2020-2021物理浮力类问题的专项培优 易错 难题练习题(含答案)及答案
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一、初中物理浮力类问题
1.如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m 的正方体物块A ,容器中水的深度为40cm 时,物块A 刚好完全浸没在水中,容器侧面的底部有一个由阀门B 控制的出水口,打开阀门B ,使水缓缓流出,当物块A 有2/5的体积露出水面时,弹簧恰好处于自然伸长状态(即恢复原长没有发生形变),此时关闭阀门B 弹簧受到的拉力F 跟弹簧的伸长量ΔL 关系如图所示(不计弹簧所受的浮力,物块A 不吸水)则下列分析不正确的是( )
A .打开阀门前物块A 受到的浮力10N
B .物块A 的密度0.6×10kg/m 3
C .物块A 刚好完全浸没在水中时,弹簧伸长了2cm
D .弹簧恰好处于自然伸长状态时水对容器底部的压强3.6×103Pa 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .打开阀门前,物块A 刚好完全浸没在水中,则
V 排=V A =(0.1 m)3=1×10−3m 3
所以
F 浮=ρ水gV 排=1.0×103kg/m 3×10N/kg×1×10−3m 3=10N
故A 正确;
B .当弹簧恰好处于自然伸长状态,物块A 是处于漂浮状态,故F 浮=G 得
ρ水gV 排=ρA gV A
所以
ρ水×
3
5
V A =ρA V A 则
ρA =A V V 排ρ水=A A
3
5V V ρ水=35×1.0×103kg/m 3=0.6×103kg/m 3
故B 正确;
CD .漂浮时,物块受平衡力,由题意知
G =F ′浮=ρ水gV ′排=1.0×103kg/m 3×10N/kg×(1−
3
5
)×1×10−3m 3=6N
全部浸没时,根据物块A受平衡力作用可知:弹力
F=F浮−G=10N−6N=4N
由图象可知此时弹簧伸长了ΔL=2cm,所以弹簧处于自然状态时水深
h=40cm−25×10cm−2cm=34cm=0.34m
水对容器底部压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.34m=3.4×103Pa
故C正确,D错误。
故选D。
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。
3.三个相同容器里盛有密度不同的三种液体,将同一个小球先后放入三个容器中,静止时位置如图所示,容器中的液面到容器底的距离都相等。
下列说法正确的是()
A.在甲液体中小球所受的重力小于浮力
B.小球在丙液体中所受浮力等于小球在乙液体中所受浮力
C.甲乙丙三种液体对容器底的压强相同
D.甲容器对桌面的压力最大
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A .小球在甲液体中处于漂浮状态,则所受的重力等于浮力,故A 错误;
B .小球在丙液体中是下沉的,则所受的浮力小于其所受的重力,而在乙液体中,小球处于悬浮状态,则此时小球所受的浮力等于其所受的重力,即在小球在丙液体中所受浮力小于在乙液体中所受浮力,故B 错误;
C .由小球在三种液体中的浮沉状态知,ρ甲>ρ乙>ρ丙,而小球放入液体中后,三个容器中的液面相平,即液体到容器底的深度相同,根据p =ρgh 得,p 甲>p 乙>p 丙,故C 错误;
D .由图可知,在甲容器中,小球部分浸入液体中,则排开的液体体积小于小球的体积,而乙、丙中,小球浸没在液体中,则排开液体的体积等于小球的体积,但小球放入液体后,液面相平,所以三个容器中所装的液体的体积的大小关系为V 甲>V 乙=V 丙,而容器对桌面的压力
F =
G 液+G 容器=m 液g +G 容器=ρVg +G 容器
且ρ甲>ρ乙>ρ丙,所以甲容器对桌面的压力最大,故D 正确。
故选D 。
4.有一个实心物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为20N ;当把物体
14
体积浸入水中时,测力计的示数为18N 。
把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力是( ) A .2N B .8N C .18N D .20N 【答案】B 【解析】 【分析】
本题考查浮力的计算。
【详解】
由题意知,G 物=20N ,F 示=18N 。
由称重法,可知当物体
1
4
体积浸入水中时,受到的浮力 F 浮=G 物-F 示=20N -18N=2N
根据阿基米德原理F 浮=ρgV 排得,此时物体排开水的体积
4333
2=
2101.010/10/F N
V m g kg m N kg
ρ-==⨯⨯⨯浮排 而
1
4
V 物=V 排,所以 V 物=4V 排=8×10-4m 3
当物体浸没时,浮力
F 浮1=ρgV 排1=ρgV 物=1.0×103kg/m 3×10N/kg×8×10-4m 3=8N
物体浸没时,浮力小于物体的重力,所以静止时,物体下沉到水底,那么浮力为8N,故B 正确,ACD都不正确。
故选B。
5.如图所示,烧杯中装有某种液体,A为圆柱形木块,静止时木块的下表面到液面的距离为h,再用外力F缓慢将木块A压入液体中到刚好浸没,下列说法不正确的是()
A.不受力F作用时,木块在液体中静止时处于漂浮状态
B.木块A的密度大于液体的密度
C.将A压人液体的过程,容器底受到液体的压强将增大
D.将A压人液体的过程,力F不断增大
【答案】B
【解析】
【详解】
A.木块放入液体中,静止时木块的下表面到液面的距离为h,则可知:不受力F作用时,木块在液体中静止时处于漂浮状态,故A正确,不符合题意;
B.不受力F作用时,木块在液体中静止时处于漂浮状态,则由浮沉条件可知,木块A的密度小于液体的密度,故B错误,符合题意;
C.将A压入液体的过程,排开液体的体积增大了,液面上升,深度h变大,根据p=ρ液gh 知容器底受到液体的压强将增大,故C正确,不符合题意;
D.将A压入液体的过程,所受浮力大小随物体排开液体的体积的增大而增大,重力不变,浮力和重力之差等于对A的压力F,所以力F不断增大,故D正确,不符合题意。
故选B。
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=ρ
ρ
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.如图甲所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器重8N,容器的底面积为100cm2,在弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块,从水面上方开始以恒定的速度,缓慢直至全部浸没入水中,容器内水的深度由16cm升高到20cm在金属块未触底且水未溢出的过程中,弹簧测力计示数F随时间t变化的图像如图乙所示。
若不计水的阻力,则下列分析不正确的是()
A.金属块未浸入水中时,水对容器底的压强为1600Pa
B.金属块浸没后受到的浮力为4N
C.金属块的密度为2.5×103kg/m3
D.金属块浸没在水中后,容器对桌面的压强为2400Pa
【答案】D
【解析】 【分析】 【详解】
A .物块未放入水中时,容器底受到的水的压强
p=ρgh =1.0×103kg/m 3×10N/kg×0.16m=1600Pa
故正确,不符合题意;
B .由图乙可知,空气中弹簧测力计的示数等于物体重力为10N ,浸没后弹簧测力计的示数为6N ,由称重法可知金属块浸没后受到的浮力为
10N-6N=4N
故正确,不符合题意; C .物块浸没后,水的深度增加量
20cm-16cm =4cm =0.04m h ∆=
物块浸没在水中时物体排开水的体积
2430.01m 0.04m =410m V V S h -==∆=⨯⨯排物
物块的质量
10N =1kg 10N /kg
G m g =
= 物块的密度
33
43
1kg 2.510kg /m 410m m V ρ-=
==⨯⨯物物 故正确,不符合题意;
D .由于力的作用是相互的,液体给物块4N 的浮力,则物块给装置4N 的压力,容器中水的重力为
3322=10kg/m 110m 0.16m 10N /kg=16N G m g V g ρ-==⨯⨯⨯⨯水水水水
因此金属块浸没在水中后,容器对桌面的压强为
3
228N +16N +4N = 2.810Pa 110m
S G F G F p S -=
==⨯⨯++压容器水 故错误,符合题意。
故选D 。
8.水平桌面上有甲、乙两个相同的溢水杯,装满不同密度的液体。
现将小球A 分别放入两溢水杯中,小球静止时的情景和溢出的液体如图所示,从甲杯中溢出的液体所受重力为G 甲 =0.9N ,从乙杯中溢出的液体所受重力为G 乙=0.8N ,小球在甲杯中所受的浮力为F 甲,在乙杯中所受的浮力为F 乙。
则下列说法中正确的是( )
A .因为A 在乙杯中排开的液体体积较大,所以有F 乙>F 甲
B .A 的重力为0.9N ,它在乙杯中受到浮力为0.8N
C .液体对甲杯底的压强等于液体对乙杯底的压强
D .甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
AB .由阿基米德原理可知,浮力等于排开液体的重力,G 甲>G 乙,因此F 甲> F 乙,又因为甲中A 漂浮,浮力等于重力为0.9N ,乙中浮力等于排开液体的重力为0.8N ,故A 错误,B 正确;
C .由图像可知甲中A 漂浮,A ρρ甲>,乙中A 沉底,A ρρ乙<,因此ρρ甲乙>,由
p gh ρ=可知深度相同时,液体对甲杯底的压强大于液体对乙杯底的压强,故C 错误;
D .甲杯对桌面的压力为
A =F G G G ++甲杯液甲
乙杯对桌面的压力
A =F G G G ++乙杯液乙
由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,同时甲的密度大于乙的密度,由
G mg Vg ρ==
可知
G G 液甲液乙>
因此可得
F F 甲乙>
故D 错误。
故选B 。
9.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
10.如图所示,柱形容器的底面积为500cm 2,重为5N 的木块A 在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3N 。
若绳子突然断了,待木块再次静止时,容器中水面将下降的高度是( )
A .4.0×103m
B .6.0×10-3m
C .1.0×10-2m
D .1.6×10-2m
【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
木块A 静止时,受到重力G ,浮力F 浮以及绳子的拉力F 拉,因为拉力方向为竖直向下,所以三者之间的关系为
F G F =+浮拉
带入数值得
F 浮=5N+3N=8N
由F 浮=ρ液g 排V ,可以得出
-43
N 10N /0g
m k 1ρ⨯=
==⨯浮排33
液810kg /m 8F V g 当绳子断了之后,由于F 浮>G ,所以物体将上浮,部分露出水面之后F 浮变小,直至
F 浮=
G =5N 时,漂浮在水面上,此时由F 浮=ρ液g 排V ,可以得出
''33
-435N 10kg /m 10N /g
5m k 10F V g ρ===⨯⨯浮排
液 前后排水体积的减小量即为下降部分水的体积
V =排V -'V
排
=3×10-4m 3
所以水面下降的高度
43
342
310m = 6.010m 50010m
V H S ---⨯=⨯=⨯ 故选B 。
11.水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体。
将两个完全相同的小球A 、B 分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所示,B 球有一半体积露出液面,两容器内液面相平。
下列分析正确的是:( )
A .两小球所受浮力A
B F F > B .两种液体的密度2ρρ=甲乙
C .两种液体对容器底部的压强甲乙p p >
D .两种液体对容器底部的压力12
F F =甲乙 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .A 小球在甲中悬浮,
B 小球在乙中漂浮,所受浮力等于各自自身重力,即
A A F G =,
B B F G =
A 、
B 两球完全相同,所以重力相等。
则A 、B 两球所受浮力相同,即A B F F =,故A 错误; B .根据浮水排F gV ρ=
可得,A 小球在甲中悬浮,则A 所受浮力为
A A F gV gV ρρ==甲甲排
B 小球在乙中漂浮且有一半体积露出液面,则B 所受浮力为
'
B B 1
2
F gV gV ρρ=
=排乙乙 由题意可知,A 、B 两球体积相等且所受浮力相等,即
A B A B
F F V V ==
联立可得甲、乙液体密度的关系为1
2
ρρ=甲乙,故B 错误; C . 由于两容器内液面相平,根据液p gh ρ=
可得,两种液体对容器底部的压强分别为
p gh ρ=甲甲 p gh ρ=乙乙
由上可知甲、乙液体的密度的关系是
ρρ<甲乙
所以<
甲乙p p ,故C 错误;
D .由于两容器底面积相同的,根据F
p S
=
可得,两种液体对容器底部的压力分别为 F p S hS g ρ==甲甲甲 F p S hS g ρ==乙乙乙
由上可知甲、乙液体的密度的关系是
12
ρρ=
甲乙 两种液体对容器底部的压力关系为1
2
F F =甲乙,故D 正确。
故选D 。
12.A 、B 两个实心球的质量相等,密度之比A ∶
B =1∶2.将它们分别放入足够的酒精
和水中,它们受到浮力,其浮力的比值不可能的是(
酒精
=0.8×103kg/m 3) ( )
A .1∶1
B .8∶5
C .2
A ∶
水
D .2
酒精
∶
B
【答案】D 【解析】 【分析】
由题目我们可以推出,m A =m B ,A ∶B =,则V A =V B =A ∶B =2∶1。
我们可以选
择以下几种状态进行分析: ①A 、B 均漂浮,
A <
酒精
,B <
水
,与已知不矛盾,这时F 浮A =1∶1,A 选项可能. ②设A 、B 都沉底,==
×
=
,B 选项可能.
③设A 漂浮,B 沉底,这时A <
酒精
,B <
水
,===,C
选项可能. ④设A 沉底,B 漂浮,
A 应<
酒精
,∵ B =2
A 应有
B >
酒精
>
水
,B 不可能漂
浮.上述状态不可能,而这时的=
=.D 选项不可能.
13.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量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(甲);图(乙)是弹簧测力计示数F 与物体下降高度h 变化关系的图像,则下列说法中正确的是
A .物体的体积是500cm 3
B .物体受到的最大浮力是5N
C .物体的密度是332.2510kg /m ⨯
D .物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由乙图可知,物体重9N ,全部浸入水中时受到的浮力是9N-5N=4N ,刚刚浸没时上表面受到水的压力为0,所以下表面受到水的压力等于浮力4N ,则BD 错误; 物体浸没时
-4333
4==
==4101.010/10/F N
V V m g kg m N kg
ρ⨯⨯⨯浮物排液,
物体的密度:
33-439= 2.2510/10/410m G N kg m V gV N kg m
ρ=
==⨯⨯⨯, 故C 正确。
故答案为C 。
14.如图所示,甲图中圆柱形容器中装有适量的水.将密度均匀的木块A 放入水中静止时,有2/5的体积露出水面,如图乙所示,此时水对容器底部的压强比图甲中水对容器底部的压强增加了300 Pa .若在木块A 上表面轻放一个质量为m 1的物块,平衡时木块A 仍有部分体积露出水面,如图丙所示,此时水对容器底部的压强比图甲中水对容器底部的压强增加了400Pa .若将容器中的水换成另一种液体,在木块A 上表面轻放一个质量为m 2的物块,使平衡时木块A 露出液面部分与丙图相同,如图丁所示.若m 1:m 2=5:1,则下列说法中正确的是
A .木块A 的质量m A 与m 1之比为1:3
B .在丁图中,液体的密度为0.9×103kg/m 3
C .在丁图中,液体对容器底部的压强比图甲水对容器底部的压强增加了360 Pa
D .在图丙中,木块A 露出水面的体积与木块A 的体积之比是1:5 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
AD .设A 的体积为V 、容器的底面积为S , A 在水中漂浮, 所以:
F 浮=ρ水V 排g =ρ水
3
5
Vg =G A , 甲图和乙图比较,容器底受到的压力差:
△F =G A ,
比较甲乙两图,
△p =A G S =gV S
ρ水排=3
5g V S
ρ水=300Pa ,−−−−① 同理,比较甲丙图,
△p ′=
A 1G m g S +='
gV S
ρ水排
=400Pa ,−−−−② 比较甲丁图,
△p ″=
A 2G m g
S
+−−−−③ ①
②
得: A
A 1G S G m g S
+='35300Pa 400Pa g V S gV S
ρρ水水排
,=300Pa 400Pa ,
解得:
m A :m 1=3:1, V ′排=
4
5
V ; 此时木块A 露出水面的部分占自身体积1
5
,即木块A 露出水面的体积与木块A 的体积之比是1:5,故A 错误,D 正确. C .②−①得:
1m g
S
=100Pa , m 1=
100Pa S
g
⨯, ③−①得:
2m g
S
=△p ″−300Pa , m 1:m 2=5:1,
所以:
m 2=
20Pa S
g
⨯, 解得:
△p ″=320Pa ,
故C 错误.
B .在丙图中,由于m 1和A 漂浮,可得:
ρ水g
45V =G A +m 1g =ρ水g 3
5
V +m 1g , 则:
m 1=ρ水
1
5
V , 在丁图中,
ρ液g
45V = G A +m 2g =ρ水g 3
5
V + m 2g , 所以,
m 2=ρ液
45V -ρ水3
5
V , 已知m 1:m 2=5:1, 所以,
(ρ水
15V ):(ρ液45V -ρ水3
5
V )=5:1, 解得:
ρ液=0.8ρ水=0.8×1.0×103kg/m 3=0.8×103kg/m 3.
故B 错误.
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】 【分析】 【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.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。
实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N 、2.8N 和2.5N 。
若盐水的密度为3
3
1.210kg /m ⨯,则下列结论正确的是( )
A .物体A 的密度为333.210kg /m ⨯
B .实验乙中,物体A 受到的拉力为1.0N
C .实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.2N
D .实验丁中,容器底部受到的压力等于0.3N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N 、2.8N ,则
F 丙浮=
G −F 丙拉=4.0N -2.8N=1.2N
由F 浮=ρ液g V 排,且物体A 全部浸没,所以
4333
1.2N
= 1.010m 1.210kg /m 10N/kg
F V V g ρ-===⨯⨯⨯丙浮物排盐水 物体A 质量
4.0N 0.4kg 10N/kg
G m g =
== 物体A 的密度
33430.4kg = 4.010kg /m 1.010m
m V ρ-=
=⨯⨯物 故A 错误;
B .物体A 在水中受到的浮力
33431.010kg /m 10N/kg 1.010m =1.0N F gV ρ-==⨯⨯⨯⨯乙浮水排
在乙中物体A 受到的拉力
4.0N 1.0N=3.0N F G F =-=-乙浮乙拉
故B 错误;
C .在实验丙中弹簧测力计的示数2.8N ,在实验乙中弹簧测力计的示数3.0N 。
所以实验丙中弹簧测力计的示数比乙中小
3.0N−2.8N =0.2N
故C 正确; D .由甲、丙
F 丙浮=
G −F 丙拉=4.0N -2.8N=1.2N
根据实验丁中物体A 对烧杯底部的压力等于支持力
F 支=
G −F 丙浮−F 丁拉=4.0N−1.2N−2.5N =0.3N
同时容器底部也受到盐水对它的压力,所以压力大于0.3N ,故D 错误。
故选C 。
17.如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中装满不同的液体,将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.9N 的液体,乙杯溢出0.8N 的液体。
则( )
A .小球在甲杯中受到的浮力小于在乙杯中受到的浮力
B .小球重0.9N ,在乙杯中受到的浮力小于0.8N
C .液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
D .甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .小球在甲杯中处于漂浮状态,则可知G F =浮甲,而小球在乙杯中沉底,可知
G F >浮乙,可得到F F >浮甲浮乙,即小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力,A
项不合题意;
B .由于甲杯溢出0.9N 的液体,根据阿基米德原理可知,小球在甲杯中受到的浮力大小等
于它排开的液体所受的重力,即0.9N F =浮甲,而由上述可知
0.9N G F ==浮甲
小球重0.9N ;而在乙杯中受到的浮力是0.8N ;B 项不合题意;
C .根据物体的浮沉条件可知,小球在甲杯中漂浮,那么ρρ<球甲液,小球在乙杯中沉底,那么ρρ>球乙液,可知ρρ>甲液乙液,根据p gh ρ=可知,两个溢水杯完全相同,则高度
h 也相同,可知p p >甲液乙液,即液体对甲杯底的压强大于液体对乙杯底的压强;C 项不合
题意;
D .由上述可知ρρ>甲液乙液,而从图中可知,甲剩余液体的体积大于乙剩余液体的体积,所以甲剩余液体重力大于乙剩余液体重力,而容器的重力相同,球的重力也相同,那么对桌面的压力甲大于乙,对桌面的压强甲大于乙;选项D 符合题意。
故选D 。
18.小李把同一个物体依次放人装有不同液体的三个相同的容器内,待物体静止后液面高度相同,如图所示,则下列四种说法正确的是( )
A .三个容器中,木块受到的浮力关系是:F 丙>F 甲>F 乙
B .三个容器内的液体质量相等
C .三个容器中,甲容器内的液体密度最小
D .三个容器中,容器对水平桌面的压强关系是:P 丙>P 乙>P 甲 【答案】C 【解析】 【详解】
由于丙悬浮,故ρρ=丙物;乙漂浮,故ρρ乙物>;甲下沉,故ρρ甲物<;由于物体的密度相同,所以乙液体的密度最大,其次是丙,再次是甲,即ρρρ甲乙丙<<;
A .由于甲下沉,所以甲的浮力小于重力,
B 、
C 悬浮和漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故
A B C F F F =浮浮浮<
故A 错误;
BC .且据图可知,乙浸入液体的深度最少,而此时液面相平,所以若将物体取出后,乙中液体的体积最大,且由于乙的密度最大,所以据m V ρ=可知,乙液体中的液体的质量最大,故B 错误,C 正确;
D .由于物体的重力相同,乙液体的质量最大,所以乙容器总的重力最大,由于杯子的底
面积相同,所以据F
p S
=可知,乙容器对水平桌面的压强最大,故D 错误。
故选C 。
19.如图所示,试管A 漂浮在水面上,试管B 悬浮在水中,试管A 与试管B 都封闭有一定量的空气,以下说法正确的是:( )
A .将试管A 上提一微小距离放手后试管A 不会回到原来位置
B .将试管A 下压一微小距离,放手后试管A 会回到原来位置
C .将试管B 上提一微小距离,放手后试管B 会回到原来位置
D .将试管B 下压一微小距离,放手后试管B 会回到原来位置 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
AB .A 试管:设试管中空气的压强为p ,大气压强为p 0,试管中水面到容器中水面的距离为h ,试管重为G ,顶部的面积为S ,则试管受到内部空气对它向上的压力,其大小为
F pS =,大气对它向下的压力为
00F p S =
试管静止时
0F F G -=
即
0pS p S G -=
解得
0G
p p S
=
- 所以p 不变,由于p gh ρ=,可知h 不变,则排V 不变,试管所受浮力不变,不管上提、下压,放手后,试管还会回到原来位置,A 错B 对;
CD .B 试管:上提时,试管内空气柱的下表面受到水的压强减小,气体体积增大,即排V 增大,所受到的浮力增大,所以放手后会上浮;下压时,相反会下沉,CD 错误。
故选B 。
20.如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铅球和铝球,全部浸没入水中,此时容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为1T 和2T ,磅秤的示
数分别为1F 和2F ,则( )
A .1212 F F T T ==
B .1212 F F T T ><
C .1212 F F T T =>
D .1212 F F T T <>
【答案】C 【解析】 【详解】
对于悬吊在水中的球来说,它受到自身的重力G 、水对它的浮力F 和悬线对它的拉力T 三个力的作用而处于平衡,则此三力间应有关系为:
T G F =-
以题述的铅球和铝球相比较,由于两者是质量相等的实心球,故:
12G G =
由于铅的密度大于铝的密度,则铅球的体积小于铝球的体积,由于两者均浸没于水中,所以铅球所受水的浮力1F 浮小于铝球所受水的浮力2F 浮,即:
12F F 浮浮<
故:
12T T >
把容器、水和小球当作一个整体,整体受到向上的支持力、向上的拉力和向下的总重力,根据力的平衡条件可得:
F T
G G G +=++支容器水球
压力和支持力是一对相互作用力,则磅秤受到的压力:
F F
G G G T ==++-压支容器水球①
以小球为研究对象,则绳子向上的拉力:
T G F =-浮球②
由①②结合阿基米德原理可得:
F G G F G G G G gV gV G g V V ρρρ=++=++=++=++压浮容器水容器水排水容器水水水排水容器水水排水()③
因为液面高度相同、容器完全相同,则容器中的水和排开水的总体积相等,根据③式可知,磅秤受到的压力(即磅秤的示数)相同,即:
12F F =
故C 项符合题意;ABD 项不符合题意;。