一、初中物理浮力类问题
1.如图所示,两个相同的圆柱形容器被分别盛有甲、乙两种不同液体,液体对容器底部的压强分别为 p甲、p乙,现将两个体积相同的同样材质小球分别浸入这两种液体中,小球在图示位置静止,此时两液面刚好齐平,液体对容器底部压力的变化量分别为ΔF甲、ΔF乙,下列关系式正确的是( )
A.p甲>p乙,ΔF甲>ΔF乙 C.p甲<p乙,ΔF甲<ΔF乙 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
B.p甲>p乙,ΔF甲=ΔF乙 D.p甲<p乙,ΔF甲=ΔF乙
将两个体积相同的材质相同的小球分别浸入这两种液体中,由图可知,甲中小球漂浮,则
ρ甲>ρ球
乙中小球悬浮,则
ρ乙=ρ球
故
ρ甲>ρ乙
由图可知
V排甲<V排乙
因为放入小球后液面相平,同时可知放入小球前液体的深度
h甲>h乙
所以,根据p=ρgh可知
p甲>p乙
两个体积相同的同样材质的小球,由m=ρV可知小球的质量相等,由G=mg可知小球重力相等,根据漂浮和悬浮可知,浮力都等于球的重力,则将球放入后,容器底部增加的压力都等于球的重力,故增加的压力相等,即
ΔF甲=ΔF乙
故选B。
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.测力计上挂一重为8牛的金属块,当金属块体积的三分之一浸入水中静止时,测力计的示数为6牛.若将金属块全部浸入水中且未碰到容器底部,测力计的示数为( ) A.2牛 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
当金属块三分之一浸入水中静止时,它受到重力、拉力、浮力的作用,处于平衡状态,浮力大小为
B.4牛
C.6牛
D.8牛
F浮GF测8N6N2N
根据阿基米德原理F浮水gV1可知,排开水的体积为
V1F浮 水g若将金属块全部浸入水中,那么它排开水的体积为V23V1,此时它受到水的浮力为
F浮'水gV2水g3V13F浮6N
测力计的示数为
F测'GF浮'8N6N2N
故选A.
4.如图所示为我国首艘国产航母山东舰,航母在行驶过程中不发生变化的是( )
A.质量 C.浮力大小 【答案】B 【解析】 【详解】
B.重力方向 D.排开水的体积
航母在行驶过程中,上面的舰载机飞离或者降落航母时,航母的整体质量都会发生变化,但重力的方向不变,总是竖直向下,由于航母是漂浮,所受的浮力大小等于其重力,重力在变化,那么浮力也会变化,根据F浮液gV排可知,排开水的体积也会发生变化,故选B。
5.如图所示,两个相同的盛满水的甲乙容器放在水平地面上,甲容器中漂浮一物块,物块密度ρ 物=0.6ρ水。下列说法正确的是( )
A.水对甲容器的压强大于水对乙容器的压强
B.甲容器对水平地面的压力大于乙容器对水平地面的压力
C.漂浮的物块,受的重力与浮力平衡,且露出水面体积为物体总体积的0.4倍 D.用手将物块缓慢下压至浸没,物块这时受到手的压力和水对物块压力还有浮力和重力 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.两容器中都是水,且水的深度相同,根据液体压强公式p=gh可知,水对甲容器的压强等于水对乙容器的压强,故A错误;
B.因为甲容器中物体漂浮,所以浮力与重力相等,则物体的重力等于排开水的重力,因此
两容器对水平地面的压力相等,故B错误; C.物体漂浮,所以F浮=G,则
ρ水gV排=ρ物gV
物V排=V=0.6V
水则露出水面的体积为0.4V,即露出水面体积为物体总体积的0.4倍,故C正确; D.将物块缓慢下压至浸没的过程中,物块这时受到重力、手的压力和水对物块的浮力,故D错误。 故选C。
6.如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3 m,用时3 s,工人的拉力为50 N,工人质量为50kg(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)设此时工人放绳的速度为v1, 滑轮组的效率η1 ;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为
∶3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,η2,已知∶124g取10 N/kg) 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F浮,工人对地面的压力为F2.则( )
A.v1=1 m/s 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.物体下降速度为
B.η1=62.5%。 C.F2 =525 N D.F浮=120 N
vh3m=1m/s t3s因为有4段绳子,所以工人放绳的速度为
v14v物41m/s4m/s
故A不符合题意;
B.已知物体下降的距离为3 m,因为有4段绳子,所以绳子运动距离
s4h43m12m
放绳子的做的有用功
W有用Gh160N3m480J
放绳子的做的总功
W总Fs50N12m600J
滑轮组的效率
1故B不符合题意;
W有用480J100%100%80% W总600JCD.物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由F1(G动G)可得,动滑轮重力 nG动4FG450N160N40N
已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为
2180%60%
物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率
34342W有用F拉物hF拉物60% W总F拉物hG动hF拉物40NF浮=GF拉物=160N-60N=100N
解得F拉物=60N;物体的重力为160N,根据公式可得
故D不符合题意;
完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得
4F绳F拉物G动
则人对绳子的拉力
11F绳(F拉物G动)(60N40N)25N
44因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;人的重力为
G人m人g50kg10N/kg500N
对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力
F支G人F绳500N+25N=525N
因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N,故C符合题意。 故选C。
7.将体积相同的A、B两个小球分别放入甲、乙两种液体中,静止时A球漂浮,B球沉底,若两球所受浮力的大小关系为FAFB,则不能得到的结论是( )
A.乙B 【答案】B 【解析】 【详解】
B.AB C.甲>乙 D.A甲
根据物体的沉浮条件,由图甲知,A球小漂浮在甲液体中,则
A甲
故D不符合题意,由乙图知,B球在乙液体中沉底,则
B乙
故A不符合题意;已知
FAFB
即
甲gVA排乙gVB排
已知
VAVB
A球漂浮,B球沉底,则
VA排VB排
所以
甲>乙
故C不符合题意;因
A甲,B乙
且
甲>乙
由上述关系不能得出
AB
故B符合题意。 故选B。
8.甲、乙两种物质的质量和体积关系如图所示,分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b,放在足够多的水中静止后则( )
A.a漂浮,a受到的浮力大于b受到的浮力 B.a沉底,a受到的浮力大于b受到的浮力 C.b漂浮,b受到的浮力大于a受到的浮力 D.b沉底,b受到的浮力大于a受到的浮力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
AD.由图象可知,当m甲=m乙=4g时,V甲=2cm3,V乙=8cm3,则甲、乙两种物质的密度分别为
甲=乙=m甲4g==2gcm3 3V甲2cmm乙4g==0.5gcm3 3V乙8cm用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b,放在水中静止后
甲>水>乙
所以a沉底,b漂浮,故AD不符合题意;
BC.设a、b物体的体积为V,两物体所受浮力分别为
F浮a=水gV排=水gV
F浮b=Gb=mbg=乙Vg
其中水>乙,所以
F浮a>F浮b
故B符合题意,C不符合题意。 故选B。 【点睛】
由图象读出任意一组质量和体积值,根据密度公式求出甲、乙的密度;分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b,放在水中静止后,比较物体密度与水的密度判断出两物体在水中的状态,物体沉底时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理表示出受到的浮力,物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据重力公式和密度公式表示出受到的浮力,然后比较判断两物体受到浮力之间的关系。
9.如图,底面积为100cm2的薄壁圆柱形容器盛有适量的水。体积为2×10-3m3的木块A漂浮在水面上,有2/5的体积露出水面,如图甲。现将一底面积为25cm2、体积为250cm3的合金块B放在木块A上方,木块A恰好有4/5的体积浸入水中,如图乙。再将B从A上取下来,直接放入容器中,如图丙。下列说法正确的是()
A.木块A受到的重力为8N
B.丙图中,水对容器底部的压强相对于乙图减小了150Pa C.合金块B的密度为3.2×103kg/m3
D.丙图中,物块B对容器底部的压强为1600Pa 【答案】B 【解析】 【详解】
A.体积为2×103cm3的木块A漂浮在水面上,有为:
2的体积露出水面,则排开水的体积53V排2103cm31.2103cm31.2103m3
5由阿基米原理F浮A水gV排,根据漂浮的特点:
GAF浮A①
故物体的重力:
GA水gV排1.0103kg/m310N/kg1.2103m12N
故A项错误;
BC.在图乙中,由漂浮的特点:
GBGAF浮A②
②-①得:
GBF浮A
由阿基米德原理:
43F浮A水gV排A1.0103kg/m310N/kg()2103m34N
55故GB4N,合金块B的密度为:
BGB4N331.610kg/m gVB10N/kg250106m3乙图中,AB都处于漂浮状态,而丙中,A仍漂浮,B沉于容器底部,乙图中:
F浮BGB
丙中B受到的浮力:
F浮B水gVB<GB
故两图相比,B受到的浮力减小了:
FBGB水gVB4N1.0103kg/m310N/kg250106m31.5N③
由阿基米德原理,即排开水的重力减小了1.5N,因为柱形容器,故水对容器底部的压力减小了1.5N,水对容器底部的压强相对于乙图减小:
p故B项正确, C项错误;
F1.5N150Pa S100104m2D.以B为研究对象,受到的重力和浮力及容器底部对其的支持为平衡力,故有:
GBF浮BF水gVBF
由③得:
FGB水gVB1.5N
由力的相互性,物块B对容器底部的压力为1.5N,物块B对容器底部的压强为:
pB故D项错误。
F1.5N600Pa SB25104m2
10.如图所示,水平桌面上有甲、乙两个相同的烧杯,都装有一些水。将不同材料制成的、体积相同的两个空心球a、b,分别放人两个烧杯的水中,静止时,a球下沉到烧杯底部,b球漂浮在水面,且两个烧杯中的水面恰好相平,则下列说法错误的是( )
A.两个烧杯底部受到水的压力相等
B.甲烧杯对桌面的压力大于乙烧杯对桌面的压力 C.a球受到的浮力大于b球受到的浮力 D.a球材料的密度大于b球材料的密度 【答案】D 【解析】 【详解】
A.由于两杯水面相平,则水的高度相同,由pgh可知两杯水对地面压强相同,杯子底面积相同,则又由F=pS可知,水对杯底压力相等,故A正确,不符合题意; B.a球在甲杯中沉底,所以
Ga>F浮a
根据阿基米德原理有F浮a=G排a,所以
Ga>G排a
即a受到的重力大于a排开水的重力;则甲烧杯对水平桌面的压力:
F甲=G杯+G水+Ga>G杯+G水+G排a﹣﹣﹣①
b球在乙杯中漂浮,所以
F浮b=Gb
根据阿基米德原理有F浮b=G排b,所以
Gb=G排b
即b受到的重力等于b排开水的重;则乙烧杯对水平桌面的压力:
F乙G杯G水GbG杯G水G排b﹣﹣﹣②
h相同,S相同,故两杯水和排开水的总体积相同,水和排开水的总重相同,即
G水G排aG水G排b﹣﹣③
综合①②③式可得:F甲>F乙,即甲烧杯对桌面的压力大于乙烧杯对桌面的压力,故B正确,不符合题意;
C.a球下沉,b球漂浮,则可知a排开水的体积大于b,由F浮液gV排可知,a受到的浮力更大,故C正确,不符合题意;
D.a球下沉到烧杯底部,b球漂浮在水面,根据浮沉条件可知,a球的平均密度大于水的密度,b球的平均密度小于水的密度;但两球都是空心的,所以不能确定a球材料的密度一定大于b球材料的密度,故D错误,符合题意。 故选D。
11.将一底面积为0.01m2的长方体木块用细线栓在个空容器的底部,然后向容器中缓慢加水直到木块上表面与液面相平,如图甲所示,在此整个过程中,木块底部受到水的压强随容器中水的深度的变化如图乙所示,则下列说法不正确的是( )
A.木块所受到的最大浮力为15N C.细线对木块的最大拉力为6N 1500Pa 【答案】D 【解析】
B.木块重力为9N
D.木块刚刚漂浮时其底部受到水的压强为
【详解】
A.根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为L1=9cm;由于从9cm到16cm,木块一直处于漂浮,浸入水中的深度不变;当水面的高度为16cm时细线刚好张紧,线的拉力为零;直到木块上表面与液面相平,此时水面的高度为22cm; 所以木块的高度:
L=9cm+(22cm-16cm)=15cm=0.15m;
则木块的体积:
V木=S木L=0.01m2×0.15m=1.5×10-3m3,
木块全部淹没时受到的浮力最大为:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV木=1×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-3m3=15N,
故A正确,不符合题意;
BD.由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa,此时木块的重力等于木块受到的浮力,也等于下表面受到水的压力,
G=F浮=F下表面=p下表面S=900Pa×0.01m2=9N,
故B正确,不符合题意,D错误,符合题意;
C.直到木块上表面与液面相平时,木块受到的浮力最大,由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力为:
F拉=F浮-G=15N-9N=6N,
故C正确,不符合题意; 故选D。
12.如图甲所示,圆柱形容器装有适量的液体,将密度为2.5g/cm3,体积为40cm3物体B放入液体中时,通过磅秤测得其总质量为150g.用一细绳提起物体B,使物体B的体积刚好有一半露出液面且保持静止不动时,磅砰示数为66g,如图乙所示.(g取10N/kg).下列判断正确的是
A.两次台秤示数的变化等于物体B两次所受浮力的变化 B.图乙中物体B下表面受到的液体压力为0.2N C.图甲中物体B对容器底部的压力为0.68N D.物体B受到细绳的拉力为0.8N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.第一次物体沉底,通过磅秤测得总质量150g,则容器对磅秤的压力:
FG杯G水GBm1g0.15kg10N/kg1.5N----①
第二次用一细绳提起物体B,使物体B的体积刚好有一半露出液面,此时磅秤示数为66g,则此时容器对磅秤的压力:
1FG杯G水F浮m2g0.066kg10N/kg0.66N----②
2由①-②得:
1GBF浮0.84N----③
2并不是物体B两次所受浮力的变化,故A项错误; B.物体B的质量:
mBBV2.5g/cm340cm3100g0.1kg
物体B的重力:
GBmBg0.1kg10N/kg1N
由③可得,图乙中物体B受到的浮力:
1F浮GB0.84N1N0.84N0.16N 2则:
F浮20.16N0.32N
即图甲中物体B受到的浮力为0.32N;根据浮力产生的原因可知:
F向上F向下F浮,当B一半浸入液体中时,B下表面受到的液体压力等于浮力
1F浮0.16N 2故B项错误;
C.在甲图中物体全部浸没,物体B受重力、浮力、和支持力,物体受到的支持力为:
F支GBF浮1N0.32N0.68N
因为容器底对物体B的支持力和物体B对容器底的压力是一对相互作用力,大小相等,所以图甲中物体B对容器底部的压力为0.68N,故C项正确;
D.在乙图中物体一半浸没,物体B受重力、浮力、和拉力,则物体B受到细绳的拉力为:
1F拉GBF浮1N0.16N0.84N
2故D项错误.
13.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:
F53.2N=2660Pa, S20010-4m2V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,
ρ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, 2S200cm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
14.桌面上容器内盛有水,在一试管里面放一小球后,浮在水面上。如图所示,现将小球取出,放入水中,下沉容器底部,试管仍浮在水面上,则( )
A.液面下降
C.容器底受到水的压强不变 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
AB.当小球在试管中时,试管处于漂浮状态,浮力等于试管和小球的总重力;当将小球取出并放入杯内水中时,小球下沉,试管仍竖直漂浮在水面上,小球受到的浮力小于重力,试管受到的浮力等于其重力,即总浮力减小;由F浮水gV排可知,排开水的体积减小,即大烧杯中的水面降低,故A符合题意,B不符合题意;
C.烧杯中的水面降低,由pgh可知,大烧杯底部受到的液体的压强变小,故C不符合题意;
D.将小球取出,放入水中,烧杯、水、试管、小球的总重力不变,对桌面的压力不变,
B.液面上升
D.桌面受到的压强变小
F知桌面受到的压强不变,故D不符合题意。 S故选A。
根据p15.小李把同一个物体依次放人装有不同液体的三个相同的容器内,待物体静止后液面高度相同,如图所示,则下列四种说法正确的是( )
A.三个容器中,木块受到的浮力关系是:F丙>F甲>F乙 B.三个容器内的液体质量相等
C.三个容器中,甲容器内的液体密度最小
D.三个容器中,容器对水平桌面的压强关系是:P丙>P乙>P甲 【答案】C 【解析】 【详解】
由于丙悬浮,故丙物;乙漂浮,故乙>物;甲下沉,故甲<物;由于物体的密度相同,所以乙液体的密度最大,其次是丙,再次是甲,即甲<丙<乙;
A.由于甲下沉,所以甲的浮力小于重力,B、C悬浮和漂浮,所以其所受的浮力与其自身的重力相等,故
F浮A<F浮BF浮C
故A错误;
BC.且据图可知,乙浸入液体的深度最少,而此时液面相平,所以若将物体取出后,乙中液体的体积最大,且由于乙的密度最大,所以据mV可知,乙液体中的液体的质量最大,故B错误,C正确;
D.由于物体的重力相同,乙液体的质量最大,所以乙容器总的重力最大,由于杯子的底面积相同,所以据p故选C。
F可知,乙容器对水平桌面的压强最大,故D错误。 S
16.如图所示,a、b、c是三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;放入水中后,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底,则下列判断中正确的是
A.它们的体积关系是:VaVbVc B.它们的重力关系是:GaGbGc C.它们的密度关系是:abc D.它们所受的浮力关系是:FaFbFc 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】
A.由题图可知,a漂浮,b悬浮,则
V排aVa,V排bVb
因为当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,所以
FaGa,FbGb
因为a与b质量相等,则物体的重力相等,所以浮力FaFb;因为F浮gV排,所以
V排aV排b
所以
VaVb
由题干可知
VbVc
所以
VaVbVc
故A错误;
B.因为b悬浮,c沉入底部,所以
FbGb,FcGc
因为b与c体积相同,所以根据F浮gV排可知FbFc,所以GbGc;则
GaGbGc
故B错误;
C.因为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,所以根据a漂浮、b悬浮、c沉入底部可知
abc
故C错误;
D.由上分析可知:浮力大小关系为
FaFbFc
故D正确。 故选D。
17.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
18.如图(1)所示,边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平。从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时,细线中拉力F随时间t的变化图像如图(2)所示。木块密度ρ = 0.5×103kg/m3,容器底部面积为200
cm2,g = 10N/kg。下列说法中正确的是( )
A.随着液体的排出,木块受到的浮力不断减小 B.容器中的液体是酒精
C.抽液机每秒钟排出液体的质量是10g D.第 30s 时,木块露出液面的高度是 2cm 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.随着液体的排出,液面下降,浮力减小,绳子的拉力减小,但减小到0以后,再随着液体的排出,木块所受到的浮力就不变了,故A错误;
B.当t=0时,A与液面的上表面相平,此时A受到重力、绳子的拉力及液体对它的浮力的作用,故存在平衡关系
因为木块的重力
故木块受到的浮力
由
得液体的密度
这种液体是水,故B错误; C.当绳子的拉力为0时,木块漂浮
由
求出此时排开液体的体积
木块浸入液体中的深度为
故排出液体的质量
排出液体的时间为50s,故每秒钟排出液体的质量10g,故C正确;
D.第30s时,抽出水的质量为
故露出液面的高度为
故D错误。 故选C。 【点睛】
二力平衡、浮力及阿基米德原理的综合计算。
19.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。 20.两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2所示。以下判断正确的是 A.液体的密度ρ甲>ρ乙 B.液体对容器底部的压强p甲 p地乙 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.将一块橡皮泥撑开成碗状放入甲液体中处于漂浮状态,浮力等于重力;将另一块捏成球形状放入乙液体中处于悬浮状态,浮力等于重力,由此可知橡皮泥处于两种液体中是所受浮力相同。根据阿基米德公式F浮液gV排可得 液F浮 V排g由题意可知,两相同柱形容器中分别盛有相等体积的不同液体甲、乙,而由图可知,盛有甲液体的容器液面较高,则碗状橡皮泥排开的液体体积大于球形橡皮泥排开乙液体体积,所以两液体密度关系为 甲乙 故A项错误; B.由密度公式的变形式mV可知,相同体积的甲乙两液体的质量关系为 m甲m乙 且相同橡皮泥的重力相等,所以乙液体和橡皮泥的总重较大;因橡皮泥漂浮或悬浮时,液 体对容器底部的压力等于液体和橡皮泥的重力之和,所以乙液体对容器底部的压力较大,由pF可知,液体对容器底部的压强关系为 Sp甲 故B项正确; C.将一块橡皮泥撑开成碗状放入甲液体中处于漂浮状态,浮力等于重力;将另一块捏成球形状放入乙液体中处于悬浮状态,浮力等于重力,由此可知橡皮泥处于两种液体中是所受浮力相同,故C项错误; D.水平面上容器对地面的压力等于容器重力、液体重力、物体重力之和,因为乙液体的重力比较甲大,所以乙液体、橡皮泥、容器对地面的压力较大,由p=的压强 F 可知容器对地面S p地甲p地乙 故D项错误。 故选B 21.底面积为的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上. 现将体积为500cm3、重为3N的木块A轻放入容器内的水中,静止时如图甲所示. 若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方,使A恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙所示,不计绳的重力及其体积. 则( ) A.物体B的密度为1.5×103kg/m3 C.容器对桌面的压强增加800Pa 【答案】A 【解析】 【分析】 B.物体B的体积为150cm3 D.绳子受到的拉力为4N 本题综合考查压强,浮力综合应用能力,选取合适的研究对象分析受力,结合浮力、压强有关知识求解。 【详解】 AB.如图乙所示,A恰好浸没在水中是,物体AB悬浮,物体AB所受浮力等于重力,即 F浮GAGB 水gV排GAGB 排开水的总体积为 V排GAGB3N+6N433=910m900cm 水g1.0103kgm310Nkg又因为物体A的体积为500cm3, 所以物体B的体积为 VBV排VA900cm3500cm3400cm3 物体B的质量为 mB物体B的密度为 GB6N0.6kg=600g g10NkgB=mB600g3331.5gcm1.510kgm VB400cm3故A项符合题意,B项不符合题; C.放上B物体后,桌面对容器的压力增大了 F压=GB=6N 容器对桌面的压强增加 p故C项不符合题; F6N=600Pa 42S10010mD.以B物体为研究对象,B物体受到向上的浮力和绳子对它的拉力作用,受到向下的重力作用,即 F浮F拉G 又因为B物体所受浮力为 F浮B水gVB1.0103kgm310Nkg400106m3=4N 则绳子对B物体的拉力为 F拉GF浮6N4N=2N 绳子对B物体的拉力与B物体对绳子的拉力是一对相互作用力则 绳子受到的拉力为2N,故D选项不符合题意。 故选A。 22.用图中实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中。下列说法正确的是( ) A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响 B.溢水杯装满水后进行实验,物块从接触液面至浸入水中任一位置,两侧弹簧测力计变化量总相等 C.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大 D.通过计算可知实验所用物块的密度为1.5×103kg/m3 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.物体放入水中前,溢水杯应该是装满水的,否则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积。所以实验前溢水杯未装满水,对实验结果有影响,故A错误; B.根据称重法可知:左边的弹簧秤示数 F=G−F浮 则弹簧秤变化量 F=F浮 右边的弹簧秤示数 F′=G桶+G排 则弹簧秤变化量 F′=G排 根据阿基米德原理可知 F浮=G排 所以物块从接触液面至浸入水中任一位置,两侧弹簧秤变化量总相等,故B正确; C.左侧实验中,在物块完全浸没水中前,随着物块浸入水中深度的增加,排开水的体积增大,溢出去的水增多,故弹簧测力计的示数变大;物块完全浸没水中,排开水的体积不变,弹簧测力计的示数不再变化,故C错误; D.由测力计的示数可知,物体的重力 G=2N 物体的质量 m物体浸没水中后的浮力 G2.00N0.2kg g10N/kgF浮=G−F=2N−1N=1N 由阿基米德原理F浮=液gV排可得,物体的体积 VV排=物体的密度 F浮1N4310m 水g1103kg/m310N/kg故D错误。 故选B。 m0.2kg432103kg/m3 V10m 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容