4、的密度分別為ρ甲、ρ乙.則( )
A.F甲<F乙 B.F甲>F乙 C.ρ甲>ρ乙 D.ρ甲<ρ乙
【答案】D
【解析】(1)同一密度計在兩種液體中都漂浮,所以受到的浮力都等于密度計受到的重力。
(2)由圖可以得出密度計排開液體體積的大小關(guān)系,再根據(jù)阿基米德原理分析液體的密度大小關(guān)系。
AB、由于密度計兩次靜止時都處于漂浮,則F?。紾,
即密度計在兩種液體中受到的浮力都等于密度計受到的重力G.所以,F(xiàn)甲=F乙,故AB錯誤;
CD、由圖知,密度計排開液體的體積:V甲排>V乙排,
由F浮=ρ液gV排可知:ρ甲<ρ乙;故C錯誤,D正確。
知識點2:物體的浮沉條件的應用
1.輪
5、船:
(1)原理:把密度大于水的鋼鐵制成空心的輪船,使它排開水的體積增大,從而來增大它所受的浮力,故輪船能漂浮在水面上。
(2)排水量:輪船滿載時排開的水的質(zhì)量。
2.潛水艇:
原理:潛水艇體積一定,靠水艙充水、排水來改變重力,使重力小于、大于或等于浮力來實現(xiàn)上浮、下潛或懸浮的。
3.氣球和氣艇:
原理:氣球和飛艇體內(nèi)充有密度小于空氣的氣體(氫氣、氨氣、熱空氣)。
【例題2】北方人有吃餃子的習慣,剛包好的餃子,為什么放入水中會下沉,而過一會兒餃子會浮起來?
答案:剛剛包好的餃子,放入水中時,由于餃子所受浮力小于重力,所以下沉;過一會兒,由于餃子受熱后內(nèi)部空氣膨脹,餃子的體積增大
6、,排開水的體積也增大、浮力增大,當餃子所受到的浮力大于重力時,它會浮起來。
解析:此題通過煮水餃的過程及現(xiàn)象考查了物體的浮沉條件,物體在液體中的浮沉是由物體完全浸沒時浮力與重力的大小關(guān)系決定的。
物體的浮沉條件:上?。篎?。綠,懸?。篎浮=G,下沉:F?。糋;物體在液體中的浮沉最終是由物體完全浸沒時浮力與重力的大小關(guān)系決定的,根據(jù)浮沉條件判斷水餃在水中上浮和下沉的原因。
習題精練
一、選擇題
1.(2019山東臨沂)將兩個完全相同的小球分別放入裝有不同液體的甲、乙兩燒杯中,球靜止時兩燒杯液面相平,如圖所示。下列判斷正確的是( )
A. 兩小球所受浮力大小相等
7、B. 乙燒杯中液體的密度大
C. 乙燒杯中小球排開的液體質(zhì)量大 D. 甲燒杯底部受到液體的壓強小
【答案】A
【解析】A.因為物體漂浮或懸浮時,受到的浮力和自身的重力相等,所以同一只小球在兩杯中受到的浮力相等,都等于小球的重力,故A正確;
B.由圖可知,小球在甲、乙兩杯中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài)。根據(jù)浮沉條件可知,ρ甲液>ρ球,ρ乙液=ρ球.所以ρ甲液>ρ乙液,故B錯誤;
C.由于兩球漂浮或懸浮,排開液體的重力等于球的重力,則小球排開的液體質(zhì)量等于球的質(zhì)量,故C錯誤;
D.由于兩杯中液面相平,所以根據(jù)p=ρ液gh可知,燒杯底受到液體的壓強:p甲液>p乙液.故D錯誤。
2.(
8、2019山東泰安)如圖所示,水平桌面上有甲、乙兩個相同容器,分別裝有密度為ρ1、ρ2的兩種不同液體,將兩個相同的小球分別放在兩容器中,小球靜止時,兩容器液面相平,兩個小球受到的浮力分別為F1、F2,則下列判斷中( )
①F1>F2
②ρ1>ρ2
③甲容器底部受到液體的壓強大于乙容器底部受到液體的壓強
④甲容器對桌面的壓力小于乙容器對桌面的壓力
A.只有②③正確 B.只有①②正確
C.只有③④正確 D.只有①③④正確
【答案】A
【解析】①因為物體漂浮或懸浮時,受到的浮力和自身的重力相等,所以兩個相同的小球在兩杯中受到的浮力都等于小球的重力,則:F1=F2,故①錯誤;
9、②由圖可知,小球在甲、乙兩杯中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài),根據(jù)浮沉條件可知,ρ1>ρ球,ρ2=ρ球.所以ρ1>ρ2,故②正確;
③兩杯中液面相平,ρ1>ρ2,所以根據(jù)p=ρ液gh可知,燒杯底受到液體的壓強:p1>p2,故③正確。
④由于兩球漂浮或懸浮,排開液體的重力等于球的重力,則兩種情況下容器內(nèi)的總重力等于等高的液體產(chǎn)生的壓力,所以可以認為甲杯內(nèi)液體的體積等于乙杯內(nèi)液體的體積,且ρ1>ρ2,由G=mg=ρVg可知,甲杯內(nèi)總重力較大,甲、乙兩燒杯相同,所以甲杯對桌面的壓力較大,故④錯誤;
由此分析可知:只有②③正確。
3.(2019山東威海)一個質(zhì)量為80g的圓柱形瓶身的空玻璃瓶,內(nèi)裝10
10、cm高的水密封后放在水平地面上,如圖甲所示,再將玻璃瓶分別倒置在盛有水和某種未知液體的容器中,靜止后,瓶內(nèi)、外液面的高度差如圖乙和圖丙所示(ρ水=1×103kg/m3,g=10Nkg,瓶壁厚度忽略不計)。下列說法正確的是( )
A.玻璃瓶在水中受到的浮力小于在未知液體中受到的浮力
B.玻璃瓶底的面積為50cm2
C.未知液體的密度為0.75g/cm3
D.玻璃瓶在水中受到的浮力為4.8N
【答案】CD
【解析】
A.圖乙和丙中,玻璃瓶都處于漂浮狀態(tài),則F浮水=F浮液=G瓶總,故A錯誤;
B.圖乙中玻璃瓶處于漂浮狀態(tài),浮力等于其總重力,
G杯=m杯g=0.08kg×
11、10N/kg=0.8N,
F浮水=G杯+G水,
ρ水gS(h1+h2)=G杯+ρ水gSh1,
ρ水gSh2=G杯,
玻璃瓶底面積S===4×10﹣3m2=40cm2,故B錯誤;
C.設(shè)玻璃瓶的底面積為S,玻璃瓶在水中和在液體中受的浮力相等,
F浮水=F浮液,
ρ水gV排=ρ液gV排′,
ρ水g(V水+Sh2)=ρ液g(V水+Sh3),
因為水的體積V水=Sh1,圖中h1=0.10m,h2=0.02m,h3=0.06m,
解得:ρ液=0.75×103kg/m3=0.75g/cm3;故C正確;
D.玻璃瓶中水的體積V水=Sh1=4×10﹣3m2×0.10m=4×10﹣4m3,
12、
根據(jù)G=mg和ρ=可得:G水=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×4×10﹣4m3×10N/kg═4N,
則F浮水=G杯+G水=0.8N+4N=4.8N,故D正確。
二、填空題
4.(2019湖北荊州)2018年10月20日,全球最大水陸兩棲飛機“鯤龍”AG600在湖北荊門成功實現(xiàn)水上首飛起降。若某次AG600漂浮停在水面上時,飛機排開水的體積為45m3,飛機底部距水面2m深處受到水的壓強為 Pa,飛機所受重力為 N.(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【答案】2×104;4.5×105。
【解析】(1)飛機底部距水面2m深處受到水的壓強:
13、p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa;
(2)飛機漂浮停在水面上時,由漂浮條件和阿基米德原理可得飛機所受重力:
G飛機=F?。溅阉甮V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×45m3=4.5×105N。
5.(2019湖南懷化)一個重為0.5 N的木塊放入裝有水的燒杯中,木塊處于漂浮狀態(tài),則木塊受到的浮力是 N;若再沿燒杯壁往燒杯中緩慢地倒入濃鹽水,則木塊受到的浮力將 (選填“變大”、“不變”或“變小”)
【答案】0.5;不變。
【解析】(1)將重為0.5N的木塊放入裝有水的燒杯中,靜止時木塊處于漂浮狀態(tài),所以木塊所受浮
14、力的大小為F=G=0.5N;
(2)木塊漂浮,所以木塊的密度小于水的密度,如果再沿燒杯壁往燒杯中緩慢地倒入濃鹽水,木塊的密度不變,水的密度變大,所以,木塊仍然漂浮,所受浮力F=G=0.5N,所以浮力不變。
6.(2019福建?。┤鐖D,氣球下面用細線懸掛一石塊,它們恰好懸浮在水中。已知石塊與氣球的總重力為G總,則氣球受到的浮力F浮 G總(選填“>”“<”或“=”);若水溫升高,石塊將 (選填“上浮”“下沉”或“保持懸浮”)。
【答案】<;上浮。
【解析】(1)氣球下面用細線懸掛一石塊,它們恰好懸浮在水中。
則F浮氣球+F浮石塊=G總,
所以則氣球受到的浮力F浮氣球
15、<G總;
(2)水溫升高時,氣球內(nèi)空氣的體積變大,排開水的體積變大,
由F?。溅阉甐排g,
氣球受到的浮力將變大;
石塊受到的重力不變,
此時氣球和石塊受到的浮力大于自重,石塊將上浮。
7.(2019四川內(nèi)江)質(zhì)量為8kg的木塊漂浮在水面上,它受到的浮力大小為 N.浮力的方向是 。(g=10N/kg)
【答案】80;豎直向上。
【解析】木塊漂浮在水面上,則木塊受到浮力F?。紾=mg=8kg×10N/kg=80N;
浮力的方向是豎直向上的。
8.(2019四川達州)將密度為0.9×103kg/m3、體積為V的冰塊放入盛有適量水的圓柱形容器中(無水
溢出),冰塊靜止時
16、露出水面的體積V露= V,當冰塊完仝熔化后(總質(zhì)量不變)容器中的水面
將 ?。ㄟx填“升高”、“降低”或“不變”)。
【答案】;不變。
【解析】由題意可知冰浮在水面上,則F?。紾冰,
由阿基米德原理和重力公式可得:ρ水gV排=ρ冰gV,
則V排==×V=V,
所以露出水面的體積:V露=V﹣V排=V﹣V=V;
當冰塊完全熔化后,熔化為水的質(zhì)量和冰的質(zhì)量相同,即ρ水V冰化水=ρ冰V,
所以V冰化水==V,即熔化為水的體積與原來排開水的體積相同,故液面高度不變。
9.(2019四川巴中)兩個完全相同容器內(nèi)分別盛滿不同的液體,現(xiàn)將兩個完全相同的小球輕輕放入容器中,小球靜止
17、后的狀態(tài)如圖所示,則液體對容器底部的壓強關(guān)系是p甲 p乙;兩小球所受的浮力關(guān)系是
F甲 F乙.(選填“>”、“<”或“=”)。
【答案】<;<。
【解析】由題意可知,兩個完全相同容器內(nèi)盛滿不同的液體時,液體的深度相同,
由圖可知,兩個完全相同的小球輕輕放入容器中靜止后,甲中小球沉底,乙中小球漂浮,
因物體的密度大于液體的密度時下沉,物體的密度小于液體的密度,
所以,甲中液體的密度小于乙中液體的密度,
由p=ρgh可知,甲液體對容器底部的壓強小于乙液體對容器底部的壓強,即p甲<p乙;
因物體沉底時受到的浮力小于自身的重力,物體漂浮時受到的浮力和自身的重力相等,
所以,甲
18、中小球受到的浮力小于乙中小球受到的浮力,即F甲<F乙。
三、綜合應用題
10.(2019貴州貴陽)小明運用浮力相關(guān)知識制作了可以用來測量物體質(zhì)量的“浮力秤”其構(gòu)造如圖所示,在水平支架的左端固定刻度盤,支架橫梁兩端各固定一個滑輪,將一根無彈性的細繩跨過兩個滑輪,細線的一端懸掛砰盤,另一端連接裝有適量細沙的圓柱形浮筒(浮筒自重不計),在線的適當位置固定一根大頭針作為指針,把浮筒浸入裝有適量水的水槽中,稱量時,把待測物體放入砰盤后,指針下降浮筒上升,靜止后,待測物體的質(zhì)量就可以通過指針在刻度盤上的位置反映出來。
請你回答下列問題(不計細線、砰盤、指針的質(zhì)量以及線與滑輪的摩擦)
(1)為了
19、制作量程為1kg的浮力秤,向砰盤添加1kg的砝碼,逐漸向空浮筒內(nèi)加入細沙,當浮筒的____(選填“上”或“下”)表面剛好與水面齊平并保持靜止時,在刻度盤上將指針所指的位置標定為最大刻度線。
(2)取下砝碼,當浮筒受到______力和______力是一對平衡力時,浮筒能直立地浮在水面上靜止,此刻度所指的位置應標定為零刻度線,在均勻地標定其余刻度線。
(3)若將質(zhì)量為m(m<1kg)的待測物體放在砰盤上,當浮筒靜止時其下表面距離水面的距離是h,若細沙的質(zhì)量是M,浮筒的橫截面積是S,水的密度為ρ水,請寫出待測物體質(zhì)量的表達式m=____________。
(4)若將原來的浮筒更換為長度相同、橫
20、截面積更小的另一個浮筒,細沙的質(zhì)量和細線的長度等不變,則重新標定的刻度線與原來刻度線相比發(fā)生變化的是____________(選填“零刻度線上升”或“最大刻度線下降”),請你分析帶來這一變化的原因是:___________________________。
【答案】(1)下 (2)重 浮 (3)M-ρ水Sh (4)零刻度線上升 當浮筒受至重力和浮力是一對平衡力時,指針指的是零刻度線,根據(jù)題意,即是要使浮力不變,也就是在水中的V排不變,根據(jù)V=Sh可知,當浮筒橫截面積變小,那h越大,也就是指針會上升。
【解析】(1)為了制作量程為1kg的浮力稱,向秤盤添加1kg的砝碼
21、,即最大質(zhì)量,此時細線對浮簡的拉力最大,則浮內(nèi)加入細沙,則浮簡浸在水中的深度最小,可為0;故當浮簡的下表面剛好與水面齊平并保持靜止時,在刻度盤上將指針所指的位置標定為最大刻度線。
(2)取下砝碼,細線對浮筒的拉力為0,當浮簡受到重力和浮力是一對平衡力時,浮簡能直立地浮在水面上靜止,此刻度所指的位置應標定為零刻度線,在均勻地標定其余刻度線;
(3)若將質(zhì)量為m(m<1kg)的待測物體放在秤盤上,重力為G=mg,對細線的拉力為T=mg,即線對簡的拉力;若細沙的質(zhì)量是M,當浮筒靜止時其下表面距離水面的距離是h,浮筒的橫截面積是S,水的密度為ρ水,根據(jù)阿基米德原理,則浮筒受到的浮力,F(xiàn)=ρ水gV=ρ水gSh,浮筒處于靜止狀態(tài),根據(jù)力的平衡有:F+T=Mg,即ρ水gSh+mg=Mg,測物體質(zhì)量的表達式m=M-ρ水Sh;
(4)當浮簡受到的重力和浮力是一對平衡力時,指針指的是零刻度線,根據(jù)題意,即是要使浮力不變,也就是在水的V排不變,根據(jù)V=Sh,當浮筒橫截面積變小,h變大,也就是指針會上升。
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