(2021·安徽)小华按图示的步骤进行探究浮力的实验;
A. 在弹簧测力计下悬桂个金属球,如图甲所示,弹簧测力计的示数为2.6N;
B. 将金属球浸没在水中,弹簧测力计的示数如图乙所示;
C. 将金属球从水中取出并擦干水分,再将它浸没在另一种液体中,弹簧测力计的示数如图丙所示。
由实验可知,金属球浸没在水中时受到的浮力大小为______N,图丙中液体的密度______(选填“大于”“等于”或“小于”)水的密度。
【答案】 (1). 1.0 (2). 小于
【解析】
[1]甲图中弹簧测力计的示数等于金属球的重力。由图乙可知,弹簧测力计分度值为0.2N,则金属球浸没在水中时弹簧测力计的示数为1.6N。故金属球浸没在水中时受到的浮力大小为
F浮=G-F示=2.6N-1.6N=1.0N
[2]由图丙可知,弹簧测力计的示数为1.8N,则金属球浸没在液体中时受到的浮力大小为
=G-=2.6N-1.8N=0.8N
与浸没在水中相比,金属球排开液体的体积相同,在液体中受到的浮力小于在水中受到的浮力,根据F浮=ρ液gV排可知,图丙中液体的密度小于水的密度。
1.(2020安徽)某同学想测量一种液体的密度。他将适量的待测液体加人到圆柱形平底玻璃容器里,然后一起缓慢放人盛有水的水槽中。当容器下表面所处的深度h1= 10cm时,容器处于直立漂浮状态,如图a所示。(已知容器的底面积S=25cm2 ,ρ水=1.0×103kg/m2,g取10N/kg)
(1)求水对容器下表面的压强;
(2)求容器受到的浮力;
(3)从容器中取出100cm3的液体后,当容器下表面所处的深度h2=6.8cm时,容器又处于直立漂浮状态,如图b所示。求液体的密度。
【答案】(1)1000Pa;(2)2.5N;(3)0.8×103kg/m³
【解析】
【详解】(1)水对容器下表面的压强
p1=ρ水gh1=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa
(2)容器受到的浮力
F浮=p1S=1000Pa×25×10-4m2=2.5N
(3)图a中容器漂浮,所以容器和容器中液体总重力等于此时所受的浮力,即
G液+G容=F浮
此为①式,
图b中,水对容器下表面的压强
p2=ρ水gh2=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.068m=680Pa
此时,容器受到的浮力
F浮'=p2S=680Pa×25×10-4m2=1.7N
容器和容器中液体总重力也等于此时所受的浮力,即
G液'+G容=F浮'
此为②式,
由①②两式得,取出液体的重力
∆G液=F浮-F浮'=2.5N-1.7N=0.8N
取出液体的质量
液体密度
答:(1)水对容器下表面的压强为1000Pa;
(2)求容器受到的浮力为2.5N;
(3)液体的密度为0.8×103kg/m3。
2.(2019安徽)将底面积S=3×10-3m2高h=0.1m的铝制圆柱体,轻轻地放人水槽中,使它静止于水槽底部,如图所示(圆柱体的底部与水槽的底部不密合),此时槽中水深=0.05m(已知ρ铝=2.7×103kg/m3,ρ水=1.0×103kg/m3.g取l0N/kg).求
(1)水对圆柱体底部压强P1
(2)圆柱体受到的浮力F浮;
(3)圆柱体对水槽底部的压强P2.
【答案】(1)5×102Pa (2)1.5N (3)2.2×103Pa
【解析】
【详解】(1)水的深度h1=0.05m,则水对圆柱体底部的压强:=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.05m=500Pa;
(2)由图可知,圆柱体浸在水中的体积:=3×10-3m2×0.05m=1.5×10-4m3,根据阿基米德原理可得,圆柱体所受的浮力:=1.0×103kg/m3×1.5×10-4m3×10N/kg=1.5N;
(3)圆柱体的重力:=2.7×103kg/m3×3×10-3m2×0.1m×10N/kg=8.1N;圆柱体静止于水槽底部,由力的平衡条件可知圆柱体对水槽底部的压力:F压=G铝-F浮=8.1N-1.5N=6.6N,则圆柱体对水槽底部的压强:.
3.(2018安徽)重为200N的方形玻璃槽,底面积为0.4m2,放在水平台面上,向槽中加水至水深0.3m(已知=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,玻璃槽的侧壁厚度不计)
(1)求水对槽底部的压强和槽底对水平台面的压强;
(2)将边长为20cm的正方体物块轻轻放入水中,当其静止时,测出该物块露出水面的高度为5cm,求该物块的密度;
(3)用力F垂直向下作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为2cm并保持静止,求此时力F的大小。
【答案】(1)3500Pa;(2)0.75×103kg/m3;(3)12N
【解析】分析:(1)①利用计算水对槽底部的压强;
②玻璃槽对水平台面的压力等于玻璃槽与水的重力之和,水的重力利用 和可求,然后利用计算玻璃槽对水平台面的压强;
(2)物体漂浮,则浮力等于重力,根据和可列出等式,求解该物块的密度;
(3)根据力的平衡可知,力F的大小等于物块增大的浮力。据此计算F的大小。
解答:(1)水对槽底部的压强:;水的体积:,根据和可得,水的重力:,玻璃槽对水平台面的压力:,玻璃槽对水平台面的压强:;
(2)正方体物块轻轻放入水中,当其静止时,处于漂浮状态,所以F浮=G水木,根据和可得:,代入数值可得:,解得:;
(3)根据力的平衡可知,力F的大小等于物块增大的浮力,即:。
答:(1)求水对槽底部的压强和槽底对水平台面的压强分别为3×103Pa、3.5×103Pa;
(2)该物块的密度为0.75×103kg/m3;
(3)此时力F的大小为12N。
【点睛】此题考查压强、密度和浮力的计算,同时考查重力、密度公式的应用、物体浮沉条件及其应用,是一道综合性较强的题目,关键是知道利用物体好物体漂浮,并知道玻璃槽对水平台面的压力等于玻璃槽与水的重力之和。
4.(2017安徽)如图a所示,一长方体木块质量为0.12kg,高为4.0cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0cm,如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没水中且保持静止状态。已知水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:
(1)木块的密度ρ木
(2)细线对木块的拉力F.
【答案】(1)0.5×103kg/m3 (2)1.2N
【解析】
(2)物体在水中处于静止状态,受竖直向上的浮力,竖直向下的拉力和物块的重力,
又
所以
答:(1)木块的密度ρ木为0.5×103kg/m3.(2)细线对木块的拉力F等于1.2N。
考点:密度 浮力
【2021年安徽各县区模拟冲刺】
一、单选题
1.(2021·安徽合肥市·九年级二模)在家庭实验室中,小明把一个鸡蛋放入盛水的杯中,鸡蛋沉在杯底,如图甲所示;现向杯中加盐,鸡蛋悬浮,如图乙所示;再加盐鸡蛋漂浮,如图丙所示。下列判断正确的是( )
A.三种情况中液体的密度
B.鸡蛋排开液体的质量
C.鸡蛋在三种情况下的液体中受到的浮力
D.液体对杯底的压强
【答案】C
【解析】AC.鸡蛋在甲中沉入水底,则
ρ甲<ρ鸡蛋,F甲<G
在图乙中悬浮,则
ρ乙=ρ鸡蛋,F乙=G
在图丙中漂浮,则
ρ丙>ρ鸡蛋,F丙=G
所以液体的密度
ρ甲<ρ乙<ρ丙
鸡蛋受到的浮力
F甲<F乙=F丙
故A错误;C正确;
B.由于
F浮=G排=m排g
可知:鸡蛋排开液体的质量
m甲<m乙=m丙
故B错误;
D.由于向杯中不断加盐,则容器里液体重力
G甲<G乙<G丙
由于盛水的杯是柱状容器,液体对容器底的压力F=G,则
F甲<F乙<F丙
由可知,液体对容器底的压强
p甲<p乙<p丙
故D错误。
故选C。
2.(2021·安徽合肥市·九年级一模)有两个形状和大小均相同的圆台形容器按如图所示放置。两容器中装有等高的水,且底部都粘有一个质量和体积都相同的木质球。现使两球脱离底部,最终浮于水面静止。木球上升过程中体积不变,该过程中重力对两球做的功分别为W甲和W乙,则( )
A.W甲>W乙 .W甲=W乙 .W甲 【解析】已知两图中木球的质量、体积均相同,它们露出水面至漂浮时,排开水的体积减小,水面降低;由图可知,甲容器上部较粗(横截面积较大),由体积公式可知,木球浮上水面后甲水面下降的高度较小, 由于甲水面下降的高度较小,故甲图中小球上升的高度较大,根据W=Gh可知,甲图中小球克服重力做功较多,该过程中重力对两球做的功有W甲>W乙,故A符合题意,BCD不符合题意。 故选A。 二、实验题 3.(2021·安徽合肥市·九年级二模)小明利用天平、圆柱形玻璃杯、适量的水、细针等器材测量一个小木块(不吸水)的密度。 (1)调节天平平衡后,按照以下步骤进行实验: ①将小木块放在天平左盘,天平平衡时右盘中所加砝码和游码的位置如图所示; ②将玻璃杯中装满水,用细针缓慢地将木块压入水中,使之浸没,测出溢出水的质量为; ③测得出小木块的密度是_________________。 (2)小明又找了一把刻度尺,不用天平又设计另一个方案测出了木块的密度,请你将下列实验步骤补充完整: ①在玻璃杯中装入适量的水,用刻度尺测出杯中水的深度为h0; ②将木块放入玻璃杯中,待其静止时用刻度尺测出水的深度为; ③用细针缓慢地把木块压入水中,使之浸没,用刻度尺测出杯中水的深度为(水不溢出); ④小木块密度的表达式:_________(用测量的物理量和已知量的符号表示,水的密度为)。 【答案】0.62 【解析】(1)③[1]如图所示,小木块的质量 m=10g+5g+3.6g=18.6g 木块的体积 木块的密度 (2)[2]因为木块漂浮在水面上受到的浮力等于重力,所以 G=F浮=ρ水gV排 设玻璃杯的底面积为S,木块排开水的体积为 V排=S(h1-h0) 木块重力 G=F浮=ρ水gS(h1-h0) 木块的质量 m==ρ水S(h1-h0) 当木块压入烧杯中,用刻度尺测出此时玻璃杯中水的深度h2。小木块的体积为 V=S(h2-h0) 小木块的密度 4.(2021·安徽合肥市·九年级开学考试)小明用如图所示的装置探究“影响浮力大小的因素”,(已知ρ水=1.0×103kg/m3) (1)小明利用图1甲所示的实验装置,将圆柱体合金块慢慢浸入水中时,根据测得的实验数据,作出了弹簧测力计示数F示与合金块下表面所处深度h的关系图象(如图2中①所示)。分析图象可知,浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成______。 (2)将合金块分别浸没在水和某液体中(如图1乙、丙所示),比较图1甲、乙、丙可知:______。 (3)丙图中液体的密度为ρ液=______g/cm3。 【答案】正比 浸没在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关 0.8 【解析】(1)[1]由图2可知,下表面所处深度0-6cm时,弹簧测力计的示数随着深度的增加变小,6cm后不变的,而测力计的示数等于合金块的重力减去合金块浸在液体中受到的浮力,所以此实验过程中浮力先变大后不变。由图象可知,合金块完全浸没在水中时所受的浮力为 F浮=G-F′=4N-3N=1N 则下表面所处深度0-6cm时,浮力增大,6cm后浮力不变,F浮随h的变化的关系图象,如下图所示: 由图象可知,当h≤6cm时,浸在水中的物体所受浮力的大小与浸入水中的深度成正比,而排开水的体积与浸入水中的深度成正比,所以浸在水中的物体所受浮力的大小跟它排开水的体积成正比。 (2)[2]分析比较甲、乙、丙可知,合金块排开液体的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,即受到的浮力不同,说明浮力大小跟液体的密度有关。 (3)[3]由图甲可知,合金块的重力G=4N,由图丙可知,金属块浸没在某液体中时弹簧测力计的示数F″=3.2N,则合金块完全浸没在某液体中时所受的浮力 F浮′=G-F″=4N-3.2N=0.8N 因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以 则液体的密度为 ρ液=×1.0×103kg/m3=0.8×103kg/m3=0.8g/cm3 三、计算题 5.(2021·安徽合肥市·九年级二模)底面积为100cm2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400cm3、重为2.4N的木块A轻放入容器内的水中,静止后水面的高度为20cm,如图甲所示:若将一重为3.6N的物体B用细绳系于A的下方,使A恰好浸没在水中静止,如图乙所示(水未溢出),不计绳重及其体积,求: (1)图甲中木块A静止时浸入水中的体积; (2)物体B的密度; (3)图乙中水对容器底部的压强。 【答案】(1)2.4×10-4m3;(2)1.8×103kg/m3;(3)2360Pa 【解析】解:(1)因为图甲A漂浮在水中,所以浮力为 F浮=GA=2.4N 图甲中木块A静止时浸入水中的体积 (2)图乙中AB共同悬浮,浮力为 F浮总=GA+GB=2.4N+3.6N=6N 排开水体积 B体积为 B的密度为 (3)图乙中与甲相比增加的排开液体体积为 液面高度变化了 则水的深度为 图乙中水对容器底部的压强 答:(1)图甲中木块A静止时浸入水中的体积2.4×10-4m3; (2)物体B的密度1.8×103kg/m3; (3)图乙中水对容器底部的压强2360Pa。 6.(2021·合肥实验学校九年级二模)一个底面积为50cm2的烧杯中装有某种液体(液体密度未知),将一个木块放入烧杯的液体中,木块静止时液体深h1=10cm,如图甲所示;把一个小石块放在木块上,液体深 h2=16cm,如图乙所示;若将小石块放入液体中,液体深h3=12cm,如图丙所示,石块对杯底的压力F=1.6N,求: (1)小石块的体积; (2)液体的密度; (3)小石块的密度。 【答案】(1)1×10-4m3;(2)0.8×103kg/m3;(3)2.4×103kg/m3 【解析】解:(1)由丙、甲两图可知,小石块的体积 V石=(h3-h1)S=(0.12m-0.1m)×50×10-4m2=1×10-4m3 (2)由乙、甲图可知,石块放在木块上时比木块多排开液体的体积 ΔV排=(h2-h1)S=(0.16m-0.1m)×50×10-4m2=3×10-4m3 木块受到的浮力差 ΔF=ρ液gΔV排=ρ液×10N/kg×3×10-4m3 因为木块和石块放在木块上时木块漂浮,所以石块的重力 G石=m石g=ΔF=ρ液×10N/kg×3×10-4m3 在图丙中,石块受到的浮力 F浮丙=ρ液gV石=ρ液×10N/kg×1×10-4m3 小石块对杯底的压力 F=G石-F浮丙=ρ液×10N/kg×3×10-4m3-ρ液×10N/kg×1×10-4m3=1.6N 解得ρ液=0.8×103kg/m3。 (3)小石块的重力 G石=0.8×103kg/m3×10N/kg×3×10-4m3=2.4N 小石块的密度 =2.4×103kg/m3。 答:(1)小石块的体积为1×10-4m3; (2)液体的密度为0.8×103kg/m3; (3)小石块的密度为2.4×103kg/m3。 7.(2021·安徽合肥市·九年级一模)如图所示,质量为0.5kg,底面积为2×10-2m2的圆柱形薄壁容器置于水平地面,容器内放有一个边长为0.1m,质量为2.5kg的正方体物块A,已知水的密度为1.0×103kg/m3 (1)求物块A的密度ρ物。 (2)求容器对水平地面的压强p地。 (3)在容器中倒入3×10-3m3的水,物块仍沉底,物块底部与容器底不完全接触且水未溢出,求物块对容器底部的压强p底。 【答案】(1)2.5103kg/m3;(2)1500Pa;(3)1500Pa 【解析】解:(1)正方体物块的体积 V物=L3=(0.1m)3=10-3m3 物块的密度: (2)容器对水平地面的压力: 容器对水平地面的压强 (3)容器内水的深度 正方体物块的浮力 正方体物块对容器底的压力 物块对容器底部的压强 答:(1)物块的密度为2.5103kg/m3; (2)容器对水平地面的压强为1500Pa; (3)物块对容器底部的压强为1500Pa。 8.(2021·安徽合肥市·九年级一模)在探究浮力规律时,实验小组设计了如图所示的实验,用细绳通过固定在容器底部的定滑轮将木块拉至液面下。已知木块的重力为1.8N,体积为3×10-4m3,且不吸收液体。图中在木块静止时弹簧测力计的示数1.5N,不计绳重和摩擦,求: (1)木块受到的浮力; (2)液体的密度; (3)剪断细绳,木块再次静止时,受到的浮力。 【答案】(1)3.3N;(2)1.1103kg/m3;(3)1.8N 【解析】解:(1)由图可知,木块浸没在水中时受到向下的重力、向下的拉力和向上的浮力,根据力的平衡可知,浮力等于重力与拉力之和,则木块受到的浮力 (2)木块浸没时,排开液体的体积 V排=V=310-4m3 液体的密度 (3)由题和(1)知,木块完全浸没时所受的浮力大于自身的重力,所以剪断细绳后木块将上浮,最终漂浮在液面上。即再次静止时,受到的浮力等于木块自身的重力,即 答:(1)木块受到的浮力为3.3N; (2)液体的密度为1.1103kg/m3; (3)剪断细绳,木块再次静止时,受到的浮力为1.8N。 9.(2021·安徽安庆市·九年级一模)如图甲,一个边长为10cm的正方体木块漂浮在水面上,木块上表面露出水面4cm,水的密度为求: (1)木块下表面受到水的压强; (2)木块的重力; (3)如图乙,通过细绳将木块拉入水中,使其完全浸没且处于静止,求此时绳子对木块的拉力。 【答案】(1)600Pa;(2)6N;(3)4N 【解析】解:(1)由题意知,木块的下表面所处的深度为 h=0.1m-0.04m=0.06m 木块的底面积为S= (0.1m)2=0.01m2,木块下表面受到水的压强为 p液=ρ液gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa (2)由于木块漂浮在水面上,水对木块的上表面产生的压力为0,即F向下=0,木块下表面受到液体的压力为 F向上=p液S=600Pa×0.01m2=6N 由题意知,木块受到的浮力为 F浮=F向上-F向下=6N-0=6N 因为木块漂浮在水面上,根据漂浮条件 G物=F浮=6N (3)由图乙知,木块浸没在水中,木块受到的浮力为 F浮= 1.0×103kg/m3×10N/kg×0.001m3=10N 绳子的拉力为 F拉=F浮-G=10N-6N=4N 答:(1)木块下表面受到水的压强600Pa; (2)木块的重力6N; (3)此时绳子对木块的拉力4N。 10.(2021·安徽合肥市·九年级一模)如图所示,用轻质的细线将边长为10cm,质量为600g的正方体A和体积为的球体B相连接后轻轻地放入水中,两物体最终静止时恰好在水中处于悬浮状态,此时正方体A上表面到水面的距离为12cm()。求: (1)将正方体A看成一个有质量的点,如图乙所示,请在图乙中画出正方体A的受力示意图; (2)正方体A上表面所受水的压力大小; (3)球体B的密度大小。 【答案】(1);(2)12N;(3) 【解析】解:(1)对A进行受力分析A受到竖直向上的浮力,竖直向下的重力和拉力,如图所示: (2)正方体A上表面所处的深度为 正方体A上表面所受水的压强 接触面积为 正方体A上表面所受水的压力大小为 (3)正方体A的体积为 正方体A和球体B浸入液体的总体积为 因为正方体A和球体B这个整体在水中悬浮,所以总重力等于浮力,故总重力为 A和B的总质量为 球体B的质量为 球体B的密度大小为 答:(1)将正方体A看成一个有质量的点,正方体A的受力示意图为; (2)正方体A上表面所受水的压力大小为12N; (3)球体B的密度大小为。 11.(2021·安徽宿州市·九年级一模)如图所示,薄壁圆柱形容器置于水平地面,容器的底面积,容器高 20cm,内盛15cm深的水。A为均匀实心立方体物块(不吸水),其重为2N(已知)。 (1)水对容器底部的压力为多少? (2)将A释放,沉浸在水中,静止后受到容器底对它的支持力为0.6N,求A的体积。 【答案】(1)12N;(2) 【解析】(1)水对容器底部的压强为 水对容器底部的压力为 (2)由题意知,物体A受到的浮力为 由阿基米德原理可得物体A的体积 答:(1)水对容器底部的压力为12N; (2) A的体积为。 12.(2021·安徽滁州市·九年级一模)如图甲所示,大水槽中盛有适量的水,正方体塑料块的棱长为 10cm,质量为 250g,将其放入水槽内的水中,静止时塑料块能漂浮在水面上。如图乙,当用质量为 0.5kg 的大木板盖在水槽上方时,塑料块浸入水中的深度为 5cm。已知水的密度为 1.0×103kg/m3,g取10N/kg。求 (1)图甲中塑料块浸入水中的深度; (2)图乙中木板对塑料块的压强。 【答案】(1)2.5cm;(2)250Pa 【解析】解:(1)塑料块的重力 G=mg=250×10-3kg×10N/kg=2.5N 图甲中,塑料块漂浮,浮力等于重力,即 F浮=G=2.5N 根据F浮=ρ液gV排可知塑料块排开水的体积 V排==2.5×10-4m3 已知正方体塑料块的棱长为 10cm=0.1m 图甲中塑料块浸入水中的深度 h==0.025m=2.5cm (2)图乙中,塑料块浸入水中的深度为 h′=5cm=0.05m 因底面积相同,故排开水的体积 V排′=0.1m×0.1m×0.05m=5×10-4m3 塑料块受到的浮力 F浮′=ρ水gV排′=103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N 塑料块受到竖直向下的重力、木板对塑料块竖直向下的压力和竖直向上的浮力,故木板对塑料块的压力 F压=F浮′-G=5N-2.5N=2.5N 木板对塑料块的压强 p==250Pa 答:(1)图甲中塑料块浸入水中的深度为2.5cm; (2)图乙中木板对塑料块的压强为250Pa。 13.(2021·马鞍山市成功学校九年级一模)如图所示,一正方体物块边长为10cm,漂浮于底面积为200cm2、盛有5L水的圆柱形容器中,有 的体积露出水面,ρ水=1.0×103kg/m3。 (1)求物块受到的浮力; (2)用力F竖直向上作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为4cm并保持静止,求此时力F的大小; (3)求物块浸没时,水对容器底部的压强。 【答案】(1)7.5N;(2)1.5N;(3)3×103Pa 【解析】解:(1) 正方体物块的体积 由正方体物块有 的体积露出水面可知,物体排开水的体积 该物块受到的浮力 (2) 因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,物体的重力 使物块露出水面的高度为4cm并保持静止,此时物体排开水的体积 此时该物块受到的浮力 使物块保持静止时,物体受到竖直向上的拉力、竖直向上的浮力和竖直向下的重力,根据力的平衡条件可得 所以 (3) 物块浸没时水的深度 则水对容器底部的压强 答:(1) 物块受到的浮力为7.5N; (2) 用力F竖直向上作用在物块的上表面,使物块露出水面的高度为4cm并保持静止,此时力F的大小为1.5N; (3) 物块浸没时,水对容器底部的压为3×103Pa。 14.(2021·安徽合肥市·九年级一模)如图所示,用一根细线(质量和体积均不计)将A、B两个实心物体相连接并轻轻地放入水中,当两物体保持静止时,正方体A的上表面恰好与水面平齐。已知正方体A的边长为10cm、重量为8N;球形物体B的重量为7N(已知ρ水=1.0×103kg/m3)。求∶ (1)A物体下底面受到水的压力大小; (2)细线对物体A的拉力; (3)物体B的密度大小。 【答案】(1)10N;(2)2N;(3)1.4×103kg/m3 【解析】解:(1)正方体A的边长为10cm,故由题意可得A物体下底面的深度为 h=10cm=0.1m A物体下底面的面积为 S=10cm×10cm=100cm2=0.01m2 A物体下底面受到水的压力为 (2)A物体的重力为GA=8N,受到水向上的压力为10N,故A受到的浮力为F浮A=10N,故细线对物体A的拉力为 F拉=F浮A-GA=10N-80N=2N (3)B物体的重力为GB=7N,受到细线对物体B的拉力为F拉=2N,故B受到的浮力为 F浮B=GB-F拉=7N-2N=5N B物体完全浸没在水中,故VB=V排,由阿基米德原理可得 物体B的密度为 答:(1)A物体下底面受到水的压力大小为10N; (2)细线对物体A的拉力为2N; (3)物体B的密度大小为1.4×103kg/m3。 15.(2021·安徽亳州市·九年级一模)用弹簧测力计悬挂一实心物块,物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示。由此处匀速下放物块,直至浸没于水中并继续匀速下放(物块始终未与容器底接触)。物块下放过程中,弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示。求:(g取水的密度) (1)物块浸没在水中时受到的浮力。 (2)物块的密度。 【答案】(1)4N;(2) 【解析】解:(1)由图乙可知物块浸没时:G=8N,F=4N,物块浸没在水中时受到的浮力是 (2)由得物体的体积是 物块的密度是 答:(1)物块浸没在水中时受到的浮力是4N; (2)物块的密度是。 16.(2021·合肥市第四十五中学九年级三模)如图所示,底面积为100cm2的长方形容器里盛满水,将一个底部粗糙的金属瓢放在容器中的水面上,水溢出一部分。将金属瓢取出,水面下降了5cm,再将金属瓢沉入水中,静止在容器底部,液面又上升了2cm。(已知水的密度为ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求: (1)金属瓢的密度是多少kg/m3; (2)金属瓢漂浮在水面和沉入水底,水对容器底部的压强变化了多少; (3)金属瓢静止在容器底部时,容器对金属瓢的支持力是多少。 【答案】(1)2.5×103kg/m3;(2)300Pa;(3)3N 【解析】(1)金属瓢漂浮时排开水的体积 V排=Sh1=100cm2×5cm=500cm3=5×10-4m3 金属瓢受到的浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×5×10-4m3=5N 因金属瓢漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,所以,金属瓢的重力 G=F浮=5N 金属瓢的质量 m==0.5kg 因金属瓢沉底时排开水的体积和自身的体积相等,所以,金属瓢的体积 V=V排′=Sh2=100cm2×2cm=200cm3=2×10-4m3 金属瓢的密度 ρ==2.5×103kg/m3 (2)金属瓢漂浮在水面和沉入水底时,容器内水深度下降的高度 h3=h1﹣h3=5cm﹣2cm=3cm=0.03m 水对容器底部的压强变化了 Δp=ρ水gh3=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.03m=300Pa (3)金属瓢静止在容器底部时,受到的浮力 F浮′=ρ水gV排′=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10﹣4m3=2N 对金属瓢受力分析可知,受到竖直向上的支持力和浮力、竖直向下的重力作用,由金属瓢受到的合力为零可得 F支持+F浮′=G F支持=G﹣F浮′=5N﹣2N=3N 答:(1)金属瓢的密度是2.5×103kg/m3; (2)金属瓢漂浮在水面和沉入水底,水对容器底部的压强变化了300Pa; (3)金属瓢静止在容器底部时,容器对金属瓢的支持力是3N。 四、填空题 17.(2021·安徽合肥市·九年级一模)学习了浮力知识后,小明利用电子秤来测量小木块的密度:①在称盘中放置装有水的烧杯;②将小木块轻轻放入装水的烧杯中;③用细针(细针体积、质量不计)压住小木块,使其恰好浸没在水中。实验中水均未溢出,电子秤对应的示数如图所示,已知ρ水=1.0×103kg/m3,则小木块的密度是___________g/cm3;若小木块吸水,则密度测量值___________(选填“偏大”、“偏小”或“不变”)。 【答案】0.6 偏大 【解析】[1]由题意可知,①在称盘中放置装有水的烧杯,那么这个100g的质量包含有烧杯和水的质量之和;②将小木块轻轻放入装水的烧杯中,这个112g的质量包含有烧杯、水、小木块的质量之和;那么小木块的质量 小木块的质量是12g; ③用细针(细针体积、质量不计)压住小木块,使其恰好浸没在水中,这样电子秤受到的压力,大小等于烧杯和水的重力之和,再加上木块对水向下的压力之和;那么③的质量示数减去①的质量示数,再转化为重力,这个重力大小是等于木块对水向下的压力大小,力的作用是相互的,木块对水向下的压力大小等于水对木块的浮力大小,则 ③情况下小木块受到的浮力大小等于0.2N,再根据阿基米德原理,可求小木块排开水的体积 小木块排开水的体积是,从③可以看到,这个排开水的体积,其大小也等于小木块自身的体积,即 小木块的质量,根据密度公式可知小木块的密度 小木块的密度是。 [2]在实验过程中,若木块吸水,会导致其重力变大,那么把木块压入水中的力会变小,由浮力的推导式 可得实验中木块所受浮力的测量值要小于木块不吸水时所受浮力值,而木块的体积 所以木块若吸水,由此法所得木块的体积将比其真实体积偏小,故若小木块吸水,则密度测量值将会偏大。 18.(2021·安徽合肥市·九年级一模)如图所示,完全相同的a、b两个长方体,长度为h,悬浮在密度为ρ的液体中。若两长方体 a、b下表面所受液体的压力分别为Fa、Fb,则Fa______Fb(选填“>”、“<”、或“=”)。 【答案】> 【解析】两个长方体完全相同,且都悬浮于水中,所以 根据浮力产生的原因可得 长方体a的上表面表面积较大,且在水中所处深度较大,根据和可知 故a、b下表面所受液体的压力 19.(2021·安徽合肥市·九年级一模)如图,用一细绳拴住体积为0.6dm3质量为500g的木块,使它浸没在水中,此时绳对木块的拉力为______N。 【答案】1 【解析】木块浸没在水中排开水的体积 V排=V=0.6dm3=0.6×10-3m3 木块浸没在水中所受的浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.6×10-3m3=6N 木块的重力 G=mg=0.5kg×10N/kg=5N 所以绳对木块的拉力 F=F浮-G=6N-5N=1N 20.(2021·安徽合肥市·九年级一模)小敏把体积为200cm3,质量为240g的洋芋全部放入水中时,松手后洋芋将_______(选填“上浮”“悬 浮”或“下沉”)。 【答案】下沉 【解析】洋芋的密度为 大于水的密度,故松开手后,洋芋将下沉。