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1、专题七 浮力考点一考点一 认识浮力认识浮力A A组组 2014-2018 2014-2018年年湖南湖南中考题组中考题组五年中考1.(2016湖南张家界,7,2分)两手分别拿着一个小木块和一个大石块浸没在水中,同时松手,小木块上浮,大石块下沉,比较松手时两者所受的浮力()A.木块受的浮力大B.石块受的浮力大C.两者受的浮力一样大D.条件不足,无法比较答案答案B因为浸没在水中时,V排=V物,所以小木块和大石块浸没在水中时,V木排V石排,根据浮力计算公式F浮=水gV排可知,木块所受浮力小于石块所受浮力,故A、C、D错误,B正确。解题关键解题关键浮力大小的比较,明确浮力大小的影响因素是解题关键,不能
2、被所谓“上浮”“下沉”所误导。思路分析思路分析根据物体的沉浮条件判断物体的浮沉,然后根据阿基米德原理公式F浮=液gV排判断两物体所受浮力的大小。2.(2016湖南邵阳,19,2分)小欢同学把一石块挂在弹簧测力计的挂钩上。在空气中称量时弹簧测力计的示数是2.5N,把石块浸没在水中称量时,弹簧测力计的示数是1.5N。石块此时受到水的浮力是N。答案答案1解析解析在空气中称量时测力计示数(测力计对石块的拉力)是2.5N,由二力平衡可知石块重力为2.5N;石块浸没在水中称量时,测力计对石块的拉力为1.5N,比石块重力小了1N,说明石块此时受到水的浮力大小为1N。思路分析思路分析对物体进行受力分析,物体受
3、到的重力等于水对物体的浮力加上拉力(弹簧测力计的示数)。解题关键解题关键此题考查学生对浮力大小的计算这一知识点的理解和掌握,计算浮力的方法很多,这是最简单的一种,也是测量浮力常用的方法。3.(2018湖南衡阳,23,4分)我国自行设计和建造的“蛟龙号”载人潜水器的艇体由双层船壳构成,外层与海水接触,外壳选择了钛合金作主材。潜水器在上浮和下潜时,其体积是一定的。潜水器规格:长8.2m、宽3.0m、高3.4m。该潜水器悬浮在海水中时总质量为22t。2017年6月23日,“蛟龙号”载人潜水器下潜到最深达7062.68m海底,创造了深潜水的世界纪录。在这一深度,海水对潜水器1m2表面产生的压力为7.3
4、107N。(下列答案用科学计数法表示,取g=10N/kg)(1)潜水器的外壳选择了钛合金板作主材,这主要是因为这种合金的硬度(选填“大”或“小”)。(2)假设海水密度不随深度变化,潜水器在上浮且未浮出水面过程中,受到水的浮力(选填“变小”“不变”或“变大”)。(3)“蛟龙号”悬浮在海水中,所受到的浮力为N。(4)“蛟龙号”载人潜水器下潜到7062.68m海底时,海水对其表面的压强为Pa。答案答案(1)大(2)不变(3)2.2105(4)7.3107解析解析(1)潜水器要下潜到较深的海水中,外壳要能承受较大的压强,选择钛合金板作为主材,主要是因为这种合金的硬度大;(2)潜水器在上浮且未浮出水面过
5、程中,排开海水的体积不变,海水的密度不变,由F浮=海水V排g可知浮力不变;(3)该潜水器悬浮在海水中时受到的浮力F浮=G=mg=22103kg10N/kg=2.2105N;(4)海水对其表面的压强p=7.3107Pa。4.(2018湖南邵阳,27,2分)请你在下图中画出静止在水中的小球所受力的示意图。答案答案如图所示解析解析静止在水中的小球悬浮,受到重力和浮力作用,所受重力和浮力大小相等,是一对平衡力。作图时要注意:重力和浮力的作用点画在小球的重心,重力竖直向下,浮力竖直向上,两条线段长度要相等。思路分析思路分析先对小球进行受力分析,然后确定力的作用点,画出力的示意图。解题关键解题关键本题考查
6、力的示意图的正确画法,牢记重力的方向总是竖直向下的,浮力的方向总是竖直向上的。5.(2018湖南衡阳,26,6分)为了直观验证阿基米德原理,实验装置如图所示。把弹簧测力计上端固定在铁架台上,用粗铁丝做一个框,挂在弹簧测力计挂钩上。在粗铁丝框上端悬吊一个金属块,下端放一小杯。在金属块的正下方,有一个溢水杯,溢水杯放置在铁架台的支架上,溢水杯跟金属块、粗铁丝都不接触。(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸入水中(如图甲乙丙),在此过程中,弹簧测力计示数:F甲F丙(选填“大于”、“等于”或“小于”)。(2)再平稳缓慢地降低溢水杯支架,使金属块完全离开水面(如图丁)。可以计算出图丙中金属块所受
7、到的浮力约为N,此时浮力的测量数值比真实数值将(选填“偏大”或“偏小”)。答案答案(1)等于(2)1.2偏大解析解析(1)平稳缓慢地抬高溢水杯支架,使金属块完全浸入水中(如图甲乙丙),由阿基米德原理可知,在此过程中金属块受到的浮力等于排开的水所受的重力,故F甲=F丙;(2)由图丙、丁可知,弹簧测力计的分度值为0.2N,由图丁可知G总=F示=4.4N,图丙中F示=3.2N,图丙中金属块所受到的浮力约为:F浮=G总-F示=4.4N-3.2N=1.2N;金属块完全离开水面时表面有一些小水滴,使G总的数值偏大,根据F浮=G总-F示可知,此时浮力的测量数值比真实数值将偏大。6.(2016湖南衡阳,27,
8、4分)如图所示为探究“浮力的大小等于什么”的实验。以上探究中,操作的合理顺序是(只填字母)。若图中F1、F2、F3、F4四个力之间的关系式成立,则可得出结论F浮=G排。答案答案DBCA(或BDCA)F2-F3=F1-F4解析解析实验中求浮力,用铁块的重力减去铁块浸没在水中时弹簧测力计的读数,即F浮=F2-F3;求排开水的重力,用桶和排开水的总重减去空桶重,即G排=F1-F4,即可得到结论F浮=G排。易错警示易错警示小桶是用来接排出的水的,在接水之前必须先测出空桶的重;物块要先测重力再直接浸入水中。思路分析思路分析从实验的目的出发,根据实验明确实验顺序,实验中要探究的是浮力大小与物体排开液体的重
9、力的关系,围绕这一核心便可对测量的结果进行有针对性的分析。7.(2018湖南邵阳,33,9分)某次物理活动举行了“造船”比赛,他们用的材料是密度为1.5103kg/m3的橡皮泥,其中王强同学选了一块竖立在水平桌面上的圆柱体橡皮泥,它的底面积为1.010-3m2、高为0.2m,最后造出了最大排水体积为6.010-4m3的小船。(水=1.0103kg/m3,g取10N/kg)求:(1)王强同学所选橡皮泥的质量。(2)橡皮泥对桌面产生的压强。(3)王强同学造的船在水中最大排水时受到的浮力。答案答案(1)0.3kg(2)3103Pa(3)6N解析解析(1)橡皮泥的体积V=Sh=1.010-3m20.2
10、m=210-4m3橡皮泥的质量m=V=1.5103kg/m3210-4m3=0.3kg(3分)(2)橡皮泥的重力G=mg=0.3kg10N/kg=3N橡皮泥对桌面产生的压强p=3103Pa(3分)(3)王强同学造的船在水中最大排水时受到的浮力F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg6.010-4m3=6N(3分)解题关键解题关键本题考查了对密度公式、重力公式、阿基米德原理、压强公式的掌握和运用,涉及利用“空心”的方法增大浮力。8.(2018湖南怀化,32,9分)2018年5月13号第一艘国产航母山东舰第一次海试。山东舰的排水量约为6.5104吨,最大航速约为54km/h,额定功率约1
11、.5105kW。海试时,航母在某段海域以最大航速匀速航行了2小时。(g=10N/kg)求:(1)该航母在2小时内所行驶的路程;(2)该航母满载时所受浮力的大小;(3)该航母以最大速度匀速航行时的牵引力。答案答案(1)108km(2)6.5107N(3)1107N解析解析(1)已知v=54km/h,t=2hs=vt=54km/h2h=108km(3分)(2)m排=6.5104t=6.5107kgF浮=G排=m排g=6.5107kg10N/kg=6.5108N(3分)(3)方法一:v=54km/h=15m/sP=1.5105kW=1.5108WF=1107N(3分)方法二:W=Pt=1.5108W
12、23600s=1.081012Js=108km=1.08105mF=1107N(3分)考点二浮沉条件考点二浮沉条件1.(2018湖南怀化,15,3分)一支密度计分别放入甲乙两种液体中,静止时位置如图所示。若密度计在甲乙液体中受到的浮力分别是F甲、F乙,甲乙两种液体的密度分别为甲、乙。下列说法正确的是()A.F甲F乙C.甲乙答案答案C因为密度计漂浮,所以F浮=G,即密度计在两种液体中受到的浮力相等,都等于密度计受到的重力,故F甲=F乙;根据题图可知,密度计排开液体的体积V甲排V乙排,由F浮=液gV排可知,甲乙。故选C。解题要点解题要点本题考查了阿基米德原理、物体的漂浮条件,利用好密度计漂浮(F浮
13、=G)是解此类题目的关键。2.(2017湖南郴州,8,2分)如图所示,某同学将两个完全相同的物体A、B分别放到甲、乙两种液体中,物体静止时,A漂浮,B悬浮,且两液面相平,容器底部受到的液体压强分别为p甲、p乙,物体A、B所受浮力分别为FA、FB。则()A.p甲p乙,FA=FBB.p甲FBC.p甲p乙,FA=FBD.p甲p乙,FAA,乙液体中的B悬浮,乙液=B,两种液体的密度:甲液乙液;又因为两容器内液面等高,所以由p=gh可知,两种液体对容器底压强:p甲p乙。故C正确。解题关键解题关键本题考查了学生对漂浮条件、悬浮条件、液体压强公式的理解和运用。根据物体的浮沉(悬浮、漂浮)确定A、B与液体的密
14、度大小关系是解本题的关键。3.(2016湖南衡阳,14,2分,)有一个长方体木块,放在如图所示的容器中。现缓慢持续地往容器中注水,一段时间后,木块浮起并上升到一定高度时停止注水,下列说法正确的是()A.停止注水时木块上表面受到的压强等于木块下表面受到的压强B.木块缓慢上升过程中,水对容器底部的压强不变C.木块缓慢上升过程中,木块所受的浮力不变D.木块缓慢上升过程中,木块所受的浮力逐渐增大答案答案C停止注水时木块处于漂浮状态,上表面无压强,下表面受到液体压强,故A错误;木块缓慢上升过程中,一直加水,水面升高,水对容器底部的压强增大,故B错误;木块缓慢上升过程中,处于平衡状态,浮力等于重力,浮力不
15、变,故C正确,D错误。思路分析思路分析根据p=gh分析液体压强大小变化;根据F浮=水gV排分析木块缓慢上升过程中,木块所受的浮力变化。解题关键解题关键此题考查液体压强的特点和阿基米德原理,解答此类题目的关键是抓住液体压强公式和浮力公式,利用控制变量法进行分析。4.(2016湖南邵阳,23,2分)潜水艇是一种重要的军事舰艇。它在水下航行时,是靠改变来实现上浮或下沉的。答案答案自身重力解析解析潜水艇沉没在水中时,体积是一定的,所受浮力不变,它是靠改变水舱内水的质量从而改变自身总重力来实现浮沉的。思路分析思路分析潜水艇浸没在水中,潜水艇的体积不变(排开水的体积不变),所受浮力不变;通过让海水进、出压
16、力舱改变潜水艇受到的重力,然后再根据物体的浮沉条件分析是怎样上浮或下沉的。解题关键解题关键本题考查对阿基米德原理和物体浮沉条件的掌握和运用,潜水艇是物体的浮沉条件的典型应用。5.(2017湖南长沙,32,6分)“背漂”是儿童练习游泳时常佩戴的一种救生装置。某科技小组的同学为测量背漂浸没在水中时的浮力,进行了如下实验:在底部装有定滑轮的圆台形容器中加入适量的水后,再静放在水平台秤上(如图甲),台秤的示数m1为6kg;然后把质地均匀的长方体背漂放入水中,用一轻质的细线通过定滑轮缓慢地将背漂拉入水中,拉力F的方向始终竖直向上,当背漂的一半体积浸入水中时(如图乙),台秤的示数m2为5kg,当背漂的全部
17、体积浸在水中时,台秤的示数m3与m2相比变化了2kg。则(不考虑滑轮的摩擦,在整个过程中水始终没有溢出,背漂不吸水、不变形,且未与容器接触,取g=10N/kg,水=1.0103kg/m3):(1)容器、水和滑轮的总重力为N;(2)台秤的示数m3为kg;(3)为确保儿童游泳时的安全,穿上这种背漂的儿童至少把头部露出水面,若儿童头部的体积占人体总体积的十分之一,儿童的密度取1.08103kg/m3,则穿着此背漂游泳的儿童体重不能超过kg(结果保留整数)。答案答案(1)60(2)3(3)21解析解析(1)因为台秤的读数m1=6kg,即容器、水和滑轮的总质量为6kg,故容器、水和滑轮的总重力G1=m1
18、g=6kg10N/kg=60N。(2)如图先用力F1,背漂浸入一半体积,再用力F2,背漂全部浸入,采用整体法,对水、容器、背漂、滑轮受力分析,向上受到F及台秤的支持力,向下受到水、容器、背漂和滑轮的重力,由于向下的力不变,向上的力F(线拉力)增大,可知F压减小,故m3FCB.将C球截去部分后,剩余部分可能上浮C.只取出A球,容器中液面的高度降低了D.三球放入液体前后,液体对容器底部的压强变化了(mA+mB+)答案答案ACDA漂浮,FA=mAg,B悬浮,FB=mBg,C下沉,FC=mCg-F支,若mA=mB=mC,则有FA=FBFC,故A正确;因为C球下沉,所以C球的密度大于液体的密度,将C球截
19、去部分后剩余部分密度不变,仍下沉,B错误;取出A球后,容器中体积减小量V=VA排=,则液面高度降低了h=,又因为B球悬浮,液=B,所以h=,C正确;三球放入液体前后,液体对容器底部的压强变化是由球受到浮力引起的,要求压强变化量可以先求压力变化量,即F=FA+FB+FC=mAg+mBg+液gVC=mAg+mBg+Bg=(mA+mB+)g,则液体对容器底部的压强变化值p=,D正确。2.(2017江苏南京,11,2分)如图所示,将苹果和梨子放入水中后,苹果漂浮,梨子沉底。若苹果的质量、体积及受到的浮力为m1、V1和F1,梨子的质量、体积及受到的浮力为m2、V2和F2。现有以下判断:(1)若m1m2,
20、则F1一定小于F2(2)若m1=m2,则F1一定大于F2(3)若V1=V2,则F1一定小于F2(4)若V1V2,则F1一定大于F2其中正确的是()A.(1)(3)B.(1)(4)C.(2)(3)D.(2)(4)答案答案C苹果漂浮,F1=m1g,梨子沉底,F2m2,则F1一定大于F2,故(1)错误;若m1=m2,则F1一定大于F2,(2)正确;若V1=V2,梨浸没,V梨排V苹排,由F浮=水gV排知,F1一定小于F2,故(3)正确;若V1V2,则V梨排与V苹排无法比较大小,故F1和F2无法比较大小,故(4)错误。综上所述应选C。3.(2017河南,14,2分)(多选)如图所示,放在同一水平桌面上的
21、两个相同容器,分别盛有甲、乙两种液体,现将同一木块分别放入两容器中,当木块静止时两容器中液面相平。两种情况相比,下列判断正确的是()A.木块受到的浮力一样大B.木块在甲液体中受的浮力较大C.甲液体对容器底部的压强较大D.盛甲液体的容器对桌面的压强较小答案答案AD分析题图可知,同一木块在两个容器中分别处于悬浮和漂浮状态。根据浮沉条件可知,F浮甲=G木,=G木,所以木块受到的浮力大小相等,A项正确,B项错。从浮沉状态可以判断出密度大小关系:木块在甲液体中悬浮,所以甲=木;木块在乙液体中漂浮,所以乙木,故甲乙。液体对容器底部的压强p=gh,两容器中的液体液面相平,所以h相同,故p甲V排乙,由于两容器
22、相同,则V甲V乙,又因为甲乙,所以G甲G乙,则G总甲G总乙,F总甲F总乙,容器对桌面的压强p=F总/S=G总/S,相同容器底面积S相等,所以p甲p乙,故D项正确。审题技巧审题技巧本题属于密度、浮力和压强综合题。这三个物理量的影响因素较多,而且相互之间又有联系,所以本类题的审题过程要重点把握题中所给物理量之间的关系,如本题中所给的相同的容器,同一木块,液面相平等。解题思路解题思路根据浮沉状态可以判断出物体和液体的密度大小关系和浮力与重力大小关系;比较压强大小应当区分固体产生的压强还是液体产生的压强;根据液体密度和深度可以判断出液体压强大小关系。4.(2016重庆B,7,3分,)甲、乙两个自重不计
23、的薄壁圆柱形容器,盛有两种不同的液体,将两个相同的小球分别放入液体中,小球静止时位置如图所示,此时液面相平。则()A.甲中液体密度比乙中液体密度小B.小球在甲中所受浮力比乙中所受浮力大C.取出小球后容器底部压强变化量较小的是甲D.取出小球后甲容器和乙容器对桌面的压力相等答案答案C两相同小球在甲中漂浮,在乙中悬浮说明:球乙,而F浮甲=F浮乙=G球,由于是柱形容器,所以液体对容器底的压力F=G液+G球,取出球后,液体对容器底的压力减少量F=G球,因为S甲S乙,所以根据p=可知,p甲V乙,甲乙,知G甲G乙,则容器对桌面的压力F甲容F乙容,故D错误。5.(2014贵州贵阳,16,2分)如图所示,两个完
24、全相同的容器装满水,且水深均为0.3m,其中a容器只有水,b容器的水中漂浮着一只玩具鸭,则水对a容器底的压强是Pa;若两个容器的总质量分别为ma和mb,则mamb(选填“”、“=”或“G球,合力方向竖直向上,则小球上浮;若F浮=G球,合力为零,则小球悬浮;若F浮G球,合力方向竖直向上,则小球上浮,不能说成漂浮。同样道理,若F浮G球,小球下沉,不能说成沉底。7.(2017安徽,22,6分)如图a所示,一长方体木块质量为0.12kg,高为4.0cm;将木块平稳地放在水面上,静止时木块露出水面的高度为2.0cm。如图b所示,利用金属块和细线,使木块浸没于水中且保持静止状态。已知水的密度水=1.010
25、3kg/m3,g取10N/kg。求:(1)木块的密度木;(2)细线对木块的拉力F。图a图b答案答案(1)0.5103kg/m3(2)1.2N,方向竖直向下解析解析(1)由木块漂浮,可得F浮1=G木于是有水gV木=木gV木可得木=水=0.5103kg/m3(3分)(2)由木块漂浮时,F浮1=G木=m木g=1.2N可知木块浸没在水中时,有F浮2=2.4N于是F=F浮2-G木=1.2N(方向竖直向下)(3分)思路分析思路分析因为木块漂浮,所受浮力等于木块的重力,分别列出两个力关于密度的计算式,水的密度已知,可得出木块的密度;同种液体中物体所受浮力与排开液体的体积成正比,得出木块浸没时所受浮力,通过受
26、力分析列式计算拉力。审题技巧审题技巧高4cm的木块漂浮时,露出水面的高度为2cm,故浸没时所受浮力变为原来的2倍,此时木块所受浮力等于自身重力与向下的拉力之和。C C组教师专用题组组教师专用题组考点一认识浮力考点一认识浮力1.(2017甘肃兰州,16,3分)如图甲所示,盛有液体的柱形容器置于水平桌面上,容器对桌面的压强为1000Pa;如图乙所示,用细线拴一铝块,将铝块的一半浸在液体中,容器对桌面的压强改变了80Pa;如图丙所示,将细线剪断,铝块沉到容器底部,容器对桌面的压强又改变了460Pa。容器的底面积为100cm2,铝=2.7g/cm3,g取10N/kg。下列判断正确的是()A.铝块浸没在
27、液体中时所受浮力是0.8NB.铝块的体积是100cm31.(2017甘肃兰州,16,3分)如图甲所示,盛有液体的柱形容器置于水平桌面上,容器对桌面的压强为1000Pa;如图乙所示,用细线拴一铝块,将铝块的一半浸在液体中,容器对桌面的压强改变了80Pa;如图丙所示,将细线剪断,铝块沉到容器底部,容器对桌面的压强又改变了460Pa。容器的底面积为100cm2,铝=2.7g/cm3,g取10N/kg。下列判断正确的是()A.铝块浸没在液体中时所受浮力是0.8NB.铝块的体积是100cm3C.铝块沉底时对容器底部的压力是4.6ND.液体的密度是0.8g/cm3答案答案D铝块一半浸在液体中时,F浮=p1
28、S=80Pa0.01m2=0.8N,铝块浸没时所受的浮力F浮=1.6N,A错误;G铝=(p1+p2)S=540Pa0.01m2=5.4N,m=0.54kg,V铝=200cm3,B错误;F压=G铝-F浮=5.4N-1.6N=3.8N,C错误;液=800kg/m3=0.8g/cm3,D正确。故选D。解题关键解题关键铝块一半浸在液体中时,利用容器对桌面压强的改变量,得到压力的改变量,而此时铝块所受浮力的大小等于压力的改变量,进一步求出铝块浸没时的浮力;铝块沉底时,根据容器对桌面压强的改变量,得到压力的改变量,即铝块重力大小。2.(2018重庆A,12,2分)水平升降台面上有一个足够深、底面积为40c
29、m2的柱形容器,容器中水深20cm,则水对容器底部的压强为Pa。现将底面积为10cm2、高20cm的圆柱体A悬挂在固定的弹簧测力计下端,使A浸入水中,稳定后,A的下表面距水面4cm,弹簧测力计的示数为0.8N,如图所示,然后使升降台上升7cm,再次稳定后,A所受的浮力为N。(已知弹簧受到的拉力每减小1N,弹簧的长度就缩短1cm,g取10N/kg)答案答案20001.2解析解析p=水hg=1.0103kg/m30.2m10N/kg=2000Pa;A下表面距水面4cm时,V排=SAh=10cm24cm=40cm3,A受到的浮力F浮=水V排g=1.0103kg/m34010-6m310N/kg=0.
30、4N,则A的重力GA=F浮+F=0.4N+0.8N=1.2N。A的密度A=0.6g/cm3A水,A处于漂浮状态时浸入水中的深度h=0.12m=12cmA的下表面距水面4cm时,A的下表面距容器底为20cm-=17cmA刚好漂浮时,A的下表面距容器底为20cm-=11cm,A上升的高度为0.8cm,则升降台上升的距离为17cm-11cm+0.8cm=6.8cm”、“=”或“”),分析推理可知:金属块所受浮力的大小还与有关。(3)将液体倒尽,用等体积塑料块(水塑料”、“=”或“液体密度(3)=解析解析(1)金属块在水中时受力平衡,G=F拉+F浮,金属块浸入水中的过程中,排开水的体积增大,指针由A位
31、置上移到C位置,所受拉力变小,浮力随之变大,故说明物体所受浮力跟排开水的体积有关;浸没后继续向杯中注水,金属块排开水的体积不变,所受浮力不变,故指针的位置不变。(2)金属块刚好浸没在水中时,可以认为上表面不受水的压强(压力),只有下表面受到向上的压强(压力),此时向上的压力即浮力,设此时金属块下表面受到的压强为p3,而水加满时金属块下表面受到的压强是p1,则p1p3。向杯子中倒入某种液体,指针指在C位置时,弹簧的形变量相同,减小的力(F)相同。向杯子中倒入某种液体指针指到C时,所受浮力与水中时相等,由F浮=液gV排可知,因液体的密度与水不同,故指针指到C时,金属块一定不会浸没,金属块底部受到的
32、压力等于浮力,则p2=p3,即p1p2;还可推知金属块浸没在该种液体中时受到的浮力大于浸没在水中时受到的浮力,即金属块所受浮力大小还与液体的密度有关。(3)同体积的金属块和塑料块逐渐浸没水中时支架O点所受拉力的最大变化量都等于它们浸没时所受浮力,由F浮=液gV排可知,金属块与塑料块浸没时所受浮力相等,故支点O所受拉力的最大变化量也相等。6.(2017湖南邵阳,31,6分)在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验时,同学们先提出了如下的猜想:猜想A:可能与物体浸没在液体中的深度有关。猜想B:可能与液体的密度有关。猜想C:可能与物体浸在液体中的体积有关。为了验证上述猜想,同学们利用一个物体、弹簧
33、测力计、水、盐水和细线,做了如图所示的实验。(1)通过实验a和c,可知物体浸没在水中时受到的浮力大小是N。(2)通过分析比较所有实验,可以验证猜想是错误的,而其他猜想是正确的。(选填“A”、“B”或“C”)(3)该实验探究主要运用的科学探究方法是。答案答案(1)2(2)A(3)控制变量法解析解析(1)物体浸没在水中受到的浮力F浮=G-F=8N-6N=2N。(2)根据a、c、d可知,浮力的大小不会随着深度的增加而改变,即浮力与深度无关,故猜想A错误;根据a、d、e可知,物体在水中和在盐水中受到的浮力是不同的,即浮力与液体密度有关,故猜想B正确;根据a、b、c可知,物体排开的液体的体积越大,浮力越
34、大,即浮力与物体浸在液体中的体积有关,故猜想C正确。(3)当研究一个物理量同时与多个因素有关时,则采用控制变量法,每一次只改变其中的某一个因素,而控制其余几个因素不变,从而研究被改变的这个因素对事物的影响,分别加以研究,最后再综合解决,故本实验采用了控制变量法。思路分析思路分析(1)据图读出物块所受重力和拉力,然后利用称重法可求出浮力的大小;(2)应用控制变量法分析实验,根据实验控制的变量与实验现象得出实验结论,然后答题。(3)在影响因素是多个时,就要采用控制变量法,研究与其中一个因素的关系时,控制其他因素保持不变。考点二浮沉条件考点二浮沉条件1.(2018天津,13,3分)(多选)如图所示,
35、水平地面上放有上下两部分均为柱形的薄壁容器,两部分的横截面积分别为S1、S2。质量为m的木球通过细线与容器底部相连,细线受到的拉力为T,此时容器中水深为h(水的密度为0)。下列说法正确的是()A.木球的密度为0B.木球的密度为0C.剪断细线,待木球静止后水对容器底的压力变化量为TD.剪断细线,待木球静止后水对容器底的压力变化量为T答案答案AD木球受到浮力、拉力、重力作用而平衡,即0Vg=T+mg。而V=,代入上式,解得木=0,A项正确,B项错误。没有剪断细线时,F浮=T+mg,剪断后,木球漂浮F浮=mg,浮力减少量F浮=F浮-F浮=T,则V排减少量V排=,液面下降h=。对容器底的压强的减少量p
36、=水gh=0g=。对容器底的压力减少量F=pS2=S2=T,故C项错误,D项正确。选择A、D。思路分析思路分析木球在水面下静止时受三力作用而平衡,故F浮=T+mg;求压力的变化量,就要先求压强的变化量,就需知道水面降低量,V排变化量。易错警示易错警示水对容器底部的压力和压强与容器对地面的压力和压强不同,如果关系不清,就会认为压力大小不变。液体对容器底的压强与h和液有关,容器对地面压强要考虑压力等于总重力,受力面积是否改变。2.(2016河南,12,2分)如图所示,当溢水杯盛满密度为1的液体时,把实心物块放入杯中,物块漂浮,静止后溢出的液体质量为m1;当溢水杯盛满密度为2的液体时,把同一物块放入
37、杯中,物块沉底,静止后溢出的液体质量为m2。则物块的密度为()A.1B.1C.2D.2评析评析本题属于用特殊方法求密度,在没有天平和量筒的情况下,学生可以联想到应用浮力的知识来间接测量质量和体积。解题关键是充分利用题中所给的浮沉状态条件,要求学生能熟练地对公式进行变形和化简。答案答案D物块在密度为1的液体中漂浮,根据漂浮的条件可知:G物=F浮=G排液,即:m物=m1。物块在密度为2的液体中沉底,所以V物=V排=。物块的密度物=。故A、B、C三项错,D项正确。3.(2015湖南张家界,5,3分)一艘轮船从长江驶入大海,下列分析正确的是()A.浮力变小,船体上浮一些B.浮力变大,船体下沉一些C.浮
38、力不变,船体下沉一些D.浮力不变,船体上浮一些答案答案D一艘轮船从长江驶入大海,由于轮船漂浮,所受浮力等于其重力,浮力大小不变,而液变大,由F浮=液V排g知V排减小,即船体上浮一些,故选D。思路分析思路分析当轮船由长江驶入大海后,都是漂浮,根据漂浮条件分析船受到浮力的变化情况,再根据阿基米德原理判断排开液体的体积(浸入液体中的体积)的变化得出是上浮一些,还是下沉。解题关键解题关键漂浮条件的使用;利用阿基米德原理时要同时考虑影响浮力的两个因素(液体的密度和排开液体的体积)。4.(2014北京,14,2分,)桌面上甲、乙两个圆柱形容器中分别装有水和酒精,实心木球和实心铁球的体积相等,如图所示。水、
39、酒精、木球和铁球的密度分别为水、酒精、木和铁。将木球放入水中、铁球放入酒精中,静止时木球和铁球所受浮力的大小分别为F1和F2。下列判断中正确的是()A.若木酒精水F2B.若木酒精水铁,则F1F2C.若酒精木水铁,则F1=F2D.若酒精木水铁,则F1F2答案答案B分析选项可知,木水,酒精酒精,则F1F2,若木酒精,则F1G,物体上浮。思路分析思路分析将物体浸没在水中,排开水的体积等于物体体积,利用阿基米德原理求物体受到的浮力。知道物体的质量,利用重力公式求物体受到的重力,再利用物体的浮沉条件判断物体的浮沉。解题关键解题关键本题考查了重力的计算、浮力的计算、物体浮沉的判断,注意隐含条件“物体浸没时
40、排开水的体积等于物体的体积”。考点一考点一 认识浮力认识浮力三年模拟1.(2018湖南岳阳二模,12)将重6N的物体浸没在装满水的杯中,溢出了4N的水,物体受到的浮力是()A.10NB.6NC.4ND.2N答案答案C把物体浸没在装满水的杯中,溢出了4N的水,即排开水的重力G排=4N,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力F浮=G排=4N。2.(2018湖南长沙一模,27)烧杯中装有一定量的水,水位如图中A所示,用细绳将物体拴住浸没在水中,水位如图中B所示,此时细绳所受拉力为15N,将物体缓慢向上提,当水位如图中C所示时(其中水位C是水位A、B的中点),细绳所受拉力为25N,则物体浸没时所受浮力为
41、()A.15NB.10NC.20ND.无法确定答案答案C设物体重为G,当物体浸没水中时,根据力的平衡条件可得F拉=G-F浮=15N将物体缓慢向上提,当水位处于C时,物体排开水的体积减半,所受浮力减半,此时F拉=G-F浮=25N由式得F浮=25N-15N=10N所以,当物体浸没水中时,受到的浮力F浮=20N。3.(2017湖南湘潭模拟,14)我国自行研究的“蛟龙号”载人潜水器在马里亚纳海沟下潜至7062米,当他在深海中下潜的过程中,它受到海水()A.浮力不变,压强不变B.浮力变小,压强变小C.浮力不变,压强变大D.浮力变大,压强变大答案答案C(1)潜水器在水里继续下潜的过程中,水的密度一定,排开
42、液体的体积不变,由阿基米德原理F浮=gV排可知,所受到浮力不变;(2)潜水器在水里继续下潜的过程中,水的密度一定,深度不断增大,由液体压强计算公式p=gh可知,压强变大。4.(2017湖南衡阳模拟,12)南海黄岩岛事件后,中国制造航母的呼声越来越高,图是中国航母的设想图。一艘航母的舰载机飞离航母后,则()A.航母将上浮,所受浮力减小B.航母将上浮,所受浮力增大C.航母将下沉,所受浮力增大D.航母将下沉,所受浮力减小答案答案A舰载机飞离后,航母仍漂浮,F浮=G,但航母自重G减小,航母所受浮力减小,又F浮=水V排g,排开水的体积要减小,航母将上浮一些。所以A对,B、C、D错。故选A。5.(2017
43、湖南湘潭模拟,8)如图,金鱼缸中小金鱼口中吐出的小气泡在升至水面的过程中体积逐渐变大,这个过程中气泡所受浮力将()A.不变B.变大C.变小D.无法确定答案答案B气泡在上浮过程中,体积越来越大,排开的水越来越多,所受的浮力越来越大,故选B。6.(2016湖南湘潭模拟三,14)“094型”潜艇是我国自行研制的新一代潜艇,当它从深海中上浮而未露出水面的过程中,它受到海水的()A.压强变小,浮力不变B.压强、浮力都不变C.压强、浮力都减小D.压强、浮力都增大答案答案A潜艇在上浮而未露出水面的过程中,在水中的深度h越来越小,而由于潜艇完全浸在水中,排开液体的体积等于潜艇的体积V排,保持不变,海水密度不变
44、,所以由公式p=液gh可知压强变小,由公式F浮=液gV排可知所受浮力不变。7.(2018湖南长沙麓山国际一模,21)小华做“验证阿基米德原理”的实验中,用图(a)所示的溢水杯和小桶收集石块排开的水,他的实验过程分别如图(b)、(c)、(d)、(e)所示。(1)若图中四个测量值F1、F2、F3、F4满足关系式,该原理将得到验证。(2)以下关于实验过程中的操作,会影响验证结果的是(只填序号)。图(a)中溢水杯内未盛满水;图(b)中小桶内有少量水;图(d)中石块未浸没水中。答案答案(1)F2-F3=F4-F1(2)解析解析(1)图(c)测出了石块的重力,图(d)读出了石块浸没在水中时弹簧测力计的示数
45、,图(b)测出空桶的重力,图(e)测出桶和石块排开水的重力,则石块浸没水中时受到的浮力为F2-F3,石块排开水的重力为F4-F1,如果F2-F3=F4-F1,即石块受到的浮力等于石块排开水的重力,阿基米德原理得到验证。(2)图(a)中溢水杯内未盛满水,则测得排开水的重力会偏小,会影响验证结果。图(b)中小桶内有少量水,图(b)(e)两次示数之差仍为石块排开水的重力,不影响验证结果。图(d)中石块未浸没水中,此时石块所受浮力小,排开的水的体积也小,不影响验证结果。故选。点睛点睛(1)根据(c)(d)两图可测出石块浸没在水中受到的浮力,根据(b)(e)两图可测出石块排开水的重力,再根据阿基米德原理
46、的内容进行解答;(2)从石块受到的浮力和排开的水的重力两方面去分析。8.(2018湖南长沙模拟十,21)如图甲所示,台秤上放置一个装有适量水的薄壁轻质烧杯,杯的底面积为100cm2。如图乙所示,将一个长方体实心物体A用弹簧测力计吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中,杯内水没有溢出,此时弹簧测力计的示数为4.5N,台秤的示数为750g,烧杯中液面上升了1.5cm。g取10N/kg,求:(1)物体A所受的浮力;(2)物体A的密度;(3)物体放入烧杯之前,烧杯对台秤的压强。答案答案(1)1.5N(2)2103kg/m3(3)600Pa解析解析(1)物体A排开水的体积:V排=100cm21.5cm=150
47、cm3=1.510-4m3,受到的浮力:F浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg1.510-4m3=1.5N;(2)物体A的重力:G=F浮+F示=1.5N+4.5N=6N,物体A的质量:m=0.6kg,物体A的体积:V=2V排=21.510-4m3=310-4m3,物体A的密度:A=2103kg/m3;(3)因为台秤的示数为750g,此时烧杯对台秤的压力:F=G=mg=0.75kg10N/kg=7.5N,因为G=G水+G-F示,所以物体放入烧杯之前,烧杯对台秤的压力:F=G水=F-G+F示=7.5N-6N+4.5N=6N,烧杯对台秤的压强:p=600Pa。9.(2016湖南永州一模,
48、34)用一弹簧测力计挂着一实心圆柱体,圆柱体的底面刚好与水面接触(未浸入水)如图甲,然后将其逐渐浸入水中,如图乙是弹簧测力计示数随柱体逐渐浸入水中的深度变化情况,求:(g取10N/kg)(1)圆柱体受的最大浮力;(2)圆柱体刚浸没时下表面受到的液体压强;(3)圆柱体的密度。答案答案(1)0.5N(2)1.2103Pa(3)4103kg/m3解析解析(1)分析图乙可知,圆柱体的重力大小为2.0N,完全浸在水中时所受浮力大小为2N-1.5N=0.5N,即圆柱体受到的最大浮力;(2)圆柱体刚浸没时,h=12cm=0.12m,由p=gh,此时圆柱体下表面受到的液体压强为p=水gh=1.0103kg/m
49、310N/kg0.12m=1.2103Pa;(3)圆柱体浸没时,有V圆柱体=V排=510-5m3,圆柱体质量m圆柱体=0.2kg,圆柱体=4103kg/m3。考点二浮沉条件考点二浮沉条件1.(2018湖南邵阳模拟,6)如图所示,一块长方体的泡沫塑料上用细线缚着一块鹅卵石,漂浮在玻璃缸内的水面上。这时泡沫塑料恰好露出一半体积,玻璃缸里的水面在缸壁的a处。现将泡沫塑料和鹅卵石翻个身,使鹅卵石在泡沫塑料的下面,并仍放在原来玻璃缸的水中,平衡时,玻璃缸中的水面位置()A.在a处以上B.在a处以下C.仍在a处D.条件不足,无法判断答案答案C由图可知,泡沫塑料和鹅卵石漂浮,受到的浮力等于泡沫塑料和鹅卵石的
50、总重;将泡沫塑料和鹅卵石翻个身,使鹅卵石在泡沫塑料的下面,泡沫塑料和鹅卵石仍漂浮,受到的浮力仍等于泡沫塑料和鹅卵石的总重,故受到的浮力不变,根据阿基米德原理可知排开水的体积不变,所以水面仍在a处。故选C。2.(2018湖南张家界模拟,8)下图是关于浮力知识的应用实例,其中说法正确的是()A.图甲中浸没在水中的潜水艇在下潜过程中所受浮力逐渐变大B.图乙中巨轮之所以能够浮在水面是因为用空心的办法增大了排开液体的体积C.图丙中液体的密度越大密度计漂浮时受到的浮力就越大D.图丁中气球利用填充气体密度大于空气密度的原理上浮答案答案B浸没在水中的潜水艇在下潜过程中,水的密度和排开水的体积不变,由F浮=液g
51、V排可知,所受的浮力不变,故A错误;巨轮之所以能够浮在水面上,是因为利用空心的方法增大了排开液体的体积,故B正确;密度计测液体密度时,都是漂浮的,浮力都等于重力,在不同液体中,密度计所受浮力不变,故C错误;气球是利用空气浮力来工作的,当填充气体的密度小于空气的密度时,才可以升空,故D错误。3.(2017湖南长沙长郡教育集团模拟,26)在水平桌面上,有甲、乙两个相同的容器,容器内盛有不同的液体。现将两个相同的鸡蛋分别放入两容器中,当两鸡蛋静止时,两容器中液面恰好相平,如图所示。则()A.鸡蛋在甲容器中受到液体的浮力较大B.甲容器中液体的密度较大C.液体对乙容器底部的压强较大D.乙容器对水平桌面的
52、压强较小答案答案C鸡蛋在乙中漂浮,则乙物,在甲中悬浮,则甲=物,可知乙中液体的密度较大,由于深度相同,由p=液gh可知,乙液体对容器底的压强大,故B错误,C正确;甲容器中鸡蛋漂浮,F浮甲=G排甲=G,乙容器中鸡蛋悬浮,则F浮乙=G排乙=G,两容器中鸡蛋受到的浮力相同,故A错误;由p=知液体对乙容器底的压力大,又由两容器相同,故乙容器对桌面的压力大,两容器底面积相同,故乙容器对水平桌面的压强较大,故D错误。4.(2017湖南长沙雅礼教育集团模拟,26)在宠物店买了热带鱼后,商家一般会将鱼放在装有水的透明塑料袋中扎好,方便顾客带走,回家后,将其直接放入盛水的玻璃缸中,不计塑料袋质量,下列情况可能发
53、生的是()答案答案B由图知,金鱼悬浮在袋内的水中,金鱼的密度等于水的密度;将塑料袋浸入水中,袋内外水的密度相同,只有当排开水的体积V排等于塑料袋中水和鱼的总体积时,浮力才等于袋内水和金鱼的总重力,才能处于静止状态。故选B。5.(2016湖南岳阳一模,5)在一支平底试管内装入适量铁砂,然后先后放入装有甲、乙两种不同液体的烧杯里,如图所示。下列说法正确的是()A.试管在甲液体中受到的浮力较大B.试管在甲液体里排开的液体所受重力较大C.试管在甲液体中排开的液体体积较大D.试管在乙液体里排开的液体质量较小答案答案C首先明确试管在不同液体中的状态,都处于漂浮状态,说明它们受到的浮力与其重力是一对平衡力,
54、大小相等,又因为浸入甲、乙液体的是同一支试管,重力相等,所以甲、乙液体对试管的浮力也相等,A错误;根据阿基米德原理F浮=G排=m排g,甲、乙液体对试管的浮力相等,那么试管排开液体的质量,以及试管排开液体所受的重力也相等,B、D均错;直接从图中可以看出试管在甲液体中排开液体的体积(即浸入液体中的体积)较大,C正确。6.(2016湖南常德联考,18)将重为8N的物体投入一装满水的大溢水杯中,溢出水600g,当物体静止时,下列判断正确的是()A.物体沉底,F浮=8NB.物体悬浮,F浮=8NC.物体漂浮,F浮=8ND.物体沉底,F浮=6N答案答案D因为溢水杯最初是装满水的,所以物体放入后溢出的水的重力
55、大小即物体在水中所受的浮力,F浮=G排=m排g=0.6kg10N/kg=6N;要判断物体在水中最终处于什么状态,只需要比较物体的重力G物与F浮的大小关系便知,因为G物=8NF浮,表明物体最终静止时,除了受浮力和重力外,还受到一个向上的支持力,所以物体沉底了,故选D。7.(2018湖南长沙模拟一,17)边长为0.1m的正方体木块,漂浮在水面上时,有的体积露出水面,如图甲所示,则木块的密度为kg/m3。将木块截去一部分后,再用少许黏合剂(其质量和体积忽略不计)固定上与截去部分体积相同的合金材料后,投入某种液体中仍漂浮,如图乙所示,此时液体对物块竖直向上的压强为1103Pa,金=2.6103kg/m
56、3,此时物块受到液体的浮力为N,合金材料的质量为kg。(g取10N/kg)答案答案0.6103100.52解析解析木块的体积V=0.1m0.1m0.1m=0.001m3,木块漂浮在水面上,有体积露出水面,有F浮=G木,F浮=水V排g=水Vg,G木=木Vg,所以水Vg=木Vg,木=水=1103kg/m3=0.6103kg/m3;设截去木块的体积为V,因物块在液体中仍漂浮,所以剩余木块的重力加上合金的重力等于物块受到液体的浮力,即G木+G金=木(V-V)g+金Vg=F浮,物块受到液体的浮力F浮=F下表面-F上表面=F下表面=pS=1103Pa0.01m2=10N,由式可得木(V-V)g+金Vg=1
57、0N,即0.6103kg/m3(0.001m3-V)10N/kg+2.6103kg/m3V10N/kg=10N,解得V=210-4m3,m金=金V=2.6103kg/m3210-4m3=0.52kg。8.(2018湖南娄底二模,28)建设中的港珠澳大桥由桥梁和海底隧道组成,隧道由一节一节用钢筋混凝土做成的空心沉管连接而成,如图所示。建造隧道时,将沉管两端密封,如同一个巨大的长方体空心箱子,然后让其漂浮在海面上,再用船将密封沉管拖到预定海面上,向其内部灌海水使之沉入海底。设某一节密封的长方体沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m,总质量为6107kg。(海水的密度取1.0103kg/m3
58、,g取10N/kg)(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力F浮=N。(2)在对密封沉管灌水使其下沉过程中,其下表面受到海水的压强大小将;当密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,注入的海水至少为kg,此时其下表面受到海水的压力等于N。(3)当密封沉管下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,再将灌入其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮,请应用浮力的知识来解释其原因。答:。答案答案(1)6108(2)变大31066.3108(3)见解析解析解析(1)漂浮在海面上的密封沉管,在灌水前受到的浮力等于其重力,F浮=G管=mg=6107kg10N/kg=6108N。(2)在对密封沉管
59、灌水使其下沉过程中,沉管下表面浸在海水中的深度增加,根据p=gh,其下表面受到海水的压强将变大;沉管浸没在海水中,受到的浮力为:F浮=gV=1.0103kg/m310N/kg(180m35m10m)=6.3108N密封沉管上表面刚好水平浸没在海水中时,F浮=G总=G管+G水G水=F浮-G管=6.3108N-6108N=3107N注入海水的质量m=3106kg;浸没在液体中的物体受到的浮力等于上、下表面的压力差,所以此时沉管下表面受到海水的压力F下=6.3108N。(3)当密封沉管下沉到海底后,将其下半部分埋入海底的泥沙中,其下表面不受海水的压力,根据浮力产生的原因,沉管不再受海水的浮力,将灌入
60、其中的海水全部抽出,此时空心密封沉管不会再上浮。9.(2016安徽名校预测,10)如图所示,密度为0.6103kg/m3,棱长为10cm的正方体木块放入某液体中静止时,刚好有一半的体积露出了液面,则液体的密度为kg/m3,此时木块的下表面受到液体向上的压力为N。答案答案1.21036解析解析木块在液体中处的状态为漂浮,木块体积V木=103cm3=10-3m3,根据二力平衡的特点有F浮=G木=m木g=木V木g=0.6103kg/m310-3m310N/kg=6N;又根据阿基米德原理,F浮=液gV排,已知F浮=6N,V排=V木=0.510-3m3,代入解得液=1.2103kg/m3;根据浮力产生的
61、原因,F浮=F向上-F向下,漂浮时,木块上方无液体,所以F向下=0,所以F向上=F浮=6N。一、选择题(每小题2分,共6分)专题检测( (时间时间: :3030分钟分值分钟分值: :4545分分) )1.(2017湖南长沙联考,26)如图所示,圆柱形容器甲、乙中分别装有水和某种液体,将体积为200cm3的物体A放入水中,A对容器底部的压力与其重力之比为56;将体积相同的物体B放入液体中时,液体对容器底部的压力变化了3N;A对容器底部的压力与B对容器底部的压力之比为21。(g取10N/kg)下列说法正确的是()A.物体A的重力为6NB.A物体对容器底部的压力为5NC.液体的密度为1.2103kg
62、/m3D.物体B的密度为4103kg/m3答案答案D(1)FA浮=水gV排=1103kg/m310N/kg20010-6m3=2N对A进行受力分析可知:GA=FA浮+FA支再由题意可知,FA支GA=56由可得GA=12N,FA支=10N,即A物体对容器底部的压力为10N,故A、B错误;(2)液体对容器底部压力变化:F压=p乙S乙=液gV排=FB浮=3N液=1.5103kg/m3,故C错误。对B进行受力分析可知:GB=FB浮+FB支FA支FB支=21由可知,GB=8N,mB=0.8kgB=4103kg/m3,故D正确。解题关键解题关键关键是理解物体浸入液体后受到的浮力大小等于液体对容器底部压力的
63、变化量。2.(2016山东潍坊模拟,16)(多选)如图所示,把甲、乙两个体积相同的实心小球投入水中,甲球漂浮,乙球悬浮,则下列说法正确的是()A.甲球的质量可能等于乙球的质量B.甲球的密度一定小于乙球的密度C.甲球受的浮力大于它受到的重力D.甲球受的浮力一定小于乙球受的浮力答案答案BD从图中可以看出甲小球在水中处于漂浮状态,乙小球处于悬浮状态,根据漂浮和悬浮的特点可知两小球各自受到的浮力大小都等于它们的重力,C错误;根据漂浮的条件可知甲的密度和水的密度的关系为甲水,同理由乙悬浮可知乙=水,所以甲乙,B正确;根据阿基米德原理,F浮=G排=m排g=液gV排,都浸在水中,液体密度相同,甲是部分浸入,
64、乙是全部浸没,有V甲排V乙排,所以它们受到的浮力大小关系为F甲F乙,D正确;甲乙,V甲=V乙,根据m=V可知m甲甲,在乙液体中漂浮说明球甲,因为溢水杯最初是装满液体的,小球放入后液面不会再升高,即容器中液体的深度h不变,即h甲=h乙,由液体压强公式p=gh可知两种液体对容器底部压强的关系为p甲p乙,C错误;两容器底部所受液体压力可根据公式F=pS进行比较,因为p甲p乙,S甲=S乙,所以F甲F乙,D错;小球在甲液体中受到的浮力F甲=m甲排g=甲gV排甲=甲gV球,在乙液体中受到的浮力F乙=m乙排g=乙gV排乙=,故B错误;小球在乙液体中漂浮,所以有G球=F浮=m排乙=80g,A正确。思路分析思路
65、分析根据阿基米德原理,求甲杯中小球受的浮力;根据乙杯中小球漂浮可求小球质量。根据浮沉条件可知球的密度与液体密度关系,找到两种液体的密度关系。利用p=gh分析液体对容器底的压强关系,利用F=pS分析液体对容器底压力的关系。解题关键解题关键浮沉条件的应用为解题关键。二、填空题(每空1分,共11分)4.(2018湖南长沙模拟,17)如图所示是小明自制的“浮力秤”的装置图,浮力秤由外筒和浮体构成,浮体包括秤盘和长度为L0、底面直径为D0的圆柱体。向外筒中注入适量水,将浮体竖直放入外筒的水中,当浮体静止时,圆柱体浸入水中的深度为h0,此时浮体受到的浮力为。现将质量为m的物体放在秤盘上且处于静止状态,此时
66、圆柱体浸入水中的深度为h,且hL0,则浮体底部受到的水的压强为,请写出m与h之间的关系式:m=。(水的密度用水表示,重力与质量的比值用g表示)答案答案水gh0水gh水(h-h0)解析解析秤盘中未放物体时,浮体排开水的体积=h0,则此时浮体受到的浮力为=水gV排1=水gh0;将质量为m的物体放在秤盘上且处于静止状态,此时圆柱体浸入水中的深度为h,则浮体底部受到的水的压强p=水gh;秤盘中未放物体时,浮体在水中漂浮,则有G0=水gh0,被测物体放在秤盘上后,浮体仍漂浮,则有=G0+G物即水g=G0+mg,=h,所以水gh=水gh0+mg,化简后可得m=水(h-h0)。5.(2017湖南长沙月考,3
67、2)将甲、乙两个完全相同的溢水杯放在水平桌面上,甲溢水杯中装满密度为1的液体,乙溢水杯中装满密度为2的液体,且有12=32。如图所示,将密度为A、重为GA的物块A和密度为B、重为GB的物块B分别轻轻放入甲、乙两溢水杯中。已知物块A漂浮在液面上,并且有1/4的体积露出液面,物块B沉底。设液体对甲溢水杯杯底的压强为p1,液体对乙溢水杯杯底的压强为p2,物块B对乙溢水杯杯底的压力为F,若AB=45。则1A=,p1p2=,FGB=。甲乙答案答案43321345解析解析因为物块A漂浮在甲容器中,所以F浮=GA,即1V排g=1Vg=AVg,由此可得1A=43,p1=1gh,p2=2gh,p1p2=12=3
68、2又由AB=45知2B=3245FB浮=2gVB=,F=GB-FB浮=GB-=,=。解题思路解题思路(1)由题知物块A漂浮在甲容器中,所以F浮=GA,而F浮=1V排g,GA=AVg,据此求出1和A的比值;(2)由题知,两溢水杯内液面等高,已知12=32,根据液体压强公式判断容器底受到的压强关系;(3)物块B对乙溢水杯杯底的压力等于物块B重力减去受到乙液体的浮力,据此求出压力和物块B重力的关系。6.(2017湖南长沙模拟,17)如图所示,在一个底面积为150cm2的足够深的柱形容器内装有一定量的水。将一个长10cm,横截面积为50cm2的圆柱形实心塑料块挂于弹簧测力计上,当底面刚好接触水面时,弹
69、簧测力计(0刻度线与1N刻度线之间的间隔为1cm)示数为4N,则该实心塑料块的密度为kg/m3;现往容器里缓缓加水,当弹簧测力计示数为3N时,容器底部压强比原来增大Pa;当总的加水量为700cm3时,实心塑料块所受浮力为N。取g=10N/kg。答案答案0.81033002解析解析当塑料块底面刚好接触水面时,弹簧测力计示数为4N,可知塑料块的重力G=4N;质量m=0.4kg,体积V=10cm50cm2=500cm3=510-4m3,塑料块的密度为=0.8103kg/m3;当弹簧测力计的示数为F示=3N时,塑料块受到的浮力F浮=G-F示=4N-3N=1N,因为F浮=水gV排,所以塑料块浸入水中的体
70、积V排=110-4m3=100cm3,则塑料块浸入水中的深度h=2cm,弹簧测力计示数减小1N,弹簧缩短1cm,水面变化的高度h1=2cm+1cm=3cm,容器底部所受压强增大量p=水gh1=1.0103kg/m310N/kg310-2m=300Pa;加水时,塑料块所受浮力增大,塑料块上升,弹簧测力计的拉力减小;由于F拉+F浮=G物,所以,在加水过程中,塑料块受到的浮力等于减小的拉力。当总的加水量为700cm3时,设塑料块浸入水中的深度为h1,弹簧缩短的长度为L(塑料块上升的距离为L),因为弹簧测力计示数减小1N,弹簧缩短1cm=0.01m,所以减小的拉力为100N/mL,又塑料块受到的浮力等
71、于减小的拉力,所以有水gS物h1=100N/mL,则L=h1=0.5h1,关于塑料块浸入的深度h1、弹簧缩短的长度L和水面升高的高度h的关系如图所示,它们的关系为h=h1+L=h1+0.5h1=1.5h1,由上图可知,加水的体积V加水=S容h-V排=S容1.5h1-S物h1=(1.5S容-S物)h1=(1.5150cm2-50cm2)h1=700cm3。解得h1=4cm,所以,此时塑料块受到的浮力F浮=水gS物h1=1.0103kg/m310N/kg5010-4m20.04m=2N。7.(2016广西贵港一模,19)如图所示,物体A和B的体积均为200cm3,物体A重1.6N,物体B重4.6N
72、。把它们放在烧杯的水中,则物体A静止时受到的浮力是N,物体B静止时受到的浮力为N。答案答案1.62解析解析对A有,mA=0.16kg,A=0.8103kg/m3水,所以B最终在水中沉底,浮力不等于重力,但浸没后有,V排=V物,根据阿基米德原理,FB浮=水gV排=1.0103kg/m310N/kg20010-6m3=2N。思路分析思路分析先利用=计算物体的密度,从而判断物体的浮沉,进而根据二力平衡及阿基米德原理计算浮力。解题关键解题关键本题考查球浮力的计算,判断出物体投入水中所处的状态是解题的关键。三、实验题(共10分)8.(2017湖南长沙模拟三,21)(3分)在“探究浮力的大小跟哪些因素有关
73、”的实验时,同学们提出了如下的猜想:猜想1:可能与物体的密度有关;猜想2:可能与物体浸入液体中的体积有关;猜想3:可能与物体浸没在液体中的深度有关;猜想4:可能与液体的密度有关。为了验证上述猜想,小明利用下列器材做了如图所示的实验。器材:体积相等的铁块和铜块、弹簧测力计、一杯水、一杯盐水、细绳。(1)分析比较步骤、,可以验证猜想是正确的;(2)分析比较步骤、和(填序号),可以验证猜想1是错误的;(3)某同学认为利用步骤和可以测量出盐水的密度,若步骤中铜块的重力用G表示,步骤中弹簧测力计的示数用F表示,已知铜块的密度,请你用以上的物理量表示出盐水的密度盐水=。答案答案(1)2(2)、(3)解析解
74、析(1)由图、所示实验可知,铁块排开水的体积不同,受到的浮力大小不同,故可验证猜想2是正确的。(2)由图、所示实验可知,铁块浸没在水中时受到的浮力为3N-1N=2N;由图、所示实验可知,铜块浸没在水中时受到的浮力为4N-2N=2N。故物体受到的浮力与物体的密度无关,猜想1错误。(3)由图、所示实验可知,铜块浸没在盐水中所受浮力大小为G-F=盐水gV铜,而G=gV铜,联立可得盐水=。9.(2016河北保定清苑模拟,29)(7分)由某种合金制成的两个大小不同的工艺品,其中一个实心,一个空心。小华为判定哪个是空心的,进行了如下实验。(已知水=1.0g/cm3,取g=10N/kg)将下列实验步骤中空白
75、处补充完整。(1)用弹簧测力计测出小工艺品的重力G1=2N。(2)将挂在测力计下方的小工艺品浸没水中,小工艺品受到个力的作用,此时测力计的示数F1=1.6N,则浮力F浮=N。(3)用测力计测出大工艺品的重力G2=3N。(4)如图所示,将挂在测力计下方的大工艺品浸没水中,测力计的示数F2=N。(5)结合测量数据判断(选填“大”或“小”)工艺品是空心的。理由是。(6)计算合金的密度=g/cm3。(7)空心工艺品空心部分的体积是cm3。答案答案(2)30.4(4)2.2(5)大大工艺品的密度小于小工艺品的密度(6)5(7)20解析解析将挂在弹簧测力计下方的小工艺品浸没在水中时,它受到重力、拉力和浮力
76、三个力的作用;当拉力大小为1.6N时,F浮=G物-F拉=2N-1.6N=0.4N,已知水的密度为1.0103kg/m3,根据阿基米德原理F浮=液gV排,可求出V排=410-5m3,由于浸没有V物=V排=410-5m3,小工艺品的质量m=G/g=0.2kg,根据密度公式=m/V,可将小工艺品的密度求出来为5103kg/m3=5g/cm3;大工艺品用弹簧测力计挂着浸没在水中时,从弹簧测力计上读取的拉力大小为F拉=2.2N,说明大工艺品浸没时受到水的浮力大小为3N-2.2N=0.8N,用同样的方法求得大工艺品的密度为3.75103kg/m3=3.75g/cm3,比较发现小工艺品的密度大于大工艺品的密
77、度,所以大工艺品是空心的,小工艺品是实心的,小工艺品的密度即合金材料的密度;此时大工艺品空心部分体积=总体积-实心部分体积,总体积根据阿基米德原理可计算得810-5m3,实心部分体积根据密度公式算得610-5m3,所以空心部分体积为210-5m3=20cm3。思路分析思路分析对浸没水中的小工艺品受力分析可知受到的力,利用称重法求出受到浮力。结合弹簧测力计的分度值读出示数。根据称重法求出大工艺品受到的浮力,根据阿基米德原理求出大工艺品和小工艺品的体积,根据密度公式求出两者的密度,密度大的为实心的且密度为合金的密度。根据密度公式求空心工艺品中合金的体积,总体积减去合金体积即空心部分体积。解题关键解
78、题关键本题考查了称重法求浮力和阿基米德原理、密度公式的应用,以及弹簧测力计的读数,关键是会根据两者的密度判断是否空心和空心部分体积的计算。四、计算题(共18分)10.(2017湖南岳阳模拟,22)(9分)2017年4月26日上午,中国第二艘航空母舰在中国船舶重工集团公司大连造船厂举行下水仪式,顿时国内掀起了新一轮的航母热。小睿同学在网上找了我国已拥有的第一艘航母“辽宁”号的一些参数如下:舰长302m(全长)吃水深度10.0m(满载)舰宽70.5m排水量67000t(满载)功率147200kW飞行甲板长300m、宽70m机库长152m、宽26m、高7m最大航速57.6km/h请你解决下面问题:(
79、g=10N/kg,海水=1.1103kg/m3)(1)该舰满载时所受浮力有多大?(2)该舰满载时舰底所受海水的压强有多大?(3)若该舰在海上以最大航速匀速前进,则它受到的阻力是多大?答案答案(1)6.7108N(2)1.1105Pa(3)9.2106N解析解析(1)满载时航母总重:G=mg=6.7104103kg10N/kg=6.7108N,因为航母漂浮,所以满载时航母所受的浮力:F浮=G=6.7108N;(2)由题知,“辽宁”号最大吃水深度为10.0m,满载时舰底受到海水的最大压强:p=海水gh=1.1103kg/m310N/kg10m=1.1105Pa;(3)P=Fv,最大航速57.6km
80、/h=16m/s,所以该舰在海上以最大航速匀速前进时的牵引力F=9.2106N,匀速前进时,该舰受到的牵引力F和阻力f是一对平衡力,f=F=9.2106N。11.(2017湖南长沙模拟三,24)(9分)某校课外科技小组的同学为测量暴雨过后浑浊江水的密度,设计了如图所示的一套装置:A是弹簧测力计,B是边长为0.1m的均匀正方体浮子,C是底面积为200cm2、高为60cm、重为5N的圆柱形容器,D是一固定在容器底部的轻质定滑轮。弹簧测力计和正方体浮子之间用一轻质无伸缩的细线通过滑轮相连接。(不考虑滑轮的摩擦,g取10N/kg)求:(1)按图中所示,浮子B浸没在清水中时,容器中水的深度为20cm,测
81、力计A的示数为5N,则浮子B受到的浮力为多大?浮子B的重力为多大?(2)若将容器中的清水换为同体积的浑水,弹簧测力计用拉力F2使浮子B浸没在浑水中,容器对桌面的压强变化了200Pa,求浑水的密度。答案答案(1)10N5N(2)1.2103kg/m3解析解析(1)F浮=水gV排=1103kg/m310N/kg(0.1m)3=10N,GB=F浮-F=10N-5N=5N(2分)(2)把容器、滑轮、清水和B物体看成一个整体进行受力分析,受到总重力、支持力和弹簧测力计的拉力。清水的重力为G水=m水g=水gV水=1103kg/m310N/kg(210-2m20.2m-10-3m3)=30N,支持力为FN=G容+G水+GB-F拉=5N+30N+5N-5N=35N,容器对水平台面的压强p=1.75103Pa(2分)将容器中的清水换为同体积的浑水,容器对桌面的压强增加了200Pa。此时水平面对容器的支持力为:FN=G总-F2=pS=1.95103Pa0.02m2=39N,即G总=G容+GB+G浑-F2=5N+5N+浑10N/kg310-3m3-(浑10N/kg110-3m3-5N)解得浑=1.2103kg/m3(2分)
