初中物理《浮力》专题训练材料
1.(2016•长春模拟)在弹簧测力计悬挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部将要接触为止(水未溢出),如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象:求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是 N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 N;
(3)圆柱体的密度是 kg/m3(g=10N/kg);
(4)在圆柱体浸没后逐渐下降的过程中,水对烧杯底的压力 ,烧杯底对桌面的压强 (选填“变大”“变小”或“不变”)
2.(2016•番禺区校级模拟)如图所示的黑匣子底面积为S=1.5×10﹣2 m2、质量为m=30kg.黑匣子在海水中,可以发送人耳听不到的超声波脉冲,黑匣子发出的脉冲从深为h=3850m的海底垂直传递到海面可以被搜救船接收.(g=10N/kg,海水的ρ=1.1×103kg/m3)问:
(1)打捞过程中,黑匣子逐渐上升(未露出水面),它受到浮力大小如何变化?
(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)在海水中受到的浮力为99N,此黑匣子的体积多大?
(3)黑匣子的重力?
(4)平放在水平地面时,地面受到的压强是多大?
(5)黑匣子发射的超声波到达搜救船要多少时间?(超声波在海水中的速度是1540m/s)
3.(2016•新泰市模拟)中国“辽宁号”航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰,它的一些参数如表:
已知ρ海水=1.1×103kg/m3,g=10N/kg,求:
(1)满载时,舰所受的浮力和舰底海水的压强各是多大?
(2)舰在海上以最大航速匀速前进,10min通过的距离和所受阻力各是多大?
4.(2016•南皮县模拟)一艘排水量为1000t的货轮在海上航行,满载时受到的浮力是 N;它由海上驶入长江后,轮船所受浮力 (选填“变大”、“变小”或“不变”);轮船舱底在水面下5m,船底受到水的压强为 Pa;货轮从上海驶往重庆要经过葛洲坝和三峡大坝船闸,船闸是根据 原理建造的.(ρ海水=1.03×103kg/m3,取g=10N/kg)
5.(2016•阿城区模拟)如图所示,弹簧测力计吊着物块在空气中称时,读数为3N.当把物块浸没在煤油中称时,读数为2.5N.当把物块浸没在水中称时,读数为 2.5N(大于、小于或等于).由此得出结论:浸没在液体中的物体所受的浮力跟 有关.
6.(2016•天津一模)小薇在一已调零、能够准确测量的弹簧测力计下悬挂一重为G1、密度为ρ1的金属块,并在测力计刻度盘上力的刻线处分别标注相应的密度值(图中未画出),制成一个可以直接测量液体密度的“密度计”,使用时只需将悬挂的金属块完全浸入待测液体中(如图所示),就可以从刻度盘中“看”出此液体的密度.请你解答下列问题:
(1)在图中画出正常使用时,金属块沿竖直方向受力的示意图;
(2)推导出被测液体的密度ρ液与弹簧测力计示数F之间的关系式;
(3)若原测力计的分度值为F0,则改装后这只“密度计”的分度值是多少?
7.(2016•铁岭模拟)同学们在实验室里自制密度计.某同学选取了一支圆柱形铅笔,并且用一段相同的金属丝缠绕在铅笔的一端.自制的密度计可在液体中竖直漂浮.如图所示,根据它在液体中浸没的深度得知这种液体的密度.小芳的设计和制作过程如下:
①根据阿基米德原理及物体漂浮条件,推导出密度计在纯水中浸没的深度h的表达式.
②根据h的表达式,测量这支密度计自身的某些物理量,算出密度计在纯水中浸没的深度,在管上画上纯水的密度值线A(如图甲).
③把密度计放入纯水中,验证刻度线A的位置是否准确.
请你根据上述的内容完成下列问题:
(1)把密度计放在水中使其漂浮,如图乙所示.请你推导出密度计在纯水中浸没深度的表达式h(金属丝体积不计).
(2)请你写出②步骤中所需用的测量仪器及对应测量的物理量.
(3)步骤③中,若水面在刻度线A以上,请你简要写出一种校准的方法.
(4)若把校准后的密度计放在密度为1.1×103 kg/m3的盐水中,液面的位置在纯水密度值刻度线上方还是下方?为什么?
8.(2016•江都区一模)如图所示是某帆船运动爱好者使用的一款帆船,帆船由船体、帆杆、面积为8m2的三角帆和带有万向节的桅杆组成,质量为20kg,依靠风力在海面上行驶.下表是不同风速下,风能强度值.(g=10N/kg)
(1)从你所学知识角度判断:风吹帆船前进 (选填“能”或“不能”)说明运动需要力来维持.帆船的重力和浮力 (选填“是”或“不是”)一对平衡力.
(2)帆船运动爱好者登上帆船时,船体下沉了0.05m3,则他的体重大约是 N.
(3)某次运动中,船帆承受的风压为50Pa,此时风对船帆的作用力是 N.
(4)在一次海面风速为15m/s的帆船运动中,船受到了300N的水平风力作用,假设船以8m/s的水平速度在海面上行驶,求帆船的风能利用率.
9.(2016•海南校级三模)弹簧测力计下挂有一个重为12N、边长为10cm的正方体合金块,当把合金块全部浸入水中时,弹簧测力计的示数为2N,此时合金块的上表面距水面0.5m,求这个合金块的密度和受到的浮力?g取10N/kg.
10.(2016•青岛模拟)如图1所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中.图2是钢绳拉力随时间t变化的图象.若不计水的阻力,求:
(1)石料受到的重力;
(2)石料没入水中后,受到的浮力;
(3)石料的密度.
11.(2016•宜昌模拟)由于各方人员的艰苦努力,我国第一艘航母“辽宁舰”已经初步形成战斗力,若“辽宁舰”的满载排水量为6.18×104t,其满载并静止在海面上时(g取10N/kg).问:
(1)受到的浮力是多少N?
(2)排开海水的体积为多少m3.(ρ海水=1.03×103kg/m3)
(3)当舰载机全部起飞后,整舰排开的海水的体积会如何变化?
12.(2016•张家港市校级模拟)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.6N,当把零件浸没在水中时,弹簧测力计的示数是6.6N,求:(g取10N/kg)
(1)金属零件所受浮力为多少?
(2)金属零件的体积为多少?
(3)金属零件的密度为多少?
13.(2016•泸州模拟)如图所示,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,当容器中水的深度为20cm时,物块A有的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(已知ρ水=1×103 kg/m3,g取10N/kg).求:
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器缓慢加水,至物块A刚好浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,此时弹簧对木块A的作用力F.
14.(2016•淅川县一模)小亮在生活中发现木块总浮在水面上,铁块却沉入水底,由此他提出两个问题:
问题1:浸入水中的铁块是否受到浮力?
问题2:浮力大小与哪些因素有关?
为此他设计并完成了如图所示实验.
(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均 (选填“大于”或“等于”或“小于”)(a)图中弹簧测力计示数,说明浸入水中的铁块 (选填“受到”或“不受到”)浮力;
(2)做 (选填字母)三次次实验,是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度 关系(选填“有”或“无”).
(3)做(a)、(d)、(e)三次实验,是为了探究浮力大小与 的关系,得到的结论是 .
(4)小铁块的体积为100cm3,浸没在水中时受到的浮力是 N.
(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
15.(2016春•上海校级月考)一物体漂浮在水面上,它排开水的体积为5×10﹣3米3,求物体所受的浮力.
16.(2015•姜堰市模拟)如图所示是我国自主生产的某型号的水陆两用坦克,它的总质量22t,配备发动机的额定功率420kW.水上最大速度14km/h,陆地最大速度54km/h.(g=10N/kg)
(1)该水陆两用坦克漂浮在水面时,排开水的体积多大?(ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)该水陆两用坦克停在水平地面上时,履带着地总面积为4m2,坦克对地面的压强是多大?
(3)该水陆两用坦克在陆地上以最大速度匀速行驶过程中,受到的牵引力多大?
17.(2015春•江夏区期末)将一支质量为20g的密度计放入装有60ml水的量筒中,待静止后密度计位置如图所示,密度计所受浮力大小为 N,此时液面刻度应在量筒 ml处;将密度计取出擦干,放入装有60ml酒精的量筒(与装水量筒完全一样)中,密度计静止后酒精液面的高度 之前水面高度.(选填“大于/等于/小于”)
18.(2015秋•临海市期末)如图是探究“影响浮力大小的因素”的实验装置.请回答下列问题:
(1)物体浸没在水中受到的浮力为 N.
(2)要探究浮力的大小与所浸液体的密度有关,应选择实验 (填字母).
(3)比较实验A、B、C、D,可得出的结论是 .
初中物理《浮力》专题训练材料
参考答案与试题解析
1.(2016•长春模拟)在弹簧测力计悬挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部将要接触为止(水未溢出),如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象:求:
(1)分析图象可知,圆柱体重力是 12 N;
(2)圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是 8 N;
(3)圆柱体的密度是 1.5×103 kg/m3(g=10N/kg);
(4)在圆柱体浸没后逐渐下降的过程中,水对烧杯底的压力 不变 ,烧杯底对桌面的压强 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)
【解答】解:(1)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,G=F拉=12N.
(2)从h=7cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,对圆柱体受力分析可知,
F浮=G﹣F拉=12N﹣4N=8N.
(3)由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得:
V排===8×10﹣4m3,
因为物体是全部浸没,所以V物=V排=8×10﹣4m3,
由公式G=mg可求出物体的质量,
m===1.2kg,
ρ物===1.5×103kg/m3;
(5)在圆柱体浸没后逐渐下降的过程中,排开水的体积不变,液面不再上升,所以水对容器底的压强和压力都不变;烧杯底对桌面的压力不变,压强不变.
故答案为:
(1)12;
(2)8;
(3)1.5×103;
(4)不变;不变.
2.(2016•番禺区校级模拟)如图所示的黑匣子底面积为S=1.5×10﹣2 m2、质量为m=30kg.黑匣子在海水中,可以发送人耳听不到的超声波脉冲,黑匣子发出的脉冲从深为h=3850m的海底垂直传递到海面可以被搜救船接收.(g=10N/kg,海水的ρ=1.1×103kg/m3)问:
(1)打捞过程中,黑匣子逐渐上升(未露出水面),它受到浮力大小如何变化?
不变 (填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)在海水中受到的浮力为99N,此黑匣子的体积多大?
(3)黑匣子的重力?
(4)平放在水平地面时,地面受到的压强是多大?
(5)黑匣子发射的超声波到达搜救船要多少时间?(超声波在海水中的速度是1540m/s)
【解答】解:(1)打捞过程中,黑匣子未露出水面之前,排开海水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知它受到浮力大小不变;
(2)因为浸没在海水中,由F浮=ρ液gV排得:
黑匣子的体积:
V=V排===9×10﹣3m3;
(3)黑匣子的重力:
G=mg=30kg×10N/kg=300N;
(4)平放在水平地面时,黑匣子对地面的压力等于黑匣子的重力,即F=G,
黑匣子对地面的压强是:
p===2×104Pa;
(5)由v=得,
黑匣子发射的超声波到达搜救船需要的时间:
t===2.5s.
答:(1)不变;
(2)在海水中受到的浮力为99N,此黑匣子的体积为9×10﹣3m3;
(3)黑匣子的重力为300N;
(4)平放在水平地面时,地面受到的压强是2×104Pa;
(5)黑匣子发射的超声波到达搜救船要2.5s.
3.(2016•新泰市模拟)中国“辽宁号”航空母舰是中国人民解放军海军的第一艘航空母舰,它的一些参数如表:
已知ρ海水=1.1×103kg/m3,g=10N/kg,求:
(1)满载时,舰所受的浮力和舰底海水的压强各是多大?
(2)舰在海上以最大航速匀速前进,10min通过的距离和所受阻力各是多大?
【解答】解:(1)满载时,舰底受到的浮力:
F浮=G排=m排g=67500×103kg×10N/kg=6.75×108N,
舰底受到海水的压强:
P海水=ρ海水gh=1.1×103kg/cm3×10N/kg×10.5m=1.155×105Pa;
(2))因为v=,所以10min通过的距离:s=vt=57.6km/h×h=9.6km;
因为匀速前进则P=Fv,所以该舰的动力:F===9.2×106N;
因为匀速前进,所以该舰所受阻力f=F=9.2×106N.
故答案为:(1)6.75×108N;1.155×105Pa;(2)9.6km;9.2×106N;
4.(2016•南皮县模拟)一艘排水量为1000t的货轮在海上航行,满载时受到的浮力是 1×107 N;它由海上驶入长江后,轮船所受浮力 不变 (选填“变大”、“变小”或“不变”);轮船舱底在水面下5m,船底受到水的压强为 5.15×104 Pa;货轮从上海驶往重庆要经过葛洲坝和三峡大坝船闸,船闸是根据 连通器 原理建造的.(ρ海水=1.03×103kg/m3,取g=10N/kg)
【解答】解:(1)满载时受到的浮力F浮=G排=m排g=1000×103kg×10N/kg=1×107N.
(2)因为轮船漂浮,自重不变,
所以轮船在海上和在长江上受到的浮力都等于自重,大小不变.
(3)船底受到水的压强p=ρgh=1.03×103kg/m3×10N/kg×5m=5.15×104Pa;
(4)三峡大坝的船闸由上下两个阀门组成一个闸室,当上游阀门打开时,闸室与上游通过阀门组成连通器,使闸室内的水位与上游水位相平,故船闸的原理即为连通器的原理.
故答案为:1×107;不变;5.15×104;连通器.
5.(2016•阿城区模拟)如图所示,弹簧测力计吊着物块在空气中称时,读数为3N.当把物块浸没在煤油中称时,读数为2.5N.当把物块浸没在水中称时,读数为 小于 2.5N(大于、小于或等于).由此得出结论:浸没在液体中的物体所受的浮力跟 液体的密度 有关.
【解答】解:物块放入煤油前后的弹簧测力计的示数差为0.5N,由力的平衡知识可知,
物块受煤油的浮力F=G﹣F浮煤油=3N﹣2.5N=0.5N,
即F浮煤油=ρ煤油gV排=0.5N,当把物块浸没在水中称时,由F浮水=ρ水gV排,可知g没变,V排没变,则F浮水变大,大于0.5N,
由F浮=G﹣F可知,当把物块浸没在水中称时,此时小于2.5N,
由此可得出结论:浸没在液体中的物体所受的浮力跟液体密度有关.
故答案为:小于;液体密度.
6.(2016•天津一模)小薇在一已调零、能够准确测量的弹簧测力计下悬挂一重为G1、密度为ρ1的金属块,并在测力计刻度盘上力的刻线处分别标注相应的密度值(图中未画出),制成一个可以直接测量液体密度的“密度计”,使用时只需将悬挂的金属块完全浸入待测液体中(如图所示),就可以从刻度盘中“看”出此液体的密度.请你解答下列问题:
(1)在图中画出正常使用时,金属块沿竖直方向受力的示意图;
(2)推导出被测液体的密度ρ液与弹簧测力计示数F之间的关系式;
(3)若原测力计的分度值为F0,则改装后这只“密度计”的分度值是多少?
【解答】解:
(1)金属块处于静止,受F、F浮、G的作用,受力的示意图如下:
(2)由于金属块处于静止,则F+F浮=G1,
由F浮=ρ液gV排得:F+ρ液gV=G1,
ρ液===ρ1﹣F;
(3)当不放入液体中(即液体的密度为0),弹簧测力计的示数为F示=G1,所以这只密度计的零刻线在原弹簧测力计刻度盘G1的位置;
若原测力计的分度值为F0,则当拉力在G1的基础上减小F0时液体的密度与密度计的分度值相等,
所以ρ0=ρ液′=ρ1﹣(G1﹣F0).
答:(1)受力示意图如上;
(2)被测液体的密度ρ液与弹簧测力计示数F之间的关系式是ρ液=ρ1﹣F;
(3)改装后这只“密度计”的分度值是ρ1﹣(G1﹣F0).
7.(2016•铁岭模拟)同学们在实验室里自制密度计.某同学选取了一支圆柱形铅笔,并且用一段相同的金属丝缠绕在铅笔的一端.自制的密度计可在液体中竖直漂浮.如图所示,根据它在液体中浸没的深度得知这种液体的密度.小芳的设计和制作过程如下:
①根据阿基米德原理及物体漂浮条件,推导出密度计在纯水中浸没的深度h的表达式.
②根据h的表达式,测量这支密度计自身的某些物理量,算出密度计在纯水中浸没的深度,在管上画上纯水的密度值线A(如图甲).
③把密度计放入纯水中,验证刻度线A的位置是否准确.
请你根据上述的内容完成下列问题:
(1)把密度计放在水中使其漂浮,如图乙所示.请你推导出密度计在纯水中浸没深度的表达式h(金属丝体积不计).
(2)请你写出②步骤中所需用的测量仪器及对应测量的物理量.
(3)步骤③中,若水面在刻度线A以上,请你简要写出一种校准的方法.
(4)若把校准后的密度计放在密度为1.1×103 kg/m3的盐水中,液面的位置在纯水密度值刻度线上方还是下方?为什么?
【解答】解:(1)由于密度计处于平衡状态,F浮=G物,
根据F浮=ρgV排和G=mg可得:ρgV排=mg,
V排=Sh=πh,
则,ρgπh=mg,
解得,h=.
(2)根据第一问中的深度公式,可以看出我们需测出质量和直径两个物理量,另外深度也就是刻度线位置也需要测量出.所以用天平(带砝码)测量装了缠有金属丝铅笔的总质量为m;用刻度尺测量玻璃管的底面直径为d和在管上确定纯水的密度值线A的位置
(3)一切均以实际为标准,若水面在刻度线以上,这时需要剪下适量长度的金属丝减少密度计总质量,使刻度线与水面相持平.所以从铅笔上剪下适量长度的金属丝,使水面刚好在刻度线A处;
(4)由于盐水密度比水大,在浮力不变的情况下,排开液体的体积减小,则应该在刻度线的下方;因为依密度计浸没的深度公式h=知,待测液体的密度越大,密度计浸没液体的深度越浅.
答:(1)密度计在纯水中浸没深度的表达式h=.
(2)用天平(带砝码)测量装了缠有金属丝铅笔的总质量为m;用刻度尺测量出铅笔的直径为d和在铅笔上确定纯水的密度值线A的位置
(3)从铅笔上剪下适量长度的金属丝,使水面刚好在刻度线A处
(4)下方;因为依密度计浸没的深度公式h=知,待测液体的密度越大,密度计浸没液体的深度越浅.
8.(2016•江都区一模)如图所示是某帆船运动爱好者使用的一款帆船,帆船由船体、帆杆、面积为8m2的三角帆和带有万向节的桅杆组成,质量为20kg,依靠风力在海面上行驶.下表是不同风速下,风能强度值.(g=10N/kg)
(1)从你所学知识角度判断:风吹帆船前进 不能 (选填“能”或“不能”)说明运动需要力来维持.帆船的重力和浮力 不是 (选填“是”或“不是”)一对平衡力.
(2)帆船运动爱好者登上帆船时,船体下沉了0.05m3,则他的体重大约是 500 N.
(3)某次运动中,船帆承受的风压为50Pa,此时风对船帆的作用力是 400 N.
(4)在一次海面风速为15m/s的帆船运动中,船受到了300N的水平风力作用,假设船以8m/s的水平速度在海面上行驶,求帆船的风能利用率.
【解答】解:
(1)风吹帆船运动,没风吹由于惯性帆船还能继续运动,说明运动并不需要力来维持;无风吹由于水阻力会慢慢停下来,说明力是改变物体运动状态的原因;
帆船在运动时会随海浪不断上下运动,不是做匀速直线运动,所以受到的重力与浮力不是一对平衡力;
(2)帆船漂浮在水面,F浮=G船,
人登上帆船时帆船仍漂浮,F浮′=G船+G人,
所以G人=F浮′﹣F浮=△F浮=ρ水g△V排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m3=500N;
(3)根据p=得风对船帆的作用力为F=pS=50pa×8m2=400N;
(4)风的推力每秒做功为W=Fs=Fvt=300N×8m/s×1s=2400J;
由表格风速为15m/s时,风能强度12×102J/(m2•s),
帆船每秒获得的风能为E=12×102J/(m2•s)×8 m2×1s=9600J,
帆船的风能利用率为:
η=×100%=×100%=25%.
故答案为:(1)不能;不是;(2)500;(3)400;(4)帆船的风能利用率为25%.
9.(2016•海南校级三模)弹簧测力计下挂有一个重为12N、边长为10cm的正方体合金块,当把合金块全部浸入水中时,弹簧测力计的示数为2N,此时合金块的上表面距水面0.5m,求这个合金块的密度和受到的浮力?g取10N/kg.
【解答】解:(1)合金的体积:
V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,
合金块的质量:
m===1.2kg,
则合金块的密度:
ρ===1.2×103kg/m3.
(2)合金块受到的浮力:
F浮=G﹣F=12N﹣2N=10N.
答:合金的密度是1.2×103kg/m3,浮力是10N.
10.(2016•青岛模拟)如图1所示,石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定的速度下降,直至全部没入水中.图2是钢绳拉力随时间t变化的图象.若不计水的阻力,求:
(1)石料受到的重力;
(2)石料没入水中后,受到的浮力;
(3)石料的密度.
【解答】解:(1)由图2所示图象可知,
当石块没有浸入水中时,拉力等于重力,即:F=G=1400N,
(2)当石块完全浸入后,拉力等于重力减去浮力,
F浮=G﹣F′=1400N﹣900N=500N;
(3)石料的质量:
m石===140kg,
根据阿基米德原理F浮=ρ水gV排得:
V排===5×10﹣2m3,
因为石料完全浸没,石料的体积:
V石=V排=5×10﹣2m3;
石料的密度:
ρ石===2.8×103kg∕m3.
答:(1)石料受到的重力为1400N,
(2)石料没入水中后,受到的浮力为500N,
(3)石料的密度为2.8×103kg∕m3.
11.(2016•宜昌模拟)由于各方人员的艰苦努力,我国第一艘航母“辽宁舰”已经初步形成战斗力,若“辽宁舰”的满载排水量为6.18×104t,其满载并静止在海面上时(g取10N/kg).问:
(1)受到的浮力是多少N?
(2)排开海水的体积为多少m3.(ρ海水=1.03×103kg/m3)
(3)当舰载机全部起飞后,整舰排开的海水的体积会如何变化?
【解答】解:(1)根据阿基米德原理可得,“辽宁舰”受到的浮力:
F浮=G排=m排g=6.18×104×103kg×10N/kg=6.18×108N;
(2)由F浮=ρ海水gV排可得,排开海水的体积:
V排===6×104m3;
(3)当舰载机全部起飞后,航母的总重力减小,航母仍然漂浮,所以所受浮力减小,根据F浮=ρ海水gV排可知,整舰排开海水的体积会减小.
答:(1)受到的浮力是6.18×108N;
(2)排开海水的体积为6×104m3;
(3)当舰载机全部起飞后,整舰排开海水的体积会减小.
12.(2016•张家港市校级模拟)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.6N,当把零件浸没在水中时,弹簧测力计的示数是6.6N,求:(g取10N/kg)
(1)金属零件所受浮力为多少?
(2)金属零件的体积为多少?
(3)金属零件的密度为多少?
【解答】解:(1)零件所受的浮力F浮=G﹣F示=7.6N﹣6.6N=1N,
(2)把零件浸没在水中,由F浮=ρ水gV排得,零件的体积:
V=V排===1×10﹣4m3;
(3)金属零件的密度ρ=====7.6×103kg/m3;
答:(1)零件受到的浮力为1N;
(2)金属零件的体积为1×10﹣4m3;
(3)金属零件的密度为7.6×103kg/m3.
13.(2016•泸州模拟)如图所示,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,当容器中水的深度为20cm时,物块A有的体积露出水面,此时弹簧恰好处于自然伸长状态(已知ρ水=1×103 kg/m3,g取10N/kg).求:
(1)物块A受到的浮力;
(2)物块A的密度;
(3)往容器缓慢加水,至物块A刚好浸没水中,立即停止加水,弹簧伸长了3cm,此时弹簧对木块A的作用力F.
【解答】解:(1)物块A体积V=(0.1m)3=1×10﹣3m3,则V排=V﹣V露=V﹣V=V=×1×10﹣3m3=4×10﹣4m3,
则物块A受到的浮力F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣4m3=4N;
(2)弹簧恰好处于自然伸长状态时没有发生形变,F浮=G,即ρ水gV排=ρ物gV,则物体A的密度ρ物=ρ水=×1×103 kg/m3=0.4×103kg/m3.
(3)物块A刚好完全浸没水中时,弹簧的弹力F=F浮﹣G=ρ水gV﹣ρ物gV=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3﹣0.4×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=6N.
答:(1)物块A受到的浮力为4N;
(2)物块A的密度为0.4×103kg/m3;
(3)此时弹簧对木块A的作用力F为6N.
14.(2016•淅川县一模)小亮在生活中发现木块总浮在水面上,铁块却沉入水底,由此他提出两个问题:
问题1:浸入水中的铁块是否受到浮力?
问题2:浮力大小与哪些因素有关?
为此他设计并完成了如图所示实验.
(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均 小于 (选填“大于”或“等于”或“小于”)(a)图中弹簧测力计示数,说明浸入水中的铁块 受到 (选填“受到”或“不受到”)浮力;
(2)做 (a)(c)(d) (选填字母)三次次实验,是为了探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度 无 关系(选填“有”或“无”).
(3)做(a)、(d)、(e)三次实验,是为了探究浮力大小与 液体的密度 的关系,得到的结论是 在物体排开液体体积相同时,液体的密度越大,物体所受浮力越大 .
(4)小铁块的体积为100cm3,浸没在水中时受到的浮力是 1 N.
(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)
【解答】解:
(1)由图可知,(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数,弹簧测力计的示数变小,说明物体浸入液体后,受到了向上托起的力,这个力就是浮力;
(2)观察各图可知,(a)(c)(d)三次实验可知,(c)(d)实验中,液体种类不变,铁块都是完全浸没,排开液体的体积不变,只是改变了在水中的深度,测力计示数不变,说明铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度无关;
(3)观察(a)(d)(e)三次实验可知,(d)(e)实验中,铁块均完全浸没,只是改变了液体的种类,导致测力计示数变化即浮力变化,是为了探究浮力大小与液体密度的关系;得出的结论是:物体排开液体体积相同时,液体的密度越大,物体所受浮力越大;
(4)小铁块浸没在水中受到的浮力F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10﹣4m3=1N.
故答案为:(1)小于;受到;(2)(a)(c)(d);无;(3)在物体排开液体体积相同时,液体的密度越大,物体所受浮力越大;(4)1.
15.(2016春•上海校级月考)一物体漂浮在水面上,它排开水的体积为5×10﹣3米3,求物体所受的浮力.
【解答】解:根据阿基米德原理可知,物体所受的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×5×10﹣3m3=49N.
答:物体所受的浮力为49N.
16.(2015•姜堰市模拟)如图所示是我国自主生产的某型号的水陆两用坦克,它的总质量22t,配备发动机的额定功率420kW.水上最大速度14km/h,陆地最大速度54km/h.(g=10N/kg)
(1)该水陆两用坦克漂浮在水面时,排开水的体积多大?(ρ水=1.0×103kg/m3)
(2)该水陆两用坦克停在水平地面上时,履带着地总面积为4m2,坦克对地面的压强是多大?
(3)该水陆两用坦克在陆地上以最大速度匀速行驶过程中,受到的牵引力多大?
【解答】解:(1)坦克漂浮时,受到的浮力F浮=G=mg=22×103kg×10N/kg=2.2×105N;
由F浮=ρ液gV排得,V排===22m3;
(2)坦克对地面的压强p===5.5×104Pa;
(3)由P==Fv得,F===2.8×104N.
答:(1)该水陆两用坦克漂浮在水面时,排开水的体积为22m3;
(2)坦克对地面的压强是5.5×104Pa;
(3)该水陆两用坦克在陆地上以最大速度匀速行驶过程中,受到的牵引力为2.8×104N.
17.(2015春•江夏区期末)将一支质量为20g的密度计放入装有60ml水的量筒中,待静止后密度计位置如图所示,密度计所受浮力大小为 0.2 N,此时液面刻度应在量筒 80 ml处;将密度计取出擦干,放入装有60ml酒精的量筒(与装水量筒完全一样)中,密度计静止后酒精液面的高度 大于 之前水面高度.(选填“大于/等于/小于”)
【解答】解:(1)密度计的重力G=mg=0.02kg×10N/kg=0.2N,
如图所示,静止后密度漂浮,故F浮=G=0.2N;
(2)由F浮=ρ水gV排可得,密度计排开水的体积:
V排水===2×10﹣5m3=20cm3=20mL,
60mL+20mL=80mL;
(3)密度计取出擦干,放入装有酒精的量筒中仍然漂浮,即=G=0.2N,
由F浮=ρ液gV排可知,ρ酒精<ρ水,故V排酒>V排水,
所以密度计静止后酒精液面的高度大于之前水面高度.
故答案为:0.2;80;大于.
18.(2015秋•临海市期末)如图是探究“影响浮力大小的因素”的实验装置.请回答下列问题:
(1)物体浸没在水中受到的浮力为 3 N.
(2)要探究浮力的大小与所浸液体的密度有关,应选择实验 A、D、E (填字母).
(3)比较实验A、B、C、D,可得出的结论是 液体密度相同时,浮力大小与物体排开液体的体积有关,与物体浸没的深度无关 .
【解答】解:(1)由A可知,物体的重力G=12N;
由C可知,物体浸没在水中时,物体受到的拉力为F=9N;
则物体浸没在水中受到的浮力:F浮=G﹣F=12N﹣9N=3N;
(2)要探究浮力的大小与所浸液体的密度有关,应使物体排开液体的体积相同,液体的密度不同;
观察可知,D、E两图中,物体排开液体的体积相同,而液体的密度不同,故要探究浮力的大小与所浸液体的密度有关,应选择实验A、D、E.
(3)观察图B、C或B、D可知,物体排开液体的体积不同,由测力计的示数可知,所受浮力不同,且排开液体的体积越大,所受浮力越大,故可得:浮力大小与物体排开液体的体积有关,且液体密度相同,排开液体的体积越大,所受浮力越大.
观察图C、D可知,物体浸没在水中的深度不同,由测力计的示数可知,物体所受浮力相同,故可得:浸没在液体中的物体所受浮力与浸没的深度无关.
所以由A、B、C、D得到的结论是:液体密度相同时,浮力大小与物体排开液体的体积有关,与物体浸没的深度无关.
故答案为:(1)3;(2)A、D、E;(3)液体密度相同时,浮力大小与物体排开液体的体积有关,与物体浸没的深度无关.
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