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专题07浮力(测试)满分100分时间60分钟一、选择题(本大题共12小题,每小题3分,共36分。每小题只有一个选项正确)1.如图所示,关于压强和浮力的应用,下列说法正确的是()
A.图甲:壶中茶水静止时,壶嘴的液面比壶身的液面低B.图乙:潜水艇从悬浮到漂浮,排开液体的重力始终相等C.图丙:液体的密度越大,密度计漂浮时受到的浮力就越大D.图丁:“珠海云”科考船浮在水面上,是采用“空心”的办法增大了排开液体的体积【答案】D【详解】A.茶壶是连通器,连通器的原理是静止在连通器中的同种液体的液面是相平的,故A错误;B.潜水艇从悬浮到漂浮,排开液体的体积变小了,根据F浮=ρ液gV排可知,所受的浮力变小,因而排开液体的重力减小了,故B错误;C.密度计测液体密度时,都是漂浮的,所以浮力都等于重力,在不同液体中,密度计所受浮力不变,故C错误;D.巨轮之所以能够浮在水面上,是利用空心的方法来增大排开液体的体积来增大浮力,故D正确。故选D。2.游泳时佩戴游泳圈是防止溺水的有效方法,质量为50kg的小蓉佩戴游泳圈后,能静静地漂浮在水面上,如图所示,游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是()A.5000N B.500N C.50N D.5N【答案】C【详解】人在水中漂浮时,大约有1/10的体积露出水面,故游泳圈浸没在水中的体积大概是5×10-3m3,则其受到的浮力忽略游泳圈的自重,则游泳圈对小蓉的作用力大小与游泳圈所受浮力大小相同,即为50N。故选C。3.2023年12月,风靡全球的大黄鸭来深圳“上班”了“鸭”!大黄鸭接近6层楼高,下图是游客为大黄鸭和春笋楼拍的照片。大黄鸭在不充气时已达600kg,鸭身还附带有9t的水泥锚。下列说法错误的是()A.大黄鸭能在水面漂浮是因为它在充气后整体的密度较小B.图中大黄鸭比春笋楼还高是因为大黄鸭本身巨大,已经超过春笋楼的高度C.图中大黄鸭比春笋楼还高是因为大黄鸭本身巨大,且距离游客较近,视角较大D.为了使大黄鸭更完整的拍在照片里,需要增大物距,成更小的像【答案】B【详解】A.根据物体的沉浮条件,大黄鸭能在水面漂浮,说明它在充气后整体的密度小于水的密度,故A正确,不符合题意;BC.大黄鸭接近6层楼高,而春笋楼的层数远远高于6层,之所以图中大黄鸭比春笋楼还高是因为大黄鸭本身巨大,且距离游客较近,视角较大,故B错误,符合题意,C正确,不符合题意;D.根据凸透镜成像规律“物远像近像变小”,要成更小的像,使大黄鸭更完整的拍在照片里,需要增大物距,故D正确,不符合题意。故选B。4.(2024·广东·一模)(新科技)2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300米的科考营地顺利升空后达到9032米,超过珠峰高度,创造浮空艇大气科学观测世界纪录。如图所示是“极目一号”Ⅲ型浮空艇在空中上升的情景,假设浮空艇的体积保持不变,海拔越高空气的密度越小,下列分析正确的是()A.浮空艇内所充气体的密度大于空气密度B.浮空艇上升过程中所受的浮力保持不变C.浮空艇上升过程中受到的大气压强变大D.浮空艇受到的浮力等于它排开空气所受的重力【答案】D【详解】A.浮空艇从地面由静止升空,受到的浮力大于重力,即F浮>G根据阿基米德原理可得已知浮空艇的体积保持不变,即V排=V物,则ρ即浮空艇内充入的气体的密度小于空气的密度,故A错误;B.根据阿基米德原理可知,浮空艇受到的浮力为F又因V排=V艇即V排大小不变,g不变,空气密度随高度的增加而减小,所以F浮变小,故B错误;C.海拔越高,大气压强越小,所以浮空艇上升过程中大气对它的压强越来越小,故C错误;D.由阿基米德原理可知F浮=G排即浮空艇上升过程中受到的浮力等于它排开空气的重力,故D正确。故选D。5.两个量筒均装有50mL的水,往量筒分别放入甲、乙两个不吸水的物块,物块静止后如图所示,g取10N/kg,则()A.甲排开水的体积为60mLB.乙排开水的重力小于乙的重力C.甲受到的浮力大于甲的重力D.甲受到的浮力小于乙受到的浮力【答案】D【详解】A.由甲图可知,量筒原来有50mL的水,放入甲物块后,量筒显示液面示数为60mL,故甲排开水的体积为60mL-50mL=10mL故A不符合题意;B.由乙图可知,乙物块处于悬浮状态,根据阿基米德原理原理可知,物体在液体中受到的浮力等于排开液体的重力,故B不符合题意;C.由甲图可知,甲物块处于漂浮状态,物体漂浮时,浮力等于重力,故C不符合题意;D.由甲图可知,甲排开水的体积为10mL,乙排开水的体积为70mL-50mL=20mL乙排开水的体积大于甲排开水的体积,根据F浮故选D。6.由我国研发的“奋斗者”号载人潜水器已成功抵达深海10909米。下列有关“奋斗者”号的说法正确的是()
A.漂浮时,它受到的浮力大于排开水的重力B.要使悬浮的“奋斗者”号上浮,应对水舱注水C.浸没后在水中继续下沉的过程中,它受到海水的向上、向下的压力差变大D.它能自由的浮沉,是通过改变自身的重力来实现的【答案】D【详解】A.漂浮时,根据阿基米德原理可知,其受到的浮力等于它排开水受到的重力,故A错误;B.要使悬浮的“奋斗者”号上浮,则浮力要大于重力,由于排开水的体积不变,由阿基米德原理F浮C.“奋斗者”号潜水器在水面下下潜过程中,排开液体体积不变,液体密度不变,由F浮D.“奋斗者号”浸没在海水中,排开海水的体积不变,根据阿基米德原理F浮故选D。7.如图所示为一个质量为30g小柑桔被放入水中静止后的情形(g取10N/kg),下列说法正确的是()
A.放入小柑枯后,瓶子对水平桌面的压强不变B.放入小柑枯后,水对瓶底的压强不变C.放入小柑枯后,水中再放入一些盐,搅拌均匀后,小柑桔可能会悬浮在盐水中D.小柑桔被放入水中静止后,它排开水的重力为0.3N【答案】D【详解】A.放入小柑枯后,瓶子对水平桌面的压力变大,受力面积不变,压强变大,故A错误;B.放入小柑枯后,水的深度变大,根据p=ρgh,水对瓶底的压强变大,故B错误;C.如图所示,小柑桔被放入水中静止后是漂浮状态,说明水的密度比小柑桔的大,水中再放入一些盐,搅拌均匀后,液体的密度更大了,小柑桔浮起一些,仍是漂浮状态,故C错误;D.如图所示,小柑桔被放入水中静止后是漂浮状态,结合物体的沉浮条件与阿基米德原理,它排开水的重力为G排=F浮=G柑=m柑g=0.03kg×10N/kg=0.3N故D正确。故选D。8.小飞同学把一枚鸡蛋放在一个透明玻璃杯中,加入清水后发现鸡蛋沉在杯底(见图甲)。他向水里加盐并缓慢搅拌发现鸡蛋悬浮在液体中(见图乙);他继续加盐并缓慢搅拌,最后发现鸡蛋漂浮在液面上(图丙)。下列说法正确的是()A.鸡蛋所受到的浮力F甲<F乙<F丙 B.鸡蛋排开液体的体积V排乙=V排丙C.鸡蛋排开液体的重力G排甲<G排乙 D.丙图中鸡蛋受到的浮力大于鸡蛋的重力【答案】C【详解】ACD.由图知,鸡蛋在甲中沉入水底,则鸡蛋受到的浮力小于重力,即F甲<G鸡蛋在图乙中悬浮,则其受到的浮力等于其受到的重力,即F乙=G鸡蛋在图丙中漂浮,则其受到的浮力等于其受到的重力,即F丙=G鸡蛋所以鸡蛋在甲、乙、丙中受到的浮力关系为F甲<F乙=F丙根据阿基米德原理可知,鸡蛋受到的浮力等于其排开水受到的重力,即F浮=G排则G排甲<G排乙=G排丙故AD错误,C正确;B.鸡蛋在图乙中悬浮,则鸡蛋排开水的体积等于其自身体积,即V排乙=V在图丙中漂浮,则鸡蛋排开水的体积小于其自身体积,即V排丙<V所以鸡蛋在乙、丙中排开液体的体积关系为V排乙>V排丙故B错误。故选C。9.(2023·广东广州·二模)如图,将一支用自制的简易密度计,先后放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止后竖直立在液体中,两液面相平,下列判断不正确的是()A.密度计上a处的刻度数值比b处小B.密度计底部所受液体的压强相等C.密度计在两种液体中受到的浮力大小相等D.甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小
【答案】A【详解】A.密度计漂浮,密度计的重力不变,根据F浮=G可知密度计所受的浮力不变,密度计上a处与液面相平时排开液体的体积小于密度计上b处与液面相平时排开液体的体积,根据ρ液=F浮V排g可知aBC.同一个密度计放在甲、乙液体中都漂浮,根据F浮=G可知密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力相等,根据浮力产生的原因可知,浮力等于物体下表面和上表面所受压力之差,密度计漂浮,其上表面受到的压力为0,所以下表面受到的压力相等,密度计底面积一定,由p=F/S可知密度计底部所受液体的压强相等,故BC正确,不符合题意;D.由图知密度计排开液体的体积V排甲>V排乙又因为浮力相等,由F浮=ρ因为容器中的液面相平,根据p=ρ液gh知甲液体对容器底部的压强比乙液体对容器底部的压强小,故D正确,不符合题意。故选A。10.如图完全相同的甲、乙溢水杯中装满两种不同液体,将一小球先后放入杯中,静止时小球的位置如图所示,A、B为两个相同的烧杯装着溢出的液体。下列说法正确的是()
A.小球在乙杯中不受到浮力B.小球放入乙杯的下沉的过程中,杯底受到液体的压强逐渐减小C.小球静止后,A对桌面的压强大于B对桌面的压强D.A中的液体密度小于B中的液体密度【答案】C【详解】A.小球先后放入甲、乙两个盛满不同液体的溢水杯中,浮力是由上下表面的压力差产生的,因此小球在乙杯中受到浮力,故A错误;B.小球在乙杯中下沉过程中液体的深度不变,故由p=pgh得,杯底受到液体的压强不变,故B错误;CD.小球在甲杯漂浮,则ρ甲>ρ球,小球在乙杯中沉底,则ρ乙<ρ球,两种液体的密度ρ甲>ρ乙,故D错误;由图知,甲剩余液体的体积大于乙剩余液体的体积,且ρ甲>ρ乙,则根据G=mg=ρVg可知,甲容器中剩余液体重力大于乙容器中剩余液体重力;而容器对桌面的压力等于容器、液体、小球的总重力,所以甲容器对桌面的压力大于乙容器对桌面的压力,由于容器相同,则底面积相同,所以根据p=F/S可知,甲杯对桌面的压强大于乙杯对桌面的压强,故C正确。故选C。11.如图是甲、乙两物体的质量与体积关系图象,将体积为V=1cm3的甲、乙两物体分别放入盛满水的相同溢水杯a和b中,待两物体静止时,两容器液面相平,下列说法正确的是()
A.a容器中的是甲物体,b容器中的是乙物体B.物体在b容器内排开水的质量较大C.a、b两容器底部受到水的压强相等D.a、b两容器对地面的压强相等【答案】C【详解】A.由图象可知,甲、乙的密度为因为ρ甲>ρ水,ρ乙=ρ水甲物体在水中会下沉,所以b容器中的是甲物体,乙物体在水中会悬浮,所以a容器中的是乙物体,故A错误;B.甲乙两个物体体积相等,全部浸入水中,排开水的体积相等,由F浮=ρ水gV排可知甲乙受到的浮力相等,由阿基米德原理可知甲乙排开液体的重力相等,由G=mg可知甲乙排开液体的质量相等,故B错误;C.容器内水的深度相同,根据p=ρgh可知,a、b两容器底部受到水的压强相等,故C正确;D.因为ρ甲>ρ乙,甲乙的体积相等,由G=mg=ρVg可知甲乙的重力关系G甲>G乙原来溢水杯装的水的重力相等,由选项B可知,甲乙排开水的重力相等,所以容器内剩余水的重力相等,容器是相同的,所以容器的重力相等,容器对地面的压力等于水、物体和容器的总重力,a容器的总重力大于b容器的总重力,所以a容器对地面的压力较大,容器的底面积相等,由p=F/S可知a容器对地面的压强较大,故D错误。故选C。12.如图,亮亮同学将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示;将一个物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g(如图乙),物体上表面始终保持水平,用力将物块压入全部浸没在水中,此时台秤示数为425g(如图丙);将物块继续下压,从丙到丁物块下表面受到水的压力增加了0.8N,整个过程水始终未溢出,请问说法正确的是()A.木块的质量为125gB.木块的密度为C.从图丙到图丁,瓶底水的压强逐渐增大D.从图丙到图丁,物体上表面受到水的压力增加了0.8N【答案】D【详解】A.将盛水的烧杯放在电子台秤上,示数为300g,则烧杯和水的质量为300g,将物块投入水中,漂浮时台秤示数为375g,则烧杯、水和物体的质量为375g,所以物体的质量m=375g-300g=75g,故A错误;B.用力将物块压入浸没在水中,此时台秤示数为425g,则排开水的质量m排=425g-300g=125g则物体的体积则物体的密度故B错误;D.从图丙到图丁,物块下表面受到水的压力增加了0.8N,由于物体上表面和物块下表面变化的深度相同,所以物体上表面受到水的压力也增加了0.8N,故D正确。故选D。二、作图、填空题(每空1分,共28分)13.如图所示,在图中画出漂浮在水面上的苹果所受力的示意图。【答案】
见右图。
【详解】苹果漂浮在水面上,重力和浮力是一对平衡力,二者大小相等、方向相反、作用在同一直线上,大致确定苹果的重心,然后过重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,注意两条线段长度要相等。如图所示。
14.如图所示是我国的大连舰,它的满载排水量有1.4万吨,则其满载时受到的浮力为N;舰载直升机降落后,大连舰受到的浮力(选填“变大”、“变小”或“不变”);若该舰艇由长江驶入大海,舰艇的船身将会(选填“上浮一些”、“下沉一些”或“不变”)。(g取10N/kg)【答案】1.4×108变大上浮一些【详解】由阿基米德原理可知,其满载时受到的浮力等于排开水的重力,即舰载直升机降落后,大连舰总重力变大,但仍然处于漂浮状态,受到的浮力等于总重力,因此受到的浮力变大。若该舰艇由长江驶入大海,仍然处于漂浮状态,受到的浮力不变,等于自身重力,但海水的密度大于江水密度,由F浮15.某潜艇在高密度海水区域内沿水平方向潜航进行军事演练(如图所示)。潜航时,不慎全部驶入低密度海水区域,导致浮力(选填“增大”、“减小”或“不变”),使潜艇加速下沉。已知该地的海水密度为1.02×103kg/m3,当仪表显示海水压强为5.1×106Pa时,潜艇距离海面的竖直距离约为m,此时达到潜艇承受的极限,官兵紧急对舱内的水箱进行(选填“注水”或“排水”),潜艇最终转危为安。(g取10N/kg)
【答案】减小500排水【详解】当它从海水密度大的海域进入海水密度小的海域,液体的密度变小,但潜艇的体积不变、排开海水的体积不变,由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知潜艇受到的浮力减小。根据p=ρ海水gh得潜艇距离海面的竖直距离为为避免潜艇继续下沉,根据物体的悬浮条件,需要减小潜艇的自重,官兵紧急对舱内的水箱进行排水,潜艇最终转危为安。16.维修“中国天眼”时,为避免压坏反射面板,用氦气球将维修人员吊起,如图1所示。小海利用气球A和一个重为5N的物体B模拟氢气球在地面上的充气过程,如图2所示,气球充入氦气过程中,体积变大,受到的浮力(选填“变大”、“变小”或“不变”);当气球体积为0.1m3时,受到的浮力为N,此时地面对物体的支持力为N(细线、气球和氢气的重力均忽略不计,取ρ空气=1.29kg/m3,g=10N/kg)。
【答案】变大1.293.71【详解】当充入适量氦气过程中,气球A的体积变大,其排开空气的体积变大,根据F浮=ρ空气gV排知,A受到的浮力变大。当气球体积为0.1m3时,受到的浮力为F浮=ρ空气gV排=1.29kg/m3×10N/kg×0.1m3=1.29NB对A的拉力等于浮力,由于物体间力的作用是相互的,所以,A对B的拉力等于B对A的拉力,等于1.29N,A通过细线拉着B物体静止在水平地面上,B受力平衡,B受到的重力等于加上支持力,所以,此时地面对物体的支持力为F支=G﹣F拉=5N﹣1.29N=3.71N17.如图所示,将重为2N的木块放入烧杯中,静止时木块所受浮力的大小为N,浮力的方向。木块排开水的体积为m3。(g取10N/kg)【答案】2竖直向上2×10-4【详解】木块静止时漂浮在水面上,所以浮力为F浮=G=2N浮力的方向与重力方向相反,是竖直向上的。由F浮=ρ液gV排得,排开水的体积为18.在弹簧测力计下挂一正方体(如图甲所示),从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,图乙所示是正方体下降过程中弹簧测力计读数F随正方体下降高度h变化的图像。(g取10N/kg,不考虑水位变化)则正方体浸没在水中时受到的浮力是N;正方体刚浸没在水中时,底部受到的水的压强为Pa;该正方体的密度为kg/m3。
【答案】84001.5×103【详解】由图像可知,AB段,弹簧测力计示数为12N,此时正方体处于空气中,根据二力平衡条件可知,正方体的重力为G=F拉=12NCD段,弹簧测力计示数不变为4N,说明此时正方体已经浸没在水中,受到的浮力为BC段,正方体逐渐浸入水中,所以正方体的高度为h=7cm-3cm=4cm=0.04m正方体刚浸没在水中时,底部受到的水的压强为由阿基米德原理F浮=ρ液gV排
得正方体的体积为正方体的质量为m=正方体的密度为ρ=19.如图甲所示,圆柱体在水中悬浮,其上、下表面受到水的压力分别为3N、5N。(1)圆柱体受到的浮力大小等于N,依据是;(2)圆柱体受到的重力大小等于N,依据是;(3)若把此圆柱体浸没在装满某种液体的溢水杯中(不触底,如图乙所示),静止时弹簧测力计示数为0.4N。①以“●”表示圆柱体,在图丙中画出圆柱体此时的受力示意图;②圆柱体排开的液体的重力为N。【答案】(1)2,物体受到的浮力等于上下表面受到的压力差;(2)2,物体悬浮时受到的浮力和自身的重力相等;(3)见下图,1.6。【详解】(1)根据浮力产生的原因可知,物体受到的浮力等于上下表面受到的压力差,所以,圆柱体受到的浮力为F浮1=F2-F1=5N-3N=2N(2)根据物体的浮沉条件可得,物体悬浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,圆柱体受到的重力为G=F浮1=2N(3)①由图可知,弹簧测力计的拉力F拉=0.4N,由称重法可得,圆柱体受到的浮力为F浮=G-F拉=2N-0.4N=1.6N圆柱体此时的受力示意图,如图所示②由阿基米德原理可知,圆柱体排开的液体的重力为G排=F浮=1.6N20.在综合实践活动中,小明制作了简易密度计,如图甲、乙所示。他利用一根饮料吸管,在其下端加适当的配重并用石蜡封口,再将此饮料吸管置于被测液体中进行液体密度的测量实验。(1)密度计在液体中处于状态,受到的浮力(选填“大于”、“小于”或“等于”)重力;(2)将密度计放到水中的情景如图甲所示,测得浸入水中的长度为H;放到另一液体中的情景如图乙所示,浸入液体中的长度为h,已知h<H,则ρ液ρ水(选填“>”“<”或“=”),请用H、h及水的密度ρ水表示被测液体的密度:ρ液=;(3)小明根据液体的密度ρ液与浸入液体中的长度h的对应关系作出ρ液-h图像,如图丙所示。据此分析,这种简易密度计从上到下示数依次变(选填“大”或“小”),刻度线分布(选填“均匀”或“不均匀”)。【答案】漂浮等于>Hh【详解】(1)在吸管的下端加适当的配重并用石蜡封口,能降低吸管的重心,这样做为了让吸管能够竖直漂浮在液体中。密度计在液体中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,密度计受力平衡,其受到的浮力等于重力。(2)由于同一密度计在甲、乙两图中均漂浮,所以浮力都等于重力,即密度计在水和液体中受到的浮力相等,由图可知h<H,则两次排开液体的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,假设密度计的底面积为S,密度计在水和液体中受到的浮力相等,根据阿基米德原理F浮则液体密度为(3)综上所述,液体的密度越大,密度计放入液体中排开液体的体积越小,浸入液体中的长度越小,若在密度计上标上示数,则这种简易密度计从上到下示数依次变大。根据阿基米德原理F浮h与ρ液是反比例函数,所以刻度分布不是均匀的,根据图像可知,密度值越小,相邻刻度线之间的距离越大。三、计算题(共15分)23.如图甲所示是伽利略彩球温度计,它的外部为一根密封的玻璃管,内部装有密度随环境温度升高而减小的液体。液体中装有体积均为2×10-6m3,质量不同且标有温度值的小球。图乙所示,是伽利略温度计的简化示意图,表格是各小球上标有的温度值及相应小球的质量。若环境温度等于小球上标示的温度时,小球会悬浮;环境温度超过这个玻璃球上标示的温度后,则该玻璃球会下沉,反之会上浮。g取10N/kg,求:(1)当外界温度为22℃时,图乙中C球受到的浮力;(2)当外界温度为22℃时,温度计内液体密度;(3)请你比较图乙中C、D两球所受浮力大小,写出判断依据。标注温度(℃)20222426小球质量(克)
【答案】(1)0.022N;(2)1.1×103kg/m3;(3)见解析【详解】(1)依题意得,当环境温度等于小球上标示的温度时,小球会悬浮。由图乙得,当外界温度为22℃时,图乙中C球悬浮,C球受到的浮力为(2)当C球悬浮在液体中时,C球排开液体的体积等于C球的体积,为由F浮(3)依题意得,C、D两球体积相等,图乙中C、D两球均浸没在液体中,则CD两球排开液体体积相同,由F浮答:(1)当外界温度为22℃时,图乙中C球受到的浮力0.022N;(2)当外界温度为22℃时,温度计内液体密度1.1×103kg/m3。24.如图所示,底面积为S1=50cm2的圆柱形容器中装有适量的水,将一金属球放入底面积为S2=10cm2的长方体塑料盒中,塑料盒竖直漂浮在水面上,其底部浸入水中的深度h1=10cm。若把金属球从塑料盒中取出,放入水中,金属球沉到容器底部,塑料盒仍竖直漂浮在水面上,其底部浸入水中的深度h2=4.6cm。从容器底部将金属球取出,容器中水面下降了h=0.4cm。g取10N/kg,求:
(1)塑料盒底部浸入水中深度h1=10cm时,水对塑料盒底部的压强;(2)将金属球从塑料盒取出后,水对容器底的压强减小了多少;(3)金属球的密度。【答案】(1)1×103【详解】(1)水对塑料盒底部的压强p=ρgh(2)分析得,金属球的重力等于塑料盒浮力的变化量,为G从容器底部将金属球取出,容器中水面下降了h=0.4cm,则球的体积为所以,将金属球从塑料盒取出后,排开水的总体积减少量为则将金属球从塑料盒取出后,水面下降高度为所以将金属球从塑料盒取出后,水对容器底的压强减小量为(3)由(2)知球的重力为体积为20cm3,重力为0.54N,所以球的质量为所以球的密度为答:(1)塑料盒底部浸入水中深度h1=10cm时,水对塑料盒底部的压强为1000Pa;(2)将金属球从塑料盒取出后,水对容器底的压强减小了68Pa;(3)金属球的密度2.7×103
四、实验、探究题(每空1分,共14分)25.(2024·广东·二模)小闽同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和煤油),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究。探究过程及有关数据如图所示。(1)金属块浸没在水中所受的浮力是N;(2)观察A、B、C、D四个图(填图的序号)可得出金属块受到的浮力大小与有关;(3)小闽还想在实验室中验证阿基米德原理;①方案一,小闽用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知,石块排开水的重力G排=N,发现F浮≠G排,造成这种结果的原因不可能是(填字母);A.整个实验过程中,弹簧测力计都没有校零B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部②方案二,如图乙,小闽将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小闽逐渐调高升降台,发现随着重物浸入水中的体积越来越大,弹簧测力计A的示数(选填“增大”“减小”或“不变”),且弹簧测力计A的示数变化量(选填“大于”“小于”或“等于”)B的示数变化量,从而证明了F浮=G排。【答案】4排开液体体积0.4A减小等于【详解】(1)由图A可知,金属块的重力G=10N,由图D可知金属块浸没时弹簧测力计的示数F′=6N,则金属块浸没在水中所受的浮力F浮=G-F′=10N-6N=4N(2)由A、B、C、D四个图可知,金属块排开水的体积不同,弹簧测力计的示数不同,受到的浮力不同,据此可得出金属块受到的浮力大小与排开液体的体积有关。(3)小闽用石块按如图甲实验步骤依次进行实验。由甲图可知,石块的重力F1=2N,石块浸没时弹簧测力计的示数F3=1.5N,则石块浸没在水中受到的浮力F浮=F1-F3=2N-1.5N=0.5N空小桶的重力F2=0.5N,空小桶和排开水的总重力F4=0.9N,则排开水的重力G排=F4-F2=0.9N-0.5N=0.4NA.发现F浮≠G排,若弹簧测力计都没有校零,那么四次测量结果都应加上测量前弹簧测力计示数,那么所得浮力与排开水的重力大小应不变,故A符合题意;B.步骤C中,石块浸没后,碰触到溢水杯底部,容器对石块有支持力,测的F3偏小,则利用F浮=F1-F3偏大,故B不符合题意。故选A。如图乙,小闽将装满水的溢水杯放在升降台C上,用升降台来调节溢水杯的高度。当小闽逐渐调高升降台,重物浸入水中的体积变大,排开水的体积变大,根据F浮=ρ液gV排可知,重物受到的浮力变大,所以弹簧测力计A的示数F′=G-F浮弹簧测力计A的示数减小。又因为重物浸入水中的体积越来越大时,溢出水的体积变大、溢出水的质量变大、溢出水受到的重力变大,所以弹簧测力计B的示数变大;根据阿基米德原理可知,物体所受浮力的大小和排开液体的重力相等,所以弹簧测力计A示数的变化量和弹簧测力计B的示数变化量相等,从而证明了F浮=G排。26.小明利用如图的装置测量蜡块(ρ蜡<ρ水)的密度,并进行了如下操作:
(1)如图甲,蜡块静止时,读出弹簧测力计的示数为F1=N;(2)如图乙,用细线将金属球系在蜡块下方,将它们浸没在水中静止时,弹簧测力计的示数为F2;(3)如图丙,将蜡块拉出水面静止时,弹簧测力计的示数为F3,请根据以上操作回答下列问题:①该蜡块密度的表达式为ρ蜡=(用F1、F2、F3及水的密度ρ水表示);②以上操作顺序会使测得的密度比实际密度(选填“偏大”或“偏小”),为使测量值更准确,图中甲、乙、丙的合理顺序应为。【答案】4.6偏小甲、丙、乙【详解】(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,示数为F1=4.6N。(3)①由乙、丙两图可知,蜡块受到的浮力F浮=F3﹣F2由F浮=ρ液V排g可得出排开水的体积,即蜡块的的体积为则蜡块的密度②将蜡块拉出水面静止时,石蜡上沾有水珠,会导致弹簧测力计的示数F3偏大,带入(2)中的公式,F1,F2均不变,因此使测得的密度比实际密度偏小,故为使测量值更准确,甲、乙、丙的合理顺序应为甲、丙、乙。27.小李同学在探究“影响浮力大小的因素”时,依次做了如图甲所示实验。
观察并分别比较图中有关数据可知:①当物体
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