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第10章:浮力——2022年中考物理一轮复习题(重庆地区专用)
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这是一份第10章:浮力——2022年中考物理一轮复习题(重庆地区专用),共66页。试卷主要包含了单选题,作图题,填空题,实验题,计算题等内容,欢迎下载使用。
第10章:浮力——2022年中考物理一轮复习题
一、单选题
1.(2021·重庆市第一一〇中学校模拟预测)将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中,金属块静止时弹簧测力计的示数如图中甲、乙所示。则下列关于金属块的几个物理量计算正确的是( )
A.在水中受到的浮力为2N B.质量为3kg
C.体积为10cm3 D.密度为3.0×103kg/m3
2.(2021·重庆八中模拟预测)在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙。下列判断正确的是( )
A.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是4:1
B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
C.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
D.甲、乙两图中木块所受浮力的变化量等于甲图中细线对木块的拉力大小
3.(2021·重庆·模拟预测)如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同容器,分别装有密度为ρ1、ρ2的两种不同液体,将两个相同的小球分别放在两容器中,小球静止时,两容器液面相平,两个小球受到的浮力分别为F1、F2,则下列判断中
①F1>F2
②ρ1>ρ2
③甲容器底部受到液体的压强大于乙容器底部受到液体的压强
④甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
A.只有②③正确 B.只有①②正确
C.只有③④正确 D.只有①③④正确
4.(2021·重庆一中模拟预测)水平台面上有两个同规格烧杯,分别盛有甲、乙两种液体将两个完全相同的物体A、B分别放入两杯中静止时如图所示,甲、乙液面刚好相平此时,设A物体受到的浮力为F浮A甲液体对烧杯底部的压强为p甲;B物体受到的浮力为F浮B,乙液体对烧杯底部的压强为p乙,则
A.F浮A=F浮B, p甲>p乙 B.F浮A=F浮B, p甲v2,所以在t=300s时液面上升高度开始减慢,此时液面超过物块高度或者物块开始漂浮。设容器底面积为S,由题知,液体流速
q=5mL/s=5cm3/s
则在300s﹣450s之间液体的总流量
Q=q(t2﹣t1)=5cm3/s×(450s﹣300s)=750cm3
此时液面上升h2=2.5cm,则容器底面积
在前300s液体的总流量
Q=qt1=5cm3/s×300s=1500cm3
因为此时容器底部被物块占据,则有
V=h1×(S﹣d2)
即
1500cm3=7.5cm×(300cm2﹣d2)
解得d=10cm,因
d=10cm>h1=7.5cm
所以物块从t=300s开始漂浮。当t=300s时,物体刚好处于漂浮状态,M所受浮力为
F浮=G=6N
物体上边面未浸入液体中,所以,液体对M下底面的压力为为
F向上=F浮=6N
[2]当t=300s时,物体刚好处于漂浮状态,则
V排=h1×d2=7.5cm×100cm2=750cm3=
由于
F浮=G=ρ液V排g=6N
即
[2]通过(1)的分析可知,当t2=450s时物块漂浮在液体中,此时容器中液体总体积
V=qt2=5cm3/s×450s=2250cm3
则液体总质量为
m液=ρ液×V=0.8g/cm3×2250cm3=1800g=1.8kg
则液体总重
G=m液g=1.8kg×10N/kg=18N
将容器、液体、物块当作整体进行分析,则它们受到总重力
G总=G液+G+G容=18N+6N+9N=33N
它们受到支持力
F=G总=33N
由作用力与相互作用力原理可知,它们给桌面的压力
F′=F=G总=33N
则它们对水平桌面的压强
19.10 1500
【详解】
[1] 当轻杆与B物体之间无相互作用力时,即B此时只受重力和浮力,故重力与浮力是平衡力,故浮力为10N。
[2]当轻杆与B物体之间无相互作用力时,此时B排开水的体积为
此时B浸没的高度为
则B的总体积为
如图乙所示,再将重为10N 的柱形物体C(其底面积和体积均为B物体的一半)紧密粘贴在B 物体上,并向容器中加水,直到A对容器底部的压力恰好为零时,即A受到的容器底部的支持力为零,对A分析,A受到了浮力、重力、轻杆对A的拉力,其中A所受到的浮力为
轻杆对A的拉力为
轻杆对A的拉力为5N,且方向是向上的,那么杆对B的拉力是向下的,大小为5N,B与C向下的重力为
对于B与C而言,向下的合力为
故总浮力为25N,那么B全部浸没时,所受的浮力为
故C所受到的浮力为
C所浸入的体积为
物体C浸入的深度为
当将B浸没时,需要加的水的体积为
当慢慢加水,直至物体C浸入5cm时,所加的水
则所加的水的总体积为
故所加的水的总体积为。
20.0.5
【详解】
[1]由乙图可知,当
h=30cm
时,物体漂浮,且下底面刚好接触底部,故有
推出A的底面积为
又因为
F浮=G
且根据浮力公式可得
由
G=mg
可得,A的质量为
故根据密度公式可得,柱体A的密度为
[2]当
h=15cm
时,水对容器底部的压强为
压强为时,柱体的高度为
故切去的高度为
加水的体积为
由[1]可知,物体A的底面积为
SA=100cm2
若A漂浮,则液面的深度为
因为
24cm>20cm
故A漂浮成立,所以水对容器底的压强为
21.左 22 1.1×103 偏小 排开的液体的体积 乙丙 100 1.3
【分析】
(1)天平使用前调节平衡时,要调节平衡螺母,规则是“右偏左调,左偏右调”,即指针向右偏就向左调平衡螺母,指针向左偏就向右调平衡螺母,调左侧的还是右侧的平衡螺母都是可以的;
(2)砝码与游码示数之和是天平所测物体的质量;由图示量筒读出酱油的体积,然后由密度公式可以求出酱油的密度;
(3)在测液体密度时,玻璃容器中的液体向外倒的过程中,容器壁要粘液体,所以不能全部倒出,将会带来实验误差,明确对体积测量结果的影响,进一步判断对密度测量结果的影响.
(4)①对比甲乙两图找出相同量和不同量得出影响浮力的因素;
②要探究浮力的大小与液体密度的关系需要控制排开液体的体积相同,改变液体的密度;
③算出排开水的质量,根据密度的公式算出排开水的体积.
【详解】
(1)调节时将天平放在水平台上,把游码放在标尺零刻度处,指针的位置指在分度盘中央的右侧,要使横梁平衡,应将平衡螺母向左调节;
(2)由图甲所示可知,酱油和瓶的总质量:m总=50g+2g=52g,烧杯中酱油的质量:m=m总-m剩=52g-30g=22g,由图乙所示量筒可知,酱油的体积:V=20ml=20cm3,酱油的密度:;
(3)小明不可能把量筒内的酱油全部倒入烧杯内,导致测量的酱油的质量偏小,由公式可知密度测量结果偏小;
(4)①对比甲乙两图可知,物体排开的水的体积不同,台秤示数不同,受到的浮力不同,即浸在液体中的物体受到的浮力与物体排开的液体的体积有关;
②要探究浮力的大小与液体密度的关系控制液体密度不同,其他条件相同,故应该选择乙丙两图;
③金属圆柱体的一半浸入水中时,排开的水的质量为:m=152g-102g=50g;则水的质量为:m水=102g-50g=52g;把金属块全部浸入水中时,排开的水的质量为:m'=152g-52g=100g;排开的水的体积即金属块的体积为:,金属块全部浸入盐水中时排开的盐水的质量为:m''=182g-52g=130g;则盐水的密度为:.
22.5 3.8 液体密度 3、4 错误 2000 ρ水S容(H2-H1)
【详解】
(1)[1]取第2次实验,浮力为
F浮=ρgV排=103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1N
所以重力为
G=F浮+F=1N+4N=5N
(2)[2]浮力为
F浮1=ρ1gV排=1.2×103kg/m3×10N/kg×100×10-6m3=1.2N
拉力为
F1=G- F浮1=5N-1.2N=3.8N
(3)[3]通过分析比较第2、3两次实验数据,同一物体浸入体积一定,液体密度不同,浮力不同,可知浮力大小与液体密度有关。
(4)[4]3、4实验只有物体重力不同,液体密度和浸入体积均相同,可用来验证浮力大小与物体所受重力无关。
(5)[5]探究浮力与物体形状是否有关,应控制物体排开液体的体积相同、液体密度相同而形状不同,将同一个橡皮泥做成不同的形状,先后放入水中,发现有的漂浮在水面上,有的下沉,他在实验中没有控制橡皮泥浸入液体的体积相同,因此得出的结论是错误的。
(6)[6]水对容器底部的压强为
[7]图乙中和图丙中都是漂浮,浮力都等于其重力,金属块完全浸没,金属块的质量为
m=ρ水S容(H2-H1)
[8]设长烧杯的高度为h,则乙图中排开水的体积为
V1=V+ S烧杯(h-h1)
则丙图中排开水的体积为
V2= S烧杯(h-h2)
图乙中和图丙中都是漂浮,浮力都等于其重力,由F浮=ρgV排可知,排开水的体积相同,即
V+ S烧杯(h-h1)=S烧杯(h-h2)
整理可得,金属块的体积
V=S烧杯(h1-h2)
金属块B的密度为
23.2.7 0.4 排开液体的体积 排开液体的密度 2.7 0.9×103/900 漂浮 1800 6×103/6000
【详解】
(1)[1]弹簧测力计的一个大格代表1N,一个小格代表0.1N,弹簧测力计示数是2.7N。
(2)[2]根据表中数据,由称重法测浮力,在实验步骤B中金属块所受浮力
F浮B=G﹣F=2.7N﹣2.3N=0.4N
(3)[3]实验步骤B、C、D排开液体的密度相同,物体排开液体的体积逐渐变大,弹簧测力计示数逐渐变小,物体受到的浮力不断增大,说明浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
[4]分析实验步骤E、F可知,排开液体的密度不相同,排开的液体的体积相同,弹簧测力计示数不相同,根据称重法测浮力,受到的浮力不相同,可以说明浮力大小跟排开液体的密度有关。
(4)[5]金属块的重力G=2.7N,金属块的质量是
m0.27kg
实验步骤D中,金属块浸没在水中受到的浮力
F浮水=G﹣F'=2.7N﹣1.7N=1.0N
根据阿基米德原理,金属块排开水的体积
V排水10﹣4m3
金属块浸没在水中,金属块的体积
V=V排水=10﹣4m3
金属块的密度
ρ2.7×103kg/m3=2.7g/cm3
[6]F实验中,金属块浸没在液体中受到的浮力
F浮液=G﹣F''=2.7N﹣1.8N=0.9N
根据阿基米德原理可知,液体的密度为
ρ液0.9×103kg/m3
(5)①[7]在圆柱形容器中装有适量的水,将另一平底烧杯放入圆柱形容器的水中,烧杯静止时容器中水的深度H1为12cm,如图2甲,烧杯处于静止状态,即此时烧杯处于漂浮状态。
[8]比较甲、乙两图可知,都是漂浮,受到的浮力都等于自重,则两图中浮力的变化量等于金属块重力,两图中浮力的变化量
△F浮=ρ水g△V排=ρ水g(H2﹣H1)S容
所以金属块b的重力为
G=ρ水g(H2﹣H1)S容
金属块b的质量
m′
代入数据有
m′=ρ水(H2﹣H1)S容=1.0×103kg/m3×(0.18m﹣0.12m)×300×10﹣4m2=1.8kg=1800g
③[9]比较乙、丙可知,都是漂浮,烧杯和金属块的总重不变,故总浮力不变,则乙图中金属块受到的浮力等于这两次烧杯受到的浮力变化量。设烧杯的深度为l,这两次烧杯排开水的体积的变化为
(l- h2)S烧杯-(l- h1)S烧杯=(h1﹣h2)S烧杯
金属块b受到的浮力
ρ水gVb排=ρ水gVb=ρ水g(h1- h2)S烧杯
所以金属块b的体积为
Vb=(h1﹣h2)S烧杯
b的密度为
ρ
24.漂浮 20 70 3.5 D B 变小 偏大
【详解】
(1)[1][2][3]小空桶的重力小于其全部浸没时的浮力,故是漂浮在水面;将金属块放入水中,排开水的体积即为金属块的体积,为20mL;由甲与丁图一对比,甲图小空筒漂浮,由阿基米德原理可知,增加的质量等于增加的排开水的质量,由于丙图还差20mL到达溢水杯口,则相当于又排出了70mL的水,即排出了水的质量为70g,故金属块的质量为70g。
(2)[4]那么金属块的密度为
则金属块的密度为。
(3)[5][6]由于甲、乙、丁图,水都是刚刚装满,水的深度相同,而且都是水,根据可知,压强相同;由于水都是刚刚装满,根据阿基米德原理,甲与丁是漂浮,故加入多少质量的金属块,就溢出多少质量的水,容器的总重不变,对水平桌面的压力是相等,而乙图中,加入金属块的质量为70g,排出水的质量为20g,故乙图增加的质量最多,溢水杯对水平桌面的压力最大。
故选B。
(4)[7][8]由于溢水杯内的水并未达到溢水口,加入金属块后,水面先到达溢水口,再溢出,故溢出水的体积偏小,金属块的体积偏小;根据可知,密度偏大。
25.游码没有在零刻度线处 右 14.4 相平 12 1.2×103 仍然准确 ρ
【详解】
(1)[1][2]天平放在水平桌面上,游码没有移动到零刻度线处,就进行测量是错误的;当游码归零后天平的右端上翘,所以平衡螺母向上翘的右端移动。
(2)[3]由图可知,三个橘子的质量为
[4]量筒读数时,视线要与凹液面的最低处相平,这样读数才能准确。
[5]三个橘子的体积为
(3)[6]橘子的密度为
(4)[7]天平在使用之前,已经进行调平,左右盘是否有缺口都不会对测量结果产生影响。
(5)④[8]小橘子的质量为
小橘子的体积为
小橘子受到的浮力为
因为小橘子完全浸没在水中,所以橘子排开水的体积等于橘子的体积,根据可知,盐水的密度为
26.测试看能否正常工作 增大 无关 丙 0.8 偏小
【详解】
(1)[1]实验前手持拉环,来回拉动挂钩,对弹簧测力计进行测试看能否正常工作。
(2)[2]观察A、B、C、D四个步骤可知,从A到B,弹簧测力计的示数从8N变为7N,变小了,减小了1N,物体A的自身重力不变,在A步骤中,对物体A进行受力分析,它受到重力和测力计的拉力作用,在B步骤中,对物体A进行受力分析,它受到重力、测力计的拉力、水对它的浮力作用,测力计的拉力是7N,浮力大小是1N;从B到C,物体A排开水体积增大,测力计的示数是6N,浮力大小是2N;由上述可知,浮力的大小随着排开水体积的增大而增大。
[3]观察图a中的C、D步骤,物体都是完全浸没在水中,但是所处的深度不同,测力计的示数是相同的,都是6N,那么浮力大小都是相同的,是2N,由此可知浮力的大小与深度无关。
(3)[4]C与E两图中,盐水的密度大于水的密度,物体A在E步骤中受到的浮力大于C步骤中的浮力,可知密度越大,浮力越大,拉力越小,所以物体受到的浮力大小与液体密度的图像,和拉力与液体密度的图像是相反的,由此推断,物体受到的浮力大小与液体密度的关系图像应该是丙。
(4)[5]观察图a,由步骤A可知物体的重力是8N,由步骤C可知,测力计的拉力是6N,物体完全浸没在水中,对物体受力分析,受到自身的重力、浮力、测力计拉力,则浮力大小是2N,水的密度知道,根据阿基米德原理可知,物体排开水的体积
观察步骤C可知,这排开水的体积大小也等于物体自身的体积,即
物体自身的体积是;再观察步骤E,物体完全浸没在盐水中,排开盐水的体积大小等于其自身的体积,即
测力计的示数是5.6N,物体的重力是8N,则物体受到盐水的浮力
据阿基米德原理可知,盐水的密度
盐水的密度是。
(5)[6]由题意可知,当橡皮膜浸入某液体中静止时,浮标指示在b处,ab间距2cm,即右边的水面上升了2cm,则必然左边的水面下降了2cm,最终,左右两边的液面差是4cm,则这4cm水柱产生的压强
这4cm水柱产生的压强是400Pa,而液体压强计受到的压强,等于左右两管产生的压强差,则
代入数据解得
液体密度为。
[7]若考虑浮标重力,仍然正常使用U形管压强计,计算得到的U形管压强计,里面的水的压强比实际上左右两管产生的压强差,要小,则计算得到的液体密度比实际值小。
27.1.1 1.0 B 2.5×103 120 变小 等于 不变
【详解】
(1)①[1][2][3]根据F浮=G-F可知,石块浸没在水中受到的浮力
F浮=F1-F3=2.5N-1.4N=1.1N
排开水的重力
G排=F4-F2=2.2N-1.2N=1.0N
所以
F浮>G排
造成浮力与排开水的重力不等的原因可能是:A、若最初溢水杯中的水未装至溢水口,则石块排开水的只有一部分溢出到桶中,排开水的重力G排减小,故A有可能;
B、若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数,那么所得浮力与排开水的重力大小应不变,故B不可能;
C、步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部,容器对石块有支持力,测得的F3偏小,则利用F浮=F1-F3求浮力结果偏大,故C有可能;
那么不可能的原因是B选项。
②[4]根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排知,
石块体积为
V石=V排===1×10-4m3
石块的密度
[5]若将图甲C中的小石块取出,将装有溢出水的小桶放入溢水杯漂浮,漂浮时小桶受到的浮力等于溢出水和小桶的总重力,当将石块取出后水面下降,减小的体积等于小桶中水的体积,所以此次从溢水杯中溢出的水的重力为小桶的重力,为1.2N,则溢出水的质量为
(2)[6][7]重物浸入水中的体积越来越大时,排开液体的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,
因为F浮=G-F示,所以弹簧测力计A的示数
F示=G-F浮
变小;
又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大;
根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等。
[8]将烧杯、水和物体看做一个整体,容器对升降台C的压力等于空杯和杯内水的总重与物体的重力之和再减去物体受到的拉力(大小等于测力计的示数),
即
F压=G杯+G杯内水+G物-F示
而
G物-F示=F浮
所以
F压=G杯+G杯内水+F浮
根据阿基米德原理F浮=G排水,所以
F压=G杯+G杯内水+G排水
由于杯内的水和排出的水的总重等于原来杯子里的水,是个定值,所以在这个过程中容器对升降台C的压力不变。
(3)[9]①如图丙所示,将烧杯中装入适量的水,置于天平上,天平平衡时的读数为m1;
②如图丁所示,接着用细线将石块拴住,使之完全浸没在上述烧杯的水中,天平平衡时的读数为m2(此时手向上拉住细线另一端,石块不触杯壁和杯底,水不外溢),排开水的质量为
m排=m2-m1
若水的密度为ρ水,石块的体积
V石=V排=
石块的密度
=
28.1N 排开液体的体积 不变
【详解】
(1)[1][2]由图A、D知,金属块完全浸没后,受的浮力为
浮力的方向竖直向上,故如下图所示:
(2)[3]比较B、C、D图可知,液体的密度相同,排开液体的体积不相同,弹簧测力计的示数不同,浮力不同,可以探究浮力的大小与物体排开液体的体积有关系。
(3)[4][5]设圆筒的重力G0,由图丁可知,当玻璃筒内没有液体时,玻璃筒浸入水的深度为a,排开水的体积
则
当玻璃筒内液体的深度为c时,玻璃筒浸入水的深度为b,玻璃筒内液体的重力
玻璃筒受到的浮力
则
解得
故该液体密度值为;
考虑筒底厚度,当h水=0时,h1=m,假设此时h2=d,如下图所示:
排开水的体积
则
则当h1=c时,液体的深度h液=c﹣m,水的深度为h2=b,此时液体的重力
玻璃筒受到的浮力
由玻璃筒漂浮可得
解得
由下图可知
因为△ABF≌△ACE,则
因为△CBD≌△CAE,则
所以,则
即
即
故
因此,筒底厚度对液体密度测量值没有影响。
29.先调零 3.2 0.5N 浮力的大小跟排开水的体积有关 1.1 偏小 紧裹一层体积忽略的塑料薄膜
【详解】
(1)[1]使用弹簧测力计前应先调零后再测量。
(2)[2]测力计的分度值为0.2N,a步骤中的弹簧测力计的示数为3.2N。
①[3]由称重法测浮力,步骤b中物体所受浮力为
F浮=G-F=3.2N-2.7N=0.5N
②[4]在b、c、d的操作中,物体浸入水中的体积越来越大,即排开水的体积越大,弹簧测力计的示数越来越小,根据称重法可知,浮力的大小跟排开液体的体积有关。
③[5]物体全部浸没在水中受到的浮力为
F浮=G-F=3.2N-1.2N=2N
根据F浮=gV排可得
V排===2
当物体全部浸没在某种液体中物体受到的浮力为
F浮液=G-F液=3.2N-1N=2.2N
两次都全部浸没,排开液体的体积相同,根据F浮=gV排可得
===1.1kg/m3
(3)③[6]由图甲、乙可知,木块的质量为
m木=m2-m1
由于木块的密度为A,则木块的体积为
V木==
由甲丙图知,木块浸没在水中,受到的浮力为
F浮= gV排
()g=gV排
木块浸没,所以
V排=V物
则液体的密度为
=
即
==
[7]当把木块全部压入液体,由于木块吸水,木块的重力增加了,由于浮力没变,所以对木块向下的压力减小了。则电子秤的示数m3减小了,根据[6]当中液体的密度
=
由于m3减小,则m3m1也就小了,所以液体的密度偏小。
[8]在木块上紧裹一层体积忽略的塑料膜,不让水进入木块,就会减少木块吸液带来的误差。
30.零刻度线 左 60 161.8 1.21×103 无影响 保持静止
【详解】
(1)[1][2]把天平放在水平台上,游码移至标尺左端的零刻度线处,图甲中指针右偏,说明横梁左端上翘,将平衡螺母向左端移动,使天平横梁平衡。
(2)[3]量筒中盐水的体积
V=60mL=60cm3
(3)[4][5]烧杯与剩余盐水的质量
m=100g+50g+10g+1.8g=161.8g
量筒中盐水的质量
m′=234.4g-161.8g=72.6g
盐水的密度
(4)[6]由题意知,苹果排开盐水的体积
V=V1-V2
苹果放在盐水中时漂浮在盐水面上,由阿基米德原理和漂浮的条件可知,苹果的重力
G=F浮=ρ盐水gV排=ρ盐水g(V1-V2)
所以,苹果的质量
苹果完全浸没在盐水中时,苹果排开盐水的体积为
V排′=V2-V3
即苹果体积
V=V2-V3
苹果的密度为
(5)[7]天平的托盘有残缺,在调平过程中,通过平衡螺母进行调节,使左右平衡,不会影响测量结果,所以测量结果仍然准确。
(6)[8]苹果悬浮在盐水中,这说明苹果的密度与盐水的密度相同,小田用细长针将苹果向下压了2厘米,释放后苹果的密度不变,根据浮沉条件可知,苹果保持静止。
31.水平 左 8.4 偏大 12 0.7 ·ρ 1.3
【详解】
(1)[1][2]天平放在水平台上,游码移到标尺左端的零刻度处,指针静止时指在分度盘中线的右侧,说明天平的左端上翘,则应将平衡螺母向左调节,使横梁平衡。
(2)[3]由图甲可知,条状物的质量
m=5g+3.4g=8.4g
(3)[4]条状物放入量筒中,先漂浮并冒出气泡,慢慢沉底,读出体积,则测量条状物的体积偏小,质量不变,根据ρ=可知,密度会偏大。
(4)[5]量筒中水的体积为46mL,则条状物的体积为
V=46mL﹣34mL=12mL=12cm3
[6]条状物的密度为
ρ==0.7g/cm3
(5)[7]设圆柱形容器的底面积为S;条状物漂浮时受到的浮力为
F浮=G
G=mg=ρgS(h3﹣h1)
F浮=ρ盐水gV排=ρ盐水gS(h2﹣h1)
ρ盐水gS(h2﹣h1)=ρgS(h3﹣h1)
ρ盐水=·ρ
(6)[8]根据增加的浮力等于增加的压力,由①②步骤得圆柱体从一半浸没在水中到全部浸没在水中,浮力增加量
ΔF浮=ΔF压=Δm水g=(0.152kg﹣0.102kg)×10N/kg=0.5N
圆柱体从一半浸没在水中到全部浸没在水中,排开水的体积增加量
ΔV排===5×10-5m3
圆柱体的体积
V=2×ΔV排=2×5×10-5m3=10-4m3
圆柱体从未浸入水中到全部浸没在水中,台秤示数增加量
Δm=2×Δm水=2×(152g﹣102g)=100g
所以圆柱体未浸入前,容器中水与容器的总质量为
m总=152g﹣100g=52g
所以盐水与容器的总质量
m'总=m总=152g﹣100g=52g
将圆柱体全部浸入与水等质量的盐水中,记下台秤的示数m3=182g,将圆柱体全部浸入与水等质量的盐水中,台秤示数增加量
Δm '=m3﹣m'总=182g﹣52g=130g
此时圆柱体全部浸没在盐水中增加的浮力等于增加的压力
ΔF'浮=ΔF'压
ΔF'压=Δm盐水g=(0.182kg﹣0.052kg)×10N/kg=1.3N
F'浮=ρ盐水gV'排=ρ盐水×10N/kg×10-4m3
所以
ρ盐水×10N/kg×10-4m3=1.3N
解得,盐水的密度
ρ盐水=1.3×103kg/m3=1.3g/cm3
32.物体排开液体的体积 ⑤①③④ 0 2500 2.7 不变
【详解】
(1)[1]实验步骤①②③排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,说明浮力不同,故浮力与排开液体的体积有关。
(2)[2]小林想验证阿基米德原理,合理的步骤是先测量出空桶的重力,再测量出重物的重力,再将物体浸没在溢水杯中,最后测桶和水的总重,故为⑤①③④。
(3)[3][4]步骤①水装满了,即水与杯口相平,到步骤③溢出一部分水后,水面仍然与杯口相平,水的深度没有变,根据可知,水对容器底部的压强不变,增加了0。
圆柱体受到的浮力
F浮=G-F=3N-1.8N=1.2N
圆柱体的体积为
圆柱体的质量为
圆柱体的密度为
故圆柱体的密度为。
(4)[5]由题知,当圆柱体处于漂浮状态时,它所排开的水的体积为
V总=V1+V2=20mL+34mL=54mL=54cm3
圆柱体处于漂浮状态,故有
故圆柱体的质量
被测圆柱体的密度是
[6]圆柱体上沾有水,使溢水杯中水的体积变小,这部分水进入小空筒后,排开水的体积等于这部分水的体积,不会对圆柱体质量的测量造成影响,所以,测出的圆柱体的密度不变。
33.ρ水S(h2﹣h1) 没有影响
【详解】
[1]根据甲、乙两图求出木块排开的水的体积为
V排1=S(h2﹣h1)
乙图中木块单独漂浮在水面上,木块的重力与木块受到的浮力平衡,则
G木=F浮1=ρ水gV排1=ρ水gS(h2﹣h1)
木块的质量为
=ρ水S(h2﹣h1)
[2]根据甲、丙两图求出木块和土豆共同漂浮时排开的水的体积为
V排2=S(h3﹣h1)=S(h3﹣h1)
木块和土豆共同漂浮时受到的浮力为
F浮2=ρ水gV排2=ρ水gS(h3﹣h1)
丙图中,木块和土豆共同漂浮时,浮力等于木块和土豆的总重力
G木+G土豆=F浮2
则土豆的重力为
G土豆=F浮2﹣G木=ρ水gS(h3﹣h1)﹣ρ水gS(h2﹣h1)=ρ水gS(h3﹣h2)
则土豆的质量为
m土豆==ρ水S(h3﹣h2)
根据甲、丁两图求出土豆的体积即土豆排开的水的体积为
V土豆=V排3=S(h4﹣h1)
则土豆的密度为
[3]如果换一种木块,该木块要吸水,水面下降,但是吸水后的木块重力变大,浮力变大,排开水的体积也会变大,其增加量等于木块吸水的体积,则乙图中的中水的深度为h2不变,代入上面计算的木块的质量关系式
m木=ρ水S(h2﹣h1)
中计算出的木块的质量不变。
34.(1)3.6kg;(2)2400Pa;(3)400cm2
【详解】
(1)由图乙可知,工件未进入水中时,拉力等于重力,则可求工件质量为
(2)由图可知,B浸没时对应力F向下为16N,则此时B所受浮力为
F浮B=G-F2=36N-16N=20N
则B排开体积为
液面上升高度为
则水对容器底部压强为
(3)B浸没时,浸入水中高度为10cm,而水面上升了4cm,则B下降高度为
hB下=10cm-4cm=6cm
由图可知,当力F为0时,A相对容器下降高度为6.8cm,则A从刚接触到液面到力F为0过程中,相对容器下降高度为
hA下=6.8cm-6cm=0.8cm
此时A所受浮力为
F浮A=F2-F3=16N-0N=16N
则A排开体积为
液面上升高度为
则A浸入水中深度为
故A的底面积为
答:(1)工件AB的总质量为3.6kg;
(2)B浸没时水对容器底部的压强2400Pa;
(3)工件A的底面积为400cm2。
35.(1)0.75×103kg/m3;(2)200Pa;(3)20N
【详解】
(1)物块的体积
V=0.008m3
物块排开水的体积
V排=V浸=20cm×20cm×(20cm﹣5cm)=6000cm3=0.006m3
物块受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣3m3=60N
因为物块漂浮,所以物块的重力
G=F浮=60N
物块的质量
物块的密度
(2)甲、乙两图比较,水深变化
水对容器底部的压强变化量
(3)要让物块全部没入水中,需要增大排开水的体积
物块受到增大的浮力
要让物块全部没入水中,需竖直向下对物块施加的力
答:(1)该物块的密度为0.75×103kg/m3;
(2)甲乙两图中,水对容器底部的压强变化量为200Pa;
(3)用力F垂直向下作用在物块的上表面,使物块上表面与水面相平并保持静止,此时力F的大小为20N。
36.(1) 10N;(2) 40N;(3) 7kg
【详解】
(1)物体A的体积
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,物体A受到的浮力
物体A受到的浮力10N。
(2)根据题意可知,A的上表面距水面的距离
A的上表面受到水的压强
由可得,A的上表面受到水的压力
水对物体A上表面的压力40N。
(3)物体B的重力
开始时,细线拉直但无拉力,此时物体B处于漂浮状态,由漂浮条件可知,B受到的浮力
由阿基米德原理可得
则物体B浸入水中的深度
沿水平方向切物体B,B的重力减小,细线上产生拉力,当拉力增大到一定值时,会拉动A物体向上运动;当物体A下底面到容器底距离为h=0.1m时,而水的体积不变,即水面降低的体积等于物体A下底面水的体积,如图所示:
则有
即
解得,此时物体B浸入水中的体积
此时物体B受到的浮力
对物体B受力分析,其受到重力、浮力和绳子的拉力,由力的平衡条件得,物体B剩余的重力
则物体B切去部分的重力
切掉B的质量
切掉B的质量是7kg。
答:(1)物体A 受到的浮力是10N。
(2)细线拉直但无拉力时,水对物体A上表面的压力为40N。
(3)当物体A下底面到容器底距离为0.1m 时,切掉B的质量是7kg。
37.(1)6N;(2)0.5×103kg/m3;(3)400Pa
【详解】
解:(1)航标灯A浸入水中的体积
V排=100cm2×6cm=600cm3=6×10﹣4m3
根据阿基米德原理可知航标灯A静止时受到的浮力是
F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N
(2)航标灯A受到竖直向下的重力和拉力以及竖直向上的浮力,根据平衡力的知识可知绳子拉力大小
F=F浮-GA=6N-4N=2N
浮子B的底面积80cm2,高度5cm,浮子B的体积
VB=V排′=80cm2×5cm=400cm3=4×10﹣4m3
根据阿基米德原理可知浮子B此时受到的浮力是
F浮′=ρ水gV排′=103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N
浮子B受到竖直向下的重力和拉力以及竖直向上的浮力,根据平衡力的知识可知浮子B的重力
GB=F浮′-F=4N-2N=2N
浮子B的质量
浮子B的密度
(3)未打开阀门K时,设浮子B的下表面到容器底部的距离为h1,则水的深度为
h=h1+6cm+7cm=h1+13cm
打开阀门K,将容器中的水慢慢放出,直到浮子B的上表面与水面相平,此过程中浮子B上升了4cm,此时水的深度为
h′=h1+5cm+4cm=h1+9cm
则水的深度变化量
h=h-h′=h1+13cm-(h1+9cm)=4cm=0.04m
则水对容器底部压强的变化量是
p=ρ水gh=103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa
答:(1)航标灯A静止时受到的浮力是6N;
(2)浮子B的密度是0.5×103kg/m3;
(3)水对容器底部压强的变化量是400Pa。
38.(1)2000Pa;(2)0.1m/s;(3)7000Pa
【详解】
(1)图乙是某次将圆柱体A从下表面刚接触水面到匀速放入容器底部,压力传感器所受压力大小与时间的关系图,当圆柱体A慢慢下降时,由于深度在变深,且水面会上升,故压力变化比较快,当圆柱体A全部浸没时,仅仅是深度在下降,水面不会上升,故压力的变化小一些,故当t=1s时,圆柱体A全部浸没,此时下表面的压力为2N,所以 A物体底部所受到的液体压强为
p=
(2)分析题意可知,1s~2s的时间内,A由完全浸没到接触容器底部,由关系图可知,A下表面的压力由2N变到3N,所以下表面所受到的压强变化量为
=1000Pa
下表面距水面深度的变化量为
=0.1m
物体A移动的速度为
v=
(3)浮力的大小为2N,则圆柱体A排开液体的体积为
圆柱体的高度为
水面上升的高度为
故在0~1s圆柱体下表面浸入水中0.2m,圆柱体向下运动了0.1m,在2s时,物体A触底,圆柱体匀速运动,故在没有放物体A前水深为0.3m,那么水的质量为
那么水的重力为
第3s时圆柱体底部所受压力即为支持力,故重物A的重力为
那么容器对桌面的压力为
则第3s时容器对桌面的压强为
答:(1)t=1s时,A物体底部所受到的液体压强为2000Pa;
(2)1s~2s的时间内,物体A移动的速度为0.1m/s;
(3)第3s时,容器对桌面的压强为7000Pa。
39.(1);(2)1.2m3;(3)1m/s
【详解】
解:(1)根据液体压强公式可知,打捞之前岩矿 A 下表面受到海水的压强为
(2)当岩矿 A 从浸没海水中到全部露出水面时,弹簧长度的变化量为 0.6m,弹力变化量即为浸没时受到的浮力大小,则
根据弹簧特性可知
可知岩矿 A 的体积为
(3)根据可知,当采用最大速度提升岩矿时,所用拉力最小;滑轮组中n=2,根据受力分析可知
物体重量为
动滑轮重量为
则
则拉力端最大速度为
所以岩矿的最大速度为
答:(1)打捞之前岩矿 A 下表面受到海水的压强为;;
(2)岩矿 A 的体积为1.2m3;
(3)打捞岩矿 A 的整个过程中,提升岩矿允许的最大速度为1m/s。
40.(1)12N;(2)7.6kg;(3)2900Pa
【详解】
(1)由题意可知
h1=12cm=0.12m
木块的上表面受到水的压强
p=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.12m=1200Pa
木块的上表面受到水的压力
F上=pS木=1200Pa×(10×10﹣2m)2=12N
(2)木块刚好上浮时,设M水槽中的水离它底部的高度为h,根据力的平衡可知,当水对木块下表面的压力等于上表面向下压力与重力之和时,木块开始脱离N底部的水槽
ρ水g(h﹣h0)S木=mg+F上
1.0×103kg/m3×10N/kg×(h﹣0.1m)×(0.1m)2=0.6kg×10N/kg+12N
解得
h=0.28m=28cm
根据容器的形状,M水槽加水的体积为
VM水=SM h- SN h(h﹣h0)=400cm2×28cm -200cm2×(28cm-10 cm)=7600cm3
M水槽加水的质量
m=ρ水V= 1.0g/cm3×7600cm3=7600g=7.6kg
(3)当木块漂浮时
F浮=G木=mg =0.6kg×10N/kg =6N
由F浮=ρ水gV排可得此时排开水的体积
图丙中,N水槽中水的体积
VN水=SN(h1+h木)﹣V木=200cm2×(12cm+10cm)﹣1000cm3=3400cm3
M水槽中水的体积
VM水=7600cm3
水的总体积
V水总=VN水+VM水=3400cm3+7600cm3=11000cm3
整个过程中水的体积不变,且水槽厚度均忽略不计,所以有
SMHM=V水总+V排
即
400cm2×HM=11000cm3+600cm3=11600cm3
解得
HM=29cm=0.29m
此时底部受到水的压强
p底=ρ水g HM =1.0×103kg/m3×10N/kg×0.29m=2900Pa
答:(1)向N水槽中加水结束时,木块上表面受到水的压力为12N;
(2)向M水槽中加水,木块刚好上浮时,向M水槽加水的质量为7.6kg;
(3)木块上浮最终静止后,水对M底部的压强为2900Pa。
【点睛】
本题考查了液体压强、压力公式、密度公式及阿基米德原理和力的平衡等知识,(3)关键是求出水的总体积,难度大,综合性强。
41.(1)16N;(2)2800Pa;(3)1.6×103 kg/m3
【详解】
(1)由 知道,材料受到的重力
(2)水的质量
水的重力
材料未放入前容器对水平地面的压力
材料未放入前容器对水平地面的压强
(3)由平衡条件知道,材料对杠杆的拉力
由平衡条件知道,材料受到的浮力
由知道,材料的体积
故材料的密度
答:(1)材料受到的重力16N;
(2)材料未放入前容器对水平地面的压强2800Pa;
(3)材料的密度1.6×103 kg/m3。
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