水的浮力
第1课时
1.
关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是(
)
A.空气中的物体不受浮力作用
B.沉在水底的铁球不受浮力作用
C.浮力是物体对液体施加的力
D.浮力是液体或气体对物体压力的合力
2.
将质量相等的实心铁块和铜块浸没在水中(ρ铁<ρ铜),它们的体积为V铁和V铜,受到的浮力为F铁和F铜,则
(
)
A.V铁>V铜,F铁>F铜
B.V铁C.V铁F铜
D.V铁>V铜,F铁3.
关于物体受到的浮力,下列说法正确的是
(
)
A.沉到水底的物体不受浮力
B.只有浮在水面上的物体受浮力
C.质量大的物体受到的浮力大
D.浸没在液体中的物体也受到浮力
4.
一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是
(
)
A.F1
B.F2
C.F3
D.F4
5.
重5牛的实心金属球轻放入盛满水的烧杯中,溢出2牛的水,小球所受浮力(
)
A.一定为1牛
B.可能为1牛
C.一定为2牛
D.可能为5牛
6.下列说法中,正确的是
(
)
A.同一物体浸没在水中越深,受的浮力越大
B.同种材料制成的体积相同的实心球和空心球,浸没在同种液体中,受到的浮力一样大
C.同一物体,分别浸没在水和洒精中,受到的浮力一样大
D.体积相同的铁块和铝块,浸没在同种液体中受到的浮力不同
7.根据阿基米德原理,物体受到的浮力大小跟下面哪些因素有关
(
)
A.液体的质量
B.物体的密度
C.液体的密度
D.物体所处的深度
8.水下8米深处有一条体积为300厘米3的鱼,它受到的浮力为
牛;这条鱼若再向上游5米,则它受到的浮力将
(填“变大”变小”或“不变”)。(假设鱼本身体积不变,g取10牛/千克)
9.某物理社团在探究影响浮力大小的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验:
(1)物体所受重力为______N。
(2)物体浸没在水中受到的浮力为_______N。
(3)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出:浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论,对此结论你认为是_______(选填“正确”或“错误”)的。理由是________________________________________。
(4)根据已有条件,请你求出图E中弹簧测力计的示数是____N。(g取10
N/kg,ρ酒精=0.8×103
kg/m3)
10.在探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力的关系时,某同学进行了如图所示的实验:
(1)你认为合理的实验顺序应是____________。
(2)为了使实验结论更具有普遍性和代表性,该同学还可____
(选填“A”或“B”)。
A.多次测量取平均值
B.换用其他液体多次实验
(3)通过此实验,可得结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小跟它排出的液体所受的重力_______。
(4)图乙中浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中,合金块受到的浮力_______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
11.如图所示,已知重为10
N的长方体木块静止在水面上,浸入在水中的体积占木块总体积的。(g取10
N/kg)
(1)求木块所受到的浮力大小。
(2)若木块下表面所处的深度为0.2
m,求木块下表面受到水的压强。
(3)若要将木块全部浸没水中,求至少需要施加多大的压力。
第2课时
1.同一木块先后漂浮在洒精、水、水银中,比较三种情况下,木块所受到的浮力大小(
)
A.酒精中最大
B.水中最大
C.水银中最大
D.一样大
2.如图所示,同一个鸡蛋先后放人甲乙两杯不同浓度的盐水中,鸡蛋在甲杯处于悬浮状态,在乙杯处于漂浮状态,可以肯定的是(
)
A.甲杯盐水密度等于乙杯盐水密度
B.甲杯盐水密度比乙杯盐水密度大
C.甲杯中鸡蛋受到的浮力比乙杯中鸡蛋受到的浮力小
D.甲杯中鸡蛋受到的浮力等于乙杯中鸡蛋受到的浮力
3.在约旦和巴勒斯坦之间的死海是世界上最著名的大湖之一。“死海不死”来源于一个历史故事:“……将奴隶和俘虏扔进海里,屡淹不死……”有四位同学运用科学知识对该现象进行了解释,其中说法正确的是
(
)
A.海水的咸度很高,人被扔进海里就自然浮起来了
B.海水的密度等于人体的密度,人被扔进海里后,处于漂浮状态
C.人被扔进海里漂浮在海面上时,人受到的浮力大于人的重力,沉不下去
D.海水的密度大于人体密度,人被扔进海里漂浮在海面上时,浮力等于人体的重力
4.某课外科学合作探究小组制作了如图所示的潜艇模型,下列说法正确的是
(
)
A.潜舰模型下沉的时候,受到水的压强不变
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕铁丝,是为了增大在水中的浮力
5.把重5牛、体积为0.4分米3的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法中正确的是(g取10牛/千克)
(
)
A.物体漂浮,F浮=5牛
B.物体漂浮,F浮=4牛
C.物体悬浮,F浮=5牛
D.物体沉底,F浮==4牛
6.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是(
)
A.铅球受到的浮力最大
B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
7.如图所示,将一个生鸡蛋放入盛有清水的烧杯中,然后逐渐向水里添加食盐并轻轻搅动,观察发生的现象。下列四个图象中大致反映鸡蛋所受浮力F浮与液体密度ρ液关系的是(
)
8.俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉。对此现象,下列说法正确的是(
)
A.西瓜的密度比李子的密度大
B.西瓜漂浮时所受浮力大于重力
C.李子下沉过程中所受水的压强不变
D.李子浸没后,下沉过程中所受浮力大小不变
9.将重为20
N的实心金属块挂在弹簧测力计下,金属体积的1/4浸入水中并静止时,弹簧测力计的示数为18
N,当金属块全部浸入水中并与杯底接触时,弹簧测力计的示数可能变为(
)
①18
N ②14
N ③10
N ④8
N
A.只有④正确
B.只有③正确
C.只有①②正确
D.只有③④正确
10.设想一物体浸没于液体中,如图所示,对浸没在液体中的物体进行受力分析可能出现三种不同情况:
(1)当F浮>G时,根据力和运动的关系,可知物体将
,当部分体积露出液面时,排开液体的体积减小,受到的浮力减小,最后F浮=G,物体处于
状态。
(2)当F浮=G时,由丁物体受力平衡,物体处于
状态,此时物体可以停留在液体内部任一位置。.
(3)当F浮,最后物体与容器底接触,物体受浮力、重力和
三个力作用静止.
11.一块实心的冰块,用细线拴住浸没在水中,固定在容器底(如图所示)。冰块熔化过程中(不考虑水的蒸发和温度的影响,ρ冰=0.9x10
千克/米、),容器底部受到水的压强将
,台秤的示数将
。(均填“增大”减小”或“不变”)
12.由于全球变暖,冰层变薄而经常开裂,北极熊为了狄取食物,如图所示常要从一块浮冰跳到另一块浮冰。当一只780千克的北极熊跳到一块露出海面部分体积为100米3的浮冰上时,请计算说明这块浮冰能否继续保持漂浮状态?(
ρ海水=1.04×103千克/米3,g取10牛/千克)
第3课时
1.一艘轮船沿长江驶入上海,在上海码头卸下货物后停泊。下列说法正确的是
(
)
A.轮船所受浮力减小,将上浮一些,轮船的“排水量”减小
B.轮船所受浮力减小,将上浮一些,轮船的“排水量”不变
C.轮船所受浮力不变,将下沉一些,轮船的“排水量”减小
D.轮船所受浮力减小,将下沉一些,轮船的“排水量”不变
2.有一种被称作“跟屁虫”的辅助装备是游泳安全的保护神,如图,“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成,两者之间由一根线连接。正常游泳时,连接线是松弛的,气囊漂浮着,跟人如影相随。在人体力不支等情况下,可将气囊压入水中,防止人下沉,在此情况下
(
)
A.人的重力减小了
B.人所受的重力方向改变了
C.气囊排开水的体积变小了
D.气囊受到的浮力变大了
3.如图所示,水面上漂浮着一只空碗,水底沉着一只石块。若将石块取出放入碗中(碗仍能漂浮在水面),则水面高度将(
)
A.下降
B.上升
C.不变
D.条件不足,难以判断
4.物理小组制作的潜水艇模型如图所示。
通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A管吸气,烧瓶将会(
)
A.上浮,它受到的浮力增大
B.下沉,它受到的浮力减小
C.下沉,它受到的浮力不变
D.上浮,它受到的浮力不变
5.某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,如图甲所示,一密度为3×103
kg/m3的密闭正方体构件被钢绳缓慢竖直吊入江水中,在匀速沉入江水的过程中,构件下表面到江面的距离h逐渐增大,正方体构件所受浮力F随h的变化如图乙所示,下列判断正确的是(取g=10
N/kg,江水的密度ρ水=1.0×103
kg/m3)(
)
①当h=1
m时,构件恰好浸没在江水中
②当h=2
m时,构件所受的浮力大小为8×104
N
③当h=3
m时,构件底部受到江水的压强大小为2.0×104
Pa
④当h=4
m时,构件受到钢绳的拉力大小为1.6×105
N
A.只有①③正确
B.只有②④正确
C.只有①②③正确
D.只有①②④正确
6.测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲)。图乙和图丙的烧杯中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由图中现象可以判断(
)
A.密度计在乙图中受到的浮力较大
B.密度计在丙图中受到的浮力较大
C.乙图中液体的密度较大
D.丙图中液体的密度较大
7.哓明和晓亮利用吸管、细铁丝和石蜡各制作了一支简易密度计。晓明的密度计的质量为10克,放人液体中,漂浮在液面上,如图甲所示,密度计受到的浮力为
牛,排开的液体重力为
牛。晓亮的密度计放入液体中,沉到容器底,不好测量液体密度,如图乙,请提出一种改进方法:
。(g取10牛/千克)
8.一木块的质量是1千克,漂浮于水面。木块受到的浮力为
牛;木块浸入水中的体积为
(g取10牛/千克).
9.山东肥城桃木工艺名扬全国。小明有一个桃木工艺品,测得其质量为45
g,体积为50
cm3,现把它放到水中,静止后受到的水的浮力为 N(g取10
N/kg)。
10.人的密度跟水差不多,约为1×103
kg/m3。已知一成年男子的质量为70
kg,该男子的体积约为 m3,当该男子漂浮在海面时,受到海水的浮力为 N。(g=10
N/kg,ρ海水=1.03×103
kg/m3)?
11.如图,弹簧测力计挂着重为10
N的合金块,让其浸没在水中,使容器内水面由16
cm上升到20
cm,容器内底面积为50
cm2。求此时:(取g=10
N/kg)
(1)容器底受到的水的压强;(2)合金块的密度;(3)弹簧测力计的示数。
12.体积是5分米3、密度是0.6×103千克/米3的木块,用绳子将它拴在水池底部,如图,如果绳子断了,木块就上浮到水面。(g取10牛/千克)
问:(1)在绳子没有断以前,绳子的拉力多大?
(2)木块漂浮在水面时露出液面的体积多大?
13.我国某型号主战坦克,其质量为42
t,高为2
m,体积为22
m3,履带与地面接触的总面积为6
m2,坦克顶部舱门的面积为0.8
m2。该坦克具有潜渡功能,如该坦克正在深为6
m的河中潜渡,请你根据上述已知条件,求解三个不同的物理量。(g取10
N/kg,ρ水=1.0×103
kg/m3)
示例:坦克重力G=mg=4.2×104
kg×10
N/kg=4.2×105
N。
参考答案
第1课时
1.
关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是( D )
A.空气中的物体不受浮力作用
B.沉在水底的铁球不受浮力作用
C.浮力是物体对液体施加的力
D.浮力是液体或气体对物体压力的合力
【解析】物体上下表面所受液体(或气体)压力不同形成浮力,因此,浮力是液体或气体对物体压力的合力
2.
将质量相等的实心铁块和铜块浸没在水中(ρ铁<ρ铜),它们的体积为V铁和V铜,受到的浮力为F铁和F铜,则
(A)
A.V铁>V铜,F铁>F铜
B.V铁C.V铁F铜
D.V铁>V铜,F铁【解析】质量相等的实心铁块和铜块,由题知,ρ铁<ρ铜,根据公式V=m/ρ可知,V铁>
V铜.
铁块和铜块浸没在水中,
排开水的体积等于物体的体积,根据F浮=ρ水gV排可知,F铁>F铜,故选A。
3.
关于物体受到的浮力,下列说法正确的是
(D)
A.沉到水底的物体不受浮力
B.只有浮在水面上的物体受浮力
C.质量大的物体受到的浮力大
D.浸没在液体中的物体也受到浮力
【解析】浸在(完全浸入或部分浸入)液体或气体中的物体都会受到浮力,浮力的大小只与液体(或气体)的密度及物体排开液体(或气体)的体积有关,与物体本身的体积、质量、密度、形状、在液体中的深度无关,也与物体在液体中是否运动、液体量的多少等因素无关。
4.
一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是
(C)
A.F1
B.F2
C.F3
D.F4
【解析】鸡蛋悬浮在液体中,此时鸡蛋上、下表面受到的压力不同,这个压力差就是鸡蛋所受的浮力,因浮力的方向总是竖直向上的,所以F3正确。
5.
重5牛的实心金属球轻放入盛满水的烧杯中,溢出2牛的水,小球所受浮力(C)
A.一定为1牛
B.可能为1牛
C.一定为2牛
D.可能为5牛
【解析】将实心金属球轻放入盛满水的烧杯中,排开的水的重力等于溢出的水的重力,则F浮=G排=G溢=2牛。故选C.
6.下列说法中,正确的是
(B)
A.同一物体浸没在水中越深,受的浮力越大
B.同种材料制成的体积相同的实心球和空心球,浸没在同种液体中,受到的浮力一样大
C.同一物体,分别浸没在水和洒精中,受到的浮力一样大
D.体积相同的铁块和铝块,浸没在同种液体中受到的浮力不同
【解析】根据公式F浮=ρ液gV排液可知,物体受到的浮力只与液体的密度和物体排开液体的体积有关,与其他因素无关,所以只有B项正确。
7.根据阿基米德原理,物体受到的浮力大小跟下面哪些因素有关
(C)
A.液体的质量
B.物体的密度
C.液体的密度
D.物体所处的深度
【解析】浸在液体中的物体所受浮力的大小等于它排开的液体受到的重力,这就是著名的阿基米德原理。F浮=G排,G=mg=ρVg,
即F浮=ρ液V液g,
说明物体受到液体浮力的大小与液体的密度和物体排开的液体的体积有关,故C正确。
8.水下8米深处有一条体积为300厘米3的鱼,它受到的浮力为
牛;这条鱼若再向上游5米,则它受到的浮力将
(填“变大”变小”或“不变”)。(假设鱼本身体积不变,g取10牛/千克)
【答案】3
不变
【解析】根据公式F浮=ρ液gV排液=1×103千克/米3×10牛/千克×3×10-4米3=3牛。注意液体密度的单位要用千克/米3,与g的单位统一。浸在液体中的物体受到的浮力只与液体的密度及物体排开液体的体积有关,与物体深度无关,所以这条鱼再向上游5米,它受到的浮力不变。
9.某物理社团在探究影响浮力大小的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验:
(1)物体所受重力为______N。
(2)物体浸没在水中受到的浮力为_______N。
(3)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出:浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论,对此结论你认为是_______(选填“正确”或“错误”)的。理由是________________________________________。
(4)根据已有条件,请你求出图E中弹簧测力计的示数是____N。(g取10
N/kg,ρ酒精=0.8×103
kg/m3)
【答案】(1)4
(2)1
(3)错误
实验过程不完整,没有探究物体浸没后受到浮力与深度的关系
(4)3.2
【解析】(1)由图A可知,物体所受重力为4
N。(2)物体在空气中时弹簧测力计示数为4
N,全部浸没在水中时弹簧测力计的示数为3
N,则物体浸没在水中受到的浮力F浮=G-F=4
N-3
N=1
N。(3)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出的结论是错误的。物体没有浸没时,深度变化的同时,排开液体的体积也在变化,浮力发生变化;实验过程不完整,还应该将物体完全浸没后,再探究浮力与深度是否有关。(4)由F浮=ρgV排可得,物体浸没时排开水的体积V排===1×10-4
m3,图E中物体浸没在酒精中,所以V′排=V排=1×10-4
m3,物体浸没在酒精中受到的浮力F′浮=ρ酒精gV′排=0.8×103
kg/m3×10
N/kg×1×10-4
m3=0.8
N,则图E中弹簧测力计的示数可由F示=G-F′浮求出。
10.在探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力的关系时,某同学进行了如图所示的实验:
(1)你认为合理的实验顺序应是____________。
(2)为了使实验结论更具有普遍性和代表性,该同学还可____
(选填“A”或“B”)。
A.多次测量取平均值
B.换用其他液体多次实验
(3)通过此实验,可得结论:浸在液体中的物体所受的浮力大小跟它排出的液体所受的重力_______。
(4)图乙中浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中,合金块受到的浮力_______(选填“变大”“不变”或“变小”)。
【答案】(1)甲丁乙丙
(2)B
(3)
相等
(4)不变
【解析】(1)合理的实验顺序是:甲.测出实心合金块所受的重力;丁.测出空桶所受的重力;乙.把合金块浸没在装满水的溢水杯中,测出合金块所受的浮力,收集合金块排开的水;丙.测出桶和排开的水所受的重力。(2)为了使实验结论更具有普遍性和代表性,应换用其他液体多次实验;(3)由图中数据可知,合金块受到的浮力F浮=2.0
N-1.4
N=0.6
N,合金块没入水中后排开水的重力:G排水=G桶和水-G空桶=1.0
N-0.4
N=0.6
N,可知浸在液体中的物体所受的浮力大小等于它排开的液体所受的重力。(4)由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关。当合金块浸没在水中时,不论是向下匀速运动还是向上匀速运动,只要始终是没入水中,则V排一定,所受浮力不变。
11.如图所示,已知重为10
N的长方体木块静止在水面上,浸入在水中的体积占木块总体积的。(g取10
N/kg)
(1)求木块所受到的浮力大小。
(2)若木块下表面所处的深度为0.2
m,求木块下表面受到水的压强。
(3)若要将木块全部浸没水中,求至少需要施加多大的压力。
【解析】
(1)因为木块漂浮在水面上,所以木块受到的浮力F浮=G木=10
N。
(2)木块下表面所处的深度为0.2
m,则木块下表面受到水的压强p=ρgh=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×0.2
m=2
000
Pa。
(3)根据F浮=ρ水gV排可得,木块排开液体的体积V排===1×10-3
m3,因V排=V木,所以V木=V排=×1×10-3m3=1.25×10-3
m3。木块全部浸没时受到水的浮力F′浮=ρ水gV木=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×1.25×10-3
m3=12.5
N。木块浸没时,根据力的平衡条件有:F′浮=G木+F,则压力F=F′浮-G木=12.5
N-10
N=2.5
N。
第2课时
1.同一木块先后漂浮在洒精、水、水银中,比较三种情况下,木块所受到的浮力大小(D)
A.酒精中最大
B.水中最大
C.水银中最大
D.一样大
【解析】木块在三种液体中都处于漂浮状态,所受到的浮力都与物体的重力相等,所以三种情况下所受浮力相等。
2.如图所示,同一个鸡蛋先后放人甲乙两杯不同浓度的盐水中,鸡蛋在甲杯处于悬浮状态,在乙杯处于漂浮状态,可以肯定的是(D)
A.甲杯盐水密度等于乙杯盐水密度
B.甲杯盐水密度比乙杯盐水密度大
C.甲杯中鸡蛋受到的浮力比乙杯中鸡蛋受到的浮力小
D.甲杯中鸡蛋受到的浮力等于乙杯中鸡蛋受到的浮力
【解析】由题图知,鸡蛋在甲中悬浮,所以甲液体的密度等于鸡蛋的密度;鸡蛋在乙液体中漂浮,所以乙液体的密度大于鸡蛋的密度。由此可知乙液体的密度大于甲液体的密度,所以A、B错误。鸡蛋悬浮在甲液体中,所以鸡蛋在甲中所受的浮力等于鸡蛋的重力;鸡蛋漂浮在乙液体中,所以鸡蛋在乙中所受的浮力等于鸡蛋的重力,所以C错误,D正确。
3.在约旦和巴勒斯坦之间的死海是世界上最著名的大湖之一。“死海不死”来源于一个历史故事:“……将奴隶和俘虏扔进海里,屡淹不死……”有四位同学运用科学知识对该现象进行了解释,其中说法正确的是
(D)
A.海水的咸度很高,人被扔进海里就自然浮起来了
B.海水的密度等于人体的密度,人被扔进海里后,处于漂浮状态
C.人被扔进海里漂浮在海面上时,人受到的浮力大于人的重力,沉不下去
D.海水的密度大于人体密度,人被扔进海里漂浮在海面上时,浮力等于人体的重力
【解析】因为ρ海水>ρ人,使人浸没在海水中时,F浮>G人,人会上浮,最终漂浮在水面上,此时
F浮=G人。
4.某课外科学合作探究小组制作了如图所示的潜艇模型,下列说法正确的是
(C)
A.潜舰模型下沉的时候,受到水的压强不变
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕铁丝,是为了增大在水中的浮力
【解析】液体压强与液体的深度和密度有关,潜艇模型下沉的时候,液体的密度不变,深度增加,所以受到水的压强增大,故A错误;题图中潜艇模型,向内推注射器活塞,水会被压出试管,此时模型的自重减小,模型上浮,故B错误;向外拉注射器活塞,试管内水增加,试管内水量适当时,潜艇可能悬浮,故C正确;试管左轻右重,为了保持试管稳定,要在潜艇模型的试管上绕些铁丝,不是为了增大其在水中的浮力,故D错误。
5.把重5牛、体积为0.4分米3的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法中正确的是(g取10牛/千克)
(D)
A.物体漂浮,F浮=5牛
B.物体漂浮,F浮=4牛
C.物体悬浮,F浮=5牛
D.物体沉底,F浮==4牛
【解析】由物体的重力和体积可知,物体的密度ρ物=m/V=G/gV=5N/(10牛/千克×0.4×10-3米3)=1.25×103千克/米3,大于水的密度,所以物体会沉底,其所受的浮力F浮=ρ液gV排液=1.0×103千克/米3×10牛/千克×0.4×103米3=4牛。
6.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是( D )
A.铅球受到的浮力最大
B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大
D.它们受到的浮力一样大
【解析】由图可知,体和相同的铅球、铜块和木块均浸没在同种液体中,排开液体的体积相等,由阿基米德原理知,它们受到的浮力一样大。
7.如图所示,将一个生鸡蛋放入盛有清水的烧杯中,然后逐渐向水里添加食盐并轻轻搅动,观察发生的现象。下列四个图象中大致反映鸡蛋所受浮力F浮与液体密度ρ液关系的是( C )
【解析】清水的密度小于鸡蛋的密度,鸡蛋沉底,添加食盐时液体的密度变大,鸡蛋受到的浮力变大,当盐水的密度大于鸡蛋的密度时,鸡蛋上浮到盐水面,受到的浮力等于重力,不再变化,故选C。
8.俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉。对此现象,下列说法正确的是( D )
A.西瓜的密度比李子的密度大
B.西瓜漂浮时所受浮力大于重力
C.李子下沉过程中所受水的压强不变
D.李子浸没后,下沉过程中所受浮力大小不变
【解析】西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉,则西瓜的密度比水小,而李子的密度比水大,所以西瓜的密度比李子的密度小,A错误;西瓜漂浮时所受浮力和重力是一对平衡力,大小相等,B错误;李子下沉过程中深度增大,所受水的压强也增大,C错误;李子浸没后,下沉过程中排开水的体积不变,故所受浮力大小不变,D正确。
9.将重为20
N的实心金属块挂在弹簧测力计下,金属体积的1/4浸入水中并静止时,弹簧测力计的示数为18
N,当金属块全部浸入水中并与杯底接触时,弹簧测力计的示数可能变为( D )
①18
N ②14
N ③10
N ④8
N
A.只有④正确
B.只有③正确
C.只有①②正确
D.只有③④正确
【解析】金属块体积的1/4浸入水中静止,金属块受到的浮力F浮=G-F示=20
N-18
N=2
N,F浮=ρ水gV排,金属块的体积V=4V排,当金属块全部浸入水中,受到的浮力F浮'=ρ水gV=4ρ水gV排=4F浮=8
N,当金属块与杯底接触时,金属块保持静止,则G=F示'+F浮'+F支,弹簧测力计的示数F示'=G-F浮'-F支=20
N-8
N-F支=12
N-F支≤12
N,③④是可能的。
10.设想一物体浸没于液体中,如图所示,对浸没在液体中的物体进行受力分析可能出现三种不同情况:
(1)当F浮>G时,根据力和运动的关系,可知物体将
,当部分体积露出液面时,排开液体的体积减小,受到的浮力减小,最后F浮=G,物体处于
状态。
(2)当F浮=G时,由丁物体受力平衡,物体处于
状态,此时物体可以停留在液体内部任一位置。.
(3)当F浮,最后物体与容器底接触,物体受浮力、重力和
三个力作用静止.
【答案】(1)上浮
漂浮(2)悬浮
(3)下沉
支持力
【解析】根据F浮与G物的大小判断物体的浮沉(F浮为物体完全浸没时的浮力)。F浮G,物体上浮;F浮=G,物体悬浮,此时V排=V物;F浮=G时,物体漂浮,此时V排11.一块实心的冰块,用细线拴住浸没在水中,固定在容器底(如图所示)。冰块熔化过程中(不考虑水的蒸发和温度的影响,ρ冰=0.9x10
千克/米、),容器底部受到水的压强将
,台秤的示数将
。(均填“增大”减小”或“不变”)
【答案】减小
不变
【解析】根据题图所示,冰块在没有熔化前,受到三个力的作用,即重力、拉力、浮力,其中浮力的大小为重力和拉力大小之和,即排开液体的体积为冰的体积,冰融化为水后,拉力为零,此时烧杯内液面下降,即容器底部受到的水的压强减小;对于台秤来说,台秤受到的压力为烧杯和烧杯内物体的重力,冰融化前后,质量不变,即台秤的示数不变。
12.由于全球变暖,冰层变薄而经常开裂,北极熊为了狄取食物,如图所示常要从一块浮冰跳到另一块浮冰。当一只780千克的北极熊跳到一块露出海面部分体积为100米3的浮冰上时,请计算说明这块浮冰能否继续保持漂浮状态?(
ρ海水=1.04×103千克/米3,g取10牛/千克)
【答案】冰块还能增加的最大浮力ΔF浮=ρ海水gV排=1.04×103千克/米3×10牛/千克×100米3=1.04×106牛;北极熊的重力G=mg=780千克×10牛/千克=7.8×103牛;
因为ΔF浮>G,所以这块浮冰还能继续保持漂浮状态。
第3课时
1.一艘轮船沿长江驶入上海,在上海码头卸下货物后停泊。下列说法正确的是
(B)
A.轮船所受浮力减小,将上浮一些,轮船的“排水量”减小
B.轮船所受浮力减小,将上浮一些,轮船的“排水量”不变
C.轮船所受浮力不变,将下沉一些,轮船的“排水量”减小
D.轮船所受浮力减小,将下沉一些,轮船的“排水量”不变
【解析】当轮船在上海码头卸下货物后,质量减小,轮船的重力减小,船漂浮在水面上时,船受到的浮力等于船的重力,所以轮船受到的浮力也减小,即轮船将上浮一些,卸下的货物的质量等于轮船减少的排开水的质量。轮船的“排水量”指的是满载时排开水的质量,对于同一艘轮船来说,它是固定不变的值。
2.有一种被称作“跟屁虫”的辅助装备是游泳安全的保护神,如图,“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成,两者之间由一根线连接。正常游泳时,连接线是松弛的,气囊漂浮着,跟人如影相随。在人体力不支等情况下,可将气囊压入水中,防止人下沉,在此情况下
(D)
A.人的重力减小了
B.人所受的重力方向改变了
C.气囊排开水的体积变小了
D.气囊受到的浮力变大了
【解析】气囊压入水中,气囊排开水的体积增大,气囊受到的浮力变大了.
3.如图所示,水面上漂浮着一只空碗,水底沉着一只石块。若将石块取出放入碗中(碗仍能漂浮在水面),则水面高度将
(B)
A.下降
B.上升
C.不变
D.条件不足,难以判断
【解析】本题只需比较两种情况下碗排开液体的体积是多少。初始时,碗所受浮力F浮1=G碗=ρgV排1,对于石块F浮2=ρgV排石ρgV排1+ρgV石,
所以水面高度将上升。
4.物理小组制作的潜水艇模型如图所示。
通过胶管A从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从A管吸气,烧瓶将会
(C)
A.上浮,它受到的浮力增大
B.下沉,它受到的浮力减小
C.下沉,它受到的浮力不变
D.上浮,它受到的浮力不变
【解析】从A管吸气,烧瓶内的气压减小,水进入烧瓶内,重力增大,使烧瓶下沉,但烧瓶排开水的总体积不变,因此受到的浮力不变。
5.某大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,如图甲所示,一密度为3×103
kg/m3的密闭正方体构件被钢绳缓慢竖直吊入江水中,在匀速沉入江水的过程中,构件下表面到江面的距离h逐渐增大,正方体构件所受浮力F随h的变化如图乙所示,下列判断正确的是(取g=10
N/kg,江水的密度ρ水=1.0×103
kg/m3)( B )
①当h=1
m时,构件恰好浸没在江水中
②当h=2
m时,构件所受的浮力大小为8×104
N
③当h=3
m时,构件底部受到江水的压强大小为2.0×104
Pa
④当h=4
m时,构件受到钢绳的拉力大小为1.6×105
N
A.只有①③正确
B.只有②④正确
C.只有①②③正确
D.只有①②④正确
【解析】在浸没前,构件下降过程中排开水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,浮力不变;由图乙可知当h=2
m时浮力开始不变,构件此时恰好浸没在江水中,①错误。当h=2
m时,构件恰好浸没在江水中,构件所受的浮力F浮=ρ水gV排=1×103
kg/m3×10
N/kg×(2
m)3=8×104
N,②正确。当h=3
m时,构件底部所处的深度为3
m,构件底部受到江水的压强p=ρ水gh=1×103
kg/m3×10
N/kg×3
m=3×104
Pa,③错误。当h=4
m时,由于构件已经浸没在江水中,构件受到钢绳的拉力F拉=G-F浮=ρ物gV-F浮=3×103
kg/m3×10
N/kg×(2
m)3-8×104
N=1.6×105
N,④正确。所以选B。
6.测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(图甲)。图乙和图丙的烧杯中是同一个自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中,它会竖直立在液体中,由图中现象可以判断( D )
A.密度计在乙图中受到的浮力较大
B.密度计在丙图中受到的浮力较大
C.乙图中液体的密度较大
D.丙图中液体的密度较大
【解析】同一个密度计放在两种液体中都漂浮,则密度计在两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,则A、B错误;由图知密度计排开液体的体积V排乙>V排丙,又F浮=ρ液V排g,浮力相等,则ρ乙<ρ丙,因此C错误,D正确。
7.哓明和晓亮利用吸管、细铁丝和石蜡各制作了一支简易密度计。晓明的密度计的质量为10克,放人液体中,漂浮在液面上,如图甲所示,密度计受到的浮力为
牛,排开的液体重力为
牛。晓亮的密度计放入液体中,沉到容器底,不好测量液体密度,如图乙,请提出一种改进方法:
。(g取10牛/千克)
【答案】0.1
0.1
减少吸管下端的一些细铁丝
【解析】因为漂浮在液面上的物体受到的浮力等于物体自身重力,所以密度计受到的浮力F浮=G=mg=0.01千克×10牛/千克=0.1牛;由阿基米德原理可知,排开的液体重力G排=F浮=0.1牛。为了让吸管能竖直的漂浮在液体中,应减少吸管下端的一些细铁丝。
8.一木块的质量是1千克,漂浮于水面。木块受到的浮力为
牛;木块浸入水中的体积为
(g取10牛/千克).
【答案】10
0.001米3
【解析】物体处于漂浮状态,F浮=G=mg=1千克×10牛/千克=10牛。根据公式F浮==ρ液V排g,即10牛=1×103
kg/m3×10牛/千克×V排液,得V排液=0.001米3。
9.山东肥城桃木工艺名扬全国。小明有一个桃木工艺品,测得其质量为45
g,体积为50
cm3,现把它放到水中,静止后受到的水的浮力为 N(g取10
N/kg)。
【答案】0.45
【解析】该工艺品的密度ρ物====0.9×103
kg/m3<ρ水,故该工艺品静止后将漂浮到水面上,其漂浮时受到的浮力F浮=G=mg=45
g×10
N/kg=0.045
kg×10
N/kg=0.45
N。
10.人的密度跟水差不多,约为1×103
kg/m3。已知一成年男子的质量为70
kg,该男子的体积约为 m3,当该男子漂浮在海面时,受到海水的浮力为 N。(g=10
N/kg,ρ海水=1.03×103
kg/m3)?
【答案】0.07 700
【解析】已知ρ人=1×103
kg/m3,m=70
kg
则V===7×10-2
m3=0.07
m3
人漂浮时,F浮=G人=mg=70
kg×10
N/kg=700
N
11.如图,弹簧测力计挂着重为10
N的合金块,让其浸没在水中,使容器内水面由16
cm上升到20
cm,容器内底面积为50
cm2。求此时:(取g=10
N/kg)
(1)容器底受到的水的压强;(2)合金块的密度;(3)弹簧测力计的示数。
【答案】(1)2×103
Pa (2)5×103
kg/m3 (3)8
N
【解析】(1)容器底受到水的压强p=ρ水gh=1×103
kg/m3×10
N/kg×0.2
m=2×103
Pa。
(2)合金块的质量m===1
kg
合金块排开水的体积V=(20
cm-16
cm)×50
cm2=200
cm3=2×10-4
m3
合金块的密度ρ===5×103
kg/m3。
(3)合金块排开水的体积V排=V
所受浮力F浮=ρ水gV排=1×103
kg/m3×10
N/kg×2×10-4
m3=2
N
弹簧测力计的示数F=G-F浮=10
N-2
N=8
N。
12.体积是5分米3、密度是0.6×103千克/米3的木块,用绳子将它拴在水池底部,如图,如果绳子断了,木块就上浮到水面。(g取10牛/千克)
问:(1)在绳子没有断以前,绳子的拉力多大?
(2)木块漂浮在水面时露出液面的体积多大?
【答案】(1)
20牛
(2)
2分米3
【解析】(1)F浮=ρ液gV排液=1.0×103千克/米3×10牛/千克×5×10-3米3=50牛,m=ρV=0.6×103千克/米5×10-3米=3千克,G=mg=3千克×l0牛/千克=30牛,F拉=F浮-G=50牛-30牛=20牛.
(2)当木块漂浮时,F浮'=G=30牛,V排液=
F浮'/ρ液g=30牛/(1.0×103千克/米3×10牛/千克)
=3分米3,V露=V-V排=5分米3-1分米3=2分米3。
13.我国某型号主战坦克,其质量为42
t,高为2
m,体积为22
m3,履带与地面接触的总面积为6
m2,坦克顶部舱门的面积为0.8
m2。该坦克具有潜渡功能,如该坦克正在深为6
m的河中潜渡,请你根据上述已知条件,求解三个不同的物理量。(g取10
N/kg,ρ水=1.0×103
kg/m3)
示例:坦克重力G=mg=4.2×104
kg×10
N/kg=4.2×105
N。
【答案】根据题中的条件可求解的物理量如下,任选3个物理量即可。
(1)坦克顶部所处的深度h=6
m-2
m=4
m,坦克顶部受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×4
m=4×104
Pa。
(2)由p=可得,水对坦克顶部舱门的压力F=pS=4×104
Pa×0.8
m2=3.2×104
N。
(3)潜渡时坦克受到的浮力F浮=ρ水gV排=1.0×103
kg/m3×10
N/kg×22
m3=2.2×105
N。
(4)坦克重力G=mg=4.2×104
kg×10
N/kg=4.2×105
N,坦克潜渡时对河床底部的压力F压=G-F浮=4.2×105
N-2.2×105
N=2×105
N。
(5)该坦克在地面上行驶时对地面的压力F′=G=4.2×105
N,该坦克在地面上行驶时对地面的压强p′===7×104
Pa。
【解析】(1)已知河水深度和坦克的高度,可以求得潜渡时坦克顶部所处的深度,根据液体压强公式可以求出坦克顶部受到水的压强。
(2)已知坦克顶部舱门的面积,根据压强定义式变形可计算水对坦克顶部舱门的压力。
(3)已知坦克的体积,潜渡时坦克浸没在水底,根据F浮=ρ水gV排可以求出坦克所受的浮力。
(4)根据受力分析可知坦克对水平河床的压力等于坦克重力减去受到的浮力,从而求出对河床底部的压力。
(5)知道坦克的质量,利用重力公式求坦克重,在水平地面上行驶时,对地面的压力等于坦克重,已知受力面积,利用压强公式求坦克对地面的压强。
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