专题18　浮力（原卷版）

专题18浮力【思维导图】【知识点回顾】eq\a\vs4\al(考点1知道浮力的概念)1．浮力浸在液体(或气体)中的物体，受到液体(或气体)________称作浮力。2．方向：________。3．产生原因：物体上下表面受到的液体(或气体)的________，浮力是液体(或气体)给物体的压力的合力。eq\a\vs4\al(考点2描述阿基米德原理)1．内容：浸在液体中的物体所受的浮力，大小等于它________。2．公式：F浮＝G排＝________。由公式可知浮力的大小取决于液体的密度和排开液体的体积。浸没在水中的石块受到的浮力跟它排开的水重有什么关系？考点3直接运用阿基米德原理或公式的变形进行简单的计算有关浮力的分析与计算1．阿基米德原理：F浮＝G排＝________。2．称重法：F浮＝________，其中F为物体浸入液体时弹簧测力计的读数。注意：称重法分析浮力时需注意测力计的示数不是浮力的大小而是拉力的大小。3．平衡条件法：________，一般指物体在液体中处于悬浮或漂浮状态。eq\a\vs4\al(考点4认识物体浮沉条件)1．物体在液体中的浮沉条件上浮下沉漂浮悬浮沉底F浮＞GF浮＜GF浮＝GF浮＝GF浮＋N＝G实心体ρ液＞ρ物ρ液＜ρ物ρ液＞ρ物V排＜V物ρ液＝ρ物V排＝V物ρ液＜ρ物处于动态(运动状态不断改变)，受力不平衡是“上浮”过程的最终状态可以停留在液体的任何深度处是“下沉”过程的最终状态处于静态，受平衡力作用2.浮沉条件的应用：潜水艇是通过改变____________来实现浮沉的；密度计的工作原理是物体的____________条件，其刻度特点是上小下大，上疏下密；用硫酸铜溶液测血液的密度的原理是____________条件。【例题精析】（2022•湖州）两个边长相同、材料不同的实心正方体甲和乙，用质量不计的细线连接，轻轻放入某液体中，静止后悬浮，细线处于绷紧状态，如图所示。则（）A．甲受到的浮力比乙受到的浮力大 B．甲的密度与液体的密度相等 C．如果将细线剪断，甲、乙再次静止后，容器底部受到的压力大小不变 D．如果将细线剪断，甲、乙再次静止后，容器底部受到液体的压强不变（2022•浙江）学习了物体的浮沉条件后，小舟做了如下实验：在两个薄气球中加满温水，扎紧后剪去多余部分，分别浸没于盛有冷水与热水的玻璃杯中（如图）。若不计气球自重，放手后两气球的运动情况是（）A．冷水、热水中都下沉 B．冷水中下沉，热水中上升 C．冷水、热水中都上升 D．冷水中上升，热水中下沉（2021•宁波）将密度为0.9g/cm3、边长为10cm的立方体冰块，放入盛有水的柱状容器中，静止时冰块有2cm露出水面，如图所示。对容器缓慢加热，直至冰块完全熔化。在冰熔化过程中，下列判断与事实不符的是（）A．冰吸收热量，温度保持不变 B．水面高度始终保持不变 C．冰块漂浮之后，受到的浮力逐渐变小 D．水对容器底部的压力最多增大1.0N（2022•宁波）2022年4月28日，“巅峰使命”珠峰科考全面启动。5月15日凌晨1点26分，中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4300m的科考营地顺利升空，4点40分达到海拔9032m，超过珠峰8848.86m的高度，创造了浮空艇大气科学观测的世界纪录。（1）该浮空艇总质量约2625kg，它受到重力的大小约为N。（2）已知海拔4300m处的空气密度约为0.8kg/m3。如图所示，该浮空艇在营地升空前体积达9060m3，此时浮空艇受到的浮力大小约为N。（3）“极目一号”浮空艇内部有三层：上层装有氦气（相同条件下氦气密度比空气小得多），中间隔开，下层是空气。当悬于空中的浮空艇需要（填“上浮”或“下降”）的时候，可以用上层的氦气排出下层的部分空气，以此改变自身重力，同时使整个浮空艇的压差在安全范围内。（2022•丽水）2022年5月15日，我国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从科考基地上升到海拔9032米，创造了大气科学观测世界纪录。（1）上升过程中，以地面为参照物，浮空艇是的；（2）该浮空艇是软式飞艇，上升过程中需通过调整气囊中的气压来保持外形不变。上升过程中，该艇受到的浮力（填“增大”、“减小”或“不变”）。（2021•金华）某校“制作浮力秤”项目研究小组，制成如图所示浮力秤。使用过程中，发现称量范围较小，有待提升改造。【原理分析】浮力秤是利用物体漂浮时F浮＝G物的原理工作的；浮力大小与液体密度和物体排开液体的体积有关。【问题提出】浮力大小与液体密度存在怎样的定量关系？【方案设计】器材：悬挂式电子秤、金属块（4.0N）、大烧杯、水以及各种不同密度的溶液等。步骤：①将金属块挂在电子秤下，读取电子秤示数并记录；②将金属块浸没在盛水的烧杯中，读取电子秤示数并记录，然后取出金属块擦干；③按照步骤②的操作，换用不同密度的溶液，多次重复实验。【数据处理】实验编号1234567液体密度ρ液（g/cm3）﹣0.81.01.21.41.92.0电子秤示数F拉（N）4.03.63.53.43.32.63.0浮力大小F浮（N）﹣0.40.5x0.71.41.0【交流分析】（1）表格中x的数据是；（2）实验过程中，除步骤①外，其余每一次测量，金属块都需要浸没，其目的是；（3）小组同学对实验数据进行了分析讨论，认为第6次实验数据异常。若电子秤正常工作、电子秤读数和表中数据记录均无误。则造成此次实验数据异常的原因可能是。【得出结论】……【知识应用】（4）根据以上探究，写出一种增大浮力秤称量范围的方法。（2021•温州）图甲所示为一种水下滑翔机，图乙是其部分结构示意图。该滑翔机通过液压泵将油在内、外油囊间来回转移，从而改变浮力大小以达到上浮和下潜的目的，再结合其它技术即可滑行，以执行海洋环境的监测任务。（1）该滑翔机具有低能耗、高续航的特点，电池一次充电后能提供1千瓦时电能。它在整个运动过程中前进速度保持0.2米/秒，但只有9%的时间耗电，耗电时功率仅为4瓦。该滑翔机充电一次总共能航行的路程为多少千米？（2）该滑翔机总重515牛。当外油囊中无油时，滑翔机排开水的体积为0.0495米3。已知海水密度随深度变化情况如图丙所示。当该滑翔机在600米深度悬浮时，外油囊中油的体积为多少米3？（忽略海水压强对油和滑翔机外壳体积的影响）（2021•杭州）小金把家里景观水池底部的鹅卵石取出清洗。他先将一个重为10N的空桶漂浮在水面上，然后将池底的鹅卵石捞出放置在桶内，桶仍漂浮在水面。（不考虑捞出过程中带出的水，ρ水＝1.0×103kg/m3）（1）空桶漂浮在水面时所受浮力大小。（2）鹅卵石捞出放置在桶内时，水池水面高度与鹅卵石未捞出时相比会（选填“上升”、“下降”或“不变”）。若此时桶排开水的体积为6.0×10﹣3m3，求桶内鹅卵石的质量。（2022•温州）排气阀是供暖设备中的重要部件，它能及时排出管内热水汽化产生的气体，使水正常流动，从而保证供暖效果。排气阀工作原理如图所示：水中气体在流动过程中，积聚于封闭的排气阀内，使阀内气压变大，浮筒随水面一起下降，此时阀内气体排出使气压变小，从而浮筒上升，堵杆重新堵住排气孔。（1）水管内的水流速度至少达到0.25米/秒才能携带气泡流动。若水管总长为60米，要使水流能携带气泡流动，则水从水管起始端流到终端最多要多少时间？（2）排气阀中的浮筒和堵杆总质量为0.02千克，计算排气阀排气时浮筒浸在水中的体积。（水的密度取1.0×103千克/米3）（2022•绍兴）“海洋强国”是国家战略，绍兴作为浙江海洋经济发展示范区的重要战略节点，正以积极的姿态规划发展海洋经济。提升通江达海内河港是海洋经济发展的主通道。①如图是上虞港集装箱吊机正在作业，随着船上货物增多，货船受到的浮力（选填“变大”、“变小”或“不变”）。②若货船从上虞淡水港出发入海，装货完毕后船身吃水位置在图甲“28”刻度处，那么在海上航行时，吃水位置在“28”刻度处方（选填“上”或“下”）。

【习题巩固】一．选择题（共7小题）1．（2022•杭州二模）完全相同的甲、乙两个容器内都装满水。静止于水中的A、B两个实心小球体积相同、材料不同，其中A球沉底，B球漂浮，如图所示。则下列说法正确的是（）A．两个小球的密度相同 B．两个小球所受浮力相同 C．水对两个烧杯底部压强相同 D．两个烧杯对桌面压力相同2．（2022•拱墅区二模）如图甲所示，一个鸡蛋漂浮在盐水中；向盐水中缓慢加入蒸馏水，直到鸡蛋恰好浸没（如图乙所示）；此过程中（）A．鸡蛋排开液体的体积保持不变 B．鸡蛋受到的浮力逐渐增大 C．盐水对烧杯底部的压强逐渐增大 D．烧杯对水平桌面的压力保持不变3．（2022•临平区一模）先在溢水杯中装满水（水面与溢水口齐平），然后放入一块重为2牛的木块，溢出的水全部用小烧杯接住（如图所示）。则（）A．溢水杯底部受到水的压强不变，小烧杯中水的重力大于2牛 B．溢水杯底部受到水的压强增大，小烧杯中水的重力等于2牛 C．溢水杯底部受到水的压强不变，小烧杯中水的重力等于2牛 D．溢水杯底部受到水的压强不变，小烧杯中水的重力小于2牛4．（2022•鄞州区校级一模）如图所示，港珠澳大桥于2018年10月24日通车，是中国境内一座连接香港、珠海和澳门的桥隧工程。它由桥梁和海底隧道组成，隧道由空心沉管连接而成。建造隧道时，先将沉管两段密封，如同一个巨大的长方体空心箱子，然后让其漂浮在海面上，再用船将密封沉管拖到预定海面上，向其内部灌水使之沉入海底。设一节密封长方形沉管的长、宽、高分别是180m、35m、10m，总质量为6×107kg（海水密度取1.0×103kg/m3，g取10N/kg），下列说法中正确的是（）A．若将一节沉管密封后浸没在海水中受到的浮力为6.3×108N B．密封沉管灌水下沉过程中沉管受到的浮力一直变小 C．密封沉管灌水前漂浮在海面上受到的浮力6×107N D．密封沉管灌水下沉过程中上表面受到海水的压强变小5．（2022•宁波模拟）如图所示，自制密度计由轻质密闭细管和配重M组成，吸管和配重的粗细相同。P、Q为自制密度计上的两根刻度线，其中一根与其静止于酒精中时的液面重合，另一根与其静止于水中时的液面重合；现自制密度计静止于X液体中，其液面位置到P、Q刻度线的距离相等。则下列分析正确的是（）A．X液体的密度大于水和酒精密度的平均值 B．X液体的密度等于水和酒精密度的平均值 C．X液体的密度小于水和酒精密度的平均值 D．X液体的密度大于、等于水和酒精密度的平均值6．（2022•余杭区模拟）如图所示，一个边长为10cm的实心正方体竖直浸没在某种液体中保持静止状态，其上表面受到液体的压强为500Pa，下表面受到的液体压强为1300Pa，（g取10N/kg）下列说法正确的是（）A．正方体受到的浮力为10N B．该正方体的质量为1kg C．正方体上表面的深度h1为5cm D．液体的密度为0.8×103kg/m37．（2022•萧山区模拟）如图甲所示，用一个弹簧测力计拉着浸没在水中的小物块A，现将小物块缓缓拉出水面到底部刚刚脱离水面为止。乙图坐标体现了某些科学量随H（小物块底面到容器底面的距离）的变化情况。有下列选项①弹簧秤示数②小物块受到的浮力③台秤的示数④容器底部受到的液体压强⑤小物块底面受到的压强，符合图乙图象变化的是（）A．①② B．③④ C．②③④ D．只有⑤二．填空题（共5小题）8．（2022•婺城区一模）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甲，容器侧面的底部有一个由阀门K控制的出水口。此时物体甲刚好完全浸没在水中，接着打开阀门K，缓慢放水，直至物体甲恰好完全离开水面，再关闭阀门K，这个过程中，弹簧的弹力F与物体露出水面的体积V的关系如图乙所示，已知物体甲的密度为0.6×103kg/m3，体积为V0。不计弹簧所受浮力。则：（1）B点时弹簧的弹力大小为牛；（2）点A与点C的纵坐标a、c的绝对值之比为。9．（2022•滨江区一模）小滨同学自制简易密度计并标记刻度。他在粗细均匀的木棒底部缠绕一些细铜丝后（忽略铜丝的体积），把该密度计放入酒精中竖直漂浮，静止后露出液面的长度L1为6cm，于是他在木棒与酒精液面交界的刻度线上标记0.8g/cm3；小滨同学又把该密度计放入水中竖直漂浮，静止后露出液面的长度L2为8cm，则与水面相对应的刻度线上应标记g/cm3。密度计上标记1.25g/cm3的刻度线到密度计顶端的距离L3为cm。该密度计的刻度线是否均匀？并说明理由：。10．（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）。11．（2022•南浔区一模）“天气瓶”和“彩球温度计”是两款不同的现代居家饰品，都可以获知天气冷暖变化。（1）图甲为“天气瓶”，当外界温度降低时，瓶中晶体增多。由此推测瓶中晶体的溶解度随温度降低而。（2）图乙为“彩球温度计”，当温度降低到小球所标注的温度值时，该小球会浮起。某时，只有“20℃”、“18℃”的小球沉底，则此时的气温范围为。（3）图乙中漂浮的“24℃”小球重5克，则其所受浮力为牛。（g取10牛/千克）12．（2022•西湖区模拟）将两个相同的容器甲和乙放在同一水平桌面上，分别向其中倒入不同种类的液体，并将两个相同的物块分别放入这两个容器中。当两物块静止时，两个容器中液面恰好相平，如图所示。那么，甲容器底部受到液体的压强（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器底部受到液体的压强；甲容器中物块排开液体的重力（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器中物块排开液体的重力；甲容器中物块下表面受到的压力（选填“大于”、“等于”或“小于”）乙容器中物块下表面受到的压力。三．实验探究题（共5小题）13．（2022•玉环市一模）如图所示，圆筒形容器内装有适量的水，放在水平桌面上，将高为12厘米的实心圆柱形物体A用细线拴好并悬挂在弹簧测力计下。探究圆柱形物体A逐渐浸入圆筒形容器内的水中时（水没有溢出容器），弹簧测力计的示数F与圆筒形物体A下表面离水面距离h的关系。（1）除图中的器材外，还需要的测量工具是.（2）从圆柱体A接触水面至接触容器底之前，分别记下h和F，并将测量的结果填写在表格中。实验次序123456789h（cm）0246810121416F（N）9.07.86.65.44.23.01.81.81.8据表分析：①在做实验4时，物体A受到的浮力为牛。②可得出浮力与物体浸入深度无关的实验现象是。14．（2022•鹿城区一模）跳水馆池水深度要适当，水过浅会发生危险，水过深则造成浪费。某科研小组想研究某高度跳台水池中水的合理深度，用仿真人体模型进行“模拟跳水”测试，将人体模型从距水面6米处静止释放，观察其触底情况。已知该人体模型重600牛，体积为0.059m3。（不考虑空气阻力）（1）仿真人体模型入水后会受到浮力，其最大值是牛。（2）由于人体模型入水后受到的浮力与其重力大小相当，粗略测算时视为抵消，若剩下的平均阻力为其重力的1.5倍，则本次测试中池水至少多深才能保证人体模型不触池底？（3）图甲是跳水运动员入水前的示意图，t1是人起跳的瞬间，t2为腾空至最高点的瞬间，t3是即将入水的瞬间。图乙要描述t1～t3之间速度变化的大致图像，请结合所学知识将其补充完整。15．（2022•定海区校级模拟）探究“浮力的大小等于什么”时，实验进行了如图所示的步骤。回答下列问题：（1）为了使实验结论更为可信，将石块换成钩码等其它物体再进行几次实验，其主要目的