24. 如图甲所示,一个规则物体挂在弹簧测力计下,浸没在水中,现将该物体从水中竖直向上拉,直至完
全拉出水面,在整个拉动过程中物体始终保持匀速运动,拉力的大小随高度变化的关系如图乙所示.求:
(1)物体的重力;
(2)物体浸没时受到的浮力; (3)物体的体积; (4)物体的密度.
5
答案和解析
【答案】 1. B 2. A 3. C 4. C 5. D 6. D 7. C 8. C 9. A 10. A 11. BD 12. AD 13. AC 14. ABC 15. ACD
16. 竖直;等于;0.9×103 17. 动;2×106 18. 8060;变小
-4
19. 6;上浮;5×10
20. 大气压;DABC;A、B;>
21. 甲;能;不均匀;自制密度计标刻度处的横截面积较大 22. 解:
438
(1)航母的重力为:G=mg=6.5×10×10kg×10N/kg=6.5×10N; 因为航母漂浮在水面上,
所以,航母受到的浮力:F浮=G=6.5×108N;
(2)由F浮=ρ液gV排可得此时航母排开水的体积:
排
===6.5×104m3.
答:(1)航母受到的浮力6.5×108N;
43
(2)航母排开水的体积6.5×10m. 23. 解:
(1)由图象知,当h=0时,此时测力计的示数等于圆柱体的重力,所以G=9N;
当h≥10cm时,测力计的示数不变,说明此时浮力不变,圆柱体完全浸没,此时F示=5N; 所以长方体浸没在水中受到的浮力: F浮=G-F示=9N-5N=4N;
(2)由F浮=ρ水gV排得排开水的体积:
V排===4×10-4m3,
容器内水的体积:
V水=100cm2×20cm=2000cm3=2×10-3m3, 长方体浸没时,水和物体的总体积:
V=V水+V排=2×10-3m3+4×10-4m3=2.4×10-3m3, 容器内水的深度:
h===0.24m,
水对容器底的压强:
p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.24m=2400Pa. 答:(1)长方体浸没在水中受到的浮力为4N;
(2)长方体浸没时,水对容器底的压强为2400Pa.
24. 解:(1)由乙图可知,物体在h=4cm时拉力F不再变化,说明此时物体完全露出水面, 此时拉力F与物体重力G是一对平衡力,大小相等,即G=F=0.35N;
(2)由图乙可知,物体在被提高0-2cm时,弹簧测力计的示数为0.25N不变,此时物体全部浸没在水中, 则受到的浮力:F浮=G-F=0.35 N-0.25N=0.1N;
(3)由于物体浸没,根据F浮=ρ水gV排可得,物体的体积:
V物=V排==1×10-5m3;
6
(4)因为G=mg,ρ=, 所以,物体的密度ρ物=
=
=3.5×10kg/m.
3
3
答:(1)物体的重力为0.35N;
(2)物体浸没时受到的浮力为0.1N; (3)物体的体积为1×10-5m3;
(4)物体的密度为3.5×103kg/m3. 【解析】 1. 解: A、在液体中悬浮和下沉的物体也受到浮力,物体之所以浮在液体表面上,是因为它受到的重力小于浮力.故A错误;
B、一切浸入液体中的物体都受到液体对它施加竖直向上浮力,故B正确;
C、下沉的物体也受到浮力,物体之所以下沉,是因为受到的重力大于浮力,故C错误; D、浮力的方向一定都是竖直向上的,故D错误. 故选B.
(1)浸没在液体(或气体)中的物体,若受到的重力大于浮力,物体下沉;若受到的重力小于浮力,物体上浮;若受到的重力等于浮力,物体悬浮;据此判断AC选项;
(2)浮力产生的实质:浸没在液体中的物体,液体对物体向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差就是物体受到的浮力.据此判断B选项. (3)浮力的方向一定是竖直向上的.据此判断D选项.
本题考查浮力产生的原因、浮力的方向、物体的浮沉条件,都是学生在学习中容易出错的地方,需要认真领会. 2. 解:
(1)航母原来漂浮在水面上,浮力等于重力;飞机飞回航母后,航母总重增大,但仍然漂浮,所以浮力相应增大;
(2)因为航母受到的浮力增大,在水的密度一定时,由公式V排=
知,航母排开水的体积增大,也就是
要沉下一些. 故选A.
(1)漂浮的物体,浮力等于重力.浮力是否变化决定于重力如何变化; (2)而物体排开液体体积的变化(上浮还是下沉),用公式V排=
分析.
物体只要是漂浮,浮力始终等于重力,浮力的变化决定于重力是否变化、如何变化. 3. 解:由图知,三个球排开水的体积: V甲<V乙=V丙, ∵F浮=ρ水v排g, 三个球受到的浮力: F甲<F乙=F丙. 故选:C
由题知,三个小球的体积相同,根据图示得出三个小球排开水的体积的大小关系,利用阿基米德原理的推导公式F浮=ρ水V排g比较受浮力的大小关系.
本题考查了学生对阿基米德原理的了解与掌握,能从图中得出排开水的体积关系是本题的关键.利用好阿基米德原理F浮=ρ水gV排.
4. 解:设甲、乙两物体质量都为m,甲、乙两物体的体积分别为2V、3V。 ①若甲、乙均漂浮,
因漂浮时物体受到的浮力和自身的重力相等,且甲乙两物体的质量相等,
所以,甲、乙受到的浮力相等,即F甲:F乙=1:1,与题意不符,故该可能被排除,A错误;
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②若甲、乙均浸没,
则物体排开液体的体积和自身的体积相等,由F浮=ρgV排可知,它们受到的浮力之比:
F浮甲:F浮乙==2:3,与题意不符,故此种情况不可能;
③由①②可知,只能是“甲、乙中一个物体漂浮,另一个物体浸没在水中”, 因甲乙的质量相等,且甲的体积小于乙的体积, 由ρ=可知,甲的密度大于乙的密度,
则甲物体浸没于水中,乙物体漂浮在水面上,故B错误;
此时甲受到的浮力:F甲=ρ水gV甲=ρ水g×2V,乙受到的浮力:F乙=G乙=m乙g=ρ乙V乙g=ρ乙×3Vg; 已知F甲:F乙=8:9, 所以有:=
=,
解得:ρ乙=ρ水=×1.0×103kg/m3=0.75×103kg/m3,故C正确,D错误。
故选:C。
①假设两物体都漂浮时,浮力等于两物体重力,两物体质量相等,所以浮力比应是1:1,所以假设不正确; ②假设两物体都浸没在水中,V排=V物,F浮甲=ρ水gV甲,F浮乙=ρ液gV乙,得浮力比为2:3,所以假设不正确; ③根据密度公式比较甲乙的密度,判断漂浮和浸没的物体,根据物体的浮沉条件和漂浮条件得出两者受到的浮力之比,然后求出乙的密度。
本题考查了阿基米德原理和物体浮沉条件以及密度公式、重力公式的应用,会判断甲乙物体的状态是解题的关键。 5. 解:
由图知VA排>VB排,根据F浮=ρ水gV排可知,FA>FB; 当将它们放入水中后,因为A悬浮,所以ρA=ρ水; 因为B漂浮,所以ρB<ρ水, 所以ρA>ρB;
A、B两个实心正方体的体积关系为VA>VB,则hA>hB, 它们对水平桌面的压强:p===
=ρ物gh,
因为ρA>ρB,hA>hB,所以pA>pB,故D正确,ABC错误。 故选:D。
(1)根据A和B的体积,根据F浮=ρ水gV排比较出浮力的大小,根据漂浮和悬浮的条件比较出浮力的大小; (2)根据漂浮或悬浮得出AB的密度的关系,根据p=ρhg,判断出压强大小。
本题涉及到压强大小及其计算,压强大小比较,浮力大小的计算,物体的浮沉条件及其应用等知识点,综合性较强;解答此题时注意两点:一是静止在水平面上的物体其压力等于其本身重力,二是物体漂浮时浮力等于其重力,悬浮时浮力等于其重力。
6. 解:根据三球状态:C球下沉,B球悬浮,A球漂浮,B、C球浸没液体中,排开的液体体积相等,所受的浮力相等,A球排开的液体体积小,所受的浮力最小. 故选D.
本题的前提条件是A、B、C三球的体积相等,根据三球在同种液体中的状态,判断出三球在液体中受到的浮力大小.
对于体积相等的物体在液体中受到的浮力,先根据物体所处的状态,找到物体排开液体的体积,最后根据阿基米德原理判断出各物体受到的浮力大小关系. 7. 解:
设物体全部浸入水中,
则所受浮力为:F=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N, ∵F>3N,故物体将漂浮于水面上;
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