内容正文:
第10讲 浮力 阿基米德原理 (建议用时:30 min)
一、选择题
1.如图所示,某小区的流水景观里,有一片落叶正在随水流由高处向低处漂流。落叶在此运动过程中受到浮力的方向是 ( )
第1题图
A.F1 B.F2 C.F3 D.F4
2.(2025湖州吴兴区二模)如图是宋朝怀丙利用浮船打捞铁牛过程的示意图,先将陷在河底的铁牛和装满泥沙的船用绳索系在一起(图甲),再把船上的泥沙铲走,铁牛就被拉起(图乙),然后把船划到岸边,解开绳索卸下铁牛(图丙),就可将铁牛拖上岸。船在甲、乙、丙三个位置所受的浮力分别为F甲、F乙、F丙,下列判断正确的是 ( )
第2题图
A.F甲=F乙=F丙 B.F甲>F乙>F丙
C.F甲=F乙>F丙 D.F甲<F乙<F丙
3.(2025杭州富阳区一模)潜水艇从海水高密度区驶入低密度区,急剧下降的过程称为“掉深”。如图,某潜水艇从a处驶入低密度海水区,“掉深”到b处。与a处相比,潜水艇在b处 ( )
第3题图
A.受到浮力大小变小 B.受到浮力大小不变
C.排开液体重力变大 D.排开液体体积变小
4.(2025台州黄岩区二模)一个中学生在水中处于漂浮状态时受到的浮力大小约为 ( )
A.5牛 B.50牛
C.500牛 D.5 000牛
二、填空题
5.(2025杭州萧山区二模)我国古代计时工具“沉箭漏”,由漏壶、浮舟和箭尺组成,如图所示。其原理是漏壶中的水从漏口流出,壶中水位缓慢下降,根据箭尺的位置判断相应的时间。(g取10牛/千克)
第5题图
(1)计时过程中,随着壶中水位的下降,壶内的水对漏口的压强
(选填“变大”或“变小”)。
(2)浮舟和箭尺的总质量为60克,若要让浮舟漂浮在水面上,浮舟的体积至少需要 厘米3。
(3)[方案设计]为了使箭尺在容器中匀速下降,某同学提出改变容器形状的改进方案,下列容器可能实现改进目的的是 。(填字母)
三、实验与探究题
6.(2025海山教育联盟模拟)在探究“浮力大小与哪些因素有关”的实验中,某小组同学用如图所示的装置,将同一物体分别逐渐浸入两种液体中,为了便于操作和准确收集数据,用升降台调节溢水杯的高度来控制物体排开液体的体积。实验数据记录见下表。
第6题图
液体密度
ρ(克/厘米3)
实验
序号
物体重力G重(牛)
弹簧测力计
示数F(牛)
排开液体的体积V排(厘米3)
物体受到的浮
力F浮(牛)
1.0
1
2
1.5
50
0.5
2
1.0
100
1.0
3
0.5
150
▲
1.2
4
2
1.4
50
0.6
5
0.8
100
1.2
6
0.2
150
1.8
(1)表中▲处的浮力大小为 牛。
(2)分析比较实验序号1、2和3(或4、5和6)可得出的初步结论是: 。
(3)小柯同学观察到将同一个物块浸没在密度越大的液体中时,弹簧测力计的示数越小。于是他灵机一动,在弹簧测力计下挂了一个重1.5牛的物块,如图甲所示;当他把物块浸没在第一种液体中时,弹簧测力计的读数为0.5牛,就在0.5牛刻度线处标上1.0克/厘米3,如图乙所示;当他把物块浸没在另一种液体中时,如图丙所示,他应将1.2 克/厘米3字样标在弹簧测力计刻度盘的 牛处。于是他就将图甲所示装置改装成了一个能测液体密度的密度秤。(g取10牛/千克)
甲 乙 丙
第6题图
(4)改装后该密度计刻度是 (选填“均匀”或“不均匀”)的。
四、综合题
7.(2025绍兴嵊州市二模)某公司发布了世界上第一款能在水上运动的水翼自行车,水翼自行车可以通过脚踏和电力两种方式驱动。
第7题图
(1)水翼自行车在①→③骑行过程中所受浮力方向 (选填“改变”或“不变”)。
(2)水翼自行车骑行速度越快,车身露出水面的体积越 (选填“大”或“小”)。
(3)水翼自行车说明书中的部分参数如表所示。请通过计算求出空载状态下,水翼自行车漂浮在水面时排开水的体积为多少米3?(g取10牛/千克)
水翼自行车
车重
30千克
最快速度
21千米/小时
最长续航时间
4个小时
8.(2025台州玉环市二模)下列四个情景中,物体受到的浮力大小相等的是 ( )
A B C D
A.浮出水面和潜入水中的同一潜水艇
B.插入两种被测液体中静止的同一支密度计
C.在水中沉底和漂浮的同一橡皮泥
D.浸没在水和浓盐水中静止的同一个鸡蛋
9.(2025杭州钱塘区二模)如图所示为两根完全相同的蜡烛底部各插入一根相同的铁钉(不考虑蜡烛形状与体积变化),使其能竖直漂浮在水中。下列关于甲、乙中蜡烛露出液面的高度h1、h2的大小关系为( )
甲 乙
第9题图
A.h1<h2 B.h1=h2
C.h1>h2 D.无法判断
参考答案
1.C 2.B 3.A 4.C
5.(1)变小 (2)60 (3)A
【解析】(2)漂浮时,浮力等于重力,浮舟的体积最小为V=====60 cm3;
(3)刚开始水深度大,压强大,所以水流速较快,上端横截面积大,则高度变化量小,随着水深度减小,压强减小,水流速度减慢,要保持水面匀速下降,则需下端横截面积小,高度变化量大,可实现上下高度变化量相同,使箭尺在容器中匀速下降,A符合题意。
6.(1)1.5 (2)当液体密度相同时,物体受到浮力大小与排开液体的体积成正比 (3)0.3 (4)均匀
【解析】(3)已知物块的重力为1.5 N,物块浸没在第一种液体中时,弹簧测力计的读数为0.5 N,物块受到的浮力F浮=G-F=1.5 N-0.5 N=1 N,此时液体的密度为1.0 g/cm3,可得物块的体积V=V排===1×10-4m3;当另一种液体的密度为1.2 g/cm3时,物块受到的浮力F浮′=ρ液′gV排=1.2×103 kg/m3×10 N/kg×1×10-4 m3=1.2 N,则弹簧测力计示数F′=G-F浮′=1.5 N-1.2 N=0.3 N;(4)根据上述分析可得液体密度ρ液==-,由于物块排开液体的体积是定值,物块的重力是定值,弹簧测力计的示数与液体的密度成线性变化,因此是均匀的。
7.(1)不变
(2)大
(3)解:水翼自行车空载时,处于漂浮状态,受到的浮力等于自行车的重力,即F浮=G车=m车g=30 kg×10 N/kg=300 N
此时排开水的体积
V排===0.03 m3
8.B
9.A 【解析】两根完全相同的蜡烛底部各插入一根相同的铁钉,竖直漂浮在水中,受到的浮力都等于总重力;由图知乙中铁钉一部分在蜡烛的外部,所以F浮=ρ水gS(h-h1)=ρ水gS(h-h2)+ρ水gV钉,所以h1<h2,故选A。
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