第十四讲 浮力 阿基米德原理
基础题
一、选择题
1.下列情景中,浮力增大的物体有(C)
A.从深水处游向海岸沙滩的鲸鱼
B.从长江驶入大海的轮船
C.从河岸走向深水区的游泳者
D.在码头卸载货物的轮船
2.(2024·河南中考)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如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,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是(B)
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲
3.如图是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是(A)
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
4.(2023·南宁模拟)如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,弹簧测力计挂一个实心铁块其示数为F1。将铁块缓慢浸没入水中(未接触溢水杯),若溢出的水全部流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F2,下列判断正确的是(B)
A.铁块受到的浮力F浮=F2-F1
B.小烧杯中的水重G=F1-F2
C.两次实验中,水对溢水杯底的压强p甲D.两次实验中,溢水杯对桌面的压力F甲二、填空题
5.将重3.8 N的物体浸没水中后,弹簧测力计的示数如图所示,水对物体浮力大小是 1.2 N。若实验前溢水杯未装满水,则溢出水的重力 小于 (选填“大于”“小于”或“等于”)物体受到的浮力。
6.一个边长为10 cm的实心正方体(不吸水)重15 N,将其悬挂在弹簧测力计上并完全浸没在水中静止时,烧杯内水的深度为25 cm,如图所示。烧杯内的水对杯底的压强为 2.5×103 Pa,弹簧测力计的示数为 5 N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg)
三、作图题
7.(2025·福建中考)在图中,画出悬浮在水中的潜水艇模型受到的重力和浮力的示意图。
答:
四、实验探究题
8.(2025·南宁模拟)小明同学按如图所示步骤,做探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲所示,金属块的重力为 5 N;在丁图中,金属块受到浮力为 4 N;
(2)通过比较步骤甲、乙、丙可以得出结论:同种液体中,金属块受到的浮力大小与浸在液体中的 体积 有关;通过比较步骤甲、丙、丁可以得出结论:同种液体中,金属块受到的浮力大小与浸没在液体中的 深度 无关;
(3)小明又做了如图己的实验,若满足关系式:F1-F3= F4-F2 ,则验证了“阿基米德原理”;浸入液体中的金属块所受的浮力的大小等于金属块排开液体所受的 重力 的大小。若将金属块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则 能 (选填“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
五、综合应用题
9.(2025·黑龙江)如图,这是一款国产水陆两栖汽车航行技术测试的现场。这辆汽车在水中的最大速度约为8.3 km/h。良好的密封技术和防锈处理,使车体的吃水深度达到1.05 m,满载时排开水的质量达到4×103 kg。求:
(1)如果汽车用7.2 km/h速度在水中航行30 min,它航行的距离。
(2)当汽车在水中航行时,若车的底部距水面0.8 m,车底受到水的压强。
(3)汽车在水中满载航行时受到的浮力。
解:(1)汽车航行的速度v=7.2 km/h=2 m/s,t=30 min=1 800 s,
由v=可得汽车航行的距离:
s=vt=2 m/s×1 800 s=3.6×103 m。
(2)h=0.8 m,车底受到水的压强:
p=ρgh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.8 m=8×103 Pa。
(3)汽车在水中满载航行时受到的浮力:
F浮=G排=m排g=4×103 kg×10 N/kg=4×104 N。
中档题
10.(多选)如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h变化的关系如图乙所示,下列说法错误的是( A、B、D )
A.圆柱体的高是3 cm
B.圆柱体受到的重力是6 N
C.圆柱体受到的最大浮力是4 N
D.圆柱体的密度是1.5 g/cm3
11.(2025·黑龙江中考)小明在得出浸在液体中的物体受到的浮力大小跟物体本身因素无关的结论后,进一步探究“浮力的大小跟哪些因素有关”。
(1)如图甲所示,小明将装有适量水的烧杯放在盘中,用手把空的饮料罐沿竖直方向逐渐按入水中。此过程中,手感受到饮料罐受到的浮力逐渐增大。小明通过分析现象提出猜想,浮力大小可能跟物体浸入液体的深度或物体浸在液体中的 体积 有关。通过其他生活经验,小明还猜想浮力的大小可能跟液体密度有关。
(2)小明用图乙的实验装置进行实验。将盛有适量水的容器放置在桌面上,正确使用弹簧测力计,将一个长方体铝块(高为4 cm)用细线悬挂在弹簧测力计下。使铝块沿竖直方向逐渐下降,缓慢浸入水中。实验过程中,保持弹簧测力计的轴线与铝块的竖直轴线在同一直线上。获取触底前的多组实验数据并记录在表一中。
表一
实验 次序 液体 种类 物体下表面浸入水中的深度/cm 弹簧测力计的示数/N
1 水 0 2.7
2 2 2.2
3 4 1.7
4 6 1.7
… … …
①分析实验数据可知,铝块受到的重力是 2.7 N,第2组实验中铝块受到的浮力是 0.5 N。
②分析第1、3、4三组实验数据可知,浮力大小跟物体浸入液体的深度 无关 (选填“有关”或“无关”)。
③分析第1、2、3三组实验数据可得出初步结论: 液体密度一定时,浮力的大小与物体浸在液体中的体积成正比(或液体密度一定时,浮力的大小与物体排开液体的体积有关) 。
(3)小明根据实验的初步结论,设计了用图丙所示装置测量某液体密度的方案:
①将3个空的相同厚底薄壁圆柱形玻璃容器(高为15 cm)放入足够深的水槽中,待稳定后,容器A、B、C都保持竖直静止,测得容器A、B、C浸入水中的深度均为6 cm。
②向容器B、C中分别缓慢装入 体积 (选填“质量”或“体积”)相等的某液体和水。待稳定后,容器A、B、C都保持竖直静止,且未触底。测量容器B、C浸入水中的深度,将容器A、B、C浸入水中的深度记录在表二中。
③分析表二中的数据,通过计算可知,液体的密度ρ液= 1.2×103 kg/m3。
表二
容器 A B C
容器浸入水中的深度/cm 6 12 11
拔高题(冲A+)
12.(2025·大兴安岭中考)某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重1 N的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 0.8 N;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 1 N。(已知ρ球=1.0×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3,
ρ盐水=1.1×103 kg/m3)
13.如图所示,一个底面积为800 cm2的薄壁圆柱形容器中装有某种液体,将一边长为10 cm的正方体木块轻放入该容器中,木块静止时露出液面的高度为2 cm,液体对容器底部的压强变化了80 Pa。则该木块底部受到的液体压强为 640 Pa,木块受到的浮力为 6.4 N。 第十四讲 浮力 阿基米德原理
基础题
一、选择题
1.下列情景中,浮力增大的物体有( )
A.从深水处游向海岸沙滩的鲸鱼
B.从长江驶入大海的轮船
C.从河岸走向深水区的游泳者
D.在码头卸载货物的轮船
2.(2024·河南中考)宋朝的怀丙利用浮船打捞铁牛,展现了我国古人的智慧。如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,解开绳索卸下铁牛,就可将铁牛拖上岸。船在图中甲、乙、丙三个位置船所受浮力为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是( )
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲3.如图是我国自主研发的“奋斗者”号载人潜水器,它创造了万米的载人深潜新纪录,标志着我国在大深度载人深潜领域达到世界领先水平。“奋斗者”号在万米深海处继续下潜的过程中,不考虑海水密度及潜水器体积的变化,以下说法正确的是( )
A.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强变大
B.“奋斗者”号受到海水的浮力不变、压强不变
C.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强不变
D.“奋斗者”号受到海水的浮力变大、压强变大
4.(2023·南宁模拟)如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,弹簧测力计挂一个实心铁块其示数为F1。将铁块缓慢浸没入水中(未接触溢水杯),若溢出的水全部流入小烧杯,弹簧测力计的示数为F2,下列判断正确的是( )
A.铁块受到的浮力F浮=F2-F1
B.小烧杯中的水重G=F1-F2
C.两次实验中,水对溢水杯底的压强p甲D.两次实验中,溢水杯对桌面的压力F甲二、填空题
5.将重3.8 N的物体浸没水中后,弹簧测力计的示数如图所示,水对物体浮力大小是 N。若实验前溢水杯未装满水,则溢出水的重力 (选填“大于”“小于”或“等于”)物体受到的浮力。
6.一个边长为10 cm的实心正方体(不吸水)重15 N,将其悬挂在弹簧测力计上并完全浸没在水中静止时,烧杯内水的深度为25 cm,如图所示。烧杯内的水对杯底的压强为 Pa,弹簧测力计的示数为 N。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取
10 N/kg)
三、作图题
7.(2025·福建中考)在图中,画出悬浮在水中的潜水艇模型受到的重力和浮力的示意图。
四、实验探究题
8.(2025·南宁模拟)小明同学按如图所示步骤,做探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验。
(1)如图甲所示,金属块的重力为 N;在丁图中,金属块受到浮力为 N;
(2)通过比较步骤甲、乙、丙可以得出结论:同种液体中,金属块受到的浮力大小与浸在液体中的 有关;通过比较步骤甲、丙、丁可以得出结论:同种液体中,金属块受到的浮力大小与浸没在液体中的 无关;
(3)小明又做了如图己的实验,若满足关系式:F1-F3= ,则验证了“阿基米德原理”;浸入液体中的金属块所受的浮力的大小等于金属块排开液体所受的 的大小。若将金属块换成可以漂浮在水面的木块进行实验,则 (选填“能”或“不能”)验证阿基米德原理。
五、综合应用题
9.(2025·黑龙江)如图,这是一款国产水陆两栖汽车航行技术测试的现场。这辆汽车在水中的最大速度约为8.3 km/h。良好的密封技术和防锈处理,使车体的吃水深度达到1.05 m,满载时排开水的质量达到4×103 kg。求:
(1)如果汽车用7.2 km/h速度在水中航行30 min,它航行的距离。
(2)当汽车在水中航行时,若车的底部距水面0.8 m,车底受到水的压强。
(3)汽车在水中满载航行时受到的浮力。
中档题
10.(多选)如图甲所示,弹簧测力计下挂有一个圆柱体,把它从盛水的烧杯中缓慢提升,直到全部露出水面,该过程中弹簧测力计读数F随圆柱体上升高度h变化的关系如图乙所示,下列说法错误的是( )
A.圆柱体的高是3 cm
B.圆柱体受到的重力是6 N
C.圆柱体受到的最大浮力是4 N
D.圆柱体的密度是1.5 g/cm3
11.(2025·黑龙江中考)小明在得出浸在液体中的物体受到的浮力大小跟物体本身因素无关的结论后,进一步探究“浮力的大小跟哪些因素有关”。
(1)如图甲所示,小明将装有适量水的烧杯放在盘中,用手把空的饮料罐沿竖直方向逐渐按入水中。此过程中,手感受到饮料罐受到的浮力逐渐增大。小明通过分析现象提出猜想,浮力大小可能跟物体浸入液体的深度或物体浸在液体中的 有关。通过其他生活经验,小明还猜想浮力的大小可能跟液体密度有关。
(2)小明用图乙的实验装置进行实验。将盛有适量水的容器放置在桌面上,正确使用弹簧测力计,将一个长方体铝块(高为4 cm)用细线悬挂在弹簧测力计下。使铝块沿竖直方向逐渐下降,缓慢浸入水中。实验过程中,保持弹簧测力计的轴线与铝块的竖直轴线在同一直线上。获取触底前的多组实验数据并记录在表一中。
表一
实验 次序 液体 种类 物体下表面浸入水中的深度/cm 弹簧测力计的示数/N
1 水 0 2.7
2 2 2.2
3 4 1.7
4 6 1.7
… … …
①分析实验数据可知,铝块受到的重力是 N,第2组实验中铝块受到的浮力是 N。
②分析第1、3、4三组实验数据可知,浮力大小跟物体浸入液体的深度 (选填“有关”或“无关”)。
③分析第1、2、3三组实验数据可得出初步结论: 。
(3)小明根据实验的初步结论,设计了用图丙所示装置测量某液体密度的方案:
①将3个空的相同厚底薄壁圆柱形玻璃容器(高为15 cm)放入足够深的水槽中,待稳定后,容器A、B、C都保持竖直静止,测得容器A、B、C浸入水中的深度均为6 cm。
②向容器B、C中分别缓慢装入 (选填“质量”或“体积”)相等的某液体和水。待稳定后,容器A、B、C都保持竖直静止,且未触底。测量容器B、C浸入水中的深度,将容器A、B、C浸入水中的深度记录在表二中。
③分析表二中的数据,通过计算可知,液体的密度ρ液= kg/m3。
表二
容器 A B C
容器浸入水中的深度/cm 6 12 11
拔高题(冲A+)
12.(2025·大兴安岭中考)某材料不吸收液体,在酒精或盐水中均不溶解,且不与酒精或盐水发生化学反应,用该材料制成重1 N的实心球。若将球投入足够多的酒精中,当球静止时,受到的浮力大小是 N;若将球投入足够多的盐水中,当球静止时,受到的浮力大小是 N。(已知ρ球=1.0×103 kg/m3,ρ酒精=0.8×103 kg/m3,
ρ盐水=1.1×103 kg/m3)
13.如图所示,一个底面积为800 cm2的薄壁圆柱形容器中装有某种液体,将一边长为10 cm的正方体木块轻放入该容器中,木块静止时露出液面的高度为2 cm,液体对容器底部的压强变化了80 Pa。则该木块底部受到的液体压强为 Pa,木块受到的浮力为 N。
