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人教版八年级下册《第10章 浮力》2022年单元测试卷
一 、单选题(本大题共13小题,共52分)
1.(4分)根据图示实验情景可以知道该同学操作的目的
A. 探究浮力与液体密度的关系 B. 探究浮力与液体深度的关系
C. 探究浮力与液体质量的关系 D. 探究浮力与液体体积的关系
2.(4分)某同学做“验证阿基米德原理的实验”,下面叙述正确的是( )
A. 步骤乙中物体受到的浮力是1N
B. 步骤乙中物体排开水的重力为1N
C. 步骤丙中弹簧测力计的示数应该是2N
D. 步骤乙中水对物体上下表面的压力差是2N
3.(4分)如图是验证阿基米德原理的实验操作,在这一实验中测出浮力大小的步骤是
A. 和 B. 和 C. 和 D. 和
4.(4分)如图所示,容器中的水面上漂浮着一个空盆,若将水底的鹅卵石捞出放在盆里后,盆仍然漂浮在水面上,此时容器中的水面高度与未捞出鹅卵石时相比会
A. 上升 B. 下降 C. 不变 D. 无法判断
5.(4分)如图所示,将正方体用细线悬挂浸没在水中,若其上表面受到的液体压力为,下表面受到的液体压力为,该正方体所受浮力为,则下列说法正确的是
A. B. C. D.
6.(4分)下列物体没有受到浮力作用的是
A. 在水中嬉戏的小鸭 B. 长在海底的海带
C. 在深海潜游的鲸鱼 D. 深入河底的桥墩
7.(4分)木头、小鱼、石块、海螺在水中的位置如图所示,其中木头与石块的质量相等且大于小鱼的质量,小鱼与海螺的质量相等。分析它们所受的浮力,正确的是
①木头受到的浮力最大
②小鱼受到的浮力等于它排开的水重
③石块受到的浮力等于它自身的重力
④海螺受到的浮力大于它自身的重力
A. ①② B. ①③ C. ①②④ D. ①③④
8.(4分)下列情境中,没有受到浮力的物体是
A. 遨游的“嫦娥五号”
B. 下潜的“核潜艇”
C. 航行的航母“山东舰”
D. 上升的飞艇
9.(4分)下面关于浮力的说法中,正确的是
A. 只要液体密度大,对浸在其中物体的浮力就一定大
B. 只要物体的体积大,所受的浮力就一定大
C. 阿基米德原理只适用于液体
D. 物体所受浮力的大小等于被物体排开的液体所受的重力,与物体的形状和浸在液体中的深度无关
10.(4分)一个重力为的金属块,挂在弹簧测力计下并浸入酒精中弹簧测力计未画出,如图所示金块浸在酒精中静止时,弹簧测力计的示数为此时,金属块受到的浮力为
A. B. C. D.
11.(4分)现有甲、乙两个完全相同的容器,盛有体积相同的不同液体,把一小球分别放入两容器中的情形如图所示,小球在甲、乙两杯液体中所受的浮力分别为和,两杯液体对容器底部压强分别是和,以下判断正确的是
A. , B. ,
C. , D. ,
12.(4分)在湖中,有漂浮的木头、静止在水底的石头,如图。这是因为
A. 木块受到的浮力较大 B. 木块的体积较大
C. 石头受到的重力较大 D. 石头的密度较大
13.(4分)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,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是
A. 甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是 :
B. 甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
C. 甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是 :
D. 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
二 、多选题(本大题共2小题,共8分)
14.(4分)如图所示,、、三个实心小球,其中与质量相等,与体积相同;放入水中后,球漂浮、球悬浮、球于沉底.则下列判断中正确的是
A. 它们浸在水中的体积关系是:
B. 它们的重力关系是:
C. 它们的密度关系是:
D. 它们所受到的浮力关系是:
15.(4分)如图是某同学探究影响浮力大小因素的实验,容器甲、乙、丙装有水,丁装有酒精。根据图中情形,得出的结论中合理的是
A. 由甲、乙两图可得水能够产生浮力
B. 由乙、丙两图可得浮力大小与物体排开水的体积有关
C. 由丙、丁两图可得浮力大小与物体排开液体的体积有关
D. 由丙、丁两图可得浮力大小与液体密度有关
三 、填空题(本大题共5小题,共16分)
16.(4分)如图所示,完全相同的、两个长方体,长度为,悬浮在密度为的液体中。若两长方体、下表面所受液体的压力分别为、,则______ 选填“”、“”、或“”。
17.(3分)年月日中国第一艘国产航母“山东舰”在海南三亚某军港交付海军。该航母满载排水量是,则它满载时受到的浮力为______,
当舰载机着舰后,浮力将______;
舰母在航行时,两侧的护卫舰不能靠它太近,因为它们之间水的流速大,压强______,容易发生相撞事故。
18.(3分)如图是我国首艘自主建造完成的航空母舰,它的排水量为,其满载航行时受到的浮力为______;水面下某处的舰体受海水压强为,则该处的深度为______;若卸下部分货物后,所受的浮力变______填“大”或“小”。
19.(3分)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。
20.(3分)背氧气瓶的潜水员在浅海可长时间停留,若要在深海工作,就要穿抗压服了。这是由于海水的压强随深度的增加而 ______,潜水员在深海继续下潜过程中,所浮力大小 ______均选填“增大”“减小”或“不变”。若他穿上抗压服后能承受的最大压强为,则他能下潜的最大深度为 ______海水的密度取。
四 、实验题(本大题共3小题,共9分)
21.(3分)小明在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验
在弹簧测力计下悬挂一个物块如图所示,随后将物块慢慢浸入水中,当物块部分浸入水中时,弹簧测力计示数如图所示,此时物块受到的浮力是 ______。
由实验的过程可知,物块受到的浮力 ______,说明浮力的大小与浸入的深度 ______。
通过分析、两次实验,可得出的结论是:当物块浸入液体的体积相同时,液体密度越大,物块所受浮力 ______。
通过实验数据可求得物块的体积为 ______。
完成上述实验后,小明进行反思发现:握着弹簧测力计的手臂容易晃动,导致弹簧测力计示数不稳定,读数不准确,请你写出一种改进措施:______。
22.(3分)小明用一个有测液体体积功能的电子秤做了以下实验.
实验过程如图,质量为的水,该秤显示的体积为
结合水的密度,小明发现此次测出水的体积是准确的.
小明猜想:这个电子秤也能测准其他体积的水及密度不等于水的液体的体积.
利用该电子秤和水及某种液体且未知,设计实验验证他的猜想是否正确若需要,可以补充器材
实验目的: ______ .
写出实验步骤和判断小明的猜想是否正确的依据.
23.(3分)下列、、、四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空。
实验中的所用圆柱体的重力为______。
在情景图中存在的错误是______。
纠正错误后,继续实验,在情景中,圆柱受到的浮力______。
圆柱体排开的水所受的重力______。
实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力______物体排开水所受到的重力。
纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强______选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”。
五 、计算题(本大题共5小题,共15分)
24.(3分)如图所示,质量为的木块浮在水面上静止不动,取求:
这时木块受到的浮力是多大?
此时木块浸在水中的体积为多少?
该木块体积是,要使木块刚好浸没在水中,至少需要多大的力向下压木块?
25.(3分)如图是圆柱形的底部相互连通的薄壁容器,放置在水平桌面上,两侧容器口齐平,容器左侧底面积为,容器右侧底面积为,容器高度。左右容器连接处为长方体,其下端距容器底,底面积,高。实心圆柱体质量、高度未知,底面积为。实心圆柱体的密度是的密度的倍,高度小于,体积小于的一半,已知,。、均不吸水,求:
现将水注入容器中,求这些水对容器底部的压强;
物体在外力作用下,从下表面恰好与容器左侧水面接触的位置,缓慢向下移动,液面静止时物体未浸没,求此时受到的浮力;
图是容器底部受到的液体压强与物体下降距离的关系,下降后,固定的位置不动,将物体投入右边容器,静止时液体对容器底部压强变为,再将继续向下移动一段距离,此时恰好完全浸没,水对容器底部压强为,求圆柱体与的质量之比的取值范围。
26.(3分)如图所示,某打捞船打捞水中重物,是重为的动滑轮,是定滑轮,是卷扬机,卷杨机拉动钢丝绳通过滑轮组竖直提升水中的重物,如图所示,体积为的重物浸没在水中,此时钢丝绳的拉力的大小为,摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,,。问:
当重物底部位于水面下深处时,水对重物底部的压强是 ______ ;
重物浸没在水中时受到三个力,其中浮力大小为 ______ ,重力大小为 ______ ;
当重物逐渐露出水面的过程中,重物浸入水中的体积不断减小,打捞船浸入水中的体积不断变 ______ ;重物全部露出水面和浸没时相比,打捞船浸入水中的体积变化了 ______ ;
重物全部露出水面后匀速上升了,钢丝绳末端移动了 ______ 。此过程中滑轮组的机械效率是多少?
27.(3分)考古工作者在河底发现了古代的石像,经潜水者测量它的体积约为如图所示,在打捞石像的过程中,考古工作者用动滑轮将石像匀速提升,需要竖直向上的拉力在没有将石像提出水面前,若不计摩擦和滑轮重力,求:
石像受到的浮力。
石像的重力。
石像的密度。
若将石像提升了,石像受到水的压强减少了多少?
28.(3分)一个棱长为的正方体木块漂浮在水面上时,有五分之二露出水面取,,求:
该木块的质量是多少?
该木块的密度是多少?
若要将该木块完全浸没在水中,需要在竖直方向施加的最小力是多少?
答案和解析
1.【答案】A;
【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,故正确,错误;
故选:。
浮力的大小等于排开液体的重力,它与液体的密度及排开液体的体积有关。通过图,利用控制变量法,找出相同量和不同量,即可知道研究的目的。
解决此类实验题目,要结合控制变量法进行分析解答,控制变量法是初中物理中常用的探索问题和分析解决问题的科学方法之一。解答该题的关键是找到相同量和不同量。
2.【答案】D;
【解析】解:A、乙受到的浮力F浮=G-F=3N-1N=2N,故A错误;
B、因为乙受到的浮力F浮=2N,则G排=F浮=2N,故B错误;
C、由B知,G排=2N,所以F丙=F4+G排=2N+0.2N=2.2N,故C错误;
D、由A知,F浮=2N,所以水对物体上下表面的压力差应等于2N,故D正确.
故选D.
3.【答案】B;
【解析】解:因题中验证阿基米德原理,步骤为测量空桶的重,步骤为用弹簧测力计测物体的重,步骤为将物体浸没在溢水杯的水中,记下弹簧测力计的示数,步骤为测量空桶和排出的水的总重。
根据可求浮力大小。在这一实验中,测出浮力大小的步骤是和。
故选:。
认清图中每步的目的和测量的物理量,由称重法测算浮力的大小。
此题主要考查验证阿基米德原理的实验的过程,属于基本题。
4.【答案】A;
【解析】解:鹅卵石捞出前沉底,浮力小于重力,即;将鹅卵石捞出放置在盆内时,鹅卵石与盆都处于漂浮状态,此时鹅卵石的浮力等于重力,即,所以,即鹅卵石捞出放置在盆内时鹅卵石所受浮力变大,根据知,排开水的体积变大,则水面高度与鹅卵石未捞出时相比会上升。
故选:。
根据浮沉条件分析出鹅卵石所受浮力的变化情况,根据知排开水体积的变化,进而判断出水面高度的变化。
此题主要考查的是学生对物体浮沉条件、阿基米德原理公式的理解和掌握。
5.【答案】C;
【解析】解:浮力产生的原因就是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差,因此,该正方体所受浮力为。
故选:。
浸在液体中的物体,受到向上和向下的压力差,就是物体受到液体的浮力,这就是浮力产生的原因。
此题主要考查了学生对浮力产生的原因的理解,知道浮力等于物体受到的向上和向下的压力差是关键。
6.【答案】D;
【解析】解:中的物体浸在液体或气体中,因为液体、气体有流动性,因此液体或气体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,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。故选项中的物体均受浮力作用;
中的桥墩由于底面埋在地下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用。
故选:。
浸没在液体或空气中的物体,液体或气体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力。
此题主要考查浮力的产生,应从浮力产生的原因上进行分析。
7.【答案】A;
【解析】解:由图可知,木头漂浮,木头受到的浮力等于它自身的重力;石块和海螺处于沉底状态,石块和海螺受到的浮力要小于自身的重力;小鱼悬浮在水中,小鱼受到的浮力等于它的重力;故③④错误;
根据阿基米德原理可知,小鱼受到的浮力等于它排开的水重,故②正确;
木头与石块的质量相等且大于小鱼的质量,根据可知,木头与石块的重力相等且大于小鱼的重力,由此可知,木头受到的浮力要大于小鱼和石块受到的浮力;小鱼与海螺的质量相等,重力相等,小鱼受到的浮力要大于海螺受到的浮力,由此可知,木头受到的浮力最大,故①正确。
故选:。
由图可知,木头漂浮、小鱼悬浮在水中、石块和海螺沉入水底,根据阿基米德原理、物体的浮沉条件分析判断。
本题综合考查利用物体浮沉条件判断物体受到浮力大小的方法,要求灵活运用。
8.【答案】A;
【解析】解:、太空中没有空气,故遨游的“嫦娥五号”不受浮力,故符合题意;
、下潜的“核潜艇”浸没在水中,受到水的浮力,故不符合题意;
、航行的航母“山东舰”,能浮在海水面上,就是因为受到的浮力等于重力,故不符合题意;
、上升的飞艇,受到空气的浮力,飞艇之所以上升,就是因为受到的浮力大于重力,故不符合题意。
故选:。
根据浮力的定义判断:浸在液体或气体中的物体受到液体或气体竖直向上托起的力叫浮力。
此题主要考查学生对浮力产生原因的理解,难度不大,属于基础知识。
9.【答案】D;
【解析】
此题主要考查了影响浮力大小的因素,理解阿基米德原理,掌握决定浮力的因素,排除无关因素的干扰,是解决此类问题的关键。
浸在液体或空气中的物体,受到液体或空气的浮力;所受的浮力大小等于它排开的液体或空气受到的重力,浮力的大小与液体或空气的密度和排开液体或空气的体积有关,而与所在的深度无关。
A.浸在液体中的物体受到的浮力只与液体密度和排开液体的体积大小有关,仅知道液体密度的大小,不确定排开液体体积的大小,不能判断浮力的大小,故错误;
B.浸在液体中的物体受到的浮力只与液体密度和排开液体的体积大小有关,物体体积大,不一定排开液体的体积就大,故错误;
C.阿基米德原理既适合于液体,又适合于气体,故错误;
D.根据阿基米德原理可知:浸在液体里的物体受到的浮力总等于物体排开液体的重力,与物体的形状及浸没在液体中的深度无关,故正确。
故选。
10.【答案】A;
【解析】解:
由称重法可得,金属块受到的浮力:。
故选:。
由题知,金属块的重力和浸在酒精中时测力计的示数,利用称重法求出金属块受到的浮力。
该题考查了称重法测浮力的应用,属于基础题目。
11.【答案】C;
【解析】解:
小球漂浮在甲杯中,受到液体的浮力等于小球重力;小球悬浮在乙杯中,受到液体的浮力也等于小球重力;
所以小球在甲、乙两杯中所受浮力大小相等,即:;
小球在甲杯液体中漂浮,液体对容器底的压力:
,
小球在乙杯液体中悬浮,液体对容器底的压力:
,
因为,
所以,
所以液体对容器底的压力:,
因为容器相同、容器底面积相同,
由压强公式可知液体对容器底部的压强相等,即:。
综上分析,错误,正确。
故选:。
根据物体的悬浮条件和浮沉条件判断小球在甲、乙两杯中所受浮力大小关系;
小球在甲杯液体中漂浮,液体对容器底的压力等于小球重加上液体重;小球在乙杯液体中悬浮,液体对容器底的压力等于鸡蛋重加上液体重;而容器相同、容器底面积相同,再根据压强公式得出液体对容器底部的压强关系。
此题主要考查压强、浮力、压力、密度的大小比较、物体浮沉条件及其应用,易错点在第二问,要注意两液体的密度不同,利用好“柱形容器中液体对容器底的压力等于液体重力”是本题的关键。
12.【答案】D;
【解析】解:由图可知,木头漂浮在水中,则木头受到的浮力等于自身的重力,木头的密度要小于水的密度;石头沉底,石头受到的浮力小于它自身的重力,石头的密度大于水的密度,所以石头的密度要大于木头的密度;
由于不知道木块、石头排开的水的体积的大小,所以无法判定浮力、木块体积、石头重力的大小。
故选:。
漂浮的物体,受到的浮力等于它自身的重力,物体的密度小于液体的密度;下沉的物体,物体受到的浮力小于它自身的重力,物体的密度要大于液体的密度。
此题主要考查了阿基米德原理、物体的浮沉条件的应用,属于基础题目。
13.【答案】C;
【解析】解:、甲图中,,乙图中,,
则::,故A错误;
B、由题意知,甲图水的深度大于乙图水的深度,由于得,甲图水对容器底的压强更大,B错误;
C、由乙图知,木块的重力;甲图中,木块受重力、浮力和细绳的拉力作用,则;:::,故C正确;
D、以整体为研究对象,甲、乙对桌面的压力都等于容器、水和木块的总重力,D错误。
故选:。
A、根据判断浮力的关系;
B、根据判断水对容器底部的压强关系;
C、根据浮力、拉力、重力的关系判断拉力的大小;
D、以整体为研究对象进行分析。
本题是有关浮力知识的应用,关键掌握阿基米德原理及浮沉条件,并能够对不同情况对物体正确进行受力分析,搞清各个力之间的关系。
14.【答案】ACD;
【解析】
当物体的重力大于受到的浮力时物体下沉,当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,当物体的重力小于受到的浮力时物体上浮;根据阿基米德原理结合图判断三球的体积关系;
当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮.
此题主要考查了学生对重力公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的掌握和运用,灵活运用好物体的浮沉条件是本题的关键
、由图可知,漂浮,悬浮,则,,
当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,
,;
与质量相等,则物体的重力相等,
所以浮力,
,
所以,
可得,
由题干可知:,
,故正确;
、悬浮,沉入底部,
所以,;
与体积相同,
根据可知:,
;则,故错误;
、当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,
根据漂浮、悬浮、沉入底部可知:,故正确;
、由上分析可知:浮力,故正确.
故选
15.【答案】AB;
【解析】解:、甲中测力计示数为物体的重力,乙图中测力计示数小于物体的重力,故由甲、乙两图可得水能够产生浮力,A正确;
B、由乙、丙两图中,物体排开液体的密度相同,排开液体的体积不同,由测力计示数不同,由称重法,两物体受到浮力大小不同,故可得浮力大小与物体排开水的体积有关,B正确;
、丙、丁两图中排开液体的密度和体积都不同,由控制变量法,不能得出浮力大小与物体排开液体的体积、密度有关,CD错误。
故选:。
A、甲中测力计示数为物体的重力,乙图中测力计示数小于物体的重力,据此分析;
、浮力大小与排开液体的体积和排开液体的密度有关,研究与其中一个因素的关系要控制另外一个因素不变,结合称重法测浮力分析。
该题考查影响浮力大小的因素及控制变量法的运用。
16.【答案】>;
【解析】解:因为物体上表面的深度比物体上表面的深度更深,且表面积也更大,
根据、可得得,可知长方体的上表面受到的压力大于上表面受到的压力,
又因为两长方体相同,都悬浮在同种液体中,所以受到的浮力相同,
由得,的下表面受到的压力大于下表面受到的压力。
故答案为:。
根据液体压强的公式和压强定义式分析得出长方体、上表面所受液体的压力大小,然后利用物体浮沉条件得出和受到的浮力大小,再根据浮力产生的原因分析得出长方体、下表面所受液体的压力。
此题主要考查液体压强公式的运用、压强定义式、物体浮沉条件和浮力产生的原因的综合应用,能将压强、浮力与物体浮沉条件相结合进行分析,是解答本题的关键。
17.【答案】; 增大;小;
【解析】
该题考查了学生对阿基米德原理、物体浮沉条件、流体压强和流速关系的了解和掌握,知道航母满载时排水量就是排开水的质量是本题的关键。
由阿基米德原理可得,该航母满载时受到的浮力:;
舰载机着舰前后,航母始终漂浮,受到的浮力和自身的总重力相等,但舰载机着舰后,航母的总重力增大,所以航母受到的浮力将增大;
舰母在航行时,两侧的护卫舰不能靠它太近,是因为护卫舰与航母间水的流速大、压强小,而护卫舰外侧水的流速小、压强大,向内的压强差会把两舰压向航母,容易发生相撞事故。
故答案为:;增大;小。
18.【答案】6.7×108 5 小;
【解析】解:
由阿基米德原理可知,航空母舰满载时受到的浮力:
;
根据可得,该处的深度:
。
航空母舰在卸下部分货物前后始终处于漂浮状态,浮力等于重力,卸下部分货物后,航空母舰自身重力减小,故所受浮力也变小。
故答案为:;;小。
已知航空母舰排水量,根据求出浮力;
已知水面下某处的舰体受到的海水压强和海水的密度,根据计算该处的深度;
根据“物体漂浮,浮力等于重力”分析卸下部分货物后,所受的浮力变化。
此题主要考查浮力的计算、液体压强公式和物体浮沉条件的应用,属于综合型题目,难度不大。
19.【答案】西瓜受到的浮力大于重力 ; 物体排开液体的体积 ;
【解析】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。
物体的浮沉条件是:,上浮;,悬浮;,下沉。
浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关。
该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。
20.【答案】增大 不变 80;
【解析】解:因为海水的压强随深度的增加而增大,所以要在深海工作,就要穿抗压服;
根据可知,液体的密度和排开液体的体积均不变,所以潜水员受到的浮力不变,即潜水员在深海继续下潜过程中,所浮力大小不变;
潜水员能下潜的最大深度为:。
故答案为:增大;不变;。
液体内部压强与液体深度有关,深度越大,压强越大。
根据阿基米德原理可知,浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关。
根据压强可求出深度。
深入理解和运用液体压强的公式、影响浮力的因素,可解答此题。
21.【答案】1 不变 无关 越大 2×10-4 把测力计悬挂在铁架台上读数;
【解析】解:当物块部分浸入水中时,由图、可知物体受到的浮力为:;
由图的过程可知弹簧测力计的示数不变,根据可知物块受到的浮力不变,说明浮力的大小与浸入的深度无关;
通过分析、两图可知,物块排开液体的体积相同,弹簧测力计在盐水中的示数小于在水中,由称重法可得,在盐水中的受到的浮力大于在水中的浮力,故可得当物块浸入液体的体积相同时,液体密度越大,物块所受浮力越大;
当物块完全浸入水中时,由图、可知物体受到的浮力为:;
根据阿基米德原理可知物体的体积;
实验中由于握着测力计的手臂易晃动,导致测力计示数不稳定,读数困难,改进措施:把测力计悬挂在铁架台上读数。
故答案为:;不变;无关;越大;;把测力计悬挂在铁架台上读数。
物块部分浸没水中时,由图、分析,根据力的平衡知识由求解;
物体受到的浮力大小与物体排开液体的密度和体积有关,研究浮力大小与其中一个因素的关系时,要控制另一个因素不变,据此分析得出结论;
当物块完全浸入水中时,由图、数据结合称重法可知物体受到的浮力;根据得出物体的体积;
为解决手臂易晃动导致测力计示数不稳定,可把测力计悬挂在铁架台上读数。
本题探究影响浮力大小的因素,考查称重法测浮力、控制变量法及数据分析、阿基米德原理的运用,有一定难度。
22.【答案】验证小明的电子秤也能测准其他体积的水及密度不等于水的液体的体积;
【解析】解:由小明的猜想可知,小明实验的目的是要验证猜想,故其实验目的为:验证小明的电子秤也能测准其他体积的水及密度不等于水的液体的体积;
实验步骤:①把空容器放在电子秤上,按清零键,往容器中倒入质量不等于的适量的水,按“单位”键,记下水的体积示数,再把容器内的水倒入量筒中,读出它的体积为;
②把水换为某液体,重复步骤①;
③换不同体积的水,和不同种液体重复步骤①,多做几实验。
判断依据:若都等于,则小明猜想正确;否则小明猜想不正确。
故答案为:验证小明的电子秤也能测准其他体积的水及密度不等于水的液体的体积;
实验步骤:①把空容器放在电子秤上,按清零键,往容器中倒入质量不等于的适量的水,按“单位”键,记下水的体积示数,再把容器内的水倒入量筒中,读出它的体积为;
②把水换为某液体,重复步骤①;
③换不同体积的水,和不同种液体重复步骤①,多做几实验。
判断依据:若都等于,则小明猜想正确;否则小明猜想不正确。
根据小明的猜想可得出实验的目的;
添加一个量筒,根据图中提示的电子秤的功能键与操作步骤,可分别换不同质量的水和其他液体进行多次实验,最后比较电子秤显示的体积与量筒测量体积的关系做出判断。
本题为实验设计题,要设计实验时,可围绕实验猜想判断实验目的,在设计步骤时,要注意多做几次,避免实验结果的偶然性。
23.【答案】4 溢水杯未注满水 1 1 等于 保持不变 ;
【解析】解:由图可知,实验中的所用圆柱体的重力为;
圆柱体放入水中前,溢水杯中的水应该满的,否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积,所以,在情景图中存在的错误是溢水杯未注满水,应改为在溢水杯中装满水;
由图可知,圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数,
则圆柱受到的浮力:;
由图可知,小桶和水的总重力;由图可知,空小桶的重力,
则圆柱体排开水所受的重力:;
由可知,浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力。
纠正错误后,即溢水杯中的水应该满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由可知,水对溢水杯底的压强保持不变。
故答案为:;溢水杯未注满水;;;等于;不变。
读出弹簧测力计的示数即为圆柱体的重力;
用溢水法收集物体排开的水,将溢水杯装满水,然后将物体浸入水中,用其他容器需先测出其重力接住溢出的水,然后再测出装有溢出的水的容器的总重力,两者之差就是物体排开水的重力;
利用可求得圆柱受到的浮力;
用小桶和水的总重力减去空小桶的重力即为圆柱体排开的水所受的重力;
比较浸在水中的物体受到的浮力和圆柱体排开的水所受的重力可得出结论;
根据分析圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强。
在“探究浮力的大小”实验中,用“称量法”测出物体受到的浮力,即;用两次称重测出物体在液体中排开液体的重力,进行比较得出:物体在液体中受到的浮力,大小等于它排开的液体的重力。
24.【答案】解:木块受到的重力:
,
木块漂浮,
木块受到的浮力:;
,
木块浸在水中的体积排开水的体积
;
木块刚好浸没在水中时,木块受到的浮力:
,
,
至少对木块施加的压力:
。
答:这时木块受到的浮力是;
此时木块浸在水中的体积为;
至少需要的力向下压木块。;
【解析】
本题综合考查了密度的计算、重力的计算、浮力的计算阿基米德原理、漂浮条件,知识点多,属于难题。
知道木块的质量,利用重力公式求木块重;因为木块漂浮,可求木块受到的浮力;
根据阿基米德原理求木块排开水的体积;
木块刚好浸没在水中时,木块重力加上所加压力等于木块受到的浮力,据此对木块施加的压力。
25.【答案】解:
(1)4kg水的体积:V水===4×10-3=4000c;
当容器中装水,水面与长方体上表面相平时,容器中水的体积:
V=V左+V右+V长方体=100c×15cm+50c×15cm+50c×5cm=2500c,
因2500c<4000c,所以当容器中装4kg水时,容器两侧的水面应高于长方体的上表面,
左右两侧的水深:h===25cm=0.25m,
水对容器底部的压强:=ρ水gh=1.0×103kg/×10N/kg×0.25m=2.5×103Pa;
(2)物体A在外力作用下,从下表面恰好与容器左侧水面接触的位置,缓慢向下移动4cm,
由题意分析知,物体A浸入液体的体积等于容器中液面上升的体积,
即SA(4cm+Δ)=S容器Δ,
即50c(4cm+Δ)=(100c+50c)Δ,
解得:Δ=2cm;
所以物体A浸在液面下的深度为:=+Δ=4cm+2cm=6cm,
此时物体A排开液体的体积为:V排1=SA=50c×6cm=300c=3×10-4,
此时物体A所受的浮力为:F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/×10N/kg×3×10-4=3N;
(3)A下降4cm后,固定A的位置不动,将物体B投入右边容器,静止时液体对容器底部压强变为3000Pa,
此时容器内水的深度:===0.3m=30cm,
未将物体B投入右边容器时,容器内的水的深度:′=h+Δh=25cm+2cm=27cm,
将物体B投入右边容器时水面上升的高度:Δ=-′=30cm-27cm=3cm,此时物体A浸入水中的深度为6cm+3cm=9cm,
物体B浸入水中的体积和此时A浸入水中的体积之和等于容器中物体的总体积,
根据体积的等量关系可得:VB排+VA′+V水=S容器+V长方体,
即VB排+50c×9cm+4000c=(100c+50c)×30cm+50c×5cm,
解得:VB排=300c,
再将A继续向下移动一段距离,此时A恰好完全浸没,水对容器底部压强为3300Pa,
此时容器内水的深度:===0.33m=33cm,
此时容器中水面上升的高度:Δ=-=33cm-30cm=3cm,
投入B后,B可能漂浮,也可能沉底;
若B漂浮,已知B的体积小于A的一半,即2VB<VA,
因实心圆柱体B的密度是A的密度的2倍,由m=ρV可得:==>1;
若物体B投入右边容器时已经完全浸没,则B的体积VB=VB排=300c,
由题意和图像可知水对容器底部压强为3300Pa时A恰好完全浸没,
根据体积的等量关系可得:VB+VA+V水=S容器+V长方体,
即300c+VA+4000c=(100c+50c)×33cm+50c×5cm,
解得:VA=900c,
所以==,则===×=1.5;
由此可知,圆柱体A与B的质量之比的取值范围为1~1.5。
答:(1)这些水对容器底部的压强为2500Pa;
(2)此时A受到的浮力为3N;
(3)圆柱体A与B的质量之比的取值范围为1~1.5。;
【解析】
根据体积公式计算水的体积,进一步计算当容器中装水,水面与长方体上表面相平时,容器中水的体积,比较可知容器两侧的水面高度,利用体积公式计算容器中水的深度,利用液体压强公式计算水对容器底部的压强;
由题意分析知,物体浸入液体的体积等于容器中液面上升的体积,设容器中液面上升的高度为,以体积为等量关系可得方程,解方程可得的值,进一步确定物体浸在液面下的深度,根据体积公式计算此时物体排开液体的体积,根据阿基米德原理公式计算此时物体所受的浮力;
由可得圆柱体与的质量之比的关系式,已知实心圆柱体的密度是的密度的倍,体积小于的一半,代入密度和体积的比值可得圆柱体与的质量之比;
已知下降后,固定的位置不动,将物体投入右边容器,静止时液体对容器底部压强变为,根据液体压强公式计算此时容器内水的深度,与未将物体投入右边容器前比较,计算可知将物体投入右边容器时水面上升的高度,以体积为等量关系可得方程,解方程可得的值;再将继续向下移动一段距离,此时恰好完全浸没,水对容器底部压强为,根据液体压强公式计算此时容器内水的深度,进一步计算可知水面再次上升的高度,以体积为等量关系可得方程,解方程可得的值;然后计算、的体积之比,将密度之比,体积之比代入圆柱体与的质量之比的关系式可得圆柱体与的质量之比,最后确定圆柱体与的质量之比的取值范围。
此题主要考查液体压强公式、密度公式、阿基米德原理公式的灵活运用,综合性强,最后一问难度较大。
26.【答案】5×104 3×103 5.4×103 大 0.3 3;
【解析】解:水对汽车底部的压强:
;
图中:重物浸没在水中时受到重力、浮力和拉力的作用,
则,受到的浮力:,
由于绳子的股数,摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,
根据可得,动滑轮对重物的拉力:,
由于重物受力平衡,所以,重物的重力:;
打捞船和重物为一个整体,由于打捞船和重物一直处于漂浮状态,根据漂浮条件可知:打捞船和重物受到的浮力与捞船和重物的总重力相等,
由于捞船和重物的总重力不变,所以,打捞船和重物受到的浮力不变;
根据可知排开水的总体积不变,
所以,当重物逐渐露出水面的过程中,重物浸入水中的体积不断减小,打捞船浸入水中的体积不断变大;
由于排开水的总体积不变,所以重物全部露出水面和浸没时相比,打捞船浸入水中的体积变化量:;
重物全部露出水面后,钢丝绳末端移动的距离;
由于摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,则根据可得:
滑轮组的机械效率。
故答案为:
;;;大;;;此过程中滑轮组的机械效率是。
根据求出水对汽车底部的压强;
由图可知:重物浸没在水中时受到重力、浮力和动滑轮对重物的拉力作用,根据求出浮力,
由于绳子的股数,摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,根据求出动滑轮对重物的拉力,然后根据重物受力平衡求出重物的重力;
打捞船和重物为一个整体,它们处于漂浮状态,总重力不变,则浮力不变,排开水的总体积不变,据此可判断重物浸入水中的体积不断减小,打捞船浸入水中的体积的变化;
由于排开水的总体积不变,所以重物全部露出水面和浸没时相比,打捞船浸入水中的体积变化为重物的体积;
由图可知:绳子的股数,根据求出钢丝绳末端移动的距离;由于摩擦、钢丝绳重、重物表面沾水的质量及水对重物的阻力均忽略不计,则根据即可求出滑轮组的机械效率。
此题是简单机械、浮力、机械效率综合计算题,难度较大,能够分析出船在水中的体积变化是解决此题的关键。
27.【答案】解:(1)石像受到的浮力:
F浮=G排=ρ水gV排=1×103kg/×10N/kg×2=2×104N;
(2)不计摩擦和滑轮重力,根据F=(G-F浮)可得石像的重力:
G=2F+F浮=2×1.6×104N+2×104N=5.2×104N;
(3)石像的质量:
m===5.2×103kg;
石像的密度:
ρ===2.6×103kg/;
(4)石像减少的水的压强
△p=ρ水g△h=1×103kg/×10N/kg×3m=3×104Pa;
答:(1)石像受到的浮力是2×104N;
(2)石像的重力5.2×104N;
(3)石像的密度是2.6×103kg/;
(4)若将石像提升了3m,石像受到水的压强减少了3×104Pa。;
【解析】
利用阿基米德原理求出石块受到的浮力;
若不计摩擦和滑轮重力,根据可求石像的重力;
根据可求石像的质量,利用密度公式求出石像的密度;
已知,根据可求石像减少的水的压强。
该题考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理的灵活运用,解本题的关键是物体完全浸入水中时排开的水的体积等于物体的体积。
28.【答案】解:
(1)由题可知,木块体积:V=L3=(10cm)3=1000c=1×10-3,
木块浸入水中的体积:
V排=(1-)V=×1000c=600c=6×10-4,
木块受到的浮力:
F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/×6×10-4×10N/kg=6N;
木块漂浮在水面上,则G木=F浮=6N;
根据G=mg可得木块的质量:
===0.6kg;
(2)该木块的密度ρ木===0.6×103kg/;
(3)若要将该木块完全浸没在水中,木块在水中受到的浮力:
F浮′=ρ水V排g=1.0×103kg/×1×10-3×10N/kg=10N;
根据物体受力平衡可得施加的最小力的大小为:
F最小=F浮′-G木=10N-6N=4N。
答:(1)该木块的质量是0.6kg;
(2)该木块的密度是0.6×103kg/;
(3)若要将该木块完全浸没在水中,需要在竖直方向施加的最小力是为4N。;
【解析】
根据题意求出,再由阿基米德原理求浮力;根据物体漂浮条件可得时木块的重力,然后求出木块的质量
求出木块体积,由求解木块的密度;
若要将该木块完全浸没在水中,由阿基米德原理求出浸没时的浮力;根据受力平衡即可求出需要在竖直方向施加的最小力。
此题主要考查了重力公式、阿基米德原理以及力的合成的应用,属于基础题目。
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