2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级同步经典题精练之浮力(含答案)
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这是一份2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级同步经典题精练之浮力(含答案),共43页。试卷主要包含了选择题,填空题,作图题,实验探究题,计算题等内容,欢迎下载使用。
2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级同步经典题精练之浮力
一、选择题(共8小题)
1.(2020秋•沙坪坝区校级月考)如图甲所示,用弹簧测力计拉着圆柱形物体从水面上方某处缓慢浸入水中,直到把物体放在容器底部后撤去拉力.图乙为弹簧测力计的拉力随物体移动距离变化的图像。容器内底面积为,下列说法正确的是
A.物体的高度为
B.物体的体积为
C.物体浸没时受到的浮力为
D.物体最后静止时对容器底部的压力为
2.(2020春•泰山区期末)甲、乙、丙三个体积不等的小球,其大小如图所示,均浸没于水中,则它们所受浮力大小的情况是
A.甲最小 B.乙最小 C.丙最小 D.一样大
3.(2020春•寿光市期末)下面能够证明浸在液体或气体中的物体受到浮力的现象是
A.石块落在水中会下沉
B.在宇宙飞船中,杨利伟松开手中的圆珠笔,笔会“飘”在空中
C.桥墩在水中“稳如泰山”
D.在弹簧测力计下面悬挂一个重物,当把重物浸入水中时,测力计的示数减小
4.(2020春•绛县期末)下列四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是
A.李宁点燃奥运圣火炬
B.翟志刚“行走”太空
C.热气球冉冉升空
D.飞机翱翔蓝天
5.(2020•瑞安市一模)如图所示,底端装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量的水,一铁块浸没在水中,控制阀门,使容器中相同时间内流出的水量相等。从开始流动到水流完的时间用来表示,则铁受到的浮力随时间变化而变化,其变化曲线合理的是
A. B.
C. D.
6.(2020•汉阳区模拟)如图所示,放在水平面的烧杯的底面积是,里面装有一定量水(如图甲),水面在处,用弹簧测力计吊着一实心物体,先将物体浸没在水中(如图乙),水位升高到处,示数是;再将物体缓慢提出,使水位下降到的中点处,示数是(不计物体带出的水,取,下列判断中正确的是
①物体浸没时受到的浮力是;
②物体的密度为;
③从乙到丙,水面下降了;
④从甲到乙,烧杯对水平面的压强增大了。
A.只有③正确 B.只有②、③正确
C.只有②、③、④正确 D.只有①、④正确
7.(2018春•龙华区期末)下列情景中,物体没有受到浮力的是
A.在水中游泳的人 B.深入淤泥的圆柱形桥墩
C.在水中漂浮的船 D.在水中下沉的石头
8.(2009•台州)有一种被称作“跟屁虫”的辅助装备是游泳安全的保护神,如图所示。“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成,两者之间由一根线连接。正常游泳时,连接线是松弛的,气囊漂浮着,跟人如影相随。在体力不支等情况下,可将气囊压入水中,防止人下沉,在此情况下
A.人的重力减小了 B.人所受的重力方向改变了
C.气囊排开水的体积变小了 D.气囊受到的浮力变大了
二、填空题(共3小题)
9.(2020•砚山县一模)2019年3月10日上午,“深海勇士”号载人潜水器靠港三亚,完成我国载人深潜器首次覆盖西南印度洋和东印度洋的深潜科考航次。“深海勇士”号在某次入水过程中,潜水器受到的浮力逐渐 ,当潜水器完全入水后,随着潜水深度的增大,潜水器底部受到海水的压强将 。(均选填“变大”或“变小”
10.(2020•南谯区二模)用天平测量某实心物块的质量,天平右盘中的砝码及游码的示数如图甲。把该物块放入盛有液体的烧杯中,物块恰好处于悬浮状态,如图乙所示。已知液体密度为,则物块受到的浮力为 .
11.(2020•哈尔滨模拟)小聪同学在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验,图②中物体受到水向上和向下的压力的合力为 。
三、作图题(共2小题)
12.(2021春•西峡县期末)如图甲所示,实心物体被绳子拉着浸没在水中,剪断绳子后该物体运动直至静止,请在图乙画出浮力随时间变化的大致图象。
13.(2020春•贵阳期末)如图所示,重为的木块漂浮在装有适量水的容器中,无弹性细线的一端固定在容器底部,另一端连接木块,细线此时处于弯曲状态。现向容器中缓慢注水直至刚好没过木块上表面,请画出这一过程中木块所受浮大小随时间变化关系的大致图象。
四、实验探究题(共2小题)
14.(2020春•雄县期末)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从图所示位置缓慢下降(容器足够深且没有水溢出),如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数随圆柱体下降高度变化图象.取,水的密度为
(1)圆柱体的重力是 .
(2)请利用,求出圆柱体浸没在水中时,受到的浮力 .
(3)请利用,结合浸没时,求出圆柱体的体积是 .
(4)请结合图圆柱体下降过程中弹簧测力计读数随圆柱体下降高度变化图象,分析得出圆柱体的高度是 .
15.(2020•达州模拟)小东用溢水杯、弹簧测力计、烧杯、水、重物及细线按照正确的操作步骤完成了“验证阿基米德原理”的实验。
(1)请根据图中的操作示意图排列出小东实验操作的正确顺序是 。
(2)物体所受浮力是 ,排开液体的重力是 ,小东的实验结果与阿基米德原理 (选填“相符”或“不相符” 。
(3)小东根据实验过程计算出物体的体积是 ,进而计算出物体的密度是 取。
五、计算题(共2小题)
16.(2021•安徽模拟)如图所示,将密度为、高度为、底面积为的圆柱体放入底面积为的容器中,并向容器内加水(水的密度为,取。问:
(1)圆柱体的重力多大?
(2)当水加到深时,圆柱体受到的浮力是多少?此时圆柱体对容器底的压力为多少?
(3)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,继续加入的这部分水的质量是多少?
17.(2020•黔西南州)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为,弹簧没有发生形变时的长度为,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度△与拉力的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深。求:
(1)物体受到水的浮力。
(2)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
2021-2022学年下学期初中物理人教新版八年级同步经典题精练之浮力
参考答案与试题解析
一、选择题(共8小题)
1.(2020秋•沙坪坝区校级月考)如图甲所示,用弹簧测力计拉着圆柱形物体从水面上方某处缓慢浸入水中,直到把物体放在容器底部后撤去拉力.图乙为弹簧测力计的拉力随物体移动距离变化的图像。容器内底面积为,下列说法正确的是
A.物体的高度为
B.物体的体积为
C.物体浸没时受到的浮力为
D.物体最后静止时对容器底部的压力为
【答案】
【考点】压力及重力与压力的区别;阿基米德原理的应用;浮力大小的计算
【专题】应用题;浮力;应用能力
【分析】(1)由图乙可知,圆柱体从刚接触水面到刚好浸没水中,圆柱体移动距离,若不考虑水面变化,圆柱体的高等于圆柱体移动距离,但实际上在圆柱体浸入水中的过程中液面在上升;
(2)由图乙可知,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数,圆柱体的重力等于此时弹簧测力计的示数;圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数,此时圆柱体所受到的浮力等于重力减去此时弹簧测力计的示数;利用求圆柱体排开水的体积,即圆柱体的体积;
(3)物体最后静止时对容器底部的压力等于重力减去浮力。
【解答】解:
、由图乙可知,圆柱体从刚接触水面到刚好浸没水中,圆柱体移动距离,若不考虑水面变化,圆柱体的高等于圆柱体移动距离,大小为;但实际上在圆柱体浸入水中的过程中液面在上升,所以圆柱体的高大于,故错误;
、由图乙可知,圆柱体未浸入水中时弹簧测力计读数,圆柱体的重力;圆柱体浸没在水中后弹簧测力计读数,
圆柱体浸没在水中时所受到的浮力:;
由得圆柱体的体积:
,故正确、错误;
、物体最后静止时对容器底部的压力:
,故错误。
故选:。
【点评】本题考查了阿基米德原理、称重法测浮力的应用,分析图像、从中得出相关信息是关键。
2.(2020春•泰山区期末)甲、乙、丙三个体积不等的小球,其大小如图所示,均浸没于水中,则它们所受浮力大小的情况是
A.甲最小 B.乙最小 C.丙最小 D.一样大
【答案】
【考点】:阿基米德原理的应用
【专题】583:浮力;62:应用能力;31:定性思想
【分析】由题知,甲、乙、丙三球的体积关系,根据阿基米德原理判断出三球在水中受到的浮力大小。
【解答】解:由图可知,,
根据公式可知,甲所受浮力最大,丙所受浮力最小,故正确。
故选:。
【点评】本题考查了学生对阿基米德原理的掌握和运用,由图得出三球排开水的体积关系是本题的关键。
3.(2020春•寿光市期末)下面能够证明浸在液体或气体中的物体受到浮力的现象是
A.石块落在水中会下沉
B.在宇宙飞船中,杨利伟松开手中的圆珠笔,笔会“飘”在空中
C.桥墩在水中“稳如泰山”
D.在弹簧测力计下面悬挂一个重物,当把重物浸入水中时,测力计的示数减小
【考点】:浮力的利用
【专题】62:应用能力;12:应用题;583:浮力
【分析】根据浮力的方向总是竖直向上的特点以及浮力产生的原因对各个选项逐个分析。
【解答】解:
、石块落在水中会下沉,是因为石块受到重力的作用,且重力的方向是竖直向下的,所以该现象不能说明石块受到浮力的作用,故错;
、在宇宙飞船中,杨利伟松开手中的圆珠笔,笔会“飘“在空中,是因为笔处于“失重”状态,该现象不能说明笔受到浮力,故错;
、桥墩在水中“稳如泰山”,由于桥墩的下半部深埋入水底,没有“上下表面的液体压力差”,即桥墩不受浮力,故错;
、在弹簧测力计下悬挂着一个重物,重物对弹簧有向下的拉力,所以弹簧被拉长;当把重物浸没在水中时,测力计的示数减小,说明重物受到竖直向上的浮力作用,故正确。
故选:。
【点评】本题考查了浮力的产生原因和应用,是一道基础题。
4.(2020春•绛县期末)下列四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是
A.李宁点燃奥运圣火炬
B.翟志刚“行走”太空
C.热气球冉冉升空
D.飞机翱翔蓝天
【答案】
【考点】:浮力的利用
【专题】61:理解能力;31:定性思想;583:浮力
【分析】(1)李宁点燃奥运圣火炬借助的是外力,不是空气浮力;
(2)人在太空中处于失重状态;
(3)热气球冉冉升空是因为热空气密度小于空气的密度;
(4)飞机靠机翼的上下表面产生的压力差升空。
【解答】解:、李宁点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力,故不符合题意;
、翟志刚“行走”,人在太空中处于失重状态,不受浮力,故不符合题意;
、主要依靠空气浮力而“飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气的密度,故符合题意;
、飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系,故不符合题意。
故选:。
【点评】本题考查浮力的利用,关键知道人类利用空气浮力制成了热气球,还要知道一些物体升空的原理,有助于我们开拓知识面。
5.(2020•瑞安市一模)如图所示,底端装有电子阀门的圆柱形容器放在水平桌面上,容器中装有适量的水,一铁块浸没在水中,控制阀门,使容器中相同时间内流出的水量相等。从开始流动到水流完的时间用来表示,则铁受到的浮力随时间变化而变化,其变化曲线合理的是
A. B.
C. D.
【答案】
【考点】阿基米德原理的应用
【专题】应用能力;图析法;浮力
【分析】根据判断浮力的变化,当水位在一定高度时,变小,则浮力变小。
【解答】解:由题意知,控制阀门,浸没在水中的铁块,,使容器中相同时间内流出的水量相等,所以,相同时间内排开水的体积不变,根据知,浮力不变,当水位在一定高度时,减小,由知,浮力减小,故正确,错误。
故选:。
【点评】此题主要考查阿基米德原理的应,明确当水位在一定高度时,减小是关键。
6.(2020•汉阳区模拟)如图所示,放在水平面的烧杯的底面积是,里面装有一定量水(如图甲),水面在处,用弹簧测力计吊着一实心物体,先将物体浸没在水中(如图乙),水位升高到处,示数是;再将物体缓慢提出,使水位下降到的中点处,示数是(不计物体带出的水,取,下列判断中正确的是
①物体浸没时受到的浮力是;
②物体的密度为;
③从乙到丙,水面下降了;
④从甲到乙,烧杯对水平面的压强增大了。
A.只有③正确 B.只有②、③正确
C.只有②、③、④正确 D.只有①、④正确
【答案】
【考点】浮力大小的计算;阿基米德原理的应用;压强的大小及其计算
【专题】定量思想;浮力;压强、液体的压强;应用能力
【分析】(1)设物体重为,当物体浸没水中时,,将物体缓慢提出,当水位下降到的中点时,排开水的体积减半,浮力减半,可得,联立方程组可求和物体浸没时受浮力大小;
(2)再根据阿基米德原理的推导公式求物体浸没时排开水的体积,即物体的体积,根据算出质量,根据密度公式算出物体的密度;
(3)从乙到丙,由排开水的体积的变化求出烧杯内水液面下降的高度;
(4)烧杯对水平桌面的压力等于烧杯和水的重力、物体对水向下的作用力之和,据此算出增大的压力,知道底面积,利用算出烧杯对水平面增大的压强。
【解答】解:
(1)设物体重为,当物体浸没水中时,,可得弹簧测力计的示数:
,①
将物体缓慢提出,当水位下降到的中点时,排开水的体积减半,浮力减半,
此时弹簧测力计的示数:
,②
②①得:,
当物体浸没水中时,受到的浮力,故①错误;
(2)由得物体的体积:
,
将代入①可得,物体的重力,
据知,物体的质量:
,
物体的密度为:
,故②正确;
(3)从乙到丙,物体少排开水的体积等于物体体积的一半:
△,
容器内水位降低高度:
△,故③正确;
(4)从甲到乙,物体全部浸没,物体受到的浮力为,
乙图中烧杯对水平的压力等于烧杯和水的重力、物体对水向下的作用力之和,甲图烧杯对水平的压力等于烧杯和水的重力,
所以从甲到乙烧杯对水平的压力增大的量为物体对水向下的作用力,根据物体间力的作用是相互的可知,物体对水向下的作用力等于浮力为,即△,
从甲到乙,烧杯对水平面的压强增大量:
△,故④错误;
综上可知,只有②、③正确。
故选:。
【点评】本题考查了学生对密度公式、重力公式、阿基米德原理以及固体压强公式的掌握和运用,利用好称重法测浮力是本题的关键。
7.(2018春•龙华区期末)下列情景中,物体没有受到浮力的是
A.在水中游泳的人 B.深入淤泥的圆柱形桥墩
C.在水中漂浮的船 D.在水中下沉的石头
【考点】:浮力产生的原因
【专题】61:理解能力;31:定性思想;583:浮力
【分析】浸没在液体或空气中的物体,液体或气体对物体向上的压强大于向下的压强,向上的压力大于向下的压力,物体受到向上和向下的压力差的作用,这个压力差是物体受到的浮力。
【解答】解:
、物体浸在液体或气体中,因为液体、气体有流动性,因此液体或气体对浸没在其中的物体有向上的作用力和向下的压力作用,其中向上的压力大于向下的压力,这个压力差即物体受到的浮力,故中的物体均受浮力作用,故不合题意;
、深入淤泥的圆柱形桥墩由于底面埋在淤泥下,不能与水接触,因此桥墩没有受到水对其向上的压力,故桥墩不受浮力作用,故符合题意。
故选:。
【点评】本题考查浮力的产生,应从浮力产生的原因上进行分析找出浮力的方向。
8.(2009•台州)有一种被称作“跟屁虫”的辅助装备是游泳安全的保护神,如图所示。“跟屁虫”由一个气囊和腰带组成,两者之间由一根线连接。正常游泳时,连接线是松弛的,气囊漂浮着,跟人如影相随。在体力不支等情况下,可将气囊压入水中,防止人下沉,在此情况下
A.人的重力减小了 B.人所受的重力方向改变了
C.气囊排开水的体积变小了 D.气囊受到的浮力变大了
【考点】:阿基米德原理的应用;:浮力的利用;76:重力
【专题】43:推理法;16:压轴题
【分析】在地球附近,由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力,重力的方向是竖直向下的,将气囊压入水中时,人受重力的大小和方向不变,但排开水的体积变大,浮力变大,防止人下沉。
【解答】解:把气囊压入水中,人受到重力的大小和方向不变,所以、不符合题意;
在体力不支等情况下,人下沉,把气囊压入水中,排开水的体积变大,浮力变大,所以不符合题意、对。
故选:。
【点评】本题考查了重力知识和阿基米德原理,以及浮力的利用,属于基础题。
二、填空题(共3小题)
9.(2020•砚山县一模)2019年3月10日上午,“深海勇士”号载人潜水器靠港三亚,完成我国载人深潜器首次覆盖西南印度洋和东印度洋的深潜科考航次。“深海勇士”号在某次入水过程中,潜水器受到的浮力逐渐 变大 ,当潜水器完全入水后,随着潜水深度的增大,潜水器底部受到海水的压强将 。(均选填“变大”或“变小”
【考点】88:液体的压强的特点;:阿基米德原理的应用
【专题】581:压强、液体的压强;62:应用能力;12:应用题;583:浮力
【分析】根据阿基米德原理可知,浮力的大小与液体的密度和排开液体的体积有关。据此分析“深海勇士”在某次入水过程中,潜水器受到的浮力变化。
液体压强随深度的增加而增大。
【解答】解:当“深海勇士”号在某次入水过程中,潜水器排开液体的体积逐渐变大,根据可知,潜水器受到的浮力逐渐变大;
因为液体压强随深度的增加而增大,所以当潜水器完全入水后,随着潜水深度的增大,潜水器底部受到海水的压强将变大。
故答案为:变大;变大。
【点评】本题考查液体压强的特点和阿基米德原理的应用,关键是判断排开水的体积和深度变化的判断。
10.(2020•南谯区二模)用天平测量某实心物块的质量,天平右盘中的砝码及游码的示数如图甲。把该物块放入盛有液体的烧杯中,物块恰好处于悬浮状态,如图乙所示。已知液体密度为,则物块受到的浮力为 0.36 .
【考点】:浮力大小的计算
【专题】12:应用题;62:应用能力;583:浮力
【分析】(1)使用天平测量物体质量时,物体的质量等于砝码的质量加游码对应的刻度值;
(2)根据重力公式计算物块的重力;
(3)根据悬浮条件可知物块受到浮力大小。
【解答】解:
(1)由图甲可知,物块的质量:
;
(2)物块的重力:
;
(3)物块悬浮时,受力平衡,受到浮力等于物块的重力,即:。
故答案为:0.36。
【点评】本题考查质量的测量、重力公式和悬浮条件等知识的应用,是一道综合题,灵活应用悬浮条件是解题的关键。
11.(2020•哈尔滨模拟)小聪同学在探究“影响浮力大小的因素”时,做了如图所示的实验,图②中物体受到水向上和向下的压力的合力为 。
【考点】:浮力产生的原因
【专题】62:应用能力;12:应用题;583:浮力
【分析】物体受到水向上和向下的压力的合力即受到的浮力,根据称重法测浮力求解。
【解答】解:图②中,物体受到水向上和向下的压力的合力即受到的浮力,
根据称重法测浮力:
;
故答案为:。
【点评】本题考查称重法测浮力,比较简单,属于基础知识。
三、作图题(共2小题)
12.(2021春•西峡县期末)如图甲所示,实心物体被绳子拉着浸没在水中,剪断绳子后该物体运动直至静止,请在图乙画出浮力随时间变化的大致图象。
【考点】:阿基米德原理的应用
【专题】583:浮力;14:作图题;62:应用能力
【分析】先对物体进行受力分析,然后比较重力和浮力的关系,从而确定剪断绳子后物体运动直至静止时物体的状态,根据影响浮力的因素确定整个过程中浮力的变化,并在图象上表示出浮力与时间的关系。
【解答】解:根据图甲可知,物体受重力、拉力和浮力的作用,因此物体受到的浮力大于重力;
当剪断绳子后,物体只受到重力和浮力的作用,而浮力大于重力,根据物体浮沉条件可知,物体将上浮,在物体上表面露出水面之前,其排开水的体积不变,浮力大小不变,当物体上表面开始露出水面到物体静止漂浮在水面上时,物体排开水的体积逐渐变小,所受浮力不断变小,当物体再次静止时,浮力等于重力,如下图所示:
【点评】此题主要考查学生对阿基米德原理的理解和掌握,能对物体进行正确的受力分析,并根据阿基米德原理分析出剪断绳子后该物体运动直至静止的过程中的浮力变化,即可顺利答题。
13.(2020春•贵阳期末)如图所示,重为的木块漂浮在装有适量水的容器中,无弹性细线的一端固定在容器底部,另一端连接木块,细线此时处于弯曲状态。现向容器中缓慢注水直至刚好没过木块上表面,请画出这一过程中木块所受浮大小随时间变化关系的大致图象。
【考点】浮力的利用
【专题】浮力;浮沉的应用;作图题;应用能力
【分析】根据物体漂浮条件和阿基米德原理分析木块在向容器中缓慢注水直至刚好没过木块上表面过程中受到的浮力变化,然后作图。
【解答】解:向容器中缓慢注水,木块随着水面一起上升,在绳子刚刚被拉直时,木块不受绳子的拉力作用,其所受浮力等于自身重力,大小不变;
继续注水直至刚好没过木块上表面的过程中,木块由于受到绳子的拉力,不再上浮,其排开水的体积不断均匀变大,根据知,所受到的浮力也不断均匀变大。
设横轴表示时间,纵轴表示浮力,故作图如下:
【点评】此题考查阿基米德原理和物体浮沉条件的应用,关键是结合题图得出木块在向容器中缓慢注水直至刚好没过木块上表面过程中受到的浮力变化。
四、实验探究题(共2小题)
14.(2020春•雄县期末)在弹簧测力计下挂一圆柱体,从图所示位置缓慢下降(容器足够深且没有水溢出),如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数随圆柱体下降高度变化图象.取,水的密度为
(1)圆柱体的重力是 12 .
(2)请利用,求出圆柱体浸没在水中时,受到的浮力 .
(3)请利用,结合浸没时,求出圆柱体的体积是 .
(4)请结合图圆柱体下降过程中弹簧测力计读数随圆柱体下降高度变化图象,分析得出圆柱体的高度是 .
【考点】阿基米德原理的应用;浮力大小的计算
【专题】计算题;图析法;浮力;应用能力
【分析】(1)如右图所示:段圆柱体未浸入液体,测力计的示数即为圆柱体的重力;
(2)读出圆柱体浸没水中弹簧测力计的示数,利用称重法求圆柱体全部浸没在水中时受到的浮力;
(3)上面求出了圆柱体浸没水中受到的浮力,利用阿基米德原理求排开水的体积(圆柱体的体积);
(4)分析图象段,测力计的示数逐渐减小,表明浮力逐渐增大,由阿基米德原理可知其所排开的液体体积越来越大,据此解题.
【解答】解:(1)由图可知,圆柱体重:,
(2)浸没时弹簧测力计的示数:,
此时圆柱体受到的浮力:
;
(3)物体浸没时受到的浮力:;根据可得:
圆柱体的体积;
(4)由乙图段可知,圆柱体在点时开始浸入水中,至点时完全浸没,则圆柱体的高度:.
故答案为:(1)12;(2)8;(3);(4)4.
【点评】本题考查了学生对密度公式、阿基米德原理及推导公式的掌握和运用,能从图象得出相关信息是本题的关键之一,利用好浸没时排开水的体积等于物体体积这一隐含条件.
15.(2020•达州模拟)小东用溢水杯、弹簧测力计、烧杯、水、重物及细线按照正确的操作步骤完成了“验证阿基米德原理”的实验。
(1)请根据图中的操作示意图排列出小东实验操作的正确顺序是 丙、甲、丁、乙 。
(2)物体所受浮力是 ,排开液体的重力是 ,小东的实验结果与阿基米德原理 (选填“相符”或“不相符” 。
(3)小东根据实验过程计算出物体的体积是 ,进而计算出物体的密度是 取。
【考点】:阿基米德原理的应用
【专题】:探究型实验综合题;583:浮力;66:科学探究能力;32:定量思想
【分析】(1)通过图甲的弹簧测力计可读出物体的重力;通过甲与丁弹簧测力计的示数差可求出物体所受浮力的大小;图乙丙中弹簧测力计的示数之差等于排开液体的重力,注意用小桶接水前,应先测出其重力。
(2)物体受到的浮力等于重力减去弹簧测力计的拉力;图乙丙中弹簧测力计的示数之差等于排开液体的重力,比较实验结果得出结论;
(3)根据求出排开水的体积,即为物体的体积;由算出物体的质量,根据求出物体的密度。
【解答】解:(1)为了减小误差,在小桶接水前,应先测出其重力,所以合理的实验顺序为丙、甲、丁、乙;
(2)由实验过程可知,物体浸没在水中受到的浮力为:;
物体排开液体的重力:,
由实验可知,浸入液体中的物体所受浮力的大小等于物体排开的液体所受重力的大小,与阿基米德原理相符;
(3)由得:
物体的体积:
,
物体的质量:;
物体的密度:。
故答案为:(1)丙、甲、丁、乙;(2)2;2;相符;(3);。
【点评】本题目就是考查学生对阿基米德实验的掌握程度,看学生能否掌握每个步骤,以及每一步要测量的对象,只要基本知识掌握扎实,题目不难做出。
五、计算题(共2小题)
16.(2021•安徽模拟)如图所示,将密度为、高度为、底面积为的圆柱体放入底面积为的容器中,并向容器内加水(水的密度为,取。问:
(1)圆柱体的重力多大?
(2)当水加到深时,圆柱体受到的浮力是多少?此时圆柱体对容器底的压力为多少?
(3)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,继续加入的这部分水的质量是多少?
【考点】重力的计算;阿基米德原理的应用
【专题】应用题;密度及其应用;重力、弹力、摩擦力;浮力;分析、综合能力
【分析】(1)求出圆柱体的体积,根据求出圆柱体的重力;
(2)当水加到4厘米时,求出圆柱体浸入水中的体积,利用可求得圆柱体受到的浮力;根据力的合成即可求出对容器底的压力;
(3)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,容器对圆柱体的支持力为0,此时物体刚好漂浮,,然后根据求出浸入水中的体积,再计算出浸入水中的深度,求出新加入水的深度,最后根据密度计算公式求出新加入容器内水的质量。
【解答】解:
(1)圆柱体的体积:,
圆柱体的重力:;
(2)当水加到时,圆柱体排开水的体积:,
圆柱体受到的浮力:;
此时圆柱体受到向上的浮力、向上的支持力和向下的重力,
则圆柱体对容器底的压力:;
(3)继续向容器中加水,当圆柱体对容器底压力为0时,物体刚好漂浮,则:,
根据可得此时浸入水中的体积(排开水的体积)
,
则圆柱体浸入水中的深度:
;
继续加入水的高度为:
,
继续加入水的质量为:
。
答:(1)圆柱体的重力为;
(2)当水加到4厘米时,圆柱体受到的浮力是;对容器底的压力大小为。
(3)当圆柱体对容器底压力为0时,继续加入水的质量为。
【点评】此题主要考查的是学生对浮力、重力计算公式和二力平衡知识的理解和掌握,注意物体处于漂浮状态,浮力等于重力此题的突破点。
17.(2020•黔西南州)如图甲所示,有一体积、质量忽略不计的弹簧,其两端分别固定在容器底部和正方体形状的物体上。已知物体的边长为,弹簧没有发生形变时的长度为,弹簧受到拉力作用后,伸长的长度△与拉力的关系如图乙所示。向容器中加水,直到物体上表面与液面相平,此时水深。求:
(1)物体受到水的浮力。
(2)打开出水口,缓慢放水,当弹簧处于没有发生形变的状态时,关闭出水口。求放水前后水对容器底部压强的变化量。
【考点】:浮力产生的原因
【专题】62:应用能力;581:压强、液体的压强;11:计算题;32:定量思想;43:推理法;584:浮沉的应用
【分析】(1)物体刚好完全浸没在水中,物体排开水的体积等于物体的体积,利用阿基米德原理即可求出物体受到水的浮力;
(2)当弹簧处于没有发生形变的状态时,此时物体漂浮,浮力等于物体自身的重力,利用阿基米德原理求出物体浸入水中的深度,进而得出此时水的深度,再根据△△求出容器底部受到的水的压强差。
【解答】解:(1)物块刚好完全浸没在水中,则有: ,
物体所受的浮力:;
(2)由图甲可知,当物体上表面与液面齐平时,物体上表面距容器底的距离为,弹簧伸长的长度:△,
由图乙可知,此时弹簧对物体的拉力为,
木块的重力:,
当弹簧处于没有发生形变的自然状态时,,
此时物体受的浮力:,
由可得,物体排开水的体积:
,
物体浸入水中的深度:;
此时水的深度:;
放水前后水对容器底部压强的变化量:
△。
答:(1)物体受到水的浮力为;
(2)放水前后水对容器底部压强的变化量为。
【点评】本题考查了学生对液体压强公式、阿基米德原理公式、物体浮沉条件的理解与掌握,求出弹簧处于没有发生形变的状态时水的深度是关键。
考点卡片
1.重力
【知识点的认识】
物体由于地球的吸引而受到的力叫重力.重力的施力物体是地球.重力的方向总是竖直向下.物体受到的重力的大小跟物体的质量成正比,计算公式是:G=mg,g为比例系数,大小为9.8N/kg,表示质量为1kg的物体受到的重力为9.8N.重力作用在物体上的作用点叫重心.
【命题方向】
重力的施力物体是什么,重力的符号、单位、g一般取9.8N/kg的含义是此知识点的命题方向.
例1:下列关于重力的说法,正确的是( )
A.重力的大小可以用弹簧测力计直接测量
B.重力的方向是竖直向下的
C.重力在物体上的作用点叫做重心
D.重力的单位是kg
分析:地球附近的一切物体都会受到重力的作用,重力的方向始终竖直向下,重力的作用点被称为重心,其单位是N,可以用弹簧测力计测量其大小.
解:
A、弹簧测力计是测量力的工具,当物体静止时,重力与拉力是一对平衡力,故重力的大小可以用弹簧测力计直接测量.A符合题意.
B、重力的方向指向地心,所以总是竖直向下的(如重锤线静止时,总是位于竖直方向).B符合题意.
C、重力在物体上的作用点叫做重心.C符合题意.
D、力的国际单位是牛顿(N),重力的单位是N.D不符合题意.
故选A、B和C.
点评:本题考查对重力单位、方向、作用点的理解,难度不大,但易出错.
例2:如果没有重力,下列说法中不正确的是( )
A.万川不入海
B.物体没有质量
C.人一跳起来就会离开地球
D.杯里的水倒不进嘴里
分析:如果没有重力,哪些依靠重力来完成的活动将无法进行;而物体的质量是物质的属性,表示物体所含物质的多少,与物体是否受重力无关.
解:A、万川入海,是由于水受到重力作用,才导致水往低处流;若没有重力,则万川不入海;故A不符题意;
B、质量是物质的属性,与物体是否受重力无关;故B符合题意;
C、人跳起来会落向地面,是由于人受到重力作用,若没有重力,人一跳起来就会离开地球;故C不符题意;
D、杯里的水倒进嘴里,是由于水受到重力作用;若没有重力,杯里的水将倒不进嘴里;故D不符题意;
故选B.
点评:此题是一道想象题,考查了学生的逆向思维,将由于重力存在导致的现象,反过来进行分析即可解答.
【解题方法点拨】
(1)重力具有普遍性,地球上的所有物体,无论固体、液体还是气体,不管其质量大小,也不论其有无生命,凡是分子、原子构成的物质,都受到地球的吸引力.
(2)重力是由于地球吸引而产生的,但重力大小不一定等于地球对物体的吸引力,重力一般小于地球对物体的吸引力(重力只是地球对物体万有引力的一个分力).
(3)重力是一种非接触力,抛出去在空中运动的物体与它静止在地面上时所受重力相等.
2.重力的计算
【知识点的认识】
物体由于地球的吸引而受到的力叫重力.重力的施力物体是地球.重力的方向总是竖直向下.公式G=mg,其中G表示重力,单位是N;m表示质量,单位是kg;g取9.8N/kg,粗略计算时,可取g=10N/kg.
【命题方向】
中考命题方向:(1)公式的表述:重力大小跟物体的质量成正比,不能反过来表述:物体的质量跟重力大小成正比.(2)直接利用公式进行重力、质量的计算.(3)由质量计算出重力或直接计算重力做功或克服重力做功.(4)与力的合成或平衡力结合出题.
例1:下列说法正确的是( )
A.“G=mg”表明:物体受到的重力跟它的质量成正比
B.“m=”表明:物体的质量跟它的重力成正比
C.“g=”表明:g值大小等于物体受的重力跟它质量的比值,且是一个恒定的值
D.上述说法都正确
分析:理解重力公式及其变形的物理意义;对各个选项逐一分析.
解:A、公式G=mg表示物体受到的重力跟它的质量成正比,正确;
B、物体的质量是表示物体所含物质的多少,与重力没有关系,故B错误;
C、g在地球上不同的位置,大小不同,所以不能说是一个恒定的值,故C错误;
故选A.
点评:本题考查重力、质量、g的含义,关键是明白他们所表示的物理意义.
例2:甲、乙两人受到的重力之比是5:4,甲的质量是60kg,则乙的质量和重力分别是( )
A.48kg,470.4N B.470.4kg,470.4N C.48kg,48N D.75kg,735N
分析:重力大小跟质量的关系是:物体所受的重力跟它的质量成正比,知道甲、乙两人受到的重力之比,从而可以计算甲、乙两人的质量之比,又知道甲的质量,可求乙的质量,再利用公式G=mg计算乙的重力.
解:物体所受的重力跟它的质量成正比,
∵甲、乙两人受到的重力之比是5:4,
∴甲、乙两人的质量之比是5:4,
又∵m甲=60kg,
∴==,
从而可知,m乙=48kg,
∴乙的重力为:G乙=m乙g=48kg×9.8N/kg=470.4N.
故选A.
点评:本题考查了重力公式的应用,物体所受的重力跟它的质量成正比,而且比值是个定值,等于9.8N/kg.
【解题方法点拨】
理解公式的含义,注意知识点之间的联系.
3.压力及重力与压力的区别
【知识点的认识】
(1)压力:垂直作用在物体表面上的力叫做压力.
(2)产生的条件:压力是相互接触的物体因相互挤压使物体发生形变时在接触面之间产生的力.
(3)方向:压力的方向与受力物体的表面垂直且指向受压物体.例如按图钉,其方向可以与墙面垂直,与天花板垂直,也可以与水平桌面垂直,无论这个面如何放置,压力的方向总是要与接触面垂直的.
(4)作用点:压力的作用点在受压物体的表面上.
(5)辨析:重力和压力的区别
重力
压力
定义
由于地球的吸引而使物体受到的力
垂直作用在物体表面上的力
产生原因
由于地球的吸引而产生
由于物体对物体的挤压而产生
方向
总是竖直向下
垂直于受压面且指向被压物体
作用点
物体的重心
在受压物体的表面上
施力物体
地球
对受力物体产生挤压作用的物体
联系
在通常情况下,静止在水平地面上的物体,其重力等于物体对地面的压力
注意点
压力不一定是由于物体受到重力而引起的
物体由于受到重力的作用,可以产生压力,但压力的大小不一定等于物体的重力
(6)影响压力作用效果的因素:压力和受力面积.受力面积一定时,压力越大,压力的作用效果越明显;压力一定时,受力面积越小,压力的作用效果越明显.
【命题方向】
主要从这几个方面命题:(1)压力与重力的区别方面出选择题;(2)利用压力的作用效果方面来体现控制变量法;(3)作图题:重力、压力的示意图
例1:放在水平桌面上的茶杯,对桌面有压力,下列有关“茶杯对桌面压力”的说法中,正确的是( )
A.茶杯对桌面的压力就是重力
B.茶杯对桌面的压力是作用在茶杯上的
C.茶杯对桌面的压力是由于茶杯发生形变而产生的
D.茶杯对桌面的压力是由于桌面发生形变而产生的
分析:物体静止在水平桌面上,物体对水平桌面的压力大小等于物体的重力,但不能说就是重力.压力是由于物体的形变而产生的.
解:A、茶杯对桌面的压力,施力物体是茶杯,受力物体是桌面;茶杯受到的重力的施力物体是地球,受力物体是茶杯.两个力的施力物体和受力物体都不相同,所以这两个力不是同一个力,但两者大小相等;故A错误;
B、茶杯对桌面的压力,是茶杯对桌面施加了一个作用,故施力物体是茶杯,受力物体是桌面.故B错误.
CD、当茶杯放在水平桌面上时,由于桌面对茶杯施加了一个向上的支持力,使茶杯底部发生微小的弹性形变,从而使茶杯对桌面产生了向下的弹力,即茶杯对桌面的压力.故C正确.D错误.
故选C.
点评:(1)此题考查了弹力的产生、压力与重力的区别、力的定义等知识点.
(2)放在水平面上的物体对水平面的压力等于物体的重力,但压力永远不会是重力.
(3)哪个物体对别的物体施加了压力,该物体就发生了弹性形变.
例2:如图所示,水平桌面上放着甲、乙、丙三个底面积相同的容器,若在三个容器中装入质量相等的水,三个容器底部所受水的压力( )
A.甲最大 B.乙最大 C.丙最大 D.一样大
分析:由图可知,知道装入水的质量相等,可知各容器内水的深度关系,然后根据液体压强的公式分析容器底部受到水的压强的大小关系;然后利用p=分析三个容器底部所受水的压力关系.
解:如图三容器装入相同质量的水,
∵容器的底面积相同,
∴三容器内水的深度:h甲>h乙>h丙,
又∵p=ρgh,
∴容器底部受到水的压强p甲>p乙>p丙;
∴由p=得F=pS可知,三个容器底部所受水的压力甲最大.
故选A.
点评:本题考查了学生对压强公式和液体压强公式的掌握和运用,对液体压强大小变化分析关键是确定深度大小,对固体压强的大小情况分析关键是确定压力和受力面积的大小.
【解题方法点拨】
注意压力的概念,理解压力与重力的区别于联系,学会控制变量法分析问题,控制变量法:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题.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,这种方法叫控制变量法.它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中.
4.压强的大小及其计算
【知识点的认识】
(1)压强定义或解释
①垂直作用于物体单位面积上的力叫做压力.
②物体的单位面积上受到的压力的大小叫做压强.
(2)单位
在国际单位制中,压强的单位是帕斯卡,简称帕,即牛顿/平方米.压强的常用单位有千帕、标准大气压、托、千克力/厘米2、毫米水银柱等等.(之所以叫帕斯卡是为了纪念法国科学家帕斯卡)
(3)公式:p=F/S
p表示压强,单位帕斯卡(简称帕,符号Pa) F表示压力,单位牛顿(N) S表示受力面积,单位平方米
(4)补充说明:
对于(3)所写的为定义式,任何压强都可以用.但是对于液体和气体压强,还有推导公式:
【命题方向】
压强的计算,主要是运用公式及其变形解决有关问题.题型常见的有填空、选择、计算及探究题.压强的定义式p=F/S,经验表明,不少学生在学习了这一部分内容后,一般会记住公式,但理解往往是片面的,有时甚至是错误的.因此,学习中要注意对压强公式的理解,除明确各物理量间的数学关系(学生往往重视这一点),明确各量的单位,最重要的是要明确公式所表达的物理意义(学生往往忽略这一点).进行计算时,要能正确地确定压力、确定受力面积.除此以外,还要明确,由于固体不具有流动性,而液体具有流动性,造成了计算固体对水平支持面的压力压强的方法,与计算液体对容器底部的压力压强的方法一般不同.另外,压强的计算常常与密度公式,重力公式相联系,体现了知识的综合性,所以常成为中考的热点.
例1:如图为站在沙地上的一名初三同学要搬走木箱,已知他一只鞋底的面积为200cm2,请你估计木箱对地面的压强约为( )
A.1000Pa B.7000Pa C.10000Pa D.20000Pa
分析:求木箱对地面的压强,而没有告知木箱对地面的压力和受力面积的大小,因此只有通过比较人和木箱在沙地上的凹陷程度来间接判断.那么就必须先求出人对地面的压强,首先估算人的重力,然后算出两个鞋底的面积,再由压强公式可得出人对沙地的压强,至此题目的未知量就已求出.
解:人的质量大约为60kg,那么其重力约为:G=mg=60kg×10N/kg=600N;
人和地面的接触面积为:S=2×200cm2=400cm2=400×10﹣4m2;
那么人对地面的压强约为:p人===12500Pa;
由图片知:木箱在沙地中的凹陷程度要大于人在沙地中的凹陷程度,因此木箱对地面的压强要远大于人对地面的压强,即:p木箱>p人;
在给出的四个选项中,只有D选项符合这个条件,故选D.
点评:在此题中,与所求内容相关的物理量没有直接给出,所以能够从人和木箱在沙地中的不同凹陷程度入手来得出两个压强的大小关系,是解答此题的突破口,也是难点所在.
例2:一长方体木块平放和侧放在水平地面上时,其受力面积之比为3:1,则平放和侧放时,对地面的压强之比是 1:3 ,压力之比是 1:1 .
分析:木块平放和侧放时对水平地面的压力和自身的重力相等,重力不变,压力不变;根据压强公式求出两者对地面的压强之比.
解:∵木块平放和侧放时,对水平地面的压力和自身的重力相等,
∴木块的重力G不变时,压力F不变,即两种情况下对地面的压力之比为1:1;
∵p=,且S平:S侧=3:1,
∴====.
故答案为:1:3;1:1.
【解题方法点拨】
压强的计算,需要确定压力、面积.要注意面积的计算与单位,其中压力的确定是难点.正确判断物体间的压力,进行受力分析是关键;物体间接触部分的面积,一般与较小的物体面积相同.
5.液体的压强的特点
【知识点的认识】
1.液体压强产生的原因是由于液体受重力的作用.若液体在失重的情况下,将无压强可言.
2.由于液体具有流动性,它所产生的压强具有如下几个特点
(1)液体除了对容器底部产生压强外,还对“限制”它流动的侧壁产生压强.固体则只对其支承面产生压强,方向总是与支承面垂直.
(2)在液体内部向各个方向都有压强,在同一深度向各个方向的压强都相等.同种液体,深度越深,压强越大.
(3)计算液体压强的公式是p=ρgh.可见,液体压强的大小只取决于液体的种类(即密度ρ)和深度h,而和液体的质量、体积没有直接的关系.
(4)密闭容器内的液体能把它受到的压强按原来的大小向各个方向传递.
液体压强与重力的关系
3.容器底部受到液体的压力跟液体的重力不一定相等.
【命题方向】
命题知识点:(1)液体压强产生的原因(2)液体压强的特点(3)利用公式p=ρgh分析压强的大小.
例1:潜水员由水面下2m深处潜入水面下20m深处的过程中,他受到的压强、浮力变化情况是( )
A.压强增大,浮力增大 B.压强增大,浮力不变
C.压强不变,浮力增大 D.压强减小,浮力不变
分析:①由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知浮力的变化.
②潜水员在下潜过程中,深度越来越大,由液体压强公式p=ρ液gh可知所受液体压强的变化.
解:
①由于潜水员是完全潜入水中,潜水员排开水的体积不变,而液体的密度不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,在潜水员继续下潜过程中,受到的浮力大小不变;
②潜水员在下潜过程中,深度越来越大,由液体压强公式p=ρ液gh可知,潜水员在下潜过程中,所受的压强逐渐增大.
故选B.
点评:题考查液体压强公式和阿基米德原理的应用,关键知道影响浮力的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,影响液体压强的因素是液体的密度和液体的深度.抓住下潜时深度变大、排开水的体积不变是本题的关键.
例2:在公园平静的湖水中,有一小气泡从湖底向上升.则小气泡在水中向上运动的过程中,下列说法中正确的是( )
A.气泡所受的液体压强不变
B.气泡所受的液体压强变大
C.气泡所受的液体压强变小
D.气泡所受的浮力变小
分析:(1)液体压强跟液体密度和液体的深度有关.在液体密度一定时,液体深度越大,液体压强越大;在液体深度一定时,液体密度越大,液体的压强越大.
(2)浮力大小跟液体的密度和物体排开液体的体积有关,在液体密度一定时,物体排开液体的体积越大越大,物体受到的浮力越大;在物体排开液体的体积一定时,液体密度越大,物体受到的浮力越大.
解:小气泡在水中向上运动的过程中,水的密度不变,气泡深度减小,根据p=ρgh得,气泡受到的压强减小,气泡受到的压强减小,气泡体积增大,根据F浮=ρ水gV排得,气泡受到的浮力变大.
故选C.
点评:掌握液体压强和浮力大小的影响因素,利用控制变量法探究液体压强和浮力大小的变化.
【解题方法点拨】
记忆性的知识点,要熟记.
6.浮力产生的原因
【知识点的认识】
浸在液体或气体里的物体受到液体或气体向上托的力叫做浮力浮力的产生原因是因为物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力.
【命题方向】
浮力产生的原因,作浮力的示意图.
例:浮力产生的原因是由于( )
A.液体(或气体)对物体有压力
B.液体(或气体)对物体有压力差
C.液体(或气体)有质量
D.物体对液体(或气体)有压力
分析:解答此题的关键是求浸在液体(或气体)中的物体受到的液体(或气体)对它产生的压力的合力,从而找出浮力产生的原因,
解:假设物体为一正方体,浸没在液体(或气体)中,正方体的上表面与液体(或气体)表面相平,
这时正方体的六个表面都受到液体(或气体)的压力作用如右图:
正方体的前面和后面、左面和右面,处在液体(或气体)中的同一深度处.则h前=h后,h左=h右,
所以由F=Ps=ρ液ghs可得:F前=F后,F左=F右.
即正方体的前面和后面受到的压力、左面和右面受到的压力是平衡力,合力为零.
而上、下表面都受到液体(或气体)的压力,由于上下表面所处的深度不同,即:h下>h上.
∵F下=Ps=ρ液gh下s,F上=Ps=ρ液gh上s.
∴F下>F上
∴下表面受到液体(或气体)的压力比上表面大,其合力F合=F下﹣F上.
由此可知物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力.
这就是浮力产生的原因,所以选项A、C、D错误.
故选B.
点评:此题综合考查学生对浮力产生的原因,但同时主要考查二力平衡的条件,即大小相等,方向相反,二力作用在同一物体上,且在同一条直线上; 辨别时四个条件缺一不可.
【解题方法点拨】
理解上下表面的压力差利用总结的公式解题:F 浮=F下表面﹣F上表面.
7.阿基米德原理的应用
【知识点的认识】阿基米德定律是物理学中力学的一条基本原理。浸在液体(或气体)里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。其公式可记为F浮=G排=ρ液•g•V排液。
【命题方向】
直接用阿基米德原理来解题,用阿基米德原理分析解决与浮力有关的问题。
例:将一铁块第一次浸没于水中,第二次浸没于煤油中,比较铁块在两种液体中所受到的浮力,正确的是( )
A.铁块浸没于水中受到的浮力大
B.铁块浸没于煤油中受到的浮力大
C.两次铁块受到的浮力一样大
D.无法比较两次铁块所受到的浮力大小
分析:同一铁块浸没于水中和煤油中,排开液体的体积相同,根据阿基米德原理公式F浮=ρ液gV排判断铁块所受浮力大小关系。
解:∵铁块浸没于水和煤油中,
∴铁块排开水和煤油的体积相同,
∵F浮=ρgV排,水的密度大于煤油的密度,
∴浸没在水中的铁块受到的浮力大。
故选A。
点评:本题关键是知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积,本题的影响因素是液体的密度,本题隐含的条件是铁块排开液体的体积相同。
【解题方法点拨】
解题时注意找物理量,分析问题时要注意控制变量法:物理学中对于多因素(多变量)的问题,常常采用控制因素(变量)的方法,把多因素的问题变成多个单因素的问题。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,这种方法叫控制变量法。它是科学探究中的重要思想方法,广泛地运用在各种科学探索和科学实验研究之中)来分析增大压强方法。
8.浮力大小的计算
【知识点的认识】
浮力大小的计算方法:
(1)两次称量求差法 F浮=F1﹣F2
(2)二力平衡法 F浮=G物
(3)阿基米德原理法 F浮=G排
【命题方向】
利用公式计算或综合性题目,即浮力与密度、压强、二力平衡条件和杠杆等相结合类题目。
例:一个边长为a的立方体铁块从图(甲)所示的实线位置(此时该立方体的下表面恰与水面齐平),下降至图中的虚线位置,则能正确反映铁块所受水的浮力的大小F和铁块下表面在水中的深度h关系的图象是( )
A. B.
C. D.
分析:根据公式F浮=ρgV排可知,物体排开水的体积越大,受到的浮力越大,完全浸没后物体排开水的体积不再变化,所受浮力不再变化。
解:铁块在没有完全浸没时,根据公式F浮=ρgV排可知,物体所受浮力随浸没深度的增加而增大,因为浸没的深度越大,排开水的体积越大;当完全浸没后,排开水的体积不再变化,不管浸入多深,所受浮力将不再改变。
故选A。
点评:本题考查浮力大小与物体浸入深度的关系,关键知道完全浸没前和完全浸没后的区别,还要知道影响浮力大小的因素是液体的密度和物体排开液体的体积。
【解题方法点拨】
要灵活运用以上各种方法例如:
1.两次称量求差法
由上面的分析知道,浮力的方向是竖直向上的,与重力的方向刚好相反,所以先用弹簧测力计称出物体在空气中的重力F1,然后把物体浸入液体中,这时弹簧测力计的读数为F2,则。
2.二力平衡法
把一个物体浸没在液体中让其从静止开始自由运动,它的运动状态无非有三种可能:下沉、不动或上浮。物体浸没在液体中静止不动,叫做悬浮,上浮的物体最终有一部分体积露出液面,静止在液面上,叫做漂浮。下沉的物体最终沉入液体的底部。根据物体的受力平衡可知,悬浮和漂浮的物体,浮力等于重力,
3.阿基米德原理法
阿基米德原理的内容是:浸入液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
9.浮力的利用
【知识点的认识】
(1)如何调节浮力的大小,采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上。
(2)轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮在水面上
(3)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的。
(4)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氦气、热空气),从浮力与重力的大小关系来解释气球升空
(5)密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的6.汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重力;汤圆煮熟时,它的体积增大,浮力也随之增大。
【命题方向】
轮船、气球、气艇、潜水艇等浮沉原理是命题方向
例1:如图所示的四个场景中,主要依靠空气浮力而“飞天”的是( )
A. B.
翟志刚“行走”太空 李宁点燃奥运圣火炬
C. D.
热气球冉冉升空 飞机翱翔蓝天
分析:太空是真空,人在真空中不受任何重力,李宁点燃奥运圣火炬借助的是外力,不是空气浮力,热气球冉冉升空是因为热空气密度小于空气的密度,飞机靠机翼的上下表面产生的压力差升空。
解:主要依靠空气浮力而“飞天”的是热气球,因为热空气密度小于空气的密度,
翟志刚“行走”太空是因为太空是真空,
李宁点燃奥运圣火炬借助的是钢丝的拉力,
飞机靠机翼的升力升空,应用的是流体压强与流速的关系。
故选C。
点评:本题考查浮力的利用,关键知道人类利用空气浮力制成了热气球,还要知道一些物体升空的原理,有助于我们开拓知识面。
例2:将一冰块用细线拴住慢慢地浸入到酒精中,并保持悬置状态(如图),在冰块浸入的过程中,台秤的读数将 增大 (选填“增大”、“减小”或“不变”);在冰块熔化过程中,容器内液面将 下降 (选填“上升”、“下降”或“不变”),台秤的读数将 增大 (选填“增大”、“减小”或“不变”)。(已知:冰的密度为0.9×103kg/m3,酒精的密度为0.8×103kg/m3;整个过程中无液体溢出。)
分析:由题目的信息可知:在冰块浸入的过程中,台秤的读数将增大,因为在酒精中又增加了冰块的质量;在冰块熔化过程中,容器内液面将下降,因为分子之间有间隔,水分子运动到酒精分子的间隔中去了。
解:在冰块浸入的过程中,台秤的读数将增大,因为在酒精中又增加了冰块的质量;在冰块熔化过程中,因为冰熔化成等质量的水后体积变小,所以容器内液面将下降,因为分子之间有间隔,水分子运动到酒精分子的间隔中去了;或将冰块、酒精、杯子视为一个整体,冰熔化前,该整体的重力由台秤和绳子共同承担,冰熔化后,绳子将不再有拉力,该整体的重力完全由台秤承担,由于该整体的重力不变,台秤承担的份额增加,所以台秤的示数变大。
故答案为:增大;下降;增大。
点评:本题考查了物质的三态变化和分子的性质,基础性比较强,要加强记忆,理解应用。
【解题方法点拨】
要会知道利用浮力使物体上浮、下沉、悬浮或漂浮的原理。
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