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备战2021中考物理章节专题训练——专题十:浮力
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备战2021中考物理章节专题训练——专题十:浮力
【专题一:浮力】
【例1】如图所示,把一只乒乓球放在瓶内(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,但乒乓球并不上浮.对乒乓球球受力分析正确的是
A. 重力、浮力、压力 B. 浮力、压力、支持力
C. 重力、支持力、浮力 D. 重力、压力、支持力
【针对训练】
1.将木块投入盛水容器中,静止时木块有一部分体积会露出在空气中,则木块所受浮力的施力物体( )
A. 空气 B. 水 C. 木块 D. 盛水容器
2.如图所示,小球在水中上浮.请画出小球所受浮力和重力的示意图.
【专题二:探究影响浮力大小的因素】
【例2】小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题(g取10N/kg)
(1)比较图______ ,说明浸在液体里的物体会受到浮力的作用;比较图B与图C可得到的结论是______
(2)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与______ 的关系;这种研究方法叫做______ .
(3)根据A与C两图所标的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为______ N;还可以测得物体的密度为______ kg/m3
(4)根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为______ N,盐水的密度为______ g/cm3.
【针对训练】
1.在研究浮力的大小时,小明将浮于水面的盆子向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多(如图).针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题.你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是
A. 物体所受浮力大小与哪些因素有关
B. 物体所受浮力大小与排开水的多少有什么关系
C. 物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系
D. 物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积多少有什么关系
2.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:①可能跟物体浸没的深度有关;②可能跟物体的重力有关;③可能跟物体的体积有关;④可能跟物体浸在液体中的体积有关;⑤可能跟液体的密度有关;⑥可能跟物体的形状有关.
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验:他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:
(1)如图所示铁块从位置1→2→3的过程中,弹簧测力计的示数____,说明铁块受到的浮力_____;从位置3→4的过程中,弹簧测力计的示数_____;说明铁块受到的浮力_____.(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)通过上述实验可以检验猜想____是正确的(填序号).
(3)如果要检验②,请说出你的一个实验方案________________________________________
(4)此实验探究主要运用的科学方法是:________________.
【专题三:阿基米德原理】
【例3】下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空.
(1)实验中的所用圆柱体的重力为 ________N.
(2)在情景图B中存在的错误是________.
(3)纠正错误后,继续实验,在情景C中,圆柱受到的浮力F浮=________N.
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排=________N.
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力________物体排开水所受到的重力.
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强 ________ (选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”).
【针对训练】
1.将一边长是10cm的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大烧杯内.待木块静止时,从杯中溢出600g水,如图所示.求:(计算时取g=10N/kg)
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强.
2.如图1所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.2N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮-h的图象(如图2所示),g取10N/kg.求:
(1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数;
(3)圆柱体的密度.
【专题四:物体的浮沉条件】
【例4】一物块的质量为90g,体积为100cm3,现将它浸没在水中,物体所受的浮力为_____N,松手后,物体将会_____(上浮/下沉/悬浮),最终静止时物体排开水的质量为_____g.(g=10N/kg,ρ水=1.0g/cm3)
【针对训练】
1.如图,将同一密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中,它竖直立在液体中,如果密度计受到的浮力分别为F甲、F乙,液体的密度分别为ρ甲、ρ乙.则( )
A. F甲<F乙,ρ甲<ρ乙 B. F甲=F乙,ρ甲>ρ乙
C. F甲=F乙,ρ甲<ρ乙 D. F甲<F乙,ρ甲>ρ乙
2.如图所示,a、b、c是三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;放入水中后,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底.则下列判断中正确的是
A. 它们的体积关系是:Va<Vb=Vc
B. 它们的重力关系是:Ga=Gb>Gc
C. 它们的密度关系是:ρa>ρb>ρc
D. 它们所受的浮力关系是:Fa=Fb=Fc
3.如图甲所示,水平桌面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形容器,容器中装有一定量的水,现将一个体积为5.0×10﹣5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3.求:
(1)物块受到的浮力;
(2)物块的质量;
(3)如图乙所示,用力F缓慢向下压物块,使其恰好完全浸没在水中(水未溢出).此时水对容器底的压强比物块被下压前增加了多少?
【达标测练】
1.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
2.如图所示,体积相等、形状不同的铅球、铁块和铝块浸没在水中同一深度处,则( )
A.铅球受到的浮力大
B.铁块受到的浮力大
C.铝块受到的浮力大
D.三者受到的浮力一样大
3.某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则( )
A.F浮= F3-F1 B.F浮= F4-F1
C.F浮=F3-F2 D.F浮= F2-F4
4.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,如图所示,图中的图像能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
5.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是( )
A.先下沉然后上浮 B.浮力变小,一直下沉
C.先上浮然后下沉 D. 浮力变大,一直上浮
6.海权握,国则兴,建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程,下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.上浮过程中所受浮力逐渐变大
B.悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C.漂浮时排开的海水所受的重力最小
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
7.小晴在清洗苹果和梨子时,发现苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底,对此,她作出了如下推断,其中正确的是( )
A.梨子所受的浮力比重力大
B.梨子所受的浮力比重力小
C.苹果所受的浮力小于重力
D.苹果所受的浮力大于重力
8.一物体挂在弹簧测力计下,示数为8 N;当它浸入水中时,示数为3 N。此时物体所受的浮力为( )
A.3 N B.5 N C.8 N D.11 N
9.如图所示,将一个鸡蛋放入水中,鸡蛋下沉,则鸡蛋的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)水的密度。在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中,鸡蛋受到的压强__________,所受浮力的大小__________。(填“变大”“变小”或“不变”)
10.世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361 m、宽66 m,排水量达22.5万吨,满载时吃水深度达30 m,可以搭载6 320名游客,则满载时船底受到的海水压强约为________Pa,船受到的浮力约为______N。当客人下船后,船受到的浮力__________(填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ海水取1 000 kg/m3,g取10 N/kg)
11. 如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计________(填“悬浮”“漂浮”或“下沉”)在被测液体中。将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断ρ1________ ρ2。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1________m2。(后两空填“<”“=”或“>”)
12.大家都知道“曹冲称象”的方法,如图所示。我们来分享小曹冲所运用的智慧:用物理知识解释“称象”的原理,前后两次水面正对记号说明:前后两次排开水的体积______________。要推出“象重等于石头重”的结论,必须附上的关键推理依据是:物体漂浮时,__________________。这里所用到的方法是__________(填“代换法”或“推理法”)
13.同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师所做的演示实验(如图甲所示)。课后复习时,物理兴趣小组的同学们,经过反复地思考、讨论,提出了对该实验的改进意见,并动手制作出了如图乙所示的实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入红色的水,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。
(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数________;弹簧测力计B的示数________(前两空填“增大”“减小”或“不变”)。比较弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化量FB′,它们的大小关系是FA′________(填“>”“<”或“=”)FB′。
(2)通过分析,你认为应提醒兴趣小组的同学在操作时要注意什么问题?(请写出两条)
①________________________________________;
②________________________________________。
(3)对比甲、乙两图的两组实验,改进后的实验与原实验比较有哪些优点?(请写出两条)
①______________________________________________________________;
②_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
14.儿童乐园有一个孩子们热衷的“水上行走球”游乐项目。游戏者被关进了一个直径2.5 m的大塑料球中,充气后封闭起来,然后连人带球被推进水中,游戏者在球中玩耍时,球始终浮在水面,如图所示。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,塑料球和球内气体的质量共计为15 kg,若某次游戏中游戏者的质量为55 kg,求:
(1)塑料球在水中所受的浮力是多少?
(2)塑料球排开水的体积为多少立方米?
(3)水面下10 cm深处水对塑料球的压强为多少帕?
15.一带阀门的圆柱形容器,底面积是200 cm2,装有12 cm深的水,正方体M棱长为10 cm,重20 N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,如图所示,g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3。求:
(1)正方体M的密度;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强;
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2 cm时,细绳刚好被拉断,则细绳能承受的最大拉力是多少?
备战2021中考物理章节专题训练——专题十:浮力参考答案
【专题一:浮力】
【例1】如图所示,把一只乒乓球放在瓶内(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,但乒乓球并不上浮.对乒乓球球受力分析正确的是
A. 重力、浮力、压力 B. 浮力、压力、支持力
C. 重力、支持力、浮力 D. 重力、压力、支持力
【答案】D
【解析】
图中的小球因下部没有受到水的压力故该乒乓球不受到浮力的作用,所以ABC均不符合题意,乒乓球受到重力作用,水对乒乓球的压力作用和瓶子对乒乓球的支持力作用,答案选D.
【针对训练】
1.将木块投入盛水容器中,静止时木块有一部分体积会露出在空气中,则木块所受浮力的施力物体( )
A. 空气 B. 水 C. 木块 D. 盛水容器
【答案】B
【解析】
浸在液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力,木块漂浮于水面上,所以木块受到的浮力的施力物体是水,故选B.
2.如图所示,小球在水中上浮.请画出小球所受浮力和重力的示意图.
【答案】
【解析】
小球受到的重力竖直向下,而浮力竖直向上,小球在水中上浮,则浮力应大于重力,如图所示.
【专题二:探究影响浮力大小的因素】
【例2】小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题(g取10N/kg)
(1)比较图______ ,说明浸在液体里的物体会受到浮力的作用;比较图B与图C可得到的结论是______
(2)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与______ 的关系;这种研究方法叫做______ .
(3)根据A与C两图所标的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为______ N;还可以测得物体的密度为______ kg/m3
(4)根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为______ N,盐水的密度为______ g/cm3.
【答案】 (1). AB (2). 在液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体所受到的浮力越大 (3). 液体密度 (4). 控制变量法 (5). 2 (6). 4×103 (7). 2.4 (8). 1.2
【解析】
(1)由图A可知,物体的重力是8N,在图B中,物体浸入水中时弹簧测力计的示数变为7N,示数减小了就说明物体受到了竖直向上的浮力;B、C两图中物体浸入的是同种液体,液体的密度是一定的,C图中物体排开水的体积比较大;根据F浮=G-F示可知,C图中物体受到的浮力等于8N-6N=2N,B图中物体受到的浮力等于8N-7N=1N;由此得出:在液体的密度一定时,物体排开液体的体积变大时,物体受到的浮力就会变大;
(2)图C与图E,物体都是浸没,物体排开液体的体积是一定的,但液体密度不同,是探究浮力的大小和液体密度的关系,盐水密度比水的密度大,物体浸在盐水的浮力(8N-5.6N=2.4N)大于水中的浮力(8N-6N=2N),所以得出结论:在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力就越大;
探究浮力大小和液体密度的关系时,保证了物体排开液体体积一定,这种探究方法就叫控制变量法;
(3)由A、C两图,根据F浮=G-F示=8N-6N=2N;
由阿基米德原理,F浮=ρ液gV排,完全浸没的物体体积等于排开液体的体积,;
物体的质量:,
物体的密度:;
(4)由A、E两图,根据F浮′=G-F示′=8N-5.6N=2.4N,
由阿基米德原理,F浮′=ρ液gV排,
盐水的密度:.
故答案为(1)AB;在液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体所受到的浮力越大;(2)液体密度;控制变量法;(3)2;4×103;(4)2.4;1.2.
【针对训练】
1.在研究浮力的大小时,小明将浮于水面的盆子向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多(如图).针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题.你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是
A. 物体所受浮力大小与哪些因素有关
B. 物体所受浮力大小与排开水的多少有什么关系
C. 物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系
D. 物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积多少有什么关系
【答案】C
【解析】
A. 物体所受浮力大小与哪些因素有关,此问题宽泛,即自变量不清晰,不容易探究;
B. 物体所受浮力大小与排开水的多少有什么关系,自变量没有表达清楚,即排开水的多少不准确;
C. 物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系,自变量清晰,容易进行探究;
D. 物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积多少有什么关系,此问题从阿基米德考虑,自变量不准确,即浸入水中的体积,应表达为排开水的体积,故D不够科学.
故选C.
2.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:①可能跟物体浸没的深度有关;②可能跟物体的重力有关;③可能跟物体的体积有关;④可能跟物体浸在液体中的体积有关;⑤可能跟液体的密度有关;⑥可能跟物体的形状有关.
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验:他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:
(1)如图所示铁块从位置1→2→3的过程中,弹簧测力计的示数____,说明铁块受到的浮力_____;从位置3→4的过程中,弹簧测力计的示数_____;说明铁块受到的浮力_____.(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)通过上述实验可以检验猜想____是正确的(填序号).
(3)如果要检验②,请说出你的一个实验方案________________________________________
(4)此实验探究主要运用的科学方法是:________________.
【答案】 (1)变小 (2)变大 (3)不变 (4)不变 (5)④ (6)①用弹簧测力计分别测出体积相同铁块和铝块的重力为G1、G2;②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块全部浸没到水中,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2;③实验结束后,认真分析数据,如果G1﹣F1=G2﹣F2,则可证明浮力与物体的重力无关; (7)控制变量法.
【解析】
解:读图可知,铁块从位置的过程中,排开液体的体积逐渐增大,而弹簧测力计的示数逐渐变小,根据可知,铁块受到的浮力变大.
从位置的过程中,铁块都是完全浸没,排开的液体体积不再变化,只改变其深度,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变.
通过的过程可知,物体没有完全浸入同种液体时,浸入的深度越大,排开液体的体积越大时,物体受到的浮力越大,故可验证上述猜想④是正确的.
①用弹簧测力计分别测出体积相同的铁块和铝块的重力为、;
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块浸没到水中,读出弹簧测力计的示数分别为、;
③实验结束后,认真分析数据,如果,则可证明猜想②.
本实验中浮力的大小猜想受多个因素的影响,所以实验时让一个变量变化,控制其它变量相同,即该实验探究主要运用的科学探究方法是控制变量法.
【专题三:阿基米德原理】
【例3】下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空.
(1)实验中的所用圆柱体的重力为 ________N.
(2)在情景图B中存在的错误是________.
(3)纠正错误后,继续实验,在情景C中,圆柱受到的浮力F浮=________N.
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排=________N.
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力________物体排开水所受到的重力.
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强 ________ (选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”).
【答案】 (1)4 (2)溢水杯未注满水 (3)1 (4)1 (5)等于 (6)保持不变
【解析】
(1)由图B可知,实验中的所用圆柱体的重力为4N;(2)圆柱体放入水中前,溢水杯中的水应该满的,否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积,所以,在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水,应改为在溢水杯中装满水;(3)由图C可知,圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数F=3N,则圆柱受到的浮力:F浮=G−F=4N−3N=1N;(4)由图D可知,小桶和水的总重力G总=1.9N;由图A可知,空小桶的重力G桶=0.9N,则圆柱体排开水所受的重力:G排=G总−G桶=1.9N−0.9N=1N;(5)由(3)(4)可知,浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力.(6)纠正错误后,即溢水杯中的水应该满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强保持不变.
【针对训练】
1.将一边长是10cm的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大烧杯内.待木块静止时,从杯中溢出600g水,如图所示.求:(计算时取g=10N/kg)
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强.
【答案】(1)6N; (2)0.6×103kg/m3;(3)600Pa.
【解析】
(1)木块受到的浮力:F浮=G排=m排 g=0.6kg×10N/kg=6N ;
(2)木块的体积:V木 =(0.1m)3=1×10−3m3 ,∵木块漂浮,∴G木=F浮 =6N ,∵G木=m木 g=ρ木 v 木 g,∴木块的密度:ρ 木 ===0.6×103kg/m3
(3)木块漂浮,木块下表面受到水的压力F=F浮=6N,
下表面受到水的压强p===600Pa.
2.如图1所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.2N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮-h的图象(如图2所示),g取10N/kg.求:
(1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数;
(3)圆柱体的密度.
【答案】;;.
【解析】
(1)圆柱体的质量m==0.32kg,(2)由图2可知圆柱体浸入水中的深度h=10cm处时的浮力F浮=0.6N,则静止时弹簧测力计的示数F拉=G−F浮=3.2N−0.6N=2.6N;(3)由图2可知,圆柱体全浸入时圆柱体受到的浮力:F′浮=1.2N,由F浮=ρ水gV排=ρ水gV,可得圆柱体的体积:V= =1.2×10−4m3,ρ物=2.67×103kg/m3.
【专题四:物体的浮沉条件】
【例4】一物块的质量为90g,体积为100cm3,现将它浸没在水中,物体所受的浮力为_____N,松手后,物体将会_____(上浮/下沉/悬浮),最终静止时物体排开水的质量为_____g.(g=10N/kg,ρ水=1.0g/cm3)
【答案】 (1)1 (2)上浮 (3)90
【解析】
物块的密度为:,密度小于水,所以静止时将漂浮在水面上,浮力等于物体的重,;
因为排开水的重等于物体的重,所以排开水的质量等于物体的质量,即:
m排′=.
【针对训练】
1.如图,将同一密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中,它竖直立在液体中,如果密度计受到的浮力分别为F甲、F乙,液体的密度分别为ρ甲、ρ乙.则( )
A. F甲<F乙,ρ甲<ρ乙 B. F甲=F乙,ρ甲>ρ乙
C. F甲=F乙,ρ甲<ρ乙 D. F甲<F乙,ρ甲>ρ乙
【答案】C
【解析】
根据题意知道,同一支密度计分别放在甲、乙两种液中,它均竖直立在液体中,即密度计总处于漂浮状态,由漂浮条件知道,密度计在这两种液体中受到的浮力等于密度计的重力,所以F甲=F乙;由于密度计受到的浮力相等,且由图知道密度计在甲液体中排开的液体的体积大,所以,由F浮=ρ液gV排 可得ρ甲<ρ乙,故选C.
2.如图所示,a、b、c是三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;放入水中后,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底.则下列判断中正确的是
A. 它们的体积关系是:Va<Vb=Vc
B. 它们的重力关系是:Ga=Gb>Gc
C. 它们的密度关系是:ρa>ρb>ρc
D. 它们所受的浮力关系是:Fa=Fb=Fc
【答案】C
【解析】
(1)由图可知,a漂浮,b悬浮,则V排a<Va,V排b=Vb,
因为当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,所以Fa=Ga,Fb=Gb;
因为a与b质量相等,则物体的重力相等,所以浮力Fa=Fb;
因为F浮=ρgV排,所以V排a=V排b,
所以Va>Vb,
由题干可知:Vb=Vc,所以Va>Vb=Vc,故A错误;
(2)因为b悬浮,c沉入底部,
所以Fb=Gb,Fc<Gc;
因为b与c体积相同,
所以根据F浮=ρgV排可知:Fb=Fc,所以Gb<Gc;则Ga=Gb<Gc,故B错误;
(3)因为当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,
所以根据a漂浮、b悬浮、c沉入底部可知:ρa<ρb<ρc,故C错误;
(4)由上分析可知:浮力Fa=Fb=Fc,故D正确.
故选D.
3.如图甲所示,水平桌面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形容器,容器中装有一定量的水,现将一个体积为5.0×10﹣5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3.求:
(1)物块受到的浮力;
(2)物块的质量;
(3)如图乙所示,用力F缓慢向下压物块,使其恰好完全浸没在水中(水未溢出).此时水对容器底的压强比物块被下压前增加了多少?
【答案】(1)0.4N;(2)0.04kg;(3)20pa.
【解析】
(1)已知V排=4.0×10-5 m3,则F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-5m3 =0.4N;(2)由于物块漂浮在水面上,则物块的重力G=F浮=0.4N,则质量m=G/g=0.4N/10N/kg=0.04kg;(3)物块使其恰好完全浸没在水中,排开水的体积变化:△V=V物-V排=5×10-5 m3-4×10-5m3 =1×10-5 m3,则水的深度变化为:△h=△V/S=1×10−5m3/5.0×10−3m2=0.002m,所以水对容器底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.002m=20Pa.
【达标测练】
1.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
【答案】C
2.如图所示,体积相等、形状不同的铅球、铁块和铝块浸没在水中同一深度处,则( )
A.铅球受到的浮力大
B.铁块受到的浮力大
C.铝块受到的浮力大
D.三者受到的浮力一样大
【答案】D
3.某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则( )
A.F浮= F3-F1 B.F浮= F4-F1
C.F浮=F3-F2 D.F浮= F2-F4
【答案】B
4.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,如图所示,图中的图像能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
【答案】C
5.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是( )
A.先下沉然后上浮 B.浮力变小,一直下沉
C.先上浮然后下沉 D. 浮力变大,一直上浮
【答案】C
6.海权握,国则兴,建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程,下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.上浮过程中所受浮力逐渐变大
B.悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C.漂浮时排开的海水所受的重力最小
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
【答案】C
7.小晴在清洗苹果和梨子时,发现苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底,对此,她作出了如下推断,其中正确的是( )
A.梨子所受的浮力比重力大
B.梨子所受的浮力比重力小
C.苹果所受的浮力小于重力
D.苹果所受的浮力大于重力
【答案】B
8.一物体挂在弹簧测力计下,示数为8 N;当它浸入水中时,示数为3 N。此时物体所受的浮力为( )
A.3 N B.5 N C.8 N D.11 N
【答案】B
9.如图所示,将一个鸡蛋放入水中,鸡蛋下沉,则鸡蛋的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)水的密度。在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中,鸡蛋受到的压强__________,所受浮力的大小__________。(填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】大于;变大;不变
10.世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361 m、宽66 m,排水量达22.5万吨,满载时吃水深度达30 m,可以搭载6 320名游客,则满载时船底受到的海水压强约为________Pa,船受到的浮力约为______N。当客人下船后,船受到的浮力__________(填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ海水取1 000 kg/m3,g取10 N/kg)
【答案】3×105;2.25×109;变小
11. 如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计________(填“悬浮”“漂浮”或“下沉”)在被测液体中。将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断ρ1________ ρ2。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1________m2。(后两空填“<”“=”或“>”)
【答案】漂浮;<;=
12.大家都知道“曹冲称象”的方法,如图所示。我们来分享小曹冲所运用的智慧:用物理知识解释“称象”的原理,前后两次水面正对记号说明:前后两次排开水的体积______________。要推出“象重等于石头重”的结论,必须附上的关键推理依据是:物体漂浮时,__________________。这里所用到的方法是__________(填“代换法”或“推理法”)
【答案】相同;浮力等于重力;代换法
13.同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师所做的演示实验(如图甲所示)。课后复习时,物理兴趣小组的同学们,经过反复地思考、讨论,提出了对该实验的改进意见,并动手制作出了如图乙所示的实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入红色的水,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。
(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数________;弹簧测力计B的示数________(前两空填“增大”“减小”或“不变”)。比较弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化量FB′,它们的大小关系是FA′________(填“>”“<”或“=”)FB′。
(2)通过分析,你认为应提醒兴趣小组的同学在操作时要注意什么问题?(请写出两条)
①________________________________________;
②________________________________________。
(3)对比甲、乙两图的两组实验,改进后的实验与原实验比较有哪些优点?(请写出两条)
①______________________________________________________________;
②_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
【答案】(1)减小;增大;=
(2)①弹簧测力计使用前要调零 ②待弹簧测力计示数稳定后再读数
(3)①溢水杯中加红色水,增加可见度 ②能同时显示出物体所受的浮力大小和物体排开液体的重力大小
14.儿童乐园有一个孩子们热衷的“水上行走球”游乐项目。游戏者被关进了一个直径2.5 m的大塑料球中,充气后封闭起来,然后连人带球被推进水中,游戏者在球中玩耍时,球始终浮在水面,如图所示。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,塑料球和球内气体的质量共计为15 kg,若某次游戏中游戏者的质量为55 kg,求:
(1)塑料球在水中所受的浮力是多少?
(2)塑料球排开水的体积为多少立方米?
(3)水面下10 cm深处水对塑料球的压强为多少帕?
【答案】解:(1)浮力F浮=G总=(m球+m人)g=(15 kg+55 kg)×10 N/kg=700 N。
(2)排开水的体积V排=F浮/(ρ水g)=700 N/(1.0×103 kg/m3×10 N/kg)=7×10-2 m3。
(3)压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1×103 Pa。
15.一带阀门的圆柱形容器,底面积是200 cm2,装有12 cm深的水,正方体M棱长为10 cm,重20 N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,如图所示,g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3。求:
(1)正方体M的密度;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强;
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2 cm时,细绳刚好被拉断,则细绳能承受的最大拉力是多少?
【答案】解:(1)正方体M的质量mM===2 kg。
正方体M的体积为VM=L3=(10 cm)3=1 000 cm3=1×10-3 m3。
正方体M的密度ρM===2×103 kg/m3。
(2)正方体M有的体积露出水面时,
V排1=VM=×1×10-3 m3=8×10-4 m3,
受到的浮力F浮1=ρ水gV排1=1.0×103 kg/m3×10 N/ kg×8×10-4 m3=8 N。
正方体M放入水中后水深为h′==0.12 m+=0.16 m。
此时水对容器底部的压强p=ρ水gh′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.16 m=1.6×103Pa。
(3)原来M浸入水中深度为h1=(1-)L=×10 cm=8 cm,
水面下降2 cm时正方体M浸入水中深度为h2=h1-2 cm=8 cm-2 cm=6 cm,
则V排2=h2L2=6 cm×(10 cm)2=600 cm3=6×10-4m3,
F浮2=ρ水gV排2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-4m3=6 N,
细绳能承受的最大拉力Fmax=G-F浮2=20 N-6 N=14 N。
【专题一:浮力】
【例1】如图所示,把一只乒乓球放在瓶内(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,但乒乓球并不上浮.对乒乓球球受力分析正确的是
A. 重力、浮力、压力 B. 浮力、压力、支持力
C. 重力、支持力、浮力 D. 重力、压力、支持力
【针对训练】
1.将木块投入盛水容器中,静止时木块有一部分体积会露出在空气中,则木块所受浮力的施力物体( )
A. 空气 B. 水 C. 木块 D. 盛水容器
2.如图所示,小球在水中上浮.请画出小球所受浮力和重力的示意图.
【专题二:探究影响浮力大小的因素】
【例2】小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题(g取10N/kg)
(1)比较图______ ,说明浸在液体里的物体会受到浮力的作用;比较图B与图C可得到的结论是______
(2)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与______ 的关系;这种研究方法叫做______ .
(3)根据A与C两图所标的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为______ N;还可以测得物体的密度为______ kg/m3
(4)根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为______ N,盐水的密度为______ g/cm3.
【针对训练】
1.在研究浮力的大小时,小明将浮于水面的盆子向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多(如图).针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题.你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是
A. 物体所受浮力大小与哪些因素有关
B. 物体所受浮力大小与排开水的多少有什么关系
C. 物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系
D. 物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积多少有什么关系
2.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:①可能跟物体浸没的深度有关;②可能跟物体的重力有关;③可能跟物体的体积有关;④可能跟物体浸在液体中的体积有关;⑤可能跟液体的密度有关;⑥可能跟物体的形状有关.
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验:他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:
(1)如图所示铁块从位置1→2→3的过程中,弹簧测力计的示数____,说明铁块受到的浮力_____;从位置3→4的过程中,弹簧测力计的示数_____;说明铁块受到的浮力_____.(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)通过上述实验可以检验猜想____是正确的(填序号).
(3)如果要检验②,请说出你的一个实验方案________________________________________
(4)此实验探究主要运用的科学方法是:________________.
【专题三:阿基米德原理】
【例3】下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空.
(1)实验中的所用圆柱体的重力为 ________N.
(2)在情景图B中存在的错误是________.
(3)纠正错误后,继续实验,在情景C中,圆柱受到的浮力F浮=________N.
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排=________N.
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力________物体排开水所受到的重力.
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强 ________ (选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”).
【针对训练】
1.将一边长是10cm的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大烧杯内.待木块静止时,从杯中溢出600g水,如图所示.求:(计算时取g=10N/kg)
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强.
2.如图1所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.2N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮-h的图象(如图2所示),g取10N/kg.求:
(1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数;
(3)圆柱体的密度.
【专题四:物体的浮沉条件】
【例4】一物块的质量为90g,体积为100cm3,现将它浸没在水中,物体所受的浮力为_____N,松手后,物体将会_____(上浮/下沉/悬浮),最终静止时物体排开水的质量为_____g.(g=10N/kg,ρ水=1.0g/cm3)
【针对训练】
1.如图,将同一密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中,它竖直立在液体中,如果密度计受到的浮力分别为F甲、F乙,液体的密度分别为ρ甲、ρ乙.则( )
A. F甲<F乙,ρ甲<ρ乙 B. F甲=F乙,ρ甲>ρ乙
C. F甲=F乙,ρ甲<ρ乙 D. F甲<F乙,ρ甲>ρ乙
2.如图所示,a、b、c是三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;放入水中后,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底.则下列判断中正确的是
A. 它们的体积关系是:Va<Vb=Vc
B. 它们的重力关系是:Ga=Gb>Gc
C. 它们的密度关系是:ρa>ρb>ρc
D. 它们所受的浮力关系是:Fa=Fb=Fc
3.如图甲所示,水平桌面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形容器,容器中装有一定量的水,现将一个体积为5.0×10﹣5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3.求:
(1)物块受到的浮力;
(2)物块的质量;
(3)如图乙所示,用力F缓慢向下压物块,使其恰好完全浸没在水中(水未溢出).此时水对容器底的压强比物块被下压前增加了多少?
【达标测练】
1.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
2.如图所示,体积相等、形状不同的铅球、铁块和铝块浸没在水中同一深度处,则( )
A.铅球受到的浮力大
B.铁块受到的浮力大
C.铝块受到的浮力大
D.三者受到的浮力一样大
3.某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则( )
A.F浮= F3-F1 B.F浮= F4-F1
C.F浮=F3-F2 D.F浮= F2-F4
4.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,如图所示,图中的图像能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
5.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是( )
A.先下沉然后上浮 B.浮力变小,一直下沉
C.先上浮然后下沉 D. 浮力变大,一直上浮
6.海权握,国则兴,建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程,下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.上浮过程中所受浮力逐渐变大
B.悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C.漂浮时排开的海水所受的重力最小
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
7.小晴在清洗苹果和梨子时,发现苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底,对此,她作出了如下推断,其中正确的是( )
A.梨子所受的浮力比重力大
B.梨子所受的浮力比重力小
C.苹果所受的浮力小于重力
D.苹果所受的浮力大于重力
8.一物体挂在弹簧测力计下,示数为8 N;当它浸入水中时,示数为3 N。此时物体所受的浮力为( )
A.3 N B.5 N C.8 N D.11 N
9.如图所示,将一个鸡蛋放入水中,鸡蛋下沉,则鸡蛋的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)水的密度。在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中,鸡蛋受到的压强__________,所受浮力的大小__________。(填“变大”“变小”或“不变”)
10.世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361 m、宽66 m,排水量达22.5万吨,满载时吃水深度达30 m,可以搭载6 320名游客,则满载时船底受到的海水压强约为________Pa,船受到的浮力约为______N。当客人下船后,船受到的浮力__________(填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ海水取1 000 kg/m3,g取10 N/kg)
11. 如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计________(填“悬浮”“漂浮”或“下沉”)在被测液体中。将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断ρ1________ ρ2。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1________m2。(后两空填“<”“=”或“>”)
12.大家都知道“曹冲称象”的方法,如图所示。我们来分享小曹冲所运用的智慧:用物理知识解释“称象”的原理,前后两次水面正对记号说明:前后两次排开水的体积______________。要推出“象重等于石头重”的结论,必须附上的关键推理依据是:物体漂浮时,__________________。这里所用到的方法是__________(填“代换法”或“推理法”)
13.同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师所做的演示实验(如图甲所示)。课后复习时,物理兴趣小组的同学们,经过反复地思考、讨论,提出了对该实验的改进意见,并动手制作出了如图乙所示的实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入红色的水,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。
(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数________;弹簧测力计B的示数________(前两空填“增大”“减小”或“不变”)。比较弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化量FB′,它们的大小关系是FA′________(填“>”“<”或“=”)FB′。
(2)通过分析,你认为应提醒兴趣小组的同学在操作时要注意什么问题?(请写出两条)
①________________________________________;
②________________________________________。
(3)对比甲、乙两图的两组实验,改进后的实验与原实验比较有哪些优点?(请写出两条)
①______________________________________________________________;
②_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
14.儿童乐园有一个孩子们热衷的“水上行走球”游乐项目。游戏者被关进了一个直径2.5 m的大塑料球中,充气后封闭起来,然后连人带球被推进水中,游戏者在球中玩耍时,球始终浮在水面,如图所示。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,塑料球和球内气体的质量共计为15 kg,若某次游戏中游戏者的质量为55 kg,求:
(1)塑料球在水中所受的浮力是多少?
(2)塑料球排开水的体积为多少立方米?
(3)水面下10 cm深处水对塑料球的压强为多少帕?
15.一带阀门的圆柱形容器,底面积是200 cm2,装有12 cm深的水,正方体M棱长为10 cm,重20 N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,如图所示,g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3。求:
(1)正方体M的密度;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强;
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2 cm时,细绳刚好被拉断,则细绳能承受的最大拉力是多少?
备战2021中考物理章节专题训练——专题十:浮力参考答案
【专题一:浮力】
【例1】如图所示,把一只乒乓球放在瓶内(瓶颈的截面直径略小于乒乓球的直径),从上面倒入水,观察到有水从乒乓球与瓶颈之间的缝隙中流出,但乒乓球并不上浮.对乒乓球球受力分析正确的是
A. 重力、浮力、压力 B. 浮力、压力、支持力
C. 重力、支持力、浮力 D. 重力、压力、支持力
【答案】D
【解析】
图中的小球因下部没有受到水的压力故该乒乓球不受到浮力的作用,所以ABC均不符合题意,乒乓球受到重力作用,水对乒乓球的压力作用和瓶子对乒乓球的支持力作用,答案选D.
【针对训练】
1.将木块投入盛水容器中,静止时木块有一部分体积会露出在空气中,则木块所受浮力的施力物体( )
A. 空气 B. 水 C. 木块 D. 盛水容器
【答案】B
【解析】
浸在液体中的物体都受到液体对它竖直向上的浮力,木块漂浮于水面上,所以木块受到的浮力的施力物体是水,故选B.
2.如图所示,小球在水中上浮.请画出小球所受浮力和重力的示意图.
【答案】
【解析】
小球受到的重力竖直向下,而浮力竖直向上,小球在水中上浮,则浮力应大于重力,如图所示.
【专题二:探究影响浮力大小的因素】
【例2】小明同学在探究影响浮力大小的因素时,做了如图所示的实验.请你根据小明的实验探究回答下列问题(g取10N/kg)
(1)比较图______ ,说明浸在液体里的物体会受到浮力的作用;比较图B与图C可得到的结论是______
(2)在C与E两图中,保持了排开液体的体积不变,研究浮力与______ 的关系;这种研究方法叫做______ .
(3)根据A与C两图所标的实验数据,可知物体浸没在水中所受的浮力为______ N;还可以测得物体的密度为______ kg/m3
(4)根据A与E两图所标的实验数据,可知物体浸没在盐水中所受的浮力为______ N,盐水的密度为______ g/cm3.
【答案】 (1). AB (2). 在液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体所受到的浮力越大 (3). 液体密度 (4). 控制变量法 (5). 2 (6). 4×103 (7). 2.4 (8). 1.2
【解析】
(1)由图A可知,物体的重力是8N,在图B中,物体浸入水中时弹簧测力计的示数变为7N,示数减小了就说明物体受到了竖直向上的浮力;B、C两图中物体浸入的是同种液体,液体的密度是一定的,C图中物体排开水的体积比较大;根据F浮=G-F示可知,C图中物体受到的浮力等于8N-6N=2N,B图中物体受到的浮力等于8N-7N=1N;由此得出:在液体的密度一定时,物体排开液体的体积变大时,物体受到的浮力就会变大;
(2)图C与图E,物体都是浸没,物体排开液体的体积是一定的,但液体密度不同,是探究浮力的大小和液体密度的关系,盐水密度比水的密度大,物体浸在盐水的浮力(8N-5.6N=2.4N)大于水中的浮力(8N-6N=2N),所以得出结论:在物体排开液体的体积一定时,液体的密度越大,物体受到的浮力就越大;
探究浮力大小和液体密度的关系时,保证了物体排开液体体积一定,这种探究方法就叫控制变量法;
(3)由A、C两图,根据F浮=G-F示=8N-6N=2N;
由阿基米德原理,F浮=ρ液gV排,完全浸没的物体体积等于排开液体的体积,;
物体的质量:,
物体的密度:;
(4)由A、E两图,根据F浮′=G-F示′=8N-5.6N=2.4N,
由阿基米德原理,F浮′=ρ液gV排,
盐水的密度:.
故答案为(1)AB;在液体密度一定时,排开液体的体积越大,物体所受到的浮力越大;(2)液体密度;控制变量法;(3)2;4×103;(4)2.4;1.2.
【针对训练】
1.在研究浮力的大小时,小明将浮于水面的盆子向下按,用力越大,盆子浸入水中的部分越多(如图).针对这一现象,同学们经过讨论形成了下面四个问题.你认为最有探究价值且易于探究的科学问题是
A. 物体所受浮力大小与哪些因素有关
B. 物体所受浮力大小与排开水的多少有什么关系
C. 物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系
D. 物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积多少有什么关系
【答案】C
【解析】
A. 物体所受浮力大小与哪些因素有关,此问题宽泛,即自变量不清晰,不容易探究;
B. 物体所受浮力大小与排开水的多少有什么关系,自变量没有表达清楚,即排开水的多少不准确;
C. 物体所受浮力大小与排开液体体积的多少有什么关系,自变量清晰,容易进行探究;
D. 物体所受浮力大小与物体浸入水中的体积多少有什么关系,此问题从阿基米德考虑,自变量不准确,即浸入水中的体积,应表达为排开水的体积,故D不够科学.
故选C.
2.在“探究浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:①可能跟物体浸没的深度有关;②可能跟物体的重力有关;③可能跟物体的体积有关;④可能跟物体浸在液体中的体积有关;⑤可能跟液体的密度有关;⑥可能跟物体的形状有关.
为了验证上述猜想,李明做了如图所示的实验:他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次把它缓缓地浸入水中不同位置,在这一实验中:
(1)如图所示铁块从位置1→2→3的过程中,弹簧测力计的示数____,说明铁块受到的浮力_____;从位置3→4的过程中,弹簧测力计的示数_____;说明铁块受到的浮力_____.(填“变大”、“变小”或“不变”)
(2)通过上述实验可以检验猜想____是正确的(填序号).
(3)如果要检验②,请说出你的一个实验方案________________________________________
(4)此实验探究主要运用的科学方法是:________________.
【答案】 (1)变小 (2)变大 (3)不变 (4)不变 (5)④ (6)①用弹簧测力计分别测出体积相同铁块和铝块的重力为G1、G2;②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块全部浸没到水中,读出弹簧测力计的示数分别为F1、F2;③实验结束后,认真分析数据,如果G1﹣F1=G2﹣F2,则可证明浮力与物体的重力无关; (7)控制变量法.
【解析】
解:读图可知,铁块从位置的过程中,排开液体的体积逐渐增大,而弹簧测力计的示数逐渐变小,根据可知,铁块受到的浮力变大.
从位置的过程中,铁块都是完全浸没,排开的液体体积不再变化,只改变其深度,弹簧测力计的示数不变,说明铁块受到的浮力不变.
通过的过程可知,物体没有完全浸入同种液体时,浸入的深度越大,排开液体的体积越大时,物体受到的浮力越大,故可验证上述猜想④是正确的.
①用弹簧测力计分别测出体积相同的铁块和铝块的重力为、;
②用弹簧测力计分别拉着铁块和铝块浸没到水中,读出弹簧测力计的示数分别为、;
③实验结束后,认真分析数据,如果,则可证明猜想②.
本实验中浮力的大小猜想受多个因素的影响,所以实验时让一个变量变化,控制其它变量相同,即该实验探究主要运用的科学探究方法是控制变量法.
【专题三:阿基米德原理】
【例3】下列A、B、C、D四幅图是“探究浮力的大小与排开水所受重力关系”的过程情景,请根据图示完成下面的填空.
(1)实验中的所用圆柱体的重力为 ________N.
(2)在情景图B中存在的错误是________.
(3)纠正错误后,继续实验,在情景C中,圆柱受到的浮力F浮=________N.
(4)圆柱体排开的水所受的重力G排=________N.
(5)实验结果表明:浸在水中的物体受到的浮力________物体排开水所受到的重力.
(6)纠正错误后,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中,水对溢水杯底的压强 ________ (选填“逐渐增大”、“逐渐减小”、“保持不变”).
【答案】 (1)4 (2)溢水杯未注满水 (3)1 (4)1 (5)等于 (6)保持不变
【解析】
(1)由图B可知,实验中的所用圆柱体的重力为4N;(2)圆柱体放入水中前,溢水杯中的水应该满的,否则溢出水的体积将小于物体排开水的体积,所以,在情景图B中存在的错误是溢水杯未注满水,应改为在溢水杯中装满水;(3)由图C可知,圆柱体浸没在水中时,弹簧测力计的示数F=3N,则圆柱受到的浮力:F浮=G−F=4N−3N=1N;(4)由图D可知,小桶和水的总重力G总=1.9N;由图A可知,空小桶的重力G桶=0.9N,则圆柱体排开水所受的重力:G排=G总−G桶=1.9N−0.9N=1N;(5)由(3)(4)可知,浸在水中的物体受到的浮力等于物体排开水所受到的重力.(6)纠正错误后,即溢水杯中的水应该满的,圆柱体从刚接触水面到全部浸没水中的过程,溢水杯中水的深度不变,由p=ρgh可知,水对溢水杯底的压强保持不变.
【针对训练】
1.将一边长是10cm的实心立方体木块轻轻地放入盛满水的大烧杯内.待木块静止时,从杯中溢出600g水,如图所示.求:(计算时取g=10N/kg)
(1)木块受到的浮力;
(2)木块的密度;
(3)木块下表面受到水的压强.
【答案】(1)6N; (2)0.6×103kg/m3;(3)600Pa.
【解析】
(1)木块受到的浮力:F浮=G排=m排 g=0.6kg×10N/kg=6N ;
(2)木块的体积:V木 =(0.1m)3=1×10−3m3 ,∵木块漂浮,∴G木=F浮 =6N ,∵G木=m木 g=ρ木 v 木 g,∴木块的密度:ρ 木 ===0.6×103kg/m3
(3)木块漂浮,木块下表面受到水的压力F=F浮=6N,
下表面受到水的压强p===600Pa.
2.如图1所示,小明用弹簧测力计吊着一重为3.2N的实心圆柱体,将它竖直逐渐浸入水中,记下圆柱体下表面浸入水中的深度h和对应的浮力F浮,并画出F浮-h的图象(如图2所示),g取10N/kg.求:
(1)圆柱体的质量;
(2)圆柱体浸入水中的深度h=10cm处,静止时弹簧测力计的示数;
(3)圆柱体的密度.
【答案】;;.
【解析】
(1)圆柱体的质量m==0.32kg,(2)由图2可知圆柱体浸入水中的深度h=10cm处时的浮力F浮=0.6N,则静止时弹簧测力计的示数F拉=G−F浮=3.2N−0.6N=2.6N;(3)由图2可知,圆柱体全浸入时圆柱体受到的浮力:F′浮=1.2N,由F浮=ρ水gV排=ρ水gV,可得圆柱体的体积:V= =1.2×10−4m3,ρ物=2.67×103kg/m3.
【专题四:物体的浮沉条件】
【例4】一物块的质量为90g,体积为100cm3,现将它浸没在水中,物体所受的浮力为_____N,松手后,物体将会_____(上浮/下沉/悬浮),最终静止时物体排开水的质量为_____g.(g=10N/kg,ρ水=1.0g/cm3)
【答案】 (1)1 (2)上浮 (3)90
【解析】
物块的密度为:,密度小于水,所以静止时将漂浮在水面上,浮力等于物体的重,;
因为排开水的重等于物体的重,所以排开水的质量等于物体的质量,即:
m排′=.
【针对训练】
1.如图,将同一密度计分别放入盛有甲、乙两种液体的烧杯中,它竖直立在液体中,如果密度计受到的浮力分别为F甲、F乙,液体的密度分别为ρ甲、ρ乙.则( )
A. F甲<F乙,ρ甲<ρ乙 B. F甲=F乙,ρ甲>ρ乙
C. F甲=F乙,ρ甲<ρ乙 D. F甲<F乙,ρ甲>ρ乙
【答案】C
【解析】
根据题意知道,同一支密度计分别放在甲、乙两种液中,它均竖直立在液体中,即密度计总处于漂浮状态,由漂浮条件知道,密度计在这两种液体中受到的浮力等于密度计的重力,所以F甲=F乙;由于密度计受到的浮力相等,且由图知道密度计在甲液体中排开的液体的体积大,所以,由F浮=ρ液gV排 可得ρ甲<ρ乙,故选C.
2.如图所示,a、b、c是三个实心小球,其中a与b质量相等,b与c体积相同;放入水中后,a球漂浮、b球悬浮、c球沉底.则下列判断中正确的是
A. 它们的体积关系是:Va<Vb=Vc
B. 它们的重力关系是:Ga=Gb>Gc
C. 它们的密度关系是:ρa>ρb>ρc
D. 它们所受的浮力关系是:Fa=Fb=Fc
【答案】C
【解析】
(1)由图可知,a漂浮,b悬浮,则V排a<Va,V排b=Vb,
因为当物体的重力等于受到的浮力时物体悬浮或漂浮,所以Fa=Ga,Fb=Gb;
因为a与b质量相等,则物体的重力相等,所以浮力Fa=Fb;
因为F浮=ρgV排,所以V排a=V排b,
所以Va>Vb,
由题干可知:Vb=Vc,所以Va>Vb=Vc,故A错误;
(2)因为b悬浮,c沉入底部,
所以Fb=Gb,Fc<Gc;
因为b与c体积相同,
所以根据F浮=ρgV排可知:Fb=Fc,所以Gb<Gc;则Ga=Gb<Gc,故B错误;
(3)因为当物体的密度大于液体的密度时物体下沉,当物体的密度等于液体的密度时物体悬浮,当物体的密度小于液体的密度时物体上浮或漂浮,
所以根据a漂浮、b悬浮、c沉入底部可知:ρa<ρb<ρc,故C错误;
(4)由上分析可知:浮力Fa=Fb=Fc,故D正确.
故选D.
3.如图甲所示,水平桌面上有一底面积为5.0×10﹣3m2的圆柱形容器,容器中装有一定量的水,现将一个体积为5.0×10﹣5m3的物块(不吸水)放入容器中,物块漂浮在水面上,浸入水中的体积为4.0×10﹣5m3.求:
(1)物块受到的浮力;
(2)物块的质量;
(3)如图乙所示,用力F缓慢向下压物块,使其恰好完全浸没在水中(水未溢出).此时水对容器底的压强比物块被下压前增加了多少?
【答案】(1)0.4N;(2)0.04kg;(3)20pa.
【解析】
(1)已知V排=4.0×10-5 m3,则F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×4×10-5m3 =0.4N;(2)由于物块漂浮在水面上,则物块的重力G=F浮=0.4N,则质量m=G/g=0.4N/10N/kg=0.04kg;(3)物块使其恰好完全浸没在水中,排开水的体积变化:△V=V物-V排=5×10-5 m3-4×10-5m3 =1×10-5 m3,则水的深度变化为:△h=△V/S=1×10−5m3/5.0×10−3m2=0.002m,所以水对容器底的压强:p=ρgh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.002m=20Pa.
【达标测练】
1.一个盛有盐水的容器中悬浮着一个鸡蛋,容器放在斜面上,如图所示。图上画出了几个力的方向,你认为鸡蛋所受浮力的方向应是( )
A.F1 B.F2
C.F3 D.F4
【答案】C
2.如图所示,体积相等、形状不同的铅球、铁块和铝块浸没在水中同一深度处,则( )
A.铅球受到的浮力大
B.铁块受到的浮力大
C.铝块受到的浮力大
D.三者受到的浮力一样大
【答案】D
3.某实验小组在探究“浮力大小跟排开液体所受重力的关系”时,做了如图所示的四次测量,弹簧测力计的示数分别为F1、F2、F3和F4,则( )
A.F浮= F3-F1 B.F浮= F4-F1
C.F浮=F3-F2 D.F浮= F2-F4
【答案】B
4.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,如图所示,图中的图像能粗略描述这个过程中浮力随时间变化关系的是( )
【答案】C
5.如图甲所示,烧杯里盛有6℃的水,小球在水中恰好悬浮。经研究发现,水的密度随温度的变化如图乙所示,现在烧杯四周放上大量的冰块,在烧杯内水的温度下降到0℃的过程中,假设小球的体积始终不变,关于小球的浮沉情况判断正确的是( )
A.先下沉然后上浮 B.浮力变小,一直下沉
C.先上浮然后下沉 D. 浮力变大,一直上浮
【答案】C
6.海权握,国则兴,建设一支强大的海军是实现中国梦的有力保障,潜水艇是海军的战略重器。如图所示是我国海军某舰队的“强国号”潜水艇在海中悬浮、上浮、漂浮的训练过程,下列对此潜水艇分析正确的是( )
A.上浮过程中所受浮力逐渐变大
B.悬浮和漂浮时所受的浮力相等
C.漂浮时排开的海水所受的重力最小
D.漂浮时潜水艇底部所受海水压强最大
【答案】C
7.小晴在清洗苹果和梨子时,发现苹果漂浮在水面,而梨子却沉到水底,对此,她作出了如下推断,其中正确的是( )
A.梨子所受的浮力比重力大
B.梨子所受的浮力比重力小
C.苹果所受的浮力小于重力
D.苹果所受的浮力大于重力
【答案】B
8.一物体挂在弹簧测力计下,示数为8 N;当它浸入水中时,示数为3 N。此时物体所受的浮力为( )
A.3 N B.5 N C.8 N D.11 N
【答案】B
9.如图所示,将一个鸡蛋放入水中,鸡蛋下沉,则鸡蛋的密度________(填“大于”“小于”或“等于”)水的密度。在鸡蛋完全浸没水中后的下沉过程中,鸡蛋受到的压强__________,所受浮力的大小__________。(填“变大”“变小”或“不变”)
【答案】大于;变大;不变
10.世界上最大的豪华渡轮之一“海洋魅力”号,长361 m、宽66 m,排水量达22.5万吨,满载时吃水深度达30 m,可以搭载6 320名游客,则满载时船底受到的海水压强约为________Pa,船受到的浮力约为______N。当客人下船后,船受到的浮力__________(填“变大”“不变”或“变小”)。(ρ海水取1 000 kg/m3,g取10 N/kg)
【答案】3×105;2.25×109;变小
11. 如图所示为一种自制简易密度计,它是在木棒的一端缠绕一些铜丝做成的,用它来测量液体密度时,该密度计________(填“悬浮”“漂浮”或“下沉”)在被测液体中。将其分别放入装有液体密度为ρ1和ρ2的两个烧杯中,可以判断ρ1________ ρ2。若该密度计两次测量中排开液体的质量分别为m1、m2,则m1________m2。(后两空填“<”“=”或“>”)
【答案】漂浮;<;=
12.大家都知道“曹冲称象”的方法,如图所示。我们来分享小曹冲所运用的智慧:用物理知识解释“称象”的原理,前后两次水面正对记号说明:前后两次排开水的体积______________。要推出“象重等于石头重”的结论,必须附上的关键推理依据是:物体漂浮时,__________________。这里所用到的方法是__________(填“代换法”或“推理法”)
【答案】相同;浮力等于重力;代换法
13.同学们在学习“阿基米德原理”这节课上,仔细观察了老师所做的演示实验(如图甲所示)。课后复习时,物理兴趣小组的同学们,经过反复地思考、讨论,提出了对该实验的改进意见,并动手制作出了如图乙所示的实验装置,其中A、B为两个规格相同的弹簧测力计,C为重物,D为薄塑料袋(质量不计),E是用废弃的大号饮料瓶、带孔橡皮塞以及弯曲玻璃管自制的溢水杯,杯中加入红色的水,F是升降平台(摇动手柄,可使平台高度缓慢上升、下降),G为铁架台。
(1)实验中,同学们逐渐调高平台F,使重物浸入水中的体积越来越大,观察到弹簧测力计A的示数________;弹簧测力计B的示数________(前两空填“增大”“减小”或“不变”)。比较弹簧测力计A的示数变化量FA′和弹簧测力计B的示数变化量FB′,它们的大小关系是FA′________(填“>”“<”或“=”)FB′。
(2)通过分析,你认为应提醒兴趣小组的同学在操作时要注意什么问题?(请写出两条)
①________________________________________;
②________________________________________。
(3)对比甲、乙两图的两组实验,改进后的实验与原实验比较有哪些优点?(请写出两条)
①______________________________________________________________;
②_______________________________________________________________
________________________________________________________________。
【答案】(1)减小;增大;=
(2)①弹簧测力计使用前要调零 ②待弹簧测力计示数稳定后再读数
(3)①溢水杯中加红色水,增加可见度 ②能同时显示出物体所受的浮力大小和物体排开液体的重力大小
14.儿童乐园有一个孩子们热衷的“水上行走球”游乐项目。游戏者被关进了一个直径2.5 m的大塑料球中,充气后封闭起来,然后连人带球被推进水中,游戏者在球中玩耍时,球始终浮在水面,如图所示。已知水的密度为1.0×103 kg/m3,塑料球和球内气体的质量共计为15 kg,若某次游戏中游戏者的质量为55 kg,求:
(1)塑料球在水中所受的浮力是多少?
(2)塑料球排开水的体积为多少立方米?
(3)水面下10 cm深处水对塑料球的压强为多少帕?
【答案】解:(1)浮力F浮=G总=(m球+m人)g=(15 kg+55 kg)×10 N/kg=700 N。
(2)排开水的体积V排=F浮/(ρ水g)=700 N/(1.0×103 kg/m3×10 N/kg)=7×10-2 m3。
(3)压强p=ρ水gh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.1 m=1×103 Pa。
15.一带阀门的圆柱形容器,底面积是200 cm2,装有12 cm深的水,正方体M棱长为10 cm,重20 N,用细绳悬挂放入水中,有的体积露出水面,如图所示,g取10 N/kg,水的密度为1.0×103 kg/m3。求:
(1)正方体M的密度;
(2)正方体M受到的浮力以及此时水对容器底部的压强;
(3)若从图示状态开始,通过阀门K缓慢放水,当容器中水面下降了2 cm时,细绳刚好被拉断,则细绳能承受的最大拉力是多少?
【答案】解:(1)正方体M的质量mM===2 kg。
正方体M的体积为VM=L3=(10 cm)3=1 000 cm3=1×10-3 m3。
正方体M的密度ρM===2×103 kg/m3。
(2)正方体M有的体积露出水面时,
V排1=VM=×1×10-3 m3=8×10-4 m3,
受到的浮力F浮1=ρ水gV排1=1.0×103 kg/m3×10 N/ kg×8×10-4 m3=8 N。
正方体M放入水中后水深为h′==0.12 m+=0.16 m。
此时水对容器底部的压强p=ρ水gh′=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.16 m=1.6×103Pa。
(3)原来M浸入水中深度为h1=(1-)L=×10 cm=8 cm,
水面下降2 cm时正方体M浸入水中深度为h2=h1-2 cm=8 cm-2 cm=6 cm,
则V排2=h2L2=6 cm×(10 cm)2=600 cm3=6×10-4m3,
F浮2=ρ水gV排2=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-4m3=6 N,
细绳能承受的最大拉力Fmax=G-F浮2=20 N-6 N=14 N。
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