中考物理备考之浮力类问题压轴突破训练∶培优篇含详细答案
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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B .p 甲>p 乙,ΔF 甲=ΔF 乙C .p 甲<p 乙,ΔF 甲<ΔF 乙D .p 甲<p 乙,ΔF 甲=ΔF 乙【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】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.如图弹簧测力计下悬挂一物体,当物体三分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N ,当物体二分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为 3N ,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力和该物体的密度分别为(ρ 水=1×310kg/3m ,g =10N/kg )( )A .9N ,0.75×103kg/m 3B .9N ,0.8×103kg/m 3C .8N ,0.75×103kg/m 3D .8N ,0.8×103kg/m 3 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】设物体的体积为V ,当物体三分之一的体积浸入水中时,则有F G F '=-浮拉即15N 3g V G ρ⨯=-水 ①当物体二分之一的体积浸入水中时,则有F G F '''=-浮拉即13N 2g V G ρ⨯=-水 ②联立①②解得12N gV ρ=水 ③即物体浸没水中时,所受的浮力为12N F =浮则物体的体积为333312N 12N1.210m 1.010kg m 10N kgV g ρ-===⨯⨯⨯水 将③代入①得9N G =因物体浸没时所受的浮力大于物体的重力,故物体从弹簧测力计上取下放入水中,物体静止时,物体漂浮于水面。
一、初中物理浮力类问题1.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 力计示数为 2N 。
下列说法正确的是( )A .小球的体积为 400cm 3B .小球的密度为 1. 25g/cm 3C .剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为 5ND .缓缓向下移动弹簧测力计,小球对测力计的拉力最小可达到 1N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A .由题知,小球受到的浮力5N 2N 3N F G F =-=-=示浮由F gV ρ=浮液排得,小球排开液体的体积433333N 310m 110k /m 10N /kg300cm F V g g ρ-===⨯=⨯⨯浮排水 小球的体积332300cm 600cm V =⨯=故A 错误;B .由G mg =得,小球的质量是5N 0.5kg 500g 10N/kgG m g ==== 小球的密度3333500g 0.83/cm 0.8310kg/m 600cm m V ρ=≈=⨯=故B 错误;C .由于小球的密度小于水的密度,所以当剪断悬吊小球的细线后,小球最终漂浮,此时小球受到的浮力等于重力等于5N ,故C 正确;D .缓缓向下移动弹簧测力计,当小球全部浸没时受到的浮力3343'110kg/m 10N/kg 610m 6N F gV ρ-==⨯⨯⨯⨯=浮液排由于此时受到的浮力大于小球的重力,所以物体将上浮,小球对测力计的拉力最小为0N ,故D 错误。
故选C 。
2.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p gh ρ=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G a >F 浮a根据阿基米德原理有F 浮a =G 排a ,所以G a >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+G a >G 杯+G 水+G 排a ﹣﹣﹣①b 球在乙杯中漂浮,所以F 浮b =G b根据阿基米德原理有F 浮b =G 排b ,所以G b =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:b b F G G G G G G =+'+=+'+乙杯水杯水排﹣﹣﹣②h 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a b G G G G +='+水排水排﹣﹣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 gV ρ=浮液排可知,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。
一、初中物理浮力类问题1.如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m 的正方体物块A ,容器中水的深度为40cm 时,物块A 刚好完全浸没在水中,容器侧面的底部有一个由阀门B 控制的出水口,打开阀门B ,使水缓缓流出,当物块A 有2/5的体积露出水面时,弹簧恰好处于自然伸长状态(即恢复原长没有发生形变),此时关闭阀门B 弹簧受到的拉力F 跟弹簧的伸长量ΔL 关系如图所示(不计弹簧所受的浮力,物块A 不吸水)则下列分析不正确的是( )A .打开阀门前物块A 受到的浮力10NB .物块A 的密度0.6×10kg/m 3C .物块A 刚好完全浸没在水中时,弹簧伸长了2cmD .弹簧恰好处于自然伸长状态时水对容器底部的压强3.6×103Pa 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A .打开阀门前,物块A 刚好完全浸没在水中,则V 排=V A =(0.1 m)3=1×10−3m 3所以F 浮=ρ水gV 排=1.0×103kg/m 3×10N/kg×1×10−3m 3=10N故A 正确;B .当弹簧恰好处于自然伸长状态,物块A 是处于漂浮状态,故F 浮=G 得ρ水gV 排=ρA gV A所以ρ水×35V A =ρA V A 则ρA =A V V 排ρ水=A A35V V ρ水=35×1.0×103kg/m 3=0.6×103kg/m 3故B 正确;CD .漂浮时,物块受平衡力,由题意知G =F ′浮=ρ水gV ′排=1.0×103kg/m 3×10N/kg×(1−35)×1×10−3m 3=6N全部浸没时,根据物块A 受平衡力作用可知:弹力F =F 浮−G =10N−6N =4N由图象可知此时弹簧伸长了ΔL =2cm ,所以弹簧处于自然状态时水深h =40cm−25×10cm−2cm =34cm =0.34m水对容器底部压强p =ρ水gh =1.0×103kg/m 3×10N/kg×0.34m =3.4×103Pa故C 正确,D 错误。
一、初中物理浮力类问题1.如图甲,将金属球和木球用细绳相连放入某种液体中时,木球露出液面的体积为它自身体积的14,当把细绳剪断后,金属球沉底,木球露出液面的体积是它自身体积的一半,这时金属球受到池底对它的支持力为2N,如图乙,若已知金属球和木球的体积之比是1:8,则A.金属球的重力为2NB.绳子剪断前,木球所受的浮力为8NC.金属球的密度为3×103kg/m3D.绳子剪断前后,两球所受的总浮力相差1N【答案】C【解析】【详解】ABC.把绳子剪断后,木球漂浮,金属球沉底,此时金属球处于平衡状态,受到竖直向上的支持力、浮力和竖直向下的重力作用,由力的平衡条件可得:F支持+F浮金=G金--------①由物体漂浮条件可得:G木=F浮木----------------②绳子剪断前,金属球受到竖直向上绳子的拉力F、浮力和竖直向下的重力作用,木球受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力F,由力的平衡条件可得:F+F浮金=G金------③,F浮木′=G木+F------④由①③可得:F=F支持=2N-------⑤由②④⑤可得:F浮木′-F浮木=2N,因绳子剪断前木球排开水的体积V排′=(1-14)V木=34V木,绳子剪断后木球排开水的体积V排=(1-12)V木=12V木由阿基米德原理可得绳子剪断前后木球的浮力变化量:ρ水g×34V木 -ρ水g×12V木=2N,解得:ρ水gV 木=8N---------------⑥ 则绳子剪断前,木球所受的浮力:F 浮木′=ρ水g (1-14)V 木=34ρ水gV 木=34×8N=6N , 把G =mg =ρVg 和F 浮金=ρ水gV 金代入①式可得:F 支持+ρ水gV 金=ρ金gV 金,整理可得:(ρ金-ρ水)gV 金=F 支持=2N-------⑦由⑥⑦、金属球和木球的体积之比是1:8可得:ρ金=3ρ水=3×1.0×103kg/m 3=3×103kg/m 3,G 木=F 浮木′-F =6N-2N=4N ,已知V 金:V 木=1:8,则金属球受到的浮力F 金浮=ρ水gV 金=ρ水g ×18V 木=18×8N=1N ; 金属球的重力G 金=F 金浮+F =1N+2N=3N ,故C 符合题意,AB 不符合题意;D .绳子剪断前,木球和金属球整体漂浮,则总浮力F 浮前=G 木+G 金,绳子剪断前后,两物体所受的总浮力之差为:F 浮前-F 浮后=(G 木+G 金)-(G 木+F 金浮)=G 金-F 金浮=F =2N ,故D 不符合题意.2.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。
一、初中物理浮力类问题1.如图所示,甲图中圆柱形容器中装有适量的水.将密度均匀的木块 A 放入水中静止时,有 2/5 的体积露出水面,如图乙所示,此时水对容器底部的压强比图甲中水对容器底部的压强增加了 300 Pa.若在木块 A 上表面轻放一个质量为m1的物块,平衡时木块 A 仍有部分体积露出水面,如图丙所示,此时水对容器底部的压强比图甲中水对容器底部的压强增加了 400Pa.若将容器中的水换成另一种液体,在木块 A 上表面轻放一个质量为m2的物块,使平衡时木块 A 露出液面部分与丙图相同,如图丁所示.若m1:m2 =5:1,则下列说法中正确的是A.木块 A 的质量 m A与 m1之比为 1: 3B.在丁图中,液体的密度为0.9× 103kg/m 3C.在丁图中,液体对容器底部的压强比图甲水对容器底部的压强增加了360 PaD.在图丙中,木块 A 露出水面的体积与木块 A 的体积之比是 1:5【答案】 D【解析】【分析】【详解】AD.设 A 的体积为 V、容器的底面积为S,A 在水中漂浮,所以:F 浮 =ρ水 V 排 g=ρ水3Vg=G A,5甲图和乙图比较,容器底受到的压力差:△F=G A,比较甲乙两图,△ p=G A=水gV排水 g3V①S=5 =300Pa, ----S S同理,比较甲丙图,△ p′ = GA m1 g =水gV排'=400Pa,----②S S比较甲丁图,△ p ″ =G Am 2 g----③S① 得:②G A水g 3V S = 300Pa5= 300Pa ,SG A m 1 g, '400Pa S400Pa 水 gV 排S解得:m A :m 1 =3:1, V ′排=4V ;5此时木块 A 露出水面的部分占自身体积1,即木块 A 露出水面的体积与木块A 的体积之比5是 1:5,故 A 错误, D 正确.C .② - ①得:m 1 g=100Pa ,S 100Pa Sm 1=,g③- ①得:m 2 gS=△ p ″ -300Pa ,m 1: m 2=5:1,所以:20PaSm 2=,g解得:△ p ″ =320Pa ,故 C 错误.B .在丙图中,由于 m 1 和 A 漂浮,可得:ρ水 g 4 V=G A +m 1g=ρ水 g 3V+m 1g ,55则:1 m 1=ρ水V ,5在丁图中,ρ液 g 4 V= G A +m 2g=ρ水 g 3V+ m 2g ,5 5所以,43 m2=ρ液V-ρ水V ,55已知 m1:m2=5: 1,所以,(ρ水1V):(ρ液4V-ρ水3V) =5: 1,555解得:ρ液 =0.8ρ水 =0.8×1.0× 103kg/m 3=0.8× 103kg/m 3.故 B错误.2.如图弹簧测力计下悬挂一物体,当物体三分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5N,当物体二分之一的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力和该物体的密度分别为(ρ水 =1×103 kg/ m3,g=10N/kg )()33B. 9N, 0.8333333A.9N, 0.75 × 10kg/m× 10kg/m C. 8N, 0.75 × 10kg/m D. 8N, 0.8 × 10kg/m 【答案】 A【解析】【分析】【详解】设物体的体积为V,当物体三分之一的体积浸入水中时,则有F浮G F拉即1G5N ①水 g V3当物体二分之一的体积浸入水中时,则有F浮G F拉即水 g 1V2G 3N②联立①②解得水gV 12N③即物体浸没水中时,所受的浮力为F浮12N则物体的体积为V12N12N 1.2 10 3 m3水 g 1.0 103 kg m310 N kg将③代入①得G 9N因物体浸没时所受的浮力大于物体的重力,故物体从弹簧测力计上取下放入水中,物体静止时,物体漂浮于水面。
一、初中物理浮力类问题1.鸡蛋浮在盐水面上,如图所示,沿杯壁缓慢加入清水使鸡蛋下沉。
在此过程中,鸡蛋受到的浮力F 随着加水量m 的变化图像可能是图中的( )A .B .C .D .【答案】D 【解析】 【分析】鸡蛋漂浮在水面上,浮力等于鸡蛋的重力,逐步加入清水,盐水的密度减小,当鸡蛋密度与盐水密度相同时,鸡蛋悬浮,浮力还等于鸡蛋的重力,随着清水的逐渐加入,盐水的密度逐渐减小,鸡蛋逐渐下降,当完全浸没后鸡蛋排开水的体积不变,根据浮力公式可知鸡蛋所受浮力逐渐减小。
【详解】加入清水的过程中,当鸡蛋漂浮和悬浮时,所受浮力等于鸡蛋的重力,则浮力不变;鸡蛋完全浸没后随着盐水密度减小,但鸡蛋排开水的体积不变,根据公式F gV ρ=浮液排可知,鸡蛋所受浮力逐渐减小,但浮力最小为排开水的重,不会减小为0,所以浮力最终趋于不变。
故选D 。
2.如图,小鱼口中吐出的气泡在升至水面的过程中,体积会逐渐变大,则气泡受到的浮力和气泡内气体压强的变化情况是( )A .浮力不变,压强不变B .浮力变小,压强变小C .浮力变大,压强变大D .浮力变大,压强变小【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 根据浮排F gV ρ=可知,气泡的体积在变大,那么气泡受到的浮力也在变大;气泡的体积变大,气体质量不变,那么气泡里面气体的压强在变小。
故选D 。
3.三个相同容器里盛有密度不同的三种液体,将同一个小球先后放入三个容器中,静止时位置如图所示,容器中的液面到容器底的距离都相等。
下列说法正确的是( )A .在甲液体中小球所受的重力小于浮力B .小球在丙液体中所受浮力等于小球在乙液体中所受浮力C .甲乙丙三种液体对容器底的压强相同D .甲容器对桌面的压力最大 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A .小球在甲液体中处于漂浮状态,则所受的重力等于浮力,故A 错误;B .小球在丙液体中是下沉的,则所受的浮力小于其所受的重力,而在乙液体中,小球处于悬浮状态,则此时小球所受的浮力等于其所受的重力,即在小球在丙液体中所受浮力小于在乙液体中所受浮力,故B 错误;C .由小球在三种液体中的浮沉状态知,ρ甲>ρ乙>ρ丙,而小球放入液体中后,三个容器中的液面相平,即液体到容器底的深度相同,根据p =ρgh 得,p 甲>p 乙>p 丙,故C 错误;D .由图可知,在甲容器中,小球部分浸入液体中,则排开的液体体积小于小球的体积,而乙、丙中,小球浸没在液体中,则排开液体的体积等于小球的体积,但小球放入液体后,液面相平,所以三个容器中所装的液体的体积的大小关系为V 甲>V 乙=V 丙,而容器对桌面的压力F =G 液+G 容器=m 液g +G 容器=ρVg +G 容器且ρ甲>ρ乙>ρ丙,所以甲容器对桌面的压力最大,故D 正确。
一、初中物理浮力类问题1.如图甲所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器重8N,容器的底面积为100cm2,在弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块,从水面上方开始以恒定的速度,缓慢直至全部浸没入水中,容器内水的深度由16cm升高到20cm在金属块未触底且水未溢出的过程中,弹簧测力计示数F随时间t变化的图像如图乙所示。
若不计水的阻力,则下列分析不正确的是()A.金属块未浸入水中时,水对容器底的压强为1600PaB.金属块浸没后受到的浮力为4NC.金属块的密度为2.5×103kg/m3D.金属块浸没在水中后,容器对桌面的压强为2400Pa【答案】D【解析】【分析】【详解】A.物块未放入水中时,容器底受到的水的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.16m=1600Pa故正确,不符合题意;B.由图乙可知,空气中弹簧测力计的示数等于物体重力为10N,浸没后弹簧测力计的示数为6N,由称重法可知金属块浸没后受到的浮力为10N-6N=4N故正确,不符合题意;C.物块浸没后,水的深度增加量∆=h20cm-16cm=4cm=0.04m物块浸没在水中时物体排开水的体积243==∆=⨯⨯0.01m0.04m=410mV V S h-排物物块的质量10N =1kg 10N /kgG m g == 物块的密度33431kg 2.510kg /m 410m m V ρ-===⨯⨯物物 故正确,不符合题意;D .由于力的作用是相互的,液体给物块4N 的浮力,则物块给装置4N 的压力,容器中水的重力为3322=10kg/m 110m 0.16m 10N /kg=16N G m g V g ρ-==⨯⨯⨯⨯水水水水因此金属块浸没在水中后,容器对桌面的压强为3228N +16N +4N = 2.810Pa 110mS G F G F p S -===⨯⨯++压容器水 故错误,符合题意。
一、初中物理浮力类问题1.如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上端连有一边长为0.1m 的正方体物块A ,容器中水的深度为40cm 时,物块A 刚好完全浸没在水中,容器侧面的底部有一个由阀门B 控制的出水口,打开阀门B ,使水缓缓流出,当物块A 有2/5的体积露出水面时,弹簧恰好处于自然伸长状态(即恢复原长没有发生形变),此时关闭阀门B 弹簧受到的拉力F 跟弹簧的伸长量ΔL 关系如图所示(不计弹簧所受的浮力,物块A 不吸水)则下列分析不正确的是( )A .打开阀门前物块A 受到的浮力10NB .物块A 的密度0.6×10kg/m 3C .物块A 刚好完全浸没在水中时,弹簧伸长了2cmD .弹簧恰好处于自然伸长状态时水对容器底部的压强3.6×103Pa 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】A .打开阀门前,物块A 刚好完全浸没在水中,则V 排=V A =(0.1 m)3=1×10−3m 3所以F 浮=ρ水gV 排=1.0×103kg/m 3×10N/kg×1×10−3m 3=10N故A 正确;B .当弹簧恰好处于自然伸长状态,物块A 是处于漂浮状态,故F 浮=G 得ρ水gV 排=ρA gV A所以ρ水×35V A =ρA V A 则ρA =A V V 排ρ水=A A35V V ρ水=35×1.0×103kg/m 3=0.6×103kg/m 3故B 正确;CD .漂浮时,物块受平衡力,由题意知G =F ′浮=ρ水gV ′排=1.0×103kg/m 3×10N/kg×(1−35)×1×10−3m 3=6N全部浸没时,根据物块A 受平衡力作用可知:弹力F =F 浮−G =10N−6N =4N由图象可知此时弹簧伸长了ΔL =2cm ,所以弹簧处于自然状态时水深h =40cm−25×10cm−2cm =34cm =0.34m水对容器底部压强p =ρ水gh =1.0×103kg/m 3×10N/kg×0.34m =3.4×103Pa故C 正确,D 错误。
一、初中物理浮力类问题1.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 力计示数为 2N 。
下列说法正确的是( )A .小球的体积为 400cm 3B .小球的密度为 1. 25g/cm 3C .剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为 5ND .缓缓向下移动弹簧测力计,小球对测力计的拉力最小可达到 1N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】A .由题知,小球受到的浮力5N 2N 3N F G F =-=-=示浮由F gV ρ=浮液排得,小球排开液体的体积433333N 310m 110k /m 10N /kg300cm F V g g ρ-===⨯=⨯⨯浮排水 小球的体积332300cm 600cm V =⨯=故A 错误;B .由G mg =得,小球的质量是5N 0.5kg 500g 10N/kgG m g ==== 小球的密度3333500g 0.83/cm 0.8310kg/m 600cm m V ρ=≈=⨯=故B 错误;C .由于小球的密度小于水的密度,所以当剪断悬吊小球的细线后,小球最终漂浮,此时小球受到的浮力等于重力等于5N ,故C 正确;D .缓缓向下移动弹簧测力计,当小球全部浸没时受到的浮力3343'110kg/m 10N/kg 610m 6N F gV ρ-==⨯⨯⨯⨯=浮液排由于此时受到的浮力大于小球的重力,所以物体将上浮,小球对测力计的拉力最小为0N ,故D 错误。
故选C 。
2.如图,小鱼口中吐出的气泡在升至水面的过程中,体积会逐渐变大,则气泡受到的浮力和气泡内气体压强的变化情况是( )A .浮力不变,压强不变B .浮力变小,压强变小C .浮力变大,压强变大D .浮力变大,压强变小【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 根据浮排F gV ρ=可知,气泡的体积在变大,那么气泡受到的浮力也在变大;气泡的体积变大,气体质量不变,那么气泡里面气体的压强在变小。
一、初中物理浮力类问题1.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图(甲);图(乙)是弹簧测力计示数F 与物体下降高度h 变化关系的图像,则下列说法中正确的是A .物体的体积是500cm 3B .物体受到的最大浮力是5NC .物体的密度是332.2510kg /m ⨯D .物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由乙图可知,物体重9N ,全部浸入水中时受到的浮力是9N-5N=4N ,刚刚浸没时上表面受到水的压力为0,所以下表面受到水的压力等于浮力4N ,则BD 错误; 物体浸没时-43334====4101.010/10/F NV V m g kg m N kgρ⨯⨯⨯浮物排液, 故A 错误; 物体的密度:33-439= 2.2510/10/410m G N kg m V gV N kg mρ===⨯⨯⨯, 故C 正确。
故答案为C 。
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。
一、初中物理浮力类问题1.弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中如图(甲);图(乙)是弹簧测力计示数F 与物体下降高度h 变化关系的图像,则下列说法中正确的是A .物体的体积是500cm 3B .物体受到的最大浮力是5NC .物体的密度是332.2510kg /m ⨯D .物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由乙图可知,物体重9N ,全部浸入水中时受到的浮力是9N-5N=4N ,刚刚浸没时上表面受到水的压力为0,所以下表面受到水的压力等于浮力4N ,则BD 错误; 物体浸没时-43334====4101.010/10/F NV V m g kg m N kgρ⨯⨯⨯浮物排液, 故A 错误; 物体的密度:33-439= 2.2510/10/410m G N kg m V gV N kg mρ===⨯⨯⨯, 故C 正确。
故答案为C 。
2.如图,小鱼口中吐出的气泡在升至水面的过程中,体积会逐渐变大,则气泡受到的浮力和气泡内气体压强的变化情况是( )A .浮力不变,压强不变B .浮力变小,压强变小C .浮力变大,压强变大D .浮力变大,压强变小【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 根据浮排F gV ρ=可知,气泡的体积在变大,那么气泡受到的浮力也在变大;气泡的体积变大,气体质量不变,那么气泡里面气体的压强在变小。
故选D 。
3.如图,两个相同的空塑料瓶,瓶口扎上橡皮膜,竖直的浸没在水中,甲瓶口朝上,乙瓶口朝下,若甲瓶恰好悬浮,则( )A .乙瓶可能悬浮B .两瓶受到的浮力相等C .甲瓶内气体的压强较大D .乙瓶内气体密度较大【答案】D 【解析】 【详解】AB .已知两个空塑料瓶是相同的,则两个空塑料瓶的重力相等;甲瓶恰好悬浮,则甲瓶受到的浮力等于瓶的重力;由图可知:乙瓶的橡皮膜朝下时,浸入液体的深度大,橡皮膜凹的更明显,则乙瓶排开水的体积小于甲瓶排开水的体积,根据阿基米德原理可知:乙瓶受到的浮力小于甲瓶受到的浮力,则乙瓶受到的浮力小于瓶的重力;所以,乙瓶会下沉,故AB 不符合题意;CD .由于两个空塑料瓶是相同的,瓶内空气质量相同,乙瓶橡皮膜凹进得更多,体积变小,故乙瓶内空气的密度变大;乙瓶内空气的压强也变大,故C 不符合题意,D 符合题意。
一、初中物理浮力类问题1.如图所示,浸入某液体中的物体恰好悬浮。
物体的上、下表面积1S 和2S ,并且12<S S ;此时物体下表面与上表面受到液体的压力差为F ∆;现用手将物体缓慢下压一段距离,松手后( )A .物体保持悬浮,因为F ∆不变B .物体保持悬浮,但F ∆变大C .物体将上浮,因为F ∆变大D .物体将下沉,因为F ∆变小 【答案】B 【解析】 【详解】物体悬浮在液体中,说明其密度等于液体的密度;现用手将物体缓慢下压一段距离后,物体和液体的密度均不变,该物体仍然悬浮。
根据F gV ρ=浮液排知,用手将物体缓慢下压一段距离后,液体密度不变,排开液体的体积不变,浮力不变;因为浮力产生的原因:上下表面所受的压力差,此时浮力=下表面压力-上表面压力-侧面压力,当深度增加时,侧面压力变大,所以F ∆变大,故B 项符合题意、ACD 项不符合题意;2.将一密度均匀的正方体轻轻放入盛满浓盐水的大烧杯中,静止后有72g 浓盐水溢出;若将该物体轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有64g 煤油溢出(浓盐水密度为1.2×103kg/m 3,煤油密度为0.8×103kg/m 3),则以下选项不可能的是( ) A .该物体前后两次所受浮力之比为9:8 B .该物体前后两次排开液体体积之比为3:4 C .该物体的密度为0.9×103kg/m 3 D .该物体在煤油中可能沉底或悬浮 【答案】D 【解析】 【详解】A .因为大烧杯内原来装满浓盐水,所以,由阿基米德原理可知,物体在盐水中受到的浮力F 浮盐水=G 排=G 溢水=m 溢水g =0.072kg ×10N/kg=0.72N物体在煤油中受到的浮力F 浮煤油=G 排=G 溢煤油=m 溢煤油g =0.064kg ×10N/kg=0.64N故该物体前后两次所受浮力之比为0.72N:0.64N=9:8故A 不符合题意;B .该物体前后两次排开液体体积之比为F g ρ浮盐水盐水:F g ρ浮煤油煤油=330.72N 1.210kg /m 10N /kg ⨯⨯:330.64N0.810kg /m 10N /kg⨯⨯ =3:4 故B 不符合题意;D .由F 浮=ρ水V 排g 得排开水的体积V 排水=F gρ浮盐水 =330.72N1.210kg /m 10N /kg⨯⨯ =6×10−5m 3 假设物体在盐水中悬浮或下沉,则物体的体积V =V 排水=6×10−5m 3由于煤油的密度小于盐水,所以物体在煤油中一定下沉,则排开煤油的体积V 排煤油=V =6×10−5m 3排开煤油的质量应该为m 排煤油=ρ煤油V 排煤油=0.8×103kg/m 3×6×10−5m 3=0.048kg=48g因为m 排煤油<64g ,所以物体在盐水中不能悬浮或下沉;可见,物体在盐水中一定漂浮,则物体的重力G =F 浮=0.72N ,物体受到煤油的浮力F 浮煤油=G 排=G 溢煤油=m 溢煤油g =0.064kg ×10N/kg=0.64N因为F 浮煤油<G ,所以物体在煤油中下沉,故D 符合题意; C .则物体的体积V =V 排煤油=V 溢煤油=m ρ溢煤油煤油=364g 0.8g /cm=80cm 3物体的质量m =G g =0.72N10N /kg=0.072kg=72g 物体的密度ρ=m V =372g 80cm=0.9g/cm 3=0.9×103kg/m 3 故C 不符合题意。
一、初中物理浮力类问题1.如图甲,将金属球和木球用细绳相连放入某种液体中时,木球露出液面的体积为它自身体积的14,当把细绳剪断后,金属球沉底,木球露出液面的体积是它自身体积的一半,这时金属球受到池底对它的支持力为2N,如图乙,若已知金属球和木球的体积之比是1:8,则A.金属球的重力为2NB.绳子剪断前,木球所受的浮力为8NC.金属球的密度为3×103kg/m3D.绳子剪断前后,两球所受的总浮力相差1N【答案】C【解析】【详解】ABC.把绳子剪断后,木球漂浮,金属球沉底,此时金属球处于平衡状态,受到竖直向上的支持力、浮力和竖直向下的重力作用,由力的平衡条件可得:F支持+F浮金=G金--------①由物体漂浮条件可得:G木=F浮木----------------②绳子剪断前,金属球受到竖直向上绳子的拉力F、浮力和竖直向下的重力作用,木球受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力F,由力的平衡条件可得:F+F浮金=G金------③,F浮木′=G木+F------④由①③可得:F=F支持=2N-------⑤由②④⑤可得:F浮木′-F浮木=2N,因绳子剪断前木球排开水的体积V排′=(1-14)V木=34V木,绳子剪断后木球排开水的体积V排=(1-12)V木=12V木由阿基米德原理可得绳子剪断前后木球的浮力变化量:ρ水g×34V木 -ρ水g×12V木=2N,解得:ρ水gV 木=8N---------------⑥ 则绳子剪断前,木球所受的浮力:F 浮木′=ρ水g (1-14)V 木=34ρ水gV 木=34×8N=6N , 把G =mg =ρVg 和F 浮金=ρ水gV 金代入①式可得:F 支持+ρ水gV 金=ρ金gV 金,整理可得:(ρ金-ρ水)gV 金=F 支持=2N-------⑦由⑥⑦、金属球和木球的体积之比是1:8可得:ρ金=3ρ水=3×1.0×103kg/m 3=3×103kg/m 3,G 木=F 浮木′-F =6N-2N=4N ,已知V 金:V 木=1:8,则金属球受到的浮力F 金浮=ρ水gV 金=ρ水g ×18V 木=18×8N=1N ; 金属球的重力G 金=F 金浮+F =1N+2N=3N ,故C 符合题意,AB 不符合题意;D .绳子剪断前,木球和金属球整体漂浮,则总浮力F 浮前=G 木+G 金,绳子剪断前后,两物体所受的总浮力之差为:F 浮前-F 浮后=(G 木+G 金)-(G 木+F 金浮)=G 金-F 金浮=F =2N ,故D 不符合题意.2.在水平桌面上有甲乙两个完全相同的烧杯,两个烧杯内分别盛满密度为ρ甲和ρ乙的两种液体,把两个完全相同的小球轻轻地放入甲、乙烧杯内,静止时如图所示,烧杯对桌面的压强分别为p 甲和p 乙,小球所受浮力分别为F 甲和F 乙,下列判断正确的是( )A .F F =甲乙B .ρρ甲乙>C .p p =甲乙D .F F <甲乙【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AD .由图可知,小球在甲中漂浮,则F 甲=G ,在乙中下沉,则F 乙<G ,又因为两球完全相同,所以F甲>F乙,故AD错误;B.由图可知,小球在甲中漂浮,则ρ球<ρ甲,在乙中下沉,则ρ球>ρ乙,所以ρ甲>ρ乙,故B正确;C.烧杯对桌面的压力等于烧杯、烧杯内液体和小球的总重力,由图知,甲、乙液体体积开始时相同,放入小球后甲中漂浮、乙中下沉,乙中溢出的液体多,故甲烧杯内剩余液体的体积大于乙烧杯内液体的体积,又知ρ甲>ρ乙,根据m=ρV和G=mg可知甲烧杯内液体的重力大于乙烧杯内的重力,又因为两烧杯、两小球的重力均相等,故甲杯对水平桌面的压力大于乙杯对水平桌面的压力;又因为烧杯的底面积相等,根据FpS可知,甲杯对水平桌面的压强大于乙杯对水平桌面的压强,即p甲>p乙,故C错误。
一、初中物理浮力类问题1.如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M 的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N ,连接圆柱体M 与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N 。
圆柱体M 高为3m ,底面积为0.02m 2,密度为34.510⨯kg/m 3。
在绳端拉力F 作用下,圆柱体M 从其下表面距水面15m 处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min ,在这个过程中,拉力F 的功率为160W ,滑轮组的机械效率为η,钢架对定滑轮的拉力为T 。
在圆柱体M 被缓慢拉出水的过程中,圆柱体M 的下表面受到水的压强为p 。
不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,g 取10N/kg 。
下列选项中正确的是A .压强p 的最小值为15000PaB .拉力T 的大小为2700NC .拉力F 的大小为640ND .滑轮组的机械效率为90% 【答案】A 【解析】 【分析】(1) 对动滑轮和物体做整体受力分析,对定滑轮做受力分析,根据=F gV ρ浮液排,求得M 所受的浮力,再根据重力和浮力之比可求得M 的重力,从而可求得拉力F 大小; (2) 因M 有三段绳子承担,根据平衡条件M 3F F G G +=+浮轮,可求得拉力T 的大小; (3) 根据M M M M ()==+()W W G F h G F W W W G F G h G F G η--==-+-+有有浮浮浮浮总有额动动可求得滑轮组的机械效率;(4)由绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N 和连接圆柱体M 与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N ,可知圆柱体M 的下表面受到水的压力,再利用Fp S=可求得压强p 的最小值。
【详解】C .圆柱体M 从其下表面距水面15m 处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min ,注意物体上升了12m ,可计算重物上升的速度12m 1m/s 360s 15s v t ===⨯物 动滑轮一共绕了3段绳子,因此绳自由端移动速度为1=3=3m/s 0.2m/s 15v v ⨯=绳物 拉力F 的功率为160W ,根据P Fv =得出拉力160W 800N 0.2m/sP F v === 故C 项错误。
一、初中物理浮力类问题1.如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器。
其中甲容器内只有水;乙容器内有木块漂浮在水面上;丙容器内有一个装有铝块的平底塑料盒漂浮在水面上,塑料盒底始终与容器底平行,且塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半;丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。
已知四个容器中的水面一样高,ρ木=0.6×103kg/m 3,ρ酒精=0.8×103kg/m 3,ρ铝=2.7×103kg/m 3,对于这一情景,有如下一些说法: ①各容器对水平桌面的压强相同;②向乙容器中倒入酒精后,木块底部受到的压强将增大;③将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,塑料盒底距容器底的距离的增大值等于水面下降的高度值;④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力的大小。
上述说法中正确的一组是( )A .①②B .②③C .③④D .①③【答案】D 【解析】 【分析】①综合分析四个容器的受力情况,利用P =FS可比较它们对桌面的压强大小;②利用物体漂浮时受到浮力不变,底部受到液体压力不变分析;③利用物体从水中出来的体积等于水在容器中下降的体积可解得;④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受细线拉力值的大小来判断。
【详解】①甲、乙 、丙 、丁容器中水面相平,由p gh ρ=液液,F =pS 又底面积相等,得容器底部受水的压力相等,而容器的底部只受水的压力,又是圆柱形容器,容器壁不承受液体压力,也不因液体作用对底部产生附加压力,故容器底部受到的压力等于容器中所有物体的向下压力,所以四个容器中,各容器中所有物体向下压力相等,而容器又相同,故四个容器对桌面的压力相等;由于四个容器底面积相等,由P =FS可知各容器对水平桌面的压强相同故①正确。
②向乙容器中倒入酒精后,使水的密度减小,但木块还漂浮,木块受到浮力不变,上表面没有水,所以木块受到水向上压力大小没变,等于浮力,木块底面积也没变,故木块底部受到的压强不变,故②错误;③将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,由于前、后都漂浮,塑料盒的总重力减小,受到浮力减小,造成排开水的体积减小,设为V ∆排 ,盒底相对水面上升为h 升,由题意有==V S h S h ∆排升容器降盒1=2S S 盒容器=2h h 升降又塑料盒底距容器底的距离的增大值为=2=h h h h h h '=--升降降降降故③正确;④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受细线拉力的大小,因为拉力小于重力。
一、初中物理浮力类问题1.如图甲,将金属球和木球用细绳相连放入某种液体中时,木球露出液面的体积为它自身体积的14,当把细绳剪断后,金属球沉底,木球露出液面的体积是它自身体积的一半,这时金属球受到池底对它的支持力为2N,如图乙,若已知金属球和木球的体积之比是1:8,则A.金属球的重力为2NB.绳子剪断前,木球所受的浮力为8NC.金属球的密度为3×103kg/m3D.绳子剪断前后,两球所受的总浮力相差1N【答案】C【解析】【详解】ABC.把绳子剪断后,木球漂浮,金属球沉底,此时金属球处于平衡状态,受到竖直向上的支持力、浮力和竖直向下的重力作用,由力的平衡条件可得:F支持+F浮金=G金--------①由物体漂浮条件可得:G木=F浮木----------------②绳子剪断前,金属球受到竖直向上绳子的拉力F、浮力和竖直向下的重力作用,木球受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力F,由力的平衡条件可得:F+F浮金=G金------③,F浮木′=G木+F------④由①③可得:F=F支持=2N-------⑤由②④⑤可得:F浮木′-F浮木=2N,因绳子剪断前木球排开水的体积V排′=(1-14)V木=34V木,绳子剪断后木球排开水的体积V排=(1-12)V木=12V木由阿基米德原理可得绳子剪断前后木球的浮力变化量:ρ水g×34V木 -ρ水g×12V木=2N,解得:ρ水gV木=8N---------------⑥则绳子剪断前,木球所受的浮力:F浮木′=ρ水g(1-14)V木=34ρ水gV木=34×8N=6N,把G=mg=ρVg和F浮金=ρ水gV金代入①式可得:F支持+ρ水gV金=ρ金gV金,整理可得:(ρ金-ρ水)gV金=F支持=2N-------⑦由⑥⑦、金属球和木球的体积之比是1:8可得:ρ金=3ρ水=3×1.0×103kg/m3=3×103kg/m3,G木=F浮木′-F=6N-2N=4N,已知V金:V木=1:8,则金属球受到的浮力F金浮=ρ水gV金=ρ水g×18V木=18×8N=1N;金属球的重力G金=F金浮+F=1N+2N=3N,故C符合题意,AB不符合题意;D.绳子剪断前,木球和金属球整体漂浮,则总浮力F浮前=G木+G金,绳子剪断前后,两物体所受的总浮力之差为:F浮前-F浮后=(G木+G金)-(G木+F金浮)=G金-F金浮=F=2N,故D不符合题意.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。
一、初中物理浮力类问题1.如图所示,浸入某液体中的物体恰好悬浮。
物体的上、下表面积1S 和2S ,并且12<S S ;此时物体下表面与上表面受到液体的压力差为F ∆;现用手将物体缓慢下压一段距离,松手后( )A .物体保持悬浮,因为F ∆不变B .物体保持悬浮,但F ∆变大C .物体将上浮,因为F ∆变大D .物体将下沉,因为F ∆变小 【答案】B 【解析】 【详解】物体悬浮在液体中,说明其密度等于液体的密度;现用手将物体缓慢下压一段距离后,物体和液体的密度均不变,该物体仍然悬浮。
根据F gV ρ=浮液排知,用手将物体缓慢下压一段距离后,液体密度不变,排开液体的体积不变,浮力不变;因为浮力产生的原因:上下表面所受的压力差,此时浮力=下表面压力-上表面压力-侧面压力,当深度增加时,侧面压力变大,所以F ∆变大,故B 项符合题意、ACD 项不符合题意;2.在水平桌面上,有甲、乙两个完全相同的烧杯,甲、乙两杯中盐水的密度分别为ρ甲和ρ乙。
把同一个鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中漂浮在盐水表面,而在乙杯中却悬浮在盐水中,经测量放入鸡蛋后甲、乙两杯中液面高度相同,如图所示,鸡蛋在甲、乙两杯中所受盐水压力的合力分别为F 甲和F 乙,鸡蛋所受的浮力分别为'F 甲 和'F 乙 ,盐水对杯底的压强分别为p 甲和p 乙。
则下列结论中正确的是( )A .F 甲<F 乙B .'F 甲>'F 乙C .ρ甲<ρ乙D .p 甲>p 乙【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】AB .由浮力产生的原因可知鸡蛋在甲、乙两杯中所受盐水压力的合力即为浮力,甲中鸡蛋漂浮,浮力等于重力,乙中鸡蛋悬浮浮力等于重力,因此F 甲=F 乙,'F 甲='F 乙,故AB 错误; CD .甲中鸡蛋漂浮,因此ρ甲>ρ蛋,乙中鸡蛋悬浮,因此ρ乙=ρ蛋,因此ρ甲>ρ乙,由p gh ρ= 可知,深度相同,p 甲>p 乙,故C 错误,D 正确; 故选D 。
一、初中物理浮力类问题1.如图所示,装有石块的小船浮在水面上时,所受浮力为1F ,当把石块卸入水中后,小船所浮力为2F ,池底对石块的支持力为N ,这时( )A .石块所受的浮力为12F F N --B .池底所受压力减小了NC .石块所受的重力大于12F F -D .船所排开水的体积减少了2N F g ρ+水【答案】A 【解析】 【详解】AC .装有石块的小船浮在水面上时,所受浮力为1F ,由漂浮条件可知:1F G G =+石船当把石块卸入水中后,小船所浮力为2F ,则:2F G =船所以:12G F F =-石故C 项不符合题意;石块静止在池底时受力平衡,所以:F NG +=石浮石块所受的浮力:12F G N F F N =-=--石浮故A 项符合题意;B .由图可知,由图水池粗细均匀,所以池底受到的压力等于池中物体的总重力,石块投入水中前面,水、小船、石块的总重力不变,所以池底受到的压力不变,故B 项不符合题意;D .由A 知,石块放入水中后船受到的浮力减小:12F F F G ∆=-=石浮船由阿基米德原理可知船减小的排开水体积:12F F V gρ-∆=排水 石块沉入中静止时:G F N =+石浮则:12F F F N -=+浮所以:2112N F F F F F +=+-浮>故D 项不符合题意;2.如图所示,一薄壁圆柱形容器盛有水,用弹簧测力计竖直吊着重为10牛的实心物块A 浸在水中,物块A 处于静止状态,与物块A 未浸入水中相比较,下列说法正确的是( )A .物块A 受到的浮力等于10牛B .水对容器底部的压力增加量等于10牛C .水对容器底部的压力保持不变D .容器对水平地面的压力增加量小于10牛【答案】D 【解析】 【详解】A .由图示可知,测力计的示数不为零,根据F 浮= F 1-F 2,所以可知物块所受的浮力应小于物块的重力10N ,故A 错误;B .水对容器底部压力的增加量等于浮力的大小,也小于10N ,故B 错误;C .水对容器底部的压力变大(等于浮力),故C 错误;D .容器对水平地面的压力增加量等于10N 减去浮力,小于10N ,故D 正确。
一、初中物理浮力类问题1.如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M 的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N ,连接圆柱体M 与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N 。
圆柱体M 高为3m ,底面积为0.02m 2,密度为34.510⨯kg/m 3。
在绳端拉力F 作用下,圆柱体M 从其下表面距水面15m 处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min ,在这个过程中,拉力F 的功率为160W ,滑轮组的机械效率为η,钢架对定滑轮的拉力为T 。
在圆柱体M 被缓慢拉出水的过程中,圆柱体M 的下表面受到水的压强为p 。
不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,g 取10N/kg 。
下列选项中正确的是A .压强p 的最小值为15000PaB .拉力T 的大小为2700NC .拉力F 的大小为640ND .滑轮组的机械效率为90% 【答案】A 【解析】 【分析】(1) 对动滑轮和物体做整体受力分析,对定滑轮做受力分析,根据=F gV ρ浮液排,求得M 所受的浮力,再根据重力和浮力之比可求得M 的重力,从而可求得拉力F 大小; (2) 因M 有三段绳子承担,根据平衡条件M 3F F G G +=+浮轮,可求得拉力T 的大小; (3) 根据M M M M ()==+()W W G F h G F W W W G F G h G F G η--==-+-+有有浮浮浮浮总有额动动可求得滑轮组的机械效率;(4)由绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N 和连接圆柱体M 与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N ,可知圆柱体M 的下表面受到水的压力,再利用Fp S=可求得压强p 的最小值。
【详解】C .圆柱体M 从其下表面距水面15m 处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min ,注意物体上升了12m ,可计算重物上升的速度12m 1m/s 360s 15s v t ===⨯物 动滑轮一共绕了3段绳子,因此绳自由端移动速度为1=3=3m/s 0.2m/s 15v v ⨯=绳物 拉力F 的功率为160W ,根据P Fv =得出拉力160W 800N 0.2m/sP F v === 故C 项错误。
一、初中物理浮力类问题1.甲、乙两完全相同的烧杯中装有不同液体,放入两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯中液面恰好相平,如图所示。
液体对两个物体下底面的压强分别是p 甲、p 乙,容器对水平桌面的压力分别是F 甲、F 乙。
下列判断正确的是( )A .p p <甲乙 F F =甲乙B .>p p 甲乙 F F <甲乙C .p p <甲乙 F F 甲乙>D .>p p 甲乙 F F 甲乙>【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】由图可知,甲烧杯中的物体漂浮在液体中,乙烧杯中的物体悬浮在液体中,所以甲烧杯中的物体和乙烧杯中的物体所受的浮力都等于物体的重力,即F FG ==浮甲浮乙物又根据压强与浮力关系,可知F p S =浮甲甲底 F p S p S =-浮乙乙顶乙底则p S p S p S =-乙顶甲底乙底即0p p p =->乙顶乙底甲底故p p <甲乙;因为甲烧杯中的物体浸入液体的体积小于乙烧杯中的物体浸入液体的体积,根据公式F gV ρ=浸浮液可知甲液体的密度大于乙液体的密度;两烧杯对水平桌面的压力分别为()F G G G G G g hS V ρ=++=++-甲甲甲浸物甲液物容容容 ()F G G G G G g hS V ρ=++=++-乙乙乙浸物乙液物容容容由于F gVG ρ==甲甲浸浮甲物 F gV G ρ==乙乙浸浮乙物则F G ghS ρ=+甲甲容容F G ghS ρ=+乙乙容容因为ρρ甲乙>,则F F 甲乙>故选C 。
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.在水平桌面上有甲乙两个完全相同的烧杯,两个烧杯内分别盛满密度为ρ甲和ρ乙的两种液体,把两个完全相同的小球轻轻地放入甲、乙烧杯内,静止时如图所示,烧杯对桌面的压强分别为p 甲和p 乙,小球所受浮力分别为F 甲和F 乙,下列判断正确的是( )A .F F =甲乙B .ρρ甲乙>C .p p =甲乙D .F F <甲乙【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】AD .由图可知,小球在甲中漂浮,则F 甲=G ,在乙中下沉,则F 乙<G ,又因为两球完全相同,所以F 甲>F 乙,故AD 错误;B .由图可知,小球在甲中漂浮,则ρ球<ρ甲,在乙中下沉,则ρ球>ρ乙,所以ρ甲>ρ乙,故B 正确;C .烧杯对桌面的压力等于烧杯、烧杯内液体和小球的总重力,由图知,甲、乙液体体积开始时相同,放入小球后甲中漂浮、乙中下沉,乙中溢出的液体多,故甲烧杯内剩余液体的体积大于乙烧杯内液体的体积,又知ρ甲>ρ乙,根据m =ρV 和G =mg 可知甲烧杯内液体的重力大于乙烧杯内的重力,又因为两烧杯、两小球的重力均相等,故甲杯对水平桌面的压力大于乙杯对水平桌面的压力;又因为烧杯的底面积相等,根据Fp S=可知,甲杯对水平桌面的压强大于乙杯对水平桌面的压强,即p 甲>p 乙,故C 错误。
故选B 。
4.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 B .4牛C .6牛D .8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8N 6N 2N F G F =-=-=测浮根据阿基米德原理1F gV ρ=浮水可知,排开水的体积为1F V gρ=浮水若将金属块全部浸入水中,那么它排开水的体积为213V V =,此时它受到水的浮力为'21336N F gV g V F ρρ==⋅==浮水水浮测力计的示数为''8N 6N 2N F G F =-=-=测浮故选A .5.有一个实心物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为20N ;当把物体14体积浸入水中时,测力计的示数为18N 。
把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力是( ) A .2N B .8N C .18N D .20N 【答案】B 【解析】 【分析】本题考查浮力的计算。
【详解】由题意知,G 物=20N ,F 示=18N 。
由称重法,可知当物体14体积浸入水中时,受到的浮力 F 浮=G 物-F 示=20N -18N=2N根据阿基米德原理F 浮=ρgV 排得,此时物体排开水的体积43332=2101.010/10/F NV m g kg m N kgρ-==⨯⨯⨯浮排 而14V 物=V 排,所以 V 物=4V 排=8×10-4m 3当物体浸没时,浮力F 浮1=ρgV 排1=ρgV 物=1.0×103kg/m 3×10N/kg×8×10-4m 3=8N物体浸没时,浮力小于物体的重力,所以静止时,物体下沉到水底,那么浮力为8N ,故B 正确,ACD 都不正确。
故选B 。
6.水平桌面上,甲、乙两个相同的烧杯中盛有不同浓度的盐水。
现将两个相同的物块分别放入烧杯中,待物块静止时,两烧杯中液面恰好相平,如图所示。
则()A.甲烧杯中物块受到浮力较小B.甲、乙两烧杯底部受到液体的压强相等C.向甲烧杯中缓慢加盐,物块受到的浮力一直增大D.向乙烧杯中缓慢加水,物块受到的浮力一直减小【答案】A【解析】【分析】【详解】A.物体在甲中下沉,受到的浮力小于物体重。
在乙中漂浮,物体受到的浮力等于物体重;因此甲杯中物块受到浮力较小,故A正确;B.物体在甲中下沉ρρ<甲物在乙中漂浮ρρ>乙物则ρρ>乙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错误;C.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,物块漂浮,此时浮力等于其重力,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;D.在乙杯中漂浮时,物体受到的浮力等于物体重。
向乙杯中缓慢加水,盐水的密度不断减小,物体排开水的体积不断增多,当盐水密度等于物体密度时,物体悬浮,物体受到的浮力仍等于物体重力。
当盐水密度小于物体密度时,物体下沉,物体受到的浮力小于物体重。
物体沉入水底后,盐水密度继续减小,物体排开盐水的重力继续减小,物体受到的浮力也继续减小。
故物体受到的浮力先不变后减小,故D错误。
故选A。
7.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=2cm 3,V 乙=8cm 3,则甲、乙两种物质的密度分别为334g ===2g cm 2cmm V ρ甲甲甲 334g===0.5g cm 8cmm V ρ乙乙乙 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ρρρ甲乙水>>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a F gV gV ρρ浮水排水==b b b F G m g Vg ρ乙浮===其中ρρ乙水>,所以a b F F 浮浮>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。
8.小红将一块橡皮泥做成船的形状,放在盛有水的烧杯中,发现它漂浮在水面上,然后她再将橡皮泥捏成团放入水中,橡皮泥沉入水底。
比较前后两种情况,下列说法正确的是()A.橡皮泥漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小B.橡皮泥漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大C.橡皮泥沉底时受到的浮力等于它的重力D.橡皮泥沉底时排开水的体积与它漂浮时排开水的体积相等【答案】B【解析】【分析】【详解】A.物体的重力在水中漂浮和沉底时都不会改变,所以A错误;BC.漂浮时浮力等于橡皮泥的重力,沉底时浮力小于橡皮泥的重力,所以漂浮时的浮力大于沉底时的浮力,故B正确,C错误;D.沉底时和漂浮时受到的浮力不等,所以排开水的体积也不等,故D错误。
故选B。
9.某种材料制成的空心球漂浮在甲液体的液面上,但沉于乙液体中.利用这个信息可得()A.该材料的密度一定小于甲液体的密度B.该材料的密度一定大于乙液体的密度C.该材料的密度一定等于甲液体的密度D.该材料的密度一定等于乙液体的密度【答案】B【解析】【分析】【详解】设该材料的密度为ρ,若ρ<ρ甲,空心球会漂浮在甲液体的液面上;若ρ>ρ甲,若球是实心的,球会下沉;若球是空心的,当球的整体密度小于甲液体的密度时,球会漂浮在甲液体的液面上;故A、C都错,∵空心球沉于乙液体中,∴ρ>ρ球>ρ乙,故B正确,D错。
故选B。
10.如图甲所示,盛有水的薄壁圆柱形容器放在水平桌面上,容器重8N,容器的底面积为100cm2,在弹簧测力计下悬挂一个长方体金属块,从水面上方开始以恒定的速度,缓慢直至全部浸没入水中,容器内水的深度由16cm升高到20cm在金属块未触底且水未溢出的过程中,弹簧测力计示数F随时间t变化的图像如图乙所示。