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相等
大于
小于
B
不变
小于
液体的密度
自身的重力
排开液体的体积
将金属块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数$F$
​${\frac {Gρ_{水}}{G-F}}$​
大一些
【分析】
首先思考浮力大小的判断依据,根据阿基米德原理,浮力大小与排开气体的密度和排开的体积有关。氢气球和空气球体积相同,释放前排开空气的体积等于自身体积,所以排开空气体积相同,空气密度和g不变,因此浮力相等。接着根据物体浮沉条件分析:物体上浮时,浮力大于重力;物体浮不起来(处于下沉或静止状态)时,浮力小于重力,由此可以判断氢气球和空气球的浮力与重力的关系。
【解析】
1. 根据阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{空气}gV_{排}$,体积相同的氢气球和空气球,释放前排开空气的体积$V_{排}$等于各自的体积,即$V_{排}$相同,空气的密度$\rho_{空气}$和重力加速度g均不变,因此二者所受空气浮力相等。
2. 根据物体浮沉条件:当物体所受浮力大于自身重力时,物体上浮,所以氢气球上浮是因为它所受浮力大于自身重力;当物体所受浮力小于自身重力时,物体下沉或浮不起来,因此空气球浮不起来是因为它所受浮力小于自身重力。
【答案】
相等;大于;小于
【知识点】
阿基米德原理;物体浮沉条件
【点评】
本题考查阿基米德原理和物体浮沉条件的基础应用,需明确浮力大小的影响因素以及物体浮沉的判断依据,属于基础题。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆物体浮沉条件:物体沉底时,密度大于液体密度,浮力小于重力;物体漂浮时,密度小于液体密度,浮力等于重力。先分析生汤圆沉底的状态,可知生汤圆密度大于水的密度,浮力小于重力。再看煮熟的汤圆,受热膨胀体积变大,质量不变,根据密度公式$\rho=\frac{m}{V}$,密度会变小,此时汤圆漂浮在水面,结合漂浮条件可知浮力等于重力。由此对比选项,就能得出正确结论。
【解析】
生汤圆沉在水底,说明生汤圆的密度大于水的密度,此时浮力小于重力;煮熟后汤圆受热膨胀,体积变大,质量不变,根据$\rho=\frac{m}{V}$可知其密度变小,小于水的密度,因此漂浮在水面上。根据物体漂浮条件,漂浮时物体受到的浮力等于自身重力。所以煮熟的汤圆密度比生汤圆小,受到的浮力等于重力。
【答案】
B
【知识点】
物体浮沉条件、密度的计算
【点评】
本题结合生活实例考查物体浮沉条件与密度知识的应用,需通过汤圆的体积变化分析密度改变对浮沉状态的影响,明确漂浮时浮力与重力的关系,属于基础概念应用题。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先判断轮船在长江和东海中的状态,可知轮船始终处于漂浮状态;接着回忆物体漂浮的条件,漂浮时物体受到的浮力等于自身的重力;最后明确轮船的重力大小是不变的,由此可推断出浮力的变化情况。
【解析】
轮船在长江与东海中均处于漂浮状态,根据物体漂浮条件:$F_{浮}=G_{物}$。由于轮船自身的重力大小保持不变,因此它受到的浮力大小不变。
【答案】
不变
【知识点】
物体漂浮条件
【点评】
本题考查物体漂浮条件的实际应用,解题关键是明确轮船在不同液体中始终保持漂浮状态,其重力不变则浮力不变。
【难度系数】
0.8
【分析】
首先回忆物体浮沉的核心条件:当物体所受浮力大于重力时上浮,等于重力时悬浮,小于重力时下沉。然后逐个分析每个情境:
1. 新鲜鸡蛋在清水中下沉,直接根据下沉的浮沉条件判断浮力与重力的大小关系;
2. 清水中加盐,液体的成分改变,密度增大,鸡蛋浮力增大而上浮,这里是通过改变液体的密度来改变浮沉;
3. 潜艇充水或排水时,自身的总重量发生变化,从而改变重力与浮力的大小关系实现浮沉,这是改变自身重力;
4. 橡皮泥捏成盒子形状,体积变大,排开液体的体积增加,浮力增大从而上浮,这是改变排开液体的体积。
【解析】
1. 根据物体浮沉条件,物体下沉时,受到的浮力小于自身重力,所以新鲜鸡蛋放入清水中下沉,是因为浮力小于重力;
2. 在清水中加入食盐并搅拌,液体的密度增大,鸡蛋受到的浮力随之增大,当浮力大于重力时鸡蛋上浮,这是通过改变液体的密度的方法来改变物体的浮沉;
3. 潜艇停留在海水中某一深度时,浮力不变,通过向水舱充水,自身总重力增大,重力大于浮力时下沉;从水舱排水,自身总重力减小,重力小于浮力时上浮,这是通过改变自身的重力的方法来改变物体的浮沉;
4. 橡皮泥捏成团时排开液体的体积小,浮力小于重力下沉;捏成盒子形状后,排开液体的体积增大,浮力大于重力就能浮在水面,这是通过改变排开液体的体积的方法来改变物体沉浮的。
【答案】
<;液体的密度;自身的重力;排开液体的体积
【知识点】
物体浮沉条件、改变浮沉的方法
【点评】
本题结合多个生活中的常见实例,考查物体浮沉条件的应用以及改变物体浮沉状态的不同方式,需要准确区分不同场景下改变浮沉的具体方法,侧重对基础知识的理解与实际运用能力。
【难度系数】
0.8
【分析】
本题是利用称重法测浮力结合阿基米德原理来测量不规则金属块的密度。解题思路如下:
1. 对于实验步骤补充:首先已测出金属块重力$G$,接下来需利用称重法获取金属块受到的浮力,因此要将金属块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数$F$,通过$G$和$F$可算出浮力;推导密度表达式时,先由重力求出金属块质量,再根据阿基米德原理由浮力求出金属块体积,最后代入密度公式$\rho=\frac{m}{V}$推导得出密度表达式。
2. 对于实验反思:弹簧测力计的示数变化量等于金属块受到的浮力,根据阿基米德原理,在水的密度一定时,金属块体积越大,受到的浮力越大,弹簧测力计的示数变化就越明显,所以金属块体积应选大一些。
【解析】
(1) ② 根据称重法测浮力的原理,需将金属块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数$F$;
③ 金属块的质量$m=\frac{G}{g}$,金属块浸没在水中时受到的浮力$F_{浮}=G-F$,由阿基米德原理$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$,且金属块浸没时$V_{排}=V_{物}$,可得金属块的体积$V=\frac{G-F}{\rho_{水}g}$。将$m$和$V$代入密度公式$\rho=\frac{m}{V}$可得:
$\rho=\frac{\frac{G}{g}}{\frac{G-F}{\rho_{水}g}}=\frac{G\rho_{水}}{G-F}$。
(2) 弹簧测力计的示数变化量等于金属块受到的浮力,由$F_{浮}=\rho_{水}gV_{排}$可知,在水的密度一定时,金属块的体积越大,受到的浮力越大,弹簧测力计的示数变化就越明显,因此金属块的体积应该大一些。
【答案】
(1) ② 将金属块浸没在水中,读出弹簧测力计的示数$F$;③ $\frac{G\rho_{水}}{G-F}$
(2) 大一些
【知识点】
称重法测浮力、阿基米德原理、密度的计算
【点评】
本题考查利用称重法结合阿基米德原理测量不规则固体的密度,重点在于理解实验原理并推导密度表达式,同时考查对实验现象影响因素的分析,注重物理知识在实验中的应用。
【难度系数】
0.6