课时练测9 浮力的相关计算(课件PPT)-【学本课堂】2025年中考物理练测（重庆专用）

课时练测9　浮力的相关计算 (建议用时：40分钟) 2025重庆物理 《学本课堂》 1 2 3 1 2 基础达标 能力提升 3 3 拓展创新 目 录 2 基础达标 考点综述 01 3 1.宋代和尚怀丙利用水的浮力打捞沉在河底的铁牛，展示了我国古代人民的聪明才智。他先让人用绳子把河底的铁牛与船上的架子系牢。然后把船上泥沙铲到河里，利用船把铁牛拉起，如图所示。假定一个铁牛的质量是27 650 kg，船拖着铁牛在水中匀速上升，(取g＝10 N/kg，河水的密度为1.1×103 kg/m3，铁的密度为7.9×103 kg/m3)则： (1)若河水深为3 m，铁牛沉在水底时所受河水的压强是多少? 解：若河水深为3 m，铁牛沉在水底时所受河水的压强： p＝ρ河水gh＝1.1×103 kg/m3×10 N/kg×3 m＝3.3×104 Pa； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 4 (2)铁牛在河水中(未露出水面)所受的浮力是多少? 解：铁牛的体积：V铁牛＝＝3.5 m3，铁牛在黄河水中(未露出水面)所受的浮力：F浮＝ρ河水gV排＝ρ河水gV铁牛＝1.1×103 kg/m3 ×10 N/kg×3.5 m3＝3.85×104 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 5 (3)绳子对铁牛的拉力是多少? 解：铁牛受到的重力：G铁牛＝m铁牛g＝27 650 kg×10 N/kg ＝2.765×105 N， 绳子对铁牛的拉力：F＝G铁牛－F浮＝2.765×105 N－3.85×104 N＝2.38×105 N。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 6 2.如图所示，有一种防溺水手环，将手环系在手臂上，手环气瓶内的二氧化碳气体会迅速充满气囊，最终使人漂浮于水面。为确保安全，人体浸入水中的体积不能超过人体总体积的。已知某运动员的质量m人＝51 kg，密度ρ人＝ρ水＝1.0×103 kg/m3，取g＝10 N/kg，忽略手环体积和自重。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 7 (1)求该运动员的重力； 解：该运动员的重力：G人＝m人g＝51 kg×10 N/kg＝510 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 8 (2)当运动员浸入水中体积为运动员总体积的时，求该运动员在水中受到的浮力； 解：由ρ＝可得，人的体积： V人＝＝0.051 m3，当运动员浸入水中体积为运动员总体积的时，该运动员在水中受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝ρ水g· V人＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg××0.051 m3＝408 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 9 (3)求运动员漂浮时，气囊排开水的体积至少是多少，才能确保运动员的安全。 解：运动员漂浮时，受到的浮力： F浮'＝G人＝510 N，由F浮＝ρ液gV排可 得，此时排开水的体积：V排'＝＝0.051 m3，气囊体积：V气囊＝V排'－ V人＝0.051 m3－×0.051 m3＝0.010 2 m3，所以运动员漂浮时，气囊排开水的体积至少是0.010 2 m3，才能确保运动员的安全。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 10 3.中国嫦娥六号完成了人类首次月背月壤的采集， 标志着中国离建设月球基地更近了一步。为了确 保月球基地建设的顺利进行，登月航天员的训练 也是很有必要的，其中浮力水槽训练可以帮助航 天员尽快适应月球的低重力环境。训练用的航天服完全密封，且充入适当气体保持其在水中体积不会被压缩，如图所示。已知航天员的质量为51 kg，航天服质量为120 kg，训练时航天服排开水的体积为0.15 m3(不含配重)。(取g＝10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3) 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 11 (1)求航天员在水中5 m深处受到的水的压强； 解：航天员在水中5 m深处受到的水的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3 ×10 N/kg×5 m＝5×104 Pa； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 12 (2)求不带配重时，航天员对池底的压力； 解：航天员和航天服的总重力：G＝m总g＝(51 kg＋120 kg)×10 N/kg＝ 1 710 N，训练时航天员受到的浮力：F浮＝ρ水gV排＝1.0×103 kg/m3× 10 N/kg×0.15 m3＝1 500 N，航天员对槽底的压力：F压＝F支＝G－F浮＝1 710 N－1 500 N＝210 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 13 (3)若要训练航天员适应月球环境下的行走，需要航天服外挂配重来模拟月球重力，即使得航天员(含航天服、配重)静止时对水平槽底的总压力是航天员总重力的，已知配重的体积为0.005 m3，求配重的密度。 解：配重浸没在水中受到的浮力：F浮'＝ρ水gV排'＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×0.005 m3＝50 N，根据题意可得：F压'＝F支'＝(G配重＋G)，根据力的平衡关系可得：G配重＋G－F浮总＝(G配重＋G)，则F浮总＝(G配重＋G)，代入数据得：1 500 N＋50 N＝(ρ配重×10 N/kg×0.005 m3＋1 710 N)，解得ρ配重＝3×103 kg/m3。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 14 4.小杰同学在学完浮力的知识后，自己 动手重温了一遍浮力实验。如图甲所示， 把物块A挂在弹簧测力计下并浸没在水 中，然后缓慢向上移动直至物块A全部 露出水面，小杰同学将弹簧测力计的 示数记录下来并绘制出示数随物块上 升距离h的变化情况，如图乙所示。 (取g＝10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3，ρ木＝0.6×103 kg/m3)求： 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 15 (1)物块A浸没时所受浮力； 解：物块A浸没时所受浮力：F浮A＝GA－F示＝3 N－2 N＝1 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 16 (2)物块A的密度； 解：物块A的体积：V＝V排＝ ＝1×10－4 m3，物块 A的质量：mA＝＝0.3 kg， 物块A的密度：ρA＝＝3×103 kg/m3； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 17 (3)小杰同学用一木块将物块A悬挂在下方并放入水中，木块刚好浸没，如图丙所示，求木块的质量(不计细线的质量和体积)。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 18 解：用一木块将物块A悬挂在下方并放入水中，木块刚好浸没，将木块和物体A看作一个整体可得：GA＋G木＝F浮A＋F浮木， 即GA＋ρ木V木g＝F浮A＋ρ水V木g， V木＝ ＝5×10－4 m3， 木块的质量：m木＝ρ木V木＝0.6×103 kg/m3×5×10－4 m3＝0.3 kg。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 19 能力提升 考点综述 02 20 5.如图甲所示，薄壁圆柱形容器放在水平台 上，容器的底面积为200 cm2，容器内装有 30 cm深的水。质量均匀且不吸水的正方体 物块A，上表面中央与足够长的细杆相连， 连接处安有力感应装置，用于记录物块A逐渐浸入水中直到下表面刚好触到容器底过程中细杆上力的变化过程。细杆受到的力F与物块浸入深度的关系图像如图乙所示(忽略细杆重力、液体扰动等其他次要因素，取g＝10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)。求： 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 (1)物块A未浸入水中时，水对容器底的压强； 解：由题可知，物块A未浸入水中时，水的深度为30 cm，此时水对容器底的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×30×10－2 m＝3 000 Pa； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 (2)当细杆上拉力为0时，物块A受到的浮力； 解：由图乙可知，物块浸入深度为0时， 细杆上拉力为6 N，此时拉力等于物块的 重力，即GA＝6 N，物块浸入水中，在竖 直方向上受到重力、杆对A的力和浮力的作用，当细杆上拉力为0时，此时重力等于浮力，所以当细杆上拉力为0时，物块A受到的浮力：F浮＝GA＝6 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 (3)物块A浸没后，水对容器底增加的压强。 解：由图乙可知，当物块全部浸入水中时， 受到的浮力：F'浮＝6 N＋4 N＝10 N，由F浮 ＝ρ液gV排可得，物块A排开水的体积：V排＝＝ 1×10－3 m3，水的深度增加量：Δh＝＝0.05 m， 物块A浸没后，水对容器底的压强增加量：Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103 kg/m3 ×10 N/kg×0.05 m＝500 Pa。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 6.如图所示，容器中装有重力为10 N的水，水中有一个木块被细绳系着，此时水的深度为0.3 m。已知木块的体积为200 cm3，木块的密度为0.6×103 kg/m3，(取g＝10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)求： (1)此时木块受到的浮力； 解：木块浸没在水中时，木块受到的浮力： F浮＝ρ水gV排＝ρ水gV木＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×200 ×10－6 m3＝2 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 (2)此时细绳对木块的拉力； 解：木块的重力：G木＝m木g＝ρ木V木g＝0.6×103 kg/m3 ×200×10－6 m3×10 N/kg＝1.2 N，木块在竖直方向上受 到重力、绳子向下的拉力和浮力，因木块静止，处于平 衡状态，根据力的平衡原理可知，此时细绳对木块的拉力：F拉＝F浮－G木＝2 N－1.2 N＝0.8 N；　 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 (3)若将细绳剪断，最终木块静止时，水对容器底的压强相比细绳断前变化了多少Pa? 解：容器中水的体积：V水＝ ＝1×10－3 m3，容器的底面积： S＝＝4×10－3 m2，当细绳剪断， 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 因为木块密度小于水的密度，所以木块最终漂浮在水 面上，此时木块受到浮力等于木块的重力，排开水的 体积：V'排＝＝1.2×10－4 m3， 木块露出水面的体积：V露＝V木－V'排＝200×10－6 m3－1.2×10－4 m3＝8×10－5 m3，则液面下降的高度：Δh＝＝0.02 m，所以压强减小量：Δp＝ρ水gΔh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×0.02 m＝200 Pa。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 7.一足够高的薄壁柱形容器，底面积为200 cm2，已装有6 000 cm3的水。用体积和质量不计的细线将正方体A、球B连在一起，放入水中静止后如图所示，水对容器底部的压强相比之前增大700 Pa。物体B的重力为6.5 N、体积为400 cm3。若把细线剪断后，最终A、B处于静止状态。(取g＝10 N/kg，ρ水＝1.0×103 kg/m3)求： (1)细线剪断前物体B受到的浮力； 解：细线剪断前物体B浸没，排开水的体积：V排＝V物＝ 400 cm3＝4×10－4 m3，物体B受到的浮力：F浮B＝ρ水gV排 ＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×4×10－4 m3＝4 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 (2)物体A的重力； 解：将A、B看作整体，在水中处于悬浮状态，水对容器底 部的压强相比之前增大700 Pa，由p＝ρgh可得，液面上升 的高度：Δh＝＝0.07 m，物体A、B排开水的总体积：V＝S容Δh＝200×10－4 m2×0.07 m＝1.4×10－3 m3，物体A、B受到的总浮力：F浮总＝ρ水gV＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg×1.4×10－3 m3＝14 N，根据物体的浮沉条件有：GA＋GB＝F浮总，所以GA＝F浮总－GB＝14 N－6.5 N＝7.5 N； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 (3)细线剪断，液面稳定后，水对容器底部的压强。 解：由于F浮B＜GB，所以细线剪断后，物体B将要下沉， 物体A的体积：VA＝V－VB＝1.4×10－3 m3－400×10－6 m3 ＝1×10－3 m3，A、B均浸没时，F浮A＝F浮总－F浮B＝14 N －4 N＝10 N 由F浮A＞GA可知，细线剪断后，物体A将上浮，静止时处于漂浮状态，此时A所受的浮力：F'浮A＝GA＝7.5 N，A排开水的体积：V排A＝ 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 ＝7.5×10－4 m3＝750 cm3，此时液面 的深度：h＝ ＝35.75 cm，水对容器底部的压强：p＝ρ水gh＝1.0×103 kg/m3×10 N/kg ×0.357 5 m＝3 575 Pa。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 拓展创新 考点综述 03 33 8.为对中国天眼(FAST)的4 450块厚度仅为1 mm的反射面 板进行健康体检，FAST调试组研制了“微重力蜘蛛人系 统”，标志着我国在浮空飞行器研制及实践领域又获得 重大突破。它使用一个氦气球及配重，使作业人员对反 射面的压力减小到约为100 N，如图所示。若作业人员重700 N，他与反射面的接触面积为1 000 cm2；气球未充入气体时重1 300 N，充入氦气后的体积约为200 m3。已知当地空气的密度为1.29 kg/m3，球内氦气的密度为0.18 kg/m3，取g＝10 N/kg，人所受的浮力忽略不计。当作业人员在反射面底部时，求： 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 34 (1)氦气球受到的浮力； (2)作业人员对FAST反射面的压强； 解：(1)氦气球受到的浮力： F浮＝ρ空气gV排＝1.29 kg/m3×10 N/kg×200 m3＝2 580 N； (2)作业人员对FAST反射面的压强：p＝＝1 000 Pa； 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 35 (3)配重的重力。 解：对气球、人及配重整体进行受力分析，如图所示： 则反射面对人的支持力：F支＝F压＝100 N， 人和气球的总重：G总＝F浮＋F支＝2 580 N＋100 N＝2 680 N，　 设人受到重力为G人、气球未充气时受到重力为G0、球内氦气受到重力为G氦、配重重力为G1， 氦气的重力：G氦＝ρ氦gV球＝0.18 kg/m3×10 N/kg×200 m3＝360 N， 配重的重力：G1＝G总－G0－G氦－G人＝2 680 N－1 300 N－360 N－ 700 N＝320 N。 首页 目录 基础达标 能力提升 拓展创新 36 本讲内容结束 $$