【复习回顾】
1.水的分布:海洋水是地球水的主体,约占地球总水量的96.53%,覆盖了地球大约71%的表面。陆地淡水尽管只占总水量的2.53%,目前人类利用的淡水资源主要是河流水、湖泊淡水以及浅层地下水。
2.水循环
(1)形成水循环的内因:水的物理属性,即水随着温度的不同,会以固态、液态和气态三种形态出现。
(2)导致水循环的外因:太阳辐射和地心引力。
(3)水循环:<1>小循环:①陆上内循环:陆地—大气;②海上内循环:海洋—大气。
<2>大循环:海陆间水循环:海洋—陆地—大气。
3.电解水
气体体积 体积比 检验气体 是什么气体
正极 少 = 能使带火星木条复燃 氧气
负极 多
能燃烧,火焰呈淡蓝色 氢气
实验结论:氢气中的氢和氧气中的氧是从水中产生的,所以水是由氢和氧组成的。
4.浮力的三要素
(1)作用点:在物体上,施力物体是液体或气体;
(2)方向:竖直向上;
(3)产生原因:上下表面的压力差,即F浮= F下-F上;
注意点:根据浮力产生的条件,当物体的底部与水底部完全密合时,不受浮力作用。
5.对阿基米得原理的理解(F浮=G排 或 F浮=ρ液gV排 )
(1)原理中“浸入液体里的物体”指两种情况。
(2)能区分G物与G排;V物与V排;ρ物与ρ液的意义。
(3)明确此公式的适用条件:既用于液体也适用于气体。
(4)由此式理解决定浮力大小的因素。即:物体浸在液体中所受浮力的大小跟液体(气体)的密度和物体排开液体(气体)的体积有关,而跟物体本身的体积、密度、形状以及物体浸没在液体(气体)中的深度等无关。因此,在用F浮=ρ液gV排计算或比较浮力大小时,关键是分析液体的密度ρ液和排开液体的体积V排的大小。
6.判断物体的浮沉条件及浮沉的应用
(1)物体的浮沉条件 (浸没在液体里的物体若只受重力和浮力的作用,由运动和力的关系可知:
当F浮 > G物(ρ液 > ρ物)时,物体上浮→漂浮(F浮 =G物)。
当F浮 = G物(ρ液 = ρ物)时,物体悬浮。
当F浮 < G物(ρ液 < ρ物)时,物体下沉→沉底(F浮+F支=G物)。
(2)物体浮沉的条件与应用
技术上为了实现浮沉总是设法改变重力与浮力的“力量对比”,来达到目的。若保持浮力不变,可改变自身的重力,实现沉浮;若保持重力不变,可改变排开液体(气体)的体积来实现沉浮。
轮船 采用“空心”办法,使它排开水的体积增大,达到增大浮力的效果;
潜水艇 浮力不变,通过改变自身重力,来实现上浮、下沉的;
气球与飞艇 用小于空气密度的氢气或氦气充入气球和飞艇中,通过改变气球和气囊的体积而改变浮力的大小,实现升降;
密度计 用来测定液体密度的仪器。它利用漂浮原理:G密度计=F浮=ρ液gV排,即ρ液大,V排就小,密度计露出部分大而做成的。
7.浮力大小计算的四种方法
(1)称重法:F浮=G-F拉(式中的G和F拉分别为称在空气中的物体和称在液体中的同一物体时弹簧测力计的读数)
(2)压力差法:F浮=F向上-F向下。
(3)原理法:F浮=G排液或F浮=ρ液gV排液。
(4)平衡法:F浮=G物、F浮+N支=G物、F浮=G物+F拉。
8.求解浮力问题的一般步骤
(1)明确研究对象
(2)明确研究对象所处的运动状态。(漂浮、悬浮、沉底、上浮或下沉等)
(3)对研究对象进行受力分析,并画出受力示意图。(除分析重力、浮力外,还要注意是否有其它相关联的物体对它有拉力、压力等)
(4)列出物体处于平衡状态下的力的平衡方程(在展开方程时,应注意抓住题中的关键字“全浸”、“部分浸”、“漂浮”、“沉底”、“露出水面”等)
(5)解方程求出未知量。
9.液面变化问题
(1)液面变化问题主要可以总结为关于V排变化的分析。相对简单的试题只要把握好这一点即可。
(2)将物体浸入(移出)柱形容器的液体中(如图1),若物体排开液体的体积为V排,容器的横截面积为S底,则物体浸入(移出)前后液面高度的变化量为=
(3)浸入柱形容器中的柱形物体高出液面(如图2),当向容器中注入液体V加后,液面高度=。
图1 图2 图3 图4
(4)关于“冰化水”与“船载”问题
一块冰浮于水面,如图3那么当冰熔化前后,其水面将不变。(选填“升高”、“降低” 或“不变”)
证明:冰熔化前:由于漂浮,F浮=G物。则V排 = m冰g/ρ水g = m冰/ρ水。
冰熔化:由于m水= m冰,由ρ=m/V得 V化水=m水/ρ水=m冰/ρ水。
因 V排水= V化水,即冰熔化成水后,刚好填满原来被冰排开的水的体积,因此,水面保持不变。
① 若上题中的冰包含有气泡,则冰熔化后液面将如何变?
② 若上题中的冰包有一小木块(ρ物<ρ水),则冰熔化后液面又将如何?
③ 若上题中的冰包含有一小石块(ρ物>ρ水)则冰熔化后又如何?
(5)如图4,铁块A叠放在木块B上,然后放在水缸中当将铁块从木块上拿下,并放在水缸底部时,水面高度将降低。
【经典例题】
【例1】如图所示,如图是电解水的简易装置,试回答下列问题:
(1)如甲管生成气体A,乙管生成气体B,则b应该接电源 极;A、B气体的体积比为 ;
(2)气体B用带火星的木条检验,产生的现象是 ,说明气体具有的性质是 ,则该气体为 ;
(2)用燃着的木条检验电解反应中 管(填“甲”或“乙”)产生的气体,观察到气体被点燃,产生 火焰.
【例2】如图所示,一个重为G的锥形物体P浸没在水中,它受到竖直向下的水的压力为F1,受到竖直向上的水的压力为F2,则( )
F1<F2 B.F1>F2
C.F1=F2 D.无法确定F1和F2的大小
【例3】如图所示,容器中装有一定质量的水,先后按甲、乙两种方式使物体A和小玻璃杯漂浮在水面上(图中细线重力及体积均不计).设甲、乙两图中物体A和小玻璃杯共同受到的浮力分别为F甲和F乙,水对容器底的压强分别为p甲和p乙,则( )
A.F甲<F乙 p甲=p乙 B.F甲=F乙 p甲=p乙
C.F甲=F乙 p甲<p乙 D.F甲>F乙 p甲>p乙
【例4】如图所示,水平桌面上放置有甲、乙两个完全相同的圆柱形 烧杯,分别装入适量的密度不同但质量相等的盐水,将同一个 鸡蛋先后放入甲、乙两个烧杯中,鸡蛋在甲烧杯中处于悬浮状 态,在乙烧杯中处于漂浮状态.下列判断正确的是( )
A.甲杯中盐水密度为P甲,乙杯中盐水密度为P乙,则P甲>P 乙
B.鸡蛋在甲、乙两烧杯中受到的浮力分别为F甲,F乙,则F甲>F乙
C.放入鸡蛋后,甲、乙两烧杯对桌面的压力分别为F甲,F乙,则F甲>F乙
D.放入鸡蛋后,甲、乙两烧杯底部受到的压强分别为P甲,P乙,则P甲=P乙
【例5】如图所示,一块冰放在0℃的水中,它在熔化前与水底接触,在熔化过程中下列说法符合事实的是( )
A.容器内液面上升
B.熔化过程中冰受到的浮力在减小
C.若在容器中加水,冰块一定会上浮
D.因为冰块触底,所以此时冰块浮力等于重力
【例6】我们常用成语“冰山一角”形容事物显露出来的仅仅是其很小的一部分.事实上,冰山浮在海水中的确只露出“一角”,更多的部分还浸没在海面之下,那么,浸没在海面之下的部分约占冰山总体积的 (用小数表示),若某冰山的质量为500t,则它受到海水的浮力为 .(ρ海水=1.0×103kg/m3,ρ冰=0.9×103kg/m3).
【例7】水平桌面上放置底面积为400cm2,重为4N的柱形容器,容器内装存10cm深的某液体.将一体积为400cm3的物体A悬挂在弹簧测力计上,弹簧测力计示数为10N,让物体从液面上方逐渐浸入直到浸没在液体中(如图),弹簧测力计示数变为4N,(柱形容器的厚度忽略不计,容器内液体没有溢出,物体未接触容器底),物体浸没在液体中时受到的浮力 N,容器内液体密度 kg/m3.物体浸没时,容器对桌面的压强 Pa.
例7题图 例8题图
【例8】如图所示,一杯水静止在水平台秤上,杯子与水的总质量为0.6kg.用手将一个系着细线、质量为1.78kg的铜球,缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与杯子接触.此时,台秤的示数为
kg.(ρ铜=8.9×103kg/m3)(g取10N/kg)
【例9】在“探究影响浮力大小的因素”实验中,物体A静止时,弹簧测力计示数分别如图所示,请回答下列问题:
(1)由图甲、乙、丙可知,物体A所浮力大小与 有关;由图 可知,物体A所浮力大小与液体的密度有关.
(2)物体A的密度为 kg/m3.
(3)盐水的密度为 kg/m3.
【例10】一艘轮船的排水量是10000t,它满载货物时的总质量是 t,该船满载货物时受到水的浮力是 N.若该船从大海驶入内河,船的重力大小 (选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),受到的浮力大小 ,由于河水密度比海水密度小,所以它排开水的体积 ,因此轮船要 (选填“上浮一些”或“下沉一些”).(g取10N/㎏)
【例11】将完全相同的三个小球,分别放入盛有不同种液体的A、B、C 三个相同容器中,静止后的位置如图所示,若三个小球所受的浮力分别用FA、FB、Fc表示,则它们的大小关系是 ;其中
容器中的液体密度最小.若三个容器中液面相平则 容器对水平面的压强最大.
【例12】如图1所示,边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平.从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时,细线中拉力F随时间t的变化图像如图2所示.木块密度ρ=0.5×103kg/m3,容器的底面积为200cm2,g=10N/kg.下列说法正确的是( )
A.随着液体的排出,木块受到的浮力不断减小
B.容器中的液体是酒精
C.抽液机每秒钟排出液体的质量是10g
D.第30s时,木块露出液面的高度是2cm
【例13】如图甲所示,一个边长为1m的正方体静止在湖底,其上表面离水面的深度为h.现用一根粗细和重力不计的绳子,将该正方体从水底竖直向上拉,直至完全拉出水面,在整个拉动过程中正方体始终保持匀速运动,拉力F的大小随时间变化的关系如图乙所示.
(1)图乙中第30s代表正方体的上表面走完h的时间,第40s代表正方体的下表面由湖底上升至水面的时间.在10s时间差内正方体运动的距离为1m,整个拉动过程中正方体的速度为 m/s,上表面离水面的深度h为 m;物体受到水的浮力为 N.
(2)物体在水底时,上表面受到水的压强是多少?
【例14】水平桌面上放置一轻质圆筒,筒内装有0.2米深的某液体,如图(a)所示.弹簧测力计悬挂底面积为10﹣2米2、高为0.1米的圆柱体,从液面逐渐浸入直到浸没,弹簧测力计示数F与圆柱体浸入液体深度h的关系如图(b)所示.圆筒的厚度忽略不计,筒内液体没有溢出,圆柱体不碰到筒底.
①若F1=9.8牛,F2=1.96牛,求圆柱体浸没时所受浮力F浮;筒内液体的密度ρ液.
②圆柱体未浸入时筒底受到的液体压强p液.
【例15】如图所示,有一软木块,体积是100cm3,置于水中静止时,有60cm3露出水面,求:
(1)木块所受的浮力;
(2)木块的密度;
(3)若要将软木块完全浸没在水中,则至少要在软木块上加多少竖直向下的力?
【例16】赵军同学在家里想知道某种食用油的密度,于是他利用学过的物理知识设计了一种求食用油密度的方法.他找来一支直径均匀、一端封闭的玻璃管,往玻璃管里放人适量的铁砂,管口朝上放入水里,玻璃管竖直浮在水中,静止后测出玻璃管露出水面的长度为总长度的;再把玻璃管放入待测的食用油里,玻璃管竖直浮在油中,静止后测出玻璃管露出油面的长度为总长度的.通过计算他知道了这种食用油的密度.问这种食用油的密度是多少?
【例17】精选作物或树木的种子时,通常采用“盐水选种”.小明等同学参加农科人员利用盐水选种的实践活动.
(1)试说出盐水选种所用到的物理知识.
(2)盐水配制成后,小明设计了以下方案测定盐水的密度.
①用天平称出空玻璃杯的质量m1;
②在空玻璃杯倒入适量的盐水,称出它们的总质量m2;
③把玻璃杯中的盐水倒入量筒中,测出盐水的体积V;
④计算盐水的密度.
试问,这样所测得的盐水的密度是偏大还是偏小?为什么?
(3)兴趣小组想对盐水进行抽样测定.若分别以ρ水、ρ盐、ρ盐水表示水、盐、盐水的密度,以T表示每立方米盐水中含盐的质量(称做含盐量).请你导出T与ρ水、ρ盐、ρ盐水的关系式.
在一次抽样测定盐水的密度时,他们采集了1000mL盐水,称得其质量为1.05kg.已知盐的密度是2.7×103kg/m3,求此盐水的含盐量.
【例18】如图所示,密度为0.6×103kg/m3、体积为10﹣3m3的正方体木块,用一根质量可忽略不计的细绳,两端分别系于木块底部中心和柱形容器中心,细绳所能承受的最大拉力为3N,但此时细绳仍然松软对木块没有拉力.柱形容器的底面积为2×10﹣2m2.
(1)木块浸入水中的体积是多大?
(2)向柱形容器内注水(水不溢出)直至细绳对木块的拉力达到最大值,在细绳处于断裂前一瞬间停止注水,此时木块底面所受压强多大?
(3)细绳断裂后,木块再次漂浮.细绳拉断前后进行比较,水对容器底的压强变化了多少?
【例19】如图所示,底面积为S的圆柱形水槽内,一装有金属球的小盆漂浮在圆柱形水槽的水面上,此时小盆受力F1,若把金属球从盆中拿出并投入水槽中,球沉到水槽底部,此时小盆受浮力F2,水槽底对金属球的支持力为N,求:
(1)金属球受重力的大小为多少?
(2)小盆受重力的大小为多少?
(3)小盆排水体积减少了多少?
(4)金属球所受到的浮力为多少?
(5)金属球的体积为多少?
(6)球取出前与投入后容器中水位变化引起体积变化为多少?
(7)水面高度变化了多少?
(8)水对水槽底部的压强变化了多少?
(9)水对水槽底部的压力减少了多少?
【课堂演练】
1.一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有160g煤油溢出;将其轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有180g水溢出,已知煤油的密度是0.8×103kg/m3,则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是( )
A.下沉,1.1×103kg/m3 B. 漂浮,0.85×103kg/m3
C.悬浮,1.0×103kg/m3 D. 漂浮,0.90×103kg/m3
2.用弹簧测力计竖直挂一铁球,当铁球露出水面体积时,弹簧测力计示数为4N;当铁球浸入水中体积时,弹簧测力计示数为1N,取下该铁球放入水中,铁球静止时受到的浮力是( )
A. 18N B. 14N C. 8N D. 10N
一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛水的烧杯上方离水面某一高度处慢慢下降,然后将圆柱体逐渐浸入水中.如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像.(g取10N/kg)下列说法不正确的是( )
A.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
B.圆柱体受到的重力是12N
C.圆柱体受到的最大浮力是8N
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700pa
如图所示,Q为铜制零件,其上部为边长L=0.2m的立方体,下部为边长l=0.1m的立方体.Q的下表面与容器底部粘合,且水面恰好与Q上表面相平,则零件所受的浮力为(g取10N/kg)( )
A. 0N B. 20N C. 60N D. 80N
如图所示,a、b是两个体积相同又能自由移动的物体,c、d是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,这下列说法正确的是( )
A. a物体受浮力大于b物体 B. b物体受浮力大于a物体
C. c部分和d部分都受浮力 D. d部分和c部分都不受浮力
6.水是人类最宝贵的自然资源,多一滴水,就可能多一条生命.小明利用如图所示的装置测定水的组成,请回答:
(1)通电一段时间后,试管a与试管b所收集到的气体体积之比约为 ,
(2)实验后小明得出了多条结论,请你说出一条 .
(3)已知在相同条件下氧气在水中的溶解性强于氢气,那么,在a、b两试管中气体的体积比的测得结果比理论值会偏 (填“小”或“大”)
7.某实验小组的同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,将圆柱体挂在弹簧测力计下.当圆柱体下表面与水面相平时,圆柱体开始缓慢下降(整个过程水未溢出).根据实验数据,绘制出如图所示的弹簧测力计的示数F与圆柱体下表面没入水中的深度h的关系图像.则:
(1)圆柱体的重力为 N.
(2)圆柱体浸没在水中时所受浮力为 N.
(3)图象中 (选填“AB”或“BC”)段表明物体所受浮力的大小随其排开液体的体积的改变而改变.
(4)圆柱体由h1到h2的过程中,所受浮力 ;其下表面所受水的压强 (均选填“变大”、“变小”或“不变”).
(5)圆柱体的密度为 kg/m3.
(6)实验小组又选用其它液体进一步探究.发现圆柱体浸没时,弹簧测力计的示数与在水中浸没时不同,说明浮力的大小还与 有关.
8.将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬置状态(如图),在冰块浸入的过程中,台秤的读数将 (选填“增大”、“减小”或“不变”);在冰块熔化过程中,容器内液面将 (选填“上升”、“下降”或“不变”),台秤的读数将
(选填“增大”、“减小”或“不变”).(已知:冰的密度为0.9×103 kg/m3,酒精的密度为0.8×103kg/m3;整个过程中无液体溢出.)
9.如图所示,一个质量为500g,底面积100cm2,高为15cm的圆柱体容器(容器壁的厚度忽略不计)放在水平桌面的中央,容器中装有1000cm3水,将一个重3N,高为10cm的实心长方体A挂在弹簧测力计上,然后竖直浸入水中,当物体A刚好浸没在水中时,弹簧测力计的读数为2N,(g取10N/kg)
(1)求物体A受到的浮力;
(2)求物体A的密度;
(3)当物体A刚好浸没在水中时,容器对水平桌面的压强;
(4)把刚好浸没在水中的物体A竖直往上缓慢提升4.5cm后,使物体A保持静止,则此时弹簧测力计的读数为多少牛?
【巩固练习】
1.当电解水的电解器通电一段时间后,可以观察到的现象是( )
A.电极上有气泡产生,两个玻璃管内气体的体积比约为2:1
B.有氢气和氧气生成,而且体积比约为2:1
C.水是由氢、氧两种元素组成
D.每个水分子都是由两个氢原子和一个氧原子构成的
2.把一小球放入盛满酒精的溢水杯中,它沉入容器底部,从杯中溢出8N酒精;若将该小球放入盛满水的溢水杯中,它漂浮在水面上,从杯中溢出的水重( )
A.大于8N B.等于8N C.小于8N D.无法判断
3.一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有160g煤油溢出;将其轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有180g水溢出.已知煤油的密度是0.8×103kg/m3,则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是( )
A.下沉,1.1×103 kg/m3 B.漂浮,0.85×103 kg/m3
C.悬浮,1.0×103 kg/m3 D.漂浮,0.90×103 kg/m3
4.如图所示,水平桌面上放置甲、乙两个圆筒形容器,甲容器中盛有液体A,物块M漂浮在A中,排开液体的质量为m1,液体A对甲容器底部的压强为p1;乙容器中盛有液体B.物块N漂浮在B中,排开液体的质量为m2,液体B对乙容器底部的压强为p2.已知甲容器的底面积大于乙容器的底面积.容器中液体A、B质量相等,物块M、N质量相等.下列判断正确的是( )
A.p1<p2,m1<m2 B.p1<p2,m1=m2 C.p1>p2,m1>m2 D.p1>p2,m1=m2
5.在水平桌面上有一个盛有水的容器.将木块用细线系住没入水中时,情景如图甲所示;将细绳剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,此时的情景如图乙所示.下列有关说法正确的是( )
A.在图甲和图乙中,木块受到水给的浮力之比是1:2
B.在图甲和图乙中,水对容器底部的压强大小相等
C.在图甲中,细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为2:5
D.在图甲中,容器对水平桌面的压力小于图乙中容器对水平桌面的压力
如图所示两容器中装有相同深度的甲、乙液体,液体密度分别为ρ甲、ρ乙.容器中放入两支相同的密度计甲、乙静止时,所受到的浮力分别为F甲和F乙,两液体对容器底部的压强分别为p甲、p乙,则( )
A.ρ甲>ρ乙 F甲=F乙 B. ρ甲<ρ乙 F甲>F乙
C.ρ甲>ρ乙 p甲>p乙 D. ρ甲<ρ乙 p甲<p乙
沉船打捞人员在水下作业,他在继续下潜的过程中( )
A.所受浮力不变,压强变大 B. 所受浮力不变,压强不变
C.所受浮力变大,压强变大 D. 所受浮力变小,压强变大
如图所示,是游玩海底世界时,小华观察到的鱼吐出气泡上升情景.气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体的压强变化情况是( )
A.浮力、压强均变小 B. 浮力变大,压强变小
C.浮力、压强均变大 D. 浮力、压强均不变
把某一实心物体放入水中,发现该物体体积的四分之三浸在水中,若把它放入另一中液体中,发现该物体在这种液体中悬浮,那么这种液体的密度是( )
A. 1.33×103Kg/m3 B. 1.0×103 Kg/m3
C. 0.8×103Kg/m3 D. 0.75×103Kg/m3
体积相同的铜、铁、铝、木四个小球,放入水中静止后如图所示.(铝球对容器底部有压力)已知这几种物质密度关系是p铜>p铁>p铝>p水>p木.则下列判断正确的是( )
A. 铝、木两球一定是实心的,铜、铁两球一定是空心的
B. 四个小球的质量关系是:m铝>m铁>m铜>m木
C. 四个小球所受浮力的关系是:F铜>F木>F铁>F铝
D. 四个小球的重力关系是:G铝>G铁>G木>G铜
如图所示,球从水面下上浮至漂浮在水面上的过程中,判断正确的是( )
A. 露出水面前,浮力逐渐增大;露出水面后,浮力继续增大
B. 露出水面前,浮力保持不变
C. 露出水面前,浮力逐渐减小
D. 露出水面前,浮力保持不变;露出水面后,浮力开始逐渐增大
如图所示,当圆柱体底部从接触水面前一瞬间到没入水中A处过程,下列选项中表示圆柱体受到浮力F浮与浸入水中深度h的关系正确的是( )
A. B. CD.
取一片金属箔做成中空的桶,它可以漂浮在盛有水的烧杯中.如果将此金属箔揉成团,它会沉入水底.比较上述两种情况,则下列说法中不正确的是( )
A. 金属箔漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小
B. 金属箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大
C. 金属箔沉底时排开水的体积比它漂浮时排开水的体积小
D. 金属箔漂浮时受到的浮力等于它的重力
甲、乙、丙三个相同的柱形容器分别盛有不同液体,均放在水平桌面中央.将同一正方体物体先后放入三个容器中,所处的位置如图所示.则下面判断正确的是( )
A. 比较物体所受到的浮力,则F浮甲<F浮乙<F浮丙
B. 比较杯底对桌面的压强,则p甲>p乙>p丙
C. 比较容器底部受到液体的压力,则F甲′<F乙′<F丙′
D. 比较物体下表面所受的压强,则p甲′<p乙′<p丙′
如图所示,一个放有砝码的容器浮在水槽的水面上,容器底部到水面的距离为h,当不断地向水中加入食盐时,在图各图中,正确反映h与食盐质量之间关系的是( )
A. B. C. D.
如图所示,在底面积为S的圆柱形水池底部有一个金属球(球与池底没有密合),圆柱型的水槽漂浮在池内的水面上,此时水槽受到的浮力为F1.若把金属球从水中捞出并放在水槽中漂浮在水池中,此时水槽受到的浮力为F2,捞起金属球前、后水池底受到水的压强变化量为p,水的密度为ρ水.根据上述条件可以求出( )
A. 金属球受的重力为F2﹣F1﹣pS
B. 金属球被捞起前受的浮力为F2﹣F1
C. 金属球被捞起前、后水槽底受水的体积增大了g
D. 金属球被捞起前、后水槽排开水的压力减小了pS
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.)
如图,将含有一空心铝球的冰块投入平底水槽中,冰块内空心铝球的体积V铝=10cm3,当冰块(含空心铝球)悬浮时,排开水的体积V排=45cm3.冰全部熔化后,浸没在水中的空心铝球沉入水底,已知冰的密度ρ冰=0.9×103kg/m3,求:
(1)冰块(含空心铝球)在水中悬浮时的重力;
(2)空心铝球最终对水槽底部的压力大小.
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(填“>”、“<”或“=”).当压缩空气将水舱中的水排出一部分时,潜水艇将 (填“上浮”、“下沉”或“悬浮”).
在图“验证阿基米得原理”的实验中,实验目的是研究浸没在液体中的物体受到的浮力与它 所受重力之间的关系.实验过程及记录的数据用图中字母表示,其中物体受到的 大小等于弹簧测力计示数F1,物体受到的 大小等于弹簧测力计两次示数差(F1﹣F2).若阿基米得原理成立,液体密度为ρ液,则(F1﹣F2)与(V2﹣V1)应满足的关系为 (用字母表示).
体积为1.0×10﹣3m3的正方体木块,投入如图所示的装有水的容器中,静止后露出水面的高度为5×10﹣2m,容器的底面积为0.04m2.(g=10N/kg)求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的重力;
(3)投入木块后,容器底增加的压强.
(4)若将此木块投入某液体中,露出液面高度为2cm,则这种液体的密度是多少?
【课后作业】
1.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.则下列判断正确的是( )
A.重力关系为Ga=Gb>Gc
B.密度关系为:ρa=ρb<ρc
C.所受浮力关系为Fa=Fb=Fc
D.排开水的质量关系为ma=mb<mc
2.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球恰好处于水面下,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水温下降到0℃的过程中,若小球的体积始终不变,则小球所受浮力大小的变化情况是( )
A.先不变,后变小
B.先不变,后变大
C.先变大,后变小,沉底后不变
D.先变大,后变小,4℃时最大
3.如图所示,水平面上的圆柱形容器中分别盛有A、B两种不同液体,且A、B液体对各自容器底部的压力相等.现在量容器中分别放入甲、乙两个物体后(液体不溢出),两液体对容器底部的压强相等,下列说法中正确的是( )
A.若甲、乙都漂浮,则可能m甲=m乙
B.若甲、乙都漂浮,则可能V甲<V乙
C.若甲、乙都浸没,则一定m甲<m乙
D.若甲、乙都浸没,则一定V甲>V乙
4.如图所示,完全相同的杯子放于桌面上,盛装有不同密度的盐水,将同一只鸡蛋放入杯中,最终液面保持相平,鸡蛋浮沉情况如图甲乙丙,三种情况下,各物理量间的关系正确的是( )
A.液体的密度ρ甲=ρ乙<ρ丙 B.容器对桌面的压强p甲<p乙<p丙
C.鸡蛋受到的浮力F甲=F乙<F丙 D.液体对容器底的压强p甲>p乙>p丙
第4题图 第5题图
5.体积相同的铜球、铁球、铝球和木球,放入水中静止时如图所示,已知这几种物质的密度关系是ρ钢>ρ铁>ρ铝>ρ水>ρ木,则下列判断正确的是( )
A.四个小球的质量关系是m铝>m铁>m铜>m木
B.四个小球所受的浮力关系是F铜>F木>F铁>F铝
C.铝球、木球一定是实心的,铜球和铁球一定是空心的
D.四个小球的重力关系是G铝>G铁>G木>G铜
6.一艘轮船从重庆驶入上海,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
7.一个大物块甲,先后两次分别在小物块乙和小物块丙的作用下,其上表面恰好与水面相平,甲、乙之间用绳连接,如图所示.则下列说法不正确的是( )
两种情况下,甲物块所受浮力相等
B.绳的拉力与丙物块的重力大小相等
C.乙物块的密度比水小
D.乙物块的质量比丙物块大
8.把重3N、体积为5×10﹣4m3的物体投入水中,若不计水的阻力,当物体静止时,下列说法正确的是( )
A.物体上浮,F浮=5N B.物体悬浮,F浮=3N
C.物体漂浮,F浮=3N D.物体沉在水底,F浮=5N
9.某容器装满水,轻轻放入一小球后,溢出50g水,则下列判断正确的是( )
A.小球的质量肯定小于50g
B.小球的质量肯定等于50g
C.若小球质量大于50g,则小球的体积一定等于50cm3
D.若小球质量等于50g,则小球的体积一定大于50cm3
10.一个重为10N的正方体木块漂浮在水面上,有露出,如果在它上面放一个重为2N的金属块,则木块将( )
A.全部浸没水中 B.仍有部分体积露出水面 C.沉底 D.无法判断
11.如图所示,在三个相同的容器中装有质量相等的水,将木块A、金属块B按不同的方式放入水中,待A、B静止时如图所示,下列说法正确的是( )
A.图甲中木块排开液体的质量比图丙中木块排开液体的质量小
B.图甲中木块所受浮力比图乙中木块所受浮力大
C.图甲中容器底所受水的压力大于图乙中容器底受到的压力
D.图乙中木块下表面所受水的压强等于图丙中木块下表面所受压强
12.如图所示,将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入相同的甲、乙两杯水中.( )
A.甲杯中橡皮泥所受的浮力等于乙杯中橡皮泥所受的浮力
B.甲杯中橡皮泥所受的浮力大于乙杯中橡皮泥所受的浮力
C.甲杯中水面升高得多一些
D.乙杯中水面升高得多一些
13.小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律,设计了如图1所示的实验.他将弹簧测力计一端固定,另一端挂一合金块A,开始时他将合金块A浸没在装有水的容器中.容器底部有个由阀门B控制的出水口,实验时,打开阀门B缓慢放水,在此过程中金属块始终不与容器底部接触.弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图2所示,则合金块A的质量为______kg,受到的最大浮力为______N,合金块A的密度是______kg/m3.(g取10N/kg)
第13题图 第14题图
14.将一方形木块放入盛水容器中时,木块体积的浸入水中,此时木块排开的水重是3N,则木块受到的浮力是______N,木块的密度是______kg/m3,再在木块上放一铁块,刚好使木块全部浸入水中,如图所示,则放在木块上的铁块重为______N.
15.一小球所受的重力为5N.体积为 5×10﹣4m3.将它浸没在水中时,所受的浮力大小为 ______N(取 g=10N/kg),放开手后,小球将 ______(填“上浮”、“下沉”或“悬浮”).
16.边长为10cm的正方体木块放入水中,有的体积浸没在水中,在木块上面放一重物,木块浸入水中的深度增加2cm.(g取10N/kg,水的密度ρ=1.0×103kg/m3)
求:
(1)此重物所受的重力;
(2)有人根据上述问题得到启示,制做了一个称量物体重量的“秤”,如图所示.容器缸内盛有水,把活塞置于缸中,在轻活塞的底部放一物块P,活塞的顶部放上托盘,在再活塞的表面上刻上相应的刻度.
①活塞底部固定的物体P,它的作用是能让活塞竖直立在水中,重物P的密度特点是 .
②怎么确定秤的零刻度线 .
③如果要增大秤的测量范围,请给制作者提出你的两个建议
A. B. .
在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小红同学的实验步骤如图甲所示,她在弹簧测力计下悬挂一圆柱体,当圆柱体下表面与水面向平时开始缓慢下降,直到与溢水底接触为止.
(1)该圆柱体的重力G= N.
(2)圆柱体浸没在水中后所受浮力F浮= N.
(3)比较实验步骤(b)、(c)两次的结果可知:圆柱体所受浮力的大小跟物体浸在液体的 有关,实验步骤 两次的结果表明:浸没在水中的圆柱体所受浮力的大小与浸没的深度无关.
(4)小红完成图甲所示的实验后,把水换成两一种液体重复上述实验,并根据实验数据绘制了图乙所示的弹簧测力计的示数F与物体下降高度h的关系图象.该实验图象表明:圆柱体浸没在这种液体中受到的浮力F′浮= N,该液体的密度ρ液= kg/m3.
(5)甲、乙两个实验表明:浮力大小孩跟液体的 有关.
某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台浮力秤,可方便地称量物体的质量,其构造如图甲所示.已知小筒底面积为0.001m2,小筒和秤盘总重为0.6N.
(1)如图甲,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是多少?
(2)如图甲,当秤盘上不放物体时,应在小筒A处标出该浮力秤的 刻度.
(3)如图乙,在秤盘上放一物体后,小筒浸入水中的深度h为0.1m,则此时小筒受到的浮力是多少?该物体的质量为多少?
如图所示,放置在水平地面上的平底薄壁容器重10N,底面积0.01m2,内装40N的水,水深0.15m.现将重为17.8N的实心铜块系在弹簧测力计挂钩上,并把它完全浸没于容器内的水中(水未溢出,铜块未接触容器底部).求:
(1)铜块未放入水中时,容器底部受到水的压力是多少?
(2)铜块完全浸没于水中后,弹簧测力计的示数是多少?
(3)铜块完全浸没于水中后,容器对水平地面的压强是多少?
20.如图所示,将一个体积为1.0×10-3m3,重为6N的木球用细线系在底面积为500cm2的圆柱形容器的底部,当容器中倒入足够的水使木球被浸没时,(g取10N/kg)求:
(1)木球浸没在水中受到的浮力;
(2)细线对木球的拉力;
(3)剪断细线,木球处于静止时,木球露出水面的体积多大?
21.将一重为2N的金属筒容器,开口向上放入水中时,有1/3的体积露出水面,如筒内装如100cm3的某种液体后,金属筒有14/15的体积浸没在水中。求:
(1)金属筒的体积是多少m3?(铜壁厚度忽略不计)
(2)金属筒内液体的密度是多少kg/m3?
22.如图,水面上漂浮一个木块,在木块上放一个M=4kg的物体,木块正好全部没入水中,若在木块下挂一个密度为5×103kg/m3的合金块m,木块悬浮在水中,求合金块的质量.
,
23.如图所示,把甲铁块放在木块上,木块恰好浸没于水中,把乙块系在这个木块下面,木块也恰好浸没水中,已知铁的密度为7.9×103kg/m3.求:甲、乙铁块的质量比.
【参考答案】
经典例题
【例1】负;1:2;带火星的木条复燃;助燃性;氧气;乙;淡蓝色;
【例2】A;【例3】B 【例4】D 【例5】A
【例6】0.9;5×106N;
【例7】6;1.5×103;1750;
【例8】0.8;
【例9】排开液体的体积;甲、丙、丁;2.5×103;1.2×103;
【例10】10000;1×108;不变;不变;变大;下沉一些;
【例11】FA=FB=FC;A;C;
【例12】C
【例13】(1)0.1 3 104 (2)3104N
【例14】①圆柱体浸没时所受的浮力为7.84N,筒内液体的密度为0.8×103kg/m3;
②圆柱体未浸入时筒底受到的液体压强为1568Pa.
【例15】(1)木块受到的浮力为0.4N;
(2)木块的密度为0.4×103kg/m3;
(3)若要将软木块完全浸没在水中,则至少要在软木块上加1N的力.
【例16】0.8×103kg/m3
【例17】(1)用到的物理知识为密度与浮力;
(2)偏大,因为水倒不尽,故水的测量体积小;
(3)所配盐水的含盐量为79kg/m3
【例18】(1)木块浸入水中的体积是6×10﹣4m3;
(2)木块底面所受压强为900Pa;
(3)细绳拉断前后进行比较,水对容器底部的压强减小了100Pa.
【例19】(1)金属球受重力的大小为F1﹣F2;(2)小盆受重力的大小为F2;(3)小盆排水体积减少了;(4)金属球所受到的浮力为F1﹣F2﹣N;(5)金属球的体积为
(6)球取出前与投入后容器中水位变化引起体积变化为(7)水面高度变化了
(8)水对水槽底部的压强变化了 (9)水对水槽底部的压力减少量为N.
课堂演练
1.D 2.D 3.D 4.C 5.A
6.2:1;水是由氢、氧两种元素组成的;大;
7.(1)6 (2)4(3)AB(4)不变 变大 (5)1.5×103 (6)液体密度
8.增大;下降;增大.
9、(1)物体A受到的浮力为1N;
(2)物体A的密度为3×103kg/m3;
(3)当物体A刚好浸没在水中时,容器对水平桌面的压强为1600Pa;
(4)把刚好浸没在水中的物体A竖直往上缓慢提升4.5cm后,使物体A保持静止,则此时弹簧测力计的读数为2.5N.
巩固练习
1.A;2.A;3.D;4.B;5.C;6.D;7.A 8.B 9.D 10.D 11.B 12.D 13.A 14.B 15.C 16.C
17.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:
18.(1)冰块(含空心铝球)在水中悬浮时的重力为0.45N;
(2)空心铝球最终对水槽底部的压力大小为0.035N
19.= 上浮
20.排开水的重力;重力;浮力;F1﹣F2=ρ水(V2﹣V1)g
21.(1)木块受到的浮力为5N;
(2)木块的重力为5N;
(3)投入木块后,容器底增加的压强为125Pa;
(4)这种液体的密度0.625×103kg/m3.
课后作业
1.C;2.A;3.B;4.B;5.D;6.B;7.C;8.C;9.C;10.B;11.B;12.D;
13.3.2;10;3.2×103;
14.3;0.67×103;1.5;
15.5;悬浮;
16.(1)重物所受的重力为2N;
(2)①P的密度大于水的密度;
②托盘上不放物体时,水面所在的高度处为零刻度线;
③增大活塞的横截面积,增大活塞的长度;用密度比水大的液体代替水(换用密度比水大的液体).
17.(1)6;(2)5;(3)体积;c、d;(4)4;0.8×103;(5)密度.
18.(1)如图甲,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力是0.6N;
(2)0;
(3)小筒受到的浮力是1N;该物体的质量为0.04kg.
19.(1)铜块未放入水中时,容器底部受到水的压力是15N;
(2)铜块完全浸没于水中后,弹簧测力计的示数是15.8N;
(3)铜块完全浸没于水中后,容器对水平地面的压强是5200Pa
20.(1)浮力为10N;(2)拉力为4N;(3)木球露出水面的体积为0.4×10-3m3.
21.(1)金属筒的容积为3×10-4m3.(2)筒内液体的密度为0.8×103kg/m3.
22.合金块的质量为5kg.
23.甲、乙铁块质量比为.