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第十章浮力一、选择题1.(2020·恩施)下列几种情况中能使受到浮力变大的是()。A.潜水浸没在水中后继续下潜 B.轮船由长江驶入大海C.从水银中取出铁球放入水中 D.人由浅水区走向深水区【答案】D。【解析】A.潜水浸没在水中后继续下潜,排开水的体积不变,水的密度不变,根据可知受到的浮力不变,故A不符合题意;B.轮船由长江驶入大海,依然处于飘浮状态,漂浮时受到的浮力等于物体自身的重力,所以轮船由长江驶入大海受到的浮力不变,故B不符合题意;C.铁的密度大于水的密度,但是小于水银的密度;所以静止后,铁球在水银中漂浮,此时铁球受到的浮力等于本身重力;在水中沉底,此时铁球受到的浮力小于自身重力;所以从水银中取出铁球放入水中,浮力变小,故C不符合题意;D.人由浅水区走向深水区,排开水的体积变大,水的密度不变,根据可知受到的浮力变大,故D不符合题意。故选D。2.(2020·岳阳)关于流体的力现象正确的是A.鸟翼获得向上的升力,是因为流体在流速大的地方压强大B.在水中上浮的物体受到浮力,下沉的物体不受浮力C.重力一定的轮船从长江驶入海洋,浮力不变D.石块没入水中越深,浮力越大【答案】C。【解析】流体在流速大的地方压强小;浸在液体中的物体受到液体对它竖直向上的浮力;浮力的大小只与物体排开液体的体积和液体的密度有关;漂浮在液面的物体受到的浮力等于物体的重力。故选C。3.(2020·南京)如图所示,两个质量相等、底面积不等的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有质量相等的两种液体,两个相同的小球分别放入容器中,一个漂浮,一个沉底。甲、乙两图中小球所受浮力分别为F1和F2,容器对桌面的压强分别为p1和p2,下列说法正确的是()。A. B.C. D.【答案】B。【解析】小球在甲容器中漂浮,所以F1=G物在乙容器中沉底,所以F2<G物所以F1>F2容器的质量相等,液体的质量相等,小球的质量相等,容器对桌面的压力等于容器、液体和小球的总重力,所以容器对桌面的压力相等,甲的受力面积大于乙的受力面积,由可知,p1<p2故选D。4.(2020·南通)在综合实践活动中,小明制作了一只长12cm、宽5cm的小纸船,如图甲,图乙是按图甲所示箭头方向观察到的船的主视图,现让纸船漂浮在水面上,向船内轻轻放入目前我们常用的一元硬币,估测纸船最多能承载的硬币数目最接近于()。A.15枚 B.35枚 C.55枚 D.75枚【答案】D。【解析】由图可知,纸船的高度约为其长度的一半,所以纸船高约6cm;纸船在水面上漂浮,其排开水的体积最大值接近船的体积:纸船排开水的体积达到最大值时,受到的浮力最大:纸船漂浮,其受到的浮力等于船和硬币的总重力,由于纸船的重力很小可忽略不计,故纸船受到的浮力近似等于硬币的总重力:一枚一元硬币的质量约为5g,其重力:纸船最多能承载的硬币数目:;故选D。5.(2020·宿迁)小明在饮料吸管中塞入一些细铁丝作为配重,并将一端封闭,制作了一只简易密度计;将其先后放入甲、乙两杯液体中,当密度计静止时,两杯中液体深度相同,如图所示,下列说法正确的是()。A.密度计在甲杯液体中受到的浮力更大;B.密度计的刻度线,越往上标注的密度值越大;C.密度计放入后,乙杯中液体对容器底的压强更大;D.适当减小配重,可以增大该密度计两条刻度线之间的距离,使测量结果更精确【答案】C。【解析】A、同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则F浮甲=F浮乙=G,即浮力是相同的,故A错误;B、密度计浸入液体的深度越小,说明液体的密度越大,即密度计越靠近上方的刻度,其相应的密度数值越小,故B错误;C、由图可知,密度计在乙液体中排开的液体的体积小,根据ρ液=可知,乙液体的密度大,深度相同,根据p=ρgh可知,乙杯中液体对容器底的压强更大,故C正确;D、因为密度计漂浮在液体中,则F浮=G,即ρ液gSh=G,则△V=sh,增大该密度计两条刻度线之间的距离,即△V变大,h变大,具体做法是:可适当增大配重或用更细的吸管,故D错误。故选:C。6.(2020·营口)水平面上甲、乙两个相同的烧杯分别装有不同的液体,将两个完全相同的小球放入两烧杯中,静止在如图所示的位置,两烧杯液面相平。下列判断正确的是()。A.甲、乙两烧杯底受到液体的压强相等;B.甲烧杯中液体的密度大于乙烧杯中液体的密度;C.甲烧杯对水平面的压强大于乙烧杯对水平面的压强;D.甲烧杯中小球受到的浮力等于乙烧杯中小球受到的浮力【答案】BCD。【解析】ABCD.由图可知,小球在甲烧杯的液体中漂浮,在乙烧杯的液体中悬浮,所以小球在甲烧杯中小球受到的浮力等于乙烧杯中小球受到的浮力,甲烧杯中液体的密度大于乙烧杯中液体的密度。甲乙两烧杯中液体的深度相等,由得,甲烧杯底受到液体的压强大于乙烧杯底受到液体的压强。由图可知,甲烧杯液体的体积大于乙烧杯液体的体积,所以甲烧杯液体的质量大于乙烧杯液体的质量,所以加入小球后甲烧杯的总质量大于乙烧杯的总质量,因此甲烧杯的总重力大于乙烧杯的总重力。因为放在水平面上:又因为甲乙两烧杯相同,所以S相同,所以甲烧杯对水平面的压强大于乙烧杯对水平面的压强。故A不符合题意,B、C、D均符合题意。故选BCD。7.(2020·本溪)水平桌面上的甲、乙两个相同容器内分别装有水和盐水,小民将一个放了很久的小鸡蛋a放在水中,发现a漂浮,他又找来一个新鲜的大鸡蛋b放在盐水中,b却沉在杯底,如图所示,此时水和盐水的液面相平。下列说法正确的是()。A.水对杯底的压强小于盐水对杯底的压强;B.小鸡蛋a的密度等于大鸡蛋b的密度;C.水对a的浮力大于盐水对b的浮力;D.甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强【答案】AD。【解析】A.水和盐水的液面相平,深度相同,水的密度小于盐水的密度,由p=ρgh可知水对杯底的压强小于盐水对杯底的压强,故A正确;B.小鸡蛋a放在水中,处于漂浮状态,小鸡蛋a的密度小于水的密度,大鸡蛋b放在盐水中,沉在杯底,大鸡蛋b的密度大于盐水的密度,水的密度小于盐水的密度,小鸡蛋a的密度小于大鸡蛋b的密度,故B错误;C.由图可知,小鸡蛋a排开液体的体积小于大鸡蛋b排开液体的体积,水的密度小于盐水的密度,由F浮=ρ液gV排可知水对a的浮力小于盐水对b的浮力,故C错误;D.小鸡蛋a放在水中,处于漂浮状态,小鸡蛋的重力等于它受到的浮力,甲容器中小鸡蛋和水的总重力等于小鸡蛋的浮力和水的总重力之和,乙容器中大鸡蛋和盐水的总重力大于大鸡蛋的浮力和盐水的总重力,由于浮力等于排开液体的重力,所以甲容器中小鸡蛋和水的总重力等于小鸡蛋排开水的重力和水的重力之和,乙容器中大鸡蛋和盐水的总重力大于大鸡蛋排开盐水的重力和盐水的重力之和,甲容器中小鸡蛋排开水的体积和水的体积之和等于大鸡蛋排开盐水的体积和盐水的体积之和,由G=mg=ρVg可知小鸡蛋排开水的重力和水的重力之和小于大鸡蛋排开盐水的重力和盐水的重力之和,所以小鸡蛋和水的总重力小于大鸡蛋和盐水的总重力,容器的重力相等,容器对桌面的压力等于鸡蛋、液体和容器的总重力,所以甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力,容器的底面积相等,由p=可知甲容器对桌面的压强小于乙容器对桌面的压强,故D正确。故选AD。8.(2020·丹东)如图甲,在水平面上的盛水容器中,一个质量分布均匀的物体被固定在容器底部的一根细线拉住后完全浸没在水中静止。如图乙,当将细线剪断后,物体漂浮在水面上,且有四分之一的体积露出水面。下列说法正确的是()。A.甲、乙两图中,物体受到的浮力之比为4:3;B.物体的密度与水的密度之比为1:4;C.图甲中水对容器底的压强大于图乙中水对容器底的压强;D.图甲中水对容器底的压力大于图乙中水对容器底的压力【答案】ACD。【解析】A.甲图中浮力乙图中浮力则木块受到水的浮力之比;故A正确;B.物体漂浮时,,则有物体的密度与水的密度之比为3∶4,故B错误;C.物体浸没时排开水的体积大于漂浮时排开水的体积,则甲图水的深度大于乙图水的深度,由可得,甲图中水对容器底的压强大,故C正确;D.甲、乙两图中是同一容器,则容器内部底面积相同,又甲图中水对容器底的压强大,由可得,图甲中水对容器底的压力大,故D正确。故选ACD。9.(2020·赤峰)水平桌面上两只完全相同的杯子里分别盛有甲、乙两种不同液体。把两个完全相同的小球分别放入甲、乙两种液体中,静止后,在甲液体中的小球沉底,在乙液体中的小球悬浮,此时两个杯中的液面恰好相平。如图所示,下列说法中正确的是()。A.甲液体的密度大于乙液体的密度;B.甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强;C.甲液体中小球受到的浮力小于乙液体中小球受到的浮力;D.盛甲液体的杯子对桌面的压强等于盛乙液体的杯子对桌面的压强【答案】C。【解析】A.小球在甲液体中沉底,小球的密度大于甲液体的密度,小球在乙液体中悬浮,小球的密度等于乙液体的密度,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,故A错误;B.两个杯中的液面恰好相平,甲液体的密度小于乙液体的密度,由p=ρgh可知甲液体对杯底的压强小于乙液体对杯底的压强,故B错误;C.小球在甲液体中沉底,小球受到的浮力小于小球的重力,小球在乙液体中悬浮,小球受到的浮力等于小球的重力,所以甲液体中小球受到的浮力小于乙液体中小球受到的浮力,故C正确;D.由图可知,杯子中液体的体积相同,甲液体的密度小于乙液体的密度,由m=ρV可知甲液体的质量小于乙液体的质量,两个小球的质量相等,杯子的质量相等,所以杯子、甲液体和小球的总质量小于杯子、乙液体和小球的总质量,由G=mg可知杯子、甲液体和小球的总重力小于杯子、乙液体和小球的总重力,盛甲液体的杯子对桌面的压力小于盛乙液体的杯子对桌面的压力,两个杯子的底面积相等,由p=可知盛甲液体的杯子对桌面的压强小于盛乙液体的杯子对桌面的压强,故D错误。故选C。10.(2020·通辽)水平面上放有甲,乙两个完全相同的容器,容器中装有质量相等的不同液体。现把质量相等的A、B两球放入甲容器中后,A漂浮、B沉底;用线把A、B两球系在一起放入乙容器中(线的质量和体积不计),静止后的状态如图所示,两容器中液面恰好相平。下列说法不正确的是()。A.B球在甲中排开液体重力小于在乙中排开液体重力;B.A球在甲中所受浮力大于在乙中所受浮力;C.甲容器底所受液体压强小于乙容器底所受液体压强;D.甲容器对水平面压强等于乙容器对水平面压强【答案】B。【解析】A.由图可知,A、B两球排开液体的总体积:所以已知甲、乙两个完全相同的容器,两容器中液面恰好相平,则:所以即甲容器中液体的体积较大;已知容器中的液体质量相等,根据可知根据阿基米德原理,则B球在甲中和乙中排开液体重力分别为,则;故A正确,A不符合题意;B.由图可知,A在甲液体中漂浮,根据漂浮条件可知−−−−−−−①A和B在乙液体中一起悬浮,则A球的受力情况是−−−−−−−②由①②可知;故B错误,B符合题意;C.已知两容器中液面恰好相平,即因为根据可知,所以;故C正确,C不符合题意;D.容器对水平面的压力等于容器的总重力,即:由于容器和液体质量均相等,A、B两球的质量不变,所以即两容器对水平面的压力相等,由于甲、乙两个完全相同的容器,则水平面的受力面积相等,根据可知,即两容器对水平面的压强相等,故D正确,D不符合题意。故选B。11.(2020·东营)某同学将一支自制的简易密度计放人盛有不同液体的两个烧杯中,静止后的情形如图所示,两液面相平。下列判断正确的是()。A.密度计在甲液体中受到的浮力比在乙液体中受到的浮力小;B.甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小;C.密度计越靠上的刻度,对应的密度值越大;D.甲液体的密度比乙液体的密度大【答案】B。【解析】AD.同一支密度计放在甲、乙两种液体中都漂浮,则F浮乙=F浮丙=G即:密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计的重力G,故A错误;由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙,且F浮甲=F浮乙,根据F浮=ρ液V排g可得则故D错误;B.由图可知两液体液面相平,,甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小,故B正确;C.由AD可知,密度计浸入液体的深度越小,说明液体的密度越大,即密度计越靠上的刻度,其相应的密度数值越小,故C错误。故选B。12.(2020·青岛)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浸没在水中时,受到浮力的大小为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】A.由图乙可知,金属块a浸没在水中时,弹簧测力计的示数为1.0N,根据称重法可得金属块浸没在水中受到的浮力;故A错误;B.要探究浮力的大小与物体体积的关系,需要控制物体排开水的体积相同,改变物体的体积;甲、乙两图中物体排开水的体积不同,故B错误;C.要探究浮力的大小与物体密度的关系,需要控制物体排开水的体积相同,改变物体的密度;乙、丙两图中物体排开水的体积不同,故C错误;D.要探究浮力的大小与液体密度的关系,需要控制物体排开液体的体积相同,改变浸入液体的密度;丙、丁两图可以完成该探究,故D正确。故选D。13.(2020·广州)图甲中圆柱形容器装有适量的水,当水温从0°C升到15°C时,水的密度ρ和水温t关系如图乙所示,此过程水的质量不变,不考虑圆柱形容器的热胀冷缩,如图丙,把测力计下悬挂的实心金属块M(体积不变)浸没在水中,M处于静止状态,下列选项中能正确反映测力计示数F和水温t关系的是()。A.;B.;C.;D.【答案】C。【解析】由图乙可知,当水温从0°C升到15°C时,水的密度ρ先变大后变小;实心金属块M(体积不变)浸没在水中时,根据可知,金属块受到的浮力先变大后变小;金属块M受到本身重力、水对它的浮力、弹簧测力计对它的拉力三个力的作用处于静止状态,弹簧测力计示数F即弹簧测力计对它的拉力,三者之间关系由于水的密度ρ受水温影响,金属块在水中浸没时受到的浮力先变大后变小,所以测力计示数F先变小后变大,能反应测力计示数F和水温t关系的只有C项,ABD不符合题意。故选C。14.(2020·临沂)2019年12月17日,我国第一艘国产航母“山东舰”(如图)在海南三亚某军港交付海军。下列说法正确的是()。A.停在静止航母上的舰载机受力平衡;B.相对航母,起飞的舰载机是静止的;C.舰载机起飞时,空气浮力大于重力;D.舰载机起飞后,航母所受浮力增大【答案】A。【解析】A、停在静止航母上的舰载机处于静止状态,受到的合力为0,受力平衡,故A正确;B、相对航母,起飞的舰载机与航母之间有位置的变化,是运动的,故B错误;C、起飞时,由于机翼的特殊形状,机翼上面的空气流动速度快,压强小,产生向上的升力,此升力大于重力,飞机才能够上升;飞机不是利用浮力升空的,故C错误;D、航母静止在水面上,处于漂浮状态,浮力等于重力;舰载机起飞后,航母的重力减小,则所受浮力减小,故D错误。故选:A。15.(2020·临沂)如图所示,水平桌面上两只相同的烧杯中分别盛有甲、乙两种不同液体,两个相同的物块在液体中静止时,两烧杯液面相平,则()。A.甲液体中的物块所受浮力大;B.乙液体对烧杯底部的压强大;C.两烧杯对桌面的压强一样大;D.两物块排开液体的质量一样大【答案】D。【解析】由图可知,物块在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态。A、因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,所以将两个相同的物块分别放在两烧杯中,两物块受到的浮力相等,都等于物块的重力,故A错误;B、根据浮沉条件可知:物体漂浮时ρ液>ρ物,物体悬浮时ρ液=ρ物,所以ρ液甲>ρ物,ρ液乙=ρ物,由此可得:ρ液甲>ρ液乙,两杯中液面相平,根据p=ρgh可知,烧杯底受到液体的压强:p液甲>p液乙,故B错误;C、由图知甲液体的体积大于乙液体的体积,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据ρ=知,甲液体的质量大于乙液体的质量,又因为两物块的质量和两烧杯的质量都相同,根据G=mg知,甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,根据p=知甲容器对桌面的压强大于乙容器对桌面的压强,故C错误;D、根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于其排开液体的重力,两物体受到的浮力相等,所以排开甲液体的重力等于物块排开乙液体的重力。故D正确。故选:D。16.(2020·广安)放在水平地面上完全相同的a、b容器内装有不同的液体,将甲、乙两个完全相同的物体分别放入两容器中,待静止时如图所示且两容器中的液面相平。如果物体所受浮力分别为F甲、F乙,液体对容器底部的压强分别为pa、pb,容器对水平地面的压力分别为F′a、F′b,对他们的大小关系分析正确的是()。A.F甲=F乙pa>pbF′a<F′b;B.F甲>F乙pa<pbF′a>F′b;C.F甲<F乙pa>pbF′a>F′b;D.F甲=F乙pa>pbF′a>F′b【答案】D。【解析】完全相同的两个物体,则其重力相等,甲漂浮,浮力等于重力,乙悬浮,浮力等于重力;故两容器中物体受到的浮力相等,即F甲=F乙物体甲在a中漂浮,则ρa>ρ甲物体乙在b中悬浮,则ρb=ρ乙ρ甲=ρ乙可知a中液体密度比b中液体密度大,即ρa>ρb因为液体的深度相同,由p=ρgh可知,a容器底部受到的液体压强大于b容器底部受到的液体压强,即pa>pb图知a液体体积大,又因为a液体的密度大,所以a液体质量大,重力大,两个完全相同的容器,则容器重力相等,完全相同的两个物体,则物体重力相等,把两个容器作为一个整体,它们对桌面的压力都等于容器、容器内液体和物体的重力,所以它们对桌面的压力的大小关系F′a>F′b故选D。17.(2020·广元)将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中,鸡蛋漂浮,然后逐渐向杯中加入清水,当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水,如图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是()。A. B.C. D.【答案】C。【解析】当鸡蛋在浓盐水中漂浮时,此时鸡蛋所受浮力等于鸡蛋的重力;当给浓盐水中缓慢加入水时,混合液的密度开始减小,当此时混合液的密度仍大于鸡蛋的密度,虽然鸡蛋开始缓慢下沉,不过鸡蛋仍处于漂浮状态,只是浸入液体中的体积在增大,而露出的体积在减小,所以此时鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当混合液的密度逐渐减小到等于鸡蛋的密度时,此时鸡蛋在液体中处于悬浮状态,鸡蛋受到的浮力仍等于鸡蛋的重力;当浓盐水中的水越来越多而引起混合液的密度比鸡蛋密度小的时候,此时鸡蛋受到的浮力就会小于重力,鸡蛋出现下沉直至沉到杯子的底部,由此可知,鸡蛋受到的浮力是先不变,然后减小,所以选项C符合题意.18.(2020·河南)(双选)将两个完全相同的木块放入盛有甲、乙种液体的相同容器中,木块静止时,两容器中液面相7所示。下列说正确的是()。A.木块在甲、乙两种液体中所受浮力相等;B.木块在乙液体中排开液体的质量较大;C.两容器中木块下表面受到的液体压强相等;D.两容器底部受到的液体压强相等【答案】AC。【解析】A选项,两个木块均漂浮,所以浮力等于重力,且木块完全相同,重力相同,故浮力相同,A正确;B选项,根据阿基米德原理,两个木块浮力相等,所以排开液体重力相等,故排开液体质量也相等,B错误;C选项,两木块上表面均未浸没,故下表面压力等于浮力,且下表面底面积相等,故下表面液体压强相等,C正确;D选项,两木块浮力相等,但甲液体中木块浸体积小于乙液体,故甲液体密度大于乙液体,当液面高度相同时,甲液体密度大,液体底部压强也大,故D错误。19.(2020·福建)如图,体积相同的两物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A有四分之一体积露出水面,细线被拉直。已知A重4N,B受到的浮力为8N,A、B密度之比为2∶5,那么()。A.A、B所受的重力之比为5∶2 B.A、B所受的浮力之比为1∶2C.细线对A的拉力大小为1N D.B对容器底部的压力为零【答案】D。【解析】ACD.AB的体积相同,B受到的浮力为8N,由阿基米德原理可知物体A和B的体积VA=VB=A的密度A、B密度之比为2∶5,B的密度B的重力GB=mBg=ρBVBg=1.25×103kg/m3×8×10-4m3×10N/kg=10NA、B所受的重力之比为GA∶GB=4N∶10N=2∶5AB受力情况如图所示:由力的平衡可知F浮A=F+GA=6NF=2NGB=F+F浮B+NGB=2N+8N+N=10NN=0NB受到支持力为零,由力的作用相互性可知B对容器底部的压力为零,故AC错误,D正确。B.A、B所受的浮力之比为F浮A∶F浮B=6N∶8N=3∶4;故B错误。故选D。20.(2020·山西)2020年5月27日,我国8名登山队员成功登峰测极!成功登顶离不开准确的天气预报。如图所示,是气象探测保障服务团队,在珠峰大本营准备释放甲、乙两个探空气球采集气象信息,甲的体积小于乙的体积。在探空气球释放前后的过程中,下列分析正确的是()。A.释放前甲受到的浮力一定等于它自身的重力;B.释放前甲受到的浮力一定大于乙受到的浮力;C.释放后探空气球受到的浮力等于它排开空气所受的重力;D.释放后探空气球上浮过程中受到的浮力一定小于自身重力【答案】C。【解析】A、根据物体的浮沉条件,释放前甲受到的浮力一定大于它自身的重力,甲球才能上浮,A错误;B、甲的体积小于乙的体积,根据阿基米德原理:F浮=ρ气gV排,释放前甲受到的浮力一定小于乙受到的浮力,B错误;C、由阿基米德原理,物体在气体中受到的浮力等于物体排开气体的重力,C正确;D、释放后探空气球开始上浮过程中,气球受到浮力一定大于重力,气球升到一定的高度后,空气密度减小,若气球的体积不变,气球所受浮力减小,上升到一定高度时浮力等于重力,由于惯性气球继续向上运动,D错误。故选:C。二、填空题21.(2020·武威)2019年12月,中国第一艘国产航母(命名为“中国人民解放军海军山东舰”)在海南三亚某军港交付海军,山东舰在海面上快速匀速航行时,所受海水的浮力______(选填“大于”、“小于”或“等于”)重力;若航母速度不变,航母上许多舰载机起飞后,航母的总动能______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】(1)等于;(2)变小。【解析】山东舰在海面上快速匀速航行时,由于漂浮,它所受浮力等于它的总重力。若航母速度不变,航母上许多舰载机起飞后,航母的总质量减小,速度不变,航母的总动能减小。22.(2020·东莞)如图所示,是我国自行设计和自主研制的蛟龙号载人潜水器。当蛟龙号完全进入海水中工作时,排开海水的重力是5×105N,则蛟龙号受到海水的浮力是N;随着不断下潜,蛟龙号下表面受到海水的压强,受到的浮力。(后两空均选填“变大”、“不变”或“变小”)。【答案】5×105;变大;不变。【解析】(1)当蛟龙号完全进入海水中工作时,排开海水的重力是5×105N,由阿基米德原理可知,蛟龙号受到海水的浮力F浮=G排=5×105N;(2)潜水器在下潜的过程中,所处深度h变大,由p=ρgh可知,潜水器下表面受到海水的压强变大;(3)潜水器下潜的过程中,海水的密度不变,排开海水的体积V排也不变,由阿基米德原理F浮=ρ海水gV排可知,其受到海水的浮力不变。故答案为:5×105;变大;不变。23.(2020·黑龙江)一个小球质量为0.2kg,漂浮在水面上,它受到的浮力是N,排开水的体积是m3。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。【答案】2;2×10﹣4。【解析】小球漂浮,则小球受到的浮力等于其重力:F浮=G木=mg=0.2kg×10N/kg=2N;根据阿基米德原理公式F浮=ρ水gV排可知,小球排开的水的体积为:V排===2×10﹣4m3。故答案为:2;2×10﹣4。24.(2020·龙东)2020年6月我国深潜器在马里亚纳海沟下潜深度达10907m时,它受到水的压强是Pa.深潜器在下潜过程中浮力(变大、变小或不变)。(ρ水=1.0×103kg/m3)【答案】1.0907×108Pa;不变。【解析】它受到水的压强P=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg
×10907m=1.0907X108Pa;浮力大小与排开液体的体积和液体的密度有关,与浸没的深度无关;故深潜器在下潜过程中浮力不变25.(2020·十堰)为了检验“浸没在液体中的固体所受浮力与固体形状有关”的猜想是否正确,小明选用了弹簧测力计、细线、装有适量水的大烧杯和50g橡皮泥块。(1)将橡皮泥块捏成长方体,用细线系住挂在弹簧测力计上浸没于水中,弹簧测力计示数为0.3N,这时橡皮泥块受到水的浮力为_______N(g取10N/kg)。(2)取出橡皮泥块捏成圆柱体,再浸没于水中的不同深度,弹簧测力计示数均为0.3N,说明:浮力的大小与物体浸没的深度______(选填“有关”或“无关”)。(3)小明的实验证明,上述猜想是_____(选填“错误”或“正确”)的。【答案】(1)0.2;(2)无关;(3)错误。【解析】(1)将橡皮泥块捏成长方体,用细线系住挂在弹簧测力计上浸没于水中,弹簧测力计示数为0.3N,这时橡皮泥块沿竖直方向在向上的弹簧拉力、向上水的浮力及向下的重力作用下平衡,则受到水的浮力为(2)物体所受浮力与其排出液体的体积有关,取出橡皮泥块捏成圆柱体,再浸没于水中的不同深度,弹簧测力计示数均为0.3N,此时浮力仍为0.2N,故说明浮力的大小与物体浸没的深度无关。(3)小明的实验中改变了橡皮泥的形状,但其质量不变,实心体的体积不变,浸没在水中后弹簧的拉力也不变,故所受水的浮力不变,故可证明关于“浸没在液体中的固体所受浮力与固体形状有关”的猜想是错误的。26.(2020·天门)一圆柱形塑料筒,质量和厚度不计,现将75%医用酒精(酒精和水的混合物)倒入该圆筒内,酒精的深度为h1(如图甲),然后将该装有酒精的圆筒放入水中(如图乙),当它竖直漂浮、静止时,圆筒浸入水中的深度为h2,则h1___h2(选填“>”“<”或“=”);已知水的密度为,该酒精的密度=_____(用题中的已知量表示)。【答案】(1)>;(2)。【解析】当装有酒精和水的混合物的圆筒竖直漂浮、静止时,酒精所受浮力等于酒精自身的重力,酒精和水的混合物密度小于水的密度,因此h1>h2;酒精所受浮力等于酒精自身的重力有,则酒精的密度。27.(2020·临夏)2019年12月,中国第一艘国产航母(命名为“中国人民解放军海军山东舰“)在海南三亚某军港交付海军,山东舰在海面上快速匀速航行时,所受海水的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”)重力;若航母速度不变,航母上许多舰载机起飞后,航母的总动能(选填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】等于;变小。【解析】(1)因为航母在水面航行时,处于漂浮状态,所以它受到的浮力等于它的总重力;(2)舰载机从航母上起飞后,航母的质量减小,速度不变,动能变小。故答案为:等于;变小。28.(2020·天水)如图甲所示,水平放置的方形容器里有一个重为8N、棱长为10cm的正方体物块M,M与容器底部不密合。以5mL/s的恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随时间t的变化关系如图乙所示(g=10N/kg),则:当t=140s时,物块M在水中处于(选填“沉底”“悬浮”或“漂浮”)状态;当t=140s时,水对容器底部的压力大小是;图乙中a的值是;40~140s时段,浮力对物体做功是。【答案】漂浮;15N;8cm;0.32J。【解析】(1)正方体物块M的体积:V=L3=(0.1m)3=0.001m3;物块M的质量:m===0.8kg;物块M的密度:ρM===0.8×103kg/m3<1.0×103kg/m3;即物块的密度小于水的密度,由图象可知:当t=140s时,水的深度为h=12cm,大于正方体物块M的棱长为10cm;则根据浮沉条件可知此时物块在水中处于漂浮状态;(2)当t=140s时,注入水的体积:V水=vt=5mL/s×140s=700mL=7×10﹣4m3,则注入水的重力:G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×10N/kg×7×10﹣4m3=7N;因容器为方形容器,且此时物块处于漂浮状态,所以此时水对容器底部的压力:F=G水+GM=7N+8N=15N;(3)由图象分析可知,当t=40s时,物块M刚好处于漂浮状态,则F浮=GM=8N,根据F浮=ρ水gV排可得此时物块M排开水的体积:V排===8×10﹣4m3=800cm3,由V排=SMh浸可得,此时水的深度:a=h浸===8cm;(4)在40﹣140s时段,物块M上升的高度(等于水面上升的高度):h′=12cm﹣8cm=4cm=0.04m,则该过程中浮力对物体做功:W=F浮h′=8N×0.04m=0.32J。故答案为:漂浮;15N;8cm;0.32J。29.(2020·鄂州)在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,小芳设计的实验步骤如图所示,按照A、B、C、D的顺序进行测量。小华认为,为了减小实验误差,可以进一步优化实验步骤,他将A、B、C、D重新排序。你认为小华的测量顺序应该是______,此实验得出的结论是______。【答案】(1)DABC;(2)物体浸在液体中所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力。【解析】在这个探究中,应先测出空小桶的重力,再测物体的重力,然后将物体浸入溢水杯的水中,用小桶接住排出的水,最后测出小桶和接入水的总重力。所以重新排序应为:DABC。此实验的结论是:物体浸在液体中所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力。30.(2020·淮安)将一盛满水的烧杯置于水平桌面上,缓慢放入一质量为200g的木块,木块最终在杯中处于漂浮状态,此时木块所受浮力大小是N,从杯中排出水的体积是cm3,上述过程中水对杯底的压强(选填“变大”、“变小”或“不变”)。(水的密度ρ=1.0×103kg/m3.g取10N/kg)【答案】2;200;不变。【解析】(1)因为木块在水中静止后处于漂浮状态,受到的浮力:F浮=G=mg=0.2kg×10N/kg=2N,木块排开水的体积:V排===2×10﹣4m3=200cm3;(2)木块放入水中后,排开的水溢出烧杯,杯内水的深度不变,根据p=ρgh可知,烧杯底部所受水的压强不变。故答案为:2;200;不变。31.(2020·苏州)如图所示,重为12N、边长0.1m的正方体物块静置于粗糙的水平桌面上,物块对桌面的压强为Pa.向右推动物块,在运动过程中,它受到(向左/向右)的摩擦力。物块掉入水槽中(水足够深),其静止后所受浮力为N.(g取10N/kg)【答案】1200;向左;10。【解析】正方体物块对水平桌面的压力F=G=12N,受力面积S=0.1m×0.1m=0.01m2,物块对桌面的压强:p===1200Pa;向右推动物块,在运动过程中,摩擦力的方向与物体运动方向相反,即它受到向左的摩擦力;正方体物块的体积:V=0.1m×0.1m×0.1m=0.001m3,物块全部浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N,因为F浮<G,所以物块掉入水槽中(水足够深)沉底,其静止后所受浮力F浮=10N。故答案为:1200;向左;10。32.(2020·沈阳)人们在端午节会吃粽子,康康把粽子放入盛有适量水的锅中,发现粽子完全浸没水中且沉在锅底,这说明粽子的密度______水的密度,此时粽子对锅底的压力______粽子受到的重力。(以上均选填“大于”、“等于”或“小于”)若粽子的体积为,则它受到的浮力为______N(,)【答案】(1)大于;(2)小于;(3)1.5。【解析】根据物体在液体中的浮沉条件,因为粽子完全浸没水中且沉在锅底,说明粽子的密度大于水的密度。因为粽子浸没在水中,所以粽子受到向上的浮力,所以粽子对锅底的压力小于粽子受到的重力。因为粽子浸没在水中,所以粽子浸入水中的体积为:粽子浸没在水中受到的浮力:。33.(2020·营口)水平桌面上有一个盛满水的溢水杯,杯中水的深度为10cm,现将一个不吸水的物块轻轻成入溢水杯中,静止时有72g水溢出,将其捞出擦干后轻轻放入完全相同且盛满酒精的溢水杯中,静止时有64g酒精溢出,则物块在酒精中受到的浮力为______N,物块的密度为______;此时酒精对容器底的压强为______Pa。(,,g取)【答案】(1)0.64;(2)0.9×103;(3)800。【解析】物体浸入酒精中,排开酒精的质量为64g,则在酒精中所受浮力为:此时排开酒精的体积为:物体浸入水中时,排开水的体积为:则排开水的体积小于排开酒精的体积。若两个物体都漂浮,则由可知,排开不同液体重力相等且等于物体重力,而物体浸入酒精中,排开酒精的质量为64g,物体浸入水中时,排开水的质量为72g,所以两个物体不可能都漂浮。若两个物体都完全浸入,则排开液体体积应当相等,而排开水的体积小于排开酒精的体积,所以两个物体不可能都完全浸入。因为而排开水的体积小于排开酒精的体积,所以物体在水中漂浮,在酒精中完全浸入,故物体体积等于排开酒精的体积80cm3,物体质量等于在水中漂浮时排开水的质量72g。所以物体密度为:;此时酒精对容器底的压强为:。34.(2020·本溪)如图是“远望6号”远洋测量船,排水量为25000吨,满载时受到的浮力为______N。“远望6号”可在南北纬60度以内的任何海域航行,完成对各类航天飞行器的海上跟踪、测控任务。满载的测量船在密度不同的海域漂浮时受到的浮力______(填“相同”或“不同”)。船静止在测控点,水下3m处船体受到海水的压强为______Pa。(g取10N/kg,ρ海水=1.03×103kg/m3)【答案】(1)2.5×108;(2)相同;(3);3.09×104。【解析】满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=25000×103kg×10N/kg=2.5×108N满载的测量船在密度不同的海域漂浮时,浮力等于重力,重力不变,浮力不变。水下3m处船体受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×3m=3.09×104Pa。三、实验探究题35.(2020·呼和浩特)小宇同学要测量木块的密度。实验器材有:木块、弹簧测力计(0~5N)、底部固定有滑轮的水槽、细线及足量的水。(ρ水=1.0×103kg/m3)(1)先用弹簧测力计测木块的重力,如图甲,示数为______N;再用细线绕过滑轮将木块与测力计连接起来,接着往水槽倒入适量的水,使木块浸没在水中,如图乙,木块在水中静止时测力计示数为1.6N,木块的密度为______kg/m3;(2)小明分析发现,如果把水换成其他液体,测力计的示数就会不同,于是他把测力计的刻度改成相应的密度值,将该装置改装为测量液体密度的“密度计”。原测力计的1.0N刻度处应标注为______kg/m3.【答案】(1)2.4;(2)0.6×103;(3)0.85×103。【解析】(1)图甲中弹簧测力计的分度值为0.2N,木块在空气中的重力即弹簧测力计的示数为2.4N。图乙所示的木块浸没水中时木块共受到重力、拉力、浮力三个力的作用,图乙中弹簧测力计的拉力F拉=1.6N,木块受到的浮力:F浮=G+F拉=2.4N+1.6N=4N木块的体积:V=V排==4×10-4m3木块的密度:=0.6×103kg/m3(2)当测力计的示数为1N时,所受浮力:F浮′=G+F′=2.4N+1N=3.4N由F浮=ρ液gV排可得液体的密度:ρ液==0.85×103kg/m336.(2020·通辽)如图所示我国设计建造的世界首座半潜式圆筒型海洋生活平台“希望7号”。主船体直径60m,型深27m,设计最大吃水深度19m,满载航行的排水量为2.5×104t,满载航行时的平台所受的浮力是______N。若某时平台底部所受海水的压强为1.632×105Pa,则此时平台吃水深度是______m。(已知ρ海水=1.02g/cm3,取g=10N/kg)【答案】(1)25×108;(2)16。【解析】满载时,平台的重力:G=mg=2.5×104×103kg×10N/kg=2.5×108N此时平台处于漂浮状态,所受的浮力:F=G=2.5×108N据p=ρgh得,平台此时吃水的深度:。37.(2020·潍坊)已知水的密度为1.0×103kg/m3,某兴趣小组用一薄壁量杯(杯壁体积忽略不计)制作了一个测量液体密度的简易装置,操作如下:(1)在量杯内装入适量细沙后放人水中,量杯在水中竖直静止时,如图甲所示。此时量杯浸没在水中的体积为______mL;(2)将该装置放入某液体中,静止时如图乙所示,则该液体的密度为______kg/m3;某同学将一小石子放入量杯,静止时如图丙所示,则小石子质量是______g。【答案】(1)20;(2)0.8×103kg/m3;(3)5.6g。【解析】(1)由图甲知,量杯的分度值为1mL,此时量杯浸没在水中的体积为20mL,即量杯排开水的体积为20mL。(2)由图乙知,将该装置放入某液体中,静止时量杯浸没在液体中的体积为25mL,即量杯排开液体的体积为25mL。量杯在水和液体中均处于漂浮状态,浮力都等于重力,F浮水=F浮液,即ρ水gV排水=ρ液gV排液解得:ρ液=ρ水=1.0103kg/m3=0.8103kg/m3该液体的密度为0.8×103kg/m3。某同学将一小石子放入量杯,静止时如图丙所示,量杯排开液体中的体积为32mL,量杯所受浮力增加量即为小石子重力,即:G石=∆F浮=ρ液g∆V排液=0.8103kg/m310N/kg(32-25)10-6m3=0.056N小石子的质量:m===0.0056kg=5.6g;小石子质量是5.6g。38.(2020·福建)我国自主研制的“海斗一号”全海深自主遥控潜水器,填补了我国万米级作业型无人潜水器的空白。当潜水器下潜到1.0×104m深度静止时,受到海水的压强约为______Pa(ρ海水取1.03×103kg/m3,g取10N/kg);在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,潜水器受到的浮力______(选填“大于”“等于”或“小于”)自重,从而上浮。【答案】(1)1.03×108;(2);大于。【解析】当潜水器号下潜至1.0×104m深处时,受到海水的压强p=ρ水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×1.0×104m=1.03×108Pa潜水器受到海水的压强为1.03×108Pa。潜水器悬浮时,浮力等于自重,在预定深度完成任务后,潜水器抛掉配重物,自重减小,V排不变,所受浮力不变,浮力大于自重,从而上浮。39.(2020·江西)如图所示,AB两物块以不同方式组合,分别静止在甲、乙两种液体中,由此可判断______;若A物块在两种液体中受到的浮力分别为F甲、F乙,则F甲______F乙(均选填“>”、“<”或“=”)。【答案】(1)>;(2)>。【解析】将AB看出整体,两物块在甲乙液体中处于漂浮状态,甲中,F浮甲=Gρ甲gV排甲=G乙中,F浮乙=Gρ乙gV排乙=Gρ甲gV排甲=ρ乙gV排乙V排甲<V排乙ρ甲>ρ乙A物块在两种液体中排开液体的体积不变,因为ρ甲>ρ乙由F浮=ρ液gV排可知,F甲>F乙。三、实验探究题40.(2020·黄冈)木块在水中漂浮,铁块在水中下沉。浮力的大小是否跟物体的密度有关呢?兴趣小组同学用溢水杯、质量不计的薄壁玻璃瓶、若干完全相同的透明塑料杯、水、浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙等器材进行了如下实验:第一步∶往玻璃瓶里装满水并拧紧盖子;第二步∶把玻璃瓶放人装水的溢水杯中,用塑料杯接住溢出来的水(如图);第三步∶将玻璃瓶里的物质分别换成浓盐水、蜂蜜、食盐、细沙并装满,重复以上实验;第四步∶比较每次溢出来水的体积。请回答下列问题∶(1)溢水杯里水的多少应该以______为准。(2)若每次溢出来水的体积______,则初步说明物体所受的浮力与物体的密度无关,否则与物体的密度有关。(3)本实验是通过比较每次溢出来水的体积来比较浮力,这里运用了______的思想方法,其依据是______。【答案】(1)装满水;(2)相等;(3)转换;(4)阿基米德原理。【解析】(1)实验采用溢水杯的作用是溢水杯内装满水,让物体浸入溢水杯,水会从溢水杯中排出,所以,溢水杯里水的多少应该以装满水为准。(2)由题意知,物体所受的浮力与物体的密度无关,否则与物体的密度有关。如果每次溢出来水的体积相同,则说明物体所受的浮力与物体的密度无关;如果每次溢出来水的体积不相同,物体所受的浮力与物体的密度有关。(3)要探究浮力的大小与物体密度的关系,根据阿基米德原理,物体所受浮力的大小等于排开水的重力,水的密度是固定的根据,所以判断每次溢出来水的体积是否相等。本实验是通过比较每次溢出来水的体积来比较浮力,这里运用了转换的思想方法,其依据是阿基米德原理。41.(2020·四川乐山)物理兴趣小组在进行“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圆柱体,以下图a、b、c、d、e分别为实验情景。(g取10N/kg)(1)通过a、c两次实验,可知物体浸没在水中所受浮力大小是______N;(2)通过______两次实验,可探究物体所受浮力大小与浸没深度的关系;(3)通过c、e两次实验,可探究物体所受浮力大小与______的关系;(4)在某种液体中进行探究的过程中,记录实验数据,得到如图f所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像,则该液体的密度为______kg/m3。【答案】(1)0.5;(2)c、d;(3)液体密度;(4)0.8×103。【解析】(1)由a、c两次实验中测力计示数可知,物体浸没在水中所受的浮力为F浮水=G-Fc=2N-1.5N=0.5N(2)由图c、d所示实验可知,物体排开液体的种类与物体排开液体的体积都相同而物体浸入液体的深度不同,这两次实验可以探究物体浸没在水中时受到的浮力大小与浸没深度是否有关。(3)由图c、e所示实验可知,物体排开液体的体积相同而液体密度不同,该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系。(4)实验步骤c中,物体受到的浮力为:F浮c=G-Fc=2N-1.5N=0.5N实验步骤e中,物体受到的浮力为:F浮e=G-Fe=2N-1.6N=0.4N因物体均浸没,所以V排水=V排液根据阿基米德原理,所以该液体的密度为:42.(2020·广东)受“曹冲称象”的启发,小明在家利用量筒、碗、水盆和足量的水(密度为ρ水)、油性笔等,测量小玻璃珠的密度,如图所示,实验步骤如下(请将步骤④补充完整):①如图甲,取一定数量的小玻璃珠放入空碗中,再把碗放入盛有水的水盆中,用油性笔在碗外壁上标记水面的位置;②如图乙,往量筒内倒入适量的水,记下量筒中水的体积V1;③如图丙,取出碗中所有的小玻璃珠并放入量筒中,记下小玻璃珠和水的总体积V2;④如图丁,将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面______,记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积V3。完成下列填空(选用V1、V2、V3和ρ水,表示以下物理量):(1)小玻璃珠的总体积为V=______;(2)小玻璃珠的总质量为m=______;(3)小玻璃珠密度的表达式为ρ=______;(4)在不改变实验方法的前提下,请提出一条提高测量精度的措施:______(示例:在同等容积的情况下换用碗口面积较小的碗)。【答案】(1)相平;(2);(3);(4);(5)换用分度值更小的量筒。【解析】如图丁,将量筒中的水慢慢倒入水盆中的空碗内,直到标记处与碗外水面相平,记下量筒中小玻璃珠和剩余水的总体积V3。(1)小玻璃珠的总体积为:(2)图丙与图丁中量筒所测的体积差值即为丁图碗中水的体积:小玻璃珠的总质量与丁图碗中的水质量相同,即为:(3)小玻璃珠密度的表达式为:(4)换用分度值更小的量筒,可提高测量精度。答案为:(1)相平;(2);(3);(4);(5)换用分度值更小的量筒。计算题43.(2020·黄石)如图,甲、乙两个实心圆柱体,甲的密度小于乙的密度,甲的重力为4N,乙的重力为6N。甲的高度为20cm,乙的高度为10cm,甲、乙的横截面积均为40cm2.现将甲、乙两物体用重力可忽略的细线串接起来放入容器的水中,此时容器中的水深h0=50cm,甲有一部分浮出水面,(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:(1)水对容器底面产生的压强;(2)细线对乙物体的拉力大小;(3)甲浮出水面部分的高度。【解析】(1)由题可知,容器中水的深度为50cm合0.5m,水对容器底面产生的压强为(2)乙物体的体积为:乙物体完全浸入液体中时,乙物体受到的浮力为:以乙物体为研究对象,在液体中静止时受向下重力,向上的浮力和绳子拉力作用,则细线对乙物体的拉力为:(3)以甲物体为研究对象,甲物理受到向下的重力,绳子对甲向下的拉力作用及向上的浮力作用,则甲所受浮力大小为:则甲排开液体体积为:;则甲浸入液体的深度为:甲浮出水面部分的高度:。答:(1)水对容器底面产生的压强;(2)细线对乙物体的拉力大小2N;(3)甲浮出水面部分的高度5cm;44.(2020·襄阳)如图所示,一个底面积为2m2的圆柱状容器,装有适量的水,现在将一个体积为5m3的长方体物体A放入其中,最终物体漂浮于水面上。现在将虚线以上的部分截取走(截走部分的体积等于露出水面体积的一半),待剩余部分再次静止后水面下降了0.3m。则:(1)容器底部受到压强减少了多少?(2)容器底部受到的压力减少了多少?(3)物体A的密度为多少?【解析】(1)容器底部受到的压强减少量:(2)容器底部受到的压力减少量:(3)截取走那部分物体的重力:G=ΔF=6×103N截取走那部分物体质量:m==600kg物体处于漂浮状态,浮力等于重力,即:F浮=Gρ水gV排=ρgVV排=截走部分的体积等于露出水面体积的一半,所以600kg=ρ=0.4×103kg/m3或ρ=0.6×103kg/m3答:(1)容器底部受到的压强减少了3×103Pa;(2)容器底部受到的压力减少了6×103N;(3)物体A的密度为0.4×103kg/m3或0.6×103kg/m3。45.(2020·随州)盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上静止,容器和水总重为80N,容器底面积为200cm2,如图甲,现用一根轻质细绳(绳的粗细和重力均不计)将一圆柱体物体M挂在弹簧测力计下,让M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中(水始终未溢出,且M未接触容器底),弹簧测力计示数F的大小随M的下表面浸入水中深度h之间的关系如图乙所示(不考虑水的阻力,ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)。求:(1)物体M完全浸没在水中时所受浮力大小;(2)物体M的底面积;(3)物体M的密度;(4)物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。【解析】(1)由图乙可知,弹簧测力计的最大示数F最大=24N,此时物体M未浸入水中,则物体M的重力G=F最大=24N物体M全浸入时弹簧测力计的示数F示=16N,受到的浮力F浮=G−F示=24N−16N=8N物体M完全浸没在水中时所受浮力为8N。(2)由F浮=ρ水gV排得物体M的体积:V排===8×10−4m3由图乙知物体M的高度h=10cm,物块的底面积:S===8×10−3m2物体M的底面积8×10−3m2。(3)物体M的质量:m===2.4kg物体M的密度:ρ物===3×103kg/m3物体M密度为3×103kg/m3。(4)物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压力增加量等于物体M排开水的重力,即物体M受到的浮力,则容器对桌面的压力:F压=G容+水+F浮=80N+8N=88N容器对桌面的压强:p===4.4×103Pa容器对桌面的压强为4.4×103Pa。答:(1)物体M完全浸没在水中时所受浮力大小8N;(2)物体M的底面积为8×10−3m2;(3)物体M的密度为3×103kg/m3;(4)物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压强为4.4×103Pa。46.(2020·宜昌)轮船的大小通常用排水量表示,排水量是轮船满载时排开水的质量。(1)若轮船排水量记为m排,满载时船货总质量记为m船,请通过推导说明m排=m船,要求写出相关物理原理和表达式。(2)某条船的排水量为500t,该船满载从海水驶入江水中,其排水量变大、变小、还是不变?该船排开江水的体积是多少?(=1.03×103kg/m3,=1×103kg/m3)【解析】(1)由阿基米德原理可知,排出水的重量为F浮=G排轮船漂浮在水上,由二力平衡原理可知F浮=G船代换可得G排=G船由重力与质量关系式可得m排=m船(2)由上述计算可知,该船满载从海水驶入江水中时质量不变时,排水量不变;由密度公式可知该船排开江水的体积为:。答:(1)m排=m船,相关物理原理和表达式见解析;(2)该船满载从海水驶入江水中,其排水量不变,排开江水的体积是。47.(2020·湘潭)某型号声呐,质量为6.6kg。其内部有两个完全相同的空腔,声呐每个空腔的侧上方都用轻薄易腐蚀材料制成的密封盖密封,密封盖质量和体积均不计,当密封盖浸泡在海水中,将逐渐被海水腐蚀,海水进入空腔导致声呐逐渐下沉。某次公海军事演习,反潜飞机向海中投入该声呐,声呐在海中静止后露出整个体积的.此时上下空腔均没有海水进入,如图甲所示;24小时后,声呐没入海中处于悬浮状态,声呐下空腔充满海水而上空腔没有海水进入,如图乙所示;再经过24小时后,声时沉入海底,上下空腔均充满海水,如图丙所示。(已知ρ海水=1.1×103kg/m3),(1)图甲中,声呐所受浮力为N;(2)声呐整个体积为m3;(3)当声呐底部位于海面下100m深度时(未沉入海底),所受海水的压强为Pa;(4)每个空腔的体积为多少m3?(1)图甲中,声呐在海中静止后处于漂浮状态,根据漂浮条件可求浮力大小;(2)根据F浮=海水V排g求出浸没在海水中的体积,已知声呐在海中静止后露出整个体积的.据此即可求出声呐整个体积;(3)当潜航器下潜到最大深度时,根据p=ρgh求出所受的海水压强;(4)根据图乙所示,声呐在海水中悬浮,根据阿基米德原理求出产生的浮力;由于此时所受的浮力等于声呐自身重力和下空腔内的海水重力之和,据此求出下空腔力的海水的重力;根据G=mg=ρVg即可求出空腔的容积。【解析】(1)图甲中,声呐在海中静止后处于漂浮状态,根据漂浮条件可知浮力:F浮=G声呐=m声呐g=6.6kg×10N/kg=66N;(2)根据F浮=海水V排g可得图甲中,声呐浸没在水中的体积:V排===6×10﹣3m3,已知声呐在海中静止后露出整个体积的,则声呐整个体积:V===8×10﹣3m3;(3)当声呐底部位于海面下100m深度时所受的海水压强:p=ρ海水gh海水=1.1×103kg/m3×10N/kg×100m=1.1×106Pa;(4)图乙中,声呐受到的浮力:F浮1=ρ海水gV排′=ρ海水gV=1.1×103kg/m3×10N/kg×8×10﹣3m3=88N,根据悬浮条件可知:G总=F浮1=88N,声呐下空腔力的海水重力:G海水=G总﹣G声=88N﹣66N=22N,根据G=mg=ρVg可知一个空腔的容积:V空=V海水===2×10﹣3m3。故答案为:(1)66;(2)8×10﹣3;(3)1.1×106Pa;(4)每个空腔的体积为2×10﹣3m3。48.(2020·湘西)赛龙舟是我国民间的一项传统体育项目,湘西民间的端午节也常常举办龙舟竞赛活动,俗称“划龙船”。如果一艘龙舟的质量为200kg,载有队员21人,龙舟队员的平均质量为60kg。g取10N/kg,水的密度为ρ水=1.0×103kg/m2,当载人龙舟静止于水面时,求:(1)载人龙舟的总重是多大?(2)船体排开水的体积V是多大?(3)龙舟底部位于水下0.4m处时船底受到水的心压强是多大?【解析】(1)赛龙舟和队员的总质量:m=200kg+21×60kg=1460kg;载人龙舟的总重:G总=mg=1460kg×10N/kg=1.46×104N;(2)载人龙舟漂浮,受到的浮力:F浮=G总=1.46×104N;由阿基米德原理F浮=ρ水V排g得排开水的体积:V===1.46m3;(3)冲锋舟底部0.4m深处所受水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa。答:(1)载人龙舟的总重是1.46×104N;(2)龙舟排开水的体积是1.46m3;(3)龙舟底部位于水下0.4m处时船底受到水的心压强是4×103Pa。49.(2020·长沙)有两个不吸水的圆柱体A和圆柱体B、A的顶部系有一根轻质细线,已知A的质量为1.32kg,密度为1.1×103kg/m3,高为12cm,B的底面积为60cm2,(g取10N/kg)(1)求A的重力;(2)将B竖直放在水平桌面上,再将A竖直放在B的正上方,求A对B的压强;(3)将A竖直放入薄壁柱形容器中,向容器中缓慢加入液体直至加满,液体体积与深度的关系如图所示。用细线将A竖直向上提升2cm时,细线的拉力为3.6N,求液体的密度。(圆柱体A始终处于竖直状态)【解析】(1)A的重力为:GA=mAg=1.32kg×10N/kg=13.2N;(2)由ρ=可得A的体积为:VA===1.2×10﹣3m3;A的底面积为:SA===0.01m2=100cm2;SA>SB,所以A与B的接触面积为S=SB=60cm2A对B的压强为:pA===2.2×103Pa;(3)结合图象信息可知:=S容﹣SA﹣﹣﹣﹣﹣①,=S容﹣﹣﹣﹣②,S容:SA=3:1,容器的底面积为:S容=300cm2;若ρA>ρ液,物体A受力如图为:物体A受到的竖直向下的重力与竖直向上的拉力和浮力相平衡,即F浮+F拉=GA,所以物体A受到的浮力为:F浮=GA﹣F拉=13.2N﹣3.6N=9.6N,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排和V排=VA知,ρ液===0.8×103kg/m3;若ρA<ρ液,设液面下降的高度为△h,物体A漂浮时,F浮=GA,细绳拉着时△F浮=3.6N,物体受到的浮力变化量为:△F浮=ρ液g△V排=ρ液gSA(△h+0.02m)S容×2cm=(S容﹣SA)(2cm+△h),解得△h=1cm;△F浮=ρ液g△V排=ρ液gSA(△h+0.02m)=3.6N,解得液体的密度为:ρ液===1.2×103kg/m3。答:(1)A的重力为13.2N;(2)A对B的压强为2.2×103Pa;(3)液体的密度为0.8×103kg/m3或1.2×103kg/m3。50.(2020·镇江)图1是密水池水位自动控制模拟装置∶可绕O点转动的轻质杠杆A端用轻绳系正方体浮块,B端固定一轻质三角支架,支架与固定不动的压力敏感电阻RF保持水平接触挤压,杠杆保持水平平衡,已知∶AO长为1m,BO长为2m;浮块边长为20cm,密度为5×103kg/m3,下表面距池底2m;当电磁铁线圈中的电流I≤0.02A时,铁K被释放,水泵开始工作向水池注水,反之停止注水,池内达到所设定的最高水位,线圈电阻不计;电压U=6V,电阻箱R调至75Ω;设RF的阻值与支架所施加压力F的关系图线如图2所示,g取10N/kg。(1)浮块的重力为____N。在达到最高水位之前,随着浮块排开水的体积逐渐增大,支架对RF的压力将____。(2)当池内达到所设定的最高水位时,求∶①轻绳对浮块的拉力____②池内水面距池底的高度____(3)为使该装置能自动控制水池内的最高水位,在其他条件不变的情况下,电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是____。【答案】(1)400;(2)减小;(3)350N;(4)2.125m;(5)50Ω≤R≤90Ω。【解析】(1)由密度计算公式,可知浮块的质量为由重力与质量关系可知浮块的重力为:随着浮块排开水的体积逐渐增大,其所受竖直向上的浮力逐渐增大,根据杠杆平衡条件,可知支架对RF的压力将逐渐减小。(2)当池内达到所设定的最高水位时,电路中电流I=0.02A,即:则RF的电阻为:由图可知,RF的阻值与支架所施加压力F的数值关系为此时支架对RF的压力为FB=175N根据杠杆平衡条件代入数据得A端绳拉力为:在A端根据平衡条件FA+F浮=G代入数据得F浮=400N-350N=50N根据浮力公式代入数据可得:则浮块浸入水中的深度为:则池内水面距池底的高度为:(3)当浮块浸没后其所受浮力达到最大且不再变化,此时浮力为此时A端绳的拉力为:根据杠杆平衡条件代入数据得B端压力为:此时RF的阻值达到最小,为210Ω,则电阻箱R接入电路阻值最大为:当浮块不受水浮力时,代入数据得B端压力为200N,此时RF的阻值达到最大,为250Ω,则电阻箱R接入电路阻值最小为:故电阻箱R接入电路的阻值应满足的条件是50Ω≤R≤90Ω。51.(2020·包头)如图甲,水平桌面上的容器(厚度不计)底部固定一轻质弹簧(质量和受到的浮力均不计),弹簧上端连有正方体铁块A,铁块A上表面中心与不吸水的正方体木块B下表面中心用长为0.1m的轻质细绳拴接(细绳质量不计,长度不可伸长),A、B处于静止状态。已知铁块A和木块B的边长均为0.1m,,,容器底面积0.1m2,质量1kg,弹簧的弹力每变化1N,弹簧的形变量改变1mm。,g取10N/g)求:(1)图甲中,容器对水平桌面的压强;(2)向容器中缓慢注水,直到细绳恰好伸直(细绳不受力),如图乙所示,弹簧对铁块A的支持力是多大?(3)细绳恰好伸直后继续向容器内缓慢注水,直到木块刚好全部被水浸没。水面又升高了多少?【解析】(1)图甲中,容器、铁块、木块的总重力:容器对水平面的压强:(2)图乙中,铁块A所受浮力:此时细绳恰好伸直且不受力,那么弹簧对铁块A的支持力:(3)再次注水前,木块B处于漂浮状态,据阿基米德原理有:所以木块B排开水的体积:则木块B被浸高度:再次注水,直到木块刚好全部被水浸没,此时F弹变=F浮增=F浮B'-GB=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3-0.5kg×10N/kg=5N弹簧弹力减少了5N,弹簧的压缩量减少了0.005m,即∆h2=0.005m水面又升高的高度:∆h总=∆h1+∆h2=0.05m+0.005m=0.055m答:(1)容器对水平桌面的压强为950Pa;(2)弹簧对铁块A的支持力是70N;(3)水面又升高了0.055m。52.(2020·呼和浩特)小宇同学每天测量同一个鸡蛋的质量,再把鸡蛋放入水中,观察它的浮沉情况后,取出放好。下表是他记录的部分数据及现象。(鸡蛋的体积保持不变ρ水=1.0×103kg/m3)第1天第33天第55天第66天第77天质量m/g66.165.761.860.958.8鸡蛋在水中的位置(1)求第77天鸡蛋受到重力的大小;(2)求第1天鸡蛋所受浮力及鸡蛋的体积。【答案】(1);(2)、。【解析】(1)第77天时,鸡蛋的质量为58.8g=0.0588kg,受到重力的大小为(2)鸡蛋的体积保持不变,因此第1天和第55天所排开水的体积一样,所受到的浮力也一样,第55天悬浮,浮力大小等于其重力大小为:鸡蛋的体积等于排开水的体积为:。53.(2020·青岛)如图所示,盛有水的圆柱形容器,侧壁上固定了一块水平挡板,挡板的体积忽略不计。挡板下方有一个体积为100cm3、重力为0.6N的实心小球,此时水对容器底产生的压强为3.0×103Pa。求:(1)容器中水的深度;(2)挡板对小球的压力;(3)撤去挡板,小球静止后,水对容器底压力的变化量。【解析】(1)根据p=ρgh可得容器中水的深度(2)小球浸没在水中排开水的体积:则此时小球受到的浮力:小球受到本身重力、水对它的浮力以及挡板施加的压力三个力的作用,则挡板对小球的压力(3)小球浸没时受到水的浮力大于本省的重力,撤去挡板,小球静止后漂浮在水面,此时受到的浮力等于小球本身的重力,即水对容器底压力等于水的重力和小球受到的浮力之和,水的重力不变,则水对容器底压力的变化量:答:(1)容器中水的深度是0.3m;(2)挡板对小球的压力是0.4N;(3)撤去挡板,小球静止后,水对容器底压力的变化量是0.4N。54.(2020·枣庄)如图甲是我国自主研制的全球最大的水陆两栖飞机,它能在陆地上起飞降落,又能在水面上起飞降落,是一艘会飞的“船”。两栖飞机空载质量为4.15×104kg。如图乙是我国最新自主研制的“海斗号”无人潜水器,最大下潜深度可达10970m。(取海水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:(1)两栖飞机空载时在水面上排开海水的体积为多少?(2)当“海斗号”无人潜水器下潜到10000m深度时,受到的海水压强为多少?(3)“海斗号”无人潜水器的质量为1000kg,平均密度为5.0×103kg/m3,现用钢绳连着两栖飞机和潜水器,将潜水器缓慢放入海水中浸没并匀速下降,此时钢绳对潜水器的拉力是多大?【解析】(1)两栖飞机空载时在水面上处于漂浮状态,受到浮力等于空载时的重力,即由可得排开水的体积(2)当“海斗号”无人潜水器下潜到10000m深度时,受到的海水压强(3)“海斗号”无人潜水器的重力浸没在海水中是排开海水的体积等于自身的体积,由可得则浸没时受到的浮力潜水器匀速下降,在海水给的浮力、钢绳对潜水器的拉力、自身重力三个力的作用下处于平衡状态,所以此时钢绳对潜水器的拉力答:(1)两栖飞机空载时在水面上排开海水体积为41.5m3;(2)当“海斗号”无人潜水器下潜到100
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