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C
小于
(b)
50

A
A
C
【分析】
这道题考查浮力相关知识,解题核心是抓住物体的漂浮条件:漂浮在液面上的物体,所受浮力等于自身总重力(F浮=G总)。首先,三块橡皮泥小船本身质量相同,但装入物体质量不同,所以总重力不同。接下来我们可以结合漂浮条件和阿基米德原理,逐个分析选项:先判断总重力的变化对浮力的影响,再根据阿基米德原理判断排开水的体积变化,同时明确容积大小和总重力没有直接关联,从而得出正确结论。
【解析】
根据物体的漂浮条件:漂浮在液面上的物体,所受浮力等于自身总重力(F浮=G总)。
选项A:三只小船本身质量相同,但装入物体的质量不同,总重力G总不同,因此受到的浮力不相等,A错误。
选项B:由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,浮力不同时,排开水的体积V排也不相等,B错误。
选项C:小船所装物体越重,总重力G总越大,根据漂浮条件,浮力等于总重力,所以受到的浮力越大,C正确。
选项D:题目中三块橡皮泥大小相同,小船容积大小与所装物体质量无关,总重力不一定大,因此受到的浮力不一定大,D错误。
【答案】
C
【知识点】
物体的漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查漂浮条件和阿基米德原理的应用,解题关键是明确漂浮时浮力等于物体的总重力,通过分析总重力的变化判断浮力的变化。
【难度系数】
0.7
【分析】
首先明确两块橡皮泥重力相同,先根据物体的浮沉状态判断各自受到的浮力与重力的关系,进而比较浮力大小;再根据阿基米德原理,由浮力大小判断排开水的体积大小,排开水的体积大的杯子水面升高得多。
1. 浮力大小分析:实心球形橡皮泥沉底,浮力小于自身重力;碗形橡皮泥漂浮,浮力等于自身重力,结合两者重力相同的特点,可得出浮力的大小关系。
2. 水面升高情况分析:根据阿基米德原理,浮力越大,排开液体的体积越大,由此判断哪个杯子的水面升高更多。
【解析】
两块相同的橡皮泥,其重力$G$相同。
1. 比较浮力大小:
(a)中实心球形橡皮泥沉底,根据物体浮沉条件,沉底时物体所受浮力小于自身重力,即$F_{浮a} < G$;
(b)中碗形橡皮泥漂浮,根据物体浮沉条件,漂浮时物体所受浮力等于自身重力,即$F_{浮b} = G$;
因此$F_{浮a} < F_{浮b}$。
2. 判断水面升高情况:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,变形可得$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{水}g}$,因为$F_{浮a} < F_{浮b}$,所以$V_{排a} < V_{排b}$,即(b)中橡皮泥排开水的体积更大,因此(b)杯中水面升高得多。
【答案】
小于;(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,需结合物体的静止状态判断浮力与重力的关系,再通过浮力分析排开液体的体积,进而判断水面的升高情况,注重知识点的综合运用。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先观察小球在两种液体中的状态:图(a)中小球下沉,此时小球受到的浮力小于自身重力,根据阿基米德原理,浮力等于排开液体的重力;图(b)中小球漂浮,根据物体浮沉条件,漂浮时小球受到的浮力等于自身重力,同时结合阿基米德原理,该浮力也等于排开液体的重力,由此可得出小球的质量等于图(b)中排开液体的质量。再根据阿基米德原理分别计算两次的浮力,比较大小。
【解析】
1. 求小球质量:
在图(b)中,小球漂浮,根据物体浮沉条件可知:$F_{\mathrm{b}}=G_{\mathrm{球}}$;
根据阿基米德原理,$F_{\mathrm{b}}=G_{\mathrm{排b}}=m_{\mathrm{排b}}g$,因此$G_{\mathrm{球}}=m_{\mathrm{排b}}g$,即$m_{\mathrm{球}}=m_{\mathrm{排b}}=50\ \mathrm{g}$。
2. 比较浮力大小:
根据阿基米德原理,$F_{\mathrm{a}}=G_{\mathrm{排a}}=m_{\mathrm{排a}}g=0.04\ \mathrm{kg} × g$,
$F_{\mathrm{b}}=G_{\mathrm{排b}}=m_{\mathrm{排b}}g=0.05\ \mathrm{kg} × g$,
所以$F_{\mathrm{a}}<F_{\mathrm{b}}$。
【答案】
50;<
【知识点】
阿基米德原理;物体浮沉条件
【点评】
本题结合阿基米德原理和物体浮沉条件考查浮力相关计算,需准确判断小球在液体中的状态,再结合对应规律分析求解。
【难度系数】
0.6
【分析】
首先判断物体所受浮力:两个物体完全相同,重力相等。图(a)中物体漂浮,浮力等于重力;图(b)中物体悬浮,浮力也等于重力,因此二者浮力相等。接着判断液体密度:漂浮时液体密度大于物体密度,悬浮时液体密度等于物体密度,故a中液体密度大于b中液体密度。最后结合液面高度相同的条件,根据液体压强公式$p=\rho gh$,密度大的液体对容器底部压强更大,进而判断出正确选项。
【解析】
1. 分析浮力:
设物体重力为$G$,
图(a)中物体漂浮,根据漂浮条件可得:$F_{\mathrm{浮a}}=G$;
图(b)中物体悬浮,根据悬浮条件可得:$F_{\mathrm{浮b}}=G$;
因此$F_{\mathrm{浮a}}=F_{\mathrm{浮b}}$。
2. 分析液体密度:
根据物体浮沉条件的推论:
漂浮状态下,$\rho_{\mathrm{a液}}>\rho_{\mathrm{物}}$;
悬浮状态下,$\rho_{\mathrm{b液}}=\rho_{\mathrm{物}}$;
所以$\rho_{\mathrm{a液}}>\rho_{\mathrm{b液}}$。
3. 分析液体对烧杯底部的压强:
两烧杯液面恰好相平,即液体深度$h$相同,根据液体压强公式$p=\rho gh$,
因为$\rho_{\mathrm{a液}}>\rho_{\mathrm{b液}}$,$h$相同,所以$p_{\mathrm{a}}>p_{\mathrm{b}}$。
综上,正确选项为A。
【答案】
A
【知识点】
物体浮沉条件、液体压强公式
【点评】
本题考查物体浮沉条件和液体压强公式的综合应用,关键是通过物体的浮沉状态判断液体密度大小,再结合液体压强公式比较容器底部的压强,需要熟练掌握相关规律的应用。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,可分三步思考:首先从质量-体积图像中计算出a、b两种物质的密度;然后将它们的密度与水的密度比较,根据物体浮沉条件判断甲、乙的浮沉状态;最后结合阿基米德原理,比较两者受到的浮力大小,从而确定正确选项。
【解析】
1. 计算a、b物质的密度:
由图像可知,当$ V_a=2.0\mathrm{cm}^3 $时,$ m_a=3.0\mathrm{g} $,根据密度公式$ \rho=\frac{m}{V} $,可得:
$ \rho_a=\frac{m_a}{V_a}=\frac{3.0\mathrm{g}}{2.0\mathrm{cm}^3}=1.5\mathrm{g/cm}^3=1.5×10^3\mathrm{kg/m}^3 $,
因为$ \rho_a>\rho_{水} $($ \rho_{水}=1.0×10^3\mathrm{kg/m}^3 $),所以用a物质制成的甲物体(实心,浸没水中)松手后会下沉。
当$ V_b=2.0\mathrm{cm}^3 $时,$ m_b=1.0\mathrm{g} $,同理可得:
$ \rho_b=\frac{m_b}{V_b}=\frac{1.0\mathrm{g}}{2.0\mathrm{cm}^3}=0.5\mathrm{g/cm}^3=0.5×10^3\mathrm{kg/m}^3 $,
因为$ \rho_b<\rho_{水} $,所以用b物质制成的乙物体(实心,浸没水中)松手后会上浮,最终漂浮。
2. 比较甲、乙受到的浮力大小:
已知甲、乙体积相等,设为$ V $。
甲下沉,其排开水的体积$ V_{排甲}=V $,根据阿基米德原理$ F_{浮}=\rho_{水}gV_{排} $,可得$ F_{浮甲}=\rho_{水}gV $;
乙漂浮,其排开水的体积$ V_{排乙}<V $,同理可得$ F_{浮乙}=\rho_{水}gV_{排乙} $。
因此$ F_{浮乙}<F_{浮甲} $,即乙受到的浮力小。
综上,乙漂浮,乙受到的浮力小,对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
密度的计算、物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题通过质量-体积图像获取物质密度,结合浮沉条件和阿基米德原理判断物体浮沉状态与浮力大小,考查对密度、浮力相关知识的综合应用能力。
【难度系数】
0.6
【分析】
要解决这道题,我们需要先考虑小球在水中可能的浮沉状态:漂浮、悬浮、下沉,再结合物体浮沉条件和阿基米德原理,分别分析每种状态下小球质量与排开水质量的关系,最后综合所有情况得出结论。首先明确:漂浮和悬浮时浮力等于重力,下沉时浮力小于重力;而根据阿基米德原理,浮力始终等于排开液体的重力,通过这两个规律就能推导出小球质量和排开水质量的关系。
【解析】
分两种情况分析小球在水中的状态:
1. 若小球漂浮或悬浮在水中:根据物体浮沉条件,此时小球所受浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G_{球}=m_{球}g$;根据阿基米德原理,浮力等于排开水的重力,即$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$。因此$m_{球}g=m_{排}g$,可得$m_{球}=m_{排}=50g$。
2. 若小球下沉到水底:根据物体浮沉条件,此时小球所受浮力小于自身重力,即$F_{浮}<G_{球}$;由阿基米德原理知$F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$,因此$m_{球}g>m_{排}g$,即$m_{球}>50g$。
综上,小球的质量大于或等于50g。
【答案】
C
【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,需分多种情况分析小球的受力状态,易因忽略下沉情况而错选,需全面考虑。
【难度系数】
0.6