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文档简介
1.3水的浮力——物体浮沉条件的应用习题分类集训题型分布:一、地球引力变化引起的浮力变化问题:二、轮船模型三潜水艇模型四、密度计模型五、根据密度关系或受力分析判断浮沉六、判断已知质量、体积的物体在液体中的浮沉情况七、气球悬挂模型:八、等体积问题九、等质量问题十、等体积、等质量问题十一、、台秤示数问题十二、组合物体的有关分析十三、冰融化液面升降问题十四、浮力大小综合判断一、地球引力变化引起的浮力变化问题:1.(2021八上·诸暨期中)如图,一个弹簧一端固定物体,另一端固定在容器底部,放在装满水的装置中处于静止.设想从某一天起,地球的引力减为一半,则弹簧对物体的弹力(弹簧处于压缩状态)()A.不变 B.减为一半C.增加为原值两倍 D.弹簧对物体无弹力【答案】B【解析】【分析】(1)小球受到重力、弹力以及浮力作用,而弹力大小等于重力与浮力的差;
(2)阿基米德原理F浮=gV排。
【解答】小球受到重力、弹力以及浮力作用,而弹力大小等于重力与浮力的差;当地球引力减为一半时,g将变为原来的一半,而F浮=gV排,因此浮力也减为原来的一半,即重力与浮力之差变为原来的一半,因此弹簧被压缩的长度变为原来的一半。
故选B。2.(2021八上·兰溪月考)假如地球的引力减小一半,那么对于漂浮在水面上的某艘船来说,它所受的重力和吃水深度(吃水深度指水面到船底的深度)与原来相比,下列说法中正确的是()A.船受到的重力不变。船的吃水深度也不变B.船受到的重力减小,船的吃水深度也减小C.船受到的重力不变,船的吃水深度减小D.船受到的重力减小,船的吃水深度不变【答案】D【解析】【分析】根据G=mg计算出重力的变化,根据浮沉条件分析船的吃水深度的变化。
【解答】地球的引力减小一般,即g减小一半,根据G=mg可知,船受到的重力减小。
在地球引力减小前后,船始终漂浮在水面上,
则它受到的浮力等于重力,即F浮=G;
ρ水gV排=ρgV;
ρ水V排=ρV;
解得:;
根据上面的式子可知,船排开水的体积不变,则船的吃水深度不变。
故选D。二、轮船模型1.(2020八上·台州月考)2019年7月13号,“台州号”护卫舰在三亚军港举行退役仪式,台州舰将“定居”大陈岛国防教育主题公园。若“台州号”护卫舰从大海驶入椒江,下列分析正确的是()A.浮力变小,舰体上浮一些 B.浮力变大,舰体下沉一些C.浮力不变,舰体下沉一些 D.浮力不变,舰体上浮一些【答案】C【解析】【分析】根据浮沉条件比较轮船受到浮力的变化,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断轮船排开水的体积变化,进而确定船体上浮还是下沉。
【解答】若“台州号”护卫舰从大海驶入椒江,它始终在水面漂浮,那么它受到的浮力始终等于自身的重力。因为它的重力保持不变,所以它受到的浮力保持不变。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力不变时,排开液体的体积与液体密度成反比。因为椒江的水的密度小于海水,所以舰体在椒江里的V排大于海水里面的V排,即舰体下沉一些。
故选C。2.(2021八上·长兴期中)2021年3月23日,巴拿马籍大型货轮“长赐号”在苏伊士运河搁浅,如图所示。28日海水涨潮、运河水位上升,但“长赐号”仍处于搁浅状态,29日“长赐号”脱离运河河底,此时水位还在持续升高,最终调转船头回归正常航道。28~29日,海水涨潮、运河水位持续上升过程中,“长赐号”受到的浮力()A.先变大后不变 B.先不变后变大C.一直变大 D.一直不变【答案】A【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排和漂浮原理分析。
【解答】“长赐号”脱离运河河底,水位还在持续升高,它排开水的体积不断增大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,这段时间内它受到的浮力增大。当浮力等于重力时,它在水面处于漂浮状态,随着水面的升高而升高,此时浮力保持不变。
故A正确,而B、C、D错误。
故选A。3.(2021八上·温州期中)2020年10月138至17日解放军封锁整个台湾海峡,举行实弹射击演习,震慑台独分子。如图为某新型万吨级导弹驱逐舰(满载排水量达12500t)正在海上训练。下列说法正确的是()A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向下的B.发射导弹后,驱逐舰所受浮力不变C.满载时的排水量指的是驱逐舰所受的重力D.发射导弹后,驱逐舰会上浮一些【答案】D【解析】【分析】(1)根据浮力的方向判断;
(2)根据漂浮条件判断;
(3)根据排水量的定义判断;
(4)根据浮力的变化结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析驱逐舰排开水的体积变化。
【解答】A.驱逐舰所受浮力的方向是竖直向上的,故A错误;
B.发射导弹后,驱逐舰自身的重力减小。由于驱逐舰始终在水面漂浮,它受到的浮力始终等于自身重力,因此它受到的浮力减小了,故B错误;
C.满载时的排水量指的是满载时驱逐舰排开水的质量,故C错误;
D.发射导弹后,驱逐舰受到的浮力减小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它排开水的体积会减小,即驱逐舰会上浮一些,故D正确。
故选D。4.(2021八上·乐清月考)2020年4月23日,“雪龙”号考察船圆满完成历时198天的南极考察任务,返回上海码头落锚。在铁链拉着铁锚缓慢放入水中时,经历了如图所示三种情况:图甲中铁锚部分浸入水中;图乙中铁锚完全浸没水中但未触底;图丙中铁锚沉底。三种情况下船身受到的浮力大小分别为F甲、F乙、F丙(忽略铁链的体积),它们的大小关系是()A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙=F丙C.F甲>F乙>F丙 D.F甲<F乙<F丙【答案】C【解析】【分析】首先对考察船进行受力分析,然后根据阿基米德原理分析判断出铁锚对考察船的拉力变化即可判断船身受到的浮力变化。
【解答】对船进行受力分析,因为铁链拉着铁锚缓慢放入水中,所以船和铁锚都处于平衡状态;船受到向上的浮力、向下的重力和铁链对船的拉力;
图甲中铁锚部分浸入水中,铁锚对考察船的拉力为F1,由于考察船处于平衡状态,根据受力平衡可得:
F甲=G+F1①
图乙中铁锚完全浸没水中但未触底,铁锚对考察船的拉力为F1,由于考察船处于平衡状态,根据受力平衡可得:
F乙=G+F2②
图丙中由于铁锚沉底,则铁锚对考察船的没有拉力,由于考察船处于漂浮状态,根据受力平衡可得:
F丙=G③
铁锚部分浸入水中时,根据受力平衡可得:F1=G铁锚F浮1④
铁锚完全浸没水中但未触底;根据受力平衡可得:F2=G铁锚F浮2⑤
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知:F浮1<F浮2⑥
则F1>F2⑦
由①②③⑥可得:F甲>F乙>F丙。
故选C。5.(2021八上·义乌月考)近年来,中国为了维护领海主权,在南海放置浮标以监测水位变化,监测发现,从夏季到冬季,海水温度下降,体积收缩。如图所示,此过程中,若浮标体积保持不变,则浮标受到的()A.浮力变大,露出体积变小 B.浮力变小,露出体积变大C.浮力不变,露出体积变大 D.浮力不变,露出体积变小【答案】C【解析】【分析】(1)物体漂浮时,浮力等于重力
(2)海水密度变化再结合阿基米德原理判断浮标露出海面体积变化。【解答】由题意可知,浮标漂浮,因此浮力等于重力,浮标重力不变,故浮力不变,海水随着温度降低,体积收缩,导致海水密度变大,根据阿基米德原理可知,,因此浮标排开海水的体积变小,因此浮标露出海面体积变大,C符合题意。
故答案为:C6.(2021八上·柯桥月考)用一个玻璃瓶装上写有你心愿的纸片,然后盖上盖子并密封,投入江中,就能漂浮在水面上,成为“漂流瓶”(如图)如果漂流瓶从长江漂入大海,漂流瓶所受到的浮力及它露出水面的体积变化情况是(ρ海水>ρ河水)()A.浮力变大,露出水面体积不变 B.浮力不变,露出水面体积变大C.浮力不变,露出水面体积变小 D.浮力变小,露出水面体积变大【答案】B【解析】【分析】根据漂浮条件比较浮力的大小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析V排的大小,进而确定露出水面体积的大小。【解答】漂流瓶始终在水面漂浮,则它受到的浮力始终等于自身重力,即它受到的浮力不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,海水的密度大于江水,则它排开水的体积变小。根据V露出=VV排可知,它露出水面的体积变大。
故B正确,而A、C、D错误。
故选B。7.(2021八上·诸暨月考)如图所示,“辽宁号”航空母舰是中国海军配备的第一艘可搭载固定翼飞机的常规动力航空母舰,“辽宁号”航空母舰的服役,标志着中国海军取得了辉煌的成果。当歼15舰载机全部飞离航母后,则有()A.航母将上浮,所受浮力减小 B.航母将下沉,所受浮力增大C.航母将下沉,所受浮力减小 D.航母始终漂浮,所受浮力不变【答案】A【解析】【分析】根据漂浮条件和根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析即可。【解答】“辽宁号”航空母舰始终在水面漂浮,则它受到的浮力始终等于自身重力。当舰载机起飞后,航空母舰的重力减小,则它受到的浮力也会减小。根据根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,航空母舰排开水的体积会减小,即它将上浮。
故A正确,而B、C、D错误。
故选A。8.半潜船可用来运输大型货物,空载时漂浮于海面(如图甲);装载时向船体水舱注水,船体重力增加,巨大的甲板下沉至海面以下(如图乙);待货物被拖到甲板上时,排出水舱中的水,船体所受重力减小,甲板上浮至海面,完成货物装载(如图丙)。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3,则以下判断正确的是()。A.F1>F3>F2 B.F2>F3>F1 C.F3>F1>F2 D.F3>F2>F1【答案】B【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较半潜船受到浮力的大小。
【解答】根据图片可知,半潜船排开水的体积V乙>V丙>V甲,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,半潜船受到的浮力F2>F3>F1,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。9.(2020八上·拱墅月考)太平洋海水的密度比印度洋海水的密度小。一艘潜水艇保持深度不变从太平洋潜行到印度洋,则该潜水艇受到的()A.重力不变,浮力不变 B.重力增加,浮力增加C.重力增加,浮力减小 D.重力减小,浮力减小【答案】B【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化,根据浮沉条件分析重力的变化。【解答】潜艇始终浸没在海水中,它排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,从太平洋到印度洋时,海水密度变大,那么它受到的浮力变大。因为悬浮时浮力等于重力,所以潜水艇的重力增大,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。10.(2020八上·杭州月考)如图所示,一般远洋轮船上标有在不同海域航行时的吃水线位当这艘满载的船在不同水域航行时,下列说法正确的是()A.这艘船受到的浮力F印度洋<F北大西洋B.这艘船排开海水的质量m印度洋<m北大西洋C.印度洋和北大西洋水的密度ρ印度洋<ρ北大西洋D.这艘船排开水的体积V印度洋<V北大西洋【答案】C【解析】【分析】(1)根据漂浮条件比较浮力的大小;
(2)根据阿基米德原理F浮=G排=m排g比较排开水的质量;
(3)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排比较海水密度的大小;
(4)吃水深度越大,排开水的体积越大,据此分析判断。【解答】A.轮船始终在海面上漂浮,那么它受的浮力始终等于重力,因此浮力相等,故A错误;
B.根据F浮=G排=m排g可知,这艘船受到的浮力不变,那么它排开水的质量相等,故B错误;
CD.根据图片可知,轮船从印度洋到大西洋时,吃水深度变大,那么排开水的体积变大,而浮力不变,根据F浮力=ρ液gV排可知,海水的密度变小,即ρ印度洋<ρ北大西洋,故C正确,而D错误。
故选C。11.如图所示,一艘轮船在甲海洋中航行,水面在轮船上的A位置,当该轮船驶入乙海洋中时,水面在轮船上的B位置。设轮船的总质量不变,轮船在甲、乙两海洋中所受浮力分别为F1和F2,甲乙两海洋的海水密度分别为ρ1和ρ2。则F1F2,ρ1ρ2。(都选填“>”、“<"或“=”)【答案】=;>【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较轮船受到浮力的大小关系;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相同时,液体的密度与排开液体的体积成反比,据此比较液体密度的大小。【解答】(1)轮船在海水中始终漂浮,那么它受到的浮力始终等于自身重力;因为轮船的重力保持不变,所以它受到的浮力相等,即F1=F2;
(2)根据图片可知,B在A的上面,那么轮船在甲海水中的V排<在乙海水中的V排,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,海水的密度ρ1>ρ2。12.(2020八上·吴兴期末)2020年7月11日中国航海日”活动拉开帷幕,明星舰船极地科考破冰船“雪龙2”号轮停靠在上海港国际客运中心码头供市民参观。“雪龙2”号是中国第一艘自主建造的极地科考破冰船,吃水7.85米,排水量13996吨,填补了中国在极地科考重大装备领域的空白。为了探知轮船的奥秘,了解轮船各项参数背后的意义,STEAM小组的同学自己动手,设计并制作了“雪龙2”模型,如图甲所示。。(1)设计制作船模的过程中,同学们应该重点考虑船的哪些因素?(至少答3点)(2)根据船的相关知识,小明同学已经在船舷上绘制了一条载重线。请你根据载重线测出这艘船模的最大载重量,测量的方法是(简述实验步骤)(3)你觉得在轮船上勘绘载重线标志的目的是_____________。A.最大限度地利用船舶的装载能力B.保证船舶的航行安全C.保证船舶行驶过程中保持稳定D.判断船舶是否超载(4)现实中,船舶上往往不止一条载重线。如图乙所示为“雪龙2”轮船船舷上漆着的5条载重线。其中的S表示“印度洋载重线”,W表示“北大西洋载重线”。请说明“S”在上,“W”在下的原因?【答案】(1)材料、稳定性、载重量、形状等(合理即可)(2)方法一:船模放在水面上,逐渐往船中装物体(如细沙等合适的物质)直到水面恰好到载重线,称出往船模中所装物体的总质量即为船模的载重量。方法二:利用一个大的溢水杯能放下船模,在溢水杯中放满水,将船模放入杯中,用手将船模下按到水面刚好到达载重线,测出排出水的体积,利用公式计算出溢出水的质量就为船模的载重量。(3)A;B;D(4)船满载时漂浮在海面上受到的浮力等于重力且不变,在不同的海域,海水的密度不同,根据公式F浮=G物=ρ液gV排可知,海水密度越大,排开水的体积越小,北大西洋海水密度大于印度洋海水的密度,所以S在上,W在下。【解析】【分析】(1)可从船体的材料、稳定性、载重量和形状等角度思考解答;
(2)船的最大载重量即水面达到载重线时,装在船内货物的总质量。
①直接测量。将船放在水中,不断的向船内加入轻小的物体,直到水面到达载重线,然后测量里面物体的质量;
②间接测量。当水面到达载重线时,它排开水的总质量等于船和里面货物的总质量。如果先在溢水杯中放入模型,再加水至装满状态,此时船的质量正好和少装水的质量相互抵消。再加入物体,直到到达载重线,测量溢出水的质量即可。
(3)可从船的最大装载能力、行驶的安全性,是否超载等角度分析判断;
(4)首先根据漂浮条件判断轮船受到浮力的大小,再根据阿基米德原理F浮=G物=ρ液gV排,结合印度洋和北大西洋的海水密度大小判断V排的大小即可。
【解答】(1)设计制作船模的过程中,同学们应该重点考虑船的因素有:材料、稳定性、载重量、形状等;
(2)根据载重线测出这艘船模的最大载重量,测量的方法是:
方法一:船模放在水面上,逐渐往船中装物体(如细沙等合适的物质)直到水面恰好到载重线,称出往船模中所装物体的总质量即为船模的载重量。
方法二:利用一个大的溢水杯能放下船模,在溢水杯中放满水,将船模放入杯中,用手将船模下按到水面刚好到达载重线,测出排出水的体积,利用公式计算出溢出水的质量就为船模的载重量。
(3)我觉得在轮船上勘绘载重线标志的目的是:最大限度地利用船舶的装载能力、保证船舶行驶过程中保持稳定、判断船舶是否超载,故选ABD。
(4)现“S”在上,“W”在下的原因:船满载时漂浮在海面上受到的浮力等于重力且不变,在不同的海域,海水的密度不同,根据公式F浮=G物=ρ液gV排可知,海水密度越大,排开水的体积越小,北大西洋海水密度大于印度洋海水的密度,所以S在上,W在下。三、潜水艇模型1.(2020八上·秀洲月考)潜水艇从江河潜航到大海后,所受的浮力将()A.不变 B.变大C.变小 D.条件不足,无法判断【答案】B【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较浮力的大小。【解答】潜水艇从江河潜航到大海后,它始终浸没在水中,排开水的体积始终等于自身体积,因此V排保持不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,V排不变时,液体密度越大,物体受到的浮力越大;因为海水的密度大于淡水,所以它受到的浮力变大,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。2.(2021八上·普陀期末)海权握,国则兴。建设一支强大海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海水中悬浮、上浮、漂浮的训练过程。下列对此潜水艇分析正确的是()A.悬浮和漂浮时受到的浮力不相等B.潜水艇是通过改变浮力大小实现上浮和下沉的C.上浮过程中所受浮力逐渐变小D.潜水艇完全入水后,下沉越深,所受浮力越大【答案】A【解析】【分析】根据潜水艇的浮沉原理分析判断。
【解答】当潜水艇完全浸没在水中时,它排开海水的体积不变,则它受到的浮力不变。当悬浮时,它受到的浮力等于自身重力和海水重力之和;上浮时,向外排出海水,总重力减小,则悬浮时受到的浮力肯定大于漂浮时受到的浮力,故A正确,B错误;
上浮过程中,它排开海水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力不变,故C错误;
潜水艇完全入水后,当深度增大时,它排开海水的体积不变,则受到的浮力不变,故D错误。
故选A。3.(2021八上·义乌月考)如图所示,潜水艇在海面下根据需要实现上浮或下潜(但始终未露出海面)。潜水艇下潜时受到的重力为G1、浮力为F1;在上浮时,受到的重力为G2、浮力为F2,下列关系正确的是()A.F1>G1,F2<G2 B.F1<G1,F2>G2C.F1<F2,G1=G2 D.F1=F2,G1<G2【答案】B【解析】【分析】根据浮沉条件和阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析判断。
【解答】潜水艇下沉时,浮力小于重力,即F1<G1;潜水艇上浮时,浮力大于重力,即F2>G2,故A错误,B正确;
潜水艇排开水的体积始终等于自身体积,因此排开水的体积保持不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它受到的浮力相等,即F1=F2。因为F1<G1和F2>G2,所以G1>G2,故C、D错误。
故选B。4.(2021八上·椒江期中)潜水艇在执行任务时,根据任务的要求需要在不同深度处悬浮,若海水密度保持不变,则下列说法错误的是()A.在不同深度处悬浮,潜水艇排开海水的体积相等B.在不同深度处悬浮,潜水艇所受的重力大小不相等C.在不同深度处悬浮,潜水艇所受的浮力相等D.在不同深度处悬浮,潜水艇所受的浮力与重力大小相等【答案】B【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排和浮沉条件分析判断。
【解答】当潜水艇在水里悬浮时,它受到的浮力等于自身重力,故D正确不合题意;
悬浮时,潜水艇完全浸没,则它排开海水的体积等于自身体积,即排开海水的体积相等,故A正确不合题意;
根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,海水的密度保持不变,则潜水艇受到的浮力相等,故C正确不合题意;
在不同深度悬浮时,潜水艇受到的浮力相等,而重力等于浮力,因此它的重力保持不变,故B错误符合题意。
故选B。5.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侧,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.浮筒充满气后,受到的浮力大于其重力B.沉船在河底时,受到的浮力等于其重力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【答案】A【解析】【分析】根据浮沉条件分析判断。【解答】A.筒充满气后,带动沉船开始上浮,因此受到的浮力大于其重力,故A正确;
B.沉船在河底时,受到的浮力小于其重力,故B错误;
C.沉船在水下上浮时,由于排开水的体积不变,因此受到的浮力不变,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A。6.(2020八上·杭州月考)某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是()A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定【答案】B【解析】【分析】根据潜水艇的浮沉原理判断。【解答】A.潜水艇上浮时,排出里面的水,减小自身重力,即重力小于浮力;下沉时,让外面的水进入,增大自身重力,即重力大于浮力,故A正确不合题意;
B.向内推注射器活塞,试管内气压增大,从而将水排出试管,此时重力减小,可实现潜艇上浮,故B错误符合题意;
C.向外拉注射器活塞,试管内气压减小,外面的水进入试管。当水量适当时,潜艇的重力等于浮力,可实现潜艇悬浮,故C正确不合题意;
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可以适当增大试管的重力,可保持试管稳定,故D正确不合题意。
故选B。7.(2021八上·淳安期末)人们常用“浮筒打捞法”打捞沉船(如图甲)。它的做法是:首先把几个浮筒灌满水,沉到水底,潜水员用钢索把它们拴在沉船的两侧。然后打捞船上的机器开动起来,把空气压进浮筒,将筒内的水排出去,沉船便可以浮起来。原理分析:将沉船与浮筒看作一个整体,当浮筒内的水未排出时,整体所受的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)浮力,所以船不会浮起。而当浮筒内的水排出后,整体所受的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”)浮力,这样轮船与浮筒都将浮出水面。用“浮筒打捞法”打捞沉船的原理,相当于图乙中(选填“向外拉”或“向内推”)注射器活塞。【答案】大于;小于;向内推【解析】【分析】根据浮沉条件分析解答。
【解答】(1)将沉船与浮筒看作一个整体,当浮筒内的水未排出时,整体所受的重力大于浮力,所以船不会浮起。而当浮筒内的水排出后,整体所受的重力小于浮力,这样轮船与浮筒都将浮出水面。
(2)用“浮筒打捞法”打捞沉船的原理,其实就是向浮筒内打入压缩空气,将里面的水排出,从而减小重力,相当于图乙中向内推注射器活塞。8.(2021八上·绍兴期中)潜水艇对保卫我国的南海起着重要的作用。当潜水艇由江里经过入海口潜行到海里时,若潜水艇在水中处于悬浮状态,其所受重力将,其所受浮力将;当该潜水艇浮出海面,其所受到的浮力大小将(以上三空填“变大”、“变小”或“不变”)。【答案】变大;变大;变小【解析】【分析】(1)根据潜水艇的浮沉原理分析重力的变化,再根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析浮力的变化。
(2)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析浮力的变化。
【解答】(1)当潜水艇由江里经过入海口潜行到海里时,潜水艇下沉了,那么它采用打开舱门放入海水的方式实现,因此它的重力将变大。原来为漂浮,后来为悬浮,则潜水艇排开水的体积变大了,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,潜水艇受到的浮力变大了。
(2)当潜水艇浮出水面时,它排开水的体积变小,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,潜水艇受到的浮力变小了。9.(2021八上·义乌期中)某兴趣小组的同学制作潜水艇模型如图所示,通过胶管从烧瓶中吸气或向烧瓶吹气就可使改变烧瓶的沉浮状态(忽略瓶内空气的质量、烧瓶体积),若通过胶管向烧瓶内吹气,则瓶内气压会(选填“增大”或“减少”),液面(选填“升高”或“降低”),潜水艇模型将(选填“上浮”或“下沉”)。【答案】增大;降低;上浮【解析】【分析】(1)封闭气体的体积不变时,质量越大,气压越大;
(2)烧瓶内气压增大,则瓶内的水外流,液面会下降;反之,瓶内液面将上升;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化,然后比较浮力和重力的大小,从而确定烧瓶的浮沉状态。【解答】(1)若通过胶管向烧瓶内吹气,则烧瓶内空气质量增大,则瓶内气压会增大;
(2)烧瓶内气压增大,会将瓶内的水排出去,使其液面降低;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,烧瓶受到的浮力不变,而它的重力减小,此时浮力大于重力,因此潜水艇模型将上浮。10.潜水艇是靠改变来控制浮沉的。当潜水艇的水舱充满水时,受到的浮力重力,潜水艇就下沉。某潜艇从水面下10米处一直下潜到100米处的过程中,潜水艇上表面受到的水的压力将(选填“变大”“变小”或“不变”,下同),浮力将。【答案】自身的重力;小于;变大;不变【解析】【分析】(1)根据浮沉条件分析解答;
(2)根据p=ρ液gh比较潜艇上表面受到压强的变化,再根据F=pS分析压力的变化。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析浮力的变化。
【解答】(1)潜水艇是靠改变自身的重力来控制浮沉的。当潜水艇的水舱充满水时,受到的浮力小于重力,潜水艇就下沉。
(2)某潜艇从水面下10米处一直下潜到100米处的过程中,深度增大,根据p=ρ液gh可知,潜水艇上表面受到的水的压强将变大,根据F=pS可知,上表面受到的压力将变大。在这个过程中,潜水艇排开水的体积始终等于自身体积,即排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浮力将不变。四、密度计模型1.(2021八上·嘉兴期末)如图所示为水产养殖户用来测量海水盐浓度的盐度计,使用该盐度计测量盐度时,需将其放入装有一定量海水的容器内,当盐浓度正好时,标记线与液面持平;当盐浓度不够时,标记线在液面下方,提醒要及时加盐。以下关于海水盐度计的说法正确的是()A.盐度计的刻度值A大于BB.当向容器内加盐后,盐度计会上浮一些C.盐度计在液面上静止时,受到的浮力大于重力D.增加盐度计玻璃管的直径,可以提高其精确度【答案】B【解析】【分析】(1)(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析;
(3)根据二力平衡的知识判断;
(4)根据V=Sh分析判断。【解答】盐度计在水中漂浮,则它受到的浮力始终等于自身重力,即浮力保持不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浮力不变时,液体的密度与排开液体的体积成反比。因为V排A>V排B,所以刻度值A小于B,故A错误;
当向容器内加盐后,盐水的密度增大,则盐度计排开液体的体积减小,因此会上浮一些,故B正确;
盐度计在液面上静止时,它处于平衡状态,即受到的浮力和重力相互平衡。根据二力平衡的知识可知,浮力等于重力,故C错误;
当液体密度变化相同时,两个刻度之间的距离越大,则测量精确度越高。根据V=Sh可知,盐度计的玻璃管越细,液面的高度变化h越大,则精确度越高,故D错误。
故选B。2.(2021八上·拱墅期末)如图所示,两支相同的自制密度计均漂浮于甲、乙两种液体中,两支自制密度计受到的浮力分别为F甲、F乙,甲、乙两种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙,则、()A.F甲<F乙 B.F甲>F乙 C.ρ甲<ρ乙 D.ρ甲=ρ乙【答案】C【解析】【分析】根据浮沉条件比较浮力的大小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小。
【解答】根据图片可知,密度计在两种液体中都处于漂浮状态,则它受到的浮力都等于自身重力。因为密度计的重力保持不变,所以它受到的浮力F甲=F乙。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,物体排开液体的体积与液体密度成反比。根据图片可知,排开液体的体积V甲>V乙,则液体密度ρ甲<ρ乙。
故C正确,而A、B、D错误。
故选C。3.(2021八上·杭州期中)如图所示,自制浮力秤是由轻质塑料桶和配重组成,其中P、Q为自制浮力秤上的两根刻度线,其中一根是空浮在水中时液面重合,另一根是装入1N的钩码时的刻度线,现在自制浮力秤中放入某物体,此时浮力秤静止于水中的液面到Q、P的距离相等。下列分析不正确的是()A.加入配重的目的是增加浮力秤的稳定性B.该浮力秤静止在水中时浮力与重力相等C.Q点是装入1N钩码时的刻度线D.用直径更大的秤体,可以使PQ间距变大,提高精度【答案】D【解析】【分析】(1)物体的重心越低,它就越稳定;
(2)根据漂浮条件判断;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析;
(4)根据漂浮条件和阿基米德原理分析PQ的间距是否与直径大小有关即可。
【解答】A.加入配重,会使浮力秤的重心降低到水面以下,从而使它竖直立在水中,即的目的是增加浮力秤的稳定性,故A正确不合题意;
B.该浮力秤静止时,始终在液面漂浮,根据浮沉条件可知,它在水中时浮力与重力相等,故B正确不合题意;
C.装入1N砝码时,浮力秤自身的重力增大,则它受到的浮力增大,根据根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,此时浮力秤的V排会变大,那么水面所在的位置会更靠上,则Q点应该是1N砝码装入时的刻度线,故C正确不合题意;
D.浮力秤在水面漂浮,
即F浮力=G;
ρ液gV排=G;
ρ液gSh排=G;
根据上面的关系式可知,PQ的间距h与秤体的横截面积S成反比,即直径越大,横截面积越大,而PQ的间距越小,测量精度变小,故D错误符合题意。
故选D。4.(2021八上·绍兴期中)在一根表面涂蜡的细木棍的一端绕着适量的铁丝,把它放到甲乙丙三种密度不同的液体中,木棍浸入液体里的情况如图所示,则木棍在三种液体里受到的浮力F的大小及三种液体密度ρ之间的关系,正确的是()A.F甲>F乙>F丙ρ甲>ρ乙>ρ丙B.F甲<F乙<F丙ρ甲<ρ乙<ρ丙C.F甲=F乙=F丙ρ甲>ρ乙>ρ丙D.F甲=F乙=F丙ρ甲<ρ乙<ρ丙【答案】C【解析】【分析】根据浮沉条件比较浮力的大小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析液体密度的大小。
【解答】根据图片可知,细木棍在三者液体中都是漂浮,则它受到的浮力都等于自身重力。因为它的重力保持不变,所以它受到的浮力相等,即F甲=F乙=F丙。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,物体排开液体的体积与液体密度成反比。因为排开液体的体积V甲<V乙<V丙,所以ρ甲>ρ乙>ρ丙,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。5.(2021八上·乐清月考)将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(使铅笔竖直浮在液体中),制成了一个很有用的土仪器。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途,下列说法中不正确的是()A.乙图中的土仪器排开液体体积最小,所受浮力最小B.土仪器的制作运用了物体的漂浮条件C.用它可以比较不同液体密度的大小D.橡皮泥捏黏在铅笔的一端目的是使土仪器在液体中能处于竖直漂浮状【答案】A【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较浮力的大小;
(2)根据土仪器的工作原理判断;
(3)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析;
(4)物体的重心越低越稳定,据此分析判断。
【解答】A.根据图片可知,土仪器始终漂浮在液体中,它受到的浮力始终等于自身重力,即浮力保持不变,故A错误符合题意;
B.土仪器始终在液体表面漂浮,即运用了漂浮条件,故B正确不合题意;
C.根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力不变时,物体排开液体的体积与液体密度成反比,即根据土仪器浸入水中体积的大小可以判断液体密度大小,故C正确不合题意;
D.加入橡皮泥后,整个土仪器的重心会向下移动到水面附近,此时它可以在水中保持竖直状态,故D正确不合题意。
故选A。6.(2021八上·拱墅月考)如图所示,把一个自制的密度计分别放入两种不同的液体中,下列判断正确的是()A.这个密度计在甲液体中受到的浮力较大B.这个密度计在乙液体中受到的浮力较大C.甲种液体的密度较大D.密度计B处的刻度值应大于A的处的刻度值【答案】C【解析】【分析】根据浮沉条件比较密度计受到浮力的大小,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小,确定密度计上数值的排列规律。
【解答】密度计始终在液面上漂浮,根据二力平衡的知识可知,它受到的浮力始终等于自身重力,即浮力保持不变,故A、B错误;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,物体排开液体的体积与液体密度成反比。因为排开液体的体积V甲排<V乙排,所以液体密度ρ甲>ρ乙,故C正确;
在密度计上,刻度越靠下,排开液体的体积越小,而液体密度越大,则从上到下,刻度值逐渐增大,即B处的刻度值小于A处的刻度值,故D错误。
故选C。7.(2020八上·杭州月考)在“自制密度计”的综合实践活动中,小明按照教材的要求制作了简易密度计,取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量金属丝并用石钠封口(如图所示)。为了给密度计标上测度,他进行了如下操作:A.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上1.0g/cm3;b.将其放入密度0.9g/cm3植物油中,用同样的方法在密度计上标上0.9g/cm3;c.接着他以两刻度线间的长度表示0.1g/cm3,整个饮料吸管均匀标上刻度;针对他的实验步骤,下列说法正确的是()A.小明制作的密度计,刻度0.9应该在B点B.若所测的盐水的实际密度为1.1g/cm3.则实际液面处在此密度计B点的上方C.若所测的酒精的实际密度为0.8g/cm3,则实际液面处在此密度计0.8g/cm3刻度线的下方D.在实验步骤c中,小明这样均匀标示刻度是正确的【答案】B【解析】【分析】(1)根据密度计放在水、植物油里漂浮时的浸入的体积判断出密度计放入中时植物油液面的0.9位置即可;
(3)根据浮沉条件和阿基米德原理推导得到密度计浸入的深度和液体密度的关系式,进而判断它们之间是否成正比即可;
(2)(4)根据密度计的刻度由上至下的特点是上疏下密的特点分析。【解答】密度计始终漂浮在液面上,它受到的浮力始终等于重力,即浮力保持不变。
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,因为植物油的密度小于水的密度,所以排开液体的体积V排水<V排油,即密度计放在植物油中,液面的位置在水的密度值刻度线的上方,即刻度0.9应该在A点,故A错误;
密度计漂浮时,它受到的浮力等于重力,即F浮=G物,
ρ液gV排=ρ液gSh浸=G物=mg,
所以,
则密度计处于漂浮状态时浸没的深度与液体密度成反比,
所以密度计刻度不均匀,即小明这样均匀标示刻度不对,故D错误;
密度计的刻度由上至下的特点是上疏下密,所以所测的盐水的实际密度为1.1g/cm3,则实际液面处在此密度计B点的上方,故B正确;
密度计的刻度由上至下的特点是上疏下密,所以所测的酒精的实际密度为0.8g/cm3,则实际液面处在此密度计0.8g/cm3刻度线的上方,故C错误。
故选B。8.(2021八上·天台期末)如图是利用吸管和铜丝制成的简易温度计测量液体的密度。(1)密度计受到的浮力大小F甲F乙(选填“>”“=”或“<”)。(2)若甲和乙盛放的分别是水和盐水,则盛放盐水的容器是(选填“甲”或“乙”)。【答案】(1)=(2)乙【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较密度计受到浮力的大小;
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力不变时,物体排开液体的体积大小与液体密度成反比,据此分析解答。【解答】(1)根据图片可知,密度计在两种液体中都是漂浮,则它受到的浮力都等于自身重力。因为它的重力保持不变,所以它受到的浮力相等,即F甲=F乙。
(2)根据图片可知,排开液体的密度V甲>V乙,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体密度ρ甲<ρ乙,因此盛放盐水的容器是乙。9.在学习了浮力的相关知识后,小明取一根粗细均匀的饮料吸管,在其下端塞入适量橡皮泥,同时也用橡皮泥将下端封口,制成一只简易的密度计。(1)密度计分别放到水和某一种液体中,情景如上图甲乙所示,用ρ水、ρ液分别表示水和液体的密度,则ρ水ρ液(填写大小关系)。(2)当密度计放入食用油中,小明发现密度计沉到容器底部,无法测量出食用油的密度,如图丙。则小明重新制作密度计时,请你提出一点改进的建议:。【答案】(1)小于(2)减少使用橡皮泥(或增大吸管底部体积等合理答案均可)【解析】【分析】(1)根据图片确定甲和乙中V排的大小,然后根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小;
(2)密度计下沉到容器底部,说明密度计受到的浮力小于重力。为了使其在食用油中漂浮,可从增大浮力和减小重力两个角度思考改进方法。【解答】(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力相等时,液体的密度与V排成反比。因为排开液体的体积V甲>V乙,所以液体的密度ρ水<ρ液。
(2)改进意见为:
①可以减小密度计的重力,即减小使用橡皮泥;
②可以增大浮力,即增大吸管底部的体积。10.(2021八上·兰溪月考)资料显示:牛奶中掺水量越多,牛奶密度越小。小丽想通过测定密度来比较二种牛奶品质的优劣,她自制了一个可测液体密度的“浮标”——在竹筷子下面缠绕一些铁丝,如图甲所示。(1)分别将“浮标”浸入A、B两牛奶中,待静止后,筷子上与液面相平的位置分别标记为A和B,如图乙所示。比较标线A和B的上下位置,可知A、B牛奶的密度为ρAρB,由此可知A、B牛奶品质的优劣。(2)在实际测量过程中,发现“浮标”杆上的二条标记线靠得很近,为了更易区分,请你提出一条改进“浮标”的建议。【答案】(1)小于(<)(2)“浮标”的杆做得更细些,或给浮标缠绕更多铁丝【解析】【分析】(1)首先根据浮沉条件比较浮力的大小,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度的大小。(2)根据V=Sh分析改进方案。【解答】(1)“浮标”在牛奶中始终漂浮,则它受到的浮力始终等于重力,即浮力保持不变。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,排开牛奶的体积VA>VB,则牛奶的密度ρA<ρB。
(2)①当“浮标”的重力不变时,它排开液体的体积V排不变。根据V=Sh可知,当V不变时,S越小,h越大,即改进方法:“浮标”的杆做得更细些;
②“浮标”的重力越大,它受到的浮力越大,排开液体的体积越大。根据V=Sh可知,当S不变时,V越大,h越大,即改进方法:给“浮标”缠绕更多铁丝。11.(2021八上·义乌期中)密度计是用来测量液体密度的仪器,测量时漂浮在被测液体中。如图所示,用同一支密度计分别测量甲、乙两种液体的密度,则密度计在两种液体里受到的浮力大小F甲F乙,两种液体的密度ρ甲ρ乙。(均填“>”、“=”或“<”)【答案】=;>【解析】【分析】根据浮沉条件比较密度计受到浮力的大小关系,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较液体密度大小。
【解答】(1)密度计始终漂浮在液面上,则它受到的浮力始终等于自身重力。因为密度计的重力保持不变,所以它受到的浮力F甲=F乙。
(2)根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,当浮力不变时,排开液体的体积与液体密度成反比。因为排开液体的体积V甲<V乙,所以液体密度ρ甲>ρ乙。12.(2021八上·洞头期中)小明用饮料吸管制作了一只简易密度计,如图所示,分别用它测量盐水和水的密度时,吸管受到的浮力分别为F1和F2,则F1F2(选填“大于”、“等于”或“小于”,下同)。吸管浸入液体的深度分别为h1和h2,则h1h2。【答案】等于;小于【解析】【分析】密度计:(1)测量液体密度的工具,它是根据物体浮在液面条件的原理制成的。它是一根上部管下部的标有刻度、形状特殊的玻璃管,玻璃管下部的玻璃泡内装入小铅丸或汞。
(2)刻度值特点:没有零刻度,刻度不均匀,刻度上小下大,上疏下密。
【解答】密度计在不同液体中都是漂浮的,根据漂浮条件,不管密度计在哪种液体中,其受到的浮力都等于其自身重力。故F1等于F2。
由于盐水的密度比水的密度大,根据F浮=液gV排可得,密度计浸入会中的体积大,浸入盐水中的体积小,即密度计浸入水中的深度大,浸入盐水中的深度小,故h1小于h2。13.(2021八上·义乌月考)利用一根饮料吸管制作一个简易密度计(1)为了让饮料吸管能竖直地漂浮在液体中,应在吸管的(选填“上端”或“下端”)塞入一些铜丝作为配重并用石蜡将吸管的下端密封起来。(2)让这个简易密度计竖直漂浮在不同液体中。液体的密度越大,它露出液面部分的长度(选填“越短”、“越长”、“不变”),受到的浮力(选填“变小”、“变大”、“不变”)。(3)通过计算,在吸管上标出对应的刻度线,便制成了一个简易的吸管密度计。下列四种刻度的标示合理的是。【答案】(1)下端(2)越长;不变(3)C【解析】【分析】(1)因为密度计是一根两端封闭即空心的,所以能使密度计浮在液体表面,为了使它保持竖直的漂浮,就在管的底部封存少许铜丝;
(2)密度计的质量一定,在液体中受力平衡,受到的浮力总是等于重力,被测液体的密度越大,排开液体的体积越小,浸入液体部分也越小,据此分析回答;
(3)根据密度计的刻度由上至下数值逐渐增大分析;【解答】(1)为了让饮料吸管能竖直的漂浮在液体中,吸管下端塞入一些铜丝作为配重,这样做目的是让密度计竖直漂浮在液体中;若将它放入液体中后不能竖直漂浮,需要在吸管下端继续增加铜丝;
(2)密度计漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,重力不变,浮力保持不变;如果液体的密度越大,则密度计浸入液体中的体积越小,即越往上浮,则露出液面部分的长度越长;所以密度计的刻度是越往下值越大;
(3)因为密度计是漂浮在液体中,所受浮力等于本身的重力,
则F浮水=F浮液=G,即ρ水gSH水=ρ液gSh液=G,
则,h液和ρ液是反比例函数,因此刻度分布不均匀,且密度计的刻度由上至下数值逐渐增大,当液体密度的变化大时h液变化越小,符合题意。
故答案为:(1)下端(2)越长;不变(3)C14.(2021八上·柯桥月考)密度计分为“比重计”和“比轻计”。测量密度大于水的液体时用比重计,比重计的最小刻度线是“1”;测量密度小于水的液体用比轻计,比轻计的最大刻度线是“1”。右图中A、B两支密度计,一支是比重计,一支是比轻计,它们的外形完全相同,B中配重质量大于A。(1)图中刻度“a”刻度“b”(填“大于”或“小于”)。(2)将A、B两支密度计放入水中,漂浮时露出水面较长的密度计是(填“A”或“B”)。(3)关于A、B两支密度计及刻度线“1”位置的说法正确的是。A.密度计A是比重计,刻度线“1”在密度计刻度的上端B.密度计B是比重计,刻度线“1”在密度计刻度的上端C.密度计A是比重计,刻度线“1”在密度计刻度的下端D.密度计B是比重计,刻度线“1”在密度计刻度的下端【答案】(1)小于(2)A(3)B【解析】【分析】(1)首先根据漂浮条件分析密度计受到的浮力变化,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析液体密度和V排的关系,最终确定两个刻度值的大小即可;
(2)根据漂浮条件比较两个密度计受到浮力的大小,再根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排比较V排的大小即可;
(3)根据密度计的工作原理可知,越往下,刻度越小。
【解答】(1)当密度计漂浮在液面上时,浮力始终等于重力,即浮力保持不变;
根据公式F浮=ρ液gV排可知,V排越大,液体密度越小,
根据图片可知,V排a>V排b;
因此刻度“a”<刻度“b”;
即在密度计上,最上面的刻度小,最下面的刻度大。
(2)将A、B两支密度计放入水中,它们都在水面漂浮,
即受到的浮力都等于自身重力;
因为GA<GB,所以它们受到的浮力FA<FB;
根据F浮=ρ液gV排可知,当液体密度相同时,浮力越大,V排越大;
因此排开水的体积VA<VB,那么A露出水面的长度较大。
(3)根据上面的分析可知,当两只密度计都漂浮在液面上时,
A受到的浮力小于B受到的浮力,即FA<FB;
如果A、B的V排相等,根据F浮=ρ液gV排可知,这时A测量的液体密度小于B测量的液体密度,
即B为比重计;
因为密度计的刻度从上向下逐渐增大,且比重计的刻度线“1”最小,
所以比重计的刻度线“1”在最上端。
故选B。15.(2020八上·诸暨期中)学习浮力知识后,小黄想制作一个密度计,他制作步骤如下:a、取一根饮料吸管,将小铁球从吸管的下端塞入作为配重,并用石蜡将吸管的下端封起来。b、将其漂浮在水中,在吸管上标出水面的位置,测出该位置到吸管下端的距离,即吸管浸入水中的深度H,如图所示。c、推导:设吸管横截面积为S,在水中漂浮,故浮力与重力二力平衡,所以G=ρ水gSH;若漂浮在其它液体中,则浸入的深度h会因液体密度的改变而改变,但浮力仍与重力平衡,即G=ρ液gSh。(1)小黄制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力重力(选填“大于”、“小于”或“等于”).步骤a中,将一些铁丝从吸管的下端塞入作为配重是为了降低吸管的重心,从而让它能够竖直的漂浮在液面上。(2)通过对步骤c的分析,请推导出漂浮在ρ液液体中时,浸入深度h=,(用ρ水、ρ液、H表达)。(3)若吸管漂浮在水中时H=7.2cm,漂浮在某液体中时h=9cm,则液体密度为kg/m3。(4)制作完毕后,小黄发现两个相邻密度值刻度线之间的间距较小,请提出一个方法使这两条相邻刻度线之间的距离大一些,使测量结果更精确。方法:。【答案】(1)等于(2)(3)800(4)采用更细的吸管【解析】【分析】(1)密度计漂浮在液面上,即处于平衡状态,也就是浮力和重力相互平衡。根据二力平衡的知识可知,它受到的浮力等于重力。
(2)密度计始终漂浮在水面上,则它受到的浮力相等,以此为等量关系,结合阿基米德原理F浮=ρ液gV排进行推导计算即可。
(3)将数值带入(2)中得到的公式,然后计算;
(4)根据V=Sh分析改进的方法。【解答】(1)小黄制作密度计的原理是利用了物体漂浮在液面时,浮力等于重力。
(2)密度计始终漂浮在水面上,则它受到的浮力相等,
即ρ水gV水排=ρ液gV液排;
ρ水gSH=ρ液gSh;
ρ水H=ρ液h;
解得:;
(3)根据公式得到:.
(4)根据V=Sh可知,当密度计排开液体的体积相同时,吸管越细,水面的高度变化越大,即两个相邻刻度线之间的距离越大,则改进方法为:采用更细的吸管。16.(2020八上·滨江期中)小明在完成“动手动脑学物理”时,认识了密度计。将其放入液体中,当它竖立静止时,与液面相交的读数即为待测液体的密度。(1)如图甲、乙所示,让同一支密度计分别静止在水和酒精中,密度计受到的浮力(选填“变大”、“变小”或“不变”);装水的容器是(选填“甲”或“乙”)。(2)小明将一支铅笔的下端缠绕了适量铜丝,初步做成了一支密度计(如图丙);为了给密度计标上刻度,他进行了如下实验:a.将其放入水中,竖立静止后,在密度计上与水面相平处标上水的密度值1.0g/cm3;b.将其放入植物油中,用同样的方法在密度计上标上植物油的密度值0.9g/cm3;c.像标示弹簧测力计刻度的方法一样,他以两刻度线间的长度表示0.1g/cm3将整个铅笔均匀标上刻度;d.他将做好的密度计放入酒精中进行检验,发现液面明显不在0.8g/cm3刻度处。①如丙图所示,小明制作的密度计,你认为刻度0.9应该在点(选填“p”或“q”)。②在实验步骤c中,小明这样均匀标示刻度对吗?;若被测液体的密度为ρ液,密度计浸入被测液体的深度为h(如图丁)、自制密度计的质量为m铅笔的横截面积为s,请你推导出h与ρ液的关系式(用给定的字母表示推导结果)。【答案】(1)不变;乙(2)p;不对;h=m/(ρ液S)【解析】【分析】(1)利用物体的漂浮条件判断密度计受到浮力是否改变,再利用阿基米德原理分析密度计排开液体体积的大小关系,从而确定装水的容器。
(2)①根据密度计放在水、酒精里漂浮时的浸入的体积判断出密度计放入酒精中时液面的位置即可;
②根据漂浮条件得到密度计的重力和浮力的关系式,然后利用密度公式和阿基米德原理将公式拆开,从而推导出进入液体的深度h与液体密度的关系。如果二者成正比例关系,那么刻度是均匀的;否则,刻度就是不均匀的。
【解答】(1)密度计在水、酒精中均处于漂浮状态,
那么它受到的浮力都等于自身重力,即:F浮1=F浮2=G,
由阿基米德原理得:ρ水gV排1=ρ酒精gV排2,
因为ρ酒精<ρ水,
可知:V排酒精>V排水.
根据图片可知,装水的容器是乙。
(2)①因为V排酒精>V排水,
所以密度计放在酒精中,液面的位置在纯水密度值刻度线的上方,
即刻度0.9应该在p点。
②密度计始终处于漂浮状态,故:F浮=G物,
即:ρ液gV排=ρ液gSh浸=G物,
浸入液体的深度:,
则密度计处于漂浮状态时浸没的深度与液体密度成反比,
所以密度计刻度不均匀,
即小明这样均匀标示刻度不对。17.(2020八上·杭州期中)小明取一根饮料吸管,将一些铜丝从吸管的下端塞入作为配重,并用石蜡将吸管的下端封起来,初步做成一支密度计。为了给密度计标上刻度,他用刻度尺测出密度计的长度为L,然后将密度计放入水中,测出密度计露出水面的高度为h1;小明将该密度计放入待测液体中,密度计露出该液体表面的高度为h2,如图1所示。(1)已知水的密度为ρ水,利用测量的物理量和ρ水计算待测液体的密度,请写出待测液体密度的表达式:ρ=。(2)若将做成的密度计,将其放入密度为0.9g/cm3植物油中,静止时,液面可能在图2中(选填“A”或“B")处。(3)小军也用吸管制作了密度计,他发现密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,为此同学们只做以下一项改进,其中可行的是。(选填选项前的字母)A.换大的容器盛放液体做实验 B.换细的吸管制作密度计C.换稍长的吸管制作密度计 D.适当减小密度计的配重【答案】(1)(2)A(3)B【解析】【分析】(1)密度计漂浮在液面上,它受到的浮力始终等于自身重力,因此它受到的浮力相等,以此为等量关系,结合阿基米德原理列出方程,计算出待测液体的密度即可。
(2)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析密度计上刻度的变化规律即可。(3)根据圆柱体的体积公式V=Sh分析判断。【解答】(1)密度计在水中和待测液体中都是漂浮,
则F浮水=G=F浮液;
ρ水gV排水=ρ液gV排液;
ρ水V排水=ρ液V排液;
ρ水Sh排水=ρ液Sh排液;
ρ水h排水=ρ液h排液;
ρ水(Lh1)=ρ液(Lh2);
解得:。
(2)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,当浮力相等时,排开液体的体积与液体密度成反比。
即排开液体的体积越小,液面位置越靠下,液体的密度越大,即密度计上的刻度上小下大。
因为0.9g/cm3<1.0g/cm3,所以液面在这个刻度1.0g/cm3的上面,故选A。
(3)当测量某种液体的密度时,根据F浮力=ρ液gV排可知,密度计排开液体的体积是相同的。根据可知,如果换用更细的吸管,那么液面的高度变化会更大,即两个刻度之间的距离会更大,从而减小实验误差,故选B。五、根据密度关系或受力分析判断浮沉1.(2021八上·诸暨月考)一只新鲜鸡蛋,沉没在盛有水的烧杯里,要使鸡蛋上浮,可采用的方法有()A.加热 B.加盐 C.加酒精 D.加水【答案】B【解析】【分析】根据浮沉条件分析判断。【解答】鸡蛋在水里下沉,说明水的密度小于鸡蛋的密度。要想使鸡蛋在水里上浮,则必须增大水的密度,即向水里加盐,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。2.(2021八上·浙江期中)一密度均匀的实心物体悬浮在某一种液体中,若将此物体切成大小不等的两块,并轻轻取出大的一块,余下的一块在液体中()A.将上浮 B.将下沉C.仍然是悬浮 D.以上情况都有可能出现【答案】C【解析】【分析】根据密度的性质和浮沉条件分析判断。
【解答】原来物体在液体中悬浮,根据浮沉条件可知,物体的密度等于液体密度。密度与物质的体积和质量无关,且这个实心物体密度均匀,所以大块和小块的密度都不变,因此它们在液体中都是悬浮,故C正确,而A、B、D错误。
故选C。3.(2021八上·兰溪月考)小明同学将一只苹果放入水中,苹果在水里处于悬浮状态,则此苹果的密度为kg/m3。小明从水中取出苹果,分成一个大块和一个小片(如图所示),再将小片放入水中,发现小片河入水中,据此现象可以推断:若将大块浸没水中,松手后大块将会(选填“上浮”、“悬浮”或“下沉”)。【答案】1×103;上浮【解析】【分析】(1)根据浮沉条件计算苹果的密度;
(2)根据浮沉条件和平均密度的知识分析解答。
【解答】(1)苹果在水里处于悬浮状态,根据浮沉条件可知,苹果的密度等于水的密度,为1×103kg/m3;
(2)将苹果切成两块,小片在水中处于下沉状态,则小片的密度大于水的密度。只有大片苹果的密度小于水的密度,整个苹果的密度才可能等于水的密度,因此将大块苹果放入水中,松手后将会上浮。4.(2020八上·杭州月考)如图所示,密度均匀的长方体木块漂浮在水面上。将木块沿虚线部分切开,下列说法中正确是()A.沿ab切开,左右两部分都将上浮一点B.沿cd切开,拿走下部分,剩下的木块上浮一点C.沿ab切开,左右两部分还是漂浮D.沿cd切开,上半部分漂浮,下半部分悬浮在水中【答案】C【解析】【分析】首先根据浮沉条件判断物体密度和水的密度的关系,再根据密度的特性判断切开后密度是否发生变化,进而根据浮沉条件判断两部分的浮沉状态。【解答】原来的长方体木块漂浮在水面上,根据漂浮条件可知,木块的密度小于水的密度。无论沿哪个方向将木块切开,木块的材料种类没有变化,因此切开的两部分密度不变,都仍然小于水的密度,因此仍然漂浮,故C正确,D错误;
当物体漂浮时,它受到的浮力F浮力=G;
ρ液gV排=ρgV;
ρ液V排=ρV;
解得:;
因为V排=Sh排,所以:。
当沿ab方向切开时,液体和物体的密度不变,那么浸入液体的深度不变,所以左右两部分不会上浮也不会下沉,故A错误;
当沿CD方向切开时,拿走下部分,木块的重力减小,那么它受到的浮力减小,排开水的体积也会减小。假设木块露出水面的部分高度不变,而木块的总高度h减小,必然导致变大,因此肯定减小了。而它们的比值肯定不变,因此木块肯定下沉,故B错误。
故选C。5.(2021八上·淳安期末)有甲、乙、丙三个实心物体,密度分别为ρ甲=0.85g/cm3,ρ乙=1.05g/cm3,ρ丙=1.25g/cm3。现将它们放在密度为1.05g/cm3的液体中,当三个物体静止时,甲、乙、丙三个物体所在的位置对应图中所示的序号可能是()A.1、2、4B.1、4、3C.1、2、3D.2、3、4【答案】A【解析】【分析】根据浮沉条件分析。
【解答】根据题目条件可知,甲的密度小于液体密度,在液体中漂浮,应该为①;
乙的密度等于液体密度,在液体中悬浮,应该为②或③;
丙的密度大于液体密度,应该在液体中下沉,应该为④。
那么位置的序号应该为1、2、4或1、3、4。
故选A。6.(2020八上·杭州月考)如图是“彩球温度计”简易模型,它由体积相同、质量不同的小球及液体组成,图中四个彩球所受浮力的关系为()A.FB=FC=FDB.FB>FC>FDC.FA>FB=FCD.FD=FB<FA【答案】A【解析】【分析】根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析判断。
【解答】四个小球体积相同,根据图片可知,它们排开液体的体积VA<VB=VC=VD,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,它们受到的浮力FA<FB=FC=FD。
故A正确,而B、C、D错误。
故选A。7.(2020八上·台州月考)医生给病人体检,有时需要测量病人血液的密度。如果用密度计进行血液测量,需要抽取血液较多。分析人员采用了一个巧妙的方法:先配制浓度不同的硫酸铜溶液,然后分别倒入试管里,在每个试管中滴进一滴血液。(1)某次分析时,甲乙丙三支试管里的血液静止后如图所示,则试管的硫酸铜溶液密度与血液相同。(2)甲乙丙试管中相同的三滴血液,受到的浮力最小的是试管中的血液。【答案】(1)乙(2)丙【解析】【分析】(1)根据浮沉条件分析判断;
(2)根据浮沉条件解答。
【解答】(1)根据图片可知,甲:血液漂浮,那么ρ液体>ρ血;
乙:血液悬浮,那么ρ液体=ρ血;
丙:血液下沉,那么ρ液体<ρ血;
因此乙试管的硫酸铜溶液密度与血液相同。
(2)根据图片可知,甲:血液漂浮,那么F浮=G;
乙:血液悬浮,那么F浮=G;
丙:血液下沉,那么F浮<G;
因此受到浮力最小的是丙。8.(2021八上·兰溪月考)小宇重为0.6N的鸡蛋先后放入甲、乙两液体中,如图所示,鸡蛋在甲中悬浮,在乙中漂浮,则鸡蛋在甲中受到的浮力为N,甲的密度乙的密度(选填“>”、“<”或“=”).【答案】0.6;<【解析】【分析】上浮时,浮力大于自身重力,液体密度大于物体密度;漂浮浮力等于自身重力,液体密度大于物体密度;悬浮浮力等于自身重力,液体密度等于物体密度;下沉浮力小于自身重力,液体密度小于物体密度。
【解答】由于物体重力为0.6N,在甲液体中处于悬浮,浮力等于物体重力,甲中受到的浮力为0.6N,在乙中漂浮,液体密度大于物体密度,甲中悬浮,液体密度等于物体密度,故乙液体密度大于甲液体密度。
故答案为:0.6,<。9.(2021八上·浙江期中)杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。(1)茶叶漂浮在水面,是因为浮力重力(填“大于”“小于”或“等于”)。(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将(填“变大”“变小”或“不变”)。【答案】(1)等于(2)不变【解析】【分析】(1)根据浮沉条件比较浮力和重力的关系;
(2)将茶杯、水和茶叶看作一个整体,然后进行受力分析即可。
【解答】(1)茶叶漂浮在水面,根据漂浮条件可知,它受到的浮力等于重力。
(2)将茶叶、水和茶杯看作一个整体,无论茶叶保持静止状态,还是匀速下沉,它们的总重力保持不变。根据F=G总可知,茶杯对桌面的压力将不变。10.(2021八上·义乌期中)热气球,其下方开口处燃烧液化气,随着热气球内部气体温度升高,热气球开始离地,徐徐升空,则气球内的气体密度,气球所受浮力(以上两空填“变大”、“变小”或“不变”)【答案】变小;不变【解析】【分析】(1)根据热胀冷缩的性质分析空气体积的变化,根据密度公式分析空气密度的变化;
(2)根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排分析浮力的变化。
【解答】(1)气球内空气温度升高,体积膨胀,但是质量不变,根据可知,气体密度变小。
(2)气球排开空气的体积不变,根据阿基米德原理F浮力=ρ液gV排可知,它受到的浮力不变。11.(2021八上·义乌期中)如图所示,一只未点燃的蜡烛的下端插入一根小铁钉,使蜡烛能直立漂浮在水面上,露出长度为L,当把蜡烛水面以上部分截掉后剩余部分()A.还会重新露出水面,露出的长度等于LB.不会重新露出水面C.还会重新露出水面,露出的长度大于LD.还会重新露出水面,露出的长度小于L【答案】D【解析】【分析】根据浮沉条件和阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析解答。
【解答】第一次漂浮时,浮力等于蜡烛的总重力;
切去一部分后,蜡烛的总重力减小,小于浮力,所以蜡烛会上浮,重新露出水面。
设蜡烛的底面积为S,高度为H,第一次漂浮时,蜡烛受到的浮力为:F浮=G,
即F浮=ρ水gV排=ρ水gS(HL)=ρ蜡gSH……①;
第二次漂浮时,蜡烛受到的浮力为:F浮'=G',
即F浮'=ρ水gV排'=ρ水gS(HLL')=ρ蜡gS(HL)……②;
联立①②可得:ρ水gSL'=ρ蜡gSL,
因为ρ水>ρ蜡,
所以L'<L,
即露出的长度小于L,故D正确。
故选D。12.(2021八上·乐清期中)在购买金鱼时,商家一般会将金鱼放在装有水的透明塑料袋中扎好,便于顾客携带。若将其直接放入盛水的玻璃缸中(不计塑料袋质量),下列情况可能发生的是()A. B.C. D.【答案】B【解析】【分析】根据浮沉条件和阿基米德原理F浮=ρ液gV排分析判断。
【解答】金鱼在水中悬浮,则它的密度几乎等于水的密度,
也就是相当于袋内只有水,而没有金鱼。
不计塑料袋的质量,根据浮沉条件可知,塑料袋受到的浮力等于水的重力,
即F浮力=G水;
ρ水gV排=ρ水gV;
解得:V排=V;
因此内外水面相平,故B正确,而A、C、D错误。
故选B。13.(2021八上·萧山月考)小萧和妈妈一起上街到夜市买了一袋观赏鱼如图,袋内约有1/3的体积是封闭的空气。小萧回到家后没有打开塑料袋的观赏鱼而是直接放入家中的鱼缸中。若不计塑料袋的自重,那么这个装着水和鱼的塑料袋在鱼缸的水中所处的状态是()A.悬浮在水中 B.漂浮在水中C.下沉到缸底 D.先悬浮,后下沉【答案】B【解析】【分析】不计塑料袋自重,体积也忽略不计,将其浸没在水中,排开水的体积等于自身的体积,根据阿基米德原理ρ水gV排得出排开的水重,与塑料袋的总重比较,由浮沉条件判断所处的状态。
【解答】若将塑料袋浸没在水中,则排开水的体积V排等于塑料袋的总体积,
由于袋内有的体积是封闭的空气,塑料袋的里面的水的体积V水小于塑料袋的总体积,
即V排>V水,
熟料袋的重力G水=m水g=ρ水gV;
塑料袋受到的浮力F浮=G排=ρ水gV排,
因此得到:F浮>G水,
则塑料袋会上浮,最后处于漂浮。
故选B。14.(2021八上·青田期末)冬至,是我国的二十四节气之一,在这一天,我们会吃汤圆过冬至。小科发现汤圆刚放入水中时会沉入锅底,而当汤圆煮熟时则会浮出水面,针对此现象,小科同学用简化图模拟烧煮一段时间后的汤圆分布图(其中A、B、C表示汤圆),则以下分析正确的是()A.A汤圆与锅底接触,则A的密度一定大于水的密度B.B汤圆静止时,浮力等于重力C.C汤圆浮出水面,则C汤圆的密度等于水的密度D.若此时在水中加入适量的白砂糖,则B汤圆所受浮力减小【答案】B【解析】【分析】根据浮沉条件分析判断。
【解答】A.A汤圆与锅底接触,它的下表面没有水,即它只受到向下的水的压强,不受向上的水的压强,则不受浮力,因此A的密度不一定大于水的密度,故A错误;
B.B汤圆静止时,它在水中悬浮,则它受到的浮力等于重力,故B正确;
C.C汤圆浮出水面,它在水面漂浮,那么则C汤圆的密度小于水
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