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中考复习第六讲
浮力
目录知识梳理浮力探究浮力应用潜水艇轮船浮沉子浮力秤密度计题型突破比大小求密度液面升降双物体模型动态变化分析浮力与简单机械知识梳理浮力探究练:在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入到水和酒精中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。他们观察并记录了弹簧测力计的示数及物体排开液体的体积,实验数据记录在下表中。(1)分析表中数据,实验所用物体的重力为N,第一次试验中物体所受到的浮力 F 浮=N。(2)分析比较实验序号 1、2 和 3(或 4、5 和 6)可初步得出结论:当液体的种类相同时, 物体排开液体的体积越,浸在液体中的物体受到的浮力就越大;分析比较实验序号_______可初步得出结论:当物体排开液体的体积相同时,液体的密度越大, 浸在液体中的物体受到的浮力就越大。(3)通过比较每次实验中物体受到的浮力与它所排开液体的重力的关系,还可以验证_______原理。(4)本实验在探究“浮力的大小与哪些因素有关”时,选用了不同液体并进行了多次实验, 其目的是 (填字母)。A. 寻找普遍规律 B. 取平均值减小误差(5)实验中小明观察到将同一个物体浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越________。于是他灵机一动,在弹簧测力计下挂一个重为 1.5N的物体,如甲图所示;他把物体浸没在水中时,如图乙所示,弹簧测力计的读数为 0.5N,他就在 0.5N处标上 1.0g/cm3 的字样;当他把物体浸没在酒精中时,如图丙所示,应该在弹簧测力计刻度盘上的________N 处标上 0.8g/cm3字样,聪明的他就将如甲图所示装置改装成了一个能测量密度的密度秤。液体种类实验序号物体重力G 物(N)弹簧测力计示数 F(N)物体受到的浮力 F 浮(N)排开液体体积 V 排(cm3)水(ρ水=1.0g/cm3)121.55021.01.010030.51.5150酒精(ρ酒精=0.8g/cm3)421.60.45051.20.810060.81.215020.5大1、4阿基米德A小0.7浮力应用练1:在远洋轮船的船舷上,都漆着五条吃水线,又称载重线,如图所示。其中标有W的是北大西洋载重线,标有S的是印度洋载重线。当船从北大西洋驶向印度洋,轮船受到的浮力以及北大西洋与印度洋的海水密度ρ1和ρ2的关系,有( )A. 浮力增大,ρ1=ρ2 B. 浮力减小,ρ1=ρ2 C. 浮力不变,ρ1>ρ2 D. 浮力不变,ρ1<ρ2
练2:某兴趣小组的同学制作的潜水艇模型如右图所示。通过胶管 A 从烧瓶中吸气或向烧瓶中吹气,就可使烧瓶下沉、上浮或悬浮。当烧瓶处于如图所示的悬浮状态时,若从 A 管吸气,烧瓶将会( )A. 上浮,它受到的浮力增大 B. 下沉,它受到的浮力不变C. 下沉,它受到的浮力减小 D. 上浮,它受到的浮力不变
练3:小明用矿泉水瓶和小玻璃瓶制作了一个“浮沉子”(如图),他将装有适量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在矿泉水瓶内的水面上,矿泉水瓶内留有少量空气,拧紧瓶盖使其密封, 用力挤压矿泉水瓶侧面时“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列说法错误的是( )
A. “浮沉子”下沉时,所受重力大于它受到的浮力B. 无论怎样挤压矿泉水瓶,“浮沉子”不可能悬浮在水中C. “浮沉子”上浮时,小瓶内的压缩空气会将内部的水压出 D. 潜水艇与“浮沉子”浮沉的原理相同CBB浮力应用练4:小明按照教材中“综合实践活动”的要求制作简易密度计。
(1)将吸管放到水中的情景如图(a)所示,测得浸入的长度为H;放到另一液体中的情景如图(b)所示,浸入的长度为h。用ρ液、ρ水分别表示液体和水的密度,则ρ液________ρ水(=/>/<),h与ρ水、ρ液,及H的关系式是h=________。
(2)小明根据图(a)在吸管上标出1.0刻度线(单位g/cm3,下同),再利用上述关系式进行计算,标出了0.8、0.9、1.1、1.2的刻度线(图中未画出)。结果发现,1.1刻线是在1.0刻线的________(上/下)方,相邻刻线的间距________(均匀/不均匀)。
(3)为检验刻度误差,小明取来食油,先用天平和量筒测量其密度,然后再用这个密度计测量。但操作时却出现了图(c)所示的情形,这让他很扫兴。难道实验就此终止了吗,根据经验或思考,在不更换食油的情况下,你认为可以进行怎样的尝试:。>ρ水H/ρ液下不均匀再向容器中加油或用更深的容器盛放食用油然后用这个密度计测量浮力应用练5:小明制作了一个可测量物体质量的装置,如图甲所示小筒与大筒均为圆柱形容器。小筒和托盘的总质量为 200g,小筒底面积50cm2, 高12cm,大筒中装有适量的水,托盘上不放物体时,在小筒和大筒上与水面相平的位置的刻度均为“0”,将小筒竖直压入水中,当水面距小筒底 10cm 时,在小筒和大筒上与水面相平位置的刻度均为最大测量值,小筒和大筒的分度值相同。把被测物体放入托盘中,读出小筒或大筒上与水面相平位置对应的刻度值,即为被测物体的质量。
(1)该装置所能测量的物体的最大质量为________g;
(2)小筒上相邻两刻度线的间距比大筒上相邻两刻度线间的距离________(选填“大” 或“小”);
(3)他想利用此装置测算出石块的密度,操作如下,如图乙所示,将石块放入托盘中,读出大筒上的示数为 m1;如图丙所示,将此石块沉入水中,读出大筒上的示数为 m2,该石块密度的表达式为 ρ石=________(水的密度用 ρ水表示)300大m1ρ水/m2比大小同一小球放入不同液体中不同小球(V相同)放入同一液体中不同小球(m相同)放入同一液体中ABCABCABC浮力大小:A=B=C液体密度:A>B>C容器底部受到压强:A>B>C桌面受到压力:A>B>C物体密度:A=B=C物体密度:A<B<C浮力大小:A<B<C液体密度:都是水容器底部受到压强:A=B=C桌面受到压力:无法确定物体密度:A<B<C浮力大小:A=B>C液体密度:都是水容器底部受到压强:A=B=C桌面受到压力:A>B>C比大小练2:三个完全相同的容器内,分别装满酒精、水和盐水后(ρ盐水>ρ水>ρ酒精),将a、b、c三个不同的小球放入容器中,小球静止后位置如图所示。下列说法正确的是( )A. 三个容器底部受到的液体压力关系是F甲<F乙<F丙B. 三个小球密度关系是ρa>ρb>ρcC. 若将小球b放入丙杯中,小球b排开液体的体积等于小球b的体积D. 若将小球c放入甲杯中,小球c排开液体的质量大于小球c的质量练1:水平桌面上两只完全相同的杯子里分别盛有甲、乙两种不同液体。把两个完全相同的小球分别放入甲、乙两种液体中,静止后,在甲液体中的小球沉底,在乙液体中的小球悬浮,此时两个杯中的液面恰好相平。如图所示,下列说法中正确的是( )A. 甲液体的密度大于乙液体的密度B. 甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强C. 甲液体中小球受到的浮力小于乙液体中小球受到的浮力D. 盛甲液体的杯子对桌面的压强等于盛乙液体的杯子对桌面的压强CA求物密度练2:如图所示,某圆柱形薄壁容器装有适量的水,其底面积为20cm2, 将物体B放入水中时,通过台秤测得总质量150g;使用一绳子提起物体B,物体B刚好有一半体积露出水面时保持静止不动,此时台秤示数为70g,并测得容器内液面下降了1cm。则物体B的密度是_________。练1:如图甲所示,长方体金属块在细绳竖直向上拉力作用下,从水中开始一直竖直向上做匀速直线运动。上升到离水面一定的高度处,图乙是绳子拉力F随时间t变化的图象。根据图象信息,求物块的密度为_________。①审题②平衡状态下受力分析求m:求V:①F浮=ρ液gV排②审题7.8x103kg/m32.5x103kg/m3求物密度求m:①审题求V:①F浮=ρ液gV排②平衡状态下受力分析②审题练3:下图是“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的几个实验情景。实验甲、丙和丁中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N和2.5N。若盐水的密度为1.2×103kg/m3, 则物块的密度是_________。③F浮=G-T练4: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2/5的体积露出水面,则物块的密度是_________。漂浮公式4x103kg/m30.6x103kg/m3求物密度求m:①审题求V:①F浮=ρ液gV排②平衡状态下受力分析②审题③F浮=G-T漂浮公式练5:用刻度尺、塑料碗、大烧杯(底面积为S)等器材测量金属球的体积和质量,他先在烧杯内放入适量水,再将塑料碗轻轻放入水中,如图甲所示,测出此时烧杯内水的深度为h1;将金属球放在塑料碗中,放入球后的状态如图乙所示,测出此时烧杯内水的深度为h2;将塑料碗中的金属球轻放入烧杯中,如图丙所示,测出此时烧杯内水的深度为h3。下列有关叙述中,则物块的密度为_________。练6:一物块轻轻放入盛满煤油的大烧杯中,静止后有160g煤油溢出;将其轻轻放入盛满水的大烧杯中,静止后有180g水溢出,已知煤油的密度是0.8×103kg/m3,则物块的密度是_________。(h2-h1)ρ水/h3-h10.9x103kg/m3练:将三块完全相同的冰分别放入盛有水的两个容器中,如图甲是冰块与容器底部有接触且挤压的情景;如图乙是冰块自由在水中,如图丙是冰块系上轻质绳子,绳子绷紧的情景。(1)三种情况下冰块所受到的浮力大小情况是:_______。(用F甲F乙F丙表示)(2)图甲中,当冰块慢慢融化变小,并开始浮于水面上时,液面比刚开始要________(选填“上升”或“下降”或“不变”)。(3)待三块冰块完全熔化,容器底部受到的液体压强不变的有________。木木铁水水铁水水水冰酒精冰盐水冰盐升酒降水不变液面升降F丙>F乙>F甲上升乙台秤问题练1:小吴同学为探究力之间的关系做了如右图所示的实验。将弹簧测力计下端吊着的铝块逐渐浸入台秤上盛有水的烧杯中,直至刚没入水中(不接触容器,无水溢出)。在该过程中,下列有关弹簧测力计和台秤示 数的说法正确的是( )A. 弹簧测力计的示数减小,台秤示数不变 B. 弹簧测力计的示数不变,台秤示数也不变C. 弹簧测力计的示数减小,台秤示数增大 D. 弹簧测力计的示数不变,台秤示数增大GF支F拉练2:将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬置状态(如图),在冰块浸入的过程中,台秤的读数将________(填“增大”“减小”或“不变”),在冰块熔化过程中,容器内液面将________(填“上升”“下降”或“不变”),台秤的读数将________(填“增大”“减小”或“不变”)。(已知:冰的密度为0.9×103kg/m3,酒精的密度为0.8×103kg/m3;整个过程中无液体溢出)C增大下降增大双物体练1:如图所示,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,水面高度的大小关系相比较,正确的是( )A. h甲=h乙=h丙 B. h甲=h乙>h丙 C. h甲>h乙=h丙 D. h甲>h乙>h丙练2:如图所示,在一块浮在水面的长方体木块上放一质量为272克的铁块甲,木块恰好浸没在水中。拿掉铁块甲,用细线把铁块乙系在木块下面,木块也恰好浸没在水中,则铁块乙的质量为( ) (ρ铁=7.8克/厘米3,ρ水=1.0克/厘米3)A. 312克 B. 237克 C. 318克 D. 326克BA双物体练4:如图,甲、乙两个实心圆柱体,甲的密度小于乙的密度,甲的重力为4N,乙的重力为6N。甲的高度为20cm,乙的高度为10cm,甲、乙的横截面积均为40cm2。现将甲、乙两物体用重力可忽略的细线串接起来放入容器的水中,此时容器中的水深h0=50cm,甲有一部分浮出水面,(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:
(1)水对容器底面产生的压强;
(2)细线对乙物体的拉力大小;
(3)甲浮出水面部分的高度。练5:物块P与金属球Q用细线连接,一起放入装有一定质量水的柱状容器内,二者恰好悬浮,如图甲所示,此时柱状容器中水的深度为23cm;物块P重1N、体积为1.25x10-4m3求:
(1)图甲中水对容器底部的压强;
(2)图甲中物块P所受浮力的大小;
(3)若剪断细线,物块P上浮,金属球Q下沉,待稳定后,物块P漂浮于水面,如图乙所示,则此时物块P露出水面的体积。5000Pa2N5cm2.3x103Pa1.25N2.5x10-5m3动态变化练2:如图所示,底面积为200cm2、重为10N的薄壁柱型容器,放在水平桌面上,把边长为10cm的实心正方体A(不吸水)用细线悬挂固定在容器正上方静止时,正方体A有3/5的体积和浸人水中,此时容器内水深12cm,已知正方体A的密度ρ=3.0g/cm3。求:(1)水对容器底部的压强;(2)正方体A受到的浮力大小;(3)解开细线,将正方体A缓缓放入水中,待正方体A静止后(容器中的水未溢出),容器对桌面的压强。练1: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2/5的体积露出水面,如图乙所示,下列说法不正确的是( )
A. 木块的密度为0.6×103kg/m3B. 甲、乙两图中,木块受到水的浮力之比是5:3C. 甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比是5:2D. 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C1.2x103Pa6N2900Pa动态变化练3:盛有水的柱形平底薄壁容器放在水平桌面上静止,容器和水总重为80N,容器底面积为200cm2,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,ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)。
求:(1)物体M完全浸没在水中时所受浮力大小;
(2)物体M的底面积;
(3)物体M的密度;
(4)物体M完全浸没在水中时,容器对水平桌面的压强。8N80cm23x103kg/m34.4x103Pa动态变化练1:如图甲所示的柱状容器底部放有一个体积为600cm3的长方体物块(物块与容器底部不密合),逐渐向容器内倒入水,测得容器底部受到物块的压力F随水的深度h变化的关系图像如图乙所示,并将加入水的总体积V总和对应水的深度h记录在下表中。V总/cm3160320480640800960h/cm81624313539(1)结合图乙和表中数据分析,当加入水的总体积V总=640cm3时,物块处于________(填“漂浮”“悬浮”或“沉底”)状态。
(2)图乙中h2=________cm。
(3)物块受到的最大浮力是多大?
(4)如果图乙中F2=1.2N,则该物块的重力是多少?容器内不加水时,物体对容器底部的压强是多大?沉底306N7.2N3600Pa动态变化练2:如图甲、乙所示,水平桌面上有两个高为30cm的柱形容器,现将两个完全相同的圆柱形金属块(重120N、高20cm、底面积100cm2)分别置于柱形容器底部。其中,乙图的金属块与容器底部之间用少量蜡密封(不计蜡的质量)。取g=10N/kg。(1)计算甲图中金属块对容器底部的压强。(2)乙图中,向容器内加水至液面高度为10cm,求金属块对容器底部的压力。(取大气压强p0=1.0×105Pa)(3)若向甲图中容器内加水,画出从开始加水至容器装满水的过程中金属块对容器底部压力F随容器中液面高度h变化的图象(需标注相应的数据)。1.2x104Pa1120N动态变化练3:将一密度比水小的木块,系好绳子后放入甲图容器中,并把绳子的另一端固定在容器底部的中央,然后沿器壁缓慢匀速倒入水(忽略其他因素影响),容器中水与木块位置变化如乙图。请你在丙图中画出木块从加水到浸没后的过程中浮力随时间的变化情况图,并说出各段变化的理由。(温馨提示:t1时木块恰好离开杯底,t2时绳子刚好拉直,t3时木块刚好充全浸没。
动态变化练4:如图甲,水平桌面上的容器(厚度不计)底部固定一轻质弹簧(质量和受到的浮力均不计),弹簧上端连有正方体铁块A,铁块A上表面中心与不吸水的正方体木块B下表面中心用长为0.1m的轻质细绳拴接(细绳质量不计,长度不可伸长),A B处于静止状态 已知铁块A和木块B的边长均为0.1m,容器底面积0.1m2,质量1kg,弹簧的弹力每变化1N,弹簧的形变量改变1mm (g取10N/g)求:(1)图甲中,容器对水平桌面的压强;(2)向容器中缓慢注水,直到细绳恰好伸直(细绳不受力),如图乙所示,弹簧对铁块A的支持力是多大?(3)细绳恰好伸直后继续向容器内缓慢注水,直到木块刚好全部被水浸没 水面又升高了多少?950Pa70N0.055m动态变化练5:如图甲所示,在容器底部固定一轻质弹簧,弹簧上方连有正方体木块A,容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口,此时木块A刚好完全浸没在水中,接着打开阀门B,缓慢放水,直至木块A完全离开水面时,再关闭阀门B,这个过程中,弹簧弹力F与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示。已知ρ水=1.0×103kg/m3,ρ木=0.7×103kg/m3,木块体积为V0,不计弹簧所受浮力,则下列说法正确的是( )
A. C点弹簧处于原长B. CD段弹簧被压缩C. D点的横坐标d的值为0.3V0D. 点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为2∶3C浮力机械练1:如图所示,杠杆AB的A点挂边长为2dm、密度为ρ1=2kg/dm3的正方体C,B点挂边长为1dm正方体D,AO:OB=2:5,杠杆在水平位置平衡时,D静止在空中,C对水平地面的压强为p1=1000Pa;若将正方体D浸没在某种液体中(未接触到容器底),杠杆在水平位置平衡时,C对水平地面的压强增大了1250Pa,取g=10N/kg,可求得( )
A.物块D的密度为5kg/dm3B.液体的密度为2kg/dm3
C.当物体D浸没在液体中时A点所受竖直向下的拉力为95N
D.若物体D不浸入液体,要使物体C对地面的压强为零,则应对物体D施加竖直向下的64N的力练2:如图8甲所示的装置处于静止状态,底面积为60cm2的圆柱形玻璃筒中装有适量的水,放在水平台面上,质量为800g的圆柱形物体B浸没在水中,此时水对容器底的压强是2500Pa,物体A是体积为50cm3的圆柱体配重。如图8乙所示,当用力F竖直向下拉物体A时,物体B有的体积露出水面且静止,此时滑轮组提升重物B的机械效率为80%,水对容器底的压强为2100Pa。g取10N/kg,悬挂物体的细绳的质量以及绳与轮间的摩擦忽略不计,物体A的密度是______kg/m3。B3.1x103kg/m3浮力机械练3:(2020浙江绍兴)小敏将质量为20克,体积为25厘米3的塑料块放入水平平衡的容器右端下降。撒去塑料块,往容器内缓慢倒入一定量的水,使容器再次水平平衡(图乙),将该塑料块轻轻放入图丙所示位置,放手后容器最终将_________(选填“左低右高”、“左高右低”或“水平平衡”)。此时,塑料块所受浮力为_________牛。