一、选择题
1.下列物体没有受到浮力的是( )
A.在水中嬉戏的小鸭 B.在天空中飞翔的老鹰
C.在深海里潜游的鲸 D.深入淤泥的圆柱形桥墩
2.关于物体的浮沉条件及应用实例,下列分析合理的是( )
A.轮船从长江驶入东海,吃水深度变大
B.同一密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力大小相同
C.潜水艇靠改变排开水的体积来改变浮力,从而实现上浮和下沉
D.橡皮泥捏成小船后可以漂浮在水面,是通过改变自身重力实现的
3.两手分别拿着两个体积相同的小木块和石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,石块下沉。比较松手时两者所受的浮力( )
A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较
4.如图所示是重庆八中八十周年校庆放飞的彩色气球,下列说法正确的是( )
A.气球加速上升时,重力大于浮力
B.气球飞得越高,受到的大气压强就会越大
C.气球会上升是因为内部气体密度大于空气密度
D.气球飞向高空,最终有可能会被里面的氢气撑破
5.小明将同一个鸡蛋先后放入如图所示的甲、乙两杯液体中,液体密度分别为ρ甲、ρ乙,鸡蛋在液体中所受的浮力分别为F甲、F乙,则下列关系正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙 F甲>F乙 B.ρ甲>ρ乙 F甲=F乙
C.ρ甲>ρ乙 F甲<F乙 D.ρ甲<ρ乙 F甲=F乙
6.如图所示,一铅块用细线挂在一个充气的小气球的下面,把它放入水中某处恰好处于静止状态,如果从底部缓慢放出一些水,则铅块及气球( )
A.仍能静止
B.向下运动
C.向上运动
D.静止、向上或向下运动都有可能
7.将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,如图所示,鸡蛋沉入水底,鸡蛋重为G,然后逐渐向水中加入食盐并使其溶解,在鸡蛋渐渐浮起到静止的过程中,鸡蛋所受的浮力随时间变化正确的是( )
A. B.
C. D.
8.把体积为3×10﹣3m3、重为20N的物块放入水中,当它静止时所处的状态及受到的浮力大小分别为(g取10N/kg)( )
A.漂浮,F浮=20N B.漂浮,F浮=10N
C.沉底,F浮=20N D.沉底,F浮=10N
9.一张铝箔,将它做成中空的碗状,可以漂浮在盛有水的塑料桶中。如果将这片铝箔揉成团,它会沉入水底。以下说法正确的是( )
A.铝箔沉底时受到的重力比它漂浮时受到的重力大
B.铝箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大
C.铝箔沉底时受到的浮力等于它漂浮时受到的重力
D.铝箔沉底时排开水的体积等于它漂浮时排开水的体积
10.一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.圆柱体浸没时受到的浮力是4N
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
11.如图,台秤的托盘上一个装有水的烧杯,一个不吸水的木块下面用细线悬挂一个实心铁球,木块仍浮在水面上。下列各种说法中正确的是( )
A.木块的重力等于木块所受的浮力
B.铁球的重力一定大于木块的重力
C.剪断细线前后,台秤示数不变
D.剪断细线前后,容器底部所受水的压强不变
12.盛有液体的圆柱形容器置于水平桌面上,如图甲所示,容器的底面积为100cm2,容器对桌面的压强为500Pa;用细线拴一金属球,金属球的密度为8g/cm3,将金属球浸没在液体中,如图乙所示,容器对桌面的压强为600Pa;将细线剪断,金属球沉到容器底部,如图丙所示,容器对桌面的压强为1500Pa.则下列判断正确的是( )
A.金属球所受浮力是6N
B.金属球的体积是100cm3
C.液体的密度是0.8g/cm3
D.金属球对容器底部的压力是10N
二、填空及作图题
13.如图所示的圆柱体浸没在液体中,它的侧面所受的各个方向上的压力相互 ,其下表面受到液体向上的压力F1 (选填“大于”、“等于”或“小于”)其上表面受到液体向下的压力F2,这就是浸在液体中的物体受到浮力的原因,所以浮力的大小可表示为F浮= 。
14.油漂浮在静止的水面上,说明油的密度 (填“大于”“等于”或“小于”)水的密度;一实心物体刚好能悬浮在水中,将此物体放入足够多的油中时,物体将 (填“漂浮”、“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。
15.用细线拴住一块棱长为10cm的正方体实心铝块浸没在水中保持静止,铝块未与容器接触,铝块所受浮力大小为 N,细线对铝块的拉力是 N.(铝的密度为2.7×103kg/m3,g取10N/kg)
16.一艘轮船的排水量是2×104t,这只轮船满载货物时受到的浮力为 N,排开水的体积是 m3。
17.有一个实心球形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为12N;当把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N,此时物体所受的浮力为 N.把物体从弹簧测力计上取下浸没水中,松手时,物体会 ,静止时,物体受到的浮力是 。
18.体积均为200cm3的木块和合金块,放入水中静止时的情况如图所示,则木块受到的浮力 (选填“大于”或“小于”)合金块受到的浮力;若在木块上放置一小石块后仍然能漂浮在水面,则木块下表面受到水的压强 (选填“变大”、“变小”、“不变”)。
19.用铁线将一冰块慢慢地压入到盐水中,并保持悬置状态(如图),在冰块被压入的过程中,台秤的读数将 (选填“增大”、“减小”或“不变”);在冰块熔化过程中,台秤的读数将 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。(已知:冰的密度为900kg/m3,盐水的密度为1200kg/m3;整个过程中无液体溢出。)
20.取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,不计空气质量,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示,两次所受的浮力F甲和F乙的大小关系是F甲 F乙;两次杯底受到水的压强p甲和p乙的大小关系是p甲 p乙(选填“>”、“<”或“=”)
21.底面积为SB=200cm2的圆柱形容器内盛有适量的水,现有一底面积为SA=120cm2,高H=20cm的圆柱体A,一开始圆柱体的下表面恰好贴着水面,如图所示。若圆柱体A相对于容器下降高度h=10cm时(圆柱体未触底,水没有溢出),容器底部所液体压强增大了 Pa,圆柱体A所受浮力为 N。
22.如图,放在斜面上的水杯中漂浮着一个小球,请在图中画出小球受到的浮力F1和杯子对斜面的压力F2.
三、实验探究题
23.某实验小组利用弹簧测力计、小石块、溢水杯等器材,探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系。
(1)如图所示的四个实验步骤,合理的实验顺序是 。
(2)把石块浸没在盛满水的溢水杯中,石块受到的浮力大小为 N.石块排开的水所受的重力可由 (填代号)两个步骤测出。
(3)由以上步骤可初步得出结论:浸在水中的物体所受浮力的大小等于 。
(4)为了得到更普遍的结论,下列继续进行的操作中不合理的是 。
A.用原来的方案和器材多次测量取平均值
B.用原来的方案将水换成酒精进行实验
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验
(5)另一实验小组在步骤甲的操作中,只将石块的一部分浸在水中,其他步骤操作正确,则 (选填“能”或“不能”)得到与(3)相同的结论。
(6)小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用弹簧秤挂着铝块,将其缓慢浸入溢水杯的水中,如图所示,在铝块浸入水的过程中,溢水杯底所受水的压力将 (选填“变大”或“变小”或“不变”),电子秤的读数将 (选填“变大”或“变小”或“不变”)。
24.小亮想用弹簧测力计、物体、烧杯和水探究“浮力的大小与哪些因素有关”,如图1所示。请根据图示回答问题:
(1)图1乙中弹簧测力计读数是 N,此时物体受到的浮力大小为 N;
(2)由图1中的 两幅图可知,物体受到的浮力大小跟物体浸在水中的体积有关;由图1中的丙、丁两幅图可知,浸在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸没在水中的深度 (选填“有关”或“无关”);此次实验采取的的实验方法是 ;
A.模型法 B.控制变量法 C.等效替代法
(3)同组的小霞利用上述器材继续研究浮力的大小与液体密度的关系,其操作过程如图2所示。在实验的过程中小霞发现:无论物体浸没在哪种液体中,弹簧测力计的示数总是不稳定。请你帮助分析这其中的原因可能是 (选填选项前的字母,只有一个选项正确);
A.液体的密度不同 B.物体的重力在改变 C.实验过程中手会轻微抖动
(4)在实验过程中小霞惊喜地发现由上图所测数据及浸没在盐水中测力计示数0.8N可算出盐水的密度为 kg/m3;
(5)小霞还想到,如果在弹簧测力计1N的位置标上水的密度,在弹簧测力计0.8N的位置标上盐水的密度,再把该物体分别浸没在密度不同的液体中,按照上述方法分别标上密度值,就可以把弹簧测力计改成一个液体密度秤,该密度秤称得最大密度值应该是 kg/m3.用该密度秤测量某液体密度时,若物块没有完全浸没,而是有一部分体积露出液面(物块不接触容器底部),则所测出的液体密度值会 (选填“偏大”、“偏小”、“不变”);
(6)根据上面实验的启发小波利用家里的电子秤、玻璃杯、木块、水、牙签,他利用调好的电子秤进行了以下如图所示的操作:
小波利用这些数据可计算出木块的密度 g/cm3,爱思考的小江却提出不同看法,他认为软木块浸入水中后会吸水(软木块吸水后不考虑其体积变化),所以小波测得的木块密度应该比真实值 (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
25.小静取一根圆柱形的饮料吸管,将一些铜丝从吸管的下端塞入作为配重,并用石蜡将吸管的下端封起来,初步做成一支密度计。为了给密度计标上刻度,他用刻度尺测出密度计的长度为L,然后将密度计放入水中,测出密度计露出水面的高度为h1;接着将该密度计放入待测液体中,密度计露出该液体表面的高度为h2,如图所示。
(1)将一些铜丝从吸管的下端塞入作为配重目的是使吸管能 在液体中;
(2)利用测量的物理量和ρ水,计算待测液体的密度,请写出待测液体密度的表达式:ρ液= ;
(3)若将做成的密度计,将其放入密度为0.9g/cm3植物油中,静止时,液面可能在图中 (选填“A”或“B”)处,接着小静用刻度尺测出密度计1.0g/cm3与0.9g/cm3刻度线间的距离为0.80cm,则该密度计竖直漂浮时浸入水中的深度 cm;
(4)小扬也用吸管制作了密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们提出了如下改进方案,其中可行的是 。(选填选项前的字母)
A.换大的容器盛放液体做实验 B.换细的吸管制作密度计
C.换稍长的吸管制作密度计 D.适当减小密度计的配重
四、论述计算题
26.如图所示的小球重5N,用弹簧测力计挂着小球,并使小球的体积浸在容器的水中,此时弹簧测力计的示数为2N。
(1)求小球有体积浸在水中时受到的浮力;
(2)求小球的体积。
27.我国首台载人潜水器“蛟龙号”是世界上下潜最深的作业型深海潜水器。它空载时的质量约为22t,体积约为30m2,最大荷载240kg。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水?(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
28.如图甲所示。一根轻质不可伸长的细线,绕过定滑轮(不计摩擦)将均匀柱体A与B相连,B置于水平放置的电子秤的托盘上,A置于足够高的薄壁柱形容器底部,但与容器底部不挤压。逐渐向容器中加水,得到了电子秤的示数m与容器中水深h之间的关系,如图乙所示。已知B的重力为20N,体积为400cm3,容器重为10N,S容=4SA.(g=10N/kg)求:
(1)柱体B的密度是多少?
(2)柱体A的重力是多少?
(3)水深为15cm时,柱形容器对水平地面的压强是多少?
2019-2020学年重庆市鲁能巴蜀中学八年级(下)月考物理试卷(4月份)
参与试题解析
一、选择题
1.【解答】解:
ABC、ABC中的物体浸在液体或气体中,因为液体、气体有流动性,因此液体或气体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。故ABC选择中的物体均受浮力作用;
D、D中的桥墩由于底面埋在地下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。
故选:D。
2.【解答】解:
A、轮船从长江驶入东海,轮船始终漂浮,浮力等于重力,重力不变,则浮力不变;因海水密度大于江水密度,根据F浮=ρ液gV排可知,轮船排开水的体积减小,所以吃水深度变小,故A错误;
B、同一密度计在不同液体中漂浮时,所受浮力等于自身的重力,而密度计的重力不变,所以所受浮力大小相同,故B正确;
C、潜水艇浸没在水中时排开水的体积不变,受到的浮力不变,为了实现上浮和下沉,是通过改变自身的重力来实现的,故C错误。
D、橡皮泥捏成小船后受到的重力不变,但可以漂浮在水面,是通过改变排开水的体积来实现的,故D错误;
故选:B。
3.【解答】解:由于体积相同的木块和石块,让它们完全浸没在水中,石块排开液体的体积等于木块排开液体的体积,根据阿基米德原理公式F浮=ρgV排可知,石块所受的浮力等于木块所受的浮力;虽然木块上浮,石块下沉,但松手时木块和石块仍然浸没在水中时,所以石块所受的浮力仍然等于木块所受的浮力,A、B、D不符合题意,只有C符合题意。
故选:C。
4.【解答】解:A、热气球加速上升时,所受浮力大于重力,故A错误;
B、大气压随高度的增加而减小,所以气球飞得越高,受到的大气压强就会越小,故B错误;
C、气球会上升是因为内部气体密度小于空气密度,受到的浮力大于重力,故C错误;
D、大气压随高度的增加而减小,气球飞向高空时,外界气压减小,里面的气压大于外界气压,最终有可能会被里面的氢气撑破,故D正确。
故选:D。
5.【解答】解:鸡蛋在甲液体中悬浮,所以鸡蛋的密度等于甲液体的密度;在乙液体中漂浮,所以鸡蛋的密度小于乙液体的密度。因此ρ甲<ρ乙。
鸡蛋在甲中悬浮,所以此时浮力等于重力;在乙中漂浮,浮力也等于重力,因此在甲和乙中所受浮力相等,即F甲=F乙。
由以上分析知,ABC错误,D正确。
故选:D。
6.【解答】解:气球和铅块处于静止状态,气球和铅块的浮力等于铅块的重力,从底部缓慢放出一些水,上部水的深度减小,该处水的压强也随着减小,小气球的体积增大,水对小气球的浮力也就增大了;这时就会使铅块重力小于气球和铅块的浮力,因而上浮。
故选:C。
7.【解答】解:鸡蛋沉入水底时,受到的浮力小于重力,逐渐向水中加入食盐时,盐水的密度变大,由F=ρgV排可知,鸡蛋所受浮力逐渐增大,当浮力大于重力时鸡蛋上浮;当鸡蛋开始露出液面的过程中,浮力逐渐变小,直到浮力等于重力,最后始终漂浮,浮力不再发生变化。
由上分析知,浮力先变大,后变小最后保持不变。
故选:C。
8.【解答】解:由阿基米德原理可知,当物体浸没在水中,受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣3m3=30N>20N,
根据浮沉条件可知:物体会上浮,最后漂浮在水面上;
根据漂浮的条件知:受到的浮力F浮′=G=20N。
故选:A。
9.【解答】解:
(1)铝箔漂浮和沉底时受到的重力(G=mg)不变,故A错误;
(2)因为铝箔漂浮时受到的浮力F浮=G,沉底时受到的浮力F浮′<G,
实验F浮>F浮′,
即:铝箔漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大,故B正确;
(3)又因为F浮=ρ水V排g,
排开水的体积:
V排>V排′,
即:铝箔漂浮时排开水的体积大于沉底时排开水的体积,故D错误;
(4)铝箔沉底时受到的浮力F浮′<G,重力不变,所以铝箔沉底时受到的浮力小于它漂浮时受到的重力,故C错误;
故选:B。
10.【解答】解:
A、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A错误;
B、根据图象可知圆柱体从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,则圆柱体受到的最大浮力:F浮=G﹣F=12N﹣4N=8N,故C错误;
D、由C项解答可知,圆柱体受到的最大浮力F浮=8N,
由阿基米德原理可得,圆柱体的体积:V=V排===8×10﹣4m3,
圆柱体密度:ρ物====1.5×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
11.【解答】解:A、因木块和铁球整体漂浮,受到的浮力等于自身的重力,且铁块受到的浮力小于自身的重力,所以木块受到的浮力大于自身的重力,故A错误;
B、不知铁球和木块体积的大小关系,无法比较重力的大小,故B错误;
C、把烧杯、水、木块和铁球作为一个整体,剪断细线前托盘受到的压力等于烧杯、水、木块和铁块的重力之和;剪断细线后,托盘受到压力仍然等于烧杯、水、木块和铁块的重力之和,所以,剪断细线后,托盘受到的压力不变,故C正确;
D、剪断细线后,木块将上浮一些,所以液面下降,容器底所受压强将变小,故D错误。
故选:C。
12.【解答】解:
(1)由甲图和丙图可得:
△p1=1500Pa﹣500Pa=1000Pa,
由p=得:对桌面增加的压力:
△F1=△p1S=1000Pa×100×10﹣4m2=10N,
由于对桌面增加的压力△F1=G,
则金属球重G=△F1=10N,
金属球的质量:
m===1kg=1000g,
金属球的体积:
V===125cm3,故B错;
(2)由甲图和乙图可得,△p2=600Pa﹣500Pa=100Pa,
由p=得:对桌面增加的压力:
△F2=△p2S=100Pa×100×10﹣4m2=1N,
由于对桌面增加的压力△F2=G排,
则金属球排开液体的重力:
G排=1N,
金属球的受到的浮力:
F浮=G排=1N,故A错;
排开液体的体积:
V排=V=125cm3,
F浮=ρ液V排g,
ρ液===800kg/m3=0.8g/cm3,故C正确;
(3)金属球对容器底部的压力:
F=G﹣F浮=10N﹣1N=9N,故D错。
故选:C。
二、填空及作图题
13.【解答】解:据相同深度液体向各个方向的压强相等的特点可知,圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消掉;
而圆柱体上、下表面所受的压力是不同的,下表面深度为h1,上表面所处的深度为h2。
则下表面受到的压强为p1=ρ液gh1,受到的压力为F1=p1S=ρ液gh1S;
上表面受到的压强为p2=ρ液gh2,受到的压力为F2=p2S=ρ液gh2S。
因为h1>h2。
所以F1>F2,
则液体会对物体产生一个向上的和向下的压力不相等,压力差就产生了浮力,即:F浮=F1﹣F2。
故答案为:平衡;大于;F1﹣F2。
14.【解答】解:根据物体的浮沉条件可知,当ρ物<ρ液时,物体上浮,因为油漂浮在静止的水面上,所以油的密度小于水的密度;
因为实心物体刚好能悬浮在水中,所以ρ物=ρ水,又因为ρ油<ρ水,所以,将此物体放入足够多的油中时,物体将下沉。
故答案为:小于;下沉。
15.【解答】解:
(1)正方体铝块的体积:
V=(10cm)3=1000cm3=1000×10﹣6m3=0.001m3,
浸没在水中排开水的体积:
V排=V=0.001m3,
受到的浮力:
F浮=ρgV排=1×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N;
(2)铝块重力:
G=mg=ρ铝gV=2.7×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=27N,
细线对铝块的拉力:
F=G﹣F浮=27N﹣10N=17N。
故答案为:10;17。
16.【解答】解:
(1)由阿基米德原理可得,这只轮船满载货物时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=2×104×103kg×10N/kg=2×108N;
(2)由ρ=可得,满载时轮船排开水的体积:
V排===2×104m3。
故答案为:2×108;2×104。
17.【解答】解:在空气中称重时,测力计的示数为12N,则物重G=12N,
把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N,此时受到的浮力:
F浮=G﹣F=12N﹣5N=7N;
根据F浮=ρ水gV排可知,物体全部浸没水中时浮力:
F浮′=2F浮=2×7N=14N;
因为F浮′>G,
所以松手时,物体上浮,直至漂浮,
物体静止时受到的浮力:
F浮″=G=12N。
故答案为:7;上浮;12N。
18.【解答】解:(1)由题意可知,木块和合金块的体积相等,
由图可知,木块排开水的体积小于合金块排开水的体积,
由F浮=ρ水gV排可知,木块受到的浮力小于合金块受到的浮力;
(2)在木块上放置一小石块后仍然能漂浮在水面,此时木块下表面所处的深度变大,
由p=ρgh可知,木块下表面受到水的压强变大。
故答案为:小于;变大。
19.【解答】解:用铁线将一冰块慢慢地压入到盐水中,并保持悬置状态,此时冰块受到的向下的重力与向上的浮力和拉力是一对平衡力,合力为零。
因为冰块对盐水的压力与盐水对冰块的浮力是相互作用力,据阿基米德原理,在冰块被压入的过程中,所受浮力增大,对盐水的压力也增大,所以台秤的示数增大;
冰块熔化前,台秤的示数等于冰块、盐水、杯子的重力加上铁线的压力;冰块熔化后,铁线的压力消失,所以台秤的示数减小。
故答案为:增大;减小。
20.【解答】解:牙膏袋的形状发生变化,但质量不变,重力不变;
甲下沉,F浮<G,乙漂浮,F浮=G,所以F甲<F乙;
由F浮=ρ水gV排可得,V排甲<V排乙;
由于两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,所以h甲<h乙,
由p=ρ水gh得:p甲<p乙。
故答案为:<;<。
21.【解答】解:(1)已知:SB=200cm2=2×10﹣2m2,SA=120cm2=1.2×10﹣2m2,H=20cm=0.2m,h=10cm=0.1m,
圆柱体A相对于容器下降高度h=10cm时,会排开的水为V′=SAh=1.2×10﹣2m2×0.1m=1.2×10﹣3m2,
由于水没有溢出,则△h′===0.15m>H﹣h=0.2m﹣0.1m=0.1m,
所以,圆柱体A排开的水,由于水没有溢出,会将圆柱体A浸没,
则液体高度的变化为△h=H﹣h+=0.2m﹣0.1m+=0.12m,
所以△p=ρg△h=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1.2×103Pa;
(2)由于圆柱体A浸没在水中,则V浸=SAH=1.2×10﹣2m2×0.2m=2.4×10﹣2m3;
F浮=ρ水gV浸=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.4×10﹣3m3=24N。
故答案为:1.2×103;24。
22.【解答】解:
(1)小球受到的浮力方向竖直向上,作用点在小球的重心,用F1表示;
(2)在斜面上选取物体与接触面的中点为压力的作用点,过压力作用点画垂直于斜面、带箭头的线段,符号为F2。
如图所示:
。
故答案为:如图示。
三、实验探究题
23.【解答】解:(1)为了减小误差,在小桶接水前,应先测出其重力,所以合理的实验顺序为丁、乙、甲、丙;
(2)由图乙可知,物体的重力是3.8N,物体全部进入水中时弹簧测力计的示数为2.4N,
由称重法知浮力为:F浮=G﹣F示=3.8N﹣2.4N=1.4N;
液体与桶的总重力与桶的重力之差是物体排开水的重力,由图中丙丁两个步骤测出;
(3)根据(2)知F浮=1.4N;排开液体的重力:G排=F桶和水﹣F桶=2.6N﹣1.2N=1.4N,故可以得出浸在水中的物体所受浮力的大小等于排开液体的重力,即F浮=G排;
(4)本实验是“探究浮力的大小与排开液体所受重力的关系”属于探究性实验,多次测量找普遍规律。
A.测量型实验多次测量取平均值减小误差,此实验为探究型,不能求平均值,故A不合理;
B.用原来的方案将水换成酒精进行多次实验,找出普遍规律,故B合理;
C.用原来的方案将石块换成体积与其不同的铁块进行实验,找出普遍规律,故C合理;
故选A;
(5)只将石块的一部分浸入水中,排开水的体积减小,排开水的重力减小,浮力减小,仍能得出;F浮=G排;
(6)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,根据公式F=pS可知,水对溢水杯底的压力不变;
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。
故答案为:
(1)丁、乙、甲、丙;(2)1.4;丙丁;(3)排开液体的重力;(4)A;(5)能;(6)不变;不变。
24.【解答】解:
(1)由乙图知,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为2.4N;由甲图知,弹簧测力计的示数为3N,即物块所受的重力为3N,物块受到的浮力为F浮=G﹣F=3N﹣2.4N=0.6N;
(2)探究浸没在液体中的物体所受浮力的大小与物体排开液体的体积关系时,应控制液体的密度相同,故应选择乙、丙两图;由丙、丁两图可知,浸在水中的物体受到的浮力大小跟物体浸在水中的深度无关;影响浸在液体中物体所受浮力大小的因素有:液体的密度、物体排开液体的体积,要探究某一因素对物体所受浮力大小的影响,应控制一个因素不变,而改变另一个因素,故B符合题意;
(3)A.液体密度不同不能使弹簧测力计示数不稳定,故A不符合题意;
B.物体的重力与物体的质量和g有关,与物体浸没在何种液体无关,故B不符合题意;
C.实验过程中手会轻微抖动,会导致弹簧测力计的示数不稳定,符合题意;故选C;
(4)由甲、丙两图可知,物体在水中所受的浮力为:F'浮=G﹣F'=3N﹣1N=2N;
由阿基米德原理可知,物体的体积为V=V排水===2×10﹣4m3;
由甲、图2可知,物体在盐水中所受的浮力为F浮''=G﹣F''=3N﹣0.8N=2.2N;
因物体浸没在盐水中,所以排开盐水的体积V排盐水=V=2×10﹣4m3,
由阿基米德原理可知,盐水的密度为:ρ盐水===1.1×103kg/m3;
(5)用弹簧测力计提着物体浸没在液体中,液体密度越大,物体在液体中受到的浮力越大,弹簧测力计的示数越小,当弹簧测力计的示数刚好为0N时,所能测的液体密度最大,此时相当于物体悬浮于液体中,ρ最大====1.5×103kg/m3;
若物体没有完全浸没,而是一部分体积露出液面,物体所受浮力偏小,弹簧测力计的示数偏大,由ρ液=可知:所测液体的密度值会偏小;
(6)将烧杯、水、木块视为一个整体,木块的质量m木=mB﹣mA=130g﹣100g=30g;
木块全部浸入水中时,排开的水的质量为:m排=mC﹣mA=150g﹣100g=50g;
木块排开水的体积为V排===50cm3;
因木块浸没在水中,所以物体的体积V=V排;
由ρ=可得,木块的密度为:ρ木===0.6g/cm3,
软木块浸入水中后会吸水,体积不变,排开水的质量不变,而玻璃杯及水(减小)的总质量减小,故第三图中电子秤的示数偏小,由一、二两图知木块的质量不变,根据ρ=可知,测得的木块密度偏大。
故答案为:(1)2.4;0.6;(2)乙、丙;无关;B;(3)C;(4)1.1×103;(5)1.5×103;偏小; (6)0.6;偏大。
25.【解答】解:(1)将一些铜丝从吸管的下端塞入作为配重目的是使吸管能竖直漂浮在液体中。
(2)设饮料吸管的横截面积为S,
当将“密度计”放入盛水的容器时,“密度计”浸入水中的深度为L﹣h1;
则根据G=mg、F浮=ρ液gV排和物体的漂浮条件可得:mg=ρ水g(L﹣h1)S﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
当将“密度计”放入盛待测液体的容器中,密度计露出该液体表面的高度为h2,则“密度计”浸入水中的深度为L﹣h2;
同理可得:mg=ρ液g(L﹣h2)S﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得:ρ液=ρ水;
(3)因为ρ植物油<ρ水,且密度计在两液体中受到的浮力相等,由F浮=ρ液gV排可知,V排植物油>V排水,所以密度计放在植物油中,液面的位置在纯水密度值刻度线的上方,即刻度0.9应该在A点;
由V=Sh和F浮=G物,可得:ρ液gV排=ρ液gSh浸=G物,
所以,h浸=,
已知:h浸油﹣h浸水=0.8×10﹣2m;即:﹣=0.8×10﹣2m;
所以,===72kg/m2;
则h浸水===0.072m=7.2cm;
(4)为了使测量结果更准确,应使简易密度计上两条刻度线之间的距离大一些,可选用更细的吸管,横截面积小,体积相同时,液面的高度变化明显,故B符合题意。
故选B。
故答案为:(1)竖直漂浮;(2)ρ水;(3)A;7.2;(4)B。
四、论述计算题
26.【解答】解:
(1)小球有体积浸在水中时受到的浮力:
F浮=G﹣F′=5N﹣2N=3N。
(2)由F浮=ρgV排得,小球排开水的体积:
V排===3×10﹣4m3,
因小球的体积浸没在水中,
所以,小球的体积:
V=V排=×3×10﹣4m3=7.5×10﹣4m3。
答:(1)小球有体积浸在水中时受到的浮力为3N;
(2)小球的体积为7.5×10﹣4m3。
27.【解答】解:
(1)蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知潜艇受到浮力:
F浮=G空载=m空载g=22×103kg×10N/kg=2.2×105N;
(2)满载时需要下沉时潜水器排开海水的体积V排=V船=30m3,
此时F浮′=ρ海gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N,
满载总重力G满=m满g=(22×103kg+240kg)×10N/kg=2.224×105N,
G注水=F浮′﹣G满=3×105N﹣2.224×105N=7.76×104N,
则由G=mg=ρgV可得注入水的体积:
V注入===7.76m3。
答:(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为2.2×105N;
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,至少注入7.76m3的水。
28.【解答】解:(1)由G=mg可得,圆柱体B的质量:
mB===2kg,
则柱体B的密度:
ρB===5×103kg/m3;
(2)因A置于足够高的薄壁柱形容器底部时与容器底部不挤压,
所以,此时绳子的拉力等于圆柱体A的重力F1=GA﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
因圆柱体B静止时处于平衡状态,受到竖直向上的支持力、绳子的拉力以及竖直向下的重力作用,
所以,由平衡条件可得:F支持+F1=GB﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
又因圆柱体B对电子称的压力和电子称对圆柱体B的支持力是一对相互作用力,
所以,F压=F支持﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③
因电子称的示数等于圆柱体B对电子称的压力,
所以,由图乙可知,h=0时,电子秤的示数m1=800g=0.8kg,
则F压=m1g﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④
由①②③④可得:
GA=GB﹣m1g=20N﹣0.8kg×10N/kg=12N;
(3)由图乙可知,容器内水的深度为12cm以后,电子称的示数不变,且恒为m′=2000g=2kg,
因此时电子秤的示数等于圆柱体B的质量,
所以,此时绳子的拉力为零,圆柱体A处于漂浮或悬浮状态,
当容器内水的深度恰好为h=12cm时,圆柱体A排开水的体积V排A=SAh,
因物体漂浮或悬浮时受到的浮力等于自身的重力,
所以,由阿基米德原理可得:
GA=F浮A=ρ水gV排A=ρ水gSAh,
则A的底面积:SA===0.01m2,
容器的底面积:S容=4SA=4×0.01m2=0.04m2,
当水深h′=15cm时,圆柱体A仍然处于漂浮或悬浮状态,排开水的重力和自身的重力相等,
所以,容器内水和圆柱体A的重力之和:
G水和A=m水和Ag=ρ水S容h′g=1.0×103kg/m3×0.04m2×0.15m×10Nkg=60N,
柱形容器对水平地面的压力:
F=G水和A+G容=60N+10N=70N,
柱形容器对水平地面的压强:
p===1750Pa。
答:(1)柱体B的密度是5×103kg/m3;
(2)柱体A的重力是12N;
(3)水深为15cm时,柱形容器对水平地面的压强是1750Pa。下载本文