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試卷第=page2424頁(yè),共=sectionpages2525頁(yè)專題09浮力2023年考點(diǎn)與往年變化不大,考法上更加注重對(duì)學(xué)生能力的考查,在生活生產(chǎn)實(shí)例中運(yùn)用物理知識(shí)解決問(wèn)題。如:阿基米德原理、物體的沉浮條件、仍是高頻考點(diǎn),占分比較重;密度計(jì)原理、稱重法測(cè)浮力、潛水艇原理、輪船原理也是??键c(diǎn);另外還有結(jié)合其他知識(shí)點(diǎn)綜合考查,與電學(xué)的結(jié)合,與壓強(qiáng)、功、熱值等的結(jié)合。預(yù)測(cè)今年中考考點(diǎn)不會(huì)變化太大,考點(diǎn)還是會(huì)延續(xù)之前的考點(diǎn)??疾榉绞綍?huì)進(jìn)一步突出對(duì)能力的考查,即用所學(xué)知識(shí)解決問(wèn)題,情景設(shè)置上更加新穎、貼近生活、加入最近科技信息,考有所依,學(xué)有所用。(建議用時(shí):20分鐘)一、單選題1.(2023·江蘇連云港·二模)小明的爸爸買(mǎi)回一只人參后,若把這只人參浸沒(méi)在裝滿水的杯中,人參排開(kāi)了20g的水,若把它泡在密度為0.9×103kg/m3的白酒中,不考慮人參與酒、水之間的滲透,則人參在白酒中受到的浮力是(g取10N/kg)()A.0.2N B.2N C.0.18N D.1.8N【答案】C【詳解】若把這只人參浸沒(méi)在裝滿水的杯中,人參排開(kāi)了20g的水,則人參的體積為若把它泡在密度為0.9×103kg/m3的白酒中,排開(kāi)白酒的體積為根據(jù)阿基米德原理可得,人參在白酒中受到的浮力為故C符合題意,ABD不符合題意。故選C。2.(2023·江蘇揚(yáng)州·二模)水平桌面上放有甲、乙兩個(gè)裝有不同液體的相同容器,現(xiàn)把兩個(gè)完全相同的實(shí)心小球分別緩慢放入兩容器中,兩小球靜止時(shí)液面恰好相平,如圖所示,下列說(shuō)法中正確的是()
A.小球受到的浮力相等 B.甲容器中液體的密度較小C.甲容器對(duì)水平桌面的壓力小 D.乙容器底部受到液體壓強(qiáng)大【答案】A【詳解】A.已知兩個(gè)小球完全相同,重力相同,甲圖漂浮,浮力等于重力,乙圖懸浮,浮力也等于重力,兩小球受到的浮力相等,故A正確;B.把完全相同的兩個(gè)小球放入液體中后,甲容器中小球漂浮,小球的密度小于甲液體的密度,乙容器中小球懸浮,說(shuō)明小球的密度等于乙容器中液體的密度,所以甲容器中液體的密度較大,故B錯(cuò)誤;C.由圖知,甲液體的體積大于乙液體的體積,由B知,甲液體的密度大于乙液體的密度,根據(jù)知,甲液體的質(zhì)量大于乙液體的質(zhì)量,根據(jù)G=mg知甲液體的重力大于乙液體的重力,而甲、乙兩個(gè)容器相同,兩個(gè)完全相同的實(shí)心小球,根據(jù)F壓=G液+G容+G球可知,因此甲容器底部對(duì)水平桌面的壓力大,故C錯(cuò)誤;D.由于甲、乙兩容器中液體的深度相同,甲液體的密度較大,根據(jù)公式p=ρgh可知,甲容器底部受到的液體的壓強(qiáng)大,故D錯(cuò)誤。故選A。3.(2023·江蘇蘇州·二模)2022年10月12日15時(shí)45分,“天宮課堂”第三課在中國(guó)空間站開(kāi)講,航天員陳冬、劉洋、蔡旭哲面向廣大青少年進(jìn)行太空授課。如果讓你在空間站內(nèi)做以下物理實(shí)驗(yàn),無(wú)法完成的是()A.
同名磁極相互排斥、異名磁極相互吸引B.
與頭發(fā)摩擦后的梳子吸引碎紙屑C.
剪斷細(xì)線后乒乓球在水中上浮D.
用吸管喝瓶子中的飲料【答案】C【詳解】空間站中,處于失重狀態(tài)。A.失重狀態(tài)對(duì)磁極間有相互作用沒(méi)影響,對(duì)磁場(chǎng)沒(méi)影響,磁極間的相互作用的實(shí)驗(yàn)可完成,故A不符合題意;B.與頭發(fā)摩擦后梳子吸引紙屑,是因?yàn)槟Σ梁蟮氖嶙訋Я穗姡鴰щ婓w能吸引輕小物體,失重對(duì)摩擦起電沒(méi)有影響,故B不符合題意;C.失重狀態(tài)下的水對(duì)乒乓球沒(méi)有力的作用,故剪斷細(xì)線后,乒乓球不會(huì)上浮,故C符合題意;D.用吸管喝瓶子中的飲料,是利用大氣壓的作用,而空間站中有空氣,所以能夠完成,故D不符合題意。故選C。4.(2023·江蘇無(wú)錫·一模)如圖所示,一個(gè)空的塑料瓶,瓶口扎上橡皮膜,豎直浸入水中,第一次開(kāi)口朝上,第二次開(kāi)口朝下,兩次藥瓶在水里的位置相同。下列關(guān)于該裝置的描述不正確的是()A.開(kāi)口朝下時(shí)橡皮膜受到的液體壓強(qiáng)更大B.開(kāi)口朝下時(shí)藥瓶受到的浮力增大C.開(kāi)口朝下時(shí)瓶?jī)?nèi)的氣體內(nèi)能會(huì)增多D.開(kāi)口朝下時(shí)瓶?jī)?nèi)的氣體壓強(qiáng)會(huì)增大【答案】B【詳解】A.液體密度相同時(shí),液體壓強(qiáng)隨著深度的增加而增大。開(kāi)口朝下時(shí)橡皮膜在液體中的深度更深,受到的壓強(qiáng)更大,故A正確,不符合題意;B.開(kāi)口朝下時(shí)橡皮膜受到的液體壓強(qiáng)增大,向內(nèi)凹陷的程度大,塑料瓶排開(kāi)水的體積變小,根據(jù)公式F浮=ρgV排可知,受到的浮力減小,故B錯(cuò)誤,符合題意;C.開(kāi)口朝下時(shí)橡皮膜受到的液體壓強(qiáng)增大,向內(nèi)凹陷的程度大,塑料瓶?jī)?nèi)氣體體積變小,內(nèi)能增加,故C正確,不符合題意;D.開(kāi)口朝下時(shí)橡皮膜受到的液體壓強(qiáng)增大,向內(nèi)凹陷的程度大,塑料瓶?jī)?nèi)氣體體積變小,密度變大,瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)會(huì)增大,故D正確,不符合題意。故選B。5.(2023·江蘇南通·模擬預(yù)測(cè))將打足氣的籃球和套扎在氣針上的未充氣的氣球一起懸掛在杠桿右端,左端掛適量鉤碼使杠桿水平平衡。將氣針插入籃球氣孔中,籃球中的部分空氣充入氣球后,杠桿左端下降,如圖所示。下列分析正確的是()
A.該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明了大氣壓存在B.氣球膨脹越大,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越明顯C.支點(diǎn)右移,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越明顯D.為了讓杠桿重新水平平衡,可以將鉤碼適當(dāng)向左移動(dòng)或適當(dāng)增加鉤碼【答案】B【詳解】A.將氣針插入籃球氣孔中,籃球中的部分空氣充入氣球后,氣球的體積變大,則其排開(kāi)空氣的體積變大,受到的空氣對(duì)它的浮力增大,導(dǎo)致杠桿右端受到的拉力變小,所以杠桿不再平衡,左端下降,此實(shí)驗(yàn)可以說(shuō)明空氣中的物體受到空氣對(duì)它的浮力,不能說(shuō)明大氣壓的存在,故A錯(cuò)誤;B.氣球膨脹越大,則氣球排開(kāi)的空氣的體積增大得越大,氣球受到的浮力增大得越多,杠桿受到的拉力減小得越大,杠桿越容易失去平衡,實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越明顯,故B正確;C.支點(diǎn)右移,則左側(cè)力臂變長(zhǎng),右側(cè)力臂變短,根據(jù)杠桿平衡條件可知,在杠桿右側(cè)受到的拉力變化量相同時(shí),實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象越不明顯,故C錯(cuò)誤;D.將氣針插入籃球氣孔中,籃球中的部分空氣充入氣球后,杠桿右側(cè)受到的拉力變小,根據(jù)杠桿平衡條件可知,為了讓杠桿重新水平平衡,可以將鉤碼適當(dāng)向右移動(dòng)或適當(dāng)減小鉤碼,故D錯(cuò)誤。故選B。6.(2023·江蘇連云港·模擬預(yù)測(cè))我國(guó)首臺(tái)自主設(shè)計(jì)的“蛟龍?zhí)枴陛d人潛水器已經(jīng)成功挑戰(zhàn)了7000m深度。不考慮海水密度的變化及水的阻力,關(guān)于“蛟龍?zhí)枴钡南铝姓f(shuō)法正確的是()
A.下潛過(guò)程中所受海水的壓強(qiáng)逐漸增大B.下潛過(guò)程中所受海水的浮力逐漸增大C.勻速下潛時(shí),其重力大于浮力D.下潛過(guò)程中沒(méi)有被壓扁,是因?yàn)榕搩?nèi)氣壓與艙外水壓相等【答案】A【詳解】A.下潛過(guò)程中潛水器所處的深度逐漸增大,根據(jù)可知,其所受海水的壓強(qiáng)逐漸增大,故A正確;B.下潛過(guò)程中潛水器排開(kāi)水的體積不變,根據(jù)可知,下潛過(guò)程中所受浮力不變,故B錯(cuò)誤;C.勻速下潛時(shí),潛水器受到平衡力的作用,其重力等于浮力,故C錯(cuò)誤;D.下潛過(guò)程中沒(méi)有被壓扁,是因?yàn)橥鈿け容^硬,可以承受很大的壓強(qiáng),故D錯(cuò)誤。故選A。7.(2023·江蘇蘇州·二模)如圖所示,水平桌面上盛有適量鹽水的燒杯中,漂浮著冰塊A,懸浮著物塊B。當(dāng)冰塊A完全熔化后,下列分析正確的是()
A.燒杯中鹽水的密度變大 B.燒杯內(nèi)液面不發(fā)生變化C.杯底受到液體的壓強(qiáng)變小 D.物塊B受到的浮力變大【答案】C【詳解】A.冰化成水后,由于水的密度要小于鹽水的密度,混合后,鹽水的密度變小,故A錯(cuò)誤;B.冰塊漂浮,則F浮=G排=G冰即m排=m冰,則冰塊全部熔化成水后質(zhì)量不變,水的體積由于水的密度小于鹽水的密度,所以,V水>V排,即液面會(huì)上升,故B錯(cuò)誤;C.根據(jù)力的相互作用,杯底受到的液體壓力等于漂浮的冰塊、懸浮的物塊以及鹽水的重力,冰融化后,懸浮的物塊沉底,其重力一部分直接作用于杯底,故液體對(duì)杯底的壓力減小,故C正確;D.冰化成水后,鹽水的密度變小,由阿基米德原理可知物塊B受到的浮力變小,故D錯(cuò)誤。故選C。8.(2023·江蘇常州·二模)三個(gè)相同的容器內(nèi)分別盛滿不同的液體,現(xiàn)將三個(gè)完全相同的小球輕輕放入容器中,小球靜止后的狀態(tài)如圖所示,以下判斷不正確的是()
A.小球受到的浮力關(guān)系是B.液體的密度關(guān)系是C.液體對(duì)容器底部的壓強(qiáng)關(guān)系是D.容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)關(guān)系是【答案】D【詳解】三個(gè)完全相同的小球,其質(zhì)量、體積和密度都相同;A.由圖知,小球在丙容器中懸浮,在乙容器中漂浮,所以小球所受的浮力與自身的重力相等;在甲容器中下沉,浮力小于其重力,所以小球受到的浮力大小關(guān)系是故A正確;B.小球在甲中下沉,故,在乙容器中漂浮,故,在丙中懸浮,故;所以三種液體的密度關(guān)系為故B正確;C.靜止時(shí)三個(gè)容器的液面恰好相平,即深度h相等,由于乙液體的密度最大,根據(jù)可知,乙容器底受到的液體壓強(qiáng)最大,甲容器底受到的液體壓強(qiáng)最小,即故C正確;D.開(kāi)始時(shí),液體的體積放入小球后,甲、丙溢出相同體積的液體,則剩余液體體積;由于,故,重力,乙液體溢出的體積最少,故剩余液體體積最大;又因?yàn)樽畲?,根?jù)可知,乙的重力最大,故;容器相同,則容器重力相等,三個(gè)完全相同的小球,則小球的重力相等,容器對(duì)水平桌面的壓力等于容器、容器內(nèi)的液體和球的重力之和,即由于受力面積相同,由可得故D錯(cuò)誤。故選D。9.(2023·江蘇揚(yáng)州·模擬預(yù)測(cè))小明用礦泉水瓶和小玻璃瓶制作了一個(gè)“浮沉子”(如圖)。他將裝有適量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在礦泉水瓶?jī)?nèi)的水面上,礦泉水瓶?jī)?nèi)留有少量空氣,擰緊瓶蓋使其密封。用力擠壓礦泉水瓶側(cè)面時(shí)“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()
A.“浮沉子”下沉?xí)r,所受重力大于它受到的浮力B.實(shí)驗(yàn)中如果礦泉水瓶蓋不蓋,用力大一點(diǎn)擠壓實(shí)驗(yàn)也可以成功C.“浮沉子”上浮時(shí),小瓶?jī)?nèi)的壓縮空氣會(huì)將內(nèi)部的水壓出D.潛水艇與“浮沉子”浮沉的原理相同【答案】B【詳解】A.?dāng)D壓大塑料瓶,瓶?jī)?nèi)空氣被壓縮,將壓強(qiáng)傳遞給水,水被壓入小瓶中,將瓶體中的空氣壓縮,這時(shí)浮沉子里進(jìn)入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉。,故A正確,A不符合題意;B.實(shí)驗(yàn)中如果礦泉水瓶蓋不蓋,用力擠壓大塑料瓶,空氣會(huì)從塑料瓶壓出,不能使塑料瓶?jī)?nèi)氣壓變大,不能將水壓入小瓶,小瓶不能沉浮,故實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)不可以成功,故B錯(cuò)誤,B符合題意;C.松開(kāi)手,小瓶?jī)?nèi)水面上的空氣體積增大,壓強(qiáng)減小,浮沉子里面被壓縮的空氣把水壓出來(lái),此時(shí)浮沉子的重力小于它所受的浮力,因此它就向上浮,故C正確,C不符合題意;D.當(dāng)浮力等于重力,就會(huì)懸浮在水中;潛水艇與“浮沉子”浮沉的原理相同,都是靠改變自身重力來(lái)實(shí)現(xiàn)沉浮的,故D正確,D不符合題意。故選B。10.(2023·江蘇揚(yáng)州·一模)兩同學(xué)在底端封閉的兩支相同吸管中裝入不同質(zhì)量的細(xì)沙,制成了A、B兩支密度計(jì),放入盛水的燒杯中,靜止后如圖所示。下列說(shuō)法正確的是()
A.密度計(jì)都處于懸浮狀態(tài)B.密度計(jì)B所受重力較小C.密度計(jì)A所受浮力較小D.兩密度計(jì)在水面處的刻度值不同【答案】C【詳解】ABC.兩密度計(jì)都處于漂浮狀態(tài),受到的浮力等于自身重力,由圖可知,由可知,,所以,故AB錯(cuò)誤,C正確;D.密度計(jì)在水面處的刻度值為水的密度,所以兩密度計(jì)在水面處的刻度值相同,故D錯(cuò)誤。故選C。11.(2023·江蘇南京·二模)盛有甲、乙兩種液體的相同燒杯放在水平桌面上。將兩個(gè)完全相同的物體A、B放入杯中,靜止時(shí)如圖所示,液面剛好相平。A、B所受浮力分別為和,液體對(duì)燒杯底部的壓強(qiáng)分別為和,桌面受到壓強(qiáng)分別為和。則()
A.
B.
C.
D.
【答案】B【詳解】由圖可知,兩個(gè)完全相同的物體A、B在甲、乙兩種液體中都處于漂浮狀態(tài),此時(shí)浮力等于重力,所以F浮A=F浮B,又因?yàn)閂排A<V排B,根據(jù)可得又因?yàn)榧?、乙液面剛好相平,由液體壓強(qiáng)公式可知因?yàn)閂排A<V排B,所以由可知由可知而所以,又因?yàn)閮蔁c桌面的接觸面積相等,根據(jù)可得綜上分析知,故ACD不符合題意,B符合題意。故選B。12.(2023·江蘇常州·模擬預(yù)測(cè))如圖所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)情景。圖中三個(gè)燒杯均放在水平桌面上,物體A均處于靜止?fàn)顟B(tài)。如圖甲、丙和丁所示中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別為4.0N、2.9N和2.0N。若鹽水的密度為1.1×103kg/m3,則下列結(jié)論正確的是()
A.物體A的密度為3.2×103kg/m3B.圖乙中,物體A受到的拉力為1.0NC.圖丙中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)比乙中小0.5ND.圖丁中,物體A對(duì)容器底部的壓力為0.9N【答案】D【詳解】A.實(shí)驗(yàn)甲、丙中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)分別為4.0N、2.9N,A在鹽水中的浮力為物體A全部浸沒(méi),根據(jù)阿基米德原理可知,,所以等于,則物體A的密度為故A錯(cuò)誤;B.物體A浸沒(méi)在水中受到的浮力為在乙中物體A受到的拉力故B錯(cuò)誤;C.在實(shí)驗(yàn)丙中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為2.9N,在乙中物體A受到的拉力為3N,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)比乙中小故C錯(cuò)誤;D.由甲、丙可知,在鹽水中浸沒(méi)時(shí)的浮力為1.1N,根據(jù)實(shí)驗(yàn)丁,對(duì)A進(jìn)行受力分析,其受到了向下的重力,向上的拉力、浮力、支持力,故支持力為容器底部也受到物體對(duì)它的壓力,故壓力等于0.9N,故D正確。故選D。二、填空題13.(2023·江蘇蘇州·一模)實(shí)驗(yàn)室里常用懸重法測(cè)蠟塊的密度,如圖所示,量筒內(nèi)原來(lái)水的體積為20mL,只浸沒(méi)入石塊時(shí),量筒內(nèi)水與石塊的總體積為22mL,石塊的密度,此時(shí)液體對(duì)量筒底部的壓力增加量為N;將蠟塊及石塊用細(xì)線懸掛后緩慢浸入水中后,意外發(fā)現(xiàn)此時(shí)蠟塊與石塊恰好懸浮,細(xì)線被拉直,量筒水面所示總體積為52mL,經(jīng)分析思考,此時(shí)也能測(cè)出蠟塊的密度為,蠟塊受到細(xì)線的拉力為N(細(xì)線的質(zhì)量和體積忽略不計(jì))?!敬鸢浮?.020.9×1030.03【詳解】[1]只浸沒(méi)入石塊時(shí),排開(kāi)水的體積由于量筒是柱狀容器,則液體對(duì)量筒底部的壓力增加量[2]由于石塊是浸沒(méi)狀態(tài),則石塊的體積石塊的重力蠟塊與石塊恰好懸浮時(shí),排開(kāi)水的體積蠟塊與石塊受到的浮力根據(jù)懸浮條件可知浮力蠟塊的重力蠟塊的質(zhì)量蠟塊的體積蠟塊的密度[3]石塊受到的浮力為由于石塊受到豎直向下的重力、豎直向上的拉力、浮力,石塊處于平衡狀態(tài),根據(jù)受力平衡可知蠟塊受到細(xì)線的拉力14.(2023·江蘇泰州·模擬預(yù)測(cè))兩個(gè)質(zhì)量不計(jì)的薄壁圓柱形容器甲和乙,高度相同但底面積不同,分別裝滿水和濃鹽水后靜置在水平桌面上,所裝的水和濃鹽水質(zhì)量剛好相等?,F(xiàn)在將兩個(gè)完全相同的雞蛋分別放入水和濃鹽水中,待靜止后雞蛋的狀態(tài)如圖所示,則水和濃鹽水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)大小關(guān)系為p甲p乙,甲和乙容器對(duì)桌面的壓力大小關(guān)系為F甲F乙。
【答案】<>【詳解】[1]由于圓柱形容器甲和乙高度相同,分別裝滿水、濃鹽水后靜置在水平桌面上,則液體的深度相同,將兩個(gè)完全相同的雞蛋分別放入水和濃鹽水中,待靜止后雞蛋的狀態(tài)如圖所示,液體的深度仍相同,由于根據(jù)p=ρgh可知[2]由圖可知:雞蛋在水下沉,在鹽水中處于漂浮,則所以由于甲、乙分別裝滿水、濃鹽水后靜置在水平桌面上,所裝的水和濃鹽水質(zhì)量剛好相等,則放入水和濃鹽水中雞蛋完全相同的,則根據(jù)水平面上物體的壓力和自身的重力相等可知所以15.(2023·江蘇蘇州·二模)如圖所示,金屬塊和木塊用細(xì)線相連,放入柱形容器的水中,靜止時(shí)木塊上表面恰好與水面相平。現(xiàn)將細(xì)線剪斷,再次靜止時(shí),水對(duì)容器底的壓強(qiáng)減小了80Pa。已知容器的底面積為100cm2,木塊的質(zhì)量為120g,金屬塊的質(zhì)量為100g。則剪斷細(xì)線前,細(xì)線的拉力為N,剪斷細(xì)線后,木塊受到的浮力為N,金屬塊的密度為kg/m3。(g取10N/kg)
【答案】0.81.25×103【詳解】[1]剪斷細(xì)線,金屬塊下沉,木塊上浮并最終漂浮,水對(duì)容器底的壓強(qiáng)減小了80Pa,則水面下降的高度木塊減小的排開(kāi)水的體積減小的浮力ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×8×10-5m3=0.8N未剪斷細(xì)線前,木塊受到重力、細(xì)線拉力及浮力,且G=F浮-F拉漂浮時(shí)G=F浮′=F浮-ΔF浮所以F拉=ΔF浮=0.8N[2]剪斷細(xì)線后,木塊受到的浮力為F浮′=G=m木g=120×10-3kg×10N/kg=1.2N[3]未剪斷細(xì)線前,把木塊和金屬塊看作一個(gè)整體,有F浮總=G總=m總g=(120+100)×10-3kg×10N/kg=2.2N排開(kāi)水的總體積其中木塊的體積金屬塊體積V金=V排總-V木=2.2×10-4m3=2×10-4m3=2×10-5m3=20cm3金屬塊的密度為16.(2023·江蘇南通·一模)課外制作“浮沉子”活動(dòng)中,小明將裝有適量水的小瓶瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶?jī)?nèi)的水面上,如圖所示。已知ρ水=1.0g/cm3(1)用力擠壓大塑料瓶前,應(yīng)使大塑料瓶(填“敞口”或“封口”),此時(shí)小瓶受到的浮力(填“小于”、“等于”或“大于”)重力;(2)若小瓶的總體積為16cm3,剛開(kāi)始時(shí)小瓶露出液面的體積為4cm3,則浸沒(méi)后再次進(jìn)入小瓶?jī)?nèi)水的質(zhì)量至少應(yīng)為g;(3)用手壓大塑料瓶,先使小瓶懸停在A點(diǎn),此時(shí)小瓶?jī)?nèi)水的質(zhì)量為m1,再改變手對(duì)塑料瓶壓力,使其懸停于較深的B點(diǎn),此時(shí)小瓶?jī)?nèi)水的質(zhì)量為m2,則m1m2。
【答案】封口等于4=【詳解】(1)[1]“浮沉子”利用氣體的壓強(qiáng)和浮力的知識(shí)實(shí)現(xiàn)浮沉的,要在密閉容器中進(jìn)行,所以用力擠壓大塑料瓶前,應(yīng)使大塑料瓶封口。[2]此時(shí)小瓶處于漂浮狀態(tài),小瓶漂浮時(shí)小瓶受到的浮力等于重力。(2)[3]小瓶浸沒(méi)后受到的浮力與漂浮時(shí)受到的浮力的差值ΔF浮=ρ水gΔV排=1×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣6m3=0.04N根據(jù)阿基米德原理可知浸沒(méi)后再次進(jìn)入小瓶?jī)?nèi)水的重力等于ΔF浮,則浸沒(méi)后再次進(jìn)入小瓶?jī)?nèi)水的質(zhì)量(3)[4]小瓶懸停時(shí)處于懸浮狀態(tài),受到的浮力等于自身重力,浮力不變,根據(jù)F浮=G=mg可知瓶?jī)?nèi)水的質(zhì)量不變,即m1=m2。17.(2023·江蘇無(wú)錫·一模)在科技節(jié),小明用傳感器設(shè)計(jì)了如圖甲所示的力學(xué)裝置,杠桿OAB始終在水平位置保持平衡,O為杠桿的支點(diǎn),OB=3OA,豎直細(xì)桿a的上端通過(guò)力傳感器連在天花板上,下端連在杠桿的A點(diǎn),豎直細(xì)桿b的兩端分別與杠桿和物體M固定,水箱的質(zhì)量為0.8kg,不計(jì)杠桿、細(xì)桿及連接處的重力。當(dāng)圖甲所示的水箱中裝滿水時(shí),水的質(zhì)量為3kg。力傳感器可以顯示出細(xì)桿a的上端受到作用力的大小,圖乙是力傳感器的示數(shù)大小隨水箱中水的質(zhì)量變化的圖像。(取g=10N/kg)
(1)物體M的質(zhì)量為kg;(2)當(dāng)向水箱中加入質(zhì)量為0.4kg的水時(shí),水箱對(duì)水平面的壓力為N;繼續(xù)向水箱中加入質(zhì)量為1.6kg的水時(shí),水箱對(duì)水平面的壓力為N?!敬鸢浮?.21238【詳解】解:(1)[1]由圖乙可知,水箱中沒(méi)有水即m=0時(shí),力傳感器的示數(shù)為F0=6N,即細(xì)桿a的上端受到的拉力為6N,由杠桿的平衡條件F1L1=F2L2可得F0·OA=GM·OB代入數(shù)據(jù)解得物體M的質(zhì)量為(2)[2]由圖像可知,加水1kg時(shí)水面達(dá)到M的下表面,則向水箱中加入質(zhì)量為0.4kg的水時(shí),物體M受到的浮力為零,所以,水箱對(duì)水平面的壓力為F1=(m箱+m水)g=(0.8kg+0.4kg)×10N/kg=12N[3]繼續(xù)向水箱中加入質(zhì)量為1.6kg的水即注水的總質(zhì)量為2kg,由圖像可知,此時(shí)物體M恰好浸沒(méi),力傳感器的示數(shù)為24N,即細(xì)桿a的上端受到向下的壓力為24N,由杠桿的平衡條件可得FA·OA=FB·OB則杠桿B端受到向上的支持力為因力的作用是相互的,此時(shí)物體M受到向下的壓力為FB'=FB=8N把物體M和水、水箱看做整體,整體受到水平面豎直向上的支持力和豎直向下水箱、水、物體M的總重力以及細(xì)桿b的壓力作用處于平衡狀態(tài),由整體受到的合力為零可得,整體受到的支持力為F支=(m箱+m水′+mM)g+FB′=(0.8kg+2kg+0.2kg)×10N/kg+8N=38N因水平面對(duì)水箱的支持力和水箱對(duì)水平面的壓力是一對(duì)相互作用力,所以,水箱對(duì)水平面的壓力為F2=F支=38N18.(2023·江蘇無(wú)錫·一模)為了探究浮力與物體的密度和液體密度的關(guān)系,運(yùn)用了體積相同,密度不同的A、B、C三個(gè)圓柱體,用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)得它們的重力分別為4N、4.5N和5N。在a圖中物體A所受浮力大小為N,比較序號(hào)a、b、c的三次實(shí)驗(yàn),可得出結(jié)論:浮力的大小與物體的密度關(guān),比較序號(hào)的三次實(shí)驗(yàn),可得出浮力大小與液體密度的關(guān)系?!敬鸢浮?無(wú)a、d、e【詳解】[1]a圖中物體A所受浮力大小為F浮A=GA-FA=4N-3N=1N[2]比較序號(hào)a、b、c的三次實(shí)驗(yàn),b圖中物體B所受浮力大小為F浮B=GB-FB=4.5N-3.5N=1Nc圖中物體C所受浮力大小為F浮C=GC-FC=5N-4N=1NA、B、C三個(gè)圓柱體的密度不同,所受的浮力相同,說(shuō)明浮力的大小與物體的密度無(wú)關(guān)。[3]比較a、d、e三次實(shí)驗(yàn),同一物體浸沒(méi)在不同的液體中,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同,物體受到的浮力不同,說(shuō)明浮力大小與液體密度有關(guān)。19.(2023·江蘇揚(yáng)州·模擬預(yù)測(cè))2022年4月23日,中國(guó)人民海軍成立73周年閱兵儀式在黃海舉行。(1)兩并排行駛的艦艇編隊(duì)間距較遠(yuǎn),這是因?yàn)槿艨康眠^(guò)近,彼此間海水流速會(huì)很大,導(dǎo)致壓強(qiáng)變(“大”或“小”),壓力差會(huì)使艦艇發(fā)生碰撞;(2)新一代綜合補(bǔ)給艦也一起亮相,該艦的滿載排水量約為40000t,它滿載時(shí)所受的浮力約為N,海水密度大于長(zhǎng)江水該艦艇從黃海駛?cè)腴L(zhǎng)江浮力會(huì)(“增大”“減小”或“不變”)?!敬鸢浮啃?×108不變【詳解】(1)[1]流體的流速越大,流體的壓強(qiáng)越小;若兩并排行駛的艦艇靠得過(guò)近,彼此間海水流速會(huì)很大,導(dǎo)致艦艇間的壓強(qiáng)很小,向內(nèi)的壓力差會(huì)使艦艇發(fā)生碰撞,所以兩并排行駛的艦艇編隊(duì)間距較遠(yuǎn)。(2)[2]該艦滿載時(shí)排開(kāi)水的重力為由阿基米德原理可得,它滿載時(shí)所受的浮力[3]該船從黃海駛?cè)腴L(zhǎng)江時(shí),因船在水中也處于漂浮狀態(tài),浮力等于船的總重力,所受浮力不變。20.(2023·江蘇揚(yáng)州·二模)隨著我國(guó)第三艘航母“福建艦”下水,人民海軍正式邁入“三航母時(shí)代”。該艦滿載時(shí)的排水量約為8×104t,則它滿載時(shí)??吭诟劭谒芨×s為N;當(dāng)航母從密度較小的港口駛達(dá)密度較大的遠(yuǎn)海時(shí),其所受浮力(變大/變小/不變)。
【答案】8×108不變【詳解】[1]由題知,該航母滿載時(shí)的排水量約為,由阿基米德原理可得,航母滿載時(shí)受到的浮力[2]當(dāng)航母從水密度較小的港口駛達(dá)密度較大的遠(yuǎn)海時(shí),始終處于漂浮狀態(tài),浮力等于其重力,且航母受到的重力不變,所以航母所受到的浮力不變。21.(2023·江蘇宿遷·模擬預(yù)測(cè))如圖兩個(gè)容器中分別盛有甲、乙兩種不同的液體。把體積相同的A、B兩個(gè)實(shí)心小球放入甲液體中,兩球沉底如圖甲所示;放入乙液體中,兩球靜止時(shí)的情況如圖乙所示,圖乙小球A受到的浮力(選填“大于”、“小于”或“等于”)A受到的重力,小球A的質(zhì)量(選填“大于”、“小于”或“等于”)小球B的質(zhì)量,小球A在甲液體中受到的浮力(選填“大于”、“小于”或“等于”)在乙液體中的浮力。
【答案】等于小于小于【詳解】[1]在乙液體中,A漂浮,小球A受到的浮力等于A受到的重力,A的密度小于乙液體的密度;B下沉,B的密度大于乙液體的密度;比較可知,A的密度小于B的密度。[2]兩個(gè)小球的體積相同,根據(jù)m=ρV可知,A的質(zhì)量小于B的質(zhì)量。[3]由圖可知,在甲液體中A球下沉,則GA>F浮甲,在乙液體中A球漂浮,則GA=F浮乙,所以F浮甲<F浮乙。22.(2023·江蘇泰州·模擬預(yù)測(cè))小明把一只充滿氣的籃球和一只加了氣嘴的氣球放在網(wǎng)兜內(nèi),掛在杠桿的左側(cè),在右側(cè)懸掛鉤碼并移動(dòng)到某一位置,使杠桿水平平衡。接著他把氣嘴插進(jìn)籃球氣孔中,氣球變大,同時(shí)他會(huì)觀察到(選填“左側(cè)”或“右側(cè)”)上升,這個(gè)現(xiàn)象說(shuō)明。
【答案】左側(cè)浸在氣體中的物體受到氣體對(duì)它的浮力,物體在空氣中受到的浮力大小與物體排開(kāi)空氣的體積有關(guān)【詳解】[1][2]當(dāng)杠桿水平平衡時(shí)滿足杠桿平衡條件當(dāng)氣球變大時(shí),氣球排開(kāi)空氣的體積變大,氣球受到的浮力變大,會(huì)導(dǎo)致左側(cè)網(wǎng)兜對(duì)杠桿的拉力F1變小,此時(shí)因此左側(cè)杠桿會(huì)上升,這說(shuō)明氣球在空氣中受到了浮力,而且浮力大小隨著排開(kāi)空氣體積的增大而增大。三、實(shí)驗(yàn)題23.(2023·江蘇連云港·一模)小明所在實(shí)驗(yàn)小組利用彈簧測(cè)力計(jì)、圓柱形金屬塊、燒杯等器材,按照如圖所示步驟“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”。()
(1)金屬塊浸沒(méi)在水中時(shí),受到的浮力是N;(2)分析兩圖可知,浮力大小跟物體浸沒(méi)在水中的深度無(wú)關(guān);(3)E圖中鹽水的密度是,實(shí)驗(yàn)中所用金屬塊的密度是;(4)如果在實(shí)驗(yàn)中不小心使E圖中的金屬塊接觸了容器底且與容器底有力的作用,此時(shí)測(cè)量出的鹽水密度值將(選填“偏大”“不變”或“偏小”)?!敬鸢浮?C、D偏大【詳解】(1)[1]由圖A可知,彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.1N,金屬塊在空氣中時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為3.7N,所以圓柱形金屬塊的重力為;由圖C可知,金屬塊完全浸沒(méi)在水中時(shí)所受的拉力為2.7N,,則金屬塊浸沒(méi)在水中所受的浮力為(2)[2]分析比較實(shí)驗(yàn)步驟C、D可知:金屬塊浸沒(méi)在水中的體積相同,浸入水中的深度不同,金屬塊受到的浮力大小都是1N,由此可得:浮力大小跟物體浸沒(méi)在水中的深度無(wú)關(guān)。(3)[3]由公式可知,金屬塊完全浸沒(méi)在水中時(shí),金屬塊的體積等于它排開(kāi)水的體積,即金屬塊浸沒(méi)在鹽水中時(shí)受到的浮力由公式可知,E圖中鹽水的密度是[4]實(shí)驗(yàn)中所用金屬塊的密度(4)[5]如果在實(shí)驗(yàn)中不小心使E圖中的金屬塊接觸了容器底且與容器底有力的作用,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)將變小,G不變,由計(jì)算的金屬塊受到的浮力將變大,由可知,此時(shí)測(cè)量出的鹽水密度值將偏大。24.(2023·江蘇連云港·三模)如圖所示是小華同學(xué)在探究浮力時(shí)的實(shí)驗(yàn)情景;
(1)圖乙中物塊受到的浮力是N;(2)分析圖甲、乙、丙發(fā)現(xiàn),浮力與有關(guān);物體的體積為m3;(3)小華接著又設(shè)計(jì)測(cè)量科普吉祥物“小科南”的密度:①用電子秤測(cè)出“小科南”的質(zhì)量為26g;②將“小科南”放入裝有水的燒杯后,電子秤的示數(shù)為136g;③用細(xì)針將“小科南”壓入水中浸沒(méi),不接觸容器,電子秤的示數(shù)為150g;④如圖丁所示,根據(jù)測(cè)量結(jié)果可知:“小科南”的密度是g/cm3。【答案】1.6物體排開(kāi)液體的體積2.5×10﹣40.65【詳解】(1)[1]由圖甲得,物體的重力為G=6N乙圖中彈簧測(cè)力計(jì)的分度值為0.2N,故讀數(shù)為4.4N,則圖乙中物塊受到的浮力為F浮=G﹣F示=6N﹣4.4N=1.6N(2)[2]分析甲、乙、丙圖可知,液體密度相同,但物體排開(kāi)液體的體積不同,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同,則物體受到的浮力不同,所以可知:浮力大小與物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。[3]由圖甲、丙可知,物體浸沒(méi)在水中受到的浮力為F?。紾﹣F示′=6N﹣3.5N=2.5N物體的體積為(3)[4]由甲可知小科南的質(zhì)量m=26g由甲、乙可得燒杯和水的質(zhì)量m1=136g﹣26g=110g由乙、丙可得排開(kāi)水的質(zhì)量m排=150g﹣110g=40g小科南浸沒(méi)在水中,則小科南的體積等于排開(kāi)水的體積,即所以小科南的密度25.(2023·江蘇淮安·二模)學(xué)習(xí)了壓強(qiáng)和浮力的知識(shí)后,小明非常感興趣,他和同學(xué)們利用吸管做了幾個(gè)物理小實(shí)驗(yàn)。
(1)如圖甲,要求用這根西端開(kāi)口的塑料吸管把一只杯子中的水取出一些,移到另一只空杯中?,F(xiàn)有以下四個(gè)動(dòng)作:①用手指封住管口;②將吸管移出水面到空杯上方;③將吸管插入水中;④松開(kāi)封住管口的手指。以上四個(gè)動(dòng)作的合理順序是。用吸管“取”水主要依靠了的作用。(2)如圖乙,往水平放置的吸管中吹氣,可以看到豎直放置的吸管中的水面上升。此現(xiàn)象中涉及的物理原理是流速越大,壓強(qiáng)。(3)如圖丙,取一根粗細(xì)均勻的飲料吸管,在其下端粘上適量橡皮泥并用石蠟封口,制成簡(jiǎn)易密度計(jì)。現(xiàn)使吸管豎直漂浮在不同液體中,三種液體密度最大的是(選填序號(hào))。【答案】③①②④大氣壓越小2【詳解】(1)[1][2]首先將吸管插入水中,水在大氣壓的作用下壓入吸管,用手指堵住吸管上端,吸管內(nèi)液體由于重力向下流動(dòng)很小的距離時(shí),吸管上部的氣壓減小,而吸管下端外部大氣壓不變,大氣壓托著管內(nèi)液體流不出來(lái)。然后再將吸管移出水面到空杯上方,最后松開(kāi)封住管口的手指,在大氣壓的作用下,塑料吸管的水流出,故四個(gè)動(dòng)作的合理順序是③①②④,用吸管“取”水主要依靠了大氣壓。(2)[3]往水面管中吹氣,下面吸管上方空氣的流速增大,壓強(qiáng)減小,下面管中液體受到向上的壓強(qiáng)大于向下的壓強(qiáng),液面上升。(3)[4]由于吸管在不同的液體中均漂浮,所以因?yàn)樵诓煌囊后w中受到的浮力相等,由和,所以故密度最大為2號(hào),最小為3號(hào)。26.(2023·江蘇泰州·二模)浸在水中的物體受到浮力。小明想知道食指浸在水中所受浮力的大小。他從如圖所示的器材中選取了彈簧測(cè)力計(jì)、盛滿水的溢水杯和小桶來(lái)測(cè)量。測(cè)量步驟是:①用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小桶的重力;②把食指浸入水中,并用小桶收集溢出的水;③用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出小桶和水的總重力;(1)則食指受到的浮力;(2)請(qǐng)對(duì)小明的測(cè)量方法做出評(píng)價(jià):;(3)請(qǐng)你也從圖中選取合適的器材,再設(shè)計(jì)一種測(cè)量食指受到浮力大小的方法。①你選擇的測(cè)量工具是;②測(cè)量的物理量及其符號(hào)是;③食指受到的浮力。(水的密度已知)【答案】測(cè)出食指排開(kāi)水的重力,根據(jù)阿基米德原理求出浮力,操作簡(jiǎn)單量筒、【詳解】(1)[1]根據(jù)阿基米德原理,則食指受到的浮力(2)[2]請(qǐng)對(duì)小明的測(cè)量方法做出評(píng)價(jià):測(cè)出食指排開(kāi)水的重力,根據(jù)阿基米德原理求出浮力。(3)[3]①選擇的測(cè)量工具是量筒;[4]在量筒中加適量的水,讀出水的體積,將食指浸入水中,讀出水面的示數(shù),食指排開(kāi)水的體積[5]食指受到的浮力27.(2023·江蘇揚(yáng)州·二模)小華和小明探究影響浮力大小的因素。猜想與假設(shè)(1)小明根據(jù)生活實(shí)際現(xiàn)象,提出如下猜想:猜想1:與物體浸在液體中的深度有關(guān);猜想2:與物體浸在液體中的體積有關(guān);猜想3:與液體的密度有關(guān)。設(shè)計(jì)與進(jìn)行實(shí)驗(yàn)(2)小明為驗(yàn)證上述猜想,用彈簧測(cè)力計(jì)、4個(gè)相同的小長(zhǎng)方體磁力塊、2個(gè)分別盛有水和鹽水的燒杯等裝置,利用磁力將4個(gè)磁力塊組合成長(zhǎng)方體物塊,按圖甲步驟進(jìn)行實(shí)驗(yàn);
分析與論證(3)根據(jù)圖A、B、C的測(cè)量結(jié)果,小明認(rèn)為猜想1是正確的,小華卻認(rèn)為不一定正確。你覺(jué)得小華的理由是;小華為了證明自己的想法,利用上述器材設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)D,根據(jù)A、B、D的測(cè)量結(jié)果可得:浮力大小與物體浸在液體中的深度無(wú)關(guān),請(qǐng)?jiān)趫DD中畫(huà)出她實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)方體物塊的放置圖;(4)根據(jù)A、C、E的實(shí)驗(yàn)結(jié)果,得出浮力大小還與有關(guān);(5)小華把4個(gè)磁力塊組合成圖乙,她還能探究。小華的同學(xué)小麗設(shè)計(jì)了如圖丙所示的實(shí)驗(yàn)裝置探究該實(shí)驗(yàn)。小麗先將盛有鹽水的容器放在電子秤上,然后用手提著系有細(xì)線的圓柱體將其緩緩地浸入鹽水中(鹽水足夠深),同時(shí)記下圓柱體下表面在鹽水中所處的深度h和電子秤顯示的相應(yīng)的質(zhì)量m,記錄數(shù)據(jù)如表所示。已知圓柱體的高度為15cm,當(dāng)h=8cm時(shí),用彈簧秤測(cè)得細(xì)線對(duì)圓柱體的拉力為1.2N(g取10N/kg)。h/cm024681012m/kg2.0002.0402.0802.1202.1602.2002.240①當(dāng)h=8cm時(shí),圓柱體受到的浮力大小為N,分析表中數(shù)據(jù)可知:圓柱體受到的浮力大小與浸入鹽水的體積成比;②圓柱體的密度與鹽水的密度之比為?!敬鸢浮课纯刂婆砰_(kāi)液體的體積相同
液體密度浮力大小與物體形狀的關(guān)系正14∶15【詳解】(3)[1]根據(jù)控制變量法可知,探究物體所受浮力的大小與物體浸在液體中的深度有關(guān)時(shí),應(yīng)控制液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積相同,改變物體浸在液體中的深度,但由圖甲B、C可知,沒(méi)有控制物體排開(kāi)液體的體積相同。[2]由圖甲中B可知,此時(shí)物體排開(kāi)液體體積等于兩個(gè)小長(zhǎng)方體磁力塊的體積,因此可以將4個(gè)相同的小長(zhǎng)方體磁力塊組成的長(zhǎng)方體橫著放,讓下面的兩個(gè)小長(zhǎng)方體磁力塊浸沒(méi)在水中,這樣即控制了物體排開(kāi)液體的體積相同,又改變了物體浸在液體中的深度,放置圖如圖所示:
(4)[3]比較步驟步驟A、C、E可知,隨著液體密度的增大,彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)減小,由稱重法可知,物體所受浮力也增大,說(shuō)明浮力的大小還與液體密度有關(guān)。(5)[4]由圖乙可知,此時(shí)小華改變了物體的形狀,因此她還能探究浮力大小與物體的形狀的關(guān)系。[5]①由表格數(shù)據(jù)知,當(dāng)時(shí),圓柱體還沒(méi)有浸入鹽水中,不受浮力,此時(shí)當(dāng)時(shí),電子秤示數(shù)為,由有所以圓柱體受到的浮力[6][7]圓柱體浸入某一深度時(shí),電子秤示數(shù)與時(shí)電子秤示數(shù)的差為,因?yàn)楫?dāng)、4、6、時(shí),圓柱體浸入液體的體積與浸入深度成正比,受到的浮力分別為據(jù)此可知,圓柱體受到的浮力大小與浸入鹽水的體積成正比。②時(shí),圓柱體受到的拉力為,浮力為,所以圓柱體的重力由和可得,,即①由阿基米德原理可得,圓柱體受到的浮力即②①②可得28.(2023·江蘇無(wú)錫·二模)小言同學(xué)有一塊吊墜,他想利用學(xué)過(guò)的物理知識(shí)測(cè)量其密度。
(1)把天平放在水平桌面上,游碼歸零后發(fā)現(xiàn)指針偏左,她應(yīng)將平衡螺母向調(diào)節(jié);(2)將吊墜放在天平左盤(pán)中,向右盤(pán)中由大到小加砝碼,當(dāng)加入最小質(zhì)量是5g的砝碼時(shí),指針偏向分度盤(pán)的右側(cè),這時(shí)小言應(yīng)先,然后調(diào)節(jié)游碼,直到天平平衡。此時(shí)砝碼和游碼的位置如圖甲所示,吊墜的質(zhì)量是g;(3)往量筒中倒入30mL水,用細(xì)線拴住吊墜緩慢浸沒(méi)在水中,液面位置如圖乙所示,則吊墜的體積為cm3,計(jì)算得到吊墜的密度是kg/m3;(4)小言發(fā)現(xiàn)使用的砝碼生銹且量筒分度值較大,導(dǎo)致測(cè)量誤差較大。故提出可以利用天平,兩個(gè)燒杯,量筒和水再次測(cè)量吊墜的密度。步驟如下:(已知水的密度為ρ水)①按圖丙方式,將天平的左右托盤(pán)中放上裝入適量水燒杯,游碼歸零,調(diào)節(jié)平衡螺母使天平平衡;②如圖丁所示,將拴著細(xì)線的吊墜在左盤(pán)燒杯的水中,不碰燒杯底,移動(dòng)游碼使天平重新平衡,記下游碼在標(biāo)尺上的刻度值m;③如圖戊所示,松開(kāi)細(xì)線使吊墜緩慢沉底,發(fā)現(xiàn)指針偏向分度盤(pán)左側(cè)。保持游碼位置不變,在右燒杯中滴入體積為V的水,使天平重新平衡;④吊墜密度的表達(dá)式為ρ=。(用m、V、ρ水表示);(5)若第①步中游碼未移到零刻線,這會(huì)使測(cè)得的密度值(選填“偏大”“偏小”或“不變”)?!敬鸢浮坑胰∠?克砝碼32.448.1×103浸沒(méi)偏小【詳解】(1)[1]天平使用前的調(diào)節(jié):若游碼歸零后發(fā)現(xiàn)指針偏左,向右調(diào)平衡螺母,使指針指在分度盤(pán)的中線處。(2)[2]指針偏向分度盤(pán)的右側(cè),說(shuō)明右側(cè)質(zhì)量大,應(yīng)去拿下最小的砝碼,并移動(dòng)游碼,直至天平平衡。[3]用天平來(lái)測(cè)量物體的質(zhì)量時(shí),物體的質(zhì)量等于砝碼的質(zhì)量加上游碼的示數(shù),由圖知游碼標(biāo)尺的分度值為0.2g,則此時(shí)游碼標(biāo)尺對(duì)應(yīng)的質(zhì)量為2.4g,則吊墜的質(zhì)量為(3)[4][5]吊墜的體積等于量筒中水增加的體積,即由可得,吊墜的密為(4)②[6]將拴著細(xì)線的吊墜完全浸沒(méi)在左盤(pán)燒杯的水中,移動(dòng)游碼使天平重新平衡,記下游碼在標(biāo)尺上的刻度值m。④[7]游碼的變化是由于浮力的原理,所以吊墜的浮力F浮=mg;由于吊墜完全浸沒(méi),則吊墜的體積V吊和排開(kāi)水的體積V排相同,根據(jù)F浮=ρ水gV排得由題可知,吊墜的質(zhì)量m吊等于游碼加上在右燒杯中滴入體積為V的水的質(zhì)量,即吊墜密度為(5)[8]若第①步中游碼未移到零刻線,游碼在標(biāo)尺上的刻度值m會(huì)偏大,④中吊墜的浮力F浮偏大,根據(jù)F浮=ρ水gV排求出的V吊=V排偏大,根據(jù)吊墜密度可知,在吊墜質(zhì)量一定時(shí),根據(jù)密度公式計(jì)算出的密度將偏小。29.(2023·江蘇連云港·一模)小芳想利用“曹沖稱象”的原理來(lái)測(cè)量一串珍珠項(xiàng)鏈的密度。她備好如圖所示的器材和足量的水(含取水工具,水的密度為ρ0)進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)步驟如下:①在量筒中裝入適量的水,記下體積V1;②將項(xiàng)鏈浸沒(méi)在量筒的水中,記下體積V2;③往大水槽中加入適量的水,使裝有項(xiàng)鏈的小桶漂浮在水槽的水面上,并記下水面在小桶上的位置;④取出項(xiàng)鏈,往小桶中加水,使桶(選填“內(nèi)”或“外”)水面到達(dá)所記位置,。請(qǐng)你回答下列問(wèn)題:
(1)將實(shí)驗(yàn)步驟④補(bǔ)充完整,并寫(xiě)出需要測(cè)量的物理量;(2)寫(xiě)出珍珠項(xiàng)鏈密度的數(shù)學(xué)表達(dá)式(用已知量和測(cè)量量表示);(3)在滿足前述實(shí)驗(yàn)要求的情況下,大水槽的粗細(xì)對(duì)測(cè)量精確度(選填“有”或“無(wú)”)影響。【答案】外用量筒測(cè)出桶中水的體積V3無(wú)【詳解】[1][2]步驟①和②中,兩體積值相減,可得到項(xiàng)鏈的體積,那么接下來(lái)需要知道項(xiàng)鏈的質(zhì)量,步驟③中,往大水槽中加入適量的水,使裝有項(xiàng)鏈的小桶漂浮在水槽的水面上,并記下水面在小桶上的位置,這位置排開(kāi)水的重力,大小等于項(xiàng)鏈和小桶的重力之和,步驟④中,取出項(xiàng)鏈,往小桶中加水,使桶外水面到達(dá)所記位置,不是桶內(nèi),這樣可以讓排開(kāi)水的重力,還是等于步驟③排開(kāi)水的重力,那么小桶和小桶內(nèi)水的重力之和,大小等于項(xiàng)鏈和小桶的重力之和,即項(xiàng)鏈的重力,大小等于小桶內(nèi)水的重力,只需要知道小桶內(nèi)水的重力,即可得到項(xiàng)鏈的重力,需要知道小桶內(nèi)水的質(zhì)量,水的密度是知道的,把小桶內(nèi)水的體積求出即可,實(shí)驗(yàn)器材有量筒,可以把小桶內(nèi)的水,倒入量筒測(cè)量,得到水的體積V3。(2)[3]由上述解析可知,小桶內(nèi)水的體積為V3,水的密度為ρ0,這些水的質(zhì)量,這些水的重力為項(xiàng)鏈的重力,大小等于這些水的重力,即項(xiàng)鏈的質(zhì)量為項(xiàng)鏈的質(zhì)量為;由步驟①和②,根據(jù)排水法,可知項(xiàng)鏈的體積為根據(jù)密度公式,可得項(xiàng)鏈的密度為項(xiàng)鏈的密度為。(3)[4]在滿足前述實(shí)驗(yàn)要求的情況下,大水槽的粗細(xì)對(duì)測(cè)量精確度有影響;因?yàn)榇值拇笏?,排開(kāi)水時(shí),水面上升得少,測(cè)量不夠精確,細(xì)的大水槽,排開(kāi)水時(shí),水面上升得多,測(cè)量比較精確,所以大水槽的粗細(xì)對(duì)測(cè)量精確度有影響。四、綜合題30.(2023·江蘇常州·一模)學(xué)習(xí)了密度和浮力的相關(guān)知識(shí)后,某學(xué)校綜合實(shí)踐活動(dòng)小組利用彈簧測(cè)力計(jì)、合金塊、細(xì)線、已知密度的多種液體、筆、紙等,設(shè)計(jì)改裝成一支密度計(jì);他們的做法是:在彈簧測(cè)力計(jì)下面掛一個(gè)大小適度的合金塊,分別將合金塊完全浸沒(méi)在水和煤油中,靜止時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示,在彈簧測(cè)力計(jì)刻度盤(pán)上標(biāo)上密度值;再將合金塊分別完全浸沒(méi)在不同的校驗(yàn)液體中,重復(fù)上述操作,反復(fù)校對(duì)檢驗(yàn);這樣就制成一支測(cè)定液體密度的“密度計(jì)”;(g=10N/kg,ρ煤油=0.8×103kg/m3)(1)求合金塊的密度;(2)利用學(xué)過(guò)的公式原理,從理論上推導(dǎo),待測(cè)液體的密度和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)的關(guān)系式;(3)改裝的密度計(jì)刻度(均勻/不均勻)的,改裝后密度計(jì)的分度值為g/cm3,密度為2.0×103kg/m3的刻度應(yīng)該標(biāo)在彈簧測(cè)力計(jì)N的位置。
【答案】4×103kg/m3ρ液=4×103kg/m3﹣F示×103kg/(N?m3)均勻0.22【詳解】(1)[1]根據(jù)稱重法測(cè)浮力F=G﹣F浮和阿基米德原理有3.0N=G﹣ρ水gV=G﹣1.0×103kg/m3×10N/kg×V……①3.2N=G﹣ρ煤油gV=G﹣0.8×103kg/m3×10N/kg×V……②由①②得:V=10-4m3;G=4N,合金塊的密度(2)[2]由②得F示=4N﹣ρ液×10N/kg×10-4m3故待測(cè)液體的密度和彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)的關(guān)系ρ液=4×103kg/m3﹣F示×103kg/(N?m3)……③(3)[3]由③知,ρ液與F示為一次函數(shù)關(guān)系,改裝的密度計(jì)刻度是均勻的。[4][5]由③知,當(dāng)F示=4N時(shí),ρ液=0;當(dāng)F示=0時(shí),ρ液=4×103kg/m3;0﹣4N之間有20個(gè)格,改裝后密度計(jì)的分度值為由③知,決定密度計(jì)量程大小的關(guān)鍵因素是合金塊的密度;把ρ液=2.0×103kg/m3代入③得:F示=2.0N,即密度為2.0×103kg/m3的刻度應(yīng)該標(biāo)在彈簧測(cè)力計(jì)的2.0N位置處。31.(2023·江蘇鎮(zhèn)江·二模)圖甲是一種自動(dòng)蓄水裝置示意圖:力敏電阻固定不動(dòng),下方懸掛一圓柱體(其位置不隨水面變化)。閉合開(kāi)關(guān)S,水泵工作,向空水箱里緩慢注水,當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定高度h0時(shí),水泵自動(dòng)停止注水,此時(shí)柱體浸入水中的深度恰好為其高度的一半。已知:控制電路電源電壓為4.5V,電阻箱R2阻值為10Ω,力敏電阻R1阻值與拉力F的關(guān)系如圖乙所示,柱形物體的質(zhì)量為1.5kg,底面積為10cm2,當(dāng)線圈中電流I≤0.15A時(shí),銜鐵被釋放,忽略線圈電阻,g取10N/kg。(1)由圖乙可知,隨著力敏電阻所受拉力變大,其阻值,隨著水位升高,柱體緩慢浸入水中,柱體對(duì)力敏電阻拉力,線圈中電流(均選填“變大”、“變小”或“不變”);(2)水位達(dá)到設(shè)定高度時(shí),柱形物體浸入水中的深度h為cm;(3)柱形物體的密度為g/cm3;(4)若要降低水位設(shè)定高度h0,下列方法不可行的是;A.適當(dāng)減小電源電壓B.將電阻箱R2的阻值調(diào)小一些C.減少線圈的匝數(shù)D.保持柱狀體形狀和體積不變,換用密度更大的柱形物體
【答案】變小變小變小302.5BD【詳解】(1)[1]由圖乙可知,隨著力敏電阻所受拉力變大,其阻值變小。[2][3]隨著水位升高,柱體緩慢浸入水中,V排變大,由F浮=ρ液gV排可知,F(xiàn)浮變大,力敏電阻所受拉力F拉=G-F浮變小,力的作用是相互的,柱體對(duì)力敏電阻拉力和力敏電阻所受拉力大小相等,所以柱體對(duì)力敏電阻拉力變小,則力敏電阻阻值變大,根據(jù)可知,線圈中電流變小。(2)[4]根據(jù)影響電磁鐵磁性強(qiáng)弱的因素可知,線圈中電流變小,電磁鐵的磁性減弱;當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定高度時(shí),線圈中電流減小為0.15A,銜鐵被釋放,則根據(jù)歐姆定律和電阻的串聯(lián)規(guī)律可得,此時(shí)力敏電阻R1的阻值根據(jù)圖乙可知,當(dāng)R1=20Ω時(shí),力敏電阻受到拉力為12N,柱形物體的重力為G=mg=1.5kg×10N/kg=15N由力的平衡條件可得,柱形物體的浮力為F浮=G-F拉=15N-12N=3N根據(jù)F浮=ρ液gV排可得柱形物體排開(kāi)水的體積則柱形物體浸入水中的深度(3)[5]當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定高度h0時(shí),水泵自動(dòng)停止注水,此時(shí)柱體浸入水中的深度恰好為其高度的一半,故物體的高度為H=2h=2×0.3m=0.6m物體的體積為V=SH=10×10-4m2×0.6m=6×10-4m3物體的密度為(4)[6]ABC.若要使該自動(dòng)蓄水裝置最高警戒水位適當(dāng)降低,柱體浸入水中的體積減小,根據(jù)F浮=ρ液gV排知,浮力減小,根據(jù)F拉=G-F浮知拉力增大,由圖乙知R1的阻值減小,要保持銜鐵被釋放時(shí)的電流不變,若電源電壓不變,根據(jù)知,電路的總電阻不變,故應(yīng)該增大R2的阻值,故B錯(cuò)誤,符合題意;由于R1的阻值減小,要保持銜鐵被釋放時(shí)的電流不變,在R2的阻值不變時(shí),根據(jù)知,應(yīng)當(dāng)適當(dāng)減小電源電壓,故A正確,不符合題意;R1的阻值減小,在R2的阻值不變時(shí),如果線圈的匝數(shù)不變,電流變大,要保持銜鐵被釋放時(shí)的電流不變,可以減小線圈的匝數(shù),故C正確,不符合題意。D.在電源電壓和R2的阻值均不變時(shí),且銜鐵被釋放時(shí)的電流不變,說(shuō)明力敏電阻的阻值不變,則力敏電阻受到的拉力不變,根據(jù)F拉=G-F浮浮知,要使拉力不變,浮力減小,則柱體的重力應(yīng)減小,當(dāng)保持柱體形狀和體積不變,換用密度更小的柱形物體可以減小重力,故D錯(cuò)誤,符合題意。故選BD。五、計(jì)算題32.(2023·江蘇常州·二模)如圖是我國(guó)第二艘航母——首艘國(guó)產(chǎn)航母,該航母相關(guān)參數(shù)為:艦長(zhǎng)304m、艦寬70.5m、滿載吃水10.5m;排水量:57000噸(空載)、67500噸(滿載),動(dòng)力:2×105馬力(馬力是功率單位,1馬力=735W);航速:最大31節(jié)(1節(jié)=1.8km/h);續(xù)航力:8000海里/18節(jié),海上自持能力15天。(g取10N/kg,)(1)該航母滿載時(shí)受到的浮力?(排水量指排開(kāi)水的質(zhì)量,ρ海水≈1.0×103kg/m3)(2)航母以2×105馬力、30節(jié)的速度勻速航行時(shí),受到水的阻力為多少?(3)由于船體太大,航母下水不能直接使用動(dòng)力,這樣對(duì)船體有損害。因此常用的方法是先往干船塢里面注水,讓航母飄浮起來(lái),然后利用拖船緩慢的把航母拖到碼頭。若每艘拖船的最大輸出功率為104馬力,拖動(dòng)航母時(shí)的速度為0.5m/s,航母受到的阻力為航母重力的0.1倍,則拖動(dòng)航母至少需要多少艘拖船?(此時(shí)航母為空載,拖動(dòng)時(shí)航母不提供動(dòng)力。粗略認(rèn)為拖船提供的動(dòng)力等于航母受到的阻力。)【答案】(1)6.75×108N;(2)9.8×106N;(3)4艘【詳解】解:(1)由阿基米德原理可知,航母滿載時(shí)受到的浮力(2)航母以2×105馬力、30節(jié)的速度勻速航行時(shí),受到水的阻力等于牽引力,由P=Fv可得受到水的阻力(3)航母標(biāo)準(zhǔn)排水量為57000噸,航母漂浮時(shí),航母重力等于航母受到浮力,則航母重力則拖力拖船拖動(dòng)航母的速度為0.5m/s,則拖船的總功率每艘拖船的最大輸出功率為104馬力,需要拖船數(shù)量所以至少需要4艘拖船。答:(1)該航母滿載時(shí)受到的浮力為6.75×108N;(2)受到水的阻力為9.8×106N;(3)要把航母拖到碼頭,至少需要4艘拖船。33.(2023·江蘇鹽城·二模)“十年禁漁”使長(zhǎng)江生態(tài)不斷恢復(fù),江面上再現(xiàn)“江豚群舞”的場(chǎng)景。小明利用3D打印機(jī)打印出江豚模型如圖所示,用天平稱出模型的質(zhì)量為36g,將模型放入足夠大的盛滿水的溢水杯中待模型靜止時(shí)共溢出水30g,,,求:(1)模型受到的浮力;(2)模型浸在水中的體積;(3)判斷模型在水中的浮沉情況,并求該打印材料的密度。
【答案】(1)0.3N;(2);(3)【詳解】解:(1)模型受到的浮力(2)由可得,模型浸在水中的體積(3)模型的重力為將模型放入盛滿水的溢水杯中,溢出水30g,根據(jù)阿基米德原理可知,已經(jīng)求得模型受到的浮力為:,由于,所以模型放入水中靜止時(shí)處于沉底狀態(tài);物體的體積等于溢出水的體積為材料的密度為答:(1)模型受到的浮力為;(2)模型浸在水中的體積為;(3)模型在水中處于沉底狀態(tài),該打印材料的密度為。34.(2023·江蘇常州·模擬預(yù)測(cè))如圖是一艘潛水艇,空艇質(zhì)量為,水艙不注海水時(shí)漂浮在海面上;水位達(dá)到倉(cāng)位時(shí),正好懸??;注滿海水時(shí),潛艇沉到海底,此時(shí)海底對(duì)潛水艇的支持力為。海水密度,取,求:(1)潛水艇的水艙最多可以注入多少立方米的海水?(2)潛水艇的總體積是多少?(3)空倉(cāng)漂浮時(shí),潛水艇露出海面的體積是多少?【答案】(1);(2);(3)【詳解】解:(1)水艙未充海水時(shí),因潛艇漂浮時(shí)受到的浮力和自身的重力相等,所以,可得潛水艇的水艙最多注入海水的重力,則潛水艇懸浮時(shí),有潛水艇沉底時(shí),有潛水艇懸浮和沉底時(shí)的浮力相同,即所以潛水艇的水艙最多可以注的海水質(zhì)量為潛水艇的水艙最多可以注的海水的體積為(2)根據(jù)題意可知,潛水艇懸浮時(shí),有由得潛水艇的總體積為(3)根據(jù)題意可知,空倉(cāng)漂浮時(shí),潛水艇排開(kāi)海水的體積為潛水艇露出海面的體積為答:(1)潛水艇的水艙最多可以注入的海水;(2)潛水艇的總體積是;(3)空倉(cāng)漂浮時(shí),潛水艇露出海面的體積是。35.(2023·江蘇宿遷·模擬預(yù)測(cè))俄烏沖突的不斷升級(jí),啟發(fā)著我國(guó)國(guó)防裝備要往多功能化方向發(fā)展。我國(guó)自主研制的一款新型氣墊兩棲登陸艇,它的質(zhì)量約1.2×108kg。底面積約為500m2(海水密度約為1.0×103kg/m3)。計(jì)算:(1)登陸艇漂浮在海面上時(shí),排開(kāi)水的體積是多少米3;(2)登陸艇靜止在水平海灘上時(shí),對(duì)海灘的壓強(qiáng)為多大?(3)登陸艇1分鐘用3.0×104N的推進(jìn)力勻速航行了1.2km,登陸艇發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是多少?【答案】(1)1.2×105m3;(2)2.4×106Pa;(3)6×105W【詳解】解:(1)登陸艇的重力為因?yàn)榈顷懲≡诤C嫔?,所以登陸艇受到的浮力為根?jù)可得,排開(kāi)水的體積為(2)登陸艇靜止在水平海灘上,登陸艇對(duì)水平海灘的壓力登陸艇對(duì)水平海灘的壓強(qiáng)為(3)登陸艇用3.0×104N的推進(jìn)力勻速航行了1.2km,登陸艇所做的功為登陸艇發(fā)動(dòng)機(jī)的功率答:(1)排開(kāi)水的體積是1.2×105m3;(2)登陸艇對(duì)水平海灘的壓強(qiáng)為2.4×106Pa;(3)登陸艇發(fā)動(dòng)機(jī)的功率是6×105W。36.(2023·江蘇蘇州·模擬預(yù)測(cè))用如圖所示的滑輪組將重100N的物體勻速提升2m,拉力F為50N;如果將該滑輪組與其它部件組合成一監(jiān)控水庫(kù)水位的模擬裝置(如圖所示),整個(gè)模擬裝置是由長(zhǎng)方體A和B、滑輪組、輕質(zhì)杠桿CD、電子秤等組成。杠桿始終在水平位置平衡。已知OC∶OD=1∶2,A的體積為0.02m3,A重為450N,B重為300N,不計(jì)繩重與摩擦(ρ水=1.0×103kg/m3)。求:(1)水位上漲到A的上表面時(shí),A受到的浮力;(2)水位上漲過(guò)程中,當(dāng)A物體五分之三露出水面時(shí),電子秤所受的壓力?!敬鸢浮浚?)200N;(2)230N【詳解】解:(1)當(dāng)水位上漲到A的上表面時(shí),A浸沒(méi)在水中,所以A排開(kāi)水的體積為V排=VA=0.02m3所以A受到的浮力為F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m3=200N(2)水位上漲過(guò)程中,當(dāng)A物體露出水面時(shí),A排開(kāi)水的體積為物體A此時(shí)受到的浮力為F浮'=ρ水gV排'=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.008m3=80N物體A受到浮力、重力和滑輪組的拉力,三力平衡,所以滑輪組的拉力為F′=GA-F浮′=450N-80N=370N根據(jù)力的作用的相互性可知,物體A對(duì)滑輪組拉力F′′=F′=370N不計(jì)繩重與摩擦,用如圖所示的滑輪組將重100N的物體勻速提升2m,拉力F為50N,則動(dòng)滑輪的重力為G動(dòng)=3F-G=3×50N-100N=50N滑輪組繩子自由端的拉力為根據(jù)力的作用的相互性可知,繩子轉(zhuǎn)自由端對(duì)杠桿C端拉力與杠桿C端受到拉力大小相等,大小FC=140N。杠桿始終在水平位置平衡,O為支點(diǎn),由杠桿平衡條件有Fc·OC=FD·OD變形代入數(shù)據(jù),解得繩子對(duì)D端拉力為70N,所以B物體受到拉力為FB拉=FD=70NB物體受到的拉力、電子秤的支持力與B的重力平衡,所以B受到的支持力為F支=GB-FB拉=300N-70N=230N所以電子秤受到B物體對(duì)它的壓力大小等于230N。答:(1)水位上漲到A的上表面時(shí),A受到的浮力為200N;(2)水位上漲過(guò)程中,當(dāng)A物體五分之三露出水面時(shí),電子秤所受的壓力為230N。(建議用時(shí):20分鐘)一、單選題1.(2023·江蘇常州·統(tǒng)考中考真題)為拯救瀕危物種中華鱘,生物學(xué)家在放養(yǎng)的中華鱘身上拴上定位硬殼膠囊。數(shù)天后,膠囊與潛入水中的中華鱘脫離,最終漂浮于江面發(fā)射定位信號(hào),脫離后,膠囊受到的浮力隨時(shí)間變化的關(guān)系為下列圖中的()
A.
B.
C.
D.
【答案】D【詳解】當(dāng)膠囊未離開(kāi)水面時(shí),排開(kāi)水的體積不變,由阿基米德原理可知,該過(guò)程中膠囊受到的浮力大小不變;當(dāng)膠囊露出水面且穩(wěn)定前,排開(kāi)水的體積不斷減小,由阿基米德原理可知,膠囊受到的浮力不斷減小;當(dāng)膠囊最終漂浮在水面時(shí),排開(kāi)水的體積不再變化,由阿基米德原理可知,此時(shí)受到的浮力不再變化。故ABC不符合題意,D符合題意。故選D。2.(2023·江蘇泰州·統(tǒng)考中考真題)用硬質(zhì)塑料瓶、透明膠帶、螺母、塑料管、容器和水等,制作如圖所示的潛水艇模型(不計(jì)進(jìn)排氣管體積),然后將模型放入水中,使其上浮或下沉。下列說(shuō)法正確的是()
A.當(dāng)模型漂浮于水面時(shí),它受到的浮力小于重力B.向瓶中充氣時(shí),瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)變大,模型將下沉C.從瓶中抽氣時(shí),模型會(huì)下沉,它受到的浮力將變小D.讓原本在較淺處懸浮的模型下潛至更深處懸浮,應(yīng)使瓶?jī)?nèi)的水先增加后減少【答案】D【詳解】A.當(dāng)模型漂浮于水面時(shí),由浮沉條件可知,它受到的浮力等于重力,故A錯(cuò)誤;B.向瓶中充氣時(shí),瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)變大,瓶?jī)?nèi)水被排出來(lái),模型重力將變小,小于浮力,模型將上浮,故B錯(cuò)誤;C.從瓶中抽氣時(shí),瓶?jī)?nèi)氣體壓強(qiáng)變小,水進(jìn)入瓶?jī)?nèi),模型重力將變大,大于浮力,模型會(huì)下沉,此時(shí)排開(kāi)水的體積不變,根據(jù)阿基米德原理可知,它受到的浮力不變,故C錯(cuò)誤。D.潛水艇是依靠改變自身重力實(shí)現(xiàn)浮沉的,讓原本在較淺處懸浮的模型下潛至更深處懸浮,此時(shí)應(yīng)向外抽氣,讓水進(jìn)入瓶中,是模型受到的重力大于浮力,實(shí)現(xiàn)下沉;然后停止抽氣,接著適當(dāng)充氣,向外排水,使模型的重力等于浮力而懸浮,所以瓶?jī)?nèi)氣體是先減少后增加,瓶?jī)?nèi)的水先增加后減少,故D正確。故選D。3.(2023·江蘇宿遷·統(tǒng)考中考真題)在科技晚會(huì)上,小明給大家展示了一個(gè)“聽(tīng)話”的小瓶子,通過(guò)調(diào)節(jié)滑片,就可以讓小瓶子上浮、下沉或懸停在水中,它的原理如圖所示(磁鐵固定在活塞上)閉合開(kāi)關(guān)S后,移動(dòng)滑片P,使小瓶子懸停在圖示位置。對(duì)此,以下分析正確的是()
A.電磁鐵的右端為S極B.若將滑片P向右移,小瓶子將會(huì)上浮C.小瓶子下沉?xí)r,小瓶子中的氣體密度變小D.小瓶子上浮時(shí),小瓶子的瓶口處受到水的壓強(qiáng)保持不變【答案】B【詳解】A.由圖可知,該電路為串聯(lián)電路,電流從螺線管的右側(cè)流入,根據(jù)安培定則可知,電磁鐵的右端是N極,故A錯(cuò)誤;B.若將滑片P向右移,滑動(dòng)變阻器接入電路的阻值變大,電路的電流變小,電磁鐵的磁性變?nèi)?,電磁鐵與磁鐵排斥作用變小,活塞向左運(yùn)動(dòng),大瓶?jī)?nèi)空氣氣壓變小,小瓶子的水會(huì)擠出來(lái),小瓶子重力變小,重力小于浮力,小瓶子將上浮,故B正確;C.小瓶子進(jìn)水重力大于浮力下沉?xí)r,故小瓶子上面的空氣的體積會(huì)變小,質(zhì)量不變,故密度變大,故C錯(cuò)誤;D.小瓶子上浮時(shí),根據(jù)可知小瓶子的瓶口處受到水的壓強(qiáng)變小,故D錯(cuò)誤。故選B。二、填空題4.(2023·江蘇南通·統(tǒng)考中考真題)小明探究“怎樣使物體上浮”,將體積相等的兩個(gè)物體A、B浸沒(méi)在水中,松開(kāi)手,物體靜止時(shí)如圖甲所示。(g取10N/kg)
(1)如圖乙所示,選擇物體A進(jìn)行實(shí)驗(yàn),用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)出其重力GA=N,浸沒(méi)在水中受到的浮力FA=N,A的體積VA=cm3;(2)測(cè)出物體B的重力GB,發(fā)現(xiàn)GB小于(選填“GA”或“FA”),初步得到物體上浮的條件;(3)將物體A從水中提起的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大,你認(rèn)為可能的原因是?!敬鸢浮?1.5150FA水對(duì)物體A有阻力作用【詳解】(1)[1]由乙圖可知,測(cè)力計(jì)吊著物體在空氣中靜止時(shí),測(cè)力計(jì)示數(shù)為4N,此時(shí)測(cè)力計(jì)示數(shù)等于物體的重力,即A物體的重力GA=4N。[2]A浸沒(méi)在水中,測(cè)力計(jì)示數(shù)為2.5N,根據(jù)稱重法測(cè)浮力可知,A物體受到的浮力為FA=G-F示=4N-2.5N=1.5N[3]根據(jù)阿基米德原理可得,物體排開(kāi)水的體積為由于A浸沒(méi)在水中,所以A的體積為VA=V排=1.5×10-4m3=150cm3(2)[4]由于A、B體積相等,當(dāng)B全部浸沒(méi)在水中時(shí),受到的浮力FB′=FA。由圖甲可知,B部分浸入水中,根據(jù)阿基米德原理可知,B受到的浮力FB<FB′=FA測(cè)出物體B的重力GB,發(fā)現(xiàn)GB小于FA,即可得出初步得到物體上浮的條件。(3)[5]將物體A從水中提起的過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)變大,可能的原因是水對(duì)物體有阻力作用。5.(2023·江蘇徐州·統(tǒng)考中考真題)如圖所示,用輕質(zhì)薄壁的塑料瓶、透明膠帶、鐵質(zhì)螺母和塑料軟管制作潛水艇模型。潛水艇在水中受到浮力的方向是。潛水艇通過(guò)改變來(lái)實(shí)現(xiàn)浮與沉,因此需要選擇質(zhì)量合適的螺母作為配重。如果塑料瓶的容積為V,水的密度為ρ水,鐵的密度為ρ鐵,要讓瓶?jī)?nèi)有一半水時(shí),潛水艇恰能在水中懸浮,則所選螺母質(zhì)量的表達(dá)式為m=。
【答案】豎直向上自重【詳解】[1]浸在液體中的物體受到向上的力,叫做浮力,浮力的方向是豎直向上的。[2]圖示潛水艇浸沒(méi)在水中,排開(kāi)水的體積不變,所受的浮力不變,是通過(guò)改變塑料瓶中的水的重力來(lái)改變浮力和重力的大小關(guān)系而實(shí)現(xiàn)沉浮的,所以是通過(guò)改變自重來(lái)實(shí)驗(yàn)沉浮的。[3]設(shè)螺母的體積為V螺母,塑料瓶浸沒(méi)在水中,排開(kāi)水的體積等于塑料瓶與螺母的總體積,受到的浮力塑料瓶中水的體積瓶中水的質(zhì)量瓶中水的重力潛水艇懸浮,所受的浮力等于自身的總重,有F浮=G總=G水+G螺母即解得,螺母的質(zhì)量6.(2023·江蘇連云港·統(tǒng)考中考真題)“銅壺滴漏”是中國(guó)古代的計(jì)時(shí)工具,距今700多年。如圖所示,它上面有三個(gè)壺,分別是日壺、月壺和星壺,也叫送水壺,最下面的壽壺也叫受水壺。日、月、星壺側(cè)面底部都有一個(gè)龍頭形滴水口,壺蓋上開(kāi)有一個(gè)進(jìn)水孔,小水滴從日壺滴進(jìn)月壺,再?gòu)脑聣氐芜M(jìn)星壺,最后進(jìn)入受水壺。受水壺裝有兩個(gè)重要部件:一個(gè)是豎立在壺蓋正中的銅尺,上有時(shí)辰刻度,從下到上分別為:子、丑、寅、卯、辰、巳、午、未、申、酉、戌、亥。每個(gè)時(shí)辰是兩個(gè)小時(shí),其中子時(shí)代表23:00~1:00,丑時(shí)代表1:00~3:00……以此類推;另一個(gè)是浮箭,由小木塊上連接一把木尺組成,隨著受水壺里水量的增加,浮箭自然同步上升。觀看浮箭頂端指示的銅尺刻度,就可以知曉當(dāng)時(shí)、當(dāng)?shù)氐臅r(shí)間了。請(qǐng)根據(jù)以上信息并結(jié)合所學(xué)知識(shí),回答下面問(wèn)題:
(1)如圖是14∶00浮箭頂端指示的部分銅尺位置的示意圖,其中正確的是。(2)若浮箭的重力為G,在受水壺中所受的浮力為,則G(選填“>”“=”或“<”)。隨著受水壺水位的升高,浮箭下部小木塊浸沒(méi)在水中的深度,受水壺壺底受到水的壓強(qiáng)。若想測(cè)量1個(gè)時(shí)辰浮力對(duì)浮箭做的功,還需要測(cè)量。【答案】C=不變變大浮箭上升的高度【詳解】(1)[1]分析可知,14:00在13:00~15:00之間,為未時(shí),所以浮箭指向未。故ABD錯(cuò)誤,C正確。故選C。(2)[2]浮箭漂浮,處于二力平衡狀態(tài),浮箭的重力為G,在受水壺中所受的浮力為F浮,則G=F浮。[3][4]隨著受水壺水位的升高,浮箭也跟著上升,浮力不變,故浮箭下部小木塊浸沒(méi)在水中的深度不變,受水壺壺底受到水的壓強(qiáng)變大。[5]若想測(cè)量1個(gè)時(shí)辰浮力對(duì)浮箭做的功,還需要測(cè)量浮箭上升的高度。三、實(shí)驗(yàn)題7.(2023·江蘇蘇州·統(tǒng)考中考真題)綜合實(shí)踐活動(dòng)課上,小明用一根長(zhǎng)約20cm的圓柱狀飲料吸管、一段細(xì)鐵絲、石蠟和水等制作了一個(gè)簡(jiǎn)易密度計(jì)。制作時(shí),小明先將吸管兩端剪平,鐵絲密繞成小團(tuán)后塞入吸管一端,再用石蠟將該端口堵住密封;接著,將吸管置于水中使其處于豎直漂浮狀態(tài)(圖甲),用筆在吸管上標(biāo)記此時(shí)水面位置O;取出吸管,量出O點(diǎn)至封口端的距離H,通過(guò)分析與計(jì)算,在吸管上分別確定密度值0.8、0.9、1.0、1.1的位置并標(biāo)上密度值。
使用時(shí),將密度計(jì)靜置于待測(cè)液體中,讀出吸管壁上液面處的數(shù)值即為液體密度。(1)O位置處的刻度值為;(2)吸管漂浮在其他液體中時(shí)(圖乙),液面下方的深度h=(用、、H表示);(3)管壁上標(biāo)注的4個(gè)刻度值,相鄰兩刻度值之間的距離(相等/不相等);(4)小明突發(fā)奇想,將制作好的密度計(jì)內(nèi)鐵絲從吸管上端倒出,纏繞到底部外側(cè),其它沒(méi)有變化(圖丙),他用這樣“改裝”后的密度計(jì)測(cè)同一液體密度,測(cè)量結(jié)果(偏大/偏小/無(wú)變化);(5)若增加塞入吸管中鐵絲的質(zhì)量,則制作的密度計(jì)精確程度將?!敬鸢浮?.0不相等偏大變高【詳解】(1)[1]密度計(jì)豎直漂浮在水中時(shí),水面位于圖中O處,說(shuō)明此時(shí)密度計(jì)在O處顯示的密度值應(yīng)該為水的密度,所以則O處應(yīng)標(biāo)為1g/cm3(2)[2]由題意知密度計(jì)漂浮在水面上時(shí),V排=SH,則有F浮=G物,即當(dāng)密度計(jì)漂浮在密度為ρ液的液體中時(shí),V排液=Sh,則有F浮液=G物,即可得解得(3)[3]由可知,h和ρ液是反比例函數(shù),刻度分布不均勻。(4)[4]小明把吸管中的細(xì)鐵絲拿出來(lái),纏繞在吸管的下端,再用這支密度計(jì)去測(cè)量液體的密度,此時(shí)排開(kāi)液體的體積不變,因吸管排開(kāi)液體的體積等于排開(kāi)液體的總體積減去銅絲的體積,所以,吸管排開(kāi)液體的體積減小,會(huì)上浮一些,測(cè)得的密度值偏大,即測(cè)出的同一液體密度值偏大。(5)[5]為了使測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確,使密度計(jì)上兩條刻度線之間的距離大一些,增加塞入吸管中鐵絲的質(zhì)量,從而獲得更大的重力,即浮力更大,排開(kāi)體積更大,由V=sh可知,S不變,即可使h變大,據(jù)此設(shè)計(jì)精確程度更高。四、計(jì)算題8.(2023·江蘇常州·統(tǒng)考中考真題)南京長(zhǎng)江大橋于1968年建成,是長(zhǎng)江上第一座中國(guó)自行設(shè)計(jì)和建造的鐵路、公路兩用橋梁.近年來(lái),航行船舶逐漸大型化,橋墩遭受船舶撞擊的風(fēng)險(xiǎn)不斷增大。為此,2023年春季,工程師為橋墩加裝保護(hù)鎧甲并展開(kāi)觀測(cè)。,g取。①拖拽:如圖甲所示,拖船拖拽兩個(gè)“C”形組件,在江面勻速直線行駛,抵達(dá)橋墩處。行駛過(guò)程中拖船的動(dòng)力為,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的效率為40%,。②合圍:將兩個(gè)“C”形組件環(huán)繞在橋墩外圍,合圍成“O”型鎧甲。鎧甲漂浮在水中,側(cè)邊豎直,上下表面積相同,如圖乙所示。鎧甲密度為,露出水面的高度為。③觀測(cè):上游暴雨、江水上漲過(guò)程中,由于流水沖擊,鎧甲與橋墩發(fā)生擠壓,此時(shí)靜止的鎧甲在水面下的深度為,如圖丙所示.鎧甲上表面面積。問(wèn):(1)拖拽過(guò)程消耗柴油的質(zhì)量?(2)乙圖中,漂浮的鎧甲在水面下的深度?(3)丙圖中,鎧甲受到橋墩施加的摩擦力的大小和方向?
【答案】(1)250kg;(2)1.4m;(3)摩擦力方向豎直向下,大小為【詳解】解:(1)拖船拖拽兩個(gè)“C”形組件,在江面勻速直線行駛20km,行駛過(guò)程中拖船的動(dòng)力為,則拖船的動(dòng)力做的功為根據(jù)可知,柴油放出的熱量為則拖拽過(guò)程消耗柴油的質(zhì)量為(2)設(shè)鎧甲上表面面積為S,鎧甲的高度為H,因鎧甲漂浮在水面上,根據(jù)浮沉條件可知即代入數(shù)據(jù)得解得故漂浮的鎧甲在水面下的深度為(3)鎧甲上下表面積相同,上表面面積,則鎧甲的體積為鎧甲的重力為鎧甲在水面下的深度為1.5m,則鎧甲受到的浮力為因鎧甲處于靜止?fàn)顟B(tài),故鎧甲受到橋墩施加的摩擦力的方向豎直向下,其大小為答:(1)拖拽過(guò)程消耗柴油的質(zhì)量為1000kg;(2)乙圖中,漂浮的鎧甲在水面下的深度為1.2m;(3)丙圖中,鎧甲受到橋墩施加的摩擦力的大小為,方向豎直向下。9.(2023·江蘇無(wú)錫·統(tǒng)考中考真題)2023年5月13日,“恩平20—4鉆采平臺(tái)”的安裝,創(chuàng)造了我國(guó)海上油氣平臺(tái)浮托安裝重量的新紀(jì)錄,浮托安裝類似于運(yùn)動(dòng)員挺舉過(guò)程,巧妙地利用海上潮汐的自然力進(jìn)行安裝。如圖所示,漲潮時(shí),工程船托運(yùn)平臺(tái)組塊駛?cè)胍呀?jīng)固定在海中的導(dǎo)管架的槽口,落潮時(shí)把平臺(tái)組塊插尖順勢(shì)從高位下降安裝到導(dǎo)管架接口上。工程船滿載時(shí)的排水量為,所安裝的平臺(tái)組塊質(zhì)量為。(g?。?)工程船滿載航行在海面上時(shí),受到的浮力為多大?(2)平臺(tái)組塊所受重力大小為多少?(3)若漲潮前,插尖低于接口,漲潮時(shí),工程船和平臺(tái)組塊緩慢向上浮起,使得插尖比接口高。則在此過(guò)程中,工程船對(duì)平臺(tái)組塊豎直向上做功為多少?
【答案】(1)5.35×108N;(2)1.55×108N;(3)3.1×108J【詳解】解:(1)工程船滿載時(shí)的排水量為,航行在海面上時(shí),處于漂浮狀態(tài),由沉浮條件可知,受到的浮力等于重力(2)平臺(tái)組塊質(zhì)量為,則平臺(tái)組塊所受重力(3)若漲潮前,插尖低于接口,漲潮時(shí),插尖比接口高,則工程船對(duì)平臺(tái)組塊豎直向上做功為克服平臺(tái)組塊重力做功答:(1)工程船滿載航行在海面上時(shí),受到的浮力為5.35×108N;(2)平臺(tái)組塊所受重力大小為1.55×108N;(3)工程船對(duì)平臺(tái)組塊豎直向上做功為3.1×108J。10.(2023·江蘇揚(yáng)州·統(tǒng)考中考真題)一個(gè)獎(jiǎng)牌掛在彈簧測(cè)力計(jì)下,示數(shù)為。當(dāng)獎(jiǎng)牌浸沒(méi)在水中時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為。已知,取。求:(1)獎(jiǎng)牌
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