2024-2025学年人教版物理八年级下学期期末复习(浮力 )
2025-06-19
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内容正文:
2025年八年级下物理期末复习(浮力 )
一.物体的浮沉条件分析(共14小题)
1.(2024春•广州期末)质量相同的A、B两个正方体,在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.正方体A受到的浮力大
B.正方体B受到的浮力大
C.正方体A浸在水中的体积大
D.正方体A、B浸在水中的体积一样大
2.(2024春•越秀区期末)如图所示,两个规格完全相同的烧杯,分别装有适量的水。两个体积相同的实心不吸水的正方体甲和乙,用已调好的弹簧测力计系上细绳吊着甲浸没在左杯中,乙浸没在右杯中,甲、乙都处于静止状态。若忽略细绳的重力和体积,则以下说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数可能为零
B.甲受到的浮力比乙受到的浮力小
C.乙受到的浮力小于乙受到的重力
D.乙受到的浮力小于乙排开的水所受的重力
3.(2024春•海珠区期末)如图所示,在甲、乙两次实验中,实心物体均处于静止状态。以下判断正确的是( )
A.物体的密度大于液体的密度
B.在液体中,物体所受的浮力为0.8N
C.物体在液体中处于悬浮状态
D.乙实验中,剪断细线瞬间,物体将不受浮力
4.(2024春•番禺区期末)甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度不同的液体,将同一个小球先后放入杯中,当小球在液体中静止时如图所示。则( )
A.甲杯中的小球受到的浮力大于小球的重力
B.甲杯中液体的密度小于小球的密度
C.小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
D.小球在甲杯中排开液体的质量等于在乙杯中排开液体的质量
5.(2024春•天河区期末)将体积相同的实心球分别放入液体中,液体的密度ρ甲>ρ乙,球在液体中静止如图,则( )
A.球受到的浮力F甲=F乙
B.球的质量m甲>m乙
C.排开液体的质量m甲排<m乙排
D.排开液体的体积V甲浮=V乙浮
6.(2024春•越秀区校级期末)如图,小伟自制了简易密度计甲和乙,这两个简易密度计是用粗细相同的木棒一端缠绕一些铜丝做成的。现将甲和乙放入盛有水的两个烧杯中,它会竖直立在水中保持静止。已知两个简易密度计的重力分别为G甲和G乙,此时所受浮力为F甲和F乙。由观察到的现象可以推断( )
A.G甲=G乙 B.F甲=F乙 C.G甲>G乙 D.F甲<F乙
7.(2024春•南沙区期末)如图1所示,物体在水中漂浮,再把物体放入乙液体中,如图2所示,物体悬浮。已知物体排开水的质量是4kg。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)求物体底部在水中时受到的压强大小;
(2)求物体在水中受到的浮力;
(3)以“•”代替物体,在图3“•”上画出物体在水中的受力示意图;
(4)求物体所受重力;
(5)乙液体的密度 (选填“>”“=”或“<”)水的密度,写出分析依据。
8.(2024春•花都区期末)体积相同的小球A和B放入甲和乙两种不同的液体中,两球静止时的情景如图1所示。两球的重力以及排开液体的重力如表所示。(已知ρ甲=0.8×103kg/m3,ρ乙=1.5×103kg/m3,g=10N/kg)
小球
重力/N
排开液体的重力/N
A
1.2
1.2
B
1
0.8
(1)根据以上信息可得B球应该是放入 (选填“甲”或“乙”)液体中,你的依据是: ;
(2)请在图2中画出浸在甲液体中的小球静止时的受力示意图;
(3)求小球A排开液体的体积;
(4)求小球A的体积。
9.(2024春•越秀区期末)外表密封的空心物体M,重力为0.4N,体积为3×10⁻5m3,小明认为“浸没在水中的空心物体受到浮力和重力,静止时一定漂浮”,为了验证自己的想法是否正确,小明用手把M放入大水槽中,使其浸没在水中(M不吸水),g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3。
(1)松手时,M受到的浮力大小是多少?(请写出计算过程)
(2)松手后,M在水中静止时 (选填“漂浮”或“悬浮”或“沉底”);
(3)你认为小明的想法是 (选填“正确”或“不正确”)。
10.(2024春•广州期末)如图所示,桌面上有一个密度为ρ的实心小球,甲、乙是分别盛满密度为ρ1、ρ2两种不同液体的溢水杯,溢水杯是完全相同的。将小球放入甲溢水杯中,静止后溢出液体的体积和质量分别为V1、m1,此时小球受到的浮力为F1;将小球放入乙溢水杯中,静止后溢出液体的体积和质量分别为V2、m2,此时小球受到的浮力为F2。
(1)若F1=F2,则m1 m2(选填“<”、“=”或“>”,下同)。
(2)若小球在两个杯中都沉底,且ρ1<ρ2,则F1 F2。
(3)若小球在甲中漂浮,在乙中悬浮,则ρ1 ρ2。
(4)若小球在甲、乙中都漂浮,且ρ1<ρ2,则有V1 V2。
11.(2024春•海珠区期末)将底面积0.003m2、重3N的空溢水杯置于面积为1m2的水平桌面上。当倒入3N的水时,溢水杯刚好装满了(如图甲所示)。放入A物体,A静止时如图乙所示,小烧杯承接了溢出的0.4N的水。
(1)计算:图甲中,整个溢水杯对桌面的压力和压强分别是多少?
(2)①A所受的重力大小是 N。
②与图甲相比,图乙中整个溢水杯对桌面的压强 (选填“变大”、“变小”、“不变”)。
(3)溢水杯装满某种液体,进行同样的实验,如图丙所示,(均选填“大于”、“等于”、“小于”)
A在这种液体中所受的浮力 A在水中所受的浮力;液体的密度 水的密度。
12.(2024春•增城区期末)溢水杯中装满水(水面与溢水口齐平),水深为10cm,用数显式测力计和轻质细线悬挂一个重7.2N的物块轻轻地放入溢水杯内,待物块静止时如图1,测力计测得拉力为1.2N。g取10N/kg,,求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力F浮;
(2)物块浸没在水中后,排开的水的体积V排;
(3)将物块取出擦干后,放入液体B中,物块静止在如图2所示的位置。求液体B的密度。
13.(2024春•天河区期末)潜艇进入海水密度突变的区域,会遭遇“海中断崖”的险情。潜艇在a位置静止如图甲,水舱阀门关闭,水平航行到b位置时突然下沉,则a、b两处海水的密度相比,ρa ρb(选填“>”“<”“=”)。用如图乙装置模拟潜艇此后竖直方向的运动过程,在d处利用空气排出水,应向 (选填“左”“右”)移动注射器的活塞;在e处水瓶仍然下沉是由于 (选填“合力向下”“惯性”);f处水瓶排开水受的重力 f处水瓶受的总重力(选填“大于”“小于”“等于”)水瓶在b、h处所受浮力分别为Fb、Fh,则Fb Fh(选填“>”“<”“=”)。
14.(2024春•花都区期末)一重为10N的正方体物块放入装有水的容器中,静止时如图所示。已知物块上表面受到水的压力F上=5N,以下说法中正确的是( )
A.物块所受到的浮力为15N
B.物块下表面受到水的压力为10N
C.物块左表面受到水的压力为0N
D.继续往容器中加入水,物块上下两个表面的压力差不变
二.利用阿基米德原理记性简单计算(共4小题)
15.(2024春•越秀区期末)如图所示,2022年5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270m的科考营地顺利升空,此时的浮空艇的整体质量m为2.6×103kg,整体体积为V艇,内部上层充有氦气(密度为ρ氢),中间隔开,下层是空气,浮空艇整体受到的浮力为F1,随着高度升高,空气的密度变小,浮空艇通过不断排出内部下层的部分空气,使其处于安全范围内。浮空艇于4点40分达到9032m,创造浮空艇大气科学观测世界纪录,若此时的浮空艇静止,它整体受到的浮力为F2,以下说法正确的是(整个过程,V艇的变化忽略不计)( )
A.F1>F2 B.F1<F2
C.F2=ρ氢gV艇 D.F2=2.6×104N
16.(2024春•番禺区期末)如图所示,我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机鲲龙AG600。实施水上救援时,一次可救援50名遇险人员或装载相应重量的救援物资,是世界上最大的水陆两用飞机。该飞机使用四台涡轮螺旋桨发动机,每台发动机最大功率约为4000kW。飞机最大起飞质量(满载质量)可达60t。当飞机停泊在水上时,宽大的船体保障它浮在水面。需要起飞时,螺旋桨发动机产生强力,拉动它在水面上加速滑跑,从而利用机翼产生升力,将飞机从水面上托起来,成为在空中飞行的航船。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)当停泊在水面上的空载飞机接收到搭乘人员后,所受浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”),它将 (选填“上浮一些”“下沉一些”或“位置不变”)。
(2)飞机满载时受到的浮力是多少?排开水的体积是多少?
(3)若飞机全速飞行1h,每台螺旋桨发动机做的功约是多少?
17.(2024春•黄埔区期末) 2024年5月1日,中国人民解放军海军福建舰(简称福建舰)出海开展首次航行试验。如图所示,福建舰是中国完全自主设计建造的第三艘航空母舰,长三百多米,宽七十多米,排水量8万余吨。海水密度取1×103kg/m3,g=10N/kg,求:(1)距离水面10m深度的船体受到海水的压强;
(2)福建舰排开水的质量为8×104t时受到的浮力及此时排开海水的体积;
(3)当一架舰载机从福建舰起飞后,福建舰受到的浮力大小如何变化,为什么?
18.(2024春•黄埔区期末)(1)小明利用天平、量筒和水测量一个石块密度,测量过程如图1所示。已知ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg。
①石块的质量是 g,体积是 cm3,石块的密度是 g/cm3。
②石块在水中受到的浮力大小为 N。
(2)如图2,将重为4N的小球A挂在弹簧测力计下方,并将小球浸没在水中。
①弹簧测力计示数为 N;
②用实心圆点代替小球A,在方框内画出此时小球的受力情况;
③小球受到的浮力大小为 N;
④继续往容器里加水,弹簧测力计的示数 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
三.阿基米德原理的定性分析(共2小题)
19.(2024春•从化区期末)选取两个相同的烧杯放在水平桌面上,分别装满了相同的液体,把甲、乙两球轻轻放入两杯液体,静止时的状态如图所示,下列选项正确的是( )
A.甲球受到的浮力大
B.乙球受到的浮力大
C.甲球和乙球所受浮力一样大
D.甲球排开液体的重力小于乙球排开液体的重力
20.(2024春•越秀区校级期末)如图1所示,两体积均为100cm3的小球A和B受轻绳拉力的作用下,在盛有水的容器中静止。
(1)若容器内液面高度为0.2m,请求出此时容器底部受到水的压强。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
(2)小伟利用注射器将水逐渐抽出,直至液面下降至图2所示。此过程中A球受到轻绳的拉力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。你的依据是: 。
(3)若水位处于图2时,B球的轻绳刚好处于松弛的状态。小伟继续将水抽出,液面缓缓下降至图2的虚线位置,此过程B球受到的浮力 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
四.称重法测浮力(共3小题)
21.(2024春•从化区期末)某物理兴趣小组在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,每个步骤装置静止时测力计指针的位置如图所示。图c物体A上表面刚好浸没在水中。(水的密度为1×103kg/m3)
(1)物体A的重力是 N;物体A在图b时受到浮力的大小是 N。
(2)用“●”表示物体A,请在虚线框内画出物体A在图c中所受浮力的示意图;
(3)物体A底部受水的压力是 N;
(4)物体A的体积是 。
22.(2024春•广州期末)如图所示,物块A质量为0.8kg,用数显推拉力计将物块压入水中并静止,这时数显推拉力计的示数为2N,已知水的密度是1×103kg/m3,g=10N/kg,忽略数显推拉力计的推杆在水中受到的浮力。求:
(1)物块的重力;
(2)图中物块受到的水的浮力;
(3)物块的密度。
23.(2024春•天河区期末)如图甲,实心物块用绳悬吊从水面上方以恒定的速度竖直下降,图乙是绳拉力F随物块下降高度h变化的图像(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)当h= m时,物块开始接触水面;当h= m时,物块恰好浸没在水中。
(2)当h=3m时,画出物块的受力示意图(图中O点代表物体);求物块此时受到的浮力。
(3)求:物块的体积。
五.有阿基米德原理求物体体积(共1小题)
24.(2024春•越秀区校级期末)浮动码头是由一个个浮筒拼接搭建的浮动平台,具有让游艇停泊,游人上下船等功能。如图1,单个浮筒经过简单组装后可搭建出一个浮动码头。其具有搭建成本低,搭建时间短,以及可以根据停靠船只的尺寸进行灵活调整,设计不同规格的浮动码头等优点。
为方便,小伟将单个浮筒简化成重为50N,底面边长为50cm,高度为40cm的长方体(尺寸图如2所示)进行分析研究。请你帮助小伟一起完成以下内容:
(1)浮筒表面设计有突起花纹,这是通过 _从而增大摩擦力,保证行走时的安全。
(2)用4个浮筒组装成一个平台,重600N的小伟静止站立在平台上,如图2所示。此时平台在水面上保持水平静止。已知ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg,请根据要求完成以下问题:
①若用“•”代表小平台,请在图4虚线框重画出小平台此时的受力示意图。
②求平台此时排开水的体积。
(3)为了使用安全,此款浮筒浸入的最大深度为35cm。当浸入深度到达最大深度时,此时码头的承重即为最大承重值。小伟根据所学的浮力知识,认为若把相同尺寸码头搭建在海边,因为海水的密度比湖水大,所以该码头在海边的最大承重值会比在湖边大。你认为小伟的分析正确吗? (选填“正确”或“错误”)。
六.浮力的图像问题(共2小题)
25.(2024春•黄埔区期末)某物理兴趣小组制作了如图所示的潜水艇模型(模型的形状不变),通过操作注射器,使水进入“潜水艇”,潜水艇由悬浮下沉至容器底部,在此过程中,潜水艇所受浮力与进入潜水艇内水质量的关系图象为( )
A. B.
C. D.
26.(2024春•海珠区期末)Y液体的密度随温度升高而减小。当Y液体温度为15℃时,物体M在Y液体中悬浮。物体M在不同温度的Y液体中最终静止时,所受浮力F浮与液体温度t的关系合理的是(M不吸收液体且体积不变)( )
A. B.
C. D.
七.压力差法求浮力大小
八.探究浮力大小影响的因素(共1小题)
27.(2024春•南沙区期末)小宇用如图1甲所示的实验装置探究浮力的大小与哪些因素有关,记录弹簧测力计从接触水之前到浸没水中后的读数变化如图1乙所示,根据图像回答下列问题:(物体A为实心长方体)。
(1)物体A的重力为 N;
(2)图乙显示,物体A浸没在水中之前,弹簧测力计的示数随物体A浸入水中的体积增加而减小,这一现象说明浮力与物体A的浸入液体体积 (选填“有关”或“无关”)。
(3)物体A浸没在水中后,所受的浮力为 N,且保持不变,说明浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度 (选填“有关”或“无关”);
(4)小宇接着想通过实验验证阿基米德原理,过程如图2所示,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4;请根据图中给的信息回答下列问题:
①物体所受浮力F浮= ,G排= 。(以上两空均用题目中已给的物理量符号表示)
②F浮和G排的大小要满足什么关系才能成功验证阿基米德原理: 。
2025年八年级下物理期末复习(浮力 )
参考答案与试题解析
一.选择题(共11小题)
题号
1
2
3
4
5
6
14
15
19
25
26
答案
D
A
A
D
B
C
D
A
A
A
B
一.物体的浮沉条件分析(共14小题)
1.(2024春•广州期末)质量相同的A、B两个正方体,在水中静止时如图所示。下列说法正确的是( )
A.正方体A受到的浮力大
B.正方体B受到的浮力大
C.正方体A浸在水中的体积大
D.正方体A、B浸在水中的体积一样大
【答案】D
【分析】漂浮或悬浮时,受到的浮力等于自身的重力,AB重力相等,所以所受浮力相等,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排判断出排开液体体积的关系。
【解答】解:AB、图中A悬浮,B漂浮,均有F浮=G物,又因为A、B两个正方体质量相同,所以重力相同,因此浮力也相同,故AB错误;
CD、因为A、B两个正方体所受浮力相同,根据F浮=ρ液gV排可知,正方体A、B浸在水中的体积一样大,故C错误,D正确。
故选:D。
2.(2024春•越秀区期末)如图所示,两个规格完全相同的烧杯,分别装有适量的水。两个体积相同的实心不吸水的正方体甲和乙,用已调好的弹簧测力计系上细绳吊着甲浸没在左杯中,乙浸没在右杯中,甲、乙都处于静止状态。若忽略细绳的重力和体积,则以下说法正确的是( )
A.弹簧测力计的示数可能为零
B.甲受到的浮力比乙受到的浮力小
C.乙受到的浮力小于乙受到的重力
D.乙受到的浮力小于乙排开的水所受的重力
【答案】A
【分析】(1)根据浮力与重力关系分析;
(2)根据阿基米德原理与浮沉条件分析解答。
【解答】解:A、两个体积相同的实心不吸水的正方体甲和乙,用已调好的弹簧测力计系上细绳吊着甲浸没在左杯中,处于静止状态,受力平衡,由于未知甲的密度大小,甲可能是悬浮的,此时弹簧测力计的拉力为0,也可能重力大于浮力,有拉力,故A正确;
BCD、乙浸没在右杯中静止,是悬浮状态,则浮力等于重力,而甲、乙的体积相等,排开液体的体积相等,根据阿基米德原理知,浮力大小相等,且乙受到的浮力等于乙排开的水所受的重力,故BCD错误。
故选:A。
3.(2024春•海珠区期末)如图所示,在甲、乙两次实验中,实心物体均处于静止状态。以下判断正确的是( )
A.物体的密度大于液体的密度
B.在液体中,物体所受的浮力为0.8N
C.物体在液体中处于悬浮状态
D.乙实验中,剪断细线瞬间,物体将不受浮力
【答案】A
【分析】(1)根据称重法计算浮力,根据浮力和重力大小判断物体浮沉;
(2)浸没在液体中的物体受到浮力。
【解答】解:ABC、根据称重法测量浮力,物体受到的浮力F浮=G﹣F=2.3N﹣0.8N=1.5N,浮力小于重力,在液体中下沉,物体的密度大于液体的密度,物体在液体中下沉,故A正确、BC错误;
D、乙实验中,剪断细线瞬间,物体下沉,仍受浮力作用,故D错误。
故选:A。
4.(2024春•番禺区期末)甲、乙两只完全相同的杯子盛有密度不同的液体,将同一个小球先后放入杯中,当小球在液体中静止时如图所示。则( )
A.甲杯中的小球受到的浮力大于小球的重力
B.甲杯中液体的密度小于小球的密度
C.小球在甲杯中受到的浮力大于在乙杯中受到的浮力
D.小球在甲杯中排开液体的质量等于在乙杯中排开液体的质量
【答案】D
【分析】(1)根据物体的漂浮条件可知甲杯中的小球受到的浮力与小球重力的关系、液体的密度与小球的密度关系;
(2)根据物体的悬浮条件可知乙杯中的小球受到的浮力与小球重力的关系,进而比较小球在两杯中受到的浮力关系;
(3)根据阿基米德原理比较小球排开液体的重力关系,根据G=mg可知排开液体的质量关系。
【解答】解:AB、由图甲可知,小球在甲杯中处于漂浮状态,由物体的漂浮条件可知,此时小球受到的浮力大小等于小球的重力,液体的密度大于小球的密度,故AB错误;
C、由图乙可知,小球在乙杯中处于悬浮状态,由物体的悬浮条件可知,此时小球受到的浮力大小等于小球的重力,因此小球在两杯中受到的浮力相等,故C错误;
D、小球在两杯中受到的浮力相等,根据阿基米德原理可知,小球排开液体的重力相等,由G=mg可知,小球排开液体的质量相等,故D正确。
故选:D。
5.(2024春•天河区期末)将体积相同的实心球分别放入液体中,液体的密度ρ甲>ρ乙,球在液体中静止如图,则( )
A.球受到的浮力F甲=F乙
B.球的质量m甲>m乙
C.排开液体的质量m甲排<m乙排
D.排开液体的体积V甲浮=V乙浮
【答案】B
【分析】(1)将体积相同的实心球分别放入液体中,由图知甲、乙中小球排开液体体积的关系,且液体的密度ρ甲>ρ乙,由F浮=ρ液gV排判断出甲、乙中球受到浮力的关系;
(2)根据浮沉条件和浮力的关系判断出两球重力的关系,根据G=mg判断出球质量的关系。
【解答】解:AD、将体积相同的实心球分别放入液体中,由图知甲中小球排开液体的体积大于乙中小球排开液体的体积,即V甲浮>V乙浮,且液体的密度ρ甲>ρ乙,由F浮=ρ液gV排知甲、乙两球受到的浮力的大小关系F甲>F乙,故AD错误;
B、由于甲中小球悬浮,浮力等于重力,乙中小球漂浮,浮力等于重力,由于甲、乙两球受到的浮力大小关系为F甲>F乙,所以甲乙两球所受到重力的大小关系为G甲>G乙,根据G=mg知甲、乙两球的质量的大小关系为m甲>m乙,故B正确;
C、由于浮力F甲>F乙,根据阿基米德原理F浮=G排和G=mg知排开液体的质量m甲排>m乙排,故C错误。
故选:B。
6.(2024春•越秀区校级期末)如图,小伟自制了简易密度计甲和乙,这两个简易密度计是用粗细相同的木棒一端缠绕一些铜丝做成的。现将甲和乙放入盛有水的两个烧杯中,它会竖直立在水中保持静止。已知两个简易密度计的重力分别为G甲和G乙,此时所受浮力为F甲和F乙。由观察到的现象可以推断( )
A.G甲=G乙 B.F甲=F乙 C.G甲>G乙 D.F甲<F乙
【答案】C
【分析】根据浸入的体积不同,而液体密度相同,结合阿基米德原理分析浮力大小,根据浮沉条件得出重力大小关系。
【解答】解:将甲和乙放入盛有水的两个烧杯中,它会竖直立在水中保持静止,液体的密度相同,而甲浸入的体积大,根据阿基米德原理知,受到的浮力大,根据漂浮的物体浮力等于重力,故甲的重力大。
故选:C。
7.(2024春•南沙区期末)如图1所示,物体在水中漂浮,再把物体放入乙液体中,如图2所示,物体悬浮。已知物体排开水的质量是4kg。(ρ水=1.0×103kg/m3,g=10N/kg)
(1)求物体底部在水中时受到的压强大小;
(2)求物体在水中受到的浮力;
(3)以“•”代替物体,在图3“•”上画出物体在水中的受力示意图;
(4)求物体所受重力;
(5)乙液体的密度 < (选填“>”“=”或“<”)水的密度,写出分析依据。
【答案】(1)物体底部在水中时受到的压强为2×103Pa;
(2)物体在水中受到的浮力为40N;
(3)见解答过程;
(4)物体所受重力为40N;
(5)<;图1中物体漂浮在水面,则ρ物<ρ水,图2中物体悬浮在液体中,则ρ物=ρ乙,所以ρ乙<ρ水。
【分析】(1)根据p=ρgh可求出物体底部在水中时受到的压强;
(2)根据阿基米德原理可求出物体在水中受到的浮力;
(3)物体漂浮在水面时,物体受到竖直向上的浮力以及竖直向下的重力;
(4)(5)根据物体沉浮条件进行分析。
【解答】解:(1)由图1可知,物体底部到水面的距离为:h浸=h1﹣h2=0.8m﹣0.6m=0.2m,
则物体底部在水中时受到的压强为:p=ρ水gh浸=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2×103Pa;
(2)由阿基米德原理可知,物体在水中受到的浮力为:
F浮=G排=m排g=4kg×10N/kg=40N;
(3)物体漂浮在水面时,物体受到竖直向上的浮力和竖直向下的重力,
根据漂浮条件可知:G=F浮=40N,如下图所示:
;
(4)因为物体漂浮在水面,则G=F浮=40N;
(5)图1中物体漂浮在水面,则ρ物<ρ水,图2中物体悬浮在液体中,则ρ物=ρ乙,所以ρ乙<ρ水。
答:(1)物体底部在水中时受到的压强为2×103Pa;
(2)物体在水中受到的浮力为40N;
(3)见解答过程;
(4)物体所受重力为40N;
(5)<;图1中物体漂浮在水面,则ρ物<ρ水,图2中物体悬浮在液体中,则ρ物=ρ乙,所以ρ乙<ρ水。
8.(2024春•花都区期末)体积相同的小球A和B放入甲和乙两种不同的液体中,两球静止时的情景如图1所示。两球的重力以及排开液体的重力如表所示。(已知ρ甲=0.8×103kg/m3,ρ乙=1.5×103kg/m3,g=10N/kg)
小球
重力/N
排开液体的重力/N
A
1.2
1.2
B
1
0.8
(1)根据以上信息可得B球应该是放入 甲 (选填“甲”或“乙”)液体中,你的依据是: B球的重力大于排开液体的重力,即受到的浮力,因而是沉底的 ;
(2)请在图2中画出浸在甲液体中的小球静止时的受力示意图;
(3)求小球A排开液体的体积;
(4)求小球A的体积。
【答案】(1)甲;B球的重力大于排开液体的重力,即受到的浮力,因而是沉底的;
(2)见解答;
(3)小球A排开液体的体积1×10﹣4m3;
(4)小球A的体积1×10﹣4m3。
【分析】(1)根据浮沉条件分析解答;
(2)根据沉底的小球受到重力、支持力、浮力作用下静止分析解答;
(3)(4)根据阿基米德原理解答。
【解答】解:(1)根据表格数据知,B球的重力大于排开液体的重力,即受到的浮力小于重力,因而是沉底的,根据图知,此时B放入的是甲液体中;
(2)浸在甲液体中的小球沉底静止时,受到重力、支持力、浮力作用而平衡,三个力都画在重心上,如图所示:
(3)根据A受到的浮力为1.2N,由阿基米德原理知,
小球A排开液体的体积:
V排0.8×10﹣4m3;
(4)由于小球A是漂浮的,球的体积不等于排开液体的体积,但与B的体积相等,而B沉底时排开液体的体积为
V'排1×10﹣4m3;
故A的体积等于B的体积V=V排=1×10﹣4。
答:(1)甲;B球的重力大于排开液体的重力,即受到的浮力,因而是沉底的;
(2)见解答;
(3)小球A排开液体的体积0.8×10﹣4m3;
(4)小球A的体积1×10﹣4m3。
9.(2024春•越秀区期末)外表密封的空心物体M,重力为0.4N,体积为3×10⁻5m3,小明认为“浸没在水中的空心物体受到浮力和重力,静止时一定漂浮”,为了验证自己的想法是否正确,小明用手把M放入大水槽中,使其浸没在水中(M不吸水),g=10N/kg,ρ水=1×103kg/m3。
(1)松手时,M受到的浮力大小是多少?(请写出计算过程)
(2)松手后,M在水中静止时 沉底 (选填“漂浮”或“悬浮”或“沉底”);
(3)你认为小明的想法是 不正确 (选填“正确”或“不正确”)。
【答案】(1)松手时,M受到的浮力大小是0.3N;
(2)沉底;
(3)不正确。
【分析】(1)根据阿基米德原理得出松手时,M受到的浮力大小;
(2)根据浮沉条件得出M的状态;
(3)根据(2)中结论分析答案。
【解答】解:(1)松手时,M受到的浮力大小F浮=ρ水gV排=1.0×103kg/m3×10N/kg×3×10⁻5m3=0.3N;
(2)M的重力G=0.4N>0.3N=F浮,松手后,M在水中静止时沉底;
(3)浸没在水中的空心物体M受到浮力和重力,且沉底,小明的想法是不正确。
答:(1)松手时,M受到的浮力大小是0.3N;
(2)沉底;
(3)不正确。
10.(2024春•广州期末)如图所示,桌面上有一个密度为ρ的实心小球,甲、乙是分别盛满密度为ρ1、ρ2两种不同液体的溢水杯,溢水杯是完全相同的。将小球放入甲溢水杯中,静止后溢出液体的体积和质量分别为V1、m1,此时小球受到的浮力为F1;将小球放入乙溢水杯中,静止后溢出液体的体积和质量分别为V2、m2,此时小球受到的浮力为F2。
(1)若F1=F2,则m1 = m2(选填“<”、“=”或“>”,下同)。
(2)若小球在两个杯中都沉底,且ρ1<ρ2,则F1 < F2。
(3)若小球在甲中漂浮,在乙中悬浮,则ρ1 > ρ2。
(4)若小球在甲、乙中都漂浮,且ρ1<ρ2,则有V1 > V2。
【答案】(1)=;(2)<;(3)>;(4)>。
【分析】(1)根据阿基米德原理可知物体受到的浮力等于物体排开液体受到的重力,根据G=mg判断质量大小;
(2)若小球在两个杯中都沉底,则小球排开两液体的体积相同,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可判断受到浮力大小关系;
(3)物体密度小于液体密度,物体会漂浮在液体中,物体密度等于液体密度,物体会悬浮在液体中,物体密度大于液体密度,物体沉底;
(4)物体漂浮时,受到的浮力等于自身重力,根据阿基米德原理和密度公式即可判断排开液体的体积。
【解答】解:(1)若F1=F2,根据阿基米德原理可得小球排开液体的重力G1=G2,根据G=mg可知m1=m2;
(2)若小球在两个杯中都沉底,小球排开两液体的体积相同,已知ρ1<ρ2,根据F浮=ρ液gV排可知F1<F2;
(3)若小球在甲中漂浮,则小球密度ρ球<ρ1,在乙中悬浮,则ρ球=ρ2,所以,ρ1>ρ2;
(4)若小球在甲、乙中都漂浮,则受到的浮力等于自身重力,故F1=F2=G,根据阿基米德原理可得小球排开液体的重力G1=G2,根据G=mg可知m1=m2;若ρ1<ρ2,由V可知,V1>V2。
故答案为:(1)=;(2)<;(3)>;(4)>。
11.(2024春•海珠区期末)将底面积0.003m2、重3N的空溢水杯置于面积为1m2的水平桌面上。当倒入3N的水时,溢水杯刚好装满了(如图甲所示)。放入A物体,A静止时如图乙所示,小烧杯承接了溢出的0.4N的水。
(1)计算:图甲中,整个溢水杯对桌面的压力和压强分别是多少?
(2)①A所受的重力大小是 0.4 N。
②与图甲相比,图乙中整个溢水杯对桌面的压强 不变 (选填“变大”、“变小”、“不变”)。
(3)溢水杯装满某种液体,进行同样的实验,如图丙所示,(均选填“大于”、“等于”、“小于”)
A在这种液体中所受的浮力 等于 A在水中所受的浮力;液体的密度 小于 水的密度。
【答案】(1)整个溢水杯对桌面的压力和压强分别是6N、2000Pa;
(2)①0.4;②不变;
(3)等于;小于。
【分析】(1)根据溢水杯对桌面的压力大小等于溢水杯和水的总重力,结合面积和p计算压强;
(2)根据漂浮的条件分析;
(3)根据漂浮时浮力等于重力比较浮力大小,根据阿基米德原理分析液体的密度。
【解答】解:(1)重3N的空溢水杯倒入3N的水时,溢水杯对桌面的压力F=G=3N+3N=6N;
溢水杯对桌面的压强p2000Pa;
(2)①A在水中漂浮,浮力等于重力,而浮力等于排开液体的重力0.4N,所受的重力大小是0.4N。
②与图甲相比,图乙中整个溢水杯减少水的重力等于物体的重力,因而总重力不变,对桌面的压强不变;
(3)如图丙所示,A仍是漂浮,浮力等于重力,重力不变,故A在这种液体中所受的浮力等于A在水中所受的浮力;浮力不变,但排开液体的体积增大了,根据阿基米德原理知,此时液体的密度减小了,故液体的密度小于水的密度。
故答案为:(1)整个溢水杯对桌面的压力和压强分别是6N、2000Pa;
(2)①0.4;②不变;
(3)等于;小于。
12.(2024春•增城区期末)溢水杯中装满水(水面与溢水口齐平),水深为10cm,用数显式测力计和轻质细线悬挂一个重7.2N的物块轻轻地放入溢水杯内,待物块静止时如图1,测力计测得拉力为1.2N。g取10N/kg,,求:
(1)物块浸没在水中时受到的浮力F浮;
(2)物块浸没在水中后,排开的水的体积V排;
(3)将物块取出擦干后,放入液体B中,物块静止在如图2所示的位置。求液体B的密度。
【答案】(1)物块浸没在水中时受到的浮力F浮为6N;
(2)物块浸没在水中后,排开的水的体积V排为6×10﹣4m3;
(3)液体B的密度为1.2×103kg/m3。
【分析】(1)根据称重法求出物块浸没在水中时受到的浮力F浮;
(2)根据阿基米德原理求出物块浸没在水中后,排开的水的体积V排;
(3)根据重力公式求出物体的质量,根据密度公式求出物体的密度,根据物体的浮沉条件可知液体B的密度。
【解答】解:(1)物块浸没在水中时受到的浮力:F浮=G﹣F=7.2N﹣1.2N=6N;
(2)由F浮=ρ液gV排可知,物块浸没在水中后,排开的水的体积:V排6×10﹣4m3;
(3)物块浸没时,物块的体积V=V排=6×10﹣4m3,
由G=mg可知,物块的质量:m0.72kg,
物块的密度:ρ1.2×103kg/m3,
由2可知,物块在液体B中处于漂浮状态,根据物体的浮沉条件可知,液体B的密度ρB=ρ=1.2×103kg/m3。
答:(1)物块浸没在水中时受到的浮力F浮为6N;
(2)物块浸没在水中后,排开的水的体积V排为6×10﹣4m3;
(3)液体B的密度为1.2×103kg/m3。
13.(2024春•天河区期末)潜艇进入海水密度突变的区域,会遭遇“海中断崖”的险情。潜艇在a位置静止如图甲,水舱阀门关闭,水平航行到b位置时突然下沉,则a、b两处海水的密度相比,ρa > ρb(选填“>”“<”“=”)。用如图乙装置模拟潜艇此后竖直方向的运动过程,在d处利用空气排出水,应向 左 (选填“左”“右”)移动注射器的活塞;在e处水瓶仍然下沉是由于 惯性 (选填“合力向下”“惯性”);f处水瓶排开水受的重力 大于 f处水瓶受的总重力(选填“大于”“小于”“等于”)水瓶在b、h处所受浮力分别为Fb、Fh,则Fb > Fh(选填“>”“<”“=”)。
【答案】>;左;惯性;大于;>。
【分析】根据浮沉条件比较浮力大小,根据阿基米德原理分析密度变化;根据潜水艇改变自身重力实现浮沉,根据惯性分析;根据浮沉状态分析。
【解答】解:潜艇在a位置静止如图甲,水舱阀门关闭,此时浮力等于重力,水平航行到b位置时突然下沉,说明浮力小于重力,则浮力减小,根据阿基米德原理知,排开液体的体积不变,则密度减小,故a、b两处海水的密度相比,ρa>ρb。
用如图乙装置模拟潜艇此后竖直方向的运动过程,在d处利用空气排出水,应增大空气的压强,故向左移动注射器的活塞;在e处浮力等于重力,由于具有惯性,保持向下运动,水瓶仍然下沉;由于继续排水,f处浮力大于重力,即水瓶排开水受的重力大于f处水瓶受的总重力,水瓶在b比h处排开水的体积大,所受浮力分别为Fb、Fh,则Fb>Fh。
故答案为:>;左;惯性;大于;>。
14.(2024春•花都区期末)一重为10N的正方体物块放入装有水的容器中,静止时如图所示。已知物块上表面受到水的压力F上=5N,以下说法中正确的是( )
A.物块所受到的浮力为15N
B.物块下表面受到水的压力为10N
C.物块左表面受到水的压力为0N
D.继续往容器中加入水,物块上下两个表面的压力差不变
【答案】D
【分析】根据物体沉浮的条件可求出物块静止时受到的浮力,根据浮力产生的原因可求出物块下表面受到水的压力;
液体内部各个方向都有压强。
【解答】解:A、由图知物块处于悬浮状态,受到的浮力等于重力,即F浮=G=10N,故A错误;
B、由浮力产生的原因可知,物块下表面受到水的压力为:F下=F浮+F上=10N+5N=15N,故B错误;
C、由于液体内部各个方向都有压强,所以F=pS知物块在各个方向上都受压力,故C错误;
D、继续往容器中加入水,物块仍处于悬浮状态,受到的浮力仍等于重力,重力不变,浮力不变,由浮力产生的原因知物块上下两个表面的压力差不变,故D正确。
故选:D。
二.利用阿基米德原理记性简单计算(共4小题)
15.(2024春•越秀区期末)如图所示,2022年5月15日凌晨1点26分,中国自主研发的“极目一号”Ⅲ型浮空艇从海拔4270m的科考营地顺利升空,此时的浮空艇的整体质量m为2.6×103kg,整体体积为V艇,内部上层充有氦气(密度为ρ氢),中间隔开,下层是空气,浮空艇整体受到的浮力为F1,随着高度升高,空气的密度变小,浮空艇通过不断排出内部下层的部分空气,使其处于安全范围内。浮空艇于4点40分达到9032m,创造浮空艇大气科学观测世界纪录,若此时的浮空艇静止,它整体受到的浮力为F2,以下说法正确的是(整个过程,V艇的变化忽略不计)( )
A.F1>F2 B.F1<F2
C.F2=ρ氢gV艇 D.F2=2.6×104N
【答案】A
【分析】(1)浮空艇升空时,随着高度升高,空气的密度变小,而整体体积不变,根据阿基米德原理可知浮空艇受到浮力的变化情况;
(2)根据密度公式求出如果整个浮空艇充满氦气时,浮空艇氦气的质量,据此判断升空后受到的浮力与浮空艇氦气重力的关系;
(3)根据G=mg求出浮空艇在科考营地升空时的整体重力;根据物体的平衡条件可知此时浮力F1的大小;根据F1与F2的大小关系可知F2的大小。
【解答】解:AB、浮空艇升空时,随着高度升高,空气的密度变小,而整体体积不变,根据F浮=ρ空气gV排可知,浮空艇升空过程中,受到的浮力不断减小,即F1>F2,故A正确、B错误;
C、假设浮空艇内充满氦气,由ρ可知,此时浮空艇内氦气的质量m氢=ρ氢V艇,由于空气的密度大于氦气的密度,所以浮空艇内气体的质量大于ρ氢V艇,则当浮空艇到达高处时,受到的浮力F2>m氢g=ρ氢gV艇,故C错误;
D、浮空艇静止时,受到的浮力F2=m′g,由于浮空艇排出了部分空气,所以m'<m,即F2<mg=2.6×104N,故D错误。
故选:A。
16.(2024春•番禺区期末)如图所示,我国自主研制的首款大型水陆两栖飞机鲲龙AG600。实施水上救援时,一次可救援50名遇险人员或装载相应重量的救援物资,是世界上最大的水陆两用飞机。该飞机使用四台涡轮螺旋桨发动机,每台发动机最大功率约为4000kW。飞机最大起飞质量(满载质量)可达60t。当飞机停泊在水上时,宽大的船体保障它浮在水面。需要起飞时,螺旋桨发动机产生强力,拉动它在水面上加速滑跑,从而利用机翼产生升力,将飞机从水面上托起来,成为在空中飞行的航船。(ρ水=1×103kg/m3,g取10N/kg)
(1)当停泊在水面上的空载飞机接收到搭乘人员后,所受浮力 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”),它将 下沉一些 (选填“上浮一些”“下沉一些”或“位置不变”)。
(2)飞机满载时受到的浮力是多少?排开水的体积是多少?
(3)若飞机全速飞行1h,每台螺旋桨发动机做的功约是多少?
【答案】(1)变大;下沉一些;
(2)飞机满载时受到的浮力是6×105N、排开水的体积是60m3;
(3)若飞机全速飞行1h,每台螺旋桨发动机做的功约是1.44×1010J。
【分析】(1)飞机漂浮在水面上,当飞机接收到搭乘人员后,总重力变大,由物体的漂浮条件可知飞机所受浮力的变化;根据F浮=ρ液gV排可知飞机排开水的体积变化;
(2)飞机漂浮在水面上,根据F浮=G=mg求飞机满载时受到的浮力;根据F浮=ρ液gV排求飞机排开水的体积;
(3)根据W=Pt求飞机全速飞行1h,每台螺旋桨发动机做的功。
【解答】解:(1)飞机漂浮在水面上,当飞机接收到搭乘人员后,总重力变大,由物体的漂浮条件可知,飞机所受浮力的变大;水的密度一定,根据V排可知,飞机排开水的体积变大,即飞机将下沉一些;
(2)因为飞机漂浮在水面上,所以飞机满载时受到的浮力:F浮=G=mg=60×103kg×10N/kg=6×105N;
飞机排开水的体积:V排60m3;
(3)飞机全速飞行1h,每台螺旋桨发动机做的功:W=Pt=4000×103W×1×3600s=1.44×1010J。
答:(1)变大;下沉一些;
(2)飞机满载时受到的浮力是6×105N、排开水的体积是60m3;
(3)若飞机全速飞行1h,每台螺旋桨发动机做的功约是1.44×1010J。
17.(2024春•黄埔区期末) 2024年5月1日,中国人民解放军海军福建舰(简称福建舰)出海开展首次航行试验。如图所示,福建舰是中国完全自主设计建造的第三艘航空母舰,长三百多米,宽七十多米,排水量8万余吨。海水密度取1×103kg/m3,g=10N/kg,求:(1)距离水面10m深度的船体受到海水的压强;
(2)福建舰排开水的质量为8×104t时受到的浮力及此时排开海水的体积;
(3)当一架舰载机从福建舰起飞后,福建舰受到的浮力大小如何变化,为什么?
【答案】(1)距离水面10m深度的船体受到海水的压强为1×105Pa;
(2)福建舰排开水的质量为8×104t时受到的浮力为8×108N;此时排开海水的体积为8×104m3;
(3)福建舰始终漂浮在海面上,根据物体的浮沉条件可知,福建舰受到的浮力等于自身的总重力,当一架舰载机从福建舰起飞后,福建舰的总重力减小,所以福建舰受到的浮力减小。
【分析】(1)根据p=ρgh求出距离水面10m深度的船体受到海水的压强;
(2)根据阿基米德原理求出福建舰受到的浮力;根据密度公式求出福建舰排开海水的体积;
(3)根据物体的浮沉条件判断福建舰受到的浮力的变化情况。
【解答】解:(1)距离水面10m深度的船体受到海水的压强:p=ρ海水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×10m=1×105Pa;
(2)根据阿基米德原理可知,福建舰受到的浮力:F浮=G排=m排g=8×104×1000kg×10N/kg=8×108N;
由ρ可知,福建舰排开海水的体积:V排8×104m3;
(3)福建舰始终漂浮在海面上,根据物体的浮沉条件可知,福建舰受到的浮力等于自身的总重力,当一架舰载机从福建舰起飞后,福建舰的总重力减小,所以福建舰受到的浮力减小。
答:(1)距离水面10m深度的船体受到海水的压强为1×105Pa;
(2)福建舰排开水的质量为8×104t时受到的浮力为8×108N;此时排开海水的体积为8×104m3;
(3)福建舰始终漂浮在海面上,根据物体的浮沉条件可知,福建舰受到的浮力等于自身的总重力,当一架舰载机从福建舰起飞后,福建舰的总重力减小,所以福建舰受到的浮力减小。
18.(2024春•黄埔区期末)(1)小明利用天平、量筒和水测量一个石块密度,测量过程如图1所示。已知ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg。
①石块的质量是 56.2 g,体积是 20 cm3,石块的密度是 2.81 g/cm3。
②石块在水中受到的浮力大小为 0.2 N。
(2)如图2,将重为4N的小球A挂在弹簧测力计下方,并将小球浸没在水中。
①弹簧测力计示数为 3.2 N;
②用实心圆点代替小球A,在方框内画出此时小球的受力情况;
③小球受到的浮力大小为 0.8 N;
④继续往容器里加水,弹簧测力计的示数 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)①56.2;20;2.81;②0.2;
(2)①3.2;
②
③0.8;
④不变。
【分析】(1)由图1可直接读出石块的质量、体积大小,根据密度公式可求出石块密度;
已知石块排开水的体积、水的密度,根据阿基米德原理可求出石块受到水的浮力;
(2)由图2可读出弹簧测力计示数;
对静止的小球A受力分析可知小球受到浮力、重力和拉力,根据二力平衡知识依次作出三个力的示意图;已知重力、拉力,根据称重法可求出小球A所受浮力的大小;往容器里加水,小球A排开水的体积不变、水的密度不变,根据阿基米德原理可知小球所受浮力不变,进而分析出小球所受拉力的变化即弹簧测力计的示数变化。
【解答】解:(1)由图1可知:
①石块质量是50g+5g+1g+1×0.2g=56.2g,石块体积V=80mL﹣60mL=20mL=20cm3;
由密度公式可知:石块密度;
②由阿基米德原理可得:石块所受的浮力为;
(2)由图2可知:①弹簧测力计示数为3.2N;
②对小球A受力分析可知:小球A受到拉力F、重力G、浮力FA;小球A处于平衡状态,根据二力平衡知识,小球A受力满足:G=F+FA,依次作出小球A受到的拉力F、重力G、浮力FA示意图,如图所示:
③小球所受浮力大小FA=G﹣F=4N﹣3.2N=0.8N;
④继续往容器里加水,小球A排开水的体积不变、水的密度不变,根据阿基米德原理可知:小球A所受浮力FA不变;因小球A的重力G不变,所以拉力F也不变,即弹簧测力计示数不变。
故答案为:(1)①56.2;20;2.81;②0.2;
(2)①3.2;
②
③0.8;
④不变。
三.阿基米德原理的定性分析(共2小题)
19.(2024春•从化区期末)选取两个相同的烧杯放在水平桌面上,分别装满了相同的液体,把甲、乙两球轻轻放入两杯液体,静止时的状态如图所示,下列选项正确的是( )
A.甲球受到的浮力大
B.乙球受到的浮力大
C.甲球和乙球所受浮力一样大
D.甲球排开液体的重力小于乙球排开液体的重力
【答案】A
【分析】根据两球排开的液体的体积的大小,利用阿基米德原理公式分析解答。
【解答】解:分别装满了相同的液体,把甲、乙两球轻轻放入两杯液体,静止时的状态如图所示,甲的体积大,且都是浸没,甲排开液体的体积大,由于液体密度相同,由阿基米德原理F浮=ρ水gV排可知,甲受到的浮力较大,根据阿基米德原理可知甲排开液体的重力较大。
故选:A。
20.(2024春•越秀区校级期末)如图1所示,两体积均为100cm3的小球A和B受轻绳拉力的作用下,在盛有水的容器中静止。
(1)若容器内液面高度为0.2m,请求出此时容器底部受到水的压强。(ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg)
(2)小伟利用注射器将水逐渐抽出,直至液面下降至图2所示。此过程中A球受到轻绳的拉力 变大 (选填“变大”“变小”或“不变”)。你的依据是: 液面下降,A球排开液体的体积减小,ρ液和g不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知F浮减小;
A球保持静止,受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力以及竖直向上的浮力,所以F拉+F浮=GA,GA不变,所以F拉增大 。
(3)若水位处于图2时,B球的轻绳刚好处于松弛的状态。小伟继续将水抽出,液面缓缓下降至图2的虚线位置,此过程B球受到的浮力 不变 (选填“变大”“变小”或“不变”)。
【答案】(1)容器底部受到水的压强为2000Pa;
(2)变大;液面下降,A球排开液体的体积减小,ρ液和g不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知F浮减小;A球保持静止,受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力以及竖直向上的浮力,所以F拉+F浮=GA,GA不变,所以F拉增大;
(3)不变。
【分析】(1)根据p=ρgh算出容器底部受到水的压强;
(2)利用F浮=ρ水gV排分析A球受到浮力的变化,对球A受力分析判断出拉力的变化;
(3)根据漂浮时浮力等于重力判断出浮力的变化。
【解答】解:(1)容器底部受到水的压强为:
p=ρ水gh=1.0×103kg/m3×10N/kg×0.2m=2000Pa;
(2)液面下降,A球排开液体的体积减小,ρ液和g不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知F浮减小;
A球保持静止,受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力以及竖直向上的浮力,所以F拉+F浮=GA,GA不变,所以F拉增大;
(3)若水位处于图2时,B球的轻绳刚好处于松弛的状态,此时B球处于漂浮状态,浮力等于重力;小伟继续将水抽出,液面缓缓下降至图2的虚线位置,此时B球仍然处于漂浮状态,浮力仍等于重力,重力不变,B球受到的浮力不变。
故答案为:(1)容器底部受到水的压强为2000Pa;
(2)变大;液面下降,A球排开液体的体积减小,ρ液和g不变,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排知F浮减小;A球保持静止,受到竖直向下的重力、竖直向上的拉力以及竖直向上的浮力,所以F拉+F浮=GA,GA不变,所以F拉增大;
(3)不变。
四.称重法测浮力(共3小题)
21.(2024春•从化区期末)某物理兴趣小组在做“探究浮力的大小跟哪些因素有关”的实验,每个步骤装置静止时测力计指针的位置如图所示。图c物体A上表面刚好浸没在水中。(水的密度为1×103kg/m3)
(1)物体A的重力是 5 N;物体A在图b时受到浮力的大小是 1.4 N。
(2)用“●”表示物体A,请在虚线框内画出物体A在图c中所受浮力的示意图;
(3)物体A底部受水的压力是 2 N;
(4)物体A的体积是 2×10﹣4m3 。
【答案】(1)5;1.4;(2);(3)2;(4)2×10﹣4m3。
【分析】(1)根据弹簧测力计的示数进行读数;根据弹簧测力计读数之差计算浮力。
(2)根据题目的条件画出物体A受到的浮力。
(3)根据浮力产生的原因进行分析。
(4)根据阿基米德原理计算物体A的体积。
【解答】解:(1)该测力计的分度值是0.2N,此时A的重力为5N,物体A在图b时受到浮力的大小是F浮=G﹣F=5N﹣3.6N=1.4N;
(2)此时物体受到的浮力为F'浮=G﹣F'=5N﹣3N=2N,方向竖直向上,如图所示:
。
(3)物体A底部受水的压力就是水对A的浮力2N。
(4)根据阿基米德原理,物体A的体积就是排开水的体积,即:。
故答案为:(1)5;1.4;(2);(3)2;(4)2×10﹣4m3。
22.(2024春•广州期末)如图所示,物块A质量为0.8kg,用数显推拉力计将物块压入水中并静止,这时数显推拉力计的示数为2N,已知水的密度是1×103kg/m3,g=10N/kg,忽略数显推拉力计的推杆在水中受到的浮力。求:
(1)物块的重力;
(2)图中物块受到的水的浮力;
(3)物块的密度。
【答案】(1)物块的重力为8N;
(2)图中物块受到的水的浮力为10N
(3)物块的密度为0.8×103kg/m3。
【分析】(1)根据G=mg求出物体的重力;
(2)根据力的平衡条件求出物块受到的浮力;
(3)根据阿基米德原理求出物块排开水的体积,即物块的体积,根据密度公式求出物块的密度。
【解答】解:(1)物体的重力:G=mg=0.8kg×10N/kg=8N;
(2)对物块受力分析可知,物块受到竖直向下的重力、竖直向上的浮力以及数显推拉力计对物块的压力,物块处于平衡状态,
根据力的平衡条件可知,物块受到的浮力:F浮=G+F=8N+2N=10N;
物块浸没在水中,由F浮=ρ水gV排可知,物块的体积:V=V排1.0×10﹣3m3,
物块的密度:ρ0.8×103kg/m3。
答:(1)物块的重力为8N;
(2)图中物块受到的水的浮力为10N
(3)物块的密度为0.8×103kg/m3。
23.(2024春•天河区期末)如图甲,实心物块用绳悬吊从水面上方以恒定的速度竖直下降,图乙是绳拉力F随物块下降高度h变化的图像(g=10N/kg,ρ水=1.0×103kg/m3)。
(1)当h= 1 m时,物块开始接触水面;当h= 2 m时,物块恰好浸没在水中。
(2)当h=3m时,画出物块的受力示意图(图中O点代表物体);求物块此时受到的浮力。
(3)求:物块的体积。
【答案】(1)1;2。
(2)如图;物块此时受到的浮力为50N。
(3)物块的体积为5×10﹣3m3。
【分析】(1)当h=1m后,物体所受的拉力开始变小,物块开始接触水面;当h=2m时,物体所受放拉力开始不变,物块恰好浸没在水中。
(2)当h=3m时,物体全部浸没在水中,受到竖直向上的拉力、浮力及竖直向下的重力的作用,三个力的作用点均在重心上,据此画图;
根据称重法可知物块此时受到的浮力。
(3)根据V=V排可知物块的体积。
【解答】解:(1)当h=1m后,物体所受的拉力开始变小,物块开始接触水面;
当h=2m时,物体所受放拉力开始不变,物块恰好浸没在水中。
(2)当h=3m时,物体全部浸没在水中,受到竖直向上的拉力、浮力及竖直向下的重力的作用,三个力的作用点均在重心上,如图。
根据称重法可知物块此时受到的浮力F浮=G﹣F拉=140N﹣90N=50N。
(3)根据阿基米德原理可知物块的体积V=V排5×10﹣3m3。
答:(1)1;2。
(2)如图;物块此时受到的浮力为50N。
(3)物块的体积为5×10﹣3m3。
五.有阿基米德原理求物体体积(共1小题)
24.(2024春•越秀区校级期末)浮动码头是由一个个浮筒拼接搭建的浮动平台,具有让游艇停泊,游人上下船等功能。如图1,单个浮筒经过简单组装后可搭建出一个浮动码头。其具有搭建成本低,搭建时间短,以及可以根据停靠船只的尺寸进行灵活调整,设计不同规格的浮动码头等优点。
为方便,小伟将单个浮筒简化成重为50N,底面边长为50cm,高度为40cm的长方体(尺寸图如2所示)进行分析研究。请你帮助小伟一起完成以下内容:
(1)浮筒表面设计有突起花纹,这是通过 增大接触面的粗糙程度 _从而增大摩擦力,保证行走时的安全。
(2)用4个浮筒组装成一个平台,重600N的小伟静止站立在平台上,如图2所示。此时平台在水面上保持水平静止。已知ρ水=1×103kg/m3,g=10N/kg,请根据要求完成以下问题:
①若用“•”代表小平台,请在图4虚线框重画出小平台此时的受力示意图。
②求平台此时排开水的体积。
(3)为了使用安全,此款浮筒浸入的最大深度为35cm。当浸入深度到达最大深度时,此时码头的承重即为最大承重值。小伟根据所学的浮力知识,认为若把相同尺寸码头搭建在海边,因为海水的密度比湖水大,所以该码头在海边的最大承重值会比在湖边大。你认为小伟的分析正确吗? 正确 (选填“正确”或“错误”)。
【答案】(1)增大接触面的粗糙程度;
(2)①小平台此时受力示意图,如图所示:
②平台此时排开水的体积为0.08m3;
(3)正确。
【分析】(1)影响滑动摩擦力的因素:接触面的粗糙程度、接触面所受的压力;
(2)①小平台静止,处于平衡状态,由受力分析可知:平台受到重力、浮力、人对平台的压力;
由题目信息可求出浮力、压力的大小,可依次画出重力、浮力、压力得示意图;
②已知平台所受浮力,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可求出排开水的体积;
(3)相同尺寸的码头,浸入最大深度相同即V排相同,海水的密度比湖水大,根据阿基米德原理可知所受浮力增大,承重也增大。
【解答】解:(1)浮筒表面有突起花纹,是通过增大接触面的粗糙程度来增大摩擦力;
(2)①由图3知,平台重力G=4×50N=200N;
重600N的小伟静止在平台上,小伟对平台的压力F压大小等于小伟的重力,即F压=G人=600N;
平台在水面上保持水平静止,根据二力平衡知识,平台受力满足:F浮=G+F压=200N+600N=800N;
依次画出平台受到的重力、压力、浮力示意图;
②平台所受浮力F浮=800N,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可得:
;
(3)使用相同尺寸的码头,浸入最大深度相同,即排开液体的体积V排相同,搭建在海边,因为海水的密度比湖水大,根据阿基米德原理F浮=ρ液gV排可知:码头所受浮力增大,则码头在海边的最大承重值会比在湖边大,故小伟分析正确。
答:(1)增大接触面粗糙程度;
(2)①小平台此时受力示意图,如图所示:
②平台此时排开水的体积为0.08m3;
(3)正确。
六.浮力的图像问题(共2小题)
25.(2024春•黄埔区期末)某物理兴趣小组制作了如图所示的潜水艇模型(模型的形状不变),通过操作注射器,使水进入“潜水艇”,潜水艇由悬浮下沉至容器底部,在此过程中,潜水艇所受浮力与进入潜水艇内水质量的关系图象为( )
A. B.
C. D.
【答案】A
【分析】潜水艇是通过改变自身的重力来实现下潜、悬浮和上浮的,结合这个特点来对此题的模型进行分析。
【解答】解:浸没在水中的潜水艇排开的水的体积不变,受到的浮力不变,水进入潜水艇后,潜水艇的自身质量增加,且重力大于所受浮力,让原本悬浮的潜水艇下潜至容器底部,故A正确、BCD错误;
故选:A。
26.(2024春•海珠区期末)Y液体的密度随温度升高而减小。当Y液体温度为15℃时,物体M在Y液体中悬浮。物体M在不同温度的Y液体中最终静止时,所受浮力F浮与液体温度t的关系合理的是(M不吸收液体且体积不变)( )
A. B.
C. D.
【答案】B
【分析】当Y液体温度为15℃时,物体M在Y液体中悬浮,而Y液体的密度随温度升高而减小,则Y液体温度小于15℃时,液体的密度较大,物体M漂浮在Y液体中,Y液体温度大于15℃时,液体的密度较小,受到的浮力减小,且漂浮和悬浮时浮力都等于重力据此判断图像。
【解答】解:当Y液体温度为15℃时,物体M在Y液体中悬浮,而Y液体的密度随温度升高而减小,则Y液体温度小于15℃时,液体的密度较大,物体M漂浮在Y液体中,Y液体温度大于15℃时,液体的密度较小,受到的浮力减小,而漂浮和悬浮时浮力都等于重力,故物体M受到的浮力先不变,后变小。
故选:B。
七.压力差法求浮力大小
八.探究浮力大小影响的因素(共1小题)
27.(2024春•南沙区期末)小宇用如图1甲所示的实验装置探究浮力的大小与哪些因素有关,记录弹簧测力计从接触水之前到浸没水中后的读数变化如图1乙所示,根据图像回答下列问题:(物体A为实心长方体)。
(1)物体A的重力为 1.2 N;
(2)图乙显示,物体A浸没在水中之前,弹簧测力计的示数随物体A浸入水中的体积增加而减小,这一现象说明浮力与物体A的浸入液体体积 有关 (选填“有关”或“无关”)。
(3)物体A浸没在水中后,所受的浮力为 1.0 N,且保持不变,说明浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度 无关 (选填“有关”或“无关”);
(4)小宇接着想通过实验验证阿基米德原理,过程如图2所示,其中弹簧测力计的示数依次是F1、F2、F3、F4;请根据图中给的信息回答下列问题:
①物体所受浮力F浮= F2﹣F3 ,G排= F4﹣F1 。(以上两空均用题目中已给的物理量符号表示)
②F浮和G排的大小要满足什么关系才能成功验证阿基米德原理: F2﹣F3=F4﹣F1 。
【答案】(1)1.2;(2)有关;(3)1.0;无关;(4)①F2﹣F3;F4﹣F1;②F2﹣F3=F4﹣F1。
【分析】(1)根据二力平衡,h=0时,弹簧测力计的示数即为物体的重力;
(2)根据称重法,得出浮力的变化关系,因V排=Sh,A的下表面浸入水中深度的增加即为V排增加,由此得出结论;
(3)由F浮=G﹣F示求出浸没时的浮力大小,根据A浸没时浮力大小保持不变得出与深度的关系;
(4)根据称重法计算浮力,根据差值法计算排开液体的重力,根据阿基米德原理分析解答。
【解答】解:(1)由图乙知,h=0时,弹簧测力计的示数F=1.2N,根据二力平衡,物体的重力G=1.2N;
(2)弹簧测力计的示数随A的下表面浸入水中深度h的增加而减小,因V排=Sh,由F浮=G﹣F示可得出:物体A浸没在水中之前受到浮力与物体排开液体的体积有关;
(3)由图乙知,水平线表示物体浸没在水中时弹簧测力计的示数,
故物体浸没时受到的浮力大小F浮全=1.2N﹣0.2N=1.0N,此时浮力大小为1.0N保持不变,说明浸没在水中的物体所受的浮力与它浸没在水中的深度无关;
(4)根据称重法测浮力知,①物体所受浮力F浮=F2﹣F3,G排=F4﹣F1。
②根据阿基米德原理知,F浮和G排的大小要满足F2﹣F3=F4﹣F1时,就能成功验证阿基米德原理。
故答案为:(1)1.2;(2)有关;(3)1.0;无关;(4)①F2﹣F3;F4﹣F1;②F2﹣F3=F4﹣F1。
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