初中物理苏科版八年级下册第十章 压强和浮力物体的浮与沉课时作业
展开10.5 物体的浮与沉(选择、填空题)
一.选择题
1.(2018•百色)小明分别拿着体积相同的木块和石块,把它们都浸没到水中,同时松开手时,他看到木块上浮,石块下沉,在木块未露出水面前,下列说法正确的是( )
A.木块受到的浮力等于自身重力
B.石块受到的浮力等于自身重力
C.木块受到的浮力等于石块受到的浮力
D.木块受到的浮力大于石块受到的浮力
2.(2018•莱芜)水平桌面上放有甲、乙两个都装有水的相同容器,现把两个形状和体积都相同的实心小球分别缓慢放入两容器中,两小球静止时液面恰好相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.两小球受到的浮力相等
B.乙容器中小球的密度较大
C.甲容器底部受到的水的压强大
D.两容器底部对水平桌面的压力相等
3.(2018•贺州)如图所示,小球在装满淡盐水的溢水杯中处于悬浮状态,下列对实验现象分析正确的是( )
A.小球可以悬浮在液体内任何位置,因此小球在液体内部所受的压强处处相等
B.往杯中加入清水,小球因浮力变小而下沉,容器底部受到液体的压强变小
C.往杯中加入适量盐,小球因浮力变大而上浮,容器底部受到液体的压强不变
D.往杯中加入适量盐,小球因浮力变大而上浮,最后漂浮,容器底部受到液体的压强变小
4.(2018•西宁)将木棒的一端缠绕一些铜丝,能使木棒竖直浮在液体中,这就制成了一个很有用的简易密度计。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示。对于这个简易密度计所运用的知识,下列说法中正确的是( )
A.它在甲液体中所受的重力大于浮力
B.可以用它直接测出液体密度值
C.用它可以判断出乙液体的密度小
D.它在两种不同液体中所受浮力相等
5.(2018•西宁)实心正方体木块(不吸水)漂浮在水上,如图所示,此时浸入水中的体积为6×10﹣4m3,然后在其上表面放置一个重4N的铝块,静止后木块上表面刚好与水面相平(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)则该木块( )
A.未放置铝块前,木块受到的浮力是10N
B.放置铝块后,木块排开水的体积是1×10﹣3m3
C.木块的密度是0.7×103kg/m3
D.放置铝块后,木块下表面受到水的压强增大了600Pa
6.(2018•通辽)在三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法正确的是( )
A.三种液体对试管的浮力大小关系是F甲>F乙>F丙
B.三种液体的重力大小关系是G甲=G乙=G丙
C.三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲′=p乙′=p丙′
7.(2018•东营)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C.容器对桌面的压强关系是p'甲>p'乙>p'丙
D.小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲
8.(2018•山西)小亮同学利用气球和圆柱形水杯做了一个小实验。把气球内灌入一定量的水封口制成水球(如图甲)。先将水球放入冷水中,水球漂浮(如图乙)。把杯中冷水换成热水,再次把水球放入热水中,发现水球沉在水底(如图丙)。下列分析正确的是( )
A.水球在冷水中所受浮力小于热水中所受浮力
B.水球在冷水中排开水的重力等于水球的重力
C.冷水的密度小于热水的密度
D.在冷水和热水同一深度处压强相等
9.(2018•黑龙江)海权握,国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等
B.漂浮时排开的海水所受的重力最小
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
10.(2018•常德)在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的烧杯中,它会竖直立在液体中,由观察到的现象可以判断,下列烧杯中的液体密度最大的是( )
A.A B.B C.C D.D
11.(2018•湖州)圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的2种液体中,均处于漂浮状态,如图所示。圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2,则( )
A.ρ1>ρ2 F1>F2 B.ρ1<ρ2 F1<F2
C.ρ1<ρ2 F1=F2 D.ρ1>ρ2 F1=F2
12.(2018•眉山)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是ρA>ρB>ρC
C.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
D.容器底部受到水的压强大小关系为P甲>P乙>P丙
13.(2018•遂宁)如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止时将( )
A.悬浮 B.漂浮 C.沉底 D.无法判断
14.(2018•兰州)在一支平底试管内装入适量铁砂,先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,如图所示。下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大
B.试管在乙液体中受到的浮力较大
C.装甲液体的烧杯底部所受液体压强较大
D.装乙液体的烧杯底部所受液体压强较大
15.如图所示,小东让一密度计漂浮在水面上,然后往水中加适量食盐,下列说法中正确的是( )
A.密度计会上浮一些
B.液体对容器底部的压强变小
C.漂浮时密度计受到的浮力大于重力
D.密度计静止时,液体对它的浮力变小
16.如图所示容器内放有一长方体木块,上面压有一铁块,木块浮出水面的高度为h1(图a);用细绳将该铁块系在木块的下面,木块浮出水面的高度为h2(图b);将细绳剪断后(图、c),木块浮出水面的高度为( )
A.h1+ B.h2+
C.h1+ D.h2+
17.如图所示,金属块A通过轻绳系于木块C的下方,静止在水中;金属块B平放在木块D的上表面,静止在水面上。已知长方体木块C和D密度、体积、形状均完全相同,密度是水密度的一半,它们的上表面均正好与水面相平;金属块A和B的体积、形状完全相同,它们各自的体积是单个木块体积的一半,则A、B的密度之比为( )
A.3:1 B.2:1 C.6:1 D.4:1
18.(2018•广安)如图所示,甲、乙两个完全相同的烧杯,放置在同一水平桌面上,杯内盛有密度不同的盐水。将同一小球分别放入两烧杯中,待静止时,两杯盐水液面相平,则( )
A.甲杯盐水的密度小于乙杯盐水的密度
B.盐水对甲杯底的压强小于盐水对乙杯底的压强
C.小球在两杯盐水中的浮力相等
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
19.(2019•太原一模)图中是甲、乙两种物质的质量和体积关系的图象,利用这两种物质制成两个质量相同的实心球,分别放入A、B两个相同的盛满水的烧杯内静止时,下列判断正确的是( )
A.甲球沉底,甲球的密度比乙球小
B.乙球漂浮,乙球受到的浮力大于自身重力
C.水对A容器底部的压强比B的大
D.A烧杯溢出水的质量比B烧杯溢出的小
20.(2019•沂源县一模)在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断( )
A.两个简易密度计所受浮力F甲>F乙
B.两杯液体的密度ρ甲>ρ乙
C.两个烧杯底部所受液体的压强p甲=p乙
D.两个简易密度计排开液体的重力G甲=G乙
21.如图,放在同一水平面上的甲、乙两个相同容器内盛有不同液体,现将同一物块分别放入两个容器中,处于静止时,两容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器中物块排开液体的重力较小
B.乙容器中物块受到液体的浮力较大
C.甲容器中液体的密度较小
D.乙容器底部受到液体的压强较小
22.(2019•苏州一模)如图所示,是小明同学制作的“浮沉子”。当用力挤压矿泉水瓶子,可以看到矿泉水瓶内的小玻璃瓶下沉;松手,会看到小玻璃瓶又浮起来了。你可以随心所欲地控制它的浮沉,而且随着挤压力度的变化,我们还能控制小玻璃悬浮在矿泉水瓶中的任一位置。关于“浮沉子”,下列说法正确的是( )
A.用力挤压矿泉水瓶时,小玻璃内的气体密度不变且下沉
B.潜水艇的原理与“浮沉子”的浮沉原理相同
C.“浮沉子”下沉时,小玻璃瓶内的气体体积和下沉前相比变大了
D.“浮沉子”上浮时,它受到的浮力和重力是一对平衡力
23.(2019•苏州模拟)如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,则下列说法正确的是( )
A.小球所受的浮力大于小球的重力
B.剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力不变
C.剪断绳子后,小球上升过程中水对烧杯底部的压强变大
D.剪断绳子前沿杯壁缓慢加水,小球受到绳子的拉力变小
二.填空题
24.(2018•柳州)如图所示,柱形容器的底面积为400cm2,边长为10cm的正方体实心冰块悬浮在油水分层液体中,则冰块浸在水中部分的体积为 cm3.当冰块完全熔化后,油水分界面的高度变化了 cm.(已知浸在分层液体中的物体受到浮力大小等于排开所有液体的重力,ρ冰=0.9×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ油=0.75×103kg/m3,g取10N/kg。)
25.(2018•大连)漂浮在海面的潜水艇受到的浮力为F1,该艇下潜到海面下受到的浮力为F2,则F1 F2;若该艇从海中潜行进入长江后,受到的浮力为F3,已知海水的密度大于江水的密度,则F3 F2.(均选填“>”“=”或“<”)
26.(2018•郴州)小华用一支自制的长为L的密度计测某液体的密度,如图所示。密度计浸在水中静止时露出水面长度为L1,受到的浮力为F1,浸在被测液体中静止时露出长度为L2,受到的浮力为F2.则F1 F2(选填“>”,“=”或“<”),待测液体的密度ρ液= (用含有字母的式子表示ρ液,水的密度用ρ水表示)
27.(2018•桂林)如图所示,一段粗细、质量均匀的蜡块,重为G1,长为L,与一重为G2的铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上,露出水面的长度为L0,则蜡块和铁块所受水的浮力F浮= ,若多次截掉蜡块露出水面的部分,直到蜡块上表面与水面恰好相平,此时蜡块在水中的长度L1≈ 。(结果用G1、G2、ρ水、ρ蜡、L、L0来表示)
28.(2018•哈尔滨)夏天把西瓜放在冷水中降温,西瓜浸没于水中后松手,西瓜会上浮,是由于 ;用手捞出西瓜的过程中,人感觉越来越费力,由此可以猜想浮力大小与 有关。
29.(2018•福建)如图,薄壁圆柱形容器A、B放在水平桌面上,分别盛有不同的液体。A、B的底面积之比SA:SB=2:1,液面的高度之比hA:hB=3:2,液体对两个容器底部的压力大小相等。现将完全相同的两小球分别放入A、B液体未溢出。静止时,A中的小球悬浮,B中的小球 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),A、B容器底部受到液体的压强之比pA:pB=
30.(2018•烟台)水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球A、B分别放入两烧杯中,当两球静止时,两液面高度相同,球所处的位置如图所示两小球;所受浮力的大小关系为FA FB,两小球所排开液体重力的大小关系为GA GB,两种液体对烧杯底的压强的大小关系为p甲 p乙(均选填“>”、“=”或“<”)。
31.(2018•连云港)如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力 小球的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”),剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),水对烧杯底部的压强 。
32.(2018•德州)在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 F乙、两杯液体的密度ρ甲 ρ乙、两个烧杯底部所受液体的压强p甲 p乙(选填”大于”、“小于”或”等于“)
33.(2018•金华)杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。
(1)茶叶漂浮在水面,是因为浮力 重力(填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
34.(2019•江西自主招生)钢铁制成的航母能浮在海面上是因为其受到的浮力 (填“大于”“小于”或“等于”)自身的重力。潜水艇在水中能实现上浮或下潜是靠改变 达到目的。
35.(2019春•无锡期中)如图所示,容器内装有一定量的水,将一质量分布均匀的球形物体放入水中静止时,该物体恰有的体积露出水面,则该物体的密度是 kg/m3,现将部分酒精倒入容器内(液体未溢出),此时小球露出液面部分的体积 ,该物体受到的浮力将 。(两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)
36.(2019•黄石一模)有三个相同的烧杯都装满水,现将体积相同材料不同的甲乙丙三个实心小球,依次轻轻地放入三个烧杯中,结果是甲球下沉至杯底,乙球漂浮,丙球悬浮,如图所示。三个小球中密度最大的 ,受到的浮力大小关系是 。三个烧杯中水对烧杯底部的压强大小关系是 烧杯底部对桌面的压强大小关系是 (大小关系用不等式或等式表示)。
37.(2019•苏州一模)某冰块中有一小金属块,冰和金属块的总质量是61g,将它们放在盛有水的圆柱形容器中,恰好悬浮于水中(如图甲所示)。当冰全部熔化后,容器里的水面下降了0.6cm(如图乙所示)。容器的底面积为10cm2,冰块中冰的体积是 cm3,金属块的质量是 g.金属块的密度是 kg/m3.已知冰的密度ρ冰=0.9×103kg/m3。
38.(2019•江都区一模)水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球分别放入两烧杯中,当两球静止时,两液面高度相同,球所处的位置如图所示。小球在甲液体中所受浮力为FA、所排开甲液体的重力为GA、甲液体对容器底的压强为p甲;小球在乙液体中所受浮力为FB、所排开乙液体的重力为GB、乙液体对容器底的压强为p乙,则FA FB、GA GB、p甲 p乙(均选填“>”、“=”或“<”)。
39.(2019•河西区模拟)一圆柱形容器放在水平地面上,其内装有适量的密度为ρ0的液体。质量分别为m0和2m0的A、B两实心小球用一根无弹性细线连在一起,将它们放入该液体中静止后,如图所示,小球A有一半的体积露出液面。已知小球A的密度为ρ1.则小球B的体积为 ;现将细线剪断,待静止后,A、B两球所受总浮力与细线没有剪断之前相比 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
40.(2019•锡山区一模)如图所示,小华用一只空牙膏壳做实验,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,先后放入同一杯水中。前后两次牙膏壳受到的浮力F甲 F乙;两次水对杯底的压强p甲 p乙(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
参考答案与试题解析
一.选择题
1.(2018•百色)小明分别拿着体积相同的木块和石块,把它们都浸没到水中,同时松开手时,他看到木块上浮,石块下沉,在木块未露出水面前,下列说法正确的是( )
A.木块受到的浮力等于自身重力
B.石块受到的浮力等于自身重力
C.木块受到的浮力等于石块受到的浮力
D.木块受到的浮力大于石块受到的浮力
【分析】本题主要考查对浮力大小与物体浮沉的条件的记忆:
(1)一切浸在液体或气体中的物体都受到竖直向上的浮力,物体所受浮力的大小既与物体排开液体的体积有关,又与排开液体的密度有关。
(2)物体的沉浮与物体的重力大小以及物体所受浮力的大小无关,它是由物体所受重力与浮力的合力决定。当合力向上则物体上浮;当合力向下,则物体下沉;当合力为0,则物体处于漂浮或悬浮状态。
【解答】解:体积相同的木块和石块,把它们都浸没到水中,则他们所受到的浮力大小相等,所以选项C正确、D错误。
松开手后木块上浮,说明木块所受的浮力大于其自身重力,故A错误。
石块下沉,说明石块所受的浮力小于其自身重力,故B错误。
故选:C。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用,知道影响浮力大小的因素和决定物体浮沉的条件是本题的解题关键。
2.(2018•莱芜)水平桌面上放有甲、乙两个都装有水的相同容器,现把两个形状和体积都相同的实心小球分别缓慢放入两容器中,两小球静止时液面恰好相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.两小球受到的浮力相等
B.乙容器中小球的密度较大
C.甲容器底部受到的水的压强大
D.两容器底部对水平桌面的压力相等
【分析】两个物体放入水中后,一个漂浮,一个悬浮,所以两个物体的密度不同,而后据:
(1)漂浮和悬浮的条件判断即可;
(2)据密度的公式分析判断即可;
(3)据液体内部压强的特点分析判断即可;
(4)据F=G分析即可。
【解答】解:A、已知两个小球的体积相同,由图可知,甲容器中小球排开水的体积大于乙容器中小球排开水的体积,根据公式F浮=ρ水gV排可知,甲容器中小球所受的浮力大于乙容器中小球所受的浮力,A错误;
B、两个小球放入水中后,乙容器中小球漂浮,即乙容器中小球的密度小于水的密度,甲容器中小球悬浮,说明甲容器中小球的密度等于水的密度,所以甲容器中小球的密度较大,B错误;
C、由于甲、乙两容器中水的深度相同,根据公式p=pgh可知,两容器底所受水的压强相同,C错误;
D、由阿基米德原理可知,小球排开水的重力等于自身的浮力,再根据漂浮和悬浮条件可知,小球所受的浮力等于自身的重力,所以两个小球排开水的重力恰好等于自身的重力,因此两容器的总重力相同,即甲、乙容器对水平桌面的压力相等,D正确;
故选:D。
【点评】该题考查了浮力的判断、液体压强的计算、密度与浮沉条件的关系等知识点,是一道综合题。
3.(2018•贺州)如图所示,小球在装满淡盐水的溢水杯中处于悬浮状态,下列对实验现象分析正确的是( )
A.小球可以悬浮在液体内任何位置,因此小球在液体内部所受的压强处处相等
B.往杯中加入清水,小球因浮力变小而下沉,容器底部受到液体的压强变小
C.往杯中加入适量盐,小球因浮力变大而上浮,容器底部受到液体的压强不变
D.往杯中加入适量盐,小球因浮力变大而上浮,最后漂浮,容器底部受到液体的压强变小
【分析】(1)液体的压强随深度的增加而增加;
(2)根据F浮=ρ液gV排判断小球受到的浮力的变化,从而判断出浮沉;
影响液体压强因素:液体的密度和深度;
(3)根据F浮=ρ液gV排判断出浮力的变化,根据p=ρgh判断容器底部受到液体的压强的变化。
【解答】解:A、小球可以悬浮在液体内任何位置,是因为浮力等于重力,不是因为液体内部的压强,而且液体内部的压强随深度的增加而增加,不是处处相等,故A错误;
B、往杯中加入清水,液体密度减小,根据F浮=ρ液gV排知小球受到的浮力减小,浮力小于重力而下沉,但容器内液体的高度不变,根据p=ρgh知容器底部受到液体的压强变小,故B正确;
CD、往杯中加入适量盐,液体密度增大,根据F浮=ρ液gV排知小球受到的浮力增大,浮力大于重力而上浮,容器内液体的高度降低,但加盐后液体质量增加,对容器底的压力增大,根据p=知容器底部受到液体的压强变大,故CD错误。
故选:B。
【点评】本题考查了物体的浮沉条件以及影响液体压强的因素,是一道中等题。
4.(2018•西宁)将木棒的一端缠绕一些铜丝,能使木棒竖直浮在液体中,这就制成了一个很有用的简易密度计。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示。对于这个简易密度计所运用的知识,下列说法中正确的是( )
A.它在甲液体中所受的重力大于浮力
B.可以用它直接测出液体密度值
C.用它可以判断出乙液体的密度小
D.它在两种不同液体中所受浮力相等
【分析】从图中可以看出,密度计在不同液体中,浸入的深度不同,但始终漂浮,所以浮力相等,等于自身的重力,根据公式F浮=ρgV排可以比较液体密度的大小。
【解答】解:
A、密度计在甲液体中漂浮,则所受的浮力等于重力,故A错;
BCD、由图知,密度计在两种液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计的重力,即它在两种不同液体中所受浮力相等;
但排开液体的体积不同,根据公式F浮=ρ液gV排可以比较两种液体密度的大小,V排大的液体密度小,可见甲液体的密度小、乙液体的密度大;但简易密度计上没有标出刻度值,所以无法直接读出液体密度的大小,故BC错、D正确。
故选:D。
【点评】本题考查物体的漂浮条件、阿基米德原理的应用,关键知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,还要知道物体漂浮时浮力等于自身重力。
5.(2018•西宁)实心正方体木块(不吸水)漂浮在水上,如图所示,此时浸入水中的体积为6×10﹣4m3,然后在其上表面放置一个重4N的铝块,静止后木块上表面刚好与水面相平(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)则该木块( )
A.未放置铝块前,木块受到的浮力是10N
B.放置铝块后,木块排开水的体积是1×10﹣3m3
C.木块的密度是0.7×103kg/m3
D.放置铝块后,木块下表面受到水的压强增大了600Pa
【分析】(1)知道木块排开水的体积,利用阿基米德原理求木块受到水的浮力;
(2)根据漂浮时,浮力等于总重力,算出总浮力,根据阿基米德原理算出放置铝块后木块排开水的体积;
(3)利用漂浮条件求木块受到的重力,再利用重力公式求木块的质量;
木块与铁块漂浮,所以浮力等于木块与铁块的总重,从而可求出排开水的体积,即木块的体积,利用密度公式求木块的密度;
(4)根据(2)求出的体积算出正方体的边长和底面积;
根据浮力产生的原因可求出水的压力的变化,根据p=算出放置铝块后木块下表面受到水的压强的增加量。
【解答】解:(1)因为木块漂浮,所以G=F浮=ρ水gV排=103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N,故A错误;
(2)放置铝块后,因为漂浮,所以F浮′=G+G铝=6N+4N=10N;
因为放置铝块后,木块上表面刚好与水面相平即木块正好完全浸没;
木块排开水的体积:V=V排===1×10﹣3m3,故B正确;
(3)由G=mg得,m木===0.6kg;
木块的密度:ρ木===0.6×103kg/m3,故C错误;
(3)由(2)知实心正方体木块的体积为1×10﹣3m3,则边长为0.1m,
底面积为0.1m×0.1m=0.01m2;
根据浮力产生的原因,放入铁块后,增大的压力等于增大的浮力,则△F=4N,
则木块下表面受到水的压强增大:△p===400Pa,故D错误。
故选:B。
【点评】本题为力学综合题,考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、漂浮条件的掌握和运用,计算时注意单位统一。
6.(2018•通辽)在三支相同的平底试管内装入等量铁砂,然后分别放入装有甲、乙、丙三种不同液体的烧杯里,其静止状态如图所示,则下列说法正确的是( )
A.三种液体对试管的浮力大小关系是F甲>F乙>F丙
B.三种液体的重力大小关系是G甲=G乙=G丙
C.三种液体对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三支试管底部所受液体压强大小关系是p甲′=p乙′=p丙′
【分析】(1)同一支装入适量的铁砂的平底试管在甲、乙、丙三种不同液体中都漂浮,受到的浮力相等、都等于自身重力;
(2)排开液体的体积不同,根据公式F浮=ρgV排可判断两液体密度的大小;由于烧杯相同,液面相同,根据图示可知:三种液体的体积关系;利用G=mg=ρVg判断液体的重力大小;
(3)由于放入试管后液面等高,根据p=ρgh判断烧杯底部所受压强大小关系;
(4)根据浮力产生的原因得下表面受到的压力关系,利用p=比较试管底部所受液体压强大小关系。
【解答】解:
A、由于装入等量铁砂的相同的平底试管在三种液体中都漂浮,所以试管受到的浮力:F甲=F乙=F丙=G,故A错误;
B、由图可知:排开的液体体积V排甲>V排乙>V排丙,而F甲=F乙=F丙,则根据F浮=ρ水V排g可知,ρ甲<ρ乙<ρ丙,
由于烧杯相同,液面相同,根据图示可知:三种液体的体积V甲<V乙<V丙;根据G=mg=ρVg可知:G甲<G乙<G丙,故B错误;
C、由图可知:放入试管后液面等高,根据p=ρgh可得:烧杯底部所受压强p甲<p乙<p丙,故C错误;
D、物体受到的浮力等于物体上下表面受到液体的压力差,而上表面受到的压力为0,所以F浮=F下表面﹣F上表面=F下表面,
由于受到的浮力相等,所以下表面受到的压力相等,即:F甲′=F乙′=F丙′,由p=可得:p甲′=p乙′=p丙′,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、物体的漂浮条件、液体压强公式、压强定义式的掌握和运用,知识点多、综合性强,属于难题,要求灵活运用所学知识分析判断。区分浮力和液体压强的影响因素:决定浮力大小的是液体的密度和排开液体的体积;决定液体压强大小的是液体的密度和液体的深度。
7.(2018•东营)三个相同容器内分别盛满不同的液体,现将三个完全相同的小球轻轻放入容器中,小球静止后的状态如图所示,以下判断正确的是( )
A.液体的密度关系是ρ甲>ρ丙>ρ乙
B.液体对容器底部的压强关系是p乙>p甲>p丙
C.容器对桌面的压强关系是p'甲>p'乙>p'丙
D.小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲
【分析】(1)当物体漂浮或悬浮时,其浮力等于自身的重力;
(2)根据物体浮沉条件,结合图示得出三种液体的密度大小关系,然后利用液体压强公式分析判断三种液体对容器底的压强关系;
(3)烧杯对桌面的压力等于烧杯、容器内液体和小球的总重力,受力面积相同,根据p=比较压强大小。
【解答】解:A、由于小球在丙中悬浮,故ρ丙=ρ物;在乙容器中漂浮,故ρ乙>ρ物;在甲中下沉,故ρ甲<ρ物;三种液体密度关系:ρ甲<ρ丙<ρ乙,故A错误;
B、静止时三个容器的液面恰好相平,即深度h相等,由于乙液体的密度最大,根据p=ρgh可知,乙容器底受到的液体压强最大;故B错误;
C、开始时,V甲=V乙=V丙,放入小球后,甲、丙溢出相同体积的液体,则剩余液体体积=,由于ρ甲<ρ丙,故m甲<m丙,重力G甲<G丙,乙液体溢出的最少,故剩余液体体积最大,又因为ρ乙最大,所以乙的质量最大、重力最大,G甲<G丙<G乙,容器相同,则容器重力相等,三个完全相同的小球,则小球的重力相等,
容器对水平桌面的压力等于容器,容器内的液体和物体的重力之和,
根据p=,得p'乙>p'丙>p'甲,C错误;
D、由图知,小球在并容器中悬浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力与自身的重力相等;在甲中下沉,浮力小于其重力,故小球受到的浮力大小关系是F乙=F丙>F甲.故D正确。
故选:D。
【点评】此题主要考查物体浮沉条件及其应用、压强的大小比较,根据物体浮沉条件,结合图示得出三种液体的密度大小关系是解答此题关键。
8.(2018•山西)小亮同学利用气球和圆柱形水杯做了一个小实验。把气球内灌入一定量的水封口制成水球(如图甲)。先将水球放入冷水中,水球漂浮(如图乙)。把杯中冷水换成热水,再次把水球放入热水中,发现水球沉在水底(如图丙)。下列分析正确的是( )
A.水球在冷水中所受浮力小于热水中所受浮力
B.水球在冷水中排开水的重力等于水球的重力
C.冷水的密度小于热水的密度
D.在冷水和热水同一深度处压强相等
【分析】(1)根据物体浮沉条件分析水球在冷水和热水中受到的浮力与重力的关系,进而得出其在冷水中余在热水中所受浮力关系;
(2)根据物体浮沉条件,结合阿基米德原理分析解答;
(3)密度与温度有关,温度越高,密度越小;
(4)根据液体压强公式分析解答。
【解答】解:A、水球的重力一定,在冷水中漂浮,浮力等于重力,在热水中沉底,浮力小于重力,所以水球在冷水中所受浮力大于热水中所受浮力。故A错误;
B、水球在冷水中漂浮,浮力等于重力,根据阿基米德原理可知,浮力等于其排开液体的重力,所以水球在冷水中排开水的重力等于水球的重力。故B正确;
C、密度与温度有关,温度越高,密度越小;所以冷水的密度大于热水的密度,故C错误;
D、冷水的密度大于热水的密度,根据p=ρgh可知,在冷水和热水同一深度处水球在冷水中受到的压强大于在热水中受到的压强。故D错误;
故选:B。
【点评】此题考查物体浮沉条件、阿基米德、液体压强公式的应用,关键是知道密度与温度的关系。
9.(2018•黑龙江)海权握,国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.悬浮和漂浮时受到的浮力相等
B.漂浮时排开的海水所受的重力最小
C.上浮过程中所受浮力逐渐变大
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
【分析】(1)物体在液体中所受浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关,根据F浮=ρ液gV排分析浮力的大小变化;
(2)根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体的重力;知道了浮力的大小关系也就知道了排开液体所受重力的大小关系;
(3)根据p=ρgh判断潜艇底部所受海水压强的大小关系。
【解答】解:A、由图可知,悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,由F浮=ρ液gV排可知,潜艇悬浮时所受浮力大,即F悬浮>F漂浮,故A错误。
B、根据阿基米德原理可知,浮力等于排开液体所受的重力;由B项可知F悬浮>F漂浮,所以漂浮时排开海水所受的重力最小,故B正确。
C、潜艇上浮过程中,露出水面前,V排不变,根据F浮=ρ液gV排可知,潜艇所受浮力不变;逐渐露出水面时,V排减小,潜艇所受浮力减小;故C错误。
D、由图可知,潜艇漂浮时其底部所处深度最小,根据p=ρgh可知,此时潜艇底部所受海水压强最小,故D错误。
故选:B。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理、液体压强公式的理解与运用;注意潜艇悬浮和漂浮时所受的浮力并不相等,虽然都处于平衡状态,但水舱中水的重、排开液体的体积不同,故这两种状态下浮力不相等。
10.(2018•常德)在木棒的一端缠绕一些铜丝做成简易密度计,将其放入盛有不同液体的烧杯中,它会竖直立在液体中,由观察到的现象可以判断,下列烧杯中的液体密度最大的是( )
A.A B.B C.C D.D
【分析】根据漂浮条件可以判断密度计在不同的液体中受到浮力的大小关系;从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密度大小关系。
【解答】解:因为同一个密度计放在A、B、C、D液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在A、B、C、D种四液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,
即:F浮A=F浮B=浮C=F浮D=G,
由图知密度计排开液体的体积V排D>V排B>V排A>V排C,
由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,
密度计排开C液体的体积小,所以C液体的密度大,即ρD<ρB<ρA<ρC。
故选:C。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体的漂浮条件的掌握和运用,利用好密度计测液体密度时漂浮(F浮=G)是本题的关键。
11.(2018•湖州)圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的2种液体中,均处于漂浮状态,如图所示。圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2,则( )
A.ρ1>ρ2 F1>F2 B.ρ1<ρ2 F1<F2
C.ρ1<ρ2 F1=F2 D.ρ1>ρ2 F1=F2
【分析】根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系,根据阿基米德原理判断液体密度关系。
【解答】解:
(1)由图可知,圆柱体在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,
由于物体漂浮时,受到的浮力和自身的重力相等,
所以,圆柱体在两液体中所受浮力相等,都等于圆柱体的重力,故AB错误,
(2)由于圆柱体在两液体中所受浮力F1=F2,由图可知:V排甲<V排乙,根据F浮=ρ液gV排得ρ液=可知:ρ1>ρ2 ,故C错误;D正确;
故选:D。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和液体压强公式的应用,一定要掌握物体浮沉情况与密度的关系,同时要搞清不同状态下(漂浮、悬浮)物体所受重力与浮力的大小关系。
12.(2018•眉山)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是ρA>ρB>ρC
C.容器对桌面的压力大小关系为F甲=F乙=F丙
D.容器底部受到水的压强大小关系为P甲>P乙>P丙
【分析】(1)由图得出A、B、C三个正方体排开水的体积关系,根据阿基米德原理即可判断物体受到的浮力大小关系;
(2)由图得出A、B、C三个正方体所处的状态,利用浮沉条件判断物体密度与水的密度大小关系;
(3)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于物体排开液体的重力;
(4)利用p=ρgh判断容器底受到水的压强关系。
【解答】解:由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
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错误;
B、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==可知,物体密度的大小关系:ρA<ρB<ρC,故B错误;
C、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,故C正确;
D、正方体静止时,三个容器内水面高度相同,即h相同,水的密度一定,根据p=ρgh可知,容器底受到水的压强关系为p甲=p乙=p丙,故D错误。
故选:C。
【点评】此题考查阿基米德原理、液体压强公式和密度公式的应用等,是一道综合性较强的题目,但难度不是很大。
13.(2018•遂宁)如图甲所示的圆柱形容器中装有适量的某种液体,现将密度为0.6×103kg/m3的正方体木块A放入容器中,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3;在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示。若将物块B单独放入此液体中,它静止时将( )
A.悬浮 B.漂浮 C.沉底 D.无法判断
【分析】根据物体漂浮时浮力等于重力,算出物体B的密度,作出判断。
【解答】解:甲图中,木块A在液体中漂浮,木块静止时露出液面的体积与浸入液体的体积之比为1:3,则V排=VA,
漂浮时浮力等于重力,所以ρ液gV排=ρ木gVA,
即:ρ液g×VA=ρ木gVA,
则液体的密度:ρ液=ρ木=×0.6×103kg/m3=0.8×103kg/m3;
在木块上表面轻放一个物块B(VA=2VB,则VB=VA),A的上表面刚好与液面相平,如图乙所示,因为整体漂浮,所以浮力等于总重力,
即:ρ液gVA=ρ木gVA+ρBgVB,
ρ液gVA=ρ木gVA+ρBg×VA,
化简可得:ρ液=ρ木+ρB,
则B的密度:ρB=2(ρ液﹣ρ木)=2(0.8×103kg/m3﹣0.6×103kg/m3)=0.4×103kg/m3<ρ液,
故若将物块B单独放入此液体中,它静止时将漂浮。
故选:B。
【点评】本题主要考查阿基米德原理以及物体的浮沉条件,有一定难度。
14.(2018•兰州)在一支平底试管内装入适量铁砂,先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,如图所示。下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大
B.试管在乙液体中受到的浮力较大
C.装甲液体的烧杯底部所受液体压强较大
D.装乙液体的烧杯底部所受液体压强较大
【分析】①漂浮在液体表面上的物体,受到的浮力等于物体的重力;
②液体对容器底的压强与液体的密度和深度有关,已知两种液体的深度相同,对容器底的压强大小决定于液体的密度。
【解答】解:
A、B、由图知:同一支试管,在两种液体中都是漂浮的,所以受到的浮力都等于它的重力而相等。此两选项均错误;
C、D、由图知:浮力相同时,试管排开甲液体的体积较大,由公式ρ液=知,所以甲液体的密度较小;已知两种液体的深度相同,ρ甲<ρ乙,由公式p=ρgh知:甲液体对烧杯底部的压强较小,乙液体对容器底部的压强较大。所以选项C错误,选项D正确。
故选:D。
【点评】此题考查了漂浮的特点、阿基米德原理的应用和液体压强的比较,熟悉基本公式,根据需要能够正确、灵活的变形是解决此类问题的关键。
15.(2018•夏津县校级自主招生)如图所示,小东让一密度计漂浮在水面上,然后往水中加适量食盐,下列说法中正确的是( )
A.密度计会上浮一些
B.液体对容器底部的压强变小
C.漂浮时密度计受到的浮力大于重力
D.密度计静止时,液体对它的浮力变小
【分析】加食盐前后,密度计都漂浮,自重不变,根据物体的漂浮条件分析判断密度计受浮力变化情况,而液体的密度增大,再根据阿基米德原理判断排开水的体积变化,判断上浮还是下沉;
加食盐后液体的密度增大、水深不变,根据液体压强公式判断液体对容器底的压强变化。
【解答】解:
因为加食盐前后,密度计都漂浮,自重不变,
所以密度计受到的浮力不变,F浮=G,故CD错误;
因为F浮=ρ液V排g,液体的密度增大,
所以密度计排开水的体积减小,将上浮一些,故A正确;
因为p=ρgh,液体的密度增大,h不变,
液体对容器底的压强变大,故B错误。
故选:A。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理、物体的漂浮条件的掌握和运用,确认密度计漂浮受到的浮力等于自重大小不变是本题的关键。
16.(2018•青岛自主招生)如图所示容器内放有一长方体木块,上面压有一铁块,木块浮出水面的高度为h1(图a);用细绳将该铁块系在木块的下面,木块浮出水面的高度为h2(图b);将细绳剪断后(图、c),木块浮出水面的高度为( )
A.h1+
B.h2+
C.h1+
D.h2+
【分析】把木块M和铁块m看做一个整体,图a中排开水的体积Va排与图b排开水的体积Vb排.而图c只研究长方体木块M排开水的体积VC排.根据沉浮条件得出排水体积大小的关系,从而得出木块浮出水面的高度。
【解答】解:设长方体木块的底面积为S,高为h;把木块M和铁块m看做一个整体,两种情况都是处于漂浮状态,浮力等于木块和铁块的总重力,浮力相等。在同种液体中它们受到的浮力相等,排开液体的体积相等;即Va排=Vb排。
又∵Va排=Sh﹣Sh1,Vb排=Sh﹣Sh2+Vm,所以Sh﹣Sh1=Sh﹣Sh2+Vm,
∴Vm=S(h2﹣h1)﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
由图a可知:木块和铁块的漂浮时
F浮=G木+G铁;
∴ρ水gS(h﹣h1)=ρ木gSh+ρ铁gVm﹣﹣﹣﹣﹣﹣②;
将①式代入②式得:h=﹣﹣﹣﹣﹣﹣③。
将细绳剪断后(图c)木块漂浮;GM=FM浮;即ρ木gSh=ρ水gS(h﹣h3);
∴h3=﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣④;
将③式代入④式得:h3=h1+。
故选:A。
【点评】解答本题的关键是图a与图b中要把木块和铁块看作一个整体,利用图a的重力和浮力关系,图a与图b中之间的浮力相等而得到的排开的水体积相等的关系得出木块高h的表达式;知道在图c中只是木块浮出水面,高度只决定于木块本身,本题难度很大。
17.(2017•武侯区校级自主招生)如图所示,金属块A通过轻绳系于木块C的下方,静止在水中;金属块B平放在木块D的上表面,静止在水面上。已知长方体木块C和D密度、体积、形状均完全相同,密度是水密度的一半,它们的上表面均正好与水面相平;金属块A和B的体积、形状完全相同,它们各自的体积是单个木块体积的一半,则A、B的密度之比为( )
A.3:1 B.2:1 C.6:1 D.4:1
【分析】物体漂浮或悬浮在水中时,物体受到的浮力等于其重力,应用密度公式的变形公式与浮力公式列等式,分别求出A、B的密度,然后求出比值。
【解答】解:根据题意可知:设木块C和D的体积为V,则木块密度ρ木=ρ水,金属块A和B的体积VA=VB=V;
当金属块A通过轻绳系于木块C的下方,静止在水中;由于金属块A和木块C全部浸没水中,
则:GC+GA=F浮1,
即:ρ木gV+ρAgVA=ρ水g(V+VA),
所以,ρ水gV+ρAg×V=ρ水g(V+V),
整理得:ρA=2ρ水;
金属块B平放在木块D的上表面,静止在水中;由于木块D全部浸没水中,
则:GD+GB=F浮2,
即:ρ木gV+ρBgVD=ρ水gV,
所以,ρ水gV+ρBg×V=ρ水gV,
整理得:ρB=ρ水;
所以,ρA:ρB=2ρ水:ρ水=2:1。
故选:B。
【点评】本题考查了求金属块受到的重力之比,应用物体的沉浮条件、密度公式的变形公式、浮力公式即可正确解题。
18.(2018•广安)如图所示,甲、乙两个完全相同的烧杯,放置在同一水平桌面上,杯内盛有密度不同的盐水。将同一小球分别放入两烧杯中,待静止时,两杯盐水液面相平,则( )
A.甲杯盐水的密度小于乙杯盐水的密度
B.盐水对甲杯底的压强小于盐水对乙杯底的压强
C.小球在两杯盐水中的浮力相等
D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强
【分析】(1)根据小球的浮沉情况判断出杯中盐水密度的大小关系;
(2)利用压强公式p=ρgh判断压强的大小;
(3)根据漂浮与悬浮的条件可判断小球在不同杯子中受到的浮力的大小;
(4)根据压强公式p=判断压强的大小。
【解答】解:A、小球在甲杯中漂浮,则ρ甲>ρ球;在乙杯中悬浮,则ρ乙=ρ球;所以,ρ甲>ρ乙,故A错误;
B、两杯中液面相平,h相等,ρ甲>ρ乙,由公式p=ρgh可知,p甲>p乙.故B错误;
C、读图可知,小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,则浮沉条可知,它们此时所受的浮力都等于自身的重力,即浮力相同,故C正确;
D、由于ρ甲>ρ乙=ρ球,则甲杯中盐水的密度大,体积大,甲液体质量较大,重力较大,容器重力相同,底面积相同,据压强公式p=,得甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强,故D错误。
故选:C。
【点评】本题的解答需要用到浮沉条件、液体压强公式、阿基米德原理、压强的变形公式等,同时还要进行严密的推理,综合性较强。
19.(2019•太原一模)图中是甲、乙两种物质的质量和体积关系的图象,利用这两种物质制成两个质量相同的实心球,分别放入A、B两个相同的盛满水的烧杯内静止时,下列判断正确的是( )
A.甲球沉底,甲球的密度比乙球小
B.乙球漂浮,乙球受到的浮力大于自身重力
C.水对A容器底部的压强比B的大
D.A烧杯溢出水的质量比B烧杯溢出的小
【分析】先根据图象给出的数据求出甲。乙两物质的密度,从而推出浮沉条件即可判断甲乙两球在水中的状态;然后根据浮沉条件判断球的浮力与重力的关系;根据压强公式判断水对A容器底部的压强的变化;根据阿基米德原理判断溢出水的质量关系。
【解答】解:根据图象数据可知:ρ甲===2g/cm3,ρ乙===0.5g/cm3,已知水的密度ρ水=1g/cm3,
A、由于ρ甲>ρ水>ρ乙,根据物体的浮沉条件可知:甲球沉底,乙球漂浮,故A错误;
B、乙球漂浮,根据漂浮条件可知:F浮B=GB;故B错误;
C、由于A、B两个相同烧杯内盛满了水,所以分别放入实心球后容器里的水的深度不变,故水对容器底部的压强相等,故C错误;
D、已知甲球沉底,乙球漂浮,根据阿基米德原理和浮沉条件可知:GA溢=F浮A<GA;GB溢=F浮B=GB;
即:mA溢<mA;mB溢=mB;
由于甲、乙两个实心球的质量相同的,所以,mA溢<mB溢;故D正确。
故选:D。
【点评】本题可得图象分析、浮沉条件和液体压强公式的应用,关键是根据图象得出物体的密度大小。
20.(2019•沂源县一模)在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断( )
A.两个简易密度计所受浮力F甲>F乙
B.两杯液体的密度ρ甲>ρ乙
C.两个烧杯底部所受液体的压强p甲=p乙
D.两个简易密度计排开液体的重力G甲=G乙
【分析】(1)根据物体漂浮,浮力等于重力,比较浮力大小;
(2)由图可知,密度计排开液体之间的关系,根据阿基米德原理判断液体的密度关系;
(3)根据液体压强公式判断两个烧杯底部所受液体的压强关系。
(4)根据阿基米德原理比较排开液体的重力大小。
【解答】解:
A、由图可知,密度计在两液体中均处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知,F浮=G,两个密度计完全相同,则重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;即F甲=F乙.故A错误;
B、由图知,甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即ρ甲<ρ乙.故B错误;
C、因ρ甲<ρ乙,液面高度相同,则根据p=ρgh可知,两个烧杯底部所受液体的压强p甲<p乙,故C错误;
D、根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体,受到的浮力等于它排开液体的重力,F甲=F乙,所以排开液体的重力G甲=G乙.故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体漂浮条件和液体压强公式的应用,利用好物体漂浮条件F浮=G是解此类题目的关键。
21.如图,放在同一水平面上的甲、乙两个相同容器内盛有不同液体,现将同一物块分别放入两个容器中,处于静止时,两容器中的液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.甲容器中物块排开液体的重力较小
B.乙容器中物块受到液体的浮力较大
C.甲容器中液体的密度较小
D.乙容器底部受到液体的压强较小
【分析】(1)物体漂浮或悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,据此判断物块在两液体中受到的浮力关系,根据阿基米德原理可知物块排开两液体的重力关系;
(2)由图可知物块在两液体中排开液体的体积关系,根据阿基米德原理可知两液体的密度关系,两容器中的液面恰好相平,根据p=ρgh比较两容器底部受到液体的压强关系。
【解答】解:
(1)由图可知,甲中物体悬浮,乙中物体漂浮,
因物体悬浮或漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,且同一物体的重力不变,
所以,F浮甲=F浮乙=G物,即浮力相等;
由阿基米德原理可知,甲、乙两容器中物块排开液体的重力也相等,故AB错误;
(2)由图可知,V排甲>V排乙,且浮力相等,由F浮=ρgV排可知,甲容器中液体的密度较小;
因两容器中的液面恰好相平,
所以,由p=ρgh可知,乙容器底部受到液体的压强较大,故C正确,D错误。
故选:C。
【点评】本题考查了物体浮沉条件和阿基米德原理、液体压强公式的应用,利用好同一物体的重力不变较为关键。
22.(2019•苏州一模)如图所示,是小明同学制作的“浮沉子”。当用力挤压矿泉水瓶子,可以看到矿泉水瓶内的小玻璃瓶下沉;松手,会看到小玻璃瓶又浮起来了。你可以随心所欲地控制它的浮沉,而且随着挤压力度的变化,我们还能控制小玻璃悬浮在矿泉水瓶中的任一位置。关于“浮沉子”,下列说法正确的是( )
A.用力挤压矿泉水瓶时,小玻璃内的气体密度不变且下沉
B.潜水艇的原理与“浮沉子”的浮沉原理相同
C.“浮沉子”下沉时,小玻璃瓶内的气体体积和下沉前相比变大了
D.“浮沉子”上浮时,它受到的浮力和重力是一对平衡力
【分析】根据物体浮沉条件和平衡力的相关知识分析解答。
(1)物体浮沉条件:浮力大于重力,物体上浮;浮力小于重力,物体下沉。在气体质量一定时,气体体积越小压强越大。
(2)平衡力的条件:大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上。
【解答】解:
AC、用力挤压矿泉水瓶时,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,体积变小,而气体质量不变,故密度变大,同时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉;故AC错误;
B、由题意可知,潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同,都是靠改变自身重力来实现浮沉的,故B正确;
D、松开手,小瓶内水面上的空气体积增大,压强减小,浮沉子里面被压缩的空气把水压出来,此时浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮;所以,此时它受到的浮力和重力大小不等,不是一对平衡力;故D错误。
故选:B。
【点评】此题是大气压和压强、浮力和平衡力的一个综合考查,出错原因是很多同学不认识浮沉子,属于易错题。
23.(2019•苏州模拟)如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,则下列说法正确的是( )
A.小球所受的浮力大于小球的重力
B.剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力不变
C.剪断绳子后,小球上升过程中水对烧杯底部的压强变大
D.剪断绳子前沿杯壁缓慢加水,小球受到绳子的拉力变小
【分析】(1)根据物体的受力平衡即可判断小球所受浮力、拉力与重力的关系,并据此可判断加水后是否会对这种平衡造成影响。
(2)剪断绳子后,根据排开液体的体积变化,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变化,根据水的深度变化利用p=ρgh判断水对烧杯底部的压强变化。
【解答】解:
A、小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,小球受到竖直向下的重力、竖直向下的拉力和竖直向上的浮力作用,则根据物体受力平衡可知:F浮=G+F;所以,小球所受的浮力大于小球的重力。故A正确;
B、剪断绳子后,小球会上升,由于原来小球恰好浸没在水中,所以上升后就会露出水面,则上升过程中排开水的体积变小,根据阿基米德原理可知所受的浮力变小,故B错误;
C、小球上升过程中,水的液面下降,根据p=ρgh可知水对烧杯底部的压强变小。故C错误;
D、剪断绳子前沿杯壁缓慢加水,小球所受的重力不变,排水体积不变,则浮力也不变,小球仍处于平衡状态,因此,小球受到绳子的拉力不变,故D错误。
故选:A。
【点评】本题准确分析物体的受力情况,熟练运用阿基米德原理和液体压强公式是解答此题的关键。
二.填空题
24.(2018•柳州)如图所示,柱形容器的底面积为400cm2,边长为10cm的正方体实心冰块悬浮在油水分层液体中,则冰块浸在水中部分的体积为 600 cm3.当冰块完全熔化后,油水分界面的高度变化了 0.75 cm.(已知浸在分层液体中的物体受到浮力大小等于排开所有液体的重力,ρ冰=0.9×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ油=0.75×103kg/m3,g取10N/kg。)
【分析】(1)根据悬浮条件F浮=G求出冰在油和水中体积之比,进而求出冰块浸在水中部分的体积;
(2)求出冰熔化成水后水的体积,对比排开水的体积分析确定界面的变化。
【解答】解:
(1)因为冰块悬浮,
所以冰块受到的浮力:F浮=G,
即:ρ油gV1+ρ水gV2=ρ冰g(V1+V2)
此时冰块在油中的体积V1与在水中的体积V2之比是:
V1:V2===2:3,
而V冰=(10cm)3=1000cm3,
V1=400cm3,V2=600cm3,
冰块浸在水中部分的体积为600cm3;
(2)冰块的质量:
m冰=ρ冰V=0.9g/cm3×1000cm3=900g,
冰化成水后,质量不变,m水=m冰=900g,
化成水的体积:
V水===900cm3,
因为冰块在油中的体积与在水中的体积之比V1:V2=2:3,
V排水=V2=600cm3,
化成水后V水=900cm3>V排水=600cm3
因此水面上升,圆柱形容器体积V=Sh,则液面上升高度为:
△h===0.75cm。
故答案为:600;0.75。
【点评】此题考查学生对于浮力知识的理解和掌握,掌握阿基米德原理和分析物体的状态受力情况,对比体积变化解决液面上升或下降问题。
25.(2018•大连)漂浮在海面的潜水艇受到的浮力为F1,该艇下潜到海面下受到的浮力为F2,则F1 < F2;若该艇从海中潜行进入长江后,受到的浮力为F3,已知海水的密度大于江水的密度,则F3 < F2.(均选填“>”“=”或“<”)
【分析】(1)根据F浮=ρ液gV排判断出漂浮在海面的潜水艇与下潜到海面下的该艇受到的浮力的大小;
(2)因为潜水艇潜行(在水面下航行),所以排开液体的体积相等,根据阿基米德原理可知,从江水到海水,液体的密度变大,所以浮力变大。
【解答】解:(1)潜水艇漂浮在海面时排开液体的体积较小,该艇下潜到海面下时排开液体的体积较大,根据F浮=ρ水v排g知漂浮在海面的潜水艇受到的浮力小于该艇下潜到海面下受到的浮力受到的浮力,即F1<F2;
(2)若该艇从海中潜行进入长江后,
潜水艇的体积不变,排开水的体积不变,海水的密度大于江水的密度,即液体密度减小,
根据F浮=ρ水v排g知潜水艇受到水的浮力减小,即F3<F2。
故答案为:<;<。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体浮沉条件的掌握和运用,潜水艇是物体的浮沉条件的典型应用,应理解它们原理的,明确它悬浮在水中排开液体的体积不变是解答此题的关键。
26.(2018•郴州)小华用一支自制的长为L的密度计测某液体的密度,如图所示。密度计浸在水中静止时露出水面长度为L1,受到的浮力为F1,浸在被测液体中静止时露出长度为L2,受到的浮力为F2.则F1 = F2(选填“>”,“=”或“<”),待测液体的密度ρ液= •ρ水 (用含有字母的式子表示ρ液,水的密度用ρ水表示)
【分析】(1)把密度计放在水、液体时都漂浮,利用物体的漂浮条件判断出浮力的大小;
(2)利用阿基米德原理和浮力相等列等式表示出液体密度。
【解答】解:当密度计置于水、液体的容器中,
因为密度计漂浮,
所以密度计受到的浮力:
F1=G,F2=G,
即F1=F2,
ρ水gV排1=ρ液gV排2,
ρ水gS(L﹣L1)=ρ液gS(L﹣L2),
ρ液=•ρ水。
故答案为:=;•ρ水。
【点评】本题涉及的知识点较多,既考查阿基米德原理、物体的浮沉条件的应用,还考查控制变量法的应用,难点是将阿基米德原理和物体的浮沉条件结合起来使用。
27.(2018•桂林)如图所示,一段粗细、质量均匀的蜡块,重为G1,长为L,与一重为G2的铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上,露出水面的长度为L0,则蜡块和铁块所受水的浮力F浮= G1+G2 ,若多次截掉蜡块露出水面的部分,直到蜡块上表面与水面恰好相平,此时蜡块在水中的长度L1≈ L﹣L0 。(结果用G1、G2、ρ水、ρ蜡、L、L0来表示)
【分析】(1)根据漂浮时,浮力等于重力,在本题中为F浮=G蜡+G铁;
(2)当蜡块漂浮时,露出水面的长度为L0,根据阿基米德原理求出V排,根据G=mg=ρVg求出蜡块浸没的体积,由于V排=V蜡浸+V铁;据此求出铁块的体积;
蜡块上表面与水面恰好相平,即此时悬浮,可知F浮′=G蜡剩+G铁,分别代入后得到蜡烛剩余的长度。
【解答】解:(1)蜡块与铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上时,根据漂浮条件可知:F浮=G1+G2;
(2)当蜡块漂浮时,根据阿基米德原理可得:
V排==;
根据G=mg=ρVg可得蜡块体积:
V1=,
由于露出水面的长度为L0,则蜡块漂浮时浸在水里的体积为:
V蜡浸=V1=×=,
铁块的体积:
V2=V排﹣V蜡浸=﹣;
当蜡块上表面与水面恰好相平,即悬浮时,
V排′=V1+V2=×+﹣;
则:F浮′=G蜡剩+G2,
即:ρ水g(×+﹣)=G1+G2,
所以,L1=L﹣L0。
故答案为:G1+G2;L﹣L0。
【点评】此题考查了有关物体的浮沉条件及阿基米德原理的应用,关键要把握两点:①蜡块与铁块通过轻质细绳相连,竖立漂浮在水面上时是漂浮,浮力等于总重力;②蜡块上表面与水面恰好相平时是悬浮,浮力等于重力。注意两状态下的浮力不相同。
28.(2018•哈尔滨)夏天把西瓜放在冷水中降温,西瓜浸没于水中后松手,西瓜会上浮,是由于 西瓜受到的浮力大于重力 ;用手捞出西瓜的过程中,人感觉越来越费力,由此可以猜想浮力大小与 物体排开液体的体积 有关。
【分析】(1)物体的浮沉条件是:F浮>G,上浮;F浮=G,悬浮;F浮<G,下沉。
(2)浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关。
【解答】解:西瓜浸没于水中,由于西瓜受到的浮力大于重力,所以松手后西瓜会上浮,
浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关。用手捞出西瓜的过程中,它排开水的体积逐渐减小,而水的密度不变,根据F浮=ρ液V排g可知,浮力变小,所以感觉越来越费力,由此可知浮力大小与物体排开液体的体积有关。
故答案为:西瓜受到的浮力大于重力;物体排开液体的体积。
【点评】本题考查了学生对物体浮沉条件的应用和浮力的大小与什么因素有关,难度不大,属于基础知识。
29.(2018•福建)如图,薄壁圆柱形容器A、B放在水平桌面上,分别盛有不同的液体。A、B的底面积之比SA:SB=2:1,液面的高度之比hA:hB=3:2,液体对两个容器底部的压力大小相等。现将完全相同的两小球分别放入A、B液体未溢出。静止时,A中的小球悬浮,B中的小球 漂浮 (选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”),A、B容器底部受到液体的压强之比pA:pB= 1:2
【分析】(1)已知容器的底面积和液面的高度,利用V=Sh得出液体体积的关系;由于液体对两个容器底部的压力大小相等,根据F=G=mg可得液体的质量相等,然后利用ρ=得出液体的密度关系;由于静止时A中的小球悬浮,然后根据物体的浮沉条件得出B液体的密度与小球的密度关系,即可判断B中的小球浮沉情况;
(2)由A、B容器都是柱状容器,得出底部受到液体的压力,大小关系,利用p=即可求出液体对容器底的压强比值。
【解答】解:(1)液体的体积之比为:===,
由于液体对两个容器底部的压力大小相等,则根据F=G=mg可知:mA=mB,
所以液体密度之比为:====;
则ρA=ρB;
由于A中的小球悬浮,根据悬浮条件可知:ρ球=ρA;
所以ρ球<ρB,根据物体的浮沉条件得出B液体的漂浮;
(2)将完全相同的两小球分别放入A、B液体未溢出,则液体对容器底部的压力等于液体的重力和小球的重力之和,
所以液体对容器底部的压力相等;即FA=FB;
根据p=可得:
pA:pB=:=×=1:2。
故选:漂浮;1:2。
【点评】本题考查密度公式和浮沉条件的应用,关键是判断小球的密度与两液体的密度大小关系,知道小球放入液体中时,液体对容器底的压力等于液体的重力和小球的重力之和。
30.(2018•烟台)水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球A、B分别放入两烧杯中,当两球静止时,两液面高度相同,球所处的位置如图所示两小球;所受浮力的大小关系为FA = FB,两小球所排开液体重力的大小关系为GA = GB,两种液体对烧杯底的压强的大小关系为p甲 > p乙(均选填“>”、“=”或“<”)。
【分析】(1)A、B是两个完全相同的小球,漂浮和悬浮时受到的浮力都等于重力,由此可知两小球受浮力大小关系;根据阿基米德原理可知排开液体重力的大小关系;
(2)根据漂浮和悬浮时液体密度和球的密度关系,找出两种液体的密度关系,又知道两容器液面等高(深度h相同),利用液体压强公式分析两种液体对容器底压强的大小关系。
【解答】解:由图可知,A球漂浮,B球悬浮,所以根据悬浮和漂浮条件可知两球受到的浮力都等于各自的重力,由于两个小球是相同的,重力相等,所以FA=FB=G。
根据阿基米德原理可知:排开液体重力GA=FA,GB=FB,所以GA=GB;
由于A球漂浮,B球悬浮,根据物体的浮沉条件可知:ρ甲>ρ球,ρ乙=ρ球,
则两种液体的密度大小关系是:ρ甲>ρ乙。
且两烧杯中液面相平即h甲=h乙,根据液体压强的计算公式p=ρgh可知:p甲>p乙。
故答案为:=;=;>。
【点评】本题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,关键知道物体漂浮时浮力等于重力,物体密度小于液体密度,物体悬浮时浮力等于重力,物体密度等于液体密度。
31.(2018•连云港)如图所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力 大于 小球的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”),剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力 变小 (选填“变大”、“变小”或“不变”,下同),水对烧杯底部的压强 变小 。
【分析】(1)根据物体的受力平衡即可判断小球所受浮力大于重力。
(2)剪断绳子后,根据排开液体的体积变化,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变化,根据水的深度变化利用p=ρgh判断水对烧杯底部的压强变化。
【解答】解:
(1)小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,小球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力作用,此时在竖直向下的拉力作用下处于静止,则根据物体受力平衡可知:F浮=G+F;所以,小球所受的浮力大于小球的重力。
(2)剪断绳子后,小球会上升,由于原来小球恰好浸没在水中,所以上升后就会露出水面,则上升过程中排开水的体积变小,根据阿基米德原理可知所受的浮力变小,水的液面下降,根据p=ρgh可知水对烧杯底部的压强变小。
故答案为:大于;变小;变小。
【点评】本题准确分析物体的受力情况,熟练运用阿基米德原理和液体压强公式是解答此题的关键。
32.(2018•德州)在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。从观察到的现象可以判断:两个简易密度计所受浮力F甲 等于 F乙、两杯液体的密度ρ甲 小于 ρ乙、两个烧杯底部所受液体的压强p甲 小于 p乙(选填”大于”、“小于”或”等于“)
【分析】两个完全相同的重力相同,放入乙、丙两种液体中都处于漂浮状态,根据漂浮的条件可知在两种液体中所受浮力的大小关系;由图可知,密度计排开液体之间的关系,根据阿基米德原理判断液体的密度关系,再根据液体压强公式判断两个烧杯底部所受液体的压强关系。
【解答】解:由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,此时F浮=G,
两个完全相同的重力相同,
所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;
甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,
根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度。
液面高度相同,
根据p=ρgh可知,甲烧杯底部受到的压强小。
故答案为:等于;小于;小于。
【点评】本题考查了阿基米德原理、物体漂浮条件和液体压强公式的应用,利用好物体漂浮条件F浮=G是解此类题目的关键。
33.(2018•金华)杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。
(1)茶叶漂浮在水面,是因为浮力 等于 重力(填“大于”、“小于”或“等于”);
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将 不变 (填“变大”、“变小”或“不变”)。
【分析】(1)漂浮在水面上的物体所受的浮力等于自身的重力。
(2)茶杯对桌面的压力等于茶杯、水和茶叶的总重力。
【解答】解:(1)根据物体浮沉条件可知,茶叶漂浮在水面,是因为浮力等于重力;
(2)茶杯对桌面的压力等于茶杯、水和茶叶的总重力,所以不考虑水的蒸发,茶杯对桌面的压力不变。
故答案为:(1)等于;(2)不变。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用、压力与重力的区别,难度不大,关键是解答中把杯子、茶叶和水看做一个整体。
34.(2019•江西自主招生)钢铁制成的航母能浮在海面上是因为其受到的浮力 等于 (填“大于”“小于”或“等于”)自身的重力。潜水艇在水中能实现上浮或下潜是靠改变 自身重力 达到目的。
【分析】浸没在水中无论是上浮还是下沉,潜水艇的体积不变(排开水的体积不变),受浮力不变;通过让海水进、出压力舱改变潜水艇受到的重力,实现上浮或下沉的;
当航母漂浮在水面上时,根据漂浮条件可知浮力与重力相等。
【解答】解:当航母静止在水面上时,根据漂浮条件知:受到的浮力等于重力;
在水中,潜水艇受到水的浮力和重力的作用,
根据F浮=ρ水v排g,潜水艇的体积不变,上浮或下潜时,排开水的体积不变,故潜水艇受到水的浮力不变;
把压缩空气压入潜水艇的压力舱,将海水排出,潜水艇自重G减小,当F浮>G时,潜水艇上浮;
打开压力舱的阀门,让海水进入压力舱内,潜水艇自重G增大,当F浮<G时,潜水艇下沉。
故答案为:等于;自身重力。
【点评】题考查了学生对阿基米德原理和物体浮沉条件的掌握和运用,知道潜水艇自身体积不变(排开水的体积不变、受浮力不变)是本题的关键。
35.(2019春•无锡期中)如图所示,容器内装有一定量的水,将一质量分布均匀的球形物体放入水中静止时,该物体恰有的体积露出水面,则该物体的密度是 0.6×103 kg/m3,现将部分酒精倒入容器内(液体未溢出),此时小球露出液面部分的体积 减小 ,该物体受到的浮力将 不变 。(两空均选填“增大”、“减小”或“不变”)
【分析】(1)小球漂浮时浮力与重力相等,根据阿基米德原理及重力、密度公式表示出浮力和重力,列出关系式进行计算密度;
(2)将部分酒精倒入容器中(液体未溢出),小球静止后仍漂浮,首先根据物体漂浮条件判断浮力变化,然后可知小球露出液面部分的体积变化。
【解答】解:(1)因为小球漂浮,
所以小球受到的浮力:F浮=G,
即ρ水gV排=(1﹣)V物=ρ物gV物,
所以ρ物=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3;
(2)将部分酒精倒入容器中(液体未溢出),液体密度变小,但水和酒精的混合液体的密度仍大于小球的密度,小球仍然漂浮,浮力仍等于小球的重力,则小球受到的浮力不变,而液体密度变小,由F浮=ρgV排可知,V排应增大,则小球露出液面部分的体积变小;
故答案为:0.6×103;减小;不变。
【点评】此题考查物体浮沉条件及其应用,关键是根据小球漂浮时浮力与重力相等列出等式求解小球的密度。
36.(2019•黄石一模)有三个相同的烧杯都装满水,现将体积相同材料不同的甲乙丙三个实心小球,依次轻轻地放入三个烧杯中,结果是甲球下沉至杯底,乙球漂浮,丙球悬浮,如图所示。三个小球中密度最大的 ρ甲>ρ丙>ρ乙 ,受到的浮力大小关系是 F甲=F丙>F乙 。三个烧杯中水对烧杯底部的压强大小关系是 p甲=p乙=p丙 烧杯底部对桌面的压强大小关系是 p′甲>p′乙=p′丙 (大小关系用不等式或等式表示)。
【分析】(1)甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,根据物体的浮沉条件分析判断三个小球密度的关系;
(2)由图可确定三个烧杯中的V排关系,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断浮力大小关系;
(3)由于三个相同烧杯中都装满水,由图可确定判断液面升高的关系,从而根据p=ρgh判断烧杯底部受到水的压强的关系;
(4)由于烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力,则根据相同的烧杯装满水的,球的重力关系和排开水的重力关系,先判断出压力的关系,进一步即可判断压强关系。
【解答】解:
(1)甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,所以甲球的密度大于水的密度,乙球的密度小于水的密度,丙球的密度等于水的密度,因此三个小球的密度大小关系是:ρ甲>ρ丙>ρ乙;
(2)由于甲乙丙三个实心小球体积相同,则由图可知排开水的体积关系:V甲排=V球,V乙排<V球,V丙排=V球,所以V甲排=V丙排>V乙排,根据F浮=ρ液V排g可知:F甲=F丙>F乙;
(3)因为三个相同烧杯中都装满水,放入球后烧杯中液面高度不变,根据p=ρgh可知烧杯底部受到水的压强相等,即:p甲=p乙=p丙;
(4)三个相同烧杯中都装满水,里面水的重力G水相等,由于烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力,则放入物体后对桌面的压力变化为:F=G容器+G水+G球﹣G排和G排=F浮,据此可得:
F′甲=G容器+G水+G甲﹣G排甲=G容器+G水+G甲﹣F甲;
F′乙=G容器+G水+G乙﹣G排乙=G容器+G水+G乙﹣F乙;
F′丙=G容器+G水+G丙﹣G排丙=G容器+G水+G丙﹣F丙;
由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球悬浮,则G甲>F甲;G乙=F乙;G丙=F丙;
所以F′甲>F′乙=F′丙;
由于容器的底面积相同,根据p=可得:
烧杯底部对桌面的压强的关系是p′甲>p′乙=p′丙。
故答案为:ρ甲>ρ丙>ρ乙;F甲=F丙>F乙;p甲=p乙=p丙;p′甲>p′乙=p′丙。
【点评】本题考查了学生分析推理的能力,本题中解题的关键是由物体在水中所处的状态判断其密度和浮力大小的关系、知道烧杯底部对桌面的压力等于容器的总重力。
37.(2019•苏州一模)某冰块中有一小金属块,冰和金属块的总质量是61g,将它们放在盛有水的圆柱形容器中,恰好悬浮于水中(如图甲所示)。当冰全部熔化后,容器里的水面下降了0.6cm(如图乙所示)。容器的底面积为10cm2,冰块中冰的体积是 60 cm3,金属块的质量是 7 g.金属块的密度是 7×103 kg/m3.已知冰的密度ρ冰=0.9×103kg/m3。
【分析】(1)设整个冰块的体积为V,其中冰的体积为V1,根据冰熔化为水时,质量保持不变,但体积减小,以体积的减少量作为等量关系,可列出方程,即可求出冰块中冰的体积。
(2)利用冰的密度和体积求出冰的质量;用总质量减去冰块的质量即为金属的质量;
(3)利用物体的浮沉条件中的漂浮,F浮=G物,即可求出冰和金属块的总体积,然后用总体积减去冰块的体积即为金属块的体积;利用密度公式即可求出金属块的密度。
【解答】解:设冰和金属块的总体积为V,其中冰的体积为V1,金属块的体积为V2;冰和金属的总质量为m,其中冰的质量为m1,金属块的质量为m2。
(1)由题意得,冰的体积减去熔化成水后的体积,就是水面下降的体积,即:V1﹣=0.6cm×10cm2=6cm3,
则:V1﹣V1=6cm3,即:V1=60cm3。
(2)由ρ=可得:
m1=ρ冰V1=0.9×103kg/m3×60×10﹣6m3=54×10﹣3kg=54g。
故m2=m﹣m1=61g﹣54g=7g。
(3)由于冰和金属块恰好悬浮于水中,则F浮=G总=mg=0.061kg×10N/kg=0.61N;
由F浮=ρ水gV排得:
V=V排===6.1×10﹣5m3=61cm3
V2=V﹣V1=61cm3﹣60cm3=1cm3
所以金属块的密度ρ金属===7g/cm3=7×103kg/m3。
故答案为:60;7;7×103。
【点评】此题主要考查学生对密度的计算,密度公式的应用,物体的浮沉条件及其应用,计算时注意统一使用国际制单位,此题虽然涉及到的知识点不是很多,但是难度较大,属于难题。
38.(2019•江都区一模)水平桌面上两个完全相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的小球分别放入两烧杯中,当两球静止时,两液面高度相同,球所处的位置如图所示。小球在甲液体中所受浮力为FA、所排开甲液体的重力为GA、甲液体对容器底的压强为p甲;小球在乙液体中所受浮力为FB、所排开乙液体的重力为GB、乙液体对容器底的压强为p乙,则FA = FB、GA = GB、p甲 > p乙(均选填“>”、“=”或“<”)。
【分析】(1)A、B是两个完全相同的小球,漂浮和悬浮时受到的浮力都等于重力,由此可知两小球受浮力大小关系;根据阿基米德原理可知排开液体重力的大小关系;
(2)根据漂浮和悬浮时液体密度和球的密度关系,找出两种液体的密度关系,又知道两容器液面等高(深度h相同),利用液体压强公式分析两种液体对容器底压强的大小关系。
【解答】解:由图可知,A球漂浮,B球悬浮,所以根据悬浮和漂浮条件可知两球受到的浮力都等于各自的重力,由于两个小球是相同的,重力相等,所以FA=FB=G。
根据阿基米德原理可知:排开液体重力GA=FA,GB=FB,所以GA=GB;
由于A球漂浮,B球悬浮,根据物体的浮沉条件可知:ρ甲>ρ球,ρ乙=ρ球,
则两种液体的密度大小关系是:ρ甲>ρ乙。
且两烧杯中液面相平即h甲=h乙,根据液体压强的计算公式p=ρgh可知:p甲>p乙。
故答案为:=;=;>。
【点评】本题考查物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,关键知道物体漂浮时浮力等于重力,物体密度小于液体密度,物体悬浮时浮力等于重力,物体密度等于液体密度。
39.(2019•河西区模拟)一圆柱形容器放在水平地面上,其内装有适量的密度为ρ0的液体。质量分别为m0和2m0的A、B两实心小球用一根无弹性细线连在一起,将它们放入该液体中静止后,如图所示,小球A有一半的体积露出液面。已知小球A的密度为ρ1.则小球B的体积为 ;现将细线剪断,待静止后,A、B两球所受总浮力与细线没有剪断之前相比 减小 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。
【分析】(1)对AB整体分析,AB球处于静止状态,受平衡力,平衡力大小相等,根据力相等列等式写出球B体积的表达式;
(2)把细线剪断后,B物体下沉,A物体漂浮,排开液体的体积减小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断出浮力的变化。
【解答】解:
(1)A球的质量为m0,其密度为ρ1,则A球的体积VA=,
对AB整体分析,AB球处于静止状态,受平衡力,如图所示:
即:GA+GB=F浮,
由重力公式和阿基米德原理可得:
m0g+2m0g==ρ0g(VB+×),
解得:VB=;
(2)现将细线剪断,待静止后,B沉入水底,A漂浮的液面上,B排开液体的体积不变,A排开液体的体积减小,AB排开液体的总体积减小,根据F浮=ρ液gV排可知,两球所受总浮力减小。
故答案为:;减小。
【点评】本题考查平衡力的应用、阿基米德原理的应用,本题的关键对物体AB受力分析。
40.(2019•锡山区一模)如图所示,小华用一只空牙膏壳做实验,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,先后放入同一杯水中。前后两次牙膏壳受到的浮力F甲 小于 F乙;两次水对杯底的压强p甲 小于 p乙(选填“大于”、“等于”或“小于”)。
【分析】(1)根据浮力与重力的关系判断出浮力的大小;
(2)根据F浮=ρ水gV排判断出V排的大小,从而判断出水的深度关系,最后根据液体压强公式判断出两次水对杯底的压强的大小关系。
【解答】解:
甲在水中下沉,则F甲<G;乙在水中漂浮,则F乙=G;所以F甲<F乙;
因F甲<F乙,所以由F浮=ρ水gV排可得,V排甲<V排乙;
且先后放入同一杯水中,所以h甲<h乙,
由p=ρ水gh可知:p甲<p乙。
故答案为:小于;小于。
【点评】本题主要考查了物体浮沉条件、阿基米德原理、液体压强公式的应用,关键是能够判断出两种情况下浮力的大小关系。
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