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文檔簡介
專題07浮力(測試)
滿分100分時間60分鐘
一、選擇題(本大題共12小題,每小題3分,共36分。每小題只有一個選項正確)
1.如圖所示,關(guān)于壓強(qiáng)和浮力的應(yīng)用,下列說法正確的是()
甲乙丙丁
A.圖甲:壺中茶水靜止時,壺嘴的液面比壺身的液面低
B.圖乙:潛水艇從懸浮到漂浮,排開液體的重力始終相等
C.圖丙:液體的密度越大,密度計漂浮時受到的浮力就越大
D.圖?。骸爸楹T啤笨瓶即≡谒嫔?,是采用“空心”的辦法增大了排開液體的體積
【答案】D
【詳解】A.茶壺是連通器,連通器的原理是靜止在連通器中的同種液體的液面是相平的,故A錯誤;
B.潛水艇從懸浮到漂浮,排開液體的體積變小了,根據(jù)尸浮=〃液gV排可知,所受的浮力變小,因而排
開液體的重力減小了,故B錯誤;
C.密度計測液體密度時,都是漂浮的,所以浮力都等于重力,在不同液體中,密度計所受浮力不變,
故c錯誤;
D.巨輪之所以能夠浮在水面上,是利用空心的方法來增大排開液體的體積來增大浮力,故D正確。
故選D。
2.游泳時佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法,質(zhì)量為50kg的小蓉佩戴游泳圈后,能靜靜地漂浮在水面
上,如圖所示,游泳圈對她的作用力大小最符合實際的是()
【答案】C
【詳解】人在水中漂浮時,大約有1/10的體積露出水面,故游泳圈浸沒在水中的體積大概是5xl(y3m3,
則其受到的浮力
4字=夕水gV=1.0Xio?kg/m3x10N/kgx5xl0-3m3=50N
忽略游泳圈的自重,則游泳圈對小蓉的作用力大小與游泳圈所受浮力大小相同,即為50N。
故選c。
3.2023年12月,風(fēng)靡全球的大黃鴨來深圳“上班”了“鴨”!大黃鴨接近6層樓高,下圖是游客為大黃
鴨和春筍樓拍的照片。大黃鴨在不充氣時已達(dá)600kg,鴨身還附帶有9t的水泥錨。下列說法錯誤的是
()
A.大黃鴨能在水面漂浮是因為它在充氣后整體的密度較小
B.圖中大黃鴨比春筍樓還高是因為大黃鴨本身巨大,已經(jīng)超過春筍樓的高度
C.圖中大黃鴨比春筍樓還高是因為大黃鴨本身巨大,且距離游客較近,視角較大
D.為了使大黃鴨更完整的拍在照片里,需要增大物距,成更小的像
【答案】B
【詳解】A.根據(jù)物體的沉浮條件,大黃鴨能在水面漂浮,說明它在充氣后整體的密度小于水的密度,
故A正確,不符合題意;
BC.大黃鴨接近6層樓高,而春筍樓的層數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于6層,之所以圖中大黃鴨比春筍樓還高是因為大
黃鴨本身巨大,且距離游客較近,視角較大,故B錯誤,符合題意,C正確,不符合題意;
D.根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律“物遠(yuǎn)像近像變小”,要成更小的像,使大黃鴨更完整的拍在照片里,需要增大
物距,故D正確,不符合題意。
故選B。
4.(2024?廣東?一模)(新科技)2022年5月15日,我國自主研發(fā)的“極目一號”111型浮空艇從海拔4300
米的科考營地順利升空后達(dá)到9032米,超過珠峰高度,創(chuàng)造浮空艇大氣科學(xué)觀測世界紀(jì)錄。如圖所示是“極
目一號,,田型浮空艇在空中上升的情景,假設(shè)浮空艇的體積保持不變,海拔越高空氣的密度越小,下列分析
正確的是()
A.浮空艇內(nèi)所充氣體的密度大于空氣密度
B.浮空艇上升過程中所受的浮力保持不變
C.浮空艇上升過程中受到的大氣壓強(qiáng)變大
D.浮空艇受到的浮力等于它排開空氣所受的重力
【答案】D
【詳解】A.浮空艇從地面由靜止升空,受到的浮力大于重力,即尸浮〉G
根據(jù)阿基米德原理可得
??諝馔?nèi)gV
已知浮空艇的體積保持不變,即丫排=1/物,貝I〃空氣艇內(nèi)
即浮空艇內(nèi)充入的氣體的密度小于空氣的密度,故A錯誤;
B.根據(jù)阿基米德原理可知,浮空艇受到的浮力為空氣gF?排
又因吟產(chǎn)V艇即V排大小不變,g不變,空氣密度隨高度的增加而減小,所以尸滓變小,故B錯誤;
C.海拔越高,大氣壓強(qiáng)越小,所以浮空艇上升過程中大氣對它的壓強(qiáng)越來越小,故C錯誤;
D.由阿基米德原理可知/浮=6排
即浮空艇上升過程中受到的浮力等于它排開空氣的重力,故D正確。
故選D。
5.兩個量筒均裝有50mL的水,往量筒分別放入甲、乙兩個不吸水的物塊,物塊靜止后如圖所示,g取
A.甲排開水的體積為60mL
B.乙排開水的重力小于乙的重力
C.甲受到的浮力大于甲的重力
D.甲受到的浮力小于乙受到的浮力
【答案】D
【詳解】A.由甲圖可知,量筒原來有50mL的水,放入甲物塊后,量筒顯示液面示數(shù)為60mL,故甲
排開水的體積為60mL-50mL=10mL
故A不符合題意;
B.由乙圖可知,乙物塊處于懸浮狀態(tài),根據(jù)阿基米德原理原理可知,物體在液體中受到的浮力等于排
開液體的重力,故B不符合題意;
C.由甲圖可知,甲物塊處于漂浮狀態(tài),物體漂浮時,浮力等于重力,故C不符合題意;
D.由甲圖可知,甲排開水的體積為10mL,乙排開水的體積為70mL-50mL=20mL
乙排開水的體積大于甲排開水的體積,根據(jù)產(chǎn)浮=夕液g%排可知,甲受到的浮力小于乙受到的浮力,故D
符合題意。
故選D。
6.由我國研發(fā)的“奮斗者”號載人潛水器已成功抵達(dá)深海10909米。下列有關(guān)“奮斗者”號的說法正
確的是()
A.漂浮時,它受到的浮力大于排開水的重力
B.要使懸浮的“奮斗者”號上浮,應(yīng)對水艙注水
C.浸沒后在水中繼續(xù)下沉的過程中,它受到海水的向上、向下的壓力差變大
D.它能自由的浮沉,是通過改變自身的重力來實現(xiàn)的
【答案】D
【詳解】A.漂浮時,根據(jù)阿基米德原理可知,其受到的浮力等于它排開水受到的重力,故A錯誤;
B.要使懸浮的“奮斗者”號上浮,則浮力要大于重力,由于排開水的體積不變,由阿基米德原理
尸浮=0液g&F可知,浮力不變,只能減小重力,所以應(yīng)從水艙向外排水,故B錯誤;
C.“奮斗者”號潛水器在水面下下潛過程中,排開液體體積不變,液體密度不變,由q=夕液g廠排知,
受到水的浮力不變,根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,下潛的越深,潛水器上下表面受到海水的壓力差不變,故
C錯誤;
D.“奮斗者號”浸沒在海水中,排開海水的體積不變,根據(jù)阿基米德原理"孚="液排可知,其受到的
浮力不變,在水中自由上浮和下沉是通過改變自身重力來實現(xiàn)的,故D正確。
故選D。
7.如圖所示為一個質(zhì)量為30g小柑桔被放入水中靜止后的情形(g取10N/kg),下列說法正確的是
()
A.放入小柑枯后,瓶子對水平桌面的壓強(qiáng)不變
B.放入小柑枯后,水對瓶底的壓強(qiáng)不變
C.放入小柑枯后,水中再放入一些鹽,攪拌均勻后,小柑桔可能會懸浮在鹽水中
D.小柑桔被放入水中靜止后,它排開水的重力為0.3N
【答案】D
【詳解】A.放入小柑枯后,瓶子對水平桌面的壓力變大,受力面積不變,壓強(qiáng)變大,故A錯誤;
B.放入小柑枯后,水的深度變大,根據(jù)p=0g/7,水對瓶底的壓強(qiáng)變大,故B錯誤;
C.如圖所示,小柑桔被放入水中靜止后是漂浮狀態(tài),說明水的密度比小柑桔的大,水中再放入一些鹽,
攪拌均勻后,液體的密度更大了,小柑桔浮起一些,仍是漂浮狀態(tài),故C錯誤;
D.如圖所示,小柑桔被放入水中靜止后是漂浮狀態(tài),結(jié)合物體的沉浮條件與阿基米德原理,它排開水
的重力為G排=尸=?=Ga=m柑g=O.O3kgxlON/kg=O.3N
故D正確。
故選D。
8.小飛同學(xué)把一枚雞蛋放在一個透明玻璃杯中,加入清水后發(fā)現(xiàn)雞蛋沉在杯底(見圖甲)。他向水里
加鹽并緩慢攪拌發(fā)現(xiàn)雞蛋懸浮在液體中(見圖乙);他繼續(xù)加鹽并緩慢攪拌,最后發(fā)現(xiàn)雞蛋漂浮在液面上
(圖丙)。下列說法正確的是()
甲
A.雞蛋所受到的浮力P甲<尸乙<尸丙
B.雞蛋排開液體的體積y排乙=丫排丙
c.雞蛋排開液體的重力G排甲<G排乙
D.丙圖中雞蛋受到的浮力大于雞蛋的重力
【答案】c
【詳解】ACD.由圖知,雞蛋在甲中沉入水底,則雞蛋受到的浮力小于重力,即產(chǎn)甲<G雞蛋
在圖乙中懸浮,則其受到的浮力等于其受到的重力,即尸雞蛋
在圖丙中漂浮,則其受到的浮力等于其受到的重力,即尸丙=G雞蛋
所以雞蛋在甲、乙、丙中受到的浮力關(guān)系為尸甲〈尸乙=/丙
根據(jù)阿基米德原理可知,雞蛋受到的浮力等于其排開水受到的重力,即/浮=3排
貝UG排甲<G排乙=G排丙
故AD錯誤,C正確;
B.雞蛋在圖乙中懸浮,則雞蛋排開水的體積等于其自身體積,即V排乙=V
在圖丙中漂浮,則雞蛋排開水的體積小于其自身體積,即丫排丙4
所以雞蛋在乙、丙中排開液體的體積關(guān)系為V排乙〉V排丙
故B錯誤。故選C。
9.(2023?廣東廣州?二模)如圖,將一支用自制的簡易密度計,先后放入盛有不同液體的兩個燒杯中,
靜止后豎直立在液體中,兩液面相平,下列判斷不正確的是()
A.密度計上。處的刻度數(shù)值比方處小
B.密度計底部所受液體的壓強(qiáng)相等
C.密度計在兩種液體中受到的浮力大小相等
D.甲液體對容器底部的壓強(qiáng)比乙液體對容器底部的壓強(qiáng)小
甲乙
【答案】A
【詳解】A.密度計漂浮,密度計的重力不變,根據(jù)F浮=3可知密度計所受的浮力不變,密度計上。處
與液面相平時排開液體的體積小于密度計上b處與液面相平時排開液體的體積,根據(jù)"滴=①可知a處對應(yīng)
的液體密度大于6處對應(yīng)的液體密度,故密度計上。處的刻度數(shù)值比6處大,故A錯誤,符合題意;
BC.同一個密度計放在甲、乙液體中都漂浮,根據(jù)RkG可知密度計在甲、乙兩種液體中受到的浮力
相等,根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,浮力等于物體下表面和上表面所受壓力之差,密度計漂浮,其上表面受到
的壓力為0,所以下表面受到的壓力相等,密度計底面積一定,由p=3可知密度計底部所受液體的壓強(qiáng)相
等,故BC正確,不符合題意;
D.由圖知密度計排開液體的體積V排GV排乙
又因為浮力相等,由工浮=/>液gk排可知則液體的密度p甲<p乙
因為容器中的液面相平,根據(jù)"=0液知甲液體對容器底部的壓強(qiáng)比乙液體對容器底部的壓強(qiáng)小,故
D正確,不符合題意。
故選Ao
10.如圖完全相同的甲、乙溢水杯中裝滿兩種不同液體,將一小球先后放入杯中,靜止時小球的位置如
圖所示,A、B為兩個相同的燒杯裝著溢出的液體。下列說法正確的是()
^O^二三三、
一二二二二二二nnr
甲A乙B
A.小球在乙杯中不受到浮力
B.小球放入乙杯的下沉的過程中,杯底受到液體的壓強(qiáng)逐漸減小
C.小球靜止后,A對桌面的壓強(qiáng)大于B對桌面的壓強(qiáng)
D.A中的液體密度小于B中的液體密度
【答案】C
【詳解】A.小球先后放入甲、乙兩個盛滿不同液體的溢水杯中,浮力是由上下表面的壓力差產(chǎn)生的,
因此小球在乙杯中受到浮力,故A錯誤;
B.小球在乙杯中下沉過程中液體的深度不變,故由o=pg/i得,杯底受到液體的壓強(qiáng)不變,故B錯誤;
CD.小球在甲杯漂浮,則p甲平球,小球在乙杯中沉底,則〃乙夕球,兩種液體的密度0甲平乙,故D錯
誤;由圖知,甲剩余液體的體積大于乙剩余液體的體積,且"甲邛乙,則根據(jù)G=:咫干啥可知,甲容器中剩
余液體重力大于乙容器中剩余液體重力;而容器對桌面的壓力等于容器、液體、小球的總重力,所以甲容器
對桌面的壓力大于乙容器對桌面的壓力,由于容器相同,則底面積相同,所以根據(jù)??芍?,甲杯對桌面
的壓強(qiáng)大于乙杯對桌面的壓強(qiáng),故C正確。
故選C。
11.如圖是甲、乙兩物體的質(zhì)量與體積關(guān)系圖象,將體積為丫=lcn?的甲、乙兩物體分別放入盛滿水的
相同溢水杯a和b中,待兩物體靜止時,兩容器液面相平,下列說法正確的是()
A.a容器中的是甲物體,b容器中的是乙物體
B.物體在b容器內(nèi)排開水的質(zhì)量較大
C.a、b兩容器底部受到水的壓強(qiáng)相等
D.a、b兩容器對地面的壓強(qiáng)相等
【答案】C
【詳解】A.由圖象可知,甲、乙的密度為
%=詈=rA=8g/cm3夕乙=詈==lg/cm3
Kp1cmVz4cm
因為p甲9水,pz,=p水
甲物體在水中會下沉,所以b容器中的是甲物體,乙物體在水中會懸浮,所以a容器中的是乙物體,故
A錯誤;
B.甲乙兩個物體體積相等,全部浸入水中,排開水的體積相等,由產(chǎn)浮="水gV排可知甲乙受到的浮力
相等,由阿基米德原理可知甲乙排開液體的重力相等,由G=mg可知甲乙排開液體的質(zhì)量相等,故B錯誤;
C.容器內(nèi)水的深度相同,根據(jù)p=pg/7可知,a、b兩容器底部受到水的壓強(qiáng)相等,故C正確;
D.因為〃甲>"乙,甲乙的體積相等,由G=mg=/?/可知甲乙的重力關(guān)系G甲>G乙
原來溢水杯裝的水的重力相等,由選項B可知,甲乙排開水的重力相等,所以容器內(nèi)剩余水的重力相
等,容器是相同的,所以容器的重力相等,容器對地面的壓力等于水、物體和容器的總重力,a容器的總
重力大于b容器的總重力,所以a容器對地面的壓力較大,容器的底面積相等,由°=播可知a容器對地
面的壓強(qiáng)較大,故D錯誤。
故選c。
12.如圖,亮亮同學(xué)將盛水的燒杯放在電子臺秤上,臺秤的示數(shù)如圖甲所示;將一個物塊投入水中,漂
浮時臺秤示數(shù)為375g(如圖乙),物體上表面始終保持水平,用力將物塊壓入全部浸沒在水中,此時臺秤
示數(shù)為425g(如圖丙);將物塊繼續(xù)下壓,從丙到丁物塊下表面受到水的壓力增加了0.8N,整個過程水始
終未溢出,請問說法正確的是()
A.木塊的質(zhì)量為125g
B,木塊的密度為gg/cm,
C.從圖丙到圖丁,瓶底水的壓強(qiáng)逐漸增大
D.從圖丙到圖丁,物體上表面受到水的壓力增加了0.8N
【答案】D
【詳解】A.將盛水的燒杯放在電子臺秤上,示數(shù)為300g,則燒杯和水的質(zhì)量為300g,將物塊投入水
中,漂浮時臺秤示數(shù)為375g,則燒杯、水和物體的質(zhì)量為375g,所以物體的質(zhì)量
加=375g-300g=75g,故A錯誤;
B.用力將物塊壓入浸沒在水中,此時臺秤示數(shù)為425g,則排開水的質(zhì)量,”排=425g-300g=125g
則物體的體積
則物體的密度
加物75g
=0.6g/cm3
%~125cm3
故B錯誤;
C.從圖丙到丁,物體始終浸沒在水中,水面不再升高,由p=pg〃知,瓶底水的壓強(qiáng)不變,故C錯誤;
D.從圖丙到圖丁,物塊下表面受到水的壓力增加了0.8N,由于物體上表面和物塊下表面變化的深度
相同,所以物體上表面受到水的壓力也增加了0.8N,故D正確。
故選D。
二、作圖、填空題(每空1分,共28分)
13.如圖所示,在圖中畫出漂浮在水面上的蘋果所受力的示意圖。
【答案】見右圖。
【詳解】蘋果漂浮在水面上,重力和浮力是一對平衡力,二者大小相等、方向相反、作用在同一直線
上,大致確定蘋果的重心,然后過重心分別沿豎直向下和豎直向上的方向畫一條有向線段,注意兩條線段
長度要相等。如圖所示。
14.如圖所示是我國的大連艦,它的滿載排水量有1.4萬噸,則其滿載時受到的浮力為N;艦載
直升機(jī)降落后,大連艦受到的浮力(選填“變大”、“變小”或“不變”);若該艦艇由長江駛?cè)?/p>
大海,艦艇的船身將會(選填“上浮一些”、“下沉一些”或“不變”)。(g取10N/kg)
【答案】1.4X108變大上浮一些
【詳解】由阿基米德原理可知,其滿載時受到的浮力等于排開水的重力,即
438
F^=G#=^g=1.4xl0xl0kgxl0N/kg=1.4xl0N
艦載直升機(jī)降落后,大連艦總重力變大,但仍然處于漂浮狀態(tài),受到的浮力等于總重力,因此受到的
浮力變大。
若該艦艇由長江駛?cè)氪蠛#匀惶幱谄顟B(tài),受到的浮力不變,等于自身重力,但海水的密度大于
江水密度,由尸浮=2液g/E可知,排開水的體積減小,因此船身會上浮一些。
15.某潛艇在高密度海水區(qū)域內(nèi)沿水平方向潛航進(jìn)行軍事演練(如圖所示)。潛航時,不慎全部駛?cè)?/p>
低密度海水區(qū)域,導(dǎo)致浮力—(選填“增大”、“減小”或“不變”),使?jié)撏Ъ铀傧鲁痢R阎摰氐?/p>
海水密度為1.02X103kg/m3,當(dāng)儀表顯示海水壓強(qiáng)為5.1Xl()6pa時,潛艇距離海面的豎直距離約為
m,此時達(dá)到潛艇承受的極限,官兵緊急對艙內(nèi)的水箱進(jìn)行(選填“注水”或“排水”),潛艇最
終轉(zhuǎn)危為安。(g取10N/kg)
高密度海水/眼低密度海水
【答案】減小500排水
【詳解】當(dāng)它從海水密度大的海域進(jìn)入海水密度小的海域,液體的密度變小,但潛艇的體積不變、排
開海水的體積不變,由阿基米德原理廠浮=。浪叫電可知潛艇受到的浮力減小。
根據(jù)p=P海水gh得潛艇距離海面的豎直距離為
iP5.1xlO6Pa
h=------=--------;------;----------=500m
p水g1.02xl03kg/m3xl0N/kg
為避免潛艇繼續(xù)下沉,根據(jù)物體的懸浮條件,需要減小潛艇的自重,官兵緊急對艙內(nèi)的水箱進(jìn)行排
水,潛艇最終轉(zhuǎn)危為安。
16.維修“中國天眼”時,為避免壓壞反射面板,用氫氣球?qū)⒕S修人員吊起,如圖1所示。小海利用
氣球A和一個重為5N的物體B模擬氫氣球在地面上的充氣過程,如圖2所示,氣球充入氫氣過程中,體
積變大,受到的浮力(選填“變大”、“變小”或“不變”);當(dāng)氣球體積為O.ln?時,受到的浮
力為N,此時地面對物體的支持力為N(細(xì)線、氣球和氫氣的重力均忽略不計,取〃空氣=
1.29kg/m3,g=10N/kg)。
圖2
【答案】
【詳解】當(dāng)充入適量氫氣過程中,氣球A的體積變大,其排開空氣的體積變大,根據(jù)P浮="空氣gP排
知,A受到的浮力變大。
當(dāng)氣球體積為O.lnP時,受到的浮力為
/浮=〃空氣gV排=1.29kg/m3x10N/kgx0.In?=1.29N
B對A的拉力等于浮力,由于物體間力的作用是相互的,所以,A對B的拉力等于B對A的拉力,
等于1.29N,A通過細(xì)線拉著B物體靜止在水平地面上,B受力平衡,B受到的重力等于加上支持力,所
以,此時地面對物體的支持力為
/支=6-P拉=5N-1.29N=3.71N
17.如圖所示,將重為2N的木塊放入燒杯中,靜止時木塊所受浮力的大小為N,浮力的方
向。木塊排開水的體積為m3o(g取10N/kg)
【答案】2豎直向上2X10-4
【詳解】木塊靜止時漂浮在水面上,所以浮力為/浮=G=2N
浮力的方向與重力方向相反,是豎直向上的。
由尸浮=0浪gv排得,排開水的體積為
2N=2xi(rW
。水glx103^g/m3xlON/kg
18.在彈簧測力計下掛一正方體(如圖甲所示),從盛水的燒杯上方某一高度緩慢下降,圖乙所示是
正方體下降過程中彈簧測力計讀數(shù)F隨正方體下降高度h變化的圖像。(g取10N/kg,不考慮水位變化)
則正方體浸沒在水中時受到的浮力是N;正方體剛浸沒在水中時,底部受到的水的壓強(qiáng)為—Pa;該
正方體的密度為.kg/m3o
甲
【答案】84001.5X103
【詳解】由圖像可知,A3段,彈簧測力計示數(shù)為12N,此時正方體處于空氣中,根據(jù)二力平衡條件
可知,正方體的重力為G=F拉=12N
段,彈簧測力計示數(shù)不變?yōu)?N,說明此時正方體已經(jīng)浸沒在水中,受到的浮力為
&=G-&=12N4N=8N
8c段,正方體逐漸浸入水中,所以正方體的高度為/z=7cm-3cm=4cm=0.04m
正方體剛浸沒在水中時,底部受到的水的壓強(qiáng)為
p=p^gh=1.0x103kg/m3x10N/kgx0.04m=400Pa
由阿基米德原理廠浮=0濃gV俳得正方體的體積為
F浮8N
=8x10%?
。水81xlO3kg/m3x1ON/kg
正方體的質(zhì)量為
G12N
m=—=————=1.2kg
g1ON/kg
正方體的密度為
m1.2kg
=1.5xl03kg/m3
pv8xl0-4m3
19.如圖甲所示,圓柱體在水中懸浮,其上、下表面受到水的壓力分別為3N、5N。
(1)圓柱體受到的浮力大小等于N,依據(jù)是
(2)圓柱體受到的重力大小等于N,依據(jù)是
(3)若把此圓柱體浸沒在裝滿某種液體的溢水杯中(不觸底,如圖乙所示),靜止時彈簧測力計示
數(shù)為0.4No
①以表示圓柱體,在圖丙中畫出圓柱體此時的受力示意圖;
②圓柱體排開的液體的重力為No
甲乙丙
【答案】(1)2,物體受到的浮力等于上下表面受到的壓力差;(2)2,物體懸浮時受到的浮
力和自身的重力相等;(3)見下圖,1.6。
【詳解】(1)根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,物體受到的浮力等于上下表面受到的壓力差,所以,圓柱
體受到的浮力為/浮I=P2-B=5N-3N=2N
(2)根據(jù)物體的浮沉條件可得,物體懸浮時受到的浮力和自身的重力相等,所以,圓柱體受到的重
力為G=P浮i=2N
(3)①由圖可知,彈簧測力計的拉力尸拉=0.4N,由稱重法可得,圓柱體受到的浮力為
F?=G-F拉=2N-0.4N=1.6N
圓柱體此時的受力示意圖,如圖所示
“斤浮=1.6N
八尸拉=0.4N
0G=2N
②由阿基米德原理可知,圓柱體排開的液體的重力為Gj?=/浮=1.6N
20.在綜合實踐活動中,小明制作了簡易密度計,如圖甲、乙所示。他利用一根飲料吸管,在其下
端加適當(dāng)?shù)呐渲夭⒂檬灧饪冢賹⒋孙嬃衔苤糜诒粶y液體中進(jìn)行液體密度的測量實驗。
(1)密度計在液體中處于狀態(tài),受到的浮力(選填“大于”、“小于”或“等
于”)重力;
(2)將密度計放到水中的情景如圖甲所示,測得浸入水中的長度為H;放到另一液體中的情景如圖
乙所示,浸入液體中的長度為心已知/?<”,則p濃p水(選填“〉”或“="),請用H、h
及水的密度〃水表示被測液體的密度:P朽;
(3)小明根據(jù)液體的密度。液與浸入液體中的長度//的對應(yīng)關(guān)系作出p波一/?圖像,如圖丙所示。據(jù)此
分析,這種簡易密度計從上到下示數(shù)依次變(選填“大”或“小”),刻度線分布(選填
“均勻”或“不均勻”)。
【答案】漂浮等于〉/水大不均勻
【詳解】(1)在吸管的下端加適當(dāng)?shù)呐渲夭⒂檬灧饪?,能降低吸管的重心,這樣做為了讓吸管能
夠豎直漂浮在液體中。
密度計在液體中處于漂浮狀態(tài),根據(jù)物體的浮沉條件可知,密度計受力平衡,其受到的浮力等于重
力。
(2)由于同一密度計在甲、乙兩圖中均漂浮,所以浮力都等于重力,即密度計在水和液體中受到的
浮力相等,由圖可知則兩次排開液體的體積!水,%液,根據(jù)阿基米德原理廠浮二夕液目跖上可知,〃液
>"水。
假設(shè)密度計的底面積為S,密度計在水和液體中受到的浮力相等,根據(jù)阿基米德原理方浮="液可知
。水gSH=p.AgSh
_H_
則液體密度為P'Lh。水
(3)綜上所述,液體的密度越大,密度計放入液體中排開液體的體積越小,浸入液體中的長度越
小,若在密度計上標(biāo)上示數(shù),則這種簡易密度計從上到下示數(shù)依次變大。
根據(jù)阿基米德原理有="液g限可知
h="H
P水酬=夕液gS/7「液
%與O波是反比例函數(shù),所以刻度分布不是均勻的,根據(jù)圖像可知,密度值越小,相鄰刻度線之間的距
離越大。
三、計算題(共15分)
23.如圖甲所示是伽利略彩球溫度計,它的外部為一根密封的玻璃管,內(nèi)部裝有密度隨環(huán)境溫度升高
而減小的液體。液體中裝有體積均為2xl(y6m3,質(zhì)量不同且標(biāo)有溫度值的小球。圖乙所示,是伽利略溫度
計的簡化示意圖,表格是各小球上標(biāo)有的溫度值及相應(yīng)小球的質(zhì)量。若環(huán)境溫度等于小球上標(biāo)示的溫度
時,小球會懸?。画h(huán)境溫度超過這個玻璃球上標(biāo)示的溫度后,則該玻璃球會下沉,反之會上浮。g取
10N/kg,求:
(1)當(dāng)外界溫度為22℃時,圖乙中C球受到的浮力;
(2)當(dāng)外界溫度為22℃時,溫度計內(nèi)液體密度;
(3)請你比較圖乙中C、D兩球所受浮力大小,寫出判斷依據(jù)。
標(biāo)注溫度(℃)20222426
小球質(zhì)量(克)2.32.22.12.0
【答案】(1)0.022N;(2)l.lxlO3kg/m3;(3)見解析
【詳解】(1)依題意得,當(dāng)環(huán)境溫度等于小球上標(biāo)示的溫度時,小球會懸浮。由圖乙得,當(dāng)外界溫
度為22℃時,圖乙中C球懸浮,C球受到的浮力為
Fn=Gc=mcg=2.2xl07kgx10N/kg=0.022N
(2)當(dāng)C球懸浮在液體中時,C球排開液體的體積等于C球的體積,為
63
VBf=V=2xlO-m
由F浮=〃液g%排得,液體密度為
P,=A=—警一”IXU3
液2xlO_6m3xlON/kg
(3)依題意得,C、D兩球體積相等,圖乙中C、D兩球均浸沒在液體中,則CD兩球排開液體體積
相同,由尸浮=2液g廠排得,圖乙中C、D兩球所受浮力大小相等。
答:(1)當(dāng)外界溫度為22℃時,圖乙中C球受到的浮力0.022N;
(2)當(dāng)外界溫度為22℃時,溫度計內(nèi)液體密度Llxl()3kg/m3。
24.如圖所示,底面積為N=50cm2的圓柱形容器中裝有適量的水,將一金屬球放入底面積為
SGOcn?的長方體塑料盒中,塑料盒豎直漂浮在水面上,其底部浸入水中的深度/7i=10cm。若把金屬球從
塑料盒中取出,放入水中,金屬球沉到容器底部,塑料盒仍豎直漂浮在水面上,其底部浸入水中的深度
/i2=4.6cmo從容器底部將金屬球取出,容器中水面下降了/?=0.4cmog取10N/kg,求:
(1)塑料盒底部浸入水中深度加=10cm時,水對塑料盒底部的壓強(qiáng);
(2)將金屬球從塑料盒取出后,水對容器底的壓強(qiáng)減小了多少;
(3)金屬球的密度。
【答案】(1)lxlO3Pa;(2)68Pa;(3)2.7x103kg/m3
【詳解】(1)水對塑料盒底部的壓強(qiáng)p=pgh=MO\g/mix10N/kgx0.lm=lx103Pa
(2)分析得,金屬球的重力等于塑料盒浮力的變化量,為
G^=AF^=pg5,2x(/zi-/z2)=lx103kg/m3x10N/kgxl0xl0_4m2x5.4xl0_2m=0,54N
從容器底部將金屬球取出,容器中水面下降了/2=0.4cm,則球的體積為
V=S、h=50cm2x0.4cm=20cm3
所以,將金屬球從塑料盒取出后,排開水的總體積減少量為
A%=S,(%-a)-V=10cm2x(10cm-4.6cm)-20cm3=34cm3
則將金屬球從塑料盒取出后,水面下降高度為
所以將金屬球從塑料盒取出后,水對容器底的壓強(qiáng)減小量為
Np=pgXi=lxlO3kg/cm3x1ON/kgx0.68xl0-2m=68Pa
(3)由(2)知球的重力為體積為20cm3,重力為0.54N,所以球的質(zhì)量為
G0.54N
m=一=0.054kg=54g
g1ON/kg
所以球的密度為
4g333
Q=£=^3=2.7g/cm=2.7x10kg/m
答:(1)塑料盒底部浸入水中深度小=10cm時,水對塑料盒底部的壓強(qiáng)為lOOOPa;
(2)將金屬球從塑料盒取出后,水對容器底的壓強(qiáng)減小了68Pa;
(3)金屬球的密度2.7xl03kg/m3。
四、實驗、探究題(每空1分,共14分)
25.(2024?廣東?二模)小閩同學(xué)用一個彈簧測力計、一個金屬塊、兩個相同的燒杯(分別裝有一定量
的水和煤油),對浸在液體中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究。探究過程及有關(guān)數(shù)據(jù)如圖所示。
(1)金屬塊浸沒在水中所受的浮力是N;
(2)觀察A、B、C、D四個圖(填圖的序號)可得出金屬塊受到的浮力大小與有關(guān);
(3)小閩還想在實驗室中驗證阿基米德原理;
E
乙
①方案一,小閩用石塊按如圖甲實驗步驟依次進(jìn)行實驗。由甲圖可知,石塊排開水的重力
N,發(fā)現(xiàn)歹dG排,造成這種結(jié)果的原因不可能是(填字母);
A.整個實驗過程中,彈簧測力計都沒有校零
B.步驟C中,石塊浸沒后,碰觸到溢水杯底部
②方案二,如圖乙,小閩將裝滿水的溢水杯放在升降臺C上,用升降臺來調(diào)節(jié)溢水杯的高度。當(dāng)小閩
逐漸調(diào)高升降臺,發(fā)現(xiàn)隨著重物浸入水中的體積越來越大,彈簧測力計A的示數(shù)(選填“增大”
“減小”或“不變”),且彈簧測力計A的示數(shù)變化量______(選填“大于”“小于”或“等于")B的
示數(shù)變化量,從而證明了尸浮=G排。
【答案】4排開液體體積0.4A減小等于
【詳解】(1)由圖A可知,金屬塊的重力G=10N,由圖D可知金屬塊浸沒時彈簧測力計的示數(shù)
F=6N,則金屬塊浸沒在水中所受的浮力
FS=G-F=10N-6N=4N
(2)由A、B、C、D四個圖可知,金屬塊排開水的體積不同,彈簧測力計的示數(shù)不同,受到的浮力
不同,據(jù)此可得出金屬塊受到的浮力大小與排開液體的體積有關(guān)。
(3)小閩用石塊按如圖甲實驗步驟依次進(jìn)行實驗。由甲圖可知,石塊的重力尸i=2N,石塊浸沒時彈
簧測力計的示數(shù)F3=1.5N,則石塊浸沒在水中受到的浮力
F#=FI-F3=2N-1.5N=0.5N
空小桶的重力/2=0.5N,空小桶和排開水的總重力居=0.9N,則排開水的重力
A.發(fā)現(xiàn)尸樣G排,若彈簧測力計都沒有校零,那么四次測量結(jié)果都應(yīng)加上測量前彈簧測力計示數(shù),那
么所得浮力與排開水的重力大小應(yīng)不變,故A符合題意;
B.步驟C中,石塊浸沒后,碰觸到溢水杯底部,容器對石塊有支持力,測的B偏小,則利用尸浮
二后-三偏大,故B不符合題意。
故選Ao
如圖乙,小閩將裝滿水的溢水杯放在升降臺C上,用升降臺來調(diào)節(jié)溢水杯的高度。當(dāng)小閩逐漸調(diào)高升
降臺,重物浸入水中的體積變大,排開水的體積變大,根據(jù)/浮彳液gV排可知,重物受到的浮力變大,所
以彈簧測力計A的示數(shù)F,=G-F存
彈簧測力計A的示數(shù)減小。
又因為重物浸入水中的體積越來越大時,溢出水的體積變大、溢出水的質(zhì)量變大、溢出水受到的重力
變大,所以彈簧測力計B的示數(shù)變大;根據(jù)阿基米德原理可知,物體所受浮力的大小和排開液體的重力相
等,所以彈簧測力計A示數(shù)的變化量和彈簧測力計B的示數(shù)變化量相等,從而證明了排。
26.小明利用如圖的裝置測量蠟塊力蠟夕水)的密度,并進(jìn)行了如下操作:
甲
(1)如圖甲,蠟塊靜止時,讀出彈簧測力計的示數(shù)為八=N;
(2)如圖乙,用細(xì)線將金屬球系在蠟塊下方,將它們浸沒在水中靜止時,彈簧測力計的示數(shù)為巳;
(3)如圖丙,將蠟塊拉出水面靜止時,彈簧測力計的示數(shù)為B,請根據(jù)以上操作回答下列問題:
①該蠟塊密度的表達(dá)式為〃蟠=(用打、&、西及水的密度"水表示);
②以上操作順序會使測得的密度比實際密度(選填“偏大”或“偏小”),為使測量值更準(zhǔn)
確,圖中甲、乙、丙的合理順序應(yīng)為O
盧MP水
【答案】4.6m偏小甲、丙、乙
【詳解】(1)彈簧測力計的分度值為0.2N,示數(shù)為Q=4.6N。
(3)①由乙、丙兩圖可知,蠟塊受到的浮力/浮=/3-6
由/浮=2液V排g可得出排開水的體積,即蠟塊的的體積為
。水gP水g
則蠟塊的密度
。=生=0=苣=九
VgVF3fF3-F2
。水g
②將蠟塊拉出水面靜止時,石蠟上沾有水珠,會導(dǎo)致彈簧測力計的示數(shù)尸3偏大,帶入(2)中的公
式,F(xiàn)i,B均不變,因此使測得的密度比實際密度偏小,故為使測量值更準(zhǔn)確,甲、乙、丙的合理順序應(yīng)
為甲、丙、乙。
27.小李同學(xué)在探究“影響浮力大小的因素”時,依次做了如圖甲所示實驗。
Oo
--
-二
1--1
-
-E-
2--2
-二
--
3--3
--
4--
--4
--
5三-
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