第十章 浮力
中考真题
1.(2020广东)游泳时戴游泳圈是防止溺水的有效方法.质量为50 kg的小蓉戴游泳圈后,能静静地漂浮在水面上,如图所示.游泳圈对她的作用力大小最符合实际的是( )
A.5000 N B.500 N
C.50 N D.5 N
2.(2021广东)小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上.他想:水面高度会变化吗?于是进行了探究:首先,将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中,如图所示;然后,将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上,它们处于漂浮状态,则水面高度将________.
3.(2020广东)重为G的鸡蛋沉在盛有水的杯子的底部,向水中加入食盐并使其溶解,鸡蛋渐渐浮起,最终漂浮在水面,如图甲所示,请在图乙中画出上述过程中鸡蛋所受的浮力F浮随时间t变化的大致图象.
4.(2023广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中:
(1)观察弹簧测力计的零刻度线、________和分度值.调零时,弹簧测力计应在________(选填“竖直”或“水平”)方向上调零.
(2)如图甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6 cm的长方体物块(可塑),测出重力.将它缓慢浸入水中,记录悬停在A、B、C、D、E这五个位置弹簧测力计的示数和深度h.请根据实验数据,在图乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图象.
(3)分析图象可知:浸没前,h增加,F浮________;浸没后,h增加,F浮________.(以上两空均选填“变大”“变小”或“不变”)
(4)若把此物块捏成高为6 cm的圆锥体,重复上述实验.两次实验所得的F浮随h变化的图象________(选填“相同”或“不同”).
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:________________________________________________________________________.
随堂测验
1.(2024广州)潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”.如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处.与a处相比,潜水艇在b处( )
A.受到浮力大小变小
B.受到浮力大小变大
C.排开液体重力不变
D.排开液体重力变大
2.在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.5 N.把零件浸入密度为0.8×103 kg/m3的液体中,当零件的体积露出液面时,测力计的示数是6 N,则金属零件的体积是(g取10 N/kg)( )
A.2×10-4 m3 B.2.5×10-4 m3 C.6×10-4 m3 D.7.5×10-4 m3
3.长江上,一艘满载货物的轮船在卸完一半货物后,该艘轮船( )
A.会浮起一些,所受浮力变小 B.会浮起一些,所受浮力变大
C.会下沉一些,所受浮力变大 D.会始终漂浮,所受浮力不变
4.(2022无锡)如图是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇示意图,艇体采用轻质的复合织物材料制成,外观呈白色,囊体上层装有压缩氦气.浮空艇通过向艇外排出下层部分空气而实现上升,高度能达到9032 m.高度越高大气越稀薄,上升过程中艇体体积不变.关于浮空艇,以下说法中正确的是( )
A.艇体材料的密度较大
B.白色外观可以吸收各种色光
C.上升过程中,浮空艇所受的浮力变小
D.上升过程中,浮空艇所受的重力不变
5.(2024临沂)水平桌面上的两个相同的烧杯中盛有两种不同的液体,两个相同的物块在液体中静止时两液面相平,如图所示.下列选项中的物理量,相等的是( )
A.两物块底部受到的压力 B.两物块排开液体的质量
C.两液体对烧杯底的压强 D.两烧杯对桌面的压强
6.(2023本溪,改编)在两个烧杯内盛有甲、乙两种液体,将瓶口扎有橡皮膜的同一小瓶,分别放入甲、乙液体中,均处于悬浮状态且开口朝下,小瓶在甲液体中橡皮膜的凹陷程度较大,如图所示.轻触乙液体中的小瓶使其下沉.下列说法正确的是( )
A.甲液体的密度比乙液体的密度小
B.悬浮时,小瓶在甲液体中受到的浮力比在乙液体中受到的浮力小
C.下沉过程中,橡皮膜所受液体压强不变
D.下沉过程中,小瓶所受浮力变小
7.(2023黄冈)物理课上,老师将整个橙子放入水中,发现其漂浮在水面上,如图甲.将其切成大小两块,再次投入水中,发现大块仍漂浮,小块缓慢沉入水底,如图乙.下列说法正确的是( )
甲 乙
A.整个橙子的密度等于水的密度
B.大块橙子受到的浮力大于其重力
C.小块橙子缓慢沉入水底的过程中受到的浮力逐渐变小
D.两块橙子受到的浮力之和不可能大于整个橙子受到的浮力
8.(2024眉山)物理兴趣小组的同学制作了一个简易密度计,分别放入盛有不同液体的两个烧杯中,静止时液面相平如图所示,密度计在液体中受到浮力F甲________F乙,液体对杯底的压强p甲________p乙.(选填“<”“=”或“>”)
9.我国某型号潜艇在水面航行时排水量为9000 t,受到的浮力为________N.它在水下下潜过程中,受到的浮力________(选填“增大”“减小”或“不变”),受到水的压强________(选填“增大”“减小”或“不变”).(g取10 N/kg)
10.(2024上海)小浦用一个弹簧测力计竖直悬空拉着一个物体,此时弹簧测力计的示数为3.0 N.他将物体浸没在水中,弹簧测力计的示数变为2.0牛,则浮力的大小是________牛,方向为竖直________.若将物体继续向下移动,则弹簧测力计的示数大小________(选填“变大”或“变小”或“不变”).
11.(2023宜昌)如图重为0.5 N的鸡蛋漂浮在装有淡盐水的玻璃杯中,鸡蛋受到的浮力是________N,若再往玻璃杯中加盐,鸡蛋受到的浮力将__________(选填“变大”“变小”或“不变”).
12.(2024菏泽)物理学习小组在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,用同一金属块依次进行如下步骤的操作:
A B C D
根据上述实验步骤,完成下列问题:
(1)步骤A中金属块重________N;
(2)步骤B中金属块受到的浮力为________N;
(3)分析________三步骤数据,初步得出浮力大小与液体密度有关;
(4)若步骤D中仅把盐水换成密度比水小的等体积的酒精,测力计的示数______1.6 N(选填“大于”“小于”或“等于”);
(5)结合已学知识,根据步骤A、C,计算出金属块的体积为__________m3(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg).
13.如图所示是小芳同学“探究阿基米德原理”的实验,其中桶A为圆柱形.
(1)小芳同学用弹簧测力计分别测出了空桶A、B的重力,如图甲、乙所示,则桶A重______N,桶B重________N.
(2)将空桶A轻放入盛满水的溢水杯中,用桶B接住溢出的水,如图丙所示.则空桶A受到的浮力为________N.
(3)测出桶B和溢出水的总重力,如图丁所示,则桶A排开水的重力为________N.
(4)接着小芳同学往桶A中加入沙子进行实验,得到4组数据如下表所示,其中有明显错误的是第________次.实验中,随着加入沙子越多,桶A浸入水中就越________(选填“深”或“浅”).
实验次序 1 2 3 4
桶A与沙子的总重量/N 2.4 2.8 3.2 3.4
桶B与水的总重量/N 4.0 4.4 4.6 5.0
(5)分析以上探究过程可以得到的结论是:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力大小等于该物体________________________________________.
(6)实验结束后,小芳同学进行了进一步的探究,她将装有适量沙子的桶A分别放入水中和另一未知液体中,桶A浸入水中的深度为h1,浸入另一液体中的深度为h2,设水的密度为ρ水,则另一液体的密度表达式为____________(用题中所给和所测物理量的字母表示).
14.(2024威海)某打捞船利用“潜水钟”模拟打捞作业.潜水钟内部配备自动充气装置,使其始终充满空气,水无法进入,以此保证工作人员的安全.潜水钟上方放置两个配重和两个气囊,将人员送入水下,如图甲所示:工作人员到达水底后清理被打捞物体周围的泥沙,并将物体用钢丝绳挂在潜水钟内部;然后扔掉全部配重,并将气囊均充满空气,潜水钟、工作人员及物体一起被打捞船竖直向上匀速提升,如图乙所示.已知:工作人员质量为60 kg,潜水钟质量为140 kg、体积为2 m3,每个气囊充满空气后体积均变为1 m3,每个配重质量为1000 kg,被打捞物体质量为5000 kg、体积为1 m3,当潜水钟下表面触碰到水底时(未与水底紧密接触),潜水钟内气压计示数为2.0×105 Pa,外界大气压强为1.0×105 Pa.(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg,不计气囊质量及潜水钟内空气的质量,不计水的阻力.)
请解答下列问题:
(1)潜水钟在水底时受到的浮力为多少?
(2)当潜水钟下表面触碰到水底时,下表面所处水的深度为多少?
(3)水下匀速提升潜水钟时,打捞船需要施加多大的拉力?
答案解析
【中考真题】
1.C 2.上升
3.如图所示:
4.(1)量程 竖直 (2)如图所示:
(3)变大 不变 (4)不同 (5)酒精
【随堂检测】
1.A 2.B 3.A 4.C 5.B 6.D 7.D
8.= <
9.9×107 不变 增大
10.1 向上 不变
11.0.5 不变
12.(1)2.6 (2)0.4 (3)ACD (4)大于
(5)1×10-4
13.(1)2 1.6 (2)2 (3)2 (4)3 深
(5)排开的液体受到的重力 (6)ρ液=
14.解:(1)潜水钟的体积为2 m3,此时全部沉入水底,排开液体的体积V排=2 m3,根据阿基米德原理得到
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2 m3=2×104 N.
(2)此时潜水钟内压强为p内=2.0×105 Pa,等于外界大气压和水内部压强之和.此时外界一个标准大气压为p0=1.0×105 Pa,故此处水深提供的压强为
p=p内-p0=1.0×105 Pa,
由p=ρgh可得,下表面所处水的深度
h===10 m.
(3)将人、气囊、潜水钟、打捞物看成一个整体,整体重力为
G总=(m人+m钟+m物)g=(60 kg+140 kg+5000 kg)×10 N/kg=5.2×104 N;
整体排开水的体积为
V排′=V钟+V气囊=2 m3+2×1 m3=4 m3;
根据阿基米德原理得到总浮力
F浮′=ρ水gV排′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4 m3=4×104 N;
整体匀速直线上升,所需拉力
F拉=G总-F浮′=5.2×104 N-4×104 N=1.2×104 N.