二、作图题(共10分)
9. 如题9图所示,重5N材质均匀的小球漂浮在水面上,请画出小球所受浮力和重力的示意图。
9. 如题9图所示,重5N材质均匀的小球漂浮在水面上,请画出小球所受浮力和重力的示意图。
答案
解析
【解析】
1. 受力分析:小球漂浮在水面上,受竖直向下的重力和竖直向上的浮力,根据漂浮条件,二力大小相等,均为5N;
2. 确定作用点:由于小球材质均匀,重力和浮力的作用点均在小球的球心(几何中心);
3. 作图规范:从球心出发,沿竖直向下画一条带箭头的线段,标注“G=5N”;沿竖直向上画一条等长的带箭头的线段,标注“F浮=5N”。
【答案】
(示意图:以小球球心为共同作用点,竖直向下绘制标注“G=5N”的重力箭头,竖直向上绘制等长的、标注“F浮=5N”的浮力箭头)
【知识点】
重力示意图绘制、浮力示意图绘制、漂浮条件(二力平衡)
【点评】
本题考查漂浮物体的受力分析及力的示意图绘制,核心是掌握漂浮时浮力与重力的平衡关系,以及力的三要素(大小、方向、作用点)的规范表达,属于基础作图题型。
【难度系数】
0.8
1. 受力分析:小球漂浮在水面上,受竖直向下的重力和竖直向上的浮力,根据漂浮条件,二力大小相等,均为5N;
2. 确定作用点:由于小球材质均匀,重力和浮力的作用点均在小球的球心(几何中心);
3. 作图规范:从球心出发,沿竖直向下画一条带箭头的线段,标注“G=5N”;沿竖直向上画一条等长的带箭头的线段,标注“F浮=5N”。
【答案】
(示意图:以小球球心为共同作用点,竖直向下绘制标注“G=5N”的重力箭头,竖直向上绘制等长的、标注“F浮=5N”的浮力箭头)
【知识点】
重力示意图绘制、浮力示意图绘制、漂浮条件(二力平衡)
【点评】
本题考查漂浮物体的受力分析及力的示意图绘制,核心是掌握漂浮时浮力与重力的平衡关系,以及力的三要素(大小、方向、作用点)的规范表达,属于基础作图题型。
【难度系数】
0.8
10. 如题10图所示,热气球在空中沿虚线方向飞行,请画出它所受的浮力。


答案
解析
【解析】
浮力的方向始终竖直向上,作用点选在热气球的重心位置,从重心出发,沿竖直向上的方向画一条带箭头的线段,并标注力的符号$F_{浮}$。
【答案】


【知识点】
浮力的方向、力的示意图绘制
【点评】
本题主要考查浮力的方向及力的示意图的画法,属于基础题,需牢记浮力方向始终竖直向上,画力的示意图时要准确体现力的方向与作用点。
【难度系数】
0.8
浮力的方向始终竖直向上,作用点选在热气球的重心位置,从重心出发,沿竖直向上的方向画一条带箭头的线段,并标注力的符号$F_{浮}$。
【答案】
【知识点】
浮力的方向、力的示意图绘制
【点评】
本题主要考查浮力的方向及力的示意图的画法,属于基础题,需牢记浮力方向始终竖直向上,画力的示意图时要准确体现力的方向与作用点。
【难度系数】
0.8
三、填空题(每空2分,共18分)
11. 浸没在液体中的物体,它的上表面受到的压力为10N,下表面受到的压力为25N,则这个物体所受浮力为N。
11. 浸没在液体中的物体,它的上表面受到的压力为10N,下表面受到的压力为25N,则这个物体所受浮力为N。
答案
15
解析
【解析】
根据浮力产生的原因,浸没在液体中的物体所受浮力等于物体下表面受到的压力与上表面受到的压力之差,即$F_{浮}=F_{下}-F_{上}$。代入数据可得:$F_{浮}=25N - 10N = 15N$。
【答案】
15
【知识点】
浮力产生的原因
【点评】
本题考查浮力产生原因的直接应用,属于基础题,牢记浮力是上下表面的压力差即可解答。
【难度系数】
0.9
根据浮力产生的原因,浸没在液体中的物体所受浮力等于物体下表面受到的压力与上表面受到的压力之差,即$F_{浮}=F_{下}-F_{上}$。代入数据可得:$F_{浮}=25N - 10N = 15N$。
【答案】
15
【知识点】
浮力产生的原因
【点评】
本题考查浮力产生原因的直接应用,属于基础题,牢记浮力是上下表面的压力差即可解答。
【难度系数】
0.9
12. 弹簧秤上挂一物体,在空气中称示数为14.7N,浸没在水中称示数为4.9N,这个物体受到的浮力为N。
答案
9.8
解析
【解析】
根据称重法测浮力的公式$ F_{浮}=G-F_{示} $,已知物体在空气中的重力$ G=14.7N $,浸没在水中时弹簧秤的示数$ F_{示}=4.9N $,代入公式可得:
$ F_{浮}=14.7N - 4.9N=9.8N $
【答案】
9.8
【知识点】
称重法测浮力
【点评】
本题考查称重法测浮力的基础应用,只需牢记公式并代入数据计算,难度较低。
【难度系数】
0.9
根据称重法测浮力的公式$ F_{浮}=G-F_{示} $,已知物体在空气中的重力$ G=14.7N $,浸没在水中时弹簧秤的示数$ F_{示}=4.9N $,代入公式可得:
$ F_{浮}=14.7N - 4.9N=9.8N $
【答案】
9.8
【知识点】
称重法测浮力
【点评】
本题考查称重法测浮力的基础应用,只需牢记公式并代入数据计算,难度较低。
【难度系数】
0.9
13. 如题13图所示,丽丽使用电子秤称得一个鸡蛋的质量为55g,将其放入水中后沉入水底,逐渐向水中加盐,待鸡蛋悬浮于水中静止时,鸡蛋所受浮力大小为N(g取10N/kg);沉底时鸡蛋受到的浮力为$F_{1}$,悬浮时鸡蛋受到的浮力为$F_{2}$,则$F_{1}$($> / = / <$)$F_{2}$。

答案
0.55
<
<
解析
【解析】
1. 先计算鸡蛋的重力:将鸡蛋质量单位换算为千克,$m=55g=0.055kg$,根据重力公式$G=mg$,代入数据得$G=0.055kg×10N/kg=0.55N$;
2. 当鸡蛋悬浮于水中静止时,根据物体悬浮的条件,此时鸡蛋所受浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G=0.55N$;
3. 鸡蛋沉底时,所受浮力小于自身重力($F_{1}<G$),悬浮时浮力等于重力($F_{2}=G$),因此$F_{1}<F_{2}$。
【答案】
0.55;<
【知识点】
物体浮沉条件;重力的计算
【点评】
本题考查物体浮沉条件的应用及重力的计算,需明确物体不同状态下浮力与重力的大小关系,属于基础题型。
【难度系数】
0.8
1. 先计算鸡蛋的重力:将鸡蛋质量单位换算为千克,$m=55g=0.055kg$,根据重力公式$G=mg$,代入数据得$G=0.055kg×10N/kg=0.55N$;
2. 当鸡蛋悬浮于水中静止时,根据物体悬浮的条件,此时鸡蛋所受浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G=0.55N$;
3. 鸡蛋沉底时,所受浮力小于自身重力($F_{1}<G$),悬浮时浮力等于重力($F_{2}=G$),因此$F_{1}<F_{2}$。
【答案】
0.55;<
【知识点】
物体浮沉条件;重力的计算
【点评】
本题考查物体浮沉条件的应用及重力的计算,需明确物体不同状态下浮力与重力的大小关系,属于基础题型。
【难度系数】
0.8
14. 某冰块中有一小金属块,冰和金属块的总质量是61g,将它们放在盛有水的圆柱形容器中,恰好悬浮于水中(如题14图甲所示)。当冰全部熔化后,容器里的水面下降了0.6cm(如题14图乙所示)。容器的底面积为10cm²,冰块中冰的体积是cm³,金属块的密度是kg/m³。(已知冰的密度$ρ_{冰}=0.9×10^{3}kg/m^{3}$)

答案
60
$7×10^{3}$
$7×10^{3}$
解析
【解析】
1. 计算冰的体积:
冰熔化为水质量不变,水面下降的体积等于冰熔化成水后体积的减少量。
设冰的体积为$V_{冰}$,冰的质量$m_{冰}=ρ_{冰}V_{冰}$,熔化为水的体积$V_{水}=\frac{ρ_{冰}V_{冰}}{ρ_{水}}$。
水面下降的体积$ΔV = SΔh = 10cm²×0.6cm = 6cm³$,由$ΔV = V_{冰}-V_{水}$,代入得:
$6cm³ = V_{冰}-\frac{0.9g/cm³×V_{冰}}{1g/cm³}$
解得$V_{冰}=60cm³$。
2. 计算金属块的密度:
冰的质量$m_{冰}=ρ_{冰}V_{冰}=0.9g/cm³×60cm³=54g$,金属块的质量$m_{金}=61g - 54g=7g$。
冰和金属块悬浮时,总排开水的体积$V_{排}=\frac{m_{总}}{ρ_{水}}=\frac{61g}{1g/cm³}=61cm³$,金属块的体积$V_{金}=V_{排}-V_{冰}=61cm³ - 60cm³=1cm³$。
金属块的密度$ρ_{金}=\frac{m_{金}}{V_{金}}=\frac{7g}{1cm³}=7×10^{3}kg/m³$。
【答案】
60;$7×10^{3}$
【知识点】
密度的计算;物体浮沉条件;质量与体积关系
【点评】
本题考查密度与浮沉条件的综合应用,需利用冰熔化时质量不变、体积变化的规律求出冰的体积,再结合悬浮条件推导金属块的体积与密度,需理清各物理量间的逻辑关系。
【难度系数】
0.4
1. 计算冰的体积:
冰熔化为水质量不变,水面下降的体积等于冰熔化成水后体积的减少量。
设冰的体积为$V_{冰}$,冰的质量$m_{冰}=ρ_{冰}V_{冰}$,熔化为水的体积$V_{水}=\frac{ρ_{冰}V_{冰}}{ρ_{水}}$。
水面下降的体积$ΔV = SΔh = 10cm²×0.6cm = 6cm³$,由$ΔV = V_{冰}-V_{水}$,代入得:
$6cm³ = V_{冰}-\frac{0.9g/cm³×V_{冰}}{1g/cm³}$
解得$V_{冰}=60cm³$。
2. 计算金属块的密度:
冰的质量$m_{冰}=ρ_{冰}V_{冰}=0.9g/cm³×60cm³=54g$,金属块的质量$m_{金}=61g - 54g=7g$。
冰和金属块悬浮时,总排开水的体积$V_{排}=\frac{m_{总}}{ρ_{水}}=\frac{61g}{1g/cm³}=61cm³$,金属块的体积$V_{金}=V_{排}-V_{冰}=61cm³ - 60cm³=1cm³$。
金属块的密度$ρ_{金}=\frac{m_{金}}{V_{金}}=\frac{7g}{1cm³}=7×10^{3}kg/m³$。
【答案】
60;$7×10^{3}$
【知识点】
密度的计算;物体浮沉条件;质量与体积关系
【点评】
本题考查密度与浮沉条件的综合应用,需利用冰熔化时质量不变、体积变化的规律求出冰的体积,再结合悬浮条件推导金属块的体积与密度,需理清各物理量间的逻辑关系。
【难度系数】
0.4
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