四川省2024届中考物理备考之真题模拟题精选精编 -考点12 浮沉条件的应用
一、单选题
1.(2023·四川自贡·中考真题)下列四幅图涉及的物理知识说法错误的是( )
A. 军舰从长江驶入大海后,舰身要上浮一些
B. 轮船通过船闸从下游驶到上游,船闸是利用连通器原理工作的
C. 飞机机翼设计成流线型,利用了机翼上方空气流速慢,压强小
D. “祝融号”火星车设计有宽大的轮子可以减小压强
2.(2023·四川攀枝花·模拟预测)中坝草莓是攀枝花市仁和区的特产,全国农产品地理标志。其味道酸甜可口,有香气,汁液多,广受消费者青睐。小淇在家洗草莓的时候,先用盐水浸泡,后用相同质量的冷水清洗。发现有的草莓漂浮在液面上,有的草莓悬浮在液面中,还有些草莓沉在容器底部。如图所示。(草莓从盐水到清水中,所带走的盐水和草莓本身的质量和体积变化忽略不计)小淇对该现象有以下推断,其中正确的是( )
①草莓c在盐水和清水中所受浮力相等
②草莓a在盐水中和清水中所受到的浮力大小相等
③草莓a和b在盐水中受到的浮力一定相等
④两容器中有草莓时,对水平桌面的压强相等
A.①③ B.② C.②④ D.①②③④
3.(2023·四川成都·模拟预测)长征18号潜艇、大连舰、海南舰在海南三亚某军港集中交接入列。大连舰漂浮在水面时满载排水量是12300t,下列说法正确的是( )
A.大连舰满载时受到的浮力为1.23×107N
B.大连舰从东海进入长江时,船身会下沉一些,船受到的浮力会变大
C.长征18号潜艇是通过改变排开液体的体积来实现浮与沉
D.长征18号潜艇从长江潜行到东海时,水舱需要从外界进水,才能继续悬浮
4.(2023·四川南充·模拟预测)AG600水陆两栖飞机主要用途是森林救火和水上救援,它在20s内可以汲水12000kg,一次最多救护50名遇险者,最大平飞速度是460km/h,最大起飞质量是53.5t,下列说法中正确的是( )
A.飞机停留在江面上排开的水的质量比停留在海面上排开水的质量小
B.如果飞机以最大起飞质量停留在长江水面上,排开水的体积是53.5m3
C.飞机以最大平飞速度飞行5分钟,飞行距离是2300km
D.飞机沿斜坡匀速向上飞行进行灭火工作时,动能不变
5.(2023·四川凉山·模拟预测)春节,小亮在厨房帮妈妈煮饺子时,发现饺子刚下锅会沉到水底,在水中煮一会儿后就会鼓起来,漂浮在水面上(如图所示)。下列说法正确的是( )
A.饺子刚下锅时不受浮力,所以会沉到水底
B.饺子煮一会儿后鼓起来,所受浮力将增大
C.饺子上浮过程中,所受水的压强保持不变
D.饺子漂浮在水面上时,所受浮力大于重力
6.(2023·四川成都·模拟预测)如图甲所示是伽利略彩球温度计,它的外部为一根密封的玻璃管,内部装有密度随环境温度升高而减小的液体。液体中有体积相同、质量不同且标有温度值的小球。图乙所示,是伽利略温度计的简化示意图。若环境温度等于小球上标示的温度时,小球会悬浮;环境温度超过这个玻璃球上标示的温度后,则该玻璃球会下沉,反之会上浮。下列说法正确的是( )
A.环境温度升高时,浸没在液体中的小球受到的浮力变大
B.环境温度越高时,浮起的小球越多,下沉的小球越少
C.图乙所示,小球B受到的浮力等于小球D受到的浮力
D.图乙所示,此时的环境温度等于20℃
7.(2023·四川广安·模拟预测)放在水平桌面上的甲、乙两个相同的容器中盛有同种液体,体积相等的a、b两个物体在液体中静止时,两液面相平,如图所示,则( )
A.物体a的密度大
B.物体b受到的浮力小
C.两容器底部受到的压力一样大
D.乙容器对桌面的压强大
二、多选题
8.(2023·四川南充·模拟预测)如图所示为甲、乙两种不吸水的固体物质的m﹣V图像,说法正确的是( )
A.甲、乙的密度之比是3∶2
B.将甲做成实心球,放入水中会下沉
C.把乙的体积减半,其比热容会减半
D.在此图上做水的m﹣V图像,图像应该在甲、乙之间的区域
9.(2023·四川德阳·模拟预测)甲、乙两相同的容器中,装有相同体积的水,将装有某种液体的瓶子(薄瓶质量不计,盖子密闭)先后置于甲、乙两容器中,静止时如图所示,容器中无水溢出。则下列说法正确的是( )
A.甲、乙两容器中,瓶子受到的浮力不相等
B.瓶内液体密度小于水的密度
C.甲、乙两容器中,水对容器底部的压力相等
D.甲中瓶内液体对瓶子底部的压力大于乙中瓶内液体对瓶盖的压力
10.(2023·四川攀枝花·二模)两个相同的容器放在水平桌面上,分别装有甲、乙两种液体。将外形和体积均相同的a、b两个实心长方体物块、分别投入两种液体中,静止时如图所示。此时,两容器中的液面相平、两个物块下表面受到液体的压强相等,两个物块露出液面的高度也相等。则( )
A.a、b物块密度关系:ρa<ρb
B.a、b物块受到的浮力关系:Fa=Fb
C.a物块和乙液体的密度关系:ρ甲>ρ乙
D.甲、乙液体质量关系:m甲<m乙
三、填空题
11.(2023·四川成都·中考真题)如图甲是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,其内部有两个气囊,主气囊内充满氦气(密度小于空气),副气囊内充有空气。当驻空的浮空艇要上浮时,排出副气囊内的部分空气,使浮空艇受到的重力 浮力,实现上浮。图乙是国产大飞机C919,飞机在空中飞行时,机翼上表面的空气流速大,压强 ,机翼的上下表面形成压力差,使飞机获得升力。
12.(2023·四川南充·模拟预测)一个重力为10N的物体,将其浸没入水中,排开水的重力为20N,则松手后物体将 (选填“上浮”、“下沉”或“悬浮”);将物体从水中取出(不沾水)再放入酒精中,静止后排开酒精的体积为 m3.()
13.(2023·四川遂宁·二模)如图所示的滑轮组,不计绳子重及滑轮摩擦,重物,每一个滑轮重20N,当绳自由端拉力F 竖直向上大小为30N 时,重物G 仍静止在地面上,则它的重力与支持力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力。当拉力F 为40N 时,恰能让重物G以的速度匀速上升,则此滑轮组的机械效率为 (结果保留一位小数)若将该物体轻轻放入装满水的大水池中,静止时物体有 的体积露出水面,则从水池中溢出的水重为 N。
14.(2023·四川宜宾·一模)潜水艇是通过水舱吸水和排水来改变 实现上浮和下潜。潜水艇在水面下下潜过程中受到的浮力 (选填“变小”“变大”或“不变”)。
15.(2023·四川广元·二模)如图甲,将一重为的物体A放在装有适量水的杯中,物体A漂浮于水面,浸入水中的体积占总体积的,此时水面到杯底的距离为。如果将一小球B用体积和重力不计的细线系于A下方后,再轻轻放入该杯水中,静止时A上表面与水面刚好相平,如图乙。已知,物体A的密度为 ;小球B的体积为 。
16.(2023·四川广安·模拟预测)某体积为300cm3、重为2.4N的物体,把它浸没在水中放手,它将 (选填“上浮”“悬浮”或“下沉”),当物体静止时排开水的体积为 cm3.(g取10N/kg)
四、实验题
17.(2023·四川乐山·模拟预测)用不同的方法测量鹅卵石和小瓷杯的密度。
(1)测鹅卵石的密度
①实验前,把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端 处,调节横梁平衡时,发现指针位置如图甲所示,则他应该将平衡螺母向 (选填“左”或“右”)端移动,使指针指在分度盘中央。
②测量鹅卵石质量时,将最小为5g的砝码放入托盘天平的右盘后,分度标尺的指针仍然如图甲所示,接下来的操作是 ,直至天平横梁平衡。
③天平平衡时,所用砝码和游码在称量标尺上的位置如图乙所示,该鹅卵石的质量是 g;如图丙所示,鹅卵石的体积是 cm3,由以上数据可知,该鹅卵石的密度为 g/cm3
(2)测小瓷杯的密度
如图丁所示,先在量筒内放入适量的水,液面刻度为V1;再将小瓷杯浸没于水中,液面刻度为V2;最后捞起小瓷杯并将杯中的水倒回量筒,使其浮于水面(水未损失),液面刻度为V3,小瓷杯密度的表达式ρ杯= (用V1、V2、V3和ρ水表示)。实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净,则所测结果 (选填“偏大”“偏小”或“不变”)。
五、综合题
18.(2023·四川达州·中考真题)A、B两个圆柱形容器按如图所示的方式放置在水平地面上,容器的厚度忽略不计,A容器自重300N,底面积为0.6m2,装有深度为20cm的水,B容器底面积为0.8m2。(g取10 N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
(1)求A容器中水的重力;
(2)从A容器中抽出质量为m的水倒入B容器,A容器对B容器A底部刚好无压力,求m的值;
(3)在(2)小题的基础上,向B容器另外加入80kg水(水不溢出),当A容器静止时,求B容器中的水对A容器所做的功。
19.(2023·四川泸州·模拟预测)把重8N,边长为0.1m的正方体物块投入装有足够多水的大容器中,正方体的密度为 kg/m3,当物块静止时,处于 状态(选填“沉底”、“悬浮”或“漂浮”),此时物体所受浮力大小为 N,物块下表面受到水的压强大小为 Pa。
20.(2023·四川成都·二模)如图甲所示,一个足够高的薄壁柱形容器放在水平桌面上,容器底面积为,容器中立放着一个底面积为、高为的均匀圆柱体物块A,A的底部与容器底部用一根细绳连在一起。现缓慢向容器中注水,每分钟注入水的质量为300 g,当向容器中注水6 min时,物块A对容器底部的压力恰好为0(如图乙),此时容器中水的深度为。已知细绳长度为,能承受的最大拉力为6 N,,g取10 N/kg,物块A不吸水,忽略细绳的体积、液体扰动等其他次要因素。
(1)求物块A对容器底部的压力恰好为0时所受的浮力大小。
(2)在图乙的情况下继续缓慢向容器中注水,直至细绳断开,停止加水,细绳断开前瞬间(如图丙)水对容器底部的压强为,当物块A静止后水对容器底部的压强为。求从到的压强变化量。
(3)在图甲的情况下开始缓慢向容器中注水,求此过程中容器底部所受水的压强p与注水时间(单位:min)的函数关系式()。
六、计算题
21.(2023·四川乐山·模拟预测)如图是我国自主研制的新型气垫两栖登陆艇,它的质量约为kg,底面积约为500m2。求:
(1)登陆艇静止在水平海滩上时,对海滩的压强是多少?
(2)它漂浮在海面上时,受到的浮力是多少?
(3)若登陆艇用N的推进力,以20m/s的航速匀速行驶10min,则登陆艇的功率是多少?
22.(2023·四川成都·二模)如图,水平桌面上有一长方体容器,质量为0.4kg,底面积为400cm2,高12.5cm,里面装有4kg的水。将一正方体实心物体A轻放入水中,A的质量为0.8kg,待液面静止后,打开容器底部阀门(阀门未画出),向外匀速放水。容器底部所受液体压强与放出的水的质量关系如图乙所示,图像中,(g取10N/kg)
(1)未放入物体前,求水对容器底部的压强。
(2)求物体A的密度。
(3)另有一实心长方体B,底面积为200cm2,高为4cm,质量为0.82kg。现打开容器底部阀门放水,使容器中的水减少至3.5kg,再将B轻放在A的正上方, A和B均不倾倒,待液面静止后,求容器对水平桌面的压强。
23.(2023·四川绵阳·模拟预测)如图甲,在水平桌面上有一薄壁圆柱体,容器足够深,容器底面积为350cm2,容器内放有边长为0.1m的均匀正方体物体M(不吸水),随后慢慢向容器中加水,在加水的过程中,物体M对容器底的压强p与所加水的质量m的关系如图乙所示,在整个过程中没有水溢出,且物体M的底面始终与容器中的水面平行,ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg;求:
(1)未加水时M对容器底的压强;
(2)物体M的密度;
(3)若向容器内加水2.7kg时,容器底部受到水的压强。
24.(2023·四川成都·模拟预测)如图所示,放置在水平桌面上的实心均匀物体A、B和薄壁容器C均为正方体,容器C内装有一定量的水,相关数据如表所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。忽略物体吸附液体等次要因素,若计算结果除不尽保留一位小数。
正方体A 正方体B 正方体容器C 容器中的水
高度 10 20 30
质量 2 6.4 4.5
(1)最初容器中的水对容器底的压强;
(2)先将B放入C中,B静止时水对容器底部的压强相比放入前增加了400Pa,请判断B在水中的状态并说明理由【提示:漂浮、悬浮或沉底(浸没、未浸没)等】;
(3)再将A重叠静置在B上,A、B的重心始终在同一竖直直线上,继续向C中加水,继续注水质量为千克(取值不确定),求水对容器底部的压强随变化的函数关系式。
25.(2023·四川成都·二模)如图所示水平桌面上放有一个柱形游壁容器,底面积为200cm ,容器足够高,最初容器里面盛水10cm深,现将底面积为50cm2、质量为400g、密度为0.8g/cm3的不吸水圆柱体用轻质细线挂在测力计下,由图示位置缓慢竖直向下浸入水。ρ水=1.0x103kg/m3,g=10N/kg。
(1)求圆柱体的体积;
(2)圆柱体下降过程中,当其浸入水中的深度为3cm时,求测力计的示数;
(3)测力计示数为0后,只取走测力计,再打开阀门K向外放水,直至容器中的水排完,整个过程中圆柱体始终保持竖直,此过程中水对容器底部的压强为p,排出水的体积为V(单位为m3)。求水对容器底部的压强p随排出水的体积V变化的函数关系式。
26.(2023·四川德阳·模拟预测)一个底面积S1=0.01m2的不吸水的圆柱体用细线拴在容器底部,长方体容器内部底面积为S2=0.1m2,水面与圆柱体上表面恰好相平,如图甲所示,现将水缓慢放出,圆柱体底部受到的液体压强p随着容器中水的深度h变化的图像如图乙所示,水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg。
(1)求圆柱体重力;
(2)求圆柱体的密度ρ物;
(3)若不将水放出,只剪断细线,圆柱体静止后,与剪断细线前相比,液体对容器底部压强减少了多少?
试卷第1页,共3页
()
参考答案:
1.C
【详解】A.轮船由长江驶入大海过程中,轮船一直处于漂浮状态,根据物体沉浮条件知,轮船受到的浮力等于轮船所受的重力,故轮船受到的浮力不变。由长江驶入大海时,由于海水的密度大于江水的密度,由阿基米德原理可得
排开海水的体积减小,轮船将浮上一些。故A正确,不符合题意;
B.若船要从下游驶向上游,先打开下游阀门,使闸室和下游构成连通器,水相平后,打开下游闸门,船驶入闸室;然后打开上游阀门,使上游和闸室构成连通器,闸室和上游水位相平时,打开上游闸门,船驶入上游,故B正确,不符合题意;
C.飞机机翼上表面凸起,可使飞行过程中机翼上表面的空气流速大,压强变小;此时机翼下方空气流速小,压强大,由此形成压强差,形成升力,故C错误,符合题意;
D.火星探测车的轮子较宽大,火星车“祝融号”的质量不变,对火星的压力不变,是在压力一定时,通过增大受力面积来减小压强,故D正确,不符合题意。
故选C。
2.C
【详解】①由左图可知,草莓c在盐水和清水中都处于浸没状态,排开液体的体积相同,两种液体的密度不同,由阿基米德原理可得,草莓c在盐水和清水中所受浮力不相等,故①错误;
②草莓a在盐水中和清水中都漂浮,根据漂浮条件,浮力等于自身的重力,草莓a在盐水中和清水中所受到的浮力大小相等,故②正确;
③草莓a和b在盐水中,草莓b浸没,草莓a漂浮,但是前提条件没有提到两个草莓的体积是否相同,所以无法比较两者所受浮力的大小,故③错误;
④两个完全相同的容器,装有质量相等的盐水和清水,放进去相同的草莓,即草莓重力相同、容器重力相同、液体的重力相同,所以两个容器对桌面的压力也相同,容器的底面积相同,由可得,两容器中有草莓时,对水平桌面的压强相等,故④正确。
综上所述,故C正确,ABD错误。
故选C。
3.D
【详解】A.满载时受到的浮力为
F浮=G排=m排g=12300×103kg×10N/kg=1.23×108N
故A错误;
B.大连舰从东海进入长江时,处于漂浮状态,浮力等于重力,重力不变,舰艇受到的浮力不变,船身下沉一些是因为长江水的密度较小,浮力不变,排开液体的体积增加。故B错误;
C.根据潜艇的原理可知,潜艇的浮沉是通过改变自身重力来实现浮与沉的,故C错误;
D.长征18号潜艇从长江潜行到东海时,排开液体的体积不变,由于海水的密度大于江水的密度,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力变大,根据悬浮条件可知潜艇的重力变大,则水舱必须从外界进水,故D正确。
故选D。
4.B
【详解】A.因为两栖飞机漂浮,根据F浮=G可知,飞机停留在江面上与停留在海面上受到的浮力不变,根据阿基米德原理F浮=G排=m排g可知它排开水的质量不变,故A错误;
B.如果飞机以最大起飞质量停留在长江水面上,排开水的体积是
故B正确;
C.飞机以最大平飞速度飞行5分钟,飞行距离是
故C错误;
D.飞机沿斜坡匀速向上飞行进行灭火工作时,速度不变,质量减小,动能减小,故D错误。
故选B。
5.B
【详解】A.饺子刚下锅时,体积较小,浮力较小,浮力小于重力,所以饺子下沉,故A错误;
B.在水中煮一会儿,饺子受热膨胀、体积变大,排开水的体积变大,由可知,饺子所受浮力变大,故B正确;
C.饺子上浮过程中,饺子在水中的深度h变小,由可知,所受水的压强变小,故C错误;
D.当浮力大于饺子的重力时,饺子上浮,直至漂浮在水面上,此时浮力等于重力,故D错误。
故选B。
6.C
【详解】AB.当外界气温降低时,液体的密度变大,由可知,小球所受浮力会变大,浮起的小球越多,下沉的小球越少;环境温度越高时,液体的密度变小,浮力越小,浮起的小球越少,下沉的小球越多,故AB错误;
C.若当前环境温度下四个小球的位置如图所示,BD两个小球全部浸没,且排开液体的体积相同,根据知,此时B小球受到的浮力等于D小球受到的浮力,故C正确;
D.由题意:若环境温度超过这个玻璃球上标示的温度后,则该玻璃球会下沉知,若当前环境温度下四个小球的位置如图所示,即20℃的小球下沉,此时环境温度高于20℃,故D错误。
故选C。
7.C
【详解】A.a在液体中漂浮,a的密度要小于液体的密度,b在液体中悬浮,b的密度等于液体的密度,所以a的密度要小于b的密度,故A不符合题意;
B.液体的密度不变,a和b的体积相同,由图可知,a排开的液体的体积要小于b排开的液体的体积,根据F浮=ρ液gV排可知,b受到的浮力大,故B不符合题意;
CD.液体的密度和深度相同,根据p=ρgh可知,甲、乙两容器中的液体对容器底部的压强相同,底面积相同,根据F=pS可知,容器底部受到液体的压力相同,故C符合题意,D不符合题意。
故选C。
8.BD
【详解】A.由图可知甲物质的密度为
乙物质的密度为
甲.乙两种物质的密度之比为
故A错误;
B.因为甲物质的密度大于水的密度,所以将甲做成实心球放入水中会下沉,故B正确;
C.比热容是物质本身的一种特性,其大小是由物质决定的,与是否吸热、放热、温度、质量、体积等因素无关,所以把乙的体积减半,其比热容不变,故C错误;
D.水的密度是1g/cm3,大于乙的密度,小于甲的密度,因此水的m﹣V图像应该在甲、乙之间的区域,故D正确。
故选BD。
9.CD
【详解】A.在甲、乙两个容器中,瓶子的重力相等,都处于漂浮状态,浮力等于重力,即:甲、乙两容器中,瓶子受到的浮力相等,故A错误;
B.由浮力公式可知,瓶子受到的浮力F浮=ρ水gV排,又因为瓶子(质量不计)漂浮,则
F浮=G液=ρ液gV液
综合可得ρ水gV排=ρ液gV液,由图可知瓶子排开水的体积大于瓶内液体的体积,即V排>V液,由此可知:ρ水<ρ液,故B错误;
C.甲、乙两容器中水的体积相等,则水的重力相等,装有某种液体的瓶子的重力不变,根据F=G总可知水对容器底部的压力相等,故C正确;
D.由图知,甲中瓶内液体对瓶子底部的压力等于瓶内液体的重力,乙中瓶内液体对瓶子底部的压力有一部分分担在了瓶子的侧壁上,因此瓶盖受到的压力小于瓶内液体的重力,所以甲中瓶内液体对瓶子底部的压力大于乙中瓶内液体对瓶盖的压力,故D正确。
故选CD。
10.AD
【详解】B.物块在甲、乙中漂浮,上表面受到液体的压力为0;根据浮力产生的原因可知,下表面受到的压力等于浮力,由于下表面受到液体的压强相同,而b的底面积较大,根据F=pS,则b的压力大,也就是浮力大,即Fa<Fb,故B错误,不符合题意;
A. 物体漂浮时,受到的浮力等于自身的重力;由于Fa<Fb,则a的重力较小,根据
G=mg=ρVg
得,体积相同,a的重力小,则a物体的密度小,即ρa<ρb,故A正确,符合题意;
C.由于两个物块下表面受到液体的压强相等,根据p=ρgh知,a在甲液体中的深度大,则甲液体的密度较小,即ρ甲<ρ乙,由于两个物体都是漂浮,根据物体漂浮的条件,则物体的密度比液体的密度小,即ρa<ρ甲,ρb<ρ乙,则ρa<ρ甲<ρ乙,a物块和乙液体的密度关系ρa<ρ乙,故C错误,不符合题意;
D.两容器中的液面相平,说明液体与物体浸入体积之和相等,但露出的高度相同,a露出的体积较小,则a浸入的体积较大,因而甲液体的体积较小,由于ρ甲<ρ乙,根据m=ρV,甲液体的质量较小,即甲、乙液体质量关系:m甲<m乙,故D正确,符合题意。
故选AD。
11. 小于 小
【详解】[1]根据物体的浮沉条件,驻空的浮空艇要上浮时,排出副气囊内的部分空气,使浮空艇受到的重力小于浮力,实现上浮。
[2]流速大(小)的地方压强小(大),图乙是国产大飞机C919,飞机在空中飞行时,机翼上表面的空气流速大,压强小,机翼的上下表面形成压力差,使飞机获得升力。
12. 上浮
【详解】[1]将物体全部浸没在水中时,已知排开的水受到的重力为20N,由阿基米德原理知:此时物体所受的浮力也为20N,浮力方向竖直向上;由于物体受到的浮力20N大于物体的自重10N,所以放手后物体上浮。
[2]根据阿基米德原理,可知物体的体积
物体的密度
物体在酒精中漂浮,所受浮力等于重力
静止后排开酒精的体积
13. 不是 100
【详解】[1]由图知,使用的滑轮组,不计绳子重及滑轮摩擦,拉力,则重物受到滑轮组的拉力
因为,所以此时重物受到重力、支持力和拉力的作用,因为重力和支持力的大小不相等,所以重力与支持力不是一对平衡力。
[2]当重物匀速上升时,不计绳子重及滑轮摩擦,拉力
拉力端移动距离,因为
所以滑轮组的机械效率
[3]将该物体轻轻放入装满水的大水池中,静止时物体有 的体积露出水面,处于漂浮状态,物体受到的浮力
由阿基米德原理可得从水池中溢出的水重
14. 自身重力 不变
【详解】[1][2]潜艇靠改变自身重力来实现上浮和下潜;潜水艇在水面下下潜过程中,排开水的体积始终等于潜水艇的自身体积不变,由阿基米德原理F浮=ρ水V排g可知,潜水艇受到水的浮力不变。
15.
【详解】[1]由物体浮沉条件可知,物体漂浮时,受到的浮力等于自身重力,即
即
[2]由图甲可知
物体A浸入水中的体积占总体积的,故
图乙中,静止时A上表面与水面刚好相平,物体A和B悬浮在水中,由物体浮沉条件可知
即
故
16. 上浮 240
【详解】[1]当物体完全浸没时V排=V物,浸没在水中时受到的浮力
F浮=ρ水gV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×300×10﹣6m3=3N
因为F浮>G,所以,把它浸没在水中后放手,物体上浮,最终处于漂浮状态。
[2]当物体静止后,漂浮在水面上,则F浮′=G=2.4N;由F浮=ρ液gV排得
17. 零刻线处 左 取下最小砝码,调节游码 54 20 2.7 不变
【详解】(1)①[1]实验前把天平放在水平桌面上,将游码移至标尺左端零刻度线处。
[2]图甲中指针偏右,说明右侧质量大,因此应向左移动平衡螺母。
②[3]由图甲可知,测量质量时加入最小的5g砝码后,指针偏向右侧,说明砝码的总质量较大,这时鹅卵石的质量小于右盘中砝码的总质量; 接下来的操作是:取下5g的砝码并向右移动游码,直至天平平衡。
③[4]由图乙可知,鹅卵石的质量
m=50g+4g=54g
[5]由图丙可知,放入鹅卵石前量筒示数V1=60mL,放入鹅卵石后量筒示数 V2=80mL,故鹅卵石的体积
V=V2-V1=80mL-60mL=20mL=20cm3
[6]该鹅卵石的密度为
(2)[7]先在量筒内放入适量的水,液面刻度为V1; 再将小瓷杯浸没于水中,液面刻度为V2; 则小瓷杯陶瓷的体积
V杯= V2-V1
瓷杯处于漂浮时,则浮力等于重力,根据阿基米德原理可知:
则瓷杯质量
所以小瓷杯密度
[8]实验完毕后发现小瓷杯内的水未倒干净,瓷杯内的水受到的浮力等于自身重力,排开水的体积也等于自身体积。在杯内和杯外,量筒内水的液面都不会变化,所以所测结果不变。
18.(1); (2); (3)
【详解】解:(1)容器中水的体积为
容器中水的重力为
(2)从A容器中抽出质量为m的水倒入B容器,A容器对B容器A底部刚好无压力,此时A容器和剩余的水的总重力大小等于它受到的浮力,即
代数可得
解得,m的值为
(3)从A容器中抽出的倒入B容器的水的重力为
A容器和剩下的水的总重力为
B容器另外加入水后,A容器整体漂浮,所浸入的水深不变,B容器水深的增加量为
A容器受到的浮力
B容器中的水对A容器所做的功为
答:(1)A容器中水的重力为;
(2)m的值为;
(3)B容器中的水对A容器所做的功为。
19. 0.8×103 漂浮 8 800
【详解】[1][2]物块的体积
V=(0.1m)3=0.001m3
物块的质量
物块的密度
即物块的密度小于水的密度,根据浮沉条件可知物块在水中漂浮。
[3]根据漂浮条件可知,物块受到的浮力
F浮=G=8N
[4]物块排开水的体积
浸入水的深度
则物块下表面所受水的压强
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.08m=800Pa
20.(1)9N;(2);(3)见解析
【详解】解:(1)由图乙知道,物块A排开水的体积
此时物块A受到的浮力
因此时物块A对容器底部的压力恰好为0,说明物体A处于漂浮状态,故
GA=F浮=9N
(2)细绳断开前瞬间,物体A受到重力、细绳对物体A的拉力和浮力的作用,根据力的平衡条件知道
F浮1=GA+T=9N+6N=15N
由(1)知道,当细绳断开后,物块A静止时漂浮在水面上,根据漂浮条件知道,此时物体A受到的浮力
F浮2=GA=9N
细绳断开前后,物体A受到浮力变化量为
ΔF浮=F浮1-F浮2=15N-9N=6N
则物体A排开水体积的变化量为
水面的变化量为
则水对容器底部的压强变化量
(3)①当向容器中注水6min时,物块A对容器底部的压力恰好为0(如图乙),此时容器中水的深度为
h1=9cm
注入水的质量为
m水1=300g/min×6min=1800g
水的体积为
解得
S1=300cm2
则注水时间段为:0≤tx<6min,tx时间水面升高的高度为
容器底部所受液体压强
②当水面上升至细绳原长时,注入水的的体积为
V水2=S1L=300cm2×8cm=2400cm3
水的质量为
m水2=ρ水V水2=1.0g/cm3×2400cm3=2400g
注水时间
由于物体A始终处于漂浮状态,其深度不变,为h1,则注水时间段为:6min≤tx<14min,tx时间水面升高的高度为
容器底部所受液体压强
③由(2)可知,当水面由细绳原长直至细绳断开的过程中,水面高度变化量为
Δh=0.06m=6cm,
注入水的体积
注入水的质量
注入水的时间
则注水时间段为:14min≤tx<18min,tx时间水面升高的高度为
容器底部所受液体压强
④细绳断开后,由(2)知道,水面会下降Δh=6cm,物体A处于漂浮状态;容器内水的深度为
则注水时间段为:tx≥18min,tx时间水面升高的高度为
容器底部所受液体压强
答:(1)物块A对容器底部的压力恰好为0时,水对容器底部的压强为900Pa;
(2)从p1到p2的压强变化量为600Pa;
(3)容器底部所受液体压强p与注水时间tx秒钟的函数关系式为:
当0≤tx<6min时,p1=150 tx(Pa);
当6min≤tx<14min时,p2=900+100 tx(Pa);
当14min≤tx<18min时,p3=1700+150 tx(Pa);
当tx≥18min时,p4=1100+100 tx(Pa)。
21.(1);(2);(3)
【详解】解:(1)登陆艇受到的重力
登陆艇静止在水平海滩上时,对海滩的压力
对海滩的压强
(2)因登陆艇漂浮在海面上,所以,登陆艇受到的浮力
(3)登陆艇的功率
答:(1)登陆艇静止在水平海滩上时,对海滩的压强是Pa;
(2)它漂浮在海面上时,受到的浮力为N;
(3)登陆艇的功率是。
22.(1)1000Pa;(2)0.8×103kg/m3;(3)1380Pa
【详解】解:(1)4kg水的总体积
则容器中水的深度为
水对容器底部的压强
(2)根据题干已知条件
根据压强公式
可得
再根据题干已知条件
根据密度公式
可得
,即
所以
因实心物体A是正方体则A的边长为
A的体积
所以A物体密度为
(3)B的体积为
将A与B看做一个整体,则A与B整体密度为
若AB整体在水中漂浮,由物体的漂浮条件可知
根据浮力公式,此时排开水的体积
由于B放在A的正上方,所以A完全浸没在水中,B浸在水中的体积
此时AB浸入水中的深度
所以AB会沉底,排开水的体积
由题意可知,容器中水的体积
容器的容积
溢出水的体积
即此时水恰好不溢出,此时容器对水平桌面的压力
此时容器对水平桌面的压强
答:(1)未放入物体前,水对容器底部的压强为1000Pa;
(2)物体A的密度为0.8×103kg/m3;
(3)放水后,容器对水平桌面的压强为1380Pa。
23.(1)0.8×103Pa;(2)0.8×103kg/m3;(3)1×103Pa
【详解】解:(1)由图乙可知,当加入水的质量为0kg时,物体M对容器底部的压强p0=0.8×103Pa;
(2)由题意根据得,物体M的重力
由得物体M的质量
则物块M的密度
(3)当加入水的质量为2kg时,物体M对容器底部的压强为0Pa,此时物体M恰好漂浮,所以,设此时水的深度为h1,根据和可得
即
解得h1=0.08m,加水2kg时物体刚好漂浮,水的质量从2kg增大到2.7kg,物体缓慢上浮,且浸入水中的深度不变,此时相当于在物体下面加水0.7kg,由和可知,则物体下表面以下水的深度
则水的总深度
容器底部受到水的压强
答:(1)未加水时M对容器底的压强为0.8×103Pa;
(2)物体M的密度为0.8×103kg/m3;
(3)若向容器内加水2.7kg时,容器底部受到水的压强为1×103Pa。
24.(1)500Pa;(2),所以B未浸没在水中;(3)见解析
【详解】解:(1)容器里水的重力为
由于容器C是正方体容器,则水对容器底的压力为
容器C的底面积为
水对容器底的压强为
(2)根据得到,B放入C中后,水面上升的高度为
C中水的体积为
水的深度为
B的边长为,B的体积为
水面升高,说明B排开水的体积为
由于,所以B未浸没在水中;此时B受到的浮力为
已知,则B的重力为
由于,以B沉底,但未浸没在水中;
(3)由于将A重叠静置在B上之前B沉底水的深度为
A的边长为,A的体积为
AB总的体积为
AB总的重力为
假设AB漂浮时,则
排开水的体积为
因,所以物体AB必漂浮;此时B浸没在水中,A浸入的深度为
此时C中水的深度为
由上分析知道,水的深度
时B沉底没有漂浮,
AB开始漂浮,则
①时,则水的深度
则水对容器底部的压强
②时,则水的深度
③将A重叠静置在B上之后,当水的深度小于时,此时水对容器底部的压强为
当向C中添加质量为的水时,增加水的体积为,增加的深度
增加的水的压强为
此时水对容器底部的压强
C中能够容纳的水的最大质量
否则水将溢出。
当时,继续加水,水将溢出,水的深度始终保持30cm,则水对容器底部的压强
故当时,水对容器底部的压强
当时,水对容器底部的压强
答:(1)最初容器中的水对容器底的压强为500Pa;
(2)由于GB>FB浮,所以B沉底,由于VB>VB排,所以B未浸没在水中;
(3)当0≤mx≤12.4kg时,水对容器底部的压强;当时,水对容器底部的压强3000Pa。
25.(1)500cm3;(2)2.5N;(3)见解析
【详解】解:(1)由题意可知,圆柱体的质量为m=400g,密度为ρ=0.8g/cm3,故由可得,圆柱体的体积
(2)圆柱体下降过程中,当其浸入水中的深度为3cm时,则其排开水的体积
V排=S柱h=50cm2×3cm=150cm3=1.5×10-4m3
故由F浮=ρ液gV排可得,此时圆柱体所受浮力
F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10-4m3=1.5N
圆柱体的重力
G=mg=0.4kg×10N/kg=4.0N
故由称重法可得,此时弹簧测力计的示数
F=G-F浮=4.0N-1.5N=2.5N
(3)将圆柱体由图示位置缓慢向下浸入水中,当测力计示数为0时,若漂浮,则
F浮′=G=4N
圆柱体排开水的体积
其浸入水中的深度
过程中水面上升的高度
则此时水的深度
H=h0+Δh=10cm+2cm=12cm
12cm>8cm,因为此时水的深度大于圆柱体浸入水中的深度,故假设成立;只取走测力计,再打开阀门K向外放水,当水的深度8cm≤h≤12cm时,排出水的体积V=S容h,即,水对容器底部的压强
当水的深度0m
即
水对容器底部的压强
答:(1)圆柱体的体积是500cm3;
(2)圆柱体下降过程中,当其浸入水中的深度为3cm时,测力计的示数是2.5N;
(3)见解析
26.(1)9N;(2)0.6×103kg/m3;(3)60Pa
【详解】解:(1)当容器中水的深度由h2下降到h1的过程中,圆柱体处于漂浮状态,物块只受到重力G和浮力F浮1,由可知,圆柱体下表面受到的压力
F1=p1S1=900Pa×0.01m2=9N
由浮力产生的原因可知,此时圆柱体受到的浮力
F浮1=F1=9N
由物体的漂浮条件可知,圆柱体的重力
G=F浮1=9N
(2)由G=mg可知,圆柱体的质量
当容器中水的深度为h3时,圆柱体刚好浸没水中,由浮力产生的原因和可知,此时圆柱体受到的浮力
F浮2=F2=p2S1=1500Pa×0.01m2=15N
由F浮=ρ液gV排可知,圆柱体的体积
则圆柱体密度
(3)因为圆柱体的密度小于水的密度,所以剪断绳子稳定后,圆柱体漂浮在水中,由物体的漂浮条件可知,圆柱体受到的浮力
F浮3=G=9N
则圆柱体排开水的体积
则液面下降的高度
则液体对容器底部压强减少量为
Δp=ρ水gΔh=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10-3m=60Pa
答:(1)圆柱体的重力为9N;
(2)圆柱体的密度为0.6×103kg/m3;
(3)若不将水放出,只剪断细线,圆柱体静止后,与剪断细线前相比,液体对容器底部压强减少了60Pa。
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