8.长江生态不断恢复,江面上再现“江豚群舞”的场景。小明利用3D打印机打印出江豚模型(如图甲),该模型的长度是 cm。把模型放在天平的左盘,天平平衡时,右盘中无砝码,游码的位置如图乙所示,模型的质量为 g。将模型放入盛满水的溢水杯中,溢出水2.8 g。该模型在水中静止时的状态是;放入模型后,水对杯底的压强大小将。

答案
解:
1. 刻度尺的分度值为1mm,模型左端与0刻度线对齐,右端对应刻度为3.30cm,因此模型长度为3.30 cm。
2. 天平标尺的分度值为0.2g,游码左侧对齐3.6g刻度线,右盘无砝码,因此模型的质量为3.6 g。
3. 模型的重力:$G=mg=3.6×10^{-3}\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=0.036\mathrm{N}$,
模型受到的浮力:$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{溢}}g=2.8×10^{-3}\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=0.028\mathrm{N}$,
因为$G>F_{\mathrm{浮}}$,所以该模型在水中静止时的状态是沉底。
4. 溢水杯原本盛满水,放入模型后杯内水的深度不变,根据$p=\rho_{\mathrm{水}}gh$可知,水对杯底的压强大小将不变。
答案依次为:$\boldsymbol{3.30}$;$\boldsymbol{3.6}$;沉底;不变。
1. 刻度尺的分度值为1mm,模型左端与0刻度线对齐,右端对应刻度为3.30cm,因此模型长度为3.30 cm。
2. 天平标尺的分度值为0.2g,游码左侧对齐3.6g刻度线,右盘无砝码,因此模型的质量为3.6 g。
3. 模型的重力:$G=mg=3.6×10^{-3}\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=0.036\mathrm{N}$,
模型受到的浮力:$F_{\mathrm{浮}}=G_{\mathrm{排}}=m_{\mathrm{溢}}g=2.8×10^{-3}\mathrm{kg}×10\mathrm{N/kg}=0.028\mathrm{N}$,
因为$G>F_{\mathrm{浮}}$,所以该模型在水中静止时的状态是沉底。
4. 溢水杯原本盛满水,放入模型后杯内水的深度不变,根据$p=\rho_{\mathrm{水}}gh$可知,水对杯底的压强大小将不变。
答案依次为:$\boldsymbol{3.30}$;$\boldsymbol{3.6}$;沉底;不变。
9.已知水的密度为$1.0× 10^{3}\ \mathrm{kg/m}^3$,某兴趣小组用一薄壁量筒(筒壁体积忽略不计)制作了一个测量液体密度的简易装置,操作如下。
(1)在量筒内装入适量细沙后放入水中,量筒在水中竖直静止时,如图甲所示。此时量筒浸入水中的体积为 mL;
(2)将该装置放入某液体中,静止时的情形如图乙所示,则该液体的密度为 $\mathrm{kg/m}^3$。
(1)在量筒内装入适量细沙后放入水中,量筒在水中竖直静止时,如图甲所示。此时量筒浸入水中的体积为 mL;
(2)将该装置放入某液体中,静止时的情形如图乙所示,则该液体的密度为 $\mathrm{kg/m}^3$。
答案
(1) $\boldsymbol{50}$;(2) $\boldsymbol{1.25× 10^3}$
解析
解:
(1) 由图甲可得,量筒浸入水中排开水的体积为50 mL,即量筒浸入水中的体积为$\boldsymbol{50}$ mL。
(2) 该装置在水和待测液体中均处于漂浮状态,所受浮力都等于装置与细沙的总重力,即$F_{\mathrm{浮水}}=F_{\mathrm{浮液}}=G$。
根据阿基米德原理:
$F_{\mathrm{浮水}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排水}}$,$F_{\mathrm{浮液}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排液}}$
因此有$\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排水}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排液}}$,约去$g$可得:
$\rho_{\mathrm{液}}=\dfrac{\rho_{\mathrm{水}}V_{\mathrm{排水}}}{V_{\mathrm{排液}}}$
代入数据$V_{\mathrm{排水}}=50\ \mathrm{mL}$,$V_{\mathrm{排液}}=40\ \mathrm{mL}$,$\rho_{\mathrm{水}}=1.0× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$:
$\rho_{\mathrm{液}}=\dfrac{1.0× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 50× 10^{-6}\ \mathrm{m}^3}{40× 10^{-6}\ \mathrm{m}^3}=1.25× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$
(1) 由图甲可得,量筒浸入水中排开水的体积为50 mL,即量筒浸入水中的体积为$\boldsymbol{50}$ mL。
(2) 该装置在水和待测液体中均处于漂浮状态,所受浮力都等于装置与细沙的总重力,即$F_{\mathrm{浮水}}=F_{\mathrm{浮液}}=G$。
根据阿基米德原理:
$F_{\mathrm{浮水}}=\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排水}}$,$F_{\mathrm{浮液}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排液}}$
因此有$\rho_{\mathrm{水}}gV_{\mathrm{排水}}=\rho_{\mathrm{液}}gV_{\mathrm{排液}}$,约去$g$可得:
$\rho_{\mathrm{液}}=\dfrac{\rho_{\mathrm{水}}V_{\mathrm{排水}}}{V_{\mathrm{排液}}}$
代入数据$V_{\mathrm{排水}}=50\ \mathrm{mL}$,$V_{\mathrm{排液}}=40\ \mathrm{mL}$,$\rho_{\mathrm{水}}=1.0× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$:
$\rho_{\mathrm{液}}=\dfrac{1.0× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3 × 50× 10^{-6}\ \mathrm{m}^3}{40× 10^{-6}\ \mathrm{m}^3}=1.25× 10^3\ \mathrm{kg/m}^3$
10.静止于水平桌面上的甲、乙两个完全相同的烧杯内装有密度不同的盐水,把同一枚鸡蛋分别放入甲、乙两杯盐水中,鸡蛋在甲杯中漂浮,在乙杯中悬浮,且两杯中液面相平。下列说法正确的是()

A.鸡蛋在甲杯盐水中所受浮力小于鸡蛋在乙杯盐水中所受浮力
B.甲杯盐水对杯底的压强等于乙杯盐水对杯底的压强
C.甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
A.鸡蛋在甲杯盐水中所受浮力小于鸡蛋在乙杯盐水中所受浮力
B.甲杯盐水对杯底的压强等于乙杯盐水对杯底的压强
C.甲杯中盐水的密度大于乙杯中盐水的密度
D.甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
答案
C
解析
1. 分析浮力:同一鸡蛋重力不变,漂浮、悬浮时鸡蛋所受浮力都等于自身重力,因此F浮甲=F浮乙,A错误。
2. 分析盐水密度:鸡蛋在甲杯漂浮,说明ρ甲>ρ蛋;鸡蛋在乙杯悬浮,说明ρ乙=ρ蛋,因此ρ甲>ρ乙,C正确。
3. 分析盐水对杯底的压强:两杯中液面相平即液体深度h相同,根据p=ρgh,ρ甲>ρ乙,可知甲杯盐水对杯底的压强大于乙杯,B错误。
4. 分析烧杯对桌面的压强:两个烧杯完全相同,液面相平时甲杯内盐水体积更大,结合ρ甲>ρ乙,可知甲杯内盐水质量更大、重力更大。烧杯对桌面的总压力等于烧杯、盐水、鸡蛋的总重力,甲的总压力更大,烧杯底面积相同,根据p=F/S,甲杯对桌面的压强大于乙杯,D错误。
2. 分析盐水密度:鸡蛋在甲杯漂浮,说明ρ甲>ρ蛋;鸡蛋在乙杯悬浮,说明ρ乙=ρ蛋,因此ρ甲>ρ乙,C正确。
3. 分析盐水对杯底的压强:两杯中液面相平即液体深度h相同,根据p=ρgh,ρ甲>ρ乙,可知甲杯盐水对杯底的压强大于乙杯,B错误。
4. 分析烧杯对桌面的压强:两个烧杯完全相同,液面相平时甲杯内盐水体积更大,结合ρ甲>ρ乙,可知甲杯内盐水质量更大、重力更大。烧杯对桌面的总压力等于烧杯、盐水、鸡蛋的总重力,甲的总压力更大,烧杯底面积相同,根据p=F/S,甲杯对桌面的压强大于乙杯,D错误。
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