4.7 浮力 物体的沉浮条件
一.选择题
1.(2018?河池)如图甲所示,水平桌面上盛满水的容器中放有一个钢珠。把木块轻轻放入容器中,木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.钢珠不受浮力作用 B.木块受到的浮力大于钢珠受到的浮力
C.两图中容器对桌面的压强相等 D.两图中水对容器底的压强不相等
2.(2018?凉山州)将一小木块和一大石块浸没在水中,松手后小木块上浮,大石块下沉,比较刚松手时两者所受的浮力大小( )
A.木块受到的浮力较大 B.石块受到的浮力较大
C.两者受到的浮力一样大 D.条件不足无法比较
3.(2018?江西)如图所示,在已调好的天平的两个托盘上放上两个一模一样装满水的桶,其中右桶上飘着一小木块。关于天平会向哪边倾斜的说法中正确的是( )
A.天平不倾斜 B.向左盘倾斜 C.向右盘倾斜 D.无法判断
4.(2018?海南)如图所示,两只相同的气球,分别充入氢气和空气,充气后体积相同,放飞气球时只有氢气气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空,则下列说法中正确的是( )
A.F氢>F空 B.F氢=F空 C.F氢<F空 D.条件不足,无法比较
5.(2019?巴中)将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下,物体下表面刚好与水面接触,从此处匀速下放物体,直至浸没(物体未与容器底接触)的过程中,弹簧测力计示数F与物体下表面浸人水中深度h的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.物体重力为40N B.物体浸没时受到的浮力为15N
C.物体的密度为2.5×103kg/m3 D.物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800Pa
6.(2019?咸宁)如图所示,完全相同的两个圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,B容器的液面高于A容器液面。将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中,静止后受的浮力分别是F1、F2,下列判断正确的是( )
A.F1一定大于F2 B.F1一定小于F2
C.F1不可能大于F2 D.F1不可能小于F2
7.(2019?泰安)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.5N.把零件浸入密度为0.8×103kg/m3的液体中,当零件的体积露出液面时,测力计的示数是6N,则金属零件的体积是(g取10N/kg)( )
A.2×10﹣4m3 B.2.5×10﹣4m3 C.6×10﹣4m3 D.7.5×10﹣4m3
8.(2019?自贡)如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5N,下表面受到液体的压力F2为13N(g取10N/kg)。下列说法错误的是( )
A.正方体受到的浮力为8N B.液体的密度为0.8×103kg/m3
C.正方体上表面到液面的距离h=5cm D.液体对物体下表面的压强为1.3×103Pa
9.(2017?湘潭)下列现象或实例与大气压无关的是( )
A.马德堡半球实验 B.轮船漂浮在水面 C.托里拆利实验 D.用吸管吸饮料
10.(2019?昆明)一个物体静止在水中,如图a所示,将它提高到最高位置(如图b)静止释放,假设只受重力和浮力作用,那么物体会向下运动到最低位置(如图c),然后在最高和最低两个位置之间不停地做上下运动。忽略容器内液面高度变化。则下列说法错误的是( )
A.物体向下运动过图a位置时,速度最大 B.物体到达最低位置时,浮力大于重力
C.物体向上运动过图a位置时,浮力小于重力 D.物体到达最高位置时,速度等于0
11.(2019?贵港)三块完全相同的冰块分别漂浮在甲、乙、丙三种不同液体中,这三种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙.当冰块熔化后,甲液体液面高度不变,乙液体液面高度升高,丙液体液面高度降低。下列关系正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙 B.ρ丙<ρ甲<ρ乙
C.ρ丙<ρ乙<ρ甲 D.ρ乙<ρ甲<ρ丙
12.(2019?淮安)长江上,一艘满载货物的轮船在卸完一半货物后,该艘轮船( )
A.会浮起一些,所受浮力变小 B.会浮起一些,所受浮力变大
C.会下沉一些,所受浮力变大 D.会始终漂浮,所受浮力不变
13.(2019?黄石)某同学自制的简易密度计如图所示,它是用木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态,下列说法错误的是( )
A.木棒漂浮在水面上,静止时密度计的重力等于水对其浮力
B.木棒浸入液体的体积越大,说明该液体密度越小
C.读数时需用手扶住密度计
D.木棒越细,测量误差越小
二.填空题
14.(2019?邵阳)体积为2.0×10﹣3m3的铝块浸没在水中时,受到的浮力为________N.(g取10N/kg)
15.(2019?宜昌)如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38t,当它停在水面上时,排开水的体积是________m3,受到的浮力为________N.(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
16.(2019?乐山)如图甲,一个质量为270g的铝块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铝块的下表面刚好接触某未知液体的液面。将铝块缓慢浸入液体,弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙。则铝块浸没时所受的浮力为________N,液体的密度为________kg/m3(g=10N/kg,ρ铝=2.7×103kg/m3)。
17.(2019?怀化)一个重为0.5N的木块放入装有水的烧杯中,木块处于漂浮状态,则木块受到的浮力是________N:若再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,则木块受到的浮力将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
三.作图题
18.(2018?绥化)船和人(看成一个整体)的总重力为1000N,作出船和人在水中静止时受到的重力和浮力的示意图。(力的作用点已标出,虚线为竖直方向)
四.实验探究题
19.(2019?东营)如图所示,物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是________N。
(2)比较________(填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。
(3)比较________(填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)金属块的密度为________kg/m3。
(5)在实验中,排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因:________。
(6)纠正了错误,继续实验,兴趣小组得出结论:物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力。有同学对此结论提出质疑,他认为仅采用浸没的金属块做实验不具备普遍性,使用漂浮的蜡块做实验未必遵循以上结论。针对这个质疑,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、烧杯、小木块、小桶、轻质塑料袋(质量可忽略)、适量的水。请你根据需要选择器材并设计实验,研究使用漂浮的蜡块做实验是否遵循兴趣小组所得出的结论。
实验器材:________________;
实验步骤:①________________________;
②________________________,
③________________________,
④________________________,
________________________;
分析与论证:________________________________________________。
五.计算题
20.(2019?北京)将物块竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=2.6N.将物块的一部分浸在水中,静止时弹簧测力计的示数F2=1.8N,如图所示,已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
求:(1)物块受到的浮力;
(2)物块浸在水中的体积。
1.(2019?西湖区校级模拟)如图所示是某大桥的桥墩,它在水中受到的浮力是( )
A.0N B.105N C.104N D.1.4×104N
2.(2019?北京模拟)如图,小钰将一个侧面有均匀横线的直圆柱体挂在测力计下方,竖直缓慢放入水面以下,下列说法中正确的是( )
A.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体的重力是否有关”
B.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体浸入液体的深度是否有关”
C.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和液体的密度是否有关”
D.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”
3.(2019?泰兴市二模)如图是“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,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为4.0×103kg/m3 B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N D.实验丁中,物体A受到的浮力为1.5N
4.(2019?广水市一模)如图所示,弹簧上端与物块m相连接,下端固定在容器底部。当物块浸没在水中静止时与浸没在酒精中静止时,弹簧的弹力大小相等。物块的体积为100cm3,酒精的密度为0.8×103kg/m3(不计弹簧质量及体积)其中正确的是( )
A.物块浸没在水中静止时弹簧对底部的拉力为0.2N
B.当弹簧脱离容器底部后静止时物块露出水面的体积为物块体积的1/9
C.物块浸没在酒精中静止时弹簧对物块的支持力是0.1N
D.物块的质量为0.9kg
5.(2019?宝安区二模)将一个密度为0.9×103kg/m3的实心小球,先后浸没在水和酒精中,松开手后,小球静止时,排开水和酒精的体积V1和V2以及受到的浮力F1和F2的大小关系是(ρ酒精=0.8×103kg/m3)( )
A.V1<V2,F1<F2 B.V1<V2,F1>F2
C.V1>V2,F1<F2 D.V1=V2,F1>F2
6.(2019?东西湖区模拟)在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,如图所示进行了甲、乙、丙、丁四步实验操作。下列相关说法正确的是( )
A.甲乙两个步骤的目的是测量出物体排开水的重力
B.在乙步骤中只要求物体浸没在水中即可
C.乙步骤中溢水杯底部所受水的压力变小
D.按照丁、甲、乙、丙顺序进行实验可以减小实验误差
7.(2019?西湖区校级模拟)2016年中国热气球挑战赛…合肥站于4月27日至4月29日在半汤举行。现有一个体积为100米3的热气球静止在空中,如图所示,若己知空气的密度为1.29千克/米3,那么它所受的浮力是( )
A.129牛 B.1290牛 C.120900牛 D.129000牛
8.(2019?肥城市二模)如图甲,将上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体级慢浸入盛水的烧杯中,直至圆柱体全部浸入水中,此过程弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h的关系如图乙(g取10N/g,不考虑液面的变化),下列说法正确的是( )
①圆柱体受到的重力是9N
②圆柱体受到的最大浮力是3N
③圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
④当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为800Pa
A.只有①④ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①③
9.(2019?镇江二模)弹簧秤下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,直到圆柱体的底部与烧杯底部接触为止(设烧杯底面积为1dm2),如图已给出整个过程中弹簧秤的示数F随圆柱体下降高度h变化的实验图线,则下列说法错误的是( )
A.圆柱体在下降的全过程中重力为12N B.圆柱体所受的最大浮力为8N
C.圆柱体的体积为4×10﹣3m3 D.圆柱体的密度为1.5×103kg/m3
10.(2019?济南模拟)下列四幅图中,其运动过程主要利用浮力来实现的是( )
A.降落伞下降 B.飞机起飞 C.热气球升空 D.火箭发射
11.(2019?四川二模)下列应用中,不是利用浮力工作的是( )
A.大型旅客运输机 B.轮船 C.热气球 D.密度计
12.(2019?巢湖市模拟)如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中分别装满水和酒精(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.9N的液体,乙杯溢出0.8N的液体。下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两杯中小球受到的浮力相等 B.小球的密度是0.9×103kg/m3
C.乙杯中小球对杯底的压力大小为0.9ND.放入小球后,两杯底受到液体的压强均增大
13.将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的土仪器。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途,下列说法中不正确的是( )
A.运用了二力平衡的知识 B.可以测出液体密度的大小
C.三次所受浮力一样大 D.运用了物体的漂浮条件
14.(2019?南昌模拟)将一长方形物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态,如图所示,它的上表面受到的压力为1.8N,物体受到的浮力大小为1.2N,则该物体下表面受到的压力为________N,如将物体再下沉5cm,则它受到的浮力大小为________N。
15.(2019?苏家屯区二模)将某物质制成的一个小球(不溶于水和酒精)放入一容积为200cm3的溢水杯中,需要再向溢水杯中加入128g水或96g酒精,才能将溢水杯装满。小球的质量为________g,该物质的密度为________kg/m3(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)。
16.(2019?西湖区校级模拟)杭州湾大桥目前是世界上最长的跨海大桥,大桥在水下施工时,要向水中沉放大量的施工构件,现将边长2m的正方体沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲),钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化,如图乙所示。其中反映浮力随h变化图线的是________(填序号),该物体所受浮力为________N,重力为________N。
17.(2019?惠城区一模)如图所示是物体浸入水中前后的弹簧测力计的示数,由此可知物体受到的浮力为________N,物体的体积为________m3,若此时物体的下表面距离水面为10cm,则物体下表面受到的水的压强为________Pa。
18.(2019?鹿邑县一模)如图所示是乒乓球在水中上浮过程中的某一位置,作出此时乒乓球受到的浮力和重力的示意图。
19.(2019?南昌模拟)如图所示,这是佳佳同学“探究阿基米德原理”的实验步骤示意图,其中弹簧测力计测量准确可靠,溢水杯中的水已加至溢水口,物块不吸水也不溶于水。
(1)实验步骤B中,测力计的B示数为________N。
(2)由实验步骤________和________可知物体浸没在水中时受到的浮力大小为________N。
(3)由实验步骤A和D,可以测出物块排开的水所受重力G排。
(4)综合分析(2)、(3)中得到的数据,可以得出物块受到浮力F浮跟物块排开的水所受重力G排的大小关系为F浮________G排(选填:“>”“<”或“=”)。
(5)得出结论后,佳佳整理器材,完成实验。佳佳的实验设计中不当之处是________。
(6)拓展:此物块的密度是________g/cm3
20.(2019?黄埔区一模)“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,如图所示。“蛟龙号”体积约为50m3,空载时质量约为22t,最大荷载240kg。
(1)请在方框中画出“蛟龙号”空载漂浮在水面时受力示意图(方框中的黑点代表“蛟龙号”);
(2)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(3)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少需注入多少kg的水才能实现下沉?(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
4.7 浮力 物体的沉浮条件
一.选择题
1.(2018?河池)如图甲所示,水平桌面上盛满水的容器中放有一个钢珠。把木块轻轻放入容器中,木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是( )
A.钢珠不受浮力作用 B.木块受到的浮力大于钢珠受到的浮力
C.两图中容器对桌面的压强相等 D.两图中水对容器底的压强不相等
【答案】C
【解析】钢珠浸没在水中,也受浮力作用,故A错误;因不知道木块和钢珠排开水的体积关系,所以由F浮=ρgV排可知,无法比较木块和钢珠受到的浮力关系,故B错误;两图中容器对桌面的压力等于容器、水和物体的总重力;比较甲、乙两图可知,乙图中减少的水的重力,即为木块排开水的重力,而木块漂浮,则F浮=G木,根据阿基米德原理可知F浮=G排,所以G木=G排,即木块的重力等于排开水的重力(即溢出水的重力),所以两图中容器对桌面的压力相等,底面积相同,由p=可知,两图中容器对桌面的压强相等,故C正确;已知容器中装满水,把木块轻轻放入容器中,虽然有水溢出,但水的深度不变,由p=ρgh可知,两图中水对容器底的压强相等,故D错误;选C。
【点评】本题考查阿基米德原理以及液体压强的大小,关键是知道物体所受的浮力等于物体排开的液体所受的重力,液体深度不变,容器底所受的压强也不变,最容易出错的是C选项。
2.(2018?凉山州)将一小木块和一大石块浸没在水中,松手后小木块上浮,大石块下沉,比较刚松手时两者所受的浮力大小( )
A.木块受到的浮力较大 B.石块受到的浮力较大
C.两者受到的浮力一样大 D.条件不足无法比较
【答案】B
【解析】根据题意可知,大石块的体积大于小木块的体积;浸没在水中刚松手时,大石块排开水的体积大于小木块排开水的体积,由F浮=ρ液gV排可知,大石块受到的浮力大于小木块受到的浮力。选B。
【点评】本题考查阿基米德原理的应用,知道物体所受浮力的大小是由它所排开液体的体积和液体的密度决定。
3.(2018?江西)如图所示,在已调好的天平的两个托盘上放上两个一模一样装满水的桶,其中右桶上飘着一小木块。关于天平会向哪边倾斜的说法中正确的是( )
A.天平不倾斜 B.向左盘倾斜 C.向右盘倾斜 D.无法判断
【答案】A
【解析】木块漂浮在水面上,浮力等于重力,即F浮=G;根据阿基米德原理F浮=G排,所以G=G排,即木块的重力等于排开水的重力;所以有木块和没有木块的盛满水的桶一样重,故天平平衡,故A正确。选A。
【点评】本题考查了阿基米德原理和浮沉条件的应用,难度不是很大。
4.(2018?海南)如图所示,两只相同的气球,分别充入氢气和空气,充气后体积相同,放飞气球时只有氢气气球升上空中。若它们在空气中受到的浮力分别为F氢和F空,则下列说法中正确的是( )
A.F氢>F空 B.F氢=F空 C.F氢<F空 D.条件不足,无法比较
【答案】B
【解析】气球是“浸没”在空气中的,因为体积相同,所以排开空气的体积相同,根据公式F浮=ρ空气gV排可知,两球所受浮力相同。选B。
【点评】本题考查浮力公式的应用,关键知道影响浮力大小的因素是气体的密度和气球排开气体的体积。
5.(2019?巴中)将一实心圆柱体悬挂于弹簧测力计下,物体下表面刚好与水面接触,从此处匀速下放物体,直至浸没(物体未与容器底接触)的过程中,弹簧测力计示数F与物体下表面浸人水中深度h的关系如图所示,则下列说法正确的是( )
A.物体重力为40N B.物体浸没时受到的浮力为15N
C.物体的密度为2.5×103kg/m3 D.物体刚好浸没时下表面受到的液体压强为800Pa
【答案】C
【解析】由图象可知,当h=0(圆柱体没有浸入水中),圆柱体重G=F=25N;故A错误;当圆柱体全浸入水中时,弹簧测力计的示数F′=15N,圆柱体浸没时受到的浮力为:F浮=G﹣F′=25N﹣15N=10N;故B错误;圆柱体的质量:m===2.5kg,根据F浮=ρ水gV排可得,圆柱体的体积:V=V排===1×10﹣3m3,则圆柱体的密度:ρ物===2.5×103kg/m3.故C正确;由图知,圆柱体刚浸没时下表面所处的深度:h=4cm=0.04m,则圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强:p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa;故D错误。选C。
【点评】本题主要考查的是学生对浮力计算和压强计算方法的了解和掌握,读懂图象是解决此题的关键。
6.(2019?咸宁)如图所示,完全相同的两个圆柱形容器A和B分别盛有质量相等的甲、乙两种液体,B容器的液面高于A容器液面。将两个完全相同的小球分别放入甲、乙液体中,静止后受的浮力分别是F1、F2,下列判断正确的是( )
A.F1一定大于F2 B.F1一定小于F2
C.F1不可能大于F2 D.F1不可能小于F2
【答案】D
【解析】由题知,两个圆柱形容器相同,底面积相同,液体深度h甲<h乙,由V=Sh可知,液体的体积V甲<V乙,已知m甲=m乙,由ρ=可知,两液体的密度关系:ρ甲>ρ乙;由于小球的密度未知,则:①若ρ球≥ρ甲,则小球在甲乙液体中处于下沉,处于浸没状态,排开甲乙液体的体积相等,根据F浮=ρ液gV排可知:F1>F2;②若ρ甲>ρ球≥ρ乙,则小球在甲液体中漂浮,在乙液体中下沉,则F1=G,F2≤G,则F1≥F2;
③若ρ乙>ρ球,则小球在甲乙液体中都出处于漂浮状态,则F1=G,F2=G,则F1=F2;
由此分析可知:F1≥F2,F1不可能小于 F2。选D。
【点评】本题主要考查学生对密度公式、物体浮沉条件的掌握和运用,本题的关键是注意小球的密度未知,需要分别讨论解答。
7.(2019?泰安)在弹簧测力计下悬挂一个金属零件,示数是7.5N.把零件浸入密度为0.8×103kg/m3的液体中,当零件的体积露出液面时,测力计的示数是6N,则金属零件的体积是(g取10N/kg)( )
A.2×10﹣4m3 B.2.5×10﹣4m3 C.6×10﹣4m3 D.7.5×10﹣4m3
【答案】B
【解析】(1)金属零件所受的浮力:F浮=G﹣F示=7.5N﹣6N=1.5N,(2)由F浮=ρ液gV排得排开液体的体积:V排===1.875×10﹣4m3。
由题知,零件的体积露出液面,则V排=(1﹣)V=V,所以金属零件的体积:V=V排=×1.875×10﹣4m3=2.5×10﹣4m3。选B。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用,利用好称重法测浮力是本题的关键。
8.(2019?自贡)如图所示,一个边长为10cm的正方体竖直悬浮在某液体中,上表面受到液体的压力F1为5N,下表面受到液体的压力F2为13N(g取10N/kg)。下列说法错误的是( )
A.正方体受到的浮力为8N B.液体的密度为0.8×103kg/m3
C.正方体上表面到液面的距离h=5cm D.液体对物体下表面的压强为1.3×103Pa
【答案】C
【解析】A.由浮力产生的原因可得,正方体受到的浮力F浮=F2﹣F1=13N﹣5N=8N,故A正确;B.物体悬浮时排开液体的体积和自身的体积相等,则V排=V=L3=(10cm)3=1000cm3=1×10﹣3m3,由F浮=ρgV排可得,液体的密度ρ===0.8×103kg/m3,故B正确;CD.正方体下表面的面积S=L2=(10cm)2=100cm2=1×10﹣2m2,液体对物体下表面的压强:p===1.3×103Pa,故D正确;由p=ρgh可得,正方体下表面到液面的距离:h下===0.1625m=16.25cm,则正方体上表面到液面的距离:h=h下﹣L=16.25cm﹣10cm=6.25cm,故C错误。选C。
【点评】本题考查了浮力产生的原因和阿基米德原理、压强定义式、液体压强公式的应用,计算过程要注意单位的换算。
9.(2017?湘潭)下列现象或实例与大气压无关的是( )
A.马德堡半球实验 B.轮船漂浮在水面 C.托里拆利实验 D.用吸管吸饮料
【答案】B
【解析】轮船漂浮在水面上是利用浮力,与大气压无关;而马德堡半球实验、托里拆利实验、用吸管吸饮料三个实例都由于大气压作用的缘故,所以这些现象都与大气压有关。选B。
【点评】本题考查大气压的有关问题,物理学习的过程中,要多注意观察身边的物理现象,尽可能的用我们所学过的知识去试着解释。
10.(2019?昆明)一个物体静止在水中,如图a所示,将它提高到最高位置(如图b)静止释放,假设只受重力和浮力作用,那么物体会向下运动到最低位置(如图c),然后在最高和最低两个位置之间不停地做上下运动。忽略容器内液面高度变化。则下列说法错误的是( )
A.物体向下运动过图a位置时,速度最大 B.物体到达最低位置时,浮力大于重力
C.物体向上运动过图a位置时,浮力小于重力 D.物体到达最高位置时,速度等于0
【答案】C
【解析】a图时,物体处于漂浮状态,浮力等于重力,故C错误;将物体提高到最高位置时,由静止释放,此时物体排开液体的体积小,浮力小于重力,向下做加速运动,当到达(a)位置时,浮力等于重力,合力为零,速度达到最大,故A正确;物体到达最低位置时,排开水的体积大于a处时排开水的体积,浮力大于重力,故B正确;物体到达最高位置时,不再向上运动,速度等于0,故D正确。选C。
【点评】本题考查了浮沉条件的应用以及力与运动的关系,是一道综合题,有一定的难度。
11.(2019?贵港)三块完全相同的冰块分别漂浮在甲、乙、丙三种不同液体中,这三种液体的密度分别为ρ甲、ρ乙、ρ丙.当冰块熔化后,甲液体液面高度不变,乙液体液面高度升高,丙液体液面高度降低。下列关系正确的是( )
A.ρ甲<ρ乙<ρ丙 B.ρ丙<ρ甲<ρ乙
C.ρ丙<ρ乙<ρ甲 D.ρ乙<ρ甲<ρ丙
【答案】B
【解析】三块完全相同的冰块分别漂浮在甲、乙、丙三种不同液体中,由漂浮条件可得F浮=G冰,结合阿基米德原理可得:ρ液V排g=G冰,所以V排=;因为冰熔化前后质量不变,
所以G冰=G冰化水=ρ水V冰化水g,则V冰化水=;当冰块熔化后,甲液体液面高度不变,乙液体液面高度升高,丙液体液面高度降低,
则:=,<,>;所以<<,故ρ丙<ρ甲<ρ乙。选B。
【点评】此题主要考查物体浮沉条件、阿基米德原理,以及密度公式的应用,明确冰块排开液体的体积与熔化成水后的体积的大小关系是解答此题关键,有一定难度。
12.(2019?淮安)长江上,一艘满载货物的轮船在卸完一半货物后,该艘轮船( )
A.会浮起一些,所受浮力变小 B.会浮起一些,所受浮力变大
C.会下沉一些,所受浮力变大 D.会始终漂浮,所受浮力不变
【答案】A
【解析】因轮船在江水中,处于漂浮状态,浮力等于重力,在码头卸下货物后,轮船重力变小,则受到的浮力变小;由公式V排=知,排开水的体积减小,轮船要上浮一些,故A正确。选A。
【点评】本题考查物体的浮沉条件及阿基米德原理,解决这类题目主要是抓住题目的隐含信息,即轮船重力的变化。
13.(2019?黄石)某同学自制的简易密度计如图所示,它是用木棒的一端缠绕铜丝做成的,将其放入不同的液体中,会呈竖直漂浮状态,下列说法错误的是( )
A.木棒漂浮在水面上,静止时密度计的重力等于水对其浮力
B.木棒浸入液体的体积越大,说明该液体密度越小
C.读数时需用手扶住密度计
D.木棒越细,测量误差越小
【答案】C
【解析】同一支自制密度计的重力不变,不同的液体中,会呈竖直漂浮状态,根据漂浮时浮力等于重力知,重力不变,浮力不变,故A正确,根据F浮=ρ液gV排知,在浮力不变时,木棒浸入液体的体积越大,液体密度越小,故B正确;读数时自制密度计在液体中处于漂浮状态,且下部较重,能直立在水中,不需要用手扶住密度计,故C错误;根据F浮=ρ液gV排=ρ液gSh知,在浮力、液体密度不变时,排开液体的体积不变,若木棒越细,刻度值越稀,测量误差越小,故D正确。选C。
【点评】本题考查了阿基米德原理和物体漂浮条件的应用,利用好物体漂浮条件F浮=G是解此类题目的关键。
二.填空题
14.(2019?邵阳)体积为2.0×10﹣3m3的铝块浸没在水中时,受到的浮力为________N.(g取10N/kg)
【答案】20。
【解析】铝块浸没在水中时,排开水的体积:V排=V=2.0×10﹣3m3,
在水中受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×2.0×10﹣3m3=20N。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排的掌握和运用,确定排开液体的体积是本题的关键。
15.(2019?宜昌)如图是我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机“鲲龙AG600”,某次执行任务时它的质量为38t,当它停在水面上时,排开水的体积是________m3,受到的浮力为________N.(g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3)
【答案】38;3.8×105。
【解析】当飞机停在水面上时,由漂浮条件可得飞机受到的浮力:
F浮=G=mg=38×103kg×10N/kg=3.8×105N,
根据F浮=ρ水gV排可得排开水的体积:
V排===38m3。
【点评】本题考查液体压强公式、阿基米德原理和漂浮条件的应用,难度适中。
16.(2019?乐山)如图甲,一个质量为270g的铝块悬挂在弹簧测力计的挂钩上,铝块的下表面刚好接触某未知液体的液面。将铝块缓慢浸入液体,弹簧测力计的示数随浸入深度的变化如图乙。则铝块浸没时所受的浮力为________N,液体的密度为________kg/m3(g=10N/kg,ρ铝=2.7×103kg/m3)。
【答案】1.2;1.2×103。
【解析】(1)m=270g=0.27kg,G=mg=0.27kg×10N/kg=2.7N,
F浮=G﹣F=2.7N﹣1.5N=1.2N,
(2)铝块浸没液体时:V排=V===10﹣4m3
受到液体的浮力:F浮=ρ液gV排
1.2N=ρ液10N/kg×10﹣4m3
解得:ρ液=1.2×103kg/m3
【点评】对于图象的问题,一定要在图象中搜寻数据,这是非常重要的,几年来图象问题频繁出现。
17.(2019?怀化)一个重为0.5N的木块放入装有水的烧杯中,木块处于漂浮状态,则木块受到的浮力是________N:若再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,则木块受到的浮力将________(选填“变大”、“不变”或“变小”)。
【答案】0.5;不变。
【解析】(1)将重为0.5N的木块放入装有水的烧杯中,静止时木块处于漂浮状态,所以木块所受浮力的大小为F浮=G=0.5N;(2)木块漂浮,所以木块的密度小于水的密度,如果再沿烧杯壁往烧杯中缓慢地倒入浓盐水,木块的密度不变,水的密度变大,
所以,木块仍然漂浮,所受浮力F浮′=G=0.5N,所以浮力不变。
【点评】本题考查了学生对漂浮条件的了解和掌握,是一道基础题。
三.作图题
18.(2018?绥化)船和人(看成一个整体)的总重力为1000N,作出船和人在水中静止时受到的重力和浮力的示意图。(力的作用点已标出,虚线为竖直方向)
【答案】见解析
【解析】船和人漂浮在水面上,所以受到的浮力等于重力,等于1000N,重力的方向竖直向下,浮力的方向竖直向上,过重心画出这两个力即可,作图时要注意两条线段长度应相等,如图所示:
【点评】画力的示意图的一般步骤为:一画简图二定点,三画线,四画尖,五把力的符号标尖边。按照这个作图步骤,很容易能够画出指定力的示意图。
四.实验探究题
19.(2019?东营)如图所示,物理兴趣小组用金属块研究浮力的实验。
(1)金属块浸没在水中时,受到的浮力是________N。
(2)比较________(填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关。
(3)比较________(填字母代号)三图可得出结论:金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度无关。
(4)金属块的密度为________kg/m3。
(5)在实验中,排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,请指出实验操作中可能造成这种结果的原因:________。
(6)纠正了错误,继续实验,兴趣小组得出结论:物体所受浮力的大小等于它排开液体所受的重力。有同学对此结论提出质疑,他认为仅采用浸没的金属块做实验不具备普遍性,使用漂浮的蜡块做实验未必遵循以上结论。针对这个质疑,实验室提供了如下器材:弹簧测力计、蜡块、细线、量筒、烧杯、小木块、小桶、轻质塑料袋(质量可忽略)、适量的水。请你根据需要选择器材并设计实验,研究使用漂浮的蜡块做实验是否遵循兴趣小组所得出的结论。
实验器材:________________;
实验步骤:①________________________;
②________________________,
③________________________,
④________________________,
________________________;
分析与论证:________________________________________________。
【答案】(1)1;(2)ABC(ABD);(3)ACD;(4)2.7×103;(5)溢水杯没有装满水;
(6)实验器材:
小木块、弹簧测力计、蜡块、细线、小桶、水;
实验步骤:
①用测力计测量出空小桶的重力G桶;
②将木块垫在烧杯下一侧作为溢水杯用,将烧杯内装满水,
③将蜡用细线拴好,用测力计测量出蜡块的重力G,
④将蜡块取下轻轻放入烧杯内的水中,用小桶接排开的水,
用测力计测量出空小桶的和水的总重力G桶总;
分析与论证:
根据漂浮的特点,蜡块的重力G即其受到的浮力,G桶总﹣G桶即为排开水的重力,比较G与G桶总﹣G桶的大小,若相等,则得出使用漂浮的蜡块做实验遵循以上结论;否则不遵循以上结论。
【解析】(1)由图C(或D),金属块浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F示=2.7N﹣1.7N=1N;(2)研究金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关,要控制排开液体的密度相同,C两图中物体浸入的是同种液体,液体的密度是一定的,C图中物体排开水的体积比较大;C图中物体受到的浮力等于:2.7N﹣1.7N=1N,B图中物体受到的浮力等于:2.7N﹣2.2N=0.5N。由此得出:在液体的密度一定时,物体排开液体的体积变大时,物体受到的浮力就会变大,由此说明金属块受到的浮力大小与其排开液体的体积有关;(3)研究金属块受到的浮力大小与其浸没在液体中的深度的关系,要控制排开液体的密度和体积相同,故比较 ACD三图可得出结论:金属块受到的浮力大小(大小相同)与其浸没在液体中的深度无关;(4)金属块浸没在水中时受到的浮力:F浮=1N;根据阿基米德原理,F浮=ρ水gV排=ρ水gV物=1N;故金属块的密度:ρ==×ρ水=×1.0×103kg/m3=2.7×103kg/m3;(5)在实验中,排除测量误差因素的影响,兴趣小组发现金属块排开水的重力明显小于所受的浮力,可能造成这种结果的原因:溢水杯没有装满水,造成溢出水的体积小于排开水的体积:(6)实验器材:小木块、弹簧测力计、蜡块、细线、小桶、水;实验步骤:
①用测力计测量出空小桶的重力G桶;
②将木块垫在烧杯下一侧作为溢水杯用,将烧杯内装满水,
③将蜡块用细线拴好,用测力计测量出蜡块的重力G,
④将蜡块取下轻轻放入烧杯内的水中,用小桶接排开的水,
用测力计测量出空小桶的和水的总重力G桶总;
分析与论证
根据漂浮的特点,蜡块的重力G即其受到的浮力,
G桶总﹣G桶即为排开水的重力,
比较G与G桶总﹣G桶的大小,若相等,则得出使用漂浮的蜡块做实验遵循以上结论;否则不遵循以上结论。
【点评】本题考查称重法测浮力、阿基米德原理、控制变量法、密度公式的运用及实验方案的设计。
五.计算题
20.(2019?北京)将物块竖直挂在弹簧测力计下,在空气中静止时弹簧测力计的示数F1=2.6N.将物块的一部分浸在水中,静止时弹簧测力计的示数F2=1.8N,如图所示,已知水的密度ρ=1.0×103kg/m3,g取10N/kg。
求:(1)物块受到的浮力;
(2)物块浸在水中的体积。
【答案】(1)物块受到的浮力为0.8N;(2)物块浸在水中的体积为8×10﹣5m3。
【解析】(1)由称重法可得物块受到的浮力:
F浮=F1﹣F2=2.6N﹣1.8N=0.8N;
(2)由F浮=ρ水gV排可得,物块浸在水中的体积:
V排===8×10﹣5m3。
【点评】本题考查了称重法求浮力公式和阿基米德原理的应用,是一道较为简单的计算题。
1.(2019?西湖区校级模拟)如图所示是某大桥的桥墩,它在水中受到的浮力是( )
A.0N B.105N C.104N D.1.4×104N
【答案】A
【解析】浮力产生的原因是液体或气体对浸在其中的物体上下表面的压力大小不一样,存在压力差产生的,由图可知,大桥的桥墩浸在河床中,桥墩下表面没有受到水的压力的作用,因此没有压力差,所以也就没有浮力,即它在水中受到的浮力是0N。选A。
【点评】本题考查学生对浮力产生原因,难点是知道浮力产生原因是因为上下表面存在压力差;如果物体下表面不受水的压力,物体所受浮力就为0N。
2.(2019?北京模拟)如图,小钰将一个侧面有均匀横线的直圆柱体挂在测力计下方,竖直缓慢放入水面以下,下列说法中正确的是( )
A.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体的重力是否有关”
B.利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体浸入液体的深度是否有关”
C.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和液体的密度是否有关”
D.利用此装置可以研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”
【答案】B
【解析】在放入水之前,物体处于静止状态时,拉力等于重力,不能研究“测力计的拉力和物体的重力是否有关”;物体浸入液体的深度不同,测力计的拉力的示数不同,当物体全部浸没时,物体浸入液体的深度改变,测力计的示数不变,由此可知,浮力不变,因此利用此装置可以研究“测力计的拉力和物体浸入液体的深度是否有关”,故B正确;研究物体受到的浮力和液体的密度是否有关时,应具备两种液体,而此图中只有一种液体,所以利用此装置不可以研究“物体受到的浮力和液体的密度是否有关”,故C错误;研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”,应具备两种材料相同,体积不同的物体,而此图中只有一种物,所以利用此装置不可以研究“物体受到的浮力和物体的体积是否有关”,故D错误;选B。
【点评】此题考查探究影响浮力大小因素的实验,主要考查控制变量法的应用。
3.(2019?泰兴市二模)如图是“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,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为4.0×103kg/m3 B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N D.实验丁中,物体A受到的浮力为1.5N
【答案】A
【解析】实验甲、丙中,弹簧测力计的示数分别为4.0N、2.8N,由F浮=G﹣F可得,
F浮=ρ盐水g V排,物体A全部浸没,所以V排等于V物,则:ρ盐水gV排=G﹣F拉,V排=V物=,将ρ盐水=1.2×103kg/m3、G=4N、F=2.8N代入上式可得:
V排=V物=1×10﹣4m3,物体A的质量:m===0.4kg,物体A的密度:ρ===4×103kg/m3,故A正确;
物体A在水中受到的浮力,F浮水=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N,在乙中物体A受到的拉力:F=G﹣F浮水=4N﹣1N=3N,故B错误;在实验丙中,弹簧测力计的示数:F丙拉=2.8N,在乙中物体A受到的拉力:F=3N,
弹簧测力计的示数比乙中小:3N﹣2.8N=0.2N,故C错误;由甲、丙,物体浸没在盐水中受到的浮力:
F浮盐水=G﹣F丙拉=4N﹣2.8N=1.2N,实验丁物体浸没在盐水中,根据阿基米德原理,受到的浮力与丙中受到的浮力大小相同,实验丁中,物体A受到的浮力为1.2N,故D错误。选A。
【点评】本题探究浮力的大小跟哪些因素有关,考查控制变量法、称重法测浮力、密度的测量及阿基米德原理的应用。
4.(2019?广水市一模)如图所示,弹簧上端与物块m相连接,下端固定在容器底部。当物块浸没在水中静止时与浸没在酒精中静止时,弹簧的弹力大小相等。物块的体积为100cm3,酒精的密度为0.8×103kg/m3(不计弹簧质量及体积)其中正确的是( )
A.物块浸没在水中静止时弹簧对底部的拉力为0.2N
B.当弹簧脱离容器底部后静止时物块露出水面的体积为物块体积的1/9
C.物块浸没在酒精中静止时弹簧对物块的支持力是0.1N
D.物块的质量为0.9kg
【答案】C
【解析】物块的体积V物=100cm3=1×10﹣4m3,物块浸没在水和酒精中时V排=V物=1×10﹣4m3,物块浸没在水中:F浮=ρ水gV物=1.0×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=1N。物块浸没在酒精中:F浮′=ρ酒精gV物=0.8×103kg/m3×10N/kg×1×10﹣4m3=0.8N。物块浸没在水中和酒精中受力分析分别如图甲、乙所示;若物块都受弹簧的支持力,由于重力不变,浮力不同,故这种情况不可能;同理都受弹簧的拉力也不可能。只可能是一个为拉力,另一个为支持力。由于物块在水中浮力大,物块会上浮,故弹簧会对它有拉力;在酒精中物块会受支持力作用。
所以根据物体受力平衡可得:图甲中:F浮=F拉+G,所以,F拉=F浮﹣G=1N﹣G﹣①;
图乙中:F浮′+F支=G,所以,F支=G﹣F浮′=G﹣0.8N﹣②,已知:当物块浸没在水中静止时与浸没在酒精中静止时,弹簧的弹力大小相等;即:F拉=F支,所以,1N﹣G=G﹣0.8N;解得:G=0.9N;物块浸没在水中静止时,弹簧会对物块的拉力为F拉=F浮﹣G=1N﹣0.9N=0.1N,由于力的作用是相互的,则弹簧对底部的拉力F拉′=F拉=0.1N,故A错误;当弹簧脱离容器底部后静止时物块处于漂浮,则:F浮″=G=0.9N,根据F浮=ρ液gV排可得:V排″===9×10﹣5m3,所以,===;故B错误;物块浸没在酒精中静止时弹簧对物块的支持力F支=G﹣F浮′=0.9N﹣0.8N=0.1N;故C正确;
质量m===0.09kg,故D错误。选C。
【点评】本题考查压强、体积、浮力等的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,难点是对物体进行受力分析,还要注意计算时还要注意单位的统一。此题有一定的拔高难度,属于难题。
5.(2019?宝安区二模)将一个密度为0.9×103kg/m3的实心小球,先后浸没在水和酒精中,松开手后,小球静止时,排开水和酒精的体积V1和V2以及受到的浮力F1和F2的大小关系是(ρ酒精=0.8×103kg/m3)( )
A.V1<V2,F1<F2 B.V1<V2,F1>F2
C.V1>V2,F1<F2 D.V1=V2,F1>F2
【答案】B
【解析】由题知,ρ水>ρ球>ρ酒,所以实心小球放入水中漂浮,在酒精中下沉;则V1<V球,F1=G;V2=V球,F2<G;所以,V1<V2;故CD错误;F1>F2;故A错误,B正确。
选B。
【点评】本题主要考查了物体的浮沉条件,本题关键是根据密度关系判断小球的浮沉。
6.(2019?东西湖区模拟)在“探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系”实验中,如图所示进行了甲、乙、丙、丁四步实验操作。下列相关说法正确的是( )
A.甲乙两个步骤的目的是测量出物体排开水的重力
B.在乙步骤中只要求物体浸没在水中即可
C.乙步骤中溢水杯底部所受水的压力变小
D.按照丁、甲、乙、丙顺序进行实验可以减小实验误差
【答案】D
【解析】通过乙与甲弹簧测力计的示数差可求出物体所受浮力的大小,故A错误;要想测出物体排开的水的重力,溢水杯内水的液面必须到达溢水杯口,若达不到,则测得的排开的液体的重力会变小;因此在乙步骤中不仅要求物体浸没在水中,而且溢水杯内水的液面必须到达溢水杯口,故B错误;已知溢水杯内水的液面必须到达溢水杯口,当物体浸入后水会溢出,则水的深度h不变,由p=ρgh可知溢水杯底部所受水的压强不变,由F=pS可知,溢水杯底部所受水的压力不变,故C错误;为了减小误差,在小桶接水前,应先测出其重力,按照丁、甲、乙、丙顺序进行实验可以减小实验误差,故D正确;选D。
【点评】本题目就是考查学生对阿基米德实验的掌握程度,看学生能否掌握每个步骤,以及每一步要测量的对象,只要基本知识掌握扎实,题目不难做出。
7.(2019?西湖区校级模拟)2016年中国热气球挑战赛…合肥站于4月27日至4月29日在半汤举行。现有一个体积为100米3的热气球静止在空中,如图所示,若己知空气的密度为1.29千克/米3,那么它所受的浮力是( )
A.129牛 B.1290牛 C.120900牛 D.129000牛
【答案】B
【解析】热气球排开空气的体积:V排=V球=100m3,热气球受到的浮力:F浮=ρ空气gV排=1.29kg/m3×10N/kg×100m3=1290N。
选B。
【点评】本题考查了阿基米德原理的应用,要利用好隐含条件:热气球在空气中,热气球排开空气的体积等于热气球的体积。
8.(2019?肥城市二模)如图甲,将上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体级慢浸入盛水的烧杯中,直至圆柱体全部浸入水中,此过程弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h的关系如图乙(g取10N/g,不考虑液面的变化),下列说法正确的是( )
①圆柱体受到的重力是9N
②圆柱体受到的最大浮力是3N
③圆柱体的密度是1.5×103kg/m3
④当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为800Pa
A.只有①④ B.只有②④ C.只有②③ D.只有①③
【答案】D
【解析】为了便于分析,给线段标上D四个点,如下图,根据图象分析如下:
;
①、由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中,根据二力平衡条件可知,G=F拉=9N,故①正确;②、由图象CD段可知物体完全浸没后排开水的体积不再改变,此时受到的浮力最大且不再改变,则圆柱体受到的浮力F浮=G﹣F=9N﹣3N=6N,故②不正确;③、图象中CD段是圆柱体完全浸入水中的情况,此时圆柱体受到的拉力F=3N,则圆柱体受到的浮力F浮=G﹣F=9N﹣3N=6N。圆柱体受到的浮力:F浮=ρ水gV排,物体的体积:V物=V排===6×10﹣4m3,由公式G=mg可求出物体的质量m===0.9kg,则圆柱体密度ρ物===1.5×103kg/m3,故③正确。④、由图知物体下降高度为4cm时,下表面接触水面,下降8cm时圆柱体刚好浸没水中,此时圆柱体下表面距水面距离是4cm,则下表面受到水的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.04m=400Pa,故④不正确;选D。
【点评】本题用到的知识点有重力、质量、密度、二力平衡、受力分析、阿基米德原理、压强的计算等,考查学生结合图象对所学知识进行综合分析的能力,难度较大。
9.(2019?镇江二模)弹簧秤下挂一圆柱体,将圆柱体从盛有水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,直到圆柱体的底部与烧杯底部接触为止(设烧杯底面积为1dm2),如图已给出整个过程中弹簧秤的示数F随圆柱体下降高度h变化的实验图线,则下列说法错误的是( )
A.圆柱体在下降的全过程中重力为12N B.圆柱体所受的最大浮力为8N
C.圆柱体的体积为4×10﹣3m3 D.圆柱体的密度为1.5×103kg/m3
【答案】C
【解析】由图象可知,当h=0时,弹簧测力计示数为12N,此时圆柱体在空中,根据二力平衡条件可知,圆柱体重力G=F示=12N.故A正确;由图象可知,圆柱体全浸入水中时弹簧测力计的示数F示′=4N,所受的最大浮力F浮=G﹣F示′=12N﹣4N=8N,故B正确;C由阿基米德原理F浮=ρ液V排g得圆柱体的体积:V=V排===8×10﹣4m3,圆柱体的质量:m===1.2kg,圆柱体的密度:ρ物===1.5×103kg/m3,故C错、D正确。选C。
【点评】本题考查了重力公式、密度公式、阿基米德原理以及二力平衡条件的应用,分析图象,从中得出相关信息是关键。
10.(2019?济南模拟)下列四幅图中,其运动过程主要利用浮力来实现的是( )
A.降落伞下降 B.飞机起飞 C.热气球升空 D.火箭发射
【答案】C
【解析】降落伞下降是因为重力的作用,故A不符合题意;飞机机翼上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,于是产生向上的升力而起飞,故B不符合题意;热气球升空是利用浮力工作的,故C符合题意;火箭发射是利用物体间力的作用是相互的原理来升空的,故D不符合题意。选C。
【点评】本题是一道有关浮力、升力和相互作用力的综合性选择题,在解题时要认真分析每一个选项,找出其对应的知识点。
11.(2019?四川二模)下列应用中,不是利用浮力工作的是( )
A.大型旅客运输机 B.轮船 C.热气球 D.密度计
【答案】A
【解析】大型旅客运输机是利用了流体压强与流速的关系来升空的,不是利用浮力工作的,故A符合题意;轮船是利用浮力工作的,使受到的浮力等于自身的重力而漂浮在水面上,故B不符合题意;热气球是利用空气浮力升空的,故C不符合题意;密度计是利用浮力工作的,使受到的浮力等于自身的重力而漂浮在液面上,故D不符合题意。选A。
【点评】本题考查浮力的利用和流体压强与流速的关系,关键知道物体在水中和空气中都要受到浮力作用,飞机升空是因为机翼上方空气流速快,压强小,下方空气流速慢,压强大,从而形成压强差,利用压强差升空。
12.(2019?巢湖市模拟)如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中分别装满水和酒精(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3)。将两个完全相同的小球分别放入溢水杯中,甲杯溢出0.9N的液体,乙杯溢出0.8N的液体。下列说法中正确的是( )
A.甲、乙两杯中小球受到的浮力相等 B.小球的密度是0.9×103kg/m3
C.乙杯中小球对杯底的压力大小为0.9ND.放入小球后,两杯底受到液体的压强均增大
【答案】B
【解析】由阿基米德原理可知,甲杯中小球受到的浮力F甲=G排甲=0.9N,乙杯中小球受到的浮力F乙=G排乙=0.8N,所以,小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力,故A错误;小球在甲杯漂浮,由漂浮条件和阿基米德原理可得:G球=F甲=G排甲=0.9N;则小球的质量:m===0.09kg,由阿基米德原理可知,乙杯中球受到的浮力F浮乙=G排乙=0.8N;由F浮=ρgV排可得,小球排开酒精的体积:V排===1×10﹣4m3,因为小球在酒精中沉底,所以小球的体积V=V排=1×10﹣4m3,则小球的密度:ρ===0.9×103kg/m3,故B正确;乙杯中小球对杯底的压力:F压=G球﹣F浮乙=0.9N﹣0.8N=0.1N,故C错误;杯中分别装满水和酒精,放入小球后,水和酒精将溢出,但液面高度不变,由p=ρgh可知,两杯底受到液体的压强均不变,故D错误。选B。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理和重力公式的应用,关键是理解和运用漂浮条件、下沉条件。
13.将适量的橡皮泥捏黏在铅笔的一端(能使铅笔竖直浮在液体中),这就制成了一个很有用的土仪器。将它分别放到盛有不同液体的杯中,静止时的情景如图所示。对于这个土仪器所运用的知识或用途,下列说法中不正确的是( )
A.运用了二力平衡的知识 B.可以测出液体密度的大小
C.三次所受浮力一样大 D.运用了物体的漂浮条件
【答案】B
【解析】A.“土仪器”在液体中受到浮力和重力的作用,由于处于静止状态,所以可以利用二力平衡的知识分析,故A说法正确;BCD.由图可知,土仪器在三液体中均漂浮,根据物体的漂浮条件可知浮力等于重力,土仪器的重力不变,则三次受到的浮力相等;由于排开液体的体积大小没有具体数据,所以无法测出液体密度的大小,故CD说法正确,B说法错误。选B。
【点评】本题考查了二力平衡条件和物体浮沉条件、阿基米德原理的应用,是一道较为简单的应用题。
14.(2019?南昌模拟)将一长方形物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态,如图所示,它的上表面受到的压力为1.8N,物体受到的浮力大小为1.2N,则该物体下表面受到的压力为________N,如将物体再下沉5cm,则它受到的浮力大小为________N。
【答案】3;1.2。
【解析】由浮力产生的原因F浮=F下﹣F上可知,该物体下表面受到的压力:F下=F浮+F上=1.2N+1.8N=3N;因长方体浸没时排开水的体积不变,所以,由F浮=ρgV排可知,物体再下沉5cm后,受到的浮力仍为1.2N不变。
【点评】本题考查了浮力产生的原因和阿基米德原理的应用,是一道基础题目。
15.(2019?苏家屯区二模)将某物质制成的一个小球(不溶于水和酒精)放入一容积为200cm3的溢水杯中,需要再向溢水杯中加入128g水或96g酒精,才能将溢水杯装满。小球的质量为________g,该物质的密度为________kg/m3(ρ水=1.0×103kg/m3,ρ酒精=0.8×103kg/m3,g=10N/kg)。
【答案】72;0.9×103。
【解析】由题可知,小球排开水的体积:V排水=V容﹣V水=200cm3﹣=72cm3,小球排开酒精的体积:V排酒=V容﹣V酒=200cm3﹣=80cm3>V排水,
可得小球在水中漂浮,小球的重力:G球=F浮水=G排水=ρ水V排水g=1.0×103kg/m3×72×10﹣6m3××10N/kg=7.2×10﹣1N,小球的质量:m球===7.2×10﹣2kg=72g,小球的酒精中所受的浮力:F浮酒=ρ酒精V排酒g=0.8×103kg/m3×80×10﹣6m3×10N/kg=8×10﹣1N>G球,可得小球在酒精中沉底,小球的体积:V球=V排酒=80cm3=80×10﹣6m3,小球的密度:ρ球===0.9×103kg/m3。
【点评】本题考查物质的浮沉条件的应用,关键是判断小球的浮沉,有一定难度。
16.(2019?西湖区校级模拟)杭州湾大桥目前是世界上最长的跨海大桥,大桥在水下施工时,要向水中沉放大量的施工构件,现将边长2m的正方体沉入水中,在下沉过程中,其下表面到水面的距离为h(如图甲),钢绳拉力、物体所受浮力随着h的增大而变化,如图乙所示。其中反映浮力随h变化图线的是________(填序号),该物体所受浮力为________N,重力为________N。
【答案】②;8.0×104;1.6×105。
【解析】(1)由图甲可知,物体在浸入水中的过程是排开的水的体积变大,所以浮力逐渐变大,当物体浸没后排开水的体积不变,所以浮力不变;因此图乙中反映F浮随h变化的图线是②;(2)由图乙可知,当物体浸没后所受的拉力F=F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×(2m)3=8.0×104N,物体浸没后,在缓缓沉入的过程中,所受的拉力与浮力大小之和等于物体的重力。 由图线①可知,当构件浸没时,其所受浮力与拉力相等,可得构件重力:G=F+F浮=2×8.0×104N=1.6×105N。
【点评】本题注意涉浮力大小的计算和物体受力的分析,要会从图象中获取信息。
17.(2019?惠城区一模)如图所示是物体浸入水中前后的弹簧测力计的示数,由此可知物体受到的浮力为________N,物体的体积为________m3,若此时物体的下表面距离水面为10cm,则物体下表面受到的水的压强为________Pa。
【答案】1;1×10﹣4;1×103。
【解析】(1)根据左边测力计的示数可知,物体的重力G=4N;
根据称重法可得,物体受到的浮力:F浮=G﹣F=4N﹣3N=1N;
(2)由图知,物体浸没在水中,根据浮=ρ水gV排可得物体的体积:
V=V排===1×10﹣4m3;
(3)物体下表面距离水面的深度h=10cm=0.1m;
物体的下表面受到水的压强为:p=ρgh=1000kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103Pa。
【点评】本题考查浮力、液体压强的计算,关键是公式及其变形的灵活运用,要知道影响液体压强的因素是液体的密度和液体的深度,这个深度指的是距离液面的垂直高度。
18.(2019?鹿邑县一模)如图所示是乒乓球在水中上浮过程中的某一位置,作出此时乒乓球受到的浮力和重力的示意图。
【答案】见解析
【解析】过乒乓球的重心分别沿竖直向下和竖直向上的方向画一条有向线段,并分别用符号G和F浮表示,即为其所受重力和浮力示意图;乒乓球在水中上浮过程中,浮力大于重力,所以表示浮力的线段长度应大于表示重力的线段长度;如下图所示:
【点评】画力的示意图,首先要对物体进行受力分析,看物体受几个力,要先分析力的大小、方向和作用点,再按照画图的要求画出各个力。
19.(2019?南昌模拟)如图所示,这是佳佳同学“探究阿基米德原理”的实验步骤示意图,其中弹簧测力计测量准确可靠,溢水杯中的水已加至溢水口,物块不吸水也不溶于水。
(1)实验步骤B中,测力计的B示数为________N。
(2)由实验步骤________和________可知物体浸没在水中时受到的浮力大小为________N。
(3)由实验步骤A和D,可以测出物块排开的水所受重力G排。
(4)综合分析(2)、(3)中得到的数据,可以得出物块受到浮力F浮跟物块排开的水所受重力G排的大小关系为F浮________G排(选填:“>”“<”或“=”)。
(5)得出结论后,佳佳整理器材,完成实验。佳佳的实验设计中不当之处是________。
(6)拓展:此物块的密度是________g/cm3
【答案】(1)3;(2)B;C;(4)=;(5)实验完成后,需要换用不同液体,再次实验;(6)2.5。
【解析】(1)B图中测力计的B的分度值为0.2N,示数为3N;
(2)空气中弹簧测力计的示数减去水中弹簧测力计的示数就是浮力,即根据实验步骤C知F浮=FB﹣FC=3N﹣1.8N=1.2N;
(3)由实验步骤A和D知,物块排开的水所受重力G排=FD﹣FA=2.2N﹣1N=1.2N;
(4)综合分析(2)、(3)中得到的数据,可以得出物块受到浮力等于物块排开的水所受重力,即F浮=G排;
(5)为了找普遍规律,实验完成后,需要换用不同液体,再次实验;
(6)由F浮=ρ水gV排得物体的体积:
V=V排===1.2×10﹣4m3,
物块的密度:ρ====2.5×103kg/m3=2.5g/cm3。
【点评】本题探究影响浮力大小的因素,重点考查了控制变量法在实际的中具体运用,对常见的错误认识做了澄清。
20.(2019?黄埔区一模)“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,如图所示。“蛟龙号”体积约为50m3,空载时质量约为22t,最大荷载240kg。
(1)请在方框中画出“蛟龙号”空载漂浮在水面时受力示意图(方框中的黑点代表“蛟龙号”);
(2)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为多大?
(3)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,则至少需注入多少kg的水才能实现下沉?(海水密度取1.0×103kg/m3,g取10N/kg)
【答案】(1)见下图;(2)“蛟龙号”空载漂浮在水面时受到的浮力为2.2×105N;(2)若“蛟龙号”某次满载时下沉是采用注水方式实现的,至少注入7.76m3的水。
【解析】(1)“蛟龙号”空载漂浮在水面上,共受到重力和浮力两个力的作用,根据物体浮沉条件可知,这两个力大小相等,是一对平衡力,重力从重心竖直向下画,浮力从重心竖直向上画,注意两个力的长度相等,如图所示:
(2)蛟龙号”空载漂浮在水面时,根据漂浮条件可知潜艇受到浮力:
F浮=G空载=m空载g=22×103kg×10N/kg=2.2×105N;
(2)满载时需要下沉时潜水器排开海水的体积V排=V船=30m3,
此时F浮′=ρ海gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×30m3=3×105N,
满载总重力G满=m满g=(22×103kg+240kg)×10N/kg=2.224×105N,
G注水=F浮′﹣G满=3×105N﹣2.224×105N=7.76×104N,
则由G=mg=ρgV可得注入水的体积:
V注入===7.76m3。
【点评】本题考查了重力公式、物体的沉浮条件、阿基米德原理的应用,要求认真审题灵活应用相关公式。
课件51张PPT。 4.7 浮力 物体的沉浮条件 中考一轮复习3+2 全国版1.浮力的定义:一切 液体(气体)的物体都受到液体(气体)对它 的力叫做浮力。
2.浮力的大小:F浮= (F液为物体浸在液体中的示数),这种方法叫称重法。
3.浮力的方向是 ;施力物体是 。
4.浮力产生的原因(实质):液(气)体对物体向上的压力与向下的 即为浮力。
一、浮力的产生向上托G-F液浸入压力差竖直向上液体(气体)5.内容:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它 。
6.公式:F浮= = 。
(1)“浸入”包括“全部浸入”,此时V排 V物和“部分浸入”,此时V排 V物。
(2)液体对物体的浮力与 和 有关,而与物体的质量、体积、重力、形状、浸没的深度等均无关。
(3)由公式可知:当物体排开液体的体积V排一定时,物体受到的浮力F浮与液体的密度ρ液成正比;当在同一种液体中时,ρ液是一定的,物体受到的浮力F浮与排开液体的体积V排成正比;当同一物体漂浮在不同的液体上,F浮一定,物体排开液体的体积V排和液体的密度ρ液成反比。
(4)适用条件:液体(或气体)。二、阿基米德原理G排ρ液gV排排开液体受到的重力=物体排开液体的体积液体的密度<7.假设某物体浸没液体中处于 状态,只受 和 ,其浮沉情况:
如下表:三、物体的浮沉条件静止重力判断物体浮沉(状态)有两种方法:比较_________的大小或比较_________的大小。浮力浮与Gρ液与ρ物三、物体的浮沉条件不变惯性匀速直线运动状态 静止状态 大无惯性><===非平衡非平衡平衡平衡平衡8.轮船
(1)工作原理:要使密度 水的材料制成能够漂浮在水面上的物体必须把它做成
的,使它能够排开更多的水。
(2)排水量:轮船 时排开水的质量;单位t。由排水量m可计算出:排开液体的体积V排=m/ρ液;排开液体的重力G排=mg;轮船受到的浮力F浮=G总=mg。
9.潜水艇
构造:艇身装有水舱。
工作原理:潜水艇的下潜和上浮是靠改变 来实现的。
四、浮沉条件的应用自身重力空心满载大于10.气球和飞艇:气球里充的是密度小于空气的气体;气球是利用空气的浮力升空的。如:氢气、氦气或热空气。为了能定向航行而不随风飘荡,人们把气球发展成为飞艇。
11.密度计
(1)原理:利用物体的 条件来进行工作。
(2)构造:下面的铅粒能使密度计直立在液体中。
(3)刻度:刻度线从上到下,对应的液体密度越来越 .
四、浮沉条件的应用大漂浮考点一:浮力例1(2019?临沂)被誉为“新世界七大奇迹”的港珠澳大桥(如图)由“水上桥面”和“海底隧道”两部分组成,其中海底隧道长5.7km,设计时速100km/h,隧道洞壁采用了让人视觉舒适的新型装饰材料。下列说法正确的是( )
A.水中的桥墩不受海水的浮力 B.桥面上行驶的汽车相对灯杆静止
C.通过海底隧道最少需要34.2min D.光在装饰材料上发生镜面反射【解析】桥墩下面没有水,水不会对桥墩产生向上的压力,不会产生浮力。A变式跟进1(2017益阳)如图所示,将一长方体物体浸没在装有足够深水的容器中恰好处于悬浮状态,它的上表面受到的压力为1.8N,下表面受到的压力为3N,则该物体受到的浮力大小为__________N;如将物体再下沉5cm,则它受到的浮力大小为__________N。【解析】由浮力产生的原因可知,该物体受到的浮力:F浮=F下-F上=3N-1.8N=1.2N;因长方体浸没时排开水的体积不变,所以,由F浮=ρgV排可知,物体再下沉5cm后,受到的浮力仍为1.2N不变。1.21.2变式跟进2(2018?浦东新区一模)关于物体所受的浮力,下列说法中正确的是( )
A.空气中的物体不受浮力作用 B.沉在水底的铁球不受浮力作用
C.浮力是物体对液体施加的力 D.浮力是液体或气体对物体压力的合力
【解析】浮力的产生,其实质是物体在液体或气体中上下表面受到的压力差,即浮力是液体或气体对物体压力的合力。D考点二:影响浮力大小的因素例2(2019?绍兴)小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。
(1)将一长方体金属块横放,部分体积浸入水中时,在液面所对的烧杯壁作一标记线,读出弹簧测力计的示数F甲(如图甲)为________牛;再把金属块竖放浸入同一杯水中,当________时,读出弹簧测力计示数F乙(如图乙)。比较发现F乙=F甲,小敏得出:浸没前物体受到的浮力与浸入深度无关。
(2)图中两种状态时,金属块底部受到水的压强p甲________p乙(选填“大于”、“等于”或“小于”)。考点二:影响浮力大小的因素例2(1)弹簧测力计的分度值为0.2N,示数F甲为1.6N;在液体密度一定时,物体受到的浮力与排开液体的体积成正比,故当水面与标记线相平时,即控制排开液体体积不变,读出弹簧测力计示数F乙,比较发现F乙=F甲,得出:浸没前物体受到的浮力与浸入深度无关。(2)图中两种状态时,h乙>h甲,根据p=ρgh知金属块底部受到水的压强p甲小于p乙;考点二:影响浮力大小的因素例2(2019?绍兴)小敏对“物体在水中浸没前受到的浮力是否与浸入深度有关”进行了研究。
(1)将一长方体金属块横放,部分体积浸入水中时,在液面所对的烧杯壁作一标记线,读出弹簧测力计的示数F甲(如图甲)为________牛;再把金属块竖放浸入同一杯水中,当_________________时,读出弹簧测力计示数F乙(如图乙)。比较发现F乙=F甲,小敏得出:浸没前物体受到的浮力与浸入深度无关。
(2)图中两种状态时,金属块底部受到水的压强p甲________p乙(选填“大于”、“等于”或“小于”)。1.6小于水面与标记线相平变式跟进3(2018?武汉)如图所示是“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,则下列结论正确的是( )
A.物体A的密度为3.2×103kg/m3
B.实验乙中,物体A受到的拉力为1.0N
C.实验丙中,弹簧测力计的示数比乙中小0.5N
D.实验丁中,容器底部受到的压力大于0.3N
【解析】由甲、丙,F浮盐水=G-F丙拉=4N-2.8N=1.2N,根据实验丁中物体A对烧杯底部的压力等于支持力,F支=G-F浮-F丁拉=4N-1.2N-2.5N=0.3N,容器底部也受到盐水对它的压力,故压力大于0.3N。D 变式跟进(2019?阜新)在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,主要实验步骤如下:a.将一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下,按如图甲所示组装器材。b.向空烧杯中缓慢注入清水,直到没过金属体一段距离(烧杯未加满水),如图乙中①~⑤所示,待示数稳定后分别读取弹簧测力计的示数F1~F5。c.如图乙中⑥所示,再向烧杯中加入适量盐,并轻轻搅拌,直至弹簧测力计示数稳定后读数为F6。(1)图乙中________(选填①~⑥序号)可以得出浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。在图⑤中,金属体所受到的浮力F浮=________(用测量量的字母来表示)。(2)图乙中________(选填①~⑥序号)可以得出浮力的大小跟物体浸没的深度无关。金属体的体积V=________(用已知量ρ水、g和测量量的字母来表示)。(3)因为浮力的大小跟液体的密度有关,可知图⑤、⑥中,F5________F6(选填“>、=、<”),图⑥中盐水密度:ρ盐水=________
(用已知量ρ水和测量量的字母来表示)。【解析】(1)根据控制变量法知,要探究浮力的大小跟物体排开液体的体积的关系,需要控制液体的密度不变,改变排开液体的探究,图①②③④符合题意;根据称量法知,在图⑤中,金属体所受到的浮力F浮=F1-F5;(2)要探究浮力的大小跟物体浸没的深度的关系需要控制液体的密度和排开液体的体积相同,改变深度,图①④⑤符合题意;根据阿基米德原理F浮=F1-F5=ρ水gV排,则金属体的体积 ;
(3)浮力的大小跟液体的密度有关,液体的密度越大,浮力越大,因为盐水的密度大于水的密度,物体在盐水中的浮力大,根据称量法F浮=G-F知盐水中的弹簧测力计的拉力小,即F5>F6;图⑥中物体受到的浮力为:F盐水=F1-F6,根据阿基米德原理知F盐水=ρ盐水V排g=F1-F6,盐水密度: 。故答案为:(1)①②③④;F1-F5;(2)①④⑤; ;(3)>; 。变式跟进(2019?阜新)在探究“浮力的大小与哪些因素有关”的实验中,主要实验步骤如下:a.将一个金属圆柱体悬挂在弹簧测力计下,按如图甲所示组装器材。b.向空烧杯中缓慢注入清水,直到没过金属体一段距离(烧杯未加满水),如图乙中①~⑤所示,待示数稳定后分别读取弹簧测力计的示数F1~F5。c.如图乙中⑥所示,再向烧杯中加入适量盐,并轻轻搅拌,直至弹簧测力计示数稳定后读数为F6。(1)图乙中________(选填①~⑥序号)可以得出浮力的大小跟物体排开液体的体积有关。在图⑤中,金属体所受到的浮力F浮=________(用测量量的字母来表示)。(2)图乙中________(选填①~⑥序号)可以得出浮力的大小跟物体浸没的深度无关
。金属体的体积V=________(用已知量ρ水、g和测量量的字母来表示)。
(3)因为浮力的大小跟液体的密度有关,可知图⑤、⑥中,F5________F6(选填“>
、=、<”),图⑥中盐水密度:ρ盐水=________
(用已知量ρ水和测量量的字母来表示)。①②③④F1-F5①④⑤>考点三:阿基米德原理例3(2019?福建)如图,“验证阿基米德原理”的实验步骤如下:
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G(图甲);②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水,读出这时测力计的示数F(图乙);③测出接水后小桶与水所受的总重力G1(图丙);考点三:阿基米德原理例3④将小桶中的水倒出,测岀小桶所受的重力G2(图丁);⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力,并比较它们的大小是否相同。回答下列问题:(1)物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=________,被排开的水所受的重力G排=________。(用上述测得量的符号表示)(2)指出本实验产生误差的原因(写出两点):(a)________________;(b)________________。(3)物体没有完全浸没在水中,________(选填“能”或“不能”)用实验验证阿基米德原理。考点三:阿基米德原理例3【解析】(1)根据称重法测浮力:物体浸没在水中,受到水的浮力:F浮=G-F;被排开的水所受的重力:G排=G1-G2;(2)实验产生误差的原因:(a)测力计的精度不够,测量时测力计未保持静止等;(b)小桶中的水未倒净,排开的水未全部流入小桶等。(3)物体没有完全浸没在水中,按照上面的方法,能用实验验证阿基米德原理。
考点三:阿基米德原理例3(2019?福建)如图,“验证阿基米德原理”的实验步骤如下:
①用弹簧测力计测出物体所受的重力G(图甲);②将物体浸没在水面恰好与溢口相平的溢水杯中,用空的小桶接从溢水杯里被物体排开的水,读出这时测力计的示数F(图乙);③测出接水后小桶与水所受的总重力G1(图丙);考点三:阿基米德原理例3④将小桶中的水倒出,测岀小桶所受的重力G2(图丁);⑤分别计算出物体受到的浮力和排开的水所受的重力,并比较它们的大小是否相同。回答下列问题:(1)物体浸没在水中,受到水的浮力F浮=________,被排开的水所受的重力G排=________。(用上述测得量的符号表示)(2)指出本实验产生误差的原因(写出两点):(a)________________________________________;(b)________________________________________。(3)物体没有完全浸没在水中,________(选填“能”或“不能”)用实验验证阿基米德原理。测力计的精度不够,测量时测力计未保持静止等G1-G2G-F能小桶中的水未倒净,排开的水未全部流入小桶等变式跟进5(2018?怀化)在平静的池水中漂浮有一个木球,木球的体积为4dm3,露出水面的体积为总体积的 ,那么木球受到的浮力为_________N.木球的密度为_________kg/m3.(g=l0N/kg)【解析】(1)由题知,木球排开水的体积: ,则木球受到的浮力:F浮=ρ水gV排=1×103kg/m3×10N/kg×3×10-3m3=30N;(2)木球漂浮,则F浮=G=30N,故木球的质量: ,木球的密度: 。0.75×103 30变式跟进6 (2019?德州)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:(1)分析比较实验步骤A和________,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;分析比较A、B、C、D可知:浮力大小与物体________有关;分析实验步骤A、E、F可知:浮力的大小还与________有关。(2)分析实验数据可知,F中液体密度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是________N,金属块密度为________kg/m3.(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)(1)研究物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度关系,要控制排开液体的体积和密度相同,只改变浸没在液体中的深度,故由ADE图可知,物体排开液体的体积相同时,液体的密度相同,浸没的深度不同,浮力相同,所以物体受到的浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关。研究物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积关系,要控制排开液体的密度相同,由分析比较A、B、C、D可知,液体的密度相同时,物体排开液体的体积不同,浮力不同,所以物体受到的浮力大小与物体排开液体的体积有关。由分析比较A、E、F可知:图知,排开液体的体积相同,而排开液体的密度不同,浮力大小不同,故可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的密度有关。(2)根据称重法可知:物块在水中受到的浮力为:F浮=G-F=2.7N-1.7N=1N;物块在另一液体中受到的浮力为:F浮′=2.7N-1.9N=0.8N;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知物体排开液体的体积相同时,密度越大,受到的浮力越大,故F中液体密度小于水的密度。(3)物块在水中受到的浮力为:F浮=G-F=2.7N-1.7N=1N; ,金属块的体积V=V排,金属块的质量: ,
金属块的密度: .变式跟进6 (2019?德州)在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”的实验中(如图所示),小明先用弹簧测力计测出金属块的重力,然后将金属块缓慢浸入液体中不同深度,步骤如图B、C、D、E、F所示(液体均未溢出),并将其示数记录在表中:(1)分析比较实验步骤A和________,可得出:浮力大小与物体浸没在液体中的深度无关;分析比较A、B、C、D可知:浮力大小与物体________________有关;分析实验步骤A、E、F可知:浮力的大小还与____________有关。(2)分析实验数据可知,F中液体密度________(选填“大于”、“小于”或“等于”)水的密度。(3)金属块浸没在水中时受到的浮力大小是________N,金属块密度为________kg/m3.(水的密度ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)液体的密度D、E排开液体的体积小于12.7×l03考点四:物体沉浮条件及其应用例3(2019?常州)水平台面上有两个同规格烧杯,分别盛有甲、乙两种液体,将两个完全相同的物体A、B分别放入两杯中,静止时如图所示,甲、乙液面刚好相平,此时,设A物体受到的浮力为F浮A,甲液体对烧杯底部的压强为p甲;B物体受到的浮力为F浮B,乙液体对烧杯底部的压强为p乙,则( )
A.F浮A=F浮B,p甲>p乙 B.F浮A=F浮B,p甲<p乙
C.F浮A<F浮B,p甲>p乙 D.F浮A<F浮B,p甲<p乙【解析】由图知,A排开液体的体积小于B排开液体的体积,已知F浮A=F浮B,根据F浮=ρ液gV排可知,ρ甲>ρ乙;已知两液面等高,根据p=ρ液gh可知,p甲>p乙.
A变式跟进5(2019?常州)科考队员在南极惊奇地发现长方体冰山,边缘齐整宛如人工切割测得长方体冰山露出海面的高度为4m,冰山在海面下的深度为(ρ冰=0.9×103kg/m3,ρ海水=1.1×103/m3)( )
A.18m B.22m C.36m D.40m
【解析】冰山在海水中漂浮,由漂浮条件可得:F浮=G冰=ρ冰V冰g,根据阿基米德原理可得:F浮=G排=ρ海水V排g,所以ρ海水V排g=ρ冰V冰g,即:ρ海水Sh浸g=ρ冰Sh冰g-①,因冰山为长方体,则h冰=h浸+h露,所以①式可写为:ρ海水Sh浸g=ρ冰S(h浸+h露)g,整理可得
。A 变式跟进6 (2019?南通)如图,将装有适量水的小玻璃瓶瓶口向下,使其漂浮在大塑料瓶内的水面上,拧紧大瓶瓶盖,通过改变作用在大瓶侧面的压力大小,实现小瓶的浮与沉。则( )
A.用力捏大瓶,小瓶不能实现悬浮
B.用力捏大瓶,小瓶内的气体密度变大
C.盖上小瓶瓶盖,捏大瓶也能使小瓶下沉
D.打开大瓶瓶盖,捏大瓶也能使小瓶下沉【解析】挤压大塑料瓶,瓶内空气被压缩,将压强传递给水,水被压入小瓶中,将瓶体中的空气压缩,小瓶内的气体密度变大,这时浮沉子里进入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉;当刚刚浸没时,就处于悬浮状态。
B1. (2019?贵港)如图所示,是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。图甲、乙、丙容器中装的液体是水,图丁容器中装的液体是酒精,F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题:(1)图甲中,弹簧测力计的示数F1=________N。(2)物体完全浸没在水中时所受的浮力为________N。(3)分析图中乙、丙两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与________有关;分析图中________两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与液体密度有关。(4)实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到,称为________法。 (1)图甲中,弹簧测力计的分度值为0.2N,示数F1=4.8N;(2)由图丙知物体完全浸没在水中时弹簧测力计的示数F3=2.8N,则物体完全浸没在水中时所受的浮力:F浮=F1-F3=4.8N-2.8N=2N;(3)由图乙、丙可知,乙、丙中的液体都是水,液体的密度相同,物体排开液体的体积不同,测力计的示数不同,物体受到的浮力不同,由此可知:物体在液体中所受浮力的大小跟排开液体的体积有关;要探究物体所受的浮力大小与液体密度的关系,需要控制排开液体的体积相同,液体的密度不同,图丙和丁符合题意。(4)影响浮力大小的因素是液体的密度和排开液体的体积,在研究浮力与液体的密度的关系时,需要控制排开液体的体积不变;在研究浮力与排开液体的体积的关系时,控制液体的密度不变,这用到了控制变量法。1. (2019?贵港)如图所示,是同学们在“探究同一物体所受的浮力大小与哪些因素有关”的实验过程图。图甲、乙、丙容器中装的液体是水,图丁容器中装的液体是酒精,F1、F2、F3、F4分别是图甲、乙、丙、丁中弹簧测力计的示数。请回答以下问题:(1)图甲中,弹簧测力计的示数F1=________N。(2)物体完全浸没在水中时所受的浮力为_____N。(3)分析图中乙、丙两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与___________________有关;分析图中___________两图实验数据可得:物体所受的浮力大小与液体密度有关。(4)实验中采用的探究方法在研究物理问题时经常用到,称为__________法。 4.82排开液体的体积丙丁控制变量2. (2019?宁夏)小红用弹簧测力计、铁圆柱体、两个相同的大烧杯做“探究影响浮力大小的因素”的实验,其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。(1)由图可知:铁圆柱体浸没在水中所受浮力为_______N.
(2)由甲、乙、丁图可探究的问题是___________________________________。(3)由甲、丁、戊图可以得出的结论是___________________________。(4)在上述实验的基础上,请你添加合适的物体设计实验,探究浮力大小与物体质量是否有关。请写出你的实验思路:
(1)由图甲、丙(丁)可知:铁圆柱体浸没在水中所受浮力F浮=G-F=5N-1N=4N,(2)由甲、乙、丁图可知,液体的密度不变,排开液体的体积不同,浮力不同,所以是研究浮力与排开液体体积的关系;(3)由甲、丁、戊图可知,排开液体的体积不变,液体的密度不同,浮力不同,所以是研究浮力与液体密度的关系;(4)若想探究浮力大小与物体质量是否有关,应保持液体密度和物体排开液体的体积相同,并且物体的重力不同,所以可以取两块体积相同的铁块和铝块,测出它们各自的重力,然后可知其质量,分别用测力计吊着浸没到水中,读出测力计的示数,根据测力计的示数算出浮力,通过比较得出结论。
2. (2019?宁夏)小红用弹簧测力计、铁圆柱体、两个相同的大烧杯做“探究影响浮力大小的因素”的实验,其实验步骤和弹簧测力计示数如图所示。(1)由图可知:铁圆柱体浸没在水中所受浮力为_______N.
(2)由甲、乙、丁图可探究的问题是___________________________________。(3)由甲、丁、戊图可以得出的结论是___________________________。(4)在上述实验的基础上,请你添加合适的物体设计实验,探究浮力大小与物体质量是否有关。请写出你的实验思路:
4研究浮力与排开液体体积的关系研究浮力与液体密度的关系(4)取两块体积相同的铁块和铝块,测出它们各自的重力,然后可知其质量,分别用测力计吊着浸没到水中,读出测力计示数,根据测力计的示数算出浮力,通过比较得出结论。3. (2019?赤峰)如图所示,是探究同一物体所受浮力大小于哪些因素有关的实验过程。
(1)_______两次实验证明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化(选填实验序号)(2)进行乙、丙两次实验是为了探究物体所受浮力大小与_______关系。(3)由丙、丁两次实验可知:完全浸没在同种液体中的物体,所受浮力大小与_______无关
(1)要实验证明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化,应控制液体的密度不变,改变物体排开液体的体积,由图可知,甲、乙两次实验符合;(2)进行乙、丙两次实验时,物体排开液体的体积相同,而液体的密度不同,探究物体所受浮力大小与液体的密度关系;(3)由丙、丁两次实验可知:排开液体的体积和液体的密度相同,而所处的深度不同,弹簧测力计的示数不变即物体受到的浮力不变,则物体所受浮力大小与浸没的深度无关。3. (2019?赤峰)如图所示,是探究同一物体所受浮力大小于哪些因素有关的实验过程。
(1)_______两次实验证明物体所受浮力随物体排开液体积的变化而变化(选填实验序号)(2)进行乙、丙两次实验是为了探究物体所受浮力大小与__________关系。(3)由丙、丁两次实验可知:完全浸没在同种液体中的物体,所受浮力大小与___________________无关
液体密度甲、乙物体浸没的深度4. (2019?邵阳)潜入海底观光是人们现代旅游休闲方式之一。某潜水爱好者从水下2m深继续下潜的过程中,他受到的浮力和海水对他的压强变化的情况分别是(不考虑海水的密度变化)( )
A.浮力逐渐变大,压强不变
B.浮力逐渐变大,压强逐渐变大
C.浮力不变,压强逐渐变大
D.浮力逐渐变小,压强逐渐变大
由于所处的深度逐渐变大,根据p=ρ海水gh可知,他受到的海水的压强逐渐变大。
C5. (2019?凉山州)一块挂在弹簧测力计下的金属圆柱体缓慢浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下降的高度h关系的图象是( )
A未接触水面时,拉力等于物体的重力,弹簧测力计示数不变;当物体下表面浸在液体中越深,物体排开水的体积不同,测力计的示数也不同,排开水的体积增大时,测力计的示数也小,完全浸没后弹簧测力计示数不变,由数学知识可得应为A图象。6. (2019?兰州)如图甲所示,某科技小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,g取10N/kg,则下列说法中正确的是( )
A.金属块所受重力大小为26N
B.金属块的密度为2.3×103kg/m3
C.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为26N
D.金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为5×103Pa 6. (2019?兰州)如图甲所示,某科技小组的同学用弹簧测力计悬挂一实心圆柱形金属块,使其缓慢匀速下降,并将其浸入平静的游泳池水中,弹簧测力计的示数F与金属块下底面下降高度h的变化关系如图乙所示,忽略金属块浸入水中时池水液面高度的变化,g取10N/kg,则下列说法中正确的是( )
A.金属块所受重力大小为26N
B.金属块的密度为2.3×103kg/m3
C.金属块完全浸没在水中时所受浮力的大小为26N
D.金属块恰好完全浸没时,金属块下底面所受水的压强为5×103Pa B7. (2017?吉林)下列设备和器材中,利用浮力的是( )
A.抽水机 B.气压计 C.潜水艇 D.铅垂线 潜水艇是靠改变自身的重力来实现浮沉,利用了浮力。C8. (2019?玉林)如图所示,是我国首款大型水陆两栖飞机“鲲龙”AG600,下列分析正确的是( )
A.飞行时,机翼下表面气流流速大于上表面气流流速
B.飞行时,机翼下表面气流流速等于上表面气流流速
C.航行时,速度越大受到水的浮力越大
D.航行时,受到水的浮力等于它排开的水所受的重力 根据阿基米德原理知:航行时,受到水的浮力等于它排开的水所受的重力。D感谢欣赏