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八下物理 考点集训 第十章 浮力
浮力的概念和产生
浸在液体中的物体受到液体向上托的力叫浮力,浮力产生的原因是 ,浮力的方向是 ,浮力的施力物是 。
那么如图所示的四个情景,没有受到浮力的物体是( )
A. B.
沉底的鸡蛋 遨游的“天宫一号”
C. D.
飘在空中的热气球 能承载重物的橡皮泥船
解:浸在液体里的物体,受到液体对物体产生向上托的力叫浮力;原因是液体对物体有向下的压力作用,由于液体具有流动性,同时液体对物体产生向上的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力。所以,浮力的施力物体是液体,浮力的方向总是竖直向上。故填:液体对物体上下表面压力差;竖直向上;液体。
A、沉底的鸡蛋在水中尽管下沉,但仍然受到浮力,故A不符合题意;
B、太空中没有空气,故太空中运行的“天宫一号”不受到浮力,故B符合题意;
C、空中上升的热气球能上升,是因为其受到空气的浮力,故C不符合题意;
D、浮力是浸在液体(或气体)中的物体受到液体(或气体)向上托起的力,橡皮泥船受到水的向上托起的力,即受到浮力,故D不符合题意。
浮力的产生
如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法中正确的是( )
A.A物体不一定受到浮力作用
B.B物体一定受到浮力作用
C.C物体不一定受到浮力作用
D.D物体一定受浮力的作用
解:
A、A物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对A物体上下表面产生了的压力差,故A物体受浮力的作用,故A错误;
BC、由图可知,水对BC物体上下表面都产生了的压力差,故BC物体都受浮力的作用,故B正确、C错误;
D、D物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对D物体上下表面没有产生压力差,故D物体不受浮力的作用,故D错误。
浮力的产生
如图所示,一个半球形物体重为100N,浸没在水中,受到水向下的压力40N,半球受到水施加的浮力为80N,则半球受到水向上的压力为( )
A.40N B.60N
C.80N D.120N
解:由F浮=F上﹣F下得,半球受到的水向上的压力:
F上=F浮+F下=80N+40N=120N。
阿基米德原理的应用
将一个铁球的一半浸入水中时,排开水的重力为0.8N,此时铁球受到浮力的大小
为 N,将它全部浸没时,受到浮力的大小为 N,当它浸没在水中的深度增大时,受到浮力的大小 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
解:
当铁球的一半浸入水中时,由阿基米德原理可得铁球受到的浮力:
F浮=G排=0.8N;
当铁球全部浸没在水中时,V排′=2V排,则此时铁球受到的浮力:
F浮′=ρ水gV排′=ρ水g×2V排=2F浮=2×0.8N=1.6N;
当它浸没在水中的深度增大时,铁球排开水的体积不变,则铁球受到浮力的大小将不变。
阿基米德原理的应用
如图甲,石块重为20N,绳对石块的拉力为8N,则石块受到的浮力是 N;如图乙,木块重20N,绳对木块的拉力为25N,则木块受到的浮力为 N;如图丙,木块重为20N,石块C重5N,则木块受到的浮力是 N,方向 。
解:
①甲图中,石块受到三个力的作用:向下的重力、向上的拉力和浮力,
所以浮力为F浮A=GA﹣FA=20N﹣8N=12N;
②乙图中,木块受到三个力的作用:向下的重力和拉力、向上的浮力,
所以浮力为F浮B=GB+FB=20N+25N=45N;
③丙图中,木块受到三个力的作用:向下的重力和压力、向上的浮力,
所以浮力为F浮C=G木+G石=20N+5N=25N;浮力方向竖直向上。
阿基米德原理的应用
小东用溢水杯、弹簧测力计、烧杯、水、重物及细线按照正确的操作步骤完成了“验证阿基米德原理”的实验。
(1)请根据图中的操作示意图排列出小东实验操作的正确顺序是 。
(2)物体所受浮力是 N,排开液体的重力是 N,小东的实验结果与阿基米德原理 (选填“相符”或“不相符”)。
(3)小东根据实验过程计算出物体的体积是 m3,进而计算出物体的密度
是 kg/m3(g取10N/kg)。
解:(1)为了减小误差,在小桶接水前,应先测出其重力,所以合理的实验顺序为丙、甲、丁、乙;
(2)由实验过程可知,物体浸没在水中受到的浮力为:;
物体排开液体的重力:,
由实验可知,浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小,与阿基米德原理相符;
(3)由得:
物体的体积:
,
物体的质量:;
物体的密度:。
故答案为:(1)丙、甲、丁、乙;(2)2;2;相符;(3);。
阿基米德原理的应用
如图所示,为了验证“阿基米德原理”,某同学做了如下实验:
(1)如图甲,在弹簧的下端挂一个小桶,小桶的下面吊一个石块,记下弹簧伸长后下端到达的位置O,将此时弹簧对小桶的拉力计为T1,小桶与石块的总重记为G,则T1 G(选填“>”“<”“=”);
(2)如图乙,在溢水杯中盛满水,当石块浸没在水中时,排出的水便流到旁边的小水杯中,将排出的水的重力记为G排;
(3)如图丙所示,把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中,弹簧的下端又会到达原来的位置O,将此时弹簧对小桶的拉力记为T2,则T2 T1(选填“>”“<”“=”);
(4)通过对图丙中小桶和石块的受力分析,请推导石块受到的浮力F浮与排出水的重力G排之间的关系 。(要求写出推导过程)
解:(1)弹簧对小桶的拉力计为T1,和小桶和石块的总重是一对平衡力,大小相等,即T1=G;
(3)在两个拉力的作用下,弹簧伸长到相同的位置,起到相同的效果,所以这两个拉力的关系是:T2=T1;
(4)甲图中,T1=G;
丙图中,T2=G+G排﹣F浮;
因为T1=T2,
所以G=G+G排﹣F浮,所以F浮=G排。
阿基米德原理的应用
将一小物块A轻轻地放入盛满水的大烧杯中,A静止后,有72g的水溢出;再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,A静止后,有64g的酒精溢出。则A在水中静止时受到的浮力为 N,A的体积是 cm3,A的密度
是 g/cm3.(酒精的密度是0.8×103kg/m3)
解:该物块放在水中时,受到的浮力:;
该物块放在酒精中时,受到的浮力:;
通过上面的计算可得,物体在酒精中受到的浮力小于物块在水中所受的浮力,而物块的重力不变,因此物块放入酒精中是下沉,
则根据得:
,
排开水的体积;
因为排开水的体积小于排开酒精的体积,所以在水中漂浮。
因为漂浮,所以物体的重力等于浮力(排开水的重力),则。
则。
故答案为:0.72;80;0.9。
浮力的影响因素
将体积相同的塑料泡沫块和铁块同时浸没水中同时放手后,发现塑料泡沫块上浮,而铁块却下沉,在塑料泡沫块上浮没有露出水面之前,则它们在水中所受浮力( )
A.泡沫块大 B.铁块大 C.一样大 D.无法判断
解:由题知,塑料泡沫块上浮,而铁块却下沉,
在塑料泡沫块上浮没有露出水面之前,则塑料泡沫块和铁块都处于浸没状态,
所以,V塑料排=V塑料,V铁排=V铁,
已知:V塑料=V铁,
所以V塑料排=V铁排,
因为水的密度一定,则根据F浮=ρ液gV排可知:
铁块受到的浮力与塑料泡沫块受到的浮力相等。
浮力的影响因素
将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,如图所示,鸡蛋沉入水底,鸡蛋重为,然后逐渐向水中加入食盐并使其溶解,在鸡蛋渐渐浮起到静止的过程中,鸡蛋所受的浮力随时间变化正确的是
A. B.
C. D.
解:鸡蛋沉入水底时,受到的浮力小于重力,逐渐向水中加入食盐时,盐水的密度变大,由可知,鸡蛋所受浮力逐渐增大,当浮力大于重力时鸡蛋上浮;当鸡蛋开始露出液面的过程中,浮力逐渐变小,直到浮力等于重力,最后始终漂浮,浮力不再发生变化。
由上分析知,浮力先变大,后变小最后保持不变。
故选:。
浮力的影响因素
如图的铁块,从下表面与液面刚刚接触时逐渐下放至虚线位置,下图中能表示它所受浮力F随深度h变化关系的图象是( )
A. B.
C. D.
解:当物体从开始浸入水中到完全浸入水中即浸没的过程中,物体排开液体的体积在逐渐变大,液体密度不变,因为F浮=ρ液V排g,所以物体受到的浮力变大;而当物体浸没以后,再向水中下沉的时候,物体排开液体的体积不再发生变化,所以物体受到的浮力不变。由此可知物体受到的浮力先变大后不变。
浮力的影响因素
预计2020年通车的雨城区“大兴二桥”在施工时,要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离逐渐增大,构件所受浮力、钢绳拉力随的变化如图乙所示取。下列判断正确的是
A.构件的边长为
B.构件的密度为
C.浮力随变化的图线是图乙中的①图线
D.当构件的下表面距江面深时,构件上表面受到江水的压强为
解:A、从乙图中可以看出,当构件完全淹没时的高度为2m,则构件边长为2m,故A错误;
BC、由图可知,构件在浸入水的过程中排开水的体积逐渐变大,所以浮力也逐渐变大,则钢丝绳的拉力F2逐渐减小;当构件浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变,钢丝绳的拉力F2也不变,因此反映钢丝绳拉力F2随h变化的图线是①,构件所受浮力随h变化的图线是②,故C错误;
由图线知,构件完全淹没时,拉力F2=1.6×105N,
构件体积:V=l3=(2m)3=8m3
构件完全淹没时,V排=V=8m3,则有
F浮=G﹣F2,即:ρ水gV排=ρgV﹣F2
代入数值可得:
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3﹣1.6×105N
则构件的密度为:ρ=3×103kg/m3,故B正确;
D、当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面距江面4m﹣2m=2m,
构件上表面受到江水的压强为:p=ρ水gh=1×103kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa,故D错误。
浮沉状态及条件
将重为10N不吸水的物块完全浸入水中,它排开水的重力为12N.物块在水中静止后处于 (选填“漂浮”、“沉底”或“悬浮”)状态,它所受浮力为 N。
解:根据阿基米德原理可知,F浮=G排=12N;
因为F浮>G=10N,所以物体静止在水面上时,处于漂浮状态;
当物体漂浮时,物体受到水的浮力:F浮′=G=10N。
浮沉状态及条件
如图所示,四个体积相同而材料不同的球甲、乙、丙、丁分别静止在水中的不同深度处。以下说法正确的是( )
A.甲球所受的浮力最小 B.乙球所受的浮力最小
C.丙球所受的浮力最小 D.丁球所受的浮力最小
解:由图知,四个球排开水的体积:
V甲<V乙<V丙=V丁,
∵F浮=ρ水V排g,
四个球受到的浮力:
F甲<F乙<F丙=F丁。
浮沉状态及条件
如图所示,体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中的浮沉情况,下列说法正确的是
A.甲物体所受浮力最大,丙物体所受浮力最小
B.甲物体最终会漂浮,漂浮时的浮力比上浮时的浮力大
C.将乙物体下移一些,静止后它会继续悬浮
D.丙物体最终会沉底,沉底后所受的浮力会减小
解:
.由题意可知,甲、乙、丙三个物体的体积相等,都浸没时排开水的体积相等,
根据可知,三个物体受到的浮力相等,故错误;
.由图可知,甲物体上浮受到的浮力大于自身的重力,最终会漂浮,受到的浮力等于自身的重力相等,所以漂浮时的浮力比上浮时的浮力小,故错误;
.原来乙物体处于悬浮状态,受到的浮力和重力相等,将乙物体下移一些,其受到的浮力不变、重力不变,二力仍然相等,则它会继续悬浮,故正确;
.丙物体下沉,最终会沉底,沉底后排开水的体积仍与原来的体积相等,其所受的浮力不变,故错误。
故选:。
浮沉状态及条件
两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.小球A的质量大于小球B的质量
C.在甲液体中小球A对容器底的压力大于小球B对容器底的压力
D.小球A在甲液体中排开液体的质量小于在乙液体中排开液体的质量
解:
AB、在乙液体中,A漂浮,则A的密度小于乙液体的密度;B下沉,B的密度大于乙液体的密度;比较可知,A的密度小于B的密度;两个小球的体积相同,根据m=ρV,A的质量小于B的质量,A、B实心小球在甲液体中均下沉,则甲液体的密度均小于两个小球的密度,乙液体的密度大于A的密度,所以甲液体的密度小于乙液体的密度,故AB错误;
C、由G=mg可知GA<GB,由于A、B在甲液体中都沉底,由F浮=ρgV排可得,两球在甲液体中受到的浮力相同,则根据G=F浮+F支可知支持力F支=G﹣F浮,所以,F支A<F支B,因为物体间力的作用是相互的,所以F压A<F压B,故C错误;
D、由图可知,在甲液体中A球下沉,则GA>F浮甲,在乙液中A漂浮,GA=F浮乙,
所以F浮甲<F浮乙,根据阿基米德原理知G甲排<G乙排,根据G=mg知小球A在甲液体中排开液体的质量小于在乙液体中排开液体的质量,故D正确。
浮沉状态及条件
如图所示,a、b是两种物质质量与体积的关系图象,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中。松手稳定后( )
A.乙下沉,甲受到的浮力大
B.甲漂浮,甲受到的浮力大
C.乙漂浮,乙受到的浮力小
D.甲下沉,乙受到的浮力大
解:
(1)由图象可知,当时,,,则:
甲的密度,
乙的密度,
已知,则:,,
所以松手稳定后,甲下沉、乙漂浮;故错误;
(2)设甲、乙的体积为,
此时甲受到的浮力:
,
此时乙受到的浮力:
,
由于,
所以,,故正确,错误。
故选:。
浮力的应用
下列四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是( )
A. B.
李宁点燃奥运圣火炬 翟志刚“行走”太空
C. D.
热气球冉冉升空 飞机翱翔蓝天
解:A、李宁点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力,故A不符合题意;
B、翟志刚“行走”,人在太空中处于失重状态,不受浮力,故B不符合题意;
C、主要依靠空气浮力而“飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气的密度,故C符合题意;
D、飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系,故D不符合题意。
浮力的应用
浮力利用:(1)轮船:从海里驶入河里,它受到的浮力 ,它排开水的体积 。
(2)潜水艇:通过改变 来实现沉浮。
(3)密度计的原理: 。刻度特点上 下 。
(4)热气球是靠加热球内的空气,使其密度 ,相当于充入了 的气体,
当F浮 G时就升空了,若需要下降则要 ,这时,球内空气的密度 ,
当F浮 G时就下降了。
(5)盐水选种:是利用物体密度大于液体密度时 ,物体密度小于液体密度时, ;
解:(1)轮船从海里驶入河里,始终处于漂浮状态,即处于平衡状态。当物体处于平衡状态时,重力与浮力大小相等,而物体重力大小没有变化,所以浮力也不变。而从海里驶入河里,密度变小,在浮力不变的情况下,排开液体的体积变大。
(2)在水中,潜水艇受到水的浮力和重力的作用,
F浮=ρ水gV排,潜水艇的体积不变,排开水的体积不变,
潜水艇受到水的浮力不变;
把压缩空气压入潜水艇的压力舱,将海水排出,潜水艇自重G减小,当F浮>G时,潜水艇上浮;
打开压力舱的阀门,让海水进入压力舱内,潜水艇自重G增大,当F浮<G时,潜水艇下沉;
当F浮=G时,潜水艇悬浮,可以停留在任何深度;
由此可见,潜水艇能够上浮和下沉是通过改变自重来实现的。
(3)密度计的设计利用了物体的浮沉条件,让密度计在液体中漂浮,根据物体的浮沉条件可知,漂浮时F浮=G物,物体的重力不变,浮力就不变;
根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,液体的密度越大,密度计排开液体的体积就越小。
所以刻度值越往上越小。
(4)气球和飞艇就是利用它们在空气中的浮力来工作的;只有当它们的密度小于空气的密度时,才可以升空;所以加热球内的空气,使其密度减小,相当于充入了密度小于空气密度的气体,当F浮大于G时就升空了,若需要下降则要停止加热,这时,球内空气的密度变大,
当F浮小于G时就下降了。
(5)盐水选种是利用物体密度大于液体密度时,物体下沉;物体密度小于液体密度时,物体上浮;
浮力的应用
轮船的排水量是指轮船所排开水的 ,轮船满载时,船和货物总重9.8×104 N,则船在海洋航行所受浮力是 N,轮船的排水量是 t.一艘轮船空载时的排水量是2100t,满载时的排水量是5000t,轮船自身质量是 t,它最多能装质量为 t货物。
解:(1)轮船排水量是指轮船所排开水的质量;
轮船满载时,船和货物总重 ,
由于轮船漂浮,所以其受到的浮力:;
由阿基米德原理可知,轮船排开水的重力:,
由可得,该轮船的排水量:
。
(2)轮船空载时漂浮,根据漂浮条件和阿基米德原理可得:,
所以,则 (即轮船自身质量等于空载时的排水量),
最多装的货物质量:。
故答案为:质量,,9.8,2100,2900。
浮力的应用
如图是世界上最大的全透型载客潜水器“寰岛蛟龙1”。潜水器从水面缓慢下潜至水面下一定深度处悬停,里面的人能从潜水器内往外观察海底世界。下列关于潜水器的说法正确的是( )
A.潜水器靠改变受到的浮力来实现下潜的
B.下潜过程中,水对它的压强不变
C.悬停时受到的重力和浮力是一对平衡力
D.下潜过程中受到的浮力一直在变大
解:A、潜水艇靠改变自身重力实现上浮或下潜。故A错误;
B、潜水器在下潜过程中,海水的密度不变,但深度h不断增大,根据p=ρgh可知,水对它的压强变大。故B错误;
C、悬停时受到的重力和浮力大小相等、方向相反、作用在同一个物体上,作用在同一条直线上,是一对平衡力,故C正确;
D、潜水器在完全没入水面前,排开海水的体积不断增大,所以浮力变大,完全没入水面之后,海水的密度不变,排开海水的体积不变,根据F浮=ρ液gV排可知,受到的浮力不变;故在下潜过程中,受到的浮力先变大后不变。故D错误。
故选:C
浮力的应用
将一支密度计先后放入甲、乙两种液体中,如图所示,液体密度分别是ρA、ρB,密度计受到的浮力分别是FA、FB,则液体密度大小关系和浮力大小关系分别是( )
A.ρA<ρB FA=FB B.ρA<ρB FA>FB
C.ρA=ρB FA>FB D.ρA>ρB FA=FB
解:因为密度计漂浮,所以,F浮=G,
同一支密度计,重力不变,密度计中午在甲乙两种液体中受到的浮力相等(FA=FB),都等于密度计受到的重力G,
由图知,密度计排开液体的体积:VB<VA,
根据F浮=ρ液gV排可知,甲乙液体的密度:ρA<ρB。
故选:A。
浮力综合计算
一块棱长为1m、密度为0.5×103kg/m3正方体木块A,漂浮在水面上。求: (g取10N/kg)
(1)木块受到的浮力是多大?
(2)木块的底面受到的水的压强是多大?
解:
(1)木块重:
,
因为木块漂浮,所以木块受到的浮力:
,
(2)由得:
;
根据可知,
木块底部所处的深度,
木块下表面受到水的压强。
答:(1)木块受到的浮力是;
(2)木块的底面受到的水的压强是。
浮力综合计算
人们在春节、元宵节等节日借放孔明灯(类似于热气球),把各种祝福的话写在灯罩上,点燃后放飞到空中来祈求幸福美满,如图所示,已知某孔明灯包装质量(包含固体燃块)为100g,灯的体积为0.2m3.空气的密度为1.29kg/m3,g取10N/kg,当孔明灯完全张开匀速上升时(设燃块的质量不变),求
(1)灯受到空气向上浮力的大小;
(2)灯内热空气受到的重力
解:(1)孔明灯的体积V灯=0.2m3,
孔明灯受到空气的向上浮力:
F浮=ρ空气gV排=ρ空气gV灯=1.29kg/m3×10N/kg×0.2m3=2.58N;
(2)孔明灯包装质量m=100g=0.1kg,
则孔明灯包装的重力:
G=mg=0.1kg×10N/kg=1N,
孔明灯完全张开匀速上升过程中受到的总重力与浮力是一对平衡力,
所以灯内热空气的重力:
G热空气=F浮﹣G=2.58N﹣1N=1.58N
浮力综合计算
如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象。已知ρ水=1.0×103kg/m3.求:
(g取10N/kg)
(1)圆柱体浸没时受到的浮力;
(2)圆柱体的密度。
解:(1)由图象可知,当时,弹簧测力计示数为,此时圆柱体处于空气中,,
当以后,物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,弹簧测力计的示数,
则圆柱体完全浸入水中时,圆柱体受到的浮力:
;
(2)因物体浸没时排开水的体积和自身的体积相等,
所以,由可得,圆柱体的体积:
,
由公式可得,物体的质量:
,
则圆柱体密度:
。
答:(1)圆柱体浸没时受到的浮力为;
(2)圆柱体的密度为。
浮力综合计算
用弹簧秤称得一球重15N,把球一半浸在水中时,测力计的示数变为6N,已知g取10N/kg。
(1)求球的体积;
(2)若剪断细线,求球在水中静止时受到的浮力。
解:(1)小球受到的浮力:
,
由可得:
,
由于球是一半浸在水中时,则物体的体积:
。
(2)由物体浸入一半时受到的浮力,
可知当物体全部浸没在水中时受到的浮力,
若剪断细线,则,所以,物体上浮,
因此最处于漂浮,则受到的浮力等于其重力,
故若剪断细线,球在水中静止时受到的浮力为。
答:(1)球的体积为;
(2)球在水中静止时受到的浮力为。
浮力综合计算
如图甲,将一个石块挂在弹簧测力计下端,称得石块的重为4N,如图乙,将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数为2N,将石块浸没到另一种液体中时,弹簧测力计的示数为1.8N,计算:(g=10N/kg)
(1)石块浸没在水中时,受到水的浮力。
(2)石块的密度。
(3)另一种液体的密度。
解:(1)石块的重力为,浸没在水中,弹簧测力计的示数是,所以石块受到的浮力:
;
(2)由得,石块的体积:
,
由得,石块的质量:
,
则石块的密度:
。
(3)将挂在弹簧测力计下的石块浸没到某种液体中,弹簧测力计的示数为,
所以,;
由得,液体的密度:
。
答:(1)石块浸没在水中时,受到水的浮力为;
(2)石块的密度为;
(3)另一种液体的密度为。
浮力综合计算
小英同学得到一边长为,密度为的正方体木块,她将木块用细线系于圆柱形容器的水中,如图所示,请你帮她分析以下几个问题:
(1)木块所受的浮力多少?
(2)细线的拉力为多少?
(3)剪断细线后,木块静止时所受的浮力多少?
解:
(1)因为正方体木块浸没水中,
所以正方体木块排开水的体积:
,
木块受到的浮力:
;
(2)木块的重力:
,
因为木块静止,
所以木块受到的浮力:
,
细线的拉力:
;
(3)因为,
所以剪断后木块上浮,最后漂浮,则木块静止时受到的浮力:
。
答:(1)木块所受的浮力;
(2)细线的拉力为为;
(3)剪断细线后,木块静止时所受的浮力。
浮力综合计算
在抗洪抢险中,某村民自制了一个总体积为1m3的竹筏,放入河水中时有体积浸入水中。
求:(1)此时竹筏受到的浮力有多大?
(2)若水对竹筏产生6000牛的浮力时,竹筏多大的体积露出水面?
解:(1)竹筏排开水的体积:;
竹筏受到的浮力:
;
(2)已知,由可得,此时木筏浸入水中的体积:
,
则木筏露出水面的体积:。
答:(1)此时竹筏受到的浮力有;
若水对竹筏产生6000牛的浮力时,竹筏有的体积露出水面
浮力综合计算
(多选)在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3
B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2:5
D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
解:
、甲图中,浮力:,
乙图中,,
则木块受到水的浮力之比:,故错误;
、由题意知,甲图水的深度大于乙图水的深度,由可得,甲图中水对容器底的压强大,故错误;
、由乙图知,木块的重力:;
甲图中,木块受重力、浮力和细绳的拉力作用,
则拉力:;
故甲图中拉力与浮力之比为,故正确;
、以整体为研究对象,甲、乙对桌面的压力都等于容器、水和木块的总重力,因此甲图中容器对水平桌面的压力等于乙图中容器对水平桌面的压力,故错误。
故选:。
浮力综合计算
如图甲所示,棱长为的正方体木块放入水中,静止时有的体积露出水面。如图乙所示,将棱长为的正方体合金块轻轻放在木块上,木块刚好浸没。已知水的密度为,取。求:
(1)木块的质量;
(2)合金块的密度。
解:(1)木块体积;
由图乙可知,木块在水中漂浮,,
木块受到的浮力
因为木块漂浮,所以木块的重力
木块的质量;
(2)木块和柱体看作是整体,漂浮在水中,木块恰好全部浸入水中,则,
木块重力:,
由于整体处于漂浮状态,所以,
合金块的重力:,
合金块的体积,
由得,合金块的密度:
。
答:(1)木块的质量0.6 ;
合金块的密度。
浮力综合
(多选)如图所示,容器内有水,有一塑料试管下面挂一实心小铁块,浮在水面上。则下列说法中正确的是( )
A.小铁块受到的浮力等于小铁块的重力
B.将小铁块取下放入试管中,容器底部受到液体的压强不变
C.将小铁块取下放入试管中,试管外壁A点受到液体的压强增大
D.若将细线剪断,小铁块会沉底,容器底部受到液体的压强不变
解
A.铁的密度大于水的密度,小铁块浸没时受到的浮力小于自身的重力,故A错误;
B.把小铁块和塑料试管看做整体,整体漂浮,受到的浮力和自身的重力相等,此时排开水的体积等于小铁块的体积加上试管排开水的体积,
将小铁块取下放入容器中时,整体的重力不变,仍漂浮,此时排开水的体积为试管排开水的体积,
因两种情况下总的排开水的体积不变,
所以,将小铁块取下放入试管中,容器中水的深度不变,试管排开水的体积变大,试管外壁A点所处的深度变大,
由p=ρgh可知,容器底部受到液体的压强不变,试管外壁A点受到液体的压强增大,故BC正确;
D.把小铁块和塑料试管看做整体,整体漂浮,受到的浮力F浮=G铁+G试管,
将细线剪断,小铁块下沉受到的浮力F浮铁<G铁,试管漂浮受到的浮力F浮试管=G试管,
两者受到的浮力之和F浮′=F浮铁+F浮试管<G铁+G试管,
由F浮=ρgV排可知,两者排开水的体积变小,液面下降,水的深度变小,
由p=ρgh可知,容器底部受到液体的压强变小,故D错误。
故选:BC。
浮力综合
如图所示一个木球下面挂一个金属球,把它们放入水中某处恰能静止,现把金属块及木球的位置轻轻向上移一些,则金属块和气球( );若上方是一个充气的气球,则他们会( )
A.向上运动 B.向下运动 C.静止不动 D.无法判断
解:木球和金属块在水中静止,故所受浮力与木球及金属块的重力相等。当木球上移时,木球体积不变,故木球所受浮力不变,浮力等于重力,故金属块和木球静止不动;
气球和金属块在水中静止,故所受浮力与气球及金属块的重力相等。当气球上移时,深度变浅,受到的液体压强变小,则气球体积变大,故气球所受浮力变大,浮力大于重力,故金属块和气球上浮。
浮力综合
在盛水的容器里放一块冰,冰块漂浮在水面上,这时冰块水上部分的体积与水下部分的体积之比是 ,当冰块全部熔化后,容器中水面高度将 (选填“上升”、“下降”或“不变”);若冰块里一小石块,当冰块全部熔化后,容器中水面高度
将 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
解:冰浮在水面上,则,
即,则
则水面以上部分为,故水上部分与水下部分的体积之比为;
当冰融化后,水和冰的质量相同,即,
,即融化的水与原来排开的水体积相同,故液面高度不变;
若里面有小石块,则排开水的体积要大于冰融化后的体积,则液面高度下降。
故答案为:,不变,下降。
浮力综合
已知;;;;求:
⑴木块投入水中,溢出水,投入酒精中溢出 g酒精;
⑵铁块投入水中,溢出水,投入酒精中溢出 g酒精;
⑶铁块投入水中,溢出水,投入水银中溢出 g水银;
解:(1)木块漂浮在水面上,也漂浮在酒精面上,
,
,
,
可以得出放入木块后,溢出水的质量和溢出酒精的质量相等,所以也是;
(2)由题知,铁块放入水中下沉,;
铁块放入酒精中下沉,;
;
③由题知,铁块放入水中下沉,
;
铁块放入水银中漂浮,
,
。
故答案为:10;8;79。
浮力综合
在三个相同的容器中装有质量相同的水,将木块A,金属块B按不同的方式放入水中,待A.B静止时,三个容器水中木块所受的浮力分别为F浮甲、F浮乙、F浮丙相比较,正确的关系是F浮甲 F浮乙 F浮丙;三个容器中木块下表面所受的压强分别为P甲、P乙、P丙相比较,正确的关系是P甲 P乙 P丙;三个容器底部受到的水的压力为F甲、F乙、F丙相比较正确的关系F甲 F乙 F丙。
解:(1)由图可知木块A和金属块B在甲、乙两图中都是处于漂浮状态,图丙中木块A处于漂浮状态,
所以木块A受到的浮力F浮甲=GA+GB,F浮乙=GA+GB﹣FB浮,F浮丙=GA,
因为金属块B在水中会下沉,所以,GB>FB浮,
所以F浮甲>F浮乙>F浮丙;
(2)F浮甲=F浮乙>F浮丙;根据阿基米德原理可知它们排开水的体积的关系是:
V甲排=V乙排>V丙排;
甲图中木块A排开水的体积VA浸甲=V甲排,
乙图中木块A排开水的体积VA浸乙=V乙排﹣VB,
丙图中木块A排开水的体积VA浸丙=V丙排﹣VB,
则:VA浸甲>VA浸乙>VA浸丙;
由于V=Sh,所以木块下表面所处的深度hA浸甲>hA浸乙>hA浸丙;
由p=ρgh可知:木块下表面所受的压强P甲>P乙>P丙;
三个相同的容器中装有质量相同的水,则原来的深度相同,
由于V甲排=V乙排>V丙排;
由于V=Sh可知液体的深度h甲=h乙>h丙;
由p=ρgh可知:容器底部所受液体的压强;P甲′=P乙′>P丙′;
由F=pS可知:容器底部受到的水的压力F甲=F乙>F丙。
浮力综合
夏满同学在过生日时收到了一个内有“生日快乐”的小水晶球,如图所示为他用量筒、小玻璃杯、水来测量水晶球密度的实验示意图,请根据示意图提供的信息(g=10N/kg)。求:
(1)图乙与图甲相比,玻璃杯所受浮力的增大量;
(2)小水晶球的密度。
解:
(1)比较甲乙两图可知,玻璃杯排开水的体积增大量:△;
则玻璃杯所受浮力的
增大量:△△△;
(2)由甲丙两图可知,水晶球的体积:;
甲乙两图中玻璃杯始终漂浮,所以,水晶球的重:△;
水晶球的质量:,
水晶球的密度:。
答:(1)图乙与图甲相比,玻璃杯所受浮力的增大量是;
(2)小水晶球的密度为。
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八下物理 考点集训 第十章 浮力
浮力的概念和产生
浸在液体中的物体受到液体向上托的力叫浮力,浮力产生的原因是 ,浮力的方向是 ,浮力的施力物是 。
那么如图所示的四个情景,没有受到浮力的物体是( )
A. B.
沉底的鸡蛋 遨游的“天宫一号”
C. D.
飘在空中的热气球 能承载重物的橡皮泥船
浮力的产生
如图所示,A、B是自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,则下列说法中正确的是( )
A.A物体不一定受到浮力作用
B.B物体一定受到浮力作用
C.C物体不一定受到浮力作用
D.D物体一定受浮力的作用
浮力的产生
如图所示,一个半球形物体重为100N,浸没在水中,受到水向下的压力40N,半球受到水施加的浮力为80N,则半球受到水向上的压力为( )
A.40N B.60N
C.80N D.120N
阿基米德原理的应用
将一个铁球的一半浸入水中时,排开水的重力为0.8N,此时铁球受到浮力的大小
为 N,将它全部浸没时,受到浮力的大小为 N,当它浸没在水中的深度增大时,受到浮力的大小 (选填“变小”、“不变”或“变大”)。
阿基米德原理的应用 ★★☆☆☆
如图甲,石块重为20N,绳对石块的拉力为8N,则石块受到的浮力是 N;如图乙,木块重20N,绳对木块的拉力为25N,则木块受到的浮力为 N;如图丙,木块重为20N,石块C重5N,则木块受到的浮力是 N,方向 。
阿基米德原理的应用
小东用溢水杯、弹簧测力计、烧杯、水、重物及细线按照正确的操作步骤完成了“验证阿基米德原理”的实验。
(1)请根据图中的操作示意图排列出小东实验操作的正确顺序是 。
(2)物体所受浮力是 N,排开液体的重力是 N,小东的实验结果与阿基米德原理 (选填“相符”或“不相符”)。
(3)小东根据实验过程计算出物体的体积是 m3,进而计算出物体的密度
是 kg/m3(g取10N/kg)。
阿基米德原理的应用
如图所示,为了验证“阿基米德原理”,某同学做了如下实验:
(1)如图甲,在弹簧的下端挂一个小桶,小桶的下面吊一个石块,记下弹簧伸长后下端到达的位置O,将此时弹簧对小桶的拉力计为T1,小桶与石块的总重记为G,则T1 G(选填“>”“<”“=”);
(2)如图乙,在溢水杯中盛满水,当石块浸没在水中时,排出的水便流到旁边的小水杯中,将排出的水的重力记为G排;
(3)如图丙所示,把小杯中的水全部倒入弹簧下方的小桶中,弹簧的下端又会到达原来的位置O,将此时弹簧对小桶的拉力记为T2,则T2 T1(选填“>”“<”“=”);
(4)通过对图丙中小桶和石块的受力分析,请推导石块受到的浮力F浮与排出水的重力G排之间的关系 。(要求写出推导过程)
阿基米德原理的应用
将一小物块A轻轻地放入盛满水的大烧杯中,A静止后,有72g的水溢出;再将其轻轻放入盛满酒精的大烧杯中,A静止后,有64g的酒精溢出。则A在水中静止时受到的浮力为 N,A的体积是 cm3,A的密度是 g/cm3.(酒精的密度是0.8×103kg/m3)
浮力的影响因素
将体积相同的塑料泡沫块和铁块同时浸没水中同时放手后,发现塑料泡沫块上浮,而铁块却下沉,在塑料泡沫块上浮没有露出水面之前,则它们在水中所受浮力( )
A.泡沫块大 B.铁块大 C.一样大 D.无法判断
浮力的影响因素
将一个生鸡蛋放进盛有清水的杯中,如图所示,鸡蛋沉入水底,鸡蛋重为,然后逐渐向水中加入食盐并使其溶解,在鸡蛋渐渐浮起到静止的过程中,鸡蛋所受的浮力随时间变化正确的是
A. B.
C. D.
浮力的影响因素
如图的铁块,从下表面与液面刚刚接触时逐渐下放至虚线位置,下图中能表示它所受浮力F随深度h变化关系的图象是( )
A. B.
C. D.
浮力的影响因素
预计2020年通车的雨城区“大兴二桥”在施工时,要向江中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水面的距离逐渐增大,构件所受浮力、钢绳拉力随的变化如图乙所示取。下列判断正确的是
A.构件的边长为
B.构件的密度为
C.浮力随变化的图线是图乙中的①图线
D.当构件的下表面距江面深时,构件上表面受到江水的压强为
浮沉状态及条件
将重为10N不吸水的物块完全浸入水中,它排开水的重力为12N.物块在水中静止后处于 (选填“漂浮”、“沉底”或“悬浮”)状态,它所受浮力为 N。
浮沉状态及条件
如图所示,四个体积相同而材料不同的球甲、乙、丙、丁分别静止在水中的不同深度处。以下说法正确的是( )
A.甲球所受的浮力最小 B.乙球所受的浮力最小
C.丙球所受的浮力最小 D.丁球所受的浮力最小
浮沉状态及条件
如图所示,体积相同的甲、乙、丙三个物体浸没在水中的浮沉情况,下列说法正确的是
A.甲物体所受浮力最大,丙物体所受浮力最小
B.甲物体最终会漂浮,漂浮时的浮力比上浮时的浮力大
C.将乙物体下移一些,静止后它会继续悬浮
D.丙物体最终会沉底,沉底后所受的浮力会减小
浮沉状态及条件
两个容器中分别盛有甲、乙两种不同的液体,把体积相同的A、B两个实心小球放入甲液体中,两球沉底;放入乙液体中,两球静止时的情况如图乙所示。则下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度大于乙液体的密度
B.小球A的质量大于小球B的质量
C.在甲液体中小球A对容器底的压力大于小球B对容器底的压力
D.小球A在甲液体中排开液体的质量小于在乙液体中排开液体的质量
浮沉状态及条件
如图所示,a、b是两种物质质量与体积的关系图象,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中。松手稳定后( )
A.乙下沉,甲受到的浮力大
B.甲漂浮,甲受到的浮力大
C.乙漂浮,乙受到的浮力小
D.甲下沉,乙受到的浮力大
浮力的应用
下列四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是( )
A. B.
李宁点燃奥运圣火炬 翟志刚“行走”太空
C. D.
热气球冉冉升空 飞机翱翔蓝天
浮力的应用
浮力利用:(1)轮船:从海里驶入河里,它受到的浮力 ,它排开水的体积 。
(2)潜水艇:通过改变 来实现沉浮。
(3)密度计的原理: 。刻度特点上 下 。
(4)热气球是靠加热球内的空气,使其密度 ,相当于充入了 的气体,当F浮 G时就升空了,若需要下降则要 ,这时,球内空气的密度 ,当F浮 G时就下降了。
(5)盐水选种:是利用物体密度大于液体密度时 ,物体密度小于液体密度时, 。
浮力的应用
轮船的排水量是指轮船所排开水的 ,轮船满载时,船和货物总重9.8×104 N,则船在海洋航行所受浮力是 N,轮船的排水量是 t.一艘轮船空载时的排水量是2100t,满载时的排水量是5000t,轮船自身质量是 t,它最多能装质量为 t货物。
浮力的应用
如图是世界上最大的全透型载客潜水器“寰岛蛟龙1”。潜水器从水面缓慢下潜至水面下一定深度处悬停,里面的人能从潜水器内往外观察海底世界。下列关于潜水器的说法正确的是( )
A.潜水器靠改变受到的浮力来实现下潜的
B.下潜过程中,水对它的压强不变
C.悬停时受到的重力和浮力是一对平衡力
D.下潜过程中受到的浮力一直在变大
浮力的应用
将一支密度计先后放入甲、乙两种液体中,如图所示,液体密度分别是ρA、ρB,密度计受到的浮力分别是FA、FB,则液体密度大小关系和浮力大小关系分别是( )
A.ρA<ρB FA=FB B.ρA<ρB FA>FB
C.ρA=ρB FA>FB D.ρA>ρB FA=FB
浮力综合计算
一块棱长为1m、密度为0.5×103kg/m3正方体木块A,漂浮在水面上。求: (g取10N/kg)
(1)木块受到的浮力是多大?
(2)木块的底面受到的水的压强是多大?
浮力综合计算
人们在春节、元宵节等节日借放孔明灯(类似于热气球),把各种祝福的话写在灯罩上,点燃后放飞到空中来祈求幸福美满,如图所示,已知某孔明灯包装质量(包含固体燃块)为100g,灯的体积为0.2m3.空气的密度为1.29kg/m3,g取10N/kg,当孔明灯完全张开匀速上升时(设燃块的质量不变),求
(1)灯受到空气向上浮力的大小;
(2)灯内热空气受到的重力
浮力综合计算
如图所示,弹簧测力计下面挂一实心圆柱体,将圆柱体从盛有水的容器上方离水面某一高度处缓缓下降(其底面始终与水面平行),使其逐渐浸没入水中某一深度处。如图是整个过程中弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象。已知ρ水=1.0×103kg/m3.求:(g取10N/kg)
(1)圆柱体浸没时受到的浮力;
(2)圆柱体的密度。
浮力综合计算
用弹簧秤称得一球重15N,把球一半浸在水中时,测力计的示数变为6N,已知g取10N/kg。
(1)求球的体积;
(2)若剪断细线,求球在水中静止时受到的浮力。
浮力综合计算
如图甲,将一个石块挂在弹簧测力计下端,称得石块的重为4N,如图乙,将石块浸没在水中,弹簧测力计的示数为2N,将石块浸没到另一种液体中时,弹簧测力计的示数为1.8N,计算:(g=10N/kg)
(1)石块浸没在水中时,受到水的浮力。
(2)石块的密度。
(3)另一种液体的密度。
浮力综合计算
小英同学得到一边长为,密度为的正方体木块,她将木块用细线系于圆柱形容器的水中,如图所示,请你帮她分析以下几个问题:
(1)木块所受的浮力多少?
(2)细线的拉力为多少?
(3)剪断细线后,木块静止时所受的浮力多少?
浮力综合计算
在抗洪抢险中,某村民自制了一个总体积为1m3的竹筏,放入河水中时有体积浸入水中。
求:(1)此时竹筏受到的浮力有多大?
(2)若水对竹筏产生6000牛的浮力时,竹筏多大的体积露出水面?
浮力综合计算
(多选)在水平桌面上有一个盛有水的容器,木块用细线系住没入水中,如图甲所示。将细线剪断,木块最终漂浮在水面上,且有的体积露出水面,如图乙所示。下列说法正确的是( )
A.甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3
B.甲、乙两图中,水对容器底部的压强大小相等
C.甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是2:5
D.甲图中容器对水平桌面的压力小于乙图中容器对水平桌面的压力
浮力综合计算
如图甲所示,棱长为的正方体木块放入水中,静止时有的体积露出水面。如图乙所示,将棱长为的正方体合金块轻轻放在木块上,木块刚好浸没。已知水的密度为,取。求:
(1)木块的质量;
(2)合金块的密度。
浮力综合
(多选)如图所示,容器内有水,有一塑料试管下面挂一实心小铁块,浮在水面上。则下列说法中正确的是( )
A.小铁块受到的浮力等于小铁块的重力
B.将小铁块取下放入试管中,容器底部受到液体的压强不变
C.将小铁块取下放入试管中,试管外壁A点受到液体的压强增
D.若将细线剪断,小铁块会沉底,容器底部受到液体的压强不变
浮力综合
如图所示一个木球下面挂一个金属球,把它们放入水中某处恰能静止,现把金属块及木球的位置轻轻向上移一些,则金属块和气球( );若上方是一个充气的气球,则他们会( )
A.向上运动 B.向下运动 C.静止不动 D.无法判断
浮力综合
在盛水的容器里放一块冰,冰块漂浮在水面上,这时冰块水上部分的体积与水下部分的体积之比是 ,当冰块全部熔化后,容器中水面高度将 (选填“上升”、“下降”或“不变”);若冰块里一小石块,当冰块全部熔化后,容器中水面高度将 (选填“上升”、“下降”或“不变”)。
浮力综合
已知;;;;求:
⑴木块投入水中,溢出水,投入酒精中溢出 g酒精;
⑵铁块投入水中,溢出水,投入酒精中溢出 g酒精;
⑶铁块投入水中,溢出水,投入水银中溢出 g水银;
浮力综合
在三个相同的容器中装有质量相同的水,将木块A,金属块B按不同的方式放入水中,待A.B静止时,三个容器水中木块所受的浮力分别为F浮甲、F浮乙、F浮丙相比较,正确的关系是F浮甲 F浮乙 F浮丙;三个容器中木块下表面所受的压强分别为P甲、P乙、P丙相比较,正确的关系是P甲 P乙 P丙;三个容器底部受到的水的压力为F甲、F乙、F丙相比较正确的关系F甲 F乙 F丙。
浮力综合
夏满同学在过生日时收到了一个内有“生日快乐”的小水晶球,如图所示为他用量筒、小玻璃杯、水来测量水晶球密度的实验示意图,请根据示意图提供的信息(g=10N/kg)。求:
(1)图乙与图甲相比,玻璃杯所受浮力的增大量;
(2)小水晶球的密
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