将金属块挂在弹簧测力计下端,先后浸没在水和酒精中,金属块静止时弹簧测力计的示数如图中甲、乙所示.则下列关于金属块的几个物理量计算正确的是( )
分析:
(1)物体浸没在液体中受到浮力、重力、拉力作用,其关系是:G=F_浮+F_拉,根据物体浸没在不同液体中重力相等计算出排开液体的体积,即物体体积;(2)根据阿基米德原理计算出物体浸没在水中受到的浮力;
(3)根据G=F_浮+F_拉,计算出物体的重力;
(4)根据密度计算公式ρ=$\frac {m}{V}$计算出物体密度.
据解答逐项判断即可.
解答:
(1)物体浸没在液体中受到浮力、重力、拉力作用,其关系为G=F_浮+F_拉,
浸没在水中:G=F_浮1+F_拉1,浸没在酒精中:G=F_浮2+F_拉2,
即F_浮1+F_拉1=F_浮2+F_拉2,
又由阿基米德原理F_浮=ρ_液gV_排,
ρ_水gV_排+F_拉1=ρ_酒精gV_排+F_拉2,
1.0×10_kg/m_×10N/kg×V_排+2N=0.8×10_kg/m_×10N/kg×V_排+2.2N,
V_排=1×10_m_,
物体完全浸没,故V_物=V_排=1×10_m_,故选项C错误;
(2)在水中受到的浮力F_浮=ρ_液gV_排=1.0×10_kg/m_×10N/kg×1×10_m_=1N,故选项A错误;
(3)浸没在水中时,重力G=F_浮1+2N=1N+2N=3N,
质量m=$\frac {G}{g}$=$\frac {3N}{10N/kg}$=0.3kg;故B错误;
(4)物体的密度ρ=$\frac {m}{V}$=$\frac {0.3kg}{1×10_m}$=3×10_kg/m_,故选项D正确.
故选D.
点评:
本题考查了对视重法测浮力、阿基米德原理、重力公式、密度公式的理解和灵活运用能力,有些难度,灵活运用公式是解题的关键.
小明在溪边捡到一个形状不规则的漂亮小石块,拿在手里沉甸甸的,他想测出小石块的密度,但手边只有弹簧秤,于是他找来一根细线和一个盛有水的烧杯,进行了如下实验(g取10N/kg):
将小石块悬挂在弹簧秤下,示数如左图所示,则小石块的重量为N;
小石块浸没到水中后,弹簧秤的示数如图所示,此时小石块在水中所受的浮力为N.
分析:
根据每一个大格和每一个小格代表的示数,读出弹簧测力计的示数.
小石块浸入水中,石块受到重力、拉力、浮力作用,重力=拉力+浮力,根据浮力大小判断拉力大小.
知道浮力、液体密度,根据阿基米德原理求出物体排开液体的体积,即物体的体积.
知道质量和体积,根据密度公式求出密度.
根据阿基米德原理判断浮力大小变化,再根据平衡力作用,求出弹簧测力计的变化.
解答:
解:(1)每一个大格代表1N,每一个小格代表0.2N,弹簧测力计测得小石块的重力G=2.6N.
(2)小石块慢慢浸入水时,受到重力、拉力、浮力作用,重力=拉力+浮力,根据阿基米德原理,液体的密度不变,排开液体的体积增大,浮力增大,重力不变,弹簧测力计的拉力变小.
如图,小石块浸没到水中后,弹簧秤的示数为1.6N,
F_浮=G-F_拉=2.6N-1.6N=1N.
故答案为:2.6;1
点评:
本题考查了固体密度的测量,固体的质量和体积都不是由天平和量程测量的,而是利用测量重力求质量,利用物体在空气中测量重力,浸没在水中测量拉力,求出浮力,根据阿基米德原理求出体积,这种间接测量的方法给解题带来难度.
如图所示,石块的质量为g,在乙图中石块受到的浮力为N,在丙图中弹簧测力计的示数为N,石块的体积为cm_,密度为g/cm_(保留一位小数).(g取10N/kg)
分析:
(1)根据重力计算公式:G=mg,已知石块的重力,m=$\frac {G}{g}$,求出质量.
(2)物体受到的浮力等于物体的重力和物体浸没在水中弹簧测力计的示数之差,根据F_浮=G-F_示求出物体所受浮力;
(3)物体浸没在液体中和沉没在水底受到的浮力相等;所以弹簧秤的示数与图乙的示数相同.
(4)水的密度是一个常量,等于1.0×10_kg/m_,铅块排开水的体积就等于铅块自身的体积,根据阿基米德原理,F_浮=G_排=ρ_液V_排g,求出石块的体积.
解答:
解:(1)∵G=mg,可得
m=$\frac {G}{g}$,已知G=0.54N,g=10N/kg,
∴m=$\frac {0.54N}{10N∕kg}$=0.054kg=54g;
故答案为:54;
(2)∵F_浮=G-F_示,G=0.54N,F_示=0.34N,
∴F_浮=0.54N-0.34N=0.2N
故答案为:0.2;
(3)物体浸没在液体中和沉没在水底受到的浮力相等;所以弹簧秤的示数与图乙的示数相同.F_示=0.34N,
所以,丙图中弹簧测力计的示数为0.34N.
故答案为:0.34;
(4)根据阿基米德原理,F_浮=G_排=ρ_液V_排g
∴V_排=$\frac {F_浮}{ρ_水g}$,已知,F_浮=0.2N,ρ_水是一个常量:1.0×10_kg/m_,g=10N/kg,
∴V_排=$\frac {0.2N}{1.0×10_kg∕m_×10N∕kg}$=0.2×10_m_=20cm_
∴V_石=20cm_
石块的密度:ρ=$\frac {m}{V}$=$\frac {54g}{20cm}$=2.7g/cm_.
故答案为:20;2.7.
点评:
解答此题的关键是我们要知道实验法测浮力的方法和浮力的计算,是一道好题,浮力的知识是中考必考的一个知识点,需要掌握.
在北京奥运会上获得比赛前三名的选手都将挂上既体现奥运理念,又体现中华民族特色的奖牌--用一种玉石制作然后分别镀上金、银、铜而成的奖牌.小阳是个爱动脑筋的孩子,当他得到一小块制作奥运奖牌余下的玉石材料后,立即着手利用家里的弹簧秤测这种材料的密度.请你和小阳一起来完成测量过程.(g取10N/kg)
(1)如图甲所示用细线拴住玉石块,用弹簧秤测出其所受重力,这时弹簧秤示数是N,从而可计算出玉石块的质量.
(2)如图乙所示让玉石块完全浸入水中,从图中弹簧秤的示数可计算出玉石块所受的浮力是N.
分析:
(1)弹簧测力的读数需要认清分度值;
(2)根据称重法测浮力的方法F_浮=G-F_示得出;
(3)石块的质量可由重力除以g得出,物体的体积等于浸没时排开水的体积,根据V_排= $\frac {F_浮}{ρ_水g}$得出,然后根据ρ=$\frac {m}{V}$求出玉石的密度.
解答:
解:(1)弹簧秤示数即玉石的重力G=3.6N;
玉石的质量m=$\frac {G}{g}$=$\frac {3.6N}{10N/kg}$=0.36kg.
(2)玉石块所受的浮力F_浮=G-F_示=3.6N-2.8N=0.8N.
(3)玉石的体积等于玉石排开水的体积V=V_排=$\frac {F_浮}{ρ_水g}$=$\frac {0.8N}{1.0×10_kg/m_×10N/kg}$=0.8×10_m_;
玉石的密度ρ=$\frac {m}{V}$=$\frac {0.36kg}{0.8×10_m}$=4.5×10_kg/m_.
故答案为:3.6;0.8;4.5×10_.
点评:
此题考查的主要是根据浮力测量物体密度的方法.难点在于玉石体积的测量上.
用如图所示的器材做测定某种液体密度的实验,已知量筒的单位为毫升、烧杯、量筒中是同种液体,g值取10N/kg,根据图中给出的数据,求:
(1)物块的质量.
(2)物块浸没在液体中受到的浮力.
分析:
(1)根据重力和质量的关系式G=mg,导出m=$\frac {G}{g}$,计算质量;
(2)重力差法计算浮力:F_浮=G-G′.(其中G是物体在空气中所重力,G′是物体浸没在液体中时测力计示数.)
(3)根据阿基米德原理:F_浮=ρ_液gV_排,导出ρ_液=$\frac {F_浮}{gV_排}$,计算密度.
解答:
解:
(1)因为G=mg
所以:m=$\frac {G}{g}$=$\frac {2N}{10N/kg}$=0.2kg;
(2)F_浮=G-G′=2N-1N=1N;
(3)V=200cm_-100cm_=100cm_=10_m_;
F_浮=ρ_液gV_排,
ρ_液=$\frac {F_浮}{gV_排}$=$\frac {1N}{10N/kg×10_m}$=1×10_kg/m_.
答:(1)物块的质量是0.2kg;(2)物块浸没在液体中受到的浮力是1N;(3)液体的密度是1×10_kg/m_.
点评:
物理计算题要求记清公式,公式的单位统一,按四步法书写步骤:原始公式、导出公式、带单位代入数据、得数.
小聪家最近正在装修,爸爸去订了纯铜电线,并带回了样品.小聪用手弯曲点线,感到很硬.他猜想,这种电线未必如商家所言是纯铜制成.小聪想帮助爸爸鉴别材料的真实性:他觉得只要测出电线金属芯的密度就知道了.于是他找来了一根细棉线,一只水槽,并装上足够多的纯净的水,另外再选择了其它一种器材他只测取了两个数据,加上自己已有的一些知识,然后进行了一些简要的计算就作出了判断.
请你帮小聪完成主要的实验步骤:
A.从绝缘皮中抽出金属芯,弯曲成一团,用细线系好
B.测出金属芯在空气中的 {_ _};
C.测出金属芯浸没在水中(未与杯底和杯壁接触)的 {_ _};
D.将水的密度ρ_水作为常数,利用上面的测量数据计算,比较得出结论.
分析:
解决此题要结合密度公式m=ρv及其变形公式进行分析计算,知道利用弹簧测力计测量浮力的方法.
解答:
解:当弹簧测力计稳定后,读出示数F$_1$,此时弹簧的拉力等于物体的重力,所以金属芯在空气中的重力G=F$_1$;
金属芯浸没在水中后,受到竖直向下的重力,竖直向上的弹簧拉力和水的浮力,在三个力的作用下平衡,此时弹簧的示数为F$_2$,所以物体受到的浮力F=F$_1$-F$_2$;
故答案为:重力G,浮力F.
点评:
解决此类问题要结合相关的物理知识进行分析解答.
用弹簧秤、量筒做测定某种物块和液体密度的实验,如图所示,物块浸没在液体中受到的浮力为( ).
分析:
测力计在空气中的示数减去在液体中的示数就等于物体所受浮力.
解答:
解:F_浮=G-G_视=1.96N-0.98N=0.98N.
答:物体受到的浮力为0.98N,所以选B.
点评:
本题考查利用重力差法求物体的浮力,利用浮力公式求液体密度,本题重在考查测力计和量筒的使用及其读数,本题的难点是各个公式的变形及其应用.
小刚同学用一个弹簧测力计、一个金属块、两个相同的烧杯(分别装有一定量的水和盐水),对浸在液体中的物体所受的浮力进行了探究,如图所示探究过程及有关数据.(g取10N/kg)
物体完全浸没在盐水中所受的浮力是N
分析:
应通过图①⑤,利用称重法来求出物体完全浸没在盐水中时所受的浮力大小.
解答:
解:图⑤中物体完全浸没在盐水中,此时的浮力F_浮盐水=G-F_拉=5N-2.7N=2.3N;
点评:
本题主要考察称重法的运用.