广西地区2021、2022两年物理中考真题、模拟题分类选编—浮力 练习题(含答案)

资源下载
  1. 二一教育资源

广西地区2021、2022两年物理中考真题、模拟题分类选编—浮力 练习题(含答案)

资源简介

广西地区2021、2022两年物理中考真题、模拟题分类选编—浮力 练习题
一、单选题
1.(2022·广西·中考真题)在“天宫课堂”中,航天员王亚平展示了“浮力消失”的实验。在中国空间站微重力环境中,她用吸管把乒乓球轻轻压入水中,取出吸管后,观察到乒乓球静止不动,如图甲所示。在中国科技馆的同学们做了同样的实验,乒乓球却迅速上浮直至漂浮,如图乙所示。下列说法中正确的是(  )
A.图甲中,乒乓球的质量为零
B.图甲中,水所受的重力几乎为零,因此“浮力消失”
C.图乙中,乒乓球上浮时所受的浮力小于所受的重力
D.图乙中,乒乓球上浮时水对容器底部的压强变大
2.(2022·广西河池·中考真题)某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究。下列说法正确的是(  )
A.石块在水中受到的浮力方向竖直向下
B.石块在水中受到的浮力大小为
C.石块浸没在水中时,排开水的体积为
D.丙图中盐水的密度为
3.(2022·广西玉林·中考真题)如图所示,新鲜鸡蛋沉在盛有纯水的容器底部,若要其上浮,可加(已知)(  )
A.酒精 B.植物油 C.纯水 D.浓盐水
4.(2022·广西贵港·中考真题)如图所示,水平桌面上放置两个相同的容器,甲中有一小物块悬浮于水中,乙中有一个小球漂浮在水面上,此时容器内水面高度相同。则下列说法正确的是(  )
A.两个容器对桌面的压强关系:p甲<p乙
B.水对两个容器底部的压力关系:F甲>F乙
C.如果向甲中加入酒精并搅拌均匀,小物块受到的浮力变小
D.如果向乙中加入盐水并搅拌均匀,小球受到的浮力变大
5.(2022·广西·中考真题)水平桌面上有两个完全相同的容器甲、乙,分别装有深度相同的水,将两个体积相同、材料不同的小球A、B,分别放在甲、乙两容器中(水均未溢出),小球静止在如图所示的位置时,两个小球所受浮力分别为FA、FB,下列判断正确的是(  )
①FA②两小球的密度A>B
③甲容器底部受到水的压强大于乙容器底部受到水的压强
④甲容器底部对桌面的压强小于乙容器底部对桌面的压强
A.①④ B.①③ C.②④ D.②③
6.(2021·广西广西·中考真题)2020年10月,“奋斗者”号在马里亚纳海沟成功下潜到,创造了中国载人深潜的新纪录。“奋斗者”号在水下下潜的过程中,受到的压强和浮力变化情况正确的是(  )
A.压强变小,浮力不变 B.压强不变,浮力变小
C.压强变大,浮力不变 D.压强不变,浮力变大
7.(2021·广西百色·中考真题)将同一个新鲜的鸡蛋分别浸入密度不同的甲、乙两杯盐水中,静止时的位置如图所示。则下列说法正确的是(  )
A.鸡蛋在乙杯中受到的浮力大 B.鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力一样大
C.鸡蛋的密度大于甲杯中盐水的密度 D.鸡蛋的密度等于乙杯中盐水的密度
8.(2021·广西贵港·中考真题)2020年11月28日上午8时30分许,随着一阵汽笛声响,在马里亚纳海沟结束科考任务的“探索一号”科考船,搭载成功实现10909米坐底纪录的“奋斗者”号胜利返航若海水密度为1.03×103kg/m3,“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,下列说法正确的是(  )
A.“奋斗者”号受到的海水的压强不变,受到的海水的浮力不变
B.“奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力不变
C.“奋斗者”号受到的海水的压强变大,受到的海水的浮力变大
D.“奋斗者”号受到的海水的压强变小,受到的海水的浮力变小
9.(2021·广西桂林·中考真题)如图所示的实例中,利用了大气压的是(  )
A.车起动时人向后倾 B.用铅垂线检查墙是否竖直
C.吸盘能紧贴在光滑墙面上 D.苹果浮在水面上
10.(2021·广西玉林·中考真题)如图所示,下列事例中属于防止惯性带来危害的是(  )
A. 飞机加速起飞
B. 驾驶员系上安全带
C. 人在死海中看书
D. 洗手后用力甩干
11.(2022·广西柳州·模拟预测)如图所示,小聪用一个长方体铝块探究影响浮力大小的因素。他先后将该铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,保证每次水面到达同一标记处,比较弹簧测力计示数大小。该实验探究的是下列哪个因素对浮力大小的影响(  )
A.液体的密度 B.物体的密度
C.物体排开液体的体积 D.物体浸入液体的深度
12.(2021·广西北海·一模)小明把同一个实心物块依次放入装有不同液体的三个相同的容器内,待物块静止后液面高度相同,如图所示,则下列四种说法中正确的是(  )
A.三个容器底部受到的液体压强相等
B.三个容器中,甲容器内的液体密度最小
C.三个容器中,物块在丙容器中受到的浮力最小
D.三个容器中,液体体积一定相同
二、填空题
13.(2022·广西百色·中考真题)用弹簧测力计悬挂重为5.4N的物体,放入水中,静止时弹簧测力计示数如图所示,则物体在水中受到的浮力为__________N,物体的体积为__________m3。(水=1.0×103kg/m3)
14.(2022·广西河池·中考真题)把重为0.5N的鸡蛋放入盐水中,鸡蛋静止时如图所示,此时鸡蛋处于________(选填“漂浮”或“悬浮”)状态,它受到的浮力为________N。
15.(2022·广西桂林·中考真题)桂林山水素有“甲天下”之称,周末小林一家乘坐竹筏游览漓江,当他们登上竹筏时,竹筏浸入水中的体积增大,竹筏受到的浮力___________(选填“增大”、“减小”或“不变”);筏工向后撑竹竿使竹筏前进,这说明物体间力的作用是___________的。
16.(2021·广西桂林·中考真题)如图所示,充满氢气的气象探测气球携带探空仪(体积不计)探空仪在高空测量,工作完毕后释放部分氢气,气球体积缩小,所受浮力随之______,气球下落。气球球囊(厚度不计)、细绳及探空仪的总质量为m0,空气密度为ρ空,当它恰能缓慢下降时,球内氢气密度为ρ氢,此时气球的体积为______(用题中已知物理量表示)。
17.(2021·广西柳州·中考真题)漂浮在水面上的物体受到的浮力的大小 ___________被物体排开的水的重力,___________物体受到的重力。(均选填“大于”、“等于”或“小于”)
18.(2022·广西南宁·模拟预测)如图所示,质量为600g、密度为0.6g/cm3的正方体木块用细线系于底面积为40cm2容器的水中,则木块的重力为________N,木块所受的浮力大小为________N;若将细线剪断后,木块静止时,容器底部受到水的压强变化了________Pa。
19.(2021·广西南宁·一模)在一个圆柱形容器内盛有适量的水,水深20cm,则容器底部受到的压强为___________Pa;现将一质量为200g的密闭空心铁盒A 放入水中时,空心铁盒有一半浮出水面;当铁盒上放一个小磁铁B 时,铁盒恰好浸没水中。如图甲所示,当把它们倒置在水中时,A 有的体积露出水面,如图乙所示。图乙的液面与图甲相比,液面会___________。(选填“升高”、“降低”或“不变”),小磁铁B 的密度为___________kg/m3(甲乙两图中液体均没有溢出)。
三、作图题
20.(2022·广西百色·中考真题)如图所示,小球悬浮在水中,作出小球受到的重力与浮力的示意图。
21.(2022·广西贺州·模拟预测)如图所示,一小球静止在水面上。请作出图中小球受到的重力和浮力的示意图。
22.(2021·广西玉林·一模)(1)如图所示,为正在水中上浮的乒乓球,请作出乒乓球受到的重力与浮力的示意图。
(2)如图所示,请将光路图补充完整。
四、实验题
23.(2022·广西·中考真题)实验小组的同学利用学过的物理知识测定一块吊坠的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺左端______处时,发现指针偏向分度盘的左侧,此时应向______调节平衡螺母,使横梁平衡;
(2)将吊坠放在天平左盘中,向右盘中加砝码并调节游码直到横梁平衡。此时,右盘中的砝码和游码的位置如图甲所示,则吊坠的质量是______g;
(3)往量筒中倒入50mL水,将吊坠浸没在水中,液面位置如图乙所示,则吊坠的密度是______;
(4)整理实验器材时发现,使用的砝码有磨损,则测得的密度值偏______;
(5)实验小组讨论后,不用砝码,只利用天平、两个相同的烧杯、量筒和水也能测出吊坠的密度。请将实验步骤补充完整。
①在两个烧杯中倒入等量的水,分别放在已调平衡的天平的左右盘中如图丙所示;
②将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水到A处时横梁平衡,记下加水的体积为,如图丁所示;
③___________,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平衡,并记下再次加入水的体积为;
④吊坠密度的表达式为______。(用、、表示)
24.(2022·广西柳州·中考真题)小东学习了密度的有关知识后,做如下实验。
(1)小东在实验室里测量玻璃珠的密度。
①他将天平置于 ___________桌面,移动游码至标尺左端 ___________点,调节平衡螺母使横梁平衡;
②接着测量几个玻璃珠的质量,天平平衡时托盘中的砝码及游码的位置如图甲所示,则这些玻璃珠的质量为 ___________g;
③将这些玻璃珠放入量筒,量筒中水面变化如图乙所示,则玻璃珠的总体积为 ___________cm3,玻璃珠的密度为 ___________kg/m3;
④小东按规范操作完成了实验,才发现天平横梁因磨损出现的缺口如图丙中A处所示,那么玻璃珠质量的测量值 ___________(选填“大于”、“等于”或“小于”)真实值;
(2)小东回到家里,想要测量家里的空气密度,器材有:未充气的新皮球(如图丁,皮球壁厚度忽略不计),电子秤,打气筒(每次能打出一筒体积为V0的空气)。已知皮球充气后如图戊所示,内部气压大于大气压。方法如下:
i.用电子秤测出未充气的新皮球的质量m1;
ii.用打气筒给新皮球打入n筒空气后,皮球如图戊,用电子秤测出其质量m2;
iii.计算空气密度的表达式为ρ=___________;
由于空气浮力的影响,上述测量不够准确。仅用现有器材更准确地测量空气密度,需要增加一个步骤:___________;
用你增加步骤中测得的物理量及已测得的物理量计算空气密度,表达式为ρ'=___________。
25.(2021·广西广西·中考真题)学习了密度知识后,小华用天平和量筒测量食用油的密度。
(1)将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺______端零刻度线处,发现指针指在分度盘右侧,此时应将平衡螺母向______端调节,使横梁平衡;
(2)称出空烧杯的质量为,将适量的食用油倒入烧杯,称出烧杯和食用油的总质量如图甲所示,则烧杯中食用油的质量为______,接着,将烧杯中的食用油倒入量筒中,示数如图乙所示,则食用油的密度为_____;
(3)本次实验测得食用油的密度______(选填“偏大”或“偏小”),主要原因是______;
(4)小华查阅资料和深入思考后,找到了测量液体密度更精确简便的方法,操作如下:
①如图甲、乙所示,把适量待测液体和水分别倒入两容器中并置于两电子秤上,再将两电子秤示数清零(按电子秤的清零键后,示数显示为零);
②将系好细线的小物块(不吸收液体)缓慢浸没到待测液体中保持静止(未触底),液体未溢出,如图丙所示,记下电子秤的示数;
③将小物块取出,擦干后再缓慢浸没到水中保持静止(未触底),水未溢出,如图丁所示,记下电子秤的示数;
④则该液体密度的表达式______。(已知水的密度为)
26.(2021·广西贵港·中考真题)如图所示是某物理兴趣小组验证“阿基米德原理”的实验操作过程示意图。
(1)验证阿基米德原理实验的合理顺序是______;(填字母代号)
(2)金属块浸入溢杯前,溢杯里水面高度应______;
(3)金属块浸没在水中时,受到的浮力是______N;
(4)金属块的密度为______kg/m3;(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(5)比较______(填字母代号)和______(填字母代号)的操作可得出结论:浸入液体中的物体所受的浮力大小等于物体排开液体所受重力的大小。
27.(2021·广西梧州·中考真题)小丽用装有沙子的柱形带盖塑料瓶探究浮力大小的影响因素。
(1)小丽列举了以下三个常识,做出了三个猜想,其中符合常识2的是猜想 ______(填序号)。
常识 猜想
常识1:大小相同的木块和铁块,木块漂在水面,铁块沉在水底 常识2:轮船从江里驶入海里,船身会上浮一些 常识3:人在水中越往深处走,觉得身体越来越轻 猜想1:浮力大小与液体的密度有关 猜想2:浮力大小与物体排开液体的体积有关 猜想3:浮力大小与物体的质量有关
(2)为了验证上述猜想是否正确,小丽依次做了以下实验,如图所示。
①通过A、C实验步骤,可知物体浸没在水中所受浮力大小是 ______N;
②通过 ______(填字母)实验步骤,可得猜想2是 ______(选填“正确”或“错误”);
③通过A、C、E实验步骤,可探究物体所受浮力大小与______有关;
④为验证猜想3,小丽将瓶子中的沙子倒掉一些,接着她仿照步骤D进行实验,发现测力计示数小于2N,继续将瓶子中的沙子倒掉一些,重复以上步骤,发现测力计示数始终小于2N,便认为猜想3是正确的,小丽在该实验环节中存在的问题是 ______。
28.(2021·广西贵港·中考真题)大山同学在综合实践活动课中自制密度计。他找来一根粗细均匀的木棍,表面涂上蜡,在它的一端绕上适量的金属丝。把这个装置放在水中,静止后在液面所在处刻上刻度,并标上“1.0”;再将这个装置放在煤油中,静止后在液面所在处刻上刻度,并标上“0.8”;最后将此装置放入某种液体中,静止后在液面所在处刻上刻度h,如图所示。把木棍拿出液体后,用刻度尺量出刻度h与刻度“0.8”的距离是3.8cm,刻度“1.0”与刻度“0.8”之间的距离是2.0cm。则h到木棍底部的距离为_______cm,该液体的密度是_______kg/m3。(假设金属丝的体积忽略不计,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,ρ煤油=0.8×103kg/m3,密度的计算结果小数点后面保留两位小数)
29.(2022·广西钦州·一模)小明想通过实验测量矿石的密度,进行了如下操作:
(1)把天平放在水平桌面上,并将______移到标尺左端的零刻度线处,发现指针位置如图1甲所示,此时应将平衡螺母向______(选填“左”或“右”)调节,使天平平衡;
(2)把矿石放在天平的左盘中进行称量,当天平再次平衡时,右盘中的砝码及游码的位置如图1乙所示,则矿石的质量是______g;
(3)矿石放入量筒前后,量筒中水面位置如图1丙所示,则矿石的体积为______cm3,密度为______kg/m3;
(4)若该矿石吸水,按以上步骤测量出矿石的密度将偏______(选填“大”或“小”);
(5)小芳利用干燥、不吸水的矿石还可测出未知液体的密度,操作如下:
①在圆柱形容器中装入待测液体,如图2甲所示,将平底烧杯放入待测液体中,烧杯静止时容器中液体的深度为H1;
②将矿石放入烧杯中,如图2乙所示,烧杯静止时露出液面的高度为h1,容器中液体的深度为H2;
③将矿石拴在烧杯底部,如图2丙所示,烧杯静止时露出液面的高度为h2。已知矿石的密度为ρ石,圆柱形容器的底面积是烧杯底面积的3倍,则待测液体密度的表达式ρ液=______(用已知物理量字母表示)
30.(2022·广西贵港·模拟预测)在“测量液体的密度”实验中,实验小组的大山和小玲采用了不同的方法。
(1)大山的实验过程如下:
①用天平测出空烧杯的质量为14g;
②在烧杯中倒入适量液体,天平平衡时,砖码的质量和游码的位置如图甲所示,则烧杯中液体的质量为______g;
③将烧杯中的液体全部倒入量筒中,量筒中液面的位置如图乙所示,则量筒中液体的体积为______mL。液体的密度为______;
(2)大山用这种方法测出的液体的密度会______(选填“偏大”或“偏小”),原因是______。
(3)小玲的实验过程如下:
①取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石蜡封口;
②将吸管放到水中的情景如图丙(a)所示,测得浸入水中的长度为;
③将吸管放到待测液体中的情景如图丙(b)所示,测得浸入待测液体中的长度为;
④待测液体的密度=______。(已知)
31.(2021·广西南宁·三模)如图甲所示,A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”实验的五个步骤:
(1)由图可知该圆柱体所受的重力G物=______N,浸没在液体中时受到的浮力F浮=______N;
(2)由步骤B、C、D可得出结论:物体受到的浮力与______有关;
(3)由步骤A和______可得出该圆柱体排开液体所受的重力G排,比较F浮与G排,就可以得到浮力的大小跟物块排开液体所受重力的关系;
(4)如图乙所示,小明将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小明逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,测力计A的示数______(选填“增大”、“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量______(选填“大于”“小于”或“等于”)B的示数变化量,从而证明了F浮=G排;
(5)若在图乙实验中重物接触水面前测力计A的示数为6N,完全漫没后测力计B的示数变化量为2N,则该重物的密度为______kg/m3。
五、计算题
32.(2022·广西·中考真题)某学习小组在完成压强知识的学习后,为深入了解压强的变化情况,将实心柱体甲和盛满水的薄壁轻质容器乙放置在水平地面上,如图所示,其中甲、乙底面积分别为2S、S,水的质量为m,D点距水面0.1m,。将甲沿虚线切出一质量为的小物块(不吸水)放入乙中,小物块有四分之一的体积露出水面。
(1)求D处水的压强;
(2)求甲的密度;
(3)现有A、B、C三物体,相关信息如下表所示。
物体 A B C
密度
体积 2V 0.5V 2V
若要选择其中一个先后放在甲剩余部分的上部和放入乙中(均可浸没),使乙对地面的压强变化量大于甲剩余部分对地面的压强变化量,且乙对地面的压强p最大。请分析说明所选物体的理由,并计算出p的最大值。(结果用题中字母表示)
33.(2022·广西贵港·中考真题)如图所示,水平地面上放置一个底面积为0.03m2薄壁圆柱形容器,容器侧面靠近底部有一控制出水的阀门K。边长为0.1m的正方体木块A体积的浸入水中,下方用细线TB系有重为3N的合金球B,B的体积是A体积的0.1倍。木块A上方的悬线TA能承受的最大拉力为5N,此时悬线TA处于松弛状态。(容器内的水足够深,不计细线的体积和质量,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)木块A受到的浮力大小;
(2)细线TB对合金球B的拉力大小;
(3)打开阀门K使水缓慢流出,当悬线TA断裂的一瞬间关闭阀门K,此时木块A排开水的体积为多少?
(4)若在悬线TA断裂的一瞬间关闭阀门K同时剪断细线TB,待木块A再次静止漂浮时,与悬线TA断裂的瞬间相比,容器底受到水的压强改变了多少?
34.(2022·广西柳州·中考真题)如图为某自动冲水装置的示意图,水箱内有一个圆柱浮筒A,其重为GA=4N,底面积为S1=0.02m2,高度为H=0.16m。一个重力及厚度不计、面积为S2=0.01m2的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用质量不计、长为l=0.08m的轻质细杆相连。初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用。水的密度为ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
(1)求A所受浮力的大小F浮。
(2)求A浸入水的深度h1。
(3)开始注水后轻杆受力,且杆对A和B的拉力大小相等。当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,求此时杆对B的拉力大小F。
(4)水箱开始排水时,进水管停止注水。为增大一次的排水量,有人做如下改进:仅增大B的面积为S2'=0.012m2试通过计算说明该方案是否可行?若可行,算出一次的排水量。(水箱底面积S=0.22m2供选用)
35.(2022·广西贺州·中考真题)如图所示,水平桌面上放置下端用毛细管连通的A、B两容器,底面积分别为100cm2和150cm2。阀门K打开前,A容器内竖直放置一底面积为50cm2、高为0.2m的长方体物块,物块对A容器底部的压强为pA,B容器内盛有0.2m深的水。求:
(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强pB;
(2)阀门K打开前,当pB=2pA时,物块的密度;
(3)阀门K打开后,水从B容器进入A容器,刚好使物块漂浮时,水进入A容器中的深度。
36.(2022·广西玉林·中考真题)如图所示,一个底面积为200cm2的溢水杯放在水平桌面上,溢水口离其底部距离为20cm。已知弹簧原长为10cm,且弹簧每受1N的作用力其长度变化1cm。现将弹簧与底面积为100cm2的实心长方体A和溢水杯底部相连,此时弹簧被压缩,其弹力为2N;向溢水杯加水,当水深为16cm时,A刚好有一半浸入水中,此时弹簧长为12cm;继续向溢水杯加水,直至弹簧所受的弹力不再发生变化(在弹性限度内)。不计弹簧的重力、体积及其所受的浮力,g取10N/kg,。求:
(1)A的重力;
(2)A的一半浸入水中时A所受的浮力;
(3)A的密度;
(4)A的一半浸入水中与弹簧不再发生变化,溢水杯对桌面压强的变化量。
37.(2022·广西梧州·中考真题)如图甲所示,一弹簧下端固定在容器的底部,上端与一个重为20N的正方体相连,此时水的深度为0.2m,弹簧的伸长量为4cm。在弹性限度内,弹簧产生的弹力F与其伸长量x之间的关系如图乙所示。(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)正方体的质量;
(2)水对容器底部的压强;
(3)正方体浸在水中的体积。
38.(2021·广西贺州·中考真题)如图所示,水平桌面上放有一圆柱形溢水杯,它自重7N,底面积为,溢水口距杯底的高度为12cm,溢水杯中盛有高为10cm、质量为3kg的水,现将一体积为、质量为2.7kg的正方体铝块缓慢浸没入水中,不计溢水杯的厚度。求:
(1)铝块放入水前,水对溢水杯底部的压强;
(2)铝块浸没在水中受到的浮力;
(3)铝块浸没在水中静止后,溢水杯对水平桌面的压强。
39.(2021·广西百色·中考真题)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。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数下与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。(已知水的密度ρ水=1.0×10 kg/m )求:
(1)物块完全浸没在水中时受到的浮力;
(2)物块的密度;
(3)物块刚好浸没时,水对物块下表面的压强。
40.(2021·广西河池·中考真题)乡村振兴建设中,小明家购买一批瓷砖装修新房,他想测量这批瓷转的密度,小明先用弹簧测力计测量一小块瓷砖样品的重力,如图甲所示;接着他把样品浸没在水平桌面上容器内的水中;样品不触底,如图乙所示(不考虑瓷砖吸水)。已知容器底面积为0.01m2,重为5N,盛有20N的水,请帮小明计算:
(1)瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力;
(2)这批瓷砖的密度;
(3)瓷砖样品浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。
41.(2022·广西贵港·模拟预测)在科技节,大山同学用传感器设计了如图甲所示的力学装置,竖直细杆B的下端通过力传感器固定在容器底部,它的上端与不吸水的实心正方体A固定,不计细杆B及连接处的质量和体积。力传感器可以显示出细杆B的下端受到作用力的大小,现缓慢向容器中加水,当水深为13cm时正方体A刚好浸没,力传感器的示数大小F随水深h变化的图像如图乙所示。求:(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)物体A所受到的重力;
(2)当容器内水的深度为13cm时,正方体A受到的浮力大小;
(3)当容器内水的深度为4cm时,力传感器的示数大小为F,继续向容器中加水,当力传感器的示数大小变为0.2F时,水对容器底的压强是多少?
42.(2021·广西贺州·一模)物块P与金属球Q用细线连接,一起放入装有一定质量水的柱状容器内,二者恰好悬浮,如图甲所示,此时柱状容器中水的深度为23cm;物块P重1N、体积为(,) 求:
(1)图甲中水对容器底部的压强;
(2)图甲中物块P所受浮力的大小;
(3)若剪断细线,物块P上浮,金属球Q下沉,待稳定后,物块P漂浮于水面,如图乙所示,则此时物块P露出水面的体积。
参考答案:
1.B
【详解】A.质量是物体所含物质的多少,跟物体所处的位置无关,所以乒乓球在太空时的质量不变,故A错误;
B.在微重力的环境下,水受到的重力几乎为零,由于此时乒乓球静止不动,即处于平衡状态,所以此时乒乓球所受浮力等于重力,也几乎为零,即浮力消失,故B正确;
C.由题意可知,乒乓球迅速上浮,说明乒乓球所受的合外力不为零,且方向向上,即此时乒乓球所受浮力大于其所受重力,故C错误;
D.乒乓球在上浮过程中,还没露出水面前,V排不变,即此时容器内液面的高度不变,根据液压公式可知,此时水对容器底部的压强不变;当乒乓球逐渐露出水面后,V排变小,即此时容器内液面的高度下降,根据液压公式可知,此时水对容器底部的压强变小,故D错误。
故选B。
2.B
【详解】A.石块浸没在水中后,弹簧测力计对石块的拉力变小了,说明石块受到竖直向上的浮力,故A错误;
B.由图甲可知,物体的重力G=2N,由图乙可知,石块浸没在水中时弹簧测力计的示数,则石块在水中受到的浮力为
故B正确;
C.石块浸没在水中时,根据阿基米德原理可知,排开水的体积为
故C错误;
D.物体的重力G=2N,由图丙可知,石块浸没在盐水中时弹簧测力计的示数,则石块在盐水中受到的浮力为
根据阿基米德原理可知,盐水的密度为
故D错误。
故选B。
3.D
【详解】A.向杯中加酒精,只能使杯内水的密度减小,使鸡蛋受到的浮力减小,不能使鸡蛋上浮,故A不符合题意;
B.向杯中加植物油,植物油不溶于水,不会改变水的密度,不能增大鸡蛋受到的浮力,不能使鸡蛋上浮,故B不符合题意;
C.向杯内加水、不会改变水的密度,不能增大鸡蛋受到的浮力,不能使鸡蛋上浮,故C不符合题意;
D.向杯中加盐,盐溶解后,使水的密度增大,在鸡蛋排开水的体积不变的情况下,由知道,鸡蛋受到的浮力增大,当受到的浮力大于鸡蛋重时,鸡蛋将上浮,故D符合题意。
故选D。
4.C
【详解】A.甲容器对桌面的压力为
F甲=G水+G杯+G物块
乙容器对桌面的压力为
F乙=G水+G杯+G小球
物块悬浮,所以
F物块浮=G物块=G物块排
小球漂浮,所以
F小球浮=G小球=G小球排
因为容器内水面高度相同,且底面积相同,所以p甲=p乙,故A错误;
B.由题意可知,水的密度ρ和深度h都相同,根据p=ρgh可得,水对两个容器底部的压强关系为p甲=p乙,根据F=pS可得,水对容器底部的压力关系为F甲=F乙,故B错误;
C.物块悬浮在甲容器中,ρ物块=ρ水,如果向甲容器中加入酒精,则液体密度减小, 由
F浮= pgV排可知,物块受到的浮力变小,故C正确;
D.小球漂浮在乙容器中,向乙容器中加入盐水,液体密度增大,小球仍然漂浮在液面上,那么小球受到的浮力等于自身的重力,小球的重力没变,小球受到的浮力不变,故D错误。
故选C。
5.A
【详解】①根据可知,B悬浮,排开水的体积比较大,故B球受到的浮力比较大,故①正确;
②A球漂浮,说明A球的密度小于水的密度,B球悬浮,说明B球的密度等于水的密度,故A球的密度小于B球的密度,故②错误;
③没有放小球前,有两个完全相同的容器甲、乙,分别装有深度相同的水,放了小球后,B球排开水的体积比较大,乙容器水面的高度比较大,根据可知,甲容器底部受到水的压强小于乙容器底部受到水的压强,故③错误;
④没有放小球前,有两个完全相同的容器甲、乙,分别装有深度相同的水,说明容器中水的质量相同,容器的质量相同,放入小球后,A漂浮,A球的重力等于A球所受的浮力,B球悬浮,B球的重力等于B球所受的浮力,而B球的浮力比较比较大,故B球的重力也大,故乙容器底部对桌面的压力比较大,故甲容器底部对桌面的压强小于乙容器底部对桌面的压强,故④正确。
故A正确。
故选A。
6.C
【详解】“奋斗者”号在水下下潜的过程中,所处深度增加,液体密度不变,所以受到海水的压强变大;下潜过程液体密度不变,排开的液体的体积也不变,所以受到的浮力不变。故ABD错误;C正确。
故选C。
7.B
【详解】AB.鸡蛋在甲中悬浮,所以浮力等于重力,在乙中漂浮,所以浮力等于重力,由于是同一个鸡蛋,即重力相等,所以在甲乙中受到的浮力相等,故B正确,A错误;
CD.鸡蛋在甲中悬浮,鸡蛋的密度等于甲杯中盐水的密度,在乙中漂浮,鸡蛋的密度小于乙杯中盐水的密度,故CD错误。
故选B。
8.B
【详解】A D.“奋斗者”号在海面下下潜的过程中,根据可知,密度不变,深度变深,故受到了压强变大,故A错误;D错误;
B C.根据可知,浸没后,物体的排开液体的体积不变,液体的密度不变,故浮力不变,故B正确;C错误。
故选B。
9.C
【详解】A.车起动时,人身体由于具有惯性,会保持原来的静止状态,所以人会向后倾,故A不符合题意;
B.用铅垂线检查墙是否竖直利用的是重力的方向始终是竖直向下的,故B不符合题意;
C.吸盘内的气压小于外界大气压,在大气压的作用下,吸盘能紧贴在光滑墙面上,故C符合题意;
D.苹果浮在水面上受重力和水的浮力的作用,漂浮说明浮力等于苹果的重力,故D不符合题意。
故选C。
10.B
【详解】A.飞机加速起飞,是利用空气流速越大压强越小使机翼上下表面受到的空气压力差来获得升力的,故A不符合题意;
B.驾驶员系上安全带,当汽车突然减速时,防止身体由于惯性而继续向前运动造成伤害,属于防止惯性带来危害,故B符合题意;
C.人能在死海中看书,是因为死海中水的密度大于人体的密度,而使人漂浮在水面上,故C不符合题意;
D.洗手后用力甩干,是因为附着在手上的水具有惯性,当手突然停下时,水要继续保持原来的运动状态向前运动而与手脱离,故D不符合题意。
故选B。
11.D
【详解】先后将该长方体铝块平放、侧放和竖放,使其部分浸入同一杯水中,液体的密度相同,每次水面到达同一标记处,说明物体排开水的体积相同,物体进入水的深度不同,比较弹簧测力计示数大小,可以探究浮力与物体浸入液体的深度的关系,故D符合题意,ABC不符合题意。
故选D。
12.B
【详解】AB.由于丙悬浮,故;乙漂浮,故ρ乙>ρ物;甲下沉,故ρ甲<ρ物;由于物体的密度相同,所以乙液体的密度最大,其次是丙,再次是甲,即
ρ甲<ρ丙<ρ乙
由于容器的液面高度相同,根据可知
p甲<p丙<p乙
故A错误,B正确;
C.由于甲下沉,所以物体在甲中受的浮力小于重力,乙中悬浮、丙中漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故
故C错误;
D.由图可知,乙浸入液体的体积最少,而此时液面相平,所以若将物体取出后,乙中液体的体积最大,故D错误。
故选B。
13. 2
【详解】[1]由题意可得,物体静止,即处于平衡状态,物体在竖直方向上受到竖直向下的重力,竖直向上的浮力和拉力,这三个力的合力为0,所以可得
[2]由图可知,物体处于浸没状态,即V物=V排,所以根据公式可得,物体的体积为
14. 悬浮 0.5
【详解】[1][2]鸡蛋完全浸没在水中,没有碰到容器底,在水中保持静止,所以处于悬浮状态;此时鸡蛋受到平衡力的作用,鸡蛋受到的浮力等于鸡蛋的重力,即
15. 增大 相互的
【详解】[1]竹筏在水面上处于漂浮状态,所受浮力等于重力,当他们登上竹筏时,竹筏浸入水中的体积增大,总重力增大,则竹筏受到的浮力增大。
[2]当筏工向后撑竹竿,因为力的作用是相互的,竹竿会给筏工向前的力使竹筏前进。
16. 减小
【详解】[1]根据阿基米德原理可知,气球体积缩小,所受浮力随之减小。
[2]假设气球的体积为V,则气球的总重力
气球的浮力为
因为当气球缓慢下降时,浮力等于重力,则
则气球的体积
17. 等于 等于
【详解】[1][2]由阿基米德原理可知,漂浮在水面上的物体受到的浮力的大小等于被物体排开水的重力大小,因物体受力平衡,故物体所受浮力的大小也等于物体重力的大小。
18. 6 10 1000
【详解】[1]由G=mg可得,木块的重力
G=mg=0.6kg×10N/kg=6N
[2]由可得,正方体木块的体积
木块浸没在水中时受到的浮力
[3]由于木块浸没时受到的浮力大于木块的重力,将细线剪断后,木块将上浮,木块静止时,木块漂浮,此时木块受到的浮力等于木块的重力,即
F浮′=G=6N
由F浮′=ρ液gV排得,木块漂浮时排开水的体积
则液面下降的深度
容器底部受到水的压强变化量
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
19. 2000 不变 7.5×103
【详解】[1]容器底部受到的压强
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
[2]在甲乙两图中,AB组成的整体都处于漂浮状态,则浮力等于总重力,所以F甲浮=F浮乙,根据F浮=ρ水gV排知,整体排开水的体积相等,则液面高度相等,即图乙的液面与图甲相比液面会不变。
[3]设空心铁盒的体积为VA,小磁铁B的质量为mB,体积为VB,只将空心铁盒A放入水中时,有一半浮出水面,则
ρ水g×VA=mAg------①
B放上后,铁盒恰好浸没在水中,如图甲,则
ρ水gVA=mAg+mBg------②
B倒置在水中,A有的体积露出水面,则
ρ水g×(1-)VA+ρ水gVB=mAg+mBg-------③
由①②可得mB=mA,由②③可得VB=VA,再由①式
ρ水g×VA=mAg=ρAVAg
可得A的平均密度
ρA=

7.5×103kg/m3
20.
【详解】物体在水中悬浮,浮力等于重力,两个力是一对平衡力,大小相等,方向相反.所以从物体的重心分别沿竖直方向向上和向下画带箭头的线段,并标上浮力F和重力G,示意图如下:
21.
【详解】小球静止在水面上,受到重力和浮力作用,且两个力是一对平衡力,重力方向竖直向下,浮力方向竖直向上,如图所示:
22.(1)(2)
【详解】(1)过乒乓球的重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,并分别用符号G和F浮表示,即为其所受重力和浮力示意图;乒乓球在水中上浮过程中,浮力大于重力,所以表示浮力的线段长度应大于表示重力的线段长度。如下图所示:
(2)过凹透镜光心的光线其传播方向不变;平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点,如图所示:
23. 零刻度线 右 32.2 大 将吊坠直接放在左盘烧杯的水中
【详解】(1)[1][2]根据托盘天平的使用规则可知,首先把天平放在水平桌面上,然后将游码调到标尺左端零刻度线处,若发现指针偏向分度盘的左侧,说明左侧较重,所以把平衡螺母向右调节,才能使天平平衡。
(2)[3]根据托盘天平的读数规则可知,左盘上物体的质量等于右盘砝码的质量与标尺上游码所表示的示数之和,所以吊坠的质量为
m=20g+10g+2.2g=32.2g
(3)[4]由图可知,该量筒的分度值为2mL,根据液面所在的位置可知,此时量筒的示数为64mL,由题意可知,吊坠的体积等于量筒中水增加的体积,即吊坠的体积为
V=64mL-50mL=14mL=14cm3
根据密度公式可得,该吊坠的密度为
(4)[5]使用的砝码有磨损,会导致测量的质量偏大,根据可知,测得的密度值偏大。
(5)[6][7]天平是一个等臂杠杆,将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水到A处时横梁平衡,记下加水的体积为, 此时右侧增加的水的重力等于右侧吊坠所受到的浮力,即,可得
所以此时V排=V1,又因为吊坠在水中处于浸没状态,所以
V吊坠=V排=V1
将吊坠直接放在左盘烧杯的水中,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平衡,并记下再次加入水的体积为,此时天平两侧的重力大小相等,所以右侧增加的水的重力等于吊坠的重力,即可得吊坠的重力为
所以吊坠的质量为
根据密度公式可得,该吊坠的密度为
24. 水平 0刻度 26.2 10 等于 测出篮球的体积V1
【详解】(1)[1][2]天平使用前要放在水平桌面上,将游码移动到0刻度处,然后进行调平衡。
[3] 天平平衡时托盘中的砝码及游码的位置如图甲所示,根据天平的使用方法,物体质量等与砝码质量加上游码指示的刻度数,即25g加1.2g,玻璃珠质量为。
[4][5] 将这些玻璃珠放入量筒,量筒中水面变化如图乙所示,即玻璃珠的体积为
故玻璃珠的密度为
[6] 小东按规范操作完成了实验,也就是说天平在使用前是调过平衡的,所以测量出的质量不会受到影响。
(2)[7]由题意知空气的体积为
空气的质量为
根据密度公式
[8][9]由于篮球受到空气浮力的影响,故可以先测量出篮球的体积V1,故有下式关系
故可得
25. 左 左 偏大 烧杯中有残留的食用油,体积偏小
【详解】(1)[1][2]将天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端零刻度线处,即游码归零;发现指针指在分度盘右侧,右侧重,需要将平衡螺母向左侧移动。
(2)[3][4]烧杯和食用油的总质量如图甲所示,游码60g加上游码的示数为1.2g,故烧杯和食用油的总质量为61.2g,那么烧杯中食用油的质量为
则烧杯中食用油的质量为;食用油的体积为40mL,则食用油的密度为
故食用油的密度为。
(3)[5][6]由于从烧杯中倒入量筒中有残留的食用油,故体积偏小,质量是准确的,故密度偏大。
(4)[7]将小物块系在细线上,放入未知液体中,质量增加了m1,则浮力为m1g,根据浮力公式可知,排开液体的体积为
如果放入水中,此时质量增加了m2,则浮力为m2g,同理可以得出排开液体的体积为
都浸没,体积相等,故可以得出等式
则液体的密度为
则液体的密度为。
26. FABGCEDH 到达溢水杯杯口 1 AD FH
【详解】(1)[1]验证阿基米德原理实验的合理顺序是,先测量空桶,再测量石头的重力,再用称重法测量浮力,然后不断改变物体浸入液体中的体积并测量桶和水的总重,故顺序为FABGCEDH。
(2)[2]金属块浸入溢杯前,溢杯里水面高度应到达溢水杯的杯口。
(3)[3]金属块浸没在水中时,受到的浮力是
故浸没时的浮力为1N。
(4)[4] 金属块的体积为
故金属块的质量为
金属块的密度为
故金属块的密度为。
(5)[5][6]通过AD可知,浸没时物体所受的浮力;通过FH可知排开水的重力,故比较两者的关系即可。
27. 1、2 2 ABC 正确 液体密度 没有测量倒掉一些沙子后瓶子与沙子的总重力
【详解】(1)[1]轮船从江里驶入海里,轮船会上浮一些,因轮船始终漂浮,且质量不变,故轮船所受浮力均等于重力不变,而江水与海水的密度不同,且因轮船上浮,故轮船排开水的体积也不同,故可知物体所受浮力与液体的密度及物体排开液体的体积有关,故符合常识2的是猜想1、2。
(2)[2]由图A可知,物体的重力为G=4N,由图C可知,物体浸没在水中时,弹簧测力计的拉力为F=2N,故物体浸没在水中所受浮力大小为
F浮=G-F=4N-2N=2N
[3][4]由B、C实验步骤可知,液体密度不变时,物体排开液体的体积越大,弹簧测力计的拉力越小,即物体所受浮力越大,故可得猜想2是正确的。
[5]A、C、E实验步骤中,物体排开液体的体积相同而液体的密度不同,物体所受浮力也不同,故可探究物体所受浮力大小与液体密度有关。
[6]将瓶子中的沙子倒掉一些后,再将其浸没,此时弹簧测力计的示数减小,但将沙子倒掉后,此时瓶子与沙子的总重力也减小,故无法判断其所受浮力是否变化,故该实验环节中存在的问题是没有测量倒掉一些沙子后瓶子与沙子的总重力。
28. 8cm 1.18×103kg/m3
【详解】[1][2]刻度h、“1.0”和“0.8”到木棍底部的距离分别为:h、h1、h2,如图所示:
根据题干可知:
h2-h=3.8cm
h2-h1=2cm
则:
h2=h+3.8cm
h1=h+1.8cm
则密度计放在水、煤油和某种液体中漂浮时浸入的体积分别为:
V排水=Sh1,V排油=Sh2,V排液=Sh
根据漂浮条件和阿基米德原理得可得:
G物=F浮=F浮1=F浮2
即:
ρ液gV排=ρ水gV排1=ρ煤油gV排2
所以,
ρ液gSh=ρ水gSh1=ρ煤油gSh2
即:
ρ液h=1.0×103kg/m3×(h+1.8cm)=0.8×103kg/m3×(h+3.8cm)
解得:
h=6.2cm
ρ液≈1.29×103kg/m3
29. 游码 左 52.4 20 2.62×103 大
【详解】(1)[1]天平在使用前,应把天平放在水平桌面上,将游码调到左端零刻度线处。
[2]分度盘指针向右偏转,应向左调平衡螺母直至指针指向分度盘中央。
(2)[3]物体质量等于砝码质量和游码示数之和,游码分度值为0.2g,故物体质量为
(3)[4]矿石放入前,量筒中水的体积为,矿石放入水中浸没,量筒中的体积为,则矿石的体积为
[5]矿石的密度为
(4)[6]若矿石吸水,则测量出矿石的体积偏小,由可知,密度偏大。
(5)[7]设烧杯底面积为S,则容器底面积为3S,烧杯高h。乙和丙两次实验,烧杯和矿石整体漂浮在液体中,所受浮力等于矿石和烧杯的重力之和,两次浮力相等,由可知
则矿石的体积为
则矿石质量为
由甲、乙可知将矿石放在烧杯中,排开水的体积变化为
矿石的重力
故液体密度为
30. 47.8 40 偏大 见解析
【详解】(1)②[1]由图甲可知,烧杯和液体的总质量是
m1=50g+10g+1.8g=61.8g
空烧杯的质量为m2=14g,烧杯中液体的质量为
m=m1-m2=61.8g-14g=47.8g
③[2]量筒的分度值为1cm3,量筒中液体的体积为
V=40mL=40cm3
[3]液体的密度
(2)[4][5]大山不可能把烧杯内的液体全部倒入量筒内,导致测量的液体的体积偏小,由可知,密度测量结果偏大。
(3)[6]如图(a)饮料吸管漂浮在水中,根据浮沉条件和阿基米德原理可得
G=F1=ρ水gV排=ρ水gSH
如图(b)饮料吸管漂浮在液体中,根据浮沉条件和阿基米德原理可得
G=F2=ρ液gV'排=ρ液gSh
所以
ρ水gSH=ρ液gSh
31. 4.2 1.2 排开液体的体积 E 减小 等于
【详解】(1)[1]由图可知物体在浸入液体前,弹簧测力计的分度值为0.2N,读数为4.2N,该圆柱体所受的重力等于弹簧测力计的示数,G物=4.2N。
[2]浸没在液体中时受到的浮力
F浮=4.2N-3N=1.2N
(2)[3]由步骤B、C、D可知,物体浸入液体的体积越大,弹簧秤读数越小,物体受到的浮力越大,得出结论:物体受到的浮力与它排开液体的体积有关。
(3)[4]由步骤A和E可得出该圆柱体排开液体所受的重力
G排=FE-FA
比较F浮与G排,就可以得到浮力的大小跟物块排开液体所受重力的关系。
(4)[5][6]当小明逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,物体受到的浮力变大,测力计A的示数减小,减小的值就是物体受到的浮力的大小,测力计B的示数增加,增加的值等于物体排开的液体所受的重力,且弹簧测力计A的示数变化量等于B的示数变化量,从而证明了F浮=G排。
(5)若在图乙实验中重物接触水面前测力计A的示数为6N,完全漫没后测力计B的示数变化量为2N,物体受到的浮力为2N,物体的体积
则该重物的密度为
32.(1)1000Pa;(2);(3)
【详解】解:(1)D处水的压强
(2)甲沿虚线切出一质量为的小物块(不吸水)放入乙中,甲漂浮,漂浮时,浮力等于物体的重力,故小物块的浮力为
小物块有四分之一的体积露出水面,说明排开液体的体积为
则此时的浮力为
经整理可知
可得
(3)由于三个物体放入乙中,都浸没在水中,有部分水会溢出,乙对地面的压强为
要是乙对地面的压强最大,则需要物体的总重力最大,则放入A时增加的总重力为加入的物体的重力减去排开同样体积的水的重力
放入B时增加的总重力为加入的物体的重力减去排开同样体积的水的重力
放入C时增加的总重力为加入的物体的重力减去排开同样体积的水的重力
由上可知放入C物体时增加的重力最大,故将C放入水中,若将C放入剩余的甲上,甲上面增加的压力为C物体的重力
甲剩余部分对地面增大的压强为
乙对地面的增大的压强为
乙对地面的压强p最大为
此时也满足乙对地面的压强变化量大于甲剩余部分对地面的压强变化量。
答:(1)D处水的压强为1000Pa;
(2)甲的密度为;
(3)p的最大值为。
33.(1)9N(2)(3)(4)
【详解】解:(1)由题意知A物体的体积为
此时A物体浸没在水中的体积为
根据阿基米德原理可知此时物体A受到浮力为
(2)物体B的重力为,B物体的体积为A物体体积的0.1倍
由于物体B完全浸没在水中故
根据阿基米德原理可得B物体在水中受到的浮力为
对物体B进行受力分析,受到一个向上TB对合金球B的拉力,一个自身的重力3N,还有一个向上的浮力1N,在这3个力的作用下物体B处于平衡,故有以下关系
所以
(3)由于B受到一个向上TB的拉力,所以B对A也有一个向下大小为TB的拉力2N。对A进行分析,A受到一个向上大小为9N的浮力,受到一个自身的重力GA,还受到一个向下的大小为2N的拉力,此时A处于平衡状态,故有关系式
所以,当悬线TA断裂的一瞬间时,对A进行分析,此时A受到自身重力7N,受到B对A的拉力2N,受到向上的拉力TA(由题意知绳子断掉时,TA为5N),受到向上浮力,故有如下关系式
故此时
根据阿基米德原理

(4)若悬线TA断裂的一瞬间关闭阀门K同时剪断细线TB,对A进行分析,此时A受到竖直向下重力7N,竖直向上浮力7N,故根据阿基米德原理有下式

由于容器底面积,根据液面高度变化量

所以压强的变化量为
答:(1)木块A受到的浮力大小为9N;
(2)细线TB对合金球B的拉力大小为;
(3)打开阀门K使水缓慢流出,当悬线TA断裂的一瞬间关闭阀门K,此时木块A排开水的体积为;
(4)容器底受到水的压强改变了。
34.(1)4N;(2)0.02m;(3)20N;(4)见解析
【详解】解:(1)由于轻杆对A没有力的作用,此时浮筒A漂浮在水中,A在竖直方向受到重力以及浮力的作用,是一对平衡力,大小相等,故A所受浮力的大小为
(2)根据阿基米德原理可知,圆筒A排开水的体积即为圆筒A浸入在水中的体积,故有
所以圆筒A浸入在水中的体积为
由V=sh可得,A浸入水的深度h1为
(3)当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,设此时的水深为h2,B在竖直方向受到水的压力F水B以及杆对它的拉力F,则有

此时B受到水的压强为
则B受到水的压力为

此时A受到浮力、重力和杆对它的拉力F,受力分析可有

根据阿基米德原理,此时A受到的浮力为

由①②③④解得
h2=0.2m,F=20N
(4)改进前,初始时水的深度为
那么,改进前一次的排水量为
改进后,假设当水面升高到某位置时,B刚好被拉起使水箱排水,设此时的水深为,B在竖直方向受到水的压力以及杆对它的拉力,则有

此时B受到水的压强为
则B受到水的压力为

此时A受到浮力、重力和杆对它的拉力,受力分析可有

根据阿基米德原理,此时A受到的浮力为

由⑤⑥⑦⑧解得,
因为
此时,浮筒A是完全浸没在水中,计算出来水对B的压力为,即杆的拉力为30N时,B才会被提起。因为此时A浸没在水中,根据阿基米德原理,A受到的浮力为
杆对A的拉力
因此,改进后杆对B的拉力不足以使得B起来,故该方案不可行。
答:(1)A所受浮力的大小F浮为4N;
(2)求A浸入水的深度h1为0.02m;
(3)此时杆对B的拉力大小F为20N;
(4)该方案不可行。
35.(1)2×103Pa;(2)0.5×103kg/m3;(3)0.1m
【详解】解:(1)阀门K打开前,B容器内盛有0.2m深的水,故水对B容器底部的压强
(2)阀门K打开前,pA就是物块对容器底的压强,当pB=2pA时,物块对容器A产生的压强为
由得物块密度为
(3)物块体积为
V物=S物h物=50×10-4m2×0.2m=1×10-3m3
由得物块质量为
物块重力为
G物=m物g=0.5kg×10N/kg=5N
阀门K打开后,水从B容器进入A容器,当物块刚好漂浮时,根据物体的浮沉条件,则物块受到的浮力为
F浮=G物=5N
由F浮=ρ水gV排得排开水的体积为
则进入A容器中水的深度为
答:(1)阀门K打开前,水对B容器底部的压强为2×103Pa;
(2)阀门K打开前,当pB=2pA时,物块的密度为0.5×103kg/m3;
(3)阀门K打开后,水从B容器进入A容器,刚好使物块漂浮时,水进入A容器中的深度为0.1m。
36.(1)2N;(2)4N;(3)0.25×103kg/m3;(4)300Pa
【详解】解:(1)没有加水时,A受到竖直向下的重力和弹簧对A竖直向上的弹力,重力和弹力是平衡力,由二力平衡条件可知,A的重力
G=F0=2N
(2)A刚好有一半浸入水中,此时弹簧长为12cm,由题意可知,此时弹簧被拉伸,对A产生的弹力为对A竖直向下拉力,由题意可知,当弹簧长为12cm时,弹簧的拉力
F1=(12cm-10cm)×1N/cm=2N
此时A受到竖直向下的重力、拉力和竖直向上的浮力,由力的平衡条件可知,A的一半浸入水中时受到的浮力
F浮=G+F1=2N+2N=4N
(3)A刚好有一半浸入水中时排开水的体积
A的体积
V=2V排=2×4×10-4m3=8×10-4m3=800cm3
A的密度
(4)A的高度
A刚好有一半浸入水中时,溢水杯中水的体积
此时溢水杯中水的重力
G水1=m水1g=ρ水V水1g=1.0×103kg/m3×10N/kg×2800×10-6m3=28N
由阿基米德原理原理可知,当A浸没后A受到的浮力不再发生变化,由力的平衡条件可知,此时弹簧的弹力不再发生变化,A浸没时受到的浮力
F浮没=2F浮=2×4N=8N
由力的平衡条件可知,此时弹簧对A的拉力
F=F浮没-G=8N-2N=6N
由题意可知,此时弹簧的长度
则此时水面的高度
h=L2+hA=16cm+8cm=24cm>20cm
故弹簧不再发生变化时,A不会浸没,因此弹簧不再发生变化时,溢水杯中的到达溢口,即当溢水杯最后的水溢出后,弹簧测力计的示数不再发生变化,设此时A浸在水中的深度为Lcm,则A排开水的体积
V排1=100cm2×Lcm=100Lcm3
此时A受到的浮力
F浮1=ρ水gV排1=1.0×103kg/m3×10N/kg×100L×10-6m3=LN
此时弹簧对A的拉力
F2=(20cm-Lcm-10cm)×1N/cm=(10cm-Lcm)×1N/cm=(10-L)N
由力的平衡条件有
F浮1=G+F2
LN=2N+(10-L)N
解得L=6,即弹簧测力计的示数不再发生变化时,A浸在水中的深度为6cm,此时溢水杯中水的体积
V水2=200cm2×20cm-100cm2×6cm=3400cm3
溢水杯中水的重力
G水2=m水2g=ρ水V水2g=1.0×103kg/m3×10N/kg×3400×10-6m3=34N
因为溢水杯对水平桌面的压力大小等于溢水杯、水和A的重力之和,加水前后溢水杯的重力、A的重力均没有发生变化,因此溢水杯对桌面压力的变化量
ΔF=G水2-G水1=34N-28N=6N
则溢水杯对桌面压强的变化量
答:(1)A的重力为2N;
(2)A的一半浸入水中时A所受的浮力为4N;
(3)A的密度为0.25×103kg/m3;
(4)A的一半浸入水中与弹簧不再发生变化,溢水杯对桌面压强的变化量为300Pa。
37.(1)2kg;(2);(3)
【详解】解:(1)正方体的质量
(2)水对容器底部的压强
(3)由图乙,当弹簧的伸长量为4cm时,弹簧产生的弹力F为8N,则正方体所受的浮力
正方体浸在水中的体积
答:(1)正方体的质量为2kg;
(2)水对容器底部的压强为;
(3)正方体浸在水中的体积为。
38.(1)1000Pa;(2)10N;(3)2000Pa
【详解】(1)已知h=10cm,水对溢水杯底部的压强
即水对溢水杯底部的压强为1000Pa。
(2)因为铝块浸没在水中,所以,铝块浸没在水中受到的浮力
即铝块受到的浮力为10N。
(3)铝块放入后,溢出水的体积为
溢出水的重力为
水的重力
铝块的重力
溢水杯对水平桌面的压强
即溢水杯对水平桌面的压强为2000Pa。
答:(1)铝块放入水前,水对溢水杯底部的压强为1000Pa;
(2)铝块浸没在水中受到的浮力10N;
(3)铝块浸没在水中静止后,溢水杯对水平桌面的压强为2000Pa。
39.(1)4N;(2)2×103kg/m3;(3)400Pa
【详解】解:(1)由图像可知,弹簧测力计的最大示数F最大=8N,此时物块未浸入水中,则物块重力
G=F最大=8N
物块完全浸入时弹簧测力计的示数F示=4N,则物块受到的浮力
F浮=G-F示=8N-4N=4N
(2)由F浮=ρ水gV排得物块的体积
物块的质量
物块的密度
(3)从图中可知物块刚好浸没水中时,其下表面进入水中的深度
h=4cm=0.04m
物块刚好浸没水中时其下表面受到水的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa
答:(1)物块完全浸没在水中时受到的浮力为4N;
(2)物块的密度为2×103kg/m3;
(3)物块刚好浸没水中时其下表面受到水的压强为400Pa。
40.(1)0.5N;(2);(3)
【详解】解:(1)瓷砖重力1N,瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力
F浮=1N-0.5N=0.5N
(2)瓷砖体积
瓷砖的密度
(3)浮力0.5N,因为力的作用是相互的,物体对液体压力0.5N,容器对水平桌面的压力
F=5N+20N+0.5N=25.5N
容器对水平桌面的压强
答:(1)瓷砖样品浸没在水中时受到的浮力0.5N;
(2)这批瓷砖的密度;
(3)瓷砖样品浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。
41.(1)6N;(2)10N;(3)800Pa或1000Pa
【详解】解:(1)由图乙可知,当h0=0cm时,力传感器的示数为F0=6N,由细杆的质量不考虑可知,正方体A对力传感器的压力等于自身的重力,即正方体A的重力
G=F0=6N
(2)由图乙可知,当h2=3cm时,物体A的下表面恰好与水面接触,当容器内水的深度h1=13cm时,正方体A刚好浸没,则正方体A的边长
L=h浸1=13cm-3cm=10cm=0.1m
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,此时正方体A排开水的体积
V排=L3=(0.1m)3=10-3m3
正方体A受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N
(3)当容器内水的深度h3=4cm时,正方体A浸入水的深度
h浸2=h3-h2=4cm-3cm=1cm=0.01m
排开水的体积
V排′=L2h浸2=(0.1m)2×0.01m=10-4m3
正方体A受到的浮力
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣4m3=1N
力传感器的示数
F=G-F浮′=6N-1N=5N
继续向容器中加水,分为力传感器受到的拉力或压力两种情况讨论,力传感器的示数大小变为0.2F时:由图乙可知,第一种情况:当力传感器受到的拉力
F′=0.2F=0.2×5N=1N
且水的深度较大时,此时正方体A受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、细杆的拉力作用处于平衡状态,所以,由正方体受到的合力为零可得,受到的浮力
F浮″=G+F′=6N+1N=7N

F浮=ρ液gV排=ρ液gSAh浸
可得,此时正方体浸入水中的深度
则此时容器内水的深度
h4=h2+h浸3=3cm+7cm=10cm=0.1m
则此时水对容器底的压强为
p=ρ水gh4=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
第二种情况:当力传感器受到的压力
F′=0.2F=0.2×5N=1N
且水的深度较小时,此时正方体A受到竖直向上的浮力和竖直向下重力、细杆的压力作用处于平衡状态,所以,由正方体受到的合力为零可得,受到的浮力
F浮'''=G-F′=6N-1N=5N

F浮=ρ液gV排=ρ液gSAh浸
可得,此时正方体浸入水中的深度
则此时容器内水的深度
h5=h2+h浸4=3cm+5cm=8cm=0.08m
则此时水对容器底的压强为
p'=ρ水gh5=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
答:(1)物体A所受到的重力为6N;
(2)当容器内水的深度为13cm时,正方体A受到的浮力为10N;
(3)当容器内水的深度为4cm时,力传感器的示数大小为F,继续向容器中加水,当力传感器的示数大小变为0.2F时,水对容器底的压强为800Pa或1000Pa。
42.(1);(2);(3)
【详解】(1)容器底部受到水的压强为
(2)物块P浸没在水中
由阿基米德原理知物块P所受浮力
(3)因为物块P漂浮于水面,由二力平衡知
由知
物块P露出水面的体积
答:(1)水对容器底部的压强为;
(2)物块P所受浮力的大小为;
(3)物块P露出水面的体积为。

展开更多......

收起↑

资源预览