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浙教版科学八上第一章第第3节 水的浮力同步练习(优生加练)
一、单选题
1.如图所示,自制密度计由轻质密闭细管和配重M组成,P、Q为自制密度计上的两根刻度线,其中一根与其静止于酒精中时的液面重合,另一根与其静止于水中时的液面重合;现自制密度计静止于X液体中,其液面位置到P、Q的距离相等。下列分析正确的是(??? )
A.?P与自制密度计静止于酒精时的液面重合
B.?该密度计静止于水中和酒精中时所受的浮力相等
C.?X液体的密度等于水和酒精密度的平均值
D.?用直径更大的轻质细管可使PQ间距变大,提高精度
2.2020年8月18日,我国自行设计制造的首艘插桩式抢险打捞工程船”华祥龙”号抢险打捞工程船正式入列。如图所示,该船在打捞过程中,船体受到的浮力变化情况与下列哪一选项最接近( ???)
A.?????????B.???????C.?????????????D.?
3.某同学洗水果时发现:有些水果浮在水面上,而有些水果却沉在底部,如图所示。由此,可以判断这四个水果密度最小的是(?? ?)
A.?苹果?????????????????????????????????????B.?梨?????????????????????????????????????C.?橙子?????????????????????????????????????D.?番石榴
4.如图所示,盛有水的溢水杯放在水平桌面上,水面低于溢水口;将一块质量为m、体积为V的物块甲轻轻放入溢水杯中,溢出的水全部用空的小烧杯接住;物块甲静止时排开水的体积为V排。则下列说法中,正确的是(??? )
A.?物块甲受到的浮力一定等于mg???????????????????????????B.?物块甲受到的浮力一定等于ρ水gV
C.?小烧杯中水的重力一定等于mg???????????????????????????D.?小烧杯中水的重力一定小于ρ水gV排
5.如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。将木块沿虚线部分切开,下列说法中正确是(??? )
A.?沿ab切开,左右两部分都将上浮一点??????????B.?沿cd切开,拿走下部分,剩下的木块上浮一点
C.?沿ab切开,左右两部分还是漂浮????????????????????D.?沿cd切开,上半部分漂浮,下半部分悬浮在水中
6.在“自制密度计”的综合实践活动中,小明按照教材的要求制作了简易密度计,取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石钠封口(如图所示)。为了给密度计标上测度,他进行了如下操作: A.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上1.0g/cm3;b.将其放入密度0.9g/cm3植物油中,用同样的方法在密度计上标上0.9g/cm3;c.接着他以两刻度线间的长度表示0. 1g/cm3,整个饮料吸管均匀标上刻度;针对他的实验步骤,下列说法正确的是(?? )
A.?小明制作的密度计,刻度0.9应该在B点
B.?若所测的盐水的实际密度为1. 1g/cm3 . 则实际液面处在此密度计B点的上方
C.?若所测的酒精的实际密度为0.8g/cm3 ,则实际液面处在此密度计0. 8g/cm3刻度线的下方
D.?在实验步骤c中,小明这样均匀标示刻度是正确的
7.一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变化美系图象(g取10N/kg)。下列说法正确的是(?? )
A.?圆柱体受到的重力是8N??????????????????????????????????????B.?圆柱体的高度是9cm
C.?四柱体浸没时受到的浮力是4N????????????????????????????D.?圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
8.将四个形状不同、高度均为L的实心金属块,用细线拉着,匀速缓慢地放入水深为L的盛水容器中,直至容器底部,此时水未溢出。四个实验中与右图所描绘的浮力大小F与金属块浸入水中深度h的关系一致的是(?? )
A.???????????????????B.???????????????????C.???????????????????D.?
9.有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯盛满酒精,乙溢水杯盛满某种液体,将一个不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中,小球浸没在酒精中,溢出酒精的质量是80g;将小球从甲溢水杯中取出擦干,轻轻放入乙溢水杯中,溢出液体的质量是80g,小球露出液面体积与浸入液体中体积之比为1 :4。已知ρ酒精=0.8×103kg/m3 , 下列说法中正确的是( ???)
A.?小球静止于甲溢水杯的底部????????????????????????????????B.?小球的体积是80cm3
C.?液体的密度是1.0×103kg/m3??????????????????????????????D.?小球的密度是0.9×103kg/m3
10.甲、乙体积相同,乙、丙质量相等,将它们放入水中静止时如图所示,其中丙为沉底,则下列说法正确的是( ???)
A.?甲所受的浮力大于甲所受的重力?????????????????????????B.?乙受到的浮力最大
C.?丙物体的密度最小??????????????????????????????????????????????D.?若三个物体均由同种材料制成,则丙一定为实心
11.用手将一个密度为0.9×103kg/m3的实心小球先后浸没在水和酒精中。松手后,小球静止时,排开水和酒精的体积分为V1和V2 , 小球在水和酒精中所受的浮力分别为F1和F2 , 以下判断正确的是(ρ酒精=0.8×103kg/m3)(? ??)
A.?V1∶V2=1∶1? ?F1∶F2=5∶4?????????????????????????????B.?V1∶V2=9∶10? F1∶F2=9∶8
C.?V1∶V2=4∶5? ?F1∶F2=1∶1?????????????????????????????D.?V1∶V2=8∶9? ?F1∶F2=10∶9
12.如图所示,两个相同的容器都盛满水,甲中有一体积是6cm3、密度是0.6g/cm3的木块漂浮在水面上,下列有关说法正确的是(? ??)
A.?甲容器对地面的压力和压强大于乙容器对地面的压力和压强
B.?将木块缓慢下压至浸没的过程中,木块受到的浮力不变
C.?将木块取出后,甲、乙两容器对地面的压力和压强相等
D.?木块漂浮时受到的浮力等于自身重力,并且有 的体积露出水面
13.如图所示,弹簧测力计下端悬挂一高度为1cm、质量为m的圆柱体,它在水中受到最大浮力为 ,圆柱体下表面刚刚与水面接触到全部浸没后,测力计示数F拉及圆柱体所受的浮力F浮分别与浸入水中深度h关系图正确的是(??? )
A.???B.??????C.?????D.?
14.如图甲,圆柱形薄壁容器中有一个用细绳与容器底相连的正方形小木块,细绳体积忽略不计,某同学先后分别用清水和盐水以同样缓慢的速度加入杯中,直至木块完全浸没(如图乙)。物块所受浮力F浮(虚线表示盐水中,实线表示清水中)与时间t的图像是( ???)
A.???????????B.?????????????????C.?????????????????D.?
15.质量相等的两个实心小球甲和乙,已知它们的密度之比是ρ甲:ρ乙=1:3,现将甲、乙两球放入盛有足够多水的烧杯中,当甲、乙两球处于静止状态时,水对两球的浮力之比F甲:F乙=3:2,下列结论中错误的是(? ??)
A.?甲球受到的浮力与它的重力相等?????????????????????????B.?甲球漂浮,乙球沉底
C.?甲球的密度为0.8×103kg/m3???????????????????????????? ??D.?乙球的密度为1.5×103kg/m3
16.如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下,从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动。上升到离水面一定的高度处,图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象。根据图象信息,下列判断正确的是(?? ?)
A.?该金属块重力的大小为136N????????????????????????B.?浸没在水中的金属块受到的浮力大小是136N
C.?该金属块的密度是7.8×103kg/m3???????????????????D.?在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
17.在甲、乙、丙三个完全相同的试管内装入砂粒后依次将它们直立于酒精、水、盐水三种液体中呈漂浮。若试管浸入液体部分深度都相同,则试管中所装砂粒(?? )
A.?三管一样多???????????????????????B.?甲试管最多???????????????????????C.?乙试管最多???????????????????????D.?丙试管最多
18.一个大物块甲,先后再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、乙之间用细绳连接,如图所示。则下列说法错误的是(? )
A.?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.?乙物块的质量比丙物块小????????????????????????????????????D.?乙物块的密度比水大
19.如图所示,在三个相同的容器中装有质量相同的水,将木块A、金属块B按不同的方式放入水中,待A、B静止时,水面高度的大小关系相比较,正确的是(?? )
A.?h甲=h乙=h丙???????????????B.?h甲=h乙>h丙?????????????????C.?h甲>h乙=h丙???????????????D.?h甲>h乙>h丙
20.如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止时将( ??)
A.?悬浮??????????????????????????????????B.?漂浮??????????????????????????????????C.?沉底??????????????????????????????????D.?无法判断
二、填空题
21.如图所示,在弹簧测力计的挂钩下悬挂一个小水桶,桶与水的总质量为5kg,用细线系一个质量为1.78kg的实心铜球,用手提细线上端将小球缓慢浸没在水中,使其在水中静止,且不与桶壁、桶底接触;当铜球在水中静止时,小球受到的浮力是_________N,弹簧测力计的示数是________N.(ρ铜=8.9x103kg/m3)
22.将体积相同、材料不同的甲、乙、丙三个实心小球,分别轻轻放入三个装满水的相同烧杯中,甲球下沉至杯底、乙球漂浮、丙球悬浮,如图所示。
(1)三个小球的浮力F甲、F丙、F乙大小关系是________。
(2)三个烧杯底部对桌面的压强P甲、P丙、P乙大小关系是________。
23.如图为A、B和C三个物体静止在甲乙丙三杯液体中的情形,三个容器是相同的。
(1)若A、B和C三个物体体积相同,甲、乙和丙是同种液体,则受到重力最大的物体是________(选填“A”、“B”或“C”)。
(2)若A、B和C是三个相同的物体,则甲、乙和丙三杯液体中密度最大的是________(选填“甲”、“乙”或“丙”);若将A、B和C三个物体都从容器中取出(忽略带出液体的质量),则三个容器底部压强减小量________(选填“甲最多”、“乙最多”、“丙最多”或“一样多”)。
24.我国某新型战略核潜艇,它在海面航行时排水量为8×10 6千克,那么它排开海水的体积是________?米3 。当向潜艇充入2×10 6 千克海水后潜艇悬浮在100米深的海水中,此时潜艇受到的浮力是________?牛。(ρ 海水 取1.0×10 3千克/米3 ,g取10牛/千克)
25.一支密度计先后放在A.B两种液体中,静止时如图,则A液体的密度比B液体的密度________,(填“>”“=”或“<”,下同)密度计在A液体中受到的浮力________在B液体中受到的浮力。
26.体积是100cm3 , 质量是90g的物体,将其缓缓放入装满水的烧杯中,物体静止后,溢出水的质量是________g;将其缓缓放入装满酒精的烧杯中,溢出酒精的质量是________g。(ρ酒=0.8×103kg/m3)
27.在学习了浮力的相关知识后,小明取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量橡皮泥,同时也用橡皮泥将下端封口,制成一只简易的密度计。
(1)密度计分别放到水和某一种液体中,情景如上图甲乙所示,用ρ水、ρ液分别表示水和液体的密度,则ρ水________ρ液(填写大小关系)。
(2)当密度计放入食用油中,小明发现密度计沉到容器底部,无法测量出食用油的密度,如图丙。则小明重新制作密度计时,请你提出一点改进的建议:________?。
28.利用一根饮料吸管制作一个简易密度计。
(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,在吸管的________(选填“上端”或“下端”)塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。
(2)让这个简易密度计竖直漂浮在不同的液体中,液体的密度越大,它露出液面部分的长度越长,受到的浮力________。(选填变大、不变或变小)
(3)通过计算,在吸管上标出对应的刻度线,便制成了一个简易的吸管密度计,下列四种刻度的标示合理的是________。
29.如图所示,一艘轮船在甲海洋中航行,水面在轮船上的A位置,当该轮船驶入乙海洋中时,水面在轮船上的B位置。设轮船的总质量不变,轮船在甲、乙两海洋中所受浮力分别为F1和F2 , 甲乙两海洋的海水密度分别为ρ1和ρ2。则F1 ________F2 , ρ1________ρ2。(都选填“>”、“<"或“=”)
30.一艘船从内河驶入海里,则船受到的浮力将________(填:增大、减小或不变),排开水的体积将________。一艘潜艇在淡水100米深处潜伏,受到的浮力为F1;在淡水200米深处潜伏,受到的浮力为F2;在海水300米深潜伏,受到的浮力为F3 , 当浮在(淡)水面上时受到的浮力为F4 , 则F1、F2、F3、F4之间的大小关系为________。
三、解答题
31.国之重器载人潜水器“奋斗者”号潜水器在马里亚纳海沟10909米深处成功坐底,完成万米海试并成功返航。“奋斗者”号体积约为30米3 , 空载时质量约为24吨。
(1)“奋斗者”号空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)请结合相关公式推理说明“奋斗者”号从水面上方进入水面直到坐底成功,整个过程中潜水器受到的浮力的变化过程。
(3)潜水器要想完成下潜上浮,离不开自身的压载铁。“奋斗者”号身上装配了四块压载铁,总重量将近2吨,当“奋斗者”号在水底完成采样作业,准备上浮的时候,它会抛出两块压载铁,开始上浮。请说明“奋斗者”号完成采样作业,慢慢上浮的过程中潜水器受到的各个力的变化过程。
32.如图是Argo浮标,广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。浮标结构如图所示,由坚硬壳体和下方可伸缩油囊两部分组成;当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时,油囊排开水的体积等于注入油的体积;当油囊中的油全部被抽回壳体内时,油囊自身体积忽略不计。已知浮标总质量为 55kg,其中含油 20kg;浮标壳体体积为 0.04m3;油的密度0.8×103kg/m3 , 海 水密度取 1.0×103kg/m3。
(1)Argo 浮标是通过改变________(填“重力”或“所受浮 力”)来改变沉浮状态的;
(2)该浮标漂浮在水面上所受到的浮力是多大?
(3)液压式柱塞泵将壳体中的油全部注入油囊时,浮标最终露出水面的体积为多少立方米?
33.? 2020年7月26日,我国自主研制的水陆两栖飞机“鲲龙”AG600在山东青岛附近海域成功实现海上首飞(如图甲)。AG600 主要用于大型森林灭火,可一次性吸水12吨,达到最高起飞质量53.5吨,单次投水救火面积可达4000余平方米。
①飞机“鲲龙”AG600吸收海水过程至起飞如图丙所示。
②飞机“鲲龙”AG600吸收海水过程至起飞,排开海水体积与时间之间的关系如图乙所示。
(1)由图乙可知,飞机从开始吸水到完成吸水的过程,共花时间多少秒?________。
(2)图乙曲线中A点对应图丙中的哪个状态________。(用序号表示)
(3)请计算图乙中V的大小。(写出计算过程,海水密度取1.0×103kg/m3 , g取10N/Kg) )
34.2019年12月17日,首艘国产航母"山东舰"在海南入列。该航母的标准排水量为5万吨,满载排水量为6.5万吨。
(1)当航母从大连港进入黄海北部海域后,士兵们发现航母的吃水深度(即浸在水中的深度)减小了,请解释原因。
(2)满载时航母所受的浮力是多大?
(3)航母上的工作人员在不同海域取样部分海水,并利用以下方法测量某次取得的海水的密度;一个圆柱形杯身的杯子(杯子厚度忽略不计),先在其中装水密封后,放在水平桌面上,如图甲所示;再将杯子分别倒置在盛有水和海水的容器中,静止后杯子内外液面高度差如图乙和图丙所示,求图丙中海水的密度。
35.如图甲所示,是小科家的“懒人花盆”。它的外面是一个储水盆,里面是一个栽培盆,栽培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动,浮子的顶端可显示水位高低,栽培盆底的陶粒通过渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用,从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理可简化成图乙,已知:浮子重为0.02N,横截面积为0.5cm2 , 请回答下列问题。
(1)从植物细胞吸水或失水原理分析,若储水盆内所用营养液浓度过高,会导致植物细胞________。
(2)浮子在水中漂浮时,浸入水中的深度是多少?
(3)当储水盆内盛有密度比水大的营养液时,营养液对漂浮的浮子底面的压强为多大?(g取10N/kg)
四、实验探究题
36.? 2020年7月11日中国航海日”活动拉开帷幕,明星舰船极地科考破冰船“雪龙2”号轮停靠在上海港国际客运中心码头供市民参观。“雪龙2”号是中国第一艘自主建造的极地科考破冰船,吃水7.85米,排水量13996吨,填补了中国在极地科考重大装备领域的空白。为了探知轮船的奥秘,了解轮船各项参数背后的意义,STEAM小组的同学自己动手,设计并制作了“雪龙2”模型,如图甲所示。。
(1)设计制作船模的过程中,同学们应该重点考虑船的哪些因素?________(至少答3点)
(2)根据船的相关知识,小明同学已经在船舷上绘制了一条载重线。请你根据载重线测出这艘船模的最大载重量,测量的方法是________(简述实验步骤)
(3)你觉得在轮船上勘绘载重线标志的目的是_____________。
A.最大限度地利用船舶的装载能力
B.保证船舶的航行安全
C.保证船舶行驶过程中保持稳定
D.判断船舶是否超载
(4)现实中,船舶上往往不止一条载重线。如图乙所示为“雪龙2”轮船船舷上漆着的5条载重线。其中的S表示“印度洋载重线”,W表示“北大西洋载重线”。请说明“S”在上, “W”在下的原因?________
37.在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及排开液体的体积,实验数据记录在表中。
液体种类 实验序号 物体重力G物(N) 弹簧测力计示数F(N) 物体受到的浮力
F浮(N) 排开液体体积V排(cm3)
水 ρ水=1.0g/cm3 1 2 1.5 0.5 50
2
1.0 1.0 100
3
0.5 1.5 150
酒精 ρ酒精=0.8g/cm3 4 2 1.6 0.4 50
5
1.2 0.8 100
6
0.8 1.2 150
(1)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可得出的初步结论是:________。
(2)分析比较实验序号________可得出的初步结论是:当物体排开液体的体积相同时,液体密度越大,浸在液体中的物体受到的浮力越大。
(3)实验中小明观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越小。于是他灵机一动,在弹簧测力计下挂了一个重1.5N的物块,如图甲所示,当他把物块浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的读数为0.5N,他就在0.5N刻度线处标上1.0g/cm3;当他把物块浸没在酒精中时,如图丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘________N处对应标上0.8g/cm3字样,聪明的他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。
38.小天利用图中的器材进行“探究浮力大小跟物体浸入液体的深度是否有关?的实验。小天用弹簧测力计测出物块重力(如图丙所示),并把它慢慢放入水中。根据测力计的实验数据,他绘制了弹簧测力计对物块的拉力和物块所受浮力随浸入水中的深度变化的图象(如图乙所示)。小艺分析图象可知:
(1)由图丙可知,物块所受的重力大小为________N,在图乙中是指________(选填:“F1”、 “F2”和“F3”)的大小;
(2)图象________(选填:“a”或“b”)是描述物块所受浮力随浸入水中深度的变化图象。 用等式表示F1、F2和F3这三个力之间的关系:________;
(3)实验结论:浮力大小跟物体浸入液体的深度是否有关?________(选填:是或否)
39.小雨在“验证阿基米德原理’”的实验操作步骤如图所示,实验过程如下。
A.用细线将橡皮挂在弹簧测力计下,测出橡皮的重力:
B.将水倒入溢水杯中;
C.将挂在弹簧测力计下的橡皮浸没水中,让溢出的水全部流入小桶中,同时读出弹簧测力计的示数;
D.将盛有溢出水的小桶挂在弹簧测力计下,读出此时弹簧测力计的示数;
E.记录、分析实验数据,得出实验结论;
F.整理实验器材。
请根据小雨的实验过程回答下面问题:
(1)指出小雨在实验操作中漏掉的一个步骤:________。
(2)在B步骤中对溢水杯中的水量有何要求?答:________。
(3)将橡皮从水面上方某一高度处缓缓下降,使其逐渐浸入水中直至完全浸没,整个过程中弹簧测力计的示数如何变化?答:________。
(4)若A、C、D三个图中弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3 , 漏掉的实验操作中的弹簧测力计示数为F4 , 那么当满足________关系式时(用字母表达式表示),阿基米德原理就得到了验证。
五、综合说理题
40.烧杯里盛有6℃的水如图甲所示,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,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,在烧杯内水的温度下降到0℃。(假设从6℃的温度下降到0℃的过程中,小球的体积始终不变。)请对小球的浮沉情况做出判断并进行必要的解释。
答案解析部分
一、单选题
1. B
解析:(1)(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排确定液体密度和V排的数量关系即可;
(2)根据漂浮条件判断;
(4)根据体积公式V=Sh分析判断。
密度计始终在液面上漂浮,根据二力平衡的条件可知,它受到的浮力始终等于自身重力。因为它的重力保持不变,所以它在水中和酒精中受到的浮力相等,故B正确;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,液体的密度与V排成反比,即密度计上的刻度越靠下,V排越小,而液体的密度越大,因此P点静止时与水的液面重合,故A错误;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,液体的密度与V排成反比,因此密度计上的刻度不是均匀的,且越靠下越密集,那么在P和Q中间处的液体密度肯定不等于水和酒精的密度平均值,故C错误;
根据V=Sh可知,直径越大的细管,PQ之间的间距h越小,精度越差,故D错误。
故选B。
2. B
解析:根据浮沉条件和阿基米德原理分析即可。
在打捞过程中,将打捞船和打捞物看作一个整体,它们始终在水面漂浮。根据浮沉条件可知,它们受到的总浮力等于它们的总重力。因为总重力保持不变,所以它们受到的总浮力保持不变。
? ? ?当被打捞物开始露出水面时,它排开水的体积减小,那么它受到的浮力减小。根据F浮总=F浮船+F浮物可知,打捞船受到的浮力逐渐增大。当物体完全露出水面时,它受到的浮力不变,那么打捞船受到的浮力也保持不变。
因此打捞船受到的浮力先增大后不变。
故选B。
3. A
解析:根据阿基米德原理和浮沉条件比较物体之间密度的大小即可。
根据浮沉条件可知,梨子沉在水底,它的密度大于水;而苹果、橙子和番石榴都是漂浮,那么它们的密度小于水,因此梨子的密度最大。
当物体漂浮在水面上时,
它受到的浮力F浮力=G;
ρ水V排=ρV;
解得:;
根据上面的式子可知,的比值越小,物体的密度越小。
感觉图片可知,苹果、橙子和番石榴中,苹果的的比值最小,因此苹果的密度最小。
故选A。
4. D
解析:根据漂浮条件和阿基米德原理分析即可。
由于溢水杯没有装满水,因此放入物块甲后,水不会立即流出来,而是先上升。当水面到达水嘴的高度时,才会有水排出,因此流到小烧杯内水的体积肯定小于静止时的V排 ,
即V水 ρ水gV水<ρ水gV排;
G水<ρ水gV排 , 故D正确;
如果物体漂浮,那么它受到的浮力F浮力=G=mg,没有说明状态,故A错误;
物体甲受到的浮力为F浮力=ρ水gV排 , 而V排不一定等于V,故B错误;
溢水杯装满水时,且甲漂浮或悬浮时,小烧杯中水的重力才等于mg,由于状态未知且没有装满水,故C错误。
故选D。
5. C
解析:首先根据浮沉条件判断物体密度和水的密度的关系,再根据密度的特性判断切开后密度是否发生变化,进而根据浮沉条件判断两部分的浮沉状态。
原来的长方体木块漂浮在水面上,根据漂浮条件可知,木块的密度小于水的密度。无论沿哪个方向将木块切开,木块的材料种类没有变化,因此切开的两部分密度不变,都仍然小于水的密度,因此仍然漂浮,故C正确,D错误;
当物体漂浮时,它受到的浮力F浮力=G;
ρ液gV排=ρgV;
ρ液V排=ρV;
解得:;
因为V排=Sh排 , 所以:。
当沿ab方向切开时,液体和物体的密度不变,那么浸入液体的深度不变,所以左右两部分不会上浮也不会下沉,故A错误;
当沿CD方向切开时,拿走下部分,木块的重力减小,那么它受到的浮力减小,排开水的体积也会减小。假设木块露出水面的部分高度不变,而木块的总高度h减小,必然导致变大,因此肯定减小了。而它们的比值肯定不变,因此木块肯定下沉,故B错误。
故选C。
6. B
解析:(1)根据密度计放在水、植物油里漂浮时的浸入的体积判断出密度计放入中时植物油液面的0.9位置即可;
(3)根据浮沉条件和阿基米德原理推导得到密度计浸入的深度和液体密度的关系式,进而判断它们之间是否成正比即可;
(2)(4)根据密度计的刻度由上至下的特点是上疏下密的特点分析。
密度计始终漂浮在液面上,它受到的浮力始终等于重力,即浮力保持不变。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,因为植物油的密度小于水的密度,所以排开液体的体积V排水<V排油 , 即密度计放在植物油中,液面的位置在水的密度值刻度线的上方,即刻度0.9应该在A点,故A错误;
密度计漂浮时,它受到的浮力等于重力,即F浮=G物 ,
ρ液gV排=ρ液gSh浸=G物=mg,
所以 ,
则密度计处于漂浮状态时浸没的深度与液体密度成反比,
所以密度计刻度不均匀,即小明这样均匀标示刻度不对,故D错误;
密度计的刻度由上至下的特点是上疏下密,所以所测的盐水的实际密度为?1.1g/cm3? , 则实际液面处在此密度计B点的上方,故B正确;
密度计的刻度由上至下的特点是上疏下密,所以所测的酒精的实际密度为?0.8g/cm3? , 则实际液面处在此密度计?0.8g/cm3刻度线的上方,故C错误。
故选B。
7. D
解析:(1)由图可知0-3cm段圆柱体未浸入液体,根据二力平衡的知识计算圆柱体的重力;
(2)根据图象可知圆柱体从开始没入水中到完全浸没可得出圆柱体的高度。
(3)由图象7-9cm段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,根据F浮=G-F计算即可;
(4)利用物体受到的最大浮力和阿基米德原理求得圆柱体的体积,利用密度公式求得圆柱体的密度。
A.由图象可知,当h=0时,此时圆柱体没有进入水中,不受浮力。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A错误;
B.根据图象可知,圆柱体从下表面开始没入水中到完全浸没的深度:h=7cm=-3cm=4cm,因此圆柱体的高度是4cm,故B错误;
C.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,则圆柱体受到的最大浮力:F浮=G-F=12N-4N=8N,故C错误;
D.圆柱体的体积:
圆柱体密度: , 故D正确。
故选D。
8. A
解析:根据图像可知,随着深度的不断增大,浮力在不断增大,但是增大的速度先变大后变小。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,金属块排开液体的体积增大的速度先越来越快,再越来越慢,据此分析即可。
A.金属块为球形,在浸入一半体积前,V排增大的越来越快;浸入一半体积后,V排增大的越来越慢,故A符合题意;
B.金属块为长方体,在浸入的整个过程中,V排增大的速度保持一致,故B不合题意;
C.金属块为圆台,在浸入的整个过程中,V排增大的速度越来越快,故C不合题意;
D.金属块为沙漏型,在浸入的整个过程中,V排增大的速度先越来越慢,再越来越快,故D不合题意。
故选A。
9. C
解析:(1)根据浮沉条件判断小球在甲中的状态;
(2)根据V=V排=计算小球的体积;
(3)根据漂浮条件计算出液体的密度;
(4)根据浮沉条件计算出小球的密度。
当小球漂浮在液体表面上时,它受到的浮力等于重力,
即F浮力=G,
m排g=mg;
那么m=m排=80g;
当小球完全浸没在酒精中时,它排开酒精的体积是80g;
即m=m排;
那么m排g=mg;
即G排=G=F浮力 ,
因此小球肯定在酒精中悬浮。
故A错误;
因为小球在酒精中悬浮,所以小球的密度等于酒精的密度,即ρ球=0.8×103kg/m3 , 故D错误;
小球的体积V=V排= ,
故B错误;
小球在水中漂浮,那么液体的密度=1×103kg/m3 , 故C正确。
故选C。
10. B
解析:(1)根据漂浮条件判断;
(2)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较甲和乙的浮力大小,再根据浮沉条件比较乙和丙的浮力大小即可;
(3)根据浮沉条件,将三个物体的密度与水的密度进行比较即可;
(4)根据浮沉条件判断。
A.甲在水面漂浮,那么它受到的浮力等于自身的重力,故A错误;
B.甲和乙体积相同,根据图片可知,甲排开水的体积小于乙排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排可知,甲的浮力小于乙的浮力。乙和丙的质量相同,那么它们的重力相同;乙悬浮,那么它受到的浮力等于重力;丙下沉,那么它受到的浮力小于重力,因此浮力乙大于丙。在三个物体中,乙的浮力最大,故B正确;
C.甲漂浮,密度小于水的密度;乙悬浮,密度等于水的密度;丙下沉,密度大于水的密度,那么丙的密度最大,故C错误;
D.如果丙是空心的,但是空心的体积不够大,即平均密度大于水的密度,那么它在水中仍然下沉,故D错误。
故选B。
11. B
解析:(1)根据浮沉状态,利用二力平衡或阿基米德原理计算出浮力,然后作比即可。
(2)首先根据浮沉条件判断小球在水中和酒精中的状态,然后根据阿基米德原理计算出V排 , 然后作比即可。
(1)因为ρ球<ρ水 , 所以小球在水中漂浮;
那么它受到的浮力等于自身重力,即F1=G=ρ球gV;
因为ρ球>ρ酒 , 所以小球在酒精中下沉;
那么它受到的浮力F2=ρ酒精gV;
因此在水中和酒精中浮力之比为:F1:F2=ρ球gV:ρ酒精gV=ρ球:ρ酒=0.9×103kg/m3:0.8×103kg/m3=9:8;
(2)小球在水中漂浮时,它排开水的体积:;
小球在酒精中下沉,那么它排开水的体积V2=V;
小球在水中和酒精中排开水的体积之比:V1:V2=;
故选B。
12. D
解析:(1)在水平面上,物体受到的压力等于上面所有物体的重力之和;
(2)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析浮力的变化;
(3)根据(1)中的原理分析;
(4)根据漂浮条件计算即可。
A.木块在甲容器中漂浮,那么它受到的浮力等于重力,即它排出水的重力等于木块的重力,因此甲容器中水和木块的重力之和等于乙容器中水的重力。根据容器对地面的压力F=G容器+G水可知,甲容器对地面的压力等于乙容器对地面的压力。甲和乙容器的底面积相等,根据公式可知,两个容器对地面的压强相等,故A错误;
B.将木块缓慢下压至浸没的过程中,木块排开水的体积增大,根据F浮力=ρ液gV排可知,木块受到的浮力增大,故B错误;
C.将木块取出后,甲中水的重力将小于乙中水的重力,根据容器对地面的压力F=G容器+G水可知,甲对地面的压力小于乙。根据公式可知,甲对地面的压强小于乙对地面的压强,故C错误;
D.当木块漂浮在水面上时,它受到的浮力等于重力,
即F浮力=G;
ρ水gV排=ρgV;
1g/cm3×V排=0.6g/cm3×V;
解得:;
因此: , 故D正确。
故选D。
13. A
解析:(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小与排开液体的体积成正比;
(2)当物体在水中静止时,它受到的浮力F浮力=G-F拉 , 据此对浮力和拉力与深度的关系进行判断即可。
当圆柱体的下表面开始入水时,此时浮力为0,那么测力计的示数F=G=mg。随着深度的不断增大,V排变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,圆柱体受到的浮力不断变大。当圆柱体完全浸没后,它的浮力达到最大 , 此后V排不变,它受到的浮力保持不变,故C、D错误;
开始时,测力计的示数F=G=mg。根据F浮力=G-F拉可知,随着浮力的不断增大,测力计的示数不断减小。当浮力达到最大时,测力计的示数得到最小为: , 此后示数保持不变,故A正确,B错误。
故选A。
14. B
解析:小木块的密度比水小在水中小木块能漂浮在水面上。物体在液体中所受的浮力大小与浸在液体中的体积和液体的密度有关,体积越大所受浮力越大,密度越大浮力也越大。图中木块随液体逐渐加入分为这样几个阶段,一、木块在容器底部,随液体加入,浮力逐渐增加到等于重力,木块开始上浮;二、液体继续加入木块上浮浮力不变;三、细线拉直,液体继续加入由于木块不能上升,排开液体的体积增大浮力继续增加;四、木块完全浸没,排开液体体积不变,浮力不变。
由分析可知,随着水的加入木块受到的浮力分为这样四个阶段:一、木块在容器底部,随液体加入,浮力逐渐增加到等于重力,木块开始上浮;二、液体继续加入木块上浮浮力不变;三、细线拉直,液体继续加入由于木块不能上升,排开液体的体积增大浮力继续增加;四、木块完全浸没,排开液体体积不变,浮力不变。在清水和盐水中的都是浮力等于重力时开始上浮,区别是盐水中V排比较小时就上浮。细线拉直后浮力继续增加,此时在盐水中的浮力会大于清水中的浮力,由此可知与B图线变化相符,B选项正确。
故选B
15. C
解析:首先根据密度公式计算出两个球的体积之比,分别假设全部漂浮和全部浸没,求出浮力之比与实际的数据比较,进而确定最终状态一漂一沉,最后利用浮沉条件和浮力之比列式计算出即可。
因为两球质量相等,密度之比是ρ甲:ρ乙=1:3,
根据密度公式得到:它们的体积之比为V甲:V乙=3:1;
若两球在水中都漂浮,则它们受到的浮力等于自身重力,
就即F甲:F乙=G甲:G乙=m甲:m乙=1:1,因此它们不都是漂浮;
若两球在水中都是全部浸没,
则它们受到的浮力之比:F甲:F乙=ρ水gV甲:ρ水gV乙=V甲:V乙=3:1,因此它们不能全部浸没;
那么只能是密度小的甲球漂浮,密度大的乙球下沉;
因为甲球漂浮,所以它受到的浮力等于重力,故A正确不合题意;
综上分析,甲球漂浮,乙球下沉,故B正确不合题意;
当甲、乙两球处于静止状态时,
它们受到的浮力之比:F甲:F乙=ρ甲V甲g:ρ水V乙g=ρ甲V甲:ρ水V乙=3:2;
即:(ρ甲×3):(103kg/m3×1)=3:2;
解得:ρ甲=0.5×103kg/m3。
因为ρ甲:ρ乙=1:3,
所以ρ乙=1.5×103kg/m3 . 故C错误符合题意,D正确不合题意。
故选C。
16. C
解析: 本题所要运用到的知识点包括重力、浮力、质量、密度的计算,还有阿基米德原理。
A、当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,从图可知,该金属块重力为:G=F拉=156N,A不符合题意。
? B、当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为136N,则金属块受到的浮力大小为:
F浮=G-F拉=156N-136N=20N,B不符合题意。
? C、由F浮=ρ水V排g可知:
? 金属块排开水的体积(金属块的体积):
则由G=mg=ρVg得金属块的密度为:
, C符合题意。
D、从图可知,绳子的拉力在t1至t2时间段内逐渐的变大,则由公式F浮=G-F拉可知,
金属块的重力不变,而拉力逐渐的变大,所以浮力逐渐变小,C不符合题意。
故答案为:C
17. D
解析:首先根据F浮=ρ水gV排确定三个试管受到的浮力的大小关系,然后根据F浮=G试管+G沙粒比较三个试管中沙粒的多少。
根据公式F浮=ρ水gV排可知,当V排相等时,液体的密度越大,物体受到的浮力越大;
因为三种液体中盐水的密度最大,
所以丙试管受到的浮力最大;
根据F浮=G试管+G沙粒可知,试管的重力G试管相同,
那么丙试管中沙粒的重力最大。
故选D。
18. C
解析:(1)根据公式F浮=ρ液gV排判断甲受到浮力的变化;
(2)根据浮沉条件对甲进行受力分析,比较绳的拉力和丙的重力的大小;
(3)根据浮沉条件对乙进行受力分析,比较绳的乙和丙的质量大小;
(4)分析细绳剪断后乙的状态,然后根据浮沉条件判断和水的密度的大小关系。
两种情况下,甲都完全浸没在水中,它排开水的体积相等;根据公式F浮=ρ液gV排可知,甲受到的浮力相等,故A正确不合题意;
左边甲在水中悬浮,处于静止状态,那么它受到的浮力F浮甲=G甲+F拉;右边甲在水中仍然处于静止状态,它受到的浮力F浮甲=G甲+G丙;因此绳的拉力和丙的重力相等,故B正确不合题意;
乙在水中静止,那么它受到的重力G乙=F浮乙+F拉;因为G丙=F拉 , 所以G乙>G丙;根据公式G=mg可知,m乙>m丙 , 故C错误符合题意;
剪断细线后,乙肯定下沉,那么它的密度肯定大于水的密度,故D正确不合题意。
故选C。
19. B
解析:(1)将A、B两个物体放入水中后,由于它们都会排开水,因此水面都会升高,那么水面的高低取决于它们排开水的体积大小;
(2)根据浮沉条件判断三幅图中两个物体受到总浮力的大小关系,然后根据阿基米德原理判断排开水的体积大小关系,最后根据“V排越大,水面越高”判断水面的高度即可。
在甲、乙两图中,木块A和金属块B都是处于漂浮状态,
那么它受到的浮力都等于自身重力,即F甲AB=F乙AB=GA+GB;
图丙中:木块A处于漂浮状态,
所以A受到的浮力F丙A=GA;
金属块B在水中会下沉,
所以FB浮 那么A、B两个物体受到的总浮力:F丙AB 因此:F甲AB=F乙AB>F丙AB;
根据V可知:V甲AB=V乙AB>V丙AB ,
则水面上升的高度关系为:h甲升=h乙升>h丙升。
故选B。
20. B
解析:(1)根据物体漂浮时受到的浮力等于其自身受到的重力,结合阿基米德原理和重力公式列出等式,求出液体的密度;
(2)B放在A上,将它们看作一个漂浮的物体,结合阿基米德原理计算出B的密度;
(3)根据物体的浮沉条件得出B单独放入液体时的状态。
A漂浮在液面上时,GA=F浮 ,
即: ,
木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3,
所以,
解得: ,
B放在A上时,刚好完全浸没,则:
,
即:
将 , VA=2VB ,ρA=0.6×103kg/m3 ,代入上式得:
ρB=0.4×103kg/m3 ,
ρB<ρ液 , 所以将物块单独放入此液体中,它静止时将会漂浮在液面上。
故答案为:B。
二、填空题
21. 2;52
解析:①首先根据公式计算铜球的体积然后,利用阿基米德原理计算铜球受到的浮力;
②小球受到的浮力与小球对水的压力为相互作用力,据此计算水的压力的增大量,那么测力计的示数等于桶和水的总重力与水的压力增大量的和。
①铜球的体积:;
铜球受到的浮力:F浮=ρ水V排g=ρ水Vg=1.0×103kg/m3×2×10-4m3×10N/kg=2N;
②桶与水的总重力为G=mg=5kg×10N/kg=50N;
设铜球对水的作用力为F′,则F′=F浮=2N,
弹簧测力计的示数:F=G+F′=50N+2N=52N。
22. (1)F甲=F丙>F乙
(2)P甲>P丙=P乙
解析:(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较小球受到浮力的大小关系;
(2)首先根据F浮力=G排和浮沉条件确定排出水的重力与小球重力的大小关系,然后比较容器对桌面的压力大小,最后根据比较容器对桌面压强的大小关系。
(1)根据图片可知,排开水的体积V甲=V丙>V乙 , 根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到浮力的大小关系为:F甲=F丙>F乙;
(2)甲在水中下沉,那么它受到的浮力F甲F乙=F丙。根据公式???????可知,容器与桌面的接触面积相同,那么受到的压强p甲>p丙=p乙。
23. (1)C
(2)乙;一样
解析:(1)根据浮沉条件比较三个物体的密度大小,再根据公式G=mg=ρVg比较物体的重力大小;
(2)根据浮沉条件比较三种液体的密度大小关系。首先根据相互作用力原理比较物体对液体压力的大小,进而确定三个容器底部压力的大小变化,最后根据F=pS比较容器底部压强的变化量。
(1)当物体漂浮时,它受到的浮力等于重力,
即F浮力=G;
ρ液gV排=ρgV;
ρ液V排=ρV;
解得:;
那么当液体密度相同,物体排开液体的体积越大,物体密度越大;
根据图片可知,A、B漂浮,排开液体的体积VA>VB , 那么液体密度ρ液>ρA>ρB;
C在液体中悬浮,那么ρC=ρ液;
因此三者的密度ρC>ρA>ρB;
三者的体积相同,根据公式G=mg=ρVg可知,重力最大的是C。
(2) 若A、B和C是三个相同的物体,那么它们的重力相等,根据浮沉条件可知,A、B漂浮,C悬浮,那么它们三者受到的浮力相等。根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,液体的密度与排开液体的体积成反比。因为排开液体的体积VBρ甲>ρ丙 , 密度最大的是乙。
? ? ? ? 物体对液体的压力和液体对物体的浮力为相互作用力,因此物体对液体的压力都相同。当将三个物体拿出后,容器底部压力的减小量相同。根据公式可知,容器底部压力的减小量一样。?
24. 8000;108
解析:(1)根据阿基米德原理计算排开海水的体积;
(2)根据悬浮条件计算潜艇受到的浮力。
(1)根据阿基米德原理得到:F浮力=G排;
ρ水gV排=m排g;
ρ水V排=m排;
103kg/m3×V排=8×106kg;
解得:V排=8000m3.
(2)当潜艇在水面漂浮时,它受到的浮力等于重力;
那么潜艇的重力为:G=F浮力=m排g=8×106kg×10N/kg=8×107N。
当潜艇悬浮在海水中时,它受到的浮力F浮力’=G+G海水=8×107N+2×106kg×10N/kg=108N。
25. <;=
解析:(1)根据浮沉条件判断密度计受到浮力的大小关系;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小。
(1)根据图片可知,密度计在两种液体中都处于漂浮状态,那么密度计受到的浮力都等于重力。因为密度计的重力不变,所以它受到的浮力相等;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,液体的密度与V排成反比。因为排开液体的体积VA>VB , 所以液体的密度ρA<ρB。
26. 90;90
解析:(1)首先根据计算出该物体的密度,然后与水的密度比较,确定它的浮沉状态,最后计算受到的浮力和排开水的质量;
(2)将物体的密度与酒精的密度比较,确定它的浮沉状态,最后计算受到的浮力和排开酒精的质量。
(1)该物体的密度;
因为它的密度小于水的密度,
所以它在水中漂浮,
那么它受到的浮力等于重力,即F浮力=G=G排;
mg=m排g;
即m排=m=90g。
(2)因为该物体的密度等于酒精的密度,
所以它在酒精中悬浮;
则它受到的浮力等于自身重力,即F浮力'=G=G排';
mg=m排;g;
即m排'=m=90g。
27. (1)小于
(2)减少使用橡皮泥(或增大吸管底部体积等合理答案均可)
解析:(1)根据图片确定甲和乙中V排的大小,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小;
(2)密度计下沉到容器底部,说明密度计受到的浮力小于重力。为了使其在食用油中漂浮,可从增大浮力和减小重力两个角度思考改进方法。
(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,液体的密度与V排成反比。因为排开液体的体积V甲>V乙 , 所以液体的密度ρ水<ρ液。
(2)改进意见为:
①可以减小密度计的重力,即减小使用橡皮泥;
②可以增大浮力,即增大吸管底部的体积。
?
28. (1)下端
(2)不变
(3)C
解析:(1)物体的重心越低,它就越稳定。在吸管底部加入质量较大的铜丝,那么整个吸管的重心就会下降,此时吸管就能够在水面保持竖直状态;
(2)根据浮沉条件比较密度计受到浮力的大小变化;
(3)首先根据阿基米德原理分析液体密度和排开液体体积的关系,从而确定密度计上刻度的变化规律,然后再计算出密度为0.9、1.0和1.1时浸入水中深度h的比值,从而确定相邻间隔大小的排列规律即可。
(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,在吸管的下端塞入一些铜丝作为配重,并用石蜡将吸管的下端封闭起来。
(2)密度计在不同的液体中时,始终处于漂浮状态,那么它受到的浮力始终等于自身重力。因为密度计的重力不变,所以它受到的浮力不变。
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力不变时,液体的密度与V排成反比,即密度越大,V排越小,因此密度计上从上到下,刻度值逐渐变大,即三个密度刻度从上到下依次为0.9、1.0和1.1,故D错误;
因为F浮=F浮';
所以:ρ液gV排=ρ液'gV排';
ρ液V排=ρ液'V排';
即:。
当密度分别为0.9和1.0时;
;
即;
二者之间的体积差为:;
同理:当密度分别为1.1和1.0时;
;
即;
二者之间的体积差为:;
因为后者小于前者,所以相邻刻度的间距越靠下越小。
故选C。
29. =;>
解析:(1)根据浮沉条件比较轮船受到浮力的大小关系;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相同时,液体的密度与排开液体的体积成反比,据此比较液体密度的大小。
(1)轮船在海水中始终漂浮,那么它受到的浮力始终等于自身重力;因为轮船的重力保持不变,所以它受到的浮力相等,即F1=F2;
(2)根据图片可知,B在A的上面,那么轮船在甲海水中的V排<在乙海水中的V排 , 根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,海水的密度ρ1>ρ2。
30. 不变;减小;F3>F1=F2>F4
解析:(1)根据浮沉条件判断受到浮力的变化,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析排开水的体积变化;
(2)当潜艇浸没时,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较受到浮力的大小;当潜艇漂浮时,根据浮沉条件比较浮力的大小。
(1)一艘船从内河驶入海里,它始终在水面漂浮,那么它受到的浮力始终等于自身重力。因为它的重力保持不变,所以它受到的浮力不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,排开液体的体积V排与液体密度ρ液成反比;因为海水密度大于淡水密度,所以排开水的体积减小;
(2)浮力的大小与深度无关;潜艇在100m深处和200m深处时,水的密度相同,排开水的体积相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力相同,即F1=F2;
? ? ? 在海水300m深处潜伏时,海水的密度大于淡水的密度,而V排不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力变大,即F3>F1=F2;
? ? ?当潜艇漂浮在水面上时,它排开水的体积变小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,则它受到的浮力变小,因此F4 那么最终四个浮力的大小关系为:F3>F1=F2>F4。
三、解答题
31. (1)奋斗者”号空载漂浮在水面时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=24×103kg×10N/kg=2.4×105N。
(2)奋斗者”号从水面上方进入水面直到坐底成功的过程中,它排开水的体积先增大再保持不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力先变大后不变。
(3)重力减小,浮力先不变后减小
解析:(1)根据阿基米德原理F浮=G排=m排g计算空载时“奋斗者”受到的浮力;
(2)首先分析“奋斗者”号在此过程中排开水的体积变化,再根据F浮=ρ液gV排判断它受到浮力的变化;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析“奋斗者”号上浮过程中的浮力变化。
(1)奋斗者”号空载漂浮在水面时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=24×103kg×10N/kg=2.4×105N。
(2)奋斗者”号从水面上方进入水面直到坐底成功的过程中,它排开水的体积先增大再保持不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力先变大后不变。
(3)在潜水器上浮的过程中,它排开水的体积先不变再减小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力先不变后减小。
32. (1)所受浮力
(2)F浮= G = m总g = 55Kg×10N/Kg = 550N
(3)V排= ?= =0.055m3
V囊=V油= ?= =0.025m3
V露=0.04 m3+0.025 m3-0.055 m3=0.01 m3
解析:(1)当壳体内的油进入油囊时,油囊的体积变大,于是浮标排开水的体积变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浮标受到的浮力变大;当油囊内的油流回壳体时,油囊的体积减小,浮标受到的浮力减小,据此实现浮沉状态的改变。
(2)根据漂浮条件F浮= G计算出浮标漂浮在水面时受到的浮力;
(3)首先根据 计算出浮标漂浮时排开水的体积,再根据 ?计算出油囊的体积,接下来用壳体体积+油囊体积得到浮标的总体积,再减去排开水的体积就是露出水面的体积。
33. (1)40
(2)②
(3)根据阿基米德原理,F 浮=G 排=ρ液 gV 排
AG600 完成吸水后漂浮于水面即 F 浮=G 总
G 总=mg=53.5×103kg×10N/Kg=5.35×105N
V 排=F 浮/ρ液g=G 总/ρ液g=5.35×105N/(1.0×103kg/m3×10N/Kg)=53.5m3
解析:(1)根据图乙可知,飞机在吸水的过程中,重力不断增大。根据漂浮条件可知,浮力等于重力,因此飞机排开水的体积在不断增大。当飞机飞离水面时,排开水的体积逐渐减小。因为B点时排开水的体积达到最大,此后逐渐减小,那么此时吸水结束,据此确定完成吸水的时间。
(2)飞机吸满水的总质量为53.5吨,而水的质量为12吨,那么飞机的自重为:53.5吨-12t=41.5吨。根据阿基米德原理计算出此时飞机受到的浮力,然后与它的重力比较,从而确定飞机的状态。
(3)根据图乙可知,当排开水的体积为V时,飞机排开水的体积最大,即此时恰好吸满水,总质量为53.5t,根据浮沉条件计算出飞机受到的浮力,再根据阿基米德原理计算即可。
(1)由图乙可知,飞机从开始吸水到完成吸水的过程,共花时间40秒;
(2)飞机吸满水的总质量为53.5吨,而水的质量为12吨,那么飞机的自重为:53.5吨-12t=41.5吨。
此时飞机的重力为:G=mg=41.5×103kg×10N/kg=4.15×105N;
曲线中A点对应的排开水的体积为41.5m3 ,
此时飞机受到的浮力:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×41.5m3=4.15×105N;
那么此时飞机的浮力等于重力,
因此飞机漂浮在水面,对应图丙中的②。
(3)AG600 完成吸水后漂浮于水面即 F 浮=G 总=mg=53.5×103kg×10N/Kg=5.35×105N;
根据阿基米德原理F 浮=G 排=ρ液 gV 排得到:
此时飞机排开水的体积。
34. (1)航母漂浮,F浮=G,根据V排=F浮ρ液g=Gρ液g,因为大连港口水的密度小于海水密度,排开液体的体积变小,故吃水深度减小。
(2)F浮=G排=m排g=6×104×103kg×10N/kg=6×108N
(3)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在海水中受的浮力相等,F浮水=F浮海水ρ水gV排=ρ海水gV’排ρ水g(V水+Sh2)=ρ海水g(V水+Sh3)ρ水g(Sh1+Sh2)=ρ海水g(Sh1+Sh3)h1=0.10m,h2=0.032m,h3=0.02mρ海水=1.1×103kg/m?
解析:(1)航母始终漂浮在水面上,首先根据浮沉条件分析浮力是否改变,然后根据阿基米德原理结合水的密度变化判断航母排开液体的体积变化,进而推测吃水深度的变化。
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=m排g计算满载时航母受到的浮力大小;
(3)在杯子内装入一定深度的水,然后将它倒置在水和海水中。由于它始终在水面漂浮,那么它们受到的浮力都等于瓶子的总重力。因为瓶子的总重力不变,所以瓶子在海水和水中受到的浮力相等,据此列出等式,然后根据V排=V水+V增=V水+Sh增和阿基米德原理将公式拆开,最后代入数据计算即可。
35. (1)失水
(2)解:浮子在水中漂浮时,F浮=G=0.02N,根据F=ρ水gV排=ρ水gSh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5×10-4m2×h=0.02N,解得:h=0.04m。
(3)解:营养液对漂浮的浮子底面的压强p= = = =400Pa。
解析:根据浮力公式求出物体的浮力,根据压强公式,求出压强大小即可。
(1)从植物细胞吸水或失水原理分析,若储水盆内所用营养液浓度过高,会导致植物细胞失水。
四、实验探究题
36. (1)材料、稳定性、载重量、形状等(合理即可)
(2)方法一:船模放在水面上,逐渐往船中装物体(如细沙等合适的物质)直到水面恰好到载重线,称出往船模中所装物体的总质量即为船模的载重量。 方法二:利用一个大的溢水杯能放下船模,在溢水杯中放满水,将船模放入杯中,用手将船模下按到水面刚好到达载重线,测出排出水的体积,利用公式计算出溢出水的质量就为船模的载重量。
(3)A,B,D
(4)船满载时漂浮在海面上受到的浮力等于重力且不变,在不同的海域,海水的密度不同,根据公式F浮=G物=ρ液gV排可知,海水密度越大,排开水的体积越小,北大西洋海水密度大于印度洋海水的密度,所以S在上,W在下。
解析:(1)可从船体的材料、稳定性、载重量和形状等角度思考解答;
(2)船的最大载重量即水面达到载重线时,装在船内货物的总质量。
①直接测量。将船放在水中,不断的向船内加入轻小的物体,直到水面到达载重线,然后测量里面物体的质量;
②间接测量。当水面到达载重线时,它排开水的总质量等于船和里面货物的总质量。如果先在溢水杯中放入模型,再加水至装满状态,此时船的质量正好和少装水的质量相互抵消。再加入物体,直到到达载重线,测量溢出水的质量即可。
(3)可从船的最大装载能力、行驶的安全性,是否超载等角度分析判断;
(4)首先根据漂浮条件判断轮船受到浮力的大小,再根据阿基米德原理F浮=G物=ρ液gV排 , 结合印度洋和北大西洋的海水密度大小判断V排的大小即可。
(1)设计制作船模的过程中,同学们应该重点考虑船的因素有:材料、稳定性、载重量、形状等;
(2)根据载重线测出这艘船模的最大载重量,测量的方法是:
方法一:船模放在水面上,逐渐往船中装物体(如细沙等合适的物质)直到水面恰好到载重线,称出往船模中所装物体的总质量即为船模的载重量。
方法二:利用一个大的溢水杯能放下船模,在溢水杯中放满水,将船模放入杯中,用手将船模下按到水面刚好到达载重线,测出排出水的体积,利用公式计算出溢出水的质量就为船模的载重量。
(3)我觉得在轮船上勘绘载重线标志的目的是:最大限度地利用船舶的装载能力、保证船舶行驶过程中保持稳定、判断船舶是否超载,故选ABD。
(4)现“S”在上, “W”在下的原因:船满载时漂浮在海面上受到的浮力等于重力且不变,在不同的海域,海水的密度不同,根据公式F浮=G物=ρ液gV排可知,海水密度越大,排开水的体积越小,北大西洋海水密度大于印度洋海水的密度,所以S在上,W在下。
37. (1)当物体密度相同时,排开液体的体积越大,受到浮力越大。
(2)1、4或2、5或3、6
(3)0.7
解析:(1)分析序号1、2、3中哪个因素相同,哪个因素不同,然后描述实验结论;
(2)根据控制变量法的要求选择对比实验;
(3)根据阿基米德原理求出物体在水中受到的浮力,然后列出物体浸没在水中和酒精中受到浮力的表达式,接下来作比计算出它在酒精中受到的浮力,根据称重法求出弹簧测力计的示数,即为此时在弹簧测力计刻度盘的位置。
(1)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可知,液体的密度相同,物体浸入液体中的体积越大,弹簧测力计的示数越小,即所受的浮力变大,因此得到结论:当液体的密度相同时,排开液体的体积越大,受到的浮力越大。
(2)在探究浮力的大小与液体密度的关系时,应控制排开液体的体积不变,改变液体的密度,故选1、4或者2、5或者3、6。
(3)当小明把物块浸没在水中时,受到的浮力:
F浮=G-F′=1.5N-0.5N=1N,
根据阿基米德原理得:
1N=ρ水gV排? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?①
当把物块浸没在酒精中时,
F浮酒=ρ酒gV排? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??②
①②两式相比可得:F浮酒=0.8N,
此时弹簧测力计的示数为:F示数=G-F浮酒=1.5N-0.8N=0.7N;
那么应该将弹簧测力计刻度盘上0.7N处标上0.8g/cm3字样。
38. (1)2;F1
(2)b;F2=F1-F3
(3)否
解析:(1)根据图丙,确定测力计的分度值,根据指针的位置读出物体的重力G。当物体没有进入水中时,它不受浮力,此时只受重力和测力计的拉力,因此此时测力计的示数最大,据此判断重力在图乙中的数值;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化规律,然后确定图乙中对应的图线。根据二力平衡的知识分析三个拉力数值之间的数量关系。
(3)当物体完全浸没后,如果浮力还是随深度的变化而变化,那么二者之间就有关系,否则,就没有关系。
(1)根据图丙可知,测力计的分度值为0.5N,那么物块的重力为2N。
? ??当物体没有进入水中时,它不受浮力,此时只受重力和测力计的拉力,因此此时测力计的示数最大。根据图乙可知,三个拉力中F1最大,所以在图乙中是指F1。
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当物体排开液体的体积逐渐增大时,它受到的浮力不断增大;当完全浸没时,它排开液体的体积保持不变,那么它受到的浮力不变,因此图像b是描述物体的浮力随深度变化的图像。
? ? ? ?根据图乙可知,F1为物块的重力,F2为物块完全浸没时受到的浮力,而F3是物块完全浸没时的测力计的拉力。根据二力平衡的知识可知,F1=F2+F3 , 即
F2=F1-F3。
(3)根据图像b可知,当物块完全浸没后,虽然深度在不断增大,但是浮力保持不变,因此得到结论:浮力大小与物体进入液体的深度无关。
39. (1)漏测空小桶的重力
(2)溢水杯应该盛满水(液面到达溢水杯杯口)
(3)先不变后变小最后不变
(4)F1-F2=F3-F4
解析:(1)验证阿基米德原理,其实就是比较物体受到的浮力和排开液体的重力的关系。A测出橡皮的重力,C测出浸在水中的拉力,那么二者之差就是它受到的浮力。D是排出水的重力和小桶的重力之和,还需要测出空桶的重力,才能利用二者之差计算出排开水的重力。
(2)只有溢水杯中装满水,那么放入橡皮后,排开水的重力才等于它受到的浮力,否则,排出水的重力会偏小;
(3)根据阿基米德原理分析受到浮力的变化,再根据公式F=G-F浮判断测力计的示数变化;
(4)根据(1)中的分析判断即可。
(1)指出小雨在实验操作中漏掉的一个步骤:测空小桶的重力。
(2)在B步骤中对溢水杯中的水量的要求:溢水杯应该盛满水(液面到达溢水杯杯口);
(3)将橡皮从水面上方某一高度处缓缓下降,使其逐渐浸入水中直至完全浸没,橡皮开始一段时间内没有进入水中,因此受到的浮力为零;浸入水中后,排开水的体积不断增大,根据公式F浮=ρ液gV排可知,橡皮受到的浮力增大;当橡皮完全浸没水中后,排开水的体积不变,那么它受的的浮力不变。根据F=G-F浮 , 弹簧测力计的示数先不变后变小最后不变;
(4)F1和F2的差为橡皮受到的浮力,而F3和F4的差为排开水的重力;当满足F1-F2=F3-F4时,阿基米德原理就得到了验证。
五、综合说理题
40. 烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮,则小球的密度与水的密度相等;根据图象可知:4℃的水的密度最大,6℃的水的密度比0℃时水的密度大;当水的温度从6℃降到4℃时,因水热胀冷缩,水的密度增大,大于小球的密度,使小球上浮、最后漂浮;当水的温度从4℃降到0℃时,因水热缩冷胀,水的密度减小,最后小于小球的密度,使物体下沉、悬浮、最后下沉
解析:(1)当物体密度小于液体密度时,物体上浮,最终漂浮;当物体密度等于液体密度时,物体悬浮;当物体密度大于液体密度时,物体下沉,这就是浮沉条件;
(2)首先根据悬浮状态判断小球的密度与6℃时水的密度的大小关系,然后根据乙图判断从6℃降低到0℃时水的密度变化,最后根据浮沉条件判断小球运动状态的改变。
烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮,则小球的密度与水的密度相等;根据图象可知:4℃的水的密度最大,6℃的水的密度比0℃时水的密度大;当水的温度从6℃降到4℃时,因水热胀冷缩,水的密度增大,大于小球的密度,使小球上浮、最后漂浮;当水的温度从4℃降到0℃时,因水热缩冷胀,水的密度减小,最后小于小球的密度,使物体下沉、悬浮、最后下沉。
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