《物体的浮沉条件及应用》同步测试.docx
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《物体的浮沉条件及应用》同步测试
《物体的浮沉条件及应用》同步测试
一、选择题
1.小明在“造船比赛”中用三块大小相同的橡皮泥做成小船,把它们放在盛有水的水槽中,然后往小船内放入不同质量的物体,它们均能漂浮在水面上,如图1所示。
针对此现象,下列说法正确的是( )
A.三只小船受到的浮力相等
B.三只小船底面受到的压力相等
C.小船所装物体越重,受到的浮力越大
D.小船所装物体越轻,受到的浮力越大
答案:
C
解析:
三只小船均能漂浮在水面上,根据二力平衡条件,每只小船所受的浮力等于它受的重力。
所以小船所装物体越重,受到的浮力越大。
2.(2013年呼和浩特中考题)体积为60L的救生圈,所受重力为50N,体重为450N的林林同学在水中使用这个救生圈,当他处于静止状态时,下列判断正确的是( )
A.人和救生圈没入水中,处于悬浮状态
B.人
和救生圈漂浮,部分露出水面
C.人和救生圈沉入水底
D.以上情况都有可能
答案:
B
解析:
把人和救生圈看作一个整体,它们受到的重力为500N。
假设把救生圈全部浸没在水中,救生圈受到的浮力由F浮=ρ水gV可计算出为600N。
浮力大于重力,物体上浮,直至漂浮,部分露出水面。
3.我国“远望号”卫星测控船从江阴出发执行任务,由长江进入海洋。
下列有关测控船所受浮力的说法正确的是( )
A.由于船始终漂浮在水面上,所以它受到的浮力不变
B.由于海水的密度大,所以船在海洋里受到的浮力大
C.由于船排开海水的体积小,所以它在海洋里受到的浮力小
D.由于船排开海水的体积大,所以它在海洋里受到的浮力大
答案:
A
解析:
物体在液体中漂浮时,所受的浮力等于它受的重力。
同一物体重力相同,所以同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同,A正确。
由F浮=ρ液gV排可知,尽管海水的密度大,但若V排变小,船在海洋里受到的浮力不一定大,故B错误。
由F浮=G排液=ρ液gV排可知,当浮力相同时,液体的密度越大,物体排开液体的体积越小,所以C、D都错误。
4.(2013年东营中考题)如图2所示,将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中处于漂浮状态,在乙杯中处于悬浮状态。
下列判断正确的是( )
图2
A.甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度
B.甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度
C.鸡蛋在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
D.鸡蛋在甲杯中受到的浮力小于在乙杯中受到的浮力
答案:
A
解析:
根据物体与液体密度的关系,当物体在液体上面漂浮时,ρ液>ρ物,当物体在液体中悬浮时ρ液=ρ物,所以甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度。
同一个物体浸在不同液体中处于漂浮和悬浮的静止状态,物体受到的浮力都等于物体的重力,物体的重力不变,所以物体受到的浮力相等,故C、D错误。
5.(2013年荆门市中考题)如图3所示,一只未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水面上,露出长度为L,当把蜡烛水面以上部分截掉后剩余部分( )
图3
A.还会重新露出水面
B.不会重新露出
水面
C.以上两种可能都有
D.无法判断是否会重新露出水面
答案:
A
解析:
蜡烛原来能漂浮在水面上,此时蜡烛受到的重力等于浮力。
当把蜡烛水面以上部分截掉的瞬间,蜡烛受到的重力减小,而浮力不变,此时浮力将大于重力,所以剩余部分将上浮露出水面。
6.如图4所示,有一质量分布均匀的物体,漂浮在水面上,有
的体积露出水面将露出水面的部分切去后,剩余浸在水中的部分将( )
A.上浮 B.悬浮 C.下沉 D.无法确定
答案:
A
解析:
质量分布均匀的物体漂浮在水面上,说明物体密度小于水的密度。
将露出水面的部分切去后,物体的密度不变,仍小于水的密度,所以物体剩余的部分仍漂浮,即物体剩余浸在水中的部分将上浮。
7.在一支平底试管内装入适量铁砂,然后先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,如图5所示。
下列说法正确的是( )
A.试管在甲液体中受到的浮力较大
B.试管在乙液体里排开的液体质量较小
C.装乙液体的烧杯底部所受压强较大
D.在甲液体中试管底部所受液体压力较大
答案:
C
解析:
从图5看出,同一试管在甲、乙两种液体里均漂浮,试管受到的浮力都等于试管的重力,试管的重力不变,所以试管在两种液体中受到的浮力相同,A错。
根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于它排开液体受到的重力,即F浮=G排液=m排g,因为浮力相等,所以试管排开的液体质量相等,B错。
由F浮=G排液=m排g=ρ液gV排,又从图2看出试管在甲液体中V排较大,所以甲液体的密度小于乙。
又两种液体的深度相同,故装乙液体的烧杯底部所受压强较大,C对。
图中试管受到的浮力就等于液体对试管底部向上的压力,因为浮力相等,所以试管底部在两种液体中所受液体压力相等,D错。
8.在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝,把它放到甲乙丙三种密度不同的液体中,木棍浸入液体里的情况如图6所示,则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度ρ之间的关系,正确的是( )
A.F甲>F乙>F丙 ρ甲>ρ乙>ρ丙
B.F甲<F乙<F丙 ρ甲<ρ乙<ρ丙
C.F甲=F乙=F丙 ρ甲>ρ乙>ρ丙
D.F甲=F乙=F丙 ρ甲<ρ乙<ρ丙
答案:
C
解析:
物体在液体中漂浮时,所受的浮力等于它受的重力。
同一物体重力相同,所以同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同,所以A、B不正确。
由F浮=G排液=ρ液gV排可知,当浮力相同时,液体的密度越大,物体排开液体的体积越小。
反过来说,同一物体在不同液体里漂浮,浸入体积小的液体密度大。
所以正确答案为C。
二、填空题
9.(2013年烟台中考题)俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中可以漂浮,李子投入水中会下沉。
漂浮的西瓜受到的浮力 李子受到的浮力,西瓜的密度 李子的密度。
(均选填“大于”、“小于”或“等于”)
答案:
大于 小于
解析:
生活常识告诉我们,西瓜的体积比李子大得多。
它们投入水中后,西瓜排开水的体积比李子大得多,由F浮=ρ水gV排可知,西瓜受到的浮力大于李子受到的浮力。
根据物体与液体密度的关系,当西瓜在水上面漂浮时,ρ水>ρ物。
当李子在液体中下沉时ρ水<ρ物,所以西瓜的密度小于李子的密度。
10.(2013年乐山中考题)如图7所示,把一木块放入水中,静止时木块有
的体积浸入水中,木块的密度为 kg/m3;如果把该木块放入密度为0.8×103kg/m3的酒精中,静止时,如图1所示,那么该木块下表面受到水的压强p水与受到酒精的压强p酒的关系为p水 p酒(填“大于”、“等于”、“小于”)。
答案:
0.6×103 等于
解析:
(1)因为木块漂浮时,处于静止状态。
所以木块受到的浮力与重力是平衡力。
所以F浮=G,而
,
,所以
,
(2)要比较木块下表面受到液体的压强,我们容易想到液体压强公式
,可是水的密度大于酒精,而木块下表面在水中的深度小于酒精,所以用上面的公式无法比较。
想到浮力产生的实质是物体上下表面受到液体的压力差,压强为压力与受力面积的比值,这样就容易比较了。
根据图示可知,木块在水中和在酒精中都处于漂浮状态,浮力等于重力。
即两种情况下的浮力相等。
根据浮力产生的实质可知,浮力等于水或酒精对木块下表面的压力,由于两种情况下木块的重力相等,木块下表面积相等,所以两个压强相等。
11.将一块石蜡,分别放入足量的水和酒精中,当石蜡静止时,它排开水的体积与排开酒精的体积之比为 。
(ρ石蜡=0.9×103kg/m3,ρ酒=0.8×103kg/m3)
答案:
9:
10
解析:
设石蜡体积为V物,根据题中密度关系判断ρ石蜡<ρ水,则石蜡在水中静止时漂浮。
而ρ石蜡>ρ酒,石蜡在酒精中沉底,此时石蜡排开酒精的体积就等于石蜡体积为V物。
题目让求石蜡排开水的体积与排开酒精的体积之比,我们只要求
就可以了。
因为石蜡在水中漂浮,F浮=G物,即ρ石蜡gV物=ρ水gV排,所以
,所以石蜡排开水的体积与排开酒精的体积之比为9:
10。
12.(2013年南充中考题)如图8所示,体积为V=200cm3的木块在绳子拉力F=0.8N的作用下完全浸没在水中(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3,绳子重力不计)。
求:
(1)木块此时受到浮力。
(2)木块的重力。
(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积。
答案:
(1)木块此时受到浮力为2N。
(2)木块的重力为1.2N。
(3)剪断绳子,木块静止时排开水的体积为1.2×10﹣4m3。
解析:
(1)木块受到的浮力可以根据阿基米德原理直接计算得出。
木块此时受到浮力为
(2)由于不知道木块的质量和密度,所以不能利用
计算重力。
可以利用平衡法求木块的重力。
首先分析木块在水中的受力情况:
如图9,木块受竖直向下的重力G,绳子对它竖直向下的拉力F,还有水对它竖直向上的浮力F浮1。
因为木块静止,所以木块受平衡力,所有向下的力的和等于向上的力。
即G+F=F浮1,则G=F浮1﹣F=2N﹣0.8N=1.2N。
(3)剪断绳子,木块静止时漂浮在水面上,此时木块所受的浮力与它自身的重力二力平衡(如图10)。
所以F浮2=G,即
故木块静止时排开水的体积
13.“曹冲称象”是家喻户晓的典故。
某校兴趣小组模仿这一现象,制作了一把“浮力秤”。
将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图11所示。
已知玻璃杯的质量200g,底面积为30cm2,高度为15cm。
求:
(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(注:
水未进入杯内),杯子受到的浮力。
(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。
(3)此浮力秤的最大称量(即量程)。
答案:
(1)因为杯子在水中处于漂浮状态,根据二力平衡的条件,F浮=G物=m物g=0.2kg×10N/kg=2N
(2)设杯子浸入水中时,浸入的深度为h,有F浮=ρ液gV排=ρ液gsh
所以
(3)当往杯子内放被测物时,若杯子下沉到水面刚好到杯口(水未进杯内),被测物重力最大,此时杯子增加的下沉深度为h′=0.15m-
m,被测物的重力
即能称量的最大值为2.5N
解析:
(1)观察图11可知,玻璃杯在水面上漂浮,所以F浮=G物=m物g。
(2)根据F浮=ρ液gV排可求杯子浸入水中时,浸入的深度。
(3)往杯子内放被测物时,当杯子下沉到水面刚好到杯口(水未进杯内)物体的重力就是浮力秤的最大称量。
由此可知,此时物体的重力等于液体对物体增大的浮力。
三、实验题
14.某科学兴趣小组用以下器材设计实验,探究“物体漂浮时,所受浮力与自身重力的大小关系”。
器材:
弹簧秤、量筒、小塑料瓶、细线、若干玻璃珠。
② 向量筒中注入适量的水,读出量筒中水的体积V1=30毫升。
②在质量为5克的小塑料瓶中放入适量的玻璃珠,测出放有玻璃珠的小塑料瓶的重力G。
③将该小塑料瓶放人量筒中,使它浮在水面上。
稳定时读出水面对应的刻度V2=90毫升。
④比较小塑料瓶的重力和所受的浮力的大小关系,可以初步得出结论。
(1)使用测量仪器前,应观察它的量程和最小刻度值。
图12所示弹簧测力计的量程是 牛。
(2)小塑料瓶本身就能浮在水面,实验时为什么还要放入适量的玻璃珠?
(3)计算放有玻璃珠的小塑料瓶所受的浮力F= 牛。
答案:
(1)5;
(2)能用弹簧测力计比较准确地测量出小塑料瓶的重力(或“使塑料瓶有较大体积浸在水中,减小测量误差”);(3)0.6。
解析:
因为本实验中小塑料瓶的重力太小了,如果直接用弹簧测力计测量,误差太大。
同时由于小塑料瓶的重力太小,当它在水面漂浮时,受到的浮力也很小,这样它排开水的体积也很小,即将该小塑料瓶放入量筒中,使它浮在水面上。
稳定时水面对应的刻度与原来相比变化不大,这也会增大实验误差,使测量不准确。
为了避免上述情况的发生,最简单有效的方法便是在小塑料瓶中放入适量的玻璃珠,来增加瓶的重力。
第3问让计算浮力,直接利用阿基米德原理就行了。
15.为了探究物体的浮沉条件,实验室提供了如下器材:
弹簧测力计、量筒、烧杯、铜块、蜡块、细线、水及其他简单辅助器材。
第一小组:
探究铜块的下沉条件。
实验中,他们用两种方法测量了铜块受到的浮力:
方法1:
称重法。
测量过程及示数如图13(甲)所示,则铜块所受的浮力为 N。
方法2:
阿基米德原理法。
测量过程与
示数如图13(乙)所示,则铜块排开水的体积为 mL,根据F浮=G排=ρ水gV排可计算出浮力。
通过实验可得出铜块浸没在水中下沉的条件是 。
第二小组:
探究蜡块上浮的条件。
要测量蜡块浸没时的浮力,你准备选用第一组上述两方法中的方法 (填“1”或“2”),并简要说明操作中还应采取的措施:
。
答案:
0.2 20 重力大于浮力 2 用针使蜡块完全浸没在水中
解析:
从图13(甲)中读出铜块的重力为2.2N,在水中时弹簧测力计的示数为2N,所以铜块受到的浮力F浮=G–F‘=2.2N-2N=0.2N。
图13(乙)中铜块排开水的体积为V排=40ml-20ml=20ml。
通过实验明显看出铜块浸没在水中下沉的条件是重力大于浮力。
因为蜡块在水中上浮,最终要漂浮,所以不能像铜块那样用方法1测浮力,必须选用方法2。
不过因为要测量蜡块浸没时的浮力,所以要用针按压使蜡块完全浸没在水中。
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