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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点总结(超全)
1
单选题
1、2020年4月22日,在中国海军成立71周年纪念日前夕,075型两栖攻击舰的2号舰在上海某造船厂正式下水.如图所示,这艘两栖攻击舰长约235m,宽约36m,排水量约为3.5×104t,是中国海军舰艇中尺寸仅次于航母的军舰.下列说法正确的是( )
A.此军舰满载时受到的浮力约为3.5×104N
B.军舰受到的浮力和军舰对水的压力是一对平衡力
C.此军舰从长江驶入东海后,船体会下沉一些
D.直升机从军舰上飞走后,军舰所受浮力减小
答案:D
A.此军舰满载时受到的浮力为
F浮=G排=m排g=3.5×104×103kg×10N/kg=3.5×108N
故A错误;
B.军舰受到的浮力和军舰对水的压力,二力的大小相等、方向相反、作用在同一条直线上,作用在两个物体上,所以二力不是平衡力,而是一对相互作用力,故B错误;
C.军舰不管是在海水中还是在江水中,都处于漂浮状态,浮力始终等于军舰的重力,而军舰的重力不变,所以军舰受到的浮力保持不变;从长江驶入东海后,由于海水的密度大于江水的密度,由公式F浮=ρ液gV排可知,排开液体的体积减小,所以军舰要上浮一些,故C错误;
D.直升机起飞时,军舰仍漂浮,但自重G减小,根据漂浮条件可知军舰所受浮力减小,故D正确。
故选D。
2、小球漂浮在酒精中,排开酒精的质量为0.2千克。若该小球漂浮在水中,则排开水的质量( )
A.一定大于0.2千克B.可能小于0.2千克
C.一定等于0.2千克D.一定小于0.2千克
答案:C
小球漂浮在酒精中,排开酒精的质量为0.2千克,根据物体的浮沉条件可知,小球的重力
G=F浮=m排g=0.2kg×10N/kg=2N
小球漂浮在水中,根据物体的浮沉条件及阿基米德原理可知,小球排开水的重力
G排=F浮=G=2N
小球排开水的质量
m水=G排g=2N10N/kg=0.2kg
故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
3、如图所示,将一体积为10cm3的质量分布均匀的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为8cm3;若将木块从中间锯掉一半,将剩余部分再次轻轻放入装满该液体的溢水杯中,则该液体会溢出( )
A.3cm3B.4cm3C.5cm3D.6cm3
答案:B
将一体积为10cm3的方体木块放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出液体的体积为8cm3,因为8cm3<10cm3,说明木块最终在液体中处于漂浮状态,木块受力平衡,则此时木块浮力等于重力大小,即F浮=G。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得
ρ液gV排=ρ木gV木
得出木块密度与液体密度关系为
ρ木=ρ液gV排gV木=ρ液V排V木=ρ液×8cm310cm3=45ρ液
若将木块从中间锯掉一半,密度不变,木块依然处于漂浮状态,此时浮力依然等于重力大小
ρ液gV排'=ρ木gV木'
此时木块体积变成原来一半,为5cm3,则排开液体的体积为
V排'=ρ木gV木'ρ液g=45ρ液V木'ρ液=45V木'=45×5cm3=4cm3
故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
4、放在水平桌面上的薄壁圆柱形容器(容器质量不计)底面积为10-4m2,将一体积为2×10-4m3的木块放入水中静止时,有15体积露出水面,如图甲所示;用一根质量和体积不计的细线把容器底和木块底部中心连接起来,如图乙所示。下列说法中错误的是(已知:水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)( )
A.木块的密度为0.8×103kg/m3
B.木块漂浮时排开水的质量为160g
C.浸没水中时细线对木块的拉力为0.6N
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压强相等
答案:C
A.木块的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×45×2×10-4m3=1.6N
木块的密度
ρ物=F浮gV物=1.6N10N/kg×2×10-4m3=0.8×103kg/m3
故A正确,不符合题意;
B.木块漂浮时排开水的重力
G排=F浮=1.6N
木块漂浮时排开水的质量为
m排=G排g=1.6N10N/kg=0.16kg=160g
故B正确,不符合题意;
C.浸没水中时,木块受到重力、浮力、拉力三个力平衡,细线对木块的拉力为0.6N
F=F'浮-G物=F'浮-F浮=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3-1.6N=0.4N
故C错误,符合题意;
D.甲、乙两图所示情况,容器对水平桌面的压力都等于木块的重力加水的重力,容器底面积不变,故容器对水平桌面的压强相等,故D正确,不符合题意。
故选C。
5、如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯甲的乙,杯中分别装满酒精和水。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出80g的酒精,乙杯溢出90g的水。已知ρ酒精=0.8×103kg/m3,则( )
A.小球的质量是100g
B.两溢水杯排开液体的体积相等
C.小球的密度为0.9×103kg/m3
D.放入小球后,静止时,液面相平,甲杯对桌面的压强等于乙杯对桌面的压强
答案:C
AB.由阿基米德原理可知,小球在酒精液体中受到的浮力等于排开酒精的重力,即
F浮酒=G排酒=m排酒g=80×10-3kg×10N/kg=0.8N
小球在水中受到的浮力等于排开水的重力,即
F浮水=G排水=m排水g=90×10-3kg×10N/kg=0.9N
小球在酒精中排开的体积为
V排酒=m排酒ρ酒=80g0.8g/cm3=100cm3
小球在水中排开的体积为
V排水=m排水ρ水=90g1.0g/cm3=90cm3
由于V排酒>V排水,即两溢水杯排开液体的体积不相等,由此可得,小球在水中漂浮,在酒精中处于浸没状态,故小球的质量为
m=Gg=0.9N10N/kg=90g
故AB不符合题意;
C.小球的体积为
V=V排酒=100cm3
小球的密度为
ρ=mV=90g100cm3=0.9g/cm3=0.9×103kg/m3
故C符合题意;
D.在小球放进前,酒精的体积和水的体积是相同的,由于V排酒>V排水,可得乙中剩余水的体积大于甲中剩余酒精的体积,因此乙中剩余水的重力也大于甲中剩余酒精的重力,由于杯子是相同的,小球也是相同的,所以乙对桌面的压力大于甲对桌面的压力,由于底面积S相等,根据p=FS可得,甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强,故D不符合题意。
故选C。
6、如图,“寻梦” 学习小组制作的潜水艇模型,通过橡胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,可使烧瓶下沉或上浮。若使潜水艇下沉(胶管在水中的体积忽略不计),下列分析正确的是( )
A.使用橡胶管向“潜水艇”内吹气B.“潜水艇”所受的浮力逐渐变小
C.水对“潜水艇”的压强保持不变D.“潜水艇” 自身重力增大实现下沉
答案:D
A.使用橡胶管向“潜水艇”内吹气时,瓶内气压增大,将烧瓶内的水挤出,使得烧瓶的总重力减小,而烧瓶所受浮力不变,此时烧瓶所受浮力将大于烧瓶的总重力,故烧瓶将上浮,故A错误;
B.“潜水艇”下沉过程中,排开水的体积不变,故由阿基米德原理可知,“潜水艇”所受的浮力不变,故B错误;
C.“潜水艇”下沉过程中,距离水面的深度增加,故由p=ρgh可得,水对“潜水艇”的同一位置压强变大,故C错误;
D.使用橡胶管从烧瓶中吸气时,瓶内气压减小,在外界大气压的作用下将烧瓶外的水压入烧瓶中,使得烧瓶的总重力增大,而烧瓶所受浮力不变,此时烧瓶的总重力大于烧瓶所受浮力,故“潜水艇”将下沉,可知是通过“潜水艇”自身重力增大实现下沉,故D正确。
故选D。
7、虎年春晚的歌曲《爱在一起》,歌曲的背景展现了生物在海洋中遨游的情景,其中有在“海面上嬉戏的小海豚”、“深海处游弋的巨大鲸鱼”。如图所示,则它们在密度相同的海水中所受浮力的大小关系是( )
A.浮在海面的小海豚受到的浮力大
B.巨大鲸鱼受到的浮力大
C.它们受到的浮力大小相等
D.无法判断
答案:B
根据阿基米德原理可知,海豚和鲸鱼受到的浮力与液体的密度和排开液体的体积有关,浮在海面的小海豚排开液体的体积小,所以受到的浮力小,鲸鱼排开液体的体积大,所以鲸鱼受到的浮力大,故ACD不符合题意,B符合题意。
故选B。
8、同一密度计先后放在密度为ρ甲、ρ乙的液体中,静止时所处位置如图所示,密度计在两种液体中所受浮力分别为F甲浮、F乙浮。下列选项中正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙B.ρ甲<ρ乙
C.F甲浮<F乙浮D.F甲浮>F乙浮
答案:B
C D.密度计在不同的液体中漂浮,故浮力等于重力,同一个重物,故浮力相同,故CD错误;
A B.浮力相同,根据F浮=ρgV排可知,甲的排开液体体积大,故甲的密度小,故A错误;B正确。
故选B。
9、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。
10、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。
11、如图所示,2021年12月9日下午15:40“天宫课堂”时隔8年再次开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶富光在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。如图是演示“浮力消失”实验的情景。下列说法中正确的( )
A.乒乓球不受浮力
B.乒乓球在水中静止时所受的重力与浮力平衡
C.乒乓球下表面所受的压力大于上表面所受的压力
D.若此时在水中放一个实心铁球,铁球会沉入水中
答案:A
在太空中,物体都处于失重状态,没有受到重力的作用,乒乓球在水中静止时,它的上下表面都没有受到水的压力,所以它不受浮力的作用;若此时在水中放一个实心铁球,由于铁球处于失重状态,没有受到重力的作用,那么它不会沉入水中。
故选A。
12、如图是一种吸尘器,它的工作原理是电动机带动叶片高速旋转,在密封的壳体内产生空气负压,吸取尘屑。与吸尘器工作原理相同的是( )
A.茶壶B.船闸
C.潜水艇D.离心泵
答案:D
分析:吸尘器的工作原理是气体流速快,压强小。
A.茶壶的原理是连通器,故A不符合题意;
B.船闸的原理是连通器,故B不符合题意;
C.潜水艇的原理是通过改变自身重力控制浮沉,故C不符合题意;
D.离心泵的原理是流速快压强小,故D符合题意。
故选D。
13、下图中没有受到浮力的物体是( )
A.太空中的中国天和核心舱B.航行中的“辽宁号”航母
C.飞行中的“歼20”战斗机D.下潜的“蛟龙号”潜水器
答案:A
A.太空中没有空气,故太空中运行的“天宫二号”不受到浮力,故A符合题意;
B.浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力,即受到浮力,故B不符合题意;
C.飞行中的“歼20”战斗机受到空气的浮力,故C不符合题意;
D.下潜的“蛟龙”号在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故D不符合题意。
故选A。
14、质量相等的甲、乙两个正方体,其中甲物体悬浮在水中,乙物体漂浮在酒精液面上,ρ酒精<ρ水,下列判断正确的是( )
A.甲、乙两物体的体积相等
B.甲排开水的体积和乙排开酒精的体积相等
C.甲排开的水的重力和乙排开的酒精的重力相等
D.甲的底面受到水向上的压力和乙的底面受到酒精向上的压力相等
答案:C
A.根据题意知道,甲悬浮在水中、乙漂浮在酒精中,根据物体的浮沉条件知道
ρ甲=ρ水
ρ乙<ρ酒精
由于ρ酒精<ρ水,所以
ρ甲>ρ乙
又因为甲、乙两个正方体的质量相等,由ρ=mV知道,甲的体积小于乙的体积,故A错误;
B.由于甲、乙两个正方体的质量相等,故受到的重力相等,由物体的浮沉条件知道,甲乙受到的浮力相等,都等于受到重力,又因为F浮=ρ液V排g,所以
F浮=ρ液V排g=G
故甲乙排开液体的体积分别是
V排甲=Gρ甲g
V排乙=Gρ乙g
由于ρ甲>ρ乙,所以,甲排开水的体积小于乙排开酒精的体积,故B错误;
C.由于甲乙受到的浮力相等,根据阿基米德原理知道
F浮=G排
所以,甲排开的水的重力和乙排开的活精的重力相等,故C正确;
D.由浮力产生的原因知道,甲的底面受到水向上的压力
F水向上=F浮+F水向下
乙的底面受到酒精向上的压力
F酒精向上=F浮
由于受到的浮力相等,所以,甲的底面受到水向上的压力大于乙的底面受到酒精向上的压力,故D错误。
故选C。
15、如图所示,将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种不同液体中,静止时小球在甲液体中漂浮、在乙液体中悬浮、在丙液体中下沉到底部。如果用ρ甲 、ρ乙 、ρ丙 两分别表示三种液体的密度,则关于三种液体密度大小的关系说法正确的是( )
A.ρ甲>ρ乙=ρ丙 B.ρ甲=ρ乙>ρ丙
C.ρ甲>ρ乙>ρ丙 D.ρ甲<ρ乙<ρ丙
答案:C
静止时,小球在甲液体中漂浮,乙液体中悬浮,丙液体中沉底,则根据浮沉条件可得
ρ球<ρ甲
ρ球=ρ乙
ρ球>ρ丙
由以上三式可知,三种液体的密度关系
ρ甲>ρ乙>ρ丙
故C正确,ABD错误。
故选C。
多选题
16、如图所示,已知鸡蛋的质量为55g,体积为50cm3。将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙)。下列说法正确的是( )(g取10N/kg)
A.图甲中鸡蛋所受浮力为0.55N
B.图乙中盐水的密度是1.1×103kg/m3
C.图中三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙=F丙
D.图丙中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋自身重力
答案:BC
A.图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力小于重力,鸡蛋的重力为
G=mg=0.055kg×10N/kg=0.55N
即浮力小于0.55N,故A错误;
B.鸡蛋的密度为
ρ=mV=55g50cm3=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3
图乙中,鸡蛋悬浮在液体中时,鸡蛋的密度等于液体的密度,所以盐水的密度是1.1×103kg/m3,故B正确;
C.图甲中鸡蛋处于沉底状态,则浮力小于重力;图乙中鸡蛋悬浮在液体中时,浮力等于重力;图丙中鸡蛋漂浮,所受浮力等于鸡蛋自身重力,所以三种状态下浮力的大小关系是F甲<F乙=F丙,故C正确;
D.图丙中鸡蛋漂浮,所受浮力等于鸡蛋自身重力,故D错误。
故选BC。
17、如图所示,水平桌面上有甲、乙、丙三个完全相同的容器装入一定量的水,将A、B、C三个体积相同的长方体分别放入容器内,待长方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.长方体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.长方体的密度大小关系是ρA<ρB<ρC
C.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
D.容器底部受到水的压强大小关系为p甲<p乙<p丙
答案:BC
A.由图可知,长方体排开水的体积大小关系为V排A<V排B<V排C,由F浮=ρ液V排g分析可知,长方体受到的浮力大小关系为FA<FB<FC,故A错误;
B.由图可知,A、B、C三个体积相同的长方体在水中处于漂浮或悬浮状态,受到的浮力等于自身的重力,即
F浮=G=mg=ρVg
因为A、B、C三个长方体体积V相同,且浮力关系为FA<FB<FC,则ρA<ρB<ρC,故B正确;
C.因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为
F甲=F乙=F丙
故C正确;
D.根据p=ρgh可知,三个容器中水的深度相同,故容器底部受到水的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故D错误
故选BC。
18、在探究阿基米德原理的实验中记录数据如下,下列说法中准确的是( )
A.实验中必须把石块浸没在水中
B.排开水的重力为G排=G总﹣G桶=2N﹣1N=1N
C.利用公式F浮=G排,可算出石块所受浮力
D.比较发现F浮=G排,这就是阿基米德原理
答案:BD
A.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,物体受到的浮力也减小,仍能得出:F浮=G排,故A不符合题意;
B.由图示可知排开水的重力等于水和桶的总重减去水桶的重,即排开水的重力为
G排=G总-G桶=2N-1N=1N
故B符合题意;
C.利用称重法可算出浮力
F浮=G-F=4N-3N=1N
最后可推导出F浮=G排,并不是利用公式算出石块所受浮力,故C不符合题意;
D.通过实验比较发现物体受到的浮力等于排开的液体的重力,即F浮=G排,这就是阿基米德原理,故D符合题意。
故选BD。
19、某同学将一支自制的简易密度计先后放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止后的情形如图所示,两液面相平,下列判断正确的是( )
A.密度计在甲液体中受到的浮力比在乙液体中受到的浮力小
B.甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小
C.该密度计在月球上仍能准确测量液体密度
D.甲液体的密度比乙液体的密度大
答案:BC
A.密度计工作时漂浮在液面上,根据物体沉浮条件,漂浮的物体受到的浮力等于物体所受的重力,故在甲液体中受到的浮力等于在乙液体中受到的浮力,故A错误;
BD.根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,如图所示,当浮力一定时,V甲排>V乙排,则ρ甲<ρ乙, 又h甲=h乙,由密度的公式p=ρgh可知,甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小,故B正确,D错误;
C.密度计工作原理是利用漂浮时浮力等于密度计的重力,即
F浮=ρ液gV排=m物g
则ρ液=m物V排,即密度与g的取值大小无关,所以该密度计在月球上仍能准确测量液体密度,故C正确。
故选BC。
20、如图所示,在图甲中,一实心铁球静止在装水的容器底,图乙中一实心铜球静止在装煤油的容器底。铁球体积为V铁,铜球体积为V铜,铁球和铜球对容器底的压力大小相等,所受浮力分别为F铁和F铜,已知ρ油<ρ水<ρ铁<ρ铜,则下列判断正确的是( )
A.V铁>V铜B.V铁<V铜C.F铁<F铜D.F铁>F铜
答案:AD
AB.如图甲,铁球受到竖直向下的重力G铁,竖直向上的支持力F支和竖直向上的浮力F铁处于静止状态,即平衡状态;根据力的平衡条件得
G铁= F铁+ F支
如图乙,铜球受到竖直向下的重力G铜、竖直向上的支持力F支′和竖直向上的浮力F铜处于平衡状态;根据力的平衡条件得
G铜= F铜+ F支′
铁球和铜球对容器底的压力等于其支持力,因为铁球和铜球对容器底的压力大小相等,即F支= F支′,所以
G铁-F铁=G铜-F铜
由于铁球和铜球分别浸没在水和煤油中,排开液体的体积等于各自的体积;所以
ρ铁gV铁-ρ水gV铁 = ρ铜gV铜-ρ油gV铜
整理得
(ρ铁- ρ水)V铁= (ρ铜- ρ油)V铜
由于
ρ油<ρ水<ρ铁< ρ铜
所以
ρ铁-ρ水 <ρ铜-ρ油
所以,V铁> V铜,故A正确,B错误;
CD.根据阿基米德原理得,铁球受到的浮力为
F铁= ρ水gV铁
铜球受到的浮力为
F铜 = ρ油gV铜
因为ρ油<ρ水,V铜< V铁,所以铜球受到的浮力小于铁球受到的浮力,即F铜< F铁,故C错误,D正确。
故选AD。
21、如图所示为一个底部带有阀门K的容器,容器左右两侧形状完全相同,分别装有体积相同的盐水和水,将两个完全相同的小球A、B分别放入盐水和水中,静止时的情况如图所示,下列说法正确的是( )
A.容器左侧底部受到的压强比右侧大
B.小球A受到的浮力比小球B大
C.打开阀门K后,两小球静止时都将漂浮在液面上
D.打开阀门K后,两小球静止时都将悬浮在液体中
答案:AC
A.由图可知,左、右两侧液面高度相同,由于盐水的密度大于水的密度,根据p=ρgh可知,容器左侧底部受到的压强比右侧大,故A正确;
B.小球A在盐水中处于漂浮状态,浮力等于重力,小球B在水中处于悬浮状态,浮力等于重力,因为A、B两球完全相同,即两球的重力相等,故两球受到的浮力也相等,故B错误;
CD.原来小球B在水中处于悬浮状态,由浮沉条件可知,小球B的密度等于水的密度,因为AB两球完全相同,所以小球A的密度也等于水的密度。打开阀门K后,水的密度变大,盐水的密度变小,最终两边液体的密度相同,都大于水的密度,即都大于两球的密度,由浮沉条件可知,两个小球重新静止后都漂浮,故C正确,D错误。
故选AC。
22、放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体,现将两个相同的物块分别放在两容器中,当物块静止时,两容器中的液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示,则( )
A.甲容器中物块排开液体的重力较大
B.甲容器底受到的压强大
C.乙容器中物块受到的浮力大
D.乙容器中的液体密度小
答案:BD
AC.甲容器中物块漂浮
F浮甲=G排甲=G
乙容器中物块悬浮,则
F浮乙=G排乙=G
可知G排甲=G排乙,故AC不符合题意;
BD.物体在甲中漂浮,则ρ甲>ρ物,在乙中悬浮,则ρ乙=ρ物,所以,ρ甲>ρ乙,由于深度相同,由p=ρ液gh可知,甲液体对容器底的压强大,故BD符合题意。
故选BD。
23、如图所示,两个完金相同容器放在水平桌面上,将长方体物块A、B放在甲、乙两种液体中且两液面相平,物块A浸入液体的深度相同,则下列说法正确的是( )
A.A在两种液体中受到的浮力F甲=F乙B.两种液体的密度ρ甲>ρ乙
C.容器底部受到液体的压强p甲=p乙D.两容器对水平桌面的压强p甲'>p乙'
答案:BD
AB.长方体物块A、B在甲乙液体中都漂浮,浮力都等于重力,重力不变,浮力也不变,由图知甲液体中A、B排开液体的体积小,根据
F浮=ρ液gV排
知甲液体的密度大。由于物块A浸入液体的深度相同,物体A排开液体的体积相同,根据
F浮=ρ液gV排
知物块A在甲液体中受到的浮力大于在乙液体中受到的浮力,即
F甲>F乙
故A错误;
C.由于两液面相平,根据p=ρgh知两容器底部受到液体的压强的大小关系是
p甲>p乙
故C错误;
D.甲容器中液体密度大于乙容器中液体密度,甲容器中液体的体积也大于乙容器中液体的体积,根据
G=mg=ρVg
可知,甲容器中的液体的重力大于乙容器中液体的重力;容器对水平桌面的压力等于液体的重力、物体A、B的重力、容器的重力之和,容器相同,所以甲容器对水平桌面的压力大于乙容器对水平桌面的压力,根据
p=FS
可知两容器对水平桌面的压强
p甲'>p乙'
故D正确。
故选BD。
24、如左图,弹簧测力计挂着一实心圆柱体,从盛有水的烧杯上方,离水面某高度处缓慢下降,将圆柱体逐渐浸入水中;右图为此过程中,弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h的关系图像。下列说法中正确的是( )
A.圆柱体的高度大于5cm
B.由实验可知,浮力大小与物体浸入液体中的深度有关
C.圆柱体所受的最大浮力为4N
D.圆柱体的密度为1.5×103kg/m3
答案:AD
A.由右图可以判断出,当物体下降到3cm时,物体的下表面刚好和水接触,当物体下降到8cm时,物体的上表面刚好和水接触,且在下降的过程中,水面也在上升,所以圆柱体的高度为要大于下降的高度差5cm,故A正确;
B.由称重法可知,物体所受浮力等于重力减去其所受拉力,当物体从8cm下降到11cm时,物体所受拉力大小不变,且物体重力不变,所以物体受到的浮力不变,即浮力大小与物体浸入液体中的深度无关,故B错误;
C.物体未和水接触时,所受拉力等于物体的重力,为12N,当物体完全浸入水中后,浮力最大,所以最大浮力
F浮=G-F拉=12N-4N=8N
故C错误;
D.当物体完全浸入水中时,所受浮力为8N,由阿基米德原理可得物体体积
V物=V排=F浮ρ水g=8N1×103kg/m3×10N/kg=8×10-4m3
而物体的质量
m=Gg=12N10N/kg=1.2kg
由密度公式可得物体的密度
ρ=mV物=1.2kg8×10-4m3=1.5kg/m3
故D正确。
故选AD。
25、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。
填空题
26、小明探究怎样使物体上浮或下沉,如图用手将重力为1.5N,体积为1.4×10-4m3的苹果压入水中,直至苹果浸没,此过程中水对容器底部的压强将____(增大、减小、不变),松手后苹果将_______(上浮/下沉/悬浮),静止时苹果受到的浮力为___N。g取10N/kg。
答案: 增大 下沉 1.4
[1]当苹果浸没在水中的过程中水面上升,根据p=ρ液gh可知,水对容器底部的压强将增大。
[2]当苹果浸没在水中时,排开水的体积就等于苹果的体积,即
V排=V物=1.4×10-4m3
所以此时苹果受到的浮力为
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.4×10-4m3=1.4N
由于G>F浮,所以松手后苹果会下沉。
[3]当苹果静止时,苹果沉底,浮力为1.4N。
27、如图所示,某深海潜水器的上浮和下潜属于无动力控制,其整个工作过程分为:a.可调压载水舱注水;b.匀速下潜;c.抛掉“下潜压载”后减速;d.潜水器靠底;e.抛掉“上浮压载”后加速上浮;f.匀速上浮阶段;g.可调压载水舱排水。潜水器的相关数据如下表,海水密度约为1.0×103千克/米3。
排开水总体积(米3)
21
下潜压载质量(千克)
246
下潜压载体积(米3)
0.031
潜水器总质量(千克)
2.09×105
上浮压载质量(千克)
540
上浮压载体积(米3)
0.068
乘员3人总质量(千克)
224
最大下潜深度(米)
7000
高压气罐内
气体的最大压强(Pa)
1.5×107
①潜水器的观察窗面积做得很小是为了减小它在深海中受到的______;
A.重力 B.压力 C.压强
②当潜水器在最大深度处准备上浮时,需要抛掉“上浮压载”,此时潜水器的浮力减小量______重力减小量,所以抛去“上浮压载”可以帮助潜艇上浮;
③可调压载水舱中的水需要利用高压气罐中的压缩气体才能将其排出。潜水器在最大深度处时,能否利用排水的方式实现上浮?请根据表格中的数据判断并说明理由______。
答案: B 小于 最大深度处海水的压强大于压缩气体的压强,所以在此深度无法将水舱中的水排出
①[1]潜水器的观察窗面积做得很小是为了减小它在深海中受到的;
A.重力的大小与质量成正比,与面积的大小无关,故A不符合题意;
B.由F=pS可知,压强一定的情况下,受力面积越小, 压力越小,故B符合题意;
C.由p=ρgh 可知,潜水器在深海中受到压强与深度有关,故C不符合题意。
故选B。
②[2]当F浮≻G 时,物体上升。所以,当潜水器在最大深度处准备上浮时,需要抛掉“上浮压载”,此时潜水器的浮力减小量小于重力减小量,才能保证F浮≻G,实现潜艇上浮。
③[3]潜水器在最大深度处时,海水产生的压强
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa
高压气罐内气体的最大压强1.5×107Pa<7×107Pa,所以,不能利用排水的方式实现上浮。
28、体积相同的 A、B、C 三个物体,放入水中静止后,处于如图所示的状态,则三个物体受的重力 GA、GB、GC的大小关系为_____,密度 ρA、ρB、ρC 的大小关系为_____。
答案: GA<GB<GC ρA<ρB<ρC
[1]依题意得,A、B、C的体积相等,由图得,A、B、C排开水的体积大小关系为
VA<VB<VC
由F浮=ρ水V排g得,A、B、C受到的浮力的大小关系为
FA<FB<FC
由图得,AB漂浮在水面上,C悬浮在水中,因此
FA=GA ,FB=GB ,FC=GC
因此
GA<GB<GC
[2]由m=Gg得,A、B、C的质量关系为
mA<mB<mC
A、B、C的体积相等,由ρ=mV得
ρA<ρB<ρC
29、将一由A和B构成、两端开口的玻璃制品的底部扎上薄橡皮膜,做成容器。A、B的横截面积分别为SA和SB,且SA=2SB=40cm2。(容器壁的厚度忽略不计)将容器固定在放有电子秤的铁架台上,使橡皮膜刚好与电子秤完全接触,且电子秤的示数为零,如图。往容器内缓慢倒入240g水后,水进入了容器中B部分,且在B内的高度为2cm,此时水对容器底的压强为______Pa。接下来将一小合金块浸没在容器中最后沉底,B内水面上升了1cm,电子秤的读数增加了100g,则合金块的密度为______kg/m3。
答案: 700 4×103
[1]由ρ=mV得,容器内加入的水的体积为
V=mρ=240g1g/cm3=240cm3
依题意得
SA=2SB=40cm2
解得SB=20cm2,水在容器B部分中的体积为
VB=SBhB=20cm2×2cm=40cm3
水在容器A部分中的体积为
VA=V-VB=240cm3-40cm3=200cm3
容器A部分的高度为
hA=VASA=200cm340cm2=5cm
水的总深度为
h=hA+hB=5cm+2cm=7cm=0.07cm
水对容器底的压强为
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.07m=700Pa
[2]接下来将一小合金块浸没在容器中最后沉底,B内水面上升了1cm,电子秤的读数增加了100g,容器是一个不规则容器,容器对电子称压力的改变量不等于合金的重力。容器对电子称的压力改变量为
ΔF=Δmg=G合金-F浮力+ΔF'=0.1kg×10N/kg=1N
合金的体积为
V合金=V排水=SB·ΔhB=20cm2×1cm=20cm3=2×10-5m3
由阿基米德原理得,水对合金浮力为
F浮力=ρV排水g=1.0×103kg/m3×2×10-5m3×10N/kg=0.2N
水对容器底部增加的压力为
ΔF'=p'=ρgΔhSA=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m×40×10-4m2=0.4N
合金的重力为
G合金=ΔF-ΔF'+F浮力=1N-0.4N+0.2N=0.8N
由G=mg得,合金的质量为
m合金=G合金g=0.8N10N/kg=0.08kg
合金块的密度为
ρ合金=m合金V合金=0.08kg2×10-5m3=4×103kg/m3
30、小梦将一质量为90g,体积为100cm3的实心玩具浸没在水中,玩具所受的浮力为______N,松手后,玩具将会______(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”)。(g取10N/kg)
答案: 1 上浮
[1]将玩具浸没在水中
V排=V=100cm3=1×10﹣4m3
玩具受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3
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