知识点一 浮力计算
1.称重法:先用弹簧测力计在空气中测量出物体的重力G,再用弹簧测力计测出物体浸在液体中的示数F拉,两次弹簧测力计的示数差就是浸在液体中的物体所受浮力的大小,F浮=G- F拉。
2.阿基米德原理: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的液体所受到的重力,即:
3.上下表面压力差法:液体对物体上下表面都有压力,浮力是上下表面的压力差F浮=F下-F上
4.浮沉条件:
知识点二 浮力的应用
1.密度计:浮力等于重力,上小下大,上疏下密
2.浮力秤:浮力等于重力,依据阿基米德原理得出正比关系
3.轮船与热气球:浮力等于重力
4.半潜船与潜水艇:浮力等于重力,改变自重来控制升降
1.如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5N,下表面受到液体的压力F2为13N,g=10N/kg,下列说法错误的是( )
A.正方体受到的浮力为8N B.正方体上表面到液面的距离h=5cm
C.液体的密度为0.8×103kg/m3 D.液体对物体下表面的压强为1.3×103Pa
【答案】B
【解析】A.由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力 F浮=F2-F1=13N-5N=8N
故A正确,不符合题意;
BC.物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,则
V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10-3m3
由F浮=ρgV排可得,液体的密度
正方体上、下表面积 S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10-2m2
正方体上表面受到的压强
由p=ρgh可得,正方体上表面到液面的距离
故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;
D.液体对物体下表面的压强
故D正确,不符合题意。
2.将挂在弹簧测力计下端的金属块先后浸没在水和煤油中,已知煤油密度为0.8g/cm3,金属块静止时弹簧测力计示数如图所示,则金属块( )
A.密度是3.0g/cm3 B.质量是3kg
C.在煤油中受到的浮力1N D.体积为10cm3
【答案】A
【解析】D.设金属块的重力为G,体积为V,金属块浸没在水中受到浮力为F浮水=G-F拉水
则 G=F拉水+F浮水
金属块浸没在煤油中受到的浮力为 F浮煤油=G﹣F拉煤油
则 G=F拉煤油+F浮煤油
因金属块的重力不变,所以,得 F拉水+F浮水=F拉煤油+F浮煤油
由F浮=ρ液gV排可得,上式变形为 F拉水+ρ水gV=F拉煤油+ρ煤油gV
带入数值得 2N+1.0×103kg/m3×10N/kg×V=2.2N+0.8×103kg/m3×10N/kg×V
解得 V=1×10﹣4m3=100cm3
故D错误;
C.在煤油中受到的浮力 F浮煤油=ρ煤油gV=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=0.8N
故C错误;
B.金属块的重力为G=F拉煤油+F浮煤油=2.2N+0.8N=3N
由G=mg可得,金属块的质量为
故B错误;
A.金属块的密度为
故A正确。
3.将一个边长为3cm、密度为2×103kg/m3立方体橡皮泥放在水中,橡皮泥会沉入水底;当把它捏成一只小船时,便能漂浮在水面上,甚至可以在小船里放几颗板栗。下列说法正确的是( )
A.橡皮泥沉底和橡皮泥小船未装板栗漂浮两种情况受到的浮力相等
B.橡皮泥沉入水底时受到的浮力是0.54N
C.橡皮泥小船未装板栗漂浮时排开水的体积是5.4×10﹣5m3
D.放在橡皮泥小船里的板栗重一定不能超过0.54N
【答案】C
【解析】A.橡皮泥小船未装板栗漂浮,受到的浮力等于橡皮泥的重力,橡皮泥沉底时受到的浮力小于重力,橡皮泥小船未装板栗时和橡皮泥沉底时受到的重力不变,所以橡皮泥沉底时受到的浮力小于橡皮泥小船未装板栗漂浮时受到的浮力,故A错误;
B.橡皮泥的密度 ρ=2×103kg/m3=2g/cm3
体积 V=(3cm)3=27cm3=2.7×10﹣5m3
橡皮泥块浸没在水中 V排=V=2.7×10﹣5m3
则橡皮泥沉入水底时受到的浮力F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×2.7×10﹣5m3×10N/kg=0.27N
故B错误;
C.由知道,橡皮泥的质量 m=ρV=2×103kg/m3×2.7×10﹣5m3=0.054kg
橡皮泥小船未装板栗漂浮时浮力F浮′=G=mg=0.054kg×10N/kg=0.54N
由F浮=ρ水V排g知道,橡皮泥小船漂浮时排开水的体积
故C正确;
D.将板栗放在橡皮泥小船里,板栗的重力最大为
即放在橡皮泥小船里的板栗重一定不能超过0.27N,故D错误。
4.三个相同的容器盛有不同的液体放在同一水平桌面上,然后将同一个小球先后放入三个容器中,小球静止时的位置如图所示,三个容器中的液面到容器底面的距离相等,则下列分析( )
①小球在丙容器中受到的浮力最大
②甲容器中液体的密度最大
③甲容器底面受到液体的压强最大
④乙容器对桌面的压强最大
A.只有①②正确 B.只有③④正确
C.只有①④正确 D.只有②③正确
【答案】D
【解析】①由图可知,小球在甲液体中漂浮,浮力等于重力,在乙液体中悬浮,浮力等于重力,在丙液体中沉底,浮力小于重力,所以小球在丙液体中受到的浮力最小,故①错误;
②由图可知,小球在甲液体中漂浮,甲液体的密度大于小球的密度;小球在乙液体中悬浮,乙液体的密度等于小球的密度;小球在丙液体中沉底,丙液体的密度小于小球的密度;故甲液体的密度最大,丙液体的密度最小,故②正确;
③由图可知,甲乙丙三容器内液体深度相同,由题知,甲液体的密度最大,根据p=ρgh知,甲液体对容器底的压强最大,故③正确;
④甲容器的液体密度最大,液体的重力最大,给水平桌面的压力最大,则压强最大,故④错误。故D符合题意,ABC不符合题意。
5.如图所示是甲、乙两种物质的质量和体积的关系图像,分别利用甲、乙两种物质制成了两个体积相同的实心球,现在把两球分别放入两个盛满水的烧杯内,两球在水中静止后,下列判断正确的是( )
A.甲球下沉,甲球受到的浮力小于乙球受到的浮力
B.乙球悬浮,乙球受到的浮力等于自身的重力
C.甲烧杯溢出水的质量大于乙烧杯溢出水的质量
D.甲、乙球受到的浮力之比为4∶1
【答案】C
【解析】根据图像数据可知
已知水的密度,由于
根据物体的浮沉条件可知:甲球沉底,乙球漂浮。
ABC.甲球沉底,乙球漂浮,所以甲排开水的体积大于乙排开水的体积,根据
可知,甲受到的浮力大于乙受到的浮力,即,所以甲放入烧杯溢出水的质量大于乙放入烧杯溢出水的质量,故AB错误,C正确;
D.由漂浮条件可得,乙球受到的浮力
甲球浸没水中,受到的浮力
两球的体积相等,即;所以两球受到的浮力之比为
故D错误。
6.将A、B、C三个体积相同的小球投入到某液体中,所处的位置如图所示,比较三球所受浮力大小FA、FB、FC,则下列选项中正确的是( )
A.FA=FB=FC B.FA<FB=FC C.FA=FB>FC D.FA>FB>FC
【答案】B
【解析】由图知,三个球排开液体的体积
由可知,三个球受到浮力的大小关系
故B符合题意,ACD不符合题意。
7.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,小明用弹簧测力计、圆柱体、四个装有适量水和盐水的同样的烧杯,对浸在液体中的圆柱体所受的浮力进行了探究,实验装置和每次实验中弹簧测力计的示数如图所示。下列说法中正确的是( )
A.圆柱体完全浸没在水中受到的浮力为1N
B.比较图甲、丙、戊说明圆柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度有关
C.比较图甲、丁、戊说明圆柱体上、下面受到水的压力差相等
D.根据图中数据可计算出圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
【答案】D
【解析】A.在图甲中,测力计分度值为0.2N,示数为3N,由甲丁图,根据称重法测浮力,圆柱体浸没在水中受到的浮力 F浮=G-F示=3N-1N=2N①
故A错误;
B.研究圆柱体受到的浮力大小与浸没在液体中的深度关系时,要控制柱体排开液体的体积和密度相同,而图丙、戊中液体的密度是不同的,故B错误;
C.由图可知圆柱体在丁、戊中受到的拉力不同,由称重法可知所受的浮力不同,由浮力的产生可知圆柱体上、下面受到水的压力差不同,故C错误;
D.由①知,圆柱体浸没在水中受到的浮力F浮=2N,根据阿基米德原理可知圆柱体的体积
圆柱体的密度
故D正确。
8.如图所示,体积相等的铁块甲、乙、丙浸在同一液体里,丙的底部紧贴容器底,则( )
A.甲、乙、丙受到的浮力一样大 B.乙受到的浮力最大
C.丙受到的浮力最大 D.甲、乙受到的浮力一样大,丙不受浮力
【答案】D
【解析】由图可知,甲、乙铁块浸在液体里,底部没有与容器底接触,所以,铁块下表面受到水的向上压力大于上表面受到水向下的压力,即受到浮力作用;因为甲、乙铁块体积相等,排开水的体积相等,浸在同一液体里,所以,根据阿基米德原理
甲、乙受到的浮力一样大;丙的底部紧贴容器底,则下表面受到水的压力为0.所以丙不受浮力,故D符合题意,ABC不符合题意。
9.在水平桌面上完全相同的两个烧杯中,装有相同深度的甲、乙两种液体,把体积相同的A和B两个实心小球分别一起放入甲、乙两种液体中,小球静止时的情况如图所示,则下列说法正确的是( )
A.小球A比小球B的质量大
B.在甲液体中,小球A比小球B受到的浮力大
C.小球B在甲液体中比在乙液体中所受的浮力大
D.小球放入后,装甲液体的烧杯比装乙液体的烧杯对桌面的压力小
【答案】C
【解析】A.A漂浮,其所受的浮力等于自身的重力,即
B下沉,即
据可知,由于A排开水的体积小于B排开水的体积,所以A所受的浮力小于B的浮力,故A的重力小于B的重力,故小球A比小球B的质量小,故A错误;
B.据可知,由于A排开水的体积小于B排开水的体积,所以A所受的浮力小于B的浮力,故B错误;
C.据A在甲中漂浮,即A的密度小于甲的密度;在乙中下沉,A的密度大于乙的密度,故甲的密度大于乙的密度;对于B来说,在甲、乙液体中都是浸没的,故据 可知,V排是相同的,甲的密度大于乙的密度,所以小球B在甲液体中比在乙液体中所受的浮力大,故C正确;
D.A、B、容器的重力相同,甲、乙的体积相同,甲的密度大于乙的密度,所以甲的重力大于乙的重力,因此装甲液体的烧杯对桌面的压力大于装乙液体的烧杯对桌面的压力,故D错误。
10.如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。将木块沿虚线部分切开,下列说法中正确的是( )
A.沿ab切开,左右两部分都将上浮一点
B.沿cd切开,拿走下部分,剩下的木块上浮一点
C.沿ab切开,左右两部分还是漂浮
D.沿cd切开,上半部分漂浮,下半部分悬浮在水中
【答案】C
【解析】AC.木块原来漂浮在水面上,木块的密度小于水的密度,沿ab切开,木块的密度不变,水的密度不变,所以上半部分和下半部分均漂浮在水面上,物体漂浮在水面上时,浮力等于重力,根据 , ,
得,有
则木块浸在水中的体积与整个体积之比
所以木块浸没水中的体积与整个体积之比不变,所以沿ab切开,左右两部分不会上浮,也不会下沉,故A错误,故C正确;
BD.木块原来漂浮在水面上,沿cd切开,上下两部分的密度不变,仍小于水的密度,因此上下两部分均漂浮;沿cd切开,上下未分离时,由阿基米德原理得,上下的重力等于上下部分排开的水的重力,下部分未拿走时,悬浮在水中,由
, , ,
得,下部分受到的浮力大于重力,说明下部分悬浮在水中时,上部分对下部分有压力的作用,物体间力的作用时相互的,下部分对上部分由支持力的作用,当将下部分拿走时,上下部分间没有相互作用力的作用,因此上部分将下沉一些,直到浮力等于重力,故BD错误。
11.质量、底面积都相同的甲、乙、丙三个容器内装有质量相等的三种液体,放入三个完全相同的正方体A、B、C后静止,如图所示,则( )
A.三个正方体受到的浮力F浮A>F浮B>F浮C B.三个正方体底部受到的压强pA>pB=pC
C.三个容器底部受到液体的压力F甲>F乙>F丙 D.桌面受到的压力关系为F甲′>F乙′>F丙′
【答案】B
【解析】A.由图可知,A悬浮,B、C漂浮,则由浮沉条件可知,物体所受的浮力于自身的重力相等,因A、B、C完全相同,所以三个正方体的重力相同,则物体所受浮力为
F浮A=F浮B=F浮C
故A不符合题意;
B.由于A悬浮,B、C漂浮,根据浮力产生的原因,有 F浮=F向上-F向下
由此可得,正方体底部受到的压力为 FA>FB=FC
由于三个正方体完全相同,根据
可得,正方体底部受到的压强为 pA>pB=pC
故B符合题意;
C.由于三个容器内装有质量相等的三种液体,则液体的重力相等,根据容器的形状可知,容器底部受到的压力为 F甲<G液,F乙>G液,F丙=G液
所以有 F甲<F丙<F乙
故C不符合题意;
D.桌面受到的压力等于容器即容器内液体和物体的总重力,由于三个容器完全相同,三个正方体完全相同,则液体的重力相同,所以,桌面受到的压力关系为 F甲′=F乙′=F丙′
故D不符合题意。
12.如图所示,放在水平桌面上的甲、乙、丙三个完全相同的容器,装有不同的液体,将三个完全相同的长方体A、B、C分别放入容器的液体中,静止时三个容器的液面恰好相平。则下列判断正确的是( )
①物体受到的浮力F浮A=F浮B=F浮C②容器对桌面的压力F甲=F乙=F丙③液体对容器底的压强p甲<p乙<p丙④物体下表面受到液体的压力FA>FB=FC
A.只有①② B.只有②④ C.只有①②③ D.只有①③④
【答案】D
【解析】①根据图示可知,A悬浮,B、C漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故
故①正确;
②由图可知,物体排开的液体的体积关系
由于
根据可知
根据图示可知,三种液体的体积大小关系
根据
可知三种液体的重力关系
且A、B、C三个物体相同,所以丙容器对桌面的压力最大,其次是乙,最小的是甲,故容器对桌面的压力
故②错误;
③因为丙液体的密度最大,并且液体的深度相同,因此由可知,丙容器底所受的压强最大,其次是乙,再次是甲,故液体对容器底的压强
故③正确;
④因为物体上、下表面受到液体的压力差等于物体受到的浮力,由
可知甲下表面受到的压力大于浮力;
乙丙上表面受到的压力为零,因此乙丙下表面受到液体的压力等于浮力,且相等,即
故④正确;故只有①③④正确,故D正确,ABC错误。
13.在溢水杯中盛满水,然后放入一实心物块,物块静止后漂浮,溢出的水如图甲;在同一溢水杯中盛满另一液体,把同一物块放入液体中,物块静止后悬浮,溢出的液体如图乙,根据图中信息估算,物块的密度最接近( )
A.0.8×103kg/m3 B.0.9×103kg/m3 C.1.0×103kg/m3 D.1.1×103kg/m3
【答案】A
【解析】根据物体的浮沉条件可知,在溢水杯中盛满水,然后放入一实心物块,物块静止后漂浮,那么物体的密度小于水的密度,物体在水中受到的浮力等于其自身的重力;根据阿基米德原理可知 ①
在同一溢水杯中盛满另一液体,把同一物块放入液体中,物块静止后悬浮,物体浸没在液体中,物体的密度等于液体的密度,物体在液体中受到的浮力也等于其自身的重力;根据阿基米德原理可知 ②
由①②可得,,因此有
从甲图和乙图看出,溢出的水和溢出的液体的体积之比大约为4:5,因此物块的密度最接近为
故A符合题意,BCD不符合题意。
14.小鸣同学将两个相同的草莓分别放入浓度不同的盐水中进行清洗,当两草莓静止时,两个相同容器中的液面恰好相平,如图所示,下列说法正确的是( )
A.草莓在甲、乙两盐水中受到的浮力不相等 B.甲容器底部受到盐水的压强较大
C.乙盐水的密度大于甲盐水的密度 D.甲、乙两容器对桌面的压强相等
【答案】C
【解析】A.草莓在甲盐水中悬浮,则 F浮甲=G
在乙盐水中漂浮,则 F浮乙=G
由于草莓的重力相同,所以,草莓在甲、乙两盐水中受到的浮力相等,故A错误;
BC.草莓在甲盐水中悬浮,则 ρ甲=ρ草莓
在乙盐水中漂浮,则 ρ乙>ρ草莓
所以,乙盐水的密度大于甲盐水的密度,因为乙盐水的密度较大,深度相同,由p=ρ液gh知道,乙盐水对容器底的压强大,故B错误,C正确;
D.甲、乙两个相同的容器,两容器中液面恰好相平,由图知,乙盐水的体积较大,且乙盐水的密度较大,由m=ρV知道,乙盐水的质量较大,由G=mg知道,乙盐水的重力较大,容器对水平面的压力等于总重力,而 G总=G容器+G草莓+G盐水
所以,乙容器的总重力大,对水平桌面的压力较大,由 知道,乙容器对水平面的压强较大,故D错误。
15.如图所示,潜水员正浸没在海水中,他携带的气瓶可以对身上的背心进行充气或放气,以改变背心的体积大小来实现浮沉,下列对潜水员分析正确的是( )
A.向海底下潜过程中,受到海水的压强不变
B.海水中水平游动时,受到海水的压强变小
C.潜水员要借助背心上浮时,需要给背心充气
D.若对背心进行放气,受到海水的浮力变大
【答案】C
【解析】A.根据p=ρgh可知,向海底下潜过程中,受到海水的压强逐渐变大,故A错误;
B.海水中水平游动时,所处深度不变,受到海水的压强不变,故B错误;
C.潜水员要借助背心上浮时,需要增大浮力,根据阿基米德原理可知,液体密度不变,可以通过增加排开液体的体积的方式增大浮力,因此需要给背心充气,故C正确;
D.若对背心进行放气,排开液体的体积变小,根据阿基米德原理可知,受到海水的浮力变小,故D错误。
16.小明学习了浮力知识以后,对热气球运动产生了兴趣,他在网上收集了许多关于热气球的知识及类似如图所示的图片。以下是他对热气球运动所做的猜想, 其中正确的是( )
A.通过调节火焰大小,改变热气球的体积来调节热气球飞行的高度,进而选择需要的风向
B.通过改变人在吊篮中站立的位置,来改变热气球飞行的方向
C.通过调节火焰的大小,改变热气球内的空气密度来调节热气球的飞行高度,进而选择需要的风向
D.通过调节火焰喷射的方向,来改变热气球飞行的方向
【答案】C
【解析】ABC.因为热气球是利用热空气的密度小于空气密度的原理工作的,因此可以通过调节火焰的大小来改变热气球内的空气密度来调节气球的飞行高度,并选择需要的风向来改变热气球飞行的方向;故AB错误,C正确。
D.调节火焰喷射的方向,热气球内的空气密度不变,所以不能改变热气球飞行的方向,故D错误。
17.如图所示,三个装满水的完全相同的玻璃缸,其中(a)只有水,(b)水中漂浮着一只小鸭子,(c)水中漂浮着一只大鸭子。则( )
A.玻璃缸底部受到水的压强(c)最大 B.玻璃缸底部受到水的压力(a)最大
C.三个玻璃缸对地面的压力一样大 D.(b)(c)中鸭子受到浮力一样大
【答案】C
【解析】A.因为(a)、(b)、(c)三个完全相同的玻璃缸装满了水,放入鸭子后,其水面的深度h仍相同,根据p=ρgh可知,水对容器底部的压强相等,故A不符合题意;
B.因为三个容器底面积相同,三个玻璃缸底部都受到水的压强相等,由F=pS可知,三个玻璃缸底部受到水的压力相等,故B不符合题意;
C.因为鸭子漂浮在水面,则F浮=G排=G鸭,即放入鸭子后排开水的重力等于鸭子的重力,又因为三个玻璃缸的总重相同,三个玻璃缸对地面的压力一样大,故C符合题意;
D.因为鸭子漂浮在水面,则F浮=G排=G鸭,而(b)水中漂浮着一只小鸭子,(c)水中漂浮着一只大鸭子,则(b)(c)中鸭子受到浮力不一样大,故D不符合题意。
18.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变化的图像()。根据图像信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34N
B.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
C.该金属块的密度是3.4×103kg/m3
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
【答案】B
【解析】A.当金属块完全露出水面时,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.当金属块浸没在水中时,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为
故B正确;
C.由可得金属块排开水的体积(金属块的体积)为
金属块的密度为
故C错误;
D.由图知,在t1至t2时间段绳子的拉力逐渐变大,而金属块的重力不变,则由
可知,金属块受到的浮力逐渐变小,故D错误。
19.将一杯水放在水平台秤上,台秤示数为900g;弹簧测力计下悬挂质量为500g的物体A浸在水中保持静止(如图),台秤示数为1100g(g取10N/kg),则此时弹簧测力计的示数为( )
A.2N B.3N C.6N D.14N
【答案】B
【解析】由题意知,A浸在水中后,台秤示数增加量 m=m2-m1=1100g-900g=200g=0.2kg
即A对台秤的压力为 F=mg=0.2kg×10N/kg=2N
A浸在水中受到的浮力 F浮=F=2N
A的重力 G=mAg=0.5kg×10N/kg=5N
A浸在水中,受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和弹簧测力计的拉力的作用处于静止,所以此时测力计的示数 F示=G-F浮=5N-2N=3N
故ACD不符合题意,B符合题意。
20.青岛水族馆地处青岛鲁迅公园中心位置,依山傍海,景色宜人,小杨同学在游玩时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如右图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变大,压强变小
C.浮力变大,压强变大 D.浮力变小,压强变小
【答案】B
【解析】液体的压强随深度的增加而增大,由于气泡在上升过程中深度在减小,所以气泡在上升过程中受到液体的压强在减小,因此气泡会发生膨胀造成体积变大,所以气泡内的气体压强会变小,由于气泡在上升过程中体积变大,所以根据阿基米德原理可知,气泡所受的浮力在变大。综上所述,故ACD错误,B正确。
21.如图所示,a、b是两个体积相同又能自由移动的物体,c、d是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,下列说法正确的是( )
A.a物体受浮力可能大于b物体 B.b物体受浮力大于a物体
C.c部分和d部分都受浮力 D.d部分和c部分都不受浮力
【答案】B
【解析】A B.由于b排开水的体积大于a的排开水的体积体积,根据可知,b受到的浮力大于a受到的浮力,故A错误;B正确;
C.d物体上表面受到水向下的压力,但下表面没有受到水向上的压力,因此水对d物体上、下表面产生了向下的压力差,故d物体不受浮力的作用,故C错误;
D.水对c物体上、下表面产生了向上的压力差,故c物体受浮力的作用,故D错误。
22.一个底部横截面积为200cm2的圆柱形薄壁玻璃容器静止于水平桌面上,一个物体悬挂于弹簧秤下端,开始完全浸没在水中处于静止状态,如图甲,此时弹簧秤的读数为5.0N;后来缓慢提起物体,直到物体的四分之一体积露出水面,如图乙,发现容器底部水的压强减少了100Pa,已知,g取10N/kg,则下列说法不正确的是( )
A.物体的密度为 B.物体的质量为1.3kg
C.容器底部对桌面的压力减小2N D.弹簧秤的读数变为7N
【答案】A
【解析】AB.根据p=ρgh知,当物体的体积露出水面时,减小的深度
则物体的体积
物体浸没在水中时受到的浮力
根据称重法 F浮=G-F
可知,物体的重力 G=F浮+F=8N+5.0N=13N
根据G=mg知,物体的质量
物体的密度
故A错误,符合题意,B正确,不符合题意;
CD.物体的体积露出水面时的浮力
根据称重法 F浮=G-F
可知,此时对物体的拉力 F′=G-F浮′=13N-6N=7N
所以弹簧测力计增大的拉力
容器底部对桌面的压力减小了2N,故CD正确,不符合题意。
23.如图所示,用弹簧测力计称得盛满水的溢水杯总重为6.0N,将一鹅卵石用细线系好后测得其重力为1.4N,将这一鹅卵石没入溢水杯后测力计的示数为0.9N,若将溢出水后的溢水杯和浸没在水中的鹅卵石一起挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为F(ρ水=1.0×103kg/m3)。则下列说法正确的是( )
A.丙图中溢水杯溢到小桶中的水的质量为90g
B.丙图中浸没在水中的鹅卵石所受浮力为0.9N
C.丁图中,弹簧测力计的示数F应为6.9N
D.鹅卵石的密度为1.56g/cm3
【答案】C
【解析】AB.由图乙和丙,根据称重法可知,丙图中鹅卵石受到的浮力
根据阿基米德原理可得,溢水杯溢到小桶中水的重力
则溢到小桶中水的质量
故AB错误;
C.将溢出水后的溢水杯和浸没在水中的鹅卵石一起挂在弹簧测力计上,如图丁,则丁图中弹簧测力计的示数为
故C正确;
D.鹅卵石的质量
由可得,鹅卵石排开水的体积
鹅卵石浸没在水中,鹅卵石的体积为
鹅卵石密度
故D错误。
24.一弹簧测力计下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图已给出整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的实验图像,已知,不考虑液面升降。则下列说法中错误的是( )
A.圆柱体的重力为12N B.圆柱体所受的最大浮力为8N
C.圆柱体的密度为 D.圆柱体在刚浸没时下表面受到的液体压强是400Pa
【答案】C
【解析】A.由图像可知,当时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知
故A正确,A不符合题意;
B.由图像可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,则圆柱体受到的浮力为
故B正确,B不符合题意;
C.由浮力的计算公式得
由公式可求出物体的质量为
则圆柱体密度为
故C错误,C符合题意;
D.由图像可知,圆柱体在刚浸没时,下表面所处的深度为
因此受到的液体压强为
故D正确,D不符合题意。
25.如图所示,水面下有两艘完全相同的潜艇,其中一艘正在上浮,另一艘正在下潜,以下判断正确的是( )
A.正在下潜的是甲艇
B.没露出水面前,上浮潜艇所受的浮力不断增大
C.正在下潜的潜艇,所受的浮力不断减小
D.两艘潜艇所受的浮力相同
【答案】D
【解析】A.潜水艇是通过改变水舱中的水的重力来改变自身重力的,要使潜水艇上浮,应使潜水艇所受的浮力大于潜水艇的重力,所以水舱中水较少时潜水艇上浮,故甲图为上浮时的情景,乙图为下潜时的情景,故A错误;
B.根据F浮=ρ液gV排知,在没露出水面前,上浮潜艇排开水的体积不变,所受的浮力不变,故B错误;
C.根据F浮=ρ液gV排知,正在下潜的潜艇,排开水的体积不变,所受的浮力不变,故C错误;
D.根据F浮=ρ液gV排可知,因甲、乙两种情景潜水艇排开水的体积相等,故所受的浮力相等,故D正确。
26.如图所示,自制密度计由轻质密闭细管和配重物M组成,P、Q为自制密度计上的两根刻度线,其中一根与其静止于酒精中时的液面重合,另一根与其静止于水中时的液面重合;现自制密度计静止于未知液体中,其液面位置到P、Q的距离相等。下列分析正确的是( )
A.P与自制密度计静止于酒精时的液面重合
B.该密度计静止于水中和酒精中时所受的浮力相等
C.未知液体的密度等于水和酒精密度的平均值
D.用直径更大的轻质细管可使PQ间距变大,提高精度
【答案】B
【解析】AB.因为密度计在使用时始终处于漂浮状态,浮力大小等于重力大小,密度计的重力不变,浮力不变,由阿基米德原理可知,液体密度与密度计浸入液体深度的关系为
则液体的密度越大密度计浸入液体深度小,又水的密度大于酒精的密度,所以P与自制密度计静止于水中时的液面重合,故A错误,B正确;
C.由
可知,所测液体的密度与密度计浸入液体的深度成反比,当未知液体液面位置在PQ中点时,此未知液体的密度不在水和酒精密度的中点,故此液体密度不等于水和酒精密度的平均值,故C错误;
D.由于 ΔV=V排1-V排2=SΔh
所以,使Δh变大,应减小S即可,所以用直径更小的轻质细管,可以使PQ间距变大,提高精度,故D错误。
27.半潜船可用来运输超大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。以下图像能正确表示同一艘半潜船从图甲到图丙受到的浮力变化的是( )
A.B.C.D.
【答案】A
【解析】据图可知,乙图中半载船排开水的体积最大,其次是丙图,甲图排开水的体积最小,液体的密度是相同的,所以据可知,乙图中船受浮力最大,其次是丙图,再次是甲图,即浮力大小关系是
从图甲到图丙受到的浮力变化先变大、后变小。
故A符合题意,BCD不符合题意。
28.2021年3月23日晚央视军事频道《军事科技》介绍了海水断崖——海水密度的突然变小;若潜艇遭遇“海水断崖”,潜艇会急速下沉,如不及时控制很快将超过潜深极限沉毁海底;1963年4月美国“长尾鲨“号核潜艇就是遭遇海水断崖坠毁在2600米海底。根据你所学的物理知识,有关下列说法不正确的是( )
A.潜艇遇海水断崖时所受浮力突然减小 B.潜艇急剧下降所受压强急剧增大
C.潜艇内海员应立即启动潜艇排水系统工作 D.潜艇内海员应立即启动潜艇注水系统工作
【答案】D
【解析】A.潜艇遇海水断崖时,潜艇浸在水中的体积不变,海水的密度突然变小,由可知,潜艇所受浮力突然减小,故A正确,A不符合题意;
B.潜艇急剧下降时,深度变深,海水的密度虽然变小,但变化不大(大于水的密度),由可知,潜艇所受压强急剧增大,故B正确,B不符合题意;
CD.由A可知,潜艇所受浮力突然减小,为了使潜艇不超过潜深极限沉毁海底,所以潜艇内海员应立即启动潜艇排水系统工作,减小潜艇的重力,使潜艇的重力小于潜艇受到的浮力,潜艇才能上浮,故C正确,C不符合题意;D错误,D符合题意。
29.小宁学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤。他将一段质量为20千克、粗细均匀的木料,先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示,这段木料长为50厘米,横截面积为0.1平方米,其上表面可以作为秤盘,下列说法错误的是( )
A.浮力秤的密度为0.4×103千克每立方米
B.离距下表面20厘米处为零刻度线位置
C.距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为40千克
D.把木料放入盐水中可以称量更重的物体
【答案】C
【解析】A.木料的体积 V=Sh=0.1m2×0.5m=0.05m3
则浮力秤的密度
故A正确,不符合题意;
B.木料处于漂浮状态,浮力等于重力,即 F浮=G=mg=20kg×10N/kg=200N
排开水的体积
没入水中的高度
因为物体上没有放物体,故浮力秤的0刻度线的位置在距离下表面20cm处,故B正确,不符合题意;
C.距离上表面10厘米处时,排开水的体积 V排=S(h-L1)=0.1m2×(0.5m-0.1m)=0.04m3
浮力秤的浮力 F′浮=ρ水gV′排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m3=400N
物体的重力 G物=F′浮-F浮=400N-200N=200N
物体的质量
故C错误,符合题意;
D.由于是使用此木料,当完全浸没于液体中,排开液体的体积不能改变,把木料放入盐水中,密度变大,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力变大,则称量的物体重力变大,故D正确,不符合题意。
30.物理实践活动中,小聪用长为8cm的试管和其他一些器材自制了一个体积为的潜艇模型,如图所示。下列说法正确的是( )(g取10N/kg, )
A.潜艇模型悬浮在水中时,受到的浮力为5N
B.潜艇模型从水底匀速上浮到水面的过程中,浮力对潜艇模型做的功约为0.04J
C.潜艇模型是通过改变所受的浮力实现浮沉的
D.将注射器向左推,图中悬浮的潜艇模型下沉
【答案】B
【解析】A.潜艇模型悬浮在水中时,受到的浮力为
故A错误;
B.潜艇模型从水底匀速上浮到水面的过程中,浮力的大小不变,试管里的水深要使试管能够直立起来,因此模型移动的距离可以看作80cm,浮力对潜艇模型做的功约为
故B正确;
C.潜水艇在水中时,不变,受到的浮力不变,潜艇模型是通过改变自身的 重力实现浮沉的,故C错误;
D.将注射器向左推,试管中的气压增大,水被排出,试管自身的重力减小,图中悬浮的潜艇模型将上浮,故D错误。
31.一艘轮船从海里驶入河里,下列说法中( )
①它受到的重力大小不变 ②它受到的浮力方向不变
③它受到的浮力变小 ④它排开水的体积变小
A.只有①②正确 B.只有②③正确 C.只有③④正确 D.只有①④正确
【答案】A
【解析】船从海里驶入河里时,质量不变,根据知,其重力不变;船在河里与海里都处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,所以浮力也不变,浮力的方向始终是竖直向上的,保持不变;由于液体密度变小,则根据可知:排开液体体积变大,故①②正确,③④错误。故A符合题意,BCD不符合题意。
32.如图所示,某些鱼的浮沉靠鳔的胀缩实现,下列说法正确的是( )
A.当鳔膨胀时,鱼会上浮 B.当鳔收缩时,鱼的浮力不变
C.鱼的浮沉与轮船的原理相似 D.当鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
【答案】A
【解析】A.当鳔膨胀时,排开水的体积变大,浮力变大,浮力大于重力,鱼会上浮,故A正确;
B.当鳔收缩时,排开水的体积变小,浮力变小,故B错误;
C.鱼的浮沉是通过鳔膨胀或收缩改变排开水的体积从而实现上浮或下沉,轮船的工作原理是漂浮,所以原理不同,故C错误;
D.当鳔膨胀时,排开水的体积变大,由可知,鱼排开水的质量变大,则排开水的重力变大,故D错误。
33.如图所示,中国首艘智能半潜船“祥安口”号可用来运输超大型货物,其最大下潜深度为26m,最大载重量50000吨。空载时漂浮于海面(如图甲);装载时需向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上方时,排出水舱中的水,船体重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。下列关于该半潜船的说法中正确的是(g取10N/kg,ρ海水=1.0×103kg/m3)( )
A.半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力相等
B.半潜船从河流到海洋后,吃水深度不变
C.在最大下潜深度处半潜船底受到海水的压强为2.6×105Pa
D.满载时半潜船所受浮力为5×105N
【答案】C
【解析】A.据图可知,乙图中半潜船排开水的体积最大,其次是丙图,甲图排开水的体积最小,所以据F浮=ρgV排可知,液体的密度是相同的,乙图中船受浮力最大,其次是丙图,再次是甲图,即浮力大小关系是:F乙>F丙>F甲,故A错误;
B.半潜船从河流到海洋后,处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,浮力不变,因为海水的密度大于河水的密度,由可知,半潜船从河流到海洋后,吃水深度变小,故B错误;
C.离水面26m深的半潜船底受到海水的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×26m=2.6×105Pa
故C正确;
D.漂浮时浮力等于重力,最大载重量50000吨,但不知道半潜船的质量,不能求出重力,所以不能求出浮力,故D错误。
34.我国10万吨级的“新光华”号半潜船拥有两个标准足球场大的甲板,为亚洲最大.2019年1月,“新光华”号半潜船从巴西运载2.5万吨的超大型钻井平台回到广州.半潜船装载钻井平台的工作过程示意图如图所示,半潜船先通过调整水舱里的压载水量,平稳地将船身和甲板潜入约30米深的水下,只露出船楼建筑;然后将漂浮的钻井平台拖拽到甲板正上方水面,半潜船开始排出水舱里的压载水,上浮到甲板与钻井平台底部接触时,将钻井平台绑扎固定在甲板上,继续排出水舱里的压载水,半潜船船身连同钻井平台一起上浮,浮出水面,最后静止.半潜船在上浮过程中( )
A.当排出的压载水重大于钻井平台重时才开始上浮
B.当排出的压载水重等于钻井平台重时才开始上浮
C.排出的压载水总重大于钻井平台重
D.排出的压载水总重等于钻井平台重
【答案】C
【解析】在半潜船上浮,刚刚接触到钻井平台时,设此时半潜船排开压载水重为G1.钻井平台原来是漂浮的,即钻井平台刚开始时其本身也受到浮力,且该浮力大小等于钻井平台的重力,此时只要半潜船继续排出压载水,给钻井平台一个支持力,此时钻井平台受到的向上的力(为浮力加半潜船所给的支持力)大于重力,钻井平台就能向上运动.当钻井平台全部露出水面后,半潜船对钻井平台的支持力F支等于钻井平台的重力,此时F支等于半潜船接钻井平台后继续排出的压载水重G2.即整个上浮过程中排出压载水总重为G1+G2.综合以上分析:
AB.当半潜船接触钻井平台后再继续排出压载水,就能上浮,即排出压载水重大于G1,就能使钻井平台上浮,而G1与压载钻井平台重力无关.故A、B错误.
CD.半潜船船身连同钻井平台一起上浮出水面,最后静止.排出的压载水总重等于G1+G2,而G2等于钻井平台重力,所以排出的压载水总重大于钻井平台重.故C正确,D错误.
35.小梦在粗细均匀、一端封闭的塑料管中放入一小段铁丝制成简易密度计,该密度计放在酒精和水中时均竖直漂浮,露出液面的长度用L表示。为了给简易密度计标刻度,小梦将该密度计放入酒精中,密度计静止时测得L为5cm并在该处标注密度值0.8g/cm3;再将密度计放入水中,密度计静止时测得L为8cm并在该处标注密度值1.0g/cm3。则该密度计上对应密度值为1.2g/cm3时L的长度为( )
A.9cm B.10cm C.11cm D.12cm
【答案】B
【解析】酒精和水的密度分别
设塑料管长度为h,底面积为S,密度计重力为G,将该密度计放入酒精和水中,密度计静止时露出液面的长度分别为5cm和8cm,根据物体的浮沉条件可得
由阿基米德原理可得
带入数值得
解得 h=0.20m
设该密度计上对应密度值为1.2g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离为L,则根据物体的浮沉条件和阿基米德原理可得
解得 L=0.1m=10cm
故B符合题意,ACD不符合题意。
36.某校创新实验小组自制简易“浸没式液体密度计”,过程为:a:将实心小球悬挂在弹簧测力计下方,静止时示数如图甲所示;b:将小球浸没在水中,弹簧测力计示数如图乙所示;c:将小球浸没在某未知液体中,弹簧测力计示数如图丙所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,则下列判断中( )
①该小球的体积为1×10﹣4m3
②该小球的密度为4×103kg/m3
③该液体的密度为3×103kg/m3
④该密度计的最大测量值为5×103kg/m3
A.只有①④正确 B.只有①②正确
C.只有②③正确 D.只有③④正确
【答案】A
【解析】如图所示,可知小球的重力为5N,将小球浸没在水中,弹簧测力计示数为4N,物体受到的浮力
由于物体浸没,物体体积等于排开水的体积,则物体体积
则①正确。小球的密度
则②错误。将小球浸没在某未知液体中,小球受到的浮力
则液体密度
则③错误。当物体浸没在某液体中时,弹簧测力计示数恰好为0,此时密度计测量值达到最大,物体受到的浮力等于物体重力,则该密度计的最大测量值等于小球的密度为5×103kg/m3,则④正确。
37.如图所示,自制浮力秤是由轻质塑料桶和配重组成,其中P、Q为自制浮力秤上的两根刻度线,其中一根是空浮在水中时液面重合,另一根是装入1N的钩码时的刻度线,现在自制浮力秤中放入某物体,此时浮力秤静止于水中的液面到Q、P的距离相等。下列分析不正确的是( )
A.加入配重的目的是增加浮力秤的稳定性
B.该浮力秤静止在水中时浮力与重力相等
C.Q点是装入1N钩码时的刻度线
D.用直径更大的秤体,可以使PQ间距变大,提高精度
【答案】D
【解析】A.加入配重的目的是降低重心,增加浮力秤的稳定性,故A正确,不符合题意;
B.密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力等于重力,故B正确,不符合题意;
C.根据浮力秤漂浮时浮力等于重力知当装入1N钩码时重力增大,浮力也增大,根据知排开液体的体积增大,浮力秤浸入体积更大,浸入深度更大,所以Q点是装入1N钩码时的刻度线,故C正确,不符合题意;
D.根据题意可得
在一定时,要使变大,应减小S即可,即用直径更小的秤体,可以使PQ间距变大,提高精度,故D错误,符合题意。
38.如图,将小玻璃瓶装适量的水倒扣在装满水的塑料瓶中,使其恰好能漂浮在水面上旋紧塑料瓶盖,这就做成了“浮沉子”,用力抓握塑料瓶,小玻璃瓶就会往水下沉落;松开塑料瓶,它又会浮上来,调整握塑料瓶的力度,小玻璃瓶就可以悬浮在水中、下列说法正确的是( )
A.小玻璃瓶上浮是因为受到的浮力与重力相等
B.小玻璃瓶下沉是因为受到的液体压强变大
C.小玻璃瓶悬浮在水中时它受到的浮力和重力二力平衡
D.用力抓握塑料瓶小玻璃瓶内的空气体积变大
【答案】C
【解析】A.由物体的浮沉条件可知,小玻璃瓶上浮时,受到的浮力大于重力,故A错误;
BCD.将小玻璃瓶装适量的水倒扣在装满水的塑料瓶中,使其漂浮在瓶盖旋紧的大塑料瓶内的水面上,挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,大塑料瓶内气压增大,水被压入小玻璃瓶中,将小玻璃瓶中的空气压缩,这时小玻璃瓶里进入一些水,小玻璃瓶的总重力增大,当重力大于浮力时,小玻璃瓶下沉;当重力等于浮力时,小玻璃瓶悬浮,此时小玻璃瓶受到的浮力和重力是一对平衡力,故BD错误,C正确。
39.把一空玻璃瓶瓶口扎上橡皮膜,做成一个浮沉子竖直浸没在水中,如图位置浮沉子恰好悬浮,现用一细棒将浮沉子按至A点,则下列说法正确的是( )
A.浮沉子仍然能够悬浮 B.浮沉子受到的重力将增加
C.浮沉子受到的浮力将减小 D.浮沉子内部气体受到的压强不变
【答案】C
【解析】ABC.如图所示,浮沉子恰好悬浮,此时,浮沉子受到的浮力等于重力。现用一细棒将浮沉子按至A点,根据可知A点压强大于原悬浮处压强,空玻璃瓶瓶口橡皮膜凹陷程度大,浮沉子排开水的体积减小;根据可知,A点浮沉子受到的浮力减小,由于浮沉子的质量不变,受到的重力不变,则A点浮沉子受到的浮力小于重力,浮沉子将下沉,故AB错误,C正确;
D.根据可知A点压强大于原悬浮处压强,空玻璃瓶瓶口橡皮膜凹陷程度大,空玻璃瓶内气体体积变小,浮沉子内部气体受到的压强变大,故D错误。
40.如图所示为已交付使用的我国第二大半潜船——“新耀华”号。它主要用于运输无法分割吊装的超大型装备,该船满载时的排水量为8万吨,配有108个压载水舱,下潜吃水30.5米,用卫星信号、激光、雷达三套系统进行精准动力定位。下列有关说法正确的是(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)( )
A.“新耀华”号满载时所受的浮力为8×108N
B.“新耀华”号达到最大下潜吃水时,船底所受水的压强为3.05×105Pa
C.当“新耀华”号要上浮时,应向压载水舱注入水
D.卫星信号是利用超声波传递信息实现精确定位的
【答案】B
【解析】A.船满载时,船受到的浮力 F浮=G排=m排g=8×107kg×10N/kg=8×108N
故A错误;
B.“新耀华”号达到最大下潜吃水时,船底所受水的压强为
p=ρ液
gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×30.5m=3.05×105Pa
故B正确;
C.“新耀华”要上浮时,在浮力不变的情况下,应将压载水舱的水排出舱外,此时“新耀华”的重力变小,重力小于浮力,会上浮,故C错误;
D.卫星信号是利用电磁波实现精确定位的,故D错误。
41.如图所示,用同一支密度计分别测量甲、乙两种液体的密度,下列说法正确的是( )
A.密度计在乙液体中所受的浮力大 B.乙液体的密度大于甲液体的密度
C.密度计上的刻度值上大下小 D.密度计在甲、乙两种液体中所受的浮力相等
【答案】D
【解析】AD.因为同一支密度计在甲、乙两种液体中都是漂浮,根据物体的浮沉条件得,在甲、乙两种液体中浮力都等于重力,即浮力相等,故A错误,D正确;
B.由得
由A知,浮力相等,在甲中排开液体的体积小,所以甲的密度大于乙液体的密度,B错误;
C.由B知,甲所示的刻度大于乙图所示的刻度,所以密度计的刻度是上小下大,故C错误。
42.如图所示,舰载机起飞后,下列对航空母舰分析正确的是( )
A.浮力不变,舰体下沉一些 B.浮力不变,舰体上浮一些
C.浮力变小,舰体上浮一些 D.浮力变大,舰体下沉一些
【答案】C
【解析】当航母上的舰载机起飞后,航母的总重力减小,但航母漂浮在水面,受到的浮力等于自身的重力,所以受到的浮力变小,由可知,排开水的体积变小,航母将上浮。故C符合题意,ABD不符合题意。
43.如图,台湾货轮“长赐号”搁浅在苏伊士运河海滩上,下列说法正确的是( )
A.货船没有搁浅之前,在台湾海峡和苏伊士运河里货船受到的浮力不同,因为海水的密度不同
B.货船底部有部分搁浅在含水的泥沙里,这部分的船底受到海水的浮力的作用
C.货船没有搁浅之前,在台湾海峡和苏伊士运河,轮船底部受到海水压力的大小不同
D.挖掘机将货船搁浅底部的泥沙挖走,是为了减水货船的惯性,使船容易浮起来
【答案】B
【解析】A.货船没有搁浅之前,在台湾海峡和苏伊士运河里货船都处于漂浮状态,受到的浮力等于自身的重力,故浮力是相同的,故A错误;
B.货船底部有部分搁浅在含水的泥沙里,这部分的船底受到水的向上的压力,所以会受到浮力,故B正确;
C.货船没有搁浅之前,在台湾海峡和苏伊士运河,轮船底部受到的浮力相同,由于轮船没有受到水的向下的压力,根据浮力产生的原因可知,海水压力的大小等于浮力,故压力大小相同,故C错误;
D.挖掘机将货船搁浅底部的泥沙挖走,货船的质量不变,货船的惯性不变,泥沙挖走后,海水对船底的压力增大,浮力增大,使船容易浮起来,故D错误。
44.2020年11月10日,我国研发的奋斗者号在位于太平洋的马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度为10909米,刷新中国载人深潜的新纪录。潜水器在水面下匀速下潜过程中( )
A.受到的重力小于浮力 B.上、下表面受到的压力差变大
C.受到的压强变大,浮力不变 D.受到的压强变大,浮力变大
【答案】C
【解析】A.潜水器在水面下匀速下潜过程中,处于平衡状态,潜水器受到的重力和浮力是一对平衡力,大小相等,故A不符合题意;
B.潜水器在水面下所受的浮力即为其上、下表面受到的压力差,其匀速下潜过程中,排开水的体积始终等于自身的体积即不变,由F浮=ρ液V排g可知其所受的浮力不变,即潜水器上、下表面受到的压力差不变,故B不符合题意;
CD.潜水器在水面下匀速下潜过程中,随着深度的增加,由p=ρgh可知其所受到的压强变大;但排开水的体积始终等于自身的体积即不变,F浮=ρ液V排g可知所受的浮力不变,故C符合题意,D不符合题意。
45.在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计,将其分别放入盛有两种液体的甲、乙烧杯中处于静止状态,两烧杯中的液面相平,如图,下列说法正确的是( )
A.密度计在甲乙液体中受到的浮力大小相等 B.乙烧杯中液体的密度小
C.甲烧杯中密度计排开的液体质量大 D.甲烧杯底部受到液体的压强大
【答案】A
【解析】AC.同一个密度计分别放在甲、乙液体中都漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可得
所以密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,密度计在两液体中排开的液体重力也相等,则排开的液体质量相等,故A正确,C错误;
B.由图可知,密度计排开液体的体积
且浮力相等,根据 可知
故B错误。
D.放入密度计后两液面相平,且
根据可知,乙烧杯底部受到液体的压强大,故D错误。
46.如图,将装有适量水的小玻璃瓶的瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过用力捏大塑料瓶,以下说法正确的是( )
A.小瓶不能实现悬浮 B.小瓶能实现悬浮
C.小瓶内的气体密度变小 D.小瓶内的气体密度不变
【答案】B
【解析】挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,瓶内气体压强增大,瓶内部分水被压入小瓶中,使小瓶中的空气体积减小,则小瓶内的气体密度变大;因小瓶里进入一些水,则它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉;浸没时,若浮力等于小瓶的重力,则小瓶就处于悬浮状态,故B正确,ACD错误。
47.海权握,国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.悬浮和漂浮时受到的浮力不相等 B.潜水艇是通过改变浮力大小达到上浮和下沉的
C.上浮过程中所受浮力逐渐变小 D.潜水艇完全入水后,下沉越深,所受浮力越大
【答案】A
【解析】A.由图可知,悬浮时排开海水的体积大于漂浮时排开海水的体积,由可知,潜艇悬浮时所受浮力大,即,故A正确;
B.在水中,潜水艇受到水的浮力和重力的作用,根据可知,潜水艇的体积不变,排开水的体积不变,故潜水艇受到水的浮力不变;把压缩空气压入潜水艇的压力舱,将海水排出,潜水艇自重G减小,当F浮>G时,潜水艇上浮;打开压力舱的阀门,让海水进入压力舱内,潜水艇自重G增大,当F浮<G时,潜水艇下沉;当F浮=G时,潜水艇悬浮,可以停留在任何深度;由此可见,潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自身重力来实现的,故B错误;
C.潜艇上浮过程中,露出水面前,V排不变,根据可知,潜艇所受浮力不变,逐渐露出水面时,V排减小,潜艇所受浮力减小,故C错误;
D.潜水艇下沉越深,而排开液体的体积不变,由公式可知,所受的浮力不变,故D错误。
48.取一根横截面积为且足够长的薄壁平底试管,它的质量为。向管内倒入水,使它竖直自由漂浮于足够深的某液体中,如图所示,管内液面比管外液面高,下列结论正确的是( )
A.管外液体密度为
B.继续向试管内加水,两液面之间高度差逐渐减小
C.若试管内再加的水,稳定时管内外液面恰好相平
D.若在试管上加竖直向下的力,稳定时管内外液面恰好相平
【答案】D
【解析】A.根据密度的计算公式可得,水的体积为
根据 V=Sh
可得,水的深度为
液体的深度为
由重力的计算公式可得,有
因为试管处于漂浮状态,所以浮力仍等于重力,即 F浮=G=12N
根据阿基米德原理可得,液体的密度为
故A错误;
B.由重力的计算公式可得,物体的重力为
根据阿基米德原理可得,物体漂浮时浮力等于物体的重力,所以 F浮力=G物
即
因此
若漂浮物为密度均匀的圆柱体,圆柱体底面积为S,圆柱体高位h物,露出液面高度位h,则有
设图中试管质量可均匀分布于试管中的水中,则试管可等效于一个高度为试管内水的深度的圆柱体,漂浮在水面上,根据密度的计算公式可得,该圆柱体的密度为
式中m管为试管的质量2g保持不变。由数学知识可知,当m水变大时,有ρ物变小,图中试管外液体的密度不变,所以
变小,h物等于容器内的水深,h物变大,所以h变大,即试管内外液面的高度差变大,故B错误;
C.由题意可知,30g水的质量为 m30=30g=0.03kg
根据重力的计算公式可得,30g水的重力为 G30=m30g=0.03kg×10N/kg=0.3N
若试管再加30g的水,相当于试管上加竖直向下0.3N的压力,但由于加水后,试管中水面上升,结合D选项,内外液面不会相平,试管内水面高于外面的液面,故C错误;
D.若在试管上加竖直向下0.03N的力,此时物体受到重力、压力和浮力,则
根据阿基米德原理可得,塑料管排开液体体积为
塑料管进入液体中的深度为
所以管内外液面相平,故D正确。
49.“中国核潜艇之父”黄旭华为中国核潜艇事业的发展做出了杰出贡献,获得了国家最高科学技术奖。某学校的同学们也深受鼓舞,制作了如图所示的潜水艇模型。下列说法正确是( )
A.潜水艇模型是通过改变它自身的重力实现沉浮的
B.潜水艇模型沉底时,它受到的浮力等于自身重力
C.向试管内吹气,水会被压入试管中,模型会下沉
D.向试管外吸气,水会被压入试管中,模型会上浮
【答案】A
【解析】A.当潜艇模型浸没在水中时,排开水的体积不变,所受浮力不变,因此模型的上浮和下沉是通过改变潜艇所受的重力来实现的,故A正确;
B.潜水艇模型沉底时,它受到的浮力等于自身重力与容器的支持力之差,故B错误;
C.向试管内吹气,水会被压出试管,此时模型的自重减小,当重力小于浮力时,模型上浮,故C错误;
D.向试管外吸气,水会被压入试管,此时模型的自重增加,当重力大于浮力时,模型下沉,故D错误。