一、选择题
1.如图所示的现象中,能用流体压强与流速的关系解释的是( )
A. 口吹硬币跳越木块
B. 盆景自动供水装置
C. 覆杯实验
D. 气球升空A
解析:A
A.向硬币上方吹气时,硬币上表面空气流动快,压强小,下表面压强大,所以硬币有一向上的压强差,所以硬币跳越木块,故A符合题意; B.盆景自动供水装置利用了大气压强,故B不符合题意; C.覆杯实验利用了大气压强,故C不符合题意;
D.气球升空是因为气球内气体的密度小于空气的密度,故D不符合题意。 故选A。
2.如图所示,A是立方体木块、B是立方体铁块,在物块A下用一段细线于杯底相连,现向容器内缓慢加水(加水后A、B能够漂浮起来),若细线的拉力用F表示,烧杯中水的深度用h表示,那么在图中可以正确描述拉力F随深度h的变化关系的图像是( )
A. B.
C.
D.C
解析:C
在加水过程中,细线未呈拉直状态,对物块A没有拉力,始终为0,细线拉直后对A产生拉力,且
F拉F浮-G
由阿基米德原理知道
F拉G排V排g
故
F拉V排g-G
随着h的增大,V排在逐渐增大,没过物块A后V排依然增大,但是比未没过物块A之前比较慢,最后,没过物块B后V排不变,浮力不变,故C正确。 故选C。
3.如图所示,有一根木棒,在其下端绕有细铁丝,分别放入甲、乙、丙三种液体中时恰好竖直漂浮,则下列说法中正确的是( )
A.木棒在三种液体中受到的浮力一样大 B.木棒在甲种液体中受到的浮力最大 C.乙中木棒下端受到的压强最大 D.丙种液体的密度是最小的A 解析:A 【分析】
考查漂浮条件的应用
AB.木棒都是漂浮状态,浮力都等于重力,一样大,故A正确,B错误; C.木棒受浮力一样大,下端横截面积不变,下端受到的压强一样大,故C错误; D.由F浮水gV排可知,浮力相同时,排开水的体积越小,液体密度越大,丙图中排开水的体积最小,液体密度最大,故D错误。 故选A。
4.如图所示,某同学将两个完全相同的物体A、B分别放到甲、乙两种液体中。物体静止时,A漂浮,B悬浮,且两液面相平,容器底部受到的液体压强分别为P甲、P乙,物体A、B所受浮力分别为FA、FB。则( )
A.P甲 < P乙 FA = FB C.P甲 > P乙 FA = FB 解析:C
B.P甲 <P乙 FA > FB D.P甲 >P乙 FA < FBC
BD.由于A、B完全相同,则重力相等,由图可知:A在甲液体中漂浮,B在乙液体中悬浮,由物体的漂浮、悬浮条件可知
FA=G,FB=G
所以
FA=FB
故BD错误;
AC.甲液体中的A漂浮,故
ρ甲液>ρA
乙液体中的B悬浮,故
ρ乙液=ρB
两种液体的密度
ρ甲液>ρ乙液
又因为两容器液面等高,所以由p=ρgh可知,两种液体对容器底压强
p甲>p乙
故A错误,C正确。 故选C。
5.一个浸没在水中的正方体物块,其下表面受到的水对它的向上压力为20N,上表面受到水对它的向下的压力为12N,则正方体在水中受到的浮力大小和方向为( ) A.32N竖直向上 解析:B
由题知,正方体物块上表面受到水的压力为
B.8N竖直向上
C.8N竖直向下
D.无法判断B
F上表面12N
其方向竖直向下;下表面受到水的压力
F下表面20N
其方向竖直向上;所以正方体物块受到的浮力
F浮F下表面F上表面20N-12N=8N
浮力方向总是竖直向上的。 故选B。
6.两个相同的水槽装满水,水面上漂浮着大小不同的两木块。将它们放在甲、乙两个台秤上称量时(如图),台秤的示数( )
A.甲的大 解析:C
B.乙的大 C.一样大 D.无法确定C
两个相同的水槽装满水,水面上漂浮着大小不同的两木块,根据物体的浮沉条件和阿基米德原理可知
F浮=G排=G物
即排开水的重力等于物体的重力。故甲乙称量物体的总重力相等,台秤的示数一样大。 故选C。
7.将两块相同的橡皮泥做成实心球形和碗形,分别放入完全相同的甲、乙两杯水中,两块橡皮泥静止时如图所示,两个橡皮泥受到水的浮力分别为F甲和F乙,两个杯底受到水的压强分别为P甲和P乙。则下列说法正确的是
A.F甲=F乙 解析:D
B.F甲>F乙 C.P甲=P乙 D.P甲<P乙D
由图得,球形橡皮泥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
F甲<G
碗状橡皮泥漂浮在水面,所以碗状橡皮泥受到的浮力
F乙G
所以
F甲<F乙
由F浮ρ水V排g 得,两橡皮泥排开水的体积关系为
V球<V碗
所以甲杯中水面升高得少,因为是分别放入完全相同的甲、乙两杯水中,所以放入后乙杯中的水深h大,由pgh 可知乙容器底部受到水的压强大,故D正确,ABC错误。 故选D。
8.如图甲所示,物体A的体积为V,放入水中静止时,浸入水中的体积为V1;现将一体积为V2的物体B放在物体A上,物体A刚好全部浸没在水中,如图乙所示,则物体B的密度为( )
V1A.•ρ水
V2解析:B
物体A的体积为V,放入水中静止时,浸入水中的体积为V1,此时所受浮力为
VV1B.•ρ水
V2V2C.•ρ水
V1V1V2D.•ρ水B
V2F浮=液gV1GA①
物体B放在物体A上,物体A刚好全部浸没在水中,此时AB受总浮力为
F浮=液gV=GAGB②
联立①②可得
GB=液gV液gV1
B=故选B。
9.两个相同的容器中装有甲、乙两种密度不同的液体。将同一支密度计先后放入甲、乙两容器中,静止时如图所示,则( )
VV1液 V2
A.密度计在甲液体中受到的浮力较大 B.密度计在乙液体中受到的浮力较大 C.乙液体的密度比甲液体的密度大 D.甲液体的密度比乙液体的密度大D 解析:D
AB.由图可知,密度计在甲、乙液体中处于漂浮状态,因同一支密度计的重力不变,所以,密度计在两种液体中所受的浮力相等,故AB错误;
CD.因甲中密度计排开液体的体积小于乙中排开液体的体积,所以,由F浮=ρgV排可知,甲液体的密度大于乙液体的密度,故C错误,D正确。 故选D。
10.如图是小明制作的“浮沉子”,下列说法错误的是( )
A.拧紧大瓶瓶盖,用力捏大瓶,大瓶内的气压会变大 B.盖上小瓶瓶盖,用力捏大瓶也能使小瓶下沉 C.如果小瓶中的水过少,小瓶将无法下沉 D.适当控制捏大瓶的力,可以让小瓶悬浮B 解析:B
A.拧紧大瓶瓶盖后瓶内气体被封闭,用力捏大瓶,大瓶内气体体积减小,气压会变大,故A正确,A不符合题意;
B.盖上小瓶瓶盖,用力捏大瓶,水进入不了小瓶,小瓶重量不变,不能使小瓶下沉,故B错误,B符合题意;
C.如果小瓶内的水过少,则小瓶受到的重力不够大,浮力大于重力,小瓶不会下沉,故C正确,C不符合题意;
D.拧紧大瓶瓶盖,适当控制捏大瓶的力,可增大瓶内的气压,使部分水进入小瓶内,当浮力与重力相等时,小瓶悬浮,故D正确,D不符合题意。 故选B。
二、填空题
11.一艘远洋轮船装上货物后,船和货物总质量为10.8t,则船在海洋中航行所受到的浮力是______N。同一艘轮船从海里驶进河里,受到的浮力______(选填“变大”、“变小”或“不变”),船身相对于水面将______(选填“上浮”、“下沉”或“不变”)。
08×105不变下沉
解析:08×105 不变 下沉
[1]轮船漂浮,则轮船在海洋中所受的浮力为
F浮Gmg10.8103kg10N/kg=1.08105N
[2]轮船漂浮,浮力等于船所受重力,故同一艘轮船从海里驶进河里,受到的浮力不变。 [3]因为海水密度大于河水密度,船从海里驶入河里所受浮力不变,由F浮液gV排可知,驶入河里时V排增大,故船身相对于水面将下沉。
12.把糖浆、水和油沿汤匙注入玻璃杯中(ρ糖浆>ρ水>ρ油),由于密度不同,液体会分成三层,如图,最上层的液体应是___________。过一段时间后,各层的分界面会逐渐变淡,这说明___________。
油分子在不停地作无规则运动
解析:油 分子在不停地作无规则运动
[1]由物体沉浮条件可知,密度大于水,下沉,密度小于水上浮;ρ糖浆>ρ水>ρ油,故油浮在最上层。
[2]过一段时间后,各层的分界面会逐渐变淡,说明分子在不停地作无规则运动。 13.如图所示是世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361 m、宽66 m,排水量达22.5万吨,满载时吃水深度达30 m,可以搭载6 320名游客,则满载时船底受到的海水压强约为________Pa,船受到的浮力约为________N.当客人下船后,船受到的浮力________(填“变大”“不变”或“变小”).(ρ海水=1 000 kg/m3、g=10 N/kg)
3×105225×109变小【解析】(1)满载时吃水深度达30m满
载时船底受到的海水压强(2)轮船受到的浮力等于自身重力(3)当客人下船后轮船的总重力减小漂浮时浮力等于其重力所以船受到的浮力变小
解析:3×105 2.25×109 变小 【解析】
(1)满载时吃水深度达30 m,满载时船底受到的海水压强
Pρgh1000kg/m310N/kg30m3105Pa
(2)轮船受到的浮力等于自身重力
F浮Gmg2.25108kg10N/kg2.25109N
(3)当客人下船后,轮船的总重力减小,漂浮时浮力等于其重力,所以船受到的浮力变小.
14.如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计_____(选填“悬浮”“漂浮”或“下沉”)在被测液体中。将其分别放入装有质量相等的密度为ρ1和ρ2液体的两个相同烧杯中,可以判断:ρ1_____ρ2(选填
“<”“=”或“>”)。
漂浮<
解析:漂浮 <
[1][2]密度计放在两种液体中都漂浮,根据漂浮条件可知,密度计在甲、乙两种液体中受到的浮力都等于密度计受到的重力G,即
F浮1=F浮2=G
由图知密度计排开液体的体积V排1>V排2,由阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,密度计排开甲液体的体积大,所以甲液体的密度小,即ρ1<ρ2。
15.一薄壁圆柱形容器盛有水,用弹簧测力计竖直吊着重为10牛的实心物块A从图(a)所示位置开始,缓慢浸入水中,最终物块A静止在图(b)所示位置,弹簧测力计示数为6牛。此过程中水对物体下表面的压力_____,容器对水平地面的压力_____(上述两空均选填“始终变大”、“先变大后不变”,“始终变小”或“先变小后不变”);最终物块A受到的浮力为_____牛,初末两个状态水对容器底部的压力增加量为_____牛。
始终变大先变大后不变44
解析:始终变大 先变大后不变 4 4
[1]实心物块A缓慢浸入水中,物块A下表面所处的深度始终变大,由p=ρgh可知物块A下表面受到的水的压强始终变大,由F=pS可知,水对物体下表面的压力始终变大。 [2]由阿基米德原理可知,物体A受到的浮力和物体A排开水的重力相等,因水平面上物体的压力和自身的重力相等,所以,水对容器底部压力增加量等于物体A排开水的重力,同理可知,容器对水平地面的压力增加量也等于物体A排开水的重力,由图可知,物块A从开始浸入到上表面与水面相平时,排开水的重力变大,继续向下移动到图(b)所示位置,排开水的重力不变,故容器对水平地面的压力先变大后不变。 [3]根据称重法,物块A受到的浮力
F浮=10N-6N=4N
最终物块A受到的浮力为4牛。
[4]由以上分析可知,初末两个状态水对容器底部的压力增加量等于物体A排开水的重力,即物块A受到的浮力,故压力增加量为4N。
16.A、B是两个不溶于水的物块,用一根细线连接在一起,先后以两种不同方式放入同一个装有水的烧杯中,处于如图甲、乙所示的静止状态。烧杯中水面的高度h甲_____h乙;
A、B两物块的密度ρA_____ρB(选填“>”“=”或“<”)。
=>
解析:= >
[1]把A和B当做一个整体进行受力分析,该整体在甲、乙两种状态下均为漂浮,所以,其在甲、乙两种状态下所受浮力均等于物体的重力,即
F甲F乙=GAGB
根据F浮=水V排g可知,甲、乙两种状态下排开液体的体积也相同,所以h甲=h乙。 [2]由图甲可知,物体B受竖直向上的浮力、竖直向下的重力、竖直向下的压力,物体B所受浮力大于其重力,故B水。由乙图可知,绳子是绷直的,即有拉力,物体B所受浮力小于其重力,所以A的密度大于水的密度,即A水;所以BA。 17.潜水艇是通过改变___________来实现上浮和下潜的,当潜水艇悬浮在水中时,
F浮____G艇(选填“大于”、“小于”或“等于”)。自身重力等于
解析:自身重力 等于
[1]在水中,潜水艇受到水的浮力和重力的作用,F浮ρ水V排g,潜水艇的体积不变,上浮或下潜时,排开水的体积不变,潜水艇受到水的浮力不变;把压缩空气压入潜水艇的压力舱,将海水排出,潜水艇自重G减小,当F浮G时,潜水艇上浮;打开压力舱的阀门,让海水进入压力舱内,潜水艇自重G增大,当F浮G时,潜水艇下沉;当F浮实现的。
[2]当潜水艇悬浮在水中时,根据悬浮条件知:受到的浮力等于重力。
18.弹簧测力计下挂着一重为10N的实心小球,小球浸没在水中并静止时,弹簧测力计示数为6N.此时小球受到的浮力是____N,其密度是
____________kg/m3.25×103【解析】重为10N的实心小球小球浸没在水中并静止
G时,
潜水艇悬浮,可以停留在任何深度;由此可见,潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自重来
时弹簧测力计示数为6N根据称重法测量浮力的原理得:;根据得小球的体积为:根据得小球的密度为:点睛:重点是称重法测量浮力的原理及阿基米德原理
解析:2.5×103 【解析】
重为10N的实心小球,小球浸没在水中并静止时,弹簧测力计示数为6N.根据称重法测量浮力的原理得:
F浮G﹣F示10N﹣6N4N;
根据F浮液gV排得小球的体积为:
VV排F浮4N43=410m 水g1.0103kg/m310N/kg根据GVg得,小球的密度为:
G10N332.510kg/m. Vg4104m310N/kg点睛:重点是称重法测量浮力的原理及阿基米德原理的应用,称重法求出浮力后,根据
F浮液gV排可求排开水的体积,即小球的体积,再结合小球的重可求小球的密度.
19.某物体在空气中用弹簧测力测得示数为G,此物体全浸没在A液体中示数为G,此物体全浸没在B液体中示数为液体中,有
132G,则两液体密度之比A∶B______;某物体放在C512露在空气中,物体放在D液体中,有露在空气中,则两液体密度之比
5312C∶D______;甲乙两物体同时投入水中,甲物体露在空气中,乙物体露在空气
53中,则两物体的密度之比甲∶乙______。10∶99∶1010∶9
解析:10∶9 9∶10 10∶9
[1]由称重法可知,物体全浸没在A液体中受到的浮力为
12FAGF1GGG
33物体全浸没在B液体中受到的浮力为
23FBGF2GGG
55所以浮力之比为
FA∶FB23
G∶G10∶9 35
因为同一个物体,所以两次物体排开液体的体积相同,则由F浮液gV排可知,两液体密度之比为
A∶BFA∶FB10∶9
[2]由F浮液gV排可知,物体放在C液体中受到的浮力为
21FCCgV排CCg1V物CgV物
33物体放在D液体中受到的浮力为
32FDDgV排DDg1V物DgV物
55因为物体在液体CD中都处于漂浮状态,所以
FCFDG物
所以两液体密度之比为
C∶D=2=9∶10 ∶3gV物gV物35[3]由F浮液gV排可知,甲物体在水中受到的浮力为
FCFD12F甲水gV排甲水g(1)V甲水gV甲
33乙物体在水中受到的浮力为
23F乙水gV排乙水g(1)V乙水gV乙
55因为甲乙物体在水中都处于漂浮状态,所以
F甲G甲
F乙G乙
即
2gV甲甲gV甲 3水3gV乙乙gV乙 5水所以
甲2 3水乙水
则两物体密度之比为
35甲∶乙=23水∶水=10∶9 3520.(1)某物理课外小组制作了如图所示的实验装置,打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管液面高度_____b管液面高度;再打开B阀门,在水向外流的过程中,a管液面高度_____b管液面高度。(大于/小于/等于)
(2)弹簧测力计在空气中称得一石块重为1N,将石块完全浸入水中,弹簧测力计的示数为 0.6N,则石块受到的浮力为______N,石块的体积为______m3。
(3)一张硬纸片就可以托起一整杯水,若杯口朝向其他方向,如图所示,则硬纸片______ 会/不会)掉下,这说明______。
等于大于044×10-5不会大气内部向各个方向都有压强
解析:等于 大于 0.4 4×10-5 不会 大气内部向各个方向都有压强
(1)[1][2]打开A阀门,水流入管道,当水稳定后,a管、b管、大烧杯组成了连通器,装有水,水静止时水面是相平的。当打开B阀门,粗管和细管流量相同,细管的水流速大压强小,支持的水柱高度小;粗管的水流速小压强大,支持的水柱高度大。故a管液面高度大于b管液面高度。
(2)[3][4]根据称重法可知石块受到的浮力为
F浮=G-F=1N-0.6N=0.4N
由于石块完全浸没,则由F浮=ρ液gV排可知得石块体积为
VV排F浮0.4N53410m 水g1.0103kg/m310N/kg(3)[5][6]一张硬纸片就可以托起一整杯水,说明空气中有向上的压强,即大气中存在大气压强;如图若杯口朝向其他方向时纸片也不会掉下,杯子里的水不会流出来,说明大气内部向各个方向都有压强。
三、解答题
21.如图所示,盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上,木块A放在水中后处于漂浮10-4m3,容器中水深为10cm。g取10N/kg,水的密度状态,此时A浸在水中的体积为1.5×103kg/m3,求: 为1.0×
(1)木块A受到的浮力;
(2)放入木块A后水对容器底部的压强。
解析:(1) 1.5N;(2) 1000Pa。 (1)木块A受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.5×10-4m3=1.5N;
(2)放入木块A后水对容器底部的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa。
答:(1) 木块A受到的浮力是1.5N;
(2)放入木块A后水对容器底部的压强是1000Pa。
22.轮船的大小通常用排水量来表示。排水量就是轮船装满货物时排开水的质量。一艘排水量是1000t的船,从长江驶入黄海,其排水量不变,但排开水的体积(等于船体在水面
下的体积)会发生变化,导致轮船会上浮一些或者下沉一些。已知江水的密度ρ=1.0×103kg/m3;海水的密度ρ海=1.1×103kg/m3。试求: (1)这艘船装满货物时排开江水的质量是多少千克? (2)这艘船装满货物时排开江水的体积是多少立方米?
(3)船从长江驶入黄海,它排开海水的体积如何变化?船浮起来一些还是沉下去一些?
解析:(1)1×106kg;(2)1000m3;(3)船从长江驶入黄海,它排开海水的体积变小,船会浮起来一些
解:(1)轮船处于漂浮状态,浮力等于重力,排水量就是轮船装满货物时排开水的质量,一艘排水量是1000t的船,其满载时排开的水的质量
m排=1000t=1×106kg
(2)由阿基米德原理可得,轮船所受的浮力
F浮=G排=m排g=1×106kg×10N/kg=1×107N
由F浮=ρgV排可得,排开江水的体积
F浮1107NV排==1000m3 33水g110kg/m10N/kg(3)船从长江驶入大海后,仍然漂浮,因此浮力不变;海水密度大于江水,由F浮=ρgV排知,在浮力一定时,液体密度增大,所以排开海水的体积减小,也就是船体上浮一些。 106kg; 答:(1)装满货物时排开江水的质量是1×
(2)这艘船装满货物时排开江水的体积是1000m3;
(3)船从长江驶入黄海,它排开海水的体积变小;船会浮起来一些。
23.如图所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为800g,杯的底面积为100cm2。现将一个质量为2.7kg的实心物体铝块A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中保持静止(烧杯厚度不计,水未溢出)(ρ铝=2.7×10³kg/m³,ρ水=1.0×10³kg/m³,ρ水银=13.6×10³kg/m³,g取10N/kg)。求: (1)铝块A所受到的浮力为多大?
(2)细线对铝块A的拉力为多大?烧杯对台秤表面的压强为多少? (3)当把细线剪断后,将铝块A放入水银中,它所受到的浮力为多大?
解析:(1)5N;(2)22N,1300 Pa;(3)27N 解:(1)铝块的体积
V铝块A所受到的浮力
m铝=2.7kg=110-3m3 332.710kg/m1×1×10-3m3=5N 2F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×
(2)铝块的重力
G=mg=2.7kg×10N/kg=27N
细线对铝块A的拉力
F=G-F浮=27N-5N=22N
烧杯对台秤的压力等于烧杯和水的重力、物体A对水向下的作用力之和,即
F压=G杯和水+F浮=m杯水g+F浮=0.8kg×10N/kg+5N=13N
烧杯对台秤的压强
p=
F压13N=1300Pa -42S10010m(3)当把细线剪断后,将铝块A放入水银中,铝块的密度小于水银的密度,铝块处于漂浮状态,铝块受到的浮力
F浮1=G=27N
答:(1)铝块A所受到的浮力为5N;
(2)细线对铝块A的拉力为22N,烧杯对台秤表面的压强为1300Pa; (3)当把细线剪断后,将铝块A放入水银中,它所受到的浮力为27N。
24.2018年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”成功首潜,下潜最大深度3955m,航行24.8km,顺利完成各项测试指标,如图所示,求“潜龙三号”下潜到最大深度时:(ρ海水≈1.0×103kg/m3) (1)“潜龙三号”受到海水的压强。 (2)100cm2观察窗受到的海水的压力。
(3)受到海水的浮力为3×104N,它排开海水的体积。
解析:(1)3.955×107Pa;(2)3.955×105N;(3)3m3 解:(1)“潜龙三号”受到海水的压强为
p=海水gh=1.0103kg/m310N/kg3955m=3.955107Pa
(2)观察窗的面积为
S=100cm2=0.01m2
由公式pF可知,观察窗受到海水的压力为 SF=pS=3.955107Pa0.01m2=3.955105N
(3)根据阿基米德原理F浮=ρgV排可知排开海水的体积为
V 排3104N=3m3 33g1.010kg/m10N/kgF 浮答:(1)“潜龙三号”受到海水的压强为3.955×107Pa; (2)观察窗受到的海水的压力为3.955×105N; (3)排开海水的体积为3m3.。
25.如图(甲)所示,有一个棱长为0.1m,质量为0.6kg,质量分布均匀的正方体物块(不吸水),将其放入水中时,物块漂浮在水面(g取10N/kg)。求: (1)物块所受浮力; (2)物块的密度;
(3)如图乙所示,用力缓慢向下压物块,使其恰好浸没在水中,求物块下表面受到的压强。
解析:(1)6N;(2) 0.6×103kg/m3;(3) 1.0×103Pa
(1)物块漂浮在水面,物体受到的浮力等于物体的重力为
F浮G物mg0.6kg10N/kg=6N
(2) 正方体物体棱长为0.1m,体积为
Va3(0.1m)3=10-3m3
物体的密度为
m0.6kg33=0.610kg/m -33V1.010m(3)物体恰好浸没在水中时,浸入水中的深度为0.1m,物块下表面受到的压强为
Phg1.0103kg/m30.1m10N/kg=1.0103Pa
答:(1)物块所受浮力为6N; (2)物块的密度为0.6×103kg/m3;
(3)如图乙所示,用力缓慢向下压物块,使其恰好浸没在水中,物块下表面受到的压强为
1.0×103Pa。
26.2019年4月23日,在中国海军建军70周年纪念日举行了海上阅兵仪式,展示了中国海军的军威。如图所示是我国最新入列的101“南昌”舰,满载排水量为12500吨。求:(海水的密度取1×103kg/m3)
(1)当这艘军舰满载时受到的浮力是多少N ?
(2)该军舰的吃水深度为7m时,船底受到海水的压强是多少Pa?
(3)在一次执行任务前给军舰加载一批装备后,这艘军舰排开水的体积增加了80m3,那么这批装备的质量是多少kg?
解析:(1)1.25108N;(2)7104Pa;(3)8104kg (1)满载排水量为12500吨,则满载时排开水的重力
G排m排g12500103kg10N/kg1.25108N
由阿基米德原理可知,当这艘军舰满载时受到的浮力
F浮G排1.25108N
(2)该军舰的吃水深度为7m时,船底受到海水的压强是
pρ海水gh1103kg/m310N/kg7m7104Pa
(3)这艘军舰排开水的体积增加了80m3,则由阿基米德原理可知,增加的浮力为
ΔF浮ρ海水gΔV排1103kg/m310N/kg80m38105N
由于军舰处于漂浮状态,则军舰增加的重力等于增加的浮力,即
ΔGΔF浮8105N
装备的重力等于军舰增加的重力,所以装备的质量
m装备G装备ΔG8105N8104kg
gg10N/kg答:(1)当这艘军舰满载时受到的浮力是1.25108N; (2)船底受到海水的压强是7104Pa; (3)这批装备的质量是8104kg。
27.如图甲所示,水平桌面上放着一个装有水深为50cm的薄壁圆柱形容器,容器的底面10-3m3的正方体物块放入容器中,物块静止时有积为600cm2,现将一体积为8.0×
1的体积5露出水面。如图乙所示,用力F缓慢向下压物块,使其恰好浸没在水中。(ρ水=1.0×103kg/m3)求:
(1)未放入物块前水对容器底的压力; (2)图甲中物块受到的浮力; (3)压力F的大小。
解析:(1)300N;(2)64N;(3)16N (1)未放入物块前水对容器底的压强
p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.5m=5×103Pa
未放入物块前水对容器底的压力
F=pS=5×103Pa×600×10-4m2=300N
(2)图甲中物块排开液体的体积
V排=(1-受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6.4×10-3m3=64N
(3)物块处于漂浮状态,受到的重力
G=F浮=64N
使物块恰好完全浸没在水中时,物块受到的浮力
F浮′=ρ水gV排′=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×8.0×10-3m3=80N
此时物块受到的浮力
F浮′=G+F
则压力
F=F浮′-G=80N-64N=16N
答:(1)未放入物块前水对容器底的压力是300N; (2)图甲中物块受到的浮力是64N; (3)压力F的大小是16N。
28.小强制作了一台如图所示的“浮力秤”,可以方便的称量物体的质量,其构造如图所不,已知小筒底面积为20cm2,高度为20cm,当秤盘不放物体时,筒壁上A处恰好与水面相平,此时小筒浸入水中的深度为5cm。(取g=10N/kg)
14)V=×8.0×10-3m3=6.4×10-3m3
55
(1)秤盘和小筒的总质量为______kg; (2)小筒A处应标示该浮力秤的______刻度。
(3)该“浮力秤”的最大称量为______kg。 解析:1kg 0 0.3kg
解析:第(1)题:利用漂浮条件:
G物F浮液V排g液Shg1103kg/m320104m25102m10N/kg1NmG1N0.1kgg10N/kg第(3)题:当放上物体后,秤刚好完全浸没,则此时为最大称量,所以:
G物F浮液V排g液Shg1103kg/m32010-4m220102m10N/kg4NmG4Ng10N/kg0.4kg0.4kg-0.1kg0.3kg
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