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第10章 压强和浮力 疑难易错必刷题汇编
一、选择题(共18小题,每题只有一个选项符合题意)
1.(2020?怀化)生活处处有物理,人站立在地面上时对地面的压力和压强,与人走路时相比较( )
A.压力改变,压强改变 B.压力改变,压强不变
C.压力不变,压强改变 D.压力不变,压强不变
2.(2020?玉林)关于浮力,下列说法正确的是( )
A.潜水艇下潜得越深,受到的浮力越大
B.潜水艇是靠改变自身重力来改变浮沉状态的
C.漂浮在液面上的物体所受到的浮力大于它所受到的重力
D.悬浮在空中的热气球所受到的浮力大于它所受到的重力
3.(2020?日照)对于下图所涉及的物理知识,分析正确的是( )
A.在甲图容器中装入同种液体,液体不流动时,各部分的液面高度相同,是因为它们的形状不同
B.乙图用吸管吸饮料,饮料就会上升到嘴中,是因为饮料上方的大气压强变大了
C.丙图往B管中吹气,A管中液柱上升,是因为流体的流速越大,压强越大
D.丁图中蚊子能吸食人血,是因为蚊子的口器尖,即受力面积小,对皮肤的压强大
4.(2020?郴州)如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B.在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小
C.先变小后变大 D.先变大后变小
5.(2020?台州)如图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程,其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是( )
A.①→② B.②→③ C.③→④ D.④→⑤
6.(2020?怀化)在水平桌面上放有质量和底面积均相同的容器甲和乙,在容器中分别盛入质量相同的两种液体,两容器中的液面相平,如图所示。下列说法正确的是( )
A.两容器对桌面压强大小相等
B.两容器底部受到液体压力大小相等
C.两液体密度大小相等
D.两容器底部受到液体压强大小相等
7.(2020?烟台)三个完全相同的烧杯,分别装有相同体积的甲、乙、丙三种不同液体,将烧杯放在同一个水槽中,静止时如图所示。则下列说法正确的是( )
A.三个烧杯所受浮力相等 B.乙液体的密度最大
C.丙液体的密度比水大 D.三种液体的密度相等
8.(2020?百色)如图所示,水平桌面上放置有底面积为S.重为G1的薄壁容器,容器装有密度为ρ、深度为h,重为G2的某种液体,设液体对容器底部的压强为p1,容器对桌面的压强为p2,下列选项正确的是( )
A. B.p1=ρgh
C. D.+ρgh
9.(2020?西藏)有两根相同的缠有铜丝的木棒,将它们分别放入装有不同液体的两个烧杯中,会竖直立在液体中,静止时液面相平,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.液体的密度大小关系ρ甲>ρ乙
B.木棒在液体中受到的浮力大小关系F甲<F乙
C.容器底部受到液体的压强大小关系p甲=p乙
D.木棒排开液体的质量大小关系m甲=m乙
10.(2020?威海)如图所示,装有常温水的玻璃瓶中密封部分空气。细玻璃管插入瓶中,玻璃管与瓶塞接触部分不漏气,下列关于细管中水柱液面升降情况,描述错误的是( )
A.用力挤压玻璃瓶,液面上升
B.将玻璃瓶放入热水中,液面上升
C.在细管管口水平吹气,液面下降
D.提着玻璃瓶从十楼走到一楼,液面下降
11.(2020?山西)2020年5月27日,我国8名登山队员成功登峰测极!成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示,是气象探测保障服务团队,在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息,甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中,下列分析正确的是( )
A.释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力
B.释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力
C.释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力
D.释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力
12.(2020?广元)将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
13.(2020?河池)水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A、B(VA<VB)分别放入两种液体中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度较大
B.甲液体对容器底的压力较小
C.甲液体中的物体所受的浮力较大
D.两种液体对容器底的压强相等
14.(2020?大庆)一个底部横截面积为200cm2的圆柱形薄壁玻璃容器静止于水平桌面上,一个物体悬挂于弹簧秤下端,开始完全浸没在水中处于静止状态,如图甲,此时弹簧秤的读数为5.0N;后来缓慢提起物体,直到物体的体积露出水面,如图乙,发现容器底部水的压强减少了100Pa,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。则下列说法不正确的是( )
A.物体的质量为1.3kg
B.物体的密度为1.625×103 kg/m3
C.容器底部对桌面的压力减小2N
D.弹簧秤的读数变为8N
15.(2020?通辽)水平面上放有甲、乙两个完全相同的容器,容器中装有质量相等的不同液体。现把质量相等的A、B两球放入甲容器中后,A漂浮、B沉底;用线把A、B两球系在一起放入乙容器中(线的质量和体积不计),静止后的状态如图所示,两容器中液面恰好相平。下列说法不正确的是( )
A.B球在甲中排开液体重力小于在乙中排开液体重力
B.A球在甲中所受浮力大于在乙中所受浮力
C.甲容器底所受液体压强小于乙容器底所受液体压强
D.甲容器对水平面压强等于乙容器对水平面压强
16.(2020?鄂尔多斯)水平桌面上放置足够高的柱形容器如图甲,容器底部放一个边长为10cm的均匀实心正方体M.现缓慢向容器中注入某液体,M对容器底部的压力随注入液体深度h的变化关系如图乙。则下列说法正确的是(取g=10N/kg)( )
A.M的密度是1.25×103kg/m3
B.注入液体的密度是0.7×103kg/m3
C.当h=10cm时,M对容器底部的压力是2N
D.当h=10cm时,液体对容器底部的压强是1200Pa
17.(2020?武汉)一个质量分布均匀的正方体物块,边长是10cm,密度是0.8×103kg/m3,漂浮在液面上,露出液面的体积占物块体积的.用手缓慢下压物块,如图所示,当物块上表面与液面刚好相平时,下列说法错误的是( )
A.液体的密度是1.2×103 kg/m3
B.手对物块上表面的压力大小是2N
C.液体对物块下表面的压力大小是12N
D.物块下表面受到液体的压强是1.2×103Pa
18.(2020?上海)如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强分别为p甲、p乙.若沿水平方向截去相同体积后,甲、乙剩余部分对地面的压强相等。则( )
A.p甲可能小于p乙 B.p甲可能大于p乙
C.p甲一定小于p乙 D.p甲 一定大于p乙
二、填空题
19.(2020?毕节市)注射器针头做得很尖,其目的是 (填“增大”或“减小”)压强;蛟龙号载人潜水器在下潜到海底的过程中,它受到海水的压强将 (填“变大”、“不变”或“变小”),潜入海面下6km深处受到海水的压强是 Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。
20.(2020?陕西)如图所示为某同学设计的冷热水混合淋浴器。图中水平连接部分管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强 ,瓶中的热水在 的作用下上升,与冷水混合得到温水。
21.(2020?广西)将一小球轻放入盛满酒精的大烧杯甲中,小球静止后,溢出酒精的质量是80g,小球在酒精中受到的浮力为 N;将其轻放入未装满水、底面积为100cm2的大烧杯乙中,静止后溢出水的质量是45g,水对容器底部的压强增加了50Pa,则乙杯中水面升高 cm,小球的密度是 kg/m3.(ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3)
22.(2020?本溪)如图是“远望6号”远洋测量船,排水量为25000吨,满载时受到的浮力为 N.“远望6号”可在南北纬60度以内的任何海域航行,完成对各类航天飞行器的海上跟踪、测控任务。满载的测量船在密度不同的海域漂浮时,受到的浮力 (填“相同”或“不同”)。船静止在测控点,水下3m处船体受到海水的压强为 Pa.(g取10N/kg。ρ海水=1.03×103kg/m3)
23.(2020?陕西)小明将一根蜡烛置于水中,观察到蜡烛漂浮在水面上,此时蜡烛所受的浮力大小 重力大小。小明想知道蜡烛的密度,找来家用电子秤和一个矿巢水瓶进行了测量,小明测得蜡烛的质量为42.2g;他将矿泉水瓶装满水拧上瓶盖后,测得其质量为563.0g;拧下瓶盖,将蜡烛缓慢放人瓶中并按压下去使其浸没且水不再溢出,再次拧上瓶盖并擦干瓶外的水,测得总质量为558.5g,如图所示。则溢出水的质量为 g,蜡烛密度为 g/cm3(结果保留一位小数)。蜡烛浸没在水中时所受的浮力大小为 N(g取10N/kg)。
24.(2020?北海)如图所示,一个底面积为0.1m2的薄壁形容器,放有一个均匀的实心柱体A,现沿容器内壁缓慢注水,当注入2.4kg的水时,A对容器底部的压力刚好为零,水的深度为0.06m。当水的质量达到4.4kg时停止注水,水的深度为0.08m,A漂浮在水面上,此时A所受的重力 浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”),浮力的大小为 N,接着把A竖直提高0.02m,则A静止时水对容器底的压强为 Pa。
三、实验探究题
25.(2020?咸宁)同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强”的规律,进行了如下的操作:
(1)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图甲所示),接下来的操作是 (选填字母)。
A.直接从U形管右侧中倒出适量液体 B.拆除胶管重新安装
(2)正确操作后,分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 ,因此拦河大坝要做成 的形状(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”);
(3)玲玲保持丙图中探头的位置不变,并向容器内加入适量的浓盐水,她发现U形管两侧液面的高度差又变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论。她的操作不可靠,原因是加入盐水后液面位置改变了,正确操作是应将探头适当 (选填“上移”或“下移”);
(4)红红用丁装置测量未知液体的密度,在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,需要测量的物理量有 (多选);
A.右侧待测液体到容器底的深度h1;
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2;
C.左侧水到容器底的深度h3;
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4;
根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式为ρ= (用题中字母和ρ水表示)。
26.(2020?南宁)盛有液体的圆柱形容器里,放入物体后容器底部受到液体压力会增大,那么,容器底部受到液体压力的增加量△F液与哪些因素有关?某实验创新小组对此问题进行实验探究。
(1)他们猜想:△F液与放入物体的重力G物有关。他们将三个重力不同、体积相同的物体先后放入盛有相等质量水的相同容器中,并测得容器底部受到水的压力增加量△F水,实验示意图及相应数据见下表。
实验序号 1 2 3
实验示意图
G物(N) 4.0 4.8 5.6
△F水(N) 2.8 2.8 2.8
①三次实验中,容器中的水面升高的高度 (选填“相等”或“不相等“)。
②分析比较实验1、2与3,可得:△F水与G物 (选填“有关”或“无关”)。
(2)他们提出新的猜想:△F液与放入物体的体积V物有关。于是他们选用不同物体,先后放入盛有相等质量水的相同容器中,待物体静止,测得△F水.实验示意图及相应数据见表。
实验序号
4 5 6 7 8
实验示意图
V物(×10﹣4m3) 0 1.8 2.4 2.8 2.8 2.8
△F水(N) 0 1.8 2.4 2.8 2.4 2.0
①分析比较实验4、5与6,得到:V物越大,△F水越 。
②进一步分析比较实验6、7与8,发现:△F水与V物 (选填“有关”或“无关”)。
③再通过计算比较实验4、5与6,发现:物体受到的浮力F浮 △F水(选填“>”、“=”或“<”)。
④综合分析比较实验4﹣8,可得初步结论:影响液体对容器底部压力的增加量△F液的因素是物体 的体积。
(3)为了使实验结论更有普遍性,还应 继续实验。
四、计算题
27.(2020?娄底)如图所示,在水平地面上有一个装有水的圆柱型容器(水的深度不变),一物体浸没在容器底部(非密合),现用弹簧测力计将物体缓慢拉出。弹簧测力计的示数为F,物体下表面距容器底的距离为h,F与h的关系如图所示,求;(g取10N/kg。ρ水=1.0×103kg/m)
(1)物体浸没在水中所受的浮力;
(2)物体的密度;
(3)物体上表面刚出水面时,水对下表面产生的压强。
28.(2020?包头)如图甲,水平桌面上的容器(厚度不计)底部固定一轻质弹簧(质量和受到的浮力均不计),弹簧上端连有正方体铁块A,铁块A上表面中心与不吸水的正方体木块B下表面中心用长为0.1m的轻质细绳拴接(细绳质量不计,长度不可伸长),A、B处于静止状态。已知铁块A和木块B的边长均为0.1m,mA=8kg,mB=0.5kg,容器底面积0.1m2、质量1kg。弹簧的弹力每变化1N,弹簧的形变量改变1mm。(ρ水=1.0×103kg/m,g取10N/kg)求:
(1)图甲中,容器对水平桌面的压强;
(2)向容器中缓慢注水,直到细绳恰好伸直(细绳不受力),如图乙所示。弹簧对铁块A的支持力是多大?
(3)细绳恰好伸直后继续向容器内缓慢注水,直到木块刚好全部被水浸没,水面又升高了多少?
第10章 压强和浮力 疑难易错必刷题汇编
一、选择题(共18小题,每题只有一个选项符合题意)
1.(2020?怀化)生活处处有物理,人站立在地面上时对地面的压力和压强,与人走路时相比较( )
A.压力改变,压强改变 B.压力改变,压强不变
C.压力不变,压强改变 D.压力不变,压强不变
解:人站在地面上时双脚着地,走路时单脚着地,与走路相比,站立在地面时,人的重力不变,对地面的压力大小不变,但受力面积增大,由?p=可知压强减小。故选项ABD错误,C正确。
答案:C。
2.(2020?玉林)关于浮力,下列说法正确的是( )
A.潜水艇下潜得越深,受到的浮力越大
B.潜水艇是靠改变自身重力来改变浮沉状态的
C.漂浮在液面上的物体所受到的浮力大于它所受到的重力
D.悬浮在空中的热气球所受到的浮力大于它所受到的重力
解:
A.潜水艇在水中下潜得越深,但排开水的体积不变(等于潜水艇自身的体积),根据F浮=ρ水gV排可知,潜水艇受到的浮力不变,故A错误;
B.潜水艇浸没在海水中受到的浮力不变,是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的,故B正确;
C.漂浮在液面上的物体处于平衡状态,其所受到的浮力均等于自身的重力,故C错误;
D.悬浮在空中的热气球处于平衡状态,其所受到的浮力等于它所受到的重力,故D错误。
答案:B。
3.(2020?日照)对于下图所涉及的物理知识,分析正确的是( )
A.在甲图容器中装入同种液体,液体不流动时,各部分的液面高度相同,是因为它们的形状不同
B.乙图用吸管吸饮料,饮料就会上升到嘴中,是因为饮料上方的大气压强变大了
C.丙图往B管中吹气,A管中液柱上升,是因为流体的流速越大,压强越大
D.丁图中蚊子能吸食人血,是因为蚊子的口器尖,即受力面积小,对皮肤的压强大
解:A、如图所示上端开口、下端连通的容器叫做连通器。根据连通器的特点可知,若它里面装的是同种液体,液体不流动时各部分中的液面高度总是相同的,故A错误;
B、用吸管吸饮料时,管内的气压小于外界大气压,饮料在大气压力作用下上升,利用了大气压,因为饮料上方的大气压强变小了,故B错误;
C、往B管中吹气,吸管A上方空气的流速增大,压强减小,A管中液体受到向上的压强大于向下的压强,在这个管内外产生压强差的作用下,液面上升,故C错误;
D、蚊子能吸食人血,是因为蚊子的口器尖,即受力面积小,对皮肤的压强大,故D正确。
答案:D。
4.(2020?郴州)如图所示,将盛有适量水的试管由倾斜位置A缓慢移至竖直位置B.在此过程中,水对试管底部的压强( )
A.变大 B.变小
C.先变小后变大 D.先变大后变小
解:
由图可知,当试管从倾斜位置A到竖直位置B的过程中,液体深度变大,由p=ρgh可知,水对试管底部的压强变大。
答案:A。
5.(2020?台州)如图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程,其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是( )
A.①→② B.②→③ C.③→④ D.④→⑤
解:
运动员从入水到露出水面的过程中,水的密度不变;
①→②是入水过程,排开水的体积增大,由F浮=ρ水gV排可知运动员受到水的浮力不断增大;
②→③,③→④,运动员浸没在水中,其排开水的体积不变,所受浮力不变;
④→⑤是露出水面的过程,运动员排开水的体积减小,所受浮力减小,故A正确,BCD错误。
答案:A。
6.(2020?怀化)在水平桌面上放有质量和底面积均相同的容器甲和乙,在容器中分别盛入质量相同的两种液体,两容器中的液面相平,如图所示。下列说法正确的是( )
A.两容器对桌面压强大小相等
B.两容器底部受到液体压力大小相等
C.两液体密度大小相等
D.两容器底部受到液体压强大小相等
解:A、容器的质量和底面积都相同,且容器内液体质量相同,根据G=mg知,容器与液体的总重力相等,因为在水平面上压力等于重力,所以两容器对桌面的压力F相同,由?可知两容器对桌面的压强大小相等,故A正确;
BCD、由图可知?V甲<?V乙,由?知,?ρ甲>?ρ乙,故C错误;
容器底部受到的压强?p′=ρgh,因为容器中液面相平,所以h相同,p甲'>p乙',故D错误;
容器底部受到的压力?F′=P′S,故?F甲'>F乙',故B错误。
答案:A。
7.(2020?烟台)三个完全相同的烧杯,分别装有相同体积的甲、乙、丙三种不同液体,将烧杯放在同一个水槽中,静止时如图所示。则下列说法正确的是( )
A.三个烧杯所受浮力相等 B.乙液体的密度最大
C.丙液体的密度比水大 D.三种液体的密度相等
解:
A、由图可知:V甲排<V丙排<V乙排;由F浮=ρgV排可知:烧杯所受的浮力:F乙>F丙>F甲,故A错误;
BD、根据F浮=G可知:烧杯与液体的总重力:G乙>G丙>G甲,由于烧杯相同,所以三种液体的重力关系:G乙液>G丙液>G甲液,
由G=mg可知,液体的质量关系:m乙液>m丙液>m甲液,
由于三种液体的体积相同,由ρ=可得,ρ乙液>ρ丙液>ρ甲液,故B正确,D错误;
C、对丙进行受力分析可知:F浮=G杯+G丙液,
由F浮=ρgV排、G=mg和ρ=可得:ρ水gV排=ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
因烧杯有一定厚度,且丙液体液面与水面相平,则右边烧杯排开水的总体积等于烧杯自身浸入的体积加上丙液体的体积,即V排=V杯浸+V丙液,
所以①式可写为ρ水gV杯浸+ρ水gV丙液=ρ杯gV杯+ρ丙液gV丙液,
因为ρ杯>ρ水,所以ρ水gV杯浸<ρ杯gV杯,则ρ水gV丙液>ρ丙液gV丙液,所以ρ水>ρ丙液,故C错误。
答案:B。
8.(2020?百色)如图所示,水平桌面上放置有底面积为S.重为G1的薄壁容器,容器装有密度为ρ、深度为h,重为G2的某种液体,设液体对容器底部的压强为p1,容器对桌面的压强为p2,下列选项正确的是( )
A. B.p1=ρgh
C. D.+ρgh
解:(1)液体对容器底部的压强:p1=ρgh,故A错误,B正确;
(2)容器对桌面的压力:F=G总=G1+G2,则容器对桌面的压强:p2==,故CD错误。
答案:B。
9.(2020?西藏)有两根相同的缠有铜丝的木棒,将它们分别放入装有不同液体的两个烧杯中,会竖直立在液体中,静止时液面相平,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.液体的密度大小关系ρ甲>ρ乙
B.木棒在液体中受到的浮力大小关系F甲<F乙
C.容器底部受到液体的压强大小关系p甲=p乙
D.木棒排开液体的质量大小关系m甲=m乙
解:ABD、由图可知,密度计在两液体中均处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知,F浮=G密,两个密度计完全相同,则重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;即F甲=F乙,根据阿基米德原理F浮=G排知,排开液体的重力相等,根据G=mg知排开液体的质量也相等,故B错误,D正确;
由图知,甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即ρ甲<ρ乙,故A错误;
C、因ρ甲<ρ乙,液面高度相同,根据p=ρgh可知,两个容器底部所受液体的压强p甲<p乙,故C错误。
答案:D。
10.(2020?威海)如图所示,装有常温水的玻璃瓶中密封部分空气。细玻璃管插入瓶中,玻璃管与瓶塞接触部分不漏气,下列关于细管中水柱液面升降情况,描述错误的是( )
A.用力挤压玻璃瓶,液面上升
B.将玻璃瓶放入热水中,液面上升
C.在细管管口水平吹气,液面下降
D.提着玻璃瓶从十楼走到一楼,液面下降
解:瓶内气压等于大气压和细玻璃管内水柱产生的压强之和,即p内=p大气压+p水柱,
A、用力挤压玻璃瓶,瓶内气体体积减小压强增大,大气压不变,所以液面升高,故A正确。
B、将玻璃瓶放入热水中,瓶内液体和气体受热膨胀,导致瓶内气压增大,大气压不变,所以液面升高,故B正确。
C、在细管管口水平吹气,瓶内气体增加,体积不变,导致瓶内气压增大,大气压不变,所以液面升高,故C错误。
D、若拿着此气压计从十楼下到一楼,当高度降低,大气压升高,由于瓶内气体密闭,且玻璃管很细,可近似认为瓶内气体的压强不变,所以细玻璃管内水柱产生的压强会变小,则液面下降,故D正确。
答案:C。
11.(2020?山西)2020年5月27日,我国8名登山队员成功登峰测极!成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示,是气象探测保障服务团队,在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息,甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中,下列分析正确的是( )
A.释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力
B.释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力
C.释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力
D.释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力
解:
A、根据物体的浮沉条件,释放前甲受到的浮力一定大于它自身的重力,甲球才能上浮,A错误;
B、甲的体积小于乙的体积,根据阿基米德原理:F浮=ρ气gV排,释放前甲受到的浮力一定小于乙受到的浮力,B错误;
C、由阿基米德原理,物体在气体中受到的浮力等于物体排开气体的重力,C正确;
D、释放后探空气球开始上浮过程中,气球受到浮力一定大于重力,气球升到一定的高度后,空气密度减小,若气球的体积不变,气球所受浮力减小,上升到一定高度时浮力等于重力,由于惯性气球继续向上运动,D错误。
答案:C。
12.(2020?广元)将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
A. B.
C. D.
解:当鸡蛋在浓盐水中漂浮时,此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋的重力;当给浓盐水中缓慢加入水时,混合液的密度开始减小,当此时混合液的密度仍大于鸡蛋的密度,虽然鸡蛋开始缓慢下沉,不过鸡蛋仍处于漂浮状态,只是浸入液体中的体积在增大,而露出的体积在减小,所以此时鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当混合液的密度逐渐减小到等于鸡蛋的密度时,此时鸡蛋在液体中处于悬浮状态,鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当浓盐水中的水越来越多而引起混合液的密度比鸡蛋密度小的时候,此时鸡蛋受到的浮力就会小于重力,鸡蛋出现下沉直至沉到杯子的底部,由此可知,鸡蛋受到的浮力是先不变,然后减小,所以选项C符合题意。
答案:C。
13.(2020?河池)水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A、B(VA<VB)分别放入两种液体中,静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度较大
B.甲液体对容器底的压力较小
C.甲液体中的物体所受的浮力较大
D.两种液体对容器底的压强相等
解:
AC、把A、B两物体作为一个整体,由图知,该整体在两液体中都处于漂浮状态,
由漂浮条件可知F浮=GA+GB,所以该整体在两液体中受到的浮力相等,故C错误;
由图知,V排甲=VB,V排乙=VA,且VA<VB,
所以V排甲>V排乙;
因整体在两液体中受到的浮力相等,且排开甲液体的体积较大,
所以,由F浮=ρ液gV排可知,两液体的密度关系:ρ甲<ρ乙,故A错误;
BD、已知两液体的深度h相同,且ρ甲<ρ乙,由p=ρgh可知,甲液体对杯底的压强小于乙液体对杯底的压强,且甲乙容器的底面积相同,根据p=知甲液体对杯底的压力小于乙液体对杯底的压力,故B正确,D错误。
答案:B。
14.(2020?大庆)一个底部横截面积为200cm2的圆柱形薄壁玻璃容器静止于水平桌面上,一个物体悬挂于弹簧秤下端,开始完全浸没在水中处于静止状态,如图甲,此时弹簧秤的读数为5.0N;后来缓慢提起物体,直到物体的体积露出水面,如图乙,发现容器底部水的压强减少了100Pa,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。则下列说法不正确的是( )
A.物体的质量为1.3kg
B.物体的密度为1.625×103 kg/m3
C.容器底部对桌面的压力减小2N
D.弹簧秤的读数变为8N
解:(1)根据p=ρgh知,当物体的体积露出水面时,减小的深度为:
△h===0.01m,
减小的体积为:
△V=S△h=200×10﹣4m2×0.01m=2×10﹣4m3,
物体的体积为:
V=4×△V=4×2×10﹣4m3=8×10﹣4m3,
物体浸没在水中时受到的浮力为:
F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣4m3=8N,
根据称重法F浮=G﹣F知,物体的重力为:
G=F浮+F=8N+5.0N=13N,
根据G=mg知,物体的质量为:
m===1.3kg,故A正确;
物体的密度为:
ρ===1.625×103kg/m3,故B正确;
(2)物体的体积露出水面时的浮力为:
F浮′=ρ水gV排=ρ水g(1﹣)V=1.0×103kg/m3×10N/kg××8×10﹣4m3=6N,
根据称重法F浮=G﹣F知,此时物体的拉力为:
F′=G﹣F浮′=13N﹣6N=7N,故D错误;
所以弹簧测力计的拉力增大了△F=F′﹣F=7N﹣5N=2N,容器底部对桌面的压力减小了2N,故C正确。
答案:D。
15.(2020?通辽)水平面上放有甲、乙两个完全相同的容器,容器中装有质量相等的不同液体。现把质量相等的A、B两球放入甲容器中后,A漂浮、B沉底;用线把A、B两球系在一起放入乙容器中(线的质量和体积不计),静止后的状态如图所示,两容器中液面恰好相平。下列说法不正确的是( )
A.B球在甲中排开液体重力小于在乙中排开液体重力
B.A球在甲中所受浮力大于在乙中所受浮力
C.甲容器底所受液体压强小于乙容器底所受液体压强
D.甲容器对水平面压强等于乙容器对水平面压强
解:
A、由图可知,AB两球排开液体的总体积:V排甲<VA+VB,V排乙=VA+VB,所以,V排甲<V排乙;
已知甲、乙两个完全相同的容器,两容器中液面恰好相平,则:V甲+V排甲=V乙+V排乙,所以,V甲>V乙,即甲容器中液体的体积较大;
已知容器中的液体质量相等,根据ρ=可知:ρ甲<ρ乙;
B球排开液体的重力:G排液=ρ液gVB,ρ甲<ρ乙;
B球在甲中排开液体重力小于在乙中排开液体重力,故A正确;
B、由图可知,A在甲液体中漂浮,根据漂浮条件可知:FA浮甲=GA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
A和B在乙液体中一起悬浮,则A球的受力情况是:FA浮乙=GA+F﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②可知,FA浮甲<FA浮乙,故B错误;
C、已知两容器中液面恰好相平(液体的深度相同),ρ甲<ρ乙,根据p=ρgh可知:p甲<p乙,故C正确;
D、容器对水平面的压力等于容器的总重力,即F压=G液+G容+GA+GB;
由于容器和液体质量均相等,A、B两球的质量不变,所以,F甲=F乙,即两容器对水平面的压力相等,
由于甲、乙两个完全相同的容器,则水平面的受力面积相等,根据p=可知:p甲′=p乙′,即两容器对水平面的压强相等,故D正确。
答案:B。
16.(2020?鄂尔多斯)水平桌面上放置足够高的柱形容器如图甲,容器底部放一个边长为10cm的均匀实心正方体M.现缓慢向容器中注入某液体,M对容器底部的压力随注入液体深度h的变化关系如图乙。则下列说法正确的是(取g=10N/kg)( )
A.M的密度是1.25×103kg/m3
B.注入液体的密度是0.7×103kg/m3
C.当h=10cm时,M对容器底部的压力是2N
D.当h=10cm时,液体对容器底部的压强是1200Pa
解:
A、由图乙可知,当注入液体深度h=0cm,即还没有注入液体时,正方体M对容器底部的压力F压1=G=12N,
M的质量:
m===1.2kg,
M的体积:
V=(0.1m)3=0.001m3,
正方体M的密度:
ρM===1.2×103kg/m3,故A错误;
B、由图乙可知,当注入液体深度h=5cm,正方体M对容器底部的压力F压2=G﹣F浮=7N,
此时M受到的浮力:
F浮=G﹣F压2=12N﹣7N=5N,
V排=(0.1m)2×0.05m=0.0005m3,
由F浮=ρ液V排g可得液体的密度:
ρ液===1×103kg/m3,故B错误;
C、当h=10cm时,排开水的体积:
V排′=(0.1m)2×0.1m=0.001m3,
受到的浮力:
F浮′=ρ液V排′g=1×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=10N,
M对容器底部的压力:
F压3=G﹣F浮′=12N﹣10N=2N,故C正确;
D、当h=10cm=0.1m时,液体对容器底部的压强:
p=ρ液gh=1×103kg/m3×0.1m×10N/kg=1000Pa,故D错误。
答案:C。
17.(2020?武汉)一个质量分布均匀的正方体物块,边长是10cm,密度是0.8×103kg/m3,漂浮在液面上,露出液面的体积占物块体积的.用手缓慢下压物块,如图所示,当物块上表面与液面刚好相平时,下列说法错误的是( )
A.液体的密度是1.2×103 kg/m3
B.手对物块上表面的压力大小是2N
C.液体对物块下表面的压力大小是12N
D.物块下表面受到液体的压强是1.2×103Pa
解:
A.物块漂浮时排开液体的体积V排=(1﹣)V=V,
物块受到的浮力F浮=ρ液gV排=ρ液gV,
物块的重力G=mg=ρ物gV,
因物块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以可得:
ρ液gV=ρ物gV,
解得液体的密度:
ρ液=1.5ρ物=1.5×0.8×103kg/m3=1.2×103kg/m3,故A正确;
B.当物块上表面与液面刚好相平时,排开水的体积V排′=V,物块受到的浮力F浮′=ρ液gV排′=ρ液gV,
因此时物块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、手对物块上表面的压力F作用处于平衡状态,
所以,由物块受到的合力为零可得:
F浮′=G+F,
压力:
F=F浮′﹣G=ρ液gV﹣ρ物gV=(ρ液﹣ρ物)gV=(1.2×103kg/m3﹣0.8×103kg/m3)×10N/kg×(0.1m)3=4N,故B错误;
CD.液体对物块下表面的压强:
p=ρ液gL=1.2×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.2×103Pa,故D正确;
由p=可得,液体对物块下表面的压力:
F′=pS=1.2×103Pa×(0.1m)2=12N,故C正确。
答案:B。
18.(2020?上海)如图所示,均匀正方体甲、乙置于水平地面上,甲、乙对地面的压强分别为p甲、p乙.若沿水平方向截去相同体积后,甲、乙剩余部分对地面的压强相等。则( )
A.p甲可能小于p乙 B.p甲可能大于p乙
C.p甲一定小于p乙 D.p甲 一定大于p乙
解:正方体水平放置在地面上,物体对地面的压强为p======ρgh;
所以有p甲=ρ甲gh甲,p乙=ρ乙gh乙
若沿水平方向截去相同体积后,甲、乙剩余部分的高度为h甲′,h乙′,
因为甲、乙剩余部分对地面的压强相等,
则有p甲′=ρ甲gh甲′=p乙′=ρ乙gh乙′,
由图可知h甲′<h乙′,
所以有ρ甲>ρ乙
切去的体积相同,则有△V=S甲△h甲=S乙△h乙
因为S甲<S乙,所以得△h甲>△h乙
则切去后甲对地面的压强减少量为△p甲=ρ甲g△h甲
乙对地面的压强减少量为△p乙=ρ乙g△h乙
所以△p甲>△p乙
则有p甲=p甲′+△p甲,p乙=p乙′+△p乙,
因为p甲′=p乙′,△p甲>△p乙,
所以p甲>p乙,故ABC不符合题意,D符合题意。
答案:D。
二、填空题
19.(2020?毕节市)注射器针头做得很尖,其目的是 增大 (填“增大”或“减小”)压强;蛟龙号载人潜水器在下潜到海底的过程中,它受到海水的压强将 变大 (填“变大”、“不变”或“变小”),潜入海面下6km深处受到海水的压强是 6.18×107 Pa(ρ海水=1.03×103kg/m3,g取10N/kg)。
解:注射器针头做得很尖,其目的是在压力一定时,通过减小受力面积来增大压强。
蛟龙号载人潜水器在下潜到海底的过程中,液体密度不变,蛟龙号在水中所处的深度变大,根据p=ρgh可知,所受到海水的压强变大。
它潜入海面下6km深处受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×6000m=6.18×107Pa;
答案:增大;变大;6.18×107。
20.(2020?陕西)如图所示为某同学设计的冷热水混合淋浴器。图中水平连接部分管径较细,冷水流经此处时,流速大、压强 小 ,瓶中的热水在 大气压 的作用下上升,与冷水混合得到温水。
解:冷水经过混合淋浴器最细部分时,由于管子突然变细,水流速度加快,细部分压强变的很小,热水壶中的热水在大气压的作用下被压上,进入混合器和冷水混合,变成温度适宜的温水,从而从淋浴器的喷头处流出。
答案:小;大气压。
21.(2020?广西)将一小球轻放入盛满酒精的大烧杯甲中,小球静止后,溢出酒精的质量是80g,小球在酒精中受到的浮力为 0.8 N;将其轻放入未装满水、底面积为100cm2的大烧杯乙中,静止后溢出水的质量是45g,水对容器底部的压强增加了50Pa,则乙杯中水面升高 0.5 cm,小球的密度是 0.95×103 kg/m3.(ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3)
解:
(1)小球在酒精中受到的浮力:
F浮1=G排=m排g=m溢g=0.08kg×10N/kg=0.8N;
(2)由p=ρgh可得乙杯中水面升高的高度:
△h===5×10﹣3m=0.5cm;
(3)升高的那部分水的质量:
△m=ρ水△V=ρ水S△h=1g/cm3×100cm2×0.5cm=50g,
排开水的总质量:
m排总=45g+50g=95g=0.095kg,
其重力:
G排总=m排总g=0.095kg×10N/kg=0.95N,
受到的浮力F浮2=G排总=0.95N,
小球放入酒精与水中受到的浮力之比:
F浮1:F浮2=0.8N:0.95N=80:95=16:19;
若小球在酒精、水中都漂浮,受到的浮力都等于小球的重力,F浮1:F浮2=1:1≠16:19;假设不成立;
若小球在酒精、水中都浸没,受到的浮力F浮=ρ液V排g=ρ液Vg,则:
F浮1:F浮2=ρ酒精:ρ水=0.8×103kg/m3:1×103kg/m3=4:5≠16:19;故假设不成立;
可见小球在酒精、水中,一漂一沉,即在水中漂浮、在酒精中下沉;
小球是漂浮在水中,小球的重力G=F浮2=0.95N,
小球的质量:
m===0.095kg,
小球在酒精中下沉,小球的体积:
V=V排===1×10﹣4m3,
小球的密度:
ρ===0.95×103kg/m3。
答案:0.8;0.5;0.95×103。
22.(2020?本溪)如图是“远望6号”远洋测量船,排水量为25000吨,满载时受到的浮力为 2.5×108 N.“远望6号”可在南北纬60度以内的任何海域航行,完成对各类航天飞行器的海上跟踪、测控任务。满载的测量船在密度不同的海域漂浮时,受到的浮力 相同 (填“相同”或“不同”)。船静止在测控点,水下3m处船体受到海水的压强为 3.09×104 Pa.(g取10N/kg。ρ海水=1.03×103kg/m3)
解:
(1)船满载时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=25000×103kg×10N/kg=2.5×108N;
(2)满载的测量船在密度不同的海域漂浮时,受到的浮力都等于测量船的重力,而测量船在密度不同的海域,质量不变、重力不变,所以受到的浮力相同;
(3)水下3m处船体受到海水的压强:
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×3m=3.09×104Pa。
答案:2.5×108;相同;3.09×104。
23.(2020?陕西)小明将一根蜡烛置于水中,观察到蜡烛漂浮在水面上,此时蜡烛所受的浮力大小 等于 重力大小。小明想知道蜡烛的密度,找来家用电子秤和一个矿巢水瓶进行了测量,小明测得蜡烛的质量为42.2g;他将矿泉水瓶装满水拧上瓶盖后,测得其质量为563.0g;拧下瓶盖,将蜡烛缓慢放人瓶中并按压下去使其浸没且水不再溢出,再次拧上瓶盖并擦干瓶外的水,测得总质量为558.5g,如图所示。则溢出水的质量为 46.7 g,蜡烛密度为 0.9 g/cm3(结果保留一位小数)。蜡烛浸没在水中时所受的浮力大小为 0.467 N(g取10N/kg)。
解:(1)蜡烛漂浮在水面上,受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用,二者为平衡力,其所受浮力等于重力;
(2)溢出水的质量m溢出=m1+m2﹣m3=42.2g+563.0g﹣558.5g=46.7g,
蜡烛的体积等于蜡烛排开水的体积,则蜡烛体积为V=V溢出===46.7cm3;
蜡烛密度为ρ===0.9g/cm3;
(3)根据阿基米德原理可知蜡烛浸没在水中所受的浮力大小F浮=G排=m排g=46.7×10﹣3kg×10N/kg=0.467N。
答案:等于;46.7;0.9;0.467。
24.(2020?北海)如图所示,一个底面积为0.1m2的薄壁形容器,放有一个均匀的实心柱体A,现沿容器内壁缓慢注水,当注入2.4kg的水时,A对容器底部的压力刚好为零,水的深度为0.06m。当水的质量达到4.4kg时停止注水,水的深度为0.08m,A漂浮在水面上,此时A所受的重力 等于 浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”),浮力的大小为 36 N,接着把A竖直提高0.02m,则A静止时水对容器底的压强为 500 Pa。
解:(1)当水的质量达到4.4kg时,A漂浮在水面上,此时A所受的重力等于浮力;
(2)当注入2.4kg的水时,由ρ=可得,此时水的体积:
V水===2.4×10﹣3m3,
此时容器内水的深度h1=0.06m,则有V水+V排=Sh1,
实心柱体A排开水的体积:
V排=Sh1﹣V水=0.1m2×0.06m﹣2.4×10﹣3m3=3.6×10﹣3m3,
实心柱体A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3.6×10﹣3m3=36N,
因A对容器底部的压力刚好为零,
所以,此时A恰好漂浮,则A漂浮在水面上受到的浮力为36N;
(3)实心柱体A的底面积:
SA===0.06m2,
当水的质量达到4.4kg,水的深度h2=0.08m,把A竖直提高0.02m,设水下降的高度为△h,
由SA(h′+△h)=S△h,即0.06m2×(0.02m+△h)=0.1m2×△h,
解得:△h=0.03m,
此时容器内水的深度h=0.08m﹣0.03m=0.05m,
A静止时水对容器底的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa。
答案:等于;36;500.
三、实验探究题
25.(2020?咸宁)同学们利用压强计等装置“探究液体内部压强”的规律,进行了如下的操作:
(1)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图甲所示),接下来的操作是 B (选填字母)。
A.直接从U形管右侧中倒出适量液体 B.拆除胶管重新安装
(2)正确操作后,分析乙、丙两图的实验现象,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而 增大 ,因此拦河大坝要做成 上窄下宽 的形状(选填“上窄下宽”或“上宽下窄”);
(3)玲玲保持丙图中探头的位置不变,并向容器内加入适量的浓盐水,她发现U形管两侧液面的高度差又变大了,于是得出了“在同一深度,液体的密度越大,其内部的压强越大”的结论。她的操作不可靠,原因是加入盐水后液面位置改变了,正确操作是应将探头适当 上移 (选填“上移”或“下移”);
(4)红红用丁装置测量未知液体的密度,在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,需要测量的物理量有 BD (多选);
A.右侧待测液体到容器底的深度h1;
B.右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2;
C.左侧水到容器底的深度h3;
D.左侧水到橡皮膜中心的深度h4;
根据你选用的物理量推导出待测液体密度的表达式为ρ= ×ρ水 (用题中字母和ρ水表示)。
解:(1)在使用压强计前,发现U形管中两侧液面已有高度差(如图甲所示),接下来的操作是,只需要将软管取下,再重新安装,这样的话,U形管中两管上方的气体压强就是相等的(都等于大气压),当橡皮膜没有受到压强时,U形管中的液面就是相平的;选B;
(2)正确操作后,分析乙、丙两图知,液体密度相同,乙中深度较大,液体产生的压强较大,初步得出的结论是:同种液体中,液体压强随液体深度的增加而增大,因此拦河大坝要做成上窄下宽的形状;
(3)研究液体压强与密度的关系,要控制液体的深度相同;
保持丙图中探头的位置不变,并向容器内加入适量的浓盐水,密度增大的同时,液体深度也增大了,没有控制液体的深度不变;为控制深度相同,正确操作是应将探头适当上移;
(4)①在左侧加入适量的水,在右侧缓慢倒入待测液体,直到观察到橡皮膜相平,则左右液体产生的压强相同,即ρ水gh4=ρ液gh2;
ρ液=×ρ水,故需要测量的物理量是:
右侧待测液体到橡皮膜中心的深度h2,左侧水到橡皮膜中心的深度h4;
选BD;
②液体的密度的表达式:ρ液=×ρ水。
答案:(1)B;(2)增大;上窄下宽;(3)上移;(4)BD;×ρ水。
26.(2020?南宁)盛有液体的圆柱形容器里,放入物体后容器底部受到液体压力会增大,那么,容器底部受到液体压力的增加量△F液与哪些因素有关?某实验创新小组对此问题进行实验探究。
(1)他们猜想:△F液与放入物体的重力G物有关。他们将三个重力不同、体积相同的物体先后放入盛有相等质量水的相同容器中,并测得容器底部受到水的压力增加量△F水,实验示意图及相应数据见下表。
实验序号 1 2 3
实验示意图
G物(N) 4.0 4.8 5.6
△F水(N) 2.8 2.8 2.8
①三次实验中,容器中的水面升高的高度 相等 (选填“相等”或“不相等“)。
②分析比较实验1、2与3,可得:△F水与G物 无关 (选填“有关”或“无关”)。
(2)他们提出新的猜想:△F液与放入物体的体积V物有关。于是他们选用不同物体,先后放入盛有相等质量水的相同容器中,待物体静止,测得△F水.实验示意图及相应数据见表。
实验序号
4 5 6 7 8
实验示意图
V物(×10﹣4m3) 0 1.8 2.4 2.8 2.8 2.8
△F水(N) 0 1.8 2.4 2.8 2.4 2.0
①分析比较实验4、5与6,得到:V物越大,△F水越 大 。
②进一步分析比较实验6、7与8,发现:△F水与V物 无关 (选填“有关”或“无关”)。
③再通过计算比较实验4、5与6,发现:物体受到的浮力F浮 = △F水(选填“>”、“=”或“<”)。
④综合分析比较实验4﹣8,可得初步结论:影响液体对容器底部压力的增加量△F液的因素是物体 浸入(或排开)液体 的体积。
(3)为了使实验结论更有普遍性,还应 换用不同的液体 继续实验。
解:(1)①将体积相同的物体先后放入盛有相等质量水的相同容器中,排开的水体积相同,故水面上升高度相同;
②三个物体重力不同,而容器底部受到液体压力的增加量相同,故△F水与G物无关;
(2)①比较实验4、5与6,可知V物越大,△F水越大;
②由实验6、7与8,可知△F水与V物无关;
③由阿基米德原理可以算出实验4、5与6中的浮力正好等于容器底部受到液体压力的增加量,故可得物体受到的浮力F浮与△F水相等。
④综上可得,影响液体对容器底部压力的增加量△F液的因素是物体排开液体的体积。
(3)为了使实验结论更有普遍性,还应换用不同的液体,多次测量找普遍规律。
答案:(1)①相等;②无关;(2)①大;②无关;③=;④浸入(或排开)液体;(3)换用不同的液体。
四、计算题
27.(2020?娄底)如图所示,在水平地面上有一个装有水的圆柱型容器(水的深度不变),一物体浸没在容器底部(非密合),现用弹簧测力计将物体缓慢拉出。弹簧测力计的示数为F,物体下表面距容器底的距离为h,F与h的关系如图所示,求;(g取10N/kg。ρ水=1.0×103kg/m)
(1)物体浸没在水中所受的浮力;
(2)物体的密度;
(3)物体上表面刚出水面时,水对下表面产生的压强。
解:
(1)分析图象数据可知:物体A处于浸没时,弹簧测力计的示数为4N,物体离开水面后弹簧测力计的示数不变,为12N,则物体重力G=12N;
所以,物体浸没在水中所受的浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N;
(2)根据F浮=ρ液gV排可得,物体的体积:
V=V排===8×10﹣4m3;
由G=mg得,物体质量:
m===1.2kg,
则物体的密度:
ρ===1.5×103kg/m3;
(3)由于圆柱形容器中水的深度不变,由图象数据可知:物体的高度L=8cm﹣5cm=3cm=0.03m,
则物体上表面刚出水面时下表面所处的深度h=L=0.03m,
所以水对下表面的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa。
答:(1)物体浸没在水中所受的浮力为8N;
(2)物体的密度为1.5×103kg/m3;
(3)物体上表面刚出水面时,水对下表面产生的压强为300Pa。
28.(2020?包头)如图甲,水平桌面上的容器(厚度不计)底部固定一轻质弹簧(质量和受到的浮力均不计),弹簧上端连有正方体铁块A,铁块A上表面中心与不吸水的正方体木块B下表面中心用长为0.1m的轻质细绳拴接(细绳质量不计,长度不可伸长),A、B处于静止状态。已知铁块A和木块B的边长均为0.1m,mA=8kg,mB=0.5kg,容器底面积0.1m2、质量1kg。弹簧的弹力每变化1N,弹簧的形变量改变1mm。(ρ水=1.0×103kg/m,g取10N/kg)求:
(1)图甲中,容器对水平桌面的压强;
(2)向容器中缓慢注水,直到细绳恰好伸直(细绳不受力),如图乙所示。弹簧对铁块A的支持力是多大?
(3)细绳恰好伸直后继续向容器内缓慢注水,直到木块刚好全部被水浸没,水面又升高了多少?
解:
(1)图甲中,容器对水平桌面的压力等于容器的重力和:
F=(mA+mB+m)g=(8kg+0.5kg+1kg)×10N/kg=95N;
容器对水平桌面的压强:
p===950Pa;
(2)向容器中缓慢注水,直到细绳恰好伸直(细绳不受力),以A研究对象,A受到竖直向上的浮力、弹簧对铁块A竖直向上的支持力和竖直向下的重力,根据阿基米德原理,A受到的浮力:
F浮A=ρ水gV排A=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N;
由力的平衡:GA=F浮+F
弹簧对铁块A的支持力:F=G﹣F浮=8kg×10N﹣10N=70N;
(3)再次注水前,以B为研究对象,根据漂浮的特点,GB=F浮B=ρ水gV排B,
mBg=F浮B=ρ水gV排B,
mB=ρ水V排B,
V排B===5×10﹣4m3;
B浸在水中的深度:
h浸===0.05m;
若弹簧不伸缩,注水的深度:
△h1=h﹣h浸=0.1m﹣0.05m=0.05m;
再次注水刚好木块刚好被浸没:
B受到浮力变化量等于弹簧受力的变化量,根据力的平衡有:
F弹变=F浮增=F′浮B﹣GB=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3﹣0.5kg×10N/kg=5N;
因弹簧的弹力每变化1N,弹簧的形变量改变1mm,故因弹簧弹力减小了5N,弹簧的压缩量减小了0.005m,△h2=0.005m;
注水的总高度:△h总=△h1+△h2=0.05m+0.005m=0.055m,即水面又升高了0.055m。
答:(1)图甲中,容器对水平桌面的压强为950Pa;
(2)向容器中缓慢注水,直到细绳恰好伸直(细绳不受力),如图乙所示。弹簧对铁块A的支持力是70N;
(3)细绳恰好伸直后继续向容器内缓慢注水,直到木块刚好全部被水浸没,水面又升高了0.055m。
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