浮力(限時:40分鐘)|對點訓(xùn)練|【考點1】能結(jié)合對規(guī)則物體在液體中的受力分析說明浮力產(chǎn)生的原因;能對探究“阿基米德原理”實驗的過程作出正確的說明,以及得出正確的結(jié)論等;能準(zhǔn)確表述阿基米德原理的內(nèi)容;能運用關(guān)系式F浮=液gV排進(jìn)行計算。(B)1.如圖K8-1所示的圓柱體浸沒在液體中時,它的側(cè)面受到的各個方向的液體壓力相互,其下表面受到液體向上的壓力比上表面受到液體向下的壓力,這就是浸沒在液體中的物體受到浮力的原因。因此,浮力的方向總是的。 圖K8-1圖K8-22.一均勻的正方體浸沒在液體中,如圖K8-2所示,已知它的棱長為a,上表面所處的深度為h,則正方體下表面所受到液體的壓力表達(dá)式為F壓=,正方體所受浮力表達(dá)式為F浮=。(液體密度和g為已知量) 3.2018·菏澤 2018年5月13日早晨7時,中國首艘國產(chǎn)航母駛離碼頭進(jìn)行海試,若該航母排開海水的體積為7×104 m3,它所受的浮力是N。(海水=1.03×103 kg/m3,g取10 N/kg) 4.某電力公司開發(fā)出一種圓柱形氣球狀的發(fā)電機(jī)(如圖K8-3所示),發(fā)電機(jī)穩(wěn)定地懸于300 m的高空。假如發(fā)電機(jī)的體積為3.0×105 m3,300 m高空的空氣密度為1.2 kg/m3,發(fā)電機(jī)在高空受到的浮力是N,發(fā)電機(jī)總質(zhì)量是kg。(g取10 N/kg) 圖K8-35.如圖K8-4所示,將邊長為5 cm的實心正方體木塊輕輕放入裝滿水的溢水杯中,木塊靜止時受到的浮力為1 N,此時木塊浸沒在水中的體積為m3;從杯中溢出水的質(zhì)量為kg,正方體木塊的密度為g/cm3。(g取10 N/kg) 圖K8-46.彈簧測力計下掛一長方體物體,令物體從盛有適量水的燒杯上方離水面某一高度處緩緩下降,然后將其逐漸浸入水中,如圖K8-5甲所示,圖乙是彈簧測力計示數(shù)F拉與物體下降高度h變化關(guān)系的圖像,g取10 N/kg,則下列說法中正確的是()圖K8-5A.物體的體積是500 cm3B.物體受到的最大浮力是5 NC.物體的密度是2.25×103 kg/m3D.物體剛浸沒時下表面受到水的壓力是9 N【考點2】能通過對物體進(jìn)行受力分析,并結(jié)合二力平衡等知識判斷具體情況下物體的浮沉。(A)1.把重6 N、密度為0.8×103 kg/m3的實心物體投入水中,當(dāng)物體靜止時,物體處于(選填“漂浮”“懸浮”或“沉在水底”)狀態(tài),物體排開的水重力是N。 2.2017·齊齊哈爾一個李子的體積約為60 cm3,質(zhì)量約為66 g,若把李子放入水中,李子靜止時將(選填“漂浮”“懸浮”或“沉底”);一個西瓜的體積為6×103 cm3,所受重力為55 N,若把西瓜浸沒在水中后放手,當(dāng)西瓜靜止時所受浮力為N。 3.2018·宜昌有一木塊的體積為200 cm3,密度為0.8×103 kg/m3,把它浸沒在水中時,它受到的浮力是N;松手后,木塊靜止時排開水的質(zhì)量是kg。(g取10 N/kg) 4.潛水艇是靠改變自身重力實現(xiàn)上浮和下潛的,向潛水艇的水艙中充入適當(dāng)?shù)暮Ｋ?潛水艇在海水中由漂浮變?yōu)閼腋?潛水艇受到的浮力(選填“變大”“變小”或“不變”)。如果該潛水艇由海水中潛入長江中仍然保持懸浮,應(yīng)該(選填“增大”或“減小”)潛水艇水艙中水的質(zhì)量。(已知海水>水) 5.2017·徐州如圖K8-6所示,小華制作了一個簡易的密度計:她選擇一根長16 cm的飲料吸管,將一些銅絲從下端塞入并用石蠟封口,使吸管在液體中漂浮時能保持在方向,密度計在液體中漂浮時,受到的浮力(選填“大于”“小于”或“等于”)重力。把密度計放入水中,露出水面的長度是7.9 cm;再將密度計放入某液體中,露出水面的長度是7 cm,則此液體的密度為kg/m3。(水=1.0×103 kg/m3) 圖K8-66.底面積為100 cm2的平底圓柱形容器內(nèi)裝有適量的水,放置于水平桌面上?，F(xiàn)將體積為500 cm3、重為3 N的木塊A輕放入容器內(nèi)的水中,靜止后水面的高度為8 cm,如圖K8-7甲所示。若將一重為6 N的物體B用細(xì)繩系于A的下方,使A恰好浸沒在水中,如圖乙所示(水未溢出),不計繩重及其體積,則圖甲中木塊A靜止時浸入水中的體積為m3;物體B的密度為kg/m3。(g取10 N/kg) 圖K8-7|綜合訓(xùn)練|一、填空題1.2018·綿陽我國首艘國產(chǎn)航母的長度為315 m,寬度為75 m,吃水約為10.5 m,2018年5月13日離港海試。航母靜止在海面上時所受海水的浮力(選填“大于”“等于”或“小于”)重力,其水下部分距海面深9 m處承受海水產(chǎn)生的壓強(qiáng)為Pa。(海水=1.03×103 kg/m3,g取10 N/kg) 2.2018·泰州把重10 N、密度為0.9×103 kg/m3的實心物體投入水中。當(dāng)物體靜止時,物體處于(選填“漂浮”“懸浮”或“沉底”)狀態(tài),物體所受浮力為N,排開水的體積是m3。(g取10 N/kg) 3.2018·懷化在平靜的池水中漂浮著一個木球,木球的體積為4 dm3,露出水面的體積為總體積的14,那么木球受到的浮力為N,木球的密度為kg/m3。(g取10 N/kg) 4.2018·德州在木棒的一端纏繞一些銅絲制成兩個完全相同的簡易密度計,現(xiàn)將它們分別放入盛有不同液體的兩個燒杯中,如圖K8-8所示,當(dāng)它們豎直靜止在液體中時,液面高度相同。從觀察到的現(xiàn)象可以判斷:兩個簡易密度計所受浮力F甲F乙、兩杯液體的密度甲乙、兩個燒杯底部所受液體的壓強(qiáng)p甲p乙。(均選填“大于”“小于”或“等于”) 圖K8-85.2018·攀枝花將一合金塊輕輕地放入盛滿水的溢水杯中,當(dāng)其靜止后有72 g水溢出,再將其撈出擦干后輕輕放入盛滿酒精的溢水杯中,當(dāng)其靜止后有64 g酒精溢出,則合金塊在酒精中受到的浮力為N,合金塊的密度為kg/m3。(酒精=0.8×103 kg/m3,g取10 N/kg) 6.2018·十堰將一底面積為0.01 m2的長方體木塊用細(xì)線系在一個空容器的底部,然后向容器中緩慢加水直到木塊上表面與液面相平,如圖K8-9甲所示,在這個過程中,木塊底部受到水的壓強(qiáng)隨容器中水的深度的變化圖像如圖乙所示,則木塊所受到的最大浮力為N,木塊重力為N,細(xì)線對木塊的最大拉力為N。(g取10 N/kg) 圖K8-9二、選擇題7.2018·內(nèi)江關(guān)于浸在水中的物體受到的浮力,下列說法正確的是()A.物體的密度越大,受到的浮力越大B.物體沒入水中越深,受到的浮力越大C.物體排開水的體積越大,受到的浮力越大D.漂在水面上的物體比沉在水底的物體受到的浮力大8.2018·德陽體積相同的鋁球、銅塊和木塊,浸在液體中的情況如圖K8-10所示,則比較它們受到的浮力()圖K8-10A.鋁球受到的浮力最大B.木塊受到的浮力最大C.銅塊受到的浮力最大D.它們受到的浮力一樣大9.2018·湖州圓柱體先后放入密度為1和2的兩種液體中,均處于漂浮狀態(tài),如圖K8-11所示。圓柱體在兩液體中所受浮力分別是F1、F2,則()圖K8-11A.1>2F1>F2B.1<2F1<F2C.1<2F1=F2D.1>2F1=F210.2018·武漢如圖K8-12所示是“探究浮力的大小跟哪些因素有關(guān)”的幾個實驗情景。實驗甲、丙和丁中,彈簧測力計的示數(shù)分別為4 N、2.8 N和2.5 N。若鹽水的密度為1.2×103 kg/m3,則下列結(jié)論正確的是(g取10 N/kg)()圖K8-12A.物體A的密度為3.2×103 kg/m3B.實驗乙中,物體A受到的拉力為1 NC.實驗丙中,彈簧測力計的示數(shù)比乙中小0.5 ND.實驗丁中,容器底部受到的壓力大于0.3 N三、計算題11.2018·杭州 “蛟龍?zhí)枴笔俏覈着_自主設(shè)計、自主集成研制、世界上下潛最深的作業(yè)型深海載人潛水器?！膀札?zhí)枴斌w積約為30 m3,空載時質(zhì)量約為22 t,最大載荷240 kg。(海水密度取1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)(1)“蛟龍?zhí)枴笨蛰d漂浮在水面時受到的浮力為多大?(2)若“蛟龍?zhí)枴蹦炒螡M載時下沉是采用注入海水方式實現(xiàn)的,則至少注入多少立方米的海水?圖K8-13參考答案【對點訓(xùn)練】考點11.平衡大豎直向上2.g(h+a)·a2ga33.7.21×108解析 根據(jù)阿基米德原理可知,漂浮的物體所受的浮力等于排開液體的重力,則航母受到的浮力是F浮=海水gV排=1.03×103 kg/m3×10 N/kg×7×104 m3=7.21×108 N。4.3.6×1063.6×1055.10-40.10.86.C解析 由題圖乙可知,G=9 N,當(dāng)物體完全浸沒時,拉力F=5 N,則此時物體受到的浮力為F浮=G-F=9 N-5 N=4 N。由于此時物體完全浸沒,物體排開水的體積最大,所以浮力最大,故B錯誤。由F浮=液gV排得,物體的體積V=V排=F浮水g=4N1.0×103kg/m3×10N/kg=4×10-4 m3,故A錯誤。物體的質(zhì)量m=Gg=9N10N/kg=0.9 kg,則物=mV=0.9kg4×10-4m3=2.25×103 kg/m3,故C正確。物體剛浸沒時,下表面受到的壓力F下=F浮=4 N,故D錯誤。考點21.漂浮62.沉底553.20.16解析 由題可知,木塊浸沒在水中,則V排=V物,它受到的浮力為F浮=水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200×10-6 m3=2 N;木塊的重力G=mg=V物g=0.8×103 kg/m3×200×10-6 m3×10 N/ kg=1.6 N<2 N,由于F浮>G,則放手后木塊將上浮;它最終靜止時漂浮在水面上,浮力與所受重力為一對平衡力,所以,此時木塊受到的浮力F浮'=G=1.6 N,G排=F浮'=1.6 N所以木塊靜止時排開水的質(zhì)量m排=G排g=1.6N10N/kg=0.16 kg。4.變大減小解析 向潛水艇的水艙中充入適量的海水后,潛水艇在海水中由漂浮變?yōu)閼腋?根據(jù)物體的浮沉條件可知,浮力等于重力,重力增加,所以在此過程中潛水艇受到的浮力變大。若該潛水艇由海中潛入長江中,液體的密度減小,根據(jù)F浮=液gV排可知浮力減小;若仍然保持懸浮,此時應(yīng)減小自身的重力,使浮力等于重力,潛水艇才會保持懸浮,所以應(yīng)使水艙中的水量減少。5.豎直等于0.9×103解析 密度計漂浮在水中和某種液體中,受到的浮力都等于其重力,設(shè)吸管的橫截面積為S,則有F水浮=F液浮,即水gV排水=液gV排液,即水gSh水下=液gSh液下,即水h水下=液h液下,即1.0×103 kg/m3×(16-7.9)×10-2 m=液×(16-7)×10-2 m,解得液=0.9×103 kg/m3。6.3×10-41.5×103解析 因為開始時木塊A漂浮在水中,所以F浮=GA=3 N,根據(jù)F浮=水gV排得,木塊A浸入水中的體積V浸=V排=F浮水g=3N1.0×103kg/m3×10N/kg=3×10-4 m3;圖乙中A、B共同懸浮,則A、B整體受力平衡,豎直方向有F浮A+F浮B=GA+GB,根據(jù)F浮=水gV排得水g(VA+VB)=GA+GB,則A、B的總體積VA+VB=GA+GB水g=3N+6N1.0×103kg/m3×10N/kg=9×10-4 m3,其中VA=500 cm3=5×10-4 m3,故VB=9×10-4 m3-5×10-4 m3=4×10-4 m3;物體B的質(zhì)量為mB=GBg=6N10N/kg=0.6 kg;物體B的密度為B=mBVB=0.6kg4×10-4m3=1.5×103 kg/m3?！揪C合訓(xùn)練】1.等于9.27×1042.漂浮101×10-3解析 因為物=0.9×103 kg/m3<水,所以物體靜止時漂浮。因為物體漂浮,所以F浮=G物=10 N。V排=F浮水g=10N1.0×103kg/m3×10N/kg=1×10-3 m3。3.300.75×1034.等于小于小于5.0.640.9×103解析 該合金塊放在水中時,受到的浮力F浮=G排=m水g=72×10-3 kg×10 N/kg=0.72 N;該合金塊放在酒精中時,受到的浮力F浮'=G排'=m酒精g=64×10-3 kg×10 N/kg=0.64 N;由以上可知,合金塊在酒精中受到的浮力小于在水中所受的浮力,而合金塊的重力不變,所以合金塊放入酒精中是沉底的,則合金塊的體積V=V排酒精=F浮'酒精g=0.64N0.8×103kg/m3×10N/kg=8×10-5 m3,排開水的體積V排水=F浮水g=0.72N1×103kg/m3×10N/kg=7.2×10-5 m3,因為排開水的體積小于排開酒精的體積,所以合金塊在水中漂浮,則物體受到的重力等于在水中受到的浮力,即G=F浮=0.72 N,則合金塊的密度=mV=GgV=0.72N10N/kg8×10-5m3=0.9×103 kg/m3。6.1596解析 根據(jù)圖乙可知,木塊剛漂浮時,木塊浸入水中的深度為L1=9 cm;水的深度為9 cm到16 cm時,木塊一直處于漂浮,浸入水中的深度不變;當(dāng)水面的高度為16 cm時,細(xì)線剛好拉緊,線的拉力為零;當(dāng)木塊上表面與水面相平時,此時水面的高度為22 cm;所以木塊全部浸沒時木塊底部受到的壓強(qiáng)最大,由圖乙可知,此時壓強(qiáng)為1500 Pa,則木塊受到的最大浮力F浮大=1500 Pa×0.01 m2=15 N。由圖乙可知,木塊剛剛漂浮時木塊底部受到水的壓強(qiáng)為900 Pa,此時木塊的重力與水向上的壓力(浮力)平衡,所以木塊重力G=F向上=p向上S=900 Pa×0.01 m2=9 N。當(dāng)木塊上表面與液面相平時,木塊受到的浮力最大,由力的平衡條件可得,此時細(xì)線對木塊的拉力最大,F拉大=F浮大-G=15 N-9 N=6 N。7.C8.D9.D10.D11.解:(1)“蛟龍?zhí)枴笨蛰d漂浮在水面時,根據(jù)漂浮條件可知其受到的浮力等于自身重力F浮=G空載=m空載g=22×103 kg×10 N/kg=2.2×105 N。(2)滿載需要下沉?xí)r,“蛟龍?zhí)枴迸砰_海水的體積V排=V=30 m3,此時受到的浮力F浮'=海水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30 m3=3×105 N,滿載時總重力G滿=m滿g=(22×103 kg+240 kg)×10 N/kg=2.224×105 N,G注海水=F浮'-G滿=3×105 N-2.224×105 N=7.76×104 N,則由G注海水=m注海水g=海水gV海水可得,注入海水的體積V海水=G注水海水g=7.76×104N1.0×103kg/m3×10N/kg=7.76 m3。8