3.3阿基米德原理
1. 如图,A、B体积相同,B、C质量相等,将它们放入水中静止时A漂浮、B悬浮、C沉底。则下列说法错误的是(?? )
/
A.?A所受的浮力大小等于A所受的重力????????????????????/B.?B下表面所受的压力一定大于A下表面所受的压力C.?C所受的浮力一定小于B所受的浮力?????????????????????/D.?C所受的浮力一定小于A所受的浮力
2. 某物体重为0.5牛,把它放入盛有水的烧杯中,溢出重为0.3牛的水,则它受到的浮力( ? )
A.?一定为0.3牛?????????????????????/B.?可能为0.2牛?????????????????????/C.?一定为0.5牛?????????????????????/D.?可能为0.4牛
3. 有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯盛满酒精,乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中,小球下沉到杯底,溢出酒精的质量是40g;将小球从甲溢水杯中取出擦干,轻轻放入乙溢水杯中,小球漂浮且有
1
11
的体积露出液面,溢出液体的质量是50g,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3 , 下列计算正确的是( )
①小球的质量是40g
②小球的体积是50cm3
③液体的密度是1.1×103kg/m3
④小球的密度是0.9×103kg/m3 .
A.?只有①②正确??????????????????B.?只有②③正确??????????????????C.?只有②④正确??????????????????D.?只有①③正确
4. 小张看到鸡蛋浮在盐水面上,如图所示,他沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉.在此过程中,鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象可能是下图中的( ?? )
/
A.?/????????????????????????/B.?/????????????????????????/C.?/????????????????????????/D.?/
5. 如图所示,将重为5N的小球挂在弹簧测力计下,当小球的一半体积浸在水中时,测力计示数为2N。下列说法正确的是( ?)
/
A.?小球的体积为400cm3B.?小球的密度为1.25g/cm3C.?缓缓向下移动弹簧测力计,小球对测力计的拉力最小可达到1ND.?剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为5N
6. 如图,实心物体A.B悬挂在弹簧测力计下并浸没在水中,当把盛水槽移走后,发现弹簧测力计的示数增加了相同的数值,那么A.B必有相同的(? )/
A.?体积?????????????????????????????????????B.?质量?????????????????????????????????????C.?密度?????????????????????????????????????D.?重力
7. 一长方体铁块按图所示,从下表面与液面刚刚接触时的a处下放至图中b处.能大致反映铁块下降过程中所受浮力的大小F浮与铁块下表面浸入液体深度h浮关系的图象是(? )
/
A.?/?????????????/B.?/?????????????/C.?/?????????????/D.?/
8. 小华用如图甲所示进行实验“探究影响浮力大小的因素”,A是实心圆柱体,根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体浸入水中的深度h的关系图象如图乙,从图乙可知(?? )/
A.?物体受到的重力为2N??????????????????????????????????????????B.?当物体浸没在水中时受到的浮力为2NC.?该物体的密度为1.0×103kg/m3???????????????????????/D.?浸入液体的物体所受的浮力大小与深度成正比
9. 将水平桌面上的大烧杯装满水,然后往杯中轻放入一小球,溢出的水共100g,据此现象,下列判断正确的是(g取10N/kg)( ?)
A.?水对烧杯底的压强会增大????????????????????????????????????/B.?小球的质量不小于100gC.?小球的体积一定大于100cm3??????????????????? ???????????/D.?小球受到的浮力等于0.1N
10. 如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像,取g=10N/Kg。根据图像信息,下列判断正确的是(? )
/
A.?该金属块重力的大小为34NB.?浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20NC.?在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大D.?该金属块的密度是3.4×103Kg/m3
11. 半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注 水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时, 排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船 在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为 F1、F2、F3 , 则以下判断正确的是(?? )
/
A.?F2>F3>F1??????????????????????/B.?F1>F3>F2??????????????????????/C.?F3>F1>F2??????????????????????/D.?F3>F2>F1
12.将木块轻轻放入盛满水的容器中,木块漂浮在水面上,溢出的水重0.2N,则木块受到的浮力大小为(?? )
A.?大于0.2N????????????????????????/B.?等于0.2N????????????????????????/C.?小于0.2N????????????????????????/D.?无法确定
13. 小民在学习浮力时用同一装置做了图所示的实验,目的是(?? )/
A.?探究浮力与物体的质量的关系?????????????????????????????/B.?探究浮力与物体的体积的关系C.?探究浮力与物体的密度的关系?????????????????????????????/D.?探究浮力与物体的深度的关系
14.如图所示,盛水容器里浸有四个体积相等的物体,半圆形的是石子,三角形的是铜块,长方形的是木块,球形的是铁块,它们受到的浮力分别是 F1、F2、F3、F4 , 试比较它们所受浮力的大小是???? (??? )
/
A.?? F4>F3>F1>F2????????????B.?F4 >F2>F3>F1?????????????C.?? F1=F2=F3=F4??????????? ????????????D.?F1=F3=F4>F2
15. 如图是我国第一台自行设计.自主集成研制的“蚊龙号”载人潜水器,2010年8月27日潜水器3759m海试成功,潜水器完成海试返回海面,在未露出水面的过程中潜水器受到的(? )/
A.?浮力不变,压强变小???????????????????????????????????????????/B.?浮力不变,压强变大C.?浮力变大,压强变小???????????????????????????????????????????/D.?浮力变大,压强变大
16. 2013年2月,中国海监在钓鱼岛海域放置浮标(如图)以监测我国领海的水文变化。监测发现,从春季至夏季,海水温度上升、体积膨胀导致密度下降。此过程中,若浮标体积保持不变,则(? )/
A.?浮力变大,露出海面体积变小?????????????????????????????/B.?浮力变小,露出海面体积变大C.?浮力不变,露出海面体积变大?????????????????????????????/D.?浮力不变,露出海面体积变小
17. 两个体积相等的木球和铁球,用细线系住后放入水中时将能悬浮在水中,如图,则木球和铁球所受到的水的压强和水的浮力的大小情况,下列说法正确的是(???? )?
/
A.?浮力相同,压强相同???????????????????????????????????????????/B.?浮力木球大,压强铁球相同C.?浮力铁球大,压强铁球小????????????????????????????????????/D.?浮力相同,压强铁球大
18. 如图,在水中有一支试管处于悬浮状态,现用细棒在试管上端轻轻往下按一下,则(?? )/
A.?试管将下沉,最后沉底????????????????????????????????????????/B.?试管将上浮,最后漂浮C.?试管先下沉,然后回到原来位置??????????????????????????/D.?试管先下沉,接着在原来位置上下运动
19. 在“浮力的研究”实验中:/
(1)取一铁块,把它挂在弹簧测力计的挂钩上,如图甲所示。当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块受到浮力大小的变化是________。
(2)探究“浮力大小与排开水的重力关系”的实验过程:①如图乙,用弹簧测力计测出石块的重力为F1;②如图丙,用弹簧测力计测出空烧杯的重力为F2;③如图丁,把石块浸入盛满水的溢杯中,用该空烧杯承接从溢杯里被排出的水,当石块全部浸入水中时,读出弹簧测力计的示数为F3;④如图戊,用弹簧测力计测出该烧杯和排出的水的总重力为F4。用F1、F2、F3、F4表示,实验中测得石块所受的浮力为________?,排出水的重力为________?。根据该实验的测量数据,可得出物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是________?。
20. 把一个边长为10cm的立方体物块,用细线系着放入底面积为200cm2 , 重为4N的圆柱形薄壁玻璃容器底部,此时物块刚好与容器底轻触,如图甲所示,然后逐渐向容器内倒入水(水始终未溢出),测量容器内水的深度h,分别计算出该物块对应受到的浮力F浮 , 并绘制了如图乙所示的F浮-h图象.请你:/?
(1)试判断水的深度由0逐渐增加到8cm的过程中,细线对物块的拉力是逐渐增大,还是逐渐减小?
(2)当容器中水的深度为8cm时,此时物块受到的浮力是多少N?排开水的体积是多少m3?
21. 某兴趣小组在探究浸在液体中动物体所受浮力大小规律的实验中,做了如图所示的实验,将同一物体A逐渐浸入到密度为ρ0的液体中,并通过观察弹簧测力计的示数的变化规律,得出以下一些结论:/
(1)分析比较实验序号甲、乙、丙可初步得出结论:当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越________, 分析比较实验序号________可初步得出结论:当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度________(选填“有关”或“无关”).
(2)由实验可知A物体的重力为________?N,A物体浸没在液体中所受的浮力是 ________?N.
(3)同组的小薇同学继续用下面的方法测出了金属块B物体的密度,她具体操作如下:①取边长为a的正方体木块放入装有适量该液体的烧杯中,待其静止后用刻度尺测出有
2
5
高度露出液面,如图甲所示,则木块浸入液体中的深度是________?,木块底部所受液体的压强是________?(以上两空均用相关的物理量表示).②将B物体放在木块中央静止后用刻度尺测出此时木块露出液面的高度为h1 , 如图乙.③用体积可忽略不计的细线将物体B系在木块中央,放入液体中静止后测出此时木块露出液面高度h2 , 如图丙.④则B物体的密度ρB= ________?(用相关的物理量表示),实验结束后同学们展开了激烈讨论,认为小薇同学的操作还是有一些不足,请你说出一条不足之处________?
22. 上周学校购买了一批水龙头,据商家说其材料铜质的,实验室的老师组织九年级的一些同学通过实验来验证商家的说法。他们把一个水龙头用轻质细线捆好后挂在弹簧测力计上,在空气中测得它的重力为1.6N,再把这个水龙头浸没在水中,如图所示,这时弹簧测力计的读数为1.4N(ρ铜=8.9×103kg/m3, g=10N/kg)。求:(1)每个水龙头的质量是多少?(2)这个水龙头浸没在水中时所受到的浮力有多大?(3)这批水龙头的密度是多少?商家的说法是否正确?/
23. 如图1所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图2所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象.根据题目条件,试求下列问题:
/
(1)圆柱体重力是多少?________
当弹簧测力计读数为9N时,受到的浮力是多大? ________
圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是多大? ________
(2)根据图象BC段,可得出什么结论?________
(3)根据图象CD段,可得出什么结论? ________
24. 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)把小球从弹簧测力计取下,浸没在水中后放手,请你通过计算来说明小球为什么不能 悬浮在水中。
25. 如图是一种简易温度计,当外界温度升高时,液体体积膨胀,引起液体密度变化,导致小球受到的浮力变化而运动,小球运动会引起悬挂于下端的链条长度发生变化,最终使小球重新悬浮液体的某一深度,指针指示温度值。(小球体积变化可忽略)(1)该温度计的刻度值自下而上变 。(2)若该温度计中小球的体积为3×10﹣3米3 , 20℃时容器内液体密度为0.8×103千克/米3 , 则此时悬浮在液体中的小球受到的浮力为多少牛?(g取10牛/千克)(3)为了使该温度计更精准,请提出一条改进建议: ?????????????????? 。/
26. 某同学想测量某种液体的密度,设计了如图所示的实验,已知木块的重力为1.2N,体积为200cm3 , 当木块静止时弹簧测力计的示数为2N,g=10N/kg,求:(1)木块受到的浮力是多少?(2)液体的密度是多少?(3)剪断细绳,木块稳定时处于什么状态,所受浮力又是多大?/
27. 如图甲所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面下方以恒定的速 度上升,直到全部露出水面。图乙所示是钢绳拉力F随时间t变化的图象,若不计水的摩擦力,求:(g取10牛/千克)/
(1)石料完全浸没在水中,所受到的浮力?
(2)该石料的体积?
(3)该石料的密度。
28. 将一密度比水小的木块,系好绳子后放入甲图容器中,并把绳子的另一端固定在容器底部的中央,然后沿器壁缓慢匀速倒入水(忽略其他因素影响),容器中水与木块位置变化如乙图.请你在丙图中画出木块从加水到浸没后的过程中浮力随时间的变化情况图,并说出各段变化的理由。(温馨提示:t1时木块恰好离开杯底,t2时绳子刚好拉直,t3时木块刚好充全浸没。/
29. 把一个外观体积为17.8cm3的空心铜球放入水中,它恰好处于悬浮状态。已知铜的密度是8.9×103kg/m3 , g取10N/kg,求: ①空心铜球的重力;②铜球空心部分的体积。
30. 如图所示,体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中(绳子重力不计)。求:/①木块此时受到浮力。②木块的重力。③剪断绳子,木块静止时排开水的体积。
31.Argo浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。浮标结构如图所示,坚硬壳体外下方装有可伸缩油囊;当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时,油囊排开水的体积等于注入油的体积;当油囊中的油全部被抽回壳体内时,油囊体积忽略不计。已知浮标总质量为55千克,其中含油20千克;浮标壳体体积为0.04米3 , 油的密度为0.8×103千克/米3;海水密度取1.0×103千克/米3 , g取10牛/千克。/
(1)该浮标漂浮在水面上所有受到的浮力是多大?
(2)液压式柱塞泵将壳体中的油全部注入油囊时,浮标最终露出水面的体积为多少米3?
32. 在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.4牛,当把零件浸没在密度为0.8×103千克/米3的油中时,弹簧测力计的示数是6.6牛,取g=10N/kg。求:
(1)金属零件所受浮力为多少?
(2)金属零件的体积为多少?
(3)金属零件的密度为多少?
33. 如图所示,将一个体积为1.0×10-3米3、重6牛的木块用细线系在底面积为400厘米2的圆柱形容器的底部。当容器中倒入足够的水使木块被浸没时,求:(g取10牛/千克)
/
(1)木块浸没在水中受到的浮力;
(2)剪断细线后,木块处于静止时,木块露出水面的体积为多大。
34. 把一小石块挂在弹簧测力计下,示数如图(a)所示(2.2N),然后慢慢地把小石块浸没在水中,弹簧测力计示数如图(b)所示(1.4N)。用量筒可测出小石块的体积为80cm3 , 则小石块密度是________kg/m3;小石块所受的浮力是________?N。(g=10N/kg) ?/
35. 用手将一重为6N的物体全部浸入水中,物体排开的水的重为10N,此时物体受到的浮力为 ________N;
36. 如图,三个球的体积相等,这三个球受到浮力最大的是________球,三个球中密度最大的是________球,三个球中质量最小的是________球.
/
37. “彩球温度计”是一种现代居家饰品,其结构模型如图所示。该“彩球温度计”是由体积相同(保持恒定)、质量不同的小球和密度随温度的升高而减小的液体组成。当环境温度升高时,浸没在液体中的小球受到的浮力将________。在某一环境温度下,四个小球处于如图位置,此时B小球受到的浮力与D小球受到的浮力的大小关系为________。c /
38.如图,某物块用细线系在弹簧测力计下,在空气中称时示数是15牛,浸没在水中称时示数是5牛, 则此时物块受到水的浮力为_______?牛,物块的密度为_______?千克/米3。(水的密度为1.0×103千克/米3)
39. 2014年4月,我海军372号潜艇在高密度海水区域内沿水平方向潜航,如图所示.潜艇总质量3.3×103t,体积为3×103m3 , 高密度海水密度为________??kg/m3 . 潜航时,不慎全部驶入密度为1.02×103kg/m3的低密度海水区域,导致浮力减小了________?N,导致潜艇加速下沉,当仪表显示海水压强为4×106Pa时,潜艇表面1cm2的面积受到海水压力________?N,达到潜艇承受极限.官兵紧急排出水舱内的水,潜艇最终转危为安.(g取10N/kg)/
40. 三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与三个体积相同的实心球相连,向容器内倒入某种液体,待液体和球都稳定后,观察到如图所示的情况:/①乙球下方弹簧长度等于原长,这三个球受到浮力的大小关系是________(选填字母);A.F甲<F乙<F丙?? B.F甲>F乙>F丙?? C.F甲=F乙=F丙②这三个球的密度大小关系是________(选填字母)A.ρ甲<ρ乙<ρ丙B.ρ甲>ρ乙>ρ丙C.ρ甲=ρ乙=ρ丙③其中________球(选填“甲”“乙”“丙”)的密度与液体密度相同.
答案解析部分
一、单选题
1.【答案】D
【解析】【分析】浮力的大小比较有两种常规方法,第一是根据阿基米德原理,根据排开液体体积来比较。第二是结合物体在水中的状态通过受力分析,比较浮力和重力的关系,从而间接比较浮力大小。
【解答】A、根据二力平衡的条件,处于漂浮或悬浮的物体浮力大小等于重力大小。B、压力大小等于受力面积乘以压强,在受力面积相等的情况下,P液=??液gh,因此深度更大的下表面压强更大,下表面的压力更大。物体上下表面压力差也正是浮力产生的原因。C、根据受力分析,B受到的浮力等于重力,而C受到的浮力小于重力,二者质量相同顾重力相同。因此C正确。D、物体A、B体积相同,根据阿基米德原理,A排开液体体积小于B排开液体体积,所以A受到的浮力小于B受到的浮力,C的浮力也小于B的浮力,因此A跟C的浮力无法比较。故答案为:D
2.【答案】D
【解析】【分析】因为烧杯是盛有水的烧杯,对于烧杯里的水的情况不确定,所以首先根据阿基米德原理,判断出该物体所受浮力的范围,然后再进行判断。本题考查了阿基米德原理的应用,关键是正确理解排开的水所受的重力等于溢出水的重力;即要注意物体受到的浮力等于它排开的液体的重力,但并不是等于溢出的液体的重力。
【解答】解:当烧杯中盛满水时,溢出的水重即为物体所受的浮力大小,即Fmin=G排=G溢=0.3N;
当烧杯中原来没有盛满水,把它放入后才溢出的水,则这时若物体漂浮或悬浮在液体中时,物体所受的浮力最大,等于物重,即Fmax=G=0.5N;
因此它受到的浮力范围为:0.3N~0.5N,只有D选项符合这个范围。
故答案为:D
3.【答案】B
【解析】【分析】(1)物体漂浮时浮力等于重力,根据浮力的大小可以计算出物体的质量;(2)物体浸没时溢出的液体的体积即是物体的体积;(3)由物体受到的浮力和排开液体的体积计算出液体的密度;(4)根据密度公式ρ=m/V求出小球的密度。
【解答】①根据题中信息可知,小球的浮力为50g液体的重力,所以小球的质量是50g,错误;②小球的体积与40g酒精的体积相等,V酒=
??
??
=
40??
0.8??/??
??
3
=50??
??
3
,正确;③/=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3 , 正确;④ρ=
??
??
=
50??
50??
??
3
=1??/??
??
3
=1×
10
3
????/
??
3
错误。②③正确。故答案为:B
4.【答案】D
【解析】【分析】鸡蛋漂浮在水面上,浮力等于鸡蛋的重力,逐步加入清水,盐水的密度减小,当鸡蛋密度与盐水密度相同时,鸡蛋悬浮,浮力还等于鸡蛋的重力,随着清水的逐渐加入,盐水的密度逐渐减小,鸡蛋逐渐下降,但鸡蛋排开水的体积不变,根据浮力公式可知鸡蛋所受浮力变化情况。本题考查浮力公式的应用和物体的沉浮条件,关键知道物体漂浮或悬浮时浮力等于物体的重力,物体密度大于液体密度时物体会下沉,影响浮力的因素有液体密度和物体排开液体的体积,本题考查的是液体密度对物体所受浮力的影响。
【解答】∵鸡蛋漂浮和悬浮时所受浮力等于鸡蛋的重力
∴鸡蛋受到的浮力F随时间t的变化图象应该是开始浮力不变,
∵鸡蛋逐渐下降,当鸡蛋浸没水后,鸡蛋排开水的体积不变,
∴随着盐水密度减小,根据公式F浮=ρgV排可知鸡蛋所受浮力逐渐减小,但不会减小到0,
由此分析可知:选项ABC错,D正确。
故答案为:D
5.【答案】D
【解析】【分析】(1)先利用称重法求物体浸入一半时受到的浮力;(2)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;(3)根据F浮=ρgV排求得小球全部浸没时受到的浮力,再利用F浮=G-F示求得拉力;(4)知道物体的重力求物体的质量,利用密度公式求物体的密度,和水的密度比较,确定物体存在的状态,利用物体的浮沉条件求此时物体受到的浮力.本题考查了密度的计算、重力的计算、浮力的计算(漂浮条件、阿基米德原理),涉及到用称重法测量物体受到的浮力,知识点多,属于难题。计算过程运用了多个计算公式,需要学生掌握这些知识并灵活的运用这些公式进行计算.通过对本题的计算,实际上告诉我们一种测量固体密度的一种方法。
【解答】解:A、由题知,F浮=G-F示=5N-2N=3N,
∵F浮=ρ水g
1
2
V排 ,
∴
1
2
V排=
??
浮
??
水
??
=
3??
1.0×
10
3
????/
??
3
×10??/????
=3×
10
?4
??
3
=300??
??
3
,
∴物体的体积:V=2×300cm3=600cm3;故A错误;
B、∵G=mg=5N,
∴ ??=
??
??
=
5??
10??/????
=0.5????=500?? ,
??
物
=
??
??
=
500??
600??
??
3
≈0.83??/??
??
3
;故B错误;
C、缓缓向下移动弹簧测力计,当小球全部浸没时受到的浮力F浮′=ρgV′排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-4m3=6N,
∵F浮′>G,
∴物体将上浮,小球对测力计的拉力最小为0N;故C错误;
D、∵ρ物<ρ水
∴剪断悬吊小球的细线,物体漂浮在水面上
物体受到的浮力:F浮′=G=5N。
故答案为:D
6.【答案】A
【解析】【解答】把盛水槽移走后,发现弹簧测力计的示数增加了相同的数值,说明A.B受到的浮力大小相等,由F浮=ρ水gV排得,A.B排开水的体积相等,即A.B具有相同的体积.故选A.【分析】根据测力计的示数增加相同的数值可知A.B受到的浮力相同,然后根据阿基米德原理分析即可得出结论.
7.【答案】C
【解析】【解答】当物体从开始浸入水中到完全浸入水中即浸没的过程中,物体排开液体的体积在逐渐变大,液体密度不变,因为F浮=ρ液V排g,所以物体受到的浮力变大;而当物体浸没以后,再向水中下沉的时候,物体排开液体的体积不再发生变化,所以物体受到的浮力不变.由此可知物体受到的浮力先变大后不变.故选C.【分析】首先我们要学会分析图象,知道一个物理量随着另外的一个物理量怎样变化,A图说明浮力随深度增加而减小,B图说明开始浮力随深度的增加而增大.后来与深度无关,c图说明浮力先不变再变大,D图说明浮力随深度增加而增大;然后,根据我们所学过阿基米德原理F浮=ρ液V排g,我们知道浮力的大小与液体的密度和物体浸入液体体积的大小有关,与物体浸没在水中的深度无关.我们一定要注意是“浸入”与“浸没”的不同,当物体从开始浸入水中到完全浸入水中即浸没的过程中,物体排开液体的体积在逐渐变大,液体密度不变,所以浮力是变大的.而当物体浸没以后,再向水中下沉的时候,物体排开液体的体积不再发生变化,所以浮力是不变的.
8.【答案】B
【解析】【解答】A.由图示图象可知,物体没有浸入液体时测力计示数为4N,则物体重力:G=4N,故A错误;B.由图示图象可知,物体完全浸没在水中时受到的浮力:F浮=G-F=4N-2N=2N,故B正确;C.由浮力公式:F浮=ρgV排可知,物体的体积:V=V排= /=2×10-4m3 , 由G=mg可知,物体的质量:m= /=0.4kg,物体的密度:ρ物体= /=2×103kg/m3 , 故C错误;D.由图示图象可知,物体没有完全浸没在液体中前受到的浮力与物体浸入液体的深度成正比,物体完全进入液体后受到的浮力不变,故D错误;故选B.【分析】根据图示图象可知:物体没有浸入液体时测力计的示数为物体的重力;物体的重力与测力计示数之差是物体受到的浮力;根据物体受到的浮力,应用浮力公式可以求出物体的密度.
9.【答案】B
【解析】【分析】(1)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)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;本题因条件不明确,分析起来很复杂,灵活运用阿基米德原理和物体的浮沉条件是关键。
【解答】(1)烧杯原来装满水,小球漂浮在水面上,小球所受浮力:F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N,故D错误;
∵F浮=G排=m排g=G排=m排g,小球的质量:m排=m排=100g,
排开水的体积:
??
排
=
??
排
??
水
=100??
??
3
<V球 , 放入小球后水深不变,对容器底的压强不变。(2)烧杯原来装满水,小球沉入水底,小球所受浮力:F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N,
∵F浮=G排=m排g<G球=m球g,小球的质量:m球>m排=100g,故B正确;
排开水的体积: ??
′
排
=
??
排
??
水
=100??
??
3
=
??
球
,故C错误;
放入小球后水深不变,对容器底的压强不变。
综上所述,故B正确,ACD错误。
故答案为:B
10.【答案】B
【解析】【分析】分析绳子拉力随时间t变化的图象,当金属块从水中一直竖直向上做匀速直线运动,但未露出液面,此时金属块排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,此时的浮力不变,绳子的拉力也不变,即为图中的AB段.当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,据此求出金属块重.来判断A是否符合题意。当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求金属块排开水的体积(金属块的体积),知道金属块的重,利用重力公式求金属块的质量,最后利用密度公式求金属块的密度。来判断B、D是否符合题意.首先判断拉力的在t1至t2时间段内的变化,再利用公式F浮=G-F拉判断浮力的变化。来判断C是否符合题意.本题考查了重力、浮力、质量、密度的计算,以及阿基米德原理,关键是公式和公式变形的应用,难点是通过图乙确定金属块的重力及绳子受到的拉力、会用称重法计算出金属块受到的浮力。
【解答】解:当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
从图可知,该金属块重力为:G=F拉=54N,故A说法错误,不符合题意。
当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为34N,则金属块受到的浮力大小为:F浮=G-F拉=54N-34N=20N.故B说法正确,符合题意。
∵F浮=ρ水v排g,
∴金属块排开水的体积(金属块的体积):
V金=V排=
??
浮
??
水
??
=
20??
1.0×
10
3
????/
??
3
×10??/????
=0.002m3 ,
∵G=mg,
∴金属块的质量为: ??=
??
??
=
54??
10??/k??
=5.4???? ,
金属块的密度为:
??
金
=
??
??
=
5.4????
0.002
??
3
=2.7×
10
3
????/
??
3
.故D说法错误,不符合题意。
从图可知,绳子的拉力在t1至t2时间段内逐渐的变大,则由公式F浮=G-F拉可知,
金属块的重力不变,而拉力逐渐的变大,所以浮力逐渐变小.故C说法错误,不符合题意。
故答案为:B
11.【答案】A
【解析】【分析】物体在液体中受到的浮力与物体排开液体的体积和液体的密度有关,密度相同时,排开体积越大浮力越大,反之越小;排开体积相同时,密度越大浮力越大,反之越小。
【解答】半潜船处于水中,由如图甲、乙、丙三种状态可知,排开液体体积大小关系是V乙>V丙>V甲 , 所以浮力乙F2的最大甲F1的最小,C选项正确。故选A
12.【答案】B
【解析】【解答】容器盛满水,所以木块排开的水与溢出的水相同,其重力为0.2N,根据阿基米德原理,浮力就等于它排开的水的重力,因此,浮力也等于0.2N.故选B.【分析】因为容器盛满水,因此,木块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.
13.【答案】D
【解析】【解答】由图可知,物体所处的深度不同,弹簧测力计的示数不变,从而推知物体的体积和液体的密度应相同,是探究浮力与物体的深度的关系.故选D.【分析】分析三幅图中相同的量和不同的量得出实验探究的目的.
14.【答案】C
【解析】【分析】浸在液体中的物体受到浮力的大小只与液体密度和排开液体的体积有关,密度越大,排开液体体积越大受到的浮力也越大.
【解答】已知图中四个物体体积相等,都浸没在水中,排开液体的体积相等,由浮力大小影响因素可知,四个物体在水中受到的浮力应该相等,C选项正确.
故答案为:C
15.【答案】A
【解析】解答 “蛟龙号”在返回海面,在未露出水面的过程中,水的密度ρ不变,排开水的体积不变,根据F浮=ρV排g,所以“蛟龙号”受到的浮力不变;∵p=ρgh,“蛟龙号”所处的深度h变小,∴“蛟龙号”受到的水的压强变小;故选:A.分析 “蛟龙号”在水面下不断下潜的过程中,排开水的体积不变.所处深度变大,但水的密度不变,利用阿基米德原理的推导公式F浮=ρ液V排g和液体压强公式p=ρ液gh分析判断.
16.【答案】D
【解析】【分析】物体漂浮时,浮力等于重力,根据海水密度的变化,结合F浮=ρgv排可知浮标露出海面体积的变化情况。【解答】因为浮标始终漂浮,并且浮标重力不变,故浮力等于重力,并且浮力不变;又因为海水密度减小,由F浮=ρgv排可知,浮标排开海水的体积变大,则露出海面体积变小。故答案为:D
17.【答案】D
【解析】【分析】①排除干扰,找出有用信息(两球体积相同、排开水的体积相同)直接利用阿基米德定律即可比较浮力大小.
②根据p=ρgh,结合图示,利用控制变量法分析比较压强大小.
【解答】解:①两球虽然质量不同,但由于体积相同且浸没在水中,故排开水的体积相同; 由阿基米德原理可知,两球所受浮力相同.
②木球和铁球悬浮在水中,则液体密度相同,
由图可知,h铁>h木 , 根据p=ρgh可知,铁球受到水的压强大于木球受到水的压强.
故选D.
18.【答案】A
【解析】【分析】试管原来处于悬浮状态,受到的浮力等于自重;当用细棒在试管上端轻轻往下按一下,所处深度变大,压强变大,使试管内空气的体积变小,排开水的体积变小,受到水的浮力变小,而试管自重不变,根据物体的浮沉条件判断.【解答】当用细棒在试管上端轻轻往下按一下,所处深度变大,由p=ρgh可知试管内空气受到的压强变大,使试管内空气的体积变小,排开水的体积变小,再由阿基米德原理F浮=ρ水v排g可知,受到水的浮力变小,而试管自重不变,所以可得F浮<G,试管将下沉、沉到水底.故选A.
二、实验探究题
19.【答案】(1)增大(2)F1-F3;F4-F2;物体所受浮力的大小等于排开水的重力
【解析】【分析】(1)当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知铁块受到浮力的变化;(2)根据称重法可知石块受到的浮力等于石块的重力减去石块全部浸入水中时弹簧测力计的示数,排开水的重力等于排开的水和小桶的重力之和减掉空桶的重力,比较排开水的重力和物体所受浮力的大小得出结论。【解答】(1)图甲中,当铁块浸入水中的体积缓慢增大时,铁块排开水的体积变大,根据F浮=ρgV排可知,铁块受到浮力大小的变化是增大;(2)根据称重法可知,石块所受的浮力为F1-F3;排出水的重力F4-F2;物体所受浮力大小与排开水的重力的定量关系是:物体所受浮力的大小等于排开水的重力(或F1-F3=F4-F2)。
20.【答案】(1)细线对物块的拉力逐渐减小(2)由图像乙可知,当深度h为8cm时,对应的浮力大小为8N.根据阿基米德原理可知 /
【解析】【解答】(1) 对物块受力分析可知,浮力与拉力之和等于物块的重力.由图像乙可知,深度在0至8cm的过程中,浮力逐渐增大, 在物块重力不变情况下,细线对物块的拉力会越来越小.(2)由图像乙可知,当深度h为8cm时,对应的浮力大小为8N.根据阿基米德原理可知 /【分析】(1)根据受力分析确定物块所受力的关系,再由浮力变化来判定接拉力的变化;(2)根据函数图像中变量与自变量的对应关系,找出要求的量,是一种很重要的数据处理能力,也是一种数学方法在物理学习中的运用.再根据阿基米德原理求出排开水的体积.
21.【答案】(1)大;甲、丙、丁;无关(2)6;2(3)
3
5
a;
3
5
ρ0ga;
??
0
(
2
5
???
?
1
)
(
?
2
?
?
1
)
?;木块露出液面高度的测量误差较大
【解析】【解答】解:(1)乙、丙,液体的密度相同,物体浸在液体中的体积不同,测力计的示数不同,且V排越大,测力计示数越小,即浮力越大,可得当液体的密度相同时,物体排开液体的体积越大,物体受到的浮力越大;丙、丁液体的密度和物体排开液体的体积相同,所在深度不同,测力计的示数相同,由甲、丙、丁可知当排开液体的体积相同时,物体所受浮力与浸没在液体中的深度无关;(2)由图甲知,物体的重力G=6N;由图丙或丁知,物体浸没时,F=4N,则F浮=G﹣F=6N﹣4N=2N;(3)①由题意知,木块静止后有
2
5
高度露出液面,则木块浸入液体中的深度是(1﹣
2
5
)a=
3
5
a;则木块底部受到液体的压强:p=ρ液g
3
5
a=
3
5
ρ0ga;④由题意知,物体B的重力应等于木块增大的浮力,则GB=△F浮=ρ液g△V排=ρ0ga2(a﹣h1﹣
3
5
a)=ρ0ga2(
2
5
a﹣h1);mB=
??
??
??
=
??
0
??
??
2
(
2
5
???
?
1
)
??
=ρ0a2(
2
5
a﹣h1);乙、丙物体排开液体的体积应该相同,则VB=(h2﹣h1)a2;则ρB=
??
??
??
??
=
??
0
??
2
(
2
5
???
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1
)
(
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?
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1
)
??
2
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??
0
(
2
5
???
?
1
)
(
?
2
?
?
1
)
;由图知,木块的边长较大,而物体B的体积较小,所以乙、丙两图相比,木块露出液面的高度变化不大,会造成测量误差较大.故答案为:(1)大;甲、丙、丁;无关;(2)6;2;(3)①
3
5
a;
3
5
ρ0ga;④
??
0
(
2
5
???
?
1
)
(
?
2
?
?
1
)
;木块露出液面高度的测量误差较大.【分析】(1)分析甲乙丙可得浮力大小与排开液体体积的关系;要得到浮力大小与物体所在深度的关系,需使物体排开液体的体积和液体的密度相同,根据测力计的示数得出结论;(2)由甲图得出物体的重力;读出浸没在液体中时测力计的示数,由F浮=G﹣F得出物体的浮力;(3)①根据物体露出液面的高度得出物体浸没在液体中的深度,根据p=ρ液gh得出木块底部所受液体的压强;④两种情况下,木块与B均漂浮,浮力相等,可知V排相等,从而可得物体B的体积;由甲、乙两图可知,物体B的重力应等于木块浮力的变化,从而可得出物体B的质量;由密度公式得出物体B的密度;从木块露出水面高度的测量误差分析不足之处.
三、解答题
22.【答案】(1)每个水龙头的质量是0.16kg (2)这个水龙头浸没在水中时受到的浮力是0.2N (3)这批水龙头的密度是8×103kg/m3,商家的说法是错误的
【解析】【解答】//
23.【答案】(1)12N;3N;4N(2)物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越大(3)浮力大小与物体浸没的深度无关
【解析】【解答】(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体在空气中,根据二力平衡条件可知,G=F示=12N;当弹簧测力计读数为9N时,受到的浮力是F浮=G-F=12N-9N=3N;由CD段知,当物体完全浸没时测力计的示数为4N,则F浮′=G-F′=12N-4N=8N;(2)从h=7cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,对圆柱体受力分析可知,F浮=G-F示=12N-4N=8N,故B正确;(2)分析图象BC段,物体完全浸没前,物体在液体中的深度逐渐增加,测力计读数在减小,说明受到的浮力增大.(3)分析CD,物体完全浸没,浸没的深度变化,测力计的示数不变,可知浮力大小不变,可得浮力大小与物体浸没的深度无关.故答案为:(1)12;3;4;(2)大;(3)浮力大小与物体浸没的深度无关.
【分析】由题知,物体缓慢下落,整个过程中物体受力平衡,图象反映的是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h的变化关系:(1)分析图象AB段,物体还未浸入水中,由二力平衡知此时弹簧对圆柱体的拉力等于物重;根据F浮=G-F得出所受浮力的大小;分析图象CD段,物体全部浸没水中,对物体受力分析求其受到的浮力;(2)分析BC段,为物体慢慢浸入液体,直到浸没的过程,弹簧测力计的读数逐渐变小,由图知浮力的变化.(3)分析CD段,完全浸没时测力计的变化,得出浮力的变化,从而得出结论.
24.【答案】(1)F浮=2.5N(2)若小球浸没在水中,此时F浮=ρ液gV排=ρ液gV物=1×103 kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N因为F浮>G物所以小球不能悬浮在水中,会上浮。
【解析】【分析】(1)用弹簧测力计法测量物体在液体中所受的浮力时,需先用弹簧测力计测量出物体的重力G,再用弹簧测力计测出物体浸入液体时的拉力F,得F浮=G-F。(2)假设小球浸没在水中, V排=V物 , V物的体积可通过第1小题中一半浸没在水中时的浮力计算出小球的体积,再计算出此时物体受到的浮力与小球的重力比较,根据浮沉条件确定状态。【解答】(1)由公式F浮=G-F=4.2N-1.7N=2.5N由公式F浮=ρ水gV排可知V物=2V排=2F浮/ρ水g=2×
2??
1.0×
10
3
????/
??
3
×10??/????
= 5×10-4m3
25.【答案】(1)小(2)悬浮在液体中的小球受到的浮力为24N(3)改用热胀冷缩更明显的液体,或选用弹性更好更细的金属链条
【解析】【分析】(1)当外界温度升高时,根据小球运动的情况判断出位置的变化即可得出该温度计的刻度值特点;(2)利用公式F浮=ρ液gV排即可求出浮力;(3)根据测量的原理(温度不同,小球悬浮液体的深度不同),分析使该温度计更精准建议。【解答】解:(1)由于外界温度升高时,液体体积膨胀,引起液体密度变小,导致小球受到的浮力减小,链条拉力减小,则小球会下降,最终使小球重新悬浮液体的深度变大,所以该温度计的刻度值向下的应是变大的,即自下而上指针指示温度值是变小。(2)小球排开水的体积与小球的体积相等,即V排=V球=3×10﹣3m3 , 则F浮=ρ水V排g=0.8×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3=24N;(3) 该温度计测量的原理是根据外界温度对液体密度产生的影响,引起小球在液体所处的深度不同,从而判断外界温度的高低;所以小球所处的深度受液体密度的变化和 金属链条的弹性程度有关,所以为了小球悬浮液体的深度的变化更明显,则可以改用热胀冷缩更明显的液体,或选用弹性更好更细的金属链条。故答案为:(1)小(2)悬浮在液体中的小球受到的浮力为24N(3)改用热胀冷缩更明显的液体,或选用弹性更好更细的金属链条
26.【答案】?解:(1)木块受到的浮力为F浮=F+G=2N+1.2N=3.2N;(2)因为F浮=ρ液gV排 , 所以液体的密度为ρ液=/=
3.2??
10??/????×2×
10
?4
??
3
=1.6×103kg/m3;(3)因为G=mg,所以木块的质量为m=
??
??
=
1.2??
10??/????
=0.12kg,木块的密度为ρ=
??
??
=
0.12????
2×
10
?4
??
3
=0.6×103kg/m3 , 因为ρ<ρ液 , 所以木块最终静止在液面上,受到的浮力为F浮′=G=1.2N.答:(1)木块受到的浮力是3.2N;(2)液体的密度是1.6×103kg/m3;(3)剪断细绳,木块稳定时处于静止状态,所受浮力是1.2N.
【解析】?【分析】(1)已知木块的重力和浸没在水中受到的拉力,可以得到木块受到的浮力;(2)已知木块受到的浮力和浸没时排开液体的体积,利用阿基米德原理变形公式得到液体的密度;(3)已知木块重力,可以得到质量,已知木块质量和体积,可以得到密度;将木块密度与液体密度比较,确定木块浮沉,最后得到木块静止时受到的浮力.
27.【答案】(1)400牛(2)0.04米3。(3)2.25x103千克/米3。
【解析】【分析】本题所用到的知识点有重力、质量、阿基米德原理,考察学生结合图形对综合内容的分析能力。【解答】(1)F=G拉=900N-500N=400N(2)V石=F浮÷(ρ液g)=400N÷(1.0×103kg/m2×10N/kg)=0.04m3(3)m=G÷g=900N÷10N/kg=90kgρ=m/v=90kg÷0.04kg=2.25x103kg/m3
28.【答案】【解答】由F浮=ρ液gV排 , ρ液、g不变,V排越大,F浮越大;从0→t1加水过程中,木块没有离开杯底,木块排开水的体积增大,浮力增大;从t1→t2加水的过程中,木块离开杯底处于漂浮状态,排开水的体积不变,浮力不变;从t2→t3加水过程中,绳子拉直,木块排开水的体积又不断变大,浮力再次变大;从t3→t4加水过程中,木块完全浸没,排开水的体积不再发生变化,浮力也不再发生变化。图象如图所示:/
【解析】【分析】根据阿基米德原理及物体漂浮时浮力与重力的关系进行分析,将整个过程分为离开容器底前、漂浮且绳子未拉直时、绳子拉直后未完全浸没前、完全浸没后几个阶段进行分析。【解答】答:由F浮=ρ液gV排 , ρ液、g不变,V排越大,F浮越大;从0→t1加水过程中,木块没有离开杯底,木块排开水的体积增大,浮力增大;从t1→t2加水的过程中,木块离开杯底处于漂浮状态,排开水的体积不变,浮力不变;从t2→t3加水过程中,绳子拉直,木块排开水的体积又不断变大,浮力再次变大;从t3→t4加水过程中,木块完全浸没,排开水的体积不再发生变化,浮力也不再发生变化。故答案为:图象如图所示。/
29.【答案】解:①∵空心铜球悬浮在水中:V排=V=17.8cm3=17.8×10-6m3 , ∴F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×17.8×10-6m3=0.178N;∴G=F浮=0.178N.②∵ /、G=mg,∴铜球的实心部分的体积: /.铜球中空心部分的体积:V空=V-V实=17.8cm3-2cm3=15.8cm3 . 答:①空心铜球的重力为0.178N;②铜球空心部分的体积15.8cm3 .
【解析】【分析】①知道球的体积,也就知道了球悬浮排开水的体积,利用阿基米德原理求球受到的浮力,再利用悬浮条件求球受到的重力;②知道了球重,利用重力公式求球的质量,又知道铜的密度,可以求出实心部分的体积,从而得出空心部分的体积.本题综合考查了密度的计算、重力的计算、浮力的计算(阿基米德原理、悬浮条件),知识点多,属于难题.
30.【答案】解:①木块体积V=200cm3=2×10-4m3 , 所以木块完全浸没在水中时,V排=V=2×10-4m3 , 则受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=2N.②木块在绳子拉力的作用下静止在水中,受到竖直向下的重力和拉力、竖直向上的浮力作用;所以G木+F=F浮 , 则G木=F浮-F=2N-0.8N=1.2N.③剪断绳子,因为F浮>G木 , 所以木块上浮,静止时会漂浮在水面上,所以F浮′=G木 , 即:ρ水V排′g=G木所以排开水的体积
??
排
′
=
??
水
??
水
g
=
1.2??
1.0×
10
3
kg/
m
3
×10??/????
=1.2×
10
-4
m
3
. 答:①木块此时受到浮力为2N.②木块的重力为1.2N.③剪断绳子,木块静止时排开水的体积为1.2×10-4m3 .
【解析】【分析】①木块受到的浮力根据阿基米德原理直接计算得出;②分析木块的受力情况,根据受力平衡时合力为零即可求出木块的重力;③木块漂浮时所受的浮力等于它自身的重力,因此,求出重力即可得到浮力的大小,然后根据阿基米德原理求排开水的体积.本题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,注意木块在水中的浮力要利用浮力的公式来计算,木块漂浮时的浮力要利用漂浮的条件来求.
31.【答案】(1)解:F浮=G物=mg=55千克×10牛/千克=550牛(2)解:浮标最终处于漂浮状态,所以F浮=G物=550牛根据公式F浮=ρ液gV排 , 得油囊体积?????????????????所以V露=V壳?(V排?V油)=0.04米3?(0.055米3?0.025米3)=0.01米3
【解析】【分析】灵活使用二力平衡和阿基米德原理公式是解题的关键。而且本题最后要求的并不是浸在水中的体积而是露在外面的体积,考察了考生的审题能力。【解答】(1)根据二力平衡,F浮=G物=mg=55千克×10牛/千克=550牛(2)根据阿基米德原理,要产生550N的浮力,V排=F浮/??液g=550N/(10N/Kg×1000Kg/m3)=0.055m3油囊此时排开液体的体积是V=m/??=20kg/(0.8×1000Kg/m3)=0.025m3则浮标还需要浸没在水中的体积为0.055m3-0.025m3=0.03m3最终露在外面的体积为V露=V总-V排=0.04m3-0.03m3=0.01m3故答案为:(1)解:F浮=G物=mg=55千克×10牛/千克=550牛????????????????解:浮标最终处于漂浮状态,所以F浮=G物=550牛根据公式F浮=ρ液gV排 , 得油囊体积?????????????????所以V露=V壳?(V排?V油)=0.04米3?(0.055米3?0.025米3)=0.01米3?????????????
32.【答案】(1)零件所受的浮力F浮=G-F示=7.4N-6.6N=0.8N(2)把零件浸没在油中,由F浮=ρ油gV排得:??=
??
排
=
??
浮
??
油
g
=
0.8??
0.8×
10
3
kg/
??
3
×10??/????
=1×
10
?4
??
3
(3)金属零件的密度:??=
??
??
=
??
??
??
=
??
gV
=
7.4??
10??/????×1×
10
?4
??
3
=7.4×
10
3
kg/
??
3
【解析】【分析】(1)利用二次称重法求出零件受到水对它的浮力;
(2)根据F浮=ρ水gV排求出零件排开水的体积,当零件浸没水中时,排开水的体积等于零件的体积;
(3)由公式G=mg求出物体的质量,最后根据公式ρ=mV求出该零件的密度。
【解答】(1)零件所受的浮力F浮=G-F示=7.4N-6.6N=0.8N
(2)把零件浸没在油中,由F浮=ρ油gV排得: ??=
??
排
=
??
浮
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油
g
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0.8×
10
3
kg/
??
3
×10??/????
=1×
10
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3
(3)金属零件的密度:??=
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=
??
??
??
=
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gV
=
7.4??
10??/????×1×
10
?4
??
3
=7.4×
10
3
kg/
??
3
故答案为:(1)零件受到的浮力为0.8N;(2)金属零件的体积为1×10-4m3;(3)该金属零件的密度为7.4×103kg/m3
33.【答案】(1)解:木块浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρgV=1.0×103千克/米3×10牛/千克×1.0×10-3米3=10牛(2)解:因为木块浸没在水中时的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,木块会上浮直至漂浮在水面上,由于漂浮,所以F浮′=G物=6牛,由F浮=ρ液gV排得:V排===6×10-4米3 , 则V露=V-V排=1.0×10-3米3-6×10-4米3=4×10-4米3
【解析】【分析】该题主要考查浮力的计算及受力情况分析;【解答】(1)当物体浸没时,物体排开水的体积即为木块的体积;根据阿基米德原理可知:F浮=??????=1.0×
10
3
????/
??
3
×10??/????×1.0×
10
?3
??
3
=10??;故答案为:F浮=ρgV=1.0×103千克/米3×10牛/千克×1.0×10-3米3=10N;、(2)木块的密度比水小,当绳子剪断后,木块一定会上浮至漂浮状态;这时浮力的变化量即时木块露出部分体积的浮力;故答案为:由于漂浮,所以F浮′=G物=6牛,由F浮=ρ液gV排得:V排===6×10-4米3 , 则V露=V-V排=1.0×10-3米3-6×10-4米3=4×10-4米3;故答案为:(1)F浮=ρgV=1.0×103千克/米3×10牛/千克×1.0×10-3米3=10N;(2)由于漂浮,所以F浮′=G物=6牛,由F浮=ρ液gV排得:V排===6×10-4米3 , 则V露=V-V排=1.0×10-3米3-6×10-4米3=4×10-4米3。
四、填空题
34.【答案】2.75×103;0.8
【解析】【解答】由图示可知,物体的重力为G=2.2N,因为G=ρ物V物g,所以ρ物= /g= /=2.75×103kg/m3;根据称重法测浮力的方法,石块受到的浮力为F浮=G-F‘=2.2N-1.4N=0.8N【分析】根据弹簧秤第一次示数即小石块重力,求其质量,题目告知体积(注意单位换算),根据密度公式即可求出石块的密度。两次弹簧秤的读数差值就是小石块所受浮力的大小,依据的方法就是称重法。
35.【答案】10
【解析】【解答】用手将物体全部压入水中时,已知物体排开的水重为10N,由阿基米德原理知:此时物体所受的浮力也为10N;【分析】浸在液体中的物体受到的浮力等于排开的液体受到的重力
36.【答案】A;A;C
【解析】【分析】(1)根据公式F浮=ρgV排来判断三个小球所受浮力的情况,物体漂浮或悬浮时浮力等于自身重力,下沉时浮力小于重力.(2)比较物体与液体的密度大小:当物体的密度大于液体的密度时,物体下沉;当物体的密度小于液体的密度时,物体上浮(漂浮);当物体的密度等于液体的密度时,物体处于悬浮状态. 【解答】解:(1)排开水的体积V排A>V排B>V排C , 根据公式F浮=ρgV排可知,三个球中受到浮力关系F浮A>F浮B>F浮C , 则这三个球受到浮力最大的是A球;(2)A沉底,则ρA>ρ液 , B、C都漂浮,则ρB<ρ液 , ρC<ρ液 , 则三个球中密度最大的是A球;浮力与重力的关系F浮B=GB , F浮C=GC , 由F浮=G=mg=ρVg,F浮=G排=ρ液gV排 , 由F浮B>F浮C , 可知,ρBVg>ρCVg,已知三个球的体积相等,所以ρB>ρC . 由ρ=
??
??
可得,mA>mB>mC , 则三个球中质量最小的是C球.故答案为:A;A;C.
37.【答案】变小(或“减小”);FB=FD
【解析】【分析】(1)当外界气温升高时,容器内的液体质量不变,体积变大,根据公式可知密度变小;(2)根据阿基米德原理判断物体受到的浮力的大小。【解答】(1)当外界气温升高时,容器内的液体质量不变,体积变大,根据公式??=
??
??
可知密度变小;(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排 , 排开液体的体积相同时,BD受到的浮力相等FB=FD。故答案为:(1)变小(或“减小”);(2)FB=FD。
38.【答案】10;1.5x103
【解析】【分析】本题考查浮力的测量、阿基米德原理。【解析】(1)根据弹簧测力1计的示数可知:G=15N,物体浸没在水中时弹簧测力计的拉力为F=5N,则该物体在水中受到的浮力F浮=G﹣F=15N﹣5N=10N。(2)∵物块浸没水中,F浮=ρ水V排g,v=v排=
??
????
G=mg=ρVg,??=
??
????
=
??
??
??
????
=
??
??
??水=
15
10
×1×
10
3
????/
??
3
=1.5×103kg/m3故答案为:10;1.5x103。
39.【答案】1.1×103;2.4×106;400
【解析】【解答】解:①潜艇的平均密度为/所以高密度海水的密度为ρ高=ρ潜艇=1.1×103kg/m3;②潜艇在高密度海水中受到的浮力为F浮=G潜艇=m潜艇g=3.3×106kg×10N/kg=3.3×107N,潜艇在低密度海水中受到的浮力为F浮′=ρ低gV排=1.02×103kg/m3×10N/kg×3×103m3=3.06×107N;潜艇受到的浮力减小了△F=F浮﹣F浮′=3.3×107N﹣3.06×107N=2.4×106N;③因为p=
??
??
?,所以潜艇表面1cm2的面积受到海水压力为F=pS=4×106Pa×10﹣4m2=400N.故答案为:1.1×103;2.4×106;400.【分析】①悬浮的物体,浮力等于重力;其平均密度与所浸入的液体密度相同.已知潜艇总质量和体积,可以得到平均密度,据此得到高密度海水密度值;②已知潜艇体积和低密度海水密度,可以得到在此海域受到的浮力,与悬浮在高密度海水中受到的浮力之差,就是减小的浮力;③已知潜艇受到海水的压强和受力面积,利用公式F=pS得到受到的海水压力
40.【答案】C;A;乙
【解析】【分析】(1)由题知,三物体的体积相同,浸没在同一种液体中,根据阿基米德原理得出三物体受到的浮力大小关系;(2)根据这三个球的受力情况得出球受到的重力与浮力的关系,根据物体的浮沉条件即可判断球的密度与液体密度之间的关系.本题考查了学生对阿基米德原理、物体浮沉条件的掌握和运用,能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之一.【解答】解:(1)已知三个实心球体积相同,由于三个球浸没在同种液体中,则排开液体的体积相同,根据F浮=ρ液V排g可知,它们受到的浮力:F浮甲=F浮乙=F浮丙;故选C;(2)根据题意可知,乙球下方弹簧长度等于原长,则弹簧对乙球没有作用力;观察如图情况可知,甲球下方弹簧长度大于原长,则弹簧对甲球有向下的拉力F拉;丙球下方弹簧长度小于原长,则弹簧对丙球有向上的支持力F支;由题知,三个球处于静止,所以F浮甲=G甲+F拉 , F浮乙=G乙 , F浮丙=G丙﹣F支 , 比较可知,F浮甲>G甲 , F浮乙=G乙 , F浮丙<G丙 , 由于它们所受浮力相等,所以三个球的重力关系为:G甲<G乙<G丙;根据重力公式可知,三个球的质量关系为:m甲<m乙<m丙;又三个球的体积相同,根据ρ= /可知:ρ甲<ρ乙<ρ丙 , 故选A.(3)根据前面分析可知,弹簧对乙球没有作用力,浮力与重力平衡,乙球处于悬浮状态,所以,ρ乙=ρ液 . 故答案为:C;A;乙.