3. (★★)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”)。($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)答案
漂浮
解析
【分析】
要判断物体静止时的状态,可通过比较物体完全浸没时受到的浮力与自身重力的大小来分析:首先将物体体积单位换算为国际单位制,然后利用阿基米德原理计算物体完全浸没在水中时受到的浮力,再将浮力与物体重力对比。若浮力大于重力,物体会上浮,最终静止时处于漂浮状态;若浮力等于重力,物体悬浮;若浮力小于重力,物体沉到水底。
【解析】
1. 单位换算:物体体积$V=1.2×10^3\ \mathrm{cm}^3=1.2×10^3×10^{-6}\ \mathrm{m}^3=1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。
2. 计算物体完全浸没时受到的浮力:
根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,此时$V_{\mathrm{排}}=V=1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,代入数据得:
$F_{\mathrm{浮}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=12\ \mathrm{N}$。
3. 比较浮力与重力:物体重力$G=10\ \mathrm{N}$,因为$F_{\mathrm{浮}}>G$,所以物体会上浮,当物体静止时,处于漂浮状态(此时浮力等于重力)。
【答案】
漂浮
【知识点】
物体的浮沉条件;阿基米德原理
【点评】
本题考查物体浮沉条件的应用,解题关键是掌握判断物体浮沉的方法,注意单位换算的准确性,属于基础能力考查题。
【难度系数】
0.6
要判断物体静止时的状态,可通过比较物体完全浸没时受到的浮力与自身重力的大小来分析:首先将物体体积单位换算为国际单位制,然后利用阿基米德原理计算物体完全浸没在水中时受到的浮力,再将浮力与物体重力对比。若浮力大于重力,物体会上浮,最终静止时处于漂浮状态;若浮力等于重力,物体悬浮;若浮力小于重力,物体沉到水底。
【解析】
1. 单位换算:物体体积$V=1.2×10^3\ \mathrm{cm}^3=1.2×10^3×10^{-6}\ \mathrm{m}^3=1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$。
2. 计算物体完全浸没时受到的浮力:
根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,此时$V_{\mathrm{排}}=V=1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3$,代入数据得:
$F_{\mathrm{浮}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1.2×10^{-3}\ \mathrm{m}^3=12\ \mathrm{N}$。
3. 比较浮力与重力:物体重力$G=10\ \mathrm{N}$,因为$F_{\mathrm{浮}}>G$,所以物体会上浮,当物体静止时,处于漂浮状态(此时浮力等于重力)。
【答案】
漂浮
【知识点】
物体的浮沉条件;阿基米德原理
【点评】
本题考查物体浮沉条件的应用,解题关键是掌握判断物体浮沉的方法,注意单位换算的准确性,属于基础能力考查题。
【难度系数】
0.6
4. (★★)小明取一只空牙膏皮,一次将它挤瘪,一次将它撑开,两次都拧紧盖后,先后放入桌面上同一杯水中,结果分别如图10.3-2甲、乙所示。下列说法正确的是 【 】

A.牙膏皮在甲中受到的浮力大
B.牙膏皮在乙中受到的浮力大
C.牙膏皮在甲、乙中受到的浮力一样大
D.牙膏皮在甲、乙中受到的浮力无法比较
A.牙膏皮在甲中受到的浮力大
B.牙膏皮在乙中受到的浮力大
C.牙膏皮在甲、乙中受到的浮力一样大
D.牙膏皮在甲、乙中受到的浮力无法比较
答案
B
解析
【分析】
首先明确同一个牙膏皮的重力是不变的。然后根据物体的浮沉条件分析两次的浮力与重力的关系:甲图中牙膏皮下沉,说明浮力小于重力;乙图中牙膏皮漂浮,说明浮力等于重力。通过比较浮力与重力的关系,就能得出两次浮力的大小关系。
【解析】
同一个空牙膏皮,其重力$ G $保持不变。
甲图中,牙膏皮挤瘪后下沉,根据物体浮沉条件:下沉时,浮力$ F_{\mathrm{浮甲}} < G $;
乙图中,牙膏皮撑开后漂浮,根据物体浮沉条件:漂浮时,浮力$ F_{\mathrm{浮乙}} = G $。
因此可得$ F_{\mathrm{浮乙}} > F_{\mathrm{浮甲}} $,即牙膏皮在乙中受到的浮力大。
【答案】
B
【知识点】
物体浮沉条件、重力特性
【点评】
本题核心是利用物体浮沉条件分析浮力大小,关键在于确定同一牙膏皮重力不变,再结合不同浮沉状态下浮力与重力的关系完成比较,侧重对浮沉条件应用的考查。
【难度系数】
0.6
首先明确同一个牙膏皮的重力是不变的。然后根据物体的浮沉条件分析两次的浮力与重力的关系:甲图中牙膏皮下沉,说明浮力小于重力;乙图中牙膏皮漂浮,说明浮力等于重力。通过比较浮力与重力的关系,就能得出两次浮力的大小关系。
【解析】
同一个空牙膏皮,其重力$ G $保持不变。
甲图中,牙膏皮挤瘪后下沉,根据物体浮沉条件:下沉时,浮力$ F_{\mathrm{浮甲}} < G $;
乙图中,牙膏皮撑开后漂浮,根据物体浮沉条件:漂浮时,浮力$ F_{\mathrm{浮乙}} = G $。
因此可得$ F_{\mathrm{浮乙}} > F_{\mathrm{浮甲}} $,即牙膏皮在乙中受到的浮力大。
【答案】
B
【知识点】
物体浮沉条件、重力特性
【点评】
本题核心是利用物体浮沉条件分析浮力大小,关键在于确定同一牙膏皮重力不变,再结合不同浮沉状态下浮力与重力的关系完成比较,侧重对浮沉条件应用的考查。
【难度系数】
0.6
5. (★★)如图10.3-3所示,某次军事演习中,执行深海作业的潜水艇悬浮在海水中。要使潜水艇下潜,应对潜水舱_______(填“充水”或“排水”)。在下潜过程中,海水对潜水艇上、下表面的压力差_______(填“变大”“变小”或“不变”)。
答案
充水
不变
不变
6. (★★)小明用吸管和橡皮泥自制了一个简易密度计,先后放入甲、乙两种液体中,静止时两烧杯中液面相平,如图10.3-4所示。
密度计在甲液体中排开的液体体积比在乙液体中排开的液体体积_______,所以甲液体的密度比乙液体的密度_______。
密度计在甲液体中排开的液体体积比在乙液体中排开的液体体积_______,所以甲液体的密度比乙液体的密度_______。
答案
大
小
小
1. (★★)小敏把体积为$200\ \mathrm{cm}^3$、质量为250 g的土豆放入水中,最终土豆将
下沉
(填“漂浮”“悬浮”或“下沉”),土豆静止时受到的浮力是2
$\mathrm{N}$。($\rho_{\mathrm{水}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$)答案
下沉
2
2
解析
【分析】
要判断土豆的浮沉状态,需先计算土豆的密度并与水的密度对比:根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$求出土豆密度,若密度大于水的密度,物体将下沉;土豆静止时沉底,排开水的体积等于土豆体积,再利用阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$计算浮力。具体思路:先统一单位计算土豆密度,结合浮沉条件判断状态;再转换体积单位,代入阿基米德原理公式计算浮力。
【解析】
1. 判断土豆的浮沉状态:
已知土豆质量$m=250\ \mathrm{g}$,体积$V=200\ \mathrm{cm}^3$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,可得土豆的密度:
$\rho_{\mathrm{土豆}}=\frac{250\ \mathrm{g}}{200\ \mathrm{cm}^3}=1.25\ \mathrm{g/cm}^3$
因为$\rho_{\mathrm{土豆}}=1.25\ \mathrm{g/cm}^3 > \rho_{\mathrm{水}}=1.0\ \mathrm{g/cm}^3$,根据物体浮沉条件,当物体密度大于液体密度时,物体最终会下沉。
2. 计算土豆静止时的浮力:
土豆沉底时,排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=V=200\ \mathrm{cm}^3=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理:
$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{N}$
【答案】
下沉;2
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题是物体浮沉条件与阿基米德原理的综合应用,解题关键是先通过密度对比确定浮沉状态,再根据状态选择合适方法计算浮力,过程中需注意单位的统一转换,属于基础中档题,侧重对基本公式和原理的应用考查。
【难度系数】
0.6
要判断土豆的浮沉状态,需先计算土豆的密度并与水的密度对比:根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$求出土豆密度,若密度大于水的密度,物体将下沉;土豆静止时沉底,排开水的体积等于土豆体积,再利用阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$计算浮力。具体思路:先统一单位计算土豆密度,结合浮沉条件判断状态;再转换体积单位,代入阿基米德原理公式计算浮力。
【解析】
1. 判断土豆的浮沉状态:
已知土豆质量$m=250\ \mathrm{g}$,体积$V=200\ \mathrm{cm}^3$,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,可得土豆的密度:
$\rho_{\mathrm{土豆}}=\frac{250\ \mathrm{g}}{200\ \mathrm{cm}^3}=1.25\ \mathrm{g/cm}^3$
因为$\rho_{\mathrm{土豆}}=1.25\ \mathrm{g/cm}^3 > \rho_{\mathrm{水}}=1.0\ \mathrm{g/cm}^3$,根据物体浮沉条件,当物体密度大于液体密度时,物体最终会下沉。
2. 计算土豆静止时的浮力:
土豆沉底时,排开水的体积$V_{\mathrm{排}}=V=200\ \mathrm{cm}^3=2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理:
$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 10\ \mathrm{N/kg} × 2×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=2\ \mathrm{N}$
【答案】
下沉;2
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理
【点评】
本题是物体浮沉条件与阿基米德原理的综合应用,解题关键是先通过密度对比确定浮沉状态,再根据状态选择合适方法计算浮力,过程中需注意单位的统一转换,属于基础中档题,侧重对基本公式和原理的应用考查。
【难度系数】
0.6
2. (★★★)小明同学把一个体积为$125\ \mathrm{cm}^3$的苹果放入水中,苹果在水里处于悬浮状态,则苹果所受的浮力为

(假设苹果始终不吸水,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$,水的密度为$1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)
1.25
$\mathrm{N}$。小明从水中取出苹果,分成一个大块和一个小块,如图10.3-5所示,再将小块放入水中,发现小块沉入水底,据此现象可以推断:若将大块浸没水中,松手后大块将会先上浮后漂浮(或上浮)
。(假设苹果始终不吸水,$g$取$10\ \mathrm{N/kg}$,水的密度为$1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3$)
答案
1.25
先上浮后漂浮(或上浮)
先上浮后漂浮(或上浮)
解析
【分析】
第一空:苹果悬浮在水中,排开水的体积等于苹果的体积,可利用阿基米德原理直接计算浮力;也可结合悬浮条件(浮力等于重力),通过密度、重力公式推导计算。
第二空:整个苹果悬浮,说明苹果的平均密度等于水的密度。小块沉入水底,说明小块的密度大于水的密度,结合整体平均密度可推断大块的密度小于水的密度,再根据物体浮沉条件判断大块的运动状态。
【解析】
1. 计算苹果所受浮力:
已知苹果体积$V=125\ \mathrm{cm}^3=125×10^{-6}\ \mathrm{m}^3=1.25×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,苹果悬浮在水中,故$V_{\mathrm{排}}=V$。
根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,代入数据:
$F_{\mathrm{浮}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1.25×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1.25\ \mathrm{N}$。
2. 分析大块苹果的浮沉状态:
苹果整体悬浮,说明$\rho_{\mathrm{苹果}}=\rho_{\mathrm{水}}$。
小块沉入水底,说明$\rho_{\mathrm{小块}}>\rho_{\mathrm{水}}$,由于苹果的平均密度等于水的密度,因此大块的密度$\rho_{\mathrm{大块}}<\rho_{\mathrm{水}}$。
将大块浸没在水中时,$V_{\mathrm{排}}'=V_{\mathrm{大块}}$,此时大块受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}'=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{大块}}$,重力$G_{\mathrm{大块}}=\rho_{\mathrm{大块}}gV_{\mathrm{大块}}$。
因为$\rho_{\mathrm{水}}>\rho_{\mathrm{大块}}$,所以$F_{\mathrm{浮}}'>G_{\mathrm{大块}}$,松手后大块将会先上浮,最终漂浮在水面(或上浮)。
【答案】
1.25;先上浮后漂浮(或上浮)
【知识点】
阿基米德原理;物体的浮沉条件
【点评】
本题考查阿基米德原理与物体浮沉条件的综合应用,需要理解悬浮状态下物体密度与液体密度的关系,通过整体与部分的密度对比推理大块的浮沉状态,注重逻辑分析能力的考查。
【难度系数】
0.5
第一空:苹果悬浮在水中,排开水的体积等于苹果的体积,可利用阿基米德原理直接计算浮力;也可结合悬浮条件(浮力等于重力),通过密度、重力公式推导计算。
第二空:整个苹果悬浮,说明苹果的平均密度等于水的密度。小块沉入水底,说明小块的密度大于水的密度,结合整体平均密度可推断大块的密度小于水的密度,再根据物体浮沉条件判断大块的运动状态。
【解析】
1. 计算苹果所受浮力:
已知苹果体积$V=125\ \mathrm{cm}^3=125×10^{-6}\ \mathrm{m}^3=1.25×10^{-4}\ \mathrm{m}^3$,苹果悬浮在水中,故$V_{\mathrm{排}}=V$。
根据阿基米德原理$F_{\mathrm{浮}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排}}$,代入数据:
$F_{\mathrm{浮}}=1.0×10^3\ \mathrm{kg/m}^3×10\ \mathrm{N/kg}×1.25×10^{-4}\ \mathrm{m}^3=1.25\ \mathrm{N}$。
2. 分析大块苹果的浮沉状态:
苹果整体悬浮,说明$\rho_{\mathrm{苹果}}=\rho_{\mathrm{水}}$。
小块沉入水底,说明$\rho_{\mathrm{小块}}>\rho_{\mathrm{水}}$,由于苹果的平均密度等于水的密度,因此大块的密度$\rho_{\mathrm{大块}}<\rho_{\mathrm{水}}$。
将大块浸没在水中时,$V_{\mathrm{排}}'=V_{\mathrm{大块}}$,此时大块受到的浮力$F_{\mathrm{浮}}'=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{大块}}$,重力$G_{\mathrm{大块}}=\rho_{\mathrm{大块}}gV_{\mathrm{大块}}$。
因为$\rho_{\mathrm{水}}>\rho_{\mathrm{大块}}$,所以$F_{\mathrm{浮}}'>G_{\mathrm{大块}}$,松手后大块将会先上浮,最终漂浮在水面(或上浮)。
【答案】
1.25;先上浮后漂浮(或上浮)
【知识点】
阿基米德原理;物体的浮沉条件
【点评】
本题考查阿基米德原理与物体浮沉条件的综合应用,需要理解悬浮状态下物体密度与液体密度的关系,通过整体与部分的密度对比推理大块的浮沉状态,注重逻辑分析能力的考查。
【难度系数】
0.5
3. (★★★)俗话说“瓜浮李沉”,意思是西瓜投入水中会漂浮,李子投入水中会下沉。对此现象,下列说法正确的是 【 】
A.西瓜的密度比李子的密度大
B.西瓜漂浮时所受浮力大于其重力
C.李子下沉过程中所受水的压强不变
D.李子浸没后,下沉过程中所受浮力大小不变
A.西瓜的密度比李子的密度大
B.西瓜漂浮时所受浮力大于其重力
C.李子下沉过程中所受水的压强不变
D.李子浸没后,下沉过程中所受浮力大小不变
答案
D
解析
【分析】
首先回忆物体浮沉条件、阿基米德原理及液体压强的相关规律,再结合“瓜浮李沉”的现象逐个分析选项:
1. 根据浮沉条件,漂浮的物体密度小于液体密度,浮力等于重力;下沉的物体密度大于液体密度,浮力小于重力,据此判断A、B选项;
2. 根据液体压强公式$p=\rho gh$,分析李子下沉时深度变化对压强的影响,判断C选项;
3. 根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,分析李子浸没后排开水的体积变化,判断浮力变化,进而判断D选项。
【解析】
A. 西瓜漂浮在水中,由物体浮沉条件可知:$\rho_{西瓜} < \rho_{水}$;李子下沉到水底,可知:$\rho_{李子} > \rho_{水}$,因此$\rho_{西瓜} < \rho_{李子}$,A错误;
B. 西瓜漂浮时,处于平衡状态,根据二力平衡可知,所受浮力等于自身重力,B错误;
C. 李子下沉过程中,所处深度$h$逐渐增大,由液体压强公式$p=\rho gh$可知,水的密度$\rho$和$g$不变,$h$增大,所以李子所受水的压强变大,C错误;
D. 李子浸没后,下沉过程中,排开水的体积$V_{排}$等于李子的体积,保持不变,水的密度$\rho_{水}$不变,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$可知,李子所受浮力大小不变,D正确。
【答案】
D
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理、液体压强规律
【点评】
本题综合考查了力学中的多个基础知识点,将物理规律与生活现象结合,要求学生能熟练运用相关知识分析实际问题,侧重对基础知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.6
首先回忆物体浮沉条件、阿基米德原理及液体压强的相关规律,再结合“瓜浮李沉”的现象逐个分析选项:
1. 根据浮沉条件,漂浮的物体密度小于液体密度,浮力等于重力;下沉的物体密度大于液体密度,浮力小于重力,据此判断A、B选项;
2. 根据液体压强公式$p=\rho gh$,分析李子下沉时深度变化对压强的影响,判断C选项;
3. 根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,分析李子浸没后排开水的体积变化,判断浮力变化,进而判断D选项。
【解析】
A. 西瓜漂浮在水中,由物体浮沉条件可知:$\rho_{西瓜} < \rho_{水}$;李子下沉到水底,可知:$\rho_{李子} > \rho_{水}$,因此$\rho_{西瓜} < \rho_{李子}$,A错误;
B. 西瓜漂浮时,处于平衡状态,根据二力平衡可知,所受浮力等于自身重力,B错误;
C. 李子下沉过程中,所处深度$h$逐渐增大,由液体压强公式$p=\rho gh$可知,水的密度$\rho$和$g$不变,$h$增大,所以李子所受水的压强变大,C错误;
D. 李子浸没后,下沉过程中,排开水的体积$V_{排}$等于李子的体积,保持不变,水的密度$\rho_{水}$不变,根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$可知,李子所受浮力大小不变,D正确。
【答案】
D
【知识点】
物体浮沉条件、阿基米德原理、液体压强规律
【点评】
本题综合考查了力学中的多个基础知识点,将物理规律与生活现象结合,要求学生能熟练运用相关知识分析实际问题,侧重对基础知识应用能力的考查。
【难度系数】
0.6
4. (★★★)盛有适量水的柱形容器静止于水平桌面上,先把质量与碗相等的土豆放置于碗中,并将其放入柱形容器的水中,处于漂浮状态,如图10.3-6甲所示;再把土豆从碗中取出轻放入水中,静止时土豆沉底、碗处于漂浮状态,如图10.3-6乙所示。下列说法正确的是 【 】

A.水对碗减少的浮力(图甲、乙对比)等于图乙中水对土豆的浮力
B.图乙中水对碗的浮力小于水对土豆的浮力
C.图甲容器中的水对容器底部的压强大于图乙容器中的水对容器底部的压强
D.图甲容器对桌面的压强大于图乙容器对桌面的压强
A.水对碗减少的浮力(图甲、乙对比)等于图乙中水对土豆的浮力
B.图乙中水对碗的浮力小于水对土豆的浮力
C.图甲容器中的水对容器底部的压强大于图乙容器中的水对容器底部的压强
D.图甲容器对桌面的压强大于图乙容器对桌面的压强
答案
C
解析
【分析】
要解决此题,需结合漂浮条件、阿基米德原理及压强公式,分别对甲、乙两种状态下的物体受力、排开水的体积、容器底部压强和容器对桌面的压强进行分析:
1. 先明确甲、乙中物体的受力情况:甲图中碗和土豆整体漂浮,总浮力等于总重力(碗重+土豆重);乙图中碗漂浮,浮力等于碗的重力,土豆沉底,浮力小于土豆的重力。
2. 对每个选项逐一分析:
分析选项A:计算碗减少的浮力,再与土豆的浮力比较;
分析选项B:结合碗和土豆质量相等,比较两者浮力大小;
分析选项C:通过总浮力判断排开水的体积,进而判断水面高度,再用液体压强公式比较压强;
分析选项D:容器对桌面的压力等于总重力,结合压强公式判断压强大小。
【解析】
设碗的质量为$m$,则土豆的质量也为$m$,碗和土豆的重力分别为$G_{碗}=mg$,$G_{土豆}=mg$。
选项A:甲图中碗受到的浮力$F_{浮甲碗}=G_{碗}+G_{土豆}$;乙图中碗受到的浮力$F_{浮乙碗}=G_{碗}$,则水对碗减少的浮力$\Delta F_{浮}=F_{浮甲碗}-F_{浮乙碗}=G_{土豆}$。乙图中土豆沉底,其受到的浮力$F_{浮土豆}<G_{土豆}$,因此水对碗减少的浮力大于图乙中水对土豆的浮力,A错误。
选项B:乙图中碗漂浮,$F_{浮乙碗}=G_{碗}=mg$;土豆沉底,$F_{浮土豆}<G_{土豆}=mg$,因此$F_{浮乙碗}>F_{浮土豆}$,即图乙中水对碗的浮力大于水对土豆的浮力,B错误。
选项C:甲图中整体排开水的总浮力$F_{浮甲总}=G_{碗}+G_{土豆}$;乙图中总浮力$F_{浮乙总}=F_{浮乙碗}+F_{浮土豆}<G_{碗}+G_{土豆}$。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,可知$V_{排甲总}>V_{排乙总}$。容器为柱形容器,水面高度$h_{甲}>h_{乙}$,由液体压强公式$p=\rho_{水}gh$可知,图甲容器中的水对容器底部的压强大于图乙容器中的水对容器底部的压强,C正确。
选项D:容器对桌面的压力等于容器、水、碗、土豆的总重力,甲、乙两种情况总重力不变,容器底面积$S$相同,根据$p=\frac{F}{S}$,可知图甲容器对桌面的压强等于图乙容器对桌面的压强,D错误。
【答案】
C
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理、液体压强公式
【点评】
本题综合考查浮力与压强的相关知识,需注意区分整体受力分析与单个物体受力分析,同时明确液体压强与固体压强的不同计算思路,对学生的综合分析能力要求较高。
【难度系数】
0.5
要解决此题,需结合漂浮条件、阿基米德原理及压强公式,分别对甲、乙两种状态下的物体受力、排开水的体积、容器底部压强和容器对桌面的压强进行分析:
1. 先明确甲、乙中物体的受力情况:甲图中碗和土豆整体漂浮,总浮力等于总重力(碗重+土豆重);乙图中碗漂浮,浮力等于碗的重力,土豆沉底,浮力小于土豆的重力。
2. 对每个选项逐一分析:
分析选项A:计算碗减少的浮力,再与土豆的浮力比较;
分析选项B:结合碗和土豆质量相等,比较两者浮力大小;
分析选项C:通过总浮力判断排开水的体积,进而判断水面高度,再用液体压强公式比较压强;
分析选项D:容器对桌面的压力等于总重力,结合压强公式判断压强大小。
【解析】
设碗的质量为$m$,则土豆的质量也为$m$,碗和土豆的重力分别为$G_{碗}=mg$,$G_{土豆}=mg$。
选项A:甲图中碗受到的浮力$F_{浮甲碗}=G_{碗}+G_{土豆}$;乙图中碗受到的浮力$F_{浮乙碗}=G_{碗}$,则水对碗减少的浮力$\Delta F_{浮}=F_{浮甲碗}-F_{浮乙碗}=G_{土豆}$。乙图中土豆沉底,其受到的浮力$F_{浮土豆}<G_{土豆}$,因此水对碗减少的浮力大于图乙中水对土豆的浮力,A错误。
选项B:乙图中碗漂浮,$F_{浮乙碗}=G_{碗}=mg$;土豆沉底,$F_{浮土豆}<G_{土豆}=mg$,因此$F_{浮乙碗}>F_{浮土豆}$,即图乙中水对碗的浮力大于水对土豆的浮力,B错误。
选项C:甲图中整体排开水的总浮力$F_{浮甲总}=G_{碗}+G_{土豆}$;乙图中总浮力$F_{浮乙总}=F_{浮乙碗}+F_{浮土豆}<G_{碗}+G_{土豆}$。根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,可知$V_{排甲总}>V_{排乙总}$。容器为柱形容器,水面高度$h_{甲}>h_{乙}$,由液体压强公式$p=\rho_{水}gh$可知,图甲容器中的水对容器底部的压强大于图乙容器中的水对容器底部的压强,C正确。
选项D:容器对桌面的压力等于容器、水、碗、土豆的总重力,甲、乙两种情况总重力不变,容器底面积$S$相同,根据$p=\frac{F}{S}$,可知图甲容器对桌面的压强等于图乙容器对桌面的压强,D错误。
【答案】
C
【知识点】
漂浮条件、阿基米德原理、液体压强公式
【点评】
本题综合考查浮力与压强的相关知识,需注意区分整体受力分析与单个物体受力分析,同时明确液体压强与固体压强的不同计算思路,对学生的综合分析能力要求较高。
【难度系数】
0.5
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