6. 如图所示,已知鸡蛋的质量为$55 \mathrm{g}$,体积为$50 \mathrm{cm}^3$,将鸡蛋放在盛有清水的玻璃杯里,鸡蛋沉入杯底(图甲);逐渐将食盐溶解在水中,鸡蛋恰好悬浮(图乙);继续溶解食盐,最终鸡蛋漂浮(图丙).下列说法正确的是($g$取$10 \mathrm{N/kg}$) (

A.甲图中鸡蛋所受浮力为$0.55 \mathrm{N}$
B.乙图中盐水的密度是$1.1 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
C.丙图中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋排开盐水的重力
D.中图三种状态下浮力的大小关系是$F_{甲} < F_{乙} < F_{丙}$
B
)A.甲图中鸡蛋所受浮力为$0.55 \mathrm{N}$
B.乙图中盐水的密度是$1.1 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
C.丙图中鸡蛋所受浮力大于鸡蛋排开盐水的重力
D.中图三种状态下浮力的大小关系是$F_{甲} < F_{乙} < F_{丙}$
答案
B
解析
【分析】
要解决这道题,我们需要结合阿基米德原理和物体的浮沉条件来逐一分析每个选项:
1. 先计算鸡蛋的重力,作为后续分析的基础;
2. 对甲图,利用阿基米德原理计算浮力,再与重力比较判断A选项;
3. 对乙图,根据悬浮的浮沉条件,液体密度等于物体密度,计算鸡蛋密度来判断B选项;
4. 对丙图,根据阿基米德原理判断C选项;
5. 结合三种状态的浮沉条件,比较浮力大小判断D选项。
【解析】
首先计算鸡蛋的重力:
$m=55\mathrm{g}=0.055\mathrm{kg}$,$G=mg=0.055\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg}=0.55\mathrm{N}$。
分析A选项:
甲图中鸡蛋沉底,$V_{排}=V_{蛋}=50\mathrm{cm}^3=5 × 10^{-5}\mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理:
$F_{浮甲}=\rho_{水}gV_{排}=1.0 × 10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg} × 5 × 10^{-5}\mathrm{m}^3=0.5\mathrm{N}$,
$0.5\mathrm{N}<0.55\mathrm{N}$,故A错误。
分析B选项:
乙图中鸡蛋悬浮,根据浮沉条件,悬浮时$\rho_{盐水}=\rho_{蛋}$。
鸡蛋的密度$\rho_{蛋}=\frac{m}{V}=\frac{55\mathrm{g}}{50\mathrm{cm}^3}=1.1\mathrm{g/cm}^3=1.1 × 10^3\mathrm{kg/m}^3$,
所以盐水的密度为$1.1 × 10^3\mathrm{kg/m}^3$,故B正确。
分析C选项:
根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力等于排开液体的重力,无论物体处于漂浮、悬浮还是沉底状态,该原理都成立,故C错误。
分析D选项:
甲图中鸡蛋沉底,$F_{浮甲}<G$;乙图中鸡蛋悬浮,$F_{浮乙}=G$;丙图中鸡蛋漂浮,$F_{浮丙}=G$,因此浮力大小关系为$F_{甲}<F_{乙}=F_{丙}$,故D错误。
综上,正确答案是B。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题综合考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,需要准确区分不同状态下浮力与重力、液体密度与物体密度的关系,是浮力部分的典型题型。
【难度系数】
0.7
要解决这道题,我们需要结合阿基米德原理和物体的浮沉条件来逐一分析每个选项:
1. 先计算鸡蛋的重力,作为后续分析的基础;
2. 对甲图,利用阿基米德原理计算浮力,再与重力比较判断A选项;
3. 对乙图,根据悬浮的浮沉条件,液体密度等于物体密度,计算鸡蛋密度来判断B选项;
4. 对丙图,根据阿基米德原理判断C选项;
5. 结合三种状态的浮沉条件,比较浮力大小判断D选项。
【解析】
首先计算鸡蛋的重力:
$m=55\mathrm{g}=0.055\mathrm{kg}$,$G=mg=0.055\mathrm{kg} × 10\mathrm{N/kg}=0.55\mathrm{N}$。
分析A选项:
甲图中鸡蛋沉底,$V_{排}=V_{蛋}=50\mathrm{cm}^3=5 × 10^{-5}\mathrm{m}^3$,根据阿基米德原理:
$F_{浮甲}=\rho_{水}gV_{排}=1.0 × 10^3\mathrm{kg/m}^3 × 10\mathrm{N/kg} × 5 × 10^{-5}\mathrm{m}^3=0.5\mathrm{N}$,
$0.5\mathrm{N}<0.55\mathrm{N}$,故A错误。
分析B选项:
乙图中鸡蛋悬浮,根据浮沉条件,悬浮时$\rho_{盐水}=\rho_{蛋}$。
鸡蛋的密度$\rho_{蛋}=\frac{m}{V}=\frac{55\mathrm{g}}{50\mathrm{cm}^3}=1.1\mathrm{g/cm}^3=1.1 × 10^3\mathrm{kg/m}^3$,
所以盐水的密度为$1.1 × 10^3\mathrm{kg/m}^3$,故B正确。
分析C选项:
根据阿基米德原理,浸在液体中的物体所受浮力等于排开液体的重力,无论物体处于漂浮、悬浮还是沉底状态,该原理都成立,故C错误。
分析D选项:
甲图中鸡蛋沉底,$F_{浮甲}<G$;乙图中鸡蛋悬浮,$F_{浮乙}=G$;丙图中鸡蛋漂浮,$F_{浮丙}=G$,因此浮力大小关系为$F_{甲}<F_{乙}=F_{丙}$,故D错误。
综上,正确答案是B。
【答案】
B
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件
【点评】
本题综合考查了阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,需要准确区分不同状态下浮力与重力、液体密度与物体密度的关系,是浮力部分的典型题型。
【难度系数】
0.7
7. 如图所示,木块下面用细绳悬挂一实心铁球,木块仍浮在水面,下列说法正确的是 (

① 木块受到的浮力等于它受到的重力.
② 铁球受到的浮力大于它排开水受到的重力.
③ 木块和铁球受到的浮力之和等于它们受到的重力之和.
④ 如果将绳子剪断(球未撞破杯底),容器中的水面会下降.
A.①和②
B.①和③
C.②和④
D.③和④
D
)① 木块受到的浮力等于它受到的重力.
② 铁球受到的浮力大于它排开水受到的重力.
③ 木块和铁球受到的浮力之和等于它们受到的重力之和.
④ 如果将绳子剪断(球未撞破杯底),容器中的水面会下降.
A.①和②
B.①和③
C.②和④
D.③和④
答案
D
解析
【分析】
要判断各说法的正误,需结合阿基米德原理、物体浮沉条件,运用隔离法和整体法对物体进行受力分析:
1. 对木块单独受力分析,判断其浮力与重力的关系;
2. 根据阿基米德原理判断铁球浮力与排开水重力的关系;
3. 将木块和铁球视为整体,利用漂浮条件分析总浮力与总重力的关系;
4. 剪断绳子后,分析整体浮力的变化,结合阿基米德原理判断排开水的体积变化,进而确定液面变化。
【解析】
我们逐个分析每个说法:
① 对木块受力分析:木块受竖直向上的浮力$ F_{浮木} $、竖直向下的重力$ G_{木} $和绳子的拉力$ F_{拉} $,由于木块静止,受力平衡,故$ F_{浮木}=G_{木}+F_{拉} $,即木块受到的浮力大于自身重力,①错误。
② 根据阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体的重力,因此铁球受到的浮力等于它排开水的重力,②错误。
③ 将木块和铁球看作一个整体,整体处于漂浮状态,根据漂浮条件,整体受到的总浮力等于总重力,即木块和铁球受到的浮力之和等于它们的重力之和,③正确。
④ 剪断绳子后:铁球下沉,此时铁球的浮力$ F_{浮铁}' < G_{铁} $;木块上浮至漂浮,此时木块的浮力$ F_{浮木}'=G_{木} $。
原来整体的总浮力$ F_{浮总}=G_{木}+G_{铁} $,剪断后的总浮力$ F_{浮总}'=F_{浮木}'+F_{浮铁}'=G_{木}+F_{浮铁}' $,因为$ F_{浮铁}' < G_{铁} $,所以$ F_{浮总}' < F_{浮总} $。
根据$ F_{浮}=\rho_{水}gV_{排} $,总排开水的体积$ V_{排} $变小,因此容器中的水面会下降,④正确。
综上,③和④正确,答案选D。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件、整体法受力分析
【点评】
本题考查浮力的综合应用,需灵活切换隔离法与整体法分析受力,结合阿基米德原理和浮沉条件判断浮力与重力的关系,以及液面的变化,侧重对受力分析能力和原理应用能力的考查。
【难度系数】
0.5
要判断各说法的正误,需结合阿基米德原理、物体浮沉条件,运用隔离法和整体法对物体进行受力分析:
1. 对木块单独受力分析,判断其浮力与重力的关系;
2. 根据阿基米德原理判断铁球浮力与排开水重力的关系;
3. 将木块和铁球视为整体,利用漂浮条件分析总浮力与总重力的关系;
4. 剪断绳子后,分析整体浮力的变化,结合阿基米德原理判断排开水的体积变化,进而确定液面变化。
【解析】
我们逐个分析每个说法:
① 对木块受力分析:木块受竖直向上的浮力$ F_{浮木} $、竖直向下的重力$ G_{木} $和绳子的拉力$ F_{拉} $,由于木块静止,受力平衡,故$ F_{浮木}=G_{木}+F_{拉} $,即木块受到的浮力大于自身重力,①错误。
② 根据阿基米德原理:浸在液体中的物体受到的浮力等于它排开液体的重力,因此铁球受到的浮力等于它排开水的重力,②错误。
③ 将木块和铁球看作一个整体,整体处于漂浮状态,根据漂浮条件,整体受到的总浮力等于总重力,即木块和铁球受到的浮力之和等于它们的重力之和,③正确。
④ 剪断绳子后:铁球下沉,此时铁球的浮力$ F_{浮铁}' < G_{铁} $;木块上浮至漂浮,此时木块的浮力$ F_{浮木}'=G_{木} $。
原来整体的总浮力$ F_{浮总}=G_{木}+G_{铁} $,剪断后的总浮力$ F_{浮总}'=F_{浮木}'+F_{浮铁}'=G_{木}+F_{浮铁}' $,因为$ F_{浮铁}' < G_{铁} $,所以$ F_{浮总}' < F_{浮总} $。
根据$ F_{浮}=\rho_{水}gV_{排} $,总排开水的体积$ V_{排} $变小,因此容器中的水面会下降,④正确。
综上,③和④正确,答案选D。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理、物体浮沉条件、整体法受力分析
【点评】
本题考查浮力的综合应用,需灵活切换隔离法与整体法分析受力,结合阿基米德原理和浮沉条件判断浮力与重力的关系,以及液面的变化,侧重对受力分析能力和原理应用能力的考查。
【难度系数】
0.5
8. “青岛号”导弹驱逐舰从海洋驶入长江时,受到的浮力和吃水深度的变化是($\rho_{海水} > \rho_{水}$,忽略驱逐舰自重的变化) (
A.浮力变大
B.浮力不变
C.吃水深度变小
D.吃水深度不变
B
)A.浮力变大
B.浮力不变
C.吃水深度变小
D.吃水深度不变
答案
B
解析
【分析】
要解决这道题,可分两步分析:
1. 判断浮力变化:驱逐舰在海洋和长江中均处于漂浮状态,根据物体漂浮条件,漂浮时浮力等于自身重力($ F_{浮}=G $)。题目明确忽略驱逐舰自重变化,因此浮力大小不变,可排除选项A。
2. 判断吃水深度变化:根据阿基米德原理$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $,浮力不变时,液体密度越小,排开液体的体积$ V_{排} $越大。由于$ \rho_{海水}>\rho_{江水} $,驱逐舰驶入长江后排开江水的体积更大,吃水深度会变大,因此选项C、D均错误。综上,正确选项为B。
【解析】
1. 浮力变化分析:
驱逐舰在海洋和长江中均漂浮,根据漂浮条件:
$ F_{浮}=G_{舰} $
已知忽略驱逐舰自重变化,即$ G_{舰} $不变,所以驱逐舰受到的浮力$ F_{浮} $不变,故A错误,B正确。
2. 吃水深度变化分析:
由阿基米德原理$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $,变形得$ V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g} $。
因为$ F_{浮} $不变,$ \rho_{海水}>\rho_{江水} $,即$ \rho_{液} $减小,所以$ V_{排} $增大。
吃水深度是指驱逐舰浸入液体的深度,$ V_{排} $增大说明浸入水中的体积变大,因此吃水深度变大,故C、D错误。
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
物体漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题结合实际场景考查浮沉条件与阿基米德原理的综合应用,核心是抓住“漂浮时浮力等于重力”这一关键,再通过阿基米德原理推导排开液体体积的变化,进而判断吃水深度。题目难度适中,需要学生熟练掌握相关原理的内容及应用逻辑。
【难度系数】
0.6
要解决这道题,可分两步分析:
1. 判断浮力变化:驱逐舰在海洋和长江中均处于漂浮状态,根据物体漂浮条件,漂浮时浮力等于自身重力($ F_{浮}=G $)。题目明确忽略驱逐舰自重变化,因此浮力大小不变,可排除选项A。
2. 判断吃水深度变化:根据阿基米德原理$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $,浮力不变时,液体密度越小,排开液体的体积$ V_{排} $越大。由于$ \rho_{海水}>\rho_{江水} $,驱逐舰驶入长江后排开江水的体积更大,吃水深度会变大,因此选项C、D均错误。综上,正确选项为B。
【解析】
1. 浮力变化分析:
驱逐舰在海洋和长江中均漂浮,根据漂浮条件:
$ F_{浮}=G_{舰} $
已知忽略驱逐舰自重变化,即$ G_{舰} $不变,所以驱逐舰受到的浮力$ F_{浮} $不变,故A错误,B正确。
2. 吃水深度变化分析:
由阿基米德原理$ F_{浮}=\rho_{液}gV_{排} $,变形得$ V_{排}=\frac{F_{浮}}{\rho_{液}g} $。
因为$ F_{浮} $不变,$ \rho_{海水}>\rho_{江水} $,即$ \rho_{液} $减小,所以$ V_{排} $增大。
吃水深度是指驱逐舰浸入液体的深度,$ V_{排} $增大说明浸入水中的体积变大,因此吃水深度变大,故C、D错误。
综上,答案选B。
【答案】
B
【知识点】
物体漂浮条件、阿基米德原理
【点评】
本题结合实际场景考查浮沉条件与阿基米德原理的综合应用,核心是抓住“漂浮时浮力等于重力”这一关键,再通过阿基米德原理推导排开液体体积的变化,进而判断吃水深度。题目难度适中,需要学生熟练掌握相关原理的内容及应用逻辑。
【难度系数】
0.6
9. 圆柱体先后放入密度为$\rho_1$和$\rho_2$的两种液体中,均处于漂浮状态,如图所示.圆柱体在两液体中所受浮力依次是$F_1$和$F_2$,则 (

A.$\rho_1 > \rho_2$,$F_1 > F_2$
B.$\rho_1 < \rho_2$,$F_1 < F_2$
C.$\rho_1 < \rho_2$,$F_1 = F_2$
D.$\rho_1 > \rho_2$,$F_1 = F_2$
D
)A.$\rho_1 > \rho_2$,$F_1 > F_2$
B.$\rho_1 < \rho_2$,$F_1 < F_2$
C.$\rho_1 < \rho_2$,$F_1 = F_2$
D.$\rho_1 > \rho_2$,$F_1 = F_2$
答案
D
解析
【分析】
首先,明确物体漂浮的核心条件:漂浮时物体所受浮力等于自身重力。由于是同一个圆柱体,其重力保持不变,因此在两种液体中受到的浮力$F_1$和$F_2$都等于圆柱体的重力,即$F_1=F_2$,据此可先排除选项A、B。
接着结合阿基米德原理分析液体密度:根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,在浮力相等、$g$为定值的情况下,排开液体的体积越小,对应液体的密度越大。从图中可观察到,圆柱体在密度为$\rho_1$的液体中排开液体的体积更小,因此$\rho_1>\rho_2$,最终确定正确选项。
【解析】
1. 比较浮力大小:
因为圆柱体在两种液体中均处于漂浮状态,根据物体漂浮条件:漂浮时物体所受浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G$。
由于是同一个圆柱体,其重力$G$不变,所以$F_1 = G$,$F_2 = G$,因此$\boldsymbol{F_1 = F_2}$。
2. 比较液体密度大小:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,变形可得$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$。
已知$F_1 = F_2$,$g$为常量,从图中可知圆柱体在$\rho_1$液体中排开液体的体积$V_{排1}$小于在$\rho_2$液体中排开的体积$V_{排2}$,即$V_{排1}<V_{排2}$。
将条件代入公式:$\rho_1=\frac{F_1}{gV_{排1}}$,$\rho_2=\frac{F_2}{gV_{排2}}$,因为$F_1=F_2$且$V_{排1}<V_{排2}$,所以$\boldsymbol{\rho_1>\rho_2}$。
综上,$\rho_1 > \rho_2$,$F_1 = F_2$,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
1. 物体漂浮条件
2. 阿基米德原理
【点评】
本题是漂浮条件与阿基米德原理的综合应用,解题关键是抓住“同一圆柱体重力不变”的隐含条件,先通过漂浮条件快速判断浮力关系,再结合排开液体的体积,利用阿基米德原理推导液体密度的大小关系,属于基础题型,侧重对核心原理的理解与应用。
【难度系数】
0.7
首先,明确物体漂浮的核心条件:漂浮时物体所受浮力等于自身重力。由于是同一个圆柱体,其重力保持不变,因此在两种液体中受到的浮力$F_1$和$F_2$都等于圆柱体的重力,即$F_1=F_2$,据此可先排除选项A、B。
接着结合阿基米德原理分析液体密度:根据$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,在浮力相等、$g$为定值的情况下,排开液体的体积越小,对应液体的密度越大。从图中可观察到,圆柱体在密度为$\rho_1$的液体中排开液体的体积更小,因此$\rho_1>\rho_2$,最终确定正确选项。
【解析】
1. 比较浮力大小:
因为圆柱体在两种液体中均处于漂浮状态,根据物体漂浮条件:漂浮时物体所受浮力等于自身重力,即$F_{浮}=G$。
由于是同一个圆柱体,其重力$G$不变,所以$F_1 = G$,$F_2 = G$,因此$\boldsymbol{F_1 = F_2}$。
2. 比较液体密度大小:
根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{液}gV_{排}$,变形可得$\rho_{液}=\frac{F_{浮}}{gV_{排}}$。
已知$F_1 = F_2$,$g$为常量,从图中可知圆柱体在$\rho_1$液体中排开液体的体积$V_{排1}$小于在$\rho_2$液体中排开的体积$V_{排2}$,即$V_{排1}<V_{排2}$。
将条件代入公式:$\rho_1=\frac{F_1}{gV_{排1}}$,$\rho_2=\frac{F_2}{gV_{排2}}$,因为$F_1=F_2$且$V_{排1}<V_{排2}$,所以$\boldsymbol{\rho_1>\rho_2}$。
综上,$\rho_1 > \rho_2$,$F_1 = F_2$,对应选项D。
【答案】
D
【知识点】
1. 物体漂浮条件
2. 阿基米德原理
【点评】
本题是漂浮条件与阿基米德原理的综合应用,解题关键是抓住“同一圆柱体重力不变”的隐含条件,先通过漂浮条件快速判断浮力关系,再结合排开液体的体积,利用阿基米德原理推导液体密度的大小关系,属于基础题型,侧重对核心原理的理解与应用。
【难度系数】
0.7
10. 一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有$160 \mathrm{g}$煤油溢出;将其轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有$180 \mathrm{g}$水溢出,已知煤油的密度是$0.8 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$,则物块在水中静止时的状态及物块的密度分别是 (
A.下沉,$1.1 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
B.漂浮,$0.85 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
C.悬浮,$1.0 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
D.漂浮,$0.90 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
D
)A.下沉,$1.1 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
B.漂浮,$0.85 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
C.悬浮,$1.0 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
D.漂浮,$0.90 × 10^3 \mathrm{kg/m}^3$
答案
D
解析
【分析】
首先,根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于排开液体的重力($F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$)。通过对比物块在煤油和水中排开液体的质量,可判断物块在两种液体中的状态:
1. 若物块在煤油中漂浮或悬浮,浮力等于物块重力,那么在水中也会漂浮或悬浮,排开液体质量应相等,但题目中排开水的质量(180g)大于排开煤油的质量(160g),因此物块在煤油中一定是下沉状态,此时物块体积等于排开煤油的体积。
2. 计算排开煤油的体积得到物块体积后,假设物块完全浸没在水中,计算理论排开水的质量,与实际排开水的质量对比,判断物块在水中的状态:实际排开水的质量小于理论值,说明物块在水中漂浮,此时物块重力等于排开水的重力,即物块质量等于排开水的质量。
3. 最后利用密度公式计算物块密度,结合状态判断选项。
【解析】
步骤1:计算排开煤油的体积
已知$m_{排煤油}=160\mathrm{g}$,$\rho_{煤油}=0.8\mathrm{g/cm^3}$,由$\rho=\frac{m}{V}$得:
$V_{排煤油}=\frac{m_{排煤油}}{\rho_{煤油}}=\frac{160\mathrm{g}}{0.8\mathrm{g/cm^3}}=200\mathrm{cm^3}$
因为物块在煤油中下沉,所以物块体积$V_{物}=V_{排煤油}=200\mathrm{cm^3}$
步骤2:判断物块在水中的状态
若物块完全浸没在水中,排开水的质量应为:
$m_{排满水}=\rho_{水}V_{物}=1\mathrm{g/cm^3}×200\mathrm{cm^3}=200\mathrm{g}$
而实际排开水的质量$m_{排水}=180\mathrm{g}<200\mathrm{g}$,说明物块在水中未完全浸没,处于漂浮状态。
步骤3:计算物块的质量和密度
物块在水中漂浮,根据漂浮条件$F_{浮}=G_{物}$,即$m_{排水}g=m_{物}g$,所以$m_{物}=m_{排水}=180\mathrm{g}$
物块的密度:
$\rho_{物}=\frac{m_{物}}{V_{物}}=\frac{180\mathrm{g}}{200\mathrm{cm^3}}=0.9\mathrm{g/cm^3}=0.9×10^3\mathrm{kg/m^3}$
综上,物块在水中静止时漂浮,密度为$0.9×10^3\mathrm{kg/m^3}$。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理;物体浮沉条件;密度计算
【点评】
本题需灵活结合阿基米德原理与浮沉条件,通过对比排液质量判断物体状态,是浮力与密度综合的典型题型,关键在于准确分析物体在两种液体中的受力与浸没情况。
【难度系数】
0.6
首先,根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于排开液体的重力($F_{浮}=G_{排}=m_{排}g$)。通过对比物块在煤油和水中排开液体的质量,可判断物块在两种液体中的状态:
1. 若物块在煤油中漂浮或悬浮,浮力等于物块重力,那么在水中也会漂浮或悬浮,排开液体质量应相等,但题目中排开水的质量(180g)大于排开煤油的质量(160g),因此物块在煤油中一定是下沉状态,此时物块体积等于排开煤油的体积。
2. 计算排开煤油的体积得到物块体积后,假设物块完全浸没在水中,计算理论排开水的质量,与实际排开水的质量对比,判断物块在水中的状态:实际排开水的质量小于理论值,说明物块在水中漂浮,此时物块重力等于排开水的重力,即物块质量等于排开水的质量。
3. 最后利用密度公式计算物块密度,结合状态判断选项。
【解析】
步骤1:计算排开煤油的体积
已知$m_{排煤油}=160\mathrm{g}$,$\rho_{煤油}=0.8\mathrm{g/cm^3}$,由$\rho=\frac{m}{V}$得:
$V_{排煤油}=\frac{m_{排煤油}}{\rho_{煤油}}=\frac{160\mathrm{g}}{0.8\mathrm{g/cm^3}}=200\mathrm{cm^3}$
因为物块在煤油中下沉,所以物块体积$V_{物}=V_{排煤油}=200\mathrm{cm^3}$
步骤2:判断物块在水中的状态
若物块完全浸没在水中,排开水的质量应为:
$m_{排满水}=\rho_{水}V_{物}=1\mathrm{g/cm^3}×200\mathrm{cm^3}=200\mathrm{g}$
而实际排开水的质量$m_{排水}=180\mathrm{g}<200\mathrm{g}$,说明物块在水中未完全浸没,处于漂浮状态。
步骤3:计算物块的质量和密度
物块在水中漂浮,根据漂浮条件$F_{浮}=G_{物}$,即$m_{排水}g=m_{物}g$,所以$m_{物}=m_{排水}=180\mathrm{g}$
物块的密度:
$\rho_{物}=\frac{m_{物}}{V_{物}}=\frac{180\mathrm{g}}{200\mathrm{cm^3}}=0.9\mathrm{g/cm^3}=0.9×10^3\mathrm{kg/m^3}$
综上,物块在水中静止时漂浮,密度为$0.9×10^3\mathrm{kg/m^3}$。
【答案】
D
【知识点】
阿基米德原理;物体浮沉条件;密度计算
【点评】
本题需灵活结合阿基米德原理与浮沉条件,通过对比排液质量判断物体状态,是浮力与密度综合的典型题型,关键在于准确分析物体在两种液体中的受力与浸没情况。
【难度系数】
0.6
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