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文档简介
辨析浮力现象第6招教你一招
解浮力现象题时应注意以下四组概念的不同:浸在与浸
没、上浮与下沉、漂浮与悬浮、排开与排出。公式法(阿基
米德原理法)与平衡法是解题的常用方法。
[新考向
物理建模]水上救援往往需要打捞沉没的货物,
我们将该情景简化为如图所示的物理过程。假设物体浸没在
水深h=0.5m的容器底部(非密合),现利用弹簧测力计将物
体从水中匀速提出,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测
力计示数为3N,当物体全部离开水面后,弹簧测力计示数
为5N,g取10N/kg。下列说法正确的是(
)A.物体在水面下上升的过程中所受浮力逐渐减小B.物体在容器底部时,受到的浮力为2NC.物体在容器底部时,水对其底部的压强为5×104PaD.物体的密度为1.25×103kg/m3解题秘方
浮力的大小与液体的密度和物体排开液体的体积有关,物体在水面下上升的过程中,水的密度不变,排开水的体积不变,所受浮力大小不变,故A错误;物体的重力G=5N,当物体有一半体积露出水面时,弹簧测力计示数F示=3N,则此时物体受到的浮力F浮=G-F示=5N-3N=2N,故物体在容器底部时,受到的浮力为F浮'=2F浮=2×2N=4N,故B错误;
答案:D
浮力的应用1.漂流瓶是航海时代人类文化交流的象征符号。漂流瓶在海
洋中漂浮时,下列说法中正确的是(
B
)A.漂流瓶受到的浮力大于其重力B.漂流瓶在不同密度的海水中漂浮时底部所受压强相等C.漂流瓶在密度大的海水中所受浮力大一些D.漂流瓶漂入密度较小的海水中会上浮一些B【点拨】
2.[2022·大庆]如图所示,将一体积为10cm3的质量分布均匀
的正方体木块轻轻放入一盛满某种液体的溢水杯中,溢出
液体的体积为8cm3;若将木块从中间锯掉一半,将剩余部
分再次轻轻放入装满该液体的溢水杯中,则该液体会溢出
(
B
)BA.3cm3B.4cm3C.5cm3D.6cm3【点拨】由图知,木块漂浮,将木块从中间锯掉一半,木块仍漂
浮,但木块的质量变为原来的一半,则其排开水的质量、体
积也变为原来的一半。3.[2023·河北,多选]柱状容器内加入浓盐水,把一枚土豆轻
轻放入其中,静止时土豆漂浮在盐水面上,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(
AB
)ABA.漂浮在盐水面上时,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(第3题)【点拨】土豆漂浮在盐水面上时,土豆受到的浮力与其重力大小
相等,故A正确;土豆悬浮在盐水中时,土豆的密度与此时
盐水的密度相等,故B正确;土豆漂浮时受到的浮力等于重
力,土豆沉到底部后,受到的浮力小于重力,则沉到底部
后,土豆受到的浮力小于漂浮时受到的浮力,故C错误;沉
到底部后,土豆排开盐水的体积不变,继续注入清水,盐水
的密度变小,由公式F浮=ρ液gV排可知,土豆受到的浮力变
小,故D错误。
浮力与压强的综合4.如图所示,放在水平桌面上的溢水杯盛满水,用弹簧测力
计挂一个实心铁块,示数为F1;将铁块缓慢浸没水中(未接
触溢水杯),溢出的水流入小烧杯,弹簧测力计的示数为
F2。下列判断正确的是(
D
)DA.水对溢水杯底部的压强p甲<p乙B.溢水杯对桌面的压力F甲<F乙C.铁块受到的浮力F浮=F2-F1D.小烧杯中水的重力G=F1-F2(第4题)【点拨】甲、乙两图中液面相平,且液体均为水,由公式p=ρgh
可知,水对溢水杯底部的压强相等,故A错误。铁块浸没在
水中后,水面高度不变,水对杯底的压强不变,由公式F=
pS可知,水对杯底的压力不变。因溢水杯对桌面的压力等于
水对溢水杯底的压力与溢水杯的重力之和,因此溢水杯对桌
面的压力不变,即F甲=F乙,故B错误。F1为铁块浸入水之前的拉力(等于铁块的重力),F2为铁块浸
没水中后的拉力,由称重法测浮力可知,铁块受到的浮力F
浮=F1-F2,故C错误。由阿基米德原理可知,铁块所受浮
力等于排开水的重力,则小烧杯中水的重力(排开水的重
力)G=F浮=F1-F2,故D正确。5.[情境题工程应用]雨城区“大兴二桥”在施工时,要向江
中沉放大量的施工构件。如图甲所示,假设一正方体构件
从江面被匀速吊入江水中,在沉入过程中,其下表面到水
面的距离h逐渐增大,构件所受浮力F1、钢绳拉力F2随h的
变化关系图象如图乙所示(g取10N/kg)。下列判断正确的是
(
B
)BA.构件的棱长为4mB.构件的密度为3×103kg/m3C.浮力F1随h变化的图线是图乙中的①图线D.当构件的下表面距江面4m深时,构件上表面受到江水的压强为4×104Pa【点拨】由图乙可知,当构件刚浸没水中时下表面到水面的距离
为2m,则构件棱长为2m,故A错误。构件体积V=L3=(2
m)3=8m3,构件浸没水中时,V排=V=8m3,F2=1.6×105
N,则有F1=G-F2,即ρ水gV排=ρgV-F2,代入数值可得,
1×103kg/m3×10N/kg×8m3=ρ×10N/kg×8m3-1.6×105
N,则构件的密度ρ=3×103kg/m3,故B正确。由图可知,构件在浸入水中的过程中,排开的水的体积变大,
浮力逐渐变大。当构件浸没后排开水的体积不变,浮力不变,
因此浮力F1随h变化的图线是图乙中的②图线,故C错误。当
构件的下表面距江面4m深时,构件上表面距江面4m-2m
=2m,构件上表面受到江水的压强p=ρ水gh=1×103
kg/m3×10N/kg×2m=2×104Pa,故D错误。
水对小桶底部的压强为p,弹簧测力计的示数为F2,提绳竖
直向上的拉力为T2。已知小桶能全部接住从溢水杯中溢出的
水,g取10N/kg,则下列说法正确的是(
D
)DA.金属块体积为300cm3B.F1-F2=0.18NC.p=150PaD.T2=T1
【点拨】
刚好离开水平底座时(底座对溢水杯的支持力刚好为零),提绳竖直向上的拉力T1=G杯+G水+G排=G杯+G水+F浮=G杯+G水+0.06N。当金属块刚好浸没在水中时,提绳竖直向上的拉力T2=G杯+G水-G溢+G排'=G杯+G水-G溢+F浮'=G杯+G水-0.24N+0.3N=G杯+G水+0.06N,可见T1=T2,故D正确。7.[2023·广安]水平桌面上有一装满水的溢水杯,杯底面积为
100cm2,将重为4.8N的圆柱体A用细线悬挂在弹簧测力计
下缓慢浸入水中。当A的一半浸入水中时弹簧
测力计的示数如图甲所示,此时A受到的浮力
为
N。剪断细线,将A缓慢沉入水底,静
止时如图乙所示(A与杯底不密合),与图甲相
比,溢水杯对桌面的压强增加了
Pa。1
280
【点拨】由图甲可知,当A的一半浸入水中时弹簧测力计的示数为3.8N,此时A受到的浮力F浮=GA-F示=4.8N-3.8N=1N;设溢水杯的重力为G杯,图甲中水的重力为G水,如图甲所示,把溢水杯、水和物体A看成一个整体,整体受到竖直向下的总重力、竖直向上的拉力(等于弹簧测力计的示数)和桌面的支持力,根据力作用的相互性和整体受力平衡可得,图甲中溢水杯对桌面的压力F压=F支=G杯+G水+GA-F示=G杯+G水+F浮=G杯+G水+1N
①,剪断细线,A缓慢沉入水底,静止时如图乙所示,此时A排开水
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