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满分:100 分,限时:45 分钟
一、选择题(每小题 4 分,共 32 分)
1.(独家原创试题)潜水钟是一种无动力单人潜水运载器,它从水面接入一根导管,用风箱和鼓风机把空气送入潜水钟内部, 潜水钟依靠自身重力下沉,但要靠水面船舶上绞车或岸上吊车的帮助,把它从水下吊上来。则下列关于潜水钟的说法正确的 是 ( )
A. 潜水钟在水面下受到的浮力等于重力
B. 潜水钟可以不依靠其他设备悬浮到水中
C. 制作潜水钟的材料密度一定小于水的密度
D. 将潜水钟从水下吊起的过程中,在露出水面前浮力不变
答案 D 由题意知,潜水钟在水中会下沉,因此浸没在水中时受到的浮力小于重力,则它的密度一定大于水的密度,它不能悬浮在水中,故A、B、C 错误;将潜水钟从水下吊起的过程中,在露出水面前排开水的体积不变,所以浮力不变,故D 正确。
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2.在水中,鱼、漂浮的木头、静止在水底的石头的位置如图 10-4-1 所示,下列说法正确的是( )
图 10-4-1
A. 水对石头的压强比对木头的小
B. 木头受到的浮力大于它自身的重力
C. 鱼受到的浮力等于它排开水的重力
D. 石头受到的浮力等于它自身的重力
答案 C 水产生压强的大小和深度有关,深度越深,压强越大,故水对石头的压强大,A 项错;木头漂浮,F 浮木=G 木,B 项错误; 鱼在水中受到的浮力等于它排开水的重力,C 项正确;石头沉底,F 浮石+F 支=G 石,D 项错误。
3.一支密度计分别放入甲、乙两种液体中,静止时位置如图 10-4-2 所示。若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是 F
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甲、F 乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙。下列说法正确的是( )
A.F 甲=F 乙 B.F 甲>F 乙 C.ρ甲=ρ乙 D.ρ甲>ρ乙
图 10-4-2
答案 A 由于密度计两次静止时都漂浮,则 F 浮=G,即密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力G, 所以 A 正确,B 错;由图知,密度计排开液体的体积 V 甲排>V 乙排,由 F 浮=ρ液gV 排可知:ρ甲<ρ乙,所以 C、D 错。
4.如图 10-4-3 所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底。若苹果的质量、体积及受到的浮力为 m1、V1 和 F1,梨子的质量、体积及受到的浮力为 m2、V2 和 F2。现有以下判断:
图 10-4-3
(1) 若m1>m2,则 F1 一定小于 F2
(2) 若m1=m2,则 F1 一定大于 F2
(3) 若V1=V2,则 F1 一定小于 F2
(4) 若V1>V2,则 F1 一定大于 F2其中正确的是( )
A.(1)(3) B.(1)(4) C.(2)(3) D.(2)(4)
答案 C 苹果漂浮,F1=m1g,梨子沉底,F2
5.(2019 山东枣庄中考)在木棒的一端缠绕一些细铜丝制成简易的液体密度计,将其分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中处于静止状态,如图 10-4-4 所示。若密度计在甲、乙液体中受到的浮力分别是 F 甲、F 乙,甲、乙两种液体的密度分别为
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ρ甲、ρ乙。则( )
图 10-4-4
A.F 甲
C.ρ甲>ρ乙 D.ρ甲<ρ乙
答案 C 由于密度计两次静止时都处于漂浮,它受到的浮力都等于自身重力,两种情况下浮力相等,故 A、B 错误;由图知, 密度计排开液体的体积 V 甲排
6.如图 10-4-5 所示,a、b 是两种物质质量与体积的关系图象,分别用 a、b 两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中。松手稳定后( )
A. 乙漂浮,乙受到的浮力小
B. 甲漂浮,甲受到的浮力大
C. 乙下沉,甲受到的浮力大
D. 甲下沉,乙受到的浮力大
图 10-4-5
答 案 A
ma 1.5g 3
由题图可知ρa=Va =1.0cm3=1.5g/cm >ρ水,
ρ =mb= 1.0g =0.5g/cm3<ρ ,
b Vb
2.0cm3 水
答案A 因此,放入水中稳定后,甲沉底、乙漂浮。
因为 V 甲=V 乙,所以 V 排甲>V 排乙,因为 F 浮=ρ水gV 排,所以 F 浮甲>F 浮乙。
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7.(独家原创试题)如图 10-4-6 所示是一个密度为 0.9×103g/cm3 的实心塑料苹果,把该苹果放入盛满酒精(ρ酒精=0.8g/cm3)的容器中,溢出酒精的质量是 40 克;若把该苹果放入盛满水的容器中,则溢出水的质量是( )
A.40 克 B.45 克 C.50 克 D.36 克
图 10-4-6
答案 B 塑料的密度比酒精的密度大,塑料苹果在酒精中会下沉,则 V=V
= m1 = 40g =50cm3,而塑料的密度比水的密
排 1 0.8g/cm3
度小,塑料苹果在水中漂浮,因此浮力等于该塑料苹果的重力,所以排开水的质量和该塑料苹果的质量相等,m 排 2=m=ρ塑料
V=0.9×103g/cm3×50cm3=45g。
8.(2018 四川眉山中考)如图 10-4-7 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 10-4-7
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是ρA>ρB>ρC
C. 容器对桌面的压力大小关系为 F 甲=F 乙=F 丙
D. 容器底部受到水的压强大小关系为 p 甲>p 乙>p 丙
答案 C 由题知,A、B、C 三个正方体体积相同;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,浮力的大小关系为:FA<FB<FC,A 错;由图可知,A、B 漂浮,C 悬浮,所以 GA=FA,GB=FB,GC=FC,又由于 FA<FB
m G
所以 GA
可知,物体密度关系:ρA<ρB<ρC,B 错;因正方体处于漂浮或
V gV
悬浮状态,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,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,C 正确;正方体静止时,三个容器内水面高度相同,容器底受到水的压强关系为p 甲=p 乙=p 丙,D 错。
二、填空题(每空 2 分,共 16 分)
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9.如图 10-4-8 所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态,它的上表面受到的压力为 1.8N,下表面受到的压力为 3N,则该物体受到的浮力大小为 N;如将物体再下沉 5cm,则它受到的浮力大小为 N。
图 10-4-8
答 案 1.2 1.2
解析 由浮力产生的原因可知,该物体受到的浮力:F 浮=F 下-F 上=3N-1.8N=1.2N;因物体浸没时排开水的体积不变,由 F 浮=
ρ液gV 排 可知,物体再下沉 5cm 后,受到的浮力仍为 1.2N。
10.(2018 江苏连云港中考)如图 10-4-9 所示,小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球所受的浮力 小球的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)。剪断绳子后,小球上升过程中所受的浮力 (选填“变大”、“变小” 或“不变”),水对烧杯底部的压强 (选填“变大”、“变小”或“不变”)。
图 10-4-9
答案 大于 变小 变小
解析 小球在绳子拉力作用下恰好浸没在水中,此时小球受到竖直向上的浮力 F 浮、竖直向下的重力 G 和绳子的拉力 F, 三力平衡,F 浮=G+F,故 F 浮>G;剪断绳子后小球上升,逐渐露出水面直至漂浮,上升过程中 V 排变小,所受浮力变小,水面下降, 水对烧杯底部的压强变小。
11.(2019 四川泸州江阳模拟)“辽宁舰”是中国人民解放军海军隶下的一艘可以搭载固定翼飞机的航空母舰,也是中国第一艘服役的航空母舰。舰长 304m、水线 281m、舰宽 70.5m、满载时舰底到海面的距离为 10.5m;排水量:57000 吨(标
准),67500 吨(满载)。海水密度取ρ=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。该航母满载时,受到的浮力为 N,舰底处受海水的压强为 Pa;某架歼击机飞离该航母后,若航母排开的海水体积减小了 20m3,则该歼击机的质量是
kg。
答案 6.75×108 1.05×105 2×104
解析 由题知,航母满载时的排水量 m 排=67500t,该航母满载时,受到的浮力F 浮=G 排=m 排
g=67500×103kg×10N/kg=6.75×108N;满载时舰底到海面的距离 h=10.5m,航母底部受到海水的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10.5m=1.05×105Pa;当歼击机从航母甲板上起飞后,ΔV =20m3,减小的浮力ΔF
=ρgΔV =1.0×103kg/m3×10N/kg×20m3=2×105N;航母始终漂浮,所以该歼击机的重力等于航母减小的重力,G=ΔG=ΔF
5 G 2×105N 4
=2×10 N,歼击机的质量 m= =
g
=2×10 kg。
10N/kg
三、简答题(共 4 分)
12.(2019 福建南平模拟)测量液体密度的仪器叫做密度计。将其插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值(如图
10-4-10)即为被测液体的密度。密度计上的刻度从上到下逐渐减小还是逐渐增大?说出你的理由。
图 10-4-10
答案 密度计上的刻度从上到下逐渐增大;因为密度计正常使用时,在不同液体中均应处于漂浮状态,根据浮沉条件可知,
F浮
浮力都应等于其自身重力,因其自身重力不变,所以浮力大小应该也不变,则根据 V 排=
可知浮力相同,当所测液体密度
q液g
较大时,其排开的液体的体积就小些,密度计就会上浮一些,所以密度计上的刻度是下大上小的。
四、实验探究题(13 题 12 分,14 题 16 分,共 28 分)
13.(2018 山东青岛中考)探究浮力的大小
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数据结论 |
如图 10-4-11,甲、乙、丙、丁是用同一金属块探究浮力大小跟哪些因素有关的实验。
图 10-4-11 ①图丙中金属块受到的浮力比图乙中金属块受到的浮力 (填“大”或“小”),说明浮力的大小与 有关。 ②图丁中金属块受到的浮力大小等于 N。 ③比较图 可知,浮力的大小与液体的密度有关。 |
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数据结论 |
如图 10-4-12,用木块、弹簧测力计、溢水杯和小桶进行实验:
图 10-4-12 ④木块受到的浮力 F 浮= N。 ⑤木块排开的水所受的重力G 排水= N。 |
答案 ①大 物体排开液体的体积 ②0.3 ③丙、丁 ④1.2 ⑤1.2 ⑥等于
解析 ①比较乙、丙两图可知,图丙中金属块排开水的体积较大,弹簧测力计的示数较小,故图丙中金属块受到的浮力较大,说明浮力大小与物体排开液体的体积有关;②图丁中金属块受到的浮力为 F 浮丁=G-F 丁=3.6N-3.3N=0.3N;③图丙、丁中, 金属块都浸没在液体中,排开液体的体积相同,液体的密度不同,测力计的示数不同,即所受浮力不同,可知浮力的大小与液体的密度有关;④由题图知,木块的重力 G'=1.2N,因为木块漂浮,所以 F 浮=G'=1.2N;⑤小桶的重力为 0.4N,小桶和溢出的水的总重为 1.6N,可知木块排开水的重力为 G 排水=G 总-G 桶=1.6N-0.4N=1.2N;⑥综上可知,浮在水上的木块受到的浮力大小等于它排开的水所受的重力。
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14.(2019 重庆中考 B 卷)小明同学在探究浮力的实验中:
图 10-4-13
如图 10-4-13 甲,把半径为 3cm、密度均匀的实心小球 A 用细线挂在弹簧测力计上,测得其重力为 N,他用手竖直向上轻轻托起小球,弹簧测力计示数将变 。
他又将小球A 缓慢放入盛有适量水的烧杯中,弹簧测力计的示数逐渐变小,说明小球受浮力作用且浮力的方向是竖直向 ,当小球顶部距水面 7cm 时,弹簧测力计示数为 1.9N,如图乙,小球受到的浮力大小是 N。
为进一步研究浮力产生的原因,小明自制了薄壁实验箱,左右分别是柱形箱 B 和 C,B 箱下部有一圆孔与 C 箱相通,他将上下表面是橡皮膜的透明空心立方体 M 放在圆孔上紧密接触,并向 B 箱中加入适量的水使 M 浸没且沉在箱底,如图丙。现往 C 箱加水至与 M 下表面相平时,M 下表面橡皮膜 (选填“受到”或“不受”)水的压力作用;继续向 C 箱中加水至 M 上下表面橡皮膜形变程度相同时,则 M 上下表面受到水的压力 (选填“相等”或“不相等”);再向 C 箱中加一定量的水,M 上下表面形变程度如图丁,则下表面受到水的压力 (选填“大于”“小于”或“等于”)上表面受到水的压力。这就是浮力产生的真正原因。
同组小斌同学根据第(2)小题中小球受到的浮力大小和第(3)小题探究浮力产生的原因巧妙地计算出图乙中小球 A 受到水对它向下的压力是 N。(圆面积公式S=πr2,取π=3)
答案 (1)3.0 小 (2)上 1.1 (3)不受 相等 大于 (4)2.15
解析 (1)由图甲知,实心小球 A 的重力为 3.0N;若用手竖直向上轻轻托起小球,小球受到竖直向上的拉力和托力及竖直向下的重力的作用,由力的平衡知识可知,托力变大时,测力计的示数变小;(2)将小球 A 缓慢放入盛有适量水的烧杯中,弹簧测力计的示数逐渐变小,说明此时小球受到的浮力是与竖直向上轻轻托起小球的力的作用效果相同,由此可以推断,浮力的方向是竖直向上,小球受到的浮力 F 浮=G-F=3.0N-1.9N=1.1N;(3)图丙中,C 箱加水至与M 下表面相平时,由于 M 下表面橡皮膜与C 箱中的水面相同,所以它不受水的压力作用;当 M 上下表面橡皮膜形变程度相同时,M 上下表面受到水的压力相等;再向 C 箱中加一定量的水,如图丁中下表面形变程度明显大于上表面形变程度,所以下表面受到水的压力大于上表面受到水的压力,这就是浮力产生的真正原因。(4)由(2)可知小球受到的浮力为 1.1N,则半个球受到的浮力为 F 浮
'=0.55N,小球受到水向下的压力 F =F -F '=ρghS-0.55N=ρghπr2- 0.55N=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.07m+0.03m)×3×(0.03m)2-0.55N=2.15N。
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