第十章浮力

1、第十章浮力A組根底題組一、填空題1.(2019河南鄭州適應(yīng)性試卷)如下圖是潛水艇浮在水面上航行時的情景,它由江河航行至海洋的過程中吃水深度將,潛水艇在水面下下潛時所受壓強(qiáng)將,受到的浮力將。(選填“變大“變小或“不變) 2.(2019河南許昌二模)浮標(biāo)廣泛應(yīng)用于臺風(fēng)預(yù)測、海洋資源開發(fā)等領(lǐng)域。浮標(biāo)結(jié)構(gòu)如下圖,堅硬殼體外下方裝有可伸縮油囊。當(dāng)液壓式柱塞泵向下運動時,可將殼體內(nèi)的油注入油囊;當(dāng)液壓式柱塞泵向上運動時,可將油囊內(nèi)的油吸入殼體,從而實現(xiàn)浮標(biāo)的上下移動。那么當(dāng)液壓式柱塞泵向下運動時,浮標(biāo)向移動;當(dāng)液壓式柱塞泵向上運動時,浮標(biāo)向移動。 3.(2019江蘇泰州)把重10 N,

2、密度為0.9×103 kg/m3的實心物體投入水中。當(dāng)物體靜止時,物體處于(選填“漂浮“懸浮或“沉底)狀態(tài),物體所受浮力為N,排開水的體積是 m3。(g取10 N/kg) 4.(2019江蘇揚(yáng)州)為了驗證阿基米德原理,小明在一只塑料袋(塑料袋很輕很薄)中裝入大半袋水,用彈簧測力計測出盛有水的塑料袋所受重力的大小。再將塑料袋慢慢浸入水中,觀察到測力計的示數(shù)變,說明盛水的塑料袋排開越大,受到的浮力越大。繼續(xù)將塑料袋慢慢浸入水中,當(dāng)觀察到現(xiàn)象時,彈簧測力計的示數(shù)為零,由此驗證了阿基米德原理。小華準(zhǔn)備將塑料袋裝滿水做同樣的實驗,操作時發(fā)現(xiàn),塑料袋尚未完全浸入水中彈簧測力計的示數(shù)已為

3、零,這是原故。 二、選擇題5.(2019廣西桂林)小關(guān)與同學(xué)們?nèi)ビ斡[桂林兩江四湖,登上游船后,船會下沉一些,那么(C)A.船的重力將減小B.水對船的浮力將減小C.水對船的浮力將增大D.水對船的浮力將保持不變6.(2019山西)小亮同學(xué)利用氣球和圓柱形水杯做了一個小實驗。在氣球內(nèi)灌入一定量的水封口制成水球(如圖甲)。先將水球放入冷水中,水球漂浮(如圖乙)。把杯中冷水換成熱水,再次把水球放入熱水中,發(fā)現(xiàn)水球沉在杯底(如圖丙)。以下分析正確的選項是(B)A.水球在冷水中所受浮力小于熱水中所受浮力B.水球在冷水中排開的水的重力等于水球的重力C.冷水的密度小于熱水的密度D.在冷水和熱水的同一深

4、度處壓強(qiáng)相等7.(2019青海西寧)將木棒的一端纏繞一些銅絲,能使木棒豎直浮在液體中,這就制成了一個很有用的簡易密度計。將它分別放到盛有不同液體的杯中,靜止時的情景如下圖。對于這個簡易密度計所運用的知識,以下說法中正確的選項是(D)A.它在甲液體中所受的重力大于浮力B.可以用它直接測出液體密度值C.用它可以判斷出乙液體的密度小D.它在兩種不同液體中所受浮力相等8.(2019河南平頂山三模)(雙選)同種材料制成的甲、乙兩個實心長方體,甲的體積是乙的2倍,將它們疊放在水槽里的水中,水面恰好與乙的上外表相平,如下圖,現(xiàn)輕輕的將乙物體取出,當(dāng)甲物體靜止時,以下說法正確的選項是(AC)A.甲物體仍將懸浮

5、B.甲物體將沉在水槽的底部C.甲物體前后兩次受的浮力不變D.甲物體將上浮到水面,最后形成漂浮三、作圖題9.(2019河南商丘一模)如下圖,小球懸浮在水中,請在圖中畫出小球所受浮力和重力的示意圖。四、實驗探究題10.(2019河南鄭州二模)小明同學(xué)在探究影響浮力大小的因素時,做了如下圖的實驗,請你根據(jù)小明的實驗探究答復(fù)以下問題。(1)在C與E兩圖中,保持了排開液體的體積不變,研究浮力與的關(guān)系。根據(jù)A與E兩圖所示的實驗數(shù)據(jù),可知物體浸沒在鹽水中所受的浮力為N。 (2)小明對A、B、C、D四個步驟進(jìn)行了觀察研究,發(fā)現(xiàn)浮力的大小有時與深度有關(guān),有時與深度又無關(guān)。對此正確的解釋是浮力的大小隨著

6、排開水的體積的增大而,當(dāng)物體浸沒在水中后排開水的體積相同,浮力的大小與深度(選填“有關(guān)或“無關(guān))。 (3)在小明實驗的根底上,根據(jù)有關(guān)實驗數(shù)據(jù),可以計算出鹽水的密度為g/cm3。 (4)實驗中某同學(xué)觀察到將同一物體浸沒在密度越大的液體中時,彈簧測力計的示數(shù)越小,于是他靈機(jī)一動,在彈簧測力計下掛一個重為1.5 N的物體,如圖乙所示,當(dāng)他把物體浸沒在水中時,如圖丙所示,彈簧測力計的讀數(shù)為0.5 N,他就在0.5 N對應(yīng)標(biāo)上1.0 g/cm3的字樣;當(dāng)他把物塊浸沒在酒精中時,如圖丁所示,應(yīng)該在彈簧測力計刻度盤的N處對應(yīng)標(biāo)上0.8 g/cm3的字樣,可將圖甲中的裝置改成一個液體密度

7、秤。 五、綜合應(yīng)用題11.(2019河南南陽臥龍區(qū)二模)如圖甲所示,為我國自主研制、全球最大的兩棲大飛機(jī)AG600漂浮在水面時的情景。AG600飛機(jī)能夠像船一樣在水面滑行、起飛降落。它的用途很多,最主要的是森林滅火、水上救援、物資運輸、海洋探測等。該飛機(jī)最大總質(zhì)量為53.5 t、機(jī)體總長36.9 m,翼展到達(dá)38.8 m,4臺發(fā)動機(jī),單臺功率為3 126 kW,航程4 500 km,一次可救護(hù)50名遇險者。如圖乙所示為我國自主研制的“海斗號無人潛水器,最大下潛深度可達(dá)10 767 m。(取海水的密度為1×103 kg/m3,g取10 N/kg)(1)“海斗號浸沒海水中后,隨

8、著不斷下潛,它所受的浮力,受到海水的壓強(qiáng)(兩空均選填“變大“變小或“不變)。 (2)AG600漂浮在水面時所受的最大浮力為多少牛?(3)假設(shè)用一根繩子一端連著AG600,另一端連著“海斗號,把“海斗號入水浸沒(不接觸水底),靜止后繩子拉力為8×103 N,假設(shè)海斗號平均密度為5×103 kg/m3,“海斗號的體積為多少立方米?B組提升題組1.(2019湖北十堰)將一底面積為0.01 m2的長方體木塊用細(xì)線拴在一個空容器的底部,然后向容器中緩慢加水直到木塊上外表與液面相平,如圖甲所示,在此整個過程中,木塊底部受到水的壓強(qiáng)隨容器中水的深度的變化如圖乙所示,那么木塊所受

9、到的最大浮力為N,木塊重力為N,細(xì)線對木塊的最大拉力為N。(g取10 N/kg) 2.(2019廣西桂林)如下圖,一段粗細(xì)、質(zhì)量均勻的蠟塊,重為G1,長為L,與一重為G2的鐵塊通過輕質(zhì)細(xì)繩相連,豎立漂浮在水面上,露出水面的長度為L0,那么蠟塊和鐵塊所受水的浮力F浮=,假設(shè)屢次截掉蠟塊露出水面的局部,直到蠟塊上外表與水面恰好相平,此時蠟塊在水中的長度L1=。(結(jié)果用G1、G2、水、蠟、L、L0來表示) 3.(2019四川遂寧)如圖甲所示的圓柱形容器中裝有適量的某種液體,現(xiàn)將密度為0.6×103 kg/m3的正方體木塊A放入容器中,木塊靜止時露出液面的體積與浸入液體的

10、體積之比為13;在木塊上外表輕放一個物塊B(VA=2VB),A的上外表剛好與液面相平,如圖乙所示。假設(shè)將物塊B單獨放入此液體中,它靜止時將(B)A.懸浮B.漂浮C.沉底D.無法判斷4.(2019河南信陽一模)(雙選)在水平桌面上有甲、乙兩個完全相同的燒杯,兩個燒杯內(nèi)分別盛滿不同的液體,把兩個完全相同的小球分別放入甲、乙燒杯內(nèi),靜止時如下圖,那么以下判斷正確的選項是(BD)A.甲杯中小球受到的浮力大于乙杯中小球受到的浮力B.甲杯對水平桌面的壓強(qiáng)大于乙杯對水平桌面的壓強(qiáng)C.假設(shè)向下按壓甲杯中的小球,甲杯中液體對燒杯底的壓強(qiáng)會減小D.甲杯中的液體的密度大于乙杯中的液體的密度5.(2019河南許昌一模

11、)(雙選)放在水平桌面上的兩個容器中分別盛有甲、乙兩種不同的液體。將體積相等的物體A、B先后放到兩種液體中,靜止后兩個物體在液體中的情況如下圖。甲、乙液體的密度分別為甲、乙,物體A、B的密度分別為A、B,以下關(guān)系正確的選項是(AD)A.甲<乙B.A>BC.乙>BD.甲>A6.(2019吉林長春)如下圖是小明自制的用來探究影響浮力大小因素的裝置:將彈簧和標(biāo)尺固定在支架上,用細(xì)線將一個金屬塊懸掛在彈簧下端,彈簧靜止時指針正對標(biāo)尺上的A位置(本裝置使用時,彈簧未超過彈性限度)。(1)向杯中緩慢注水,從金屬塊底部接觸水面,到金屬塊剛好浸沒水中的過程中,指針由標(biāo)尺上的A位置緩慢上

12、移至C位置,說明物體所受浮力的大小跟有關(guān),此過程中支架上O點所受拉力的最大變化量為F1;繼續(xù)向杯中注水,指針(選填“上移“不動或“下移);當(dāng)注滿水時,金屬塊底部受到的壓強(qiáng)為p1。 (2)將水倒盡,向杯中緩慢注入某種液體(液水),當(dāng)指針指在C位置時,金屬塊底部受到的壓強(qiáng)為p2,那么p1p2(選填“>“=或“<),分析推理可知:金屬塊所受浮力的大小還與有關(guān)。 (3)將液體倒盡,用等體積塑料塊(水<塑料<金屬)替換金屬塊進(jìn)行實驗。向杯中緩慢注水,從塑料塊底部接觸水面,到塑料塊浸沒水中的過程中,支架上O點所受拉力的最大變化量為F2,那么F1F2(選填“>

13、;“=或“<)。 答案精解精析A組根底題組一、填空題1.答案變小變大不變解析根據(jù)物體浮沉條件,潛水艇在江水和海水中都處于漂浮狀態(tài),所以受到的浮力都等于自身重力,海水比江水的密度大,由F浮=液gV排可知 V排=F浮液g,所以在海水中的吃水深度會變小。潛水艇下潛過程中,在水中的深度增加,所以受到的液體壓強(qiáng)會增大。潛水艇在水面下下潛,排開水的重力不發(fā)生變化,所以受到的浮力大小不變。2.答案上下解析浮標(biāo)的總重力不變,當(dāng)液壓式柱塞泵向下運動時,將殼體內(nèi)的油注入油囊,油囊鼓起來,從而使排開水的體積增大,根據(jù)F浮=液gV排知,浮標(biāo)受到的浮力變大,當(dāng)浮力大于重力時,浮標(biāo)上浮;當(dāng)液壓式柱塞泵向上

14、運動時,油囊內(nèi)的油吸入殼體,油囊變癟,從而使排開水的體積減小,根據(jù)F浮=液gV排知,浮標(biāo)受到的浮力變小,當(dāng)浮力小于重力時,浮標(biāo)下沉,即向下移動。3.答案漂浮101×10-3解析(1)因為物=0.9×103 kg/m3<水,所以物體靜止時,物體漂浮。(2)因為物體漂浮,所以F浮=G物=10 N。(3)因為F浮=G排=水gV排,所以V排=F浮水g=10N1.0×103 kg/m3×10N/kg=1×10-3 m3。4.答案小水的體積袋內(nèi)水面與燒杯中的水面相平的塑料袋中水沒有裝滿的解析(1)在塑料袋慢慢浸入水的過程中(袋內(nèi)水面與燒杯中的水面相平

15、之前),由于塑料袋排開水的體積增大,根據(jù)F浮=水gV排可知水對塑料袋的浮力F浮增大;彈簧測力計的示數(shù)F'=G-F浮,由于G不變、F浮增大,那么彈簧測力計的示數(shù)將變小;當(dāng)袋內(nèi)水面與燒杯中的水面相平時,排開水的體積等于袋內(nèi)水的體積,即V排=V水,那么排開水的重力等于袋內(nèi)水的重力,即G排=G水,此時測力計的示數(shù)為零(F示=0),根據(jù)稱重法測浮力可得塑料袋所受的浮力F浮=G水;綜上分析可得,F浮=G排,由此驗證了阿基米德原理。(2)將塑料袋裝滿水做同樣的實驗,塑料袋尚未完全浸入水中彈簧測力計的示數(shù)已為零,說明袋內(nèi)水面已與燒杯中的水面相平,由于塑料袋尚未完全浸入水中,所以塑料袋中水沒有裝滿,水的

16、上方有空氣。二、選擇題5.答案C同學(xué)們登上游船的過程中,船的總重力G逐漸變大,故A錯誤;登上游船的過程中,游船一直處于漂浮狀態(tài),那么F浮=G,而G在變大,所以游船受到的浮力變大,故B、D錯誤,C正確。6.答案B水球在冷水中漂浮,所受浮力與重力大小相等,水球在熱水中沉底,所受浮力小于重力,水球的重力不變,因此,水球在冷水中所受浮力大于在熱水中所受浮力,A選項錯誤;水球在冷水中漂浮,浮力等于重力,而浮力大小等于物體排開液體所受的重力,所以排開的水的重力等于水球的重力,B選項正確;冷水的密度大于熱水的密度,C選項錯誤;在深度相同時,液體壓強(qiáng)與液體密度成正比,所以,在冷水和熱水的同一深度處,在冷水中的

17、壓強(qiáng)大,D選項錯誤。7.答案D密度計在甲液體中漂浮,那么所受的浮力等于重力,故A錯。由圖知,密度計在兩種液體中都漂浮,受到的浮力都等于密度計的重力,即它在兩種不同液體中所受浮力相等;但密度計排開液體的體積不同,根據(jù)公式F浮=液gV排可以比擬兩種液體密度的大小,V排大的液體密度小,可見甲液體的密度小、乙液體的密度大;簡易密度計上沒有標(biāo)出刻度值,所以無法直接讀出液體密度的大小,故B、C錯,D正確。8.答案AC由題意可知,甲、乙兩個實心長方體的密度相同。由圖知,甲、乙兩物體原來能懸浮在水中,說明物體受到的總重力與總浮力相等,即物gV=水gV,可知物體的密度與水的密度相等;將乙物體取出,甲物體的密度不

18、變,它的密度仍然等于水的密度,所以甲物體仍將懸浮在水中,故A正確,B、D錯誤。將乙物體取出前后,甲物體都是浸沒在水中,那么甲排開水的體積不變,所以甲受到的浮力不變,故C正確。三、作圖題9.答案如下圖解析小球懸浮在水中,物體所受浮力的方向是豎直向上的,從重心開始豎直向上畫一條帶箭頭的線段表示浮力,并標(biāo)出F浮;小球的重力與浮力大小相等,方向相反,作用點都在重心,同理作出重力的示意圖,因為這兩個力是一對平衡力,所以作圖時兩條線段長度要相等。四、實驗探究題10.答案(1)液體密度2.4(2)增大無關(guān)(3)1.2(4)0.7解析(1)比擬C與E兩圖可知,排開液體的體積相同,而液體的密度不同,彈簧測力計的

19、示數(shù)不同,根據(jù)F浮=G-F可知,物體受到的浮力不同,這是研究浮力與液體密度的關(guān)系;由A知,物體的重力G=8 N,由E知,物體在鹽水中時測力計的示數(shù)為F=5.6 N,那么物體浸沒在鹽水中所受浮力F浮鹽水=G-F=8 N-5.6 N=2.4 N;(2)B、C兩圖中,物體排開水的體積不同,測力計的示數(shù)也不同,物體所受浮力不同,且排開水的體積增大時,所受浮力的大小也增大;C、D兩圖中,物體浸沒在水中的深度不同,物體排開水的體積相同,而測力計的示數(shù)相同,物體所受浮力相同,可得浸沒在液體中的物體所受浮力與深度無關(guān);(3)由A、C兩圖知,物體浸沒在水中所受浮力F浮=G-F'=8 N-6 N=2 N;

20、由F浮=液gV排得,物體的體積V=V排=F浮水g=2N1×103 kg/m3×10N/kg=2×10-4 m3;根據(jù)(1)小題可知,F浮鹽水=2.4 N,由F浮=液gV排得,鹽水的密度鹽水=2.4N10N/kg×2×10-4 m3=1.2×103 kg/m3=1.2 g/cm3。(4)根據(jù)F浮=gV排可知,物體浸沒時排開水的體積和本身的體積相等,當(dāng)他把物塊浸沒在水中時,受到的浮力F浮=G-F=1.5 N-0.5 N=1 N,根據(jù)阿基米德原理得F浮=水gV排當(dāng)他把物塊浸沒在酒精中時,F浮酒=酒gV排因為兩者排開液體的體積V排相等,所以兩

21、式相比可得F浮酒=0.8 N,因此0.8 g/cm3字樣應(yīng)標(biāo)在彈簧測力計的1.5 N-0.8 N=0.7 N處。五、綜合應(yīng)用題11.答案(1)不變變大(2)5.35×105 N(3)0.2 m3解析(1)“海斗號浸沒海水中后,隨著不斷下潛,排開海水的體積不變,海水的密度不變,所以它所受的浮力不變;隨著深度的增加,其受到海水的壓強(qiáng)變大。(2)由題知,AG600的最大總質(zhì)量為53.5 t由漂浮條件可得,AG600漂浮在水面所受的最大浮力F浮=G=mg=53.5×103 kg×10 N/kg=5.35×105 N(3)“海斗號浸沒在水中處于平衡狀態(tài),受向上的拉

22、力、向上的浮力和向下的重力那么由力的平衡條件可得G'=F+F浮'設(shè)“海斗號的體積為V,那么根據(jù)阿基米德原理和重力公式可得gV=F+水gV所以,V=Fg-水g=8 000N5×103 kg/m3×10N/kg-1×103 kg/m3×10N/kg=0.2 m3B組提升題組1.答案1596解析(1)根據(jù)圖像可知,木塊剛剛漂浮時,木塊浸入水中的深度為L1=9 cm;由于從9 cm到16 cm,木塊一直處于漂浮,浸入水中的深度不變;當(dāng)水面的高度為16 cm時細(xì)線剛好張緊,線的拉力為零;直到木塊上外表與液面相平,此時水面的高度為22 cm;所以木塊

23、的高度L=9 cm+(22 cm-16 cm)=15 cm=0.15 m,那么木塊的體積V木=S木L=0.01 m2×0.15 m=1.5×10-3 m3,木塊淹沒時受到的浮力最大為F浮=水gV排=水gV木=1×103 kg/m3×10 N/kg×1.5×10-3 m3=15 N。(2)由圖像可知,木塊剛剛漂浮時木塊底部受到水的壓強(qiáng)為900 Pa,那么木塊的重力與水向上的壓力(浮力)平衡,所以,木塊重力G=F向上=p向上S=900 Pa×0.01 m2=9 N。(3)直到木塊上外表與液面相平時,木塊受到的浮力最大,由力的平衡

24、條件可得,細(xì)線對木塊的最大拉力為F拉=F浮-G=15 N-9 N=6 N。2.答案G1+G2L-水水-蠟L0解析(1)蠟塊與鐵塊通過輕質(zhì)細(xì)繩相連,豎立漂浮在水面上時,根據(jù)漂浮條件可知:F浮=G1+G2。(2)當(dāng)蠟塊漂浮時,根據(jù)阿基米德原理可得V排=F浮水g=G1+G2水g;根據(jù)G=mg=Vg可得蠟塊體積V1=G1蠟g,由于露出水面的長度為L0,那么蠟塊漂浮時浸在水里的體積為V蠟浸=L-L0LV1=L-L0L×G1蠟g=(L-L0)G1L蠟g,鐵塊的體積V2=V排-V蠟浸=G1+G2水g-(L-L0)G1L蠟g;當(dāng)蠟塊上外表與水面恰好相平,即懸浮時,V排'=L1LV1+V2=L

25、1L×G1蠟g+G1+G2水g-(L-L0)G1L蠟g;那么F浮'=G蠟剩+G2,即水gL1L×G1蠟g+G1+G2水g-(L-L0)G1L蠟g=L1LG1+G2,所以,L1=L-水水-蠟L0。3.答案B甲圖中,木塊A在液體中漂浮,木塊靜止時露出液面的體積與浸入液體的體積之比為13,那么V排=34VA,漂浮時浮力等于重力,所以液gV排=木gVA,即液g×34VA=木gVA,那么液體的密度液=43木=43×0.6×103 kg/m3=0.8×103 kg/m3;在木塊上外表輕放一個物塊BVA=2VB,則VB=12VA,A的上外表

26、剛好與液面相平,因為整體漂浮,所以浮力等于總重力,即液gVA=木gVA+BgVB,液gVA=木gVA+Bg×12VA,化簡可得液=木+12B,那么B的密度B=2(液-木)=2×(0.8×103 kg/m3-0.6×103 kg/m3)=0.4×103 kg/m3<液,故假設(shè)將物塊B單獨放入此液體中,它靜止時將漂浮。4.答案BD由圖可知,小球在甲中漂浮,那么F浮甲=G,在乙中懸浮,那么F浮乙=G,故F浮甲=F浮乙,故A錯誤。由圖可知,小球在甲中漂浮,那么球<甲,在乙中懸浮,那么球=乙,故甲>乙,故D正確。燒杯對桌面的壓力等于燒杯、燒杯內(nèi)液體和小球的總重力,由圖知,甲燒杯內(nèi)液體的體積大于乙燒杯內(nèi)的體積,又知甲>乙,根據(jù)=mV和G=mg可知甲燒杯內(nèi)液體的重力大于乙燒杯內(nèi)液體的重力,兩燒杯、兩小球完全相同,那么重力相等,故甲杯對水平桌面的壓力大于乙杯對水平桌面的壓力,燒杯的底面積相等,根據(jù)p=FS可知,甲杯對水平桌面的壓強(qiáng)大于乙杯對