第十章　浮力 單元測試卷 　(滿分100分,限時45分鐘) 一、選擇題(每小題3分,共24分) 1.下列情境中,沒有受到浮力的物體是 (　　) A.遨游的“嫦娥五號”　　　　　B.下潛的“核潛艇” C.航行的“山東艦”　　　　　　D.上升的“飛艇” 2.甲、乙、丙、丁是四個體積和形狀相同而材質(zhì)不同的小球,把它們放入水中靜止后的情況如圖所示,則它們在水中所受浮力相等的是 (　　) A.甲和乙　　　　　　B.乙和丙 C.丙和丁　　　　　　D.甲和丁 3.《潛艇總動員》中的主人公阿力和貝貝是兩個勇敢聰明的實習(xí)小潛艇。下列有關(guān)他們在營救小伙伴的歷險中說法正確的是 (　　) A.當(dāng)漂浮在水面上尋找敵人時,他們受到水的浮力大于自身的重力 B.當(dāng)快速下潛追擊敵人時,他們受到水的浮力逐漸變小,壓強逐漸變大 C.當(dāng)懸浮在水中商量對策時,他們受到水的浮力小于自身的重力 D.當(dāng)快速上升(未露出水面)慶祝勝利時,他們受到水的浮力不變,壓強逐漸變小 4.物理課上,老師將整個橙子放入水中,漂浮在水面上,如圖甲。將其切成大小兩塊,再次投入水中,發(fā)現(xiàn)大塊仍漂浮,小塊緩慢沉入水底,如圖乙。下列說法正確的是 (　　) A.整個橙子的密度等于水的密度 B.大塊橙子受到的浮力大于其重力 C.小塊橙子緩慢沉入水底的過程中受到的浮力逐漸變小 D.兩塊橙子受到浮力之和不可能大于整個橙子受到的浮力 5.在木棒的一端纏繞一些銅絲制作成簡易密度計,將其先后放入盛有不同液體的兩個燒杯中,它會豎立漂浮在液體中,如圖所示。下列說法正確的是 (　　) A.甲燒杯中液體的密度較大 B.密度計在甲、乙燒杯中受到的浮力相等 C.密度計的密度等于甲燒杯中液體的密度 D.密度計底部在甲燒杯中受到的壓力大于在乙燒杯中受到的壓力 6.如圖所示,一個邊長為10 cm的實心正方體豎直浸沒在某種液體中保持靜止?fàn)顟B(tài),其上表面受到液體的壓強為400 Pa,下表面受到液體的壓強為1 200 Pa。下列說法正確的是(g取10 N/kg) (　　) A.正方體受到的浮力為8 N B.正方體受到的重力為10 N C.正方體上表面所處的深度為4 cm D.液體的密度為1.0×103 kg/m3 7.如圖甲所示,長方體金屬塊在細(xì)繩豎直向上的拉力作用下從水中開始豎直向上做勻速直線運動,上升到距離水面有一定高度的位置(不考慮水與空氣的阻力)。圖乙是繩子拉力F隨時間t變化的圖象,根據(jù)圖象信息,下列判斷正確的是 (　　) 　 A.該金屬塊重力的大小為34 N B.該金屬塊的密度是5.4×103 kg/m3 C.浸沒在水中的金屬塊受到的浮力大小是20 N D.t1~t2時間段內(nèi),金屬塊受到的浮力逐漸增大 8.兩個相同的容器放在同一水平桌面上,分別裝有甲、乙兩種密度不同的液體,且ρ甲>ρ乙;兩個體積相同的實心小球a和b在甲、乙兩種液體中靜止時的狀態(tài)如圖所示;兩容器內(nèi)c、d兩點到容器底部的距離相等。設(shè)小球a和b的密度分別為ρa和ρb,質(zhì)量分別為ma和mb,受到的浮力分別為Fa和Fb,c、d兩處的液體壓強分別為pc和pd。下列說法中 (　　) ①ρa>ρb　 ②maFb　 ④pc>pd A.只有①③正確　　　　　　B.只有②③正確 C.只有①④正確　　　　　　D.只有①③④正確 二、填空題(每空2分,共18分) 9.某同學(xué)利用如圖所示的裝置來探究浮力的方向。當(dāng)角α逐漸增大時,懸線與水平面的夾角將　　　　(選填“增大”“不變”或“減小”)。? 10.如圖所示的熱氣球,其下方開口處燃燒液化氣,隨著熱氣球內(nèi)部氣體溫度升高,熱氣球開始離地,徐徐升空,則氣球內(nèi)的氣體密度　　　　,氣球所受浮力　　　　(以上兩空填“變大”“變小”或“不變”)。體積為620 m3的熱氣球懸浮在空中時,熱氣球(包括吊籃)和乘客的總重是　　　　N。(熱氣球外部空氣密度保持1.3 kg/m3不變,g取10 N/kg)? 11.如圖所示,相同的溢水杯中裝滿甲、乙兩種不同液體。密度為ρ0的小球,靜止在甲液體中露出三分之一體積,在乙液體中沉入杯底,溢出液體的質(zhì)量分別為m1、m2,則甲液體密度為　　　　,乙液體密度為　　　　。(均選用ρ0、m1、m2表示) 　 12.底面積為300 cm2的圓柱形薄壁容器內(nèi)裝有某種液體,容器上方用一段非彈性細(xì)線懸掛著重6 N、底面積為100 cm2的圓柱體A,容器底部有出水口。開始時,A浸在液體中的深度為5 cm,細(xì)線剛好伸直,如圖所示,則A受到的浮力　　　　(選填“大于”“等于”或“小于”)重力,液體的密度為　　　　　　kg/m3。已知細(xì)線能承受的最大拉力為4 N,現(xiàn)使容器中液體緩緩流出,直到細(xì)線剛好被拉斷為止,從細(xì)線剛好伸直到被拉斷,容器底受到液體的壓強變化了　　　　Pa(保留1位小數(shù))。(g取10 N/kg)? 三、實驗探究題(13題12分,14題16分,共28分) 13.如圖是小龍同學(xué)探究“浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系”的實驗過程。 　　　 (1)如果按照如圖甲、乙、丙、丁所示的步驟進行實驗,小龍認(rèn)為在測量　　　　　　　(選填“物體受到的浮力”或“排開液體所受的重力”)時誤差較大,從而使F浮　　　　(選填“>”“=”或“Fb,故③正確;由圖可知c、d兩處的深度hc>hd,根據(jù)液體壓強公式p=ρgh,可得pc>pd,故④正確。 9.不變 解析　浮力的方向總是豎直向上的,隨著角α的改變,懸線與水平面的夾角不會改變(始終為90°)。 10.變小　不變　8 060 解析　熱氣球內(nèi)部氣體溫度升高,氣體體積增大,則氣球內(nèi)的氣體密度減小,有一部分氣體跑到氣球外部,使氣球整體重力減小,又因浮力F浮=ρ空氣gV排,故浮力不變;氣球在空氣中所受浮力F浮=ρ空氣gV排=1.3 kg/m3×10 N/kg×620 m3=8 060 N;熱氣球在空氣中懸浮,G總=F浮=8 060 N。 11.1.5ρ0　m2m1ρ0 解析　小球在甲液體中漂浮,根據(jù)物體的漂浮條件可知,F浮甲=G球,假設(shè)小球的體積為V,則小球排開甲液體的體積V排甲=(1-13)V=23V,根據(jù)阿基米德原理可知,F浮甲=ρ甲gV排甲=23ρ甲gV,小球的重力G球=m球g=ρ0gV,即23ρ甲gV=ρ0gV,解得甲液體的密度ρ甲=32ρ0=1.5ρ0;根據(jù)阿基米德原理可知,F浮甲=m1g=G球=ρ0gV,則小球的體積V=m1ρ0,由圖乙可知,小球在乙液體中沉底,根據(jù)阿基米德原理可知,F浮乙=G排乙=ρ乙gV=m2g,則乙液體的密度ρ乙=m2V=m2m1ρ0=m2m1ρ0。 12.等于　1.2×103　133.3 解析　細(xì)線剛好伸直,則圓柱體沒有受到繩子的拉力作用,此時圓柱體處于漂浮狀態(tài),所以根據(jù)物體的漂浮條件可知,A受到的浮力大小等于其重力大小,即F浮=G=6 N;圓柱體排開液體的體積V排=S物h浸=100 cm2×5 cm=500 cm3=5×10-4 m3,液體的密度ρ液=F浮gV排=6N10N/kg×5×10-4m3=1.2×103 kg/m3;細(xì)線剛好被拉斷時,A受到浮力的減小量等于細(xì)線的最大拉力,即ΔF浮=F=4 N,由F浮=ρ液gV排可知圓柱體排開液體體積的減小量ΔV排=ΔF浮ρ液g=4N1.2×103kg/m3×10N/kg=13×10-3 m3,則液面下降的高度Δh=ΔV排S容=13×10-3m3300×10-4m2=190 m,所以容器底受到液體的壓強減小量Δp=ρ液gΔh=1.2×103 kg/m3×10 N/kg×190 m≈133.3 Pa。 13.(1)排開液體所受的重力　>　丁甲乙丙　(2)F1-F2=F3-F4　(3)換用不同體積的物體和不同密度的液體進行多次實驗,收集更多的數(shù)據(jù)　(4)不變 解析　(1)在測量物體排開液體的重力時,先測小桶和水的總重力,再測量空桶的重力時,因空桶內(nèi)壁會附著一部分水,使彈簧測力計的示數(shù)F4偏大,則物體排開液體所受的重力G排=F3-F4偏小;為減小測量誤差,合理的實驗順序是丁甲乙丙;(2)物體的重力G=F1,則F浮=F1-F2;G排=F3-F4,若F1-F2=F3-F4,則可證明:浸入液體中的物體所受浮力的大小等于物體排開的液體所受重力的大小,即F浮=G排;(3)為了更全面地驗證阿基米德原理,小龍接下來應(yīng)該換用不同體積的物體和不同密度的液體進行多次實驗,收集更多的數(shù)據(jù);(4)物體浸入水中前,溢水杯底所受的壓力等于水的重力;物體浸入水中后,溢水杯排出水的重力等于物體所受的浮力,物體所受的浮力與物體給水向下的作用力相等,相當(dāng)于溢水杯中的水對溢水杯底的壓力保持不變,所以電子秤的讀數(shù)不變。 14.(1)甲　(2)液體密度　物體排開液體的體積　(3)乙　丙　無關(guān)　(4)①小于　②沒有控制鐵片排開水的體積相同 解析　(1)根據(jù)稱重法測浮力,F浮=G-F示,甲圖中彈簧測力計示數(shù)最大,故甲圖中金屬塊所受到的浮力最小。(2)丙、丁兩次實驗物體排開液體的體積一定,液體密度越大,受到的浮力越大,所以是探究浮力大小與液體密度的關(guān)系;做甲、乙兩次實驗,液體密度相同,物體排開液體的體積不同,所以是探究浮力大小與物體排開液體的體積的關(guān)系,得出的結(jié)論是:在液體密度相同的情況下,物體排開液體的體積越大,物體的浮力越大。(3)探究浮力的大小與物體浸沒深度的關(guān)系,要控制排開液體的體積相同和液體的密度相同,故選用乙、丙兩次實驗,物體在同種液體中時,受到的浮力大小與浸沒深度無關(guān)。(4)①第一次鐵片下沉至杯底,受到的浮力小于自身重力;第二次鐵片漂浮在水面,受到的浮力等于自身重力;故第一次鐵片受到的浮力小于第二次鐵片受到的浮力;②研究物體受到的浮力與其形狀的關(guān)系時,要控制排開液體的體積和液體的密度相同,因沒有控制鐵片排開水的體積相同,故得出的結(jié)論是錯誤的。 15.解析　(1)該運動員的重力為G人=m人g=51 kg×10 N/kg=510 N;(2)人的體積為V人=m人ρ人=51kg1.02×103kg/m3=0.05 m3,當(dāng)人體浸入水中體積為人體總體積的五分之四時,該運動員在水中受到的浮力為F浮=ρ水gV排=ρ水g×45V人=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×45×0.05 m3=400 N;(3)人漂浮時,受到的浮力為F浮'=G人=510 N,排開水的體積為V排'=F浮'ρ水g=510N1.0×103kg/m3×10N/kg=0.051 m3;氣囊體積為V氣囊=V排'-45V人=0.051 m3-45×0.05 m3=0.011 m3。 16.解析　(1)沒有倒液體時,繩子對物體的拉力F恰好等于物體的重力,由圖乙知物體的重力G為80 N。由圖乙知在浸沒之前,繩子對物體的拉力F與液體深度h之間滿足F=kh+b,把(0,80)和(10,40)代入解得b=80 N,k=-4 N/cm,所以F=-4 N/cm·h+80 N,當(dāng)h=5 cm時,物塊所受的拉力為F=-4 N/cm×5 cm+80 N=60 N,物塊所受的浮力為F浮=G-F=80 N-60 N=20 N;(2)h=5 cm時,物體排開液體的體積為V排=Sh=(10 cm)2×5 cm=500 cm3=5×10-4 m3,倒入容器中的液體的密度為ρ液=F浮gV排=20N10N/kg×5×10-4m3=4×103 kg/m3;(3)h=12 cm時,容器底部受到液體的壓強為p=ρ液gh=4×103 kg/m3×10 N/kg×0.12 m=4.8×103 Pa。 17.解析　(1)因為木塊B漂浮在水中,則木塊B受到的浮力為F浮=GB=5 N,此時木塊B排開水的體積為V排=F浮ρ水g=5N1.0×103kg/m3×10N/kg=5×10-4 m3,則木塊B的體積為:VB=2V排=2×5×10-4 m3=1×10-3 m3,由G=mg=ρVg可知木塊B的密度為ρB=GBgVB=5N10N/kg×1×10-3m3=0.5×103 kg/m3; (2)木塊B的邊長為LB=3VB=31×10-3m3=0.1 m,底面積為SB=LB2=(0.1 m)2=0.01 m2,則木塊B對A容器的壓強為p=FSB=GBSB=5N0.01m2=500 Pa; 向容器A中緩慢加水,若使木塊B恰好對容器A底部無壓力,此時木塊B恰好漂浮,有一半體積浸入水中,則此時加入水的體積為V水=(SA-SB)×12LB=(200×10-4 m2-0.01 m2)×12×0.1 m=5×10-4 m3,則加入水的質(zhì)量為m水=ρ水V水=1×103 kg/m3×5×10-4 m3=0.5 kg; (3)對木塊受力分析,木塊受到豎直向上的浮力,豎直向下的重力和細(xì)線的拉力,即F浮'=G+F拉=5 N+1 N=6 N;因為F浮=ρ液gV排,所以此時木塊浸入水中的體積V排'=F浮'ρ水g=6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10-4 m3; 因為V=Sh,所以此時木塊浸入水中的深度h=V排'SB=6×10-4m30.01m2=0.06 m=6 cm;此時液面的總高度h總=6 cm+5 cm=11 cm;此時容器中水的體積:V水'=0.02 m2×0.11 m-6×10-4 m3=1.6×10-3 m3;將圖中與B相連的細(xì)線剪斷,當(dāng)木塊靜止時,木塊恰好處于漂浮狀態(tài),即此時木塊B受到的浮力為F浮=5 N,木塊B排開水的體積為V排=5×10-4 m3;此時水和木塊浸入水中的總體積V=V水'+V排=1.6×10-3 m3+5×10-4 m3=2.1×10-3 m3;所以此時的液體的深度h'=VSA=0.0021m3200×10-4m2=0.105 m;此時容器底部受到水的壓強是p'=ρ水gh'=1 000 kg/m3×10 N/kg×0.105 m=1 050 Pa。

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