【解答】解:(1)(b)、(c)图中弹簧测力计示数均小于(a)图中弹簧测力计示数,说明浸入水中的铁块受到浮力作用;
(2)探究铁块浸没在水中时所受浮力大小与深度是否有关时,控制液体的密度和物体排开液体的体积这两个因素相同,物体在液体中浸没的深度,符合这个条件的是c、d两图;
(3)(d)、(e)两次实验中,物体在液体中浸没的体积相同,液体的密度不同,弹簧测力计的示数不同,因此研究的是浮力大小与液体密度的关系. 故答案为: (1)受到; (2)(c)、(d); (3)液体密度.
22.为了探究浸在液体中的物体所受的浮力跟它排开液体所受的重力的关系,某同学进行了下图所示的实验:
(1)你觉得合理的实验顺序是 甲丁乙丙(丁甲乙丙) .
(2)选用其他液体多次实验后,可得出结论:浸在液体中的物体所受的浮力,大小 等于它排开液体所受的重力 .
(3)图乙中,浸没在水中的合金块匀速向下运动的过程中,合金块所受的浮力 不变 (填“变大”、“不变”或“变小”).
(4)合金块的密度是 4×103kg/m3(4g/cm3) .
【考点】8R:探究浮力大小的实验;2A:密度的计算;8O:阿基米德原理.
【分析】(1)要先测合金块的重力和空桶的重力,然后再把金属块没入水中,测出合金块受到的拉力,根据称重法求出浮力;最后再测出桶和溢出水的重力得出排开水的重力;
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(2)根据阿基米德原理进行解答;
(3)物体所受浮力的大小与排开液体的体积和液体的密度有关,与浸没的深度无关;
(4)根据G=mg求出合金块的质量,根据阿基米德原理求出合金块浸没入水中时排开水的体积即为合金块的体积,利用密度公式求出合金块的密度. 【解答】解:(1)合理的实验顺序是: 甲、测出实心合金块所受的重力; 丁、测出空桶所受的重力;
乙、把合金块浸没在装满水的溢水杯中,测出合金块所受的浮力,收集合金块排开的水; 丙、测出桶和排开的水所受的重力.
(2)由图中数据可知,合金块受到的浮力:F浮=2.0N﹣1.5N=0.5N, 合金块没入水中后排开水的重力:G排水=G桶和水﹣G空桶=1.0N﹣0.5N=0.5N,
再结合阿基米德原理可知,浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开液体所受的重力. (3)由阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排可知,浮力大小只与液体的密度和排开液体的体积有关. 当合金块浸没在水中时,不论是向下匀速运动还是向上匀速运动,只要始终是没入水中,则V排一定,所受浮力不变. (4)合金块的质量:m==
=0.2kg,
=
=5×10﹣5m3,
金属块完全浸没时排开水的体积:V排=
因为合金块浸没入水中,所以V=V排=5×10﹣5m3, 合金块的密度:ρ==
=4×103kg/m3.
4×103kg/m3故答案为:(1)甲丁乙丙(丁甲乙丙);(2)等于它排开液体所受的重力;(3)不变;(4)(4g/cm3).
四、计算与应用题(22题、23题各12分,24题15分)
23.如图所示,将一块重为3N,体积为100cm3的石块,用细线系着浸没在装有水的圆柱形容器中,容器中水的深度由10cm上升到12cm.(容器的重力和容器壁的厚度忽略不计,g=10N/kg).求: (1)石块所受浮力; (2)容器中水的重力;
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(3)细线松动,石块沉到容器底静止后,容器对水平地面的压强.
【考点】8P:浮力大小的计算;2S:物理量的单位及单位换算;78:重力的计算;86:压强的大小及其计算.
【分析】(1)已知石块的体积,石块的体积等于它排开水的体积,根据公式F浮=ρ液gV排可求石块所受浮力.
(2)根据排开水的体积和水上升的高度,可求容器的底面积,再求出水的体积,进一步求出水的重力.
(3)容器对水平地面的压力等于石块和容器的重力,根据公式P=可求容器对水平地面的压强. 【解答】解:(1)石块所受浮力F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×10N/kg×100×10﹣6m3=1N. 答:石块所受浮力为1N. (2)容器底面积S=
=
=50cm2,
水的体积V水=Sh=50cm2×10cm=5×102cm3,
水的重力G水=m水g=ρ水gV水=1×103kg/m3×10N/kg×5×102×10﹣6m3=5N. 答:容器中水的重力为5N. (3)容器对水平地面压强为P==
=
=1.6×103Pa.
答:容器对水平地面的压强为1.6×103Pa.
24.“五?一”期间,小宇从上海世博会丹麦馆带回一个“小美人鱼”工艺品,他想知道这个工艺品的密度,于是进行了实验.请你根据图所示的实验数据推算: 温馨提示:水的密度用ρ水表示,推算结果均用字母表示: (1)工艺品排开水的质量 (2)工艺品的密度.
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【考点】8P:浮力大小的计算;2A:密度的计算;78:重力的计算;8O:阿基米德原理. 【分析】(1)知道“小美人鱼”工艺品在空气中所受的重力和其浸没在水中测力计的示数,从而可利用公式F浮=G1﹣G2计算工艺品所受到的浮力,利用阿基米德原理可知,“小美人鱼”工艺品所受到的浮力等于它所排开的水所受到的重力,再利用公式m=计算工艺品排开水的质量.
(2)工艺品浸没在水中,则此时工艺品的体积就等于排开水的体积,知道排开水的质量,可利用公式V=
计算出排开水的体积,又知道工艺品的重力,可利用公式m=计算出工艺品的质量,再
利用公式ρ=就算出工艺品的密度. 【解答】解:
(1)∵“小美人鱼”工艺品在空气中所受的重力为G1,浸没在水中测力计的示数为G2, ∴工艺品所受到的浮力为:F浮=G1﹣G2, 由阿基米德原理可知,G排=F浮=G1﹣G2, 因此工艺品排开水的质量为:m排=
=
.
(2)工艺品的体积为:V工艺品=V排=而工艺品在空气中所受的重力为G1, ∴工艺品的质量为:m工艺品=
,
==,
则工艺品的密度为:ρ工艺品==×=.
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答;(1)工艺品排开水的质量为.
(2)工艺品的密度为
五、附加题
.
25.如图甲所示,把边长为0.1m的正方体木块放入水中,静止时有的体积露出水面,然后在其上表面放一块底面积为2.0×10﹣3m2的小柱体,如图乙所示,静止时方木块刚好全部浸入水中,(g=10N/Kg) (1)木块的密度
(2)小柱体放在木块上面时对木块的压强.
【考点】8O:阿基米德原理;86:压强的大小及其计算;8S:物体的浮沉条件及其应用. 【分析】(1)在甲图中,木块漂浮,受到的浮力等于在木块水中的体积排开水的重力,根据浮力公式可求甲图中木块受到的浮力.
木块漂浮时受到的浮力等于自身的重力,已知浮力可求木块的质量,根据密度公式可求木块的密度.
(2)放上小柱体后,木块完全浸没,说明小柱体的重力等于木块的体积产生的浮力,根据浮力公式求出此时的浮力也就是小柱体的重力,小柱体对木块的压力等于自身的重力,根据压强公式可求对木块的压强.
【解答】解:(1)甲图中木块受到的浮力F浮甲=ρ水gV木=1000kg/m3×10N/kg××(0.1m)3=6N.
木块漂浮时浮力等于自身的重力,F浮甲=G木=m木g, 所以m木=
=
=0.6kg,
木块的密度ρ==
=0.6×103kg/m3.
答:木块的密度为0.6×103kg/m3.
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