周末特讲浮力

【典型题】如图所示，金属铝块的体积为500cm3，用线系着放入装有某种液体圆柱形容器中，容器中的液体深度由20cm上升到21cm,这时细线对铝块的拉力为9.5N，求：（1）铝块受到的重力（2）铝块在液体中受到的浮力（3）液体的密度（4）剪断细线，铝块沉底静止后，容器对水平支持面的压强（容器的重力和容器壁的厚度忽略不计，P衍=2.7X103kg/m3，铝g=10N/kg）某乡镇为了提高全民身体素质，举办春季全民田径运动会，操场上漂浮着几只巨大的彩色飞球蔚为壮观，一只气球的重量为0.5kg，气球球体半径为1m，空气的密度P空气=L3kg/m3，气球内装有某种气体的密度为p气0.5kg，气球球体半径为1m，“4 °后将气球拉下收回，求气球被匀速拉下时受的拉力为多少？（球体体积公式为y=3兀R3，R为球半径，n取3.14，不计皮球厚度九.3.如图所示,圆柱形容器内盛有某种液体,一正方体木块漂浮在液面上,已知木块的体积为1000cm3，p木=0.7X103kg,m3,容器底面积是木块底面积的2倍，g取10N/kg，求：（1）木块受到的浮力（2） 要使木块浮出液面的高度恰好为1cm，必须向木块施加2N竖直向下的力，求液体的密度为多大?（3） 用力将木块恰好全部按入液体中，容器底部所受到的液体的压强比（2）中增大了多少？

4.某次空难飞机的黑匣子已经找到，潜水员在出事地点从10m深的海底将它匀速拉出水面，它是体积约为50X20X10cm3,重量为20kg，表面为红色的长方体，黑匣子防护要求很高，必须经受1000°C的高温而不被烧坏，平放时能承受2.5X104N的挤压而不变形，在海水（设P、^a=L°3X103kg/m3）中浸泡36小时而不渗水，请根据上述条件，自己设计提出三个问题并进海水行解答？5.一个体积为1000cm3的空心铁球，其空心部分的体积占整个体积的4，用手拿住浸没在水中，（1）求铁球受到的浮力是多少牛？（2）放手后铁球将上浮、悬浮还是下沉？6.)几年前我国科学工作者第一次水下考古调查在云南省澄江县抚仙湖正式展开。考古工作者从湖底打捞出一批文物，其中有一长约70cm，质量为100kg的石块，考古人员是用气囊把它从水中浮起拉离湖底的。经测算可得，石块受到气囊向上的拉力为588牛时，它恰好能在水中匀速上浮，求（1）石块在水中受到的浮力；（2）该石块的密度（g=9.86.)7.如图所示、一圆柱形平底容器底面积为5X10-2m2，把它平放在水平桌面上，在容器内放入一个底面积为2X10-2m2，高为0.15m的圆柱形物块，且与容器底不完全密合，物块的平均密度为°.8X103kg/m3,（g=10N/kg）求：（1）物块对容器底的压强？（2）向容器内缓慢注入重量为多少千克的水时，物块对容器底的压强恰好为零?例1.如图所示，金属铝块的体积为500cm3,用线系着放入装有某种液体圆柱形容器中，容器中的液体深度由20cm上升到21cm,这时细线对铝块的拉力为9.5N，求：（1） 铝块受到的重力（2） 铝块在液体中受到的浮力（3） 液体的密度（4） 剪断细线，铝块沉底静止后，容器对水平支持面的压强（容器的重力和容器壁的厚度忽略不计，Po=2.7X103kg/m3，铝g=10N/kg）解：（1）铝块受到的重力：G=mg=pgV=2.7x103kg/m3x10N/kgx500x10-6m3=13.5N⑵铝块受到的浮力：0=G-F拉=13.5N-9.5=4N⑶由，=P液幺匕可得：p—「浮= — =0.8x103kg/m3液gV 10N/kgx500x10-6m3铝（4）：容器的底面积:V（4）：容器的底面积:VS=〜—

Ah500cm321cm一20cm=500cm2.•.容器中的液体的重力：G=p液gSh=0.8x103kg/m3x10N/kgx500x10-4m2x20x10-2m=80NG+G80N+13.5N一即容器对水平支持面的压强为：P= =500x10-4m2I"X顶眼例2.某乡镇为了提高全民身体素质，举办春季全民田径运动会，操场上漂浮着几只巨大的彩色飞球蔚为壮观，一只气球的重量为0.5kg，气球球体半径为1m，空气的密度P空气T.3kg/m3，气球内装有某种气体的密度为p气=0.1kg/m3，运动会结4束后将气球拉下收回，求气球被匀速拉下时受的拉力为多少？（球体体积公式为V=3兀R3，R为球半径，n取3.14，不计皮球厚度九.4 4 …解：因为球体积为V=3兀R3=3X3-14X13=4-2m3球内气体的重量为G=mg=p气gV气=0.1kg/m3x10N/kgx4.2m3—4.2N

又..•F又..•F浮=1.3kg/m3x10N/kgx4.2m2=54.6N根据二力平衡条件：气球受到的合力为0F拉*G皮*G气=F浮F拉=F浮-G皮-G气=54.6N-4.2N-0.5x10N=45.4N例3.如图所示，圆柱形容器内盛有某种液体，一正方体木块漂浮在液面上，已知木块的体积为1000cm3,P木=°7X103kg/m3,容器底面积是木块底面积的2倍，g取10N/kg，求:（1） 木块受到的浮力（2） 要使木块浮出液面的高度恰好为1cm，必须向木块施加2N竖直向下的力，求液体的密度为多大?（3） 用力将木块恰好全部按入液体中，容器底部所受到的液体的压强比（2）中增大了多少？解：（V木块漂浮在液面，有，=G木=P木g\•F=0.7x103kg/m3x10N/kgx10-3m3=7N浮⑵当七=2N时,F浮'=G木+七=7N+2N=9N, 9•-F'=pgV=pgV,浮液排液10木10…一，x—=1.0x10310…一，x—=1.0x103kg/m3.•液gV910N/kgx10-3m3木（3）・..F+F=p.gV，F=p.gV2木液木2液木F=10x10-3x0.3x103=3N•2又...AF=F2-人=3-2=1N=50PaA=50Pa•Ap= = ,,S 2x10-2m2例4.某次空难飞机的黑匣子已经找到，潜水员在出事地点从10m深的海底将它匀速拉出水面，它是体积约为50x20x10Cm3，重量为20kg，表面为红色的长方体，黑匣子防护要求很高，必须经受1000°C的高温而不被烧坏，平放时能承受2.5x104N的挤压而不变形，在海水（设=L03x103kg/m3）中浸泡36小时而不渗水，请根据上述条件，自己设计提出三个问题并进海水行解答？解：问题（1）黑匣子的平均密度是多少？

...?=m=20kg =2.0x103kg/m3V 1.0x10-2m3问题（2）黑匣子平放时能承受的压强是多大?F2.5x104Np== =2.5x105PaS 50x20x10-4m2问题（3）黑匣子在海底受到海水的压强是多少？二p=p海水gh=1.03x103kg/m3x10N/kgx10m=1.03x105pa问题（4）黑匣子在海水中受到的浮力是多大？F浮=p海水-gV排=1.03x103kg/m3x10N/kgx1x10-2m3=103N问题（5）潜水员在海水中对黑匣子做了多少功？黑匣子在海水中匀速上升时受到以下三个力作用：重力G，浮力F浮口拉力F，二F=G-F浮=（20X10-103）N=97N；二W=FxS=97x10J=970J例5.一个体积为1000cm3的空心铁球，其空心部分的体积占整个体积的4，用手拿住浸没在水中，⑴求铁球受到的浮力是多少牛？（2）放手后铁球将上浮、悬浮还是下沉？解：⑴F浮=p水gV排=1.0x103kg/m3x10N/kgx10-3m3=10牛⑵G=5p铁gV=5x7.9x103kg/m3x10N/kgx10-3m3=15.8牛又・「F浮〈G二铁球在水中下沉.例6.几年前我国科学工作者第一次水下考古调查在云南省澄江县抚仙湖正式展开。考古工作者从湖底打捞出一批文物，其中有一长约70cm，质量为100kg的石块，考古人员是用气囊把它从水中浮起拉离湖底的。经测算可得，石块受到气囊向上的拉力为588牛时，它恰好能在水中匀速上浮，求（1）石块在水中受到的浮力；（2）该石块的密度（g=9.8N/kg）解：（1）石块能从水中匀速上浮，说明受力平衡：即气囊的拉力F]，水的浮力F浮，石块的重力为G其平衡方程为F]+Fn=G.•.F",=G-F1=100kgx9.8%-588N=392N⑵VF浮=「水少排F 392N 392八命石块的体积v=—= 巨 = m3=0.04m3p水g1.0x103kg x9.89800100kg0.04m3100kg0.04m3=2.5x103kg-m3石块的密度P右=v=石V

例7.如图所示、一圆柱形平底容器底面积为5X10-2m2，把它平放在水平桌面上，在容器内放入一个底面积为2X10-2m2,高为0.15m的圆柱形物块，且与容器底不完全密合，物块的平均密度为°.8x103kg/m3,（g=10N/kg）求：（1）物块对容器底的压强？（2）向容器内缓慢注入重量为多少千克的水时，物块对容器底的压强恰好为零?解：（1）物块对容器的压强为p：p-—-^^=P物gSh-pgh=0.8x103kg/m3x10N/kgx0.15mSSS物=1.2x103Pa（2）当物块与容器底接触且物块对容器底的压强恰好为零时FgFg=G物=mg=p物gSh=0.8x103kg/m3x10N/kgx2x10-2m2x0.15=24