2020-2021【物理】物理 浮力类问题的专项 培优易错试卷练习题附答案
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一、初中物理浮力类问题
1.如图所示,浸入某液体中的物体恰好悬浮。
物体的上、下表面积1S 和2S ,并且
12<S S ;此时物体下表面与上表面受到液体的压力差为F ∆;现用手将物体缓慢下压一段
距离,松手后( )
A .物体保持悬浮,因为F ∆不变
B .物体保持悬浮,但F ∆变大
C .物体将上浮,因为F ∆变大
D .物体将下沉,因为F ∆变小 【答案】B 【解析】 【详解】
物体悬浮在液体中,说明其密度等于液体的密度;现用手将物体缓慢下压一段距离后,物体和液体的密度均不变,该物体仍然悬浮。
根据F gV ρ=浮液排知,用手将物体缓慢下压一段距离后,液体密度不变,排开液体的体积不变,浮力不变;因为浮力产生的原因:上下表面所受的压力差,此时浮力=下表面压力-上表面压力-侧面压力,当深度增加时,侧面压力变大,所以F ∆变大,故B 项符合题意、ACD 项不符合题意;
2.某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上,但沉于乙液体中.利用这个信息可得( )
A .该材料的密度一定小于甲液体的密度
B .该材料的密度一定大于乙液体的密度
C .该材料的密度一定等于甲液体的密度
D .该材料的密度一定等于乙液体的密度 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
设该材料的密度为ρ,若ρ<ρ甲,空心球会漂浮在甲液体的液面上;若ρ>ρ甲,若球是实心的,球会下沉;若球是空心的,当球的整体密度小于甲液体的密度时,球会漂浮在甲液
体的液面上;故A、C都错,∵空心球沉于乙液体中,∴ρ>ρ球>ρ乙,故B正确,D错。
故选B。
3.小雪和小雨姊妹两个随家长去饭店吃饭时,在水平桌面上有完全相同的甲、乙两个圆柱形玻璃杯,其家长根据小雪和小雨的个人爱好分别倒入质量相同的雪碧和桃汁(如图甲、乙),姊妹两个又将果盘内的两个小柑橘分别投入雪碧和桃汁中(假设两个柑橘完全相同),静止时如图丙、丁所示,小雪和小雨对此现象展开讨论得到如下结论,其中正确的是()
①甲、乙两种情况时,甲玻璃杯底受到雪碧的压强大
②丙、丁两种情况时,丁玻璃杯中桃汁内的柑橘受到的浮力大
③丙、丁两种情况时,丁玻璃杯中桃汁对玻璃杯底的压强大
④丙、丁两种情况时,丙玻璃杯对桌面的压强大
A.只有②③正确B.只有②④正确
C.只有①②正确D.只有③④正确
【答案】A
【解析】
【详解】
①甲、乙两种情况时,雪碧和桃汁质量相同,则重力相同,对容器底部的压力相同,甲、
乙两个圆柱形玻璃杯完全相同,则内底面积相同,由
F
p
S
=可知甲玻璃杯底受到雪碧的压
强等于乙玻璃杯底受到的桃汁的压强,①错误;②丙中柑橘沉底,浮力小于重力,丁中柑橘漂浮,浮力等于重力,两个柑橘完全相同,则重力相等,所以丙、丁两种情况时,丁玻璃杯中柑橘受到的浮力大,②正确;③丁玻璃杯中柑橘受到的浮力大,根据相互作用可知,柑橘对丁容器底部的压力大,雪碧和桃汁质量相同,则重力相同,对容器底部的压力
相同,所以丙、丁两种情况时,丁玻璃杯底受到的压力大,根据
F
p
S
=知,丁玻璃杯中桃
汁对玻璃杯底的压强大,③正确;④容器对桌面的压力等于容器、容器内液体和柑橘的重力之和,两个柑橘完全相同,则重力相等,甲、乙两个圆柱形玻璃杯完全相同,则重力相同,雪碧和桃汁质量相同,则重力相同,所以丙、丁玻璃杯对桌面的压力相等,甲、乙两
个圆柱形玻璃杯完全相同,则外底面积相同,根据
F
p
S
=知,丙、丁两种情况时,丙、丁
玻璃杯对桌面的压强相等,④错误;故选A。
4.如图所示为我国首艘国产航母山东舰,航母在行驶过程中不发生变化的是( )
A .质量
B .重力方向
C .浮力大小
D .排开水的体积
【答案】B 【解析】 【详解】
航母在行驶过程中,上面的舰载机飞离或者降落航母时,航母的整体质量都会发生变化,但重力的方向不变,总是竖直向下,由于航母是漂浮,所受的浮力大小等于其重力,重力在变化,那么浮力也会变化,根据F gV ρ=浮液排可知,排开水的体积也会发生变化,故选B 。
5.盛有液体的圆柱形容器置于水平桌面上,如图甲所示,容器的底面积为 100cm 2, 容器对桌面的压强为 500Pa ;用细线拴住一金属球,金属球的密度为 8g/cm 3,将金属球浸没在液体中,如图乙所示,容器对桌面的压强为 600Pa ;将细线剪断,金属球沉到容器底部,如图丙所示,容器对桌面的压强为 1500Pa 。
则下列的判断正确的是( )
A .金属球所受浮力是 6N
B .金属球的体积是 100cm 3
C .液体的密度是 0.8g/cm 3
D .金属球对容器底部的压力是 10N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A . 由甲、乙两图可得
1600Pa 500Pa 100Pa p ∆=-=
由 F
p S
=
得,对桌面增加的压力为 4211100Pa 10010m 1N F p S -∆=∆=⨯⨯=
由于对桌面增加的压力
1F G ∆=排
则金属球排开液体的重力为
1N G =排
故金属球受到的浮力为
1N F G ==浮排
故A 错误; B .由甲、丙两图可得
21500Pa 500Pa 1000Pa p ∆=-=
由F
p S
=
得,对桌面增加的压力为 42221000Pa 10010m 10N F p S -∆=∆=⨯⨯=
由于对桌面增加的压力
2F G ∆=
则金属球质量为
10N 1kg 10N kg
G m g =
== 金属球的体积为
3
3
1000g 125cm 8g cm m
V ρ
=
=
=
故B 错误;
C .因金属球排开液体的体积为125cm 3,由阿基米德原理浮排F gV ρ=可得
3363
1N
800kg m 0.8g cm 12510m 10N kg
F Vg ρ-=
===⨯⨯浮液 故C 正确;
D .金属球对容器底部的压力
10N 1N 9N F G F =-=-=浮
故D 错误。
故选C 。
6.如图所示,两个相同的盛满水的甲乙容器放在水平地面上,甲容器中漂浮一物块,物块密度ρ 物=0.6ρ水。
下列说法正确的是( )
A .水对甲容器的压强大于水对乙容器的压强
B .甲容器对水平地面的压力大于乙容器对水平地面的压力
C .漂浮的物块,受的重力与浮力平衡,且露出水面体积为物体总体积的0.4倍
D .用手将物块缓慢下压至浸没,物块这时受到手的压力和水对物块压力还有浮力和重力 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .两容器中都是水,且水的深度相同,根据液体压强公式p =ρgh 可知,水对甲容器的压强等于水对乙容器的压强,故A 错误;
B .因为甲容器中物体漂浮,所以浮力与重力相等,则物体的重力等于排开水的重力,因此两容器对水平地面的压力相等,故B 错误;
C .物体漂浮,所以F 浮=G ,则
ρ水gV 排=ρ物gV
V 排=ρρ物
水
V =0.6V
则露出水面的体积为0.4V ,即露出水面体积为物体总体积的0.4倍,故C 正确; D .将物块缓慢下压至浸没的过程中,物块这时受到重力、手的压力和水对物块的浮力,故D 错误。
故选C 。
7.如图是工人将重160 N 的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3 m ,用时3 s ,工人的拉力为50 N ,工人质量为50kg (物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)设此时工人放绳的速度为v 1, 滑轮组的效率η1 ;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为
η2,已知124
3ηη=∶∶(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,g 取10 N/kg ) 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F 浮,工人对地面的压力为F 2.则( )
A .v 1=1 m/s
B .η1=62.5%。
C .F 2 =525 N
D .F 浮=120 N
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .物体下降速度为
3m
=1m/s 3s
h v t =
= 因为有4段绳子,所以工人放绳的速度为
441m/s 4m/s v v ==⨯=1物
故A 不符合题意;
B .已知物体下降的距离为3 m ,因为有4段绳子,所以绳子运动距离
443m 12m s h ==⨯=
放绳子的做的有用功
160N 3m 480J W Gh ==⨯=有用
放绳子的做的总功
50N 12m 600J W Fs ==⨯=总
滑轮组的效率
1480J
100%100%80%600J
W W η=
⨯=⨯=有用总 故B 不符合题意;
CD .物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由(1
)F G G n
=
+动可得,动滑轮重力 4450N 160N 40N G F G =-=⨯-=动
已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为
213380%60%44
ηη==⨯=
物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率
260%40N
W F h F W F h G h F η'=
==='++有用拉物拉物
总拉物动拉物 解得F 拉物=60N ;物体的重力为160N ,根据公式可得
==160N-60N=100N F G F -浮拉物
故D 不符合题意;
完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得
4F F G =+绳拉物动
则人对绳子的拉力
11
60N 40N)25N 44
()(F F G =+=+=绳拉物动
因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N ;人的重力为
50kg 10N/kg 500N G m g ==⨯=人人
对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力
500N+25N=525N F G F =+=人绳支
因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N ,故C 符合题意。
故选C 。
8.如图所示,两个相同的柱形容器置于水平地面,容器中分别盛有相等体积的不同液体甲、乙。
取两块质量相同的橡皮泥,将一块橡皮泥撑开成碗状放入甲液体中,将另一块捏成球形状放入乙液体中,橡皮泥静止后如图所示。
以下判断正确的是( )
A .橡皮泥受到的浮力 F 甲=F 乙
B .液体对容器底部的压强 p 液甲<p 液乙
C .液体的密度ρ甲>ρ乙
D .容器对地面的压强 p 地甲>p 地乙
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
A .橡皮泥在甲液体中漂浮,橡皮泥受到的浮力F 甲=G ,橡皮泥在乙液体中悬浮,橡皮泥受到的浮力F 乙=G ,所以F 甲=F 乙,故A 符合题意;
B C .两个相同的柱形容器置于水平地面,容器中分别盛有相等体积的不同液体甲、乙,当放入橡皮泥后,液面仍然相平,说明橡皮泥排开甲、乙两种液体的体积是相同的,由于橡皮泥受到的浮力F 甲=F 乙,则
=V g V g ρρ甲乙甲排乙排
=ρρ甲乙
液体甲、乙对容器底部的压强分别为
=p gh ρ甲甲液甲 =p gh ρ乙乙液乙
由于=ρρ甲乙,=h h 甲乙所以=p p 液甲液乙,故B 、C 错误; D .容器对面的压强分别为
G G F p S S
+==液甲甲容
地甲 G G F p S S
+==液乙容乙地乙
由于液体甲、乙的体积相同,密度相同,所以液体甲、乙的质量相同,重力也相同,所以
p p =地甲地乙
故D 错误。
故选A。
0.01m的长方体木块用细线栓在个空容器的底部,然后向容器中缓慢加9.将一底面积为2
水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则下列说法不正确的是()
A.木块所受到的最大浮力为15N B.木块重力为9N
C.细线对木块的最大拉力为6N D.木块刚刚漂浮时其底部受到水的压强为1500Pa
【答案】D
【解析】
【详解】
A.根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9cm;由于从9cm到
16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22cm;
所以木块的高度:
L=9cm+(22cm-16cm)=15cm=0.15m;
则木块的体积:
V木=S木L=0.01m2×0.15m=1.5×10-3m3,
木块全部淹没时受到的浮力最大为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m3=15N,
故A正确,不符合题意;
BD.由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa,此时木块的重力等于木块受到的浮力,也等于下表面受到水的压力,
G=F浮=F下表面=p下表面S=900Pa×0.01m2=9N,
故B正确,不符合题意,D错误,符合题意;
C.直到木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力为:
F拉=F浮-G=15N-9N=6N,
故C正确,不符合题意;
故选D。
10.如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中上浮、下潜训练过程,下列对此潜艇分析正确的是( )
A .潜艇下潜过程中浮力不断减小
B .潜艇上浮未露出海面的过程中浮力不断增大
C .潜艇悬浮时所受浮力等于同体积的海水所受的重力
D .潜艇是靠改变自身所受的重力和浮力实现上浮和下潜的 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .潜艇下潜过程中,排开海水体积不变、海水密度不变,根据F gV ρ=浮液排可知浮力不变,故A 错误;
B .潜艇上浮时,未露出海面的过程中,排开海水体积不变、海水密度不变,根据
F gV ρ=浮液排可知浮力不变,故B 错误;
C .潜艇悬浮时完全浸没,排开海水体积等于潜艇的体积,根据阿基米德原理可知,所受浮力等于同体积的海水所受的重力,故C 正确;
D .潜艇浸没在海水中时,排开海水体积不变、海水密度不变,故浮力不会变化;根据浮沉条件可知,潜艇要上浮和下潜只能通过改变自身的重力来实现,故D 错误。
故选C 。
11.如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M 的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N ,连接圆柱体M 与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N 。
圆柱体M 高为3m ,底面积为0.02m 2,密度为34.510⨯kg/m 3。
在绳端拉力F 作用下,圆柱体M 从其下表面距水面15m 处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min ,在这个过程中,拉力F 的功率为160W ,滑轮组的机械效率为η,钢架对定滑轮的拉力为T 。
在圆柱体M 被缓慢拉出水的过程中,圆柱体M 的下表面受到水的压强为p 。
不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,g 取10N/kg 。
下列选项中正确的是
A .压强p 的最小值为15000Pa
B .拉力T 的大小为2700N
C .拉力F 的大小为640N
D .滑轮组的机械效率为90% 【答案】A 【解析】 【分析】
(1) 对动滑轮和物体做整体受力分析,对定滑轮做受力分析,根据=F gV ρ浮液排,求得M 所受的浮力,再根据重力和浮力之比可求得M 的重力,从而可求得拉力F 大小; (2) 因M 有三段绳子承担,根据平衡条件M 3F F G G +=+浮轮,可求得拉力T 的大小; (3) 根据M M M M ()==+()W W G F h G F W W W G F G h G F G η--==-+-+有有浮浮
浮浮总有额动动
可求得滑轮组的机械效率;
(4)由绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N 和连接圆柱体M 与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N ,可知圆柱体M 的下表面受到水的压力,再利用F
p S
=可求得压强p 的最小值。
【详解】
C .圆柱体M 从其下表面距水面15m 处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min ,注意物体上升了12m ,可计算重物上升的速度
12m 1m/s 360s 15
s v t =
==⨯物 动滑轮一共绕了3段绳子,因此绳自由端移动速度为
1
=3=3m/s 0.2m/s 15
v v ⨯
=绳物 拉力F 的功率为160W ,根据P Fv =得出拉力
160W 800N 0.2m/s
P F v =
== 故C 项错误。
B .已知圆柱体M 高为h =3m ,底面积S =0.02m 2,则圆柱体M 的体积V =0.06m 3,则圆柱体
M 全部浸没时浮力
333= 1.010kg/m 10N/kg 0.06m 600N F gV ρ=⨯⨯⨯=浮液排
由于圆柱体M 全部浸没,则V=V 排,则
33
M 33
4.510kg/m 600N 1.010kg/m M G G gV F gV ρρρρ⨯====⨯浮水排 解得M 2700N G =;
整个装置处于平衡状态,对滑轮和物体做整体受力分析,如图
可知M 3F F G G +=+浮轮,
600N 3800N 2700N 300N G =+⨯-=轮
对定滑轮做受力分析如图所示,
可知拉力T 的大小
21600N 300N 1900N T F G =+=+=轮
故B 项错误。
D .不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,克服动滑轮重做功为额外功
M M M M 100%100%
+()=
100%
()=100%2700N 600N
100%
2700N 300N 600N 87.5%W W W W W G F h
G F G h
G F G F G η=⨯=⨯-⨯-+-⨯-+-=
⨯--=有
总
有
有额
浮浮动浮
浮动
故滑轮组的机械效率87.5%,故D 项错误。
A .因为M 3F F G G +=+浮轮,物体M 露出水面,浮力减小,拉力增大,每一段绳子的拉力最多增大到900N ,以后绕在滑轮组上的绳子将拉断; 此时的浮力最小:
M 3300N 2700N 3900N 300N F G G F =+-=+-⨯=浮最小动
压强的最小值
412300N 1.510Pa 0.02m
F p S =
==⨯ 故A 项正确。
故选A 。
考点:浮力,滑轮组机械效率
12.重为5牛的小球轻放入盛有水的烧杯中,溢出重为4牛的水。
若将该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,已知ρ酒<ρ水,则溢出酒精的重力大小( ) A .一定小于4牛 B .可能等于5牛 C .一定等于4牛 D .可能大于5牛
【答案】B 【解析】 【详解】
假设烧杯的水是满的,溢出重为4牛的水,那么根据阿基米德原理可知,小球受到的浮力是4牛;假设烧杯的水不是满的,溢出重为4牛的水,那么可知小球排开水的重力大于4牛,小球受到的浮力大于4牛;假设小球的密度小于水的,那么小球会漂浮,小球受到的浮力等于5牛,由上述可知,小球的密度小于水的这种情况有这个可能;若将该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,已知ρ酒<ρ水,假设烧杯的酒精是满的,并且小球的密度小于酒精的,那么小球会漂浮,溢出酒精的重力大小等于小球受到的浮力,而这个浮力等于小球的重力5牛,所以说溢出酒精的重力大小可能等于5牛;假设溢出酒精的重力大小大于5
牛,那么小球在酒精中受到的浮力应该大于5牛,但是小球自身的重力只是5牛而已,小球在酒精中漂浮、悬浮、沉底,受到的浮力都是小于或等于5牛,浮力不可能大于5牛,所以说溢出酒精的重力大小不可能大于5牛;故选B 。
13.如图所示,将重为 5N 的小球挂在弹簧测力计下,当小球的一半体积浸在水中时,测 力计示数为 2N 。
下列说法正确的是( )
A .小球的体积为 400cm 3
B .小球的密度为 1. 25g/cm 3
C .剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为 5N
D .缓缓向下移动弹簧测力计,小球对测力计的拉力最小可达到 1N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .由题知,小球受到的浮力
5N 2N 3N F G F =-=-=示浮
由F gV ρ=浮液排得,小球排开液体的体积
4333
33N 310m 110k /m 10N /kg
300cm F V g g ρ-===⨯=⨯⨯浮排水 小球的体积
332300cm 600cm V =⨯=
故A 错误;
B .由G mg =得,小球的质量是
5N 0.5kg 500g 10N/kg
G m g =
=== 小球的密度
3333500g 0.83/cm 0.8310kg/m 600cm
m V ρ=≈=⨯=
故B 错误;
C .由于小球的密度小于水的密度,所以当剪断悬吊小球的细线后,小球最终漂浮,此时小球受到的浮力等于重力等于5N ,故C 正确;
D .缓缓向下移动弹簧测力计,当小球全部浸没时受到的浮力
3343'110kg/m 10N/kg 610m 6N F gV ρ-==⨯⨯⨯⨯=浮液排
由于此时受到的浮力大于小球的重力,所以物体将上浮,小球对测力计的拉力最小为0N ,故D 错误。
故选C 。
14.如图甲,圆柱形薄壁玻璃杯A 、实心物体B 在柱形容器的水中处于静止状态,此时细线拉直(细线不可伸长且质量体积忽路不计),已知A 的底面积为50cm 2,重力为3N ,物体B 的体积为50cm 3,柱形容器的底面积为100cm 2;在打开容器底部水龙头放水的过程中,细线所受拉力大小随时间变化图象如图乙;t 1时刻,物体B 刚好接触容器底且与容器底无挤压,则下列说法错误的是( )
A .未放水前,A 物体所受的浮力为4N
B .物体的密度为3×103kg/m 3
C .从t 1时刻到t 2时刻容器对桌面的压强变化了50Pa
D .若t 1时刻停止放水,将物体A 竖直向上提1cm ,那么容器对桌面的压强减少50Pa 【答案】C 【解析】 【分析】
(1)根据浮力等于物体重力与绳的拉力之和可求出玻璃杯A 所受浮力;
(2)由图乙可知当物体B 被提起时绳子的拉力,根据物体B 受力平衡求出金属块B 的重力,根据G mg gV ρ==即可求出物体B 的密度;
(3)由图乙可知浮力的变化,根据阿基米德原理即可求出玻璃杯A 排开水减少的体积,然后根据玻璃杯A 的底面积求出水降低的高度,利用p gh ρ=即可求出减小的压强; (4)将物体A 竖直向上提升后根据玻璃杯A 的底面积求出水面下降高度,利用p gh ρ=即可求出减少的压强. 【详解】
A .对玻璃杯A 进行受力分析,则有
A A 3N 1N 4N F G F =+=+=浮拉,
故A 正确,不符合题意; B .对物体B 进行受力分析,则有
33-63B B B 1.010kg/m 10N/kg 5010m 1N 1.5N G F F gV F ρ=+=+=⨯⨯⨯⨯+=浮拉水拉,
根据G mg gV ρ==可知,物体B 的密度:
33B B -63
B 1.5N
310
kg/m 10N/kg 5010m
G gV ρ=
==⨯⨯⨯, 故B 正确,不符合题意;
C .由图乙可知t 1时刻到t 2时刻浮力的变化:
1N 0.5N 0.5N F ∆=-=浮,
由F gV ρ=浮液排得玻璃杯A 减少的浸没水中体积:
-53333
0.5N
510kg/m 50cm 1.010kg/m 10N/kg
F V V g ρ∆∆=∆=
==⨯=⨯⨯浮排水, 水面降低的高度:
3
2
A 50cm 1cm 0.01m 50cm V h S ∆∆====,
则减少的压强:
331.010kg/m 10N/kg 0.01m 100Pa p g h ρ∆=∆=⨯⨯⨯=水,
故C 错误,符合题意;
D .若t 1时刻停止放水,将物体A 竖直向上提1cm ,则其减少的浸没水中体积:
23A 50cm 1cm 50cm V S h '∆=∆=⨯=,
水面降低的高度:
3
2
50cm 0.5cm 0.005m 100cm
V h S '∆'∆====容器, 则减少的压强:
331.010kg/m 10N/kg 0.005m 50Pa p g h ρ''∆=∆=⨯⨯⨯=水,
故D 正确,不符合题意. 【点睛】
本题综合考查密度的计算、液体压强和阿基米德原理的应用,同时还涉及到图像信息的提取能力,综合难度较大.
15.如图一个装有石块的小船漂浮在水面,如果将石头投入水中,容器的水位将
A .升高
B .降低
C .不变
D .无法确定
【答案】B 【解析】
【详解】
石头在船上,船和石头受到的浮力:
F G G G G V g ρ==+=+石石石浮总船船①,
石块放入水中后,船和石头受到的浮力等于船受到的浮力F 船加上石头受到的浮力F 石,
F F F '=+石浮船,
由于船漂浮:
F G =船船,
石头沉入水底:
F gV ρ=石水排,
∴F F F G gV ρ'=+=+石石浮船船水②,
∵ρρ>石水,
由①②可得:
F F '>浮浮,
即:石头在船上时,船和石头受到的浮力大,由阿基米德原理可知石头在船上时,船和石头排开水的体积大、水位高,所以把船上的石头投入水中,池内水位下降。
故ACD 项不符合题意,B 项符合题意; 故选B 。
16.将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中(密度为3
3
0.810kg /m ⨯),金属块静止时弹簧测力计的示数如图中甲、乙所示。
则下列关于金属块的几个物理量计算正确的是( )
A .在水中受到的浮力为2N
B .在酒精中受到的浮力比较大
C .体积为310cm
D .密度为333.010kg /m ⨯ 【答案】D
【详解】
A .金属块浸没在液体中受到重力、浮力、拉力的作用,这个关系是
G F F =+浮拉
浸没在水中时,可得到
G F F =+浮拉
即
-2N G gV ρ=水排
浸没在酒精中时,可得到
''
G F F =+浮拉
即
- 2.2N G gV ρ=酒排
由上述可得到-4
3
110m V =⨯排,3N G =,那么在水中受到的浮力是
33-431.010kg/m 10N/kg 110m 1N F gV ρ==⨯⨯⨯⨯=浮水排
A 错误;
B .由于ρρ<酒精水,根据浮排F gV ρ=可知,在酒精中受到的浮力比较小;
B 错误;
C .由上述可知
-433110m 100cm V V ==⨯=金属排
C 错误;
D .该金属块的质量是
3N 0.3kg 10N/kg
G m g =
==金属 可知该金属块的密度是
33
-43
0.3kg 310kg/m 110m m V ρ=
=
=⨯⨯金属金属金属
D 正确。
故选D 。
17.桌面上容器内盛有水,在一试管里面放一小球后,浮在水面上。
如图所示,现将小球取出,放入水中,下沉容器底部,试管仍浮在水面上,则( )
A .液面下降
B .液面上升
C .容器底受到水的压强不变
D .桌面受到的压强变小
【解析】 【分析】 【详解】
AB .当小球在试管中时,试管处于漂浮状态,浮力等于试管和小球的总重力;当将小球取出并放入杯内水中时,小球下沉,试管仍竖直漂浮在水面上,小球受到的浮力小于重力,试管受到的浮力等于其重力,即总浮力减小;由F gV ρ=浮水排可知,排开水的体积减小,即大烧杯中的水面降低,故A 符合题意,B 不符合题意;
C .烧杯中的水面降低,由p gh ρ=可知,大烧杯底部受到的液体的压强变小,故C 不符合题意;
D .将小球取出,放入水中,烧杯、水、试管、小球的总重力不变,对桌面的压力不变,根据F
p S
=
知桌面受到的压强不变,故D 不符合题意。
故选A 。
18.重为 5N 的小球轻放入装满水的烧杯中,溢出重为 4N 的水。若将该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,已知 ρ酒<ρ 水,则溢出酒精的重力大小( ) A .一定小于4牛 B .可能等于5牛 C .一定等于4牛 D .可能大于5牛
【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
由于小球轻放入装满水的烧杯中,溢出重为4牛的水,则由阿基米德原理可知,小球在水中受到的浮力为
F 浮=
G 排=4N
小球的重力G =5N ,则G >F 浮,所以由浮沉条件可知,小球在水中会下沉到烧杯的底部,小球的密度ρ球>ρ水,根据F 浮=ρ水gV 排可知小球的体积为
F V V g
ρ==浮
排水
由于
ρ酒<ρ水,ρ球>ρ水
则ρ球>ρ酒;根据物体的浮沉条件可知,该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,一定会下沉;则小球此时受到浮力
F F gV g F g ρ
ρρρρ'==⨯
=⨯浮酒酒酒浮浮水水
由于ρ酒<ρ水,所以
F 浮′<F 浮=4N
根据阿基米德原理可知,溢出酒精的重力大小一定小于4N 。
故选A 。
19.如图所示,水平桌面上放置有甲、乙两个完全相同的圆柱形烧杯,分别装入适量的密度不同但质量相等的盐水,将同一个鸡蛋先后放入甲、乙两个烧杯中,鸡蛋在甲烧杯中处于悬浮状态,在乙烧杯中处于漂浮状态。
下列判断正确的是( )
A .甲杯中盐水密度为ρ甲,乙杯中盐水密度为ρ乙,则ρ甲>ρ乙
B .鸡蛋在甲、乙两烧杯中受到的浮力分别为F 浮和F′浮,则F 浮>F′浮
C .放入鸡蛋后,甲、乙两烧杯对桌面的压力分别为F 甲和F 乙,则F 甲>F 乙
D .放入鸡蛋后,甲、乙两烧杯底部受到的压强分别为p 甲和p 乙,则p 甲=p 乙 【答案】D 【解析】 【分析】
(1)同一只鸡蛋无论漂浮或悬浮,其浮力都等于排开盐水的重,也等于自身的重力;在浮力相同时,排开的液体体积越大,说明液体的密度是越小的;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,据此可知甲、乙两烧杯对桌面的压力关系; (3)粗细均匀容器底部受到的压力等于液体的重力和漂浮(或悬浮)物体的重力之和,根据
F
p S =
判断甲、乙两烧杯底部受到的压强关系。
【详解】 AB .因为鸡蛋在甲中悬浮、乙中漂浮,所以浮力都等于自身的重力,即鸡蛋在甲、乙两烧杯中受到的浮力相等,根据F gV ρ=浮液排可知,在浮力相同时,甲杯中的V 排大,则ρ甲小于ρ乙,故AB 错误;
C .因甲、乙两个烧杯完全相同,装入密度不同但质量相等的盐水,且鸡蛋一样,根据水平面上物体的压力和自身的重力相等和G mg =可知,放入鸡蛋后甲、乙两烧杯对桌面的压力相等,故C 错误;
D .烧杯粗细均匀,装入密度不同但质量相等的盐水,且鸡蛋一样,所以甲、乙两烧杯底部受到的压力相等,因两烧杯底面积S 相同,根据F
p S
=可知,两只杯子底部受到液体的压强相同,故D 正确。
故选D 。