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文檔簡(jiǎn)介

專題11浮力基礎(chǔ)

一、單選題

1.下列有關(guān)力學(xué)的情景說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.多軸平板貨車有很多車輪是為了減小對(duì)路面的壓強(qiáng)

自制的氣壓計(jì),拿著它從一樓到五樓,水柱的高度變大

【解析】

A.多軸平板貨車有很多車輪,增大了與地面的接觸面積,在壓力一定時(shí),減小對(duì)路面的壓強(qiáng),故A正

確,A不符合題意;

B.使用船槳時(shí),動(dòng)力臂小于阻力臂,屬于費(fèi)力杠桿,故B正確,B不符合題意;

C.拿著自制氣壓計(jì)它從一樓到五樓,大氣壓減小,瓶?jī)?nèi)氣體把液體向外壓,

水柱的高度變大,故C正確,C不符合題意;

D.潛水艇浸沒時(shí),排開水的體積不變,所受的浮力不變,通過改變自身的重力實(shí)現(xiàn)上浮和下潛,故D錯(cuò)

誤,D符合題意。

故選D。

2.如圖所示,把實(shí)心鐵圓柱體豎直浸入水中,圓柱體下表面受水的壓力為耳,圓柱體受到水的浮力為巴

,那么下列說(shuō)法正確的是()

A.浸沒前與B.浸沒前C.浸沒后片〉入D.浸沒后耳<£

【答案】C

【解析】

AB.根據(jù)浮力產(chǎn)生的原因可知,浮力等于物體上下表面的壓力差。圓柱體下表面受水的壓力為耳,圓柱

體受到水的浮力為鳥,上表面受水的壓力為P上,所以浮力為

B=F「F上

當(dāng)物體浸沒前,F(xiàn)±=0,所以耳=工,故AB錯(cuò)誤;

CD.由于浮力為

F『F「Fk

浸沒后,F(xiàn)j#0,所以耳〉與,故C正確,D錯(cuò)誤。

故選C。

3.兩個(gè)質(zhì)量、底面積均相同,形狀不同的容器A、B,盛有不同的液體放置在水平桌面上,現(xiàn)將兩個(gè)相同

的物塊甲、乙分別放入兩容器中,當(dāng)兩物塊靜止時(shí),兩容器中液面恰好相平,兩物塊所處的位置如圖所

示,下列說(shuō)法正確的是()

A.兩容器底部受到的液體壓強(qiáng)相等

B.甲物塊受到的浮力小于乙物塊受到的浮力

C.取出兩物塊后,B容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)小于A容器對(duì)桌面的壓強(qiáng)

D.取出兩物塊后,B容器底部受到液體的壓強(qiáng)大于A容器底部受到液體的壓強(qiáng)

【答案】D

【解析】

A.由甲、乙是兩個(gè)相同的物塊可知,甲、乙兩個(gè)物塊的密度相同,由物體浮沉條件可知,甲在A中處于

懸浮狀態(tài),A中液體的密度等于甲的密度;乙在B中處于漂浮狀態(tài),乙的密度小于B中液體的密度,所以

A中液體的密度小于B中液體的密度;由P=可知,當(dāng)液體高度相同,B容器底部受到的液體壓強(qiáng)大

于A容器底部受到的液體壓強(qiáng),故A錯(cuò)誤;

B.甲處于懸浮狀態(tài),乙處于漂浮狀態(tài),由物體的浮沉條件可知,甲受到的浮力等于甲的重力,乙受到的

浮力等于乙的重力,甲乙是相同物體,重力相同,浮力也相等,故B錯(cuò)誤;

C.由題可知,兩容器底面積相等,B容器為柱形而A的橫截面積越往上越小,故A水面下部分的體積小

于B水面下部分的體積,而甲浸沒于液體中乙漂浮于液面,則甲排開液體的體積大于乙排開液體的體積,

所以A容器中液體的體積小于B容器中液體的體積;又因?yàn)锳中液體的密度小于B中液體的密度,根據(jù)

m

p-—

/可知,A容器中液體的質(zhì)量小于B容器中液體的質(zhì)量;容器對(duì)桌面的壓力為

尸=G=G容嬴=mg+mg

F

p——

所以,A容器對(duì)桌面的壓力小于B容器對(duì)桌面的壓力;而兩容器的底面積相等,根據(jù)S可知,A容器

對(duì)桌面的壓強(qiáng)小于B容器對(duì)桌面的壓強(qiáng),故C錯(cuò)誤;

D.如圖,當(dāng)兩物塊靜止時(shí),兩容器中液面恰好相平,而甲排開液體的體積大于乙排開液體的體積,且A

容器上部較窄,所以取出甲乙兩物體后,A容器中液面下降較多,所以A容器中液體的深度小于B容器中

液體的深度;又因?yàn)锳中液體的密度小于B中液體的密度,由P=可知,取出兩物塊后,B容器底部

受到液體的壓強(qiáng)大于A容器底部受到液體的壓強(qiáng),故D正確。

故選D。

4.將體積相同材料不同的甲、乙、丙三個(gè)實(shí)心小球,分別輕輕放入三個(gè)裝滿水的相同燒杯中,甲球下沉

至杯底,乙球漂浮,丙球懸浮,如圖,下列說(shuō)法正確的是()

A.三個(gè)球的質(zhì)量大小關(guān)系是機(jī)甲介機(jī)丙

B.三個(gè)球受到的浮力大小關(guān)系外不信

C.三個(gè)燒杯中的水對(duì)燒杯底部的壓強(qiáng)大小關(guān)系是陣丙

D.三個(gè)燒杯底部對(duì)水平桌面的壓強(qiáng)大小關(guān)系是0,甲》‘乙可'丙

【答案】D

【解析】

A.甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球懸浮,根據(jù)物體的浮沉條件,甲球的密度大于水的密度,乙球

的密度小于水的密度,丙球的密度等于水的密度,因此三個(gè)小球的密度大小關(guān)系是

P鏟P俞P乙

由于三球的體積相同,根據(jù)可知,質(zhì)量大小關(guān)系是

m鏟mp^>m乙

故A錯(cuò)誤;

B.甲、乙、丙三個(gè)球的體積相同,由圖知甲、丙排開水的體積相等且大于乙球排開水的體積,根據(jù)阿基

米德原理可知,甲、丙球受到的浮力相等,且大于乙球受到的浮力。三個(gè)球受到的浮力大小關(guān)系

故B錯(cuò)誤;

C.因?yàn)槿齻€(gè)相同燒杯中都裝滿水,放入球后燒杯中液面高度不變,根據(jù)0=pg〃可知燒杯底部受到水的壓

強(qiáng)相等,即

P聲P療干丙

故C錯(cuò)誤;

D.由于燒杯底部對(duì)水平桌面的壓力等于容器的重力、水的重力與球的重力之和,則放入物體后對(duì)桌面的

壓力為

F=G容MG容器內(nèi)於G獷G容朝"G加G到G球

根據(jù)阿基米德原理有

G桁尸浮

據(jù)此可得

尸甲=G容舞HG求+G時(shí)G排聲G容裁"G水+G/尸甲

尸'乙=G容器用次+Gz-G郁z=G容MG芯+G乙-F乙

尸丙=G容器照/+G丙~G排丙二G容MG求+G丙小丙

由于甲球下沉至容器底部,乙球漂浮,丙球懸浮,則有

G聲〉尸甲

GfF乙

G爐F丙

所以有

尸甲,尸乙=尸丙

由于容器的底面積相同,根據(jù)'-S可得,燒杯底部對(duì)桌面的壓強(qiáng)的關(guān)系是

。'甲>"乙=?'丙

故D正確。

故選D。

二、填空題

5.如圖所示,這是我國(guó)第一艘自主研制的載人潛水器支持母船“深海一號(hào)”,滿載排水量為4.8xICPt,滿載

時(shí)吃水深度為7m。貝心深海一號(hào)”滿載時(shí)受到海水的浮力為N,排開海水的體積為nP,船底受

到海水的壓強(qiáng)為Pa.當(dāng)“深海一號(hào)”從渤海駛?cè)腴L(zhǎng)江,船身將(選填“上浮”或“下沉”)一些。

(2W=1.0xl03kg/m3,g取10N/kg,p海臚p江次)

[答案]4.8x10,4.8xl037xl04下沉

【解析】

口][2]由題意可知,“深海一號(hào)”滿載時(shí)排水量

m=4.8xl03t=4.8xIO,kg

由阿基米德定律可知

F諄==mg=4.8x106kgx10N/kg=4,8x107N

4孚麻「g。

4.8X107N

=4.8xl03m3

33

「海水g1.0xl0kg/mxl0N/kg

[3]由題意可知,“深海一號(hào)”滿載時(shí)吃水深度為7m,則船底受到水的壓強(qiáng)為

p=/?海水g/znl.OxlO'kg/n?x1ON/kgx7m=7x104Pa

[3]當(dāng)“深海一號(hào)”從渤海駛?cè)腴L(zhǎng)江時(shí),浮力大小保持不變,由于海水密度大于江水,根據(jù)

F

n=PSV9

可知,液體密度減小,排開水的體積增大,故船身會(huì)下沉一些。

6.抹香鯨號(hào)稱鯨中“潛水冠軍”,能下潛兩千多米的深海,若不考慮海水密度的變化,從圖所示位置由海面

開始減速下潛至1000米過程中,其動(dòng)能,慣性,所受浮力(選填“變大”“先變大后不

變”“不變,,“變小,,或“先變小后不變。

變小不變先變大后不變

【解析】

[1]影響動(dòng)能大小的因素有物體的質(zhì)量和速度,抹香鯨由海面開始減速下潛,質(zhì)量大小不變,速度減小,則

動(dòng)能減小。

⑵物體慣性大小由物體的質(zhì)量決定,抹香鯨在下潛過程中質(zhì)量大小不變,故慣性大小不變。

[3]由圖可知抹香鯨開始時(shí)沒有完全浸入海水中,此時(shí)抹香鯨排開水的體積小于抹香鯨的體積,隨著抹香鯨

下潛,排開水的體積逐漸變大,直至抹香鯨完全浸入海水中后排開水的體積不變,等于抹香鯨的體積,由

尸浮弦g/辨可知抹香鯨受到的浮力先變大后不變。

7.測(cè)量工具通常是依據(jù)物理原理制成或工作的:如圖(a)所示的體溫計(jì)是根據(jù)液體的原理制成

的;如圖(b)所示,U形管壓強(qiáng)計(jì)是根據(jù)原理制成的;如圖(c)所示,液體密度計(jì)豎直浮在液體

中,其刻度值從上向下逐漸變大,是由于密度計(jì)所受重力大小一定,當(dāng)液體密度越大,依據(jù)原理,

其排開的液體體積就越小。

【答案】熱脹冷縮連通器物體漂浮在液體中所受的浮力等于重力

【解析】

[1]溫度的變化難以直接觀察,溫度的改變會(huì)引起液體的體積的變化,常見的液體溫度計(jì)是根據(jù)液體熱脹冷

縮的原理制成。

⑵U形管壓強(qiáng)計(jì)在沒有安裝橡皮管使用之前,U形管部分上端開口,下端相連,兩側(cè)液面靜止時(shí)是相平

的,這個(gè)是根據(jù)連通器原理制成。

[引密度計(jì)工作時(shí)漂浮,浮力等于重力,即是根據(jù)物體浮在液體中所受的浮力等于重力的原理工作的,由阿

基米德原理與而°g曝可知,當(dāng)浮力一定,液體密度越大,其排開的液體體積就越小,浸入的深度越

小。

8.甲、乙兩個(gè)相同的圓柱形容器放在水平地面上,容器內(nèi)盛有體積相等的不同液體。現(xiàn)將兩個(gè)密度相

同、體積不同的實(shí)心球A、B分別放入其中,待兩球靜止后,球A、B及液面的位置如圖所示。則A球受

到的浮力B球受到的浮力;甲容器中液體的密度乙容器中液體的密度。(均選填“大于”、“小

于”或“等于”)

【答案】小于小于

【解析】

[1]由圖可知,VA<VB,又因?yàn)镻/=0B。由加="/可得

mA<mB

由G=mg可得

GA〈GB

A、B兩球均漂浮在液體上,根據(jù)物體的浮沉條件可知,浮力大小等于重力。故有

FA<FB

即A球受到的浮力小于B球受到的浮力。

[2]由Fff=p液「辭g可得

由圖可知,V排RV排B,又因?yàn)槭a(chǎn)心。故有

P耗P乙

即甲容器中液體的密度小于乙容器中液體的密度。

三、實(shí)驗(yàn)題

9.在“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”時(shí),同學(xué)們提出了如下猜想:猜想A:可能與物體浸沒液體的深度

有關(guān);猜想B:可能與物體排開液體的體積有關(guān);猜想C:可能與液體的密度有關(guān);為了驗(yàn)證上述猜想,

李明用彈簧測(cè)力計(jì)、圓柱體A、三個(gè)相同的分別裝有一定量的水、鹽水、酒精的圓柱形容器,對(duì)浸在液體

中的物體所受的浮力進(jìn)行了探究,其裝置和彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)如圖所示。

(1)分析圖a、b、c,可知猜想(選填序號(hào))是正確的;

(2)分析圖,可得出結(jié)論:浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無(wú)關(guān);

(3)請(qǐng)將探究“浮力的大小與液體的密度是否有關(guān)”的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表格填寫完整(實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)不用

填寫);

實(shí)

驗(yàn)排開液體的體液體種液體的密物體的重測(cè)力計(jì)示受到的浮

積]類度力G數(shù)尸力尸

數(shù)

1相同酒精小

2相同水中

3相同鹽水大

3

(4)圓柱體浸沒在水中時(shí)受到的浮力是N,圓柱體的體積是m;(g取10N/kg)

(5)若圓柱體浸在液體中,圓柱體的底部不小心碰到容器的底部,則測(cè)得的圓柱體的浮力(選

填“偏大”“偏小”或“準(zhǔn)確”)。

【答案】Bc、d見解析2.02X10-4偏大

【解析】

(1)[1]圖b、c中,物體排開液體的密度相同,排開液體的體積不同,測(cè)力計(jì)示數(shù)不同,根據(jù)圖a、b、

c,由稱重法測(cè)浮力,圖b、c中物體受到的浮力大小不同,故可知猜想浮力可能與物體排開液體的體積有

關(guān),即可知猜想B是正確。

(2)[2]研究浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度的關(guān)系,要控制物體排開液體的密度和排開液體的體

積相同,只改變物體浸沒在液體中的深度,故分析圖c、d,因測(cè)力計(jì)示數(shù)相同,故圖c、d中物體受到

的浮力相同,故可得出結(jié)論:浮力的大小與物體浸沒在液體中的深度無(wú)關(guān)。

(3)[3]由圖a知,物體的重力為4QN,由物體浸沒在酒精、水和鹽水中測(cè)力計(jì)的示數(shù),根據(jù)稱重法測(cè)浮

力F諄=G-F,測(cè)力計(jì)示數(shù)越大,受到的浮力越小,如下表所示:

實(shí)

驗(yàn)排開液體的體液體種液體的密物體的重測(cè)力計(jì)示受到的浮

積修類度力G/N力尸

次2/gcm-3數(shù)7/N/N

數(shù)

1相同酒精

2相同水

3相同鹽水

(4)[4]圓柱體浸沒在水中時(shí)受到的浮力是尸=G-尸'=4.0N-2.0N=2.0N

[5]根據(jù)阿基米德原理

F?=PgV^PgV

圓柱體的體積是

2.0N

2xl0-4m3

33

/?水g1.0xl0kg/mxlON/kg

(5)[6]圓柱體浸在液體中時(shí),底部碰到燒杯的底部會(huì)受到容器的支持力的作用,測(cè)力計(jì)示數(shù)偏小,根據(jù)

號(hào)=G-號(hào)可知,計(jì)算得出的浮力偏大。

10.為了探究浮力的相關(guān)規(guī)律,小明進(jìn)行了如下探究:

(1)比較分析b、c兩幅圖和兩幅圖,可知浮力大小等于物體排開液體所受的重力;

(2)由圖中步驟c、e可知,浮力的大小跟有關(guān);

(3)圖f中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為N,圖b中物體的密度為kg/m3;鹽水的密度為

_______kg/m3;

(4)d圖中桶底受到的壓強(qiáng)0與f圖中桶底受到的壓強(qiáng)小之比為p/:〃=

【答案】a、d液體密度2.24x103i.2xl035:6

【解析】

(1)口]由b、c兩幅圖可知,物體浸沒在水中所受浮力為1N,由a、d兩幅圖可知,物體排開水的重力為

1N,故可知浮力大小等于物體排開液體所受的重力大小。

(2)[2]由圖中步驟c、e可知,物體浸沒在水中和鹽水中時(shí),彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)不同,則物體所受浮力的

大小也不同,可知浮力的大小與液體密度有關(guān)。

(3)[3]由圖b、e可知,物體浸沒在鹽水中所受浮力為

F盤#G-B=4N-2.8N=1.2N

故可知物體排開鹽水的重力為1.2N,則圖f中彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)為小桶重力加排開的鹽水的重力,即

F獷G髓G/獷1N+1.2N=2.2N

[4]由圖b、c可知,物體浸沒在水中所受浮力為

F獷4N-3N=1N

故由尸港r液g¥郁可得,物體的體積為

F水1N

=lxl0-4m3

「水glxl03kg/m3xlON/kg

m

p——

故由「可得,圖b中物體的密度為

mG4N41八3i/3

p=——=——=--------------------------=4x10kg/m

VgV10N/kgxlxl0-4m3

[5]因物體浸沒在鹽水中所受的浮力為B數(shù)5t=1.2N,故由尸溶r枝gr容可得,鹽水的密度為

。"水==------33

——j--4]=31.2xl0kg/m

"鹽水gV10N/kgxlxl0m

(4)[6]物體浸沒在液體中排開液體的體積等于物體的體積,故可知物體排開水的體積等于物體排開鹽水

的體積,則桶中水的深度和鹽水的深度相同,由可得,兩圖中桶底受到的壓強(qiáng)之比為

px=-水=1x10'kg/n?=5_

p2夕鹽水IZxlO-'kg/nf6

四、計(jì)算題

11.將一個(gè)重6N物體掛在彈簧測(cè)力計(jì)下端,將物體浸沒在水中,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為4N。g=10N/kg

(1)物體的質(zhì)量為多少?

(2)畫出物體在水中的受力分析圖;

(3)物體所受的浮力多大?

八尸拉

:尸浮

【答案】(1)0.6kg;(2);(3)2N

【解析】

解:(1)由題意可知,物體的重力G=6N,由6=加8可得

G6N”,

m=——=--------=0.6奴

g10N/彷

(2)對(duì)物體進(jìn)行受力分析,物體受自身重力G、液體對(duì)物體的浮力尸浮和測(cè)力計(jì)對(duì)物體拉力尸拉三個(gè)力的

作用,且在三個(gè)力的作用下處于平衡狀態(tài),受力分析如圖所示:

(3)由(2)可知,G=F酢F拉,因此物體所受的浮力為

F浮齒G—F=6N-4N=2N

答:(1)物體質(zhì)量為0.6kg;

(2)受力分析為WG;

(3)物體所受的浮力為2N。

12.小明站在水平地面上,通過滑輪組提升重物(各滑輪等重,繩重和摩擦均不計(jì))。已知小明重500N

,雙腳與地面的接觸面積為°Q4m2。如圖甲,物體A重200N,當(dāng)用100N的力拉繩子時(shí),A恰好離開地面

且勻速上升。如圖乙,當(dāng)用力拉繩子使物體B在水中勻速提升時(shí)(物體B上表面未接觸水面),人對(duì)地面

的壓強(qiáng)為7?5xl()3pa。

(1)甲圖中,人對(duì)地面的壓力有多大?

(2)物體A在空氣中勻速向上提升2m的過程中滑輪組的機(jī)械效率多大?

(3)乙圖中,當(dāng)物體B完全離開水面在空中勻速提升時(shí),人對(duì)地面的壓強(qiáng)為5xlO3pa,則物體B的密度

多大?

【答案】(1)400N;(2)66.7%;(3)2.7x1o3kg/m3

【解析】

解:(1)圖甲中,小明受到重力、地面支持力和繩子的拉力,處于靜止?fàn)顟B(tài),地面對(duì)小明的支持力

F干G-尸方500N-100N=400N

人對(duì)地面的壓力和地面對(duì)人的支持力是相互作用力,所以他對(duì)地面的壓力

Fj^=F及=400N

(2)有用功

W^=G/?=200Nx2m=400J

由圖甲可知,〃=3,繩子自由端移動(dòng)的距離

s=〃〃=3x2m=6m

總功

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