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文档简介
21/27专题07浮力考情分析 2知识建构 3考点一浮力 4【真题研析·规律探寻】 4【核心提炼·考向探究】 7【题型特训·命题预测】 8考点二阿基米德原理 14【真题研析·规律探寻】 14【核心提炼·考向探究】 18【题型特训·命题预测】 18考点三物体的浮沉条件及应用 25【真题研析·规律探寻】 25【核心提炼·考向探究】 28【题型特训·命题预测】 28
考点要求课标要求命题预测浮力2.2.9通过实验,认识浮力。探究并了解浮力大小与哪些因素有关。知道阿基米德原理,能运用物体的浮沉条件说明生产生活中的有关现象。命题点有:浮力的方向,称重法测浮力,会画浮力的示意图,压力差法测浮力考试题型有选择题、填空题、实验题等。难度较易。阿基米德原理命题点有:探究影响浮力大小的因素实验考查。控制变量法的应用、称重法测浮力、数据的分析和结论的总结。阿基米德原理的实验探究过程,应用阿基米德原理解决有关浮力的问题。考试题型有选择题、填空题、实验探究题、计算题等。难度中等或较难。物体的浮沉条件及应用命题点有:浮沉条件中浮力与重力的大小关系,物体密度与液体密度的大小关系以及运用这些关系解决相关问题。通过密度计、盐水选种、潜水艇、热气球等具体实例,考查浮沉条件的应用。考试题型有选择题、填空题、实验探究题等。难度较易、中等或较难。
考点一浮力1.(2022·哈尔滨·中考真题)将重3.8N的物体浸没水中后,弹簧测力计的示数如图所示,水对物体浮力大小是N。若实验前溢水杯未装满水,则溢出水的重力(选填“大于”“小于”或“等于”)物体受到的浮力。【答案】1.2小于【详解】由图知,弹簧测力计的分度值是0.2N,示数为2.6N,则水对物体浮力大小F浮=G-F=3.8N-2.6N=1.2N若实验前溢水杯未装满水,则排开的水没有全部溢出水杯,故溢出水的重力小于排开水的重力,根据阿基米德原理可知浮力等于排开水的重力,所以溢出水的重力小于物体受到的浮力。2.(2023·陕西·中考真题)如图,用细线将一个质量为27g、体积为10cm3的铝块系在电子测力计的挂钩上,使铝块完全浸没在水中静止不动,此时,该铝块受到的浮力为N,电子测力计的示数N。若使铝块在水中继续下降,它所受的浮力将(选填“变大”“变小”或“不变”)。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg,细线重力忽略不计)
【答案】0.10.17不变【详解】铝块完全浸没在水中静止不动,则排开水的体积等于物体的体积,有受到的浮力为根据称重法可得,铝块完全浸没时所受的浮力为则电子测力计的示数为若使铝块在水中继续下降,根据F浮=ρ液gV排可知,它所受的浮力将保持不变。3.(2022·四川广元·中考真题)在物理实验操作考试中,小马同学用弹簧测力计悬挂一个圆柱体物块,使物块下表面与水面刚好接触,如图甲所示;然后匀速放下物块,此过程中弹簧测力计示数F与物块下表面浸入水中的深度h的关系如图乙所示,弹簧测力计始终在水面上方,水未溢出,g取10N/kg,水的密度是1.0×103kg/m3。下列说法中正确的是()A.物块受到的重力是10NB.物块完全浸没在水中受到的浮力是0.64NC.物块的密度为6g/cm3D.物块刚好浸没时,物块下表面受到水的压强是1.25×103Pa【答案】C【详解】A.由图可知当物体没有浸入液体中,弹簧测力计示数为12N,说明物体重力为12N,故A错误;B.物体完全浸没在水中后,弹簧测力计示数为10N,则物体受到浮力F故B错误;C.由B知物体在水中受到浮力为2N,可得物体的体积物体的密度故C正确;D.由乙图可知,物体刚好完全浸没时h=4cm,则物体下表面受到压强故D错误。故选C。4.(2022·江苏泰州·中考真题)如图是小明“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验情形。(1)物块未浸入水中时,弹簧测力计示数如图甲所示,物块的重力为N;(2)小明将物块从图甲下降至图乙的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,还观察到由此初步分析得出:物体所受浮力的大小与它排开液体的体积有关;(3)继续增大物块所处的深度,当它与容器底部接触后,弹簧测力计示数如图丙所示,此时物块受到的浮力为N;(4)为探究浮力与液体密度的关系,小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中,这样操作的目的是为了控制相同;他发现液体密度改变,而物块受到的浮力变化却不明显。小明想出下列四种实验改进方案,其中不可行的是;A.换用体积更大的同种物块B.换用密度比水小得多的液体C.换用精确程度更高的测力计D.利用现有器材进行多次实验【答案】1.8水面上升0.8排开液体的体积D【详解】(1)如图甲,没有浸入水中,利用悬挂法测量物体的重力,此时重力为1.8N。(2)图甲下降至图乙的过程中,发现弹簧测力计示数逐渐减小的同时,观察到烧杯内水面在上升,排开水的体积慢慢变大。(3)如图乙和丙,液体是水,而且都浸没,故浮力的的大小不变,故浮力的大小为F浮=G-F=1.8N-1N=0.8N(4)小明又把物块浸没到事先配制好的盐水中,浸没后,物体排开液体的体积等于物体的体积,都是浸没在液体中,排开液体的体积相同。A.换用体积更大的同种物块,浮力比较大,弹簧测力计示数变化明显,故A不符合题意;B.换用密度比水小得多的液体,浮力变化比较大,故B不符合题意;C.换用精确程度更高的测力计,微量的浮力变化就可以测量出来,故也是可行,故C不符合题意;D.利用现有器材进行多次实验,浮力的大小不变,两次浮力的变化不明显,故不可行,故D符合题意。故选D。知识概念浮力(1)浮力:浸在液体(或气体)中的物体受到向上的力,这个力叫做浮力,常用字母F浮表示。(2)浮力的方向:竖直向上。(3)称重法测浮力:F浮=F1-F2。(4)浮力产生的原因液体对物体向上和向下的压力差产生的,即F浮=F2-F1。决定浮力大小的因素物体在液体中所受的浮力大小,跟它排开液体的体积有关,跟液体的密度有关。排开液体的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。3.下列说法正确的是()A.浸在水中的圆柱形桥墩同样会受到水的浮力B.浮力就是液体对物体的压力差,浮力的方向是垂直向上C.沉到水底的物体,当它的底部与水底容器紧密接触没有空隙时仍受到浮力D.一般情况下浸在任何液体中的物体都会受到浮力的作用【答案】D【详解】A.浸在水中的圆柱形桥墩底部没有和水接触,不受水对桥墩竖直向上的压力,因此桥墩不受水的浮力,故A错误;B.浮力就是液体对物体上下表面的压力差,浮力的方向是竖直向上,故B错误;C.沉到水底的物体,当它底部与水底容器紧密接触没有空隙时,不受水对物体向上的压力,因此此时物体不受浮力,故C错误;D.一般情况下浸没在任何液体中的物体,上下表面所处的深度不同,上下表面受到的压力不同,因此会受到浮力的作用,故D正确。故选D。2.如图所示,一个竖直悬挂在水中的圆柱体,其重力为10N,弹簧测力计的示数F=8N,上表面受到水的压力为5N,则底部受到水的压力()A.2N B.5N C.7N D.4N【答案】C【详解】一个竖直悬挂在水中的圆柱体,其重力为10N,弹簧测力计的示数F=8N,则受到的浮力为10N-8N=2N浮力等于物体上下表面受到的压力差,上表面受到水的压力为5N,则底部受到水的压力5N+2N=7N,故选C。3.小明想探究“在水中下沉的物体是否受到浮力”,做了如图所示的实验,有关说法正确的是()
A.物体在水中受到重力和浮力且二力平衡B.物体在水中的重力变小了,大小变为1.6NC.物体在水中受到了浮力,大小为1.2ND.物体的质量为0.16kg【答案】C【详解】A.对物体进行受力分析,物体受重力、浮力、弹簧的拉力三个力,故A错误;B.在同一地点,物体质量没有变,所以重力不变,仍为2.8N,故B错误;C.根据称重法测浮力得,物体在水中受到的浮力F浮=G﹣F=2.8N﹣1.6N=1.2N故C正确;D.由G=mg得,物体的质量故D错误。故选C。4.如图甲,弹簧测力计下挂一长方体物体,将物体从盛有适量水的烧杯上方离水面某一高度处缓缓下降,然后将其逐渐浸入水中,图乙是弹簧测力计示数F与物体下降高度h变化关系的图像,则下列说法中错误的是(g取10N/kg)()A.物体的重力是9NB.物体刚浸没时下表面受到水的压力时4NC.物体的体积是400cm3D.物体受到的最大浮力是5N【答案】D【详解】A.由图像可知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时物体在空气中,则G=F拉=9N,故A正确,不符合题意;C.由F浮=ρ液gV排可得物体的体积V=故C正确,不符合题意;D.由图像可知,物体完全浸没后排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,此时受到的浮力最大,物体浸没时拉力为5N,物体受到的最大浮力F浮=G-F=9N-5N=4N故D错误,符合题意;B.物体刚浸没时,上表面受到水的压力为0,则下表面受到水的压力F下=F浮=4N故B正确,不符合题意。故选D。5.【学科综合】5月8日,在2023年世界泳联跳水世界杯蒙特利尔站的女子单人十米跳台决赛中,中国选手全红婵夺得冠军。图示为其参加比赛时的分解动作示意图。不考虑空气阻力,下列对全红婵的分析正确的是(
)A.在跳台静止时,只受到重力作用 B.到达最高点时,受到平衡力作用C.从最高点到入水前的过程中,惯性不变D.入水过程中,所受浮力方向取决于入水的角度
【答案】C【详解】A.静止的物体受力平衡,在跳台静止时,受到重力和支持力作用,且相互平衡,故A错误;B.从离开跳板到最高点的过程中,不计空气阻力,她只受到重力作用,因而受力不平衡;故B错误;C.惯性的大小只与质量有关,从最高点到入水前的过程中,质量大小不变,则惯性不变,故C正确;D.浮力的方向始终竖直向上,入水过程中,所受浮力方向始终竖直向上,与入水的角度无关,故D错误。故选C。6.浸在液体中的物体受到的浮力的方向是,大小等于它排开的液体所受到的力。【答案】竖直向上,重【详解】根据阿基米德原理可知,浸在液体中的物体受到一个竖直向上的力的作用,这个力叫做浮力,浮力的大小等于排开的液体所受的重力。7.(2022·广西百色·中考真题)用弹簧测力计悬挂重为5.4N的物体,放入水中,静止时弹簧测力计示数如图所示,则物体在水中受到的浮力为N,物体的体积为m3。(ρ水=1.0×103kg/m3)【答案】22×10-4【详解】由题意可得,物体静止,即处于平衡状态,物体在竖直方向上受到竖直向下的重力,竖直向上的浮力和拉力,这三个力的合力为0,所以可得由图可知,物体处于浸没状态,即V物=V排,所以根据公式F浮=ρ液gV排可得,物体的体积为8.一个质量是1.3kg、底面积是2×10-2m2的鱼缸放在水平桌面中央,内盛有0.1m深的水,水的质量是2.5kg,将一物体挂在弹簧测力计上,测力计示数为5N,将物体浸入水中某一位置保持静止(如图,水未溢出),测力计示数变为3N。g取10N/kg,则:
(1)水对鱼缸底部的压力为多少?(2)物体受到的浮力为多少?(3)容器对桌面的压强多大?【答案】(1)20N;(2)2N;(3)2×103【详解】(1)水对鱼缸底部的压强水对鱼缸底部的压力为F=pS(2)物体浸入水中时物体受到的浮力(3)鱼缸和水的总重力此时鱼缸对桌面的压力等于鱼缸和水的总重力与物体对水的压力(等于水对物体的浮力)之和,则此时鱼缸对桌面的压强答:(1)水对鱼缸底部的压力为20N;(2)物体受到的浮力为2N;(3)容器对桌面的压强为2×103pa。9.(2023·湖北随州·统考中考真题)实验课上,老师和同学们测量盐水的密度,他们用弹簧测力计、烧杯、水(密度用ρ水表示)、金属块A、盐水以及不吸水的细线等器材完成了图中实验。(1)要测量金属块A浸没在水中的浮力,合理的测量顺序是(选填“①→②”或“②→①”);(2)计算金属块A浸没在水中的浮力F=N;(3)完成图中各项实验后分析可知:金属块A的浮力大小与(选填“液体密度”或“金属密度”)有关;(4)请推导出盐水的密度表达式ρ盐水=(用F1、F2、F3、ρ水表示)。
【答案】(1)①→②;(2)1.3;(3)液体密度;(4)【详解】(1)要测量金属块A浸没在水中的浮力,先测量金属块A的重力,在测量金属块A浸没在水中弹簧测力计的示数,合理的测量顺序是①→②。(2)计算金属块A浸没在水中的浮力为F=G-F示=F1-F2=4.5N-3.2N=1.3N(3)如图,改变了金属块A浸没入液体的密度,故金属块A的浮力大小与液体密度有关。(4)在水中金属块A受到的浮力为F浮水=F1-F2在盐水中金属块A受到的浮力为F浮盐水=F1-F3因为金属块A都是浸没在两种液体之中,排开液体的体积和金属块A的体积相同,VA=V排根据公式F浮=ρ液gV排可知则盐水的密度为。10.在“探究浮力大小跟哪些因素有关”的实验中,小杜提出了以下猜想:猜想1:与液体的密度有关;猜想2:与物体排开液体的体积有关;猜想3:与物体浸在液体中的深度有关;猜想4:与物体形状有关。
(1)物体的重力为N,B中物体所受浮力为N;(2)分析A、B、C实验可得,在同种液体中,越大,浮力越大;(3)分析A、C、D实验可得:浮力大小跟物体浸在液体中的无关;(4)为探究猜想1,可用弹簧测力计吊着同一物体使其在盐水中,读出弹簧测力计示数,并与D实验比较来验证猜想;(5)小杜用A、D、E实验探究猜想4,其中D与E中物体的体积和材料均相同,由此可知猜想4是(选填“正确”或“错误”)的。【答案】2.80.4物体排开液体的体积深度完全浸没错误【详解】(1)由A图可知,弹簧测力计的分度值是0.2N,物体的重力为2.8N;由图B可知,金属块浸没在水中测力计示数为2.4N,则此时的浮力F浮=G﹣F=2.8N﹣2.4N=0.4N(2)A、B、C三个步骤,物体排开水的体积不同,测力计的不同,由称重法可知浮力大小不同,可知浮力大小跟物体排开液体的体积有关。(3)分析A、C、D实验,物体排开液体的体积和密度相同,浸没在液体中的深度不同,因测力计示数相同,由称重法可知受到的浮力相同,故可得浮力大小跟物体浸没在水中的深度无关。(5)小杜用A、D、E实验探究猜想4,其中D与E中物体的体积和材料均相同,物体受到的浮力相等,物体受到的浮力与物体的形状无关,由此可知猜想4是错误的。考点二阿基米德原理1.(2023·山东济南·中考题)把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,如图所示。石头和西红柿在水中受到的浮力的大小相比较()
A.石头受到的浮力更大些B.西红柿受到的浮力更大些C.石头和西红柿受到的浮力一样大D.无法比较石头和西红柿受到的浮力大小【答案】A【详解】把一块石头和一个西红柿同时放入水中,它们静止时西红柿漂在水面上,而石头沉入了水底,西红柿排开的水的体积小于石头排开的水的体积,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知,石头受到的浮力大。故选A。2.(2022·广西河池·统考中考真题)某同学用石块、细线、弹簧测力计、烧杯、水和食盐等器材,进行如图所示的实验探究。下列说法正确的是()A.石块在水中受到的浮力方向竖直向下B.石块在水中受到的浮力大小为1.0NC.石块浸没在水中时,排开水的体积为1.2×10-4m3D.丙图中盐水的密度为1.1×103kg/m3【答案】B【详解】A.石块浸没在水中后,弹簧测力计对石块的拉力变小了,说明石块受到竖直向上的浮力,故A错误;B.由图甲可知,物体的重力G=2N,由图乙可知,石块浸没在水中时弹簧测力计的示数F拉=1N,则石块在水中受到的浮力为F浮=G-F拉=2N-1N=1N故B正确;C.石块浸没在水中时,根据阿基米德原理可知,排开水的体积为故C错误;D.物体的重力G=2N,由图丙可知,石块浸没在盐水中时弹簧测力计的示数F′拉=0.8N,则石块在盐水中受到的浮力为F浮′=G-F′拉=2N-0.8N=1.2N根据阿基米德原理可知,盐水的密度为故D错误。故选B。3.(2023·天津·中考真题)在学习“阿基米德原理”时,可用“实验探究”与“理论探究”两种方式进行研究;请你完成下列任务:【实验探究】通过下图所示的实验,探究浮力的大小跟排开液体所受重力的关系,由实验可得结论,这就是阿基米德原理;
【理论探究】第一步:建立模型——选取浸没在液体中的长方体进行研究,如图所示;第二步:理论推导——利用浮力产生的原因推导阿基米德原理;请你写出推导过程,提示:推导过程中所用物理量需要设定(可在图中标出);
【原理应用】水平桌面上有一底面积为S1的柱形平底薄壁容器,内装质量为m的液体;现将一个底面积为S2的金属圆柱体放入液体中,圆柱体静止后直立在容器底且未完全浸没(与容器底接触但不密合),整个过程液体未溢出;金属圆柱体静止时所受浮力F浮=。【答案】F浮=G排见解析【详解】由图中实验数据可得,F甲-F乙=F丙-F丁,即物体受到的浮力等于排开液体的重力:F浮=G排。设长方体的底面积为S、高为h,液体密度为ρ液,长方体上、下表面所处的深度及受力情况,如下图所示:
由于同种液体中,深度越深,液体的压强越大,长方体的上下面表面积相同,由F=pS可得,液体对长方体向上的压力大于液体对它向下的压力,两者之差即为浮力[3]由阿基米德原理可得,金属圆柱体静止时所受浮力4.(2022·内蒙古兴安盟·中考题)在物理实验操作考核中,水平桌面上放置底面积为100cm2圆柱形容器(不计容器壁厚度),内有一定量的水(如图甲)。某考生用弹簧测力计悬挂一金属圆柱体,从水面开始缓慢浸入水中,拉力F与圆柱体下表面到水面的距离h变化关系如图乙所示。(ρ水=1.0×103kg/m3,g取10N/kg)求:(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力;(2)圆柱体的体积;(3)圆柱体的密度。【答案】(1)1N;(2)1×10-4m3;(3)3×103kg/m3【详解】(1)由乙图知,圆柱体浸没在水中时所受到的浮力F浮=F1-F2=3N-2N=1N(2)浸没时,圆柱体的体积等于排开液体的体积,由F浮=ρ液V排g可知,(3)圆柱体的重力G=F1=3N,圆柱体的质量是圆柱体的密度是答:(1)圆柱体浸没在水中时所受到的浮力是1N;(2)圆柱体的体积是1×10-4m3;(3)圆柱体的密度是3×103kg/m3。知识概念理解阿基米德原理(1)内容:浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体所受的重力。(2)数学表达式:F浮=G排=m排g=ρ液gV排该定律也适用于气体。验证阿基米德原理(1)测量浮力的方法(称重法):F浮=F1-F3。(2)测量排开液体所受的重力(溢水法):G排=F4-F21.如图为“探究阿基米德原理”的实验装置图,哪两幅图结合可以测出浮力的大小()
A.甲和乙 B.甲和丙 C.甲和丁 D.乙和丙【答案】A【详解】由乙图可测出物体重力G,甲图中物体浸没在液体中,设弹簧测力计示数为F,根据称重法测浮力,则浮力大小为F浮=G-F故甲、乙两图结合可以测出浮力的大小。故A符合题意,BCD不符合题意。故选A。2.关于浸在液体中的物体所受浮力F浮与物体重力G物、物体排开液体的重力G排间的大小关系,以下说法中正确的是()A.只有当物体浸没时,F浮等于G物 B.不管物体是否浸没,F浮都等于G物C.只有物体未浸没时,F浮等于G排 D.不管物体是否浸没,F浮都等于G排【答案】D【解析】根据阿基米德原理,物体受到的浮力等于它排开的液体的重力,即F浮=G排=ρgV排,不管物体浸没还是一部分浸没,该式都成立,与物体是否浸没无关。所以选D。3.如图甲为盛水的烧杯,上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体,将圆柱体缓慢下降,直至将圆柱体全部浸入水中,整个过程中弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象如图乙所示,g取10N/kg,下列说法正确的是()A.圆柱体受到的最大浮力是3NB.圆柱体的高度为8cmC.圆柱体的密度是1.5×103kg/m3D.当圆柱体刚好全部浸没时,下表面受到水的压强为800Pa【答案】C【详解】为了便于分析,弹簧测力计示数F与圆柱体下降高度h变化关系的图象线段标上A、B、C、D四个点如下图:A.由图象知,当h=0时,弹簧测力计示数为9N,此时圆柱体处于空气中,重力G=F拉=9N图象中CD段圆柱体完全浸入水中,排开水的体积不再改变,受到的浮力不再改变,圆柱体受到的拉力F=3N,则圆柱体受到的最大浮力F浮=G-F=9N-3N=6N,故A错误;B.圆柱体从B点开始下表面接触水面,到C点刚好浸没水中,圆柱体的高度为h=8cm-4cm=4cm,故B错误;C.圆柱体完全浸没时,其体积等于排开水的体积,物体的体积V=圆柱体密度ρ物故C正确;D.由图可知,物体从接触水面到刚好浸没时,物体下降了4cm,但同时水面会上升,由于容器底面积未知,所以不能确定圆柱体下表面所处的深度,也就不能确定下表面受到水的压强,故D错误。故选C。4.(2022·江苏南京·统考中考真题)在一只烧杯内装有密度为ρA的液体A,在一只轻薄透明塑料袋中装有大半袋密度为ρB的液体B,按如图所示方式,用弹簧测力计吊住塑料袋并将塑料袋缓慢浸入液体A,测力计示数一直减小,当示数减为零时(塑料袋不接触杯底),有以下两个判断:(1)若ρA=ρB,则袋内液面与袋外液面相平;(2)若ρA>ρB,则袋内液面高于袋外液面。这两个判断()A.只有(1)正确 B.只有(2)正确C.(1)(2)都正确 D.(1)(2)都不正确
【答案】C【详解】当弹簧测力计的示数为零时F浮=G浮力为F浮=ρagV排重力为GB=ρbgVB则ρagV排=ρbgVB故V若ρa=ρb,则V排=VB即袋内液面与袋外液面相平,故(1)正确;若ρa>ρb,ρbρa<1,V排V袋内液面高于袋外液面,故(2)正确。故C符合题意,ABD不符合题意。故选C。5.如图所示,用弹簧测力计吊着重物缓慢浸入装满水的溢水杯中直至浸没,这一过程中弹簧测力计的示数会变;浸没后,继续增加重物在水中的深度(未碰底),会发现弹簧测力计的示数不再改变,这说明浮力大小与浸没深度;若测得小桶中溢出水的重力与重物所受浮力相等,则可验证原理是正确的。
【答案】小无关阿基米德【详解】如图所示,用弹簧测力计吊着重物缓慢浸入装满水的溢水杯中直至浸没,这一过程中重物排开水的体积变大,根据阿基米德原理知受到的浮力变大,根据称重法测浮力知,弹簧测力计的示数会变小。浸没后,继续增加重物在水中的深度(未碰底),会发现弹簧测力计的示数不再改变,根据称重法测浮力知,说明浮力大小与浸没深度无关;物体受到的浮力等于物体排开水的重力,若测得小桶中溢出水的重力与重物所受浮力相等,则可验证阿基米德原理是正确的。6.如图所示,称出木块重力G0及空桶的重力,再将木块轻轻放在溢水杯的水面上,然后称出被漂浮的木块从溢水杯排到小桶中的水重G排。可以发现:(1)G0和G排的关系为。(2)木块漂浮在水面上时处于静止状态,只受力和力,因此可以得出浮力F浮与G0的关系为:。(3)由上面实验可知,木块受到的浮力F浮与G排的关系为:。【答案】G0=G排重浮F浮=G0F浮=G排【详解】(1)由图可知,物体所受重力等于排开水所受重力,G0和G排的关系为:G0=G排。(2)木块漂浮在水面上时处于静止状态,只受重力和浮力,由平衡条件可得,F浮=G0。(3)因为G0=G排,F浮=G0,所以木块受到的浮力F浮与G排的关系为:F浮=G排。7.小明说:“利用测量浮力的方法可以求液体的密度”,物理兴趣小组的同学利用弹簧测力计、物块、烧杯、细线和水、盐水、进行了如图所示的实验操作和相关记录,由图甲、乙可知物块在水中受到的浮力大小为1N,由图甲、丙可知物块在盐水中受到的浮力是,那么实验所用盐水的密度为。【答案】1.2×103【详解】由阿基米德原理F浮=ρgV排知,物块排开水的体积由图知,物体在水中和盐水中均浸没,故则故ρ盐水=1.2×103kg/m38.【学科综合】2021年12月9日15点40分,神舟十三号乘组航天员变身“太空教师”在中国空间站精彩开讲。(1)叶光富老师所穿着的太空企鹅服中,弹力拉带会把人体束缚紧,可以有效预防失重给他们带来的肌肉萎缩。弹力拉带发生(选填“弹性形变”或“塑性形变”)时产生的力叫做弹力;在完全失重的环境中宇航员们(填“仍然”或“不再”)具有惯性;(2)王亚平老师把“冰墩墩”扔给叶光富,“冰墩墩”(选填“受到”或“不受”)平衡力;此现象可以证明关于力和运动的观点是错误的。(3)我们还看到乒乓球在水里处于静止状态,乒乓球(选填“是”或“否”)受浮力。由此可判断,核心舱内(选填“能”或“不能”)用U形管压强计研究液体的压强。【答案】(1)弹性形变,仍然;(2)不受,亚里士多德;(3)否,不能【详解】(1)根据弹力的定义可知,弹力拉带发生弹性形变时产生的力叫做弹力。惯性大小只跟物体的质量大小有关,在完全失重的环境中宇航员们仍有质量,仍然具有惯性。(2)冰墩墩动起来后离开王亚平老师的手,处于失重状态,不受平衡力,根据牛顿第一定律可知,运动的物体在不受外力作用时将保持匀速直线运动。此现象证明了物体的运动不需要力来维持,而亚里士多德说:力是维持物体运动的原因。所以此现象证明亚里士多德关于力和运动的观点是错误的。(3)在太空中水和乒乓球处于完全失重状态,水不会对浸入其中的乒乓球产生压力,乒乓球不受浮力。核心舱内液体没有压强,故不能用U形管压强计研究液体的压强。9.下列是某实验小组利用弹簧测力计、溢水杯、石块、小桶和水“探究浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体所受重力大小的关系”。
(1)实验的最佳顺序是;A.甲、乙、丙、丁B.丁、甲、乙、丙C.乙、甲、丁、丙(2)在如图乙所示的测量过程中,溢水口还在溢水过程中,小军同学急忙把小桶移开,开始测量小桶和溢出水的总重力,这样会导致“排开水的重力”(选填“偏大”“不变”或“偏小”);(3)由实验现象可知:石块完全浸在水中所受浮力大小为N;(4)该实验小组换用其他的物体进行了多次的实验,这样做的目的是:;(5)由实验数据可知:浸在液体中的物体所受浮力大小与物体排开液体所受重力大小的关系为:F浮G排(选填“>”“=”或“<”);(6)如果物体没有完全浸没在水中,(选填“不能”或“仍能”)得出正确的实验结论;(7)实验结束后有同学提出“在测石块在水中所受浮力大小时,能否让石块接触到溢水杯的底部?”(选填“能”或“不能”)。请简述你的理由:。【答案】B偏小0.4为了避免偶然性,寻找普遍规律=仍能不能见解析【详解】(1)A.假设选择实验顺序甲、乙、丙、丁,在甲中测出小石块的重力,然后在乙中测出小石块浸没时,受到的浮力,同时,排出了相应的水,在丙中测出小桶和水的总重力,最后在丁中,倒出小桶中的水,测出空桶的重力,这样会有一些小水珠附在小桶时,计算得到水的重力是偏小的,这实验顺序不够好,故A不符合题意;B.假设选择实验顺序丁、甲、乙、丙,一开始在丁中测出空桶的重力,没有小水珠附在上面,然后在甲、乙中,测出受到的浮力大小,最后在丙中,测出小桶和水的总重力,把这重力减去丁中空桶的重力,就准确得到排出的水重力,这实验顺序最佳,故B符合题意;C.假设选择实验顺序乙、甲、丁、丙,一开始在乙中测出弹簧测力计的拉力,然后在甲中测出附有水珠的小石块重力,这重力是偏大的,两力相减,得到的浮力是偏小的,最后的实验丁、丙,得到水的重力也是偏小的,这实验顺序不够好,故C不符合题意。故选B。(2)在如图乙所示的测量过程中,溢水口还在溢水过程中,小军同学急忙把小桶移开,这样溢水杯中还有溢出的水,没有流入小桶,开始测量小桶和溢出水的总重力,这样会导致“排开水的重力”偏小。(3)从甲、乙两图可以看到,小石块的重力为3N,小石块在乙图中,测力计的示数为2.6N,小石块在乙中受到浮力、测力计的拉力、自身的重力,这三力平衡,可得代入数据解得F浮=0.4N。(4)一次实验可能存在偶然性,为了避免这情况,寻找普遍规律,该实验小组换用其他的物体进行了多次的实验。(5)从实验数据可看到,浸在液体中的物体所受浮力大小为0.4N,再从丙、丁两图可看到,空桶的重力为1.8N,装有水的小桶重力为2.2N,这些水的重力为0.4N,可知F浮=G排。(6)如果物体没有完全浸没在水中,只是部分浸没,那么物体受到的浮力,还是可以通过二次称重法得到,排出的水重力,也可以测出,仍能得出正确的实验结论。(7)不能;因为让石块接触到溢水杯的底部,石块会受到底部的支持力,测力计的示数变小,测出的浮力示数偏大,大于排开液体所受重力,所以不能让石块接触到溢水杯的底部。10.如图所示,一个充满氢气的探测气球携带探空仪悬浮在高空测量,已知氢气球的球囊净重12N(球囊净重即不含内部氢气重力),探空仪重228N,空气密度,氢气密度,细绳的质量、探空仪和球囊的体积均忽略不计。求:
(1)细绳的拉力;(2)氢气球受到的浮力。【答案】(1)228N;(2)258N【详解】(1)探空仪静止在空中,受到竖直向下的重力和竖直向上的拉力,细绳的拉力为(2)氢气球处于静止状态,受到竖直向下的重力、竖直向下的拉力、竖直向上的浮力,即设气球的体积为V,则代入数据得解得V=20m3,则氢气球受到的浮力为答:(1)细绳的拉力为228N;(2)氢气球受到的浮力为258N。考点三物体的浮沉条件及应用1.(2022·山东淄博·中考真题)小明洗碗时发现,同一只碗可以漂浮在水面上,也可以沉入水底,如图所示。下列说法正确的是()A.碗漂浮时所受的浮力大于它所受的重力B.碗漂浮时所受的浮力等于它排开的水所受的重力C.碗沉底时所受的浮力大于它漂浮时所受的浮力D.碗沉底时排开水的体积等于它漂浮时排开水的体积【答案】B【详解】A.当碗漂浮时,碗静止在水面上处于平衡状态,所受的浮力和重力二力平衡,浮力等于碗的重力,故A错误;B.当碗漂浮时,根据阿基米德原理可知,物体受到的浮力的大小等于物体排开液体所受的重力的大小,故B正确;CD.当碗沉底后,浮力小于自身重力,漂浮时浮力等于自身重力,所以沉底时所受的浮力小于漂浮时受到的浮力;根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,碗沉底时排开水的体积小于它漂浮时排开水的体积,故CD错误。故选B。2.(2022·宁夏·中考真题)2022年5月15日1时26分,我国自主研发的“极目一号III型浮空艇”从海拔4270米的中科院珠峰站附近发放场地升空,4时40分到达海拔9032米的高度,创造了“浮空艇”大气科学观测海拔高度世界纪录。如图,下列关于浮空艇说法正确的是()A.浮空艇内充入的气体的密度大于空气的密度B.浮空艇上升过程中大气对它的压强越来越大C.浮空艇上升过程中受到的浮力越来越小D.浮空艇上升的平均速度约为2.8km/h理由:;【答案】C,见解析。【详解】A.“浮空艇”从地面由静止升空,受到的浮力大于重力,即F浮>G,根据阿基米德原理可得ρ空气gV排>ρ内gV其中V排=V,所以ρ空气>ρ内,即浮空艇内充入的气体的密度小于空气的密度,故A错误;B.海拔越高大气压强越小,所以浮空艇上升过程中大气对它的压强越来越小,故B错误;C.根据阿基米德原理,F浮=ρ气V排g可知,V排等于浮空艇体积,大小不变,g不变,ρ气随高度的增加而减小,所以F浮变小,故C正确;D.浮空艇上升的平均速度约为故D错误。故选C。根据阿基米德原理,F浮=ρ气V排g可知,V排等于浮空艇体积,大小不变,g不变,ρ气随高度的增加而减小,所以F浮变小,故C正确。3.(2023·湖南株洲·中考题)取一根木棒,在它的一端缠绕一些铜丝就做成了一个简易密度计,将其分别放入甲、乙两个盛有不同液体的烧杯中,它竖直立在液体中的漂浮情况如图所示。设密度计在甲、乙两个烧杯中所受的浮力分别为F甲和F乙,两个烧杯中液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,则()
A.F甲>F乙 B.F甲<F乙 C.ρ甲>ρ乙 D.ρ甲<ρ乙【答案】D【详解】AB.如图所示,它竖直立在两种液体中都是漂浮状态,所以它受到的浮力等于重力,同一支密度计的重力相等,则密度计在两种液体中受到的浮力相等。即F甲=F乙,故AB不符合题意;CD.如图所示,密度计在甲液体中排开液体的体积比在乙液体中排开液体的体积大,根据F浮=ρ液gV排可知,浮力相等时,排开液体体积越大,液体密度越小。所以可判断出甲液体密度较小,即ρ甲<ρ乙,故C不符合题意,D符合题意。故选D。4.(2022·山东烟台·统考中考真题)在物理做中学实践活动中,某活动小组想要用橡皮泥做“船”浮在水面上,并探究橡皮泥“船”的装载能力。他们用一块体积为20cm3的橡皮泥做成一只“船”,放入水中漂浮,试着向其中添加物体,发现最多只能装载25g的物体,如图所示。查阅资料知道橡皮泥的密度为1.5×103kg/m3。已知水的密度为1.0×103kg/m3,g取10N/kg,求:(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为多少?(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为多少?(3)该小组同学想提高橡皮泥“船”的装载能力,请你帮助他们提出一条合理化的建议。【答案】(1)0.2N;(2)0.55N;(3)见解析【详解】(1)已知V根据阿基米德原理可知F浮=ρ液gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×2.0×10-5m3=0.2N(2)橡皮泥的重力为G橡皮泥=ρ橡皮泥V橡皮泥g=0.3N物体的质量为m物体的重力为G对整体进行受力分析,这只橡皮泥“船”装载最多物体时,浮力为F浮'=G橡皮泥+G物=0.3N+0.25N=0.55N(3)如果要提高橡皮泥“船”的装载能力,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排,我们可以通过增大水的密度或者减少船身重量或者增大船的体积等方式来提高船的装载能力。答:(1)将这块橡皮泥浸没在水中时所受的浮力为0.2N;(2)这只橡皮泥“船”装载最多物体时受到的浮力为0.55N;(3)见解析。知识概念物体的浮沉条件(1)比较浮力与重力①若浮力F浮>G,则物体会上浮,最后漂浮;②若浮力F浮=G,则物体会悬浮,可停在液体内部任意位置;③若浮力F浮<G,则物体会下沉,(2)比较物体密度与液体密度①当ρ液>ρ物时,物体上浮;②当ρ液=ρ物时,物体悬浮;③当ρ液<ρ物时,物体下沉。浮力的应用(1)轮船的工作原理把轮船做成“空心”体后放在水里,排开的水较多,因而受到较大的浮力。(2)潜水艇因为潜水艇浸没在水里时,所受浮力基本不变,靠改变自身重力实现浮沉。(3)气球和飞艇通过充入密度小于空气的气体,使气球受到的浮力大于自身的重力而升空。(4)密度计密度计在液体中是漂浮的,受到的浮力等于它自身的重力且不变。根据F浮=ρ液gV排可知,放在密度比较大的液体里,它浸入液体的体积小,上浮一些。1.【新科技】中国航天科研训练中心,有各种各样的训练设备,如图是中性浮力水槽,可以模拟在太空中的失重状态,下列说法正确的是()A.在水槽里,人的质量为零B.在水槽中人的惯性消失了C.人在水槽中,所受重力等于浮力,模拟失重的感觉D.在水槽中,人受到惯性力的作用
【答案】C【详解】A.质量是物体的一种基本属性,所以在水槽里,故A错误;B.惯性是一切物体的固有属性、液体或气体,都具有惯性,故B错误;C.浮力水槽能在地面上模拟太空失重环境的原理是所受重力等于浮力,人在竖直方向上受到的合力为0,相当于人在自然界中不受重力作用,故C正确;D.在水槽中,惯性是性质不是力,故D错误。故选C。2.生活中处处有物理知识,小红的妈妈腌制咸鸭蛋,相隔30天放入两次鲜鸭蛋,小红喜欢吃咸一些的鸭蛋,小红去盐水中取鸭蛋时发现有的沉底有的漂浮,如图所示。小红应该取()A.取漂浮的,漂浮的所受浮力大B.取漂浮的,漂浮的所受液体向上的压强大C.取下沉的,下沉的鸭蛋密度大于盐水密度D.取下沉的,下沉的鸭蛋排开盐水的重力大于鸭蛋的重力【答案】C【详解】AC.鸭蛋漂浮时,密度小于盐水的密度,鸭蛋下沉时,密度大于盐水的密度。小红喜欢吃咸一些的鸭蛋,故应取下沉的鸭蛋。从图中可知,鸭蛋漂浮时排开盐水的体积小于鸭蛋下沉时排开盐水的体积,根据F浮=ρ液gV排可知漂浮的所受浮力小,故A不符合题意,C符合题意;B.漂浮时,鸭蛋所处的深度较小,根据p=ρgh可知漂浮的鸭蛋所受液体向上的压强小,故B不符合题意;D.根据阿基米德原理可知下沉的鸭蛋排开盐水的重力等于鸭蛋的重力,故D不符合题意。故选C。3.2022年5月15日,我国自主研发的极目一号Ⅲ型浮空艇,从青藏高原海拔4270m的中科院珠峰站附近升空,顺利升至9032m,超过珠峰高度,创造了浮空艇大气科学观测世界纪录。该浮空艇通过一条缆绳与地面的锚泊设备连接,利用所受的浮力和缆绳的拉力控制可实现升空和驻空。忽略浮空艇体积的变化,在其匀速直线上升过程中,下列说法正确的是(
)A.浮空艇周围的大气压不变 B.浮空艇受非平衡力的作用C.浮空艇所受浮力大小不变 D.浮空艇所受浮力大于自身的重力【答案】D【详解】A.浮空艇在匀速直线上升过程中,海拔越高,空气越稀少,空气密度越小,浮空艇周围的大气压越小,故A错误;B.浮空艇在匀速直线上升,处于平衡状态,所以浮空艇受平衡力的作用,故B错误;C.浮空艇在匀速直线上升过程中,海拔越高,空气密度越小,忽略浮空艇体积的变化,由F浮=ρ液gV排可知,浮空艇所受浮力变小,故C错误;D.浮空艇在匀速直线上升过程中,处于平衡状态,浮空艇受到竖直向上的浮力和受到竖直向下的重力、拉力,即F所以浮空艇所受浮力大于自身的重力,故D正确。故选D。4.(多选题)柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻轻放入其中,静止时土豆漂浮在水面上,如图甲所示;向容器中缓慢注入清水,土豆逐渐下沉;注入适量清水时,土豆悬浮在盐水中,如图乙所示:继续注入清水,土豆沉到容器底部,如图丙所示。下列说法正确的是()
A.漂浮在水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小相等B.悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时盐水的密度相等C.沉到底部后,土豆受到的浮力可能大于漂浮时受到的浮力D.沉到底部后,继续注入清水,土豆受到的浮力不再变化【答案】AB【详解】A.土豆漂浮在水面上,由漂浮条件可知,土豆的浮力等于它的重力,故A正确;B.土豆悬浮在盐水中,由悬浮条件可知,土豆的密度等于盐水的密度,故B正确;C.沉到底部后,土豆受到的浮力小于它的重力,漂浮时土豆受到的浮力等于它的重力,沉到底部后,土豆的重力不变,土豆受到的浮力小于漂浮时受到的浮力,故C错误;D.沉到底部后,继续注入清水,盐水的密度变小,土豆排开盐水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知土豆受到的浮力变小,故D错误。故选AB。5.【传统文化】如图是郑和下西洋所用的“宝船”模型。《明史·郑和传》记载,郑和的船队共有62艘长约147m、宽约50m的大船。漂浮在水面的一艘大船,其受到浮力与重力的大小关系为;浮力重力。在古代制造船只大多选用木材,木材除了有易于加工的特点,还因为其密度较,利于船只漂浮。【答案】等于小【详解】根据漂浮的条件可知,物体受到的重力和浮力是一对平衡力,漂浮在水面的一艘大船,其受到浮力与重力的大小关系为:浮力等于重力。根据漂浮的条件可知,漂浮的物体ρ物<ρ液,木材的密度较小,利于船只漂浮。6.为了研究物体的浮沉条件,小瑞同学先将一枚鸡蛋放在配制好的盐水中,鸡蛋刚好悬浮在水中,如图甲所示。
(1)图甲中盐水的密度(填“大于”、“小于”或“等于”)鸡蛋的密度。(2)要使鸡蛋处于漂浮状态(如图乙),应向甲图烧杯中加适量的(填“水”或“盐”)。(3)请你在图乙中画出鸡蛋所受重力和浮力的示意图。【答案】(1)等于;(2)盐;(3)下图。
【详解】(1)图甲中鸡蛋悬浮,所以盐水的密度等于鸡蛋的密度。(2)要使鸡蛋处于漂浮状态,浮力仍等于重力,重力不变,浮力也不变,但漂浮时排开盐水的体积变小,由F浮=ρ液gV排知应增大盐水的密度,所以应向甲图烧杯中加适量的盐。(3)图乙中鸡蛋漂浮,竖直向上的浮力等于竖直向下的重力,见图:
7.2022年5月,全球首艘智能型无人系统母船“珠海云”号(如图所示)在广州下水。“珠海云”号排水量为2000吨,表示________,满载时受到的浮力为______N,船上的无人机起飞后船身受到的浮力______(填“变大”、“变小”或“不变”)。(g取10N/kg)【答案】表示满载时排开的水的质量为2000吨;
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