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浙教版科學(xué)八上期末復(fù)習(xí)專(zhuān)題學(xué)案1-浮力(含解析)

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浙教版科學(xué)八上期末復(fù)習(xí)專(zhuān)題學(xué)案1-浮力(含解析)

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例1-1.以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.在海濱游泳的人受到海水對(duì)他的浮力 B.在空中漂浮的氫氣球受到空氣對(duì)它的浮力
C.將一石塊扔到水中,在其下沉過(guò)程中不受浮力 D.在水中升起的木塊受到浮力
例1-2.一個(gè)盛有鹽水的容器中懸浮著一個(gè)雞蛋,容器放在斜面上,如圖所示。圖上畫(huà)出了幾個(gè)力的方向,你認(rèn)為雞蛋所受浮力的方向應(yīng)是(   )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
例1-3.如圖所示,a、b是能自由移動(dòng)的物體,c.d是容器自身凸起的一部分,現(xiàn)往容器里注入一些水,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A a物體一定受浮力作用 B.b物體一定受浮力作用
C.c部分一定受浮力作用 D.d部分一定受浮力作用
◆變式訓(xùn)練
1.如圖情景中沒(méi)有受到浮力的物體是(   )
A. B. C. D.
2.一長(zhǎng)方形物體浸沒(méi)在水中,受到的浮力為98N,已知上表面受到的壓力是50N,則下表面受到的水的壓力為(   )
A.48N B.50N C.98N D.148N
例2-1.(2020 臺(tái)州)如圖表示跳水運(yùn)動(dòng)員從入水到露出水面的過(guò)程,其中運(yùn)動(dòng)員受到水的浮力不斷增大的階段是(  )
A.①→② B.②→③ C.③→④ D.④→⑤
例2-2.在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中(如圖所示),小明先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出金屬塊的重力,然后將金屬塊緩慢浸入液體中不同深度,步驟如圖B、C、D、E、F所示(液體均未溢出),并將其示數(shù)記錄在表中:
實(shí)驗(yàn)步驟 B C D E F
彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)/N 2.2 2.0 1.7 1.7 1.9
(1)分析比較實(shí)驗(yàn)步驟A和_________,可得出:浮力大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān);分析比較A、B、C、D可知:浮力大小與物體________有關(guān);分析實(shí)驗(yàn)步驟A、E、F可知:浮力的大小還與__________有關(guān)。
(2)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,F(xiàn)中液體密度________(選填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(3)金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力大小是__________N,金屬塊密度為_(kāi)_________kg/m3。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
◆變式訓(xùn)練
1.(2019·紹興)小敏對(duì)“物體在水中浸沒(méi)前受到的浮力是否與浸入深度有關(guān)”進(jìn)行了研究。
(1)將一長(zhǎng)方體金屬塊橫放,部分體積浸入水中時(shí),在液面所對(duì)的燒杯壁作一標(biāo)記線,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F甲(如圖甲)為 牛;再把金屬塊豎放浸入同一杯水中,當(dāng) 時(shí),讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F乙 (如圖乙)。比較發(fā)現(xiàn)F乙=F甲。小敏得出:浸沒(méi)前物體受到的浮力與浸入深度無(wú)關(guān)。
(2)圖中兩種狀態(tài)時(shí),金屬塊底部受到水的壓強(qiáng)p甲 p乙 (選填“大于”、“等于”或“小于”)。
2.(2020 樂(lè)山)物理興趣小組在進(jìn)行“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中,用彈簧測(cè)力計(jì)掛著一實(shí)心圓柱體,以圖a、b、c、d、e分別為實(shí)驗(yàn)情景。(g取10N/kg)
(1)通過(guò)a、c兩次實(shí)驗(yàn),可知物體浸沒(méi)在水中所受浮力大小是   N;
(2)通過(guò)   兩次實(shí)驗(yàn),可探究物體所受浮力大小與浸沒(méi)深度的關(guān)系;
(3)通過(guò)c、e兩次實(shí)驗(yàn),可探究物體所受浮力大小與   的關(guān)系;
(4)在某種液體中進(jìn)行探究的過(guò)程中,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得到如圖f所示彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)與圓柱體下表面浸入深度的關(guān)系圖象,則該液體的密度為   kg/m3。
例3-1.如圖所示,把一個(gè)小球分別放入盛滿不同密度液體的甲、乙兩個(gè)溢水杯中,甲杯中溢出液體的質(zhì)量是400g,乙杯中溢出液體的質(zhì)量是500g,則小球質(zhì)量是________g。
例3-2.(2021·云南)某小組探究“浮力的大小與排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系”。
(1)彈簧測(cè)力計(jì)使用前要先進(jìn)行________。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟如圖1所示,甲、乙、丁、戊中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別為 、 、 、 。由圖甲和丁可知物體受到的浮力 ________。
(3)以下選項(xiàng)中若__________成立,則可以得出浮力的大小與排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系。
A.
B.
C.
(4)另一小組利用兩個(gè)相同的彈簧測(cè)力計(jì)A和B、飲料瓶和吸管組成的溢水杯、薄塑料袋(質(zhì)量忽略不計(jì))對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),裝置如圖2所示。向下移動(dòng)水平橫桿,使重物緩慢浸入裝滿水的溢水杯中,觀察到A的示數(shù)逐漸________,B的示數(shù)逐漸________,且A、B示數(shù)的變化量________(選境“相等”或“不相等”)。
(5)比較兩種實(shí)驗(yàn)方案,改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是_______________(多選)。
A.測(cè)力計(jì)A的示數(shù)就是物體所受浮力的大小
B.實(shí)驗(yàn)器材生活化,測(cè)力計(jì)固定、示數(shù)更穩(wěn)定
C.能同步觀察測(cè)力A,B示數(shù)的變化
例3-3.某物體重為0.6N,把它放在盛有水的燒杯中,溢出0.4N的水,則它受到的浮力(   )
A.一定為0.4N B.可能為0.3N C.一定為0.6N D.可能為0.5N
例4-1.如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)下面掛一實(shí)心圓柱體,將圓柱體從盛有水的容器上方離水面某一高度處緩緩下降(其底面始終與水面平行),使其逐漸浸沒(méi)入水中某一深度處。圖2是整個(gè)過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與圓柱體下降高度h變化關(guān)系的數(shù)據(jù)圖象,以下說(shuō)法正確的是(  )
A.圓柱體的重力為8N
B.圓柱體浸沒(méi)時(shí)受到的浮力為4N
C.圓柱體的體積為4×10-4m3
D.圓柱體的密度為1.5×103 kg/m3
例4-2.用一彈簧測(cè)力計(jì)掛著一實(shí)心圓柱體,圓柱體的底面剛好與水面接觸(未浸入水)如圖甲,然后將其逐漸
浸入水中,如圖乙是彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)隨圓柱體逐漸浸入水中的深度變化情況,求:(g取10N/kg)
(1)圓柱體受的最大浮力
(2)圓柱體的密度
◆變式訓(xùn)練
1.(2019·麗水)歸納與演繹是科學(xué)學(xué)習(xí)中非常重要的科學(xué)方法,下表是興趣小組歸納“根據(jù)ρ=m/V,運(yùn)用浮力知識(shí)間接測(cè)量固體密度”的方法,請(qǐng)回答:
方法 實(shí)驗(yàn)器材 操作過(guò)程 思維過(guò)程 數(shù)據(jù)處理 適用范圍
一 彈簧測(cè)力計(jì) 燒杯 水 ∵m=G/g V物=V排=F浮/ρ水g ∴ρ物=m/V物=Gρ水/F浮=F1 ρ水/ (F1-F2) (1)ρ物=_____千克/米3 ρ物>ρ液
二 量筒 細(xì)鐵絲 水 …… (2)ρ物=_________(用 V1、V2、V3、ρ水表示) …… ρ物<ρ液
2.如圖甲所示,正方體金屬塊在鋼絲繩拉力作用下,從水中勻速緩慢上升,直至完全離開(kāi)水面(金屬塊上所帶水的重力影響可忽略不計(jì))。圖乙是鋼絲繩拉力F隨時(shí)間t變化的圖象。求:
(1)金屬塊底面在深度為2m時(shí)受到水的壓強(qiáng);
(2)金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力;
(3)金屬塊的體積;
例5-1一塊馬鈴薯恰好能懸浮在某一濃度的鹽水中,如果將這塊馬鈴薯切成大小不等的兩塊,仍放到這一鹽水中,則( )
A.大的一塊下沉,小的一塊漂浮 B.兩塊都下沉
C.兩塊都上浮 D.兩塊都懸浮
例5-2.(2020 金華)如圖為金魚(yú)吐出的某個(gè)氣泡在溫度恒定的水中上升過(guò)程的示意圖。該過(guò)程中氣泡密度和受到浮力的變化情況,敘述正確的是(  )
A.密度和浮力都不變 B.密度和浮力都變大
C.密度變小,浮力不變 D.密度變小,浮力變大
例5-3.(2021·紹興)如圖所示,已知雞蛋的質(zhì)量為55克,體積為5立方厘米。將雞蛋放在盛有清水的玻璃杯里,雞蛋沉入杯底(圖甲);逐漸將食鹽溶解在水中,雞蛋恰好懸浮(圖乙);繼續(xù)溶解食鹽,最終雞蛋漂浮(圖丙)。下列說(shuō)法正確的是( )

A. 圖甲中雞蛋所受浮力為0.55牛 B. 圖乙中鹽水的密度是1.1×103千克/米3
C. 圖丙中雞蛋所受浮力大于雞蛋自身重力 D. 圖中三種狀態(tài)下浮力的大小關(guān)系是F甲◆變式訓(xùn)練
1.(2021·涼山)如圖所示,將一個(gè)空心鐵球浸沒(méi)入水中,放手后鐵球恰好懸浮,若沿虛線方向?qū)㈣F球切成大小不等的兩塊,則( )
A. 大塊的將下沉,小塊的將上浮 B. 大塊的將上浮,小塊的將下沉
C. 兩塊都將上浮 D. 兩塊都將下沉
2.【物體沉浮的判斷】把一鐵塊系在氣球上,放入水中,恰好懸浮于水中某處,如圖所示,則(   )
A.若沿容器壁緩綏注入一些水,則鐵塊和氣球仍然懸浮
B.若往水中加入一些食鹽則鐵塊所受浮力增大
C.若剪斷細(xì)繩,則氣球上浮,鐵塊下沉,水面高度不變
D.若將鐵塊取下,分成大小不等的兩塊放回容器中,則小塊上浮,大塊下沉
例6-1.如圖體積相等的A、B、C三球在某種液體中靜止時(shí)的狀態(tài),C與地面之間有壓力存在, 球受到的浮力最大, 球受到的浮力最小。 球的密度最大, 球的密度最小。
例6-2.如圖所示,a、b、c是三個(gè)實(shí)心小球,其中a與b質(zhì)量相等,b與c體積相同,放入水中后,a球漂浮、b球懸浮、c球沉底。則下列判斷中正確的是( )
A、它們的體積關(guān)系是:Va<Vb=Vc
B、它們的重力關(guān)系是:Ga=Gb>Gc
C、它們所受的浮力關(guān)系是:Fa=Fb=Fc
D、它們的密度關(guān)系是:ρa(bǔ)>ρb>ρc
例6-3.如圖所示,甲、乙、丙三只實(shí)心球的質(zhì)量相等,在同種液體中靜止(圖中標(biāo)注球靜止時(shí)的位置,不表示球的真實(shí)大小)由圖中三個(gè)球的位置可知( )
A.甲球受的浮力最大 B.三個(gè)球受到的浮力大小相等
C.丙球受的浮力最小. D.甲球體積最小
◆變式訓(xùn)練
1.三個(gè)完全相同的實(shí)心球,分別在如圖所示的水、鹽水、水銀三種液體中靜止,所受浮力為F甲、F乙、F丙,下面判斷正確的是( )
A、 F甲=F乙>F丙 B、 F甲<F乙<F丙
C、 F甲=F乙< F丙 D、 F丙 < F甲< F乙
2.(2020 衢州)2020年4月23日,“雪龍”號(hào)考察船圓滿完成歷時(shí)198天的南極考察任務(wù),返回上海碼頭落錨。在鐵鏈拉著鐵錨緩慢放入水中時(shí),經(jīng)歷了如圖所示三種情況:圖甲中鐵錨部分浸入水中;圖乙中鐵錨完全浸沒(méi)水中但未觸底;圖丙中鐵錨沉底。三種情況下船身受到的浮力大小分別為F甲、F乙、F丙,它們的大小關(guān)系正確的是(  )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙=F丙
C.F甲>F乙>F丙 D.F甲<F乙<F丙
例7-1.如圖所示,一艘輪船在甲海洋中航行,水面在輪船上的A位置.當(dāng)該輪船駛?cè)胍液Q笾袝r(shí),水面在輪船上的B位置.設(shè)輪船的總質(zhì)量不變,輪船在甲、乙兩海洋中所受浮力分別為F1和F2,甲、乙兩海洋的海水密度分別為ρ1和ρ2. 則F1 _________  F2,ρ1 _________ ρ2. (都選填“>”、“<”或“=”)
例7-2.(2020 湖州)2019年12月17日,由我國(guó)自主建造的第一艘國(guó)產(chǎn)航母﹣﹣山東艦(如圖甲),正式交付海軍。該艦標(biāo)準(zhǔn)排水量為5萬(wàn)噸,可同時(shí)停放36架殲﹣15艦載機(jī)。若每架艦載機(jī)質(zhì)量為25噸。(海水的密度取1.03×103千克/立方米)
(1)艦載機(jī)起飛時(shí)(如圖乙),以艦載機(jī)為參照物,航母是   的。(選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”)
(2)在標(biāo)準(zhǔn)排水量時(shí),航母所受的浮力為   。
(3)當(dāng)36架艦載機(jī)全部飛離航母后、航母排開(kāi)海水的體積減少了   立方米。(結(jié)果保留一位小數(shù))
例8-1.如圖所示,把兩支完全相同的密度計(jì)分別放在甲、乙兩種液體中,它們所受到的浮力分別為F甲和F乙,則F甲______F乙;若兩液體深度相同,則兩液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)關(guān)系是p甲______p乙(選填“<”“=”或“>”)。
例8-2.(2021·揚(yáng)州)利用筆芯自制密度計(jì),同款的新筆芯和用了一半油墨的舊筆芯應(yīng)該選用________將所選筆芯放入水中,它能________漂浮在水中,在筆芯上標(biāo)出水面的位置A,將筆芯放人酒精中,仍可漂浮,標(biāo)出液面的位置B,如圖所示,該筆芯漂浮在水中和酒精中時(shí)受到的浮力大小________,已知水的密度ρ=1.0g/cm3 , 酒精的密度ρ=0.8g/cm3 , 若筆芯漂浮在密度為=0.9g/cm3的液體中,則液面對(duì)應(yīng)的位置可能是________(填“C”或“D”)。
例9-1.(2021·嘉興)如圖所示,潛水員正潛沒(méi)在海水中,他攜帶的氣瓶可以對(duì)身上的背心進(jìn)行充氣或放氣,以改變背心的體積大小來(lái)實(shí)現(xiàn)浮沉。下列對(duì)潛水員分析正確的是( )
A. 向海底下潛過(guò)程中,受到海水的壓強(qiáng)變大 B. 海水中水平游動(dòng)時(shí),受到海水的壓強(qiáng)變小
C. 對(duì)背心進(jìn)行放氣后,受到海水的浮力變大 D. 對(duì)背心進(jìn)行充氣后,受到海水的浮力變小
例9-2.【浮力應(yīng)用:潛水艇】在某淡水湖進(jìn)行科考的一小型科研潛水艇總體積為20m3,艇內(nèi)兩側(cè)有水艙,潛水艇截面如圖所示.潛水艇通過(guò)向水艙內(nèi)充水或從水艙中向外排水來(lái)改變潛水艇的自重,從而使其下沉或上浮.(湖水的密度為1.0×103 kg/m3,g取1.0N/kg).
(1)水艙未充湖水時(shí),潛水艇總重量為1.6×105 N,此時(shí),漂浮在湖面的潛水艇排開(kāi)湖水的體積是多少?
(2)為使?jié)撍耆珴撊牒校辽賾?yīng)向水艙充入多少重量的湖水?
例10-1.(2021·金華)某校“制作浮力秤”項(xiàng)目研究小組,制成如圖所示浮力秤。使用過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)稱(chēng)量范圍較小,有待提升改造。
【原理分析】浮力秤是利用物體漂浮時(shí),F(xiàn)浮=G物的原理工作的:浮力大小與液體密度和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。
【問(wèn)題提出】浮力大小與液體密度存在怎樣的定量關(guān)系?
【方案設(shè)計(jì)】
器材:懸掛式電子秤、金屬塊(4.0N)、大燒杯、水以及各種不同密度的溶液等。
步驟:①將金屬塊掛在電子秤下,讀取電子秤示數(shù)并記錄;
②將金屬塊浸沒(méi)在盛水的燒杯中,讀取電子秤示數(shù)并記錄,然后取出金屬塊擦干;
③按照步驟②的操作,換用不同密度的溶液,多次重復(fù)試驗(yàn)。
【數(shù)據(jù)處理】
實(shí)驗(yàn)編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7
液體密度ρ液(g/cm3) — 0.8 1.0 1.2 1.4 1.9 2.0
電子秤示數(shù)F拉(N) 0.4 3.6 3.5 3.4 3.3 2.6 3.0
浮力大小F浮(N) — 0.4 0.5 X 0.7 1.4 1.0
【交流分析】
(1)表格中x的數(shù)據(jù)是________;
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,除步驟①外,其余每一次測(cè)量,金屬塊都需要浸沒(méi),其目的是________;
(3)小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析討論,認(rèn)為第6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常。若電子秤正常工作、電子秤讀數(shù)和表中數(shù)據(jù)記錄均無(wú)誤。則造成此次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常的原因可能是________;
(4)【得出結(jié)論】……
例10-2.(2017 杭州)小金學(xué)了浮力的知識(shí)后,想制造一臺(tái)浮力秤,他將一段密度為0.5×103千克/米3,粗細(xì)均勻的木料,先進(jìn)行不吸水處理,再將其豎立水中,如圖所示,這段木料長(zhǎng)為40厘米,橫截面積為0.1米2,其上表面可以作為秤盤(pán)(g=10牛/千克),問(wèn):
(1)質(zhì)量為0的刻度線的位置在哪里?
(2)距離上表面10厘米處的刻度對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為多少?
2例1-1.以下說(shuō)法錯(cuò)誤的是( C )
A.在海濱游泳的人受到海水對(duì)他的浮力 B.在空中漂浮的氫氣球受到空氣對(duì)它的浮力
C.將一石塊扔到水中,在其下沉過(guò)程中不受浮力 D.在水中升起的木塊受到浮力
例1-2.一個(gè)盛有鹽水的容器中懸浮著一個(gè)雞蛋,容器放在斜面上,如圖所示。圖上畫(huà)出了幾個(gè)力的方向,你認(rèn)為雞蛋所受浮力的方向應(yīng)是( C )
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
例1-3.如圖所示,a、b是能自由移動(dòng)的物體,c.d是容器自身凸起的一部分,現(xiàn)往容器里注入一些水,則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( C )
A a物體一定受浮力作用 B.b物體一定受浮力作用
C.c部分一定受浮力作用 D.d部分一定受浮力作用
◆變式訓(xùn)練
1.如圖情景中沒(méi)有受到浮力的物體是( C )
A. B. C. D.
2.一長(zhǎng)方形物體浸沒(méi)在水中,受到的浮力為98N,已知上表面受到的壓力是50N,則下表面受到的水的壓力為( D )
A.48N B.50N C.98N D.148N
例2-1.(2020 臺(tái)州)如圖表示跳水運(yùn)動(dòng)員從入水到露出水面的過(guò)程,其中運(yùn)動(dòng)員受到水的浮力不斷增大的階段是(  )
A.①→② B.②→③ C.③→④ D.④→⑤
【解答】
運(yùn)動(dòng)員從入水到露出水面的過(guò)程中,水的密度不變;
①→②是入水過(guò)程,排開(kāi)水的體積增大,由F浮=ρ水gV排可知運(yùn)動(dòng)員受到水的浮力不斷增大;
②→③,③→④,運(yùn)動(dòng)員浸沒(méi)在水中,其排開(kāi)水的體積不變,所受浮力不變;
④→⑤是露出水面的過(guò)程,運(yùn)動(dòng)員排開(kāi)水的體積減小,所受浮力減小,故A正確,BCD錯(cuò)誤。故選:A。
例2-2.在探究“浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)中(如圖所示),小明先用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出金屬塊的重力,然后將金屬塊緩慢浸入液體中不同深度,步驟如圖B、C、D、E、F所示(液體均未溢出),并將其示數(shù)記錄在表中:
實(shí)驗(yàn)步驟 B C D E F
彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)/N 2.2 2.0 1.7 1.7 1.9
(1)分析比較實(shí)驗(yàn)步驟A和_________,可得出:浮力大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān);分析比較A、B、C、D可知:浮力大小與物體________有關(guān);分析實(shí)驗(yàn)步驟A、E、F可知:浮力的大小還與__________有關(guān)。
(2)分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知,F(xiàn)中液體密度________(選填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。
(3)金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力大小是__________N,金屬塊密度為_(kāi)_________kg/m3。(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)D、E; 排開(kāi)液體的體積;液體的密度 (2)小于 (3)1; 2.7×103
◆變式訓(xùn)練
1.(2019·紹興)小敏對(duì)“物體在水中浸沒(méi)前受到的浮力是否與浸入深度有關(guān)”進(jìn)行了研究。
(1)將一長(zhǎng)方體金屬塊橫放,部分體積浸入水中時(shí),在液面所對(duì)的燒杯壁作一標(biāo)記線,讀出彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F甲(如圖甲)為 牛;再把金屬塊豎放浸入同一杯水中,當(dāng) 時(shí),讀出彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F乙 (如圖乙)。比較發(fā)現(xiàn)F乙=F甲。小敏得出:浸沒(méi)前物體受到的浮力與浸入深度無(wú)關(guān)。
(2)圖中兩種狀態(tài)時(shí),金屬塊底部受到水的壓強(qiáng)p甲 p乙 (選填“大于”、“等于”或“小于”)。
(1)1.6 水面與標(biāo)記線相平 (2)小于
2.(2020 樂(lè)山)物理興趣小組在進(jìn)行“探究浮力的大小與哪些因素有關(guān)”實(shí)驗(yàn)中,用彈簧測(cè)力計(jì)掛著一實(shí)心圓柱體,以圖a、b、c、d、e分別為實(shí)驗(yàn)情景。(g取10N/kg)
(1)通過(guò)a、c兩次實(shí)驗(yàn),可知物體浸沒(méi)在水中所受浮力大小是   N;
(2)通過(guò)   兩次實(shí)驗(yàn),可探究物體所受浮力大小與浸沒(méi)深度的關(guān)系;
(3)通過(guò)c、e兩次實(shí)驗(yàn),可探究物體所受浮力大小與   的關(guān)系;
(4)在某種液體中進(jìn)行探究的過(guò)程中,記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),得到如圖f所示彈簧測(cè)力計(jì)讀數(shù)與圓柱體下表面浸入深度的關(guān)系圖象,則該液體的密度為   kg/m3。
【解答】(1)由a、c兩次實(shí)驗(yàn)中測(cè)力計(jì)示數(shù)可知,物體浸沒(méi)在水中所受的浮力為:F浮水=G﹣Fc=2N﹣1.5N=0.5N;(2)研究物體所受浮力的大小與浸沒(méi)的深度的關(guān)系時(shí)采用的是控制變量法,需要控制排開(kāi)液體的密度和體積相同,所以應(yīng)該對(duì)比cd;(3)由圖c、e所示實(shí)驗(yàn)可知,物體排開(kāi)液體的體積相同而液體密度不同,該實(shí)驗(yàn)可以探究浮力大小與液體密度的關(guān)系;
(4)實(shí)驗(yàn)步驟c中,物體受到的浮力為:F浮c=G﹣Fc=2N﹣1.5N=0.5N;
實(shí)驗(yàn)步驟e中,物體受到的浮力為:F浮e=G﹣Fe=2N﹣1.6N=0.4N;
因物體均浸沒(méi),所以V排水=V排液;
根據(jù)阿基米德原理可知:=;
所以該液體的密度為:
ρ液=×ρ水=×1×103kg/m3=0.8×103kg/m3。
故答案為:(1)0.5;(2)c、d;(3)液體密度;(4)0.8×103。
例3-1.如圖所示,把一個(gè)小球分別放入盛滿不同密度液體的甲、乙兩個(gè)溢水杯中,甲杯中溢出液體的質(zhì)量是400g,乙杯中溢出液體的質(zhì)量是500g,則小球質(zhì)量是________g。
【答案】500g
例3-2.(2021·云南)某小組探究“浮力的大小與排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系”。
(1)彈簧測(cè)力計(jì)使用前要先進(jìn)行________。
(2)實(shí)驗(yàn)步驟如圖1所示,甲、乙、丁、戊中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別為 、 、 、 。由圖甲和丁可知物體受到的浮力 ________。
(3)以下選項(xiàng)中若__________成立,則可以得出浮力的大小與排開(kāi)液體所受重力的關(guān)系。
A.
B.
C.
(4)另一小組利用兩個(gè)相同的彈簧測(cè)力計(jì)A和B、飲料瓶和吸管組成的溢水杯、薄塑料袋(質(zhì)量忽略不計(jì))對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn),裝置如圖2所示。向下移動(dòng)水平橫桿,使重物緩慢浸入裝滿水的溢水杯中,觀察到A的示數(shù)逐漸________,B的示數(shù)逐漸________,且A、B示數(shù)的變化量________(選境“相等”或“不相等”)。
(5)比較兩種實(shí)驗(yàn)方案,改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)是_______________(多選)。
A.測(cè)力計(jì)A的示數(shù)就是物體所受浮力的大小
B.實(shí)驗(yàn)器材生活化,測(cè)力計(jì)固定、示數(shù)更穩(wěn)定
C.能同步觀察測(cè)力A,B示數(shù)的變化
【答案】 (1)調(diào)零
(2)F1-F3
(3)B
(4)變小;變大;相等
(5)B,C
【考點(diǎn)】探究浮力大小的實(shí)驗(yàn)
【解析】【解答】(1)使用彈簧測(cè)力計(jì)前要先對(duì)它進(jìn)行調(diào)零,不然會(huì)影響測(cè)量。

(2)因?yàn)楦×蜏y(cè)力計(jì)示數(shù)和等于重力,所以物體受到的浮力為F浮=F1-F3
(3)排開(kāi)液體所受重力G排=F4-F2 , 根據(jù)阿基米德原理,浮力等于排開(kāi)液體所受重力,故F1-F3= F4-F2 , 故答案為:B。
(4)向下移動(dòng)水平橫桿,使重物緩慢浸入繼滿水的溢水杯中,物體排開(kāi)液體體積變大,浮力變大,所以A的示數(shù)逐漸變小,塑料袋中水增加,B的示數(shù)逐漸增大,因?yàn)锳B示數(shù)變化量都等于排開(kāi)液體的重力,所以變化量相等。
(5)A.A的示數(shù)和浮力之和等于重力,A不符合題意;
B.塑料袋在生活中常見(jiàn),測(cè)力計(jì)不用手提,固定了,示數(shù)更穩(wěn)定,B符合題意;
C.由圖可知,能同步觀察測(cè)力A、B示數(shù)的變化,便于比較,C符合題意。
故答案為:BC。
【分析】(1)使用彈簧測(cè)力計(jì)時(shí)首先要調(diào)零;
(2)(3)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證阿基米德原理,先測(cè)量物體的重力,把物體浸沒(méi)在液體中,利用稱(chēng)重法測(cè)量物體的浮力,利用溢水杯收集物體排開(kāi)的液體,測(cè)量排開(kāi)液體的重力,最后比較物體受到的浮力與排開(kāi)液體的重力的關(guān)系即可;
(4)阿基米德原理給出了一種求解物體浮力大小的方法,F(xiàn)浮=ρ液gV排 , ρ液是液體的密度,V排使物體排開(kāi)水的體積,液體密度越大,排開(kāi)液體的體積越大,那么物體受到的浮力就越大。
(5)彈簧測(cè)力計(jì)固定,讀數(shù)更方便。
例3-3.某物體重為0.6N,把它放在盛有水的燒杯中,溢出0.4N的水,則它受到的浮力( D )
A.一定為0.4N B.可能為0.3N C.一定為0.6N D.可能為0.5N
例4-1.如圖所示,彈簧測(cè)力計(jì)下面掛一實(shí)心圓柱體,將圓柱體從盛有水的容器上方離水面某一高度處緩緩下降(其底面始終與水面平行),使其逐漸浸沒(méi)入水中某一深度處。圖2是整個(gè)過(guò)程中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)F與圓柱體下降高度h變化關(guān)系的數(shù)據(jù)圖象,以下說(shuō)法正確的是(  )
A.圓柱體的重力為8N
B.圓柱體浸沒(méi)時(shí)受到的浮力為4N
C.圓柱體的體積為4×10-4m3
D.圓柱體的密度為1.5×103 kg/m3
【解答】解:
A、由圖象可知,當(dāng)h=0時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為12N,此時(shí)圓柱體處于空氣中,根據(jù)二力平衡條件可知,G=F拉=12N,故A錯(cuò)誤;
B、圖象中CD段是圓柱體完全浸入水中的情況,此時(shí)圓柱體受到的拉力F=4N,
則圓柱體受到的浮力:F浮=G-F=12N-4N=8N.故B錯(cuò)誤;
C、圓柱體完全浸入水中時(shí),根據(jù)F浮=ρ水gV排得圓柱體的體積:
V物=V排===8×10-4m3,故C錯(cuò)誤;
D、圓柱體的質(zhì)量:m===1.2kg;
則圓柱體的密度:
ρ物===1.5×103kg/m3.故D正確。
故選:D。
例4-2.用一彈簧測(cè)力計(jì)掛著一實(shí)心圓柱體,圓柱體的底面剛好與水面接觸(未浸入水)如圖甲,然后將其逐漸
浸入水中,如圖乙是彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)隨圓柱體逐漸浸入水中的深度變化情況,求:(g取10N/kg)
(1)圓柱體受的最大浮力 (1)由題意可知F浮=G-F‘=2.0N-1.4N=0.6N
(2)圓柱體的密度 ∴=G/V物g=2.0/0.6×10-4×10=3.3×103kg/m3
◆變式訓(xùn)練
1.(2019·麗水)歸納與演繹是科學(xué)學(xué)習(xí)中非常重要的科學(xué)方法,下表是興趣小組歸納“根據(jù)ρ=m/V,運(yùn)用浮力知識(shí)間接測(cè)量固體密度”的方法,請(qǐng)回答:
方法 實(shí)驗(yàn)器材 操作過(guò)程 思維過(guò)程 數(shù)據(jù)處理 適用范圍
一 彈簧測(cè)力計(jì) 燒杯 水 ∵m=G/g V物=V排=F浮/ρ水g ∴ρ物=m/V物=Gρ水/F浮=F1 ρ水/ (F1-F2) (1)ρ物=_____千克/米3 ρ物>ρ液
二 量筒 細(xì)鐵絲 水 …… (2)ρ物=_________(用 V1、V2、V3、ρ水表示) …… ρ物<ρ液
(1)3×103 (2)ρ水
2.如圖甲所示,正方體金屬塊在鋼絲繩拉力作用下,從水中勻速緩慢上升,直至完全離開(kāi)水面(金屬塊上所帶水的重力影響可忽略不計(jì))。圖乙是鋼絲繩拉力F隨時(shí)間t變化的圖象。求:
(1)金屬塊底面在深度為2m時(shí)受到水的壓強(qiáng);
(2)金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力;
(3)金屬塊的體積;
【解答】解:
(1)金屬塊底面受到的壓強(qiáng):
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa;
(2)由圖象可知:在空氣中受到的拉力F1=2.7×104N,
浸沒(méi)在水中受到的拉力F2=1.7×104N
金屬塊受到的浮力F浮=F1-F2=2.7×104N-1.7×104N=1.0×104N;
(3)根據(jù)F浮=G排=ρ液V排g
石料的體積V=V排===1m3;
答:(1)金屬塊底面在深度為2m時(shí)受到水的壓強(qiáng)為2×104Pa;
(2)金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí)受到的浮力為1.0×104N;
(3)金屬塊的體積為1m3;
例5-1一塊馬鈴薯恰好能懸浮在某一濃度的鹽水中,如果將這塊馬鈴薯切成大小不等的兩塊,仍放到這一鹽水中,則( D )
A.大的一塊下沉,小的一塊漂浮 B.兩塊都下沉
C.兩塊都上浮 D.兩塊都懸浮
例5-2.(2020 金華)如圖為金魚(yú)吐出的某個(gè)氣泡在溫度恒定的水中上升過(guò)程的示意圖。該過(guò)程中氣泡密度和受到浮力的變化情況,敘述正確的是(  )
A.密度和浮力都不變 B.密度和浮力都變大
C.密度變小,浮力不變 D.密度變小,浮力變大
【解答】金魚(yú)吐出的氣泡在水中上升的過(guò)程中,所處深度減小,受到的液體壓強(qiáng)變小,故氣泡體積增大,而氣泡內(nèi)空氣的質(zhì)量不變,由ρ=可知,密度變小;
氣泡上升時(shí),體積變大,則排開(kāi)水的體積變大,
所以由F浮=ρgV排可得:氣泡受到水的浮力變大。
故ABC錯(cuò)誤,D正確。故選:D。
例5-3.(2021·紹興)如圖所示,已知雞蛋的質(zhì)量為55克,體積為5立方厘米。將雞蛋放在盛有清水的玻璃杯里,雞蛋沉入杯底(圖甲);逐漸將食鹽溶解在水中,雞蛋恰好懸浮(圖乙);繼續(xù)溶解食鹽,最終雞蛋漂浮(圖丙)。下列說(shuō)法正確的是( )

A. 圖甲中雞蛋所受浮力為0.55牛 B. 圖乙中鹽水的密度是1.1×103千克/米3
C. 圖丙中雞蛋所受浮力大于雞蛋自身重力 D. 圖中三種狀態(tài)下浮力的大小關(guān)系是F甲解析:(1)(3)(4)根據(jù)浮沉條件比較浮力和重力的大小關(guān)系。
(2)首先根據(jù)計(jì)算出雞蛋的密度,再根據(jù)浮沉條件計(jì)算鹽水的密度。
雞蛋的重力為G=mg=0.055kg×10N/kg=0.55N。
圖甲中,雞蛋在清水里下沉,則浮力小于重力,即小于0.55N,故A錯(cuò)誤;
雞蛋的密度為;。圖乙中,雞蛋在鹽水中懸浮,則鹽水密度等于雞蛋密度,故B正確;
圖丙中,雞蛋在鹽水中漂浮,則浮力等于重力,故C錯(cuò)誤;
根據(jù)浮沉條件可知,三種狀態(tài)下浮力的大小關(guān)系為:F甲◆變式訓(xùn)練
1.(2021·涼山)如圖所示,將一個(gè)空心鐵球浸沒(méi)入水中,放手后鐵球恰好懸浮,若沿虛線方向?qū)㈣F球切成大小不等的兩塊,則( )
A. 大塊的將下沉,小塊的將上浮 B. 大塊的將上浮,小塊的將下沉
C. 兩塊都將上浮 D. 兩塊都將下沉
【答案】 B
【考點(diǎn)】物體的浮沉條件及其應(yīng)用
【解析】【解答】空心銅球懸浮在某液體中,說(shuō)明物體的密度與液體的密度相同,將它沿圖示虛線切為大小不等的兩塊后,小塊為實(shí)心,小塊密度大于液體的密度,大塊仍為空心,切除部分實(shí)心后密度減小,密度小于液體的密度,所以大塊將上浮,小塊將下沉,ACD不符合題意,B符合題意。
故答案為:B。
2.【物體沉浮的判斷】把一鐵塊系在氣球上,放入水中,恰好懸浮于水中某處,如圖所示,則( B )
A.若沿容器壁緩綏注入一些水,則鐵塊和氣球仍然懸浮
B.若往水中加入一些食鹽則鐵塊所受浮力增大
C.若剪斷細(xì)繩,則氣球上浮,鐵塊下沉,水面高度不變
D.若將鐵塊取下,分成大小不等的兩塊放回容器中,則小塊上浮,大塊下沉
例6-1.如圖體積相等的A、B、C三球在某種液體中靜止時(shí)的狀態(tài),C與地面之間有壓力存在, 球受到的浮力最大, 球受到的浮力最小。 球的密度最大, 球的密度最小。
【答案】 BC , A , C , A
例6-2.如圖所示,a、b、c是三個(gè)實(shí)心小球,其中a與b質(zhì)量相等,b與c體積相同,放入水中后,a球漂浮、b球懸浮、c球沉底。則下列判斷中正確的是( C )
A、它們的體積關(guān)系是:Va<Vb=Vc
B、它們的重力關(guān)系是:Ga=Gb>Gc
C、它們所受的浮力關(guān)系是:Fa=Fb=Fc
D、它們的密度關(guān)系是:ρa(bǔ)>ρb>ρc
例6-3.如圖所示,甲、乙、丙三只實(shí)心球的質(zhì)量相等,在同種液體中靜止(圖中標(biāo)注球靜止時(shí)的位置,不表示球的真實(shí)大小)由圖中三個(gè)球的位置可知( C )
A.甲球受的浮力最大 B.三個(gè)球受到的浮力大小相等
C.丙球受的浮力最小. D.甲球體積最小
◆變式訓(xùn)練
1.三個(gè)完全相同的實(shí)心球,分別在如圖所示的水、鹽水、水銀三種液體中靜止,所受浮力為F甲、F乙、F丙,下面判斷正確的是( )
A、 F甲=F乙>F丙 B、 F甲<F乙<F丙
C、 F甲=F乙< F丙 D、 F丙 < F甲< F乙
【答案 】:B
2.(2020 衢州)2020年4月23日,“雪龍”號(hào)考察船圓滿完成歷時(shí)198天的南極考察任務(wù),返回上海碼頭落錨。在鐵鏈拉著鐵錨緩慢放入水中時(shí),經(jīng)歷了如圖所示三種情況:圖甲中鐵錨部分浸入水中;圖乙中鐵錨完全浸沒(méi)水中但未觸底;圖丙中鐵錨沉底。三種情況下船身受到的浮力大小分別為F甲、F乙、F丙,它們的大小關(guān)系正確的是(  )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙=F丙
C.F甲>F乙>F丙 D.F甲<F乙<F丙
【解答】考察船和鐵錨為一個(gè)整體,考察船和鐵錨的總重力為G,
圖甲中鐵錨部分浸入水中;考察船和鐵錨受力情況是:重力G、船身受到的浮力F甲、鐵錨受到的浮力F浮1,
由于考察船時(shí)處于漂浮狀態(tài),根據(jù)物體受力平衡可知:F甲+F浮1=G;
所以,F(xiàn)甲=G﹣F浮1;
圖乙中鐵錨完全浸沒(méi)水中但未觸底;考察船和鐵錨受力情況是:重力G、船身受到的浮力F乙、鐵錨受到的浮力F浮2,由于考察船時(shí)處于漂浮狀態(tài),根據(jù)物體受力平衡可知:F乙+F浮2=G;
所以,F(xiàn)乙=G﹣F浮2;
圖丙中由于鐵錨沉底,則鐵錨受到支持力的作用,所以,考察船和鐵錨受力情況是:重力G、船身受到的浮力F乙、鐵錨受到的浮力F浮2、支持力F支持,
根據(jù)受力平衡可知:F丙+F浮3+F支持=G;
所以,F(xiàn)丙=G﹣F浮2﹣F支持;
由于圖甲鐵錨部分浸入水中;圖乙和圖丙中鐵錨完全浸沒(méi)水中,則:鐵錨排開(kāi)水的體積V排1<V排2=V排3=V鐵錨,根據(jù)阿基米德原理可知:F浮1<F浮2=F浮3,
所以,F(xiàn)甲>F乙>F丙。故選:C。
例7-1.如圖所示,一艘輪船在甲海洋中航行,水面在輪船上的A位置.當(dāng)該輪船駛?cè)胍液Q笾袝r(shí),水面在輪船上的B位置.設(shè)輪船的總質(zhì)量不變,輪船在甲、乙兩海洋中所受浮力分別為F1和F2,甲、乙兩海洋的海水密度分別為ρ1和ρ2. 則F1 _________  F2,ρ1 _________ ρ2. (都選填“>”、“<”或“=”)
答案為:=;>.
例7-2.(2020 湖州)2019年12月17日,由我國(guó)自主建造的第一艘國(guó)產(chǎn)航母﹣﹣山東艦(如圖甲),正式交付海軍。該艦標(biāo)準(zhǔn)排水量為5萬(wàn)噸,可同時(shí)停放36架殲﹣15艦載機(jī)。若每架艦載機(jī)質(zhì)量為25噸。(海水的密度取1.03×103千克/立方米)
(1)艦載機(jī)起飛時(shí)(如圖乙),以艦載機(jī)為參照物,航母是   的。(選填“運(yùn)動(dòng)”或“靜止”)
(2)在標(biāo)準(zhǔn)排水量時(shí),航母所受的浮力為   。
(3)當(dāng)36架艦載機(jī)全部飛離航母后、航母排開(kāi)海水的體積減少了   立方米。(結(jié)果保留一位小數(shù))
【解答】(1)艦載機(jī)起飛時(shí),航母與艦載機(jī)的位置不斷變化,載機(jī)為參照物,航母是運(yùn)動(dòng)的;
(2)航母處于漂浮狀態(tài),在標(biāo)準(zhǔn)排水量時(shí),航母所受的浮力:
F浮=G總=m排g=5×107kg×10N/kg=5×108N;
(3)物體所受重力與質(zhì)量成正比,36架艦載機(jī)全部飛離航母后,排開(kāi)海水所受重力減小值:△m排=m艦載機(jī)=36×2.5×104kg=9.0×105kg,
由密度公式ρ=得,
航母排開(kāi)海水的體積減少:△V==≈873.8m3。
故答案為:(1)運(yùn)動(dòng);(2)5×108N;(3)873.8。
例8-1.如圖所示,把兩支完全相同的密度計(jì)分別放在甲、乙兩種液體中,它們所受到的浮力分別為F甲和F乙,則F甲______F乙;若兩液體深度相同,則兩液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)關(guān)系是p甲______p乙(選填“<”“=”或“>”)。
【答案】= <
例8-2.(2021·揚(yáng)州)利用筆芯自制密度計(jì),同款的新筆芯和用了一半油墨的舊筆芯應(yīng)該選用________將所選筆芯放入水中,它能________漂浮在水中,在筆芯上標(biāo)出水面的位置A,將筆芯放人酒精中,仍可漂浮,標(biāo)出液面的位置B,如圖所示,該筆芯漂浮在水中和酒精中時(shí)受到的浮力大小________,已知水的密度ρ=1.0g/cm3 , 酒精的密度ρ=0.8g/cm3 , 若筆芯漂浮在密度為=0.9g/cm3的液體中,則液面對(duì)應(yīng)的位置可能是________(填“C”或“D”)。
【答案】 用了一半油墨的舊;豎直;相等;D
【考點(diǎn)】物體的浮沉條件及其應(yīng)用
【解析】【解答】利用筆芯自制密度計(jì),同款的新筆芯和用了一半油墨的舊筆芯應(yīng)該選用將所選用了一半油墨的舊筆芯放入水中,這樣的舊筆芯重心低,穩(wěn)度大,它能豎直漂浮在水中。
筆芯漂浮在水中和酒精中時(shí)都漂浮,受到的浮力都等于筆芯自身的重力,故該筆芯漂浮在水中和酒精中時(shí)受到的浮力大小相等。
筆芯漂浮在水中標(biāo)出水面的位置A,將筆芯放人酒精中,仍可漂浮,標(biāo)出液面的位置B,水的密度 =1.0g/cm3 , 酒精的密度 =0.8g/cm3 , 若筆芯漂浮在密度為=0.9g/cm3的液體中時(shí),設(shè)筆的質(zhì)量為m,重力為G,筆頭的體積為V0 , 筆管的橫截面積為S,根據(jù)
化簡(jiǎn)
可知密度與筆管所在的深度成反比,當(dāng)密度由0.8g/cm3變成0.9 g/cm3 , 和由0.9g/cm3變成1 g/cm3相比變化量相同時(shí),深度的變化量
故如圖應(yīng)取D點(diǎn)。
例9-1.(2021·嘉興)如圖所示,潛水員正潛沒(méi)在海水中,他攜帶的氣瓶可以對(duì)身上的背心進(jìn)行充氣或放氣,以改變背心的體積大小來(lái)實(shí)現(xiàn)浮沉。下列對(duì)潛水員分析正確的是( )
A. 向海底下潛過(guò)程中,受到海水的壓強(qiáng)變大 B. 海水中水平游動(dòng)時(shí),受到海水的壓強(qiáng)變小
C. 對(duì)背心進(jìn)行放氣后,受到海水的浮力變大 D. 對(duì)背心進(jìn)行充氣后,受到海水的浮力變小
解析:(1)(2)根據(jù)液體壓強(qiáng)公式p=ρ液gh分析判斷;
(3)根據(jù)阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的變化。
A. 向海底下潛過(guò)程中,深度變大,根據(jù)公式p=ρ液gh可知,潛水員受到海水的壓強(qiáng)變大,故A正確;
B.海水中水平游動(dòng)時(shí),潛水員的深度不變,根據(jù)公式p=ρ液gh可知,受到海水的壓強(qiáng)不變,故B錯(cuò)誤;
C.對(duì)背心進(jìn)行放氣后,背心排開(kāi)水的體積變小,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,潛水員受到海水的浮力變小,故C錯(cuò)誤;
D. 對(duì)背心進(jìn)行充氣后,背心排開(kāi)水的體積變大,根據(jù)F浮=ρ液gV排可知,潛水員受到海水的浮力變大,故D錯(cuò)誤。
故選A。
例9-2.【浮力應(yīng)用:潛水艇】在某淡水湖進(jìn)行科考的一小型科研潛水艇總體積為20m3,艇內(nèi)兩側(cè)有水艙,潛水艇截面如圖所示.潛水艇通過(guò)向水艙內(nèi)充水或從水艙中向外排水來(lái)改變潛水艇的自重,從而使其下沉或上浮.(湖水的密度為1.0×103 kg/m3,g取1.0N/kg).
(1)水艙未充湖水時(shí),潛水艇總重量為1.6×105 N,此時(shí),漂浮在湖面的潛水艇排開(kāi)湖水的體積是多少?
(2)為使?jié)撍耆珴撊牒校辽賾?yīng)向水艙充入多少重量的湖水?
解:(1)水艙未充湖水時(shí),潛水艇漂浮,
根據(jù)物體漂浮條件可得:F浮1=G=1.6×105N,
由F浮=ρ水gV排可得,潛水艇排開(kāi)湖水的體積:
V排1=F浮1ρ水g=1.6×105N1.0×103kg/m3×10N/kg=16m3;
(2)完全浸沒(méi)于湖水中,潛水艇所受浮力:
F浮2=ρ水gV排2=1.0×103kg/m3×10N/kg×20m3=2.0×105N;
所以根據(jù)物體漂浮條件可的,G′=F浮2=2.0×105N;
則水的重力:G水=G′ G艇=2.0×105N 1.6×105N=4×104N;
例10-1.(2021·金華)某校“制作浮力秤”項(xiàng)目研究小組,制成如圖所示浮力秤。使用過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)稱(chēng)量范圍較小,有待提升改造。
【原理分析】浮力秤是利用物體漂浮時(shí),F(xiàn)浮=G物的原理工作的:浮力大小與液體密度和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。
【問(wèn)題提出】浮力大小與液體密度存在怎樣的定量關(guān)系?
【方案設(shè)計(jì)】
器材:懸掛式電子秤、金屬塊(4.0N)、大燒杯、水以及各種不同密度的溶液等。
步驟:①將金屬塊掛在電子秤下,讀取電子秤示數(shù)并記錄;
②將金屬塊浸沒(méi)在盛水的燒杯中,讀取電子秤示數(shù)并記錄,然后取出金屬塊擦干;
③按照步驟②的操作,換用不同密度的溶液,多次重復(fù)試驗(yàn)。
【數(shù)據(jù)處理】
實(shí)驗(yàn)編號(hào) 1 2 3 4 5 6 7
液體密度ρ液(g/cm3) — 0.8 1.0 1.2 1.4 1.9 2.0
電子秤示數(shù)F拉(N) 0.4 3.6 3.5 3.4 3.3 2.6 3.0
浮力大小F浮(N) — 0.4 0.5 X 0.7 1.4 1.0
【交流分析】
(1)表格中x的數(shù)據(jù)是________;
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,除步驟①外,其余每一次測(cè)量,金屬塊都需要浸沒(méi),其目的是________;
(3)小組同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析討論,認(rèn)為第6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常。若電子秤正常工作、電子秤讀數(shù)和表中數(shù)據(jù)記錄均無(wú)誤。則造成此次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常的原因可能是________;
(4)【得出結(jié)論】……
【知識(shí)應(yīng)用】根據(jù)以上探究,寫(xiě)出一種增大浮力秤稱(chēng)量范圍的方法________。
(1)0.6
(2)控制排開(kāi)液體的體積相等
(3)金屬塊碰到燒杯底部
(4)換用密度比水大的液體
解析:(1)將表格中電子秤的示數(shù)和浮力大小相加,找到其中的數(shù)量關(guān)系,從而計(jì)算出X的值。
(2)浮力的大小與排開(kāi)液體的體積和液體密度有關(guān),探究液體密度對(duì)浮力大小的影響時(shí),必須控制排開(kāi)液體的體積相等。
(3)根據(jù)表格找到液體密度和電子秤示數(shù)的變化規(guī)律,從而計(jì)算出第6次實(shí)驗(yàn)中電子秤的示數(shù),然后與實(shí)際示數(shù)比較即可;
(4)根據(jù)表格得到結(jié)論,利用這個(gè)結(jié)論分析增大浮力秤稱(chēng)量范圍的方法。
(1)根據(jù)表格可知,每組對(duì)應(yīng)的電子秤示數(shù)和浮力大小的和都是4N,則表格中X的值為:4N-3.4N=0.6N。
(2)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中,除步驟①外,其余每一次測(cè)量,金屬塊都需要浸沒(méi),其目的是控制排開(kāi)液體的體積相等;
(3)將第2組和第3組比較可知,液體密度增加2g/cm3 , 浮力增大0.1N,則第6次實(shí)驗(yàn)中,液體密度比第5組增大:1.9g/cm3-1.4g/cm3=0.5g/cm3 , 此時(shí)浮力增大: , 此時(shí)浮力應(yīng)該為:3.3N-0.25N=3.05N。因?yàn)?.6N<3.05N,所以可能是金屬塊碰到燒杯底部。
(4)根據(jù)表格可知,液體的密度越大,金屬塊緊密時(shí)受到的浮力越大,因此增大浮力秤稱(chēng)量范圍的方法為:換用密度比水大的液體。
例10-2.(2017 杭州)小金學(xué)了浮力的知識(shí)后,想制造一臺(tái)浮力秤,他將一段密度為0.5×103千克/米3,粗細(xì)均勻的木料,先進(jìn)行不吸水處理,再將其豎立水中,如圖所示,這段木料長(zhǎng)為40厘米,橫截面積為0.1米2,其上表面可以作為秤盤(pán)(g=10牛/千克),問(wèn):
(1)質(zhì)量為0的刻度線的位置在哪里?
木料的體積:V=Sh=0.1m2×0.4m=0.04m3,
由ρ=得:
木料的質(zhì)量為:m木=ρV=0.5×103kg/m3×0.04m3=20kg;
木料處于漂浮狀態(tài),浮力等于和重力即F浮=G=m木g=20kg×10N/kg=200N,
排開(kāi)水得體積為:V排= = =0.02m3,
沒(méi)入水中的高度:h0= = =0.2m
答:質(zhì)量為0的刻度線的位置在離下表面豎直距離0.2m。
(2)距離上表面10厘米處的刻度對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為多少?
距離上表面10厘米處時(shí),浮力秤的浮力為:F′浮=ρ水gV′排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.4m﹣0.1m)×0.1m2=300N,
物體的重力為:G物=F′浮﹣F浮=300N﹣200N=100N,
物體的質(zhì)量為:m物= ==10kg
答:距離上表面10厘米處的刻度對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為10kg。
2

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