物理競賽培訓14浮力

1、第十四講 浮力【知識補充】1、浮力的定義：一切浸入液體（氣體）的物體都受到液體（氣體）對它豎直向上的力 叫浮力。2、浮力方向：豎直向上，施力物體：液（氣）體3、浮力產生的原因（實質）：液（氣）體對物體向上的壓力大于向下的壓力，向上、向下的壓力差 即浮力。4、物體的浮沉條件：（1）前提條件：物體浸沒在液體中，且只受浮力和重力。GF浮GF浮（2）請根據示意圖完成下空。GF浮F浮G 下沉 懸浮 上浮 漂浮 F浮 < G F浮 = G F浮 > G F浮 = G 液<物 液 =物 液 >物 液 >物5、阿基米德原理：（1）內容：浸入液體里的物體受到向上的浮力，浮力的大小等

2、于它排開的液體受到的重力。（2）公式表示：F浮 = G排 =液V排g 從公式中可以看出：液體對物體的浮力與液體的密度和物體排開液體的體積有關，而與物體的質量、體積、重力、形狀 、浸沒的深度等均無關。（3）適用條件：液體（或氣體）6、漂浮問題“五規(guī)律”：規(guī)律一：物體漂浮在液體中，所受的浮力等于它受的重力；規(guī)律二：同一物體在不同液體里，所受浮力相同；規(guī)律三：同一物體在不同液體里漂浮，在密度大的液體里浸入的體積小；規(guī)律四：漂浮物體浸入液體的體積是它總體積的幾分之幾，物體密度就是液體密度的幾分之幾；規(guī)律五：將漂浮物體全部浸入液體里，需加的豎直向下的外力等于液體對物體增大的浮力。7、浮力的利用：（1）輪

3、船：工作原理：要使密度大于水的材料制成能夠漂浮在水面上的物體必須把它做成空心的，使它能夠排開更多的水。m液排水量：輪船滿載時排開水的質量。由排水量m 可計算出：排開液體的體積V排= ； 排開液體的重力G排 = m g ；輪船受到的浮力F浮 = m g 輪船和貨物共重G=m g 。（2）潛水艇：工作原理：潛水艇的下潛和上浮是靠改變自身重力來實現(xiàn)的。（3）氣球和飛艇：氣球是利用空氣的浮力升空的。氣球里充的是密度小于空氣的氣體如：氫氣、氦氣或熱空氣。為了能定向航行而不隨風飄蕩，人們把氣球發(fā)展成為飛艇。（4）密度計：原理：利用物體的漂浮條件來進行工作。構造：下面的鋁粒能使密度計直立在液體中?？潭龋嚎潭?/p>

4、線從上到下，對應的液體密度越來越大?！緹嵘碛柧殹坷唬喝鐖D所示容器內放有一長方體木塊M， 上面壓有一鐵塊m，木塊浮出水面的高 度為h1（圖a）；用細繩將該鐵塊系在木 塊的下面，術塊浮出水面的高度為h2(圖b)；將細繩剪斷后（圖c），則木塊浮出水面的高度h3為： 【 】(A) h1 +鐵(h2- h1)/水 (B) h2 +鐵(h2- h1)/水(c) h1 +木(h2- h1)/水 (D) h2 +鐵(h2- h1)/木【解析】設木塊底面積為S，高h，由題述可知鐵塊體積為(h2- h1)S。由圖a，利用平衡條件可得水gS(h-h1)=(m+M)g,，由圖c，利用平衡條件可得水gS(h-h3)=

5、 Mg,，m=鐵(h2- h1)S，聯(lián)立解得：h3= h1 +鐵(h2- h1)/水，選項A正確。例二：在如圖所示的容器中，有由兩個圓柱體組成的T形物體，其上、下底面的半徑分別為a和b，高分別為c和d。容器內液體的密度為，深度為h，T形物體的下底與容器內底緊密結合。則T形物體受到的浮力大小為 【 】 A.F浮=gb2h+a2(h-d) B.F浮=ga2(h-d)C.F浮=g（a2-b2)(h-d) D.以上都不對【解析】按照浮力的定義是下上表面的壓力差這里壓力差只有上面那個物體下方一部分受到水向上的壓力此處水的壓強為g（h-d）面積為（a2-b2)所以向上的壓力就是浮力的大小。故選：C。例三：

6、（多選）如圖，一個豎直放置、開口向下的圓柱形玻璃缸，全部浸沒于水中，缸的上部留有適量的空氣，恰好使玻璃缸處于懸浮狀態(tài)。如果施加外力，改變玻璃缸的深度，然后撤去外力，正確的結論是 【 】A玻璃缸將上、下往復運動，最后回到原來的位置B如果施加的外力使玻璃缸的深度增大，撤去外力后，玻璃缸將下沉到底C. 如果施加的外力使玻璃缸的深度減小，撤去外力后，玻璃缸將上浮，直到液面D如果施加的外力使玻璃缸的深度減小，撤去外力后，玻璃缸將下沉到底【解析】:此題需考慮氣體體積容易被壓縮的性質，液體壓強對玻璃缸里面的氣體有力的作用，不同深度氣體體積不同，物體排開水的體積也就不同，受到的浮力也不同。選：BC。例四：如圖

7、所示，在容器里盛有一部分水銀,在水銀面上浮著一鐵球.若在容器里再輕輕地注入一定量水,則鐵球相對于原來的位置要 【 】A.上升些 B.下降些 C.既不上升,也不下降 D.無法判斷【解析】：阿基米德原理原理同樣可以應用在多種液體的情況。選：A?！就黄朴柧殹恳?、選擇題1.體積為005米的救生圈重100牛頓，體重為400牛頓的人使用這個救生圈，則( ) A人或圈可以部分露出水面。 B人和圈沒入水中后可以懸浮在水中。C.人和圈會沉沒下去 D要做出正確判斷，還需知道人的體積。2.如圖所示，有三只底面積均為S、水面高度相同，但形狀不同的盛水容器a、b、c?，F(xiàn)將三只相同的實心鋁球分別放入容器a、b、c中，鋁球

8、受到的浮力為F。設水對容器底部壓強的增大值分別為P1、P2和P3，則下列說法中正確的是( )AP1=P2=P3=F/S。BP1>F/S，P2=F/S，P3<F/S。CP1=F/S，P2<F/S，P3>F/S。DP1<F/S，P2>F/S，P3<F/S.3.一杯濃桔子汁加入了冰塊后剛好不會溢出。如果冰塊完全熔解，杯中桔汁（ ）A.將會溢出 B.液面將會下降 C.仍然剛好不會溢出4.如圖所示，水面上浮有一大塊0的冰,冰中包有其他的實心物體,當冰全部溶化后,關于液面升降的正確判斷是 ( )A.如果冰中包的是0的冰,水面將上升B.如果冰中包的是鐵塊,水面將下降

9、C.如果冰中包的是密度比水小的木塊,水面將不變D.如果冰中包的是密度比水小的液狀油,且油不溶于水,油面將和原來的水面一樣高5.（2013重慶）如圖所示，三個相同的容器內水面高度相同，甲容器內只有水，乙容器內有木塊漂浮在水面上，丙容器中懸浮著一個小球，則下列四種說法正確的是（）A三個容器對水平桌面的壓力相等 B三個容器中，丙容器對水平桌面的壓力最大 C如果向乙容器中加人鹽水，木塊受到的浮力變大 D如果向丙容器中加人酒精，小球受到的浮力不變6.（2013鎮(zhèn)江）如圖1所示，邊長為10cm的立方體木塊A通過細線與圓柱形容器底部相連，容器中液面與A上表面齊平從打開容器底部的抽液機勻速向外排液開始計時，細

10、線中拉力F隨時間t的變化圖象如圖2所示木塊密度=0.5×103kg/m3，容器的底面積為200cm2，g=10N/kg下列說法正確的是（）A隨著液體的排出，木塊受到的浮力不斷減小 B容器中的液體是酒精 C抽液機每秒鐘排出液體的質量是10g D第30s時，木塊露出液面的高度是2cm7.如圖，把三個完全相同的實心鋁球分別投入三個盛有水、鹽水、水銀的容器內，則平衡后所受浮力最大的鋁球應該是 ( )A.在水中的鋁球 B.在鹽水中的鋁球 C.在水銀中的鋁球 D.三個鋁球的浮力一樣大8.氫氣球上升的過程中將出現(xiàn)的現(xiàn)象是( )A上升到最大高度后由于受到的浮力等于重力，會長期懸浮在空中 B. 由于受

11、到的浮力大于重力，氣球一直上升C因為高空溫度很低，球內氣體遇冷收縮，氣球體積越來越小D因為上升過程中球內壓強大于球外壓強。氣球不斷膨脹，到一定高 度后氣球破裂9.如圖，兩只完全相同的盛水容器放在磅秤上，用細線懸掛質量相同的實心鉛球和鋁球，全部沒入水中，此時容器中水面高度相同，設繩子的拉力分別為T1和T2，磅秤的示數(shù)分別為F1和F2，則（ ）AF1=F2，T1=T2 BF1F2，T1T2 CF1=F2，T1T2 DF1F2，T1T2 10.如圖所示，在盛有某液體的圓柱形容器內放有一木塊A，在木塊的下方用輕質細線懸掛一體積與之相同的金屬塊B，金屬塊B浸沒在液體內，而木塊漂浮在液面上，液面正好與容器

12、口相齊。某瞬間細線突然斷開，待穩(wěn)定后液面下降了h1；然后取出金屬塊B，液面又下降了h2；最后取出木塊A，液面又下降了h3。由此可判斷A與B的密度比為( )Ah3:(h1+h2) Bh1:(h2+h3) C(h2h1):h3 D(h2h3):h1二、填空題 11.如圖所示，木塊的體積為20厘米3，在木塊下吊質量為_克的鐵砝碼，恰好使木塊全部浸入水中（鐵=7.8×103千克/米3、木=0.6×103千克/米3）。12.（2013興義市模擬）輪船滿載時，船和貨物總重9.8×104 N，則船在海洋航行所受浮力是 N同一艘輪船從河里駛進海洋，受到的浮力 （填“不變”“變大”

13、或“變小”）13.（2013西城區(qū)模擬）把金屬塊用細線掛在已調好的彈簧測力計下將金屬塊浸沒水中時，彈簧測力計的示數(shù)為3.6N；將金屬塊浸沒在密度為0.8g/cm3的煤油中時，彈簧測力計的示數(shù)為4N則金屬塊的密度為 g/cm314.（2013宜昌）人的密度跟水差不多，約為1×103kg/m3已知一成年男子的質是為70kg，該男子的體積約為 m3，當該男子漂浮在海面時，受到海水的浮力為 N（g=10N/kg，海水=1.03×103kg/m3）15.如圖所示，粗細均勻的蠟燭長L0，它底部粘有一質量為m的小鐵塊現(xiàn)將它直立于水中，它的上端距水面h如果將蠟燭點燃，假定蠟燭燃燒時油不流下

14、來，且每分鐘燒去蠟燭的長為L，則從點燃蠟燭時開始計時，經 時間蠟燭熄滅（設蠟燭的密度為，水的密度為1，鐵的密度為2）16.如圖所示，一根細繩懸掛一個半徑為r米、質量為m千克的半球，半球的底面與容器底部緊密接觸，此容器內液體的密度為千克米，高度為H米，大氣壓強為p帕，已知球體的體積公式是V4r3/3，球面積公式是S球4r2，圓面積公式是S圓r2則液體對半球的壓力為_ _若要把半球從水中拉起，則至少要用_ _的豎直向上的拉力17.一杯中裝有冰水混合物，冰完全溶解后，杯中水面高度將_ _；碗中水面木板上放一石塊，石塊掉入水中被水淹沒，水面高度將_ _。18.北京觀象臺每天四次放出氣象探空氣球。氣球所

15、載儀器及球皮的總質量為27千克，球內所充氣體為氫氣，已知氫氣球的密度為009千克米3，空氣的密度為1.29千克米3。為使這樣的氣球升空，球內所充氫氣的體積至少應為 _ 米3。19.如圖所示，天平平衡后將天平制動，再把一實心物體A放入左盤盛滿水的溢杯中（溢出的水將落在盤外的杯中），待物塊在水中穩(wěn)定后，再松開制動觀察天平，若物塊A的密度大于水的密度，則天平將會_，若物塊A的密度小于水的密度，則天平將會_。20.某地質勘探隊將設備裝在木筏上渡河，若不載貨物，人和木筏共重為G，木筏露出水面的體積是木筏總體積的1/3，則此木筏的載貨重至多為_ _。21.有一空心球，將它放入水中靜止時，露出水面的部分占整

16、個球體體積的1/3；若把球的空心部分充滿水，則它可懸浮于水中的任一位置此球空心部分的體積與整個球體體積之比是 _ 22.甲、乙兩種物質的質量與體積的關系圖象如圖所示。若甲為固體，乙為液體。當物塊甲放入乙中時，甲浮在液面上：當物塊甲上放置一物體A時，物塊甲恰好被液體全部浸沒。設物塊甲、A的質量分別為m1和m2，試寫出符合以上情況的m1、m2的三組可能值。第一組：m1=15克，m2=_克：第二組：m1=_克，m2=12.5克；第三組：m1=_克，m2=_克。23.如圖所示，有一密度為=1.2×103kg/m3的完全均勻的立方體塊，懸浮在兩種不相混合的液體的分界面上，它在上層液體中的體積是

17、Vl，在下層液體中的體積是V2，已知Vl:V2=2:3，上層液體的密度1=0.75×103kg/m3，則下層液體的密度2=_kg/m3。24.一個實心小球先后放入盛有足夠多的水和足夠多的酒精的兩個容器中，小球受到的浮力分別是0.9牛和0.8牛，酒精的密度為0.8×103千克/米3，則小球在水和酒精中的浮沉情況分別為_小球的密度為_。25.如圖所示，木塊漂浮在水面上時，量筒內水面對應的刻度是V1；當木塊上放一個小金屬塊時，水面對應的刻度是V2；若將小金屬塊取下慢慢地沉在筒底時，水面對應的刻度是V3。則V1、V2、V3若按照由大到小排列的順序是_，若水的密度是水，則該金屬塊的密

18、度為_。三、分析與計算題 26.如圖所示，密度為1、半徑為r的半球體，放在盛有密度為2的液體的容器的底部，它與容器底部緊密接觸(即半球體的平面與容器底面之間無液體)。此時液面高度為H，問半球體對容器底部的壓力是多大？大氣壓強為p0。(球的體積公式為)27.如圖所示，一木塊浮在水面上，若將一塊質量m為6.8kg的鐵塊加在這一木塊上，剛好使木塊浸沒；現(xiàn)若將一塊質量m'未知的鐵塊用細線與木塊捆在一起時，木塊和鐵塊也剛好浸沒，求鐵塊的質量m'。28.一物體放入水中，靜止時有的體積浸沒在水中；將該物體放入某液體中，靜止時有的體積落出液面，則物體和液體的密度分別是多少？29.一木塊浮在水面上，露出水面的體積為24cm3，把露出水面的部分截去，原水下部分又有18cm3的體積露出水面，這塊木塊原來的體積是多大？密度是多少？30.常用浮筒打撈海底沉船。充滿海水的浮筒靠自重下沉，向浮筒內充氣，將筒內海水排出，浮筒即產生上舉力。浮筒為用鋼制成的空心圓柱體，若底面外半徑r=5m，外高L=12m，其質量為2×105，當浮筒沉入60m深處時，充氣的壓強至少應為多少個標準大氣壓時才能把筒內的海水排出？它能產生多大的上舉力？（略去充入氣體的質量。海水的密度=1.