关于浮力的经典实际应用题及详细解析

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1、1关于浮力的经典实际应用题及详细解析关于浮力的经典实际应用题及详细解析浮力问题一浮力问题一 1测定血液的密度不用密度计（因为这样做需要的血液量太大） ，而采用巧妙的办法：先在几个 玻璃管内分别装入浓度不同的、呈淡蓝色的硫酸铜溶液，然后分别在每个管中滴进一滴血液。分 析人员只要看到哪一个管中血滴悬在中间，就能判断血液的密度。其根据是： A帕斯卡定律 B液体内同一深度各方向压强相等 C物体的浮沉条件 D血滴上部所受硫酸铜溶液的压强等于下部所受硫酸铜溶液的压强 答：（ ） 思路点拨思路点拨 若血滴所悬浮在某硫酸铜溶液中，则由物体的浮沉条件知此时血滴所受浮力应刚好等于它排 开的硫酸铜溶液的重量，血滴排

2、开硫酸铜溶液的体积就与其自身体积相等，可见血滴所受浮力大 小就等于与其自身等体积的硫酸铜溶液的重量，由于血滴处于悬浮状态，其所受浮力大小应与其 自身重力大小相等所以血滴的重力就和与它等体积的硫酸铜溶液的重力相等，故得此时两者的 密度相等由上可见，血滴在哪个管中能悬浮，则血滴的密度就和该管中硫酸铜溶液的密度相等 以上是根据物体的浮沉条件而得出结论的 答案答案：C 2儿童练习游泳时穿的一种“救生衣”实质是将泡沫塑料包缝在背心上。使用时，穿上这种“救生 衣”，泡沫塑料位于人的胸部。为确保人的安全，必须使人的头部露出水面儿童的体重约为 300N，人的密度约为 l.06103kg/m3，人的头部体积约占

3、人体总体积的十分之一，泡沫塑料的密度 约为 10kg/m3，则此儿童使用的“救生衣”的最小体积为_。 思路点拨思路点拨 设此儿童体积为 V1，密度为1，水的密度为，所需泡沫塑料的最小体积为 V2，密度为2则此儿童使用由这一最小体积的泡沫塑料构成的救生衣游泳时，可以漂浮于水面上使其头部 刚好露出水面，此时应有此儿童和泡沫塑料块的总重力与儿童和泡沫塑料块所受到的总浮力相等， 即上FGG21由阿基米德原理有gVVg上VF上上)109(12即gVVgVgV)109(12221112221110101010VVVV113331 21 216. 0)10101 (1010191006. 110 )(109

4、10VVVV而该儿童的体积为323 311088. 28 . 91006. 1300mmgGV故得泡沫塑料块的最小体积为3332 2106 . 41088. 216. 0mmV答案答案：4.610-3m32浮力问题二浮力问题二 1我们发现：在抗洪抢险中，大堤上的许多人都身穿厚厚的“背心” ，这种“背心”的主要作用 是： A能阻碍热传递，从而可以抵御风寒 B跌倒或碰撞时减小其他物体对人体的作用力，起保护作用 C不同的背心反射不同颜色的光，便于识别 D以上说法都不对 思路点拨思路点拨抗洪救灾中，大堤上许多人都穿着厚厚的“背心”，这些背心的主要作用不是题述的几条，而 是为了起保障安全的作用，即万一人

5、落水而遇到危险时，这些背心可使人浮在水面而不至沉入水 中 这些背心内部都充有密度很小的物质(如泡沫塑料等)，由此它们掉入水中时，能提供足够的浮 力以使与之相连的物体不至沉没入水中 答案答案：D 2已知空气的密度为 1.29kg/m3，人体的平均密度与水的密度相当。质量为 60kg 的人在空气中受 到的浮力大约是_N。 思路点拨思路点拨 人在空气中，人体外表各部分都与空气接触而受到空气的压力，类似于在液体中，这些压力 也会总合地对人形成一个向上的浮力由于形成机制的类似，所以也可以借助于阿基本德原理来 求这一浮力的大小答案答案:人的体积的大小为 人人人人 人mmV根据阿基米德原理，可得人所受空气浮

6、力大小为NNgmgVF76. 08 . 96010129. 13人 人人 人人人即一个质量为 60kg 的人在空气中时受到空气的浮力大小约为 0.76N浮力问题三浮力问题三 1. 1978 年夏天，法国、意大利、西班牙等国的科学工作者曾乘坐容积为 3.3 万 m3的充氦气球升入 高空。如果气球本身所受的重力（不包括里面的氦气）是它在低空所受浮力的 1/4，气球在低空飞 行时可吊起最重物体的质量是_kg。 （常温时一个大气压下空气的密度是 1.29kg/m3，氦气的 密度是 0.18kg/m3） 思路点拨思路点拨由阿基米德原理，气球在低空所受浮力的大小为 gVF人人人则气球本身重力为gVFG人人

7、人人41 41设气球在低空飞行时可吊起最重物体的质量是 m，则由此时气球的受力平衡应该有3mgGGF人人人即 mggVgVgV人人人人人人41kgkgVm44106 . 2)18. 029. 14129. 1 (103 . 3)41(人人人人答案答案：2.6104浮力问题四浮力问题四 1.节日里氢气球飘向高空，越来越小，逐渐看不见了。设想，气球最后可能会怎样。根据你所学 的物理知识作出预言，并说明理由。 思路点拨思路点拨此问题应从两个方面考虑：一方面是离地面高度越高，则该处大气压强越小，气球体积将会 膨胀；另一方面是离地面越高，则该处大气密度越小，对于同样体积来论，则大气对气球的浮力 会逐渐变

8、小 答案答案:气球的最后情况有两种可能一种可能是由于高空的气体逐渐稀薄，压强降低，气球上升过程中，球内压强大于球外压强， 气球就不断膨胀，最后气球就会“爆炸”破裂 另一种可能是因为高空空气稀薄，大气密度随高度升高而减小，气球上升到一定高度后其体 积无明显变化，则气球上升过程中所受浮力将逐渐减小，当浮力等于重力时，气球上升的速度值 达到最大，然后，气球继续上升，则浮力小于重力，气球开始向上做减速运动当气球的速度减 为零时，又会加速下落，浮力逐渐变大，当气球通过浮力等于重力的位置后，浮力又大于重力， 气球开始向下做减速运动在气球的速度减为零之后，又开始加速上升如此反复，气球将在浮 力等于重力这一特

9、殊位置附近上下往复运动2.某地质勘探队将设备装在木筏上渡河，若不载货物，人和木筏共重为，木筏露出水面的体积 是木筏总体积的 1/3，则此要筏的载货重到多为 。 思路点拨思路点拨 以 V 表示木筏的体积，则由阿基米德原理可知，不载货物时：gVGG上上上上gVG上32木筏在载货时，至多是使木筏刚好全部浸入水中，即此时木筏排开水的体积就等于木筏自身的体 积，以 G 货表示此时的货重，则有：gVGGG上上上上上gVGG上上解得GG上21浮力问题五浮力问题五4小明在一根均匀木杆的一端缠绕少许铅丝，使得木杆放在液体中可以竖直漂浮，从而制成一 支密度计。将它放在水中，液面到木杆下端的距离为 16.5 cm，

10、再把它放到盐水中，液面到木杆下 端的距离为 14.5 cm。如果所用铅丝的体积很小，可以忽略，小明测得的盐水密度是多少？ 思路点拨思路点拨 小明自制的密度计在水中和盐水中都是竖直漂浮则两情况下此密度计所受浮力大小 相等(都等于此密度计的重力)而由阿基米德原理，又可以建立浮力大小与液体密度的关系，据 此建立方程，则可求得盐水的密度 答案答案：以表示盐水密度，0表示水的密度，设密度计漂浮于液面上时，浸入盐水中的深度为 h，浸入水中的深度为 ho并以 S 表示木杆的横截面积由于不考虑铅丝的体积，则由阿基米德 原理知，密度计在盐水中时所受到的浮力大小为ghSgVF上上密度计在水中时所受到的浮力大小为S

11、ghVF上0000由于两情况下浮力大小都与密度计本身重力相等，即0FF 故有SghghS00故得盐水的密度为3333 00/1014. 1/5 .14100 . 15 .16mkgmkghh浮力问题六浮力问题六 如图所示，一根细绳悬挂一个半径为m、质量为kg 的半球，半球的底面与容器底部 紧密接触，此容器内液体的密度为 kg/m3，高度为 Hm，大气压强为 p0Pa，已知球体的体积公式 是4r3/3，球面积公式是球4r2，圆面积公式是圆2则液体对半球的压力为 _若要把半球从水中拉起，则至少要用_的竖直向上的拉力思路点拨思路点拨假设图中半球下表面处全部为液体，则半球将受到液体对它的浮力 F 浮，

12、F 浮的方向竖直向上，F 浮的大小则由阿基米德原理可知为，这一浮力是由半球表面各处所受grF上3 32液体对它的压力的总合结果半球表面各处所受液体压力的分布如图所示其中半球下表面的受液体压力的方向竖直向上，大小为 F下p下S 圆r2(pogH)，以表示液体对半球上F上F5的球面部分的压力，由于对称，的方向应为竖直向下，显然，与的差值就是半球所受上F上F上F的浮力即上上上FFFgrgHprFFF上上上3 02 32)(在本题给出的条件中，半球底部与容器底部紧密接触（即半球的下表面处并不与液体 接触） ，但这并不改变半球上表面受液体压力作用的情况，则液体对半球的压力仍为以上解得的上F此时，若要把半

13、球从水中拉起，则刚要拉起时，容器底板对半球的下表面已无向上的支持力，则竖直向上的拉力至少要等于上述的与半球本身的重力之和，即上F上FmggrgHprmgFF上上3 02 32)(答案答案：)(32)(3 02NgrgHpr)(32)(3 02NmggrgHpr浮力问题七浮力问题七 如图所示，粗细均匀的蜡烛长 l0，它底部粘有一质量为的小铁块现将它直立于水中， 它的上端距水面如果将蜡烛点燃，假定蜡烛燃烧时油不流下来，且每分钟烧去蜡烛的长为l，则从点燃蜡烛时开始计时，经 时间蜡烛熄灭（设蜡烛的密度为，水的密度为1， 铁的密度为 2） 思路点拨思路点拨蜡烛燃烧时，其质量不断减少，其重力也就随之减小，

14、由此蜡烛将自水中不断上浮当蜡烛 燃烧到其上端面恰好与水面相平时，蜡烛将会熄灭 以 S 表示蜡烛的截面积，以 F1表示铁块所受到的水的浮力，则在最初时，根据阿基米 德原理和蜡烛的受力平衡条件可列出方程为 mgl0Sg1(l0h)SgF1设蜡烛被烧去的长度为x时，蜡烛刚好熄灭，此时蜡烛刚好悬浮于水面，仍由其受力平衡条件应有mg(l0x)Sgl(l0h)SgF1由上两式相减得xSg1(xh)Sg6 11hx此时蜡烛的燃烧时间为：lh lxt)(11 答案答案：lh)(11 浮力问题八浮力问题八 如图所示，密度均匀的木块漂在水面上，现沿虚线将下部分截去，则剩下的部分将（）A上浮一些 B静止不动 C下沉

15、一些 D无法确定 思路点拨思路点拨 设木块原体积为 V，截去一部分后体积变为 V，由阿基米德原理有 水 V 排 g 木 Vg 即 水(VV 露)g 木 Vg得 VV上上上 上截去一部分后，以 V表示剩下木块的体积，以 V露表示它漂浮于水面上露出部分的体积，则同上可以得到VV上上上 上比较以上两式可见，由于 VV，则有 V露V 故剩下部分将下沉一些 答案答案：C 引申拓展引申拓展本题以上的解法是根据计算得出结论，这是一条清晰、严谨的思路另外，本题也可以通过 分析说理来得出结论，例如，还可以有如下的几条思路途径：思路一：由于均匀的木块漂浮在水面上，则必有木块的密度小于水的密度若将木块浸入水 中的部分截去一段，对于原来木块来说，相当于它排开水的体积减少一些，则其对应的浮力也就 减少一些，同时其本身重力也减少一些由于木块