2024中考一轮复习物理-力学-第五讲-浮力-原卷版+解析

力学-第五讲-浮力基础一、思维导图二、知识梳理考点1浮力的产生原因1.定义：浸在液体中的物体受到向上的力，叫做浮力2.方向：竖直向上3.产生原因：物体上下表面受到的液体压力不同F浮=F2-F1注意；如果一个（柱形物体或者下表面比上表面大的物体）下表面没有水进入则没有浮力，如果是上表面比下表面大的物体还是有浮力的。4.施力物体：液体或者气体。【特别提醒】并不是下表面没有水进入物体就一定不受浮力【易错梳理】如图所示:A.B.C三个物体，浸没在液体中。它们的底部均与容器底部紧密结合,此三个物体受到浮力吗?A___浮力，B___浮力，C___浮力(填受到/没受到/无法判断) 考点2阿基米德原理1.内容：浸在液体中的物体所受的浮力，浮力大小等于它排开液体的重力2.数字表达式：F浮=G排液=ρ液gV排3.用于计算导出式：F浮=G排液=m液g=ρ液gV排4.适用范围：液体和气体5.浮力大小：只跟ρ液，V排有关6.实验：（1）称重法（用弹簧测力计测浮力）F浮=F拉1（空气中弹簧秤的示数）—F拉2（浸入液体中弹簧秤的示数）（2）阿基米德原理①阿基米德原理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。②公式表达：F浮=G排液=ρ液gV排（阿基米德原理也适用于气体）【特别提醒】1.公式中的ρ液是液体的密度，而不是物体的密度.公式中的V排液是物体浸入液体时排开液体的体积.当物体完全浸入（即浸没）液体中时，V排液恰好等于物体本身的体积V物；当物体只有部分浸入液体中时，V排液<V物。2.排开液体的重力G排液，也不是液体的重力G液或物体的重力G物事实上，（物体受到的浮力跟液体的重力无关）重力为G的液体可以对物体产生数值超过G的浮力.实验中F浮=G排需要的是溢水杯必须一开始是装满水的（满溢），否则算出来F浮>G排【易错梳理】重3牛的小球轻放入盛有水的烧杯中，溢出2牛的水，小球所受浮力（）A.一定为1牛 B.一定为2牛 C.可能为3牛D.可能为5牛特别提醒小技巧:对于水来说，100cm3的v排，对应的浮力就是1N,l00pa的压强对应的深度就是1cm.100cm3 —1N100pa —1cm如果是其他密度的液体，要乘以对应的比例。考点3浮沉状态的判断与应用1.物体的浮沉条件2.浮沉状态的应用:(1)密度计:根据漂浮时F浮=G物的原理制成的(2)轮船:轮船在不同的液体中都处于漂浮状态，但排开液体的体积不同(3)潜水艇靠改变自身重力达到上浮和下沉的目的(4)热气球:使气球内的气体密度变化从而改变气球自重大小，达到使气球上升和下降的目的(5)飞艇:在气囊中充入比空气轻的气体使飞艇浮在空中，通过改变气囊内气体的质量实现上浮、下降和悬浮【易错提醒】①要注意轮船排开水的体积不仅仅是那层铁皮,还包括了在水下那一部分空心体积。这也就是为什么沉船不会浮起来的原因,沉船的V排不包括那部分空心的体积。②密度计：刻度不均匀，上疏下密，上小下大推理过程：(1)同一支密度计，浸入液体越深，说明液体的密度越小;(2)轮船从江河驶入大海中，会上浮一些(ρ海>ρ江)(3)如果物体在液体中漂浮，此时物体有nm浸在液体中，物体的密度就是液体密度的n考点4浮力的计算方法考点5比较浮力大小的方法例题：1.相同质量的实心木块与实心铁块放入水中，F木F铁2.相同体积的实心木块与实心铁块放入水中，F木F铁小结----比较浮力：①质量相同，比较状态.②体积相同，在同种液体中比较V排，利用阿基米德原理计算；在不同液体中比较ρ液③同一物体比较浮力：先比较状态，如在两液体中都下沉，则比较ρ液三、题型分类题型1浮力的产生原因1.（2023•桐乡市模拟）取一只瓶口直径略小于乒乓球直径的透明塑料瓶，将瓶底切去后，塑料瓶倒立放置，将乒乓球放入瓶中，且保持瓶口朝下，往塑料瓶里注水，乒乓球静止不动，用手掌堵住瓶口，乒乓球向上运动。演示此实验主要用于（）A．探究液体压强的特点 B．研究物体的沉浮条件 C．证明大气压强的存在 D．解释浮力产生的原因2.下列物体中，不受浮力作用的是（）A.在水中下沉的铁块B.在水中的桥墩C.浮在水面上的轮船D.空中上升的气球3.如图所示,把一个底面积为S,高为L的长方体浸没在密度为ρ的液体中，上、下表面分别距液面为h1和h2，因为液体内部存在压强，所以长方体各表面都受到液体的压力。（1）分析图中长方体的受力情况，其受到浮力的原因是，浮力的方向是（2）大量的实验结果表明：“浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力。请从浮力产生原因的角度推导出这一结论.题型2阿基米德原理1.（2023•绍兴）2023年3月，“探索一号“科考船完成了首次环大洋洲载人深潜科考任务，搭载的“奋斗者”号多次完成了深度超过万米的下潜。不考虑海水密度与潜水器体积的变化，潜水器在海面下下潜的过程中（）A．浮力不变，压强变大 B．浮力变大，压强变大 C．浮力变大，压强不变 D．浮力不变，压强不变2.（2023•杭州模拟）将合金球和木球用细绳相连放入水中时，木球露出水面的体积为它自身体积的14，如图所示，当把细绳剪断后，合金球沉底，木球露出水面的体积是它自身体积的1A．合金球沉底后所受浮力为3N B．合金球的重力为3N C．合金球的密度为3×103kg/m3 D．绳子剪断前后，两物体所受总浮力相差4N3.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（）A.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题型3浮沉状态的判断与应用1.（2023•宁波模拟）如图所示，水平桌面上有甲、乙两个相同的容器，分别装有体积相等的水和盐水。将橘子和香蕉先放入甲容器中，取出后擦干，再放入乙容器中，前后两次静止时的液面如图所示。下列说法正确的是（）A．香蕉在水和盐水中所受浮力相等 B．香蕉在水中所受浮力大于在盐水中所受浮力 C．两容器底对桌面的压力相等 D．向乙容器中加水，香蕉所受浮力减小2.（2023•南湖区一模）095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．漂浮在水面的核潜艇所受的浮力大于自身重力 C．浸没在水中的核潜艇上浮时，所受浮力逐渐变大 D．浸没在水中的核潜艇下潜时，所受浮力大小不变3.（2023•柯城区校级二模）测量液体密度的仪器叫做密度计。图甲和图乙是用自制的简易密度计测量液体密度。简易密度计是在粗细均匀木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，将其放入盛有不同液体的两个烧杯中，它会竖直立在液体中，若铜丝的体积不计，木棒在甲、乙液体中受到的浮力大小分别为F甲和F乙，甲、乙两种液体的密度大小分别为ρ甲和ρ乙，则（）A．F甲＞F乙 B．ρ甲＝ρ乙 C．ρ甲＜ρ乙 D．ρ甲＞ρ乙4.（2023•温州模拟）如图是兴趣小组利用一质量为2g的空心圆柱形塑料管制成的标有刻度的液体密度计，密度计左侧中间处做有一标记。其工作原理是：测量某种液体密度时，将管子放入水中，再向塑料管中倒入待测液体，直至塑料管外液面达到左侧标记处，然后取出管子，读取管内待测液体液面对应右侧的刻度作为待测液体的密度值。（1）如图所示液体密度计右侧刻度值自上而下逐渐（选填“增大”或“减小”）。（2）当加入2mL水时，塑料管外水面达到标记处，此时该塑料管和内部水所受浮力大小为牛。（3）为了增大该密度计的精确度，下列方法可行的有。（可多选）A.增加烧杯中水的质量B.将烧杯中水改为密度更小的液体C.使用管径较细的空心管D.将标记处往上移题型4比较浮力大小1.（2023•临海市模拟）小金将一个鸡蛋放入清水中，鸡蛋沉入水底，如图甲，此时鸡蛋受到的浮力为F甲；逐渐向水中加盐，鸡蛋悬浮于水中静止，如图乙，此时鸡蛋所受浮力大小为F乙；继续往水中加盐直到鸡蛋上浮至部分露出水面，如图丙，此时鸡蛋受到的浮力为F丙。下列说法正确的是（）A．F甲＞F乙＞F丙 B．F甲＞F乙＝F丙 C．F甲＝F乙＝F丙 D．F甲＜F乙＝F丙2.（2023•湖州）现将一杯子和木块（不吸水，密度为0.6×103千克/水3）以两种方式放入同一容器中（容器内水的质量保持不变）。如图所示，图1杯子开口向上，浮在水面上。图2杯子倒扣（里面充满水），木块紧贴杯底，一起悬浮在水中。两种情况下（）A．木块所受浮力的大小相同 B．杯子所受浮力的大小相同 C．容器内水的深度相同 D．木块对杯子底部力的大小相同3.（2023•吴兴区校级一模）将乒乓球压入水底放手后，上升时依次经过甲、乙、丙图示位置，若受到的浮力分别是F甲、F乙、F丙，则它们之间的关系为（）A．F甲＝F乙＞F丙 B．F甲＜F乙＜F丙 C．F甲＞F乙＞F丙 D．F甲＝F乙＝F丙4.小明将两个完全相同的物体A、B，分别放在甲、乙两种液体中，A、B处于如图所示的漂浮状态，且此时液面处于同一水平高度。由此可判断()A.甲液体密度小于乙液体密度B.物体A、B下表面所受液体压强相等C.甲液体对容器底部的压强小于乙液体对容器底部的压强D.A物体受到的浮力小于B物体受到的浮力题型5Z字形图像分析1.（2023•萧山区模拟）如图甲所示，将一长方体物块通过细线悬挂于弹簧测力计的挂钩上，手持弹簧测力计缓慢下降，让长方体物块从盛满水的溢水杯上方缓慢下降至水下一定深度。长方体物块下降过程中，弹簧测力计的示数F随下降高度h的变化关系如图乙所示，g取10N/kg。求：（1）长方体物块受到的最大浮力为N；（2）长方体物块的密度；（3）将长方体物块继续缓慢下降至容器的水平底部，当弹簧测力计示数为零时，长方体物块对容器底部的压强。2.预计2020年通车的雨城区“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的变化如图乙所示（g取10N/kg）.下列判断正确的是（）甲 乙A.构件的边长为4mB.构件的密度为3x103kg/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4xl04pa题型6浮力的计算1.（2023•西湖区校级二模）2022年7月28号浙江省青少年皮划艇锦标赛在龙泉市瓯江河畔举行，在双人皮划艇项目中，双人皮划艇（没有载人）浮在水面上时排开水的体积为0.015m3，2名运动员的质量总和为150千克。（1）皮划艇快船滑行时所受浮力方向为。（2）皮划艇在没有载人时受到的浮力多大？（3）如图所示，2名运动员坐在皮划艇上静止时，皮划艇受到的浮力是多少牛？2.（2023•杭州）某景区有乘氦气球升空的观光项目。如图所示，氦气球内充满氦气，下端连接吊篮，在吊篮底端有一根缆绳，通过缆绳来控制氦气球的升降。氮气球的体积为（不计球壁的厚度），，，g取。求：（1）氦气球内氦气的质量是多少？（2）氦气球在缆绳控制下，匀速竖直上升，用时，则氦气球上升的速度是多少？（3）氦气球（含氮气）连同吊篮等配件的总重为，现有总质量为的乘客，乘坐氦气球匀速竖直升空，缆绳处于竖直状态，此时缆绳对吊篮的拉力为多大？（不计吊篮及乘客在空气中的浮力，不计空气阻力）3.（2023•宁波）匀的匀质塑料管MN，N端用合金块封口，再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值，仪器就完成制塑料管长为30cm，质量m1为3g，塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2；合金块高为2cm，质量为m2=18g。请计算：（1）该仪器的重；（2）该仪器竖直漂浮在水中，受到的浮力大小及浸入水中的深；（3）该仪器竖直漂浮在水中，水对该仪器底部的压强大；（4）距离d为cm（5）g/cm3g/cm34.“曹冲称象”是家喻户晓的典故．某兴趣小组模仿这一现象，制作了一把“浮力秤”．将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中，如图所示．已知玻璃杯的质量为0.2kg，底面积为20×10-4m2，高度为0.25m．求：（1）将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内），杯子受到的浮力．（2）此时杯子浸入水中的深度（即为该浮力秤的零刻度位置）．（3）此浮力秤的最大称量（即量程）．题型7浮力的实验1.（2023•拱墅区模拟）小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关系。他把金属块挂在弹簧测力计上，将它分别浸入水和酒精中的不同位置，如图所示。（1）上述四种情况，图中金属块所受到的浮力最小。（2）做丙、丁两次实验，是为了探究浮力大小与有关。（3）如图所示，当弹簧测力计吊着金属块缓慢浸入水中，从金属块底部接触水面开始到完全没入水中直到接触容器底部的过程中，以下能表示弹簧测力计示数F拉与金属块底部浸入水中深度h关系的图象是2.（2022•上城区一模）小徐同学想把弹簧测力计改装成液体密度计。他用重力为1.2N的空桶分别盛满酒精、水、盐水三种液体，用弹簧测力计依次测出三种液体和小桶的总重力，所得数据记录于下表中。液体种类酒精水盐水液体密度ρ/kg•m﹣30.8×1031.0×1031.1×103弹簧测力计的示数F/N2.02.22.3（1）应将弹簧测力计的1.2N处标记为刻度。（2）利用该“密度计”可测得液体的密度最大为kg/m3。（3）已知该“密度计”的最小刻度值为0.1×103kg/m3，则用它（选填“能”或“不能”）精确测量出0.71×103kg/m3汽油的密度。3.（2023•舟山模拟）小常同学从课外资料中了解到，庄子曾提出：如果水积得不够多，那么承载大船就没有力量。也就是说浮力的大小与液体的多少有关。庄子的说法有道理吗？（1）小常从实验室找来了烧杯、木块（不吸水）、弹簧测力计等器材，研究浮力大小是否和水的多少有关。他先用弹簧测力计测出木块的重力（如图甲）。再将木块放入烧杯内的水中，木块处于漂浮状态（如图乙）。然后他（填操作），发现木块仍然漂浮。经分析可知，木块两次受到的浮力都为2.5牛。从而得出木块漂浮时浮力大小与水的多少无关；（2）小常进一步开展了如图丙实验。往两个形状相同的塑料盒A、B中各加入10牛的水，再将B盆放入A盆，B盆漂浮。这时B盆所受浮力：F浮＝GB漂+10N＞10N。继续往B盆内加30牛水，B盆仍漂浮。小常此实验的目的是；（3）结合小常的探究活动，你认为面对前人的观点，应采取的做法是。A．普通人的观点可以质疑，科学家的观点不可以质疑B．只要多数人认同的观点我们就要全盘接受C．可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确D．到目前为止没人反对的观点我们就可以放心接受4.（2023•温州一模）为证明空气浮力的存在，科学兴趣小组利用自行车气嘴、矿泉水瓶、细绳、气球等器材进行了如下实验：步骤一：在矿泉水瓶盖和底部上各钻一个小孔，将两个自行车气嘴分别固定在瓶盖和底部，将气球用细绳与底部的气嘴绑紧，如图甲所示。打开瓶盖，使瓶内外气压一致，再拧紧瓶盖不漏气。步骤二：关闭气嘴2，打开气嘴1；用气泵向矿泉水瓶充入气体，待手压瓶子感觉较硬时停止充气；用天平称出整个装置的质量为m1。步骤三：关闭气嘴1，打开气嘴2；让瓶内的高压气体进入气球，至气球停止胀大；称出整个装置的质量为m2。步骤四：比较m1与m2的大小。（1）实验装置的气密性是本实验成功的关键，写出一种检查图甲装置气密性的方法：。（2）本实验能验证气球在空气中受到浮力，其依据是m1m2。（3）实验中，小组同学发现气球与气嘴2之间漏气，于是设计了如图乙所示的改进型实验装置：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往密闭玻璃容器内缓慢压入空气，观察到现象，说明金属球受到空气浮力的作用。四、课后巩固1.（2023•龙港市模拟）如图所示耙耙柑放入一杯水中处于漂浮状态，去皮再次放入水中，发现其沉入水底，若在两种情况下耙耙柑所受的浮力分别为F甲和F乙，重力分别为G甲和G乙，则（）A．F甲＜F乙，G甲＜G乙 B．F甲＞F乙，G甲＞G乙 C．F甲＞F乙，G甲＜G乙 D．F甲＜F乙，G甲＞G乙2.（2023•椒江区一模）如图，把小石块挂在弹簧测力计上，示数为2.5N，再将石块浸没在盐水中，示数变为1.5N，利用以上信息能求解的物理量是（）A．石块的体积 B．排开盐水的重 C．石块的密度 D．盐水的密度3．许多轮船都有排水量的标记，“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t，表示它浮在海面上排开的海水质量是4800t，此时舰船所受的浮力是N（g＝10N/kg）。若该船从大海驶入内河，船受到的浮力大小（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），由于河水密度比海水密度小，所以它排开水的体积，因此轮船要（选填“上浮一些”或“下沉一些”）。4.如图所示，将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中，待小球静止后，两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是()A.甲烧杯中小球受到的浮力大B.乙烧杯中小球排开液体的质量大C.甲烧杯中液体的密度大D.乙烧杯底部受到液体压强大5.如图甲为盛水的烧杯，上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体，将圆柱体缓幔下降,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.圆柱体受到的重力是6NB.圆柱体受到的最大浮力是3NC.圆柱体的密度是1.5x103kg/m3D.当圆柱体刚好全部浸没时，下表面受到水的压强为800pa6.（2023•海曙区校级一模）小宁用弹簧测力计、烧杯、适量的水测量石块的密度，烧杯的重力为G0、底面积为S。如图甲所示，他用弹簧测力计测出石块的重力为G；如图乙，烧杯内水的深度为h；如图丙，将石块浸没于水中，弹簧测力计的示数为F，已知水的密度为ρ。下列说法正确的是（）A．乙图中，烧杯对桌面的压强G0B．该石块的体积为G−FρC．丙图中，烧杯底受到水的压强为ρgh+G−FD．石块的密度为(G−F)ρ7.（2023•鹿城区模拟）如图甲所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上方连有正方体木块A，容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口，此时木块A刚好完全浸没在水中，接着打开阀门B，缓慢放水，直至木块A完全离开水面时，再关闭阀门B，这个过程中，弹簧弹力F与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示。已知ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ木＝0.7×103kg/m3，木块体积为V0，不计弹簧所受浮力，则下列说法正确的是（）A．C点弹簧处于原长 B．CD段弹簧被压缩 C．D点的横坐标d的值为0.3V0 D．点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为2：38.（2022•温州模拟）某项目化学习小组同学制作“浮漂器”，成功地验证了阿基米德定律。选取溢水杯、泡沫块、托盘和粗铁丝、细铁丝等材料制作成“浮漂器”。“浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成，下托盘由细铁丝制成。①将“浮漂器”置于装有适量水的溢水杯，取一小石块放在上托盘，在支撑杆上标出水位刻度线。②将小石块改放在下托盘，往上托盘加砝码，同时用空烧杯接收溢出的水，直到水位刻度线与水面相平。③取下砝码，把烧杯中的水全部倒入上托盘。由步骤①②得出石块所受浮力F浮＝G砝码，由步骤②③得出烧杯中水的重力G排＝G砝码。因此，F浮＝G排，即石块所受浮力等于其所排开的水受到的重力，从而验证了阿基米德原理。（1）泡沫块是制作“浮漂器”的关键要素之一。确定泡沫块高度，应考虑的因素有。（可多选）A．支撑杆的高度B．托盘的质量C．溢水杯的质量D．泡沫块的密度E．液体的密度（2）步骤①中将“浮漂器”置于溢水杯，判断杯中水为“适量”的依据是。（3）分析步骤②③，该组同学得出结论：烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力，即G排＝G砝码。推测其观察到的现象为。（4）有同学认为，往上托盘“加砝码”的操作存在缺陷，改进方法有（写出一种）。9.（2023•丽水）2023年3月11日，“奋斗者”号载人潜水器圆满完成了国际首次环大洋洲载人深潜科考任务。“奋斗者”号外壳坚硬，下潜过程中体积保持不变，依靠调整配备的压载铁来实现下潜和上浮。（1）潜水器浸没后在下潜的过程中所受的液体压强逐渐。（2）潜水器悬浮在海水中时，所受的浮力重力（填“大于”、“小于”或“等于”）。10.（2023•金华）“深海勇士号”是中国第二台深海载人潜水器。2023年5月20日，国家文物局利用该潜水器在沉船附近完成水下永久测绘基点布放，并进行了初步搜索调查和影像记录，开启了中国深海考古新篇章。回答下列问题。（1）下潜过程中，“深海勇士号”潜水器受到海水的压强将（选填“变大”“变小”或“不变”）。（2）若“深海勇士号”潜水器悬停在水下4000米处考察，此时潜水器总质量为a千克，则它受到的浮力为牛。11.（2023•衢州）小科通过研究得到“物体在液体中受到的浮力大小与液体密度、物体排开液体的体积有关，与物体浸入液体的深度无关”的结论，下列四组实验可以证明“物体受到的浮力大小与物体浸入液体的深度无关”的是（）①测力计挂着浸在水中的铁块，慢慢下移，在铁块浸没前测力计示数逐渐变小②测力计挂着浸没在水中的铁块，让铁块再下移一段距离测力计示数不变③将两块相同的木块以横、竖不同的姿态放入水中，均漂浮在水面上④将质量相同、形状各异的实心物体放入水中，均漂浮在水面上A．只有②③ B．只有②④ C．只有②③④ D．①②③④12.（2023•温州）我国某地使用“沉管法”建跨海隧道：用钢筋水泥等材料浇筑若干个中空管段，用隔墙封闭两端并使其漂浮在水中；用拖船牵引至指定位置，向管段中的水箱注水使其下沉（如图）；对下沉的多个管段进行依次连接，拆除隔墙形成隧道。（1）拖运管段时，若速度为2千米/时，拖运距离为3千米，需要小时。（2）图中，当往水箱中注水的质量为6×104千克时，管段刚好能够在水下匀速缓慢下沉。若管段排开水的体积为3.06×103米3，则注水前管段与水箱的总质量为多少千克？（海水密度取1.0×103千克/米3）（3）管段隔墙设计需要考虑其下沉到海底时受到的压力大小。这一压力的大小与哪些因素有关13.（2023•义乌市一模）某校“制作浮沉子”项目研究小组，发现制成的浮沉子经常沉下去后浮不起来，有待提升改造。【材料选取】大塑料瓶、玻璃小药瓶、水【制作方案】在两瓶中装入适量的水，把小瓶倒扣入大瓶中，拧紧瓶盖，在大瓶外施加不等的力，小瓶就能在水中上下运动。【扩展研究】项目组同学发现，浮沉子若在外界压力作用下沉到一定深度后，不在施力，小瓶也不会上浮，将此深度称为临界深度。项目组同学利用A、B两个小瓶（规格见表乙）。研究临界深度h与小瓶内空气柱气柱长度l之间的关系，结果如图丙。【交流分析】（1）在实验中，有的小瓶倒放入水中后直接下沉不会上浮，可通过适当（选填“增加”或“减少”）小瓶内的水量来解决。（2）用力捏大瓶时，大瓶内上方气体压强变大，小瓶内气体的压强会。（3）结合图丙的探究成果及所学知识，其它条件相同时，下列浮沉子中临界深度最大的是。A.B.C.D.（4）在工业中，浮沉子的相关原理被运用到潜艇技术、固液密度测量等方面。若表乙中的B瓶中装入3.8厘米水时，恰好悬浮在水面下，此时瓶内空气柱的长度为3厘米（如图）。若不计瓶中空气质量，水的密度为1克/立方厘米，则小瓶的玻璃瓶密度为克/立方厘米。14．某同学学习了浮力的有关知识后,制作了一台浮力秤,可方便地称量物体的质量,其构造如图甲所示。已知小筒底面积为0.001m2，小筒和秤盘总重为0.6N。(1)如图甲，当秤盘上不放物体时，小筒受到的浮力是______牛；(2)如图甲，当秤盘上不放物体时，应在小筒A处标出该浮力秤的______刻度；(3)如图乙，在秤盘上放一物体后，小筒浸入水中的深度h为0.1米，则该物体的质量为多少?(g=10牛/千克)15.将一方形木块放入盛水容器中时，木块的体积的2/3浸入水中，此时木块排开水重是3N，则木块的密度是________，再在木块上放一铁块，刚好使木块全部浸入水中，如图所示，则放在木块上的铁块重为________N.力学-第五讲-浮力基础一、思维导图二、知识梳理考点1浮力的产生原因1.定义：浸在液体中的物体受到向上的力，叫做浮力2.方向：竖直向上3.产生原因：物体上下表面受到的液体压力不同F浮=F2-F1注意；如果一个（柱形物体或者下表面比上表面大的物体）下表面没有水进入则没有浮力，如果是上表面比下表面大的物体还是有浮力的。4.施力物体：液体或者气体。【特别提醒】并不是下表面没有水进入物体就一定不受浮力【易错梳理】如图所示:A.B.C三个物体，浸没在液体中。它们的底部均与容器底部紧密结合,此三个物体受到浮力吗?A___浮力，B___浮力，C___浮力(填受到/没受到/无法判断) 【答案】受到，没受到，没受到【解析】考点2阿基米德原理1.内容：浸在液体中的物体所受的浮力，浮力大小等于它排开液体的重力2.数字表达式：F浮=G排液=ρ液gV排3.用于计算导出式：F浮=G排液=m液g=ρ液gV排4.适用范围：液体和气体5.浮力大小：只跟ρ液，V排有关6.实验：（1）称重法（用弹簧测力计测浮力）F浮=F拉1（空气中弹簧秤的示数）—F拉2（浸入液体中弹簧秤的示数）（2）阿基米德原理①阿基米德原理：浸在液体里的物体，受到向上的浮力，浮力的大小等于物体排开的液体受到的重力。②公式表达：F浮=G排液=ρ液gV排（阿基米德原理也适用于气体）【特别提醒】1.公式中的ρ液是液体的密度，而不是物体的密度.公式中的V排液是物体浸入液体时排开液体的体积.当物体完全浸入（即浸没）液体中时，V排液恰好等于物体本身的体积V物；当物体只有部分浸入液体中时，V排液<V物。2.排开液体的重力G排液，也不是液体的重力G液或物体的重力G物事实上，（物体受到的浮力跟液体的重力无关）重力为G的液体可以对物体产生数值超过G的浮力.实验中F浮=G排需要的是溢水杯必须一开始是装满水的（满溢），否则算出来F浮>G排【易错梳理】重3牛的小球轻放入盛有水的烧杯中，溢出2牛的水，小球所受浮力（）A.一定为1牛 B.一定为2牛 C.可能为3牛D.可能为5牛【答案】C【解析】将一个重为3N的小球，放入盛有水的烧杯中，溢出烧杯的水重为2N,有以下儿种可能；①若烧杯中水是满的，溢出烧杯的水重为2N,根据阿基米德定律，浮力就是2N.②若烧杯中水是不满的，溢出烧杯的水重为2N,说明物体排开的水的重力大于2N,所以浮力大于2N.③若小球的密度等小于水的密度，则金属球会漂浮，所以浮力等于3N；④若小球的密度等于水的密度，则金属球会悬浮，所以浮力等于3N；⑤若小球的密度大于水的密度，则金属球沉底，所以，浮力小于3N。综上分析，选项C符合题意.故选：C.特别提醒小技巧:对于水来说，100cm3的v排，对应的浮力就是1N,l00pa的压强对应的深度就是1cm.100cm3 —1N100pa —1cm如果是其他密度的液体，要乘以对应的比例。考点3浮沉状态的判断与应用1.物体的浮沉条件2.浮沉状态的应用:(1)密度计:根据漂浮时F浮=G物的原理制成的(2)轮船:轮船在不同的液体中都处于漂浮状态，但排开液体的体积不同(3)潜水艇靠改变自身重力达到上浮和下沉的目的(4)热气球:使气球内的气体密度变化从而改变气球自重大小，达到使气球上升和下降的目的(5)飞艇:在气囊中充入比空气轻的气体使飞艇浮在空中，通过改变气囊内气体的质量实现上浮、下降和悬浮【易错提醒】①要注意轮船排开水的体积不仅仅是那层铁皮,还包括了在水下那一部分空心体积。这也就是为什么沉船不会浮起来的原因,沉船的V排不包括那部分空心的体积。②密度计：刻度不均匀，上疏下密，上小下大推理过程：(1)同一支密度计，浸入液体越深，说明液体的密度越小;(2)轮船从江河驶入大海中，会上浮一些(ρ海>ρ江)(3)如果物体在液体中漂浮，此时物体有nm浸在液体中，物体的密度就是液体密度的n考点4浮力的计算方法考点5比较浮力大小的方法例题：1.相同质量的实心木块与实心铁块放入水中，F木F铁2.相同体积的实心木块与实心铁块放入水中，F木F铁【答案】【解析】1.利用浮沉状态有：对木块，木块是漂浮，有F浮=G物对铁块，铁块是沉底，有F浮＜G物因为重力都一样，所以F木>F铁2.利用阿基米德原理:V排木＜V排铁所以F木＜F铁小结----比较浮力：①质量相同，比较状态.②体积相同，在同种液体中比较V排，利用阿基米德原理计算；在不同液体中比较ρ液③同一物体比较浮力：先比较状态，如在两液体中都下沉，则比较ρ液三、题型分类题型1浮力的产生原因1.（2023•桐乡市模拟）取一只瓶口直径略小于乒乓球直径的透明塑料瓶，将瓶底切去后，塑料瓶倒立放置，将乒乓球放入瓶中，且保持瓶口朝下，往塑料瓶里注水，乒乓球静止不动，用手掌堵住瓶口，乒乓球向上运动。演示此实验主要用于（）A．探究液体压强的特点 B．研究物体的沉浮条件 C．证明大气压强的存在 D．解释浮力产生的原因【解答】解：往塑料瓶里注水，乒乓球下表面受到的压力为0，上表面受到的水的压力不为0，受到的合力方向向下，乒乓球静止不动；用手掌堵住瓶口，乒乓球浸没水中，因为乒乓球受到的浮力（上下表面产生了压力差）大于重力，乒乓球将向上运动，所以演示此实验主要用于解释浮力产生的原因。故选：D。2.下列物体中，不受浮力作用的是（）A.在水中下沉的铁块B.在水中的桥墩C.浮在水面上的轮船D.空中上升的气球【答案】B【解析】ACD、在水中下沉的铁块、浮在水面上的轮船、空中上升的气球，都受到液体或气体向上的压力，由浮力的产生原因可知，它们都受到浮力作用，故ACD不符合题意；B、 桥墩由于底面埋在地下，其底面不与水接触，因此桥墩没有受到水对其向上的压力，则桥墩不受浮力作用，故B符合题意；故选：B.3.如图所示,把一个底面积为S,高为L的长方体浸没在密度为ρ的液体中，上、下表面分别距液面为h1和h2，因为液体内部存在压强，所以长方体各表面都受到液体的压力。（1）分析图中长方体的受力情况，其受到浮力的原因是，浮力的方向是（2）大量的实验结果表明：“浸在液体中的物体受到浮力的大小等于它排开液体所受的重力。请从浮力产生原因的角度推导出这一结论.【答案】（1）上、下表面存在压力差；竖直向上；（2）见下面的推导.题型2阿基米德原理1.（2023•绍兴）2023年3月，“探索一号“科考船完成了首次环大洋洲载人深潜科考任务，搭载的“奋斗者”号多次完成了深度超过万米的下潜。不考虑海水密度与潜水器体积的变化，潜水器在海面下下潜的过程中（）A．浮力不变，压强变大 B．浮力变大，压强变大 C．浮力变大，压强不变 D．浮力不变，压强不变【解答】解：潜水器在水面下下潜过程中，排开水的体积保持不变，所处的深度变大，由F浮＝ρgV排可知，潜水器所受的浮力保持不变；由p＝ρgh可知，潜水器所受水的压强变大。故选：A。2.（2023•杭州模拟）将合金球和木球用细绳相连放入水中时，木球露出水面的体积为它自身体积的14，如图所示，当把细绳剪断后，合金球沉底，木球露出水面的体积是它自身体积的1A．合金球沉底后所受浮力为3N B．合金球的重力为3N C．合金球的密度为3×103kg/m3 D．绳子剪断前后，两物体所受总浮力相差4N【解答】解：（1）把细绳剪断前，木球和合金球漂浮，木球受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的拉力，则G木+F拉＝F木浮1，即G木+F拉＝F木浮1＝ρ水g（1−14）V木=34ρ水细绳剪断后，木球漂浮，浮力等于重力，则G木＝F木浮2，则G木＝F木浮2＝ρ水g（1−12）V木=12ρ水①式﹣②式得：F拉＝F木浮1﹣F木浮2=14ρ水gV把细绳剪断前，合金球受竖直向上的浮力、竖直向上的拉力以及竖直向下的重力，即G合金＝F拉+F合金浮；把细绳剪断后合金球受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及竖直向上的支持力，即G合金＝F+F合金浮；所以F拉＝F，即14ρ水gV木所以ρ水gV木＝4×3N＝12N，则根据②得：G木=12ρ水gV木因为V合金：V木＝1：4，合金受到的浮力为：F合金浮＝ρ水gV合金＝ρ水g×14V木（2）把细绳剪断后，木球漂浮，木球排开水的体积为V排＝V木−12V木=1F浮＝ρ水gV排＝m木g，即ρ水g×12V木＝ρ木V解得：ρ木=12ρ把细绳剪断前，木球和合金球漂浮，两球的总浮力等于两球的总重力，即F浮前＝ρ水gV排′＝（m木+m合金）g，所以ρ水g（34V木+V合金）＝（ρ木V木+ρ合金V合金V合金：V木＝1：4，ρ水（34×4V合金+V合金）＝（12ρ水×4V合金+ρ合金整理可得：ρ合金＝2×103kg/m3，故C错误。（3）绳子剪断前后，两物体所受的总浮力之差为：F浮前﹣F浮后＝（G木+G合金）﹣（G木+F合金浮）＝G合金﹣F合金浮＝F＝3N，故D错误。则合金的重力为：G合金＝F合金浮+F＝3N+3N＝6N，故B错误。故选：A。3.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（）A.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【答案】D题型3浮沉状态的判断与应用1.（2023•宁波模拟）如图所示，水平桌面上有甲、乙两个相同的容器，分别装有体积相等的水和盐水。将橘子和香蕉先放入甲容器中，取出后擦干，再放入乙容器中，前后两次静止时的液面如图所示。下列说法正确的是（）A．香蕉在水和盐水中所受浮力相等 B．香蕉在水中所受浮力大于在盐水中所受浮力 C．两容器底对桌面的压力相等 D．向乙容器中加水，香蕉所受浮力减小【解答】解：AB、由甲图和乙图可知，香蕉浸没，V排＝V物，由于水的密度小于盐水的密度，根据F浮＝ρ液gV排可得香蕉在水中所受浮力小于在盐水中所受浮力，故AB错误；C、由于水和盐水的体积相同，盐水的密度大于水的密度，则由G＝mg＝ρVg可得，盐水的重力大于水的重力，由于甲、乙两容器对水平桌面的压力等于容器、容器内液体和物体的重力之和，甲容器对水平桌面的压力：F甲＝G容+G水+G香+G橘，乙容器对水平桌面的压力：F乙＝G容+G盐水+G香+G橘，所以F甲＜F乙，故C错误；D、向容器中加水，盐水密度降低，根据F浮＝ρ液gV排可知，香蕉受到的浮力会减小，故D正确。故选：D。2.（2023•南湖区一模）095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．漂浮在水面的核潜艇所受的浮力大于自身重力 C．浸没在水中的核潜艇上浮时，所受浮力逐渐变大 D．浸没在水中的核潜艇下潜时，所受浮力大小不变【解答】解：A、核潜艇是通过改变自身重力来实现上浮和下沉的，故A错误；B、漂浮在水面的核潜艇，所受的浮力等于自身重力，故B错误；C、浸没在水中的核潜艇上浮时，排开海水的体积不变，根据F浮＝ρ液gV排可知所受浮力不变，故C错误；D、浸没在水中的核潜艇下潜时，排开水的体积不变，水的密度不变，根据F浮＝ρ液gV排可知，核潜艇受到浮力不变，故D正确。故选：D。3.（2023•柯城区校级二模）测量液体密度的仪器叫做密度计。图甲和图乙是用自制的简易密度计测量液体密度。简易密度计是在粗细均匀木棒的一端缠绕一些铜丝做成的，将其放入盛有不同液体的两个烧杯中，它会竖直立在液体中，若铜丝的体积不计，木棒在甲、乙液体中受到的浮力大小分别为F甲和F乙，甲、乙两种液体的密度大小分别为ρ甲和ρ乙，则（）A．F甲＞F乙 B．ρ甲＝ρ乙 C．ρ甲＜ρ乙 D．ρ甲＞ρ乙【解答】解：A．密度计在甲、乙液体中都处于漂浮状态，密度计受到的浮力都等于自身的重力，所以密度计在甲、乙液体中受到的浮力大小相等，即F甲＝F乙，故A错误；BCD．由图甲和图乙可知，图甲中密度计浸入液体中的体积大于图乙中密度计浸入液体中的体积，即图甲中密度计排开液体的体积大于图乙中密度计排开液体的体积，且密度计在甲、乙液体中受到的浮力大小相等，由阿基米德原理F浮＝ρgV排可知，ρ甲＜ρ乙，故C正确，BD错误。故选：C。4.（2023•温州模拟）如图是兴趣小组利用一质量为2g的空心圆柱形塑料管制成的标有刻度的液体密度计，密度计左侧中间处做有一标记。其工作原理是：测量某种液体密度时，将管子放入水中，再向塑料管中倒入待测液体，直至塑料管外液面达到左侧标记处，然后取出管子，读取管内待测液体液面对应右侧的刻度作为待测液体的密度值。（1）如图所示液体密度计右侧刻度值自上而下逐渐（选填“增大”或“减小”）。（2）当加入2mL水时，塑料管外水面达到标记处，此时该塑料管和内部水所受浮力大小为牛。（3）为了增大该密度计的精确度，下列方法可行的有。（可多选）A.增加烧杯中水的质量B.将烧杯中水改为密度更小的液体C.使用管径较细的空心管D.将标记处往上移【解答】解：（1）密度计在测量液体的密度时是漂浮在液体中的，此时受到的浮力等于自身的重力，即在不同液体中密度计受到浮力的大小相同，根据阿基米德原理公式F浮＝ρ液gV排可知，在浮力不变时，液体的密度越大，密度计排开的液体的体积越小，故密度计的刻度值从上向下应逐渐变大；（2）加入水的体积V水＝2mL＝2cm3，水的质量为：m水＝ρ水V水＝1g/cm3×2cm3＝2g，则塑料管和内部水所受重力为：G总＝G水+G管＝（m水+m管）g＝（2+2）×10﹣3kg×10N/kg＝0.04N，因密度计漂浮，则此时受到的浮力为：F浮＝G总＝0.04N；（3）A、密度计始终漂浮大水面，增加烧杯中水的质量，无法增大密度计的准确度，故A错误；B、如果将烧杯中水改为密度更小的液体，不同密度的液体放入塑料管中进行测量时，塑料管排开液体的体积变化就会比较明显，因此这样可以提高准确度，故B正确；C、如果使用管径较细的空心管时，排开水的体积变化相同时，液柱的高度变化就会比较明显，因此这样可以提高准确度，故C正确；D、将标记处（1g/cm3）往上移，则排开水的体积变大，则加入规定的待测液体的体积增加，则待测液体的质量就会增大，受到的重力就会增大，塑料管受到的浮力相应增大，这样对于不同液体塑料管排开水的体积变化会比较明显，因此这样可以提高准确程度，故D正确。故选：BCD。故答案为：（1）增大；（2）0.04；（3）BCD。题型4比较浮力大小1.（2023•临海市模拟）小金将一个鸡蛋放入清水中，鸡蛋沉入水底，如图甲，此时鸡蛋受到的浮力为F甲；逐渐向水中加盐，鸡蛋悬浮于水中静止，如图乙，此时鸡蛋所受浮力大小为F乙；继续往水中加盐直到鸡蛋上浮至部分露出水面，如图丙，此时鸡蛋受到的浮力为F丙。下列说法正确的是（）A．F甲＞F乙＞F丙 B．F甲＞F乙＝F丙 C．F甲＝F乙＝F丙 D．F甲＜F乙＝F丙【解答】解：由于图中使用的是同一个鸡蛋，则鸡蛋的重力不变，图甲中鸡蛋处于沉底状态，则浮力F甲＜G；图乙中鸡蛋悬浮在液体中时，则F乙＝G；图丙中鸡蛋漂浮，则F丙＝G；所以三种状态下浮力的大小关系是：F甲＜F乙＝F丙，故D正确。故选：D。2.（2023•湖州）现将一杯子和木块（不吸水，密度为0.6×103千克/水3）以两种方式放入同一容器中（容器内水的质量保持不变）。如图所示，图1杯子开口向上，浮在水面上。图2杯子倒扣（里面充满水），木块紧贴杯底，一起悬浮在水中。两种情况下（）A．木块所受浮力的大小相同 B．杯子所受浮力的大小相同 C．容器内水的深度相同 D．木块对杯子底部力的大小相同【解答】解：A、因为木块的密度小于水的密度，所以图1木块所受的浮力等于重力，图2木块所受的浮力大于重力，故A错误；B、图1杯子所受的浮力大于杯子的重力，图2杯子所受浮力小于杯子的重力，故B错误；C、图1漂浮浮力等于重力，图2悬浮浮力等于重力，V排=FD、图1对杯底的压力等于木块的重力，图2木块对杯子底部的压力等于浮力减重力，故木块对杯子底部力的大小不同，故D错误。故选：C。3.（2023•吴兴区校级一模）将乒乓球压入水底放手后，上升时依次经过甲、乙、丙图示位置，若受到的浮力分别是F甲、F乙、F丙，则它们之间的关系为（）A．F甲＝F乙＞F丙 B．F甲＜F乙＜F丙 C．F甲＞F乙＞F丙 D．F甲＝F乙＝F丙【解答】解：根据图示可知，乒乓球在甲、乙中排开的水的体积相同，都大于乒乓球在丙中排开的水的体积，根据由F浮＝ρ水gV排可知，F甲＝F乙＞F丙。故选：A。4.小明将两个完全相同的物体A、B，分别放在甲、乙两种液体中，A、B处于如图所示的漂浮状态，且此时液面处于同一水平高度。由此可判断()A.甲液体密度小于乙液体密度B.物体A、B下表面所受液体压强相等C.甲液体对容器底部的压强小于乙液体对容器底部的压强D.A物体受到的浮力小于B物体受到的浮力【答案】B题型5Z字形图像分析1.（2023•萧山区模拟）如图甲所示，将一长方体物块通过细线悬挂于弹簧测力计的挂钩上，手持弹簧测力计缓慢下降，让长方体物块从盛满水的溢水杯上方缓慢下降至水下一定深度。长方体物块下降过程中，弹簧测力计的示数F随下降高度h的变化关系如图乙所示，g取10N/kg。求：（1）长方体物块受到的最大浮力为N；（2）长方体物块的密度；（3）将长方体物块继续缓慢下降至容器的水平底部，当弹簧测力计示数为零时，长方体物块对容器底部的压强。【解答】解：（1）由图象知，G＝20N，当物块完全浸没时，拉力F＝10N，则完全浸没时的浮力为F浮＝G﹣F＝20N﹣10N＝10N，此时物块完全浸没，所以浮力最大；（2）由F浮＝ρ液gV排得，物块的体积：V＝V排=F浮ρ水g物块的质量：m=G则物块的密度：ρ=mV=2kg10×1（3）由图象可知，长方体物块的高度h＝15cm﹣5cm＝10cm＝0.1m，容器底面积S=Vℎ=10×10则将物块继续缓慢下降至容器的水平底部，当弹簧测力计示数为零时，物块对容器底部的压力等于其重力与浮力之差，即F＝G﹣F浮＝20N﹣10N＝10N，物块对容器底部的压强：p=F答：（1）10；（2）物块的密度2×103kg/m3；（3）将物块继续缓慢下降至容器的水平底部，当弹簧测力计示数为零时，物块对容器底部的压强1000Pa。2.预计2020年通车的雨城区“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的变化如图乙所示（g取10N/kg）.下列判断正确的是（）甲 乙A.构件的边长为4mB.构件的密度为3x103kg/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4xl04pa【答案】B题型6浮力的计算1.（2023•西湖区校级二模）2022年7月28号浙江省青少年皮划艇锦标赛在龙泉市瓯江河畔举行，在双人皮划艇项目中，双人皮划艇（没有载人）浮在水面上时排开水的体积为0.015m3，2名运动员的质量总和为150千克。（1）皮划艇快船滑行时所受浮力方向为。（2）皮划艇在没有载人时受到的浮力多大？（3）如图所示，2名运动员坐在皮划艇上静止时，皮划艇受到的浮力是多少牛？【解答】解：（1）皮划艇快船滑行时所受浮力方向是竖直向上的；（2）皮划艇在没有载人时受到的浮力为：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×0.015m3＝150N；（3）皮划艇浮在水面上，所以皮划艇的重力为：G艇＝F浮＝150N，两名运动员的重力为；G人＝m人g＝150kg×10N/kg＝1500N，两名运动员坐在皮划艇上静止时，皮划艇受到的浮力为：F浮′＝G艇+G人＝150N+1500N＝1650N。答：（1）竖直向上；（2）皮划艇在没有载人时受到的浮力为150N；（3）2名运动员坐在皮划艇上静止时，皮划艇受到的浮力是1650N。2.（2023•杭州）某景区有乘氦气球升空的观光项目。如图所示，氦气球内充满氦气，下端连接吊篮，在吊篮底端有一根缆绳，通过缆绳来控制氦气球的升降。氮气球的体积为（不计球壁的厚度），，，g取。求：（1）氦气球内氦气的质量是多少？（2）氦气球在缆绳控制下，匀速竖直上升，用时，则氦气球上升的速度是多少？（3）氦气球（含氮气）连同吊篮等配件的总重为，现有总质量为的乘客，乘坐氦气球匀速竖直升空，缆绳处于竖直状态，此时缆绳对吊篮的拉力为多大？（不计吊篮及乘客在空气中的浮力，不计空气阻力）【答案】（1）1080kg；（2）0.5m/s；（3）2×104N【解析】【详解】解：（1）氦气球内氦气的质量（2）氦气球上升的速度（3）氦气球受到的浮力氦气球（含氮气）连同吊篮等配件及乘客的总重力不计吊篮及乘客在空气中的浮力，不计空气阻力，此时缆绳对吊篮的拉力为3.（2023•宁波）匀的匀质塑料管MN，N端用合金块封口，再通过计算在塑料管外壁标上刻度线和刻度值，仪器就完成制塑料管长为30cm，质量m1为3g，塑料管横截面的外圆面积S为1.2cm2；合金块高为2cm，质量为m2=18g。请计算：（1）该仪器的重；（2）该仪器竖直漂浮在水中，受到的浮力大小及浸入水中的深；（3）该仪器竖直漂浮在水中，水对该仪器底部的压强大；（4）距离d为cm（5）g/cm3g/cm3【答案（1）3g18g（2）（4）Ol130cm，塑料管的重心为lOO113cm-l，OO21cm+l，由杠杆平衡条件条件可得0.018kg×10N/kg×（0.01m+l）=0.003kg×10N/kg×（0.13m-l）ON4.“曹冲称象”是家喻户晓的典故．某兴趣小组模仿这一现象，制作了一把“浮力秤”．将厚底直筒形状的玻璃杯浸入水中，如图所示．已知玻璃杯的质量为0.2kg，底面积为20×10-4m2，高度为0.25m．求：（1）将杯子开口向上竖直放入水中时（注：水未进入杯内），杯子受到的浮力．（2）此时杯子浸入水中的深度（即为该浮力秤的零刻度位置）．（3）此浮力秤的最大称量（即量程）．【答案】解：（1）杯子的重力：G=mg=0.2千克×9.8牛/千克=1.96牛，因为杯子漂浮在水面上，所以F浮=G=1.96牛；（2）由F浮=ρ液gV排得：V排=F浮/ρ液g，则此时杯子排开水的体积：V排=F浮/ρ水g=2×10-4米3，此时杯子浸入水中的深度：h=V排/S=0.1米；（3）当杯子下沉的深度为0.25米时，此时杯子受到的浮力最大，F浮′=ρ水gV排′=4.9牛，则此浮力秤的最大称量为：F=F浮′﹣G=4.9牛﹣1.96牛=2.94牛．答：（1）将杯子开口向上竖直放入水中时，杯子受到的浮力是1.96牛．（2）杯子浸入水中的深度是0.1米．（3）此浮力秤的最大称量为2.94牛．题型7浮力的实验1.（2023•拱墅区模拟）小明利用实验探究浮力大小和哪些因素有关系。他把金属块挂在弹簧测力计上，将它分别浸入水和酒精中的不同位置，如图所示。（1）上述四种情况，图中金属块所受到的浮力最小。（2）做丙、丁两次实验，是为了探究浮力大小与有关。（3）如图所示，当弹簧测力计吊着金属块缓慢浸入水中，从金属块底部接触水面开始到完全没入水中直到接触容器底部的过程中，以下能表示弹簧测力计示数F拉与金属块底部浸入水中深度h关系的图象是【解答】解：（1）根据称重法测浮力，F浮＝G﹣F示，因甲中测力计示数最小，故甲图中金属块所受到的浮力最小；（2）丙、丁两次实验中，排开液体的体积相同，而排开液体的密度不同，故实验是为了探究浮力大小与排开液体的密度有关；（3）如图所示，当弹簧测力计吊着金属块缓慢浸入水中，从金属块底部接触水面开始到完全没入水中直到接触容器底部的过程中，根据阿基米德原理，在浸没前，受到的浮力逐渐变大，浸没后，受到浮力不变，根据称重法测浮力，F浮＝G﹣F示表示弹簧测力计示数F拉与金属块底部浸入水中深度h关系的图象是C；故答案为：（1）甲；（2）排开液体的密度；（3）C。2.（2022•上城区一模）小徐同学想把弹簧测力计改装成液体密度计。他用重力为1.2N的空桶分别盛满酒精、水、盐水三种液体，用弹簧测力计依次测出三种液体和小桶的总重力，所得数据记录于下表中。液体种类酒精水盐水液体密度ρ/kg•m﹣30.8×1031.0×1031.1×103弹簧测力计的示数F/N2.02.22.3（1）应将弹簧测力计的1.2N处标记为刻度。（2）利用该“密度计”可测得液体的密度最大为kg/m3。（3）已知该“密度计”的最小刻度值为0.1×103kg/m3，则用它（选填“能”或“不能”）精确测量出0.71×103kg/m3汽油的密度。【解答】解：（1）由于小桶有重力，所以小桶中没有东西时弹簧测力计也有示数，已知小桶的重力G桶＝1.2N，则弹簧测力计示数为1.2N时，小桶里没有液体，由于桶内没有液体即液体密度为零时，测力计示数表示的是桶重，故弹簧测力计的1.2N处标记为0刻度；（2）弹簧测力计测量水时，水的重力为：G水＝F﹣G桶＝2.2N﹣1.2N＝1N，根据G＝mg＝ρVg可得小桶的容积：V＝V水=G水ρ水g能测量液体的最大重力为：G大＝F大﹣G桶＝5N﹣1.2N＝3.8N，液体的最大密度：ρ大=m大V=G（3）精确测量出0.71×103kg/m3汽油的密度的精确度为0.01×103kg/m3，已知该“密度计”的最小刻度值为0.1×103kg/m3，故不能精确测量出0.71×103kg/m3汽油的密度。故答案为：（1）0；（2）3.8×103；（3）不能。3.（2023•舟山模拟）小常同学从课外资料中了解到，庄子曾提出：如果水积得不够多，那么承载大船就没有力量。也就是说浮力的大小与液体的多少有关。庄子的说法有道理吗？（1）小常从实验室找来了烧杯、木块（不吸水）、弹簧测力计等器材，研究浮力大小是否和水的多少有关。他先用弹簧测力计测出木块的重力（如图甲）。再将木块放入烧杯内的水中，木块处于漂浮状态（如图乙）。然后他（填操作），发现木块仍然漂浮。经分析可知，木块两次受到的浮力都为2.5牛。从而得出木块漂浮时浮力大小与水的多少无关；（2）小常进一步开展了如图丙实验。往两个形状相同的塑料盒A、B中各加入10牛的水，再将B盆放入A盆，B盆漂浮。这时B盆所受浮力：F浮＝GB漂+10N＞10N。继续往B盆内加30牛水，B盆仍漂浮。小常此实验的目的是；（3）结合小常的探究活动，你认为面对前人的观点，应采取的做法是。A．普通人的观点可以质疑，科学家的观点不可以质疑B．只要多数人认同的观点我们就要全盘接受C．可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确D．到目前为止没人反对的观点我们就可以放心接受【解答】解：（1）用弹簧测力计测出木块的重力；将木块放入烧杯内的水中，木块处于漂浮状态；然后向烧杯内再加入一些水或从烧杯内倒出一些水。由图甲所示可知，弹簧测力计的示数为2.5N，木块重力为2.5N，木块漂浮在水上，它受到的浮力等于其重力，为2.5N。（2）由小常的实验操作可知，他要探究：探究较少的水能否产生较大的浮力。（3）对前人的观点，不论是否有人提出质疑，我们都可以提出质疑，并可以通过查阅资料、观察实验等方法去验证观点是否正确，故选C。故答案为：（1）向烧杯内再加入一些水或从烧杯内倒出一些水；（2）探究较少的水能否产生较大的浮力；（3）C。4.（2023•温州一模）为证明空气浮力的存在，科学兴趣小组利用自行车气嘴、矿泉水瓶、细绳、气球等器材进行了如下实验：步骤一：在矿泉水瓶盖和底部上各钻一个小孔，将两个自行车气嘴分别固定在瓶盖和底部，将气球用细绳与底部的气嘴绑紧，如图甲所示。打开瓶盖，使瓶内外气压一致，再拧紧瓶盖不漏气。步骤二：关闭气嘴2，打开气嘴1；用气泵向矿泉水瓶充入气体，待手压瓶子感觉较硬时停止充气；用天平称出整个装置的质量为m1。步骤三：关闭气嘴1，打开气嘴2；让瓶内的高压气体进入气球，至气球停止胀大；称出整个装置的质量为m2。步骤四：比较m1与m2的大小。（1）实验装置的气密性是本实验成功的关键，写出一种检查图甲装置气密性的方法：。（2）本实验能验证气球在空气中受到浮力，其依据是m1m2。（3）实验中，小组同学发现气球与气嘴2之间漏气，于是设计了如图乙所示的改进型实验装置：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，用气泵往密闭玻璃容器内缓慢压入空气，观察到现象，说明金属球受到空气浮力的作用。【解答】解：（1）若本实验装置的气密性良好，则用天平称出整个装置的质量为m1保持不变；（2）在步骤三中：关闭气嘴1，打开气嘴2；让瓶内的高压气体进入气球，至气球停止胀大，则气球受到的浮力变大，称出整个装置的质量为m2。本实验能验证气球在空气中受到浮力，其依据是m1＞m2；（3）如图乙所示的改进型实验装置：将一空心金属球与配重通过细线悬挂在定滑轮上，调节配重质量使二者保持静止，空心金属球与的体积明显大于配重的体积，用气泵往密闭玻璃容器内缓慢压入空气，金属球受到空气浮力的作用（比配重受到的浮力大），故观察到金属球会上升，配重下降现象，说明金属球受到空气浮力的作用。故答案为：（1）用天平称出整个装置的质量为m1保持不变；（2）＞；（3）金属球会上升，配重下降。四、课后巩固1.（2023•龙港市模拟）如图所示耙耙柑放入一杯水中处于漂浮状态，去皮再次放入水中，发现其沉入水底，若在两种情况下耙耙柑所受的浮力分别为F甲和F乙，重力分别为G甲和G乙，则（）A．F甲＜F乙，G甲＜G乙 B．F甲＞F乙，G甲＞G乙 C．F甲＞F乙，G甲＜G乙 D．F甲＜F乙，G甲＞G乙【解答】解：耙耙柑放入一杯水中处于漂浮状态，F甲＝G甲；去皮再次放入水中，发现其沉入水底，F乙＜G乙，去皮后，重力减小，G乙＜G甲，所以F甲＞F乙，G甲＞G乙，故B正确，ACD错误。故选：B。2.（2023•椒江区一模）如图，把小石块挂在弹簧测力计上，示数为2.5N，再将石块浸没在盐水中，示数变为1.5N，利用以上信息能求解的物理量是（）A．石块的体积 B．排开盐水的重 C．石块的密度 D．盐水的密度【解答】解：把小石块挂在弹簧测力计上，示数为2.5N，则石块的重力为2.5N，再将石块浸没在盐水中，示数变为1.5N，根据称重法可知石块所受浮力F浮＝G﹣F示＝2.5N﹣1.5N＝1N；根据阿基米德原理可知排开盐水的重G排＝F浮＝1N。由于条件有限，无法计算石块的体积、密度和盐水的密度。故选：B。3．许多轮船都有排水量的标记，“青岛号”导弹驱逐舰满载时的排水量是4800t，表示它浮在海面上排开的海水质量是4800t，此时舰船所受的浮力是N（g＝10N/kg）。若该船从大海驶入内河，船受到的浮力大小（选填“变大”、“变小”或“不变”，下同），由于河水密度比海水密度小，所以它排开水的体积，因此轮船要（选填“上浮一些”或“下沉一些”）。【答案】4.8×107；不变；变大；下沉一些4.如图所示，将两个完全相同的小球分别放入盛有两种不同液体的甲、乙烧杯中，待小球静止后，两个烧杯内液面高度相同。下列说法正确的是()A.甲烧杯中小球受到的浮力大B.乙烧杯中小球排开液体的质量大C.甲烧杯中液体的密度大D.乙烧杯底部受到液体压强大【答案】C5.如图甲为盛水的烧杯，上方有弹簧测力计悬挂的圆柱体，将圆柱体缓幔下降,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.圆柱体受到的重力是6NB.圆柱体受到的最大浮力是3NC.圆柱体的密度是1.5x103kg/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】C6.（2023•海曙区校级一模）小宁用弹簧测力计、烧杯、适量的水测量石块的密度，烧杯的重力为G0、底面积为S。如图甲所示，他用弹簧测力计测出石块的重力为G；如图乙，烧杯内水的深度为h；如图丙，将石块浸没于水中，弹簧测力计的示数为F，已知水的密度为ρ。下列说法正确的是（）A．乙图中，烧杯对桌面的压强G0B．该石块的体积为G−FρC．丙图中，烧杯底受到水的压强为ρgh+G−FD．石块的密度为(G−F)ρ【解答】解：A、由题意得，烧杯中水的质量：m水＝ρV水＝ρSh，烧杯中水的重力：G水＝m水g＝ρShg，乙图中，烧杯放在水平桌面上，烧杯对桌面的压力：F乙＝G水+G0＝ρShg+G0，乙图中，烧杯对桌面的压强：p乙=F乙S=B、由称重法可知，石块受到的浮力：F浮＝G﹣F，石块浸没在水中，石块的体积：V石块＝V排=FC、丙图中，烧杯底受到水的压力大小：F丙＝G水+F浮＝ρShg+（G﹣F），烧杯底受到水的压强：p丙=F丙S=D．石块的质量：m石块=G石块的密度：ρ石块=m故选：C。7.（2023•鹿城区模拟）如图甲所示，在容器底部固定一轻质弹簧，弹簧上方连有正方体木块A，容器侧面的底部有一个由阀门B控制的出水口，此时木块A刚好完全浸没在水中，接着打开阀门B，缓慢放水，直至木块A完全离开水面时，再关闭阀门B，这个过程中，弹簧弹力F与木块露出水面的体积V的关系如图乙所示。已知ρ水＝1.0×103kg/m3，ρ木＝0.7×103kg/m3，木块体积为V0，不计弹簧所受浮力，则下列说法正确的是（）A．C点弹簧处于原长 B．CD段弹簧被压缩 C．D点的横坐标d的值为0.3V0 D．点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为2：3【解答】解：A、由图乙可知，C点木块A刚好完全浸没在水中，因为ρ水＞ρ木，所以此时木块所受的浮力大于木块的重力，即F浮＞G木，则弹簧对木块有竖直向下的拉力，弹簧被拉伸，处于伸长状态，故A错误；B、在D点时，弹簧弹力F＝0N，弹簧处于原长，所以CD段弹簧被拉伸，故B错误；C、在D点时，弹簧弹力F＝0N，弹簧处于原长，此时木块漂浮在水面上，F浮＝G木，即ρ水gV排＝ρ木gV0，ρ水g（V0﹣V）＝ρ木gV0，则木块露出水面的体积：V＝（1−ρ木ρ水）V0＝（1−0.7×1即D点的横坐标d的值为0.3V0，故C正确；D、在C点木块完全浸没时，木块排开水的体积V排＝V0，此时弹簧弹力F＝F浮﹣G木＝ρ水gV0﹣ρ木gV0＝（ρ水﹣ρ木）gV0；在E点木块A完全离开水面时，弹簧被压缩，此时弹簧弹力等于木块的重力，即F′＝G木＝ρ木gV0，则FF'即点C与点E的纵坐标c、e的绝对值之比为3：7，故D错误。故选：C。8.（2022•温州模拟）某项目化学习小组同学制作“浮漂器”，成功地验证了阿基米德定律。选取溢水杯、泡沫块、托盘和粗铁丝、细铁丝等材料制作成“浮漂器”。“浮漂器”的支撑杆由粗铁丝制成，下托盘由细铁丝制成。①将“浮漂器”置于装有适量水的溢水杯，取一小石块放在上托盘，在支撑杆上标出水位刻度线。②将小石块改放在下托盘，往上托盘加砝码，同时用空烧杯接收溢出的水，直到水位刻度线与水面相平。③取下砝码，把烧杯中的水全部倒入上托盘。由步骤①②得出石块所受浮力F浮＝G砝码，由步骤②③得出烧杯中水的重力G排＝G砝码。因此，F浮＝G排，即石块所受浮力等于其所排开的水受到的重力，从而验证了阿基米德原理。（1）泡沫块是制作“浮漂器”的关键要素之一。确定泡沫块高度，应考虑的因素有。（可多选）A．支撑杆的高度B．托盘的质量C．溢水杯的质量D．泡沫块的密度E．液体的密度（2）步骤①中将“浮漂器”置于溢水杯，判断杯中水为“适量”的依据是。（3）分析步骤②③，该组同学得出结论：烧杯中所收集水的重力等于砝码的总重力，即G排＝G砝码。推测其观察到的现象为。（4）有同学认为，往上托盘“加砝码”的操作存在缺陷，改进方法有（写出一种）。【解答】解：（1）支撑杆的高度会影响“浮漂器”的重心，越高重心，越不稳，所以支撑杆的高度不能太高，即需要考虑支撑杆的高度，故A正确；泡沫块高度与泡沫块所受浮力有关，而其浮力应大于托盘质量，故B正确；浮漂器能上浮，说明其所受浮力还得大于自身重力，即泡沫块的密度小于液体的密度，故DE正确；又因为溢水杯在泡沫块的外部，溢水杯静止不动，所以C不影响泡沫块的高度。故选：ABDE。（2）为避免对实验结果产生影响，判断杯中水为“适量”的依据是将小石块放入上托盘时，有少量水溢出（或水位刚好达到溢水口处）；（3）两重力相等直观的现象是有相同的作用效果，即水位刻度线与水面相平；（4）砝码有最小重量，食盐颗粒的最小重量较砝码更小，故更精确。故答案为：（1）ABDE；（2）将小石块放入上托盘时，有少量水溢出（或水位刚好达到溢水口处）；（3）水位刻度线与水面相平；（4）加细食盐。9.（2023•丽水）2023年3月11日，“奋斗者”号载人潜水器圆满完成了国际首次环大洋洲载人深潜科考任务。“奋斗者”号外壳坚硬，下潜过程中体积保持不变，依靠调整配备的压载铁来实现下潜和上浮。（1）潜水器浸没后在下潜的过程中所受的液体压强逐渐。（2）潜水器悬浮在海水中时，所受的浮力重力（填“大于”、“小于”或“等于”）。【解答】解：（1）“奋斗者”号载人潜水器在下潜的过程中，海水密度不变，深度变大，由p＝ρ液gh可知，潜水器所受海水的压强将逐渐增大；（2）根据物体悬浮条件可知，潜水器悬浮在海水中时所受的浮力大小等于重力。故答案为：（1）增大；（2）等于。10.（2023•金华）“深海勇士号”是中国第二台深海载人潜水器。2023年5月20日，国家文物局利用该潜水器在沉船附近完成水下永久测绘基点布放，并进行了初步搜索调查和影像记录，开启了中国深海考古新篇章。回答下列问题。（1）下潜过程中，“深海勇士号”潜水器受到海水的压强将（选填“变大”“变小”或“不变”）。（2）若“深海勇士号”潜水器悬停在水下4000米处考察，此时潜水器总质量为a千克，则它受到的浮力为牛。【解答】解：（1）根据液体压强公式p＝ρgh可知下潜过程中“深海勇士号”潜水器受到海水的压强将变大；（2）若“深海勇士号”潜水器悬停在水下4000米处考察