人教版八下物理10.1浮力同步练习(优生加练 )(学生版+教师版)

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人教版八下物理10.1浮力同步练习(优生加练 )(学生版+教师版)

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人教版八下物理10.1浮力同步练习(优生加练 )
一、选择题
1.浸没在水中质量相等的实心铝球和铜球(已知ρ铝<ρ铜),它们所受浮力的大小关系为(  )
A.铜球大 B.铝球大 C.大小相等 D.无法确定
【答案】B
【知识点】浮力及其产生原因
【解析】【解答】① ,且m铜=m铝,ρ铜>ρ铝,
由公式 知,V铜<V铝;
②当两个金属球浸没在水中时,排开水的体积等于各自的体积,
由公式F浮=ρ液gV排比较知:铝球受到的浮力较大.
故答案为:B.
【分析】①质量相同的不同物质,体积大小用公式 比较;
②浸没在液体中的物体,受到的浮力影响因素是排开液体的体积和液体的密度.
2.关于浮力,下列说法正确的是(  )
A.在水中会下沉的金属块不受到浮力
B.浮力的大小与物体浸没的深度有关
C.浮力的大小与物体的形状有关
D.浮力是由于物体上、下表面受到的压强不同产生的
【答案】D
【知识点】浮力及其产生原因
【解析】【解答】A.在水中会下沉的金属块也受到水对它产生的向上的压力,也受浮力作用,故A错;
B.C.因为物体浸在液体中所受的浮力大小只与液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素有关,而与其它因素都无关,故B.C错;
D.浮力实质就是液体对浸在液体内的物体向上和向下的压力差,压力差的出现就是由于物体上.下表面受到的压强不同产生的,故D正确.
故选D.
【分析】从浮力产生的原因和浮力的定义.方向去分析判断.
3.有两个不同材料制成的小球,在下述情况下,它们受到的浮力相等的是(  )
A.若两个小球体积相等,都浮在同种液体的液面上
B.若两小球体积相等,分别浸没在同种的液体中
C.若两小球质量相等,分别浸没在不同的液体上
D.若两小球质量相等,都浸没在同种液体中
【答案】B
【知识点】浮力及其产生原因
【解析】【解答】影响浮力大小的因素是排开液体的体积和液体密度,与其他因素无关.
A.选项中液体的密度相同,但漂浮时浸入液体中的体积不一定相同,故浮力不一定相同,所以A错误;
B.选项中,两个小球浸没在同种液体中,所以液体的密度和排开的体积都相同,所以浮力相同,B正确;
C.选项中两小球的质量相同,但因为是不同材料制成,所以体积不相同,浸没在不同的液体中,所以排开的体积和液体的密度都无法比较,浮力是否相等不能比较,C选项错误;
D.选项,质量相同,材料不同,所以两小球的体积不同,浸没在同种液体中,但排开的液体体积不同,所以浮力不同,D选项错误.
【分析】根据影响浮力大小因素的探究结论可知,浮力大小只与排开液体的体积和液体的密度两个因素有关,所以要比较这两个因素.
4.如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2,下列说法正确的是(  )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C. F1、F2和F浮的大小关系是F2-F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1、F2大小均不变
【答案】C
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力及其产生原因
【解析】【解答】A.根据图片可知,长方体浸没在液体中,它的上下表面,侧面都会受到液体的压力,故A错误;
B.上表面的深度小于下表面的深度,根据液体压强公式p=ρ液gh可知,上表面受到液体压强小于下表面受到的液体压强。根据F=pS可知,上表面受到的液体压力小于下表面受到的液体压力,故B错误;
C.浮力来自于物体上下两个表面的压力差,即:F2-F1=F浮,故C正确;
D.物体浸没于更深的位置,则上下表面受到的压强会增大,那么受到的压力会增大,故D错误。
故选C。
【分析】(1)浸在液体中的物体就会受到液体的压强;
(2)(4)根据液体压强公式p=ρ液gh比较受到压强大小,再根据F=pS比较受到压力大小;
(3)根据浮力产生的原因判断。
5.如图甲,用弹簧测力计悬挂的圆柱体缓慢浸入盛水的烧杯中,直至圆柱体浸没在水中,以下判断正确的是(  )
A.圆柱体受到重力为8N
B.圆柱体的高度为8cm
C.圆柱体上表面刚进入水时受到浮力为2N
D.圆柱体的密度为1.25×103kg/m3
【答案】D
【知识点】固体密度的测量;重力及其大小的计算;探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】A:由图像可知,弹簧测力计示数为10N ,此时圆柱体没有浸入水中,圆柱体的重力G=F=10N。故A错误;
B:由图像可知,圆柱体下降4cm后,测力计的示数开始减小,说明物体下降4cm是物体下表面与水面相平,当圆柱体下降高度8cm后,测力计的示数开始不变,说明圆柱体下降高度8cm时,圆柱体刚好浸没在水中,则圆柱体的高度为h=8cm﹣4cm=4cm。故B错误;
C:由图像可知,圆柱体完全浸没,弹簧测力计示数为2N不变。此时圆柱体受到的浮力 。即圆柱体上表面刚进入水时受到浮力为8N。故C错误;
D:由 可知,圆柱体浸没在水中时,排开水的体积
所以圆柱体的体积
由(G=mg可知,圆柱体的质量
圆柱体密度
。故D正确;
综上,正确答案为D.
【分析】 首先通过观察图像中弹簧测力计初始示数确定圆柱体的重力;然后根据图像中示数变化的转折点及最终状态来分析圆柱体的高度等信息;接着根据测力计示数的变化计算不同阶段的浮力;再利用浮力和相关公式求出圆柱体的体积、质量和密度等。
6.“胜哥”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
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】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===2×10﹣4m3,
由G=mg可知,物体的质量:m===0.4kg,物体的密度:ρ物体===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.
【分析】分析图示图象答题:物体没有浸入液体时测力计的示数为物体的重力;
物体的重力与测力计示数之差是物体受到的浮力;
根据物体受到的浮力,应用浮力公式可以求出物体的密度.
二、多选题
7.A、B是可自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,“胜哥”往容器里注入一些水,则下列说法正确的是(  )
A.A物体不一定受到浮力作用 B.B物体一定受到浮力作用
C.C部分不一定受到浮力作用 D.D部分一定不受浮力的作用
【答案】B,D
【知识点】浮力及其产生原因;探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】A :A 物体下部有水,受到向上的力,所以 A 物体一定受浮力。故A 错误;
B :B 物体浸在水中,下表面受到水向上的压力,上表面也受到水向下的压力,下表面压力大于上表面压力,所以 B 物体一定受到浮力作用。故B 正确;
C:C 部分与容器是一体的,不存在上下表面的压力差,一定不受浮力。故C 错误;
D :D 部分与容器是一体的,不会受到浮力。故D 正确;
综上,正确答案为B、D。
【分析】 首先明确浮力产生的本质是上下表面的压力差。然后对 A 物体,因其下部无水,判断其不受浮力;对 B 物体,因其浸在水中且有上下表面压力差,确定其受浮力;对 C 部分,虽凸起但与容器一体,无压力差,判断不受浮力;对 D 部分,同理也确定其不受浮力。
三、填空题
8. 如图所示是“胜哥”“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置,实验过程中,相同柱形薄壁容器盛有体积相同的水或者盐水,弹簧测力计挂着同一物体A。
(1)图②中,用力的示意图表示出物体A所受浮力的三要素   ;
(2)分析④、⑤两次实验可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟   有关;
(3)盐水的密度是   g/cm3;
(4)图⑤和图④中容器对水平桌面的压力之差   0.4N;(填“>”“<”或“=”)
(5)完成实验后,“胜哥”将一体积为V长方体木块放入水中,木块漂浮在水面,如图所示。用0.24N的力可将木块全部压入水中;松手后,将露出部分切除,静止后,木块剩余部分有16.8cm3的体积露出水面,则长方体木块原来的体积V是   cm3。
【答案】(1)
(2)液体密度
(3)1.2
(4)>
(5)80
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】 (1)根据①图可知,物体的重力G=4.8N;②图的拉力F=3.4N;
受到的浮力F浮=G-F拉=4.8N-3.4N=1.4N,
浮力的方向竖直向上,作用在物体的重心,如图所示:
(2)在 ④、⑤ 两次实验可知,物体都是浸没,则排开液体的体积相同,只有液体的密度不同,因此浸在液体中的物体所受浮力大小跟液体的密度有关;
(3)根据①④可知,浸没在水中受到的浮力F浮=G-F拉=4.8N-2.8N=2N,
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:2N=ρ水gV排;
根据①⑤可知,浸没在盐水中受到的浮力F浮'=G-F拉'=4.8N-2.4N=2.4N,
由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可得:2.4N=ρ盐水gV排;
解得:ρ盐水=1.2g/cm3;
(4)图⑤和图④中容器对水平桌面的压力等于液体、物体、杯子重力减去拉力,由于图戊盐水的密度大,总重力大,减小的拉力小了0.4N,故图戊和图丁中容器对水平桌面的压力之差大于0.4N。
(5)根据题意可知, 用0.24N的力可将木块全部压入水中,则此时施加的压力等于露出水面的部分排开水受到的浮力,
则松手后物体露出水面的体积:;
当同一物体漂浮在水面上时,浸入水中的体积与总体积的比值为一定值,即等于物体密度与水的密度之比,
那么得到:;
解得:V=80cm3。
【分析】 (1)根据①图确定物体的重力,根据①②利用F浮=G-F拉计算浮力,根据浮力的三要素完成作图;
(2)根据图片④、⑤ 分析哪个因素不同即可;
(3)计算①④和①⑤分别计算出物体浸没在水和盐水中的浮力,根据阿基米德原理列方程计算;
(4)根据浮力产生的原因结合相互作用力分析解答。
(5)当同一物体漂浮在水面上时,浸入水中的体积与总体积的比值为一定值,即等于物体密度与水的密度之比,以此为等量条件列出方程计算长方体原来的体积即可。
9.“胜哥”为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况,如图所示,将一挂在弹簧秤下的圆柱体金属块缓慢地浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面在水中的深度h和弹簧秤相应的示数F.已知圆柱体高为8cm,实验记录如下表:
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
h/cm 0 2 4 6 8 10 12 14
F/N 8 7.5 7 6.5 6 6 6 6
(1)分析上表的数据可知,金属块的质量为    kg.
(2)当浸入深度为4cm时,物体所受的浮力为    N.
(3)下面能正确反映物体所受浮力F浮与圆柱体下表面在水中深度h关系的图象是   
(4)由以上实验,还可以计算出金属块的密度ρ=    .
【答案】0.82;1;D;4×103kg/m3
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1)由表中实验数据可知,金属块没有浸入水中时,弹簧测力计示数为8N,则金属块重力为8N,
∵G=mg,
∴金属块质量m==≈0.82kg;
(2)由表中实验数据可知,当浸入深度为4cm时,物体所受的浮力:
F浮=G﹣T=8N﹣7N=1N;
(3)由浮力公式可知,F浮=ρgV排可知,金属块排开水的体积V排随h的增大而增大,当金属块完全浸没在水中时,V排不变,因此金属块受到的浮力随h先增大后不变,故D正确;
(4)由表中实验数据可知,金属块完全浸没在水中时,金属块受到的浮力F浮=G﹣T=8N﹣6N=2N,
∵F浮=ρgV排,
∴金属块的体积V=V排=,
金属块的密度:
ρ金属=====4×103kg/m3;
故答案为:(1)0.82;(2)1;(3)D;(4)4×103kg/m3.
【分析】(1)金属块没有浸入水中时,弹簧测力计的示数等于物体的重力,由G=mg的变形公式求出物体的质量.
(2)金属块浸入水中时,重力与弹簧测力计示数之差是物体受到的浮力,由表中实验数据可以求出物体受到的浮力.
(3)根据浮力公式分析金属块受到的浮力如何变化,然后选择对应的图象.
(4)求出金属块完全浸没在水中时受到的浮力,由浮力公式求出金属块的体积,最后由密度公式求出金属块的密度.
10.“胜哥”在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关,如图所示,鸡蛋浸没在水中时,所受到的浮力为    N;如果直接将该鸡蛋投入水中,该鸡蛋将   (填“上浮”“悬浮”或“下沉”);鸡蛋的密度是    .如果向水中加盐并轻轻搅拌,最终鸡蛋悬浮在盐水中,则此时盐水的密度   (填“大于”“小于”或“等于”)鸡蛋的密度.(g=10N/kg)
【答案】0.5;下沉;1.2×103;等于
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】鸡蛋受到的浮力:0.6N﹣0.1N=0.5N;
因为0.6N>0.5N,重力大于浮力,所以鸡蛋将下沉;
由F浮=ρgV排可得:
V排===5×10﹣5m3,
因为鸡蛋全部浸没,故V排=V物=5×10﹣5m3,
鸡蛋的质量m===0.06kg,
则鸡蛋密度ρ===1.2×103kg/m3.
如果向水中加盐并轻轻搅拌,最终鸡蛋悬浮在盐水中,则此时盐水的密度等于鸡蛋的密度.
故答案为:0.5;下沉;1.2×103;等于.
【分析】①根据称重法:F浮=G﹣F拉求出物体浸没在水中时所受到的浮力.
②根据物体的沉浮条件可知: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.根据此即可判断物体将下沉.
③然后根据F浮=ρgV排求得物体排开水的体积,因为物体全部浸没,故V排=V物,根据物体的重力可求得其质量,然后利用密度公式即可求得物体的密度.
④已知鸡蛋在水中的状态,根据物体的浮沉条件即可物体密度与液体密度的关系.
11.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了阿基米德原理后,猜想:物体受到的浮力大小与物体的密度有关,于是小科进行了如图所示的实验进行了新的探究:她选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块,(铜分密度大于铁的密度),进行了如图所示的实验。
①小科在探究过程中选取的步骤是     和    进行了对比,可得到铜块和铁块受到的浮力相等;
②小科在实验中测得:铜块受到的浮力    (选填“大于”“小于”或“等于’)铁块受到的浮力,由此得出物体受到的浮力大小与物体的密度    关(填“有”或“无”).
③聪明的小科还计算出了铜块的体积为     m3,密度为    g/cm3.
【答案】AD;BE;等于;无;0.5×10﹣4;8.8
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】①要验证物体受到的浮力与物体密度的关系,需要分别测出体积相同的铁块和铜块的重力,然后金属块浸没在水中,分别读出弹簧测力计的拉力,最后利用称重法计算金属块受到的浮力,所以实验过程为ABDE;
②铁块受到的浮力为F铁=4N﹣3.5N=0.5N,铜块受到的浮力为F铜=4.4N﹣3.9N=0.5N,所以铜块受到的浮力等于铁块受到的浮力,说明物体所受的浮力大小与物体的密度无关;
③由实验步骤E得铜块此时受到的浮力为0.5N,
所以铜块的体积为V=V排===0.5×10﹣4m3,
铜块的密度为ρ====8.8×103kg/m3.=8.8g/cm3;
故答案为:①AD;BE;②等于;无;③0.5×10﹣4;8.8.
【分析】(1)要验证物体受到的浮力与密度是否有关,需要使密度不同的物体浸入同一种液体,并且排开液体的体积相同,根据称重法得到密度不同的物体受到的浮力进行比较;
(2)同一物体排开液体体积不同,受到的浮力不同,对应关系从拉力大小确定;
(3)已知铜块受到的浮力和水的密度,利用阿基米德原理变形公式得到铜块排开水的体积,也就是铜块的体积;已知铜块的重力,可以得到质量,已知质量和体积,利用公式ρ= 得到密度.
四、实验探究题
12.“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中,“胜哥”实验过程如题图所示。
(1)物块M 的重力为   N,它浸没在水中时受到的浮力为   N.
(2)分析实验数据可以初步得出浮力大小与物体浸入液体的   有关,与物体浸入液体的   无关.
(3)“胜哥”利用电子秤进行拓展实验,如题图所示,图丙中的盐水是在图乙基础上加入20g盐,均匀搅拌配制而成,则M浸没在盐水中受到的浮力为   N (g取10N/kg),由于搅拌棍带走部分盐水,上述方法测得的浮力   (选填“偏大”“偏小”或“不变”).图丙与图乙对比,电子秤显示增大的质量大于加入盐的质量,原因是   。
【答案】(1)3;2
(2)体积;深度
(3)2.2;偏小;物块M浸没于盐水时受到的浮力更大
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1)根据甲图可知,物体M的重力为3N;
根据甲和丁可知, 它浸没在水中时受到的浮力为:F浮=G-F拉=3N-1N=2N。
(2)对比乙和丙可知,当物体排开液体的体积增大时,测力计的示数变小,即物体受到的浮力变大,那么说明浮力大小与物体浸入液体的体积有关;
对比丙和丁可知,当物体排开液体的体积相同时,深度增大,但是测力计的示数不变,即物体受到的浮力大小不变,那么说明浮力大小与物体浸入液体的深度无关。
(3)①根据甲和丙图可知,物体排开盐水的质量为:m排=640g-20g-400g=220g=0.22kg;
那么 M浸没在盐水中受到的浮力为F浮=G排=m排g=0.22kg×10N/kg=2.2N;
② 由于搅拌棍带走部分盐水, 那么会导致丙中示数减小,则测出浮力变小;
③ 图丙与图乙对比,电子秤显示增大的质量大于加入盐的质量,原因是:物块M浸没于盐水时受到的浮力更大。
【分析】(1)根据甲图确定物体M的重力。根据甲丁两图,利用F浮=G-F拉计算物体浸没水中受到的浮力;
(2)将实验乙丙对照,将实验丙丁对照确定影响浮力大小的因素;
(3)①甲和丙的示数之差其实是物体M排开盐水的质量和食盐的质量之和,减去食盐的质量得到排开盐水的质量,最后根据F浮=G排=m排g计算M在盐水中受到的浮力。
② 搅拌棍带走部分盐水会导致丙的示数减小,据此分析;
③根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当排开液体的体积相同时,液体密度越大,则受到的浮力越大,据此分析解答。
13.“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。小邦和小册仿效曹冲制作了一台“浮力称”来称量物体的质量。如图所示,“浮力称”由浮体和外筒构成,浮体包括秤盘和长度为 L0、底面积为s0的圆柱体,浮体质量 m0=0.23kg,外筒是足够高的、底面积为S的圆柱形玻璃容器,容器壁厚度忽略不计。向外筒中加入适量水,将浮体竖直放入水中,浮体漂浮在水面上被称物体放在秤盘上,测出浮体的圆柱体浸入水中的深度就可以“称’出物体的质量。已知水的密度为ρ水。
(1)当秤盘上不放物体时,浮体所受到的浮力为   N
(2)当秤盘上不放物体时,浮体的圆柱体浸入水中的深度h0=   (用S0、m0、ρ水表示);
(3)要使此“浮力称”能够达到最大值,使用前应在外筒中至少加入的水的质量为   (用L0、S0、S、ρ水表示);
(4)有同学认为,在外筒的外表面同样可以标注“浮力称”的刻度值。这与在浮体上标注刻度值相比较,哪种方法更好 为什么    。
【答案】(1)2.3
(2)
(3)ρ水(S-S0)L0
(4)浮体标注更好,浮体的零刻度是固定的,外筒的零刻度线和水量有关
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1) 当秤盘上不放物体时 ,浮体漂浮此时重力等于浮力,即F浮=2.3N;
(2)根据浮力公式计算可知,浮体排开水的体积,所以浸没深度h0=;
(3)浮体的浮力最大,即浸没的深度最大为L0,所以加水的体积V=(S-S0)L0,根据密度公式计算可知水的质量m=ρ水(S-S0)L0;
(4)浮体标注更好,浮体的零刻度是固定的,外筒的零刻度线和水量有关。
【分析】1、浮力的本质为上下表面产生的压力差,计算公式为F浮=ρ液gV排,所以物体所受浮力和物体所处的深度无关,与排开水的体积有关,当排开水的体积越小时,浮力越小,排开水的体积越大时,浮力越大
2、阿基米德原理:物体排开水的重力等于物体所受浮力;
3、物体沉浮条件:物体悬浮时的浮力等于重力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度等于液体的密度,物体漂浮表明浮力等于重力(排开水的体积小于物体体积),物体的密度小于液体的密度,物体下沉时重力大于浮力(排开水的体积等于物体体积),物体的密度大于液体的密度。
14.“胜哥”在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验,请你根据“胜哥”的实验探究回答下列问题:
(1)在c与e两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与   的关系;
(2)若探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系,可选用的操作是   ,可以得到结论:同种液体中,物体排开液体体积越大,物体在液体中受到的浮力   ;
(3)在“胜哥”实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出:物体A的体积为   (cm3,盐水的密度为    kg/m3,物体A的密度为   kg/m3;
(4)“胜哥”对 a、b、c、d四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关,对此正确的解释是:   。
【答案】(1)液体密度
(2)a、 b、 c;越大
(3)200;1.2×103;4×103
(4)浮力与深度无关,与排开液体的体积有关
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1)第1空、 由图c、e可知,物体浸入液体的体积相同,而液体的密度不同,可知探究的是浮力与液体密度的关系。故该空填“ 液体密度 ”;
(2)第1空、 要探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系,应控制液体的密度相同,改变物体排开液体的体积,故可选择操作a、b、c。故该空填“ a、 b、 c ”;
第2空、 由图a、b、c可知,物体浸入水中的体积越大,弹簧测力计的示数越小,则由称重法可知,物体所受浮力越大,故可得到结论:同种液体中,物体排开液体体积越大,物体在液体中受到的浮力越大。故该空填“ 越大 ”;
(3) 第1空、 由图a、c可知,物体浸没在水中时所受浮力为
故由 可得,物体 A的体积为
。故该空填“ 200 ”;
第2空、 由图a、e可知,物体A浸没在盐水中所受浮力为 故由 ,可得,盐水的密度为
。故该空填“ 1.2×103”;
第3空、 物体A的密度为
。故该空填“ 4×103”;
(4) 第1空、 当物体未完全浸没在液体中时,物体浸入液体中的深度越大,物体排开液体的体积越大,则物体所受浮力越大,当物体完全浸没在液体中后,物体浸入液体中的深度增加,物体排开液体的体积不变,则此时物体所受浮力不变,可知物体所受浮力与深度无关,与物体排开液体的体积有关。故该空填“ 浮力与深度无关,与排开液体的体积有关 ”。
【分析】通过观察图 c 和 e 中液体密度不同,其他条件相同,确定是探究浮力与液体密度的关系。明确要探究浮力与排开液体体积的关系,需控制液体密度相同,所以选择 a、b、c 操作,通过分析这几个图中弹簧测力计示数变化及称重法得出相应结论。利用称重法结合图 a、c 计算出物体浸没在水中的浮力,进而根据浮力公式求出物体体积;同理根据图 a、e 求出物体在盐水中的浮力,再求出盐水密度;最后根据物体重力和体积求出物体密度。从物体未完全浸没和完全浸没两种情况,分析深度变化对排开液体体积和浮力的影响,从而得出浮力与深度及排开液体体积的关系结论。
15.如下图所示是某“胜哥”研究浮力问题的装置图,请根据图示回答下面的问题。
(1)ABCDE五幅图中,A图中测力计的示数最大,A的测力计示数分别与BCDE的测力计示数之差表示物体在液体中后受到   的大小;
(2)比较A、B、C三图说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小可能与____;
A.物体浸入液体中的深度有关 B.物体排开液体的体积有关
C.物体的密度有关 D.液体的密度有关
(3)比较A、C、D三图时,C的测力计示数小于D的测力计的示数,说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟   有关;
(4)比较A、D、E三图,D的测力计示数等于E的测力计的示数,可说明物体浸在同种液体中,所受浮力大小与浸入液体的   无关;
(5)本次实验能否证明物体在液体中受到的浮力大小与物体受到的重力大小之间的定性关系?   。(选填“能”或“不能”)
【答案】(1)浮力
(2)A;B
(3)液体的密度
(4)深度
(5)不能
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1)A的测力计示数大小与物体的重力相等;B、C、D、E的测力计示数变小,原因是物体在液体中受到浮力的作用;在B、C、D、E四图中物体处于静止状态,受力平衡,对物体受力分析可知:F浮=G-F示;A的测力计示数分别与B、C、 D、E的测力计示数之差表示物体在液体中受到的浮力大小;
(2)比较A、B、C三图可知:物体的密度、液体的密度相同,但B、C两图测力计的示数不同,浮力不同,说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小可能与物体浸入液体中的深度、物体排开液体的体积有关,故选AB;
(3)比较A、D、E三图可知:D、E两图中液体密度、排开液体体积相同,虽然液体的深度不同,但测力计示数相同,则物体受到的浮力相同,说明浮力大小与浸入液体的深度无关;
(4)要探究物体在液体中受到的浮力大小与物体受到的重力大小之间的定性关系,需保持其他变量相同,改变物体受到的重力大小,观察测力计示数的变化,但本次实验使用的是同一物体,物体受到的重力大小没有改变,不能证明物体在液体中受到的浮力大小与物体受到的重力大小之间的定性关系。
答:(1)浮力;(2) AB;(3)深度 ;(4)不能。
【分析】 (1)根据称重法可求物体受到的浮力;
(2)影响浮力大小的因素:液体的密度、物体排开液体的体积;
(3)在物理学中,进行探究实验时常常采用控制变量法研究问题,当实验结论受多个变量影响时,要遵循单一变量原则,控制其他变量相同,仅允许单一变量改变。
16.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,“胜哥”将一个物块挂在弹簧测力计下,并逐渐使其浸入水中。
(1)通过对图   两个实验步骤的比较,可以知道物体浸没在液体中所受到的浮力与深度   (选填“有”或“无”)关。
(2)通过对图   两个实验步骤的比较,可以知道物体在同种液体中所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)通过对图丁和戊两个实验步骤的比较,可以知道物体在同种液体中所受的浮力大小与   有关。
(4)“胜哥”又找来弹簧测力计、酒精、小桶、铁架台、吸管、刻度尺等器材验证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
①“胜哥”发现溢水杯中未装满水,如图(1)所示,这样实验会使测得的溢出水的重力   (偏大/偏小)。
②正确操作后,根据图(1)、(2)和(3)三次实验中弹簧测力计示数的变化,如果   等式成立(用图中弹簧测力计示数字母表示),说明阿基米德原理是正确的。
③“胜哥”还根据图中部分弹簧测力计的示数,求得某液体的密度为   。并用一根长为20cm的吸管自制密度计进行验证,如图(4)所示,其中、,该密度计测得某液体的密度为   。(g取10N/kg)
【答案】(1)丙、丁;无
(2)乙、丙
(3)液体密度
(4)①偏小;②;③0.8;0.75
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1) 第1空、 分析比较实验步骤丙和丁,物块浸没在水中,深度不同,但所受浮力相同。故该空填”丙、丁“;
第2空、 可得出浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。故该空填” 无 “;
(2) 第1空、 分析实验步骤乙、丙,随着物块排开液体的体积增大,弹簧测力计的示数减小,由称重法可知,物块所受浮力也增大,可以得出结论物体在同种液体中所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关。故该空填” 乙、丙 “;
(3) 第1空、 通过对图丁和戊两个实验步骤的比较,由称重法可知,物块所受浮力不同,可以知道物体在同种液体中所受的浮力大小与液体密度有关。故该空填” 液体密度 “;
(4) 第1空、 ①溢水杯中未装满水,这样实验会使测得的溢出水的重力小于物块实际排开水的重力,得到溢出水的重力偏小。故该空填” 偏小 “;
第2空、 ②根据阿基米德原理,浸在液体中物体所受的浮力等于排开液体的重力,故当 时,可以验证阿基米德原理。故该空填” “;
第3空、 ③物块完全浸没水中时的浮力
完全浸没时
物块在液体中受到的浮力为:
液体的密度:
。故该空填” 0.8 “;
第4空、 密度计处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,密度计在水中受到的浮力和在另一种液体中受到的浮力相等,根据阿基米德原理可得
解方程可得 。故该空填” 0.75 “。
【分析】根据控制变量法,找出不变的量和变化的量,确定浮力大小与变化量之间的关系;溢水杯中未装满水,这样实验会使测得的溢出水的重力小于物块实际排开水的重力;根据阿基米德原理,浸在液体中物体所受的浮力等于排开液体的重力;
根据阿基米德原理结合称重法F浮=G-F示列方程可得物块的体积;根据称重法计算物块在液体中受到的浮力,根据阿基米德原理求出液体的密度;密度计处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,根据阿基米德原理列方程可得液体的密度;密度计在液体中受到的浮力不变,根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh可知选择横截面积更细的吸管制作密度计可以提高密度计的精确度。
17.“胜哥”在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中,用弹簧测力计挂着一实心物块,以下图所示A、B、C、D、E分别为实验情景。
(1)物块的重力为   ,浸没在水中时受到的浮力是   ;
(2)由图A、B、C可得结论:当液体密度一定时,物体   越大,所受浮力越大;
(3)由图A、D、E可得结论:   ;
(4)由两个实验操作   (填实验字母序号)可知,浮力大小与浸没液体中的深度无关;
(5)根据实验数据还可以计算出物块的体积为   ;物块的密度为   盐水的密度   。
【答案】(1)2.4;1
(2)浸入液体体积
(3)当物体浸入液体体积相等时,密度越大,浮力越大。
(4)ACD
(5);;1.1
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1) 第1空、 由图 A 可知,物块在空气中时弹簧测力计示数为 2.4N,即物块的重力为 2.4N。故该空填” 2.4 “;
物块浸没在水中时,弹簧测力计示数为 1.4N,根据称重法可得浮力为 2.4N-1.4N=1N。故该空填”1“;
(2) 第1空、 图 A、B、C 中液体密度相同,物体浸入液体的体积逐渐增大,弹簧测力计示数逐渐减小,说明浮力逐渐增大,可得结论:当液体密度一定时,物体浸入液体体积越大,所受浮力越大。故该空填” 浸入液体体积 “;
(3) 第1空、 图 A、D、E 中物体浸入液体的体积相同,液体密度不同,在盐水中受到的浮力更大,可得结论:当物体浸入液体体积相等时,液体密度越大,浮力越大。故该空填” 当物体浸入液体体积相等时,密度越大,浮力越大。 “;
(4) 第1空、 要探究浮力大小与浸没液体中的深度无关,需要保持液体密度和物体浸入体积相同,改变深度,图 ACD 符合要求。故该空填” ACD “;
(5) 第1空、 根据阿基米德原理. ,物块浸没在水中时受到的浮力为1N,水的密度为 可得
物块的体积
。故该空填” “;
第2空、 物块的密度
。故该空填” “;
第3空、 图 D中物块在盐水中受到的浮力为 同理可得盐水的密度为 故该空填”“;
【分析】 通过图 A 测量出物块的重力,以及物块浸没在水中时测力计的示数变化得出其受到的浮力大小。接着从 A、B、C 三组实验得出在液体密度一定时,浮力大小与物体浸入液体体积的关系;从 A、D、E 得出在浸入体积相同时,浮力与液体密度的关系。通过 ACD 三组实验探究了浮力与浸没深度无关。然后利用浮力公式计算出物块的体积,进而求得物块的密度和盐水的密度。
18.图A、B、C、D、E是“胜哥”探究某圆锥形物体“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验步骤。
(1)由A、E两个步骤中可知物体浸没酒精中时受到的浮力是   N;
(2)由步骤A、B、C、D可得出结论:物体受到的浮力大小与   有关,与物体浸没在液体中的深度   ;
(3)由步骤A、D、E可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的   有关;
(4)根据实验数据,可以得到圆锥形物体的密度为   kg/m3(水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg);
(5)用弹簧秤拉着圆锥形物体从水面缓慢浸入水中,根据实验数据描绘的弹簧秤示数随圆锥形物体浸入深度变化的关系图象,最符合实际的是   。
【答案】0.8;物体排开液体的体积;无关;密度;4×103;B
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】探究浮力大小的影响因素时,(1)图A中,物体的重力为4N,E图中,物体浸没在酒精中,弹簧测力计的拉力为3.2N,则物体浸没酒精中受到的浮力是:F浮1=4N-3.2N=0.8N;
(2)根据A、B、C、D中,物体浸入水中时,受到的浮力越来越大,完全浸没在水中后,深度增大,受到的浮力大小不变,则液体密度不变时,物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关,与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)根据A、D、E,物体排开水和酒精的体积相同,液体密度不同,测力计示数不同,浮力不同,则排开液体体积相同时,物体受到的浮力大小与液体密度有关;
(4)根据A、C图,圆锥体浸没在水中,受到的浮力为:,
圆锥体的体积等于排开水的体积,为
圆锥体的质量为:,
计算圆锥体密度为:;
(5)图中,圆锥体的横截面积越往上越大,随着圆锥体浸入深度的增加,排开液体的体积越大,且增大的速度越来越快,根据F浮=ρ液gV排,则浮力增大的越来越多,而测力计的拉力开始变化小,后来变化大;当物体完全浸没在水中,排开水的体积不变,浮力不变,随着深度的加深,弹簧秤示数先变小后不变,且变小的速度越来越快,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
【分析】(1)根据物体的重力和浸没在液体中测力计的拉力,计算浮力;
(2)当液体密度相同时,排开液体的体积越大, 浮力越大;若液体密度和排开液体的体积相同,浮力和深度无关;
(3)当排开液体的体积相同时,液体密度不同,浮力不同,浮力和液体密度有关;
(4)根据,可以计算物体的体积;根据,计算密度;
(5)锥形物体上下体积不同,在深度变化相同时,排开液体的体积不同,物体浸入液体中的体积越大,受到的浮力越大,测力计的拉力越小。
19.“胜哥”游泳时发现,人从浅水区走向深水区的过程中所受浮力逐渐变大。于是他猜想浮力的大小可能与物体浸在液体中的深度有关。为了验证自己的猜想是否正确,“胜哥”设计并完成了如图(甲)所示的实验,并将详细的实验数据记录在表格中。
物块下表面所处深度h/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
弹簧测力计示数F/N 4.6 4.2 3.8 3.4 3.0 2.6 2.2 2.2 2.2 2.2
物块所受浮力 F浮/N 0 0.4 0.8   1.6 2.0 2.4 2.4 2.4 2.4
(1)表格中所缺数据为   ,请在图(乙)中画出浮力大小F浮与物块下表面所处深度h之间的关系图像。
(2)分析上述实验,请解释“胜哥”从浅水区走向深水区时浮力为什么会变大  
 。
(3)由图B和表中数据可知,物块下表面受到水的压强为   Pa(ρ水=1.0×103kg/m3)。
(4)为了继续探究浮力的大小是否与液体密度有关,“胜哥”应该采取的操作是 
 。
【答案】(1)1.2
(2)浸入水中的体积变大
(3)300
(4)将物块浸没在装有盐水的杯中,观察弹簧测力计的示数,与图D比较
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1)根据称重法可知,物体受到的浮力等于物体的重力减去浸在液体中弹簧测力计的示数,由图A知,G=4.6N,由图B知,浸入水中时F=3.4N,则浸入在水中受到的浮力:;
(2)分析表中的实验数据知,物体浸入水中的体积越大,测力计示数越小,由称重法测浮力:,物体受到的浮力越来越大,从浅水区走向深水区时浮会变大是因为物体浸入水中的体积变大;
(3)由表格数据可知,B图中弹簧测力计示数为3.4 N,对应的物体下表面的所处深度h=3cm=0.03m,下表面受到水的压强:

【分析】(1)根据称重法可知,物体受到的浮力等于物体的重力减去浸在液体中弹簧测力计的示数;
(2)分析表中的实验数据,找出相同量和不同量,结合称重法比较浮力大小分析得出浮力大小与变化量的关系;
(3)已知物体所在液体中的深度,利用公式p=gh计算液体产生的压强;
(4)若要探究浮力与液体密度的关系,需改变液体的密度,物体浸在液体的体积不变。
20. “胜哥”探究“浮力的大小与排开的液体所受重力”的关系,利用弹簧测力计、铜块、溢水杯、小桶、水等器材,按照如图所示的步骤、、、进行实验。
(1)如图甲所示,实验中把铜块浸没在的溢水杯中,铜块受到的浮力大小可由    、   填字母代号两个步骤算出。浮力的大小为    。
(2)由于实验中手握着弹簧测力计导数示数不稳定。“胜哥”对实验器材进行了改进,如图乙所示。“胜哥”将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当“胜哥”逐渐调高升降台,发现随着物体浸入水中的体积越来越大,测力计的示数   选项“增大”、“减小”或“不变”。如果弹簧测力计算的示数变化量   选填“大于”、“小于”或“等于”的示数变化量。从此可以得出实验结论。
(3)使用图乙的实验器材进行实验时,以下情况会对得出实验结论产生影响的是____ 。
A.溢水杯中的水没有加至与溢水口相平
B.铜块没有全部浸没在水中
C.实验前小桶内有少量的水
D.溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上
【答案】(1)A;B;1.4N
(2)减小;等于
(3)A;D
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1)根据A图可知铜块的重力,根据B图可知铜块浸没在水中时测力计的拉力,根据F浮力=G-F拉可知铜块受到的浮力,故选A、B。
铜块受到的浮力为:F浮力=G-F拉=3.8N-2.4N=1.4N。
(2)①当小明逐渐调高升降台,发现随着物体浸入水中的体积越来越大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,铜块受到的浮力逐渐增大。根据F拉=G-F浮可知,测力计M的示数逐渐减小。
②根据图片可知,测力计M示数的减小量为铜块受到的浮力,测力计N示数的增大量为铜块排开水的重力。如果二者示数的变化量相等,那么F浮力=G排,从此可以得到实验结论。
(3)A.溢水杯中的水没有加至与溢水口相平,那么会导致排出水的重力偏小,即F浮力>G排, 从而得到错误结论,故A符合题意;
B.铜块没有全部浸没在水中,那么铜块受到的浮力偏小,而排出水的重力也会偏小, 但是二者仍然相等,故B不合题意;
C.实验前小桶内有少量的水,可以将其看作小桶的一部分,因为使用小桶前后重力相减的方式计算排开水的重力,因此对实验没有影响,故C不合题意;
D.溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上,会导致进入小桶内水的重力偏小,从而F浮力>G排,故D符合题意。
故选AD。
【分析】(1)根据“称量法”F浮力=G-F拉分析解答;
(2)①首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析物体受到浮力的变化,再根据F拉=G-F浮分析测力计M的示数变化。
②根据阿基米德原理F浮力=G排分析解答。
(3)根据图片分析实验过程中的因素对实验的影响即可。
五、综合题
21.通过微信公众号“胜哥课程”学习了浮力的知识后,小明找来一些物品(蜡烛、铁钉、石块、软木寨、橡皮泥),想利用这些物品进行浮力的相关探究:
(1)他猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,他的猜想主要是依据物体的   ;
(2)小明将这块橡皮泥分成相同的两块,并做成实心球形和碗形,分别放入相同的两杯水中,静止时出现如图甲、乙所示的现象,甲杯中橡皮泥所受的浮力   乙杯中橡皮泥所受的浮力。而   杯中水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成   的,增大了排开水的体积;
(3)小明又将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),制成了简易密度计,将它分别放到盛有不同种类液体的丙、丁杯中,静止时如图所示,由此可以判断出密度计在丙、丁两种液体的浮力大小关系为:F丙   F丁,丙、丁两种液体的密度关系为:   。
【答案】(1)密度
(2)小于;乙;空心
(3)等于;小于
【知识点】浮力及其产生原因;探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1) 第1空、 通常情况下,当物体的密度大于液体的密度时,物体在该液体中容易下沉;当物体的密度小于或等于液体的密度时,物体可能漂浮或悬浮。所以通过比较物体和液体的密度,可以大致推测物体在液体中的沉浮情况,这里他猜想铁钉、石块会沉入水底,主要就是考虑到它们的密度相对水较大。故该空填“ 密度 ”;
(2) 第1空、 在甲图中,橡皮泥实心球下沉,根据浮沉条件可知其受到的浮力小于重力。故该空填“ 小于 ”;
第2空、 而在乙图中,碗形橡皮泥漂浮,其受到的浮力等于重力,由于是同一块橡皮泥分成相同的两块,重力相同,所以甲杯中橡皮泥所受浮力小于乙杯中橡皮泥所受浮力。故该空填“ 乙 ”;
第3空、 乙杯中橡皮泥排开的水更多,导致水面升高得较多。轮船就是利用了这个原理,做成空心的形状,这样可以大大增加排开水的体积,从而获得足够的浮力以漂浮在水面上。故该空填“ 空心 ”;
(3) 第1空、 对于密度计,不管在何种液体中,它始终处于漂浮状态,根据浮沉条件,浮力始终等于重力,而密度计自身重力不变,所以它在丙、丁两种液体中的浮力 F丙等于 F丁。故该空填“ 等于 ”;
第2空、 再看浸入液体中的深度,密度计在丙中浸入得更深,说明丙液体的密度较小才能使它排开较少的液体就获得足够浮力,而丁中浸入较浅,说明丁液体的密度较大,所以丙液体的密度小于丁液体的密度。故该空填“ 小于 ”。
【分析】(1)依据物体的密度与液体密度的比较来推测沉浮,这是基于浮力原理的基本思路。
(2)通过分析甲、乙两图中橡皮泥的状态判断浮力与重力的关系,进而得出浮力大小的比较;从两杯中水面升高情况对比得出排开水量的不同,再联系到轮船空心增大浮力的原理。
(3)根据密度计漂浮这一特点知道其浮力始终等于重力,从而得出在两种液体中浮力相等;又根据其在不同液体中浸入深度的不同,结合浮力原理分析出液体密度的大小关系。
22.“胜哥”在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象。求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是   N;圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是   N;
(2)圆柱体的体积是   ;圆柱体的密度是   ;(g取10N/kg)
(3)分析图象BC段,可得结论:物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越   (选填“大”或“小”);
(4)分析图象CD段,可得结论   。
【答案】(1)12;8
(2);1.5
(3)大
(4)浮力大小跟物体的浸没深度无关
【知识点】探究影响浮力大小的因素
【解析】【解答】(1) 第1空、 由图象可知, 当 时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中, 根据二力平衡条件可知, G=12N。故该空填”12“;
第2空、 从 开始,弹簧测力计示数F'不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,则圆柱体浸没在水中时,受到的浮力: 8N。故该空填”8“;
(2) 第1空、 因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρ液V排g得,圆柱体的体积:
。故该空填” “;
第2空、 由G 可得,物体的质量:

则圆柱体的密度:
。故该空填”1.5“;
(3) 第1空、 分析图象BC段,物体完全浸没前,物体在液体中的深度逐渐增加,测力计读数在减小,说明受到的浮力增大;故该空填” 大 “;
(4) 第1空、 分析CD,物体完全浸没,浸没的深度变化,测力计的示数不变,可知浮力大小不变,可得结论:浮力大小与物体浸没的深度无关.故该空填” 浮力大小跟物体的浸没深度无关 “。
【分析】由题知,物体缓慢下落,整个过程中物体受力平衡,图象反映的是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h的变化关系。分析图象AB段,物体还没浸入水中,由二力平衡知物重;分析图象CD段,物体全部浸没水中,对物体受力分析 ;)物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,由阿基米德原理求出圆柱体排开水的体积和自身的体积相等;由公式 求出质量,再由 求出物体的密度;分析BC段, 为物体慢慢浸入液体,直到浸没的过程,弹簧测力计的读数逐渐变小,由图知浮力的变化; 分析CD段,完全浸没时测力计的变化,得出浮力的变化。
23.小物通过视频号“胜哥课程”观看了一个练习视频。如图所示,冰块漂浮在水中。在下列情况下,判断圆柱形容器中液面的升降情况。
(1)如图(a)所示,冰块漂浮,全部融化成水后。
(2)如图(b)所示,冰块中包有一个小木块漂浮,冰块全部融化成水后。
(3)如图 (c)所示,冰块中包有一个小铁块漂浮,冰块全部融化成水后。
(4)如图 (d)所示,冰块中包有一个小铁块沉在容器底部,冰块全部融化成水后。
【答案】(1)设冰的质量为m冰,密度为ρ冰,水的密度为ρ水,由浮力等于冰块重力,则冰在水面以下的体积V排满足,解得。当冰全部融化成水后,融化所得的水的体积 , 可见, ,因此液面不上升,也不下降。
(2)冰融化前,冰和木块排开的水的体积为V排,则解得V排 。当冰全部融化后, 变成的水的体积 木块密度小于水, 木块仍漂浮在水面上, 木块排开的水的体积V木排满足 , 解得 。可见, V木排=V排,即冰块融化后,融化成的水的体积与木块排开水的体积之和,等于冰块融化前排开的水的体积,因此液面高度不变。
(3)冰融化前, 冰块排开的水的体积 , 融化后, 变成的水的体积 , 冰融化后铁块沉于水底, 排开的水的体积等于铁块的体积 , 所以, 冰融化后变成的水的体积与铁块排开的水的体积之和 比较 与的大小关系,由于,显然有,因此液面要下降。
(4)冰和铁块沉于水底, 它们排开的水的体积等于它们的体积之和, 即 ,冰全部融化后,铁块仍沉于水底,则冰融化所变成的水的体积与铁块的体积之和,由于,所以,因此液面要下降。
【知识点】浮力及其产生原因
【解析】【分析】根据浮力公式F浮=ρ液gV排计算分析,当冰块、以及冰块内部物体处于漂浮状态时,冰块融化后的液面高度不变,而当冰块、以及冰块内部物体处于下沉状态时,冰块融化后的液面高度变小。
1)冰的密度比水小,所以冰会漂浮在水面上,且浮力等于重力,根据浮力公式可知,ρ液gV排=m冰g,计算 ,当冰全部融化后, 融化所得的水的体积 ,据此可知因此液面不上升,也不下降。
2) 冰融化前,冰和木块排开的水的体积为V排,根据浮力公式可知所以V排 。当冰全部融化后, 变成的水的体积 木块仍漂浮在水面上, 木块排开的水的体积V木排满足 , 解得 。所以V木排=V排,因此液面高度不变。
3) 冰融化前, 冰块排开的水的体积 , 融化后, 变成的水的体积 , 冰融化后铁块沉于水底, 排开的水的体积等于铁块的体积 , 所以, 冰融化后变成的水的体积与铁块排开的水的体积之和 由于,显然有,所以液面要下降。
4) 冰和铁块沉于水底, 它们排开的水的体积等于它们的体积之和, 即 ,冰全部融化后,铁块仍沉于水底,则冰融化所变成的水的体积与铁块的体积之和,由于,因此液面要下降。
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人教版八下物理10.1浮力同步练习(优生加练 )(学生版)
一、选择题
1.浸没在水中质量相等的实心铝球和铜球(已知ρ铝<ρ铜),它们所受浮力的大小关系为(  )
A.铜球大 B.铝球大 C.大小相等 D.无法确定
2.关于浮力,下列说法正确的是(  )
A.在水中会下沉的金属块不受到浮力
B.浮力的大小与物体浸没的深度有关
C.浮力的大小与物体的形状有关
D.浮力是由于物体上、下表面受到的压强不同产生的
3.有两个不同材料制成的小球,在下述情况下,它们受到的浮力相等的是(  )
A.若两个小球体积相等,都浮在同种液体的液面上
B.若两小球体积相等,分别浸没在同种的液体中
C.若两小球质量相等,分别浸没在不同的液体上
D.若两小球质量相等,都浸没在同种液体中
4.如图所示,有一个重力为G的长方体浸没在液体中,其受到的浮力为F浮,液体对长方体向下和向上的压力分别为F1和F2,下列说法正确的是(  )
A.长方体只有上下表面受到液体压力
B.F1和F2的大小关系是F1>F2
C. F1、F2和F浮的大小关系是F2-F1=F浮
D.若物体浸没于更深的位置,与图示位置相比,F1、F2大小均不变
5.如图甲,用弹簧测力计悬挂的圆柱体缓慢浸入盛水的烧杯中,直至圆柱体浸没在水中,以下判断正确的是(  )
A.圆柱体受到重力为8N
B.圆柱体的高度为8cm
C.圆柱体上表面刚进入水时受到浮力为2N
D.圆柱体的密度为1.25×103kg/m3
6.“胜哥”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
二、多选题
7.A、B是可自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,“胜哥”往容器里注入一些水,则下列说法正确的是(  )
A.A物体不一定受到浮力作用 B.B物体一定受到浮力作用
C.C部分不一定受到浮力作用 D.D部分一定不受浮力的作用
三、填空题
8. 如图所示是“胜哥”“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验装置,实验过程中,相同柱形薄壁容器盛有体积相同的水或者盐水,弹簧测力计挂着同一物体A。
(1)图②中,用力的示意图表示出物体A所受浮力的三要素   ;
(2)分析④、⑤两次实验可知,浸在液体中的物体所受浮力大小跟   有关;
(3)盐水的密度是   g/cm3;
(4)图⑤和图④中容器对水平桌面的压力之差   0.4N;(填“>”“<”或“=”)
(5)完成实验后,“胜哥”将一体积为V长方体木块放入水中,木块漂浮在水面,如图所示。用0.24N的力可将木块全部压入水中;松手后,将露出部分切除,静止后,木块剩余部分有16.8cm3的体积露出水面,则长方体木块原来的体积V是   cm3。
9.“胜哥”为了探究物体在水中不同深度所受浮力的变化情况,如图所示,将一挂在弹簧秤下的圆柱体金属块缓慢地浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面在水中的深度h和弹簧秤相应的示数F.已知圆柱体高为8cm,实验记录如下表:
次数 1 2 3 4 5 6 7 8
h/cm 0 2 4 6 8 10 12 14
F/N 8 7.5 7 6.5 6 6 6 6
(1)分析上表的数据可知,金属块的质量为    kg.
(2)当浸入深度为4cm时,物体所受的浮力为    N.
(3)下面能正确反映物体所受浮力F浮与圆柱体下表面在水中深度h关系的图象是   
(4)由以上实验,还可以计算出金属块的密度ρ=    .
10.“胜哥”在家探究鸡蛋受到的浮力大小与哪些因素有关,如图所示,鸡蛋浸没在水中时,所受到的浮力为    N;如果直接将该鸡蛋投入水中,该鸡蛋将   (填“上浮”“悬浮”或“下沉”);鸡蛋的密度是    .如果向水中加盐并轻轻搅拌,最终鸡蛋悬浮在盐水中,则此时盐水的密度   (填“大于”“小于”或“等于”)鸡蛋的密度.(g=10N/kg)
11.小科通过微信公众号“胜哥课程”学习了阿基米德原理后,猜想:物体受到的浮力大小与物体的密度有关,于是小科进行了如图所示的实验进行了新的探究:她选取了两块体积和形状都相同的实心铜块和铁块,(铜分密度大于铁的密度),进行了如图所示的实验。
①小科在探究过程中选取的步骤是     和    进行了对比,可得到铜块和铁块受到的浮力相等;
②小科在实验中测得:铜块受到的浮力    (选填“大于”“小于”或“等于’)铁块受到的浮力,由此得出物体受到的浮力大小与物体的密度    关(填“有”或“无”).
③聪明的小科还计算出了铜块的体积为     m3,密度为    g/cm3.
四、实验探究题
12.“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中,“胜哥”实验过程如题图所示。
(1)物块M 的重力为   N,它浸没在水中时受到的浮力为   N.
(2)分析实验数据可以初步得出浮力大小与物体浸入液体的   有关,与物体浸入液体的   无关.
(3)“胜哥”利用电子秤进行拓展实验,如题图所示,图丙中的盐水是在图乙基础上加入20g盐,均匀搅拌配制而成,则M浸没在盐水中受到的浮力为   N (g取10N/kg),由于搅拌棍带走部分盐水,上述方法测得的浮力   (选填“偏大”“偏小”或“不变”).图丙与图乙对比,电子秤显示增大的质量大于加入盐的质量,原因是   。
13.“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。“胜哥”仿效曹冲制作了一台“浮力称”来称量物体的质量。如图所示,“浮力称”由浮体和外筒构成,浮体包括秤盘和长度为 L0、底面积为s0的圆柱体,浮体质量 m0=0.23kg,外筒是足够高的、底面积为S的圆柱形玻璃容器,容器壁厚度忽略不计。向外筒中加入适量水,将浮体竖直放入水中,浮体漂浮在水面上被称物体放在秤盘上,测出浮体的圆柱体浸入水中的深度就可以“称’出物体的质量。已知水的密度为ρ水。
(1)当秤盘上不放物体时,浮体所受到的浮力为   N
(2)当秤盘上不放物体时,浮体的圆柱体浸入水中的深度h0=   (用S0、m0、ρ水表示);
(3)要使此“浮力称”能够达到最大值,使用前应在外筒中至少加入的水的质量为   (用L0、S0、S、ρ水表示);
(4)有同学认为,在外筒的外表面同样可以标注“浮力称”的刻度值。这与在浮体上标注刻度值相比较,哪种方法更好 为什么  
 。
14.“胜哥”在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验,请你根据“胜哥”的实验探究回答下列问题:
(1)在c与e两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与   的关系;
(2)若探究浮力的大小与物体排开液体体积的关系,可选用的操作是   ,可以得到结论:同种液体中,物体排开液体体积越大,物体在液体中受到的浮力   ;
(3)在“胜哥”实验的基础上,根据有关实验数据,可以计算出:物体A的体积为   (cm3,盐水的密度为    kg/m3,物体A的密度为   kg/m3;
(4)“胜哥”对 a、b、c、d四个步骤进行了观察研究,发现浮力的大小有时与深度有关,有时与深度又无关,对此正确的解释是:   。
15.如下图所示是“胜哥”研究浮力问题的装置图,请根据图示回答下面的问题。
(1)ABCDE五幅图中,A图中测力计的示数最大,A的测力计示数分别与BCDE的测力计示数之差表示物体在液体中后受到   的大小;
(2)比较A、B、C三图说明浸在同种液体中的物体所受浮力大小可能与____;
A.物体浸入液体中的深度有关 B.物体排开液体的体积有关
C.物体的密度有关 D.液体的密度有关
(3)比较A、C、D三图时,C的测力计示数小于D的测力计的示数,说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟   有关;
(4)比较A、D、E三图,D的测力计示数等于E的测力计的示数,可说明物体浸在同种液体中,所受浮力大小与浸入液体的   无关;
(5)本次实验能否证明物体在液体中受到的浮力大小与物体受到的重力大小之间的定性关系?   。(选填“能”或“不能”)
16.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,“胜哥”将一个物块挂在弹簧测力计下,并逐渐使其浸入水中。
(1)通过对图   两个实验步骤的比较,可以知道物体浸没在液体中所受到的浮力与深度   (选填“有”或“无”)关。
(2)通过对图   两个实验步骤的比较,可以知道物体在同种液体中所受的浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(3)通过对图丁和戊两个实验步骤的比较,可以知道物体在同种液体中所受的浮力大小与   有关。
(4)“胜哥”又找来弹簧测力计、酒精、小桶、铁架台、吸管、刻度尺等器材验证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
①“胜哥”发现溢水杯中未装满水,如图(1)所示,这样实验会使测得的溢出水的重力   (偏大/偏小)。
②正确操作后,根据图(1)、(2)和(3)三次实验中弹簧测力计示数的变化,如果   等式成立(用图中弹簧测力计示数字母表示),说明阿基米德原理是正确的。
③“胜哥”还根据图中部分弹簧测力计的示数,求得某液体的密度为   。并用一根长为20cm的吸管自制密度计进行验证,如图(4)所示,其中、,该密度计测得某液体的密度为   。(g取10N/kg)
17.“胜哥”在进行“探究浮力的大小与哪些因素有关”实验中,用弹簧测力计挂着一实心物块,以下图所示A、B、C、D、E分别为实验情景。
(1)物块的重力为   ,浸没在水中时受到的浮力是   ;
(2)由图A、B、C可得结论:当液体密度一定时,物体   越大,所受浮力越大;
(3)由图A、D、E可得结论:   ;
(4)由两个实验操作   (填实验字母序号)可知,浮力大小与浸没液体中的深度无关;
(5)根据实验数据还可以计算出物块的体积为   ;物块的密度为   盐水的密度   。
18.图A、B、C、D、E是“胜哥”探究某圆锥形物体“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验步骤。
(1)由A、E两个步骤中可知物体浸没酒精中时受到的浮力是   N;
(2)由步骤A、B、C、D可得出结论:物体受到的浮力大小与   有关,与物体浸没在液体中的深度   ;
(3)由步骤A、D、E可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的   有关;
(4)根据实验数据,可以得到圆锥形物体的密度为   kg/m3(水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg);
(5)用弹簧秤拉着圆锥形物体从水面缓慢浸入水中,根据实验数据描绘的弹簧秤示数随圆锥形物体浸入深度变化的关系图象,最符合实际的是   。
19.“胜哥”游泳时发现,人从浅水区走向深水区的过程中所受浮力逐渐变大。于是他猜想浮力的大小可能与物体浸在液体中的深度有关。为了验证自己的猜想是否正确,“胜哥”设计并完成了如图(甲)所示的实验,并将详细的实验数据记录在表格中。
物块下表面所处深度h/cm 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
弹簧测力计示数F/N 4.6 4.2 3.8 3.4 3.0 2.6 2.2 2.2 2.2 2.2
物块所受浮力 F浮/N 0 0.4 0.8   1.6 2.0 2.4 2.4 2.4 2.4
(1)表格中所缺数据为   ,请在图(乙)中画出浮力大小F浮与物块下表面所处深度h之间的关系图像。
(2)分析上述实验,请解释“胜哥”从浅水区走向深水区时浮力为什么会变大  
 。
(3)由图B和表中数据可知,物块下表面受到水的压强为   Pa(ρ水=1.0×103kg/m3)。
(4)为了继续探究浮力的大小是否与液体密度有关,“胜哥”应该采取的操作是 
 。
20. “胜哥”探究“浮力的大小与排开的液体所受重力”的关系,利用弹簧测力计、铜块、溢水杯、小桶、水等器材,按照如图所示的步骤、、、进行实验。
(1)如图甲所示,实验中把铜块浸没在的溢水杯中,铜块受到的浮力大小可由    、   填字母代号两个步骤算出。浮力的大小为    。
(2)由于实验中手握着弹簧测力计导数示数不稳定。“胜哥”对实验器材进行了改进,如图乙所示。“胜哥”将装满水的溢水杯放在升降台上,用升降台来调节溢水杯的高度,当“胜哥”逐渐调高升降台,发现随着物体浸入水中的体积越来越大,测力计的示数   选项“增大”、“减小”或“不变”。如果弹簧测力计算的示数变化量   选填“大于”、“小于”或“等于”的示数变化量。从此可以得出实验结论。
(3)使用图乙的实验器材进行实验时,以下情况会对得出实验结论产生影响的是____ 。
A.溢水杯中的水没有加至与溢水口相平
B.铜块没有全部浸没在水中
C.实验前小桶内有少量的水
D.溢水杯中溢出的水洒了一些在桌上
21.通过微信公众号“胜哥课程”学习了浮力的知识后,小明找来一些物品(蜡烛、铁钉、石块、软木寨、橡皮泥),想利用这些物品进行浮力的相关探究:
(1)他猜想其中铁钉、石块放入水中可能会沉入水底,他的猜想主要是依据物体的   ;
(2)小明将这块橡皮泥分成相同的两块,并做成实心球形和碗形,分别放入相同的两杯水中,静止时出现如图甲、乙所示的现象,甲杯中橡皮泥所受的浮力   乙杯中橡皮泥所受的浮力。而   杯中水面升高得较多,由此可知,轮船能够漂浮在水面上,是因为轮船做成   的,增大了排开水的体积;
(3)小明又将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),制成了简易密度计,将它分别放到盛有不同种类液体的丙、丁杯中,静止时如图所示,由此可以判断出密度计在丙、丁两种液体的浮力大小关系为:F丙   F丁,丙、丁两种液体的密度关系为:   。
22.“胜哥”在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象。求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是   N;圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是   N;
(2)圆柱体的体积是   ;圆柱体的密度是   ;(g取10N/kg)
(3)分析图象BC段,可得结论:物体浸没液体之前,浸入液体的深度越深,受到的浮力越   (选填“大”或“小”);
(4)分析图象CD段,可得结论   。
23.小物通过视频号“胜哥课程”观看了一个练习视频。如图所示,冰块漂浮在水中。在下列情况下,判断圆柱形容器中液面的升降情况。
(1)如图(a)所示,冰块漂浮,全部融化成水后。
(2)如图(b)所示,冰块中包有一个小木块漂浮,冰块全部融化成水后。
(3)如图 (c)所示,冰块中包有一个小铁块漂浮,冰块全部融化成水后。
(4)如图 (d)所示,冰块中包有一个小铁块沉在容器底部,冰块全部融化成水后。
答案
1.B
2.D
3.B
4.C
5.D
6.B
7.B,D
8.(1)
(2)液体密度
(3)1.2
(4)>
(5)80
9.0.82;1;D;4×103kg/m3
10.0.5;下沉;1.2×103;等于
11.AD;BE;等于;无;0.5×10﹣4;8.8
12.(1)3;2
(2)体积;深度
(3)2.2;偏小;物块M浸没于盐水时受到的浮力更大
13.(1)2.3
(2)
(3)ρ水(S-S0)L0
(4)浮体标注更好,浮体的零刻度是固定的,外筒的零刻度线和水量有关
14.(1)液体密度
(2)a、 b、 c;越大
(3)200;1.2×103;4×103
(4)浮力与深度无关,与排开液体的体积有关
15.(1)浮力
(2)A;B
(3)液体的密度
(4)深度
(5)不能
16.(1)丙、丁;无
(2)乙、丙
(3)液体密度
(4)①偏小;②;③0.8;0.75
17.(1)2.4;1
(2)浸入液体体积
(3)当物体浸入液体体积相等时,密度越大,浮力越大。
(4)ACD
(5);;1.1
18.0.8;物体排开液体的体积;无关;密度;4×103;B
19.(1)1.2
(2)浸入水中的体积变大
(3)300
(4)将物块浸没在装有盐水的杯中,观察弹簧测力计的示数,与图D比较
20.(1)A;B;1.4N
(2)减小;等于
(3)A;D
21.(1)密度
(2)小于;乙;空心
(3)等于;小于
22.(1)12;8
(2);1.5
(3)大
(4)浮力大小跟物体的浸没深度无关
23.(1)设冰的质量为m冰,密度为ρ冰,水的密度为ρ水,由浮力等于冰块重力,则冰在水面以下的体积V排满足,解得。当冰全部融化成水后,融化所得的水的体积 , 可见, ,因此液面不上升,也不下降。
(2)冰融化前,冰和木块排开的水的体积为V排,则解得V排 。当冰全部融化后, 变成的水的体积 木块密度小于水, 木块仍漂浮在水面上, 木块排开的水的体积V木排满足 , 解得 。可见, V木排=V排,即冰块融化后,融化成的水的体积与木块排开水的体积之和,等于冰块融化前排开的水的体积,因此液面高度不变。
(3)冰融化前, 冰块排开的水的体积 , 融化后, 变成的水的体积 , 冰融化后铁块沉于水底, 排开的水的体积等于铁块的体积 , 所以, 冰融化后变成的水的体积与铁块排开的水的体积之和 比较 与的大小关系,由于,显然有,因此液面要下降。
(4)冰和铁块沉于水底, 它们排开的水的体积等于它们的体积之和, 即 ,冰全部融化后,铁块仍沉于水底,则冰融化所变成的水的体积与铁块的体积之和,由于,所以,因此液面要下降。
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