第3章 浮力 复习与训练 同步作业 （有答案）

浮力
1. 由不同的物质制成的物体,体积相同时,质量一般　　　　。一般情况下,同一种物质组成的物体,状态不变,质量增大,它的　　　　也增大,质量和体积的比值是　　　　。
2.我们把由某种物质组成的物体的　　　　和它的　　　　　的　　　　　叫作这种物质的密度。其国际单位制中的单位是　　　　　　　,读作　　　　　　,密度只与物质的　　　　　　有关,与物质的质量和体积无关。
3.对同种物质,它的体积变化时,质量也变化,质量与体积成　　　　,即　　　　与　　　　的比值不变,也就是密度不变。
4.漂浮在水面或其他液面上保持平衡的物体称作　　　　　　　　,液体对漂浮在液面的物体产生　　　　　　　的　　　　,称为浮力。浮力的施力物体是　　　　　　　　　　,受力物体是　　　　　　　　　,方向是　　　　　　　的。
5.浸没在水中的物体受到的浮力跟它
相等;漂浮在水中的木块受到的浮力　　　　　它排开的水受到的重力;如果换用其他液体来做上述实验,结论也是一样的,即F浮=　　　　　。这就是著名的　　　　　原理。
6.判断物体的浮沉状态(开始物体浸没在液体中)
(1)方法一:(比较浮力与物体的重力大小)
①F浮　　　　G,下沉。
②F浮　　　　G,上浮,最终漂浮。
③F浮　　　　G,悬浮。
(2)方法二:(比较物体与液体的密度大小)
①ρ物　　　　ρ液,下沉。
②ρ物　　　　ρ液, 上浮,最终漂浮。
③ρ物　　　　ρ液 ,悬浮。
7.浮力产生的原因: 　。
强化训练
易错点 1　利用阿基米德原理和浮沉条件比较浮力大小
1.体积相同而材料不同的四个小球甲、乙、丙、丁静止在容器内的水中,如图所示。这四个小球所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙、F丁,则(　　)
　
A.F甲=F乙 B.F甲C.F乙>F丙 D.F丙>F丁
2.桌面上甲、乙两个圆柱形容器中分别装有水和酒精,实心木球和实心铁球的体积相等,如图所示。水、酒精、木球和铁球的密度分别为ρ水、ρ酒精、ρ木和ρ铁。将木球放入水中、铁球放入酒精中,静止时木球和铁球所受浮力的大小分别为F1和F2。下列判断中正确的是(　　)
A.若ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铁,则F1>F2
B.若ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铁,则F1C.若ρ酒精<ρ木<ρ水<ρ铁,则F1=F2
D.若ρ酒精<ρ木<ρ水<ρ铁,则F13.如图所示,密度为ρ的液体中有体积均为V的A、B、C三个实心物体,A正在向上运动,B静止,C正在向下运动。此刻它们受到的浮力分别为FA、FB、FC,三者的大小关系是　　　　　,请写出B物体所受浮力的表达式FB=　　　　,B物体的密度为　　　　。
[易错点拨] 根据F浮=G排=ρ液gV排可知,液体对物体的浮力大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等无关。在运用阿基米德原理进行浮力大小比较时,要审清题意,当ρ液一样时,可以通过物体排开液体的体积大小来比较浮力大小。当无法确定ρ液和V排大小时,可以运用浮沉条件比较浮力大小,如表所示。
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
F浮>G F浮ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液=ρ物 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物
V排=V物 V排=V物 V排=V物 V排易错点 2　浮力的综合应用
4.木块下面用细线吊一铁块悬浮在水中,如图所示,若细线断了,待木块静止后,水对容器底的压力将(　　)
A.变大 B.变小
C.不变 D.先变大,后变小
5.如图甲所示,边长为10 cm的立方体木块A通过细线与圆柱形容器底部相连,容器中液面与A上表面齐平,从打开容器底部的抽液机匀速向外排液开始计时,细线对木块A的拉力F随时间t的变化图像如图乙所示。木块的密度ρ=0.5×103 kg/m3,容器底面积为
200 cm2,g取10 N/kg。下列说法中正确的是(　　)
A.随着液体的排出,木块受到的浮力不断减小
B.容器中的液体是酒精
C.抽液机每秒钟排出液体的质量是10 g
D.第30 s时,木块露出液面的高度是2 cm
6.底面积为400 cm2、重2 N的薄壁圆柱形容器放在水平地面上,用原长为16 cm的弹簧将边长为10 cm的正方体A的下表面中点与容器底部相连,向容器内加水至A刚好浸没,如图甲所示,此时弹簧长18 cm,A对弹簧的拉力为F1。现打开阀门B缓慢放水,当A对弹簧的作用力大小再次等于F1时关闭阀门B。已知弹簧受力F的大小与弹簧长度的变化量Δx间的关系如图乙所示。不计弹簧的体积和它所受的浮力。求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg)
　
(1)正方体A浸没时受到的浮力。
(2)正方体A的密度。
(3)从开始放水到关闭阀门B,放出水的质量。
[易错点拨] ①物体浮沉条件:通过比较物体受到的浮力和重力的大小关系,判断物体是上浮还是下沉。
②浮力公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排,
压力差法:F浮=F向上-F向下。
易错点 3　液面升降问题
7.将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬浮状态如图所示,在冰块浸入的过程中,台秤的读数将　　　　(填“增大”“减小”或“不变”);在冰块熔化过程中,容器内液面将　　　　(填“上升”“下降”或“不变”),台秤的读数将　　　(填“增大”“减小”或“不变”)。(冰的密度为0.9×103 kg/m3,酒精的密度为0.8×103 kg/m3,整个过程中无液体溢出)
8.如图所示,一块冰漂浮在密度为0.95 g/cm3的液面上,当冰熔化时,液面高度会(　　)
A.上升 B.下降
C.不变 D.条件不足,无法确定
[易错点拨] 要想判断冰熔化之后,液面如何变化,则需要比较冰块排开液体的体积跟冰块熔化成水后的体积大小。冰块未熔化时,若它漂浮在液面上,则所受的浮力与重力相等,即
F浮=G冰;冰块所受的浮力为F浮=ρ液gV排,冰块的重力为G冰=m冰g=m化水g,由此可得V排===。所以物块漂浮在液面上,当ρ液=ρ水时,V化=V排,液面不变;当ρ液>ρ水时,
V化>V排,液面上升;当ρ液<ρ水时,V化1.不同　体积　定值
2.质量　体积　比值　kg/m3　千克每立方米 种类和状态
3.正比　质量　体积
4.浮体　竖直向上　托力　物体所浸入的液体(气体)
浸入液体(气体)的物体　竖直向上
5.排开水的重力　等于　G排液　阿基米德
6.(1)①<　②>　③=
(2)①>　②<　③=
7.浸在液体中的物体受到液体对它向上和向下的压力差
1.B　[解析] 由图知,四个球排开水的体积:V甲2.B　[解析] 设球的体积为V,若ρ木<ρ酒精<ρ水<ρ铁,木球放入水中漂浮,铁球放入酒精中沉底,根据漂浮物体的特点得F1=G木=ρ木Vg,根据阿基米德原理得F2=ρ酒精gV,由于ρ木<ρ酒精,故F1F2。
3.FA=FB=FC　ρVg　ρ
[解析] 由于VA=VB=VC=V,且三个物体都浸没在液体中,则三个物体排开液体的体积相同,大小都为V。根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,它们受到的浮力相等,即FA=FB=FC;由于B物体静止,即悬浮在液体中,故B物体受到的浮力:F浮=G排=ρVg;悬浮的B物体重力与浮力相等,故B的重力大小为GB=ρBVg=ρVg,因此,ρB=ρ。
4.B　[解析] 若细线断了,则铁块下沉,木块上浮最后漂浮在水面上,铁块和木块排开水的总体积变小,液面下降,根据液体压强公式分析液体对容器底的压强变化,再根据F=pS分析水对容器底的压力变化。
5.C　
6.解:(1)正方体A浸没时受到的浮力:F浮=ρ水gV排=ρ水gVA=1.0×103 kg/m3×
10 N/kg×(0.1 m)3=10 N。
(2)弹簧伸长量为18 cm-16 cm=2 cm,由图乙知此时正方体A对弹簧的拉力为F1=3 N,A受到的拉力:F拉=F1=3 N,则A的重力:G=F浮-F拉=10 N-3 N=7 N;由G=mg得,A的质量:m===0.7 kg,则A的密度为ρ===0.7×103 kg/m3。
(3)放水前水的深度为h= 18 cm+10 cm= 28 cm,则容器内水的体积:V水= Sh-VA=
400 cm2×28 cm-(10 cm)3=10200 cm3,打开阀门B缓慢放水,当A对弹簧的作用力大小再次等于F1时,弹簧的压缩量为2 cm,此时正方体A受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力和弹力,则此时物体受到的浮力:F浮'= GA-F弹= 7 N-3 N=4 N,此时正方体A排开水的体积:V排'= == 4×10-4 m3= 400 cm3,正方体A浸入水中的深度:h1= ==
4 cm,容器内水的深度为h'=16 cm-2 cm+4 cm=18 cm,容器内剩余水的体积:V水'=Sh'-V排'=
400 cm2×18 cm-400 cm3=6800 cm3,放出水的体积:V放=V水-V水'=10200 cm3-6800 cm3=3400 cm3;则放出水的质量:m放=ρ水V放=1.0 g/cm3×3400 cm3=3400 g= 3.4 kg。
7.增大　下降　增大
8.B　[解析] 因为冰漂浮于液面上,所以F浮=ρ液gV排=G冰,又因为冰熔化成水后,其质量不变,重力不变,所以G水=ρ水gV化=G冰,可得:ρ液gV排=ρ水gV化,ρ液<ρ水,所以V排>V化,即冰熔化为水的体积小于冰排开液体的体积。因此容器中的液面高度下降。