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文檔簡介
專題19阿基米德原理與浮力計算
【核心考點講解】
1、阿基米德原理
(1)內(nèi)容:浸在液體(或氣體)里的物體受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被該物體排開的液體的重力。
(2)公式:耳孚=6排=P液g%F。
2、浮力大小的計算
(1)稱重法:F浮=G物-F拉;
(2)壓力差法:F浮=F下-F上;
(3)阿基米德:①F浮=G排;②F浮=P液gV排;
(4)受力分析:①漂浮、懸浮,F(xiàn)浮=G物;②沉底,F(xiàn)浮〈G物(F浮+F支=G物);
o
^
-Qy
rTFt
l2-三
三
l34-二
5三
二
-!
一
Y一
【必刷題型精練】
1.(2020?臺州中考)如圖表示跳水運動員從入水到露出水面的過程,其中運動員受到水的浮力不斷增大的階段是
③下沉的最低點
A.①一②B.②一③C.③一④D.④一⑤
2.(2021?自貢中考)將重為7牛的物體放入盛水的容器中,物體漂浮在水面上且溢出3牛的水,物體受到的浮力
()
A.一定等于3牛B.一定等于7牛
C.可能等于3牛D.可能等于4牛
3.(2021?南通中考)如圖,把小石塊掛在彈簧測力計上,示數(shù)為2.5N,再將石塊浸沒在鹽水中,示數(shù)變?yōu)長5N,
利用以上信息能求解的物理量是()
A.石塊的體積B.排開鹽水的重
C.石塊的密度D.鹽水的密度
4.(2021?常州中考)2021年3月23日,巴拿馬籍大型貨輪“長賜號”在蘇伊士運河擱淺,如圖甲所示。28?29
日,海水漲潮、運河水位持續(xù)上升,28日“長賜號”仍處于擱淺狀態(tài),29日”長賜號”脫離運河河底,隨著水
位上升船身逐漸升高,最終如圖乙所示。28?29日,海水漲潮、運河水位持續(xù)上升過程中,“長賜號”受到的浮
力()
A.一直變大B.先變大后不變
C.一直不變D.先不變后變大
5.(2021?龍巖模擬)如圖所示,Q為銅制零件,其上部為邊長L=0.2m的立方體,下部為邊長l=0」m的立方體。
Q的下表面與容器底部粘合,且水面恰好與Q上表面相平,則零件所受的浮力為(g取10N/kg)(
B.20NC.60ND.80N
6.(2021?雅安模擬)如圖所示,兩只完全相同的容器分別裝等質(zhì)量的水放在臺秤上,用細線懸掛著質(zhì)量相同的實
心鉛球和鋁球,逐漸將它們?nèi)拷]在水中(球未接觸到容器底,水未溢出),此時臺秤甲、乙示數(shù)分別為N1
和N2,繩的拉力分別為T1和T2,已知p鉛>p鋁,則下列關(guān)系正確的是()
B.NI>N2TI>T2
C.NI<N2TI>T2D.NI>N2TI<T2
7.(2020?大慶中考)一個底部橫截面積為200cm2的圓柱形薄壁玻璃容器靜止于水平桌面上,一個物體懸掛于彈簧
秤下端,開始完全浸沒在水中處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖甲,此時彈簧秤的讀數(shù)為5.0N;后來緩慢提起物體,直到物
體的」-體積露出水面,如圖乙,發(fā)現(xiàn)容器底部水的壓強減少了lOOPa,已知p水=1.0Xl()3kg/m3,g=10N/kgo
4
則下列說法不正確的是()
紀(jì)55
甲乙
A.物體的質(zhì)量為1.3kg
B.物體的密度為1.625義1()3kg/m3
C.容器底部對桌面的壓力減小2N
D.彈簧秤的讀數(shù)變?yōu)?N
8.(2021?瀘州模擬)如圖所示,用彈簧測力計稱得盛滿水的溢水杯總重為6.0N,將一鵝卵石用細線系好后測得其
重力為1.4N,將這一鵝卵石沒入溢水杯后測力計的示數(shù)為0.9N,若將溢出水后的溢水杯和浸沒在水中的鵝卵石
一起掛在彈簧測力計上,靜止時彈簧測力計的示數(shù)為F(p水=1.0X103kg/in3,取g=10N/kg)。則下列說法正確
的是()
A.丙圖中溢水杯溢到小桶中的水的質(zhì)量為90g
B.丙圖中,浸沒在水中的鵝卵石所受浮力為0.5N
C.丁圖中,彈簧測力計的示數(shù)F應(yīng)為7.4N
D.鵝卵石的密度為1.56g/cm3
9.(2020?新疆中考)一個盛有足夠多水的溢水杯放在水平桌面上,先往溢水杯中投入一個質(zhì)量為m的小球A,從
溢水杯中溢出的水的質(zhì)量為20g,再往溢水杯中投入一個質(zhì)量為2m的小球B,從溢水杯中再次溢出的水的質(zhì)量
為80g,此時A、B小球受到的總浮力為F浮,水對溢水杯底部產(chǎn)生的壓力比兩小球投入溢水杯前增加了4F,已
知小球A、B的密度均小于水的密度,貝ij()(g=10N/kg)
A.F浮=1.2N,AF=0.2NB.F浮=1.2N,AF=1.2N
C.F浮=1.0N,△F=L0ND.F浮=1.0N,△F=0N
2
10.(2021?達州模擬)用彈簧測力計豎直掛一鐵球,當(dāng)鐵球露出水面一體積時,彈簧測力計示數(shù)為4N;當(dāng)鐵球浸
3
入水中」體積時,彈簧測力計示數(shù)為1N,取下該鐵球放入水中,鐵球靜止時受到的浮力是()
2
A.18NB.14NC.8ND.ION
11.(2021?桂林中考)如圖所示,充滿氫氣的氣象探測氣球攜帶探空儀(體積不計)在高空測量,工作完畢后釋放
部分氫氣,氣球體積縮小,所受浮力隨之,氣球下落。氣球球囊(厚度不計)、細繩及探空儀的總質(zhì)量
為mo,空氣密度為p空,當(dāng)它恰能緩慢下降時,球內(nèi)氫氣密度為p氫,此時氣球的體積為(用題中己知
物理量表示)。
12.(2021?棗莊中考)如圖是小聰同學(xué)利用水、彈簧測力計和金屬塊測量某液體密度的情景。根據(jù)圖中信息可知,
金屬塊的重力是N,金屬塊在水中受到的浮力是N,所測液體的密度是kg/m3?(取g
=10N/kg)
13.(2021?丹東中考)如圖所示,有一實心長方體懸浮在油和鹽水中,浸在油中和鹽水中的體積之比為3:2。則該
物體在油中受到的浮力與物體的重力之比為;該物體密度為kg/m3o(p油=0.7Xl()3kg/m3,p鹽
水=1.2XlO'kg/nr3)
14.(2020?百色中考)如圖所示,將懸掛在彈簧測力計上的實心鋁球浸沒在裝滿水的溢水杯中,鋁球靜止時,彈簧
測力計的示數(shù)為3.4N,已知水的密度p水=1.0Xl()3kg/m3,鋁的密度p鋁=2.7XItPkg/n?,則鋁球的體積為
m3,鋁球浸沒在水中時所受到的浮力為No
15.(2021?宜賓模擬)如圖,在室溫下,一塊0℃的冰放在0℃的水中,它在熔化前與容器底接觸,在熔化過程中
冰塊的質(zhì)量變化是的(選填“變大”、“不變”、“變小”或者“不確定”);冰塊所受浮力大小變化是的
(選填“變大”、“不變”、“變小”或者“不確定”)。
16.(2021?揚州模擬)為了驗證阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很輕很?。┲醒b入大半袋水,用彈簧測
力計測出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再將塑料袋慢慢浸入水中,觀察到測力計的示數(shù)變,說明盛
水的塑料袋排開越大,受到的浮力越大。繼續(xù)將塑料袋慢慢浸入水中,當(dāng)觀察到現(xiàn)象時,彈簧測
力計的示數(shù)為零,由此驗證了阿基米德原理。小華準(zhǔn)備將塑料袋裝滿水做同樣的實驗,操作時發(fā)現(xiàn),塑料袋尚未
完全浸入水中彈簧測力計的示數(shù)已為零,這是緣故。
17.(2021?郴州中考)某物理興趣小組探究在不使用天平、量筒的情況下測量合金塊和液體密度的方法,并進行了
以下實驗:
第一步:如圖甲所示,用彈簧測力計測量合金塊所受的重力,其示數(shù)為4N;
第二步:如圖乙所示,將該合金塊浸沒在水中,靜止時彈簧測力計示數(shù)為3N;
第三步:將該合金塊從水中取出并擦干,再浸沒到如圖丙所示的待測液體中,靜止時彈簧測力計示數(shù)如圖丁所示。
根據(jù)以上實驗,請回答下列問題:
(1)使用彈簧測力計測量前,應(yīng)觀察它的指針是否,若沒有,則進行調(diào)整;
(2)該合金塊浸沒在水中時受到的浮力為N;
(3)該合金塊的密度為kg/m3;
(4)圖丁中彈簧測力計讀數(shù)是N,待測液體的密度是kg/m3?
18.(2021?濰坊中考)某同學(xué)到海邊游玩時撿到一塊鵝卵石,他利用身邊的細線、彈簧測力計、量杯進行了下列操
作:
①用細線系住石塊,懸掛在測力計下,記錄測力計示數(shù)為F1。
②量杯中裝入海水,記錄此時水面刻度為Va。
③將測力計懸掛的石塊完全浸沒在海水中(不接觸杯底且海水不溢出),石塊靜止時,記錄水面刻度值為V,測
力計示數(shù)為F2。
請回答下列問題(已知重力與物體質(zhì)量的比值為g)。
(1)鵝卵石的質(zhì)量為,鵝卵石的密度為。
(2)海水的密度為o
19.(2020?郴州中考)一邊長為10cm的正方體物塊,用細線系在底面積為200cm2的圓柱形容器底部,向容器內(nèi)加
水,物塊上浮,被拉直后的細線長10cm。當(dāng)物塊一半體積浸入水中時(如圖甲),細線拉力為3N;繼續(xù)加水,
當(dāng)物塊剛好浸沒時(如圖乙),停止注水,并剪斷細線,使物塊上浮直至漂浮,求:(g=10N/kg)o
(1)物塊處于圖甲所示狀態(tài)時所受浮力大小;
(2)物塊密度;
(3)剪斷細線后,物塊漂浮時,水對容器底部的壓強。
20.(2020?常州中考)創(chuàng)新小組自制簡易“浸沒式液體密度計”,過程為:
①將一實心小球懸掛在彈簧測力計下方,示數(shù)如圖甲所示;
②將小球浸沒在水中,彈簧測力計示數(shù)如圖乙所示;
③將小球浸沒在某未知液體中,彈簧測力計示數(shù)如圖丙所示;
己知p水=1X103kg/m3,取10N/kg,問:
(1)該小球的密度有多大?
(2)未知液體的密度有多大?
(3)該密度計的最大測量值是kg/m3
(4)在測量范圍內(nèi),某待測液體的密度p與彈簧測力計示數(shù)F的關(guān)系式為,則該“浸沒式液體密度計”
的刻度值分布(均勻/不均勻)。
甲乙丙
專題19阿基米德原理與浮力計算
【核心考點講解】
1、阿基米德原理
(1)內(nèi)容:浸在液體(或氣體)里的物體受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被該物體
排開的液體的重力。
(2)公式:4字=6排=夕液8.。
2、浮力大小的計算
(1)稱重法:F浮=0物-F拉;
(2)壓力差法:F浮=F下-F上;
(3)阿基米德:①F浮=G排;②F浮=P液gV排;
(4)受力分析:①漂浮、懸浮,F(xiàn)浮=G物;②沉底,F(xiàn)?。糋物(F浮+F支=G物);
J
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=2
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l2-三3
l3-三4
4三
5三5
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【必刷題型精練】
1.(2020?臺州中考)如圖表示跳水運動員從入水到露出水面的過程,其中運動員受到水的
浮力不斷增大的階段是()
③下沉的最低點
A.①一②B.②-③C.③-④D.④一⑤
解:
運動員從入水到露出水面的過程中,水的密度不變;
①一②是入水過程,排開水的體積增大,由F浮=p水gV排可知運動員受到水的浮力不斷
增大;
②一③,③一④,運動員浸沒在水中,其排開水的體積不變,所受浮力不變;
④一⑤是露出水面的過程,運動員排開水的體積減小,所受浮力減小,故A正確,BCD
錯誤。
答案:Ao
2.(2021?自貢中考)將重為7牛的物體放入盛水的容器中,物體漂浮在水面上且溢出3牛
的水,物體受到的浮力()
A.一定等于3牛B.一定等于7牛
C.可能等于3牛D.可能等于4牛
解:物體的重力G=7N,在水中靜止時處于漂浮狀態(tài),
由物體的浮沉條件可知,物體受到的浮力為:F浮=G=7N。
答案:Bo
3.(2021?南通中考)如圖,把小石塊掛在彈簧測力計上,示數(shù)為2.5N,再將石塊浸沒在鹽
水中,示數(shù)變?yōu)長5N,利用以上信息能求解的物理量是()
1.5N
甲乙
A.石塊的體積B.排開鹽水的重
C.石塊的密度D.鹽水的密度
解:把小石塊掛在彈簧測力計上,示數(shù)為2.5N,則石塊的重力為2.5N,
再將石塊浸沒在鹽水中,示數(shù)變?yōu)長5N,根據(jù)稱重法可知石塊所受浮力F浮=6-F示=
2.5N-1.5N=1N;
根據(jù)阿基米德原理可知排開鹽水的重G排=F浮=1N。
由于條件有限,無法計算石塊的體積、密度和鹽水的密度。
答案:B?
4.(2021?常州中考)2021年3月23日,巴拿馬籍大型貨輪“長賜號”在蘇伊士運河擱淺,
如圖甲所示。28?29日,海水漲潮、運河水位持續(xù)上升,28日“長賜號”仍處于擱淺狀
態(tài),29日“長賜號”脫離運河河底,隨著水位上升船身逐漸升高,最終如圖乙所示。28~
29日,海水漲潮、運河水位持續(xù)上升過程中,“長賜號”受到的浮力()
A.一直變大B.先變大后不變
C.一直不變D.先不變后變大
解:圖甲中“長賜號”擱淺時受力平衡,受到三個力的作用:豎直向下的重力、豎直向
上的支持力和浮力,則受到的浮力小于重力;
隨著水位上升,在“長賜號”脫離運河河底漂浮前的過程中,長賜號排開的水的體積逐
漸變大,根據(jù)阿基米德原理F浮=pgV排可知,受到的浮力逐漸變大;
圖乙中“長賜號”漂浮后,隨著水位繼續(xù)上升的過程中,船身逐漸升高,但排開水的體
積不變,受到的浮力不變。
答案:Bo
5.(2021?龍巖模擬)如圖所示,Q為銅制零件,其上部為邊長L=0.2m的立方體,下部為
邊長l=0.1m的立方體。Q的下表面與容器底部粘合,且水面恰好與Q上表面相平,則
零件所受的浮力為(g取10N/kg)()
解:?..下部立方體由于與容器底部粘合,...水沒有產(chǎn)生向上的壓力;
..?上部立方體的下表面積的一部分(與水接觸)受到向上的壓力,
S=L2-12=(0.2m)2-(0.1m)2=0.03m2,
上部立方體的下表面的壓強為p=pgh=LOX103kg/m3X10N/kgX0.2m=2000pa,
..?浮力的產(chǎn)生是上下表面的壓力差,
F浮=pS=2000PaX0.03m2=60N。
答案:Co
6.(2021?雅安模擬)如圖所示,兩只完全相同的容器分別裝等質(zhì)量的水放在臺秤上,用細
線懸掛著質(zhì)量相同的實心鉛球和鋁球,逐漸將它們?nèi)拷]在水中(球未接觸到容器底,
水未溢出),此時臺秤甲、乙示數(shù)分別為N1和N2,繩的拉力分別為T1和T2,已知p鉛
A.NI=N2T1>T2B.NI>N2T1>T2
C.N1<N2T1>T2D.NI>N2TI<T2
解:(1)由題知,兩只完全相同的容器分別裝等質(zhì)量的水,則水的質(zhì)量G1水=仃2水;
已知P鉛斗鋁,根據(jù)P=21得v=』L所以質(zhì)量相同的實心鉛球和鋁球的體積關(guān)系是:
Vp
v鉛<v鋁:
當(dāng)實心鉛球和鋁球全部沒入水中時丫排=丫物,貝hV錯排<v鋁排,
根據(jù)F浮=pjggV排可知:F鉛?。糉鋁浮;
根據(jù)物體間力的作用是相互的可知,實心球?qū)λ膲毫向下=F浮,
由于臺秤的不數(shù)N=G容器+G水+F向下,則兩臺秤的小數(shù)分別為:
Ni=G容器+Gi水+F1向下=G容器+G水+F鉛??;
N2=G容器+G2水+F2向下=G容器+G水+F鋁?。?/p>
所以,N1<N2,故ABD錯誤。
(2)由于實心鉛球和鋁球質(zhì)量相同,則根據(jù)G=mg可知:6鉛=6鋁;
對于懸吊在水中的球來說,它受到自身的重力G、水對它的浮力F浮和懸線對它的拉力T
三個力的作用而處于平衡,則繩的拉力為T=G-F??;
貝!JTi=G鉛-F鉗浮,T2=G鉗-F鋁??;
所以,TI>T2;故C正確。
答案:C?
7.(2020?大慶中考)一個底部橫截面積為200cm2的圓柱形薄壁玻璃容器靜止于水平桌面上,
一個物體懸掛于彈簧秤下端,開始完全浸沒在水中處于靜止?fàn)顟B(tài),如圖甲,此時彈簧秤
1
的讀數(shù)為5.0N;后來緩慢提起物體,直到物體的一體積露出水面,如圖乙,發(fā)現(xiàn)容器底
4
部水的壓強減少了lOOPa,已知p水n.OXloSkg//,g=10N/kgo則下列說法不正確的
是()
A.物體的質(zhì)量為1.3kg
B.物體的密度為1.625X1()3kg/n?
C.容器底部對桌面的壓力減小2N
D.彈簧秤的讀數(shù)變?yōu)?N
解:(1)根據(jù)p=pgh知,當(dāng)物體的工體積露出水面時,減小的深度為:
4
△plOOPa
△h=---------=-----------------------------------------------------=0.01m,
P”1.0X103kg/m3X10N/kg
減小的體積為:
△V=SAh=200X10-4m2X0.01m=2X10-4m3,
物體的體積為:
V=4XAV=4X2X10-4m3=8X104m3,
物體浸沒在水中時受到的浮力為:
F浮=p水gV=1.0X103kg/m3X10N/kgX8X10-4m3=8N,
根據(jù)稱重法F浮=G-F知,物體的重力為:
G=F浮+F=8N+5.0N=13N,
根據(jù)G=mg知,物體的質(zhì)量為:
G.
m=----==1.3kg,故A正確;
g
物體的密度為:
m1.3kgo.,,.
p=-----=---------------------=1.625X103kg/m3,故B正確;
V8X10-4/
(2)物體的」體積露出水面時的浮力為:
4
13
F浮'=「水8丫排=「水8(1-—)V=1.0X103kg/m3X1ON/kgX—X8X104m3=6N,
44
根據(jù)稱重法F浮=G-F知,此時物體的拉力為:
F'=G-F浮'=13N-6N=7N,故D錯誤;
所以彈簧測力計的拉力增大了△F=F,-F=7N-5N=2N,容器底部對桌面的壓力減小
了2N,故C正確。
答案:D。
8.(2021?瀘州模擬)如圖所示,用彈簧測力計稱得盛滿水的溢水杯總重為6.0N,將一鵝卵
石用細線系好后測得其重力為L4N,將這一鵝卵石沒入溢水杯后測力計的示數(shù)為0.9N,
若將溢出水后的溢水杯和浸沒在水中的鵝卵石一起掛在彈簧測力計上,靜止時彈簧測力
計的示數(shù)為F(pTK=1.0X103kg/m3,取g=10N/kg)。則下列說法正確的是()
A.丙圖中溢水杯溢到小桶中的水的質(zhì)量為90g
B.丙圖中,浸沒在水中的鵝卵石所受浮力為0.5N
C.丁圖中,彈簧測力計的示數(shù)F應(yīng)為7.4N
D.鵝卵石的密度為L56g/cm3
解:
AB、由圖可知,丙圖中鵝卵石受到的浮力:F浮=G?j-F拉=1.4N-0.9N=0.5N;
根據(jù)阿基米德原理,溢水杯溢到小桶中的水的重力:G排=FL0.5N,
G給0.5N
則m水=———=----------=0.05kg=50g;故A不正確,B正確;
g10N/kg
C、丁圖中,彈簧測力計的示數(shù)F為:F=G總-6排=(6.0N+1.4N)-0.5N=6.9N,故
C不正確;
mGG石]4N
D、鵝卵石的密度p石=—3=———=------------=———X1.0X103kg/m3=
%V^g*05N
石石-----------Xg
P*g
2.8g/cm3;故D不正確。
答案:Bo
9.(2020?新疆中考)一個盛有足夠多水的溢水杯放在水平桌面上,先往溢水杯中投入一個
質(zhì)量為m的小球A,從溢水杯中溢出的水的質(zhì)量為20g,再往溢水杯中投入一個質(zhì)量為
2m的小球B,從溢水杯中再次溢出的水的質(zhì)量為80g,止匕時A、B小球受到的總浮力為
F浮,水對溢水杯底部產(chǎn)生的壓力比兩小球投入溢水杯前增加了4F,已知小球A、B的
密度均小于水的密度,則()(g=10N/kg)
A.F浮=1.2N,△F=0.2NB.F浮=1.2N,△F=1.2N
C.F浮=1.0N,△F=L0ND.F浮=1.0N,△F=0N
解:先往溢水杯中投入一個質(zhì)量為m的小球A,從溢水杯中溢出的水的質(zhì)量為20g;
再往溢水杯中投入一個質(zhì)量為2m的小球B,從溢水杯中再次溢出的水的質(zhì)量為80g;投
入2m的小球之前溢水杯是滿的,所以小球排開的水的重力等于浮力:
F浮B=G排B=m排Bg=0.08kgX10N/kg=0.8N;
小球A的質(zhì)量為小球B的一半,則其放入水中時,排開的水的質(zhì)量應(yīng)該為:
1
m排A=80gX—=40g=0.04kg;
2
則小球A受到的浮力為:
F浮A=G排A=m排Ag=0.04kgX10N/kg=0.4N;
此時A、B小球受到的總浮力為:
F浮=F}?A+F浮B=0.4N+0.8N=1.2N;
由于小球A排開的水的質(zhì)量要大于溢水杯中溢出的水的質(zhì)量,即開始時溢水杯沒有加滿,
放入小球A后,液面會上升,則上升的水的質(zhì)量為m'=40g-20g=20g=0.02kg;
其重力為:G'=m'g=0.02kgX10N/kg=0.2N;
由于溢水杯是規(guī)則的容器,則液體產(chǎn)生的壓力等于液體的重力,所以增大的壓力為:4F
=G'=0.2No
答案:Ao
2
10.(2021?達州模擬)用彈簧測力計豎直掛一鐵球,當(dāng)鐵球露出水面二體積時,彈簧測力
3
計示數(shù)為4N;當(dāng)鐵球浸入水中。體積時,彈簧測力計示數(shù)為1N,取下該鐵球放入水中,
2
鐵球靜止時受到的浮力是()
A.18NB.14NC.8ND.10N
21
解:當(dāng)鐵球露出水面一體積時,則V排i=——V,
33
根據(jù)物體受力平衡和阿基米德原理可知:
G=F浮1+F拉i=p水gV排l+F拉l=lX103kg/m3X10N/kgX-?-V+4N---------
3
-①
11
當(dāng)鐵球浸入水中一體積時,則V排2=—V,
22
根據(jù)物體受力平衡和阿基米德原理可知:
G=F浮2+F拉2=p水gV排2+F拉2=1XICpkg/n/x10N/kgX」-V+lN---------
2
②
由①②得:V=1.8X10-3m3;
所以物體重力:
G=F浮i+F拉1=1義103kg/m3X10N/kgXJ-X1.8X10-3m3+4N=ION,
3
若物體全部浸沒在水中時受的浮力:
F浮=p水gV=1義103kg/m3X10N/kgX1.8X10-3m3=18N
貝hF浮〉G,即:當(dāng)取下該物體將它放入足量的水中,鐵球靜止時會漂浮,
所以物體在水中靜止時F浮'=G=10No
答案:D。
11.(2021?桂林中考)如圖所示,充滿氫氣的氣象探測氣球攜帶探空儀(體積不計)在高空
測量,工作完畢后釋放部分氫氣,氣球體積縮小,所受浮力隨之變小,氣球下落。
氣球球囊(厚度不計)、細繩及探空儀的總質(zhì)量為mo,空氣密度為p空,當(dāng)它恰能緩慢下
降時,球內(nèi)氫氣密度為p氫,此時氣球的體積為—......-一_(用題中已知物理量表
P空一PM
示)。
解:工作完畢后釋放部分氫氣,氣球體積縮小,F(xiàn)浮=p空氣gV排可知,氣球所受浮力隨之
變??;
氣球恰能緩慢下降時,氣球受到的浮力和重力是一對平衡力,大小相等,所以浮力為:F
浮=G=mog+p氫gV;
根據(jù)阿基米德原理可知:F浮=p空gV;
則:p空gV=mog+p氫gV;
m
所以氣球的體積為:v=----------------。
P空-PM
答案:變小;----------。
P空一PM
12.(2021?棗莊中考)如圖是小聰同學(xué)利用水、彈簧測力計和金屬塊測量某液體密度的情景。
根據(jù)圖中信息可知,金屬塊的重力是4.8N,金屬塊在水中受到的浮力是2N,
所測液體的密度是1.2X103kg/nP。(取g=10N/kg)
彈簧測力計的示數(shù)為4.8N,則金屬塊
的重為4.8N;
(2)根據(jù)稱重法測浮力,由甲、乙兩圖可得物塊浸沒在水中受到的浮力為:F浮水=G-F
示乙=4.8N-2.8N=2N;
(3)根據(jù)阿基米德原理,金屬塊排開水(另一種液體)的體積:
F停大2N43
V排=―^1-=----------------------------------------------------=2X104m3,
P次gl.OX103fcg/m3X10N/kg
根據(jù)甲、丙兩圖可得金屬塊浸沒在另一種液體中受到的浮力:
F浮液=G-F示丙=4.8N-2.4N=2.4N,
由阿基米德原理F浮=6排=p液V排g可得另一種液體的密度:
F浮我2.4N..
P液=-=-----------------------------------------------1.2X103kg/m3o
v域g2X10-4m3X10N/kg
答案:4.8;2;1.2X103O
13.(2021?丹東中考)如圖所示,有一實心長方體懸浮在油和鹽水中,浸在油中和鹽水中的
體積之比為3:2o則該物體在油中受到的浮力與物體的重力之比為7:15;該物體
密度為0.9X1Q3kg/m3,(p油=0.7X103kg/m3,p處水=1.2X103kg/m3)
解:設(shè)長方體的體積為V,且浸在油中和鹽水中的體積之比為3:2,
該物體在油中受到的浮力F浮油=P油gV排油,
該物體在鹽水中受到的浮力F浮鹽水—p鹽水gV排鹽水,
根據(jù)重力和密度公式可知該物體的重力G=mg=p物gV,
長方體懸浮,F浮=G'即:p油gV排油+p鹽水gV排鹽水=p物8丫,
32
代入數(shù)據(jù)可得:0.7X103kg/m3X10N/kgX---------V+1.2X103kg/m3X10N/kgX—二—V
2+33+2
=P物gV,
解出:p物=0.9義ICPkg/nP;
3
Pp.gX--------V
F_1;由、nIn3
則該物體在油中受到的浮力與物體的重力之比為:---------—=_X
GP^gV5
P.由30.7X10%//7
------=——X-------------------------------------=------O
P耕50.9X103kg/m315
答案:7:15;0.9X103。
14.(2020?百色中考)如圖所示,將懸掛在彈簧測力計上的實心鋁球浸沒在裝滿水的溢水杯
中,鋁球靜止時,彈簧測力計的示數(shù)為3.4N,已知水的密度p水=1.0Xl()3kg/m3,鋁的
密度p?=2,7X103kg/m3,則鋁球的體積為2X104m3,鋁球浸沒在水中時所受到
的浮力為2No
解:實心鋁球浸沒在水中靜止時,則鋁球排開水的體積:丫排=丫球;
鋁球受到的浮力:F浮=p7kgV排=p7kgV球;
實心鋁球的重力:G=mg=pjggV球;
由于鋁球受力平衡,貝U:
G=F浮+F拉,
P鋁gV球=「水gV球+F拉,
即:2.7X103kg/m3X10N/kgXV球=1X103kg/m3X10N/kgXV球+3,4N,
鋁球的體積:V球=丫排=2*10-41n3;
33-43
所以,鋁球受到的浮力:Fs=p*gVM=l.OXlOkg/mX1ON/kgX2X10m=2No
答案:2X10-4;2。
15.(2021?宜賓模擬)如圖,在室溫下,一塊0℃的冰放在0℃的水中,它在熔化前與容器
底接觸,在熔化過程中冰塊的質(zhì)量變化是變小的(選填“變大”、“不變”、“變小”
或者“不確定”);冰塊所受浮力大小變化是不確定的(選填“變大”、“不變”、“變
小”或者“不確定”)。
解:(1)冰塊熔化是從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài),因此冰塊質(zhì)量是變小的;
(2)由于冰塊是觸底的,所以當(dāng)冰塊熔化時,有可能繼續(xù)觸底,而水面上升,則排水增
多,浮力增大。也有可能冰塊漂浮,排水體積減小,浮力減小。因此,冰塊所受浮力大
小變化是不確定的。
答案:變?。徊淮_定。
16.(2021?揚州模擬)為了驗證阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很輕很?。┲醒b
入大半袋水,用彈簧測力計測出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再將塑料袋慢慢浸入
水中,觀察到測力計的示數(shù)變小,說明盛水的塑料袋排開水的體積越大,受到
的浮力越大。繼續(xù)將塑料袋慢慢浸入水中,當(dāng)觀察到袋內(nèi)水面與燒杯中的水面相平的
現(xiàn)象時,彈簧測力計的示數(shù)為零,由此驗證了阿基米德原理。小華準(zhǔn)備將塑料袋裝滿水
做同樣的實驗,操作時發(fā)現(xiàn),塑料袋尚未完全浸入水中彈簧測力計的示數(shù)已為零,這是
塑料袋接觸到容器底緣故。
解:(1)在塑料袋慢慢浸入水的過程中(袋內(nèi)水面與燒杯中的水面相平之前),
由于塑料袋排開水的體積增大,根據(jù)F浮=p水gV排可知水對塑料袋的浮力F浮增大;
彈簧測力計的示數(shù)F,=G-F浮,由于G不變、F浮增大,則彈簧測力計的示數(shù)將變??;
當(dāng)袋內(nèi)水面與燒杯中的水面相平時,排開水的體積等于袋內(nèi)水的體積,即丫排=丫水,則
排開水的重力等于袋內(nèi)水的重力,即:G排=6水,
此時測力計的示數(shù)為零(F示=0),根據(jù)稱重法測浮力可得塑料袋所受的浮力:F浮=G水;
綜上分析可得,F(xiàn)浮=G排,由此驗證了阿基米德原理。
(2)將塑料袋裝滿水做同樣的實驗,塑料袋尚未完全浸入水中彈簧測力計的示數(shù)已為零,
說明袋內(nèi)水面與燒杯中的水面相平,由于塑料袋尚未完全浸入水中,所以可能是燒杯里
水太少,塑料袋接觸到容器底引起的。
答案:??;水的體積;袋內(nèi)水面與燒杯中的水面相平的;塑料袋接觸到容器底。
17.(2021?郴州中考)某物理興趣小組探究在不使用天平、量筒的情況下測量合金塊和液體
密度的方法,并進行了以下實驗:
第一步:如圖甲所示,用彈簧測力計測量合金塊所受的重力,其示數(shù)為4N;
第二步:如圖乙所示,將該合金塊浸沒在水中,靜止時彈簧測力計示數(shù)為3N;
第三步:將該合金塊從水中取出并擦干,再浸沒到如圖丙所示的待測液體中,靜止時彈
簧測力計示數(shù)如圖丁所示。
根據(jù)以上實驗,請回答下列問題:
(1)使用彈簧測力計測量前,應(yīng)觀察它的指針是否指在零刻度上,若沒有,則進
行調(diào)整;
(2)該合金塊浸沒在水中時受到的浮力為1N;
(3)該合金塊的密度為4X1Q3kg/m3;
(4)圖丁中彈簧測力計讀數(shù)是3.4N,待測液體的密度是0.6X1Q3kg/m3,
解:(1)使用彈簧測力計測量前,要注意彈簧測力計測的量程,然后應(yīng)觀察它的指針是
否指在零刻度上。
(2)根據(jù)題意合金塊的重力G=4N,合金塊浸沒在水中,靜止時彈簧測力計示數(shù)Fi=
3No
據(jù)兩次稱量求差法-FI=4N-3N=1N;
(3)根據(jù)阿基米德原理:F浮=「水8丫排
%1N
合金塊浸沒在水中時:排=——=----------------------------------
V=V9Q=1X
p^g1.0X10kg/mXlQN/kg
104m3
則合金塊密度P='L=—9—=-------------------------------------=4X103kg/m3;
vVgIXio-4m3XION/kg
(4)由圖丁可知,彈簧測力計的分度值為0.2N,示數(shù)為F2=3.4N
F浮'=G-F2=4N-3.4N=0.6N
合金塊浸沒在待測液體中,故V排不變。
%,0.6N33
「液==0.6X10kg/m
10N/kgXIX10~4m3
答案:(1)指在零刻度上;(2)1;(3)4X103;(4)3.4,0.6X1030
18.(2021?濰坊中考)某同學(xué)到海邊游玩時撿到一塊鵝卵石,他利用身邊的細線、彈簧測力
計、量杯進行了下列操作:
①用細線系住石塊,懸掛在測力計下,記錄測力計示數(shù)為F1。
②量杯中裝入海水,記錄此時水面刻度為Va。
③將測力計懸掛的石塊完全浸沒在海水中(不接觸杯底且海水不溢出),石塊靜止時,記
錄水面刻度值為V,測力計示數(shù)為F2。
請回答下列問題(已知重力與物體質(zhì)量的比值為g)。
F]F]
(1)鵝卵石的質(zhì)量為——鵝卵石的密度為―------:----_?
一g——H1
F1-F2
(2)海水的密度為———:-----_o
~g(v-var
解:(1)記錄測力計示數(shù)為F1,此時G=Fi,由G=mg可得,鵝卵石的質(zhì)量;
G匕
m=——=---;
gg
鵝卵石的體積V;H=V-Va,
GF]
mPp1i
鵝卵石的密度p=-----=---=--——=------=------;
%V-VV-Vg(V-V)
(2)鵝卵石在海水中受到的浮力F浮=G-F2=F1-F2,
由F浮=p海水gV排可得,海水的密度為
FF-F
_浮_12
P海水°
g%g(v-va)
FFF-F,
答案:(1)__;------:——;(2)一:———
gS(v-Va)g(V-Va)
19.(2020?郴州中考)一邊長為10cm的正方體物塊,用細線系在底面積為ZOOcn?的圓柱
形容器底部,向容器內(nèi)加水,物塊上浮,被拉直后的細線長10cm。當(dāng)物塊一半體積浸入
水中時(如圖甲),細線拉力為3N;繼續(xù)加水,當(dāng)物塊剛好浸沒時(如圖乙),停止注水,
并剪斷細線,使物塊上浮直至漂浮,求:(g=lON/kg)。
(1)物塊處于圖甲所示狀態(tài)時所受浮力大小;
(2)物塊密度;
(3)剪斷細線后,物塊漂浮時,水對容器底部的壓強。
解:(1)物塊的體積為:V=F=(O.lm)3=lX10-3m3;
————1.,1
物塊處于圖甲所示狀態(tài)時所受浮力大小為:F浮=p水V排g=p水一Vg=1X103kg/m3X—
22
X1X10'3m3X10N/kg=5N;
(2)對甲圖中的物塊受力分析知物塊的重力為:G=F浮-F拉=5N-3N=2N;
G
由公式G=mg得物塊的質(zhì)量為:111物=——==0.2kg;
g
m...0.2kg
物塊的密度為:p=——=--=--0-.-2--X---1--0--3-k-g--/-m--3;
VlX10-3m3
(3)當(dāng)物塊剛好浸沒時容器中水的深度為繩子的長度與物塊的邊長之和,即此時水的深
度為h=20cnio
G
由公式F浮=pgV排得當(dāng)剪斷細繩后物塊漂浮時排開的水的體積為:V排'=
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