如何让一块橡皮泥漂浮在水面上?
答案
解:将橡皮泥捏成空心的船形(或碗形),增大橡皮泥排开水的体积。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度保持不变,橡皮泥排开水的体积越大,受到的浮力越大。
橡皮泥自身重力不变,当排开水的体积足够大,使得橡皮泥受到的浮力等于自身重力时,橡皮泥就可以漂浮在水面上。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度保持不变,橡皮泥排开水的体积越大,受到的浮力越大。
橡皮泥自身重力不变,当排开水的体积足够大,使得橡皮泥受到的浮力等于自身重力时,橡皮泥就可以漂浮在水面上。
解析
【分析】
要让橡皮泥漂浮在水面上,需满足物体漂浮的条件:浮力等于自身重力。实心橡皮泥的密度大于水,会下沉,因此需要增大橡皮泥受到的浮力。根据阿基米德原理,浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,本题中液体为水,密度不变,所以只能通过增大排开液体的体积来增大浮力,因此可改变橡皮泥的形状,做成空心的船形或碗形,从而增大排开水的体积,使浮力增大到等于橡皮泥的重力,实现漂浮。
【解析】
解:将橡皮泥捏成空心的船形(或碗形),增大橡皮泥排开水的体积。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度保持不变,橡皮泥排开水的体积越大,受到的浮力越大。橡皮泥自身重力不变,当排开水的体积足够大,使得橡皮泥受到的浮力等于自身重力时,根据物体的浮沉条件,橡皮泥就可以漂浮在水面上。
【答案】
解:将橡皮泥捏成空心的船形(或碗形),增大橡皮泥排开水的体积。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度保持不变,橡皮泥排开水的体积越大,受到的浮力越大。橡皮泥自身重力不变,当排开水的体积足够大,使得橡皮泥受到的浮力等于自身重力时,橡皮泥就可以漂浮在水面上。
【知识点】
阿基米德原理、物体的浮沉条件
【点评】
本题结合生活实例考查浮力知识,要求学生将阿基米德原理和物体漂浮条件应用于实际问题,是一道基础的浮力应用题,有助于巩固学生对浮沉条件的理解,体现了物理知识与生活的联系。
【难度系数】
0.6
要让橡皮泥漂浮在水面上,需满足物体漂浮的条件:浮力等于自身重力。实心橡皮泥的密度大于水,会下沉,因此需要增大橡皮泥受到的浮力。根据阿基米德原理,浮力大小与液体密度和排开液体的体积有关,本题中液体为水,密度不变,所以只能通过增大排开液体的体积来增大浮力,因此可改变橡皮泥的形状,做成空心的船形或碗形,从而增大排开水的体积,使浮力增大到等于橡皮泥的重力,实现漂浮。
【解析】
解:将橡皮泥捏成空心的船形(或碗形),增大橡皮泥排开水的体积。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度保持不变,橡皮泥排开水的体积越大,受到的浮力越大。橡皮泥自身重力不变,当排开水的体积足够大,使得橡皮泥受到的浮力等于自身重力时,根据物体的浮沉条件,橡皮泥就可以漂浮在水面上。
【答案】
解:将橡皮泥捏成空心的船形(或碗形),增大橡皮泥排开水的体积。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,水的密度保持不变,橡皮泥排开水的体积越大,受到的浮力越大。橡皮泥自身重力不变,当排开水的体积足够大,使得橡皮泥受到的浮力等于自身重力时,橡皮泥就可以漂浮在水面上。
【知识点】
阿基米德原理、物体的浮沉条件
【点评】
本题结合生活实例考查浮力知识,要求学生将阿基米德原理和物体漂浮条件应用于实际问题,是一道基础的浮力应用题,有助于巩固学生对浮沉条件的理解,体现了物理知识与生活的联系。
【难度系数】
0.6
1.把一木块分别放入水、煤油和海水中($\rho_{海水} > \rho_{水} > \rho_{煤油} > \rho_{木块}$)。平衡时,木块浸入液体中的体积 (
A.在水中最大
B.在煤油中最大
C.在海水中最大
D.都一样
B
)A.在水中最大
B.在煤油中最大
C.在海水中最大
D.都一样
答案
1.B
解析
【分析】
要解决这道题,首先明确木块在三种液体中均处于漂浮状态,根据漂浮条件可知木块受到的浮力等于自身重力,因此在三种液体中木块所受浮力相等;再结合阿基米德原理,浮力一定时,排开液体体积与液体密度成反比,最后根据三种液体的密度大小关系判断排开体积的大小。
【解析】
木块在水、煤油、海水中均处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件:$F_{浮}=G_{木}$,由于木块的重力$G_{木}$不变,所以木块在三种液体中受到的浮力相等,即$F_{浮水}=F_{浮煤油}=F_{浮海水}=G_{木}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,变形可得排开液体的体积:$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g}$。
因为$F_{浮}$和$g$均为定值,所以$V_{排}$与液体密度$\rho_{液}$成反比。已知$\rho_{海水}>\rho_{水}>\rho_{煤油}$,因此煤油的密度最小,对应的排开体积$V_{排}$最大,即木块在煤油中浸入液体的体积最大。
【答案】
B
【知识点】
物体的漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查浮力知识的基础应用,核心是利用漂浮条件确定浮力大小,再结合阿基米德原理分析排开体积与液体密度的关系,属于浮力部分的常规题型,难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,首先明确木块在三种液体中均处于漂浮状态,根据漂浮条件可知木块受到的浮力等于自身重力,因此在三种液体中木块所受浮力相等;再结合阿基米德原理,浮力一定时,排开液体体积与液体密度成反比,最后根据三种液体的密度大小关系判断排开体积的大小。
【解析】
木块在水、煤油、海水中均处于漂浮状态,根据物体的漂浮条件:$F_{浮}=G_{木}$,由于木块的重力$G_{木}$不变,所以木块在三种液体中受到的浮力相等,即$F_{浮水}=F_{浮煤油}=F_{浮海水}=G_{木}$。
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,变形可得排开液体的体积:$V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g}$。
因为$F_{浮}$和$g$均为定值,所以$V_{排}$与液体密度$\rho_{液}$成反比。已知$\rho_{海水}>\rho_{水}>\rho_{煤油}$,因此煤油的密度最小,对应的排开体积$V_{排}$最大,即木块在煤油中浸入液体的体积最大。
【答案】
B
【知识点】
物体的漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题考查浮力知识的基础应用,核心是利用漂浮条件确定浮力大小,再结合阿基米德原理分析排开体积与液体密度的关系,属于浮力部分的常规题型,难度适中。
【难度系数】
0.7
2.有一种被称作“跟屁虫”的辅助装备是游泳者的保护神。“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成,两者之间由一根细绳连接。正常游泳时,细绳是松弛的,气囊漂浮着,跟在人后面。在体力不支等情况下,游泳者可将气囊压入水中,防止下沉,如图所示,在此情况
(

正常游泳时 体力不支时
A.人的重力减小了
B.人所受的重力方向改变了
C.气囊排开水的体积变小了
D.气囊受到的浮力变大了
(
D
)正常游泳时 体力不支时
A.人的重力减小了
B.人所受的重力方向改变了
C.气囊排开水的体积变小了
D.气囊受到的浮力变大了
答案
2.D
解析
【分析】
要解决这道题,需结合重力的特点和阿基米德原理逐一分析选项:重力是物体的固有属性,大小由质量和g决定,方向始终竖直向下;浮力大小由液体密度和排开液体的体积决定,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$分析。
【解析】
A选项:人的质量不变,$g$不变,根据$G=mg$,人的重力不变,A错误;
B选项:重力的方向总是竖直向下,不会改变,B错误;
C选项:将气囊压入水中时,气囊排开水的体积比原来漂浮时更大,C错误;
D选项:根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,气囊压入水中后,排开水的体积$V_{排}$变大,水的密度$\rho_{水}$不变,所以气囊受到的浮力变大,D正确。
【答案】
D
【知识点】
重力、阿基米德原理、浮力
【点评】
本题结合生活中的“跟屁虫”辅助装备,考查重力和浮力的基本概念,需要学生准确掌握重力的特点及阿基米德原理的应用,属于基础题型,难度适中。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,需结合重力的特点和阿基米德原理逐一分析选项:重力是物体的固有属性,大小由质量和g决定,方向始终竖直向下;浮力大小由液体密度和排开液体的体积决定,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$分析。
【解析】
A选项:人的质量不变,$g$不变,根据$G=mg$,人的重力不变,A错误;
B选项:重力的方向总是竖直向下,不会改变,B错误;
C选项:将气囊压入水中时,气囊排开水的体积比原来漂浮时更大,C错误;
D选项:根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,气囊压入水中后,排开水的体积$V_{排}$变大,水的密度$\rho_{水}$不变,所以气囊受到的浮力变大,D正确。
【答案】
D
【知识点】
重力、阿基米德原理、浮力
【点评】
本题结合生活中的“跟屁虫”辅助装备,考查重力和浮力的基本概念,需要学生准确掌握重力的特点及阿基米德原理的应用,属于基础题型,难度适中。
【难度系数】
0.7
3.某同学制作了如图所示的潜水艇模型,下列说法错误的是(

A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
B
)A.潜艇模型是通过改变潜艇的重力实现沉浮的
B.向内推注射器活塞,水会被压入试管中,可实现潜艇下沉
C.向外拉注射器活塞,试管内水量适当时,可实现潜艇悬浮
D.潜艇模型的试管上绕些铁丝,可保持试管稳定
答案
3.B
解析
【分析】
要解决这道题,需明确潜水艇的浮沉原理:通过改变自身重力实现沉浮,而非改变浮力。对于该模型,注射器与试管连通,向内推活塞时试管内气压增大,会排出试管内的水,模型重力减小;向外拉活塞时试管内气压减小,水进入试管,模型重力增大。据此分析各选项的正误。
【解析】
逐一分析选项:
A. 潜艇模型的浮沉原理是改变自身重力,该说法符合潜水艇的工作原理,正确。
B. 向内推注射器活塞,试管内气压增大,会将试管中的水排出,模型自身重力减小,此时应上浮,而非水被压入试管实现下沉,该说法错误。
C. 向外拉注射器活塞,试管内气压减小,水进入试管,调整试管内水量使模型重力等于浮力时,可实现潜艇悬浮,正确。
D. 试管较细,绕铁丝可增加底部重量,保持模型稳定,正确。
综上,错误的说法是B选项。
【答案】
B
【知识点】
浮力应用、潜水艇原理
【点评】
本题考查潜水艇模型的浮沉原理,需结合气压变化分析试管内水量与模型重力的关系,属于基础应用类题目,难度适中。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,需明确潜水艇的浮沉原理:通过改变自身重力实现沉浮,而非改变浮力。对于该模型,注射器与试管连通,向内推活塞时试管内气压增大,会排出试管内的水,模型重力减小;向外拉活塞时试管内气压减小,水进入试管,模型重力增大。据此分析各选项的正误。
【解析】
逐一分析选项:
A. 潜艇模型的浮沉原理是改变自身重力,该说法符合潜水艇的工作原理,正确。
B. 向内推注射器活塞,试管内气压增大,会将试管中的水排出,模型自身重力减小,此时应上浮,而非水被压入试管实现下沉,该说法错误。
C. 向外拉注射器活塞,试管内气压减小,水进入试管,调整试管内水量使模型重力等于浮力时,可实现潜艇悬浮,正确。
D. 试管较细,绕铁丝可增加底部重量,保持模型稳定,正确。
综上,错误的说法是B选项。
【答案】
B
【知识点】
浮力应用、潜水艇原理
【点评】
本题考查潜水艇模型的浮沉原理,需结合气压变化分析试管内水量与模型重力的关系,属于基础应用类题目,难度适中。
【难度系数】
0.6
4.把重10 N,体积为$1.2× 10^{3}\ \mathrm{cm}^{3}$的物体投入水中,当物体静止时,物体的状态是
漂浮
(填“漂浮”“悬浮”或“沉到水底”)。答案
4.漂浮
解析
【分析】要判断物体在水中的静止状态,需利用物体浮沉条件:比较物体完全浸没时受到的浮力与自身重力的大小关系。若浮力大于重力,物体上浮,最终漂浮;若浮力等于重力,物体悬浮;若浮力小于重力,物体下沉。先计算物体完全浸没时的浮力,再与重力对比即可判断状态。
【解析】首先统一单位:物体体积$V=1.2×10^3\ \mathrm{cm}^3=1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。假设物体完全浸没在水中,此时排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=V$,根据阿基米德原理,物体受到的浮力:$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=12\ \mathrm{N}$。已知物体重力$G=10\ \mathrm{N}$,因为$F_{\mathrm{浮}}=12\ \mathrm{N}>G=10\ \mathrm{N}$,所以物体上浮,最终静止时处于漂浮状态。
【答案】漂浮
【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的基础应用,核心是通过比较完全浸没时的浮力与重力判断物体状态,属于初中物理常见基础题,难度不大。
【难度系数】0.6
【解析】首先统一单位:物体体积$V=1.2×10^3\ \mathrm{cm}^3=1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。假设物体完全浸没在水中,此时排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=V$,根据阿基米德原理,物体受到的浮力:$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=12\ \mathrm{N}$。已知物体重力$G=10\ \mathrm{N}$,因为$F_{\mathrm{浮}}=12\ \mathrm{N}>G=10\ \mathrm{N}$,所以物体上浮,最终静止时处于漂浮状态。
【答案】漂浮
【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的基础应用,核心是通过比较完全浸没时的浮力与重力判断物体状态,属于初中物理常见基础题,难度不大。
【难度系数】0.6
5. 一木块先放入清水中,后放入盐水中,则木块受到的浮力大小将(不考虑木块吸水) (
A.变小
B.变大
C.不变
D.无法判断
C
)A.变小
B.变大
C.不变
D.无法判断
答案
5.C
解析
【分析】
要判断木块在清水和盐水中受到的浮力变化,需先明确木块在两种液体中的状态:木块密度小于清水、盐水的密度,因此在两种液体中均处于漂浮状态。根据漂浮条件,物体漂浮时浮力等于自身重力,木块重力不变,故浮力不变。
【解析】
解:木块的密度小于清水和盐水的密度,因此木块在清水和盐水中都处于漂浮状态。根据物体的漂浮条件:$F_{浮}=G_{物}$,木块的重力$G_{物}$固定不变,所以木块在清水中受到的浮力$F_{浮1}=G$,在盐水中受到的浮力$F_{浮2}=G$,即$F_{浮1}=F_{浮2}$,浮力大小不变。
【答案】
C
【知识点】
物体的漂浮条件、浮力的应用
【点评】
本题考查漂浮条件的基础应用,解题核心是判断木块的漂浮状态,利用“漂浮时浮力等于重力”的规律分析,属于对基础概念的直接考查,难度较低。
【难度系数】
0.3
要判断木块在清水和盐水中受到的浮力变化,需先明确木块在两种液体中的状态:木块密度小于清水、盐水的密度,因此在两种液体中均处于漂浮状态。根据漂浮条件,物体漂浮时浮力等于自身重力,木块重力不变,故浮力不变。
【解析】
解:木块的密度小于清水和盐水的密度,因此木块在清水和盐水中都处于漂浮状态。根据物体的漂浮条件:$F_{浮}=G_{物}$,木块的重力$G_{物}$固定不变,所以木块在清水中受到的浮力$F_{浮1}=G$,在盐水中受到的浮力$F_{浮2}=G$,即$F_{浮1}=F_{浮2}$,浮力大小不变。
【答案】
C
【知识点】
物体的漂浮条件、浮力的应用
【点评】
本题考查漂浮条件的基础应用,解题核心是判断木块的漂浮状态,利用“漂浮时浮力等于重力”的规律分析,属于对基础概念的直接考查,难度较低。
【难度系数】
0.3
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