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2022年天津市中考物理专题练5-浮力
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2022年天津市中考物理专题练5-浮力
一.选择题(共5小题)
1.(2021•天津模拟)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从烧杯上方缓慢下降,浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底接触为止,如图是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图像。对图像的分析不正确的是( )
A.圆柱体的重力是12N
B.圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是8N
C.圆柱体的体积是8×10﹣5m3
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
2.(2021•河西区二模)小程同学在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计。现将其分别放入盛有不同液体的甲、乙两个烧杯中,它会竖直立在液体中,如图所示。下列判断正确的是( )
A.甲烧杯中液体的密度大
B.乙烧杯中液体的密度大
C.密度计在甲烧杯液体中受到的浮力较大
D.密度计在乙烧杯液体中受到的浮力较大
3.(2021•红桥区模拟)在弹簧测力计下悬挂一个实心小球,弹簧测力计的示数是9N.把实心小球浸没在密度为0.8×103kg/m3的油中,弹簧测力计的示数是5N,下列说法正确的是( )
A.小球受到的浮力是5N
B.小球的质量是0.5kg
C.小球的体积是5×10﹣4m3
D.小球的密度是1×103kg/m3
4.(2021•蓟州区校级模拟)大军将一支密度计分别放入两种不同的液体中,如图所示,若两种液体的密度分别ρ甲、ρ乙,静止时密度计所受浮力分别为F甲、F乙,则( )
A.ρ甲>ρ乙 F甲=F乙 B.ρ甲<ρ乙 F甲>F乙
C.ρ乙>ρ甲 F甲<F乙 D.ρ乙>ρ甲 F甲=F乙
5.(2021•天津模拟)圆柱形容器内放入一个体积为200cm3的长方体,现不断往容器内注水,并记录水的总体积V和水所对应的深度h,V和h的对应关系如图所示,则下列判断中不正确的是( )
A.长方体的底面积S1为8cm2
B.长方体受到的最大浮力为1.2N
C.长方体的密度为0.6×103kg/m3
D.容器的底面积S2为12cm2
二.多选题(共11小题)
(多选)6.(2021•南开区模拟)如图甲所示,水平桌面上放着盛有水的柱形容器,在容器上方的弹簧测力计下悬挂着一个实心圆柱体,将圆柱体缓慢浸入水中。记录圆柱体下表面到水面的距离h和弹簧测力计的示数F,并根据记录的数据画出F﹣h图像,如图乙所示。圆柱体没入水的过程中,始终不与容器接触且容器中的水未溢出。已知水的密度为1.0×10³kg/m³,g=10N/kg。关于该过程下列说法中正确的是( )
A.圆柱体所受的重力为4N
B.圆柱体受到的浮力的最大值为2.5N
C.圆柱体的密度约为2.7g/cm3
D.h从1cm增大到6cm的过程中,桌面受到容器的压力先增大后保持不变
(多选)7.(2021•天津一模)如图所示,水平桌面上放置一底面积为S1、不计质量的圆柱形薄壁容器,将质量为m、底面积为S2的圆柱形木块(经处理后不吸水)直立于其中。在容器中缓缓加入水(已知水的密度为ρ水),当木块对容器底部的压力刚好为零时,木块恰好有的1n长度露出水面,则( )
A.木块的密度为ρ水n
B.木块的密度为n−1nρ水
C.木块对容器底的压力刚好为零时,容器对桌面的压力为S1S2mg
D.木块对容器底的压力刚好为零时,容器对桌面的压力为S1+S2S2mg
(多选)8.(2021•南开区三模)在青少年科技创新大赛中,小兰同学的发明作品《浮力秤》参加了展评,该作品可方便地称量物体的质量,其构造如图所示。已知小筒底面积为10cm2,总长为20cm,秤盘中不放物体时,小筒浸入水中的长度为8cm,g取10N/kg,则( )
A.小筒和秤盘的总质量是0.8kg
B.该秤能称出物体的最大质量是0.2kg
C.该秤能称出物体的最大质量是0.12kg
D.该秤的刻度是均匀的
(多选)9.(2021•津南区一模)如图所示,盛有水的圆柱形小容器漂浮在盛有水的圆柱形大容器中,大容器的底面积是小容器的4倍(大、小容器壁的厚度均不计)。现将体积相等的小球A、B投入小容器中,投入后,两容器内的水对各自容器底部压强的增加量相等,大容器和小容器底部所受水的压力的增加量分别为△F1和△F2。下列说法正确的是( )
A.△F1=△F2
B.△F1=4△F2
C.小球A的密度的最大值为4×103kg/m3
D.小球A的密度的最大值为7×103kg/m3
(多选)10.(2021•河西区一模)如图所示,装有适量水(水的密度为ρ0)的柱形容器放在水平桌面上,容器的底面积为S0,将重为G1的金属块A和重为G2的木块B叠放在水中,水面恰好与木块上表面相平;将金属块取下放入水中,金属块下沉到容器底部,当木块再次静止时,水对容器底部的压强减小了p0。下列判断正确的是( )
A.木块B的体积为G2−2G1ρ0g
B.金属块A的体积为G1−pos0ρ0g
C.木块B再次静止时露出水面的体积为G1ρ0g
D.沉到容器底部的金属块A受到的支持力为p0S0
(多选)11.(2021•和平区模拟)已知ρ木<ρ煤油<ρ水<ρ铜,且各物体均为实心物体,以下说法不正确的是( )
A.同样重的两个铜块甲和乙,甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,甲受到的浮力大
B.同样重的木块和铜块,都放在煤油中,静止后铜块受到的浮力大
C.同样重的木块和铜块,把铜块浸没在煤油中,木块浸没在水中,铜块受到的浮力大
D.同体积的木块和铜块,都放在水中,静止后木块受到的浮力大
(多选)12.(2021•桓台县一模)如图所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。下列说法正确的是( )
A.物体受到的浮力大小关系为FA<FB<FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
(多选)13.(2021•红桥区三模)如图所示,轻质弹簧的下端固定在容器底部,上端与物体A连接,现向容器内注水,当水的深度为h时,弹簧长度恰好为原长,此时物体A有13的体积露出水面,已知物体A体积为V,容器内部底面积为S,水的密度为ρ水,下列计算结果正确的是( )
A.水对容器底部的压力F=ρ水ghS
B.物体A受到的重力GA=13ρ水gV
C.物体A的密度为ρA=13ρ水
D.若向容器中缓慢加水直到A浸没水中,则弹簧对A的拉力F′=13ρ水gV
(多选)14.(2021•红桥区模拟)底面积为S0的圆柱形薄壁容器内装有密度为ρ0的液体,横截面积为S1的圆柱形物块由一段非弹性细线与容器底部相连,如图1所示,此时细线对木块的拉力为T;现将细线剪断,当物块静止时,有25的体积露出液面,如图2所示。下列判断正确的是( )
A.物体的体积为5T2ρ0g
B.物体所受的重力为3T2
C.液面下降的高度为T(S0−S1)ρ0g
D.容器底部所受液体压强减小了TS0
(多选)15.(2021•河北区一模)底面积为S1的圆柱形容器内盛有密度为ρ1的某种液体,其深度为h1.另有一底面积为S2、高为h2、密度为ρ2的圆柱体(S1>S2),将其竖直缓慢放入容器中,待其静止时,容器内液体没有溢出,圆柱体仍处于竖直状态,圆柱体所受浮力可能是( )
A.ρ2S2h2g B.ρ1S2h2g
C.ρ1S1S2S1−S2h1g D.ρ1S1S2S1−S2h2g
(多选)16.(2021•天津模拟)柱状容器内放入一个体积大小为200厘米3的柱状物体,现不断向容器内注入水,并记录水的总体积V和所对应的水的深度h,如下表所示,则下列判断中正确的是( )
V(厘米3)
60
120
180
240
300
360
h(厘米)
5
10
15
19
22
25
A.物体的底面积S1为8厘米2
B.容器的底面积S2为12厘米2
C.物体的密度为0.7×103千克/米3
D.物体所受到的最大浮力为1.4牛
三.填空题(共3小题)
17.(2021•南开区二模)(1)1标准大气压能支持的酒精的高度是 m;
(2)排水量为1200t的轮船在河水中航行,轮船满载时所受浮力是 。(已知酒精密度0.8g/cm3,g=10N/kg)
18.(2021•河北区二模)在“测量物体浸没在液体中所受的浮力”实验中,某同学在弹簧测力计下悬挂一个物块,静止时弹簧测力计的示数F1=2.2N,再将物体浸没在酒精中,静止时弹簧测力计的示数F2=1.4N,如图所示。则物体在酒精中受到的浮力是 ,物体的体积是 m3.(ρ酒=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)
19.(2021•南开区模拟)如图所示,将重为2N的木块放入烧杯中,静止时木块所受浮力的大小为 N,浮力的方向 ,木块排开水的体积为 m3;放入木块后,烧杯底部受到水的压强 (变大/变小/不变).(g=10N/kg)
四.实验探究题(共2小题)
20.(2021•天津二模)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,同学们根据日常生活经验,提出了如下三种猜想:
猜想一:浮力的大小可能跟液体的密度有关;
猜想二:浮力的大小可能跟物体的密度有关;
猜想三:浮力的大小可能跟物体浸入液体的体积有关。
为了验证猜想,准备的器材如下:A、B两个外形相同密度不同的长方体金属块、一只弹簧测力计、一把刻度尺、一杯水、一杯盐水、细绳。他们先后将两金属块分别挂在弹簧测力计下,按照如图所示规范地完成了实验,数据如下表所示:
实验次数
金属块
液体
物体所受的重力G/N
物体浸在液体中的体积V排/cm3
弹簧测力计示数F/N
1
A
水
2.7
60
2.1
2
A
水
2.7
100
1.7
3
A
盐水
2.7
100
1.6
4
B
盐水
7.9
100
6.8
请你解答如下问题
(1)第4次实验中,B金属块所受浮力是 N
(2)通过分析比较表中第 (填序号)两次实验数据,能够初步说明猜想二是错误的
(3)实验后,小组同学认为浮力的大小还可能跟物体浸入液体的深度有关。于是他们又进行了如下实验:将A金属块先后以横放和竖放两种方式挂在弹簧测力计下,部分浸入水中,使其浸在水中的相同。若两次弹簧测力计的示数相同,说明浮力的大小跟物体浸入液体的深度 (填“有关”或“无关”)。
21.(2021•南开区一模)如图甲所示,水平桌面上的一柱形薄壁容器底面积为S1,内盛有密度为ρ液的某种液体后,容器及液体的总重为G1,现用一弹簧测力计悬挂一长为L、底面积为S2的柱形物体A,将其缓缓进入薄壁容器的液体中(此过程中液体未溢出且柱体未浸没)。图乙所示为弹簧测力计示数(浸入前示数未知)随柱体底部浸入液体中深度变化的情况,请解答如下问题:
(1)画出图甲所示柱体A的受力示意图;
(2)写出在此过程中,柱体A所受浮力F浮与其底部浸入液体深度h之间的关系式;
(3)求出此柱形物体的密度;
(4)直接写出在此过程中薄壁容器对水平桌面的最大压强p最大= 。
五.计算题(共1小题)
22.(2022•天津模拟)如图1所示,足够大圆柱形薄壁容器A放在水平桌面上,容器中盛有少量的密度为ρ0的水,其底面积为3S0。现将一底面积为S0的物块B放入容器中,水面上升的高度为h0,此时物块B部分露出水面,如图2所示。现缓慢向容器A中加水,在加水的过程中,物块B对容器底的压强p与所加水的质量m的关系如图3所示,整个过程中没有水溢出,且物块B的底面始终与容器中的水面平行。求:
(1)物块B所受重力;
(2)图中,M点的横坐标。
六.解答题(共1小题)
23.(2021•蓟州区模拟)如图甲所示,装有水的圆柱形容器,横截面积为S,用轻质细绳将一木块与容器底部相连后浸没在水中,此时绳子受到的拉力为T,松开绳子后,将一质量为m的金属块放在木板上,当木块和金属块处于静止时,金属块有13的体积露在外面,如图乙所示,求:
(1)对乙图中的金属块进行受力分析,画出受力的示意图;
(2)金属块的密度为多少;
(3)从甲图到乙图的过程中对容器底部压强的变化量是多少。
2022年天津市中考物理专题练5-浮力
参考答案与试题解析
一.选择题(共5小题)
1.【解答】解:
A、由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,
此时圆柱体在空气中,根据二力平衡条件可知,圆柱体的重力G=F=12N,故A正确。
B、由图像可知,从h=7cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,弹簧测力计的拉力F′=4N,
则圆柱体浸没在水中时,受到的浮力:F浮=G﹣F′=12N﹣4N=8N,故B正确。
C、因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体的体积:
V=V排=F浮ρ水g=8N1.0×103kg/m3×10N/kg=8×10﹣4m3,故C错误。
D、由G=mg可得,圆柱体的质量:m=Gg=12N10N/kg=1.2kg,
圆柱体的密度:ρ=mV=1.2kg8×10−4m3=1.5×103kg/m3,故D正确。
故选:C。
2.【解答】解:(1)因为同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,
所以F浮甲=F浮乙=G,
所以密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,故C、D错误;
(2)由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,
又因为F浮=ρ液V排g,
所以ρ甲<ρ乙,故B正确,A错误。
故选:B。
3.【解答】解:
A、由题意可知,小球的重力为9N,浸没在油中小球受到的拉力为5N;
故小球受到的浮力为:F浮=G﹣F=9N﹣5N=4N;故A错误;
B、根据G=mg可得,小球的质量:m=Gg=9N10N/kg=0.9kg;故B错误;
C、根据F浮=ρ液gV排可得,小球体积:
V=V排=F浮ρ液g=4N0.8×103kg/m3×10N/kg=5×10﹣4m3;故C正确;
D、小球的密度为:ρ=mV=0.9kg5×10−4m3=1.8×103kg/m3;故D错误。
故选:C。
4.【解答】解:因密度计在两种液体中漂浮,所以密度计受到的浮力都等于密度计受到的重力;
同一只密度计的重力不变,所以密度计在两种液体中受到的浮力相等,即F甲=F乙,故BC错误;
由图可知,密度计排开液体的体积:V甲排>V乙排,
由F浮=ρ液gV排可得,ρ甲<ρ乙,故A错误、D正确。
故选:D。
5.【解答】解:
(1)由表中数据可知,h从5﹣10cm,
水的体积变化:
△V=(S2﹣S1)(10cm﹣5cm)=60cm3,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
h从18﹣21cm,
水的体积变化:
△V′=S2(h5﹣h4)=60cm3,
即:S2(21cm﹣18cm)=60cm3,
解得:
S2=20cm2,代入①得:
S1=8cm2,故A正确、D错;
(2)柱状物体的体积:
V物=S1H,
柱状物体的高:
H=V物S1=200cm38cm2=25cm;
如果柱状物体的密度大于或等于水的密度,在加水过程中柱状物体将静止在容器底不会上浮,容器内水的体积变化应该与h的变化成正比,由图象数据可知器内水的体积变化应该与h的变化不成正比,所以柱状物体的密度小于水的密度;因此随着水的增多,柱状物体将漂浮在水面上,
设柱状物体浸入的深度为H浸,
当h5=21cm时,
水的体积:
S2h5﹣S1H浸=300cm3,
即:20cm2×21cm﹣8cm2×H浸=300cm3,
解得:
H浸=15cm,
此时排开水的体积:
V排=S1H浸=8cm2×15cm=120cm3,
∵柱状物体漂浮,
∴ρ水V排g=ρ物Vg,
即:1×103kg/m3×120cm3×g=ρ物×200cm3×g,
解得:
ρ物=0.6×103kg/m3,故C正确;
(3)此时受到的浮力最大:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×120×10﹣6m3×10N/kg=1.2N,故B正确。
故选:D。
二.多选题(共11小题)
6.【解答】解:A.由图乙可知,当h=0时,弹簧测力计示数F1=4N,此时圆柱体位于空中,
由二力平衡条件可得,圆柱体的重力G=F1=4N,故A正确;
B.由图乙可知,当h≥5cm后,弹簧测力计的示数F2=2.5N不变,此时圆柱体浸没在水中,圆柱体受到的浮力最大,
则浮力的最大值F浮=G﹣F2=4N﹣2.5N=1.5N,故B错误;
C.由G=mg可得,圆柱体的质量m=Gg,
由F浮=ρ液gV排可得,圆柱体的体积V=V排=F浮ρ水g,
则圆柱体的密度ρ=mV=GgF浮ρ水g=GF浮ρ水=4N1.5N×1.0×103kg/m3≈2.7×103kg/m3=2.7g/cm3,故C正确;
D.由图乙可知,h从1cm增大到6cm的过程中,弹簧测力计的示数先减小后不变,
由F浮=G﹣F拉可知,圆柱体受到的浮力先增大后不变,
因圆柱体对水的压力和水对圆柱体的浮力是一对相互作用力,
所以,桌面受到容器的压力F压=G容+G水+F压=G容+G水+F浮,
则h从1cm增大到6cm的过程中,桌面受到容器的压力先增大后保持不变,故D正确。
故选:ACD。
7.【解答】解:(1)当木块对容器底部的压力刚好为零时,木块恰好有的1n长度露出水面,木块处于漂浮状态,浮力等于重力,即F浮=G,ρ水g(1−1n)V=ρ木gV,
解得:ρ木=n−1n•ρ水,ρ水=nn−1ρ木,故A错误,B正确;
(2)容器中水的体积为:
V水=(S1﹣S2)×(1−1n)h木=(S1﹣S2)×n−1nh木,
水的重力为:
G水=ρ水gV水=nn−1ρ木g×(S1﹣S2)×n−1nh木=ρ木g(S1﹣S2)h木=ρ木gS1h木﹣ρ木gS2h木=ρ木gS1h木﹣G木=ρ木gS1h木﹣mg,
所以木块对容器底的压力刚好为零时,容器对桌面的压力为:
F压=G水+G木=ρ木gS1h木﹣mg+mg=ρ木gS1h木=ρ木gS1S2×S2h木=S1S2ρ木gS2h木=S1S2mg,故C正确,D错误。
故选:BC。
8.【解答】解:(1)小筒底面积为10cm2,小筒浸入水中的长度为8cm,故小筒排开水的体积为V排=Sh=10cm2×8cm=80cm3=8×10﹣5m3
因小筒和秤盘是漂浮在水面上,故G筒=F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣5m3=0.8N;
根据G=mg得小筒和秤盘的总质量为:
m筒=G筒g=0.8N10N/kg=0.08kg,故A错误;
(2)该秤测物体的最大质量时,就是V排=V筒=Sh=10cm2×20cm=200cm3=2×10﹣4m3
此时物体和小筒秤盘的总重力G=F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N
故此时物体的重力为G物=G﹣G筒=2N﹣0.8N=1.2N
此时物体的质量为:
m物=G物g=1.2N10N/kg=0.12kg,故B错误,C正确;
(3)根据以上分析可知物体质量m物=G物g=F浮−G筒g=ρ液V排﹣m筒=ρ液Sh﹣m筒,因液体密度ρ液、小筒底面积S、小筒质量m筒都是定值,故物体质量与小筒浸入的深度是一次函数关系,故小筒上的刻度(即代表了小筒的深度)是均匀的,故D正确。
故选:CD。
9.【解答】解:
AB、根据题意可知,两容器内的水对各自容器底部压强的增加量相等,大容器的底面积是小容器的4倍,根据F=pS可知,大容器和小容器底部所受水的压力的增加量的关系为△F1=4△F2,故A错误,B正确;
CD、体积相等的小球A、B投入小容器中,设球的体积为V,由于A、B两个小球浸没在水中,则排开水的体积为V排1=2V;
所以,小容器中水面上升的高度:△h1=V排1S小=2VS小,
则小容器中的水对其底部压强的增加量为:△p小=ρ水g△h1=ρ水g×2VS小;
由于小容器漂浮在圆柱形大容器中,所以A、B投入小容器后,水对大容器底部压力的增加量为:△F=GA+GB=ρAgV+ρBgV,
则大容器底部压强的增加量为:△p大=△FS大=ρAgV+ρBgVS大;
由题意可知:△p大=△p小,
所以,ρAgV+ρBgVS大=ρ水g×2VS小−−−−−−−−−−−−−−−①
已知:S大=4S小﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
联立①②可得:ρA+ρB=8ρ水﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣③;
由于B球是需要浸没在水中的,所以B球的最小密度为ρB最小=ρ水;
则由③可得,小球A的最大密度:ρA最大=8ρ水﹣ρB最小=8ρ水﹣ρ水=7ρ水=7×1×103kg/m3=7×103kg/m3,故C错误,D正确。
故选:BD。
10.【解答】解:
A、金属块和木块叠放在水中时,此时水面恰好与木块上表面相平,并且它们处于漂浮状态,则浮力:F浮=G1+G2,
由阿基米德原理可得,木块的体积:V=V排=F浮ρ0g=G1+G2ρ0g,故A错误;
B、金属块和木块叠放在水中时,处于漂浮状态,木块受到总浮力等于木块和金属块的总重力,即:F浮=G1+G2,
将金属块取下放入水中,木块漂浮,金属块沉底,总浮力等于木块的重力加上金属块的浮力,即F浮′=G2+F浮金,
所以,总浮力的减小量:△F浮=F浮﹣F浮′=G1+G2﹣(G2+F浮金)=G1﹣F浮金﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由题知,金属块沉底后,减小的浮力△F浮=ρ0g△V排=ρ0g△hS0=p0S0,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
结合①②可得,减小的浮力:△F浮=G1﹣F浮金=p0S0,
即:G1﹣ρ0gV金属=p0S0,
所以,V金属=G1−p0S0ρ0g,故B正确;
C、金属块和木块叠放在水中时,木块受到的浮力等于木块和金属块的总重力,即:F浮=G1+G2,
将金属块取下放入水中,木块漂浮在水面上,木块的浮力等于木块的重力,即F浮木′=G2,
所以木块受到浮力的减小量:△F浮木=F浮﹣F浮木′=G1+G2﹣G2=G1,
由阿基米德原理可得木块B再次静止时露出水面的体积:V木露=△F浮木ρ0g=G1ρ0g,故C正确;
D、由B知,减小的浮力△F浮=G1﹣F浮金=p0S0,又因为F浮金=ρ0gV金属,
所以G1﹣ρ0gV金属=p0S0,
则金属块沉底时,其受到的支持力:F支=G1﹣F浮金=△F浮=p0S0,故D正确。
故选:BCD。
11.【解答】解:由题知,ρ木<ρ煤油<ρ水<ρ铜,且各物体均为实心物体;
A、同样重的两个铜块甲和乙,则根据G=mg可知二者质量相同,根据ρ=mV可知二者体积相同,
甲浸没在水中,乙浸没在煤油中,由于ρ煤油<ρ水,根据F浮=ρ液gV排可知甲受到的浮力大,故A正确;
B、同样重的木块和铜块,都放在煤油中,ρ木<ρ煤油<ρ铜,木块漂浮,浮力等于重力,铜块下沉,浮力小于重力,故静止后铜块受到的浮力小,故B错误;
C、同样重的木块和铜块,根据G=mg可知,二者的质量相同,ρ木<ρ铜,根据公式V=mρ可知木块体积大于铜块体积,
把铜块浸没在煤油中,木块浸没在水中,木块排开水的体积大于铜块排开煤油的体积,ρ煤油<ρ水,根据F浮=ρ液gV排可知木块受到的浮力大,故C错误;
D、同体积的木块与铜块,都放入水中后,静止后,木块漂浮,铜块下沉,可知铜块排开水的体积大于木块排开水的体积,根据F浮=ρ液gV排可知铜块受到的浮力大,故D错误。
故选:BCD。
12.【解答】解:A、由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,
根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,故A正确;
B、由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
A由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,
则由浮沉条件可知:GA=FA,GB=FB,GC=FC,
由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;
由于正方体A、B、C的体积相同,
所以根据ρ=mV=GgV可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
CD、因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲=F乙=F丙;因为容器的底面积S相等,故容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故CD正确。
故选:ACD。
13.【解答】解:
A、此时水的深度为h,则水对容器底部的压强为p=ρ水gh,
由p=FS得,水对容器底部的压力:F=pS=ρ水ghS,故A正确;
B、当A有13的体积露出水面,即A的 23体积浸入水中时,弹簧为原长,说明此时物体漂浮在水面上,受到的浮力与重力相等,则物体的重力:G=F浮=ρ水gV排=ρ水g23V=23ρ水gV,故B错误;
C、物体A的质量:m=Gg=23ρ水gVg=23ρ水V,
物体A的密度:ρA=23ρ水VV=23ρ水,故C错误;
D、若向容器中缓慢加水直到A完全浸没,A受竖直向下的重力、竖直向下的拉力和竖直向上的浮力,
由力的平衡条件可得F浮′=G+F拉,
则弹簧对A的拉力:F拉=F浮′﹣G=ρ水gV−23ρ水gV=13ρ水gV,故D正确。
故选:AD。
14.【解答】解:A、已知,此时细线对木块的拉力为T;现将细线剪断,当物块静止时,有25的体积露出液面,
则F浮露=T=ρ0g25V,则V=5T2ρ0g,故A正确;
B、漂浮时F浮'=G=ρ0g35V=ρ0g35×5T2ρ0g=3T2,故B正确;
C、细线剪断,物块上浮,静止时△V排=25V=25×5T2ρ0g=Tρ0g,
则液面下降的高度△h=△V排S0=Tρ0gS0=Tρ0gS0,故C错误;
D、容器底部所受液体压强减小了p=ρ0g△h=ρ0g×Tρ0gS0=TS0,故D正确。
故选:ABD。
15.【解答】解:(1)圆柱体漂浮时,F浮=G=mg=ρ2V1g=ρ2S2h2g;
(2)圆柱体悬浮时,ρ1=ρ2,F浮=G=mg=ρ2V1g=ρ2S2h2g=ρ1S2h2g;
(3)圆柱体下沉时,有一部分露出液面时,F浮=ρ1gV排=ρ1S2hg=ρ1gS2•S1S1−S2h1=ρ1S1S2S1−S2ℎ1g;
故选:ABC。
16.【解答】解:
(1)由表中数据可知,h从5﹣10cm,
水的体积变化:
ΔV=(S2﹣S1)(10cm﹣5cm)=60cm3,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
h从22﹣25cm,
水的体积变化:
ΔV′=S2(h6﹣h5)=60cm3,
即:S2(25cm﹣22cm)=60cm3,
解得:
S2=20cm2,代入①得:
S1=8cm2,故A正确、B错;
(2)柱状物体的体积:
V物=S1H,
如果柱状物体的密度大于或等于水的密度,在加水过程中柱状物体将静止在容器底不会上浮,容器内水的体积变化应该与h的变化成正比,由表中数据可知器内水的体积变化应该与h的变化不成正比,所以柱状物体的密度小于水的密度;因此随着水的增多,柱状物体将漂浮在水面上,
设柱状物体浸入的深度为H浸,
当h6=25cm时,
水的体积:
S2h6﹣S1H浸=360cm3,
即:20cm2×25cm﹣8cm2×H浸=360cm3,
解得:
H浸=17.5cm,
此时排开水的体积:
V排=S1H浸=8cm2×17.5cm=140cm3,
∵柱状物体漂浮,
∴ρ水V排g=ρ物Vg,
即:1×103kg/m3×140cm3×g=ρ物×200cm3×g,
解得:
ρ物=0.7×103kg/m3,故C正确;
(3)此时受到的浮力最大:
F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×140×10﹣6m3×10N/kg=1.4N,故D正确
故选:ACD。
三.填空题(共3小题)
17.【解答】解:(1)1个标准大气压能支持酒精柱的高度:h酒精=pρ酒精g=1.013×105Pa0.8×103kg/m3×9.8N/kg≈13m。
(2)根据阿基米德原理可知,轮船受到的浮力:F浮=G排=m排g=1200×103kg×10N/kg=1.2×107N。
故答案为:(1)13;(2)1.2×107N。
18.【解答】解:物体静止在空中时,受竖直向下的重力G,竖直向上的拉力F1,因为物体处于静止状态,则F1=G=2.2N;
物体在水中受到竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F2和浮力F浮,由平衡条件可知G=F2+F浮=1.4N+F浮=2.2N,则F浮=2.2N﹣1.4N=0.8N;
物体浸没,排开液体的体积等于物体的体积,由浮力公式F=ρVg变形可得V排=V物=F浮ρg=0.8N0.8×103kg/m3×10N/kg=10﹣4m3。
故答案为:0.8N,10﹣4。
19.【解答】解:∵木块漂浮,
∴木块受到的浮力:
F浮=G=2N,浮力的方向是竖直向上;
∵F浮=ρ水v排g,
∴木块排开水的体积:
v排=F浮ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10﹣4m3;
放入木块后,水深h变大,
∵p=ρgh,
∴烧杯底部所受水的压强变大。
故答案为:2;竖直向上;2×10﹣4;变大。
四.实验探究题(共2小题)
20.【解答】解:(1)根据表格中第4次实验数据,由称重法测浮力可知,物体B所受浮力大小为F浮2=G﹣F2=7.9N﹣6.8N=1.1N;
(2)探究浮力的大小可能跟物体的密度有关时,根据控制变量法可知,需要控制物体排开的液体的体积相同,液体的密度相同,物体的密度不同,所以需要对比3和4的实验数据;3中物体A受到的浮力为2.7N﹣1.6N=1.1N,由此可知,浮力的大小跟物体的密度无关;
(3)将A金属块先后以横放和竖放两种方式挂在弹簧测力计下,部分浸入水中,使其浸在水中的相同,两次弹簧测力计的示数相同,则A受到的浮力相同,所以浮力的大小跟物体浸入液体的深度无关。
故答案为:(1)1.1;(2)3和4;(3)无关。
21.【解答】解:(1)如图甲,柱体受到弹簧测力计竖直向上的拉力、竖直向上的浮力和竖直向下的重力作用,柱体受到的力的示意图。
(2)当柱体底部浸入液体深度为h时,柱体排开液体的体积为:V排=S2h,由阿基米德原理可得,柱体所受的浮力:F浮=ρ液gV排=ρ液gS2h。
(3)由图乙可知,柱体浸入液体的最大深度为h0,此时柱体所受浮力最大,
则最大浮力:F浮最大=ρ液gS2h0,
由图乙还可知,当柱体浸入深度为h0时,拉力F=0,此时柱体处于漂浮状态,由漂浮条件可得,柱体的重力:G物=F浮最大=ρ液gS2h0,
则柱体的质量:m物=G物g=ρ液gS2ℎ0g=ρ液S2h0,
由题可知,柱体的体积:V物=S2L,
所以,此柱形物体的密度:ρ物=m物V物=ρ液S2ℎ0S2L=ℎ0Lρ液。
(4)此过程中液体未溢出,把容器、液体和柱体看作一个整体,整体受到竖直向上的拉力F、竖直向上的支持力F支和竖直向下的总重力G1+G物,由力的平衡条件可得:F+F支=G1+G物,
压力和支持力为相互作用力,其大小相等,则容器对水平桌面的压力:F压=F支=G1+G物﹣F,
当柱体浸入深度为h0时,拉力F=0,由上式可知,此时容器对水平桌面的压力最大,
则容器对水平桌面的最大压力为:F压最大=G1+G物=G1+ρ液gS2h0;
所以,薄壁容器对水平桌面的最大压强为:
p最大=F压最大S1=G1+ρ液gS2ℎ0S1。
答:(1)如上图。
(2)此过程中,柱体所受浮力F浮与其底部浸入液体深度h之间的关系式为F浮=ρ液gS2h。
(3)此柱形物体的密度为ℎ0Lρ液。
(4)在此过程中薄壁容器对水平桌面的最大压强为G1+ρ液gS2ℎ0S1。
五.计算题(共1小题)
22.【解答】解:(1)水面上升的高度为h0,若原先的高度为h,
则水的体积为:V水=3S0h﹣﹣﹣﹣﹣①
V水=(3S0﹣S0)(h+h0)﹣﹣﹣﹣﹣﹣②,
由①②知h=2h0,
物块B浸入容器后的高度为:h1=h+h0=2h0+h0=3h0,
物块B受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=ρ0gS0×3h0=3ρ0gS0h0;
由图3知加水前物块B对容器底的压强为p0,物块B对容器底的压力为:F压=p0S0,
由于物块B对容器底的压力与容器底对物块B的支持力是一对相互作用力,大小相等,所以F支=F压=p0S0,
物块B在水中受到的力为重力、支持力、浮力,在这三个力的作用下,物块B处于静止状态,
所以物块B的重力为:
G=F支+F浮=p0S0+3ρ0gS0h0;
(2)加一定量的水后,物块B对容器A底部的压强变为零,物块B处于漂浮或悬浮状态,此时物体受重力和浮力的作用,即F浮′=G,所加水的质量,即M点的横坐标,
此时增加的浮力为:
ΔF浮=F支=p0S0,
根据阿基米德原理F浮=ρ0gV排知增加的排开水的体积为:
ΔV排=ΔF浮ρ0g=ΔhS0,
根据密度公式ρ=mV知所加水的质量为:
m水=ρ0V水=ρ0(3S0﹣S0)Δh=2p0S0g。
答:(1)物块B所受重力为p0S0+3ρ0gS0h0;
(2)图中,M点的横坐标为2p0S0g。
六.解答题(共1小题)
23.【解答】解:(1)由于金属块处于静止状态,则受重力G、木块对它的支持力F和浮力F浮的作用;如图:
(2)用轻质细绳将一木块与容器底部相连后浸没在水中时,木块受浮力、重力和拉力的作用;
则F浮木=G木+T,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
剪断细线后,木块和金属块漂浮在水面上时,则木块和金属块受浮力和重力作用,根据漂浮条件可知:
F浮木+F浮金属=G金属+G木,
即:F浮木+F浮金属=mg+G木,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
所以,①②两边的等式相减可得:
F浮金属=mg﹣T;
由于F浮金属=ρ水gV排金属=ρ水g(V金属−13V金属)=ρ水g×23V金属=ρ水g×23×mρ金属,
所以,ρ水g×23×mρ金属=mg﹣T,
则ρ金属=2mgρ水3(mg−T);
(3)甲图中液体对底部的压力为F甲=G水+F浮木,
乙图中液体对底部的压力为F乙=G水+F浮木+F浮金属,
则从甲图到乙图的过程中,液体压力的变化:
△F=F乙﹣F甲=G水+F浮木+F浮金属﹣(G水+F浮木)=F浮金属=mg﹣T,
所以△p=△FS=mg−TS。
答:(1)如上图;
(2)金属块的密度为2mgρ水3(mg−T);
(3)从甲图到乙图的过程中对容器底部压强的变化量是mg−TS。
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