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1.浮力
浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)向上托起的力称作浮力。
2.方向:竖直向上。
3.产生原因:物体上下表面受到的液体(或气体)的压力差,浮力是液体(或气体)给物体的压力的合力。
强调:不管是上浮的物体,下沉的物体,形状规则或不规则,物体运动或静止,都受到浮力的作用。
桥墩:水对桥墩的底部没有向上的压力,由压力差法知桥墩没有受到向上的浮力。
(2022 衡阳县模拟)2021年12月9日,神舟十三号的航天员在太空做了多个实验。其中一个是乒乓球没入水中浮力消失的实验,对这个现象的解释最准确的说法是( )
A.太空中完全失重状态下,乒乓球的重力为零
B.乒乓球排开了水,但由于在太空中完全失重状态下,水对球没有压力
C.太空中完全失重状态下,水的密度小到零,浮力消失
D.太空中完全失重状态下,排开的水重力为零,浮力消失
【答案】B
【解答】解:太空中失重状态下,乒乓球的重力不会消失,水的密度液不会改变;此时水对放入其中的乒乓球不会产生压力的作用,所以不会产生浮力,故B说法正确。
故选:B。
(2022春 潍城区期中)如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.受到水的压力,但不受浮力
B.不受水的压力,但受浮力
C.既受水的压力,也受浮力
D.不受水的压力,也不受浮力
【答案】A
【解答】解:洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力,故A正确,BCD错误。21cnjy.com
故选:A。
1.内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它排开的液体所受的重力。
2.公式:F浮=G排=ρ液V排g。
由公式可知浮力的大小取决于液体的密度和排开液体的体积。
(1)ρ液是液体密度,不是物体密度。
(2)V排液是物体排开液体的体积,不是液体总体积,也不是物体的总体积。
①物体完全浸入液体中:V排液=V物
②物体部分浸入液体中:V排液(3)浮力只跟ρ液和V排有关,即只跟物体排开的液体受到的重力有关,而与物体浸入液体的深度、物体的形状、质量、密度、重力等无关。www-2-1-cnjy-com
强调:浮力的大小与物体密度,物体的质量,物体所处的深度等因素无关。
(2022春 巴州区校级期中)用如图所示实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水会流入空桶。下列说法正确的是( )
A.当物块浸入装满水的溢水杯中时,水对溢水杯底部的压强将变大
B.根据图中数据可知,实验中物块所受浮力是 1.3N
C.由实验数据可得,浮力大小等于物体排开液体的体积大小
D.若换用酒精代替水进行实验,则 F3 的值将变大(ρ水>ρ酒精)
【答案】D
【解答】解:A、物块浸入装满水的溢水杯中时,溢水杯中液体的深度不变,故水对容器底部的压强不变,故A错误;【版权所有:21教育】
B、根据称重法测量浮力可知,物体所受浮力的大小是F浮=F1﹣F3=2N﹣1.5N=0.5N,故B错误;
C、浮力和体积是不同的物理量,不能比较大小,故C错误;
D、浮力的大小与液体的密度有关,酒精代替水继续实验,由阿基米德原理F浮=ρ液gV排,可知物体所受的浮力减小,根据F浮=G﹣F拉可知此时F3变大,故D正确。
故选:D。
(2022春 新洲区期中)如图所示,我们研究浸没在液体(密度为ρ液)中的长方体,分析它受力的情况。长方体上、下表面的面积为S,上、下表面所处的深度分别记为h1、h2(h2>h1)。下列说法不正确的是( )www.21-cn-jy.com
A.长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡
B.液体对长方体上表面的压力F1=ρ液gh1S
C.长方体上、下表面受到液体对它的压力差为F2﹣F1=ρ液mg(h2﹣h1)
D.浸在液体中的长方体排开的液体所受的重力等于G排=ρ液g(h2﹣h1)S
【解答】解:A、根据相同深度液体向各个方向的压强相等的特点可知,长方体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,则长方体两个相对的侧面所受液体的压力同时作用在长方体上,且大小相等、方向相反、作用在同一条直线上是一对平衡力,故A正确;
B、液体对长方体上表面的压强:p1=ρ液gh1,由p=可知,液体对长方体上表面的压力:F1=p1S=ρ液gh1S,故B正确;
C、液体对长方体下表面的压强:p2=ρ液gh2,由p=可知,液体对长方体下表面的压力:F2=p2S=ρ液gh2S,因此长方体上、下表面受到液体对它的压力差:F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液gh1S=ρ液g(h2﹣h1)S,故C错误;
D、由浮力产生的原因可知,物体受到的浮力:F浮=F2﹣F1=ρ液g(h2﹣h1)S,由阿基米德原理可知,浸在液体中的长方体排开的液体所受的重力:G排=F浮=ρ液g(h2﹣h1)S,故D正确。
故选:C。
有关浮力的分析与计算
1.阿基米德原理:F浮=G排=ρ液V排g。
2.称重法:F浮=G物-F,其中F为物体浸入液体时弹簧测力计的读数。
注意:称重法分析浮力时需注意测力计的示数不是浮力的大小而是拉力的大小。
3.平衡条件法:F浮=G物,一般指物体在液体中处于悬浮或漂浮状态。
4.浮力产生原因:F浮=F-F;
(2022 十堰模拟)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象,下列说法中正确的是( )
A.分析图象可知,圆柱体重力是14N
B.圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是6N
C.圆柱体的体积是7.5×10﹣4m3
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
【答案】D
【解答】解:A、由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,
此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知圆柱体的重力为:G=F拉=12N,故A错误;
B、从h=7cm开始,弹簧测力计示数不变,说明此时圆柱体已经浸没在水中,对圆柱体受力分析可知圆柱体受到的浮力为:F浮=G﹣F拉=12N﹣4N=8N,故B错误;
C、由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得:
V排===8×10﹣4m3,
因为物体是全部浸没,所以V物=V排=8×10﹣4m3,故C错误;
D、由公式G=mg可求出圆柱体的质量:m===1.2kg,
圆柱体的密度为:ρ物===1.5×103kg/m3,故D正确。
故选:D。
(2022 沂南县二模)如图所示为2022年3月18日我国航母山东舰驶过台湾海峡,维护台海地区的和平稳定,山东舰上的舰载机歼﹣15最大飞行速度是2916km/h,约为音速的2.4倍。
(1)正常巡航时,山东舰要与护卫舰保持一定距离,避免两船相撞,这是因为两船之间水流流速大,压强 (选填“大”或“小”)。
(2)若歼﹣15以最大飞行速度在距离台湾486km的空域巡航,理论上 min可以达到台湾上空。
(3)如果山东舰满载时排水量为6万吨,山东舰满载时受到的浮力是 N。(g=10N/kg)
【答案】(1)小;(2)10;(3)6×108。
【解答】解:(1)山东舰要与护卫舰相距较近距离航行,两船之间的水流速快压强小,两侧水流速慢压强大,会形成向内的压强差,容易发生两船相撞;
(2)由v=可知,所需时间:t===h=10min;
(3)山东舰满载时的排水量:m排=6×104×103kg=6×107kg,
由阿基米德原理可知,满载时山东舰所受的浮力:F浮=G排=m排g=6×107kg×10N/kg=6×108N。
故答案为:(1)小;(2)10;(3)6×108。
物体在液体中的浮沉条件
上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底
( F:\\2013年第一学期\\八年级上册\\钱大进修改\\第一章\\7月8号上课\\§1.5下沉过程.swf )
F浮>G F浮<G F浮=G F浮=G F浮+N=G
实心体 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液>ρ物V排<V物 ρ液=ρ物V排=V物 ρ液<ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡 是“上浮”过程的最终状态 可以停留在液体的任何深度处 是“下沉”过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
2.浮沉条件的应用:(1)潜水艇是通过改变自身的重力来实现浮沉的;密度计的工作原理是物体的漂浮条件,其刻度特点是上小下大,上疏下密;用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是悬浮条件。(2)潜水艇靠改变自身重力实现上浮、下潜;(3)气球、飞艇靠改变浮力实现上升、下降;21教育名师原创作品
3.密度计在任何液体中都处于漂浮状态.在所能测的任何液体中受到的浮力相等,都等于密度计自身的重力。
(2022 武汉模拟)边长为4cm、密度为2×103kg/m3的立方体橡皮泥块,放在足够多的水中,沉入水底;当把它捏成一只小船时,便能漂浮在水面上,并能承载重物,如图所示。下列说法正确的是( )
A.橡皮泥小船未承载重物漂浮时比橡皮泥块沉底时排开的水多一些
B.橡皮泥小船承载重物前后受到的浮力不变
C.橡皮泥块沉入水底时受到的浮力是1.28N
D.橡皮泥小船未承载重物漂浮时排开水的体积是1.28×10﹣5m3
【答案】A
【解答】解:橡皮泥的密度ρ=2×103kg/m3=2g/cm3,体积V=(4cm)3=64cm3=6.4×10﹣5m3;
AD、由ρ=得橡皮泥的质量为m=ρV=2×103kg/m3×6.4×10﹣5m3=0.128kg,
橡皮泥小船未装板栗漂浮时浮力F浮′=G=mg=0.128kg×10N/kg=1.28N,
由F浮=ρ水V排g得橡皮泥小船漂浮时排开水的体积:
V排′===1.28×10﹣4m3,
沉入水底时排开水的体积V排=V=(4cm)3=64cm3=6.4×10﹣5m3;
故A正确、故D错误;
B、橡皮泥小船承载重物后,排开水的体积变大,由公式F浮=ρ水V排g得,浮力变大,故B错误;
C、橡皮泥块浸没在水中,V排=V=6.4×10﹣5m3,受到的浮力是F浮=ρ水V排g=1×103kg/m3×6.4×10﹣5m3×10N/kg=0.64N,故C错误。21*cnjy*com
故选:A。
(2022 青山区校级模拟)我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器(如图甲),外壳选择了钛合金板做主材,其主要技术参数如表。蛟龙号带有适当数量的压载铁,通过改变压载铁的数量,来控制其下沉或上浮,采用科学家们研发的具有世界先进水平的高速水声通信技术,即声呐通信。
(1)若抵达最大下潜深度时,海水对“蛟龙号”潜水器的压强是 Pa,海水对安装在潜水器驾驶舱前方面积为3dm2的观测孔的压力是 N。
(2)“蛟龙号”的电源是由多节充油银锌蓄电池串联而成,这种电源的“比能量”约为15kW h/kg,“比能量”是指电池单位质量所输出的电能。这种蓄电池的放电电压随时间的变化规律如图乙,可以用60A的电流连续放电10h。“蛟龙号”工作时,需要的总能量约为120kW h,则其电源的质量约为多少kg?为了对“蛟龙号”正常供电,串联的蓄电池不得少于多少节?
(3)“蛟龙号”采用“深潜器无动力下潜上浮技术”,其两侧配备4块相同的压载铁,当其到达设定深度时,可抛卸其中2块压载铁,使其处于悬浮状态,从而实现各种试验作业,当“蛟龙号”悬停在工作区时,每块铁块的体积为多少立方米时,才能使“蛟龙号”最大负载时实现悬浮静止状态。(设ρ海水=1×103kg/m3,g取10N/kg,ρ铁=8×103kg/m3)
【答案】(1)7×107;2.1×106;(2)电源的质量约为8kg;串联的蓄电池不得少于125节;(3)每块铁块的体积为1.95立方米时,才能使“蛟龙号”最大负载时实现悬浮静止状态。
【解答】解:(1)下潜深度h=7000m,
海水对“奋斗者”号潜水器的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×7000m=7×107Pa;
观测孔的受力面积S=3dm2=0.03m2,
由p=可得海水对观测孔的压力:
F=pS=7×107Pa×0.03m2=2.1×106N;
(2)电源的质量m==8kg;
一节蓄电池的能量:W1=UIt=1.6V×60A×10×3600s=3.456×106J,
蓄电池的节数n===125(节);
(3)“蛟龙号”悬浮时受到的浮力:F浮=ρgV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×50m3=5×105N;
设每块压载铁的质量为m铁,则总重力:
G总=mg+2m铁g=(2.2×104kg+460kg+3×80kg)×10N/kg+2×10N/kg×m铁=227000N+2×10N/kg×m铁;
2个压载铁受到的浮力:F浮铁=2ρgV铁=2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V铁;
“蛟龙号”悬浮时,所受的浮力和总重力是平衡力;
由G总=F浮+F浮铁可得:
227000N+2×10N/kg×m铁=5×105N+2×1.0×103kg/m3×10N/kg×V铁
解得V铁=1.95m3。
答案:(1)7×107;2.1×106;(2)电源的质量约为8kg;串联的蓄电池不得少于125节;(3)每块铁块的体积为1.95立方米时,才能使“蛟龙号”最大负载时实现悬浮静止状态。
1.(2021 青岛自主招生)取50g水和40g酒精倒入烧杯充分混合,已知酒精的密度为0.8×103kg/m3.则该混合液的密度,下列判断正确的是( )
A.大于0.9×103kg/m3 B.小于0.9×103kg/m3
C.等于0.9×103kg/m3 D.无法判断
【解答】解:
水的酒精混合后的总质量:
m=m水+m酒精=50g+40g=90g,
由ρ=可得水和酒精的体积:
V水===50cm3,V酒精===50cm3,
50cm3水和50cm3酒精混合后,体积小于100cm3,
由ρ=可得该混合液的密度:
ρ>=0.9g/cm3=0.9×103kg/m3。
故选:A。
2.(2021 永春县校级自主招生)一只充气球拴一重物,使重物沉入水底,如图所示。已知重物重为5.4牛,如果充气球的质量不计,当温度为10℃时,气球的体积为300厘米3,对容器底部的压力为0.4牛,温度上升至t℃时,重物对容器底部的压力刚好为0,则此时气球的体积为( )
A.500厘米3 B.300厘米3 C.340厘米3 D.380厘米3
【解答】解:设重物的体积枳为V1,温度为10摄氏度时,气球的体积V'=300cm3=3×10﹣4m3,对(重物+气球):浮力F1=重力﹣对容器底部的压力=5.4﹣0.4=5N,而F1=p水×(V1+V')g 则5N=1000kg/m3×(V1+3×10﹣4m3)×10N/kg,解得V1=2×10﹣4m3,
当温度上升到t摄氏度时:重物对容器底部的压力刚好为零,重力=浮力F2,
则5.4N=p水×(V1+V″)g=1000kg/m3×(2×10﹣4m3+V″)×10N/kg.解得此时气球的体积为 V″=3.4×10﹣4m3=340立方厘米。
故选:C。
3.(2021 衡阳县自主招生)已知质量相等的两个实心小球A和小球B,它们的密度之比ρA:ρB=1:2,现将 A、B放入盛有足够多水的容器中,当 A、B两球静止时,水对 A、B两球的浮力之比FA:FB=6:5,则ρA= kg/m3。(计算结果保留2位有效数字)
【解答】解:因为两球质量相等,密度之比:ρA:ρB=1:2,
由ρ=可知,两球的体积之比:VA:VB=2:1;
当 A、B两球静止时,
若两球在水中都漂浮,就有FA:FB=GA:GB=mA:mB=1:1,与实际不符,显然不是都漂浮;
若两球在水中都是全部浸没,就有FA:FB=ρ水gVA:ρ水gVB=VA:VB=2:1,与实际不符,显然不可能是全部浸没;
这样就只有是一个漂浮、一个浸没,即A球漂浮,B球下沉(甲的密度比乙的密度小),
由F浮=水gV排可知,FA:FB=ρAVAg:ρ水VBg=ρAVA:ρ水VB=6:5,
化简后可得:ρA===0.6×103kg/m3。
故答案为:0.6×103。
4.(2021 永春县校级自主招生)在一足够高的容器底部固定一轻质弹簧,弹簧原长10cm,弹簧上方连有正方体木块A,木块的边长为10cm,容器的底面积为200cm2,如图所示,此时弹簧长度为6 cm(已知弹簧的长度每改变1cm,所受力的变化量为1N)。现向容器内注入某种液体,当木块A有的体积浸入液体中时,弹簧恰好处于自然伸长状态,则木块A的密度为 kg/m3,在木块A正上方再放置一合金块B,静止时液面刚好浸没B.已知合金块B的体积为100cm3,高为4cm,则合金块B的重力为 N.(弹簧的体积忽略不计)
【解答】解:
(1)由题可知,弹簧上方连有正方体木块A时,其长度只有6cm,则弹簧的压缩量△x=10cm﹣6cm=4cm,
此时物体A的重力与弹簧产生的弹力平衡,则GA=F=4cm×1N/cm=4N,
则木块A的密度:ρA====0.4×103kg/m3;
当木块A有的体积浸入液体中时,弹簧恰好处于自然伸长状态即10cm,
则液体的深度:h=10cm+×10cm=15cm;
此时容器内液体的体积:V液=S容h﹣SA×hA=200cm2×15cm﹣10cm×10cm××10cm=2500cm3,
弹簧恰好处于自然伸长即不产生弹力,则此时木块受到的浮力:F浮=GA=4N,
则液体的密度:ρ液===0.8×103kg/m3。
(2)在木块A正上方再放置一合金块B,静止时液面刚好浸没B,如图所示:
此过程中容器中液体的体积并没有改变即仍为2500cm3,
则A、B和液体的总体积:V总=VA+VB+V液=(10cm)3+100cm3+2500cm3=3600cm3,
则此时液体的深度:h′===18cm,
所以此时弹簧的长度L′=h′﹣hA﹣hB=18cm﹣10cm﹣4cm=4cm,
则弹簧的压缩量△x′=10cm﹣4cm=6cm,
此时弹簧产生的向上弹力:F′=6cm×1N/cm=6N,
AB均浸没,则所排开液体的体积:V=VA+VB=(10cm)3+100cm3=1100cm3=1.1×10﹣3m3,【来源:21·世纪·教育·网】
AB所受的浮力:F浮AB=ρ液Vg=0.8×103kg/m3×1.1×10﹣3m3×10N/kg=8.8N,
分析可知,此时AB受到向上的浮力、向上的弹力和向下的总重力,
由力的平衡条件可得:F浮AB+F弹=GA+GB,
则B的重力:GB=F浮AB+F弹﹣GA=8.8N+6N﹣4N=10.8N。
故答案为:0.4×103;10.8。
5.(2021 惠城区校级自主招生)小芳在实验室找到一支老式密度计,她想利用该密度计测量某种液体的密度,如图所示,根据它在液体中浸入的深度可直接读出这种液体的密度。请你根据所学知识完成下列问题:
(1)该密度计下方放有适量铁砂的目的是 。
(2)设纯水密度为ρ,把该密度计看作一个粗细均匀的玻璃管(如图),总质量为m,玻璃管底面直径为d,该密度计浸在纯水中漂浮时的深度为h,在管上画上纯水的密度值线A,请用本题的物理量符号表示h= ,根据表达式发现这种密度计的刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”)。
(3)若把密度计放在密度为0.8×103kg/m3的酒精中,液面的位置在A刻度线的 (选填“上方”或“下方”)理由是 。
(4)为了提高该密度计的精确程度,请你写出一条改进措施: 。
【解答】解:(1)在玻璃管中装入适量的铁砂的目的是密度计能在水中竖直漂浮,能够标出刻度;
(2)玻璃管底面直径为d,则玻璃管的底面积S=,
密度计浸入水中的深度为h时,排开水的体积V排=Sh=h,
此时密度计受到的浮力:F浮=ρgV排=ρg h,
因物体漂浮时受到的浮力和自身的重力相等,即F浮=G物,
所以,ρg h=mg,则h=;
当密度计漂浮在密度为ρ液的液体中时,
因密度计始终漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,
所以,F浮=F浮液,即ρgh=ρ液g h液,
整理可得:h液=h,
由表达式可知,h液和ρ液是反比例函数,所以这种密度计的刻度是不均匀;
(3)因ρ水>ρ酒精=0.8×103kg/m3,根据F浮=ρ液gV排知在浮力相同,密度变小,排开液体的体积变大,所以密度计放在酒精中排开液体额体积小,液面的位置在A刻度线的上方;
(4)为了使测量结果更准确,应使简易密度计上两刻度线之间的距离大一些,由ΔV=V排1﹣V排2=SΔh可知,要使△h变大,应减小S即可,即具体做法是:用更细的玻璃管做密度计。
故答案为:(1)密度计能在水中竖直漂浮;(2);不均匀;(3)上方;浮力相同,密度变小,排开液体的体积变大;(4)用更细的玻璃管。
6.(2021 青岛自主招生)粗细均匀、长度为L0的蜡烛底部粘有一块质量为m的铁块,蜡烛竖直漂浮在水中,蜡烛露出水面的高度为H,如图,点燃蜡烛,直至蜡烛烛焰熄灭(假定蜡烛油不流下来),设蜡烛每分钟燃烧掉的长度为ΔL,求蜡烛燃烧的时间。(蜡烛的密度为ρ1,铁的密度为ρ2,水的密度为ρ3,且ρ2>ρ3>ρ1)
【解答】解:设铁块受到浮力F,蜡烛截面积S,
蜡烛与铁块整体处于漂浮状态,受力平衡,则有:G蜡+G铁=F蜡浮+F铁,即ρ1L1Sg+mg=ρ3(L0﹣H)Sg+F﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
(2)蜡烛灭的时候,设蜡烛燃烧长度x,这时剩余蜡烛刚好浸没,整个蜡烛长度的重力加铁重力刚好等于蜡烛的浮力加铁的浮力。21*cnjy*com
则有:G蜡′+G铁=F蜡浮′+F铁,即ρ1(L0﹣x)Sg+mg=ρ3(L0﹣x)Sg+F﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣②
①﹣②得x=,
蜡烛燃烧的时间:
t==。
答:蜡烛燃烧的时间为。
1.(2021 陕西)将一个质量为275g的土豆放入容器内的水中,土豆下沉后静止在容器底部,如图1。小明设法在土豆上插入几个轻质的粗吸管后做成了一个“吸管土豆”,再次放回水中后“吸管土豆”浮了起来,最终漂浮在水面上,如图2(忽略吸管重力,取g=10N/kg)。下列说法正确的是( )
A.图1中静止的土豆所受浮力等于2.75N
B.土豆上插入吸管后增大了排开水的体积从而增大了所受的浮力
C.图2中土豆浮起后其下表面所受水的压力比在图1中时大
D.“吸管土豆”漂浮时所受浮力大于重力
【解答】解:A、土豆的重力为:G=mg=275×10﹣3kg×10N/kg=2.75N,
由图1知土豆在水中沉底,则浮力小于重力,所以图1中静止的土豆所受浮力小于2.75N,故A错误;
B、土豆上插入吸管后增大了排开水的体积增大,根据F浮=ρ液gV排知所受的浮力增大,故B正确;
C、图2中土豆浮起后其下表面所处的深度减小,根据p=ρgh知下表面受到水的压强减小,由F=pS知下表面受水的压力减小,所以图2中土豆浮起后其下表面所受水的压力比在图1中时小,故C错误;
D、“吸管土豆”漂浮时所受浮力等于重力,故D错误。
故选:B。
2.(2021 济南)学习浮力时,老师组织同学们进行了以下体验活动:将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,如图所示用手试着慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;空筒全部没入水中后,继续试着把它压向桶底,体会手的感受。根据活动中的感受,大家提出了以下四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系
B.浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系
C.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系
【解答】解:
A、本实验中是通过手的感受来反映浮力的大小,所以探究手掌的感受与浮力大小有什么关系没有探究价值,故A错误;
B、因为空筒压入水中,形状没有发生变化,所以无法探究浮力的大小与当入液体中物体形状的关系,故B错误;
CD、用手缓慢把空筒压入水中,随着空筒浸入液体中的深度增加,手感受到的浮力也在增加;当空筒全部浸没后,空筒浸入的深度增加,手感受到的浮力几乎不变,所以最容易想到的科学问题是浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系;
虽然“浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系”这个问题不是很全面、也不是很准确,但这是初次接触浮力知识最容易想到、最有探究价值且易于探究的问题,故D正确,C错误。
故选:D。
3.(2021 宜宾)小刚同学用弹簧测力计、几根细线、两个水槽和足量的水,来测量某种液体和小石块的密度,不计小石块质量、体积的变化。他设计了下面的实验方案:
①将适量的水和待测液体分别倒入两个水槽中;
②如图甲,用细线系住小石块,在空气中用弹簧测力计竖直悬挂小石块,读出弹簧测力计示数,记为F1;
③如图乙,小石块浸没在水中,用弹簧测力计测出受到的拉力,记为F2;
④如图丙,小石块浸没在待测液体中,用弹簧测力计测出受到的拉力,记为F3;
请根据上述实验,回答下列问题(请用F1、F2、F3、g、ρ水这些量来表示)。
(1)小石块的重力大小为 ;
(2)小石块浸没在水中所受到的浮力大小为 ;
(3)小石块浸没在液体中所受到的浮力大小为 ;
(4)小石块的体积为 (选填“A”、“B”或“C”);
A. B. C.
(5)小石块的密度为 (选填“A”、“B”或“C”);
A. ρ水 B. ρ水 C. ρ水
(6)待测液体的密度为 (选填“A”、“B”或“C”);
A. ρ水 B. ρ水 C. ρ水
(7)本实验中要对液体和小石块的密度进行多次测量,其目的是 (选填“A”或“B”)。
A.使实验结论具有普遍性 B.求平均值减少实验误差
【解答】解:(1)由图甲知,弹簧测力计分度值为0.2N,示数F1=2.6N,
小石块的重力:G=F1=2.6N;
(2)由图乙知,小石块浸没在水中时,弹簧测力计的拉力F2=1.8N,
所以小石块浸没在水中所受到的浮力:
F浮水=F1﹣F2=2.6N﹣1.8N=0.8N;
(3)由图丙知,小石块浸没在液体中时,弹簧测力计的拉力F3=1.4N,
所以小石块浸没在液体中所受到的浮力:
F浮液=F1﹣F3=2.6N﹣1.4N=1.2N;
(4)小石块浸没在水中时受到的浮力F浮水=F1﹣F2,
根据F浮=ρ液gV排可得,小石块的体积;
V=V排==,故选B;
(5)小石块的密度:
ρ==== ρ水,故选A;
(6)小石块浸没在液体中所受到的浮力F浮液=F1﹣F3,
根据F浮=ρ液gV排可得,液体的密度:
ρ液=== ρ水,故选C;
(7)实验中要对液体和小石块的密度进行多次测量,其目的是求平均值,减少实验误差,故选B。
故答案为:(1)2.6N;(2)0.8N;(3)1.2N;(4)B;(5)A;(6)C;(7)B。
4.(2016 黄石)测量液体密度的仪器叫做密度计。图(a)和图(b)是自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中。
(1)请判断哪杯液体密度大,并说明理由。
(2)实验室的密度计的上部是一个用来标刻度的空心圆柱形玻璃管,管下部为一玻璃泡,内装有铅粒。某密度计圆柱形玻璃管长L=10cm,横截面积S=2.5cm2,该密度计总质量m=20g,将它放入水中静止时,水面距玻璃管上端为4cm;将此密度计放入未知液体中静止时,发现液面距玻璃管上端为2cm。求这种液体的密度以及密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值。(已知水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
【解答】解:(1)同一个密度计放在不同液体中都漂浮,则F浮a=F浮b=G,
由图知密度计排开液体的体积V排a>V排b,根据F浮=ρ液V排g可知:ρa<ρb。
(2)密度计的质量m=20g=0.02kg,则G=mg=0.02kg×10N/kg=0.2N;
当置于水中时,F浮1=G=0.2N;
由F浮=ρ水gV排可得:
V排水===2×10﹣5m3,
圆柱形玻璃管进入水的体积V1=S(h﹣h1)=2.5cm2×(10cm﹣4cm)=15cm3=1.5×10﹣5m3;
所以管下部玻璃泡的体积V0=V排水﹣V1=2×10﹣5m3﹣1.5×10﹣5m3=5×10﹣6m3,
放入未知液体中静止时,圆柱形玻璃管进入液体的体积V2=S(h﹣h2)=2.5cm2×(10cm﹣2cm)=20cm3=2×10﹣5m3;
则V排液=V0+V2=5×10﹣6m3+2×10﹣5m3=2.5×10﹣5m3;
由于密度计都是处于漂浮状态,则F浮2=G=0.2N;,
由F浮=ρ水gV排可得:
ρ液===0.8×103kg/m3。
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部露出液面时,所测液体密度值为最大,
因为F浮=G,所以,ρ最大gV0=G,
则ρ最大===4×103kg/m3。
当密度计上部的圆柱形玻璃管全部浸没液面时,所测液体密度值为最小,
圆柱形玻璃管的体积V=Sh=2.5cm2×10cm=25cm3=2.5×10﹣5m3;
V排最大=V0+V=5×10﹣6m3+2.5×10﹣5m3=3×10﹣5m3;
因为F浮=G,所以,ρ最小g(V0+Sh)=G,
则ρ最小==≈0.67×103kg/m3。
答:(1)b液体密度大。
(2)这种液体的密度为0.8×103kg/m3;密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值分别为4×103kg/m3、0.67×103kg/m3。21·cn·jy·com
5.(2021 青岛自主招生)烧杯中盛有密度不同、不相溶的两种液体甲和乙,另有两块体积相等、密度不同的正方体物块A和物块B,用细线相连,缓慢放入烧杯中,静止时两物块恰好悬浮在甲液体中,如图所示。此时若将连线剪断,两物块分别上浮和下沉,再次静止时,物块A有的体积露出液面,物块B有的体积浸在液体乙中。
试求:(1)物块A与物块B的密度之比;
(2)液体甲与液体乙的密度之比。
【解答】解:
(1)第一幅图,物体A、B在液体甲中悬浮,所以物体A、B所受的总浮力和总重力相等:F浮AB=GAB
由F浮=ρ液gV排,G=mg=ρVg可得:
2 ρ甲Vg=ρAVg+ρBVg……①
(2)第二幅图,物体A在液体甲中漂浮,所以物体A在液体甲中所受的浮力和所受的重力相等:F浮A=GA
由F浮=ρ液gV排,G=mg=ρVg可得:
ρ甲(1﹣)Vg=ρAVg……②,
(3)第二幅图,物体B在两种液体中悬浮,所以物体B在液体甲中受到浮力,在液体乙中受到浮力:F浮B=GB2-1-c-n-j-y
由F浮=ρ液gV排,G=mg=ρVg可得:
ρ甲Vg+ρ乙Vg=ρBVg……③
(4)由②可得,ρA=ρ甲,再将ρA=ρ甲代入①,可得 ρB=ρ甲,所以ρA:ρB=1:5;
(5)将ρB=ρ甲代入③,可得ρ甲=ρ乙,所以ρ甲:ρ乙=1:3。
答:(1)物块A与物块B的密度之比为1:5;(2)液体甲与液体乙的密度之比为1:3。
1.(2022 天津模拟)有一长方体木块底面积未知,放在水面上处于漂浮状态,浸入深度为h0,现用一细绳将木块底部与容器底部相连,后注水,当绳子断裂时,停止注水,此时露出的部分为V1,浸入的部分为V2,现将露出部分沿水平方向切去(已知水的密度为ρ0,细绳最大拉力为T,容器底面积为S,且对于漂浮的物体而言,其浸入液体的体积与它的总体积的比值永远是一定值),下列说法正确的是( )【出处:21教育名师】
A.长方体木块的底面积为
B.长方体木块的底面积为
C.切去木块露出部分体积后,水面下降的高度
D.切去木块露出部分体积后,水面下降的高度
【解答】解:(1)注水之前,木块漂浮在水面,由漂浮条件可知:G=F浮=ρ0gS木h0……①
当绳子刚断裂时,木块受到竖直向下的重力和绳子的拉力、竖直向上的浮力,由力的平衡条件可知:G+T=F浮'=ρ0gV2……②
由①②解得:S木=,故A错误、B正确;
(2)由题意可知,对于漂浮的物体而言,其浸入液体的体积与它的总体积的比值永远是一定值,因此有:=
则切去木块露出部分体积后,木块排开水的体积:V排'=,
所以木块排开水的体积减小量:ΔV=V2﹣V排'=V2﹣=,
因此切去木块露出部分体积后,水面下降的高度:Δh===,故CD错误。
故选:B。
2.(2022 河南模拟)人的密度与水的密度差不多,则中学生小明的体积最接近( )
A.6cm3 B.60cm4 C.0.6dm3 D.0.06m3
【解答】解:一个中学生的质量约为60kg、ρ≈ρ水=1.0×103kg/m3,
由ρ=,中学生小明的体积最接近:
V===6×10﹣2m3=0.06m3
故选:D。
3.(2022 金水区校级二模)如图所示是甲和乙两种物质的质量与体积关系图象,下列说法不正确的是( )
A.甲、乙两种物质的密度之比是1:4
B.当甲和乙两物质的质量相同时,甲物质的体积较大
C.若将甲的体积增大到8cm3,它的密度不变
D.若将乙的质量减半,它的密度变为1×103kg/m3
【解答】解:A、由图象可知,当甲物质的质量m甲=2g时,V甲=4cm3,则ρ甲===0.5g/cm3;
当乙物质的质量m乙=4g时,V乙=2cm3,则ρ乙===2g/cm3,
所以甲、乙两种物质的密度之比是1:4,故A正确;
B、由图象可知,当甲和乙两物质的质量相同时,甲物质的体积较大,故B正确;
C、密度是物质的一种特性,与物质的种类、状态和温度有关,与质量或体积无关,若将甲的体积增大到8cm3,它的密度不变,故C正确;
D、密度是物质的一种特性,与物质的种类、状态和温度有关,与质量或体积无关,若将乙的质量减半,它的密度不变,仍为2g/cm3,故D错误。
故选:D。
4.(2022 历下区一模)如图所示,草莓、苹果、西瓜都漂浮在水面上,关于三者所受浮力的大小,下列说法正确的是( )
A.草莓受到的浮力大 B.苹果受到的浮力大
C.西瓜受到的浮力大 D.三者受到浮力相同
【解答】解:由图可知,西瓜排开水的体积最大,由据F浮=ρ液gV排可知西瓜受到的浮力最大。
故选:C。
5.(2022 莒南县一模)阳春三月,春暖花开,为响应“绿水青山就是金山银山,打造人民宜居生存环境“的号召,3月12日,同学们一起参加植树活动。晓蕾同学在植树现场河边看到右图一幕。下列说法正确的是( )【来源:21cnj*y.co*m】
A.鸭妈妈受到的浮力大
B.鸭宝宝受到的浮力大于重力,合力方向竖直向上
C.鸭宝宝受到的浮力大于它排开水的重力
D.鸭妈妈下沉捉鱼时浮力逐渐变小,压强逐渐变大
【解答】解:A、由图可知,鸭妈妈和鸭宝宝都漂浮在水面上,由物体的漂浮条件可知,鸭妈妈和鸭宝宝所受的浮力大小等于各自的重力,鸭妈妈的重力大于鸭宝宝的重力,因此鸭妈妈受到的浮力大,故A正确;
B、由A可知,鸭宝宝受到的浮力大小等于其自身的重力,合力为零,故B错误;
C、由阿基米德原理可知,鸭宝宝受到的浮力大小等于它排开水的重力,故C错误;
D、鸭妈妈下沉捉鱼时,排开水的体积先增大后不变,由F浮=ρ液gV排可知,鸭妈妈受到的浮力先增大后不变;鸭妈妈下沉捉鱼时,在水中所处的深度不断增大,由p=ρgh可知,受到水的压强不断增大,故D错误。
故选:A。
6.(2022 临沂二模)中国制造的海上巨无霸“远富洋”油轮,最大排水量达到32万吨,满载时吃水深度为20m,满载时油轮底部受到海水的压强为 Pa。若油轮从海水密度较小的水域驶入密度较大的水域,油轮所受到的浮力将 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。(g取10N/kg,ρ水=1.03×103kg/m3)
【解答】解:满载时油轮底部受到海水的压强为:p=ρ水gh=1.03×103kg/m3×10N/kg×20m=2.06×105Pa;
满载时,油轮从海水密度较小的海域驶入密度较大的海域,始终处于漂浮状态,所受浮力等于重力,油轮的重力不变,受到的浮力不变。
故答案为:2.06×105;不变。
7.(2022 龙湖区一模)2020年11月19日,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,“奋斗者”在此深度受到海水的压强为 Pa;如图所示,“奋斗者”在没入海水后下潜的过程中,它受到海水的压强 ,受到海水的浮力 。(后两空选填“增大”、“减小”或“不变”)(取ρ=1.0×103kg/m3)
【解答】解:“奋斗者”在10909米处受到海水的压强为:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10909m=1.0909×108Pa;
“奋斗者”号下潜过程中,海水密度不变,潜水器所处的深度变大,所以它受到海水的压强变大;
“奋斗者”号下潜过程中,海水密度不变,排开海水的体积不变(等于潜水器自身的体积),所以它受到的浮力不变。
故答案为:1.0909×108;变大;不变。
8.(2022 江南区一模)小红为测出物块B的密度,设计了如图所示的实验。如图甲,她将物块B放入漂浮于水面的小烧杯中,小烧杯杯底距水面高度h1=25cm,此时小烧杯仍漂浮,则小烧杯杯底受到水的压强为 Pa;她将物块B取出系在烧杯底再放入水中,静止后如图乙所示,小烧杯杯底距水面高度h2=15cm,此时小烧杯受到的浮力大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)小烧杯与物块B的总重力大小;剪断细绳后物块B沉入杯底,此时小烧杯杯底距水面高度h3=10cm,如图丙;则物块B的密度为 kg/m3(ρ水=1×103kg/m3)。
【解答】解:(1)水对杯底的压强:p1=ρ水gh1=1×103kg/m3×10N/kg×25×0.01m=2.5×103Pa;
(2)设烧杯底面积为S,由乙图可知,物块B和小烧杯看为一个整体,因处于静止状态,故受到的重力与受到的浮力为一对平衡力,
根据阿基米德原理有:G杯+GB=F浮杯+F浮B=ρ水gSh2+ρ水gVB……①,
因此此时小烧杯受到的浮力小于小烧杯与物块B的总重力大小
(3)由甲图可知,物块B和小烧杯看为一个整体,因处于静止状态,故受到的重力与受到的浮力为一对平衡力,根据阿基米德原理有:G杯+GB=F浮=ρ水gV排=ρ水gSh1……②,
由丙图可知,以杯为研究对象,因处于静止状态,故受到的重力与受到的浮力为一对平衡力,
根据阿基米德原理有:G杯=F浮杯′=ρ水gV排′=ρ水gSh3……③
由③代入②得:GB=ρ水gSh1﹣ρ水gSh3……④
由①②得:ρ水gSh1=ρ水gVB+ρ水gSh2,
故VB=Sh1﹣Sh2……⑤
物块B的密度的表达式:ρ===……⑥
将④⑤代入⑥得:
ρ===×ρ水=×1.0×103kg/m3=1.5×103kg/m3。
故答案为:2.5×103;小于;1.5×103。
9.(2022 沙坪坝区校级模拟)悦悦制作了如图1所示的探头,探究液体压强与浮力的相关问题进行。实验过程中悦悦通过细线将探头缓慢放入溢水杯中且探头上表面始终与液面平行。21世纪教育网版权所有
(1)紧密蒙在探头下端的橡皮膜,形变程度越大,说明它所受的液体压强越 ;
(2)对比图丙、丁可知:在同种液体中,液体内部压强与液体的 有关;
(3)对比图 可知:液体内部压强与液体的密度有关;
(4)如图丙所示,探头受到的浮力为 N;探头从图丙的位置不断缓慢往下放直至触底的过程中(细线足够长,实验过程中橡皮膜没有破裂),探头排开液体的重力将 (选填“变小”“保持不变”或“变大”);弹簧测力计的示数会 (选填字母)。
A.一直变大 B.先不变后变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大
(5)细心的悦悦同学发现,将探头从图丙的位置下放5cm到达图丁位置的过程中,溢水杯中的水位下降了0.2cm,已知柱形溢水杯的底面积为20cm2,探头的上表面积为10cm2,则图丁中水对橡皮膜产生的压力为 N,图丁中手对探头的拉力 图戊中手对探头的拉力(选填“大于”“小于”“等于”或“无法判断”)。
【解答】解:(1)力可以改变物体的形状,紧密蒙在探头下端的橡皮膜,形变程度越大,说明它所受的液体压强越大。
(2)对比图丙、丁可知,液体的密度相同,探头所处的深度越深,橡皮膜形变程度越大,说明受到液体的压强越大。即在同种液体中,液体内部压强与液体的深度有关。
(3)对比图丙、戊可知,探头所处深度相同,液体的密度不同,探头下端橡皮膜的形变程度不同,说明液体内部压强与液体的密度有关。
(4)由丙图可知,探头排开水的体积:V排=38mL=38×10﹣6m3,
则探头受到的浮力为:
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×38×10﹣6m3=0.38N;
探头从图丙的位置不断缓慢往下放的过程中(未触底),液体的密度不变,探头下端的橡皮膜所处的深度增加,受到的压强增大,橡皮膜形变(内凹)增大,排开水的体积减小,质量减小,由G=mg可知,探头排开液体的重力将变小,即浮力变小。因为探头的重力不变,由F示=G﹣F浮可知,弹簧测力计的示数变大,当探头触底时,探头受到杯底的支持力,弹簧测力计的示数变小,故弹簧测力计的示数先变大后变小,故ABD不符合题意,C符合题意。2·1·c·n·j·y
故选:C。
(5)与丙图相比,丁图中探头少排开的液体体积为ΔV排=0.2cm×20cm2=4cm3=4×10﹣6m3,
则浮力的减小量为:ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10﹣6m3=4×10﹣2N=0.04N
由此可求得,探头在丁图中所受的浮力为:
F浮丁=F浮﹣ΔF浮=0.38N﹣0.04N=0.34N,
由探头下放5cm,溢水杯中水位下降0.2cm,丙图到丁图的过程中,探头上表面距水面的深度:h=5cm﹣0.2cm=4.8cm,
丁图中,探头上表面受到的压强:p上=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×4.8×10﹣2m=480Pa,
由p=可得,丁图中,探头上表面受到的压力:F上=p上S=480Pa×10×10﹣4m2=0.48N,
由浮力产生的原因F浮=F向上﹣F向下,可知,丁图中水对橡皮膜产生的压力:
F下=F浮丁+F上=0.34N+0.48N=0.82N,
将该探头放入装满盐水的溢水杯中时,探头排开的盐水的体积为0.34cm3,
由ρ盐水>ρ水、F浮=ρ液gV排可得,在排开液体体积相同的浮情况下,液体的密度越大,物体所受的浮力越大,即探头在戊图中所受的浮力较大,所需要的拉力小。
故答案为:(1)大;(2)深度;(3)丙戊;(4)0.38;变小;C;(5)0.82;大于。
10.(2022 钦州一模)如图甲所示是某公共厕所的自动冲水装置图。浮筒A是一个长方体,盖片B的面积为20cm2,A、B以硬杆连接。当水刚好达到浮筒A的下表面时,水箱中水的质量为8kg;当供水管流进水箱的水刚好淹没浮筒A时,盖片B被拉开,水通过排水管流出冲洗厕所。图乙是水箱中水的质量m和深度h的关系图像(盖片B的质量和厚度,硬杆的体积和质量都不计)。求:
(1)当水刚好到达浮筒A下表面时,水箱中水的体积;
(2)当水刚好淹没浮筒A时,水对盖片B的压力;
(3)浮筒A浸没在水中时受到的浮力;
(4)浮筒A的质量。
【解答】解:(1)水刚好到达浮筒A下表面时,水箱中水的体积为V===8×10﹣3m3;
(2)当h=30cm=0.3m时,水箱的水刚好淹没浮筒A,此时,水对盖片的压强为p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.3m=3×103Pa;21教育网
水对盖片B的压力为F=pS=3×103Pa×20×10﹣4m2=6N;
(3)由乙图可知,水刚到A下表面时,深度h1=20cm=0.2m,
则水箱的底面积为S箱===4×10﹣2m2,
水从A下表面上升到上表面时,分析乙图可知,水上升的高度Δh=hA=30cm﹣20cm=0.1m,
水增加的体积ΔV水===2.9×10﹣3m3。
由ΔV水+VA=S容hA得,浮筒A的体积为VA=S容hA﹣ΔV水=4×10﹣2 m2×0.1m﹣2.9×10﹣3m3=1.1×10﹣3m3,21·世纪*教育网
浮筒A浸没时V排=VA,
A浸没在水中时受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.1×10﹣3m3=11N;
(4)当盖片B刚好被拉开时,水对B的压力与杆对A的拉力相等,即F拉=FB=6N,
对浮筒A受力分析得浮筒A的重力GA=F浮﹣F拉=11N﹣6N=5N,
浮筒A的质量为mA===0.5kg。
答:(1)当水刚好到达浮筒A下表面时,水箱中水的体积是8×10﹣3m3;
(2)当水刚好淹没浮筒A时,水对盖片B的压力是6N;
(3)浮筒A浸没在水中时受到的浮力是11N;
(4)浮筒A的质量0.5kg。
专题18 浮力
课题1思维导图 自主学习区
课题2考点管理 明确考点分布
归类探究1、浮力的概念 悟透各类题型
例题选讲1
变式演练1
归类探究2、阿基米德原理 悟透各类题型
例题选讲2
变式演练2
归类探究3、直接运用阿基米德原理或公式的变形进行简单的计算 悟透各类题型
例题选讲3
变式演练3
归类探究4、认识物体沉浮条件 悟透各类题型
例题选讲4
变式演练4
课题3.走进重高 命题规律分析
课题4.课堂练习 提升解题能力
课题5.限时集训 点拔拓展延伸
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1.浮力
浸在液体(或气体)中的物体,受到液体(或气体)____________________________称作浮力。
2.方向:__________。
3.产生原因:物体上下表面受到的液体(或气体)的__________,浮力是液体(或气体)给物体的压力的合力。
强调:不管是上浮的物体,下沉的物体,形状规则或不规则,物体运动或静止,都受到浮力的作用。
桥墩:水对桥墩的底部没有向上的压力,由压力差法知桥墩没有受到向上的浮力。
(2022 衡阳县模拟)2021年12月9日,神舟十三号的航天员在太空做了多个实验。其中一个是乒乓球没入水中浮力消失的实验,对这个现象的解释最准确的说法是( )
A.太空中完全失重状态下,乒乓球的重力为零
B.乒乓球排开了水,但由于在太空中完全失重状态下,水对球没有压力
C.太空中完全失重状态下,水的密度小到零,浮力消失
D.太空中完全失重状态下,排开的水重力为零,浮力消失
(2022春 潍城区期中)如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.受到水的压力,但不受浮力
B.不受水的压力,但受浮力
C.既受水的压力,也受浮力
D.不受水的压力,也不受浮力
1.内容:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它______________________________。
2.公式:F浮=G排=__________。
由公式可知浮力的大小取决于液体的密度和排开液体的体积。
(1)ρ液是液体密度,不是物体密度。
(2)V排液是物体排开液体的体积,不是液体总体积,也不是物体的总体积。
①物体完全浸入液体中:V排液=V物
②物体部分浸入液体中:V排液(3)浮力只跟_____和_____有关,即只跟物体排开的液体受到的重力有关,而与物体浸入液体的深度、物体的_____、_____、_____、_____等无关。www-2-1-cnjy-com
强调:浮力的大小与物体密度,物体的质量,物体所处的深度等因素无关。
(2022春 巴州区校级期中)用如图所示实验装置验证阿基米德原理,当物块浸入装满水的溢水杯中时,水会流入空桶。下列说法正确的是( )
A.当物块浸入装满水的溢水杯中时,水对溢水杯底部的压强将变大
B.根据图中数据可知,实验中物块所受浮力是 1.3N
C.由实验数据可得,浮力大小等于物体排开液体的体积大小
D.若换用酒精代替水进行实验,则 F3 的值将变大(ρ水>ρ酒精)
(2022春 新洲区期中)如图所示,我们研究浸没在液体(密度为ρ液)中的长方体,分析它受力的情况。长方体上、下表面的面积为S,上、下表面所处的深度分别记为h1、h2(h2>h1)。下列说法不正确的是( )www.21-cn-jy.com
A.长方体两个相对的侧面所受液体的压力相互平衡
B.液体对长方体上表面的压力F1=ρ液gh1S
C.长方体上、下表面受到液体对它的压力差为F2﹣F1=ρ液mg(h2﹣h1)
D.浸在液体中的长方体排开的液体所受的重力等于G排=ρ液g(h2﹣h1)S
有关浮力的分析与计算
1.阿基米德原理:F浮=G排=__________。
2.称重法:F浮=__________,其中F为物体浸入液体时弹簧测力计的读数。
注意:称重法分析浮力时需注意测力计的示数不是浮力的大小而是拉力的大小。
3.平衡条件法:__________,一般指物体在液体中处于悬浮或漂浮状态。
4.浮力产生原因:F浮=F-F;
(2022 十堰模拟)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象,下列说法中正确的是( )
A.分析图象可知,圆柱体重力是14N
B.圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是6N
C.圆柱体的体积是7.5×10﹣4m3
D.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
(2022 沂南县二模)如图所示为2022年3月18日我国航母山东舰驶过台湾海峡,维护台海地区的和平稳定,山东舰上的舰载机歼﹣15最大飞行速度是2916km/h,约为音速的2.4倍。
(1)正常巡航时,山东舰要与护卫舰保持一定距离,避免两船相撞,这是因为两船之间水流流速大,压强 (选填“大”或“小”)。
(2)若歼﹣15以最大飞行速度在距离台湾486km的空域巡航,理论上 min可以达到台湾上空。
(3)如果山东舰满载时排水量为6万吨,山东舰满载时受到的浮力是 N。(g=10N/kg)
物体在液体中的浮沉条件
上浮 下沉 漂浮 悬浮 沉底
( F:\\2013年第一学期\\八年级上册\\钱大进修改\\第一章\\7月8号上课\\§1.5下沉过程.swf )
F浮>G F浮<G F浮=G F浮=G F浮+N=G
实心体 ρ液>ρ物 ρ液<ρ物 ρ液>ρ物V排<V物 ρ液=ρ物V排=V物 ρ液<ρ物
处于动态(运动状态不断改变),受力不平衡 是“上浮”过程的最终状态 可以停留在液体的任何深度处 是“下沉”过程的最终状态
处于静态,受平衡力作用
2.浮沉条件的应用:(1)潜水艇是通过改变__________来实现浮沉的;密度计的工作原理是物体的_____条件,其刻度特点是上小下大,上疏下密;用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是_____条件。(2)潜水艇靠改变__________实现上浮、下潜;(3)气球、飞艇靠改变_____实现上升、下降;21教育名师原创作品
3.密度计在任何液体中都处于_____状态.在所能测的任何液体中受到的浮力_____,都等于密度计自身的_____
(2022 武汉模拟)边长为4cm、密度为2×103kg/m3的立方体橡皮泥块,放在足够多的水中,沉入水底;当把它捏成一只小船时,便能漂浮在水面上,并能承载重物,如图所示。下列说法正确的是( )
A.橡皮泥小船未承载重物漂浮时比橡皮泥块沉底时排开的水多一些
B.橡皮泥小船承载重物前后受到的浮力不变
C.橡皮泥块沉入水底时受到的浮力是1.28N
D.橡皮泥小船未承载重物漂浮时排开水的体积是1.28×10﹣5m3
(2022 青山区校级模拟)我国自行设计的“蛟龙号”载人潜水器(如图甲),外壳选择了钛合金板做主材,其主要技术参数如表。蛟龙号带有适当数量的压载铁,通过改变压载铁的数量,来控制其下沉或上浮,采用科学家们研发的具有世界先进水平的高速水声通信技术,即声呐通信。
(1)若抵达最大下潜深度时,海水对“蛟龙号”潜水器的压强是 Pa,海水对安装在潜水器驾驶舱前方面积为3dm2的观测孔的压力是 N。
(2)“蛟龙号”的电源是由多节充油银锌蓄电池串联而成,这种电源的“比能量”约为15kW h/kg,“比能量”是指电池单位质量所输出的电能。这种蓄电池的放电电压随时间的变化规律如图乙,可以用60A的电流连续放电10h。“蛟龙号”工作时,需要的总能量约为120kW h,则其电源的质量约为多少kg?为了对“蛟龙号”正常供电,串联的蓄电池不得少于多少节?
(3)“蛟龙号”采用“深潜器无动力下潜上浮技术”,其两侧配备4块相同的压载铁,当其到达设定深度时,可抛卸其中2块压载铁,使其处于悬浮状态,从而实现各种试验作业,当“蛟龙号”悬停在工作区时,每块铁块的体积为多少立方米时,才能使“蛟龙号”最大负载时实现悬浮静止状态。(设ρ海水=1×103kg/m3,g取10N/kg,ρ铁=8×103kg/m3)
1.(2021 青岛自主招生)取50g水和40g酒精倒入烧杯充分混合,已知酒精的密度为0.8×103kg/m3.则该混合液的密度,下列判断正确的是( )
A.大于0.9×103kg/m3 B.小于0.9×103kg/m3
C.等于0.9×103kg/m3 D.无法判断
2.(2021 永春县校级自主招生)一只充气球拴一重物,使重物沉入水底,如图所示。已知重物重为5.4牛,如果充气球的质量不计,当温度为10℃时,气球的体积为300厘米3,对容器底部的压力为0.4牛,温度上升至t℃时,重物对容器底部的压力刚好为0,则此时气球的体积为( )
A.500厘米3 B.300厘米3 C.340厘米3 D.380厘米3
3.(2021 衡阳县自主招生)已知质量相等的两个实心小球A和小球B,它们的密度之比ρA:ρB=1:2,现将 A、B放入盛有足够多水的容器中,当 A、B两球静止时,水对 A、B两球的浮力之比FA:FB=6:5,则ρA= kg/m3。(计算结果保留2位有效数字)
4.(2021 永春县校级自主招生)在一足够高的容器底部固定一轻质弹簧,弹簧原长10cm,弹簧上方连有正方体木块A,木块的边长为10cm,容器的底面积为200cm2,如图所示,此时弹簧长度为6 cm(已知弹簧的长度每改变1cm,所受力的变化量为1N)。现向容器内注入某种液体,当木块A有的体积浸入液体中时,弹簧恰好处于自然伸长状态,则木块A的密度为 kg/m3,在木块A正上方再放置一合金块B,静止时液面刚好浸没B.已知合金块B的体积为100cm3,高为4cm,则合金块B的重力为 N.(弹簧的体积忽略不计)
5.(2021 惠城区校级自主招生)小芳在实验室找到一支老式密度计,她想利用该密度计测量某种液体的密度,如图所示,根据它在液体中浸入的深度可直接读出这种液体的密度。请你根据所学知识完成下列问题:
(1)该密度计下方放有适量铁砂的目的是 。
(2)设纯水密度为ρ,把该密度计看作一个粗细均匀的玻璃管(如图),总质量为m,玻璃管底面直径为d,该密度计浸在纯水中漂浮时的深度为h,在管上画上纯水的密度值线A,请用本题的物理量符号表示h= ,根据表达式发现这种密度计的刻度是 ________________(选填“均匀”或“不均匀”)。
(3)若把密度计放在密度为0.8×103kg/m3的酒精中,液面的位置在A刻度线的 (选填“上方”或“下方”)理由是 。
(4)为了提高该密度计的精确程度,请你写出一条改进措施: 。
6.(2021 青岛自主招生)粗细均匀、长度为L0的蜡烛底部粘有一块质量为m的铁块,蜡烛竖直漂浮在水中,蜡烛露出水面的高度为H,如图,点燃蜡烛,直至蜡烛烛焰熄灭(假定蜡烛油不流下来),设蜡烛每分钟燃烧掉的长度为ΔL,求蜡烛燃烧的时间。(蜡烛的密度为ρ1,铁的密度为ρ2,水的密度为ρ3,且ρ2>ρ3>ρ1)
1.(2021 陕西)将一个质量为275g的土豆放入容器内的水中,土豆下沉后静止在容器底部,如图1。小明设法在土豆上插入几个轻质的粗吸管后做成了一个“吸管土豆”,再次放回水中后“吸管土豆”浮了起来,最终漂浮在水面上,如图2(忽略吸管重力,取g=10N/kg)。下列说法正确的是( )
A.图1中静止的土豆所受浮力等于2.75N
B.土豆上插入吸管后增大了排开水的体积从而增大了所受的浮力
C.图2中土豆浮起后其下表面所受水的压力比在图1中时大
D.“吸管土豆”漂浮时所受浮力大于重力
2.(2021 济南)学习浮力时,老师组织同学们进行了以下体验活动:将一个密闭的圆柱形空筒放在装有水的深桶中,如图所示用手试着慢慢把它竖直压入水中,体会手的感受;空筒全部没入水中后,继续试着把它压向桶底,体会手的感受。根据活动中的感受,大家提出了以下四个问题。其中最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.手的感受与物体所受到的浮力大小有什么关系
B.浮力的大小与浸入液体的物体形状有什么关系
C.浮力的大小与物体排开液体的体积有什么关系
D.浮力的大小与物体浸入液体的深度有什么关系
3.(2021 宜宾)小刚同学用弹簧测力计、几根细线、两个水槽和足量的水,来测量某种液体和小石块的密度,不计小石块质量、体积的变化。他设计了下面的实验方案:
①将适量的水和待测液体分别倒入两个水槽中;
②如图甲,用细线系住小石块,在空气中用弹簧测力计竖直悬挂小石块,读出弹簧测力计示数,记为F1;
③如图乙,小石块浸没在水中,用弹簧测力计测出受到的拉力,记为F2;
④如图丙,小石块浸没在待测液体中,用弹簧测力计测出受到的拉力,记为F3;
请根据上述实验,回答下列问题(请用F1、F2、F3、g、ρ水这些量来表示)。
(1)小石块的重力大小为 ;
(2)小石块浸没在水中所受到的浮力大小为 ;
(3)小石块浸没在液体中所受到的浮力大小为 ;
(4)小石块的体积为 (选填“A”、“B”或“C”);
A. B. C.
(5)小石块的密度为 (选填“A”、“B”或“C”);
A. ρ水 B. ρ水 C. ρ水
(6)待测液体的密度为 (选填“A”、“B”或“C”);
A. ρ水 B. ρ水 C. ρ水
(7)本实验中要对液体和小石块的密度进行多次测量,其目的是 (选填“A”或“B”)。
A.使实验结论具有普遍性 B.求平均值减少实验误差
4.(2016 黄石)测量液体密度的仪器叫做密度计。图(a)和图(b)是自制的简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,将其放入盛有不同液体的两个烧杯中。
(1)请判断哪杯液体密度大,并说明理由。
(2)实验室的密度计的上部是一个用来标刻度的空心圆柱形玻璃管,管下部为一玻璃泡,内装有铅粒。某密度计圆柱形玻璃管长L=10cm,横截面积S=2.5cm2,该密度计总质量m=20g,将它放入水中静止时,水面距玻璃管上端为4cm;将此密度计放入未知液体中静止时,发现液面距玻璃管上端为2cm。求这种液体的密度以及密度计玻璃管上能标出的最大刻度值和最小刻度值。(已知水的密度为1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
5.(2021 青岛自主招生)烧杯中盛有密度不同、不相溶的两种液体甲和乙,另有两块体积相等、密度不同的正方体物块A和物块B,用细线相连,缓慢放入烧杯中,静止时两物块恰好悬浮在甲液体中,如图所示。此时若将连线剪断,两物块分别上浮和下沉,再次静止时,物块A有的体积露出液面,物块B有的体积浸在液体乙中。
试求:(1)物块A与物块B的密度之比;
(2)液体甲与液体乙的密度之比。
1.(2022 天津模拟)有一长方体木块底面积未知,放在水面上处于漂浮状态,浸入深度为h0,现用一细绳将木块底部与容器底部相连,后注水,当绳子断裂时,停止注水,此时露出的部分为V1,浸入的部分为V2,现将露出部分沿水平方向切去(已知水的密度为ρ0,细绳最大拉力为T,容器底面积为S,且对于漂浮的物体而言,其浸入液体的体积与它的总体积的比值永远是一定值),下列说法正确的是( )【出处:21教育名师】
A.长方体木块的底面积为
B.长方体木块的底面积为
C.切去木块露出部分体积后,水面下降的高度
D.切去木块露出部分体积后,水面下降的高度
2.(2022 河南模拟)人的密度与水的密度差不多,则中学生小明的体积最接近( )
A.6cm3 B.60cm4 C.0.6dm3 D.0.06m3
3.(2022 金水区校级二模)如图所示是甲和乙两种物质的质量与体积关系图象,下列说法不正确的是( )
A.甲、乙两种物质的密度之比是1:4
B.当甲和乙两物质的质量相同时,甲物质的体积较大
C.若将甲的体积增大到8cm3,它的密度不变
D.若将乙的质量减半,它的密度变为1×103kg/m3
4.(2022 历下区一模)如图所示,草莓、苹果、西瓜都漂浮在水面上,关于三者所受浮力的大小,下列说法正确的是( )
A.草莓受到的浮力大 B.苹果受到的浮力大
C.西瓜受到的浮力大 D.三者受到浮力相同
5.(2022 莒南县一模)阳春三月,春暖花开,为响应“绿水青山就是金山银山,打造人民宜居生存环境“的号召,3月12日,同学们一起参加植树活动。晓蕾同学在植树现场河边看到右图一幕。下列说法正确的是( )【来源:21cnj*y.co*m】
A.鸭妈妈受到的浮力大
B.鸭宝宝受到的浮力大于重力,合力方向竖直向上
C.鸭宝宝受到的浮力大于它排开水的重力
D.鸭妈妈下沉捉鱼时浮力逐渐变小,压强逐渐变大
6.(2022 临沂二模)中国制造的海上巨无霸“远富洋”油轮,最大排水量达到32万吨,满载时吃水深度为20m,满载时油轮底部受到海水的压强为 Pa。若油轮从海水密度较小的水域驶入密度较大的水域,油轮所受到的浮力将 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。(g取10N/kg,ρ水=1.03×103kg/m3)
7.(2022 龙湖区一模)2020年11月19日,中国“奋斗者”号载人潜水器在马里亚纳海沟成功坐底,坐底深度10909米,“奋斗者”在此深度受到海水的压强为 Pa;如图所示,“奋斗者”在没入海水后下潜的过程中,它受到海水的压强 ,受到海水的浮力 。(后两空选填“增大”、“减小”或“不变”)(取ρ=1.0×103kg/m3)
8.(2022 江南区一模)小红为测出物块B的密度,设计了如图所示的实验。如图甲,她将物块B放入漂浮于水面的小烧杯中,小烧杯杯底距水面高度h1=25cm,此时小烧杯仍漂浮,则小烧杯杯底受到水的压强为 Pa;她将物块B取出系在烧杯底再放入水中,静止后如图乙所示,小烧杯杯底距水面高度h2=15cm,此时小烧杯受到的浮力大小 (选填“大于”“等于”或“小于”)小烧杯与物块B的总重力大小;剪断细绳后物块B沉入杯底,此时小烧杯杯底距水面高度h3=10cm,如图丙;则物块B的密度为 kg/m3(ρ水=1×103kg/m3)。
9.(2022 沙坪坝区校级模拟)悦悦制作了如图1所示的探头,探究液体压强与浮力的相关问题进行。实验过程中悦悦通过细线将探头缓慢放入溢水杯中且探头上表面始终与液面平行。21世纪教育网版权所有
(1)紧密蒙在探头下端的橡皮膜,形变程度越大,说明它所受的液体压强越 ;
(2)对比图丙、丁可知:在同种液体中,液体内部压强与液体的 有关;
(3)对比图 可知:液体内部压强与液体的密度有关;
(4)如图丙所示,探头受到的浮力为 N;探头从图丙的位置不断缓慢往下放直至触底的过程中(细线足够长,实验过程中橡皮膜没有破裂),探头排开液体的重力将 (选填“变小”“保持不变”或“变大”);弹簧测力计的示数会 (选填字母)。
A.一直变大 B.先不变后变小 C.先变大后变小 D.先变小后变大
(5)细心的悦悦同学发现,将探头从图丙的位置下放5cm到达图丁位置的过程中,溢水杯中的水位下降了0.2cm,已知柱形溢水杯的底面积为20cm2,探头的上表面积为10cm2,则图丁中水对橡皮膜产生的压力为 N,图丁中手对探头的拉力 图戊中手对探头的拉力(选填“大于”“小于”“等于”或“无法判断”)。
10.(2022 钦州一模)如图甲所示是某公共厕所的自动冲水装置图。浮筒A是一个长方体,盖片B的面积为20cm2,A、B以硬杆连接。当水刚好达到浮筒A的下表面时,水箱中水的质量为8kg;当供水管流进水箱的水刚好淹没浮筒A时,盖片B被拉开,水通过排水管流出冲洗厕所。图乙是水箱中水的质量m和深度h的关系图像(盖片B的质量和厚度,硬杆的体积和质量都不计)。求:
(1)当水刚好到达浮筒A下表面时,水箱中水的体积;
(2)当水刚好淹没浮筒A时,水对盖片B的压力;
(3)浮筒A浸没在水中时受到的浮力;
(4)浮筒A的质量。
专题18 浮力
课题1思维导图 自主学习区
课题2考点管理 明确考点分布
归类探究1、浮力的概念 悟透各类题型
例题选讲1
变式演练1
归类探究2、阿基米德原理 悟透各类题型
例题选讲2
变式演练2
归类探究3、直接运用阿基米德原理或公式的变形进行简单的计算 悟透各类题型
例题选讲3
变式演练3
归类探究4、认识物体沉浮条件 悟透各类题型
例题选讲4
变式演练4
课题3.走进重高 命题规律分析
课题4.课堂练习 提升解题能力
课题5.限时集训 点拔拓展延伸
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