一、初中物理浮力类问题
1.如图所示,台秤的托盘上放一个装有水的平底烧杯,一个不吸水的木块用细线系在烧杯底浸没在水中,剪掉木块以后,木块上浮至静止,下列说法正确的是( )
A.剪断细线前,木块所受的浮力等于木块的重力 B.剪断细线前,托盘受到的压力等于烧杯与水的重力之和 C.整个过程,水对杯底的压力变化量等于木块浮力的变化量 D.整个过程,托盘受到压力的变化量等于木块浮力的变化量 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A.木块被用细线吊着浸没在水中,木块受到竖直向下的重力和拉力,以及竖直向上的浮力,浮力等于木块的重力加上绳子对它的拉力,故A错误;
B.根据力的平衡的条件可知,托盘受到的压力等于水杯的重力+水的重力+木块的重力,故B错误;
C.木块浸入水中,此时木块受到的浮力是大于重力的,当绳子剪断后,木块上浮,最终漂浮在水面上,此时浮力等于重力,同时烧杯内水位会下降,下降的这部分水的重力等于木块漂浮在水面上时减少的排开水的重力,即减小的浮力,因为力的作用是相互的,所以水对杯底的压力变化量等于木块浮力的变化量,故C正确;
D.把烧杯、水和木块作为一个整体,整个过程中托盘受到的压力始终等于烧杯、水和木块的重力之和,托盘受到压力的不变;而木块剪断细线之后,排开水的体积变小,浮力变小,所以浮力变小,因此整个过程,托盘受到压力的变化量不等于木块浮力的变化量,故D错误。 故选C。
2.如图所示,柱形容器的底面积为500cm2,重为5N的木块A在水中处于静止状态,此时绳子的拉力为3N。若绳子突然断了,待木块再次静止时,容器中水面将下降的高度是( )
A.4.0×103m 【答案】B 【解析】 【分析】 【详解】
B.6.0×10-3m C.1.0×10-2m D.1.6×10-2m
木块A静止时,受到重力G,浮力F浮以及绳子的拉力F拉,因为拉力方向为竖直向下,所以三者之间的关系为
F浮?G?F拉
带入数值得
F浮=5N+3N=8N
由F浮=?液gV排,可以得出
V排?F浮8N-43?3?8?10m ?液g10kg/m3?10N/kg当绳子断了之后,由于F浮>G,所以物体将上浮,部分露出水面之后F浮变小,直至
F浮=G=5N时,漂浮在水面上,此时由F浮=?液gV排,可以得出
V排'F'浮5N-43??3?5?10m ?液g10kg/m3?10N/kgV=V排-V'排前后排水体积的减小量即为下降部分水的体积
=3×10-4m3
所以水面下降的高度
V3?10?4m3?3H?=?6.0?10m ?42S500?10m故选B。
3.测力计上挂一重为8牛的金属块,当金属块体积的三分之一浸入水中静止时,测力计的示数为6牛.若将金属块全部浸入水中且未碰到容器底部,测力计的示数为( ) A.2牛 【答案】A 【解析】 【分析】
B.4牛
C.6牛
D.8牛
【详解】
当金属块三分之一浸入水中静止时,它受到重力、拉力、浮力的作用,处于平衡状态,浮力大小为
F浮?G?F测?8N?6N?2N
根据阿基米德原理F浮??水gV1可知,排开水的体积为
V1?F浮 ?水g若将金属块全部浸入水中,那么它排开水的体积为V2?3V1,此时它受到水的浮力为
F浮'??水gV2??水g?3V1?3F浮?6N
测力计的示数为
F测'?G?F浮'?8N?6N?2N
故选A.
4.盛有液体的圆柱形容器置于水平桌面上,如图甲所示,容器的底面积为 100cm2, 容器对桌面的压强为 500Pa;用细线拴住一金属球,金属球的密度为 8g/cm3,将金属球浸没在液体中,如图乙所示,容器对桌面的压强为 600Pa;将细线剪断,金属球沉到容器底部,如图丙所示,容器对桌面的压强为 1500Pa。则下列的判断正确的是( )
A.金属球所受浮力是 6N B.金属球的体积是 100cm3 C.液体的密度是 0.8g/cm3 D.金属球对容器底部的压力是 10N 【答案】C 【解析】 【分析】 【详解】
A. 由甲、乙两图可得
?p1?600Pa?500Pa?100Pa
由 p?F得,对桌面增加的压力为 S?F1??p1S?100Pa?100?10?4m2?1N
由于对桌面增加的压力
?F1?G排
则金属球排开液体的重力为