小明在购买氢气球时 浮力等于重力时 ,如此重复,上下运动 那么他上下往复运动的范围是多少啊 给个概念值就行

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>>>一质量为M的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F始终保持不变,..
一质量为M的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F始终保持不变,气球在运动过程中所受阻力仅与速率有关,重力加速度为g.现欲使该气球以同样速率匀速上升,则需从气球吊篮中减少的质量为(  )A.2(M-Fg)B.M-2FgC.2M-FgD.0
题型:单选题难度:中档来源:江苏
匀速下降时,受到重力Mg,向上的浮力F,向上的阻力f,根据共点力平衡条件Mg=F+f&&&&&&&&& ①气球匀速上升时,受到重力(M-△m)g,向上的浮力F,向下的阻力f,根据共点力平衡条件(M-△m)g+f=F& ②由①②式解得△m=2(M-Fg)故选A.
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据魔方格专家权威分析,试题“一质量为M的探空气球在匀速下降,若气球所受浮力F始终保持不变,..”主要考查你对&&共点力的平衡&&等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下:
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因为篇幅有限,只列出部分考点,详细请访问。
共点力的平衡
共点力:作用在物体的同一点,或作用线相交于一点的几个力。 平衡状态:物体保持匀速直线运动或静止叫平衡状态,是加速度等于零的状态。 共点力作用下的物体的平衡条件:物体所受的合外力为零,即∑F=0,若采用正交分解法求解平衡问题,则平衡条件应为:∑Fx=0,∑Fy=0。 解决平衡问题的常用方法:隔离法、整体法、图解法、三角形相似法、正交分解法等。 图解法分析分力与合力的关系:当两个分力成一定的夹角α(α&180。)时,增大其中一个分力或使两个分力都增大,合力的变化情况如何呢?这个问题可以用数学公式推导分析,也可以用函数图像数形结合分析,但最简捷有效的方法是图解法。为了便于分析合力的变化,设,借助辅助参考圆来进行分析。如图所示,F1、F2的共点在圆心,而且开始时F1、F2的合力为F,大小恰好为圆的半径。(1)当保持力F2不变,只增大F1时,如图所示,合力,的大小可能出现三种情况:减小、不变或增大,即 。我们可以得到这样的结论:当两个力F1、F1夹角α保持不变,在增大其中一个分力时,它们的合力大小可能减小、不变或增大。&(2)当两个分力F1、F2都增大时,如图所示,合力F 的大小也有可能出现三种情况:减小、不变或增大,即,我们也可以得到这样的结论:当两个力F1、F2夹角α保持不变,在同时增大两个分力时,它们的合力F大小可能减小、不变或增大。整体法与隔离法:(1)整体法:当只涉及研究系统而不涉及系统内部某些物体的力和运动时,一般可采用整体法。运用整体法解题的基本步骤是: ①明确研究的系统和运动的全过程; ②画出系统整体的受力图和运动全过程的示意图; ③选用适当的物理规律列方程求解。 (2)隔离法:为了弄清系统(连接体)内某个物体的受力和运动情况,一般可采用隔离法。运用隔离法解题的基本步骤是: ①明确研究对象或过程、状态; ②将某个研究对象或某段运动过程、某个状态从全过程中隔离出来; ③画出某状态下的受力图或运动过程示意图; ④选用适当的物理规律列方程求解。隔离法和整体法常常需交叉运用,从而优化解题思路和方法,使解题简捷明了。受力分析的一般顺序: (1)明确研究对象,研究对象可以是质点、结点、物体、物体系。 (2)找出所有接触点。 (3)按顺序分析物体受力。一般先分析场力(重力、电场力、磁场力等不接触力).再依次对每一接触点分析弹力、摩擦力。 (4)找出每个力的施力物体。(防“多”分析力) (5)看受力与运动状态是否相符。(防“漏”力、 “错”力) (6)正确画出受力图。注意不同对象的受力图用隔离法分别画出,对于质点和不考虑力对物体的形变和转动效果的情况,可将各力平移至物体的重心上,即各力均从重心画起。受力分析的步骤:第一步:隔离物体。隔离物体就是把被分析的那个物体或系统单独画出来,而不要管其周围的其他物体,这是受力分析的基础。第二步:在已隔离的物体上画出重力和其他已知力。重力是一个已知力,可首先把它画出来。另外,物体往往在重力及其他主动力作用下才与其他物体产生挤压、拉伸以及相对运动等,进而产生弹力和摩擦力,所以还要分析其他主动力。第三步:查找接触点和接触面。就是查找被分析物体与其他物体的接触点和接触面。弹力和摩擦力是接触力,其他物体对被分析物体的弹力和摩擦力只能通过接触点和接触面来作用,这就是说寻找物体所受的弹力(拉力、压力、支持力等)和摩擦力只能在被分析物体与其他物体相接触的点和面上找。查找接触点和接触面要全,每个接触点或面上最多有两个力(一个弹力,一个摩擦力)。第四步:分析弹力(拉力、压力、支持力等)。在被分析物体与其他物体的接触处,如果有形变(挤压或拉伸),则该处就有弹力,反之则没有。在确定弹力存在以后,其方向就比较容易确定了。第五步:分析摩擦力。摩擦力分静摩擦力和滑动摩擦力,它们的产生条件是两物体接触处不光滑,除挤压外还要有相对滑动的趋势或相对滑动。因此分析接触面上有无摩擦力,首先要看接触面是否光滑(这是题目中的已知条件),其次看有无弹力,然后再进行摩擦力的判断:接触面上有相对滑动时有滑动摩擦力,其大小,方向跟物体的相对运动方向相反;接触面上无相对滑动但有相对滑动趋势时有静摩擦力,它的大小和方向总是跟迫使物体产生相对滑动趋势的外力有关。受力分析中的技巧: (1)研究对象的受力图,通常只画出根据性质命名的力,不要把按效果分解的分力或合力分析进去,受力图完成后再进行力的合成或分解。 (2)区分内力和外力。对几个物体的整体进行受力分析时,这几个物体间的作用力为内力,不能在受力图中出现;当把某一物体单独隔离分析时,原来的内力变成了外力,要画在受力图上。 (3)在难以确定物体的某些受力情况时,可先根据 (或确定)物体的运动状态,再运用平衡条件或牛顿运动定律来判定未知力。也就是说在分析物体受力时要时刻结合研究对象所处的运动状态,同时对不易确定的力。可结合牛顿第三定律来分析其反作用力是否存在以及方向如何等情况。
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387569432424108744352132377377338461有关浮力的问题,大大帮帮忙吧``````_百度知道
有关浮力的问题,大大帮帮忙吧``````
为什么??原因是什么?3为什么轮船从河里驶如芡涨稗寡织干戴袍海里??2氢气球被放飞后什么情况下不破裂?麻烦各位大大了,浮力不变1氢气球飞到高空时会破裂吗,唉````教教我吧?,我脑子不好使?
可是我不能理解,第2题的答案是升讵曰纲赶蕺非简馁到一定的高度后下降我知道这些题目的全部答案,我想知道为什么,下降到一定的高度后在上升
提问者采纳
直到停下来,由于浮力大于重力,停下来时,当达到浮力等帘岷赤晃俦浩幅秦于重力的那个告诉时,即浮起一些;p水g可知,总有一个高度时,它受到的浮力就不变.轮船不论在海里还是在河里都是漂浮在水面上的,使得气球受到的浮力小于重力,气球本身具有保持向下运动的惯性,但停下来是重力大于浮力,只要它本身重力不变,所以气球接着继续下降1,当超过气球的承受能力就爆了,只要漂浮,所以气球受到的浮力减小,空气的密度会增大,高空中的空气密度小,正好相反,所以气球受到的浮力又会大于重力。3,气球就这样在重力等于浮力的这个高度附近不停的做上下往复运动.1,气球排开气体的体积不变,由于液体密度不同,使得气球受到的浮力增大,所以气球又会向下运动,从海里行驶到河里,气球受到的浮力会继续变小,轮船受到的浮力就等于其重力,在到达这个高度时,但气球的重力不变,气球的重力等于浮力.会 因为越高气压越小,其排开水的体积变小,所以根据V排=F浮&#47。只是由于海水的密度大于河水的密度,在一个高度做上下往复运动. 如果气球材质能承受的压强差在允许的范围内就不会破,所以气球又会向上运动------,气球内部压强大于外界气压,但再上升空气的密度会更小,最终会停下来,所以从河里行驶到海里,密度变大,气球是向上运动的,但高度减小,由于气球是向下运动的,气球向下做减速运动,所以达到这个高度后气球由于惯性还会上升一段距离,所以气球会向上做减速运动。2,吃水深度会变小。气球在上升,要沉下一些
提问者评价
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其他6条回答
如果气压差在气球材质强度允许的范围薮懔操剿鬲济厄烧内就不会破..会
因为高空空气稀薄,而船的重力不变?3,至于原因1.,气球内部压强大于外界气压.不用说了吧,就爆咯2.因为船没有沉下去(说明浮力等于重力).
会,因为气压变小了外界气压恒定因为船重力不变,而G=F浮
1.因为气球里的气体的密度大于高空的空气的密度2.气漏掉了,因为内外压强差变小了3.因为轮船的重力没变要使轮船在竖直方向上平衡的话一定要浮力等于重力所以浮力是不变的
一、两个原因 1 氢气球之所以会上升是因为氢气的密度比空气要低,而到了高空,空气更为稀薄,气球内外部的压力差别更大,气球会逐渐膨胀以至爆炸 2 因为高空气温降低,促使气球爆炸 前者是主要原因,后者是次要原因。二、我认为当气球内外压强相等或在气球能承受的压强范围内是不会爆炸的,原因同“一”。三、物体处于漂浮,浮力等于重力 所以浮力不变 只是在海里和河里轮船的下沉深度不同
1,会,因为材料在低温情况下韧性降低,会变的很脆,容易破裂。2,使用高硬度的合金材料。3,船的浮力不变,但是排开水的体积变了。
1:氢气球在上升过程中,空气越来越稀薄,气压也越来越小,气球要保持内外压强平衡就回越胀越大,气球的材质有它的受力极限,当气球膨胀到超过这个极限,它就会破裂2,给它挂点东西3,你在解决船和水的问题时,要盯着船的质量看,只要质量不变,船在不同密度的液体中所受到的浮力都一样(船沉了就另当别论),只是船的吃水线变了(河里多一些)
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初二物理上册浮力测试题(带答案)
编者按:本网小编为大家收集发布了初二物理试题:初二物理上册浮力测试题(带答案),希望对大家有所帮助。
初二物理上册浮力测试题(带答案)
一、知识概述
(1)知道浸在液体里的物体要受到一个向上的浮力,知道浮力产生的原因;
(2)会用弹簧秤测量物体受到的浮力的大小,理解阿基米德原理,会用阿基米德原理计算浮力有关的题目。
二、重难点知识精析
(一)浮力的大小与阿基米德原理
1、浮力大小的测量。用一个弹簧测力计测出一个物体在空气中的重力G,再将物体浸入液体中,读出弹簧测力计的示数F&,则前后两次的读数之差就是物体在该液体中受到的浮力,即F浮=G-F&.
2、阿基米德原理:浸在液体中所受到的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力,这就是阿基米德原理。
3、浮力的计算:阿基米德原理用公式表示为:F浮=G排或F浮=&液V排g
公式中符号的意义及单位:F浮&浮力&N;&液&液体的密度&kg/m3;V排&物体排开液体的体积&m3.
在已知液体的密度和物体排开液体的体积时,可用这个公式计算出物体受到的浮力。
例1、一均匀实心物体,挂在弹簧测力计下,称得其重力为G=19.6N,当把物体没入水中后,弹簧测力计的读数减小到F&=9.8N,求:
(1)该物体没入水中时所受到的浮力F浮=?
(2)该物体的密度&=?
解析:由弹簧测力计先后两次读数G和F&可求物体受到的浮力F浮=G-F&。进而先根据G=mg求出物体的质量 ,再由阿基米德原理的数学表达式F浮=&液gV排,求出 ,由于此物体是浸没于水中,所以 ,最后根据 来求物体的密度。
(1)F浮=G-F&=19.6N-9.8N=9.8N
由于物体浸没于水中,所以
说明:F浮=G-F&是求物体所受浮力的一种方法,通常叫做&测量法&,F浮=&液gV排是求物体所受浮力的另一种方法,通常叫做&公式法&,而且它们的两个变式: 常用于计算液体的密度; 常用于在知道V排与V物的大小关系时,计算物体的体积V物,进而做物体密度&物等的计算。
本题第(2)问,显然可利用 ,来计算物体的密度更为简单:
例2、一容积为4.5m3的气球,里面充满氢气,已知球壳的质量为800g,不计球壳的体积,问至少用多大的力拉住才能使其不至升空?(&空气=1.29kg/m3, &氢气=0.09kg/m3,取g=10N/kg)
气球在空气中要受到浮力,球内氢气和球壳要受到重力,设所求拉力为F,对气球作如图所示的受力分析,依题意应有,F浮=G氢气+G壳+F.
G壳=m壳g=0.8kg&10N/kg=8N
G氢气=&氢气gV球=0.09kg/m3&10N/kg&4.5m3=4.05N
F浮=&空气gV球=1.29kg/m3&10N/kg&4.5m3=58.05N
则:F= F浮-G氢气-G壳=58.05N-4.05N-8N=46N
即:至少需要46N的力拉住它才能使其不至升空。
说明:当物体受到几个力的作用,对它进行受力分析并作出受力分析图,可以直观地表示出几个力的大小与方向关系,通常运用力的平衡的知识,再进行求解。本题中,氢气球受到的竖直向上的浮力F浮,应与它受到竖直向下的氢气的重力G氢气,球壳的重力G壳和所需最小拉力F这三个力的合力平衡,从而得到F浮-G氢气-G壳。
例3、一木块浮在水面上时,有 体积露出水面,将该木块放入另一液体中,静止时有 体积浸在液体中,求木块和另种液体的密度。
依题意画出两种情况下的木块状态图,图甲中,木块浮在水面上,木块所受到的重力应等于木块受到的水的浮力即:G=F浮(水)展开: 。图乙中,木块受到的重力也等于木块所受液体的重力,G=F浮(液),展开
说明:浮力问题中,应用物体漂浮或悬浮时G=F浮建立等量关系求解的题目占有极大的比例。本题是一个典型代表,解答这类题目,依题意画出状态图,建立物体受力平衡的方程式求解,是解题的一般方法,有的题目,还需要依题建立方程组来求解。
例4、今有一质量为386g,体积为30cm3的金质球,求它在下列情况下所受到的浮力:
(1)在盛有足够深水的容器中静止时;
(2)在盛有足够深水银的容器中静止时。(&金=19.3&103kg/m3,&水银=13.6&103kg/m3,取g=10N/kg)
解析:解答本题,不可盲目套用公式F浮=&液gV排,因为虽然&金&&水, &金&&水银,但此金质球是否在水和水银中静止时都下沉至容器底,并不由&金与&水,&水银的相对大小来决定,而是取决于金质球的平均密度。
(1)因为&球&&水,所以此球在水中应下沉,在盛有足够深的盛水容器中静止时,球浸没在水中V排(水)=V球,
故球所受水的浮力:
(2)因为&球&&水银,所以此球在水银中自然静止时应处于漂浮状态,故球所受水银的浮力:
说明:(1)解答物理问题要结合特定物理情景,具体问题,具体分析,不可生搬硬套,乱用物理公式。
(2)本题第二问求浮力,运用的是前面提到的①实验法F浮=G-F&②公式法F浮=&液gV排,③压力差法F浮=F向上-F向下之外的第四种方法,不妨称之为&平衡法&,即当物体漂浮或悬浮时有F浮=G.
一、选择题
1、体积相等的木块和铝块投入水中,静止后木块浮在水面而铝块沉到水底,它们所受到的浮力分别为F木和F铝,其大小比较,正确的是( )
A.F木&F铝               B.F木
C.F木=F铝               D.都有可能
2、一个木块浮在烧杯的水面上,若向水中加入适量盐后拌匀,则木块受到的浮力F浮和木块的V排大小变化是( )
A.F浮增大,V排减小          B.F浮增大,V排不变
C.F浮不变,V排减小          D.F浮不变,V排不变
3、把质量相等的木块、蜡块和铁块同时投入某一液体中,静止后三者所受浮力相等,已知&木=0.6&103kg/m3,
&蜡=0.9&103kg/m3,&酒精=0.8&103kg/m3,&盐水=1.05&103kg/m3, &水银=13.6&103kg/m3)则所投入的液体是( )
A.酒精                B.水
C.盐水                D.水银
4、一空心铝球,置于水面以下松手后,将( )
A.由于是铝制成的,所以一定会下沉
B.由于是空心的,所以一定会上浮
C.既然已置于水面以下,所以一定会悬浮
D.不能肯定其浮沉
5、某物体漂浮在水面上,露出水面部分的体积占总体积的 ,若将该物体放入酒精中,静止时将(&酒精=0.8&103kg/m3)( )
A.漂浮在酒精面上            B.悬浮在酒精中
C.下沉至盛酒精的容器底         D.无法判断其位置
6、体积为0.05cm3的救生圈重100N,体重为400N的人在使用这个救生圈时,会( )
A.人或圈可以部分露出水面
B.人和圈没入水中后恰悬浮在水中
C.人和圈会一起在水中下沉
D.要作出正确的判断,尚需要知道人的体积的大小
7、先将一圆柱形铁挂在弹簧测力计下,然后将铁块浸没到水中,先后两次弹簧测力计的读数之差在数值上等于( )
A.铁块受到的浮力
B.铁块对水产生的压力
C.铁块上、下两个表面所受水的压力差
D.铁块排开水受到的重力
8、下列物体是依靠空气浮力而上升的是( )
A.氢气球               B.三国时代的&孔明灯&
C.风筝                D.直升飞机
9、甲、乙两个平底试管,装适量砂子后,试管和管内砂子的质量之和两者相等,但甲试管粗而乙试管较细,把它们口朝上放入水中均浮在水面上,对此时的两个试管,下列说法正确的是( )
A.它们排开水的体积相等        B.水对管底的压力相等
C.水对管底的压强相等         D.水对它们的浮力相等
10、如图所示,甲、乙、丙三图中,实心物体A、B均处于静止状态,且它们的质量相等,但A的密度小于B的密度,下列关于A、B两物体所受的浮力和它们排开液体的体积的大小关系的说法正确的是( )
A.甲图中,物体A、B受到的浮力相等,A、B排开液体的体积也相等
B.乙图中,物体A、B对绳向下的拉力相等,A、B排开液体的体积也相等
C.丙图中,物体A、B受到的浮力相等,A排开水的体积比B排开酒精的体积小
D.三图中,物体A、B受力均平衡
1、F浮=&水gV排,对木块V排
2、F浮=&液gV排,水中加盐拌匀后,溶液密度增大了,木块应向上浮起一些。
3、水银密度比三种物块密度都大,则三者均在水银中漂浮,F浮= G物= m物g,
4、球在水中的浮沉情况不取决于&铝,而取决于空心球的平均密度&球与&水的大小关系。
5、F浮= G物,即 ,故物体在酒精中悬浮。
6、人的密度接近水的密度,人浸入水中时也要受到水的浮力,本题极易错选B,认为F浮=&水gV圈=500N=G人+G圈,关键是忘了人也受浮力。
7、A、D易知正确,C要从浮力产生的原因来判断,B要考虑一对相互作用力大小是相等的。
8、C、D利用的是升力,与浮力是有区别的,请查阅相关网页。
9、甲、乙均浮在水面上,则浮力大小等于其重力大小,F浮=&液gV排,可知甲、乙排开水的体积相同,但甲试管较粗故浸入水中深度小一些,管底受到水的压强就小一些。
10、乙中两物体均浸没,则V排=V物,但&B&&A?mA=mB故VB
第1题答案错误! 正确答案为 B
第2题答案错误! 正确答案为 C
第3题答案错误! 正确答案为 D
第4题答案错误! 正确答案为 D
第5题答案错误! 正确答案为 B
第6题答案错误! 正确答案为 A
第7题答案错误! 正确答案为 ABCD
第8题答案错误! 正确答案为 AB
第9题答案错误! 正确答案为 ABD
第10题答案错误! 正确答案为 ACD
二、填空题
11、如图所示,在弹簧测力计下挂一个由均匀材料制成的实心物体A,当物体A在空气中静止时,弹簧测力计的示数为F1;当物体A浸没在盛有某种液体的圆柱形容器中静止时,弹簧测力计的示数为F2.已知圆柱形容器的底面积为S(壁厚不计),物体浸没在液体中后比未浸入液体前,容器内液面上升的高度为h.则:
(1)物体A的体积V物=____________________________;
(2)物体A的密度&物=____________________________;
(3)液体的密度&液=____________________________.
12、如图甲所示,木块漂浮在水面上时,量筒内水面对应的刻度是V1;图乙所示为当木块上放一小金属块时,水面对应的刻度是V2;图丙所示为将小金属块取下慢慢沉入筒底时,水面对应的刻度为V3;请你用V1,V2,V3,&水,g写出下列各物理量的表达式
(1)金属块的体积V=___________
(2)金属块受到的重力G=___________
(3)金属块的密度&=___________
12、(1)V3-V1
(2)&水g(V2-V1)
13、底面积为100cm2的圆柱形容器内装有适量的液体,将其竖直放置在水平桌面上,把木块A放入容器内的液体中,静止时,木块A有五分之一的体积露出液面,此时液体的深度为20cm.如果在木块A上放一个金属块B,木块A恰好没入液面,如图所示,已知木块A的体积是250cm3,质量为160g,g=10N/kg.求:
(1)金属块B受到的重力;
(2)木块A恰好没入液面时,液体对容器底的压强.
13、(1)0.4N
14、如图所示,水平桌面上放一个厚度不计的平底圆柱形玻璃杯,它的底面积为3&10-4m2,高为10cm,质量为0.3kg,问:
(1)玻璃杯对桌面的压强多大?
(2)把玻璃杯口朝上放入水银槽内,往杯内缓慢添加某种矿石粉,当矿石粉达到杯内一半时,杯口恰好与水银面相平,该矿石粉密度多大?(&水银=13.6&103kg/m3)
14、(1)104Pa
(2)7.2&103kg/m3
F浮=G杯+G矿,即
15、如图,将边长为a的实心正方体木块轻轻放入装满水的溢水杯中,设水的密度为&水,木块静止时,从杯中溢出水的质量为m.根据以上条件,求出五个与木块有关的物理量。(木块面积、体积除外)
15、已知正方体木块边长为a,即可得面积S=a2,体积V=a3.
已知木块浮在水面,且排出水的质量为m,则可求:
①木块漂浮时受到的浮力F浮=mg.
②根据漂浮条件有G木=F浮=mg.
③根据浮力产生的条件,可求木块底部受到水的支持力F= F浮=mg.
④由G木=m木g可求得m木=m.
⑤由V木=a3,m木=m,根据
⑥由漂浮现象,根据F浮=&水gV排可求得
⑦将木块全部压入水中需要用的力F=&水ga3-mg.
⑧木块浮在水面时,木块底部受到的压强
一、中考要求
本章是力学中的重要章节之一,也是中考命题的主要内容,在各省市的中考物理试卷中,考查本章内容的题目较多,一般占到3&8分,个别试卷占到十余分。因学习本章知识和解题过程中,要用到前面几章学过的知识,对推理和分析能力的要求也较高,所以,学习本章节要结合复习前面的知识进行,注意培养分析问题和理论推理的能力。对本章内容的命题多数都比较难,能出到2&3题,而且以计算题形式出现的比例较大,今后中考中,考查阿基米德原理,物体浮沉条件及压强等知识综合运用的计算题是个热点。
二、中考真题回放
例1、(广西)把一小球放入盛满酒精(&酒精=0.8&103kg/m3)的溢水杯中,它沉入容器底部,从杯中溢出8g酒精,若将该小球放入盛满水的溢水杯中,它漂浮在水面上,从杯中溢出水的质量( )
A.大于8g            B.等于8g
C.小于8g            D.无法判断
解析:小球放入酒精中沉入容器底部,它受酒精对它的浮力小于小球的重力,即G排m酒精=8g.本题易错选B,这是由于没有正确分析出浮力关系所致,则应选A.
例2、(全国物理竞赛题)小明在一根均匀木杆的一端缠绕少许铅丝,使得木杆放在液体中可以竖直漂浮,从而制成一支密度计,将它放入水中,液面到木杆下端的距离为16.5再把它放到盐水中,液面到木杆下端的距离为14.5cm.如果所用铅丝的体积极小,可以忽略,小明测得的盐水密度是多少?
解析:本题看起来条件很少,似乎很难下手,但你一旦注意题目中的两种情况皆为漂浮?立即抓最简单的力平衡式,再具体分析各力,问题即可迎刃而解。
设密度计的横截面积为S,密度计在水中的浮力:
F浮=&水gV排=&水gh水S
密度计在盐水中的浮力:
F浮&=&盐水gV排&=&盐水gh盐水S
∵F浮=G, F浮&=G
∴F浮= F浮&
即:&水gh水S=&盐水gh盐水S
例3、如图所示,在大盆中盛有水,水面上漂着一个小烧杯,烧杯中放着一个小物块,试分析在下列情况下,把小物块拿出来再放入大盆中的水里后,水面高度怎样变化?
(1)小物块的密度小于水的密度(&物&&水)
(2)小物块的密度等于水的密度(&物=&水)
(3)小物块的密度大于水的密度(&物&&水)
解析:这三种情况下,小物块放入水中静止后会漂浮、悬浮或沉底。无论哪些情况,要判断水面高度的变化,其中就是要判断水面下的总体积,它包括水的体积和没入水中的物体体积之和,其具体思路如下:
可见,通过判断水中所有物体所受到的总浮力的变化情况,即可判定水面的高度变化。
(1)若&物&&水,物块漂浮,总浮力不变,水面高度不变;
(2)若&物=&水,物块悬浮,总浮力不变,水面高度不变;
(3)若&物&&水,物块沉底,总浮力减小,水面高度降低。
思考题:一小块冰漂浮在水面上,当它全部熔化后,水面高度怎样变化?
冰块漂浮时,F浮=G冰,冰全部熔化后,变成&水球&(即水制小球),其密度等于液体(水)的密度,在水中呈悬浮状态,F浮=G水球,可见它所受到的浮力不变,液面高度不变。
例4、一个实心小球先后放入盛有足够多的水和足够多的酒精的两个容器中,小球受到的浮力分别是0.9N和0.8N,酒精的密度为0.8&103kg/m3.
(1)分析小球在水中和在酒精中的浮沉状态。
(2)小球的密度。
解析:(1)假设小球在水中和在酒精中都不沉底(即漂浮或悬浮),根据二力平衡的条件有,小球在水中和在酒精中所受的浮力,都等于小球的重力,则浮力相等。
这与题设条件相矛盾,所以小球在水中和在酒精中至少有一次是沉底的。
又假设小球在水中和在酒精中都不漂浮在液面上(即悬浮或沉底),根据阿基米德原理,有
F水=&水gV排水=&水gV球F酒=&酒gV排酒=&酒gV球
这与题设条件相矛盾,所以小球在水中和在酒精中至少有一次是漂浮在液面上。由以上分析可知,小球在水中和在酒精中只能是一次漂浮而另一次沉底;
又因为&水&&酒,所以小球在水中一定是漂浮,在酒精中一定是沉底。
(2)因为小球在水中漂浮,在酒精中沉底,根据二力平衡的条件和阿基米德原理,有
F水=G球=&球gV球F酒=&酒gV球酒=&酒gV球
法国的蒙格尔费兄弟从袅袅上升的炊烟得到启示,他们把浓烟装进糊制的大纸袋中,做成了最早的热气球。
1783年9月的一天,兄弟俩让热气球携带着一只羊、一只鸭、一只鸡,升到了450m的高空&&两个月后,他们首次乘热气球成功升到900m的高度,开辟了人类航空的历史。
日,法国学者理查得利用性能更好的氢气球上升到了2000m的高度&&
以后,科学家们用密闭式吊舱代替过去使用的敞开式吊舱,使人乘气球到达了二万多米的高度。
随着科学技术的发展,无人气球探测器代替了有人驾驶的气球。气球上携带着各种仪器,可以把得到的资料用无线电波及时发回地面。
(1)最早的热气球是谁制作的?热气球的成功制作是从哪里获得&灵感&的?
(2)法国学者理查得做成的世界上第一个氢气球,体积是620m3,该气球在地面附近受到的浮力约多大?(空气的密度为1.29kg/m3)
(3)在节日里氢气球飘向高空,越来越小,逐渐看不见了。设想,气球最后可能怎样。根据你所学的物理知识作出预言,并简述理由。
(1)法国的蒙格尔费兄弟袅袅上升的炊烟
(2)F浮=&空气&gV=1.29kg/m3&620m3&10N/kg=7998N
(3)有两种可能。一种可能是因高空中的气体逐渐稀薄,压强降低,气球上升过程中,球内压强大于球外压强,气球不断膨胀,最后&爆炸&破裂。另一种可能是因高空的空气较稀薄,气球上升过程中所受浮力逐渐减小,当浮力等于重力时,气球上升的速度最大。然后,浮力小于重力,气球开始向上做减速运动。在气球的速度为零之后,又加速下落,浮力逐渐变大,当气球通过浮力等于重力的位置后,浮力大于重力,气球开始做向下的减速运动。在气球的速度减为零之后,又开始加速上升。如此反复,气球使在浮力等于重力这一特殊位置附近上下往复运动。
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