(2)F浮>G,上浮;(3)F浮=G,悬浮或漂浮。
方法二:
(比物体与液体的密度大小)
(2)ρ物>ρ液,下沉;
(2)ρ物<ρ液,上浮;(3)ρ物=ρ液,悬浮(不会漂浮)。
二、多选题
5.水平面上有甲、乙两个相同的烧杯分别装有不同的液体,将两个相同的小球放入两杯中,静止在如
图所示的位置时,两杯液面相平.下列判断正确的是()
A.甲、乙两烧杯底受到液体的压强相等
B.甲杯中液体的密度大于乙杯中液体的密度
C.甲杯对水平面的压强大于乙杯对水平面的压强
D.甲杯中小球受到的浮力小于乙杯中小球受到的浮力
【答案】B,C
【解析】【解答】由图可知,小球在甲、乙两杯中分别处于漂浮和悬浮状态.根据浮沉条件:
物体漂
浮时,物体悬浮时.所以,,由此可得:
,故
B正确;,且两杯中液面相平,,所以烧杯底受到液体的压强:
故A错误;由可知,甲杯内液体的重力较大,所以甲杯对桌面的压力较大;又根据
可知,甲杯对桌面的压强较大,故C正确.因为物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力
相等,所以同一只小球在两杯中受到的浮力相等,都等于小球的重力,故D错误.故选BC.
判断杯底和水平面的压强关系.
6.如图,将三个完全相同的鸡蛋分别放入盛有不同液体的烧杯中,鸡蛋在甲杯中沉底,在乙杯中悬浮,
在丙杯中漂浮,且各杯中液体深度相同。
则下列判断错误的是(
A.三种液体的密度关系为:
?
甲?
=?
?
乙>?
丙?
B.鸡蛋受到三种液体的浮力关系为:
?
?
甲>?
?
乙=?
?
丙
C.鸡蛋排开三种液体的质量关系为:
?
?
甲
?
乙=?
?
丙
D.三种液体对容器底部的压强关系为:
?
?
甲=?
?
乙>?
?
丙
【答案】A,B,D
【解析】【解答】A、鸡蛋在甲中下沉,则甲的密度小于鸡蛋密度,在乙中悬浮,则乙的密度等于鸡蛋
密度,在丙中漂浮,则丙的密度大于鸡蛋密度,所以丙的密度最大,甲的密度最小,即?
甲?
?
乙
丙?
,
A错误,符合题意,BC、鸡蛋在甲中下沉,浮力小于鸡蛋的重力,则排开甲液体的质量小于鸡蛋的质量,鸡蛋在乙中悬浮,在丙中漂浮,则在乙、丙中受到的浮力等于鸡蛋的重力,即乙、丙排开液体的质量都等于鸡蛋的质量,
所以鸡蛋受到三种液体的浮力关系为:
?
?
甲
?
乙=?
?
丙,
鸡蛋排开三种液体的质量关系为:
?
?
甲
?
乙=?
?
丙,B错误,符合题意,C不符合题意,
D、三种液体的深度相同,液体的密度关系为?
?
甲
?
乙
丙?
,根据?
?
=?
?
液?
?
可知,三种液体对
容器底的压强关系是:
?
?
甲
乙?
?
丙,D错误,符合题意。
故答案为:
ABD。
【分析】物体浮沉条件:
(开始时浸没在液体中)
(1)当物体的重力大于受到的浮力时物体下沉,当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,
当物体的重力小于受到的浮力时物体上浮;
(2)当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体
的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮.
7.如图所示,将一个由某种材料制成的空心球放入甲液体中时,小球漂浮;当把它放入乙液体中时,
小球悬浮.则下列判断正确的是()
B.甲液体的密度大于乙液体的密度
D.该材料的密度一定小于甲液体的密度
A.球在甲、乙两种液体中受到的浮力相等
C.该材料的密度一定大于乙液体的密度
A,B,C
【解析】【解答】解:
A、因为物体在甲中漂浮、乙中悬浮,所以浮力都等于自身的重力,即物体在甲、
乙两烧杯中受到的浮力相等,故A正确;
B、根据F浮=ρ液gV排可知,在浮力相同时,乙杯中的V排大,所以乙液体的密度小,故B正确;
C、球在乙中悬浮,说明球的平均密度与液体乙的密度相等,球为空心,所以材料的密度大于乙液体
的密度;故C正确;
D、球在甲中漂浮,说明球的密度小于甲液体的密度,则材料的密度可能小于、等于或大于甲液体的
密度;故D错误;
故选ABC.
【分析】同一物体无论漂浮或悬浮,其浮力都等于排开液体的重,也等于自身的重力;在浮力相同时,
排开的液体体积越大,说明液体的密度是越小的.
8.甲、乙两只完全相同的杯子中盛有不同浓度的盐水,将同一个鸡蛋先后放入其中,当鸡蛋静止时,
两个杯子中液面相平,鸡蛋所处的位置如图所示,则下列说法正确的是()
B.两杯中鸡蛋排开液体的质量相等
D.甲杯底部所受的液体压力较大
A.鸡蛋在乙杯中受到液体的浮力较大
C.乙杯底部所受的液体压强较大
B,C
【解答】解:
(1)由图可知,鸡蛋在甲、乙两杯中分别处于悬浮和漂浮状态,
∴物体漂浮或悬浮时,受到的浮力和自身的重力相等,
∴同一只鸡蛋在两杯中受到的浮力相等,都等于鸡蛋的重力,故A错误;
根据阿基米德原理可知:
鸡蛋排开液体的重力液相等,
根据G排=m排g可知两杯中鸡蛋排开液体的质量相等,故B正确;
(2)∴ρ液>ρ物时物体漂浮,ρ液=ρ物时物体悬浮,
∴乙杯中盐水的密度大于甲杯中盐水的密度,
∴p=ρ,且两杯中液面相平,gh
∴乙杯底压强大于甲杯底压强,故C正确,
由于甲、乙两只完全相同的杯子,根据F=pS可知乙杯底部所受的液体压力较大,故D错误;
故选BC.
【分析】根据物体的浮沉条件判断两者所受浮力关系和液体密度关系,再根据p=ρgh判断对杯底的压
强关系.
三、填空题
9.两只烧杯中盛有不同种类的液体,把同一物块先后放入两只烧杯中,物块静止时的情形如图所示。
则物块所受浮力的大小关系为F甲F乙;两种液体密度的大小关系为ρ甲ρ乙。
(填“大
小于”)
【答案】等于;小于
【解析】【解答】相同物体在甲中悬浮,浮力和物体重力相等,物体密度相等甲液体密度,在乙中漂
浮,浮力等于物体的重力,物体密度小于乙液体密度,所以物体在两液体中浮力相等,甲的密度小于
乙液体密度.
故答案为:
等于;小于.【分析】根据物体在液体中的状态比较液体密度关系,分析浮力关系.
10.将同一个小球先后放入甲、乙两杯密度不同的盐水中,小球在两杯盐水中静止时的情况如图所示。
则小球在甲杯中受到的浮力在乙杯中受到的浮力;甲杯中盐水的密度乙杯中盐水的
密度(两空均选填”大于”、等于”或”小于”)。
【答案】等于;大于
【解析】【解答】
(1)由图可知,小球在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,则物体的浮沉条件可知,此时它
们所受的浮力都等于自身的重力,即浮力相同。
(2)小球在甲杯中漂浮,则甲的密度大于小球的密度;
小球在乙杯中悬浮,则乙的密度等于小球的密度;比较可知,甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密
度。
故答案为:
等于;大于.
【分析】
(1)当物体的重力大于受到的浮力时物体下沉,当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或
漂浮,当物体的重力小于受到的浮力时物体上浮;
(2)当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体
的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮.
四、计算题
11.甲烧杯中液体的密度为l×3l0kg/m3,物块P的重力为1N,悬浮在液体中;实心小球Q的体积为
30cm3,露出液面的体积为总体积的五分之一。
乙烧杯中Q悬浮,P沉底。
如图。
已知g=10N/kg。
请完成下列问题:
1)物块P的质量为多少千克?
2)小球Q受到的浮力大小为多少牛顿?
3)液体乙的密度为多少千克每立方米?
4)乙杯底对物块P的支持力为多少牛顿?
(1)解:
由G=mg得物块P的质量:
答:
物块P的质量为0.1kg
(2)解:
实心小球Q的体积VQ=30cm3,露出液面的体积为总体积的五分之一
V排=54VQ=54×30cm3=24cm3=2.4×10-5m3;
小球Q受到的浮力:
FQ甲浮=?
?
甲gV排=l×3lk0g/m3×10N/kg×2.4×10-5m3=0.24N
答:
小球Q受到的浮力为0.24N
(3)解:
小球Q在甲液体中漂浮,浮力等于重力,即F甲浮=GQ=0.24N;
小球Q的密度:
?
?
?
?
Q0.24N33
?
?
Q=?
?
Q=?
?
Q?
?
=30×10-6m3×10N/kg=0.8×10kg/m,
小球Q悬浮在乙液体中,浮力等于重力,
由FQ乙浮=GQ,?
?
乙gVQ=?
?
QgVQ可得,?
?
乙=?
?
Q=0.8×103kg/m3
答:
液体乙的密度为0.8×103kg/m3
(4)解:
由物块P在甲液体中悬浮得,?
?
P=?
?
甲=l×3lk0g/m3
物块P的体积:
VP=?
?
P=0.1kg=1×10-4m3
?
?
Pl×l03kg/m3
物块P在甲液体中受到的浮力:
FP乙浮=?
?
乙gVP=0.8×3kl0g/m3×10N/kg×1×10-4m3=0.8N;
乙杯底对物块P的支持力:
FN=GP-FP乙浮=1N-0.8N=0.2N
答:
乙杯底对物块P的支持力为0.2N
【解析】【分析】
(1)由G=mg得物块P的质量.
(2)首先求得排开液体的体积,再利用阿基米德原理F浮=?
?
gV排求得小球Q受到的浮力.
(3)利用物体的浮沉条件进行计算即可.
(4)结合浮沉条件及阿基米德原理进行计算即可.
2
12.边长为0.1m的正方体木块,漂浮在水面上时,有的体积露出水面,如图甲所示。
将木块从水
5
中取出,放入另一种液体中,并在木块表面上放一重2N的石块,静止时,木块上表面恰好与液面相
平,如图乙所示。
取g=10N/kg,已知水的密度ρ水=1.0×130kg/m3.求:
(1)图甲中木块受的浮力大小;
(2)图甲中木块的重力;
(3)图乙中液体的密度。
【答案】
(1)解:
正方体木块的体积:
V=a3=(0.1m)3=10﹣3m3,
2﹣
由题意可得,图甲中木块排开水的体积:
V排=(1﹣25)×(0.1m)3=6×10﹣4m3,
则图甲中木块受的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×130kg/m3×10N/kg×6×﹣41m03=6N
答:
图甲中木块受的浮力为6N。
(2)解:
木块漂浮在水面上,所以木块的重力:
G木=F浮=6N
答:
图甲中木块重力为6N。
(3)解:
图乙中整体漂浮在液体中,
则受到的浮力:
F浮′=G木+G石=6N+2N=8N,
由题意可得,此时木块排开水的体积:
V排′=V=10﹣3m3,
由F浮′=ρ液gV排′得,图乙中液体的密度:
?
?
′浮8?
?
ρ液==33=0.8×13k0g/m3
?
?
?
′?
10?
?
?
?
?
?
×?
10-3?
?
3
排
答:
图乙中液体的密度为0.8×130kg/m3。
【解析】【分析】
(1)由阿基米德原理F浮=ρ水gV排进行计算即可.
(2)根据浮沉条件可求得木块的重力.
(3)根据物体的漂浮特点,由阿基米德原理F浮=ρ水gV排解题.
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,测力计的示数为
(1)小球的密度。
(2)如将小球浸到煤油中然后缓缓向下移动弹簧测力计,直至小球完全浸在煤油中求弹簧测力计的
最小示数。
(ρ煤油=0.8×130kg/m3)
【答案】
(1)解:
由题,当小球的一半体积浸在水中时,由称重法可得小球受到的浮力:
F浮=G﹣F示=5N﹣3N=2N,
由F浮=ρ水gV排可得此时小球排开水的体积:
则小球的体积:
V=2V排=2×200cm3=400cm3
?
?
5?
?
小球的质量:
m=?
?
?
?
=10?
5?
?
/?
?
?
?
?
=0.5?
?
?
=?
500?
?
,
ρ=?
?
?
?
可得小球的密度:
?
?
球=?
?
=500?
?
3=1.25?
?
/?
?
?
3?
.
球?
?
400?
?
?
?
3..
(2)解:
若将小球浸到煤油中然后缓缓向下移动弹簧测力计,当小球完全浸在煤油中时受到的浮力
最大,弹簧测力计的拉力最小,则此时测力计的示数最小。
由阿基米德原理可得此时小球受到煤油的浮力:
?
浮?
′=?
?
煤油?
?
?
排?
=?
煤油?
?
?
?
?
=0.8×103?
?
?
?
/?
3?
×10?
?
/?
?
?
×?
400×10-6?
?
3=3.2?
?
,,
则弹簧测力计的最小示数:
?
示?
=G-?
浮?
=5?
?
-3.2?
?
=1.8?
?
【解析】【分析】
(1)小球受到的浮力F浮=G-F示,再利用F浮=ρ水gV排求排开水的体积,小球的体
积等于排开水的体积的2倍;利用G=mg求出小球的质量,利用密度公式ρ=?
?
?
?
求小球的密度;
(2)将小球浸到煤油中然后缓缓向下移动弹簧测力计,当小球完全浸在煤油中时受到的浮力最大,
利用阿基米德原理求此时受到煤油的浮力,此时弹簧测力计的最小示数,利用称重法测浮力计算.
14.如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为800g,杯的底面积为
100cm2,现将一个质量为600g,体积为400cm2的实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧
杯的水中(烧杯厚度不计,水未溢出)。
求:
(1)物体A所受到的浮力;
(2)物体A一半浸入水中后,水对烧杯底部压强增大了多少;
(3)剪断绳子,当物体A再次静止时,台秤示数变化了多少kg。
1
【答案】
(1)解:
物体A的一半浸入水中时受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×130kg/m3×10N/kg×12
400×-16m03=2N
2)解:
物体A的一半浸入水中时受到的浮力为2N,物体A排开的水的重力为2N,相当于在容器
2N的水,水对烧杯底部压力增大了?
?
F=2N,水对烧杯底部压强增大了:
?
?
p=?
?
?
?
F
2N
==200Pa
100×10-4m2
(3)解:
物体A的重力GA=mAg=0.6kg×10N/kg=6N,剪断绳子,烧杯对台秤的压力增加量等于细
线对A的拉力,由
(2)知,细线对A的拉力为:
F=G-F浮=6N-2N=4N,则台秤示数变化为:
10N/kg
0.4kg
4N
【分析】
(1)利用阿基米德原理F浮=ρ水gV排求受到的浮力;
2)结合图像,细线拉力等于重力减去浮力;根据力的作用是相互的,烧杯底受到增大压力等于
受到的浮力,由p=?
?
?
?
计算水对烧杯底部增大的压强;
(3)根据力的平衡的条件可知,原来托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用
力之和;当把细线剪断后,不管物体是漂浮或沉底,托盘台秤的压力都等于烧杯和水的重力、物体A
重力之和,然后可求台秤示数.
15.如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有煤油的容器上方离油面某一高度处匀
速下降,使其逐渐浸入煤油中某一深度,如图所示是整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h
变化关系的数据图像。
(已知ρ煤油=0.8×130kg/m3,g取10N/kg)。
求:
(1)圆柱体的重力。
(2)圆柱体浸没时受的浮力。
(3)圆柱体的密度。
【答案】
(1)解:
由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体处于空气中,根据二
力平衡条件可知,弹簧测力计的示数等于物体重力的大小,即G=F=12N。
答:
圆柱体的重力为12N。
(2)解:
从h=7cm开始,弹簧测力计示数F拉不变,说明此时圆柱体已经浸没在煤油中,则圆柱体
浸没时受到的浮力:
F浮=G-F拉=12N-4N=8N。
答:
圆柱体浸没时受的浮力为8N。
3)解:
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,由
F浮=ρ液V排g得,圆柱体的体积:
所以圆柱体的密度ρ=?
?
?
?
=?
?
?
?
?
?
=10?
?
/?
?
?
?
12?
×?
1×-310?
?
3=1.2×103?
?
?
?
/?
3?
答:
圆柱体的密度为1.2×103?
?
?
?
/?
3?
。
【解析】【分析】根据图像,利用测力计示数差计算浮力,根据浮力计算物体的体积,根据物体的重
力求质量,利用质量和体积计算物体的密度.