9.2《探究:浮力大小与哪些因素有关》 筑基提能同步分层练习设计(提升版)初中物理八年级下(沪科版2024)
一、单选题
1.(2024八下·青秀期中)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
2.(2024八下·綦江期中)水平桌面上的薄壁圆柱形容器中盛有适量的酒精,容器底面积为80cm2,用细线拴着体积为100cm3的金属球沉入容器底,这时液体深度为10cm,金属球对容器底的压力为1.9N,如图所示。则下列判断正确的是( )
A.金属球的密度为2.7×103kg/m3
B.容器中液体所受重力大小为6.4N
C.金属球在液体中所受浮力大小为1N
D.取出金属球后,容器对桌面的压强减小了100Pa
3.(2021八下·江北期末)如图甲所示,一个柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2,高为15cm,质量为0.9kg均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根10cm长细绳连在一起,现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示。往容器里继续加水,直到细绳刚刚被拉断立即停止加水,如图丙所示。细绳刚刚被拉断和拉断细绳后A静止时,水对容器压强变化了100Pa。下列说法正确的是( )
A.物体A的密度为0.9g/cm3
B.容器的底面积为200cm2
C.绳子刚断时A受到的浮力为15N
D.绳子断后A静止后水对容器底的压力为63N
4.如图 7.107 所示, 在盛有某液体的圆柱形容器内放有一木块 , 在木块的下方用轻质细线悬挂一体积与之相同的金属块 , 金属块 浸没在液体内, 而木块漂浮在液面上, 液面正好与容器口平齐。某瞬间细线突然断开, 待稳定后液面下降了 ; 然后取出金属块 , 液面又下降了 ; 最后取出木块 , 液面又下降了 。由此可判断 与 的密度比为 ( )。
A. B. C. D.
5.容器内原来盛有水银, 有一只小铁球浮在水银面上, 如图 7.106(a) 所示。现再向容器里倒入油, 使小铁球完全浸没在这两种液体中, 如图 7.106(b)所示,则( )。
A.铁球受到的浮力增大
B.铁球受到油的压力而下沉了些
C.铁球上升些使它在水银中的体积减小
D.铁球保持原来的位置不动
6.如图 7.104 所示, 密度分布均匀的圆柱形棒的一端悬挂一个小铁块并浸入水中。平衡时棒浮出水面的长度是浸入水中长度的 倍。设水的密度为 , 则棒的密度为 ( )。
A. B. C. D.
7.如图 7.101(a) 所示, 容器内放有一长方体木块, 上面压有一铁块, 木块浮出水面的高度为 ; 用细绳将该铁块系在木块的下面, 木块浮出水面的高度为 , 如图 7.101(b) 所示; 将细绳剪断后, 如图 7.101(c) 所示, 木块浮出水面的高度变为( )
A. B.
C. D.
二、多选题
8.(2024八下·贵阳月考)如图(甲)所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图(乙)是绳子拉力F随时间t变化的图象,g取10 N/kg。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34 N
B.在t1至t2时间段内金属块在水中受到的浮力逐渐减小
C.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20 N
D.该金属块的密度是2.7×103 kg/m3
9.(2024八下·青秀期中)A、B是可自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现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
10.(2024八下·集美期中)如图甲,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,已知容器底面积为,如图乙是该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系。则圆柱体( )
A.受到的最大浮力为10N B.密度是
C.高是5cm D.横截面积为
11.木块乙浮在水面上, 木块乙上放有铁块甲, 如图所示。此时, 木块受到的浮力为, 水对圆筒形容器底面的压强为, 水面距容器底面的高度为 。现将甲取下并沉入水底, 则 ( )。
A. 将减小
B. 将减小
C. 将减小
D.液体对容器底部的压力将保持不变
三、实验填空题
12.(2024八下·隆回期末)如下图所示是某科研小组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”)
13.(2024八下·廉江月考)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,小明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)某兴趣小组又找来弹簧测力计、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同学们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细心的同学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)
四、解答与计算题
14.(2024八下·大埔期末)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示。g取10N/kg,水的密度是。求:
(1)物块受到的重力;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力。
15.(2024八下·从江月考) 将一棱长是0.1m的实心正方体,缓慢放入盛满水的烧杯内,待它静止时,从杯中溢出0.6kg的水(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)正方体受到的浮力;
(2)正方体排开水的体积;
(3)判断正方体在水中静止时处于漂浮、悬浮、还是沉底;
(4)正方体的密度。
16.(2024八下·百色期中)一个质量是1.3kg、底面积是2×10-2m2的鱼缸放在水平桌面中央,内盛有 0.1m 深的水,水的质量是2.5kg, 将一物体挂在弹簧测力计上,测力计示数为 5N, 将物体浸入水中某一位置保持静止(如图,水未溢出),测力计示数变为3N.(ρ水=1.0×103kg/m3)则:
(1)放入物体前,水对鱼缸底部的压力为多少
(2)物体受到的浮力为多少
(3)鱼缸对桌面的压强多大
答案解析部分
1.【答案】D
【知识点】固体密度的测量;重力及其大小的计算;探究浮力大小的实验
【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。
2.【答案】A
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】 (1)金属球浸没液体中排开水的体积:
V排=V球=100cm3=1×10-4m3,
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100Pa,
即:Δp=ρ液gΔh=100Pa,
ρ液×10N/kg×0.0125m=100Pa,
解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
金属球沉入容器底,受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=0.8N,故A错;
(2)容器中液体体积:
V液=Sh-100cm3=80cm2×10cm-100cm3=700cm3=7×10-4m3,
液体的重力:
G液=m液g=ρ液V液g=0.8×103kg/m3×7×10-4m3×10N/kg=5.6N;故B错误。
(3)金属球对容器底的压力:F压=G球-F浮,
金属球的重力:
G球=F浮+F压=0.8N+1.9N=2.7N,
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;
(4)金属球的质量:
金属球的密度: ,故D正确。
故选:D。
【分析】 (1)金属球浸没液体中排开水的体积等于金属球的体积,利用V=Sh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p=ρgh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;
(2)容器中液体体积等于Sh减去金属球的体积,利用G=mg=ρVg求其重力;
(3)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;
(4)利用G=mg求金属球的质量,再利用密度公式求金属球的密度。
3.【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.物体A的密度
A不符合题意;
B.木块A的重力GA=mAg=0.9kg×10N/kg=9N
对容器底部的压力刚好为0时,木块A处于漂浮状态,此时所受的浮力F浮=GA=9N
此时A排开水的体积
A浸在水中的深度
倒入容器中的水的体积
那么容器的底面积
B不符合题意;
C.结合题意及p=ρgh得,细绳刚刚被拉断和拉断细绳后A静止时,容器内水的深度变化量
A排开水体积的减少量 V排=S容器 h=300cm2×1cm=300cm3
则细绳被拉断前,A排开水的体积V排′=V排+ V排=900cm3+300cm3=1200cm3
所以绳子刚断时A受到的浮力F浮1=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×1200×10-6m3=12N
C不符合题意;
D.细绳被拉断前,A浸入水中的深度
此时水的总深度h总=h′+h绳=12cm+10cm=22cm
绳子断后A静止时,容器中水的总深度h总1=h总- h=22cm-1cm=21cm
此时水对容器底的压强p=ρ水gh总1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.21m=2.1×103Pa
水对容器底的压力F=pS容器=2.1×103Pa×300×10-4m2=63N
D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物体的质量和体积的比值计算密度;利用物体的质量计算重力,物体的密度小于液体密度,物体漂浮;漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;根据浮力和液体密度计算排开液体的体积,结合底面积计算深度,利用总体积和深度的比值计算容器底面积;根据液体密度和排开液体的总体积,计算浮力大小;根据液体密度和液体深度,计算液体压强,结合容器底面积计算容器底的压力。
4.【答案】A
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】假设容器的底面积为S,细线断开后,木块的浮力为F浮1=ρ液gV排1=ρ液gSh1=GB-ρ液gSh2=ρBVg-ρ液gSh2;据此可知,ρBVg=ρ液gSh2+ρ液gSh1,当木块漂浮是,浮力等于自身重力所以,F浮2=GA=ρ液gSh3=ρAVg;据此计算 与 的密度比 =ρ液gSh3/(ρ液gSh2+ρ液gSh1)= ,A正确,BCD错误
综上选A
【分析】根据浮力计算判识选项
当细线断开后,木块受到浮力减小,该值等于金属快B的重力和金属块受到浮力的差值,即F浮1=ρ液gV排1=ρ液gSh1=GB-ρ液gSh2=ρBVg-ρ液gSh2;木块漂浮,重力等于浮力,所以F浮2=GA=ρ液gSh3=ρAVg,据此计算AB的密度比值。
5.【答案】C
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】A、据题可知,铁球受力平衡,所以浮力等于重力,(a)(b)两图浮力均等于重力,所以 铁球受到的浮力不变,A错误
B、铁球在油中会产生向上的浮力,浮力的本质为压力差,所以 铁球受到油的压力而上票了些,B错误,C正确,D错误
综上选C
【分析】根据受力平衡、浮力的产生判识选项
1、受力平衡:物体静止时,所受重力和浮力平衡,所以重力等于浮力
2、物体在液体会产生浮力,浮力的本质为压力差,结合本题来说 铁球受到油的压力而上飘动了些
6.【答案】C
【知识点】密度及其特性;重心;浮力大小的计算
【解析】【解答】设棒的横截面积为S,水中帮的长度为L,露出的长度为nL,整个棒子的长度为(n+1)L,结合重力公式可知棒子的重力G=ρ棒S(n+1)gL,根据浮力公式F浮=ρ水gV排,所以棒子受到的浮力F浮=ρ水gSL,受力如图所示:
根据三角形相似可知,,结合力矩平衡条件可知G棒CE=F浮CD,解得ρ棒 =,C正确,ABD错误
综上选C
【分析】根据密度公式、力矩平衡条件判识选项
设棒的横截面积为S,水中帮的长度为L,则根据题目信息可知可知棒子的重力G=ρ棒S(n+1)gL,结合浮力公式可知棒子受到的浮力F浮=ρ水gSL
力矩平衡条件:G棒CE=F浮CD,据此计算棒子的密度。
7.【答案】A
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】设木块M的高度为H,底面积为S。在图(a)和(b)中,木块与铁块整体所受浮力等于整体的重力,因此排开水的体积相等,即ρ水gV排=(M+m)g,V排=S(H-h1)=+S(H-h2),S(h2-h1)=,由于铁块m下沉,整体所受浮力减少,减少的浮力等于容器底部对 m 的支持力,即 ΔF浮=mg-ρ水m/ρ铁g,所以可列S(H-h1)-ΔF浮/ρ水g=S(H-h3)+,求解得出h3= ,A正确,BCD错误
综上选A
【分析】根据浮力的计算、受力平衡判识选项
浮力的计算公式F浮=ρ水gV排,结合本题可知,在(b)(c)可知铁块m下沉,整体所受浮力减少,减少的浮力等于容器底部对 m 的支持力,ΔF浮=mg-ρ水m/ρ铁g,结合题目可列V排=S(H-h1)=+S(H-h2),S(H-h1)-ΔF浮/ρ水g=S(H-h3)+据此计算h3。
8.【答案】B,C,D
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】A、当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
从图可知,该金属块重力为:,故A错误;
B、从图可知,绳子的拉力在时间段内逐渐的变大,则由公式可知,
金属块的重力不变,而拉力逐渐的变大,所以浮力逐渐变小。故B正确。
C、当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为34N,则金属块受到的浮力大小为:
.故C正确;
D、因为,
所以金属块排开水的体积(金属块的体积):
,
由G=mg得,金属块的质量为:,
金属块的密度为:,故D错误;
故选:BCD。
【分析】绳子拉力随时间t变化的图象,当金属块从水中一直竖直向上,但未露出液面,此时金属块排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,此时的浮力不变,绳子的拉力也不变,即为图中的AB段。
当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,据此求出金属块重。判断A是否符合题意。
当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求金属块排开水的体积(金属块的体积),知道金属块的重,利用重力公式求金属块的质量,最后利用密度公式求金属块的密度。来判断C、D是否符合题意。
首先判断拉力的在时间段内的变化,再利用公式判断浮力的变化。来判断B是否符合题意。
9.【答案】B,D
【知识点】浮力及其产生原因;探究浮力大小的实验
【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。
10.【答案】B,D
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.根据图乙,圆柱体完全浸没时拉力为6N,圆柱体离开水面时,测力计的示数等于圆柱体的重力,计算圆柱体受到的最大浮力为:,故A不符合题意;
B.根据重力,计算圆柱体的质量为
根据排开水的体积计算圆柱体的体积:
则圆柱体的密度为
,故B符合题意;
C.根据图乙,测力计所示增大,浮力开始减小,圆柱体上表面与水面重合;圆柱体上升高度为5cm时,测力计示数又开始不变,说明圆柱体下表面与水面重合,则圆柱体上升的高度为
圆柱体上升高度为2cm-5cm过程中,水面会下降的高度为
则圆柱体的高度为:,故C不符合题意;
D.圆柱体的横截面积为
,故D符合题意。
故选BD。
【分析】根据,计算物体的质量,利用,计算排开液体的体积;利用,计算密度;根据体积和高度,计算横截面积。
11.【答案】A,B,C
【知识点】力的合成与应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、据题可知,甲乙受力平衡,此时,当 甲取下并沉入水底 ,乙此时受力平衡,即,所以浮力变小;
B、 将甲取下并沉入水底, 则此时,甲乙受到浮力和支持力,甲乙重力不变,所以浮力减小,根据F浮=ρ液gV排,所以排开水的体积减小,即h减小,B正确
C、根据压强公式,P=ρgh可知,压强减小,F=PS可知,F减小,C正确,D错误
综上选ABC
【分析】根据浮力公式、压强判识选项
1、 受力分析:木块乙上放有铁块甲, 甲乙受力平衡,此时,当 甲取下并沉入水底 ,乙此时受力平衡,即,据此判识排开水体积的变化;
2、 将甲取下并沉入水底,此时甲乙受到浮力和支持力,而 木块乙上放有铁块甲, 仅受到浮力,据此判识浮力的变化情况
3、压强和压力的计算:公式为P=ρgh,P=F/S,根据液体高度的变化判识选项
12.【答案】(1)浮力
(2)A;B
(3)液体的密度
(4)深度
(5)不能
【知识点】探究浮力大小的实验
【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。
13.【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】探究浮力大小的实验
【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。
14.【答案】(1)解:由图可知,物块未浸入水中时,即深度为0时,测力计的拉力即为物体的重力,
则重力为:
(2)解:如图,物体浸入水中后,受到浮力,所以拉力减小,当拉力不变时,说明物体已全部浸没在水中,所以物块完全浸没在水中受到的浮力为:
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据测力计可以直接测量物体的重力;
(2)根据得出所受浮力的大小;
(3)根据阿基米德原理求出物体的体积;根据密度公式求出密度。
15.【答案】(1)解:根据阿基米德原理可知,正方体受到的浮力
F浮=G排=m排g=0.6kg×10N/kg=6N
(2)解:由得,正方体排开水体积
(3)解:正方体的体积
所以,正方体在水中静止时处于漂浮状态。
(4)解:因为正方体在水中静止时漂浮,所以
G=F浮=6N
正方体的质量为
正方体的密度
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)阿基米德原理可求正方体受到的浮力;(2)利用密度公式变形可求排开水的体积;
(3)求出正方体的体积,然后和排开水的体积相比较可判断其在水中静止时的浮沉状态;
(4)物体排浮所受浮力等于重力,利用G=mg可求质量,然后利用密度公式可求密度。
16.【答案】(1)解:水对鱼缸底部的压强:p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
水对鱼缸底部的压力为:
F=pS=1×103Pa×2×10-2m2=20N;
(2)解:物体浸入水中时物体受到的浮力:F浮=G-F'=5N-3N=2N;
(3)解:鱼缸和水的总重力:G=(m+m')g=(2.5kg+1.3kg)×10N/kg=38N,
此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与物体对水的压力(等于水对物体的浮力)之和,
则此时鱼缸对桌面的压强:。
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ水gh水可计算此时水对鱼缸底部的压强,根据F=pS计算水对鱼缸底部的压力;
(2)根据称重法测浮力的公式F浮=G-F'计算物体浸入水中时物体受到的浮力;
(3)根据G=mg求出鱼缸和水的总重力,此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与水对物体的浮力之和,再根据可求出鱼缸对桌面的压强。
9.2《探究:浮力大小与哪些因素有关》 筑基提能同步分层练习设计(提升版)初中物理八年级下(沪科版2024)
一、单选题
1.(2024八下·青秀期中)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;探究浮力大小的实验
【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。
2.(2024八下·綦江期中)水平桌面上的薄壁圆柱形容器中盛有适量的酒精,容器底面积为80cm2,用细线拴着体积为100cm3的金属球沉入容器底,这时液体深度为10cm,金属球对容器底的压力为1.9N,如图所示。则下列判断正确的是( )
A.金属球的密度为2.7×103kg/m3
B.容器中液体所受重力大小为6.4N
C.金属球在液体中所受浮力大小为1N
D.取出金属球后,容器对桌面的压强减小了100Pa
【答案】A
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】 (1)金属球浸没液体中排开水的体积:
V排=V球=100cm3=1×10-4m3,
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100Pa,
即:Δp=ρ液gΔh=100Pa,
ρ液×10N/kg×0.0125m=100Pa,
解得:ρ液=0.8×103kg/m3;
金属球沉入容器底,受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=0.8N,故A错;
(2)容器中液体体积:
V液=Sh-100cm3=80cm2×10cm-100cm3=700cm3=7×10-4m3,
液体的重力:
G液=m液g=ρ液V液g=0.8×103kg/m3×7×10-4m3×10N/kg=5.6N;故B错误。
(3)金属球对容器底的压力:F压=G球-F浮,
金属球的重力:
G球=F浮+F压=0.8N+1.9N=2.7N,
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;
(4)金属球的质量:
金属球的密度: ,故D正确。
故选:D。
【分析】 (1)金属球浸没液体中排开水的体积等于金属球的体积,利用V=Sh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p=ρgh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;
(2)容器中液体体积等于Sh减去金属球的体积,利用G=mg=ρVg求其重力;
(3)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;
(4)利用G=mg求金属球的质量,再利用密度公式求金属球的密度。
3.(2021八下·江北期末)如图甲所示,一个柱形容器放在水平桌面上,容器中立放着一个底面积为100cm2,高为15cm,质量为0.9kg均匀实心长方体木块A,A的底部与容器底用一根10cm长细绳连在一起,现慢慢向容器中加水,当加入1.8kg的水时,木块A对容器底部的压力刚好为0,如图乙所示。往容器里继续加水,直到细绳刚刚被拉断立即停止加水,如图丙所示。细绳刚刚被拉断和拉断细绳后A静止时,水对容器压强变化了100Pa。下列说法正确的是( )
A.物体A的密度为0.9g/cm3
B.容器的底面积为200cm2
C.绳子刚断时A受到的浮力为15N
D.绳子断后A静止后水对容器底的压力为63N
【答案】D
【知识点】密度公式及其应用;压强的大小及其计算;液体压强的计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.物体A的密度
A不符合题意;
B.木块A的重力GA=mAg=0.9kg×10N/kg=9N
对容器底部的压力刚好为0时,木块A处于漂浮状态,此时所受的浮力F浮=GA=9N
此时A排开水的体积
A浸在水中的深度
倒入容器中的水的体积
那么容器的底面积
B不符合题意;
C.结合题意及p=ρgh得,细绳刚刚被拉断和拉断细绳后A静止时,容器内水的深度变化量
A排开水体积的减少量 V排=S容器 h=300cm2×1cm=300cm3
则细绳被拉断前,A排开水的体积V排′=V排+ V排=900cm3+300cm3=1200cm3
所以绳子刚断时A受到的浮力F浮1=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×1200×10-6m3=12N
C不符合题意;
D.细绳被拉断前,A浸入水中的深度
此时水的总深度h总=h′+h绳=12cm+10cm=22cm
绳子断后A静止时,容器中水的总深度h总1=h总- h=22cm-1cm=21cm
此时水对容器底的压强p=ρ水gh总1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.21m=2.1×103Pa
水对容器底的压力F=pS容器=2.1×103Pa×300×10-4m2=63N
D符合题意。
故答案为:D。
【分析】根据物体的质量和体积的比值计算密度;利用物体的质量计算重力,物体的密度小于液体密度,物体漂浮;漂浮物体受到的浮力等于物体的重力;根据浮力和液体密度计算排开液体的体积,结合底面积计算深度,利用总体积和深度的比值计算容器底面积;根据液体密度和排开液体的总体积,计算浮力大小;根据液体密度和液体深度,计算液体压强,结合容器底面积计算容器底的压力。
4.如图 7.107 所示, 在盛有某液体的圆柱形容器内放有一木块 , 在木块的下方用轻质细线悬挂一体积与之相同的金属块 , 金属块 浸没在液体内, 而木块漂浮在液面上, 液面正好与容器口平齐。某瞬间细线突然断开, 待稳定后液面下降了 ; 然后取出金属块 , 液面又下降了 ; 最后取出木块 , 液面又下降了 。由此可判断 与 的密度比为 ( )。
A. B. C. D.
【答案】A
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】假设容器的底面积为S,细线断开后,木块的浮力为F浮1=ρ液gV排1=ρ液gSh1=GB-ρ液gSh2=ρBVg-ρ液gSh2;据此可知,ρBVg=ρ液gSh2+ρ液gSh1,当木块漂浮是,浮力等于自身重力所以,F浮2=GA=ρ液gSh3=ρAVg;据此计算 与 的密度比 =ρ液gSh3/(ρ液gSh2+ρ液gSh1)= ,A正确,BCD错误
综上选A
【分析】根据浮力计算判识选项
当细线断开后,木块受到浮力减小,该值等于金属快B的重力和金属块受到浮力的差值,即F浮1=ρ液gV排1=ρ液gSh1=GB-ρ液gSh2=ρBVg-ρ液gSh2;木块漂浮,重力等于浮力,所以F浮2=GA=ρ液gSh3=ρAVg,据此计算AB的密度比值。
5.容器内原来盛有水银, 有一只小铁球浮在水银面上, 如图 7.106(a) 所示。现再向容器里倒入油, 使小铁球完全浸没在这两种液体中, 如图 7.106(b)所示,则( )。
A.铁球受到的浮力增大
B.铁球受到油的压力而下沉了些
C.铁球上升些使它在水银中的体积减小
D.铁球保持原来的位置不动
【答案】C
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】A、据题可知,铁球受力平衡,所以浮力等于重力,(a)(b)两图浮力均等于重力,所以 铁球受到的浮力不变,A错误
B、铁球在油中会产生向上的浮力,浮力的本质为压力差,所以 铁球受到油的压力而上票了些,B错误,C正确,D错误
综上选C
【分析】根据受力平衡、浮力的产生判识选项
1、受力平衡:物体静止时,所受重力和浮力平衡,所以重力等于浮力
2、物体在液体会产生浮力,浮力的本质为压力差,结合本题来说 铁球受到油的压力而上飘动了些
6.如图 7.104 所示, 密度分布均匀的圆柱形棒的一端悬挂一个小铁块并浸入水中。平衡时棒浮出水面的长度是浸入水中长度的 倍。设水的密度为 , 则棒的密度为 ( )。
A. B. C. D.
【答案】C
【知识点】密度及其特性;重心;浮力大小的计算
【解析】【解答】设棒的横截面积为S,水中帮的长度为L,露出的长度为nL,整个棒子的长度为(n+1)L,结合重力公式可知棒子的重力G=ρ棒S(n+1)gL,根据浮力公式F浮=ρ水gV排,所以棒子受到的浮力F浮=ρ水gSL,受力如图所示:
根据三角形相似可知,,结合力矩平衡条件可知G棒CE=F浮CD,解得ρ棒 =,C正确,ABD错误
综上选C
【分析】根据密度公式、力矩平衡条件判识选项
设棒的横截面积为S,水中帮的长度为L,则根据题目信息可知可知棒子的重力G=ρ棒S(n+1)gL,结合浮力公式可知棒子受到的浮力F浮=ρ水gSL
力矩平衡条件:G棒CE=F浮CD,据此计算棒子的密度。
7.如图 7.101(a) 所示, 容器内放有一长方体木块, 上面压有一铁块, 木块浮出水面的高度为 ; 用细绳将该铁块系在木块的下面, 木块浮出水面的高度为 , 如图 7.101(b) 所示; 将细绳剪断后, 如图 7.101(c) 所示, 木块浮出水面的高度变为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】设木块M的高度为H,底面积为S。在图(a)和(b)中,木块与铁块整体所受浮力等于整体的重力,因此排开水的体积相等,即ρ水gV排=(M+m)g,V排=S(H-h1)=+S(H-h2),S(h2-h1)=,由于铁块m下沉,整体所受浮力减少,减少的浮力等于容器底部对 m 的支持力,即 ΔF浮=mg-ρ水m/ρ铁g,所以可列S(H-h1)-ΔF浮/ρ水g=S(H-h3)+,求解得出h3= ,A正确,BCD错误
综上选A
【分析】根据浮力的计算、受力平衡判识选项
浮力的计算公式F浮=ρ水gV排,结合本题可知,在(b)(c)可知铁块m下沉,整体所受浮力减少,减少的浮力等于容器底部对 m 的支持力,ΔF浮=mg-ρ水m/ρ铁g,结合题目可列V排=S(H-h1)=+S(H-h2),S(H-h1)-ΔF浮/ρ水g=S(H-h3)+据此计算h3。
二、多选题
8.(2024八下·贵阳月考)如图(甲)所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动,上升到离水面一定的高度处。图(乙)是绳子拉力F随时间t变化的图象,g取10 N/kg。根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34 N
B.在t1至t2时间段内金属块在水中受到的浮力逐渐减小
C.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20 N
D.该金属块的密度是2.7×103 kg/m3
【答案】B,C,D
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【解答】A、当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
从图可知,该金属块重力为:,故A错误;
B、从图可知,绳子的拉力在时间段内逐渐的变大,则由公式可知,
金属块的重力不变,而拉力逐渐的变大,所以浮力逐渐变小。故B正确。
C、当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为34N,则金属块受到的浮力大小为:
.故C正确;
D、因为,
所以金属块排开水的体积(金属块的体积):
,
由G=mg得,金属块的质量为:,
金属块的密度为:,故D错误;
故选:BCD。
【分析】绳子拉力随时间t变化的图象,当金属块从水中一直竖直向上,但未露出液面,此时金属块排开水的体积不变,由阿基米德原理可知,此时的浮力不变,绳子的拉力也不变,即为图中的AB段。
当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,据此求出金属块重。判断A是否符合题意。
当金属块未露出液面时,拉力等于重力减去浮力,据此求金属块受到的浮力,再根据阿基米德原理求金属块排开水的体积(金属块的体积),知道金属块的重,利用重力公式求金属块的质量,最后利用密度公式求金属块的密度。来判断C、D是否符合题意。
首先判断拉力的在时间段内的变化,再利用公式判断浮力的变化。来判断B是否符合题意。
9.(2024八下·青秀期中)A、B是可自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现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;探究浮力大小的实验
【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。
10.(2024八下·集美期中)如图甲,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,已知容器底面积为,如图乙是该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h的关系。则圆柱体( )
A.受到的最大浮力为10N B.密度是
C.高是5cm D.横截面积为
【答案】B,D
【知识点】密度公式及其应用;浮力大小的计算
【解析】【解答】A.根据图乙,圆柱体完全浸没时拉力为6N,圆柱体离开水面时,测力计的示数等于圆柱体的重力,计算圆柱体受到的最大浮力为:,故A不符合题意;
B.根据重力,计算圆柱体的质量为
根据排开水的体积计算圆柱体的体积:
则圆柱体的密度为
,故B符合题意;
C.根据图乙,测力计所示增大,浮力开始减小,圆柱体上表面与水面重合;圆柱体上升高度为5cm时,测力计示数又开始不变,说明圆柱体下表面与水面重合,则圆柱体上升的高度为
圆柱体上升高度为2cm-5cm过程中,水面会下降的高度为
则圆柱体的高度为:,故C不符合题意;
D.圆柱体的横截面积为
,故D符合题意。
故选BD。
【分析】根据,计算物体的质量,利用,计算排开液体的体积;利用,计算密度;根据体积和高度,计算横截面积。
11.木块乙浮在水面上, 木块乙上放有铁块甲, 如图所示。此时, 木块受到的浮力为, 水对圆筒形容器底面的压强为, 水面距容器底面的高度为 。现将甲取下并沉入水底, 则 ( )。
A. 将减小
B. 将减小
C. 将减小
D.液体对容器底部的压力将保持不变
【答案】A,B,C
【知识点】力的合成与应用;压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【解答】A、据题可知,甲乙受力平衡,此时,当 甲取下并沉入水底 ,乙此时受力平衡,即,所以浮力变小;
B、 将甲取下并沉入水底, 则此时,甲乙受到浮力和支持力,甲乙重力不变,所以浮力减小,根据F浮=ρ液gV排,所以排开水的体积减小,即h减小,B正确
C、根据压强公式,P=ρgh可知,压强减小,F=PS可知,F减小,C正确,D错误
综上选ABC
【分析】根据浮力公式、压强判识选项
1、 受力分析:木块乙上放有铁块甲, 甲乙受力平衡,此时,当 甲取下并沉入水底 ,乙此时受力平衡,即,据此判识排开水体积的变化;
2、 将甲取下并沉入水底,此时甲乙受到浮力和支持力,而 木块乙上放有铁块甲, 仅受到浮力,据此判识浮力的变化情况
3、压强和压力的计算:公式为P=ρgh,P=F/S,根据液体高度的变化判识选项
三、实验填空题
12.(2024八下·隆回期末)如下图所示是某科研小组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】探究浮力大小的实验
【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。
13.(2024八下·廉江月考)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,小明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)某兴趣小组又找来弹簧测力计、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同学们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细心的同学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】探究浮力大小的实验
【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。
四、解答与计算题
14.(2024八下·大埔期末)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。从此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块未与水底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水的深度h的关系如图乙所示。g取10N/kg,水的密度是。求:
(1)物块受到的重力;
(2)物块完全浸没在水中受到的浮力。
【答案】(1)解:由图可知,物块未浸入水中时,即深度为0时,测力计的拉力即为物体的重力,
则重力为:
(2)解:如图,物体浸入水中后,受到浮力,所以拉力减小,当拉力不变时,说明物体已全部浸没在水中,所以物块完全浸没在水中受到的浮力为:
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据测力计可以直接测量物体的重力;
(2)根据得出所受浮力的大小;
(3)根据阿基米德原理求出物体的体积;根据密度公式求出密度。
15.(2024八下·从江月考) 将一棱长是0.1m的实心正方体,缓慢放入盛满水的烧杯内,待它静止时,从杯中溢出0.6kg的水(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3),求:
(1)正方体受到的浮力;
(2)正方体排开水的体积;
(3)判断正方体在水中静止时处于漂浮、悬浮、还是沉底;
(4)正方体的密度。
【答案】(1)解:根据阿基米德原理可知,正方体受到的浮力
F浮=G排=m排g=0.6kg×10N/kg=6N
(2)解:由得,正方体排开水体积
(3)解:正方体的体积
所以,正方体在水中静止时处于漂浮状态。
(4)解:因为正方体在水中静止时漂浮,所以
G=F浮=6N
正方体的质量为
正方体的密度
【知识点】浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)阿基米德原理可求正方体受到的浮力;(2)利用密度公式变形可求排开水的体积;
(3)求出正方体的体积,然后和排开水的体积相比较可判断其在水中静止时的浮沉状态;
(4)物体排浮所受浮力等于重力,利用G=mg可求质量,然后利用密度公式可求密度。
16.(2024八下·百色期中)一个质量是1.3kg、底面积是2×10-2m2的鱼缸放在水平桌面中央,内盛有 0.1m 深的水,水的质量是2.5kg, 将一物体挂在弹簧测力计上,测力计示数为 5N, 将物体浸入水中某一位置保持静止(如图,水未溢出),测力计示数变为3N.(ρ水=1.0×103kg/m3)则:
(1)放入物体前,水对鱼缸底部的压力为多少
(2)物体受到的浮力为多少
(3)鱼缸对桌面的压强多大
【答案】(1)解:水对鱼缸底部的压强:p=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa;
水对鱼缸底部的压力为:
F=pS=1×103Pa×2×10-2m2=20N;
(2)解:物体浸入水中时物体受到的浮力:F浮=G-F'=5N-3N=2N;
(3)解:鱼缸和水的总重力:G=(m+m')g=(2.5kg+1.3kg)×10N/kg=38N,
此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与物体对水的压力(等于水对物体的浮力)之和,
则此时鱼缸对桌面的压强:。
【知识点】压强的大小及其计算;浮力大小的计算
【解析】【分析】(1)根据液体压强公式p=ρ水gh水可计算此时水对鱼缸底部的压强,根据F=pS计算水对鱼缸底部的压力;
(2)根据称重法测浮力的公式F浮=G-F'计算物体浸入水中时物体受到的浮力;
(3)根据G=mg求出鱼缸和水的总重力,此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与水对物体的浮力之和,再根据可求出鱼缸对桌面的压强。