把一个木球放入盛满酒精的溢水杯中,溢出50g酒精;若将此木球从酒精中取出,擦干后放入盛满水的溢水杯中,则溢出的质量是(ρ_木=0.6×10_kg/m_,ρ_酒精=0.8×10_kg/m_)( )
分析:
由题知,木块的密度小于酒精和水的密度,放入酒精或水中将漂浮,受到的浮力等于木块重,也等于排开酒精或水的重,再根据重力公式分析质量关系.
解答:
解:∵ρ_木<ρ_酒精,
∴木块在酒精面上将漂浮,
∴木块受到酒精的浮力:
F_浮=G_木=G_排=m_排g;--------①
∵ρ_木<ρ_水,
∴木块在水面上漂浮,
∴木块受到水的浮力:
F_浮′=G_木=G_排′=m_排′g;---------②
由①②可知木块排开酒精和水的质量(溢出的质量):
m_排=m_排′=50g.
故选A.
点评:
本题考查了学生对阿基米德原理、物体漂浮条件的掌握和运用,将漂浮条件和阿基米德原理结合使用(F_浮=G_木=G_排)是本题的关键.
将重为4N,体积为6×10_m_的物体投入一个装有适量水的烧杯中,溢出200g水,当物体静止时,下列判断正确的是( )
分析:
知道物体的重,利用重力公式求物体的质量,又知道物体的体积,利用密度公式求物体的密度;
求出了物体的密度,和水的密度比较,根据物体的浮沉条件:放入水中的物体,若ρ_物<ρ_水,物体将上浮至漂浮;若ρ_物=ρ_水,物体将悬浮;若ρ_物>ρ_水,物体将下沉至水底.
解答:
解:∵G=mg=ρVg,
∴物体的密度:ρ=$\frac {G}{Vg}$=$\frac {4N}{9.8N/kg×6×10_m}$≈680kg/m_;
∵ρ<ρ_水,
∴物体在水中将漂浮;
物体在水中受到的浮力:
F_浮=G=4N.
故选C.
点评:
本题考查了密度的计算、重力的计算、浮力的计算、物体的浮沉条件,根据物体的密度与水的密度的大小关系确定物体在水中的状态是本题的关键.
把一金属块浸没在盛满水的杯中时,从杯中溢出20g水,若将该金属块浸没在盛满酒精的杯中时(ρ_酒精=0.8g/cm_),从杯中溢出酒精的质量是( )
分析:
金属块在水中受到的浮力等于它排开的水的重力,根据浮力公式可求金属块的体积;浸入酒精后,金属块的体积不变,根据公式可求在酒精中受到的浮力,也就是排开酒精的重力,进一步求出溢出酒精的质量.
解答:
金属块在水中受到的浮力F_浮水=m_排水g=0.02kg×9.8N/kg=0.196N,
金属块的体积V=$\frac {F_浮水}{ρ_水g}$=$\frac {0.196N}{1.0×10_kg/m_×9.8N/kg}$=2×10-5_m3,
溢出酒精的重力G_排酒=F_浮酒=ρ_酒gV=0.8×10_kg/m_×9.8N/kg×2×10-5_m3=0.1568N,
溢出酒精的质量m=$\frac {G_排酒}{g}$=$\frac {0.1568N}{9.8N/kg}$=0.016kg=16g.
故选A.
点评:
本题考查浮力、体积、排开水的重力、排开水的质量的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是知道前后金属块的体积不变,排开液体的体积等于自身的体积,排开液体的重力等于所受的浮力.
甲、乙两溢水杯放在实验桌上,分别装满水和酒精,酒精的密度为0.8×10_kg/m_.将密度为0.9×10_kg/m_的小球M轻轻放入甲溢水杯的水中,小球M静止时从甲溢水杯中溢出9g的水,将小球M轻轻放入乙溢水杯的酒精中,小球M静止时从乙溢水杯中溢出g的酒精.
分析:
由题知,ρ_水>ρ_球>ρ_酒精,
(1)因为ρ_水>ρ_球,所以小球在水中漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可得F_浮=G_排=G_物,据此求出小球的体积;
(2)因为ρ_球>ρ_酒精,小球在酒精中下沉,根据漂浮条件和阿基米德原理F_浮′=G_排′=ρ_酒精V_排g=ρ_酒精V_球g,据此求出小球排开酒精的质量(溢出的质量).
解答:
解:
由题知,ρ_水>ρ_球>ρ_酒精;
(1)小球M轻轻放入甲溢水杯的水中,小球漂浮,F_浮=G_排=G_物,
所以m_球=m_排=9g,V_球=$\frac {m_球}{ρ_球}$=$\frac {9g}{0.9g/cm}$=10cm_;
(2)小球在酒精中时,下沉,F_浮′=G_排′=ρ_酒精V_排g=ρ_酒精V_球g,
所以m_排′=ρ_酒精V_球=0.8g/cm_×10cm_=8g.
故答案为:8.
点评:
将阿基米德原理F_浮=G_排和漂浮条件F_浮=G_物相结合得出F_浮=G_排=G_物是解本题的关键.
将一实心物体先后投入足量的水和酒精中,物体静止时,所受浮力分别为6N和5N,判定物体在水酒精中的浮沉状态可能是(ρ_酒=0.8×10_kg/m_)( )
分析:
本题可采用假设法求解,可分别假设物体在水中可能处的状态,根据阿基米德原理和物体的浮沉条件可知物体在酒精中的状态,由此可选出可能的情况.
解答:
解:A、B、假设物体在水中漂浮,则由物体的浮沉条件可得,物体重为6N,而在酒精中受到的浮力为5N,故在酒精中应下沉,不能漂浮,故A错、B正确;
C、假设在水中悬浮,则由物体的浮沉条件可得,物体受到的浮力等于物体重为6N,而在酒精中受到的浮力为5N,故在酒精中下沉,不能漂浮,故C错;
D、假设它在水和酒精中都处于沉入底部,全部排开液体的状态,则它受到的浮力分别是:F_水=ρ_水gv、F_酒=ρ_酒gv;
F_水:F_酒=5:4,而现在是6:5,故D错.
故选B.
点评:
当题目中有多个问题相关联时,可以先假设其中一种情况成立,由此再利用所学知识进行推理,可得出另外的情况是否成立.
将质量为90g的物体投入盛有300mL酒精的量筒中($\textit{ρ}$_酒精=0.8×10^{3}kg/m^{3})。物体静止后,酒精液面上升到400mL刻度线处,则该物体在量筒中的情况是( )
分析:
解答:
点评:
本题主要考查对物体浮沉条件的应用分析能力.物体的浮沉主要取决于物体所受浮力与重力之间的大小关系.
将质量为90g的物体放入盛有200ml的酒精量筒中(已知ρ_酒精=0.8×10_ kg/m_),物体静止后,酒精液面上升到300mL刻度线处,则该物体在量筒中的情况是( )
分析:
当浮力大于重力则物体上浮;当浮力小于重力,则物体下沉;当浮力等于重力,则物体处于漂浮或悬浮状态.
已知原来酒精的体积和酒精液面上升到的刻度线,可求出物体排开酒精的体积,根据阿基米德原理(F_浮=G_排=ρ_液gV_排)可计算出物体所受浮力的大小,再根据物体的质量和重力公式(G=mg)可计算出物体自身的重力大小,通过比较浮力跟重力的大小,可判断出物体所处的状态.
解答:
解:物体的质量m=90g=0.09kg,物体的重力为:G=mg=0.09kg×9.8N/kg=0.882N;
物体排开酒精的体积V_排=300mL-200mL=100mL=100cm_=1×10_m_;
物体受到的浮力:F_浮=ρ_液gV_排=0.8×10_kg/m_×9.8N/kg×1×10_m_=0.784N;
∵F_浮<G,
∴物体将沉在量筒底部.
故选A.
点评:
本题主要考查对物体浮沉条件的应用分析能力.物体的浮沉主要取决于物体所受浮力与重力之间的大小关系.
将一物块轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有81g水从大烧杯中溢出;将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,静止后有72g酒精从大烧杯中溢出.已知ρ_酒精=0.8×10_kg/m_,则物块在水中的状态及物块的密度是( )
分析:
先判断物体的密度的大小范围(大于等于水的密度、大于酒精的密度小于水的密度、小于等于酒精的密度),得出物体的密度大于酒精的密度、小于水的密度,从而确定物体在水中漂浮,根据漂浮条件求出物体重,再根据在酒精中受到的浮力求出物体的体积,利用密度公式求物体的密度.
解答:
解:假设ρ_物≥ρ_水,物体将在水中悬浮或下沉在杯底,在酒精中下沉在杯底,此时排开水或酒精的体积相同,根据F_浮=ρ_液v_排g可知受到的浮力关系为5:4,而现在根据F_浮=G_排=G_溢=m_溢g可知浮力关系为9:8,所以ρ_物≥ρ_水不可行;
假设ρ_物≤ρ_酒精,物体将在水中漂浮,在酒精中漂浮或悬浮,这样受到的浮力相等,都等于自重,但是实际受到的浮力不相等,所以ρ_物≤ρ_酒精不可行;
可见物体的密度一定是大于酒精的密度、小于水的密度,所以物体在水中会漂浮,而在酒精中下沉到杯底:
∵物体在水中漂浮,
∴F_浮=G_物=m_物g,
∵F_浮=G_排=G_溢=m_溢g,
∴m_物=m_溢=81g,
∵物体在酒精中下沉,
∴v_物=v_排=$\frac {m_排}{ρ_酒精}$=$\frac {72g}{0.8g/cm}$=90cm_,
物体的密度:
ρ=$\frac {m_物}{v_物}$=$\frac {81g}{90cm}$=0.9g/cm_=0.9×10_kg/m_.
故选D.
点评:
本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、物体浮沉条件的掌握和运用,判断出物体密度的取值范围是本题的关键.
在一个装满水的溢水杯中,轻轻放入一个实心小球后,溢出了100g水,则下列判断正确的是(水的密度为1.0g/cm_)( )
分析:
容器装满水,轻轻放入一小球后,有三种情况:漂浮,F_浮=G_排=G_球;m_排=m_球=100g,V>100cm_;
悬浮:F_浮=G_排=G_球;m_排=m_球=100g,V=100cm_;
下沉:F_浮=G_排<G_球;m_排=100g<m_球,V=100cm_;从中可以得出答案:m_球≥100g
解答:
解:V_排=V_溢=$\frac {m_水}{ρ_水}$=$\frac {100g}{1g/cm}$=100cm_;
轻轻放入小球后,有三种情况:
(1)漂浮:∵F_浮=G_排=G_球;m_排=m_球=100g,由于ρ_球<ρ_水,所以V>100cm_;
(2)悬浮:∵F_浮=G_排=G_球;m_排=m_球=100g,由于ρ_球=ρ_水,所以V=100cm_;
(3)下沉:∵F_浮=G_排<G_球;m_排=100g<m_球,所以V=100cm_;
可见:m_球≥100g,A错;若小球质量大于100g,G_球>G_排=F_浮,将下沉,V=100cm_;
故A、B、D错误;C正确;
故选C.
点评:
分析时要考虑三种情况:漂浮、下沉、悬浮,再利用浮沉条件:F_浮>G,物体上浮(最后漂浮F__浮=G),F_浮<G,物体下沉,F_浮=G,物体悬浮.
一个质量为50g的鸡蛋悬浮在密度为1.02×10_kg/m_的盐水中静止不动,关于鸡蛋此时受到的浮力的大小,下列说法正确的是{_ _}g取10N/kg.
分析:
知道鸡蛋的质量,利用G=mg求鸡蛋重力,再根据物体的悬浮条件求鸡蛋受到的浮力.
解答:
解:
∵鸡蛋悬浮在盐水中,
∴F_浮=G=mg=50×10_kg×10N/kg=0.5N.
故选C.
点评:
本题考查了学生对物体悬浮条件、重力公式的了解与掌握,属于基础题目.
一物体轻放入盛满煤油的烧杯中,溢出重为0.2N的煤油,如果把这物体轻放入盛满水的烧杯中溢出的水重为(煤油的密度ρ=0.8×10_kg/m_)( )
分析:
分三种情况分析:
(1)物体的密度小于或等于煤油的密度,物体将漂浮(或悬浮)在煤油面上、漂浮在水面上,根据阿基米德原理和漂浮(悬浮)条件得出物体受浮力大小;
(2)物体的密度大于煤油的密度小于等于水的密度,在煤油里下沉,在水中漂浮(或悬浮),根据物体的浮沉条件分析物体受浮力大小;
(3)物体的密度大于水的密度,在煤油、水里都下沉,据阿基米德原理分析解答.
解答:
解:(1)当ρ_物≤ρ_煤油,
∵物体在煤油面上漂浮或悬浮,
∴物体受到煤油的浮力:
F$_1$=G_物=G_排1;
∵此时物体在水面上漂浮,
∴物体受到水的浮力:
F$_2$=G_物=G_排2;
∴此时物体受到水的浮力:
F$_2$=F$_1$=0.2N,--------①
(2)当ρ_煤油<ρ_物≤ρ_水,
∵物体在煤油里下沉,
∴物体受到煤油的浮力:
F$_3$<G_物;
∵物体在水面上漂浮(或悬浮),
∴物体受到水的浮力:
F$_4$=G_物;
∴此时物体受到水的浮力:
F$_4$>F$_3$=0.2N,--------②
(3)当ρ_物>ρ_水,
∵物体在煤油里下沉,
∴物体受到煤油的浮力:
F$_5$=ρ_煤油v_排g=ρ_煤油v_物g;
∵物体在水里下沉,
∴物体受到水的浮力:
F$_6$=ρ_水v_排g=ρ_水v_物g;
∵ρ_水>ρ_煤油,
∴此时物体受到水的浮力:
F$_6$>F$_5$=0.2N,--------③
由以上①②③可得
物体受到的浮力:
F≥0.2N,即不小于0.2N.
故选D.
点评:
本题考查了学生对阿基米德原理、物体浮沉条件的掌握和运用,根据物体和液体的密度关系确定物体的浮沉是本题的关键.