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文档简介
第十章浮力(原卷版)
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知识点1:浮力
1、浮力产生的原因:
(1)浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力;
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力;
(3)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
2、影响浮力大小的因素:通过实验探究发现(控制变量法):浮力的大小跟物体浸在液体中
的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。
知识点2:阿基米德原理的应用
1、阿基米德原理的应用:
(1)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;
(2)公式表不:%=6排二夕液%遥;
(3)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、
重力、形状、浸没的深度等均无关
(4)适用条件:液体(或气体)。
2、浮力大小的计算:
(1)两次称量求差法F;¥二F「FZ
(2)二力平衡法F浮=6物
(3)阿基米德原理法F声G排。
知识点3:物体的浮沉条件及应用
1、浮力的利用:
(1)调节浮力的大小:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上;
(2)轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮
在水面上;
(3)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的;
(4)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氨气、热空气),从
浮力与重力的大小关系来解释气球升空;
(5)密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。
汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重力;汤圆煮熟时,它的体积增大,浮力也随
之增大。
2、物体的浮沉条件及其应用:
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)物体在液体中的浮沉条件
上浮:Fj5>G悬浮:Fj?=G漂浮:F;^=G
下沉:F3<G沉底:F浮+N=G
(3)如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①p物
<P液,上浮②P物=P液,悬浮③P物>P液,下,几;
(4)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、
石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
※漂浮问题的几个规律:
规律1:物体漂浮在液体中,所受的浮力等壬它受的重力;
规律2:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
规律3:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律4: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;
规律5:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力等壬液体对物体增大的
浮力。
善的台祈
考点1浮力
【典例1】(2022•罗庄区二模)2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆。
图甲是航天员王亚平在空间站做的乒乓球浮力消失实验,图乙为某物理老师做的浮力实
验。下列说法错误的是()
A.液体内部存在向各个方向的压强,是由于液体受重力,且有流动性
B.图甲,太空中失重状态下,水的密度小到零
C.图甲,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失
D.图乙,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用
【典例2](2022•沂南县二模)小沂同学做了如图所示的小实验,他在水桶中装多半桶水,
用手把空的饮料罐逐渐按入水中,在这个过程中他感觉到越来越费劲,同时观察到水面
越来越高。由此小沂猜想浮力大小可能与物体排开液体的体积有关,为验证他的猜想,
小沂做了如图所示的实验,请你从中选出能验证猜想的操作()
A.①②③B.②③④C.③④⑤D.①②⑤
【典例3】(2022•苏州模拟)在地球上,乒乓球会漂浮在水面上,而在2021年12月9日神
舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富的“天宫课堂”中,在太空失重背景下发现乒
乓球停留在水中,如图所示,其原因是乒乓球和其排开的液体所受的力均近似为
零,因此乒乓球可停留在水中,此时乒乓球的质量(选填“为零”或“不为零”)。
【典例4】(2022•乳山市模拟)如图是一位同学居家完成的一些小实验,甲图对着漏斗吹气,
发现漏斗中的乒乓球不会掉落,原因是
;乙图向漏斗中加水,水向下流出时发现漏斗
中的乒乓球不会浮起来,原因是_______________________________________________
【典例5】(2022•日照)为了探究铝块在液体中所受浮力的大小跟液体密度的关系,小明将
同一铝块用测力计提着分别浸入水和煤油中,如图所示。已知水的密度为L0Xl()3kg/m3,
煤油的密度为0.8Xl()3kg/m3,请根据实验作出铝块在水和煤油中所受浮力的示意图。
【典例6】(2022•包头)兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验
证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
a
1-
.”
.,
.■•
.=I
:.
.:
.:
n.2NlLF=1.3N
Fi=4NIr-6
F=0.5NF=3N.
23■
X1
甲z丙
(i)使用弹簧测力计前,要将指针调在__________位置。
(2)实验中所用物块的重力为No
(3)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出水的重力.
(填“偏大”或“偏小”)。
(4)溢水杯装满水后,将物块浸没在水中,如图乙所示,物块受到的浮力为N,
物块受到的浮力大小与它排开水所受的重力大小o
(5)继续实验,将物块浸没在装满酒精的溢水杯中,如图丙所示,发现F5>F3,说明物
块受到的浮力大小与有关。换用酒精再次实验的目的是(填
“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
考点2阿基米德原理的应用
【典例7】(2022•政和县模拟)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,则下列说法中正确的是()
A.物体受到的最大浮力是5N
B.物体的密度是2.25X103kg/m3
C.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N
D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是8Xl()2pa
【典例8】(2022•沈阳二模)如图甲所示,水平桌面上盛满水的容器中放有一个钢珠。再把
木块轻轻放入容器中,木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是()
A.钢珠不受浮力作用B.两图中容器对桌面的压强相等
C.两图中水对容器底的压强不相等D.木块受到的浮力一定比钢珠受到的浮力大
【典例9](2022•怀化)体积相同的实心物块甲和乙,它们分别挂在一根轻质不等臂杠杆
AOB的左右两端,保持水平位置平衡,已知甲和乙的密度之比为1:2,则AO:OB=,
若将甲、乙如图所示同时浸没在水中,则杠杆端将下降。(选填"A”或"B”)
【典例10】(2022•通辽)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“=")。
【典例11](2022•广西)实验小组的同学利用学过的物理知识测定一块吊坠的密度。
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺左端处时,发现指针偏向
分度盘的左侧,此时应向调节平衡螺母,使横梁平衡。
(2)将吊坠放在天平左盘中,向右盘中加祛码并调节游码直到横梁平衡。此时,右盘中
的祛码和游码的位置如图甲所示,则吊坠的质量是go
(3)往量筒中倒入50mL水,将吊坠浸没在水中,液面位置如图乙所示,则吊坠的密度
是kg/m3o
(4)整理实验器材时发现,使用的祛码有磨损,则测得的密度值偏o
(5)实验小组讨论后,不用祛码,只利用天平、两个相同的烧杯、量筒和水也能测出吊
坠的密度。请将实验步骤补充完整。
①在两个烧杯中倒入等量的水,分别放在已调平衡的天平的左右盘中如图丙所示;
②将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水
到A处时横梁平衡,记下加水的体积为V1,如图丁所示;
③,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平衡,
并记下再次加入水的体积为V2;
④吊坠密度的表达式为p=o(用Vi、V2、p水表示)
【典例12】(2022•重庆)底面积为150cm2、重3N、盛水4cm深且足够高的薄壁柱形容器
置于水平桌面上,如图所示,将底面积为50cm2、质量为450g、密度为0.9g/cm3的不吸
水圆柱体用轻质细线挂在测力计下,由图示位置缓慢向下浸入水中,直至测力计示数为0
后,只取走测力计,再打开阀口K向外放水。求:(取g=10N/kg,水的密度P水=1.0义
103kg/m3)
(1)圆柱体的体积;
(2)圆柱体下降过程中,当其浸入水中的深度为2cm时,测力计的示数;
(3)当放水至容器对桌面的压强为800Pa时,水对容器底的压强。
考点3物体的浮沉条件及应用
【典例13】(2022•日照)成语“沉李浮瓜”的意思是吃在冰水里浸过的李子和瓜,形容夏
天消暑的生活。“李子在水里下沉,瓜浮在水面”,从物理学的角度分析,下列判断正确
的是()
A.李子的质量大于瓜的质量
B.李子的体积小于瓜的体积
C.李子受到的重力大于瓜受到的重力
D.李子的密度大于水的密度,水的密度大于瓜的密度
【典例14】(2022•常州)2022年1月,海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺,为实施人道
主义救援,中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后,停泊于码头旁并通过管道向陆地
输送550t淡水,如图所示,输水过程中,五指山舰()
水
A.舰体略上浮,受到浮力不变B.舰体略上浮,受到浮力变小
C.舰体略下沉,受到浮力不变D.舰体略下沉,受到浮力变大
【典例15](2022•大连)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po的小球放入甲液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m甲;再将
小球放入乙液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m乙。则m甲m乙(选填
“=”或“<”);乙液体的密度p乙=(用已知条件所给的字母表示)。
【典例16】(2022•鞍山三模)如图所示,将一长方体木块放入水平放置的圆柱形盛水容器
中,静止时木块有1的体积露出水面,这时容器底部受到水的压强跟木块未放入水中时
5
相比增大了200Pa;若在木块上放一块铁块,使木块刚好全部压入水中,且木块没接触容
器底部。求:
(1)木块的密度是多少?
(2)铁块的重力与木块重力之比是多少?
(3)这时容器底部所受水的压强跟木块未放入水中时相比,增加了多少?
n我也利珠
一、选择题。
1.(2022•瓯海区一模)小朋友牵着气球在公园内游玩,气球所受浮力的方向正确的是()
A.D.
2.(2022•河池)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1.0N
C.石块浸没在水中时,排开水的体积为1.2X10-4m3
D.丙图中盐水的密度为LlXlCpkg/n?
3.(2022•泉港区模拟)如图所示,水平桌面上放有甲、乙、丙、丁四个完全相同的圆柱形
容器,其中甲容器内只有水,乙容器内有木块漂浮在水面上,丙容器内有一个装有铝块
的平底塑料盒漂浮在水面上,塑料盒底始终与容器底平行,且塑料盒的底面积等于圆柱
形容器底面积的一半,丁容器中用细线悬吊着一个实心的铝球浸没在水中。已知四个容
器中的水面一样高,p木=0.6XIC^kg/n?;p酒精=0.8义lO^kg/nr3;p铝=2.7义ItPkg/n?,
对于这一情景,有如下一些说法,其中说法正确的是()
A.向乙容器中倒入酒精后,木块底部受到的压强将增大
B.甲、乙、丙、丁容器对水平桌面的压强相同
C.将悬吊铝球的细线剪断后,丁容器对水平桌面压力的增大值等于铝球所受重力的大小
D.将丙容器塑料盒内的铝块取出放入到水中,待塑料块和铝块稳定后,则丙容器中的液
面不变
4.(2022•遵义)094型战略核潜艇是我国自主研发的目前国内最先进的核潜艇,下列有关
该潜艇说法正确的是()
A.核潜艇通过改变浮力大小来实现上浮和下沉
B.浸没在水中的核潜艇上浮时,所受浮力会逐渐变大
C.浸没在水中的核潜艇下潜时,所受浮力大于自身重力
D.漂浮在水面的核潜艇所受的浮力与自身重力是一对平衡力
5.(2022•东营)两个完全相同的圆柱形容器放在水平桌面上,分别装有甲、乙两种不同的
液体。将体积相同、密度不同的实心小球A、B分别放入容器中静止,A球沉底,B球
A.两个小球的重力:GA<GBB.两个小球的浮力:F浮A>F浮B
C.两种液体的密度:p甲<p乙D.两个容器对桌面的压强:p甲=p乙
二、填空题。
6.(2022•河东区二模)小明在探究浮力大小与哪些因素有关时,做了如图所示的实验,将
悬挂在弹簧测力计下的圆柱体从水面上方缓慢浸入水中,此过程中弹簧测力计的示数如
甲、乙、丙、丁所示(水均未溢出),当该圆柱体浸没在水中时,所受到浮力的大小为N;
分析实验步骤,说明物体所受浮力的大小跟有关。
7.(2022•辽宁)2022年5月,全球首艘智能型无人系统航母船“珠海云”号(如图所示)
在广州下水。“珠海云”号排水量为2000吨,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”),无人机受到重力
的方向»(g取10N/kg)
8.(2021•桂林)如图所示,充满氢气的气象探测气球携带探空仪(体积不计)在高空测量,
工作完毕后释放部分氢气,气球体积缩小,所受浮力随之,气球下落。气球球囊
(厚度不计)、细绳及探空仪的总质量为mo,空气密度为p空,当它恰能缓慢下降时,球
内氢气密度为P氢,此时气球的体积为(用题中已知物理量表示)。(不计空气阻
力)
9.(2022•娄底)如图甲所示,一个棱长为10cm、重为9N的正方体物块M,水平放置在一
个方形容器中,M与容器底部不密合。以恒定水流向容器内注水,容器中水的深度h随
时间t的变化关系如图乙所示,当t=100s时,物块M在水中处于(选填“沉底”、
“悬浮”或“漂浮”)状态,图乙中a的值为cm(g=10N/kg)o
三、实验探究题。
10.(2022•青岛)小明在厨房帮妈妈煮饺子,发现饺子刚入锅时沉在水底,一段时间后饺子
鼓起来,煮熟后漂浮在水面上。小明猜想,物体受到的浮力大小可能与它排开液体的体
积有关,于是设计实验进行探究。他把适量砂子装入气球,并充入少量空气,制成一个
“饺子”进行了如下实验。实验中充入“饺子”的空气质量忽略不计。
尽
1.0N0.7N
6b白白口
甲乙丙丁成
(1)如图甲所示,用弹簧测力计测出“饺子”的重力G=No
(2)如图乙所示,将“饺子”浸入水中,“饺子”沉底,它受到的浮力F乙与其重力G
的大小关系为F乙Go
(3)用测力计把“饺子”竖直拉离水底,在水中静止,测力计的示数如图丙所示,它受
到的浮力Fp^=No
(4)向“饺子”中充入适量空气,体积变大,浸入水中,测力计的示数如图丁所示,此
时它受到的浮力为F丁,则F丁与F丙的大小关系为F丁______F丙。
(5)向“饺子”中充入更多的空气,浸入水中,“饺子”排开水的体积更大,最终漂浮
在水面上,如图戊所示。至此,小明验证了自己的猜想,即物体受到的浮力大小与它排
开液体的体积有关,且排开液体的体积越大,浮力越。
四、计算题。
11.(2022•湘西州)从高处掉入水里的苹果,最终会漂浮在水面上。设苹果的质量m=150g,
苹果密度均匀,其密度p苹=0.6Xl()3kg/m3,水的密度p水=L0X103kg/m3,g取10N/kg,
求:
(1)苹果漂浮在水面上时受到的浮力大小;
(2)苹果浸没在水中时受到的浮力的大小。
12.(2022•柳州)如图为某自动冲水装置的示意图,水箱内有一个圆柱浮筒A,其重为GA
22
=4N,底面积为Si=0.02m,高度为H=0.16m»一个重力及厚度不计、面积为S2=0.01m
的圆形盖片B盖住出水口并紧密贴合。A和B用质量不计、长为l=0.08m的轻质细杆相
连。初始时,A的一部分浸入水中,轻杆对A、B没有力的作用。水的密度为p=L0X
103kg/m3,g取10N/kg,,
(1)求A所受浮力的大小F浮。
(2)求A浸入水的深度hi。
(3)开始注水后轻杆受力,且杆对A和B的拉力大小相等。当水面升高到某位置时,B
刚好被拉起使水箱排水,求此时杆对B的拉力大小F。
(4)水箱开始排水时,进水管停止注水。为增大一次的排水量,有人做如下改进:仅增
2
大B的面积为S2-0.012m»试通过计算说明该方案是否可行?若可行,算出一次的排
水量。(水箱底面积S=0.22m2供选用)
供水管
第十章浮力(解析版)
I浮力产生的原因I
知识点1浮力
;影响浮力大小的因素]
1、浮力产生的原因:
(1)浮力:浸在液体或气体里的物体受到液体或气体竖直向上的托力叫做浮力;
(2)浮力的产生原因:物体下表面受到向上的压力大于物体上表面受到的向下的压力;
(3)浮力方向:竖直向上,施力物体是液(气)体。
2、影响浮力大小的因素:通过实验探究发现(控制变量法):浮力的大小跟物体浸在液体中
的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大,液体的密度越大,浮力就越大。
知识点2:阿基米德原理的应用
1、阿基米德原理的应用:
(1)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;
(2)公式表示:F浮=6排=夕液%田;
(3)液体对物体的浮力与液体的密度和物体排开液体的体积有关,而与物体的质量、体积、
重力、形状、浸没的深度等均无关
(4)适用条件:液体(或气体)。
2、浮力大小的计算:
=
(1)两次称量求差法FSFI-F2
(2)二力平衡法F浮=6物
(3)阿基米德原理法F;¥=G排。
知识点3:物体的浮沉条件及应用
1、浮力的利用:
(1)调节浮力的大小:采用“空心”增大体积,从而增大浮力,使物体能漂浮在液面上;
(2)轮船采用了把它做成空心的办法,使它能够排开更多的水,增大浮力,使轮船能漂浮
在水面上;
(3)潜水艇:潜水艇的下潜和上浮是靠改变自身重来实现的;
(4)气球和气艇:气球和飞艇,体内充有密度小于空气的气体(氢气、氯气、热空气),从
浮力与重力的大小关系来解释气球升空;
(5)密度计是利用物体浮在液面的条件来工作的。
汤圆刚放入水中时,汤圆受到的浮力小于重力;汤圆煮熟时,它的体积增大,浮力也随
之增大。
2、物体的浮沉条件及其应用:
(1)前提条件:物体浸没在液体中,且只受浮力和重力。
(2)物体在液体中的浮沉条件
上浮:F浮>G悬浮:FMG漂浮:F;?=G
下沉:F浮<6沉底:F浮+N=G
(3)如果被研究的物体的平均密度可以知道,则物体的浮沉条件可变成以下形式:①p物
<P液,上浮②P物二P液,悬浮③P物>P液,下沉;
(4)冰或冰中含有木块、蜡块等密度小于水的物体,冰化为水后液面不变;冰中含有铁块、
石块等密大于水的物体,冰化为水后液面下降。
※漂浮问题的几个规律:
规律1:物体漂浮在液体中,所受的浮力等壬它受的重力;
规律2:同一物体在不同液体里漂浮,所受浮力相同;
规律3:同一物体在不同液体里漂浮,在密度大的液体里浸入的体积小;
规律4: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;
规律5:将漂浮物体全部浸入液体里,需加的竖直向下的外力,外力赶液体对物体增大的
浮力。
【典例1】(2022•罗庄区二模)2022年4月16日,神舟十三号载人飞船返回舱成功着陆。
图甲是航天员王亚平在空间站做的乒乓球浮力消失实验,图乙为某物理老师做的浮力实
验。下列说法错误的是()
A.液体内部存在向各个方向的压强,是由于液体受重力,且有流动性
B.图甲,太空中失重状态下,水的密度小到零
C.图甲,液体对乒乓球没有压力差,因此浮力消失
D.图乙,乒乓球受到液体压力,因此受到浮力作用
【答案】Bo
【解答】解:A、液体内部向各个方向都有压强,是由于液体受到重力且液体有流动性,
故A正确;
B、质量是物体的属性,与形状、状态、位置、温度无关,到太空中是位置的改变,而质
量不变,水的体积也没有消失,则密度表示物体质量与体积的比值,密度不会减小到零,
故B错误;
C、物体受到液体(或气体)对它的上、下表面的压力的合力,这个合力就叫浮力,在中
国空间站微重力环境中,图甲中乒乓球所受重力几乎为零,乒乓球悬停处于平衡状态,
因此水对乒乓球的浮力几乎为零,即乒乓球所受压力及压力差都为零,故C正确;
D、图乙实验中,漂浮的乒乓球处于平衡状态,因此乒乓球所受水向上的压力即为乒乓球
所受浮力,和重力大小相等,方向相反,故D正确。
故选:B„
【典例2](2022•沂南县二模)小沂同学做了如图所示的小实验,他在水桶中装多半桶水,
用手把空的饮料罐逐渐按入水中,在这个过程中他感觉到越来越费劲,同时观察到水面
越来越高。由此小沂猜想浮力大小可能与物体排开液体的体积有关,为验证他的猜想,
小沂做了如图所示的实验,请你从中选出能验证猜想的操作()
A.①②③B.②③④C.③④⑤D.①②⑤
【答案】A。
【解答】解:探究浮力大小与物体排开液体的体积是否有关,实验设计时需要控制液体
密度不变,通过改变排开液体的体积来观察浮力的变化,故只有A符合,B、C、D不符
合。
故选:Ao
【典例3](2022•苏州模拟)在地球上,乒乓球会漂浮在水面上,而在2021年12月9日神
舟十三号航天员翟志刚、王亚平、叶光富的“天宫课堂”中,在太空失重背景下发现乒
乓球停留在水中,如图所示,其原因是乒乓球和其排开的液体所受的重力均近似为
零,因此乒乓球可停留在水中,此时乒乓球的质量不为零(选填“为零”或“不为
零”)。
【答案】重;不为零。
【解答】解:太空中失重状态下,乒乓球和其排开的液体所受的重力均近似为零,根据
物体受到的浮力等于它排开的液体所受的重力,浮力为零,相当于浮力消失了,所以乒
乓球可停留在水中。
在太空失重状态下,乒乓球所含物质的多少没有改变,故此时乒乓球的质量不变。
故答案为:重;不为零。
【典例4】(2022•乳山市模拟)如图是一位同学居家完成的一些小实验,甲图对着漏斗吹气,
发现漏斗中的乒乓球不会掉落,原因是乒乓球顶部空气流速大,压强小,球下方气压
大,在压强差的作用下,球掉不下来;乙图向漏斗中加水,水向下流出时发现漏斗中
的乒乓球不会浮起来,原因是乒乓球的下面不会受到水向上的压力的作用。
【答案】乒乓球顶部空气流速大,压强小,球下方气压大,在压强差的作用下,球掉不
下来;乒乓球的下面不会受到水向上的压力的作用。
【解答】解:从倒置的漏斗口向下吹气,乒乓球顶部空气流速大,压强小,球下方气压
大,在压强差的作用下,球掉不下来;
乙图向漏斗中加水,水向下流出时,乒乓球的下面不会受到水向上的压力的作用,所以
不会浮起来。
故答案为:乒乓球顶部空气流速大,压强小,球下方气压大,在压强差的作用下,球掉
不下来;乒乓球的下面不会受到水向上的压力的作用。
【典例5】(2022•日照)为了探究铝块在液体中所受浮力的大小跟液体密度的关系,小明将
同一铝块用测力计提着分别浸入水和煤油中,如图所示。已知水的密度为1.0X103kg/m3,
煤油的密度为0.8Xl()3kg/m3,请根据实验作出铝块在水和煤油中所受浮力的示意图。
【解答】解:同一铝块,重力一定,由图可知左侧弹簧测力计的示数小于右侧弹簧测力
计的示数,根据称重法浮力计算公式F浮=G-F示可知,铝块在煤油中受到的浮力小于在
水中受到的浮力,浮力方向竖直向上,作用点在铝块的重心,铝块在水和煤油中所受浮
力的示意图如图所示:
【典例6】(2022•包头)兴趣小组利用弹簧测力计、物块、溢水杯、小桶、铁架台等器材验
证阿基米德原理。(细线的质量和体积均忽略不计)
r
,J
、n
=
F=3.2NF=1.3N
F2=0.5N56
、
甲乙丙
(1)使用弹簧测力计前,要将指针调在零刻度线位置。
(2)实验中所用物块的重力为4No
(3)同学们发现溢水杯中未装满水,如图甲所示,这样实验会使测得的溢出水的重力
偏小(填“偏大”或“偏小”)。
(4)溢水杯装满水后,将物块浸没在水中,如图乙所示,物块受到的浮力为1N,
物块受到的浮力大小与它排开水所受的重力大小相等。
(5)继续实验,将物块浸没在装满酒精的溢水杯中,如图丙所示,发现F5>F3,说明物
块受到的浮力大小与液体密度有关。换用酒精再次实验的目的是寻找普遍规律
(填“减小误差”或“寻找普遍规律”)。
【答案】(1)零刻度线;(2)4;(3)偏小;(4)1;相等;(5)液体密度(液体种类);
寻找普遍规律。
【解答】解:(1)测量物体重力前应先观察弹簧测力计的量程、分度值,并观察指针是
否指在零刻度线;
(2)由图甲可知,物体的重力为4N;
(3)物体放入水中前,溢水杯应该是满水的,否则小桶内所盛的水将小于物体排开水的
体积,物块排开水所受的重力变小,所以,测得排开水的重力会偏小;
(4)石块的重力大小是4N,石块浸没在水中弹簧测力计示数是3N,
石块浸没在水中受到的浮力:F浮=F1-F3=4N-3N=1N;
石块排开的水所受的重力可以由实验步骤A和D的差得到,石块排开的水所受的重力:
G排=F4-F2=1.5N-0.5N=IN;
(5)酒精代替水继续实验,发现此时的F3变大,由称重法可知浮力变小,排开液体的
体积相同,液体的密度不同,浮力不同,说明浮力的大小与液体的密度有关;为了使实
验具有普遍性,用酒精继续实验。
故答案为:(1)零刻度线;(2)4;(3)偏小;(4)1;相等;(5)液体密度(液体种类);
寻找普遍规律。
考点2阿基米德原理的应用
【典例7】(2022•政和县模拟)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,则下列说法中正确的是()
A.物体受到的最大浮力是5N
B.物体的密度是2.25X103kg/m3
C.物体刚浸没时下表面受到水的压力是9N
D.物体刚浸没时下表面受到水的压强是8X102Pa
【答案】Bo
【解答】解:
A、由图像可知,当h<4cm时,弹簧测力计示数为9N不变,此时物体在空气中,由二
力平衡条件可知,物体重力G=F=9N,
当h>8cm时,弹簧测力计示数为5N不变,此时物体浸没在水中受到的浮力最大,则物
体受到的最大浮力FJJMG-F'=9N-5N=4N,故A错误;
B、因物体浸没时排开液体的体积和自身的体积相等,所以由F浮=p;8gV排可得,物体
的体积V=V排==------------里二----------=4X10-4m3,
1.0X103kg/m3XlON/kg
由G=mg可得,物体的质量:m=—=———=0.9kg,则物体的密度:p=—=
g10N/kgV
―匕9空一=2.25X103kg/m3,故B正确;
4X10-4m3
C、物体刚浸没时上表面受到水的压力为零,由浮力产生的原因F浮=F向上-F向下可得,
下表面受到水的压力F向上=F浮+F向下=F浮=4N,故C错误;
D、由图乙可知,物体从h=4cm时下表面与水面接触,到h=8cm时刚好浸没,忽略水
面的变化,则物体的高度H=4cm=0.04m,
物体刚浸没时下表面受到水的压强p=p水gH=1.0X103kg/m3X10N/kgX0.04m=400Pa,
故D错误。
故选:Bo
【典例8】(2022•沈阳二模)如图甲所示,水平桌面上盛满水的容器中放有一个钢珠。再把
木块轻轻放入容器中,木块静止时如图乙所示。以下说法正确的是()
B.两图中容器对桌面的压强相等
C.两图中水对容器底的压强不相等D.木块受到的浮力一定比钢珠受到的浮力大
【答案】Bo
【解答】解:
A、钢珠浸没在水中,也受浮力作用,故A错误;
B、两图中容器对桌面的压力等于容器、水和物体的总重力;
比较甲、乙两图可知,乙图中减少的水的重力,即为木块排开水的重力,
而木块漂浮,则F浮=6木,根据阿基米德原理可知F浮=G排,
所以6木=6排,即木块的重力等于排开水的重力(即溢出水的重力),
所以两图中容器对桌面的压力相等,底面积相同,由p=《■可知,两图中容器对桌面的压
强相等,故B正确;
C、已知容器中装满水,把木块轻轻放入容器中,虽然有水溢出,但水的深度不变,由p
=pgh可知,两图中水对容器底的压强相等,故C错误;
D、因不知道木块和钢珠排开水的体积关系,所以由F浮=pgV排可知,无法比较木块和
钢珠受到的浮力关系,故D错误;
故选:Bo
【典例9](2022•怀化)体积相同的实心物块甲和乙,它们分别挂在一根轻质不等臂杠杆
AOB的左右两端,保持水平位置平衡,已知甲和乙的密度之比为1:2,则AO:OB=2:
L_,若将甲、乙如图所示同时浸没在水中,则杠杆B端将下降。(选填"A”或"B”)
【答案】2:1;Bo
m田gPfflVPmi
【解答】解:(1)甲和乙对杠杆的拉力之比:==_史_==―一土=工,
m乙gP乙VP乙2
FF~7c
由杠杆平衡条件可得:F甲XOA=F乙XOB,因此世=_1=-A=Z;
OBFiF甲1
(2)甲、乙同时浸没在水中,排开水的体积相同,因此受到的浮力F相同,此时动力X
动力臂=(F甲-F)X2;阻力X阻力臂=(2F甲-F)XI,由于动力X动力臂〈阻力义
阻力臂,则杠杆B端将下降。
故答案为:2:1;Bo
【典例10】(2022•通辽)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
FA<FB,物体的密度PA<PB(两空均选填或“=")。
【答案】<;V。
【解答】解:由图不可知,A、B排开水的体积关系为:V排A<V排B,
根据F浮=p水gV排可知A、B受到的浮力大小关系为:FA<FB;
A、B均漂浮在水面上,所受浮力等于自身的重力,即F浮=G物,
所以A、B的重力关系为:GA<GB,
由G=mg可知,A、B的质量关系为mA<mB,
且A、B的体积相等,由p=@可知,A、B的密度关系为PA<PB。
故答案为:<;<。
【典例11】(2022•广西)实验小组的同学利用学过的物理知识测定一块吊坠的密度。
ml
(1)把天平放在水平桌面上,将游码调到标尺左端零刻度线处时,发现指针偏向
分度盘的左侧,此时应向右调节平衡螺母,使横梁平衡。
(2)将吊坠放在天平左盘中,向右盘中加祛码并调节游码直到横梁平衡。此时,右盘中
的祛码和游码的位置如图甲所示,则吊坠的质量是32.2go
(3)往量筒中倒入50mL水,将吊坠浸没在水中,液面位置如图乙所示,则吊坠的密度
是2.3X1Q3kg/m3o
(4)整理实验器材时发现,使用的祛码有磨损,则测得的密度值偏大。
(5)实验小组讨论后,不用祛码,只利用天平、两个相同的烧杯、量筒和水也能测出吊
坠的密度。请将实验步骤补充完整。
①在两个烧杯中倒入等量的水,分别放在已调平衡的天平的左右盘中如图丙所示;
②将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯中加水
到A处时横梁平衡,记下加水的体积为V1,如图丁所示;
③将吊坠直接放在左盘烧杯的水中,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到横梁平
衡,并记下再次加入水的体积为V2;
P水(V,+v)
④吊坠密度的表达式为「=」~5~9J。(用VI、V2、p水表示)
一%—
【答案】(1)零刻度线;右;(2)32.2;(3)2.3X103;(4)大;(5)③将吊坠直接放在
左盘烧杯的水中;④P水
%
【解答】解:(1)使用天平之前,首先把天平放在水平桌面上,游码移到标尺左端的零
刻度线处,由题意可知,天平向右端上翘,所以平衡螺母向右调节,使天平平衡;
(2)由图甲可知,吊坠的质量:
m=20g+10g+2.2g=32.2g;
(3)吊坠的体积等于量筒中水增加的体积:
V=64mL-50mL=14mL=14cm3,
吊坠的密度:
p=@=32・2g=2.3g/cm3=2.3Xl()3kg/m3;
V14cm3
(4)使用的祛码有磨损,测得的质量偏大,根据p=皿可知,测得的密度偏大;
V
(5)②将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中(不碰烧杯底),用量筒向右盘的烧杯
中加水到A处时横梁平衡,记下加水的体积为V1,此时天平两侧的重力大小相等,右侧
增加的水的重力等于吊坠排开水的重力,
由阿基米德原理可知,将拴着细线的吊坠浸没在左盘烧杯的水中时,吊坠受到的浮力:
F排水=m排水g=p水Vig,
因为F=p»gV排,
所以有P液gV排=「水Vig,
即丫排=丫1,
因为此时吊坠浸没在水中,所以吊坠的体积:
V=V排=丫1,
③将吊坠直接放在左盘烧杯的水中,用量筒继续向右盘的烧杯中加水,直到天平平衡,
再次加入水的体积为V2,此时天平两侧的重力大小相等,右侧增加的水的重力等于吊坠
的重力,
则吊坠的重力:G=G水=m水g=p水gV水=p水8(V1+V2),
p水g(Vi+V2)
吊坠的质量:m=£c=—±——~J=p水(V1+V2),
gs
④吊坠的密度:p=蚂=P水。
VV\
故答案为:(1)零刻度线;右;(2)32.2;(3)2.3X103;(4)大;(5)③将吊坠直接放
在左盘烧杯的水中;④P水(%+丫2)。
%
【典例12】(2022•重庆)底面积为150cm2、重3N、盛水4cm深且足够高的薄壁柱形容器
置于水平桌面上,如图所示,将底面积为50cm2、质量为450g、密度为(Wg/cn?的不吸
水圆柱体用轻质细线挂在测力计下,由图示位置缓慢向下浸入水中,直至测力计示数为0
后,只取走测力计,再打开阀门K向外放水。求:(取g=10N/kg,水的密度p水=1.0义
103kg/m3)
(1)圆柱体的体积;
(2)圆柱体下降过程中,当其浸入水中的深度为2cm时,测力计的示数;
(3)当放水至容器对桌面的压强为800Pa时,水对容器底的压强。
0/•0
二
二
11
二
2二2
二
二
33
-二
4二4
二
55
一,
【解答】解:(1)圆柱体的体积V=上L=450g=5OOcm3;
p0.9g/cm3
(2)浸入水中的深度为2cm时,圆柱体排开水的体积Vj^uShnSOcn?XZcmnlOOcmS
=104m3;
此时圆柱体受到的浮力F浮=p水gV排=1.0X103kg/m3X10N/kgX10_4m3=IN;
圆柱体的重力G=mg=0.45kgX10N/kg=4.5N;
则此时测力计的示数:F弹=6-F浮=4.5N-1N=3.5N;
(3)将圆柱体由图示位置缓慢向下浸入水中,当测力计示数为。时,若漂浮,则F浮,
=G=4.5N,
圆柱体排开水的体积V排'==------4.5y---------------=4.5X10-4m3=450cm3,
lX103kg/m3X10N/kg
其浸入水中的深度h浸=2^——=450c_m_=9cm)
S50cm2
3
浸入过程中水面上升的高度Ah=——=450cm=3cm;则此时水的深度H=ho+Ah
S容150cm2
=4cm+3cm=7cmV9cm,
因为此时水的深度小于圆柱体浸入水中的深度,故假设不成立,则测力计示数为0时圆
柱体与容器底接触;
只取走测力计,再打开阀门K向外放水,
当放水至容器对桌面的压强为800Pa时,容器对桌面的压力:F^upS容=800PaX150义
104m2=12N;
因容器对桌面的压力等于水、容器和圆柱体总重力,
则此时水的重力G水'=F压-G容-G=12N-3N-4.5N=4.5N,
由G=mg=pVg可得,放水后剩余水的体积:V水'==------4,竺-------------------=4.5
lX103kg/m3X10N/kg
X10-4m3=450cm3,
此时水的深度:h'=二水二=---45%总--------=4.5cm=4.5X10-2m,
S容-S150cm2-50cm2
此时水对容器底的压强:p'=p^gh'=1.0X103kg/m3XlON/kgX4.5X102m=450Pa;
答:(1)圆柱体的体积是500cm3;
(2)圆柱体下降过程中,当其浸入水中的深度为2cm时,测力计的示数是3.5N;
(3)当放水至容器对桌面的压强为800Pa时,水对容器底的压强是450Pa。
考点3物体的浮沉条件及应用
【典例13】(2022•日照)成语“沉李浮瓜”的意思是吃在冰水里浸过的李子和瓜,形容夏
天消暑的生活。“李子在水里下沉,瓜浮在水面”,从物理学的角度分析,下列判断正确
的是()
A.李子的质量大于瓜的质量
B.李子的体积小于瓜的体积
C.李子受到的重力大于瓜受到的重力
D.李子的密度大于水的密度,水的密度大于瓜的密度
【答案】D。
【解答】解:ABC、李子的体积小于瓜的体积,李子的质量小于瓜的质量,根据G=mg
可知李子的重力小于瓜的重力,故ABC错误;
D、李子沉入水中,密度大于水的密度;瓜漂在水上,密度小于水的密度,故D正确。
故选D。
【典例14】(2022•常州)2022年1月,海啸导致南太平洋岛国汤加淡水紧缺,为实施人道
主义救援,中国海军五指山舰日夜兼程抵达汤加之后,停泊于码头旁并通过管道向陆地
输送550t淡水,如图所示,输水过程中,五指山舰()
A.舰体略上浮,受到浮力不变B.舰体略上浮,受到浮力变小
C.舰体略下沉,受到浮力不变D.舰体略下沉,受到浮力变大
【答案】B。
【解答】解:五指山舰始
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