【单元练】成都市第二十中学八年级物理下第十章【浮力】经典测试题(提高培优)
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一、选择题
1.一实心橡皮泥小球浸没在水中,所受浮力为5N ,则以下选项中的物体,所受的浮力大于5N 的是( )
A .将橡皮泥成长方体浸没在水中
B .换成体积相同的铁块浸没在水中
C .将实心橡皮泥小球浸没在酒精中
D .将橡皮泥捏成小船漂浮在水面上D
解析:D
A .物体在液体中受到的浮力大小只与其排开的液体的体积和液体的密度有关,与形状无关,将橡皮泥成长方体浸没在水中所受浮力不变,故A 错误;
B .换成体积相同的铁块浸没在水中,排开的液体的体积不变,液体密度不变,所以浮力不变,故B 错误;
C .将实心橡皮泥小球浸没在酒精中,排开液体体积不变,液体密度变小,所以浮力变小,故C 错误;
D .实心橡皮泥小球浸没在水中,所受浮力为 5N ,由于小球浸没,此时浮力小于重力;将橡皮泥捏成小船漂浮在水面上,浮力等于重力,因重力不变,所以浮力变大,故D 正确。
故选D 。
2.如图所示,a 、b 是两种物质质量与体积的关系图像,分别用a 、b 两种物质制成体积相等的实心甲、乙和质量相等的实心丙丁四个物体,放入水中静止时。
F 甲与F 乙,F 丙与F 丁的浮力大小关系( )
A .F 甲>F 乙,F 丙<F 丁
B .F 甲<F 乙,F 丙<F 丁
C .F 甲>F 乙,F 丙>F 丁
D .F 甲<F 乙,F 丙>F 丁A 解析:A 由图像可知
ρa =
3a 3a 3g = 1.5g/cm 2cm
m V = ρb =3b 3b 1.5g =0.5g/cm 3cm
m V = 两种物质制成体积相等的实心甲、乙放入水中静止时,a 的密度大于水的密度,甲沉底,b 的密度小于水的密度,乙漂浮,甲排水体积大,由F 浮=ρ液gV 排可知
F 甲>F 乙
制成质量相等的实心丙丁时,丙的密度大于丁的密度,丙在水中下沉,丁在水中漂浮,所以
F 丙<
G ,F 丁=G
故
F 丙<F 丁
故选A 。
3.如图所示,有一根木棒,在其下端绕有细铁丝,分别放入甲、乙、丙三种液体中时恰好竖直漂浮,则下列说法中正确的是( )
A .木棒在三种液体中受到的浮力一样大
B .木棒在甲种液体中受到的浮力最大
C .乙中木棒下端受到的压强最大
D .丙种液体的密度是最小的A 解析:A 【分析】
考查漂浮条件的应用
AB .木棒都是漂浮状态,浮力都等于重力,一样大,故A 正确,B 错误; C .木棒受浮力一样大,下端横截面积不变,下端受到的压强一样大,故C 错误; D .由F gV ρ=浮水排可知,浮力相同时,排开水的体积越小,液体密度越大,丙图中排开水的体积最小,液体密度最大,故D 错误。
故选A 。
4.有一不吸水的实心木球,先把它轻轻放入盛满水的溢水杯中。
当木球静止时,溢出水的质量为10g ;把它取出擦干,再轻轻放入盛满煤油的溢水杯中,当木球静止时,溢出煤油的质量是(3
0.6g/cm ρ=木、3
0.1g /cm ρ=水、3
0.8g /cm ρ=煤油)( ) A .5g B .8g
C .10g
D .16g C
解析:C
因为木球的密度比水的密度小,所以木球放在水中时是漂浮的,则F G =浮木,由阿基米德原理可知F G =浮排水,则
F G G ==浮排水木
因为木球的密度比煤油的密度小,所以木球放在煤油中也是漂浮的,则F G '=浮木,由阿基米德原理可知F G '=浮排油,则
F G G '==浮排油木 G G =排油排水,m m =排油排水
由于10m g =排水,所以10m g =排油。
故选C 。
5.如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,该过程中弹簧测力计读数F 随圆柱体上升高度h 的关系如图乙所示,下列说法
正确的是(g 取10 N/kg )( )
A .圆柱体的高是5 cm
B .圆柱体受到的重力是6 N
C .圆柱体受到的最大浮力是4 N
D .圆柱体的密度是1.5 g/cm 3C 解析:C
A .由题图可知,圆柱体上升2cm 时,开始露出水面,上升5cm 时,恰好完全露出水面,则圆柱体的高度
5cm 2cm 3cm h =-=
圆柱的高度为2cm ,故A 错误;
B .当圆柱体完全露出水面后,弹簧测力计的读数等于重力
10N G F ==
圆柱体受到的重力是10N ,故B 错误;
C .当圆柱体完全浸没在水中时受到的浮力最大
10N 6N 4N F G F '大浮=-=-=
圆柱体受到的最大浮力是4 N ,故C 正确;
D .根据阿基米德原理F gV ρ=浮液排,可得圆柱体的体积
43
334N 410m 1.010kg/m 10N/kg F V V g
ρ-==
=
=⨯⨯⨯大
浮排水
圆柱体的质量
10N 1kg 10N/kg
G m g =
== 圆柱体的密度
333
-431kg 2.510kg/m 2.5g/cm 410m
m V ρ=
==⨯=⨯ 故D 错误。
故选C 。
6.1738年伯努利发现了流体压强与流速有关,以下选项利用伯努利这一发现的是( )
A .机翼受升力使飞机飞上蓝天
B .孔明灯升空
C .轮船经船闸从下游开到上游
D .人可以很轻松的在死海海面上仰卧不下沉A
解析:A
A.根据流体压强与流速的关系,飞机机翼上表面空气流速快,受到的气压小,下表面空气流速慢,受到的气压大,所以在机翼上产生了一个向上的压力差,从而使飞机飞上蓝天,故A符合题意;
B.孔明灯升空是利用了空气浮力,故B不符合题意;
C.轮船经过船闸,是利用了连通器的原理,故C不符合题意;
D.人在死海海面不下沉,是由于受到浮力的作用,故D不符合题意。
故选A。
7.下列说法不正确的是()
A.图甲中橡皮泥船采用空心的办法来增加载货量
B.图乙中“蛟龙号”从海面潜入7000m深的海底是通过改变自身重力来实现的
C.图丙说明物体浸没在液体中越深,所受的浮力越大
D.图丁中密度计在两种液体中所受浮力F甲=F乙,两种液体的密度ρ甲<ρ乙C
解析:C
A.图甲中橡皮泥船采用空心的办法增大排开水的体积,从而增大浮力来增加橡皮泥船的载货量,故A正确,不符合题意;
B.图乙中“蛟龙号”从海面潜入 7000m 深的海底是通过改变自身重力来实现的,故B正确,不符合题意;
C.图丙中,将空饮料罐慢慢向下按,饮料罐排开水的体积增大,受到的浮力增大,所以向下按的力越来越大;当空饮料罐浸没后,浸没在水中越深,但排开水的体积不变,其受到的浮力不变,故C错误,符合题意;
D.图丁中密度计在两种液体中均漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,由于密度计的重力不变,所以浮力关系为
F甲=F乙
由图可知
V排甲>V排乙
由F浮=ρgV排可得,两种液体的密度
ρ甲<ρ乙
故D正确,不符合题意。
故选C。
8.小刚同学为了比较两种液体的密度,将同一物体先后放入甲、乙两杯不同的液体中。
如
图所示,物体在甲杯处于悬浮状态、在乙杯处于漂浮状态,则下列判断正确的是( )
A .甲杯液体的密度比乙杯液体的密度小
B .甲杯液体的密度跟乙杯液体密度一样大
C .物体在甲杯中受到的浮力比乙杯中小
D .物体在甲杯中受到的浮力比乙杯中大A 解析:A
A .甲图悬浮,浮力等于重力, =F gV G ρ=甲浮物排,乙图漂浮,浮力等于重力
'' =F gV G ρ=乙浮物排,排V >'V 排
故
=='' F gV G F gV ρρ==甲乙浮物浮排排
可得
ρ甲<ρ乙,故A 选项错误正确;
B .甲图和乙图是同一个鸡蛋,故重力相等,浮力相等,但是由于排开液体的体积不同,故液体的密度不同,故B 选项错误;
C .甲图和乙图是同一个鸡蛋,都处于平衡状态,故重力相等,浮力相等,故C 选项错误;
D .甲图和乙图是同一个鸡蛋,都处于平衡状态,故重力相等,浮力相等,故D 选项错误。
故选择A 。
9.将一个金属块浸没在盛有水的溢水杯中,测出从杯中排出的水重为G ,此时金属块受到的浮力为F 。
比较F 与G 的大小,下面的判断中正确的是( ) A .F 一定等于G B .F 一定大于G
C .F 一定小于G
D .F 可能等于G D
解析:D
由阿基米德原理可知,金属块受到的浮力F 等于排开水的重力G ,若溢水杯装满水,则F=G ,若溢水杯未装满,则F >G 。
故选D 。
10.如图所示,已调好的弹簧测力计下用细线挂着一重为4.5N 的物体,当物体有
3
5
体积露在水面外时,弹簧测力计的示数为1.5N ,水的密度为1.0×103kg/m 3,g 取10N/kg.下列说法中正确的是( )
A .物体受到的浮力是1.5N
B .物体的体积是5.0×10-4m 3
C .物体的密度是0.6×103kg/m 3
D .若剪断细线,物体最终将有1
5
体积露在水面外C 解析:C
A .由图知道,弹簧测力计的分度值为0.2N .此时指针指在“1”处,弹簧测力计的示数为1N ,物体受到的浮力
F 浮 =G-F 示 =4.5N-1.5N=3N
故A 错误;
B .由=F V g ρ浮液排知道,
4333
3N =
=1.010kg/m 10N/k 30m g
1F g V ρ-=⨯⨯⨯水浮排 物体的体积
434355
310m 7.510m 22
V V --=⨯==⨯⨯排
故B 错误;
C .由G mg = 知道,物体的质量
4.5N
0.45kg 10N/kg
G m g =
== 物体的密度
33
43
0.45kg 0.610kg/m 7.510m m V ρ-=⨯⨯=
= 故C 正确;
D .由于物体的密度小于水的密度,如果测力计不拉着物体,物体在水中会漂浮,由
==F V g G ρ浮液排知道
433
34.5N
=
==1.010kg/m 10N/kg
4.510m V F G g g ρρ-=⨯⨯⨯排水水浮 露在水面外
434
3
4
3
4
3
43
310m 2
=7.510m 4.510m =310m ==7.510m 5
V V -----⨯⨯-⨯⨯⨯露 故D 错误。
故选C 。
二、填空题
11.2019年4月23日,庆祝人民海军成立70周年海上阅兵活动在青岛举行。
如图所示是威武雄壮的辽宁舰战斗群接受检阅的情景。
资料显示,辽宁舰满载时的吃水深度为9.87米,排水量为6.5万吨,那么辽宁舰底部受到海水的压强为___________Pa ;受到的浮力为___________N 。
并排行驶护卫舰不能距离辽宁舰太近,因为海水流速快的位置压强___________,容易发生撞船事故。
(海水的密度为1×103kg/m 3,g =10N/kg )
87×10465×108小
解析:87×104 6.5×108 小 [1]辽宁舰底部受到海水的压强为
334110kg/m 10N/kg 9.87m=9.87Pa 10p gh ρ⨯⨯⨯=⨯=
[2]辽宁舰受到的浮力为
786.510kg 10N/kg=6.510N F G m g ===⨯⨯⨯浮排排
[3]并排行驶的两船之间水的流速大,压强小,所以护卫舰不能距离辽宁舰太近,否则容易发生撞船事故。
12.三峡船闸是世界上最大的人造船闸,下图是轮船通过三峡船闸的示意图。
(1)当轮船从闸室驶往下游过程中,需要___________上游闸门和阀门A ,___________阀门B (均选填“打开”或“关闭”),直至闸室水面下降到和下游水面相平后打开下游闸门,轮船驶向下游。
(2)船闸是利用___________原理来设计建造的。
(3)三峡船闸的首级人字闸门每扇门高近40m ,宽近20m 。
闸门一铁钉位于水下25m 深处,它受到水的压强为___________Pa ;一艘轮船从长江驶入东海,它受到的浮力将___________(选填“变大”“变小”或“不变”),船身将___________(选填“上浮”、“下沉”或“不变”)。
(g 取10N/kg )打开关闭连通器25×105不变上浮 解析:打开 关闭 连通器 2.5×105 不变 上浮
(1)[1][2]由图知道,上游阀门A 打开,下游阀门B 关闭,此时闸室和上游水道的上端开口、底部相连通,构成连通器,直至闸室水面下降到和下游水面相平后打开下游闸门,轮
船驶向下游。
(2)[3]打开阀门时,船闸的上端开口,底部连通是一个连通器,水静止时水面相平,船顺利通过,船闸是利用连通器原理工作的。
(3)[4]由 p gh ρ=知道,铁钉它受到水的压强
325110kg /m 10N/kg 25m=2.510Pa p gh ρ==⨯⨯⨯⨯
[5]轮船由长江驶入东海后,依然漂浮在水面上,故浮力等于重力,即受到的浮力不变。
[6]又因为=F V g ρ浮液排 知道,海水的密度变大,所以,排开水的体积变小,即船身相对于水面将上浮。
13.如图所示,在“验证阿基米德原理”的实验中,用______测量浮力的大小,为了实现实验目的,需要将所测浮力大小与______进行比较。
若液体的密度为ρ,根据图所示的实验信息,上述两个力的大小可表示为______、______。
弹簧测力计排开液体重力F1-F2
解析:弹簧测力计 排开液体重力 F 1-F 2 21g V V ρ-水(
) [1][2]验证阿基米德原理的实验中,用称重法测浮力大小,根据F 浮=G-F 示求出浮力的大小,用弹簧测力计测浮力的大小。
阿基米德原理是探究浮力与排开液体的重力的关系,为实现实验目的,即比较物体所受的浮力大小与排开液体的重力的关系。
[3][4]由图可知,物体浸没液体中后受到液体向上的浮力,测力计示数的减小值即物体受到液体的浮力大小,所以浮力
12F F F =-浮
物体排开水的体积为
21V V V =-排
由G mg =,m
V
ρ=
得,排开水的重力为 21G mg gV g V V ρρ===-排排水()
14.如图所示,装置(a )可以用来探究_____的规律;装置(b )可用来验证________原理;装置(c )是意大利科学家______所设计的实验,该实验表明______很大。
液体内部压强阿
基米德托里拆利大气压强
解析:液体内部压强 阿基米德 托里拆利 大气压强
[1]从装置(a)可以看到,这是一个压强计,当探头的薄膜受压强的作用时,“U ”形管左右两侧液面产生高度差,液面高度差的大小反映了薄膜所受液体压强的大小,所以这是用来探究液体内部压强的规律;
[2]从装置(b)可以看到,首先测出重物的重力,然后把重物浸没在水中,再读出测力计的示数,两次示数的差可求得重物所受的浮力大小,并且可知道排开液体的体积大小,这装置可以用来验证阿基米德原理;
[3][4]装置(c)用水银来测量大气压强,这是意大利科学家托里拆利所设计的实验,可测得管内外水银面的高度差为760mm ,该实验表明了大气压强很大。
15.如图所示,A 、B 、C 是三个用不同材料制成的体积相同的实心球,它们分别静止在液体的不同位置上,则球______所受浮力最大,______球密度最小,______球质量最大。
CAC 【分析】(1)由图可知ABC 三个球排开水的体积大小关系利用
阿基米德原理的推导公式比较受浮力的大小关系;(2)在(1)中求出ABC 三球受到的浮力的大小关系根据漂浮条件得出ABC 三球重力的大小关系
解析:C A C 【分析】
(1)由图可知,A 、B 、C 三个球排开水的体积大小关系,利用阿基米德原理的推导公式
F ρV g =浮水排比较受浮力的大小关系;
(2)在(1)中求出A 、B 、C 三球受到的浮力的大小关系,根据漂浮条件得出A 、B 、C 三球重力的大小关系,又因为三球的体积相同,再根据密度公式m
V
ρ=和重力公式G mg =得出三球的密度关系。
[1]如图三个球排开水的体积
A B C V V V <<
所以三个球受到的浮力
A B C F F F <<
[2][3]图中,A 、B 球均为漂浮,C 为沉底,漂浮时
F G =浮球
沉底时
F G <浮球
则
A A F G =,
B B F G =,
C C F G <
所以
A B C G G G <<
根据G mg =可知
A B C m m m <<
三球的体积相同,根据m G V Vg
ρ=
=可知 A B C ρρρ<<
16.圆柱形容器中装有某种液体。
密度为0.6g/cm 3的木块A 漂浮在液面上;密度为4g/cm 3、体积为100cm 3的矿石B ,沉在容器底部,所受浮力为0.8N ,如图甲所示;将B 从液体中取出后放在A 上,静止时A 恰好全部浸入液体中,如图乙所示。
则甲、乙两图中液体的高度相比是______(选填“一样高”、“甲图高”或“乙图高”),液体的密度是______kg/m 3。
乙图高08×103
解析:乙图高 0.8×
103 [1]甲图中两物体所受浮力之和
F 1=
G A +0.8N
乙图中两物体所受浮力之和
F 2=
G A +G B
由m
V
ρ=
得,B 物体的质量为 m B =ρB V B =4g/cm 3×100cm 3=400g =0.4kg
B 物体所受重力
G B =m B g =0.4kg×10N/kg =4N
因为G B >0.8N ,即F 1<F 2
根据F 浮=ρ液gV 排知乙中排开液体的体积大,所以乙图的液面高。
[2]因为B 在甲中沉底,受到的浮力0.8N ,根据F 浮=ρ液gV 排得,液体的密度为
33-63
0.80.810kg/m 10N/kg 10010m
B F N
gV ρ==⨯⨯⨯浮液=
17.将一个重为 10N 的物体挂在弹簧测力计下面,浸没在水中,弹簧测力计的示数为 8N ,则该物体所受到的浮力为_______N 。
当将物体一半的体积浸在水中时, 弹簧测力计的示数为____N 。
9 解析:9
[1]把物体浸没在水里时,所受浮力
F 浮=
G -F 示=10N-8N=2N
[2]将它的一半浸在水中,则
'
12
V V =排排
此时所受浮力
'11
2N 1N 22
F F =
=⨯=浮浮 则弹簧测力计的示数为
''
10N 1N 9N F G F =-=-=示浮
18.冰川折断崩塌落入海洋形成冰山,冰山静止时处于______状态(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉入海底”)。
冰山在融化的过程中,位于海面下的体积与冰山总体积的比值______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
若一座冰山海面上的体积为8000m 3,则这座冰山的质量是______。
(ρ冰=0.9×103kg/m 3,ρ海水=1.0×103kg/m 3)漂浮不变
72107kg
解析:漂浮 不变 7.2⨯107kg
[1]冰的密度小于海水的密度,所以冰山静止时处于漂浮状态。
[2]冰漂浮在水面上,浮力等于重力,即
F G gV gV ρρ===浮冰水排冰冰
3333
0.910/19===0
.010/1kg V m g V k m ρρ⨯⨯排冰冰海水 冰和海水的密度不变,所以海面下的体积与冰山总体积的比值不变。
[3]由
9=10
V V 排冰得 1=10
V V 上冰 当3
=8000m V 上时
3=80000m V 冰
根据m V
ρ=
得 3373=?80000m =7.2?10kg 0.9?10kg/m m V ρ=冰
19.小华测得一个熟鸡蛋的质量是57.5g ,体积为55cm 3,其密度为______kg/m 3(计算结果保留两位小数)。
她将熟鸡蛋浸没在水中后,熟鸡蛋下沉,下沉过程受到的浮力______(选填“变大”、“变小”或“不变”)。
欲使熟鸡蛋悬浮,可向水中加______(选填“水”、“酒精”或“浓盐水”)。
05×103不变浓盐水 解析:05×103 不变 浓盐水 [1]熟鸡蛋的密度为
333g 57.5g =
=1.05510k /5cm
m =m V ρ⨯
[2]在下沉过程中鸡蛋排开水的体积不变,由F 浮=ρ水gV 排可知,所受浮力不变。
[3]鸡蛋原来下沉是因为所受浮力小于重力,要使鸡蛋悬浮,应使鸡蛋受到的浮力应增大到等于重力。
在排开液体体积不变的情况下,根据F 浮=ρ水gV 排可知,需增大液体的密度,则应在水中加浓盐水。
20.物理知识在生产和生活中有着广泛的应用:泥瓦工人通常用线拴着小石子,来检验砌的墙是否竖直,这是根据重力方向是__________的原理制成的;三峽船闸是利用__________的原理;“蛟龙”号载人潜水器在雅浦海汋完成的最后一次科学应用下潜,浸没的潜水器在下潜的过程中,受到的浮力__________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
竖直向下连通器不变 解析:竖直向下 连通器 不变
[1]重力的方向竖直向下,泥瓦工人通常用线拴着一小石子,来检验砌的墙是否竖直,就是根据重力方向是竖直向下的。
[2]船闸的上游阀门打开时,上游和闸室构成连通器,下游阀门打开时,下游和闸室构成连通器;所以,三峡船闸是利用连通器原理工作的。
[3]潜水器在水面下不断下潜的过程中,所处深度变大,水的密度ρ不变,排开水的体积不变,根据F 浮=ρgV 排可知受到的水的浮力不变。
三、解答题
21.图所示的“093改进型攻击核潜艇”在人民海军成立70周年时公开亮相。
该潜艇最大潜深可达350m ,水下排水量为6.8×103t (取ρ海水=1×103kg/m 3)。
求: (1)潜艇的体积;
(2)潜艇下潜到距海面300m 深处时,受到海水的压强;
(3)若该潜艇漂浮时,露出海面的体积为1.8×103m 3,此时潜艇受到的浮力。
解析:(1)6.8×103m 3;(2)3×106Pa ;(3)5.0×107N (1)由m 排=ρ海水V 排得,且潜艇在水下浸没
333333
68k 101068g
110m kg/m
10V m ρ..V ==⨯⨯⨯==⨯潜排排海水艇
(2)潜艇受到的压强
336110kg/m 10N/kg 300m 310Pa p ρgh ⨯⨯⨯⨯海水===
(3)潜艇漂浮时,排开水的体积
3333336810m 1810m 5010m V ...-⨯⨯⨯排
'== 潜艇漂浮时,受到水的浮力
33337110kg/m 10N/kg 5010m 5010N F ρgV ..⨯⨯⨯⨯⨯浮海水排
'='== 答:(1)潜艇的体积为6.8×
103m 3; (2)潜艇下潜到距海面300m 深处时,受到海水的压强为3×106Pa ;
(3)潜艇受到的浮力5.0×107N 。
22.如图是可供游客在海上游玩时的一种旅游观光艇,此观光艇的质量为900kg ,在海上航行的最大速度为36km/h ,最多可载的乘客数量为20人(包括工作人员),如果海水的密度取1.0×
103kg/m 3,求: (1)观光艇以最大航速行驶2小时的路程是多少米?
(2)假设每位乘客的平均质量为60kg ,观光艇满载乘客时,此时浸入水中的体积多大?(g =10N/kg )
解析:(1)7.2×104m ;(2)2.1m 3
解:(1)观光艇以最大航速行驶2小时的路程是
436km/h 2h=72km=7.210m s vt ==⨯⨯
(2)观光艇满载时受到的总重力为
()46020+900kg 10N/kg=2.110N G m g ==⨯⨯⨯总总
观光艇漂浮,则满载时受到的浮力为
F 浮=
G 总=2.1×104N
由于F 浮=ρgV 排,所以满载时浸入水中的体积
43
332.110N =2.1m 1.010kg/m 10N/kg
F V g ρ⨯==⨯⨯浮排
答:(1)观光艇以最大航速行驶2小时的路程是7.2×104m ; (2)观光艇满载乘客时浸入水中的体积是2.1m 3。
23.如图所示,将物体A 放入水中时悬浮,将物体B 放入水中时有一半的体积露出水面,将物体A 置于物体B 上再放入水中时,物体B 有三分之一的体积露出水面。
(水的密度取1×103kg/m 3)
(1)若物块A 的体积是2cm 3,则物块B 的体积是多少? (2)物块B 的密度是多少?
解析:(1)312cm ;(2)330.510kg/m ⨯
(1)根据阿基米德原理知F G =浮排, 再根据二力平衡知浮F G =
,物体A 悬浮时
A A A F G gV ρ==浮
物体B 单独在水中时
1
2B B B F G gV ρ==
浮 物体A 置于物体B 上放入水中时
A B B 2
3F G G gV ρ=+=
浮 故
A B B 122
3
gV gV gV ρρρ+=
化简后得
A B 16
V V = 因此
3B 12cm V =
(2)物体B 单独在水中时
B B F G G ==浮排
故
B 1
2B m g gV ρ=
水
则
33B B B 1
=0.510kg/m 2
m V ρρ=
=⨯水 答:(1)物块B 的体积是12cm 2。
(2)物块B 的密度是330.510kg/m ⨯。
24.如图所示底面积200cm 2,重为10N ,足够高的薄壁柱形容器,内装有0.3m 深的水,置于水平桌面上.细线吊着质量为3kg ,边长为0.1m 的实心正方体A ,使其一半体积浸入水中,求:
(1)A 受到的浮力;
(2)A 浸入一半体积时,容器内水对底部的压强; (3)若剪断细线,待稳定后,容器对桌面的压强; 解析:(1)5N ;(2)3250Pa ;(3)5×103Pa . (1)正方体A 的体积:V A =(0.1m )3=0.001m 3,
当正方体A 一半体积浸入水中时,V 排=
1
2 V A =12
×0.001m 3=0.0005m 3, 正方体A 受到的浮力:F 浮=ρ水V 排g =1×
103kg/m 3×0.0005m 3×10N/kg=5N ; (2)A 浸入一半体积时,液面升高的高度:△h =3A
-42
1
0.0005m 2===0.025m 20010m
V V S S ⨯排容容, 此时水的深度h =0.3m+0.025m=0.325m ,
容器内水对底部的压强:p =ρ水gh =1×
103kg/m 3×10N/kg×0.325m=3250Pa ; (3)水的质量:m 水=ρ水V 水=1×
103kg/m 3×200×10-4m 2×0.3m=6kg , 水的重力:G 水=m 水g =6kg ×10N/kg=60N , A 的重力:G A =m A g =3kg× 10N/kg=30N ,
剪断细线后,容器对桌面的压力:F =G 容+G 水+G A =10N+60N+30N=100N , 容器对桌面的压强:3
-42100N ==510Pa 20010m
F p S '=
⨯⨯容. 答:(1)A 受到的浮力是5N ;
(2)A 浸入一半体积时,容器内水对底部的压强是3250Pa ; (3)若剪断细线,待稳定后,容器对桌面的压强是5×103Pa .
25.如图甲所示,用粗细和重力不计的细线系住一个体积为0.001立方米的物体,从液面上方竖直向下运动直至浸入水中,整个过程中物体始终保持匀速运动,拉力的大小随时间变化的关系如图乙所示。
求: (1)物体的密度;
(2)物体浸没时浮力的大小; (3)物体浸没时拉力的大小。
解析:(1)2×103kg/m 3;(2)10N ;(3)10N 【分析】
解:(1)刚开始时,物体没有浸入水中,物体受到的拉力等于自身重力;由G mg =可得,物体质量
20N
2kg 10N/kg
G m g =
== 则物体的密度
33
3
kg kg/m m 22100.001m V ρ=
==⨯
(2)物体浸没时排开液体体积与物体体积相等,则受到的浮力
333110kg/m 10N/kg 0.0010N m 1F gV ρ==⨯⨯⨯=浮液排
(3)物体浸没时,物体受到自身重力、拉力和浮力的作用,由F G F =-浮拉可得
20N 10N 10N F G F =-=-=浮拉
答:(1)物体的密度为2×103kg/m 3; (2)物体浸没时浮力为10N ; (3)物体浸没时拉力为10N 。
26.一个不规则的实心物体,质量55g ,放入装满纯水的烧杯中,沉入底部,排开0.5N 的水,然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。
(g =10N/kg ,水的密度为1.0⨯103kg/m 3)求: (1)物体的体积;
(2)当物体悬浮时,盐水的密度。
解析:(1) 5×10-5m 3;(2)1.1×103kg/m 3 (1)根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力
F 浮=
G 排=0.5N
物体排开的水的体积
5333
0.5N
510m 1.010kg /m 10N /kg
F V g ρ-=
==⨯⨯⨯浮排水 浸没时
V 物=V 排=5×10−5m 3
(2)因为物体悬浮在盐水中, 所以
3353
0.055kg
1.110kg /m 510m
m V ρρ-==
=
=⨯⨯物盐水物物
答:(1) 物体的体积为5×
10−5m 3; (2)物体悬浮时盐水的密度1.1×103kg/m 3。
27.如图甲所示,水平桌面上放着一个装有水深为50cm 的薄壁圆柱形容器,容器的底面积为600cm 2,现将一体积为8.0×
10-3m 3的正方体物块放入容器中,物块静止时有1
5
的体积露出水面。
如图乙所示,用力F 缓慢向下压物块,使其恰好浸没在水中。
(ρ水=1.0×103kg/m 3)求:
(1)未放入物块前水对容器底的压力; (2)图甲中物块受到的浮力; (3)压力F 的大小。
解析:(1)300N ;(2)64N ;(3)16N
(1)未放入物块前水对容器底的压强
p =ρgh =1.0×103kg/m 3×10N/kg×0.5m=5×103Pa
未放入物块前水对容器底的压力
F =pS =5×103Pa×600×10-4m 2=300N
(2)图甲中物块排开液体的体积
V 排=(1-15
)V =4
5×8.0×10-3m 3=6.4×10-3m 3
受到的浮力
F 浮=ρ水gV 排=1.0×103kg/m 3×10N/kg×6.4×10-3m 3=64N
(3)物块处于漂浮状态,受到的重力
G =F 浮=64N
使物块恰好完全浸没在水中时,物块受到的浮力
F 浮′=ρ水gV 排′=ρ水gV =1.0×103kg/m 3×10N/kg×8.0×10-3m 3=80N
此时物块受到的浮力
F 浮′=
G +F
则压力
F =F 浮′-
G =80N-64N=16N
答:(1)未放入物块前水对容器底的压力是300N ; (2)图甲中物块受到的浮力是64N ; (3)压力F 的大小是16N 。
28.将一体积为10-4m 3的蜡球轻轻地放入一装满水的容器中,从容器中溢出的水的体积为5.4×10-5m 3。
已知蜡的密度为0.9×103kg/m 3,求: (1)蜡球在水中所受的浮力为多大?
(2)蜡球的质量为多少(蜡球在空气中所受的浮力忽略不计)? (3)蜡球中是否有空洞?若有,空洞的体积有多大?
解析:(1)0.5292N ;(2)0.054kg ;(3)蜡球中有空洞,空洞的体积为0.4×10-4m 3 (1)蜡球受的浮力
F 浮=ρgV 排=1×103kg/m 3×9.8N/kg×5.4×10-5m 3=0.5292N
(2)蜡球的密度小于水的密度,蜡球处于漂浮状态,即蜡球的重力
G =F 浮=0.5292N
则蜡球的质量
m =
0.5292N 9.8N/kg
G g ==0.054kg (3)蜡球为实心时的体积
V =
330.054kg
0.910kg/m
m
ρ
=
⨯=0.6×
10-4m 3 0.6×10-4m 3<V 球=1×10-4m 3
此蜡球中有空洞,空洞的体积
V 空=V 球-V 实=1×10-4m 3-0.6×10-4m 3=0.4×10-4m 3
答:(1)蜡球在水中所受浮力为0.5292N;
(2)蜡球的质量为0.054kg;
(3)蜡球中有空洞,空洞的体积为0.4×10-4m3。