第1节 浮力
1 认识浮力
1.下列情景中没有受到浮力的物体是 ( )
A.太空中遨游的“天宫一号”
B.航行的“辽宁舰”
C.下潜的“蛟龙号”
D.上升的热气球
2.关于浮力,下列说法中正确的是 ( )
A.人在空气中不受浮力
B.沉在水底的石块不受浮力
C.只有浮在水面上的物体才受浮力
D.浸入水中的物体受到水的浮力的方向总是竖直向上的
3.乒乓球漂浮在水面上,乒乓球所受浮力的施力物体是 ( )
A.空气 B.乒乓球
C.水 D.盛水的容器
4.如图所示,一个质地均匀的正方体铁块浸没在水中静止,请在图中画出铁块所受力的示意图。(绳上的拉力不为0)
2 称重法测浮力
5.如图所示是认识浮力的探究实验。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下,如图甲所示,物重G= N。
(2)当用手向上托物体时,如图乙所示,手对物体向上的托力F= N。
(3)当物体浸入水中后,如图丙所示。将图丙中实验与图甲、乙对照,说明水对物体也有向上的托力,即浮力。水对物体的浮力F浮= N。
6.两个物体分别挂在弹簧测力计下,将它们同时浸没在水中,发现两个弹簧测力计的示数均不为零,但示数减小值相同。由此可以判断 ( )
A.两个物体一定处在液体中相同深度处
B.两个物体所受的浮力相同
C.在水中时,弹簧测力计示数是相同的
D.在空气中时,弹簧测力计示数是相同的
7.如图甲所示,金属块挂在弹簧测力计下,将金属块慢慢放入水中,弹簧测力计的示数逐渐减小,图乙是弹簧测力计示数与金属块下降距离的关系图象。当金属块浸没在水中时,它受到的浮力为 ( )
A.5 N B.3 N
C.2 N D.1 N
3 浮力产生的原因
8.如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为10 N,上表面受到水向下的压力为4 N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A.4 B.6 N
C.7 N D.14 N
9.如图所示的四个情景中,没有受到浮力的物体是 ( )
10.浸在水中的物体为什么会受到向上的浮力呢 如图所示,某实验小组为探究这个问题,在玻璃圆筒的两端蒙上绷紧程度相同的橡皮膜,将其浸没在水中。
(1)当玻璃圆筒沿水平方向放置时,由于同一液体在同一深度处向各个方向的压强 ,且受力面积相等,所以水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向左和F向右大小相等,水平方向上的合力为0。
(2)当玻璃圆筒沿竖直方向放置时,水对玻璃圆筒两端橡皮膜的压力F向上大于F向下,竖直方向上的合力不为0,方向 。
(3)结合(1)(2)可知浮力产生的原因是 。
11.如图所示,一个边长为10 cm的正方体浸没在水中,下表面距水面30 cm,正方体上表面受到水的压强是 Pa,正方体下表面受到水的压力是 N,正方体受到的浮力是 N。(g取10 N/kg)
12.如图所示,Q为铜制零件,其上部为边长L=0.2 m的立方体,下部为边长l=0.1 m的立方体。Q的下表面与容器底部粘合,且水面恰好与Q上表面相平,则零件所受的浮力为 N。(g取10 N/kg)
4 影响浮力大小的因素
13.(2020台州)如图所示是跳水运动员从入水到露出水面的过程,其中运动员受到水的浮力不断增大的阶段是 ( )
A.①→② B.②→③
C.③→④ D.④→⑤
14.如图所示,把一金属块挂在弹簧测力计下,将其浸没在水中,弹簧测力计的示数为F,若让弹簧测力计的示数变小,下列做法可行的是( )
A.往烧杯里加水
B.往烧杯里加些盐
C.往烧杯里加些酒精
D.把弹簧测力计向上提一些,但金属块不露出水面
15.如图所示,同一物体以两种方式浸没在水中,水对其向上和向下的压力差F甲与F乙的关系为 ( )
A.F甲F乙
C.F甲=F乙 D.条件不足,无法确定
16.如图所示是探究“影响浮力大小因素”的实验过程及数据。
(1)由图甲可知,物体重 N。
(2)如图乙所示,把物体浸没在水中时,弹簧测力计的示数为 3.2 N,物体所受浮力的大小为
N。
(3)分析甲、乙、丙三图所示实验数据可得:物体所受浮力的大小与 有关。
(4)若要探究物体所受浮力的大小与物体的密度是否有关,应选择图中 (填字母)两个物体,并将它们浸没在同种液体中,测出其所受浮力的大小进行比较。
17.学习了浮力知识后,某小组同学继续探究悬挂的物体浸入水中受到浮力时,盛放水的容器对水平面压力的增加量与哪些因素有关。他们选择形状大小相同、质量不同的甲、乙两物体,做了如图所示的实验。实验中他们通过观察物体浸入水中体积的大小来判断物体所受浮力的大小,用台秤示数显示容器对水平面的压力大小。实验过程中水都没有溢出容器。请根据实验现象及相关条件,归纳得出初步结论。
(1)分析比较图中(a)(b)(c)或(d)(e)(f)可得出结论:悬挂的物体浸入水中,
。
(2)分析比较图中(a)(b)和(d)(e)或(a)(c)和(d)(f)可得出结论:悬挂的物体浸入水中,
。
18.张老师在研究浮力产生原因时,做了如下实验,图是由容器A和B构成的连通器,B容器底的中间部分有一个面积为80 cm2的方形孔,将密度为0.6 g/cm3、边长为10 cm的正方体木块放在B容器中,且把容器底的正方形孔密合覆盖,然后向B容器缓慢注入15 cm深的水,发现木块没有上浮,静止在B容器底部。(g取10 N/kg)
(1)求B容器中水对木块压力的大小和方向。
(2)为使B容器中的木块上浮,至少需要在A容器中注入距离B容器底多深的水
第1节 浮力
1.A 2.D 3.C
4.如图所示
5.(1)5 (2)3 (3)2
6.B 用弹簧测力计提着物体,把物体浸没在水中,弹簧测力计的示数会减小,根据F浮=G-F可知,弹簧测力计示数的减小值等于物体受到的浮力大小。
7.C 由图可知,金属块重G=5 N,浸没在水中时弹簧测力计的示数F示=3 N,则金属块浸没在水中时,受到的浮力F浮=G-F示=5 N-3 N=2 N。
8.D 9.A
10.(1)相等
(2)竖直向上
(3)液体对物体上、下两个表面存在压力差
11.2000 30 10
12.60 下部立方体与容器底部粘合,水对其没有产生向上的压力。上部立方体下表面的一部分(与水接触的部分)受到向上的压力,这部分的面积为S=L2-l2=(0.2 m)2-(0.1 m)2=0.03 m2,上部立方体下表面受到水的压强为p=ρ水gL=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.2 m=2000 Pa,由于浮力是物体上、下表面受到的压力差,故F浮=pS=2000 Pa×0.03 m2=60 N。
13.A 14.B 15.C
16.(1)4.2 (2)1 (3)液体的密度 (4)C、D
17.(1)当水不溢出容器时,同一物体受到的浮力越大,容器对水平面压力的增加量越大
(2)当水不溢出容器时,浸入水中的体积相同的不同物体受到的浮力相等,容器对水平面压力的增加量相等,与物体的质量无关
18.(1)木块上表面受到水的压强为p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.15 m-0.1 m)=500 Pa,上表面所受水的压力为F=pS=500 Pa×(0.1 m)2=5 N,方向:垂直上表面向下。
(2)木块的重力为G=mg=ρ木Vg=0.6×103 kg/m3×(0.1 m)3×10 N/kg=6 N,
则为使B容器中的木块上浮,A中所注入的水对木块产生的向上的压力至少为F1=F+G=5 N+ 6 N=11 N,
A容器中水在方形孔处所要产生的压强应为p1===1375 Pa,
因此A容器中的水距离B容器底的深度为h1===0.1375 m=13.75 cm。