考点一:浮力
1.被誉为“新世界七大奇迹”的港珠澳大桥(如图)由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成,其中海底隧道长5.7km,设计时速100km/h,隧道洞壁采用了让人视觉舒适的新型装饰材料。下列说法正确的是( )
A.水中的桥墩不受海水的浮力 B.桥面上行驶的汽车相对灯杆静止 C.通过海底隧道最少需要34.2min D.光在装饰材料上发生镜面反射
2.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力 B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力 C.受到水的压力,没有受到水的浮力 D.受到水的压力,也受到水的浮力
3.如图所示是某大桥的桥墩,它在水中受到的浮力是( )
A.0N B.105N C.104N D.1.4×104N
4.图中A、B都浸没于液体中,A与容器侧壁紧密接触,B与容器底紧密接触。则:A 浮
力,B 浮力(填“受到”或者“不受到”)。
5.如图所示,浸没在液体中的物体,其下表面受到液体向上的压力 上表面受到液体向下的压力(选填“小于”或“大于”),这两个压力之间存在的 就是产生浮力的原因,浮力的大小与该物体所受重力的大小 (选填“有关”或“无关”)。
6.如图,一个小球漂浮在水面上,请在图中画出小球受力的示意图。
考点二:浮力的影响因素
1.如图,浸没在水中一定深度的木块,从开始上浮到最后静止在水面上一段时间。这一过程浮力的变化是( )
A.先减少,后不变
B.先不变,后减少,再保持不变 C.先不变,后减少
D.先不变,后增大,再保持不变
2.同一物体浸没在水中不同深度处,受到水对它的浮力是 的;高度相同、形状不同的容器装满水时,水对容器底部的压强是 的;高度相同、底面积不同的容器装满水
时,水对容器底部的压力是 的。(均选填“相同”或“不同)
3.如图甲图,有一个圆柱体A悬挂在弹簧测力计下,若小东用弹簧测力计悬挂圆柱体渐渐地放入水中直至完全浸没(不接触容器底部),请在图乙中画出弹簧测力计示数F﹣t大致图象。
4.如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)金属块A浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)分析乙、丙两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与 有关;分析丙、丁两图实验数据可得:浮力大小跟物体浸没在水中的深度 (选填“有关“或“无关):分析 两图可知,浮力大小跟液体密度有关。
(3)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是 。
(4)小宁利用上述的器材测量一块合金的密度,他的实验步骤如下: ①用弹簧测力计测出合金所受的重力G;
②使合金浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数F;
③则合金密度的表达式为ρ合金= (用G、F、ρ水表示)。 考点三:密度的测量与计算
1.如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下,从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动。上升到离水面一定的高度处,图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为136N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是136N C.该金属块的密度是7.8×103kg/m3
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
2.一石块在空气中用弹簧秤称得示数为G,浸没在水中(ρ1)时示数为G1,浸没在密度为ρ2的液体中示数为G2,则ρ2的值为( ) A.
B.
C. D.
3.在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 F乙、两杯液体的密度ρ甲 ρ乙、两个烧杯底部所受液体的压强p
甲
p
乙
、两个简易密度计底部所受液体的压强p
甲
p乙(选填”大于”、“小于”或”等于“)
4.在“测量形状不规则实心物体密度”的实验中,小明的操作如图所示,由图可知物体完全浸没在水中所受浮力大小为 N,该物体的密度为 kg/m3.(g取10N/kg,ρ
水
=1.0×103kg/m3)
5.如图所示,烧杯内盛有某种液体,把体积为1×10﹣4m3的铝块用细线系在弹簧测力计下浸没在液体中,静止时弹簧测力计的示数为1.5N,已知铝的密度为2.7×103kg/m3.则铝块在液体中受到的浮力等于 N,铝块的重力为 N,液体的密度为 kg/m3。
6.小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计
(1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能 在液体中。
(2)将吸管放到水中的情景如图(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景如图(b)所示,浸入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则ρ液 ρ水(选填“>”、“<”或“=”),ρ液与ρ水、h及H的关系式是ρ液= 。
(3)小明做了五次实验,获得的数据如上表:小明根据实验数据在吸管上标出0.8、0.9、1.0、1.1、1.2刻度线(单位g/cm3)。结果发现,1.1刻线是在1.0刻线的 (上/下)方。 (4)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平测出食油与烧杯的总质量如下图甲所示,将部分食油倒入量筒中,如下图乙所示,测出剩余食油与烧杯的质量为41.0g,食油的密度
是
kg/m3.若将食用油倒入量筒时,量筒壁上沾上了少量食用油,则食用油密度的测量值相比真实值 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(5)接着小明再用这个密度计测量。但操作时却出现了图(c)所示的情形,这让他很扫兴。难道实验就此终止了吗,根据经验或思考,在不更换食油的情况下,你认为可以进行怎样的尝试: 。
考点四:物体的浮沉条件
1.如图所示,装有水的容器静止放在水平桌面上,正方体物块M悬浮在水中,其上表面与水面平行,则下列说法中正确的是( )
A.M上、下表面受到水压力的合力大于M受到的浮力
B.M上、下表面受到水压力的合力大小等于M受到的重力大小 C.M上、下表面受到水压力的合力大小等于零 D.M受到水作用力的合力大小等于零
2.桌面上容器内盛有水,在一试管里面放一小球后,浮在水面上。如图所示,现将小球取出,放入水中,下沉容器底部,试管仍浮在水面上,则( )
A.液面下降 B.液面上升
C.容器底受到水的压强不变 D.桌面受到的压强变小
3.中国载人深潜器“蛟龙”号7000米级海试最大下潜深度达7062米,再创中国载人深潜记录。深潜器“蛟龙”号是靠改变 来控制浮沉的。深潜器“蛟龙”号在水面以下下潜的过程中,受到的浮力 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。 4.周末的河流旁,钓鱼的人三五成群,水面上漂浮着颜色不一的浮标。 (1)浮标的密度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(2)浮标的重力有多大呢?在大人的帮助下,某同学取了一只浮标,测得浮标的体积为15cm3,放入水中时露出水面的体积为5cm3,则该浮标的重力为 N。
(3)如果地球对所有物体的引力都变成原来的一半,浮标在水中的位置将 (选填“上浮一些”、“下沉一些”或“不变”)
5.爱米做如下实验:将三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与三个体积相同的实心球相连向容器内倒入某种液体,待液体和球都静止后,观察到如图所示的情景,发现乙球下方弹簧长度等于原长。爱米由此分析推理以下结论:
(1)因为浮力的大小跟 和 有关。所以三个球受到浮力F甲、F乙、F丙的大小关系是 ;
(2)根据浮沉条件可以判断这三个球的密度ρ甲、ρ乙、ρ丙大小关系是 。 (3)请画甲球所受重力丙球所受弹力的示意图。
考点五:浮力的计算
1..2018年5月13日清晨,我国第一艘国产航母001A离开码头,开始海试。已知这艘航母的总质量是6.5×104吨,当航母漂浮在海面上时(g=10N/kg,ρ海水≈1.0×103kg/m3),求: (1)此航母所受浮力是多少牛?
(2)此时航母排开海水的体积是多少立方米?
2.如图所示为摄影师拍摄的正在平静的湖面上休息的白天鹅照片,已知湖水的密度是1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)假定天鹅的质量是10kg,求天鹅在水面以下的体积; (2)假定湖水深3m,求湖底每平方米受到的湖水的压力大小。
2020中考复习 物理重点知识专题训练——专题四十二:浮力参考答案
考点一:浮力
1.被誉为“新世界七大奇迹”的港珠澳大桥(如图)由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成,其中海底隧道长5.7km,设计时速100km/h,隧道洞壁采用了让人视觉舒适的新型装饰材料。下列说法正确的是( )
A.水中的桥墩不受海水的浮力 B.桥面上行驶的汽车相对灯杆静止 C.通过海底隧道最少需要34.2min D.光在装饰材料上发生镜面反射 【答案】A。
【解析】A、桥墩下面没有水,水不会对桥墩产生向上的压力,不会产生浮力。故A正确。 B、汽车行驶时,汽车和灯杆之间距离发生的变化,所以以灯杆为参照物,汽车是运动的。故B错误。 C、t==
=0.057h=3.42min,故C错误。
D、隧道洞壁采用了让人视觉舒适的新型装饰材料,说明人看隧道壁不会刺眼,所以隧道洞壁发生漫反射。故D错误。
2.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.没有受到水的压力,但受到水的浮力 B.没有受到水的压力,也没有受到水的浮力 C.受到水的压力,没有受到水的浮力 D.受到水的压力,也受到水的浮力
【答案】C。
【解析】洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力;故ABD错误,C正确; 3.如图所示是某大桥的桥墩,它在水中受到的浮力是( )
A.0N 【答案】A。
B.105N C.104N D.1.4×104N
【解析】浮力产生的原因是液体或气体对浸在其中的物体上下表面的压力大小不一样,存在压力差产生的,
由图可知,大桥的桥墩浸在河床中,桥墩下表面没有受到水的压力的作用,因此没有压力差,所以也就没有浮力,即它在水中受到的浮力是0N。
4.图中A、B都浸没于液体中,A与容器侧壁紧密接触,B与容器底紧密接触。则:A 浮力,B 浮力(填“受到”或者“不受到”)。
【答案】受到;不受到。
【解析】浮力产生的原因上下表面的压力差,由题意知,A与容器壁紧密接触,上下表面有压力差,A受到浮力;B与容器底紧密接触,上下表面没有压力差,所以B不受浮力作用。 5.如图所示,浸没在液体中的物体,其下表面受到液体向上的压力 上表面受到液体向下的压力(选填“小于”或“大于”),这两个压力之间存在的 就是产生浮力的原因,浮力的大小与该物体所受重力的大小 (选填“有关”或“无关”)。
【答案】大于;压力差;无关
【解析】据相同深度处液体向各个方向的压强相等的特点可知,物体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消; 而物体上、下表面所受的液体压力是不同的, 设上表面所处的深度为h1,下表面所处的深度为h2。
则上表面受到的压强为p向下=ρ液gh1,受到的压力为F向下=p向下S=ρ液gh1S; 下表面受到的压强为p向上=ρ液gh2,受到的压力为F向上=P向上S=ρ液gh2S。 因为h1<h2, 所以F向上>F向下,
则液体对物体产生向上的压力和向下的压力不相等,压力差就产生了浮力,即F浮=F向上﹣F向下.浮力的大小与该物体所受重力的大小无关。
6.如图,一个小球漂浮在水面上,请在图中画出小球受力的示意图。
【答案】小球处于漂浮状态,受浮力和重力,浮力和重力是一对平衡力,具体画法如下:
【解析】首先根据小球的状态分析小球的受力情况,小球静止,受重力和浮力,而且二力平衡,重力和浮力的作用点都在小球的球心,所画线段的长度要相等,表示二力平衡,大小相等。
考点二:浮力的影响因素
1.如图,浸没在水中一定深度的木块,从开始上浮到最后静止在水面上一段时间。这一过程浮力的变化是( )
A.先减少,后不变
B.先不变,后减少,再保持不变 C.先不变,后减少
D.先不变,后增大,再保持不变 【答案】B。
【解析】由阿基米德原理可得F浮=ρ液gV排,
浸没在水中的木块从开始上浮到木块没有露出水面前,V排不变,则F浮不变; 木块开始露出水面直至静止时,V排逐渐减少,则F浮减小; 木块静止后,V排不变,则F浮不变;
所以整个过程中,木块受到的浮力先不变后减小,再保持不变。
2.同一物体浸没在水中不同深度处,受到水对它的浮力是 的;高度相同、形状不同的容器装满水时,水对容器底部的压强是 的;高度相同、底面积不同的容器装满水时,水对容器底部的压力是 的。(均选填“相同”或“不同) 【答案】相同;相同;不同。 【解析】
(1)同一物体浸没在水中的不同深度,物体排开水的体积相同,由F浮=ρ水gV排可知物体受浮力相同;
(2)容器的高度相同,装满水时,水的深度相同,由p=ρ液gh可知水对容器底的压强是相同;底面积不同,由F=pS可知,水对容器底部的压力不同。
3.如图甲图,有一个圆柱体A悬挂在弹簧测力计下,若小东用弹簧测力计悬挂圆柱体渐渐地放入水中直至完全浸没(不接触容器底部),请在图乙中画出弹簧测力计示数F﹣t大致图象。
【答案】没有浸入水中之前,弹簧测力计测量圆柱体的重力,由于圆柱体的重力不变,则测力计的示数不变;
渐渐地浸入水中直至完全浸没时,由于排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知浮力变大,由F=G﹣F浮可知拉力变小,即弹簧测力计的示数变小;
当完全浸没后由于排开水的体积不变,则浮力不变,根据F=G﹣F数不变;
所以F﹣t大致图象如下:
浮
可知弹簧测力计的示
。
【解析】用弹簧测力计悬挂圆柱体,没有浸入水之前,弹簧测力计测量圆柱体的重力,则示数不变,渐渐地放入水中直至完全浸没时,由于排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知浮力变化,根据F=G﹣F浮可知拉力变化,即弹簧测力计的示数变化; 当完全浸没后由于排开水的体积不变,则浮力不变,根据F=G﹣F数不变;
据此做出F﹣t大致图象。
4.如图所示,是探究“浮力的大小跟哪些因素有关”实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
浮
可知弹簧测力计的示
(1)金属块A浸没在水中时,受到的浮力是 N。
(2)分析乙、丙两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与 有关;分析丙、丁两图实验数据可得:浮力大小跟物体浸没在水中的深度 (选填“有关“或“无关):分析 两图可知,浮力大小跟液体密度有关。
(3)为了研究“浮力的大小可能与物体的形状有关”,小明用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此小明得出的结论是:浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是 。
(4)小宁利用上述的器材测量一块合金的密度,他的实验步骤如下: ①用弹簧测力计测出合金所受的重力G;
②使合金浸没在水中,读出此时弹簧测力计的示数F;
③则合金密度的表达式为ρ合金= (用G、F、ρ水表示)。
【答案】(1)2;(2)排开液体的体积;无关;丁戊;(3)没有控制排开液体的体积相同;(4)【解析】
(1)图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数F1=4.8N(即物重为4.8N);图丁中,A浸没时测力计的示数为2.8N,
则金属块A浸没在水中时受到的浮力为4.8N﹣2.8N=2N;
(2)由图乙、丙可知,液体都是水,即液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,测力计的示数不同,物体受到的浮力不同,由此可知:物体在液体中所受浮力的大小跟排开液体的体积有关;
分析丙、丁两图实验数据可知,物体浸没在水中的深度不同,弹簧测力计示数相同,则浮力相同,即浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关;
分析丁、戊两图可知,排开液体的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,浮力不同,
ρ水。
即浮力大小跟液体密度有关;
(3)根据控制变量法可知,要研究浮力大小与物体形状的关系,必须保证排开液体的体积和液体的密度不变,小明实验中改变了形状,但没有控制排开水的体积相同,故小珍认为小明的结论不可靠,不可靠主要原因为没有控制排开液体的体积相同; (4)小宁利用上述的器材测量一块合金的密度,他实验步骤如下: ①用弹簧测力计测出合金的重力G;
②使合金浸没在水中,读出弹簧测力计的示数F; 由步骤①②可得合金受到的浮力:F浮=G﹣F, 由阿基米德原理可得F浮=ρ液gV排=ρ液gV物, 则物体的体积为: V物=
,
则合金密度的表达式为: ρ合金=
=
=
ρ水。
考点三:密度的测量与计算
1.如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下,从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动。上升到离水面一定的高度处,图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为136N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是136N C.该金属块的密度是7.8×103kg/m3
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大 【答案】C。 【解析】
A、当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
则由图可知,该金属块重力为:G=F拉=156N,故A错误。
B、当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,从图可知,此时绳子的拉力为136N, 则浸没在水中的金属块受到的浮力大小为:F浮=G﹣F拉=156N﹣136N=20N,故B错误; C、因为F浮=ρ水V排g,所以金属块排开水的体积(金属块的体积): V金=V排=
=
=0.002m3,
由G=mg可得金属块的质量为:m===15.6kg,
金属块的密度为:ρ金===7.8×103kg/m3.故C正确;
D、从图可知,在t1至t2时间段内绳子的拉力逐渐变大,由公式F浮=G﹣F拉可知,金属块受到的浮力逐渐变小,故D错误。
2.一石块在空气中用弹簧秤称得示数为G,浸没在水中(ρ1)时示数为G1,浸没在密度为ρ2的液体中示数为G2,则ρ2的值为( ) A.
B.
C.
【答案】A。
D.
【解析】由于石块全部浸没,则:V排1=V排2=V, 将石块浸没在密度为ρ1的液体中时:F浮1=G﹣G1; 根据F浮=ρgV排可得:
即:ρ1gV排1=ρ1gV=G﹣G1 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 将石块浸没在密度为ρ2的液体中时F浮2=G﹣G2, 根据F浮=ρgV排可得:
即:ρ2gV排2=ρ2gV=G﹣G2 ﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② 由
得:ρ2=
。
3.在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 F乙、两杯液体的密度ρ甲 ρ乙、两个烧杯底部所受液体的压强p
甲
p
乙
、两个简易密度计底部所受液体的压强p
甲
p乙(选填”大于”、“小于”或”等于“)
【答案】等于;小于;小于;等于。
【解析】由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,此时F浮=G,
因为两个密度计完全相同,重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等,即F甲=F乙;
因为甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即ρ甲<ρ乙。
因为液面高度相同,甲液体的密度小于乙液体的密度,根据p=ρgh可知,两个烧杯底部所受液体的压强p甲<p乙;
因为两个简易密度计底部所受液体的压力等于浮力,即F
甲压
=F
乙压
,而受力面积相同,由
p=可得,两个简易密度计底部所受液体的压强p甲等于p乙。
4.在“测量形状不规则实心物体密度”的实验中,小明的操作如图所示,由图可知物体完全浸没在水中所受浮力大小为 N,该物体的密度为 kg/m3.(g取10N/kg,ρ
水
=1.0×103kg/m3)
【答案】1.2;2.5×103。
【解析】根据图示可知,测力计的分度值为0.2N,物重G=3N,浸没时测力计的示数F=1.8N,
当物体完全浸没在水中时,物体受到的浮力:F浮=G﹣F示=3N﹣1.8N=1.2N; 由F浮=ρ水gV排得,物体的体积: V=V排=
=
=1.2×10﹣4m3,
示
由G=mg=ρ物gV得,物体的密度: ρ物=
=
=2.5×103kg/m3。
5.如图所示,烧杯内盛有某种液体,把体积为1×10﹣4m3的铝块用细线系在弹簧测力计下浸没在液体中,静止时弹簧测力计的示数为1.5N,已知铝的密度为2.7×103kg/m3.则铝块在液体中受到的浮力等于 N,铝块的重力为 N,液体的密度为 kg/m3。
【答案】1.2;2.7;1.2×103。
【解析】铝块的重:G=mg=ρVg=2.7×l03kg/m3×1×10﹣4m3×10N/kg=2.7N; 铝块所受浮力:F浮=G﹣G示=2.7N﹣1.5N=1.2N; 液体密度:ρ=
=
=1.2×103kg/m3。
6.小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计
(1)取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口。塞入金属丝的目的是使吸管能 在液体中。
(2)将吸管放到水中的情景如图(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景如图(b)所示,浸入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则ρ液 ρ水(选填“>”、“<”或“=”),ρ液与ρ水、h及H的关系式是ρ液= 。
(3)小明做了五次实验,获得的数据如上表:小明根据实验数据在吸管上标出0.8、0.9、1.0、1.1、1.2刻度线(单位g/cm3)。结果发现,1.1刻线是在1.0刻线的 (上/下)方。 (4)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平测出食油与烧杯的总质量如下图甲所示,将部分食油倒入量筒中,如下图乙所示,测出剩余食油与烧杯的质量为41.0g,食油的密度是
kg/m3.若将食用油倒入量筒时,量筒壁上沾上了少量食用油,则食用油密度的测量值相比真实值 (选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。
(5)接着小明再用这个密度计测量。但操作时却出现了图(c)所示的情形,这让他很扫兴。难道实验就此终止了吗,根据经验或思考,在不更换食油的情况下,你认为可以进行怎样的尝试: 。
【答案】(1)竖直漂浮;(2)>;×ρ水;(3)下;(4)0.81×103;偏大;(5)再向容器中加油或者将容器换成直径细些的。
【解析】(1)为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端塞入一些金属丝作为配重,这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中;
(2)由于吸管在(a)、(b)图中均漂浮,则:F浮水=G,F浮夜=G,
所以,F浮水=F浮夜,即:在水和另一种液体中受到的浮力相等, 由图可知:V排a>V排b,则根据F浮=ρgV排可得:ρ液>ρ水; 设吸管的底面积为S,根据物体浮沉条件可知, F浮水=F浮夜,即ρ水gSH=ρ液gSh, ρ液=
=×ρ水;
(3)根据ρ液=×ρ水可得:h=×H,将上端刻度与下端刻度进行比较,得到刻度线
的两个特点是:上端刻度小、下端刻度大和上端刻度疏、下端刻度密;即1.1刻线是在1.0刻线的下方。
(4)由图甲可知:烧杯和食用油的总质量:m1=50g+20g+3.4g=73.4g, 量筒中食用油的质量m=m1﹣m2=73.4g﹣41.0g=32.4g; 由图乙可知:量筒中食用油的体积为V=40ml=40cm3; 则该食用油的密度ρ==
=0.81g/cm3=0.81×103kg/m3;
由实验步骤可知,所测量的油的质量m是真实的;
若将食用油倒入量筒时,量筒壁上沾上了少量食用油,导致所测食用油体积V偏小;由ρ=可知所测油的密度偏大;
(5)图(c)所示的情形,说明密度计的重力过大,应该使密度计漂浮在液体中,不能沉底,因此不再用这个密度计测量,再向容器中加油或者将容器换成直径细些的,以提高油的深度。 考点四:物体的浮沉条件
1.如图所示,装有水的容器静止放在水平桌面上,正方体物块M悬浮在水中,其上表面与水面平行,则下列说法中正确的是( )
A.M上、下表面受到水压力的合力大于M受到的浮力
B.M上、下表面受到水压力的合力大小等于M受到的重力大小 C.M上、下表面受到水压力的合力大小等于零
D.M受到水作用力的合力大小等于零 【答案】B。 【解析】
(1)正方体物块M悬浮在水中,则F浮=G,
其上表面与水面平行,根据浮力产生的原因可知,M上、下表面受到水压力的合力大小F合=F浮,
所以F合=F下﹣F上=F浮=G,故AC错误,B正确;
(2)正方体物块M悬浮在水中,处于平衡状态,其所受合力为零,
但对物块进行受力分析可知,物块除受到水的作用力之外,还受到竖直向下的重力作用, 所以M受到水作用力的合力大小不等于零。故D错误;
2.桌面上容器内盛有水,在一试管里面放一小球后,浮在水面上。如图所示,现将小球取出,放入水中,下沉容器底部,试管仍浮在水面上,则( )
A.液面下降 B.液面上升
C.容器底受到水的压强不变 D.桌面受到的压强变小 【答案】A。
【解析】当小球在试管中时,试管处于漂浮状态,浮力等于试管和小球的总重力; 当将小球取出并沉入杯内水中时,小球下沉,试管仍竖直漂浮在水面上,小球受到的浮力小于重力,试管受到的浮力等于其重力,即总浮力减小;
由F浮=ρ水gV排可知,排开水的体积减小,即大烧杯中的水面降低,故A正确,B错误; 由p=ρgh可知,大烧杯底部受到的液体的压强变小;故C错误;
将小球取出,放入水中,烧杯、水、试管、小球的总重力不变,对桌面的压力不变,根据p=知桌面受到的压强不变,故D错误。
3.中国载人深潜器“蛟龙”号7000米级海试最大下潜深度达7062米,再创中国载人深潜记录。深潜器“蛟龙”号是靠改变 来控制浮沉的。深潜器“蛟龙”号在水面以下下
潜的过程中,受到的浮力 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。 【答案】自身重力;不变。
【解析】深潜器“蛟龙”号浸没时排开海水的体积和自身的体积相等,
由F浮=ρgV排可知,深潜器受到海水的浮力不变,要控制深潜器的浮沉就应改变自身的重力(即改变压载铁的数量);
深潜器“蛟龙”号在水面以下下潜的过程中,排开海水的体积不变,其受到的浮力不变。 4.周末的河流旁,钓鱼的人三五成群,水面上漂浮着颜色不一的浮标。 (1)浮标的密度 (选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(2)浮标的重力有多大呢?在大人的帮助下,某同学取了一只浮标,测得浮标的体积为15cm3,放入水中时露出水面的体积为5cm3,则该浮标的重力为 N。
(3)如果地球对所有物体的引力都变成原来的一半,浮标在水中的位置将 (选填“上浮一些”、“下沉一些”或“不变”) 【答案】(1)小于;(2)0.1;(3)不变。 【解析】
(1)因为浮标漂浮在水面上,所以由浮沉条件可知,浮标的密度小于水的密度。 (2)由题意可知,浮标排开水的体积V排=15cm3﹣5cm3=10cm3=1×10﹣5m3, 因为浮标漂浮在水面上,所以浮力等于浮标的重力,
则浮标的重力G=F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣5m3=0.1N;
(3)如果地球对所有物体的引力都变成原来的一半,即1kg的物体受到的重力为5N,g=5N/kg,而浮标和水的密度都没有变化,
所以由F浮=ρ水gV排,G=mg=ρgV可知,浮标的浮力和重力都将减小一半,但仍然满足F
浮
=G,浮标仍然处于平衡状态,则它的位置不变。
5.爱米做如下实验:将三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与三个体积相同的实心球相连向容器内倒入某种液体,待液体和球都静止后,观察到如图所示的情景,发现乙球下方弹簧长度等于原长。爱米由此分析推理以下结论:
(1)因为浮力的大小跟 和 有关。所以三个球受到浮力F甲、F乙、F丙的大小关系是 ;
(2)根据浮沉条件可以判断这三个球的密度ρ甲、ρ乙、ρ丙大小关系是 。 (3)请画甲球所受重力丙球所受弹力的示意图。
【答案】(1)液体的密度;排开液体的体积;F见下图。
甲
=F
乙
=F
丙
;(2)ρ甲<ρ乙<ρ丙;(3)
【解析】
(1)浮力的大小跟液体的密度和排开液体的体积有关,
已知三个实心球体积相同,由于三个球浸没在同种液体中,则排开液体的体积相同,根据F
浮
=ρ液V排g可知,它们受到的浮力:F甲=F乙=F丙;
(2)根据题意可知,乙球下方弹簧长度等于原长,则弹簧对乙球没有作用力; 观察如图情况可知,甲球下方弹簧长度大于原长,则弹簧对甲球有向下的拉力F拉; 丙球下方弹簧长度小于原长,则弹簧对丙球有向上的支持力F支;
由题知,三个球处于静止,所以F甲=G甲+F拉,F乙=G乙,F丙=G丙﹣F支, 比较可知,F甲>G甲,F乙=G乙,F丙<G丙,
由于它们所受浮力相等,所以三个球的重力关系为:G甲<G乙<G丙; 根据重力公式可知,三个球的质量关系为:m甲<m乙<m丙; 又三个球的体积相同,根据ρ=可知:ρ甲<ρ乙<ρ丙;
(3)重力的方向竖直向下,作用点在球心,过甲球的重心沿竖直向下的方向画一条带箭头的线段,并用符号G表示,即为甲球的重力示意图;
丙球受到弹簧向上的支持力,支持力属于弹力,过弹簧与丙球的接触面竖直向上画一条带箭头的线段,并用符号F表示,即为丙球所受弹力的示意图,如图所示:
考点五:浮力的计算
1..2018年5月13日清晨,我国第一艘国产航母001A离开码头,开始海试。已知这艘航母的总质量是6.5×104吨,当航母漂浮在海面上时(g=10N/kg,ρ海水≈1.0×103kg/m3),求: (1)此航母所受浮力是多少牛?
(2)此时航母排开海水的体积是多少立方米?
【答案】(1)因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等, 所以,当航母漂浮在海面上时所受的浮力:
F浮=G=mg=6.5×104×103kg×10N/kg=6.5×108N; (2)由F浮=ρgV排可得,此时航母排开海水的体积: V排=
=
=6.5×104m3。
答:(1)此航母所受浮力是6.5×108N; (2 )此时航母排开海水的体积是6.5×104m3。
【解析】(1)当航母漂浮在海面上时受到的浮力和自身的重力相等,根据F浮=G=mg求出其大小;
(2)知道航母受到的浮力和海水的密度,根据F浮=ρgV排求出其排开海水的体积。 2.如图所示为摄影师拍摄的正在平静的湖面上休息的白天鹅照片,已知湖水的密度是1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)假定天鹅的质量是10kg,求天鹅在水面以下的体积; (2)假定湖水深3m,求湖底每平方米受到的湖水的压力大小。
【答案】(1)天鹅的重力:G=mg=10kg×10N/kg=100N,
因为天鹅漂浮在水面上,浮力等于重力,所以由G=F浮=ρ液gV排可知,鹅在水面以下的体积:V=V排=
=
=
=0.01m3;
(2)水对湖底的压强:p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×3m=3×104Pa, 由p=可得,湖底每平方米受到的湖水的压力:F=pS=3×104Pa×1m2=3×104N。 答:(1)天鹅在水面以下的体积为0.01m3; (2)湖底每平方米受到的湖水的压力为3×104N。
【解析】(1)根据图示可知,天鹅漂浮在水面上,浮力等于重力,先根据G=mg求出天鹅的重力,再根据G=F浮=ρ液gV排可求出天鹅在水面以下的体积;
(2)先根据p=ρgh求出水对湖底的压强,然后根据压强的变形公式F=pS即可求出湖底每平方米受到的湖水的压力。
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