考点一:浮力大小的比较
1.如图所示,体积相同的甲、乙、丙、丁四个小球放在水中静止,其中受到浮力的小球有( )
A.只有甲球 B.只有甲、乙、丙球
C.甲、乙、丙、丁四个球都受浮力 D.条件不足,无法判断
2.小杰同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A.浮力不变,压强不变 C.浮力变大,压强变小
B.浮力变小,压强变小 D.浮力变大,压强变大
3.如图,水平桌面上放有一个装水的容器,一个木块漂浮在水面上,用一个力F将木块匀速压入水中直至刚好浸没,下列说法正确的是( )
A.木块压入水中过程所受浮力逐渐变大 B.木块压入水中过程压力F逐渐变大 C.容器底受到水的压强保持不变
D.木块漂浮时容器对桌面的压强小于木块刚好浸没时容器对桌面的压强
4.如图a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球放入水
中静止不动时,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中正确的是( )
A.它们在水中的体积关系是:Va<Vb=Vc B.它们的重力关系是Ga=Gb>Gc C.它们的密度关系是:ρa<ρb<ρc D.它们所受的浮力关系是:Fa=Fb=Fc 考点二:浮力及其影响因素
1.如图所示,把一只乒乓球放在瓶内(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,但乒乓球并不上浮。对乒乓球球受力分析正确的是( )
A.重力、浮力、压力 C.重力、支持力、浮力
B.浮力、压力、支持力 D.重力、压力、支持力
2.如图所示,悬吊的实心金属球缓慢浸没于盛满水的大烧杯水中,沉到底部,则从大烧杯溢出流入小烧杯中的水和此金属球的关系是( )
A.两者体积和质量都不相等
B.两者体积相等,小烧杯中水的质量较大 C.两者体积相等,小烧杯中水的质量较小 D.两者质量相等,小烧杯中的水体积较大
3.图中的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体密度有关”的操作是( )
A.①②③ B.①②④ C.②③④ D.①③④
4.在研究浮力的大小时,小明将浮于水面的盆子向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多(如图).针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题。你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.物体所受浮力大小与哪些因素有关
B.物体所受浮力大小与排开水的多少有什么关系 C.物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系
D.物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积多少有什么关系
5.如图所示,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,取g=10N/Kg.根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34N B.该金属块的密度是2.7×103kg/m3
C.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大
6.小王为了探究物体在水中不同深度受浮力的变化情况,如图1所示,将一挂在弹簧测力计
下的圆柱体金属块缓缓浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表:
(1)分析表中实验数据,可以得出物体重 N,第4次实验时,物体受到的浮力 N;
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明 ; (3)分析表中第6列到第7列数据,说明 ;
(4)下列图2所示能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下面到水面距离h关系的图象是 。
7.一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 。若用手堵住瓶口(图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为 。
8.小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的问题所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。
(1)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关。
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用 图的装置来进行操作。
(3)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是 N,圆柱体的体积是 m3。 (4)用图示实验数据测出盐水的密度是 kg/m3。 考点三:浮沉条件及其应用
1.如图所示,将边长为10cm的正方体木块放入装有水的烧杯中,木块静止时,上表面距离水面4cm,g取10N/kg,则( )
A.木块受到的浮力是4N
B.使木块浸没时需要向下的4N的压力 C.木块的密度是0.4g/cm3
D.木块底部受到水向上的压强为103Pa
2.有一个实心球形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为12N;当把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N.把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力是( ) A.5N
B.10N
C.12N
D.14N
3.下列飞行的物体,其飞行原理与浮力无关的是( )
4.小明探究“怎样使物体上浮或下沉”,用手将质量为120g,体积为1.8×10﹣4m3的苹果浸没水中时,苹果受到的浮力为 N.松手后苹果将 (上浮/下沉/悬浮),最后静止时,苹果受到的浮力是 N.(g取10N/kg)
5.把橡皮泥投入水中会下沉,把它捏成盆的形状就能浮在水面,并能装载一些小“货物”,这是采用了 的方法增大了可以利用的 。 考点四:浮力的计算
1.10牛的水能产生的浮力( ) A.总是小于10牛 C.等于0牛
B.等于10牛 D.可以大于10牛
2.一圆柱形桥墩的体积是20立方米,浸入水中的体积是总体积的3/5,则桥墩受到水的浮力为 牛。
3.如图所示,烧杯里面装有一定量分水(图甲),用弹簧测力计吊着未知物体,先将物体浸没在水中(图乙),水位升高到B处,示数是18N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处,示数是23N(不计物体带出的水).则物体浸没时受到的浮力是 N,物体的密度是 kg/m3。
4.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)木块的密度;
(3)木块下底面受到水的压强。
5.中国首艘国产航母001A于2017年4月26日正式下水(如图)。下水方式采用了漂浮式下水,这也是现代航母建造中普遍使用的下水方式。漂浮式下水是打开闸门让海水注入船坞(停泊、修理或制造船只的地方),船依靠浮力浮起后驶离船坞。(g取10N/kg,海水密度取1.0×103kg/m3)问:
(1)航母001A设计满载排水量约7万吨,那么它满载时受到的浮力是多少? (2)水面下4m处海水产生的压强是多少?
(3)一位质量为60kg的歼15舰载机飞行员来到航母的水平甲板上,若双脚与甲板的接触面积是0.04m2,则他双脚站立时对甲板的压强是多少?
6.如图1所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.2N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮﹣h的图象(如图2所示),g取10N/kg.求: (1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数; (3)圆柱体的密度。
7.阿基米德原理:浸在液体中的物体所受到的浮力,大小等于物体排开液体所受到的重力。即F浮=G排=ρ液gV排..浮力产生的原因是液体对物体上下表面产生的压力差。即F浮=F2﹣F1。
如图所示,在研究浮力是如何产生的问题时,设想有一个底面积为S,高为h的长方体物块浸没在水中,由于水对长方体上表面的压力F1和下表面的压力F2不同,从而产生了对物块的浮力。请利用浮力产生的原因推导出:F浮=ρ液gV排。
8.在验证阿基米德原理的实验中,测量情况如图所示(弹簧测力计分度值为0.2N).请完成实验报告。
实验结论: 。
备战2020中考物理考点专项训练——专题十四:浮力参考答案
考点一:浮力大小的比较
1.如图所示,体积相同的甲、乙、丙、丁四个小球放在水中静止,其中受到浮力的小球有( )
A.只有甲球 B.只有甲、乙、丙球
C.甲、乙、丙、丁四个球都受浮力 D.条件不足,无法判断 【答案】C
【解析】根据图示可知,甲漂浮在水面上,受到竖直向上的压力,即为浮力;乙、丙、丁三个小球浸没在水中,既受到向上的压力,又受到向下的压力,并且向上的压力大于向下的压力,压力差等于小球受到的浮力,故四个小球均受到浮力的作用。 故选:C。
2.小杰同学在成都游玩“海底世界”时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图所示,对气泡上升过程中受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A.浮力不变,压强不变 C.浮力变大,压强变小 【答案】C
【解析】因为气泡上升时,深度h变小,
B.浮力变小,压强变小 D.浮力变大,压强变大
所以,由p=ρgh可知气泡受到水的压强变小,故气泡的体积变大。 又因为一定质量的气体,体积变大,压强变小, 所以,气泡内的压强p变小;
因为气泡的体积变大,排开水的体积变大,
所以,由F浮=ρ水V排g可知气泡受到水的浮力变大。 故选:C。
3.如图,水平桌面上放有一个装水的容器,一个木块漂浮在水面上,用一个力F将木块匀速压入水中直至刚好浸没,下列说法正确的是( )
A.木块压入水中过程所受浮力逐渐变大 B.木块压入水中过程压力F逐渐变大 C.容器底受到水的压强保持不变
D.木块漂浮时容器对桌面的压强小于木块刚好浸没时容器对桌面的压强 【答案】ABD
【解析】A、木块压入水中过程,排开水的体积变大,根据阿基米德原理可知所受浮力逐渐变大,故A正确;
B、木块压入水中的压力F=F浮﹣G,由于重力不变,浮力变大,则压力逐渐变大,故B正确;
C、由于排开水的体积变大,水没有溢出,液面上升,根据p=ρgh可知容器底受到水的压强变大,故C错误;
D、施加压力后排开的水没有溢出,即木块刚好浸没时容器对桌面的压力变大,容器的底面积不变,因此容器对水平桌面的压强变大,故D正确。 故选:ABD。
4.如图a、b、c三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;将三个小球放入水中静止不动时,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底。则下列判断中正确的是( )
A.它们在水中的体积关系是:Va<Vb=Vc B.它们的重力关系是Ga=Gb>Gc
C.它们的密度关系是:ρa<ρb<ρc D.它们所受的浮力关系是:Fa=Fb=Fc 【答案】CD
【解析】A、由图可知,a漂浮,b悬浮,则V排a<Va,V排b=Vb, 当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮, Fa=Ga,Fb=Gb;
a与b质量相等,则物体的重力相等, 所以浮力Fa=Fb, F浮=ρgV排, 所以V排a=V排b, 由题干可知:Vb=Vc,
V排a=V排b=V排c,故A错误; B、b悬浮,c沉入底部, 所以Fb=Gb,Fc<Gc; b与c体积相同,
根据F浮=ρgV排可知:Fb=Fc,Gb<Gc;则Ga=Gb<Gc,故B错误;
C、当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,根据a漂浮、b悬浮、c沉入底部可知:ρ
a
<ρb<ρc,故C正确;
D、由上分析可知:浮力Fa=Fb=Fc,故D正确。 故选:CD。
考点二:浮力及其影响因素
1.如图所示,把一只乒乓球放在瓶内(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,但乒乓球并不上浮。对乒乓球球受力分析正确的是( )
A.重力、浮力、压力 C.重力、支持力、浮力 【答案】D
B.浮力、压力、支持力 D.重力、压力、支持力
【解析】图中,水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,即乒乓球下部没有水,它的底部不受水的向上的压力,也就没有压力差,所以,乒乓球不受浮力。 受到水的压力和瓶子的支持力和自身的重力。 故选:D。
2.如图所示,悬吊的实心金属球缓慢浸没于盛满水的大烧杯水中,沉到底部,则从大烧杯溢出流入小烧杯中的水和此金属球的关系是( )
A.两者体积和质量都不相等
B.两者体积相等,小烧杯中水的质量较大 C.两者体积相等,小烧杯中水的质量较小 D.两者质量相等,小烧杯中的水体积较大 【答案】C
【解析】由题知,金属球被悬吊着,缓慢浸没于盛满水的大烧杯中, V排=V球,F浮<G球, 由阿基米德原理可知: F浮=G排, 所以,G排<G球, 即:m排<m球 故选:C。
3.图中的实验操作中,可探究“浮力的大小与液体密度有关”的操作是( )
A.①②③ 【答案】D
B.①②④ C.②③④ D.①③④
【解析】③④物体都是完全浸没,排开液体的体积相同,液体的密度不同,所以由①③④可探究浮力大小与液体密度有关。ABC错误,D正确。 故选:D。
4.在研究浮力的大小时,小明将浮于水面的盆子向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多(如图).针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题。你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是( )
A.物体所受浮力大小与哪些因素有关
B.物体所受浮力大小与排开水的多少有什么关系 C.物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系
D.物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积多少有什么关系 【答案】C
【解析】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,盆子排开水的体积增大,盆子受到的浮力增大,此实验最有探究价值且易于探究的科学问题是物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系;故ABD错误,C正确。 故选:C。
5.如图所示,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,取g=10N/Kg.根据图象信息,下列判断正确的是( )
A.该金属块重力的大小为34N B.该金属块的密度是2.7×103kg/m3
C.浸没在水中的金属块受到的浮力大小是20N
D.在t1至t2时间段金属块在水中受到的浮力逐渐增大 【答案】BC
【解析】(1)当金属块完全露出液面,没有浸入水中时,金属块不受浮力,此时拉力等于重力,即为图中的CD段,
从图可知,该金属块重力为:G=F拉=54N,故A说法错误,不符合题意。 (2)当金属块未露出液面时,即为图中的AB段,
从图可知,此时绳子的拉力为34N,则金属块受到的浮力大小为: F浮=G﹣F拉=54N﹣34N=20N.故C说法正确,符合题意。 ∵F浮=ρ水v排g,
∴金属块排开水的体积(金属块的体积): V金=V排=∵G=mg,
∴金属块的质量为:m==
=5.4kg,
=2.7×103kg/m3.故B说法正确,符合题意。
=
=0.002m3,
金属块的密度为:ρ金==
(3)从图可知,绳子的拉力在t1至t2时间段内逐渐的变大,则由公式F浮=G﹣F拉可知, 金属块的重力不变,而拉力逐渐的变大,所以浮力逐渐变小。故D说法错误,不符合题意。 故选:BC。
6.小王为了探究物体在水中不同深度受浮力的变化情况,如图1所示,将一挂在弹簧测力计下的圆柱体金属块缓缓浸入水中(水足够深),在圆柱体接触容器底之前,分别记下圆柱体
下表面所处的不同深度h和弹簧测力计相应的示数F,实验数据如下表:
(1)分析表中实验数据,可以得出物体重 N,第4次实验时,物体受到的浮力 N;
(2)分析表中第1列到第5列数据,说明 ; (3)分析表中第6列到第7列数据,说明 ;
(4)下列图2所示能正确反映弹簧测力计示数F和圆柱体下面到水面距离h关系的图象是 。
【答案】(1)6.75,1.5;
(2)在物体没有浸没液体之前,物体受到浮力的大小随排开液体体积的增大而增大; (3)物体浸没在同种液体里,所受浮力的大小与浸没的深度无关; (4)B。
【解析】(1)读表格可知,h为0时,物体的重力G=6.75N,第4次实验时,物体所受浮力F浮=G﹣F拉=6.75N﹣5.25N=1.5N;
(2)分析表中第1﹣5列数据,观察h和F的变化趋势可得,在物体浸没液体前,物体受到浮力的大小随排开液体体积的增大而增大;
(3)第6、7列数据中h增大,但F不再改变,说明物体已完全浸没,因此可得:物体浸没在同种液体里,所受浮力的大小与浸没的深度无关;
(4)通过分析表格中的数据可知,F随h的变化趋势是,先变小再不变,因此,只有选项B符合题意。
故答案为:(1)6.75,1.5;
(2)在物体没有浸没液体之前,物体受到浮力的大小随排开液体体积的增大而增大;
(3)物体浸没在同种液体里,所受浮力的大小与浸没的深度无关; (4)B。
7.一位物理实验小组的同学利用一只可乐瓶与一只乒乓球做“研究浮力产生原因”的实验,如图所示,将一只塑料可乐瓶剪去底部,把一只乒乓球放在瓶内,从上面倒入水,观察到有少量水从乒乓球与瓶颈缝隙中流出(图甲),但乒乓球并不上浮,这是因为 。若用手堵住瓶口(图乙),可观察到乒乓球浮起,这是因为 。
【答案】乒乓球不受浮力,它的底部不受水的向上的压力;乒乓球受到浮力的作用,浮力大于乒乓球的重力。
【解析】甲图中,乒乓球下部没有水,它的底部不受水的向上的压力,浮力是由于浸没在液体中的物体上下表面受到液体的压力差,所以,乒乓球不受浮力。
乙图中,用手堵住瓶口,他的下部也受到向上的压力,浮力是由于浸没在液体中的物体上下表面受到液体的压力差,此时浮力大于乒乓球的重力,所以,乒乓球受到浮力而上浮。 故答案为:乒乓球不受浮力,它的底部不受水的向上的压力;乒乓球受到浮力的作用,浮力大于乒乓球的重力。
8.小明用弹簧测力计、圆柱体、两个相同的圆柱形容器,分别装有一定量的水和盐水,对浸在液体中的问题所受的浮力进行了探究,其装置和弹簧测力计示数如图所示。
(1)分析图甲、乙、丙,说明浮力的大小与 有关。
(2)为了探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系,可选用 图的装置来进行操作。
(3)圆柱体浸没在水中时受到的浮力是 N,圆柱体的体积是 m3。 (4)用图示实验数据测出盐水的密度是 kg/m3。
【答案】(1)物体排开液体的体积;(2)丙、丁;(3)4;4×10﹣4;(4)1.1×103。 【解析】(1)由图甲、乙、丙所示实验可知,物体排开液体的密度相同而排开液体的体积不同,物体受到的浮力不同,由此可知,浮力大小与物体排开液体的体积有关。
(2)探究浮力与物体浸入液体深度的关系,应控制液体密度与物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同,由图示实验可知,图丙、丁所示实验中物体排开液体的密度、物体排开液体的体积相同而物体浸没在液体中的深度不同,可以选用图丙、丁所示实验探究浮力大小与物体浸没在液体中的深度有无关系。
(3)由图甲、丙所示实验可知,圆柱体浸没在水中时受到的浮力: F浮=G﹣F=5N﹣1N=4N; 由F浮=ρ水gV排得圆柱体的体积: V=V排=
=
=4×10﹣4m3;
(4)由图甲、戊所示实验可知,圆柱体浸没在盐水中所受浮力: F浮盐水=G﹣F′=5N﹣0.6N=4.4N, 浮力F浮盐水=ρ盐水gV排,盐水的密度: ρ盐水=
=
=1.1×103kg/m3。
故答案为:(1)物体排开液体的体积;(2)丙、丁;(3)4;4×10﹣4;(4)1.1×103。 考点三:浮沉条件及其应用
1.如图所示,将边长为10cm的正方体木块放入装有水的烧杯中,木块静止时,上表面距离水面4cm,g取10N/kg,则( )
A.木块受到的浮力是4N
B.使木块浸没时需要向下的4N的压力 C.木块的密度是0.4g/cm3
D.木块底部受到水向上的压强为103Pa 【答案】B 【解析】
A、木块排开水的体积(即浸入水中的体积)为:V排=10cm×10cm×(10cm﹣4cm)=600cm3=6×10﹣4m3,
木块受到的浮力为F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×6×10﹣4m3=6N.故A错误; B、使木块完全浸没还需要的力: F=
=ρ水g
=1.0×103kg/m3×10N/kg×(0.1×0.1×0.04)m3=4N.故B正确;
C、根据浮沉条件得,G物=F浮=6N, 由G=mg和ρ=得:ρ木=误;
D、木块底部受到水向上的压强:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.06m=600Pa.故D错误。 故选:B。
2.有一个实心球形物体,用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为12N;当把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N.把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体受到的浮力是( ) A.5N 【答案】C 【解析】
用弹簧测力计在空气中称重时,测力计的示数为12N,则物体的重力:G=F示1=12N; 把物体一半体积浸入水中时,测力计的示数为5N, 此时物体受到的浮力:F浮=G﹣F示2=12N﹣5N=7N;
由F液=ρ水gV排可知,物体全部浸没在水中时受到的浮力:F浮′=2F浮=2×7N=14N, 因为F浮′>G,
所以,把物体从弹簧测力计上取下投入水中静止时,物体漂浮, 此时物体受到的浮力:F浮″=G=12N。 故选:C。
B.10N
C.12N
D.14N
=
=0.6×103kg/m3=0.6g/cm3;故C错
3.下列飞行的物体,其飞行原理与浮力无关的是( )
【答案】C 【解析】
A、热气球中热空气的密度小于空气的密度,使气球受到的浮力大于气球的重力,因而能升空,其飞行原理与浮力有关,故A不符合题意。
B、飞艇工作时,需要向飞艇内充入比空气密度小的气体,其飞行原理与浮力有关,故B不符合题意。
C、火箭升空靠气体的反冲作用而获得动力(即力的作用是相互的),其飞行原理与浮力无关,故C符合题意。
D、孔明灯灯罩内的气体被加热,体积膨胀、密度减小,小于灯罩外空气的密度,使孔明灯受到空气的浮力大于孔明灯的自重,孔明灯上升,其飞行原理与浮力有关,故D不符合题意。 故选:C。
4.小明探究“怎样使物体上浮或下沉”,用手将质量为120g,体积为1.8×10﹣4m3的苹果浸没水中时,苹果受到的浮力为 N.松手后苹果将 (上浮/下沉/悬浮),最后静止时,苹果受到的浮力是 N.(g取10N/kg) 【答案】1.8;上浮;1.2。 【解析】苹果浸没时受到的浮力:
F浮=ρ水gV=1.0×103kg/m3×10N/kg×1.8×10﹣4m3=1.8N, 苹果的重力:
G=mg=120×10﹣3kg×10N/kg=1.2N, 因F浮>G,
所以,松手后苹果将上浮,静止时将漂浮, 此时受到的浮力: F浮′=G=1.2N。
故答案为:1.8;上浮;1.2。
5.把橡皮泥投入水中会下沉,把它捏成盆的形状就能浮在水面,并能装载一些小“货物”,这是采用了 的方法增大了可以利用的 。 【答案】空心;浮力。
【解析】橡皮泥捏成船状放入水中时,并能装载一些小“货物”,排开水的体积变大,由F
浮
=ρ水gv排知道,橡皮泥受到的浮力变大;
故答案为:空心;浮力。 考点四:浮力的计算
1.10牛的水能产生的浮力( ) A.总是小于10牛 C.等于0牛 【答案】D
【解析】浸在液体的物体所受的浮力,大小等于它排开液体受到的重力,这就是著名的阿基米德原理。 公式:F浮=G排, ∵G=mg=ρvg, ∴F浮=G排=ρ液V液g,
说明物体受到液体浮力大小与液体的密度和排开液体的体积有关,与液体的多少无关。 所以如图所示:
B.等于10牛 D.可以大于10牛
10N的水可以将物体包围,则可以产生大于10N的浮力,即水产生的浮力与水的重力无关, 由此可知A、B、C选项错误,D选项正确。 故选:D。
2.一圆柱形桥墩的体积是20立方米,浸入水中的体积是总体积的3/5,则桥墩受到水的浮力为 牛。 【答案】0
【解析】桥墩下部埋入泥中很深,下部没有水,所以桥墩的下表面不受水的压力,桥墩受到
的浮力为0。 故答案为:0。
3.如图所示,烧杯里面装有一定量分水(图甲),用弹簧测力计吊着未知物体,先将物体浸没在水中(图乙),水位升高到B处,示数是18N;再将物体缓慢提出,使水位下降到AB的中点C处,示数是23N(不计物体带出的水).则物体浸没时受到的浮力是 N,物体的密度是 kg/m3。
【答案】10;2.8×103。 【解析】
设物体重为G,将物体浸没在水中(图乙),水位升高到B处,F示=G﹣F浮=18N﹣﹣﹣﹣﹣﹣①
将物体缓慢提出,当水位下降到AB的中点C时,排开水的体积减半,浮力减半, 此时F示′=G﹣F浮=23N﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣② ②﹣①得: F浮=23N﹣18N=5N, 则物体浸没在水中时,受到的浮力F浮=10N; 由F浮=ρ水V排g可得,物体的体积: V=V排=
=
=1×10﹣3m3;
将F浮=10N代入①式可得:G=28N, 物体的质量: m==物体的密度:
=2.8kg,
ρ===2.8×103kg/m3。
故答案为:10;2.8×103。
4.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)木块的密度;
(3)木块下底面受到水的压强。
解:(1)木块受到的浮力:F浮=G排=m排g=0.1kg×10N/kg=1N; (2)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;
(3)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。
答:(1)木块受到的浮力为1N; (2)木块的密度为0.8×103kg/m3; (3)木块下表面受到的水的压强为400Pa。
5.中国首艘国产航母001A于2017年4月26日正式下水(如图)。下水方式采用了漂浮式下水,这也是现代航母建造中普遍使用的下水方式。漂浮式下水是打开闸门让海水注入船坞(停泊、修理或制造船只的地方),船依靠浮力浮起后驶离船坞。(g取10N/kg,海水密
度取1.0×103kg/m3)问:
(1)航母001A设计满载排水量约7万吨,那么它满载时受到的浮力是多少? (2)水面下4m处海水产生的压强是多少?
(3)一位质量为60kg的歼15舰载机飞行员来到航母的水平甲板上,若双脚与甲板的接触面积是0.04m2,则他双脚站立时对甲板的压强是多少?
解:(1)满载时排水量:m排=70000t=7×107kg,
航母满载时受到的浮力:F浮=G排=m排g=7×107kg×10N/kg=7×108N; (2)水面下4m处海水产生的压强:
p=ρ海水gh=1.0×103kg/kg×10N/kg×4m=4×104pa。
(3)在水平甲板上,对地面的压力:F=G=mg=60kg×10N/kg=600N, 站立时着地面积:S=0.04m2, 双脚站立时对甲板的压强: p==
=1.5×104Pa;
答:(1)航母001A设计满载排水量约7万吨,那么它满载时受到的浮力是7×108N; (2)水面下4m处海水产生的压强是4×104pa。 (3)他双脚站立时对甲板的压强是1.5×104Pa。
6.如图1所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.2N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮﹣h的图象(如图2所示),g取10N/kg.求: (1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数; (3)圆柱体的密度。
解:(1)圆柱体的质量m===0.32kg,
(2)由图2可知圆柱体浸入水中的深度h=10cm处时的浮力F浮=0.6N, 则静止时弹簧测力计的示数F拉=G﹣F浮=3.2N﹣0.6N=2.6N; (3)由图2可知,圆柱体全浸入时圆柱体受到的浮力:由F浮=ρ水gV排=ρ水gV,可得 圆柱体的体积: V=
=
=1.2×10﹣4m3,
=1.2N,
ρ物==≈2.67×103kg/m3。
答:(1)圆柱体的质量为0.32kg;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数为2.6N; (3)圆柱体的密度为2.67×103kg/m3。
7.阿基米德原理:浸在液体中的物体所受到的浮力,大小等于物体排开液体所受到的重力。即F浮=G排=ρ液gV排..浮力产生的原因是液体对物体上下表面产生的压力差。即F浮=F2﹣F1。
如图所示,在研究浮力是如何产生的问题时,设想有一个底面积为S,高为h的长方体物块浸没在水中,由于水对长方体上表面的压力F1和下表面的压力F2不同,从而产生了对物块的浮力。请利用浮力产生的原因推导出:F浮=ρ液gV排。
【答案】由题目图可知:上表面所处的深度为h1,则上表面受到的压强为p1=ρ液gh1,受到的压力为F1=p1S=ρ液gh1S;
下表面所处的深度h2,则下表面受到的液体压强为p2=ρ液gh2,受到的压力为F2=p2S=ρ液gh2S;
因此,液体对长方体物块产生一个向上的压力和向下的压力不相等, 浮力产生的原因是液体对物体上下表面产生的压力差,即Fgh1S=ρ液ghS=ρ液gV排。
8.在验证阿基米德原理的实验中,测量情况如图所示(弹簧测力计分度值为0.2N).请完成实验报告。
浮
=△F=F2﹣F1=ρ液gh2S﹣ρ液
实验结论: 。
【答案】数据见表格;浸在水中的物体受到水的浮力等于物体排开的水受到的重力。
【解析】由图知,水袋重: G=1N,
水袋浸没水中时弹簧测力计的示数: F′=0, 水袋受到的浮力:
F浮=G﹣F′=1N﹣0=1N,﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣﹣① 水袋排开水的体积:
v排=200mL﹣100mL=100mL=100cm3=100×10﹣6m3, 水袋排开的水重:
G排=ρ水v排g=1×103kg/m3×100×10﹣6m3×10N/kg=1N,﹣﹣﹣﹣﹣② 由①②可得: F浮=G排,
由此得出结论:浸在水中的物体受到水的浮力等于物体排开的水受到的重力。
故答案为,数据见表格;浸在水中的物体受到水的浮力等于物体排开的水受到的重力。
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