考点九 浮力——中考二轮复习高频考点突破
考点分布
分值比率 考点 知识点 分值 题型
浮力 5% 浮力 3到6 选择、填空、计算、简答、实验
阿基米德原理
物体的浮沉条件及其应用
知识小结
知识点一 浮力
1.浮力
(1)定义:浸在液体中的物体受到竖直向上的力,这个力叫浮力。
(2)方向:总是竖直向上。
(3)公式:。
(4)施力物体:液体(或气体)。
2.“称重法”测量浮力
如图所示,将物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析可知:F浮+F=G,即F浮=G-F。因此,只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F,即可由F浮=G-F求出物体浸在液体中时所受浮力的大小。
3.浮力产生的原因
图示 受力面 深度 压强 压力 原因
前、后 相等 相等 F前=F后,二者是一对平衡力 液体(或气体)对浸在其中的物体产生的向上的压力差
左、右 相等 相等 F左=F右,二者是一对平衡力
上、下 h2>h1 p向上>p向下 F向上>F向下, F浮=F向上-F向下
4.决定浮力大小的因素
物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的体积有关,跟液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。
二、阿基米德原理
1.内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力
2.公式:(G排表示物体排开液体所受的重力,m排表示物体排开液体的质量,ρ液表示液体的密度,V排表示物体排开液体的体积)
3.适用范围:液体和气体
三、物体的沉浮条件及应用
1.物体的沉浮条件
上浮 下沉 悬浮 漂浮 沉底
2.物体沉浮条件的应用
木船 物体的密度小于液体的密度,可以漂浮在液体的表面上,做成空心的以增大可利用的浮力
轮船 物体的密度大于液体的密度,做成空心的,增大排开水的体积,也增大了可以利用的浮力;轮船载重大小用排水量表示,指轮船按照设计要求满载货物时排开水的质量
潜水艇 通过水舱吸水和排水的方式改变自身重力来实现上浮和下沉
气球和飞艇 靠充入密度小于空气密度的气体(如热空气、氢气及氦气等)来工作
密度计 根据物体漂浮时的受力平衡及阿基米德原理制成,用来测定液体密度的仪器;液面所对密度计刻度越靠下,液体密度越大。
3.常用的计算浮力的方法
方法 公式 适用情况
压力差法 常用于已知物体上、下表面所受液体压力的情况
称重法 常用于已知物体的重力和物体浸在液体中弹簧测力计的示数的情况(物体未接触容器)
公式法 常用于以下两种情况:①已知物体排开液体的重力或质量;②已知液体的密度和物体排开液体的体积
平衡法 常用于已知物体的重力或质量,且物体的状态是漂浮或悬浮的情况
实验:探究浮力大小与哪些因素有关
1.实验器材:弹簧测力计、五块、一杯清水、一杯盐水。
2.实验操作:如图所示,按照a,b,c,d,e的顺序进行实验。
3.实验结论
物体在液体中所受浮力大小跟浸入液体中的体积、液体密度有关,浸入液体中的体积越大、液体密度越大,物体所受浮力越大。
4.交流与反思
(1)用“称重法”计算浮力:
(2)a、b、c说明浮力大小与物体浸入液体中的体积有关。
(3)a、c、d说明浮力大小与深度无关。
(4)a、d、e说明浮力大小与液体密度有关。
实验:探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系
(1)操作过程:
(2)实验结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。
(3)表达式:
注意:①注入溢水杯中的水的液面必须至溢水口,只有这样,溢出的水的体积才等于物体排开水的体积。
②必须保证物体排开的水全部流入小桶中,才会有物体所受的浮力等于溢出的水所受的重力。
③将物体浸入溢水杯时,要缓慢浸入手不要晃动,直至水不再流出为止,为了使实验精确,最好把弹簧测力计固定在铁架台上。
④为减小实验误差,应先测空小桶的重力,再测小桶和排开的水的总重力。
2.使用阿基米德原理的注意事项
(1)适用于液体,也适用于气体。
(2)V排是指被物体排开的液体的体积。
1.采摘的新鲜草莓,用盐水浸泡可清洗表面的农药残留物。小梦把一个草莓放入盛有盐水的盆内进行清洗,草莓静止时如图所示,向盐水中再加一些盐,并轻轻搅拌,结果草莓开始上浮,最终漂浮。下列说法正确的是( )
A.草莓漂浮时,所受的浮力大于其重力
B.草莓由悬浮到上浮,受到的浮力减小
C.该草莓悬浮时比漂浮时所受的浮力大
D.草莓上浮时浮力等于其排开盐水的重力
2.图甲为我国古代的滴水计时工具—漏刻,图乙为它的模拟示意图。漏水壶通过底部的出水口向受水壶中滴水,受水壶中的箭尺始终处于漂浮状态。当受水壶中液面升高时,下列说法正确的是( )
A.箭尺受到的浮力变大 B.箭尺排开水的体积变大
C.箭尺排开水的重力不变 D.水对受水壶底压强不变
3.在传统农耕文化中,劳动人民一般采用“盐水选种”的方法挑选种子。如 图所示是种子在盐水中的不同状态。下列说法正确的是( )
A.漂浮的种子受到的浮力大于自身重力
B.悬浮的种子的密度小于盐水的密度
C.下沉的种子受到的浮力等于它排开盐水的重力
D.上浮过程中盐水对种子的压强变大
4.取一只空牙膏袋,一次将它挤瘪,另一次将它撑开,两次都拧紧盖后先后放入同一杯水中,如图所示。牙膏袋两次所受的浮力和的大小关系是( )
A. B. C. D.无法比较
5.如图,鱼嘴吐出的气泡上升,对气泡上升时受到的浮力和气泡受到水的压强分析正确的是( )
A.浮力不变,压强不变 B.浮力变小,压强变小
C.浮力变大,压强变大 D.浮力变大,压强变小
6.如图1所示,用弹簧测力计缓慢将物体从装有水的烧杯中匀速拉出,烧杯的底面积为100cm2,拉力F随时间t的变化关系如图2所示。下列说法正确的是(,g取10N/kg)( )
A.上升过程中物体所受的浮力不断变小
B.物体浸没在水中受到的浮力为5N
C.物体的密度是
D.物体离开水面后,水对烧杯底的压强变化了400Pa
7.如图所示是我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,最高升空可达9050米,超过珠峰,创造了浮空艇原位大气科学观测海拔最高的世界纪录。若浮空艇在飞行时,体积保持不变。下列说法正确的是( )
A.在上升的过程中,浮空艇受到的大气压强变大
B.在上升的过程中,浮空艇受到的浮力大小不变
C.悬停在高空的浮空艇受到的浮力等于自身重力
D.在下降的过程中,浮空艇受到的浮力小于排开空气的重力
8.宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧.图为打捞过程示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起,再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起,然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁生,就可将铁牛拖上岸船在图中甲、乙、丙三个位置所受浮力为,下列判断正确的是( )
A. B. C. D.
9.用硬质塑料瓶、透明胶带、螺母、塑料管、容器和水等,制作如图所示的潜水艇模型(不计进排气管体积),然后将模型放入水中,使其上浮或下沉。下列说法正确的是( )
A.当模型漂浮于水面时,它受到的浮力小于重力
B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,模型将下沉
C.从瓶中抽气时,模型会下沉,它受到的浮力将变小
D.让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,应使瓶内的水先增加后减少
10.小川发现一个质量为1.35 kg的空心铝球(),他设计了如图所示装置进行实验。重为4 N、底面积为的薄壁容器M内盛有的水,容器M置于水平地面,当轻质杠杆在水平位置平衡时,铝球始终浸没在水中静止且未触底,已知,物体C重为22.5 N,不计摩擦和绳重。下列说法正确的是(g取10 N/kg)( )
A.铝球受到的浮力为8 N
B.铝球空心部分的体积为
C.铝球浸没后容器M对水平地面的压强为
D.若将容器M中的水换成酒精,杠杆仍然在水平位置平衡
11.当海水的温度及所含盐分变化时,可能会导致海水密度发生突变,在垂直海面方向上形成一个类似“悬崖”的突变水层,在如图所示的情形中,若有潜艇潜航至此水域时,就会急速下沉,发生“掉深”事故,危及潜艇安全。我军潜艇曾创造过遭遇“掉深”自救成功的奇迹。下列相关说法正确的是( )
A.潜艇在高密度水层悬浮时,所受浮力大于其重力
B.潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,所受浮力不变
C.潜艇遭遇“掉深”进行自救时,需快速排出水箱中的水
D.潜艇从刚要露出水面至漂浮在水面的过程中,其所受浮力变大
12.体积相同的铅球、铜块和木块,浸在液体中的情况如图所示,比较它们受到的浮力大小,正确的是( )
A.铅球受到的浮力最大 B.木块受到的浮力最大
C.铜块受到的浮力最大 D.它们受到的浮力一样大
13.2024年5月8日由我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰福建舰,圆满完成试验任务,周围护卫舰航行时与母舰保持稍远距离,因为距离太近时母舰与护卫舰中间海水流速大,压强___________,容易发生碰撞,为避免航行时遇到前方障碍物,各舰艇发出___________波进行探测。福建舰满载时排水量约8万吨,其受到的浮力约为___________N。()
14.如图所示是由中国科学院自主研发的极目一号Ⅲ型浮空艇,创造了海拔9032m的大气科学观测海拔高度的世界纪录。浮空艇的总体积约为,当其上升时不断向外排放空气,但整个浮空艇的体积保持不变。在浮空艇上升过程中,浮空艇受到的浮力_________(选填“变大”“变小”或“不变”)。浮空艇在9032m高空受到的浮力是_________N。当浮空艇悬浮在9032m的高空时,它受到的浮力_________(选填“等于”“大于”或“小于”)它自身的重力。(已知地表的空气密度为,9032m高空的空气密度约为,g取)
15.如图所示,棱长均为20 cm的正方体A、B用轻质弹簧相连,弹簧的体积和质量忽略不计,柱形容器的底面积为。如图甲所示,物块A的上表面与水面相平,弹簧处于原长;现用力将物块A从水中缓慢提起,当物块A刚好完全被拉出水面时,物块B对容器底的压力恰好为0,弹簧弹力大小和其形变量的关系如图乙所示。整个过程忽略水的阻力,则物块A重______N,物块B重______N。(g取10 N/kg,)
16.如图甲,现用一根轻质细绳(绳的粗细和重力均不计)将一圆柱体物体M挂在弹簧测力计下,让M从水面上方沿竖直方向缓慢浸入水中(水始终未溢出,且M未接触容器底),弹簧测力计示数F的大小随M的下表面浸入水中深度h之间的关系如图乙所示(不考虑水的阻力,,g取10N/kg)。物体M完全浸没在水中时受到浮力是________N,物体M的密度为________。
17.综合实践活动课上,小明用一根长约20 cm的圆柱状饮料吸管、一段细铁丝、石蜡和水等制作了一个简易密度计。制作时,小明先将吸管两端剪平,铁丝密绕成小团后塞入吸管一端,再用石蜡将该端口堵住密封;接着,将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态(图甲),用笔在吸管上标记此时水面位置O;取出吸管,量出O点至封口端的距离H,通过分析与计算,在吸管上分别确定密度值的位置并标上密度值。
使用时,将密度计静置于待测液体中,读出吸管壁上液面处的数值即为液体密度。
(1)O位置处的刻度值为_______。
(2)吸管漂浮在其他液体中时(图乙),液面下方的深度_______(用表示)。
(3)管壁上标注的4个刻度值,相邻两刻度值之间的距离_______(选填“相等”或“不相等”)。
(4)小明突发奇想,将制作好的密度计内的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其他没有变化(图丙),他用这样“改装”后的密度计测同一液体密度,测量结果_______(选填“偏大”“偏小”或“无变化”)。
(5)若增加塞入吸管中铁丝的质量,则制作的密度计精确程度将_______。
18.小明用实验室的一块柱形合金材料探究“浮力大小与哪些因素有关”。他将该合金块标注成四等份,逐渐浸入装满某液体的溢水杯中,进行了如图所示的探究实验。
(1)合金块只有一份浸入液体中时,弹簧测力计示数如图乙所示,则合金块所受的浮力=________N;
(2)根据图甲、乙、丙、丁,可以得出的结论是________;
(3)对比图丁和图戊可以得出结论:浮力大小与物体浸没在液体中的深度________;
(4)实验部分数据如表所示,则图丙中测得小桶和溢出液体的总重为________N。将实验数据补充完整后,通过分析可得出结论:浸在液体中的物体受到的浮力大小等于排开的液体受到的重力。
实验次序 甲 乙 丙 丁 戊
小桶和溢出液体的总重/N 0.5 0.7 _____ 1.3 1.3
溢出液体的重力/N
弹簧测力计示数/N 4.6 4.4 4.0 4.0
合金块所受浮力/N
【拓展】小红利用一个杯子、水和电子秤测出了此柱形合金材料的密度,实验步骤如下:
(1)将装满水的杯子放在电子秤上,此时电子秤示数为如图甲所示;
(2)将柱形合金块放在电子秤上,此时电子秤示数为如图乙所示;
(3)将杯子和合金块平稳取下,并将合金块放入杯子中(合金块恰好浸入水中3份),擦干杯子外的水,再次将杯子放在电子秤上,此时电子秤示数为,如图丙所示。
请写出柱形合金材料密度的表达式:________(用、、和表示);实验过程中若图丙中杯子外壁有溢出水未擦干,则会使柱形合金材料密度测量值________(选填“偏大”、“不变”或“偏小”)。
19.为实时监测湘江水位,物理兴趣小组的同学设计了一款如图所示的水位报警装置,装置空腔内的下表面距警戒水位1 m,装置中A代表压力传感器,浮筒B是一个质量为0.8 kg、高度为50 cm的不吸水的圆柱体,其漂浮在水面时露出水面的高度为30 cm,它可以在一根长度为120 cm光滑细杆上自由上下滑动(细杆固定在装置底端,上端与传感器的间隙忽略不计)。当水位上升至预定的警戒水位时,浮筒B对压力传感器施加的压力恰好达到设定值,从而触发报警装置。(,g取10 N/kg)
(1)图中浮筒B与模型下表面刚好接触且压力为零,当空腔中的水位不断上升直至达到警戒水位的过程中,浮筒B底部所受的压强变化情况是_______;
(2)求达到警戒水位时,压力传感器受到浮筒B的压力大小;
(3)为了增强防洪安全性,若警戒水位需要比原设计水位降低10 cm,通过更换浮筒B的材质(即改变浮筒B的密度)或者改变浮筒B的高度达到目的,请通过计算写出一种解决问题的方案。
20.为纪念郑和下西洋六百年,南京市仿制了一艘缩小的郑和宝船,计划于2014年下水,试航后将沿当年郑和航线“八下西洋”。仿古宝船长71.1米,宽14.05米,吃水深度4.6m,满载排水量1800吨,有六桅六帆,主桅高38米,帆面积。
(1)仿古宝船船底所受水的压强有多大?
(2)仿古宝船满载时所受的浮力有多大?
(3)一次航海时受到的浮力是N,此时排开水的体积是多少?(,)
(4)某次航行恰遇顺风,测得此时风对帆的风压为100Pa,求帆面受到的推力?
答案以及解析
1.答案:D
解析:A.草莓漂浮时,所受的浮力和其重力是一对平衡力,大小相等,故A错误;
B.草莓在悬浮受到的浮力等于重力,上浮时受到的浮力大于重力,草莓由悬浮到上浮,受到的浮力增大,故B错误;
C.该草莓悬浮时和漂浮时所受的浮力都等于它的重力,大小相等,故C错误;
D.根据阿基米德原理可知,草莓上浮时浮力等于其排开盐水的重力,故D正确。
故选D。
2.答案:C
解析:A.箭尺始终处于漂浮状态,受到的浮力始终等于重力,箭尺的重力不变,受到的浮力不变,故A错误;
B.箭尺的浮力不变,水的密度不变,由得,箭尺排开水的体积不变,故B错误;
C.由得,箭尺排开水的重力不变,故C正确;
D.受水壶中液面升高,由得,水对受水壶底压强变大,故D错误。
故选C。
3.答案:C
解析:根据物体浮沉条件可知,漂浮的种子受到的浮力大小等于其自身的重力,故A错误;
根据物体浮沉条件可知,悬浮的种子的密度等于盐水的密度,故B错误;
阿基米德原理可知,下沉的种子受到的浮力等于它排开盐水的重力,故C正确;
种子在上浮过程中所处的深度不断减小,由可知,种子受到的液体压强也在不断减小,故D错误。
故选C。
4.答案:C
解析:根据物体的沉浮条件和阿基米德原理,甲中牙膏袋受的浮力,乙中牙膏袋受的浮力,而,
所以,故C项正确。
故选C。
5.答案:D
解析:气泡上升时,深度变小,由得气泡受到水的压强变小,因此气泡的体积变大,根据阿基米德原理可知,气泡所受的浮力在变大,故D正确,ABC错误。
故选D。
6.答案:C
解析:A.由图可知,物体上升过程中测力计的示数先不变、后增大,根据可知,上升过程中物体所受的浮力先不变、后减小,故A错误;
B.由图像可知,露出水面后测力计的拉力,物体的重力
未露出水面时,物体受到的拉力,所以浸没时物体受到的浮力
故B错误;
C.由得物体的体积
物体的质量
物体的密度
故C正确;
D.物体离开水面后,排开水的体积变化量
杯内水的深度变化量
水对杯底的压强变化量
故D错误。
故选C。
7.答案:C
解析:A.由于海拔越高,大气压越低,所以浮空艇上升过程中,大气对它的压强越来越小,故A错误;
B.海拔越高,空气的密度越小,由于上升过程中气囊的外形不变,浮空艇排开空气的体积不变,根据可知,浮空艇上升过程中受到的浮力越来越小,故B错误;
C.悬停在高空的浮空艇,处于平衡状态,所以浮空艇受到的浮力等于自身重力,故C正确;
D.由阿基米德原理可知,浮空艇下降过程中,受到的浮力等于它排开空气的重力,故D错误。
故选C。
8.答案:B
解析:由题图可知,船在三个位置排开水的体积关系为,根据可知,船在三个位置受到的浮力的大小关系为.
9.答案:D
解析:A.当模型漂浮于水面时,由浮沉条件可知,它受到的浮力等于重力,故A错误;
B.向瓶中充气时,瓶内气体压强变大,瓶内水被排出来,模型重力将变小,小于浮力,模型将上浮,故B错误;
C.从瓶中抽气时,瓶内气体压强变小,水进入瓶内,模型重力将变大,大于浮力,模型会下沉,此时排开水的体积不变,根据阿基米德原理可知,它受到的浮力不变,故C错误。
D.潜水艇是依靠改变自身重力实现浮沉的,让原本在较浅处悬浮的模型下潜至更深处悬浮,此时应向外抽气,让水进入瓶中,使模型受到的重力大于浮力,实现下沉;然后停止抽气,接着适当充气,向外排水,使模型的重力等于浮力而悬浮,所以瓶内气体是先减少后增加,瓶内的水先增加后减少,故D正确。
故选D。
10.答案:C
解析:空心铝球的重力,根据杠杆平衡条件可得,即,解得,铝球受到的浮力等于铝球的重力减去铝球受到绳子的拉力,即,故A错误;铝球的体积即铝球浸没在水中排开水的体积,铝球实心部分的体积,铝球空心部分的体积,故B错误;容器中水的质量,水的重力,铝球浸没后容器M对水平地面的压力等于容器的重力、水的重力、铝球所受的浮力之和,即,铝球浸没后容器M对水平地面的压强,故C正确;将容器M中的水换成酒精,因为酒精的密度小于水的密度,所以铝球仍浸没在酒精中,排开酒精的体积不变,根据阿基米德原理可知铝球受到的浮力变小,铝球受到的拉力变大,即绳子对杠杆B端的拉力变大,而杠杆A端的力不变,两侧的力臂不变,根据杠杆平衡条件可知杠杆B端力和力臂的乘积变大,杠杆不能在水平位置平衡,故D错误。故选C。
11.答案:C
解析:A、潜艇在高密度水层悬浮时,潜艇处于静止状态,所受的浮力等于其重力,A错误;
B、由阿基米德原理可知,潜艇从高密度水层潜航进入低密度水层时,不变,变小,因此所受的浮力变小,B错误;
C、潜艇遭遇“掉深”时潜艇受到的浮力小于重力,因此进行自救时,需快速排出水箱中的水,减小潜艇的重力,从而使重力小于潜艇受到的浮力才能重新上浮,C正确;
D、由阿基米德的原理可知,潜艇从刚露出水面至漂浮在水面的过程中,不变,变小,其所受浮力变小,D错误。
故选:C。
12.答案:D
解析:由题图可知,铝球、铜块和木块均浸没在同种液体中,因物体浸没时排开液体的体积相等,所以,体积相同的铝球、铜块和木块排开液体的体积相等,由可知,它们受到的浮力一样大。
13.答案:小;超声;
解析:距离太近时母舰与护卫舰中间海水流速大,压强越小;
利用回声定位确定障碍物的位置;
14.答案:变小;36000;等于
解析:海拔越高,空气的密度越小,浮空艇排开空气的体积不变,根据可知浮空艇上升过程中受到的浮力变小。
浮空艇在9032m高空受到的浮力大小为
当浮空艇悬浮时,它受到的浮力等于它自身的重力。
15.答案:80;90
解析:物块A的体积为,由题可知,物块A的上表面与水面相平,弹簧处于原长,则物块A处于悬浮状态,物块A排开水的体积等于物块A的体积,即物块A排开水的体积为,由物体的浮沉条件可知,物块A的重力为;因为物块B与物块A均是棱长为20 cm的正方体,故物块B浸没时受到的浮力等于物块A浸没时受到的浮力,即物块B浸没时受到的浮力,当物块A刚好完全被拉出水面时,液面降低了,则弹簧伸长的长度,由乙图可知,此时弹簧对物块B的拉力;对物块B受力分析知,此时物块B受到竖直向下的重力,水对物块B竖直向上的浮力,弹簧对物块B竖直向上的拉力F,处于平衡状态,故物块B的重力为。
16.答案:8;
解析:由图象可知,当时,物体M处于空气中,弹簧测力计示数24N,则物体M重力为
当后,弹簧测力计的示数且不变,说明此时物体M浸没在水中,则物体M浸没后受到的浮力
由阿基米德原理
物体的重力
物体完全浸没在水中,则
联立并代入数据得
17.答案:(1)1.0
(2)
(3)不相等
(4)偏大
(5)变高
解析:(1)如图甲所示,小明将吸管置于水中使其处于竖直漂浮状态,用笔在吸管上标记此时水面位置O,O位置处的刻度值为水的密度值;
(2)设密度计底面积为S,因为密度计漂浮在液体中,所受浮力等于其自身的重力,则,即,可得;
(3)因为和H一定,h和成反比,所以管壁上标注的相邻两刻度值之间的距离不相等,且密度计的刻度值由上至下逐渐增大;
(4)将制作好的密度计内的铁丝从吸管上端倒出,缠绕到底部外侧,其他没有变化,再用这支密度计去测量同一液体的密度,根据可知,两支密度计排开液体的体积不变,因为改装后吸管排开液体的体积等于密度计排开液体的总体积减去铁丝的体积,所以吸管排开液体的体积减小,会上浮一些,故用“改装”后的密度计测同一液体密度时,测量结果会偏大;
(5)因为密度计始终漂浮,则其浸入液体中的深度,设原来相邻刻度线间的距离为,两刻度线对应的液体密度分别为,则,当铁丝质量增加时,,则,因此若增加塞入吸管中铁丝的质量,则制作的密度计相邻两刻度线之间的距离会变大,测量结果更精确。
18.答案:(1)0.2
(2)液体密度一定时,浮力大小与排开液体的体积成正比
(3)无关
(4)0.9
【拓展】;偏大
解析:(1)甲图中,弹簧测力计示数为4.8N,乙图中测力计示数为4.6N,合金块所受的浮力为
(2)根据图甲、乙、丙、丁中可知,合金块进入的体积不断增大,弹簧测力计的示数不断减小,根据称重法可知,合金块受到的浮力增大,所以可以得出结论:在液体密度一定时,浮力大小与排开液体的体积成正比。
(3)对比图丁和戊,合金块在同一液体不同深度,弹簧测力计示数不变,可以得出结论:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。
(4)丙中测得桶和溢出液体的总重为
补充完数据后可得出结论:浸在液体中的物体受到的浮力大小等于排开的液体受到的重力。
【拓展】由图甲、乙可知,合金块的质量为
图丙中合金块恰好浸入水中3份,擦干杯子外的水,再将杯子放在电子秤上,此时电子秤示数为,溢出水的质量为
溢出水的体积与合金块浸入水中3份的体积相等,设合金块的体积为,则有
则合金的体积为
合金材料密度的表达式为
丙中杯子外壁有溢出水未擦干,则会使得测量合金块的体积偏小,密度测量值偏大。
19.答案:(1)先不变后变大
(2)4 N
(3)见解析
解析:(1)由题可知,图中位置时,浮筒B恰好漂浮,当空腔中的水位不断上升时,浮筒先始终漂浮在水面上,浸入水中的深度不变,故浮筒B底部受到的压强不变;当浮筒B接触A之后,浮筒浸入水中的深度不断增大,则底部受到的压强变大。
(2)浮筒B漂浮时受到的浮力
高度为50 cm的不吸水的圆柱体,其漂浮在水面时露出水面的高度为30 cm
浮筒B漂浮时浸入水中的深度
根据阿基米德原理可知,即,
代入数据可知浮筒B底面积
达到警戒水位时,浮筒B浸入水中的深度
此时浮筒B受到的浮力大小
压力传感器受到浮筒B的压力大小
(3)由题意可知,此时警戒水位为
方法一:若更换浮筒B的材质
更换材质后,达到警戒水位浮筒B浸入水中的深度
此时浮筒B受到的浮力大小
压力传感器受到浮筒B的压力大小不变
浮筒B的重力
浮筒B改变后的密度
方法二:若改变浮筒B的高度
改变后浮筒B的高度为
浮筒B的重力为
浮筒B的密度
水位达到新警戒水位时,浮筒B浸入水中的深度为
此时浮筒B受到的浮力大小为
又
代入数据可解得浮筒B改变后的高度
20.答案:(1)Pa
(2)N
(3)
(4)60000N
解析:(1)仿古宝船船底所受水的压强
(2)仿古宝船满载排水量
仿古宝船所受浮力
(3)排开水的体积是
(4)根据得,风对帆的压力
答:(1)仿古宝船船底所受水的压强为Pa;
(2)仿古宝船满载时所受的浮力为N;
(3)一次航海时受到的浮力是N,此时排开水的体积是;
(4)帆面受到的推力为60000N。