初中科学浙教版八年级上册第3节 水的浮力当堂检测题

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第1课时 浮力的认识
【知识点归纳】
1．浮力
(1)定义：浸在________(或__________)中的物体受到的__________(或________)向上托的力叫做浮力。
(2)浮力的方向：总是____________。作用点：物体________。
(3)施力物体：________________。
(4)浮力产生的原因：___________________________________________________________________
_____。
2．称重法测浮力：用弹簧测力计测出物体在空气中的重力G，把该物体浸入水中，读出弹簧测力计的示数F′，则物体受到的浮力为__________。
【答案提示】1．(1)液体 气体 液体 气体 (2)竖直向上 重心 (3)液体或气体 (4)液体或气体在物体上、下表面形成压力差
2．G－F′
【随堂训练】
1.一块长方体正立静止在水中，已知其前后左右四个表面受到水的压力均为10 N，下表面受到水的压力为8 N，上表面受到水的压力为3 N，则该长方体受到的浮力为( A )
A．5 N B．11 N C．21 N D．51 N
【解析】浮力产生的原因：物体上下表面所受液体的压力之差，据此计算该长方体受到的浮力。
四个表面受到水的压力均为10N，长方体在水平方向上受到的合力为0；由浮力的产生原因可知，该长方体受到的浮力为：F浮=F下-F上=8N-3N=5N。
2.一重为7.2 N的物体挂在已调好的弹簧测力计下，当将物体浸没在水中时，弹簧测力计的示数为3.2 N，则物体受到的浮力为( A )
A．4 N B．3.2 N C．7.2 N D．10.4 N
【解析】已知物体在空气中的重力和物体浸没在水里时弹簧测力计的示数，二者之差就等于物体所受的浮力。把物体浸没在水里时，所受浮力：F浮=G-F示=7.2N-3.2N=4N。
3.如图所示，在溢水杯中装满水，将挂在弹簧测力计下的铁块缓慢放到水中，铁块重为3 N，从铁块下表面刚刚接触水面开始，直到铁块完全浸入水中且下表面碰到杯底的过程中，下列判断正确的是( C )
A．铁块上下表面压力差一直在变大
B．溢水杯底部受到水的压强一直变小
C．弹簧测力计的读数先变小，后不变
D．当弹簧测力计示数为1 N时，铁块受到的浮力为1 N

【解析】A、从铁块下表面刚刚接触水面开始，直到铁块完全浸入水中且下表面刚碰到杯底的过程中，铁块排开水的体积先变大，后不变，根据F浮=ρ水gV排知铁块受到的浮力先变大，后不变。根据浮力产生的原因可知铁块受到的上下表面的压力差先变大，后不变，故A错误；
B、水的深度一直不变，根据p=ρ水gh可知溢水杯底部受到水的压强一直不变，故B错误；
C、已知铁块受到的浮力先变大，后不变，根据F示=G-F浮可知弹簧测力计的读数先变小，后不变，故C正确；
D、当弹簧测力计示数为1 N时，可知铁块受到的浮力F浮=G-F示=3N-1N=2N，故D错误。
4.如图所示，将一只去盖、去底的饮料瓶的瓶口朝下，把乒乓球放入瓶内并注水，看到有少量水从瓶口流出，此时乒乓球________(填“会”或“不会”)浮起来；再用瓶盖将瓶口堵住，过一会儿，观察到乒乓球将____________。该实验说明，浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的________________。
【答案】不会；上浮；压力差
【解析】浮力是由于物体在液体中上下表面受到的压力差产生的。
图中乒乓球静止时，虽然有少量水从瓶口向下流出，但球的下表面没有受到水的压力，而上表面受到水向下的压力，则受到的合力方向向下，即乒乓球不受浮力的作用，所以乒乓球不能上浮；
用手堵住瓶口，乒乓球受到液体对乒乓球上下表面的压力差即浮力作用，当浮力大于重力时，乒乓球上浮，最终乒乓球漂浮在水中；由该实验可以说明：浮力产生的原因是液体对物体上、下表面的压力差。
5.如图所示，一个边长为10 cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中保持静止状态，其上表面受到液体的压强为500 Pa，下表面受到液体的压强为1300 Pa(g取10 N/kg)。则：物体上表面受到的压力为________N，物体下表面受到的压力为________N，此时物体受到的浮力为________N。
【答案】5 13 8
【解析】液体压力F=pS；物体受到的浮力等于物体上下表面示数压力差--浮力产生的原因
物体的底面积为S=0.1m×0.1m=0.01m2；上表面受到的压力为F上=p上S=500Pa×0.01m2=5N；
下表面受到的压力为F下=p下S=1300Pa×0.01m2=13N；
根据浮力产生的原因可知，物体受到的浮力等于物体上下表面示数压力差，故F浮=F=8N。
6.如图甲所示，弹簧测力计下端悬挂着一个质量分布均匀的小圆柱体物块，物块浸没在盛水的大水槽中。现将测力计缓缓提升，直到物块全部露出水面一段距离，在该过程中测力计示数F随物块上升高度h的关系如图乙所示。g取10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3，水槽内水面的变化可忽略不计，请计算：
(1)圆柱体的重力。
(2)圆柱体浸没在水中时受到的浮力。
(3)圆柱体的高度。
【答案】(1)2.5 N (2)1 N (3)3 cm
【解析】由题知，圆柱体从浸没水中，由测力计缓缓提升，直到圆柱体物块全部露出水面一段距离的过程中受力平衡，圆柱体在水中时F=G-F浮，逐渐露出水面时受到浮力变小，测力计示数变大，全部露出水面后测力计示数最大，且F=G。由图象可知当h≥5cm时，物块全部露出水面，利用称重法求出物块浸没在水中时受到的浮力。
（1）由图象可知，在上升高度为5～6cm时物块在空中，全部露出水面，此时物块的重力为：G=F=2.5N；
（2）物块浸没在水中上升时，受浮力最大，测力计示数最小，弹簧测力计的示数F′=1.5N，物块浸没时受到的浮力为：F浮=G-F′=2.5N-1.5N=1N。
（3）由图知，上升2cm时圆柱体上表面与水面恰好相平，上升5cm时圆柱体恰好全部露出水面，所以圆柱体高度h=5cm-2cm=3cm。
1．以下情景中没有受到浮力的物体是( A )

A．在太空遨游的飞船 B．上升的热气球 C．航行的“辽宁号” D．下潜的“蛟龙号”
【解析】根据浮力的定义：浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）竖直向上托起的力叫浮力。
解：A、太空中没有空气，故太空中运行的飞船不受到浮力；故A符合题意；
B、空中上升的热气球受到空气的浮力；故B不符合题意；
C、浮力是浸在液体（或气体）中的物体受到液体（或气体）向上托起的力，航行的“辽宁号”受到水的向上托起的力，即受到浮力；故C不符合题意；
D、下潜的“蛟龙”号在水中，但仍然受到水对它向上的浮力，故D不符合题意。
2．下图是某大桥的桥墩，它在水中受到的浮力是( A )
A．0 N B．105 N C．104 N D．1.4×104 N
【解析】物体所受浮力方向竖直向上，大小等于上下表面的压力差。
解：浮力产生的原因是液体或气体对浸在其中的物体上下表面的压力大小不一样，存在压力差产生的，由图可知，大桥的桥墩浸在河床中，桥墩下表面没有受到水的压力的作用，因此没有压力差，所以也就没有浮力，即它在水中受到的浮力是0N。
3．某正方体浸没在水中，上表面与水平面相平，关于它的下列说法正确的是( D )
A．它的上、下表面都受到水的压强，其中上表面受的压强较大
B．它的上、下表面都受到水的压力，两表面受的压力相等
C．它的上表面受的压力向上，下表面受的压力竖直向下
D．它的下表面受的压强较大，下表面受的压力竖直向上
【解析】物体上表面与水面相平，则上表面只受大气压力，而下表面处在液体之中，故下表面所受压强为大气压强与液体压强之和，则由液体压强的特点可知下表面所受压强的方向。
解：A、由于上表面处于水面上，故上表面不受水的压强，而下表面所受压强为大气压强与液体压强的和，故下表面所受压强要大，故A错误；
B、因上表面与水与相平，故上表面不受水的压力，故B错误；
C、由于液体压强是能朝向各个方向的，故物体下表面受到液体向上的压力，故C错误；
D、由于下表面受大气压强及液体压强，故下表面所受压强要大于上表面，且因下表面受压力向上，故使物体受到向上的浮力，故D正确。
4．将一个乒乓球放入倒置的饮料瓶中，然后向瓶内注入水将乒乓球浸没，如图所示，乒乓球保持静止状态，则乒乓球( C )
A．不受水的浮力，也不受水对它的压力
B．仍受水的浮力
C．不受水的浮力，但受到水对它的压力
D．无法判断
【解析】浮力是由于浸没在液体中的物体上下表面受到液体的压力差而产生。
解：浮力产生的原因是液体对物体向上和向下的压力差，图中小球下部没有水，不能产生向上的压力，因而不受浮力，上部有水，产生向下的压力，故C正确。
5．如图所示，A 物体漂浮在水面上，B 物体悬浮在水中静止，C 物体沉入水底，D 物体是容器自身凸起的一部分，关于它们所受浮力的情况，下列说法错误的是( D )
A．A物体一定受浮力
B．B物体一定受浮力
C．C物体一定受浮力
D．D物体一定受浮力
【解析】根据浮力产生的原因是液体（或气体）对物体上下表面的压力差，即合力是向上的；对A、B、C、D逐一分析即可。
解：A、由图可知，水对A物体上表面没有压力，但下表面受到水的压力，因此水对B物体上下表面产生了的压力差，故A物体受浮力的作用，故A正确；
B、B物体上下表面产生了的压力差，故B物体一定受浮力的作用，故B正确；
C、由图可知，水对C物体上下表面产生了的压力差，故C物体受浮力的作用，故C正确；
D、D物体上表面受到水的压力，但下表面没有受到水的压力，因此水对D物体只有向下的压力差，没有向上的压力差，故D物体不受浮力的作用，故D错误。
6．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( C )
A．石块落在水中会下沉
B．桥墩在水中“稳如泰山”
C．在弹簧测力计下面悬挂一个重物，当把重物浸入水中时，弹簧测力计的示数减小
D．在空间站中，杨利伟松开手中的圆珠笔，笔会“飘”在空中
【解析】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：A、由于重力的方向总是竖直向下的，所以石块落在水中会下沉不能说明石块受到浮力的作用；故A错；
B、桥墩在水中“稳如泰山”，由于桥墩的下半部深埋入水底，没有“上下表面的压力差”，所以不受浮力，故B错；
C、在弹簧测力计下悬挂着一个重物，由于重力的作用，弹簧被拉长；当把重物浸没在水中时，测力计的示数减小，说明受到竖直向上的浮力作用，故C正确；
D、在宇宙飞船中，杨利伟松开手中的圆珠笔，笔会“飘“在空中，是处于“失重”状态，而不是受到浮力，故D错。
7．如图所示，将物体挂在弹簧测力计下，弹簧测力计的读数FA＝________N。再将物体浸入水中，弹簧测力计的读数FB＝________N。比较弹簧测力计两次的测量读数，发现FA________ (填“＞”“＜”或“＝”)FB，F浮＝________N。
【答案】0.6 0.1 > 0.5
【解析】（1）由图示弹簧测力计确定其分度值，读出其示数；（2）根据浮力F浮=G-F示求出浮力。
解：（1）由左图示弹簧测力计可知，其分度值为0.1N，弹簧测力计示数为FA=0.6N；
（2）将材料全部浸入水中，静止时弹簧测力计示数FB=0.1N，比较弹簧测力计的两次测量读数，发现FA＞FB；
故物体在水中受到的浮力F浮=G-FB=FA-FB=0.6N-0.1N=0.5N。
8．一石块挂在弹簧测力计下，在空气中时，弹簧测力计的示数是4.7 N，浸没在水中时，该石块所受水的浮力是2 N，此时弹簧测力计的示数是________N；浸没在酒精中时，弹簧测力计的示数是3.1 N，则该石块所受酒精的浮力是________N。
【答案】2.7 1.6
【解析】石块浸没在液体中，受到浮力的作用，弹簧测力计示数减小，由称重法测浮力的公式F浮=G-F拉分别求出石块在水和酒精中受到的浮力；
解：石块浸没在水中时，石块受到的浮力：F浮1=G-F拉1=4.7N-2N=2.7N；
石块浸没在酒精中时，石块受到的浮力：F浮2=G-F拉2=4.7N-3.1N=1.6N。
9．下图是认识浮力的实验探究过程。
(1)将物体悬挂在弹簧测力计下，如图甲所示，物体重力G＝________N。
(2)用手向上托物体时，如图乙所示，手对物体向上的托力F＝________N。
(3)将物体浸入水中，如图丙所示。对照丙与甲、乙实验，说明________对________也有向上的托力，即浮力。水对浸入其中的该物体的浮力F浮＝________N。
(4)实验建立浮力概念的科学方法是________。
【答案】（1）4；（2）2；（3）水；物体；2；（4）类比法
【解析】（1）图（a）中，物重即为弹簧测力计的示数，即G=4N；
（2）图（b）中，弹簧测力计的示数为2N，即G-F=2N，得F=2N；
（3）对照实验甲乙丙，说明水对重物产生了一定的托力，即浮力；在丙中，测力计的示数为3N，即G-F浮=3N，得F浮=1N；
（4）本实验中，手托重物时测力计的示数减小，说明手对重物有向上的托力；把重物浸入液体中，测力计的示数也减小，通过类比的方法可知，液体对重物也有向上的托力（即浮力），所以实验建立浮力概念的物理方法是类比法。
10．如图所示，一个体积为V重为G的金属圆柱体挂在弹簧测力计上(圆柱体底面与水面平行)，手提弹簧测力计使圆柱体浸入水中处于静止状态。圆柱体上表面受到水向下的压力为F1，圆柱体下表面受到水向上的压力为F2 ，圆柱体受到的浮力为F浮，弹簧测力计的示数为F弹，则下列表达式正确的是( C )
A．G＝F弹＋F2 B．G＝F浮 C．F浮＝F2－F1 D．F2＝G＋F1
【解析】对物体进行受力分析：金属圆柱体受重力G、拉力T、浮力F浮作用而处于平衡状态；由液体压强公式P=ρgh、压强公式的变形公式F=PS、浮力公式F浮=ρgV，求出F1、F2、F浮，然后由平衡条件列方程求解。
解：金属圆柱体受力如图一所示，在重力G，拉力T，浮力F浮作用下金属圆柱体处于平衡状态，
由平衡条件得：T+F浮=G ① 金属圆柱体受到的浮力F浮=ρ水gV
设金属圆柱体底面积为S，高为h，上下底面距水面的距离分别为h1、h2，如图二所示。
圆柱体上底面受到水向下的压力F1=P1S=ρ水gh1S，
下底面受到水向上的压力F2=P2S=ρ水gh2S，
F2-F1=ρ水gh2S-ρ水gh2S=ρ水ghS=ρ水gV=F浮。
即F2-F1=F浮=ρ水gV ②
把②代入①得T+F2-F1=G，T+F2=G+F1 ③
由①②③知C正确。
11．将一个铜块挂在弹簧测力计上，当铜块浸在水中时，弹簧测力计的示数表示铜块受到的( C )
A．浮力大小 B．重力大小 C．重力和浮力之差 D．重力和浮力之和
【解析】首先对铜块块受到的力进行分析，再根据力的平衡知识列出各力之间的数量关系，从而得出弹簧测力计拉力的大小。
解：当铜块全部浸没水中时，分析铜块受到的力：弹簧对它的向上的拉力F拉，水对它的向上的浮力F浮；地球对它的向下的重力G。此时铜块静止，根据力的平衡知识可知：
F拉+F浮=G，∴F拉=G-F浮。
12．挂在弹簧测力计下的铁球浸没在水中静止时，弹簧测力计的示数是5 N，那么这个铁球所受的重力( A )
A．一定大于5 N B．一定小于5 N
C．一定等于5 N D．无法确定
【解析】铁球浸没在水中静止时受到的浮力大于零，又知道此时弹簧测力计的示数，根据称重法可知铁球的重力。
解：铁球浸没在水中静止时，铁球受到浮力的作用，即F浮＞0，
由F浮=G-F′可得，铁球所受的重力：G=F浮+F′＞F′=5N，故A正确、BCD错误。
13．如图所示，一个棱长为10 cm的正方体悬浮在某液体中，上表面受到液体的压力为5 N，下表面受到液体的压力为13 N。则正方体受到的浮力为________N。正方体上表面受到的压强为________Pa。
【答案】8 500
【解析】由浮力产生的原因F浮=F下-F上可得，正方体受到的浮力：F浮=F2-F1=13N-5N=8N；
S上=F上/S=5 N/(0.1m)2=500 Pa.
14．质量为2 kg的正方体木块静止在水面上，所受重力的大小是________N(g取10 N/kg)，同时木块还受到________对它________ (填方向)的________力，这个力的大小是________N；如果将木块截去一半，则余下部分所受的浮力将________ (填“减小”“不变”或“增大”)。
【答案】20；水；竖直向上；浮；20；减小
【解析】（1）木块受的重力：G=mg=2kg×10N/kg=20N；
（2）木块漂浮在水面上，受到两个力的作用，水给它的竖直向上的浮力和竖直向下的重力，且浮力等于重力，为20N；如果将木块截去一半，其重力减小一半，最终仍处于漂浮状态，余下部分所受的浮力等于余下部分的重力，所以余下部分所受的浮力将减小。
15．(1)一个形状为长方体的物体浸没在水中，其上表面受到水的压力为30 N，如果物体在水中受到的浮力为50 N，那么物体下表面受到水的压力为________N，方向________。
(2)一艘底面积为20 m2的大游轮漂浮在水面上，它受到的浮力是105 N。 它下表面受到水的压力为________，它下表面受到水的压强为________。(g取10 N/kg)
【答案】(1) 80 竖直向上 (2) 105 5000Pa
【解析】(1)由题知，F上表面＝30 N，F浮＝50 N，由浮力产生的原因可得F浮＝F下表面－F上表面，所以其下表面受到水的压力：F下表面＝F上表面＋F浮＝30 N＋50 N＝80 N。方向竖直向上。
(2)根据浮力产生的原因可知：F浮＝F下－F上，
则下表面受到水的压力F下＝F浮＋F上＝105 N＋0 N＝105 N；
下表面受到水的压强：p＝ eq \f(F,S) ＝ eq \f(105 N,20 m2) ＝5 000 Pa。
16．如图甲所示，圆筒形容器内装有适量的水，放在水平桌面上，将高为12 cm的实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下。某同学探究圆柱形物体A逐渐浸入圆筒形容器内的水中时(水没有溢出容器)，弹簧测力计的示数F与圆柱形物体A下表面离水面的距离h的关系。
(1)除图甲中的器材外，还需要的测量工具是__ __。
(2)该同学从物体A接触水面至接触容器底之前，分别记下h和F，并将测量的结果填写在表格中。
①根据表中的数据，在图乙中画出F与h的关系图像。
②由表格数据可知，在做实验3时，物体A受到的浮力为____N。
【答案】（1）刻度尺 （2）2.4
【解析】（1）弹簧测力计测量拉力，物体底面到水面的距离需要使用刻度尺测量；
（2）②由实验次序1知，物体的重力为G=9N，实验次序3中弹簧测力计的拉力为F=6.6N，
所以此时受到的浮力为F浮=G-F=9N-6.6N=2.4N。
实验次序
1
2
3
4
5
6
7
8
9
h/cm
0
2
4
6
8
10
12
14
16
F/N
9.0
7.8
6.6
5.4
4.2
3.0
1.8
1.8
1.8