用、力的作用是相互的和流体压强与流速的关系,飞机升空是因为机翼上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,从而形成压强差,利用压强差升空,易错点。
13.【分析】物体浸没在水中,弹簧测力计减少的示数就是物体受到的浮力大小,减小的示数相同说明受到的浮力相同。
【解答】解:
ABC、物体都浸没在水中,则F浮=G﹣F′,即两物体受到的浮力相同;仅知道物体受浮力的大小关系,据F浮=G﹣F′不能确定物体受重力、浸没水中后弹簧测力计的示数的大小关系,故AB错误、C正确;
D、浸没水中的物体受到的浮力与所处的深度无关,无法确定两个物体是否处在液体中相同的深度处,故D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、液体压强公式的掌握和运用,涉及到用称重法测量物体受到的浮力,要求灵活选用公式,有难度。
14.【分析】铜球和铁球质量相等,但密度不同,故体积不同,要使在同一种液体内浮力相等,则浸没在水中的体积应相等,由此可知两物体浸入水中的情况,可知液体密度与两球的密度关系。则可判断是哪种液体。
【解答】解:铜球和铁球质量相等,则重力相等;由于密度不同,故体积不同;如果两球浸入密度小的液体内,如水、酒精和盐水中,肯定沉入液体底,则排开液体的体积不同,故浮力不同。只有放入水银中时,水银的密度大于两球的密度,两球将浮于水银表面上,即浮力等于重力,两球的浮力才能相同。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对重力公式、物体的浮沉条件的掌握和运用,利用好铜球和铁球质量相同、重力相同是本题的关键。本题可采用排除法来分析。
15.【分析】要判断哪个金属块受到的浮力大,根据阿基米德原理可以知道,必须知道哪个金属球排开水的体积最大,即哪个金属球的体积最大;而要判断哪个金属球的体积最大,我们可根据密度公式V=进行判断,据此解答。
【解答】解:由题知,m铜=m铁=m铝,ρ铜>ρ铁>ρ铝,
所以由V=可知,V铜<V铁<V铝,
因为三个金属球都浸没,
所以它们排开水的体积都等于各自的体积,
即V铜排<V铁排<V铝排,
已知液体的密度相同,则由F浮=ρ液gV排可知浮力的大小关系为:
F铜<F铁<F铝,
即铝球受到浮力最大。
故选:C。
【点评】本题考查阿基米德原理,利用密度公式得知体积关系,再利用阿基米德原理判断即可,为基础题目。
16.【分析】已知两金属块的密度比、质量比,计算出体积比;从而得到排开液体的体积比;再由阿基米德原理计算它们受到的浮力比。
【解答】解:甲、乙两个金属块密度之比为1:3,质量之比是2:3,
由ρ=得,
甲、乙两金属块的体积之比为:
====2:1;
金属块浸没在液体中,V排=V金,
由阿基米德原理可得两金属块受到的浮力之比:====5:2。
故选:A。
【点评】本题考查了阿基米德原理和密度公式的应用,关键知道物体浸没时排开液体的体积与物体体积是相等的。
17.【分析】(1)物体在液体中的浮沉条件:若物体的密度大于液体的密度,则物体下沉;若物体的密度小于液体的密度,则物体漂浮;若物体的密度等于液体的密度,则物体悬浮在液体中。据此比较甲乙液体的密度的大小关系;
(2)而静止后两杯液面相平,即h相同,利用p=ρgh得出甲、乙液体对容器底的压强大小关系。
【解答】解:
(1)甲图中,苹果漂浮在保鲜液中,甲中的液体密度ρ甲>ρ苹果,
乙图中,苹果悬浮在保鲜液中,乙中的液体密度ρ乙=ρ苹果。
所以,两种液体的密度ρ甲>ρ乙;
(2)由题知,静止后两杯液面相平,即h相同,
由p=ρgh可知,甲液体对容器底的压强大于乙液体对容器底的压强。
故选:A。
【点评】本题考查了物体浮沉条件、液体压强公式的应用。能够从物体的浮沉情况中得出物体与液体的密度的大小关系是关键。
18.【分析】(1)利用称重法求浮力,再利用阿基米德原理求排开水的体积(金属块的体积)。
(2)金属块受到的浮力等于金属块上下表面受到水的压力差。
【解答】解:
(1)金属块挂在弹簧测力计下,在空气中测量得到示数为20N,则金属块重力G=20N,
把金属块浸没在水中,由称重法可得金属块受到的浮力:
F浮=G﹣F示′=20N﹣10.2N=9.8N,
由F浮=ρ液gV排得排开水的体积:
V排===1×10﹣3m3,
因为金属块浸没在水中,
所以金属块的体积:
V=V排=1×10﹣3m3。
(2)因为F浮=F下表面﹣F上表面,
所以金属块下表面的压力:
F下表面=F浮+F上表面=9.8N+2.2N=12N。
故答案为:9.8;1×10﹣3;12。
【点评】本题考查了阿基米德原理、浮力产生的原因,利用好称重法测浮力是关键。
19.【分析】(1)已知物体的重力和浸没在水中时测力计的示数,利用称量法F浮=G﹣F示计算金属块所受的浮力;由阿基米德原理可知,浮力等于排开水的重力。
(2)将该金属块从弹簧测力计取下,放入水中下沉的过程中,金属块受向下的重力和向上的浮力,这两个力的方向相反,合力的大小等于这两个力大小之差。
【解答】解:(1)根据称重法可得,该金属块受到水对它的浮力:
F浮=G﹣F示=26.5N﹣16.7N=9.8N;
由阿基米德原理可知,浮力等于排开水的重力,
则此时排开水的重力:G排=F浮=9.8N;
(2)将该金属块从弹簧测力计取下,放入水中下沉的过程中,金属块受向下的重力和向上的浮力,则金属块所受的合力:F合=G﹣F浮=26.5N﹣9.8N=16.7N。
故答案为:9.8;9.8;16.7。
【点评】本题综合考查了称重法、阿基米德原理计算浮力的大小,还考查了合力的计算,综合性强,难度适中,是一道好题。
20.【分析】(1)知道航母满载排水量(排开水的质量),利用阿基米德原理求该舰满载时所受浮力;
(2)根据p=ρgh求出舰体在水深9.5m处受到的水的压强。
【解答】解:(1)该舰满载时所受浮力:
F浮=G排=m排g=67500×103kg×10N/kg=6.75×108N;
(2)舰体在水深9.5m处受到的水的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×9.5m=9.5×104Pa。
故答案为:6.75×108;9.5×104。
【点评】此题主要考查的是学生对浮力和压强计算公式的理解和掌握,难度不是很大。
21.【分析】根据控制变量法的要求,分析图示实验情景,根据实验所控制的变量与实验现象得出实验结论。
【解答】解:①由图(a)、(b)、(c)所示实验可知,物体排开水的体积越大,受到的浮力越大,由此可知,在液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;
②由(a)、(c)、(d)所示实验可知,物体所受到的浮力与液体的密度有关,物体排开液体体积相同时,液体的密度越大,浮力越大。
故答案为:
①当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,浮力越大;
②当物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,浮力越大。
【点评】本题考查了实验现象分析,应用控制变量法分析图示实验情景即可正确解题。
22.【分析】(1)先利用称重法求物体浸入一半时受到的浮力,再利用阿基米德原理求排开水的体积(总体积的一半),从而得出物体的体积;
(2)知道物体的重力求物体的质量,利用密度公式求出物体的密度。
(3)与水的密度相比较确定物体投入水中静止时的状态,根据物体漂浮条件求出受到的浮力。
【解答】解:
(1)由题知,当把物体一半体积浸入水中时,物体受到的浮力:
F浮=G﹣F′=10N﹣4N=6N,
由F浮=ρgV排可得,物体排开水的体积:
V排===6×10﹣4m3,
则物体的体积:
V=2V排=2×6×10﹣4m3=1.2×10﹣3m3;
(2)由G=mg=ρVg可得,物体的密度:
ρ==≈0.83×103kg/m3,
(3)因ρ<ρ水,
所以,把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时物体漂浮,
此时受到的浮力:F浮′=G=10N。
故答案为:(1)1.2×10﹣3m3;(2)0.83×103kg/m3;(3)10N。
【点评】本题考查了密度的计算、重力的计算、浮力的计算、阿基米德原理的应用,涉及到用称重法测量物体受到的浮力,知识点多。
23.【分析】(1)已知三个小球的体积相同,根据阿基米德原理并结合图中排开液体的体积判断三个小球所受的浮力关系;
(2)球的体积相同,铜的密度大,但铜球的平均密度小,说明铜球的空心体积大。
【解答】解:
(1)已知外形完全相同的木球、铁球和铜球(即它们的体积相等),则由图可知V排木<V排铜=V排铁,
由F浮=ρ水gV排可知,它们受到的浮力:F木<F铜=F铁,故AB错误;
(2)铜球悬浮在水中,铜球一定是空心的;
因铁的密度大于水的密度,所以实心铁球会沉底;若铁球空心,且空心的体积较小的情况下,也会沉底;
木头的密度小于水的密度,故实心木球漂浮在水中;若木球是空心的,则也是漂浮;
所以铁球、木球可能实心,也可能空心,故C错误;
(3)因为它们的体积相同,铜和铁的密度远大于水的密度,铜的密度大于铁的密度,铜球悬浮,铁球沉底,故空心部分的体积关系为V铜空>V铁空,
已知木球漂浮在水中,铜球悬浮,则F浮木=G木﹣﹣﹣﹣﹣①,F浮铜=G铜﹣﹣﹣﹣﹣②,
假设木球是空心的,由图知,木球排开水的体积约为铜球的一半,根据F浮=ρ水gV排可知,木球所受浮力约为铜球的一半,则结合①②可知木球的重力约为铜球的一半,即可认为G铜=2G木,
由重力和密度公式可得:ρ铜V实铜g=2ρ木V实木g,
即:ρ铜V实铜=2ρ木V实木,
因为ρ铜>2ρ木,
所以实心部分的体积V实铜<V实木,
因小球的体积相同,所以空心部分的体积V铜空>V木空,
综上所述,铜球的空心一定最大,
故选:D。
【点评】解决此类型的题目,要求把物体的沉浮条件和阿基米德原理联合使用,本题关键有二:一是根据物体和液体的密度关系确定物体的浮沉,二是利用好阿基米德原理F浮=ρ水gV排。
24.【分析】(1)图象所示的是a、b两种物质的质量m与体积V的关系,当体积V=6cm3时a的质量是15g;乙的质量为5g。所以得到两种物质的密度大小关系,
(2)先根据图象求出a、b的密度,判断在水中静止时的浮与沉,然后根据F浮=ρ水gV排和物体漂浮条件求出甲、乙所受浮力,进而可求浮力之比。
【解答】解:
由图象知,a物质的密度:ρa===2.5g/cm3,
因a物质的密度大于水的密度,所以用a物质制成实心球放入水中后会沉底,
甲球沉底,则V排甲=V甲,
所以甲球受到的浮力:F甲=ρ水V排甲g=ρ水V甲g,
由图象知,b物质的密度:ρb===g/cm3,
因b物质的密度小于水的密度,所以用b物质制成实心球放入水中后会漂浮在水面上;
由漂浮条件可得,乙球受到的浮力:F乙=G乙=ρ乙V乙g,且ρ乙=ρb,
两球的体积相等,即V甲=V乙,
所以两球受到的浮力之比:====6:5。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对密度公式、物体漂浮条件和阿基米德原理的了解与掌握,能根据图象求出甲乙物质的密度是本题的突破口,灵活运用阿基米德原理和漂浮条件是本题的关键。
25.【分析】(1)当h=0时弹簧测力计的示数即为金属块A的重力,由图可知完全浸没在液体中弹簧测力计的拉力,两者之差就是受到的浮力;
(2)根据F浮=ρgV排即可求出金属块A的体积;根据金属块A的重力可求得其质量,再利用密度公式求解密度。
【解答】解:
(1)由图知,当h=0时,弹簧测力计的示数为10N,即金属块A的重力G=10N,
完全浸没在液体中时,金属块A受到液体的浮力:F浮=G﹣F=10N﹣6N=4N;
(2)根据F浮=ρ液gV排可得,金属块A排开酒精的体积:
V排===5×10﹣4m3;
金属块A完全浸没在酒精中,故金属块A的体积V=V排=5×10﹣4m3;
金属块A的质量:m===1kg,
金属块A的密度:ρ===2×103kg/m3;
故选:D。
【点评】本题考查了称重法求浮力、阿基米德原理、重力公式、密度公式的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
26.【分析】(1)由图乙可知,花岗岩离开水面时弹簧测力计的示数即为其重力;
(2)知道浸没时弹簧测力计的示数,根据称重法求出受到的浮力;
(3)花岗岩离开液面后,液面下降的高度等于排开水的体积除以容器底面积。然后利用液体压强公式计算液体对容器底部的压强变化量;
(4)物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,根据G=mg和ρ=求出花岗岩的密度。
【解答】解:
A、由图乙可知,花岗岩离开水面时弹簧测力计的示数F示=5.6N,则花岗岩的重力G=F示=5.6N,故A正确;
B、由图乙可知,花岗岩浸没时弹簧测力计的示数F=3.6N,
则花岗岩所受到的最大浮力:F浮=G﹣F=5.6N﹣3.6N=2N,故B正确;
C、由F浮=ρgV排可得,花岗岩的排开酒精的体积:
V排===2.5×10﹣4m3,
则液面下降的高度:△h===0.025m,
所以,液体对容器底部的压强变化量:
△p=ρ酒精g△h=0.8×103kg/m3×10N/kg×0.025m=200Pa.故C正确;
D、因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,V=V排=2.5×10﹣4m3,
由G=mg可得,花岗岩的质量:m==═0.56kg,
花岗岩的密度:ρ===2.24×103kg/m3,故D错误。
故选:D。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、液体压强公式、阿基米德原理的应用,是一道力学综合题。能根据图象提供的信息利用称重法求出花岗岩受到的最大浮力是关键。
27.【分析】(1)浸在液体或气体中的物体都受到竖直向上的浮力的作用,物体所受浮力的大小不仅跟液体的密度有关,还跟物体排开液体的体积有关,据此分析物体所受浮力大小关系;再根据物体受力平衡判断拉力大小关系。
(2)先根据p=ρgh求出液体对容器底的压强,然后根据F=Ps求出容器底受到的压力,再加上容器自身重力即为磅秤的示数。
【解答】解:
(1)对于悬吊在水中的球来说,它受到自身的重力G、水对它的浮力F浮和悬线对它的拉力T三个力的作用而处于平衡,则此三力间应有关系为T=G﹣F浮;
以题述的铅球和铝球相比较,由于两者是质量相等的实心球,故G1=G2;由于铅的密度大于铝的密度,则铅球的体积小于铝球的体积,由于两者均浸没于水中,所以铅球所受水的浮力F浮1小于铝球所受水的浮力F浮2,即F浮1<F浮2;则根据T=G﹣F浮可知,T1>T2;
(2)把容器、水和小球当作一个整体,整体受到向上的支持力、向上的拉力和向下的总重力,
根据力的平衡条件可得:F支+T=G容器+G水+G球,
压力和支持力是一对相互作用力,则磅秤受到的压力:F压=F支=G容器+G水+G球﹣T﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
以小球为研究对象,则绳子向上的拉力:T=G球﹣F浮﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②结合阿基米德原理可得:
F压=G容器+G水+F浮=G容器+G水+G排水=G容器+ρ水gV水+ρ水gV排水=G容器+ρ水g(V水+V排水)﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
因为液面高度相同、容器完全相同,则容器中的水和排开水的总体积相等,根据③式可知,磅秤受到的压力(即磅秤的示数)相同,即F1=F2。
故选:C。
【点评】本题综合考查密度、阿基米德、压强计算公式以及受力平衡的分析和应用。本题的关键点:一是确定磅秤受到力的分析;二是对球进行受力分析,然后根据力的合成计算拉力的大小。
28.【分析】(1)根据图象,分析出物体的重力G,完全浸没时的拉力F,从而可根据F浮=G﹣F求出完全浸没时的浮力,即最大浮力;由浮力公式计算出完全浸没时排开液体的体积。
根据阿基米德原理,物体刚浸没时下表面受到的压力等于物体受到的浮力。
(2)由物体的重力求出质量,根据密度公式得出物体的密度。
(3)由图象可知长方体的高度,利用S=可求得长方体的横截面。
【解答】解:
AB、由图象知,G=9N,当物体完全浸没时,拉力F=5N,
则完全浸没时的浮力为F浮=G﹣F=9N﹣5N=4N,此时物体完全浸没,所以浮力最大,故B错误;
由F浮=ρ液gV排得,物体的体积:
V=V排===4×10﹣4m3=400cm3,故A错误;
C、物体的质量:m===0.9kg;
则物体的密度:ρ===2.25×103kg/m3,故C正确;
D、由图象可知,长方体的高度h=8cm﹣4cm=4cm=0.04m,
长方体的横截面积:S===0.01m2=100cm2,故D错误;
故选:C。
【点评】本题用到的知识点有重力、质量、密度、阿基米德原理等,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大。
29.【分析】(1)在图甲中根据测力计分度值读数,由甲丁图,根据称重法求出浮力;
(2)圆柱体受到的浮力大小与控制柱体排开液体的体积和密度有关:
研究柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度关系时,要控制柱体排开液体的体积和密度相同;
研究圆柱体受到的浮力大小与液体的种类的关系时,要控制排开液体的体积相同,
(3)由(1)知,圆柱体浸没在水中受到的浮力:
根据阿基米德原理,F浮=ρ水gV排=ρ水gV物,得出圆柱体的体积,根据圆柱体的密度ρ=求出圆柱体的密度。
【解答】解:(1)在图甲中,测力计分度值为0.2N,示数为3N,由甲丁图,根据称重法测浮力,圆柱体浸没在水中受到的浮力:
F浮=G﹣F示=3N﹣1N=2N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①,
故A正确;
(2)圆柱体受到的浮力大小与控制柱体排开液体的体积和密度有关:
研究柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度关系时,要控制柱体排开液体的体积和密度相同,深度不同,而图丙、戊中液体的密度不相同,深度相同,不能研究圆柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度的关系,故B错误;
研究圆柱体受到的浮力大小与液体的种类的关系时,要控制排开液体的体积相同,深度相同,
根据称重法,比较图甲、丁、戊可知:圆柱体浸没在水和盐水中(排开液体的体积等于物体本身的体积)的浮力大小不相同,说明圆柱体受到的浮力大小与液体的种类有关,故C正确;
(3)由①知,圆柱体浸没在水中受到的浮力:
F浮=2N,根据阿基米德原理,F浮=ρ水gV排=ρ水gV,圆柱体的体积:
V=﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
圆柱体的密度:
ρ===﹣﹣﹣﹣﹣﹣③,
由①②③得:
圆柱体的密度:
ρ==1.5ρ水=1.5×103kg/m3,故D错误。
故选:AC。
【点评】本题探究浮力的大小跟哪些因素有关,考查测力计读数、控制变量法、称重法测浮力、阿基米德原理和密度公式的运用。
30.【分析】利用“称量法”测浮力和阿基米德原理的公式进行判断即可。
【解答】解:当物体浸没在水中时,它受到的浮力等于空气中弹簧测力计的示数与在水中示数之差,即F浮=F2﹣F3;根据阿基米德原理F浮=G排可知,浮力的大小等于排开水的重力,而排开水的重力等于小桶和水的总重力与小桶重力之差,即F浮=F4﹣F1。
故选:AD。
【点评】掌握浮力产生的原因,以及浮力的几种计算方法是解答此题的关键。
31.【分析】由“用弹簧测力计分别悬挂将它们浸没水中,发现弹簧测力计减少了相同的示数”可知其受到的浮力相同;
由两球受到的水的浮力的大小关系,可知两球的体积关系(浸没水中排开水的体积大小关系),再根据F示=G﹣F浮得出弹簧测力计的示数大小关系。
【解答】解:由“用弹簧测力计分别悬挂将它们浸没水中,发现弹簧测力计减少了相同的示数”可知其受到的浮力相同,则甲,乙两个物体所受浮力之比为1:1;
由F浮=ρ水gV排可知,两球的体积相同,浸没水中,V排=V球,
甲、乙两球密度分别为水的密度的2倍和5倍,则ρ乙=ρ甲,
由ρ=,可得,
m甲:m乙==2:5;
G=mg,两球的重力之比==,
因为F示=G﹣F浮,
F示甲:F示乙===。
故答案为:1:1;1:4。
【点评】本题考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理的掌握和运用,利用好称重法测浮力(F浮=G﹣F示)是本题的关键。
32.【分析】知道甲乙两实心球的质量相同和密度关系,利用密度公式求两球的体积大小关系;根据两球在水中静止时受到的浮力大小关系确定甲和乙所处的状态(甲下沉、乙漂浮);甲下沉,受到的浮力F甲=ρ水V甲g;乙漂浮,受到的浮力F乙=m乙g=ρ乙V乙g;根据浮力关系求乙的密度与水的密度关系,进而可求乙球的密度。
【解答】解:由题知,m甲=m乙,
因为ρ=,ρ甲:ρ乙=5:3,
所以V甲:V乙=3:5;
两球在水中静止时的状态有下面几种情况:
①甲乙都下沉。如果是这样,排开水的体积之比等于V甲:V乙=3:5,由阿基米德原理可知受到的浮力也是3:5,而F甲:F乙=2:3,故①不可行;
②甲乙都漂浮:受到的浮力都等于自重,而两球质量相等、重力相等,受浮力相等,而F甲:F乙=2:3,故②不可行;
③甲漂浮、乙下沉:甲漂浮,F甲=G甲=mg;乙下沉,F乙<G乙=mg,所以F甲>F乙,而F甲:F乙=2:3,故③不可行;
④甲下沉、乙漂浮:甲下沉,F甲<G甲=mg;乙漂浮,F乙=G乙=mg,所以F甲<F乙,而F甲:F乙=2:3,故④可行;
甲下沉,受到的浮力F甲=ρ水V甲g;乙漂浮,受到的浮力F乙=m乙g=ρ乙V乙g;
因为F甲:F乙=2:3,
即ρ水V甲g:ρ乙V乙g=2:3,
ρ乙===ρ水=×1×103kg/m3=0.9×103kg/m3。
故答案为:0.9×103 kg/m3。
【点评】本题考查了学生对密度公式、阿基米德原理、物体的浮沉条件的掌握和运用,根据两球在水中静止时受到的浮力大小关系确定甲和乙所处的状态是解题的关键。
33.【分析】(1)根据物体在水中所处的状态,结合物体的浮沉条件,求出四种情况下,受到水浮力的大小,由F浮=ρgV排可得,甲、乙、丙、丁四种情况下排开液体的体积关系进而得出容器内液面的高低排序。
(2)求出四种情况下,碗受到水浮力的大小,得出大小排列顺序。
【解答】解:
(1)甲图中铁球放在铁碗中,两物体在水中处于漂浮状态,它们总共所受浮力等于铁碗和铁球的重力,即F甲=G碗+G球﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
乙图中铁球悬挂在铁碗的下端,把铁球和铁碗当作一个整体,两物体在水中仍然处于漂浮状态,它们总共所受浮力等于铁碗和铁球的重力,即F乙=G碗+G球﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
丙图中铁碗处于漂浮状态,铁球沉入水底,铁碗受到的浮力等于铁碗的重力,铁球受到的浮力小于铁球的重力(即F浮球<G球),即总浮力F丙=G碗+F浮球<G碗+G球﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
丁图中铁碗和铁球都沉入水底,则F浮碗<G碗,F浮球<G球,则总浮力F丁=F浮碗+F浮球<G碗+F浮球﹣﹣﹣﹣﹣﹣④;
比较①②④可得:F甲=F乙>F丙>F丁;
由F浮=ρgV排可得,甲、乙、丙、丁四种情况下排开液体的体积关系V甲=V乙>V丙>V丁,容器内液面的高低排序h甲=h乙>h丙>h丁,
(2)甲图中铁球放在铁碗中,两物体在水中处于漂浮状态,它们总共所受浮力等于铁碗和铁球的重力,铁碗受到的浮力:F甲碗=G碗+G球﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑤
乙图中铁球悬挂在铁碗的下端,把铁球和铁碗当作一个整体,两物体在水中仍然处于漂浮状态,它们总共所受浮力等于铁碗和铁球的重力,铁碗受到的浮力:F乙碗=G碗+G球﹣F浮球﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑥
丙图中铁碗处于漂浮状态,铁碗受到的浮力:F丙碗=G碗﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑦;
丁图中铁碗和铁球都沉入水底,铁碗受到的浮力:F丁碗=F浮碗<G碗,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣⑧;
由⑤⑥⑦⑧可知碗受到的浮力:
F甲碗>F乙碗>F丙碗>F丁碗。
故答案为:h甲=h乙>h丙>h丁;F甲碗>F乙碗>F丙碗>F丁碗。
【点评】本题考查物体的浮沉条件、阿基米德原理的应用,明确碗、球的状态,利用好物体的浮沉条件是关键。
34.【分析】(1)已知小球的材料和体积相同,说明小球的质量相同,先对小球进行受力分析,小球受到向下的重力,向上的浮力和弹力,弹力等于重力和浮力之差,已知金属球的体积,根据浮力公式可求小球在水中时受到的浮力,已知在水中弹簧对球向上的弹力,进一步求出小球的重力,小球的重力减去小球在某种液体中所受的弹力就是小球所受的浮力,根据浮力公式进一步求出这种液体的密度;
(2)根据弹力等于重力和浮力之差的变化分析弹簧的状态。
【解答】解:
(1)小球受到向下的重力、向上的弹力以及向上的浮力作用,由力的平衡条件可得:G=F浮+F弹;
在水中时,小球的重力:
G=F浮水+F弹水=ρ水gV排+F弹水=1000kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3+79N=89N;
在某种液体中,小球所受的浮力:
F浮液=G﹣F弹液=89N﹣81N=8N,
由F浮=ρ液gV排可得,液体的密度:
ρ液===0.8×103kg/m3;
(2)当地球引力减为一半时,g值将变为原来的一半,而F浮=ρ液gv排,因此浮力也减为原来的一半,即重力与浮力之差变为原来的一半;
因此弹簧被压缩的长度变为原来的一半,弹簧对物体的弹力减小一半。
故答案为:89;0.8×103;减小一半。
【点评】本题考查液体密度的计算,关键是浮力公式及其变形的灵活运用,难点是对小球进行受力分析,本题的难点是当地球引力发生改变时,重力和质量的比值g将发生改变,与其有关的物理量都会随之改变。
35.【分析】(1)金属块没有浸入水中时,弹簧测力计的示数等于物体的重力,由G=mg的变形公式求出物体的质量。
(2)金属块浸入水中时,重力与弹簧测力计示数之差是物体受到的浮力,由表中实验数据可以求出物体受到的浮力。
(3)根据浮力公式分析金属块受到的浮力如何变化,然后选择对应的图象。
(4)求出金属块完全浸没在水中时受到的浮力,由浮力公式求出金属块的体积,最后由密度公式求出金属块的密度。
【解答】解:(1)由表中实验数据可知,金属块没有浸入水中时,弹簧测力计示数为8N,则金属块重力为8N,
∵G=mg,
∴金属块质量m==≈0.82kg;
(2)由表中实验数据可知,当浸入深度为4cm时,物体所受的浮力:
F浮=G﹣T=8N﹣7N=1N;
(3)由浮力公式可知,F浮=ρgV排可知,金属块排开水的体积V排随h的增大而增大,当金属块完全浸没在水中时,V排不变,因此金属块受到的浮力随h先增大后不变,故D正确;
(4)由表中实验数据可知,金属块完全浸没在水中时,金属块受到的浮力F浮=G﹣T=8N﹣6N=2N,
∵F浮=ρgV排,
∴金属块的体积V=V排=,
金属块的密度:
ρ金属=====4×103kg/m3;
故答案为:(1)0.82;(2)1;(3)D;(4)4×103kg/m3。
【点评】此题是浮力和深度关系的探究实验,主要是考查对实验数据的分析能力;要注意排水法求固体体积的方法,求出金属块的体积后,由密度公式可以求出密度。
36.【分析】(1)探究浮力与物体排开液体体积的关系,应控制液体的密度相同而物体排开液体的体积不同,分析图示实验答题;
(2)探究浮力与液体种类的关系,应控制物体排开液体的体积相同而液体种类不同,分析图示实验答题;物体完全浸没在水和煤油中时,物体重力与测力计示数之差是物体受到的浮力。
(3)利用密度公式ρ=分析解答此题。
【解答】解:(1)由图B和C所示实验可知,物体液体的密度相同而物体排开液体的体积不同,物体受到的浮力不同,由此可知,浸在液体中的物体所受的浮力大小跟浸在液体中的体积有关。
(2)由图D和E所示实验可知,物体排开液体的体积相同而液体的种类不同,物体受到的浮力不同,由此可得:物体排开相同体积的液体时,浮力大小跟液体的密度有关。
由图A可知,物体的重力G=10N,由图C所示可知当物体完全浸没在水中时,测力计示数为F=7N,则物体所受浮力F浮1=G﹣F=10N﹣7N=3N,;同理在煤油中所受的浮力为:F浮2=G﹣F′=10N﹣7.6N=2.4N。
(3)因为在水中浸没,所以排开水的体积与物体体积相等,则V物=V排===3×10﹣4m3;
又知G=10N,则m===1kg
金属块的密度为ρ==≈3.3×103kg/m3
故答案为:(1)B;C;(2)D;E;3;2.4;(3)3.3×103。
【点评】本题考查了分析实验现象、求物体受到的浮力,应用控制变量法认真分析图示实验即可正确解题,本题难度不大。
37.【分析】(1)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;
(2)物体的重力与测力计拉力之差是物体受到的浮力,根据浮力公式求出物体的体积,根据圆柱体的重力可求得其质量,然后利用密度公式可求得其密度;
(3)根据浮力公式求出盐水的密度;
(4)要探究浮力与物体形状的关系,我们就必须控制液体的密度和物体排开液体的体积一定。铁片下沉,铁片排开液体的体积等于自身体积,铁片做成碗状漂浮在水面上,它排开液体的体积小于自身体积,所以小明的结论是错误的。至于两次浮力大小的比较,我们可以根据物体的沉浮条件:漂浮时浮力等于重力,而下沉浮力小于重力。铁片改变形状重力是不变的,所以第一次浮力小于第二次浮力。
【解答】解:
(1)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,由图示实验可知,图丙、丁所示实验中物体排开液体的密度、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,可以选用图丙、丁所示实验探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系;
(2)由图甲、丙所示实验可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F=5N﹣1N=4N;
浮力:F浮=ρ水gV排,圆柱体的体积:V=V排===4×10﹣4m3;
由图甲可知,圆柱体的重力G=5N,则其质量m===0.5kg,
则圆柱体的密度ρ===1.25×103kg/m3;
(4)(3)由图甲、戊所示实验可知,圆柱体浸没在盐水中所受浮力:F浮盐水=G﹣F′=5N﹣0.6N=4.4N,
浮力F浮盐水=ρ盐水gV排,盐水的密度:ρ盐水===1.1×103kg/m3;
(2)根据物体的沉浮条件:漂浮时浮力等于重力,而下沉浮力小于重力。铁片改变形状重力是不变的,所以第一次浮力小于第二次浮力。铁片下沉,铁片排开液体的体积等于自身体积,铁片做成碗状漂浮在水面上,它排开液体的体积小于自身体积,所以小明的结论是错误的。
故答案为:(1)丙、丁;(2)1.25×103;(3)1.1×103;
(4)①小于;②形状;排开液体的体积。
【点评】本题考查了影响浮力大小的因素、物体的沉浮条件以及控制变量法的应用。
38.【分析】(1)由称重法,根据F浮=G﹣F分析;
要测出物块排开的水所受重力G排;先测空桶的重力,最后再测出桶和溢出水的重力;
(2)乙图表示物体逐渐浸入水中直到浸没时测力计的示数变化,斜线表示物体逐渐浸入水中的过程,水平线表示浸没水中的过程,分析各段的含义回答;
(3)由阿基米德原理求出排开液体的体积,再利用重力、密度的变形公式求出物块的密度。
【解答】解:(1)由称重法,F浮=G﹣F,故步骤B和D可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F浮,
步骤A和E可以测出物块排开的水所受重力G排;
(2)①物体未浸入水中时h=0,从图乙可读出此时弹簧测力计的示数等于物体的重力G=3N,在未完全浸入时弹簧测力计的示数逐渐减小,根据F浮=G﹣F,则浮力逐渐增大,物块浸没前,物体排开的液体体积越大,物块所受的浮力越大;
②由图可知弹簧测力计的示数有一段随h的增大而不变(浸没后),故可得出:浸没在液体中的物体所受浮力大小与它所处深度无关;
(3)由图知物体浸没水中时,弹簧测力计的示数为1.8N,所以物体所受的浮力:
F浮=G﹣F示=3N﹣1.8N=1.2N;
由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得:
V排=,因浸没,故V排=V物;
物体的密度:
ρ物=═=×ρ水=×1.0×103kg/m3=2.5×103kg/m3。
故答案为:(1)D; E;(2)①越大;②深度;(3)2.5×103。
【点评】本题用到的知识点有重力、质量、密度、二力平衡、控制变量法、阿基米德原理等,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大。
39.【分析】由图示弹簧测力计确定弹簧测力计的分度值,然后读出测力计示数;已知物重和受到的拉力,利用F浮=G﹣F得出物体受到的浮力。
应用控制变量法认真分析实验数据,然后得出结论。
【解答】解:
(1)物体受到的浮力为F浮=G﹣F,
所以F=G﹣F浮=0.98N﹣0.70N=0.28N。
(2)分析对比第1、2和3次三次实验数据,得出结论一:当物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,物体所受的浮力就越大。
(3)分析对比第2、4和5三次的实验数据,得出结论二:当液体密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体所受的浮力就越大。
(4)综合结论一和结论二,得出探究结论:物体排开液体的体积和液体的密度越大,物体受到的浮力就越大。
(5)小明联想到质量等于密度与体积的乘积,由此推想:物体排开液体的质量越大,所受的浮力就越大。
(6)到物体的重力与质量成正比,深入分析处理数据后,可以得出进一步的结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
故答案为:(1)0.28; (2)大;(3)2、4、5;(4)液体密度越大、物体排开液体的体积;(5)质量;(6)液体所受的重力。
【点评】探究物体所受浮力的影响因素,采用的是控制变量法:研究浮力与液体密度关系时,保持排开液体的体积一定,改变液体密度;研究浮力与排开液体体积关系时,保持液体密度一定,改变物体排开液体的体积。
40.【分析】(1)知道物体的重力和浸没水中时弹簧测力计的示数,根据称重法求出受到的浮力;
(2)根据阿基米德原理求出排开水的体积即为物体的体积,
(3)由图甲可知物体的重力,根据G=mg求出物体的质量;利用ρ=求出物体的密度。
【解答】解:(1)物体受到的浮力:
F浮=G﹣F′=6N﹣4N=2N;
(2)因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ水gV排可得,物体的体积:
V=V排===2×10﹣4m3,
(3)物体的质量:
m===0.6kg,
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