专题04 浮力-2020-2021浙江中考科学重要模块突破（温州专用）

专题04 浮力 【考向分析】 年份 题量 考点 2018 2 浮力产生的原因、浮力的变化 2019 1 浮力大小的计算 2020 0 未涉及 备考过程中，首先要全面梳理基础知识，再根据重点考点（阿基米德定律、受力分析、浮沉条件、液面升降问题），进行重点复习巩固，要围绕核心考点反复练习。 2021年继续考查浮力及其计算的概率极大 【中考考题】 1．（2016•温州）半潜船可用来运输超大型货物，空载时漂浮于海面（如图甲）；装载时需向船体水舱注水，船体重力增加，巨大的甲板下沉至海面以下（如图乙）；待货物被拖到甲板上方时，排出水舱中的水，船体重力减小，甲板上浮至海面，完成货物装载（如图丙）。半潜船在甲、乙、丙三种状态时所受的浮力分别为F1、F2、F3，则以下判断正确的是（　　） A．F1＞F3＞F2 B．F2＞F3＞F1 C．F3＞F1＞F2 D．F3＞F2＞F1 【解答】解：据图可知，乙图中半潜船排开水的体积最大，其次是丙图，甲图排开水的体积最小，所以据F浮＝ρgV排可知，液体的密度是相同的，乙图中船受浮力最大，其次是丙图，再次是甲图，即浮力大小关系是：F2＞F3＞F1。 故选：B。 2．（2017•温州）Argo浮标广泛应用于台风预测、海洋资源开发等领域，浮标结构如图所示，坚硬壳体外下方装有可伸缩油囊，当液压式柱塞泵将壳体内的油注入油囊时，油囊排开水的体积等于注入油的体积，当油囊中的油全部被抽回壳内时，油囊体积忽略不计，已知浮标总质量为55千克，其中含油20千克，浮标壳体体积0.04米3，油的密度为0.8×103千克/米3，海水密度取1.0×103千克/米3．g取10牛/千克。 （1）该浮标下沉20米，浮标总重力做功多少焦？ （2）液压式柱塞泵将壳体中的油全部注入油囊时，浮标最终露出水面的体积为多少米3？ 【解答】解： （1）已知浮标总质量m＝55kg， 浮标总重力：G＝mg＝55kg×10N/kg＝550N； 该浮标下沉20米，浮标总重力做功：W＝Gh＝550N×20m＝1.1×104J； （2）浮标最终处于漂浮状态，所以F浮＝G总＝550N， 由阿基米德原理F浮＝ρ液gV排可得，整个浮标排开水的体积： V排总0.055m3； 由ρ可得，油囊的体积： V油囊＝V油0.025m3， 由于油囊是浸没在水中的，则V排总＝V油囊+V壳浸， 所以外壳浸入水中的体积：V壳浸＝V排总﹣V油囊＝0.055m3﹣0.025m3＝0.03m3， 则浮标最终露出水面的体积： V露＝V壳﹣V壳浸＝0.04m3﹣0.03m3＝0.01m3。 答：（1）浮标总重力做功1.1×104J； （2）浮标最终露出水面的体积为0.01m3。 3．（2018•温州）如图甲是小明设计的“空气浮力演示器”：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，用气泵往玻璃容器内缓慢压入空气，可根据现象证明空气浮力的存在。已知金属球重5牛，体积为5×10﹣3米3．（滑轮和细线的重力、配重的体积及各种摩擦均忽略不计） （1）用气泵向甲装置玻璃容器内压入空气，观察到什么现象可以说明金属球受到空气浮力的作用？　金属球上升（或配重下降）　。 （2）制作该演示器中的空心金属球，用了体积为5×10﹣5米3的金属材料求该金属材料的密度。 （3）小明想通过最小刻度为0.1牛的弹簧测力计反映空气浮力大小的变化，他设想将该演示器改进成如图乙所示装置。压入空气前，容器内原有的空气密度为1.2千克/米3，现通过气泵向玻璃容器内压入空气，使容器内空气密度增大到3.0千克/米3，能否使演示器中的弹簧测力计示数变化值大于0.1牛，请通过计算说明。 【解答】解： （1）由题知，演示器容器内定滑轮下所挂金属球和配重平衡，即G球＝G配， 向甲玻璃容器内压入空气后，若金属球受到空气浮力的作用，则金属球对左侧绳子拉力F＝G球﹣F浮，所以F＜G配，金属球会上升（或配重下降）； （2）金属球重5N，所用金属材料的体积5×10﹣5m3， 则金属材料的密度：ρ10×103kg/m3； （3）由阿基米德原理可得，压入空气前金属球受到的浮力： F浮1＝ρ气1gV球＝1.2kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m3＝0.06N， 金属球对定滑轮左侧拉力F＝G球﹣F浮1， 滑轮和细线的重力不计，定滑轮两边绳子拉力向下且相等，弹簧测力计的拉力向上， 所以，由力的平衡条件可得，测力计的示数（测力计的拉力）： F1＝2（G球﹣F浮1）＝2×（5N﹣0.06N）＝9.88N， 同理可得，压入空气后金属球受到的浮力： F浮2＝ρ气2gV球＝3.0kg/m3×10N/kg×5×10﹣3m3＝0.15N， 此时弹簧测力计的示数： F2＝2（G球﹣F浮2）＝2×（5N﹣0.15N）＝9.7N， 所