(共14张PPT)
专题训练 浮力问题的综合计算
类型一 阿基米德原理+称重法
1. (2023·常州二模)如图所示,水平地面上放一个装有适量水的薄壁
柱形容器.现用细线把棱长为0.1m、不吸水的正方体物块悬挂在拉力传
感器下方(拉力传感器连接电脑后可显示拉力大小),物块有的体积
露出水面且处于静止状态,此时细线的拉力为1.5N(细线长度变化忽略
不计).求:(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
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第1题
解:(1) 物块的体积V=a3=(0.1m)3=1×10-3m3,
物块有的体积露出水面时受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(1-)×10-3m3=7.5N
第1题
(1) 物块受到的浮力.
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(2) 物块的密度.
解:(2) 细线对物块的拉力 F拉=1.5N,则物块受到
的重力G=F浮+F拉=7.5N+1.5N=9N,
物块的质量m===0.9kg,
则物块的密度ρ===0.9×103kg/m3
第1题
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2. 如图甲是小勇研究弹簧测力计的示数F与物体A下表面离水面的距离h
的关系实验装置.其中A是底面积为50cm2的实心均匀圆柱形物体.用弹簧
测力计提着物体A,使其缓慢浸入水中(水未溢出),得到F与h的关系
图像如图乙中实线所示.求:
第2题
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(1) 浸没时,A受到水的浮力.
解:(1) 由图乙知,当h=0时,弹簧测力计的示数为3N,即物体A的
重力G=3N,浸没在水中时,A受到水的浮力F浮=G-F=3N-1N=2N
(2) 圆柱形物体A的高度.
解:(2) 浸没在水中时,由F浮=ρ液gV排可得,物体的体积V=V排=
==2×10-4m3;则圆柱形物体A的高度h==
=0.04m=4cm
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(3) 圆柱形物体A的密度.
解:(3) 物体A的质量m===0.3kg,物体A的密度ρ==
=1.5×103kg/m3
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(4) 小勇换用另一种未知液体重复上述实验并绘制出图乙中虚线所示
图像,该液体的密度.
解:(4) 浸没在另一种液体中,此时物体A受到的浮力F浮'=G-F'=
3N-1.4N=1.6N,由F浮=ρ液gV排可得,该液体的密度ρ液==
=0.8×103kg/m3
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类型二 阿基米德原理+漂浮条件
3. 小明同学听了“曹冲称象”的故事后,利用所学知识制作了如图甲所
示的“水秤”模型,可方便地称量物体的质量.已知透明大筒足够深,
小筒的高度H=0.2m,底面积S=0.02m2,小筒和秤盘总重力为2N,小
筒壁的厚度可忽略不计.g取10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3.求:
(1) 如图甲所示,当秤盘上不放物体时,小筒受到的浮力.
解:(1) 因为当秤盘上不放物体时,小筒漂浮,小筒和秤盘总重G0=2N,所以此时小筒受到的浮力F浮=G0=2N
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(2) 该浮力秤的零刻度线的位置,即A点距小筒底部的距离.
解:(2) 根据F浮=ρ液gV排得,当秤盘上不放物体时,小筒排开水的体
积V排===2×10-4m3,A点距小筒底部的距离
h===0.01m
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(3) 如图乙,在秤盘上放物体后,就可以称量物体所受重力,该“水
秤”模型最大能称量的物体的重力.
第3题
解:(3) 在秤盘上放物体后,小筒受到最大浮力F浮'=ρ液gV排'=
1.0×103kg/m3×10N/kg×0.02m2×0.2m=40N,物体的最大重力
G=F浮'-G0=40N-2N=38N
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4. (2023·安徽)“浮沉子”最早是由科学家笛卡尔设计的.小华用大塑
料瓶(大瓶)和开口小玻璃瓶(小瓶)制作了如图甲所示的“浮沉
子”.装有适量水的小瓶开口朝下漂浮在大瓶内的水面上,拧紧大瓶的
瓶盖使其密封,两瓶内均有少量空气.将小瓶视为圆柱形容器,底面积
为S,忽略其壁厚(即忽略小瓶自身的体积).当小瓶漂浮时,简化的模
型如图乙所示,小瓶内空气柱的高度为h,手握大瓶施加适当的压力,
使小瓶下沉并恰好悬浮在如图丙所示的位置.将倒置的小瓶和小瓶内的
空气看成一个整体A,A的质量为m,水的密度为ρ水,g为已知量,求:
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第4题
(1) 图乙中A所受浮力的大小.
解:(1) 图乙中A处于漂浮状态,受到的浮力等于自身重力,F浮=G
=mg
(2) 图乙中A排开水的体积.
解:(2) 根据阿基米德原理可得,A排开水的体积V排===
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(3) 图乙和图丙中小瓶内空气的密度之比.
解:(3) 图乙中小瓶内空气的体积V=Sh,由图丙可知,A处于悬浮
状态,图丙中A所受浮力F浮'=G=mg.由F浮=ρ液V排g可知,图丙中A排
开水的体积V排'===,因为忽略小瓶自身的体积,所以图丙
中空气的体积V'=V排'=;
因为图乙和图丙中,小瓶内空气的质量不变,由ρ=可知,图乙和图丙中小瓶内空气的密度比====
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