内容正文:
10.1 浮力
基础训练
知识点一 浮力
1.“天宫课堂”第一课上,王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,如下图所示。下列有关该现象的解释,正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力方向向下 B.乒乓球受到的浮力等于重力
C.浮力和重力没有关系 D.太空中重力消失时,浮力也消失了
【答案】D
【详解】浮力产生的原因:物体受到向上的压力大于向下的压力,存在压力差产生了浮力;在太空中水和乒乓球处于完全失重状态,水不会对浸入其中的物体产生压力,所以在太空失重环境下浮力消失,故D正确,ABC错误。
故选D。
2.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.不受水的压力,受浮力 B.受到水的压力,不受浮力
C.既受水的压力,也受浮力 D.不受水的压力,也不受浮力
【答案】B
【详解】洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,受到水向下的压力,但水堵头的下表面没有水,没有受到水向上的压力,所以水堵头不受浮力,故B符合题意,ACD不符合题意。
故选B。
3.如图所示,不计空气阻力,质量为0.02kg的气球A保持与水平面成45°角的方向匀速直线运动,则气球除了受重力,还要受到一个 N的力,此力的方向是 。气球所受重力的施力物体是 。(g取10N/kg)
【答案】 0.2 竖直向上 地球
【详解】[1][2]气球的重力
气球在空中做匀速直线运动,因此它受到的力是平衡力,不计空气阻力,气球受到竖直向下的重力和竖直向上的浮力是一对平衡力,由二力平衡条件可知,浮力的大小
[3]物体由于地球吸引而受到的力叫做重力,故气球所受重力的施力物体是地球。
4.请在图中画出潜水艇静止时所受重力和浮力的示意图。
【答案】
【详解】潜水艇静止,处于平衡状态,重力与浮力平衡:二者大小相等,方向相反,作用在同一物体上,作用在同一直线上。
5.如图所示,小球静止在水中受到浮力为4N,请画出小球受到的浮力。
【答案】
【详解】因为重力与浮力是一对平衡力,大小相等,方向相反,作用在同一直线上,由重力的大小和方向可知,浮力的大小为4N,方向竖直向上,作用点在小球重心,如下图所示:
知识点二 决定浮力大小的因素
6.某同学为探究浮力的大小跟什么因素有关,做了如图所示的实验,其中图B、C、D的容器里面均为水,图E中为某种液体。
(1)分析实验数据可知,物体浸没在水中所受的浮力为 N;由图A、B、C可得出浮力的大小与 有关;由图 可得出浸没在液体中的物体所受浮力的大小与浸没的深度无关。
(2)如果图E中的液体是酒精或盐水中的一种,则该液体是 (选填“酒精”或“盐水”),由此可知浮力的大小还跟 有关。
(3)用弹簧测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,以下能正确表示物体所受浮力F与物体底面浸入水中深度的关系的图像是______。
A. B.
C. D.
【答案】(1) 1 物体排开液体的体积 A、C、D
(2) 盐水 液体的密度
(3)C
【详解】(1)[1]由A图、C图得,物体浸没在水中所受的浮力为
[2]从图中A、B、C 可得出,物体排开液体体积越大,物体受到的浮力越大,说明物体受到的浮力的大小与物体排开液体体积有关。
[3]从图中A、C、D可得出,物体浸没在水中不同深度,物体受到的浮力相同均为1N,说明浸没在液体中的物体所受浮力的大小与浸没深度无关。
(2)[1]盐水的密度大于水的密度,酒精密度小于水的密度。当物体排开液体体积相同时,液体密度越大,由得,物体受到的浮力越大。D、E两图中,物体排开液体体积相同,物体在E中受到的测力计的拉力较小,根据则物体在E中受到的浮力大于物体在D中受到的浮力,则E中液体密度大于水的密度,为盐水。
[2]排开液体体积相同时,液体密度不同,受到的浮力不同,说明浮力的大小还跟液体密度有关。
(3)从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,物体排开液体的体积先变大,后不变,由得,物体受到的浮力先变大,后不变,故ABD不符合题意,C符合题意。
故选C。
7.某同学探究影响浮力大小的因素,其操作如图所示。
(1)图B中,物体受到的重力是 N,浮力是 N;
(2)由B、C两图,该同学得出结论:物体受到的浮力随浸入液体深度的增大而增大。分析可知,这一结论是错误的,原因是在分析浮力大小与浸入液体深度的关系时,没有控制 保持不变;
(3)由E、F两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 有关;由实验可知 (“水”或“液体b”)的密度大。
(4)请结合液体压强知识,物体由图D所示的位置下移到图E所示的位置的过程中,其上下表面受到的液体压强差 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
【答案】(1) 4 0.5
(2)物体排开液体的体积
(3) 密度 水
(4)不变
【详解】(1)[1]图A中,物体在弹簧测力计下处于静止状态,因此它受到的重力与弹簧测力计的拉力是一对平衡力,大小相等。从图中我们可以读出弹簧测力计的示数为4N,所以物体受到的重力G=4N。
[2]当物体浸入水中时(图B所示),它受到的浮力F浮可以通过称重法来计算,即F浮=G−F示,其中F示是物体在液体中时弹簧测力计的示数。从图中我们可以读出F示=3N,所以
(2)由B、C两图可以看出,物体浸入水中的深度在增大,同时它受到的浮力也在增大。但是,我们不能直接得出“物体受到的浮力随浸入液体深度的增大而增大”的结论,因为在这两个图中,我们并没有控制物体排开水的体积保持不变。实际上,当物体从部分浸入到完全浸入的过程中,它排开水的体积是在增大的,这也是导致浮力增大的原因。因此,这一结论是错误的。
(3)由E、F两图可以看出,物体完全浸入了两种不同的液体中(水和液体b),并且在这两种情况下它排开液体的体积是相同的(因为物体都是完全浸入的)。但是,它受到的浮力却不同,在水中受到的浮力更大。这说明物体受到的浮力大小与液体的密度有关,密度越大的液体对物体产生的浮力也越大。因此,我们可以得出结论:水的密度大于水的密度。
(4)物体由图D所示的位置下移到图E所示的位置的过程中,在这个过程中,物体排开水的体积不变,所以它受到的浮力不变。而浮力实际上就是物体上下表面受到的液体压力差(或压强差)产生的。因此,随着物体下沉,其上下表面受到的液体压强差不变。
知识点三 浮力产生的原因
8.如图所示,用细绳将一个物体系在容器底部。若物体所受浮力为6N,上表面受到水向下的压力为7N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A.4N B.6N C.13N D.7N
【答案】C
【详解】根据浮力产生的原因:F浮=F向上﹣F向下
则物体下表面受到水向上的压力为F向上=F浮+F向下=6N+7N=13N
故选C。
9.在图中,重为G的金属块静止在水面下,弹簧测力计的示数为T,金属块下表面受到水的压力为F,则下列说法正确的是( )
A.T>G B.T=G
C.F>G-T D.F=G-T
【答案】C
【详解】设金属块上表面受到水的压力为,由浮力产生的原因可知,金属块受到的浮力等于金属块上下表面受到的压力差
金属块在水中受到竖直向下的重力G、竖直向上的浮力F浮、拉力T,在重力G、拉力T、浮力F浮作用下金属块处于平衡状态,由力的平衡条件得
AB.由得
故AB错误;
CD.由得
故C正确,D错误。
故选C。
10.如图所示,用细杆将重为3N的正方体小木块压入水中并保持静止,此木块上表面受到水的压力为7N,下表面受到水的压力为15N,则木块受到浮力大小是 N,浮力的方向是 ,细杆对木块的压力大小是 N。
【答案】 8 竖直向上 5
【详解】[1][2]木块受到浮力的方向是竖直向上的;浸没水中木块受到的浮力等于上、下两个表面的压力差,即
F浮=F下-F上=15N-7N=8N
[3]木块处于静止状态,木块受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力、竖直向下的细杆的压力的作用,木块受力平衡,则细杆对木块的压力大小为
F=F浮-G=8N-3N=5N
能力提升
11.如图所示将完全相同的两个长方体分别水平和竖直放置在水中,它们上下表面受到的压力差和压强差的大小关系是:FA FB,pA pB。
【答案】 = <
【详解】[1]长方体物块悬浮在水中,说明受到水的浮力不变,而浮力等于物体上下表面受到水的压力差,所以长方体物块上下表面受到水的压力差相等,即FA=FB。
[2]长方体物块上下表面受到水的压强差:,竖直放置比水平放置上下表面积小,所以,长方体物块竖直放置比水平放置上下表面受到水的压强差大,即pA<pB。
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10.1 浮力
基础训练
知识点一 浮力
1.“天宫课堂”第一课上,王亚平做了一个有关浮力的实验。在太空中,乒乓球并没有像在地面一样浮在水面,而是停留在了水中,如下图所示。下列有关该现象的解释,正确的是( )
A.乒乓球受到的浮力方向向下 B.乒乓球受到的浮力等于重力
C.浮力和重力没有关系 D.太空中重力消失时,浮力也消失了
2.如图所示,洗手盆底部的出水口塞着橡胶制成的水堵头,则水堵头( )
A.不受水的压力,受浮力 B.受到水的压力,不受浮力
C.既受水的压力,也受浮力 D.不受水的压力,也不受浮力
3.如图所示,不计空气阻力,质量为0.02kg的气球A保持与水平面成45°角的方向匀速直线运动,则气球除了受重力,还要受到一个 N的力,此力的方向是 。气球所受重力的施力物体是 。(g取10N/kg)
4.请在图中画出潜水艇静止时所受重力和浮力的示意图。
5.如图所示,小球静止在水中受到浮力为4牛,请用图示法画出小球受到的浮力。
知识点二 决定浮力大小的因素
6.某同学为探究浮力的大小跟什么因素有关,做了如图所示的实验,其中图B、C、D的容器里面均为水,图E中为某种液体。
(1)分析实验数据可知,物体浸没在水中所受的浮力为 N;由图A、B、C可得出浮力的大小与 有关;由图 可得出浸没在液体中的物体所受浮力的大小与浸没的深度无关。
(2)如果图E中的液体是酒精或盐水中的一种,则该液体是 (选填“酒精”或“盐水”),由此可知浮力的大小还跟 有关。
(3)用弹簧测力计吊着物体缓慢浸入水中,从物体底面接触水面开始,到物体底面与容器底部刚好接触的过程中,以下能正确表示物体所受浮力F与物体底面浸入水中深度的关系的图像是______。
A. B.
C. D.
7.某同学探究影响浮力大小的因素,其操作如图所示。
(1)图B中,物体受到的重力是 N,浮力是 N;
(2)由B、C两图,该同学得出结论:物体受到的浮力随浸入液体深度的增大而增大。分析可知,这一结论是错误的,原因是在分析浮力大小与浸入液体深度的关系时,没有控制 保持不变;
(3)由E、F两图可得出结论:物体受到的浮力大小与液体的 有关;由实验可知 (“水”或“液体b”)的密度大。
(4)请结合液体压强知识,物体由图D所示的位置下移到图E所示的位置的过程中,其上下表面受到的液体压强差 (选填“增大”“减小”或“不变”)。
知识点三 浮力产生的原因
8.如图所示,用细绳将一个物体系在容器底部。若物体所受浮力为6N,上表面受到水向下的压力为7N,则物体下表面受到水向上的压力为( )
A.4N B.6N C.13N D.7N
9.在图中,重为G的金属块静止在水面下,弹簧测力计的示数为T,金属块下表面受到水的压力为F,则下列说法正确的是( )
A.T>G B.T=G
C.F>G-T D.F=G-T
10.如图所示,用细杆将重为3N的正方体小木块压入水中并保持静止,此木块上表面受到水的压力为7N,下表面受到水的压力为15N,则木块受到浮力大小是 N,浮力的方向是 ,细杆对木块的压力大小是 N。
能力提升
11.如图所示将完全相同的两个长方体分别水平和竖直放置在水中,它们上下表面受到的压力差和压强差的大小关系是:FA FB,pA pB。
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