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10.4 浮力 高频易错题集
一.选择题(共10小题)
1.如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为10N,上表面受到水向下的压力为4N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A.4N B.6N C.14N D.7N
2.如图所示物体没有受到浮力的是( )
A.沉在水底的铁球 B.水面戏水的天鹅
C.立在河水里的桥墩 D.在水中游动的小鱼
3.将一圆柱形木块用细线栓在容器底部,容器中开始没有水,往容器中逐渐加水至如图甲所示位置,在这一过程中,木块受到的浮力随容器中水的深度的变化如图所示,则由图象乙得出的以下信息正确的只有( )
①木块的重力为10N
②木块的体积为1×10﹣3m3
③细线对容器底部的最大拉力为6N
④木块的密度为0.6×103kg/m3
A.①③ B.②④ C.①②③ D.②③④
4.如图所示的甲、乙、丙三个相同的容器中盛有质量相同的不同液体,将三个完全相同的铁球分别沉入容器底部,当铁球静止时,则铁球受到的浮力的大小相比较( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
5.一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缓慢下降,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变化关系的图象。下列说法正确的是( )
A.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700pa
B.圆柱体受到的重力是10N
C.圆柱体受到的最大浮力是4N
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
6.一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图已给出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。则下列说法中正确的是( )
A.圆柱体所受的最大浮力为8N
B.圆柱体的密度为2.5×103kg/m3
C.圆柱体的重力为9N
D.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强是400Pa
7.通过改变浮力大小使物体上升的是( )
A.向盛有清水的杯子中加入食盐,沉在杯底的鸡蛋逐渐上浮
B.水舱排水,潜水艇从水底向水面升起
C.点燃油脂后,孔明灯冉冉升起
D.向浮筒内压入气体,沉船慢慢浮出水面
8.图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B.图B中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
9.为了探究物体受到的浮力大小与物体的密度是否有关,小阳等三位同学利用弹簧测力计、细线、烧杯、水、体积相同的铁块和铝块(密度已知)等器材进行实验。表一、表二和表三是这两三同学设计的记录实验数据的表格,你认为正确的是( )
A.表一
物质种类
G物/N
F拉/N
F浮/N
B.表二
ρB/kg?m﹣3
G物/N
F拉/N
F浮/N
C.表三
ρB/kg?m﹣3
F浮/N
G物/N
F拉/N
10.小明是一位物理爱好者,他在学习浮力时,为了探究浮力与物体形状的关系,他设计了如下实验,他先将一橡皮泥捏成锥体,用细线挂在弹簧测力计下并浸没于水中,读出弹簧测力计的示数F1,再将橡皮泥捏成立方体,重复上述过程,并读出示数F2,请你猜想F1与F2的大小关系( )
A.F1=F2 B.F1<F2
C.F1>F2 D.条件不足,无法判断
二.填空题(共5小题)
11.浸入液体里的物体受到浮力,浮力是由于周围液体对物体 差产生的,浮力的方向总是 。
12.潜水艇总体积为1.5×103m3,艇内两侧有水舱。通过向水舱中注水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的 ,从而实现下沉或上浮。则漂浮在长江江面的潜水艇水舱内没有江水时重1.05×107N,此时排开江水的体积为 m3;在潜水艇由长江潜行至东海的过程中,潜水艇所受浮力 (填:“变大”、“变小”或“不变”)(江水密度取1×103kg/m3,海水密度取1.05×103kg/m3)
13.2019年12月17日,首艘国产航母“山东”号在海南省三亚军港正式交付。如图所示,谈航空母舰满载时排水量达6.5万吨。它满载时所受的浮力为 牛(取g=10N/kg):当一架舰载机起飞时,机翼上表面空气流动速度 下表面空气流动速度:当一架舰载机起飞后航母所受浮力将 。(选填“不变”、“变小”或“变大”)
14.把橡皮泥投入水中会下沉,把它捏成盆的形状就能浮在水面,并能装载一些小“货物”,这是采用了 的方法增大了可以利用的 。
15.学习了浮力知识后,某小组同学继续探究悬挂的物体浸入水中受到浮力时,盛放水的容器对水平面压力的增加量与哪些因素有关。他们选择了形状大小相同、质量不同的两物体甲和乙,做如图所示的实验。实验中他们通过观察物体浸入水中体积的大小来判断物体所受浮力大小,用台秤示数显示容器对水平面的压力大小。实验过程中水都没有溢出容器。请根据实验现象及相关条件,归纳得出初步结论。
①分析比较图5(a)、(b)、(c)或(d)、(e)、(f)可得出的结论是:悬挂的物体浸入水中, ;
②分析比较图5(a)、(b)和(d)、(e)或(a)、(c)和(d)、(f)可得出的结论是:悬挂的物体浸入水中, 。
三.解答题(共5小题)
16.张老师在研究浮力产生原因时,做了如下实验,图1是由容器A和B构成的连通器,B容器底的中间部分有一个面积为80cm2方形孔,将密度为0.6g/cm3、边长为10cm的正方体木块放在B容器中,且把容器底的正方形孔密合覆盖,然后向B容器缓慢注入15cm深的水,发现木块没有上浮,静止在B容器底部。
(1)求B容器中水对木块压力的大小和方向(g=10N/kg);
(2)为使B容器中的木块上浮,至少需要在A容器中注入距离B容器底多深的水?
17.“武汉号”导弹驱逐舰在亚洲处于领先水平,参加了我国海军首批赴亚丁湾、索马里海域的护航任务。“武汉号”的排水量为7000t,是一种防空、反潜、反舰能力均衡的远洋驱逐舰。(海水的密度为1.03×103kg/m3,g取10N/kg)则:
(1)满载时,“武汉号”受到的浮力有多大?
(2)若舰底某处距海面的深度为9m,则该处受到海水的压强是多少?
(3)“武汉号”在巡航时,通过舰载雷达发现了目标。若雷达发出电磁波经2×10﹣4s收到了回波,则目标距军舰的距离是多少?
18.边长为3cm,密度为2×103kg/m3的一个立方体橡皮泥块,浸没在水中,受到的浮力是多少?如果把这块橡皮泥捏成一只小船,浮在水面,小船所受浮力是多少?(取g=10N/kg)
19.放在水平桌面上的圆柱形薄壁容器高20cm,能容纳2kg水。现将密度0.6×103 kg/m3、边长5cm的正方体木块放入装水的该容器中,液面恰好和容器口相平,如图所示。
(1)求木块露出水面的高度;
(2)要使木块对容器底部有压力,至少需要从容器中吸出多少千克的水?
20.小明从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大。由此他猜想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯和水等器材进行了如图1所示的探究。
(1)分析上图中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体体积越大,所受的浮力 。
(2)实验结束后,小明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液体深度变化的曲线,如图2所示。分析图象可知:
①曲线 (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况,金属圆柱体所受最大浮力为 N。
②该金属圆柱体所受的重力为 N,金属圆柱体的密度为 kg/m3。
试题解析
一.选择题(共10小题)
1.如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为10N,上表面受到水向下的压力为4N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A.4N B.6N C.14N D.7N
解:根据浮力产生的原因:F浮=F向上﹣F向下
则F向上=F浮+F向下=10N+4N=14N。
故选:C。
2.如图所示物体没有受到浮力的是( )
A.沉在水底的铁球 B.水面戏水的天鹅
C.立在河水里的桥墩 D.在水中游动的小鱼
解:
A、B、D中的物体都浸在水中,物体受到水向上的压力和向下的压力,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差也就是物体受到的浮力。故A、B、D中的物体均受浮力的作用。
桥墩的下底面埋在地下,其下底面与河底紧密接触,桥墩没有受到水向上的压力,所以桥墩不受浮力作用。
故选:C。
3.将一圆柱形木块用细线栓在容器底部,容器中开始没有水,往容器中逐渐加水至如图甲所示位置,在这一过程中,木块受到的浮力随容器中水的深度的变化如图所示,则由图象乙得出的以下信息正确的只有( )
①木块的重力为10N
②木块的体积为1×10﹣3m3
③细线对容器底部的最大拉力为6N
④木块的密度为0.6×103kg/m3
A.①③ B.②④ C.①②③ D.②③④
解:
①由图象可知,当容器中水的高度为6cm~12cm时,木块处于漂浮状态,受到的浮力和重力相等,因此木块的重力为6N,故①错误;
②由图象可知,木块全部浸没时,受到的浮力为10N,由F浮=ρ水gV排可知,木块的体积V=V排===1×10﹣3m3,故②正确;
③木块全部浸没时,细线的拉力最大,对容器底部的拉力最大,此时木块受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和绳子的拉力,
由力的平衡条件可得,F浮=G+F,细线对容器底部的最大拉力F=F浮﹣G=10N﹣6N=4N,故③错误;
④木块的密度:ρ====0.6×103kg/m3,故④正确。
综上可知,②④正确。
故选:B。
4.如图所示的甲、乙、丙三个相同的容器中盛有质量相同的不同液体,将三个完全相同的铁球分别沉入容器底部,当铁球静止时,则铁球受到的浮力的大小相比较( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
解:
(1)由图可知:v丙>v甲>v乙,
∵m丙=m甲=m乙,,
∴三中液体的密度:ρ丙<ρ甲<ρ乙;
(2)∵三个铁球的体积相同,
∴全浸入时,排开液体的体积相同,
∵F浮=ρ液V排g,
∴三个铁球受到的浮力:F丙<F甲<F乙。
故选:B。
5.一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缓慢下降,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变化关系的图象。下列说法正确的是( )
A.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为700pa
B.圆柱体受到的重力是10N
C.圆柱体受到的最大浮力是4N
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
解:如图所示
A、由图知,圆柱体下降高度3cm时,下表面接触水面,下降7cm时,圆柱体刚好浸没水中,此时圆柱体下表面距水面距离是4cm,
所以圆柱体下表面受到水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,故A错误;
B、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=F拉=12N,故B错误;
C、图象中CD段是圆柱体完全浸没在水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=4N,
则圆柱体受到的最大浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N,故C错误;
D、又因为F浮=ρ水gV排,
所以V物=V排===8×10﹣4m3,
由公式G=mg可求出物体的质量m===1.2kg,
则圆柱体密度:ρ物===1.5×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
6.一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图已给出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图象,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。则下列说法中正确的是( )
A.圆柱体所受的最大浮力为8N
B.圆柱体的密度为2.5×103kg/m3
C.圆柱体的重力为9N
D.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强是400Pa
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=F拉=12N,故C错误;
(2)由图象可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的浮力F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N.故A正确;
(3)由F浮=ρ水gV排得:
V物=V排===8×10﹣4m3,
由公式G=mg可求出物体的质量m===1.2kg,
则圆柱体密度ρ物===1.5×103kg/m3,故B错误;
圆柱体下降过程中。由于液面上升,则圆柱体在刚浸没时,当下表面所处的深度为h>7cm﹣3cm=4cm=0.04m,因此受到的液体压强p>ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,故D错误。
故选:A。
7.通过改变浮力大小使物体上升的是( )
A.向盛有清水的杯子中加入食盐,沉在杯底的鸡蛋逐渐上浮
B.水舱排水,潜水艇从水底向水面升起
C.点燃油脂后,孔明灯冉冉升起
D.向浮筒内压入气体,沉船慢慢浮出水面
解:A、向盛有清水的杯子中加入食盐,鸡蛋重力不变,盐水密度逐渐增大,浮力随盐水密度的增大而增大,浮力大于重力,故鸡蛋会上升,故A符合题意;
B、潜水艇从水底向水面升起,是通过改变自身重力来改变浮沉的,浮力未发生改变。故B不符合题意;
C、点燃孔明灯中的松脂后,灯就能够腾空而起,灯内空气密度小于外部空气密度,孔明灯受到的浮力不变,改变的是自身重力。故C不符合题意;
D、打捞沉船时向浮筒内压入高压气体,将浮筒中的水排出去,通过改变自身重力来改变浮沉情况。故D不符合题意;
故选:A。
8.图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是( )
A.图A中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大
B.图B中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积
C.图C中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大
D.图D中气球是利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮
解:
A.浸没在水中的潜水艇在下潜过程中,水密度和排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,所受的浮力不变,故A错误;
B.巨轮之所以能够浮在水面上,是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力,故B正确;
C.密度计测液体密度时,都是漂浮的,所以浮力都等于重力,在不同液体中,密度计所受浮力不变,故C错误;
D.气球是利用在空气中的浮力来工作的,当气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故D错误。
故选:B。
9.为了探究物体受到的浮力大小与物体的密度是否有关,小阳等三位同学利用弹簧测力计、细线、烧杯、水、体积相同的铁块和铝块(密度已知)等器材进行实验。表一、表二和表三是这两三同学设计的记录实验数据的表格,你认为正确的是( )
A.表一
物质种类
G物/N
F拉/N
F浮/N
B.表二
ρB/kg?m﹣3
G物/N
F拉/N
F浮/N
C.表三
ρB/kg?m﹣3
F浮/N
G物/N
F拉/N
解:探究物体受到的浮力大小与物体的密度是否有关,根据控制变量法可知:应控制物体的体积、液体的密度,物体所处的深度都相同,物体的密度不同应为已知;所以利用体积相同的铁块和铝块都放到水里实验即可;
根据称重法可知:F浮=G﹣F;所以应先测量物体的重力G物,再测物体完全浸入水中,测力计对物体的拉力F拉;
故表格如下:表二
ρB/kg?m﹣3
G物/N
F拉/N
F浮/N
故选:B。
10.小明是一位物理爱好者,他在学习浮力时,为了探究浮力与物体形状的关系,他设计了如下实验,他先将一橡皮泥捏成锥体,用细线挂在弹簧测力计下并浸没于水中,读出弹簧测力计的示数F1,再将橡皮泥捏成立方体,重复上述过程,并读出示数F2,请你猜想F1与F2的大小关系( )
A.F1=F2 B.F1<F2
C.F1>F2 D.条件不足,无法判断
解:探究浮力与物体形状的关系,需控制液体密度和排开液体的体积不变,所以要将橡皮泥浸没在水中,改变橡皮泥的形状,分别记下测力计的示数;
比较两次测力计的示数,若相等,则与形状无关,若不相等,则与形状有关。
实验证明:物体所受的浮力与物体形状无关。
故选:A。
二.填空题(共5小题)
11.浸入液体里的物体受到浮力,浮力是由于周围液体对物体 向上和向下的压力 差产生的,浮力的方向总是 竖直向上 。
解:物体浸在液体中,由于物体上、下表面所处的深度不同,下表面所处的深度大于上表面的深度,下表面受到的压强大于上表面受到的压强,因此液体对物体产生的一个向上的压力与向下的压力不相等,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。
方向与物体受到的向上的压力方向一致,总是竖直向上的。
故答案为:向上和向下的压力差;竖直向上。
12.潜水艇总体积为1.5×103m3,艇内两侧有水舱。通过向水舱中注水或从水舱中向外排水来改变潜水艇的 重力 ,从而实现下沉或上浮。则漂浮在长江江面的潜水艇水舱内没有江水时重1.05×107N,此时排开江水的体积为 1.05×103 m3;在潜水艇由长江潜行至东海的过程中,潜水艇所受浮力 变大 (填:“变大”、“变小”或“不变”)(江水密度取1×103kg/m3,海水密度取1.05×103kg/m3)
解:(1)潜水艇靠通过向水舱中注水或从水舱中向外排水,来改变自身的重力,从而改变重力与浮力的大小关系,实现上浮和下沉;
(2)漂浮在长江江面的潜水艇,根据漂浮条件可知潜水艇受到的浮力F浮=G=1.05×107N;
根据F浮=ρ液gV排可得此时排开江水的体积:
V排===1.05×103m3;
(3)潜水艇由长江潜行至东海的过程中,排开液体的体积始终等于潜水艇的体积,即V排不变,但液体的密度变大,由公式F浮=ρ液gV排可知,潜水艇所受浮力变大。
故答案为:重力;1.05×103;变大。
13.2019年12月17日,首艘国产航母“山东”号在海南省三亚军港正式交付。如图所示,谈航空母舰满载时排水量达6.5万吨。它满载时所受的浮力为 6.5×108 牛(取g=10N/kg):当一架舰载机起飞时,机翼上表面空气流动速度 大于 下表面空气流动速度:当一架舰载机起飞后航母所受浮力将 变小 。(选填“不变”、“变小”或“变大”)
解:
(1)“山东”号航母满载时所受浮力:
F浮=G排=m排g=6.5×107kg×10N/kg=6.5×108N;
(2)由于机翼都做成上凸下平的形状,同一股气流在相同的时间内,通过机翼的上方和下方,上方气流通过时经过的路程长,速度大;下方气流通过时经过的路程短,速度小;
(3)当一架舰载机起飞后,航空母舰的总重力变小,因为航空母舰仍然漂浮,浮力与重力相等,所以浮力变小。
故答案为:6.5×108;大于;变小。
14.把橡皮泥投入水中会下沉,把它捏成盆的形状就能浮在水面,并能装载一些小“货物”,这是采用了 空心 的方法增大了可以利用的 浮力 。
解:橡皮泥捏成船状放入水中时,并能装载一些小“货物”,排开水的体积变大,由F浮=ρ水gv排知道,橡皮泥受到的浮力变大;
故答案为:空心;浮力。
15.学习了浮力知识后,某小组同学继续探究悬挂的物体浸入水中受到浮力时,盛放水的容器对水平面压力的增加量与哪些因素有关。他们选择了形状大小相同、质量不同的两物体甲和乙,做如图所示的实验。实验中他们通过观察物体浸入水中体积的大小来判断物体所受浮力大小,用台秤示数显示容器对水平面的压力大小。实验过程中水都没有溢出容器。请根据实验现象及相关条件,归纳得出初步结论。
①分析比较图5(a)、(b)、(c)或(d)、(e)、(f)可得出的结论是:悬挂的物体浸入水中, 当水不溢出容器时,同一物体受到的浮力越大,容器对水平面压力的增加量越大 ;
②分析比较图5(a)、(b)和(d)、(e)或(a)、(c)和(d)、(f)可得出的结论是:悬挂的物体浸入水中, 当水不溢出容器时,不同物体受到的浮力相等,容器对水平面压力的增加量相等,与物体质量无关 。
解:根据F浮=ρgV排可知,液体密度相同时,物体排开液体的体积即浸入水中体积越大,物体受到的浮力越大;台秤的示数越大说明容器对水平面压力越大;
①分析比较(a)、(b)、(c)或(d)、(e)、(f)可知,容器内的水均未溢出,物体浸入水中的体积越大,物体受到的浮力越大,台秤的示数越大,容器对水平面压力越大即容器对水平面压力的增加量越大,
故可得结论:悬挂的物体浸入水中,当水不溢出容器时,同一物体受到的浮力越大,容器对水平面压力的增加量越大;
②分析比较(a)、(b)和(d)、(e)或(a)、(c)和(d)、(f)可知,容器内的水均未溢出,物体浸入水中的体积相同,物体受到的浮力相等,台秤的示数变化相同,容器对水平面压力相同即容器对水平面压力的增加量相同,故可得结论:当水不溢出容器时,不同物体受到的浮力相等,容器对水平面压力的增加量相等,与物体质量无关。
故答案为:
①当水不溢出容器时,同一物体受到的浮力越大,容器对水平面压力的增加量越大;
②当水不溢出容器时,不同物体受到的浮力相等,容器对水平面压力的增加量相等,与物体质量无关。
三.解答题(共5小题)
16.张老师在研究浮力产生原因时,做了如下实验,图1是由容器A和B构成的连通器,B容器底的中间部分有一个面积为80cm2方形孔,将密度为0.6g/cm3、边长为10cm的正方体木块放在B容器中,且把容器底的正方形孔密合覆盖,然后向B容器缓慢注入15cm深的水,发现木块没有上浮,静止在B容器底部。
(1)求B容器中水对木块压力的大小和方向(g=10N/kg);
(2)为使B容器中的木块上浮,至少需要在A容器中注入距离B容器底多深的水?
解:(1)木块上表面受到水的压强为p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×(0.15m﹣0.1m)=500Pa,
上表面所受水的压力为:F=pS=500Pa×0.01m2=5N,方向:垂直上表面向下;
(2)木块的重力为G=mg=ρ木Vg=0.6×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=6N,
则为使B容器中的木块上浮,至少A中所注入的水所产生的向上的压力F1=5N+6N=11N,
A中水所要产生的压强应为p1===1375Pa
因此A中水的深度为h1===0.1375m=13.75cm。
答:(1)B容器中水对木块压力的大小5N和方向垂直上表面向下;
(2)为使B容器中的木块上浮,至少需要在A容器中注入距离B容器底13.75cm深的水。
17.“武汉号”导弹驱逐舰在亚洲处于领先水平,参加了我国海军首批赴亚丁湾、索马里海域的护航任务。“武汉号”的排水量为7000t,是一种防空、反潜、反舰能力均衡的远洋驱逐舰。(海水的密度为1.03×103kg/m3,g取10N/kg)则:
(1)满载时,“武汉号”受到的浮力有多大?
(2)若舰底某处距海面的深度为9m,则该处受到海水的压强是多少?
(3)“武汉号”在巡航时,通过舰载雷达发现了目标。若雷达发出电磁波经2×10﹣4s收到了回波,则目标距军舰的距离是多少?
解:(1)∵远洋驱逐舰处于漂浮状态,
∴F浮=G排=m排g=7000×103kg×10N/kg=7×107N。
(2)该处受到海水的压强:
p海水=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×9m=9.27×104Pa。
(3)∵雷达发出电磁波到目标所用时间是雷达发出电磁波到收到回波所用时间的一半,
∴目标距军舰的距离:
s=vt=3×108m/s××2×10﹣4s=3×104m。
答:(1)满载时受到的浮力为7×107N。
(2)受到海水的压强为9.27×104Pa。
(3)目标距军舰的距离是3×104m。
18.边长为3cm,密度为2×103kg/m3的一个立方体橡皮泥块,浸没在水中,受到的浮力是多少?如果把这块橡皮泥捏成一只小船,浮在水面,小船所受浮力是多少?(取g=10N/kg)
解:立方体橡皮泥块的体积V=L3=(3cm)3=27cm3=2.7×10﹣5m3;
∵橡皮泥浸没在水中,V排=V,
∴受到的浮力是F浮1=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2.7×10﹣5m3=0.27N。
如果把这块橡皮泥捏成一只小船,浮在水面,
则根据漂浮的条件:所受的浮力是F浮2=G=mg=ρVg=2×103kg/m3×10N/kg×2.7×10﹣5m3=0.54N。
答:浸没在水中,受到的浮力是0.27N。
如果把这块橡皮泥捏成一只小船,浮在水面,小船所受浮力是0.54N。
19.放在水平桌面上的圆柱形薄壁容器高20cm,能容纳2kg水。现将密度0.6×103 kg/m3、边长5cm的正方体木块放入装水的该容器中,液面恰好和容器口相平,如图所示。
(1)求木块露出水面的高度;
(2)要使木块对容器底部有压力,至少需要从容器中吸出多少千克的水?
解:(1)∵木块密度为0.6×103kg/m3,小于水的密度,则木块放入水里处于漂浮状态,
所以,F浮=G木,
即:ρ水gV排=ρ木gV木,
∵V排=h排a2,V木=a3,
∴ρ水gh排a2=ρ木ga3,
∴h排=a=×5cm=3cm,
所以h露=a﹣h排=5cm﹣3cm=2cm;
(2)使木块对容器底部有压力,则木块受到的浮力与木块的重力至少相等,
由前面可知:h排=3cm,
∴吸出水的高度为h吸=h﹣h排=20cm﹣3cm=17cm,
∵容器高20cm,能容纳2kg水,
∴吸出水的质量为:m吸=m=×2kg=1.7kg。
答:(1)木块露出水面的高度2cm;
(2)要使木块对容器底部有压力,至少需要从容器中吸出1.7kg的水。
20.小明从井中提水时发现盛满水的桶露出水面越多,提桶的力就越大。由此他猜想:浮力大小可能与物体排开液体的体积有关。于是他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计、烧杯和水等器材进行了如图1所示的探究。
(1)分析上图中弹簧测力计示数的变化可知,物体排开液体体积越大,所受的浮力 越大 。
(2)实验结束后,小明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液体深度变化的曲线,如图2所示。分析图象可知:
①曲线 a (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况,金属圆柱体所受最大浮力为 1 N。
②该金属圆柱体所受的重力为 2.7 N,金属圆柱体的密度为 2.7×103 kg/m3。
解:
(1)由图知,随着物体浸入水中体积的增大,弹簧测力计的示数逐渐减小,说明物体受到的浮力不断增大;
(2)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;当物体完全浸没时,受到的浮力为F浮=1.0N,
②由图象知,物体的重力为G=2.7N,所以质量为m===0.27kg,
由F浮=ρgV排得:物体的体积为V=V排===1.0×10﹣4m3,
物体的密度为ρ===2.7×103kg/m3;
故答案为:(1)越大;(2)①a;1;②2.7;2.7×103。
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