八年级科学上册专题训练 有关浮力的重难突破（含解析）

　有关浮力的重难突破
一、选择题
1．如图1所示，悬吊的实心金属球缓慢浸没于倾斜的盛满水的大烧杯中，则从大烧杯溢出流入小烧杯中的水和此金属球的关系，下列说法正确的是(　　)
图1
A．二者体积相等，小烧杯中水的质量较小
B．二者体积相等，小烧杯中水的质量较大
C．金属球受到的浮力小于小烧杯中水的重力
D．金属球受到的浮力大于小烧杯中水的重力
2．如图2甲所示，在一只薄塑料袋中装满盐水(盐水的密度为1.2 g/cm3)，用细线扎紧袋口，用弹簧测力计测得其所受重力为12 N；再将这个装水的塑料袋浸入烧杯内的水中，如图乙所示，当弹簧测力计示数为3 N时(不计塑料袋和细线的重)，以下说法正确的是(　　)
图2
A．烧杯的水面上升，好像多了12 N B．水对杯底的压力增加了9 N
C．袋内水面比烧杯中的水面低 D．袋内外水面高低无法判断
3．如图3所示，在装满水的烧杯中，将空饮料罐慢慢向下按，我们发现向下按的力越来越大。根据以上的实验过程，下列猜想最符合研究目的的是(　　)
　图3
A．物体的体积越大，所受的浮力越大 B．物体排开液体越多，所受浮力越大
C．物体浸没在液体中越深，所受的浮力越大 D．向下按的力越大，物体所受浮力越大
4．小明有一正方体金属块，他想知道该金属块的密度，于是将金属块浸没在某种液体中，如图4甲所示，在将金属块缓缓从液体中竖直提出来的过程中，画出了测力计拉力F随提起高度h变化的图像，如图乙所示。则该金属块的密度约为(　　)
图4
A．2.7×103 kg/m3 B．3.1×103 kg/m3
C．3.5×103 kg/m3 D．4.4×103 kg/m3
5．2016·丽水 潜水器从刚好浸没时开始下潜到返回水面合计10 min，显示器上分别显示全过程深度曲线和速度图像如图5所示，下列对潜水器分析正确的是(　　)
图5
A．在1～3 min，受到水的压强逐渐减小 B．在1～3 min，受到水的浮力逐渐变大
C．在4～6 min，都是处于水下静止状态 D．在6～8 min，都是处于受力平衡状态
6．如图6所示，水平桌面上放置甲、乙两个圆柱形容器，甲容器中盛有液体A，物块M漂浮在A上，排开液体的质量为m1，液体A对甲容器底部的压强为p1；乙容器中盛有液体B，物块N漂浮在B中，排开液体的质量为m2，液体B对乙容器底部的压强为p2。已知甲容器的底面积大于乙容器的底面积，容器中液体A、B质量相等，物块M、N质量相等。下列判断正确的是(　　)
图6
A．p1＜p2，m1＜m2 B．p1＜p2，m1＝m2
C．p1＞p2，m1＞m2 D．p1＞p2，m1＝m2
二、填空题
7．小明清洗甜瓜时发现它漂浮在水面，此时甜瓜受到的浮力的大小________(填“大于”“小于”或“等于”)重力。小明想知道甜瓜的密度，于是将甜瓜放入盛满水的溢水杯中，静止时溢出水410 mL，再使甜瓜向下浸没在水中，又溢出水25 mL，此时甜瓜受到的浮力比漂浮时增大了________N，甜瓜的密度为________g/cm3。(g取10 N/kg)
8．小宁为了研究浸在液体中的物体所受浮力的规律，设计了如图7甲所示的实验。他将弹簧测力计一端固定，另一端挂一合金块A，开始时他将合金块A浸没在装有水的容器中，容器底部有个由阀门B控制的出水口，实验时，打开阀门B缓慢放水，在此过程中金属块始终不与容器底部接触。弹簧测力计示数随放水时间变化的规律如图乙所示，则合金块A的质量为________kg，受到的最大浮力为________N，合金块A的密度是________kg/m3。(g取10 N/kg)
图7
9．如图8所示，水平桌面上有一水槽，将含有一球的冰块投入平底水槽中，当冰块(含球)自动静止在水面以下时，排开水的体积V排＝45 cm3，冰块(含球)所受到的重力为G和浮力为F浮的关系是G________(填“＞”“＜”或“＝”)F浮，F浮＝________N。(ρ水＝1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg)当冰全部熔化后，球沉入水底，水对水槽底部的压强将________，水平桌面受到的压强将________。(后两空均填“变大”“变小”或“不变”)

图8 图9
　　　
10．已知木块A的体积为1×10－3 m3，重力为6 N，与固定在容器底部的轻质弹簧相连，如图9所示，现向图甲容器中缓慢注水，直至木块A浸没并处于静止状态，如图乙所示。
(1)在向容器中注水的过程中，水对容器底部的压强逐渐________(填“增大”“减小”或“不变”)。
(2)木块浸没处于静止状态时，弹簧对木块的拉力为________N。
三、实验探究题
11．同学们在学习“水的浮力”这节课时，仔细观察了老师所做的演示实验(如图10甲所示)。课后复习时，科学兴趣小组的同学们经过反复的思考、讨论，提出了对该实验的改进意见，并动手制作出了如图乙所示的实验装置，其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计，C为重物，D为薄塑料袋(质量不计)，E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯，杯中加入红色的水，F是升降平台(摇动手柄，可使平台高度缓慢上升、下降)，G为铁架台。
图10
(1)实验中同学们逐渐调高平台F，使重物浸入水中的体积越来越大，观察到弹簧测力计A的示数________；弹簧测力计B的示数 ________。(以上两空均填“增大”“减小”或“不变”)比较弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化量FB′，它们的大小关系是FA′________(填“＞”“＜”或“＝”)FB′。
(2)通过分析，你认为应提醒兴趣小组的同学在操作时要注意什么问题？(请写出两条)
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________。
(3)对比图甲、图乙的两组实验，改进后的实验与原实验相比有哪些优点？(请写出三条)
①________________________________________________________________________；
②________________________________________________________________________；
③________________________________________________________________________。
12．2016·台州 小晨设计了一个实验，用排水法测某实心金属块的密度。实验器材有小空筒、溢水杯、烧杯、量筒和水。实验步骤如下：
① 让小空筒漂浮在盛满水的溢水杯中，如图11甲所示；
② 将金属块浸没在水中，测得溢出水的体积为20 mL，如图乙所示；
③ 将烧杯中 20 mL水倒掉，从水中取出金属块，如图丙所示；
④ 将金属块放入小空筒，小空筒仍漂浮在水面，测得此时溢出水的体积为 44 mL，如图丁所示。
图11
请回答下列问题。
(1)被测金属块的密度是 ________g/cm3。
(2)在实验步骤 ③ 和 ④ 中，将沾有水的金属块放入小空筒，测出的金属块密度将 ________(填“偏大”“不变”或“偏小”)。
四、解答题
13．一个底面积为10 m2的圆柱状容器，装有适量的水，现将一个体积为20 m3、密度为0.8×103 kg/m3的物体A放入其中，最终物体A漂浮于水面上。则：(g取10 N/kg)
(1)物体A所受到的浮力是多少？
(2)如图12所示，若将灰底部分截取下来并取出(其体积为浸入水中体积的一半)，则取出的那部分物体的质量是多少？
　图12
14．如图13甲所示，圆筒形容器内装有适量的水， 放在水平桌面上；实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下。小王要探究圆柱形物体A逐渐浸入水中时( 水没有溢出容器) ，弹簧测力计的示数F与圆柱形物体A下表面离水面的距离h的关系。实验过程中，小王将测量记录的数据绘制成如图乙所示的曲线。请据图分析回答下列问题。
图13
(1)由图乙可知， 实心圆柱形物体A的高为________cm。
(2)观察图乙，分析F和h的关系，可以得出结论：浸在液体中的物体所受浮力与________有关。
(3)由图乙可知： 当h等于14 cm时， 物体A浸在水中的体积大小为多少？
典题讲评与答案详析
1．A　[解析] 实心金属球浸没在水中，金属球的体积等于排开水的体积，所以金属球的体积等于溢出水的体积。金属球和溢出水的体积相等，实心金属球的密度大于水的密度，根据m＝ρV可知，金属球的质量大于溢出水的质量。
本题考查阿基米德原理的实验过程，要熟练掌握阿基米德原理的实验操作、应用等知识。
2．B　[解析] 装盐水的塑料袋受到的浮力F浮＝G排＝G－F＝12 N－3 N＝9 N，因塑料袋放入水中时排开的水没有溢出烧杯，所以烧杯里会增加9 N的水，对杯底的压力增加9 N。
3．B　[解析] 根据阿基米德原理可知，浮力与液体的密度、排开液体的体积有关，物体排开液体越多，所受浮力越大。
本题主要考查了阿基米德原理，解题关键是掌握浮力大小的影响因素，另外，要学会利用控制变量法解释生活中有关的浮力问题。
4． D　[解析] 当金属块完全露出液面后，拉力等于重力，即提起高度在4 cm以上，从图可知，该金属块的重力为G＝F拉＝0.35 N，金属块在2 cm时开始露出液面，在4 cm时离开液面，故边长为4 cm－2 cm＝2 cm，则V＝8×10－6m3，金属块的密度ρ金＝＝≈4.4×103 kg/m3。
当金属块完全露出液面时，金属块不受浮力，此时拉力等于重力，据此求出金属块重，利用重力公式求金属块的质量。
5．C　[解析] A项，在1～3 min，深度加深，所以受到水的压强逐渐增大。B项，在1～3 min，受到水的浮力逐渐不变。C项，在4～6 min，因为速度为零，所以都是处于水下静止状态。D项，在6～8 min，因为速度在增大，所以不处于受力平衡状态。
6． B　[解析] (1)由液体A、B质量相等可得GA＝GB，物块M、N质量相等，因为是规则容器，所以液体容器底部受到的压力F＝G总，由此可知：FA＝GA＋GM，FB＝GB＋GN，由于GA＋GM＝GB＋GN，所以，FA＝FB；已知甲容器底面积大于乙容器底面积，由p＝可得，p1＜p2，故CD错误。(2)因为物块M、N质量相等，即MA＝MB；已知M、N都是漂浮，则F浮＝G排＝m排g＝G，所以物块M排开液体的质量m1等于物块N排开液体的质量m2，故A错误，B正确。
7．等于　0.25　0.94
8．3.2　10　3.2×103
[解析] 弹簧测力计的示数最小时，合金块A受到的最大浮力：F浮＝G－F＝32 N－22 N＝10 N。合金块浸没在水中时，排开水的体积等于合金的体积，所以合金的体积：V＝V排＝＝＝10－3 m3，合金的质量：m＝＝＝3.2 kg，合金的密度：ρ＝＝＝3.2×103 kg/m3。
9．＝　0.45　变小　不变
10．(1)增大　(2)4
[解析] (1)在向容器中注水的过程中，水的深度加大，所以水对容器底部的压强逐渐增大。
(2)木块浸没处于静止状态时，先由阿基米德原理求出所受浮力为10 N，再用浮力减去重力即可得出弹簧对木块的拉力为4 N。
11． (1)减小　增大　＝
(2)①弹簧测力计使用前要调零　②待弹簧测力计示数稳定后再读数(其他合理答案均可)
(3)①溢水杯中加红色水，增加可见度　②能同时显示出物体所受的浮力大小和物体排开液体的重力大小　③调节平台F的高度，可观察到物体受到的浮力随排开液体的体积的增大而增大(其他合理答案均可)
[解析] 弹簧测力计B的示数与重物排出的水的多少有关，逐渐调高平台F，使重物浸入水中的体积越来越大，所以排出水的体积增大，重力增大。弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化量FB′，它们大小相等，因为它们都等于重物排出水的重力变化量。
因本实验用到弹簧测力计，故应主要从弹簧测力计的使用上考虑实验注意问题；改进后的优点从增加实验器材的目的来分析。
12． (1)3.2　(2)不变
[解析] 本题考查利用浮力测密度的实验。(1)根据图甲和图乙可求出金属块排开水的体积，即金属块的体积V＝V排水＝20 cm3，因为将金属块放入小空桶时，小空桶漂浮在水面时受到的浮力等于小空桶的重力与金属块的重力之和，而小空桶浮在水面上时刚好未溢出，所以，小空桶因放入金属块而增加的排开水的体积V′排水＝20 mL＋44 mL＝64 mL＝64 cm3，小桶所增加的浮力等于金属块的重力，所以，金属块的重力G＝F浮＝ρ水gV′排水＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×64×10－6 m3＝0.64 N，金属块的密度m＝＝＝0.064 kg，则被测金属块的密度ρ＝＝＝3.2×103 kg/m3＝3.2 g/cm3。(2)在实验步骤③和④中测得的金属块的体积一定，在实验步骤③和④中，将沾有水的金属块放入小空桶，相当于减少了小空桶排开水的体积，增加了小空桶和金属块排开水的重力，即增加排开水的体积，而且其减少量等于增加量，所以根据ρ＝可知，测出的金属块密度不变。
13.(1)物体A漂浮在水面上，所受浮力等于自身重力。
F浮＝G＝mg＝ρVg＝0.8×103 kg/m3×20 m3×10 N/kg＝1.6×105 N。
(2)由F浮＝ρ液V排g得，物体A浸入水中的体积：
V排＝＝＝16 m3；
取出的那部分物体的体积：V′＝V排＝×16 m3＝8 m3；
则取出的那部分物体的质量：m′＝ρV′＝0.8×103 kg/m3×8 m3＝6.4×103 kg。
本题考查阿基米德原理的应用和物体浮沉条件的灵活运用。物体漂浮时的浮力可利用物体漂浮的条件来进行计算，解题时选对方法才能起到事半功倍的效果。
14．(1)12
(2)排开液体(水)的体积(或浸入液体的体积)
(3)7×10－4 m3
[解析] (3)V排＝＝＝7×10－4 m3。