一、初中物理浮力类问题
1.如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器。其中甲容器内只有水;乙容器内有木块漂浮在水面上;丙容器内有一个装有铝块的平底塑料盒漂浮在水面上,塑料盒底始终与容器底平行,且塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半;丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。已知四个容器中的水面一样高,ρ木
=0.6×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ铝=2.7×103kg/m3,对于这一情景,有如下一些说法: ①各容器对水平桌面的压强相同;
②向乙容器中倒入酒精后,木块底部受到的压强将增大;
③将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,塑料盒底距容器底的距离的增大值等于水面下降的高度值;
④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力的大小。 上述说法中正确的一组是( )
A.①② 【答案】D 【解析】 【分析】
B.②③ C.③④ D.①③
①综合分析四个容器的受力情况,利用P=
F可比较它们对桌面的压强大小;②利用物体S漂浮时受到浮力不变,底部受到液体压力不变分析;③利用物体从水中出来的体积等于水在容器中下降的体积可解得;④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受细线拉力值的大小来判断。 【详解】
①甲、乙 、丙 、丁容器中水面相平,由p液液gh,F=pS又底面积相等,得容器底部受水的压力相等,而容器的底部只受水的压力,又是圆柱形容器,容器壁不承受液体压力,也不因液体作用对底部产生附加压力,故容器底部受到的压力等于容器中所有物体的向下压力,所以四个容器中,各容器中所有物体向下压力相等,而容器又相同,故四个容器对桌面的压力相等;由于四个容器底面积相等,由P=故①正确。
②向乙容器中倒入酒精后,使水的密度减小,但木块还漂浮,木块受到浮力不变,上表面没有水,所以木块受到水向上压力大小没变,等于浮力,木块底面积也没变,故木块底部受到的压强不变,故②错误;
③将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,由于前、后都漂浮,塑料盒的总重力减小,受
F 可知各容器对水平桌面的压强相同S到浮力减小,造成排开水的体积减小,设为V排 ,盒底相对水面上升为h升,由题意有
V排=S盒h升=S容器h降
1S盒=S容器
2h升=2h降
又塑料盒底距容器底的距离的增大值为
hh升h降=2h降h降=h降
故③正确;
④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受细线拉力的大小,因为拉力小于重力。故④错误。 故选D。
2.在木棒的一端缠绕一些铜丝制成两个完全相同的简易密度计,现将它们分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,如图所示,当它们竖直静止在液体中时,液面高度相同。以下相关判断不正确的是( )
A.两个简易密度计所受浮力F甲等于F乙 B.两杯液体的密度ρ甲大于ρ乙
C.两个烧杯底部所受液体的压强P甲小于P乙
D.取出密度计以后,两个烧杯对桌面的压力F甲小于F乙 【答案】B 【解析】 【详解】
A.由图可知,密度计在两液体中均处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知,F浮=G密,两个密度计完全相同,则重力相同,所以密度计在两种液体中所受的浮力相等;即F甲=F乙,故A正确,不符合题意;
B.由图知,甲中密度计排开液体的体积大于乙中排开液体的体积,根据F浮=ρgV排可知,甲液体的密度小于乙液体的密度,即ρ甲<ρ乙,故B错误,符合题意;
C.因ρ甲<ρ乙,液面高度相同,则根据p=ρgh可知,两个烧杯底部所受液体的压强p甲<p
乙
,故C正确,不符合题意;
D.由图可知两液体液面相平,并且V排甲>V排乙,则液体的体积V甲<V乙,由于ρ甲<ρ乙,根据m=ρV可知:m甲<m乙,所以G甲<G乙,又因为在水平面上压力等于重力,所以F甲
<F乙,故D正确,不符合题意。 故选B。
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
p1600Pa500Pa100Pa
由 pF得,对桌面增加的压力为 SF1p1S100Pa100104m21N
由于对桌面增加的压力
F1G排
则金属球排开液体的重力为
G排1N
故金属球受到的浮力为
F浮G排1N
故A错误; B.由甲、丙两图可得
p21500Pa500Pa1000Pa
由pF得,对桌面增加的压力为 SF2p2S1000Pa100104m210N
由于对桌面增加的压力
F2G
则金属球质量为
m金属球的体积为
G10N1kg g10Nkg1000g125cm3 38gcmVm故B错误;
C.因金属球排开液体的体积为125cm3,由阿基米德原理F浮gV排可得
液故C正确;
F浮1N800kgm30.8gcm3 63Vg12510m10NkgD.金属球对容器底部的压力
FGF浮10N1N9N
故D错误。 故选C。
5.某检验人员在盛放密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙的硫酸铜溶液试管中,分别滴入一滴体积相同的同一感染者的血液,一段时间后出现了如图所示的情形。则下列分析正确的是( )
A.血液滴在甲试管中受到的浮力最小 B.硫酸铜溶液中ρ甲密度最大
C.血液滴在丙试管中受到的重力等于排开硫酸铜溶液的重力 D.三个试管底部受到硫酸铜溶液的压强相等 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A.同一感染者体积相同的一滴血液的重力相同,甲中血液漂浮,浮力等于重力;乙中血液悬浮,浮力等于重力;丙中血液沉底,浮力小于重力,所以
F甲=F乙>F丙
故A错误;
B.当物体密度小于液体密度时,物体漂浮,故感染者血液的密度小于ρ甲;当物体密度与液体密度相同时,物体将悬浮在液体中,血液滴在乙中悬浮,故感染者血液的密度与 ρ乙相同;当物体密度大于液体密度时,物体下沉,故感染者血液的密度大于ρ丙;故硫酸铜溶液中ρ甲密度最大,故B正确;
C.血液滴在丙试管中下沉,故受到的重力大于排开硫酸铜溶液的重力,故C错误; D.当物体密度与液体密度相同时,物体将悬浮在液体中,血液滴在乙中悬浮,故感染者血液的密度与 ρ乙相同,当血液滴漂浮时,硫酸铜溶液的密度大于血液的密度,当血液滴下沉时,硫酸铜溶液的密度小于于血液的密度,可知
ρ甲>ρ乙>ρ丙
由图知液面相平,由公式p=ρgh可得
p甲>p乙>p丙
故D错误。 故选B。
6.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 C.液体的密度ρ甲>ρ乙 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
B.液体对容器底部的压强 p液甲<p液乙 D.容器对地面的压强 p地甲>p地乙
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
甲V甲排g=乙V乙排g
甲=乙
液体甲、乙对容器底部的压强分别为
p液甲=甲gh甲
p液乙=乙gh乙
由于甲=乙,h甲=h乙所以p液甲=p液乙,故B、C错误; D.容器对面的压强分别为
p地甲p地乙F甲G液甲G容 SSF乙G液乙G容 SS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地甲p地乙
故D错误。 故选A。
7.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0.02m2,密度为4.5103kg/m3。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,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浮=液gV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F浮3FG轮GM,可求得拉力T的大小; (3) 根据率;
(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p压强p的最小值。 【详解】
W有W有(GMF浮)hGMF浮==可求得滑轮组的机械效W总W有+W额(GMF浮G动)hGMF浮G动F可求得SC.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
v物s12m1m/s t360s151m/s0.2m/s 15动滑轮一共绕了3段绳子,因此绳自由端移动速度为
v绳=3v物=3拉力F的功率为160W,根据PFv得出拉力
F故C项错误。
P160W800N v0.2m/sB.已知圆柱体M高为h=3m,底面积S=0.02m2,则圆柱体M的体积V=0.06m3,则圆柱体M全部浸没时浮力
F浮=液gV排1.0103kg/m310N/kg0.06m3600N
由于圆柱体M全部浸没,则V=V排,则
GMGMgV4.5103kg/m3 F浮gV排水600N1.0103kg/m3解得GM2700N;
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F浮3FG轮GM,
G轮600N3800N2700N300N
对定滑轮做受力分析如图所示,
可知拉力T的大小
T2FG轮1600N300N1900N
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
==W有100%W总W有100%W有+W额(GMF浮)h100%(GMF浮G动)hGMF浮100%GMF浮G动
2700N600N100%2700N300N600N87.5%故滑轮组的机械效率87.5%,故D项错误。
A.因为F浮3FG轮GM,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:
F浮最小G动GM3F300N2700N3900N300N
压强的最小值
p故A项正确。 故选A。
考点:浮力,滑轮组机械效率
F1300N41.510Pa 2S0.02m
8.如图,一足够高的薄壁圆柱形容器重为6N,容器的底面积是200cm2,装有20cm的水.现将高为10cm、底面积为80cm2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/cm3,油的密度为0.8g/cm3.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400cm3
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=200cm2×20cm=4000cm3,
容器内水的质量:
m水=ρ水V水=1g/cm3×4000cm3=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=SAh浸=80cm2×9cm=720cm3=7.2×10-4m3,
物体A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×7.2×10-4m3=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:
GA=F浮=7.2N,
容器底对水平面的压力:
F=G容+G水+GA=6N+40N+7.2N=53.2N,
容器底对水平面的压强:
p=
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=VA=SAhA=80cm2×10cm=800cm3=8×10-4m3,
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,
F53.2N=2660Pa, -42S20010mρ水gV排′+ρ油g(V排总-V排′)=GA,
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:
V排400cm3h浸′==5cm, =2SA80cm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:
V排320cm3h下==1.6cm, S200cm2两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=GAh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-SA)(hA-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=
故D正确,不符合题意.
F4.8N=240Pa, S20010
9.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。
10.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 400cm3 B.小球的密度为 1. 25g/cm3
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
F浮GF示5N2N3N
由F浮液gV排得,小球排开液体的体积
V排小球的体积
F浮3N433310m300cm 水g1103kg/m310N/kgV2300cm3600cm3
故A错误;
B.由Gmg得,小球的质量是
mG5N0.5kg500g g10N/kg小球的密度
故B错误;
m500g3330.83/cm0.8310kg/m V600cm3C.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
F浮'液gV排1103kg/m310N/kg6104m36N
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。
11.质量相等的甲、乙两实心小球,密度之比ρ甲:ρ乙=3:2,将它们分别放入水中静止时,两球所受的浮力之比F甲:F乙=4:5,设水的密度为ρ水。则甲球的密度为( ) A.
4ρ水 3B.
5ρ水 4C.
3ρ水 2D.
3ρ水 5【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
由于甲、乙两球质量相同,则由G=mg可知两球重力相等,又由=比等于密度的反比,即
V甲:V乙=ρ乙:ρ甲=2:3
若两球均漂浮,由漂浮浮力等于重力可知,浮力应相等,与题目浮力比例冲突,则两球不都漂浮;若两球均浸没,排开液体体积等于物体体积,则由F浮液gV排可知,在液体密度相同的情况下,浮力之比等于排开液体体积之比,即
F甲:F乙=V甲:V乙=2:3
与题目浮力比例不符,则综合可知,两球一个漂浮,一个浸没,根据浮沉条件可知,密度较小的漂浮,密度较大的浸没,即甲球浸没,乙球漂浮;设甲、乙重力均为G,由于乙球漂浮,则乙球所受浮力等于重力,根据甲、乙浮力之比可求甲球所受浮力为
m可知,两球体积之VF浮甲根据F浮液gV排可得
44F浮乙=G 554G=水gV甲 5整理可得
甲=故选B。
G5=水 gV甲4
12.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/m3
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=VA=(0.1 m)3=1×10−3m3
所以
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10−3m3=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=ρAgVA
所以
ρ水×
则
3VA=ρAVA 53V排VA3ρA=ρ水=5ρ水=×1.0×103kg/m3=0.6×103kg/m3
VA5VA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/m3×10N/kg×(1−
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
3)×1×10−3m3=6N 5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。
13.甲、乙两容器分别装有密度为ρ甲、ρ乙的两种液体,现有A、B两个实心小球,质量分别为mA、mB,体积分别为VA、VB,密度分别为ρA、ρB,已知它们的密度大小关系为ρ甲>ρA>ρB>ρ乙,下列判断正确的是( )
A.若VA=VB,将两球都放入甲容器中,静止时两球所受浮力之比为1:1 B.若VA=VB,将两球都放入乙容器中,静止时两球所受浮力之比为ρA:ρB
C.若mA=mB,将A、B两球分别放入乙、甲容器中,静止时两球所受浮力之比为1:1 D.若mA=mB,将A、B两球分别放入甲、乙容器中,静止时两球所受浮力之比为ρB:ρ乙 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A.当VA=VB时,mA>mB,将两球都放入甲容器中,两球都将漂浮,浮力等于各自的重力,所以A受到的浮力大于B受到的浮力,故A错误;
B.当VA=VB时,将两球都放入乙容器中,两球都将下沉,由公式F浮=ρ液gV排可知,两球排开液体的体积相同,两球所受浮力相等,故B错误;
C.若mA=mB时,将A、B两球分别放入乙、甲容器中,A在乙中下沉,所受浮力小于自身重力,B在甲中漂浮,浮力等于自身的重力,所以两球所受浮力不相等,故C错误; D.若mA=mB时,将A、B两球分别放入甲、乙容器中,A在甲中漂浮,浮力等于自身的重力,
F浮A=GA=mAg=mBg,
B在乙中下沉,所受的浮力
F浮B=ρ乙gVB,F浮A:F浮B=ρB:ρ乙,
故D正确; 应选D。
14.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铜F木头F铁F铝 C.四个小球的重力关系是:G铝G铁G木头G铜 D.四个小球的质量关系是:m铝m铁m铜m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浮液gV排,而且V排铜V排木V排铁V排铝得,受到的浮力
F铜F木F铁F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铜G铜、F木G木、F铁G铁、F铝G铝
所以
G铜G木G铁G铝
故C正确; D.由G=mg可知,
m铜m木m铁m铝
故D错误。 故选C。
15.如图所示,水平桌面上放着一个装有适量水的圆柱形容器,水面上漂浮着一个放有实心小铁球的烧杯;若将小铁球从烧杯中取出放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上,ρ铁=7.9g/cm3.下列说法不正确的是
A.水可能会溢出
B.烧杯下表面受到水的压强变小 C.圆柱形容器底受到水的压强变小 D.圆柱形容器对桌面的压强不变 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
A.铁球在烧杯中,整体漂浮在水面上,所以
F浮总G烧杯G球;
拿出小球,烧杯漂浮在水面上,所以
F浮杯G杯,
故烧杯的浮力减小,由F浮=水gV排知,烧杯排开水的体积减小,烧杯中水面会下降,不会溢出,故A不正确,符合题意;
B.铁球在烧杯中,整体漂浮在水面上,所以F浮总G烧杯G球球;拿出小球,烧杯漂浮在水面上,所以F浮杯G杯,故烧杯的浮力减小,烧杯排开水的重力减小,烧杯排开水的体积减小,烧杯将上浮小一些,烧杯下表面受到水的压强变小,故B正确,不符合题意; C.铁球拿出前的总浮力
F总G烧杯G球;
铁球拿出后的总浮力
F浮总F浮杯F浮球,
杯子漂浮在水面上,
F浮杯G杯,
故
F浮总G杯F浮球,
而铁球沉底,
F浮球<G球,
故
F浮总>F浮总;
即铁球拿出后烧杯和铁球受到的总浮力小于拿出前烧杯和铁球受到的总浮力,根据
F浮gV排可知,拿出后排开水的体积小于拿出前排开水的体积,同一个容器底面积相
同,则拿出前水的深度大于拿出后水的深度,根据pgh可知,拿出前水对容器底的压强大于拿出后水对容器底的压强,故C正确,不符合题意;
D、容器对地面的压力等于容器、水、物体的重力之和,同一容器,则质量相等,重力相等,铁球与小船质量相等,重力相等,故容器对地面的压力相等,容器的底面积相等,根据pF可知,甲图容器对地面压强等于乙图容器对地面压强;故D正确,不符合题意. S
16.相同的柱形容器内分别盛有不同液体。将两个完全相同的物体浸入液体中,当物体静止后两液面刚好相平,如图所示,则下列判断中正确的是
A.容器对地面的压力F甲>F乙 C.液体对容器底部的压强p甲=p乙 【答案】A 【解析】 【详解】
AB.因为物体在甲液体中漂浮,所以
B.液体密度ρ甲<ρ乙
D.物体排开液体的质量m甲 物体在乙液体中悬浮,所以 ρ乙=ρ物, 所以 ρ甲>ρ乙, 由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据m=ρV可知甲液体的质量大于乙液体的质量,根据G=mg可知,甲液体的重力大于乙液体的重力,又因为容器的重力相等、物体重力相等,且在水平面上压力大小等于重力大小,所以 F甲>F乙, 故A正确,B错误; C.因为p=ρgh,h相同,ρ甲>ρ乙,所以对容器底部的压强p甲>p乙,故C错误; D.物体在甲液体中漂浮,物体受到的浮力等于物体重力;在乙液体中悬浮,物体受到的浮力等于物体重力,所以物体受到的浮力相等,即 F甲=F乙; 根据阿基米德原理可知, G甲排=G乙排, 根据G=mg可知物体排开液体的质量 m甲=m乙, 故D错误。 17.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T1和T2,磅秤的示数分别为F1 和F2,则( ) A.F1F2 T1T2 C.F1F2 T1T2 【答案】C 【解析】 【详解】 B.F1F2 T1T2 D.F1F2 T1T2 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: TGF 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: G1G2 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F浮1小于铝球所受水的浮力F浮2,即: F浮1<F浮2 故: T1>T2 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支TG容器G水G球 压力和支持力是一对相互作用力,则磅秤受到的压力: F压F支G容器G水G球T① 以小球为研究对象,则绳子向上的拉力: TG球F浮② 由①②结合阿基米德原理可得: F压G容器G水F浮G容器G水G排水G容器水gV水水gV排水G容器水g(V水V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: F1F2 故C项符合题意;ABD项不符合题意; 18.先把一个重为0.5N的木块放人装有水的烧杯中,木块处于漂浮状态;再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒人浓盐水并观察现象。本实验下列判断错误的是( ) A.在水中静止时,木块受到的浮力为0.5N B.加入盐水后,木块受到的浮力将变大 C.加入盐水后,木块排开盐水的体积将变小 D.加入盐水后,木块排开盐水的质量将不变 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.静止时漂浮,浮力大小等于重力为0.5N,故A正确,A不符合题意; B.加入盐水后,木块仍然漂浮,所以浮力大小等于重力,保持不变,故B错误,B符合题意; C.加入盐水后,浮力不变,根据公式V排=小,故C正确,C不符合题意; D.加入盐水后,浮力不变,根据阿基米德原理,浮力大小等于排开液体的重力,所以排开盐水的重力不变,质量不变,故D正确,D不符合题意。 故选B。 F浮 可知,液变大,所以排开盐水的体积变液g 19.如图甲所示。重5N、高40cm、底面积为50cm2的圆柱形容器置于水平桌面上。在容器内放入一个底面积为20cm2、高为15cm的圆柱形物块,物块底部的中心通过一段细线与容器底部相连。向容器内缓慢注入水直至将其注满,如图乙所示。已知在注入水的过程中细线对物块的拉力F随水深度h的变化关系图象如图丙所示,下列说法正确的是( ) A.物体的密度为0.6g/cm3 B.绳子的最大拉力为1N C.杯中注有400g的水时,杯底对水平桌面的压强为4800Pa D.杯中注满水后,若再将细线剪断,当物块静止时,液体对容器底部的压强为2090Pa 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.由图丙可知,当水深为30cm以后,绳子的拉力不再发生变化,则h=30cm时,圆柱体恰好完全浸没,所以,绳子的长度 L=h-h圆柱体=30cm-15cm=15cm 由图丙可知,当h′=25cm时,圆柱体处于临界状态,受到的浮力和自身的重力相等,此时圆柱体下表面所处的深度 h1=h′-L=25cm-15cm=10cm 圆柱体排开水的体积 V排=S圆柱体h1=20cm2×10cm=200cm3=2×10-4m3 则圆柱体的重力 G圆柱体F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg2104m32N 由G=mg可得,圆柱体的质量 m圆柱体圆柱体的体积 G圆柱体2N0.2kg g10N/kgV圆柱体=S圆柱体h圆柱体=20cm2×15cm=300cm3=3×10-4m3 圆柱体的密度 圆柱体故A错误; m圆柱体0.2kg0.67103kg/m3 43V圆柱体310mB.当物体浸没时绳子的拉力最大,此时圆柱体受到的浮力 F浮水gV圆柱体1.0103kg/m310N/kg3104m33N 绳子的最大拉力 F拉力GF浮3N2N1N 故B正确; C.杯中注有400g的水时,总重力为 G总=m水g+G容+G圆柱体=0.4kg×10N/kg+5N+2N=11N 则对桌面压力等于重力为11N,故可求对桌面压强为 p桌故C错误; F压11N2.2103Pa 33S容510mD.杯中注满水后,若再将细线剪断,当物块静止时,水和木块浸入水中的总体积 V=V容-V物+V排=2×10-3m3-1×10-4m3+2×10-4m3=1.9×10-3m3 容器内水的深度 V1.9103m3h深0.38m S容器5103m2液体对容器底部的压强 p水gh深度1.0103kg/m310N/kg0.38m3800Pa 故D错误。 故选B。 20.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,水的密度用水表示。则下列结论不正确的是( ) A.物体A在水中的浮力为FF1 C.物体A的密度为【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 FF1B.物体A的体积为 水g D.盐水的密度为 F水 FF1FF1水 FF2F水浮=FF1 故A正确,不符合题意; B.由浮力公式得 VAV排=故B正确,不符合题意; C.由密度公式得 F水浮水gFF1 水gFmFgA水 FFVFF11水g故C正确,不符合题意; D.物体A在盐水中受到的浮力为 FF2盐水gV排 盐水=FF2FF2FF2=FF1FF1水 gV排g水g故D错误,符合题意。 故选D。 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容