第16讲 浮力 阿基米德原理 浮沉条件
作业1
基础练
1.[2025房山一模]如图所示,底面积为的圆柱形薄壁容器静止在水平桌面上,容器内水重;正方体物块重,悬浮在水中,其上表面与水面平行,上、下表面受到水的压力为、,则下列说法中正确的是( )
A.和是一对平衡力
B.、的合力大于
C.水对容器底的压力大小等于
D.水对容器底的压强大小等于
2.[2025海淀一模]如图所示,一架直升机从静止在平静海面的军舰上起飞并远离。与直升机起飞前相比,下列说法正确的是( )
A.军舰会略向上浮,其所受浮力变大
B.军舰会略向上浮,其所受浮力变小
C.军舰会略向下沉,其所受浮力变大
D.军舰会略向下沉,其所受浮力变小
3.[2025平谷二模]如图所示,两个完全相同的柱形容器放在水平桌面上,分别装有甲、乙两种不同的液体。、是体积相等的两个小球,球漂浮在液面上,球沉在容器底。甲液面高于乙液面,且两种液体对容器底的压强相等,则下列选项正确的是( )
A.两种液体的密度 B.两种液体的质量
C.两个小球所受的重力 D.两个小球所受的浮力
4.[2025昌平二模]如图所示,一边长为的正方体物块漂浮在水面上,物块露出水面的体积为物块总体积的五分之一,,取,下列说法正确的是【多选】( )
A.该物块排开水的体积为
B.该物块受到的浮力为
C.该物块的质量为
D.该物块的密度为
5.[2025石景山二模]为验证“浸在液体中的物体所受浮力大小与液体的密度有关”的观点,小石利用符合实验要求的弹簧测力计(已调零)、合金块、烧杯、水、盐水,进行了如图所示的实验。
(1) 合金块受到的重力_ _ _ _ 。
(2) 结合图中所示实验步骤,当合金块浸没在水中时,弹簧测力计的示数是,当合金块浸没在盐水中时,弹簧测力计的示数是,若观察到_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 的现象时,就可证明观点是正确的。
(3) 实验中,小石将图乙中的合金块稍向下移动(不与烧杯接触),观察弹簧测力计的示数是否改变,他这样做是研究浸没在液体中的物体所受浮力大小与_ _ _ _ _ _ _ _ 是否有关。
6.[2025大兴一模]小兴想探究浸在液体中的物体所受浮力的大小与其排开液体的重力有什么关系。
(1) 小兴所探究的问题的自变量是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
(2) 他用调好的弹簧测力计、溢水杯、小桶、金属块、细线、水、酒精、煤油等器材进行了实验,实验步骤如下:
①按照图甲、乙所示,测出空桶所受的重力后,将空桶置于装满水的溢水杯的溢水口下方,再用弹簧测力计测出金属块所受的重力,并将、的值记入表格。
②按照图丙、丁所示,将金属块浸没在水中,静止时,读出弹簧测力计的示数,再测出小桶和溢出水的总重力,并将、的值记入表格。
③_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ ,将对应的数据记入表格。
④仿照步骤③再多做几次实验,记录对应的数据。
⑤依据_ _ _ _ _ _ _ _ ,,计算出、的值记入表格。
⑥比较与的大小,得出实验结论。
提升练
7.[2025朝阳一模]水下机器人也称无人遥控潜水器,是一种工作于水下的极限作业机器人。如图所示,是某型号水下机器人。已知该机器人的体积为(体积不变,含机械臂),内部水舱的容积为,水舱未充水时机器人的质量为。海底散落了一些物体(未与水底紧密接触),需机器人潜入海底用机械臂进行打捞。机器人下水前,先将水舱充满水,再在外部加装浮块(每个浮块质量均为,体积均为),下潜到打捞物体的位置,机械臂抓住物体,然后排空水舱中的水,机器人上浮完成打捞任务。下列说法正确的是(海水的密度,取)【多选】( )
A.若打捞物体的质量为、体积为,则加装4个浮块可以完成打捞任务
B.若打捞物体的质量为、体积为,则加装6个浮块可以完成打捞任务
C.若打捞物体的质量为、体积为,则加装5个浮块可以完成打捞任务
D.若打捞物体的质量为、体积为,无论加装几个浮块都无法完成打捞任务
8.[2025石景山二模]中国人民解放军海军福建舰,是中国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰,采用平直通长飞行甲板,配置电磁弹射和阻拦装置。该航母满载排水量达到了,吃水深度达到,正常航行速度为。(已知取,取)
(1) 航母航行至某海域时,底部受到海水压强为,求此时航母底部所处的深度。
(2) 求航母满载时受到的浮力。
(3) 航母以正常航速匀速前进,其所受阻力是,求航母发动机的功率。
9.[2025丰台一模]某水底打捞作业中,需将一长方体石柱从水底匀速打捞出水。如图所示是吊车钢丝绳拉力随石柱下表面距水底深度变化的图像。(水的阻力忽略不计,,取)求:
(1) 石柱浸没在水中受到的浮力。
(2) 在水底时石柱上表面受到的水的压强。
作业2
基础练
1.[2024西城二模]中国第三艘航母“福建舰”已经顺利完成首次海试。它是我国完全自主设计建造的首艘电磁弹射型航母,满载排水量8万余吨,这标志着中国即将迈入三航母时代。不久后,辽宁舰、山东舰、福建舰将共同维护中国海疆的安全。已知:辽宁舰和山东舰满载排水量均为6万余吨。在三艘航母满载时,下列说法中正确的是( )
A.福建舰比辽宁舰排开海水的体积小
B.福建舰比山东舰受到海水向上的压力小
C.福建舰所受海水的浮力等于辽宁舰所受浮力
D.福建舰所受浮力等于它排开海水所受的重力
2.[2025大兴一模]水平桌面上静止放置一个圆柱形杯子,杯子重,底面积为,杯内盛有重的水。一个重的圆柱体物块在竖直向下的压力作用下静止在水中,如图所示。
(1) 画出物块的受力示意图,并求出物块受到的浮力大小。
(2) 求杯子对桌面的压强。
提升练
3.[2025石景山二模]用刻度尺和记号笔在一根长度为的吸管上标出长度刻度,用石蜡将标的一端封闭,添加铁屑至管内,使其总质量为,能竖直漂浮在液体中,制成一个简易密度计。将它放入密度为的水中时,浸入的深度为,如图甲所示,取,下列说法正确的是( )
A.密度计在水中受到的浮力是
B.若放入密度为酒精中,密度计浸入深度为
C.将它放入密度为的不同液体中,浸入的深度与液体密度之间的关系应符合图乙中
D.为使该简易密度计测量水和酒精的密度时,两条刻度线间的距离大一些,应减少铁屑的质量
4.[2025海淀二模]小明进行了如下实验:
(1) 用图中的实验器材探究浮力大小与哪些因素有关。他将重为的物体悬挂在弹簧测力计下并浸没于密度为的水中(不触碰烧杯底和壁),如图甲所示,通过弹簧测力计的示数,可知物体所受水的浮力为;将物体取出擦干,再将其悬挂在弹簧测力计下并浸没于密度为的煤油中(不触碰烧杯底和壁),如图乙所示,弹簧测力计的示数为_ _ _ _ ,可知物体所受煤油的浮力为_ _ _ _ ;根据上述实验结果,可知浮力大小与_ _ _ _ _ _ _ _ 有关。
(2) 他选用2个底面积相同、高度不同的柱体和,分别测量它们在密度不同的液体中所受的浮力。测量时,将柱体浸没于液体中(不触碰烧杯底和壁),使柱体上表面到液面的距离始终为,如图丙所示。柱体所受浮力随液体密度 变化的图像如图丁所示。可知柱体_ _ _ _ 的体积较大。图丁中、和三个点所对应的柱体下表面所受液体压力大小、和,从小到大排序是_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 。
5.[2025西城一模]小林在研究各种材料的性质时,发现珍珠棉(全称聚乙烯发泡棉)具有隔水、防潮、隔音、保温、环保、抗撞力强、密度小等诸多优点。经查阅,某款珍珠棉的密度仅为,使用防水布紧密包裹此款珍珠棉制作一件负重感弱的水上救生衣,可提供给大体重人士使用。他亲自动手实践,用质量为的防水布和一些珍珠棉,制作了一件体积为(约等于珍珠棉的体积)的救生衣,如图所示。,取,求:
(1) 该救生衣浸没在水中时受到的浮力。
(2) 该救生衣的重力。
(3) 使用救生衣时至少保证使人的头部露出水面,若成年人的头部体积约占人体总体积的,人的平均密度为,请你通过计算判断:该救生衣能否供一位质量为的人士使用?
6.[2025通州一模]晓舟模拟古人利用浮力打捞铁牛,用正方体模拟铁牛,其质量为。用高度为的柱形薄壁水杯模拟打捞船,其质量与铁牛质量相等,将其放入水中漂浮,如图甲所示。向杯中装入质量为铁砂时,如图乙所示。用细线连接船和铁牛,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从船中取出,当铁砂取完后,铁牛被拉起,如图丙所示。,取,求:
(1) 甲图中,船底部受到水的压力。
(2) 乙图中,船浸入水中的深度。
(3) 丙图中,铁牛受到的浮力。
第16讲 浮力 阿基米德原理 浮沉条件
作业1
基础练
1.D 2.B 3.B 4.ABD
5.(1) 3
(2)
(3) 浸没深度
6.(1) 排开液体的重力
(2) 示例1:将溢水杯中装满酒精,仿照步骤②,将金属块浸没在酒精中,金属块静止时,读出弹簧测力计的示数,再测出小桶和溢出酒精的总重力 示例2:在溢水杯中仍装满水,改变金属块浸入水中的体积,金属块静止时,读出弹簧测力计的示数,再测出小桶和溢出水的总重力 ;
提升练
7.AD
8.(1)
解:航母底部所处的深度
。
(2)
[解析]航母满载时受到的浮力
。
(3)
[解析]由于航母匀速前进,所以,
;
航母发动机的功率
。
9.(1)
解:由图可知,当石柱浸没时拉力,
当石柱露出水面后,重力,
所以石柱浸没在水中受到的浮力
。
(2)
[解析]在水底时石柱上表面距水面的深度为,
故在水底时石柱上表面受到水的压强
。
作业2
基础练
1.D
2.(1) 图见解;
解:受力示意图如图所示:
。
(2)
[解析];
。
提升练
3.C
[解析]密度计漂浮在水中,则,错误。设密度计的横截面积为,同一密度计在不同液体中漂浮时,浮力不变,则,解得,错误。由可得,因、、均为定值,所以与成反比,所以浸入的深度与液体密度之间的关系应符合图乙中的,正确。两条刻度线间的距离为,、、均不变,则可以通过增大密度计所受的重力(增加吸管内铁屑的质量)来使两条刻度线间的距离大一些,而不是减少铁屑的质量,错误。
4.(1) 3.2; 0.8; 液体密度
(2) ;
5.(1)
解:。
(2)
[解析]。
(3) 能,详见解
[解析],
,
;
,该救生衣能供一位质量为的人士使用。
6.(1)
解:船是漂浮的,船底部受到水的压力等于船受到的浮力,。
(2)
[解析]甲图中的浮力为,浸入深度为,由,浮力与深度成正比,即每浸入受到的浮力为;
乙图中的浮力;
浮力是甲图的3倍,浸入深度是甲图的3倍,故。
(3)
[解析]高度为的柱形薄壁水杯模拟打捞船,露出,浸入的深度为,每浸入受到的浮力为;
船受到的浮力;
整体的重力;
漂浮时受到的浮力。