内容正文:
2025
教与学
中考必备
物 理
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第一部分 教材梳理
第九章 浮力与升力
第一课时 浮力 阿基米德原理
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教与学 中考必备 物理 配粤教沪科版 (内文)
目 录
CONTENTS
03
课本简练
04
易错精讲
05
重点实验
01
课程标准
02
考点梳理
06
考点精练
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1. 通过实验,认识浮力。
2. 探究并了解浮力大小与哪些因素有关。(必做实验)
3. 知道阿基米德原理,会运用相关公式计算浮力。
课程标准
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考点梳理
1. 定义:一切浸在液体(或气体)中的物体都会受到液体(或气体)对它_______________的托力,这个托力就叫做浮力。
2. 方向:总是_______________。
3. 施力物体:_______________。
竖直向上
浮力
竖直向上
液体(或气体)
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4. 产生原因:
(1)表述:液体(或气体)对物体向上、向下的__________即为浮力。
(2)公式:F浮=_____________________。
注意:当F向上=0时,物体不受浮力,如桥墩在水中不受浮力。
压力差
F向上-F向下
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5. 称重法测量浮力(如图1-9-1):用弹簧测力计拉着物体浸在水中静止,则F浮=_______________。
6. 影响浮力大小的因素:物体在液体中所受浮力的大小,跟它浸在液体中的__________和液体的__________有关。物体浸在液体中的体积越_______、液体的密度越________,
浮力就越大。
注意:物体在液体中所受的浮力与物体的质量、
体积、所受重力、形状和物体浸没时的深度等
均无关。
G物-F拉
体积
密度
大
大
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1. 内容:浸在液体(或气体)里的物体受到竖直向上的浮力,浮力的大小等于_______________________________________________。
2. 公式:F浮=__________=__________g=________________。(适用于液体或气体)
(1)m排是指________________________,单位是__________。
阿基米德原理
物体排开的液体(或气体)所受到的重力
G排
m排
ρ液V排g
排开液体的质量
kg
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(2)ρ液是指__________的密度,而非物体的密度,单位是________________;V排是指___________________的体积,物体排开液体的体积V排等于物体浸在液体中的体积,而非物体的体积。
注意:当物体全部浸没在液体中时,物体排开液体的体积等于物体的体积。
液体
kg/m3
物体排开液体
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课本简练
1. (八下P85活动1改编)如图1-9-2所示,小青将重为6 N的长方体铝块浸在水中,铝块上表面刚好与水面相平,此时弹簧测力计的示数为2.8 N,长方体铝块下表面受到水的压力为( )
A. 8.8 N B. 2.8 N
C. 3.2 N D.6 N
C
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2. (八下P85活动2改编)如图1-9-3所示,一块长方体正立静止在水中,已知其前后左右四个表面受到水的压力均为10 N,下表面受到水的压力为8 N,上表面受到水的压力为3 N,则该长方体受到的浮力为( )
A. 5 N B. 11 N
C. 21 N D. 51 N
A
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3. (八下P88自我评价与作业1改编)如图1-9-4所示,池塘里大鱼说:“我的体积大,受到的浮力大”,小鱼说:“我在深处,受到的浮力大”。其中__________(填“大鱼”或“小鱼”)的说法是正确的,判断的依据是浮力的大小与_________________
___________________________有关。
大鱼
物体浸在液
体中的体积
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4. (八下P88自我评价与作业3改编)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中,小明同学做了如图1-9-5所示的实验。图中的数据为物体静止时弹簧测力计的示数。(已知ρ水<ρ盐水)。
物体浸在液体中的体积
(1)比较图甲和图乙可知,物体所受的浮力大小与___________________________有关。
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(2)比较图乙和图丙可知,物体所受的浮力大小与______________________________________无关。
(3)比较图__________和图__________可知,该同学是在探究深度一定的条件下,物体受到的浮力大小还与液体的密度有关的问题。
物体浸没在液体中的深度
丙
丁
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5. (八下P93自我评价与作业4改编)2019年5月,国之重器东方红三号科考船成功试水,成为世界上排水量最大的科考船。该船排水量为5 000 t,在海水中静止时受到的最大浮力为__________N。(g取10 N/kg)
5×107
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6. (八下P93自我评价与作业3改编)在“阿基米德解开王冠之谜”的故事中,若王冠的质量为490 g,将它浸没在水中称时,弹簧测力计示数为4.5 N。问:(水的密度为1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)王冠受到的重力是多少?
(2)王冠浸没在水中受到的浮力是多少?
(3)王冠的体积是多少?
(4)王冠的密度是多少?
解:(1)王冠受到的重力G=mg=490×10-3 kg×10 N/kg
=4.9 N。
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(2)由王冠在水里受力平衡可知,它受到的浮力F浮=G-F拉=4.9 N-4.5 N=0.4 N。
(3)由F浮=G排=ρ液V排g可得,V排===4×10-5 m3=40 cm3,
王冠浸没在水中,故王冠的体积V=V排=40 cm3。
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(4)王冠的密度ρ===12.25 g/cm3。
答:(略)
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易错精讲
【例1】如图1-9-6所示,A、B是可自由移动的物体,C、D是容器自身凸起的一部分,现往容器里注入一些水,A、B、C、D在水中的位置在图示位置,则下列说法正确的是( )
A. A物体不一定受到浮力作用
B. B物体一定受到浮力作用
C. C部分不一定受到浮力作用
D. D部分一定受浮力的作用
易错点1
浮力产生的原因
B
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思路点拨:浸在液体中的物体,受到液体竖直向上的力就是浮力,浮力产生的原因是物体受液体向上和向下的压力差,若物体不受到液体向上的压力,则物体就不受浮力。
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【变式1】如图1-9-7所示,盛水的洗手盆底部的出水口塞着木头(密度小于水)制成的水堵头,下列说法正确的是( )A. 水堵头受到水向下的压力的作用
B. 水堵头受到水的浮力的作用
C. 水堵头既受到水的压力的作用,也受到水的浮力的作用
D. 此时水堵头只受到水的压力和重力
的作用
A
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【例2】如图1-9-8所示,草莓、苹果、西瓜都漂浮在水面上,关于三者所受浮力的大小,下列说法正确的是( )
A. 草莓受到的浮力较大
B. 苹果受到的浮力较大
C. 西瓜受到的浮力较大
D. 三者受到浮力大小相同
易错点2
浮力大小的比较
C
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思路点拨:(1)根据阿基米德原理F浮=ρ液V排g可知,物体受到浮力的大小与物体排开液体的体积和液体的密度有关,与物体的体积、物体所受重力、物体的形状、物体浸没在液体中时所处的深度、物体的密度等因素无关。(2)当物体浸没在液体中时,无论其深度如何改变,只要物体排开液体的体积和液体的密度不变,它受到的浮力就保持不变。
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【变式2】【科学思维】小杰同学在海底世界游玩时,观察到鱼嘴里吐出的气泡上升时的情况如图1-9-9所示。则下列对气泡上升时受到的浮力和气泡内气体压强分析正确的是( )
A. 浮力不变,压强不变
B. 浮力变小,压强变小
C. 浮力变大,压强变大
D. 浮力变大,压强变小
D
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【例3】【科学思维】如图1-9-10甲所示,在弹簧测力计下挂一圆柱体,从盛水的烧杯上方某一高度缓慢下降,圆柱体浸没后继续下降,直到圆柱体底面与烧杯底部接触为止,图1-9-10乙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变化的图像,下列说法正确的是(g取10 N/kg)( )
A. 圆柱体受到的重力是14 N
B. 圆柱体浸没在水中时,受到的浮力是6 N
C. 圆柱体的体积是7.5×10-4 m3
D. 圆柱体的密度是1.5×103 kg/m3
易错点3
浮力大小的计算
D
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思路点拨:计算浮力大小时,要注意题目中是否存在隐藏条件,比如当物体浸没在液体中时,V排= V物。
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【变式3】体积为3×10-3 m3的木球被固定在水槽底部的细线系住,浸没在水中,如图1-9-11所示。绳子的拉力为12 N。求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)木球受到的浮力。
(2)木球的密度。
(3)剪断细线后木球静止时露出水面的体积。
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解:(1)木球浸没在水中,其排开水的体积V排=
V木=3×10-3 m3,由阿基米德原理可得,木球受到的浮力
F浮=ρ水gV排=1.0×103 kg/m3×10 N/kg×3×10-3 m3=30 N。
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(2)由木球受力平衡可知,木球的重力G木=F浮-F拉
=30 N-12 N=18 N,木球的质量m木===1.8 kg,
所以木球的密度ρ木===0.6×103 kg/m3。
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(3)由上题可知,ρ木<ρ水,剪断细线后木球静止时漂浮在水面上,则此时木球所受浮力F浮′=G木=18 N,
木球排开水的体积V排′===1.8×10-3 m3,
故木球静止时露出水面的体积V露=V木-V排′=3×10-3 m3
-1.8×10-3 m3=1.2×10-3 m3。
答:(略)
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实验一 探究浮力大小与哪些因素有关(10年2考:2016年、2023年)
重点实验
实验名称 探究浮力大小与哪些因素有关
实验器材 弹簧测力计、橡皮泥、细绳、水、烧杯
考点归纳 (1)称重法测浮力:F浮=G物-F拉
(2)控制变量法的应用:
①探究浮力大小与物体浸在液体中的体积是否有关时,控制液体的密度一定(图甲、乙、丙)
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考点归纳 ②探究浮力大小与液体的密度是否有关时,控制同一物体浸在液体中的体积一定(图甲、丙、己)
③探究浮力大小与物体浸在液体中
的深度是否有关时,控制液体的密
度、物体浸入液体中的体积一定
(图甲、丙、丁)
④探究浮力大小与物体的形状是
否有关时,控制液体的密度、物体浸入液体中的体积一定(图甲、丙、戊)
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【例1】【科学探究】在探究浮力大小与哪些因素有关时,某班同学猜想浮力大小可能与液体的密度、物体浸在液体中的深度以及物体浸在液体中的体积有关。
实验结论 物体在液体中所受浮力的大小,与物体浸在液体中的体积和液体的密度有关。物体浸在液体中的体积越大、液体的密度越大,浮力就越大。(浮力大小与物体浸没在液体中的深度、物体的形状无关)
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【实验器材】
(1)老师为同学们准备了以下实验器材:①弹簧测力计、②装有水的烧杯、③装有酒精的烧杯、④顶端带有挂钩的铝块、⑤细线。若想探究浮力大小是否与物体浸在液体中的深度有关,应选择的器材是④、⑤、__________和__________。(均填序号)
【分析论证】
(2)他们选用相应的实验器材,依次进行了如图1-9-12所示步骤的操作,其中不同形状的铝块的体积相同。
①
②
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(3)分析实验A和D,可以知道铝块浸没在水中时所受到的浮力是__________N。
1.6
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(4)甲同学认为“物体浸在液体中的深度越深,受到的浮力越大”,并在同种液体中用图中A、B、C的实验证实他的观点,即铝块从B到C位置的过程中,浮力变大了;乙同学认为“浮力大小与物体浸在液体中的深度无关”,并在同种液体中用图中A、D、E的实验证实自己的观点,即铝块从D到E位置的过程中,浮力大小不变。请分析甲、乙两同学的实验过程,你认为不正确的是__________同学的观点,理由是___________________________
_____________________________________________________________。
甲
甲同学没有控制物体浸在液体中的体积相同
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【实验结论】
(5)经过认真分析发现,第(4)步中的甲同学的实验适用于探究浮力大小与__________________________关系。得出的结论是_____________________________________________________________。
(6)分析比较实验A、__________、__________可得:浸在液体中的物体所受浮力的大小与液体的密度有关。
物体浸在液体中的体积
在同种液体中,物体浸在液体中的体积越大,所受的浮力越大
E
F
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(7)实验表明,浸在液体中的物体所受浮力的大小与__________________、__________________________有关,与物体浸没在液体中的深度__________。
【实验拓展】
(8)分析比较实验A、E、G可得:浸在液体中的物体所受浮力的大小与________________________无关。
液体的密度
物体浸在液体中的体积
无关
物体的形状
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(9)下图中能正确反映铝块所受浮力F浮与浸入水中深度h关系的图像是(物体未接触容器底)( )
D
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实验二 探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系(10年1考:2016年)
实验名称 探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系
实验器材 弹簧测力计、物体、细绳、溢水杯、水、小桶
考点归纳 1. 实验原理:测量浮力大小F浮=G物-F拉,
测量排开的水所受重力G排=G总-G桶
2. 实验设计与过程:
(1)溢水杯的使用:溢水杯中应装满液体,使液面到达溢水口(以保证物体排开的液体全部流入小桶中,否则会导致所测液体所受重力偏小)
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考点归纳 (2)实验步骤:①用弹簧测力计测量空桶所受重力G桶;②溢水杯装满水,空桶置于溢水口下方;③用弹簧测力计测量物体所受重力G物;④让物体浸没到溢水杯的水中,
读出弹簧测力计的示数F拉;⑤用弹簧测力计
测量排开的水与桶的总重力G总
(3)比较(G物-F拉)与(G总-G桶)的大小,可得
浮力与排开液体所受重力的关系
(4)更换液体多次测量的目的:使实验结论
具有普遍性
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考点归纳 3. 实验分析与评估:
(1)测量顺序如右图所示(或③①②④⑤),应先测空桶以及物体所受重力,否则会造成较大的实验误差
(2)误差分析:①若先将物体浸入水中读出弹簧测力计的示数,再测物体所受重力,则物重偏大,浮力偏大;②若先测桶和排开水的总重力,再测桶所受重力,则桶重偏大,导致排开液体所受的重力偏小
实验结论 浸在液体中的物体受到向上的浮力,浮力的大小等于它排开液体所受的重力
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【例2】【科学探究】图1-9-13是小新同学验证阿基米德原理的一个实验操作步骤图。
【实验步骤】
(1)如果是你做这个实验,不重复操作的合理步骤顺序是____________________________________________________。
A→E→B→C→D(或E→B→A→C→D)
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【实验操作】
(2)指出图中实验操作中的一处错误:_______________________
_______________________________________________________。
【分析论证】
(3)C步骤中,浸没在水中的物体匀速向下运动的过程中(未接触容器底),物体所受的浮力__________(填“不变”“变大”或“变小”)。
在B步骤中,水面
没有达到溢水口
不变
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【实验结论】
(4)排除错误后,通过图中__________(填字母)两个步骤测出了浮力F浮;通过图中__________两个步骤测出了物体排开液体所受的重力G排,如果关系式_________________成立,就可得到著名的阿基米德原理。
(5)选用其他液体多次实验后,可得出结论:浸在液体中的物体所受的浮力,大小等于它_________________________。
A、C
D、E
F浮=G排
排开液体所受的重力
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考点1 浮力[10年4考:2019年(实验)、2020年(选择)、2022年(综合)、2023年(实验)考查]
1. 【物理观念】(2019广东节选)如图1-9-14所示,海底上有一块体积为100 m3且底部与海底紧密相连的可燃冰A,其受到海水的浮力为__________N。
(海水的密度取1×103 kg/m3,
g取10 N/kg)
考点精练
0
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2. 【科学探究】(2023广东)在“探究浮力大小与哪些因素有关”的实验中:
(1)弹簧测力计调零时,应在__________(填“竖直”或“水平”)方向上调零。
竖直
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(2)如图1-9-15甲所示,在弹簧测力计下悬挂一个高为6 cm的长方体物块(可塑),测出其所受重力。将它缓慢浸入水中,记录它悬停在A、B、C、D、E这五个位置时弹簧测力计的示数和深度h。请根据实验数据,在图1-9-15乙中画出物块所受浮力F浮随h变化的图像。
如答图1-9-1所示。
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(3)分析图像可知:物块浸没前,h增加,F浮__________;
物块浸没后,h增加,F浮__________。(均填“变大”“变小”或“不变”)
(4)若把此物块捏成高为6 cm的圆锥体,重复上述实
验。两次实验所得的F浮随h变化的图像__________(填“相同”或“不同”)。
(5)若继续探究浮力的大小与液体密度的关系,还需添加一种材料:______________________________________。
变大
不变
不同
不同密度的液体
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3. 【科学思维】小亮利用如图1-9-16甲所示装置,研究“弹簧测力计下悬挂的物体所受拉力与物体所受浮力的关系”。他根据实验数据绘制了弹簧测力计的示数F1随物体所受浮力F浮变化的图像,如图1-9-16乙所示。请你根据图像分析得出:
(1)该物体所受拉力F1与物体所
受浮力F浮的关系:
F1=______________。
9 N-F浮
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(2)当弹簧测力计的示数F1=1.2 N时,F浮=__________N。
(3)该物体受到的重力G=__________N。
7.8
9
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4. (2018广东)如图1-9-17甲所示,实心物体被绳子拉着浸没在水中,此时它受到__________个力的作用;剪断绳子后该物体运动直至静止,请在图1-9-17乙中画出浮力F浮随时间t变化的大致图像。
如答图1-9-2所示。
3
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考点2 阿基米德原理[10年9考:2015年(综合)、2016年(实验)、2017年(计算)、2018年(填空和实验)、2019年(填空、实验和综合)、2020年(选择和作图)、2021年(选择)、2022年(综合)、2024年(综合)考查]
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5. 将质量为500 g的物体,轻轻放入盛满水的溢水杯中,溢出400 g的水,则此物体受到的浮力为(g取10 N/kg)( )
A. 5 N B. 4 N
C. 9 N D. 1 N
B
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6. 弹簧测力计下挂着一个重为2 N的物体,物体的一半体积浸入水中静止时,弹簧测力计的示数如图1-9-18所示,其示数为__________N,物体体积为__________________m3。(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
1.2
1.6×10-4
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7. (2018广东)我国最新研发的63A式轻型水陆两栖坦克的质量为24 t,它在陆地上行驶时与水平地面接触的总面积为8 m2,对地面的压强为_______________Pa;坦克的前部和后部各装有一个浮控箱,当坦克在水面上浮渡时,它受到的浮力是________________N,排开水的体积为__________m3。
(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
3×104
2.4×105
24
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8. 【物理学与社会发展】如图1-9-19所示,某项目研究小组设计了一个自动加水装置,将一重为12 N、底面积为1×10-2 m2的圆柱体放在水箱底部。从进水口注入水,随着水面升高,圆柱体竖直上浮。当水面上升到传感器底端P时,由传感器控制进水口开关停止注水,此时传感器底端P对圆柱体有20 N的竖直向下的压力。则圆柱体刚好浮起时浸入水中
的体积为____________________m3,停止注
水时,圆柱体受到的浮力__________N。
(g取10 N/kg,ρ水=1.0×103 kg/m3)
1.2×10-3
32
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9. (2024广东节选)阅读下列短文,回答问题。
载 人 飞 艇
2024年3月30日,我国自主研制的“祥云”AS700载人飞艇成功完成首飞。飞艇的气囊体积巨大,采用轻质材料制作。飞艇升空靠浮力来实现,水平飞行靠发动机提供动力。飞艇部分参数如下表。忽略气囊厚度及气囊外其他部分受到的浮力。
空载质量(不含氦气) 3 750 kg 气囊总容积 4 200 m3
发动机额定输出功率 3×105 W 辅助功的功率 5×104 W
发动机效率 36% 最大速度 70 km/h
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将气囊充满氦气,此时飞艇受到的浮力为_________________N,飞艇最多可载__________位乘客升空。(每位乘客的质量m=60 kg,ρ空气=1.2 kg/m3,ρ氦气=0.2 kg/m3,g取10 N/kg)
5.04×104
7
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10. 如图1-9-20所示,某物体挂在弹簧测力计下端并浸没在水中,此时弹簧测力计的示数为6 N,物体上表面受到水向下的压力为5 N,下表面受到水向上的压力为9 N。求:(ρ水=1.0×103 kg/m3,g取10 N/kg)
(1)物体浸没在水中时所受的浮力。
(2)物体的质量。
(3)物体的密度。
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解:(1)由浮力产生的原因可知,物体浸没在水中时所受的浮力
F浮=F向上-F向下=9 N-5 N=4 N。
(2)由物体受力平衡可知,物体受到的重力G=F浮+F=4 N+6 N=10 N,
故物体的质量m=浮==1 kg。
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(3)由阿基米德原理可知,排开液体的体积
V排===4×10-4 m3,
物体完全浸没在水中,物体的体积V=V排=4×10-4 m3,
故物体的密度ρ===2.5×103 kg/m3。
答:(略)
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考点3 综合真题
11. (2016广东)如图1-9-21甲所示,图中A、B、C、D、E是“探究浮力大小跟排开液体所受重力的关系”实验的五个步骤。
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(1)由__________、__________两个步骤可计算出圆柱体物块浸没在水中时受到的浮力F浮=__________N。由__________、_________两个步骤可得出该物块排开水所受的重力G排。比较F浮与G排,可以得到浮力的大小跟圆柱体物块排开水所受重力的关系。
B
D
1.2
A
E
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(2)图1-9-21乙是圆柱体物块从水面缓慢浸入水中时,根据实验数据描绘出弹簧测力计示数F随物块浸入深度h变化的关系图像。分析图像可得:当物块浸没之前,h增大时,弹簧测力计示数__________(填“变大”“变小”或“不变”)。当h=4 cm时,物块所受的浮力为_________N,浸没后,h继续增大时,弹簧测力计的示数为__________N,该圆柱体物块的高度是__________cm。
变小
0.8
3
6
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12. 图1-9-22(2015广东)如图1-9-22所示,台秤上放置一个装有适量水的烧杯,已知烧杯和水的总质量为600 g,杯的底面积为100 cm2,将一个质量为600 g、体积为300 cm3的长方体实心物体A用细线吊着,然后将其一半浸入烧杯的水中(烧杯的厚度忽略不计,杯内水没有溢出,g取10 N/kg)。则:
(1)物体A的密度是__________g/cm3,
当物体A的一半浸入水中后,如图所示,
水对烧杯底部的压强增大了__________Pa。
2
150
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(2)物体A所受的浮力为__________N,细线对物体A的拉力为__________N,台秤的示数为__________N,此时烧杯对台秤的压强为__________Pa。
1.5
4.5
7.5
750
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13. (2020广东)重为G的鸡蛋沉在盛有水的杯子的底部,向水中加入食盐并使其溶解,鸡蛋渐渐浮起,最终漂浮在水面,如图1-9-23甲所示,请在图1-9-23乙中画出上述过程中鸡蛋所受的浮力F浮随时间t变化的大致图像。
如答图1-9-3所示。
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