【中考物理】初級(jí)中學(xué)物理浮力典型例題解析

#/5初中物理浮力典型例題解析例1下列說法中正確的是（ ）A.物體浸沒在水中越深，受的浮力越大 B.密度較大的物體在水中受的浮力大C重的物體受的浮力小 D.同體積的鐵塊和木塊浸沒在水中受的浮力一樣大精析阿基米德原理的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：分浮=液gV排，公式表明了物體受到的浮力大小只跟液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān)．根據(jù)公式分析題目敘述的內(nèi)容，問題就可以迎刃而解了．．．．．解A選項(xiàng)：物體浸沒在水中，無論深度如何，V排不變，水的密度不變，尸浮不變.A選項(xiàng)不正確.B選項(xiàng)：物體所受的浮力與物體密度的大小沒有直接的關(guān)系，B選項(xiàng)不正確.“C選項(xiàng)：重力的大小對(duì)物體所受的浮力無影響．例如：大鐵塊比小鐵塊要重一些，但將兩者浸沒于水中，大鐵塊受的浮力反而大些，因?yàn)榇箬F塊的V排大.C選項(xiàng)不正確.D選項(xiàng)：同體積的鐵塊和木塊，浸沒于水中，V排相同，水相同，尸浮鐵=方浮木鐵塊和木塊受的浮力一樣大.答案D注意：物體所受的浮力跟物體自身的重力、自身的密度、自身的形狀無關(guān)．例2質(zhì)量為79g的鐵塊，密度是79g/cm3,這個(gè)鐵塊的質(zhì)量是多少?重多少?將這個(gè)鐵塊浸沒于水中，排開水的質(zhì)量是多少?所受浮力是多少？（g取10N/kg）精析這道題考查學(xué)生對(duì)計(jì)算物體重力和計(jì)算浮力的公式的區(qū)別．計(jì)算物體重力：G=物gV物計(jì)算物體在液體中受的浮力：分浮=液gV排.可以說：從計(jì)算的方法上沒有本質(zhì)的區(qū)別，但計(jì)算的結(jié)果卻完全不同.解m鐵=0079kg,G鐵=m鐵g=0079kgX10N/kg=079N,V排=V鐵===10cm3m=,gV=1g/cm3X10cm3=10g=001kg,F浮=m浮g—001kgX10N/kg=01N從上面的計(jì)算看出，鐵塊的重力和鐵塊浸沒在水中受的浮力大小完全不同，但計(jì)算方法委相似，關(guān)鍵是區(qū)別液和物，區(qū)別V排和V物，在理解的基礎(chǔ)上進(jìn)行計(jì)算，而不是死記硬背，亂套公式.例5將一個(gè)蠟塊（蠟=09X103kg/m3）分別放入酒精、水和鹽水中靜止后，試比較它受的浮力大小和排開液體的體積大小?（鹽水＞水＞蠟＞酒精）精析確定狀態(tài)-受力分析一比較浮力一比較V排.此題考查學(xué)生能否在判斷狀態(tài)的基礎(chǔ)上，對(duì)問題進(jìn)行分析，而不是急于用阿基米德原理去解題．解蠟塊放入不同液體中，先判斷蠟塊處于靜止時(shí)的狀態(tài)．:鹽水＞水＞蠟＞酒精，蠟塊在酒精中下沉，最后沉底；在水和鹽水中最后處于漂浮狀態(tài).設(shè)蠟塊在酒精、水、鹽水中受的浮力分別為F1、F2和F3,蠟塊重力為G.對(duì)蠟塊進(jìn)行受力分析：F1VG,F2=G,F3=G.同一物體，重力G不變，所以F1VF2=F3根據(jù)阿基米德原理：V排=；酒精中：V排酒精=V物;水中：V排水=；鹽水中：V排水=酒精 水 鹽水（a） （b） （c）圖1—5—2;F2=F3,水〈鹽水...V排水＞V排鹽水;而V排酒精＞V排水＞V排鹽水;把狀態(tài)用圖1—5—2大致表示出來?答案蠟塊在酒精中受的浮力最小，排液體積最大；在水和鹽水中受的浮力相等，排水體積大于排開鹽水體積．例6（廣州市中考試題）將重為45N、體積為05dm3的銅球浸沒在水后放手，銅球靜止后所受的浮力是N.精析此題考查學(xué)生是否注意了在解題前先要對(duì)物體作“狀態(tài)的判定”,即銅球靜止時(shí)是漂浮于水面,還是沉于水中.有的學(xué)生拿到題后，就認(rèn)定V排=05dm3,然后根據(jù)F浮=液^V排，求出浮力F浮=49N.【分析】 當(dāng)題目未說明銅球靜止時(shí)處于什么狀態(tài),可以用下面兩種方法判定物體的狀態(tài)．解法1求出銅球的密度：球==（g取10N/kg）球==09kg/dm3=09kg/dm3X103kg/m3;這是一個(gè)空心銅球，且球V水，所以球靜止后，將漂浮于水面，球得F=G=45N.球 球水浮解法2求出銅球浸沒在水中時(shí)受的浮力尸浮=液gV排=1X103kg/m3X10N/kgX05X10-3m3=5N.答案45N例14(北京市中考試題)如圖1—5—6(a)所示，一個(gè)木塊用細(xì)繩系在容器的底部，向容器內(nèi)倒水，當(dāng)木塊露出水面的體積是20cm3,時(shí)，細(xì)繩對(duì)木塊的拉力為06N.將細(xì)繩剪斷，木塊上浮，靜止時(shí)有的體積露出水面，如圖(b)所示，求此時(shí)木塊受到的浮力.(g取10N/kg)(a) (b)圖1—5—6精析分別對(duì)(a)(b)圖當(dāng)中的木塊進(jìn)行受力分析.解圖(a),木塊靜止：/拉+G=F浮1 ①②F『F拉1~F拉2；J=水g(lv露J—水g(V—)方拉=水g“―V露1—V)=水g“―V露1)代入數(shù)值：06N=103kg/m3X10N/kgX(V—2X10-5m3)；V=2X10-4m3圖(b)中：F浮乙二水gV=10X103kg/m3X10N/kgXX2X10-4m3=12N答案木塊在圖(b)中受浮力12N.例15如圖1—5—7所示,把甲鐵塊放在木塊上,木塊恰好浸沒于水中,把乙塊系在這個(gè)木塊下面,木塊也恰好浸沒水中，已知鐵的密度為79X103kg/m3.求：甲、乙鐵塊的質(zhì)量比.圖1—5—7精析當(dāng)幾個(gè)物體在一起時(shí),可將木塊和鐵塊整體做受力分析,通常有幾個(gè)物體,就寫出幾個(gè)重力,哪個(gè)物體浸在液體中,就寫出哪個(gè)物體受的浮力．解甲在木塊上靜止：F浮木=G木+G甲①;乙在木塊下靜止：F浮木+/浮乙=G水+G乙 ②不要急于將公式展開而是盡可能簡(jiǎn)化F浮乙二G乙一G甲;水gV乙=鐵gV乙一鐵gV甲先求出甲和乙體積比:鐵V甲=(甲一乙)V乙===;質(zhì)量比：===答案甲、乙鐵塊質(zhì)量比為．例18(河北省中考試題)底面積為400cm2的圓柱形容器內(nèi)裝有適量的水，將其豎直放在水平桌面上，把邊長(zhǎng)為10cm的正方體木塊A放入水后，再在木塊A的上方放一物體B，物體B恰好沒入水中，如圖1-5—11(a)所示.已知物體B的密度為6X103kg/m3.質(zhì)量為06kg.(取g=10N/kg)(a) (b)圖1—5—11求：(1)木塊A的密度.(2)若將B放入水中，如圖(b)所示，求水對(duì)容器底部壓強(qiáng)的變化.解(1)VB===01X10—3m3；圖(a)A、B共同懸?。篎浮A+F浮B=GA+GB公式展開：水g(VA+VB)=水gVA+mBg淇中VA=(01m)3=1X10-3m3=代入數(shù)據(jù)：AA==0.5X103kg/m3B放入水中后，A漂浮，有一部分體積露出水面，造成液面下降.A漂?。篎=G;gVA=sVA；V===05X10-3m3浮A A水。A排A°AA排液面下降^h====00125m液面下降^p=水且△h=10X103kg/m3X10N/kgX00125m=125Pa.答案A物體密度為05X103kg/m3.液體對(duì)容器底壓強(qiáng)減少了125Pa.例19（北京市中考試題）在水平桌面上豎直放置一個(gè)底面積為S的圓柱形容器，內(nèi)裝密度為1的液體.將掛在彈簧測(cè)力計(jì)下體積為V的金屬浸沒在該液體中（液體未溢出）.物體靜止時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為B撤去彈簧測(cè)力計(jì)，球下沉并靜止于容器底部，此時(shí)液體對(duì)容器底的壓力為容器底對(duì)金屬球的支持力的n倍.求（1）金屬球的密度；（2）圓柱形容器內(nèi)液體的質(zhì)量．精析當(dāng)題目給出的各量用字母表示時(shí)，如果各量沒用單位，則結(jié)果也不必加單位．過程分析方法仍從受力分析入手．解（1）金屬球浸沒在液體中靜止時(shí)/浮+F=G;1gV+F=gV（為金屬密度）；=1+（2）解法1如圖1—5—12，球沉底后受力方程如下：F浮+F=G（N為支持力）；N=G—F浮=F;液體對(duì)容器底的壓力F'=nF;F'=m液g+1gVm液=—iV==iV； F'=PS=1gV=nF；ig（V液+V）=nF；igV液+]gV=nFm液二—1V答案金屬球密度為1+,容器中液體質(zhì)量m液=—1V.例20如圖1—5—13（a）,在天平左盤放一杯水，右盤放砝碼，使天平平衡.（a） （b）圖1—5—13（1）將一質(zhì)量為27g的鋁塊（鋁=278加3）放入左盤水中，水不溢出，天平還能平衡嗎？（2）將鋁塊如圖1—5—13（b）方式放入左盤中，天平還能平衡嗎？解（1）因?yàn)殇X＞水，放入容器中，鋁塊將沉底，容器底部增加的壓力就是鋁塊重力.天平此時(shí)不平衡，左盤下沉，右盤增加27g砝碼，可使天平再次平衡.（2）鋁塊浸沒于水中，但未沉底，此時(shí)容器中液面升高^h，容器底部增加的壓力4F=水國(guó)△h?S=kgV鋁=F浮.鋁塊體積，V積===10cm3鋁塊排開水質(zhì)量：m=水V鋁=1g/cm3X10cm3=10g天平不平衡，左盤下沉.水右盤再放10g砝碼，可使天平再次平衡.例21如圖1—5—14中，容器內(nèi)分別裝有水和鹽水，在液面上浮著一塊冰，問：（1）冰在水中熔化后，水面如何變化?（2）冰在鹽水中熔化后，液面如何變化?(b)((b)圖1—5—14精析這道題可以用計(jì)算的方法來判斷，關(guān)鍵是比較兩個(gè)體積，一是冰熔化前，排開水的體積V排，一個(gè)是冰熔化成水后，水的體積V水.求出這兩個(gè)體積，再進(jìn)行比較，就可得出結(jié)論.解（1）如圖1—5—14（a）冰在水中，熔化前處于漂浮狀態(tài).F=G浮冰水gV排=機(jī)冰國(guó)；V排=冰熔化成水后，質(zhì)量不變：m水=m冰;求得：V水==；比較①和②，V水=V排也就是冰熔化后體積變小了，恰好占據(jù)了原來冰熔化前在水中的體積.所以，冰在水中熔化后液面不變（2）冰在鹽水中：冰熔化前處于漂浮，如圖1—3—14（b）,則F鹽浮=G冰；鹽水gV排鹽=m冰gV排鹽二①冰熔化成水后，質(zhì)量不變，推導(dǎo)與問題（1）相同.V；=②…皿"比較①和②,因?yàn)樗?鹽水;，V水=V排排 ,也就是冰熔化后占據(jù)的體積要大于原來冰熔化前在鹽水中的體；所以,冰在鹽水中熔化后液面上升了．答案（1）冰在水中熔化后液面不變．（2）冰在鹽水中熔化后液面上升．思考冰放在密度小于冰的液體中,靜止后處于什么狀態(tài),熔化后,液面又如何變化?例23（北京市東城區(qū)中考試題）自制潛水艇模型如圖1—5—16所示，A為厚壁玻璃廣口瓶，瓶的容積是V0,B為軟木塞，C為排水管，D為進(jìn)氣細(xì)管，正為圓柱形盛水容器.當(dāng)瓶中空氣的體積為V1時(shí)，潛水艇模型可以停在液面下任何深處，若通過細(xì)管D向瓶中壓入空氣，潛水艇模型上浮，當(dāng)瓶中空氣的體積為2V1時(shí)，潛水艇模型恰好有一半的體積露出水面，水的密度為恰水，軟木塞B，細(xì)管C、D的體積和重以及瓶中的空氣重都不計(jì)．求：（1）潛水艇模型．的體積；（2）廣口瓶玻璃的密度．精析將復(fù)雜的實(shí)際向題轉(zhuǎn)化為理論模型.把模型A著成一個(gè)厚壁盒子，如圖1—5—17（a）,模型懸浮，中空部分有”部分氣體，體積為y1.1圖（b）模型漂浮，有一半體積露出水面.中空部分有2匕的氣體.（a） （b）圖1—5—17設(shè)：模型總體積為V解（1）圖（a）,A懸浮.圖（b）,A漂浮將公式展開：①一②水gV=酋匕=2V1（2）由（1）得：Gj水gV—水g（Vo-VJ=水g2匕+水g匕一水gV0=水g（3V1—Vo）.=V—Vo=2V1—V0玻—水例24一塊冰內(nèi)含有一小石塊，放入盛有水的量筒內(nèi)，正好懸浮于水中，此時(shí)量筒內(nèi)的水面升高了46cm.當(dāng)冰熔化后，水面又下降了044cm.設(shè)量筒內(nèi)橫截面積為50cm2,求石塊的密度是多少？（水=09X103kg/m3）精析從受力分析入手,并且知道冰熔化,質(zhì)量不變,體積減小,造成液面下降.解V冰+V石=Sh1=50cm2X46cm=230cm3冰熔化后，水面下降h2.'=h2S=044cmX50cm2=22cm3Vm冰=m水冰V冰水V水==,V水=V冰；V'=V冰一V水=V冰一V冰=V冰;01V冰=22cm3石=230cm3—220cm3=10cm3;冰、石懸浮于水中：F浮=G冰+G石水g（V冰+V石）=水gV冰+水gV石；===3.2g/石答案石塊密度為32g/例25（北京市中考試題）在量筒內(nèi)注入適量的水，將一木塊放入水中，水面達(dá)到的刻度是V1,如圖1—5—18（a）所示；再將一金屬塊投入水中，水面達(dá)到的刻度是V2，如圖（b）所示；若將金屬塊放在木塊上，木塊恰好沒入水中，這時(shí)水面達(dá)到的刻度是V3.如圖（c）所示.金屬密度=.（a） （b） （c）圖1—5—18精析經(jīng)題是將實(shí)驗(yàn)和理論綜合,要能從體積的變化,找到金屬塊的質(zhì)量和體積.解因?yàn)?,所以要求得，關(guān)鍵是求m和V.比較（a）和（b）圖，金屬塊體積V=V2—V1.金屬塊質(zhì)量可從浮力知識(shí)出發(fā)去求得.TOC\o"1-5"\h\z圖（a）中，木塊漂浮G=F ①木浮木圖（c）中，木塊和鐵漂?。篏木+G鐵=F浮木, ②②一①G鐵=F浮木,i浮木 ’m鐵且=水且（V木一V木排）=水且（V3—VJm『水g（V3—VJ==?水答案,k水例26如圖1—5—19所示輕質(zhì)杠桿，把密度均為40X103kg/m3的甲、乙兩個(gè)實(shí)心物體掛在A、B兩端時(shí)，杠桿在水平位置平衡，若將甲物體浸沒在水中，同時(shí)把支點(diǎn)從o移到O時(shí)，杠桿又在新的位置平衡，若兩次支點(diǎn)的距離oO為0A的，求：甲、乙兩個(gè)物體的質(zhì)量之比.圖1—5—19精析仍以杠桿平衡條件為出發(fā)點(diǎn)，若將其中一個(gè)浸入水中，杠桿的平衡將被破壞，但重新調(diào)整力臂，則可使杠桿再次平衡．已知：甲、乙密度=40X103kg/m3,甲到支點(diǎn)o的距離是力臂/。4，乙到支點(diǎn)的距離是力臂loB,△1=oO'=l0A求：解支點(diǎn)為o,杠桿平衡：G甲10A=G/