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    第13讲 水的浮力提升-2023-2024学年新八年级科学暑假精品课 试卷
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    第13讲 水的浮力提升-2023-2024学年新八年级科学暑假精品课 试卷

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    第13讲 水的浮力提升

    1. 浮力变化与液体对容器底部压力变化的关系
    2. 液面升降--小船抛物
    3. 液面升降--浮冰问题

    一.对于直筒型容器:上下粗细相同的容器
    1.浮力变化量等于液体对容器底部支持力变化量
    (液体对物体的浮力向上,物体对液体的反作用力向下大小等于浮力,所以整体进行受力分析可得,容器底对液体的F支=G液+F浮)

    2.容器底对液体的支持力等于液体对容器底压力 (△F压=△PS=ρ液g△hS=△F浮)
    3.对于这样的断层式容器上表面S1,下表面S2分析变化关系

    二.液面升降
    1.小船抛物-------------浮力变化量等于液体对容器底部支持力变化量
    (所以总浮力变小液面下降,总浮力变大液面上升)

    2.浮冰模型-----如液体对底部的压力大小不变,液面随着密度变化
    (密度变大,液面降低,密度减小,液面升高)

    3.浮冰夹杂物体的受力分析(重点结合浮力与压力变化关系计算)




    考点一:浮力变化与液体对容器底部压力变化的关系
    【例1】如图,在底面积为S的圆柱形水槽底部有一个金属球,圆柱型的烧杯漂浮在水面上,此时烧杯底受到水的压力为F1。若把金属球从水中捞出放在烧杯里使其底部保持水平漂浮在水中,此时烧杯底受到水的压力为F2,此时水槽底部受到水的压强与捞起金属球前的变化量为p,水的密度为ρ水。根据上述条件可知金属球捞起放入烧杯后(  )

    A.圆柱形水槽对桌面的压强变大 B.烧杯受到的浮力为F2-F1
    C.金属球受的支持力为F2-F1-pS D.水槽底部受到水的压力变化了pS
    【答案】D
    【解析】A.圆柱形水槽对桌面的压力等于水槽、水、金属球、烧杯的总重力,金属球捞起放入烧杯后,总重力不变,受力面积不变,由得到圆柱形水槽对桌面的压强不变,故A不符合题意;
    B.因为圆柱型的烧杯漂浮在水面上,由浮力产生的原因可知,烧杯受到的浮力等于下表面受到的压力F1,故B不符合题意;
    C.金属球捞起放入烧杯后,处于漂浮状态,烧杯受到的浮力变化 ΔF浮=F2-F1=G
    金属球放在烧杯内时受到的支持力 F=G=F2-F1
    故C不符合题意;
    D.水槽底部受到水的压力变化量为 ΔF压=pS
    故D符合题意。
    【例2】如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2的盛水容器A内有边长为10cm的正方体物块B,一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是1×103kg/m3,g取10N/kg,则下列说法中正确的是(  )
    ①物块B受到的浮力是10N
    ②物块B的密度是0.6×103kg/m3
    ③剪断绳子,待物块B静止后受到的浮力为10N
    ④剪断绳子,待物块B静止后,容器底受到水的压强减小了300Pa

    A.只有①③ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①④
    【答案】D
    【解析】①正方体物块的体积 V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3
    因物体浸没时,则排开液体的体积 V排=V=1×10﹣3m3
    所以,物块受到的浮力 F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣3m3=10N
    故①正确;
    ②因物块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态,所以,由物块受到的合力为零可得 F浮=G+F拉
    则物块的重力 G=F浮﹣F拉=10N﹣6N=4N
    由G=mg可得,物块的质量
    物块的密度
    故②错误
    ③由ρ<ρ水可知,剪断绳子,待物块静止后处于漂浮状态,则物块受到的浮力 F浮′=G=4N
    故③错误;
    ④木块漂浮 F浮′=G=4N
    由F浮=ρ液gV排得木块漂浮时排开水的体积
    所以液面下降的深度为
    容器底受到水的压强减小了
    故④正确。
    考点二:小船抛物
    【例1】如图甲所示,木块A的重力为12N,将合金块B放在木块A上方,木块A恰好有三分之二的体积浸入水中(不考虑木块A吸水);若将合金块B取下放入水中,如图乙所示,B沉底,木块A露出水面的体积为自身体积的二分之一,此时B受到容器底部的支持力为3N。下列说法正确的是(  )

    A.图甲中A受到的浮力为12N B.木块A的密度为0.67×103kg/m3
    C.从图甲到图乙,水对A底部的压力变化了3N D.合金块B的密度为4×103kg/m3
    【答案】D
    【解析】A.甲图中A、B一起漂浮,则A受到的浮力为A、B的总重力,大于A的重力12N,故A错误;
    B.若将合金块B取下放入水中,如图乙所示,B沉底,木块A露出水面的体积为自身体积的二分之一,则根据漂浮浮力等于重力可得
    可得
    故B错误;
    CD.图乙A漂浮,则浮力等于A重力,且等于水对A底部的压力,即
    可得
    图甲A、B漂浮,则浮力等于A、B总重力,且等于水对A底部的压力,即
    则从图甲到图乙,水对A底部的压力变化为
    此时B受到容器底部的支持力为3N,则B受到浮力为 F浮B=4N-3N=1N
    B的体积为
    则B的密度为
    故C错误,D正确。
    【例2】小明把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗,他先将一个重为10N的空桶漂浮在水面上,然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内,桶仍漂浮在水面。如图(不考虑捞出过程中带出的水,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10N/kg)则下列说法错误的是(  )
      
    A.空桶漂浮在水面时所受浮力大小10N
    B.将鹅卵石捞出放置在桶内时,水池水面高度与鹅卵石未捞岀时相比会上升
    C.若此时桶排开水的体积为5.0×10-3 m3,桶内鹅卵石的质量为5kg
    D.将鹅卵石捞出放置在桶内后,水对空桶底部的压力增大
    【答案】C
    【解析】A.空桶漂浮在水面受平衡力作用,所受浮力与重力是一对平衡力,大小相等,即
    故A正确,不符合题意;
    B.鹅卵石捞出前沉底,浮力小于鹅卵石的重力,将鹅卵石捞出放置在桶内时,鹅卵石和小桶一起漂浮,此时鹅卵石所受浮力等于鹅卵石重力,即将鹅卵石捞出放置在桶内时,鹅卵石所受浮力变大,由可知,排开水的体积变大,所以水池水面高度与鹅卵石未捞岀时相比会上升,故B正确,不符合题意;
    C.将鹅卵石捞出放置在桶内时,鹅卵石和小桶所受的浮力为

    桶内鹅卵石的重力为
    桶内鹅卵石的质量为
    故C错误,符合题意;
    D.将鹅卵石捞出放置在桶内时,小桶仍漂浮,根据可知,桶所受的浮力增大,根据浮力产生的原因可知,水对空桶底部的压力增大,故D正确,不符合题意。
    考点三:浮冰问题
    【例1】小明喝奶茶时发现有很多冰块漂浮在奶茶液面上,他想了解冰熔化后奶茶液面变化情况,于是他在家用盐水代替奶茶进行探究:将纯净水凝固而成的冰块放入装有适量盐水的水杯中(如图所示),观察冰块熔化后的情况。则(  )

    A.液面上升,液体对杯底的压强不变 B.液面上升,液体对杯底的压强变大
    C.液面下降,液体对杯底的压强减小 D.液面不变,液体对杯底的压强不变
    【答案】A
    【解析】由题意可得,冰漂浮在盐水上,根据物体的浮沉特点可知,F浮=G冰,根据阿基米德原理可得,ρ盐gV排=ρ冰gV冰,故可得冰排开液体的体积为
    当冰熔化后,状态发生改变,质量不变,即冰融化后变成水的质量为m水=m冰,故可得,ρ水V水=ρ冰V冰,故可得冰熔化后变成水的体积为
    又因为ρ盐>ρ水,所以V排 故选A。
    【例2】小国喜欢喝奶茶,于是买了甲、乙两杯奶茶,两个相同的圆柱形杯子装有相同的奶茶,加了等质量的“珍珠”,并在乙杯奶茶中加了与“珍珠”质量相等的冰,没封盖放在水平桌面上,“珍珠”和冰静止时的状态如图所示,两容器中的奶茶面相平()。下列说法不正确的是(  )
      
    A.乙杯中所有“珍珠”所受浮力小于冰所受浮力
    B.冰未熔化时,两容器中的奶茶对容器底部的压强相等
    C.冰熔化后,乙杯中“珍珠”所受浮力大于甲杯中“珍珠”所受浮力
    D.冰熔化后,甲、乙两容器对水平桌面的压强相等
    【答案】C
    【解析】A.乙杯奶茶的“珍珠”和冰的质量相等,根据G=mg知G冰=G珍珠,因为杯中所有“珍珠”都下沉,其浮力小于重力,即G珍珠>F珍珠,冰处于漂浮状态,浮力等于重力,即G冰=F冰,所以乙杯中所有“珍珠”所受浮力小于冰所受浮力,故A正确,不符合题意;
    B.冰未熔化时,两容器中的奶茶面相平,根据p=ρgh知两容器中的奶茶对容器底部的压强相等,故B正确,不符合题意;
    C.由题意知冰熔化前,甲乙杯中“珍珠”所受浮力相等;因为,所以冰熔化后,乙杯液体的密度减小,根据F浮=ρ液gV排,知乙杯中“珍珠”所受浮力减小,所以乙杯中“珍珠”所受浮力小于甲杯中“珍珠”所受浮力,故C错误,符合题意;
    D.因冰块漂浮,受到的浮力等于冰块重,由F浮=G排可知,冰块受到的重力等于排开的奶茶的重力,因甲、乙容器液面等高,所以,乙容器的总重等于甲容器的总重,冰熔化成水后,质量不变,质量不变,容器对桌面的压力不变,根据知甲、乙两容器对水平面的压强相等,故D正确,不符合题意。

    1.如图甲,边长为10cm的实心均匀正方体A,质量为800g,放置在底面积为200cm2、足够高的薄壁容器中。底面积150cm2、高为10cm的实心均匀长方体B通过一轻质细线悬挂于天花板上,细线拉力为15N,A上表面与B下表面相距7cm。现往容器中注入密度为1.2g/cm3的液体,当液体深度为17cm时,A恰好完全浸没,如图乙(g取10N/kg)。下列说法正确的是(  )
      
    A.乙图中,细线受到的拉力为11N B.从甲图到乙图,A物体克服重力做功56J
    C.乙图中,正方体A处于悬浮状态 D.剪断乙图中细线,液面高度不变
    【答案】A
    【解析】A.正方体A的体积 VA=0.1×0.1×0.1m3=10-3m3
    A的密度
    A的密度比液体的密度小,在液体中,A漂浮,图乙中,A恰好浸没时,A所受的浮力

    细线将B悬挂在天花板上时,B受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力的作用,处于静止,所以B的重力等于细线的拉力为15N。图乙中,AB刚好接触,这个整体受到竖直向下的总重力和竖直向上的浮力及拉力的作用,处于平衡。A的重力 GA= mAg=0.8kg×10N/kg=8N
    AB的总重力 G总=GA+GB=8N +15N=23N
    细线的拉力 F拉=G总-F浮A=23N-12N=11N
    故A正确;
    B.A的上表面与B的下表面相距7cm,液体深度为17cm时,A恰好浸没在液体中,A的边长为10cm,所以由图甲到图乙,A物体重心移动的距离为7cm,A物体克服重力做功 W=GAh=8N×0.07m=0.56J
    故B错误;
    C.乙图中,A受到浮力为12N,A受到的重力为8N,重力比浮力小,不是处于悬浮,因为悬浮时,物体所受的重力等于浮力,故C错误;
    D.细线有11N的拉力,AB这个整体所受的重力为23N,所受的浮力为12N,剪断乙图中细线时,重力大于浮力,物体将下降,排开水的体积增大,液面会上升,故D错误。
    2.一个质量为80g的圆柱形瓶身的空玻璃瓶,内装10cm高的水密封后放在水平地面上,如图甲所示,再将玻璃瓶分别倒置在盛有水和某种未知液体的容器中,静止后瓶内、外液面的高度差如图乙和图丙所示(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg,瓶壁厚度忽略不计)。下列说法正确的是(  )
      
    ①玻璃瓶在水中受到的浮力小于在未知液体中受到的浮力 ②未知液体的密度为0.75g/cm3
    ③玻璃瓶底的面积为50cm2 ④玻璃瓶在水中受到的浮力为4.8N
    A.①② B.②③ C.②④ D.③④
    【答案】C
    【解析】①图乙和丙中,玻璃瓶都处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,玻璃瓶在水中受到的浮力等于在未知液体中受到的浮力,故①错误;
    ②设玻璃瓶的底面积为S,水的体积V水=Sh1,图中 h1=0.10m,h2=0.02m h3=0.06m
    玻璃瓶在水中和在液体中受的浮力相等,即 F浮水=F浮液 ρ水gV排=ρ液gV排′
    ρ水g(V水+Sh2)=ρ液g(V水+Sh3) ρ水g(Sh1+Sh2)=ρ液g(Sh1+Sh3)

    故②正确;
    ③图乙中玻璃瓶处于漂浮状态,浮力等于其总重力,玻璃瓶的重力
    G玻璃瓶=m玻璃瓶g=0.08kg×10N/kg=0.8N
    浮力为 F浮水=G玻璃瓶+G水 ρ水gS(h1+h2)=G玻璃瓶+ρ水gSh1 ρ水gSh2=G玻璃瓶
    玻璃瓶底面积
    故③错误;
    ④玻璃瓶中水的体积 V水=Sh1=4×10-3m2×0.10m=4×10-4m3
    玻璃瓶中水的重力 G水=ρ水V水g=1.0×103kg/m3×4×10-4m3×10N/kg=4N
    则玻璃瓶在水中受到的浮力为 F浮水=G杯+G水=0.8N+4N=4.8N
    故④正确。
    3.香香同学将一些石块放入剪开口的矿泉水瓶内,放入一装水盆中,它们漂浮在水面上,如图,现把瓶中的部分石块取出一半放入盆中的水里,则(  )

    A.盆中的水面会上升 B.盆中的水面高度不变
    C.盆中的水面会下降 D.盆对地面的压强变大
    【答案】C
    【解析】ABC.当装有石块的矿泉水瓶正漂浮在水盆中时,矿泉水瓶受到的浮力等于矿泉水瓶和里面石块的重力;将矿泉水瓶中的石块放入水盆中,矿泉水瓶仍然漂浮,矿泉水瓶受到的浮力等于矿泉水瓶的重力,石块下沉,石块受到的浮力小于石块的重力。因此石块和矿泉水瓶所受到的总浮力变小;由 F浮=ρ液gV排的变形公式可知,在液体密度一定时,物体受到的浮力变小,排开液体的体积变小,因此水盆内水面下降,故AB不符合题意,C符合题意。
    D.盆对地面的压力等于石块、矿泉水瓶、水及水盆的重力之和,现把瓶中的部分石块取出一半放入盆中的水里,盆对地面的压力不变,而受力面积不变,根据可知,盆对地面的压强不变,故D不符合题意。
    故选C。
    4.如图甲所示,把弹簧下端固定在容器底部,上端固定在边长为10cm的正方体木块上,此时木块上表面与水面相平,水深为22cm,弹簧作用力为F。已知弹簧体积、质量忽略不计,原长为10cm,弹簧受到拉力的作用时,弹簧伸长的长度△L与所受拉力F的关系如图乙所示,容器的底面积为200cm2。则下列判断正确的是(  )

    A.木块受到水的浮力为8N
    B.木块的密度为0.6×103kg/m3
    C.打开出水口,当弹簧作用力大小再次等于F时关闭出水口,容器内剩余水的质量为2.2kg
    D.打开出水口,当弹簧恰好恢复原长时关闭出水口,此时水对容器底的压强变化量为200Pa
    【答案】C
    【解析】A.木块上表面与水面相平时,木块排开水的体积
    木块受到的浮力
    故A错误;
    B.木块上表面与水面相平时,木块上表面距离容器底的距离为h=22cm,此时弹簧的伸长量

    由图乙可知,当时,弹簧对物体的拉力F拉=2N,因木块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力及弹簧的拉力,此时木块处于平衡状态,合力为零,即,则木块的重力

    木块的质量
    木块的密度
    故B错误;
    C.由题意可知,当弹簧作用力大小再次等于F时,此时弹簧被压缩,木块受到弹簧对其竖直向上的力,,由图乙可知此时,弹簧的长度
    木块在竖直方向受到向下的重力,向上的浮力,向上的弹力,三个力合力为零,即
    此时木块受到的浮力
    木块排开水的体积
    木块浸入水中的深度
    此时水的深度
    则容器内剩余水的体积
    容器内剩余水的质量
    故C正确;
    D.当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,弹簧的长度
    此时木块受到的浮力等于自身重力,即
    由可得木块排开水的体积
    木块浸入水中的深度
    此时水的深度为
    没有打开出水口时,水的深度
    水深度的变化量
    此时水对容器底的压强变化量为
    故D错误。
    5.小红帮助妈妈洗碗时发现,叠在一起的碗a和碗b漂浮在水面上,随后小红轻轻将碗a拿起并沉入水底,如图所示。则水面高度将(  )
      
    A.不变 B.上升 C.下降 D.无法判断
    【答案】C
    【解析】两只碗叠在一起时漂浮在水面上,根据物体的浮沉条件可知,此时两只碗受到的浮力等于自身重力之和,即
    将碗a沉入水底后,碗a受到的浮力小于自身重力,碗b处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,因此两只碗受到的浮力之和小于两只碗的重力之和,即
    所以由可知,将碗a沉入水底后,排开水的体积变小,因此水面高度将下降。故ABD不符合题意C符合题意。
    故选C。
    6.如图所示,底面积为S且粗细均匀的玻璃管、底厚且平,竖立于水中静止时深度为h1;若将玻璃管竖立于液体A中,静止时其浸入液体A中的深度为h2;再向玻璃管中放入一石块,静止时其浸入液体A中的深度为h3。下列说法正确的是(  )
      
    A.水和液体A的密度关系为ρ水>ρA B.玻璃管的重力为G0=ρ水gSh2
    C.液体A的密度为 D.石块的重力为
    【答案】C
    【解析】A.由图可知,玻璃管在水和液体A中都处于漂浮状态,由沉浮条件可知,玻璃管在水和液体A中受到浮力相等,玻璃管在水中排开液体体积较大,由阿基米德原理可知,水的密度小于液体A的密度,故A错误;
    B.玻璃管在水中处于漂浮状态,由沉浮条件可知,玻璃管在水中受到浮力与重力相等,由阿基米德原理可得,玻璃管的重力 G0=F浮=ρ水gSh1
    故B错误;
    C.玻璃管在水和液体A中都处于漂浮状态,由沉浮条件可知,玻璃管在水和液体A中受到浮力相等,由阿基米德原理可得,液体A的密度
    故C正确;
    D.向玻璃管中放入一石块,静止时其浸入液体A中的深度为h3,玻璃管在液体A中仍处于漂浮状态,由沉浮条件可知,玻璃管在液体A中受到浮力等于玻璃管与石块的重力之和,则石块的重力

    故D错误。
    故选C。
    7.如图所示,空心小木盒分别放入和吊上相同的铜块,然后把它们放入水中,则下列判断正确的是(  )
      
    A.把铜块由甲图放置改为乙图放置,容器里的水面升高
    B.把铜块由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面升高
    C.把铜块由甲图放置改为乙图放置,或由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面都不变
    D.把铜块由甲图放置改为乙图放置,或由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面都降低
    【答案】C
    【解析】以铜块与空心小木盒组成的整体为研究对象,两种情况下物体都是漂浮,所以浮力都等于重力,因此浮力大小相同,由阿基米德原理可知,排开水的体积也相同,所以把铜块由甲图放置改为乙图放置,或由乙图放置改为甲图放置,容器里的水面都不变,故C正确,ABD错误。
    故选C。
    8.炎热夏天,人们通常会在装有水的玻璃杯中放入冰块,如图所示是小明将一块放入水中后静止时的情景,下列说法正确的是(  )
      
    A.冰块受到的浮力大于重力 B.冰块的密度大于水的密度
    C.向杯中加盐可以使冰块下沉 D.冰块熔化后,水对玻璃杯底的压强不变
    【答案】D
    【解析】A.冰块处于漂浮状态,根据物体的条件知,浮力等于重力,故A错误;
    B.冰块处于漂浮状态,根据物体的条件知,冰块的密度小于水的密度,故B错误;
    C.向杯中加盐,液体的密度变大,冰块的密度小于液体的密度,根据物体的条件知,冰块漂浮,故C错误;
    D.根据阿基米德原理:F浮= G排水(即排开水的重力G排水);由于冰块漂浮,根据二力平衡知识,有F浮=G冰;故G冰=G排水;则冰完全熔化为水后的体积等于冰排开水的体积,故冰块熔化前后,水面高度h不变;根据液体压强的公式:p=ρgh可得,由于水的高度h不变,故水对杯底的压强不变,故D正确。
    故选D。
    9.如图所示,聪聪研究轮船制作原理。他将两块相同的橡皮泥分别做成实心球形和碗形,放入甲、乙两杯水中(两个杯子完全相同),静止时水面相平,则下列分析正确的是(   )
      
    A.球形橡皮泥受到浮力大 B.碗形橡皮泥受到浮力大
    C.放入前,乙杯水对容器底的压强大 D.放入后,乙杯水对容器底的压强大
    【答案】B
    【解析】.因为实心球橡皮泥沉到容器底部,所以实心球橡皮泥受到的浮力:;因为碗状橡皮泥漂浮在水面,所以碗状橡皮泥受到的浮力:,由此可知,,即乙中的浮力大;故A错误,B正确;
    .放入后,乙中橡皮泥受到的浮力大,根据可知,乙中橡皮泥排开的水的体积大,所以乙杯中水面升高得多,此时甲、乙两杯的液面相同,根据可知,放入后,甲、乙杯水对容器底的压强相同;放入前,甲杯中的水面高,根据可知,放入前,甲杯水对容器底的压强大,故CD错误。
    故选。
    10.如图所示,小明把一个马铃薯,密度为放入盛有浓盐水,密度为的容器中,马铃薯处于漂浮状态,现将水面以上的部分切去后再次放入容器中,不计水的损失。下列四个判断,有几个是正确的(  )
    马铃薯将悬浮在盐水中 马铃薯受到的浮力大小不变 盐水的液面将下降
      
    A. B. C. D.
    【答案】A
    【解析】马铃薯处于漂浮状态,由物体的浮沉条件可知,马铃薯的密度小于水的密度;现将水面以上的部分切去后再次放入容器中,不计水的损失,故由物体的浮沉条件可知,马铃薯将仍处于漂浮状态,此时切去部分后马铃薯受到重力减小,则此时受到的浮力减小,由阿基米德原理可知,此时排开盐水的体积减小,盐水的液面下降,所以错误,只有正确。
    故选。
    11.如图所示,容器中放一个上、下底面积为10cm2,高为5cm,体积为80cm3的均匀对称石鼓,其下底表面与容器底部完全紧密接触,石鼓全部浸没于水中且其上表面与水面齐平,则石鼓受到的浮力是(  )

    A.0N B.0.1N C.0.3N D.0.8N
    【答案】C
    【解析】由于石鼓下底面与容器紧密接触,则中间圆柱底面与水钢底面紧密接触,所以没有向上的压力,又因为圆柱上底面与水面相平,所以也没有向下的压力,这部分与浮力无关,即不受到浮力的作用。体积的计算应去掉中间圆柱的体积。如图所示:

    石鼓排开水的体积 V排=80cm3-10cm2×5cm=30cm3=30×10-6m3
    石鼓受到水的浮力 F浮=ρ水V排g=1.0×103kg/m3×30×10-6m3×10N/kg=0.3N
    故C符合题意,ABD不符合题意。
    12.如题图所示,静止放在水平桌面上的水槽中,装有一定量的水,将一只装有实心铁块的塑料盒放入水中。若将铁块从塑料盒中取出后直接放入水槽中,则(    )

    A.桌面受到水槽的压强减小 B.水槽中的水面高度增加
    C.水槽底受到水的压强减小 D.塑料盒底受到水的压强不变
    【答案】C
    【解析】A.将铁块从塑料盒中取出后直接放入水槽中,桌面受到压力不变,大小是水槽、水、塑料盒、铁块的总重力,桌面的受力面积也没变,因此根据可知,桌面受到水槽的压强不变,故A不符合题意;
    BC.装有实心铁块的塑料盒放入水中漂浮时,塑料盒受到的浮力等于塑料盒和铁块的总重力,即
    F浮=G盒+G铁
    若将铁块从塑料盒中取出后直接放入水槽中,塑料盒仍然处于漂浮状态,它的浮力等于自身重力,而铁块下沉,铁块受到的浮力小于重力,则此时塑料盒和铁块受到的总浮力小于塑料盒和铁块的总重力,即
    F浮'<G盒+G铁
    可得 F浮>F浮'
    即若将铁块从塑料盒中取出后直接放入水槽中,塑料盒受到的浮力变小,根据公式F浮=ρ液V排g可知,塑料盒排开水的体积变小,因此,水槽中的水面会下降;由于水面下降,根据公式p=ρgh可知,水槽底受到水的压强变小,故B不符合题意,C符合题意;
    D.由于铁块在塑料盒中时塑料受到的浮力大,排开水的体积大,取出铁块后塑料盒受到的浮力变小,排开水的体积变小,塑料盒会上浮一些,盒底距液面的高度变小,根据公式p=ρgh可知,此时塑料盒底受到的水的压强变小,故D不符合题意。
    故选C。
    13.如图所示,水平桌面上放置一高为50cm,底面积为200cm2的薄壁柱形容器(不计质量),里面盛有30cm高的水。现将两个体积相同且均为正方体的物体A、B用不可伸长的细线系住,放入水中后,A刚好完全浸没在水中,细线被拉直。已知A重8N,B受到的浮力为10N,A、B密度之比为2∶3。以下说法不正确的是(  )

    A.细线对物体A的拉力为2N
    B.物体B对容器底部的压力为零
    C.若将细线剪断,待物体静止后,容器对桌面的压强为4000Pa
    D.细线剪断前后,液体对容器底部的压强变化量为900Pa
    【答案】D
    【解析】A.因为A、B两物体体积相同且均为正方体,且A刚好完全浸没在水中,B受到的浮力为10N,由阿基米德原理知道,此时A、B两物体受到的浮力相等,即
    此时A物体受到竖直向下的重力和绳子的拉力竖直向上及的浮力,由平衡条件知道,细线对物体A的拉力为
    故A正确,不符合题意;
    B.A、B物体受到的重力之比
    由此可知物体B的重力
    由于细线对物体A的拉力的拉力是2N,由力的相互性知道,细线对物体B的拉力的拉力也是2N,且方向竖直向上,根据题意结合平衡条件知道,物体B在重力、绳子的拉力和浮力的作用下平衡,说明与容器底部没有作用力,即物体B对容器底部的压力为零,故B正确,不符合题意;
    C.将细线剪断,待物体静止后,容器对桌面的压力大小等于物体A、B和容器内水的重力之和,即

    由 知道,容器对桌面的压强为
    故C正确,不符合题意;
    D.由阿基米德原理知道
    由此解得
    A刚好完全浸没在水中时液面升高的高度
    此时液体对容器底部的压强
    由于
    所以,将细线剪断待物体静止后,A漂浮,B下沉,此时A物体排开水的体积

    此时液面升高的高度
    此时液体对容器底部的压强
    细线剪断前后,液体对容器底部的压强变化量为
    故D错误,符合题意。
    14.如图甲所示,在水平桌面上质量为1000g的薄壁厚底容器中装有20cm深的水,已知容器的底面积为400cm2,容器中水的质量为10kg,将一质地均匀的长方体物块通过一根轻杆缓慢压入水中,当物块还有五分之一的体积露出水面时(如图乙),容器对桌面的压强与图甲相比增加了200Pa,此时杆对物块的压力为3N,则下列说法正确的是(   )

    A.甲图中容器对桌面的压强为2000Pa B.甲图中水对容器底的压力为100N
    C.乙图中物块的密度为0.5×103kg/m3 D.若将物块全部压入水中,杆对物块的压力为4N
    【答案】C
    【解析】A.因容器对水平桌面的压力大小等于液体和容器的重力之和,则甲图中容器对桌面的压力大小为
    F1=G总=m总g=(1kg+10kg)×10N/kg=110N
    则甲图中容器对桌面的压力为
    故A错误;
    B.甲图中水对容器底的压强为 p2=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa
    则甲图中水对容器底的压力为 F2=p2S=2000Pa×400×10-4m2=80N
    故B错误;
    C.图乙中,把杯子和水、物块看做一个整体,受到竖直向下的容器和水以及物块的重力以及杆的压力、竖直向上支持力的作用,由力的平衡条件可得 G容+G水+G物+F杆=F支
    因整体受到的支持力和杯子对水平桌面的压力是一对相互作用力,所以,图乙中杯子对桌面的压力
    F3=F支= G容+G水+G物+F杆
    图乙中杯子对桌面的压强
    因图乙杯子对桌面的压强与图甲相比增加了200Pa,所以有
    则 G物=ΔpS-F杆=200Pa×400×10-4m2-3N=5N
    对物块受力分析可知,受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和杆的作用力,由力的平衡条件可得
    F浮=G物+F杆=5N+3N=8N
    由G物=mg=ρ物Vg和F浮=ρ液gV排可得
    解得 ρ物=0.5ρ水=0.5×1.0×103kg/m3=0.5×103kg/m3
    故C正确;
    D.图乙中,若将物块全部压入水中,根据F浮=ρ液gV排,在液体密度不变的条件下,受到的浮力与排开液体的体积成正比,将物块全部压入水中时物块受到的浮力为
    对物块受力分析可知,受到竖直向上的浮力、竖直向下的重力和杆的作用力,由力的平衡条件可得
    F杆′=F浮′-G物=10N-5N=5N
    故D错误。
    15.将一盛有水的薄壁容器放在水平桌面上,容器的底面积4×10-3m2,容器的质量忽略不计,容器中水的重力G水=3N,水面距容器底的距离h=0.06m,如图甲所示。现将一金属圆柱体A用细线吊着浸没在水中,静止时容器中的水未溢出,A未碰触容器底和容器壁,如图乙所示。已知A的重力GA=0.6N,体积VA=2×10-5m3,g=10N/kg。则(  )

    A.A未浸入时,水对容器底的压强为750pa B.A未浸入时,容器对桌面的压强为600pa
    C.A浸没时,容器对桌面的压强是800pa D.A浸没在水中静止时,它受到细线的拉力大小为0.6N
    【答案】C
    【解析】A.A未浸入水时,水对容器底的压强为 p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06 m=600Pa
    故A不符合题意;
    B.A未浸入水时,容器对桌面的压强为
    故B不符合题意;
    C.A浸没在水中时受到的浮力为 F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10-5m3=0.2N
    由于力的作用是相互的,圆柱体A受到水的浮力也会给水一个相等的反作用力F',容器对桌面的压力为水的重力与F'的合力,容器对桌面的压强为
    故C符合题意;
    D.A浸没在水中静止时受到平衡力的作用,它受到细线的拉力大小为 F拉=GA-F浮=0.6N-0.2N=0.4N
    故D不符合题意。
    16.萌萌想测一根质地均匀的圆柱形物体的密度。他用天平测出其质量为30g后,欲测体积时,发现其长度超过量筒(如图)。她使用一根细线成功的标出了圆柱体高线的中点处A,然后将圆柱体竖直缓慢放入盛有20mL水的量筒中,发现液面与A相平时,液面对准40mL刻度线,而其底面恰好与10mL刻度处对准,则(  )

    A.圆柱体密度为1g/cm3 B.圆柱体体积为40mL
    C.在放入量筒过程中,圆柱体每下降3cm,液面就上升2cm D.圆柱体与量筒的横截面积之比为2:3
    【答案】D
    【解析】A.圆柱体总质量30g,一半浸没水中,液面上升的体积为 V水=40mL-20mL=20mL=20cm3
    故圆柱体一半的体积为20cm3,圆柱体的总体积为40cm3,圆柱体的密度为
    故A不符合题意;
    B.圆柱体是固体,体积不能用mL为单位,故B不符合题意;
    CD.20mL水和圆柱体一半的体积之和为40cm3,设圆柱体的横截面积为S1,量筒的横截面积为S2,量筒上两条相邻刻度线之间的长度为d,根据V=Sh可得 4dS2=2dS2+3dS1
    可得
    圆柱体浸入水中的体积等于排开水的体积,当圆柱体每下降3cm,可得
    其中h为液面上升的高度,因为,可得h=6cm,故C不符合题意,D符合题意。
    17.如图所示,足够高的圆柱形容器中盛有适量水,水面漂浮着一个小容器,当将一个实心球放入小容器中后,大容器中的水面上升的高度是10cm;若把这个实心球从小容器中取出放入大容器中的水里后,水面又下降了6cm;则这个实心球的密度是(   )
      
    A.1.6×103kg/m3 B.2.4×103kg/m3 C.2.5×103kg/m3 D.4.0×103kg/m3
    【答案】C
    【解析】设大容器的底面积为s,因为实心球放入小容器中后是漂浮的,所以实心球的重力
    由阿基米德原理可知实心球受到的浮力
    则实心球的重力
    因此实心球的质量
    因为实心球从小容器中取出放入大容器中的水里后,水面又降低了6cm,则可知V排减小,浮力减小,此时重力大于浮力,所以实心球放入水中后是下沉的,则当实心球放入大容器中后,实心球的体积等于实心球排开水的体积,即
    所以实心球的密度
    故C符合题意,ABD不符合题意。
    18.桌面上容器内盛有水,在一试管里面放一小球后,浮在水面上。如图所示,现将小球取出,放入水中,下沉容器底部,试管仍浮在水面上,则(  )

    A.液面下降 B.液面上升
    C.容器底受到水的压强不变 D.桌面受到的压强变小
    【答案】A
    【解析】AB.当小球在试管中时,试管处于漂浮状态,浮力等于试管和小球的总重力;当将小球取出并放入杯内水中时,小球下沉,试管仍竖直漂浮在水面上,小球受到的浮力小于重力,试管受到的浮力等于其重力,即总浮力减小;由可知,排开水的体积减小,即大烧杯中的水面降低,故A符合题意,B不符合题意;
    C.烧杯中的水面降低,由可知,大烧杯底部受到的液体的压强变小,故C不符合题意;
    D.将小球取出,放入水中,烧杯、水、试管、小球的总重力不变,对桌面的压力不变,根据知桌面受到的压强不变,故D不符合题意。
    故选A。
    19.如图所示。一个容器内装有水,水面上漂浮着一块冰。放于室温下,在冰熔化过程中。水面的高度是(  )

    A.变大 B.不变
    C.变小 D.条件不足,无法判断
    【答案】B
    【解析】根据阿基米德原理
    可得
    由于冰块漂浮,根据二力平衡知识可知
    又因为冰熔化成水时,质量不变,所以

    可知,冰完全熔化为水后的体积等于冰排开水的体积,故冰块熔化后,水面高度不变,故B符合题意,ACD不符合题意。
    20.随着全球气候变暖,漂浮于海面的冰山正逐渐熔化。小明为了探究冰山熔化后海平面是否变化,就将一块冰放入浓盐水中,冰处于漂浮状态,液面位置如图所示。冰熔化后,杯中的液面将比熔化前(  )

    A.不变 B.上升 C.下降 D.无法判断
    【答案】B
    【解析】因为冰山漂浮在海面上,所以F浮 =G冰 ,根据阿基米德原理知 F浮 =G排=ρ海水 gV排
    又因为冰化为水后的重力 G水 =G冰 =ρ水 gV水
    则 ρ水gV水 =ρ海水 gV排
    又因为ρ水 <ρ海水 ,所以V排 <V水 ,所以液面上升。
    21.如图,放置于水平面上的圆柱形容器装有某种液体,内部悬停有一硬质小球,其下端连接着一根细金属链条,链条的一部分堆积于容器底部,当液体随温度发生热胀冷缩现象时,小球的悬停位置也会发生变化。则当温度升高时,有(  )

    A.小球会上升一段距离 B.小球受到的浮力大小不变
    C.容器对支持面的压强将变大 D.液体对容器底部的压强将变小
    【答案】D
    【解析】AB.液体温度升高,液体体积增大,密度减小,根据阿基米德原理,物体受到浮力减小,小球会下沉,故AB错误;
    C.容器底面积不变,所有物体的总质量不变,因此总压力不变,底部压强不变,故C错误;
    D.容器底部受到的压力等于液体的重力和小球及铁链对水的压力,因为力的作用是相互的,小球及铁链对水的压力等于水对它们的浮力。沉底后,小球及铁链受到浮力减小,因此容器底部受到的总压力变小,底面积不变,所以液体对容器底部的压强将变小,故D正确。
    故选D。
    22.圆柱体A底面积为80cm2、重6 N,柱形容器B底面积为100cm2,装有一定高度的水;将A沿水平方向切下Δh的部分放入B中,容器B底部所受水的压力F水随Δh变化的关系如图乙所示,切下部分所受浮力为F浮。下列说法正确的是(  )

    A.B的容积为 B.图乙中的
    C.A密度为 D.的最大值为
    【答案】B
    【解析】C.由乙图可知,将A沿水平方向切下Δh为0,即没有切下时,容器B底部所受水的压力为9N,即原来容器B中水对容器底部的压力为9N,根据
    故容器B中原来水的深度为
    由图乙可知,沿水平方向切下Δh的最大高度为10cm,可知A的高度为10cm,故A的密度为

    故C不正确;
    ABD.因A的密度小于水的密度,由物体的浮沉条件,圆柱体在水中处于漂浮状态,受到的浮力等于其重力,故当沿水平方向切下的高度等于10时,此时物体在B中受到的最大浮力为6N;切下部分在水中处于漂浮状态,沿水平方向切下的高度越大,切下部分的重力越大,排开水的体积越大,水面上升的越高;由图乙可知,当沿水平方向切下的高度等于、大于Δh1时,水对容器底部的压力为12N保持不变,说明当沿水平方向切下的高度等于Δh1时,容器的水位刚好与B容器杯口相平,此时水对B容器底部的压力为12N,此时容器B中水的深度即容器B的高度为
    故可知B的容积为 VB= SB×h2=100cm2×12cm=1200cm3
    故可知此时切下部分排开水的体积为
    切下部分受到的浮力为
    由物体的浮沉条件,此时物体受到的浮力等于其重力,即沿水平方向切下的高度等于Δh1时的重力为3N,因物体A的重力为6N,故可知沿水平方向切下的高度
    故AD不正确,B正确。
    23.质量为300g,底面积为250cm2的圆柱形容器中装有10cm深的水(容器的厚度忽略不计)。如图甲所示,将弹簧测力计一端固定,另一端挂一底面积为200cm2的物体A,浸没在水中。容器底部有个由阀门B控制的出水口。打开阀门缓慢匀速放水的过程中,弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示,整个过程中金属块始终不与容器底接触。(已知弹簧的弹力每改变5N,弹簧形变量改变1cm),下列说法中正确的是(  )

    A.阀门B未打开时容器对水平面的压强为2.4×103Pa B.合金块A受到的最大浮力为22N
    C.合金块A的密度为2.2×103kg/m3 D.当t=10s时,水对容器底的压强为1.3×103Pa
    【答案】D
    【解析】A.阀门B未打开时容器中水的体积 V水=Sh=250cm2×10cm=2500cm3=2.5×10-3m3
    所以容器中水的重力 G水=m水g=ρ水V水g=1×103kg/m3×2.5×10-3m3×10N/kg=25N
    容器的重力 G容=m容g=300×10-3kg×10N/kg=3N
    由图乙可知,当物体A全部露出水面后,测力计的示数即物体A的重力为 G=32N
    阀门B未打开时物体全部浸入水中时的示数为F'=22N,则容器对水平面的压力
    F压=G容+G水+G-F'=3N+25N+32N-22N=38N
    此时容器对水平面的压强
    故A错误;
    B.物体A最大的浮力为 F浮=G-F'=32N-22N=10N
    故B错误;
    C.物体A的体积
    物体A的密度
    故C错误;
    D.物体A的高度
    从上表面露出水面到全露出,弹簧测力计减小的示数为 32N-22N=10N
    由题知,弹簧测力计的拉力每改变5N,弹簧长度就对应改变1cm,则弹簧伸长了2cm,水面下降的高度
    h=5cm+2cm=7cm
    流出水的体积 V1=250cm2×h-V=250cm2×7cm-1000cm3=750cm3
    水的流速
    当t=10s时,水流出的体积 V2=vt1=25cm3/s×10s=250cm3
    水下降的高度
    原来水的深度
    10s时,水的深度 h2=h总-Δh=14cm-1cm=13cm=0.13m
    水对容器底的压强为 p1=ρ水gh2=1×103kg/m3×10N/kg×0.13m=1.3×103Pa
    故D正确。
    24.如图所示,水平桌面上有一底面积为200cm2,重为5N的足够深的圆柱形容器,里面装有15cm深的水。现有一轻质弹簧,下端固定着边长为10cm的正方体物块A,其下表面正好与水面相平,此时弹簧伸长了4cm。弹簧的弹力变化1N,弹簧的形变量改变0.5cm,且弹簧只能沿竖直方向移动。不考虑物块A吸水,下列说法正确的是(  )

    A.物块A的重力为4N
    B.若向容器内缓慢加水,当A受到的浮力为2N时,加水体积为200cm3
    C.若向容器内缓慢加入2000cm3的水,此时容器对桌面的压强为3250Pa
    D.若向容器内缓慢加入2000cm3的水,此时弹簧对物块A的作用力为0
    【答案】C
    【解析】A.弹簧的弹力变化1N,弹簧的形变量改变0.5cm,现在弹簧伸长4cm,则弹力为8N,即物体A的重力为8N,故A错误;
    B.当A受到的浮力为2N时,则物体A排开液体的体积
    则此时物体A浸入的深度为
    则此时物体A受到的拉力为
    弹簧的弹力变化1N,弹簧的形变量改变0.5cm,则此时产生2N向上的浮力时,弹簧会收缩1cm,则加入水的体积应为
    故B错误;
    C.当物体漂浮时,物体A受到的弹簧拉力是0,此时物体A所受的浮力等于物体的重力为8N,此时物体浸入液体中的深度为
    此时物体浸入的深度为
    因为弹簧的弹力变化每1N,弹簧的形变量改变0.5cm,所以因为弹簧拉力减小了8N,则弹簧收缩了4cm,则此时加入水的体积
    此时物体上表面距离水面的高度为
    若在加水,弹簧施加的弹力的方向会变为向下,当物体刚好完全浸没时,受到的浮力

    则弹簧的向下的弹力
    则弹簧缩短的长度为1cm,则水面上升的总高度为
    则加水的总体积
    所以若向容器内缓慢加入2000cm3的水,物体刚好浸没,此时水的总体积

    则则此时容器中水的总重为
    则此时容器对桌面的压强
    故C正确;
    D.若向容器内缓慢加入2000cm3的水,物块A刚好是浸没的,此时弹簧给物体A一个向下的弹力为2N,故D错误。

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