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上浮
10
$ 2.06 × 10^4 $
2
0.6
下沉
5
竖直向上
悬浮


C
B
B
【分析】
要判断木块松手后的运动状态,需比较木块浸没时受到的浮力与自身重力的大小关系:根据物体浮沉条件,当浮力大于重力时,物体上浮;当浮力等于重力时,物体悬浮;当浮力小于重力时,物体下沉。已知木块重力为10N,浸没时浮力为15N,15N>10N,所以松手后木块会上浮。当木块漂浮在水面上时,处于静止的平衡状态,此时浮力与重力是一对平衡力,大小相等,因此所受浮力等于木块的重力10N。
【解析】
1. 判断松手后的运动状态:
已知木块的重力$ G = 10\ \mathrm{N} $,浸没在水中时受到的浮力$ F_{\mathrm{浮}} = 15\ \mathrm{N} $。
因为$ F_{\mathrm{浮}} > G $,根据物体浮沉条件,松手后木块将上浮。
2. 计算漂浮时的浮力:
当木块漂浮在水面上时,木块处于平衡状态,受到的浮力与重力是一对平衡力,大小相等,即$ F_{\mathrm{浮}}' = G = 10\ \mathrm{N} $。
【答案】
上浮;10
【知识点】
物体浮沉条件、二力平衡条件
【点评】
本题主要考查物体浮沉条件和二力平衡条件的应用,核心是掌握不同状态下浮力与重力的大小关系:浸没时通过浮力与重力的大小判断浮沉方向,漂浮时利用平衡状态得出浮力等于重力,属于基础题型,需牢记相关规律。
【难度系数】
0.9
【分析】
首先判断小游艇的状态,它停在海里处于漂浮状态。根据物体漂浮条件,漂浮时浮力等于自身重力,由此可直接得出浮力大小;再利用阿基米德原理公式$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,变形得到$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g}$,代入已知数值即可计算出排开海水的体积。
【解析】
1. 计算浮力:
小游艇停在海里处于漂浮状态,根据漂浮条件:$F_{浮}=G$,已知小游艇重力$G=2.06×10^{4}N$,因此浮力$F_{浮}=2.06×10^{4}N$。
2. 计算排开海水的体积:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{海水}gV_{排}$,变形可得$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{海水}g}$。
将$F_{浮}=2.06×10^{4}N$,$\rho_{海水}=1.03×10^{3}kg/m^{3}$,$g=10N/kg$代入公式:
$V_{排}=\frac{2.06×10^{4}N}{1.03×10^{3}kg/m^{3}×10N/kg}=\frac{2.06×10^{4}}{1.03×10^{4}}=2m^{3}$
【答案】
$2.06×10^{4}$;2
【知识点】
物体漂浮条件;阿基米德原理
【点评】
本题是基础应用题,解题核心在于准确判断物体的漂浮状态,熟练运用漂浮条件和阿基米德原理的公式进行计算,难度较低,易于掌握。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题,我们可以分两步思考:
1. 求鸡蛋受到的浮力:鸡蛋悬浮在盐水中,根据物体的悬浮条件,悬浮时物体所受浮力等于自身重力。因此先将鸡蛋质量单位换算为千克,再利用重力公式$G=mg$计算出鸡蛋的重力,即可得到浮力大小。
2. 判断注入清水后鸡蛋的浮沉状态:往盐水中注入清水,盐水的密度会减小。由于鸡蛋悬浮时其密度等于盐水的密度,注入清水后盐水密度小于鸡蛋密度,根据浮沉条件,当物体密度大于液体密度时,物体将下沉。
【解析】
1. 计算鸡蛋受到的浮力:
已知鸡蛋质量$ m = 60g = 0.06kg $,$ g = 10N/kg $,
根据重力公式$ G = mg $,可得鸡蛋的重力:
$ G = 0.06kg × 10N/kg = 0.6N $,
因为鸡蛋悬浮在盐水中,根据悬浮条件$ F_{浮} = G $,所以鸡蛋受到的浮力$ F_{浮} = 0.6N $。
2. 判断注入清水后鸡蛋的状态:
往盐水中注入清水,盐水的密度会变小。鸡蛋悬浮时,鸡蛋的密度等于盐水的密度,注入清水后,盐水密度小于鸡蛋的密度,此时鸡蛋受到的浮力会小于自身重力,根据物体浮沉条件,鸡蛋将下沉。
【答案】
0.6;下沉
【知识点】
物体浮沉条件;重力的计算
【点评】
本题考查了物体浮沉条件的应用和重力的计算,属于基础题型。解题的关键是准确理解悬浮状态下的受力关系,以及液体密度变化对物体浮沉状态的影响,需要熟练掌握不同浮沉状态对应的条件。
【难度系数】
0.8
【分析】
要解决这道题,可按以下思路逐步分析:
1. 计算浸没时的浮力:小球浸没在水中,排开水的体积等于自身体积,根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排即可求出浮力大小;
2. 确定浮力方向:浮力的方向是固定的,始终为竖直向上;
3. 判断浮沉状态:比较小球所受浮力与重力的大小关系,结合物体浮沉条件(F浮>G时上浮,F浮<G时下沉,F浮=G时悬浮)判断小球的运动状态。
【解析】
1. 计算浮力:
已知小球浸没在水中,所以V排=V球=5×10⁻⁴m³,根据阿基米德原理:
F浮=ρ水gV排=1×10³kg/m³×10N/kg×5×10⁻⁴m³=5N;
2. 浮力的方向:竖直向上;
3. 判断浮沉:
已知小球重力G=5N,因为F浮=G=5N,根据物体浮沉条件可知,小球将悬浮。
【答案】
5
竖直向上
悬浮
【知识点】
阿基米德原理;浮力的方向;物体浮沉条件
【点评】
本题属于浮力基础题,主要考查阿基米德原理的应用、浮力方向的记忆及浮沉条件的判断。解题关键是明确浸没时排开液体的体积等于物体体积,牢记相关基础知识点。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先根据阿基米德原理判断浮力大小:浮力由液体密度和排开液体的体积决定,两球在同种液体中,液体密度相同,甲球完全浸没、乙球部分浸没,甲的排液体积更大,所以甲受到的浮力更大。
再结合物体浮沉条件判断密度:甲浸没静止,浮力等于重力;乙漂浮,浮力也等于重力。由浮力关系可知甲的重力更大,两球体积相同,根据密度公式,重力大的密度更大,因此甲的密度大于乙。
【解析】
1. 比较浮力大小:
根据阿基米德原理$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $,
由图可知,两球体积相同,甲球排开液体的体积$ V_{排甲}=V_{球} $,乙球排开液体的体积$ V_{排乙}<V_{球} $,即$ V_{排甲}>V_{排乙} $;
液体密度$ \rho_{液} $相同,g为常量,因此:
$ F_{甲}=\rho_{液}gV_{排甲} $,$ F_{乙}=\rho_{液}gV_{排乙} $,可得$ F_{甲}>F_{乙} $。
2. 比较密度大小:
甲球浸没在液体中静止,受力平衡,故$ F_{甲}=G_{甲}=\rho_{甲}V_{甲}g $;
乙球漂浮在液体中,受力平衡,故$ F_{乙}=G_{乙}=\rho_{乙}V_{乙}g $;
因为$ F_{甲}>F_{乙} $,且$ V_{甲}=V_{乙} $,g为常量,
所以$ \rho_{甲}V_{甲}g > \rho_{乙}V_{乙}g $,约去$ Vg $后可得$ \rho_{甲}>\rho_{乙} $。
【答案】
>;>
【知识点】
阿基米德原理;物体浮沉条件;密度公式应用
【点评】
本题综合考查阿基米德原理与物体浮沉条件的应用,核心是通过排液体积判断浮力,再结合受力平衡将浮力与重力、密度建立联系,理清逻辑关系即可解决。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先回忆物体悬浮的条件:当物体的密度等于液体的密度时,物体悬浮在液体中。已知质量分布均匀的物体悬浮在水中,说明该物体的密度等于水的密度。当把物体沿虚线切为两块后,由于物体质量分布均匀,每一块的密度都与原物体的密度相同(密度是物质的特性,与物体的质量、体积无关),因此两块的密度都等于水的密度,根据悬浮条件,两块放入水中后都会悬浮。
【解析】
1. 明确物体悬浮的条件:当物体的密度$\rho_{物}$等于液体的密度$\rho_{液}$时,物体悬浮在液体中。
2. 由题意可知,质量分布均匀的原物体悬浮在水中,因此$\rho_{物}=\rho_{水}$。
3. 将物体沿虚线切开后,因为物体质量分布均匀,密度是物质的固有特性,与物体的质量和体积无关,所以切开后的大块和小块的密度都等于原物体的密度,即$\rho_{大块}=\rho_{小块}=\rho_{物}=\rho_{水}$。
4. 根据悬浮条件,当物体密度等于水的密度时,物体悬浮,因此两块放入水中后都会悬浮。故答案选C。
【答案】
C
【知识点】
物体浮沉条件、密度的特性
【点评】
本题主要考查物体浮沉条件的应用,核心是理解密度是物质的固有特性,与物体的质量、体积无关。只要物体的密度等于液体的密度,无论物体被分成多大的部分,都会保持悬浮状态,解题时需抓住这一关键要点。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先明确同一物体的重力不变,根据物体的浮沉条件分析浮力:物体在甲中悬浮,浮力等于重力;在乙中漂浮,浮力也等于重力,因此两者浮力相等。再分析液体密度:悬浮时物体密度等于液体密度,漂浮时物体密度小于液体密度,由此可推出甲液体的密度小于乙液体的密度,进而判断正确选项。
【解析】
1. 比较浮力大小:
设物体的重力为$ G $,
根据物体浮沉条件:
物体在甲液体中悬浮,此时物体所受浮力等于自身重力,即$ F_{甲}=G $;
物体在乙液体中漂浮,此时物体所受浮力也等于自身重力,即$ F_{乙}=G $;
因此$ F_{甲}=F_{乙} $。
2. 比较液体密度大小:
根据物体浮沉条件与密度的关系:
悬浮时,物体密度等于液体密度,即$ \rho_{物}=\rho_{甲} $;
漂浮时,物体密度小于液体密度,即$ \rho_{物}<\rho_{乙} $;
联立可得$ \rho_{甲}<\rho_{乙} $。
综上,符合条件的是选项B。
【答案】
B
【知识点】
物体的浮沉条件
【点评】
本题考查物体浮沉条件的应用,核心是掌握悬浮、漂浮状态下浮力与重力的关系,以及物体和液体的密度关系,属于基础题型,容易掌握。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先明确:金属牙膏皮的质量不变,根据$G=mg$可知,两种状态下它的重力是相同的,所以A选项错误。接下来分析两种状态的浮力:当牙膏皮漂浮时,根据物体浮沉条件,漂浮时浮力等于重力($F_{浮漂}=G$);当它沉底时,浮力小于重力($F_{浮沉}<G$),因此漂浮时的浮力大于沉底时的浮力,B选项符合这个结论。再根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,在水的密度和$g$不变时,浮力越大,排开水的体积越大,所以漂浮时排开水的体积更大,C选项错误。沉底时,物体受到重力、浮力和容器底部的支持力,三者满足$G=F_{浮沉}+F_{支}$,说明沉底时浮力小于重力,D选项错误。综上,正确选项是B。
【解析】
1. 判断重力的变化:
金属牙膏皮的质量$m$不变,由重力公式$G=mg$可知,两种情况下牙膏皮受到的重力$G$大小不变,因此A选项错误。
2. 分析浮力与重力的关系:
漂浮状态:根据物体浮沉条件,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,即$ F_{浮漂}=G $。
沉底状态:沉底时物体所受浮力小于自身重力(因为还受到容器底的支持力,$ G=F_{浮沉}+F_{支} $),即$ F_{浮沉}<G $。
因此$ F_{浮漂}>F_{浮沉} $,B选项正确,D选项错误。
3. 分析排开水的体积:
由阿基米德原理$ F_{浮}=\rho_{水}gV_{排} $,$ \rho_{水} $和$g$为定值,浮力越大,排开水的体积$ V_{排} $越大。因为$ F_{浮漂}>F_{浮沉} $,所以漂浮时排开水的体积大于沉底时的,C选项错误。
综上,正确答案为B。
【答案】
B
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查物体浮沉条件与阿基米德原理的综合应用,解题关键是抓住“牙膏皮重力不变”这一核心,通过浮沉条件对比两种状态下的浮力大小,再结合阿基米德原理分析排开液体体积的变化。需要准确区分漂浮、沉底时的受力情况,避免混淆浮力与重力的关系。
【难度系数】
0.7