粤沪版物理八年级下册课课练：专题训练：浮力的计算（含答案）

专题训练
[浮力的计算]
类型一　压力差法求浮力
1.有一边长为10 cm的正方体浸没在水中,上表面距水面15 cm,如图所示,则物体上表面受到水的压强是　　　　Pa,压力为　　　　N,下表面受到水的压强是　　　　Pa,压力是
　　　　N,物体受到的浮力是　　　　N。(g取10 N/kg)
2.弹簧测力计下悬挂着重为15 N的长方体金属块,当金属块完全浸入水中时,弹簧测力计的示数为8 N,如图所示。则金属块受到的浮力为　　　　N,若金属块上表面受到水的压力为10 N,则金属块下表面受到水的压力为　　　　N。
3.现有一边长为10 cm的正方体物块漂浮在水面上,如图所示,其上表面距水面2.5 cm,它的下表面受到的水的压力是多大 它受到的浮力为多大 物块的密度是多少 (g取10 N/kg)
类型二　称重法求浮力
4.(多选)弹簧测力计下悬挂一个长方体物块,将物块从盛有适量水的烧杯上方距水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,如图甲所示。图乙是弹簧测力计的示数F与物块下降高度h的变化关系的图像,g取10 N/kg,则下列说法中正确的是(　　)
A.物块的体积是400 cm3
B.物块受到的最大浮力是8 N
C.物块的密度是1.5×103 kg/m3
D.物块刚浸没在水中时,其下表面受到水的压力是12 N
5.小明用同一物体进行了如图所示的实验。实验中,物体均处于静止状态,请根据图中信息,求:(g取10 N/kg)
(1)物体的质量。
(2)物体在水中受到的浮力。
(3)某液体的密度。
类型三　阿基米德原理法求浮力
6.(2021武威改编)如图所示为我国自主建造的第一艘国产航母——“山东舰”,该舰满载时排水量为5万吨,可同时停放36架“歼-15”舰载机,每架舰载机的质量为25 t,则满载时,航母所受的浮力为　　　　　。若航母在某海域训练,此海域的海水密度为1.02×103 kg/m3,则当36架舰载机全部飞离航母后,航母排开海水的体积减小了　　　　 m3(结果保留两位小数)。(g取10 N/kg)
7.一个不规则的实心物体,质量为55 g,放入装满水的烧杯中,沉入底部,排开0.5 N的水。然后向烧杯中加盐并搅拌,直到物体悬浮为止。求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)物体在水中所受的浮力。
(2)物体的体积。
(3)物体的密度。
(4)物体悬浮时盐水的密度。
类型四　平衡法求浮力
8.边长为10 cm的正方体木块,漂浮在水面上,露出水面的体积与浸在水中的体积之比为2∶3,如图甲所示;将木块从水中取出,放入另一种液体中,并在木块上表面放一重为2 N的小铁块,静止时,木块上表面恰好与液面相平,如图图乙所示。求:(g取10 N/kg)
(1)图甲中木块所受浮力大小。
(2)图乙中液体的密度。
(3)图乙中物块下表面所受压强的大小。
9.(2021自贡节选)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为10 cm。弹簧没有发生形变时的长度为
10 cm,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度ΔL与拉力F的关系如图图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深24 cm。求:(g取10 N/kg)
(1)物体受到水的浮力。
(2)物体的密度。
答案
浮力的计算
1.1500　15　2500　25　10
(1)正方体上表面所处的深度:
h上=15 cm=0.15 m,
正方体上表面受到水的压强:
p上=ρ水gh上=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.15 m=1500 Pa;
正方体每个面的面积:S=0.1 m×0.1 m=0.01 m2,由p=可得,上表面受到水向下的压力:
F向下=p上S=1500 Pa×0.01 m2=15 N。
(2)正方体下表面所处的深度:
h下=h上+L=15 cm+10 cm=25 cm=0.25 m,
正方体下表面受到水的压强:
p下=ρ水gh下=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.25 m=2500 Pa;
由p=可得,下表面受到水向上的压力:F向上=p下S=2500 Pa×0.01 m2=25 N。
(3)正方体上、下表面受到水的压力差:ΔF=F向上-F向下=25 N-15 N=10 N。浮力等于物体上、下表面所受到的压力差,F浮=ΔF=10 N。
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3.正方体下表面的面积:
S=10 cm×10 cm=100 cm2=0.01 m2,
下表面所处深度:
h=10 cm-2.5 cm=7.5 cm=0.075 m,
下表面所受水的压强:p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.075 m=750 Pa,
下表面受到水的压力:
F=pS=750 Pa×0.01 m2=7.5 N。
正方体受到的浮力是上、下表面的压力差,上表面不受液体压力,故浮力等于下表面所受的压力:F浮=F=7.5 N。
物块漂浮时,浮力等于重力,故G=F浮=7.5 N,
物块的质量:m===0.75 kg,
物块的体积:V=(10 cm)3=1000 cm3=0.001 m3,
物块的密度:ρ===0.75×103 kg/m3。
4.BC　 由图像可知,物块重力G=12 N,当物块浸没时,拉力F=4 N,则浸没时受到的浮力为F浮=G-F=12 N-4 N=8 N,此时物块浸没,所以物块所受浮力最大为8 N,故B正确。
由F浮=ρ液gV排可得物块的体积:V=V排===8×10-4 m3=800 cm3,故A
错误。
物块的质量:m===1.2 kg,
则物块的密度:
ρ===1.5×103 kg/m3,故C正确。
物块刚浸没时,其上表面受到水的压力为0,则其下表面受到水的压力F下=F浮=8 N,故D错误。
5.(1)由图甲可知,物体的重力G=F1=5.4 N,
由G=mg可得,物体的质量:
m===0.54 kg。
(2)物体在水中受到的浮力:
F浮水=F1-F2=5.4 N-3.4 N=2 N。
(3)由F浮=ρ液gV排可得,物体的体积:
V=V排===2×10-4 m3,
物体浸没在某液体中受到的浮力:
F浮液=F1-F3=5.4 N-3.8 N=1.6 N,
由F浮=ρ液gV排可得,某液体的密度:
ρ===0.8×103 kg/m3。
6.5×108 N　882.35　 (1)航母处于漂浮状态,在标准排水量时,航母所受的浮力:
F浮=G排=m排g=5×107 kg×10 N/kg=5×108 N。
(2)36架舰载机全部飞离航母后,浮力减小量等于36架飞机的总重,即排开海水质量的减小值:Δm排=m舰载机=36×2.5×104 kg=9×105 kg,
航母排开海水体积的减少量:ΔV===882.35 m3。
7.(1)根据阿基米德原理可知,物体在水中所受的浮力:F浮=G排=0.5 N。
(2)根据F浮=ρ液gV排可得,物体排开水的体积:
V排===5×10-5 m3,
物体浸没在水中,则物体的体积:V物=V排=5×10-5 m3。
(3)物体的密度:
ρ物===1.1×103 kg/m3。
(4)因为物体悬浮在盐水中,
所以盐水的密度:ρ盐水=ρ物=1.1×103 kg/m3。
8.(1)由题可知,木块的体积:
V木=(0.1 m)3=10-3 m3,
露出水面的体积与浸在水中的体积之比为2∶3,则V排=V木=×10-3 m3,
由阿基米德原理可得,木块所受浮力:F浮=ρ水V排g=1.0×103 kg/m3××10-3 m3×10 N/kg=6 N。
(2)木块的重力:G木=F浮=6 N,
木块上表面放一重为2 N的小铁块,当它们静止时,F浮'=G总,
即ρ液V木g=G木+G铁,
液体的密度:ρ液===0.8×103 kg/m3。
(3)图乙中木块下表面受到液体的压强:
p=ρ液gh=0.8×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=800 Pa。
9.(1)物体上表面与液面相平时,受到的浮力:
F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×(0.1 m)3=10 N。
(2)物体上表面与液面相平时,水深h=24 cm,物体边长a=10 cm,弹簧原长b=10 cm,则此时弹簧的伸长量:
ΔL1=h-a-b=24 cm-10 cm-10 cm=4 cm,
由图乙可知,此时拉力F=4 N,物体重:
G=F浮-F=10 N-4 N=6 N,
物体的密度:
ρ====0.6×103 kg/m3。