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文檔簡介
專題12浮力考點1浮力項目具體內(nèi)容說明注意定義浸在液體中的物體受到液體向上的力,就是浮力。浸入氣體中物體也受到浮力。打入地下的橋墩不受到水的浮力,水中的橋墩上的田螺受到浮力。方向浮力的方向是豎直向上。施力物體是液體或氣體。彈簧測力計測量浮力F?。紾-F示打入地下的橋墩不受到水的浮力,水中的橋墩上的田螺受到浮力。浮力產(chǎn)生的原因浸沒在液體中的物體受到液體對其上、下兩個表面的壓力差,就是浮力產(chǎn)生的原因。即F?。紽向上-F向下打入地下的橋墩不受到水的浮力??键c2阿基米德原理項目具體內(nèi)容內(nèi)容浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體所受的重力。公式F?。紾排=ρ液gV排。公式中的各物理的單位公式變形式求液體密度:ρ液=eq\f(F浮,V排g)。求排開液體的體積:V排=eq\f(F浮,ρ液g)。適用范圍對液體和氣體都適用,用于氣體產(chǎn)生的浮力計算時,ρ液要改為ρ氣。說明(1)“浸在液體里的物體”包含兩種狀態(tài):一是浸沒;二是物體的一部分浸入液體里,另一部分露在液面以上。(2)G排是指被物體排開液體受到的重力,還可推導(dǎo)出F?。紾排=m排g=ρ液gV排,m排指物體排開的液體的質(zhì)量。(3)V排指物體排開液體的體積,當(dāng)浸沒時V排=V物;當(dāng)物體只有一部分浸入液體里時,則V排=V浸<V物??键c3物體浮沉條件及其應(yīng)用項目具體內(nèi)容浸沒在液體中的物體的浮沉條件上浮下沉懸浮漂浮沉底F浮>GF浮<GF浮=GF浮=GF?。獸支=Gρ水>ρ物ρ水<ρ物ρ水=ρ物ρ水>ρ物ρ水<ρ物浸沒在液體中的物體的浮沉條件處于動態(tài)(運動狀態(tài)不斷改變),受非平衡力作用可以停留在液體的任何深度處是“上浮”過程的最終狀態(tài)是“下沉”過程的最終狀態(tài)處于靜止?fàn)顟B(tài),受平衡力作用。應(yīng)用輪船做成“空心”增大可利用的浮力,漂浮于水面上。潛水艇靠改變自身重力來實現(xiàn)上浮和下潛。氣球和飛艇充入密度小于空氣的氣體,通過改變“體積”實現(xiàn)升降。密度計利用漂浮條件來測量液體密度的儀器。同一支密度計在不同液體中所受浮力相等。實驗1探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)1.實驗器材:燒杯、水、濃鹽水、重物、柱狀固體、彈簧測力計。2.實驗方法:控制變量法。3.實驗現(xiàn)象:重物浸入水中的體積越大,彈簧測力計的示數(shù)越?。划?dāng)物體浸沒后,繼續(xù)增加物體浸沒的深度,彈簧測力計的示數(shù)不變。4.實驗結(jié)論:物體在液體中所受的浮力大小與物體排開液體的體積和液體的密度有關(guān),物體排開液體的體積越大,液體的密度越大,物體受到的浮力就越大;與物體浸入液體中的深度大無關(guān)。5.問題探究:(1)實驗中,如何判斷物體所受浮力的大???通過觀察彈簧測力計示數(shù)的變化來比較物體所受浮力的大小。彈簧測力計的示數(shù)變小,說明物體受到的浮力變大。(2)如何探究浮力的大小是否跟物體浸沒的深度有關(guān)?把重物懸掛在彈簧測力計下,將物體浸沒在一種液體中,并分別停在液體內(nèi)的不同深度處,觀察彈簧測力計的示數(shù)是否不同。(3)如何探究浮力的大小是否跟物體浸在液體中的體積有關(guān)?將一柱狀固體在彈簧測力計下,逐漸增大物體浸在液體中的體積,觀察彈簧測力計示數(shù)的變化情況。(4)如何探究浮力的大小是否跟液體的密度有關(guān)?把懸掛在彈簧測力計下的同一物體先后浸沒在不同液體的同一深度處,觀察彈簧測力計的示數(shù)是否不同。實驗2浮力的大小等于什么1.實驗器材:小桶、水、溢水杯、塑料塊、細(xì)線、彈簧測力計。2.實驗結(jié)論:浸在液體中的物體所受的浮力大小等于它排開的液體所受的重力,即F浮=G排。3.問題探究:(1)在實驗中,如何求出F浮的大???如何求出G排的大小?用稱重法求F??;F?。紾-F拉=G排=G總-G桶。(2)能否先測盛水后小桶的重力,再倒出水測出桶的重力?不能。桶內(nèi)的水不能全部倒干凈,內(nèi)壁會附有水,使測出的G桶偏大,G排偏小。(3)如果溢杯中的水沒有加滿,會對實驗造成什么影響?還能得出實驗結(jié)論嗎?如果溢杯中的水沒有加滿,則排出的水的體積會變小,就無法得出浮力與排開液體重力的關(guān)系了?;A(chǔ)檢測(限時30min)一、單選題1.網(wǎng)課期間,小明居家進(jìn)行實驗探究:向水平桌面上盛水的燒杯中放入雞蛋,雞蛋沉至水底,如圖甲所示;向水中緩慢加鹽,攪拌使其溶解,雞蛋靜止時如圖乙所示;繼續(xù)加鹽,雞蛋靜止時如圖丙所示。下列判斷正確的是()A.圖甲中的雞蛋受力不平衡B.圖乙中的雞蛋所受浮力最大C.圖丙中的燒杯底部壓強最大D.燒杯對桌面的壓強始終不變【答案】C【解析】A.圖甲中的雞蛋靜止,處于平衡狀態(tài),受力平衡,故A錯誤;B.圖甲中雞蛋下沉,所受浮力小于自身重力,圖乙中的雞蛋懸浮,所受的浮力等于自身的重力,圖丙中的雞蛋漂浮,所受的浮力等于自身的重力,故圖乙、丙中的雞蛋所受浮力大小相同,故B錯誤;C.圖丙中的鹽水的密度最大,根據(jù)可知鹽水的質(zhì)量最大,根據(jù)可知,鹽水和雞蛋對丙圖容器底部的壓力最大,根據(jù)可知燒杯底部壓強最大,故C正確;D.加鹽過程中,根據(jù)可知燒杯對桌面的壓力逐漸變大,根據(jù)可知燒杯對桌面的壓強逐漸變大,故D錯誤。故選C。2.關(guān)于浮力,下列說法中正確的是()A.只有浮在液體表面上的物體才受到浮力B.只要下沉的物體就不會受到浮力C.一切浸入液體中的物體(其下表面未與容器底緊密接觸)都受到液體對它施加豎直向上的浮力D.浮力的方向不一定都是豎直向上的【答案】C【解析】A.在液體中懸浮和下沉的物體也受到浮力,故A錯誤;B.下沉的物體也受到浮力,物體之所以下沉,是因為受到的重力大于浮力,故B錯誤;C.一切浸入液體中的物體(其下表面未與容器底緊密接觸),只要它排開一定體積的液體,他就一定受到液體對它施加的豎直向上的浮力,故C正確;D.浮力的方向一定都是豎直向上的,故D錯誤。故C。3.小濱同學(xué)看到燒杯中的雞蛋沉在水底,于是,他不斷向燒杯中均勻地加入食鹽并攪拌,雞蛋逐漸浮出水面,如圖所示,在此過程中;雞蛋受到的浮力F隨時間t的變化圖象可能是()A. B.C. D.【答案】B【解析】因為雞蛋沉入水底時所受浮力小于雞蛋的重力,隨著鹽水密度增大,根據(jù)公式F?。溅裧V排可知雞蛋所受浮力逐漸增大,雞蛋懸浮和漂浮時所受浮力等于雞蛋的重力,浮力不再變化;所以,雞蛋受到的浮力F隨時間t的變化圖象應(yīng)該是開始浮力變大,后來不變;由分析可知,ACD不符合題意,B符合題意。故選B。4.水平桌面上的深桶容器中裝有水,小明在空玻璃瓶口蒙上橡皮膜,將其置于水中某一深度處,恰好懸浮,如圖所示現(xiàn)沿桶壁向容器中緩慢加水,在水面上升的過程中,下列判斷錯誤的是()A.玻璃瓶保持靜止 B.玻璃瓶下沉至容器底C.水對容器底的壓強增大 D.桌面對容器的支持力增大【答案】A【解析】AB.由題意可知,空玻璃瓶口蒙上橡皮膜懸浮在水中時,豎直方向受浮力和重力且這兩個是一對平衡力,當(dāng)向試管中加入水時,橡皮膜所處的深度增加,壓強增加,會向里凹陷,排開水的液體變小,浮力變小,重力不變,所以空玻璃會下沉到容器底部。故A錯誤,A符合題意,B正確,B不符合題意;C.向試管中加入水時,水的深度增加,所以水對容器底的壓強增大,故C正確,C不符合題意;D.桌面對容器支持力的大小等于容器自身重力和容器中水的重力之和,向試管中加入水,水的重力增大,所以桌面對容器支持力的大小增大,故D正確,D不符合題意。故選A。二、填空題5.彈簧測力計下懸掛一個圓柱體,在空氣中稱量時彈簧測力計的讀數(shù)如圖甲所示,把圓柱體浸在水中時,彈簧測力計示數(shù)如圖乙所示,圓柱體浸在水中時所受的浮力為N,若這個圓柱體上表面所受水的壓力為5N,則其下表面所受水的壓力為N,方向是。【答案】16豎直向上【解析】[1]由圖可得彈簧測力計的分度值為0.1N,當(dāng)圓柱體在空中時彈簧測力計的示數(shù)為3.2N,即圓柱體的重力,當(dāng)重物浸在水中時彈簧測力計的示數(shù),則重物受到的浮力[2][3]由浮力產(chǎn)生的原因可知,圓柱體下表面所受水的壓力方向是豎直向上。6.如圖所示,一位女士悠閑地躺在死海中閱讀書刊。假設(shè)地球?qū)ξ矬w的吸引力突然增大,則這位女士所受的浮力(填“變大”、“變小”或“不變”),她在水中將(填“浮一些”、“沉一些”或“不變”)?!敬鸢浮孔兇蟛蛔儭窘馕觥縖1]如果地球?qū)λ形矬w的引力都突然增大,則地球上1kg的物體受到的重力大于9.8N,所以人的重力和排開水的重力都將增大,由F?。紾排=m排g可知,人受到的浮力將變大。[2]由阿基米德原理和漂浮條件可得F浮=G排=G人則m人g=ρ水V排g所以m人=ρ水V排地球的引力增大時,ρ水、m船不變,所以V排也不變,即人在水中的位置不變。7.我國科技近年來飛速發(fā)展,C919國產(chǎn)大客機(jī)采用鋁鋰合金來減輕機(jī)身重力,這是應(yīng)用了知識。遼寧號航母滿載時的質(zhì)量約為6.5萬噸,能平穩(wěn)浮在海面上,這主要應(yīng)用了原理。奮斗者號潛水器能下潛至深海而不被壓扁,是因為它的外殼能承受海水產(chǎn)生的巨大。【答案】密度阿基米德壓強【解析】[1]因為鋁鋰合金密度較小,根據(jù)知,在同體積的情況下,密度小的質(zhì)量輕。所以是應(yīng)用了密度的知識。[2]遼寧號航母滿載時的質(zhì)量約為6.5萬噸,能平穩(wěn)浮在海面上,就是采用空心的方法,根據(jù)阿基米德知,這樣可以使排開水的體積增大,從而增大浮力,使密度大于水的鋼鐵能漂浮在水面上。這主要應(yīng)用了阿基米德原理。[3]在深海中海水會產(chǎn)生很大的壓強,但是潛水器能下潛至深海而不被壓扁,因為它的外殼能承受海水產(chǎn)生的巨大壓強。8.一個物體所受的重力為10N,將其全部浸沒在水中時,排開的水受到的重力為20N,此時它所受浮力大小為N,放手后物體將(選填“上浮”、“下沉“或“懸浮”),靜止時物體所受浮力的大小為N?!敬鸢浮?0上浮10【解析】[1]將物體全部浸沒在水中時,已知排開的水受到的重力為20N,由阿基米德原理知此時物體所受的浮力也為20N。[2]由于物體受到的浮力20N大于物體的自重10N,所以放手后物體上浮。[3]靜止時漂浮,浮力等于重力為10N。三、實驗題9.某實驗小組利用彈簧測力計、小石塊、溢水杯等器材,按照如圖所示的步驟,探究浮力的大小與排開液體所受重力的關(guān)系。A.B.C.D.(1)先用彈簧測力計分別測出空桶和石塊的重力;(2)把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,石塊受到的浮力大小為N,石塊排開的水所受的重力大小為N;(3)由以上步驟可初步得出結(jié)論:浸在水中的物體所受浮力的大小等于?!敬鸢浮?.41.4物體排開水所受的重力【解析】(2)[1]石塊受到的浮力F浮=3.8N-2.4N=1.4N[2]石塊排開的水所受的重力大小為G排=2.6N-1.2N=1.4N(3)[3]可知F浮=G排,所以浸在水中的物體所受浮力的大小等于物體排開水所受的重力。10.下列A、B、C、D四幅圖是“驗證阿基米德原理”的過程情景,請根據(jù)圖示完成下面的填空。(1)在圖B的操作中,小麗先向溢水杯中注水,直到溢水口水(選填“流出”或“不流出”)時停止加水,目的是使溢水杯中的水面恰好與溢水口相平;(2)將小石塊浸沒溢水杯中,溢出的水全部流入燒杯中,如圖C所示,此時小石塊受到的浮力為N,把燒杯中的水全部倒入小吊桶中,如圖D所示,排開的水重力G排為N;小紅認(rèn)為阿基米德原理中的“排開”就是“排出”的意思,小麗提醒小紅,若操作時溢水杯中的水面低于溢水口,則排開的水重排出的水重(選填“大于”“小于”或“等于”);說明“排開”和“排出”是有區(qū)別的;(3)實驗結(jié)果表明:浸在水中的物體受到的力物體排開水所受到的重力;(選填“大于”“等于”或“小于”)(4)如果實驗前忘記調(diào)零,彈簧測力計指針位于“0.2N”處,就完成了上述實驗,則對測量的結(jié)果影響(選填“有”或“無”)?!敬鸢浮苛鞒?1大于等于無【解析】(1)[1]實驗中應(yīng)加水直到溢水口流出時停止加水,目的是使溢水杯中的水面恰好與溢水口相平,小石塊浸沒時,排開液體的體積才能全部流進(jìn)小桶中。(2)[2]小石塊受到的浮力F浮=FB-FC=4N-3N=1N[3]排開的水重力G排=FD-FA=2N-1N=1N[4]實驗中若溢水杯中的水面剛好到溢水口,則排開的水重等于排出的水重,若操作時溢水杯中的水面低于溢水口,則排開的水重大于排出的水重,這說明“排開”和“排出”是有區(qū)別的。(3)[5]由(2)中數(shù)據(jù)可知,浸在水中的物體受到的力等于物體排開水所受到的重力。(4)[6]浮力大小F浮=G-F排開液體的重力G排=FD-FA由以上兩式可知,若實驗前彈簧測力計指針位于“0.2N”處時差值不變,所以對處理結(jié)果沒有影響。四、計算題11.如圖1所示,小明同學(xué)用彈簧測力計吊著重3.6N的實心圓柱體,將它逐漸浸入水中,記下圓柱體下表面浸入水中的深度h和對應(yīng)的浮力F浮,并畫出F浮﹣h的圖象(如圖2所示),ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。求:(1)圓柱體的質(zhì)量;(2)圓柱體浸入水中的深度10cm處靜止時,彈簧測力計的示數(shù);(3)圓柱體的密度。
【答案】(1)0.36kg;(2)3N;(3)3×103kg/m3【解析】解:(1)圓柱體的質(zhì)量(2)彈簧測力計的示數(shù)F拉=G-F浮=3.6N-0.6N=3N(3)圓柱體的體積圓柱體的密度答:(1)圓柱體的質(zhì)量是0.36kg;(2)圓柱體浸入水中的深度10cm處靜止時,彈簧測力計的示數(shù)是3N;(3)圓柱體的密度是3×103kg/m3。12.如圖將一塊木塊放入水中,已和木塊的下表面到水面的距離是10cm,木塊的下表面面積是0.04m2。求:(1)木塊下表面受到的壓強多大?(2)木塊下表面受到的壓力多大?(3)木塊受到的浮力多大?【答案】(1)1000Pa;(2)40N;(3)40N【解析】解:(1)木塊下表面受到的壓強為(2)木塊下表面受到的壓力為(3)因為木塊漂浮在水面,則上表面受到水的壓力為0N,所以木塊受到的浮力為答:(1)木塊下表面受到的壓強為1000Pa;(2)木塊下表面受到的壓力為40N;(3)木塊受到的浮力為40N。拔高檢測(限時30min)一、單選題1.將同一支密度計先后放入兩容器中,如圖所示,兩容器中的液體的密度分別是、,密度計受到的浮力分別是、,則密度和浮力的關(guān)系分別滿足()
A.B.C.D.【答案】B【解析】AC.因為密度計漂浮,所以,,同一支密度計,重力不變,密度計在A、B兩種液體中受到的浮力相等,都等于密度計受到的重力G,故AC不符合題意;BD.由圖知,密度計排開液體的體積:,根據(jù)可知,A、B液體的密度:,故B符合題意,D不符合題意。故選B。2.我國第三艘航空母艦“福建艦”滿載時的排水量為8萬噸。若滿載時,“福建艦”勻速直線航行受到的阻力是自身總重力的0.01倍;如果一架艦載機(jī)飛離后,“福建艦”排開的海水體積減少。則下列描述中正確的是()(海水的密度取,g取10N/kg)A.“福建艦”靜止在海面時,水面下15m處海水的壓強為B.“福建艦”滿載時,受到的浮力大小為8萬噸C.飛離“福建艦”的這架艦載機(jī)的質(zhì)量是D.滿載時,“福建艦”勻速直線航行受到的牽引力大小是【答案】C【解析】A.“福建艦”靜止在海面時,水面下15m處海水的壓強為故A錯誤;B.遼寧艦滿載并靜止在水面上時,受到的浮力大小等于排開水的重力,即故B錯誤;C.當(dāng)艦載機(jī)飛離航母后總重力減小,故排開水的體積減小,減小排開液體的重力等于艦載機(jī)的重力,即由得,艦載機(jī)的質(zhì)量是故C正確;D.“福建艦”漂浮時,重力等于浮力滿載時,“福建艦”勻速直線航行受到的牽引力大小是故D錯誤。故選C。3.將同一枚新鮮雞蛋分別浸入盛有水和濃鹽水的相同容器中,雞蛋靜止時在容器中的位置如圖所示(圖左雞蛋沉底,圖右雞蛋懸?。?,已知雞蛋質(zhì)量66g,濃鹽水密度1.1g/cm3.下列說法錯誤的是()
A.雞蛋放入右杯后,右杯對桌面的壓力增加了0.06NB.雞蛋放入左杯后,雞蛋對左邊杯底的壓力為0.06NC.兩種情況下雞蛋所受的浮力之差為0.06ND.雞蛋的體積為60cm3【答案】A【解析】A.由題可知,右杯對桌面增加的壓力等于雞蛋的重力故A錯誤,符合題意;BD.雞蛋在鹽水中懸浮,受到的浮力等于重力,雞蛋的體積即排開鹽水的體積為則雞蛋在水中浸沒時受到的浮力為雞蛋放入左杯沉底,說明雞蛋受到的重力大于浮力,雞蛋對杯底的壓力等于重力與浮力的差,雞蛋對左邊杯底的壓力為故BD正確,不符合題意;C.雞蛋在鹽水中懸浮,受到的浮力等于重力,則兩種情況下雞蛋所受的浮力之差為故C正確,不符合題意。故選A。4.如圖甲,盛有水的柱形容器放置在水平桌面上,木塊用細(xì)線固定在容器底部且浸沒,細(xì)線對木塊的拉力為4N。將細(xì)線剪斷,木塊最終漂浮且有的體積露出水面,如圖乙。下列說法正確的是()
A.甲、乙兩圖中,水對容器底部的壓強大小相等B.木塊密度為0.4g/cm3C.乙圖中容器對桌面的壓力小于甲圖D.乙圖中水對容器底的壓力比甲圖小4N【答案】D【解析】A.乙圖容器內(nèi)水的深度小,由可知,甲中水對容器底部的壓強大于乙,故A錯誤;B.圖乙中,木塊漂浮,根據(jù)有則木塊的密度故B錯誤;C.將細(xì)線剪斷,木塊最終漂浮在水面上,容器和容器內(nèi)的水、木塊的總重力不變,對桌面的壓力仍等于總重力,故甲圖中容器對水面的壓力等于乙圖中容器對水平桌面的壓力,故C錯誤;D.圖甲中,木塊用細(xì)線固定在容器底部且浸沒,則木塊所受浮力,圖乙中,木塊漂浮,則木塊所受浮力因此有則有兩圖中水對容器底的壓力差等于圖甲和圖乙浮力之差故D正確。故選D。二、填空題5.如圖所示,水平桌面上兩個相同的玻璃缸裝滿了水,水中分別漂著大小兩只玩具鴨,甲、乙兩圖中水對缸底的壓強分別為、,缸對桌面的壓強分別為和,兩只玩具鴨受到的浮力分別為和,則他們的大小關(guān)系為:,,。(選填“>”、“<”或“=”)
【答案】==>【解析】[1]由圖可知,玩具鴨放入后,水的深度h仍然相同,根據(jù)p=ρgh可知,水對容器底部的壓強相等,即p1=p2[2]因甲、乙兩個玻璃缸完全相同裝滿了水時,水的質(zhì)量相等,根據(jù)水平面上物體的壓力和自身的重力相等可知,甲、乙兩個玻璃缸裝滿水時對桌面的壓力相等;根據(jù)漂浮條件和阿基米德原理可知G物=F浮=G排即玩具鴨的重力與溢出水的重力相等;所以漂浮著玩具時玻璃缸對桌面的壓力仍然相等,由于玻璃缸完全相同,即底面積相同,則由可知,缸對桌面的壓強相等,即p1′=p2′[3]根據(jù)甲、乙兩圖可知,甲缸中鴨子排開水的體積大,由阿基米德原理可知,甲缸中鴨子受到的浮力大,即F1>F26.用手將一重為5N的物體全部壓入水中,物體排開的水重8N,此時物體受到的浮力為N,放手后物體將(選填:“上浮”、“下沉”或“懸浮”)。待物體靜止時所受浮力為N?!敬鸢浮?上浮5【解析】[1]根據(jù)阿基米德原理可知,物體受到的浮力[2]物體重G=5N,浸沒時浮力F浮=8N;即,所以,放手后物體將上浮。[3]待物體靜止時,物體漂浮在水中,所以,待物體靜止時所受浮力7.如圖所示,物體A的質(zhì)量是400g,物體B的體積是10cm3,此時A恰能沿著水平桌面向右做勻速直線運動。若將B始終浸沒在水中,并使A沿著水平桌面向左做勻速直線運動時,需要施加0.95N水平向左的拉力。已知動滑輪重為0.3N,不計繩重以及繩和滑輪間的摩擦,則物體B重力為N。(g取10N/kg)
【答案】0.7【解析】物體A水平向右勻速運動時,分別對A、B物體受力分析如下圖所示:
則根據(jù)力的平衡條件可得f=F1,G動+GB=2F1解得,A受到水平桌面的摩擦力①當(dāng)A向左勻速直線運動時,分別對A、B物體受力分析如下圖所示:
因為A物體對水平桌面的壓力不變,接觸面粗糙程度不變,所以f的大小不變,則根據(jù)力的平衡條件可得F=f+F2,2F2+F浮=G動+GB所以即②因為B物體始終浸沒在水中,所以B排開水的體積V排=V=10cm3據(jù)阿基米德原理得F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×10×10-6m3=0.1N③由①②③式可得:GB=0.7N。8.如圖甲所示,將圓柱形水杯M豎直放置在具有一定高度的薄壁圓柱形容器中,容器自重為4N且裝有一定量的水。M具有一定厚度,其質(zhì)量為100g,外底面積為100cm2,高為10cm?,F(xiàn)逐漸向M中加水,M外底到容器底部的距離h與加入水的質(zhì)量m的關(guān)系如圖乙所示,加水過程中M始終保持豎直,且不計杯壁上所沾的水。則最初未加水時,M所受浮力為N,當(dāng)加水質(zhì)量為m1時,容器對水平桌面的壓強為Pa。
【答案】12200【解析】[1]由題意和圖像可知,最初未加水時,M處于漂浮狀態(tài),根據(jù)平衡法可知F浮=G物=m物g=100×10-3kg×10N/kg=1N[2]由圖乙分析可知,開始時M外底到容器底部的距離h為14.5cm,當(dāng)逐漸向M中加水時,M會逐漸下降,h會逐漸減??;當(dāng)加水800g后,M內(nèi)水裝滿,此時水會進(jìn)入容器中,由于h又逐漸增加,則可知裝滿水的水杯M處于漂浮狀態(tài);當(dāng)加水m1后,h不再變化,說明此時容器中的水已加滿。綜上所述可知,當(dāng)加水800g后,水杯受到的浮力等于M的重力和加入水的重力,即F浮=GM+G加水1=(100×10-3kg+800×10-3kg)×10N/kg=9N根據(jù)F浮=ρ液V排g可知,此時排開水的體積則M浸入的深度為因M處于漂浮狀態(tài),則加水m1后,容器中水的總高度為h總=h1+11cm=20cm當(dāng)加水800g時,增加的浮力等于水的重力,即F浮增=G加水1=800×10-3kg×10N/kg=8N根據(jù)F浮=ρ液V排g可知,此時增加排開水的體積M浸入水的高度增加了
容器中水上升的體積,等于增加排開水的體積,即V排增=(S容-SM)h增由此可知容器的底面積為當(dāng)加水質(zhì)量為m1時,容器對桌面的壓力等于容器的重力與加入水的總重力及M的重;由于水杯漂浮,加入水的總重力與M的重力之和等于其排開水所受到的重力,即容器對桌面的壓力F=G容+G水+G排水=G容+G水總=4N+1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m×2×10-2m2=44N容器對水平桌面的壓強為三、實驗題9.我市山區(qū)在精準(zhǔn)扶貧政策扶持下,種植的大櫻桃喜獲豐收,小明想知道大櫻桃的密度,他用天平和量筒進(jìn)行了如下實驗。
(1)把天平放在水平桌面上,先把游碼放到標(biāo)尺左端的處,發(fā)現(xiàn)指針在分度盤的位置如圖甲所示,應(yīng)該向旋動平衡螺母,使橫梁平衡;(2)用調(diào)好的天平測大櫻桃的質(zhì)量,當(dāng)右盤中所加砝碼和游碼的位置如圖乙所示時,天平恢復(fù)平衡,則大櫻桃的質(zhì)量為g;(3)將用細(xì)線拴好的大櫻桃放人裝有60mL水的量筒中,水面上升到如圖丙所示位置。根據(jù)測量結(jié)果可知大櫻桃的密度為g/cm3;(4)小麗同學(xué)設(shè)計了另一種實驗方案:她先用天平正確測出了大櫻桃的質(zhì)量m,再將用細(xì)線拴好的大櫻桃放入空量筒中,然后向量筒內(nèi)倒人適量的水,水面到達(dá)V1刻度線處,接著將大櫻桃提出,水面下降到V2刻度線處,進(jìn)而測出大櫻桃的體積,并計算出大櫻桃的密度,則小麗所測大櫻桃的密度值與真實值相比(選填“偏大”或“偏小”);(5)小明回家后,還想測出媽媽手鐲的密度,他找到家里的電子秤,稱出手鐲的質(zhì)量是48.0g,又借助細(xì)線、水、玻璃杯,進(jìn)行了如圖丁、戊所示的實驗操作,測出了手鐲的體積,則手鐲的密度是g/cm3?!敬鸢浮苛憧潭染€左10.61.06偏小19.2【解析】(1)[1]天平在使用之前,應(yīng)將游碼歸零,故應(yīng)先把游碼放到標(biāo)尺左端的零刻度線處。[2]由圖甲可知,此時指針指向分度盤的右側(cè),則此時天平左端輕,右端重,故此時應(yīng)該向左旋動平衡螺母,使橫梁平衡。(2)[3]由圖乙可知,游碼的分度值為0.2g,故櫻桃的質(zhì)量為m=10g+0.6g=10.6g(3)[4]由圖丙可知,櫻桃的體積為V=70mL-60mL=10mL=10cm3故由可得,櫻桃的密度為(4)[5]由測量過程可知,用細(xì)線將大櫻桃從水中提出時,細(xì)線上會帶出一部分水,使得量筒中剩余的水變少,從而使得櫻桃的體積測量值偏大,故由可得,會使得所測的櫻桃密度值與真實值相比偏小。(5)[6]由題意可知,手鐲的質(zhì)量為m0=48.0g,由圖丁、戊可知,手鐲浸入水中后,電子秤的示數(shù)變化量為Δm=668.5g-666g=2.5g=0.0025kg由受力分析可得,手鐲所受浮力為F浮=ρ水gV排=Δmg=0.0025kg×10N/kg=0.025N故可得手鐲的體積為可得手鐲的密度為10.某個小組的同學(xué)在實驗室發(fā)現(xiàn)一塊印章。他們利用這塊印章做了以下實驗探究。
(1)小超同學(xué)想測量這塊印章的密度:①將托盤天平放在水平桌面上,把游碼撥至標(biāo)尺左端零刻度線,如果發(fā)現(xiàn)指針?biāo)幬恢萌鐖D甲所示,應(yīng)將平衡螺母向移動,使天平橫梁在水平位置平衡;②將印章放在天平左盤,天平平衡時,放在右盤中的砝碼和游碼在標(biāo)尺上的位置如圖乙所示,這枚印章的質(zhì)量是g。把印章放入裝有20mL水的量筒中,液面達(dá)到的位置如圖丙所示。由此可以求出這枚印章的密度為;③若天平的右盤在實驗前沾了少許泥,則所測印章密度比真實值(選填“偏大”、“偏小”或“無影響”);(2)完成實驗后,小超還想利用這塊印章來探究浮力的影響因素:
A.在大燒杯中裝入適量的某種液體,電子秤的示數(shù)為200g,如圖甲所示;B.將印章和一個氣球用輕質(zhì)細(xì)繩連接在一起后,將印章浸沒在液體中,讀出電子秤的示數(shù)為215g,如圖乙所示;C.將印章和和氣球一起浸沒在液體中,電子秤的示數(shù)為240g,如圖丙所示;+D.將印章和氣球繼續(xù)往下放電子秤的示數(shù)232g,如圖丁所示;④對比乙、丙兩圖可知,氣球浮力大小與有關(guān);⑤乙圖中,印章所受浮力大小為N。對比丙、丁兩圖,氣球的體積變化了?!敬鸢浮孔?4無影響物體排開液體體積0.1510.7【解析】(1)[1]由圖甲得,指針應(yīng)指向分度盤右邊,則應(yīng)將平衡螺母向左移動,使天平橫梁在水平位置平衡。[2]由圖乙得,這枚印章的質(zhì)量是[3]由圖丙得,量筒的分度值為1mL,水與印章的體積為40mL,印章的體積為印章的密度為[4]天平的右盤在實驗前沾了少許泥,調(diào)節(jié)平衡后,泥對測量結(jié)果沒有影響,則測得的印章的質(zhì)量不變,體積測量準(zhǔn)確,由得,所測印章密度無影響(2)[5]對比乙、丙兩圖可知,丙圖中物體排開液體體積較大,液體與物體的排開液體的質(zhì)量較大,液體質(zhì)量不變,則物體排開液體的質(zhì)量較大,由得,物體受到的浮力較大,說明浮力大小與排開液體體積有關(guān)。[6]乙圖中,印章所受浮力大小為[7]將印章和氣球繼續(xù)往下,氣球與印章受到液體壓強變大,氣球體積變小,排開液體體積變小,對比丙、丁兩圖,氣球與印章排開液體的質(zhì)量變化了當(dāng)印章浸沒在液體中時,排開液體體積等于印章體積,由得,液體密度為由得,氣球體積變化了四、計算題11.“曹沖稱象”是婦孺皆知的故事。某科創(chuàng)小組仿效曹沖,制作了
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