10.2 阿基米德原理 同步练习
试卷满分:100分 考试用时:75分钟
一、单选题(本大题共12小题,每小题3分,共36分)
题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
答案
1. 关于浮力的说法中正确的是( )
A. 物体的密度越大,受到的浮力越大
B. 物体的体积越大,受到的浮力越大
C. 物体没入水中越深,受到的浮力越大
D. 浸没在水中的物体,可能不受浮力
2. 重为牛的某物体漂浮在水面上时,该物体( )
A. 受到的浮力可能小于牛
B. 受到的浮力一定等于牛
C. 排开水的重力一定小于牛
D. 排开水的重力可能大于牛
3. 如图所示,为验证阿基米德原理,小明将装满水的溢水杯放到电子秤上,再用细线系住铝块缓慢浸入水中,铝块始终不与溢水杯接触。在这一过程中( )
A. 水对溢水杯底的压力变小
B. 水对溢水杯底的压强变大
C. 绳对铝块的拉力等于铝块排开水的重力
D. 若电子秤示数不变,则验证了阿基米德原理
4. 如图所示,在装满水的烧杯中,将空饮料罐慢慢向下按,我们发现向下按的力越来越大。根据以上的实验过程,下列猜想最符合研究目的的是( )
A. 物体的体积越大,所受的浮力越大
B. 物体浸没在液体中越深,所受的浮力越大
C. 向下按的力越大,物体所受浮力越大
D. 物体浸在液体体积越大,所受浮力越大
5. 潜水员由水面下深处潜入水面下深处的过程中,他受到的压强、浮力变化情况是( )
A. 压强增大,浮力增大
B. 压强增大,浮力不变
C. 压强不变,浮力增大
D. 压强减小,浮力不变
6. 关于物体受到的浮力,下列说法正确的是( )
A. 物体的密度越大,受到的浮力越大
B. 物体没入水中越深,受到的浮力越大
C. 物体排开水的体积越大,受到的浮力越大
D. 漂在水面上的物体比沉在水底的物体受到的浮力大
7. 将空矿泉水瓶慢慢压入水中,直到完全浸没.下列对矿泉水瓶受到的浮力分析不正确的是( )
A. 浮力的方向竖直向上 B. 浸没后,压入越深,受到的浮力越大
C. 矿泉水瓶受到水对它的浮力 D. 排开水的体积越大,受到的浮力越大
8. 体积相同的铜块、铝球和木块,浸在液体中的情况如图所示,则比较它们受到的浮力( )
A. 铝球受到的浮力最大
B. 木块受到的浮力最大
C. 铜块受到的浮力最大
D. 它们受到的浮力一样大
9. 如图所示,把一只乒乓球放在瓶内(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,但乒乓球并不上浮对乓乒球受力分析正确的是( )
A. 重力、浮力、压力
B. 浮力、压力、支持力
C. 重力、支持力、浮力
D. 重力、压力、支持力
10. 如图所示是某大桥的桥墩,它在水中受到的浮力是( )
A. B. C. D.
11. 在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住浸没在入水中,如图甲所示.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上且有的体积露出水面,如图乙所示.下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是
B. 甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
C. 甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是
D. 甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
12. 水平桌面上的薄壁圆柱形容器中盛有某种液体,容器底面积为,用细线拴着体积为为的金属球沉入容器底,这时液体深度为,金属球对容器底的压力为,如图所示。现将金属球从液体中取出,液体对容器底的压强改变了,从容器中取出金属球时,表面所沾液体与细线的体积均不计。则下列判断正确的是( )
A. 金属球在液体中所受浮力大小为
B. 金属球的密度为
C. 取出金属球后,容器对桌面的压强减小了
D. 容器中液体所受重力大小为
二、填空题(本大题共8小题,每空1分,共19分)
13. 将重为物体全部压入水中,物体排开的水重为,放开物体,物体将______(选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);待物体静止时所受浮力为______。
14. 有质量相同的两个实心球,其密度分别为水的密度的倍和倍。把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端,然后将两球完全浸没在水中,此时两球所受浮力之比为______,两弹簧测力计的示数之比为______。
15. 小明用饮料吸管制作了一只简易密度计,将其放入水中时,密度计不能直立,应______(增加减少吸管中铁丝质量,改进后,分别用它测量水和盐水的密度时,吸管浸入液体的深度分别为和,则______用它测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,测得的密度偏______。
16. 海水的密度大于河水的密度,当图所示的军舰(保持质量不变)由大海驶向河流的过程中,它所受到的浮力将______(填“增大”、“不变”或“减小”),军舰排开水的体积将______(填“增大”、“不变”或“减小”)。
17. 一物块的质量为,体积为,现将它浸没在水中,物体所受的浮力为______,松手后,物体将会______(上浮下沉悬浮),最终静止时物体排开水的质量为______
18. 将一重力为,体积为的蜡块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在酒精中,则蜡块受到的浮力是______,此时测力计的示数是______酒精
19. 如图所示,将重力为牛的物体浸没在水中,物体排开水的体积为米,则物体受到的浮力为______牛;它所受重力和浮力的合力大小为______牛;增大物体在水中的深度,它受到的浮力将______(选填“变大”、“不变”或“变小”).
20. “蛟龙号”完成第次下潜任务后,逐渐浮出水面,当排开水的质量为时,所受海水的浮力是______;在“蛟龙号”浮出水面的过程中,浮力将______(选填“变大”“变小”或“不变”)
三、作图题(本大题共2小题,共4.0分)
21. 如图所示,小球悬浮在水中,请在图中画出小球所受浮力和重力的示意图。
22. 作出静止在水中的小球所受力的示意图(细线剪断后小球会上浮)。
四、实验探究题(本大题共3小题,每空1分,共18分)
23. 如图所示,是探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验操作,请你回答下列问题:取
分析图,说明浮力的大小与______有关。
为了探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系,可选用______图进行操作。
物体浸没在水中时,受到的浮力是______,物体的体积是______。
用图中实验数据计算盐水的密度是______。
该实验主要运用的科学探究方法是______。
24. 图是小勇研究弹簧测力计的示数与物体下表面离水面的距离的关系实验装置,其中是底面积为的实心均匀圆柱形物体,用弹簧测力计提着物体,使其缓缓浸入水中(水未溢出),得到与的关系图象如图中实线所示.
物体重为______,将它放在水平桌面上时对桌面的压强为______;
浸没前,物体逐渐浸入水的过程中,水对容器底部的压强将______(填“增大”、“减小”或“不变”);
物体的密度为______;
小通换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图中虚线所示图象,则该液体密度为______.
25. 如图甲所示,小华同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,在弹簧测力计下面悬挂一个实心圆柱体,当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,直到浸没在溢水杯内的水中,用小桶收集溢出的水。
圆柱体的重力为____;
圆柱体浸没在水中时所受浮力为____;
比较____两图可知:浸在同种液体中的物体所受浮力的大小跟物体排开液体体积有关;
比较、两图可知:当物体浸没在同种液体中,所受浮力不随____而改变;
小华完成图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的拉力随物体下降高度变化的图象,那么物体浸没在这种液体中受到的浮力为____,这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟____有关;该液体的密度是____。
五、计算题(本大题共3小题,26题7分,27题8分,28题8分,共23分)
26. 如图所示,将边长为的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,木块静止时,有露在水面外,从杯中溢出水的质量为。求:
木块排开液体的体积。
木块受到的浮力。
木块底部受到水的压强。
27. 在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是当把零件浸没在水中时,弹簧测力计的示数是现把该零件浸没在另一种液体中时,弹簧测力计的示数是,求:
该零件浸没在水中时受到的浮力
该金属零件的密度;
另一种液体的密度
28. 水平桌面上放置一底面积为,重为的柱形容器,容器内装有深的某液体。将一体积为的物体悬挂在弹簧测力计上,弹簧测力计示数为,让物体从液面上方逐渐浸入直到浸没在液体中(如图),弹簧测力计示数变为柱形容器的厚度忽略不计,筒内液体没有溢出,物体未接触容器底。,求:
物体浸没在液体中时受到的浮力;
筒内液体密度;
物体浸没时,容器对桌面的压强。
答案和解析
【答案】
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7.
8. 9. 10. 11. 12.
13. 上浮 ;
14. ;
15. 增加 ; ; 大
16. 不变 ; 增大
17. ;上浮;
18. ;
19. ;0;不变
20. ; 变小
21.
22.
23. 排开液体的体积;;;;;控制变量法
24. ;;增大;;。
25. ;;、或、;深度;;液体密度;
26. 解:木块排开液体的体积的为:;
木块受到的浮力:;
由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力:,
木块的底面积,
木块下表面受到的水的压强:
。
27. 解:金属零件重等于在空气中称时弹簧测力计的示数:,
物体受到水的浮力:
;
由得金属零件的体积:
;
金属零件的质量:
,
金属零件的密度:
;
浸没在另一种液体时受到的浮力:
,
由得液体的密度:
。
28. 解:由题意知,物体完全浸没,此时;
所以,
因为浸没,所以
由得:
;
液体的体积
液体的重力,
容器对桌面的压力;
受力面积:,
.
【解析】
1. 【分析】
本题考查的是影响浮力大小的因素和浮力产生的原因,属于基础题;
根据阿基米德原理的推导公式可知影响浮力大小的因素是液体密度和物体排开的液体的体积;浮力产生的原因是物体上下表面所受液体的压力之差。
【解答】
浮力的大小与浸入的液体密度和排开液体的体积有关,与物体的体积和密度、浸入液体的深度无关,所以选项是错误的;
D.根据浮力产生的原因是物体上下表面所受液体的压力之差,浸没在水中的物体,若下表面没有与水接触,则下表面不受水的压力,就不存在压力差,即不受浮力,所以选项是正确的。
故选D。
2. 【分析】
本题考查了学生对物体浮沉条件和阿基米德原理的了解与掌握,难度不大,属于基础题目。
物体漂浮,浮力等于重力;
浸在液体的物体所受的浮力,大小等于它排开液体受到的重力,这就是著名的阿基米德原理。
【解答】
根据物体漂浮条件可知,物体漂浮,浮力等于其重力,
所以,重为的某物体漂浮在水面上时,该物体受到的浮力;故A错误、B正确;
根据阿基米德原理可知,浸在液体的物体所受的浮力,大小等于它排开液体受到的重力,
所以,排开水的重力,故CD错误。
故选B。
3. 【分析】
本题考查了阿基米德原理的应用;本题难度不大,对铝块正确受力分析、熟练应用平衡条件、掌握阿基米德原理即可正确解题。
可根据公式和分析水对溢水杯底的压强和压力的变化情况;
铝块浸没在水中静止时,铝块受到重力、浮力以及拉力的作用;
铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,若电子秤示数不变,则说明铝块受到的浮力等于排开的水重。
【解答】
铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,溢水杯中水的深度不变,根据公式可知,水对溢水杯底的压强不变,根据公式可知,水对溢水杯底的压力不变,故AB错误;
C.铝块浸没在水中静止时,绳对铝块的拉力等于铝块的重力和浮力之差,故C错误;
D.铝块浸没在水中静止时与铝块未浸入水中时相比,若电子秤示数不变,则说明铝块受到的浮力等于排开的水重,则验证了阿基米德原理,故D正确。
故选D。
4. 【分析】
本题主要考查了浮力大小的影响因素,利用控制变量法能解释生活中有关的浮力问题。
【解答】
A.物体浸入液体的体积越大,浮力越大,不是物体的体积,故A错误;
B.物体浸没在液体中越深,若液体的密度和物体浸入水的体积没变,故浮力不变,故B错误;
C.将空饮料罐慢慢向下按,用力越大,饮料罐浸入水中的部分越多,饮料罐受到的浮力越大,但不是研究向下压力与浮力的关系,故C错误;
D.将空饮料罐慢慢向下按,用力越大,饮料罐浸入水中的部分越多,饮料罐受到的浮力越大,故研究目的是:物体浸在液体体积越大,所受浮力越大,故D正确。
故选D。
5. 解:潜水员在下潜过程中,深度越来越大,由液体压强公式可知,潜水员在下潜过程中,所受的压强逐渐增大;
由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,而液体的密度不变,根据阿基米德原理可知,在潜水员继续下潜过程中,受到的浮力大小不变。
故选:。
潜水员在下潜过程中,深度越来越大,由液体压强公式可知所受液体压强的变化。
由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知浮力的变化。
此题考查液体压强公式和阿基米德原理的应用,关键知道影响浮力的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,影响液体压强的因素是液体的密度和液体的深度。抓住下潜时深度变大、排开水的体积不变是本题的关键。
6. 解:、物体密度越大,排开液体的体积不一定大,故受到的浮力不一定大,故A错误;
B、没入水中的越深,排开水的体积不一定大,故受到的浮力不一定大,故B错误;
C、由阿基米德原理可知,物体排开水的体积越大受到的浮力越大,符合题意,故C正确;
D、漂在水面的物体如果排开液体的体积比沉在水底的物体排开液体的体积小,那么漂在水面的物体比沉在水底的物体受到的浮力小,故D错误。
故选:。
由阿基米德原理可知,物体浸在液体中受到的浮力与液体的密度和排开液体的体积有关,而与物体的密度、物体的体积、物体的形状无关,据此分析。
解决此类浮力变化的问题时,一定要看一看和这两个方面的变化情况,同时考虑。
7. 【分析】
本题考查物体所受浮力与排开水的体积的关系,在解题时应抓住关键,不能被题目条件所干扰。
由阿基米德的理可知,物体所受浮力等于物体排开水的重力,则在矿泉水瓶浸没过程中,根据排开水的体积的变化可知浮力的变化。
【解答】
在矿泉水瓶压入水中的过程中,瓶子受到一个竖直向上的浮力,故A,均正确;
由于排开水的体积越来越大,故矿泉水瓶所受浮力越来越大,故D正确;
但当矿泉水瓶完全浸没后,由于排开水的体积不再改变,故瓶子所受浮力不再变化,故B不正确;
因本题选择不正确的,
故选B。
8. 解:由图可知,铜球、铝球和木块均浸没在液体中,
因物体浸没时排开液体的体积相等,
所以,体积相同的铜球、铝球和木块排开液体的体积相等,
由可知,它们受到的浮力一样大。
故选:。
根据阿基米德原理的推导公式知道浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关。
本题考查了阿基米德原理的应用,要注意物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等。
9. 【分析】
本题考查了浮力产生的原因、物体的浮沉条件,平时要多动手实验,利用所学知识分析,多积累。
乒乓球受到重力、支持力、压力的作用,浮力是由于浸没在液体中的物体上下表面受到液体的压力差而产生。
【解答】
图中,水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,即乒乓球下部没有水,它的底部不受水的向上的压力,也就没有压力差,所以,乒乓球不受浮力。受到水的压力和瓶子的支持力和自身的重力,故 ABC错误,D正确。
故选D。
10. 【分析】
本题考查浮力产生的原因,难度较小。
浮力产生的原因是液体或气体对浸在其中的物体上下表面的压力大小不一样,存在压力差产生的。
【解答】
浮力产生的原因是液体或气体对浸在其中的物体上下表面的压力大小不一样,存在压力差产生的,由图可知,大桥的桥墩浸在河床中,桥墩下表面没有受到水的压力的作用,因此没有压力差,所以也就没有浮力,即它在水中受到的浮力是,故A正确,BCD错误。
故选A。
11. 【分析】
本题考查了液体压强公式和固体压强公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的应用等,要注意水平面上物体的压力和自身的重力相等。
根据题意得出甲中和乙中木块排开水的体积,根据阿基米德原理求出两种情况下受到的浮力关系;
将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,木块排开水的体积变小,容器内水的深度变小,根据可知容器底部受到水的压强变化;
物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,甲中绳子的拉力等于受到的浮力减去木块的重力,然后求出甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比;
将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,容器和容器内水、木块的重力不变,对桌面的压力不变。
【解答】
A.木块的体积为,则甲中排开水的体积,乙中排开水的体积,则甲、乙两图中木块受到水的浮力之比,故A错误;
B.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,木块排开水的体积变小,容器内水的深度变小,由可知,甲中水对容器底部的压强大于乙,故B错误;
C.因木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以木块的重力,图甲中绳子的拉力,则甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比:,故C正确;
D.将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,容器和容器内水、木块的重力不变,对桌面的压力不变,故D错误。
故选C。
12. 【分析】
本题为力学综合题,考查了重力公式、密度公式、压强定义式、液体压强公式、阿基米德原理的应用,能求出液体密度是关键。
金属球浸没液体中排开水的体积等于金属球的体积,利用求将金属球从液体中取出后液面减小值,知道液体对容器底的压强改变值,利用求液体的密度,利用阿基米德原理求金属球沉入容器底受到的浮力;
利用求金属球的质量,再利用密度公式求金属球的密度;
金属球对容器底的压力等于球的重力减去浮力,据此求金属球的重力,小球取出后对桌面的压力减小,减小的压力等于金属球的重力,利用求减小的压强;
容器中液体体积等于减去金属球的体积,利用求其重力。
【解答】
A.金属球浸没液体中排开水的体积:
,
将金属球从液体中取出,液面减小值:
,
液体对容器底的压强改变了,
即:,
,
解得:;
金属球沉入容器底,受到的浮力:
,故A错;
B.金属球的质量:
,
金属球的密度:
,故B正确。
C.金属球对容器底的压力:,
金属球的重力:
,
小球取出后对桌面的压力减小,减小的压力等于金属球的重力,
取出金属球后,容器对桌面的压强减小量:
;故C错误;
D.容器中液体体积:
,
液体的重力:
,故D错误。
故选B。
13. 解:用手将物体全部压入水中时,已知物体排开的水重为,由阿基米德原理知:此时物体所受的浮力也为;
放手后,物体受到的浮力大于物体的自重,因此物体要上浮。
待物体静止时处于漂浮状态,所以所受浮力等于本身的重力,即为。
故答案为:上浮;。
浸在液体中的物体受到的浮力等于排开的液体受到的重力;
物体的浮沉条件是:浮力大于重力,上浮;浮力等于重力,悬浮;浮力小于重力,下沉。
本题考查阿基米德原理和物体的浮沉条件的应用;
阿基米德原理:浸在液体中的物体受到向上的浮力的作用,浮力大小等于物体排开的液体的重力。
14. 解:因为,两球的质量相同为,假设两个实心球是甲和乙,甲、乙两球密度分别为水的密度的倍和倍,则,
所以:::;
浸没水中,,
受到水的浮力:
::::;
因为两球的质量相同,
所以两球重相同,
因为,
:::
::。
故答案为::; :。
知道两球的质量相等和密度大小,利用密度公式得出两球的体积关系浸没水中排开水的体积大小关系,根据阿基米德原理求两球受到的水的浮力的大小关系;
两球质量相等、重力相同,再根据得出弹簧测力计的示数大小关系。
本题考查了学生对重力公式、密度公式、阿基米德原理的掌握和运用,利用好称重法测浮力是本题的关键。
15. 解:
小明将自制的密度计放入水中,密度计不能直立漂浮,应降低其重心,故需要增加吸管中铁丝质量;
因为密度计不管是在水中还是在盐水中,都是漂浮状态,
所以,
设密度计的底面积为,则根据得:
,
已知:,所以,
由于密度计漂浮时浮力等于重力,重力不变,则浮力不变;
根据可知排开液体的体积不变,
当测量可乐密度时,吸管上“沾”上许多小气泡,此时,
所以,密度计浸入可乐中的体积变小,
由于密度计的刻度是越往下对应的密度越大,所以,所测的液体密度偏大。
故答案为:增加;;大。
密度计不能直立漂浮可能是重心较高或底端较轻造成的;
根据密度计漂浮时浮力等于重力列出关系式即可求出液体的密度;
由于密度计漂浮时浮力不变,根据阿基米德原理判断出排开液体的体积不变,由于吸管上“沾”上许多小气泡,则密度计浸没的体积排开液体的体积会变大,
密度计是物体的沉浮条件的实际应用,要结合阿基米德原理和沉浮条件分析有关问题:放入不同的液体,液体密度越大,排开体积越小。
16. 解:军舰质量不变,受重力不变,在海水和河水中都漂浮,
,
军舰在海水和河水中受到的浮力:
,由大海驶向河流的过程中,它所受到的浮力将不变。
又,
液体密度大的,排开液体的体积小;
,
排开海水的体积比排开河水的体积小,即:军舰排开水的体积将增大。
故答案为:不变,增大。
军舰在两种液体中都漂浮,受浮力等于军舰重,可以得出军舰受浮力大小关系;因为军舰受浮力相等,知道海水大于河水的密度,利用阿基米德原理分析排开水的体积关系。
本题将漂浮条件和阿基米德原理综合应用,技巧性强,要灵活运用。与此类似的题目:将密度计放入不同的液体中类似问题。
17. 解:
将物体浸没在水中,,
物体受到的浮力:
。
物体重:
,
因为,
所以松手后物体将上浮。
当物体静止时,处于漂浮状态,
受到的浮力。
排开水的重力:
,
排开水的质量:
。
故答案为:;上浮;。
将物体浸没在水中,排开水的体积等于物体的体积,利用阿基米德原理求物体受到的浮力;
知道物体的质量,利用重力公式求物体受到的重力,再利用物体的浮沉条件判断物体的浮沉;
根据物体所处的状态求出静止时受到的浮力,再利用阿基米德原理求排开水的重力,利用求其质量。
本题考查了浮力和重力的计算、物体的浮沉条件的应用,关键是利用好隐含条件物体浸没水中时。
18. 【分析】
本题考查物体的漂浮条件和阿基米德原理的应用,会利用称重法解答有关的问题。
利用可求出浮力大小,蜡块在酒精中时测力计的示数等于蜡块在空气中的重力减去蜡块所受浮力。
【解答】
将它浸没到酒精中时,所受浮力
;
则测力计的示数。
故答案为:;。
19. 【分析】
知道物体的体积排开水的体积,由阿基米德原理及浮力公式可以求出物体受到的浮力;浮力减去重力等于物体所受合力.
当物体所处的深度增加时,物体排开水的体积不变,由阿基米德原理可知浮力变化情况.
本题考查了求物体受到的浮力大小、所受合外力计算、影响浮力大小的因素等问题,难度不大,熟练应用浮力公式即可正确解题。
【解答】
当物体浸没水中时,物体排开水的体积等于物体的体积,
物体受到的浮力:
;
合力为.
当物体所处的深度增加时,不变,
由,可知,物体受到的浮力不变.
故答案为:;;不变。
20. 解:“蛟龙号”所受浮力:
。
在“蛟龙号”浮出水面的过程中,排开水的体积不断减小,根据公式可知浮力将变小。
故答案为:;变小。
浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开液体的重力;
蛟龙号”浮出水面的过程中,据阿基米德原理可知,浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关;
本题考查浮力的计算和阿基米德原理,关键是对排水量的理解,这也是本题的重点。
21. 【分析】
本题考察作力的示意图,要用一条带箭头的线段表示力,线段的长度表示力的大小,箭头表示力的方向,起点或终点表示力的作用点。
根据小球悬浮在水中,则可判断小球受到的浮力与重力是一对平衡力,浮力方向竖直向上,大小等于重力,作用点在小球重心上作图即可。
【解答】
小球悬浮在水中,物体所受浮力的方向是竖直向上的,从重心开始竖直向上画一条带箭头的线段表示出浮力,并标出;
物体的重力与浮力大小相等,方向相反,作用点都在重心,同理做出重力的示意图,因为这两个力是一对平衡力,所以作图时两条线段长度要相等如下图所示:
。
22. 【分析】
画力的示意图时,首先根据物体的运动状态,判断出物体受力的大小关系。
小球在水中受重力与浮力的作用,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上;因为小球在剪断绳子后上浮,所以重力比浮力小。
【解答】
小球在水中上浮时受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力,小球在剪断绳子后上浮,所以重力比浮力小,此时小球还受到绳子的拉力作用,
分别过小球的重心沿力的方向画一条有向线段,由于重力小于浮力,注意线段的长短,并用和表示重力和浮力,还受到绳子的拉力,如图
。
23. 解:由图所示实验可知,物体排开液体的体积不同,弹簧测力计示数不同,由图所示实验可知,物体排开液体的体积不同,物体受到的浮力不同,由此可知,物体所受浮力大小与物体排开液体的体积有关。
根据控制变量法知要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系,需要控制物体排开液体的体积相同、液体密度相同,深度不同,图符合题意;这种研究问题的方法叫做控制变量法。
由图知,物体的重力,物体完全浸没在水中时拉力,物体浸没在水中时受到的浮力,
由得,物体的体积;
物体浸没在盐水中时受到的浮力,
因物体在水和盐水中排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由可得:
整理可得,盐水的密度:
由知本实验用到了控制变量法。
故答案为:
排开液体的体积;;;;;控制变量法。
分析图所示实验,根据实验控制的变量与实验现象分析答题;
根据控制变量法知要探究浮力大小与物体浸没在液体中深度的关系,需要控制物体排开液体的体积相同、液体密度相同,深度不同找出符合题意的图象;
根据称重法求出物体在水中和盐水中受到的浮力,根据阿基米德原理分别表示出物体排开液体的体积即为物体的体积;
根据物体的体积不变结合阿基米德原理得出等式即可求出盐水的密度。
该实验主要运用的科学探究方法是控制变量法。
本题是一道探究浮力大小的实验,探究浮力大小实验是一个基本的、重要的实验,一定要掌握,掌握二次称量法测物体所受浮力的方法,知道物体受到的浮力与所处深度无关。
24. 【分析】
本题考查了压强公式、称重法求浮力、液体压强公式、阿基米德原理、重力公式、密度公式的应用,从图象中获取有用的信息是关键。
当时弹簧测力计的示数即为物体的重力,物体放在水平桌面上时对桌面的压力和自身的重力相等,根据求出对桌面的压强;
浸没前,物体逐渐浸入水的过程中,容器内水的深度增大,根据可知水对容器底部的压强变化;
由图可知物体浸没在水中时弹簧测力计的示数,根据称重法求出物体受到水的浮力,根据阿基米德原理表示出排开水的体积即为物体的体积,根据求出物体的密度;
由图可知物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数,根据称重法求出物体受到液体的浮力,根据阿基米德原理求出该液体密度。
【解答】
当时,弹簧测力计的示数为,即物体的重力,
物体放在水平桌面上时,对桌面的压力:,
对桌面的压强:
;
浸没前,物体逐渐浸入水的过程中,容器内水的深度增大,由可知,水对容器底部的压强增大;
由图可知,物体浸没在水中时弹簧测力计的示数,
物体受到水的浮力:,
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
所以,由可得,物体的体积:;
由可得,物体的密度:
;
由图可知,物体浸没在液体中时弹簧测力计的示数,
物体受到液体的浮力:,
该液体密度:
。
故答案为:
;;增大;;。
25. 【分析】
此题是探究影响浮力大小的因素实验,考查了学生分析图象和数据的能力,注意分析问题过程中控制变量法的应用,同时要熟练掌握密度公式及阿基米德原理公式,做到灵活应用。
根据图得出圆柱体的重力大小;
由图及根据得出所受浮力的大小;
比较、两图的不同点,得出浮力大小与物体排开液体体积的关系;
根据浮力大小与排开液体体积的关系得出结论;
根据物体完全浸没时测力计的示数及其重力求出浮力,然后根据阿基米德原理求出该液体的密度。
【解答】
由知,物体没有浸入水中时的弹簧测力计的示数为,则物体的重力;
由图、知,圆柱体浸没在水中后所受浮力;
要探究浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积有关,需要控制液体密度相同,排开液体的体积不同,图或符合要求;
由、两图可知,圆柱体完全浸没,下沉过程中,测力计的示数不变,即物体所受浮力不随深度改变;
由图乙知,物体完全浸没时测力计的示数为,则;
由图可知道,
圆柱体的体积:
;
根据阿基米德原理:,
有。
由实验知,浸在液体里的物体受到的浮力大小还根据液体的密度有关。
故答案为:;;、或、;深度;;液体密度;。
26. 本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、压强公式的掌握和运用,虽难度不大,但知识点多、综合性强。
知道溢出水质量,根据求排开液体的体积;
知道溢出水质量,利用重力公式求木块排开水的重力,再根据阿基米德原理求木块受到的浮力;
根据浮力产生的原因物体上下表面产生的压力差,求出下表面受到的压力,再根据压强公式求木块下表面受到的水的压强。
解:木块排开液体的体积的为:;
木块受到的浮力:;
由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力:,
木块的底面积,
木块下表面受到的水的压强:
。
27. 在空气中称时弹簧秤的示数等于金属零件重,两次示数之差等于受到的浮力;
求出了金属零件受到的浮力,知道水的密度,利用阿基米德原理求排开水的体积零件的体积;利用求零件的质量,利用计算其密度;
利用称重法求出浸没在另一种液体时受到的浮力,再利用阿基米德原理求另一种液体的密度。
本题是一道关于浮力测量和物体密度测量的典型习题,计算时注意物体浸没时排开液体的体积与自身的体积相等。在此为我们提供了一种测量物体密度的方法。
解:金属零件重等于在空气中称时弹簧测力计的示数:,
物体受到水的浮力:
;
由得金属零件的体积:
;
金属零件的质量:
,
金属零件的密度:
;
浸没在另一种液体时受到的浮力:
,
由得液体的密度:
。
28. 根据图象分析出物体的重力和完全浸没时的拉力,根据公式计算出浮力的大小;
根据的变形公式计算出液体的密度;
物体浸没时,圆筒对桌面的压力,等于圆筒和液体的总重加物体与拉力的之差即浮力,根据公式计算出压强;也可将圆柱体、圆筒、液体看做一个整体进行受力分析.
此题是一道有关浮力知识的计算题,同时涉及到了有关固体压强和密度的计算,能够通过图象确定物体的重力和浸没时的浮力是解决此题的关键,问中关键能分析出压力大小,这是此题的难点.
解:由题意知,物体完全浸没,此时;
所以,
因为浸没,所以
由得:
;
液体的体积
液体的重力,
容器对桌面的压力;
受力面积:,
.
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