【浮力原理与应用】
1. 浮力是由于流体(如水或空气)对物体上下表面的压力差产生的力,根据阿基米德原理,任何完全或部分浸入流体中的物体都会受到一个向上的浮力,其大小等于物体所排开的流体重量。在王刚同学的例子中,“石头在水中可能不受浮力作用”是基于观察现象的猜想,属于科学探究的“猜想与假设”阶段。
2. 气泡在水中上升过程中,所处的深度减小,因此根据液体压强公式P=ρgh,气泡受到的液体压强会变小。同时,由于浮力与物体在流体中排开的体积和流体密度有关(F 浮 = ρ 液 gV 排),随着气泡上升,其所处的水的密度不变,但排开水的体积增大,所以浮力也会变大。
3. 盐水浓度的区分方法中,A、B、D 选项都是合理的。密度计可以直接测量盐水的密度,而浓度大的盐水密度大;木块在盐水中浸入的体积越小,说明盐水的浮力越大,即密度越大;用天平和量筒可以测量质量和体积,进而计算密度。而C选项不合理,因为盐水的导电性虽然与浓度有关,但灯泡亮度取决于电流和电阻,而并非直接与盐水浓度成正比。
4. 气泡上升过程中,其外部水的压强减小,导致气泡体积变大,根据浮力公式,浮力与物体在流体中排开的体积成正比,所以浮力也变大。而气泡内部气体压强随高度降低而减小,因此气泡内的气体压强变小。
5. 轮船无论在哪个海域,都处于漂浮状态,根据漂浮条件,浮力始终等于船的重力,因此浮力不变。但北大西洋的海水密度一般大于印度洋,所以当船从北大西洋驶向印度洋时,由于浮力不变,船会稍微上浮,因此ρ1 > ρ2。
6. 玩具青蛙在水中漂浮,在另一种液体中下沉,这表明它在水中受到的浮力等于其重力,而在其他液体中浮力小于重力,所以水中受到的浮力较大。
7. 鸡蛋在盐水中悬浮,浮力等于重力,方向向上。图中F2方向向上,与重力平衡,因此是浮力的方向。
8. 重为5N的物体,体积为600cm³,若完全浸入水中,根据浮力公式,F 浮 = ρ 水 gV 排,浮力会大于5N,因此物体会上浮并最终漂浮,浮力等于重力,即F 浮 = 5N。
9. 实心铅块密度大于石蜡油和水,但小于水银,所以铅块会沉在石蜡油和水的界面处,因此选B。
10. 铁桶和铁球质量相等,浸没在水中,由于排开的水体积相同,浮力相等。但由于铁球体积小于铁桶,铁桶浸没时会沉得更深,绳子的拉力更大,所以F1 > F2。
11. 由图5可知,铅笔在甲杯液体中倾斜,说明受到的浮力不足以使其竖直平衡,因此在乙杯液体中铅笔竖直,说明浮力更大,所以B正确。
12. 气球悬浮在水中,浮力与重力平衡。轻轻触碰气球可能导致气球体积变化,如果体积增大,浮力变大;如果体积减小,浮力变小;如果体积不变,浮力不变。因此D正确。
13. 图13中,两个鱼缸注满水,上面鱼缸中的鱼排开的水体积等于下面鱼缸中鱼和水位上升的总体积,所以浮力相等,但是水位上升的鱼缸中,鱼受到的浮力有一部分转移给了上升的水,因此鱼受到的浮力会变小。
这些题目涵盖了浮力的基本概念、阿基米德原理的应用、浮力与物体状态的关系、液体压强变化、浮力与物体体积及液体密度的关系,以及浮力在实际生活中的实例分析。通过这些问题,我们可以深入理解浮力在物理学中的重要性和各种情况下的应用。