初中物理苏科版八年级下册第十章 压强和浮力浮力精品同步达标检测题
展开§10-4 浮力
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1.了解浮力的概念及方向;知道浮力产生的原因;
2.理解浮力的大小与什么因素有关;
3.会利用称重法,测量、计算浮力。
4.知道浮力的大小跟排开液体所受重力的关系;
5.理解阿基米德原理;能利用阿基米德原理求浮力、体积、密度。
知识精讲
知识点01浮力
1.概念:浸在液体(或气体)里的物体,受到液体或气体对它向上托的力叫浮力。
2.方向:竖直向上。
3.测量铝块浸没水中所受的浮力:
(1)步骤:①如图甲,在弹簧测力计下悬挂一个铝块,读出弹簧测力计的示数,这就是铝块的重力G;
②把铝块浸没在水中(图乙所示),记录弹簧测力计的示数。
(2)结论:①弹簧测量计的示数变小,说明浸没在水中的铝块受到浮力的作用。
②浮力的大小(图丙受力分析):
4.浮力产生的原因:
完全浸没在液体里的物体,各个表面均受到液体的压力,由于它前后左右对应部分受到的压力大小相等、方向相反,因此而平衡,物体的上下两面浸在液体中的深度不同,对应部分所受压力的大小、方向均不同,这两个压力的合力方向向上,液体对物体上、下两面的压力差,就是液体对物体的浮力。
用公式表示为:。
【知识拓展】
1. 浮力的施力物体就是“液体”,受力物体就是“浸在液体中的物体”;物体间力的作用是相互的,物体受到浮力的同时,液体也受到物体对它的压力作用,这个力的大小就等于物体受到的浮力,方向和浮力的方向相反。
2.根据浮力产生的原因,上、下表面受到的压力差。如果物体和容器底部紧密接触(不是沉底),这时物体上表面受到液体竖直向下的压力,物体的下表面并没有受到液体竖直向上的压力,物体虽然浸没在液体中,但是不受浮力。(如图)
【即学即练1】下列图中所示物体没有受到浮力的是
A. 沉在水底的铁球
B. 水面戏水的天鹅
C. 打入水底的木桩
D. 在水中游动的小鱼
【答案】C
【解析】
ABD、ABD中的物体都浸在水中,物体受到水向上的压力和向下的压力,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差也就是物体受到的浮力。故ABD中的物体均受浮力的作用,故ABD不合题意;
C、木桩的下底面埋在地下,其下底面与河水底紧密接触,木桩没有受到水向上的压力,所以木桩不受浮力作用,故C符合题意。
【即学即练2】浸在液体中的物体如果受到浮力作用,那么施力物体是
A. 地球 B. 物体本身 C. 盛液体的容器 D. 液体
【答案】D
【解析】解:物体浸没在液体中,液体对浸没在其中的物体有向下的压力作用和向上的压力作用,
其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,所以施力物体是液体。
故选:D。
【即学即练3】小华利用弹簧测力计测量石块受到的浮力。如图所示,他用细线将石块挂在弹簧测力计上,测出石块重4.2N,然后将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数如图所示,则石块受到的浮力为( )(g取10 N/kg)
A. 2.0N
B. 2.1N
C. 2.2N
D. 4.2N
【答案】A
【解析】
(1)读取弹簧测力计示数时,要先认清分度值,然后再读数;
(2)物体受到的浮力等于物体的重力和物体浸没在水中弹簧测力计的示数之差,根据F浮=G-F示求出物体所受浮力;
从图中可知测力计的刻度线上2N和3N之间有5格,每格表示0.2N,故此测力计的分度值为0.2N,测力计的示数为2.2N。
根据称重法可知石块受到的浮力F浮=G-F示=4.2N-2.2N=2.0N,故选A。
【即学即练4】如图,一条小溪中有一个小球随着溪流漂流而下,则此小球所受浮力的方向应是( )
A. F1
B. F2
C. F3
D. F4
【答案】C
【解析】解:浮力的方向总是竖直向上的,即与重力的方向相反。
故选:C。
知识点02 决定浮力大小的因素:
1.浮力的大小是否跟物体浸没的深度有关:
(1)如图甲所示,把弹簧测力计下悬挂的物体浸没在一种液体中,并分别停在液体内不同的深度;
(2)弹簧测力计的示数没有变化;
(3)浮力的大小跟物体浸没的深度没有关系。
2.浮力的大小是否跟物体浸没在液体中的体积有关:
(1)如图乙所示,把一个柱状固体竖直悬挂在弹簧测力计下,并逐渐增大物体浸在液体中的体积;
(2)弹簧测力计的示数逐渐减小;
(3)随着物体浸在液体中的体积逐渐增大,物体受到的浮力也逐渐增大。
3.浮力的大小是否跟液体的密度有关:
(1)用密度不同的液体(清水和密度不同的盐水),把这些液体,按照密度由小到大的顺序排列。再把悬挂在测力计下的同一物体先后浸没在这些液体中。
(2)弹簧测力计的示数,随着液体密度的增大而减小;
(3)液体的密度越大,浸没的物体受到的浮力也越大。
4.结论:
物体在液体中受到的浮力的大小,跟它浸没在液体中的体积有关、跟液体的密度有关。物体浸没在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
【微点拨】
1. 探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验中,用到了“称重法”测浮力:,弹簧测力计的示数越小,说明物体受到的浮力越大。
2.探究浮力的大小跟哪些因素有关,实验中利用“控制变量法”,把多因素问题变成多个单因素问题。
【即学即练5】如图是某同学进行“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时其中的一次实验情景。根据图示可以知道,该同学这次操作的目的是( )
A. 探究浮力与液体质量的关系
B. 探究浮力与液体体积的关系
C. 探究浮力与液体密度的关系
D. 探究浮力与液体深度的关系
【答案】C
【解析】解:根据图示可以知道两图中两物的体积相同,两物体都完全浸没在液体中,所以排开的液体体积相同,而一种液体是水、另一种是酒精,两种液体的密度不同,它们所受的浮力不同,所以该同学这次操作的目的是:探究物体所受浮力与液体密度的关系。
故选:C。
【即学即练6】小明将重为3 N的石块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和盐水中,石块静止时弹簧测力计的示数如图甲、乙所示,则石块在水中所受浮力为 (1) N,石块在盐水中所受浮力为 (2) N;由此可以推出,石块所受浮力的大小与液体的 (3) 有关。
【答案】1 1.2 密度
【解析】略
【即学即练7】小冬学习了“认识浮力”后,爱动脑筋的小冬提出了问题:浸在液体中的物体受到浮力的大小与哪些因素有关呢?经过思考,他在学校实验室找来了弹簧测力计、烧杯、一个金属块、水和盐水等器材,设计并进行了如图探究实验。
(1)金属块在图C中受到的浮力为______N。
(2)分析B、C两图知道:当金属块浸没入水中后,所受浮力的大小与它浸入水的深度______(选填“有关”或“无关”)。因为此时金属块浸入水的______没有发生变化。
(3)小冬______(选填“能”或“不能”)利用图A和D探究浮力的大小与液体密度有关,理由是______。
(4)综合上述实验得到的结论是:浸在液体中的物体受到浮力的大小与______和______有关。
(5)根据收集到的实验数据,小冬还计算出了金属块的密度为______kg/m3.(g=10N/kg)。
【答案】1 无关 体积 不能 没有控制排开液体的体积相同 液体密度 物体排开液体的体积 2.8×103
【解析】解;
(1)由图A可知,金属块的重力为2.8N;由图C可知,金属块浸没在水中时,测力计的示数为1.8N,
则金属块浸没在水中时受到的浮力:F浮C=G-FC=2.8N-1.8N=1N;
(2)分析B、C两图可知,当金属块浸没入水中后,在不同的深度,测力计的示数是相同的,则金属块所受的浮力相同,即浮力的大小与它浸入水的深度无关;原因是此时金属块浸入水的体积没有发生变化,即排开水的体积不变。
(3)探究浮力的大小与液体密度有关时,应控制金属块排开液体的体积相同,而液体的密度不同;
由图A和图D可知,两图中液体的密度不同,由于没有控制排开液体的体积相同,故无法探究浮力的大小与液体密度的关系;
(4)由图AB可知,物体浸入液体中的体积越大,即排开液体的体积越大,测力计示数越小,浮力就越大;
由图CD可知,物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大,测力计示数越小,浮力就越大;
所以,浸在液体中的物体受到的浮力跟液体密度、物体排开液体的体积有关;
(5)由图A所示实验可知,金属块的重力G=2.8N,
由G=mg可知,金属块的质量:m=Gg=2.8N10N/kg=0.28kg;
由图C所示实验可知,金属块浸没在水中受到的浮力F浮=1N,
由F浮=ρ水gV排可知,金属块的体积:V=V排=F浮ρ水g=1N1×103kg/m3×10N/kg=1×10-4m3,
则金属块的密度:ρ=mV=0.28kg1×10-4m3=2.8×103kg/m3。
故答案为:(1)1;(2)无关;体积;(3)不能;没有控制排开液体的体积相同;(4)液体密度;物体排开液体的体积;(5)2.8×103。
知识点03 阿基米德原理
1.探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
(1)实验器材:溢水杯、弹簧测力计、金属块、水、小桶
(2)实验步骤:
①如图甲所示,用测力计测出金属块的重力;
②如图乙所示,把被测物体浸没在盛满水的溢水杯中,读出这时测力计的示数。同时,用小桶收集物体排开的水;
③如图丙所示,测出小桶和物体排开的水所受的总重力;
④如图丁所示,测量出小桶所受的重力;
⑤把测量的实验数据记录在下面的表格中:
次数
物体所受
的重力/N
物体在水中时测
力计的读数/N
浮力/N
小桶和排开的水所
受的总重力/N
小桶所受的重力/N
排开水所受的重力/N
1
2
3
…
(3)结论:金属块所受的浮力跟它排开的水所受重力相等。
2.阿基米德原理
①内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。
②公式:
【知识拓展】
①“浸在”包含两种情况:一是物体有一部分浸在液体中,此时V排液=V浸入<V物;二是物体全部没入液体中,此时V排液=V浸入=V物。
②“浮力的大小等于物体排开液体所受的重力”,这里要注意浮力本身是力,只能和力相等,很多同学常把这句话说成“浮力大小等于物体排开液体的体积”。力和体积不是同一物理量,不具有可比性;这里所受的重力,不是物体所受的重力,而是被排开液体所受的重力。
③由,可以看出,浮力的大小只跟液体的密度和物体排开液体的体积两个因素有关,而跟物体本身的体积、密度、形状,与在液体中是否运动,液体的多少等因素无关。
④阿基米德原理也适用于气体。浸没在气体里的物体受到浮力的大小,等于它排开的气体所受的重力。
即。
【即学即练8】小芳同学做“探究浮力的大小”实验时,为使误差尽量减小,最佳的操作顺序应该是( )
A. 甲、乙、丙、丁 B. 丙、丁、甲、乙
C. 丁、甲、乙、丙 D. 丙、甲、乙、丁
【答案】B
【解析】解:
为方便操作和减小测量误差,合理的实验顺序是:
丙、测出空桶所受的重力;
丁、用弹簧测力计测出物体所受的重力;
甲、用弹簧测力计吊着物体浸没在装满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数;
乙、测出桶和排开水所受的总重力。
故选:B。
【即学即练9】把一块橡皮泥分别捏成形状不同的圆柱体、球体和长方体,先后将不同形状的橡皮泥浸没在水中,橡皮泥受到的浮力 (选填“圆柱体大”、“球体大”、“长方体大”或“一样大”)。再将同一块橡皮泥浸没在水中的不同深度,则橡皮泥受到的浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】一样大 不变
【解析】[1]把一块橡皮泥分别捏成形状不同的圆柱体、球体和长方体,先后将不同形状的橡皮泥浸没在水中,不同形状的橡皮泥体积相同,排开水的体积相同,由F浮=ρV排g得,橡皮泥受到的浮力一样大。
[2]再将同一块橡皮泥浸没在水中的不同深度,橡皮泥的体积不变,排开水的体积不变,由F浮=ρV排g得,橡皮泥受到的浮力不变。
【即学即练10】小杰同学在游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A. 浮力不变,压强不变 B. 浮力变小,压强变小
C. 浮力变大,压强变小 D. 浮力变大,压强变大
【答案】C
【解析】解:
液体的压强随深度的增加而增大,由于气泡在上升过程中深度在减小,所以气泡在上升过程中受到液体的压强在减小,因此气泡会发生膨胀造成体积变大,所以气泡内的气体压强会变小;
由于气泡在上升过程中体积变大,所以根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,气泡所受的浮力在变大.
故选 C.
【即学即练10】用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙。g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3.求:
(1)物块受到的重力;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力;
(3)物块的密度。
【答案】
解:(1)由图可知,物体未浸入水中时测力计示数为18N,故物体的重力为G=18N;
(2)物体全部浸入水中时,测力计的示数为F=10N,则在水中受到的浮力为F浮=G-F=18N-10N=8N,
(3)由F浮=ρ液gV排得,物体的体积为:V=V排=F浮ρ水g,
物体的重力为G,质量为m=Gg,
则物体的密度为:ρ=mV=GgF浮ρ水g=GF浮ρ水=18N8N×1.0×103kg/m3=2.25×103kg/m3。
答:(1)物块受到的重力为18N;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力为8N;
(3)物块的密度为2.25×103kg/m3。
【解析】 (1)测力计可以直接测量物体的重力;
(2)根据F浮=G-F得出所受浮力的大小;
(3)根据阿基米德原理求出物体的体积;根据密度公式求出密度。
分层提分
题组A 基础过关练
1、如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为10N,上表面受到水向下的压力为4N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A. 4N
B. 6N
C. 14N
D. 7N
【答案】C
【解析】
根据浮力产生的原因:F浮=F向上-F向下
则F向上=F浮+F向下=10N+4N=14N。
故选C。
2、将一重为40N的物体放入盛满水的溢水杯中,从杯中溢出10N的水,则该物体受到浮力是( )
A. 50N B. 40N C. 30N D. 10N
【答案】D
【解析】
阿基米德原理的内容是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力。数学表达式为:F浮=G排
因物体排开水重10N,所以物体受到的浮力F浮=G排=10N,故D正确。
故选:D。
3、用绳子拴住的氢气球被风吹向空气中,气球所受浮力的示意图如图所示,其中所受浮力方向示意图正确的是( )
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】
浸入液体或气体中的物体受到竖直向上的浮力的作用。
浸在气体中的氢气球受到的浮力的方向始终是竖直向上的,故A正确,BCD错误。
4、探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A. 金属块a浸没在水中,受到浮力的大小必为0.3N
B. 利用甲、乙,可以得出同一物体浸入水中深度越深,所受浮力越小的结论
C. 利用乙、丙,可以得出在同种液体中,物体密度越大所受浮力越大的结论
D. 利用丙、丁,可以初步得出同一物体浸没在密度越大的液体中所受浮力越大的结论
【答案】D
【解析】解:A、金属块a浸没在水中,受到的浮力为:F浮=G-F拉=1.6N-1N=0.6N,故A错误;
B、根据F浮=G-F拉可知:金属a在甲中受到的浮力为:F浮=1.6N-1.3N=0.3N,所以利用甲、乙,可以得出同一物体浸入水中排开液体体积越大,所受浮力越大的结论,故B错误;
C、乙和丙中,a和b的体积不同,没有控制变量,所以利用乙、丙,不可以得出在同种液体中,物体密度越大所受浮力越大的结论,故C错误;
D、根据F浮=G-F拉可知:塑料块b在水中受到的浮力大,所以利用丙、丁,可以初步得出同一物体浸没在密度越大的液体中所受浮力越大的结论,故D正确。
故选:D。
5、小凯进行验证阿基米德原理的实验,正确操作过程如图所示,图中F1、F2、F3、F4分别表示对应的弹簧测力计示数。下列说法正确的是 ( )
A. 该实验还需要测量物体排开液体的体积,并用到液体的密度
B. F 2
D. 若F 1-F 3=F 4-F 2,则说明本次实验结果符合阿基米德原理
【答案】C
【解析】略
6、将一重为80 N的物体放入一盛满水的溢水杯中,从杯中溢出了30 N的水,则物体受到的浮力是( )
A. 80 N B. 30 N C. 50 N D. 110 N
【答案】B
【解析】
溢水杯是满的,物体放入后溢出了30N的水,说明物体排开了30N的水,则物体所受浮力为30N,选项B正确。
7、如图所示,A,B两物体形状完全相同,则A、B两物体受到的浮力( )
A. 一样大
B. A比B小
C. A比B大
D. 以上三种情况都有可能
【答案】A
【解析】
解:根据阿基米德原理F浮力=ρgv排分析:
(1)A、B两物体都浸没在水中,液体密度相同;
(2)A、B两物体形状完全相同即体积相同,即排开液体的体积相同;
所以A、B两物体所受到的浮力相同,故BCD错误,A正确。
故选A。
8、在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,同学们提出了如下猜想:
猜想A:可能与物体浸没在液体中的深度有关。
猜想B:可能与液体的密度有关。
猜想C:可能与物体浸在液体中的体积有关。
为了验证上述猜想,同学们利用一个物体、弹簧测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验。
(1)通过实验a和c可知,物体浸没在水中时受到的浮力大小是________N。
(2)通过分析比较所有实验,可以验证猜想________(选填“A”“B”或“C”)是错误的,而其他猜想是正确的。
(3)该实验探究主要运用的科学探究方法是__________________。
【答案】(1)2; (2)A; (3)控制变量法
【解析】
(1)由a和c可知,物体完全浸没在水中受到的浮力F浮=G-F=8N-6N=2N;
(2)根据acd可知,浮力的大小不会随着浸没深度的改变而改变,即浸没在液体中的物体,所受浮力大小与浸没的深度无关,故A错误;
根据ade可知,物体在水中和在盐水中受到的浮力是不同的,即浮力与液体密度有关,故B正确;
根据abc可知,浸在同种液体中,物体排开的液体的体积越大,浮力越大,即浮力与物体浸在液体中的体积有关,故C正确;
(3)当研究一个物理量同时与多个因素有关时,则采用控制变量法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物影响,分别加以研究,最后再综合解决。本实验中浮力大小可能与多个因素有关,故本实验采用了控制变量法。
故答案为:(1)2;(2)A;(3)控制变量法。
题组B 能力提升练
9、2021年12月9日下午15:40“天宫课堂”时隔8年再次开讲,“太空教师”翟志刚、王亚平、叶光富在中国空间站为广大青少年带来了一场精彩的太空科普课。下图是演示浮力消失实验时的情况,下列说法正确的是( )
A. 乒乓球不受浮力
B. 乒乓球在水中静止时受平衡力
C. 乒乓球下表面所受的压力大于上表面所受的压力
D. 若此时在水中放一个实心铁球,铁球会沉入水中
【答案】A
【解析】
A.在空间站中,乒乓球由于失重,不受浮力作用,故A正确;
B.乒乓球在水中静止,是由于失重,故B错误;
C.乒乓球由于失重,不受浮力作用,乒乓球上、下表面不受压力作用,故C错误;
D.若此时在水中放一个实心铁球,铁球由于失重,不会沉入水中,故D错误。
10、把一块石蜡的底部磨平后置于烧杯底部,使它们之间密合(如图所示),用手按住石蜡将水缓缓倒入烧杯中,直到水面淹没石蜡块后放手,则( )
A. 由于石蜡块的密度比水小,所以石蜡块会上浮
B. 由于石蜡块受到水的压力是向下的,所以石蜡块不会上浮
C. 由于石蜡块受到的摩擦力大于浮力,所以石蜡块不会上浮
D. 由于水对石蜡块没有压力,所以石蜡块不上浮
【答案】B
【解析】
现在石蜡块下表面与烧杯底密合,加水后,石蜡的上表面受到水的压力为F上表面不为0,方向向下;石蜡的下表面受到水的压力为F下表面大小为0,故石蜡不会上浮,故ACD错误,B正确。
故选B。
11、一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示,鸡蛋所受浮力的方向是( )
A. F1
B. F2
C. F3
D. F4
【答案】C
【解析】
从浮力产生的原因和浮力的方向去解答此题。
鸡蛋悬浮在液体中,此时鸡蛋上、下表面受到的液体压力不同,
这个压力差就是鸡蛋所受的浮力,因浮力的方向总是竖直向上的,所以F3正确,故C正确,ABD错误。
12、小华用如图甲所示进行实验“探究影响浮力大小的因素”,A是实心圆柱体,根据数据作出的弹簧测力计示数F与物体浸入水中的深度h的关系图象如图乙,从图乙可知( )
A. 物体受到的重力为2N
B. 当物体浸没在水中时受到的浮力为2N
C. 该物体的密度为1.0×103kg/m3
D. 浸入液体的物体所受的浮力大小与深度成正比
【答案】B
【解析】解:A、由图示图象可知,物体没有浸入液体时测力计示数为4N,则物体重力:G=4N,故A错误;
B、由图示图象可知,物体完全浸没在水中时受到的浮力:F浮=G-F=4N-2N=2N,故B正确;
C、由浮力公式:F浮=ρgV排可知,物体的体积:V=V排=F浮ρ水g=2N1×103kg/m3×10N/kg=2×10-4m3,
由G=mg可知,物体的质量:m=Gg=4N10N/kg=0.4kg,物体的密度:ρ物体=mV=0.42×10-4m3=2×103kg/m3,故C错误;
D、由图示图象可知,物体没有完全浸没在液体中前受到的浮力与物体浸入液体的深度成正比,物体完全进入液体后受到的浮力不变,故D错误;
故选:B。
13、如图,某同学做实验研究物体在水中所受浮力是否与深度有关,他将一块长方体金属块挂在弹簧测力计下,将金属块缓慢浸入水中(水足够深),记录金属块下表面所处的深度h和相应的弹簧测力计示数F,在金属块接触容器底之前,实验数据如下表,则(ρ酒精=0.8×103kg/m3)( )
h/cm
0
2
4
6
8
10
12
14
F/N
8.15
7.65
7.15
6.65
6.15
6.15
6.15
6.15
A. 由上述实验数据可知金属块在水中所受浮力与金属块在水中的深度有关
B. 当h是8cm时,金属块受到的浮力是6.15N
C. 该金属块重2N
D. 如果将该金属块完全浸没在酒精液体里,则它受到的浮力减小0.4N
【答案】D
【解析】解:A、分析表格中的数据可知,当h为0到6cm时,金属块排开水的体积逐渐增大,因此,弹簧测力计的示数逐渐减小,而我们要研究金属块所受浮力与其浸没深度的关系,应选择在金属块完全浸没时,只改变深度的大小,故应比较8cm-14cm时弹簧测力计的示数。从表中可以看出,在这一过程中,深度增大,弹簧测力计的示数不变,即浮力不变,故二者是无关的,故A错误;
B、该金属块的重力就是表中h=0时,测力计示数F的大小,即G=8.15N.当h为8cm时,F=6.15N,∴浮力F浮=G-F拉=8.15N-6.15N=2N,即当h是8cm时,金属块受到的浮力是2N,故B错误;
C、由B分析可知,金属块的重力是8.15N,故C错误;
D、∵F浮=ρ水gV排,∴金属块的体积V=V排=F浮ρ水g=2N1×103kg/m3×10N/kg=2×10-4m3,金属块完全浸没在酒精中时受到的浮力F浮'=ρ酒精gV=0.8×103kg/m3×10N/kg×2×10-4m3=1.6N,如果将该金属块完全浸没在酒精液体里,则它受到的浮力减小F浮-F浮'=2N-1.6N=0.4N,故D正确;
故选:D。
14、在探究“物体浮力的大小跟它排开液体的重力的关系“实验时,具体设计的实验操作步骤如图甲、乙、丙和丁所示。为方便操作和减小测量误差,最合理操作步骤应该是( )
A. 甲、乙、丙、丁 B. 乙、甲、丙、丁
C. 乙、甲、丁、丙 D. 丁、甲、乙、丙
【答案】D
【解析】解:
为方便操作和减小测量误差,合理的实验顺序是:
丁、测出空桶所受的重力,再把空桶置于溢水杯口的正下方;
甲、用弹簧测力计测出物体所受的重力;
乙、用弹簧测力计吊着物体浸没在装满水的溢水杯中,读出此时弹簧测力计的示数;
丙、测出桶和排开水所受的总重力。
故选:D。
15、如图表示跳水运动员从入水到露出水面的过程,其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是( )
A. ①→② B. ②→③ C. ③→④ D. ④→⑤
【答案】A
【解析】解:
运动员从入水到露出水面的过程中,水的密度不变;
①→②是入水过程,排开水的体积增大,由F浮=ρ水gV排可知运动员受到水的浮力不断增大;
②→③,③→④,运动员浸没在水中,其排开水的体积不变,所受浮力不变;
④→⑤是露出水面的过程,运动员排开水的体积减小,所受浮力减小,故A正确,BCD错误。
故选:A。
16、甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材料不同的球,把它们投入水中静止后的情况如图所示,它们中所受浮力最小的是( )
A. 甲 B. 乙 C. 丙 D. 丁
【答案】A
【解析】解:已知四个小球的体积相同,
由图知,四个球排开水的体积关系为:V甲排
故选:A。
17、小敏同学在“探究影响浮力大小的因素”时,做了如图所示实验,请你根据小敏的实验探究回答下列问题:
(1)根据实验,物块的重力是______N;
(2)分析图乙丙,说明浮力的大小与______有关;
(3)分析图丙丁,可知浮力的大小与物体浸没在液体中深度______(选填“有关”或“无关”);
(4)物体A浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(5)在图丁和图戊中,保持______不变,探究浮力与______的关系。这种研究问题的方法叫做______。
【答案】8 物体排开液体的体积 无关 2 物体排开液体的体积 液体密度 控制变量法
【解析】解:(1)由图甲知物体的重力是8N;
(2)乙、丙两图中物体浸入的是同种液体,液体的密度是一定的,丙图中物体排开水的体积比较大,
根据称重法,乙图中物体受到的浮力为8N-7.2N=0.8N,丙图中物体受到的浮力为8N-6N=2N,
由此可知:浮力的大小与物体排开液体的体积有关;
(3)丙、丁两图中,液体的密度和物体排开液体的体积一定,而深度不同,根据称重法,丙、丁两图中物体受到的浮力都为8N-6N=2N,
由此可知:浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(4)由图甲和图丙,根据称重法,物体A浸没在水中时,受到的浮力为:F浮=G-F示=8N-6N=2N;
(5)在图丁和图戊中,物体都是浸没,物体排开液体的体积是一定的,但液体密度不同,是探究浮力的大小和液体密度的关系;
这种研究问题的方法叫做控制变量法。
故答案为:(1)8;(2)物体排开液体的体积;(3)无关;(4)2;(5)物体排开液体的体积;液体密度;控制变量法。
18、如图所示,圆柱形容器内盛有足够深的水,有一个边长为10cm的正方体物块通过细线与容器底部相连并浸没于水中,静止时细线受到的拉力为4N。求:
(1)物块受到的浮力;
(2)剪断细线后,物块静止时浸入水中的体积。
【答案】
解:(1)正方体物块浸没于水中时排开水的体积:
V排=V=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3,
物块受到的浮力:
F浮=ρ水g V排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-3 m3=10N;
(2)物块受到重力、拉力、浮力的作用而静止,
由力的平衡条件可得G+F拉=F浮,
则物块的重力:G=F浮-F拉=10N-4N=6N,
因为物块浸没在水中时的浮力大于物块的重力,所以剪断细线后,物块会上浮直至漂浮在水面上,
由于物块漂浮,物块受到的浮力F浮'=G=6N,
由F浮=ρ水gV排得此时排开水的体积(浸入水中的体积):
V浸=V排'=F浮'ρ水g=6N1.0×103kg/m3×10N/kg=6×10-4m3。
答:(1)物块受到的浮力为10N;
(2)剪断细线后,物块静止时浸入水中的体积为6×10-4m3。
【解析】(1)物块浸没在水中,排开水的体积等于物体的体积,利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排求物块受到的浮力;
(2)物块受到重力加上拉力等于浮力,据此求物块的重力,由于物块浸没在水中时的浮力大于物块的重力,所以剪断细线后,物块会上浮直至漂浮在水面上,此时物块受到的浮力等于物块的重力,再利用F浮=ρ水gV排求物块排开水的体积,然后求出物块静止时露出水面的体积。
题组C 培优拔尖练
19、关于浮力,下列说法中正确的是
A. 浸在液体中的物体,上浮时受浮力,下沉时不受浮力
B. 浮力是液体或气体对物体向上的压力
C. 沉入水底的物体不受浮力
D. 浮力是物体受到液体或气体向上托起的力
【答案】D
【解析】解:AC、浸在液体或气体中的物体,一般都要受到浮力作用,在液体中下沉的物体,沉入水底的物体也不例外;故AC错误;
BD、浮力产生的原因是下表面受到向上压力和上表面受到的向下压力的合力,即上下表面的压力差,也物体受到液体或气体向上托起的力,不是液体或气体对物体向上的压力,故B错误,D正确.
故选D.
20、如图所示,一个重为G的金属圆柱体挂在弹簧测力计上(圆柱体底面与水面平行),手提弹簧测力计使圆柱体浸入水中处于静止状态。圆柱体上表面受到水向下的压力为F1,圆柱体下表面受到水向上的压力为F2,圆柱体受到的浮力为F浮,测力计的示数为T,则下列表达式正确的是 ( )
A. G=T+F2
B. F浮=T-F1
C. F浮=F2-F1
D. F2=G+F1
【答案】C
【解析】略
21、探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验情形如图所示,其中所用金属块a和塑料块b的密度不同,但重力均为1.6N。下列分析正确的是( )
A. 如果金属块a浸没在水中,受到浮力的大小必为0.3N
B. 利用甲、乙,可以探究浮力的大小与物体体积的关系
C. 利用乙、丙,可以探究浮力的大小与物体密度的关系
D. 利用丙、丁,可以探究浮力的大小与液体密度的关系
【答案】D
【解析】解:A、金属块a浸没在水中时,根据称重法测浮力可知,受到浮力的大小为F浮=G-F乙=1.6N-1.0N=0.6N,故A错误;
B、根据甲、乙可知,物体浸在液体的体积不同,排开的液体的体积不同,所以可以探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系,故B错误;
C、根据乙、丙可知,物体的重力相同、物体的密度不同、物体的体积不同,浸没在同种液体中时排开的液体的体积不同,测力计示数不同,探究浮力与密度关系时,需要控制物体的体积相同(排开液体的体积相同),物体的密度不同,故C错误;
D、根据丙、丁可知,同一个物体浸没在不同液体中,排开的液体的体积相同,液体的密度不同,所以可以探究浮力的大小与液体密度的关系,故D正确。
故选:D。
22、学习浮力时,老师组织同学们进行了以下体验活动:将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,如图所示用手试着慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;空筒全部没入水中后,继续试着把它压向桶底,体会手的感受。根据活动中的感受,大家提出了以下四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A. 手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系
B. 浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系
C. 浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D. 浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系
【答案】C
【解析】
A、本实验中是通过手的感受来反映浮力的大小,所以探究手掌的感受与浮力大小有什么关系没有探究价值,故A错误;
B、因为空筒压入水中,形状没有发生变化,所以无法探究浮力的大小与当入液体中的物体形状的关系,故B错误;
C、用手缓慢把空筒压入水中,随着浸入液体中的体积的增加,手感受到的浮力也在增加,当物体全部浸没后,物体排开液体的体积不变,手感受到的浮力也不变,故C最具有探究价值;
D、用手缓慢把空筒压入水中,随着物体浸入液体中的深度增加,手感受到的浮力也在增加,当物体全部浸没后,物体浸入的深度增加,手感受到的浮力不变,故D不全面。
故选:C。
23、小东同学做了如图甲、乙、丙、丁所示的探究实验。测量时弹簧测力计的示数分别是F1、F2、F3和F4;图丙中A物体所受的浮力为F浮,A物体排开水的重力为G排.下列说法正确的是( )
A. F浮=F3
B. G排=F4
C. 若图甲中溢水杯中未装满水,则F浮
【答案】D
【解析】
A.图甲中,可得物体A的重力:G=F1,
当物块A全部浸入水中受到浮力大小F浮=G-F=F1-F3,故A错误;
B.物体排出水的重力:G排=F4-F2,故B错误;
C.根据称重法,则F浮=F1-F3,故C错误;
D.若图甲中溢水杯中未装满水,则G排>F4-F2,故D正确。
故选D。
24、在帮妈妈做家务的时候,小明发现两根相同体积的筷子,甲浮在水面上,乙沉在水底,如图,由此可知甲比乙( )
A. 所受浮力小 B. 质量大 C. 所受压强大 D. 密度大
【答案】A
【解析】解:
A、因为甲筷子漂浮,所以甲排开水的体积V甲
D、因为甲漂浮,所以ρ甲<ρ水,因为乙下沉,所以ρ乙>ρ水,所以ρ乙>ρ甲,故D错。
故选:A。
25、一支铅笔下端粘上一块橡皮泥,将它分别置于甲、乙两杯液体中观察到静止时的情形如图,则:( )
A. 铅笔在甲杯液体中受到的浮力大
B. 铅笔在乙杯液体中受到的浮力大
C. 甲杯液体的密度较大
D. 乙杯液体的密度较大
【答案】D
【解析】解:因为都是漂浮,铅笔所受浮力都等于铅笔重(浮力相等),所以A和B都错;
∵F浮=ρ液V排g∴ρ液=F浮V排g,
∴当F浮相同时,V排大的液体密度小,由图知甲V排的大,所以甲杯液体的密度较小,乙杯液体的密度较大,故C错,D正确。
故选:D。
26、如图是小强同学研究弹簧测力计的示数F与物体下表面离水面距离h的关系实验装置,其中A是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)如图甲所示,从物体A下表面恰好接触到水面开始记录数据,得到F与h的关系图象如图乙所示。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)物体A的重力;
(2)物体A完全浸没时所受浮力;
(3)物体A的密度;
【答案】
解:(1)当h=0时,弹簧测力计的示数为4N,即物体A的重力G=4N,
(2)由图乙可知当h≥8cm后物体完全浸没此时拉力为2N
则所受浮力:F浮=G-F拉=4N-2N=2N;
(3)完全浸没在水中:
V=V排=F浮ρ水g=2N1.0×103kg/m3×10N/kg=2×10-4m3,
物体A的质量m=Gg=4N10N/kg=0.4kg,
物体A的密度ρ=mV=0.4kg2×10-4m3=2×103kg/m3。
答:(1)物体A的重力为4N;
(2)物体A完全浸没时所受浮力为2N;
(3)物体A的密度为2×103kg/m3。
【解析】(1)当h=0时弹簧测力计的示数即为物体A的重力;
(2)由图乙可知物体浸没在水中时弹簧测力计的示数,根据称重法求出物体A受到水的浮力;
(3)根据F浮=ρgV排即可求出物体体积,根据物体A的重力可求得其质量,再利用密度公式求解密度。
27、一石块在空气中称时,弹簧测力计的示数是5N,浸没在水中称时,弹簧测力计的示数为2N,浸没在另一种液体中时,弹簧测力计的示数是1.4N,已知ρ水=1.0×103kg/m3,则:
(1)石块在水中受到的浮力多大?
(2)石块密度是多大?
(3)另一种液体的密度是多大?
【答案】
解:(1)石块在水中受到的浮力为:
F浮=G-F拉=5N-2N=3N;
(2)由G=mg得石块的质量为:
m=Gg=5N10N/kg=0.5kg,
由F浮=ρ水gV排知石块的体积为:
V=V排=F浮ρ水g=3N1.0×103kg/m3×10N/kg=3×10-4m3,
石块的密度为:
ρ=mV=0.5kg3×10-4m3≈1.67×103kg/m3;
(3)石块受到液体的浮力:
F浮'=G-F拉'=5N-1.4N=3.6N,
根据F浮'=ρ液gV排知液体的密度为:
ρ液体=F浮'gV排=3.6N10N/kg×3×10-4m3=1.2×103kg/m3。
答:(1)石块在水中受到的浮力为3N;
(2)石块密度是为1.67×103kg/m3;
(3)另一种液体的密度为1.2×103kg/m3。
【解析】(1)利用称重法求出石块受到水对它的浮力;
(2)利用重力公式求出石块的质量,再根据F浮=ρgV排求出石块排开水的体积,当石块浸没水中时,排开水的体积等于石块的体积;最后直接利用密度公式求出石块的密度;
(3)利用称重法求出石块受到液体的浮力,根据阿基米德原理求液体的密度。
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