内容正文:
期末复习专题
专题(三) 浮 力
考向一 浮力的成因及其影响因素
1. (2024·合肥庐阳期中)如图所示,一个棱长为10 cm的正方体木块静止在液体中,静止时露出液体表面的高度为2 cm,此时下表面受到液体的压强为640 Pa。则木块受到的浮力为 N。
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6.4
2. 在探究“浮力的大小跟哪些因素有关”时,同学们提出了如下的猜想:
A. 可能跟物体浸入液体的深度有关。
B. 可能跟物体的密度有关。
C. 可能跟物体浸入液体的体积有关。
D. 可能跟液体的密度有关。
为了验证上述猜想,小明做了如图所示的实
验:他在弹簧测力计下端挂一个铁块,依次缓
缓地浸入水中不同位置。
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(1) 本实验中,铁块浸没在水中受到的浮力是 N。
(2) 铁块从实验b到c的过程中,弹簧测力计的示数减小,说明铁块受到的浮力 (选填“增大”“减小”或“不变”),可以验证猜想 (选填字母)是正确的;从实验c到d的过程中,弹簧测力计的示数不变,可以验证猜想A是 (选填“正确”或“错误”)的。
(3) 分析比较实验a、d、e,可以说明物体受到的浮力跟 有关。
(4) 要想探究猜想B,你还需要增加的器材是 (选填“质量与铁块相同的铝块”“体积与铁块相同的铜块”或“体积比铁块大的铅块”)。
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增大
C
错误
液体的密度
体积与铁块相同的铜块
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考向二 阿基米德原理
3. 将一个体育测试用的实心球和一个乒乓球同时没入水中,放手后发现:实心球沉入水底,而乒乓球浮出水面,如图所示。比较实心球和乒乓球没入水中时受到的浮力大小,则 ( )
A. 实心球受到的浮力大
B. 乒乓球受到的浮力大
C. 它们受到的浮力一样大
D. 不能确定
A
第3题
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4. 浸没于水中的钢球,在继续下沉的过程中,它受到的 ( )
A. 浮力不变,压强变大
B. 浮力不变,压强不变
C. 浮力变小,压强变大
D. 浮力变小,压强变小
5. 将金属块挂在弹簧测力计下端,浸没在水中静止时弹簧测力计的示数为2 N;浸没在酒精(ρ酒精=0.8 g/cm3)中静止时弹簧测力计的示数为3.6 N,则金属块的体积为(g取10 N/kg) ( )
A. 160 cm3 B. 200 cm3 C. 280 cm3 D. 800 cm3
A
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6. 如图是小明同学利用水、弹簧测力计和金属块测量某液体密度的情景。
根据图中信息可知,金属块在水中受到的浮力是 N,金属块排开水的质量 kg,待测液体的密度是 kg/m3。(g取10 N/kg)
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1.2×103
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考向三 物体的浮沉条件
7. (2024·济南章丘一模)如图所示,某些鱼的浮沉靠鳔的胀缩实现,下列说法正确的是 ( )
A. 当鳔膨胀时,鱼会上浮
B. 当鳔收缩时,鱼的浮力不变
C. 鱼的浮沉是通过改变自身重力实现的
D. 当鳔膨胀时,鱼排开水的重力变小
A
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8. 三个完全相同的圆柱形容器,内装质量相等的水。将体积相同、材料不同的正方体物体a、b、c分别放入三个容器的水中,静止后如图所示(无水溢出)。对下列各物理量关系判断正确的是 ( )
A. 三个物体的密度:ρa>ρb>ρc
B. 三个物体受到水的浮力:Fa=Fb=Fc
C. 三个容器底部受到水的压强:pa<pb<pc
D. 三个容器对水平桌面的压强:pa'=pb'=pc'
C
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9. 一个物体所受的重力为10 N,将其全部浸没在水中时,它所排开的水所受的重力为20 N,此时它所受到的浮力为 N,放手后物体将
(选填“上浮”“下沉”或“悬浮”),物体静止时所受到的浮力为 N。
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上浮
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考向四 物体浮沉条件的应用
10. (2024·福州仓山期末)取一根木棒,在它的一端缠绕一些铜丝就做成了一支简易密度计,将其分别放入甲、乙两个盛有不同液体的烧杯中,它竖直立在液体中的漂浮情况如图所示。设密度计在甲、乙两个烧杯中所受的浮力分别为F甲和F乙,两个烧杯中液体的密度分别为ρ甲和ρ乙,则 ( )
A. F甲>F乙
B. F甲<F乙
C. ρ甲>ρ乙
D. ρ甲<ρ乙
C
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11. 如图所示,当潜水器在海面上漂浮时,若要使潜水器下潜,则应对水舱
(选填“注水”或“排水”);在海面以下的下潜过程中,海水对潜水器上下表面的压力差 (选填“变大”“变小”或“不变”)。(不考虑水的密度和潜水器体积的变化)
注水
不变
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12. (2024·广安邻水期末)热气球能够升空是因为热气球内部气体的密度
其外部气体的密度。春天是播种的季节,农民常常利用盐水来选择种子(如图)。盐水选种是浮力知识在生产中的应用,其具体做法是配制适当密度的盐水,将需要选择的农作物种子倒入盐水中即可分离出不饱满和饱满的种子。饱满的种子因受到的浮力 重力会沉入水底。(选填“大于”“小于”或“等于”)
小于
小于
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13. 如图所示,Q为铜制零件,其上部为棱长l1=0.2 m的立方体,下部为棱长l2=0.1 m的立方体。Q的下表面与容器底部贴合,且水面恰好与Q上表面相平,则零件所受的浮力为(g取10 N/kg) ( )
A. 0 N
B. 20 N
C. 60 N
D. 80 N
C
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解析:由于Q的下表面与容器底部贴合,V排=(-)×l1=[(0.2 m)2-
(0.1 m)2]×0.2 m=6×10-3 m3,所以F浮=ρ水gV排=103 kg/m3×10 N/kg×
6×10-3 m3=60 N。
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14. (2024·秦皇岛海港期末)将一石块和木块抛入一杯水中,结果发现木块浮在水面上,而石块却沉入水中。就此现象,下列分析正确的是 ( )
A. 木块受到浮力,石块不受浮力
B. 石块沉入水中,所受浮力小于自身重力
C. 木块浮在水面上,所受浮力大于自身重力
D. 木块受到的浮力一定大于石块所受的浮力
B
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15. (2024·泉州南安期中)皮囊,又名浑脱,是我国古代重要的渡河工具。它由整羊、牛皮充气而成,如图所示。使用时,先向皮囊吹气,接着扎紧充气孔,便可以单独作为浮具。下列有关说法正确的是 ( )
A. 皮囊漂浮在水面上时受到的重力小于浮力
B. 给皮囊充气是为了使其浸没在水中时受到的浮力增大
C. 皮囊压入水中静止时受到的浮力等于重力
D. 充气后整个皮囊的密度大于水的密度
B
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16. 如图所示,水平桌面上有一个装有水的圆柱形容器,水面漂浮着一个放有铁球的烧杯(ρ铁>ρ水);若将铁球从烧杯中取出缓缓放入水中,烧杯仍竖直浮在水面上,则下列说法正确的是 ( )
A. 容器底受到水的压强不变
B. 容器对桌面的压强会变小
C. 容器中的水面会下降一些
D. 烧杯下表面受到水的压强不变
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17. 如图所示,质量相同的A、B两实心物块放入水中,物块A漂浮,有的体积浸入水中,则物块A的密度是 kg/m3。物块B恰好悬浮,则A、B下表面受到水的压力的大小关系是FA (选填“>”“<”或“=”)FB。(ρ水=1.0×103 kg/m3)
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18. 如图所示,圆柱形容器内装有一定量的水,棱长为10 cm的正方体木块漂浮在水面上,木块的下表面距离水面5 cm,则木块下表面受到水的压力大小为 N;该木块所排开的水的质量为 kg。(g取10 N/kg)
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19. 如图,水平桌面上放置两个溢水杯,分别装满甲、乙两种液体。将一个密度为ρ0的小球放入甲液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m甲;再将小球放入乙液体中,小球静止时,溢出液体的质量为m乙,则m甲 (选填
“>”“<”或“=”)m乙;乙液体的密度ρ乙= (用已知条件所给的字母表
示)。
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ρ0
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20. (2024·济南莱芜期末)在江心屿玩耍的小科突发奇想,如果地球对所有物体的引力都突然减小一半,水上轮船所受的浮力和浮沉情况会怎样变化呢?你的看法是这艘轮船的浮力将 (选填“变大”“变小”或“不变”),它的位置将 (选填“上浮一些”“下沉一些”或“不变”)。
变小
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21. (2024·三明二模)如图,水平桌面上放置着装有酒精和水的相同薄壁柱状容器和一小球,容器底面积均为100 cm2。现将小球先后放入酒精和水中,小球静止时,排开酒精和水的质量分别为80 g和90 g,则小球在酒精中静止时处于 (选填“漂浮”“沉底”或“悬浮”)状态。放入小球后,水对容器底部的压强变化了 Pa。(g取10 N/kg,ρ酒精=0.8×103 kg/m3)
沉底
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解析:由ρ=可知,小球排开水的体积V排水===90 cm3,排开酒精的体积V排酒精===100 cm3,即V排酒精>V排水,且V排酒精∶V排水=
10∶9;若小球在两种液体中均浸没,则小球排开液体的体积均等于小球的体积,即V排酒精'∶V排水'=1∶1,不符合题意;小球在酒精中受到的浮力
F浮酒精=G排酒精=m排酒精g=80×10-3 kg×10 N/kg=0.8 N,小球在水中受到的浮力F浮水=G排水=m排水g=90×10-3 kg×10 N/kg=0.9 N,若小球在两种液体中均漂浮,则小球受到的浮力均等于小球的重力,即小球在两种液体中受到的浮力相等,不符合题意;所以小球浸没在酒精中,漂浮在水中,G球=
F浮水=0.9 N,F浮酒精<G球,所以小球在酒精中沉底,;放入小球后,水面上升的高度Δh===0.9 cm=9×10-3 m,水对容器底部的压强增大量Δp
=ρ水gΔh=1×103 kg/m3×10 N/kg×9×10-3 m=90 Pa。
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22. 一个底面积S1=0.01 m2的不吸水的圆柱体用细线拴在容器底部,长方体容器内部底面积S2=0.1 m2,水面与圆柱体上表面恰好相平,如图甲所示。现将水缓慢放出,圆柱体底部受到的液体压强p随着容器中水的深度h变化的图像如图乙所示,则:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1) 由图乙分析,水的深度为h1、h2、h3中哪一个时,绳子的拉力恰好变为0?
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(1) 由图乙可知,在容器中水的深度由h3下降到h2的过程中,圆柱体的底部受到的液体压强不断减小,由p=ρgh可知,圆柱体浸在水中的深度不断减小,由V排=S1h排可知,圆柱体排开水的体积不断减小,由F浮=ρ液gV排可知,该过程中圆柱体受到的浮力不断减小;在容器中水的深度由h2下降到h1的过程中,圆柱体底部受到的压强不变,由p=ρgh可知,圆柱体浸在水中的深度不变,圆柱体排开水的体积不变,由F浮=ρ液gV排可知,该过程中圆柱体受到的浮力保持不变;在容器中水的深度由h1下降到0的过程中,圆柱体的底部受到的液体压强不断减小,由p=ρgh可知,圆柱体浸在水中的深度不断减小,由V排=S1h排可知,圆柱体排开水的体积不断减小,由F浮= ρ液gV排可知,该过程中圆柱体受到的浮力不断减小;由以上分析可知,当容器中水的深度由h2下降到h1的过程中,圆柱体受到的浮力保持不变,说明该过程中圆柱体处于漂浮状态,因此水的深度为h2时,绳子的拉力恰好变为0
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(2) 求圆柱体的重力G和密度ρ物。
(2) 在容器中水的深度由h2下降到h1的过程中,圆柱体处于漂浮状态,圆柱体只受到重力G和浮力F浮1,由p=可知,圆柱体下表面受到的压力F1=p1S1
=900 Pa×0.01 m2=9 N,由浮力产生的原因可知,此时圆柱体受到的浮力
F浮1=F1=9 N,由物体的漂浮条件可知,圆柱体的重力G=F浮1=9 N;由G=mg可知,圆柱体的质量m===0.9 kg,当容器中水的深度为h3时,圆柱体刚好浸没水中,由浮力产生的原因和p=可知,此时圆柱体受到的浮力F浮2
=F2=p2S1=1 500 Pa×0.01 m2=15 N,由F浮=ρ液gV排可知,圆柱体的体积V= V排2===1.5×10-3 m3,则圆柱体密度ρ物==
=0.6×103 kg/m3
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(3) 若不将水放出,只剪断细线,圆柱体静止后,与剪断细线前相比,液体对容器底部压强减少了多少?
(3) 因为圆柱体的密度小于水的密度,所以剪断细线稳定后,圆柱体漂浮在水中,由物体的漂浮条件可知,圆柱体受到的浮力F浮3=G=9 N,则此时圆柱体排开水的体积V排3===0.9×10-3 m3,则液面下降的高度Δh===6×10-3 m,则液体对容器底部压强减少量Δp=ρ水gΔh=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×6×10-3 m=60 Pa
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