一、初中物理浮力类问题
1.如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形容器。其中甲容器内只有水;乙容器内有木块漂浮在水面上;丙容器内有一个装有铝块的平底塑料盒漂浮在水面上,塑料盒底始终与容器底平行,且塑料盒的底面积等于圆柱形容器底面积的一半;丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。已知四个容器中的水面一样高,ρ木
=0.6×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,ρ铝=2.7×103kg/m3,对于这一情景,有如下一些说法: ①各容器对水平桌面的压强相同;
②向乙容器中倒入酒精后,木块底部受到的压强将增大;
③将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,塑料盒底距容器底的距离的增大值等于水面下降的高度值;
④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力的大小。 上述说法中正确的一组是( )
A.①② 【答案】D 【解析】 【分析】
B.②③ C.③④ D.①③
①综合分析四个容器的受力情况,利用P=
F可比较它们对桌面的压强大小;②利用物体S漂浮时受到浮力不变,底部受到液体压力不变分析;③利用物体从水中出来的体积等于水在容器中下降的体积可解得;④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受细线拉力值的大小来判断。 【详解】
①甲、乙 、丙 、丁容器中水面相平,由p液液gh,F=pS又底面积相等,得容器底部受水的压力相等,而容器的底部只受水的压力,又是圆柱形容器,容器壁不承受液体压力,也不因液体作用对底部产生附加压力,故容器底部受到的压力等于容器中所有物体的向下压力,所以四个容器中,各容器中所有物体向下压力相等,而容器又相同,故四个容器对桌面的压力相等;由于四个容器底面积相等,由P=故①正确。
②向乙容器中倒入酒精后,使水的密度减小,但木块还漂浮,木块受到浮力不变,上表面没有水,所以木块受到水向上压力大小没变,等于浮力,木块底面积也没变,故木块底部受到的压强不变,故②错误;
③将塑料盒内的铝块取出放到水平桌面上,由于前、后都漂浮,塑料盒的总重力减小,受
F 可知各容器对水平桌面的压强相同S到浮力减小,造成排开水的体积减小,设为V排 ,盒底相对水面上升为h升,由题意有
V排=S盒h升=S容器h降
1S盒=S容器
2h升=2h降
又塑料盒底距容器底的距离的增大值为
hh升h降=2h降h降=h降
故③正确;
④将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受细线拉力的大小,因为拉力小于重力。故④错误。 故选D。
2.如图是工人将重160 N的物体匀速放下的过程,已知物体下降的距离为3 m,用时3 s,工人的拉力为50 N,工人质量为50kg(物体未浸入水中,且不计绳重及摩擦)设此时工人放绳的速度为v1, 滑轮组的效率η1 ;如果物体完全浸没水中后滑轮的机械效率为
∶3(物体在水中仍匀速下降,动滑轮不会浸入水中且不计绳重及摩擦,η2,已知∶124g取10 N/kg) 设当物体完全浸没在水中后物体所受的浮力为F浮,工人对地面的压力为F2.则( )
A.v1=1 m/s 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.物体下降速度为
B.η1=62.5%。 C.F2 =525 N D.F浮=120 N
vh3m=1m/s t3s因为有4段绳子,所以工人放绳的速度为
v14v物41m/s4m/s
故A不符合题意;
B.已知物体下降的距离为3 m,因为有4段绳子,所以绳子运动距离
s4h43m12m
放绳子的做的有用功
W有用Gh160N3m480J
放绳子的做的总功
W总Fs50N12m600J
滑轮组的效率
1故B不符合题意;
W有用480J100%100%80% W总600JCD.物体未浸入水中时,不计绳重及摩擦,动滑轮受到重物对它的拉力、本身的重力、绳子的拉力,由F1(G动G)可得,动滑轮重力 nG动4FG450N160N40N
已知η1:η2=4:3,则物体完全浸没水中后滑轮组的机械效率为
2180%60%
物体完全浸没水中后,滑轮组对物体的拉力做的功为有用功,不计绳重及摩擦,克服动滑轮重力做的功为额外功,则此时滑轮组的机械效率
3434W有用F拉物hF拉物260%
W总F拉物hG动hF拉物40N解得F拉物=60N;物体的重力为160N,根据公式可得
F浮=GF拉物=160N-60N=100N
故D不符合题意;
完全入水后,动滑轮受到重物对它向下的拉力、本身向下的重力、4段绳子向上的拉力,由力的平衡条件可得
4F绳F拉物G动
则人对绳子的拉力
11F绳(F拉物G动)(60N40N)25N
44因为物体间力的作用是相互的,所以绳子对人的拉力也为25N;人的重力为
G人m人g50kg10N/kg500N
对人进行受力分析可知,人受竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的支持力,则人受到竖直向上的支持力
F支G人F绳500N+25N=525N
因为物体间力的作用是相互的,则人对地面的压力为525N,故C符合题意。 故选C。
3.甲、乙两种物质的质量和体积关系如图所示,分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b,放在足够多的水中静止后则( )
A.a漂浮,a受到的浮力大于b受到的浮力 B.a沉底,a受到的浮力大于b受到的浮力 C.b漂浮,b受到的浮力大于a受到的浮力 D.b沉底,b受到的浮力大于a受到的浮力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
AD.由图象可知,当m甲=m乙=4g时,V甲=2cm3,V乙=8cm3,则甲、乙两种物质的密度分别为
甲=乙=m甲4g==2gcm3 3V甲2cmm乙4g==0.5gcm3 3V乙8cm用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b,放在水中静止后
甲>水>乙
所以a沉底,b漂浮,故AD不符合题意;
BC.设a、b物体的体积为V,两物体所受浮力分别为
F浮a=水gV排=水gV
F浮b=Gb=mbg=乙Vg
其中水>乙,所以
F浮a>F浮b
故B符合题意,C不符合题意。 故选B。 【点睛】
由图象读出任意一组质量和体积值,根据密度公式求出甲、乙的密度;分别用甲、乙两种物质制成体积相等的两实心物体a和b,放在水中静止后,比较物体密度与水的密度判断出两物体在水中的状态,物体沉底时排开水的体积和自身的体积相等,根据阿基米德原理表示出受到的浮力,物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,根据重力公式和密度公式表示出受到的浮力,然后比较判断两物体受到浮力之间的关系。
4.某检验人员在盛放密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙的硫酸铜溶液试管中,分别滴入一滴体积相同的同一感染者的血液,一段时间后出现了如图所示的情形。则下列分析正确的是( )
A.血液滴在甲试管中受到的浮力最小 B.硫酸铜溶液中ρ甲密度最大
C.血液滴在丙试管中受到的重力等于排开硫酸铜溶液的重力 D.三个试管底部受到硫酸铜溶液的压强相等 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A.同一感染者体积相同的一滴血液的重力相同,甲中血液漂浮,浮力等于重力;乙中血液悬浮,浮力等于重力;丙中血液沉底,浮力小于重力,所以
F甲=F乙>F丙
故A错误;
B.当物体密度小于液体密度时,物体漂浮,故感染者血液的密度小于ρ甲;当物体密度与液体密度相同时,物体将悬浮在液体中,血液滴在乙中悬浮,故感染者血液的密度与 ρ乙相同;当物体密度大于液体密度时,物体下沉,故感染者血液的密度大于ρ丙;故硫酸铜溶液中ρ甲密度最大,故B正确;
C.血液滴在丙试管中下沉,故受到的重力大于排开硫酸铜溶液的重力,故C错误; D.当物体密度与液体密度相同时,物体将悬浮在液体中,血液滴在乙中悬浮,故感染者血液的密度与 ρ乙相同,当血液滴漂浮时,硫酸铜溶液的密度大于血液的密度,当血液滴下沉时,硫酸铜溶液的密度小于于血液的密度,可知
ρ甲>ρ乙>ρ丙
由图知液面相平,由公式p=ρgh可得
p甲>p乙>p丙
故D错误。 故选B。
5.小红将一块橡皮泥做成船的形状,放在盛有水的烧杯中,发现它漂浮在水面上,然后她再将橡皮泥捏成团放入水中,橡皮泥沉入水底。比较前后两种情况,下列说法正确的是( )
A.橡皮泥漂浮时受到的重力比它沉底时受到的重力小
B.橡皮泥漂浮时受到的浮力比它沉底时受到的浮力大 C.橡皮泥沉底时受到的浮力等于它的重力
D.橡皮泥沉底时排开水的体积与它漂浮时排开水的体积相等 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A.物体的重力在水中漂浮和沉底时都不会改变,所以A错误;
BC.漂浮时浮力等于橡皮泥的重力,沉底时浮力小于橡皮泥的重力,所以漂浮时的浮力大于沉底时的浮力,故B正确,C错误;
D.沉底时和漂浮时受到的浮力不等,所以排开水的体积也不等,故D错误。 故选B。
6.甲、乙两完全相同的烧杯中装有不同液体,放入两个完全相同的物体,当物体静止后两烧杯中液面恰好相平,如图所示。液体对两个物体下底面的压强分别是p甲、p乙,容器对水平桌面的压力分别是F甲、F乙。下列判断正确的是( )
A.p甲p乙 F甲F乙 C.p甲p乙 F甲F乙 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
B.p甲>p乙 F甲F乙 D.p甲>p乙 F甲F乙
由图可知,甲烧杯中的物体漂浮在液体中,乙烧杯中的物体悬浮在液体中,所以甲烧杯中的物体和乙烧杯中的物体所受的浮力都等于物体的重力,即
F浮甲F浮乙G物
又根据压强与浮力关系,可知
F浮甲p甲底S F浮乙p乙底Sp乙顶S
则
p甲底Sp乙底Sp乙顶S
即
p乙顶p乙底p甲底0
故p甲p乙;因为甲烧杯中的物体浸入液体的体积小于乙烧杯中的物体浸入液体的体积,根据公式
F浮液gV浸
可知甲液体的密度大于乙液体的密度;两烧杯对水平桌面的压力分别为
F甲G容G物G甲液G容G物甲g(hS容V甲浸) F乙G容G物G乙液G容G物乙g(hS容V乙浸)
由于
F浮甲甲gV甲浸G物 F浮乙乙gV乙浸G物
则
F甲G容甲ghS容
F乙G容乙ghS容
因为甲>乙,则
F甲F乙
故选C。
7.如图所示,两个相同的柱形容器置于水平地面,容器中分别盛有相等体积的不同液体甲、乙。取两块质量相同的橡皮泥,将一块橡皮泥撑开成碗状放入甲液体中,将另一块捏成球形状放入乙液体中,橡皮泥静止后如图所示。以下判断正确的是( )
A.橡皮泥受到的浮力 F甲=F乙 C.液体的密度ρ甲>ρ乙 【答案】A 【解析】 【分析】 【详解】
B.液体对容器底部的压强 p液甲<p液乙 D.容器对地面的压强 p地甲>p地乙
A.橡皮泥在甲液体中漂浮,橡皮泥受到的浮力F甲=G,橡皮泥在乙液体中悬浮,橡皮泥受到的浮力F乙=G,所以F甲=F乙,故A符合题意;
B C.两个相同的柱形容器置于水平地面,容器中分别盛有相等体积的不同液体甲、乙,当放入橡皮泥后,液面仍然相平,说明橡皮泥排开甲、乙两种液体的体积是相同的,由于
橡皮泥受到的浮力F甲=F乙,则
甲V甲排g=乙V乙排g
甲=乙
液体甲、乙对容器底部的压强分别为
p液甲=甲gh甲
p液乙=乙gh乙
由于甲=乙,h甲=h乙所以p液甲=p液乙,故B、C错误; D.容器对面的压强分别为
p地甲p地乙F甲G液甲G容 SSF乙G液乙G容 SSp地甲p地乙
由于液体甲、乙的体积相同,密度相同,所以液体甲、乙的质量相同,重力也相同,所以
故D错误。 故选A。
8.用图中实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入溢水杯时,水会流入空桶中。下列说法正确的是( )
A.实验前溢水杯未装满水,对实验结果没有影响
B.溢水杯装满水后进行实验,物块从接触液面至浸入水中任一位置,两侧弹簧测力计变化量总相等
C.物块浸入水中越深,左侧弹簧测力计的示数越大 D.通过计算可知实验所用物块的密度为1.5×103kg/m3 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
A.物体放入水中前,溢水杯应该是装满水的,否则小桶内所盛的水将小于物体排开水的体积。所以实验前溢水杯未装满水,对实验结果有影响,故A错误; B.根据称重法可知:左边的弹簧秤示数
F=G−F浮
则弹簧秤变化量
F=F浮
右边的弹簧秤示数
F′=G桶+G排
则弹簧秤变化量
F′=G排
根据阿基米德原理可知
F浮=G排
所以物块从接触液面至浸入水中任一位置,两侧弹簧秤变化量总相等,故B正确; C.左侧实验中,在物块完全浸没水中前,随着物块浸入水中深度的增加,排开水的体积增大,溢出去的水增多,故弹簧测力计的示数变大;物块完全浸没水中,排开水的体积不变,弹簧测力计的示数不再变化,故C错误; D.由测力计的示数可知,物体的重力
G=2N
物体的质量
m物体浸没水中后的浮力
G2.00N0.2kg g10N/kgF浮=G−F=2N−1N=1N
由阿基米德原理F浮=液gV排可得,物体的体积
VV排=物体的密度
F浮1N4310m 水g1103kg/m310N/kg故D错误。 故选B。
m0.2kg432103kg/m3 V10m
9.水平桌面上有甲、乙两个相同的溢水杯,装满不同密度的液体。现将小球A分别放入两溢水杯中,小球静止时的情景和溢出的液体如图所示,从甲杯中溢出的液体所受重力为G甲 =0.9N,从乙杯中溢出的液体所受重力为G乙=0.8N,小球在甲杯中所受的浮力为F甲,在乙杯中所受的浮力为F乙。则下列说法中正确的是( )
A.因为A在乙杯中排开的液体体积较大,所以有F乙>F甲 B.A的重力为0.9N,它在乙杯中受到浮力为0.8N C.液体对甲杯底的压强等于液体对乙杯底的压强 D.甲杯对桌面的压力小于乙杯对桌面的压力 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
AB.由阿基米德原理可知,浮力等于排开液体的重力,G甲>G乙,因此F甲> F乙,又因为甲中A漂浮,浮力等于重力为0.9N,乙中浮力等于排开液体的重力为0.8N,故A错误,B正确;
C.由图像可知甲中A漂浮,甲>A,乙中A沉底,乙<A,因此甲>乙,由
pgh可知深度相同时,液体对甲杯底的压强大于液体对乙杯底的压强,故C错误;
D.甲杯对桌面的压力为
F甲=G杯G液甲GA
乙杯对桌面的压力
F乙=G杯G液乙GA
由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,同时甲的密度大于乙的密度,由
GmgVg
可知
G液甲>G液乙
因此可得
F甲>F乙
故D错误。 故选B。
10.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72g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g煤油溢出(浓盐水密度为1.2×103kg/m3,煤油密度为0.8×103kg/m3),则以下选项不可能的是( ) 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3:4 C.该物体的密度为0.9×103kg/m3 D.该物体在煤油中可能沉底或悬浮 【答案】D 【解析】 【详解】
A.因为大烧杯内原来装满浓盐水,所以,由阿基米德原理可知,物体在盐水中受到的浮力
F浮盐水=G排=G溢水=m溢水g=0.072kg×10N/kg=0.72N
物体在煤油中受到的浮力
F浮煤油=G排=G溢煤油=m溢煤油g=0.0kg×10N/kg=0.N
故该物体前后两次所受浮力之比为
0.72N:0.N=9:8
故A不符合题意;
B.该物体前后两次排开液体体积之比为
F浮盐水F浮煤油0.72N0.N:=: =3:4 盐水g煤油g1.2103kg/m310N/kg0.8103kg/m310N/kg故B不符合题意;
D.由F浮=ρ水V排g得排开水的体积
0.72NV排水= = =6×10−5m3 33盐水g1.210kg/m10N/kg假设物体在盐水中悬浮或下沉,则物体的体积
V=V排水=6×10−5m3
由于煤油的密度小于盐水,所以物体在煤油中一定下沉,则排开煤油的体积
V排煤油=V=6×10−5m3
排开煤油的质量应该为
m排煤油=ρ煤油V排煤油=0.8×103kg/m3×6×10−5m3=0.048kg=48g
因为m排煤油 因为F浮煤油 物体的质量 F浮m溢煤油 煤油 g3 =3 =80cm 0.8g/cmG0.72Nm== =0.072kg=72g g10N/kg物体的密度 ρ= 故C不符合题意。 故选D。 m72g==0.9g/cm3=0.9×103kg/m3 3V80cm 11.如图所示,将重为 5N 的小球挂在弹簧测力计下,当小球的一半体积浸在水中时,测 力计示数为 2N。下列说法正确的是( ) A.小球的体积为 400cm3 B.小球的密度为 1. 25g/cm3 C.剪断悬吊小球的细线,小球在水中稳定时受到的浮力为 5N D.缓缓向下移动弹簧测力计,小球对测力计的拉力最小可达到 1N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.由题知,小球受到的浮力 F浮GF示5N2N3N 由F浮液gV排得,小球排开液体的体积 V排小球的体积 F浮3N433310m300cm 水g1103kg/m310N/kgV2300cm3600cm3 故A错误; B.由Gmg得,小球的质量是 m小球的密度 G5N0.5kg500g g10N/kg故B错误; m500g3330.83/cm0.8310kg/m 3V600cmC.由于小球的密度小于水的密度,所以当剪断悬吊小球的细线后,小球最终漂浮,此时小球受到的浮力等于重力等于5N,故C正确; D.缓缓向下移动弹簧测力计,当小球全部浸没时受到的浮力 F浮'液gV排1103kg/m310N/kg6104m36N 由于此时受到的浮力大于小球的重力,所以物体将上浮,小球对测力计的拉力最小为0N,故D错误。 故选C。 12.重为5牛的小球轻放入盛有水的烧杯中,溢出重为4牛的水。若将该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,已知ρ酒<ρ水,则溢出酒精的重力大小( ) A.一定小于4牛 C.一定等于4牛 【答案】B 【解析】 【详解】 假设烧杯的水是满的,溢出重为4牛的水,那么根据阿基米德原理可知,小球受到的浮力是4牛;假设烧杯的水不是满的,溢出重为4牛的水,那么可知小球排开水的重力大于4牛,小球受到的浮力大于4牛;假设小球的密度小于水的,那么小球会漂浮,小球受到的浮力等于5牛,由上述可知,小球的密度小于水的这种情况有这个可能;若将该小球轻放入盛有酒精的烧杯中,已知ρ酒<ρ水,假设烧杯的酒精是满的,并且小球的密度小于酒精的,那么小球会漂浮,溢出酒精的重力大小等于小球受到的浮力,而这个浮力等于小球的重力5牛,所以说溢出酒精的重力大小可能等于5牛;假设溢出酒精的重力大小大于5牛,那么小球在酒精中受到的浮力应该大于5牛,但是小球自身的重力只是5牛而已,小球在酒精中漂浮、悬浮、沉底,受到的浮力都是小于或等于5牛,浮力不可能大于5牛,所以说溢出酒精的重力大小不可能大于5牛;故选B。 B.可能等于5牛 D.可能大于5牛 13.如图所示,甲容器内只有水,乙容器内有冰块漂浮在水面上,丙容器中悬浮着一个小球,三个相同的容器内水面高度相同.则下列说法正确的是 A.冰块的密度大于球的密度 B.若向丙容器中加入酒精,小球受到的浮力变小 C.水对三个容器底的压力不同 D.三个容器中,甲容器对水平桌面的压力最小 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.冰块漂浮在乙容器中, 冰块<水, 小球悬浮在丙容器中, 小球水, 所以 冰块<小球 故A错误; B.小球悬浮在丙容器中, 小球水, 如果向丙容器中加入酒精,则液体密度减小,由F浮小,小球将下沉,故B正确; C.由题意可知,水的密度ρ与深度h都相同,由液体压强公式:pgh可 知, gV排可知,物块受到的浮力变 p甲p乙p丙, F可知,水对容器底的压力:FpS,由于压强与容器底面积都相同,则水对容S器底的压力: 由pF甲F乙F丙, 故C错误; D.在乙容器中,根据作用力和反作用力,容器(包括水和玻璃杯)施加给冰块一个竖直向上的浮力即F浮,冰块会反过来施加给容器(包括水和玻璃杯)一个竖直向下的压力即 F压,而 F压F浮 这个压力会通过容器传导给桌面.冰块因为漂浮,所以 F浮G冰块G排. 所以,甲容器对于桌面的压力 F甲G水G杯, 乙容器对桌面的压力 F乙 G 水G排G杯G 水G冰块G杯, 因为 G水 G 水G排G 水G冰块, 因此,甲容器对于桌面的压力等于乙容器对桌面的压力;同理丙容器对于桌面的压力等于甲容器对桌面的压力,故D错误. 14.如图所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N。若盐水的密度为1.210kg/m,则下列结论正确的是( ) 33 A.物体A的密度为3.2103kg/m3 B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.2N D.实验丁中,容器底部受到的压力等于0.3N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,则 F丙浮=G−F丙拉=4.0N-2.8N=1.2N 由F浮=ρ液g V排,且物体A全部浸没,所以 V物V排=物体A质量 F丙浮1.2N431.010m 盐水g1.2103kg/m310N/kgG4.0N0.4kg g10N/kgm物体A的密度 故A错误; m0.4kg=4.0103kg/m3 43V物1.010mB.物体A在水中受到的浮力 F乙浮水gV排1.0103kg/m310N/kg1.0104m3=1.0N 在乙中物体A受到的拉力 F乙拉GF乙浮4.0N1.0N=3.0N 故B错误; C.在实验丙中弹簧测力计的示数2.8N,在实验乙中弹簧测力计的示数3.0N。所以实验丙中弹簧测力计的示数比乙中小 3.0N−2.8N=0.2N 故C正确; D.由甲、丙 F丙浮=G−F丙拉=4.0N-2.8N=1.2N 根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力 F支=G−F丙浮−F丁拉=4.0N−1.2N−2.5N=0.3N 同时容器底部也受到盐水对它的压力,所以压力大于0.3N,故D错误。 故选C。 15.如图(1)所示,边长为10cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平。从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时,细线中拉力F随时间t的变化图像如图(2)所示。木块密度ρ = 0.5×103kg/m3,容器底部面积为200 cm2,g = 10N/kg。下列说法中正确的是( ) A.随着液体的排出,木块受到的浮力不断减小 B.容器中的液体是酒精 C.抽液机每秒钟排出液体的质量是10g D.第 30s 时,木块露出液面的高度是 2cm 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】 A.随着液体的排出,液面下降,浮力减小,绳子的拉力减小,但减小到0以后,再随着液体的排出,木块所受到的浮力就不变了,故A错误; B.当t=0时,A与液面的上表面相平,此时A受到重力、绳子的拉力及液体对它的浮力的作用,故存在平衡关系 因为木块的重力 故木块受到的浮力 由 得液体的密度 这种液体是水,故B错误; C.当绳子的拉力为0时,木块漂浮 由 求出此时排开液体的体积 木块浸入液体中的深度为 故排出液体的质量 排出液体的时间为50s,故每秒钟排出液体的质量10g,故C正确; D.第30s时,抽出水的质量为 故露出液面的高度为 故D错误。 故选C。 【点睛】 二力平衡、浮力及阿基米德原理的综合计算。 16.相同的柱形容器内分别盛有不同液体。将两个完全相同的物体浸入液体中,当物体静止后两液面刚好相平,如图所示,则下列判断中正确的是 A.容器对地面的压力F甲>F乙 C.液体对容器底部的压强p甲=p乙 【答案】A 【解析】 【详解】 AB.因为物体在甲液体中漂浮,所以 B.液体密度ρ甲<ρ乙 D.物体排开液体的质量m甲 物体在乙液体中悬浮,所以 ρ乙=ρ物, 所以 ρ甲>ρ乙, 由图可知甲液体的体积大于乙液体的体积,且甲液体的密度大于乙液体的密度,根据m=ρV可知甲液体的质量大于乙液体的质量,根据G=mg可知,甲液体的重力大于乙液体的重力,又因为容器的重力相等、物体重力相等,且在水平面上压力大小等于重力大小,所以 F甲>F乙, 故A正确,B错误; C.因为p=ρgh,h相同,ρ甲>ρ乙,所以对容器底部的压强p甲>p乙,故C错误; D.物体在甲液体中漂浮,物体受到的浮力等于物体重力;在乙液体中悬浮,物体受到的浮力等于物体重力,所以物体受到的浮力相等,即 F甲=F乙; 根据阿基米德原理可知, G甲排=G乙排, 根据G=mg可知物体排开液体的质量 m甲=m乙, 故D错误。 17.底面积为的平底圆柱形容器内装有适量的水,放置于水平桌面上. 现将体积为500cm3、重为3N的木块A轻放入容器内的水中,静止时如图甲所示. 若将一重为6N的物体B用细绳系于A的下方,使A恰好浸没在水中(水未溢出),如图乙所示,不计绳的重力及其体积. 则( ) A.物体B的密度为1.5×103kg/m3 C.容器对桌面的压强增加800Pa 【答案】A 【解析】 【分析】 B.物体B的体积为150cm3 D.绳子受到的拉力为4N 本题综合考查压强,浮力综合应用能力,选取合适的研究对象分析受力,结合浮力、压强有关知识求解。 【详解】 AB.如图乙所示,A恰好浸没在水中是,物体AB悬浮,物体AB所受浮力等于重力,即 F浮GAGB 水gV排GAGB 排开水的总体积为 V排GAGB3N+6N=9104m3900cm3 33水g1.010kgm10Nkg又因为物体A的体积为500cm3, 所以物体B的体积为 VBV排VA900cm3500cm3400cm3 物体B的质量为 mB物体B的密度为 GB6N0.6kg=600g g10NkgB=mB600g1.5gcm31.5103kgm3 3VB400cm故A项符合题意,B项不符合题; C.放上B物体后,桌面对容器的压力增大了 F压=GB=6N 容器对桌面的压强增加 p故C项不符合题; F6N=600Pa S100104m2D.以B物体为研究对象,B物体受到向上的浮力和绳子对它的拉力作用,受到向下的重力作用,即 F浮F拉G 又因为B物体所受浮力为 F浮B水gVB1.0103kgm310Nkg400106m3=4N 则绳子对B物体的拉力为 F拉GF浮6N4N=2N 绳子对B物体的拉力与B物体对绳子的拉力是一对相互作用力则 绳子受到的拉力为2N,故D选项不符合题意。 故选A。 18.如图所示,在两个完全相同的容器中装有甲、乙两种不同的液体,将体积相等的实心小球1、2、3 分别放入两个容器中,放入小球后两个容器中的液面高度相同,且 1、3 两球排开液体体积相同,2 球在甲液体中悬浮,在乙液体中下沉。则下列选项正确的是( ) A.1、3 两球所受的浮力相等 B.甲液体比乙液体对容器底的压强大 C.三个小球中密度最小的是 2 球 D.把 1、3 两球对调,1 球在乙液体中不会下沉 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.由图可知,2 球在甲液体中悬浮,在乙液体中下沉,则 2=甲,甲>乙 1、3 两球排开液体体积相同,由 F浮液gV排 可知1球在甲液体中所受浮力大于3球在乙液体中所受的浮力,故A项错误; B.两容器中的液体深度相同,又因为 甲>乙 所以对容器底部的压强关系 p甲>p乙 故B项正确; C.1球在甲液体中漂浮,2球在甲液体中悬浮,所以有 甲=21 3球在乙液体中漂浮,2球在乙液体中沉底所以有 2乙3 所以三个小球中密度最大的是2球,故C项错误; D.因为21,2乙,而1与乙的关系不能确定,把 1、3 两球对调,1 球在乙液体的沉浮情况不能确定,故D项错误。 故选B。 19.如图所示,弹簧测力计上端固定,将挂在弹簧测力计下端高为10cm、横截面积为200cm2的柱形物块缓慢放入底面积为400cm2,质量为200g且足够高的圆柱形容器内的水中。当柱形物块直立静止时,物块浸入水中深度为4cm,弹簧测力计的示数为16N, 已知弹簧测力计的称量范围为0~30N,刻度盘上0~30N刻度线之间的长度为30cm,则下列说法中正确的是 A.柱形物块所受重力大小为16N B.向容器中加水, 注入水的质量为7.2kg时,物块刚浸没 C.物块刚浸没时,相对于如图状态,容器对桌面的压强的变化量为1200Pa D.向容器中加水, 当注入水的质量为5kg时弹簧测力计的示数为6N 【答案】D 【解析】 【分析】 本题考查浮力,压强等知识,综合性强,根据浮力压强公式求解。需要注意的是注水时物体位置也会上升。注入水的体积不等于排开水的体积。 【详解】 A.物块浸入水中深度为4cm,排开水的体积 V排S物h浸200cm24cm800cm3 物块受到的浮力 F浮水gV排1.0103kgm310Nkg800106m38N 物块受到的重力 GF浮F拉8N16N24N 故A项错误; B.物块刚浸没时排开水的体积 S物h物200cm210cm2000cm3 V排物块受到的浮力 水gV排1.0103kgm310Nkg2000106m320N F浮物块受到的拉力 GF浮24N20N4N F拉弹簧测力计拉力的变化量 16N4N12N F拉F拉F拉弹簧测力计刻度盘上0∼30N刻度线之间的长度为30cm,弹簧测力计的受到的拉力和伸长量成正比,伸长1cm,拉力增大1N,所以弹簧缩短 l121cm12cm 则物体在原来位置向上移动12cm,所以注入水的的体积是弹簧缩短距离乘以容器的底面积与物体增加浸入深度乘以容器和物体的底面积的之差的和。 物块刚浸没时注入水的体积 V注S容l+S容S物h露400cm212cm+400cm200cm26cm6000cm3 注入水的质量 m注V注1103kg/m36000106m36kg 故B项错误; C.物块刚浸没时,容器增加水的重力 G增加m注g6kg10N/kg60N 同时弹簧测力计拉力减小了12N,则容器对桌面的压力的变化量 F压=60N+12N=72N 容器对桌面的压强的变化量 p=故C项错误; F压72N=1800Pa S容40010-4m2D.倒水之前弹簧测力计对物块的拉力是16N,假设倒水之后弹簧测力计的对物块的拉力是6N,拉力减小了 =16N6N10N F拉则物体所受浮力减小10N,则排开水的体积增加 V排F10N==1103m3 33g1.010kgm10Nkg弹簧缩短10cm,物块被向上拉动10cm,注入水的体积 1S容l1400cm210cm4000cm34103cm3 V注注入水的总体积为 =V注1+V排=4103m31103m35103m3 V注注入水的总质量为 V注1103kg/m35000106m35kg, m注故D项正确。 故选D。 20.A、B两个实心球的质量相等,密度之比A.1∶1 【答案】D 【解析】 【分析】 【详解】 由题目我们可以推出,mA=mB,择以下几种状态进行分析: ①A、B均漂浮, A< 酒精 A∶B=1∶2.将它们分别放入足够的酒精 酒精 和水中,它们受到浮力,其浮力的比值不可能的是( B.8∶5 C.2 =0.8×103kg/m3) ( ) 水 A∶ D.2 酒精 ∶ B A∶B=,则VA=VB=A∶B=2∶1。我们可以选 ,B< 水 ,与已知不矛盾,这时F浮A=1∶1,A选项可能. × = ,B选项可能. ②设A、B都沉底,== ③设A漂浮,B沉底,这时选项可能. ④设A沉底,B漂浮, A< 酒精 ,B< 水 ,===,C A应< 酒精 ,∵ = B=2 A应有B> 酒精 > 水 ,B不可能漂 浮.上述状态不可能,而这时的=.D选项不可能. 21.如图甲所示。重5N、高40cm、底面积为50cm2的圆柱形容器置于水平桌面上。在容器内放入一个底面积为20cm2、高为15cm的圆柱形物块,物块底部的中心通过一段细线与容器底部相连。向容器内缓慢注入水直至将其注满,如图乙所示。已知在注入水的过程中细线对物块的拉力F随水深度h的变化关系图象如图丙所示,下列说法正确的是( ) A.物体的密度为0.6g/cm3 B.绳子的最大拉力为1N C.杯中注有400g的水时,杯底对水平桌面的压强为4800Pa D.杯中注满水后,若再将细线剪断,当物块静止时,液体对容器底部的压强为2090Pa 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】 A.由图丙可知,当水深为30cm以后,绳子的拉力不再发生变化,则h=30cm时,圆柱体恰好完全浸没,所以,绳子的长度 L=h-h圆柱体=30cm-15cm=15cm 由图丙可知,当h′=25cm时,圆柱体处于临界状态,受到的浮力和自身的重力相等,此时圆柱体下表面所处的深度 h1=h′-L=25cm-15cm=10cm 圆柱体排开水的体积 V排=S圆柱体h1=20cm2×10cm=200cm3=2×10-4m3 则圆柱体的重力 G圆柱体F浮水gV排1.0103kg/m310N/kg2104m32N 由G=mg可得,圆柱体的质量 m圆柱体圆柱体的体积 G圆柱体2N0.2kg g10N/kgV圆柱体=S圆柱体h圆柱体=20cm2×15cm=300cm3=3×10-4m3 圆柱体的密度 圆柱体故A错误; m圆柱体0.2kg0.67103kg/m3 43V圆柱体310mB.当物体浸没时绳子的拉力最大,此时圆柱体受到的浮力 F浮水gV圆柱体1.0103kg/m310N/kg3104m33N 绳子的最大拉力 F拉力GF浮3N2N1N 故B正确; C.杯中注有400g的水时,总重力为 G总=m水g+G容+G圆柱体=0.4kg×10N/kg+5N+2N=11N 则对桌面压力等于重力为11N,故可求对桌面压强为 p桌故C错误; F压11N2.2103Pa 33S容510mD.杯中注满水后,若再将细线剪断,当物块静止时,水和木块浸入水中的总体积 V=V容-V物+V排=2×10-3m3-1×10-4m3+2×10-4m3=1.9×10-3m3 容器内水的深度 V1.9103m3h深0.38m S容器5103m2液体对容器底部的压强 p水gh深度1.0103kg/m310N/kg0.38m3800Pa 故D错误。 故选B。 22.如图是利用滑轮组匀速提升水中圆柱体M的示意图,滑轮组固定在钢架上,滑轮组中的两个滑轮质量相等,绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N,连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N。圆柱体M高为3m,底面积为0.02m2,密度为4.5103kg/m3。在绳端拉力F作用下,圆柱体M从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min,在这个过程中,拉力F的功率为160W,滑轮组的机械效率为,钢架对定滑轮的拉力为T。在圆柱体M被缓慢拉出水的过程中,圆柱体M的下表面受到水的压强为p。不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,g取10N/kg。下列选项中正确的是 A.压强p的最小值为15000Pa B.拉力T的大小为2700N C.拉力F的大小为0N D.滑轮组的机械效率为90% 【答案】A 【解析】 【分析】 (1) 对动滑轮和物体做整体受力分析,对定滑轮做受力分析,根据F浮=液gV排,求得M所受的浮力,再根据重力和浮力之比可求得M的重力,从而可求得拉力F大小; (2) 因M有三段绳子承担,根据平衡条件F浮3FG轮GM,可求得拉力T的大小; (3) 根据率; (4)由绕在滑轮组上的绳子能承受的最大拉力为900N和连接圆柱体M与动滑轮挂钩的绳子能承受的最大拉力为3000N,可知圆柱体M的下表面受到水的压力,再利用p压强p的最小值。 【详解】 C.圆柱体M从其下表面距水面15m处匀速上升到其上表面与水面相平的过程中用了3min,注意物体上升了12m,可计算重物上升的速度 W有W有(GMF浮)hGMF浮==可求得滑轮组的机械效W总W有+W额(GMF浮G动)hGMF浮G动F可求得Sv物s12m1m/s t360s15动滑轮一共绕了3段绳子,因此绳自由端移动速度为 v绳=3v物=31m/s0.2m/s 15拉力F的功率为160W,根据PFv得出拉力 F故C项错误。 P160W800N v0.2m/sB.已知圆柱体M高为h=3m,底面积S=0.02m2,则圆柱体M的体积V=0.06m3,则圆柱体M全部浸没时浮力 F浮=液gV排1.0103kg/m310N/kg0.06m3600N 由于圆柱体M全部浸没,则V=V排,则 GMGMgV4.5103kg/m3 F浮gV排水600N1.0103kg/m3解得GM2700N; 整个装置处于平衡状态,对滑轮和物体做整体受力分析,如图 可知F浮3FG轮GM, G轮600N3800N2700N300N 对定滑轮做受力分析如图所示, 可知拉力T的大小 T2FG轮1600N300N1900N 故B项错误。 D.不计绳重、轮与轴的摩擦及水的阻力,克服动滑轮重做功为额外功 ==W有100%W总W有100%W有+W额(GMF浮)h100%(GMF浮G动)hGMF浮100%GMF浮G动 2700N600N100%2700N300N600N87.5%故滑轮组的机械效率87.5%,故D项错误。 A.因为F浮3FG轮GM,物体M露出水面,浮力减小,拉力增大,每一段绳子的拉力最多增大到900N,以后绕在滑轮组上的绳子将拉断; 此时的浮力最小: F浮最小G动GM3F300N2700N3900N300N 压强的最小值 p故A项正确。 故选A。 考点:浮力,滑轮组机械效率 F1300N1.5104Pa 2S0.02m 因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容
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