北师大版物理八年级下册课课练：专题训练 浮力的计算方法（含答案）
文档属性
| 名称 | 北师大版物理八年级下册课课练：专题训练 浮力的计算方法（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 157.9KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 北师大版 | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-07-23 18:59:15 | ||
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文档简介
专题训练 [浮力的计算方法]
类型一 称重法(F浮=G-F示)
1.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,其示数是7.4 N,当把零件浸没在水中时,弹簧测力计的示数是6.4 N,金属零件受到的浮力为 N,金属零件排开水的体积为 m3,金属零件的密度为 kg/m3;将该金属零件浸没在密度为0.8 g/cm3的酒精中,弹簧测力计的示数为 N。(g取10 N/kg)
2.在弹簧测力计下悬挂一个铁球,当铁球露出水面体积时,弹簧测力计的示数为4 N;当铁球浸入水中体积时,弹簧测力计的示数为1 N,取下该铁球放入水中,铁球静止时受到的浮力是 ( )
A.18 N B.14 N C.8 N D.10 N
3.小明用弹簧测力计挂着一物体,分别将物体浸没在水中和某液体中,保持物体处于静止状态,弹簧测力计的示数如图图所示。求:(g取10 N/kg)
(1)物体在水中受到的浮力。
(2)该液体的密度。
类型二 压力差法(F浮=F向上-F向下)
4.一个正方体铁块,在水下某深度时,上表面受到15 N的压力,下表面受到20 N的压力,则此时铁块受到的浮力是 N;当铁块下沉到某位置时,上表面受到的压力增大至20 N时,下表面受到的压力是 N。
5.如图图甲所示,将一个边长为10 cm的正方体物块放入盛满水的溢水杯中,静止时物块漂浮在水面上,物块底部受到水的压强是800 Pa,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)图甲中物块受到的浮力。
(2)如图图图乙所示,在物块上表面施加一个竖直向下的力F,要使物块浸没在水中,F应为多大。
类型三 公式法(F浮=G排=ρ液gV排)
6.一个体积为20 cm3的金属圆柱体,用细线吊着慢慢浸入水中,当它一半体积浸入水中时,它排开水的体积是 cm3,排开这部分水的重力是 N,它受到的浮力是 N,如图图果它全部浸入水中,那么它受到的浮力是 N。(g取10 N/kg)
7.一体积为0.001 m3的立方体木块漂浮在水面上,有体积浸在水中,则该木块所受的浮力为 N;木块的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
8.把体积为500 cm3、重为4 N的小球A放入盛水的容器中,小球A静止时水深40 cm。求:(g取10 N/kg)
(1)小球A受到的浮力。
(2)若取出小球A,把另一个体积为600 cm3、重为4.8 N的木球B用细线系于容器底(如图图所示),则细线受到的拉力是多少。
类型四 平衡法(漂浮或悬浮时F浮=G物)
9.如图图所示是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是 m3,受到的浮力为 N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
10.把边长L=0.5 m、密度ρA=0.6×103 kg/m3的正方体物块A放入底面积为S=1 m2的盛水容器中,如图图甲所示,则物块A受到的浮力是 N;将物块B轻放在A的上面,容器中的水面上升了0.01 m,如图图图乙所示,则物块B的质量为 kg。(g取10 N/kg)
11.如图图所示,用细线将质量为300 g的木块系住,使木块浸没在水中,当木块静止时细线对木块的拉力为1 N,此时木块所受的浮力为 N;剪断细线后,当木块再次静止时木块露在空气中的体积为 cm3。(忽略木块吸水和沾水的影响,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
12.a、b两种物质的质量和体积的关系图像如图图所示,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两个实心物体,把它们浸没在水中,放手待物体稳定后,则 ( )
A.甲物体的密度是2 kg/m3
B.甲、乙两物体的密度之比是1∶3
C.甲漂浮,乙所受浮力大
D.乙漂浮,甲所受浮力大
13.如图图所示,已知重为10 N的长方体木块静止在水面上,浸在水中的体积占木块总体积的。求:(g取10 N/kg)
(1)木块所受的浮力。
(2)木块浸在水中的体积和木块的体积。
(3)若要使木块全部浸入水中,至少需要施加多大的压力。
答案
浮力的计算方法
1.1 1×10-4 7.4×103 6.6
2.D 当铁球露出水面体积时,则V排1=V,根据物体受力平衡和阿基米德原理可知,
G=F浮1+F拉1=ρ水gV排1+F拉1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×V+4 N①;
当铁球浸入水中体积时,则V排2=V,
根据物体受力平衡和阿基米德原理可知,
G=F浮2+F拉2=ρ水gV排2+F拉2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×V+1 N②;
联立①②,解得V=1.8×10-3 m3;
所以铁球的重力:G=F浮1+F拉1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg××1.8×10-3 m3+4 N=10 N。
铁球浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.8×10-3 m3=18 N,
因为F浮>G,所以,当取下该铁球将它浸没在水中时,铁球会上浮,
所以铁球在水中静止时,处于漂浮状态,受到的浮力为F浮'=G=10 N。
3.(1)由图甲可知,物体的重力G=F1=5.4 N,由图乙可知,物体浸没在水中时弹簧测力计的示数F2=3.4 N,则物体在水中受到的浮力:F浮水=G-F2=5.4 N-3.4 N=2 N。
(2)由图丙可知,物体浸没在某液体中时弹簧测力计的示数F3=3.8 N,则物体浸没在该液体中受到的浮力:F浮液=G-F3=5.4 N-3.8 N=1.6 N,物体的体积:V=V排===
2×10-4 m3,由F浮=ρ液gV排可得,该液体的密度:ρ液====0.8×103 kg/m3。
4.5 25 浮力产生的原因是物体上、下表面受到液体的压力差。随着物体下沉,上、下表面受到的压力都要变大,但压力差不变,即F浮=F下-F上=20 N-15 N=5 N,F下'=F上'+F浮=
20 N+5 N=25 N。
5.(1)物块的底面积:S=L2=(10 cm)2=100 cm2=1×10-2 m2,由p=可得,物块底部受到水的压力:
F向上=pS=800 Pa×1×10-2 m2=8 N,物块所受浮力:F浮=F向上-F向下=8 N-0 N=8 N。
(2)物块漂浮在水面上时,浮力等于物块的重力,G=F浮=8 N,物块浸没在水中时排开水的体积:V排=V=10-3 m3,此时物块受到的浮力:F浮'=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10-3 m3=10 N,由于物块浸没在水中时受力平衡,在物块上表面施加的竖直向下的力:F=F浮'-G=10 N-8 N=
2 N。
6.10 0.1 0.1 0.2 因为金属圆柱体一半浸入水中,所以V排=V=×20 cm3=10 cm3;由ρ=和G=mg可得,排开水的重力:G排=m排g=ρ水V排g=1×103 kg/m3×10 N/kg×10×
10-6 m3=0.1 N;根据阿基米德原理可知,它受到的浮力F浮=G排=0.1 N;当圆柱体全部没入水中时,排开水的体积变为原来的2倍,由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体受到的浮力也变为原来的2倍,即F浮'=2F浮=2×0.1 N=0.2 N。
7.6 0.6×103 V排=V=×0.001 m3=0.6×10-3 m3,
木块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.6×10-3 m3=6 N。
因为木块漂浮,所以木块所受重力:G木=F浮=6 N,
又因为G木=m木g,所以木块的质量:m木===0.6 kg,
木块的密度:ρ木===0.6×103 kg/m3。
8.(1)小球A的质量:mA===0.4 kg,
小球A的体积:VA=500 cm3=500×10-6 m3=5×10-4 m3,
小球A的密度:ρA===0.8×103 kg/m3;
因为ρA<ρ水,所以小球A将上浮,最终漂浮在水面上,此时小球A受到的浮力:F浮=GA=4 N。
(2)木球B浸没在水中,则V排=VB=600 cm3=600×10-6 m3,
木球B所受浮力:F浮B=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×600×10-6 m3=6 N,
木球B受向下的重力、向下的拉力和向上的浮力的共同作用处于静止状态,根据力的平衡条件可得,GB+F拉=F浮B,细线对木球B的拉力:F拉=F浮B-GB=6 N-4.8 N=1.2 N;
因为力的作用是相互的,则细线受到的拉力为1.2 N。
9.38 3.8×105 因为两栖飞机漂浮在水面上,所以它受到的浮力:
F浮=G物=m物g=3.8×104 kg×10 N/kg=3.8×105 N;
排开水的体积:V排===38 m3。
10.750 10
根据ρ=可得,A的质量:
mA=ρAVA=0.6×103 kg/m3×(0.5 m)3=75 kg,
A的重力:GA=mAg=75 kg×10 N/kg=750 N,
因为A漂浮在水面上,所以此时A受到的浮力:F浮A=GA=750 N。
(2)将物块B轻放在A的上面,A增大的排开水的体积:
ΔV排=SΔh升=1 m2×0.01 m=0.01 m3,
则增大的浮力:ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m3=100 N,
根据力的平衡可得,物块B的重力:GB=ΔF浮=100 N,
则物块B的质量:mB===10 kg。
11.4 100
木块的质量:m=300 g=0.3 kg,木块受到的重力:G=mg=0.3 kg×10 N/kg=3 N,
因木块浸没时受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力共同作用处于平衡状态,所以,木块受到的浮力:F浮=G+F拉=3 N+1 N=4 N;
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρ液gV排得,
木块的体积:V=V排===4×10-4 m3,
剪断细线后当木块再次静止时,木块处于漂浮状态,
此时木块受到的浮力:F浮'=G=3 N,
木块排开水的体积:V排'===3×10-4 m3,则木块露在空气中的体积:
V露=V-V排'=4×10-4 m3-3×10-4 m3=1×10-4 m3=100 cm3。
12.D 由图像可知,当ma=mb=2 g时,Va=1 cm3,Vb=3 cm3,则ρa===2 g/cm3,
ρb=== g/cm3,即甲物体的密度为2 g/cm3,乙物体的密度为 g/cm3,甲、乙两物体的密度之比:ρ甲∶ρ乙=ρa∶ρb=2 g/cm3∶ g/cm3=3∶1,故A、B错误;由题意可知,甲、乙两个实心物体的体积相等,由ρa>ρ水>ρb可知,物体稳定后,甲物体沉底,乙物体漂浮,且V排甲>V排乙,由
F浮=ρ液gV排可知,甲物体受到的浮力大,故C错误、D正确。
13.(1)因为木块漂浮在水面上,所以木块受到的浮力:F浮=G木=10 N。
(2)根据F浮=ρ液gV排可知,木块排开水的体积:V排===1×10-3 m3,
则V浸=V排=1×10-3 m3,
因为V浸=V木,所以木块的体积:V木=V浸=×1×10-3 m3=1.25×10-3 m3。
(3)木块浸没时受到水的浮力:
F浮'=ρ水gV排'=ρ水gV木=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10-3 m3=12.5 N,
因为F浮'=G木+F,所以至少需要施加的压力:F=F浮'-G木=12.5 N-10 N=2.5 N。
类型一 称重法(F浮=G-F示)
1.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,其示数是7.4 N,当把零件浸没在水中时,弹簧测力计的示数是6.4 N,金属零件受到的浮力为 N,金属零件排开水的体积为 m3,金属零件的密度为 kg/m3;将该金属零件浸没在密度为0.8 g/cm3的酒精中,弹簧测力计的示数为 N。(g取10 N/kg)
2.在弹簧测力计下悬挂一个铁球,当铁球露出水面体积时,弹簧测力计的示数为4 N;当铁球浸入水中体积时,弹簧测力计的示数为1 N,取下该铁球放入水中,铁球静止时受到的浮力是 ( )
A.18 N B.14 N C.8 N D.10 N
3.小明用弹簧测力计挂着一物体,分别将物体浸没在水中和某液体中,保持物体处于静止状态,弹簧测力计的示数如图图所示。求:(g取10 N/kg)
(1)物体在水中受到的浮力。
(2)该液体的密度。
类型二 压力差法(F浮=F向上-F向下)
4.一个正方体铁块,在水下某深度时,上表面受到15 N的压力,下表面受到20 N的压力,则此时铁块受到的浮力是 N;当铁块下沉到某位置时,上表面受到的压力增大至20 N时,下表面受到的压力是 N。
5.如图图甲所示,将一个边长为10 cm的正方体物块放入盛满水的溢水杯中,静止时物块漂浮在水面上,物块底部受到水的压强是800 Pa,已知ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg。求:
(1)图甲中物块受到的浮力。
(2)如图图图乙所示,在物块上表面施加一个竖直向下的力F,要使物块浸没在水中,F应为多大。
类型三 公式法(F浮=G排=ρ液gV排)
6.一个体积为20 cm3的金属圆柱体,用细线吊着慢慢浸入水中,当它一半体积浸入水中时,它排开水的体积是 cm3,排开这部分水的重力是 N,它受到的浮力是 N,如图图果它全部浸入水中,那么它受到的浮力是 N。(g取10 N/kg)
7.一体积为0.001 m3的立方体木块漂浮在水面上,有体积浸在水中,则该木块所受的浮力为 N;木块的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
8.把体积为500 cm3、重为4 N的小球A放入盛水的容器中,小球A静止时水深40 cm。求:(g取10 N/kg)
(1)小球A受到的浮力。
(2)若取出小球A,把另一个体积为600 cm3、重为4.8 N的木球B用细线系于容器底(如图图所示),则细线受到的拉力是多少。
类型四 平衡法(漂浮或悬浮时F浮=G物)
9.如图图所示是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38 t,当它停在水面上时,排开水的体积是 m3,受到的浮力为 N。(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
10.把边长L=0.5 m、密度ρA=0.6×103 kg/m3的正方体物块A放入底面积为S=1 m2的盛水容器中,如图图甲所示,则物块A受到的浮力是 N;将物块B轻放在A的上面,容器中的水面上升了0.01 m,如图图图乙所示,则物块B的质量为 kg。(g取10 N/kg)
11.如图图所示,用细线将质量为300 g的木块系住,使木块浸没在水中,当木块静止时细线对木块的拉力为1 N,此时木块所受的浮力为 N;剪断细线后,当木块再次静止时木块露在空气中的体积为 cm3。(忽略木块吸水和沾水的影响,ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
12.a、b两种物质的质量和体积的关系图像如图图所示,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两个实心物体,把它们浸没在水中,放手待物体稳定后,则 ( )
A.甲物体的密度是2 kg/m3
B.甲、乙两物体的密度之比是1∶3
C.甲漂浮,乙所受浮力大
D.乙漂浮,甲所受浮力大
13.如图图所示,已知重为10 N的长方体木块静止在水面上,浸在水中的体积占木块总体积的。求:(g取10 N/kg)
(1)木块所受的浮力。
(2)木块浸在水中的体积和木块的体积。
(3)若要使木块全部浸入水中,至少需要施加多大的压力。
答案
浮力的计算方法
1.1 1×10-4 7.4×103 6.6
2.D 当铁球露出水面体积时,则V排1=V,根据物体受力平衡和阿基米德原理可知,
G=F浮1+F拉1=ρ水gV排1+F拉1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×V+4 N①;
当铁球浸入水中体积时,则V排2=V,
根据物体受力平衡和阿基米德原理可知,
G=F浮2+F拉2=ρ水gV排2+F拉2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×V+1 N②;
联立①②,解得V=1.8×10-3 m3;
所以铁球的重力:G=F浮1+F拉1=1.0×103 kg/m3×10 N/kg××1.8×10-3 m3+4 N=10 N。
铁球浸没在水中时受到的浮力:F浮=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.8×10-3 m3=18 N,
因为F浮>G,所以,当取下该铁球将它浸没在水中时,铁球会上浮,
所以铁球在水中静止时,处于漂浮状态,受到的浮力为F浮'=G=10 N。
3.(1)由图甲可知,物体的重力G=F1=5.4 N,由图乙可知,物体浸没在水中时弹簧测力计的示数F2=3.4 N,则物体在水中受到的浮力:F浮水=G-F2=5.4 N-3.4 N=2 N。
(2)由图丙可知,物体浸没在某液体中时弹簧测力计的示数F3=3.8 N,则物体浸没在该液体中受到的浮力:F浮液=G-F3=5.4 N-3.8 N=1.6 N,物体的体积:V=V排===
2×10-4 m3,由F浮=ρ液gV排可得,该液体的密度:ρ液====0.8×103 kg/m3。
4.5 25 浮力产生的原因是物体上、下表面受到液体的压力差。随着物体下沉,上、下表面受到的压力都要变大,但压力差不变,即F浮=F下-F上=20 N-15 N=5 N,F下'=F上'+F浮=
20 N+5 N=25 N。
5.(1)物块的底面积:S=L2=(10 cm)2=100 cm2=1×10-2 m2,由p=可得,物块底部受到水的压力:
F向上=pS=800 Pa×1×10-2 m2=8 N,物块所受浮力:F浮=F向上-F向下=8 N-0 N=8 N。
(2)物块漂浮在水面上时,浮力等于物块的重力,G=F浮=8 N,物块浸没在水中时排开水的体积:V排=V=10-3 m3,此时物块受到的浮力:F浮'=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×10-3 m3=10 N,由于物块浸没在水中时受力平衡,在物块上表面施加的竖直向下的力:F=F浮'-G=10 N-8 N=
2 N。
6.10 0.1 0.1 0.2 因为金属圆柱体一半浸入水中,所以V排=V=×20 cm3=10 cm3;由ρ=和G=mg可得,排开水的重力:G排=m排g=ρ水V排g=1×103 kg/m3×10 N/kg×10×
10-6 m3=0.1 N;根据阿基米德原理可知,它受到的浮力F浮=G排=0.1 N;当圆柱体全部没入水中时,排开水的体积变为原来的2倍,由F浮=ρ水gV排可得,圆柱体受到的浮力也变为原来的2倍,即F浮'=2F浮=2×0.1 N=0.2 N。
7.6 0.6×103 V排=V=×0.001 m3=0.6×10-3 m3,
木块受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.6×10-3 m3=6 N。
因为木块漂浮,所以木块所受重力:G木=F浮=6 N,
又因为G木=m木g,所以木块的质量:m木===0.6 kg,
木块的密度:ρ木===0.6×103 kg/m3。
8.(1)小球A的质量:mA===0.4 kg,
小球A的体积:VA=500 cm3=500×10-6 m3=5×10-4 m3,
小球A的密度:ρA===0.8×103 kg/m3;
因为ρA<ρ水,所以小球A将上浮,最终漂浮在水面上,此时小球A受到的浮力:F浮=GA=4 N。
(2)木球B浸没在水中,则V排=VB=600 cm3=600×10-6 m3,
木球B所受浮力:F浮B=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×600×10-6 m3=6 N,
木球B受向下的重力、向下的拉力和向上的浮力的共同作用处于静止状态,根据力的平衡条件可得,GB+F拉=F浮B,细线对木球B的拉力:F拉=F浮B-GB=6 N-4.8 N=1.2 N;
因为力的作用是相互的,则细线受到的拉力为1.2 N。
9.38 3.8×105 因为两栖飞机漂浮在水面上,所以它受到的浮力:
F浮=G物=m物g=3.8×104 kg×10 N/kg=3.8×105 N;
排开水的体积:V排===38 m3。
10.750 10
根据ρ=可得,A的质量:
mA=ρAVA=0.6×103 kg/m3×(0.5 m)3=75 kg,
A的重力:GA=mAg=75 kg×10 N/kg=750 N,
因为A漂浮在水面上,所以此时A受到的浮力:F浮A=GA=750 N。
(2)将物块B轻放在A的上面,A增大的排开水的体积:
ΔV排=SΔh升=1 m2×0.01 m=0.01 m3,
则增大的浮力:ΔF浮=ρ水gΔV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.01 m3=100 N,
根据力的平衡可得,物块B的重力:GB=ΔF浮=100 N,
则物块B的质量:mB===10 kg。
11.4 100
木块的质量:m=300 g=0.3 kg,木块受到的重力:G=mg=0.3 kg×10 N/kg=3 N,
因木块浸没时受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力共同作用处于平衡状态,所以,木块受到的浮力:F浮=G+F拉=3 N+1 N=4 N;
因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以,由F浮=ρ液gV排得,
木块的体积:V=V排===4×10-4 m3,
剪断细线后当木块再次静止时,木块处于漂浮状态,
此时木块受到的浮力:F浮'=G=3 N,
木块排开水的体积:V排'===3×10-4 m3,则木块露在空气中的体积:
V露=V-V排'=4×10-4 m3-3×10-4 m3=1×10-4 m3=100 cm3。
12.D 由图像可知,当ma=mb=2 g时,Va=1 cm3,Vb=3 cm3,则ρa===2 g/cm3,
ρb=== g/cm3,即甲物体的密度为2 g/cm3,乙物体的密度为 g/cm3,甲、乙两物体的密度之比:ρ甲∶ρ乙=ρa∶ρb=2 g/cm3∶ g/cm3=3∶1,故A、B错误;由题意可知,甲、乙两个实心物体的体积相等,由ρa>ρ水>ρb可知,物体稳定后,甲物体沉底,乙物体漂浮,且V排甲>V排乙,由
F浮=ρ液gV排可知,甲物体受到的浮力大,故C错误、D正确。
13.(1)因为木块漂浮在水面上,所以木块受到的浮力:F浮=G木=10 N。
(2)根据F浮=ρ液gV排可知,木块排开水的体积:V排===1×10-3 m3,
则V浸=V排=1×10-3 m3,
因为V浸=V木,所以木块的体积:V木=V浸=×1×10-3 m3=1.25×10-3 m3。
(3)木块浸没时受到水的浮力:
F浮'=ρ水gV排'=ρ水gV木=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.25×10-3 m3=12.5 N,
因为F浮'=G木+F,所以至少需要施加的压力:F=F浮'-G木=12.5 N-10 N=2.5 N。