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文檔簡(jiǎn)介
第四節(jié)浮力
一、浮力的概念
浮力是指浸在液體或者氣體中的物體受到的液體或氣體向上的托力。浮力通常用冷表示,浮力
的方向?yàn)樨Q直向上,與物體所受重力的方向相反。
二、浮力的計(jì)算
1.利用物體上下表面所受壓力差來(lái)計(jì)算浮力
浮力實(shí)際上是物體各個(gè)表面所受到的液體或者氣體的壓力的合力,由于物體側(cè)面的壓力互相平
衡,浮力即等于物體上下表面的壓力差。即七=%上一3下,其中%上為物體下表面所受的向上
的壓力,3下為物體上表面所受的向下的壓力。
2.利用稱重法計(jì)算浮力
如圖7.53所示,先在空氣中稱物休重力,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為然后將
物體用彈簧測(cè)力計(jì)吊著,完全浸沒(méi)在液體中,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為尸2,則物體
所受浮力為4=E-6。_______
7777777777^7777779777y7"
3.利用阿基米德原理計(jì)算浮力圖7.53
公元前245年,古希臘著名學(xué)者阿基米德發(fā)現(xiàn)了浮力原理,即我們所說(shuō)的阿基米德原理:物體
受到的浮力等于它排開(kāi)的液體的重力。阿基米德原理對(duì)氣體也同樣適用。寫成公式為
久孕二q非液=何卜液g=。液/,其中,匕卒是物體排開(kāi)的液體的體積,等于物體在液面以下部分的
體積。
4.利用平衡條件計(jì)算浮力
當(dāng)物體在浮力與其他力的作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),可以利用物體所受合力為零來(lái)計(jì)算浮力大小。
當(dāng)物體漂浮或者懸浮在液體中時(shí):物體所受浮力與重力平衡,即耳字=G;當(dāng)物體下沉在容器
底部時(shí),物體除了受浮力F淬、重力G以外,還受到容器底部的支持力N的作用,此時(shí)有%+N=G,
即耳字二G—N。
例1(上海第29屆大同杯初賽)如圖7.54所示,浸入某液體中的物體恰好懸浮。物體的上、
下表面積分別為4,$2,并且.<G,此時(shí)物體下表面與上表面受到液體的壓
力差為現(xiàn)用手將物體緩慢下壓一段距離,松手后()
A.物體保持懸浮,因?yàn)锳尸不變
B.物體保持懸浮,但AF變大
C.物體將上浮,因?yàn)椤魇?/p>
D.物體將下沉,因?yàn)椤魇冃D7.54
分析與解物體懸浮在液體中,所受浮力等于它的重力,即片字=G。設(shè)液體對(duì)物體上、下表
面以及對(duì)側(cè)面的壓力的合力分別為6,A和時(shí),易知耳,豎直向下,則有格考
慮到AR=E-4,有4=△尸-Q=G.當(dāng)將物體緩慢下壓后,增加,但物體排開(kāi)液體的體
積不變,即浮力仍等于重力,因此"變大,選項(xiàng)B正確。
例2(上海第19屆大同杯初賽)在圖7.55(a)中,石料在鋼繩拉力的作用下從水面上方以
恒定的速度下降,直至全部沒(méi)入水中。圖.55(b)是鋼繩拉力隨時(shí)間f變化的圖像。若不計(jì)水的摩擦
力,則可算出該石料的密度為()
A.1.8xlO3kg/m3B.2.3xlO3kg/m3
C.2.8xlO3kg/m?D.3.2xl03kg/m3
分析與解物體未放入水中時(shí),鋼繩拉力等于物體重,有G=mg=1400N,設(shè)物體體積為丫,
物體全部浸沒(méi)在水中時(shí),所受浮力為G=8KS=1400N-90()N=500N,兩式相除,得
0物='=2.8"水=2.8xlO3kg/m3.選項(xiàng)C正確。
例3如圖7.56所示,?根細(xì)繩懸掛一個(gè)半徑為廠、質(zhì)量為"Z的半球,
半球的底面與容器底部緊密接觸,此容器內(nèi)液體的密度為「,高度為人,大
4
氣壓強(qiáng)為兄.已知球體的體積公式是V冗,,求:圖7.56
(I)半球面受到的水向下的壓力的大小是多少?
(2)若要把半球從水中拉起,則至少要用多大的豎直向上的拉力?
分析與解(1)由于半球底面與容器底部緊密接觸,半球并不受浮力
作用。但是,我們可以假設(shè)半球與容器底部存在極小的縫隙(這并不會(huì)改
變半球上表面受到的水的壓力),從而半球底部受到水向上的壓力均上,
半球面受到水垂直于球表面的壓力作用,這些壓力的合力豎直向下,記為
2
坨下,如圖7.57所示。則半球受到的浮力%=%上一%下,其中&夕印九
223
F向上=Ps=PghE產(chǎn)可得%F=%上-E浮=pgh-Ttr---pgnr.
(2)若要把半球從水中拉起,則豎直向上的最小拉力尸應(yīng)等于半球重力與穌嚇之和,因此
、2
尸=峪下+"g=Pgh-7cr--pgnr"+mg?
三、物體的浮沉條件
設(shè)密度為夕、體積為V的液體浸沒(méi)在密度為。液的液體中,物體所受浮力與i:=夕淞心,物體所
受重力G=夕匕o根據(jù)石?與G的關(guān)系可以判斷物體最終的浮沉情況:
(1)若居孚,G,即0cp液,則物體上浮,最終會(huì)露出水面而靜止,這個(gè)狀態(tài)稱為漂浮。
(2)若9=G,即夕=。液,則物體靜止在液體內(nèi),這個(gè)狀態(tài)稱為懸浮。處于漂浮和懸浮狀
態(tài)的物體,它們所受到的浮力都等于各自的重力。
(3)若與<G,即p<夕液,則物體將下沉,最終靜止在容器底部。此時(shí)物體受到容器底部
的支持力作用,滿足冗孚+N=G。
我們可以根據(jù)物體密度與液體密度的關(guān)系,來(lái)判斷物體置于液體中時(shí)所處的狀態(tài)。當(dāng)幾個(gè)物體
連接成一個(gè)整體時(shí),判斷物體的浮沉狀態(tài)可以比較物體的平均密度與液體密度的大小關(guān)系。
例4(上海第19屆大同杯復(fù)賽)如圖7.58所示,用細(xì)線將木塊A和金屬塊
8連接在一起,放入水中4,B恰好懸浮在水中。此時(shí),8受到個(gè)力的
作用。若木塊A的密度為OSxlO'kg/m)木塊A與金屬塊8的體積之比為79:2,
則金屬塊的密度為kg/m3o
分析與解A,8物體均受重力、浮力的作用,細(xì)線對(duì)B有無(wú)拉力,可判斷圖7.58
如下:A,8組成的整體懸浮在水中,它們的平均密度。等于水的密度P水,由于A的密度比水小,
則3的密度一定比水大,即8本應(yīng)下沉,因此細(xì)線對(duì)5有向上的拉力,8物體受三個(gè)力的作用。A,
B整體的平均密度萬(wàn)=〃匕十八匕=p水,將匕:%=79:2代入,得Ps=8.9xl0'kg/m'
匕+匕
對(duì)于漂浮的物體,物體只有一部分體積浸沒(méi)在液面以下,其余部分體積露出液面。設(shè)物體密度
為p,體積為V,物體在液面以下的體積為%,則根據(jù)浮力等于物體重力,有「咋=/?液%g,即
V
%=——P,可見(jiàn),若P液液不變,%與物體密度「成正比,即在同一液體中,密度越大的物體
。液
漂浮時(shí)液面以下的體積占總體積的比例越大;若物體密度不變,。液越大,物體漂浮時(shí)液面以下的
體積占總體積的比例越小。根據(jù)這一原理人們制成了可以測(cè)量液體密度的“密度計(jì)”。
例5(上海第15屆大同杯初賽改編)一個(gè)密度計(jì),其刻度部分的A,B兩點(diǎn)分別是最上面和
最下面的刻度位置,如圖7.59所示,這個(gè)密度計(jì)的測(cè)量范圍是L00xl()3~1.60xl03kg/m)則:
A
(1)刻度A對(duì)應(yīng)的密度值為|—?
—A
(2)把這個(gè)密度計(jì)放入某種液體中,液面的位置恰好在的中點(diǎn)C,則這種液體的
密度為。-C
(3)密度計(jì)的刻度線[選填“均勻”或“不均勻”)該密度計(jì)測(cè)量密度較
---DD
(選填“大”或“小”)的液體密度時(shí),測(cè)量誤差較大???/p>
分析與解(1)密度計(jì)重力恒定,放在液體中漂浮時(shí),所受浮力等于重力。若放入液圖759
體中時(shí),液面以下的體積較大,則說(shuō)明該液體密度較小,因此,A刻度對(duì)應(yīng)的密度值應(yīng)較小,等于
3
LOOX1()3kg/m0
(2)設(shè)密度計(jì)重力為G,橫截面積為5,A,B,C刻度線對(duì)應(yīng)的密度分別為0HPB,PC;
A,8,C刻度線以下的長(zhǎng)度分別為心,怎,生。由二力平衡,有G=0gs%,解得%=-
0gs
同理.hD=-^—,hv=-^—.因此有感+%=(-L+_L]_2c由干。為4.8的中點(diǎn),則C
28gspegspA)gs
刻度線以下的長(zhǎng)度生乜,得%+既=2,0.,因此解得%=總&_=i.23xl()3kg/m3。
2Pcg$PA+PB
(3)由(2)可知,待測(cè)液體的密度與密度計(jì)在液面以下的長(zhǎng)度成反比例
,"海
關(guān)系,密度計(jì)的刻度并不是均勻的。液體密度「液與密度計(jì)在液面以下的長(zhǎng)度〃\
的關(guān)系如圖7.60所示,則當(dāng)人較?。础敢狠^大)時(shí),力變化很小,。液變化X.
很大,在密度計(jì)底部,刻度線較密集,由此帶來(lái)的測(cè)量誤差也較大。。*--------------*
例6(上海第12屆大同杯初賽)甲、乙、丙三個(gè)完全相同的長(zhǎng)方體木塊,圖7.60
把它們分別放在三種密度不同的液體里,木塊靜止時(shí)浸入液體的情況是:甲木塊大部分浸入;乙木
塊一半浸入;丙木塊小部分浸,如圖161所示。若將三木塊露出液面部分切除后,剩下部分分別放
入原容器中,則木塊露出液面部分的體積()
圖7.61
A.甲最多B.乙最多C.丙最多D.一樣多
分析與解漂浮的物體,將露出水面的部分截去后,剩余部分仍將漂浮。為了得出剩余部分露
出水面的體積與哪些因素有關(guān),不妨設(shè)題中物體密度為8,體積為V,設(shè)液體密度為22,物體在
液面以下的體積為咋,則根據(jù)浮力等于物體重力,有。|匕=。2丫赭,解得生將露出液面
02
部分截去后,剩余部分乙在液面下的體積為14=必=?,新露出的部分匕=、-4
P2Pl
=8上_/,將包視為一個(gè)整體,并配方,可得
PlPlP1
/21、門r(1、2
+1=v_A_1+1
6Pl4J4J1夕22J4
可見(jiàn),當(dāng).二!時(shí),乙取得最大值上丫。
A24
現(xiàn)對(duì)長(zhǎng)方體與三種液體的密度關(guān)系進(jìn)行分析,根據(jù)次二區(qū),可知甲物塊所放的液體密度小于
物塊密度的一半,乙物塊所放的液體密度恰等于物塊密度的一半,而丙物塊所放的液體密度大于物
塊密度的一半,因此本題正確選項(xiàng)為B。
例7(上海第18屆大同杯初賽)某溶液的密度p隨溶液深度/?按照規(guī)律夕=q+處變化,
其中no=lg/cm3,k=o.oig/cm4.用不可伸長(zhǎng)、長(zhǎng)度為5cm的細(xì)線將A,3兩個(gè)立方塊連在一
起并放進(jìn)溶液內(nèi)。已知匕=匕=k0?,wA=1.2g,wB=1.4g,則平衡時(shí)立方塊A中心所在的深
度為cm,細(xì)線上的拉力為No(假設(shè)溶液足夠深)
分析與解設(shè)A8系統(tǒng)平衡時(shí),A的中心所處深度為4,則8的中心所處深度為
%=4+6cm。A5系統(tǒng)所受浮力等于它們排開(kāi)的液體的重力。由于液體密度隨深度線性變化,因
此A,5物體排開(kāi)的液體的平均密度等于A,8的中心深度處的液體密度,結(jié)合力的平衡知識(shí),有
(叫+%)g=〃g匕+外g匕,其中q+p8=pQ+kh8,聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)可得
4
hA=27ciro設(shè)繩子的拉力為尸,對(duì)A受力分析,有尸+%g=pAgVA,可解得F=7.0xICTN。
練習(xí)題
1.(上海第31屆大同杯初賽)關(guān)于浮力,正確的敘述是()
A.同一物體,漂浮在不同液體的液面上時(shí),物體所受的浮力不同
B.物體完全浸沒(méi)在密度均勻的液體中,在不同的深度它所受浮力相司
C.同一物體漂浮在液面時(shí)所受浮力一定大于沉到液體內(nèi)部時(shí)所受的浮力
D.漂浮在液面的物體,它的重力一定等于所受的浮力
2.(上海第29屆大同杯初賽)金屬箔是由密度大于水的材料制成的,取一片金屬箔做成容器,
放在盛有水的燒杯中,發(fā)現(xiàn)它漂浮在水面上然后再將此金屬箔揉成團(tuán)放入水中,金屬箔沉入水底。
比較前后兩種情況,下列說(shuō)法正確的是()
A.金屬泊漂浮時(shí)受到的重力比它沉底時(shí)受到的重力小
B.金屬箔漂浮時(shí)受到的浮力比它沉底時(shí)受到的浮力大
C.金屬箔沉底時(shí)受到的浮力等于它的重力
D.金屬箔沉底時(shí)排開(kāi)水的體積與它漂浮時(shí)排開(kāi)水的體積相等
3.(上海第29屆大同杯初賽)重5N的水對(duì)漂浮于其中的物體所產(chǎn)生的浮力()
A.可以小于INB.不可能等于5N
C.可以大于IOND.不可能大于10N
4.(上海第28屆大同杯初賽)某潛艇在海面下隱蔽地跟蹤某個(gè)目標(biāo),現(xiàn)根據(jù)戰(zhàn)時(shí)需要上浮或下
潛(但始終未露出海面),在下潛過(guò)程中潛水艇所受重力為G,浮力為耳;在上浮過(guò)程中所受重力
為G?,浮力為鳥(niǎo)。則()
A.<F2,G1=G2B.=F2tG,>G2
C.>G|,F2<G2D.<G|,F2>G2
5.(上海第26屆大同杯初賽)將體積相同的木和石塊浸沒(méi)在水中,松手后,木塊上浮,石塊下
沉,平衡后,則兩物體所受的浮力()
A.木塊大B.石塊大C.一樣大D.無(wú)法確定
6.(上海第23屆大同杯初賽)水平桌面上的燒杯內(nèi)裝有一定量的水輕輕放入一個(gè)小球后,從燒
杯中溢出100g的水,則下列判斷中正確的是()
A.小球所受浮力可能等于INB.小球的質(zhì)量可能小于100g
C.小球的體積一定等于lOOcn?D.水對(duì)燒杯底的壓強(qiáng)一定增大
7.(上海第20屆大同杯初賽)體積為0.050?的救生圈重100N,體重為400N的人在水中使
用這個(gè)救生圈時(shí)()
A.人和救生圈漂浮在水面上B.人和救生圈懸浮在水中
C.人和救生圈下沉到水底D.以上情況都有可能
8.(上海第15屆大同杯初賽)用水桶從井中提水,在水桶逐漸提離水面的過(guò)程中,關(guān)于人所用
力的大小,下列敘述中正確的是()
A.用力變大,因?yàn)樗八苤亓ψ兇?/p>
B.用力變小,因?yàn)樗芭砰_(kāi)水的體積變小
C.用力變大,因?yàn)樗八艿母×ψ冃?/p>
D.用力不變,因?yàn)樗八艿闹亓Σ蛔?/p>
9.(上海第19屆大同杯初賽)將質(zhì)量為1000kg的大木筏置于若干個(gè)浮筒上,為了安全起見(jiàn),
每個(gè)浮筒至少要有1/3體積露出水面。設(shè)每個(gè)浮筒的質(zhì)量均為25kg,體積為O.ln?,則至少需要這
樣的浮筒()<,
A.18個(gè)B.24個(gè)C.30個(gè)D.36個(gè)
10.(上海第15屆大同杯初賽)南某物體放人水中,有1/5的體積露出水面;將該物體放入某
液體中,有1/6的體積露出液面,則(
A.物體的密度為O.8Oxl()3kg/m3,液體的密度為0.96xl03kg/n?
B.物體的密度為0.80xl()3kg/m3,液體的密度為0.90xl()3kg/m3
C.物體的密度為0.90xl()3kg/m3,液體的密度為0.96xl03kg/n?
D.物體的密度為OSOxlO^g/n?,液體的密度為0.90x1()3kg/n?
11.(上海第14屆大同杯初賽)設(shè)想從某一天起,地球的引力減小一半,那么對(duì)于漂浮在水面
上的船來(lái)說(shuō),下列說(shuō)法中正確的是()
A.船受到的重力將減小,船的吃水深度仍不變
B.船受到的重力將減小,船的吃水深度也減小
C.船受到的重力將不變,船的吃水深度也不變
D.船受到的重力將不變,船的吃水深度將減小
12.(上海第14屆大同杯初賽)一石塊和玩具氣球(氣球內(nèi)充有空優(yōu))捆在一起,浸沒(méi)在水中
下沉,它們?cè)谒锵鲁恋倪^(guò)程中,受到的浮力將()
A.逐漸增大B.逐漸減小C.不變D.先減小后增大
13.(上海第14屆大同杯初賽)浮在水面上的長(zhǎng)方體木塊的密度為「,水的密度為20,將木塊
浮在水面以上的部分切去,木塊又會(huì)上浮待穩(wěn)定后再次切去水面以上的部分,剩余木塊的體積正好
是原來(lái)的1/2,則可判斷p:0o為()
A.1:4B.1:3C.1:2D.1:2
14.(上海第12屆大同杯初賽)冰塊漂浮在水面,露出水面部分的體積為匕,冰的密度為自,
水的密度為02,則這塊冰所受到的重力為()
B.(一加C.四例pggv、
A.「話匕
Pi~P\8+0
15.(上海第30屆大同杯初賽)如圖7.62所示,水平桌面上放置一底面積為“的輕質(zhì)圓柱形容
器,容器足夠深。在容器中放入底面積為5、質(zhì)量為根的圓柱形木塊。在容器
中緩慢加入水,當(dāng)木塊對(duì)容器底部的壓力恰好為零時(shí),容器對(duì)桌面的壓力大小
為()
$2—S,
A.—mgB.———Lmg
4M
SS圖7.62
C.——!—mgD.---,ng
16.(上海第17屆大同杯初賽)如圖7.63所示在甲、乙、丙三個(gè)相同的容器中盛有質(zhì)量相等的
不同種類的液體,將三個(gè)相同的鐵球分別下沉到各容器底部,當(dāng)鐵球靜止時(shí),試比較三容器底部所
受鐵球的壓力()
甲乙丙
圖7.63
A.甲最小B.乙最小C.丙最小D.大小一樣
17.(上海第19屆大同杯初賽)如圖7.64所示,在?個(gè)開(kāi)口錐形瓶?jī)?nèi)注入適量水,然后將它放
在水平桌面上。此時(shí)水對(duì)錐形瓶底的壓力為3N:現(xiàn)在錐形瓶?jī)?nèi)放入一個(gè)重為
G的木塊,水對(duì)錐形瓶底的壓力變?yōu)?N;在錐形瓶?jī)?nèi)再放入一個(gè)重為的
木塊,水對(duì)錐形瓶底的壓力變?yōu)?No木塊與錐形瓶始終不接觸,則()
A.GvG2<INB.G2vG]<1N
C.G2=Gj=1ND.G|>G2>1N圖7.64
18.(上海第30屆大同杯初賽)如圖7.65所示,小試管倒插在廣口瓶?jī)?nèi)的水銀中,此時(shí)試管恰
好浮于水銀面?,F(xiàn)由于天氣變化的原因,大氣壓強(qiáng)稍增大,其他條件不變,則()
A.試管略微下沉B.試管內(nèi)封閉氣體的為積變大
C.試管內(nèi)外的水銀面高度差變大D.試管內(nèi)封閉氣體的壓強(qiáng)變大
19.(上海第31屆大同杯初賽)如圖7.66所示,在柱狀容器內(nèi)放入一塊長(zhǎng)方體實(shí)心銅塊,然后
緩慢注入水,并且使銅塊與容器底緊貼(使水不進(jìn)入銅塊與容器底部之間的接觸處)。此時(shí)容器底部
所承受的壓力大小為月,若略微抬起銅塊,使水進(jìn)入接觸處,待銅塊穩(wěn)定后,容器底部所承受的壓
力大小為尸2,則()
A.F{>F2B.耳<亮D.無(wú)法判斷
圖7.65圖7.6627.67
20.(上海第26屆大同杯初賽)如圖7.67所示,器內(nèi)盛有部分水,氣球下面懸掛一石塊,它們
恰好懸浮在水中,若大氣壓增大,則石塊將()
A.上浮B.下沉C.靜止D.先上浮后下沉
21.(上海第26屆大同杯初賽)如圖7.68所示,柱狀容器內(nèi)放入一個(gè)體積為200cm③的柱狀物
體,現(xiàn)不斷向容器內(nèi)注入水,并記錄水的總體枳丫和所對(duì)應(yīng)水的深度〃,如下表所示。則下列判斷
中正確的是()
V/cm360120180240300360
〃/cm51015192225
A.柱狀物體的底面積0為8cm二
B.柱狀容器的底面積$2為12cm2
C.柱狀物體的密度為O.7xlO*g/m3
D.柱狀物體所受的最大浮力為L(zhǎng)4N圖7.68
22.(上海第25屆大同杯初賽)如圖7.69所示,密度均勻的長(zhǎng)方體木塊漂浮在水面上。若將木
塊虛線以下的部分截去,則()
A.木塊和水面均下降,且下降的高度相同
B,木塊和水面均下降,且木塊下降的高度更大
C.木塊和水面均下降,且水面下降的高度更大
D.木塊下降,水面上升,且變化的高度不相同圖7.69
23.(上海第24屆大同杯初賽)在盛水的長(zhǎng)方體容器上方的橫木上,用細(xì)線豎直懸掛一個(gè)實(shí)心
鐵球,鐵球位于水面上方。容器置于兩支撐物上而保持靜止,如圖7.70所示。容器對(duì)左邊支撐物的
壓力為N-對(duì)右邊支撐物的壓力為TV??,F(xiàn)將線放長(zhǎng),使鐵球浸沒(méi)在水里,則()。
A.M變大,M變小B.M變小,M變大
C.M,N2均變大D.N一汽2均不變
24.(上海第22屆大同杯初賽)如圖7.71(a)所示在盛有水的圓筒形容器內(nèi),鐵塊甲放在木
塊乙上,木塊乙浮在水面上,木塊受的浮力為尸,水對(duì)容器底部的壓強(qiáng)為尸,水面距容器底部的高
度為力?,F(xiàn)將甲取下并用輕繩系在乙的下方,如圖7.71(b)所示,則()
A.浮力廠減小B.壓強(qiáng)P減小
C.高度減小D.甲受到的合力減小
25.(上海第22屆大同杯初賽)如圖7.72所示,在一塊浮在水面的長(zhǎng)方體木塊上放一質(zhì)量為272g
的鐵塊甲,木塊恰好浸沒(méi)在水中。拿掉鐵塊甲,用細(xì)線把鐵塊乙系在木塊下面,木塊也恰好浸沒(méi)在
水中,則鐵塊乙的質(zhì)量為()
A.312gB.237gC.318gD.326g
26.(上海第18屆大同杯初賽)如圖7.73所示,燒杯內(nèi)裝有90C的熱水,一物塊4正好懸浮
在水杯內(nèi),當(dāng)水的溫度降至10℃的過(guò)程中,物塊4將()
27.(上海第16屆大同杯初賽)如圖7.74所示,完全相同的兩根彈簧,下面掛兩個(gè)質(zhì)量相同、
形狀不同的實(shí)心鐵塊,其中甲是立方體,乙是球體。現(xiàn)將兩個(gè)鐵塊完全浸沒(méi)在某鹽水溶液中,該溶
液的密度隨深度增加而均勻增加。待兩鐵塊靜止后,甲、乙兩鐵塊受到的彈簧的拉力相比較()。
A.甲比較大B.乙比較大C.一樣大D.無(wú)法確定
28.(上海第16屆大同杯初賽)有一個(gè)梯形物體浸沒(méi)在水中,如圖7,75所示,水的密度為p,
深度為H,物塊高度為力,體積為V,較小的下底面面積為s,與容器底緊密接觸,其間無(wú)水。則
該物體所受的浮力為()
A.pgVB.p(y-sii)g
C.p(V-sH)g
29.(上海第16屆大同杯初賽)鐵鏈條的?端系著質(zhì)量22.8kg、直徑。=0.4m的實(shí)心球,
另一端空著。鏈條長(zhǎng)L=3.4m,質(zhì)量m=15.6kg,帶有鏈條的球浸沒(méi)在水池里,如圖7.76所示。
球的體積公式為丫=,兀。3,
本題中設(shè)兀=3。當(dāng)球平衡時(shí),球心離池底的距離為()
6
A.2.0mC.
30.(上海第15屆大同杯初賽)如圖7.77所示,圓臺(tái)形玻璃杯開(kāi)口直徑為10cm,底面直徑為
6cm,總高度為15cm,內(nèi)裝290g水,水面高7.5cm,現(xiàn)向杯內(nèi)投一質(zhì)量為29g的木塊,木塊浮
在水面上,水面上升了0.5cm,這時(shí)杯底內(nèi)表面受到的壓力增加了()
A.0.28NB.2.62NC.0.14ND.2.26X10-3N
31.(上海第15屆大同杯初賽)如圖7.78所示一冰塊下面懸吊一物塊A,正好懸浮在水中,物
塊A的密度為p,且L4W0電/m3<夕2019旭7m3,冰塊融化后,水面下降了1cm。設(shè)量
筒的內(nèi)橫截面積為50cm2,冰的密度為OgxlO'kg/m"水的密度為L(zhǎng)OxUkg/n?,則可判斷
物塊的質(zhì)量可能為()
A.0.05kgB.0.10kgC.0.15kgD.0.20kg
32.(上海第14屆大同杯初賽)如圖7.79所示在一個(gè)一端開(kāi)口的U形管內(nèi)裝有水,管的左端
封閉著一些空氣,水中有一只小試管浮在水面,小試管中也封閉著一些空氣。向右管中注入水,則
小試管相對(duì)左管內(nèi)的水面變化情況為()
A.小試管將上浮B.小試管將向下沉一些
C.小試管將先向下沉一些,再上浮D.無(wú)法判斷
33.(上海第14屆大同杯初賽)如圖7.80所示,兩只完全相同的盛水容器放在磅秤上,用細(xì)線
懸掛質(zhì)量相同的實(shí)心鉛球和鋁球,全部沒(méi)入水中此時(shí)容器中水面高度相同,設(shè)繩的拉力分別為7;和
乙,磅秤的示數(shù)分別為R和工,則()
A.F=F,T=T
i2}2B.6>招,T]<T2
C.F、=F?,T^>T2D.F、<F?,T[<T2
-、
圖7.79圖7.80
34.(上海第13屆大同杯初賽)在圖7.81中,P,。的示數(shù)分別如圖7.81(a)所示,則在圖
7.81(b)中,P,。的示數(shù)分別是()
A.2.0N,1.0NB.1.9N,1.1N
C.2.1N,1.1ND.2.0N,1.IN
35.(上海第13屆大同杯初賽)A,B,C是三個(gè)用不同材料制成的體積相同的物體?,F(xiàn)將它
們用相同的彈簧連接于容器底部,然后在容器中注入水使A,B,CT物體浸沒(méi)于水中,三物體靜
止時(shí)的位置如圖7.82所不,則()
A.物體4的密度最大B.物體B的密度最大
C.物體。的密度最大D.三物體密度相等
圖7.81圖7.82
36.(上海第13屆大同杯初賽)如圖7.83所示,銅、鐵、鋁三個(gè)實(shí)心球,用細(xì)線拴住,全部浸
沒(méi)在水中時(shí),三根細(xì)線上的拉力相等,則關(guān)于這三個(gè)金屬球的體積、質(zhì)量之間的關(guān)系,下列判斷正
確銅鐵鋁的是()
圖7.83
37.(上海第13屆大同杯初賽)如圖7.84所示,一水槽內(nèi)裝有部分水,水面上浮有一木質(zhì)小容
器,其露出液面的高度為水的深度為“,現(xiàn)從水槽內(nèi)取少部分水倒入容器內(nèi),則會(huì)導(dǎo)致()
A.力增大B.力減小C,斤增大D.〃減小
38.(上海第13屈大同杯初賽)如圖7.85所示,塊浸沒(méi)在水中,細(xì)線對(duì)木塊的拉力是1N,剪
斷細(xì)線,待木塊靜止后,將木塊露出水面的部分切去,再在剩余的木塊上加0.5N向下的壓力時(shí),木
塊有20.4cn?的體積露在水面,則木塊的密度約為()
A.0.6xl03kg/m3B.0.7xl03kg/m3
C.0.8xl03kg/mD.O.9xlO3kg/m3
39.(上海笫10屆大同杯初賽)如圖7.86所示,現(xiàn)有完全相同的立方塊4和將A置丁3的
正上方一起放入某液體中,物體8正好有一部分高出液面,將A取走后,8浸入水中部分的體積占
3
3體積的()
40.(上海第9屆大同杯初賽)圖7.87中木塊漂浮在水面上,木塊上置有鐵塊而保持平衡。把
木塊用一輕而短的細(xì)線與鐵塊相連,并將鐵塊投入水中,則()??
B.木塊仍漂浮在水面上,但水面高度略有上升
C.木塊仍漂浮在水面上,但水面高度略有下降
D.木塊排開(kāi)水的體積變小,水面高度不變
圖7.87
41.(上海第9屆大同杯初賽)一種液體的密度隨深度而增大,它的變化規(guī)律是夕=
式中夕。,左是常數(shù),h表示深度。設(shè)深度足夠,有一個(gè)密度為〃的實(shí)心小球投入此液體中,且。'<A,
則正確的判斷是()
A.小球?qū)⒁怀恋降?,不再運(yùn)動(dòng)
B.小球?qū)⑵≡谝好?,不能下?/p>
C.小球經(jīng)過(guò)一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程,最終懸浮在深力&處
D.小球經(jīng)過(guò)一段運(yùn)動(dòng)過(guò)程,最終懸浮在深〃=以二包處
k
42.(上海第2屆大同杯初賽)木塊乙浮在水面上,木塊乙上放有鐵塊甲,如圖7.88所示。此
時(shí),木塊受到的浮力為尸,水對(duì)圓筒形容器底面的壓強(qiáng)為P,水面距容器底面的高度為〃?,F(xiàn)將甲
取下并沉入水底,則()
A.尸將減小B.力將減小
P將減小D.液體對(duì)容器底部的壓力將保持不變
圖7.88圖7.89圖7.90
43.(上海第2屆大同杯初賽)一冰塊內(nèi)含有某種不溶于水的物體,放入盛有0℃水的量筒內(nèi),
正好懸浮在水中,如圖7.89所示,此時(shí)量筒液面升高了4.6cm;當(dāng)冰完全融化后,水面又下降了
0.44cmo設(shè)量筒的內(nèi)橫截面積為50cm2,則該物體的密度為(冰的密度為0.9g/cn?)()
A.11.45xlO3kg/m3B.10.45xlO3kg/m3
C.3.2xl03kg/m3D.2.2xl03kg/m3
44.(上海第18屆大同杯初賽)甲、乙是兩個(gè)質(zhì)量相等的空心球,它們的空心部分體積完全相
同,甲球恰好能在水中懸浮,小=3.0x103kg/m3,=2.0x103kg/mJ,=1.0xl03kg/m3,
則甲、乙兩球的體積之比為;當(dāng)把乙球放入水中時(shí),乙球露出水面的體積占乙球體積的
45.(上海第17屆大同杯初賽)把密度為0.6xl()3kg/m3的一長(zhǎng)方體木塊浸沒(méi)在水中,至少要
在木塊下掛一質(zhì)量為15.6kg的鐵塊,則該木塊的質(zhì)量為kg,如果改用一不同質(zhì)量的鐵塊
直接壓在木塊上,發(fā)現(xiàn)木塊正好浸沒(méi)在水中,則該鐵塊的質(zhì)量為kgo
46.(上海第25屆大同杯初賽)一根輕質(zhì)小彈簧原長(zhǎng)為10cm,兩端分別連接在容器底部和物
體A上,將水逐漸注入容器,當(dāng)物體的一半浸入水中時(shí),彈簧長(zhǎng)為12cm,如圖7.90(a)所示。把
水倒出,改用密度為O.8xl(rkg/m3的油注入容器,當(dāng)物體A全部浸入油中時(shí),彈簧長(zhǎng)15cni,如
圖7.90(b)所示。前后兩種情況下物體受到的浮力之比為;物體A的密度為
3
kg/mo
47.(上海第23屆大同杯復(fù)賽)在一個(gè)底面積為200cm2、高度為
20cm的圓柱形薄壁玻璃容器底部,放入一個(gè)邊長(zhǎng)為10cm的實(shí)心正方
體物塊,然后逐漸向容器中倒入某種液體。圖7.91反映了物塊對(duì)容器
底部壓力的大小廠與容器中倒入液體的深度力(0~6cm)之間的關(guān)系。
由此可知這種液體的密度大小為kg/m3,當(dāng)?shù)谷艘后w的深度
力為12cm時(shí),物塊對(duì)容器的底部壓力的大小尸為No
48.(上海第27屆大同杯復(fù)賽)現(xiàn)有下列實(shí)驗(yàn)器材:物理天平?臺(tái),盛有水的燒杯?個(gè),銅管
材料一小塊,蠟(蠟芯材料)一大塊司細(xì)線若干。某同學(xué)在沒(méi)有測(cè)量長(zhǎng)度的器材的情況下,利用所
給儀器,按照以下實(shí)驗(yàn)步驟測(cè)量一根已知長(zhǎng)度的銅管內(nèi)徑。已知銅管長(zhǎng)度L=8.12cm,水的密度
3
p()=1.00g/cm。請(qǐng)?jiān)跈M線處填寫相應(yīng)的表達(dá)式或數(shù)據(jù):
①調(diào)節(jié)物理天平。
②把小銅塊分別置于空氣中、水中測(cè)量,得出平衡時(shí)祛碼的質(zhì)量分別為網(wǎng),加2,則小銅塊的
密度式為自二。
③把小蠟塊在空氣中稱量,平衡時(shí)袪碼的質(zhì)量為〃?3;把小銅塊和小蠟塊捆在一起浸沒(méi)于水中稱
量,平衡時(shí)祛碼的質(zhì)量為機(jī)4。則蠟的密度表達(dá)式為£=。
④將銅管中塞滿蠟。
⑤把含有蠟芯的銅管分別置于空氣中和水中稱量,平衡時(shí)硅碼的質(zhì)量分別為利m',則可求
出銅管內(nèi)徑d。表7.1為某次測(cè)量得到的數(shù)據(jù)。
表7.1
町/gmJg//gmJgm/gmr/g
平均值6.155.414.304.9517.2013.19
根據(jù)以上數(shù)據(jù),求解出銅管內(nèi)徑d的值為d=
49.(上海第19屆大同杯復(fù)賽)某食鹽溶液的密度隨深度而增大,其變化規(guī)律是夕=夕。+"2,
式中0o=l.Oxl()3kg/m3.為了求出式中的&值,現(xiàn)向溶液中投放兩只用一根細(xì)線系在一起的小球
4和B,每個(gè)球的體積為V=lcn?,其質(zhì)量分別為m,=1.2g和〃%=L4g。當(dāng)將A球置于水下,
球心距水面的距離為%=0.25m時(shí),A,3兩個(gè)球在溶液中均處于靜止?fàn)顟B(tài),且線是拉緊的,兩球
心的距離為d=0.1m。試求上的值。
參考答案
1.BD。同一物體漂浮在不同液體的液面上,物體所受浮力大小都等于其重力大小,浸沒(méi)在液
體內(nèi)部的物體所受浮力與深度無(wú)關(guān)。
2.Bo金屬箔所受重力不變,漂浮時(shí)浮力等于重力,下沉?xí)r浮力小于重力。
3.AC。物體排開(kāi)的液體的體積與容器內(nèi)液體的體積是不同的概念排開(kāi)的液體的體積可以小于、
等于或大于液體的體積,對(duì)應(yīng)地,物體所受浮力也可以小于等于或大于容器內(nèi)液體的重力。
4.BD。潛水艇在水面以下時(shí),其排開(kāi)的水的重力是固定的,即浮力不變。潛艇是通過(guò)改變自
身重力來(lái)實(shí)現(xiàn)下潛或者上浮的。下潛時(shí),往水艙里注水,使得重力大于浮力,上浮時(shí),將水艙里的
水排出,重力小于浮力。
5.Bo平衡后木塊漂浮,石塊下沉,石塊排開(kāi)水的體積大于木塊,石塊所受浮力較大。
6.Ao溢出的100g水的體積為lOOcn?,所受重力為IN。若燒杯內(nèi)原來(lái)的水未裝滿,則小球
排開(kāi)的液體的重力大于1N,液體深度增加,水對(duì)燒杯底部壓強(qiáng)增大;若燒杯內(nèi)原來(lái)裝滿水,則小球
排開(kāi)的液體的重力等于1N,液體深度不變,水對(duì)燒杯底部壓強(qiáng)不變。
7.Ao救生圈全部浸沒(méi)在水中時(shí)所受浮力《學(xué)二p水心二500N,浮力恰好等于救生圈與人的重
力之和,因此僅當(dāng)救生圈恰好全部浸沒(méi)而人的體積全部在水面以上時(shí),人和救生圈就可以受力平衡,
因此人和救生圈可以漂浮在水面上。
8.C。水桶所受拉力與浮力之和等于桶的總重力,桶離開(kāi)水面的過(guò)程中,排開(kāi)水的體積變小,
浮力變小,則拉力變大。
9.B.設(shè)需浮筒〃個(gè)才能使浮筒和木筏漂浮,則根據(jù)總浮力等于總重力有0水g(〃x,x0.1)=
1000+/?x25,解得〃=24。
4
10.Ao設(shè)物體的體積為V,在水中漂浮時(shí),根據(jù)浮力等于物體重力,有化心=夕物必,
解得夕物=0.8x10%8/n?,同理,在液體中漂浮時(shí),有。液■|應(yīng)=。物應(yīng),解得夕液=0.96x
6
103kg/m3o
II.A。地球的引力減小一半,即公式G=mg,&=0液匕端中的8值減半,重力減半。根
據(jù)猴/g="zg,可知V排不變,吃水深度不變。
12.Bo氣球下沉過(guò)程中,球內(nèi)與體壓強(qiáng)變大,體枳縮小氣球排開(kāi)水的體積變小,浮力變小。
13.D。設(shè)物體體積為V,漂浮在水中時(shí)水面以下的體積為匕心,則00V謠=叨,故%產(chǎn)生,
Po
切去露出水面部分后,剩余木塊體積為匕)門,設(shè)重新漂浮后水面以下的體積為4:2,則
%2"=3丫,故2=1。
PoPo2P()A/2
14.C。設(shè)冰的總體積為y,冰所受浮力等于其重力,則8(丫-峭8=月初,解得曠==上出,
p2-p]
冰的重力G=pVg=pahg。
p「P\
15.Ao當(dāng)木塊所受浮力等于重力而剛要浮起時(shí),木塊對(duì)容器底部的壓力恰好為零。設(shè)此時(shí)水
的深度為力,則mg=p水5hgo此時(shí)水的重力為G水二「水(52—》)加,則6水=匕——mg,容器
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