专题6 浮力（1）压轴培优专题训练-2021-2022学年八年级下册物理《压轴挑战》期末培优专题训练（人教版）

专题6 浮力（1）压轴培优专题训练（解析版） 1．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　上、下表面存在压力差　，浮力的方向是　竖直向上　。 （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】。 【解答】解：（1）据图可知，该长方体周围四个面的压强可以相互抵消，但上、下两面的压强不能相互抵消，下表面比较深，所受的液体压强大于上表面所受的液体压强，据公式F＝pS可知，由于S相同，所以长方体下表面所受液体压力大于上表面所受液体的压力，故用下表面所受水的压力减去上表面所受水的压力就是浮力，其方向是竖直向上的； 故浮力的产生原因是：上、下表面存在压力差；浮力的方向总是竖直向上的。 （2）由液体压强公式p＝ρgh及压强公式p＝得： 长方体上表面受到液体的压力：F1＝p1S＝ρ液gh1S； 长方体下表面受到液体的压力：F2＝p2S＝ρ液gh2S， 上、下两表面的压力差为：F2﹣F1＝ρ液gh2S﹣ρ液gh1S＝ρ液g（h2﹣h1）S﹣﹣﹣﹣①。 长方体浸没在液体中，则长方体排开液体的体积：V排＝V物＝Sl＝S（h2﹣h1）﹣﹣﹣②， 所以，结合浮力的产生原因有：F浮＝F2﹣F1＝ρ液g（h2﹣h1）S＝ρ液gV排＝m排g＝G排。 故答案为：（1）上、下表面存在压力差；竖直向上；（2）见上面的推导。 2．由浮力产生的原因可知：浮力是由于液体对物体向上和向下的压力差产生的。一均匀的长方体密浸没在液体中，如图所示。已知它的上、下底面积都为S，上表面所处深度为h1，下表面所处深度为h2，（液体密度ρ液和g为已量）试推导： （1）长方体下表面受到液体压力的表达式； （2）物体受到浮力的表达式。 【解答】解： （1）长方体下表面所处深度为h2，则下表面受到液体的压强：p2＝ρ液gh2， 由压强公式p＝可得，下表面受到液体的压力：F2＝p2S＝ρ液gh2S； （2）长方体上表面所处深度为h1，则上表面受到液体的压强：p1＝ρ液gh1， 由压强公式p＝可得，长方体上表面受到液体的压力：F1＝p1S＝ρ液gh1S； 上下两表面的压力差为：F2﹣F1＝ρ液gh2S﹣ρ液gh1S＝ρ液g（h2﹣h1）S。 根据浮力产生的原因可得，浮力表达式为：F浮＝F2﹣F1＝ρ液g（h2﹣h1）S。 答：（1）长方体下表面受到液体压力的表达式为ρ液gh2S； （2）物体受到浮力的表达式为F浮＝ρ液g（h2﹣h1）S。 3．阿基米德原理：浸在液体中的物体所受到的浮力，大小等于物体排开液体所受到的重力。即F浮＝G排＝ρ液gV排．．浮力产生的原因是液体对物体上下表面产生的压力差。即F浮＝F2﹣F1。 如图所示，在研究浮力是如何产生的问题时，设想有一个底面积为S，高为h的长方体物块浸没在水中，由于水对长方体上表面的压力F1和下表面的压力F2不同，从而产生了对物块的浮力。请利用浮力产生的原因推导出：F浮＝ρ液gV排。 【解答】解：由题目图可知：上表面所处的深度为h1，则上表面受到的压强为p1＝ρ液gh1，受到的压力为F1＝p1S＝ρ液gh1S； 下表面所处的深度h2，则下表面受到的液体压强为p2＝ρ液gh2，受到的压力为F2＝p2S＝ρ液gh2S； 因此，液体对长方体物块产生一个向上的压力和向下的压力不相等， 浮力产生的原因是液体对物体上下表面产生的压力差，即F浮＝△F＝F2﹣F1＝ρ液gh2S﹣ρ液gh1S＝ρ液ghS＝ρ液gV排。 4．如图所示是圆柱体下降过程中弹簧测力计读数F随圆柱体下降高度h变化的图象。（g取10N/kg）求： （1）分析图象可知，圆柱体受的重力是　12　N； （2）圆柱体浸没在水中时，受到的浮力是　8　N； （3）圆柱体的体积是　8×10﹣4　m3； （4）圆柱体的密度是　1.5×103　kg/m3； （5）分析图象BC段，可得结论：物体浸没液体之前，浸入液体的深度越深，受到的浮力越　大　（选填“大”或“小”）； （6）分析图象CD段，可得结论：　物体浸没到液体中后，浮力大小不变　。 【答案】（1）12；（2）8；（3）8×10﹣4；（4）1.5×103；（5）大；（6）物体浸没到液体中后，浮力大小不变（或者：物体浸没到液体中后，物体所受的浮力与物体浸入的深度无关）。 。 【解答】解：（1）由图象可知，当h＝0时，弹簧测力计示数为12N， 此时圆柱体处于空气中，根据二力平衡条件可知，G＝F拉＝12N。 （2）从h＝7cm开始，弹簧测力计示数不变，说明此时圆柱体已经浸没在水中，对圆柱体受力分析如图可知，