认识浮力 练习
一、单选题(本大题共10小题,共20.0分)
1. 下列说法正确的是( )
A. 只有漂浮在液面的物体才受浮力的作用
B. 只有固体才受浮力的作用
C. 在液体中下沉的物体也受浮力的作用
D. 物体在液体中只受浮力的作用
2. 关于浮力下列说法中正确的是
A. 浮力就是浸在液体中的物体受力的合力,合力的方向就是浮力的方向
B. 浸在液体和气体中的物体都要受浮力
C. 水中的桥墩同样受水的浮力
D. 浸在液体中的物体受到液体对其上、下表面压力的作用,同时受到液体对它的浮力作用.
3. 如图所示,用细绳将一物体系在容器底部,若物体所受浮力为10N,上表面受到水向下的压力为4N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A. 4N B. 6N C. 14N D. 7N
4. 将同一长方体分别水平与竖直放置在水中,如图所示,它所受到的( )
A. 向上、向下压力差不等,浮力相等
B. 向上、向下压力差不等,浮力不等
C. 向上、向下压力差相等,浮力不等
D. 向上、向下压力差相等,浮力相等
5. 以下说法错误的是( )
A. 在海滨游泳的人受到海水对他的浮力
B. 在空中漂浮的氢气球受到空气对它的浮力
C. 将一石块扔到水中,在其下沉过程中不受浮力
D. 在水中升起的木块受到浮力
6. 一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A. F1
B. F2
C. F3
D. F4
7. 如图所示,水平桌面上有两个完全相同的溢水杯,杯中装满不同的液体。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。则( )
A. 小球在甲杯中受浮力,在乙杯中不受浮力
B. 小球重0.9N,在乙杯中受到的浮力是0.8N
C. 甲杯对桌面的压强小于乙杯对桌面的压强
D. 液体对甲杯底的压强小于液体对乙杯底的压强
8. 某天,晓琳用细线绑住一个近似于长方形的小石块,并将它竖直悬置于一桶水中当小石块浸没在水中时,她发现手受到的绳子的拉力变小了,这是因为
A. 小石块的质量变小了 B. 小石块所受到的重力消失了
C. 小石块的上下表面存在压力差 D. 小石块对水有压力
9. 物块浸没在液体中,受到液体对它向上、向下的压力分别为15牛、5牛,其受到浮力的大小为
A. 5牛 B. 15牛 C. 10牛 D. 20牛
10. 往容器中注入一些水,如图所示,a、b是能自由移动的物体,c、d是容器自身凸起的一部分,则下列说法中错误的是()
A. a物体一定受浮力作用
B. b物体一定受浮力作用
C. c物体一定受浮力作用
D. d物体一定受浮力作用。
二、填空题(本大题共5小题,共10.0分)
11. 如图所示的圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互______,其下表面受到液体向上的压力比上表面受到液体向下的压力______,这就是浸没在液体中的物体受到浮力的原因。因此,浮力的方向总是______。
12. 长是米的正立方体,浸在水里,上表面距液面10厘米,则物体上表面受到的压力是______ 牛顿;下表面受到的压力是______ 牛顿;所受的浮力是______ 牛顿取牛千克
13. 用弹簧测力计在空气中称一物块,测得重为20 N,当把这个物块浸没在水中时,弹簧测力计的示数为16 N,这时物块受到的浮力是____________N,浮力的方向是____________。
14. 小米将一金属块悬挂在弹簧测力计下,示数为7.5N。把金属块完全浸没在水中时,测力计示数为6.5N,金属块所受浮力为___N,方向___;当金属块在水中深度增加(没有接触容器底),测力计示数为______。
15. 如图所示,长方体物块浸没在水中,所受浮力是10N,下表面受到的压力是15N,上表面受到的压力是______N。
三、实验探究题(本大题共1小题,共6.0分)
16. 在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,小丽提出如下猜想:
猜想一:浮力的大小跟物体排开液体的体积有关;
猜想二:浮力的大小跟液体的密度有关;
猜想三:浮力的大小跟物体的密度有关.
(1)小丽用重为3.2 N的物体A做了如图甲、乙、丙所示的实验.该实验验证了猜想____是正确的,可得出:在同种液体中,物体排开液体的体积越大,受到的浮力___.实验中,物体A浸没时受到的浮力为_____N,方向_____.
(2)下表是小丽验证猜想二时收集的实验数据:
液体种类 物体A在液体中的状态 弹簧测力计的示数/N 物体A受到的浮力/N
酒精 浸没 1.4 1.8
盐水 浸没 0.8 2.4
分析比较表中数据和图甲、乙、丙实验中________(选填“甲”“乙”或“丙”)的数据可知:浮力的大小与液体的密度________.
(3)为验证猜想三,小丽选用了与物体A密度不同的物体B进行实验.她将物体B逐渐浸入水中,容器中的水面上升至图示O位置时,发现棉线松弛,弹簧测力计示数变为0,如图丁所示.取出物体B后,小丽又将物体A缓慢浸入水中,她在水面上升到________(选填“O点之上”“O点”或“O点之下”)位置时,读取弹簧测力计的示数,这样做是为了控制_________相同,以便判断浮力的大小与物体的密度是否有关.
四、计算题(本大题共3小题,共24.0分)
17. 用手将一个质量为600g、边长为10cm的正方形物块浸没于足够量的水中,使物块上表面距离水而20cm。求:(g取10N/kg)
(1)正方体物块上下表面受到水的压力差。
(2)放手后,正方体物块静止时受到的浮力。
18. 如图所示,将边长为5cm的实心正方体木块轻轻地放入装满水的溢水杯中,木块静止时,从杯中溢出水的质量为0.1kg(g取10N/kg).求:
(1)木块受到的浮力;
(2)木块下底面受到水的压强;
(3)木块的密度。
19. 一个载有重物的热气球总重力为2000N,在空气中匀速竖直向下运动;其所受到恒定空气阻力为200N。(设气球上升和下降时所受空气浮力和阻力大小不变)
(1)气球受到的竖直向上浮力为多大。(要求画受力分析示意图)
(2)若该气球需要竖直向上匀速运动,需要减少多少的货N货物。(要求画受力分析示意图)
答案和解析
1.【答案】C
【解析】解:浸在液体中的物体都受到液体产生的向上托的力,即受浮力作用,所以A、B选项错误,C选项正确.
地球上的物体都受重力作用,所以物体在液体中不仅受到的浮力作用,同时也受重力作用.故D选项错误.
故选C.
浸在液体中的物体都受到液体产生的向上托的力,即受浮力作用,知道浸在液体中的物体受浮力和重力的作用.
本题考查浮力的产生原因,知道地球上的物体都受重力作用.
2.【答案】B
【解析】【分析】
浸没在液体中的物体,液体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力(适用于气体),浮力的方向总是竖直向上的.
本题考查了对浮力产生原因的理解,属于基础题,难度不大.
?【解答】
AD、浸在液体中的物体受到液体对其上、下表面压力的作用,其下表面与上表面所受压力差就是浮力,浮力的方向总是竖直向上的.故AD错误;
B、根据浮力产生的原因可知,浸在液体和气体中的物体都要受浮力,故B正确;
C、水中的桥墩不受到水向上的压力,所以不受浮力;故C错误.
故选B.
3.【答案】C
【解析】解:根据浮力产生的原因:F浮=F向上-F向下
则F向上=F浮+F向下=10N+4N=14N。
故选:C。
浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力,大小等于上下表面受到的压力之差。
此题考查了对浮力产生原因的应用,浮力大小等于上下表面所受的压力之差,不要受题目中干扰因素的影响。
4.【答案】D
【解析】解:长方体物块悬浮在水中,说明受到水的浮力不变,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体物块上下表面受到水的压力差相等。
故选:D。
物体浸没在水中受到的浮力等于物体上下表面受到水的压力差。
本题考查了学生对物体的浮沉条件的掌握和运用,本题关键是知道浮力的实质(物体上下表面受到水的压力差)。
5.【答案】C
【解析】解:浸在液体或气体中的物体都会受到液体或气体对它向上托的力即浮力,下沉的物体也受浮力作用,所以ABD正确,C错误。
故选:C。
浸在液体或气体中的物体,将受到液体或气体对它的浮力作用,浮力的大小等于它排开液体的重力。
下沉的物体也受浮力作用,只是浮力小于重力而下沉。
此题考查了学生对浮力的认识及产生的原因,特别是下沉的物体也受浮力作用,只是浮力小于重力罢了。
6.【答案】C
【解析】解:鸡蛋悬浮在液体中,此时鸡蛋上、下表面受到的压力不同,
这个压力差就是鸡蛋所受浮力,因浮力的方向总是竖直向上的,
所以F3正确;故选C。
从浮力产生的原因和浮力的方向去解答此题。
此题主要考查学生对浮力方向这一知识点的理解和掌握。学生要牢记浮力方向是竖直向上的。
7.【答案】B
【解析】解:A、小球在甲杯中受浮力,在乙杯中也受浮力,故A错误;
B、物体所受浮力的大小与排开液体的重力相等,甲杯中小球受到的浮力F甲=G排甲=0.9N;
小球在甲杯漂浮,G甲=G排甲=0.9N;
由阿基米德原理可知,乙杯中球受到的浮力F浮=G排乙=0.8N.故B正确;
C、甲液体密度大于乙液体密度,甲剩余液体体积大于乙剩余液体体积,所以甲剩余液体重力大于乙剩余液体重力,所以对桌面的压力甲大于乙,对桌面的压强甲大于乙,故C错误;
D、由小球在乙液体下沉和在甲液体中漂浮可知,ρ甲>ρ乙;由p=ρgh可知,两容器中,甲容器中的液体对容器底的压强大,故D错误;
故选:B。
(1)浸在液体中物体都要受到浮力作用;根据阿基米德原理:物体所受浮力的大小与排开液体的重力相等,求出甲杯中小球受到的浮力;根据漂浮时浮力等于重力可求得甲杯中小球的重力,然后根据阿基米德原理分析乙杯中球受到的浮力。
(2)杯对桌面的压力等于杯、水、小球的总重力,再利用p=分析其对桌面的压强;
(3)根据p=ρgh分析液体对杯底的压强。
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(密度关系)得出两液体的密度关系。
8.【答案】C
【解析】【分析】
物体浸在液体(或气体)中,物体将受到的液体(或气体)对它产生的压力,求出合力,即受到的浮力,从而得出浮力产生的原因是液体(或气体)对物体上下表面的压力差;浮力的方向是竖直向上的.
此题综合考查学生对浮力产生的原因的了解与掌握,属于基础题.
【解答】
当小石块浸没在水中时,由于小石块的上下表面存在压力差即小石块受到水的浮力,所以手受到的绳子的拉力变小了.
故选:C.
9.【答案】C
【解析】【分析】
本题考查了浮力产生的原因,知道浮力的实质就是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差是解答的关键。
浸没在液体中的物体,液体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差就是物体受到的浮力。
【解答】
因为浮力的实质就是浸在液体中的物体受到的向上和向下的压力差,
因此,物体受到浮力:
F浮=F向上-F向下=15N-5N=10N。故ABD错误,C正确。
故选C。
10.【答案】C
【解析】【分析】
此题考查了浮力产生的原因,明确物体上下表面是否产生了压力差是解答此题的关键。
根据浮力产生的原因是液体(或气体)对物体上下表面的压力差;对a、b、c、d逐一分析即可。
【解答】
A.由图可知,水对a物体上下表面产生了的压力差,故a物体一定受浮力的作用,故A不符合题意;
B.b物体上表面没有受到水的压力,但下表面受到水的压力,因此水对b物体上下表面产生了的压力差,故b物体也受浮力的作用,故B不符合题意;
C.c物体上表面受到水的压力,但下表面没有受到水的压力,因此水对c物体上下表面没有产生压力差,故c物体不受浮力的作用,故C符合题意;
D.由图可知,水对d物体上下表面产生了的压力差,故d物体受浮力的作用,故D不符合题意。
故选C。
11.【答案】平衡;大;竖直向上
【解析】【分析】
解答此题的关键是利用压力、压强的公式求浸在液体中的圆柱体受到的液体对它产生的压力,分析所受压力的合力,从而得到浮力产生的原因。
此题综合考查学生对浮力产生的原因,实际主要考查液体产生的压力、压强的理解。
?【解答】
据相同深度液体向各个方向的压强相等的特点可知,圆柱体浸没在液体中时,它的侧面受到的各个方向液体的压力相互平衡,即可以相互抵消掉;
而圆柱体上、下表面所受的压力是不同的,上表面所处的深度为h1,下表面深度为h2。
则上表面受到的压强为p向下=ρ液gh1,受到的压力为F向下=p向下S=ρ液gh1S;
下表面受到的压强为p向上=ρ液gh2,受到的压力为F向上=P向上S=ρ液gh2S。
因为h1<h2。
所以F向上>F向下,
则液体对物体产生的向上的压力和向下的压力不相等,形成压力差就产生了浮力,即:F浮=F向上-F向下,
所以浮力方向是与向上的压力F向上的方向一致,是竖直向上的。
故答案为:平衡;大;竖直向上。
12.【答案】10;20;10
【解析】解:物体上表面受到的压强:
p上=ρ水gh上=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1000Pa,
面积:
S=0.1m×0.1m=10-2m2,
物体上表面受到的压力:
F上=p上S=1000Pa×10-2m2=10N,
物体下表面受到的压强:
p下=ρ水gh下=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1+0.1)m=2000Pa;
物体下表面受到的压力:
F下=p下S=2000Pa×10-2m2=20N
则物体受到的浮力为:F浮=F下-F上=20N-10N=10N.
故答案为:10;20;10.
(1)掌握浮力产生的原因:上下表面所受液体的压力之差;
(2)根据p=ρ液gh求出压强,根据F=pS求出压力,根据F浮=ρ液gV排求出物体受到的浮力大小,比较得出结论.
此题考查了浮力产生的原因,涉及到了压强、浮力公式的应用,是综合性题目.
13.【答案】4 ?竖直向上
【解析】【分析】
弹簧测力计在空气中测量石块的示数可知重力的大小;利用称重法(F浮=G-F)计算浮力;浮力的方向是竖直向上的。
本题综合考查称重法测浮力和浮力的方向,是一道基础题。
【解答】
根据题意可知,石块的重力G=20N;
石块受到竖直向上的浮力、拉力和竖直向下的重力,处于平衡状态,
则F浮=G-F=20N-16N=4?N,
浮力的方向总是竖直向上。
故答案为:4;竖直向上。
14.【答案】1;竖直向上;6.5N
【解析】【分析】
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。
(1)利用二次称重法(F浮=G-F示)求出金属块受到水对它的浮力,方向竖直向上;
(2)浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关。
【解答】
(1)金属块在水中所受的浮力:F浮=G-F示=7.5N-6.5N=1N,方向竖直向上;
(2)浮力的大小与物体浸没在液体中的深度无关,液体的密度和排开液体的体积不变,深度逐渐变大,弹簧测力计示数保持不变仍为6.5N。
故答案为:1;竖直向上;6.5N。
15.【答案】5
【解析】解:F浮=10N,F下表面=15N,
利用公式F浮=F下表面-F上表面得:
F上表面=F下表面-F浮=15N-10N=5N
故答案为:5N。
从浮力产生的原因来考虑,利用公式F浮=F下表面-F上表面变形计算得出。
本题考查了利用浮力产生的原因来计算浮力的大小,并可以利用其公式变形F下表面=F浮+F上表面计算下表面压力的大小。
16.【答案】(1)一;越大;2.2;竖直向上;
(2)丙;有关;
(3)O点;物体排开水的体积
【解析】【分析】
本题考查了学生对称重法求浮力和控制变量法的理解和掌握,以及分析实验数据的能力。
(1)分析图甲、乙、丙,观察变化量和不变量,得出探究的因素;在同种液体中,物体所受浮力与物体排开液体的体积有关,V排越大,浮力越大;根据物体完全浸没时测力计的示数,由F浮=G-F计算出完全浸没时所受的浮力,浮力方向竖直向上;
(2)要得出浮力大小与液体的密度的有关,需使物体排开液体的体积相同,液体的密度不同;
(3)在探究浮力大小是否与物体的密度有关时,需使物体排开液体的体积和液体的密度相同,物体的密度不同。
【解答】
(1)由图甲、乙、丙可知,物体浸在水中的体积不同,所受浮力不同,可知物体所受浮力与物体排开液体的体积有关,可验证猜想一;
且浸在水中的体积越大,测力计的示数越小,即所受的浮力越大,可得在同种液体中,物体排开液体的体积越大,受到的浮力越大;
由图丙知,物体浸没时测力计的示数为1N,可知此时受到的浮力F浮=G-F=2.6N-1N=1.6N,浮力方向竖直向上;
(2)表格中数据及图丙都是完全浸没,物体排开液体的体积相同,液体的密度不同,且测力计的示数不同,可探究物体所受浮力与液体密度的关系,并得出浮力与液体的密度有关;
(3)要探究浮力与物体密度的关系,需使物体排开液体的体积相同,则应将物体A缓慢浸入水中,使水面上升到O点处,读取测力计的示数。
故答案为:(1)一;越大;2.2;竖直向上;
(2)丙;有关;
(3)O点;物体排开水的体积。
17.【答案】解:(1)根据浮力产生的原因:物块上下表面受到的压力差,F向下-F向上=F浮,
物块的体积V物=103cm3=10-3m3,
F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×10-3m3=10N,
(3)m=600g=0.6kg,V=(10cm)3=1000cm3,
物体的密度:
ρ===0.6g/cm3<ρ水,
所以放手后,正方体物体静止时会漂浮在水面上,F浮'=G=5N。
答:(1)正方体物块上下表面受到水的压力差为10N。
(2)放于后,正方体物块静止时受到的浮力为5N。
【解析】(1)根据浮力产生的原因:物块上下表面受到的压力差,再根据F浮=ρgV排即可求得;
(2)根据物块密度和水的大小关系,判断物体最后的状态,得出浮力的大小。
本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理的掌握和运用,难易程度适中,适合学生的训练。关于物体受到的浮力,有两种解法:①利用上下表面受到的水的压力差求解,②利用阿基米德原理求解。计算时要注意单位的统一。
18.【答案】解:
(1)木块受到的浮力:F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N;
(2)由于木块漂浮,根据浮力产生的原因可知,
木块下表面受到的水的压力:F=F浮=1N,
木块的底面积S=(0.05m)2=0.0025m2,
木块下表面受到的水的压强:
p===400Pa;
(3)正方体木块的体积:V木=(0.05m)3=1.25×10-4m3,
因为木块漂浮,
所以G木=F浮=1N,
因为G木=m木g=ρ木V木g,
所以木块的密度:
ρ木===0.8×103kg/m3。
答:(1)木块受到的浮力为1N;(2)木块下表面受到的水的压强为400Pa;
(3)木块的密度为0.8×103kg/m3。
【解析】本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理、压强公式的掌握和运用,虽难度不大,但知识点多、综合性强。
(1)知道溢出水质量,利用重力公式求木块排开水的重力,再根据阿基米德原理求木块受到的浮力;
(2)根据浮力产生的原因(物体上下表面产生的压力差),求出下表面受到的压力,再根据压强公式求木块下表面受到的水的压强;
(3)知道正方体木块的边长求出木块的体积;根据漂浮条件求出木块重,进而求出木块的质量,最后利用密度公式求木块的密度。
19.【答案】解:(1)匀速竖直下降,空气阻力和空气浮力之和与气球的重力平衡,
则气球受到的竖直向上浮力F浮=G-F阻=2000N-200N=1800N;
受力分析示意图:
(2)匀速竖直上升,空气阻力和气球重力之和与空气浮力平衡,则气球重力G'=F浮-F阻=1800N-200N=1600N,
则减少的物体重为:G''=G-G'=2000N-1600N=400N;
受力分析示意图:
答:(1)气球受到的竖直向上浮力为1800N;受力分析如图所示;
(2)若该气球需要竖直向上匀速运动,需要减少400N货物;受力分析如图所示。
【解析】(1)气球匀速竖直下降,符合二力平衡条件,所受合力为0,向上的浮力与空气阻力的和与向下的重力大小相等;
(2)要使气球以同样的速度匀速竖直上升,则向下的重力和空气阻力的和与向上的浮力应相等,空气阻力不变,可计算气球应有的重力G',减少的物体重G''为原重G减去气球应有的重力G'。
此题考查学生对同一直线上的二力合成和二力平衡条件的理解和运用。
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