第十章　流体的力现象 专题训练 浮力的有关计算 2023-2024学年教科版物理八年级下册

第十章　流体的力现象 专题训练 浮力的有关计算 JK教 八年级下 1. [“压力差法”]一个正方体铁块，在水下某深度时，上表面受到15 N压力，下表面受到20 N压力，则铁块受到的浮力是______N；当铁块下沉到某位置时，上表面受到的压力增大至20 N，下表面受到的压力是______N，此时铁块上、下表面的压力差是________N。 5 25 5 专题训练 2. [“称重法”][西安期末节选]用弹簧测力计吊着一个金属球，测得它在空气中的重力为20 N，当金属球有一半浸入水中时，弹簧测力计的示数为15.5 N，这时金属球受到的浮力为________N，当金属球全部浸入水中时，弹簧测力计的示数为________N。 4.5 11 3. [“公式法”][中考·上海]某物体重2 kg，重力大小为________，方向__________，将该物体丢入水中排开液体的体积为1×10－3 m3，它受到的浮力为__________。(g＝9.8 N/kg) 19.6 N 竖直向下 9.8 N 4. [“平衡法”][中考·自贡]将重为7 N的物体放入盛水的容器中，物体漂浮在水面上且溢出3 N的水，物体受到的浮力(　　) A．一定等于3 N B．一定等于7 N C．可能等于3 N D．可能等于4 N B 5. [中考·威海]用密度为0.4×103 kg/m3的泡沫制作长2 m、宽1.5 m、厚20 cm的长方体简易浮桥，浮桥在河水中的最大载质量为________kg；此浮桥空载时分别平放到海水和河水中，下表面受到的压强分别为p海和p河，则p海________(填“＞”“＜”或“＝”)p河。(ρ河＝1×103 kg/m3，g取10 N/kg) 360 ＝ 6. [重庆南开中学模拟]在水平桌面上有一个盛有水的柱形容器，用细线系住木块没入水中(水未溢出)，如图甲所示。将细线剪断，木块最终漂浮在水面上，且三分之一的体积露出水面，如图乙所示。下列说法正确的是(　　) A．甲、乙两图中，木块受到水的浮力之比是3∶1 B．甲、乙两图中，容器对水平桌面的压强之比是1∶1 C．甲、乙两图中，水对容器底的压强之比是1∶1 D．甲图中，细线对木块的拉力与 木块受到的浮力之比是2∶3 B 7. [中考·恩施]如图，柱状容器下方装有一阀门，容器底面积为S＝200 cm2，另有一棱长为L1＝10 cm的正方体木块，表面涂有很薄的一层蜡，防止木块吸水(蜡的质量可忽略)，现将木块用细绳固定在容器底部，再往容器内倒入一定量的水，使木块上表面刚好与水面相平，绳长L2＝20 cm，木块的密度为ρ木＝ 0.6×103 kg/m3，g取10 N/kg。求： (1)图中水对容器底的压强。 解：(1)图中水的深度h水＝L1＋L2＝10 cm＋20 cm＝30 cm＝0.3 m；水对容器底的压强p＝ρ水gh水＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.3 m＝3×103 Pa。 (2)若从阀门放出m1＝300 g的水后，木块受到的浮力。 此时放出水的体积V＝(S－L12)×(L1－h浸)＝[200 cm2－(10 cm)2]×(10 cm－6 cm)＝400 cm3，此时放出水的质量m＝ρ水V＝1.0×103 kg/m3×400 cm3＝1.0 g/cm3×400 cm3＝400 g。 木块的重力G木＝m木g＝ρ木V木g＝ρ木L13g；设从阀门放出质量为m的水后，木块恰好漂浮，此时木块受到的浮力F浮＝ G木，由F浮＝ρ水gV排＝ρ水gL12h浸可得，ρ木L13 g＝ρ水gL12h浸，解得： (3)若从阀门继续放出m2＝200 g的水后，细绳的拉力。 若从阀门继续放出m2＝200 g的水后，此时放出水的质量m′＝m1＋m2＝300 g＋200 g＝500 g，因从阀门放出400 g的水后，木块恰好漂浮，由500 g＞400 g可知，木块漂浮，细绳处于松弛状态，细绳的拉力为0 N。 8. 2022年6月17日，我国第三艘航空母舰下水命名仪式在上海举行。经中央军委批准，我国第三艘航空母舰命名为“中国人民解放军海军福建舰”，舷号为“18”。福建舰是我国完全自主设计建造的首艘弹射型航空母舰，配置电磁弹射和阻拦装置，满载排水量约为8×104 t。当福建舰以20 m/s的速度匀速直线航行时，受到的阻力是自身总重力的 。(海水密度近似取1.0×103 kg/m3，g取10 N/kg) (1)在水面下2.8 m深处，舰体受到的海水的压强是多少帕？ 解：(1)在水面下2.8 m深处，舰体受到的海水的压强p＝ρ海水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×2.8 m＝2.8×104 Pa。 (2)福建舰满载时以20 m/s的速度匀速航行，受到的牵引力是多少牛？ 福建舰满载时，受到的浮力F浮＝G排＝m排g＝8×104×103 kg×10 N/kg＝8×108 N，总重力G＝F浮＝8×108 N，牵引力 (3)福建舰满载时，排开海水的体积是多少立方米？ 9. 棱长为10 cm的立方体物块放入圆柱形容器底部，如图甲所示。然后逐渐向容器内注水(倒入水，但水未溢出)，在此过程中，分别测量容器内水的深度h和计算该物块对应深度下受到的浮力F浮，由此绘制了如图乙(实线部分)所示的图像，g取10 N/kg。求： (1)物块的密度。 解：(1)由图乙可知，当容器内水的深度h等于或大于8 cm时，立方体物块受到的浮力不再变化，而立方体物块的棱长为10 cm，可判断水的深度h≥8 cm时物块处于漂浮状态，则G＝F浮＝8 N；物块的棱长L＝10 cm＝0.1 m，由G＝mg和ρ＝ 可得，G＝ρVg，则物块的密度 (2)换用一种密度为0.6×103 kg/m3的液体重复上述实验，当水的深度为6 cm时，物块所受的浮力。 因为ρ物＞ρ液，所以物块下沉，当水的深度h1＝6 cm时，物块所受的浮力F浮′＝ρ液gV排＝ρ液gSh1＝0.6×103 kg/m3×10 N/kg×(0.1 m)2×6×10－2 m＝3.6 N。 (3)当水的深度为12 cm时，物块在水和上述液体中都处于静止状态时受到的浮力之比。 当水的深度h2＝12 cm时，物块在水中漂浮，F浮水＝G＝8 N，此时物块在液体中沉底，且被浸没，物块受到该液体的浮力F浮液＝ρ液gV排′＝0.6×103 kg/m3×10 N/kg×(0.1 m)3＝6 N；F浮水∶F浮液＝8 N∶6 N＝4∶3。 【点拨】设木块的体积为V，则甲图中木块排开水的体积V甲＝V，乙图中木块排开水的体积V乙＝V＝V，则甲、乙两图中木块受到水的浮力之比F甲∶F乙＝ρ水gV∶ρ水g×V＝3∶2，A错误；将细线剪断，木块最终漂浮在水面上，容器和容器内水、木块的重力不变，对桌面的压力和受力面积都不变，由p＝可知，容器对水平桌面的压强之比是1∶1，B正确； 将细线剪断，木块最终漂浮在水面上，木块排开水的体积变小，容器内水的深度变小，由p＝ρgh可知，甲图中水对容器底部的压强大于乙图中水对容器底部的压强，C错误；木块漂浮时受到的浮力和自身的重力相等，木块的重力G＝F乙＝ρ水gV，图甲中细线对木块的拉力F＝F甲－G＝ρ水gV－ρ水gV＝ρ水gV，则甲图中细线对木块的拉力与木块受到的浮力之比F∶F甲＝ ρ水gV∶ρ水gV＝1∶3，D错误。故选B。 若从阀门放出m1＝300 g的水，由m1＜m可知，木块受到的浮力大于自身的重力，此时放出水的体积V1＝＝＝＝300 cm3，此时水面下降的高度Δh1＝＝＝3 cm，木块排开水的体积 V排1＝L12×(L1－Δh1)＝(10 cm)2×(10 cm－3 cm)＝700 cm3＝7×10－4 m3，木块受到的浮力F浮1＝ρ水gV排1＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×7×10－4 m3＝7 N。 $$