第十章小专题（六）　浮力的计算2024-2025学年初中物理（人教版河南专用）八年级下册

小专题（六）　浮力的计算 第十章　浮　力 类型一　利用称重法和阿基米德原理计算浮力问题 1. （2023·巴中）某兴趣小组在做浮力相关实验时，将力传感器固定在铁架台上，底面积为40cm2的实心均匀圆柱体A通过轻质细线与力传感器相连，力传感器的示数等于细线拉力的大小。底面积为100cm2的柱形容器B放在水平升降台上，装有20cm深的水，如图甲所示。从某时刻开始让升降台上升使A逐渐浸入水中，力传感器的示数F与升降台上升高度h的关系如图乙所示。不计细线的伸缩，A始终保持竖直，且不吸水，整个过程无水溢出。（g取10N/kg） 第1题 1 2 3 4 （1） 求A的质量。 解：（1） 当圆柱体A未浸入水中时传感器的示数即为A的重力，所以A的质量mA＝＝＝＝1.2kg 1 2 3 4 （2） 当升降台上升高度为8cm时，A浸入水中的深度为5cm，求此时A受到的浮力。 解：（2） 当A浸入水中的深度为5cm时，圆柱体排开液体的体积V排＝SAh浸＝40cm2×5cm＝200cm3＝2×10－4m3，此时A受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×2×10－4m3＝2N （3） 求A的密度。 解：（3） 当升降台上升高度从5cm到17cm的过程中，圆柱体A排开液体的体积V排'＝40cm2×（17cm－5cm）＝480cm3＝4.8×10－4m3，液体上升的高度h1＝＝＝8cm，圆柱体的高度hA＝12cm＋8cm＝20cm，圆柱体的体积VA＝SAhA＝40cm2×20cm＝800cm3＝8× 10－4m3，A的密度ρA＝＝＝1.5×103kg/m3 1 2 3 4 类型二　利用物体的浮沉条件和阿基米德原理计算浮力问题 2. （2023·广安）“曹冲称象”是妇孺皆知的故事。某物理小组效仿曹冲，制作了一台“浮力秤”，用来测量物体的质量。浮力秤由秤盘和高度为20cm、底面积为0.1m2的圆柱体组成。如图所示，将浮力秤放入水中，静止时浸入水中的深度为8cm。已知：ρ水＝1×103kg/m3，g取10N/kg。求： （1） 当秤盘内不放物体时，浮力秤下表面受到水的压强。 解：（1） 当秤盘内不放物体时，浮力秤下表面受到水的压强p＝ρ水gh＝1×103kg/m3×10N/kg ×8×10－2m＝800Pa 第2题 1 2 3 4 （2） 浮力秤的重力。 解：（2） 当秤盘中不放物体时，排开水的体积V排＝Sh＝0.1m2×8×10－2m＝8×10－3m3，浮力秤受到的浮力F浮＝ρ水V排g＝1×103kg/m3×8×10－3m3×10N/kg＝80N，又因为浮力秤漂浮，所以浮力秤的重力G＝F浮＝80N 第2题 1 2 3 4 （3） 浮力秤能测物体的最大质量。 解：（3） 圆柱体刚好浸没时，这台浮力秤排开水的体积增加量ΔV排＝SΔh＝0.1m2×（20×10－2m－8×10－2m）＝0.012m3，增大的浮力ΔF浮＝ρ水ΔV排g＝1×103kg/m3×0.012m3×10N/kg＝120N，又因为浮力秤漂浮，所以增大的浮力等于增大的重力，即ΔG ＝ΔF浮＝120N，所以该浮力秤能称出物体的最 大质量Δm＝＝＝12kg 第2题 1 2 3 4 3. （2024·安徽模拟）如图所示，某科技小组利用容积为500mL、质量为20g、厚度不计的饮料瓶做成了潜艇模型，已知图中螺母配重为100g、体积忽略不计，进、排水口和进、排气管的质量和体积均忽略不计，水的密度ρ水＝1.0×103kg/m3，g取10N/kg。 第3题 1 2 3 4 （1） 求潜艇模型浸没在水中时受到的浮力。 解：（1） 模型浸没在水中受到的浮力F浮＝ρ水gV排＝1.0×103kg/m3×10N/kg×500×10－6m3＝5N 第3题 （2） 为了使潜艇模型恰好悬浮在水中，需要在饮料瓶中装入多少克的水？ 解：（2） 当潜艇模型悬浮时，G＝F浮＝5N，排开液体的质量m排＝＝＝0.5kg＝500g，在饮料瓶中装入水的质量m水＝500g－100g－20g＝380g 第3题 1 2 3 4 类型三　综合分析计算浮力问题 4. （2024·周口西华期末）如图所示，有一棱长为10cm的正方体物块被固定在水槽底部的细绳系住，浸没在水中，此时细绳的拉力为4N。求：（ρ水＝1×103kg/m3，g取10N/kg） （1） 物块受到的浮力。 解：（1） 物块的体积V＝L3＝（10cm3）＝1000cm3，物块浸没在水中，物块排开水的体积等于物块自身的体积，物块浸没在水中受到的浮力F浮＝ρ水gV＝1×103kg/m3×10N/kg×1000×10－6m3＝10N 第4题 1 2 3 4 （2） 物块的密度。 解：（2） 对物块受力分析可知，物块受到自身的重力、水对物块的浮力以及细绳对物块的拉力，根据力的平衡条件可知，物块的重力G＝F浮－F＝10N－4N＝6N，由G物＝m物g可知，物块的质量m物＝＝＝0.6kg，物块的密度ρ物＝＝＝ 0.6×103kg/m3 第4题 1 2 3 4 （3） 剪断细绳后物块静止时露出水面的体积。 解：（3） 因为ρ物＜ρ水，所以剪断细绳后物块上浮，静止时处于漂浮状态，根据物体的浮沉条件可知，此时物块受到的浮力F浮'＝G＝6N，由F浮'＝G物＝ρ水gV排可知，此时物块排开水的体积V排＝＝＝6×10－4m3＝600cm3，物块静止时露 出水面的体积V露＝V－V排＝1000cm3－600cm3＝400cm3 第4题 1 2 3 4 $$