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文档简介
给我一个支点,可以撬起整个地球。阿基米德
《第10章浮力》测试卷
一、选择题(每题3分,共36分)
C.热气球冉冉升空D.飞机翱翔蓝天
2.如图,把一个正方体保持侧面竖直地浸没在液体里的不同深度处,则正方体()
A.顶面所受的压力大小不变
B.底面所受的压力大小不变
C.每个侧面所受的压力大小不变
D.上、下两面所受的压力差不变
3.质量为80g的木块静止在如图的水面上,下列说法正确的是()
A.木块所受浮力方向为Fi所示/]/F-
B.木块所受浮力方向为F2所示
C.木块所受浮力大小为8N-----------
D.木块所受的浮力大于重力
4.未煮过的汤圆沉在水底,煮熟后漂浮在水面上,则此时汤圆(
A.受到的浮力等于重力,排开水的体积比未煮过的小
B.受到的浮力大于重力,排开水的体积比未煮过的小
C.受到的浮力大于重力,排开水的体积比未煮过的大
D.受到的浮力等于重力,排开水的体积比未煮过的大
5.如图所示的玩具鸭子,放在甲液体中漂浮时,液面位置在A处;放在乙液体中漂浮时,
液面位置在B处。则(
A.在甲液体中所受的浮力较大
B.在乙液体中所受的浮力较大
C.甲、乙液体的密度一样大
D.甲液体的密度较大
6.小强做鸡蛋在盐水中悬浮的实验时,先配制了半杯浓盐水并将鸡蛋放入杯中,静止时如
图甲所示,然后逐渐向杯中添加清水,直至如图乙所示。在逐渐向杯中添加清水过程中,
下列说法不正确的是()
A.鸡蛋受到的浮力不变<--------7V---------7
B.盐水的密度变小
C.盐水对烧杯底的压强逐渐变小
甲乙
D.盐水对烧杯底的压力逐渐变大
7.人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船,做法是将几个灌满水的浮筒沉到水底并拴在沉船两
旁,把空气压进浮筒将浮筒里的水排出,沉船随着浮筒一起浮起,下列说法正确的是
()
A.沉船在河底时,受到的浮力等于其重力
B.浮筒充满气后,受到的浮力大于其重力
C.沉船在水下上浮时,受到的浮力逐渐变小
D.船和浮筒浮在水面时,受到的浮力大于其重力
8.某些鱼的沉浮靠鳗的胀缩来实现,原来静止在水中的鱼()
A.膘膨胀时浮力小于重力会下沉
B.鳗膨胀时浮力大于重力会上浮
C.膘收缩时浮力等于重力仍悬浮
D.鳏收缩时浮力大于重力会漂浮
9.如图甲所示,将密度计插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,即为该液
体的密度。如图乙、丙所示,在木棒的一端缠绕一些铜丝做成一支简易密度计,将其分
别放入水平桌面上盛有不同液体的两个相同的烧杯中,它会竖直漂浮在液体中,静止后
两个烧杯的液面相平。下列说法正确的是()
甲乙丙
A.图甲中液体的密度为1.55g/cn?
B.乙、丙两图中木棒底部所受液体的压力相等
C.图乙烧杯中液体的质量比丙图的小
D.图乙中烧杯对桌面的压强大于图丙中烧杯对桌面的压强
10.三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与甲、乙、丙三个体积相同的
实心球相连。向容器内倒入水,待水和球都稳定后,观察到如图所示的情况,此时乙球
下方弹簧长度等于原长。下列判断正确的是()
A.乙球的重力与它受到的浮力不相等
B.甲球的重力大于它受到的浮力
C.甲、乙、丙三个球的密度大小关系为p甲<p乙Vp丙
D.甲、乙、丙三个球受到的浮力大小关系为F甲〉F乙>F丙
11.我国10万吨级的“新光华”号半潜船拥有两个标准足球场大的甲板,为亚洲最大。2019
年1月,“新光华”号半潜船从巴西运载2.5万吨的超大型钻井平台回到广州。半潜船装
载钻井平台的工作过程示意图如图所示,半潜船先通过调整水舱里的压载水量,平稳地
将船身和甲板潜入约30米深的水下,只露出船楼建筑;然后将漂浮的钻井平台拖拽到甲
板正上方水面,半潜船开始排出水舱里的压载水,上浮到甲板与钻井平台底部接触时,
将钻井平台绑扎固定在甲板上,继续排出水舱里的压载水,半潜船船身连同钻井平台一
起上浮,浮出水面,最后静止。半潜船在上浮过程中()
A.当排出的压载水重大于钻井平台重时才开始上浮
B.当排出的压载水重等于钻井平台重时才开始上浮
C.排出的压载水总重大于钻井平台重
D.排出的压载水总重等于钻井平台重
12.只用量筒、长方体小木块、长细针、水、密度未知的盐水,能测出的物理量是(温馨提
示:长方体小木块不吸水p木<p水)()
A,木块的质量B.木块的密度C.木块的高度D.盐水的密度
二、填空题(每空1分,共17分)
13.(2分)如图所示,青蛙漂在水面上不动,它受到竖直向下的力和竖直向上的
力的作用。
14.(3分)如图所示,将一个鸡蛋放入水中,鸡蛋下沉,则鸡蛋的密度(选填“大
于”、“小于”或“等于")水的密度。在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中,鸡蛋受到的
压强,所受浮力的大小(均选填“变大”、“变小”或“不变”)。
■W
15.(2分)无锡某研究所引领研发的“蛟龙号”载人潜水器,在某次下潜作业时,总质量
为22t,当它在海水中逐渐下潜,受到海水的压强将逐渐;若它不利用动力设备
悬浮在海水中,则排开海水的体积为m3(p海水=1.1X103kg/m3)
16.(3分)如图所示是世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361m、宽66m,排
水量
达22.5万吨,满载时吃水深度达30m,可以搭载6320名游客,则满载时船底受到的海
水压强约为Pa,船受到的浮力约为N.当客人下船后,船受到的浮力
(填“变大”“不变”或“变小”).(ps*=1000kg/m\g=10N/kg)
17.(4分)如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两
只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为pi和P2,缸对桌面的压强分别为pj和
P2’.两只玩具鸭受到的浮力分别为F1和F2,则它们的大小关系为:piP2,p/
P2',Fl_____F2,若乙图中小玩具鸭的质量为15g,它排开水的体积是cn?。
18.(3分)将一底面积为O.Oln?的长方体木块用细线栓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.(g取10N/kg)
甲乙
三、实验与探究题(19题6分,20、21题各10分,共26分)
19.(6分)彤彤过生日时,妈妈送给她一个内有“生日快乐”字样的小水晶球。彤彤想知
道小水晶球的密度,于是她找来量筒、小玻璃杯和水,用如图所示的步骤测量出小水晶
球的密度。由图可知:水晶球的体积是cm3,水晶球的质量是g,水晶球
的密度是g/cm3o
(1)如图,他们先用弹簧测力计测出金属块的重力为N;
(2)小明让金属块从图①到②位置,观察到测力计示数,说明金属块受到的浮
力(都选填“变小”、“变大”),他得出:浮力大小与物体所处的深度有关。
(3)小红让金属块从图③到④位置,发现两次弹簧测力计示数相同,金属块所受浮力
都为N,她得出:浮力大小与物体所处的深度无关。
(4)从这两个同学的不同实验结果,你能得出什么结论?。
21.(10分)小明在研究物体的浮沉时,发现铁块放入水中下沉,塑料块浸没在水中后上浮。
为进一步探究物体的浮沉条件,他找来了下列器材:弹簧测力计、一杯水、细线、铁块
A、塑料块B和塑料块C(B与A体积相同,C与A质量相同)。
(1)他按图甲和乙进行了实验,测出铁块受到的浮力大小为,并与重力比较,
由此得出了物体下沉的条件。
(2)实验时,他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度,某一时刻测力计的示数会突然
变小,示数变小的原因是:。
(3)为探究物体上浮的条件,他选择了合适的塑料块,利用现有器材在题中(1)实验
的基础上,增加一个实验步骤就完成了探究。
①选择的塑料块是(B/C)。
②增加的步骤是(用字母表示测得的物理量)。
③当满足(用测得的物理量表示)条件时,物体上浮。
Fi
铁块A混力
甲乙
四、综合运用题(22题9分,23题12分,共21分)
22.(9分)一个圆柱形杯身的杯子,装12cm高的水密封后(杯子厚度忽略不计)放在水平
桌面上,如图甲所示。再将杯子分别倒置在盛有水和某种液体的容器中,静止后杯子内
外液面高度差如图乙和图丙所示。(p水=1.0Xl()3kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)图甲中杯底受到水的压强
(2)图丙中某种液体的密度
(3)如果杯子自身质量为80g,则杯内水的质量。
23.(12分)水平桌面上放有一圆柱形溢水杯,它的重为3N、底面积为300cm2、溢水口距
杯底20cm,内装水的深度为18cm。将一体积为lOOOcn?、密度为0.9g/cn」的正方体木
块缓慢放入水中,不计溢水杯厚度,求:
(1)木块的质量m木;
(2)木块放入前,水对溢水杯底的压力F;
(3)木块放入水中静止后,溢水杯对桌面的压强p。
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《第10章浮力》测试卷
参考答案与试题解析
一、选择题(每题3分,共36分)
1.(3分)如图所示的四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是()
【分析】太空是真空,人在真空中不受任何重力,李宁点燃奥运圣火炬借助的是外力,
不是空气浮力,热气球冉冉升空是因为热空气密度小于空气的密度,飞机靠机翼的上下
表面产生的压力差升空。
【解答】解:A、翟志刚“行走”太空是因为太空是真空,人处于“失重”状态,故A
不符合题意;
B、李宁点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力,故B不符合题意;
C、热气球冉冉升空主要依靠空气浮力而''飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气
的密度,故C符合题意;
D、飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系,故D不符合题意。
故选:C。
【点评】本题考查浮力的利用,关键知道人类利用空气浮力制成了热气球,还要知道一
些物体升空的原理,有助于我们开拓知识面。
2.(3分)如图,把一个正方体保持侧面竖直地浸没在液体里的不同深度处,则正方体()
A.顶面所受的压力大小不变
B.底面所受的压力大小不变
C.每个侧面所受的压力大小不变
D.上、下两面所受的压力差不变
【分析】(1)液体压强随深度的变化而变化,根据p=2的变形式F=pS判断正方体浸
S
没在液体里的不同深度处时各个面所受的压力是否变化;
(2)正方体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,根据F浮np^gV指可知受到的浮
力是否变化,再根据浮力产生的原因F浮=F向上-F向下判断正方体上、下两面所受的压力
差是否变化。
【解答】解:
ABC.由p=p»gh可知,正方体的顶面、底面、侧面受到液体的压强随深度的变化而变
化,由p=旦的变形式F=pS可知,各个面所受的压力也随之变化,故ABC错误;
S
D.因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以由F浮=p液且丫排可知,正方体
受到的浮力不变,由浮力产生的原因F浮=F向上-F向下可知,正方体上、下两面所受的压
力差保持不变,故D正确。
故选:D。
【点评】本题考查了液体压强的特点和压强的定义式、阿基米德原理以及浮力产生原因
的应用,是一道较为简单的应用题。
3.(3分)质量为80g的木块静止在如图的水面上,下列说法正确的是()
A.木块所受浮力方向为F|所示
B.木块所受浮力方向为F2所示
C.木块所受浮力大小为8N
D.木块所受的浮力大于重力
【分析】木块漂浮在水面上,静止时受到的浮力和重力是一对平衡力,大小相等、方向
相反,而重力的方向竖直向下,据此求出所受浮力大小和浮力方向。
【解答】解:木块的重力为:G=mg=0.08kgX10N/kg=0.8N,
由图可知,木块漂浮,木块受到的浮力:
Fjf=G=0.8N,浮力方向竖直向上;故A正确,BCD错误。
故选:Ao
【点评】本题考查了浮力的大小和方向的分析,利用好漂浮条件即可。
4.(3分)未煮过的汤圆沉在水底,煮熟后漂浮在水面上,则此时汤圆()
A.受到的浮力等于重力,排开水的体积比未煮过的小
B.受到的浮力大于重力,排开水的体积比未煮过的小
C.受到的浮力大于重力,排开水的体积比未煮过的大
D.受到的浮力等于重力,排开水的体积比未煮过的大
【分析】生汤圆放入水中,因受到的重力大于受到的浮力下沉;加热时受热膨胀,体积
变大,排开水的体积变大,浮力变大,因受到的重力小于受到的浮力上浮。
【解答】解:
(1)汤圆煮熟后漂浮在水面上,根据物体漂浮条件可知,受到的浮力等于重力,故BC
错误;
(2)未煮过的汤圆沉在水底,说明重力大于浮力,煮熟后漂浮在水面上,受到的浮力等
于重力,而汤圆的重力不变,汤圆所受浮力变大,根据F浮=p,kgV排可知,此时汤圆排
开水的体积比未煮过的大。故A错误,D正确。
故选:D。
【点评】本题考查学生对物体的沉浮条件的掌握和运用,关键知道物体重力大于浮力时
下沉,等于浮力时悬浮,小于浮力时上浮。
5.(3分)如图所示的玩具鸭子,放在甲液体中漂浮时,液面位置在A处;放在乙液体中漂
浮时,液面位置在B处。则()
•B
A.在甲液体中所受的浮力较大
B.在乙液体中所受的浮力较大
C.甲、乙液体的密度一样大
D.甲液体的密度较大
【分析】同一个玩具,因此重力不变,当物体漂浮时,浮力等于重力,并结合阿基米德
原理的推导公式进行分析解答。
【解答】解:同一个玩具鸭子的重力G不变,鸭子在甲液体中漂浮,则FT=G;
鸭子在乙液体中也漂浮,则F乙=6;
所以Ftp=F乙;
根据题意可知,鸭子在乙液体中排开的液体的体积较大,即VqVV乙,由F浮=Pi«gV非
可知,pT>p乙。
故选:D。
【点评】本题考查了物体漂浮时浮力等于重力的简单应用,关键是根据同一只物体的重
力不变,淹没的深度不同,排开液体的体积不同建立两者的关系。
6.(3分)小强做鸡蛋在盐水中悬浮的实验时,先配制了半杯浓盐水并将鸡蛋放入杯中,静
止时如图甲所示,然后逐渐向杯中添加清水,直至如图乙所示。在逐渐向杯中添加清水
过程中,下列说法不正确的是()
A.鸡蛋受到的浮力不变
B.盐水的密度变小
C.盐水对烧杯底的压强逐渐变小
D.盐水对烧杯底的压力逐渐变大
【分析】(1)根据盐水密度的变化,再根据浮力与重力的关系判断鸡蛋的力大小。
(2)根据p=E判断液体对容器底部的压强的变化。
S
【解答】解:A、鸡蛋由漂浮到悬浮,受到的浮力都等于鸡蛋的重力,故鸡蛋受到的浮力
不变,故A正确;
B、鸡蛋刚好漂浮在一杯盐水中,此时浮力等于重力,鸡蛋的密度小于盐水的密度,现在
往杯中加入适量清水(未溢出),盐水的密度变小,故B正确;
CD、现在往杯中加入适量清水(未溢出),盐水对容器的压力增大,根据p=1•知液体对
容器底部的压强增大,故C错误,D正确;
故选:C。
【点评】本题考查了压强公式的应用、浮沉条件的应用,是一道综合题,有一定的难度。
7.(3分)人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船,做法是将几个灌满水的浮筒沉到水底并拴在
沉船两旁,把空气压进浮筒将浮筒里的水排出,沉船随着浮筒一起浮起,下列说法正确
的是()
A.沉船在河底时,受到的浮力等于其重力
B.浮筒充满气后,受到的浮力大于其重力
C.沉船在水下上浮时,受到的浮力逐渐变小
D.船和浮筒浮在水面时,受到的浮力大于其重力
【分析】解决此题要知道物体的沉浮条件:当浮力大于物体重力--物体上浮;
当浮力等于物体重力--物体悬浮可停在液体内部任意一位置;
当浮力小于物体重力--物体下沉。
【解答】解:A、沉船在河底时,受到的浮力小于其重力,故A错误;
B、浮筒充满气后,浮筒绑在沉船两侧时使整体体积增大,根据F"=p^gV挥可知,总
的浮力增大,排出浮筒中的水,浮筒的重力减小,当浮力大于重力时,沉船就会浮上来。
故B正确;
C、沉船在水下上浮时,船排开水的体积不变,水的密度不变,根据F浮=p;^gV排可知,
受到的浮力不变,故C错误;
D、船和浮筒浮在水面时,受到的浮力等于其重力,故D错误。
故选:B»
【点评】解决此类题目要结合物体的沉浮条件进行分析解答,要知道影响浮力大小的因
素是液体的密度和物体排开液体的体积。
8.(3分)某些鱼的沉浮靠螺的胀缩来实现,原来静止在水中的鱼()
A.瞟膨胀时浮力小于重力会下沉
B.膘膨胀时浮力大于重力会上浮
C.鳗收缩时浮力等于重力仍悬浮
D.鳏收缩时浮力大于重力会漂浮
【分析】由物体的浮沉条件可知,鱼的重力不变,当气体体积减小时,排开水的体积将
随之改变,则浮力改变,从而改变鱼的状态。
【解答】解:鱼体内的鱼膘里面是空气,改变鱼缥的体积也就改变了排开水的体积(不
会改变自身重力),从而达到改变所受浮力大小的目的,而控制自身的浮沉。
AB、膘膨胀时,排开液体的体积变大,浮力变大,鱼所受浮力大于重力,会上浮,故A
错误,B正确;
CD、鳏收缩时,排开液体的体积变小,浮力变小,鱼所受浮力小于重力,会下沉,故
CD错误;
故选:B。
【点评】此题考查了浮沉条件的应用和阿基米德原理的应用,是一道综合题。
9.(3分)如图甲所示,将密度计插入被测液体中,待静止后直接读取液面处的刻度值,即
为该液体的密度。如图乙、丙所示,在木棒的一端缠绕一些铜丝做成一支简易密度计,
将其分别放入水平桌面上盛有不同液体的两个相同的烧杯中,它会竖直漂浮在液体中,
静止后两个烧杯的液面相平。下列说法正确的是()
甲乙丙
A.图甲中液体的密度为1.55g/cm3
B.乙、丙两图中木棒底部所受液体的压力相等
C.图乙烧杯中液体的质量比丙图的小
D.图乙中烧杯对桌面的压强大于图丙中烧杯对桌面的压强
【分析】(1)根据密度计的刻度示数变化,正确读出示数;
(2)从图可知,密度计放在乙、丙液体中都漂浮,受到的浮力都等于密度计受到的重力,
从而可以判断受到浮力的大小关系;然后根据浮力的产生原因即可判断压力分析。
(3)从图可以得出密度计排开液体体积的大小关系,再根据阿基米德原理分析液体的密
度大小关系。
(4)由于水平桌面放置两个完全相同的烧杯,烧杯对桌面的压力等于烧杯与液体的重力
之和,根据G=mg=p液Vg可知液体的重力,然后即可判断压力的大小,根据p=f_判
S
断压强的大小。
【解答】解:
A、密度计的刻度是从上向下示数变大,故密度计的示数为1.45g/cn?:故A错误:
B、同一个密度计分别放在乙、丙液体中都漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可得:F
浮乙=G排乙=G,F浮内=G持内=G;所以密度计在乙、丙两种液体中受到的浮力都等于密
度计受到的重力G;
根据浮力产生的原因可知:物体漂浮时,底部所受液体的压力F=F浮,所以,乙、丙两
图中木棒底部所受液体的压力相等,故B正确。
C、由图可知,密度计排开液体的体积V排乙〉V排内,且浮力相等,根据F浮=「。"吆
可知pi<p丙;
放入密度计后两液面相平,则V乙=丫丙,根据m=pV可知mz.Vm丙,因此乙烧杯中液
体的质量比丙图的小,
故C正确:
D、根据G=mg可知:G乙VG丙;由于水平桌面放置两个完全相同的烧杯,则压力F=
G淞+G林,所以,F乙<F丙;由于烧杯的底面积相等,根据p=旦可知:pz,〈p丙;即图乙
S
中烧杯对桌面的压强小于图丙中烧杯对桌面的压强;故D错误。
故选:BCo
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和物体的漂浮条件的掌握和运用,利用好密度
计测液体密度时漂浮(F??=G)是本题的关键。
10.(3分)三个相同的轻质弹簧,一端固定在容器底部,另一端分别与甲、乙、丙三个体
积相同的实心球相连。向容器内倒入水,待水和球都稳定后,观察到如图所示的情况,
此时乙球下方弹簧长度等于原长。下列判断正确的是()
A.乙球的重力与它受到的浮力不相等
B.甲球的重力大于它受到的浮力
C.甲、乙、丙三个球的密度大小关系为p甲<p乙<p丙
D.甲、乙、丙三个球受到的浮力大小关系为F甲〉F乙〉F丙
【分析】(1)乙球下方弹簧长度等于原长,则弹簧对乙球没有作用力,分析乙球的受力
情况,根据二力平衡条件判断受到的浮力和自身的重力关系:
(2)根据图得出甲球下方弹簧长度大于原长,则弹簧对甲球有向下的拉力F拉,分析甲
球的受力情况,根据甲球受到的合力为零得出等式,然后比较甲球的重力和受到的浮力
大小关系;
(3)丙球下方弹簧长度小于原长,则弹簧对丙球有向上的支持力F支,分析丙球的受力
情况,根据丙球受到的合力为零得出等式,然后比较丙球的重力和受到的浮力大小关系;
三个实心球的体积相等,浸没时排开水的体积相等,根据F浮=piftgV排判断受到的浮力
关系,然后得出重力关系,利用G=mg=pVg比较三个球的密度大小关系。
【解答】解:
A.乙球下方弹簧长度等于原长,则弹簧对乙球没有作用力,乙球处于平衡状态,受到的
浮力和自身的重力是一对平衡力,二力大小相等,故A错误;
B.由图可知,甲球下方弹簧长度大于原长,则弹簧对甲球有向下的拉力F拉,甲球受到竖
直向上的浮力和竖直向下的重力、弹簧的拉力作用处于平衡状态,
由甲球受到的合力为零可得:F浮甲=G”F拉,则甲球的重力小于它受到的浮力,故B错
误;
CD.丙球下方弹簧长度小于原长,则弹簧对丙球有向上的支持力F支,丙球受到竖直向上
的浮力和弹簧的支持力、竖直向下的重力作用处于平衡状态,
由乙球受到的合力为零可得:F浮丙+F3£=G丙,则丙球的重力大于它受到的浮力,
又因三个实心球的体积相等,浸没时排开水的体积相等,
所以,由F泞=p"V排可知,它们受到的浮力相等,即F浮甲=F浮乙=F浮内,故D错误;
由F浮甲>G甲、F浮乙=G乙、F浮丙VG丙可知,G甲VG乙VG两,
由G=mg=pVg的变形式p=-2-可知,三个球的密度大小关系为p¥<pz.Vp丙,
Vg
故C正确。
故选:Co
【点评】本题考查了阿基米德原理和密度公式、重力公式的应用等,根据弹簧长度与原
长的关系判断出弹力的方向并能得出小球受到的浮力和重力关系是关键。
11.(3分)我国10万吨级的“新光华”号半潜船拥有两个标准足球场大的甲板,为亚洲最
大。2019年1月,“新光华”号半潜船从巴西运载2.5万吨的超大型钻井平台回到广州。
半潜船装载钻井平台的工作过程示意图如图所示,半潜船先通过调整水舱里的压载水量,
平稳地将船身和甲板潜入约30米深的水下,只露出船楼建筑;然后将漂浮的钻井平台拖
拽到甲板正上方水面,半潜船开始排出水舱里的压载水,上浮到甲板与钻井平台底部接
触时,将钻井平台绑扎固定在甲板上,继续排出水舱里的压载水,半潜船船身连同钻井
平台一起上浮,浮出水面,最后静止。半潜船在上浮过程中()
A.当排出的压载水重大于钻井平台重时才开始上浮
B.当排出的压载水重等于钻井平台重时才开始上浮
C.排出的压载水总重大于钻井平台重
D.排出的压载水总重等于钻井平台重
【分析】(1)根据阿基米德原理原理和浮沉条件分析排开压载水重时半潜船的运动状态;
(2)物体漂浮时,浮力等于重力;物体的重力增加,浮力增加,增加的物体的重力等于
其排开的液体的重力。
【解答】解:半潜船在上浮过程中分为3个状态,如下:
图1是半潜船的船身和甲板潜入约30米深的水下的状态(此时漂浮);
图2是上浮到甲板与钻井平台底部刚刚接触时的状态;
图3是半潜船船身连同钻井平台一起上浮,浮出水面,最后处于静止状态;
图1图2
AB、图1中,半潜船在水下约30米深的位置处于漂浮状态,浮力等于重力;
由图1到图2,将压载水排出水舱,则半潜船的重力减小,重力小于浮力,则半潜船会上
浮,所以只要排出压载水,半潜船就会上浮,故AB错误;
CD^图1中:F浮i=G半潜如图3中:F浮3=G半潜船-G擂总+G拈(其中G排总为整个过程
中排出的压载水总重),
由图可知:V排i>V排3;
由于都是在水中,则由F浮=p液Visg可知,Fi>F
即:G半潜船>G半港船-G排总+G钻,
所以,G排总〉G钻,故C正确,D错误。
故选:Co
【点评】本题考查了物体的浮沉条件和阿基米德原理的应用,熟练应用公式是解答本题
的关键。
12.(3分)只用量筒、长方体小木块、长细针、水、密度未知的盐水,能测出的物理量是
(温馨提示:长方体小木块不吸水p木Vp水)()
A.木块的质量B.木块的密度C.木块的高度D.盐水的密度
【分析】木块处于漂浮状态,受到的浮力和自身的重力相等,甲乙两次容器内液体的差
值即排开液体的体积,根据密度公式和重力公式求出排开水的重力,根据阿基米德原理
得出等式求出木块的质量,由甲丙可知木块浸没时排开水的体积即为木块的体积,根据
密度公式求出木块的密度。
【解答】解:
(1)向量筒内倒入适量的水,水的体积记作V”
(2)将木块轻轻放入容器中,水面上升体积至V2。
(3)用细针将木块按压,使木块浸没于水中,水面上升至体积V3。
则木块漂浮时排开水的体积Vn=V2-V,,
由漂浮条件和阿基米德原理可得:F浮=6木=6擂,
则木块的质量为m木=mn:=p水V)it=p水(V2-V|),
根据量筒中水的体积和将木块压入水中后的总体积,可以求出木块的体积,
则木块的体积为V=V3-V1;
木块的密度为p=处=P水(叼-%);
y
Vv3-i
(4)将盐水倒入量筒中,盐水的体积记作Vo,将木块轻轻放入盐水中,液面上升体积
至V4。
则木块排开盐水中的体积Vrta=V4-Vo,
因为木块在水和盐水中都是漂浮,所以浮力都等于木块的重力,即两次的浮力相等,
则p水g(V2-V))=p盐水g(V4-V0),
v-v.
所以P裁水=「9水。
V4'V0
由于小木块为长方体,且不知道其底面积,所以不能测得木块的高度;
由此可知,能测出的物理量是木块的质量,木块的密度,盐水的密度。
故选:ABDo
【点评】本题给出了在只有量筒的条件下,测量密度小于水的物体密度的方法。主要考
查量筒的使用、物体的浮沉条件、密度公式的应用等知识。
二、填空题(每空1分,共17分)
13.(2分)如图所示,青蛙漂在水面上不动,它受到竖直向下的重力和竖直向上的浮
力的作用。
【分析】漂浮在水中的物体,受到浮力和重力的作用,浮力方向竖直向上,重力方向竖
直向下。
【解答】解:青蛙漂在水面上不动处于受力平衡状态,它受到竖直向下的重力和竖直向
上的浮力的作用。
故答案为:重;浮。
【点评】此题考查了有关漂浮时的受力情况,知道浮力与重力的关系,属于简单的计算
题。
14.(3分)如图所示,将一个鸡蛋放入水中,鸡蛋下沉,则鸡蛋的密度大于(选填“大
于,,、“小于”或“等于,,)水的密度。在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中,鸡蛋受到的
压强变大,所受浮力的大小不变(均选填“变大”、“变小”或“不变”).
【分析】物体浸没在液体中,如果物体的密度大于液体的密度,物体将下沉;物体的密
度小于液体的密度,物体将上浮;物体的密度等于液体的密度,物体将悬浮;
在下沉的过程中所处的深度变大,根据液体压强的公式得出小球受到水的压强将变大;
由阿基米德原理知道,物体受到的浮力与排开液体的体积和液体的密度有关,而与物体
在液体中浸没的深度无关。
【解答】解:由于鸡蛋放入水中,鸡蛋下沉,根据浮沉可知:鸡蛋的密度大于水的密度。
在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中,所处的深度h变大,根据p=pgh可知:受到水的
压强将变大。
而鸡蛋排开水的体积不变,根据F浮=p,-gV挂可知:所受浮力的大小不变。
故答案为:大于;变大:不变。
【点评】本题综合考查浮沉条件、阿基米德原理、液体压强公式的掌握和运用,找出排
开水的体积和所处的深度变化是本题的关键。
15.(2分)无锡某研究所引领研发的“蛟龙号”载人潜水器,在某次下潜作业时,总质量
为223当它在海水中逐渐下潜,受到海水的压强将逐渐增大;若它不利用动力设备
悬浮在海水中,则排开海水的体积为20n?(p^=l.lX103kg/m3)
【分析】①根据液体压强计算公式p=p液gh可判断潜水器在海水中下潜时受到的压强
的变化;
②物体悬浮,浮力等于重力,根据F浮=p^gV排计算其排开海水的体积。
【解答】解:
“蛟龙号”载人潜水器下潜过程中海水密度不变,深度增大,由公式pnpifigh知,潜水
器受到的压强会增大。
若它不利用动力设备悬浮在海水中,受到的浮力:
F浮=G=mg=22Xl()3kgX10N/kg=2.2X105N,
因为F;¥=pffigV排,
所以其排开海水的体积:
V-咤_=________2^2£1O!N________=2而。
P海水g1.ix1O3kg/m3xlONZkg
故答案为:增大;20。
【点评】此题考查液体压强公式和阿基米德原理的应用,难度不大,关键是利用好物体
悬浮条件。
16.(3分)如图所示是世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361m、宽66m,排
水量
达22.5万吨,满载时吃水深度达30m,可以搭载6320名游客,则满载时船底受到的海
水压强约为3X1(?pa,船受到的浮力约为2.25X船9必当客人下船后,船受到的
浮力变小(填“变大”“不变”或“变小(p海水=1000kg/m3、g=10N/kg)
【分析】根据P=pgh计算满载时受到海水的压强;然后根据最大排水量求出浮力的大小;
最后根据漂浮时浮力等于重力分析出浮力的变化情况。
【解答】解:满载时船底受到的海水压强约为:p=pgh=1000kg/m3X10N/kgX30m=3
X105Pa;
船受到的浮力为:F『G排=111»g=22.5X104X103kgX10N/kg=2.25X109N;
当客人下船后,船的总质量减小,仍漂浮在水面上,浮力等于重力,重力减小,故浮力
减小。
故答案为:3X105;225X1()9;变小。
【点评】本题考查了浮沉条件的应用、浮力和液体压强的计算,关键是知道排水量是指
满载时排开水的重力。
17.(4分)如图所示,水平桌面上两个相同的玻璃缸装满了水,水中分别漂浮着大、小两
只玩具鸭。甲、乙两图中水对缸底的压强分别为pi和P2,缸对桌面的压强分别为pi'和
P2’.两只玩具鸭受到的浮力分别为Fl和F2,则它们的大小关系为:Pl=po,Pl'
=p/,Fl>F?,若乙图中小玩具鸭的质量为15g,它排开水的体积是」
【分析】(1)知道玻璃缸里装满了水,又知道液体深度相同,根据公式p=pgh可比较缸
底受到水的压强;
(2)水平面上物体的压力和自身的重力相等,据此可知甲、乙两烧杯对桌面的压力关系,
然后比较压强关系;
(3)玩具鸭子漂浮时浮力等于重力,根据图示判断出鸭子排开水体积的大小,于是可根
据阿基米德原理比较浮力大小关系;
(4)根据阿基米德原理求出排开水的质量,利用V=旦即可求出体积。
P
【解答】解:
(1)由图和题意可知,甲、乙两个完全相同的玻璃缸装满了水,玩具鸭放入后水的深度
h仍然相同,
根据p=pgh可知,水对容器底部的压强相等,即:pi=p2;
(2)因甲、乙两个玻璃缸完全相同装满了水时,水的质量相等,根据水平面上物体的压
力和自身的重力相等可知,甲、乙两个玻璃缸装满水时对桌面的压力相等:
由于玩具鸭子漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可知:G物=F;7=GW即玩具鸭的重
力与溢出水的重力相等,所以漂浮着玩具时玻璃缸对桌面的压力仍然相等,由于玻璃缸
完全相同(底面积相同),则由p=E可知,此时缸对桌面的压强相等,即:Pi'=P2';
S
(3)甲、乙缸装满了水,玩具鸭子漂浮,根据图示可知,甲缸中鸭子排开水的体积大,
根据阿基米德原理可知,甲缸中鸭子受到的浮力大,即:FI>F2;
(4)若乙图中小玩具鸭的质量为15g,则漂浮条件和阿基米德原理可知:G排=F浮=G物,
即:m排g=m物g,
所以,nuiF=m物=15g,
由p=g可得它排开水的体积:
V棒=^L=——=15cm3o
P水lg/cm3
故答案为:=;=;>;15。
【点评】本题考查液体压强公式公式和阿基米德原理的应用,本题关键是根据图示知乙
缸中鸭子排开水的体积小。
18.(3分)将一底面积为O.Oln?的长方体木块用细线栓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,则木块所受到的最大浮力为15N,木
块重力为9N,细线对木块的最大拉力为6N.(g取10N/kg)
【分析】(1)根据图象可知木块全部淹没时受到的浮力最大,则根据刚刚漂浮和细线刚
好张紧到水直到木块上表面与液面相平时水面升高的高度,求出木块的高度,根据V=
Sh求出木块的体积,由于木块刚浸没,则利用F浮=p,kgV俳求出受到的浮力;
(2)根据图象读出木块刚好漂浮时木块底部受到水的压强,利用G=F向上=pS即可求出
木块重力;
(3)木块受到的最大浮力与重力之差,即可细线对木块的最大拉力。
【解答】解:
(1)根据图象可知,木块刚刚漂浮时,木块浸入水中的深度为Li=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=5木1=0.0111?义0.15111=1.5义10-3013,
木块全部淹没时受到的浮力最大为:
F浮=p水gV伴=p水gV木=1X103kg/m3X1ON/kgX1.5X103m3=15N1)
(2)由图象可知,木块刚刚漂浮时木块底部受到水的压强为900Pa,
则木块的重力与水向上的压力(浮力)平衡,
所以,木块重力:G=F向上=p向上S=900PaX0.01m2=9N;
(3)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:
Fti=F浮-G=15N-9N=6N。
故答案为:15;9;6o
【点评】本题综合考查阿基米德原理、液体压强和物体受力平衡的分析以及实图能力,
关键是从图象上读出有用的信息,本题具有一定的难度。
三、实验与探究题(19题6分,20、21题各10分,共26分)
19.(6分)彤彤过生日时,妈妈送给她一个内有“生日快乐”字样的小水晶球。彤彤想知
道小水晶球的密度,于是她找来量筒、小玻璃杯和水,用如图所示的步骤测量出小水晶
球的密度。由图可知:水晶球的体积是10cn?,水晶球的质量是309,水晶球的
密度是3g/cn?。
【分析】小水晶球的体积等于第三幅图的数值减第一幅图的数值。在读数时,注意量筒
的分度值,视线应与液面的凹底相平。
根据漂浮时浮力和重力相等求得小球的重力,根据m=g求出水晶球的质量。
g
将水晶球的质量和体积代入公式pug便可求出密度。
【解答】解:(1)量筒读数时视线应平视刻度,所以一图为30ml,二图为60ml,三图为
40ml;
(2)第二图为水晶球放入玻璃杯漂浮在水面上时量筒的示数;
水晶球体积V=40ml-30ml=10ml=10cn?;
因为漂浮,所以,G=G排
水晶球质量♦水一/排二p水v排=i.0g/cm3义(60cm3-30cm3)=30g,
ggg
水晶球密度「=处=-3°&一=3g/cml
V10cm3
故答案为:10;30;3。
【点评】测水晶球的体积用的是常规测法;
测质量用到了阿基米德原理:让玻璃杯漂浮水面,再将水晶球放入玻璃杯,玻璃杯排开
水的质量等于玻璃杯和水晶球的质量和。
20.(10分)小明和小红想探究“浮力大小与物体在液体中所处深度是否有关”:
(1)如图,他们先用弹簧测力计测出金属块的重力为10N;
(2)小明让金属块从图①到②位置,观察到测力计示数变小,说明金属块受到的
浮力变大(都选填“变小”、“变大”),他得出:浮力大小与物体所处的深度有关。
(3)小红让金属块从图③到④位置,发现两次弹簧测力计示数相同,金属块所受浮力
都为3N,她得出:浮力大小与物体所处的深度无关。
(4)从这两个同学的不同实验结果,你能得出什么结论?物体浸没前,受到的浮力与
在液体中所处的深度有关;物体浸没后,受到的浮力与在液体中所处的深度无关。
【分析】依次观察弹簧测力计在每一次测量中的示数,结合物体浸入液体中的情况,运
用称重法的表达式F浮=G-F拉,可得出每一次浸入液体中物体所受的浮力,并进行针对
性的分析。
【解答】解:(1)读金属块未放入液体中前弹簧测力计的示数可得,金属块的重力为10N;
(2)从图①到②位置,弹簧测力计的示数从9N减小到8N,示数在变小,说明金属块
受到的浮力在变大;
(3)从图③到④位置,金属块受到的浮力F浮=10N-7N=3N;
(4)①、②和③、④最大的不同在于,前两次金属块未完全浸没,后两次金属块完全
浸没,因此,结合浮力的变化可得:物体浸没前,受到的浮力与在液体中所处的深度有
关:物体浸没后,受到的浮力与在液体中所处的深度无关。
故答案为:(1)10;(2)变小、变大;(3)3;
(4)物体浸没前,受到的浮力与在液体中所处的深度有关;物体浸没后,受到的浮力与
在液体中所处的深度无关.
【点评】在探究“浮力大小与物体在液体中所处深度是否有关”的实验中,要通过读取
弹簧测力计的示数来反映浮力的大小,但值得注意的是,这种关系在物体浸没前和浸没
后截然不同,因此,我们不能根据最初的现象直接下结论。
21.(10分)小明在研究物体的浮沉时,发现铁块放入水中下沉,塑料块浸没在水中后上浮。
为进一步探究物体的浮沉条件,他找来了下列器材:弹簧测力计、一杯水、细线、铁块
A、塑料块B和塑料块C(B与A体积相同,C与A质量相同)。
(1)他按图甲和乙进行了实验,测出铁块受到的浮力大小为於_-2一,并与重力比较,
由此得出了物体下沉的条件。
(2)实验时,他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度,某一时刻测力计的示数会突然
变小,示数变小的原因是:铁块接触到容器底部。
(3)为探究物体上浮的条件,他选择了合适的塑料块,利用现有器材在题中(1)实验
的基础上,增加一个实验步骤就完成了探究。
①选择的塑料块是B(B/C)。
②增加的步骤是测出塑料块B的重力G(用字母表示测得的物理量)。
⑶当满足Fl-F2>G(用测得的物理量表示)条件时,物体上浮。
【分析】(1)根据称重法测浮力的大小;
(2)某一时刻测力计的示数会突然变小,是因另外受到一个向上力的作用来分析;
(3)①用塑料块探究物体的上浮条件,就要比较物体浸没时受到的浮力大小与其自身重
力的关系,关键在于如何得出密度小于水的塑料块浸没时受到的浮力大小。根据阿基米
德原理,浮力大小与物体排开液体的密度和体积两个因素有关,当两个因素都相同时,
浮力大小也相同,由此,在(1)的基础上,可确定选择B塑料块;
②判断物体的浮沉,要比物体受到的浮力和重力的大小关系,由此确定确定增加的步骤;
③比较B塑料块受到的浮力与其重力的大小即可。
【解答】解:(1)根据称重法,铁块受到的浮力大小F=F|-F2;
(2)他无意中发现增大铁块浸没在水中的深度,某一时刻测力计的示数会突然变小,说
明铁块受到别外一个向上的力作用,这是因为铁块接触到容器底部,受到容器底部施加
的一个向上的作用力而使弹簧测力计示数减小了;
(3)①根据题目条件,因B与A体积相同,根据影响浮力大小的因素,所以选用塑料
B,其浸没时受到的浮力大小等于铁块受到的浮力大小F,-F2;
②增加的步骤是用弹簧测力计测出B塑料块的重力G;
③当满足F|-F2>G条件时,物体上浮。
故答案为:(1)Fi-?2;
(2)铁块接触到容器底部;
(3)①B;②测出塑料块B的重力G;③Fi-F2>G。
【点评】本题探究密度小于水的塑料块的浮沉,巧妙地设计一个同体积的铁块作对比,
即考查了物体的浮沉,又考查了影响浮力大小的因素,是一道好题。
四、综合运用题(22题9分,23题12分,共21分)
22.(9分)一个圆柱形杯身的杯子,装12cm高的水密封后(杯子厚度忽略不计)放在水平
桌面上,如图甲所示。再将杯子分别倒置在盛有水和某种液体的容器中,静止后杯子内
外液面高度差如图乙和图丙所示。(p*=1.0X103kg/m\g取10N/kg)求:
(1)图甲中杯底受到水的压强
(2)图丙中某种液体的密度
(3)如果杯子自身质量为80g,则杯内水的质量。
【分析】(1)根据p=p水gh求出杯底受到水的压强;
(2)根据杯子在水中和在图丙的液体中受的浮力相等列出等式,解出液体密度;
(3)图乙中杯子处于漂浮状态,浮力等于其总重力,据此列出等式,解出杯子底面积,
再根据G=mg=pgV求出水的质量。
【解答】解:(1)图甲中杯底受到水的压强:
p=p*gh=1.0X103kg/m3X1ON/kgX0.12m=l200Pa;
(2)设杯子的底面积为S,杯子在水中和在液体中受的浮力相等,
F浮水=F浮游,
P水gV»=p»gV',
p水g(V水+Sh2)=pffig(V水+Sh3),因为水的体积V
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