專題18　浮力（原卷版）

專題18浮力【思維導(dǎo)圖】【知識點(diǎn)回顧】eq\a\vs4\al(考點(diǎn)1知道浮力的概念)1．浮力浸在液體(或氣體)中的物體，受到液體(或氣體)________稱作浮力。2．方向：________。3．產(chǎn)生原因：物體上下表面受到的液體(或氣體)的________，浮力是液體(或氣體)給物體的壓力的合力。eq\a\vs4\al(考點(diǎn)2描述阿基米德原理)1．內(nèi)容：浸在液體中的物體所受的浮力，大小等于它________。2．公式：F浮＝G排＝________。由公式可知浮力的大小取決于液體的密度和排開液體的體積。浸沒在水中的石塊受到的浮力跟它排開的水重有什么關(guān)系？考點(diǎn)3直接運(yùn)用阿基米德原理或公式的變形進(jìn)行簡單的計(jì)算有關(guān)浮力的分析與計(jì)算1．阿基米德原理：F?。紾排＝________。2．稱重法：F?。絖_______，其中F為物體浸入液體時(shí)彈簧測力計(jì)的讀數(shù)。注意：稱重法分析浮力時(shí)需注意測力計(jì)的示數(shù)不是浮力的大小而是拉力的大小。3．平衡條件法：________，一般指物體在液體中處于懸浮或漂浮狀態(tài)。eq\a\vs4\al(考點(diǎn)4認(rèn)識物體浮沉條件)1．物體在液體中的浮沉條件上浮下沉漂浮懸浮沉底F?。綠F?。糋F?。紾F?。紾F?。玁＝G實(shí)心體ρ液＞ρ物ρ液＜ρ物ρ液＞ρ物V排＜V物ρ液＝ρ物V排＝V物ρ液＜ρ物處于動(dòng)態(tài)(運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不斷改變)，受力不平衡是“上浮”過程的最終狀態(tài)可以停留在液體的任何深度處是“下沉”過程的最終狀態(tài)處于靜態(tài)，受平衡力作用2.浮沉條件的應(yīng)用：潛水艇是通過改變____________來實(shí)現(xiàn)浮沉的；密度計(jì)的工作原理是物體的____________條件，其刻度特點(diǎn)是上小下大，上疏下密；用硫酸銅溶液測血液的密度的原理是____________條件?！纠}精析】（2022?湖州）兩個(gè)邊長相同、材料不同的實(shí)心正方體甲和乙，用質(zhì)量不計(jì)的細(xì)線連接，輕輕放入某液體中，靜止后懸浮，細(xì)線處于繃緊狀態(tài)，如圖所示。則（）A．甲受到的浮力比乙受到的浮力大 B．甲的密度與液體的密度相等 C．如果將細(xì)線剪斷，甲、乙再次靜止后，容器底部受到的壓力大小不變 D．如果將細(xì)線剪斷，甲、乙再次靜止后，容器底部受到液體的壓強(qiáng)不變（2022?浙江）學(xué)習(xí)了物體的浮沉條件后，小舟做了如下實(shí)驗(yàn)：在兩個(gè)薄氣球中加滿溫水，扎緊后剪去多余部分，分別浸沒于盛有冷水與熱水的玻璃杯中（如圖）。若不計(jì)氣球自重，放手后兩氣球的運(yùn)動(dòng)情況是（）A．冷水、熱水中都下沉 B．冷水中下沉，熱水中上升 C．冷水、熱水中都上升 D．冷水中上升，熱水中下沉（2021?寧波）將密度為0.9g/cm3、邊長為10cm的立方體冰塊，放入盛有水的柱狀容器中，靜止時(shí)冰塊有2cm露出水面，如圖所示。對容器緩慢加熱，直至冰塊完全熔化。在冰熔化過程中，下列判斷與事實(shí)不符的是（）A．冰吸收熱量，溫度保持不變 B．水面高度始終保持不變 C．冰塊漂浮之后，受到的浮力逐漸變小 D．水對容器底部的壓力最多增大1.0N（2022?寧波）2022年4月28日，“巔峰使命”珠峰科考全面啟動(dòng)。5月15日凌晨1點(diǎn)26分，中國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從海拔4300m的科考營地順利升空，4點(diǎn)40分達(dá)到海拔9032m，超過珠峰8848.86m的高度，創(chuàng)造了浮空艇大氣科學(xué)觀測的世界紀(jì)錄。（1）該浮空艇總質(zhì)量約2625kg，它受到重力的大小約為N。（2）已知海拔4300m處的空氣密度約為0.8kg/m3。如圖所示，該浮空艇在營地升空前體積達(dá)9060m3，此時(shí)浮空艇受到的浮力大小約為N。（3）“極目一號”浮空艇內(nèi)部有三層：上層裝有氦氣（相同條件下氦氣密度比空氣小得多），中間隔開，下層是空氣。當(dāng)懸于空中的浮空艇需要（填“上浮”或“下降”）的時(shí)候，可以用上層的氦氣排出下層的部分空氣，以此改變自身重力，同時(shí)使整個(gè)浮空艇的壓差在安全范圍內(nèi)。（2022?麗水）2022年5月15日，我國自主研發(fā)的“極目一號”Ⅲ型浮空艇從科考基地上升到海拔9032米，創(chuàng)造了大氣科學(xué)觀測世界紀(jì)錄。（1）上升過程中，以地面為參照物，浮空艇是的；（2）該浮空艇是軟式飛艇，上升過程中需通過調(diào)整氣囊中的氣壓來保持外形不變。上升過程中，該艇受到的浮力（填“增大”、“減小”或“不變”）。（2021?金華）某?！爸谱鞲×Τ印表?xiàng)目研究小組，制成如圖所示浮力秤。使用過程中，發(fā)現(xiàn)稱量范圍較小，有待提升改造。【原理分析】浮力秤是利用物體漂浮時(shí)F?。紾物的原理工作的；浮力大小與液體密度和物體排開液體的體積有關(guān)。【問題提出】浮力大小與液體密度存在怎樣的定量關(guān)系？【方案設(shè)計(jì)】器材：懸掛式電子秤、金屬塊（4.0N）、大燒杯、水以及各種不同密度的溶液等。步驟：①將金屬塊掛在電子秤下，讀取電子秤示數(shù)并記錄；②將金屬塊浸沒在盛水的燒杯中，讀取電子秤示數(shù)并記錄，然后取出金屬塊擦干；③按照步驟②的操作，換用不同密度的溶液，多次重復(fù)實(shí)驗(yàn)?！緮?shù)據(jù)處理】實(shí)驗(yàn)編號1234567液體密度ρ液（g/cm3）﹣0.81.01.21.41.92.0電子秤示數(shù)F拉（N）4.03.63.53.43.32.63.0浮力大小F浮（N）﹣0.40.5x0.71.41.0【交流分析】（1）表格中x的數(shù)據(jù)是；（2）實(shí)驗(yàn)過程中，除步驟①外，其余每一次測量，金屬塊都需要浸沒，其目的是；（3）小組同學(xué)對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析討論，認(rèn)為第6次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常。若電子秤正常工作、電子秤讀數(shù)和表中數(shù)據(jù)記錄均無誤。則造成此次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)異常的原因可能是?！镜贸鼋Y(jié)論】……【知識應(yīng)用】（4）根據(jù)以上探究，寫出一種增大浮力秤稱量范圍的方法。（2021?溫州）圖甲所示為一種水下滑翔機(jī)，圖乙是其部分結(jié)構(gòu)示意圖。該滑翔機(jī)通過液壓泵將油在內(nèi)、外油囊間來回轉(zhuǎn)移，從而改變浮力大小以達(dá)到上浮和下潛的目的，再結(jié)合其它技術(shù)即可滑行，以執(zhí)行海洋環(huán)境的監(jiān)測任務(wù)。（1）該滑翔機(jī)具有低能耗、高續(xù)航的特點(diǎn)，電池一次充電后能提供1千瓦時(shí)電能。它在整個(gè)運(yùn)動(dòng)過程中前進(jìn)速度保持0.2米/秒，但只有9%的時(shí)間耗電，耗電時(shí)功率僅為4瓦。該滑翔機(jī)充電一次總共能航行的路程為多少千米？（2）該滑翔機(jī)總重515牛。當(dāng)外油囊中無油時(shí)，滑翔機(jī)排開水的體積為0.0495米3。已知海水密度隨深度變化情況如圖丙所示。當(dāng)該滑翔機(jī)在600米深度懸浮時(shí)，外油囊中油的體積為多少米3？（忽略海水壓強(qiáng)對油和滑翔機(jī)外殼體積的影響）（2021?杭州）小金把家里景觀水池底部的鵝卵石取出清洗。他先將一個(gè)重為10N的空桶漂浮在水面上，然后將池底的鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)，桶仍漂浮在水面。（不考慮撈出過程中帶出的水，ρ水＝1.0×103kg/m3）（1）空桶漂浮在水面時(shí)所受浮力大小。（2）鵝卵石撈出放置在桶內(nèi)時(shí)，水池水面高度與鵝卵石未撈出時(shí)相比會（選填“上升”、“下降”或“不變”）。若此時(shí)桶排開水的體積為6.0×10﹣3m3，求桶內(nèi)鵝卵石的質(zhì)量。（2022?溫州）排氣閥是供暖設(shè)備中的重要部件，它能及時(shí)排出管內(nèi)熱水汽化產(chǎn)生的氣體，使水正常流動(dòng)，從而保證供暖效果。排氣閥工作原理如圖所示：水中氣體在流動(dòng)過程中，積聚于封閉的排氣閥內(nèi)，使閥內(nèi)氣壓變大，浮筒隨水面一起下降，此時(shí)閥內(nèi)氣體排出使氣壓變小，從而浮筒上升，堵桿重新堵住排氣孔。（1）水管內(nèi)的水流速度至少達(dá)到0.25米/秒才能攜帶氣泡流動(dòng)。若水管總長為60米，要使水流能攜帶氣泡流動(dòng)，則水從水管起始端流到終端最多要多少時(shí)間？（2）排氣閥中的浮筒和堵桿總質(zhì)量為0.02千克，計(jì)算排氣閥排氣時(shí)浮筒浸在水中的體積。（水的密度取1.0×103千克/米3）（2022?紹興）“海洋強(qiáng)國”是國家戰(zhàn)略，紹興作為浙江海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展示范區(qū)的重要戰(zhàn)略節(jié)點(diǎn)，正以積極的姿態(tài)規(guī)劃發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)。提升通江達(dá)海內(nèi)河港是海洋經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主通道。①如圖是上虞港集裝箱吊機(jī)正在作業(yè)，隨著船上貨物增多，貨船受到的浮力（選填“變大”、“變小”或“不變”）。②若貨船從上虞淡水港出發(fā)入海，裝貨完畢后船身吃水位置在圖甲“28”刻度處，那么在海上航行時(shí)，吃水位置在“28”刻度處方（選填“上”或“下”）。

【習(xí)題鞏固】一．選擇題（共7小題）1．（2022?杭州二模）完全相同的甲、乙兩個(gè)容器內(nèi)都裝滿水。靜止于水中的A、B兩個(gè)實(shí)心小球體積相同、材料不同，其中A球沉底，B球漂浮，如圖所示。則下列說法正確的是（）A．兩個(gè)小球的密度相同 B．兩個(gè)小球所受浮力相同 C．水對兩個(gè)燒杯底部壓強(qiáng)相同 D．兩個(gè)燒杯對桌面壓力相同2．（2022?拱墅區(qū)二模）如圖甲所示，一個(gè)雞蛋漂浮在鹽水中；向鹽水中緩慢加入蒸餾水，直到雞蛋恰好浸沒（如圖乙所示）；此過程中（）A．雞蛋排開液體的體積保持不變 B．雞蛋受到的浮力逐漸增大 C．鹽水對燒杯底部的壓強(qiáng)逐漸增大 D．燒杯對水平桌面的壓力保持不變3．（2022?臨平區(qū)一模）先在溢水杯中裝滿水（水面與溢水口齊平），然后放入一塊重為2牛的木塊，溢出的水全部用小燒杯接?。ㄈ鐖D所示）。則（）A．溢水杯底部受到水的壓強(qiáng)不變，小燒杯中水的重力大于2牛 B．溢水杯底部受到水的壓強(qiáng)增大，小燒杯中水的重力等于2牛 C．溢水杯底部受到水的壓強(qiáng)不變，小燒杯中水的重力等于2牛 D．溢水杯底部受到水的壓強(qiáng)不變，小燒杯中水的重力小于2牛4．（2022?鄞州區(qū)校級一模）如圖所示，港珠澳大橋于2018年10月24日通車，是中國境內(nèi)一座連接香港、珠海和澳門的橋隧工程。它由橋梁和海底隧道組成，隧道由空心沉管連接而成。建造隧道時(shí)，先將沉管兩段密封，如同一個(gè)巨大的長方體空心箱子，然后讓其漂浮在海面上，再用船將密封沉管拖到預(yù)定海面上，向其內(nèi)部灌水使之沉入海底。設(shè)一節(jié)密封長方形沉管的長、寬、高分別是180m、35m、10m，總質(zhì)量為6×107kg（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg），下列說法中正確的是（）A．若將一節(jié)沉管密封后浸沒在海水中受到的浮力為6.3×108N B．密封沉管灌水下沉過程中沉管受到的浮力一直變小 C．密封沉管灌水前漂浮在海面上受到的浮力6×107N D．密封沉管灌水下沉過程中上表面受到海水的壓強(qiáng)變小5．（2022?寧波模擬）如圖所示，自制密度計(jì)由輕質(zhì)密閉細(xì)管和配重M組成，吸管和配重的粗細(xì)相同。P、Q為自制密度計(jì)上的兩根刻度線，其中一根與其靜止于酒精中時(shí)的液面重合，另一根與其靜止于水中時(shí)的液面重合；現(xiàn)自制密度計(jì)靜止于X液體中，其液面位置到P、Q刻度線的距離相等。則下列分析正確的是（）A．X液體的密度大于水和酒精密度的平均值 B．X液體的密度等于水和酒精密度的平均值 C．X液體的密度小于水和酒精密度的平均值 D．X液體的密度大于、等于水和酒精密度的平均值6．（2022?余杭區(qū)模擬）如圖所示，一個(gè)邊長為10cm的實(shí)心正方體豎直浸沒在某種液體中保持靜止?fàn)顟B(tài)，其上表面受到液體的壓強(qiáng)為500Pa，下表面受到的液體壓強(qiáng)為1300Pa，（g取10N/kg）下列說法正確的是（）A．正方體受到的浮力為10N B．該正方體的質(zhì)量為1kg C．正方體上表面的深度h1為5cm D．液體的密度為0.8×103kg/m37．（2022?蕭山區(qū)模擬）如圖甲所示，用一個(gè)彈簧測力計(jì)拉著浸沒在水中的小物塊A，現(xiàn)將小物塊緩緩拉出水面到底部剛剛脫離水面為止。乙圖坐標(biāo)體現(xiàn)了某些科學(xué)量隨H（小物塊底面到容器底面的距離）的變化情況。有下列選項(xiàng)①彈簧秤示數(shù)②小物塊受到的浮力③臺秤的示數(shù)④容器底部受到的液體壓強(qiáng)⑤小物塊底面受到的壓強(qiáng)，符合圖乙圖象變化的是（）A．①② B．③④ C．②③④ D．只有⑤二．填空題（共5小題）8．（2022?婺城區(qū)一模）如圖甲所示，在容器底部固定一輕質(zhì)彈簧，彈簧上方連有正方體甲，容器側(cè)面的底部有一個(gè)由閥門K控制的出水口。此時(shí)物體甲剛好完全浸沒在水中，接著打開閥門K，緩慢放水，直至物體甲恰好完全離開水面，再關(guān)閉閥門K，這個(gè)過程中，彈簧的彈力F與物體露出水面的體積V的關(guān)系如圖乙所示，已知物體甲的密度為0.6×103kg/m3，體積為V0。不計(jì)彈簧所受浮力。則：（1）B點(diǎn)時(shí)彈簧的彈力大小為牛；（2）點(diǎn)A與點(diǎn)C的縱坐標(biāo)a、c的絕對值之比為。9．（2022?濱江區(qū)一模）小濱同學(xué)自制簡易密度計(jì)并標(biāo)記刻度。他在粗細(xì)均勻的木棒底部纏繞一些細(xì)銅絲后（忽略銅絲的體積），把該密度計(jì)放入酒精中豎直漂浮，靜止后露出液面的長度L1為6cm，于是他在木棒與酒精液面交界的刻度線上標(biāo)記0.8g/cm3；小濱同學(xué)又把該密度計(jì)放入水中豎直漂浮，靜止后露出液面的長度L2為8cm，則與水面相對應(yīng)的刻度線上應(yīng)標(biāo)記g/cm3。密度計(jì)上標(biāo)記1.25g/cm3的刻度線到密度計(jì)頂端的距離L3為cm。該密度計(jì)的刻度線是否均勻？并說明理由：。10．（2022?溫州模擬）某項(xiàng)目化學(xué)習(xí)小組同學(xué)制作“浮漂器”，成功地驗(yàn)證了阿基米德定律。選取溢水杯、泡沫塊、托盤和粗鐵絲、細(xì)鐵絲等材料制作成“浮漂器”?！案∑鳌钡闹螚U由粗鐵絲制成，下托盤由細(xì)鐵絲制成。①將“浮漂器”置于裝有適量水的溢水杯，取一小石塊放在上托盤，在支撐桿上標(biāo)出水位刻度線。②將小石塊改放在下托盤，往上托盤加砝碼，同時(shí)用空燒杯接收溢出的水，直到水位刻度線與水面相平。③取下砝碼，把燒杯中的水全部倒入上托盤。由步驟①②得出石塊所受浮力F?。紾砝碼，由步驟②③得出燒杯中水的重力G排＝G砝碼。因此，F(xiàn)?。紾排，即石塊所受浮力等于其所排開的水受到的重力，從而驗(yàn)證了阿基米德原理。（1）泡沫塊是制作“浮漂器”的關(guān)鍵要素之一。確定泡沫塊高度，應(yīng)考慮的因素有。（可多選）A．支撐桿的高度B．托盤的質(zhì)量C．溢水杯的質(zhì)量D．泡沫塊的密度E．液體的密度（2）步驟①中將“浮漂器”置于溢水杯，判斷杯中水為“適量”的依據(jù)是。（3）分析步驟②③，該組同學(xué)得出結(jié)論：燒杯中所收集水的重力等于砝碼的總重力，即G排＝G砝碼。推測其觀察到的現(xiàn)象為。（4）有同學(xué)認(rèn)為，往上托盤“加砝碼”的操作存在缺陷，改進(jìn)方法有（寫出一種）。11．（2022?南潯區(qū)一模）“天氣瓶”和“彩球溫度計(jì)”是兩款不同的現(xiàn)代居家飾品，都可以獲知天氣冷暖變化。（1）圖甲為“天氣瓶”，當(dāng)外界溫度降低時(shí)，瓶中晶體增多。由此推測瓶中晶體的溶解度隨溫度降低而。（2）圖乙為“彩球溫度計(jì)”，當(dāng)溫度降低到小球所標(biāo)注的溫度值時(shí)，該小球會浮起。某時(shí)，只有“20℃”、“18℃”的小球沉底，則此時(shí)的氣溫范圍為。（3）圖乙中漂浮的“24℃”小球重5克，則其所受浮力為牛。（g取10牛/千克）12．（2022?西湖區(qū)模擬）將兩個(gè)相同的容器甲和乙放在同一水平桌面上，分別向其中倒入不同種類的液體，并將兩個(gè)相同的物塊分別放入這兩個(gè)容器中。當(dāng)兩物塊靜止時(shí)，兩個(gè)容器中液面恰好相平，如圖所示。那么，甲容器底部受到液體的壓強(qiáng)（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器底部受到液體的壓強(qiáng)；甲容器中物塊排開液體的重力（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器中物塊排開液體的重力；甲容器中物塊下表面受到的壓力（選填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器中物塊下表面受到的壓力。三．實(shí)驗(yàn)探究題（共5小題）13．（2022?玉環(huán)市一模）如圖所示，圓筒形容器內(nèi)裝有適量的水，放在水平桌面上，將高為12厘米的實(shí)心圓柱形物體A用細(xì)線拴好并懸掛在彈簧測力計(jì)下。探究圓柱形物體A逐漸浸入圓筒形容器內(nèi)的水中時(shí)（水沒有溢出容器），彈簧測力計(jì)的示數(shù)F與圓筒形物體A下表面離水面距離h的關(guān)系。（1）除圖中的器材外，還需要的測量工具是.（2）從圓柱體A接觸水面至接觸容器底之前，分別記下h和F，并將測量的結(jié)果填寫在表格中。實(shí)驗(yàn)次序123456789h（cm）0246810121416F（N）9.07.86.65.44.23.01.81.81.8據(jù)表分析：①在做實(shí)驗(yàn)4時(shí)，物體A受到的浮力為牛。②可得出浮力與物體浸入深度無關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是。14．（2022?鹿城區(qū)一模）跳水館池水深度要適當(dāng)，水過淺會發(fā)生危險(xiǎn)，水過深則造成浪費(fèi)。某科研小組想研究某高度跳臺水池中水的合理深度，用仿真人體模型進(jìn)行“模擬跳水”測試，將人體模型從距水面6米處靜止釋放，觀察其觸底情況。已知該人體模型重600牛，體積為0.059m3。（不考慮空氣阻力）（1）仿真人體模型入水后會受到浮力，其最大值是牛。（2）由于人體模型入水后受到的浮力與其重力大小相當(dāng)，粗略測算時(shí)視為抵消，若剩下的平均阻力為其重力的1.5倍，則本次測試中池水至少多深才能保證人體模型不觸池底？（3）圖甲是跳水運(yùn)動(dòng)員入水前的示意圖，t1是人起跳的瞬間，t2為騰空至最高點(diǎn)的瞬間，t3是即將入水的瞬間。圖乙要描述t1～t3之間速度變化的大致圖像，請結(jié)合所學(xué)知識將其補(bǔ)充完整。15．（2022?定海區(qū)校級模擬）探究“浮力的大小等于什么”時(shí)，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了如圖所示的步驟?；卮鹣铝袉栴}：（1）為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)論更為可信，將石塊換成鉤碼等其它物體再進(jìn)行幾次實(shí)驗(yàn)，其主要目的