【物理】物理浮力类问题的专项培优 易错 难题练习题(含答案)及答案解析
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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.如图弹簧测力计下悬挂一物体,当物体三分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N ,当物体二分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为 3N ,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力和该物体的密度分别为(ρ 水=1×310kg/3m ,g =10N/kg )( )
A .9N ,0.75×103kg/m 3
B .9N ,0.8×103kg/m 3
C .8N ,0.75×103kg/m 3
D .8N ,0.8×103kg/m 3 【答案】A 【解析】
【分析】 【详解】
设物体的体积为V ,当物体三分之一的体积浸入水中时,则有
F G F '=-浮拉
即
15N 3
g V G ρ⨯=-水 ①
当物体二分之一的体积浸入水中时,则有
F G F '''=-浮拉
即
13N 2
g V G ρ⨯=-水 ②
联立①②解得
12N gV ρ=水 ③
即物体浸没水中时,所受的浮力为
12N F =浮
则物体的体积为
33
3312N 12N 1.210m 1.010kg m 10N kg
V g ρ-=
==⨯⨯⨯水 将③代入①得
9N G =
因物体浸没时所受的浮力大于物体的重力,故物体从弹簧测力计上取下放入水中,物体静止时,物体漂浮于水面。
故物体所受的浮力等于重力,即
9N F G '''==浮
物体的密度为
33
33
9N 0.7510kg m 10N kg 1.210m m G V gV ρ-=
===⨯⨯⨯物 故选A 。
3.如图所示,甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度和体积都不同的盐水,将两个完全相同的小球分别放入两杯中,当小球在盐水中静止时两杯中的液面相平,则( )
A .甲杯中小球受到盐水的浮力大于乙杯中小球受到的浮力
B.甲杯中盐水的密度小于乙杯中盐水的密度
C.小球在盐水中时,盐水对甲杯底的压强小于盐水对乙杯底的压强
D.放人小球前后,液体对烧杯底的压强变化量相等
【答案】D
【解析】
【分析】
【详解】
A.由图可知,小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,根据浮沉条可知,它们此时所受的浮力都等于自身的重力,即浮力相同,故A错误;
B.小球在甲杯中漂浮,则
ρ甲>ρ球
在乙杯中悬浮,则
ρ乙=ρ球
所以
ρ甲>ρ乙
故B错误;
C.两杯中液面相平,液体深度h相等,ρ甲>ρ乙,由公式p=ρgh可知
p甲>p乙
故C错误;
D.由A知,小球在甲、乙中受到的浮力相同,则它们排开液体的重力相同,因为甲、乙两只杯子完全相同且为柱体,故液体对杯子压力的增加量相同,则放人小球前后,液体对烧杯底的压强增加量相等,故D正确。
故选D。
4.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 100cm2,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/cm3,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 100cm3
C.液体的密度是 0.8g/cm3
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 。
5.水平桌面上,甲、乙两个相同的烧杯中盛有不同浓度的盐水。
现将两个相同的物块分别
放入烧杯中,待物块静止时,两烧杯中液面恰好相平,如图所示。
则()
A.甲烧杯中物块受到浮力较小
B.甲、乙两烧杯底部受到液体的压强相等
C.向甲烧杯中缓慢加盐,物块受到的浮力一直增大
D.向乙烧杯中缓慢加水,物块受到的浮力一直减小
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
A.物体在甲中下沉,受到的浮力小于物体重。
在乙中漂浮,物体受到的浮力等于物体重;因此甲杯中物块受到浮力较小,故A正确;
B.物体在甲中下沉
ρρ
<
甲物
在乙中漂浮
ρρ
>
乙物
则
ρρ
>
乙甲
两杯中液面恰好相平,由p=ρgh可知,乙杯底部受到液体的压强较大,故B错误;
C.若向甲杯中缓慢加盐,则甲的密度增大,当甲的密度等于物块的密度时,物块悬浮,此时浮力等于其重力,当甲的密度.大于物块的密度时,物块漂浮,此时浮力等于其重力,因此向甲杯中缓慢加盐,物块受到的浮力不是一直增大,故C错误;
D.在乙杯中漂浮时,物体受到的浮力等于物体重。
向乙杯中缓慢加水,盐水的密度不断减小,物体排开水的体积不断增多,当盐水密度等于物体密度时,物体悬浮,物体受到的浮力仍等于物体重力。
当盐水密度小于物体密度时,物体下沉,物体受到的浮力小于物体重。
物体沉入水底后,盐水密度继续减小,物体排开盐水的重力继续减小,物体受到的浮力也继续减小。
故物体受到的浮力先不变后减小,故D错误。
故选A。
6.将浸没在水中的鸡蛋由静止释放,鸡蛋开始下沉,下列说法中正确的是()A.鸡蛋由静止释放后只受重力作用
B.鸡蛋所受到的浮力大于重力
C.在水中越深,鸡蛋受到的浮力越大
D.鸡蛋受到的浮力方向始终竖直向上
【答案】D
【解析】
【分析】
本题考查浮力的大小及方向,利用阿基米德原理及物体的浮沉条件。
【详解】
A.浸没在水中的鸡蛋除了受到重力外,还受到水的浮力,故A不正确;
B.鸡蛋由静止释放后,是下沉的,所以是浮力小于重力,故B不正确;
C.鸡蛋浸没在水中后,排开水的体积不变,根据阿基米德原理,其浮力也保持不变,故C 不正确;
D.浮力的方向是竖直向上的,故D正确。
故选D。
7.如图所示,三个相同的容器内水面高度相同,静止放在水平桌面上,甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,则下列说法正确的是()
A.三个容器对水平桌面的压强相等B.三个容器中,乙杯的水对杯底的压力最大C.三个容器中,丙杯对水平桌面的压力最大 D.如果向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力不变
【答案】A
【解析】
【分析】
【详解】
AC.甲图中容器对桌面的压力是容器的重力加上水的重力,即
=+
F G G
甲水
容
乙图中容器对桌面的压力
=++
F G G G
乙乙水木
容
又因为,木块漂浮在水中,所以木块所受的浮力等于木块的重力,即
=
F G
木浮木
根据阿基米德原理,木块受到的浮力等于木块排开水的重力,即
=
F G
木浮木排
所以,木块重力等于木块排开水的重力,即
=
G G
木木排
所以,乙图中容器对桌面的压力为
=F G G G G G G =++++乙乙水木乙水木容容排
又因为甲和乙是相同的容器且水面高度相同,所以
===F G G G G G F +++乙甲乙水木水容排容
同理可得,丙图中容器对桌面的压力
=F F 甲丙
则三个容器对桌面的压力大小相等,故C 错误;
甲乙丙图中是三个相同的容器,所以底面积S 是相同的,根据公式F
p S
=可得,三个容器对桌面的压强相等,故A 正确;
B .三个相同的容器内水面高度相同,所以容器底所处的深度相同,由公式p gh ρ=可得,容器底受到的压强相等,甲乙丙图中是三个相同的容器,所以底面积S 是相同的,根据公式F pS =,所以三个容器底受到水的压力相同,故B 错误;
D .如果向丙容器中加入酒精,丙容器中液体的密度变小,根据公式F gV ρ=浸浮液可得,小球所受的浮力变小。
故选A 。
8.甲、乙两完全相同的烧杯中装有不同液体,放入两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯中液面恰好相平,如图所示。
液体对两个物体下底面的压强分别是p 甲、p 乙,容器对水平桌面的压力分别是F 甲、F 乙。
下列判断正确的是( )
A .p p <甲乙 F F =甲乙
B .>p p 甲乙 F F <甲乙
C .p p <甲乙 F F 甲乙>
D .>p p 甲乙 F F 甲乙>
【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
由图可知,甲烧杯中的物体漂浮在液体中,乙烧杯中的物体悬浮在液体中,所以甲烧杯中的物体和乙烧杯中的物体所受的浮力都等于物体的重力,即
F F
G ==浮甲浮乙物
又根据压强与浮力关系,可知
F p S =浮甲甲底
F p S p S =-浮乙乙顶乙底
则
p S p S p S =-乙顶甲底乙底
即
0p p p =->乙顶乙底甲底
故p p <甲乙;因为甲烧杯中的物体浸入液体的体积小于乙烧杯中的物体浸入液体的体积,根据公式
F gV ρ=浸浮液
可知甲液体的密度大于乙液体的密度;两烧杯对水平桌面的压力分别为
()F G G G G G g hS V ρ=++=++-甲甲甲浸物甲液物容容容 ()F G G G G G g hS V ρ=++=++-乙乙乙浸物乙液物容容容
由于
F gV
G ρ==甲甲浸浮甲物 F gV G ρ==乙乙浸浮乙物
则
F G ghS ρ=+甲甲容容
F G ghS ρ=+乙乙容容
因为ρρ甲乙>,则
F F 甲乙>
故选C 。
9.将一密度均匀的正方体轻轻放入盛满浓盐水的大烧杯中,静止后有72g 浓盐水溢出;若将该物体轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有64g 煤油溢出(浓盐水密度为1.2×103kg/m 3,煤油密度为0.8×103kg/m 3),则以下选项不可能的是( ) A .该物体前后两次所受浮力之比为9:8 B .该物体前后两次排开液体体积之比为3:4 C .该物体的密度为0.9×103kg/m 3 D .该物体在煤油中可能沉底或悬浮 【答案】D 【解析】 【详解】
A .因为大烧杯内原来装满浓盐水,所以,由阿基米德原理可知,物体在盐水中受到的浮力
F 浮盐水=
G 排=G 溢水=m 溢水g =0.072kg ×10N/kg=0.72N
物体在煤油中受到的浮力
F 浮煤油=
G 排=G 溢煤油=m 溢煤油g =0.064kg ×10N/kg=0.64N
故该物体前后两次所受浮力之比为
0.72N:0.64N=9:8
故A 不符合题意;
B .该物体前后两次排开液体体积之比为
F g ρ浮盐水盐水:F g ρ浮煤油煤油=330.72N 1.210kg /m 10N /kg ⨯⨯:330.64N
0.810kg /m 10N /kg
⨯⨯ =3:4 故B 不符合题意;
D .由F 浮=ρ水V 排g 得排开水的体积
V 排水=
F g
ρ浮
盐水 =
33
0.72N
1.210kg /m 10N /kg
⨯⨯ =6×10−5m 3 假设物体在盐水中悬浮或下沉,则物体的体积
V =V 排水=6×10−5m 3
由于煤油的密度小于盐水,所以物体在煤油中一定下沉,则排开煤油的体积
V 排煤油=V =6×10−5m 3
排开煤油的质量应该为
m 排煤油=ρ煤油V 排煤油=0.8×103kg/m 3×6×10−5m 3=0.048kg=48g
因为m 排煤油<64g ,所以物体在盐水中不能悬浮或下沉;可见,物体在盐水中一定漂浮,则物体的重力G =F 浮=0.72N ,物体受到煤油的浮力
F 浮煤油=
G 排=G 溢煤油=m 溢煤油g =0.064kg ×10N/kg=0.64N
因为F 浮煤油<G ,所以物体在煤油中下沉,故D 符合题意; C .则物体的体积
V =V 排煤油=V 溢煤油=
m ρ溢煤油
煤油
=
364g 0.8g /cm
=80cm 3
物体的质量
m =
G g =0.72N
10N /kg
=0.072kg=72g 物体的密度
ρ=
m V =372g 80cm
=0.9g/cm 3=0.9×103kg/m 3 故C 不符合题意。
故选D 。
10.如图,一足够高的薄壁圆柱形容器重为6N ,容器的底面积是200cm 2,装有20cm 的水.现将高为10cm 、底面积为80cm 2的圆柱物体A 轻轻放入水中(假设物体A 在液体中始终保持竖直),待静止后A 漂浮在水中,此时物体A 有9cm 浸在水面下;再向容器中加油(假设油漂浮在水面上且油、水不会混溶),直到A 刚好浸没.已知:水的密度为1g/cm 3,油的密度为0.8g/cm 3.则下列说法错误的是
A .物体A 漂浮在水面时,容器底对水平面的压强为2660Pa
B .从加油开始到物体A 刚好浸没静止的过程中,物体A 克服自身重力做功0.1152J
C .当A 刚好浸没静止时,浸入水中的体积为400cm 3
D .从加油开始到物体A 刚好浸没静止的过程中,液体对容器底部的压强变化量为240Pa 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A .容器内水的体积:
V 水=Sh 水=200cm 2×20cm=4000cm 3,
容器内水的质量:
m 水=ρ水V 水=1g/cm 3×4000cm 3=4000g=4kg ,
容器水的重力:
G 水=m 水g =4kg×10N/kg=40N ,
物体A 排开水的体积:
V 排=S A h 浸=80cm 2×9cm=720cm 3=7.2×10-4m 3,
物体A 受到的浮力:
F 浮=ρ水gV 排=1×103kg/m 3×10N/kg×7.2×10-4m 3=7.2N ,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,物体A 的重力:
G A =F 浮=7.2N ,
容器底对水平面的压力:
F =
G 容+G 水+G A =6N+40N+7.2N=53.2N ,
容器底对水平面的压强:
p =
-4253.2N 20010m
F S =⨯=2660Pa , 故A 正确,不符合题意;
BC .向容器中加油直到A 刚好浸没时,排开水和排开油的体积之和:
V 排总=V A =S A h A =80cm 2×10cm=800cm 3=8×10-4m 3,
设此时物体A 排开水的体积为V 排′,因物体A 受到的总浮力和自身的重力相等,所以,
ρ水gV排′+ρ油g(V排总-V排′)=G A,
1×103kg/m3×10N/kg×V排′+0.8×103kg/m3×10N/kg×(8×10-4m3-V排′)=7.2N,
V排′=4×10-4m3=400cm3,
此时物体A浸入水中的深度:
h浸′=
3 2
A
400cm
=
80cm
V
S
'
排=5cm,
物体A排开水体积减少的量:
ΔV排=V排-V排′=720cm3-400cm3=320cm3,
则物体A排开水体积减少导致水面下降的高度:
h下=
3
2
320cm
200cm
V
S
∆
=
排=1.6cm,
两种情况下液面的变化如图所示
所以,物体A上升的高度:
h上=h浸-h浸′-h下=9cm-5cm-1.6cm=2.4cm=0.024m,
从加油开始到物体A刚好浸没静止的过程中,物体A克服自身重力做功:
W=G A h上=7.2N×0.024m=0.1728J,
故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;
D.从加油开始到物体A刚好浸没静止的过程中,加油的体积:
V油=(S-S A)(h A-h浸′)=(200cm2-80cm2)×(10cm-5cm)=600cm3,
加油的质量:
m油=ρ油V油=0.8g/cm3×600cm3=480g=0.48kg,
则液体对容器底部的压力的增加量:
ΔF=G油=m油g=0.48kg×10N/kg=4.8N,
液体对容器底部的压强变化量:
Δp=
4.8N
20010
F
S
∆
=
⨯
=240Pa,
故D正确,不符合题意.
11.体积相同的铜、铁、铝和木四个小球,放入水中静止时如图,已知这四个小球的密度关系是ρρρρρ
>>>>
铜铁铝水木头
,则下列判断正确的是:( )
A .铝球、木球一定是实心的,铜球和铁球一定是空心的
B .四个小球所受的浮力关系是:F F F F >>=铜木头铁铝
C .四个小球的重力关系是:G G G G >>>铜铝铁木头
D .四个小球的质量关系是:m m m m >>>铜铝铁木头 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A .由图可知铜球漂浮、铁球悬浮,二者一定是空心的;铝球下沉、木块漂浮,可能实心、也可能是空心,故A 错误;
B .由F gV ρ=浮液排,而且V V V V <<=排铜排木排铁排铝得,受到的浮力
F F F F <<=铜木铁铝
故B 错误;
C .由题意可知铜球、木球漂浮,铁球悬浮,铝球沉底,根据物体的浮沉条件知
F G F G F G F G ===<铜铜木木铁铁铝铝、、、
所以
G G G G <<<铜木铁铝
故C 正确; D .由G =mg 可知,
m m m m <<<铜木铁铝
故D 错误。
故选C 。
12.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。
弹簧测力计的示数如图所示,水的密度用ρ水表示。
则下列结论不正确的是( )
A .物体A 在水中的浮力为1F F -
B .物体A 的体积为
1
F F g
ρ-水 C .物体A 的密度为
1
F
F F ρ-水 D .盐水的密度为
1
2
F F F F ρ--水 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A .由前两个图可知物体A 在水中的浮力
1=F F F -水浮
故A 正确,不符合题意; B .由浮力公式得
1
A =
F F F V V g
g
ρρ-==
水浮
排水水 故B 正确,不符合题意; C .由密度公式得
A 11F m F g F F V F F g
ρρρ===--水水
故C 正确,不符合题意; D .物体A 在盐水中受到的浮力为
2F F gV ρ-=盐水排
222
11=
=F F F F F F F F gV F F g
g
ρρρ---=--盐水水
排水 故D 错误,符合题意。
故选D 。
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
43333
3N 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.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 。
15.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/m 3×10N/kg×0.34m =3.4×103Pa
故C 正确,D 错误。
故选D 。
16.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 。
17.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 【解析】 【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 。
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.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 。
20.如图所示,两个相同的圆柱形容器被分别盛有甲、乙两种不同液体,液体对容器底部的压强分别为 p 甲、p 乙,现将两个体积相同的同样材质小球分别浸入这两种液体中,小球在图示位置静止,此时两液面刚好齐平,液体对容器底部压力的变化量分别为ΔF 甲、ΔF
乙
,下列关系式正确的是( )
A.p甲>p乙,ΔF甲>ΔF乙B.p甲>p乙,ΔF甲=ΔF乙
C.p甲<p乙,ΔF甲<ΔF乙D.p甲<p乙,ΔF甲=ΔF乙
【答案】B
【解析】
【分析】
【详解】
将两个体积相同的材质相同的小球分别浸入这两种液体中,由图可知,甲中小球漂浮,则
ρ甲>ρ球
乙中小球悬浮,则
ρ乙=ρ球
故
ρ甲>ρ乙
由图可知
V排甲<V排乙
因为放入小球后液面相平,同时可知放入小球前液体的深度
h甲>h乙
所以,根据p=ρgh可知
p甲>p乙
两个体积相同的同样材质的小球,由m=ρV可知小球的质量相等,由G=mg可知小球重力相等,根据漂浮和悬浮可知,浮力都等于球的重力,则将球放入后,容器底部增加的压力都等于球的重力,故增加的压力相等,即
ΔF甲=ΔF乙
故选B。