《浮力的相關(guān)計(jì)算》完整版

章內(nèi)專(zhuān)題四浮力的相關(guān)計(jì)算類(lèi)型之一浮力大小的定性分析根據(jù)公式F?。溅岩篻V排可得，浮力的大小與液體的密度和物體排開(kāi)液體的體積有關(guān)。定性分析浮力大小的變化，可以從ρ液和V排這兩個(gè)物理量的變化來(lái)分析。例如：將一個(gè)物體從水面上緩慢地放入水中，直至浸沒(méi)水中并下降至水底的過(guò)程中，其物體在水中的V排先增大，浸沒(méi)后V排不變，故浮力先增大后保持不變。第一頁(yè)，共二十四頁(yè)。

小濱同學(xué)看到雞蛋浮在鹽水上面，如圖Z4－1所示，于是，他沿杯壁緩慢加入清水使雞蛋下沉，在此過(guò)程中，雞蛋受到的浮力F隨時(shí)間t的變化圖象可能是(

)

圖Z4－1D第二頁(yè)，共二十四頁(yè)。 A

B

C

D【解析】在加水的過(guò)程中，一開(kāi)始雞蛋漂浮，在此過(guò)程中受到的浮力等于雞蛋的重力，所以其受到的浮力不變，隨著加水，鹽水的密度會(huì)變小，到時(shí)雞蛋便會(huì)下沉，此過(guò)程中雞蛋受到的浮力會(huì)變小，但不會(huì)變?yōu)?，故選D。第三頁(yè)，共二十四頁(yè)。

如圖Z4－2甲所示，邊長(zhǎng)為10cm的立方體木塊A通過(guò)細(xì)線(xiàn)與圓柱形容器底部相連，容器中液面與A上表面齊平。從打開(kāi)容器底部的抽液機(jī)勻速向外排液開(kāi)始計(jì)時(shí)，細(xì)線(xiàn)中拉力F隨時(shí)間t的變化圖象如圖乙所示。木塊密度ρ＝0.5×103kg/m3，容器的底面積為200cm2，g＝10N/kg。下列說(shuō)法正確的是 (

)

圖Z4－2C第四頁(yè)，共二十四頁(yè)。A．隨著液體的排出，木塊受到的浮力不斷減小B．容器中的液體是酒精C．抽液機(jī)每秒鐘排出液體的質(zhì)量是10gD．第30s時(shí)，木塊露出液面的高度是2cm第五頁(yè)，共二十四頁(yè)。

如圖Z4－3所示，臺(tái)秤的托盤(pán)上放一個(gè)裝有水的平底燒杯，一個(gè)不吸水的木塊用細(xì)線(xiàn)系在燒杯底浸沒(méi)于水中。剪斷細(xì)線(xiàn)后，木塊上浮至靜止。下列說(shuō)法正確的是 (

)

圖Z4－3C第六頁(yè)，共二十四頁(yè)。A．剪斷細(xì)線(xiàn)前，木塊所受浮力等于木塊的重力B．剪斷細(xì)線(xiàn)前，托盤(pán)受到的壓力等于燒杯與水的重力之和C．整個(gè)過(guò)程，水對(duì)杯底的壓力變化量等于木塊浮力的變化量D．整個(gè)過(guò)程，托盤(pán)受到壓力的變化量等于木塊浮力的變化量【解析】剪斷細(xì)線(xiàn)前，木塊受到的浮力為F浮＝ρ水gV排，木塊的重力G＝mg＝ρ木gV木，木塊浸沒(méi)在水中，V排＝V木，ρ水>ρ木，所以F浮﹥G，故A選項(xiàng)錯(cuò)誤；將燒杯、水和木塊看成一個(gè)整體，托盤(pán)受到的壓力等于燒杯、水和木塊三者重力之和，故B選項(xiàng)錯(cuò)誤；整個(gè)過(guò)程中，設(shè)Δh為杯中水的深度的變化量，水對(duì)杯底的壓力變化量等于水對(duì)杯底的壓強(qiáng)變化量Δp與杯底面積S之積，即ΔF＝ΔpS＝ρ水gΔhS＝ΔF浮，故C選項(xiàng)正確，D選項(xiàng)錯(cuò)誤。第七頁(yè)，共二十四頁(yè)。

一個(gè)雞蛋漂浮在裝鹽水的燒杯中，在慢慢往燒杯里注入清水的過(guò)程中 (

)A．雞蛋在露出部分越來(lái)越少的過(guò)程中受到的浮力變小B．雞蛋在露出部分越來(lái)越少的過(guò)程中受到的浮力變大C．雞蛋從懸浮到沉入燒杯底的過(guò)程中受到的浮力變小D．雞蛋從懸浮到沉入燒杯底的過(guò)程中受到的浮力不變C第八頁(yè)，共二十四頁(yè)。類(lèi)型之二稱(chēng)重法測(cè)浮力的相關(guān)計(jì)算第九頁(yè)，共二十四頁(yè)。

小王在研究浸在液體中的物體所受的浮力的規(guī)律時(shí)，做了如圖Z4－4所示的實(shí)驗(yàn)。分析比較圖中有關(guān)數(shù)據(jù)可知：物體所受浮力的大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度__________(選填“有關(guān)”或“無(wú)關(guān)”)，物體浸沒(méi)時(shí)所受到的浮力為_(kāi)_____N，物體的體積為_(kāi)__________m3。無(wú)關(guān)22×10－4第十頁(yè)，共二十四頁(yè)。圖Z4－4第十一頁(yè)，共二十四頁(yè)。【解析】從最后兩圖可以看出，物體浸沒(méi)在液體中的深度不同時(shí)，彈簧測(cè)力計(jì)的示數(shù)相同，即所受的浮力相同，故物體所受浮力的大小與物體浸沒(méi)在液體中的深度無(wú)關(guān)；物體的重力G＝3N，浸沒(méi)時(shí)彈簧測(cè)力計(jì)的讀數(shù)為1N，故物體浸沒(méi)時(shí)所受到的浮力F?。紾－F＝3N－1N＝2N；第十二頁(yè)，共二十四頁(yè)。

水平桌面上放置底面積為80cm2，質(zhì)量為400g圓筒，筒內(nèi)裝有16cm深的某液體，彈簧測(cè)力計(jì)懸掛底面積為40cm2、高為8cm的圓柱體，從液面逐漸浸入直到浸沒(méi)，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)F與圓柱體浸入液體深度h的關(guān)系如圖Z4－5所示。(圓筒的厚度忽略不計(jì)，筒內(nèi)液體沒(méi)有溢出)求：(1)圓柱體浸沒(méi)在液體中所受浮力是多少？(2)筒內(nèi)液體的密度是多少？(3)圓柱體浸沒(méi)時(shí)，圓筒對(duì)桌面的壓強(qiáng)是多少？第十三頁(yè)，共二十四頁(yè)。

圖Z4－5【答案】(1)由圖象知，當(dāng)h＝0時(shí)，此時(shí)測(cè)力計(jì)的示數(shù)等于圓柱體的重力，所以G＝10N；當(dāng)h≥8cm時(shí)，測(cè)力計(jì)的示數(shù)不變，說(shuō)明此時(shí)浮力不變，圓柱體完全浸沒(méi)，此時(shí)F＝2N；所以F浮＝G－F＝10N－2N＝8N；第十四頁(yè)，共二十四頁(yè)。(2)物體排開(kāi)液體的體積V排＝V物＝40×8×10－6m3＝3.2×10－4m3，由F浮＝ρ液gV排得，(3)液體的質(zhì)量m液＝ρ液V液＝2.5×103kg/m3×80×16×10－6m3＝3.2kg將圓柱體、圓筒、水看作一個(gè)整體，則其對(duì)地面的壓力F′＝(m液＋m筒＋m物)g－F＝(3.2kg＋400×10－3kg)×10N/kg＋10N－2N＝44N第十五頁(yè)，共二十四頁(yè)。A．18N

B．14N

C．10N

D．8NC第十六頁(yè)，共二十四頁(yè)。第十七頁(yè)，共二十四頁(yè)。類(lèi)型之三浮沉條件的相關(guān)計(jì)算利用浮沉條件中，漂浮或懸浮的條件，根據(jù)二力平衡的知識(shí)可以方便地進(jìn)行浮力的相關(guān)計(jì)算。也可根據(jù)浮沉條件定性分析物體和液體密度之間的大小關(guān)系。第十八頁(yè)，共二十四頁(yè)。

人的密度跟水差不多，約為1×103kg/m3。已知一成年男子的質(zhì)量為70kg，該男子的體積約為_(kāi)____

__m3，當(dāng)該男子漂浮在海面時(shí)，受到海水的浮力為_(kāi)______N。(g＝10N/kg，ρ海水＝1.03×103kg/m3)0.07700第十九頁(yè)，共二十四頁(yè)。第二十頁(yè)，共二十四頁(yè)。

建設(shè)中的港珠澳大橋由橋梁和海底隧道組成，隧道由一節(jié)一節(jié)用鋼筋混凝土做成的空心沉管連接而成，如圖Z4－6所示，建造隧道時(shí)，先將沉管兩端密封，如同一個(gè)巨大的長(zhǎng)方體空心箱子,然后讓其漂浮在海面上，再用船將密封沉管拖到預(yù)定海面上，向其內(nèi)部灌水使之沉入海底。 圖Z4－6第二十一頁(yè)，共二十四頁(yè)。設(shè)某一節(jié)密封長(zhǎng)方體沉管的長(zhǎng)、寬、高分別是180m，35m，10m，總質(zhì)量為6×107kg(海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg)(1)漂浮在海面上的密封沉管，在灌水前受到的浮力F浮＝____________N。(2)在對(duì)密封沉管灌水使其下沉過(guò)程中，其下表面受到海水的壓強(qiáng)大小將__________，當(dāng)密封沉管上表面剛好水平浸沒(méi)在海水中時(shí)，注入的海水至少為_(kāi)___________kg，此時(shí)其下表面受到海水的壓力等于______________N。(3)當(dāng)密封沉管灌水下沉到海底后，將其下半部分埋入海底的泥沙中，再將灌入其中的海水全部抽出，此時(shí)空心密封沉管不會(huì)再上浮，請(qǐng)用浮力的知識(shí)來(lái)解釋其原因。6×108增大3×1066.3×108第二十二頁(yè)，共二十四頁(yè)。答：__________________________________________________________________________________________________________此時(shí)密封沉管的下表面沒(méi)有與海水接觸，不再受到海水向上的壓強(qiáng)，向上的壓力為零，所以密封沉管不會(huì)再上浮。第二十三頁(yè)，共二十四頁(yè)。