3.2 浮力—华师大版科学八年级上册同步检测(含答案)

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名称 3.2 浮力—华师大版科学八年级上册同步检测(含答案)
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资源类型 教案
版本资源 华师大版
科目 科学
更新时间 2021-01-11 16:51:19

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华师大版科学八上同步测试3.2 浮力
一.选择题(共15小题)
1.关于桥墩在河水中所受浮力的情况,下列说法中正确的是(  )
A.水中的桥墩不受水的浮力
B.河水涨时,桥墩所受浮力减小
C.河水涨时,桥墩所受浮力增大
D.河水涨时,桥墩所受浮力大小不变
2.一长方形物体浸没在水中,受到的浮力为98N,已知上表面受到的压力是50N,则下表面受到的水的压力为(  )
A.48N B.50N C.98N D.148N
3.在探究“物体浮力的大小跟它排开液体的重力的关系“实验时,具体设计的实验操作步骤如图甲、乙、丙和丁所示。为方便操作和减小测量误差,最合理操作步骤应该是(  )
A.甲、乙、丙、丁 B.乙、甲、丙、丁
C.乙、甲、丁、丙 D.丁、甲、乙、丙
4.如图所示,边长为a,重力为G的正方体物块悬浮在水中,水的密度为ρ水,水对正方体上表面的压力为F1,水对正方体下表面的压力为F2,正方体上表面到水面的距离为h1,下列表达式中错误的是(  )
A.对正方体受力分析得出F浮+F2=G+F1
B.水对正方体下表面的压力F2=G+F1
C.正方体受到的浮力F浮=ρ水ga3
D.水对正方体下表面的压力F2=ρ水ga2(h1+a)
5.如图所示,a、b是两个体积相同又能自由移动的物体,c、d、e是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,下列说法正确的是(  )
A.a物体受的浮力小于b物体 B.a物体受的浮力等于b物体
C.d、e部分受浮力,c部分不受浮力 D.c部分受浮力,d、e部分不受浮力
6.如图情景中没有受到浮力的物体是(  )
A.航行的“辽宁号” B.下潜的“蛟龙号”
C.遨游的“天宫二号” D.升空的热气球
7.下列说法中正确的是(  )
A.浸在气体中的物体不受浮力
B.浸在液体中的物体受到的浮力,浮力的大小就是液体对物体压力的合力
C.浸在液体中的物体受到的浮力,浮力大小只与液体的密度有关
D.悬浮在液体中的物体受到的重力与浮力是一对相互作用力
8.如图所示,同一物体以两种方法浸入水中,其向上、向下的压力差F甲和F乙的关系为(  )
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙
C.F甲=F乙 D.条件不足,无法确定
9.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2N
C.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
10.在初步认识了浮力后,小刚把鸡蛋轻轻放入清水中,鸡蛋下沉至杯底,然后他试着往杯中加盐,发现鸡蛋会逐渐上浮。针对这一现象,小组的同学们提出了下列科学问题,其中最有探究价值且易于探究的问题是(  )
A.鸡蛋所受浮力是如何变化的?
B.上浮的物体所受浮力与重力的关系是怎样的?
C.物体所受浮力的大小与哪些因素有关?
D.物体所受浮力的大小与液体密度有什么关系?
11.如图所示,为了探究浮力的大小与哪些因素有关,某同学将一个挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中,分别记下圆柱体下表面所处的深度h、弹簧测力计相应的示数F,并将实验数据记录在下表中。下列说法中正确的是(  )
实验次数 1 2 3 4 5 6
h/cm 0 4 8 10 12 16
F/N 6.75 5.75 4.75 4.25 4.25 2.00
A.分析表中第4次和第5次实验数据,说明浸没在液体中的物体受到的浮力大小与深度有关
B.整个过程中金属块所受最大浮力为4.75N
C.第6次实验中,容器底对金属块的支持力大小为2.25N
D.金属圆柱体的密度是2.5×103kg/m3
12.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1N
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、戊说明圆柱体上、下面受到水的压力差相等
D.根据图中数据可计算出圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
13.王老师用自制教具演示了如下实验:将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下,把乒乓球放入瓶内并注水,看到有少量水从瓶口流出,此时乒乓球静止(如图所示),然后用手堵住瓶口,一会儿乒乓球浮起来了,以下分析正确的是(  )
A.乒乓球在图中位置静止时没有受到浮力作用
B.乒乓球上浮过程中,受到的浮力始终不变
C.乒乓球上浮过程中,受到的液体压强保持不变
D.乒乓球在图中位置静止时,是由于受到大气压的作用
14.如图,小钰将一个侧面有均匀横线的直圆柱体挂在测力计下方,竖直缓慢放入水面以下,下列说法中正确的是(  )
A.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体的重力是否有关”
B.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体浸入液体的深度是否有关”
C.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和液体的密度是否有关”
D.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”
15.如图是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.2N.若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是(  )
A.物体A的密度为3.2×103kg/m3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丁中,A对容器底部的压力为0.2N
D.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.2N
二.填空题(共6小题)
16.如图所示,将两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜的玻璃圆筒浸没在水中,当玻璃圆筒沿水平方向放置时,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和F向右的大小关系是F向左   F向右(填“大于”“等于”或“小于”),当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上和F向下的大小关系是F向上   F向下(填“大于”、“等于”或“小于”),通过以上探究,你认为浮力产生的原因是   。
17.浸在液体里的物体要受到液体对它的浮力的作用,那么,浮力是如何产生的呢?设想有一个已知边长为a的正方体浸没在密度是ρ的液体中,如图所示。由于前后两侧面(左右两侧面)在液体中的深度相等,受到的液体的压强也相等,因此受到的压力相等,作用效果相互抵消。而上下两表面却不同:上表面受到的压力为F上;则下表面受到的液体压强为受到的压力为F下=   。因此液体会对正方体产生一个向上的和向下的压力的差F差=   。实际上,这个压力差就是液体对正方体的浮力。若将该正方体投入水中,则它静止时将   于水中。(ρ水>ρA)
18.小明为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况,如右图所示,将一挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中(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所处的深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表(g=10牛/千克)
次数 1 2 3 4 5 6 7
h(cm) 0 2 4 6 8 10 12
F(N) 6.75 6.25 5.75 5.25 4.75 4.25 4.25
(1)分析表中第6列到第7列数据,说明完全浸没的金属圆柱体受到的浮力与它所处的深度   关;(选填“有”或“无”)
(2)下图中能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下表面所处的深度h关系的图象是   。
(3)分析表中实验数据,可以得出圆柱体的横截面积是   平方厘米。
19.小金用一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材来探究浮力的大小与哪些因素有关。实验结束后,小金绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入水深度变化的曲线,如图所示。分析图象可知:
(1)曲线   (选填“a”或“b”)描述的是浮力的变化情况;
(2)金属圆柱体的重力为   N;
(3)金属圆柱体的密度为   kg/m3。
20.在探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系实验中:
(1)溢水杯中的水应当刚好与溢水口   
(2)按照如图所示的实验顺序,可能会导致测出的排开液体所受重力   (选填“偏大”或偏小”),正确的排序应该为   (填选项)
A.ACBDE B.EABCD C.AECEB D.EACBD
(3)实验测出物体所受的浮力为   ,排开液体所受的重力为   (用F1、F2、F3、F4表示)。
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。
(1)分析图象可知,圆柱体重力是   N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是   N;
(3)分析图象BC段,可得结论:物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越   (选填“大”或“小”)。
三.解答题(共4小题)
22.某同学在探究物体的浮力时,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、烧杯、金属块、细线、水及其他简单辅助器材。实验步骤如下:
(1)按如图甲的方法测出金属块受到的重力,大小为   N。
(2)按如图乙的方法测出金属块浸没在水中时排开水的体积,大小为   cm3。
(3)用公式F浮=ρ水gV排计算金属块浸没在水中受到的浮力,大小为   N。
(4)若把图甲中的金属块浸没在水中,弹簧测力计的示数将变成   N。
23.为验证阿基米德原理,小明将电子秤放在水平桌面上并调零,然后将溢水杯放到电子秤上,按实验操作规范将溢水杯中装满水,再用细线系住铝块并将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,铝块始终不与溢水杯接触。根据实验回答问题:
(1)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,水对溢水杯底的压强   (选填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,电子秤示数将   (选填“变大”、“变小”或“不变”)
(3)实验桌上还备有量筒,请你根据以上实验,继续操作,测量出该铝块的体积(该铝块较大,不能放入量筒中)。写出你的测量方法并简要说明。
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,如图乙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。求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是   N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是   N;
(3)圆柱体的体积是   m3;
(4)圆柱体的密度是   kg/m3;
(5)分析图象BC段,可得结论:物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越   (选填“大”或“小”);
(6)分析图象CD段,可得结论   。
25.小强同学用一个弹簧测力计、一个圆柱体金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和酒精),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)在第②步中圆柱体金属块所受浮力F浮=   N
(2)分析②、③、④三步,说明浮力大小跟   有关。
(3)分析第   、   步,说明浮力大小跟液体的密度有关。
(4)小强边做边思考,觉得浮力可能还和以下因素有关
①跟物体的重力有关;
②跟物体的形状有关;
于是小强利用上面实验中的器材,同时又找来了体积相同的实心铁块和铝块,一团橡皮泥,设计了实验进行探究,实验过程如下,请你帮他把实验步骤补充完整。
①用弹簧测力计分别测出铁块和铝块的重力为G1、G2;
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块   ,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2;
③用细线拴住橡皮泥挂在弹簧测力计挂钩上,把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F3;
④把橡皮泥拉出来,然后   ,再把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F4;
⑤实验结束后,小强认真分析了数据发现:G1﹣F1=G2﹣F2;F3=F4,你认为浮力与物体的重力和形状   (选填“有关”、“无关”)。
(5)小强结束了自己的实验探究,就马上得出了自己认为具有普遍意义的结论。你认他的实验结果可靠吗?   (选填“可靠”或“不可靠”),请你分析小强的实验设计的不足之处   。
参考答案
一.选择题(共15小题)
1.【解答】解:桥墩下面没有水,水不会对桥墩产生向上的压力,没有上下表面的压力差,故不会产生浮力,故A正确,BCD错误。
故选:A。
2.【解答】解:根据浮力等于长方体上、下表面所受液体的压力差,则下表面受到的水的压力为98N+50N=148N。
故选:D。
3.【解答】解:
为方便操作和减小测量误差,合理的实验顺序是:
丁、测出空桶所受的重力,再把空桶置于溢水杯口的正下方;
甲、用弹簧测力计测出物体所受的重力;
乙、用弹簧测力计吊着物体浸没在装满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数;
丙、测出桶和排开水所受的总重力。
故选:D。
4.【解答】解:A、重力为G的正方体物块悬浮在水中,物体悬浮时,浮力等于重力,即F浮=G,
浮力产生的原因是上下表面受到的压力差;即F浮=G=F2﹣F1,故A错误;
B、由G=F2﹣F1,可得,水对正方体下表面的压力,F2=G+F1,故B正确;
C、正方体边长为a,体积V=a3,因为浸没悬浮,V排=V=a3,
根据阿基米德原理可求得正方体受到的浮力F浮=ρ水gV排=ρ水ga3,故C正确;
D、水对正方体下表面的压强p=ρgh=ρ水g(h1+a)
由p=可得,水对正方体下表面的压力F2=pS=ρ水g(h1+a)×a2,故D正确。
故选:A。
5.【解答】解:(1)由图可知,水对a、c物体上下表面产生了的压力差,故a物体一定受浮力的作用;由于a排开水的体积大于b的排开水的体积,
b物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对b物体上下表面产生了的压力差,故b物体也受浮力的作用;
根据F浮=G排=ρgV排可知a受到的浮力大于b受到的浮力,故AB错误;
(2)d、e物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对d、e物体上下表面没有产生压力差,故d、e物体不受浮力的作用;故C错误,D正确。
故选:D。
6.【解答】解:
A、浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力,即受到浮力,故A不符合题意;
B、下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故B不符合题意;
C、太空中没有空气,所以太空中遨游的“天宫二号”没有受到浮力,故C符合题意;
D、空中上升的热气球,由于受到空气的浮力而升空,故D不符合题意。
故选:C。
7.【解答】解:A、阿基米德原理既适用于液体又适用于气体,因此浸在液体或气体中的物体都受浮力,故A错误;
B、浸在液体中的物体受到各个方向的压力,由于上下表面存在高度差,因此只有受到竖直向上的压力与竖直向下的压力无法抵消,即上下表面的压力差等于浮力,故此浸在液体中的物体受到的浮力就是液体对物体压力的合力,故B正确;
C、浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关,故C错误;
D、悬浮在液体中的物体受到的重力与浮力符合二力平衡的条件,因此是一对平衡力,故D错误。
故选:B。
8.【解答】解:同一物体以两种方法浸入水中,V排=V,根据F浮=ρ水gV排得,受到的浮力相等,根据浮力产生的原因,浮力等于物体上下表面所受液体的压力差,所以同一物体以两种方法浸入水中,受到水向上和向下的压力差相等。
故选:C。
9.【解答】解: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。
10.【解答】解:在清水中,鸡蛋受到的浮力小于重力,所以下沉;
逐渐向杯中加盐,盐水的密度变大,而鸡蛋排开水的体积不变,由阿基米德原理可知鸡蛋受到的浮力变大,由于鸡蛋重不变,当鸡蛋受到的浮力大于鸡蛋重时,鸡蛋就上浮了;最有探究价值且易于探究的问题是物体所受浮力的大小与液体密度有什么关系?
故选:D。
11.【解答】解:
A、分析表中第4次和第5次实验数据可知,深度不同,测力计示数相同,说明浸没在液体中的物体受到的浮力大小与深度无关,故A错误;
B、物体的重力为6.75N,测力计示数最小时,浮力是最大的,由表格可知,测力计示数最小为4.25N,故浮力为:F=G﹣F'=6.75N﹣4.25N=2.5N,故B错误;
C、第6次实验中,测力计的示数为2N,重力为6.75N,浮力为2.5N,容器底对金属块的支持力大小为6.75N﹣2N﹣2.5N=2.25N,故C正确;
D、第4次实验中,物体已完全浸没,受到的浮力为:F浮=6.75N﹣4.25N=2.50N;
物体浸没时,F浮=ρ水gV排,
物体的体积V=V排=,
物体密度:ρ=====ρ水=×1×103kg/m3=2.7×103kg/m3,故D错误。
故选:C。
12.【解答】解:A、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错误;
B、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,而图丙、戊中排开液体的体积是不同的,故B错误;
C、由图知丁、戊中所受的浮力不同,故圆柱体上、下面受到水的压力差不同,故C错误;
D、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正确。
故选:D。
13.【解答】解:A、图中乒乓球静止时,虽然有少量水从瓶口流出,但乒乓球下表面受到的压力小于上表面受到的压力,所以不受浮力作用,故A正确;
B、乒乓球上浮过程中至露出水面,排开水的体积变小,根据F浮=ρ水gV排可知,受到的浮力会变小,故B错误;
C、乒乓球上浮过程中,距离水面的深度h变小,水的密度不变,根据p=ρgh可知,受到的液体压强变小。故C错误;
D、乒乓球静止时,受重力、水的压力和支持力,在这三个力的作用下处于平衡状态,不是由于受到大气压的作用。故D错误。
故选:A。
14.【解答】解:A、在放入水之前,物体处于静止状态时,拉力等于重力,不能研究“测力计的拉力和物体的重力是否有关”;
B、物体浸入液体的深度不同,测力计的拉力的示数不同,当物体全部浸没时,物体浸入液体的深度改变,测力计的示数不变,由此可知,浮力不变,因此利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体浸入液体的深度是否有关”,故B正确;
C、研究物体受到的浮力和液体的密度是否有关时,应具备两种液体,而此图中只有一种液体,所以利用此装置不可以研究“物体受到的浮力和液体的密度是否有关”,故C错误;
D、研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”,应具备两种材料相同,体积不同的物体,而此图中只有一种物,所以利用此装置不可以研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”,故D错误;
故选:B。
15.【解答】解:
A、实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,由称重法测浮力可知,物体浸没在盐水中受到的浮力:
F浮=G﹣F=4N﹣2.8N=1.2N,
因为物体A全部浸没,所以V排等于V物,
由F浮=ρ盐水gV排得物体的体积:
V物=V排===1×10﹣4m3,
物体A的质量:
m===0.4kg,
物体A的密度:
ρ===4×103kg/m3,故A错误;
B、物体A在水中受到的浮力:
F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,
在乙中物体A受到的拉力:
F拉乙=G﹣F浮水=4N﹣1N=3N,故B错误;
C、丙中物体浸没在盐水中受到的浮力为F浮=1.2N,丁、丙中因排开液体的密度和体积相同,由阿基米德原理可知,丁中物体受到的浮力与丙中相同,F浮=1.2N;
物体受到的拉力F拉丁=F示=2.2N,
A对容器底部的压力F压=G﹣F浮﹣F拉丁=4.0N﹣1.2N﹣2.2N=0.6N,故C错误;
D、在实验丙中,弹簧测力计的示数为2.8N,而在乙中物体A受到的拉力为3N,
弹簧测力计的示数比乙中小3N﹣2.8N=0.2N,故D正确。
故选:D。
二.填空题(共6小题)
16.【解答】解:
(1)当玻璃圆筒沿水平方向放置时,由于在同一深度,由p=ρgh可知,液体压强相等,又因为受力面积相等,由p=可知,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向左和F向右的大小相等,水平方向的合力为0;
(2)当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,h下大于h上,由p=ρgh可知,p向上大于p向下,又因为受力面积相等,由p=可知,水对玻璃圆筒两端的橡皮膜的压力F向上大于F向下,此时竖直方向的合力不为0,方向竖直向上;
因此液体会对玻璃圆筒产生向上的和向下的压力不相等,压力差F差=F向上﹣F向下=F浮,即浮力产生的原因是液体对物体上下表面的压力差。
故答案为:等于;大于;液体对物体上下表面的压力差。
17.【解答】解:
(1)假设边长为a的正方体,浸没在液体中,正方体的上表面与液体表面平行,且深度为h.这时正方体的六个表面都受到液体的压力作用如右图:
这时,正方体的前后两侧面(左右两侧面),处在液体的同一深度处。则h前=h后,(h左=h右),
由p=ρ液gh可得:p前=p后,(p左=p右).即前后两侧面(左右两侧面)在液体中受到的液体的压强也相等。
由F=pa2可得:F前=F后,(F左=F右).即前后两侧面(左右两侧面)在液体中受到的压力相等,是平衡力,合力为零。
(2)正方体上、下表面有所不同,上表面所处的深度为h,则上表面受到的压强为p1=ρgh,受到的压力为F1=p1s=ρgha2;
下表面所处的深度为h+a,则下表面受到的液体压强为p2=ρg(h+a),受到的压力为F2=p2a2=ρg(h+a)a2。
因此液体会对正方体产生一个向上的和向下的压力不相等,压力差F差=F2﹣F1=ρg(h+a)a2﹣ρgha2=ρgha2+ρga3﹣ρgha2=ρga3.实际上,这个压力差就是液体对正方体的浮力。
(3)物体浸没水中时,根据G=mg,ρ=得,G=ρAgVA,又知阿基米德原理F浮=ρ水gV排,VA=V排,ρ水>ρA,
所以F浮>G,物体上浮直至漂浮。
案为:ρg(h+a)a2;ρga3;漂浮。
18.【解答】解:(1)分析数据可以看出第1﹣5次数据,物块在逐渐浸入水中,而第6、7次则完全浸没,因此,从F的数据可看出,它所受的浮力与所处的深度无关;
(2)在第1﹣5次数据中,F随h的增大而减小,而到第6、7次时,h增大,但F不再变化,因此,图象中只有B符合题意;
(3)第1次数据表时,物块的重力为6.75N,第6次的数据表时,物块完全浸没时的拉力为4.25N,故F浮=G﹣F拉=6.75N﹣4.25N=2.5N;
根据浮力的公式,完全浸没时V排===250cm3;
从表中第6次的数据可知,此圆柱体的高度10cm,故其横截面积S===25cm2。
故答案为:(1)无;(2)B;(3)25。
19.【解答】解:(1)因为在物体全部浸没前,物体进入到液体中的深度越深。排开液体的体积越大,浮力越大;物体全部浸没后,排开液体的体积不变,根据F浮=ρgV排可知,浮力不再变化;所以图象a符合金属圆柱体所受浮力和浸入深度的关系;
(2)由图象a可知,圆柱体完全浸没后,圆柱体受的浮力为F浮=2.0N,
由图象b可知,圆柱体在空气中时,弹簧测力计的拉力为F拉=5.4N,
由F浮=ρ水gV排得物体的体积:
V=V排===2×10﹣4m3,
由G=mg=ρgV得物体的密度:
ρ物===2.7×103kg/m3;
故答案为:(1)a;(2)5.4;(3)2.7×103。
20.【解答】解:
(1)为验证阿基米德原理,需要测量浸在液体里的物体排开液体的重力,因此溢水杯中的水刚好与溢水口相平,来保证物体排开的水全部溢出。
(2)按照如图所示的实验顺序,先测量水和小桶的总重,再测量桶重的话,由于桶内壁上会粘有部分水,使得桶重会变大,排开水的重力等于总重减去桶重,所以会导致测出的排开液体所受重力偏小;正确的实验顺序:
E、测量空小桶的重力F4,
A、在溢水杯内装入水,刚好与溢水口相平,
B、测量物体的重力F1,
C、将物体浸没水中,测出弹簧测力计的示数F2;同时将排开的水收集在小桶内;
D、测出小桶和水的总重F3,
即正确的排序应该是:EABCD;
(3)由称重法可得,测出物体所受的浮力为F1﹣F2,
排开液体所受的重力为F3﹣F4。
故答案为:(1)相平;(2)偏小;B;(3)F1﹣F2;F3﹣F4。
21.【解答】解:(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;
(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;
(3)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。
故答案为:(1)12;(2)8;(2)大。
三.解答题(共4小题)
22.【解答】解:
(1)根据指针所在的位置以及刻度盘上所示的刻度,可以知道物体受到的重力为:2.2N。
(2)量筒中原来水的体积为:20cm3,现在水和金属块的总体积为40cm3,金属块的体积为总体积减去原来水的体积,故为:20cm3。
(3)金属块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣5m3=0.2N。
(4)若把图甲中的金属块浸没在水中,则物体受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力和浮力的作用,则F=G﹣F浮=2.2N﹣0.2N=2N。
故答案为:(1)2.2;(2)20;(3)0.2;(4)2。
23.【解答】解:(1)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;
(2)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,所以溢水杯对电子秤的压力不变,即电子秤示数不变;
(3)将铝块浸没在水中,排开水的体积等于铝块的体积,所以将溢出的水倒入量筒中,读出量筒中水的体积就是铝块的体积。
故答案为:(1)不变;(2)不变;(3)将溢出的水倒入量筒中,读出量筒中水的体积就是铝块的体积。
24.【解答】解:(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=12N;
(2)从h=7cm开始,弹簧测力计示数F′不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,
则圆柱体浸没在水中时,受到的浮力:
F浮=G﹣F拉=12N﹣4N=8N;
(3)因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ液V排g得,圆柱体的体积:
V=V排===8×10﹣4m3;
(4)由G=mg可得,物体的质量:
m===1.2kg,
则圆柱体的密度:
ρ===1.5×103kg/m3;
(5)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;
(6)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,可得结论:浮力大小与物体浸没的深度无关。
故答案为:
(1)12;
(2)8;
(3)8×10﹣4;
(4)1.5×103;
(5)大;
(6)浮力大小跟物体的浸没深度无关。
25.【解答】解:(1)由①②两次实验的弹簧测力计示数可得,物体所受的浮力:F浮=10N﹣9N=1N;
(2)分析②、③、④三步可以看出液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,所以说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(3)要探究浮力大小与液体密度的关系,应控制物体排开液体的体积相同而液体密度不同,分析图示实验可以看出,第④⑤步的实验符合要求;
(4)根据小强的猜想,其正确的步骤为:
①用弹簧测力计分别测出铁块和铝块的重力为G1、G2;
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2;
③用细线拴住橡皮泥挂在弹簧测力计挂钩上,把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F3;
④把橡皮泥拉出来,然后改变橡皮泥的形状,再把橡皮泥浸没到烧杯的水中,读出弹簧测力计的示数为F4;
⑤实验结束后,小强认真分析了数据发现:G1﹣F1=G2﹣F2;F3=F4,你认为浮力与物体的重力和形状无关。
(5)分析小强的实验探究过程可以看出,他只用了一种液体,测量了一组数据,所以结论不具普遍性。
故答案为:(1)1;(2)物体排开液体的体积;(3)④、⑤;
(4)②浸没在水中;④改变橡皮泥的形状;⑤无关;
(5)不可靠;只用了一种液体,测量了一组数据,结论不具普遍性。