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文檔簡介
第10章浮力(高頻考點精講)
考點01浮力
【高頻考點精講】
一、浮力
1、定義:浸在液體(或氣體)中的物體受到向上托起的力,這個力叫做浮力。
2、方向:豎直向上,與重力方向相反。
3、產(chǎn)生原因:浸在液體(或氣體)中的物體,其上、下表面受到液體(或氣體)對它的壓力不同,存在
二、探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)
1、實驗方法:控制變量法
2、實驗結(jié)論:浮力的大小跟物體浸在液體中的體積和液體的密度有關(guān),物體浸在液體中的體積越大,液
體的密度越大,浮力就越大。
3、注意事項:浸沒在液體中的物體受到浮力的大小與深度無關(guān)。
【熱點題型精練】
1.如圖所示將同一長方體分別水平與豎直放置在水中,它們所受到的()
A.向上、向下壓強差不等,向上、向下壓力差不等
B.向上、向下壓強差不等,向上、向下壓力差相等
C.長方體水平放置時.,若深度增加則壓力差增加
D.向左、向右壓強差相等,向左、向右壓力差不等
解:AB、長方體物塊懸浮在水中,說明受到水的浮力不變,而浮力等于物體上下表面受到水的壓力差,
所以長方體物塊上下表面受到水的壓力差相等;
而長方體物塊上下表面受到水的壓強差:Ap=竽,豎直放置比水平放置上下表面積小,所以長方體物
塊上下表面受到水的壓強差不相等,故A錯誤,BiE確;
CD、長方體物塊橫放時,物塊處于懸浮狀態(tài),說明物塊左右表面受到水的壓力相等,即向左、向右的
壓力差為0;同理可知,物塊豎放時向左、向右的壓力差為0,即兩種情況下向左、向右壓力差相等(A
F=O);而長方體物塊左右表面受到水的壓強差:AP=翌,因AF=O,所以Ap=O,即兩種情況下向
?J
左、向右壓強差相等;若深度增加,浮力大小不變,壓力差的大小不變,故CD錯誤。
答案:B。
2.3個盛有鹽水的容器中懸浮著一個雞蛋,容器放在斜面上,如圖所示。圖上畫出了幾個力的方向,你
認為雞蛋所受浮力的方向應(yīng)是()
A.FiB.F2C.F3D.F4
解:雞蛋懸浮在液體中,此時雞蛋上、下表面受到的液體壓力不同,
這個壓力差就是雞蛋所受的浮力,因浮力的方向總是豎直向上的,所以F3正確;
答案:Co
3.如圖所示,將一個塑料吸盤擠壓空氣后吸在玻璃缸的底部。如果向玻璃缸內(nèi)輕輕加水,則加水后吸盤
將()
A.因受到水向上的浮力而離開玻璃缸底
B.因受到水向下的浮力而更緊地貼在玻璃缸底
C.因受到水向上的壓力而離開玻璃缸底
D.因受到水向下的壓力而更緊地貼在玻璃缸底
解:將一個塑料吸盤擠壓空氣后吸在玻璃缸的底部,如果向玻璃缸內(nèi)輕輕加水,吸盤受到水向下的壓力,
但由于水不能進入吸盤內(nèi)部,不能對吸盤產(chǎn)生向上的壓力,根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,吸盤不受浮力作
用,則加水后吸盤因受到水向下的壓力而更緊地貼在玻璃缸底。故選項ABC錯誤、D正確。
答案:Do
4.M老師用自制教具演示了如下實驗:將一只去蓋、去底的飲料瓶的瓶口朝下,把乒乓球放入瓶內(nèi)并注
水,看到有少量水從瓶口流出,此時乒乓球靜止(如圖所示),然后用手堵住瓶口,一會兒乒乓球浮起
來了,以下分析正確的是()
A.乒乓球在圖中位置靜止時沒有受到浮力作用
B.乒乓球上浮過程中,受到的浮力始終不變
C.乒乓球上浮過程中,受到的液體壓強保持不變
D.乒乓球在圖中位置靜止時,是由于受到大氣壓的作用
解:A、圖中乒乓球靜止時,雖然有少量水從瓶口流出,但乒乓球下表面沒有受到水的壓力,所以不受
浮力作用,故A正確;
B、乒乓球上浮過程中至露出水面,排開水的體積變小,根據(jù)F浮=p,KgV怵可知,受到的浮力會變小,
故B錯誤;
C、乒乓球上浮過程中,距離水面的深度h變小,水的密度不變,根據(jù)P=Pgh可知,受到的液體壓強
變小。故C錯誤;
D、乒乓球靜止時,受重力、水的壓力和支持力,在這三個力的作用下處于平衡狀態(tài),不是由于受到大
氣壓的作用。故D錯誤。
答案:A。
5.如圖所示,小聰用一個長方體鋁塊探究影響浮力大小的因素。他先后將該鋁塊平放、側(cè)放和豎放,使
其部分浸入同一杯水中,保證每次水面到達同一標記處,比較彈簧測力計示數(shù)大小。該實驗探究的是下
列哪個因素對浮力大小的影響()
平放則放豎放
A.液體的密度B.物體的密度
C.物體排開液體的體積D.物體浸入液體的深度
解:他先后將該鋁塊平放、側(cè)放和豎放,使其部分浸入同一杯水中,液體的密度相同,每次水面到達同
一標記處,說明物體排開水的體積相同,物體浸入水的深度不同,比較彈簧測力計示數(shù)大小,可以探究
浮力與物體浸入液體的深度的關(guān)系,故D正確。
答案:Do
6.利用如圖所示的裝置來探究浮力的方向是怎樣的,隨著α角的改變,懸線與水平面的夾角將保持不
變(選填“改變”或“保持不變”),剪斷懸線,小氣球?qū)⒀刎Q直向上方向運動。
解:浮力的方向總是豎直向上的,隨著a角的改變,懸線與水平面的夾角不會改變(始終為90°);
剪斷懸線,由于豎直向上的浮力大于豎直向卜的重力,所以小氣球?qū)⒀刎Q直方向向上運動。
答案:保持不變;豎直向上。
7.如圖所示,將兩端蒙上繃緊程度相同的橡皮膜的玻璃圓筒浸沒在水中,當玻璃圓筒沿水平方向放置時,
水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F向左和F向右的大小關(guān)系是F一等于F向右(填“大于”“等于”或
“小于”);當玻璃圓筒沿豎直方向放置時,水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F向上和F向F的大小關(guān)系
是F向上大于F一(填“大于”、“等于”或“小于”);通過以上探究,你認為浮力產(chǎn)生的原因是液
(1)當玻璃圓筒沿水平方向放置時,由于在同一深度,由P=Pgh可知,液體壓強相等,又因為受力面
積相等,由p=(可知,水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力FW,和F同右的大小相等,水平方向的合力為
0;
(2)當玻璃圓筒沿豎直方向放置時,h下大于hh,由P=Pgh可知,P向L大于P向下,又因為受力面積相
等,由P=(可知,水對玻璃圓筒兩端的橡皮膜的壓力F向上大于F向卜,此時豎直方向的合力不為0,方
向豎直向上;
因此液體會對玻璃圓筒產(chǎn)生向上的和向下的壓力不相等,壓力差F?=F向上-F向下=F*,即浮力產(chǎn)生的
原因是液體對物體上下表面的壓力差。
答案:等于;大于;液體對物體上下表面的壓力差。
8.如圖所示,一個半球形物體浸沒在水中,受到水向下的壓力40N,半球受到水施加的浮力為80N,則
半球受到水向上的壓力為120No
解:由F;?=F上-F卜得,半球受到的水向上的壓力:
FL=F浮+Fτ=80N+40N=120No
答案:120。
9.某同學(xué)使用同一物體A通過實驗來研究影響浮力大小的因素,做了如圖所示的一系列實驗。
(1)圖③時物體A受到的浮力為1N,圖⑤時物體A受到的浮力為1.2No
(2)對比分析②③兩次實驗,得出的結(jié)論是當液體密度一定時,物體排開液體體積越大,浮力越大。
(3)對比分析③⑤兩次實驗,得出的結(jié)論是當物體排開液體的體積一定時,液體密度越大,浮力越
③④⑤
解;(1)由圖①所示可知,物體A的重力為4N;由圖③所示可知,物體浸沒在水中受到的浮力為4N?3N
=IN,由⑤可知,物體浸沒在鹽水中受到的浮力為4N?2.8N=L2N。
(2)由圖②③兩所示實驗可知,物體排開液體的密度相同而排開液體的體積不同,物體受到的浮力不
同,且圖②中浮力為4N-3.6N=O.4N<1N,由此可知:浸在同種液體中的物體所受到的浮力的大小與
物體排開液體的體積有關(guān),且物體排開液體的體積越大,浮力越大,所以實驗結(jié)論為:當液體密度一定
時,物體排開液體體積越大,浮力越大。
(3)由圖③⑤所示實驗可知,物體排開液體的體積相同而液體密度不同,物體受到的浮力不同,且圖
③中物體受到的浮力IN小于圖⑤中物體受到的浮力L2N,由此可得:當物體排開液體的體積一定時,
液體密度越大,浮力越大。
答案:(1)1;1.2;(2)當液體密度一定時,物體排開液體體積越大,浮力越大;(3)當物體排開液體
的體積一定時,液體密度越大,浮力越大。
考點02阿基米德原理
【高頻考點精講】
一、探究浮力的大小跟排開液體所受重力的關(guān)系
1、阿基米德原理內(nèi)容:浸在液體中的物體受到向上的浮力,浮力的大小等于它排開的液體所受的重力。
2、公式:/=G排=∕?g/。
3、阿基米德原理同樣適用于氣體,此時∕?=p氣gVffi.
4、“浸在液體中”的含義
(1)如圖甲、乙所示,物體浸沒在液體中,此時V排=V物。
(2)如圖丙所示,物體只有部分進入液體中,此時丫排<丫物。
5、浮力大小與液體的密度和物體排開液體的體積有關(guān),與物體的質(zhì)量、體積、重力、形狀、浸沒深度等
無關(guān)。
二、浮力的計算
1、稱重法:&竽=G物-耳立(彈簧測力計兩次的示數(shù)差)
A.鉛球受到的浮力最大B.木塊受到的浮力最大
C.銅塊受到的浮力最大D.它們受到的浮力一樣大
解:由圖可知,鉛球、銅塊和木塊均浸沒在同種液體中,
因物體浸沒時排開液體的體積相等,
所以,體積相同的鉛球、銅塊和木塊排開液體的體積相等,
由F浮=G排=PiftgV上可知,它們受到的浮力一樣大。
答案:Do
11.某同學(xué)利用稱重法探究浮力大小與哪些因素有關(guān),選用一柱狀銅塊和多種密度小于銅的液體,實驗裝
置如圖。記錄實驗過程中彈簧測力計示數(shù)F、浮力大小F浮、排開液體的體積V棒、液體的密度P淞四個
物理量,根據(jù)銅塊浸在同種液體中的相關(guān)數(shù)據(jù)作出A、B兩圖像,根據(jù)銅塊浸沒在不同液體中的相關(guān)數(shù)
據(jù)作出C、D兩圖像,其中正確的是()
解:AB、當銅塊排開液體的體積增大時,由F浮=PiftgV"可知,銅塊受到的浮力增大,由F浮=G-F
可知,彈簧測力計的示數(shù)減小,當銅塊全部浸沒時,排開液體的體積等于銅塊的體積,排開液體的體積
最大,由F浮=p1?gV撲可知,此時物體受到的浮力最大,因為液體的密度小于銅塊的密度,所以此時
銅塊受到的浮力小于銅塊的重力,由F浮=G-F可知,此時彈簧測力計的示數(shù)大于0,故A錯誤,B正
確;
CD、由題意可知,銅塊浸沒在液體中,因此銅塊排開液體的體積一定,根據(jù)F浮=P濃gV排可知,V排
一定時,F(xiàn)浮與P液成正比,由此可知圖像為過原點的一條斜線,故CD錯誤。
答案:Bo
12.如圖所示,在容器中放一個上、下底面積均為IoCm2、高為5cm,體積為80cn?的均勻?qū)ΨQ石鼓,其
下底表面與容器底部完全緊密接觸,石鼓全部浸沒于水中且其上表面與水面齊平,則石鼓受到的浮力是
()(取g=10N∕kg)
B.0.3NC.0.5ND.0.8N
解:石鼓排開水的體積:
V怵=80Cm3-1Ocm2X5cm=30cm3=30X106m3,
石鼓受到水的浮力:
3363
F浮=pgV∣∣t=1.0×10kg∕mX1ON/kg×30×10-m=0.3No
答案:Bo
13;在?;蓽y力計下掛一長方體物塊,將物塊從盛有適量水的燒杯上方離水面某一高度處緩緩下降,然后
將其逐漸浸入水中(如圖甲),圖乙是彈簧測力計示數(shù)F與物體下降高度h變化關(guān)系的圖像,水的密度
為1.0X103kg∕n√,g取10N∕kg,忽略液面的變化,則下列說法中正確的是()
萬
°48Cjn
A.物體受到的最大浮力是5N
B.物體剛浸沒時下表面受到水的壓力是9N
C.物體的體積是4.0XO>m3
D.物體剛浸沒時下表面受到水的壓強是8×IO3Pa
解:A.由圖像可知,當h<4cm時,彈簧測力計示數(shù)為9N不變,此時物體在空氣中,由二力平衡條
件可知,物體重力G=F=9N,
當h>8cm時,彈簧測力計示數(shù)為5N不變,此時物體浸沒在水中受到的浮力最大,則物體受到的最大
浮力F浮=G-F,=9N-5N=4N,故A錯誤;
B.物體剛浸沒時上表面受到水的壓力為零,由浮力產(chǎn)生的原因F3=F向上-F向卜可得,下表面受到水
的壓力F向上=F浮+F向下=F浮=4N,故B錯誤;
C.因物體浸沒時排開液體的體積和自身的體積相等,所以由F浮=P液gV排可得,物體的體積V=V排
=4×10'4m3,故C正確;
P型~1.0×103kg∕m3×10N∕kg
D.由圖乙可知,物體從h=4cm時卜表面與水面接觸,到h=8cm時剛好浸沒,忽略水面的變化,則
物體的高度H=4cm=0.04m,
物體剛浸沒時下表面受到水的壓強p=p,κgh=1.0×103kg∕m3×10N∕kg×0.04m=400Pa,故D錯誤。
答案:C?
14.如圖所示,當?shù)踉趶椈蓽y力計下的物體浸在水中的體積為物體體積的1時,彈簧測力計的示數(shù)為5.0N;
當物體浸在水中的體積為物體體積的;時,彈簧測力計的示數(shù)為3.5N.從彈簧測力計上取下物體將其緩
慢的放入水中(容器足夠大,水足夠多),則物體靜止時受到的浮力為()
A.9.0NB.8.5NC.8.OND.7.5N
解:(1〉山“當?shù)踉趶椈蓽y力計下的物體浸在水中的體積為物體體積的1時,彈簧測力計的示數(shù)為5.0N√,
可得:
F浮ι=G-Fu1,
即P?g∣V=G-5.0N???φ;
由“當?shù)踉趶椈蓽y力計下的物體浸在水中的體積為物體體積的1時,彈簧測力計的示數(shù)為3.5N:”可得:
P水g∣V=G-3.5N???②
由①-②,解得V=—?-O
P減
(2)當從彈簧測力計上取下物體將其緩慢的放入水中,假設(shè)其全部浸沒,那么它受到的浮力:
3333
F;?=pgVj?=1.0×10kg∕m×g×V=1.0X?Okg∕m×g×-?-=9N,
P型
Q1
將V==一代入P,Kg-V=G-5.0N…①;
P疤3
解得G=8N,
浮>G,
取卜.物體將其緩慢的放入水中,物體漂浮,
,物體靜止時受到的浮力為8.ONO
答案:Co
15.2022年6月17日,我國完全自主設(shè)計建造的首艘彈射型航空母艦下水,命名為“福建艦”。該艦滿載
時排水量為8X10%其滿載航行時,所受浮力的大小為8×108N(g=10N∕kg),方向為豎直向
±_。
解:由阿基米德原理可得,“福建艦”滿載航行時,所受浮力的大小為:
438
F浮=G推=mjl∣g=8×IOX?0kg×1ON∕kg=8×ION;
方向為豎直向上。
答案:8×108;豎直向上。
16.小新同學(xué)將調(diào)好的電子秤放在水平桌面上,然后將溢水杯放到電子秤上,按實驗操作規(guī)范將溢水杯中
裝滿水,再用細線系住一個體積為20cn?鋁塊,將其緩慢浸沒在溢水杯中如圖所示的位置并保持靜止,
同時用小燒杯將溢出的水收集起來。圖示的情況與鋁塊未浸入水中時相比,溢水杯底受到水的壓強
變,電子秤示數(shù)不變(均選填“變大不“變小”或“不變”)。小燒杯所收集到的水的重力為0.2
3,g=10N∕kg)o
解:(1)鋁塊浸沒在水中靜止時與鋁塊未浸入水中時相比,溢水杯中水的深度不變,根據(jù)公式P=P,κ
gh可知,水對溢水杯底的壓強不變;
(2)由于溢水杯中裝滿水,鋁塊浸沒在水中靜止時,根據(jù)阿基米德原理可知鋁塊受到的浮力等于排開
的水重,鋁塊對水的壓力大小與浮力相等,所以溢水杯對電子秤的壓力不變,即電子秤示數(shù)不變;
(3)將鋁塊浸沒在水中,排開水的體積等于鋁塊的體積,所以將溢出的水倒入量筒中,讀出量筒中水
33
的體積就是鋁塊的體積,為20cπ?,小燒杯所收集到的水的重力G"=m拌g=p?gVf∣h=1.0×10kg∕m
×1ON/kg×20×106m3=0.2N。
答案:不變;不變;0.2?
17.如圖所示,水平地面上有底面積為450Cm2、不計質(zhì)量的薄壁盛水柱形容器,內(nèi)有質(zhì)量為600g、體積
為1.5Xl0Tm3、質(zhì)量分布均勻且不吸水的物體A,通過一根長18Cm的細線與容器底部相連,水面距
容器底45cm,則物體A所受的浮力大小為15N:若剪斷繩子,待物體A靜止后水對容器底的壓
33
強變化了200Pao(p?=1.0×10kg∕m,gIR1ON/kg)
解:(1)由圖示可知,物體A浸沒在水中,排開水的體積:Vft=V=I.5Xlθ-???
此時物體A所受水的浮力:F浮=P水gV排=LoX103kg∕m3×10N∕kg×1.5×10^3m3=15N;
(2)物體A的重力:G=mg=0.6kg×10N∕kg=6N,
因為G<F浮,所以剪斷繩子時,物體A將上浮,待其靜止后處于漂浮狀態(tài),
A漂浮時所受浮力:F浮=G=6N,
漂浮時,物體A排開水的體積:際彘際90",
AVVrfV,
?.V排排N排1.5,10?3G3?0.6)<10?3加3
剪斷繩子后,水面下降的高度:=0.02m,
Ah=TT-=-^—450×1074m2
容容
水對容器底的壓強變化:AP=P?<g?h=l.θ×103kg∕m3×10N∕kg×0.02m=200Pa..
答案:15;200?
18.某實驗小組利用彈簧測力計、小石塊、溢水杯等器材,按照圖所示的步驟,探究浮力的大小與排開液
體所受重力的關(guān)系。
(1)先用彈簧測力計分別測出空桶和石塊的重力,其中石塊的重力大小為3.8N。
(2)把石塊浸沒在盛滿水的溢水杯中,石塊受到的浮力大小為1.4N.石塊排開的水所受的重力可
由AD(填字母代號)兩個步驟測出。
(3)由以上步驟可初步得出結(jié)論:浸在水中的物體所受浮力的大小等于排開液體的重力。
(4)為了得到更普遍的結(jié)論,下列繼續(xù)進行的操作中不合理的是A。
A.用原來的方案和器材多次測量取平均值
B.用原來的方案將水換成酒精進行實驗
C.用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗
(5)另一實驗小組在步驟C的操作中,只將石塊的一部分浸在水中,其他步驟操作正確,則能(選
填“能”或“不能”)得到與(3)相同的結(jié)論。
解:(1)由圖B可知,彈簧測力計的示數(shù)為3.8N,即物體對彈簧測力計的拉力為3.8N,
因為物體間力的作用是相互的,彈簧測力計對物體的拉力也為3.8N;
因為物體處于平衡狀態(tài),受拉力和重力是一對平衡力,大小相等,故物體的重力是3.8N:
(2)由稱重法:知:F浮=G-F小=3.8N-2.4N=1.4N;
液體與桶的總重力與桶的重力之差是物體排開液體的重力,由圖中AD兩個步驟測出;
(3)根據(jù)(2)知Ffj=1.4N;排開液體的重力:Gjt=F耐詠-Fwj=2.6N-L2N=1.4N,故可以得出浸
在水中的物體所受浮力的大小等于排開液體的重力,即F浮=G“;
(4)本實驗是“探究浮力的大小與排開液體所受重力的關(guān)系”屬于探究型實驗,多次測量找普遍規(guī)律。
A.測量型實驗多次測量取平均值減小誤差,此實驗為探究型,不能求平均值,故A不合理;
B.用原來的方案將水換成酒精進行多次實驗,找出普遍規(guī)律,故B合理;
C.用原來的方案將石塊換成體積與其不同的鐵塊進行實驗,找出普遍規(guī)律,故C合理;
故選A;
(5)只將石塊的一部分浸入水中,排開水的體積減小,排開水的重力減小,浮力減小,仍能得出;F浮
=G缽。
答案:
(1)3.8;(2)1.4;AD;(3)排開液體的重力;(4)A;(5)能。
19.如圖甲所示,是一圓柱形容器,放在水平桌面上,內(nèi)裝有25Cm深的液體,該液體對容器底部產(chǎn)生的
壓強為2000Pa0求:
(1)液體的密度;
(2)若將邊長為IOCm的正方體木塊放入圓柱形容器中,如圖乙所示,木塊靜止時,有一半的體積露
出液面,此時木塊受到的浮力大??;
(3)要使木塊浸沒至少需要施加多大向下的壓力。
25cm
甲乙
解:(1)已知液體的深度為:h=25cm=0.25m,
根據(jù)P=Pgh可知,液體的密度為:
p*=-?—-=0.8×103kg∕m3;
V砍g?10N∕kg×0.25m6
(2)木塊的體積為:V木=(0.1m)3=0.001m3,
木塊浸在液體中排開液體的體積為:
333
Vit=?v木=?×0.001m=0.5×10-m,
此時木塊受到的浮力為:
3333
F;?=p?gVrt=0.8×10kg∕m×1ON/kg×0.5×10'm=4N;
(3)木塊原來漂浮,所以木塊的重力為:G=F浮=4N;
木塊全部浸沒在液體中,此時排開液體的體積為:V儲=V木=SOOIn?,
此時木塊受到的浮力為:
333
F滓'=pjsgV£=0.8X10kg∕m×1ON/kg×0.001m=8N;
木塊受到豎直向上的浮力和豎宜向下的壓力、重力的作用,由力的平衡條件可得,
壓力為:F=F浮'-F浮=8N-4N=4N°
答:(1)液體的密度為OSXl()3kg∕m3;
(2)木塊受到的浮力大小是4N;
(3)要使木塊浸沒至少需要施加向下的壓力為4N。
考點03物體的浮沉條件及應(yīng)用
【高頻考點精講】
一、物體的浮沉條件
1、物體的浮沉取決于所受浮力與重力之間的大小關(guān)系
(1)如圖甲所示,物體浸沒在液體中,如果Z?>G物,物體上浮,最終處于漂浮狀態(tài),此時Z?=G物;
(2)如圖乙所示,物體浸沒在液體中,如果∕?=G物,物體懸浮。
(3)如圖丙所示,物體浸沒在液體中,如果Fn<G物,物體下沉,最終處于沉底狀態(tài),此時∕?+%=G物。
甲乙丙
2、物體的浮沉取決于物體密度與液體密度之間的大小關(guān)系
(1)如圖甲所示,物體浸沒在液體中,如果「液>「物,物體上浮,最終處于漂浮狀態(tài);
(2)如圖乙所示,物體浸沒在液體中,如果∕?=∕?,物體懸浮。
(3)如圖丙所示,物體浸沒在液體中,如果夕液<0物,物體下沉,最終處于沉底狀態(tài)。
二、浮力的應(yīng)用
1、輪船
(1)原理:密度大于水的鋼鐵做成空心,增大排開水的體積,從而增大浮力。
(2)排水量:輪船滿載時排開水的質(zhì)量。
2、潛水艇:浸沒在水中的潛水艇排開水的體積不變,潛水艇所受浮力不變,通過改變自身重力來實現(xiàn)上
浮和下沉。
3、氣球和飛艇:使內(nèi)部氣體的密度小于空氣的密度。
4、密度計
(1)原理:物體漂浮時所受浮力等于自身重力。
(2)特點:測量液體密度時浸入待測液體的體積越大,待測液體密度越小。
【熱點題型精練】
20.“我勞動,我快樂!”曉馬同學(xué)養(yǎng)成了良好的勞動習(xí)慣,堅持每天在家洗碗,既為父母減輕了家務(wù)負擔
又鍛煉了自己。在洗碗過程中,他發(fā)現(xiàn)同一只碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如圖所示。結(jié)合
浮力的有關(guān)知識,比較兩種情況下碗受到的浮力,下列說法正確的是()
A.沉入水底時碗受到的浮力較大
B.漂浮在水面時碗受到的浮力較大
C.兩種情況碗受到的浮力大小相等
D.條件不足,無法比較浮力的大小
解:根據(jù)浮沉條件可知,碗沉入水底時,受到的浮力小于它的重力,碗漂浮時,浮力等于自身的重力,
由于重力相同,所以碗沉入水底時比漂浮在水面上時的浮力小,故B正確。
答案:B?
21.兩不相同的實心小球,分別放入水平桌面上甲、乙兩個裝有不同液體的相同容器中,小球靜止后兩容
器中液面相平,如圖所示。下列說法正確的是()
甲乙
A.容器甲中小球受到的浮力小于容器乙中小球受到的浮力
B.容器甲底部受到液體的壓強大于容器乙底部受到液體的壓強
C.將容器乙中的液體及小球倒入容器甲中,充分混合后兩小球懸浮
D.容器甲中液體的密度小于容器乙中液體的密度,且容器甲對桌面的壓力等于容器乙對桌面的壓力
解:
A、由圖可知,小球在甲、乙兩液體中分別處于漂浮和懸浮狀態(tài),故兩球受到的浮力都等于小球的重力
大小,相同的小球,重力相等,所以容器甲中小球受到的浮力等于容器乙中小球受到的浮力,故A錯
誤;
B、根據(jù)物體的浮沉條件可知,甲容器中液體的密度大于球的密度,乙容器中液體的密度等于球的密度,
即pψ>p球,p乙=P球,所以p甲>p乙,
小球靜止后兩容器的液面相平,即兩液體的深度相同,根據(jù)P=Pgh可知,甲容器中液體對容器底的壓
強大于乙容器中液體對容器底的壓強,故B正確;
C、由于pq,>ps當將容器乙中的液體及小球倒入容器甲中,充分混合后,混合液體的密度一定大于
乙容器中液體的密度,即混合后的液體密度大于球的密度,由物體的浮沉條件可知,兩球均漂浮,故C
錯誤;
D、容器甲中液體的密度大于容器乙中液體的密度:兩個容器完全相同,小球靜止后兩容器的液面相平,
說明液體體積與小球排開液體體積之和相等;由圖知,小球在甲液體中排開液體的體積較小,則可知甲
液體的體積較大;因甲液體的密度較大,根據(jù)G=mg=pVg可知,甲液體的重力大,即G>m>G乙池,
由于容器對桌面的壓力等于容器的重力、液體的重力及小球的重力之和,故容器甲對桌面的壓力大于容
器乙對桌面的壓力,故D錯誤。
答案:BO
22:小明參觀了中國科技館“探索與發(fā)現(xiàn)”展廳A區(qū)后,用礦泉水瓶和小玻璃瓶制作了“浮沉子”如圖所
示。他將裝有適量水的小玻璃瓶瓶口朝下,使其漂浮在瓶內(nèi)的水面上,礦泉水瓶內(nèi)留有少量空氣,擰緊
瓶蓋使其密封。當用力擠壓礦泉水瓶側(cè)面,“浮沉子”下沉,松手后“浮沉子”即上浮。下列說法錯誤
A.“浮沉子”漂浮時,所受重力等于它受到的浮力
B.“浮沉子”下沉?xí)r,所受重力大于它受到的浮力
C.“浮沉子”上浮時,玻璃瓶內(nèi)的壓縮空氣會將內(nèi)部的水壓出
D.無論怎樣擠壓礦泉水瓶側(cè)面,“浮沉子”都不可能懸浮在水中
解:A、“浮沉子”漂浮時,所受重力等于它受到的浮力,故A正確;
BCD、擠壓大塑料瓶,瓶內(nèi)空氣被壓縮,將壓強傳遞給水,水被壓入小瓶中,將瓶體中的空氣壓縮,這
時浮沉子里進入一些水,它的重力增加,大于它受到的浮力,就向下沉。松開手,小瓶內(nèi)水面上的空氣
體積增大,壓強減小,浮沉子里面被壓縮的空氣把水壓出來,此時浮沉子的重力小于它所受的浮力,因
此它就向上?。划敻×Φ扔谥亓?,就會懸浮在水中;故BC正確,D錯誤。
答案:Do
23.甲、乙兩物體的密度相同,甲的體積是乙的2倍。將它們疊放在水槽里的水中,水面恰好與甲的上表
面相平,如圖所示?,F(xiàn)將乙物體取下,當甲物體靜止時,甲物體將()
A.沉在水槽的底部
B.懸浮在原位置
C.漂浮,水下部分高度與甲的高度之比為I:2
D.漂浮,露出水面部分的體積與甲的體積之比為1:3
解:由圖可知:甲、乙處于漂浮,V排=V甲,
則由物體的漂浮條件可知:F3=G,,1+G乙,
即:P水gV排=P物gV用+P物gV乙,
已知V甲=2V乙,
_1
所以,P水gV甲=P物gV∣∣ι+p,?g^V甲,
解得:P物=?p水,
則當乙物體取下,由物體的浮沉條件可知:甲物體會漂浮,故A、B錯誤;
甲漂浮時,由物體的漂浮條件可知:F浮甲=G中,
即:P水gV排I=P物gV甲,
?浸?V排、2
由V=Sh得:盧=?=產(chǎn)=不故C錯誤;
2甲FV甲3
S
V露V稗排、V
已知V霸=VrP-V排1,則TT-=—-------=17-jτ-=1??=?:故D正確。
V甲V甲V甲SS
答案:D。
24.有甲、乙兩個溢水杯,甲溢水杯盛滿酒精,乙溢水杯盛滿某種液體。將一不吸水的小球輕輕放入甲溢
水杯中,小球下沉到杯底,溢出酒精的質(zhì)量是40g;將小球從甲溢水杯中取出擦干,輕輕放入乙溢水杯
?
中,小球漂浮且有五的體積露出液面,溢出液體的質(zhì)量是50g,已知P酒精=0.8Xl(pkg/n?下列計算
正確的是()
①小球的質(zhì)量是40g
②小球的體積是50Cm3
③液體的密度是1.1X103kg∕m3
33
④小球的密度是0.9X10kg∕mo
A.只有①②正確B.只有②③正確C.只有②④正確D.只有①③正確
解:由題意知小球放入乙液體中處于漂浮狀態(tài),故F浮乙=G=G用故m=m捧=50g;
由題知,在甲中小球下沉,小球的體積就等于排開酒精的體積,所以據(jù)P=弓可得:
40gUC3
V—V酒,產(chǎn)萬m=誦正布=50CnT;
所以小球的密度是:
Pkvf=黑=IgZcm3=1000kg∕m3;
因為小球在乙中漂浮,所以
F浮=G本身
根據(jù)阿基米德原理有,F(xiàn)浮=m撲g=p乙*V①;
且G本身=P球gV②;
故將①②帶入F浮=G本身可得:
10
P乙gγ[V=P球gV
所以P乙=IIP球=?X1OOOkgZm3=I.I×103kg∕m3
故②③正確;
答案:Bo
25.質(zhì)量相同的兩個實心物體甲和乙,體積之比V甲:V乙=2:3,將它們輕輕放入水中,靜止時所受的浮
力之比F甲:F乙=8:9,p*=l×103kg∕m3,下列說法正確的是()
A.甲,乙兩物體都漂浮在水面上
B.甲物體漂浮在水面上,乙物體浸沒于水中
33
C.乙物體的密度p乙=0.75×10kg∕m
33
D.乙物體的密度pz,=0.85×10kg∕m
解:設(shè)甲、乙兩物體質(zhì)量都為m,甲、乙兩物體的體積分別為2V、3V°
①若甲、乙均漂浮,
因漂浮時物體受到的浮力和自身的重力相等,且甲、乙兩物體的質(zhì)量相等,
所以,甲、乙受到的浮力相等,即F,:F4=I:1,與題意不符,故該可能被排除,A錯誤:
②若甲、乙均浸沒,
則物體排開液體的體積和自身的體積相等,由Fif=PgV徘可知,它們受到的浮力之比:
P^x2v
F浮甲:F浮乙=°次§而=2:3,與題意不符,故此種情況不可能;
③由①②可知,只能是“甲、乙中一個物體漂浮,另一個物體浸沒在水中”,
因甲乙的質(zhì)量相等,且甲的體積小于乙的體積,
由P=與可知,甲的密度大于乙的密度,
則甲物體浸沒于水中,乙物體漂浮在水面上,故B錯誤;
此時甲受到的浮力:F甲=P水gV甲=P水gX2V,乙受到的浮力:Fz.=G乙=m乙g=p乙V乙g=p乙X3Vg;
己知F甲:F乙=8:9,
F甲P次gx2V8
所以有:
F乙一p^×3Vg-9'
3333
解得:PΔ=∣p*=∣×lθ×10kg∕m=0.75×10kg∕m,故C正確,D錯誤。
答案:Co
26.餃子是中國的傳統(tǒng)美食之一,在包、煮、吃的過程中包含許多物理知識。生餃子剛放入開水中時沉底,
是因為餃子受到的浮力小于(選填“大于”“小于”或“等于")重力;煮熟的餃子會浮起,主要
是因為餃子的體積(選填“質(zhì)量”“體積”或“密度”)變大了。
解:煮餃子時,餃子剛放入水中,由于餃子所受的重力大于浮力,所以餃子會沉入鍋底;
餃子煮熟后,餃子內(nèi)的水受熱汽化后形成水蒸氣,使餃子膨脹、體積變大,使餃子所受浮力變大,當浮
力大于餃子的重力時,餃子上浮。
答案:小于;體積。
27.某次軍事演習(xí)中,執(zhí)行深海作業(yè)的潛水艇懸浮在海水中(如圖所示)要使?jié)撍聺摚瑧?yīng)對水艙
水(選填“注水”或“排水”),在下潛過程中,潛水艇受到的浮力不變,潛水艇受到的液體壓
強變大(后兩空選填“變大”“變小”或“不變
解:潛水艇是通過改變自身的重力來達到沉浮目的,潛水艇懸浮時,受到的浮力等于重力,要使?jié)撍?/p>
下沉必須滿足G>F浮,由此應(yīng)對水艙注水;
潛水艇下潛過程中,排開水的體積不變,海水的密度不變,根據(jù)F浮=P海水gV”"J■知,潛水艇受到的浮
力不變;
潛水艇下潛過程中,深度增大,海水的密度不變,根據(jù)P=P①kgh可知,潛水艇受到的液體壓強變大。
答案:注水;不變;變大。
28.邊[長為1(km的我立方體木塊,漂浮在水面上時,有五分之二的體積露出水面,如圖甲所示。將木塊
截去一部分后,再用少許粘合劑(其質(zhì)量和體積忽略不計)固定上與截去部分體積相同的合金材料后,
投入某種液體中仍漂浮,如圖乙所示,此時液體對它豎直向上的壓強為IXPa,p合金=2.6Xl()3kg/m3,
則合金材料的質(zhì)量是0.52kg.(g=10N∕kg)
甲乙
解:木塊的體積:
V=0.lm×0.lm×0.1m=0.001m3,
?.?木塊漂浮在水面上,有m本積露出水面,
?,?F浮=G木,
3
「F浮=P水V排g=p水gVg,G木=P4;Vg,
3
??P4<~Vg=p木Vg,
Λp4;=∣p水二焉XlX103kg∕m3=0.6×103kg∕m3,
設(shè)截去木塊的體積為V,,
Y在某種液體中仍漂浮,
?,?剩余木塊的重加上合金重等于受到液體的浮力,
即G木+G金=P木(V-V')g+p金V'g=F浮',-----------------①
Y木塊受到液體的浮力:F/=F下表面-F上表面=F下表而=PS=1×IO3PaXO-Olm2=ION,-----------②
二由①②可得:
P木(V-V,)g+p?V,g=10N,
即:0.6×103kg∕m3×(0.001m3-V,)×10N∕kg+2.6×IO3kg∕m3×V,×IONZkg=ION,
解得:
V,=2×10-4m3,
m?=p金V'=2.6×IO3kg∕m3×2X10-4m3=0,52kg>.
答案:0.52,
29:小明按照t教材中“綜合實踐活動”的要求制作了簡易密度計。取一根粗細均勻的飲料吸管,在其下端
塞入適量金屬絲并用石蠟封口。(如圖所示)
(1)為了給密度計標上刻度,他進行了如下操作:
a.將其放入水中,豎立靜止后,在密度計上與水面相平處標上LOgZcn?;
b.將其放入密度0.9g∕cm3植物油中,用同樣的方法在密度計上標上0.9g∕cm3;
c.接著他以兩刻度線間的長度表示0.1g∕cπ?,將整個飲料吸管均勻標上刻度;
d.將做好的密度計放入酒精中進行檢驗,發(fā)現(xiàn)液面明顯不在0.8g∕cn?刻度處。
①如圖甲所示,小明制作的密度計,你認為刻度0.9應(yīng)該在P點(選填“p”或"q”)。
②在實驗步驟C中,小明這樣均勻標示刻度是錯誤(選填“正確”、“錯誤”
③若被測液體的密度為Pift密度計浸入被測液體的深度為h(如圖乙)、自制密度計的質(zhì)量為m,橫截面
積為S,用給定的字母推導(dǎo)出p液與h的關(guān)系式為。/=奮
④若所測的酒精的實際密度為0.8g∕cnΛ將此密度計放在核酒精中,則實際酒精液面處在此密度計
0.8g∕cm3刻度線的上(選填“上”、“下”)方。
(2)小紅為了讓測量結(jié)果更準確,想使簡易密度計上兩條刻度線之間的距離大一些,請為小紅設(shè)計一
種改進方法:用更細的吸管做密度計。
(3)小虎在吸管中的放入金屬絲并封口后,將其放入液體中,出現(xiàn)如圖丙所示的現(xiàn)象,為順利完成實
驗任務(wù),你的解決辦法是減少吸管下端的一些金屬絲。
甲乙丙
解:(1)①因為酒精的密度小于水的密度,浸在水中的酒精中時,V怵水<Vt?,
所以密度計放在酒精中,液面的位置在水密度值
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