第9讲 浮力
课时1
一、填空题
1.(2019桂林)如图所示,将一重为8 N 的物块用细线系在弹簧测力计的挂钩上,将它浸没在水中静止,弹簧测力计示数为5 N,则物块受到的浮力是________ N,浮力的方向是________.
第1题图
2.(2019甘肃省卷) 2018年4月20日,我国最先进的自主潜水器“潜龙三号”首次下潜(如图所示).潜水器在水面下匀速下潜过程中(假定海水的密度不变),受到的浮力________(选填“变大”“不变”或“变小”),潜水器下表面受到的压强________(选填“变大”“不变”或“变小”).
第2题图
3.(2019宜昌)如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是________ m3,受到的浮力为________ N.(g=10 N/kg,ρ水=1×103 kg/m3)
第3题图
4.(2019南充)弹簧测力计下悬挂一物体,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为5
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N,当物体的体积浸入水中时,弹簧测力计示数为3 N,现将物体从弹簧测力计上取下放入水中,则该物体静止时所受浮力是________N,该物体的密度为______________ kg/m3.(ρ水=1×103 kg/m3,g=10 N/kg)
开放推理题
5.(2019漯河一模)把一个苹果放入水中,苹果悬浮.从水中取出苹果,切成一大、一小两块,如图所示,将小块苹果放入水中,发现小块苹果沉入水底,据此现象可以推断:若将大块苹果浸没入水中,松手后,大块苹果静止时将处于________(选填“漂浮”“悬浮”或“下沉”)状态,你推断的理由是____________________________________________________________
________________________________________________________________________.
第5题图
二、选择题
6.(2019菏泽)人们常用“生沉熟浮”来判断饺子是否煮熟,煮熟后的饺子会漂起来的原因是( )
A. 饺子的重力减小了
B. 饺子的重力和浮力都增大了
C. 饺子的重力不变,浮力增大
D. 饺子的重力和浮力都减小了
7.(2019淮安)长江上,一艘载满货物的轮船在卸完一半货物后,该艘轮船( )
A. 会浮起一些,所受浮力变小
B. 会浮起一些,所受浮力变大
C. 会沉下一些,所受浮力变小
D. 会始终漂浮,所受浮力不变
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8.(2019郴州)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.试判断两种情况下,烧杯中水面的高度h甲、h乙的大小关系为( )
A. h甲<h乙 B. h甲>h乙
C. h甲=h乙 D. 无法判断
第8题图
9.(2019西宁)同一水平面上的甲、乙两个相同的容器盛有不同的液体,将两个相同的物块分别放入两容器中.当两物块静止时,两容器中液面恰好相平,两物块所处的位置如图所示.则( )
第9题图
A. 甲容器中液体的密度较大
B. 乙容器底部受到液体的压力较大
C. 甲容器中物块排开液体的重力较大
D. 乙容器对水平面的压强较小
10. 水平地面上两个相同的烧杯装有相同质量的水,将质量相等的a、b两个小球分别放入水中,静止时a漂浮,b沉底,如图所示,两球的密度分别为ρa和ρb,水对杯底的压强分别为p甲和p乙,两球所受的浮力分别为Fa和Fb,烧杯对地面的压强分别为p甲′和p乙′,则( )
A. ρa>ρb B. p甲>p乙
C. Fa<Fb D. p甲′<p乙′
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第10题图
11.(双选)如图是a和b两种物质质量与体积关系的图像,分别用a、b两种物质制成甲、乙两个质量相等的实心小球,浸没在水中,当两小球静止时,下列说法中正确的是( )
第11题图
A. 甲沉底
B. 乙悬浮
C. 甲悬浮,受到的浮力较大
D. 乙漂浮,乙排开水的体积较大
12.(2019丹东)(双选)甲、乙两相同的容器中,装有相同体积的水,将装有某种液体的瓶子(瓶子质量不计),先后置于甲、乙两容器中,静止时如图所示,容器中无水溢出.则下列说法正确的是( )
A. 甲、乙两容器中,瓶子受到的浮力相等
B. 甲、乙两容器中,水对容器底部的压力相等
C. 瓶内液体密度小于水的密度
D. 甲中瓶内液体对瓶子底部的压力小于乙中瓶内液体对瓶盖的压力
第12题图
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13.(2019新乡三模)(双选)把一个铁球浸没在盛满酒精的杯子中时,从杯中溢出80 g酒精(ρ酒精=0.8 g/cm3),若将该铁球浸没入盛满水的杯中后(如图所示),下列说法正确的是( )
第13题图
A. 溢出水的质量也是80 g
B. 铁球受到的浮力为1 N
C. 水对容器底的压强变小
D. 容器对桌面的压强变大
三、实验探究题
14.(2019商丘二模)小华同学在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中,在弹簧测力计下面悬挂一个实心圆柱体(如图甲所示),当圆柱体下表面与水面相平时开始缓慢下降,直到浸没在溢水杯内的水中,用小桶收集溢出的水.(g取10 N/kg)
第14题图
(1)圆柱体的质量为________kg.
(2)圆柱体浸没在水中时所受浮力为________N;圆柱体的密度是________kg/m3.
(3)比较________两图可知:浸在同种液体中的物体所受浮力的大小跟物体排开液体体积有关.
(4)比较c、d两图可知:当物体浸没在同种液体中,所受浮力不随________而改变.
(5)小华完成图甲所示的实验后,把水换成另一种液体重复上述实验,根据实验数据绘制出如图乙所示的弹簧测力计的拉力F随物体下降高度h变化的图像,那么物体浸没在这种液体中受到的浮力为________N,这表明浸在液体中的物体所受浮力的大小还跟____________有关.
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四、综合应用题
15.(2019通辽)2018年5月13日,中国首艘国产航母001A型航空母舰离开大连港码头,开始海试.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)请问:
(1)航母001A设计排水量6.7×104 t,那么它满载时受到的浮力是多少?
(2)海面下8 m处的压强是多少?
(3)一位体重为600 N的歼15舰载机飞行员,每只脚与水平甲板的接触面积是200 cm2,则他双脚站立时对甲板的压强是多少?
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课时2
一、填空题
1.(2019天津)小明在学习“阿基米德原理”时,做了如图所示的实验.由图可知物体A所受浮力为________N;由阿基米德原理可知,丙图中弹簧测力计的示数应为________N.
第1题图
2.(2019福建)如图,气球下面用细线悬挂一石块,它们恰好悬浮在水中.已知石块与气球的总重力为G总,则气球受到的浮力F浮________G总(选填“>”“<”或“=”);若水温升高,石块将________(选填“上浮”“下沉”或“保持悬浮”).
第2题图
3.(2019周口模拟)如图所示,两个相同的实心物块放入装有不同液体的两个相同的容器内,物块在甲液体中下沉,在乙液体中漂浮,待两物块静止后,两液面高度相同.则物块在液体中受到的浮力F甲________F乙,液体对容器底部的压强p甲______p乙.(均选填“>”“<”或“=”)
第3题图
4.(2019广东省卷)如图甲所示,弹簧测力计通过细线拉着正方体物块缓慢浸入某未知液体中,物块受到的拉力F与其下表面浸入液体中的深度h之间的关系如图乙所示.则物块受到的重力为________N,物块刚好浸没在液体中时其下表面浸入的深度为________cm,未知液体的密
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度为______________kg/m3.(g取10 N/kg)
第4题图
5.(2019说明与检测)一个苹果的质量为140 g,体积为1.8×10-4 m3,用手将其浸没在水中时,苹果受到的浮力为________N,松手后苹果将________(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),当苹果保持静止后受到的浮力为________N.(g取10 N/kg)
二、选择题
6.(2019梧州)将不同体积的一个乒乓球和一个实心球同时没入水中,放手后发现乒乓球浮出水面,而实心球沉入水底,如图所示,乒乓球和实心球受到的浮力分别为F1和F2,则下列判断正确的是( )
第6题图
A. F1>F2 B. F1=F2
C. F1<F2D. 无法确定
7.(2019黄石)某同学自制的简易密度计如图所示,它是用木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态,下列说法错误的是( )
第7题图
A. 木棒漂浮在水面上,静止时密度计的重力等于水对其浮力
B. 木棒浸入液体的体积越大,说明该液体密度越小
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C. 读数时需用手扶住密度计
D. 木棒越细,测量误差越小
8.(全国视野创新题推荐·2019山西)网上流传着一种说法,鸡蛋能否沉入水底可以鉴别其是否新鲜.为了验证其真实性,小亮买了些新鲜鸡蛋,并拿其中一颗进行实验.第一天放入水中的鸡蛋沉入水底(如图甲),取出鸡蛋擦干放置50天后,再放入水中时鸡蛋漂浮在水面(如图乙),看来网传是真的.下列分析正确的是( )
第8题图
A. 鸡蛋两次所受的浮力一样大
B. 甲图中鸡蛋排开水的重力大
C. 乙图中鸡蛋所受浮力大于重力
D. 放置50天后的鸡蛋密度变大
9.(2019深圳)水平桌面上两个底面积相同的容器中,分别盛有甲、乙两种液体.将两个完全相同的小球M、N分别放入两个容器中,静止时两球状态如图所示,两容器内液面相平.下列分析正确的是( )
第9题图
A. 两小球所受浮力FM<FN
B. 两种液体的密度ρ甲<ρ乙
C. 两种液体对容器底部的压强p甲=p乙
D. 两种液体对容器底部的压力F甲>F乙
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10.(2019咸宁)如图所示,完全相同的两个圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,B容器的液面高于A容器液面.将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中,静止后受到的浮力分别是F1、F2,下列判断正确的是( )
第10题图
A. F1一定大于F2 B. F1一定小于F2
C. F1不可能大于F2 D. F1不可能小于F2
11.(2019郑州模拟)如图所示,将重10 N的小球一半浸在水中,弹簧测力计的示数为6 N.下列说法错误的是( )
第11题图
A. 小球受到的浮力为4 N
B. 小球的体积为 4×10-4 m3
C. 小球的密度为 1.25×103 kg/m3
D. 取下小球放入水中,小球最终沉底
12.(2019衡阳)(双选)如图是甲、乙两种液体的质量与体积关系图像,将相同的木块分别放入盛有甲、乙两种液体的容器a和b中,待木块静止时,两容器液面相平,下列说法正确的是( )
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第12题图
A. a容器盛的是甲液体,b容器盛的是乙液体
B. 木块在a容器内排开液体的质量较大
C. a、b两容器底部受到液体的压强相等
D. a、b两容器中木块下表面受到液体的压强相等
13.(2018郑州模拟)(双选)如图所示,用细线拴住体积相等的a、b、c三个物体,在水中静止时如图甲所示.剪断细线,三个物体静止后的情况如图乙所示,下列说法正确的是( )
第13题图
A. 剪断细线前三个物体受到的浮力相等
B. 剪断细线后a物体受到的浮力最小
C. 剪断细线后,容器底部受到水的压强不变
D. b物体的密度小于水的密度
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14.(2019说明与检测)(双选)小亮同学利用气球和圆柱形水杯做了一个小实验.在气球内灌入一定量的水并封口制成水球(如图甲).先将水球放入冷水中,水球漂浮(如图乙).把杯中冷水换成热水,把水球放入热水中,发现水球沉在杯底(如图丙).下列分析正确的是( )
第14题图
A. 水球在冷水中所受浮力小于热水中所受浮力
B. 水球在冷水中排开的水的重力等于水球的重力
C. 冷水的密度大于热水的密度
D. 在冷水和热水的同一深度处压强相等
15.(双选)如图所示,一个长方体物块体积为V,把它放入一个装有水的容器中,容器的底面积为S,物块漂浮在水面上,已知物块浸入水中的体积为V1,现用力缓慢向下压物块,使其恰好完全浸没在水中(水未溢出),则( )
第15题图
A. 物块的质量为V1ρ水
B. 物块完全浸没时,所受浮力增大量ΔF浮=Vgρ水
C. ρ物=ρ水
D. 物块浸没时,水对容器底部的压强增大量Δp=
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特殊方法测密度专练
1.(2019焦作一模)小军在上山游玩时捡到了一块矿石,已知水的密度为ρ水,他在缺少量筒的情况下完成了对矿石密度的测量.
第1题图
(1)天平放在水平台上,将游码移到零刻度线处,指针位置如图甲所示,应向________(选填“左”或“右”)调节平衡螺母,直至横梁平衡;
(2)把矿石放在天平的________盘,然后向另一托盘加减砝码,当加减最小的砝码不能使天平平衡时,再移动________,直到天平再次平衡,记下矿石的质量为m;
(3)接下来,他按照下图的步骤进行了矿石体积的测量:
A. 往烧杯中加入适量的水,用天平称得烧杯和水的总质量m1
B. 把小石块浸没在烧杯中的水中,水面上升,在水面位置做上标记
C. 取出小石块
D. 往烧杯中加水,直到水面与标记相平,再测出此时烧杯和水的总质量为m2
(4)计算出矿石密度的表达式为ρ=________(用本题中的物理量符号表示);
(5)用此方法进行体积测量的过程中,利用的物理研究方法是__________________,若取出小石块时带出一些水,对小石块密度测量的影响是________(选填“偏大”“偏小”或“不变”).
2.(2018鞍山)小晴在沙滩上捡到一小块鹅卵石,想用学过的浮力知识测量它的密度,于是把它拿到了实验室.
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第2题图
(1)她设计了用弹簧测力计、烧杯、水、细线测量的方案如下:
a. 用细线将鹅卵石系在弹簧测力计下,测出鹅卵石的重力,记为G.
b. 在烧杯内装入适量水,并用弹簧测力计提着鹅卵石,使它________在水中,记下弹簧测力计的示数F.
c. 鹅卵石密度的表达式为ρ石=________(用G、F和ρ水表示).
(2)在用弹簧测力计测量鹅卵石的重力时,出现了如图甲所示的现象,使得她放弃了这个方案,她放弃的理由是______________________________.
(3)她在老师指导下重新设计了用天平、烧杯、水、细线测量鹅卵石密度的方案,并进行了测量.
a. 将天平放在水平台上,把游码放到标尺____________处,当指针静止时如图乙所示,此时应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节,直到横梁平衡.
b. 用天平测量鹅卵石的质量,天平平衡时,砝码质量和游码位置如图丙所示,则鹅卵石的质量为________g.
c. 在烧杯内装入适量的水,用天平测量烧杯和水的总质量为60 g.
d. 如图丁所示,使烧杯仍在天平左盘,用细线系着鹅卵石,并使其悬在烧杯里的水中,当天平平衡时,天平的示数为66.8 g.鹅卵石的密度为______g/cm3.(结果保留一位小数,ρ水=1.0×103 kg/m3)
3.(2019凉山州)在做测量液体密度的实验中,小明想知道食用油的密度,于是他用天平和量筒做了如图所示的实验.
第3题图
(1)将托盘天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的“零”刻度线处.发现指针静止时,位置如甲图所示,则应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节使横梁平衡.
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(2)天平调节平衡后,测出空烧杯的质量为28 g,在烧杯中倒入适量的食用油,测出烧杯和食用油的总质量如图乙所示,将烧杯中的食用油全部倒入量筒中,食用油的体积如图丙所示,则烧杯中食用油的质量为________g,食用油的密度为________kg/m3.
(3)小明用这种方法测出的食用油密度与真实值相比________(选填“偏大”或“偏小”).
(4)小华认为不用量筒也能测量出食用油的密度,他进行了如下实验操作:
①调好天平,用天平测出空烧杯质量为m0;
②在烧杯中装满水,用天平测出烧杯和水的总质量为m1;
③把烧杯中的水倒尽,再装满食用油,用天平测出烧杯和食用油的总质量为m2.
则食用油的密度表达式ρ=________.(已知水的密度为ρ水)
4. 为了测量盐水的密度,小明同学进行如下实验操作:
(1)将托盘天平放在水平桌面上,把游码移到标尺左端的“0”刻度线处,发现指针静止时指在分度盘中线的右侧,则应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调节使横梁平衡.
(2)图甲是小明将烧杯中的部分盐水倒入量筒中后,天平重新平衡时的情景,图乙是倒入盐水后量筒的示数,小明同学的实验方法和步骤完全正确,请将下表空白处填写完整:
第4题图
烧杯和盐水
的总质量
m/g
倒出部分盐
水后烧杯和
盐水的总质
量m1/g
量筒中盐
水的体积
V/cm3
盐水的
密度ρ/
(kg/m3)
150
(3)小亮同学的实验方法是:先用天平测出空烧杯的质量,再在量筒中倒入盐水,测出盐水的
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体积,然后把量筒内的盐水全部倒入烧杯,测出烧杯和盐水的总质量,最后算出盐水的密度.用这种方法测出盐水的密度与盐水的真实密度相比________(选填“偏大”“偏小”或“相同”).
(4)给你一个量程满足要求的弹簧测力计、一只空容器、细线、适量的水,测盐水的密度.实验步骤如下:①用细线系牢空容器,挂在弹簧测力计下,测出空容器的重力为G0;
②将空容器中装满水,测出其总重力为G1;
③________________________________________________________________________
________________________________________________________________________;
④盐水密度的表达式为:ρ盐水=______________.(已知水的密度为ρ水)
5.(2019洛阳一模)小明想知道自己喝的牛奶和身边一木块的密度,于是他和小华在老师的指导下用天平和量筒做了如下实验.
第5题图
(1)小明将天平放在水平台上,把游码放在________处,发现指针指在分度盘的左侧,如图甲,要使横梁平衡,应将平衡螺母向________(选填“左”或“右”)调.
(2)用天平测出空烧杯的质量为20.8 g,在烧杯中倒入适量的牛奶,测出烧杯和牛奶的总质量如图丙所示,将烧杯中的牛奶全部倒入量筒中,牛奶的体积如图乙所示,则烧杯中牛奶的质量为______g,牛奶的密度为________kg/m3.
(3)用这种方法测出的牛奶密度会________(选填“偏大”或“偏小”).
(4)小华在测量木块密度时,老师要求只用一把刻度尺、一个圆柱形容器、细铁丝和水测出木块的密度,小明和小华讨论后,设计了如下实验方案,请你补充完整.
①在圆柱形容器中装入适量的水,用刻度尺测出容器中此时水的深度为h1;
②将木块轻轻放入水中,使木块漂浮,用刻度尺测出容器中此时水的深度为h2;
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③________________________________________________________________________,
用刻度尺测出容器中此时水的深度为h3;
④则木块的密度表达式ρ木块=________.(已知水的密度为ρ水)
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参考答案及解析
第9讲 浮力
课时1
1. 3 竖直向上 【解析】浸在液体(或气体)中的物体都会受到液体(或气体)竖直向上的浮力作用;根据两次称重可得,物块受到的浮力F浮=G-F示=8 N-5 N=3 N.
2.不变 变大 【解析】潜水器在水面下匀速下潜过程中,海水的密度和潜水器排开海水的体积都不变,由F浮=ρ液gV排可知,浮力大小不变;因下潜过程中深度变大,海水密度不变,由p=ρgh可知,潜水器下表面受到的压强变大.
3. 38 3.8×105 【解析】 因飞机在水中处于漂浮状态,浮力等于重力,则F浮=G=mg=38×103 kg×10 N/kg=3.8×105 N.V排===38 m3.
4. 9 0.75×103 【解析】当物体的体积浸入水中时,受到的浮力F1浮=ρ水g×V物=G物-5 N…①;当物体的体积浸入水中时,受到的浮力F2浮=ρ水g×V物=G物-3 N…②;由①②解得:G物=9 N;由②得,当物体的体积浸入水中时,受到的浮力F2浮=G物-3 N=9 N-3 N=6 N,由此可推出,当物体的全部体积浸入水中时,受到的浮力为12 N,此时受到的浮力大于物体的重力,所以物体在水中最终应处于漂浮状态,漂浮静止时受到的浮力等于重力,即静止时受到的浮力F浮=9 N;把G物=9 N代入②,解得物体的体积为V物=1.2×10-3 m3,物体的密度为ρ物===0.75×103 kg/m3.
5. 漂浮 整个苹果所受的总浮力等于总重力,小块苹果下沉,受到的浮力小于小块苹果的重力,所以大块苹果浸没时受到的浮力大于大块苹果的重力,所以大块苹果将上浮,最终漂浮
6. C 【解析】饺子煮熟后,重力不变,但受热膨胀,其体积变大,饺子受到的浮力变大,当浮力大于重力,饺子会上浮.故选C.
7. A 【解析】轮船始终处于漂浮状态,所受浮力等于自身重力;当轮船卸完一半货物后,其重力减小,所以轮船受到的浮力变小,根据阿基米德原理可知轮船排开水的体积减小,所以轮船会浮起一些.故选A.
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8. C 【解析】将A、B看成一个整体,在甲、乙中均漂浮,受到的浮力均等于重力,所以浮力相等,排开水的体积相等,容器底面积相等,由F浮=ρ液gV排及V=Sh可得h甲=h乙.故选C.
9. B 【解析】由题图知,物块在甲容器中悬浮ρ甲=ρ物;物块在乙容器中漂浮ρ乙>ρ物;所以两容器中的液体的密度ρ甲<ρ乙,A错误;根据两容器液面等高p=ρgh,又由ρ甲<ρ乙,所以两种液体对容器底压强p甲
ρ酒精V球=80 g,A错误;铁球的体积V球===100 cm3=10-4 m3,将铁球放入水中,沉底时其受到的浮力F浮水=ρ水gV球=1×103kg/m3×10 N/kg×10-4m3=1 N,B正确;将铁球放入前水是满的,水面离杯底的距离不变,将铁球放入水中后,水面离杯底的距离依然不变,根据p=ρgh
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,可知水对容器底部的压强不变,C错误;加入铁球后,由于铁球密度大于水的密度,则水、容器、铁球的总质量增加,则容器对地面的压力增大,容器底面积不变,根据p=可知,容器对桌面的压强增大,D正确.故选BD.
14. (1)0.6 (2)4 1.5×103 (3)b、c (4)深度 (5)3 液体密度
【解析】(1)由a知,G=6 N;根据G=mg可得,圆柱体的质量m===0.6 kg;(2)由图a、c知,圆柱体浸没在水中后所受浮力F浮=G-F=6 N-2 N=4 N;由F浮=ρ液gV排知,圆柱体的体积V=V排===4×10-4 m3,圆柱体的密度ρ===1.5×103 kg/m3;(3)要探究浸在同种液体中的物体所受浮力大小跟物体排开液体的体积是否有关,需要控制液体密度相同,排开液体的体积不同,图b、c符合要求;(4)由c、d两图可知,圆柱体完全浸没,下沉过程中,测力计的示数不变,即物体浸没后,物体所受浮力不随深度改变;(5)由图乙知,物体完全浸没时测力计的示数为3 N,则F浮′=G-F′=6 N-3 N=3 N;由实验知,浸在液体里的物体受到的浮力大小还跟液体的密度有关.
15.解:(1)满载时受到的浮力为F浮=G排=m排g=6.7×104×103 kg×10 N/kg=6.7×108 N
(2)海面下8 m处的压强为p=ρ水gh= 1.0×103 kg/m3×10 N/kg×8 m=8×104 Pa
(3)受力面积约为S=2×200 cm2=4×10-2 m2,对甲板的压力为F=G=600 N,
对甲板的压强为p===1.5×104 Pa
课时2
1. 1 1.5 【解析】由甲、乙两图可知,物体A受到的浮力为F浮=G-F拉=F甲-F乙=2 N-1 N=1 N;根据阿基米德原理可知,F浮=G排=F丙-F丁,解得丙图中示数为F丙=F浮+F丁=1 N+0.5 N=1.5 N.
2.< 上浮 【解析】将气球和石块作为整体进行受力分析可知,气球受到竖直向上的浮力F浮,石块受到竖直向上的浮力F石浮,石块与气球的总重力G总,由于石块和气球悬浮在水中,所以有F浮+ F石浮= G总,所以F浮