卷子答案网-一个不只有答案的网站第十章 浮力
【基础过关】
一、选择题
1.如图所示，在家庭小实验中，某同学想让沉底的鸡蛋漂浮在水面上，下列操作可行的是( )
A．向杯子中加盐 B．向杯子中加水
C．倒出少量的水 D．轻轻摇晃杯子
2.如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇示意图，艇体采用轻质的复合织物材料制成，外观呈白色，囊体上层装有压缩氦气。通过向艇外排出下层部分的空气而实现上升，高度达到9 032 m，高度越高大气越稀薄，上升过程中艇体体积不变。关于浮空艇，以下说法中正确的是( )
A．艇体材料的密度较大
B．浮空艇上升过程中大气对它的压强越来越大
C．上升过程中，浮空艇所受的浮力变小
D．上升过程中，浮空艇所受的重力不变
3.如图是南极海洋冰山的美丽景象。冰山实质就是海中漂浮的大块淡水冰。据科学分析，全球气候变暖会导致冰山熔化，海平面升高。下列判断正确的是( )
A．冰山所受到的浮力一定大于它所受的重力
B．冰山所受的重力小于它排开水所受的重力
C．冰山熔化一部分后仍会漂浮在水面上
D．冰山熔化一部分后排开水的体积不变
4.两同学分别在底端封闭的两支相同吸管中装入不同质量的细沙，制成了A、B两支密度计，放入同一个盛有水的烧杯中，静止后如图所示。下列说法正确的是( )
A．密度计A所受浮力较小
B．密度计B所受重力较小
C．两密度计底部所受水的压强相等
D．两密度计在水面处的刻度值不同
5．如图所示，将同一个小球分别放入甲、乙、丙三种不同液体中，静止时小球在甲液体中漂浮、在乙液体中悬浮、在丙液体中下沉到底部。如果用ρ甲、ρ乙、ρ丙分别表示三种液体的密度，则关于三种液体密度大小的关系说法正确的是( )
A．ρ甲＞ρ乙＝ρ丙 B．ρ甲＝ρ乙＞ρ丙
C．ρ甲＞ρ乙＞ρ丙 D．ρ甲＜ρ乙＜ρ丙
6．如图所示，底面积、质量均相同的甲、乙、丙三个容器置于水平桌面上，容器内的液面相平，容器对桌面的压强相等。现将三个相同小球(球的密度与乙中液体密度相同)分别放入甲、乙、丙容器中，小球不吸液体，液体不溢出。下列判断正确的是( )
A．放入小球前，容器内的液体质量关系：m甲＞m乙＞m丙
B．放入小球前，液体对容器底部的压力关系：F甲＝F乙＝F丙
C．放入小球后，液体对容器底部的压强关系：p甲＜p乙＜p丙
D．放入小球后，小球所受浮力关系：F浮甲＜F浮乙＜F浮丙
7．如图所示，三个相同的柱形容器中盛有体积相同的水或盐水，将重为3.0 N的圆柱体依次放入这三个容器中。下列说法错误的是( )
A．图乙和图甲中圆柱体下表面受到水的压力之差大于0.7 N
B．图丙和图乙中容器底上表面受到的压力之差等于0.1 N
C．图丙中盐水的密度是1.1×103 kg/m3
D．圆柱体的密度是3.0×103 kg/m3
二、填空及简答题
8．在“天宫课堂”中，航天员王亚平用吸管把乒乓球轻轻压入水中，取出吸管后，观察到乒乓球悬停在水中，如图甲所示，这是由于在中国空间站中，乒乓球不再受到重力和________力而悬停不动。在地面课堂的同学们也做同样的实验：用吸管把乒乓球轻轻压入水中，取出吸管后，观察到乒乓球会迅速上浮直至漂浮，如图乙所示。乒乓球露出水面前，浮力________重力且浮力大小________。
9．某物理兴趣小组做了如图所示的实验来测量物体浸在液体中受到的浮力，则由图可知，物体受到的浮力为________N，其排开液体的重力为______________N。
10．我国自主研发的“深海勇士号”载人潜水器，其质量为2×104 kg。当潜水器悬浮在海水中时，受到的浮力是________N；当它继续下潜时受到的浮力________(选填“变大”“不变”或“变小”)，压强________(选填“变大”“不变”或“变小”)。(g取10 N/kg)
11．如图为甲、乙两种不吸水的物质的m V图像，则这两种物质的密度之比ρ甲∶ρ乙＝________；用这两种物质制成立方体并用轻质细线捆绑在一起放入水中恰好能够处于悬浮状态，则两个立方体的质量之比m甲∶m乙＝________。(水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3)
12.如图所示，盛有2 kg水的柱形容器置于水平地面上，重为6 N不吸水的正方体，静止时有五分之三的体积浸入水中，物体下表面与水面相平，则物体的密度为________kg/m3，物体下表面所受水的压力为________N。若物体在压力的作用下刚好浸没水中，不接触容器底，水不溢出，此时水对容器底部的压力为__________________N。(g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)
三、实验探究题
13．兴趣小组探究影响浮力大小的因素。
(1)提出如下猜想
猜想1：与物体浸在液体中的深度有关
猜想2：与物体浸在液体中的体积有关
猜想3：与液体的密度有关
小组为验证上述猜想，用弹簧测力计、4个相同的小长方体磁力块、2个分别盛有水和盐水的烧杯等，按图甲步骤进行实验：
①利用磁力将4个磁力块组合成长方体物块；
②根据图A、B、C的测量结果，小明认为猜想1是正确的，小华却认为不一定正确。你觉得小华的理由是__________________________________________；
③小华为了证明自己的想法，利用上述器材设计实验D，根据A、B、D的测量结果，可得：浮力大小与物体浸在液体中的深度无关，请在图D中画出她实验时长方体物块的放置图；
④兴趣小组进一步研究得出浮力大小与物体浸在液体中的体积有关；
⑤根据A、C、E的结果，得出浮力大小还与________________有关。
(2)小华把4个磁力块组合成图乙，她还能探究浮力大小与______________的关系。
(3)爱思考的小明又进一步研究水产生的浮力与水自身重力的关系，设计了如下实验：取两个相同的容积均为300 mL的一次性塑料杯甲、乙(杯壁厚度和杯的质量不计)，甲杯中装入50 g水，乙杯中装入100 g水，然后将乙杯放入甲杯中，发现乙杯浮在甲杯中。这时甲杯中水产生的浮力为________N；这个实验说明，液体________(选填“能”或“不能”)产生比自身重力大的浮力。(g取10 N/kg)
14．兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
(1)使用弹簧测力计前，要将指针调在________位置。
(2)实验中所用物块的重力为________N。
(3)同学们发现溢水杯中未装满水，如图甲所示，这样实验会使测得的溢出水的重力________(选填“偏大”或“偏小”)。
(4)溢水杯装满水后，将物块浸没在水中，如图乙所示，物块受到的浮力为___________N，物块受到的浮力大小与它排开水所受的重力大小________。
(5)继续实验，将物块浸没在装满酒精的溢水杯中，如图丙所示，发现F5＞F3，说明物块受到的浮力大小与____________有关。换用酒精再次实验的目的是_________________________________________________________________
________(选填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
四、计算应用题
15．一个底面积S1＝0.01 m2的不吸水的圆柱体用细线拴在容器底部，长方体容器内部底面积为S2＝0.1 m2，水面与圆柱体上表面恰好相平，如图甲所示，现将水缓慢放出，圆柱体底部受到的液体压强p随着容器中水的深度h变化的图像如图乙所示，水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。
(1)由图像分析，水的深度为h1、h2、h3中哪一个时，绳子的拉力恰好变为0
(2)求圆柱体的重力G和密度ρ物；
(3)若不将水放出，只剪断细线，圆柱体静止后，与剪断细线前相比，液体对容器底部压强减少了多少？
16.某实验小组探究浮力时设计了如图甲所示实验装置，将一薄壁圆柱形容器放在水平地面上，质量均匀、高度为6 cm的圆柱体物块用弹簧测力计悬挂于容器中。以恒定速度向容器中缓慢注水直至注满容器为止，弹簧测力计示数的大小与注水时间的关系图像如图乙所示。已知容器的底面积与物块的底面积之比为5∶3，ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg。(物块不吸水)求：
(1)物块的质量；
(2)物块的密度；(保留两位有效数字)
(3)t＝7 min时，容器底部受到水的压强。
【能力提升】
17．(多选)一个底面积为0.02 m2的圆柱形玻璃容器放在水平台面上，容器中装有适量的水。将一个体积为800 cm3、密度均匀的正方体物块放在水中，物块有体积浸在水面以下，如图甲所示。下列说法正确的是(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)( )
A．如图甲，若此时水对玻璃容器底部的压强为1.5×103 Pa，则水的深度为0.3 m
B．如图甲，此物块受到的浮力为6.4 N
C．如图甲，此物块密度一定为0.8×103 kg/m3
D．如图乙，用力F将物块全部压入水中，且上表面恰好与水面相平，容器底部受到的压强增加了800 Pa
18．一个圆柱形容器放在水平桌面上，如图甲所示，容器中立放着一个均匀实心圆柱体M，现慢慢向容器中加水，加入的水对容器底部的压强p水与所加水的质量m水的关系如图丙所示，容器足够高，在整个过程中无水溢出，圆柱体M的底面始终与容器中的水面平行。当加入的水等于3 kg时，圆柱体M刚好漂浮且露出水面的高度为4 cm，如图乙所示。(已知ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)求：
(1)圆柱体M刚好漂浮时容器中水的深度；
(2)圆柱体M的密度；
(3)当容器中加入足够多的水后，把一个正方体放在圆柱体M上，圆柱体刚好浸没，则该正方体的重力为多少？
【素养提升】
19.(多选)小明在研究物体的浮沉问题时，制作了一个空腔“浮沉子”，将其放入一个底面积为S、水深为h0的薄壁柱形容器内。刚放入水中时，浮沉子恰好悬浮，此时水深为h1，如图所示；一段时间后，由于渗漏，空腔内开始进水，最后空腔充满了水，浮沉子沉底且浸没，此时水的深度降为h2。已知水的密度为ρ0，则所制作的浮沉子( )
A．质量为ρ0(h1－h0)S
B．质量为ρ0(h2－h0)S
C．材料的密度为ρ0
D．材料的密度为ρ0
20．在泸州长江六桥的施工过程中，需要向江中沉放大量的构件。如图甲所示，某长方体构件以0.2 m/s的速度匀速吊入江水中，构件受到钢绳的拉力、江水对构件的浮力随时间的变化关系如图乙所示。构件刚浸没时，下表面受江水的压强为________Pa，构件浸没后匀速下降的过程中，所受到的重力和钢绳的拉力________(选填“是”或“不是”)一对平衡力，该构件的密度为________kg/m3。(已知江水的密度ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)
参考答案
【基础过关】
1．A 2.C 3.C 4.A 5.C 6.C 7.B
8．浮 大于 不变
9．1 1 10.2×105 不变 变大
11．9∶4 3∶2
12．0.6×103 6 30
13．(1)②未控制物体浸在液体中的体积相同
③如图所示
⑤液体的密度
(2)物体形状 (3)1 能
14．(1)零刻度线 (2)4 (3)偏小 (4)1 相等
(5)液体密度(液体种类) 寻找普遍规律
15．解：(1)分析得知，在容器中水的深度由h2下降到h1的过程中，圆柱体受到的浮力保持不变，说明该过程圆柱体一直漂浮，当容器中水的深度为h2时绳子的拉力恰好变为0。
(2)当容器中水的深度在h1～h2时，圆柱体漂浮，重力等于浮力：
G＝F浮1＝p1S1＝900 Pa×0.01 m2＝9 N，
圆柱体的质量：m＝＝＝0.9 kg，
当容器中水的深度为h3时，圆柱体浸入水中的体积等于圆柱体的体积，此时浮力：
F浮2＝p2S1＝1 500 Pa×0.01 m2＝15 N，
圆柱体的体积：
V＝V排＝＝＝1.5×10－3 m3，
圆柱体的密度：
ρ物＝＝＝0.6×103 kg/m3。
(3)剪断细线稳定后，圆柱体浸在水中的体积：
V1＝＝＝＝0.9×10－3 m3，
则液面下降的高度：
Δh＝＝＝6×10－3 m，
则液体对容器底部压强的减少量：
Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10－3 m＝60 Pa。
16．解：(1)物块的重力等于注水前细绳对物块的拉力，由图乙可知，物块的重力：G物＝F＝2.5 N，物块的质量：m物＝＝＝0.25 kg。
(2)由图乙可知，物块浸没在水中时所受的浮力：F浮＝2.5 N－0.4 N＝2.1 N，
根据F浮＝ρ液gV排可得，物块排开水的体积：
V排＝＝＝2.1×10－4 m3，
物块的体积：V物＝V排＝2.1×10－4 m3，
物块的密度：ρ物＝＝≈1.2×103 kg/m3。
(3)假设容器的底面积为5S，则物块的底面积为3S，每分钟向容器中注水的体积为V，t＝4 min时，注水的深度为h1，物块高h2＝6 cm，则：
5S×h1＝4 min×V①，
(5S－3S)×h2＝3 min×V②，
由①②两式解得：h1＝3.2 cm。
t＝7 min时，容器中水的深度：
h＝h1＋h2＝3.2 cm＋6 cm＝9.2 cm＝0.092 m，
容器底部受到水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.092 m＝920 Pa。
【能力提升】
17．BC
18．解：(1)由图丙可知，当加入水的质量m水＝3 kg时，p水＝0.6×103 Pa，
由p＝ρgh可得，容器中水的深度：
h＝＝＝0.06 m＝6 cm。
(2)由于圆柱体M刚好漂浮且露出水面的高度为4 cm，则圆柱体M的高度：
hM＝h＋h露＝6 cm＋4 cm＝10 cm，
由漂浮条件可知：F浮＝G，即ρ水V排g＝ρMVMg，则ρ水SMhg＝ρMSMhMg，
则圆柱体M的密度：
ρM＝ρ水＝×1.0×103 kg/m3＝0.6×103 kg/m3。
(3)由ρ＝可得，3 kg水的体积：
V水＝＝＝3×10－3 m3，
圆柱体M周围的水的底面积：
S水＝＝＝0.05 m2，
由图丙可知，加入的水等于7 kg与3 kg时，水对容器底部的压强分别为1.0×103 Pa、0.6×103 Pa，
由p＝＝得，容器的底面积：
S容＝＝＝＝0.1 m2。
圆柱体M的底面积：
SM＝S容－S水＝0.1 m2－0.05 m2＝0.05 m2，
则圆柱体M的体积：
VM＝SMhM＝0.05 m2×0.1 m＝0.005 m3，
圆柱体M所受的浮力：
F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.005 m3＝50 N，
圆柱体M的重力：GM＝mMg＝ρMVMg＝0.6×103 kg/m3×0.005 m3×10 N/kg＝30 N，
则正方体的重力：
G正方体＝F浮－GM＝50 N－30 N＝20 N。
【素养提升】
19．AD
20．2×104 不是 2×103