力学之浮力的计算利用阿基米德原理、二力平衡条件压轴题(含解析)
一、选择题
1.(2014·来宾)澳大利亚用“蓝鳍金枪鱼”水下航行器下海搜索失联的“马航”客机,航行器在水下下潜的过程中,它受到水的压强和浮力的说法正确的是( )
A.压强变大,浮力变大 B. 压强变大,浮力不变
C.压强不变,浮力变大 D. 压强不变,浮力不变
【答案】B.
考点: 压强和浮力
2.(2014·北海)如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,甲中只有水,乙中有一小球漂浮于水面上,丙中悬浮着一个小物块,则下列四个说法正确的是( )
A. 水对三个容器底部的压力关系:F甲<F乙<F丙
B. 三个容器对桌面的压强关系:p甲<p乙<P丙
C. 如果向乙中加入盐水,小球受到的浮力不变
D. 如果向丙中加入酒精,物块受到的浮力不变
【答案】C
【解析】
试题分析:由题意可知,水的密度ρ与深度h都相同,由液体压强公式:p=ρgh可知,水对三个容器底部的压强p甲=p乙=p丙,由于压强与容器底面积都相同,水对容器底的压力:F=pS,则水对容器底的压力:F甲=F乙=F丙,故选项A错误;三个相同的容器内水面高度相同,这说明小球和物块排开水的体积,与甲容器中多出部分水的体积相同;即对于乙容器G水=G水′+G排,由于小球漂浮在水中,所以,由阿基米德原理可知,所以;甲容器对于桌面的压力=G水+G杯,乙容器对桌面的压力=G水′+G球+G杯=G水′+G排+G杯,因为G水=G水′+G排
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,因此,甲容器对于桌面的压力等于乙容器对桌面的压力,同理甲容器对于桌面的压力等于丙容器对桌面的压力,即三个容器对桌面的压力F相等。故选项B错误;小球漂浮在乙容器中,向乙容器中加入盐水,液体密度增大,小球仍然漂浮在液面上,那么小球受到的浮力等于木块的重力,小球的重力没变,小球受到的浮力不变,故选项C正确;因为物块悬浮在丙容器中,如果向丙容器中加入酒精,则液体密度减小,由F浮=ρgV排可知,物块受到的浮力变小,物块会下沉,故选项D错误.
考点: 液体压强和压力、物体的浮沉条件。
3.(2014·辽阳)如图,小瓷碗漂浮在水面上,倾斜后能沉入水底,关于这一情景分析正确的是( )
A. 小瓷碗能沉入水底是因为它的重力变大了
B. 小瓷碗漂浮时受到的浮力等于它的重力
C. 小瓷碗浸没时和漂浮时相比所受的浮力变小了
D. 小瓷碗浸没后容器底受到水的压强变大了
【答案】BC
考点: BC
4.(2014·随州)将一方形木块(体积为V木)放于水中,再将一方形冰块(体积为V冰)放于木块上,静止时水面正好和木、冰交界面共面(如图),已知水、冰、木密度之比为10:9:8,则V冰:V木为(说明:图中冰块、木块大小不具暗示意义)( )
A. 9:8 B. 8:9 C. 1:8 D. 2:9
【答案】D
【解析】
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试题分析:已知水、冰、木密度之比为10:9:8,则ρ冰=ρ水,ρ木=ρ水
当木块完全浸没时:G冰+G木=F浮
则:ρ冰gV冰g+ρ木gV木=ρ水gV木即ρ水gV冰g+ρ水gV木=ρ水gV木
ρ水gV冰g=ρ水gV木,所以
考点:物体的浮沉条件及其应用.
5.(2014·贵港)如图所示,密度为0.6×103kg/m3,体积为1×10-3m3的正方体木块,用一质量可忽略不计的细线,一端系于木块底部中心,另一端系于圆柱形容器底部的中心,细线对木块的最大拉力为3N,容器内有一定质量的水,木块处于漂浮状态,但细线仍松弛。若圆柱形容器底面积为6×10-2m2,现在向容器中注水(容器的容量足够大)直到细线对木块的拉力达到最大值,在细线断裂瞬间停止注水。待木块稳定后,容器的水面与细线断裂前的瞬间的水面相比高度变化
A.升高了2cm B.降低了1.5cm
C.升高了1cm D.降低了0.5cm
【答案】D
【解析】
试题分析: 木块受到的重力:G=mg==0.6×103kg/m3×1×10-3m3×10N/kg=6N,当细线对木块的拉力达到最大值时,木块受到重力、拉力和浮力的作用,它们之间的关系是F浮=G+F=6N+3N=9N,此时木块排开水的体积为; 细线断裂后木块上浮最终处于漂浮状态,受到浮力和重力作用,它们之间的关系是F/浮=G=6N,此时木块排开水的体积为.木块排开水的体积减小了,容器的水面与细线断裂前的瞬间的水面相比高度将下降,降低了的高度为
考点: 浮力
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6.(2014·济南)质量相同的甲、乙、丙、丁4个小球,分别静止在水中的不同深度处,如右图所示,则这4个小球在水中所受浮力最小的是
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】D
【解析】
试题分析: 4个小球的质量相同、重力相同,由图知,甲、乙球为漂浮,丙球为悬浮,丁球沉入容器底部,
漂浮和悬浮时,F浮=G=mg,所以甲、乙、丙球受到的浮力:F浮甲=F浮乙=F浮丙=G,
丁球沉入容器底部时,F浮丁<G,所以四个小球受到的浮力大小情况为F浮甲=F浮乙=F浮丙=>F浮丁,丁小球的浮力最小.故选D.
考点:物体的浮沉条件及其应用
7.(2014·莆田)如图所示,将苹果放在水中,静止后会漂浮在水面上。若将苹果露出水面的部分切掉,余下部分重新放入水中,则余下苹果将
A.漂浮 B.悬浮 C.下沉 D.无法确定
【答案】A
【解析】
试题分析:将苹果放在水中,静止后会漂浮在水面上,原因是苹果的密度小于水的密度,若将苹果露出水面的部分切掉,余下部分重新放入水中,苹果的密度和水的密度都没变则余下苹果仍将漂浮,故选A。
考点:物体的浮沉条件
8.(2014·自贡)一个边长为a的立方体铁块从图(甲)所示的实线位置(此时该立方体的下表面恰与水面齐平),下降至图中的虚线位置,则能正确反映铁块所受水的浮力的大小F和铁块下表面在水中的深度h关系的图象是( )
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【答案】A
【解析】
试题分析:铁块在没有完全浸没时,根据公式可知,物体所受浮力随浸没深度的增加而增大,因为浸没的深度越大,排开水的体积越大;当完全浸没后,排开水的体积不再变化,不管浸入多深,所受浮力将不再改变。正确的选择是A。
考点:浮力
9.(2014·龙岩)如图所示,Q为铜制零件,其上部为边长L=0.2m的立方体,下部为边长l=0.1m的立方体。Q的下表面与容器底部粘合,且水面恰好与Q上表面相平,则零件所受的浮力为(g取10N/kg)
A.0 N B.20N C.60N D.80N
【答案】C
【解析】
试题分析:浮力是由于液体对物体上下表面的压力差而产生的,由题意知:下部立方体下表面与容器底部粘合,水没有产生向上的压力;上部立方体的下表面积的一部分受到压力,其受力面积为:S=L2﹣l2=(0.2m)2﹣(0.1m)2=0.03m2,上部立方体的下表面的压强为p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,则产生的浮力:F浮=pS=2000Pa×0.03m2=60N。故本题应选C。
考点:浮力产生的原因,压强的相关计算
10.(2014·日照)如图所示,海监部门在某海域放置浮标以监测水文变化.监测发现,从春季至夏季,海水温度升高、体积膨胀导致海水密度变小.此过程中,若浮标体积保持不变,则( )
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A.浮标所受浮力变大,露出海面体积变小
B.浮标所受浮力变小,露出海面体积变大
C.浮标所受浮力不变,露出海面体积变大
D.浮标所受浮力不变,露出海面体积变小
【答案】D
【解析】
试题分析:因为浮标从春季至夏季始终漂浮,漂浮物浮力等于重力,浮标重力从春季至夏季不变,所以浮力大小不变;因为海水密度减小,由F浮=ρgV排可知,浮标排开海水的体积变大,则露出海面体积变小.答案选D.
考点:物体的浮沉条件及其应用
11.(2014·金华)根据图中测量一块矿石密度的信息,下列结果正确的是
A.矿石的质量是27.4 g B.矿石的体积是40 cm3
C.矿石的密度是2.5 g/cm3 D.矿石浸没水中后所受的浮力是0.1 N
【答案】D
【解析】
试题分析:在读取游码所指刻度值时是游码左侧对应的刻度值,观察题图可见矿石的质量是20g+5g+2g=27g,A选项不正确;矿石的体积为40mL-30mL=10mL=10cm3,B选项不正确;矿石的密度是 ,C选项不正确;矿石浸没水中后所受的浮力是 ,D选项正确,选填D。
考点:天平读数,量筒读数,密度计算,阿基米德原理应用。
12.(2014·无锡)将水平桌面上的大烧杯装满水,然后往杯中轻放入一小球,溢出的水共100g,据此现象,下列判断正确的是(g取10N/kg)( )
A.水对烧杯底的压强会增大 B.小球的质量不小于100g
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C.小球的体积一定大于100cm3 D.小球受到的浮力等于0.1N
【答案】B
【解析】
试题分析:A选项,装满水的烧杯放在水平桌面上,溢出水后,水面还是与烧杯口相平的,水对烧杯底的压强不变。A选项错误。B选项,如果小球漂浮或悬浮在水中,根据二力平衡,小球的重力与浮力大小相等,根据阿基米德原理,小球受到的浮力与排开水的重力相等,所以小球的重力与排开水的重力相等,小球的质量与排开水的质量相等。如果小球在水中下沉,根据同样的道理,小球的质量大于排开水的质量。B选项正确。C选项,如果小球沉入水中,则小球的体积与它排开水的体积相等是100cm3,C选项错误。D选项,根据阿基米德原理,小球受到的浮力。D选项错误。
考点:浮力
13.(2014·眉山)如图所示,两个完全相同的柱形容器盛有甲、乙两种液体,若将两个完全相同的物体分别浸没在甲、乙液体后(无液体溢出),液体对容器底部的压强相等,则两物体受到的浮力F甲、F乙和液体对容器底部的压力F甲′、F乙′的关系是( )
A.F甲=F乙 F甲′<F乙′
B.F甲<F乙 F甲′=F乙′
C.F甲>F乙 F甲′=F乙′
D.F甲=F乙 F甲′>F乙′
【答案】B
【解析】
试题分析:完全相同的物体浸没在甲乙两种液体中,排开液体体积相同,而两个容器完全相同,所以甲乙液体上升的高度相同,甲液体深度仍然大于乙液体深度,根据压强相等可判断,两物体受到的浮力等于排开液体的重力,根据排开液体体积相同,甲的密度小,所以甲的浮力小即,选项ACD错。对容器底部的压力,根据容器底面积相同,压强相同所以压力相同,选项B对。
考点:液体压强
14.(2014·达州)
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用弹簧测力计竖直挂一物体,当物体浸入水中1/3体积时,弹簧测力计示数为4N;当物体浸入水中1/2体积时,弹簧测力计示数为1N。取下该物体放入水中,物体静止时受到的浮力是( )
A.18N B.14N C.10N D.8N
【答案】C
【解析】
试题分析:设物体浸没时受到的浮力为F浮,当物体浸入水中1/3体积时,弹簧测力计示数为F1=4N,则物重G-F1=1/3F浮,即G-4N=1/3×F浮①;当物体浸入水中1/2体积时,弹簧测力计示数为F2=1N,则物重G-F2=1/2F浮,即G-1N=1/2×F浮②,由①②解得G=10N,F浮=18N,而F浮>G,故取下该物体放入水中,物体静止时处于漂浮状态,所受到的浮力等于物体的重力即为10N,本题应选C。
考点:浮力的相关计算,物体的浮沉条件
15.(2014·台州)物块在空气中和浸没在水中时,弹簧测力计示数如图。下列判断正确的是
A.物块受到的浮力是1牛
B.物块的体积是2×10-4 米3
C.物块的密度是3×103 千克∕米3
D.物块浸没在水中时,所受浮力随深度增加而增大
【答案】B
【解析】
试题分析:如图,物体的重力是3N,浸入水后示数为1N,受到的浮力是2N,物体的体积,由F浮=ρ水gV排得V排=F浮/ρ水g=2N/103kg/m3×10N/kg=2×10-4m3.选项B正确。
考点:浮力
16.(2013·雅安)如图所示,水平地面上放置着两个底面积不同的薄壁圆柱形容器甲和乙(S甲<S乙),分别盛满质量相等的水和酒精,现将密度为ρ的物体A分别放入水和酒精中(ρ酒精<ρ<ρ水),待静止后,水和酒精对容器底部的压强分别为p水和p酒精,甲和乙容器对桌面的压力分别为F甲和F乙,则下列关系正确的是( )
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A. p水>p酒精,F甲=F乙 B. p水>p酒精,F甲<F乙
C. p水<p酒精,F甲=F乙 D. p水<p酒精,F甲<F乙
【答案】B
【解析】
试题分析:A放入水中由于密度小于水的密度因此处于漂浮状态,水的深度不变,而放入酒精中由于A密度大于酒精密度所以沉底,但是酒精深度依然不变,所以放入A后,水和酒精的深度依然相等,根据液体压强公式,深度相等,水的密度大于酒精密度所以水的压强大于酒精压强,。二者对桌面压力都等于液体重力加A的重力,本来水和酒精质量相等,由于A的放入,根据阿基米德原理排开液体重力等于浮力,水中排开水的重力等于A的重力,酒精中排开酒精的重力小于A的重力所以剩下的水的重力小于酒精的重力,所以。对照答案B正确。
考点:物体的浮沉条件
17.(2012·威海)在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝,把它放到甲乙丙三种密度不同的液体中,木棍浸入液体里的情况如图所示,则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度ρ之间的关系,正确的是( )
A. F甲>F乙>F丙 ρ甲>ρ乙>ρ丙 B. F甲<F乙<F丙ρ甲<ρ乙<ρ丙
C. F甲=F乙=F丙 ρ甲>ρ乙>ρ丙 D. F甲=F乙=F丙ρ甲<ρ乙<ρ丙
【答案】C
【解析】解:∵木棍漂浮,
∴F浮=G,
∴在三种液体中受到的浮力相等,
∵F浮=ρgV排,V排丙>V排乙>V排甲,
∴ρ丙<ρ乙<ρ甲.
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故选C
二、填空题
1.(2014·贵阳)如图所示,两个完全相同的容器装满水,且水深均为0.3m,其中a容器只有水,b容器的水中漂浮着一只玩具鸭,则水对a容器底的压强是 Pa;若两个容器的总质量分别为ma和mb,则
ma mb(选填“>”、“=”或“<”).(ρ水=1.0×103kg/m3).
【答案】3000;=.
【解析】
试题分析:水对a容器底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3000Pa;由于鸭子处于漂浮状态,F浮=G鸭,由阿基米德原理可知F浮=G排,所以,F浮=G排=G鸭,所以放入鸭子后排开水的重力等于鸭子的重力,两个容器的总质量相等.
考点:液体的压强的计算,阿基米德原理的应用。
2.(2014·茂名)如图所示,细绳一端连着一个重为10N的物体,另一端固定在水平桌面上的容器底,物体排开的水重12N,此时水对容器底的压强为p1、容器对桌面的压强为p2。若将绳子剪断,物体将 (填“上浮”、“悬浮”或“下沉”),待物体静止后,水对容器底的压强 p1,容器对桌面的压强 p2。(填“>”、“=”或“<”)
【答案】上浮;<;=.
【解析】
试题分析:由阿基米德原理可知:物体所受的浮力:F浮=G排=12N;由于F浮>G,所以将绳子剪断,物体将上浮;物体静止后处于漂浮状态,所以V排减小,水的液面下降,由公式p=ρgh可知水对杯底的压强减小;
容器对水平桌面的压力都等于容器、水和物体的总重,所以将绳子剪断,容器对桌面的压力F不变;
由于受力面积不变,由容器对水平桌面的压强不变.
考点: 物体浮沉条件的应用、液体压强公式的应用
3.(2014·辽阳)某战略核潜艇,在海面下潜航时排水量为18000t,此时它所受的浮力为 N,若继续下潜至200m深处,该处受到海水的压强为 Pa,它所受浮力将 (选填“变大”、“变小”或“不变”
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),核动力是靠原子核 (选填“聚变”或“裂变”)释放的能量提供的.(g=10N/kg;海水的密度取ρ海水=1.0×103kg/m3)
【答案】1.8×108;2×106;不变;裂变.
【解析】
试题分析:排水量就是指轮满载货物时排开水的质量,由阿基米德原理,它所受的浮力F浮=G排=m排g=1.8×107kg×10N/kg=1.8×108N.核潜艇下潜至200m深处,该处受到海水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×200m=2×106Pa;当战略核潜艇全部没入海水中继续下潜的过程中,核潜艇排开水的体积V排不变,水的密度ρ水不变,由F浮=ρ水gV排,核潜艇受到的浮力不变;核电站是利用原子核发生裂变释放能量来发电的.
考点:阿基米德原理;液体的压强的计算;核聚变.
4.(2014·常州)2013年12月25日,俄罗斯科考船被困南极浮冰区,我国“雪龙”号冒险前往救援,浮冰区有一冰山,其露出海面的体积为100m3,冰山受的浮力为_________N,其水下部分体积_________m3.(ρ海水=1.1×103kg/m3,ρ冰=0.9×103kg/m3,g取10N/kg).
【答案】550;4.95×106.
【解析】
试题分析:设冰山浸入海水中的体积为V排,露出海面的体积为V露,V排=V排
冰山处于漂浮状态,F浮=G,
即ρ海水gV排=ρ冰g(V排+V露)
解得V排==450m3
则冰山的体积V=V排+V露=450m3+100m3=550m3.
由题意可知冰山处于漂浮状态,
则浮冰的重力G=F浮=ρ水gV排=1.1×103kg/m3×10N/kg×450m3=4.95×106N.
考点: 浮力的计算、阿基米德原理
5.(2014·自贡)将一重为4.0N的金属筒容器,开口向上放入水中,有三分之一的体积露出水面.如在筒内装入100cm3的某种液体后,金属筒有的体积没在水中,已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg,则金属筒的容积是 m3(筒壁厚度不计),装入金属筒内液体的密度是 kg/m3.
【答案】6×10﹣4;1.5×103.
【解析】
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试题分析:(1)金属筒漂浮,,金属桶排开水的体积。金属桶的容积。
(2)装入液体后的浮力,
装入液体后的浮力等于金属筒重力加上液体重力,所以液体的重力,
筒内液体的密度。
考点:浮力
6.(2014·鞍山)学完浮力知识后,小芳同学进行了相关的实践活动。她选取质量为206g,体积为421cm3的长方体木块,让它漂在水面上。则它受到的浮力为 N。若将该木块轻放在盐水中,它浸在盐水中的体积为 cm3。(ρ盐水=1.03×103kg/m3,g=10N/kg)
【答案】2.06 200
【解析】
试题分析:漂浮在液面上的物体所受浮力大小等于物体所受重力。读题知m=206g=0.206kg, 它受到的浮力为F浮=G=mg=0.206kg×10N/kg=2.06N,由阿基米德原理得:
,即它浸在盐水中的体积为200cm3.
考点:物体浮沉条件应用;阿基米德原理应用。
7.(2014·达州)一均质正方体放入水中,静止时物体有3/5的体积浸入水中,物体的密度是 kg/m3;若把该物体放入密度为0.8×103kg/m3的酒精中后;则该物体下表面受到水的压强p水与受到酒精的压强p酒的关系是p水 p酒(选填“>”、“=”、“<”=)
【答案】0.6×10 3,=
【解析】
试题分析:正方体放入水中,静止时物体有3/5的体积浸入水中,则物体处于漂浮状态,所受的浮力F浮=ρ水3/5Vg=G=ρVg,所以ρ=3/5ρ水=3/5×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3,小于0.8×103kg/m3,故放入酒精后仍然处于漂浮状态,故放入水和酒精中所受的浮力相等,由浮力产生的原因知物体下表面受到水的压力相等,即压强相等。
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考点:浮力的相关计算,物体的浮沉条件
8.(2013·锦州)物体的质量是3.6kg,体积为4dm3,把物体投入水中,当它静止时,受到的浮力是 N.把它放入酒精中静止时,它受到的浮力等于 N(、、g=10N/kg).在某次军演中,中国海军舰艇组成一字型舰艇编队正在同速前进(如图所示).若以其中一艘舰艇为参照物,其余舰艇是 的.中国海军舰艇采用前后编队形式,而不采用“并排”航行,是因为当两船并排高速行驶时,两船之间物体流速 ,压强 ,容易发生碰撞事故.
【答案】36;32;静止;大;小
【解析】
试题分析:①已知物体质量和体积,可以得到其密度,将物体密度与水的密度比较,得到物体静止在水中的位置,然后选择漂浮法或阿基米德原理计算物体受到的浮力;
②已知物体密度和酒精密度关系,可以确定物体静止在酒精中的位置,利用阿基米德原理计算物体在酒精中受到的浮力;
③判断一个物体相对于另一个物体是运动还是静止,看这个物体相对于另一个物体的位置是否变化;
④流体中,流动速度越大的位置,压强越小.
①物体的密度为ρ===0.9×103kg/m3<ρ水=1.0×103kg/m3,
∴物体漂浮静止在水面上,
∴受到的浮力为F浮=G=mg=3.6kg×10N/kg=36N;
②∵ρ物=0.9×103kg/m3>ρ酒精=0.8×103kg/m3
∴物体静止时浸没在酒精中,排开酒精的体积等于物体的体积,
∴受到的浮力为F浮′=ρ酒精gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣3m3=32N;
③若以其中一艘舰艇为参照物,其余舰艇的位置是不变的,即都是静止状态;
④海军舰艇采用前后编队形式,而不采用“并排”航行,是因为当两船并排高速行驶时,两船之间物体流速大,压强小,容易发生碰撞事故.
考点:阿基米德原理;运动和静止的相对性;流体压强与流速的关系
9.(2012·大理)一个质量为140g、体积为1.8×10﹣4m3
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的物体,用手将其浸没在水中时,物体受到的浮力为 N,松手后物体将 (填:“上浮”、“下沉”或“悬浮”).
【答案】1.764;上浮
【解析】
试题分析:物体浸没水中排开水的体积:
V排=V=1.8×10﹣4m3,
物体受到水的浮力:
F浮=ρ水gv排=1×103kg/m3×9.8N/kg×1.8×10﹣4m3=1.764N;
物体的重力:
G=mg=0.14kg×9.8N/kg=1.372N;
∵F浮>G,
∴松手后物体会上浮
考点:阿基米德原理;物体的浮沉条件
三、实验题
1.(2014·十堰)如图甲是“探究浮力大小”的实验过程示意图.
(1)实验步骤C和D可以探究浮力大小与 的关系,步骤B和 可以测出物块浸没在水中时受到的浮力F浮,步骤A和 可以测出物块排开的水所受重力G排;比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟物体排开的水所受重力的关系.
(2)图乙是物块缓慢浸入水中时,弹簧测力计示数F随浸入深度h变化的关系图象.分析图象,可得关于浮力大小的初步结论
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①物块浸没前, ,物块所受的浮力越大;
②物块浸没后,所受的浮力大小与 无关.
(3)此物块的密度是 g/cm3.
【答案】(1)排开的液体体积;D;E;(2)①物体排开的液体体积越大;②浸没的深度;(3)2.5;
【解析】
试题分析:(1)由图A可知空桶受到的重力为1N, 由图B可知物块受到的重力为3N, 在C中物块部分浸在水中,弹簧测力计的示数F1=2.4N,物块受到的浮力为:F浮1=G-F1=3N﹣2.4N=0.6N,在D物块浸没在水中,弹簧测力计的示数为F2=1.8N,物块受到的浮力为:F浮2=G-F2=3N﹣1.8N=1.2N,中的浮力为:3N﹣1.8N=1.2N,所以实验步骤C和D可以得出在同种液体中,物块排开液体体积越大,浮力越大.
步骤A和E可以测出物块排开的水所受重力G排=2.2N﹣1N=1.2N,比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟物体排开的水所受重力的关系.
(2)①物体未浸入水中时h=0,从图乙可读出此时弹簧测力计的示数等于物体的重力G=3N.在未完全浸入时弹簧测力计的示数逐渐减小,则浮力逐渐增大由图知物体浸入水中位置时弹簧测力计的示数为1.8N,所以物体所受的浮力F浮=3N﹣1.8N=1.2N;物块浸没前,物体排开的液体体积越大,物块所受的浮力越大;
②由图可知当物块所处深度为4cm后弹簧测力计的示数有始终为2.2N,故可得出:浸没在液体中的物体所受浮力大小与它所处深度无关.
(3)由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得:
物块的体积
物块的质量
物块的密度 =2.5×103kg/m3=2.5g/cm3;
考点: 密度的测量、阿基米德原理的应用、探究影响浮力大小的因素
2.(2014·北海)
32
海军迷小东想知道辽宁舰受到的浮力大小与哪些因素有关,他利用如图所示的装置进行探究,把同一金属块浸入甲乙两种液体中,记录数据如下:
液体
次数
体积
A示数/N
B示数/N
浮力/N
甲
1
0
5.0
2.0
0
2
一半
4.1
2.9
3
全部
3.2
3.8
1.8
乙
4
0
5.0
2.0
0
5
一半
4.3
2.7
0.7
6
全部
3.6
3.4
1.4
(1)表格中空缺的数据应为 N.
(2)分析比较实验次数 ,可知:当排开液体的体积(浸入的体积)相同时,物体受到的浮力与
有关.
(3)分析比较金属块受到的浮力与它排开液体受到的重力,可知: .
(4)分析表格中的数据,可知ρ甲 ρ乙.(选填“<”、“=”或“>”)
【答案】(1)0.9; (2)2、5或3、6;液体的密度;(3)浮力等于排开液体受到的重力;(4)>.
【解析】
试题分析:(1)根据第1次实验的数据可知,金属块的重力为5.0N,实验2中B的示数为4.1N,实验2中物体所受的浮力F浮=G-F=5.0N﹣4.1N=0.9N;
(2)分析比较实验次数2、5或3、6,可知:当排开液体的体积(浸入的体积)相同时,物体在不同液体中受到的浮力不同,这说明物体受到的浮力与液体的密度有关;
(3)根据表格中的实验数据,分析比较金属块受到的浮力与它排开液体受到的重力,可知:浮力等于排开液体受到的重力.
32
(4)分析表格中2、5或3、6的数据,当排开液体的体积相同时,物体受到的浮力与液体的密度有关,2、3在甲液体中,5、6在乙液体中,前者受到的浮力较大,说明甲液体的密度大于乙液体的密度,即ρ甲>ρ乙.
考点:探究浮力大小的实验.
3.(2014·本溪)童童和同学们在探究“浮力大小哪哪些因素有关”时,操作如下:
(1)如图甲所示童童把一个饮料罐慢慢按入水中,感觉用力越来越大,由此猜想浮力大小可能与排开水的体积有关,于是他设计如图乙所示实验步骤,根据 两图可以验证猜想是否正确;
(2)童童通过观察b,e两图,得出了“浮力的大小与液体密度有关”的结论,你认为这样得出结论是否合理 (选填“是”或“否”),请你说出理由 ;
(3)实验结束后童童联想到压强知识,提出了下面两个问题,请你帮助解答(以下两空均选填“>”、“<”或“=”);
①b,d两图中A下表面受到水的压强分别是P1、P2,则P1 P2;
②b,c两图中烧杯对水平桌面的压强分别是P3、P4,则P3 P4.
【答案】(1)bc;(2)否;实验中没有控制物体排开液体的体积相同;(3)①<;②<.
【解析】
试题分析:液体浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关
(1)要验证浮力大小和物体排开液体体积的关系,就要保证液体的密度相同,使物体排开液体的体积不同,所以图bc符合题意;
(2)由b图中看出,物体A没有浸没于水中,和e图中比较,物体排开液体的体积不同,液体的密度也不同,不能得出物体受到的浮力大小与液体的密度有关,故小明的结论是错的,因为研究浮力大小与液体的密度的关系,要保证排开的液体的体积相等;
(3)①由图可知,物体A下表面在b图中所处的深度小于在d图中的深度,由p=ρgh可知,p1<p2;
32
②由于力的作用是相互的,物体浸入水中时受到向上的浮力,物体同时给液体一个向下的压力,这两个力的大小相等,所以,桌面受到的压力等于烧杯和水的重力加上物体的浮力,因c中弹簧测力计的示数较小,由F浮=G﹣F′可知受到的浮力较大,所以,c对桌面的压力大于b对桌面的压力,烧杯的底面积相同,由可知,p3<p4.
考点: 压强和浮力
4.(2014·泰州)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,在其下端塞人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(=/>/<),h与ρ水、ρ液,及H的关系式是h= .
(3)小明根据图(a)在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),再利用上述关系式进行计算,标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出).结果发现,1.1刻线是在1.0刻线的 (上/下)方,相邻刻线的间距 (均匀/不均匀).
(4)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平和量筒测量其密度,然后再用这个密度计测量.但操作时却出现子图(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)漂浮;(2)>; h=.;(3)上;不均匀;(4)少塞入一些金属丝.
【解析】
试题分析:(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)吸管在(a)、(b)图中均漂浮,F浮=G,所以在水和另一种液体中密度计受到的浮力相等,从图中可以看出V排a>V排b,由F浮=ρgV排,可得, 故:ρ水<ρ液.
32
设吸管的底面积为S,根据物体浮沉条件可知,F浮=ρgV排=ρgSh,F浮水=F浮夜,即ρ水gSH=ρ液gSh,所以h=.
(3)吸管在(a)、(b)图中均漂浮,F浮=G,所以在水和另一种液体中密度计受到的浮力相等,由F浮=ρgV排,可知液体密度越大,密度计排开液体的体积越小,所以密度计上端刻度小、下端刻度大,即1.1刻线是在1.0刻线的 上方;h与ρ水、ρ液,及H的关系式是h=,由于不同液体不同,所以相邻刻线的间距不均匀.
(4)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,因此在不更换食油的情况下,可以少塞入一些金属丝.
考点: 浮力的应用
5.(2014·南通)如图所示,为测量某种液体的密度,小华用弹簧测力计、量筒、小石块和细线进行了如下操作:
a、将小石块浸没在待测液体中,记下弹簧测力计示数F1和量筒中液面对应的刻度V1;
b、读出量筒中待测液体的体积V2;
c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下,记下测力计示数F2.
(1)使用弹簧测力计前,应检查指针是否指在 .
(2)为了较准确地测量液体的密度,图中合理的操作顺序应为 (填对应字母代号).
(3)小石块浸没在待测液体中时,排开液体的重为G= .
(4)待测液体的密度可表示为ρ液= .
(5)小华还算出了小石块的密度,其表达式为ρ石= .
32
【答案】(1)0刻度线;(2)c、a、b;(3)ρ水Vg;(4);(5)
【解析】
试题分析: (1)使用弹簧测力计前,应检查指针是否对准0刻度线,如有偏差,需要调零.
(2)为了较准确地测量液体的密度,图中合理的操作顺序应为:
c、将小石块用细线悬吊在弹簧测力计下,记下测力计示数G.
a、将小石块浸没在待测液体中,记下弹簧测力计示数F1和量筒中液面对应的刻度V1;
b、读出量筒中待测液体的体积V2;
(3)小石块浸没在待测液体中时,V排=V石块,由阿基米德原理可知,排开液体的重为G排=m排g=ρ水Vg,
(4)石块全浸入水中受到水的浮力,F浮=F2﹣F1,V排=V石块=V2﹣V1,
由F浮=ρ液gV排可得
(5)石块的质量m=,小石块浸没在待测液体中时,V排=V石块=V2﹣V1,
小石块的密度.
考点: 测量液体的密度
6.(2014·抚州)很多同学都喜欢玩橡皮泥,是因为橡皮泥容易捏成各种形状,小萍和小琴想知道橡皮泥的密度到底有多大,她们决定去实验室测一下.实验室老师给她们提供了以下器材:天平(含砝码)、量筒、量杯、水等.
(1)小萍的方案:利用天平和量筒来测量橡皮泥的密度
实验原理:
主要实验步骤:
①用已调好的天平测出一块大小合适的橡皮泥的质量m(如图甲所示);
②向量筒中倒入适量的水,读出水的体积V0=18cm3;
③将橡皮泥浸没在量筒内的水中,读出水面所对应的刻度V;(如图乙所示)
④计算出橡皮泥的体积V;
⑤算出橡皮泥的密度ρ.
32
请将表格中的数据补充完整:
橡皮泥的质量
m/g
水的体积
V0/cm3
橡皮泥和水的总体积V1/cm3
橡皮泥的体积
V/cm3
橡皮泥的密度
ρ/g•cm﹣3
18
(2)小琴认为:不用天平,只用量杯(如图丙)和水也可以测出橡皮泥的密度.实验步骤如下:
①取适量水倒入量杯.读出水的体积为v2;
②将橡皮泥捏成船形,放入量杯,使其漂浮在水面,读出水面所对应的刻度为V3,计算橡皮泥的质量m= ;(水的密度用表示)
③取出橡皮泥.将它捏成实心体.放入量杯.使它沉人水中.读出水面所对应的刻度为v4.算出橡皮泥的体积V;
④计算橡皮泥的密度.
(3)请你仔细观察图中的量筒和量杯,发现了什么? .由此判断,谁的测量结果误差更大些? .
【答案】(1)50 12 1.8;(2)ρ水(V3﹣V2);(3)量筒的上下口径相同,因此刻度均匀,量杯上下口径不同,因此刻度不均匀;量杯.
【解析】
试题分析:(1)读图可得,标尺的分度值为0.2g,橡皮泥的质量m=20g+1.6g=21.6g;
橡皮泥的体积V=30cm3﹣18cm3=12cm3,
橡皮泥的密度:
表格如下:
橡皮泥的质量
m/g
水的体积
V0/cm3
橡皮泥和水的总体积V1/cm3
橡皮泥的体积
V/cm3
橡皮泥的密度
ρ/g•cm﹣3
21.6
18
30
12
1.8
(2)橡皮泥的重力为:
G=ρg(V4﹣V2),漂浮于水面上所受浮力F=ρ水g(V3﹣V2)
32
由漂浮原理知:F=G,即ρg(V4﹣V2)=ρ水g(V3﹣V2)
由G=mg得,橡皮泥的质量为:=ρ水(V3﹣V2),
橡皮泥的体积为:V4﹣V2,橡皮泥的密度为:=ρ水.
(3)量筒和量杯是测量体积的仪器.量筒的上下口径相同,因此刻度均匀,量杯上下口径不同,因此刻度不均匀.量杯越往上,口径越粗,同样的体积,上升的高度就越小,因此刻度越紧密,下面的刻度则越稀疏.刻度越稀疏,测量结果误差较大。
考点: 测量固体的密度
7.(2014·宁夏)小明在完成“动手动脑学物理”时,认识了密度计。将其放入液体中,当它竖立静止时,与液面相交的读数即为待测液体的密度。
(1)(2分)如图甲、乙所示,让同一支密度计分别静止在水和酒精中,密度计受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);装水的容器是 (选填“甲”或“乙”).
(2)(5分)小明将一只铅笔的下端缠绕了适量铜丝,初步做成了一支密度计(如图丙);为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:.
a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0g/cm3;
b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9g/cm3;
c.像标示弹簧测力计刻度的方法一样,他以两刻度线间的长度表示0.1g/cm3将整个铅笔均匀标上刻度;
d.他将做好的密度计放入酒精中进行检验,发现液面明显不在0.8g/cm3刻度处。
①(1分)如丙图所示,小明制作的密度计,你认为刻度0.9应该在 点(选填“p”或“q”)。
②(1分)在实验步骤c中,小明这样均匀标示刻度对不对?
③(3分)若被测液体的密度为ρ液密度计浸入被测液体的深度为h(如图丁)、自制密度计的质量为m铅笔的横截面积为s,请你推导出h与ρ液的关系式 (用给定的字母表示推导结果)
32
【答案】(1)不变;乙;(2)①p;②不对;③ 。
【解析】
试题分析::(1)密度计的原理是物体的漂浮条件,当密度计置于水、酒精的容器中,均处于漂浮状态,所受到的浮力等于重力,保持不变。由F浮=ρ液gV排可知:所受浮力相等,水的密度比酒精的密度大,V排小,则由图可知:装水的容器是乙。
(2)①由F浮=ρ液gV排可知:所受浮力相等,0.9g/cm3比1.0g/cm3小,V排大,由丙图知,小明制作的密度计刻度0.9应该在p点。②∵因为密度计处于漂浮状态,∴F浮=G物,即ρ液gV排=ρ液gSh浸=G物,则h浸=G物/ρ液gS,即:密度计处于漂浮状态时浸没的深度与液体密度成反比,所以密度计刻度不均匀,故小明这样均匀标示刻度不对。③由题意知:自制密度计的质量为m,则重力G=mg,被测液体的密度为ρ液,密度计处于漂浮状态时,F浮=G=mg,由阿基米德原理得:ρ液gV排=mg,∵V排=Sh,∴ρ液Sh=m,解得。
考点:阿基米德原理,物体浮沉条件及应用
8.(2014·青海)如图甲所示,某中学物理兴趣小组的同学为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓慢浸入水中(水足够深),在金属块接触容器底之前,分别记下金属块下表面所处不同深度h和弹簧测力计相应的示数F。(ρ水=1.0×103kg/m3)实验数据如下:
(1)分析表中实验数据,可以得出物体重 N,第4次实验时,物体所受到的浮力为 N。
(2)分析表中1—5次实验数据,说明: 。
(3)图乙中能正确反映弹簧测力计示数F与金属块下表面到水面距离h关系的图像是 ( )
32
(4)金属块的密度为 kg/m3。
【答案】(1)6.75 1.5 (2)浸入水中的体积越大,受到的浮力越大 (3)B (4)2.7 ×103
【解析】
试题分析:(1)当金属块下表面所处深度h=0时,弹簧测力计的示数即为金属块重,即金属块重为6.75N;第4次实验时,物体所受到的浮力为F浮=G-F示=6.75N-5.25N=1.5N;(2)由第1次试验到第5次实验数据可知,金属块未浸没时,随着浸入深度的增加,即物体排开水的体积增加,受到的浮力增大,说明:浸入水中的体积越大,受到的浮力越大; (3)由表中数据可知随着深度增加,弹簧测力计示数先变小,后不变,B图符合题意,选填B;(4)物块完全浸没时受到的浮力是:,由浮力计算公式得:,金属块的质量为,金属块的密度为。
考点:探究影响浮力大小的因素;称重法侧浮力;浮力计算;重力与质量的关系;密度计算。
9.(2013·广安)如图,为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力的关系,某同学进行了实验:
(1)图B中用细线将合金块挂在弹簧测力计下,测出它的 大小;
(2)将合金块浸入装满水的溢水杯中如图C,合金块所受浮力是 N;
(3)比较图C和图D可知,合金块在水中所受浮力与浸没的 无关;
(4)该同学做完实验总结出规律后,计算合金块的密度是 .
32
【答案】(1)重力;(2)0.5;(3)深度;(4)4×103kg/m3
【解析】
试题分析:(1)掌握探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受重力的关系实验,通过称重法测出物体受到的浮力,通过测量空桶及空桶与排出水的总重力得出排开水的重力,经过比较得出阿基米德原理;
(2)根据公式F浮=G﹣F计算合金块受到的浮力;
(3)比较两图中的区别及浮力的大小变化,得出结论;
(4)根据物体的重力计算出其质量,根据排开水的体积得知金属块的体积,由公式ρ=计算出金属块的密度.
(1)图B中用细线将合金块挂在弹簧测力计下,此时测力计的示数等于物体的重力;
(2)由图B知,金属块的重力G=2.0N,由图C知,金属块受到的拉力F=1.5N,所以F浮=G﹣F=2.0N﹣1.5N=0.5N;
(3)由图C、D知,金属块浸没在水中的深度不同,但测力计的示数不变即浮力大小不变,得合金块在水中所受浮力与浸没的深度无关;
(4)由F浮=ρ水gV排得,V=V排===0.5×10﹣4m3金属块的质量m===0.2kg
所以ρ==4×103kg/m3
考点:探究浮力大小的实验
四、计算题
1.(2014·赤峰)如图所示,一艘排水量100吨的货船,船上装有质量为8吨的货物A,货物A的底面积为5m2(货物A地面与船完全接触).求:
(1)该船满载时受到的浮力;
(2)货物A对船的压强;
(3)将货物A从船上卸下后,船排开水的体积减少多少?(ρ水=1.0×103kg/m3 g=10N/kg)
【答案】(1)106N;(2)1.6×104Pa;(3)8m3.
32
【解析】
试题分析:(1)由阿基米德原理,船满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=100×103kg×10N/kg=106N;
(2)货物A对船的压力:F=GA=mg=8×103kg×10N/kg=8×104N,
A货物对船的压强:Pa;
(3)将货物A从船上卸下,船受到的重力减小,因为船始终处于漂浮状态,所以将货物A从船上卸下后,船受到的浮力减小,船减小的浮力等于货物A的重力;F减少=GA=8×104N
由F减少=ρ水gV减少可知
船排开水减少的体积8m3.
答:(1)该船满载时受到的浮力为106N;(2)货物A对船的压强为1.6×104Pa;(3)将货物A从船上卸下后,船排开水的体积减少了8m3.
考点: 阿基米德原理。
2.(2014·安顺)如图所示,放置在水平地面上的平底薄壁容器重10N,底面积0.01m2,内装40N的水,水深0.15m.现将重为17.8N的实心铜块系在弹簧测力计挂钩上,并把它完全浸没于容器内的水中(水未溢出,铜块未接触容器底部ρ铜=8.9×103kg/m3).求:
(1)铜块未放入水中时,容器底部受到水的压力是多少?
(2)铜块完全浸没于水中后,弹簧测力计的示数是多少?
(3)铜块完全浸没于水中后,容器对水平地面的压强是多少?
【答案】(1)15N;(2)15.8N;(3)5200P
【解析】
试题分析:
(1)铜块未放入水中时,容器底部受到水的压强p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.15m=1500Pa
由,铜块未放入水中时,容器底部受到水的压力F=pS=1500Pa×0.01m2=15N;
(2)铜块的质量=1.78kg
32
铜块的体积 =2×10﹣4m3
铜块完全浸没于水中后,铜块受到的浮力F浮=ρ水gV排=1000kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N
由于F浮=G﹣F
弹簧测力计的示数F=G﹣F浮=17.8N﹣2N=15.8N
(3)铜块完全浸没于水中后,容器对水平地面的压力
F1=(G容+G水+G铜)﹣F浮
=(10N+40N+17.8N)﹣15.8N
=52N
铜块完全浸没于水中后,容器对水平地面的压强=5200Pa
考点: 压强和浮力的计算
3.(2014·茂名) 小明用质量忽略不计的杆秤测量物体M的质量,如图所示。当秤砣位于位置B时,杆秤在水平位置平衡。将物体浸没在纯水中,秤砣移至位置C时,杆秤在水平位置重新平衡。已知秤砣的质量为2kg, OB=5OA, OC=3OA,g=10N/kg,求:
(1)物体M的质量;
(2)物体浸没水中时受到的浮力;
(3)物体的密度。
【答案】(1)10kg;(2)40N;(3)2.5×103kg/m3.
【解析】
试题分析:(1)根据杠杆平衡条件可得:m物g×OA=m秤砣g×OB,化简后可得,
m物=m秤砣=5m秤砣=5×2kg=10kg;
(2)秤砣受到的重力G秤砣=m秤砣g=2kg×10N/kg=20N到的重力G=mg=10×10N/kg=100N
将物体浸没在纯水中,秤砣移至位置C时,根据杠杆平衡条件可得:F×OA=m秤砣g×OC可知,物体浸在水中时,杠杆A端所受的拉力:
32
物体所受的浮力:F浮=G物﹣F=100N-60N=40N;
(3)体浸在水中
物体的密度:
考点: 杠杆的平衡条件、阿基米德原理的应用、密度的计算,
4.(2014·衡阳)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.4N,当把零件浸没在密度为0.8×103kg/m3的油中时,弹簧测力计的示数是6.6N,求:
(1)金属零件所受浮力为多少?
(2)金属零件的体积为多少?
(3)金属零件的密度为多少?
【答案】(1)零件受到的浮力为0.8N;(2)金属零件的体积为1×10﹣4m3;(3)该金属零件的密度为7.4×103kg/m3.
【解析】
试题分析:(1)零件所受的浮力F浮=G﹣F示=7.4N﹣6.6N=0.8N,
(2)把零件浸没在油中,由F浮=ρ油gV排得:1×10﹣4m3;
(3)金属零件的质量,金属零件的密度;
答:(1)零件受到的浮力为0.8N;(2)金属零件的体积为1×10﹣4m3;(3)该金属零件的密度为7.4×103kg/m3.
考点: 密度的计算、浮力的计算
5.(2014·来宾)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0.1m的正方体物块A,当容器中水的深度为20cm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(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg).求:
32
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量△p(整个过程中弹簧受到的拉力跟弹簧的伸长量关系如图乙所示).
【答案】(1)物块A受到的浮力为6N;
(2)物块A的密度为0.6×103kg/m3;
(3)往容器缓慢加水(水未溢出)至物块A恰好浸没时水对容器底部压强的增加量△p为600Pa.
【解析】
试题分析:(1)物块A体积为V=(0.1m)3=0.001m3,V排=V﹣V露=V﹣V=V= ×0.001m3=6×10﹣4m3,
物块A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N;
(2)弹簧恰好处于自然状态时没有发生形变,弹簧对物体没有拉力,物体只受重力和浮力作用,故
F浮=G,即ρ水gV排=ρ物gV,所以ρ物= ρ水=×1×103kg/m3=0.6×103kg/m3;
(3)物块A刚好完全浸没水中时,F/浮=ρ水gv=1×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=10N
G=mg=ρ物gV=0.6×103kg/m3×10N/kg×10﹣3m3=6N
弹簧受到的拉力F1=F/浮﹣G=10N-6N=4N;由图乙可知:此时弹簧伸长了2cm,
假设水面不动(即不加水),弹簧伸长2cm,木块向上运动2cm,水面距底部距离为20cm+2cm=22cm.
由于将水加至木块A刚好完全浸没水中,水面再升高的高度h′=×10cm=4cm.
水面升高的高度△h=22cm+4cm﹣20cm=6cm=0.06m,△p=ρ水g△h=1×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa.
考点:浮力的计算;密度的计算;液体的压强的计算.
6.(2014·镇江)图1是小勇研究弹簧测力计的示数F与物体F下表现离水面的距离h的关系实验装置,其中A是底面积为25cm2
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的实心均匀圆柱形物体,用弹簧测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到F与h的关系图象如图2中实线所示.(g=10N/kg).
(1)物体A重为 N,将它放在水平桌面上时对桌面的压强为 Pa;
(2)浸没前,物体A逐渐浸入水的过程中,水对容器底部的压强将 ;
(3)完全浸没时,A受到水的浮力为 N,密度为 kg/m3;
(4)小勇换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图2中虚线所示图象,则该液体密度为 kg/m3.
【答案】(1)3;1.2×103;(2)变大;(3)2;1.5×103;(4)0.8×103.
【解析】
试题分析:当物体没有接触水时,物体受到重力和拉力作用,此时F=G,当物体进入水中之后,物体受到重力和拉力和浮力的作用,它们的关系为F+F浮=G,
(1)分析图象数据可以得出结论:在物体A没有浸没之前,弹簧测力计的示数为3N,即物体重力为3N;
放在水平桌面上时对桌面的压力F=G=3N,
= 1.2×103Pa;
(2)物体浸入水中到完全浸没;物体排开的水逐渐变大,由于水未溢出,则水面逐渐升高,根据p=ρgh可知水对容器底部的压强的变大;
(3)由图2可知:完全浸没时,弹簧测力计的拉力为F=1N,所以此时受到的浮力为F浮=G﹣F=3N﹣1N=2N;
由F浮=ρgV排可得:物体体积2×10﹣4m3;
由G=mg=ρVg得:ρ物==1.5×103kg/m3.
(4)由图2虚线所示可知:完全浸没另一种未知液体时,弹簧测力计的拉力为F′=1.4N,所以此时受到的浮力为F浮′=G﹣F=3N﹣1.4N=1.6N;由F浮=ρgV排可得:未知液体==0.8×103kg/m3
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考点:浮力
7.(2014·绥化)如图所示,将边长为10cm的正方形物块,放盛有水的水槽内,待物块静止时,其下表面距水面6cm.
求:(1)物块受到水的浮力大小;
(2)取出物块,把一冰块放入水中,冰块也漂浮在水面上,待冰块全部熔化后,水面高度会发生怎样的变化?说明理由.
【答案】(1)物块受到水的浮力为6N;(2)冰块全部熔化后,水面高度不会发生变化;冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积.
【解析】
试题分析:(1)当物块静止时,其下表面距水面6cm小于边长10cm,故物块漂浮在水面,而物体受的浮力等于物体下表面受到的压力,由题意知,ρ=1×103kg/m3,h=6cm=0.06m,g=10N/kg,则下表面受的压强p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa,物体底面积S=10cm×10cm=0.01m2,所以物体受到的浮力为
F浮=F=pS=600Pa×0.01m2=6N;
(2)∵冰漂浮于水面上,∴F浮=ρ水gV排=G冰①
又∵冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,∴G水=ρ水gV水=G冰②
由①②可得:ρ水gV排=ρ水gV水,解得V排=V水,即:冰熔化为水的体积等于冰排开水的体积.
∴冰块全部熔化后,水面高度不会发生变化.
考点:压强与浮力的相关计算,物体的浮沉条件及其应用
8.(2014·玉林)如图所示,体积为500cm3的长方体木块浸没在装有水的柱形容器中,细线对木块的拉力为2N,此时水的深度为20cm。(取g=10N/kg),如图所示,求:
(1)水对容器底的压强。;
(2)木块受到水的浮力。
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(3)木块的密度。
(4)若剪断细线待木块静止后,将木块露出水面的部分切去,要使剩余木块刚好浸没在水中,在木块上应加多大的力?
【答案】:
考点:液体压强 阿基米德原理 密度 力与运动的关系
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