资源描述
一、选择题
1.如图所示,密度分布均匀的圆柱形棒的一端悬挂一个小铁块并一起浸入水中。平衡时棒浮出水面的长度是浸入水中长度的n倍。若水的密度为ρ,则棒的密度为( )
A. B. C. D.
2.如图所示,底面积为300cm2的圆柱形容器里装有900g水。现用细绳将体积为1000cm3的圆柱体木块浸入的体积,此时细绳的拉力为4N。若将细绳剪断,要使木块对容器底部的压力为零,木块底面积的最小值为( )
A.100cm2 B.120cm2 C.150cm2 D.200cm2
3.在水平桌面上有一个盛有水的容器,将木块用细线系住没入水中时,情景如图甲所示;将细绳剪断,木块最终漂浮在水面上,且有五分之二的体积露出水面,如图乙所示。下列有关说法不正确的是( )
A.在图甲和图乙中,木块受到的浮力之比是5∶3
B.在图甲中,容器对水平桌面的压力小于图乙中容器对水平桌面的压力
C.在图甲中,细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比为2∶5
D.在图甲和图乙中,水对容器底部的压强大小不相等
4.如图所示,在装有一定深度水的玻璃水槽中放入一正方体木块,再在水槽口下方安装固定的水平金属网(水能倒入但木块不能穿过)。现缓慢向水槽中注水,使水槽内水面上升直至与水槽口相平。下列能正确表示注水过程中木块所受浮力大小与注水时间的关系图象是( )
A. B. C. D.
5.相比于其他国家来说,我们在核潜艇方面的起步较晚,上世纪60年代开始第一代核潜艇的研制,1970的时候下水了第一艘091型攻击型核潜艇,1981年才下水了第一艘092型弹道导弹核潜艇!关于核潜艇在海中状态的有关分析,正确的是( )
A.漂浮时所受浮力大于重力
B.悬浮时,所受浮力等于重力
C.悬浮和漂浮时所受浮力相等
D.上浮过程中所受浮力保持不变
6.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N.若盐水的密度为1.2×103kg/m3,则下列结论正确的是( )
A.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
B.物体A的密度为3.2×103kg/m3
C.实验丁中,容器底部受到的压力等于0.3N
D.实验乙中,物体A受到的拉力为10N
7.在盛满不同液体的相同的溢水杯中,放入两个完全相同的小球,如图所示。当小球静止时,甲、乙两杯中溢出液体的重力分别为和,则下列说法错误的是( )
A.甲球受到的浮力大于乙球受到的浮力 B.乙球受到的浮力等于
C.甲杯液体的密度大于乙杯液体的密度 D.小球的质量为
8.如下图所示是我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水艇,其空载质量22t,最大负载240kg,体积约84m3,2012年成功挑战7062m深度。当潜艇从水下7000m匀速上行至6000m的过程中(ρ海水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.浮力在不断变大 B.潜艇所受压强不变
C.潜艇自身重力变小 D.浮力做功8.652×108J
9.用质量相同的黄金制成大小不同的两个空心金球,放入质量相同的甲、乙两种不同液体中(两个水槽相同),静止时如图所示,不计球内空气的质量。下列说法中正确的是( )
A.小金球受到的浮力较大 B.大金球受到的浮力较大
C.甲液体的密度较小 D.甲、乙两液体对水槽底部的压强一样大
10.甲、乙两个圆柱形容器完全相同,静止放在水平桌面上,容器中分别盛有体积相同的A、B两种液体,将一个小球先后放入两个容器中,静止时,小球在甲容器中漂浮,在乙容器中沉底,如图所示。若A、B液体的密度分别为ρA、ρB,小球在A、B液体中所受浮力分别为FA、FB,A、B液体对容器底部的压强分别为pA、pB,甲、乙两个容器对桌面的压强分别为p甲、p乙,则下列判断中正确的是( )
A.ρA<ρB B.FA=FB C.pA>pB D.p甲<p乙
二、填空题
11.小明有一个不吸水的工艺品,底座为质地均匀的柱形木块A,木块上粘有合金块B。他将工艺品竖直放置在水中(如图甲),静止时木块浸人水中的深度为h1:按图乙竖直放置.静止时木块浸人水中的深度为h2,工艺品所受浮力与甲图相比_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。因粘合处松开导致合金块沉底,若不计粘合材料的影响,合金的密度为水的n倍,当木块在水中竖直静止时浸人的深度h=_______(用h1、h2、n表示)。
12.如图所示,水平桌面上有两个质地均匀正方体A和B,lA=2lB,密度分别为ρA和ρB,静止时对桌面的压强相等。两个相同的容器M、N中分别装有等体积的同种液体,密度为ρ液,将A、B分别放入容器M、N中,液体均未溢出,静止时液体对容器底部的压强分别为p1和p2,A、B受到的浮力分别为FA和FB:
(1)若ρA =ρ液,则此时p1_____p2(选填“>”、“=”或“<”)。下列做法中可使FA与FB的比值保持不变的有_____(填序号);
①A、B都切去一半
②只将A切去一半
③ 将两容器中的液体换成等体积、密度更大的同种液体
④ 将两容器中的液体换成等体积、密度更小的同种液体
(2)若两容器中的液体都是水,且FA∶FB =6∶1,则此时B在水中静止时处于_____状态(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”),ρA=_____kg/m3。
13.如图所示的容器,放置在水平桌面上,两侧容器口齐平,底部相互连通,容器高,容器质量,里面装有深的水,容器左侧底面积为,容器右侧底面积为.木块A的重力为8N,底面积为,高,木块A中央固定一轻质弹簧.若用手拿着弹簧末端从木块A的底面刚好与水面接触开始向下移动,此时木块所受浮力大小为______N.若用手拿着弹簧末端从木块A的底面刚好与水面接触开始向下移动,直至弹簧末端的B点向下移动了38cm,则此时容器对桌面的压力为_____N.(不计连接部分水的体积、弹簧的体积及质量,弹簧每变化2cm,所产生的弹力变化1N,全过程均在弹簧弹性范围内).
14.如图所示,一个质量为500g,底面积为100cm2的圆杜休容器(容器壁的厚度忽略不计)放在水平桌面的中央,容器中装有800cm3水,将一个重5N的实心长方体A挂在弹簧测力计上然后竖直浸入水中,当物体A刚好浸没在水中时(水未溢出日物体A没有接触到容器底),弾簧测力计的读数为3N,则此时容器对水平桌面的压强是__________Pa;物体A的密度是__________kg/m3.(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
15.如图所示,用原长为8cm的轻弹簧(弹簧的长度每改变1cm,所受力的变化量为1N,且弹簧体积不计),将边长为10cm的正方体物块A的下表面与底面积为200cm2的圆柱形容器底部相连.正方体物块A竖直压在弹簧上且不与容器壁接触,此时弹簧的长度为2cm;则正方体A的质量________g;然后向容器内缓慢加水,当弹簧的长度恰好恢复到原长时停止加水;接着再将一小铁块M轻压在正方体物块A上,正方体物块A刚好没入水中(水始终未溢出),此时弹簧缩短的长度为_________cm.
16.小海利用浮力的知识测出了他家里所用瓷碗的密度.第一次如图甲所示,他向自制溢水杯中注满水,然后让瓷碗漂浮在水面上,用电子秤测出排开水的质量是270g;第二次如图乙所示,他向溢水杯中注满水,然后让瓷碗沉入水底,用电子秤测出排开水的质量是100g.根据测量数据,可计算出瓷碗的密度是________g/cm3.
17.如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0. lm的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm时,物块A有3/5的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态,物块A的密度为____________kg/m3;往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时,弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量关系如图乙所示,则此时水对容器底部的压强____________Pa。
18.如图 甲所示,在水平桌面上有一个盛水的圆柱形容器,A、B 是用相同材料制成的空心球和实心球,把 A、B 用细线系住,放入容器中,它们刚好悬浮于水中,此时 A、B 受到 的总浮力________(选填“大于”、“小于”或“等于”)A、B 受到的总重力;现将细线剪断, 空心球 A 上浮,至静止时露出水面的体积为 200cm3,如图乙所示,空心球 A 和实心球 B 的质量均为 300g,则制作空心球 A 和实心球 B 的材料密度为________kg/m3,空心球 A 的 空心体积为________ cm3.
19.1949年,我国成立第一支海军舰队,时至今日,这支诞生在战火中的军队已成立70周年.2019年4月23日,中国人民解放军海军成立70周年海上大阅兵活动在山东青岛举行.下列三幅图是举行阅舰式时的情景:
(1)如图a所示,海上舰艇护航编队在距离较近时,一般采用后“前后”队列,而不采用“并排”队列,这样的列队形式是防止因流速越大、__________带来的危害,造成碰撞翻船事故.
(2)图b是我国自主设计研发的032型潜艇,为单轴、双壳体、水滴线型是现役中国乃至全球最大常规动力潜艇,最大潜深200m,此处海水产生的压强约为2×106 Pa,以此数据计算:海水对“蛟龙号”每100cm2外表面产生的压力为__________N;“蛟龙号”在海里上升是通过改变_________(选填“浮力/重力”)而实现的.
(3)图c是国产歼-15舰载机在“辽宁号”航空母舰上起飞时的情景,“辽宁号”航空母舰是中国海军的第一艘航空母舰,该航母满载时的排水量是67500t,表示它浮在海面上排开的海水质量是67500t,此时航母所受的浮力是_______N;当质量为33000kg的飞机飞离航母后,此时航母排开海水的体积将变小________m3.(g取10N/kg,ρ海水=1.1 ×103 kg/m3)
20.小军利用一根均匀的木棒,在其一端缠绕了一些铜丝做成了简易密度计,并分别置于装有水和盐水的甲乙两个杯子中,如图所示。其中装水的杯子是___________,密度计上端刻度值较__________________。
三、实验题
21.某物理社团在探究影响浮力大小的实验中将同一物体分别按如图所示的步骤进行实验:
(1)物体所受重力为________ N;
(2)物体浸没在水中受到的浮力________ N;
(3)通过比较B、C、D三幅图,物理社团得出:浮力的大小与浸在液体中深度有关的结论,对此结论你认为是________(“正确”或“错误”)的,理由是________;
(4)根据已有条件,请你求出E图中弹簧秤的示数是________ N(g取10N/kg,ρ酒精=0.8×103kg/m3)
22.为了探究浸在液体中的物体所受浮力跟它排开液体所受重力的关系,某同学进行了如图所示的实验:
(1)你觉得最合理的实验顺序是_________;
(2)实验步骤甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数依次为F甲、F乙、F丙、F丁。若这些示数满足_____(用式子表示),可得出结论:浸在液体中的物体所受浮力的大小_______物体排开液体所受重力的大小;
(3)图乙中,浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中,合金块所受的浮力_____(填“变大”、“不变”或“变小”);
(4)合金块的密度是_______。
23.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置和实验过程中弹簧测力计挂着同一金属块的示数。
(1)如图甲所示,弹簧测力计的示数为4.8N,金属块浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(2)分析图丙、丁可知,浮力大小跟物体浸没在水中的深度______(选填“有关”或“无关”);
(3)图戊图中盐水的密度是______kg/m3;如果在实验中不小心使图戊中的金属块接触了容器底且与容器底有力的作用,此时测量出的盐水密度值将______(选填“偏大”、“不变”“偏小”);
(4)若在图丁中,拴着金属块的细绳突然断了,合金块沉底,与物体未沉入底部时相比,水对容器底部的压力______,容器对水平地面的压力______(两空均选填“变大”、“不变”或“变小”);
(5)实验中由于握着测力计的手臂易晃动,导致测力计示数不稳定,读数困难。请你写出一种改进措施______;
(6)由图中数据可知,金属块的密度是______kg/m3。
24.在《物体的浮与沉》学习中知道若物体浸没在液体中,处于静止状态,则称为悬浮。不少同学认为只要是平衡状态下也可以称为悬浮状态,大林同学提出如果在水中做匀速直线运动的物体会受到液体阻力的作用不可称为悬浮状态,为此全班同学展开了激烈的讨论,最后认为若做匀速直线运动不能算悬浮状态,同时提出物体在液体中所受阻力的大小与什么因素有关。同学们上网查询资料了解到同一物体在同一液体中所受阻力与物体的迎流面积(形状)和物体运动速度有关。为了探究在液体中物体所受阻力的大小的影响因素,同学们借助自制潜水艇进行了下列探究。
(1)让自制潜水艇在水中处于悬浮状态如图A,然后再其底部放置一些体积相同质量忽略不计的泡沫小球(如图B),通过不断调整发现自左向右在底部依次黏贴1个、4个、9个泡沫球,然后使其从水底部浮起,当上浮一段时间进入指定竖直砖墙的区域时,用照相机通过每隔相等的时间曝光一次的方法记录潜水艇的运动过程,如图C是其中一段的示意图。对于在底部黏贴泡沫小球而不是其它地方黏贴的目的是_________;
对于图中的这段运动过程,三次潜水艇上浮运动的速度之比是____,他们受到的液体阻力之比是______,由此可以得出的实验结论是:同一物体在同一液体中,当物体的迎流面积(形状)相同时,_______________。
(2)为了研究“阻力与迎流面积(形状)的关系”,同学们提出改变迎流面积(形状),利用如图D所示的潜水艇由水底同时浮出,比较潜水艇浮出水面的先后顺序即可比较所受阻力的大小,这样的方案________(“可行”或“不可行”)。
(3)在一次实际的操作中,某同学让自制潜水艇以5cm/s的速度匀速直线下潜,至杯底后,潜水艇排出100cm3的水,该潜水艇以5cm/s的速度匀速直线上浮,潜水艇的外壳及体积不发生改变,试求该潜水艇在水中匀速上升时受到的阻力约为(___________)
A.1N B.0.5N C.0.25N D.0N
25.小聪同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如下图所示的实验。
(1)小聪对A、B、C、D四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度无关。对此正确的解释是:浮力的大小随着排开水的体积的增大而________,当物体完全浸没在水中后排开水的体积相同,浮力的大小与深度________。
(2)小聪利用浮力和杠杆的知识。发明了一个密度秤:如图,轻质扛杆可绕O点转动,杠杆上用细绳悬挂两个的正方体M、N(边长为10cm,重力为20N);OA长度为10cm,OE长度为8cm。小聪向容器中倒入不同密度的液体,每次都将M浸没于液体中,移动物体N。使杠杆在水平位置平衡,OE上便可刻上不同液体的密度值。当物体M浸没于水中时,物体N移动到B点时杠杆恰好水平静止,那么OB的长度为_________cm。在B点标上ρ水;这个密度秤能够测量的最小液体密度为_________kg/m3。
四、作图题
26.如图,鸡蛋在水中加速下沉,不计水的阻力,画出此时鸡蛋受力的示意图。
27.请画出图中漂浮的木球的受力示意图。
(____)
28.如图所示,气球处于静止状态,在点B画出气球所受浮力的示意图.
(____)
五、计算题
29.如图所示,容器的底面积为5×10-3m2,用细线将正方体A和物体B相连放入水中,两物体静止后恰好悬浮,此时A上表面到水面的距离为0.2m。已知A的体积为10×10-3m3,所受重力为8N;B的体积为0.5×10-3m3,水的密度p=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)A上表面所受水的压强
(2)A所受的浮力大小;
(3)B所受重力大小;
(4)若用剪刀把细线剪断,正方体A和物体B静止时,水对容器底的压强变化了多少?
30.木块A的体积为500 cm3,质量为300g,用细线拉着浸没于盛水的圆柱形烧杯中,烧杯的底面积为100 cm2,烧杯内水面高度为30cm,如图所示,(g取10N/kg)求:
(1)物体受到的重力;
(2)物体受到的浮力;
(3)绳子的拉力T。
31.如图甲所示,在一个长方体容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为的实心正方体物块A,当容器中水的深度为时,物块A有的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(即没有发生形变)(已知)。求:
(1)物块A受到的浮力大小;
(2)物块A的密度大小;
(3)若往容器中缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时,立即停止加水,相比加水之前,此时水对容器底部压强的增加量大小。(已知缓慢加水的过程中,弹簧受到的拉力F跟弹簧的伸长量关系如图乙所示)
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一、选择题
1.C
解析:C
【详解】
设棒的横截面积为S,水中的棒长度为L,则露出的长度为nL,整个棒的长度为(n+1)L,由可得,棒的质量
m棒=ρ棒V棒=ρ棒S(n+1)L
棒的重力
G棒=m棒g=ρ棒S(n+1)L g
棒受到的浮力
F浮=ρgV排=ρgSL
如图,是棒所受重力和浮力的示意图,其中点A为重力的作用点,为棒的几何中心位置,CE为重力的力臂;其中点B为浮力的作用点,是浸在水中部分的几何中心位置,CD为浮力的力臂。
由相似三角形对应边成比例可得
以C为支点,由杠杆的平衡条件可得
G棒×CE=F浮×CD
即
ρ棒S(n+1)L g×CE=ρgSL×CD
则
故选C。
2.B
解析:B
【详解】
木块浸入的体积时,其受到的浮力
此时细绳的拉力为,由力的平衡条件可得木块的重力
若将细绳剪断,使木块对容器底部的压力为零,则木块处于漂浮状态,此时木块受到的浮力
由可得,此时木块排开水的体积
容器里装有水,则水的体积
因木块漂浮时排开水的体积一定,木块的底面积越小,则由可知,木块浸入水中的深度越深,所以,当木块底面积最小时,其浸入水中的深度最深,此时木块底部刚好接触容器底(即恰好漂浮,对容器底没有压力,如下图),
则木块浸入水中的最大深度
由可得,木块底面积的最小值
故选B。
3.B
解析:B
【分析】
A.根据判断浮力的关系;
B.以整体为研究对象进行分析;
C.根据浮力、拉力、重力的关系判断拉力的大小;
D.根据判断水对容器底部的压强关系
【详解】
A.甲图中
乙图中
则
故A正确,A不符合题意;
B.以整体为研究对象,甲、乙对桌面的压力都等于容器、水和木块的总重力,而容器、水和木块的总重不变,所以容器对水平桌面的压力等于图乙中容器对水平桌面的压力,故B错误,B符合题意;
C.由乙图知,木块的重力
甲图中,木块受重力、浮力和细绳的拉力作用,则
则
故C正确,C不符合题意;
D.由于将细绳剪断木块最终漂浮在水面上,木块排开的水的体积减小,则乙图水面下降,水的深度变小,由于得,甲图水对容器底的压强大于乙图水对容器底的压强,故D正确,D不符合题意。
故选B。
4.D
解析:D
【详解】
在注水过程中,经历了三个过程:在木块没有接触金属网之前,木块处于漂浮状态,受到的浮力等于木块重力,大小不变;木块接触到金属网后到水面刚到金属网,由于金属网的束缚,使得木块不能继续上升,随着倒水,木块排开水的体积变大,由可知,木块受到的浮力变大;水面从金属网到水槽口,木块浸没水中,排开水的体积不变,由可知,木块受到的浮力不变。
可见,在注水过程中木块所受到的浮力先不变、接着增大、最后又不变,只有D选项图符合题意。
故选D。
5.B
解析:B
【详解】
A.核潜艇通过改变自重实现上浮与下沉,由物体沉浮状态可知,核潜艇漂浮时所受浮力等于自身重力,故A错误;
B.由物体沉浮状态可知,悬浮时核潜艇所受浮力等于重力,故B正确;
C.悬浮时核潜艇排开水的体积大于漂浮时排开水的体积,由阿基米德原理可知两种状态下所受浮力不相等,故C错误;
D.核潜艇通过改变自重实现上浮与下沉,在上浮过程中露出水面前排开水的体积不变,所受浮力保持不变,但逐渐露出水面时排开水的体积变小,所受浮力变小,故D错误。
故选B。
6.C
解析:C
【详解】
B.实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,
由F浮=G﹣F拉可得,F浮=ρ盐水g V排,物体A全部浸没,所以V排等于V物,则:
ρ盐水gV排=G﹣F拉,
V排=V物= ,
将ρ盐水=1.2×103kg/m3、G=4N、F拉=2.8N代入上式可得:
V排=V物=1×10﹣4m3,
物体A的质量:
m===0.4kg,
物体A的密度
ρ===4×103kg/m3
故B错误;
D.物体A在水中受到的浮力:
F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,
在乙中物体A受到的拉力:
F=G﹣F浮水=4N﹣1N=3N
故D错误;
A.在实验丙中,弹簧测力计的示数:F丙拉=2.8N,在乙中物体A受到的拉力:F=3N,
弹簧测力计的示数比乙中小3N﹣2.8N=0.2N,故A错误;
C.由甲、丙中可知:
F浮盐水=G﹣F丙拉=4N﹣2.8N=1.2N,
根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力
F支=G﹣F浮﹣F丁拉=4N﹣1.2N﹣2.5N=0.3N,
容器底部也受到盐水对它的压力,故压力等于0.3N,故C正确。
7.D
解析:D
【分析】
(1)根据阿基米德原理:物体所受浮力的大小与排开液体的重力相等,求出甲杯中小球受到的浮力;根据漂浮时浮力等于重力可求得甲杯中小球的质量,然后可知乙杯中小球的质量。
(2)根据漂浮和下沉时液体密度和球的密度关系,找出两种液体的密度关系。
【详解】
AB.因为物体所受浮力的大小与排开液体的重力相等,所以甲杯中小球受到的浮力
所以乙杯中小球受到的浮力
所以甲球受到的浮力大于乙球受到的浮力,故AB正确,不符合题意;
D.因为小球在甲杯漂浮,所以
所以甲杯中小球的质量
因为两个完全相同的小球,所以乙杯中小球的质量也为,故D错误,符合题意;
C.因为小球在甲杯漂浮,所以
因为小球在乙杯下沉,沉入杯底,所以
所以两种液体的密度
故C正确,不符合题意;
故选D。
8.D
解析:D
【详解】
A.当潜艇从水下7000m匀速上行至6000m的过程中,排开海水的体积不变,海水的密度不变,根据阿基米德原理,潜艇受到的浮力大小不变,A项不合题意;
B.根据液体压强公式,潜艇上升过程中,深度在变小,那么潜艇所受压强在变小,B项不合题意;
C.由于潜艇匀速上升,处于平衡状态,重力大小等于浮力大小,浮力不变,那么重力大小也不变,C项不合题意;
D.根据阿基米德原理计算得浮力大小
根据可得浮力做功
选项D符合题意。
故选D。
9.D
解析:D
【详解】
AB.两球质量相等且都处于悬浮状态,由沉浮条件可知,浮力等于球的重力,故浮力相等,故AB错误;
C.由图可知左侧球体积小于右侧球,即排开液体体积左侧小于右侧,又由阿基米德原理可知,当浮力相同时,排开液体体积越小,液体密度越大,故甲密度大于乙密度,故C错误;
D.甲、乙两液体对水槽底部的压强都为,故压强相等,故D正确。
故选D。
10.C
解析:C
【详解】
A.小球在甲容器中漂浮,所以ρA>ρ物,在乙容器中沉底,ρB<ρ物,所以ρA>ρB,故A错误;
B.小球在甲容器中漂浮,所以FA=G物,在乙容器中沉底,所以FB<G物,所以FA>FB,故B错误;
C.由于容器中分别盛有体积相同的A、B两种液体,所以VA=VB,由A选项可知ρA>ρB,根据m=ρV可得mA>mB,根据G=mg可得GA>GB,所以A液体对容器底部的压力比较大,由于容器的底面积相同,根据可知,底面积一定时,压力大的压强大,所以A液体对容器底部的压强大,即pA>pB,故C正确
D.由C选项可知GA>GB,所以A容器对地面的压力较大,由于容器的底面积相同,根据可知,底面积一定时,压力大的压强大,所以装液体A的容器对地面的压强大,即p甲>p乙,故D错误。
故选C。
二、填空题
11.不变
【详解】
[1]甲乙两图中,物体均漂浮在中,所以浮力等于重力,而重力不变,所以浮力不变。
[2]甲乙两图中,工艺品所受浮力不变,由可知,工艺品排开液体体积不变,则合金块B排开液
解析:不变
【详解】
[1]甲乙两图中,物体均漂浮在中,所以浮力等于重力,而重力不变,所以浮力不变。
[2]甲乙两图中,工艺品所受浮力不变,由可知,工艺品排开液体体积不变,则合金块B排开液体的体积为
所以由,可知B球的质量为
由图甲可知,工艺品漂浮时,浮力与重力的关系为
即
所以
因粘合处松开导致合金块沉底,木块在水中竖直静止时,木块漂浮,由,可知即
即
浸人的深度为
12.> ①④ 沉底 0.75×103
【详解】
(1)[1]正方体放在水平面上,对水平面的压力等于自身的重力,它对水面的压强为
物体A、B对桌面的压强相等,A的边长为B的2倍
解析:> ①④ 沉底 0.75×103
【详解】
(1)[1]正方体放在水平面上,对水平面的压力等于自身的重力,它对水面的压强为
物体A、B对桌面的压强相等,A的边长为B的2倍,则
若ρA =ρ液,可知,将两物体分别放入容器中时,A悬浮,B沉底,二者排开液体的体积等于自身的体积,即A排开的液体体积大,B排开的液体体积小。又因为原来两个相同的容器中的同种液体的液面相平,则甲中液面升高得比乙中大,最后甲中液面高于乙中液面,根据公式,可知甲液体对底面压强大于乙中液体对底面压强。
[2]A、B两物体浸没在同种液体中,排开的液体体积等于自身的体积,根据公式 可知:①中,二者都切去一半,排开液体的体积关系未变,浮力比不变;②中,只将A切去一半,二者排开的液体体积关系发生了变化,浮力比要发生变化;③中,A是悬浮的,若换成密度更大的液体,A会漂浮,B还可能浸没,则二者排开液体的体积会发生变化,浮力比会发生变化;④中,换成密度更小的液体,二者继续浸没在液体中,排开的液体体积关系未发生变化,浮力比不会发生变化。故①④做法可行。
(2)[3]由lA=2lB及可知,A的体积是B体积的8倍,它们浸没在同种液体中时,根据可知,二者受到的浮力比为8:1。二者浸在水中时,受到的浮力比为6:1,说明二者排开水的体积与自身的体积不相等了,这有三种情况:一是一物漂浮一物浸没,二是二者均有漂浮,三是一物漂浮一物悬浮。
我们假设在A悬浮B沉底的情况,逐渐加大液体的密度,则A首先上浮露出液面,它排开液体的体积减小,可以使二者排开液体的体积由8:1变为6:1;当液体的密度增大到与B的密度相等时,B悬浮,A的密度是B的一半,即A的密度是液体密度的一半,根据物体漂浮时的力的关系
推导可得
此时A排开液体的体积为自身体积的一半,即A排开液体的体积为B的4倍,二者所受浮力比为4:1。液体密度再变大,这个浮力比就会减小。所以,当二者在水中,所受浮力比为6:1时,只能是A漂浮、B沉底。
[4]A的体积是B的8倍,A漂浮B沉底时,二者所受水的浮力比为6:1,由阿基米德原理可知,A排开水的体积为B的6倍,即A排开水的体积为自身体积的,根据
可知
13.39
【详解】
木块A的重力为8N,高,底面积为50cm2,
所以其体积为,
其密度为:,
该轻质弹簧与木块A固定,所以在自然伸长的情况下,弹力等于重力,即此时:L×1N/2cm=8N,解得
解析:39
【详解】
木块A的重力为8N,高,底面积为50cm2,
所以其体积为,
其密度为:,
该轻质弹簧与木块A固定,所以在自然伸长的情况下,弹力等于重力,即此时:L×1N/2cm=8N,解得手持弹簧且木块A未浸入水中时,弹簧的伸长量L=16cm;
当用手拿着弹簧末端从木块A的底面刚好与水面接触开始向下移动,此时弹簧的弹力减小了4cm×1N/2cm=2N,木块A浸入水中,对其进行受力分析可知,该木块若要重新达到静止状态,竖直方向上:浮力、弹簧提供的拉力与木块的重力合力为0:F浮+ F弹=GA,所以F浮= GA - F弹=8N-(16-4)cm×1N/2cm=2N;
而木块A的体积为50cm2×20cm=1000cm3,所以假设木块完全浸入水最多可提供的浮力为:,若弹簧末端的B点向下移动了38cm,木块A受到弹簧给其向下的压力为:(38-16)cm×1N/2cm=11N,木块重力8N,所以木块竖直方向上受到向下的力为:11N+8N=19N,根据浮沉条件可知,木块被压入容器底部;容器内水面高度为16cm,容器的高度为22cm,若忽略中间连接部分水体积,木块浸入水中后,再不溢出水的情况下,可供其排开水的体积为:,而木块的体积为1000cm3,所以当木块沉入容器底部时溢出100cm3的水,这部分水的重力为:;
采用整体法:将容器、物块A、水视作一整体,则桌面受到容器对其的压力为:
14.2.5×103
【详解】
[1]以容器、水以及物体作为整体研究,受力平衡,桌面受到的压力大小为
容器内水的重力
容器的重力
物体A受到的浮力
所以物块浸没水中后,容器对桌面的压强
解析:2.5×103
【详解】
[1]以容器、水以及物体作为整体研究,受力平衡,桌面受到的压力大小为
容器内水的重力
容器的重力
物体A受到的浮力
所以物块浸没水中后,容器对桌面的压强
[2]物体完全浸没,根据阿基米德原理可知,物体的体积
物体A的密度
15.2
【详解】
[1]正方体物块竖直压在弹簧上且不与容器壁接触,弹簧原长为8cm,此时弹簧的长度为2cm,弹簧由8cm变为2cm,缩短了6cm;由于弹簧的长度每改变1cm,所受力的变化量为1N
解析:2
【详解】
[1]正方体物块竖直压在弹簧上且不与容器壁接触,弹簧原长为8cm,此时弹簧的长度为2cm,弹簧由8cm变为2cm,缩短了6cm;由于弹簧的长度每改变1cm,所受力的变化量为1N,故物体A对弹簧的压力为6N,即物块的重力为6N,质量:
;
[2]倒入水后,弹簧恢复原长(无弹力),则
,
根据得,
,
所以物体浸入水中的深度
;
由题意知,物体全部浸没时,
;
物体浸入水中的深度增加了:
0.1m-0.06m=0.04m,
当在物块上面加铁块,在物块下降的同时水面会上升,又因为物块的底面积为,容器的底面积为,所以物体周围的面积为
,
则物块下降的距离与水面上升的距离相等,因此弹簧的长度减小了:
.
16.7
【解析】
【详解】
由漂浮条件可知,开始瓷碗漂浮在水面上,浮力等于瓷碗的重力,即
,
又因为阿基米德原理知,所以
,
即
;
溢出水的质量为100g,溢出水的体积:
,
瓷碗的体积就是溢出水的体
解析:7
【解析】
【详解】
由漂浮条件可知,开始瓷碗漂浮在水面上,浮力等于瓷碗的重力,即
,
又因为阿基米德原理知,所以
,
即
;
溢出水的质量为100g,溢出水的体积:
,
瓷碗的体积就是溢出水的体积,即
;
瓷碗的密度:
.
17.4×103 3200
【详解】
[1]物块A体积为:
V=(0.1m)3=0.001m3,
则:
V排=V=×0.001m3=4×10−4m3,
弹簧恰好处于原长状态时没有发生形变,则
解析:4×103 3200
【详解】
[1]物块A体积为:
V=(0.1m)3=0.001m3,
则:
V排=V=×0.001m3=4×10−4m3,
弹簧恰好处于原长状态时没有发生形变,则:F浮=G,即ρ水gV排=ρ物gV,
则物体的密度为:
ρ物=ρ水=×1×103kg/m3=0.4×103kg/m3;
[2]由阿基米德原理可知:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10−4m3=4N;
物体A漂浮时,浮力等于重力,即G=4N;
物块A恰好全部浸没时,受到的浮力为:
F′浮=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N;
此时物体A受到竖直向下的重力、弹簧向下的拉力、浮力的共同作用,则测力计的拉力:
F=F′浮−G=10N−4N=6N;
由图可知弹簧伸长6cm;当容器中水的深度为20cm时,物块A有的体积露出水面,则物块A恰好全部浸没时的水面比漂浮时水面上升:
×10cm=6cm;
所以水面上升的总的高度为12cm,水的深度为32cm;
水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×0.32m=3200Pa。
18.等于
【解析】
【详解】
[1]当A、B整体悬浮于水中时,由浮沉条件可以,此时A、B 受到的总浮力等于A、B受到的总重力;
[2]A的重力为:
;
由题意知,A上浮到水面后,
解析:等于
【解析】
【详解】
[1]当A、B整体悬浮于水中时,由浮沉条件可以,此时A、B 受到的总浮力等于A、B受到的总重力;
[2]A的重力为:
;
由题意知,A上浮到水面后,最终漂浮,则A受到的浮力等于A的重力;即;
设空心球A的体积为VA,因为,则有:
解得:
在甲图中,空心球A完全浸没在水中时受到的浮力为:
在甲图中,当A和B整体悬浮时,整体受到的浮力为:
;
所以B球受到的浮力为:
因为B球完全浸没在水中,所以B球的体积等于排开液体的体积,由得:
;
故B球的密度为:
;
因为A、B 是用相同材料制成的,所以制作空心球 A 和实心球 B 的材料密度为:
[3]由得,300g这种材料的体积为:
故空心球A的空心体积为:
19.压强越小 2×104 重力 6.75×108 30
【解析】
【详解】
第一空.由流体压强与流速关系可知,流体中流速越大压强越小;
第二空.每100cm2外表面产生的
解析:压强越小 2×104 重力 6.75×108 30
【解析】
【详解】
第一空.由流体压强与流速关系可知,流体中流速越大压强越小;
第二空.每100cm2外表面产生的压力为:
;
第三空.潜水艇上浮下沉是在浮力不变时,靠改变自身重力来实现的;
第四空.由阿基米德原理可知:
;
第五空.因为航母漂浮,所以浮力等于重力,当质量为33000kg的飞机飞离航母后,浮力减小值为:
此时航母排开海水的体积减小值为:
。
20.甲 小
【解析】
【详解】
第一空.密度计测量液体密度的基本原理利用了漂浮的
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