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上浮
6
5
8
上浮
5
5×10-4
D
【分析】
首先回忆物体在液体中的几种浮沉状态:上浮、下沉、悬浮、漂浮。思考每种状态下的受力情况:上浮时浮力大于重力,下沉时浮力小于重力,悬浮或漂浮时浮力等于重力。通过对这些状态的受力对比可以总结出,物体在液体中的浮与沉是由它所受的重力和浮力的大小关系决定的。
【解析】
物体在液体中的浮与沉取决于所受重力和浮力的大小关系:浮力大于重力时物体上浮,浮力小于重力时物体下沉,浮力等于重力时物体悬浮或漂浮,因此决定物体浮与沉的是重力和浮力。
【答案】
重;浮
【知识点】
物体的浮沉条件
【点评】
本题属于基础概念题,直接考查物体浮沉的核心决定因素,侧重对基础知识的识记与理解,难度较低。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先根据物体浮沉条件判断生汤圆的受力状态,物体下沉时,所受浮力小于重力,因此生汤圆下沉是因为浮力小于重力;煮熟的汤圆内部气体受热膨胀,导致汤圆体积变大,排开液体的体积随之增大,根据阿基米德原理可知浮力会增大;当浮力大于重力时,依据物体浮沉条件,汤圆会上浮。
【解析】
生汤圆放入锅中,此时汤圆受到的浮力小于重力,所以下沉;煮熟的汤圆内部气体受热膨胀,汤圆的体积变大,排开液体的体积增大,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,浮力增大;当浮力大于重力时,汤圆上浮。
【答案】
小于;增大;上浮
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题结合生活中煮汤圆的实例,考查对物体浮沉条件和阿基米德原理的理解,需要将物理知识与生活现象相结合进行分析。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题,我们可以分两步思考:
1. 计算小球浸没在水中时的浮力:此时小球排开水的体积等于自身的体积,直接利用阿基米德原理公式$F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{水}} g V_{\mathrm{排}}$即可计算出浮力大小。
2. 确定松手后小球静止时的浮力:先比较浸没时的浮力与小球重力的大小关系,判断小球的浮沉状态。若浮力大于重力,小球会上浮,最终静止时处于漂浮状态,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,据此就能得出静止时的浮力。
【解析】
1. 计算小球浸没于水中时的浮力:
根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}} = \rho_{\mathrm{水}} g V_{\mathrm{排}}$,小球浸没时$V_{\mathrm{排}} = V_{\mathrm{物}} = 6 × 10^{-4} \, \mathrm{m}^3$,代入数据得:
$F_{\mathrm{浮}} = 1.0 × 10^3 \, \mathrm{kg/m}^3 × 10 \, \mathrm{N/kg} × 6 × 10^{-4} \, \mathrm{m}^3 = 6 \, \mathrm{N}$。
2. 判断松手后小球的状态并计算静止时的浮力:
已知小球重力$G = 5 \, \mathrm{N}$,因为$F_{\mathrm{浮}} > G$,所以松手后小球会上浮,最终静止时处于漂浮状态,根据物体漂浮的条件,此时浮力等于重力,即$F_{\mathrm{浮}}' = G = 5 \, \mathrm{N}$。
【答案】
6;5
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题考查阿基米德原理的应用及物体浮沉条件的判断,需注意区分物体浸没和漂浮状态下浮力的计算方法,先通过阿基米德原理计算浸没时的浮力,再根据浮力与重力的大小关系确定静止时的状态及浮力大小。
【难度系数】
0.7
【分析】
这道题需要分步骤运用阿基米德原理和物体浮沉条件来解决:首先根据阿基米德原理的核心结论,直接由排开水的重力得出物体浸没时受到的浮力;接着比较此时浮力与物体自身重力的大小关系,判断物体释放后的运动状态;然后根据物体静止后的漂浮状态,利用漂浮时浮力等于重力的特点得出静止后的浮力;最后通过阿基米德原理的公式变形,结合已知条件计算出静止后排开水的体积。
【解析】
1. 根据阿基米德原理,浸在液体中的物体受到的浮力等于排开液体的重力,因此此时物体受到的浮力$ F_{浮}=G_{排}=8\ \mathrm{N} $。
2. 物体重力$ G=5\ \mathrm{N} $,由于$ F_{浮}>G $,释放后物体将上浮。
3. 物体静止后处于漂浮状态,漂浮时浮力等于重力,故此时所受浮力$ F_{浮}'=G=5\ \mathrm{N} $。
4. 根据阿基米德原理公式$ F_{浮}=\rho_{水}gV_{排} $,变形可得排开水的体积$ V_{排}=\frac{F_{浮}'}{\rho_{水}g}=\frac{5\ \mathrm{N}}{1.0×10^{3}\ \mathrm{kg/m}^{3}×10\ \mathrm{N/kg}}=5×10^{-4}\ \mathrm{m}^{3} $。
【答案】
8;上浮;5;$5×10^{-4}$
【知识点】
阿基米德原理;物体浮沉条件
【点评】
本题综合考查阿基米德原理与物体浮沉条件的应用,需准确区分物体不同状态下浮力的计算方法,属于力学基础常考题。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先明确新鲜鸡蛋在水中下沉的原因是此时浮力小于重力。向水中加盐时,要分析各个物理量的变化:鸡蛋的重力、质量、排开液体的体积都不变,变化的是液体的密度。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,液体密度变大,浮力会增大,当浮力大于重力时鸡蛋上浮。接下来逐一分析选项,排除错误选项,确定正确答案。
【解析】
新鲜鸡蛋在水中下沉,是因为此时鸡蛋受到的浮力小于自身重力。向水中加盐后,盐水的密度变大,鸡蛋排开盐水的体积始终等于鸡蛋的体积(未完全上浮时),根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,鸡蛋受到的浮力会变大,当浮力大于重力时,鸡蛋上浮。
对各选项分析如下:
A. 鸡蛋的重力和质量均未发生变化,该选项错误;
B. 鸡蛋的质量不变,浮力增大是因为液体密度变大,该选项错误;
C. 鸡蛋排开盐水的体积等于自身体积,并未增大,该选项错误;
D. 液体密度变大,鸡蛋所受浮力大于重力,符合实际情况,该选项正确。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题考查对阿基米德原理和物体浮沉条件的综合应用,需明确加盐过程中液体密度、鸡蛋排开液体体积的变化情况,准确判断各选项的正误。
【难度系数】
0.6