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文档简介
回归教材重难点03浮力
0It材方位・击/
浮力是第十章的内容,在力学部分占据非常重要的地位,通过对浮力的讲解,要求考生什么是浮力、
浮力产生的原因以及影响浮力大小的因素;掌握阿基米德原理及其计算;掌握物体的浮沉条件。能够利用
阿基米德原理、物体浮沉条件和压强有关知识解决物体浸在液体中关于浮力、密度和体积等综合性问题。
提升考生解决综合性问题水平。
本考点是中考五星高频考点,难度中等偏上,在全国各地中考试卷中多次考查,中考主要题型有选择
题、填空题、计算题和实验探究题。各种题型涉及计算较多,所占分值较高,并经常与压强和其他知识点
结合以压轴题形式出现在中考试卷中。
重难点背诵归纳
1.浮力
(1)浮力的方向竖直向上;
(2)浮力产生的原因向上、向下的压力差就是浮力;
(3)浮力大小的影响因素:排开液体体积VM和液体密度P掖
2.阿基米德原理
阿基米德原理:浸入液体里的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开的液体受到的重力。
公式表示:/=%=夕液匕赭;
3.物体浮沉条件
(1)当旺学〉G时,物体上浮;夕液〉。物。
当耳孚=G时,物体悬浮;。液=「物。
当/〈G时,物体下沉;「液〈「物。
当K?=G(物体未完全浸没液体)时,物体漂浮;「液〉「物。
(2)悬浮与漂浮的比较:相同点:/=G物;
不同点:悬浮时,°液物,%=•物;漂浮时,。液〉°物,V排〈M物。
技巧与规律:
(1)计算浮力的方法
①称重法:F浮=G悯—(题目中出现弹簧测力计时,一般要用称重法)
②压力差法:Fw=F向上一F5(题目中出现求上下表面压力、压强,-一般要用压力差法)
③公式法:"浮液g%F=G排(P涯和V排为已知条件或能明确求出时,一般要用公式法)
④平衡法:如果物体在液体中处于漂浮或悬浮状态,则/=G物。
(2)物体吊在测力计上,在空中重力为G,浸在密度为P的液体中,示数为F,则物体密度为:
Gp
(3)漂浮物体浸入液体的体积是它总体积的几分之几,物体密度就是液体密度的几分之几;
(4)将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等于液体对物体增大的浮力:
(5)冰飘浮在水面上,冰化为水后液面不变;
(6)关于浮力和压强的综合分析:
①比"V/'法:不同物体浸在同一液体中,「浓相同,由F浮=6物=O淑g/何知,同一液体,V拄越大,
受到浮力越大;
②比“P滤”法:同一物体漂浮或悬浮在不同液体中,G物相同,由F浮=6物=0浓名心可知,浮力相等,
V族越大,,P液越小。
③根据P=Pgh判断容器底受到液体压强的大小
④根据p=|判断容器对桌面的压强
(7)解题步骤
第一步:梳理题干已知信息,有哪些物理量是相等的;
第二步:看物体状态,获取隐藏信息;
第三步:抓相同物理量得密度、浮力关系
第四步:受力分析得压力、压强关系
届T好题演练/
一、单选题
1.(2023・四川绵阳•统考模拟预测)如图所示,容器内装水,一个小球连接在弹簧的一端,弹簧的另一端固
定在容器的底部(弹簧处于伸长状态)。设想当地球的引力减为一半时,则图中的小球将()
A.球受到的重力减小,浮力不变,小球向上运动
B.球受到的重力减小,浮力不变,小球向下运动
C.球受到的重力减小,浮力减小,小球静止不动
D.球受到的重力减小,浮力减小,小球向下运动
【答案】D
【详解】小球受到重力、弹力以及浮力作用,而弹力大小等于重力与浮力的差;当地球引力减为一半时,g
将变为原来的一半,球的重力G=mg,因此重力减为原来的一半;而尸后7招1/柳因此浮力也减为原来的…
半,即重力与浮力之差变为原来的一半,因此弹簧被伸长的长度变为原来的一半,则小球向下运动。故D
正确,ABC错误。
故选D。
2.(2023•山东泰安・统考一模)如图所示,水平地面上有一个底面积为200cm2的盛水容器A内有边长为10cm
的正方体物块8,一根细线与容器底部相连,此时细线受到的拉力是6N。已知水的密度是lxl03kg/m3,g
取10N/kg,则下列说法中正确的是()
①物块B受到的浮力是10N
②物块B的密度是0.6xl03kg/m3
③剪断绳子,待物块B静止后受到的浮力为10N
④剪断绳子,待物块B静止后,容器底受到水的压强减小了300Pa
A.只有①③B.只有②④C.只有②③D,只有①④
【答案】D
【详解】①正方体物块的体积
V=L3=(10cm)3=1000cm3=1x103m3
因物体浸没时,则排开液体的体积
VV=lxlO3m3
所以,物块受到的浮力
F浮=〃次gV措=1.0xl03kg/m3xl0N/kgxlxl0'3m3=ION
故①正确;
②因物块受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力、绳子的拉力作用处于平衡状态,所以,由物块受到的合
力为零可得
F》=G+F/
则物块的重力
G=F^-F/—10N-6N=4N
由6="且可得,物块的质量
G4N-
m=——=--------=0.4kg
g1ON/kg
物块的密度
p=—==0.4x103kg/m3
Vlx°i4o?3m3
故②错误
③由p<p,k可知,剪断绳子,待物块静止后处于漂浮状态,则物块受到的浮力
尸/=G=4N
故③错误;
④木块漂浮
£/=G=4N
由Fff=p潞g匕"得木块漂浮时排开水的体积
%;=£—=----~~弊--------=4X10-4m3
排p水glxlO3kg/m3xlON/kg
所以液面下降的深度为
,AK,IxIO^mMxlO^m3八〜
AA/z=-2-=----------———=0.03m
S200x1012
容器底受到水的压强减小了
。水gA/i=l.0x1O,kg/m3x1ON/kgx0.03m=300Pa
故④正确。
故选D。
3.(2023,广东广州,统考一模)小昕看到工作人员正在将船上的石块向人工湖中填,她想:船上的石块填入
湖中前后,水面高度会变化吗?于是她进行了探究:首先,她将石块b放在不吸水的木块a上,如题图所
示;然后将石块b拿出,用体积忽略不计的细线系住,让石块b沉入水底,则水面高度()
A.下降B.上升C.不变D.无法判断
【答案】A
【详解】如图,将石块b放在木块a上,它们处于漂浮状态,则
F倒a+R=Ga+Gh
让石块b沉入水底,a漂浮
F承"=G"
b沉底
F滓b<Gb
可得
F-jf(a+b)>F;?a+F浮b
由阿基米德原理尸产可知,将石块b用细线系住轻轻放水底后,a、b排开水的体积比原来变小了,
则水面高度将下降。
故选A。
4.(2023・河南洛阳•统考二模)两个相同的圆柱形容器置于水平桌面上,容器中分别盛有体积相等的甲、乙
两种液体,向液体中分别放入两个质量相等但体积不同的实心均匀物块A、B(VA<VB),静止时如图所示。
下列判断正确的是()
甲乙
A.物体受到的浮力FA<FB
B.两种液体的密度夕甲>Oz
C.液体对容器底部的压强〃区pz
D.容器底部对桌面的压力
【答案】B
【详解】A.由图可知,A、B两个物体都漂浮在液面上,根据物体的浮沉条件可知,受到的浮力等于自身
的重力,物块A、B的质量相同,则重力相同,所以A、B受到的浮力是相同的,即
FA=FB
故A错误;
B.相同容器中分别盛有体积相等的甲、乙两种液体,两容器原来液面相平,放入物体后,甲液面低,说明
A排开的液体的体积要小于B排开的液体的体积,浮力相同,根据阿基米德原理£,十渴gV/#可知,甲液体
的密度要大于乙液体的密度,即
P'!>PZ
故B正确;
C.液体的体积相同,因为
pff>p乙
由可知,液体的质量
mtfi>m/
由G二加g可知液体的重力
G乙
由图可知,该容器为柱形容器,则液体对容器底部的压力等于液体的重力,物块A、B的重力相同,则液体
对容器底部的压力等于液体重力和物块重力之和,所以液体对容器底部的压力
尸“>尸/
底面积相同,根据p=(液体对容器底部的压强
P乙
故C错误;
D.容器对桌面的压力等于容器的重力、液体的重力以及物体重力之和,由于液体的重力
Gf/>G/
容器的重力相同、物体的重力相同,所以容器底部对桌面的压力
F乙
故D错误。
故选Bo
5.(2023•广东深圳•校考二模)如图所示,用弹簧测力计测得盛满水的溢水杯总重为6QN,将一鹅卵石用细
线系好后测得其重力为1.4N,将该鹅卵石浸没在溢水杯内的水中静止时弹簧测力计的示数为0.9N,若将溢
出水后的溢水杯和浸没在水中的鹅卵石一起挂在弹簧测力计上,静止时弹簧测力计的示数为凡则下列说法
正确的是()
A.丙图中溢水杯溢到小桶中的水的质量为90g
B.丙图中,浸没在水中的鹅卵石所受浮力为0.5N
C.丁图中,弹簧测力计的示数尸应为7.4N
D.鹅卵石的密度为1.56g/cm3
【答案】B
【详解】AB.由图乙和丙,根据称重法可知,丙图中鹅卵石受到的浮力
/=%-%=1.4N-0.9N=0.5N
根据阿基米德原理可得,溢水杯溢到小桶中水的重力
G排=2=0.5N
则溢到小桶中水的质量
G播0.5N
=----=--------=--0--.05kg=50g
邪gION/kg
故A错误,B正确:
C.将溢出水后的溢水杯和浸没在水中的鹅卵石一起挂在弹簧测力计上,如图丁,则丁图中弹簧测力计的示
数为
F=G总(6.0N+1.4N)-0.5N=6.9N
故C错误;
D.鹅卵石的质量
G石1.4N
==0.14kg
glON/kg
由4=0遥/可得,鹅卵石排开水的体枳
%=——=------7-----------------------=3xium
加/?水glxlO3kg/m3xlON/kg
鹅卵石浸没在水中,鹅卵石的体积为
V=V^=5xlO_5m3
鹅卵石密度
p百=^-=一°,.=2.8x1(/kg/n?=2.8g/cm3
有嗥5xlO-5m3
故D错误。
故选B»
二、填空题
6.(2022•江苏淮安•统考中考真题)如图所示,用量程0-5N的弹簧测力计,测量未知液体的密度。根据
图中读数可知,物块浸没水中受到的浮力是N,未知液体的密度为g/cm3。将图中弹簧测力计
刻度用密度值标注,制成弹簧密度计,物块浸没待测液体中,可直接读得待测密度值,则此密度计的测量
范围是。(p木=lx103kg/m3)
【答案】2N;1.2xlO3kg/m3;0-2g/cm3
【详解】⑴从图中可知物体受到重力为4N,物体完全浸没在水中时,弹簧测力计的示数为2N,根据称重
法可得,物体完全浸没在水中受到的浮力为
F浮=4N-2N=2N
再根据阿基米德原理可得物体体积为
V==---------―--------------=2x10-*m3
p水g1.0xl03kg/m3xl0N/kg
⑵根据称重法可知在未知液体中物体受到的浮力为
%=4N-1.6N=2.4N
再根据阿基米德原理可得
号'=2.4N=p未知”=/^xl()N/kgx2xl(尸n?
由此可得「未知=1.2xlO3kg/m3
⑶①当弹簧测力计的示数为尸“=0时,物体浸没在液体中受到的最大浮力
F/«=G-Fy.=4N-0N=4N,
则
43
Vzf=V#^=2xl0-m
根据公式F桁p陵gy标得,待测液体的最大密度
p祗大==--------7f-----------=2x1kg/m3=2g/cm3
“液大咻g2xlO_4m3xlON/kg
②弹簧测力计的刻度最大值为
尸产5N>G
所以当物体浸没在液体中受到的最小浮力,E4=ON时,弹簧测力计的最大示数
F示fG-F部小=4N-ON=4N
则
V/J=V/M=2xl04m3
根据公式尸产p及gV俄得,待测液体的最小密度
pQ、==-------------------------=Okg/m3=0g/cm3
"灌1/g2xlO-4m3xlON/kg
由此可得测量液体的密度范围为。〜2g/cm3。
7.(2022•内蒙古通辽•统考中考真题)放在水平桌面上的两个完全相同的容器内装有适量的水,将A,B两
个体积相同的实心物体分别放入容器内,待物体静止后,如图所示,物体受到的浮力FAFB,物
体的密度PApB(两空均选填">或"=")。
【答案】<;<
【详解】口]由图可知,A、B两个正方体排开水的体积关系为
VA//<VB»
根据
Fr产p液gV线
可知,浮力的大小关系为
FA<FB
⑵由题知,A、B两个正方体的体积相同;A由图可知,A和B处于漂浮,则由浮沉条件可知
GA=FA
GB-FB
由于
FA<FB
所以
GA<GB
由于正方体A、B的体积相同,所以根据
_m_G
p=—=一
VV
可知,物体密度的大小关系
PA<PB
8.(2022•辽宁大连•统考中考真题)如图所示,水平桌面上放置两个溢水杯,分别装满甲、乙两种液体。将
一个密度为0。的小球放入甲液体中,小球静止时,溢出液体的质量为,〃斗;再将小球放入乙液体中,小球静
止时,溢出液体的质量为胴z。则小小:_________mz(选填或乙液体的密度0z=
(用已知条件所给的字母表示)。
【答案】”才为
【详解】[1]小球在甲液体中漂浮,小球受到的浮力等于其重力,由阿基米德原理,小球受到的浮力等于排
开液体的重力,即
G诙F浮产m甲g①
小球放入乙液体中,小球下沉到容器的底部,小球受到的浮力小于其重力(重力大于浮力),故有
GQF浮片m/g②
由①②可知
m以>m乙
[2]小球的密度为例,小球的重力为
G9=mg=poVg(3)
由①③可得出小球的体积为
心也
Po
再将小球放入乙液体中,小球静止时(排开液体的体积等于小球的体积),已知溢出液体的质量为桁z,乙
液体的密度
mym,电
P。
9.(2022•湖北荆州•统考中考真题)一个边长为10cm的实心正方体(不吸水)重15N,将其悬挂在弹簧测
力计上并完全浸没在水中静止时,烧杯内水的深度为25cm,如图所示。烧杯内的水对杯底的压强为
Pa,弹簧测力计的示数为No(p*=1.0xl03kg/m3,g=10N/kg)
LT25cm
【答案】2500;5
【详解】⑴由题意可知,烧杯内水的深度
/i=25cm=0.25m
所以烧杯内水对杯底的压强为
p=pgh=l.0?10kg/m10N/kg0.25m=2500I
⑵因为正方体的边长为10cm,所以该正方体的体积为
V=(10cm)3=1000cm3=1.0xl0-3m3
因为正方体浸没在水中,所以正方体排开水的体积为
VV=1.0xl0-3m3
所以正方体浸没在水中时,受到的浮力为
%=夕水8%=1.0x10'kg/n?x1ON/kgxl.Oxl03m3=1ON
由称重法可知,弹簧测力计的示数为
F=G-F;?=15N-10N=5N
10.(2023•江苏无锡•统考一模)小明利用浮力和杠杆知识,设计了测量液体密度的装置。如图所示,轻质
杠杆A8可绕。点转动,在A、8两端分别挂有两个完全相同的正方体C、D,它们的边长为10cm,重力为
30N,Q4=30cm,O8=24cm。小明向容器中倒入不同密度的液体,每次都将C浸没于液体中,移动物体。,
使杠杆在水平位置平衡,。8上可以标出不同液体的密度值(p^=1.0xl03kg/m3,g10N/kg)求:
(1)物体C的质量为kg;
(2)当物体C浸没在水中时,物体。移动到E点时杠杆恰好水平静止,此时,A点所受拉力为N,
OE的长度为cm;
(3)这个密度秤能够测量的最小液体密度为kg/m3o
【答案】3;20;20;0.6xl03
【详解】(1)四由题可知,物体C的重为30N,根据G=,”g可知,物体C的质量
G30N°,
in=—=-----------=3kg
g10N/kg
(2)[2]对物体C进行受力分析,此时受到向下的重力,向上的浮力和向上的拉力,根据阿基米德原理,受
至I」的浮力为
行33363
Fp*V/#^=1.0xl0kg/mx(10)xl0-mxl0N/l<g=10N
因此受到的拉力为
F,,:=G-F;/=30N-10N=20N
⑶根据杠杆平衡条件可得
F/..xOA=G^OE
代入数据
心xOA20Nx30cm
0E==20cm
G30N
(3)[4]由图可知,当物体。在8端时,物体C受到的拉力最大,即受到的浮力最小,此时液体密度最小。
根据杠杆平衡条件可得
F及ixOA:GxOB
代入数据
GxOB30Nx24cm「八1
---------=----------------=24N
OA30cm
此时物体C受到的浮力为
F-/=G-Fzn=30N-24N=6N
根据阿基米德原理
3
p双=—=---T------------------------=0.6x10kg/m,
fVg(10)3xl0-6m3xl0N/kg
三、实验题
11.(2022•辽宁盘锦•统考中考真题)为了测量盐水密度,小方同学进行了如下实验:
mL
—1«
甲
(1)将天平放在水平桌面上,游码放到标尺左端零刻度线处,发现指针静止时如图甲所示,应将平衡螺母
向调,使横梁平衡;
(2)先测出烧杯和盐水的总质量为123.2g。然后将烧杯中的盐水倒入量筒中一部分,如图乙所示,量筒读
数时做法正确的是:(选填"a""b"或"c");
(3)把烧杯和剩余盐水放在天平左盘中称量,当横梁平衡时,所用祛码和游码在标尺上的位置如图丙所示,
则烧杯和剩余盐水的总质量为g;
(4)盐水的密度为kg/m3;
(5)小方利用一把刻度尺、装有适量水的水槽和两个相同的薄壁圆柱形平底玻璃容器(容器厚度忽略不计)
也测量出了另一种液体的密度。
丁戊已
①向容器中倒入适量的液体,将容器缓慢的放入水槽中,处于竖直漂浮状态,如图丁所示,测出容器下表
面到水面的距离为%。
②从容器中取出一部分液体,放入另一个放在水平桌面上的玻璃容器中,如图戊所示,测量出
为hoc
③容器再次处于竖直漂浮状态,如图己所示,测出容器下表面到水面的距离为/?2。
④液体密度p折(用历、112、ho、0次表示)。
【答案】(1)右(2)b(3)54.2(4)1.15X103(5)容器内液体深(高)度#容器下表面到液面距离;
【详解】(1)⑴由图甲可知,使用前,指针停在分度盘的左侧,所以应向右调节平衡螺母。
(2)⑵量筒读数时,视线应与凹液面的最低相平,所以正确的做法是b。
(3)⑶把烧杯和剩余盐水放在天平左盘中称量,当天平重新平衡时,所用祛码、游码的位置如图丙所示为
20g+20g+10g+4.2g=54.2g
所以烧杯和剩余盐水的总质量为54.2g,
(4)⑷根据密度公式
m
p=—
V
可知,盐水的密度为
m123.2g-54.2g,..,,,,,,
p=—=----------------=1.15g/cm3=1.1503k31g/m3
V60mL
(5)⑸为了便于测量出倒出的液体的质量,因此要测量出容器下表面到液面的距离〃°。
⑹因为薄壁圆柱形平底玻璃容器是一样的,那么它两的底面积都为S,根据压强公式
F
p=一
S
可知,薄壁圆柱形平底玻璃容器在丁容器中受到的浮力为
6=P水gh、S
薄壁圆柱形平底玻璃容器在戊容器中受到的浮力为
F及=P木gh2s
取出的液体的重力为
G=%-%=p,Rg%S-p水gh2s=0水gS(九-库
取出的液体的质量为
GP水gS(冗一⑪,x
m=—=-------------二夕水5(4一4)
gg
液体的密度为
巴」水S(h=止劣
VS凤儿水
四、计算题
12.(2023•北京房山•统考一模)如图所示,底面积为100cm2的圆柱形容器静止在水平桌面上,容器内水重
6N,用轻质细线拉着物体A浸没在水中处于静止状态,物体A重3N,体积为400cm3。己知p*=1.0xl03kg/m3,
g取10
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