第4章 水与人类(水的浮力)期末复习(含解析)

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第4章 水与人类(水的浮力)期末复习(含解析)

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第四章水的浮力期末复习
一.选择题(共10小题)
1.如图所示,玉环公园河面上有一片落叶随着水流由某一高处漂流而下。落叶所受浮力是(  )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
2.潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处(  )
A.受到浮力大小变小
B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变
D.排开液体重力变大
3.游泳时,将露出水面的双手浸入水中可以获得更大的浮力,使人上浮防止溺水,如图所示。手浸入水中的过程中,浮力增大的原因是(  )
A.减少了人的重力
B.减少了空气对人的阻力
C.增大了人排开水的体积
D.增大了人的密度
4.我国研制的水下滑翔机“海燕﹣X”,将世界深海下潜最大深度“刷新”到了10619米。如图所示是水下滑翔机的模型,机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀。当油囊收缩时滑翔机下潜,当油囊膨胀时滑翔机上浮。下列说法正确的是(  )
A.滑翔机是通过改变自身重力来实现浮沉的
B.油囊收缩过程中滑翔机所受的浮力逐渐减小
C.油囊膨胀时滑翔机所受的浮力小于滑翔机的重力
D.滑翔机下潜时排开水的重力大于上浮时排开水的重力
5.某同学洗水果时发现:有些水果浮在水面上,而有些水果却沉在底部,如图所示。由此,可以判断这四个水果密度最小的是(  )
A.苹果 B.梨 C.橙子 D.番石榴
6.如图所示,魔法水母是一款受孩子喜爱的玩具。在瓶内注满水,然后放入魔法水母,旋紧瓶盖,用力抓握塑料瓶,魔法水母就会往水下沉落;松开塑料瓶,它又会浮上来。调整握塑料瓶的力度,魔法水母就可以静止悬浮在水中。下列说法错误的是(  )
A.魔法水母是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的
B.魔法水母下沉时受到的液体压强变大
C.用力挤压矿泉水瓶时,魔法水母内的空气体积变大
D.魔法水母悬浮在水中时,它所受的浮力和重力的大小相等
7.小东在家清洗水果时,发现放在盆中的苹果会浮在水面,而梨沉在盆底,如图所示。用所学的科学知识对此现象作出一些分析,其中一定正确的是(  )
A.苹果的密度大于梨的密度
B.苹果受到的浮力小于它受到的重力
C.若苹果和梨受到的浮力相等,则苹果的体积一定小于梨的体积
D.若苹果和梨的质量相等,则苹果受到的浮力一定大于梨受到的浮力
8.某同学把几个鸭蛋放入配制好的盐水中,其中一个鸭蛋进入盐水中运动轨迹(如图所示),则该鸭蛋在此过程中所受浮力变化的大致曲线为(  )
A. B. C. D.
9.将一个质量为300g的土豆放入容器内的水中,土豆下沉后静止在容器底部,如图甲。小嘉设法在土豆上插入几个轻质的粗吸管后做成了一个“吸管土豆”,再次放回水中后“吸管土豆”浮了起来,最终漂浮在水面上,如图乙(忽略吸管重力)。下列说法正确的是(  )
A.图甲中静止的土豆所受浮力等于3.0N
B.土豆上插入吸管后增大了排开水的体积从而增大了所受的浮力
C.图乙中土豆浮起后其下表面所受水的压力比在图甲中时大
D.“吸管土豆”漂浮时所受浮力大于重力
10.如图甲所示,用弹簧测力计将一长方体物体从装有水的杯子中匀速拉出,物体的底面积为20cm2,杯子的底面积为100cm2,拉力随时间的变化关系如图乙所示。则下列说法正确的是(  )
A.该物体的质量为0.3kg
B.当物体有一半露出水面时,受到的浮力为2N
C.该物体上表面离开水面到物体整个露出水面用时1s
D.该物体的体积为4×10﹣4m3
二.填空题(共8小题)
11.“深海勇士号”是中国第二台深海载人潜水器。2023年5月20日,国家文物局利用该潜水器在沉船附近完成水下永久测绘基点布放,并进行了初步搜索调查和影像记录,开启了中国深海考古新篇章。回答下列问题:
(1)下潜过程中,“深海勇士号”潜水器受到海水的压强将     (选填“变大”“变小”或“不变”)。
(2)若“深海勇士号”潜水器悬停在水下4000米处考察,此时潜水器总质量为22吨,则它受到的浮力为     牛。
12.小明自制了一支密度计,将其分别放入盛有液体密度为ρ甲和ρ乙的甲、乙两个容器中,静止时如图所示,密度计在两种液体中受到的浮力大小关系:F甲    F乙;从观察到的现象判断:ρ甲    ρ乙(均选填“>”、“<”或“=”)。
13.劳动实践中,小明把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗,他先将一个空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出并放置在桶内,桶仍漂浮在水面(不考虑捞出过程中带出的水)。
(1)某块鹅卵石在水池底部时,它受到的浮力     (填“大于”“小于”或“等于”)它的重力。
(2)全部鹅卵石捞出放置在桶内时,水池内水面高度与鹅卵石未捞出时相比会     (填“上升”“下降”或“不变”)。
14.小科在一根一端密封的圆柱形空心玻璃管(足够长)下端绕上一段细铁丝,制成一支密度计,用它来测量液体密度。已知玻璃管横截面积为3cm2,质量为20克,铁丝质量10克,测量过程中杯内液体总量没有变化。使用中,小科发现细铁丝很容易滑落,于是他改变这段铁丝形状,并把铁丝置于玻璃管内,当再次测量同一杯液体密度时(如图乙),杯内液体将     (填“比A处高”“比A处低”或“仍在A处”);现对改进后的密度计标定刻度(即在相应位置标识刻度以及对应的密度值),则示数为0.8g/cm3的刻度线应标在离玻璃管底部     cm处。
15.如图所示,图甲的弹簧测力计下面挂一个圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓慢下降,然后将其逐渐浸入水中,图乙是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h的变化关系图像。
(1)圆柱体的重力为    N。
(2)圆柱体所受的最大浮力为    N。
(3)请解释圆柱体下降高度5cm~6cm时,弹簧秤示数不发生变化的原因    。
16.“彩球温度计”是一种现代居家饰品,其结构模型如图所示。该“彩球温度计”是由体积相同(保持恒定)、质量不同的小球和密度随温度的升高而减小的液体组成。当环境温度升高时,浸没在液体中的小球受到的浮力将     (填“变大”“变小”或“不变”)。在某一环境温度下,四个小球处于如图位置,此时B小球与D小球的质量的大小关系为mB    mD(选填“>”、“<”或“=”)。
17.图甲为项目化学习小组初步制作的一个防洪屋模型,中空基座中放有配重,基座上标有水位线(水位不能超过基座),请回答下列问题:
(1)小滨发现防洪屋模型上浮时水位超过了基座,如图乙所示。为了让房子在水面以上,下列改进措施中可行的是     。
A.只换用密度更小的材料制造基座
B.只增大房子体积
C.只增大基座的体积
(2)该模型底部基座截面积为500cm2,空载时水位如图丙所示,最大水位为10cm、则该模型最多能放入物体的质量为     。
18.某项目化学习小组同学开展了自制潜水艇项目,过程如下:
【产品设计】
图甲为某小组自制的潜水艇,由生活舱和水舱构成,生活舱体积大于水舱体积。其材质为硬质塑料瓶,塑料瓶厚度不计,两个舱之间密封不连通,水舱与200毫升的注射器通过塑料软管相连,移动注射器活塞可实现潜水器的浮沉。
【产品调试】
任务一:如图乙所示,潜水艇完成从水面A位置下潜到B位置并稳定停留:
任务二:能从水底上浮到B位置并稳定停留:
任务三:完成从水底打捞一个重物(重0.3牛,体积为10厘米3)到B位置并稳定停留。
(1)小科关闭进出水口将自制潜水器浸没在水中,若没有观察到气泡,则整个装置     (选填“漏气”或“不漏气”)。
(2)完成任务二的上浮过程中(进出水口已打开)对注射器活塞的操作是     。
(3)已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度120毫升。完成任务三时(用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞),注射器活塞需要稳定在     毫升。
三.实验探究题(共2小题)
19.庆林要研究浮力大小与物体排开液体的体积的关系。他找来一个金属圆柱体、弹簧测力计和烧杯等器材进行了如图1所示的探究。
(1)分析图中弹簧测力计示数的变化可知物体排开液体的体积越大,所受的浮力    。
(2)实验结束后,庆林绘制了弹簧测力计对金属圆柱体的拉力和金属圆柱体所受浮力随浸入液体深度变化的曲线,如图2所示。分析图象可知:
①曲线    (选填“a”或“b”)描述的是金属圆柱体所受浮力的变化情况。
②该金属圆柱体所受重力为    N,金属圆柱体完全浸没时受到的浮力为    N。
20.在学习浮力的相关知识时,小军对影响浮力大小的因素产生了浓厚的兴趣。
(1)小军记起自己在游泳池里从浅水区走向深水区时,会感觉到身体越来越轻。由此他想:浮力的大小与物体浸入水中的体积有什么关系呢?
于是,他按图甲所示的方法,将物体浸入水中,并不断改变物体浸入水中的体积。观察弹簧测力计示数的变化。记录的实验数据如表一所示。
表一
物体浸入水中的体积 V V V V V
弹簧测力计的示数/N 3.4 2.9 2.3 1.8 1.2
分析表一中的实验数据,小军得出的结论是:物体浸入水中的体积越大,受到的浮力    (选填“越小”、“越大”或“不变”)。
(2)小军又联想到“死海不死”的传说﹣﹣﹣人在死海中即使不会游泳也沉不下去。就想:浮力的大小一定还与液体的密度有关!
为了证实自己的想法,小军先把鸡蛋放入清水中,发现鸡蛋沉入水底;然后缓缓向水中加盐并不断地搅拌,随着盐水越来越浓,发现鸡蛋竟然能浮在液面上!
这个简易实验说明,小军关于浮力的大小与液体的密度有关的猜想是    (“正确”、“错误”或“不确定”)的。
(3)小军结合密度和重力的知识,对前面两个实验的结论进行了深入思考后,认为浮力的大小应该与物体排开的液体所受重力的大小有更直接的关系。
为了找到浮力的大小与物体排开的液体所受重力的大小之间的关系,他又利用水和石块进行了图乙所示的实验。相关实验数据的记录如表二所示。
表二
石块重G石/N 空杯重G杯/N 石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F/N 杯和水的总重G总/N 石块浸没在水中时受到的浮力F杯浮/N 石块排开水所受的重力G重/N
2.0 1.0 1.4 1.6
请你帮小军完成表二
(4)分析表二的实验数据得出的结论是:石块受到的浮力的大小与它排开水所受重力的大小    。
(5)为了更全面地总结出浮力的大小跟物体排开液体所受重力的大小之间的关系,接下来小军还要    。
第四章水的浮力期末复习
参考答案与试题解析
一.选择题(共10小题)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
答案 C A C B A C D A B C
一.选择题(共10小题)
1.【分析】根据浮力的方向(竖直向上)分析解答。
【解答】解:无论小球在水中处于什么状态,浮力方向总是竖直向上的,故浮力的方向是F3。
故选:C。
2.【分析】利用F浮=G排=ρ液gV排分析即可。
【解答】解:某潜水艇从a处高密度海水区驶入b处低密度海水区时,由于V排不变,海水密度减小,由F浮=G排=ρ液gV排可知其受到的浮力减小、其排开液体的重力减小,故A正确。
故选:A。
3.【分析】根据阿基米德原理分析。
【解答】解:根据阿基米德原理知,浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,游泳时,将露出水面的双手浸入水中可以使得排开液体的体积更大,液体密度不变,可以获得更大的浮力。
故选:C。
4.【分析】(1)根据油囊的作用分析滑翔机实现浮沉的原理;
(2)根据阿基米德原理分析浮力的变化;
(3)物体上浮时,浮力要大于自身的重力;
(4)根据物体的浮沉条件分析。
【解答】解:A、机身上搭载的油囊可在油泵的控制下进行收缩或膨胀,则油馕排开的水的体积不同,受到的浮力不同,所以能实现浮沉,故A错误;
B、油囊收缩时,排开的水的体积变小,水的密度不变,根据阿基米德原理可知,滑翔机受到的浮力减小,故B正确;
C、油囊膨胀时,滑翔机会上浮,根据物体的浮沉条件可知,滑翔机所受的浮力大于滑翔机的重力,故C错误;
D、滑翔机本身的重力不变,上浮时滑翔机排开水的重力大于滑翔机的重力,下潜时排开水的重力小于滑翔机的重力,所以上浮时滑翔机排开水的重力大于下潜时排开水的重力,故D错误。
故选:B。
5.【分析】根据物体的浮沉条件分析四个水果的密度与水的密度的大小关系;水果漂浮时,受到的浮力等于自身的重力;根据水果排开水的体积与总体积的关系分析水果密度的大小关系。
【解答】解:由图可知,梨在水中是下沉的,说明梨的密度大于水的密度;橙子、番石榴、苹果漂浮,橙子、番石榴、苹果的密度要小于水的密度;
物体漂浮时,受到的浮力等于自身的重力,结合阿基米德原理可得:
F浮=G,即ρ水gV排=ρ水果gV水果,
则:ρ水果ρ水,
由图可知,苹果排开的水的体积与苹果体积的比值最小,
所以苹果的密度最小。
故选:A。
6.【分析】(1)根据p=ρgh分析魔法水母下沉时受到的液体压强的变化;
(2)浮力大于重力,物体上浮;浮力小于重力,物体下沉,浮力等于重力,物体悬浮;
(3)气体质量一定时,气体体积越小压强越大。
【解答】解:ACD、挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入魔法水母中,魔法水母的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉;
松开手,魔法水母内水面上的空气体积增大,压强减小,魔法水母里面被压缩的空气把水压出来,此时魔法水母的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮;当浮力等于重力,就会悬浮在水中,故C错误,D正确;
魔法水母是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的,魔法水母上浮时它所受到的重力减小,浮力不变,故A正确;
B、魔法水母下沉时,深度增加,根据p=ρgh知受到的液体压强变大,故B正确。
故选:C。
7.【分析】(1)根据物体的浮沉条件判断苹果和梨的密度大小关系;
(2)根据物体的漂浮条件判断苹果受到的浮力与它受到的重力大小关系;
(3)若苹果和梨受到的浮力相等,利用阿基米德原理即可判断排开液体的体积关系,根据物体所处状态判断出体积的关系;
(4)若苹果和梨的质量相等,则苹果和梨的重力相等,根据浮沉条件分别判断出所受浮力与重力的关系。
【解答】解:A、苹果漂浮则苹果的密度小于水的密度,梨沉底,则梨的密度大于水的密度,故苹果的密度小于梨的密度;故A错误;
B、苹果漂浮,则根据浮沉条件可知:苹果受到的浮力等于它受到的重力,故B错误;
C、若苹果和梨受到的浮力相等,由于都是在水中,根据浮力公式F浮=ρ液gV排可知苹果和梨子排开水的体积相等;由于苹果漂浮,梨子沉底,则苹果的体积大于和苹果排开水的体积,梨的体积等于梨子排开水的体积,所以,苹果的体积一定大于梨的体积,故C错误;
D、若苹果和梨的质量相等,则苹果和梨的重力相等,由于苹果漂浮,梨子沉底,则根据浮沉条件可知:苹果受到的浮力等于苹果的重力,梨子受到的浮力小于梨子的重力,
则苹果受到的浮力一定大于梨子受到的浮力,故D正确;
故选:D。
8.【分析】由图可知,鸭蛋排开盐水的体积变化情况,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析鸭蛋受到浮力的变化情况。
【解答】解:鸭蛋在下沉到刚好浸没在盐水的过程中,排开盐水的体积变大;
鸭蛋继续下沉,再上浮到上表面刚接触水面的过程中,排开盐水的体积不变(等于鸭蛋的体积);
当鸭蛋上浮至漂浮的过程中,排开盐水的体积减小,
因为盐水的密度不变,则由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,鸭蛋在整个过程中受到的浮力先增大,再不变,再减小,最后漂浮时又保持不变(等于鸭蛋的重力),故A符合题意。
故选:A。
9.【分析】(1)根据G=mg算出土豆的重力,由浮沉情况判断出此时的浮力;
(2)根据F浮=ρ液gV排分析所受的浮力的变化;
(3)根据p=ρgh判断出下表面受到水的压强的变化,由F=pS判断出下表面受水压力的变化;
(4)根据浮沉条件分析解答“吸管土豆”漂浮时所受浮力与重力的关系。
【解答】解:A.质量为300g的土豆,重力为G=mg=300g×10N/kg=0.3kg×10N/kg=3.0N,因甲中土豆沉没在水底部,根据浮沉条件知,故所受浮力小于重力,即小于3.0N,故A错误;
B.土豆上插上吸管后,由于吸管是空心的,体积较大,相比于土豆,排开水的体积增大了,根据F浮=ρ液gV排可知,受到浮力增大,大到一定程度,可以使土豆悬浮或者漂浮。故B正确;
C.图乙中土豆浮起后其下表面所处的深度减小,根据p=ρgh知下表面受到水的压强减小,受力面积不变,由F=pS知下表面受水的压力减小,所以图2中土豆浮起后其下表面所受水的压力比在图甲中时小,故C错误;
D.根据漂浮条件可知,“吸管土豆”漂浮时所受浮力等于重力,故D错误。
故选:B。
10.【分析】(1)根据物体的重力计算出其质量;
(2)由图像可知物体浸没在水中受到的浮力,根据阿基米德公式可知物体有一半露出水面时受到的浮力大小;
(3)由图像可知,t=2s时长方体上表面到达水面,t=3s时长方体下表面离开水面,从而可知该物体上表面离开水面到物体整个露出水面所用时间;
(4)根据排开水的体积得知物体的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排计算长方体物体的体积。
【解答】解:A.由图像可知,物体的重力G=5N,物体的质量为:,故A错误;
B.由图像可知,物体浸没在水中受到的浮力为:F浮=G﹣F=5N﹣3N=2N,根据阿基米德公式可知,当物体有一半露出水面时,排开液体体积为浸没时的一半,所以浮力为浸没时受到浮力的一半,即为1N,故B错误;
C.由图像可知,t=2s时长方体上表面到达水面,t=3s时长方体下表面离开水面,所以该物体上表面离开水面到物体整个露出水面用时1s,故C正确;
D.由F浮=ρ水gV排可知,物体浸没时排开水的体积即长方体的体积为:,故D错误。
故选:C。
二.填空题(共8小题)
11.【分析】(1)根据液体压强公式p=ρgh可知下潜过程中“深海勇士号”潜水器受到海水的压强变化;
(2)悬浮时物体受到的浮力等于重力,根据重力公式计算潜水器的重力可知它受到的浮力。
【解答】解:(1)根据液体压强公式p=ρgh可知下潜过程中“深海勇士号”潜水器受到海水的压强将变大;
(2)若“深海勇士号”潜水器悬停在水下4000米处考察,悬浮时受到的浮力等于重力,
此时潜水器总质量为22t=22000kg,则它受到的浮力为F浮=G=mg=22000kg×10N/kg=2.2×105N。
故答案为:(1)变大;
(2)2.2×105。
12.【分析】物体漂浮或悬浮时浮力等于重力,在两图中都是漂浮,而且是相同的密度计,所以浮力相同;根据阿基米德原理可知两容器中液体密度的大小。
【解答】解:由于是同一个密度计,在两种液体中都漂浮,
根据漂浮条件可知:F甲=G,F乙=G,
则密度计在两种液体中受到的浮力:
F甲=F乙,
根据阿基米德原理可得:
ρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙;
由图可知:V排甲>V排乙;
所以,ρ甲<ρ乙。
故答案为:=;<。
13.【分析】(1)物体下沉时,所受的浮力小于自身的重力;
(2)根据浮沉条件分析出鹅卵石前、后所受浮力的关系,根据F浮=ρ液gV排知排开水体积的变化,进而判断出水池水面高度的变化。
【解答】解:(1)某块鹅卵石在水池底部时,它受到的浮力小于它的重力;
(2)鹅卵石捞出前沉底,浮力小于重力,即F浮1<G,将鹅卵石捞出放置在桶内时,鹅卵石与小桶都处于漂浮状态,此时鹅卵石的浮力等于重力,即F浮2=G,所以F浮1<F浮2,即鹅卵石捞出放置在桶内时鹅卵石的浮力变大,根据F浮=ρ液gV排知排开水的体积变大,水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会上升。
故答案为:(1)小于;(2)上升。
14.【分析】(1)密度计放在液体中漂浮,受到的浮力等于密度计受到的重力;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρgV排判断排开液体的体积的变化,进一步判断出杯中液面的变化;当管静止时,分析受力列出等式即可求示数为0.8g/cm3的刻度线离玻璃管底部的距离。
【解答】解:密度计在液体中漂浮,根据漂浮条件可知,密度计受到的浮力等于重力,
把铁丝置于玻璃管内,再次测量同一杯液体密度时,由于密度计的重力不变,所以根据漂浮条件可知,密度计受到的浮力不变,
因为液体的密度不变,浮力大小不变,由阿基米德原理F浮=ρgV排可知,排开液体的体积不变,所以乙杯中的液面不变,仍在A处;
20g=0.02kg,10g=0.01kg,
玻璃管的总重:G=mg=(0.02kg+0.01kg)×10N/kg=0.3N,
因为玻璃管漂浮,所以浮力等于重力,即G=F浮=ρ水gV排,
代入数据可得:0.3N=0.8×103kg/m3×10N/kg×3×10﹣4m2×h,
解得h=0.125m=12.5cm,
即示数为0.8g/cm3的刻度线离玻璃管底部的距离为12.5cm。
故答案为:仍在A处;12.5。
15.【分析】(1)根据F浮=G﹣F′可知,当物体在空中受到的浮力为0时,弹簧测力计的示数最大,即为圆柱体的重力;
(2)圆柱体所受的浮力越大,弹簧测力计的示数越小,当弹簧测力计的示数最小时受到的浮力最大;
(3)根据阿基米德原理分析浮力的变化。
【解答】解:(1)由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中,G=F拉=9N;
(2)由图象可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,此时受到的浮力最大,圆柱体受到的最大浮力F浮=G﹣F=9N﹣4N=5N;
(3)圆柱体下降高度5cm~6cm时,圆柱体全部浸入水中,水的密度不变,圆柱体排开的水的体积不变,根据F浮=ρ液V排g可知,圆柱体受到的浮力不变,圆柱体的重力不变,所以弹簧秤示数不发生变化。
故答案为:(1)9;(2)5;(3)圆柱体已完全浸没,V排不变,浮力不变。
16.【分析】(1)浸没在液体中的小球,由于排开液体的体积不变,当环境温度升高时,液体密度减小,根据F浮=ρgV排即可判断浮力的大小变化;
(2)在某一环境温度下,由图可知:B小球与D小球都处于浸没状态,则根据F浮=ρgV排即可判断浮力大小关系,B处于漂浮状态,其受到的浮力等于自身重力,D处于沉底状态,其受到的浮力小于自身重力,据此判断两球的重力的关系,根据G=mg判断两球的质量的关系。
【解答】解:(1)浸没在液体中的小球,由于排开液体的体积不变,根据液体密度随温度的升高而减小可知:当环境温度升高时,液体密度减小,根据F浮=ρgV排可知所受浮力变小;
(2)由图可知:B小球与D小球都处于浸没状态,排开液体的体积与物体的体积相等,由于BD小球的体积相等,所以B小球与D小球排开液体的体积相等,根据F浮=ρgV排可知所受浮力相等,即:FB=FD,
B处于悬浮状态,其受到的浮力等于自身重力,D处于沉底状态,其受到的浮力小于自身重力,所以GB<GD,
根据G=mg可知B小球的质量小于D小球的质量。
故答案为:变小;<。
17.【分析】(1)根据物体的浮沉条件F浮=G物,及阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析解答;
(2)从图中可知防洪屋漂浮时浸没水中的深度为6cm,则模型最多能放入的物体重力等于基座全部浸没水中多受的浮力大小;计算出多放入物体的重力,再计算出其质量。
【解答】解:(1)A、只换用密度更小的材料制造基座,防洪屋模型的质量减小,重力减小,根据G物=F浮=ρ液gV排知,防洪屋排开水的体积变小,可使房子在水面以上,故A可行;
B、只增大房子体积,防洪屋模型质量不变,重力不变,浮力不变,根据题意可知,防洪屋模型上浮时水位超过基座,故B不可行;
C、只增大基座的体积,防洪屋模型的质量不变,重力不变,根据G物=F浮=ρ液gV排知,基座排开水的体积增大,可使房子在水面以上,故C可行;
故选:AC;
(2)模型处于漂浮状态,最多放入物体的重力等于模型可再多受的浮力大小;
模型可再浸没水中的深度:h=10cm﹣6cm=4cm=0.04m;
最多放入物体的重力:G=F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10﹣4m2×0.04m=20N;
最多放入物体的质量:m2kg。
故答案为:(1)AC;(2)2kg。
18.【分析】(1)关闭进出水口将自制潜水器浸没在水中,如果漏气,会观察到气泡产生,据此可解答;
(2)潜水艇是靠改变自身重力来实现浮沉的;完成任务二上浮过程,要减小潜水器自身的重力,需要向外排水;
(3)重物G=0.3N,根据F浮=ρ水v排g可求出重物受到的浮力F浮,完成从水底打捞这个重物到B位置并稳定停留,在浮力不变的情况下,要减小自身的重力,即向外排出水的重力为:G水=G﹣F浮;
根据G=mg求出向外排出水的质量m水,再根据密度公式求出向外排出水的体积V水,即注射器活塞需要向内推入气体的体积V气=V水;
已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度120毫升,完成任务三时(用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞),注射器活塞需要稳定在的刻度是:120mL﹣V气。
【解答】解:(1)关闭进出水口将自制潜水器浸没在水中,如果漏气,会观察到气泡产生,即:当观察没有气泡产生现象,则气密性良好。
(2)完成任务二上浮过程,要减小潜水器自身的重力,需要向外排水,对注射器活塞的操作是:向内推活塞至潜水艇上浮到B位置并稳定停留;
(3)重物G=0.3N,受到的浮力为:F浮=ρ水v排g=1.0×103kg/m3×10×10﹣6m3×10N/kg=0.1N,
完成从水底打捞这个重物到B位置并稳定停留,在浮力不变的情况下,要减小自身的重力,即向外排出水的重力为:G水=G﹣F浮=0.3N﹣0.1N=0.2N,
向外排出水的质量为:m水0.02kg=20g,
根据密度公式得,向外排出水的体积为:V水20cm3=20mL,
则注射器活塞需要向内推入V气=V水=20mL的气体,
已知完成任务二时注射器活塞稳定在刻度120毫升,完成任务三时(用体积和质量均忽略不计的细线系住重物打捞),注射器活塞需要稳定在的刻度是:120mL﹣20mL=100mL。
故答案为:(1)不漏气;(2)向内推活塞至潜水艇上浮到B位置并稳定停留;(3)100。
三.实验探究题(共2小题)
19.【分析】(1)根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化,结合F浮=G﹣F拉分析浮力大小和排开液体体积之间的关系;
(2)根据浮力大小和排开液体体积之间的关系判断出哪一条图象是浮力变化的图象,哪一条是拉力变化的图象;
(3)根据拉力变化的图象可知,物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力;根据浮力变化的图象可得物体完全浸没时的浮力。
【解答】解:(1)根据图中物体浸入到液体中的体积和弹簧测力计示数的变化,物体进入到液体中的体积越大,即排开液体的体积越大,弹簧测力计的拉力越小,根据F浮=G﹣F拉可知,物体重力不变,物体受的浮力会越大;
(2)①因为在物体全部浸没前,物体进入到液体中的深度越深。排开液体的体积越大,浮力越大;物体全部浸没后,排开液体的体积不变,根据F浮=ρgV排可知,浮力不再变化;所以图象a符合金属圆柱体所受浮力和浸入深度的关系;
②图象b是弹簧测力计对金属圆柱体的拉力变化图象,物体没有浸入到水中前的拉力即为物体的重力G=F=2.7N;
由图象a可知,圆柱体完全浸没后,圆柱体受的浮力为1.0N。
故答案为:(1)越大;(2)①a;②2.7;1.0。
20.【分析】(1)物体浸没在液体中受竖直向下的重力G、竖直向上的拉力F、竖直向上的浮力F浮作用,由平衡条件可知:F浮=G﹣F,分析表中数据,根据物体浸入水中的体积与物体受到的浮力间的关系,可得出结论;
(2)向水中加盐并不断地搅拌,随着盐水越来越浓,盐水密度越来越大,根据实验现象得出结论;
(3)(4)表二中物体的重力为2.0N,减去石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F,就是浮力的大小,再与G排进行比较,可得出二者的大小关系;
(5)液体的密度也会对浮力造成影响,因此,为了使实验的结论更具普遍性,应换用几种不同的液体进行实验;
【解答】解:(1)由图表中数据可知,物体浸入水中的体积不同,物体受到的浮力不同,且排开的体积越大,浮力越大。
(2)先把鸡蛋放入清水中,发现鸡蛋沉入水底;然后缓缓向水中加盐并不断地搅拌,随着盐水越来越浓,即盐水密度越来越大,发现鸡蛋竟然能浮在液面上,这个实验说明,浮力的大小与液体的密度有关,因此小军的猜想是正确的;
(3)根据称重法F浮=G﹣F拉,可依次求出每次物体浸入时所受的浮力,则所受浮力=2.0N﹣1.4N=0.6N,
石块排开水所受的重力G排=1.6N﹣1.0N=0.6N,
(4)比较可以看出,二者的大小是相同的,即石块受到的浮力的大小与它排开水所受重力的大小相等。
(5)为了保证数据的可靠性与结论的普遍性,我们应该换用不同的物体和不同的液体多次进行实验,收集更充分的数据。
故答案为:(1)越大;(2)正确;(3)0.6;0.6;(4)相等;(5)换用不同的物体和不同的液体多次进行实验,收集更充分的数据。
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