备战2023物理新中考二轮复习重难突破（广东专用）专题09 浮力

重点讲解

重点一、浮力

   1.浮力：一切浸在液体（气体）中的物体都受到液体（气体）对它竖直向上的力。     

   2.浮力方向：竖直向上

   3.施力物体：液体（气体）

   4.产生原因：上下表面压力差

   5.测量：弹簧测力计（双称法）

   思考:浮力的大小可能和哪些因素有关？

     液体密度、浸入液体深度、物质体积、物质质量、物质密度、排开水体积......

重点二、阿基米德原理

   1.原理：浸在液体（或气体）里的物体受到向上的浮力，浮力的大小等于它排开液体（或气体）所受的重力。

   2.公式：F浮 = G排 =ρ液gV排

   要点诠释：①V排 和V物 不同

             ②阿基米德原理只适用于静止的流体

             ③如果物体下表面未全部同流体接触，则F浮 ≠ G排 如：陷入海底的沉船、被水浸没的桥墩、打入湖底的桩子

  3.浮力大小计算：

①称重法，即双称法

②压力差法：F浮=F↑-F↓

③原理：F浮 = G排 =ρ液gV排

④平衡法：    悬浮状态，F浮 = G物

              漂浮，外压使浸没，F浮=G物-F压

                           下沉，F浮=G物-F支

重点三、沉浮条件

重点四、应用

1.轮船：自身重力不变，做成空心状，增大了排开液体的体积，从而增大所受浮力，实现漂浮。

2.潜水艇：正常工作时，浸没在水面以下，排水体积一定，即所受浮力一定，可通过改变自身重力来实现上浮和下沉。

3.热气球：球内气体密度小于外界空气密度

4.飞艇：气囊内气体密度小于外界空气密度（气体容量大）

真题演练

一、单选题

1．（2021·广东广州·中考真题）将体积相同的甲、乙实心球放入装有水的烧杯中。若甲、乙所受的重力和排开水所受的重力如下表。则两球静止在水中时的情形可能是（　　）

A． B．

C． D．

2．（2021·广东深圳·中考真题）有一个泡沫加在指南针上，漂浮在水面上，指南针有偏移，下列说法正确的是（　　）

A．指南针磁偏角是由宋代科学家沈括提出的

B．水下10cm处的压强为1×105 Pa

C．如果外力消失，指南针会沉到水底

D．当指南针和泡沫总重为0.2N时，排开水的质量是0.2kg

3．（2021·广东·中考真题）小明看到清淤作业人员正在将水塘底部的淤泥搬运到船上。他想：水面高度会变化吗?于是进行了探究：首先，将石块a和不吸水的木块b置于装有水的烧杯中，如图所示；然后，将石块a从水中拿出并轻轻放在木块b上，它们处于漂浮状态，则水面高度将（　　）

A．下降 B．上升 C．不变 D．无法判断

4．（2021·广东·南山实验教育麒麟中学三模）两个相同的烧杯中分别装满了两种不同的液体，把甲、乙两球分别轻轻放入两杯液体，最后处于如图所示状态。甲、乙排开液体的重力相等，两种情况相比，下列判断正确的是（　　）

A．甲液体对容器底部的压强较大 B．甲、乙液体对容器底部的压强相等

C．甲所受浮力更大 D．甲、乙所受浮力一样大

5．（2021·广东·模拟预测）将一个重为G的鸡蛋放进盛有浓盐水的杯中，鸡蛋漂浮，然后逐渐向杯中加入清水，当鸡蛋下沉至杯底静止时停止加水，如图中的图象能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是（　　）

A． B． C． D．

二、填空题

6．（2021·广东·惠州一中二模）如图甲所示，容器内装有一定质量的水且处于水平平衡状态；小敏将一质量为，体积为的塑料块放入如图乙所示位置，放手后塑料块会处于___________（选填“漂浮”“悬浮”或“沉底”）状态，此时塑料块所受浮力为___________，容器最终会___________（选填“左低右高”、“左高右低”或“水平平衡”）。（取）

7．（2021·广东·佛山市三水区三水中学附属初中二模）在科技节，小明用传感器设计了如图甲所示的力学装置，竖直细杆B的下端通过力传感器固定在容器底部，它的上端与不吸水的实心正方体A固定，不计细杆B及连接处的质量和体积。力传感器可以显示出细杆B的下端受到作用力的大小，现缓慢向容器中加水，当水深为13cm时正方体A刚好浸没，力传感器的示数大小F随水深变化的图象如图乙所示。（取）

（1）正方体A刚好浸没时水对容器底的压强______ Pa；

（2）物体A所受到的重力为______ N；当容器内水的深度为13cm时，正方体A受到的浮力大小为______ N。

8．（2021·广东·珠海市紫荆中学三模）我国096核潜艇预计今年服役。外媒推测，其舰长150米、舰宽20米，最大排水量16000吨，另外，由于舰体外壳使用高强度合金钢，所以其潜深可以达到600米。

（1）潜水器在水面下100m时受到海水的压强为___________ Pa，从水面下100m到150m，受到海水的浮力___________。选填“增大”、“减小”或“不变”

（2）所受的最大浮力为___________ N。

9．（2021·广东清远·二模）如图所示，我国的“奋斗者”号创造了万米的中国载人深潜新纪录，当潜水器完全潜入水中时排开水体积为50m3，它所受浮力为________N，此时载人潜水器继续下潜，所受的压强________，浮力________。（后两空均选填“增大”、“不变”或“减小”），（ρ海水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg）

10．（2021·广东·湖景中学二模）2019年12月17日，首艘国产航母“山东”号在海南省三亚军港正式交付。国产航母满载时排水量为67000t，吃水深度10.5m，可搭载航载机36架，它满载时受到的浮力是 ______N，当舰载机离开航母执行任务后，航母所受浮力将 ______，舰身会 ______（选“上浮一些”、“下沉一些”或“保持不变”）。（g取10N/kg，ρ海水＝1.0×103kg/m3）

三、实验题

11．（2021·广东·正德中学二模）物理兴趣小组在进行“探究浮力大小与哪些因素有关”实验中，用弹簧测力计挂着一实心圆柱体，如图a、b、c、d、e分别为实验情景。

（1）通过a、c两次实验，可知物体浸没在水中所受浮力大小是______N。

（2）通过a、d、e实验，可探究物体所受浮力大小与______的关系。

（3）在某种液体中进行探究过程中，记录实验数据，得到如图（f）所示弹簧测力计读数与圆柱体下表面浸入深度的关系图像，则该液体的密度______。

12．（2021·广东广州·二模）探究浮力与什么因素有关时，有同学猜想：物体所受到浮力大小应该与物体形状有关。针对这个问题，如图中提供A、B两组物体的密度大于水。怎样进行探究？

（1）你选择的物体是：______（选填物体序号），还需要的仪器有：______。

（2）实验步骤及要测量的物理量______（用符号表示）

（3）分析测量数据______（数据用符号表示），写出判断猜想是否正确的依据______。

13．（2021·广东深圳·模拟预测）同学在马峦山游玩时捡了一块奇异的石头，他想知道这块小石头的密度值，于是在征求老师同意后和小华在实验室进行了测量。如图所示：

（1）将天平放在水平桌面上并将游码归零后，若指针静止时位置如图甲所示，则应将平衡螺母向______（选填“左”或“右”）端调节；

（2）他将小石头轻放到天平的左盘上，先粗略估计了石头质量，接着，根据所估计的值往右盘从大到小增减砝码，并移动游码，直至天平再次平衡。用调好的天平测量石头的质量如图乙所示，则石头的质量为______g。把细线拴在石头上，采用排水法，用量筒测出了石头的体积，如图丙所示；

（3）该石头的密度为______；

（4）对图丙中的小石头进行受力分析，在如图中画出它的受力示意图______（）。

（5）同组的小华同学提出另外一种测量方法，如图所示：

①用天平测出石头的质量m；

②把石头轻放入烧杯，往烧杯中加适量水浸没石头，在水面位置作上标记；

③在量筒内倒入适量的水，读出其体积；

④取出石头，将量筒里的水倒入烧杯内，让水面升至标记处。此时量筒内剩余水的体积为；

⑤计算出石头的密度______（用题中物理量的符号表达）；根据以上步骤，你认为小华测出的密度值会______（选填“偏大”、“偏小”或“不变”）。

四、综合题

14．（2021·广东广州·二模）如图1所示，水平地面上放有上下两部分均为柱形的薄壁容器。一个质量、体积的木球通过细线与容器底部相连，浸没在水中静止不动，此时细线受到的拉力为F拉。水的密度，。

（1）以“”表示木球，在图2方框内画出木球此时的受力示意图；(       )

（2）求绳子的拉力F拉；(        )

（3）剪断细线且待木球静止后，忽略水的汽化带来的影响，水对容器底部的压强___________，容器对桌面的压力___________以上均选填“变大”、“变小”、“不变”。

五、计算题

15．（2021·广东·模拟预测）如图甲所示这是用起重机打捞沉石的简化示意图。正方体石块静止在湖底，粗细、重力不计的绳子在起重机的作用下将该物体从水底以的速度匀速竖直向上拉，直至完全拉出水面，拉力F的大小随时间变化的关系图像如图乙所示。(g取，)求：

（1）石块在水中受到的最大浮力；

（2）石块在露出水面之前，拉力F的功率；

（3）石块上表面恰好接触水面时，下表面受到水的压强。

参考答案：

1．C

【解析】

A．根据阿基米德原理，排开水的重力等于浮力，乙球的重力大于浮力，所以乙球应该沉底，故A不符合题意；

D．甲实心球的重力等于排开水的重力，根据阿基米德原理，排开水的重力又等于浮力，故甲球的 重力等于浮力，故可能是漂浮，也可能是悬浮，故D不符合题意；

BC．甲、乙两球排开水的重力相同，故浮力相同，由于都在水中，故排开水的体积相同，而甲、乙两球的体积相同，故说明甲、乙两球只能浸没在水中，故B不符合题意；C符合题意。

故选C。

2．A

【解析】

A．世界上第一个论述磁偏角的，即第一个发现地磁的两极与地理的两极并不完全重合的科学家是我国宋代学者沈括，故A正确；

B．水下10cm处的压强为

p=ρgh=1×103kg/m3×10N/kg×0.1m=1×103 Pa

故B错误；

C．一个泡沫加在指南针上，漂浮在水面上，如果外力消失，由牛顿第一定律可知指南针处于静止状态，故C错误；

D．当指南针和泡沫总重为0.2N时，由阿基米德原理可知排开水的重力是0.2N，排开水的质量

=0.02kg

故D错误。

故选A。

3．B

【解析】

有石块a和不吸水的木块b，石块a沉在水底，浮力小于重力，不吸水的木块b漂在水面，浮力等于重力，此时总浮力

将石块a放在木块b上后，ab一起漂浮，总浮力等于总重力，即

因此

而浮力越大，排开液体体积越大，水面越高，因此水面会上升，故B符合题意。

故选B。

4．D

【解析】

CD．由阿基米德原理可知

F浮甲=G甲排

F浮乙=G乙排

已知甲、乙排开液体的重力相等，所以

F浮甲=F浮乙

故C错误，D正确；

AB．根据阿基米德原理可知

ρ液甲gV排甲=ρ液乙gV排乙

由图可知，甲球排开的液体的体积要大于乙球排开的液体的体积，浮力相同，则甲球所在的液体的密度要小于乙球所在的液体的密度，根据p=ρgh可知：乙液体对容器底部的压强大。故AB错误。

故选D。

5．C

【解析】

鸡蛋开始漂浮时，所受的浮力等于其等于重力，向杯中加清水的过程，杯中液体的密度逐渐变小，鸡蛋由漂浮逐渐变成悬浮，这个过程浮力一直等于其重力，即浮力的大小保持不变，当鸡蛋开始下沉时，所受的浮力便小于其重力，故ABD不符合题意，C符合题意。

故选C。

6．     漂浮     0.2     水平平衡

【解析】

[1]塑料块的密度为

所以塑料块的密度小于水的密度，所以塑料块将漂浮。

[2]因为塑料块漂浮，所以浮力等于塑料壳块的重力，即浮力为

[3]因为塑料块漂浮，所以浮力等于塑料块的重力，根据阿基米德原理，浮力也等于排开水的重力，所以塑料块的重力等于排开水的重力，所以塑料块可以用排开的水来代替，替换后，左右液面相平，根据杠杆平衡的条件，容器会水平平衡。

7．          6     10

【解析】

（1）[1]正方体A刚好浸没时水的深度

正方体A刚好浸没时水对容器底的压强

（2）[2]由图乙可知，当时，力传感器的示数为，由细杆的质量不考虑可知，正方体A对力传感器的压力等于自身的重力，即正方体A的重力

[3]由图乙可知，当时，力传感器的示数大小F开始减小，则物体A的下表面恰好与水面接触，当容器内水的深度时，正方体A刚好浸没，则正方体A的边长

因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等，所以，此时正方体A排开水的体积

正方体A受到的浮力

8．          不变    

【解析】

（1）[1][2]潜水器在水面下100m时受到海水的压强

潜水器从水面下100m到150m过程中排开液体的体积等于潜水器的体积和海水的密度均没有发生变化，根据可知，潜水器受到的浮力不变。

（2）[3]潜水器受到的最大浮力

潜水器受到的最大浮力。

9．     5×105     增大     不变

【解析】

[1]潜水器完全潜入水中时所受的浮力

F浮＝ρ海水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×50m3＝5×105N

[2][3]当载人潜水器继续下潜时，潜水器在水下的深度增大，但潜水器排开海水的体积和海水的密度不变，根据p＝ρ海水gh可知潜水器受到海水的压强增大；由F浮＝ρ海水gV排可知，潜水器受到的浮力不变。

10．     6.7×108     变小     上浮一些

【解析】

[1]根据阿基米德原理可知，航母满载时受到的浮力

F浮＝G排＝m排g＝6.7×107kg×10N/kg＝6.7×108N

[2][3]当舰载机离开航母执行任务后，航母的总重力变小，仍然处于漂浮状态，浮力等于重力，则浮力会变小，液体的密度不变，根据F浮＝ρ液gV排知，排开液体的体积会减小，即舰身会上浮一些。

11．          液体密度    

【解析】

（1）[1]由a、c两次实验中测力计示数可知，物体浸没在水中所受的浮力为

（2）[2]由图a、d、e所示实验可知，物体排开液体的体积相同而液体密度不同，该实验可以探究浮力大小与液体密度的关系。

（3）[3]实验步骤c中，物体受到的浮力为

实验步骤e中，物体受到的浮力为

因物体均浸没，所以

根据阿基米德原理可知

所以该液体的密度为

12．     B     弹簧测力计     详见解析     和     详见解析

【解析】

解：（1）[1]浮力大小跟物体排开液体的体积和液体的密度有关，探究浮力大小跟物体形状的关系，要控制物体的排开液体的体积和液体的密度不变，只改变物体的形状，故选择容易发生形变的橡皮泥，故B符合题意，ACD不符合题意。

故选B。

[2] 根据称重法测浮力

实验要用弹簧测力计测量橡皮泥的重力和橡皮泥浸没在水中受到的拉力，故还需要弹簧测力计。

（2）[3]根据称重法测浮力，先测出橡皮泥的重力，再得出两种情况下橡皮泥浸没在水中时弹簧测力计示数的大小。

实验步骤及要测量的物理量：①用弹簧测力计测量橡皮泥的重力G；②橡皮泥浸没在水中，读出弹簧测力计示数；③改变橡皮泥的形状，橡皮泥再浸没在水中，读出弹簧测力计示数。

（3）[4]分析橡皮泥在不同形状时浸没在液体中受到的浮力

F浮1=

F浮2=

[5]若

则浮力大小跟物体形状无关；若

则浮力大小跟物体的形状有关。

13．     左               见解析          偏小

【解析】

（1）[1]把天平放在水平桌面上，将游码调到标尺左端的零刻线处，此时指针偏向右侧，说明天平的左侧上翘，平衡螺母应向左移动。

（2）[2]在天平读数时，被测物体的质量=砝码的质量+游码的示数，由图可知，砝码的质量为25g，游码的示数为4g，则物体的质量为29g。

（3）[3]由图丙可知量筒的分度值为2mL，未放入物体时，水的体积为50mL，放入物体后，量筒的示数为58mL，所以石头的体积为

通过物体密度计算公式可知

（4）[4]由图可知，石头除受到重力之外，因为石头浸没在水中，所以受到竖直向上的浮力。又因为细绳没有处于绷紧状态，所以绳子上没有拉力，因为石头的密度大于水，其重力大于浮力，所以此时石头还受到支持力的作用。石头的重力

由于物体浸没，所以石头排开液体的体积等于其自身体积，即

所以物体受到的浮力

则支持力

F支

此时物体受力分析图如图所示：

（5）[5][6]由实验步骤知，用天平测出石头的质量m，石头体积等于倒入烧杯中水的体积，即石头体积

所以石头的密度

取出石头时，石头上会沾有水，因此倒入水的体积大于石头的体积，体积测量偏大，由可知，测量结果偏小。

14．          0.5     变小     不变

【解析】

解：（1）木球受到竖直向下的重力，竖直向下的拉力以及竖直向上的浮力，处于平衡状态，如图

（2）木球的质量为

木球的重力为

；

因为木球浸没，排开水的体积

，

木球受到的浮力为

木块受到竖直向下的重力和绳子的拉力以及竖直向上的浮力而处于平衡状态，由力的平衡条件可得

则细线对木块的拉力

；

（3）因为剪断细线前，木球的浮力大于重力，所以剪断细线后，木球上浮，直至漂浮，木球排开水的体积减小，液面降低，根据知，水对容器底部的压强减小；剪断细线前后，容器、水、木块的质量都不变，三者的重力不变，容器对桌面的压力等于三者的重力之和，因此容器对桌面的压力不变。

答：（2）绳子的拉力F拉为0.5N；

（3）剪断细线且待木球静止后，忽略水的汽化带来的影响，水对容器底部的压强变小，容器对桌面的压力不变。

15．（1）；（2）2000W；（3）

【解析】

解：（1）从图乙可知石块的重力

石块全部浸没水中时所受的拉力，石块在水中受到的最大浮力

（2）石块在露出水面之前，根据

可知拉力F的功率

（3）石块全部浸没时排开水的体积

正方体石块的边长

石块上表面恰好接触水面时，下表面所处水的深度

下表面受到水的压强

答：（1）石块在水中受到的最大浮力为；

（2）石块在露出水面之前，拉力F的功率为2000W；

（3）石块上表面恰好接触水面时，下表面受到水的压强为。