人教版八年级物理下册第十章浮力压强和浮力的综合应用专题训练.docx
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人教版八年级物理下册第十章浮力压强和浮力的综合应用专题训练
压强和浮力的综合应用
1.如图1所示,小金鱼吐出的小气泡自深水处向上冒的过程中,所受浮力和水对它的压强变化情况描述正确的是( )
A.浮力不变,压强逐渐减小
B.浮力变大,压强逐渐减小
C.浮力变大,压强不变
D.浮力不变,压强不变
图1
2.如图2所示,航母上的舰载机飞离后,航母受到的浮力F及其底部受到水的压强p的变化情况是( )
图2
A.F减小,p增大B.F增大,p减小
C.都减小D.都增大
3.如图3所示,将一圆柱体从水中匀速提起,直至其下表面刚好离开水面。
图4中p表示容器底受到水的压强,F浮表示圆柱体受到水的浮力,它们随时间t变化的大致图像正确的是( )
图3
图4
4.如图5所示,放在水平桌面上的三个完全相同的容器内,装有适量的水,将A、B、C三个体积相同的正方体分别放入容器内,待正方体静止后,三个容器内水面高度相同。
下列说法正确的是( )
图5
A.物体受到的浮力大小关系为FA>FB>FC
B.三个物体的密度大小关系为ρA>ρB>ρC
C.容器底部受到水的压力大小关系为F甲>F乙>F丙
D.容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙
5.如图6所示,将三个完全相同的鸡蛋分别放入盛有不同液体的烧杯中,鸡蛋在甲杯中沉底,在乙杯中悬浮,在丙杯中漂浮,且各杯中液体深度相同。
则下列判断正确的是( )
图6
A.三种液体的密度关系为ρ甲=ρ乙>ρ丙
B.鸡蛋排开三种液体的质量关系为m甲=m乙>m丙
C.鸡蛋受到三种液体的浮力关系为F甲<F乙=F丙
D.三种液体对容器底部的压强关系为p甲=p乙>p丙
6.2020·武汉一个质量分布均匀的正方体物块,边长是10cm,密度是0.8×103kg/m3,漂浮在液面上时露出液面的体积占物块总体积的
。
用手缓慢下压物块,如图7所示,当物块上表面与液面刚好相平时,下列说法错误的是(g取10N/kg)( )
图7
A.液体的密度是1.2×103kg/m3
B.手对物块上表面的压力大小是2N
C.液体对物块下表面的压力大小是12N
D.物块下表面受到液体的压强是1.2×103Pa
7.通常大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图8甲所示),在下沉过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。
下列判断正确的是( )
图8
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
B.构件的边长为4m
C.构件所受的最大浮力为1.2×105N
D.构件的密度为2.5×103kg/m3
8.如图9所示,在一气球下面拴一小物块,并把它们浸没在水中,它们在水中不断下沉的过程中,气球受到的液体压强________,受到的浮力________。
(均选填“增大”“减小”或“不变”)
图9
9.某次物理活动举行了“造船”比赛,他们用的材料是密度为1.5×103kg/m3的橡皮泥,其中小聪同学选了一块竖立在水平桌面上的圆柱体橡皮泥,高为0.2m,橡皮泥对桌面产生的压强为________Pa。
小聪最后造出了最大排水体积为6.0×10-4m3的小船,他造的船在水中最大排水时受到的浮力为________N。
(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
10.将一均质正方体物块放入水中,静止时物块有
的体积浸入水中,物块的密度是________kg/m3;若把该物块放入密度为0.8×103kg/m3的酒精中,则该物块下表面受到水的压强p水与受到酒精的压强p酒的关系是p水________(选填“>”“=”或“<”)p酒。
11.如图10所示,将木块A和金属块B按甲、乙两种不同的方式放在同一杯水中,则木块受到的浮力F甲________F乙;容器底部受到水的压强p甲________p乙。
(均选填“>”“=”或“<”)
图10
12.2020·威海用密度为0.4×103kg/m3的泡沫制作长2m、宽1.5m、厚20cm的长方体简易浮桥。
浮桥在河水中的最大承重为________kg(ρ河=1.0×103kg/m3,g取10N/kg);此浮桥空载时分别平放到海水和河水中,下表面受到的压强分别为p海和p河,则p海________(选填“>”“<”或“=”)p河。
13.2020·聊城潜水艇为增强国防力量,维护祖国安定发挥了重要作用。
潜水艇截面如图11所示,通过向水舱中充水或从水舱向外排水来改变潜水艇的自重,从而使其下沉或上浮。
我国某型号潜水艇的总体积为2×103m3,水舱未充海水时潜水艇总重为1.26×107N,最大下潜深度可达400m。
海水密度取1.03×103kg/m3,g取10N/kg。
求:
(1)最大下潜深度处的海水压强。
(2)潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力。
(3)潜水艇悬浮在海水中时,水舱中充入海水的质量。
图11
14.如图12所示,体积为1×10-3m3、重为6N的木块,用线系在底面积为S=400cm2圆柱形容器的底部,并倒入足够多的水使木块浸没,求:
(g取10N/kg)
(1)木块受到的浮力。
(2)剪断细线后木块静止时排开水的体积。
(3)木块露出水面后,容器底受到水的压强减少了多少。
图12
答案解析
1.B [解析]气泡在上升过程中,距离液面越来越近,所处深度h变小,根据公式p=ρgh可知,气泡受到的压强在不断减小;气泡的体积在不断变大,则排开水的体积V排变大,根据公式F浮=ρ液gV排可知气泡受到的浮力在不断变大。
2.C [解析]舰载机飞离后,航母仍漂浮,但总重G减小,又因为F浮′=G,故航母所受浮力减小。
由F浮=ρ液V排g,排开水的体积减小,航母将上浮一些,航母底部所处的深度减小,根据p=ρgh,航母底部所受水的压强将减小。
3.A [解析]
(1)圆柱体露出水面前,排开水的体积不变,容器内水的深度不变,水的密度不变,由p=ρgh可知,容器底受到水的压强不变;圆柱体刚露出水面至下表面刚好离开水面过程中,排开水的体积变小,容器内水的深度变小,水的密度不变,由p=ρgh可知,容器底受到水的压强变小;所以,整个过程中容器底受到水的压强先不变后变小,故A正确、B错误。
(2)圆柱体露出水面前,排开水的体积不变,水的密度不变,根据F浮=ρ液gV排可知,圆柱体受到水的浮力不变;圆柱体刚露出水面至下表面刚好离开水面过程中,排开水的体积变小,水的密度不变,根据F浮=ρ液gV排可知,圆柱体受到水的浮力变小;所以,整个过程中圆柱体受到水的浮力先不变后变小,故C、D错误。
4.D [解析]由题知,A、B、C三个正方体的体积相同;
由图可知,A、B、C三个正方体排开水的体积关系为VA排<VB排<VC排,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力的大小关系:
FA<FB<FC,故A错误。
由图可知,A和B处于漂浮,C处于悬浮,则由浮沉条件可知:
GA=FA,GB=FB,GC=FC;
由于FA<FB<FC,所以GA<GB<GC;
由于正方体A、B、C的体积相同,所以根据ρ=
=
可知,物体密度的大小关系:
ρA<ρB<ρC,故B错误。
正方体静止时,三个完全相同的容器内水的深度相同,由p=ρgh可知液体底部压强关系是:
p甲=p乙=p丙;三个容器的底面积相同,根据F=pS可知,容器底部受到水的压力大小关系:
F甲=F乙=F丙,故C错误。
因正方体分别处于漂浮或悬浮状态,则浮力等于自身重力,由阿基米德原理可知,物体受到的浮力等于排开液体的重力,即说明容器中正方体的重力等于正方体排开水的重力,即可以理解为,容器中正方体的重力补充了它排开的水的重力,能看出三个容器内正方体和水的总重力相等;由于容器相同,所以三个容器对桌面的压力关系为F甲′=F乙′=F丙′,根据p=
可知,容器对桌面的压强大小关系为p甲=p乙=p丙,故D正确。
5.C [解析]鸡蛋在甲杯中沉底,甲杯液体的密度小于鸡蛋的密度;在乙杯中悬浮,乙杯液体的密度等于鸡蛋的密度;在丙杯中漂浮,丙杯液体的密度大于鸡蛋的密度,所以三种液体的密度关系为ρ甲<ρ乙<ρ丙,A错误。
鸡蛋在甲杯中沉底,浮力小于鸡蛋的重力,则排开液体的质量小于鸡蛋的质量;在乙杯中悬浮,在丙杯中漂浮,则乙、丙杯中鸡蛋受到的浮力等于鸡蛋的重力,即乙、丙杯中鸡蛋排开液体的质量等于鸡蛋的质量,所以鸡蛋排开三种液体的质量关系为m甲<m乙=m丙,B错误。
由B知,甲杯中鸡蛋受到的浮力小于重力,乙、丙杯中鸡蛋受到的浮力等于重力,所以鸡蛋受到三种液体的浮力大小关系为F甲<F乙=F丙,C正确。
三种液体的深度相同,因为ρ甲<ρ乙<ρ丙,由p=ρ液gh得,三种液体对容器底的压强大小关系是p甲<p乙<p丙,D错误。
6.B [解析]物块漂浮时排开水的体积:
V排=(1-
)V=
V,物块受到的浮力:
F浮=ρ液gV排=
ρ液gV,物块的重力G=mg=ρ物gV,因物块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以:
ρ液gV=ρ物gV,解得液体的密度:
ρ液=1.5ρ物=1.5×0.8×103kg/m3=1.2×103kg/m3,故A正确;当物块上表面与液面刚好相平时,排开水的体积V排′=V,物块受到的浮力F浮′=ρ液gV排′=ρ液gV,因此时物块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、手对物块上表面的压力F作用处于平衡状态,所以F=F浮′-G=ρ液gV-ρ物gV=(ρ液-ρ物)gV=(1.2×103kg/m3-0.8×103kg/m3)×10N/kg×(0.1m)3=4N,故B错误;液体对物块下表面的压强:
p=ρ液gL=1.2×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1.2×103Pa,故D错误;由p=
可得,液体对物块下表面的压力:
F′=pS=1.2×103Pa×(0.1m)2=12N,故C正确。
7.D [解析]由图可知,构件在浸入水中的过程中,排开水的体积变大,所以浮力逐渐变大;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②;故A错误。
从图乙中可以看出,当构件刚浸没时下表面到水面的距离为2m,则构件边长为2m,故B错误。
从图乙中可以看出,当构件浸没时受到的浮力小于1.2×105N,故C错误。
构件浸没时,V排=2m×2m×2m=8m3,拉力F2=1.2×105N,则有F浮=G-F2,
ρ水gV排=ρgV-F2,
代入数据得,1.0×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3-1.2×105N,
解得ρ=2.5×103kg/m3,故D正确。
8.增大 减小
[解析]在水中不断下沉的过程中,气球所处深度增大,根据p=ρgh可知,液体密度不变时,气球受到水的压强增大。
因气球受到的压强变大,体积逐渐减小,排开水的体积减小,根据F浮=ρ液V排g可知,气球受到的浮力逐渐减小。
9.3000 6
[解析]
(1)橡皮泥对桌面产生的压强:
p=
=
=
=
=
=ρgh=1.5×103kg/m3×10N/kg×0.2m=3000Pa;
(2)该船在最大排水时受到的浮力。
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.0×10-4m3=6N。
10.0.6×103 =
11.> = [解析]由图可知木块A和金属块B在甲、乙两图中都处于漂浮状态,所以整体受到的浮力都等于它们的总重力,
由阿基米德原理可知两种方式排开水的体积相同,则图甲中木块A排开水的体积大于图乙中木块A排开水的体积,所以图甲中木块A受到水的浮力大,即F甲>F乙;
因为放在同一杯水中,水的体积相同,甲、乙两图中排开水的体积相同,
所以两图中水的深度相同,
由p=ρgh可知,容器底部受到水的压强相等,即p甲=p乙。
12.360 = [解析]当浮桥刚好全部浸入水中时,浮桥排开水的体积:
V排=V=abh=2m×1.5m×0.2m=0.6m3,受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6m3=6000N,浮桥的重力:
G=mg=ρVg=0.4×103kg/m3×0.6m3×10N/kg=2400N,最大承重为G物=F浮-G=6000N-2400N=3600N,则最大承受的物体质量为m物=
=
=360kg。
此浮桥空载时分别平放到海水和河水中,处于漂浮状态,下表面受到的压力相等,都等于浮桥的重力,因此下表面受到的压强相等。
13.
(1)最大下潜深度处的海水压强为
p=ρ海水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×400m=4.12×106Pa。
(2)潜水艇完全潜入海水中时受到的浮力为
F浮=ρ海水gV排=1.03×103kg/m3×10N/kg×2×103m3=2.06×107N。
(3)潜水艇悬浮在海水中时,受力平衡,浮力等于潜水艇和充入海水的重力之和,即:
F浮′=G艇+G海水;
水舱充入海水的重力为G海水=F浮-G艇=2.06×107N-1.26×107N=8×106N,
充入海水的质量为m海水=
=
=8×105kg。
14.
(1)木块浸没在水中时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N。
(2)因为木块浸没在水中时受到的浮力大于木块的重力,所以剪断细线后,木块会上浮直至漂浮在水面上,所以F浮′=G=6N,
由F浮=ρ液gV排得此时排开水的体积:
V排′=
=
=6×10-4m3。
(3)木块露出水面的体积:
V露=V-V排′=1.0×10-3m3-6×10-4m3=4×10-4m3;
木块露出水面处于静止时,水面下降的高度:
Δh=
=
=0.01m,
则容器底部所受水的压强减小了:
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.01m=100Pa。
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