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1935
19350
$ 解:铁块排开水的体积:$
$V_{排}=V_铁=\frac{m_铁}{ρ_铁}=\frac{79\ \mathrm {g}}{7.9\ \mathrm {g/cm^3}}=10\ \mathrm {cm^3}=1×10^{-5}\ \mathrm {m^3}$
$铁块受到的浮力:$
$F_{浮}=ρ_水gV_排=1.0×10^3\ \mathrm {kg/m^3}×10\ \mathrm {N/}\ \mathrm {kg}×1×10^{-5}\ \mathrm {m^3}=0.1\ \mathrm {N}$
$答:铁块受到的浮力为0.1\ \mathrm {N}。$
(c)
(d)
【分析】
首先,题目要求计算氢气球排开空气的质量和受到的浮力。对于排开空气的质量,我们可以利用密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,变形得到$m=\rho V$,由于氢气球排开空气的体积等于它自身的体积,代入已知的空气密度和气球体积就能算出质量。接着,根据阿基米德原理,浮力等于排开空气的重力,即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$,用算出的排开空气的质量乘以g,即可得到浮力大小。
【解析】
1. 计算排开空气的质量:
由密度公式$\rho = \frac{m}{V}$变形可得$m = \rho V$,已知空气密度$\rho_{空气}=1.29kg/m^3$,氢气球排开空气的体积$V = 1500m^3$,则:
$m_{排} = \rho_{空气}V = 1.29kg/m^3 × 1500m^3 = 1935kg$
2. 计算受到的浮力:
根据阿基米德原理,浮力等于排开空气的重力,即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$,将$m_{排}=1935kg$,$g=10N/kg$代入得:
$F_{浮}=1935kg × 10N/kg = 19350N$
【答案】
1935;19350
【知识点】
密度公式应用、阿基米德原理
【点评】
本题考查密度公式和阿基米德原理的基础应用,解题关键是明确排开空气的体积等于氢气球的体积,只需代入对应公式进行计算即可,题目难度较低,侧重对基础公式的掌握。
【难度系数】
0.8
【分析】
要计算浸没在水中的铁块所受浮力,首先回忆阿基米德原理公式$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$,其中$V_{排}$是排开水的体积。由于铁块完全浸没在水中,排开水的体积等于铁块自身的体积,所以需要先利用密度公式$ρ=\frac{m}{V}$的变形公式$V=\frac{m}{ρ}$算出铁块的体积,得到$V_{排}$后,再代入阿基米德原理公式即可求出浮力,计算过程中要注意单位的统一换算。
【解析】
1. 计算铁块的体积(即排开水的体积):
已知铁块质量$m_{铁}=79\ \mathrm{g}$,铁的密度$ρ_{铁}=7.9\ \mathrm{g/cm^3}$,根据密度公式变形$V=\frac{m}{ρ}$可得:
$V_{铁}=\frac{m_{铁}}{ρ_{铁}}=\frac{79\ \mathrm{g}}{7.9\ \mathrm{g/cm^3}}=10\ \mathrm{cm^3}=1×10^{-5}\ \mathrm{m^3}$
因为铁块浸没在水中,所以$V_{排}=V_{铁}=1×10^{-5}\ \mathrm{m^3}$。
2. 根据阿基米德原理计算浮力:
已知水的密度$ρ_{水}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}$,$g=10\ \mathrm{N/kg}$,代入公式$F_{浮}=ρ_{水}gV_{排}$可得:
$F_{浮}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m^3}×10\ \mathrm{N/kg}×1×10^{-5}\ \mathrm{m^3}=0.1\ \mathrm{N}$
答:铁块所受的浮力是$0.1\ \mathrm{N}$。
【答案】
$0.1\ \mathrm{N}$
【知识点】
阿基米德原理、密度公式应用
【点评】
本题考查阿基米德原理与密度公式的综合运用,解题关键是明确铁块浸没时排开水的体积等于铁块自身的体积,计算过程中要注意单位的统一换算,避免因单位错误导致结果出错。
【难度系数】
0.8
【分析】
这是一道探究浮力影响因素的实验题,解题核心是运用控制变量法,即探究某一因素对浮力的影响时,要控制其他可能影响浮力的因素不变,只改变该因素,通过弹簧测力计示数变化(结合$F_{浮}=G-F_{示}$)判断浮力大小。
1. 第(1)问:要探究浮力与浸没深度的关系,需控制液体密度、物体排开液体的体积相同,改变浸没深度,因此要寻找物体完全浸没在同种液体、深度不同但测力计示数相同的两组图。
2. 第(2)问:要探究浮力与排开液体体积的关系,需控制液体密度相同,改变排开液体的体积,因此要寻找同种液体中物体浸入体积不同的两组图。
3. 第(3)问:要探究排开体积相同时浮力的影响因素,需控制排开液体体积相同,改变液体密度,因此要寻找物体排开体积相同、液体种类不同的两组图,通过测力计示数差异判断影响因素。
4. 第(4)问:实验中每次只改变一个变量,控制其他变量不变,这是控制变量法的典型应用。
【解析】
1. 第(1)问:
探究物体浸没在液体中浮力与深度的关系,需控制液体密度、物体排开液体的体积相同,改变深度。图(c)和(d)中,物体均完全浸没在水中,排开液体体积和液体密度相同,物体浸没深度不同,弹簧测力计示数均为3N,根据$F_{浮}=G-F_{示}$,物体受到的浮力相同,说明浮力与浸没深度无关,故选择(c)和(d)。
2. 第(2)问:
探究物体在同种液体中浮力与排开液体体积的关系,需控制液体密度相同,改变排开液体体积。图(b)中物体部分浸入水中,图(d)中物体完全浸没在水中,液体均为水(密度相同),排开液体体积不同,符合探究条件,故选择(b)。
3. 第(3)问:
探究排开液体体积相同时浮力的影响因素,需控制排开液体体积相同,改变液体密度。图(c)中物体浸没在水中,图(e)中物体浸没在盐水中,物体排开液体体积相同,液体密度不同,弹簧测力计示数分别为3N和2.5N,根据$F_{浮}=G-F_{示}$,浮力不同,说明浮力与液体的密度有关,故选择(e),影响因素是液体的密度。
4. 第(4)问:
实验过程中,每次只改变一个变量,控制其他变量不变来探究浮力的影响因素,这种研究方法是控制变量法。
【答案】
(1) (c);(d)
(2) (b)
(3) (e);液体的密度
(4) 控制变量
【知识点】
控制变量法,浮力影响因素,阿基米德原理
【点评】
本题是浮力探究实验的基础题型,通过控制变量法逐一探究浮力与浸没深度、排开液体体积、液体密度的关系,明确每次实验的控制量和变量是解题关键,侧重对实验方法和浮力规律的理解与应用。
【难度系数】
0.7