C.三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲>p乙>p丙
D.三个烧杯底部对桌面的压强大小关系是p′甲>p′乙=p′丙
23.[2016·雅安]图K9-17甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图像如图乙所示,g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3。
下列说法正确的是()
图K9-17
A.圆柱体受到的重力是6N
B.圆柱体受到的最大浮力是3N
C.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为800Pa
24.某课外物理合作探究小组制作了如图K9-18所示的潜水艇模型,下列说法正确的是()
A.潜水艇模型下沉的时候,受到的水的压强不变
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜水艇模型下沉
C.改变注射器活塞位置,当试管内水量适当时,可实现潜水艇模型悬浮
D.潜水艇模型的试管上绕铁丝,目的是为了增大在水中的浮力
图K9-18
图K9-19
25.[2017·徐州]如图K9-19所示,小华制作了一个简易的密度计:
她选择一根长16cm的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在________方向,密度计在液体中漂浮时,受到的浮力________(选填“大于”“小于”或“等于”)重力。
把密度计放入水中,露出水面的长度是7.9cm;再将密度计放入某液体中,露出水面的长度是7cm,则此液体的密度为________kg/m3。
(ρ水=1.0×103kg/m3)
26.[2017·聊城]如图K9-20所示,水平地面上有一底面积为1.5×10-2m2的圆柱形容器,容器中水深40cm,一个边长为10cm的正方体物块通过一根细线与容器底部相连,细线受到的拉力为4N。
求:
(g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
(1)此时容器底受到水的压强和压力。
(2)此时物块受到的浮力和物块的质量。
(3)细线剪断后,物块静止时浸入水中的体积。
图K9-20
27.[2017·赤峰]如图K9-21甲所示,一弹簧测力计下挂着一圆柱体,将圆柱体从水面上方某一高度处匀速下降,然后将圆柱体逐渐浸入水中。
整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h的关系如图乙所示。
求:
(g取10N/kg,水的密度为1.0×103kg/m3)
(1)圆柱体的重力。
(2)当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到的水的压强。
(3)圆柱体的密度。
图K9-21
参考答案
基础过关
1.B [解析]轮船从长江驶入大海时始终处于漂浮状态,故受到的浮力始终等于自身的重力,故A错误;阿基米德原理说明物体所受浮力大小等于排开液体所受的重力,故C错误;鸡蛋放入清水中沉在杯子底部,是因为鸡蛋受到的浮力小于自身的重力,并非不受浮力,故D错误。
2.C 3.D
4.C [解析]假设体积为0.6dm3的物体能浸没于水中,则V排=V=0.6dm3=6×10-4m3,物体受到的水的浮力F′浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×6×10-4m3×10N/kg=6N,F′浮>G,物体将上浮,最后静止时,物体将漂浮在水面上,则受到的浮力F浮=G=5N。
5.D 6.B 7.D 8.C
9.B [解析]鸡蛋在甲、乙两杯盐水中分别处于悬浮、漂浮状态,根据浮沉条件有F浮甲=G,F浮乙=G,所以F浮甲=F浮乙,故D错误。
根据阿基米德原理F浮甲=ρ甲gV排甲,F浮乙=ρ乙gV排乙,根据图可知V排甲>V排乙,所以ρ甲<ρ乙,故A错误。
容器底部受到液体压强p=ρgh,因为ρ甲<ρ乙、h甲=h乙可得,p甲<p乙,故B正确。
根据F=pS可得,两杯底面积相同,乙杯底受到液体的压强较大,所受液体的压力也较大,故C错误。
10.B [解析]物块在甲杯中沉底,受到的浮力小于物块重力;在乙杯中漂浮,受到的浮力等于物块重力;因此甲杯中物块受到的浮力较小,故A错误。
物块在甲中下沉,ρ甲<ρ物,在乙中漂浮,ρ乙>ρ物,则ρ乙>ρ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正确。
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,物块最终漂浮,浮力仍等于其重力,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。
在乙杯中漂浮的物块受到的浮力等于物块重力,当向乙杯中缓慢加水,乙杯盐水的密度减小,当乙杯盐水的密度等于物块的密度时,物块悬浮,此时浮力仍等于其重力,因此向乙杯中缓慢加水,物块受到的浮力不是一直减小,故D错误。
11.A [解析]由题图Ⅰ可知,当甲、乙两液体深度相同时,甲中的压强大于乙中的压强,由p=ρgh可得ρ甲>ρ乙;根据物体浮沉条件及F浮=ρ液gV排可知,V排甲<V排乙,结合图Ⅱ、Ⅲ可知,图Ⅱ的容器中盛的是甲液体,图Ⅲ的容器中盛的是乙液体,故A正确、B错误。
由图Ⅱ、Ⅲ可知,木块在甲、乙两种液体中都处于漂浮状态,根据物体浮沉条件可知,F浮甲=F浮乙=G,故C错误。
由图Ⅱ、Ⅲ可知,木块上表面受到的水的压力都为0,F浮甲=F浮乙=G,根据浮力产生的原因可知,木块下表面受到的水的压力相等,同一木块,底面积相等,则木块底部在甲和乙两液体中受的压强相等,故D错误。
12.2.06×107 不变 下沉
13.2 7.2
14.240 2.4 不变
[解析]已知V排=240mL=240cm3=2.4×10-4m3,苹果悬浮在水中,苹果受到的浮力F浮=G排=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.4×10-4m3=2.4N;苹果悬浮在水中,G=F浮=2.4N,则苹果的质量m=
=
=0.24kg=240g。
当向水中加盐后,苹果漂浮在水面上,此时受到的浮力仍等于重力,即苹果受到的浮力仍为2.4N,所以浮力不变。
15.6.7×108 等于 小 大
16.如图所示
17.如图所示
18.
(1)丁乙甲丙
(2)1 (3)等于 (4)不变
(5)4×103
19.
(1)排开液体的体积
(2)①③④
(3)液体密度 当排开液体体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大
(4)9×103 (5)1.2N 不能
[解析](4)由题图①所示实验可知,金属块的重力G=9N,金属块的质量m=
=
=0.9kg,由图①④所示实验可知,金属块浸没在水中受到的浮力F浮=G-F=9N-8N=1N,金属块的体积V=V排=
=
=1×10-4m3,金属块的密度ρ=
=
=9×103kg/m3。
(5)金属块在盐水中受到的浮力F′浮=G-F′=9N-1.8N=1.2N,因为不知道实验④⑤中的金属块下表面距离液面的深度,所以不能判断实验④⑤中的金属块下表面受到的液体压强的大小。
能力培优
20.C 21.D
22.D [解析]根据物体的浮沉条件及题图可知ρ甲>ρ水,ρ乙<ρ水,ρ丙=ρ水,因三小球的体积相等,所以m甲>m丙>m乙,故A错误。
设甲、乙、丙的体积为V,它们在水中排开水的体积分别为V1、V2、V3,由图知,V1=V3=V>V2,根据阿基米德原理F浮=ρgV排,得F甲=F丙>F乙,故B错误。
根据液体压强公式p=ρgh,由于烧杯相同,且装满水,所以放入三个小球之后,水的深度仍然相同,故三个烧杯中的水对烧杯底部的压强大小关系是p甲=p乙=p丙,故C错误。
设烧杯与原来装有水的总质量为m,放入三个球后,三个烧杯分别溢出水的重力为F甲、F丙、F乙,由题可知F甲<m甲g,F乙=m乙g,F丙=m丙g,则三个烧杯底部对桌面的压力分别为F压甲=mg+m甲g-F甲>mg,F压乙=mg+m乙g-F乙=mg,F压丙=mg+m丙g-F丙=mg,所以F压甲>F压乙=F压丙;又因三个烧杯与桌面的接触面积相同,由p=
得p′甲>p′乙=p′丙,故D正确。
23.C [解析]由题图乙可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=9N,故A错误;由图乙可知,物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力也不再改变,则圆柱体受到的最大浮力F浮=G-F=9N-3N=6N,故B错误;圆柱体受到的浮力F浮=ρ水gV排,物体的体积V物=V排=
=
=6×10-4m3,由公式G=mg可求出物体的质量m=
=
=0.9kg,则圆柱体密度ρ物=
=
=1.5×103kg/m3,故C正确;圆柱体刚好浸没时,下表面距水面的高度为8cm-4cm=4cm,所以下表面受到水的压强p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,故D错误。
24.C [解析]液体压强与液体的深度和液体的密度有关,潜水艇模型下沉的时候,液体的密度不变,深度增加,所以受到水的压强增大,故A错误。
题图中潜水艇模型,向内推注射器活塞,水会被压出试管,此时模型的自重减小,模型上浮,故B错误。
当试管内水量适当时,潜水艇模型可实现悬浮,故C正确。
试管左轻、右重,为了保持试管稳定,所以要在潜水艇模型的试管上绕些铁丝,其目的不是为了增大在水中的浮力,故D错误。
25.竖直 等于 0.9×103
26.解:
(1)h=40cm=0.4m,
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.4m=4×103Pa。
S=1.5×10-2m2,
由p=
得
F=pS=4×103Pa×1.5×10-2m2=60N。
(2)V=10cm×10cm×10cm=1×10-3m3,
F拉=4N,
F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10-3m3=10N。
F浮=F拉+G,
G=F浮-F拉=10N-4N=6N,
由G=mg得m=
=
=0.6kg。
(3)细线剪断后,物块静止时处于漂浮状态,
F浮′=G=6N,
由F浮=ρ液gV排得
V排′=
=
=6×10-4m3。
27.解:
(1)由题图乙可知,圆柱体在空中匀速下降时,重力等于弹簧测力计的示数,即G=F=6N。
(2)由图乙可知,圆柱体刚好完全浸没时,圆柱体下表面的深度为h水=7cm-4cm=3cm=0.03m。
水对圆柱体下表面的压强p水=ρ水gh水=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa。
(3)由图乙可知,圆柱体全部浸没时,弹簧测力计示数为4N,此时F浮=G-F=6N-4N=2N,
圆柱体的体积
V=V排=
=
=2×10-4m3,
圆柱体的质量m=
=
=0.6kg,
圆柱体的密度ρ=
=
=3×103kg/m3。