1. 如图所示,A、B是能自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分。现往容器里注入一些水,则下列说法中错误的是()

A.物体A一定受浮力的作用
B.物体B一定受浮力的作用
C.物体C一定不受浮力的作用
D.物体D一定不受浮力的作用
A.物体A一定受浮力的作用
B.物体B一定受浮力的作用
C.物体C一定不受浮力的作用
D.物体D一定不受浮力的作用
答案
D
解析
浮力的本质是液体对物体向上和向下的压力差:1. 物体A上下表面都有水,存在向上的压力差,一定受浮力,A说法正确;2. 物体B下表面受到水向上的压力,存在向上的压力差,一定受浮力,B说法正确;3. 物体C是容器底部的凸起部分,下表面和容器底相连,没有水对它施加向上的压力,不存在向上的压力差,一定不受浮力,C说法正确;4. 物体D的上下表面都受到水的压力,向上的压力大于向下的压力,存在压力差,受到浮力,因此“物体D一定不受浮力的作用”的说法错误。题目要求选错误的说法,故选D。
2. 小明自制的“温度计”中有密度随温度升高而变小的液体。液体中有a、b、c三个挂有温度标牌、体积相同的小球,当小球悬浮时,它标记的温度与液体温度相等。如图甲所示,标有“21 ℃”的小球悬浮,另外两个小球上标记的温度分别为“17 ℃”“25 ℃”。图甲、乙、丙中小球a、b、c均处于静止状态,忽略小球体积变化,则下列说法正确的是()

A.小球c上标记的温度为17 ℃
B.小球b在图甲中受到的浮力小于在图乙中受到的浮力
C.图甲中液体的温度比图丙中液体的温度高
D.小球a在17 ℃液体中受到的浮力大于在21 ℃液体中受到的浮力
A.小球c上标记的温度为17 ℃
B.小球b在图甲中受到的浮力小于在图乙中受到的浮力
C.图甲中液体的温度比图丙中液体的温度高
D.小球a在17 ℃液体中受到的浮力大于在21 ℃液体中受到的浮力
答案
A
解析
根据题意,液体密度随温度升高而减小,小球悬浮时自身密度等于对应温度下的液体密度:
1. 图甲液体温度为21℃,标21℃的b球悬浮,故$\rho_b=\rho_{\mathrm{液}21}$;a球漂浮,$\rho_a<\rho_{\mathrm{液}21}$;c球沉底,$\rho_c>\rho_{\mathrm{液}21}$。
2. 标记17℃的小球悬浮时,液体温度17℃,此时液体密度$\rho_{\mathrm{液}17}>\rho_{\mathrm{液}21}$,对应密度大于$\rho_{\mathrm{液}21}$的c球,故c标记17℃,A选项推导成立。
3. 对B选项:b球重力不变,在甲中悬浮时$F_{\mathrm{浮甲}}=G_b$,图乙中b漂浮时$F_{\mathrm{浮乙}}=G_b$,因此两图中b的浮力相等,B错误。
4. 对C选项:图丙中b球沉底,说明$\rho_{\mathrm{液丙}}<\rho_b=\rho_{\mathrm{液}21}$,液体密度越小对应温度越高,因此丙中液体温度高于21℃,甲中液体温度为21℃,甲的温度比丙低,C错误。
5. 对D选项:a球重力不变,在17℃和21℃的液体中都处于漂浮状态,浮力都等于自身重力,因此两处浮力大小相等,D错误。
1. 图甲液体温度为21℃,标21℃的b球悬浮,故$\rho_b=\rho_{\mathrm{液}21}$;a球漂浮,$\rho_a<\rho_{\mathrm{液}21}$;c球沉底,$\rho_c>\rho_{\mathrm{液}21}$。
2. 标记17℃的小球悬浮时,液体温度17℃,此时液体密度$\rho_{\mathrm{液}17}>\rho_{\mathrm{液}21}$,对应密度大于$\rho_{\mathrm{液}21}$的c球,故c标记17℃,A选项推导成立。
3. 对B选项:b球重力不变,在甲中悬浮时$F_{\mathrm{浮甲}}=G_b$,图乙中b漂浮时$F_{\mathrm{浮乙}}=G_b$,因此两图中b的浮力相等,B错误。
4. 对C选项:图丙中b球沉底,说明$\rho_{\mathrm{液丙}}<\rho_b=\rho_{\mathrm{液}21}$,液体密度越小对应温度越高,因此丙中液体温度高于21℃,甲中液体温度为21℃,甲的温度比丙低,C错误。
5. 对D选项:a球重力不变,在17℃和21℃的液体中都处于漂浮状态,浮力都等于自身重力,因此两处浮力大小相等,D错误。
3.水平桌面上有一质量为100 g、底面积为50 cm²的圆柱形容器(不计厚度),容器高20 cm,内盛750 g水。将一质量为180 g、底面积为10 cm²的不吸水的长方体挂在弹簧测力计下,如图甲所示。将长方体缓慢浸入水中,弹簧测力计的示数F与长方体浸入深度h的关系如图乙所示。在长方体刚浸没时,下列说法不正确的是()

A.长方体受到的浮力为0.5 N
B.水对容器底部的压强为$1.6×10^{3}\ \mathrm{Pa}$
C.容器对水平桌面的压强为$1.8×10^{3}\ \mathrm{Pa}$
D.长方体下表面受到水的压强为400 Pa
A.长方体受到的浮力为0.5 N
B.水对容器底部的压强为$1.6×10^{3}\ \mathrm{Pa}$
C.容器对水平桌面的压强为$1.8×10^{3}\ \mathrm{Pa}$
D.长方体下表面受到水的压强为400 Pa
答案
D
解析
1. 计算长方体重力:$G=mg=0.18\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg}=1.8\mathrm{N}$,由图乙得刚浸没时弹簧测力计拉力$F_{\mathrm{拉}}=1.3\mathrm{N}$,根据称重法得浮力$F_{\mathrm{浮}}=G-F_{\mathrm{拉}}=1.8\mathrm{N}-1.3\mathrm{N}=0.5\mathrm{N}$,A选项正确。
2. 原水的体积$V_{\mathrm{水}}=\frac{m_{\mathrm{水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{750\mathrm{g}}{1\mathrm{g/cm}^3}=750\mathrm{cm}^3$,原水深$h_{\mathrm{原}}=\frac{V_{\mathrm{水}}}{S_{\mathrm{容}}}=\frac{750\mathrm{cm}^3}{50\mathrm{cm}^2}=15\mathrm{cm}$。由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$得$V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{0.5\mathrm{N}}{1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg}}=5×10^{-5}\mathrm{m}^3=50\mathrm{cm}^3$,水面上升高度$\Delta h=\frac{V_{\mathrm{排}}}{S_{\mathrm{容}}}=\frac{50\mathrm{cm}^3}{50\mathrm{cm}^2}=1\mathrm{cm}$,总水深$h_{\mathrm{总}}=15\mathrm{cm}+1\mathrm{cm}=16\mathrm{cm}=0.16\mathrm{m}$,水对容器底部压强$p_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}gh_{\mathrm{总}}=1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg} × 0.16\mathrm{m}=1.6×10^3\mathrm{Pa}$,B选项正确。
3. 容器重力$G_{\mathrm{容}}=m_{\mathrm{容}}g=0.1\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg}=1\mathrm{N}$,水的重力$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=0.75\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg}=7.5\mathrm{N}$,容器对桌面的压力等于容器、水的总重力与浮力的反作用力(大小等于$F_{\mathrm{浮}}$)之和:$F_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{容}}+G_{\mathrm{水}}+F_{\mathrm{浮}}=1\mathrm{N}+7.5\mathrm{N}+0.5\mathrm{N}=9\mathrm{N}$,容器对桌面压强$p=\frac{F_{\mathrm{压}}}{S_{\mathrm{容}}}=\frac{9\mathrm{N}}{50×10^{-4}\mathrm{m}^2}=1.8×10^3\mathrm{Pa}$,C选项正确。
4. 刚浸没时长方体浸入深度等于自身高度$h_{\mathrm{物}}=\frac{V_{\mathrm{排}}}{S_{\mathrm{物}}}=\frac{50\mathrm{cm}^3}{10\mathrm{cm}^2}=5\mathrm{cm}=0.05\mathrm{m}$,长方体下表面受到水的压强$p_{\mathrm{下}}=\rho_{\mathrm{水}}gh_{\mathrm{物}}=1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg} × 0.05\mathrm{m}=500\mathrm{Pa}≠400\mathrm{Pa}$,D选项错误。
本题要求选择不正确的选项。
2. 原水的体积$V_{\mathrm{水}}=\frac{m_{\mathrm{水}}}{\rho_{\mathrm{水}}}=\frac{750\mathrm{g}}{1\mathrm{g/cm}^3}=750\mathrm{cm}^3$,原水深$h_{\mathrm{原}}=\frac{V_{\mathrm{水}}}{S_{\mathrm{容}}}=\frac{750\mathrm{cm}^3}{50\mathrm{cm}^2}=15\mathrm{cm}$。由阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$得$V_{\mathrm{排}}=\frac{F_{\mathrm{浮}}}{\rho_{\mathrm{水}}g}=\frac{0.5\mathrm{N}}{1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg}}=5×10^{-5}\mathrm{m}^3=50\mathrm{cm}^3$,水面上升高度$\Delta h=\frac{V_{\mathrm{排}}}{S_{\mathrm{容}}}=\frac{50\mathrm{cm}^3}{50\mathrm{cm}^2}=1\mathrm{cm}$,总水深$h_{\mathrm{总}}=15\mathrm{cm}+1\mathrm{cm}=16\mathrm{cm}=0.16\mathrm{m}$,水对容器底部压强$p_{\mathrm{水}}=\rho_{\mathrm{水}}gh_{\mathrm{总}}=1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg} × 0.16\mathrm{m}=1.6×10^3\mathrm{Pa}$,B选项正确。
3. 容器重力$G_{\mathrm{容}}=m_{\mathrm{容}}g=0.1\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg}=1\mathrm{N}$,水的重力$G_{\mathrm{水}}=m_{\mathrm{水}}g=0.75\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg}=7.5\mathrm{N}$,容器对桌面的压力等于容器、水的总重力与浮力的反作用力(大小等于$F_{\mathrm{浮}}$)之和:$F_{\mathrm{压}}=G_{\mathrm{容}}+G_{\mathrm{水}}+F_{\mathrm{浮}}=1\mathrm{N}+7.5\mathrm{N}+0.5\mathrm{N}=9\mathrm{N}$,容器对桌面压强$p=\frac{F_{\mathrm{压}}}{S_{\mathrm{容}}}=\frac{9\mathrm{N}}{50×10^{-4}\mathrm{m}^2}=1.8×10^3\mathrm{Pa}$,C选项正确。
4. 刚浸没时长方体浸入深度等于自身高度$h_{\mathrm{物}}=\frac{V_{\mathrm{排}}}{S_{\mathrm{物}}}=\frac{50\mathrm{cm}^3}{10\mathrm{cm}^2}=5\mathrm{cm}=0.05\mathrm{m}$,长方体下表面受到水的压强$p_{\mathrm{下}}=\rho_{\mathrm{水}}gh_{\mathrm{物}}=1×10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg} × 0.05\mathrm{m}=500\mathrm{Pa}≠400\mathrm{Pa}$,D选项错误。
本题要求选择不正确的选项。
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