(建议答题时间:35分钟)
一、选择题
1. (2017眉山)如图所示,将边长为10 cm的正方体木块放入装有某种液体的圆柱形容器
1
中,木块静止时,有的体积露出液面,此时液面比放入木块前升高2 cm,容器底部受到的
4压强变化了160 Pa(取g=10 N/kg),则下列判断错误的是 ..
( )
第1题图
A. 液体的密度是0.8×10 kg/m B. 木块的密度为0.6 g/cm C. 木块受到的浮力为6 N
D. 使木块完全浸没需要4 N向下的压力
2. (2017巴蜀三模)底面积200 cm、高0.5 m、重10 N的薄壁柱形容器,内装有0.3 m深的酒精,置于水平桌面上,细线吊着质量为3 kg、边长为0.1 m的实心正方体A,使其一半体积浸入酒精中,如图所示,已知ρ( )
3
酒
精
2
33
3
=800 kg/m,则此时
第2题图
A. 细线的拉力为20 N
B. A浸入一半体积时,容器内酒精对底部的压强为2 400 Pa C. 若剪断细线,待稳定后,液体对容器底的压强将增加200 Pa D. 若剪断细线,待稳定后,烧杯对桌面的压强将增加4 400 Pa
3. (2017呼和浩特改编)将一密度均匀的正方体轻轻放入盛满浓盐水的大烧杯中,静止后有72 g浓盐水溢出;若将该物体轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有64 g煤油溢出(浓盐水密度为1.2×10 kg/m,煤油密度为0.8×10 kg/m,水银密度为13.6×10 kg/m).则下列说法错误的是 ( ) ..A. 该物体前后两次所受浮力之比为9∶8 B. 该物体前后两次排开液体体积之比为4∶3 C. 该物体的密度为0.9×10 kg/m
D. 若将该物体分别浸没在水银和纯水中,则除重力和浮力外还需施加第三个力方能静止,静止时这个物体在这两种液体中受到的第三个力分别是F1和F2,则F1和F2大小之差为10.08 N
4. (2017重庆八中一模)如图所示,在盛有水、底面积为S1的圆柱形容器内放有一木块A,
3
3
3
3
3
3
3
3
A的底面积为S2,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
没在水内,而木块A刚好浸没在水中,水面正好与容器口相齐,某瞬间细线突然断开,待稳定后水面下降了h1;然后取出金属块B,水面又下降了h2;最后取出木块A,水面又下降了h3,以下判断错误的是 ( ) ..
第4题图
A. 木块A的体积为(h1+h3)S1 B. A与B的密度比为h3∶(h1+h2)
C. A与B的总质量为ρ
水
S1(h1+h2+h3)
水
D. 要把漂浮的木块A再次压没在水中,其上所放铁块的质量最小为ρ二、填空题
(S2-S1)h1
5. (2017郴州)弹簧测力计下挂着一重为12 N的实心小球,小球浸没在水中并静止时,弹簧测力计示数为7 N,则此时小球受到的浮力是________N,其密度是________kg/m.(g取10 N/kg)
6. 一重为0.6 N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“=”)
3
第6题图
7. (2017益阳)如图所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态,它的上表面受到的压力为1.8 N,下表面受到的压力为3 N,则该物体受到的浮力大小为________N;如将物体再下沉5 cm,则它受到的浮力大小为________N.
第7题图
8. (2017齐齐哈尔)一个李子的体积约为60 cm,质量约为66 g,若把李子放入水中静止时将________(选填“漂浮”、“悬浮”或“沉底”).一个西瓜的体积为6×10 cm,所受重力为55 N,若把西瓜浸没在水中后放手,当西瓜静止时所受浮力为________N.
9. (2017荆州)将一实心物体挂在弹簧测力计上,待其静止时弹簧测力计的示数为7.2 N,
3
3
3
当把物体的三分之一浸在水中时,弹簧测力计的示数变为5.2 N.此时物体受到的浮力为______N,若把该物体放入密度为1.5×10 kg/m且足够多的另一液体中待其稳定时,物体所受的浮力为________N.(g=10 N/kg,ρ水=1.0×10 kg/m)
3
3
3
3
第9题图
10. (2017徐州)如图所示,小华制作了一个简易的密度计:她选择一根长16 cm的饮料吸管,将一些铜丝从下端塞入并用石蜡封口,使吸管在液体中漂浮时能保持在________方向,密度计在液体中漂浮时,受到的浮力________重力(选填“大于”、“小于”或“等于”).把密度计放入水中,露出水面的长度是7.9 cm;再将密度计放入某液体中,露出液面的长度是7 cm,则此液体的密度为________kg/m(ρ水=1.0×10 kg/m).
3
3
3
第10题图
11. (2017自贡)有质量相同的两个实心球,其密度分别为水的密度的2倍和5倍.把它们分别挂在两个弹簧测力计的下端,然后将两球完全浸没在水中,此时两球所受浮力之比为________,两弹簧测力计的示数之比为________.
12. (2017兰州)如图所示,将物体A放入水中时悬浮,将物体B放入水中时有一半的体积
露出水面,将物体A置于物体B上再放入水中时,物体B有三分之一的体积露出水面,则两物体的体积VA∶VB=____,物体B的密度是________kg/m.
3
第12题图
三、论述计算题
2
13. (2017潍坊)边长为0.1 m的正方体木块,漂浮在水面上时,有的体积露出水面,如
5图甲所示.将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块上表面放一重为2 N的石块.静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图乙所示.取g=10 N/kg,已知水的密度ρ=1.0×10 kg/m.求:
(1)图甲中木块受到的浮力大小; (2)图乙中液体的密度;
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强.
3
3
水
第13题图
14. (2017南岸区指标到校)将一个重力为3 N,底面积为40 cm,高为10 cm圆柱形玻璃杯
2
A漂浮于薄壁柱形容器的水面,底部连接有一个体积为50 cm3 的实心物体B,此时A、B两
物体在水中处于静止状态且细线未拉直(物体B未与杯底部紧密接触,细线不可伸长且质量体积忽略不计),如图甲所示.在向容器中注水的过程中,细线所受拉力大小随时间变化图像如图乙所示(水均未溢出容器).求: (1)未注水前,水对玻璃杯A底部的压强大小;
(2)物块B密度的大小;
(3)t1时刻到t2时刻容器底部所受水的压强的增加量.
第14题图
答 案
3333
1. D 【解析】木块的体积为V物=a=(0.1 m)=0.001 m,木块排开液体的体积为V排=
4
V物
33-43
=×0.001 m=7.5×10 m,由公式p=ρgh得,液体的密度为:ρ4
液
液
=
Δp=gΔh160 Pa33
=0.8×10 kg/m,故A正确;木块受到的浮力:F浮=ρ
10 N/kg×0.02 m
3
-4
3
gV排=0.8×103
kg/m×10 N/kg×7.5×10 m=6 N,故C正确;由于木块处于漂浮状态,所以木块受到的
G物6 N
浮力等于重力,故重力G物=F浮=6 N,木块的密度为ρ物===
V物g0.001 m3×10 N/kg0.6×10 kg/m=0.6 g/cm,故B正确;使木块完全浸没在液体中的力为:F=ρ133-33
0.8×10 kg/m×10 N/kg××10 m=2 N,故D错误.故选D.
4
2. C 【解析】正方体A的体积VA=(0.1 m)=0.001 m,当正方体一半体积浸入酒精中,
11
V排=VA=×0.001 m3=0.0 005 m3,正方体受到酒精的浮力F浮=ρ酒精V排g=800 kg/m3×
220.0 005 m×10 N/kg=4 N,正方体的重力G=mg=3 kg×10 N/kg=30 N,细线的拉力F拉
3
3
3
3
3
3
液
gV物=
1
4
=G-F浮=30 N-4 N=26 N,A错误;酒精深度为h,A浸入一半体积时,设此时酒精深度
10.0 005 m
为h′,则V总=S容h′=S容h+VA,液面升高值Δh===0.025 m,h′=
2S容200×10-4 m20.3 m+0.025 m=0.325 m,容器内酒精对容器底部的压强p=ρ酒精gh′=800 kg/m×10
mA3 kg3
N/kg×0.325 m=2 600 Pa,B错误;正方体的密度ρA==3=3 000 kg/m,因为
VA0.001 m1VA2
ρA>ρ酒精,所以剪断细线,待稳定后正方体A下沉至容器底,液面升高值Δh′==
3
1VA2
3
S容
0.0 005 m
-42=0.025 m,液体对容器底部的压强增加值Δp=ρ
200×10 m
3
酒精
gΔh′=800 kg/m3×10
N/kg×0.025 m=200 Pa,C正确;剪断细线,待稳定后,烧杯对桌面的压力增加值ΔF=FΔF2-42
=拉=26 N,受力面积S=S容=200 cm=200×10 m,烧杯对桌面的压强增加值Δp=S26 N
-42=1 300 Pa,D错误.故选C.
200×10 m
3. B 【解析】根据阿基米德原理可知,物体在浓盐水中受到的浮力F1浮=G1排=m盐水g=0.072 kg×10 N/kg=0.72 N,物体在煤油中受到的浮力F2浮=G2排=m煤油g=0.064 kg×10 N/kg=
F1浮0.72 N9
0.64 N,故该物体两次受到的浮力之比为==,A正确;物体排开盐水的体积为
F2浮0.64 N8
V盐水=
72 gm煤油64 g33
==3=60 cm,物体排开煤油的体积为V煤油=3=80 cm,ρ盐水1.2 g/mρ煤油0.8 g/cm
m盐水
V1V盐水60 cm33物体两次排开液体的体积之比为===,B错误;如果物体在两种液体中都处
V2V煤油80 cm34
于漂浮(或悬浮)状态时,所受的浮力应相等,且盐水的密度大于煤油的密度,所以物体在盐水中一定漂浮,在煤油中一定下沉,则m物=m排盐水=72 g,V物=V排煤油=80 cm,物体的
m物72 g333
密度为ρ==3=0.9 g/cm=0.9×10 kg/m,C正确;物体浸没在水银中时,F水银浮
V物80 cm=F1+G物,则F1=ρ
水银
3
gV排-G物;同理,当物体浸没在纯水中时,F水浮=F2+G物,F2=ρ
水银
水
gV排-G物,且V排=V物,则F1-F2=ρ
3
3
3
3
gV物-G物-(ρ
-6
水
gV物-G物)=(ρ
水银
-ρ
水
)gV物
=(13.6×10 kg/m-1×10 kg/m)×10 N/kg×80×10 m=10.08 N,D正确.故选B. 4. D 【解析】仅取出木块A水面下降(h1+h3),所以VA=(h1+h3)S1,A正确;A先浮出水面,此时让B悬浮所需的力F′=ρ+ρ
水
水
3
gh1S1,B的体积为h2S1,FB浮=ρ
水
gh2S1,mBg=ρ水gh1S1
gh2S1,GA=ρ
水
gh3S1,得mA∶mB=h3∶(h1+h2),VA=VB,则ρA∶ρB=h3∶(h1+h2),B
正确;GA+GB=ρρ
水
水
gV排=ρ
水
g(h1+h2+h3)S1;C正确,G铁=ρ
水
gVA-GA=ρ
水
gh1S1,m铁=
h1S1,故D错误.故选D.
3
5. 5 2.4×10 【解析】小球静止在水中,受力平衡,则F浮=G-F拉=12 N-7 N=5 N;
G12 NF浮5 N
小球的质量m===1.2 kg;小球的体积V=V排===33
g10 N/kgρ水g1×10 kg/m×10 N/kg5×10 m;ρ==-4
3
m1.2 kg33
-43=2.4×10 kg/m.
V5×10 m
6. 0.6 < 【解析】鸡蛋在甲中悬浮,所以此时浮力等于重力即0.6 N;鸡蛋在甲液体中悬浮,所以鸡蛋的密度等于甲液体的密度,在乙液体中漂浮,所以鸡蛋的密度小于乙液体的密度.因此ρ甲<ρ
乙.
7. 1.2 1.2 【解析】浸没在液体中的物体,受到向上和向下的压力差,这就是浮力产生的原因,故F浮 =F下-F上=3 N-1.8 N=1.2 N;由阿基米德原理:F浮=G排=ρ
液
gV排可
知,当将物体再下沉5 cm时,ρ液和V排都没有变化,故浮力仍然没有变化,即为1.2 N. 8. 沉底 55 【解析】首先判断物体浮沉,判断方法有密度比较法和重力、浮力比较法,
m66 g3
李子的密度:ρ==3=1.1 g/cm,由于李子密度大于水的密度,所以将沉底;当西
V60 cm瓜浸没水中时,它受到的浮力:F浮=ρ
水
gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-3 m3=60
N,由于F浮>G,所以西瓜将上浮,最终漂浮,F浮=G=55 N.
9. 2 7.2 【解析】根据称重法,物体三分之一浸在水中时,受到的浮力为:F1=G-F示
=7.2 N-5.2 N=2 N,物体在同一液体中受到的浮力与物体排开液体的体积成正比,则物体全部浸没在水中时受到的浮力为:F2=3F1=3×2 N=6 N,物体的体积为:V=V=
3排
=
F2
ρ水g6 NG7.2 N-43
=6×10 m,物体的质量为:m===0.72 kg,31.0×10 kg/m×10 N/kgg10 N/kg
物
物体的密度为:ρ
3
==
mV0.72 kg333
-43=1.2×10 kg/m,因为物体密度小于1.5×10 6×10 m
kg/m,故物体放入该液体静止后处于漂浮状态,则受到的浮力等于物体的重力即7.2 N. 10. 竖直 等于 0.9×10 【解析】密度计下端加上铜丝并密封,是为了让密度计能够竖直漂浮于液体中;密度计漂浮时受到的浮力等于重力;密度计漂浮在水中和某种液体中,受到的浮力都等于其重力,设吸管的横截面积为S,则有:F水浮=F液浮,即ρ
水
3
gV排水=
ρ
液
gV排液,即ρ
3
3
水
gSh水下=ρ液gSh液下,即ρ
液
ρ水h水下16 cm-7.9 cm== ρ水=0.9ρ
h液下16 cm-7 cm
水
=
0.9×10 kg/m.
11. 5∶2 5∶8 【解析】因为ρ=,两球的质量相同,设为m,假设两个实心球是甲和
mVmρ甲5
乙,甲、乙两球密度分别为水的密度的2倍和5倍,则ρ乙=ρ甲,所以V甲∶V乙==ρ
2mρ乙
乙
∶ρ甲=5∶2;浸没在水中,V排=V球,受到水的浮力之比F甲∶F乙=ρ
水
V甲 g∶ρ
水
V乙g=V甲∶V乙=5∶2;因为G=mg,两球的质量相同,所以两球重力相同,因为F示=G-F浮,
F示甲∶F示乙=(G-F甲)∶(G-F乙)=(ρ甲V甲g-ρ水V甲g)∶(ρ乙V乙g-ρ水V乙g)=(ρ
33
(ρ甲-ρ水)V甲(2 g/cm-1 g/cm)×55
ρ水)V甲∶(ρ乙-ρ水)V乙===. 33
(ρ乙-ρ水)V乙(5 g/cm-1 g/cm)×28
3
甲
-
12. 1∶6 0.5×10 【解析】把物体B放入水中有一半体积露出水面,由阿基米德原理知
11
物体B受到的浮力F浮=ρ水gVB,因为物体B漂浮,由物体的浮沉条件知ρBgVB=ρ水gVB,
22133
所以ρB=ρ水=0.5×10 kg/m,因为物体A悬浮于水中,所以ρA=ρ
2
水
,当把物体A放
2水3
1
在物体B上,B不沉底,物体B有体积露出水面,由物体浮沉条件得ρAgVA+ρBgVB=ρ
3
VBg,所以VA∶VB=1∶6.
33-33-43
13. 解:(1)木块排开水的体积为V排=V浸=V物=×1×10 m=6×10 m
55图甲中木块所受的浮力为F浮=ρ
水
gV排=1×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-4 m3=6 N
(2)在图甲中物体漂浮,则G木=F浮=6 N,在图乙中物体的总重力为:G总=G木+G石=6 N+2 N=8 N
因为在图乙中,石块与木块整体漂浮在液面上,则石块与木块的总浮力F浮2=G总=8 N,根F浮2F浮28 N3
据公式F浮=ρ液gV排可得液体的密度为ρ液===-33=0.8×10
gV排gV木10 N/kg×1×10 mkg/m
(3)木块下表面受到液体的压强为p=ρ
液
3
gh=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=800 Pa
14. 解:(1)细线未拉直,玻璃杯漂浮F浮=G物=3 N
p杯底=ρ
水
gh杯底=ρ水gV排F浮3 N2
==-32=7.5×10 Pa SASA4×10 m
(2)根据乙图可知,当F拉=1.0 N时物体B刚好被拉离容器底部,对物体B进行受力分析
GB=F拉+F浮,即ρBgVB=1.0 N+ρ
解得ρB=3×10 kg/m
3
3
水
gVB
(3)在两个拉力下对物体A进行受力分析可知
GA+F拉1=ρGA+F拉2=ρ
由①-②
水
gV排1 ① gV排2 ②
水
解得Δh=1.25×10 m Δp=ρ
水
-2
gΔh=1×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10-2 m=1.25×102 Pa
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