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人教版2023初中物理八年级物理下册第十章浮力知识集锦
1
单选题
1、在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验。在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。下列说法中正确的是( )
A.图甲中,乒乓球的质量为零
B.图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C.图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D.图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
答案:B
A.质量是物体所含物质的多少,跟物体所处的位置无关,所以乒乓球在太空时的质量不变,故A错误;
B.在微重力的环境下,水受到的重力几乎为零,由于此时乒乓球静止不动,即处于平衡状态,所以此时乒乓球所受浮力等于重力,也几乎为零,即浮力消失,故B正确;
C.由题意可知,乒乓球迅速上浮,说明乒乓球所受的合外力不为零,且方向向上,即此时乒乓球所受浮力大于其所受重力,故C错误;
D.乒乓球在上浮过程中,还没露出水面前,V排不变,即此时容器内液面的高度不变,根据液压公式p=ρgh可知,此时水对容器底部的压强不变;当乒乓球逐渐露出水面后,V排变小,即此时容器内液面的高度下降,根据液压公式p=ρgh可知,此时水对容器底部的压强变小,故D错误。
故选B。
2、小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重,并将一端封闭,制作了一只简易密度计。将其先后放入甲、乙两杯液体中,密度计静止时,如图所示,下列说法正确的是( )
A.密度计在甲杯液体中受到的浮力更大
B.密度计的刻度线不均匀,上疏下密
C.用更细的吸管制作的密度计一定能使测量结果更精确
D.用密度计测可乐密度时,由于有气泡附着在上方,测量值偏小
答案:B
A.同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则
F浮甲=F浮乙=G
即密度计在两个杯子中的浮力是相同的,故A错误;
B.根据F浮=ρ液V排g可知,液体的密度ρ液=F浮V排g ,设密度计的横截面积为S,密度的变化量与密度计浸入液体深度h之间的关系
Δρ=F浮V'排g-F浮V排g=Gg(1V'排-1V排)=m(1Sh'-1Sh)=mS(1h'-1h)=mS×h-h'hh'
由上式可知,Δρ与 Δh=h-h'不成正比,因此密度计的刻度线不均匀;当密度计浸入的越深,即h越大时,同样的Δh=h-h',Δρ会更小,故密度计的刻度上疏下密,故B正确;
C.用更细的吸管制作的密度计时,同样的密度变化量Δρ需要Δh=h-h'的变化量更大,因此能使测量结果更精确,但塑料管太细,在液体深度较浅时,密度计容易触底,使测量结果不准确,故C错误;
D.用密度计测可乐密度时,由于有气泡附着在密度计上方,使得密度计进入饮料的体积偏小,测得饮料的密度值偏大,故D错误。
故选B。
3、如图甲所示,放置在水平桌面上的质量为800g的薄壁厚底容器中装有20cm深的水,已知容器的底面积为400cm2,容器中水的质量为10kg,将一质地均匀的长方体物块通过一根轻杆缓慢压入水中,当物块还有五分之一的体积露出水面时(如图乙),杯子对桌面的压强与图甲相比增加了200Pa,此时杆对物块的压力为2N,则下列说法正确的是( )
A.甲图中容器对桌面的压强为2000Pa
B.甲图中水对容器底的压力为100N
C.乙图中物块的密度为0.6×103kg/m3
D.若将物块全部压入水中,杆对物块的压力为6N
答案:C
A.容器内水的重力
G水=m水g=10kg×10N/kg=100N
容器的重力
G容=m容g=0.8kg×10N/kg=8N
甲图中容器对桌面的压力为
F甲=G水+G容=100N+8N=108N
甲图中容器对桌面的压强为
p甲=F甲S=108N400×10-4m2=2700Pa
故A错误;
B.甲图中水对容器底的压强
p甲水=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
甲图中水对容器底的压力为
F甲水= p甲水S=2000Pa×400×10-4m2=80N
故B错误;
C.由图甲、图乙可知,此时图乙中容器对桌面增加的压力,即物体排开水的重力(浮力),则
ΔF=F浮=G排=ΔpS=200Pa×400×10-4m2=8N
此时物块受到浮力、压力和重力,所以物体的重力
G物=F浮-F压=8N-2N=6N
物体排开水的体积
V排=F浮ρ水g=8N1×103kg/m3×10N/kg=8×10-4m3
物块有五分之一的体积露出水面,则
V排=(1-15)V物=45V物
物体的体积
V物=54V排=54×8×10-4m3=1×10-3m3
物体的密度
ρ物=m物V物=G物gV物=6N10N/kg×1×10-3m3=0.6×103kg/m3
故C正确;
D.物块全面压入水中,受到的浮力
F'浮=ρ水gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N
物块受到的压力
F压'=F'浮-G物=10N-6N=4N
故D错误。
故选C。
4、近年来我的国防力量越来越强大。我国自主研发的第一艘航母“山东舰”在海上进行科目训练时。下列说法正确的是( )
A.航母是采用“空心”的方法减小了可利用的浮力
B.舰载机飞离航母后,航母底部受海水压强增大
C.舰载机飞离航母后,航母所受的浮力减小
D.航母能漂浮在海面上是因为它受到的浮力总大于它的重力
答案:C
A.航母是采用空心的办法增大排开液体的体积,从而增大可以利用的浮力,故A错误;
BC.舰载机飞离后,航母仍漂浮,F浮=G,但自重G减小,所以航母所受浮力减浮小;由F浮=ρgV排可知,因为浮力减小,所以排开水的体积要减小,航母将上浮一些,则航母底部在水中的深度变小,由p=ρgh可知,航母底部受海水压强减小,故B错误,C正确;
D.当“航母”漂浮在水面上时,它所受浮力等于重力,故D错误。
故选 C。
5、如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器置于水平桌面上,柱形物体被细线拉住静止在水中,该物体下表面受到的压力为22N,上表面受到的压力为10N;剪断细线物体静止后,液体对容器底部的压强比剪断细线前减少了300Pa。g取10N/kg,下列判断正确的是( )
A.剪断细线后,容器对水平桌面的压强变小B.该物体的密度为0.75×103kg/m3
C.剪断细线后,物体静止时所受浮力大小为3ND.物体的质量为1kg
答案:B
A.圆柱形容器对水平桌面的压力
F=G容+G物+G水
剪断细线前后,G容、G物、G水均不变,根据公式p=FS可知,当受力面积S一定时,容器对水平桌面的压强不变,故A错误;
BCD.细线剪断前,物体浸没在水中,物体受到的浮力为
F浮=F向上-F向下=22N-10N=12N
由公式F浮=ρ液gV排求可得物体体积
V物=V排=F浮ρ水g=12N1.0×103kg/m3×10N/kg=1.2×10-3m3
细线剪断后,物体静止时漂浮在水面,此时,水对圆柱形容器底的压力减少量等于物体浮力的减少量,即ΔF=ΔF浮,由压强公式变形式F=pS可得
ΔF浮=ΔF=ΔpS=300Pa×100×10-4m2=3N
物体漂浮时的浮力为
F浮'=F浮-ΔF浮=12N-3N=9N
由物体漂浮条件可知物体的重力为
G=F浮'=9N
物体的质量为
m=Gg=9N10N/kg=0.9kg
物体的密度为
ρ=mV=0.9kg1.2×10-3m3=0.75×103kg/m3
故B正确,CD错误。
故选B。
6、如图甲,将塑料球和木球用细线相连放入水中静止时,木球露出的体积是它自身体积的38,当把细线剪断后,如图乙,木球露出的体积是它自身体积的12,这时塑料球受到池底对它的支持力为F,若塑料球与木球的体积比为1∶8,则下列计算结果不正确的是( )
A.木球重4F
B.塑料球的密度为2×103kg/m3
C.塑料球受到的浮力为F
D.细线剪断前后,两球受到的总浮力相差2F
答案:D
A.把细线剪断前,木球和塑料球漂浮,木球排开水的体积
V木排=(1﹣38)V木=58V木
则
F木浮1=ρ水gV木排=ρ水g×58V木=58ρ水gV木
由于木球受力为:G木,向下的F拉、F木浮1;处于平衡状态,则
G木+F拉=F木浮1
所以
G木+F拉=58ρ水gV木①
细线剪断后,木球漂浮,塑料球下沉;木球排开水的体积
V木排2=(1﹣12)V木=12V木
则
F木浮2=ρ水gV木排2=12ρ水gV木
根据漂浮条件可知
G木=F木浮2
即
G木=12ρ水gV木②
①式﹣②式得
F拉=F木浮1﹣F木浮2=18ρ水gV木③
把细线剪断前,塑料球受力为:G塑料,F拉、F塑料浮;则
G塑料=F拉+F塑料浮 ④
把细线剪后前,塑料球受力为:G塑料,支持力为F、F塑料浮;则
G塑料=F+F塑料浮⑤
④式﹣⑤式得
F拉=F⑥
由③⑥式可知
18ρ水gV木=F
则
ρ水gV木=8F⑦
则根据②和⑦式得
G木=12ρ水gV木=12×8F=4F
故A正确,不符合题意;
BC.因为
V塑料∶V木=1∶8
所以
F塑料浮=ρ水gV塑料=ρ水g×18V木=18×8F=F
把细线剪断后,由于
F浮木=m木g
即
ρ水gV排=ρ水g×12V木=ρ木V木g
解得
ρ木=12ρ水
把细线剪断前,木球和塑料球漂浮,则
F浮前=ρ水gV排′=(m木+m塑料)g
ρ水g(58V木+V塑料)=(ρ木V木+ρ塑料V塑料)g
因为
V塑料∶V木=1∶8
所以
ρ水(58×8V塑料+V塑料)=12ρ水×8V塑料+ρ塑料V塑料
整理可得
ρ塑料=2ρ水=2×1×103kg/m3=2×103kg/m3
故BC正确,不符合题意;
D.绳子剪断前后,两物体所受的总浮力之差为
F浮前﹣F浮后=(G木+G塑料)﹣(G木+F塑料浮)=G塑料﹣F塑料浮=F
故D错误,符合题意。
故选D。
7、如图所示的实例中利用大气压的是( )
A.紧固锤头
B.U型“反水弯”
C.用吸管喝饮料
D.潜水艇的浮沉
答案:C
A.把锤柄在凳子上撞几下,就能紧固锤头,利用的是惯性,故A不符合题意;
B.排水管的U型“反水弯”是利用连通器原理来工作的,故B不符合题意;
C.用吸管吸饮料,用力一吸,吸管内的大气压小于外界大气压,水在外界大气压的作用下,被压入口腔内,所以用吸管吸饮料利用的是大气压,故C符合题意;
D.潜水艇的浮沉是靠改变自身重力实现的,利用的是物体的浮沉条件,故D不符合题意。
故选C。
8、如图甲是测量液体密度的仪器叫密度计,将其插入被测液体中,待静止后就可以直接读取液面处的刻度值。如图乙、丙是自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成,将其先后放入盛有不同液体的两个相同的烧杯中,它都会竖直立在液体中,静止后两个烧杯的液面相平,下列说法错误的是( )
A.密度计的底端必须有密度较大的物质,才能像图甲乙丙竖直立在液体中
B.若密度计接触到烧杯的底部,则它所受到的力是平衡力
C.图乙中液体的密度比图丙中液体的密度大
D.图乙中烧杯对桌面的压强小于图丙中烧杯对桌面的压强
答案:C
A.密度计的底端由密度较大的物质制成时,重心较低,这样才能使密度计竖直立在液体中,故A正确,A不符合题意;
B.密度计接触到烧杯底,它是静止状态,所以受到的重力、支持力、浮力是平衡力,故B正确,B不符合题意;
C.由于密度计在不同的液体中都是漂浮状态,故浮力都相等,由图可知,密度计浸入乙烧杯中液体的体积大于浸入丙烧杯中液体的体积,根据公式F浮=ρ液V排g可知,乙烧杯中液体的密度小于丙烧杯中液体的密度,故C错误,C符合题意;
D.由题意可知,乙、丙烧杯中液体液面相平,即它们体积相等,已知乙烧杯中液体密度小,则根据公式m=ρV可知,乙烧杯中液体的质量小于丙烧杯中液体的质量,根据公式G=mg可知,乙烧杯中液体的重力小于丙烧杯中液体的重力,而乙、丙烧杯相同,故乙烧杯对桌面的压力小于丙烧杯对桌面的压力,乙、丙烧杯的底面积相同,根据公式p=FS可知,乙烧杯对桌面的压强小于丙烧杯对桌面的压强,故D正确,D不符合题意。
故选C。
9、如图所示,小聪用一个长方体铝块探究影响浮力大小的因素。他先后将该铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,比较弹簧测力计示数大小。该实验探究的是下列哪个因素对浮力大小的影响( )
A.液体的密度B.物体的密度
C.物体排开液体的体积D.物体浸入液体的深度
答案:D
先后将该长方体铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,液体的密度相同,每次水面到达同一标记处,说明物体排开水的体积相同,物体进入水的深度不同,比较弹簧测力计示数大小,可以探究浮力与物体浸入液体的深度的关系,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
10、如图所示,水面下同一地方同一深度有两艘完全相同的潜艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的是( )
A.正在上浮的是乙艇
B.潜艇在下潜的过程中,所受的水的压强不变
C.没露出水面前,上浮潜艇所受的浮力不断增大
D.没露出水面前,两艘潜艇所受的浮力相同
答案:D
A.潜水艇是通过改变水舱中的水的重力来改变自身重力的,要使潜水艇上浮,应使潜水艇所受的浮力大于潜水艇的重力,所以水舱中水较少时潜水艇上浮,故甲图为上浮时的情景,乙图为下潜时的情景,故A错误;
B.根据p=ρ液gh知,正在下潜的潜艇,深度变大,所受的水的压强变大,故B错误;
C.根据F浮=ρ液gV排知,在没露出水面前,上浮潜艇排开水的体积不变,所受的浮力不变, 故C错误;
D.两艘完全相同的潜艇,其体积相同;没露出水面前(浸没),潜艇排开水的体积等于自身的体积,所以两潜艇排开水的体积相同,根据F浮=ρ液gV排可知它们所受的浮力相等,故D正确。
故选D。
11、下列说法正确的是( )
A.潜水艇在水中,下潜越深受到浮力越大
B.热气球匀速上升,浮力大于重力
C.气象探测气球里所充气体的密度小于空气密度
D.同一支密度计漂浮在不同液体中,受到的浮力大小不同
答案:C
A.潜水艇在水中,下潜越深的过程中,排开水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,潜水艇受到的浮力不变,故A错误;
B.热气球匀速上升时处于平衡状态,受到的浮力和重力是一对平衡力,二力大小相等,故B错误;
C.气象探测气球里所充气体的密度小于空气密度,气球受浮力大于自身的重力而升空,故C正确;
D.同一支密度计漂浮在不同液体中,受到的浮力均等于自身的重力,所以密度计受到的浮力大小相同,故D错误。
故选C
12、如图所示,一个边长为L=10cm正方体悬浮在某液体中,上表面受到的液体压力F1=4N,下表面受到液体的压力F2=12N,g取10N/kg。下列说法正确的是( )
A.长方体的前后表面不受力
B.液体的密度是1.0×103kg/m3
C.液体对正方体上表面的压强是400Pa
D.正方体下表面到液面的距离h2=12cm
答案:C
A.在液体内部向各个方向都有压强,对浸入它其中的物体在各个方向都产生力的作用,所以长方体的前后表面也受力,只是这两个力的大小相等,方向相反,相互抵消,相当于不受力,故A错误;
B.由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力
F浮=F2-F1=12N-4N=8N
物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,则
V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3
由F浮=ρ液gV排可得,液体的密度为
ρ液=F浮gV排=8N10N/kg×1×10-3m3=0.8×103kg/m3
故B错误;
C.正方体上、下表面积
S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10﹣2m2
正方体上表面受到的压强
p1=F1S=4N1×10-2m2=400Pa
故C正确;
D.由p=ρgh可得,正方体上表面到液面的距离为
h1=p1ρ液g=400Pa0.8×103kg/m3×10N/kg=0.05m=5cm
方体下表面到液面的距离为
h2=h1+L=5cm+10cm=15cm
故D错误。
故选C。
13、如图所示,同样的小球在盛有不同液体的容器中保持静止,四个容器中的液面到容器底面的距离相同,则容器底面受到的液体压强p及小球所受浮力F关系正确的是( )
A.p甲>p乙>p丙>p丁 F甲=F乙=F丙>F丁
B.p甲=p乙=p丙>p 丁 F甲=F乙=F丙>F丁
C.p甲=p乙=p丙>p丁 F甲<F乙<F丙=F丁
D.p甲>p乙>p丙>p丁 F甲<F乙<F丙=F丁
答案:A
由图可知,小球在甲、乙液体中漂浮,在丙液体中悬浮,根据二力平衡的条件可知,小球受到的浮力等于重力,即F浮=G;小球在丁液体中沉底,F浮<G,所以小球受到的浮力关系是
F甲=F乙=F丙>F丁
故CD错误;
分析甲、乙、丙三图,有F浮=G,根据阿基米德原理可得
ρ液gV排=ρ球gV球
即
ρ液=ρ球V球V排
其中
V甲排<V乙排<V丙排
所以
ρ甲>ρ乙>ρ丙
其中对丙图,V排= V球,所以ρ丙=ρ球;丁图中,F浮<G,即
ρ液gV丁排<ρ球gV球
且V丁排= V球,所以ρ丁<ρ球,因此ρ丙>ρ丁,故四种液体的密度关系是
ρ甲>ρ乙>ρ丙>ρ丁
又因为液体深度相同,根据公式p=ρ液gh可知,容器底面受到的液体压强关系为
p甲>p乙>p丙>p丁
故A正确,B错误。
故选A。
14、如图甲所示,放在水平桌面上的圆柱形容器(厚度不计)的底面积为100cm²,装有2kg的水。A、B是由不同的材料制成的两个实心物块,且A、B的体积之比为6:1.当把A、B两物块用细线相连放入水中时,两物块恰好悬浮,且没有水溢出,如图乙所示。现剪断细线A物块上浮,稳定后水对容器底的压强变化了60Pa,物块A有14体积露出水面,下列说法正确的是(ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A.图甲中水对容器底的压强为400PaB.物块A、B的质量之比为5:9
C.A物块的密度为0.25×103kg/m3D.B物块的密度为2.5×103kg/m3
答案:D
A.图甲中水对容器底的压强为
p甲=G水S=mgS=2kg×10N/kg100×10-4m2=2000Pa
故A错误;
C.物块A的重力为
GA=ρAVAg
剪断细线A物块上浮,物块A有14体积露出水面,则物体静止在水面时受到的浮力为
FA浮=ρ水34VAg
由于漂浮时重力等于浮力,故结合上述两式可得
ρA=34ρ水=34×1.0×103kg/m3=0.75×103kg/m3
故C错误;
BD.剪断细线A物块上浮,稳定后水对容器底的压强变化了60Pa,所以液面高度减少量为
Δh=Δpρ水g=60Pa1.0×103kg/m3×10N/kg=0.006m=0.6cm
物块A露出水面的体积即为容器内减少的排开的水的体积,可表示为
14VA=SΔh
故物块A的体积为
VA=4SΔh=4×100cm2×0.6cm=240cm3
故物块B的体积为
VB=16VA=16×240cm3=40cm3
由于A、B两物块用细线相连放入水中时,两物块恰好悬浮,故
ρ水VA+VBg=ρAVAg+ρBVBg
解得物块B的密度
ρB=2.5×103kg/m3
所以,物块A、B的质量之比为
mAmB=ρAVAρBVB=0.75×103kg/m32.5×103kg/m3×6=95
故B错误,D正确。
故选D。
15、两个相同的容器放在同一水平桌面上,分别装有甲、乙两种密度不同的液体,且ρ甲>ρ乙;两个体积相同的实心小球a和b在甲、乙两种液体中静止时的状态如图所示;两容器内c、d两点到容器底部的距离相等。设小球a和b的密度分别为ρa和ρb,质量分别为ma和mb,受到的浮力分别为Fa和Fb,c、d两处的液体压强分别为pc和pd。下列说法中( )
①ρa>ρb ②ma<mb ③Fa>Fb ④pc>pd
A.只有①③正确B.只有②③正确
C.只有①④正确D.只有①③④正确
答案:D
①由图可知,a在甲中悬浮,b在乙中漂浮,所以
ρa=ρ甲,ρb<ρ乙
又ρ甲>ρ乙,所以
ρa=ρ甲>ρ乙>ρb
故①正确;
②由题意可知,ab两小球体积相同,由①可知ρa>ρb。根据
m=ρV
ma=ρaV
mb=ρbV
所以ma>mb,故②错误;
③由图可知,a全部浸没液体甲中,b浸没液体的一半。根据阿基米德原理,浸入液体中的物体受到的浮力等于它排开水液体所受到的重力,图中b排开液体体积是a排开液体体积的一半,ρ甲>ρ乙,根据
F浮=ρ液gV排
Fa=ρ甲gVa
Fb=ρ乙gVb
所以Fa>Fb,故③正确;
④由图可知,甲的液面高度高于乙的液面高度,且ρ甲>ρ乙,两容器内c、d两点到容器底部的距离相等。根据液体压强公式
p=ρgh
pc=ρ甲gh甲
pd=ρ乙gh乙
可得pc>pd,故④正确。故ABC不符合题意,D符合题意。
故选D。
多选题
16、只用正方体小木块、溢水杯、天平、烧杯、密度未知的盐水,能测出的物理量是(温馨提示:木块不吸盐水,ρ木<ρ盐水)( )
A.木块放入盐水中时受到的浮力
B.木块的密度
C.木块的重力
D.盐水的密度
答案:AC
AC.先用天平测量出空烧杯的质量m1,向溢水杯内倒满盐水,然后将木块轻轻放入溢水杯中,并用烧杯盛放溢出的盐水,用天平测量出烧杯和盐水的总质量m2;根据阿基米德原理可知,木块放入盐水中时受到的浮力
F浮=G排=(m2-m1)g
因为木块密度小于盐水的密度,所以木块在盐水中处于漂浮状态,因此木块受到的浮力等于重力,故AC符合题意;
BD.由于无法测量木块的体积以及排开盐水的体积,根据ρ=mV,所以无法计算木块的密度和盐水的密度,故BD不符合题意。
故选AC。
17、如图是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、乙、丙、丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0、3.0、2.8和2.5。(ρ水=1.0×103kg/m3)则下列结论正确的是( )
A.物体浸没在盐水中所受浮力为1.2N
B.实验乙中,物体受到弹簧测力计的拉力为1.0N
C.物体的密度为4.0×103 kg/m3
D.实验丁中,容器底对物体的支持力为1.5N
答案:AC
A.实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,物体A浸没在盐水中所受浮力为
F浮=G-F示=4.0N-2.8N=1.2N
故A正确;
B.由题意知实验乙中物体A受到弹簧测力计的拉力为3.0N,故B错误;
C.由称量法知,物体A浸没在水中所受浮力为
F浮′=G-F示′=4.0N-3.0N=1.0N
根据F浮=ρ水gV排得物体A的体积为
V=V排=F浮'ρ水g=1N1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10-4m3
物体A的质量
m=Gg=4.0N10N/kg=0.4kg
物体A的密度
ρ=mV=0.4kg1×10-4m3=4×103kg/m3
故C正确;
D.实验丁中,物体受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力、竖直向上的支持力和竖直向上的浮力的作用,则容器底对物体A的支持力为
F支=G-F示″-F浮=4.0N-2.5N-1.2N=0.3N
故D错误。
故选AC。
18、学习浮沉的条件应用时王老师给同学们做了一个简单的实验:他取一只空牙膏袋,第一次把它挤瘪,第二次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示。下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两图牙膏袋两次排开水的体积V甲>V乙
B.甲、乙两图牙膏袋两次所受的浮力F甲<F乙
C.甲、乙两图杯底受到水的压强p甲=p乙
D.甲、乙两图杯子对水平桌面的压强p甲'=p乙'
答案:BD
AB.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甲<V乙,故A错误,B正确;
C.由于V甲<V乙,且原来水一样多,所以放入甲乙后h甲<h乙,由p=ρ水gh得,p甲<p乙,故C错误;
D.甲、乙的重力都等于空牙膏袋,水和容器的重力,对桌面的压力大小等于重力大小,故F甲=F乙,由p=FS知甲图杯子对水平桌面的压强等于乙图杯子对水平桌面的压强,即p甲'=p乙',故D正确。
故选BD。
19、潜水艇在海面下航行时的排水质量为m1,在海面上航行时的排水质量为m2,设海水的密度为ρ,下列说法中正确的是( )
A.潜水艇在海面下航行时所受浮力等于m1-m2g
B.当潜水艇在海面上航行时,水中部分的体积为m1-m2ρ
C.潜水艇在海面下航行时所受的压力差m1g
D.要使潜水艇潜入海面下,需要充入重为m1-m2g的海水
答案:CD
A.根据阿基米德原理,潜水艇在海面下航行时所受浮力为
F1=G排=m排g=m1g
故A错误;
B.根据阿基米德原理,当潜水艇在海面上航行时,受到的浮力为
F2=G排=m排g=m2g
潜水艇排开液体的体积即水中部分的体积为
V排=F2gρ=m2gρg=m2ρ
故B错误;
C.根据浮力的定义,浮力大小等于物体受到的液体的压力差,潜水艇在海面下航行时所受的压力差为
ΔF=F1=G排=m排g=m1g
故C正确;
D.潜水艇潜入海面下,潜水艇重力的变化量等于浮力的变化量,则需要充入海水的重为
ΔG=ΔF=F1-F2=m1g-m2g=m1-m2g
故D正确。
故选CD。
20、下列四个情景中,受到的浮力不变的物体是( )
A.从大梅沙沙滩走入深水处的游泳者
B.从长江驶入大海的轮船
C.海面下正在下沉的潜艇
D.正在盐田港码头卸载货物的货轮
答案:BC
A.从大梅沙沙滩走入深水处的游泳者,其排开水的体积增大,由F浮=ρ液gV排可知,游泳者所受浮力增大,故A不符合题意;
B.轮船在长江和大海中都是漂浮的,所以浮力都等于重力,故从长江驶入大海的轮船所受浮力大小不变,故B符合题意;
C.海面下正在下沉的潜艇,排开海水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,潜水器所受浮力不变,故C符合题意;
D.货轮漂浮,受到的浮力与重力相等,卸载货物时,其重力减小,轮船所受浮力减小,故D不符合题意。
故选BC。
21、图展示了我国古代劳动人民的智慧成果,对其中所涉及的物理知识,下列说法中正确的是( )
A.孔明灯在上升过程中只受浮力
B.篆刻刀的刀口做得很锋利,是为了减小压强
C.紫砂壶属于连通器
D.从两心壶的壶嘴能分别倒出两种不同的液体,这一功能的实现利用了大气压
答案:CD
A.孔明灯在上升过程中,不但受到浮力,而且还受到重力,故A错误;
B.篆刻刀的刀口做得很锋利,在压力相同时,减小了接触面积,是为了增大压强,故B错误;
C.茶壶的壶嘴和壶身上端开口,底部相互连通,是利用了连通器的原理,故C正确;
D.两心壶壶内有两个独立的空间,均有独立的注水口和出水口,每个空间上部都有小孔与空气相通,使内外气压平衡,所以是利用了大气压,故D正确。
故选CD。
22、讲一个实心球和乒乓球同时放入水中,放手后发现,实心球沉入水底,而乒乓球浮出水面,如图所示,则下列说法正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力大于受到的重力B.实心球受到的浮力小于受到的重力
C.乒乓球受到的浮力大于实心球受到的浮力D.实心球的密度大于水的密度
答案:BD
A.由图中可知,乒乓球漂浮在水面上,由物体的浮沉条件可知,乒乓球受到的浮力等于受到的重力,故A错误;
B.由图中可知,实心球沉入水底,由物体浮沉条件可知,实心球受到的浮力小于受到的重力,故B正确;
C.由图中可知,乒乓球排开水的体积小于实心球排开水的体积,故由阿基米德原理可得,乒乓球受到的浮力小于实心球受到的浮力,故C错误;
D.因实心球沉入水底,故由物体的浮沉条件可知,实心球的密度大于水的密度,故D正确。
故选BD。
23、如图,把一个自制的密度计分别放入两种不同液体中,下列判断正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.这个密度计在两液体中受到的浮力相等
C.在标记刻度时B的示数应比A小
D.适当增加配重铁丝的质量可以提高密度计的灵敏度
答案:ABD
ABC.由图可知,密度计排开液体的体积V甲>V乙,由两密度计均漂浮在液体中可知,F浮甲=G,F浮乙=G,即F浮甲=F浮乙。由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,ρ甲<ρ乙。甲液体中,液面在密度计的A位置,乙液体中,液面在密度计的B位置,综上可知,在标记刻度时B的示数应比A大。故AB正确,C错误。
D.增加配重铁丝的质量,会使密度计的自重增加,漂浮时,浮力等于重力,由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,排开液体的体积会增加,浸入液体的部分会变长,测量相同密度的液体,密度计的变化长度更大,因此可以提高密度计的灵敏度。故D正确。
故选ABD。
24、如图所示的四个实验,下列说法中正确的是( )
A.甲实验:将容器侧壁的塞子拔出,水从a孔喷射地最远
B.乙实验:空饮料瓶排开水的体积越大,它所受浮力就越大
C.丙实验:用力挤压玻璃瓶,可以观察到上方玻璃管内的液柱高度将变化
D.丁实验:四面装有橡皮膜的长方体浸没水中,其下表面的凹陷程度最大
答案:BCD
A.由图可知,a、b、c三个孔中c孔在液体中的深度最大,液体内部压强随着深度的增大而变大,则将侧壁的塞子拔出,因c孔处受到的液体压强最大,水从c孔喷射地最远,故A错误;
B.由阿基米德原理可知,物体排开的液体的体积越大所受的到的浮力最大,空饮料瓶排开的水的体积越大,则受到的浮力越大,故B正确;
C.力可以使物体发生形变,用力挤压玻璃瓶时瓶子发生形变,挤压内部液体,使上方玻璃管液柱高度变大,故C正确;
D.液体内部压强随着深度的增大而变大,长方体浸入水中时下表面所处的深度最大,受到的液体内部压强最大,则凹陷程度最大,故D正确。
故选BCD。
25、在两个完全相同的甲、乙容器中,装有一定量的水。向其中分别投放由不同材料制成的体积相等的小球A、B,稳定后两容器中液面高度相同,如图所示,则下列说法中正确的是( )
A.小球A所受的浮力小于小球B所受的浮力
B.两小球A、B排开液体的质量相等
C.小球A的密度小于小球B的密度
D.放入小球前甲容器对地面的压力小于乙容器对地面的压力
答案:AC
AB.如图所示,小球A漂浮,排开水的体积小于A的体积,小球B悬浮,排开水的体积等于B的体积,两球体积相等,则A排开水的体积小于B,即A排开水的质量小于B,根据阿基米德原理,A受的浮力小于小球B所受的浮力。故A正确,B错误;
C.根据物体的沉浮条件,小球A漂浮,A的密度小于水的密度,小球B悬浮,B的密度等于水的密度,故小球A的密度小于小球B的密度,故C正确;
D.A排开水的体积小于B,两容器中水面的高度相同,表明甲容器中水的体积大于乙容器中水的体积,即甲容器中水的质量大于乙内的质量,所以放入小球前甲容器的总重力大于乙容器的总重力,所以甲对地面的压力大于乙容器对地面的压力,故D错误。
故选AC。
填空题
26、如图所示,用细线绕过固定在水槽底部定滑轮,将木块与弹管测力计挂连连接起来,往水槽中加入适量的水,使木块浸没并保持静止状态,此时弹簧测力计的示数为4N,如果剪断细绳,木块最终漂浮在水而上且有五分之二体积露出水而,则该木块的重量为______N。(g=10N/kg,不计缆重和滑轮轴间的摩擦)
答案:6
木块浸没时受到竖直向上浮力F、竖直向下的拉力4N和重力G,则有
F=ρgV=4N+G……(1)
物体漂浮时,受到向上的浮力F′和竖直向下的重力G,有
F'=ρgV×35=G……(2)
联立(1)、(2)解得:G=6N
27、将一块橡皮泥先后捏成实心球和碗,分别放入完全相同的甲、乙两杯液体中,静止时如图所示,甲杯中橡皮泥所受的浮力___________乙杯中橡皮泥所受的浮力;甲杯中实心球排开液体的体积___________乙杯中碗排开液体的的体积;甲杯中液体对容器底部的压强___________乙杯中液体对容器底部的压强。(大于/等于/小于)
答案: 等于 等于 等于
[1]在甲杯中橡皮泥处于悬浮时,浮力与橡皮的重力大小相等;在乙杯中橡皮泥处于飘浮时,浮力与橡皮的重力大小相等,所以甲杯中橡皮泥所受的浮力等于乙杯中橡皮泥所受的浮力。
[2]一块橡皮泥先后捏成实心球和碗时,总重力相同,浮力相同,液体密度相同根据阿基米德原理得,物体排开液体体积为
V排=F浮ρ液g
甲杯中实心球排开液体的体积等于乙杯中碗排开液体的的体积。
[3]由排开液体体积相同,所以液体的深度相同,根据液体压强特点知,同种液体,同一深度液体向各个方向的压强相同,所以甲杯中液体对容器底部的压强等于乙杯中液体对容器底部的压强。
28、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)
答案: 0.8 0.5 0.95×103
[1]小球在酒精中受到的浮力
F浮=G排=m排g=0.08kg×10N/kg=0.8N
[2]据液体内部压强的特点得,乙杯中水面升高的高度
Δh=Δpρ水g=50Pa1.0×103kg/m3×10N/kg=5×10-3m=0.5cm
[3]若小球不是漂浮在水中,据阿基米德原理得,小球放入酒精与水中受到的浮力之比为
F浮1:F浮2=ρ酒精:ρ水=80:100
而升高的那部分水的质量
∆m=ρ水V=ρ水S∆h=1.0g/cm3×100cm2×0.5cm=50g
则排开的水的总质量为
m总=45g+50g=95g
那么小球放入酒精与水中受到的浮力之比是80:95,所以小球是漂浮在水中,则小球的质量
m=95g
而
95g>80g
所以小球在酒精中下沉,则小球的体积
V=V排=F浮1ρ酒精g=0.8N0.8×103kg/m3×10N/kg=10-4m3
那么小球的密度
ρ=mV=0.095kg10-4m3=0.95×103kg/m3
29、如图甲用弹簧测力计将浸没在水中的实心圆柱体缓慢拉出水面,弹簧测力计示数随圆柱体上升距离的变化情况如图乙所示,请根据图乙中数据和阿基米德原理求出圆柱体的体积为______m。
答案:4×10
由图乙可知,当上升高度在20cm以上,圆柱体脱离水面,弹簧测力计示数F示1=2.0N,此时圆柱体处于空气中,圆柱体的重力
G=F示1=2.0N
由图乙可知,圆柱体上升高度在0~10cm时,圆柱体浸没水中,此时弹簧测力计示数
F示2=1.6N
圆柱体浸没时所受的浮力
F浮=G-F示2=2.0N-1.6N=0.4N
由阿基米德原理可知圆柱体的体积为
V=F浮ρ水g=0.4N1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10-5m3
30、在地面上,放入水中的乒乓球总会漂浮在水面上,而在2021年12月9日神舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富的“天宫课堂”中,乒乓球能够停留在水中,如图所示,其原因是乒乓球和
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