人教版物理八年级下第十章10.2综合同步练习———阿基米德原理(4)
一、单选题
1.(2022八下·沧州期末)关于浮力的说法中下列正确的是( )
A.浮力的大小等于物体排开液体的质量
B.浮力的方向是垂直于物体的下表面
C.浮力的施力物体是气体或液体
D.排开液体的体积越大,浮力也越大
【答案】C
【知识点】浮力及其产生原因;阿基米德原理
【解析】【解答】A.浮力的大小等于物体排开液体的重力,A不符合题意;
B.浮力的方向是竖直向上的,B不符合题意;
C.一切浸在液体或气体内的物体都受到液体或气体对它竖直向上的力叫浮力,所以浮力对的施力物体是气体或液体,C符合题意;
D.物体受到的浮力大小和液体的密度、排开液体的体积都有关,排开液体的体积越大,浮力不一定越大,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】浮力的方向是竖直向上;浮力的大小等于物体排开液体的重力;浮力的施力物体是液体或气体。
2.(2022八下·沧州期末)一个铜球浸没在水中受到的浮力为F 1 ,浸没在煤油中受到的浮力为F 2 ,比较铜球两次受到的浮力,则( )
A.F1 >F2 B.F1 =F2
C.F1 <F2 D.条件不足,无法确定
【答案】A
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】水的密度大于煤油的密度,铜球的体积不变;根据公式F浮=ρgV排可知,铜球在水中受到的浮力大于在煤油中受到的浮力。A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】当排开液体的体积相同时,液体密度越大, 物体受到的浮力越大。
3.(2022八下·玉林期末)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材料不同的小球,把它们投入水中静止后的情况如图所示。它们之中所受浮力最小的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
【答案】A
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】根据题意知道,四个小球的体积相同,由图知道,四个球排开水的体积关系V甲排 <V乙排 <V丙排 =V丁排,由F浮=ρ水V排g知道,四个球受到的浮力关系F甲<F乙<F丙=F丁,所以,所受浮力最小的是甲。
故答案为:A。
【分析】根据F浮=ρ水V排g,判断浮力大小。
二、多选题
4.(2022八下·高邑期末)如图甲所示,弹簧测力计下端悬挂着一个质量分布均匀的小圆柱体物块,物块浸没在盛水的大水槽中。现将测力计缓缓提升,直到物块全部露出水面一段距离,在该过程中测力计示数F随物块上升高度h的关系如图乙所示。已知g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,水槽内水面的变化可忽略不计,则下列判断中错误的是( )
A.圆柱体浸没在水中时受到的浮力是1.5N
B.圆柱体受到的重力是2.0N
C.圆柱体的高度是5cm
D.圆柱体的密度是2.5×103kg/m3
【答案】A,B,C
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】AB.由题意可知,当弹簧测力计缓慢将浸没于水中的圆柱体拉出水面时,弹簧测力计示数由1.5N增大为2.5N,圆柱体完全露出水面后弹簧测力计的示数就是圆柱体的重力,即G=2.5N
圆柱体完全浸没于水中时,所受浮力最大,弹簧测力计示数最小,由图可知为1.5N,则圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F=2.5N-1.5N=1N
AB错误,符合题意;
C.由图乙知,上升2cm时圆柱体上表面与水面恰好相平,上升5cm时圆柱体恰好全部露出水面,所以圆柱体高度h=5cm-2cm=3cm
C错误,符合题意;
D.由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体浸没在水中排开水的体积
则圆柱体的体积V=V排=1×10-4m3
圆柱体的质量
则圆柱体的密度
D正确,不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】根据F浮=G-F,结合图像信息,求出浮力;根据F浮=ρ水gV排,确定物体体积,根据,确定物体质量;根据,求出物体密度。
三、填空题
5.(2022八下·沧州期末)有一潜水员在水下5m处受到的浮力 (大于/等于/小于)他在水下10m处受到的浮力。
【答案】等于
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】潜水员在水下5m处和水下10m处排开水的体积相同,根据可知,潜水员在水下5m处受到的浮力等于他在水下10m处受到的浮力。
【分析】液体密度和排开液体体积相同时,物体受到的浮力不变。
6.(2022八下·靖西期末)如图所示,重为8N,体积为0.3×10-3m3的物体用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在水中,物体受到的浮力是 N,静止时弹簧测力计的示数是 N(ρ水=1.0×103kg/m3)。
【答案】3;5
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】由可知,物体浸没在水中受到的浮力
由称重法可知,静止时弹簧测力计的示数
【分析】根据液体密度和排开液体的体积,计算浮力;根据物体的重力和浮力,计算拉力大小。
7.(2022八下·五莲期末)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.9N,当把零件浸没在密度为0.8×103kg/m3的油中时,测力计的示数为7.1N。该金属零件在油中受到的浮力是 N,该金属零件的体积是 cm3。()
【答案】0.8;100
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】零件未浸入油中时,弹簧测力计的示数为,即零件的重力为
浸没在油中时弹簧测力计的示数为
零件受到的浮力为
零件浸没在油中排开油的体积等于零件的体积,根据可得,零件的体积为
【分析】根据,计算浮力大小;根据,计算体积大小。
四、实验探究题
8.(2022八下·路南期末)小敏同学在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验。请你根据小敏的实验探究回答下列问题:
(1)(a)、(b)两图中,(b)图中弹簧测力计的示数较小,说明了 ;(a)、(b)两图中弹簧测力计的示数差等于 ;
(2)(b)、(c)两图中,弹簧测力计的示数不同,说明浸在同一种液体中的物体所受浮力大小跟 有关;
(3)(c)、(d)两图中,弹簧测力计的示数不同,说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟 有关;
(4)(d)、(e)两图中,弹簧测力计的示数相同,说明物体浸没在同种液体中,所受浮力大小跟 无关;
(5)若(a)中测力计示数为4.0N、(c)中测力计示数为3.0N(g取10N/kg),则物体的体积为 m3,物体的密度为 kg/m3(水的密度1.0×103kg/m3)。
【答案】(1)物体受到竖直向上的浮力;浮力
(2)排开液体的体积
(3)液体的密度
(4)物体浸没在液体中的深度
(5)1×10-4;4×103
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)(a)图中物体在空气中受到弹簧测力计的拉力等于物体的重力,在(b)图中,物体浸入水中,弹簧测力计的示数变小,说明了物体受到了水对物体竖直向上的浮力。
(a)图中弹簧测力计对物体的拉力F1等于物体的重力G,(b)图中物体受到弹簧测力计的拉力F2、水对物体的浮力F浮和物体的重力G,三个力的关系为
由于F1=G,所以有
所以弹簧测力计的示数差等于物体所受浮力的大小。
(2)(b)(c)两图中,液体的密度相同,排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,说明物体所受浮力不同,即浸在同一液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(3)(c)(d)两图中,物体排开液体的体积相等,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,说明物体所受浮力不同,即物体排开相同的体积液体时,所受浮力大小跟液体的密度有关。
(4)(d)(e)两图中,物体排开液体的体积和液体的密度相同,浸没的深度不同,弹簧测力计示数相同,说明物体浸没在同种液体中,所受浮力大小跟浸入液体的深度无关。
(5)(a)图中,物体的重力为4N,(e)图中当物体浸没在水中时,物体受到弹簧测力计的拉力为3N,根据称重法可知,物体受到的浮力为
由可得,物体的体积等于物体排开水的体积,物体的体积为
物体的质量为
则物体的密度为
【分析】(1)物体受到浮力后,测力计的拉力减小;物体的重力和进入液体中测力计的拉力差,计算浮力;
(2)液体密度一定时,排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;
(3)排开液体的体积一定时,液体密度越大, 受到的浮力越大;
(4)液体密度和排开液体的体积一定时,浮力和深度无关;
(5)根据浮力和液体密度可以计算排开液体的体积;利用重力计算质量,根据质量和体积的比值, 计算密度。
9.(2022八下·九台期末)如图所示,是探究浮力的大小跟哪些因素有关实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)分析丙、丁两图实验数据可得:浸没在液体中的物体所受的浮力大小与 无关;
(2)分析 两图可知,浮力大小跟液体密度有关;通过以上实验数据计算出盐水的密度 kg/m3;
(3)如下图所示ABCD 四图中能正确反映物体所受的浮力大小F 和金属块下表面在水中的深度h关系的图像是____(金属块未接触容器底);
A. B.
C. D.
(4)为了研究浮力的大小可能与物体的形状有关,亮亮用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此亮亮得出的结论是∶浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是 。
【答案】(1)深度
(2)丁戊;1.2×103
(3)C
(4)橡皮泥排开液体的体积不相同
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图甲、丙和丁可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度相同,甲图中物体的重力为4.8N,丙图和丁图弹簧测力计的示数都为2.8N;则两物体的浮力都为
说明与深度无关。
(2)因为在丁图中物体浸没在水中,物体受到的浮力为2N。在戊图中物体浸没在盐水中,受到的浮力为
所以,由丁、戊两图可知,浮力大小与液体密度有关。
根据可知,物体的体积为
因为在盐水中物体受到的浮力为2.4N,则盐水的密度为
(3)物体在慢慢浸入水中时,排开液体的体积逐渐变大,根据可知,在没有完全浸没时,物体所受到的浮力逐渐变大,当物体完全浸没在水中时,浮力大小不变。
故答案为:C。
(4)根据控制变量法可知,要探究浮力大小与物体的形状有关,必要控制排开液体的体积和液体的密度不变,只改变物体的形状。由图己可知,实验没有控制排开液体的体积相同,所以结论不可靠。
【分析】(1)探究阿基米德原理时,当液体密度和排开液体的体积一定时,液体压强和深度无关;
(2)探究浮力大小和液体密度的关系时,保持排开液体的体积相等;根据物体的重力和进入液体中测力计的拉力测量浮力,结合浮力和液体密度计算排开液体的体积;利用浮力和排开液体的体积,计算液体密度大小;
(3)物体受到的浮力和排开液体的体积有关,和深度无关;
(4)探究浮力和物体形状的关系时,需要保持液体密度和排开液体的体积相等。
10.(2022八下·辽阳期末)大泽探究影响浮力大小的因素,实验过程如图所示。(实验过程中金属块缓慢下降,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10N/kg)请根据实验过程,回答:
(1)金属块浸没在水中受到的浮力大小为 N;
(2)分析 两图可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)大泽通过分析乙、戊两图,认为不能得出浮力大小与液体密度有关,理由是 ;
(4)大泽仔细分析实验数据后发现,利用现有数据还可以求出硫酸铜溶液的密度为 kg/m3;
(5)如图己,溢水杯中装满水,电子秤测出空烧杯质量为 m1,将物块缓慢浸入水中,测得烧杯和水的总质量为 m2,物块浸入水中前后弹簧测力计示数变化为,若 = (用 m1, m2、g物理量的符号表示),则验证阿基米德原理成立;
(6)完成上述实验后,大泽想利用浮力知识来测金属块的密度,于是找来了刻度尺、水、水槽、柱形的薄玻璃杯等器材,进行如下实验:
①将玻璃杯漂浮在盛有水的玻璃水槽中,如图甲所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h1;
②将金属块轻轻放入水槽中,如图乙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h2;
③将金属块从水槽中取出,平稳放在烧杯中,如图丙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h3;
④已知水的密度为 ρ水,则大泽测出金属块的密度表达式为 ρ= (用已知的物理量表示);
⑤同组的小霖对大泽的实验过程提出质疑,认为将金属块从水中取出时会沾水,导测量的密度会产生误差,你认为由于金属块沾水会导致大泽测出金属块的密度将 (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
【答案】(1)2
(2)丙丁
(3)没有保证排开的液体体积相等
(4)
(5)
(6);无影响
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)丙图金属块浸没在水中,金属块浸没在水中受到的浮力大小为
(2)探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度关系,故需要控制深度不同,排开液体的体积相同,故选择丙、丁。
(3)要探究浮力大小与液体密度关系,需要改变液体的密度,控制排开液体的体积相同,而本实验中乙和戊液体的密度不同,排开液体的体积不同,故无法得出结论。
(4)根据甲、丙可知,金属块浸没在水中受到的浮力为2N,排开液体的体积为
在硫酸铜溶液中,浸没时,金属块所受的浮力为
硫酸铜溶液的密度为
(5)验证阿基米德原理,即探究浮力的大小等于排开液体的所受的重力,而根据己图可知,排开液体所受的重力为
而弹簧测力计的变化量即为浮力,故若
则验证阿基米德原理成立。
(6)根据①②可知,金属块的体积为
根据甲、丙两图可知,都是漂浮,增加金属块的重力等于增加的排开水的所受的重力,故金属块的重力为
故金属块的质量为
则金属块的密度为
由于整体处于漂浮状态,设带出来的水的重力为,则测得的浮力会增为,则水槽中多增加的排开水的重力为,刚开始水槽中的水减小了,故水面的高度不变,根据
可知,对金属块的密度测量没有影响。
【分析】(1)根据物体的重力和进入液体中测力计的示数差, 计算浮力;
(2)探究浮力和深度的关系时,保持液体密度和排开液体的体积相同;
(3)探究浮力和液体密度的关系时,要保持排开液体的体积相同;
(4)根据物体受到的浮力和液体密度可以计算排开液体的体积,利用浮力和排开液体体积,可以计算液体密度;
(5)根据物体排开液体的重力,计算浮力;根据物体受到的重力和进入液体的拉力差, 计算浮力;
(6)根据物体漂浮时,受到的浮力等于重力;根据物体的质量和体积的比值, 计算密度。
五、计算题
11.(2022八下·呼和浩特期末)如图1所示,一底面积为4×10-3m2的实心圆柱体静止在水平桌面上。用弹簧测力计挂着此圆柱体从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,烧杯中原来水的深度为20cm。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。图2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变化的图像。(取g=10N/kg) 求:
(1)此圆柱体的重力是多少?
(2)圆柱体未浸入水中时,烧杯底部受到水的压强是多少?
(3)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是多少?
(4)圆柱体的体积是多少?
(5)圆柱体的密度是多少?
【答案】(1)解:圆柱体从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,所以一开始圆柱体在空气中,由图象可知,此时弹簧测力计示数为12N,根据二力平衡条件可知,此圆柱体的重力G=F示=12N
答:此圆柱体的重力是12N;
(2)解:圆柱体未浸入水中,烧杯中水的深度为20cm,即h=20cm=0.2m
因此烧杯底部受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
答:圆柱体未浸入水中时,烧杯底部受到水的压强是2000Pa;
(3)解:从h=14cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,由称重法测浮力可得,圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G﹣F 示=12N﹣8N=4N
答:圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是4N;
(4)解:由于圆柱体完全浸没在水中,所以圆柱体的体积等于排开液体的体积,则圆柱体的体积
答:圆柱体的体积是4×10-4m3;
(5)解:由G=mg可得,圆柱体的质量
由可得圆柱体的密度
答:圆柱体的密度是3×103kg/m3。
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据测力计的示数,测量物体的重力;
(2)根据液体密度和深度,可以计算液体压强;
(3)根据物体受到的重力和进入液体中测力计的示数差, 计算浮力;
(4)根据浮力和液体密度,可以计算排开液体的体积;
(5)根据物体的质量和体积的比值, 计算密度。
12.(2022八下·沈河期末)一个质量为0.8kg的物块放到水平桌面上,它与桌面的受力面积为100cm2。小亮用数显推拉力计把该物块压入水中静止,如图所示,这时数显推拉力计的示数为2N,已知水的密度是1×103kg/m3,g=10N/kg,忽略推拉力计的推杆在水中受到的浮力。求:
(1)物块对桌面的压强;
(2)图中物块受到的水的浮力;
(3)物块的密度。
【答案】(1)解:物块对水平桌面的压力为
所以物块对桌面的压强为
答:物块对桌面的压强为800Pa
(2)解:小亮用数显推拉力计把该物块压入水中静止时,物块受到的水的浮力为
答:图中物块受到的水的浮力为10N;
(3)解:由阿基米德原理可知,物块的体积为
所以物块的密度为
答:物块的密度为0.8×103kg/m3。
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据物体的质量计算重力,结合压力和受力面积的比值, 计算压强;
(2)根据物体受到的重力和向下的拉力,计算物体受到的浮力;
(3)根据物体受到的浮力和液体密度计算排开液体的体积,结合物体的质量和体积的比值, 计算密度。
13.(2022八下·新会期末)北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”深受大家喜爱。小华用3D打印机自制了一个“冰墩墩”模型,如图所示。此模型在空气中静止称时,弹簧秤的读数为25N;浸没在水中静止称时,弹簧秤的读数为15N,(水的密度为,g=10N/kg)求:
(1)模型浸没在水中时所受到的浮力是多少;
(2)模型的体积是多少;
(3)模型的密度是多少?
【答案】(1)解:由称重法可知,模型浸没在水中时所受到的浮力
答:模型浸没在水中时所受到的浮力是10N
(2)解:由阿基米德原理
可知,模型排开水的体积
因为模型浸没在水中,所以模型的体积
答:模型的体积是;
(3)解:由可知,模型的质量
则模型的密度
答:模型的密度是。
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据物体受到的重力和拉力差,计算浮力;
(2)根据浮力和液体密度,计算排开液体的体积;
(3)根据物体的重力计算质量,利用物体的质量和体积的比值, 计算密度。
14.(2022八下·百色期末)如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在水中,上表面受到水的压力F1为5N,下表面受到水的压力F2为15N,两侧受到水的压力相等。求:
(1)正方体受到的浮力;
(2)正方体下表面受到水的压强。
【答案】(1)解:由浮力产生的原因可知,正方体受到的浮力F浮=F2-F1=15N-5N=10N
答:正方体受到的浮力为10N;
(2)解:正方体下表面离水面深度h=10cm+10cm=20cm=0.2m
正方体下表面受到的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
答:正方体下表面受到水的压强2×103Pa。
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据公式F浮=F2-F1,可求出浮力;
(2)根据公式p=ρgh,可求出压强。
六、综合题
15.(2022八下·惠州期末)进入6月以来,广东多地普降大雨,惠州河流水位暴涨,为及时掌握水位变化、预报险情,小亚和趣味物理活动课上小组同学根据所学物理知识设计了一个水位报警装置,如图甲所示放在粗糙程度不变的水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用,力F的大小以及物体A的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙所示。
(1)河流水位暴涨,河堤底部所受水的压强将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)由图乙可知,8秒后物体做 运动;当t=7s时,甲图中物体A受到的摩擦f的大小为 N,方向为 ;
(3)分析图像可知:要使木块由静止开始运动,至少要用 N的水平拉力拉木块;如果实验时木块所受的拉力是10N,则下列对木块所处状态的判断,正确的是 ;
A.静止
B.匀速直线运动
C.静止或匀速直线运动
D.条件不足,无法判断。
(4)如图丙所示,在A的两侧分别挂上柱状重物B、C,且C的一部分浸入水中。已知GB=20N,GC=50N,C的横截面积为30cm2,长度足够,水够深。则当物体A不受摩擦力作用时,C的下底面受到的水的压强是 Pa。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】(1)变大
(2)匀速直线;10;水平向左
(3)12;C
(4)1×104
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的特点;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】(1)河流水位暴涨,河水深度变深,由得,河堤底部所受水的压强将变大。
(2)由图乙得,8秒后物体以5m/s做匀速直线运动。
由图乙得,8s后,物体受到的拉力为10N,由二力平衡得,物体8s后受到的滑动摩擦力为
6~8s,物体做匀加速直线运动,物体运动过程中,对水平地面的压力不变,与地面间的粗糙程度不变,物体受到的滑动摩擦力不变,因此物体在
时,甲图中物体A受到的摩擦f的大小为10N。
物体相对于地面水平向右运动,摩擦力方向与相对运动的方向相反,则摩擦力方向为水平向左。
(3)由图乙可知,物体开始运动时,受到的拉力为12N,即要使木块由静止开始运动,至少要用12N的拉力。
由图乙得,物体6s前,受到10N的拉力,保持静止不动;当8s后,物体受到10N的拉力,保持匀速直线运动,ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
(4)依题意得,当物体A不受摩擦力作用时,A左右两边受到B、C的拉力相等,都为
由力的相互作用得,A对C的拉力为
C受到拉力、浮力、重力作用处于静止状态,则C受到的浮力为
则C的下底面受到的水的压力是
C的下底面受到的水的压强是
【分析】(1)液体密度一定时,深度越深,液体压强越大;
(2)受到保持不变的直线运动是匀速直线运动;根据物体受到二力平衡,结合拉力,可以计算摩擦力;摩擦力的方向和相对运动方向相反;
(3)改变物体的运动时,物体受到非平衡力;
(4)根据物体受到的重力和拉力差,计算浮力,结合压力和受力面积的比值, 计算压强。
人教版物理八年级下第十章10.2综合同步练习———阿基米德原理(4)
一、单选题
1.(2022八下·沧州期末)关于浮力的说法中下列正确的是( )
A.浮力的大小等于物体排开液体的质量
B.浮力的方向是垂直于物体的下表面
C.浮力的施力物体是气体或液体
D.排开液体的体积越大,浮力也越大
2.(2022八下·沧州期末)一个铜球浸没在水中受到的浮力为F 1 ,浸没在煤油中受到的浮力为F 2 ,比较铜球两次受到的浮力,则( )
A.F1 >F2 B.F1 =F2
C.F1 <F2 D.条件不足,无法确定
3.(2022八下·玉林期末)甲、乙、丙、丁是四个体积、形状相同而材料不同的小球,把它们投入水中静止后的情况如图所示。它们之中所受浮力最小的是( )
A.甲 B.乙 C.丙 D.丁
二、多选题
4.(2022八下·高邑期末)如图甲所示,弹簧测力计下端悬挂着一个质量分布均匀的小圆柱体物块,物块浸没在盛水的大水槽中。现将测力计缓缓提升,直到物块全部露出水面一段距离,在该过程中测力计示数F随物块上升高度h的关系如图乙所示。已知g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,水槽内水面的变化可忽略不计,则下列判断中错误的是( )
A.圆柱体浸没在水中时受到的浮力是1.5N
B.圆柱体受到的重力是2.0N
C.圆柱体的高度是5cm
D.圆柱体的密度是2.5×103kg/m3
三、填空题
5.(2022八下·沧州期末)有一潜水员在水下5m处受到的浮力 (大于/等于/小于)他在水下10m处受到的浮力。
6.(2022八下·靖西期末)如图所示,重为8N,体积为0.3×10-3m3的物体用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在水中,物体受到的浮力是 N,静止时弹簧测力计的示数是 N(ρ水=1.0×103kg/m3)。
7.(2022八下·五莲期末)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.9N,当把零件浸没在密度为0.8×103kg/m3的油中时,测力计的示数为7.1N。该金属零件在油中受到的浮力是 N,该金属零件的体积是 cm3。()
四、实验探究题
8.(2022八下·路南期末)小敏同学在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验。请你根据小敏的实验探究回答下列问题:
(1)(a)、(b)两图中,(b)图中弹簧测力计的示数较小,说明了 ;(a)、(b)两图中弹簧测力计的示数差等于 ;
(2)(b)、(c)两图中,弹簧测力计的示数不同,说明浸在同一种液体中的物体所受浮力大小跟 有关;
(3)(c)、(d)两图中,弹簧测力计的示数不同,说明物体排开相同体积的液体时,所受浮力大小跟 有关;
(4)(d)、(e)两图中,弹簧测力计的示数相同,说明物体浸没在同种液体中,所受浮力大小跟 无关;
(5)若(a)中测力计示数为4.0N、(c)中测力计示数为3.0N(g取10N/kg),则物体的体积为 m3,物体的密度为 kg/m3(水的密度1.0×103kg/m3)。
9.(2022八下·九台期末)如图所示,是探究浮力的大小跟哪些因素有关实验和实验过程中弹簧测力计的示数。则:
(1)分析丙、丁两图实验数据可得:浸没在液体中的物体所受的浮力大小与 无关;
(2)分析 两图可知,浮力大小跟液体密度有关;通过以上实验数据计算出盐水的密度 kg/m3;
(3)如下图所示ABCD 四图中能正确反映物体所受的浮力大小F 和金属块下表面在水中的深度h关系的图像是____(金属块未接触容器底);
A. B.
C. D.
(4)为了研究浮力的大小可能与物体的形状有关,亮亮用两块相同的橡皮泥分别捏成圆锥体和圆柱体进行如图己所示的实验,由此亮亮得出的结论是∶浮力的大小与物体的形状有关,小宁认为这结论不可靠,主要原因是 。
10.(2022八下·辽阳期末)大泽探究影响浮力大小的因素,实验过程如图所示。(实验过程中金属块缓慢下降,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10N/kg)请根据实验过程,回答:
(1)金属块浸没在水中受到的浮力大小为 N;
(2)分析 两图可知浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关;
(3)大泽通过分析乙、戊两图,认为不能得出浮力大小与液体密度有关,理由是 ;
(4)大泽仔细分析实验数据后发现,利用现有数据还可以求出硫酸铜溶液的密度为 kg/m3;
(5)如图己,溢水杯中装满水,电子秤测出空烧杯质量为 m1,将物块缓慢浸入水中,测得烧杯和水的总质量为 m2,物块浸入水中前后弹簧测力计示数变化为,若 = (用 m1, m2、g物理量的符号表示),则验证阿基米德原理成立;
(6)完成上述实验后,大泽想利用浮力知识来测金属块的密度,于是找来了刻度尺、水、水槽、柱形的薄玻璃杯等器材,进行如下实验:
①将玻璃杯漂浮在盛有水的玻璃水槽中,如图甲所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h1;
②将金属块轻轻放入水槽中,如图乙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h2;
③将金属块从水槽中取出,平稳放在烧杯中,如图丙所示,用刻度尺测出此时水槽中水的深度为 h3;
④已知水的密度为 ρ水,则大泽测出金属块的密度表达式为 ρ= (用已知的物理量表示);
⑤同组的小霖对大泽的实验过程提出质疑,认为将金属块从水中取出时会沾水,导测量的密度会产生误差,你认为由于金属块沾水会导致大泽测出金属块的密度将 (选填“偏大”、“偏小”或“无影响”)。
五、计算题
11.(2022八下·呼和浩特期末)如图1所示,一底面积为4×10-3m2的实心圆柱体静止在水平桌面上。用弹簧测力计挂着此圆柱体从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,烧杯中原来水的深度为20cm。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。图2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变化的图像。(取g=10N/kg) 求:
(1)此圆柱体的重力是多少?
(2)圆柱体未浸入水中时,烧杯底部受到水的压强是多少?
(3)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是多少?
(4)圆柱体的体积是多少?
(5)圆柱体的密度是多少?
12.(2022八下·沈河期末)一个质量为0.8kg的物块放到水平桌面上,它与桌面的受力面积为100cm2。小亮用数显推拉力计把该物块压入水中静止,如图所示,这时数显推拉力计的示数为2N,已知水的密度是1×103kg/m3,g=10N/kg,忽略推拉力计的推杆在水中受到的浮力。求:
(1)物块对桌面的压强;
(2)图中物块受到的水的浮力;
(3)物块的密度。
13.(2022八下·新会期末)北京冬奥会吉祥物“冰墩墩”深受大家喜爱。小华用3D打印机自制了一个“冰墩墩”模型,如图所示。此模型在空气中静止称时,弹簧秤的读数为25N;浸没在水中静止称时,弹簧秤的读数为15N,(水的密度为,g=10N/kg)求:
(1)模型浸没在水中时所受到的浮力是多少;
(2)模型的体积是多少;
(3)模型的密度是多少?
14.(2022八下·百色期末)如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在水中,上表面受到水的压力F1为5N,下表面受到水的压力F2为15N,两侧受到水的压力相等。求:
(1)正方体受到的浮力;
(2)正方体下表面受到水的压强。
六、综合题
15.(2022八下·惠州期末)进入6月以来,广东多地普降大雨,惠州河流水位暴涨,为及时掌握水位变化、预报险情,小亚和趣味物理活动课上小组同学根据所学物理知识设计了一个水位报警装置,如图甲所示放在粗糙程度不变的水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用,力F的大小以及物体A的运动速度大小v随时间t的变化情况如图乙所示。
(1)河流水位暴涨,河堤底部所受水的压强将 (选填“变大”、“变小”或“不变”);
(2)由图乙可知,8秒后物体做 运动;当t=7s时,甲图中物体A受到的摩擦f的大小为 N,方向为 ;
(3)分析图像可知:要使木块由静止开始运动,至少要用 N的水平拉力拉木块;如果实验时木块所受的拉力是10N,则下列对木块所处状态的判断,正确的是 ;
A.静止
B.匀速直线运动
C.静止或匀速直线运动
D.条件不足,无法判断。
(4)如图丙所示,在A的两侧分别挂上柱状重物B、C,且C的一部分浸入水中。已知GB=20N,GC=50N,C的横截面积为30cm2,长度足够,水够深。则当物体A不受摩擦力作用时,C的下底面受到的水的压强是 Pa。(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
答案解析部分
1.【答案】C
【知识点】浮力及其产生原因;阿基米德原理
【解析】【解答】A.浮力的大小等于物体排开液体的重力,A不符合题意;
B.浮力的方向是竖直向上的,B不符合题意;
C.一切浸在液体或气体内的物体都受到液体或气体对它竖直向上的力叫浮力,所以浮力对的施力物体是气体或液体,C符合题意;
D.物体受到的浮力大小和液体的密度、排开液体的体积都有关,排开液体的体积越大,浮力不一定越大,D不符合题意。
故答案为:C。
【分析】浮力的方向是竖直向上;浮力的大小等于物体排开液体的重力;浮力的施力物体是液体或气体。
2.【答案】A
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】水的密度大于煤油的密度,铜球的体积不变;根据公式F浮=ρgV排可知,铜球在水中受到的浮力大于在煤油中受到的浮力。A符合题意,BCD不符合题意。
故答案为:A。
【分析】当排开液体的体积相同时,液体密度越大, 物体受到的浮力越大。
3.【答案】A
【知识点】阿基米德原理
【解析】【解答】根据题意知道,四个小球的体积相同,由图知道,四个球排开水的体积关系V甲排 <V乙排 <V丙排 =V丁排,由F浮=ρ水V排g知道,四个球受到的浮力关系F甲<F乙<F丙=F丁,所以,所受浮力最小的是甲。
故答案为:A。
【分析】根据F浮=ρ水V排g,判断浮力大小。
4.【答案】A,B,C
【知识点】密度公式及其应用;阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】AB.由题意可知,当弹簧测力计缓慢将浸没于水中的圆柱体拉出水面时,弹簧测力计示数由1.5N增大为2.5N,圆柱体完全露出水面后弹簧测力计的示数就是圆柱体的重力,即G=2.5N
圆柱体完全浸没于水中时,所受浮力最大,弹簧测力计示数最小,由图可知为1.5N,则圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G-F=2.5N-1.5N=1N
AB错误,符合题意;
C.由图乙知,上升2cm时圆柱体上表面与水面恰好相平,上升5cm时圆柱体恰好全部露出水面,所以圆柱体高度h=5cm-2cm=3cm
C错误,符合题意;
D.由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体浸没在水中排开水的体积
则圆柱体的体积V=V排=1×10-4m3
圆柱体的质量
则圆柱体的密度
D正确,不符合题意。
故答案为:ABC。
【分析】根据F浮=G-F,结合图像信息,求出浮力;根据F浮=ρ水gV排,确定物体体积,根据,确定物体质量;根据,求出物体密度。
5.【答案】等于
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】潜水员在水下5m处和水下10m处排开水的体积相同,根据可知,潜水员在水下5m处受到的浮力等于他在水下10m处受到的浮力。
【分析】液体密度和排开液体体积相同时,物体受到的浮力不变。
6.【答案】3;5
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】由可知,物体浸没在水中受到的浮力
由称重法可知,静止时弹簧测力计的示数
【分析】根据液体密度和排开液体的体积,计算浮力;根据物体的重力和浮力,计算拉力大小。
7.【答案】0.8;100
【知识点】阿基米德原理;浮力大小的计算
【解析】【解答】零件未浸入油中时,弹簧测力计的示数为,即零件的重力为
浸没在油中时弹簧测力计的示数为
零件受到的浮力为
零件浸没在油中排开油的体积等于零件的体积,根据可得,零件的体积为
【分析】根据,计算浮力大小;根据,计算体积大小。
8.【答案】(1)物体受到竖直向上的浮力;浮力
(2)排开液体的体积
(3)液体的密度
(4)物体浸没在液体中的深度
(5)1×10-4;4×103
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)(a)图中物体在空气中受到弹簧测力计的拉力等于物体的重力,在(b)图中,物体浸入水中,弹簧测力计的示数变小,说明了物体受到了水对物体竖直向上的浮力。
(a)图中弹簧测力计对物体的拉力F1等于物体的重力G,(b)图中物体受到弹簧测力计的拉力F2、水对物体的浮力F浮和物体的重力G,三个力的关系为
由于F1=G,所以有
所以弹簧测力计的示数差等于物体所受浮力的大小。
(2)(b)(c)两图中,液体的密度相同,排开液体的体积不同,弹簧测力计的示数不同,说明物体所受浮力不同,即浸在同一液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关。
(3)(c)(d)两图中,物体排开液体的体积相等,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,说明物体所受浮力不同,即物体排开相同的体积液体时,所受浮力大小跟液体的密度有关。
(4)(d)(e)两图中,物体排开液体的体积和液体的密度相同,浸没的深度不同,弹簧测力计示数相同,说明物体浸没在同种液体中,所受浮力大小跟浸入液体的深度无关。
(5)(a)图中,物体的重力为4N,(e)图中当物体浸没在水中时,物体受到弹簧测力计的拉力为3N,根据称重法可知,物体受到的浮力为
由可得,物体的体积等于物体排开水的体积,物体的体积为
物体的质量为
则物体的密度为
【分析】(1)物体受到浮力后,测力计的拉力减小;物体的重力和进入液体中测力计的拉力差,计算浮力;
(2)液体密度一定时,排开液体的体积越大, 受到的浮力越大;
(3)排开液体的体积一定时,液体密度越大, 受到的浮力越大;
(4)液体密度和排开液体的体积一定时,浮力和深度无关;
(5)根据浮力和液体密度可以计算排开液体的体积;利用重力计算质量,根据质量和体积的比值, 计算密度。
9.【答案】(1)深度
(2)丁戊;1.2×103
(3)C
(4)橡皮泥排开液体的体积不相同
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)由图甲、丙和丁可知,物体排开液体的体积相同,液体的密度相同,甲图中物体的重力为4.8N,丙图和丁图弹簧测力计的示数都为2.8N;则两物体的浮力都为
说明与深度无关。
(2)因为在丁图中物体浸没在水中,物体受到的浮力为2N。在戊图中物体浸没在盐水中,受到的浮力为
所以,由丁、戊两图可知,浮力大小与液体密度有关。
根据可知,物体的体积为
因为在盐水中物体受到的浮力为2.4N,则盐水的密度为
(3)物体在慢慢浸入水中时,排开液体的体积逐渐变大,根据可知,在没有完全浸没时,物体所受到的浮力逐渐变大,当物体完全浸没在水中时,浮力大小不变。
故答案为:C。
(4)根据控制变量法可知,要探究浮力大小与物体的形状有关,必要控制排开液体的体积和液体的密度不变,只改变物体的形状。由图己可知,实验没有控制排开液体的体积相同,所以结论不可靠。
【分析】(1)探究阿基米德原理时,当液体密度和排开液体的体积一定时,液体压强和深度无关;
(2)探究浮力大小和液体密度的关系时,保持排开液体的体积相等;根据物体的重力和进入液体中测力计的拉力测量浮力,结合浮力和液体密度计算排开液体的体积;利用浮力和排开液体的体积,计算液体密度大小;
(3)物体受到的浮力和排开液体的体积有关,和深度无关;
(4)探究浮力和物体形状的关系时,需要保持液体密度和排开液体的体积相等。
10.【答案】(1)2
(2)丙丁
(3)没有保证排开的液体体积相等
(4)
(5)
(6);无影响
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算;探究浮力大小的实验
【解析】【解答】(1)丙图金属块浸没在水中,金属块浸没在水中受到的浮力大小为
(2)探究浮力的大小与物体浸没在液体中的深度关系,故需要控制深度不同,排开液体的体积相同,故选择丙、丁。
(3)要探究浮力大小与液体密度关系,需要改变液体的密度,控制排开液体的体积相同,而本实验中乙和戊液体的密度不同,排开液体的体积不同,故无法得出结论。
(4)根据甲、丙可知,金属块浸没在水中受到的浮力为2N,排开液体的体积为
在硫酸铜溶液中,浸没时,金属块所受的浮力为
硫酸铜溶液的密度为
(5)验证阿基米德原理,即探究浮力的大小等于排开液体的所受的重力,而根据己图可知,排开液体所受的重力为
而弹簧测力计的变化量即为浮力,故若
则验证阿基米德原理成立。
(6)根据①②可知,金属块的体积为
根据甲、丙两图可知,都是漂浮,增加金属块的重力等于增加的排开水的所受的重力,故金属块的重力为
故金属块的质量为
则金属块的密度为
由于整体处于漂浮状态,设带出来的水的重力为,则测得的浮力会增为,则水槽中多增加的排开水的重力为,刚开始水槽中的水减小了,故水面的高度不变,根据
可知,对金属块的密度测量没有影响。
【分析】(1)根据物体的重力和进入液体中测力计的示数差, 计算浮力;
(2)探究浮力和深度的关系时,保持液体密度和排开液体的体积相同;
(3)探究浮力和液体密度的关系时,要保持排开液体的体积相同;
(4)根据物体受到的浮力和液体密度可以计算排开液体的体积,利用浮力和排开液体体积,可以计算液体密度;
(5)根据物体排开液体的重力,计算浮力;根据物体受到的重力和进入液体的拉力差, 计算浮力;
(6)根据物体漂浮时,受到的浮力等于重力;根据物体的质量和体积的比值, 计算密度。
11.【答案】(1)解:圆柱体从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,所以一开始圆柱体在空气中,由图象可知,此时弹簧测力计示数为12N,根据二力平衡条件可知,此圆柱体的重力G=F示=12N
答:此圆柱体的重力是12N;
(2)解:圆柱体未浸入水中,烧杯中水的深度为20cm,即h=20cm=0.2m
因此烧杯底部受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
答:圆柱体未浸入水中时,烧杯底部受到水的压强是2000Pa;
(3)解:从h=14cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,由称重法测浮力可得,圆柱体浸没在水中时受到的浮力F浮=G﹣F 示=12N﹣8N=4N
答:圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是4N;
(4)解:由于圆柱体完全浸没在水中,所以圆柱体的体积等于排开液体的体积,则圆柱体的体积
答:圆柱体的体积是4×10-4m3;
(5)解:由G=mg可得,圆柱体的质量
由可得圆柱体的密度
答:圆柱体的密度是3×103kg/m3。
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据测力计的示数,测量物体的重力;
(2)根据液体密度和深度,可以计算液体压强;
(3)根据物体受到的重力和进入液体中测力计的示数差, 计算浮力;
(4)根据浮力和液体密度,可以计算排开液体的体积;
(5)根据物体的质量和体积的比值, 计算密度。
12.【答案】(1)解:物块对水平桌面的压力为
所以物块对桌面的压强为
答:物块对桌面的压强为800Pa
(2)解:小亮用数显推拉力计把该物块压入水中静止时,物块受到的水的浮力为
答:图中物块受到的水的浮力为10N;
(3)解:由阿基米德原理可知,物块的体积为
所以物块的密度为
答:物块的密度为0.8×103kg/m3。
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据物体的质量计算重力,结合压力和受力面积的比值, 计算压强;
(2)根据物体受到的重力和向下的拉力,计算物体受到的浮力;
(3)根据物体受到的浮力和液体密度计算排开液体的体积,结合物体的质量和体积的比值, 计算密度。
13.【答案】(1)解:由称重法可知,模型浸没在水中时所受到的浮力
答:模型浸没在水中时所受到的浮力是10N
(2)解:由阿基米德原理
可知,模型排开水的体积
因为模型浸没在水中,所以模型的体积
答:模型的体积是;
(3)解:由可知,模型的质量
则模型的密度
答:模型的密度是。
【知识点】密度公式及其应用;重力及其大小的计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据物体受到的重力和拉力差,计算浮力;
(2)根据浮力和液体密度,计算排开液体的体积;
(3)根据物体的重力计算质量,利用物体的质量和体积的比值, 计算密度。
14.【答案】(1)解:由浮力产生的原因可知,正方体受到的浮力F浮=F2-F1=15N-5N=10N
答:正方体受到的浮力为10N;
(2)解:正方体下表面离水面深度h=10cm+10cm=20cm=0.2m
正方体下表面受到的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa
答:正方体下表面受到水的压强2×103Pa。
【知识点】液体压强计算公式的应用;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据公式F浮=F2-F1,可求出浮力;
(2)根据公式p=ρgh,可求出压强。
15.【答案】(1)变大
(2)匀速直线;10;水平向左
(3)12;C
(4)1×104
【知识点】压强的大小及其计算;液体压强的特点;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】(1)河流水位暴涨,河水深度变深,由得,河堤底部所受水的压强将变大。
(2)由图乙得,8秒后物体以5m/s做匀速直线运动。
由图乙得,8s后,物体受到的拉力为10N,由二力平衡得,物体8s后受到的滑动摩擦力为
6~8s,物体做匀加速直线运动,物体运动过程中,对水平地面的压力不变,与地面间的粗糙程度不变,物体受到的滑动摩擦力不变,因此物体在
时,甲图中物体A受到的摩擦f的大小为10N。
物体相对于地面水平向右运动,摩擦力方向与相对运动的方向相反,则摩擦力方向为水平向左。
(3)由图乙可知,物体开始运动时,受到的拉力为12N,即要使木块由静止开始运动,至少要用12N的拉力。
由图乙得,物体6s前,受到10N的拉力,保持静止不动;当8s后,物体受到10N的拉力,保持匀速直线运动,ABD不符合题意,C符合题意。
故答案为:C。
(4)依题意得,当物体A不受摩擦力作用时,A左右两边受到B、C的拉力相等,都为
由力的相互作用得,A对C的拉力为
C受到拉力、浮力、重力作用处于静止状态,则C受到的浮力为
则C的下底面受到的水的压力是
C的下底面受到的水的压强是
【分析】(1)液体密度一定时,深度越深,液体压强越大;
(2)受到保持不变的直线运动是匀速直线运动;根据物体受到二力平衡,结合拉力,可以计算摩擦力;摩擦力的方向和相对运动方向相反;
(3)改变物体的运动时,物体受到非平衡力;
(4)根据物体受到的重力和拉力差,计算浮力,结合压力和受力面积的比值, 计算压强。