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B
没有
不受

上浮
解:已知塑料盒体积​$V = 400cm^{3}=4\times10^{-4}m^{3},$​其​$\frac{1}{4}$​的体积浸在水中,则排开水的体积​$V_{排}=\frac{1}{4}V=\frac{1}{4}\times4\times10^{-4}m^{3}=1\times10^{-4}m^{3}。$​
根据阿基米德原理​$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排},$​水的密度​$\rho_{水}=1.0\times10^{3}kg/m^{3},$​​$g = 9.8N/kg,$​可得:
​$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times9.8N/kg\times1\times10^{-4}m^{3}=0.98N$​
答:塑料盒受到的浮力为​$0.98N。$​
解:(1)已知物体体积​$V = 3dm^{3}=3\times10^{-3}m^{3},$​物体浸没在水中,则​$V_{排}=V = 3\times10^{-3}m^{3}。$​
根据阿基米德原理​$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排},$​水的密度​$\rho_{水}=1.0\times10^{3}kg/m^{3},$​​$g = 9.8N/kg,$​可得:
​$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0\times10^{3}kg/m^{3}\times9.8N/kg\times3\times10^{-3}m^{3}=29.4N$​
(2)由称重法​$F_{浮}=G - F_{示}$​可得物体重力​$G = F_{浮}+F_{示}=29.4N + 14.7N = 44.1N。$​
根据​$G = mg$​可得物体质量​$m=\frac{G}{g}=\frac{44.1N}{9.8N/kg}=4.5kg。$​
物体的密度​$\rho=\frac{m}{V}=\frac{4.5kg}{3\times10^{-3}m^{3}}=1.5\times10^{3}kg/m^{3}。$​
答:(1)此时物体受到的浮力为​$29.4N;$​(2)该物体的密度是​$1.5\times10^{3}kg/m^{3}。$​
【分析】
这道题是探究浮力大小的影响因素,需运用控制变量法逐个分析:
1. 探究浮力与物体排开水的体积的关系时,要控制液体密度相同,改变物体排开液体的体积。图(b)中物体部分浸入水中,图(c)中物体完全浸入水中,液体都是水(密度相同),对比两者能看出排开体积不同时浮力不同,因此可得出浮力与排开体积有关。
2. 观察图(c)和(d),物体都完全浸没在水中,仅浸没深度不同,但弹簧测力计示数相同,根据称重法可知两次浮力相同,所以浮力大小与物体浸没在水中的深度无关。
3. 探究浮力与液体密度的关系时,要控制物体排开液体的体积、浸没深度相同,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,排开体积和深度均相同,液体密度不同,测力计示数不同,浮力不同,因此对比这两个图可得出结论。
【解析】
1. 探究浮力与排开液体体积的关系:控制液体密度为水不变,改变排开体积,图(b)为部分浸入,图(c)为完全浸入,因此选图(c)。
2. 对图(c)和(d),根据称重法测浮力公式$F_{浮}=G-F_{示}$,已知物体重力$G=5N$,两次测力计示数均为$3N$,则浮力$F_{浮}=5N-3N=2N$,两次浮力大小相同,说明浮力大小与物体浸没在水中的深度无关。
3. 探究浮力与液体密度的关系:控制排开体积和浸没深度相同,图(c)是水、图(e)是盐水,满足变量控制要求,因此选图(c)和图(e)。
【答案】
(c);深度;(c);(e)
【知识点】
控制变量法;浮力影响因素;称重法测浮力
【点评】
本题核心是利用控制变量法探究浮力的影响因素,解题关键是明确每次探究时需要控制的变量和改变的变量,同时要熟练运用称重法测浮力的公式来分析实验数据。
【难度系数】
0.7
【分析】
解题思路:首先回忆称重法测浮力的公式$F_{浮}=G-F_{示}$,其中$G$是物体在空气中时弹簧测力计的示数,$F_{示}$是物体浸没在水中时弹簧测力计的示数。弹簧测力计的示数减小值等于$G-F_{示}$,也就是物体受到的浮力大小。接下来逐个分析选项:
1. 分析A选项:物体浸没在水中后,浮力大小与深度无关(浸没后$V_{排}$不变,根据阿基米德原理$F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}$,浮力不变),因此两个物体不一定处在液体中的相同深度;
2. 分析B选项:题目中明确弹簧测力计的示数减小值相同,结合称重法可知两个物体所受浮力相同;
3. 分析C选项:水中时弹簧测力计的示数$F_{示}=G-F_{浮}$,虽然$F_{浮}$相同,但两物体的重力$G$不一定相同,因此示数不一定相同;
4. 分析D选项:空气中弹簧测力计的示数等于物体重力$G=F_{浮}+F_{示}$,$F_{浮}$相同但$F_{示}$不一定相同,所以重力不一定相同,即空气中示数不一定相同。
【解析】
根据称重法测浮力的公式:$F_{浮}=G-F_{示}$($G$为物体在空气中时弹簧测力计的示数,$F_{示}$为物体浸没在水中时弹簧测力计的示数),弹簧测力计的示数减小值等于$G-F_{示}$,也就是物体受到的浮力大小。
题目中两个弹簧测力计的示数减小值相同,因此两个物体所受的浮力相同,故B选项正确;
A选项:物体浸没在水中后,浮力大小与深度无关(浸没后$V_{排}$不变,由$F_{浮}=ρ_{液}gV_{排}$可知浮力不变),所以两个物体不一定处在相同深度,A错误;
C选项:水中时弹簧测力计的示数$F_{示}=G-F_{浮}$,$F_{浮}$相同,但两物体重力$G$不一定相同,因此$F_{示}$不一定相同,C错误;
D选项:空气中弹簧测力计的示数等于物体重力$G=F_{浮}+F_{示}$,$F_{浮}$相同但$F_{示}$不一定相同,故$G$不一定相同,D错误。
【答案】
B
【知识点】
称重法测浮力;阿基米德原理
【点评】
本题主要考查称重法测浮力的应用,核心是理解“弹簧测力计示数减小值”的物理意义即物体受到的浮力,同时需明确浮力大小的影响因素,避免被深度、测力计示数等无关条件干扰,属于基础题型。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,关键是抓住浮力产生的核心条件:浸在液体中的物体,只有受到液体对其上下表面的压力差时,才会受到浮力。
1. 未堵瓶口时:乒乓球下方没有水,下表面不受水向上的压力,不存在向上的压力差,所以乒乓球不受浮力,无法浮起;
2. 堵住瓶口后:水会流入乒乓球下方,此时乒乓球上下表面形成压力差,产生浮力,且浮力大于乒乓球的重力,乒乓球会在浮力作用下上浮。
【解析】
1. 未堵住瓶口的情况:
向瓶内倒水时,乒乓球的下方没有水,乒乓球的下表面无法受到水向上的压力,根据浮力的产生条件(浸在液体中的物体受到向上与向下的压力差时才受浮力),此时乒乓球不受浮力,因此乒乓球没有浮起。
2. 堵住瓶口的情况:
用瓶盖将瓶口堵住后,水逐渐在乒乓球下方积聚,乒乓球的下表面受到水向上的压力,此时乒乓球上下表面形成压力差,受到浮力作用,且浮力大于乒乓球自身的重力,因此乒乓球在浮力作用下将会上浮。
【答案】
没有;不受;浮;上浮
【知识点】
浮力产生原因;物体浮沉条件
【点评】
本题通过对比两种实验情景,核心考查浮力产生的本质是物体上下表面的液体压力差,同时结合物体浮沉条件进行分析,属于对力学基础概念的直观考查,能帮助学生深化对浮力本质的理解。
【难度系数】
0.7
【分析】
要计算塑料盒受到的浮力,首先需要确定排开水的体积:已知塑料盒总体积,以及浸入水中的体积占比,可直接算出排开水的体积;然后根据阿基米德原理公式$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,代入水的密度、重力加速度和排开水的体积即可求出浮力。注意计算时要先统一单位,将立方厘米换算成立方米,保证单位一致。
【解析】
已知塑料盒体积$V = 400\ cm^{3}=4×10^{-4}\ m^{3}$,其$\frac{1}{4}$的体积浸在水中,则排开水的体积:
$V_{排}=\frac{1}{4}V=\frac{1}{4}×4×10^{-4}\ m^{3}=1×10^{-4}\ m^{3}$
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度$\rho_{水}=1.0×10^{3}\ kg/m^{3}$,$g = 9.8\ N/kg$,代入数据可得:
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^{3}\ kg/m^{3}×9.8\ N/kg×1×10^{-4}\ m^{3}=0.98\ N$
答:塑料盒受到的浮力为$0.98\ N$。
【答案】
$0.98\ N$
【知识点】
阿基米德原理,单位换算
【点评】
本题是阿基米德原理的基础应用题,解题关键是准确计算排开液体的体积,并注意物理量单位的统一,整体难度较低,侧重对基础知识的考查。
【难度系数】
0.8
【分析】
(1)求物体受到的浮力:首先物体浸没在水中,排开水的体积等于物体自身的体积,先将体积单位换算为国际单位制,再根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$代入数据计算即可。
(2)求物体的密度:先利用称重法$F_{浮}=G-F_{示}$变形求出物体的重力$G$,再根据$G=mg$求出物体的质量$m$,最后根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$代入数据计算物体的密度。
【解析】
解:(1)已知物体体积$V = 3\ dm^{3}=3×10^{-3}\ m^{3}$,物体浸没在水中,则$V_{排}=V = 3×10^{-3}\ m^{3}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度$\rho_{水}=1.0×10^{3}\ kg/m^{3}$,$g = 9.8\ N/kg$,可得:
$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}=1.0×10^{3}\ kg/m^{3}×9.8\ N/kg×3×10^{-3}\ m^{3}=29.4\ N$
(2)由称重法$F_{浮}=G - F_{示}$可得物体重力:
$G = F_{浮}+F_{示}=29.4\ N + 14.7\ N = 44.1\ N$
根据$G = mg$可得物体质量:
$m=\frac{G}{g}=\frac{44.1\ N}{9.8\ N/kg}=4.5\ kg$
物体的密度:
$\rho=\frac{m}{V}=\frac{4.5\ kg}{3×10^{-3}\ m^{3}}=1.5×10^{3}\ kg/m^{3}$
答:(1)此时物体受到的浮力为$29.4\ N$;(2)该物体的密度是$1.5×10^{3}\ kg/m^{3}$。
【答案】
(1)$\boldsymbol{29.4\ N}$;(2)$\boldsymbol{1.5×10^{3}\ kg/m^{3}}$
【知识点】
阿基米德原理、称重法测浮力、密度的计算
【点评】
本题是力学综合题,综合考查了阿基米德原理、称重法测浮力以及密度公式的应用,解题关键是熟练掌握相关公式,注意单位的统一换算,属于基础题型。
【难度系数】
0.7