浮力
考点一:浮力
(一)浮力产生的原因:上下表面的压力差: F浮力=F向上-F向上
若物体的下底面紧贴容器的底部,因为不存在向上的液体的压力,所以没有受到浮力。
(二)阿基米德原理:浸在液体(气体)中的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体(气体)受到的重力。即:F浮=G排液=m排液g=ρ液V排液g
理解阿基米德原理:
1、“浸在液体里的物体”:或表示物体全部体积在液体里;或表示物体部分体积在液体里,而另一部分体积露出液面。
2、若“浸没在液体里的物体”则表示物体全部体积都在液体里。
3、V排液表示物体排开液体的体积,它与V物(物体的体积)不一定相等。
(1)当物体浸没在液体中时:V排液= V物
(2)当物体部分浸在液体中时,V排<V物 ,此时V物=V排液+V露
4、F浮=G排液,G排液表示物体排开液体的重力,而不是物体本身的重力
5、由F浮=ρ液V排液g可知,浮力只跟液体的密度(ρ液)及排开液体的体积(V排液)有关,而与跟物体本身的性质(密度)、形状、质量、体积、液体的质量、深度没有直接关系。
6、阿基米德原理对气体亦适用:F浮=G排气=m排气g=ρ空气V排气g(物体一定全部浸没在大气中,此时V排气=V物)
(三)浮力计算方法:
1、公式法:据阿基米德原理F浮=G排液=ρ液V排液g
2、二力平衡法:悬浮或漂浮时F浮=G物
3、压力差法(定义法):F浮=F向上-F向下
4、称重法(弹簧秤法):F浮=G-F拉(物体在空气中称得的为重力G,物体浸入液体中弹簧秤称得的是拉力F拉) (2、4式不能同时用)
当求物体密度时还要结合用到G物=m物g=ρ物V物g(由G物或m物求ρ物)
(四)判断物体的浮沉: ① 上浮F浮>G物或ρ液>ρ物
② 下沉F浮<G物或ρ液<ρ物
③ 悬浮F浮=G物或ρ液=ρ物
④ 漂浮F浮=G物或ρ液>ρ物
考点二:浮力的应用
1、密度计:
①采用物体漂浮在液面时F浮=G计和F浮=ρ液V排液g原理工作的
②密度计上的刻度线不均匀,读数“上(浸得深)小下(浸得浅)大”。
2、船:
①轮船用密度大于水的材料制成,必须做成空心,虽然受到的重力不变,但体积增大很多,排开更多的水,达到增大浮力F浮=ρ液V排液g,最终使F浮=G船,浮在水面。
②a、轮船由江河驶入海里:所受的重力不变,浮力不变,轮船将上浮一些(吃水浅些)。
b、轮船由大海驶入江河里:重力不变,浮力不变,轮船将下沉一些(吃水深些)。
3、潜水艇:
①采用:浸没水中后浮力不变,靠改变自身重力(向水舱充水或排水)来实现沉浮。
②潜水艇在水面下无论在上浮、下沉,受到的浮力不变。a当向水舱充水时,潜水艇的重力增大,当重力大于浮力,即ρ平均>ρ水,潜水艇下沉;b当重力等于浮力即ρ平均=ρ水时,潜水艇悬浮;而排水时,重力减小,当重力小于浮力,即ρ平均<ρ水,则潜水艇上浮。
4、气球和飞艇:
①采用充密度比空气小的气体(氢气、氦气、热空气)的办法,使它受到的浮力大于重力而升空。升空时ρ平均<ρ空气。
②气球和飞艇重力不变,靠改变自身的体积来实现浮沉的。如减小体积,则有F浮考点一:浮力
1.下列四个情境中,受到的浮力增大的物体是( )
A.从深水处走向海岸沙滩的游泳者 B.从长江驶入大海的轮船
C.在码头装载货物的轮船 D.海面下正在下沉的潜水艇
2.一密度均匀的物体漂浮在水里,如果将此物露出水面的部分削掉后,物体则( )
A.上浮 B.悬浮 C.下沉 D.以上均有可能
3.两手分别拿着一个小木块和一个大石块(体积比木块大)浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力( )
A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较
4.如图所示,在研究浮力大小时,将浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多。根据以上事实,下列猜想最符合研究目的是( )
A.用力越大,物体排开水的体积越大
B.液体的密度越大,物体所受浮力越大
C.物体的体积越大,物体所受浮力越大
D.物体排开水越多,物体所受浮力越大
5.将水平桌面上的大烧杯装满水,然后往杯中轻放入一小球,溢出的水共100 g,据此现象,下列判断正确的是(g取10 N/kg)( )21cnjy.com
A.水对烧杯底的压强会增大 B.小球的质量不小于100g
6.a、b两种物质的质量和体积关系如图,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中,放手稳定后( )com
A.甲漂浮,甲受浮力大
B.乙漂浮,乙受浮力大
C.甲漂浮,乙受浮力大
D.乙漂浮,甲受浮力大
7.物块在空气中和浸没在水中时,弹簧测力计示数如上图。下列判断正确的是( )
A.物块受到的浮力是1牛
B.物块的体积是2×10-4米3
C.物块的密度是3×103千克∕米3
D.物块浸没在水中时,所受浮力随深度增加而增大
8.如图为小鱼在水中“吹气泡”。下列关于“上升过程中的气泡”的说法正确的是(?? )
A. 体积变大,质量变大 B. 质量不变,密度增大
C. 受水的压强变小,浮力变大 D. 重力势能增加,动能不变
9.如图所示,将三个物体放入水中,A 漂浮在水面上(部分露在水面以上),B 悬浮在水中,C 沉至容器底(对容器底有压力)。已知 A、B 质量相等,B、C 体积相等。则下列说法正确的是(? )
A.?C 的体积大于 A 的体积B.?A 所受浮力大于 C 所受浮力C.?B 所受浮力大于 C 所受浮力D.?三物体所受浮力相等
10.三个体积相同而材料不同的球 A、B、C,分别静止在不同深度的水里,以下说法不正确的是 (?)
A. A 球所受的浮力最小??????????????????
B. A 球所受的浮力最大C.?B,C 两球所受的重力不相等???? ?
D.C 球的密度最大
11.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.?他们受到的浮力一样
12.如图,在盛有一定质量分数稀盐酸的容器中,放一塑料方块,漂浮于稀盐酸中,若向容器中加入足量石灰石(CaCO3)使其与盐酸完全反应后,则塑料方块在溶液中(??)
A.?下沉????????????????????????????
B.?上浮??????????????????????????????????
C.?不变??????????????????????????????????
D.?无法判断??
13.一个大物块甲,先后两次分别在小物块乙和小物块丙的作用下,其上表面恰好与水面相平,甲、乙之间用绳连接,如图所示。则下列说法错误的是(?)
A. 两种情况下,甲物块所受浮力相等
B. 绳的拉力与丙物块的重力大小相等
C. 乙物块的密度比水小
D. 乙物块的质量比丙物块大
14.如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铁球和铝球,将其全部没入水中,此时两容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1、T2 , 磅秤的示数分别为F1和F2 , 则( )
A.?T1>T2 , F1=F2?????????????
B.?T1>T2 , F1>F2?????????????
C.?T1D.?T1=T2 , F115.一圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的2种液体中,均处于漂浮状态,如图所示。圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2 , 则(?)
A.?ρ1>ρ2?? F1>F2??????B.?ρ1<ρ2?? F1C.?ρ1<ρ2?? F1=F2??????D.?ρ1>ρ2?? F1=F2???????
16.质量分布均匀的 A、B 两个实心正方体(VA>VB),放置在盛水的容器中、静止时如图所示,现将 A、B 捞起后放置在水平桌面上,比较 A、B 在水中受到的浮力 FA、FB 和它们对水平桌面的压强 pA、pB 的大小关系,正确的是( ?)
A.?FA<FB , pA>pB?????B.?FA>FB , pA<pB????????
C.?FA=FB , pA<pB???? ?D.?FA>FB , pA>pB
17.科学研究中常用图象来表示两个量(x,y)之间的关系,以使研究的问题直观明了。下列两个量之间的关系不符合如图所示的是(??)
A.?物体在水中受到的浮力与排开水体积的关系B.?物质的密度与质量的关系C.?做匀速直线运动的物体,路程与时间的关系D.?同一导体中通过的电流与该导体两端电压的关系
18.某地在江面上修建一座大桥,如图中甲是使用吊车向江底投放长方形石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度下降.乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象(从开始投放到石料刚好接触湖底前).t=0时刻吊车开始下放石料,忽略水的摩擦阻力.则下列说法错误的是( )
A.石料在t=20s时开始浸入水中
B.石料的重力是1400N
C.石料受到的浮力始终是500N
D.石料完全浸没水后钢绳的拉力为900N
19.如图是港珠澳大桥海底隧道一施工现场。起重船“振华30”将长方体物体放入水至全部浸没的过程中,“振华30”主船体所受浮力的变化是(?)
A ??? B ???
C ?? D
20.潜水器从刚好浸没时开始下潜到返回水面合计10分钟,显示器上分别显示全过程深度曲线和速度图像如图,下列对潜水器分析正确的是( ?)
在1—3分钟,受到水的压强逐渐减小????????????????
在1—3分钟,受到水的浮力逐渐变大
C.?在4—6分钟,都是处于水下静止状态?????????????????
D. 在6—8分钟,都是处于受力平衡状态
21.“彩球温度计”是一种现代居家饰品,其结构模型如图所示。该“彩球温度计”是由体积相同(保持恒定)、质量不同的小球和密度随温度的升高而减小的液体组成。当环境温度升高时,浸没在液体中的小球受到的浮力将________。在某一环境温度下,四个小球处于如图位置,此时B小球受到的浮力与D小球受到的浮力的大小关系为________。
22.垂钓时,我们需要利用浮标。当鱼触碰、吞食饵钩时,饵钩的位置会发生变动,这种变动马上通过钓线传至浮标。浮标能够漂浮在水面,是由于浮标的密度________(选填“大 于”、“小于”、“等于”)水的密度。假如地球对所有物体的引力都变成原来的一半,即 g=5N/kg,想一想,浮标在水的位置将________(“上浮一些”、“下沉一些”或“不变”)。
23.某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”,设计了如下实验步骤和数据记录表格:
①在量筒中加入水,读出量筒内水面位置的刻度。
②把系有细线的铁块桂在弹簧测力计的挂钩上,测出铁块的重力。
③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里,再次读出弹簧测力计的示数。
④读出量筒内水面位置升高后的刻度。
⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。
铁块浸没时弹簧测力计的示数/N
铁块在水中受到的浮力/N
水的体积/cm3
水和铁块的总体积/cm3
排开水的体积/cm3
排开的水受到的重力/N
(1)实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是________。补充完整后,完成实验。分析数据得出结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
(2)实验后,该组同学进行了反思:
量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出________,从而不能得出实验结论。
通过以上实验得出结论不可靠,理由是(? )
A.?没有进行多次重复实验B.?没有换用其它液体进行实验C.?有进行物体部分浸入水中时的实验
24.质量相同的两个实心正方体A和B,图甲所示,将它们放在水平地面上时,它们对地面产生的压强PA________PB。当将它们放入水中后分别静止在如图乙所示的位置,则它们受到水的浮力FA________FB(填“大于”“等于”或“小于”)。
25.杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。
(1)茶叶漂浮在水面,是因为浮力________重力(填“大于”、“小于”或“等于");
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
26.面积很大的水池,水面上浮着一边长为 a 为 10cm,密度为 0.6×103kg/m3?的正方体均匀木块,开始时木块静止,如图甲。现用力 F 将木块匀速下压,运动时,F 随深度 H 变化如图乙。
(1)开始时木块静止,此时木块受到的浮力是________N。
(2)木块开始下沉到恰好浸没的过程中,重力对木块做功是________J。
27.取一根内部横截面积为1平方厘米的直筒形塑料管,在底部扎上橡皮膜后,称得质量为2克.向管内倒入10克液体,再将它放入水中.放手后,观察到橡皮膜恰好变平,如图所示.
请回答:
(1)气管内液体的密度________(选填”大于“”等于“或”小于“)水的密度.
(2)水对塑料管底部橡皮膜产生的压强大小.
(3)装有液体的塑料管受到的浮力大小.
28.如图甲所示,是小科家的“懒人花盆”。它的外面是一个储水盆,里面是一个栽培盆,栽培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动,浮子的顶端可显示水位高低,栽培盆底的陶粒渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用,从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理图可简化成图乙。已知:浮子重为0.02N,横截面积为0.5cm2。请回答下列问题:
(1)从植物细胞吸水或失水原理分析,若储水盆内所用营养液浓度过高,会导致植物细胞 _。
(2)浮子在水中漂浮时,浸入水中的深度是多少?
(3)当储水盆盛有密度比水大的营养液时,营养液对漂浮的浮子底面的压强多大?
29.“童话云和”盛产木制玩具,是著名的木玩之城。小科同学从某玩具厂得到三块相同的积木,利用该积木和简单的器材在家里进行了“科学小实验”,请分析回答:
(1)称得一块积木的质量为144克,测得该积木的长10厘米、宽6厘米、高4厘米,则积木的密度为________克/厘米3;
(2)当将积木搭成如图三种方式时,积木对水平地面的压强大小关系为________(用P甲、P乙、P丙表示);
(3)把一块积木放入水中,若要使积木的上表面恰好浸没,则在积木上至少要施加多大的力?
考点二:浮力的应用
30.我国自主研制的“蛟龙号”载人潜水器,它可达到的最大下潜深度为7km,具有无动力下潜上浮先进技术,具有近底自动航行和悬停定位等多项先进功能。其中“深海潜水器无动力下潜上浮技术”主要是在潜水器两侧配备4块压载铁,重量可以根据不同深度与要求调整。1标准大气压近似取P0=1.0×105Pa,海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3 , g取10N/kg,下列说法不正确的是(??)
A.?水下7km处的压强相当于700个大气压B.?若潜水器最快下潜的速度是0.7m/s,则到达7km海底需要4hC.?潜水器在水面下处于悬停时,它在竖直方向上受到的重力与浮力是一对平衡力D.?深海潜水器采用抛弃压载铁的办法实现上浮,而潜艇使用压缩空气把空气舱中的海水逼出去达到上浮的目的
31.如图为某国的核动力航母照片及一种核反应的原理模型。
(1)核动力航母是以核反应释放的核能作为主要动力航行的。据核反应原理模型判断,该核反应属于________(填“核裂变”或“核聚变”)。
(2)航母在行驶过程中若有一架舰载机飞离,则航母受到的浮力将________(填“变小”、“变大”或“不变”)。
32.将均匀细木杆一端缠绕少许铜丝,带有铜丝的一端放入液体中后,木杆可以竖直漂浮,从而制成了简易密度计。如图所示,将这种简易密度计放入密度为ρ1、ρ2的不同液体中,试判断(填“>”、“=” 或“<”):
(1)密度计在两液体中受到的浮力分别为F1、F2 , 则F1________F2。
(2)两液体的密度大小关系为ρ1________ρ2。
33.向一个质量和体积均可忽略不计的塑料瓶中装入某种液体后密闭,把它先后分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,所受浮力分别为F甲、F乙 , 如图所示。利用浮力知识判断:F甲________F乙;ρ甲________ρ乙(填“>”、“<”或“=”)。
34.“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30米3 , 空载时质量约为22吨,最大荷载240千克。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水?(海水密度取1.0×103千克/米2 , g取10牛/千克)
35.(2017?杭州)小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤。他将一段密度为0.5×103千克/米3 , 粗细均匀的木料,先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示。这段木料长为40厘米,横截面积为0.1米2 , 其上表面可以作为秤盘(g=10牛/千克),问:
(1)质量为0的刻度线的位置在哪里??
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少?
36.如图所示用滑轮组打捞水中物体的示意图,已知物体A的质量为80kg,体积为2×10-2m3。当卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N时,物体A在水中以0.1m/s的速度匀速竖直上升(物体A始终未露出水面。不计绳重和摩擦,g取10N/kg)。求:
(1)物体A在水中(未露出水面)时受到的浮力F浮;
(2)物体A在水中匀速竖直上升时,拉力F的功率P;
(3)动滑轮所受的重力G动。
37.图甲是用汽车打捞水下物体的示意图。汽车在通过滑轮牵引水下一个体积为0.3m3的圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车始终以v=0.2m/s的速度匀速向右移动。图乙是此过程中汽车移动重物时的功率P随时间t变化的图像(设t=0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦),请回答:
(1)t在50s~55s内,汽车的拉力功率P变化的原因是________。(2)圆柱形重物的密度是多少kg/m3?
(3)重物在出水前,汽车的拉力功率P0是多少?
(4)汽车拉力在前50s内对圆柱形物体所做的功是多少?
(5)重物上岸后,若将重物放在水平地面上,则对面的压强是多少?
38.如图甲所示,放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用,力F的大小以及物体A的运动速度大小V随时间t的变化情况如图乙所示。
(1)当t=7s时,物体A受到的摩擦力f的大小为________N,方向为________。
(2)根据图乙有关信息,请用公式P=Fv,求F=10N时该力的功率。
(3)如图丙所示,在A的两侧分别挂上柱状重物B、C,且C的一部分浸人水中。已知GB=20N,Gc=50N,C的横截面积为30cm2 , 长度足够,水够深。则当物体A不受摩擦力作用时,C的下底面受到的水的压强是多少?
(4)若物体A移动就会触发报警装置(图中未画出),当物体A不移动时,最高水位与最低水位的差是多少?(g取10N/kg)
39.为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召,小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型,控制电路由电压为12V、最大容量为100Ah的蓄电池供电,蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻,R为压敏电阻,压敏电阳通过杠杆AB0与圆柱形浮体相连,AB:BO=4:1,压敏电阳的阻值随压力变化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计,所用绿灯红灯及排水袋的额定电压均为220V)
压级电阻受到的压力F/N
60
120
180
240
300
360
420
480
…
压敏电阳R阻值/Ω
500
360
260
180
120
80
65
55
…
(1)当水位在安全位置以下时绿灯亮,排水泵不工作;当水位达到安全位置上限时红灯亮,同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
(2)“发电玻璃”光电转化率接近18%。要求在5h内对控制电路的蓄电池充满电、则选用的“发电玻璃”面积至少为________m2。(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1000W计算,计算结果精确到0.1m)
(3)按照设计要求,当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时,压敏电阻受到压力为360N,通过电磁铁线圈的电流为100mA,排水泵启动;当水位回落到浮体只有 体积浸入水中时,杠杆ABO仍处于水平位置,线圈中电流为30mA,排水泵停止工作,则小科应选择重力为多大的浮体。
(4)在实际调试过程中,小科发现水位已达到安全位置上限,但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下,使排水装置符合设计要求。应将与压敏电阻相连的压板向________(填“左”成“右”)移动。
浮力
考点一:浮力
(一)浮力产生的原因:上下表面的压力差: F浮力=F向上-F向上
若物体的下底面紧贴容器的底部,因为不存在向上的液体的压力,所以没有受到浮力。
(二)阿基米德原理:浸在液体(气体)中的物体,受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体(气体)受到的重力。即:F浮=G排液=m排液g=ρ液V排液g
理解阿基米德原理:
1、“浸在液体里的物体”:或表示物体全部体积在液体里;或表示物体部分体积在液体里,而另一部分体积露出液面。
2、若“浸没在液体里的物体”则表示物体全部体积都在液体里。
3、V排液表示物体排开液体的体积,它与V物(物体的体积)不一定相等。
(1)当物体浸没在液体中时:V排液= V物
(2)当物体部分浸在液体中时,V排<V物 ,此时V物=V排液+V露
4、F浮=G排液,G排液表示物体排开液体的重力,而不是物体本身的重力
5、由F浮=ρ液V排液g可知,浮力只跟液体的密度(ρ液)及排开液体的体积(V排液)有关,而与跟物体本身的性质(密度)、形状、质量、体积、液体的质量、深度没有直接关系。
6、阿基米德原理对气体亦适用:F浮=G排气=m排气g=ρ空气V排气g(物体一定全部浸没在大气中,此时V排气=V物)
(三)浮力计算方法:
1、公式法:据阿基米德原理F浮=G排液=ρ液V排液g
2、二力平衡法:悬浮或漂浮时F浮=G物
3、压力差法(定义法):F浮=F向上-F向下
4、称重法(弹簧秤法):F浮=G-F拉(物体在空气中称得的为重力G,物体浸入液体中弹簧秤称得的是拉力F拉) (2、4式不能同时用)
当求物体密度时还要结合用到G物=m物g=ρ物V物g(由G物或m物求ρ物)
(四)判断物体的浮沉: ① 上浮F浮>G物或ρ液>ρ物
② 下沉F浮<G物或ρ液<ρ物
③ 悬浮F浮=G物或ρ液=ρ物
④ 漂浮F浮=G物或ρ液>ρ物
考点二:浮力的应用
1、密度计:
①采用物体漂浮在液面时F浮=G计和F浮=ρ液V排液g原理工作的
②密度计上的刻度线不均匀,读数“上(浸得深)小下(浸得浅)大”。
2、船:
①轮船用密度大于水的材料制成,必须做成空心,虽然受到的重力不变,但体积增大很多,排开更多的水,达到增大浮力F浮=ρ液V排液g,最终使F浮=G船,浮在水面。
②a、轮船由江河驶入海里:所受的重力不变,浮力不变,轮船将上浮一些(吃水浅些)。
b、轮船由大海驶入江河里:重力不变,浮力不变,轮船将下沉一些(吃水深些)。
3、潜水艇:
①采用:浸没水中后浮力不变,靠改变自身重力(向水舱充水或排水)来实现沉浮。
②潜水艇在水面下无论在上浮、下沉,受到的浮力不变。a当向水舱充水时,潜水艇的重力增大,当重力大于浮力,即ρ平均>ρ水,潜水艇下沉;b当重力等于浮力即ρ平均=ρ水时,潜水艇悬浮;而排水时,重力减小,当重力小于浮力,即ρ平均<ρ水,则潜水艇上浮。
4、气球和飞艇:
①采用充密度比空气小的气体(氢气、氦气、热空气)的办法,使它受到的浮力大于重力而升空。升空时ρ平均<ρ空气。
②气球和飞艇重力不变,靠改变自身的体积来实现浮沉的。如减小体积,则有F浮考点一:浮力
1.下列四个情境中,受到的浮力增大的物体是( C )
A.从深水处走向海岸沙滩的游泳者 B.从长江驶入大海的轮船
C.在码头装载货物的轮船 D.海面下正在下沉的潜水艇
2.一密度均匀的物体漂浮在水里,如果将此物露出水面的部分削掉后,物体则( A )
A.上浮 B.悬浮 C.下沉 D.以上均有可能
3.两手分别拿着一个小木块和一个大石块(体积比木块大)浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉。比较松手时两者所受的浮力( B )
A.木块受的浮力大 B.石块受的浮力大
C.两者受的浮力一样大 D.条件不足,无法比较
4.如图所示,在研究浮力大小时,将浮于水面的盆子慢慢向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多。根据以上事实,下列猜想最符合研究目的是( D )
A.用力越大,物体排开水的体积越大
B.液体的密度越大,物体所受浮力越大
C.物体的体积越大,物体所受浮力越大
D.物体排开水越多,物体所受浮力越大
5.将水平桌面上的大烧杯装满水,然后往杯中轻放入一小球,溢出的水共100 g,据此现象,下列判断正确的是(g取10 N/kg)( B )21cnjy.com
A.水对烧杯底的压强会增大 B.小球的质量不小于100g
6.a、b两种物质的质量和体积关系如图,分别用a、b两种物质制成体积相等的甲、乙两实心物体,浸没在水中,放手稳定后( D )com
A.甲漂浮,甲受浮力大
B.乙漂浮,乙受浮力大
C.甲漂浮,乙受浮力大
D.乙漂浮,甲受浮力大
7.物块在空气中和浸没在水中时,弹簧测力计示数如上图。下列判断正确的是( B )
A.物块受到的浮力是1牛
B.物块的体积是2×10-4米3
C.物块的密度是3×103千克∕米3
D.物块浸没在水中时,所受浮力随深度增加而增大
8.如图为小鱼在水中“吹气泡”。下列关于“上升过程中的气泡”的说法正确的是(?C? )
A. 体积变大,质量变大 B. 质量不变,密度增大
C. 受水的压强变小,浮力变大 D. 重力势能增加,动能不变
9.如图所示,将三个物体放入水中,A 漂浮在水面上(部分露在水面以上),B 悬浮在水中,C 沉至容器底(对容器底有压力)。已知 A、B 质量相等,B、C 体积相等。则下列说法正确的是(?D )
A.?C 的体积大于 A 的体积B.?A 所受浮力大于 C 所受浮力C.?B 所受浮力大于 C 所受浮力D.?三物体所受浮力相等
10.三个体积相同而材料不同的球 A、B、C,分别静止在不同深度的水里,以下说法不正确的是 ( B?)
A. A 球所受的浮力最小??????????????????
B. A 球所受的浮力最大C. B,C 两球所受的重力不相等???? ?
D. C 球的密度最大
11.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( D )
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.?他们受到的浮力一样
12.如图,在盛有一定质量分数稀盐酸的容器中,放一塑料方块,漂浮于稀盐酸中,若向容器中加入足量石灰石(CaCO3)使其与盐酸完全反应后,则塑料方块在溶液中(?B?)
A.?下沉????????????????????????????
B.?上浮??????????????????????????????????
C.?不变??????????????????????????????????
D.?无法判断??
13.一个大物块甲,先后两次分别在小物块乙和小物块丙的作用下,其上表面恰好与水面相平,甲、乙之间用绳连接,如图所示。则下列说法错误的是( C?)
A. 两种情况下,甲物块所受浮力相等
B. 绳的拉力与丙物块的重力大小相等
C. 乙物块的密度比水小
D. 乙物块的质量比丙物块大
14.如图所示,两只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用细线悬挂质量相同的实心铁球和铝球,将其全部没入水中,此时两容器中水面高度相同,设绳的拉力分别为T1、T2 , 磅秤的示数分别为F1和F2 , 则( A )
A.?T1>T2 , F1=F2?????????????
B.?T1>T2 , F1>F2?????????????
C.?T1D.?T1=T2 , F115.一圆柱体先后放入密度为ρ1和ρ2的2种液体中,均处于漂浮状态,如图所示。圆柱体在两液体中所受浮力依次是F1和F2 , 则(?D )
A.?ρ1>ρ2?? F1>F2??????B.?ρ1<ρ2?? F1ρ2?? F1=F2?????????
16.质量分布均匀的 A、B 两个实心正方体(VA>VB),放置在盛水的容器中、静止时如图所示,现将 A、B 捞起后放置在水平桌面上,比较 A、B 在水中受到的浮力 FA、FB 和它们对水平桌面的压强 pA、pB 的大小关系,正确的是( D ?)
A.?FA<FB , pA>pB?????B.?FA>FB , pA<pB????????
C.?FA=FB , pA<pB???? ?D.?FA>FB , pA>pB
17.科学研究中常用图象来表示两个量(x,y)之间的关系,以使研究的问题直观明了。下列两个量之间的关系不符合如图所示的是(?B?)
A.?物体在水中受到的浮力与排开水体积的关系B.?物质的密度与质量的关系C.?做匀速直线运动的物体,路程与时间的关系D.?同一导体中通过的电流与该导体两端电压的关系
18.某地在江面上修建一座大桥,如图中甲是使用吊车向江底投放长方形石料的示意图.在整个投放过程中,石料以恒定速度下降.乙是钢绳的拉力F随时间t变化的图象(从开始投放到石料刚好接触湖底前).t=0时刻吊车开始下放石料,忽略水的摩擦阻力.则下列说法错误的是( C )
A.石料在t=20s时开始浸入水中
B.石料的重力是1400N
C.石料受到的浮力始终是500N
D.石料完全浸没水后钢绳的拉力为900N
19.如图是港珠澳大桥海底隧道一施工现场。起重船“振华30”将长方体物体放入水至全部浸没的过程中,“振华30”主船体所受浮力的变化是( A?)
A ??? B ???
C ?? D
20.潜水器从刚好浸没时开始下潜到返回水面合计10分钟,显示器上分别显示全过程深度曲线和速度图像如图,下列对潜水器分析正确的是( C?)
在1—3分钟,受到水的压强逐渐减小????????????????
在1—3分钟,受到水的浮力逐渐变大
C.?在4—6分钟,都是处于水下静止状态?????????????????
D. 在6—8分钟,都是处于受力平衡状态
21.“彩球温度计”是一种现代居家饰品,其结构模型如图所示。该“彩球温度计”是由体积相同(保持恒定)、质量不同的小球和密度随温度的升高而减小的液体组成。当环境温度升高时,浸没在液体中的小球受到的浮力将________。在某一环境温度下,四个小球处于如图位置,此时B小球受到的浮力与D小球受到的浮力的大小关系为________。【答案】变小(或“减小”);FB=FD
22.垂钓时,我们需要利用浮标。当鱼触碰、吞食饵钩时,饵钩的位置会发生变动,这种变动马上通过钓线传至浮标。浮标能够漂浮在水面,是由于浮标的密度________(选填“大 于”、“小于”、“等于”)水的密度。假如地球对所有物体的引力都变成原来的一半,即 g=5N/kg,想一想,浮标在水的位置将________(“上浮一些”、“下沉一些”或“不变”)。
【答案】小于;不变
23.某课外兴趣小组同学利用弹簧测力计和量筒研究“浮力大小与排开液体多少的关系”,设计了如下实验步骤和数据记录表格:
①在量筒中加入水,读出量筒内水面位置的刻度。
②把系有细线的铁块桂在弹簧测力计的挂钩上,测出铁块的重力。
③把挂在弹簧测力计下的铁块浸没在盛有水的量筒里,再次读出弹簧测力计的示数。
④读出量筒内水面位置升高后的刻度。
⑤计算铁块排开水的体积。求出铁块排开的水受到的重力。
铁块浸没时弹簧测力计的示数/N
铁块在水中受到的浮力/N
水的体积/cm3
水和铁块的总体积/cm3
排开水的体积/cm3
排开的水受到的重力/N
(1)实验过程中,小组同学发现设计的表格中缺少一项,该项是________。补充完整后,完成实验。分析数据得出结论:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。
(2)实验后,该组同学进行了反思:
量筒中不能加入太多的水,否则无法直接测出________,从而不能得出实验结论。
通过以上实验得出结论不可靠,理由是(? )
?没有进行多次重复实验B.?没有换用其它液体进行实验C.?有进行物体部分浸入水中时的实验
【答案】(1)铁块的重力/N(2)水和铁块的总体积或水的体积(3)A,B,C
24.质量相同的两个实心正方体A和B,图甲所示,将它们放在水平地面上时,它们对地面产生的压强PA________PB。当将它们放入水中后分别静止在如图乙所示的位置,则它们受到水的浮力FA________FB(填“大于”“等于”或“小于”)。
【答案】<;=
25.杯子放在水平桌面上,放入茶叶,再倒入开水,茶叶先漂浮在水面上,过一段时间,茶叶逐渐下沉到杯底。
(1)茶叶漂浮在水面,是因为浮力________重力(填“大于”、“小于”或“等于");
(2)茶叶匀速下沉阶段(不考虑水的蒸发),茶杯对桌面的压力将________(填“变大”、“变小”或“不变”)。
【答案】(1)等于(2)不变
26.面积很大的水池,水面上浮着一边长为 a 为 10cm,密度为 0.6×103kg/m3?的正方体均匀木块,开始时木块静止,如图甲。现用力 F 将木块匀速下压,运动时,F 随深度 H 变化如图乙。
(1)开始时木块静止,此时木块受到的浮力是________N。
(2)木块开始下沉到恰好浸没的过程中,重力对木块做功是________J。
【答案】(1)6(2)0.24
27.取一根内部横截面积为1平方厘米的直筒形塑料管,在底部扎上橡皮膜后,称得质量为2克.向管内倒入10克液体,再将它放入水中.放手后,观察到橡皮膜恰好变平,如图所示.
请回答:
(1)气管内液体的密度________(选填”大于“”等于“或”小于“)水的密度.
(2)水对塑料管底部橡皮膜产生的压强大小.
(3)装有液体的塑料管受到的浮力大小.
【答案】(1)小于(2)1000Pa;(3)0.12N.
28.如图甲所示,是小科家的“懒人花盆”。它的外面是一个储水盆,里面是一个栽培盆,栽培盆中有一圆柱体浮子能在光滑的管中自由上下运动,浮子的顶端可显示水位高低,栽培盆底的陶粒渗透与蒸发的原理起到吸水和透气的作用,从而为土壤提供水分。“懒人花盆”的原理图可简化成图乙。已知:浮子重为0.02N,横截面积为0.5cm2。请回答下列问题:
(1)从植物细胞吸水或失水原理分析,若储水盆内所用营养液浓度过高,会导致植物细胞 _。
(2)浮子在水中漂浮时,浸入水中的深度是多少?
(3)当储水盆盛有密度比水大的营养液时,营养液对漂浮的浮子底面的压强多大?
【答案】(1)失水(2)0.04m.(3)400Pa.
29.“童话云和”盛产木制玩具,是著名的木玩之城。小科同学从某玩具厂得到三块相同的积木,利用该积木和简单的器材在家里进行了“科学小实验”,请分析回答:
(1)称得一块积木的质量为144克,测得该积木的长10厘米、宽6厘米、高4厘米,则积木的密度为________克/厘米3;
(2)当将积木搭成如图三种方式时,积木对水平地面的压强大小关系为________(用P甲、P乙、P丙表示);
(3)把一块积木放入水中,若要使积木的上表面恰好浸没,则在积木上至少要施加多大的力?
【答案】(1)0.6(2)p乙>p甲=p丙(3)0.96N
考点五:浮力的应用
30.我国自主研制的“蛟龙号”载人潜水器,它可达到的最大下潜深度为7km,具有无动力下潜上浮先进技术,具有近底自动航行和悬停定位等多项先进功能。其中“深海潜水器无动力下潜上浮技术”主要是在潜水器两侧配备4块压载铁,重量可以根据不同深度与要求调整。1标准大气压近似取P0=1.0×105Pa,海水密度近似取ρ=1.0×103kg/m3 , g取10N/kg,下列说法不正确的是(?B?)
A.?水下7km处的压强相当于700个大气压B.?若潜水器最快下潜的速度是0.7m/s,则到达7km海底需要4hC.?潜水器在水面下处于悬停时,它在竖直方向上受到的重力与浮力是一对平衡力D.?深海潜水器采用抛弃压载铁的办法实现上浮,而潜艇使用压缩空气把空气舱中的海水逼出去达到上浮的目的
31.如图为某国的核动力航母照片及一种核反应的原理模型。
(1)核动力航母是以核反应释放的核能作为主要动力航行的。据核反应原理模型判断,该核反应属于________(填“核裂变”或“核聚变”)。
(2)航母在行驶过程中若有一架舰载机飞离,则航母受到的浮力将________(填“变小”、“变大”或“不变”)。
【答案】(1)核裂变(2)变小
32.将均匀细木杆一端缠绕少许铜丝,带有铜丝的一端放入液体中后,木杆可以竖直漂浮,从而制成了简易密度计。如图所示,将这种简易密度计放入密度为ρ1、ρ2的不同液体中,试判断(填“>”、“=” 或“<”):
(1)密度计在两液体中受到的浮力分别为F1、F2 , 则F1________F2。
(2)两液体的密度大小关系为ρ1________ρ2。
【答案】(1)=(2)<
33.向一个质量和体积均可忽略不计的塑料瓶中装入某种液体后密闭,把它先后分别放在盛有密度为ρ甲、ρ乙两种液体的容器中,所受浮力分别为F甲、F乙 , 如图所示。利用浮力知识判断:F甲________F乙;ρ甲________ρ乙(填“>”、“<”或“=”)。
【答案】=;<
34.“蛟龙号”是我国首台自主设计、自主集成研制、世界上下潜最深的作业型深海载人潜水器。“蛟龙号”体积约为30米3 , 空载时质量约为22吨,最大荷载240千克。
(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少注入多少立方米的水?(海水密度取1.0×103千克/米2 , g取10牛/千克)
【答案】(1)2.2X105 (2)7.76m3
35.(2017?杭州)小金学了浮力的知识后,想制造一台浮力秤。他将一段密度为0.5×103千克/米3 , 粗细均匀的木料,先进行不吸水处理,再将其竖立水中,如图所示。这段木料长为40厘米,横截面积为0.1米2 , 其上表面可以作为秤盘(g=10牛/千克),问:
(1)质量为0的刻度线的位置在哪里??
(2)距离上表面10厘米处的刻度对应的质量为多少?
【答案】(1)20cm(2)10kg
36.如图所示用滑轮组打捞水中物体的示意图,已知物体A的质量为80kg,体积为2×10-2m3。当卷扬机加在绳子自由端竖直向下的拉力F为400N时,物体A在水中以0.1m/s的速度匀速竖直上升(物体A始终未露出水面。不计绳重和摩擦,g取10N/kg)。求:
(1)物体A在水中(未露出水面)时受到的浮力F浮;
(2)物体A在水中匀速竖直上升时,拉力F的功率P;
(3)动滑轮所受的重力G动。
【答案】(1)F浮=ρ水gV排=ρ水gV=1×103kg/m3×10N/kg×2×10-2m3=200N
(2)?拉力端移动的速度v=2vA=2×0.1m/s=0.2m/s拉力F的功率:P=Fv=400N×0.2m/s=80W(3)200N
37.图甲是用汽车打捞水下物体的示意图。汽车在通过滑轮牵引水下一个体积为0.3m3的圆柱形重物,在整个打捞过程中,汽车始终以v=0.2m/s的速度匀速向右移动。图乙是此过程中汽车移动重物时的功率P随时间t变化的图像(设t=0时汽车开始提升重物,忽略水的阻力和滑轮的摩擦),请回答:
(1)t在50s~55s内,汽车的拉力功率P变化的原因是________。(2)圆柱形重物的密度是多少kg/m3?
(3)重物在出水前,汽车的拉力功率P0是多少?
(4)汽车拉力在前50s内对圆柱形物体所做的功是多少?
(5)重物上岸后,若将重物放在水平地面上,则对面的压强是多少?
【答案】(1)P增大(2)6×103kg/m3(3)P0=F1V=3000W(4)W=Pt=3000W×50s=1.5×105J(5)6×104Pa
38.如图甲所示,放在水平地面上的物体A受到水平向右的力F的作用,力F的大小以及物体A的运动速度大小V随时间t的变化情况如图乙所示。
(1)当t=7s时,物体A受到的摩擦力f的大小为________N,方向为________。
(2)根据图乙有关信息,请用公式P=Fv,求F=10N时该力的功率。
(3)如图丙所示,在A的两侧分别挂上柱状重物B、C,且C的一部分浸人水中。已知GB=20N,Gc=50N,C的横截面积为30cm2 , 长度足够,水够深。则当物体A不受摩擦力作用时,C的下底面受到的水的压强是多少?
(4)若物体A移动就会触发报警装置(图中未画出),当物体A不移动时,最高水位与最低水位的差是多少?(g取10N/kg)
【答案】(1)10;水平向左(2)拉力的功率为0 W或50W。(3)1×104Pa(4)0.8m。
39.为响应宁波市政府提出的“创建海绵型城市”的号召,小科设计了如图所示的市政自动排水装置模型,控制电路由电压为12V、最大容量为100Ah的蓄电池供电,蓄电池用“发电玻璃”制成的太阳能电板充电。R0为定值电阻,R为压敏电阻,压敏电阳通过杠杆AB0与圆柱形浮体相连,AB:BO=4:1,压敏电阳的阻值随压力变化的关系如下表。(压板、杠杆和硬质连杆的质量及电磁铁线圈电阻忽略不计,所用绿灯红灯及排水袋的额定电压均为220V)
压级电阻受到的压力F/N
60
120
180
240
300
360
420
480
…
压敏电阳R阻值/Ω
500
360
260
180
120
80
65
55
…
(1)当水位在安全位置以下时绿灯亮,排水泵不工作;当水位达到安全位置上限时红灯亮,同时排水泵正常工作。请按要求完成图中工作电路的连接。
(2)“发电玻璃”光电转化率接近18%。要求在5h内对控制电路的蓄电池充满电、则选用的“发电玻璃”面积至少为________m2。(太阳能辐射到每平方米地面上的平均功率按1000W计算,计算结果精确到0.1m)
(3)按照设计要求,当水位上升到浮体刚好全部浸入水中时,压敏电阻受到压力为360N,通过电磁铁线圈的电流为100mA,排水泵启动;当水位回落到浮体只有 体积浸入水中时,杠杆ABO仍处于水平位置,线圈中电流为30mA,排水泵停止工作,则小科应选择重力为多大的浮体。
(4)在实际调试过程中,小科发现水位已达到安全位置上限,但排水装置还未启动。如果在其他条件保持不变的前提下,使排水装置符合设计要求。应将与压敏电阻相连的压板向________(填“左”成“右”)移动。
【答案】(1)(2)1.3(3)8N。(4)右