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第17讲 浮力(讲义)-2025年中考科学一轮复习(浙江专用)
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01考情透视·目标导航
02知识导图·思维引航
03考点突破·考法探究
考点一 浮力
考点二 阿基米德原理
考点三 物体沉浮的条件
考点四 浮力的应用
04题型精研·考向洞悉
题型一 浮力产生的原因
题型二 阿基米德原理
题型三 浮力的计算 大小比较
题型四 浮力的应用:测量物体密度
题型五 液面变化问题 船载问题
05分层训练·巩固提升
基础巩固
能力提升
考点一 浮力
一、浮力
1.浮力的定义:浸在液体(或气体)中的物体受到竖直向上的力,这个力叫做浮力。
“浸在”包括“部分浸入”和“全部浸入(即浸没)”两种情况,也就是说浸没在液体内部和浮在液体表面的物体都受到浮力的作用。
2.浮力的方向:竖直向上。
无论物体的形状如何、是否运动,也无论液体(静止的液体)如何放置,浸在液体中的物体受到的浮力的方向总是竖直向上的。
3.浮力的施力物体与施力物体
(1)浮力的施力物体:液体(或气体)。
(2)浮力的受力物体:浸在液体(或气体)中的物体。
4.浮力的测量-称重法
(1)称重法测浮力的原理
将物体浸在液体中静止时,对物体进行受力分析,如图所示,弹簧测力计拉力为F´,物体重力为G,则F浮=G-F´。因此,只要测出物体的重力G和物体浸在液体中时弹簧测力计的示数F´,即可由F浮=G-F´求出物体在液体中时所受浮力的大小。
(2)称重法测浮力的步骤
①用弹簧测力计测出物体的重力G;
②将挂在弹簧测力计下的物体浸在液体中,读出弹簧测力计的示数F´;
③物体在液体中所受浮力F浮=G-F´。
步骤①②若颠倒,会因物体沾带液体而产生误差。
5.浮力产生的原因
我们以浸在液体中的长方体为研究对象探究浮力产生的原因。浸没在液体中的长方体的六个面分别受到液体对其的压力,如表所示。
(2023•桐乡市模拟)取一只瓶口直径略小于乒乓球直径的透明塑料瓶,将瓶底切去后,塑料瓶倒立放置,将乒乓球放入瓶中,且保持瓶口朝下,往塑料瓶里注水,乒乓球静止不动,用手掌堵住瓶口,乒乓球向上运动。演示此实验主要用于( )
A.探究液体压强的特点B.研究物体的沉浮条件
C.证明大气压强的存在D.解释浮力产生的原因
(2024•鹿城区校级一模)橡皮泥具有取材方便、容易变形且变形后不反弹、可重复使用和价格便宜等特点,是一种理想的科学实验材料。以一定量的橡皮泥为研究对象,借助其他器材,不能完成的探究实验是( )
A.探究质量与物体形状的关系
B.探究物体所受的重力与质量的关系
C.探究浮力与物体形状的关系
D.探究弹力的大小与形变大小的关系
(2024•莲都区二模)在“探究影响浮力大小的因素”实验中,项目化学习小组同学根据轮船载的货物越重,所受到的浮力越大,提出了浮力大小与物体重力有关的结论:
(1)小组同学根据轮船载的货物越重,得出所受到的浮力越大,原因是物体漂浮时浮力 重力(填“大于”、“小于”或“等于”),其实际原因是轮船载的货物越重会导致 越大所致。
(2)为了验证浮力大小是否与物体重力有关,请你选择下列适合的实验器材并写出实验步骤(可以配图)。实验器材:烧杯、弹簧秤、水、盐水、细线、80cm3的实心铜块、体积均为100cm3实心铜块、铝块和木块各一。
考点二 阿基米德原理
一、阿基米德原理
1.内容:浸在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所受到的重力。
2.公式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排。
【总结归纳】计算浮力大小的四种方法
(2024•余姚市模拟)将四个形状不同、高度均为L的实心金属块,用细线拉着。匀速缓慢地放入水深为L的盛水容器中,直至容器底部,此时水未溢出。四个实验中与下图所描绘的浮力大小F与金属块浸入水中深度h的关系一致的是( )
A.B.C.D.
(2024•西湖区校级二模)如图所示为小明设计并制作的一只喷气船,将船浮在室内游泳池的水面上,打开漏斗的活塞,流下的液体B与放置在塑料罐内的物质A反应产生大量气体,塑料罐内气压迅速增大,气体从罐底小孔喷出,使船前进。下列说法正确的( )
A.理论上要实现上述设计要求A、B两种物质的组合可以是铜和稀硫酸
B.塑料罐喷出气体时罐内气压等于外界大气压
C.喷出气体时,船排开水的体积不变
D.使船前进的动力来自气体
(2024•文成县二模)小文将漂浮在水面装有硬币的气球(不漏气也不爆炸)压入到a位置以上(图甲),松手后,发现气球自动上浮至水面;再将气球压入到a位置以下(图乙),气球下沉到杯底。下列有关气球在液体中所受压强p与浮力F随深度h变化的大致曲线图像,正确的是( )
A.①④B.②③C.①③D.②④
考点三 物体沉浮的条件
一、物体沉浮的条件
1.液体中常见的三种浮沉现象
(1)物体上浮,最终漂浮在液面上;
(2)物体悬浮,可以静止在液体中的任何位置;
(3)物体下沉,最终沉入底部。
2.物体的沉浮条件
(1)物体在液体中的浮与沉取决于浮力与重力的大小关系·
3.实心物体的沉浮条件分析汇总
(2024•富阳区一模)小明帮妈妈洗菜时发现,放在盆中的茄子浮在水面如图甲所示,而土豆沉在盆底如图乙所示,他用所学的物理知识对此现象作出一些分析,其中正确的是( )
A.茄子受到的浮力小于它受到的重力
B.茄子的密度大于土豆的密度
C.放入土豆前后水对盆底的压强不变
D.土豆排开水的重力小于自身的重力
(2024•绍兴模拟)小敏将橙子放入水中,静止后如图甲,将该橙子剥去部分表皮后放入水中,静止后如图乙,剥去全部表皮后放入水中,静止后如图丙(不考虑实验过程中橙子吸水)。下列说法正确的是( )
A.三种状态下橙子的密度关系:ρ甲=ρ乙=ρ丙
B.甲图中,橙子所受浮力大于自身重力
C.乙图中橙子的V排小于甲图中橙子的V排
D.丙图中,橙子对容器底部压力为零
(2024•湖州一模)有两个完全相同的杯子,装有相同质量的水,用密度为ρ0的同质量某种材料制成的甲、乙两物体,甲物体中空,乙物体为实心小球,且甲体积为乙体积的3倍,分别放入杯中,稳定时,甲悬浮,乙沉底,情况如图。则( )
A.此材料的密度为水密度的2倍
B.乙对杯子底的压力与其自身重力的比值为2:3
C.放甲物体的杯子内水面较高,对桌面的压力较大
D.如图2,将甲沿虚线切去下面部分,甲剩余部分仍悬浮
考点四 浮力的应用
1.增大和减小浮力的方法
由阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,浸在液体中的物体受到的浮力大小由液体密度和排开的液体的体积决定,故可以从改变液体密度和改变排开的液体体积两方面改变浮力。
(1)增大浮力的方法:
增大液体的密度(在水中加盐并搅拌,可以使沉底的鸡蛋浮起来);
增大物体排开液体(或气体)的体积(如,飞艇、万吨巨轮等)。
(2)减小浮力的方法:
减小液体的密度(如,可以采用加清水的方法减小盐水的密度,使悬浮在盐水中的鸡蛋下沉);
减小物体排开液体(或气体)的体积(如,通过将辅助气囊中的气体放出,减小飞艇排开空气的体积,使飞艇降落)。
2.浮力的应用实例
(2023•湖州模拟)下列说法正确的是( )
A.图甲中橡皮泥船采用改变自重的办法来增加载货量
B.图乙中“蛟龙号”从海面潜入7000m深的海底是通过改变浮力大小来实现的
C.图丙中密度计在两种液体中所受浮力F甲=F乙,两种液体的密度ρ甲>ρ乙
D.图丁同一鸡蛋浸没在液体中,液体密度越大鸡蛋受到的浮力越大
(2023•南湖区一模)2022年5月15日,我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇,从青藏高原成功上浮到海拔9032米的高空,创造了大气科学观测海拔高度世界纪录。浮空艇里充的气体密度 (选填“大于”或“小于”)空气密度:浮空艇上升过程中 对其做功,使其机械能增加。
(2023•宁波模拟)小明运用浮力相关知识制作了可以用来测量物体质量的“浮力秤”,其构造如图所示。称量时,把待测物体放入秤盘后,指针下降浮筒上升,静止后,待测物体的质量就可以通过指针在刻度盘上的位置反映出来。请你回答下列问题(不计细线、指针的质量以及线与滑轮的摩擦)
(1)刻度盘上质量刻度线,越上面的刻度线指示的质量值越 。(填“大”或“小”)
(2)已知浮筒的横截面积为10cm2,秤盘上没放物体时的,浮筒上表面距离水面的距离是5cm,若将待测物体放在秤盘上,浮筒静止时其上表面距离水面的距离是10cm。若浮筒始终漂浮,则待测物体质量为多少?
(3)若将原来的浮筒更换为长度相同、质量相同、横截面积更小的另一个浮筒,刻度面上的零刻度线应往上移还是往下移,请说明原因 。
题型一 浮力产生的原因
(2022•瓯海区一模)小朋友牵着气球在公园内游玩,气球所受浮力的方向正确的是( )
A.B.C.D.
(2022•西湖区一模)如图是小金在西湖边拍摄到的“鱼戏荷花”的情景(此时鱼尾还在水中),下列分析正确的是( )
A.此时该鱼不受浮力
B.此时鱼倒影的形成是由于光的折射
C.荷花显红色是因为它吸收了红光
D.荷花在水中所成的像是虚像
2021年12月9日天宫课堂开讲,王亚平老师在中国空间站开展了神奇的“浮力消失实验”。对杯中乒乓球的描述,不正确的是( )
A.“浮力消失”即完全没有受到浮力
B.受到的重力接近为零
C.可以在水中任意位置悬浮
D.上下表面几乎没有受到压力
题型二 阿基米德原理
(2024•上城区校级一模)苏通大桥施工时,要向江中沉放大量的施工构件,假设一正方体构件被缓缓吊入江水中(如图甲),在沉入过程中,其下表面到水面的距离h逐渐增大,随着h的增大,正方体构件所受浮力F1、钢绳拉力F2的变化如图乙所示。下列判断正确的是( )
A.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线
B.构件的边长为4m
C.构件所受的最大浮力为1.2×105 N
D.构件的密度为2.5×103kg/m3
(2024•杭州模拟)如图是某校项目小组设计的水面落叶收集器:由一个剪去底部的大塑料瓶、四根可竖直方向调节高度的泡沫块及一个电动抽水泵组装而成。启动装置时,装在瓶口的电动水泵将水从塑料瓶中往外泵出,同时瓶外的水会带动水面落叶不断地从收集口流入瓶内。(g=10N/kg)
(1)【设计原理】将装置放入水中并启动,如图乙所示。判断A、B两点压强较大的是 。
(2)【收集能力】调试发现收集口与水面相平时较厚落叶不易进入瓶中。若每根泡沫块底面积为4平方厘米,现欲放入密度为7.8克/立方厘米的铁块,将收集口位置下调至水面以下2厘米处(如图丙),需加入多少质量的铁块才能实现? 。(ρ水=1.0×103千克/立方米)
(3)【平衡性能】加入铁块对收集器的平衡性有影响。小明认为不加外物,适当减小泡沫块粗细也能实现收集口下调2厘米,你是否同意小明的观点,并简要说明理由: 。
(2024•浙江模拟)小明制作了如图1所示的探头,探究液体压强与浮力的相关问题。实验过程中小明通过细线将探头缓慢放入溢水杯中且探头上表面始终与液面平行。
(1)如图丙所示,探头受到的浮力为 N。
(2)探头从图甲到图丙的过程中,橡皮模受到的压强将 (填“变小”“保持不变”或“变大”,下同)。探头从图丙到图丁的过程中(未触底,实验过程中橡皮膜没有破裂),弹簧测力计的示数会 。
(3)如图戊所示,溢水杯中的液体可能是以下哪几种? 。
A.食盐溶液
B.酒精溶液
C.蔗糖溶液
D.汽油
题型三 浮力的计算 大小比较
(2024•金华二模)甲、乙两只完全相同的杯子里盛有水和盐水,将一只鸡蛋先后放入其中。当鸡蛋静止时,两杯中液面相平,鸡蛋所处的位置如图所示,鸡蛋在甲、乙两杯中受到的浮力分别为F甲、F乙,放入鸡蛋前后,甲、乙两杯底部所受液体压强的增加量分别为Δp甲、Δp乙,则( )
A.F甲=F乙,Δp甲=Δp乙B.F甲=F乙,Δp甲<Δp乙
C.F甲<F乙,Δp甲>Δp乙D.F甲<F乙,Δp甲<Δp乙
(2024•鄞州区模拟)如图,小宁将盛水的烧杯放在电子台秤上,台秤的示数如图甲所示:将一个物块放入水中,漂浮时台秤示数为360g(如图乙);用力将物块下压至全部浸没在水中时,台秤示数为400g(如图丙);将物块继续下压(从图丙到图丁),物块下表面受到水的压力增加了0.8N,整个过程水始终未溢出。下列说法正确的是(
A.木块的质量为100g
B.木块的密度为0.6g/cm3
C.从图丙到图丁,杯底所受的压强逐渐增大
D.从图丙到图丁,物体受到水的浮力也增加了0.8N
(2023•江干区校级二模)如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”:将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上,调节配重质量使二者保持静止,用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气,可根据现象证明空气浮力的存在,已知容器的容积为0.05m3,金属球重4N。体积为6×10﹣4m3(滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计)。
(1)用气泵向玻璃容器内压入空气,当我们看到 现象时,可以说明金属球受到空气浮力的作用。
(2)制作该演示器中的空心金属球,用了体积为5×10﹣5m3的金属材料,求该金属材料的密度。
(3)压入空气前,容器内原有的空气密度为1.2kg/m3,求配重静止时金属球受到空气的浮力是多少N?
(2024•钱塘区一模)如图甲所示,一弹簧测力计下悬挂底面积为40cm2的圆柱体,水平桌面上放置底面积为100cm2,质量为500g的圆筒,筒内装有30cm深的某液体。现将圆柱体从圆筒上方离液面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入液体中,弹簧测力计的示数F与圆柱体下降高度h变化关系图像如图乙所示(圆筒的厚度忽略不计,圆柱体下降过程中没有液体从筒中溢出,不考虑液面上升,g取10N/kg)。求:
(1)圆柱体完全浸没时受到液体的浮力;
(2)筒内液体密度;
(3)当圆柱体完全浸没时,圆筒对桌面的压强。
题型四 浮力的应用:测量物体密度
(2024•江北区一模)小宁所在的科技小组准备制作简易密度计。
(1)取一根粗细均匀的塑料管(塑料管质量忽略不计),在其下端缠绕10g铜丝,初步做成一支密度计,并使其漂浮于水面上,此时密度计受到的浮力为 N。
(2)若塑料管放到水中的情景如图所示,此时用记号笔在塑料管上液面位置处画一个刻度A,再将塑料管放到酒精中,塑料管仍处于漂浮状态,此时再用记号笔在塑料管上液面位置处画一刻度B,则刻度B位于 (填“A上方”“A下方”或“与A重合”)。
(3)小宁发现自制密度计相邻两刻度线之间的距离太小,导致用此密度计测量液体密度时误差较大,他想了如下改进方案,其中可行的是 。(多选)
A.换更大的容器盛放待测液体
B.换更细的塑料管制作密度计
C.换更长的塑料管制作密度计
D.适当增大塑料管下端铜丝的质量
(2024•台州三模)在研究物体浮沉条件的实验中,将一只鸭蛋浸没在水中,向水中缓慢加盐,直至盐不能再溶解为止,鸭蛋受到浮力F随盐水密度变化的规律如图所示(ρA=ρ水)。
(1)当鸭蛋处于图甲中②状态时,盐水的密度 鸭蛋密度(选填“大于”等于”或“小于”)。
(2)鸭蛋的体积大小为 。
(2023•镇海区模拟)小明学习了浮力知识后,在家中进行了“物体浮沉条件”等相关研究,过程如下:
①图甲和乙:取两个完全相同的玻璃杯,倒入等体积的水和白酒,液面高度均为h0;
②图丙:把萝卜放入装有水的玻璃杯中,萝卜漂浮在水面上,此时液面高度为h1;
③图丁:把乙中的部分白酒倒入丙中,萝卜沉底,此时液面高度为h2;
④图戊:倒出若干白酒后,乙中剩余白酒液面高度为h3。
请回答以下问题:
(1)把部分白酒倒入丙中后,萝卜受到的浮力变 ,从而使萝卜沉底。
(2)若不考虑水和白酒混合前后体积变化,ρ水表示水密度,请你用相关字母表示萝卜的密度ρ萝= 。
(3)若图丙中的萝卜会吸水,且吸水后质量和体积均变大,但仍处于漂浮状态,此时的液面高度为h′1。则h′1 h1(选填“>”、“=”或“<”)。
题型五 液面变化问题 船载问题
(2023•舟山模拟)小常同学从课外资料中了解到,庄子曾提出:如果水积得不够多,那么承载大船就没有力量。也就是说浮力的大小与液体的多少有关。庄子的说法有道理吗?
(1)小常从实验室找来了烧杯、木块(不吸水)、弹簧测力计等器材,研究浮力大小是否和水的多少有关。他先用弹簧测力计测出木块的重力(如图甲)。再将木块放入烧杯内的水中,木块处于漂浮状态(如图乙)。然后他 (填操作),发现木块仍然漂浮。经分析可知,木块两次受到的浮力都为2.5牛。从而得出木块漂浮时浮力大小与水的多少无关;
(2)小常进一步开展了如图丙实验。往两个形状相同的塑料盒A、B中各加入10牛的水,再将B盆放入A盆,B盆漂浮。这时B盆所受浮力:F浮=GB漂+10N>10N。继续往B盆内加30牛水,B盆仍漂浮。小常此实验的目的是 ;
(3)结合小常的探究活动,你认为面对前人的观点,应采取的做法是 。
A.普通人的观点可以质疑,科学家的观点不可以质疑
B.只要多数人认同的观点我们就要全盘接受
C.可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确
D.到目前为止没人反对的观点我们就可以放心接受
(2024•新昌县模拟)如图所示,是某远洋轮船的船舷上标的“吃水线”,又称“载重线”,其中标有W的是北大西洋“载重线”,标有S的是印度洋“载重线”。若此远洋轮船在海面航行时的排水量为1×106kg,g取10N/kg,则远洋轮船此时受到的浮力为 N;当该远洋轮船从北大西洋驶向印度洋时,远洋轮船在北大西洋受到的浮力F1 (选填“大于”、“等于”或“小于”,下同)在印度洋受到的浮力F2;北大西洋的海水密度ρ1 印度洋的海水密度ρ2。
(2024•余姚市模拟)小余模拟古人利用浮力打捞铁牛,模拟过程和测量数据如图所示。
(1)把正方体M放在架空水槽底部的方孔处(忽略M与水槽的接触面积),往水槽内装入适量的水,把一质量与M相等的柱形薄壁水杯放入水中漂浮,如图甲所示,此时正方体M (填“受到”或“不受”)浮力的作用;
(2)向杯中装入质量为水杯质量2倍的铁砂时,杯底到M上表面的距离等于M的边长,如图乙所示,此时水杯浸入水中的深度h是多少?
(3)用细线连接水杯和M,使细线拉直且无拉力,再将铁砂从杯中取出,当铁砂取完后,M恰好可被拉起,完成打捞后,如图丙所示。则M与水杯的底面积之比SMS杯是 。
基础巩固
(2024•杭州模拟)水平桌面上两个相同的烧杯中分别装有甲、乙两种不同液体,将两个不同材料制成的正方体A、B(VA<VB),按如图两种方式放入两种液体中,待静止后B刚好浸没在甲液体中,A刚好浸没在乙液体中,两杯中液面恰好相平。下列说法正确的是( )
A.甲图中B受到的浮力大于乙液体中A受到的浮力
B.甲液体对杯底的压强等于乙液体对杯底的压强
C.甲液体对B下表面的压力等于乙液体对A下表面的压力
D.装甲液体的容器对水平桌面的压力等于装乙液体的容器对水平桌面的压力
(2024•西湖区模拟)小明在“造船比赛”中用三块大小相同的橡皮泥做成小船,把它们放在盛有水的水槽中,然后往小船内放入不同质量的物体,它们均能漂浮在水面上,如图所示。针对此现象,下列说法正确的是( )
A.三只小船受到的浮力相等
B.小船受到的浮力大于小船的重力
C.小船所装物体越轻,受到的浮力越大
D.小船所装物体越重,受到的浮力越大
(2024•西湖区校级二模)2023年1月16日,我国首艘具有破冰功能的大型航标船“海巡156”轮(如图)在天津列编,正式投入使用。( )
A.漂浮在海面上时,所受浮力和重力大小相等
B.匀速航行时,受到向前的牵引力故受力不平衡
C.加速破冰时,惯性越来越大
D.卸货过程中,所受浮力不变
(2024•钱塘区三模)如图,是我国055型万吨级驱逐舰“延安”号。该舰满载时,排水量约12000吨,吃水深度6.6m。下列说法正确的是( )
A.排水量指的是舰船满载时排开水的重力
B.“延安”号漂浮在海面上,所受重力小于浮力
C.“延安”号漂浮在海面上,所受浮力方向竖直向上
D.“延安”号不能与其他舰船近距离并排航行,是因为流体流速越大,压强越大
(2024•黄岩区二模)小黄在两根完全相同的蜡烛底部各插入一根相同的铁钉,使其能竖直漂浮在水中(如图所示)。下列关于甲、乙蜡烛露出液面的高度h1、h2的大小关系正确的是( )
A.h1>h2B.h1=h2C.h1<h2D.无法判断
(2024•衢州一模)如图所示,水平桌面上甲、乙两相同的容器装有体积相等的不同液体。将同种材料制成的实心物体A、B分别放入甲、乙两容器中,静止时两容器中的液面保持相平,则( )
A.物体A受到的浮力大于物体B受到的浮力
B.甲容器中液体的密度小于乙容器中液体的密度
C.甲、乙两容器的底部受到液体的压强相等
D.甲容器对桌面的压力小于乙容器对桌面的压力
能力提升
(2024•宁波模拟)如图(a)所示,重为5牛的长方体物块漂浮在水中,其下表面积为5×10﹣3米2,则下表面受到水的压力方向为 ,压强大小为 帕。若将长方体物块以图(b)所示方式放置,比较图(a)(b)中物块的下表面所受压力Fa和Fb的大小,则Fa (填“大于”“等于”或“小于”)Fb。
(2024•嘉善县一模)水平桌面上两个底面积相同的容器内盛有甲、乙两种液体,完全相同的小球M、N静止时状态如图所示,已知两容器内液面相平。则小球M排开液体的重力 小球N排开液体的重力(选填“大于”、“小于”或“等于”,下同),甲液体对容器底部的压力 乙液体对容器底部的压力。
【新素材】(2024•上城区校级三模)某项目化小组设计并制作了如图所示的透明生态球。其制作过程如图。
①生态球由透明无色弹性橡皮膜制成,球的体积随内部气压变化而变化。球内有水、沙、无机盐、水草、藻类、鱼、虾、微生物等,二氧化碳缓冲液能维持球内二氧化碳含量稳定。
②整个球密封后放入大水箱内,处于漂浮状态。
③将装置置于实验室中,白天用1千勒克斯以上的光源持续照射。(忽略温度及外界气压对整个装置的影响)
(1)生态球中所有的生物构成一个 (填“种群”、“群落”或“生态系统”)。
(2)请说明该生态球在白天实现上浮的原理 。
(3)从物质循环的角度简要说明该生态瓶能长时间保持稳定的原因 。
(2024•舟山模拟)为证明空气浮力的存在,科学兴趣小组利用自行车气嘴、矿泉水瓶、细绳、气球等器材进行了如下实验:
步骤一:在矿泉水瓶盖和底部上各钻一个小孔,将两个自行车气嘴分别固定在瓶盖和底部,将气球用细绳与底部的气嘴绑紧,如图甲所示。打开瓶盖,使瓶内外气压一致,再拧紧瓶盖不漏气。
步骤二:关闭气嘴2,打开气嘴1;用气泵向矿泉水瓶充入气体,待手压瓶子感觉较硬时停止充气;用天平称出整个装置的质量为m1。
步骤三:关闭气嘴1,打开气嘴2;让瓶内的高压气体进入气球,至气球停止胀大;称出整个装置的质量为m2。
步骤四:比较m1与m2的大小。
(1)实验装置的气密性是本实验成功的关键,写出一种检查图甲装置气密性的方法: 。
(2)本实验能验证气球在空气中受到浮力,其依据是m1 m2。
(3)实验中,小组同学发现气球与气嘴2之间漏气,于是设计了如图乙所示的改进型实验装置:将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上,调节配重质量使二者保持静止,用气泵往密闭玻璃容器内缓慢压入空气,观察到 现象,说明金属球受到空气浮力的作用。
(2023•义乌市模拟)如图是小科“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。
(1)物块未浸入水中时,弹簧测力计示数如图甲所示。小科将物块从图甲下降至图乙的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,还观察到 ,由此初步分析得出:物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关。
(2)继续增大物块所处的深度,当它与容器底部接触后,弹簧测力计示数如图丙所示,此时物块受到的浮力为 。
(3)为探究浮力与液体密度的关系,小科又把物块浸没到事先配制好的盐水中,这样操作的目的是为了控制 相同;他发现液体密度改变,而物块受到的浮力变化却不明显。小科想出下列四种实验改进方案,其中不可行的是 。
A.换用体积更大的同种物块
B.换用密度比水小得多的液体
C.换用精确程度更高的测力计
D.利用现有器材进行多次实验
(2024•杭州模拟)一个底面积为10m2的圆柱状容器,装有适量的水,现在将一个体积为20m3、密度为0.8×103kg/m3的物体A放入其中,最终物体A漂浮于水面上。
则:(1)物体A所受到的浮力是多少?
(2)如图所示,若将画斜线部分截取下来并取出(其体积为浸入水中体积的一半),则取出的那部分物体的质量是多少?
(3)待剩余部分再次静止后,容器底部受到压强减小了多少?(g=10N/kg)
(2023•西湖区二模)如图甲是一种抽水马桶。冲水原理如图乙,出水阀打开,水箱中的水减少,空心铜球就在重力作用下,随着水位下降而向下运动,通过金属杆AB绕O点转动,向上拉动进水管阀门,使水能通过进水管进入水箱;当出水阀关闭,随着不断进水,水箱中的水位不断上升,空心铜球随着向上运动,当金属杆处于水平位置时,空心铜球恰好浸没,把进水管阀门堵严,不再进水。已知进水管阀门的受力面积是24mm2,能承担的最大压强是5×105Pa。金属杆AB能绕O点转动,其质量及形变可忽略不计。重力和浮力认为作用在铜球的重心C,空心铜球体积为220cm3,AB长216mm,AO长24mm。水箱不再进水时,水箱中水的深度为20cm,水箱的底部面积为200cm2。(g=10N/kg)试求
(1)空心铜球浸没时所受的浮力是多大?
(2)空心铜球的最大质量是多少?
(3)水箱不再进水时,水箱底部受到水的压力是多少?
考点要求
课标要求
考查频次
命题预测
浮力
1、知道浮力产生的原因,会分析浮力的计算公式,实验验证阿基米德原理。
2、通过实验认识阿基米德原理和浮沉条件,并解释生产生活中的有关现象。
24年考查3分
1.浮力相关概念涉及的主要考点有:利用物体的浮沉条件判断物体所处的状态;利用物体的浮沉条件判断液体和物体密度关系;利用沉浮条件判断物体受到浮力大小;物体浮沉条件在生活中的应用等.命题时常结合压强相关知识,以图片或船、潜艇等为背景材料来考查.多在选择题和填空题中出现.
2.浮力大小的计算主要有以下几种方法:①阿基米德原理法(F浮=G物=m物g=ρ液gV排);②称重法;③平衡力法(物体处于悬浮或漂浮状态)来计算浮力大小,物体的密度、体积等.命题时多结合压强、密度等知识综合考查,在计算过程中要注意单位换算和公式的灵活运用.主要在填空题和计算题中出现.
3.探究浮力的大小跟哪些因素有关的实验涉及的命题点有:a.弹簧测力计的读数;b.实验步骤的设计;c.浮力和液体密度之间的关系;d.浮力和深度的关系;e.实验结论的总结等.
位置
深度
压强
压力
图示
前、后六个面
相等
相等
F向后、F向前是一对平衡力,合力为零
左、右六个面
相等
相等
F向左、F向右是一对平衡力,合力为零
上、下两个面
上表面深度小于下表面深度
上表面所受压强小于下表面所受压强
F向下(F1)G
F浮=G
F浮G物
F浮=G物
F浮=G物
F浮ρ物
ρ液>ρ物
ρ液=ρ物
ρ液
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