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文档简介
强化突破4、浮力压轴计算一、选择题1.(2022八上·镇海期末)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铅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铅球浸没在水中。已知四个容器中的水面一样高,ρ木=0.6×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ铝=2.7×103kg/m3,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高度的数值;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.①② B.②③ C.③④ D.①③【答案】D【解析】①因为木块在水中漂浮,
所以木块受到的浮力等于木块重力,
根据阿基米德原理F浮=G排=ρ水V排g可知,木块受到的重力等于排开的水重,
因为甲、乙容器水面等高,
所以乙容器的总重等于甲容器的总重,
根据F=G总可知,甲乙对桌面的压力相等;
同理可以得出,丙容器的重力与甲容器的总重力相同,
则甲丙对桌面的压力相等;
丁容器中水重力的增加的量等于小球排开液体的重力,
因液面与甲容器的相平,所以甲丁对桌面的压力相等;
因四个容器底面积相同,
由p=FS可知它们的压强相同,故①正确;
②乙容器中再倒入酒精后,使水的密度减小,但木块还是漂浮,受到的浮力相等,
此时木块上表面无水,则上表面受到水的压力为零,
根据F浮=F向上F向下可知,
此时F浮=F向上=pS木块底,
木块的底面积不变,所以木块底部受到的压强不变,故②错误;
③铝块在塑料盒内处于漂浮,则F浮=G盒+G铝,
将塑料盒内的铝块取出后,F浮′=G盒,
因此浮力的减小量△F浮=F浮F浮′=G盒+G铝G盒=G铝,
根据阿基米德原理可知排开水的体积△V=V排V排′=△F浮ρ水g=G铝ρ水g,
∴根据V=Sh可知水面下降高度为:△ℎ=△VS容器=G铝ρ水gS容器,
由于塑料盒受到的浮力减小,塑料盒上浮,
则根据△F浮=△pS得:△F浮=△pS=pS盒p′S盒=ρ水ghS盒ρ水gh′S盒=△hρ水gS盒,
∴△ℎ'=△F浮ρ水gS盒=G铝2.如图,小明想要测量某未知液体的密度,却找不到量筒,于是他根据所学的浮力知识,利用弹簧测力计和物品A进行了一系列实验,以下是他在实验过程中得到的一些结论,请根据图中数据判断,其中正确的是()A.物品A的密度为3.2×103kg/m3C.未知液体的密度为1.5×103kg/m3D.第四次实验中,物品A对烧杯底部的压力为零【答案】C【解析】根据图片可知,物体在水中受到的浮力F浮力=GF拉=4N3.2N=0.8N;
则物体的体积:V=V排=F浮力ρ液g=0.8N10N/kg×103kg/m3=0.8×10−4m3;
则物体的密度:ρ=GgV=4N10N/kg×0.8×10−4m33.如图甲所示,江南小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,g取10N/kg,则下列说法中正确的是()A.金属块所受重力大小为26NB.金属块的密度为2.3×103kg/m3C.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为26ND.金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为5×103Pa【答案】B【解析】由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为46N,此时金属块处于空气中,根据二力平衡条件可知,金属块的重力:G=F拉1=46N,故A错误;
金属块的质量:m=Gg=46N10N/kg=4.6kg;
由图象可知,当h=50cm之后,弹簧测力计示数不变,金属块浸没水中,
受到的浮力:F浮=GF拉2=46N26N=20N;
可得金属块体积:V=V排=F浮ρ水g=20N1×103kg/4.如图甲所示,正方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下,从水中开始一直竖直向上在匀速直线运动,直到距水面上方一定高度处。图乙是绳子拉力F随时间t变化的图像,根据图像信息判断,下列说法正确的是()A.该金属块重力的大小为34NB.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是54NC.该金属块的密度是2.7×103kg/m3D.在t1至t2时间段金属块底部所受液体的压强逐渐增大【答案】C【解析】A.当金属块完全露出水面时,金属块不受浮力,此时弹簧测力计的拉力等于金属块的重力,即为图中的CD段,由图像可知,该金属块重力为G=F1=54N,故A错误;
BC.当金属块浸没在水中时,即为图中的AB段,由图像可知,此时绳子的拉力F2=34N,
则浸没在水中时金属块受到的浮力为:F浮=GF2=54N34N=20N;
由F浮=ρ水V排g可得金属块的体积:V=V排=F浮ρ水g=20N1.0×105.在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长10厘米、横截面积50厘米2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧秤上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4牛,如图甲所示,已知弹簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到1牛的拉力时伸长1厘米,若往容器内缓慢加水,当所加水的体积至1400厘米3时,弹簧秤示数恰为零.此过程中水面升高的高度△H与所加水的体积V的关系如图乙所示.根据以上信息,得出的结论错误的是()2B.塑料块的密度为0.8×103千克/米3C.弹簧秤的示数为1牛时,水面升高9厘米D.加水700厘米3时,塑料块受到的浮力为2牛【答案】A【解析】A.从图像可以看出,加水的体积V=1400cm3时,弹簧秤示数恰为零,
则F浮=G=4N,△h=12cm,
则加入水的体积加上塑料块浸没在水中的体积等于容器的底面积和水面升高高度h的乘积,
即V水+V排=△hS,
塑料块排开水的体积V排=F浮ρ水g=4N1×103kg/m3×10N/kg=4×10−4m3=400cm3;
则容器的横截面积S=V排+V水△ℎ=1400cm3+400cm312cm=150cm2,故A错误符合题意;
B.当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4牛,
可以知道塑料块的重力G=4N,
体积V=10cm×50cm2=500cm3=5×104m3,
所以塑料块的密度ρ=6.把一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有76g水溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有64g酒精溢出。已知酒精的密度是0.8×103kg/m3,则物块在水中的状态及物块的密度是(g取10N/kg)()A.悬浮,1.0×103kg/m3 B.漂浮,0.95×103kg/m3C.下沉,1.2×103kg/m3 D.漂浮,0.90×103kg/m3【答案】B【解析】①如果该物块在水中和酒精中都是漂浮,那么它受到的浮力等于重力,即浮力相等。根据F浮=G排=m排g可知,此时它排开水和酒精的质量相等;
②如果该物块在水中和酒精中都是浸没,那么它受到的浮力之比:F水:F酒精=ρ水gV排:ρ酒gV排=ρ水:ρ酒=1:0.8=5:4。根据F浮=G排=m排g可知,排开水和酒精的质量比为:m水:m酒精=5:4;
③比较可知,该物体在水中和酒精中时,不能全部漂浮,也不能全部浸没,那么只能是在水中漂浮,在酒精中浸没。
因为物体在水中漂浮,那么它的重力G=F水=m排水g=0.076kg×10N/kg=0.76N;
物体在酒精中浸没,那么它的体积为:V=V排酒=F酒7.最近两年来,欧盟和美国加紧了对火星探究的投入,期望在不远的将来人类登上火星。火星离太阳比地球离太阳略远,但火星赤道上中午气温仍可上升到0℃以上。一个地球表面重500N的物体在火星表面重190N。若地球表面g取10N/kg,不计火星大气压的影响,在火星中午的赤道地面上(温度与地球表面相同),有一个盛水容器,水中悬浮着一个质量为1kg的物体,则此时物体受到水的浮力()A.10N D.无法计算【答案】C【解析】火星表面g'的大小为g'=190N500Nx10N/kg=3.8N/kg,
物体悬浮,此时物体受到水的浮力:F8.如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口.此时木块A刚好完全浸没在水中,接着打开阀门B,缓慢放水,直至木块A完全离开水面时,再关闭阀门B这个过程中,弹簧弹力与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示,已知ρ水=1.0×103kg/m3,ρ木块=0.6×103kg/m3,木块体积为V,不计弹簧所受浮力,则下列说法正确的是()A.CD段弹簧被压缩B.C点与E点的纵坐标c、e的绝对值之比为2:3C.C点弹簧处于原长0【答案】B【解析】A.由图乙可知,C点木块A刚好完全浸没在水中,
因为ρ水>ρ木,所以此时木块所受的浮力大于木块的重力,即F浮>G木,
则弹簧对木块有竖直向下的拉力,弹簧被拉伸,处于伸长状态,故A错误;
B.在C点木块完全浸没时,木块排开水的体积V排=V0,
此时弹簧弹力F=F浮G木=ρ水gV0ρ木gV0=(ρ水ρ木)gV0;
在E点木块A完全离开水面时,弹簧被压缩,此时弹簧弹力等于木块的重力,即F′=G木=ρ木gV0,
则FF'=(ρ水−ρ木)gV0ρ木gV0=ρ9.陪伴了诸暨人整整26年的茅渚埠桥已拆除并开始重建。大桥修建时,往往要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的变化如图乙所示。下列判断正确的是()A.构件的边长为4mB.构件密度为3×103kg/m3C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为4×104Pa【答案】B【解析】物体距离水面慢慢进入到完全浸没过程,构件的边长为2m,由于是正方体,故V构件=2m×2m×2m=8m3,完全浸没浮力F1=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/Kg×8m3=8×104N,完全浸没时物体受力平衡:F1+F拉=G物,G物=8×104N+1.6×104N=2.4×104N,m物=2.4×103Kg,ρ=mv=2.4×10.一个边长为10cm的正方体,放入水中静止时,有25的体积露出水面,此时受到水的浮力为F水;把该物体放入某种液体中,待物体静止时,有34的体积浸入液体中,此时受到液体的浮力为F液,液体的密度为ρA.F液=6N,ρ液=2.4×103kg/m3 B.F水=6N,ρ液=0.8×103kg/m3C.F液=4N,ρ液=0.53×103kg/m3 D.F水=4N,ρ液=0.8×103kg/m3【答案】B【解析】(1)正方体的体积V=(10cm)3=1000cm3=1×103m3,
则排开水的体积V排水=(125)V=35×1×103m3=6×104m3,
此时它受到水的浮力F水=ρ水gV排水=1×103kg/m3×10N/kg×6×104m3=6N;
(2)正方体在水中漂浮,则重力G=F水=6N,
正方体在液体中也漂浮,则受到液体的浮力F液=G=6N,
排开液体的体积V排液=34V=34×1×103m3=7.5×104m3,
根据F浮=ρ液gV排可得,液体的密度:11.水平桌面上放置足够高的柱形容器如图甲,容器底部放一个边长为10cm的均匀实心正方体M,现缓慢向容器中注入某液体,M对容器底部的压力随注入液体深度h的变化关系如图乙。则下列说法正确的是(取g=10N/kg)()A.M的密度是1.25×103kg/m3B.注入液体的密度是0.7×103kg/m3C.当h=10cm时,M对容器底部的压力是2ND.当h=10cm时,液体对容器底部的压强是1200Pa【答案】C【解析】A.由图乙可知,当注入液体深度h=0cm。即还没有注入液体时,正方体M对容器底部的压力F压1=G=12N,
则M的质量为:m=Gg=12N10N/kg=1.2kg,
M的体积:V=(0.1m)3=0.001m3,
正方体M的密度:ρM=mV=1.2kg0.001m3=1.2×103kg/m3;
故A错误;
B.、由图乙可知,当注入液体深度h=5cm,正方体M对容器底部的压力F压2=7N,
此时M受到的浮力:F浮=GF压2=12N12.在一个足够深的容器内有一定量的水,将一个长10厘米、横截面积50厘米2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧秤上,当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧秤示数为4牛,如图甲所示,已知弹簧的伸长与受到的拉力成正比,弹簧受到1牛的拉力时伸长1厘米,g取10牛/千克,若往容器内缓慢加水,当所加水的体积至1400厘米3时,弹簧秤示数恰为零.此过程中水面升高的高度△H与所加水的体积V的关系如图乙所示.根据以上信息,得出的结论错误的是()2B.塑料块的密度为0.8×103千克/米3C.弹簧秤的示数为1牛时,水面升高9厘米D.加水700厘米3时,塑料块受到的浮力为2牛【答案】A【解析】根据图像可知,加水的体积V=1400cm3时,△h=12cm,弹簧秤示数恰为零,
则F浮=G=4N,
则加入水的体积加上塑料块浸没在水中的体积等于容器的底面积和水面升高高度h的乘积,
即V水+V排=△hS,
塑料块排开水的体积V排则容器的横截面积S=V排+V水△ℎ=1400cm3+400cm312cm=150cm2,故A错误,符合题意;
塑料块的体积V=10cm×50cm2=500cm3=5×104m3,
塑料块的密度ρ=GgV=4N10N/kg×5×10−4m3=0.8×103kg/m3,故B正确,不符合题意;
根据图象,当所加水的体积至1400厘米3时,△H=12cm,弹簧秤示数恰为零,F浮=4N。
塑料块浸入水中的高度ℎ1=V水面升高的高度△h2=2cm+4cm=6cm;
根据图象可以知道,当水面升高△h2=6cm时,加水的体积为700cm3,故D正确,不符合题意。故选A。13.(2020八上·杭州期中)如图甲所示,高为1m均匀柱状石料在钢绳拉力的作用下从水面上方以恒定速度下降,直至全部没入水中。图乙是钢绳拉力F随时间t变化的图象。若不计水的阻力,则下列说法正确的是()A.石料受到的重力为900NB.石料的密度为1.8×103kg/m3C.如果将该石料立在水平地面上,则它对地面的压强为2.8×104PaD.石料沉底后水平池底对石料的支持力为500N【答案】C【解析】A.根据图乙可知,当石料没有入水时,钢绳的拉力为1400N,那么重力G=F=1400N,故A错误;
B.根据图乙可知,石料完全浸没水中时,钢绳的拉力为900N,
那么石料受到的浮力F浮=GF拉=1400N900N=500N;
石料的体积为:V=V排=F浮ρ水g=500N103kg/m3×10N/kg=0.0514.如图所示,某圆柱形薄壁容器装有适量的水,其底面积为20cm2,将物体B放入水中时,通过台秤测得总质量150g;使用一绳子提起物体B,物体B刚好有一半体积露出水面时保持静止不动,此时台秤示数为70g,并测得容器内液面下降了1cm。则物体B的密度是()A.1.5×103kg/m3 B.2.0×103kg/m3C.2.5×103kg/m3 D.3.0×103kg/m3【答案】C【解析】第一次通过磅秤测得总质量150g,
那么上面的总重力G=mg=0.15kg×10N/kg;
即G杯+G水+GB=1.5N…①
第二次此时磅秤示数为70g;
那么上面的总重力G'=m'g=0.07×10N/kg=0.7N;
设全部浸入时浮力为F浮,这里一半体积浸入,故此时的浮力为F浮2,
则G杯+G水+12F浮=0.7N…②
由①②得,GB12F浮=0.8N…③,
由“物体B刚好有一半体积露出水面时保持静止不动,测得容器内液面下降了1cm。”
可得:V2=sℎ=20×10−4m2×0.01m;
解得:V=4×105m3;
原来受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×105m3=0.4N;
15.(2020八上·滨江期中)质量相等的两个实心小球甲和乙,已知它们的密度之比是ρ甲:ρ乙=1:3,现将甲、乙两球放入盛有足够多水的烧杯中,当甲、乙两球处于静止状态时,水对两球的浮力之比F甲:F乙=3:2,下列结论中错误的是()A.甲球受到的浮力与它的重力相等B.甲球漂浮,乙球沉底C.甲球的密度为0.8×103kg/m3D.乙球的密度为1.5×103kg/m3【答案】C【解析】因为两球质量相等,密度之比是ρ甲:ρ乙=1:3,
根据密度公式ρ=mV得到:它们的体积之比为V甲:V乙=3:1;
若两球在水中都漂浮,则它们受到的浮力等于自身重力,
就即F甲:F乙=G甲:G乙=m甲:m乙=1:1,因此它们不都是漂浮;
若两球在水中都是全部浸没,
则它们受到的浮力之比:F甲:F乙=ρ水gV甲:ρ水gV乙=V甲:V乙=3:1,因此它们不能全部浸没;
那么只能是密度小的甲球漂浮,密度大的乙球下沉;
因为甲球漂浮,所以它受到的浮力等于重力,故A正确不合题意;
综上分析,甲球漂浮,乙球下沉,故B正确不合题意;
当甲、乙两球处于静止状态时,
它们受到的浮力之比:F甲:F乙=ρ甲V甲g:ρ水V乙g=ρ甲V甲:ρ水V乙=3:2;
即:(ρ甲×3):(103kg/m3×1)=3:2;
解得:ρ甲=0.5×103kg/m3。
因为ρ甲:ρ乙=1:3,16.(2019八上·义乌期中)如图所示,弹簧上端与物块m相连接,下端固定在容器底部。当物块浸没在水中静止时与浸没在酒精中静止时,弹簧的弹力大小相等。物块的体积为100cm3,酒精的密度为0.8×103kg/m3(不计弹簧质量及体积)其中正确的是()B.当弹簧脱离容器底部后静止时物块露出水面的体积为物块体积的1/9【答案】C【解析】物块浸没在水和酒精中时V排=V物=100cm3=1×104m3;
物块浸没在水中浮力F浮=ρ水gV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×104m3=1N;
物块浸没在酒精中浮力F浮′=ρ酒精gV物=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×104m3=0.8N;
物块浸没在水中和酒精中受力分析分别如图甲、乙所示;
图甲中:F浮=F拉+G,
即F拉=F浮G=1NG①
图乙中:F浮′+F支=G,
即F支=GF浮′=G0.8N②,
已知:当物块浸没在水中静止时与浸没在酒精中静止时,弹簧的弹力大小相等;
即:F拉=F支,
解得:G=0.9N;
A.物块浸没在水中静止时,弹簧会对物块的拉力为F拉=F浮G=1N0.9N=0.1N,
由于力的作用是相互的,则弹簧对底部的拉力F拉′=F拉=0.1N,故A错误;
B.当弹簧脱离容器底部后静止时物块处于漂浮,则:F浮″=G=0.9N,
这时物块排开水的体积V排″=F浮″ρ水g=0.9N1.0×103kg/m3×10N/kg=9×10−517.(2021八上·台州期中)如图所示,港珠澳大桥于2018年10月24日通车,是中国境内一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程。它由桥梁和海底隧道组成,隧道由空心沉管连接而成。建造隧道时,先将沉管两段密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌水使之沉入海底。设一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为6×107kg(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg),下列说法中正确的是()A.密封沉管灌水下沉过程中上表面受到海水的压强变小B.密封沉管下表面水平浸没在10m深的海水中受到的压强为106PaC.密封沉管灌水前漂浮在海面上受到的浮力6×107ND.若将一节沉管密封后浸没在海水中受到的浮力为6.3×108N【答案】D【解析】A.密封沉管灌水下沉过程中上表面所处深度不断变大,根据p=ρgh知,受到海水的压强变大。故A错误;
B.密封沉管下表面水平浸没在10m深的海水中受到的压强p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=105Pa.故B错误;
C.密封沉管灌水前漂浮在海面上时,浮力等于重力,
即:F浮=G=mg=6×107kg×10N/kg=6×108N,故C错误;
D.沉管密封后浸没在海水中,则V排=V=180m×35m×10m=6.3×104m3,
一节沉管密封后浸没在海水中受到的浮力为:
F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.3×104m3=6.3×108N.故D正确。故选D。18.如图所示,在盛有某液体的圆柱形容器内放有一木块A,在木块A的下方用轻质细线悬挂一体积与之相同的金属块B,金属块B浸没在液体内,而木块漂浮在液面上,液面正好与容器口相齐.某瞬间细线突然断开,待稳定后液面下降了h1;然后取出金属块B,液面又下降了h2;最后取出木块A,液面又下降了h3.由此可判断A与B的密度比为()A.h3:(h1+h2) B.h1:(h2+h3) C.(h2h1):h3 D.(h2h3):h1【答案】A【解析】当B在木块A下面保持静止状态时,
它受到的浮力、重力和拉力的关系为:GB=F浮+F拉力;
当细线被断开后,它受到的拉力消失,木块浮力减小,
那么木块浮力的减小量就是F拉;
设容器的底面积为S,
即△F浮木=F拉=ρ液gSh1;
那么金属块受到的浮力为:F浮=ρ液gSh2;
因此物体B的重力为:GB=ρ液gSh1+ρ液gSh2=ρ液g(h1+h2)①;
当木块漂浮在液面上时,受到的浮力等于自身的重力,
那么F浮木=GA=ρ液gSh3②;
②÷①得到:GAGB=ρ液gS19.(2018八上·杭州期中)如图1所示,高为10cm底面积为50cm2的圆柱体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。圆柱体的密度ρ=0.4×103kg/m3,容器的底面积为10cm2,g取10N/kg。下列说法正确的是()图1图2A.随着液体的排出,圆柱体受到的浮力先不变后减小B.容器中的液体可能是水C.抽液机每秒钟排出液体的质量是5g【答案】D【解析】A.图1中物体在细绳的拉力作用下恰好完全浸没,当液体向外排出时,木块排开液体的体积减小,则受到的浮力会减小,但当木块恰好漂浮时,再向外抽液体,在一段时间内,物体会随着液体下降而木块受到的浮力不变,因此圆柱体浮力是先变小后不变,故A错误;
B.由图象知,当物体完全浸没时,此时细绳的拉力为2N。
木块的重力:G=mg=ρVg=ρS木hg=0.4×103kg/m3×10N/kg×50×10×106m3=2N,
此时木块受到的浮力:F浮=G+F=2N+2N=4N,
由F浮=ρ液gV排得液体的密度:ρ液=F浮gV排=4N10N/kg×10×50×10−6m3=0.8×103kg/m3;
所以此液体不是水,故B错误;
C.根据图2可知,当细线的拉力为0时,圆柱体受到的F浮=G,次数木块恰好漂浮时20.(2018八上·桐乡竞赛)如图所示,Q为铜制零件,其上部为边长L=0.2米的立方体,下部为边长l=0.1米的立方体。Q的下表面与容器底部粘合,且水面恰好与Q上表面相平,则零件所受的浮力为(g取10牛/千克)()A.0 B.20牛 C.60牛 D.80牛【答案】C【解析】因为下部立方体由于与容器底部粘合,所以水没有产生向上的压力;
因为上部立方体的下表面积的一部分(与水接触)受到向上的压力,
所以S=L2l2=(0.2m)2(0.1m)2=0.03m2,
上部立方体的下表面的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa,
浮力的产生是上下表面的压力差,
则F浮=pS=2000Pa×0.03m2=60N。故选C。21.(2018八上·鄞州期末)有甲、乙两个溢水杯,甲溢水杯盛满酒精,乙溢水杯盛满某种液体。将一不吸水的小球轻轻放入甲溢水杯中,小球下沉到杯底,溢出酒精的质量是40g;将小球从甲溢水杯中取出擦干,轻轻放入乙溢水杯中,小球漂浮且有111的体积露出液面,溢出液体的质量是50g,已知ρ酒精=0.8×103kg/m3①小球的质量是40g②小球的体积是50cm3③液体的密度是1.1×103kg/m3④小球的密度是0.9×103kg/m3.A.只有①②正确 B.只有②③正确C.只有②④正确 D.只有①③正确【答案】B【解析】①根据题中信息可知,小球的浮力为50g液体的重力,所以小球的质量是50g,错误;
②小球的体积与40g酒精的体积相等,V酒=mρ=40g0.8g/cm3=50cm3,正确;
③=1.1g/cm3=1.1×103kg/m3,正确;22.(2017八上·越城期中)用刻度尺、塑料碗、大烧杯(底面积为S)等器材测量金属球的体积和质量,他先在烧杯内放入适量水,再将塑料碗轻轻放入水中,如图甲所示,测出此时烧杯内水的深度为h1;将金属球放在塑料碗中,放入球后的状态如图乙所示,测出此时烧杯内水的深度为h2;将塑料碗中的金属球轻放入烧杯中,如图丙所示,测出此时烧杯内水的深度为h3。下列有关叙述中,正确的是()A.金属球的体积是(h3一h2)SB.丙中金属球受到水的浮力是ρ水g(h2一hl)SC.金属球的质量是ρ水(h2一h1)SD.金属球的密度是ρ水(h3一hl)/(h2一h1)【答案】C【解析】A.金属球的体积是(h3一h2)S,由丙图和甲图可知金属球的体积是(h3一h1)S,A错误;B.丙中金属球受到水的浮力是ρ水g(h2一hl)S,由F浮=ρ水gV排,可知金属球受到水的浮力是ρ水g(h3一hl)S,B错误;C.金属球的质量是ρ水(h2一h1)S,由甲乙两图可知,甲中碗漂浮,碗的浮力=碗的重力G碗=F浮=ρ水g(h1h)S,乙图中碗和球一起漂浮碗和球所受浮力=G碗+G球=ρ水g(h2一h),所以可得G球=ρ水g(h2一h)ρ水g(h1h)S=ρ水g(h2一h1)S,所以金属球的质量为ρ水(h2一h1)S,C正确;D.金属球的密度是ρ水(h3一hl)/(h2一h1),由ρ=mV=ρ水(二、填空题23.将一个底面积为0.01m2的长方体木块用细线拴在一个空容器的底部,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,则木块所受到的最大浮力为N,木块重力为N,细线对木块的最大拉力为N。【答案】15;9;6【解析】(1)由图乙可知,在9cm~16cm内,木块处于漂浮状态,此时木块底部受到水的压强p=900Pa,
由p=FS可得,木块底部受到水向上的压力:F向上=p向上S=900Pa×0.01m2=9N,
由浮力产生的原因F浮=F向上F向下可得,木块受到的浮力:F浮=F向上F向下=F向上=9N,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,
所以,木块的重力:G木=F浮=9N;
(2)木块浸没时排开水的体积最大,受到的浮力最大,细线对木块的拉力最大,此时木块下表面所处的深度最大,受到水的压强最大,
由图乙可知,木块上表面与液面相平时,木块底部受到水的压强p′=1500Pa,
此时木块底部受到水向上的压力:F向上′=p向上′S=1500Pa×0.01m2=15N,
木块受到的最大浮力:F浮大=F向上′F向下=F向上′=15N,
(3)由力的平衡条件可得,细线对木块的最大拉力:F拉大=F浮大24.(2021八上·余杭月考)三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与三个体积相同的实心球相连。向容器内倒入某种液体,待液体和球都稳定后,观察到如图所示情况,乙球下方的弹簧长度等于原长。(1)这三个球受到浮力的大小关系是(选填字母)A.F甲<F乙<F丙 B.F甲>F乙>F丙 C.F甲=F乙=F丙(2)这三个球的密度大小关系是(选填字母)。A.ρ甲<ρ乙<ρ丙 B.ρ甲>ρ乙>ρ丙 C.ρ甲=ρ乙=ρ丙(3)其中球(选填“甲”“乙”或“丙”)的密度与液体密度相同。【答案】(1)C(2)A(3)乙【解析】(1)因三个球体积相同,且都是浸没的,根据F浮=ρ液·g·V排可知,三个球受到的浮力相等,即F甲=F乙=F丙。
(2)由图可知,甲球将弹簧拉长,说明甲球要上浮,根据浮沉条件可知,ρ甲<ρ液;乙球下方弹簧长度等于原长,说明乙球悬浮在液体中,则ρ乙=ρ液;丙球将弹簧压缩,说明丙球要下沉,则ρ丙>ρ液。所以三个球的密度大小关系是ρ甲<ρ乙<ρ丙
(3)乙球下方弹簧长度等于原长,说明乙球悬浮在液体中,则ρ乙=ρ液。25.小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”。(已知ρ水=1.0×103kg/m3)(1)小明利用图1甲所示的实验装置,将圆柱体合金块慢慢浸入水中时(如图1乙所示),根据测得的实验数据,做出了弹簧测力计示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图像(如图2中①所示)。请在图2中画出Fe随h变化的关系图像。(2)将圆柱体合金块慢慢浸入某种其他液体中时,弹簧测力计的示数如图1丙所示。若用此合金块制成一空心合金球(不计磨损),当合金球恰好悬浮于该种液体时,空心部分的体积是cm3。【答案】(1)解:如图所示:(2)400【解析】(1)由弹簧测力计的示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图象可以知道:弹簧测力计的示数随着深度的增加是先变小后不变的。根据F浮=GF示可知,此实验过程中浮力先变大后不变。
由图象可知,当合金块浸入深度为0时,它受到的浮力为0;金块完全浸没在水中时所受的浮力:F浮=GF示=4N3N=1N,则F浮随h的变化的关系图象,如下图所示:
;
(2))由图甲可知,合金块的重力G=4N,合金块的质量:m合金=Gg=4N10N/kg=0.4kg;
由图乙可知,合金块浸没在水中时弹簧测力计的示数F′=3N,
则合金块完全浸没在水中时所受的浮力:F浮=GF′=4N3N=1N;
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,
由F浮=ρ水gV排可得,合金块的体积:V合金=V排=F浮ρ水g=1N1.0×103kg/m3;则空心部分的体积:V空=V球V合金=5×104m31×104m3=4×104m3=400cm3。26.(2020八上·椒江期中)已知木块A的体积为1×103m3,重力为6牛,与固定在容器底部的轻质弹簧相连,如甲图所示。现向容器中缓慢注水,直至木块A完全浸没并处于静止状态,如图乙所示。当木块完全浸没并处于静止状态时,弹簧对木块的力的大小为牛,方向。在坐标图中画出浮力随容器内液面变化的折线图。【答案】4;竖直向下;【解析】(1)当木块完全浸没时,
它受到的浮力为:F浮=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×1×103m3=10N;
此时木块的重力G=6N,则木块受到的合力为:10N6N=4N,且方向向上;
根据二力平衡原理可知,弹簧对木块的力与合力为平衡力,二者大小相等,方向相反,
因此弹簧对木块的力大小为4N,方向向下。
(2)在开始的一段时间内,由于物体的下表面没有接触到水,因此水受到的浮力为零。从木块的下表面接触到水直到木块完全浸没的过程中,木块排开水的体积逐渐变大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,木块受的浮力不断变大。当木块完全浸没后,V排保持不变,那么木块受到的浮力保持不变,如下图所示:27.把边长L=0.5m、密度ρA=0.6×103kg/m3的正方体A放入底面积为S=1m2的柱形盛水容器中,如图甲所示。将物块B轻放在A的上面,容器中的水面上升了0.01m,如图乙所示,则物块B的质量为kg。【答案】10【解析】A在水面漂浮,那么它受到的浮力等于重力,
即F浮甲=GA①;
B和A一起在水面漂浮,
那么:F浮总=GA+GB②;
②①得到:△F浮=GB;
ρ水gV排=mBg;
ρ水V排=mB;
103kg/m3×(0.01m×1m2)=mB;解得:mB=10kg。28.(2022八上·镇海期末)小明在户外捡到一颗漂亮的小石头,回家后他利用一把刻度尺,一条细线,一个厚底薄壁圆柱形的长杯子(杯壁厚度不计)和一桶水来测这颗小石头的密度。做法是:将装有适量水的长杯子放入桶内的水中,使杯子竖直漂浮在水面上,如图甲所示,用刻度尺测得杯底到桶中水面的高度h1为6cm,杯底到杯内水面高度h2为4cm;然后把小石头投入杯内水中,杯子继续竖直漂浮在水面上,如图乙所示,用刻度尺测得杯底到桶中水面的高度h3为9cm,杯底到杯内水面高度h4为5.5cm,小明还测得杯子底面积S为20cm2.已知水的密度是1.0×103kg/m3.则这块小石头的密度是kg/m3。【答案】2×103【解析】杯子内放入小石头后水深度的变化量:△h=5.5cm4cm=1.5cm,
小石头的体积:V石=S△h=20cm2×1.5cm=30cm3=3×105m3。
因为小石块放入杯子前后都处于漂浮状态,
所以小石块的重力:G石=△F浮=ρ水g△V排=1.0×103kg/m3×9.8N/kg×(0.09m0.06m)×2×103m2=0.588N,
小石头的密度:ρ石三、解答题29.(2022八上·余杭月考)浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域。如图所示,某浮标由坚硬壳体及下方可伸缩油囊构成(油囊质量忽略不计)。当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时,油囊排开水的体积等于注入油的体积;当油囊中的油全部被抽回壳体内时,油囊体积忽略不计。已知浮标壳体质量为35kg,油的总质量为20kg,当向油囊中注12kg油时,浮标悬浮于水中。油的密度为0.8×103kg/m3,海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求:(1)油囊中注入12kg油时,浮标所受浮力。(2)浮标壳体体积。(3)若某次测试时将一体积为1×10-3m3、质量为3kg的测量仪挂于浮标下方浸没于水中,浮标漂浮时露出水面的体积为2×10-3m3,则需要向油囊中注入多少千克的油?【答案】(1)解:F浮=G总=m总g=(35kg+20kg)×10N/kg=550N(2)解:V排==V油==则V壳=V排-V油=0.055m3-0.015m3=0.04m3(3)解:浮标漂浮时受到的浮力F浮′=G总′=m总′g=(35kg+20kg+3kg)×10N/kg=580NV排/==【解析】(1)根据漂浮条件计算浮标受到的浮力,即F浮=G总=m总g;(2)首先根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排计算浮标壳体的体积,再根据公式V油=m油ρ30.(2021八上·普陀期末)为了给正方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压轴入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。小科觉得图中CB的延长线BA线是没有意义的,老师告诉他,当力F为负值时,标明它的方向与原来的方向相反了。(1)分析BC段:随着h的增大,油对工件底面的压强将(选填“变大”、“变小”或“不变”。(2)若A点的坐标为(a,0),则a=,从图像分析,a表示工件一个屋里量的值,这个量就是工件的。(3)求C点所对应的状态下,油对工件下底面的压强(不考虑大气压强)。(4)求油的密度。【答案】(1)变大(2)400;重力(3)4000Pa(4)0.8×103kg/m3【解析】(1)在BC段中随着h的增大,根据p=ρgh可知,工件下底面的压强大小将变大。
(2)根据图乙可知,横轴上每格表示200N,那么则a=400。A在虚线部分,则F的方向竖直向上,根据二力平衡的条件可知:G=F+F浮。A点对应的深度h=0,此时物体不受浮力,那么G=F,即此时a表示工件的重力。
(3)由图乙坐标系,可知C点处,h=0.5m,则F浮=G+FC=400N+600N=1000N。
C点时工件的上表面没有油,不会受到向下的压力,则油对工件下底面的压力F=F浮=1000N,
则油对工件下底面的压强p=FS=1000N(0.5m)2=4000Pa。
(4)工件的质量31.(2022·萧山模拟)如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总重为2N,将一个重力为1.2N,体积为2×10−4m3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中。(g取10N/kg)(1)物体A所受浮力是多少?(2)细线对物体A的拉力为多少?(3)当把细线剪断后,物体A受到的浮力为多少,台秤的示数为多少?【答案】(1)物体A的一半浸入水中时,
受到的浮力F浮(2)此时物体A共受到重力、浮力和细线的拉力作用,
根据二力平衡的知识得到:G=F浮+F拉,
则细线对物体A的拉力为F拉=GF浮=1.2N1N=0.2N。(3)物体A的密度:ρ=GgV=1.2N10N/kg×2×10−4m3=0.6×10【解析】(1)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算物体A受到的浮力;
(2)对物体A进行受力分析,根据二力平衡的知识计算出此时细线对它的拉力;
(3)首先根据密度公式计算出物体A的密度,然后与水的密度比较,从而确定物体A在水中的状态,进而计算出它受到的浮力。
根据力的平衡的条件可知,托盘台秤的示数等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,据此分析计算即可。32.(2021八上·富阳期中)如图甲所示,一个体积是0.8dm3的立方体木块,下面用一段细线与木块相连,细线另一端固定在容器底(容器高比细线与木块边长之和大得多)。现向容器中慢慢加水,直到细线拉直,如图乙所示。若细线的拉力用F表示,倒入容器中水的深度用h表示(g=10N/kg)。(1)图丙中的A点对应木块在水中的位置是处于状态。(2)该木块浸没在水中所受的浮力为多少牛顿?(3)该木块的密度为多少?(4)请在丁图中作此过程中木块所受浮力F浮随水的深度h变化的大致图象。【答案】(1)漂浮(2)木块浸没在水中所受的浮力F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.8×10-3m3=8N(3)由图象可知,拉力为4N,则木块的重力G=F浮-F=8N-4N=4N,则木块的质量m=Gg=0.4kg,木块的密度ρ=m(4)【解析】(1)①根据图片可知,在开始的一段时间内,随着水面的升高,木块排开水的体积不断增大,则木块受到的浮力逐渐增大,但是由于浮力小于重力,木块始终在容器底部处于静止状态,此时细线的拉力为零。
②当浮力与重力相等时,木块处于漂浮状态。随着水面的升高,木块的位置不断升高,由于绳子松弛,因此细线上的拉力为零;
③当细线拉直时,木块的位置不再升高,随着水面的升高,它排开水的体积增大,则它受到的浮力增大。根据F浮力=G+F拉可知,细线上的拉力逐渐增大;
④当木块弯曲浸没后,它排开水的体积不变,则受到的浮力不变,根据F浮力=G+F拉可知,细线上的拉力不变,据此分析解答。
(2)该木块完全浸没在水中时,它排开水的体积等于自身体积,根据F浮=ρ液gV排可求出木块浸没在水中的浮力;
(3)由图丙可知浸没时绳子的拉力,根据平衡条件求出木块的重力,根据G=mg求出木块的质量,再利用ρ=mV可求出木块的密度;
(4)分析物体从液面逐渐浸入直到浸没的过程中、圆柱体完全浸没后的浮力变化,然后作图。
【解答】(1)根据图丙可知,A点后绳子上的拉力逐渐增大,说明此时细线已经拉直,木块不能再随水面的升高而升高,因此A点时木块应处于漂浮状态。
(4)①开始的一段时间内,木块在容器底部沉底,此时水面升高,排开水的体积不断增大,则它受到的浮力不断增大;
②当浮力等于重力4N时,木块处于漂浮状态,它跟随水面位置一起升高,这段时间内浮力保持不变;
③当细线拉直后,木块的位置保持不变,则随着水面升高,它排开水的体积不断增大,它受到的浮力不断增大;
33.(2021八上·余杭月考)某校兴趣小组模仿“曹冲称象”制作了一把“浮力秤”。将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中,如图所示。已知玻璃杯的质量为200g,底面积为40cm2,高度为15cm。求:(1)将杯子开口向上竖直放入水中时(注:水未进入杯内),杯子受到的浮力。(2)此时杯子浸入水中的深度(即为该浮力秤的零刻度位置)。(3)此浮力秤的最大称量(即量程)。【答案】(1)解:∵杯子在水中漂浮∴F浮=G=mg=0.2kg×10N/Kg=2N(2)解:V排=F浮/(ρ水·g)=2×10-4m3=200cm3H=V排(3)解:当液面与杯口齐平时为最大称量,此时杯子仍然漂浮所以,G总=F浮=ρ水·g·V排=6Nm总=G总M=m总-m0=400g34.(2022八上·奉化期末)为了给长方体工件表面均匀地涂上某种油,需要用竖直向下的力F把漂浮在油面上的工件缓缓地压入油内,如图甲所示。工件的下底面与油面的距离为h,力F与h的大小关系如图乙所示。小科觉得图中CB的延长线BA段是没有意义的,老师告诉他,力F为负值时,表明它的方向与原来的方向相反了。(1)若A点的坐标为(a,0),则a=。从图象分析,a表示了工件一个物理量的值,这个量就是工件的。(2)求C点所对应状态下,工件所受的浮力。【答案】(1)400;重力(2)图乙中,h≥0.5m时,力F的大小不再发生变化,
此时对木块的力F和木块的重力之和等于木块受到的浮力。
所以C点处,F浮=G+FC=400N+600N=1000N。【解析】(1)由图乙坐标系可知,A是一次函数为h=kF+b上的一点,函数过(0,0.2)和(600,0.5)两点,
则:0.2=k×0N+b;
0.5=k×600N+b;
解得:k=5×104;
所以函数为h=5×104F+0.2;
当h=0时,解得:F=400;
此时工件不受浮力,只受重力和拉力;
根据二力平衡的知识可知,此时重力等于拉力;
则a=400,它表示的量就是工件受到的重力。35.(2020八上·滨江期末)国之重器载人潜水器“奋斗者”号潜水器在马里亚纳海沟10909米深处成功坐底,完成万米海试并成功返航。“奋斗者”号体积约为30米3,空载时质量约为24吨。(1)“奋斗者”号空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?(2)请结合相关公式推理说明“奋斗者”号从水面上方进入水面直到坐底成功,整个过程中潜水器受到的浮力的变化过程。(3)潜水器要想完成下潜上浮,离不开自身的压载铁。“奋斗者”号身上装配了四块压载铁,总重量将近2吨,当“奋斗者”号在水底完成采样作业,准备上浮的时候,它会抛出两块压载铁,开始上浮。请说明“奋斗者”号完成采样作业,慢慢上浮的过程中潜水器受到的各个力的变化过程。【答案】(1)奋斗者”号空载漂浮在水面时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=24×103kg×10N/kg=2.4×105N。(2)奋斗者”号从水面上方进入水面直到坐底成功的过程中,它排开水的体积先增大再保持不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力先变大后不变。(3)重力减小,浮力先不变后减小【解析】(1)奋斗者”号空载漂浮在水面时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=24×103kg×10N/kg=2.4×105N。
(2)奋斗者”号从水面上方进入水面直到坐底成功的过程中,它排开水的体积先增大再保持不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力先变大后不变。
(3)在潜水器上浮的过程中,它排开水的体积先不变再减小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力先不变后减小。36.如图所示,在一个装满水的容器中,轻质弹簧的一端连着小球,另一端固定在容器底部。已知小球的体积为500cm3,小球静止时受到弹簧对它向下的拉力,拉力大小为2N.取g=10N/kg,则:(1)此时小球受到的浮力为多少?(2)该小球的密度为多少?(3)如果地球的引力减小为一半,即g取5N/kg,水的密度不变,则弹簧的长度会如何变化?请说明理由。(4)如果将弹簧剪断,请分析小球的运动情况,并计算此时小球受到的浮力是多少?【答案】(1)此时小球受到的浮力:F浮力=ρ液gV排=103kg/m3×10N/kg×500×106m3=5N。(2)小球的重力G=F浮F拉=5N2N=3N;
小球的密度ρ=G(3)在上图中,由力的平衡,G+T=F浮,
即小球的重力:G=F浮T=5N2N=3N,
如果地球的引力减小为一半,即g取5N/kg,
小球受到的浮力:F'浮=ρ水g'V排=1.0×103kg/m3×5N1kg×500×106m3=2.5N,
而小球的重力(其质量不会变化):G'=mg'=m×g2=G2=1.5N,
由力的平衡,弹簧的拉力:T'=F'浮G'=2.5N1.5N=1N<2N,(4)如果将弹簧剪断,那么它受到的拉力变为零。因为它排开水的体积不变,所以受的浮力保持不变,还是5N,此时浮力大于重力,小球将上浮。【解析】(1)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排计算小球受到的浮力;
(2)首先根据F浮=G+F拉计算出小球的重力,再根据公式ρ=GgV计算小球的密度;
(3)根据g值的变化分析小球重力G的变化,再根据公式G=F浮+F拉判断弹簧拉力的变化,最终确定弹簧长度的变化。37.(2020八上·越城月考)一个底面积为10m2的圆柱状容器,装有适量的水,现在将一个体积为20m3、密度为0.8×103kg/m3的物体A放入其中,最终物体A漂浮于水面上。则:(1)物体A所受到的浮力是多少?(2)如图所示,若将画斜线部分截取下来并取出(其体积为浸入水中体积的一半),则取出的那部分物体的质量是多少?(3)待剩余部分再次静止后,容器底部受到压强减小了多少?(g=10N/kg)【答案】(1)解:由题意可知:物体A的密度ρA=0.8×103kg/m3,体积VA=20m3,质量mA=ρAVA=0.8×103kg/m3×20m3=1.6×104kg,则GA=mAg=1.6×104kg×10N/kg=1.6×105N.∵物体A漂浮于水面上,∴物体A所受的浮力F浮=GA=1.6×105N(2)解:由F浮=ρ水gV排得:V取出的那部分物体的体积V′=12V排=1(3)解:容器底部受到压强减小了△p=【解析】1、根据浮沉条件,物体A的密度小于水的密度,所以物体A在水中处于漂浮状态,浮力等于物体A的重力。由物体的密度和体积求出物体的质量,再根据公式G=mg;
2、根据浮力公式变形得V排=F浮ρ38.如图甲所示,水平放置的方形容器里有一个重为6N、边长为10cm的立方体物块M(开始时容器内无水)。已知容器高20cm,物块M与容器底部不密合,且M底部与容器底部之间用一段5cm长的细线相连,假设细线足够牢固。现以5mL/s的恒定水流向容器内注水,当注水时间t=130s时,可画出容器中水的深度h随注水时间t的变化关系如图乙所示。请解答下列问题:(1)当t=130s时,物块在水中的状态是。(选填“完全浸没”或“部分浸入”)(2)当t=130s时,水对容器底部的压力大小是N.(3)图乙中a的值是多少?(要求写出计算过程)(4)持续以原来的流速向容器内注水,则当t=s时容器恰被注满。(5)上述过程中容器内的深度h与注水时间t的关系最符合下列哪个选线(假设物块始终保持水平)?(选填字母代号)(3)解:物块M漂浮时F浮=G物=6N此时,F浮=ρ水gV排=ρ水gSha=6N所以,ha=F浮答:a的值为6。(4)300(5)D【解析】(1)物块M的体积V=(0.1m)3=0.001m3;
当物块完全浸没时受到的浮力为:F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×0.001m3×10N/kg=10N;
因为10N>6N,所以F浮>G;
由于物块的高度10cm与水深相同,所以肯定物块不受绳子的拉力;
那么物块肯定处于漂浮状态,即部分进入;
(2)当t=130s时,注入的水的体积:V水=vt=5mL/s×130s=650mL=6.5×104m3;则加入水的重力:G水=ρ水gV水=1.0×103kg/m3×1
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