北师大版八年级下册物理:8.5 学生实验探究——影响浮力大小的因素(含解析)
一、单选题
1.把充入一定空气的弹性气球按没入水中后继续往下按的过程中( )
A.气球内气体质量不变、密度不变 B.气球内气体压强增大,气球所受浮力增大
C.气球内气体质量不变、密度增加 D.气球内气体压强减小,气球所受浮力减小
2.图中哪一个才是浮力的方向
A.1 B.2 C.3 D.4
3.如图所示,一个小球漂浮在容器中的水面上,当向水中加入少许食盐并搅拌,待小球静止后,小球所受到的浮力和容器底受到的液体压强变化情况是( )
A.小球所受到的浮力不变,容器底受到液体压强不变
B.小球所受到的浮力不变,容器底受到的液体压强增大
C.小球所受到的浮力减小,容器底受到的液体压强增大
D.小球所受到的浮力增大,容器底受到的液体压强不变
4.把一金属块浸没在盛满酒精的杯中.从杯中溢出10g酒精.若将该金属块浸没在盛满水的杯中.则从杯中溢出的水的质量
A.大于10g B小于10g C.等于10g D.无法确定
5.在烟盒内取一片包装纸,用火烧去纸皮,便得到一片铝箔,将它做成中空的碗状,可以漂浮在盛有水的塑料桶中。如果将这片铝箔揉成团,它会沉入水底。那么( )
A.铝箔漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小
B.铝箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大
C.铝箔沉底时受到的浮力等于它的重力
D.铝箔沉底时排开水的体积与它漂浮时排开水的体积相等
6.A、B是两个质量完全相同的长方体铝块,轻轻放入水中后,静止时如图所示,则下列说法正确的是
A.两物体排开水的体积大小关系是:V排A= V排B
B.两物体受到水的浮力大小关系是: F浮A>F浮B
C.两物体的体积相等
D.A是空心的,B是实心的
7.晶晶帮妈妈洗碗时发现,同一只瓷碗既可以漂浮在水面上,也可以沉入水底(如图所示),下列说法正确的是
A.瓷碗能漂浮在水面上,说明陶瓷的密度比水小
B.瓷碗漂浮在水面上时,所受浮力等于其受到的重力
C.当漂浮的瓷碗沉入水底后,水对盆底的压力变大
D.当漂浮的瓷碗沉入水底后,水对盆底的压强不变
8.小东同学做了如图甲、乙、丙、丁所示的探究实验。测量时弹簧测力计的示数分别是、、和;图丙中A物体所受的浮力为,A物体排开水的重力为下列说法正确的是
A.F浮=F2
B.G排=F4
C.若图甲中溢水杯中未装满水,则F浮<F1-F2
D.若图甲中溢水杯中未装满水,则G排>F4-F2
9.如图所示是小明同学在探究“浮力大小”的实验,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
二、填空题
10.把一实心物体放入水中,静止时有 的体积露出水面,则物体的密度是__________.用测力计在空气中测一金属块重8 N,把它没入水中时测出它在水中重7 N,则物体受到的浮力是__________N,物体的密度是__________kg/m 3.
11.一小球所受的重力为6N,体积为5×10-4 m3。将它浸没在水中时,所受的浮力大小为_____________N,放开手后,小球将________________。
12.为了验证“阿基米德原理”,我们只需测量并比较____和____两个力,如果两力相等即可得到验证;在“探究质量与体积关系”实验中,要选用_________物质(选填“多种”、“一种”),并且用电子天平测出物体的______、用量筒测物体的______,以便获得多组数据归纳结论。
13.小明将重为3 N的石块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和盐水中,石块静止时弹簧测力计的示数分别为2 N和1.8 N,则石块在水中所受浮力为________N;这说明石块所受浮力的大小与液体的________有关,撤去弹簧测力计后,在盐水中石块将________(填“上浮”“悬浮”或“下沉”)。
14.小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示。在铝块浸入水的过程中,溢水杯底所受水的压力将________,电子秤的读数将________。(均填“变大”“变小”或“不变”)
三、简答题
15.学习中,各学科相互间都有一定联系.请你找出如图语文诗句中与物理现象有关的三个句子,并写出涉及的物理知识___________.
渡荆门送别
李白
渡远荆门外,来从楚国游.
山随平野尽,江入大荒流.
月下飞天镜,云生结海楼.
仍怜故乡水,万里送行舟.
16.为什么用钢铁材料制成的金属块在水中会下沉,而用钢铁材料制成的轮船却能漂浮在水面上?请你用学过的物理知识进行解释。(ρ钢铁 =7.9×10 3 kg/m 3 )
17.将大小两个可乐瓶的瓶底切割下来,在两个可乐瓶中各放上一个乒乓球.用细铁丝将两个可乐瓶组合在一起,小可乐瓶不拧瓶盖,大可乐瓶拧上瓶盖,放置在水平桌面上,如图甲所示.
(1)如图乙所示,慢慢往小可乐瓶中加水,水逐渐没过小可乐瓶中的乒乓球,部分水沿着小可乐瓶和乒乓球之间的缝隙流到大可乐瓶.随着小可乐瓶中的水不断流向大可乐瓶,大可乐瓶中的乒乓球浮了起来,但小可乐瓶中的乒乓球却没有向上浮起.请你分析说明大可乐瓶中的乒乓球上浮的原因.
(2)继续向小可乐瓶中加水,也可以直接向大可乐瓶中加水.终于,小可乐瓶中的乒乓球也浮起来了,如图丙所示,当两个可乐瓶中的水都不再流动,液面静止时,两个可乐瓶中的水是否会相平?为什么?
参考答案
1.C
【解析】弹性气球竖直按入水中,水随着深度的增加,压强变大,气球里的空气没出来。因此质量不发生变化。在外界的液体压强的作用下,水就把空气的体积挤的越来越小。利用密度公式ρ可以判断气球中的气体密度增加,A选项错误,C选项正确;气球内的体积变小,质量不变,因此气球内气体的压强增大,根据阿基米德原理可以判断,排开液体的体积变小,气球所受的浮力变小,BD选项错误。故选:C.
点睛:将弹性气球竖直按入水中,水随着深度的增加,压强变大,气球里的空气没出来.因此质量不发生变化.在外界的液体压强的作用下,水就把空气的体积挤的越来越小。利用密度公式可以判断密度的变化。
2.A
【解析】
解:浸在液体(或气体)里的物体,受到液体(或气体)对物体产生向上托的力叫浮力,浮力的方向总是竖直向上,图中1符合.故选A.点睛:浸没在液体中的物体,液体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力,浮力的方向总是与重力的方向相反。
3.B
【解析】漂浮的物体,所受浮力等于物体的重力,加盐的过程中小球都漂浮,因为小球重不变,所以浮力不变;容器形状规则,粗细均匀,水对容器底的压力等于水和小球的总重力,在水中加盐后,总重G增加,也就是压力F增大,而受力面积(底面积)不变,由公式p=知,容器底受到的液体压强p增大。故选B.
点睛:根据物体的漂浮条件分析及小球所受浮力的变化;容器底受到液体的压强变化,根据公式p=ρgh或p=分析.向水中加盐,水的密度ρ增大,但小球排开水的体积减小,水的深度h减小,用p=ρgh无法判断压强变化.对于直壁容器,液体对容器底的压力等于液体和小球的总重力,利用公式p=分析。
4.A
【解析】
由题知,金属块排开液体的体积不变,但酒精的密度小于水的密度,根据公式可知,金属块排开酒精的重力小于排开水的重力,也就是说排开酒精的质量小于排开水的质量,所以从杯中溢出水的质量大于10g.
故选A.
【点睛】本题考查阿基米德原理的应用,难点是知道前后不变的是金属块的体积,也就是排开的液体的体积。
5.B
【解析】A.铝箔漂浮和沉底时受到的重力(G=mg)不变,故A错误;
B.铝箔漂浮时受到的浮力F浮=G,沉底时受到的浮力F浮′<G,
∴F浮>F浮′,
即:铝箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大,故B正确;
C.根据物体的浮沉条件,铝箔沉底时受到的浮力F浮′<G,故C错误;
D.因为F浮=ρ水V排g,所以排开水的体积:V排>V排′,
即:铝箔漂浮时排开水的体积大于沉底时排开水的体积,故D错误;
故选:B。
6.A
【解析】AB、由图可知,A静止时在水中漂浮,F浮A=GA,B静止时在水中悬浮,F浮B=GB,而mA=mB,GA=GB,所以F浮A=F浮B,故B错误;因为F浮A=F浮B,由F浮=ρ液gV排可知,V排A=V排B,故A正确;CD、A静止时在水中漂浮,VA V排A,B静止时在水中悬浮,VB= V排B, V排A=V排B, VA VB,故C错误,由题知A、B是两个质量完全相同的长方体铝块,所以. AB都是空心的,故D错误。故选A.
点睛:1、物体的沉浮条件:①ρ物<ρ液,上浮;②ρ物=ρ液,悬浮;③ρ物>ρ液,下沉,据此判断;2、物体在液体中静止时:漂浮:F浮=G,悬浮:F浮=G。据此判断;3、根据F浮=ρ液gV排进行判断。
7.B
【解析】
【详解】
A、瓷碗是空心的,所以瓷碗漂浮在水面上,只能说明瓷碗的平均密度比水的密度小,但不能说明瓷的密度比水的密度小,故A错误;
B、小瓷碗漂浮时,根据漂浮条件可知:受到的浮力等于它的重力,故B正确;
CD、由于瓷碗浸没时是下沉,浮力小于重力,漂浮时与瓷碗重力相等,所以小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小,即据V排=可知,小瓷碗浸没后,排开的水的体积减小,水面则下降,根据p=ρgh可知:容器底受到水的压强变小,故CD错误;
8.D
【解析】分析:根据称重法可知物体受到的浮力等于物体的重力减去物体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:A、图甲中,可得物体的重力:,当物块浸入水中受到浮力大小;
根据,故A错误;
B、物体排出水的重力:;故B错误;
C、根据称重法,则故C错误;
D、若图甲中溢水杯中未装满水,则,故D正确。
故选:D。
【点睛】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。
9.C
【解析】如图所示探究“浮力大小”的实验,F2为物体在空气中时,测力计的示数,即物体的重;
F3为物体浸没在水中时,测力计的示数,根据称重法测浮力的原理, ,故C正确;
图中,F4为排出的水加上空桶的重,F1为空桶的重,根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重,所以,故ABD都不正确。
选C。
10. 0.6×103 kg/m3 1 8×103
【解析】设物体的体积为V物,则V露= V物,V排=V物-V露=V物- V物= V物;∵物体漂浮,∴F浮=G=mg,即ρ水gV排=ρ物gV物,解得:ρ物=ρ水= ρ水= ×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3,金属块受到的浮力:F浮=GF′=8N7N=1N;∵金属块完全浸没,∴根据F浮=ρgV排可得,金属块的体积:V=V排= = =1×10-4m3;金属块的密度:ρ= = =8×103kg/m3.
11. 5 下沉
【解析】解答:将小球浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10?4m3=5N,
因F浮点睛:小球浸没在水中时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理求出受到的浮力,浮力的方向竖直向上;比较小球受到的重力和浸没时受到的浮力然后判断放手后小球在水中的浮沉状态.
12.浮力 物体排开液体所受的重力 多种 质量 体积
【解析】
【详解】
根据阿基米德原理表达式:F浮=G排可知,验证“阿基米德原理”,我们只需测量并比较物体所受的浮力和物体排开液体所受的重力的大小关系,如果两力相等即可得到验证;
在“探究质量与体积关系”实验中,要选用多种物质,以避免偶然性,得到普遍规律;
实验中用电子天平测出物体的质量,用量筒测出物体的体积,获得多组织数据,归纳出结论。
13.1 密度 下沉
【解析】
(1)石块在水中所受浮力:F浮G-F3N-2N1N;(2)由甲和乙图可知,石块在盐水中受到的浮力:F浮′G-F′3N-1.8N1.2N,F浮F浮′,物体排开液体的体积相同而液体的密度不同,物体受到的浮力不同,由此可知,浮力的大小与液体的密度有关;(3)若剪断图中的细线时,受到的重力3N大于受到的浮力1.2N,∵F浮<G,∴石块将下沉。
点睛:根据称重法F浮G-F′求出石块在水中所受浮力;在甲、乙两图中,排开液体的体积相同,液体的密度不同,受到的浮力不同,据此得出结论;物体的浮沉取决于受到的重力和浮力的大小,当重力大于浮力时物体下沉。
14.不变 不变
【解析】
【分析】
根据公式p=ρgh和F=pS分析水对溢水杯底的压强和压力的变化情况;铝块浸没在水中静止时,铝块受到重力、浮力以及拉力的作用,根据阿基米德原理分析电子秤的读数的变化。
【详解】
铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,根据公式p=ρgh可知水对溢水杯底的压强不变,根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变;由于溢水杯中装满水,铝块浸没在水中静止时,根据阿基米德原理可知铝块受到的浮力等于排开的水重,铝块对水的压力大小与浮力相等,溢水杯对电子秤的压力不变,电子秤示数不变。
15.①“渡远荆门外,来从楚国游”,“江入大荒流”涉及到机械运动;
②“山随平野尽”,涉及运动和静止的相对性;
③“月下飞天镜”,涉及平面镜成像;
④“云生结海楼”,涉及光的折射;
⑤“万里送行舟”,涉及机械运动或浮力.
【解析】
【详解】
①“渡远荆门外,来从楚国游”,“江入大荒流”船行驶和江水流动,有船位置改变和江水位置改变,所以是机械运动;
②“山随平野尽”,山相对于地面静止,相对于船是运动的,是运动和静止的相对性;
③“月下飞天镜”,月亮在水中有倒影,是平面镜成像;
④“云生结海楼”,海市蜃楼是光的折射;
⑤“万里送行舟”,船行驶位置发生改变是机械运动,船在水中漂浮受到水的浮力.
16.由于钢铁的密度大于水的密度,在水中,用钢铁材料制成的金属块能够排开水的重力小于它的重力,所以用钢铁材料制成的金属块在水中会下沉. 用钢铁材料制成的轮船形状不同于用钢铁材料制成的金属块,与同质量的金属块相比,在水中轮船能够排开水的重力大大增加,可以大于或等于轮船所受重力,所以轮船能够漂浮在水面上.
【解析】根据阿基米德原理及浮沉条件进行分析解答。
钢铁材料的密度大于水的密度,所以不经过加工的钢铁材料放入水中,由浮沉条件知,一定是沉底的;
钢铁材料制成的轮船,利用了“空心”的方法,即材料质量不变的情况下,空心的方法大大的增加了轮船排开水的体积,由阿基米德原理知,排开水的体积增大,则浮力增大,所以轮船不但能浮在水面,即使在装载很多货物的情况下,也不会沉底。
17.(1)大可乐瓶中的水逐渐增多,水对其中的乒乓球有向上的压力差,从而产生浮力,当浮力大于重力时,大可乐瓶中的乒乓球将上浮.(2)会;因为两个可乐瓶上端开口、下部连通,它们构成了一个连通器,所以由连通器的特点可知,液面静止时,两个可乐瓶中的水会相平.
【解析】解:(1)由于大可乐瓶拧上瓶盖,瓶中的水逐渐增多时,水对其中的乒乓球有向上和向下的压力,其中向上的压力大于向下的压力,所以水对其中的乒乓球有向上的压力差,从而产生浮力,当浮力大于重力时,大可乐瓶中的乒乓球将上浮.(2)因为两个可乐瓶上端开口、下部连通,它们构成了一个连通器,所以由连通器的特点可知,液面静止时,两个可乐瓶中的水会相平.