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9.2阿基米德原理同步練習(xí)滬科版初中物理八年級全一冊
一、單選題(本大題共10小題,共20.0分)
1. 將重為5?N的實(shí)心金屬球輕輕放入盛滿水的溢水杯中,若溢出2?N的水,小球受到的浮力為(????)
A. 0?N B. 2?N C. 3?N D. 5?N
2. 關(guān)于物體所受的浮力,下列說法中正確的是(? ? )
A. 物體的密度越大,受到的浮力越小
B. 漂浮的物體比沉底的物體受到的浮力大
C. 浸沒在液體中的物體受到的浮力與深度有關(guān)
D. 在同種液體中,物體排開液體的體積越大,受到的浮力越大
3. 將體積相同的實(shí)心小球A、B、C分別放入兩個裝有不同液體的相同容器中,靜止時的情況如圖所示。通過測量可知,兩容器中液面相平,小球A、C露出液面的體積相同。下列說法正確的是(????)
A. A、C兩球所受的浮力相等 B. C小球所受的浮力大于重力
C. 三個小球中密度最小的是C球 D. 甲、乙兩容器對桌面的壓力相同
4. 如圖所示,把一金屬塊掛在彈簧測力計下,浸沒在水中,彈簧測力計的示數(shù)為F,若要讓彈簧測力計的示數(shù)變小,已知ρ鹽水>ρ水>ρ酒精,下列做法可行的是(????)
A. 往燒杯里加些水
B. 往燒杯里加些鹽
C. 往燒杯里加些酒精
D. 把彈簧測力計緩慢向上移動,但金屬塊不露出水面
5. 有一均勻木塊形狀如圖所示,已知較粗部分是較細(xì)部分橫截面積的2倍,較細(xì)部分的長度是10cm,當(dāng)放在水中漂浮時,較細(xì)部分有5cm露出水面,當(dāng)把較細(xì)的部分都截掉后,較粗的部分有2cm露出水面,則該木塊的密度是(????)
A. 0.7g/cm3 B. 0.8g/cm3 C. 0.9g/cm3 D. 0.95g/cm3
6. 如圖所示,三個完全相同的玻璃缸裝滿了水放在水平桌面上,其中(a)只有水,(b)中漂浮著一只小鴨子,(c)中漂浮著一只大鴨子。則下列說法正確的是(????)
A. 兩只鴨子受到的浮力一樣大
B. 兩只鴨子排開水的質(zhì)量相同
C. (c)中玻璃缸對桌面的壓力大
D. 這三種情況下玻璃缸底部受到水的壓強(qiáng)一樣大
7. 小明將同一個雞蛋先后放入如圖所示的甲、乙兩杯鹽水中,鹽水密度分別為ρ甲、ρ乙,雞蛋所受浮力分別為F甲、F乙,則下列關(guān)系正確的是(????)
A. ρ甲>ρ乙??F甲>F乙
B. ρ甲ρC,且VA=VB=VC,由密度的變形公式m=ρV可得,mB>mA>mC,
由G=mg可得,GB>GA>GC;
由于甲乙容器的重力相等,而甲、乙兩容器對桌面的壓力等于液體、小球和容器的總重力,綜合上述分析可知,G甲>G乙,故F?甲>F乙,即甲、乙兩容器對桌面的壓力不相同,故D錯誤。
故選:C。
(1)已知小球A、C的體積相同,且露出液面的體積相同,據(jù)此得出排開液體體積的多少,再根據(jù)F浮=ρ液gV排可知A、C兩球所受浮力的大小。
(2)物體漂浮時,浮力等于重力。
(3)根據(jù)A、B、C三個小球的浮沉情況及物體的浮沉條件,可判斷出球密度和液體密度的大小關(guān)系,小球漂浮,則小球的密度小于液體的密度;物體懸浮時,小球的密度等于液體的密度;小球下沉?xí)r,則小球的密度大于液體的密度。
(4)根據(jù)密度的變形公式可知甲乙液體的質(zhì)量關(guān)系,進(jìn)一步得出甲乙液體的重力關(guān)系;根據(jù)三個小球的密度、體積關(guān)系,利用密度變形公式可知三個小球的質(zhì)量關(guān)系,再利用G=mg可知三個小球的重力關(guān)系,最后根據(jù)水平桌面受到的壓力等于液體、小球和容器的總重力判斷壓力的大小關(guān)系。
此題通過分析小球在液體中的浮沉情況,考查了對阿基米德原理、浮沉條件的應(yīng)用,同時考查了密度知識的應(yīng)用,難度較大。
4.【答案】B
【解析】解:
A、由于原來金屬塊全部浸于水中,往燒杯里加水,水的密度不變,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,浮力不變,則測力計示數(shù)不變,故A錯誤;
B、往燒杯里加些鹽,液體的密度變大,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,浮力變大,根據(jù)F=G?F浮可知,測力計示數(shù)變小,故B正確;
C、往燒杯里加些酒精,液體的密度變小,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,浮力變小,根據(jù)F=G?F浮可知,測力計示數(shù)變大,故C錯誤;
D、把彈簧測力計向上提一下,金屬塊不露出水面,則排開液體的體積,水的密度不變,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,浮力不變,則測力計示數(shù)不變,故D錯誤。
故選:B。
(1)根據(jù)浮力公式F浮=ρ液gV排可知,排開液體的體積一定時,液體的密度變大,浮力變大;
(2)根據(jù)稱重法分析,知道測力計示數(shù)F=G?F浮。
本題考查稱重法的應(yīng)用和浮力的影響因素,知道浮力的大小與液體密度和排開液體的體積有關(guān),知道物體漂浮時浮力等于自身的重力。
5.【答案】C
【解析】解:設(shè)細(xì)木塊的橫截面積為S,則粗木棒的橫截面積為2S,木塊始終漂浮在水面上,所以浮力始終等于其重力。
由于截去一部分后,重力減小,所以浮力減小,減小的浮力大小等于截去木塊的重力,則:
細(xì)木塊在水中的長度為V1=0.1m?0.05m=0.05m;
ρ水g(V1+V2)=G細(xì),
即1.0×103kg/m3×10N/kg×(S×0.05m+2S×0.02m)=ρ木×10N/kg×S×0.1m,
解得:ρ木=0.9×103kg/m3=0.9g/cm3。
故選:C。
物體漂浮在液體中時,受到的浮力等于物體的重力,其中F浮=ρ液gV排,G=mg=ρ物gV物,據(jù)此列出關(guān)系式求出密度的大小。
此題考查了有關(guān)浮沉條件的應(yīng)用,要熟練掌握浮力的計算公式及密度公式,能夠判斷出減小的浮力大小等于截去木塊的重力是解決該題的關(guān)鍵。
6.【答案】D
【解析】解:AB、玻璃缸里裝滿了水,玩具鴨子漂浮,根據(jù)圖示可知,c缸中鴨子排開水的體積大,由m=ρV可知,c中鴨子排開水的質(zhì)量大;故B錯誤;
根據(jù)阿基米德原理可知:c中鴨子受到的浮力大;故A錯誤;
C、因為鴨子漂浮,所以F浮=G排=G鴨,即:放入鴨子后排開水的重力等于鴨子的重力,又因為三個玻璃缸的總重相同,所以三個玻璃缸對桌面的壓力一樣大,故C錯誤;
D、由于甲、乙兩個完全相同的玻璃缸裝滿了水,h相同,所以根據(jù)p=ρgh可知,水對容器底部的壓強(qiáng)相等;故D正確。
故選:D。
(1)玩具鴨子漂浮時浮力等于重力,根據(jù)圖示判斷出鴨子排開水體積的大小,根據(jù)密度公式可知排開水的質(zhì)量關(guān)系,根據(jù)阿基米德原理比較浮力大小關(guān)系;
(2)可用等效替代法來分析此題,鴨子漂浮在水面上,鴨子受到的浮力與其重力相等,則鴨子的重力等于排開水的重力,再根據(jù)桌面受到的壓力等于總重力得出桌面受到壓力的大小關(guān)系;
(3)知道玻璃缸里裝滿了水,又知道液體深度相同,根據(jù)公式p=ρgh可比較缸底受到水的壓強(qiáng)。
此題考查物體浮沉條件及其應(yīng)用、阿基米德原理、液體壓強(qiáng)公式的應(yīng)用,具有一定的綜合性,但難度不是很大,關(guān)鍵是熟練掌握相關(guān)基礎(chǔ)知識。
7.【答案】D
【解析】
【分析】
物體懸浮時液體的密度和物體的密度相等,物體漂浮時液體的密度小于液體的密度,據(jù)此判斷兩鹽水的密度關(guān)系;根據(jù)物體懸浮或漂浮時受到的浮力和自身的重力相等判斷浮力關(guān)系.
本題考查了物體浮沉條件的應(yīng)用,記住物體與液體密度關(guān)系、物體重力與受到浮力關(guān)系判斷浮沉情況是關(guān)鍵.
【解答】
由圖可知,甲中雞蛋懸浮,乙中雞蛋漂浮,且同一個雞蛋的重力和密度不變,
因物體懸浮時液體的密度和物體的密度相等,物體漂浮時液體的密度小于液體的密度,
所以,ρ甲=ρ雞蛋,ρ乙>ρ雞蛋,即ρ甲ρ乙液,故A錯誤;
B、兩杯中液面相平,ρ甲液>ρ乙液,根據(jù)p=ρ液gh可知,燒杯底受到液體的壓強(qiáng):p甲液>p乙液,故B錯誤;
CD、因為物體漂浮或懸浮時,受到的浮力和自身的重力相等,兩個完全相同的小球,重力相等,則兩小球受到的浮力相等,根據(jù)F浮=G排=m排g可知,兩小球在兩杯中排開液體的質(zhì)量相等,故C錯誤,故D正確。
故選:D。
(1)根據(jù)小球在液體中的狀態(tài)分析液體密度的大小關(guān)系;
(2)根據(jù)公式p=ρgh分析容器底部壓強(qiáng)的大??;
(3)根據(jù)物體的浮沉條件分析小球受到浮力的大小關(guān)系,物體受到的浮力等于其排開的液體的重力,從而分析排開液體質(zhì)量的關(guān)系。
本題考查了物體浮沉條件和壓強(qiáng)公式的應(yīng)用,一定要掌握物體浮沉情況與密度的關(guān)系,同時要搞清不同狀態(tài)下(漂浮、懸浮)物體所受重力與浮力的大小關(guān)系。
10.【答案】D
【解析】解:A、氣泡環(huán)在水下上升,由p=ρgh可知,該氣泡所受的液體壓強(qiáng)變小,故A錯誤;
C、氣泡環(huán)在水下上升,并慢慢變大,由F浮=ρ水gV排可知,水的密度一定時,該氣泡環(huán)所受水的浮力變大,故C錯誤;
B、氣泡環(huán)在上升過程中所受的浮力大于重力,加速上升,速度變大,質(zhì)量不變,所以動能增大,故B錯誤;
D、潛水員攜帶的氣瓶體積不變,由F浮=ρ水gV排可知,在水下下潛時所受的浮力不變,故D正確。
故選:D。
(1)根據(jù)p=ρgh分析氣泡所受的液體壓強(qiáng)變化;
(2)由F浮=ρ水gV排分析浮力的變化;
(3)影響動能的因素有質(zhì)量和速度:在速度一定時,質(zhì)量越大,動能越大;在質(zhì)量一定時,速度越大,動能越大。
本題在潛水器為背景,考查了浮沉條件的運(yùn)用和浮力大小的判斷等,有一定綜合性,但總體難度不大。
11.【答案】1
?3
【解析】石塊緩慢浸沒在水中,V排=V=100cm3=1×10?4m3,石塊受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10?4m3=1N,根據(jù)阿基米德原理知,桶中水重(排開水重)G排=F浮=1N。石塊靜止時,測力計示數(shù):F=G?F浮=4N?1N=3N。
12.【答案】大于? 變小? 變小
【解析】
【分析】
本題準(zhǔn)確分析物體的受力情況,熟練運(yùn)用阿基米德原理和液體壓強(qiáng)公式是解答此題的關(guān)鍵。
根據(jù)物體的受力平衡即可判斷小球所受浮力大于重力;
剪斷繩子后,根據(jù)排開液體的體積變化,利用阿基米德原理F浮=G排=ρ液gV排分析水中的小球所受浮力浮變化;
根據(jù)水的深度變化利用p=ρgh判斷水對燒杯底部的壓強(qiáng)變化。
【解答】
小球在繩子拉力作用下恰好浸沒在水中,小球受到豎直向下的重力、繩子對小球豎直向下的拉力和豎直向上的浮力作用,此時在這三個力的作用下處于靜止,則根據(jù)物體受力平衡可知:F浮=G+F;所以,小球所受的浮力大于小球的重力;
剪斷繩子后,小球會上升,由于原來小球恰好浸沒在水中,所以上升后就會露出水面,則上升過程中排開水的體積變小,根據(jù)阿基米德原理可知所受的浮力變小;
水的液面下降,根據(jù)p=ρgh可知水對燒杯底部的壓強(qiáng)變小。
故答案為:大于;變?。蛔冃 ??
13.【答案】不變? 大于? 1.0907×108? 4×104
【解析】解:(1)“海斗一號“在水面下逐漸下潛時,海水的密度不變,排開的海水的體積不變,根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ海水gV排可知,所受的浮力不變;
在預(yù)定深度完成任務(wù)后,潛水器拋掉配重物時,潛水器排開海水的體積不變,海水的密度不變,由F浮=ρ海水gV排可知,受到的浮力不變,而自身的總重力減小,潛水器受到的浮力大于會大于自身的重力;
(2)當(dāng)潛水器下潛到10907米的深度靜止時,受到海水的壓強(qiáng):p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10907m=1.0907×108Pa;
潛水器在水面下下潛深度增加100m時,壓強(qiáng)的變化量為:Δp=ρ海水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×100m=1.0×106Pa;
海水對該觀測窗的壓力的變化量為:
ΔF=ΔpS=1.0×106Pa×0.04m2=4×104N。
故答案為:(1)不變;大于;(2)1.0907×108;4×104。
(1)根據(jù)阿基米德原理分析浮力的變化;根據(jù)物體的浮沉條件分析潛水器的運(yùn)動情況;
(2)知道潛水器下潛的深度和海水的密度,根據(jù)p=ρgh求出受到海水的壓強(qiáng);根據(jù)深度的變化量,利用p=ρgh求出受到海水的壓強(qiáng)的變化量,根據(jù)p=FS可得觀察窗受到海水的壓力的變化量。
本題考查了液體壓強(qiáng)公式和阿基米德原理和物體浮沉條件的應(yīng)用,是一道較為簡單的應(yīng)用題。
14.【答案】12? 上浮
【解析】解:(1)物體全部浸入水中時,V排=V=1.2×10?3m3,
受到的浮力為:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1.2×10?3m3=12N;
此時物體受到的浮力12N大于物體的自重8N,所以,放手后,物體將上浮。
故答案為:12;上浮。
①把物體全部浸入水中時,知道排開水的體積和水的密度,利用阿基米德原理求物體受到的浮力;
②當(dāng)物體浸沒在液體中時,其浮沉條件是:若所受浮力大于重力,則物體上??;若所受浮力等于重力,則物體懸??;若所受浮力小于重力,則物體下沉。
本題考查物體浮沉條件及阿基米德原理的應(yīng)用,難度一般。
15.【答案】4.8? 1? 丙? 丁? 2.4×103? 0.8×103
【解析】解:(1)由圖甲知,彈簧測力計分度值0.2N,F(xiàn)1=4.8N;
(2)圖甲中,物體還沒有浸入水中,所以石塊重力G=F1=4.8N,
由圖乙知,石塊浸在水中時彈簧測力計示數(shù)F2=3.8N,
所以石塊受到的浮力F浮1=G?F2=4.8N?3.8N=1N;
(3)探究物體所受的浮力大小與液體密度的關(guān)系,要控制排開液體的體積相同,改變液體密度,所以應(yīng)對比分析圖中丙、丁中兩圖實(shí)驗數(shù)據(jù)可得:物體所受的浮力大小與液體密度有關(guān);
(4)根據(jù)圖丙數(shù)據(jù)可知,石塊全部浸沒在水中所受浮力:
F浮2=G?F3=4.8N?2.8N=2N,
根據(jù)F浮=ρ液gV排可得,石塊體積:
V=V排=F浮2ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10?4m3,
石塊密度:
ρ石=mV=GVg=4.8N2×10?4m3×10N/kg=2.4×103kg/m3;
根據(jù)圖丁數(shù)據(jù)可知,石塊全部浸沒在圖丁中液體中所受浮力:
F浮3=G?F4=4.8N?3.2N=1.6N,
根據(jù)液體的密度:
ρ液=F浮3V排液=F浮3Vg=1.6N2×10?4m3×10N/kg=0.8×103kg/m3。
故答案為:(1)4.8;(2)1;(3)丙;丁;(4)2.4×103;0.8×103。
(1)先明確彈簧測力計的分度值,再讀出;
(2)根據(jù)稱重法計算圖乙中石塊受到的浮力;
(3)浮力大小與液體密度和物體排開液體的體積有關(guān),根據(jù)控制變量法分析判斷;
(4)已知圖丙數(shù)據(jù),根據(jù)F浮=G?F示得出石塊全部浸沒在水中所受浮力,由阿基米德原理得出石塊全部浸在水中的體積,即石塊的體積,利用密度公式計算石塊密度;
已知圖丁數(shù)據(jù),根據(jù)F浮=G?F示得出石塊全部浸沒在圖丁中液體中所受浮力,根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知圖丁中液體的密度。
本題探究同一物體所受的浮力大小與哪些因素有關(guān),考查測力計讀數(shù)、稱重法測浮力、控制變量法的應(yīng)用以及阿基米德原理的運(yùn)用。
16.【答案】3.8? 1.4? AD? 物體排開液體所受重力的大小? 偏小? 能
【解析】解:(1)由圖B可知,彈簧測力計的示數(shù)為3.8N,即物體對彈簧測力計的拉力為3.8N,
因為物體間力的作用是相互的,彈簧測力計對物體的拉力也為3.8N;
因為物體處于平衡狀態(tài),受拉力和重力是一對平衡力,大小相等,故物體的重力是3.8N;
(2)由稱重法知:
F浮=G?F示=3.8N?2.4N=1.4N;
液體與桶的總重力與桶的重力之差是物體排開液體的重力,由圖中AD兩個步驟測出;
(3)根據(jù)(2)知F浮=1.4N;排開液體的重力:G排=F桶和水?F桶=2.6N?1.2N=1.4N,故可以得出浸在水中的物體所受浮力的大小等于排開液體的重力,即F浮=G排;
(4)忘了測空桶重力,直接測出了小桶和水的重力后,再將水倒出測空桶的重力時,由于小桶內(nèi)壁沾水,倒不凈,因此用總重力減去空桶的重力時,導(dǎo)致所測桶內(nèi)水的重力偏小,即所測石塊排開水所受的重力比實(shí)際值偏小;
(5)只將石塊的一部分浸入水中,排開水的體積減小,排開水的重力減小,浮力減小,仍能得出;F浮=G排。
故答案為:(1)3.8;(2)1.4;AD;(3)物體排開液體所受重力的大??;(4)偏小;(5)能。
(1)根據(jù)平衡力和相互力判斷出石塊的重力;
(2)(3)物體沒有浸入液體中時彈簧測力計的示數(shù)等于物體的重力;物體重力與物體完全浸入液體后彈簧測力計示數(shù)之差是物體在液體中受到的浮力;液體與桶的總重力與桶的重力之差是物體排開液體的重力;分析實(shí)驗現(xiàn)象得出實(shí)驗結(jié)論;
(4)忘了測空桶重力在進(jìn)行完D步驟實(shí)驗后把小桶中水倒出再測空桶重,由于小桶內(nèi)壁沾水,則用總重力減去空桶的重力時,導(dǎo)致所測桶內(nèi)水的重力偏小;
(5)浮力大小與排開液體所受重力大小根據(jù)力的分析進(jìn)行解答。
本題主要考查探究浮力大小與排開液體所受重力的關(guān)系的實(shí)驗,由稱重法具體考查阿基米德原理,是一道實(shí)驗操作題。
17.【答案】6.75? 1? 物體所排開的液體體積? A
【解析】解:(1)由表中第1列數(shù)據(jù)可知,物體的重為:G=F1=6.75N;
(2)第3次實(shí)驗時,金屬圓柱受到的浮力大小:F浮=G?F3=6.75N?5.75N=1N;
(3)由表中數(shù)據(jù)可看出,當(dāng)圓柱體排開液體的體積越來越大時,測力計的示數(shù)便會越來越小,因此可得出:浮力大小與物體所排開的液體體積有關(guān);
(4)物體浸在水中過程可分為兩個階段:
第一階段:在未浸沒之前,圓柱體浸在水中越來越深,其排開水的體積越來越大,可知所受浮力越來越大,根據(jù)測力計的示數(shù)F=G?F浮可知,示數(shù)會越來越??;可知CD錯誤;
第二階段:圓柱浸沒后繼續(xù)下降,其浸在水中越來越深,但排開水的體積不變,可知所受浮力不變,根據(jù)測力計的示數(shù)F=G?F浮可知,示數(shù)會保持不變;可知B錯誤,A正確。故選A。
故答案為:(1)6.75;(2)1;(3)物體所排開的液體體積;(4)A。
(1)物體未浸入液體中時,測力計的示數(shù)大小等于物體的重力;
(2)根據(jù)表中的數(shù)據(jù),由稱重法求浮力;
(3)由題可知,實(shí)驗中液體的密度不變,其排開的液體的體積越多,所受浮力越大,據(jù)此分析;
(4)根據(jù)物體浸在液體中不同階段的受力情況進(jìn)行分析。
本題考查驗證阿基米德原理的實(shí)驗,要正確運(yùn)用控制變量法,理解稱重法測浮力。
18.【答案】C、D? 液體密度? 1.2×103
【解析】解:(1)要驗證浮力的大小與所在液體的深度無關(guān),需要控制液體的密度、排開液體的體積相同,深度不同,觀察彈簧測力計的示數(shù)可知,C、D兩個步驟符合題意;
(2)C、E物體排開液體的體積相同,液體的密度不同,測力計的示數(shù)不同,說明受到的浮力不同,是研究浮力與液體密度的關(guān)系;
(3)由AD知,浸沒在水中時的浮力:
F浮=G?F=8N?6N?2N;
根據(jù)F浮=ρ液gV排知物體的體積為:
V=V排=F浮ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10?4m3;
由AE知,浸沒在鹽水中時的浮力:
F浮′=G?F′=8N?5.6N=2.4N;
根據(jù)F浮=ρ液gV排知鹽水的密度為:
ρ鹽水=F浮′gV排=2.4N10N/kg×2×10?4m3=1.2×103kg/m3。
故答案為:(1)C、D;(2)液體密度;(3)1.2×103。
(1)要得出浸沒在水中的物體受到的浮力大小與液體的深度無關(guān),應(yīng)比較物體浸沒在同種液體中不同深度時浮力的大小關(guān)系;
(2)研究浮力與液體密度的關(guān)系,需使物體排開液體的體積相同,液體的密度不同;
(3)根據(jù)F浮=G?F計算出在水中和鹽水中受到的浮力,根據(jù)V排=F浮ρ水g計算出物體的體積,根據(jù)ρ液=F浮′gV排計算出鹽水的密度;
或根據(jù)在水中和在鹽水中排開液體的體積相等列出關(guān)系式求出鹽水的密度。
此題是探究影響浮力大小的因素實(shí)驗,考查了影響浮力的因素及控制變量法的應(yīng)用,同時考查了稱重法測浮力的應(yīng)用。
19.【答案】排開液體的體積? 浸入液體中的深度? 1? C? 1.2×103? 0.4? 3:5
【解析】解:
(1)從圖A可知,物體的重力為4N,B中測力計示數(shù)大于C中測力計示數(shù),由稱重法測浮力:F浮=G?F,B中物體受到的浮力小,而B中物體排開液體的體積較小,故可得出:浮力的大小與排開液體的體積有關(guān);
C、D中測力計示數(shù)相同,受到的浮力相同,浸沒在水中的深度不同,故可得出:浮力的大小與浸入液體中的深度無關(guān);
(2)由稱重法,圖D中物體受到的浮力是:
F=G?F示=4N?3N=1N;
因D、E中兩物體排開液體的體積相同,由阿基米德原理,受到的浮力相同,故圖E中物體受到的浮力是1N;
(3)用測力計吊著物體緩慢浸入水中,從物體底面接觸水面開始,到剛浸沒在水中的過程中,物體排開液體的體積逐漸變大,受到浮力變大,從開始浸沒在水到物體底面與容器底部剛好接觸的過程中,排開液體的體積不變,受到的浮力大小不變,故能正確表示物體所受浮力F與物體底面浸入水中深度h關(guān)系的圖象是圖2中的C;
(4)圖E中,物體對容器底部壓力剛好為零,G?F′浮=2.8N
F′浮=4N?2.8N=1.2N,由阿基米德原理,ρ′液gV物=1.2N-----①,
由丙知,ρ水gV物=1N-----②,
①÷②得:
則液體的密度為:
ρ′液=1.2×103kg/m3;
(5)由稱重法,圖B中物體受到的浮力是:
F浮B=G?F示B=4N?3.6N=0.4N;
由阿基米德原理:
F浮B=ρ水gV排B=0.4N-----③,
③÷②得:V排BV物=25,
故V物?V露V物=25;
V露V物=1?25=35,
即此時物體露出水面部分的體積與自身總體積的比值為3:5。
故答案為:(1)排開液體的體積;浸入液體中的深度;(2)1;(3)C;(4)1.2×103;(5)0.4;?3:5。
(1)根據(jù)B、C中測力計示示數(shù),由稱重法可得出BC中受到的浮力大小不同,而B、C中物體排開液體的密度相同,而排開體積不同,據(jù)此得出結(jié)論;
分析C、D中相同量和不同量,由稱重法測浮力,得出浮力的大小與變化量的關(guān)系;
(2)因E中,物體與容器底部接觸,故不能直接根據(jù)稱重法測浮力,因D、E中兩物體排開液體的體積相同,由阿基米德原理,受到的浮力相同,故根據(jù)稱重法求出圖D中物體受到的浮力即可;
(3)用測力計吊著物體緩慢浸入水中,從物體底面接觸水面開始,到物體底面與容器底部剛好接觸的過程中,根據(jù)F浮=ρ水gV排,分析浮力大小變化回答;
(4)圖E中,若物體對容器底部壓力剛好為零,由力的平衡結(jié)合阿基米德原理求出液體的密度;
(5)由稱重法得出圖B中物體受到的浮力,根據(jù)阿基米德原理求出V排BV物,從而得出此時物體露出水面部分的體積與自身總體積的比值。
本題探究浮力的大小跟什么因素有關(guān),考查控制變量法、稱重法測浮力、數(shù)據(jù)分析、阿基米德原理和密度的求法,綜合性較強(qiáng)。
20.【答案】解:(1)由G=mg可得,木板的質(zhì)量:
m=Gg=1800N10N/kg=180kg,
木板的密度:
ρ=mV=180kg0.3m3=0.6×103kg/m3;
(2)由木板漂浮可知,木板受到的浮力:
F浮=G=1800N,
由F浮=ρ液gV排可得,木板浸入水中部分的體積:
V排=F浮ρ水g=1800N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.18m3;
(3)若木板全部浸入水中,則V排′=V=0.3m3,
此時木板受到的浮力:
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m3=3000N,
人和木板總重力:
G總=G人+G木=800N+1800N=2600N,
因F浮′>G總,
所以,木板會露出一部分,即他平躺在木板上不會被浸濕。
答:(1)該木板的密度為0.6×103kg/m3;
(2)木板漂浮時浸入水中部分的體積為0.18m3;
(3)他平躺在木板上不會被浸濕。
【解析】(1)已知木板的重力,根據(jù)G=mg求出其質(zhì)量,又知道木板的體積,根據(jù)ρ=mV求出其密度;
(2)木板在水中漂浮,木板受到的浮力等于其重力,再利用阿基米德原理求木板漂浮時浸入水中部分的體積;
(3)若木板全部浸入水中,排開水的體積等于木板體積,利用阿基米德原理求出受到的浮力,求出人和木板總重力,比較得出木板會露出一部分,據(jù)此得出答案。
本題考查了重力公式和密度公式、物體浮沉條件、阿基米德原理的應(yīng)用,是一道較為簡單的應(yīng)用題。
21.【答案】解:(1)金屬塊所受浮力F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×100×10?6m3=1N。
(2)由F浮=G?F得:G=F浮+F=1N+2N=3N,
由G=mg=ρgV得:ρ金=GgV=3N10N/kg×100×10?6m3=3×103kg/m3;
(3)由排開水的體積V排=S(h2?h1)得:
容器底面積S=V排h2?h1=100cm312cm?10cm=50cm2,
水的體積V水=Sh=50cm2×10cm=5×102cm3,
水的重力G水=m水g=ρ水gV水=1×103kg/m3×10N/kg×5×102×10?6m3=5N。
容器對水平地面壓力F壓=G+G水=3N+5N=8N,
則壓強(qiáng)為p=FS=8N50×10?4m2=1.6×103Pa。
答:(1)金屬塊受到的浮力為1N;
(2)金屬塊的密度為3×103kg/m3;
(3)把細(xì)線松開,金屬塊沉到容器底靜止后,容器對水平地面的壓強(qiáng)為1.6×103Pa。
【解析】(1)已知金屬塊的體積,金屬塊的體積等于它排開水的體積,根據(jù)公式F浮=ρ液gV排可求金屬塊所受浮力。
(2)根據(jù)稱重法求出金屬塊重力,根據(jù)G=mg=ρgV求出金屬塊密度。
(3)根據(jù)排開水的體積和水上升的高度,可求容器的底面積,再求出水的體積,進(jìn)一步求出水的重力。容器對水平地面的壓力等于金屬塊和容器的重力,根據(jù)公式p=FS可求容器對水平地面的壓強(qiáng)。
本題考查浮力、重力、壓強(qiáng)等的計算,關(guān)鍵是公式及其變形的靈活運(yùn)用,要知道在水平地面壓力等于物體自身的重力,解題過程中要注意單位的換算。
22.【答案】解:(1)圖乙中從C到D隨著深度的增加,壓力的大小沒有改變,說明工件處于C點(diǎn)時剛好是浸沒狀態(tài);
(2)分析乙圖可知:當(dāng)h=0時,A點(diǎn)剛好處在兩格的位置,即FA=400N,說明工件受到一個大小與重力相等,方向豎直向上的拉力,故重力G=400N;
(3)由(1)可知:工件在D點(diǎn)處受到的浮力與它在C點(diǎn)處受到的浮力相等,
FD浮=G+FC=400N+600N=1000N。
答:(1)工件處于C點(diǎn)時剛好處于浸沒狀態(tài)。判斷的理由是:從C到D隨著深度的增加,壓力的大小沒有改變;
(2)工件的重力是400N;
(3)工件在D點(diǎn)所對應(yīng)的狀態(tài)下受到的浮力是1000N。
【解析】(1)圖乙中,h≥0.5m時,力F的大小不再發(fā)生變化,而對木塊受力分析知:力F和木塊的重力之和等于木塊受到的浮力,當(dāng)力F不再發(fā)生變化時,也就說明了木塊所受浮力不再發(fā)生變化,即沒入油中;
(2)由圖乙中坐標(biāo)系,可得到A的值,它表示工件與油面的距離為0時,工件受到的豎直向上的拉力,即等于自身受到的重力;
(3)由圖乙知,工件在D點(diǎn)所對應(yīng)的狀態(tài)下受到的浮力F浮=G+F即可求出。
本題考查壓力、浮力的計算,能熟練運(yùn)用公式計算;關(guān)鍵是正確讀圖,知道圖中各點(diǎn)表達(dá)的信息,考查了學(xué)生的讀圖能力。
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